(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方状画素配列の原画像信号に対して多重解像度変換処理を施して、該原画像信号により表される原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換方法であって、
前記原画像信号に対して正方市松縮小処理を施すことにより第１の縮小画像信号を得る第１のステップ、
該第１の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施すことにより第１の拡大画像信号を得る第２のステップ、
前記原画像信号と前記第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る第３のステップ、
前記第１の縮小画像信号に対して市松正方縮小処理を施すことにより第２の縮小画像信号を得る第４のステップ、
該第２の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施すことにより第２の拡大画像信号を得る第５のステップ、
前記第１の縮小画像信号と前記第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、前記第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る第６のステップ、および
所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が得られるまで、前記第２の縮小画像信号に対する前記第１から前記第３のステップまたは前記第１から前記第６のステップを繰り返す第７のステップを有することを特徴とする多重解像度変換方法。
【請求項２】
市松状画素配列の原画像信号に対して多重解像度変換処理を施して、該原画像信号により表される原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換方法であって、
前記原画像信号に対して市松正方縮小処理を施すことにより第１の縮小画像信号を得る第１のステップ、
該第１の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施すことにより第１の拡大画像信号を得る第２のステップ、
前記原画像信号と前記第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る第３のステップ、
前記第１の縮小画像信号に対して正方市松縮小処理を施すことにより第２の縮小画像信号を得る第４のステップ、
該第２の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施すことにより第２の拡大画像信号を得る第５のステップ、
前記第１の縮小画像信号と前記第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、前記第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る第６のステップ、および
所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が得られるまで、前記第２の縮小画像信号に対する前記第１から前記第３のステップまたは前記第１から前記第６のステップを繰り返す第７のステップを有することを特徴とする多重解像度変換方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の多重解像度変換方法により得られた前記複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号のうち、所定の周波数帯域の帯域制限画像信号に対して、所定の画像処理を施すことを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
前記所定の画像処理は、強調処理であることを特徴とする請求項３記載の画像処理方法。
【請求項５】
前記所定の画像処理は、ノイズ抑制処理であることを特徴とする請求項３または４記載の画像処理方法。
【請求項６】
前記所定の画像処理が施された帯域制限画像信号およびそれ以外の帯域制限画像信号に対して、逆多重解像度変換処理を施すことにより処理済み画像信号を得ることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載の画像処理方法。
【請求項７】
正方状画素配列の原画像信号に対して多重解像度変換処理を施して、該原画像信号により表される原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換装置であって、
前記原画像信号に対して正方市松縮小処理を施すことにより第１の縮小画像信号を得る第１の手段、
該第１の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施すことにより第１の拡大画像信号を得る第２の手段、
前記原画像信号と前記第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る第３の手段、
前記第１の縮小画像信号に対して市松正方縮小処理を施すことにより第２の縮小画像信号を得る第４の手段、
該第２の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施すことにより第２の拡大画像信号を得る第５の手段、
前記第１の縮小画像信号と前記第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、前記第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る第６の手段を備え、
所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が得られるまで、前記第２の縮小画像信号に対する前記第１から前記第３の手段における処理または前記第１から前記第６の手段における処理を繰り返す多重解像度変換手段を備えたことを特徴とする多重解像度変換装置。
【請求項８】
市松状画素配列の原画像信号に対して多重解像度変換処理を施して、該原画像信号により表される原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換装置であって、
前記原画像信号に対して市松正方縮小処理を施すことにより第１の縮小画像信号を得る第１の手段、
該第１の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施すことにより第１の拡大画像信号を得る第２の手段、
前記原画像信号と前記第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る第３の手段、
前記第１の縮小画像信号に対して正方市松縮小処理を施すことにより第２の縮小画像信号を得る第４の手段、
該第２の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施すことにより第２の拡大画像信号を得る第５の手段、
前記第１の縮小画像信号と前記第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、前記第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る第６の手段を備え、
所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が得られるまで、前記第２の縮小画像信号に対する前記第１から前記第３の手段における処理または前記第１から前記第６の手段における処理を繰り返す多重解像度変換手段を備えたことを特徴とする多重解像度変換装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の多重解像度変換装置により得られた前記複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号のうち、所定の周波数帯域の帯域制限画像信号に対して、所定の画像処理を施す画像処理手段を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１０】
前記所定の画像処理は、強調処理であることを特徴とする請求項９記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記所定の画像処理は、ノイズ抑制処理であることを特徴とする請求項９または１０記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記所定の画像処理が施された帯域制限画像信号およびそれ以外の帯域制限画像信号に対して、逆多重解像度変換処理を施すことにより処理済み画像信号を得る逆多重解像度変換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項１３】
正方状画素配列の原画像信号に対して多重解像度変換処理を施して、該原画像信号により表される原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、
前記プログラムは、前記原画像信号に対して正方市松縮小処理を施すことにより第１の縮小画像信号を得る第１の手順、
該第１の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施すことにより第１の拡大画像信号を得る第２の手順、
前記原画像信号と前記第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る第３の手順、
前記第１の縮小画像信号に対して市松正方縮小処理を施すことにより第２の縮小画像信号を得る第４の手順、
該第２の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施すことにより第２の拡大画像信号を得る第５の手順、
前記第１の縮小画像信号と前記第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、前記第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る第６の手順、および
所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が得られるまで、前記第２の縮小画像信号に対する前記第１から前記第３の手順または前記第１から前記第６の手順を繰り返す第７の手順を有することを特徴とするコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１４】
市松状画素配列の原画像信号に対して多重解像度変換処理を施して、該原画像信号により表される原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、
前記プログラムは、前記原画像信号に対して市松正方縮小処理を施すことにより第１の縮小画像信号を得る第１の手順、
該第１の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施すことにより第１の拡大画像信号を得る第２の手順、
前記原画像信号と前記第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る第３の手順、
前記第１の縮小画像信号に対して正方市松縮小処理を施すことにより第２の縮小画像信号を得る第４の手順、
該第２の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施すことにより第２の拡大画像信号を得る第５の手順、
前記第１の縮小画像信号と前記第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、前記第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る第６の手順、および
所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が得られるまで、前記第２の縮小画像信号に対する前記第１から前記第３の手順または前記第１から前記第６の手順を繰り返す第７の手順を有することを特徴とするコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１５】
請求項１または２記載の多重解像度変換方法により得られた前記複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号のうち、所定の周波数帯域の帯域制限画像信号に対して、所定の画像処理を施す手順を有する画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１６】
前記所定の画像処理は、強調処理であることを特徴とする請求項１５記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１７】
前記所定の画像処理は、ノイズ抑制処理であることを特徴とする請求項１５または１６記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１８】
前記所定の画像処理が施された帯域制限画像信号およびそれ以外の帯域制限画像信号に対して、逆多重解像度変換処理を施すことにより処理済み画像信号を得る手順をさらに有することを特徴とする請求項１５から１７のいずれか１項記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像信号を多重解像度変換して複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換方法および装置、帯域制限画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理方法および装置並びに多重解像度変換方法および画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体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、処理済みの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、画像信号に対してボケマスク処理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５５−１６３７７２等）。この周波数処理は、原画像を表す画像信号からボケマスク信号を減算したものに強調度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。
【０００３】
また、画像信号に対して周波数処理を施す別の方法として、フーリエ変換、ウェーブレット変換、サブバンド変換等により画像を多重解像度画像に変換することにより画像を表す画像信号を複数の周波数帯域の信号に分解し、この分解された信号のうち、所望とする周波数帯域の信号に対して強調等の所定の画像処理を施す方法が提案されている。
【０００４】
また、画像を多重解像度空間に変換する新規な方法として、ラプラシアンピラミッドなる方法が提案されている（例えば特開平５−２４４５０８号、特開平６−３０１７６６号）。このラプラシアンピラミッドの手法は、原画像を表す画像信号に対してガウス関数で近似されたようなマスクによりマスク処理を施した後、画像をサブサンプリングして画素数を間引いて半分にすることにより、原画像の１／４のサイズの縮小ボケ画像を表す縮小ボケ画像信号を得、縮小ボケ画像のサンプリングされた画素に値が０の画素を補間して元の大きさの画像に戻し、この画像に対してさらに上述したマスクによりマスク処理を施して拡大ボケ画像を表す拡大ボケ画像信号を得、この拡大ボケ画像を原画像から減算して原画像の所定の周波数帯域の細部画像を表す帯域制限画像信号を得るものである。この処理を得られた拡大ボケ画像に対して繰り返すことにより、原画像の１／２2Nのサイズの拡大ボケ画像を表す拡大ボケ画像信号、および原画像の１／２2Nのサイズの細部画像を表す帯域制限画像信号をＮ個作成するものである。この処理では、ガウス関数で近似されたようなマスクによりマスク処理を施した画像に対してサンプリングを行っているため、実際にはガウシアンフィルタを用いているが、ラプラシアンフィルタによりフィルタリング処理を行った場合と同様の細部画像が得られる。
【０００５】
このような処理により、原画像サイズの画像から順に１／２2Nのサイズの各周波数帯域毎の細部画像を表す帯域制限画像信号が得られるが、この細部画像がラプラシアンピラミッドと称される。なお、原画像サイズの画像から順に１／２2Nのサイズの拡大ボケ画像が得られるが、この拡大ボケ画像はガウシアンピラミッドと称される。
【０００６】
なお、ラプラシアンピラミッドについては、Burt P.J.,“Fast Filter Transforms for Image Processing ”，Computer Graphics and Image Processing 16 巻、20〜51頁、1981年；Crowley J.L.,Stern R.M.,“Fast Computation of the Difference of Low・Pass Transform”IEEETrans.on Pattern Analysis and Machine Intelligence、６巻、２号、1984年３月、Mallat S.G.,“A Theory for Multiresolution Signal Decomposition ；The Wavelet Representation”IEEE Trans.on Pattern Analysis and Machine Intelligence 、11巻、７号、1989年７月；Ebrahimi T.,Kunt M.,“Image compression by Gabor Expansion”，Optical Engineering,30巻、７号、873 〜880 頁、1991年７月、およびPieter Vuylsteke,Emile Schoeters，“Multiscale Image Contrast Amplification ”SPIE  Vol.2167 Image Processing(1994),pp551 〜560 に詳細が記載されている。
【０００７】
そしてこのようにして得られたラプラシアンピラミッドの全ての周波数帯域の帯域制限画像信号に対して、例えば信号値が大きいほど得られる信号値を抑制する非線形関数を用いた強調処理を施し、この強調処理が施された各周波数帯域の帯域制限画像信号を逆変換して処理済み画像信号を得る方法が上記特開平５−２４４５０８号および特開平６−３０１７６６号に記載されている。このような強調処理により、各周波数帯域の細部画像が強調されるため、実質的に上述したボケマスク処理において複数のサイズのマスクによりボケマスク処理を施したような画像となっている。また、信号値が大きいほどその値を抑制する非線形関数を用いているため、原画像に含まれる急峻なエッジが過度に強調されることを防止することができる。
【０００８】
また、上記強調処理を全ての周波数帯域の帯域制限画像信号に対して施すのではなく、とくに医療用放射線画像の分野において、被写体の撮影を行った際の撮影部位や撮影条件などの撮影メニューに応じて、処理を施す周波数帯域を選択するようにした画像処理方法も提案されている（特開平９−１６１０６１号）。
【０００９】
ところで、画像をラプラシアンピラミッドに変換することにより得られる複数の周波数帯域毎の細部画像のうち、比較的高周波数帯域の細部画像については、観察の対象となる比較的細かい部分を表すものであるため、ある画素における信号値はその画素の比較的近傍の画素とのコントラストの差を表すものとなっている。一方、比較的低周波数帯域の細部画像ついては、原画像の背景の緩やかな変化を表すため、ある画素における信号値はその画素から比較的離れた画素とのコントラストの差を表すものとなっている。したがって、比較的低周波数帯域の細部画像における画素値は、高周波数帯域の細部画像における画素値と比較して値がより大きいものである。
【００１０】
この点に鑑み、多重解像度空間に変換された複数の周波数帯域の画像のうち、強調処理を施すべき所定の周波数帯域の細部画像に対して、各画素における画素値が所定の閾値よりも大きい場合に、その画素における強調度を他の画素における強調度よりも小さくして強調処理を施すようにした方法が提案されている（特開平９−４４６５７号）。この方法によれば、画素値が比較的大きい値を有する低周波数帯域の細部画像においては強調度が小さくなり、画素値が比較的小さい高周波数帯域の細部画像においては強調度が大きくなるため、観察の対象となる部分の周囲の濃度が比較的大きく、観察対象部分が見にくい場合であっても、観察対象部分の周囲の強調度は小さくされるとともにこの部分が強調されるため、得られる処理済み画像において、対象とする部分をより観察し易いものとすることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記ラプラシアンピラミッドを用いて画像を多重解像度空間に変換する方法においては、原画像の１／２2Nのサイズの細部画像を表す帯域制限画像信号が得られるため、各帯域制限画像信号の周波数帯域は原画像信号のナイキスト周波数の１／２N間隔の周波数帯域を表すものとなる。このため、ナイキスト周波数の１／２Nの周波数間隔で処理を行うことが可能である。その一方で、ナイキスト周波数の１／２Nの周波数帯域よりも細かい周波数帯域に帯域分割した帯域制限画像信号を得ることが望まれている。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、画像をより細かな周波数帯域に多重解像度変換できる多重解像度変換方法および装置を提供することを第１の目的とするものである。
【００１３】
また、本発明は、より細かな周波数帯域での画像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第２の目的とするものである。
【００１４】
さらに、本発明は、上記多重解像度変換方法および画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の多重解像度変換方法は、正方状画素配列の原画像信号に対して多重解像度変換処理を施して、該原画像信号により表される原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換方法であって、
前記原画像信号に対して正方市松縮小処理を施すことにより第１の縮小画像信号を得る第１のステップ、
該第１の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施すことにより第１の拡大画像信号を得る第２のステップ、
前記原画像信号と前記第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る第３のステップ、
前記第１の縮小画像信号に対して市松正方縮小処理を施すことにより第２の縮小画像信号を得る第４のステップ、
該第２の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施すことにより第２の拡大画像信号を得る第５のステップ、
前記第１の縮小画像信号と前記第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、前記第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る第６のステップ、および
所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が得られるまで、前記第２の縮小画像信号に対する前記第１から前記第３のステップまたは前記第１から前記第６のステップを繰り返す第７のステップを有することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明による第２の多重解像度変換方法は、市松状画素配列の原画像信号に対して多重解像度変換処理を施して、該原画像信号により表される原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換方法であって、
前記原画像信号に対して市松正方縮小処理を施すことにより第１の縮小画像信号を得る第１のステップ、
該第１の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施すことにより第１の拡大画像信号を得る第２のステップ、
前記原画像信号と前記第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る第３のステップ、
前記第１の縮小画像信号に対して正方市松縮小処理を施すことにより第２の縮小画像信号を得る第４のステップ、
該第２の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施すことにより第２の拡大画像信号を得る第５のステップ、
前記第１の縮小画像信号と前記第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、前記第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る第６のステップ、および
所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が得られるまで、前記第２の縮小画像信号に対する前記第１から前記第３のステップまたは前記第１から前記第６のステップを繰り返す第７のステップを有することを特徴とするものである。
【００１７】
「正方状画素配列」とは、画像信号により表される画像の各画素が図２２に示すように、最も近接する画素が縦横等間隔に配列されてなるものをいう。
【００１８】
「市松状画素配列」とは、画像信号により表される画像の各画素が図２３に示すように、最も近接する画素が斜め方向に等間隔に配列され、ある画素列の各画素間にその画素列に隣接する画素列の各画素が位置せしめられるような配列のことをいう。
【００１９】
「正方市松縮小処理」とは、正方状画素配列の画像信号に対して、隣接する画素列の各画素を交互に間引く、あるいは上下左右に隣接する画素の画素値に基づくフィルタリング処理を行う等により、画素数を減少させつつ画素配列を正方状から市松状に変更する処理のことをいう。この正方市松縮小処理により、処理後の画像信号（第１の縮小画像信号）は市松状画素配列となり、画素数が元の正方状画素配列の画像信号の略１／２となる。
【００２０】
「市松正方拡大処理」とは、市松状画素配列の画像信号に対して、隣接する画素間に画素を補間する処理を施すことにより、画素数を増加させつつ画素配列を市松状から正方状に変更する処理のことをいう。この市松正方拡大処理により、処理後の画像信号（第１の拡大画像信号）は正方状画素配列となり、市松状画素配列の画像信号と比較して画素数が略２倍となる。
【００２１】
本発明による第１の多重解像度変換方法において、原画像信号に対して正方市松縮小処理および市松正方拡大処理を施すことにより得られた第１の拡大画像信号は、原画像信号と同様に正方状画素配列の画像信号であり、かつ原画像信号と同一画素数を有するものとなる。一方、本発明による第２の多重解像度変換方法において、原画像信号に対して市松正方縮小処理および正方市松拡大処理を施すことにより得られた第１の拡大画像信号は、原画像信号と同様に市松状画素配列の画像信号であり、かつ原画像信号と同一画素数を有するものとなる。したがって、「原画像信号と第１の拡大画像信号との差分値を求める」とは、原画像信号と第１の拡大画像信号とにおける相対応する画素同士で減算処理を行うことをいう。これにより、原画像信号における最高周波数帯域の周波数成分のみからなる帯域制限画像信号を得ることができる。
【００２２】
「市松正方縮小処理」とは、市松状画素配列の画像信号に対して、隣接する画素列の各画素を交互に間引く、あるいは対角方向に隣接する画素の画素値に基づくフィルタリング処理を行う等により、画素値を減少させつつ画素配列を市松状から正方状に変更する処理のことをいう。この市松正方縮小処理により、処理後の画像信号（第２の縮小画像信号）は正方状配列となり、画素数が元の市松状配列の画像信号の略１／２となる。
【００２３】
「正方市松拡大処理」とは、正方状画素配列の画像信号に対して、互いに近接する４画素について各画素を頂点とする矩形を考えた場合、対角線の交点に画素を補間する処理を施すことにより、画素数を増加させつつ画素配列を正方状から市松状に変更する処理のことをいう。この正方市松拡大処理により、処理後の画像信号（第２の拡大画像信号）は市松状画素配列となり、正方状画素配列の画像信号と比較して画素数が略２倍となる。
【００２４】
本発明による第１の多重解像度変換方法において、第１の縮小画像信号に対して市松正方縮小処理および正方市松拡大処理を施すことにより得られた第２の拡大画像信号は、第１の縮小画像信号と同様に市松状画素配列の画像信号であり、かつ第１の縮小画像信号と同一画素数を有するものとなる。一方、本発明による第２の多重解像度変換方法において、第１の縮小画像信号に対して正方市松縮小処理および市松正方拡大処理を施すことにより得られた第２の拡大画像信号は、第１の縮小画像信号と同様に正方状画素配列の画像信号であり、かつ第１の縮小画像信号と同一画素数を有するものとなる。したがって、「第１の縮小画像信号と第２の拡大画像信号との差分値を求める」とは、第１の縮小画像信号と第２の拡大画像信号とにおける相対応する画素同士で減算処理を行うことをいう。これにより、第１の縮小画像信号に対応する周波数帯域の周波数成分のみからなる、第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得ることができる。
【００２５】
「第１から第３のステップまたは第１から第６のステップを繰り返す」とは、所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が市松状画素配列（第２の多重解像度変換方法においては正方状画素配列）の画像信号である場合には、第１から第３のステップを繰り返し、所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が正方状画素配列（第２の多重解像度変換方法においては市松状画素配列）の画像信号である場合には、第１から第６のステップ繰り返す、の意である。
【００２６】
「繰り返す」とは、第２の縮小画像信号を原画像信号と見なして、第２の縮小画像信号に対する第１のステップの正方市松縮小処理（第２の多重解像度変換方法においては市松正方縮小処理）、第１のステップにより得られた縮小画像信号に対する第２のステップの市松正方拡大処理（第２の多重解像度変換方法においては正方市松拡大処理）、第２のステップにより得られた拡大画像信号と第２の縮小画像信号との差分値を求める第３のステップの処理、さらには第２のステップにおいて得られた縮小画像信号に対する第４のステップの市松正方縮小処理（第２の多重解像度変換方法においては正方市松縮小処理）、第４のステップにより得られた縮小画像信号に対する第５のステップの正方市松拡大処理（第２の多重解像度変換方法においては市松正方拡大処理）、第１のステップにより得られた縮小画像信号と第５のステップにより得られた拡大画像信号との差分値を求める第６のステップの処理を施すことをいう。さらに、必要があれば、２度目の第１から第６のステップの処理を行った後、さらに第１から第３または第１から第６のステップの処理を行うようにしてもよい。これにより、最高周波数帯域から所望とする周波数帯域までの帯域制限画像信号が段階的に得られることとなる。
【００２７】
なお、本発明による第１および第２の多重解像度変換方法において得られる信号は、複数の周波数帯域毎の帯域制限画像信号および周波数帯域に応じた上記第２の縮小画像信号に対応する縮小画像信号（第１から第６のステップを行った場合）または第１の縮小画像信号に対応する縮小画像信号（第１から第３のステップを行った場合）となる。
【００２８】
本発明による画像処理方法は、本発明による第１または第２の多重解像度変換方法により得られた前記複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号のうち、所定の周波数帯域の帯域制限画像信号に対して、強調処理、ノイズ抑制処理等の所定の画像処理を施すことを特徴とするものである。
【００２９】
「所定の周波数帯域の帯域制限画像信号」とは、本発明による第１および第２の多重解像度変換方法により、所望とする周波数帯域までの複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号が得られるが、その複数の帯域制限画像信号のうち、画像処理を施すべき１またはそれ以上の周波数帯域の帯域制限画像信号のことをいう。
【００３０】
なお、本発明による画像処理方法においては、前記所定の画像処理が施された帯域制限画像信号およびそれ以外の帯域制限画像信号に対して、逆多重解像度変換処理を施すことにより処理済み画像信号を得ることが好ましい。
【００３１】
「逆多重解像度変換処理」とは、所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号に対して、上記第１から第６のステップにおいて行われる処理を第６のステップから逆順に施すことにより、原画像と同一サイズの処理済み画像を表す処理済み画像信号を得ることをいう。具体的には、上記第１から第６のステップの処理を１度のみ行い、帯域制限画像信号には画像処理を施していないものとすると、第２の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理（第２の多重解像度変換方法においては市松正方拡大処理）を施すことにより第２の拡大画像信号を得、第２の拡大画像信号と所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号との加算値を求めて第１の縮小画像信号を得、第１の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理（第２の多重解像度変換方法においては正方市松拡大処理）を施すことにより第１の拡大画像信号を得、第１の拡大画像信号と第１の帯域制限画像信号との加算値を求めて原画像信号を得る処理となる。
【００３２】
本発明による第１の多重解像度変換装置は、正方状画素配列の原画像信号に対して多重解像度変換処理を施して、該原画像信号により表される原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換装置であって、
前記原画像信号に対して正方市松縮小処理を施すことにより第１の縮小画像信号を得る第１の手段、
該第１の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施すことにより第１の拡大画像信号を得る第２の手段、
前記原画像信号と前記第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る第３の手段、
前記第１の縮小画像信号に対して市松正方縮小処理を施すことにより第２の縮小画像信号を得る第４の手段、
該第２の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施すことにより第２の拡大画像信号を得る第５の手段、
前記第１の縮小画像信号と前記第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、前記第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る第６の手段を備え、
所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が得られるまで、前記第２の縮小画像信号に対する前記第１から前記第３の手段における処理または前記第１から前記第６の手段における処理を繰り返す多重解像度変換手段を備えたことを特徴とするものである。
【００３３】
本発明による第２の多重解像度変換装置は、市松状画素配列の原画像信号に対して多重解像度変換処理を施して、該原画像信号により表される原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換装置であって、
前記原画像信号に対して市松正方縮小処理を施すことにより第１の縮小画像信号を得る第１の手段、
該第１の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施すことにより第１の拡大画像信号を得る第２の手段、
前記原画像信号と前記第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る第３の手段、
前記第１の縮小画像信号に対して正方市松縮小処理を施すことにより第２の縮小画像信号を得る第４の手段、
該第２の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施すことにより第２の拡大画像信号を得る第５の手段、
前記第１の縮小画像信号と前記第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、前記第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る第６の手段を備え、
所望とする周波数帯域の帯域制限画像信号が得られるまで、前記第２の縮小画像信号に対する前記第１から前記第３の手段における処理または前記第１から前記第６の手段における処理を繰り返す多重解像度変換手段を備えたことを特徴とするものである。
【００３４】
本発明による画像処理装置は、本発明による第１または第２の多重解像度変換装置により得られた前記複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号のうち、所定の周波数帯域の帯域制限画像信号に対して、所定の画像処理を施す画像処理手段を備えたことを特徴とするものである。
【００３５】
なお、本発明による画像処理装置においては、前記所定の画像処理は、強調処理あるいはノイズ抑制処理であることが好ましい。
【００３６】
また、本発明による画像処理装置においては、前記所定の画像処理が施された帯域制限画像信号およびそれ以外の帯域制限画像信号に対して、逆多重解像度変換処理を施すことにより処理済み画像信号を得る逆多重解像度変換手段をさらに備えることが好ましい。
【００３７】
なお、本発明による第１および第２の多重解像度変換方法並びに画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明による第１の多重解像度変換方法および装置によれば、正方状画素配列の原画像信号に対して正方市松縮小処理を施して市松状画素配列の第１の縮小画像信号を得、第１の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施して正方状画素配列の第１の拡大画像信号を得、原画像信号と第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る。この第１の帯域制限画像信号は、市松状画素配列の画像信号となっている。さらに、第１の縮小画像信号に対して市松正方縮小処理を施して正方状画素配列の第２の縮小画像信号を得、第２の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施して市松状画素配列の第２の拡大画像信号を得、第１の縮小画像信号と第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る。この第２の帯域制限画像信号は、正方状画素配列の画像信号となっている。そして、第２の縮小画像信号に対する第１から第３のステップの処理または第１から第６のステップの処理を繰り返すことにより、正方状画素配列の帯域制限画像信号および市松状画素配列の帯域制限画像信号が交互に、所望とする周波数帯域まで段階的に得られることとなる。
【００３９】
一方、本発明による第２の多重解像度変換方法および装置によれば、市松状配列の原画像信号に対して市松正方縮小処理を施して正方状画素配列の第１の縮小画像信号を得、第１の縮小画像信号に対して正方市松拡大処理を施して市松状画素配列の第１の拡大画像信号を得、原画像信号と第１の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号を得る。この第１の帯域制限画像信号は、市松状画素配列の画像信号となっている。さらに、第１の縮小画像信号に対して正方市松縮小処理を施して市松状画素配列の第２の縮小画像信号を得、第２の縮小画像信号に対して市松正方拡大処理を施して正方状画素配列の第２の拡大画像信号を得、第１の縮小画像信号と第２の拡大画像信号との差分値を求めることにより、第１の帯域制限画像信号よりも１段階低周波数帯域の第２の帯域制限画像信号を得る。この第２の帯域制限画像信号は、正方状画素配列の画像信号となっている。そして、第２の縮小画像信号に対する第１から第３のステップの処理または第１から第６のステップの処理を繰り返すことにより、市松状画素配列の帯域制限画像信号および正方状画素配列の帯域制限画像信号が交互に、所望とする周波数帯域まで段階的に得られることとなる。
【００４０】
ここで、上述したラプラシアンピラミッドの手法により得られる帯域制限画像信号は、原画像信号のナイキスト周波数の１／２N〜１／２N+1の周波数帯域の細部画像を表すものとなっている。一方、本発明により得られる帯域制限画像信号は、原画像信号のナイキスト周波数の１／２N〜１／２kおよび１／２k〜１／２N+1（Ｎ＜ｋ＜Ｎ＋１）の周波数帯域の細部画像を表すものとなっている。例えば、上記第２の帯域制限画像信号は原画像の１／２2サイズの細部画像を表すものであるが、第１の帯域制限画像信号は、原画像と原画像の１／２2サイズの細部画像との中間サイズの細部画像を表すものとなっている。よって、原画像信号のナイキスト周波数をｆｓ／２とすると、第１の帯域制限画像信号はｆｓ／２〜ｆｓ／ｋ、第２の帯域制限画像信号はｆｓ／ｋ〜ｆｓ／４（２＜ｋ＜４）の周波数帯域の画像を表すものとなる。このため、本発明によれば、従来のラプラシアンピラミッドの手法と比較して、原画像信号をより細かい周波数帯域に帯域分割した帯域制限画像信号を得ることができる。
【００４１】
また、複数の周波数帯域毎の画像を表す帯域制限画像信号のうち、所定の周波数帯域の帯域制限画像信号に対して、強調処理、ノイズ抑制処理等の画像処理を施すことにより、より細かな周波数帯域の間隔で画像処理を施すことができるため、より詳細に画質を制御することができる。したがって、処理が施された帯域制限画像信号および処理が施されなかった帯域制限画像信号を逆多重解像度変換することにより得られる処理済み画像信号を、より高画質の処理済み画像を再生可能なものとすることができる。
【００４２】
また、上記ラプラシアンピラミッドの手法においては、正方状画素配列の原画像信号を正方状に帯域分割して正方状配列の帯域制限画像信号を得るものであるため、とくに上記非線形関数を用いて急峻なエッジを抑制したい場合、縦横方向すなわち正方状に画素が並ぶ方向のエッジについては良好にエッジを抑制できる。しかしながら、帯域制限画像信号は斜め方向に帯域分割されていないため、斜め方向については良好にエッジを抑制することができなかった。これに対し、本発明により得られる帯域制限画像信号は、原画像が正方状および市松状に帯域分割されているため、斜め方向に帯域分割された市松状画素配列の帯域制限画像信号を用いれば、斜め方向についても良好にエッジを抑制することができることとなる。したがって、エッジの方向によらずエッジが過度に強調されることを防止することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００４４】
図１は本発明の第１の実施形態による多重解像度変換装置および画像処理装置を備えた画像処理システムの構成を示す概略ブロック図である。図１に示すようにこの画像処理システムは、原画像を表す原画像信号Ｓ０に対して多重解像度変換処理を施して原画像信号Ｓ０を原画像の複数の周波数帯域毎の画像（細部画像）を表す帯域制限画像信号を得る多重解像度変換手段１と、多重解像度変換手段１において得られた帯域制限画像信号に対して後述するような強調処理を施して処理済み帯域制限画像信号を得る強調処理手段２と、処理済み帯域制限画像信号を逆多重解像度変換して処理済み画像信号Ｓprocを得る逆多重解像度変換手段３と、逆多重解像度変換手段３により得られた処理済み画像信号Ｓprocを可視像として再生するためのプリンタ、モニタ等からなる画像出力手段４と、強調処理手段２において施される強調処理の強調度を表すテーブルＴを記憶するテーブル記憶手段５とを備える。
【００４５】
図２は多重解像度変換手段１、強調処理手段２および逆多重解像度変換手段３において行われる処理を説明するための図である。多重解像度変換手段１は、原画像信号Ｓ０を下記のようにして原画像の複数の周波数帯域毎の細部画像を表す帯域制限画像信号に変換する。ここで、原画像信号Ｓ０により表される原画像は、図３に示すように正方状に画素が配列されてなるものである。なお、図３および以降の図において○の位置が画素の位置を表すものとする。
【００４６】
まず、原画像信号Ｓ０に対して正方市松縮小処理である補間処理ａが施される。なお、補間処理ａを行う手段が本発明による第１の多重解像度変換装置における第１の手段に対応する。この補間処理ａは、図４に示すフィルタにより原画像信号Ｓ０の各画素を１画素おきにフィルタリング処理することにより行われる。なお、このフィルタリング処理は、隣接する画素列においては画素を１画素ずつずらして行われる。これにより、図５に示す○位置の画素にのみフィルタリング処理が施され、図６に示すような画素が市松状に配列された縮小画像を表す縮小画像信号Ｓ１が得られる。また、フィルタリング処理に代えて単純に１画素おきに画素を間引く処理を行ってもよい。
【００４７】
この縮小画像信号Ｓ１は原画像信号Ｓ０と比較して画素配列が市松状となり、画素数が略１／２となっている。なお、「略１／２」としたのは、補間処理ａは画素数を１／２とする処理であるが、画素列における画素数が奇数である場合には、画素数を１／２としても１画素余りが生じ、完全に１／２とはならないためである。
【００４８】
次いで、縮小画像信号Ｓ１に対して市松正方拡大処理である補間処理ｂが施される。なお、補間処理ｂを行う手段が本発明による第１の多重解像度変換装置における第２の手段に対応する。この処理は、縮小画像信号Ｓ１の図５における×印の位置の画素値を求めて原画像と同一画素数の拡大画像を表す拡大画像信号ＳＢ１を得る処理である。具体的には、図６の○印の位置についてはそのままの画素値を使用し、図５の×印の位置については、図７（ａ）あるいは（ｂ）に示すフィルタによりフィルタリング処理を行うことにより画素値を求める。これにより、図８に示すように、画素が正方状に配列された拡大画像を表す拡大画像信号ＳＢ１が得られる。なお、図８において◎が補間処理ｂにより求められた画素位置である。
【００４９】
そして、原画像信号Ｓ０から拡大画像信号ＳＢ１を減算することにより、原画像信号Ｓ０の最高周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂ１が得られる。ここで、原画像信号Ｓ０および拡大画像信号ＳＢ１により表される画像は同一画素数であり、かつともに正方状の画素配列を有することから、原画像信号Ｓ０および拡大画像信号ＳＢ１の相対応する画素同士の差分値を求めることにより、正方状の画素配列を有する細部画像を表す帯域制限画像信号Ｂ１が得られる。
【００５０】
さらに、上記補間処理ａにより求められた縮小画像信号Ｓ１に対して市松正方縮小処理である補間処理ｃが施される。なお、補間処理ｃを行う手段が本発明による第１の多重解像度変換装置における第４の手段に対応する。この補間処理ｃは、図９に示すフィルタにより縮小画像信号Ｓ１の各画素列を１列おきにフィルタリング処理することにより行われる。これにより、図１０に示す○位置の画素にのみフィルタリング処理が施され、図１１に示すような画素が正方状に配列された縮小画像を表す縮小画像信号Ｓ２が得られる。なお、フィルタリング処理に代えて単純に画素を間引く処理を行ってもよい。
【００５１】
この縮小画像信号Ｓ２は縮小画像信号Ｓ１と比較して画素配列が正方状となり、画素数が略１／２となっている。また、この縮小画像信号Ｓ２は原画像信号Ｓ０と比較して縦横の画素数が１／２すなわち画素数が１／４となっている。したがって、縮小画像信号Ｓ２により表される画像のサイズは原画像の１／２2となっている。
【００５２】
次いで、縮小画像信号Ｓ２に対して正方市松拡大処理である補間処理ｄが施される。なお、補間処理ｄを行う手段が本発明による第１の多重解像度変換装置における第５の手段に対応する。この処理は、縮小画像信号Ｓ２の図１０における×印の位置の画素値を求めて縮小画像信号Ｓ１により表される画像と同一画素数の拡大画像を表す拡大画像信号ＳＢ２を得る処理である。具体的には、図１０の○印の位置についてはそのままの画素値を使用し、図１０の×印の位置については、図１２（ａ）あるいは（ｂ）に示すフィルタによりフィルタリング処理を行うことにより画素値を求める。これにより、図１３に示すように、画素が市松状に配列された拡大画像を表す拡大画像信号ＳＢ２が得られる。なお、図１３において◎が補間処理ｄにより求められた画素位置である。
【００５３】
そして、縮小画像信号Ｓ１から拡大画像信号ＳＢ２を減算することにより、帯域制限画像信号Ｂ１よりも１段階低周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂ２が得られる。ここで、縮小画像信号Ｓ１および拡大画像信号ＳＢ２に表される画像はともに市松状の画素配列を有することから、縮小画像信号Ｓ１および拡大画像信号ＳＢ２の相対応する画素同士の差分値を求めることにより、市松状の画素配列を有する細部画像を表す帯域制限画像信号Ｂ２が得られる。
【００５４】
そして、上記縮小画像信号Ｓ２に対して上記と同様に補間処理ａ〜ｄを施し、補間処理により得られる縮小画像信号Ｓｋ（ｋ＝１〜ｎ）と、拡大画像信号ＳＢｋ（ｋ＝１〜ｎ）との差分値を求めることにより、複数の周波数帯域毎の帯域制限画像信号Ｂｋ（ｋ＝１〜ｎ）が得られる。ここで、ｋが奇数の場合、縮小画像信号Ｓｋにより表される縮小画像は市松状の画素配列となり、拡大画像信号ＳＢｋにより表される拡大画像および帯域制限画像信号Ｂｋにより表される細部画像は正方状の画素配列となる。一方、ｋが偶数の場合、縮小画像信号Ｓｋにより表される縮小画像は正方状の画素配列となり、拡大画像信号ＳＢｋにより表される拡大画像および帯域制限画像信号Ｂｋにより表される細部画像は市松状の画素配列となる。また、最低周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｎを補間処理ｃまで行うことにより得られた縮小画像信号Ｓｎを用いて求めた場合、その帯域制限画像信号Ｂｎにより表される細部画像は市松状の画素配列となる。一方、最低周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｎを補間処理ａまで行うことにより得られた縮小画像信号Ｓｎを用いて求めた場合、その帯域制限画像信号Ｂｎにより表される細部画像は正方状の画素配列となる。
【００５５】
強調処理手段２においては、テーブル記憶手段５に記憶されたテーブルＴに基づいて、帯域制限画像信号Ｂｋに対して強調処理が施される。図１４はテーブル記憶手段５に記憶されたテーブルＴの例を示す図である。図１４に示すようにテーブルＴは、帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値が閾値αよりも大きいときは信号を抑制し、信号値の絶対値が閾値αよりも小さいときは信号を強調する非線形の関数である。ここで、図１４においてＭが画素の取り得る値の範囲を示す。例えば画素の取り得る値の範囲が１０ビットである場合Ｍ＝１０２３となる。そしてこのような場合、閾値αは２５６程度となる。そしてこのテーブルＴに基づいて、帯域制限画像信号Ｂｋに対して強調処理を施して処理済み帯域制限画像信号Ｂｋ′を得る。
【００５６】
このような強調処理により、原画像に含まれる各周波数帯域のエッジ成分が強調されるが、帯域制限画像信号Ｂｋにおいて信号値が大きくなる急峻なエッジについては過度に強調されることが防止される。
【００５７】
なお、全ての周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｋに対して強調処理を施すのではなく、例えば特開平９−１６１０６１号に記載されたように、原画像信号Ｓ０を得た際の撮影部位や撮影条件等の撮影メニューに基づいて、強調処理を施す周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｋを選択するようにしてもよい。
【００５８】
また、多重解像度変換後直ちに強調処理を行うことなく、得られた画像信号をハードディスク、ＣＤ−Ｒ、ＦＤ等の記録媒体に一時的に保管する場合がある。この場合、保管される画像信号は、全ての周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｋおよび最低周波数帯域の縮小画像信号Ｓｎである。
【００５９】
逆多重解像度変換手段３においては、下記のようにして処理済み帯域制限画像信号Ｂｋ′に対して逆多重解像度変換が施されて、処理済み画像信号Ｓprocが得られる。なおここでは、多重解像度変換手段１において補間処理ｃまで行われて、正方状画素配列の最低周波数帯域の縮小画像信号Ｓｎが得られたものとする。この場合、最低周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｎにより表される細部画像は画素が市松状に配列されたものとなっている。まず、最低周波数帯域の縮小画像信号Ｓｎに対して、正方市松拡大処理である補間処理ｄが施され、画素が市松状に配列された拡大画像を表す拡大画像信号ＳＢｎが得られる。なお、この拡大画像信号ＳＢｎは、多重解像度変換手段１において得られる拡大画像信号ＳＢｎと同一のものである。そして、最低周波数帯域の処理済み帯域制限画像信号Ｂｎ′と拡大画像信号ＳＢｎとを加算することにより加算信号Ｓａｎ−１が得られる。ここで、拡大画像信号ＳＢｎと処理済み帯域制限画像信号Ｂｎ′とにより表される画像はともに市松状の画素配列を有することから、拡大画像信号ＳＢｎと処理済み帯域制限画像信号Ｂｎ′の相対応する画素同士の加算値を求めることにより、市松状の画素配列を有する画像を表す加算信号Ｓａｎ−１が得られる。
【００６０】
次いで、加算信号Ｓａｎ−１に対して市松正方拡大処理である補間処理ｂが施され、画素が正方状に配列された拡大画像を表す拡大画像信号ＳＢｎ−１′が得られる。拡大画像信号ＳＢｎ−１′は、最低周波数帯域よりも一段階高周波数帯域の処理済み帯域制限画像信号Ｂｎ−１′と加算されて、加算信号Ｓａｎ−２が得られる。ここで、拡大画像信号ＳＢｎ−１′と処理済み帯域制限画像信号Ｂｎ−１′とにより表される画像はともに正方状の画素配列を有することから、拡大画像信号ＳＢｎ−１′と処理済み帯域制限画像信号Ｂｎ−１′の相対応する画素同士の加算値を求めることにより、市松状の画素配列を有する画像を表す加算信号Ｓａｎ−２が得られる。
【００６１】
以下、加算信号Ｓａｋに対する補間処理ｂ（ｋ：奇数、偶数の場合は補間処理ｄ）および補間処理ｂ，ｄにより得られた拡大画像信号ＳＢｋ′と処理済み帯域制限画像信号Ｂｋ′との加算を最高周波数帯域の拡大画像信号ＳＢ１′および最高周波数帯域の処理済み帯域制限画像信号Ｂ１′との加算が行われるまで繰り返し、最高周波数帯域の加算信号Ｓａ０を得る。この最高周波数帯域の加算信号Ｓａ０が処理済み画像信号Ｓprocとなる。
【００６２】
図１５は第１の実施形態において行われる多重解像度変換処理、強調処理および逆多重解像度変換処理を模式的に示す図である。なお、図１５においては、最高周波数帯域から４段階低周波数帯域までの帯域制限画像信号Ｂ４を得るものとし、正方状画素配列の画像信号については正方形で、市松状画素配列の画像信号については正方形を４５度回転した菱形で表すものとする。図１５に示すように、多重解像度変換を行う際には、補間処理ａ，ｃにより市松状画素配列の縮小画像信号Ｓ１，Ｓ３と正方状画素配列の縮小画像信号Ｓ２，Ｓ４とが交互に得られ、補間処理ｂ，ｄにより正方状画素配列の拡大画像信号ＳＢ１，ＳＢ３と市松状画素配列の拡大画像信号ＳＢ２，ＳＢ４とが交互に得られ、互いに対応するすなわち画素数および画素配列が同一の拡大画像信号と原画像信号および縮小画像信号との差分値を各周波数帯域毎に求めることにより、正方状画素配列の帯域制限画像信号Ｂ１，Ｂ３および市松状画素配列の帯域制限画像信号Ｂ２，Ｂ４が段階的に交互に得られることが分かる。
【００６３】
一方、逆多重解像度変換を行う際には、補間処理ｄ，ｂにより市松状画素配列の拡大画像信号ＳＢ４，ＳＢ２′と正方状画素配列の拡大画像信号ＳＢ３′，ＳＢ１′とが交互に得られ、互いに対応するすなわち画素数および画素配列が同一の拡大画像信号と処理済み帯域制限画像信号との加算値を各周波数帯域毎に求めることにより、市松状画素配列の加算信号Ｓａ３，Ｓａ１および正方状画素配列の加算信号Ｓａ２，Ｓａ０（Ｓproc）が周波数帯域毎に交互に得られることが分かる。
【００６４】
次いで、第１の実施形態の動作について説明する。図１６は第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、多重解像度変換手段２において、原画像信号Ｓ０に対して多重解像度変換処理が施されて複数の周波数帯域毎の細部画像を表す帯域制限画像信号Ｂｋが得られる（ステップＳ１）。図１７は多重解像度変換処理の動作を示すフローチャートである。原画像信号Ｓ０は正方状の画素配列を有することから、まず原画像信号Ｓ０に対して正方市松縮小処理である補間処理ａが施されて、原画像信号Ｓ０と比較して略１／２の画素数を有する市松状画素配列の縮小画像信号Ｓ１が得られる（ステップＳ１１）。次いで、縮小画像信号Ｓ１に対して市松正方拡大処理である補間処理ｂが施されて、原画像信号Ｓ０と同一画素数を有する正方状画素配列の拡大画像信号ＳＢ１が得られる（ステップＳ１２）。そして、原画像信号Ｓ０から拡大画像信号ＳＢ１を減算することにより、最高周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂ１が得られる（ステップＳ１３）。次いで、所望とする周波数帯域までの帯域制限画像信号が得られたか否かが判断され（ステップＳ１４）、ステップＳ１４が肯定されると処理を終了する。
【００６５】
一方、ステップＳ１４が否定されると、縮小画像信号Ｓ１に対して市松正方縮小処理である補間処理ｃが施されて、縮小画像信号Ｓ１と比較して略１／２の画素数を有する正方状画素配列の縮小画像信号Ｓ２が得られる（ステップＳ１５）。次いで、縮小画像信号Ｓ２に対して正方市松拡大処理である補間処理ｄが施されて、縮小画像信号Ｓ１と同一画素数を有する市松状画素配列の拡大画像信号ＳＢ２が得られる（ステップＳ１６）。そして、縮小画像信号Ｓ１から拡大画像信号ＳＢ２を減算することにより、最高周波数帯域のよりも１段階低周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂ２が得られる（ステップＳ１７）。次いで、所望とする周波数帯域までの帯域制限画像信号が得られたか否かが判断され（ステップＳ１８）、ステップＳ１４が肯定されると処理を終了する。
【００６６】
一方、ステップＳ１７が否定されると、ステップＳ１１に戻り、縮小画像信号Ｓ２に対してステップＳ１１からステップＳ１８の処理を繰り返す。これにより、所望とする周波数帯域までの帯域制限画像信号Ｂｋが得られる。
【００６７】
図１６に戻り、所望とする周波数帯域までの帯域制限画像信号Ｂｋが得られると、強調処理手段２において各周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｋに対して強調処理が施されて、処理済み帯域制限画像信号Ｂｋ′が得られる（ステップＳ２）。
【００６８】
処理済み帯域制限画像信号Ｂｋ′が得られると、処理済み帯域制限画像信号Ｂｋ′に対して、逆多重解像度変換手段３において逆多重解像度変換が施される。図１８は逆多重解像度変換処理の動作を示すフローチャートである。なお、第１の実施形態においては、多重解像度変換手段１において補間処理ｃまで行われて帯域制限画像信号Ｂｋが得られているものとする。最小周波数帯域の縮小画像信号Ｓｎは正方状の画素配列を有することから、まず縮小画像信号Ｓｎに対して正方市松拡大処理である補間処理ｄが施されて、最低周波数帯域の処理済み帯域制限画像信号Ｂｎ′と同一画素数を有する市松状画素配列の拡大画像信号Ｓｎが得られる（ステップＳ２１）。次いで、最低周波数帯域の処理済み帯域制限画像信号Ｂｎ′と拡大画像信号Ｓｎとが加算されて加算信号Ｓａｎが得られる（ステップＳ２２）。そして、最高周波数帯域の加算信号が得られたか否かが判断され（ステップＳ２３）、ステップＳ２３が肯定されると処理を終了する。
【００６９】
一方、ステップＳ２３が否定されると、加算信号Ｓａｎに対して、市松正方拡大処理である補間処理ｂが施されて、最低周波数帯域よりも１段階高周波数帯域の処理済み帯域制限画像信号Ｂｎ−１′と同一画素数を有する正方状画素配列の拡大画像信号ＳＢｎ−１′が得られる（ステップＳ２４）。次いで、処理済み帯域制限画像信号Ｂｎ−１′と拡大画像信号ＳＢｎ−１′とが加算されて加算信号Ｓａｎ−１が得られる（ステップＳ２５）。そして、最高周波数帯域の加算信号が得られたか否かが判断され（ステップＳ２６）、ステップＳ２６が肯定されると処理を終了する。
【００７０】
一方、ステップＳ２６が否定されると、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１からステップＳ２６の処理を繰り返す。これにより、最高周波数帯域の加算信号Ｓａ０すなわち処理済み画像信号Ｓprocが得られる。
【００７１】
図１６に戻り、得られた処理済み画像信号Ｓprocは画像出力手段４において可視像として再生され（ステップＳ４）、処理を終了する。
【００７２】
図１９は従来のラプラシアンピラミッドの手法により得られた帯域制限画像信号と本実施形態の手法により得られた帯域制限画像信号との周波数特性の相違を説明するための図であり、（ａ）はラプラシアンピラミッドの手法により得られた帯域制限画像信号の周波数特性を、（ｂ）は本実施形態の手法により得られた帯域制限画像信号の周波数特性を示す図である。なお、図１９においてｆｓ／２は正方状画素配列の画像信号のナイキスト周波数であり、実線が各帯域制限画像信号が再現可能な周波数帯域の区分すなわち帯域制限画像信号の最大境界を表している。
【００７３】
ラプラシアンピラミッドの手法においては、帯域制限画像信号は原画像信号Ｓ０により表される原画像の１／２2Nのサイズの細部画像を表すものとなることから、原画像信号Ｓ０は矩形状に周波数帯域が帯域分割され、図１９（ａ）に示すように、各帯域制限画像信号の周波数特性が矩形状となる。
【００７４】
一方、本実施形態により得られる帯域制限画像信号は、原画像の１／２2Nのサイズの細部画像とともに、１／２2Nサイズと１／２2(N+1)サイズとの中間のサイズの細部画像を表すものとなる。このため、原画像信号Ｓ０は矩形状および菱形状に交互に周波数帯域が帯域分割され、図１９（ｂ）に示すように、各帯域制限画像信号も矩形状および菱形状の周波数特性が交互に現れるものとなる。
【００７５】
ここで、本実施形態により得られる帯域制限画像信号Ｂｋのうち、ｋが奇数となり矩形状の周波数特性を有する帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域の最大境界は、ラプラシアンピラミッドの手法により得られた各帯域制限画像信号の周波数帯域の最大境界と同一となる。一方、ｋが偶数となり菱形状の周波数特性となる帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域の最大境界は、ラプラシアンピラミッドの手法により得られた各帯域制限画像信号の最大境界の間に位置するものとなる。このため、本実施形態によれば、従来のラプラシアンピラミッドの手法と比較して、原画像信号Ｓ０をより細かい周波数帯域に帯域分割した帯域制限画像信号Ｂｋを得ることができる。具体的には、ラプラシアンピラミッドの手法により得られた帯域制限画像信号は、原画像信号Ｓ０のナイキスト周波数ｆｓ／２の１／２N〜１／２N+1の周波数帯域を表すものであるのに対し、本実施形態においては、ラプラシアンピラミッドの手法により得られた帯域制限画像信号の１つの周波数帯域内に、原画像信号Ｓ０のナイキスト周波数ｆｓ／２の１／２N〜１／２Mおよび１／２M〜+１／２N+1（Ｎ＜Ｍ＜Ｎ＋１）の２つの周波数帯域の帯域制限画像信号が含まれるものとなる。
【００７６】
したがって、本実施形態により得られた複数の周波数帯域毎の細部画像を表す帯域制限画像信号に対して、上記強調処理を施すことにより、より細かな周波数帯域の間隔で画像処理を施すことができるため、より詳細に画質を制御することができる。その結果、処理が施された帯域制限画像信号Ｂｋ′を逆多重解像度変換することにより得られる処理済み画像信号Ｓprocを、より高画質の処理済み画像を再生可能なものとすることができる。
【００７７】
また、上記ラプラシアンピラミッドの手法においては、原画像信号Ｓ０を矩形状に帯域分割して帯域制限画像信号を得るものであり、とくに強調処理の非線形関数を用いて急峻なエッジを抑制したい場合、縦横方向すなわち正方状に画素が並ぶ方向のエッジについては良好にエッジを抑制できる。しかしながら、帯域制限画像信号は菱形状に帯域分割されていないため、斜め方向については良好にエッジを抑制することができず、その結果斜め方向についてはエッジが過度に強調されてしまっていた。これに対し、本実施形態により得られる帯域制限画像信号は、原画像が正方状および市松状に交互に帯域分割されているため、斜め方向に帯域分割された市松状配列の帯域制限画像信号を用いれば、斜め方向についても良好にエッジを抑制することができることとなる。したがって、エッジの方向によらずエッジが過度に強調されることを防止することができる。
【００７８】
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態においては、正方状画素配列の原画像信号Ｓ０を多重解像度変換して強調処理を施した後に逆多重解像度変換しているが、第２の実施形態は市松状画素配列の原画像信号Ｓｓ０を多重解像度変換するようにした点が第１の実施形態と異なるものである。図２０は本発明の第２の実施形態において行われる処理を説明するための図である。第２の実施形態においては、原画像信号Ｓｓ０は市松状画素配列を有することから、まず原画像信号Ｓｓ０に対して市松正方縮小処理である補間処理ｃを施して、原画像信号Ｓｓ０と比較して略１／２の画素数を有する正方状画素配列の縮小画像信号Ｓｓ１を得る。なお、補間処理ｃを行う手段が本発明による第２の多重解像度変換装置における第１の手段に対応する。
【００７９】
次いで、縮小画像信号Ｓｓ１に対して正方市松拡大処理である補間処理ｄを施して、原画像信号Ｓｓ０と同一画素数を有する市松状画素配列の拡大画像を表す拡大画像信号ＳＢｓ１を得る。そして、原画像信号Ｓｓ０から拡大画像信号ＳＢｓ１を減算することにより、最高周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｓ１を得る。なお、補間処理ｄを行う手段が本発明による第２の多重解像度変換装置における第２の手段に対応する。
【００８０】
一方、上記補間処理ｃにより求められた縮小画像信号Ｓｓ１に対して正方市松縮小処理である補間処理ａを施して、縮小画像信号Ｓｓ１と比較して略１／２の画素数を有する市松状画素配列の縮小画像信号Ｓｓ２を得る。なお、補間処理ａを行う手段が本発明による第２の多重解像度変換装置における第４の手段に対応する。この縮小画像信号Ｓｓ２は原画像信号Ｓｓ０と比較して縦横の画素数が１／２すなわち画素数が１／４となっている。したがって、縮小画像信号Ｓｓ２により表される画像のサイズは原画像の１／２2となっている。
【００８１】
次いで、縮小画像信号Ｓｓ２に対して市松正方拡大処理である補間処理ｂを施して、縮小画像信号Ｓｓ１と同一画素数を有する正方状画素配列の拡大画像信号ＳＢｓ２を得る。なお、補間処理ｂを行う手段が本発明による第２の多重解像度変換装置における第５の手段に対応する。そして、縮小画像信号Ｓｓ１から拡大画像信号ＳＢｓ２を減算することにより、最高周波数帯域よりも１段階低周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｓ２を得る。
【００８２】
そして、上記縮小画像信号Ｓｓ２に対して上記と同様に補間処理ｃ，ｄ，ａ，ｂを施し、補間処理により得られる縮小画像信号Ｓｓｋ（ｋ＝１〜ｎ）と、拡大画像信号ＳＢｓｋ（ｋ＝１〜ｎ）との差分値を求めることにより、複数の周波数帯域毎の帯域制限画像信号Ｂｓｋ（ｋ＝１〜ｎ）が得られる。ここで、ｋが奇数の場合縮小画像信号Ｓｓｋにより表される縮小画像は正方状の画素配列となり、拡大画像信号ＳＢｋにより表される拡大画像および帯域制限画像信号Ｂｋにより表される細部画像は市松状の画素配列となる。一方、ｋが偶数の場合、縮小画像信号Ｓｓｋにより表される縮小画像は市松状の画素配列となり、拡大画像信号ＳＢｓｋにより表される拡大画像および帯域制限画像信号Ｂｓｋにより表される細部画像は正方状の画素配列となる。また、最低周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｓｎを補間処理ａまで行うことにより得られた縮小画像信号Ｓｓｎを用いて求めた場合、その帯域制限画像信号Ｂｓｎにより表される細部画像は正方状の画素配列となる。一方、最低周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｓｎを補間処理ｃまで行うことにより得られた縮小画像信号Ｓｓｎを用いて求めた場合、その帯域制限画像信号Ｂｓｎにより表される細部画像は市松状の画素配列となる。
【００８３】
強調処理手段２′においては、上記第１の実施形態における強調処理手段２と同様に帯域制限画像信号Ｂｓｋに対して強調処理を施して、処理済み帯域制限画像信号Ｂｓｋ′を得る。
【００８４】
逆多重解像度変換手段３′においては下記のようにして処理済み帯域制限画像信号Ｂｓｋ′に対して逆多重解像度変換を施して、処理済み画像信号Ｓｓprocを得る。なおここでは、補間処理ａまでを行って画素が市松状に配列された縮小画像を表す最低周波数帯域の縮小画像信号Ｓｓｎを得たものとする。この場合、最低周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｓｎにより表される細部画像は画素が正方状に配列されたものとなっている。まず、最低周波数帯域の縮小画像信号Ｓｓｎに対して、市松正方拡大処理である補間処理ｂが施され、正方状画素配列の拡大画像信号ＳＢｓｎが得られる。なお、この拡大画像信号ＳＢｓｎは、多重解像度変換手段１′において得られる拡大画像信号ＳＢｓｎと同一のものである。そして、正方状画素配列の最低周波数帯域の処理済み帯域制限画像信号Ｂｓｎ′と拡大画像信号ＳＢｓｎとを加算することにより正方状画素配列の加算信号Ｓａｓｎ−１が得られる。
【００８５】
次いで、加算信号Ｓａｓｎ−１に対して正方市松拡大処理である補間処理ｄが施され、市松状画素配列の拡大画像信号ＳＢｓｎ−１′が得られる。拡大画像信号ＳＢｓｎ−１′は、最低周波数帯域よりも一段階高周波数帯域の処理済み帯域制限画像信号Ｂｓｎ−１′と加算されて、加算信号Ｓａｓｎ−２が得られる。以下、加算信号Ｓａｓｋに対する補間処理ｄ（ｋ：奇数、偶数の場合は補間処理ｂ）および補間処理ｄ，ｂにより得られた拡大画像信号ＳＢｓｋ′と処理済み帯域制限画像信号Ｂｓｋ′との加算を最高周波数帯域の拡大画像信号ＳＢｓ１′および最高周波数帯域の処理済み帯域制限画像信号Ｂｓ１′との加算が行われるまで繰り返し、最高周波数帯域の加算信号Ｓａｓ０を得る。この最高周波数帯域の加算信号Ｓａｓ０が処理済み画像信号Ｓｓprocとなる。
【００８６】
このように、第２の実施形態によっても従来のラプラシアンピラミッドの手法と比較して、より細かく帯域分割された帯域制限画像信号を得ることができ、これにより、より詳細に画質を制御することができる。したがって、処理が施された帯域制限画像信号Ｂｓｋ′を逆多重解像度変換することにより得られる処理済み画像信号Ｓｓprocを、より高画質の処理済み画像を再生可能なものとすることができる。
【００８７】
なお、上記第１および第２の実施形態においては、図１４に示す非線形関数を表すテーブルＴを用いて、帯域制限画像信号Ｂｋ，Ｂｓｋに対して強調処理を施しているが、図２１に示すような非線形関数をテーブルＴとして用いてもよい。図２１に示すように、このテーブルＴは画素値が閾値αよりも大きい場合は信号を抑制し、画素値が閾値βよりも小さいときは信号に対して強調も抑制も行わないようにしたものである。このようなテーブルＴを用いることにより、帯域制限画像信号Ｂｋ，Ｂｓｋにおいて、ノイズと見なせる非常に画素値が小さい部分は強調されないこととなる。したがって、このようなテーブルＴ１を用いて処理が施された処理済み帯域制限画像信号Ｂｋ′，Ｂｓｋ′を逆多重解像度変換することにより、ノイズが目立たない高画質の画像を再現可能な処理済み画像信号Ｓproc，Ｓｓprocを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による多重解像度変換装置および画像処理装置を備えた画像処理システムの構成を示す概略ブロック図
【図２】第１の実施形態において行われる処理を説明するための図
【図３】原画像信号の画素配列を示す図
【図４】補間処理ａにおいて用いられるフィルタを示す図
【図５】補間処理ａにおけるフィルタリング処理を説明するための図
【図６】縮小画像信号の市松状の画素配列を示す図
【図７】補間処理ｂにおいて用いられるフィルタを示す図
【図８】拡大画像信号の正方状の画素配列を示す図
【図９】補間処理ｃにおいて用いられるフィルタを示す図
【図１０】補間処理ｃにおけるフィルタリング処理を説明するための図
【図１１】縮小画像信号の正方状の画素配列を示す図
【図１２】補間処理ｄにおいて用いられるフィルタを示す図
【図１３】拡大画像信号の市松状の画素配列を示す図
【図１４】テーブル記憶手段に記憶されたテーブルとして用いられる非線形関数の例を示す図
【図１５】第１の実施形態において行われる多重解像度変換、強調処理および逆多重解像度変換を模式的に示す図
【図１６】第１の実施形態の動作を示すフローチャート
【図１７】多重解像度変換処理の動作を示すフローチャート
【図１８】逆多重解像度変換処理の動作を示すフローチャート
【図１９】従来のラプラシアンピラミッドの手法により得られた帯域制限画像信号と本実施形態の手法により得られた帯域制限画像信号との周波数特性の相違を説明するための図
【図２０】本発明の第２の実施形態において行われる処理を説明するための図
【図２１】テーブルとして用いられる非線形関数の他の例を示す図
【図２２】正方状の画素配列を示す図
【図２３】市松状の画素配列を示す図
【符号の説明】
１，１′    多重解像度変換手段
２，２′    強調処理手段
３，３′    逆多重解像度変換手段
４，４′    画像出力手段
【図１】
0004001457.tif 000002
【図２】
0004001457.tif 000003
【図３】
0004001457.tif 000004
【図４】
0004001457.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004001457.tif 000007
【図７】
0004001457.tif 000008
【図８】
0004001457.tif 000009
【図９】
0004001457.tif 000010
【図１０】
0004001457.tif 000011
【図１１】
0004001457.tif 000012
【図１２】
0004001457.tif 000013
【図１３】
0004001457.tif 000014
【図１４】
0004001457.tif 000015
【図１５】
0004001457.tif 000016
【図１６】
0004001457.tif 000017
【図１７】
0004001457.tif 000018
【図１８】
0004001457.tif 000019
【図１９】
0004001457.tif 000020
【図２０】
0004001457.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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