(57)【要約】【課題】ユーザが周波数帯のレスポンス値を設定するだけで自動的に各周波数帯の重み係数を算出し周波数処理を行える画像処理装置を提供する。【解決手段】レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し分解方法設定手段が任意の分解方法とフィルタを選択し周波数成分分解手段が分解方法設定手段により設定した分解方法に基づき周波数係数に変換しパラメータ算出手段が周波数成分分解手段により分解した複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記手段によって設定したレスポンス特性と近似となる様パラメータを算出し表示手段がレスポンス特性設定手段により設定したレスポンス特性と前記手段によって近似されたレスポンス特性を表示し、周波数成分変換手段がパラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて分解された周波数係数を変換し、周波数成分復元手段が周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換する。【選択図】        図１
2005011062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の周波数のレスポンス値を設定するレスポンス特性設定手段と、原画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換する周波数成分分解手段と、前記周波数成分分解手段によって分解された複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と近似となるように周波数帯毎のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて前記周波数成分分解手段によって分解された周波数係数を変換する周波数成分変換手段と、前記周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換する周波数成分復元手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
任意の周波数のレスポンス値を設定するレスポンス特性設定手段と、任意の分解方法とフィルタを選択する分解方法設定手段と、前記分解方法設定手段によって設定された分解方法に基づいて原画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換する周波数成分分解手段と、前記周波数成分分解手段によって分解された複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と近似となるように周波数毎のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と前記パラメータ算出手段によって近似されたレスポンス特性を表示する表示手段と、前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて前記周波数成分分解手段によって分解された周波数係数を変換する周波数成分変換手段と、前記周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換する周波数成分復元手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
前記レスポンス特性設定手段では、任意の周波数のレスポンス値を設定し設定されたレスポンス値をスプラインによって補間することで全周波数のレスポンス値を近似したレスポンス特性を作成することを特徴とする請求項１〜２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記パラメータ算出手段では、最小二乗法によって前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性を近似するパラメータを算出することを特徴とする請求項１〜２記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の周波数帯毎の周波数処理を行う画像処理装置に関し、特にユーザが任意に設定したレスポンス特性によって処理を行うことができる機能を有する画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタル技術の進歩により放射線画像をデジタル画像信号に変換し、該デジタル画像信号に対して周波数処理、ノイズ除去などの画像処理を施し、ＣＲＴ等に表示、あるいはプリンタにフィルムとして出力することが行われている。ところで、周波数処理技術の中には、画像を複数の周波数帯の周波数係数に分解し、周波数帯毎の周波数処理を行うことが行われている。例えば、特開２００２−２０９１１３に開示される。この場合、画像信号を複数の周波数帯の信号に分解し、分解した各周波数係数に対して重み係数を乗算することで鮮鋭化、ノイズ除去処理等の周波数処理を行っている。
【０００３】
図５が画像を周波数帯毎に分解した場合のレスポンス特性を示す図である。ここで、横軸が周波数で縦軸が周波数毎のレスポンス特性を示す。レスポンス特性とは周波数処理前後における周波数毎の周波数成分の変化率をいう。例えば図６においてレスポンス特性が１．０の場合は、その周波数帯の周波数成分は、周波数処理の前後で変化しないことを示し、１．０以上の場合は、その周波数成分の値が周波数処理前より大きくなることを示している。逆に、１．０以下の場合は、その周波数成分の値が周波数処理前より小さくなることを示している。ここで図５のように分解された画像信号に対して逆変換を行えば、全周波数帯のレスポンス値は１となる。つまり、周波数処理前後で画像信号が変化しないが、各周波数係数に対して任意の重み係数を乗算して逆変換を行えば自由にレスポンス特性を変更することができ特定周波数処理の鮮鋭化あるいは平滑化を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法では、ユーザ自身が好みのレスポンス特性をもつ周波数処理を行いたい場合、そのレスポンス特性となるように、分解された周波数係数毎に重み係数を試行錯誤しながら調整する必要がある。
【０００５】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ユーザが周波数帯のレスポンス値を設定するだけで自動的に各周波数帯の重み係数を算出し周波数処理を行える画像処理方法、画像処理装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し、周波数成分分解手段が原画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換し、パラメータ算出手段が前記周波数成分分解手段によって分解された複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と近似となるように周波数帯毎のパラメータを算出し、周波数成分変換手段が前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて前記周波数成分分解手段によって分解された周波数係数を変換し、周波数成分復元手段が前記周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換するものである。
【０００７】
請求項２記載の発明は、レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し、分解方法設定手段が任意の分解方法とフィルタを選択し、周波数成分分解手段が前記分解方法設定手段によって設定された分解方法に基づいて原画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換し、パラメータ算出手段が前記周波数成分分解手段によって分解された複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と近似となるように周波数帯毎のパラメータを算出し、表示手段が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と前記パラメータ算出手段によって近似されたレスポンス特性を表示し、周波数成分変換手段が前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて前記周波数成分分解手段によって分解された周波数係数を変換し、周波数成分復元手段が前記周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換するものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し設定されたレスポンス値をスプラインによって補間することで全周波数のレスポンス値を近似したレスポンス特性を作成するものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、パラメータ算出手段が最小二乗法によって前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性を近似するパラメータを算出するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１によるＸ線撮影装置１００を示す。すなわち、Ｘ線撮影装置１００は、撮影された画像の周波数帯毎の処理を行う機能を有するＸ線の撮影装置であり、前処理回路１０６、ｃｐｕ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０、画像表示器１１１、画像処理回路１１２を備えており、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受されるようになされている。
【００１１】
また、Ｘ線撮影装置１００は、前処理回路１０６に接続されたデータ収集回路１０５と、データ収集回路１０５に接続された２次元Ｘ線センサ１０４及びＸ線発生回路１０１とを備えており、これらの各回路はＣＰＵバス１０７にも接続されている。図２はこの発明の実施の形態１によるＸ線撮影装置１００の処理の流れを示すフローチャートである。
【００１２】
上述の様なＸ線撮影装置１００において、まず、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８での処理に必要な各種のデータなどが記憶されるものであると共に、ＣＰＵ１０８の作業用としてのワークメモリを含む。
【００１３】
ＣＰＵ１０８は、メインメモリ１０９を用いて、操作パネル１１０からの操作にしたがった装置全体の動作制御等を行う。これによりＸ線撮影装置１００は、以下のように動作する。
【００１４】
先ず、Ｘ線発生回路１０１は、被検査体１０３に対してＸ線ビーム１０２を放射する。
【００１５】
Ｘ線発生回路１０１から放射されたＸ線ビーム１０２は、被検査体１０３を減衰しながら透過して、２次元Ｘ線センサ１０４に到達し、２次元Ｘ線センサ１０４によりＸ線画像として出力される。ここでは、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されるＸ線画像を、例えば人体画像等とする。
【００１６】
データ収集回路１０５は、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されたＸ線画像を電気信号に変換して前処理回路１０６に供給する。前処理回路１０６は、データ収集回路１０５からの信号（Ｘ線画像信号）に対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。この前処理回路１０６で前処理が行われたＸ線画像信号は原画像として、ＣＰＵ１０８の制御により、ＣＰＵバス１０７を介して、メインメモリ１０９、画像処理回路１１２に転送される。
【００１７】
１１２は画像処理回路の構成を示すブロック図であり、１１２において、１１３は周波数処理のレスポンス特性を設定するレスポンス特性設定回路、１１４は複数の周波数分解方法から実施する分解方法とフィルタを選択する分解方法設定回路、１１５は分解方法設定回路１１４で決定された分解方法とフィルタを用いて原画像を周波数分解する周波数成分分解回路、１１６はレスポンス特性設定回路１１３で設定されたレスポンス特性を近似するためのパラメータを算出するパラメータ算出回路、１１７はレスポンス特性設定回路１１３で設定されたレスポンス特性とパラメータ算出回路１１６で算出されたパラメータによる処理後のレスポンス特性を表示する表示回路、１１８はパラメータ算出回路１１６で算出されたパラメータに基づいて周波数係数を変換する周波数成分変換回路、１１９は周波数成分変換回路１１８で変換された周波数係数から画像を復元する復元回路を備える。
【００１８】
図２は画像処理１１２において周波数処理に関する部分についての処理の流れを示すフローチャートである。この図２の処理の流れに従い、実施の形態１について以下に説明する。
【００１９】
前処理回路１０６で前処理された原画像はＣＰＵバス１０７を介して画像処理装置１１２に転送される。画像処理装置１１２では、はじめにレスポンス特性設定回路１１３によってレスポンス特性を設定する。ユーザは操作パネル１１３によって任意の周波数のレスポンス値を設定し、ユーザが設定した周波数のレスポンス値がレスポンス特性設定回路１１３に読込まれる。ここで、ユーザによって設定されたＮ個の周波数ｘｉ（ｉ＝１，２．．．ｎ）を節点とし、レスポンス値をその関数値ｙ（ｘｉ）としてスプライン補間を行う（ｓ２０１）。スプライン補間の詳細な方法は公知であるのでここでは説明を省略する。本実施例では、３次スプライン関数を用いて補間を行った。例えば図７がユーザが任意に設定したレスポンス値の例であり、図８が図７の値をもとにスプライン補間によって全周波数のレスポンス特性を作成したものである。ここでは、スプライン補間を採用してあるが、他の補間法によっても同様にレスポンス特性を求めることが可能である。
【００２０】
次に分解方法設定回路１１４では、ユーザが分解方法とフィルタを任意に選択する。本実施例ではウェーブレット変換とラプラシアンピラミッドの分解のどちらかをユーザが任意に設定可能である（ｓ２０２）。なお、ウェーブレット変換とラプラシアンピラミッドの分解についての説明は後で述べる。
【００２１】
次に周波数成分分解回路１１５では、分解方法設定回路１１４で設定した分解方法によって画像を周波数分解する。本実施例ではウェーブレット変換かラプラシアンピラミッドの分解のどちらか一方の処理を行う。例えば、分解方法設定回路１１４においてウェーブレット変換が選択された場合、入力された画像信号は遅延素子およびダウンサンプラの組み合わせにより、偶数アドレスおよび奇数アドレスの信号に分離され、２つのフィルタｐおよびｕによりフィルタ処理が施される。図３（ａ）  ｓおよびｄは、各々１次元の画像信号に対して１レベルの分解を行った際のローパス係数およびハイパス係数を表しており、次式により計算されるものとする。
2005011062.tif 000003
ただし、ｘ（ｎ）は変換対象となる画像信号である。
【００２２】
以上の処理により、画像信号に対する１次元の離散ウェーブレット変換処理が行われる。２次元の離散ウェーブレット変換は、１次元の変換を画像の水平・垂直方向に対して順次行うものであり、その詳細は公知であるのでここでは説明を省略する。図３（ｂ）は２次元の変換処理により得られる２レベルの周波数係数群の構成例であり、画像信号は異なる周波数帯域の周波数係数ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，．．．，ＬＬに分解される。図３（ｂ）においてＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，．．．，ＬＬ等（以下サブバンドと呼ぶ）が周波数帯毎の周波数係数を示す。
【００２３】
また、分解方法設定回路１１４においてラプラシアンのピラミッドの分解が選択された場合、入力された画像信号はラプラシアンピラミッドによって周波数分解される。図４がラプラシアンピラミッドを説明した図である。図４（ａ）のｇおよびｂはおのおの１レベルの分解を行った際の画像の低解像度近似画像および高周波成分係数を表しており、低解像度近似画像ｇは画像信号ｘをローパスフィルタによりフィルタ処理し、ダウンサンプリングして得られる。また高周波成分係数ｂは画像信号ｘと低解像度近似画像ｇをアップサンプリングしさらにローパスフィルタによりフィルタ処理した画像との差分をとることにより得られる。ローパスフィルタは例えば図４（ｂ）に示すようなフィルタを用いる。ラプラシアンピラミッドはこの処理を低解像度近似画像ｇに対して繰り返し行うことで各周波数帯の画像成分を得るものである（ｓ２０３）。
【００２４】
次にパラメータ算出回路１１６では、レスポンス特性設定回路１１３で設定されたレスポンス特性を近似した処理を行うためのパラメータを算出する。まず、周波数分解成分分解回路１１５で分解された画像信号の各レベルのレスポンス関数をメインメモリ１０９から読み込む。本実施例ではレスポンス関数はあらかじめメモリに保持してあるが、メモリ節約のため、処理を行うたびにインパルス応答あるいはフィルタをフーリエ変換することで算出してもよいし、正弦波チャート等を用いて算出してもよい。ここで、周波数処理後のレスポンス関数をＦ（ｘ），分解レベルｉ（ｉ＝１，２，．．．ｍ）のレスポンス関数をｆｉ（ｘ）、分解レベルｉの重み係数をａｉとした場合、線形性が成り立つので次式で表すことができる。
2005011062.tif 000004
この重み係数ａ１が各レベルの周波数係数に乗算される値であり、この値を変更することでレスポンス特性を自由に変更できるものである。ここで、レスポンス特性設定回路１１３で設定されたレスポンス関数をＧ（ｘ）とすれば、Ｇ（ｘ）とＦ（ｘ）の誤差が最小となる重み係数ａｉを最小２乗法によって求めれば近似処理のためのパラメータを算出することができる。最小二乗法は公知であるのでここでは詳細な説明は省略するが、周波数をｘｊ（ｊ＝１，２，．．．ｎ）として以下のように行列を定義すれば、
【外１】
2005011062.tif 000005
【００２５】
重み係数Ａのパラメータ行列は
Ａ＝（ＦＴＦ）−１ＦＴＧ                              （５）
によって求めることができる（ｓ２０４）。
【００２６】
例えば、図５のように分解されたレスポンス関数で図８のレスポンス関数を最小二乗法によって近似したパラメータが図９であり、図９のパラメータによって処理を行った場合のレスポンス特性が図１０である。
【００２７】
次に表示回路１１７では、レスポンス特性設定回路１１３で設定されたレスポンス特性と、パラメータ算出手段１１６で算出されたパラメータによるレスポンス特性の近似結果（式（３）のＦ（ｘ））を表示する（ｓ２０５）。ここでユーザが近似結果を確認することができ、近似結果がユーザの望むものでない場合はもう一度ｓ２０１もしくはｓ２０２からやり直すことも可能である。
【００２８】
次に周波数成分変換回路１１５では、パラメータ算出回路１１６で算出された各レベルの重み係数を各レベルの周波数係数に乗算する（ｓ２０６）
次に復元回路１１６では、周波数成分分解回路１１５で行われた処理の逆変換を行う。例えば周波数成分分解回路１１５において離散ウェーブレット変換が行われた場合、逆離散ウェーブレット変換を行う。逆離散ウェーブレット変換処理の構成は図３（ｃ）に示すものとする。入力された周波数係数はｕおよびｐの２つのフィルタ処理を施され、アップサンプリングされた後に重ね合わされて画像信号ｘ’が出力される。これらの処理は次式により行われる。
2005011062.tif 000006
以上の処理により、変換係数に対する１次元の逆離散ウェーブレット変換処理が行われる。２次元の逆離散ウェーブレット変換は、１次元の逆変換を画像の水平・垂直方向に対して順次行うものであり、その詳細は公知であるのでここでは説明を省略する。
【００２９】
また、周波数成分分解回路１１５においてラプラシアンピラミッドの分解が行われた場合、ラプラシアンピラミッドの逆変換を行う。ラプラシアンピラミッドの逆変換の構成は図４（ｃ）に示すものとする。入力された高周波成分係数ｂと低解像度近似画像ｇをアップサンプリングしローバスフィルタによりフィルタ処理をしたものを重ね合わせることにより画像信号ｘ’が出力される。この処理を各レベルに対して繰り返し行うことで画像を復号することができるものであり、その詳細は公知であるのでここでは説明を省略する。
【００３０】
以上の様に実施の形態１ではユーザが好みの周波数処理をレスポンス特性の設定という比較的容易な方法によって行うことができる効果がある。また、ユーザが設定したレスポンス特性と近似したレスポンス特性を表示することで、ユーザが処理効果をあらかじめ確認することができ、周波数処理の設定を効率的に行える効果がある。また、周波数分解方法やフィルタを任意に選択可能にすることでユーザの設定したレスポンス特性をより正確に近似した処理を行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ユーザが好みの周波数処理をレスポンス特性を設定するという比較的容易な方法によって行うことができる効果がある。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、ユーザが好みの周波数処理をレスポンス特性の設定という比較的容易な方法によって行うことができる効果がある。また、ユーザが設定したレスポンス特性と近似したレスポンス特性を表示することで、ユーザが処理効果をあらかじめ確認することができ、周波数処理の設定を効率的に行える効果がある。また、周波数分解方法やフィルタを任意に選択可能にすることでユーザの設定したレスポンス特性をより正確に近似した処理を行うことができる。
【００３３】
請求項３記載の発明によれば、スプライン補間によって全周波数のレスポンス値を算出するため、ユーザが全周波数のレスポンス値を設定する必要がなく効率的にレスポンス特性の設定が行える効果がある。
【００３４】
請求項４記載の発明によれば、パラメータを最小二乗法によって算出するためパラメータをユーザが設定する必要がなく効率的に処理を行える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による画像処理装置のブロック図
【図２】この発明の実施の形態１による画像処理装置の処理手順を示すフローチャート
【図３】離散ウェーブレット変換およびその逆変換の説明図
【図４】ラプラシアンピラミッドの分解およびその逆変換の説明図
【図５】周波数分解したレスポンス特性を説明する図
【図６】レスポンス特性を説明する図
【図７】スプライン補間を説明する図
【図８】スプライン補間を説明する図
【図９】レスポンス特性の近似方法を説明する図
【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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