(57)【要約】【課題】本発明は画像処理装置に関し、十分な強調を得ることを可能とする画像処理装置を提供することを目的としている。【解決手段】原画像信号から複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号を作成する非鮮鋭画像信号作成部１０と、前記原画像信号又は非鮮鋭画像信号と、これら画像信号と隣り合う周波数帯域の非鮮鋭画像信号を差分して差分画像信号を得る差分処理部１２と、該差分画像信号に対して、差分される非鮮鋭画像信号の画素値に依存して処理の度合いが変化する変換処理を施す濃度依存変換処理部１６と、該濃度依存変換処理部で変換処理された差分画像信号を原画像信号又は最低周波数画像信号に加算する、又は前記原画像信号から前記濃度依存変換処理部で変換処理された画像信号を積算したものを差分した低周波成分信号から算出される補正信号を前記原画像信号又は最低周波数画像信号に加算する加算処理部１７とを有して構成される。【選択図】図５
2008211840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素からなる原画像信号から複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号を作成する非鮮鋭画像信号作成部と、
前記原画像信号又は前記非鮮鋭画像信号作成部で作成された非鮮鋭画像信号と、当該原画像信号又は非鮮鋭画像信号と隣り合う周波数帯域の非鮮鋭画像信号を差分して差分画像信号を得る差分処理部と、
該差分処理部で得られた差分画像信号に対して、前記差分処理部で差分される非鮮鋭画像信号の画素値に依存して処理の度合いが変化する変換処理を施す濃度依存変換処理部と、
該濃度依存変換処理部で変換処理された差分画像信号を原画像信号又は最低周波数画像信号に加算する、又は前記原画像信号から前記濃度依存変換処理部で変換処理された画像信号を積算したものを差分した低周波成分信号から算出される補正信号を前記原画像信号又は最低周波数画像信号に加算することで処理済み画像信号を得る加算処理部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記変換処理部は、少なくとも画像信号の一部で画素値の絶対値を抑制するものであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記変換処理部は、前記差分処理部で差分される非鮮鋭画像信号が低周波数帯域の画像信号であるほど画像信号の絶対値の抑制が大きい変換処理を施すことを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記変換処理部は、前記差分処理部で差分される非鮮鋭画像信号が低濃度の画像信号であるほど画像信号の絶対値の抑制が大きい変換処理を施すことを特徴とする請求項２又は３記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像処理装置に関し、更に詳しくは特に放射線画像の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線画像の処理部門では、よりよい画像を得るため、原画像信号に変換処理を加える方法が用いられている。図１５は従来の周波数強調処理の説明図である。原画像信号１から非鮮鋭画像信号２を作成し、原画像信号１から前記非鮮鋭画像信号２を減算して差分画像信号３を作成し、この差分画像信号３に所定の係数βを乗算したものを高周波成分信号として原画像信号１に加えることで処理済み画像信号を得ている。
【０００３】
図１６は従来のダイナミックレンジ圧縮処理の説明図である。図１５と同一のものは、同一の符号を付して示す。この場合には、原画像信号１から非鮮鋭画像信号２を作成して原画像信号１から非鮮鋭画像信号２を減算することにより、差分画像信号３を得る。一方、非鮮鋭画像信号２に濃度補正変換４を加え、補正画像信号５を得る。そして、得られた補正画像信号５に差分画像信号３を加えることで、処理済み画像信号を得ている。近年、上述した画像処理方法に改良を加え、更に鮮明な処理済み画像信号を得る方法が開発されてきている。
【０００４】
従来のこの種の装置としては、原画像低濃度部の高周波成分信号における加算度合いを制御するという方法が用いられている（例えば特許文献１参照）。また、分解した最も低い周波数帯域の画像信号の濃度により、各帯域の強調度を決定するという方法が用いられている。
【特許文献１】特開平１０−７５３９５号公報（段落００２２〜００２３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像信号を複数の周波数帯域に分解し、各帯域の画像信号に対し変換処理を施した後、原画像信号あるいは最低周波数帯域画像信号に加算することで、原画像信号を強調する処理や、変換後の各帯域を足し合わせて作成した高周波成分信号を原画像信号から減じて作成した低周波成分信号より作成される補正成分信号を原画像信号に加算することにより、画像信号のダイナミックレンジを圧縮するという画像信号処理方法が提案されている。
【０００６】
これらの処理では、エッジの強調やダイナミックレンジの補正が行なわれる一方で、処理を行なうことで低濃度部の粒状が悪化するという問題があった。また、前記特許文献１記載の発明では、原画像低濃度部の高周波成分信号における加算度合いを制御するという方法が用いられているが、各周波数帯域画像には濃度情報が含まれていないため、その抑制は原画像信号の濃度によって決定され、しかも全ての周波数帯域に対し、同一の抑制を行なうために低濃度部では全ての高周波成分信号が抑制されるという問題があった。
【０００７】
また、分解した最も低い周波数帯域の画像信号の濃度により、各帯域の強調度を決定するという方法が用いられているが、この方法ではピラミッドアルゴリズムを用いた場合、最も小さい画像サイズとなった最低周波数帯域画像信号と強調度を抑制する帯域画像信号のサイズが異なるため、対応を別に設けなければならないという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、周波数処理による粒状の悪化を抑制し、かつ十分な強調を得ることを可能とする画像処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）請求項１記載の発明は、複数の画素からなる原画像信号から複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号を作成する非鮮鋭画像信号作成部と、前記原画像信号又は前記非鮮鋭画像信号作成部で作成された非鮮鋭画像信号と、当該原画像信号又は非鮮鋭画像信号と隣り合う周波数帯域の非鮮鋭画像信号を差分して差分画像信号を得る差分処理部と、該差分処理部で得られた差分画像信号に対して、前記差分処理部で差分される非鮮鋭画像信号の画素値に依存して処理の度合いが変化する変換処理を施す濃度依存変換処理部と、該濃度依存変換処理部で変換処理された差分画像信号を原画像信号又は最低周波数画像信号に加算する、又は前記原画像信号から前記濃度依存変換処理部で変換処理された画像信号を積算したものを差分した低周波成分信号から算出される補正信号を前記原画像信号又は最低周波数画像信号に加算することで処理済み画像信号を得る加算処理部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
（２）請求項２記載の発明は、前記変換処理部は、少なくとも画像信号の一部で画素値の絶対値を抑制するものであることを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、前記変換処理部は、前記差分処理部で差分される非鮮鋭画像信号が低周波数帯域の画像信号であるほど画像信号の絶対値の抑制が大きい変換処理を施すことを特徴とする。
【００１１】
（４）請求項４記載の発明は、前記変換処理部は、前記差分処理部で差分される非鮮鋭画像信号が低濃度の画像信号であるほど画像信号の絶対値の抑制が大きい変換処理を施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
（１）請求項１記載の発明によれば、差分画像信号を濃度依存非線形変換することで、原画像信号に加算される高周波成分信号が調整され、エッジ強調と共にノイズやアーチファクトの抑制が行なわれた処理画像信号を作成することが可能となる。
【００１３】
（２）請求項２記載の発明によれば、オーバシュート／アンダーシュートの原因である高コントラスト部での強調が抑制され、より効果的にエッジ強調とノイズやアーチファクトの抑制が可能になる。
【００１４】
（３）請求項３記載の発明によれば、差分画像信号において、低周波帯域ほど絶対値の抑制が大きくなり、より効果的に鮮鋭性がよく、ノイズやアーチファクトが抑制された画像信号の作成が可能となる。
【００１５】
（４）請求項４記載の発明によれば、差分画像信号を低濃度部分ほど信号を強く抑制することで鮮鋭性のよいアーチファクトやノイズの抑制が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。図１は周波数強調処理を行なう本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図である。図に示す装置は、複数の画素からなる原画像信号に対して原画像信号の高周波成分信号を前記原画像信号あいるは原画像信号の低周波信号に加算することで処理済み画像信号を得る画像処理装置を示している。
【００１７】
図において、１０は原画像信号から非鮮鋭画像信号を作成する非鮮鋭画像信号作成部、１１は非鮮鋭画像信号作成部１０で作成された非鮮鋭画像信号に変換処理を加える変換処理部、１２は原画像信号と変換処理後の画像信号との差分及び非鮮鋭画像信号と変換処理後の画像信号と間の差分をとる差分処理部、１３は該差分処理部１２で得られた差分画像信号を加算する加算処理部である。非鮮鋭画像信号作成部１０、変換処理部１１、差分処理部１２及び加算処理部１３としては、ハードウェアでもソフトウェアでも実現することができる。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００１８】
非鮮鋭画像信号作成部１０は、原画像信号に対して例えばピラミッドアルゴリズムを用いて非鮮鋭画像信号を作成する。ピラミッドアルゴリズムについては後述する。非鮮鋭画像信号作成部１０からは、周波数特性の異なる複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号が得られる。変換処理部１１は、得られた非鮮鋭画像信号に対して画像信号変換処理を行なう。この画像信号変換処理としては、公知のあらゆる画像信号変換処理技術を用いることができる。
【００１９】
差分処理部１２は、このようにして得られた変換画像信号と原画像信号及び、非鮮鋭画像信号と変換画像信号との差分を求める。ここで、得られる差分画像信号は、隣り合う周波数帯域の非鮮鋭画像信号あるいは原画像信号と変換後の非鮮鋭画像信号の差分である。次に、加算処理部１３は差分処理部１２で得られた差分信号を加算して高周波成分信号を求める。このようにして得られた高周波成分信号を原画像信号に加算することにより、処理済み画像信号が得られる。
【００２０】
ここで、変換処理部１１の具体的な処理の一つについて説明する。図２は非鮮鋭画像の補正関数を示す図である。横軸ｘが非鮮鋭化を行なう前の信号値と非鮮鋭化を行なった後の信号値の差分を表わす信号値、縦軸ｙが補正成分信号で、上の方が低周波、下の方が高周波帯域での補正成分信号を表わす関数である。この特性は、コントラストの大きい領域では、多く補正する特徴を持っている。このようにして得られた補正成分信号は、非鮮鋭画像信号に加算されることにより、画像変換を行なっている。
【００２１】
この関数は、図３に示すように非鮮鋭画像信号の濃度によって変化する。図３において、横軸ｘが非鮮鋭化を行なう前の信号値と非鮮鋭化を行なった後の信号値との差分を表わす信号値、縦軸ｙが補正成分信号である。上の方が低濃度、下の方が高濃度部分における補正成分信号を表わす関数である。この実施の形態例の変換処理部１１の変換特性は、図２に示す特性と図３に示す特性を併せ持つものである。そこで、低濃度部、低周波帯域ほど補正の度合を強くすることで、１つ上の非鮮鋭画像信号あるいは原画像信号と近似した画像信号となる。
【００２２】
これにより、低濃度部での周波数強調が弱くなり、粒状の悪化を抑制することができる。また、平均化により１つ上の画像信号あるいは原画像信号との画素差が大きい場合は、その画素を１つ上の画像信号あるいは原画像信号に近づけるような平均化を抑制する処理を加えることで、強調画像信号のオーバシュート／アンダーシュートを抑制することが可能となる。また、この補正は低周波帯域になるに従って強くすることで鮮鋭性のよい、より良好な画像信号を得ることができる。
【００２３】
このように図１の構成によれば、非鮮鋭画像信号を変換することで、原画像信号に加算される差分画像信号が調整され、エッジ強調と共にノイズやアーチファクトの抑制が行なわれた処理画像信号を作成することが可能となる。
【００２４】
また、前記差分画像信号は、隣り合う周波数帯域の非鮮鋭画像信号あるいは原画像信号と変換後の非鮮鋭画像信号の差分であることで、各差分画像信号の周波数帯域は互いに重なる部分が少なくなり、非鮮鋭画像信号への変換処理を合わせることで、帯域毎の操作が可能となる。
【００２５】
また、前記複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、非線形変換に基づいて非鮮鋭画像信号の画素値を変換することで、効果的にエッジ強調とノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００２６】
また、前記複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、原画像信号あるいは複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号により決定されることで、画像信号の非鮮鋭化の傾向に依存した処理ができ、より効果的にエッジ強調とノイズやアーチファクトの抑制が可能になる。
【００２７】
また、前記複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、隣り合う周波数帯域の非鮮鋭画像信号あるいは原画像信号により決定されるで、画像信号の非鮮鋭化の傾向に依存した処理ができ、より効果的にエッジ強調とノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００２８】
また、前記複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、前記差分画像信号を作成する際に使用されるもう１つの非鮮鋭画像信号あるいは原画像信号の画素値によって変化することで、非鮮鋭処理が行なわれる前の画素に依存した処理が可能となることでより高周波成分信号を考慮した変換が可能となり、より効果的にエッジ強調とアーチファクトやノイズの抑制が可能となる。
【００２９】
また、前記複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、前記非鮮鋭画像信号により異なることで、周波数帯域に依存した調整が可能となり、より効果的にエッジ強調とノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００３０】
また、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、画像信号の平均化を抑制する変換であることで、オーバシュート／アンダーシュートの原因である高コントラスト部での非鮮鋭化が抑制され、より効果的にエッジ強調とノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００３１】
また、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、非鮮鋭画像信号の画素値により変化することで、非鮮鋭画像信号の信号値に依存した処理が可能となり、ノイズの目立ちやすい信号（濃度）領域のアーチファクトの抑制を強くすることにより、より効果的にエッジ強調とノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００３２】
また、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、最低周波数帯域の非鮮鋭画像の画素値により変化することで、非鮮鋭画像信号の変換の変化が原画像信号の大まかな構造に従うことが可能となる。
【００３３】
また、本発明は、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、原画像信号の画素値により変化することで、非鮮鋭画像信号の変化が原画像信号に忠実に従うことが可能となる。  また、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、非鮮鋭画像信号が低周波帯域であるほど平均化抑制の傾向を強くすることで、低周波帯域ほど平均化抑制が大きくなり、より鮮鋭性のよい、ノイズやアーチファクトが抑制された画像信号を作成することが可能となる。
【００３４】
また、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、非鮮鋭画像信号が高周波帯域であるほど平均化の抑制を強くすることで、ノイズ成分信号を多く含む傾向のある高周波成分信号ほど平均化の抑制が大きくなり、効果的にエッジ強調とノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００３５】
図４はダイナミックレンジ圧縮処理を行なう本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図である。この装置は、複数の画素からなる原画像信号あるいは超低周波数画像信号に原画像信号の低周波成分信号から得られる補正信号を加算することで処理済み画像信号を得る画像処理装置を構成している。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。
【００３６】
図において、１０は原画像信号から非鮮鋭画像信号を作成する非鮮鋭画像信号作成部、１１は非鮮鋭画像信号作成部１０で作成された画像信号に変換処理を加える変換処理部、１２は原画像信号と変換処理後の画像信号との差分及び非鮮鋭画像信号と変換処理後の画像信号と間の差分をとる差分処理部、１４は該差分処理部１２で得られた差分信号を積算して得られる高周波成分信号を原画像信号から減算して得られる低周波成分信号から補正信号を算出する補正信号算出部、１５は該補正信号算出部１４で得られた補正信号を加算する処理を行なう補正信号加算部である。非鮮鋭画像信号作成部１０、変換処理部１１、差分処理部１２及び補正信号算出部１４及び補正信号加算部１５としては、ハードウェアでもソフトウェアでも実現することができる。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００３７】
非鮮鋭画像信号作成部１０は、原画像信号に対して例えばピラミッドアルゴリズムを用いて非鮮鋭画像信号を作成する。非鮮鋭画像信号作成部１０からは、周波数特性の異なる複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号が得られる。変換処理部１１は、得られた非鮮鋭画像信号に対して画像変換処理を行なう。この画像信号変換処理としては、公知のあらゆる画像変換処理技術を用いることができる。
【００３８】
差分処理部１２は、このようにして得られた変換画像信号と原画像信号及び、非鮮鋭画像信号と変換画像信号との差分を求める。ここで、得られる差分画像信号は、隣り合う周波数帯域の非鮮鋭画像信号あるいは原画像信号と変換後の非鮮鋭画像信号の差分である。次に、補正信号算出部１４は、差分処理部１２で得られた差分信号に対して、補正信号を算出する処理を行なう。
【００３９】
ここで補正成分信号は、例えば図１７のように決定される。図１７は低濃度部分のダイナミックレンジ圧縮における補正成分信号を表わす図である。図において、横軸は非鮮鋭画像信号の信号値Ｘ、縦軸は補正成分信号Ｆ（Ｘ）である。図１７のように低信号値ほど大きな補正成分信号が算出され、原画像信号に加算される。補正信号加算部１５は、補正信号算出部１４で得られた補正信号を加算する処理を行ない、原画像信号に加算して処理済み画像信号を得る。
【００４０】
この実施の形態例についても、各非鮮鋭画像信号を図２に示すような関数により変換することができる。横軸ｘが非鮮鋭化を行なう前の信号値と非鮮鋭化を行った後の信号値の差分を表わす信号値、縦軸ｙが補正成分信号である。この関数は、図３に示すように非鮮鋭画像信号の濃度によって変化する。図３において、横軸ｘは差分を表わす信号値、縦軸ｙは補正成分信号である。
【００４１】
このように、低濃度部ほど補正成分信号を強くすることで、画像信号の高周波成分信号が加えられた画像信号となる。これにより、差分画像信号は、低濃度に相当する領域で高周波成分信号を含まなくなる。従って、差分画像信号を原画像信号から引くことにより得られる低周波画像信号は、低濃度部で高周波数を含むようになり、この低周波画像信号のダイナミックレンジを圧縮する際に高周波成分信号も合わせて圧縮され、低濃度部のダイナミックレンジ圧縮による粒状の悪化を抑制することができる。
【００４２】
また、平均化により１つ上の画像信号あるいは原画像信号との画素値が大きい場合は、その画素を１つ上の画像信号あるいは原画像信号に近づけるような平均化を抑制する処理を加えることで処理後のオーバシュート／アンダーシュートを抑制することが可能となる。また、この補正は平均化による画素の変化がより大きくなる傾向をもつ低周波帯域になるに従って強くすることでより良好な画像信号を得ることができる。
【００４３】
上記低濃度部での平均化の調整は、全ての非鮮鋭画像信号で行なう必要はない。比較的高周波の非鮮鋭画像信号についてのみ調整を行なうことで、ノイズの抑制とエッジ成分信号の強調の調整が可能となる。また、調整度合いを各非鮮鋭画像信号によって変更することができる。例えば、高周波を多く含む非鮮鋭画像信号ほど低濃度部の調整を強くすることで、低濃度部において、エッジ成分の保存と粒状の抑制を行った画像信号を作成することも可能である。
【００４４】
この実施の形態例によれば、非鮮鋭画像信号を変換することで、原画像信号あるいは超低周波画像信号に加算される補正部分が調整され、画像信号のダイナミックレンジ圧縮とノイズやアーチファクトの抑制の両方が行なわれた処理画像信号を作成することが可能となる。
【００４５】
また、前記差分画像信号は、隣り合う周波数帯域の非鮮鋭画像信号あるいは原画像信号と変換後の非鮮鋭画像信号の差分であることにより、隣り合う非鮮鋭画像信号の差分をとることで各差分画像信号の周波数帯域は互いに重なる部分が少なくなり、非鮮鋭画像信号への変換処理を合わせることで帯域毎の操作が可能となる。
【００４６】
また、前記複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、非線形変換に基づいて、非鮮鋭画像信号の画素値を変換するものであることにより、非線形変換を行なうことで、効果的にノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００４７】
また、前記複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、原画像信号あるいは複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号により決定されるものであることにより、画像信号の非鮮鋭化の傾向に依存した処理ができ、より効果的にノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００４８】
また、前記複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、隣り合う周波数帯域の非鮮鋭画像信号あるいは原画像信号により決定されるものであることにより、画像信号の非鮮鋭化の傾向に依存した処理ができ、より効果的にノイズやアーチファクトの抑制が可能になる。
【００４９】
また、前記複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、前記差分画像信号を作成する際に使用されるもう１つの非鮮鋭画像信号あるいは原画像信号の画素値によって変化するものであることにより、非鮮鋭処理が行なわれる前の画素に依存した処理が可能となることでより高周波成分信号を考慮した変換が可能となり、より効果的にエッジ強調とアーチファクトやノイズの抑制が可能となる。
【００５０】
また、前記複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、前記非鮮鋭画像信号により異なるものであることにより、周波数帯域に依存した調整が可能となり、より効果的にノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００５１】
また、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、画像信号の平均化を抑制する変換であることにより、オーバーシュート／アンダーシュートの原因である高コントラスト部での非鮮鋭化が抑制され、より効果的にノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００５２】
また、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、非鮮鋭画像信号の画素値により変化するものであることで、非鮮鋭画像信号の信号値に依存した処理が可能となり、ノイズの目立ちやすい信号領域で平均化を抑制することができ、より効果的にノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００５３】
また、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、最低周波数帯域の非鮮鋭画像信号の画素値により変化することで、非鮮鋭画像信号の変換の変化が原画像信号のおおまかな構造に従うことが可能となる。
【００５４】
また、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、原画像信号の画素値により変化することで、非鮮鋭画像の変換の変化が原画像信号に忠実に従うことが可能となる。
また、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、非鮮鋭画像信号が低周波数帯域であるほど平均化の抑制の傾向を強くすることで、低周波帯域ほど平均化抑制が大きくなり、より効果的に鮮鋭性のよいノイズやアーチファクトが抑制された画像信号を作成することが可能となる。
【００５５】
また、前記非鮮鋭画像信号に施される変換処理は、非鮮鋭画像信号が高周波数帯域であるほど平均化の抑制度合いが強いものであることにより、ノイズ成分信号を多く含む傾向のある高周波部分ほど平均化の抑制が大きくなり、より効果的にノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００５６】
本発明によれば、原画像信号と非鮮鋭画像信号との差分及び非鮮鋭画像信号同志の差分である差分画像信号に対して非鮮鋭画像信号の濃度情報を利用して非線形変換を行なうことも可能である。図５は周波数強調処理を行なう本発明の第２の実施の形態例を示すブロック図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図に示す装置は、複数の画素からなる原画像信号に対して前記原画像信号の高周波成分信号を前記原画像信号あるいは前記原画像信号の低周波信号に加算することで処理済み画像信号を得る画像処理装置を構成している。
【００５７】
図において、１０は原画像信号から非鮮鋭画像信号を作成する非鮮鋭画像信号作成部、１２は原画像信号と非鮮鋭画像信号の差分及び非鮮鋭画像信号と隣り合う非鮮鋭画像信号の差分をとる差分処理部、１６は該差分処理部１２で得られた差分信号に対して濃度に依存した変換処理を行なう濃度依存変換処理部、１７は該濃度依存変換処理部１６で得られた変換画像信号を原画像信号に対して加算処理する加算処理部である。非鮮鋭画像信号作成部１０、差分処理部１２、濃度依存変換処理部１６及び加算処理部１７は、ハードウェアでもソフトウェアでも実現することができる。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００５８】
非鮮鋭画像信号作成部１０は、原画像信号に対して例えばピラミッドアルゴリズムを用いて非鮮鋭画像信号を作成する。非鮮鋭画像信号作成部１０からは、周波数特性の異なる複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号が得られる。差分処理部１２は、このようにして得られた原画像信号と非鮮鋭画像信号との差分及び非鮮鋭画像信号と隣り合う非鮮鋭画像信号との差分を求める。
【００５９】
次に、濃度依存変換処理部１６は差分処理部１２より与えられた差分信号に対して濃度に依存した変換処理を行なう。図６と図７は濃度依存変換処理部１６の変換特性を示す図であり、図６は差分画像信号の変換関数の周波数に関する変化を表わす図、図７は濃度による変化を表わす図である。
【００６０】
図６において、横軸ｘは差分を表わす信号値、縦軸ｙは変換後の差分画像信号の画素値である。図７において、横軸ｘは差分を表わす信号値、縦軸ｙは変換後の差分画像信号の画素値である。濃度依存変換処理部１６は、図６に示す特性と図７に示す特性を併せ持つ変換機能を有している。図６は上の特性が高周波、下の特性が低周波帯域での変換を表わす関数である。図７は、上の特性が差分画像信号を作成する際に使用する非鮮鋭画像が高濃度の場合、下の特性が差分画像信号を作成する際に使用する非鮮鋭画像が低濃度の場合における変換を表わす関数である。
【００６１】
この場合、差分画像信号と非鮮鋭画像信号の画像サイズは一致するため、差分画像信号の画素に対応する非鮮鋭画像信号の画素値を求めることは容易である。この場合、非線形関数は図６や図７のように差分値の大きいところでは信号を抑制することで、オーバシュートやアンダシュート等のアーチファクトを無くすことが可能となる。また、差分成分信号を低周波帯域、低濃度部分ほど信号を強く抑制することで鮮鋭性のよい、よりアーチファクトやノイズの少ないより良好な画像信号を得ることができる。
【００６２】
次に、加算処理部１７は、このようにして変換された信号を加算処理する。そして、この加算信号を原画像信号に加算する。この結果、差分画像信号を濃度依存非線形変換することで、原画像信号に加算される高周波成分信号が調整され、エッジ強調と共にノイズやアーチファクトの抑制が行なわれた処理画像信号を作成することが可能となる。
【００６３】
図８はダイナミックレンジ圧縮処理を行なう本発明の第２の実施の形態例を示すブロック図である。図４、図５と同一のものは、同一の符号を付して示す。図に示す装置は、複数の画素からなる原画像信号あるいは超低周波数画像信号に前記原画像信号の低周波成分信号から得られる補正信号を加算することで処理済み画像信号を得る画像処理装置を構成している。
【００６４】
図において、１０は原画像信号から非鮮鋭画像信号を作成する非鮮鋭画像信号作成部、１２は原画像信号と非鮮鋭画像信号の差分及び非鮮鋭画像信号と隣り合う非鮮鋭画像信号との差分をとる差分処理部、１６は該差分処理部１２で得られた差分信号に対して濃度に依存した変換処理を行なう濃度依存変換処理部、１４は該濃度依存変換処理部１６で得られた変換画像信号を積算して得られる高周波成分信号を原画像信号から減算して得られる低周波成分信号から補正信号を算出する補正信号算出部、１５は該補正信号算出部１４で得られる補正信号を加算する補正信号加算部である。非鮮鋭画像信号作成部１０、差分処理部１２、濃度依存変換処理部１６、補正信号算出部１４及び補正信号加算部１５は、ハードウェアでもソフトウェアでも実現することができる。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００６５】
非鮮鋭画像信号作成部１０は、原画像信号に対して例えばピラミッドアルゴリズムを用いて非鮮鋭画像信号を作成する。非鮮鋭画像信号作成部１０からは、周波数特性の異なる複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号が得られる。差分処理部１２は、このようにして得られた変換画像信号と原画像信号及び、非鮮鋭画像信号と隣り合う非鮮鋭画像信号との差分を求める。
【００６６】
次に、濃度依存変換処理部１６は差分処理部１２より与えられた差分信号に対して濃度に依存した変換処理を行なう。この時の変換特性としては、図６と図７に示した変換特性を用いる。補正信号算出部１４は、濃度依存変換処理部１６で得られた変換画像信号を積算して得られる高周波成分信号を原画像信号から減算して得られる低周波成分信号から補正信号を算出する。補正信号加算部１５は、このようにして得られた補正信号を原画像信号に加算する。そして、この補正信号を原画像信号に加えることで、処理済み画像信号を得る。
【００６７】
この実施の形態例によれば、差分画像信号を変換してその成分信号を抑制することで、原画像信号あるいは超低周波画像信号に加算される補正成分信号に加算される高周波成分信号が調整され、画像信号のダイナミックレンジの圧縮とノイズやアーチファクトの抑制の両方が行なわれた処理画像信号を得ることができる。
【００６８】
また、前記差分画像信号は、隣り合う周波数帯域の非鮮鋭画像信号あるいは原画像信号と変換後の非鮮鋭画像信号の差分であることにより、隣り合う画像信号の差分をとることで、各差分画像信号の周波数帯域は互いに重なる部分が少なくなり、非鮮鋭画像信号への変換処理を合わせることで、帯域毎の操作が可能となる。
【００６９】
また、前記変換処理が依存する非鮮鋭画像信号は、差分画像信号を得る際に使用した画像信号であることにより、ピラミッドアルゴリズムを用いた場合においても、被変換画像信号と同一の画像サイズの非鮮鋭画像信号を用いることができ、処理の簡略化が図れる。
【００７０】
また、前記複数の差分画像信号に施される変換処理は、差分画像信号により異なるものであることにより、周波数帯域に依存した調整が可能となり、より効果的にエッジ強調とノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００７１】
また、前記差分画像信号に施される変換処理は、少なくとも画像信号の一部で画素値の絶対値を抑制するものであることにより、オーバシュート／アンダーシュートの原因である高コントラスト部での強調が抑制され、より効果的にエッジ強調とノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。
【００７２】
また、前記差分画像信号に施される変換処理は、差分画像信号が低周波数帯域であるほど画像信号の絶対値の抑制が大きいものであることにより、差分画像信号においてその成分信号を低周波帯域ほど絶対値の抑制が大きくなり、鮮鋭性のよいよりアーチファクトやノイズの少ない良好な画像信号を得ることができる。
【００７３】
また、前記差分画像信号に施される変換処理は、差分画像信号が高周波数帯域であるほど画像信号の絶対値の抑制が大きいものであることにより、ノイズ成分信号を多く含む傾向のある高周波部分ほど絶対値の抑制が大きくなり、より効果的にエッジ強調とノイズやアーチファクトの抑制が可能となる。ところで、本発明における高周波成分信号とは、差分画像信号を積算することで得られる信号である。
【００７４】
次に、ユーザに与えられるユーザインターフェィスの機能について説明する。本発明による周波数特性の指定方法としては、例えば図９に示すようなものが考えられる。図において、横軸は周波数帯域、縦軸は強調度である。図９に示すように各周波数帯域の強調度を図のａ〜ｆで指定する。これはマウス等で指定することもできるし、数値を指定するものでもよい。前記の請求項における隣り合うとは、非鮮鋭画像信号あるいは差分画像信号を含む周波数帯域の高い順に並べた際に、隣り合う画像のことである。差分画像信号に含まれる周波数成分は、必ずしも完全に分離するものではなく、互いに含まれる成分信号が重なる場合も考えられる。また、一部の周波数帯域が含まれず、互いに隔たりをもって隣り合う場合も考えられる。
【００７５】
また、濃度に関する強調度としては、図１０に示すようなグラフで指定することができる。図において、横軸は濃度、縦軸は強調度である。周波数特性と濃度による強調度は、各帯域で設定することも可能であるし、全体の周波数特性を決定し、強調の行なわれる全ての周波数帯域に共通した濃度と強調度の関係を設定するものとしてもよい。また、このグラフの指定は例えばＡ、Ｂにおける強調度を指定することで行なうことができる。
【００７６】
このように、周波数特性を指定することにより、与えられた周波数特性を実現するような変換関数を決定し、前記決定された変換関数により処理を行なうことにより、ユーザは設定に必要な様々なパラメータを意識することなく、所望の周波数特性のみを指定すればよく、処理の簡略化が図れる。
【００７７】
また、前記周波数特性の指定は、濃度に依存して変更できることにより、ユーザはノイズの目立ちやすい濃度に対応した画像信号領域の周波数特性を操作し、ノイズの強調を抑制する等、信号値に依存した処理の指定をより簡単に行なうことができる。
【００７８】
また、前記周波数特性の指定は、非鮮鋭画像信号あるいは差分画像信号別に濃度に依存して変更できることにより、ユーザは濃度に対応した画像信号値に依存した処理の強度を周波数帯域毎に簡単に設定できる。
【００７９】
また、前記周波数特性処理に必要なパラメータの組を所持しており、パラメータの組を選択することで処理を指定することにより、ユーザは多くのパラメータを扱うことなく、簡単に最も適したパラメータセットを選択することが可能となる。
【００８０】
次に、ピラミッドアルゴリズムについて説明する。図１１はピラミッドアルゴリズムを実行する分解部の構成例を示すブロック図である。図において、記号↑は補間処理を、記号↓はダウンサンプリングを、Ｆはフィルタ処理をそれぞれ示す。ここでは、差分画像信号ｂ０〜ｂL-1を得る場合について示す。
【００８１】
図に示すように、原画像信号を表わすディジタル画像信号Ｓが多重解像度分解処理手段３０に入力されると、フィルタリング手段２０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は、例えば図１２に示すように５×５のグリッド上の２次元ガウス分布に略対応している。このようなローパスフィルタによりフィルタリングされた画像信号Ｓは、フィルタリング手段２０において、１画素おきにサンプリングされ、低解像度近似画像信号ｇ1が得られる。
【００８２】
この低解像度近似画像信号ｇ1は、原画像信号の１／４の大きさになっている。ついで補間手段２１において、この低解像度近似画像信号ｇ1のサンプリングされた間隔に値が０の画素が補間される。この補間は、低解像度近似画像信号ｇ1の１列毎及び１行毎に値が０の行及び列を挿入することにより行なう。このように値が０の画素が補間された低解像度近似画像信号ｇ1はぼけてはいるものの１画素おきに値が０の画素が挿入されているため、信号値の変化が滑らかではないものとなっている。
【００８３】
そして、このようにして補間が行われた後、更にこの補間がなされた低解像度近似画像信号ｇ1に対して図１２に示すローパスフィルタにより再度フィルタリング処理を施し、低解像度画像信号ｇ1’を得る。この低解像度近似画像信号ｇ1’は、上述した補間がなされた低解像度近似画像信号ｇ1と比較して信号値の変化が滑らかなものとなっている。
【００８４】
また、原画像信号と比較して周波数帯域的には、半分より高い周波数が消えたような画像信号となっている。これは、画像の大きさを１／４にし、１画素おきに値が０の画素を補間し、更に図１２に示すローパスフィルタによりフィルタリング処理を施しているため、ガウス関数により空間周波数が半分よりも高い周波数帯域の画像信号がぼかされているようになっているためである。
【００８５】
次いで、減算器２２において、原画像信号から低解像度近似画像信号ｇ1’の減算が行なわれ、差分画像信号ｂ0が得られる。この減算は、原画像信号と低解像度近似画像信号ｇ1’との相対応する画素についての信号間で行われる。ここで、低解像度近似画像信号ｇ1’は上述したように原画像信号の空間周波数のうち半分より高い周波数帯域の画像がぼけたようになっているため、差分画像信号ｂ0は原画像信号のうち半分より上の周波数帯域のみを表わす画像信号となっている。即ち、図１３に示すように差分画像信号ｂ0は原画像信号のナイキスト周波数ＮのうちＮ／２〜Ｎの周波数帯域の画像信号を表わすものとなっている。
【００８６】
次いで、低解像度近似画像信号ｇ1はフィルタリング手段２０に入力され、図１２に示すローパスフィルタによりフィルタリング処理が施される。そして、フィルタリング処理が施された低解像度近似画像信号ｇ1はフィルタリング手段２０において１画素おきにサンプリングされ、低解像度近似画像信号ｇ2が得られる。この低解像度近似画像信号ｇ2は低解像度近似画像信号ｇ1の１／４即ち原画像信号の１／１６の大きさになっている。
【００８７】
次いで、補間手段２１において、この低解像度近似画像信号ｇ2のサンプリングされた間隔に値が０の画素が補間される。この補間は、低解像度近似画像信号ｇ2の１列及毎及び１行毎に値が０の行及び列を挿入することにより行なう。このように、値が０の画素が補間された低解像度近似画像信号ｇ2はぼけてはいるものの１画素おきに値が０の画素が挿入されているため、信号値の変化が滑らかでないものとなっている。
【００８８】
そして、このようにして補間が行われた後、更にこの補間がなされた低解像度近似画像信号ｇ2に対して図１２に示すローパスフィルタにより再度フィルタリング処理を施し、低解像度近似画像信号ｇ2’を得る。この低解像度近似画像信号ｇ2’は、上述した補間がなされた低解像度近似画像信号ｇ2と比較して信号値の変化が滑らかなものとなっている。また、低解像度近似画像信号ｇ1と比較して周波数帯域的には半分より高い周波数帯域の画像信号が消えたようになっている。
【００８９】
次いで、減算器２２において、低解像度近似画像信号ｇ1から低解像度近似画像信号ｇ2’の減算が行なわれ、差分画像信号ｂ1が得られる。この減算は、低解像度近似画像信号ｇ1と低解像度近似画像信号ｇ2’との相対応する画素についての信号間で行われる。ここで、低解像度近似画像信号ｇ2’は、上述したように低解像度近似画像信号ｇ1の空間周波数のうち半分より高い周波数帯域の画像がぼけたようになっているため、差分画像信号ｂ1は低解像度近似画像信号ｇ1のうち半分より上の周波数帯域のみを表わす画像信号となっている。
【００９０】
即ち、図１３に示すように、差分画像信号ｂ1は低解像度近似画像信号ｇ1のうちの半分より上の周波数帯域のみ、即ち原画像信号のナイキスト周波数ＮのうちＮ／４〜Ｎ／２の周波数帯域の画像信号を表わすものとなっている。このように、ガウス分布のローパスフィルタによりフィルタリング処理を施して差分画像信号を得るようにしているが、フィルタリング処理が施された画像信号を低解像度近似画像信号から減算していることから、実質的にはラプラシアンフィルタによりフィルタリング処理を施した場合と同様の結果となる。
【００９１】
そして、上述した処理をフィルタリング手段２０によりフィルタリングされかつサンプリングされた低解像度近似画像信号ｇk（ｋ＝０〜Ｌ−１）に対して順次繰り返し行ない、図１３に示すようにｎ個の差分画像信号ｂk（ｋ＝０〜Ｌ−１）及び低解像度近似画像信号の残留画像信号ｇLを得る。ここで、差分画像信号ｂkは、ｂ0から順に解像度が低くなる。即ち、画像信号の周波数帯域が低くなるものであり、原画像信号のナイキスト周波数Ｎに対して差分画像信号ｂkはＮ／２k+1〜Ｎ／２kの周波数帯域を表し、画像の大きさが原画像の１／２2k倍となっている。
【００９２】
即ち、最も解像度が高い差分画像信号ｂ0は原画像信号と同じ大きさであるが、差分画像信号ｂ0の次に高解像度の差分画像信号ｂ1は原画像信号の１／４となっている。このように、差分画像信号が原画像信号とと同一の大きさのものから順次小さくなり、また差分画像信号はラプラシアンフィルタを施したものと実質的に同一の画像信号であることから、本実施の形態例による多重解像度変換はラプラシアンピラミッドアルゴリズムとも呼ばれる。
【００９３】
また、残留画像信号ｇLは原画像信号の非常に解像度が低い近似画像信号であると見なすことができ、極端な場合は、残留画像信号ｇL（前述した最低周波数画像信号に相当し、原画像信号に対してピラミッドアルゴリズムを実行し、複数回のフィルタ処理を行なう中で、最終回のフィルタ処理をした結果得られる画像信号を指す）は原画像信号の平均値を表わす１つだけの画像信号からなるものとなる。そして、このようにして得られた差分画像信号ｂkは図示しないメモリに記憶される。そして、前述した本発明による画像信号変換処理は、図１１中に示す補間手段２１の出力であるｇ1’、ｇ2’、ｇ3’…に対して行なわれる。あるいは、ｂ0、ｂ1、ｂ2…に対して行なわれる。これら、非鮮鋭画像信号ｇ1’、ｇ2’、ｇ3’…は、周波数特性の異なる複数の周波数帯域の非鮮鋭画像信号となっている。本発明は、これら非鮮鋭画像信号を用いて前述したような画像処理を行なっている。
【００９４】
また、このような０補間及びローパスフィルタを用いるのではなく、次のような方法による補間でもよい。はじめに、列に対して線形補間やスプライン補間あるいはカージナルサイン（サンプリング関数）に従った重み付けによる補間処理を行ない、ついで同様の処理を行に対して行なうものでもよい。
【００９５】
本発明による画像変換処理が行われた周波数帯域の差分画像信号ｂk及び他の周波数帯域の差分画像信号を逆変換する。ここでは、信号ｂ０〜ｂL-1を入力する場合を示す。
この逆変換処理は、復元処理手段４０により行なわれる。図１４はピラミッドアルゴリズムを実行する復元部の構成例を示すブロック図である。先ず、画像信号ｂL-1が補間手段２４により各画素間が補間されて元の大きさの４倍の大きさの画像信号ｂL-1’とされる。次に、加算器２５においてその補間された画像信号ｂL-1’と最も低解像度の差分画像信号ｂL-2の相対応する画素同志で加算を行ない、加算画像信号（ｂL-1’＋ｂL-2）を得る。
【００９６】
次いで、この加算画像信号（ｂL-1’＋ｂL-2）は、補間手段２４に入力され、この補間手段２４において各画素の間が補間されて元の大きさの４倍の画像信号ｂL-2’とされる。次いでこの画像信号ｂL-2’は、加算器２５において、差分画像信号ｂL-2の１段階高解像度の差分画像信号ｂL-3と相対応する画素同志の加算が行なわれ、加算された加算信号（ｂL-2’＋ｂL-3）は補間手段２４にて各画素の間隔が補間され、差分画像信号ｂL-3の４倍の大きさの画像信号ｂL-3’とされる。
【００９７】
以下、同様の処理を繰り返す。そしてこの処理をより高周波の差分画像信号に対して順次行ない、最終的に加算器２５において補間画像信号ｂ1’と最高解像度の差分画像信号ｂ0とを加算したものを乗算器２６でβ倍し、加算器２９で原画像信号Ｓと加算し、処理済み画像信号信号Ｓｏｕｔを得る（周波数強調処理）。あるいは、原画像信号Ｓからｂ０’を減算したものに濃度補正を加え、加算器２９にて原画像信号Ｓと加算して処理済み画像Ｓｏｕｔを得る（ダイナミックレンジ圧縮処理）。
【００９８】
このようにして得られた処理済み画像信号信号Ｓ’は、画像信号出力手段に入力され、可視像として表示される。この画像信号出力手段は、ＣＲＴ等のディスプレイ手段であってもよいし、感光フィルムに光走査記録を行なう記録装置であってもよい。
【００９９】
前述の実施の形態例では、多重解像度空間への分解方法としてピラミッドアルゴリズムを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、スケーリング関数やウェーブレット変換・逆変換を用いてもよい。ウェーブレット変換を用いる場合には、これにより例えば任意の方向（縦方向、横方向、斜め方向）について強調処理を行なうことが可能となる。
【０１００】
前述した実施の形態例では、変換を行なう非鮮鋭画像信号の濃度により変換関数が異なっていたが、この変換関数が最低周波数帯域における非鮮鋭画像信号あるいは原画像信号としてもよい。
【０１０１】
このように、本発明によれば、周波数処理による粒状の悪化を抑制し、かつ十分な強調を得ることを可能とする画像処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】周波数強調処理を行なう本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図である。
【図２】非鮮鋭画像信号の補正関数を示す図である。
【図３】濃度と補正関数を示す図である。
【図４】ダイナミックレンジ圧縮処理を行なう本発明の第１の実施の形態例を示すブロック図である。
【図５】周波数強調処理を行なう本発明の第２の実施の形態例を示すブロック図である。
【図６】差分画像信号の変換関数の周波数に関する変化を表わす図である。
【図７】濃度による変化を表わす図である。
【図８】ダイナミックレンジ圧縮処理を行なう本発明の第２の実施の形態例を示すブロック図である。
【図９】周波数特性の指定の説明図である。
【図１０】濃度依存強調の指定の説明図である。
【図１１】ピラミッドアルゴリズムを実行する分解部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】ローパスフィルタを表わす図である。
【図１３】ピラミッドアルゴリズム分解部の出力画像信号の大きさの説明図である。
【図１４】ピラミッドアルゴリズムを実行する復元部の構成例を示すブロック図である。
【図１５】従来の周波数強調処理の説明図である。
【図１６】従来のダイナミックレンジ圧縮処理の説明図である。
【図１７】補正成分信号算出の説明図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  非鮮鋭画像信号作成部
１１  変換処理部
１２  差分処理部
１３  加算処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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