(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像を表す原画像信号に、該原画像の高周波成分に関する信号を加算することにより、該原画像の高周波成分を強調する画像処理方法において、
前記原画像信号に基づいて、互いに周波数応答特性が異なる複数の非鮮鋭マスク画像信号を作成し、
前記原画像信号および前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記原画像信号の複数の周波数帯域ごとの信号を表す複数の帯域制限画像信号を作成し、該帯域制限画像信号の絶対値が所定の閾値より大きい帯域制限画像信号については、該帯域制限画像信号の絶対値を小さくするように、該各帯域制限画像信号を変換することにより複数の変換画像信号を作成し、
該各変換画像信号を加算することにより前記原画像信号に加算する前記高周波成分に関する信号を得、
前記原画像信号の信号値が所定の閾値よりも高いおよび／または低い場合には、該高周波成分に関する信号の信号値を低減するように補正することにより、最終的な前記高周波成分に関する信号を得ることを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
原画像を表す原画像信号に、該原画像の高周波成分に関する信号を加算することにより、該原画像の高周波成分を強調する画像処理方法において、
前記原画像信号に基づいて、互いに周波数応答特性が異なる複数の非鮮鋭マスク画像信号を作成し、
前記原画像信号および前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記原画像信号の複数の周波数帯域ごとの信号を表す複数の帯域制限画像信号を作成し、該帯域制限画像信号の絶対値が所定の閾値より大きい帯域制限画像信号については、該帯域制限画像信号の絶対値を小さくするように、該各帯域制限画像信号を変換することにより複数の変換画像信号を作成し、
前記原画像信号の信号値が所定の閾値よりも高いおよび／または低い場合には、前記各変換画像信号の信号値を低減するように補正して補正変換画像信号を得、
該各補正変換画像信号を加算することにより、前記原画像信号に加算する前記高周波成分に関する信号を得ることを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
原画像を表す原画像信号に、該原画像の高周波成分に関する信号を加算することにより、該原画像の高周波成分を強調する画像処理装置において、
前記原画像信号に基づいて、互いに周波数応答特性が異なる複数の非鮮鋭マスク画像信号を作成する非鮮鋭マスク画像信号作成手段と、
前記原画像信号および前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記原画像信号の複数の周波数帯域ごとの信号を表す複数の帯域制限画像信号を作成する帯域制限画像信号作成手段と、
該帯域制限画像信号の絶対値が所定の閾値より大きい帯域制限画像信号については、該帯域制限画像信号の絶対値を小さくするように、該各帯域制限画像信号を変換することにより複数の変換画像信号を作成する変換手段と、
該各変換画像信号を加算することにより前記原画像信号に加算する前記高周波成分に関する信号を得る加算手段と、
前記原画像信号の信号値が所定の閾値よりも高いおよび／または低い場合には、前記高周波成分に関する信号の信号値を低減するように補正することにより、最終的な前記高周波成分に関する信号を得る補正手段とからなることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
原画像を表す原画像信号に、該原画像の高周波成分に関する信号を加算することにより、該原画像の高周波成分を強調する画像処理装置において、
前記原画像信号に基づいて、互いに周波数応答特性が異なる複数の非鮮鋭マスク画像信号を作成する非鮮鋭マスク画像信号作成手段と、
前記原画像信号および前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記原画像信号の複数の周波数帯域ごとの信号を表す複数の帯域制限画像信号を作成する帯域制限画像信号作成手段と、
該帯域制限画像信号の絶対値が所定の閾値より大きい帯域制限画像信号については、該帯域制限画像信号の絶対値を小さくするように、該各帯域制限画像信号を変換することにより複数の変換画像信号を作成する変換手段と、
前記原画像信号の信号値が所定の閾値よりも高いおよび／または低い場合には、前記各変換画像信号の信号値を低減するように補正して補正変換画像信号を得る補正手段と、
該各補正変換画像信号を加算することにより、前記原画像信号に加算する前記高周波成分に関する信号を得る加算手段とからなることを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像信号に対して、この画像信号の高周波成分を強調する非鮮鋭マスク処理（いわゆるボケマスク処理）を行う画像処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像を表す画像信号を得、この画像信号に適切な画像処理を施した後、画像を再生表示することが種々の分野で行われている。例えば、放射線画像の診断性能を向上させるために、画像信号に対して非鮮鋭マスク処理（以下ボケマスク処理とする）等の周波数強調処理を施す方法が本出願人により提案されている（特開昭55-163472 号公報、特開昭55-87953号公報等）。この周波数処理は、読み取った原画像信号Ｓorg に、この原画像信号Ｓorg から非鮮鋭マスク画像信号（以下ボケ画像信号とする）Ｓusを引いたものに強調度βを乗じたものを加える処理を施すもので、これにより、画像において所定の空間周波数成分を強調するようにしたものである。これを式で表すと下記の式（１）のようになる。
【０００３】
Ｓproc＝Ｓorg ＋β（Ｓorg ）（Ｓorg −Ｓus）    …（１）
（Ｓproc：周波数処理された信号、Ｓorg ：原画像信号、Ｓus：ボケ画像信号、β：強調度）
ここで、ボケ画像信号Ｓusは、画像を構成する画素おきに、各画素の周囲のＭ×Ｎの範囲内の原画像信号Ｓorg について、
Ｓus＝ΣＳorg ／（Ｍ×Ｎ）                    …（２）
なる演算を行うことにより求められる。
【０００４】
このようなボケマスク処理は、画像の画質を向上させるために行われるものであるが、以下のような問題がある。すなわち、画像において急激に濃度が変化しているエッジ部の近傍においてボケ画像信号を作成する場合、図20に示すようにＭ×Ｎのマスク内にエッジ部が含まれてしまうため、そのボケ画像信号がエッジ部の濃度に影響されてしまい、このボケ画像信号により処理が行われた画像に、オーバーシュート、アンダーシュートあるいは偽輪郭などのアーチファクトが発生し、これにより画質が低下してしまう。
【０００５】
このため、互いに周波数応答特性が異なる複数の非鮮鋭マスク信号を作成し、この非鮮鋭マスク信号に基づいて原画像信号の複数の周波数帯域ごとの信号を表す帯域制限画像信号を作成し、下記の式（３）に基づいて処理を行うようにした画像処理方法および装置が提案されている（特願平7-252088号）。
【０００６】
0003669452.tif 000002
但し、Ｓproc：高周波成分が強調された画像信号
Ｓorg ：原画像信号
Ｓusk(k=1 〜N ）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆuk(k=1〜N ）：各帯域制限画像信号を変換する非線形関数
この方法によればエッジ部近傍にアーチファクトが発生することなく、良好な処理済画像を得るボケマスク処理を行うことができる。
【０００７】
例えば、図24（ａ）に示す画像信号のエッジ部のような段差のある部分に上記特願平7-252088号に記載された処理を施すと、図24（ｂ）に示すようにエッジ部分が強調され、これにより鮮鋭度の高い画像を得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、処理を施すべき画像信号のダイナミックレンジは予め定められているため（例えば10ビットの場合は０〜1023）、信号値が非常に高い場合すなわち濃度が非常に高い場合は、図24（ｃ）に示すように、エッジ部の高濃度部分が潰れてしまい、その結果この濃度の潰れを原因とするアーチファクトが発生してしまうことがある。また、信号値が非常に低い場合にも、低濃度部分が潰れてしまって、アーチファクトが発生してしまう。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑み、画像中の濃度が非常に高い部分あるいは濃度が非常に低い部分においても、アーチファクトを発生させることなく、ボケマスク処理を行うことができる画像処理方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の画像処理方法および装置は、原画像を表す原画像信号に、該原画像の高周波成分に関する信号を加算することにより、該原画像の高周波成分を強調する画像処理方法において、
前記原画像信号に基づいて、互いに周波数応答特性が異なる複数の非鮮鋭マスク画像信号を作成し、
前記原画像信号および前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記原画像信号の複数の周波数帯域ごとの信号を表す複数の帯域制限画像信号を作成し、該帯域制限画像信号の絶対値が所定の閾値より大きい帯域制限画像信号については、該帯域制限画像信号の絶対値を小さくするように、該各帯域制限画像信号を変換することにより複数の変換画像信号を作成し、
該各変換画像信号を加算することにより前記原画像信号に加算する前記高周波成分に関する信号を得、
前記原画像信号の信号値が所定の閾値よりも高いおよび／または低い場合には、前記高周波成分に関する信号の信号値を低減するように補正することにより、最終的な前記高周波成分に関する信号を得ることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明による第２の画像処理方法は、上記本発明による第１の画像処理方法とは異なり、前記原画像信号の信号値が所定の閾値よりも高いおよび／または低い場合には、前記変換画像信号の信号値を低減するように補正して補正変換画像信号を得、この各補正変換画像信号を加算することにより前記原画像信号に加算する前記高周波成分に関する信号を得ることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、信号値が高いとは、画像の濃度が非常に大きく、通常のダイナミックレンジでは信号値がクリップされて潰れてしまうほど高い信号値のことを言う。また、信号値が低いとは、画像の濃度が非常に小さく、通常のダイナミックレンジでは信号値がクリップされて潰れてしまうほど低い信号値のことを言う。
【００１３】
【発明の効果】
本発明による画像処理方法および装置は、互いに周波数応答特性が異なる複数の非鮮鋭マスク画像信号を作成し、この非鮮鋭マスク画像信号から原画像信号の複数の周波数帯域ごとの信号を表す複数の帯域制限画像信号を作成する。そしてこの帯域制限画像信号について、帯域制限画像信号の絶対値が所定の閾値よりも大きい場合に、この絶対値が小さくなるように帯域制限画像信号を変換し、この変換された各帯域制限画像信号を加算することにより、原画像信号に加算するための高周波成分に関する信号を得るようにしたものである。このようにして、高周波成分に関する信号を得ることにより、比較的信号値の絶対値の大きい帯域制限画像信号は、原画像信号に加算するための高周波成分に関する信号に対する影響力が小さくなり実質的に非鮮鋭マスクのサイズを小さくしたものと同様の信号となる。そしてこれにより、濃度が急激に変化するエッジ部近傍においても、アーチファクトの原因となる信号は影響力が弱められるため、処理を施すことにより得られる画像をアーチファクトのない良好なものとすることができる。さらに、本発明による画像処理方法および装置においては、原画像信号に加算する高周波成分に関する信号に対して、原画像信号の信号値が所定の閾値よりも高いおよび／または低い場合には、この高周波成分に関する信号の信号値を低減するように補正して最終的な高周波成分に関する信号を得るようにしたものである。このため、高周波成分の信号の信号値が非常に高いおよび／または低い場合であっても、濃度が潰れてしまうことがなく、これによりアーチファクトのない高画質の再生画像を得ることができる。
【００１４】
また、本発明による第２の画像処理方法および装置においては、変換画像信号に対して、原画像信号の信号値が所定の閾値よりも高いおよび／または低い場合には、この変換画像信号の信号値を低減するように補正して補正変換画像信号を得、この補正変換画像信号を加算することにより最終的な高周波成分に関する信号を得るようにしたものである。このため、上記本発明による第１の画像処理方法および装置と同様に、高周波成分の信号の信号値が非常に高いおよび／または低い場合であっても濃度が潰れてしまうことがなく、これによりアーチファクトのない高画質の再生画像を得ることができる。
【００１５】
さらに本発明による第１および第２の画像処理方法および装置においては、原画像信号の高周波成分に関する情報に対して補正をするのみであるため、ボケマスク処理を行うための強調度（上記式（１）におけるβ）等のパラメータは、何ら変更する必要はない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明による画像処理装置の概念を表す図である。図１に示すように本発明による画像処理装置は、入力された原画像信号Ｓorg に基づいて互いに周波数応答特性が異なる多重解像度のボケ画像信号Ｓusk （ｋ＝１〜ｎ）を作成するボケ画像信号作成手段１と、ボケ画像信号作成手段１において作成されたボケ画像信号Ｓusk に基づいて複数の帯域制限画像信号を作成する帯域制限画像信号作成手段２と、帯域制限画像信号作成手段２において作成された複数の帯域制限画像信号のうち所定の閾値よりも信号値の絶対値が大きい帯域制限画像信号に対して後述するように絶対値を小さくする変換処理を施す変換手段３と、変換された帯域制限画像信号を加算して加算信号を作成する加算手段４と、原画像信号Ｓorg の信号値が非常に高い場合および／または非常に低い場合に加算信号の信号値を低減するように加算信号を補正して、補正加算信号を得る補正手段５と、補正加算信号に所定の強調係数を乗じて原画像信号Ｓorg と加算することにより、原画像の高周波成分が強調された処理済画像Ｓprocを得るボケマスク処理手段６とからなる。
【００１８】
まず、ボケ画像信号作成手段１において行われる処理について説明する。
【００１９】
図２はボケ画像信号作成手段１において行われる処理を説明するためのブロック図である。図２に示すように原画像を表すデジタルの原画像信号Ｓorg がフィルタリング処理手段10においてローパスフィルタによりフィルタリングされる。このローパスフィルタとしては例えば図３に示すような５×１のグリッド上の一次元ガウス分布に略対応したフィルタＦが用いられる。このフィルタＦは下記の式（４）
【００２０】
【数１】
0003669452.tif 000003
【００２１】
において、σ＝１としたものである。ここで、フィルタＦとしてガウス信号を用いるのは、ガウス信号は周波数空間および実空間の双方において、局在性がよいためである。
【００２２】
そしてこのフィルタＦにより原画像の画素のｘ方向およびｙ方向に対してフィルタリング処理を施すことにより、原画像信号Ｓorg 全体に対してフィルタリング処理が施される。
【００２３】
フィルタリング処理手段10においては、このようなフィルタＦにより以下のようにしてフィルタリング処理が施される。図４はフィルタリング処理の詳細を表す図である。図４に示すように、図３に示すフィルタＦにより原画像信号Ｓorg の一画素おきにフィルタリング処理が施される。そしてこのフィルタリング処理により、フィルタリング処理画像信号Ｂ1 が得られる。このフィルタリング処理画像信号Ｂ1 は、原画像に対するサイズが１／４となっている。次いで、再度フィルタＦによりフィルタリング処理画像信号Ｂ1 に対して一画素おきにフィルタリング処理が施される。そしてこのようなフィルタＦによるフィルタリング処理を、フィルタリング処理が施されたフィルタリング処理画像に対して繰り返し施すことにより、ｎ個のフィルタリング処理画像信号Ｂk （ｋ＝１〜ｎ）が得られる。このフィルタリング処理画像信号Ｂk は、原画像に対してサイズが１／２2kとなっている。ここで、フィルタリング処理画像信号Ｂk の周波数レスポンスを図５に示す。図５に示すようにフィルタリング処理画像信号Ｂk のレスポンスはｋが大きいほど高周波成分が除去されたものとなっている（なお、図５においてはｋ＝１〜３としている）。
【００２４】
なお、上記実施の形態においては、図３に示す一次元フィルタＦにより、原画像のｘ方向およびｙ方向に対してフィルタリング処理を施すようにしているが、図６に示すような５×５の２次元にフィルタにより原画像信号Ｓorg およびフィルタリング処理画像信号に対して一度にフィルタリング処理を施すようにしてもよいものである。
【００２５】
次いで、このようにして得られたフィルタリング処理画像信号Ｂk に対して補間演算処理手段11において補間演算処理が施され、これにより原画像と同一の大きさの多重解像度画像が得られる。以下この補間演算処理について説明する。
【００２６】
補間演算の方法としては、Ｂスプラインによる方法など種々の方法が挙げられるが、本発明による実施の形態においては、ローパスフィルタとしてガウス信号に基づくフィルタＦを用いているため、補間演算を行うための補間係数としてもガウス信号を用いるものとする。ここで、ガウス信号を用いた補間関数とは、下記の式（５）
【００２７】
【数２】
0003669452.tif 000004
【００２８】
において、σ＝２n-1 と近似したものを用いる。
【００２９】
フィルタリング処理画像信号Ｂ1 を補間する際には、ｎ＝０であるためσ＝１となる。上記式（５）において、σ＝１としたときの補間を行うためのフィルタは、図７に示すように５×１の一次元フィルタとなる。まずフィルタリング処理画像信号Ｂ1 に対して１画素おきに値が０の画素を一つずつ補間することによりフィルタリング処理画像信号Ｂ1 を原画像と同一のサイズに拡大する。このように値が０の画素が補間されたフィルタリング処理画像信号Ｂ1 を一次元的に図８に示す。そして、この補間されたフィルタリング処理画像信号Ｂ1 に対して上述した図７に示すフィルタＦ1 によりフィルタリング処理を行う。
【００３０】
ここで、図７に示すフィルタＦ1 は５×１のフィルタであるが、図８に示すようにフィルタリング処理画像信号Ｂ1 は１画素おきに値が０の画素が補間されている。したがって、フィルタＦ1 によりフィルタリング処理を施すことは、実質的には２×１のフィルタ（０．５，０．５）および３×１のフィルタ（０．１，０．８，０．１）の２種類のフィルタにより、フィルタリング処理画像信号Ｂ1にフィルタリング処理を施すことと等価なものとなる。そしてこのフィルタリング処理により、原画像信号Ｓorg と同一データ数、すなわち原画像と同一サイズのボケ画像信号Ｓus1 が得られる。
【００３１】
次いで、フィルタリング処理画像信号Ｂ2 に対してフィルタリング処理が施される。フィルタリング処理画像信号Ｂ2 を補間する際には、ｎ＝１であるため、σ＝２となる。上記式（５）において、σ＝２としたときの補間を行うためのフィルタは、図９に示すように１１×１の一次元フィルタとなる。そして、まずフィルタリング処理画像信号Ｂ2 に対して１画素おきに値が０の画素を３つずつ補間することによりフィルタリング処理画像信号Ｂ2 を原画像と同一のサイズに拡大する。この値が０の画素が補間されたフィルタリング処理画像信号Ｂ2 を一次元的に図１０に示す。そして、この補間されたフィルタリング処理画像信号Ｂ2に対して上述した図９に示すフィルタＦ2 によりフィルタリング処理を行う。
【００３２】
ここで、図９に示すフィルタＦ2 は１１×１のフィルタであるが、図１０に示すようにフィルタリング処理画像信号Ｂ2 は１画素おきに値が０の画素が補間されている。したがって、フィルタＦ2 によりフィルタリング処理を施すことは、実質的には２×１のフィルタ（０．５，０．５）および３×１のフィルタ（０．３，０．６５，０．０５）、（０．１３，０．７４，０．１３）および（０．０５，０．６５，０．３）の４種類のフィルタにより、フィルタリング処理画像信号Ｂ2 にフィルタリング処理を施すことと等価なものとなる。そしてこのフィルタリング処理により、原画像信号Ｓorg と同一データ数のボケ画像信号Ｓus2 が得られる。
【００３３】
そしてこのフィルタリング処理を全てのフィルタリング処理画像信号Ｂk に対して行う。フィルタリング処理画像信号Ｂk を補間する際には、上記式（５）に基づいて、３×２n −１の長さのフィルタを作成し、フィルタリング処理画像信号Ｂk の各画素の間に値が０の画素を２n −１個ずつ補間することにより、原画像と同一サイズに拡大する。この値が０の画素が補間されたフィルタリング処理画像信号Ｂk に対して３×２n −１の長さのフィルタにより、フィルタリング処理を行う。
【００３４】
ここで、この３×２n −１の長さのフィルタによるフィルタリング処理を施すことは、２n 周期で長さが２または３のフィルタによりフィルタリング処理を施すことと等価なものとなる。そしてこのフィルタリング処理により、ｎ個のボケ画像信号Ｓusk が得られる。このボケ画像信号Ｓusk を可視像として表すと、結果としてそれぞれ解像度が異なる、すなわち周波数応答特性が異なる多重解像度のボケ画像となる。このように、フィルタは長くなるものの、実質的には長さが２または３のフィルタによりフィルタリング処理を施していることと同様であるため、演算量は、フィルタが長くなろうともそれほど多くはならないものである。このため、演算量を減らして、多重解像度のボケ画像信号Ｓusk を高速に作成することができることとなる。
【００３５】
なお、本発明による実施の形態においては、長さが３×２n −１の１次元のフィルタにより画像のｘ方向およびｙ方向にフィルタリング処理を施すようにしているが、予め２次元状のフィルタを作成しておき、このフィルタによりフィルタリング処理画像に対してフィルタリング処理を施すことにより、ボケ画像信号Ｓusk を得るようにしてもよい。この場合、フィルタリング処理画像に対して、補間演算を行うためのフィルタリング処理を施すためのフィルタは、（３×２n −１）×（３×２n −１）のフィルタとなるが、上述した１次元のフィルタを用いる場合と同様に、２n 周期で２×２または３×３のフィルタによりフィルタリング処理を施すことと等価なものとなり、上述した１次元のフィルタを用いる場合と同様に、フィルタのサイズが大きくなっても、フィルタリング処理を行うための演算量は実質的にそれほど大きくならないものである。
【００３６】
このようにして得られたボケ画像信号Ｓusk の周波数特性を図11に示す。図11に示すように、ボケ画像信号Ｓusk のｋの値が大きくなるほど、原画像信号Ｓorg の高周波成分が除去された信号となる。
【００３７】
次いで、帯域制限画像信号作成手段２および変換手段３において処理が行われる。図12は帯域制限画像信号作成手段２および変換手段３において行われる処理を実施するための装置を表す図である。図12に示すように、上述したボケ画像信号作成手段１において作成された複数のボケ画像信号Ｓusk に基づいて帯域制限画像信号が作成される。この帯域制限画像信号は減算器21により、互いに隣接する周波数帯域同士のボケ画像信号Ｓusk の減算を行うことにより得られる。すなわち、Ｓorg −Ｓus1 、Ｓus1 −Ｓus2 、…ＳusN-1 −ＳusN を順次計算することにより、複数の帯域制限画像信号を求める。この帯域制限画像信号の周波数特性を図13に示す。図13に示すように、帯域制限画像信号はボケ画像信号Ｓusk のｋの値が大きくなるほど、原画像信号Ｓorg の低周波成分の帯域を表す信号となる。
【００３８】
次いで、変換手段３において、このようにして求められた帯域制限画像信号をこの帯域制限画像信号の信号に応じて変換する。この変換は変換器22において、例えば図14に示すような関数ｆu により行う。この関数ｆu は、帯域制限画像信号の絶対値が閾値Ｔｈ１よりも小さい場合は傾きが１であり、閾値Ｔｈ１よりも大きい場合は傾きが１よりも小さくなるような関数である。この関数は、各帯域制限画像信号において同一のものであってもよいが、各信号ごとに異なるものであってもよい。
【００３９】
このような関数ｆu により変換された帯域制限画像信号は、上述した加算手段４、補正手段５およびボケマスク処理手段６を内包する演算器23に入力される。この演算器23においては下記のような処理が行われる。まず、上述したように関数ｆu により変換された帯域制限画像信号（以下、変換帯域制限画像信号とする。）は加算され加算信号が得られる。
【００４０】
このようにして加算信号が得られると、補正手段５において、加算信号に対して、加算信号の信号値が所定の閾値よりも高いおよび／または低い場合には、この加算信号の信号値を低減するように補正がなされ、補正加算信号が得られる。この補正は以下のようにして行う。図15は加算信号を補正するための関数を表す図である。図15に示すようにこの関数Ａ（Ｓorg ）は、原画像信号値が所定の閾値Ｓｔｈ１において値０．５を採り、閾値Ｓｔｈ１よりも大きい場合には値が０に近づき、閾値Ｓｔｈ１よりも小さい場合には値が１となる関数である。このような関数を加算信号に乗じることにより、信号値が高い部分においては信号値が抑制されることとなる。このため、信号値が高い部分が画像信号のダイナミックレンジを越えてしまう場合であっても、信号値の高い部分は値が低減されて、信号値の潰れが生じることがなくなる。なお、閾値Ｓｔｈ１の設定は以下のようにして行う。図16は原画像信号Ｓorg のヒストグラムを表す図である。図16に示すヒストグラムにおいて部分Ａは被写体を透過することなく直接放射線が照射することにより得られたすぬけ部であり、部分Ｂが被写体に関する情報に対応する部分である。そして、この部分Ａと部分Ｂとの境界となる信号値を閾値Ｓｔｈ１とするものである。
【００４１】
また、原画像信号の信号値が所定の閾値よりも低い場合に加算信号を補正するための関数を図17に示す。図17に示す関数Ａ（Ｓorg ）は、原画像の信号値が所定の閾値Ｓｔｈ２において値０．５を採り、閾値Ｓｔｈ２よりも大きい場合には値が１となり、閾値Ｓｔｈ２よりも小さい場合には値が０に近づく関数である。このような関数を加算信号に乗じることにより、信号値が低い部分においては、信号値が抑制されることとなる。このため、信号値が低い部分が画像信号のダイナミックレンジを越えてしまう場合であっても、信号値の低い部分は値が低減されているため、信号値の潰れが生じることがなくなる。なお、閾値Ｓｔｈ２の設定は図16に示すヒストグラムの最小信号値Ｓｍｉｎを閾値Ｓｔｈ２とするものである。
【００４２】
なお、加算信号を補正するための関数Ａ（Ｓorg ）としては、図15および図17に示すものに限定されるものではなく、図18に示すように原画像信号の高い部分および低い部分の双方を同時に低減するような関数であってもよいものである。
【００４３】
そしてこのようにして加算信号が補正されると、ボケマスク処理手段６において原画像信号Ｓorg の値に応じた強調度βが乗じられ、されにこの強調度βが乗じられた加算値が原画像信号Ｓorg と加算されて処理済画像信号Ｓprocが得られる。
【００４４】
以上の帯域制限画像信号作成手段２、変換手段３、加算手段４、補正手段５およびボケマスク処理手段６において行われる処理を下記の式（６）に示す。
【００４５】
0003669452.tif 000005
但し、Ｓproc：処理済画像信号
Ｓorg ：原画像信号
Ｓusk(k=1 〜N ）：ボケ画像信号
ｆuk(k=1〜N)：各帯域制限画像信号を変換する関数
A(Ｓorg)：加算信号を補正する関数
このようにして得られた処理済画像信号Ｓprocは、例えば図19に示すような周波数応答特性を有するものとなる。すなわち、上述した帯域制限画像信号は、原画像の濃度変化が比較的小さいいわゆる平坦部においては、各周波数帯域において信号値の絶対値は小さくなるものである。これに対して、濃度が急激に変化するエッジ部近傍においては、帯域制限画像信号が比較的低周波数帯域である場合、すなわちボケ画像信号Ｓusk を得る際のマスクのサイズが比較的大きい場合は、図20に示すように、そのエッジ部近傍の画素についておかれたマスクにエッジ部が含まれてしまうため、帯域制限画像信号がエッジ部の影響を受けて信号値の絶対値が比較的大きなものとなる。このように、本来エッジ部でない部分がエッジ部の濃度値の影響を受けることにより、画像処理を行うことにより得られた画像のエッジ部にはオーバーシュート、アンダーシュートなどのアーチファクトが発生してしまう。
【００４６】
そこで、帯域制限画像信号の絶対値が閾値Ｔｈ１よりも大きい場合に、上述した関数ｆu によりこの絶対値が小さくなるように帯域制限画像信号を変換し、この変換された各帯域制限画像信号を加算し、さらに所定の強調度で強調することにより、原画像信号Ｓorg に加算するための高周波成分に関する信号を得るようにしたものである。
【００４７】
このため、図19に示すように、エッジ部が存在しない平坦部においては処理済画像信号Ｓprocの周波数特性は実線で示すようなものとなるが、エッジ部近傍の領域においては、処理済画像信号Ｓprocは図19の破線に示すように比較的低い周波数帯域のレスポンスが低下されたような特性を有するものとなる。これは、エッジ部近傍の領域においては、ボケ画像信号（式（１）におけるＳus）を得る際のマスクが実際のマスクよりも小さくされたことと同一の効果を奏するものである。
【００４８】
したがって、エッジ部近傍の領域に対応する比較的信号値の絶対値の大きい帯域制限画像信号は、原画像信号に加算するための高周波成分に関する信号に対する影響力が小さくなる。このため、濃度が急激に変化するエッジ部近傍においても、アーチファクトの原因となる信号は影響力が弱められるため、処理を施すことにより得られる画像をアーチファクトのない良好な画像とすることができる。
【００４９】
さらに本発明による画像処理方法および装置においては、加算信号に対して、原画像信号Ｓorg の信号値が閾値Ｓｔｈ１よりも高い場合および／または閾値Ｓｔｈ２よりも低い場合には、この加算信号の信号値を低減するように補正して最終的な高周波成分に関する信号を得るようにしたため、加算信号の信号値が非常に高いおよび／または低い場合であっても、濃度が潰れてしまうことがなく、これによりアーチファクトのない高画質の再生画像を得ることができる。
【００５０】
なお、上記実施の形態においては、上記式（６）により処理済画像信号Ｓprocを得るようにしているが、下記式（７）により処理済画像信号Ｓprocを得るようにしてもよい。式（６）と式（７）とで異なるのは、帯域制限画像信号を得る際に、式（６）においては隣接する周波数帯域同士で減算を行っているが、式（７）においては、全ての周波数帯域のボケ画像信号Ｓusk と、原画像信号Ｓorg とで減算処理を行っている点が異なるものである。式（７）により得られる処理済画像信号Ｓprocの周波数特性を図21に示す。図21に示すようにエッジ部が存在しない平坦部においては、処理済画像信号Ｓprocの周波数特性は実線で示すようなものとなるが、エッジ部近傍の領域においては、処理済画像信号Ｓprocは図21の破線に示すように比較的低い周波数帯域のレスポンスが低下されたような特性を有するものとなる。これは、エッジ部近傍の領域においては、ボケ画像信号Ｓusk を得る際のマスクが実際のマスクよりも小さくされたことと同一の効果を奏するものである。なお、図19と比較すると、図21の場合は全周波数帯域に亘ってレスポンスが低下したものとなっている。このため、エッジ部の近傍でない平坦部においてもレスポンスが低下したものとなっている。このため、式（６）にしたがって、処理済画像信号Ｓprocを求める方が平坦部のレスポンスは低下されることなくエッジ部近傍のみのレスポンスが低下されるため、より好ましいものである。
【００５１】
0003669452.tif 000006
但し、Ｓproc：高周波成分が強調された画像信号
Ｓorg ：原画像信号
Ｓusk(k=1 〜N ）：ボケ画像信号
ｆuk(k=1〜N)：前記各帯域制限画像信号を変換する関数
A(Ｓorg)：加算信号を補正する関数
なお、上記実施の形態においては、ガウス信号のフィルタを用いて、補間演算処理を行うようにしているが、Ｂスプライン補間演算によりフィルタリング処理画像に対して補間演算処理を施すようにしてもよい。以下、このＢスプライン補間演算処理について説明する。
【００５２】
Ｂスプライン補間演算は、比較的鮮鋭度の低い滑らかな２次画像を再生するための補間画像データを得るための補間演算方法である。このＢスプライン補間演算は、元のサンプル点（画素）を通ることは必要とされない代わりに、第１階微分係数および第２階微分係数（ｆ″（Ｘ）で表す）が各区間間で連続することが必要とされる。
【００５３】
すなわち、
ｆk （ｘ）＝Ａk ｘ3 ＋Ｂk ｘ2 ＋Ｃk ｘ＋Ｄk           …（８）
において（式（７）においてＢk は便宜上用いられる係数であり、フィルタリング処理画像とは異なる。）、
ｆk ′（Ｘk ）＝ｆk-1 ′（Ｘk ）        …（９）
ｆk ′（Ｘk+1 ）＝ｆk+1 ′（Ｘk+1 ）    …（10）
ｆk ″（Ｘk ）＝ｆk-1 ″（Ｘk ）        …（11）
ｆk ″（Ｘk+1 ）＝ｆk+1 ″（Ｘk+1 ）    …（12）
が条件となる。ただし、画素Ｘk における第１階微分係数が、その画素Ｘk の前後の画素であるＸk-1 とＸk+1 とについて、これらの画像信号Ｙk-1 、Ｙk+1 の勾配（Ｙk+1 −Ｙk-1 ）／（Ｘk+1 −Ｘk-1 ）に一致することが条件であるから、下記式（15）を満たす必要がある。
【００５４】
ｆk ′（Ｘk ）＝（Ｙk+1 −Ｙk-1 ）／（Ｘk+1 −Ｘk-1 ）    …（13）
同様に、画素Ｘk+1 における第１階微分係数が、その画素Ｘk+1 の前後の画素であるＸk とＸk+2 とについて、これらの画像信号Ｙk 、Ｙk+2 の勾配（Ｙk+2−Ｙk ）／（Ｘk+2 −Ｘk ）に一致することが条件であるから、下記式（14）を満たす必要がある。
【００５５】
ｆk ′（Ｘk+1 ）＝（Ｙk+2 −Ｙk ）／（Ｘk+2 −Ｘk ）      …（14）
また関数ｆ（Ｘ）は一般に下記式（15）に示すもので近似される。
【００５６】
ｆ（Ｘ）＝ｆ(0) ＋ｆ′(0) Ｘ＋｛ｆ″(0)/２｝Ｘ2           …（15）
ここで、各区間Ｘk-2 〜Ｘk-1 ，Ｘk-1 〜Ｘk ，Ｘk 〜Ｘk+1 ，Ｘk+1 〜Ｘk+2 の間隔（格子間隔という）を１とし、画素Ｘk からの画素Ｘk+1 方向への補間点Ｘp の位置をｔ（０≦ｔ≦１）とすれば、式（９）〜（12）および（15）より、
ｆk ′（０）＝Ｃk ＝（Ｙk+1 −Ｙk-1 ）／２
ｆk ′（１）＝３Ａk ＋２Ｂk ＋Ｃk ＝（Ｙk+2 −Ｙk ）／２
ｆk ″（０）＝Ｙk+1 −２Ｙk ＋Ｙk-1 ＝２Ｂ
したがって、
Ａk ＝（Ｙk+2 −３Ｙk+1 ＋３Ｙk −Ｙk-1 ）／６
Ｂk ＝（Ｙk+1 −２Ｙk ＋Ｙk-1 ）／２
Ｃk ＝（Ｙk+1 −Ｙk-1 ）／２
ここで、Ｄk は未知のため、
Ｄk ＝（Ｄ1 Ｙk+2 ＋Ｄ2 Ｙk+1 ＋Ｄ3 Ｙk ＋Ｄ4 Ｙk-1 ）／６
とおく。また、スプライン補間関数ｆk （ｘ）は上述の通り、Ｘ＝ｔなる変数変換をしているため、
ｆk （ｘ）＝ｆk （ｔ）
となる。よって、
0003669452.tif 000007
となり、これを画像信号Ｙk-1 ，Ｙk ，Ｙk+1 ，Ｙk+2 について整理すると、下記式（16）で表すことができる。
【００５７】
0003669452.tif 000008
ここで、ｔ＝１とおけば、
0003669452.tif 000009
次に区間Ｘk+1 〜Ｘk+2 についての式（17）は、
0003669452.tif 000010
ここで、ｔ＝０とおけば、
0003669452.tif 000011
連続性の条件（ｆk （１）＝ｆk+1 （０））、および各フィルタリング処理画像信号に対応する係数同士が等しいという条件により、Ｄ4 −１＝０，Ｄ3 −３＝Ｄ4 ，Ｄ2 ＋３＝Ｄ3 ，Ｄ1 ＋１＝Ｄ2 ，Ｄ1 ＝０、となり、したがって、
Ｄk ＝（Ｙk+1 ＋４Ｙk ＋Ｙk-1 ）／６
となる。よって、
0003669452.tif 000012
したがって、フィルタリング処理画像信号Ｙk-1 、Ｙk 、Ｙk+1 、Ｙk+2 にそれぞれ対応する補間係数ｂk-1 、ｂk 、ｂk+1 、ｂk+2 は、
ｂk-1 ＝（−ｔ3 ＋３ｔ2 −３ｔ＋１）／６
ｂk   ＝（３ｔ3 −６ｔ2 ＋４）／６
ｂk+1 ＝（−３ｔ3 ＋３ｔ2 ＋３ｔ＋１）／６
ｂk+2 ＝ｔ3 ／６
となる。
【００５８】
以上の演算を各区間Ｘk-2 〜Ｘk-1 ，Ｘk-1 〜Ｘk ，Ｘk 〜Ｘk+1 ，Ｘk+1 〜Ｘk+2 について繰り返すことにより、フィルタリング処理画像信号の全体についてフィルタリング処理画像信号とは間隔の異なる補間画像信号を求めることができる。
【００５９】
したがって、このＢスプライン補間演算処理を各フィルタリング処理画像信号Ｂk に対して施すことにより、各フィルタリング処理画像信号Ｂk に対応したボケ画像信号Ｓusk を得ることができる。
【００６０】
また、上述した実施の形態においては、原画像信号Ｓorg に対して１画素おきにフィルタリング処理を施し、さらに補間演算を施すことによりボケ画像信号Ｓusk を得るようにしているが、これに限定されるものではなく、複数のサイズのボケマスクを用いて、原画像信号Ｓorg にフィルタリング処理を施すことにより、複数の周波数応答特性が異なるボケ画像信号Ｓusk を得るようにしてもよい。
【００６１】
さらに、上述した実施の形態においては、帯域制限画像信号を変換するための関数を図22に示すように、閾値Ｔｈ１よりも絶対値が大きい場合に、この絶対値を小さくするような関数を用いているが、例えば図22に示すように、帯域制限画像信号の絶対値が閾値Ｔｈ１よりも大きい場合に、この絶対値を小さくするとともに、閾値Ｔｈ２よりも小さい場合に、絶対値を小さくするような関数を用いるようにしてもよい。
【００６２】
このように、帯域制限画像信号の絶対値が閾値Ｔｈ１よりも小さい閾値Ｔｈ２よりも小さいほど、この帯域制限画像信号の絶対値を小さくするように補正することにより、画像中においてノイズと見なせるような信号値の絶対値の小さい成分のレスポンスを小さくすることができ、これにより処理済画像のノイズを低減することができる。
【００６３】
また、上記実施の形態においては、加算信号に対して図15、17あるいは18に示すような関数Ａ（Ｓorg ）により補正をするようにしているが、帯域制限画像信号を関数ｆｕにより変換する際に、これと同時に関数Ａ（Ｓorg ）により帯域制限画像信号の信号値が所定の閾値よりも高いおよび／または低い場合には、この帯域制限画像信号の信号値を低減するように補正を行うようにしてもよい。このように、帯域制限画像信号に対して関数Ａ（Ｓorg ）により補正を行うことにより、上述した実施の形態と同様に帯域制限画像信号の信号値が非常に高いおよび／または低い場合であっても、濃度が潰れてしまうことがなく、これによりアーチファクトのない高画質の再生画像を得ることができる。なお、この場合、帯域制限画像信号の周波数帯域ごとに関数Ａ（Ｓorg ）を異なるものとすることができ、これにより画像の周波数帯域に応じてより細かな処理を行うことができる。例えば、画像中において主にアーチファクトとして視認されるのは、低周波数帯域の画像であるため、図23に示すように、帯域制限画像信号の低周波数帯域ほど信号値の低いすなわち濃度の低いところから信号値を低減することにより、よりアーチファクトが低減された画像を得ることができる。この処理を式で示すと下記の式（18）となる。
【００６４】
0003669452.tif 000013
但し、Ｓproc：処理済画像信号
Ｓorg ：原画像信号
Ｓusk(k=1 〜N ）：ボケ画像信号
ｆuk(k=1〜N)：各帯域制限画像信号を変換する関数
A(Ｓorg)：加算信号を補正する関数
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像処理装置の概念を表す図
【図２】ボケ画像信号作成手段の詳細を表す図
【図３】ボケ画像信号作成手段において用いられるフィルタ（１次元）を表す図
【図４】フィルタリング処理の詳細を表す図
【図５】フィルタリング処理画像信号の周波数特性を表す図
【図６】フィルタリング処理手段において用いられるフィルタ（２次元）を表す図
【図７】フィルタリング処理画像信号Ｂ1 の補間演算に用いられるフィルタを表す図
【図８】補間演算の詳細を表す図
【図９】フィルタリング処理画像信号Ｂ2 の補間演算に用いられるフィルタを表す図
【図１０】補間演算の詳細を表す図
【図１１】ボケ画像信号の周波数特性を表す図
【図１２】帯域制限画像信号作成手段、変換手段およびボケマスク処理手段の詳細を表す図
【図１３】帯域制限画像信号の周波数特性を表す図
【図１４】変換手段において帯域制限画像信号を変換するための関数を表す図
【図１５】加算信号の高濃度側を補正するための関数を表す図
【図１６】原画像信号のヒストグラムを表す図
【図１７】加算信号の低濃度側を補正するための関数を表す図
【図１８】加算信号を高濃度側および低濃度側を補正するための関数を表す図
【図１９】処理済画像信号の周波数特性を表す図
【図２０】エッジ部近傍のマスク処理を説明するための図
【図２１】処理済画像信号の他の周波数特性を表す図
【図２２】変換手段において帯域制限画像信号を変換するための他の関数を表す図
【図２３】帯域制限画像信号を補正するための関数を表す図
【図２４】エッジ部分の画像信号が処理される状態を表す図
【符号の説明】
１    ボケ画像信号作成手段
２    帯域制限画像信号作成手段
３    変換手段
４    加算手段
５    ボケマスク処理手段
10    フィルタリング処理手段
11    補間演算処理手段
21    減算器
22    変換器
23    演算器
【図１】
0003669452.tif 000014
【図２】
0003669452.tif 000015
【図３】
0003669452.tif 000016
【図４】
0003669452.tif 000017
【図５】
0003669452.tif 000018
【図６】
0003669452.tif 000019
【図７】
0003669452.tif 000020
【図８】
0003669452.tif 000021
【図９】
0003669452.tif 000022
【図１０】
0003669452.tif 000023
【図１１】
0003669452.tif 000024
【図１２】
0003669452.tif 000025
【図１３】
0003669452.tif 000026
【図１４】
0003669452.tif 000027
【図１５】
0003669452.tif 000028
【図１６】
0003669452.tif 000029
【図１７】
0003669452.tif 000030
【図１８】
0003669452.tif 000031
【図１９】
0003669452.tif 000032
【図２０】
0003669452.tif 000033
【図２１】
0003669452.tif 000034
【図２２】
0003669452.tif 000035
【図２３】
0003669452.tif 000036
【図２４】
0003669452.tif 000037