(57)【要約】【課題】レスポンス特性を考慮した周波数処理を行なえる画像処理方法、画像処理装置を得ることを目的とする。【解決手段】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、周波数成分変換手段が周波数成分分解変換手段で算出された周波数係数をレスポンス特性の１次微分値、２次微分値を含む高次微分値が、周波数の変化に対して一定範囲内で変化するように変換し、復元手段が周波数成分変換手段で変換された周波数係数を逆変換するものである。【選択図】        図１
2005000373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、該周波数成分分解変換手段で算出された周波数係数をレスポンス特性の１次微分値、２次微分値、又は高次微分値のいずれか一以上の値が、周波数の変化に対して一定範囲内で変化するように変換する周波数成分変換手段と、該周波数成分変換手段で変換された周波数係数を逆変換する復元手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
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、該周波数成分分解変換手段で算出された周波数係数を変換する際に周波数係数をレスポンス特性が、周波数の変化に対して一定範囲内で変化するように調製する調整手段と、該調製手段での、調整に従い前記周波数成分分解変換手段で算出された周波数係数を変換する周波数成分変換手段と、該周波数成分変換手段で変換された周波数係数を逆変換する復元手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
前記調整手段では、周波数係数の変化を、レスポンス特性を検証しながら変化する様に調製することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記調整手段では、所定周波数帯に対応する係数から逐次隣接する周波数帯に対応する係数を、レスポンス特性を検証しながら変化する様に調製することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記調整手段では周波数係数をレスポンス特性の１次微分値、２次微分値、又は高次微分値のいずれか一以上の値が、周波数の変化に対して一定範囲内で変化するように調製することを特徴とする請求項２に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、周波数処理方法に関し、特にレスポンス特性をなだらかにす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】
特開２００１−３４６７８８等に記載されるように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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１０，１１はそのレスポンス特性の一例を示す図であり、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帯毎の周波数成分の変化率をいう。例えば図１０，１１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。
【０００４】
しかしながら、上述の方法では、レスポンス特性を考慮していないため、画像にアーティファクトが生じる場合がある。例えば図１１の１１０に示すように、周波数に対してレスポンス特性が急峻に変わる場合には、処理後画像においてぎらぎら感等の不自然感やアーティファクトが生じる場合がある。
【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、レスポンス特性を考慮した周波数処理を行なえる画像処理方法、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、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、周波数成分変換手段が周波数成分分解変換手段で算出された周波数係数をレスポンス特性の１次微分値、２次微分値を含む高次微分値が、周波数の変化に対して一定範囲内で変化するように変換し、復元手段が周波数成分変換手段で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、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、調整手段が周波数成分分解変換手段で算出された周波数係数を変換する際に周波数係数をレスポンス特性が、周波数の変化に対して一定範囲内で変化するように調製し、周波数成分変換手段が調製手段での、調整に従い前記周波数成分分解変換手段で算出された周波数係数を変換し、復元手段が周波数成分変換手段で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、調整手段が、周波数係数の変化を、レスポンス特性を検証しながら変化する様に調製するものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、調整手段が、所定周波数帯に対応する係数から逐次隣接する周波数帯に対応する係数を、レスポンス特性を検証しながら変化する様に調製するｍのである。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、調整手段が、周波数係数をレスポンス特性の１次微分値、２次微分値を含む高次微分値が周波数の変化に対して一定範囲内で変化するように、調製するものである。
【００１１】
【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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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は原画像に対して離散ウェーブレット変換（以後ＤＷＴ変換）を施し、各周波数帯の周波数係数（ウェーブレット変換係数）を得る周波数成分分解回路であり、１１４は周波数成分分解回路１１３で得られた各周波数帯に対応する周波数係数を、レスポンス特性がなだらかになるように変換する調製回路であり、１１５は調製回路での調整に従い周波数係数を変換する係数変換回路であり、１１６は係数変換回路１１５で変換された周波数係数に基づき逆離散ウェーブレット変換（以後逆ＤＷＴ）を行う復元回路である。
【００１９】
図３（ａ）は周波数成分分解回路１１３の構成例を示す図であり、図３（ｂ）は２次元の変換処理により得られる２レベルの変換係数群の構成例を示し、図３（ｃ）は復元回路１１６の構成例を示す図である。図４は、調製回路１１４の処理の流れを説明するフローチャートであり、図５が調整回路１１４でのレスポンス特性の検証機能を説明ための図である。図５において横軸が特定周波数を有する波形の座標を示し、縦軸がその波形の波高を示す。また、図４において５０１が処理前の波高ｘ１を示し、５０２が処理後の波高ｘ２を示す。つまり、レスポンス特性は、ｘ２／ｘ１となる。図６（ａ）は１レベルの係数群を変更した場合のレスポンス特性、図６（ｂ）は１レベル及び２レベルの係数を変更した場合のレスポンス特性を示す。
【００２０】
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。
【００２１】
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、はじめに周波数成分分解回路１１３に対して２次元の離散ウェーブレット変換処理を行い、周波数係数を計算して出力するものである。メインメモリ１０９に記憶された画像データは、周波数成分分解回路１１３により順次読み出されて変換処理が行われ、再びメインメモリ１０９に書きこまれる。本実施の形態における周波数成分変換回路１１３において、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。
【００２２】
ｄ（ｎ）  ＝  ｘ（２＊ｎ  ＋  １）  −  ｆｌｏｏｒ（（ｘ（２＊ｎ）  ＋  ｘ（２＊ｎ  ＋  ２））／２）          （１）
ｓ（ｎ）  ＝  ｘ（２＊ｎ）  ＋  ｆｌｏｏｒ（（ｄ（ｎ  −  １）  ＋  ｄ（ｎ））／４）                          （２）
ただし、ｘ（ｎ）は変換対象となる画像信号である。
【００２３】
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（ｓ２０１）。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。図３（ｂ）の構成例では２レベルまでの周波数係数までしかしめされていないが、実際には５レベル程度までの分解処理を行うものである。ここで、各レベルの係数は特定の周波数帯を代表する値となっており、各レベルの係数の値を係数変換回路１１５で変更して、復元回路１１６で復元すると、変更したレベルに対応する周波数成分の値が変更されるものである。この場合、初期値として各レベルの係数を変更する割合が事前に与えられるものである。
【００２４】
ところで、調製回路１１５では、複数種類の特定波長の正弦波を含む画像を周波数成分分解回路１１３で例えば５レベルまで分解した画像を所持しており、その画像を用いて、レスポンス特性を検証できるように構成されている。例えば、図４の処理の流れに従って説明すると、１レベルに相当する係数を係数変換回路１１３を用いて初期値として与えられた変換率で変換し（ｓ４０１）、その画像を復元回路１１６を用いて復元する（ｓ４０１）。この場合、係数変換前の画像と、係数変換をして復元処理をした画像での波高を比較することによりレスポンス特性を計算する。例えば、図５に示すように、特定周波数の正弦波の波高を比較して、ｘ２／ｘ１をレスポンスとして計算する。このようにして得られたレスポンス特性が図６（ａ）である。そして、調製回路１１４はレスポンス特性の１次微分及び２次微分を計算する。また、あるいは３次以上の高次微分値を計算する。この場合、１次微分又は２次微分、あるいは３次以上の高次微分の値が所定の範囲を超えている場合には、変換率を１に近づけ、ｓ４０１からの処理を繰り替えし行う。一方所定範囲内であるならば１レベルの係数変換率を固定する（ｓ４０２、ｓ４０３）。ここで、変換率が１の場合は、係数の変換を行わないことを意味し、１以上になると鮮鋭化の処理効果が生じ、１以下になると平滑化の処理効果が生じるものである。
【００２５】
次に、１レベルの係数に対しては上述の方法で固定した変換率で変換し、１レベルに隣接する周波数帯に対応する係数、すなわち２レベルに対しては初期値として与えられた変換率で変換し、（ｓ４０１）、その画像を復元回路１１６を用いて復元する（ｓ４０１）。そして、調製回路１１４はレスポンス特性の１次微分及び２次微分、あるいは３次以上の高次微分の値を計算する。この場合、１次微分又は２次微分等の値が所定の範囲を超えている場合には、例えば２次微分値の値がプラスの場合には２レベルの係数の変換率を下げ、逆の場合には変換率を上げる。２レベルの変換率を修正する事でレスポンス特性をなだらかにするものである。この場合の係数変換率の変更は、初期値の１０％程度ぐらいとし、実験的に定められた値とする。例えば２レベルの周波数係数の係数変換率の初期値が２．０倍であって検証の結果２次微分の値がプラスで所定値を超えていた場合には、係数の変換率を１．８倍に下げるものである。また、レスポンス特性の検証に用いる、１，２次微分値等の値は実験的に定まる値を用いるものである。所定範囲に収束するまで、ｓ４０５からの処理を繰り替えし行う。一方所定範囲内であるならば２レベルの係数変換率を固定する（ｓ４０６、ｓ４０７）。
【００２６】
係数を変換するレベルが例えば３レベルまでであったなら、次には３レベルの係数を初期値で定まる係数変換率で変換し、１，２レベルは上記の固定した変換率で変換し、ｓ４０４からの処理を繰り返す。そして、３レベルまでの検証が終了したら調整回路１１５での処理を終了する（ｓ４０９、ｓ２０２）。
【００２７】
次に、ｓ２０１で分解して算出された周波数係数に対して、調整回路１１４で固定された周波数係数変換率を用いて係数変換回路１１５は周波数の変換処理を行う（ｓ２０３）。次に復元回路１１６は係数変換回路１１５で変換された係数に対して逆離散ウェーブレット変換を以下のように行う（ｓ２０４）。メインメモリ１０９に記憶された変換された周波数係数は復元回路１１６により順次読み出されて変換処理が行われ、再びメインメモリ１０９に書きこまれる。本実施の形態における離散ウェーブレット変換回路１１６による逆離散ウェーブレット変換処理の構成は図３ｃ）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。
【００２８】
ｘ’（２＊ｎ）  ＝  ｓ’（ｎ）  −  ｆｌｏｏｒ  （（ｄ’（ｎ−１）  ＋  ｄ’（ｎ））／４）                        （３）
ｘ’（２＊ｎ＋１）  ＝  ｄ’（ｎ）  ＋  ｆｌｏｏｒ  （（ｘ’（２＊ｎ）  ＋  ｘ’（２＊ｎ＋２））／２）            （４）
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。上記では１，２次微分値を用いたが更に高次の微分値を用いてもよい。また、係数変換する係数変換率が所定値に固定されている場合には、調製回路１１４での検証は一度行えばよいものであり、その場合は調製回路１１４での処理は省略される。
【００２９】
以上の様に実施の形態１．ではあらかじめ、初期値として与えられた係数変換率に対してレスポンス特性をあらかじめ算出し、急峻な変化（１次微分値、２次微分値が所定の範囲を超える個所）がレスポンス特性に生じないようにできる効果がある。これにより、処理後画像に不自然なざらつきやアーティファクトが生じない効果がある。また、初期値が所定値に固定されている場合には、調製回路での処理を省略することで、計算処理を短縮できる効果がある。また、レスポンス特性の１，２次微分値を含む微分値を検証に用いているため、レスポンス特性のなだらかさを客観的に判定できる効果がある。これにより、精度よく処理後画像に不自然なざらつきやアーティファクトが生じない様に調製できる効果がある。所定周波数帯に対応する係数から逐次隣接する周波数帯に対応する係数を、レスポンス特性を検証しながら変化する様に調製するため、確実に、しかも効率よく、レスポンス特性に急峻な変化が生じるのを防ぐことができる効果がある。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、処理後画像に不自然なざらつきやアーティファクトが生じない効果があるとともに、調製回路での処理を省略することで、計算処理を短縮できる効果がある。
【００３１】
請求項２記載の発明によれば、初期値として与えられた係数変換率に対してレスポンス特性をあらかじめ算出し、急峻な変化（１次微分値、２次微分値が所定の範囲を超える個所）がレスポンス特性に生じないようにできる効果がある。これにより、処理後画像に不自然なざらつきやアーティファクトが生じない効果がある。
【００３２】
請求項３記載の発明によれば、周波数係数の変化を、レスポンス特性を検証しながら変化する様に調製するため、どのような係数変換率に対しても、確実にレスポンス特性に急峻な変化が生じるのを防ぐことができる効果がある。
【００３３】
請求項４記載の発明によれば、所定周波数帯に対応する係数から逐次隣接する周波数帯に対応する係数を、レスポンス特性を検証しながら変化する様に調製するため、確実に、しかも効率よく、レスポンス特性に急峻な変化が生じるのを防ぐことができる効果がある。
【００３４】
請求項５記載の発明によれば、レスポンス特性の１，２次微分値を含む微分値を検証に用いているため、レスポンス特性のなだらかさを客観的に判定できる効果がある。これにより、精度よく処理後画像に不自然なざらつきやアーティファクトが生じない様に調製できる効果がある。
【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である。
【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である。
【図４】調製回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】レスポンス特性を説明する図である。
【図６】１レベル又は２レベルの係数変換に対するレスポンス特性を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態３による画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１３  周波数成分変換回路
１１４  調製回路
１１５  係数変換回路
１１６  復元回路
【図１】
2005000373.tif 000003
【図２】
2005000373.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005000373.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005000373.tif 000008
【図７】
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