(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、
前記原画像信号に対して正方市松縮小処理を施して縮小画像信号を作成し、該縮小画像信号に対して市松正方縮小処理を施してさらなる縮小画像信号を作成し、該さらなる縮小画像信号に対する前記正方市松縮小処理、およびこれにより作成される縮小画像信号に対する前記市松正方縮小処理を交互に繰り返すことにより、複数の縮小画像信号を作成し、該複数の縮小画像信号に対して補間処理を施すことにより、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、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す複数の帯域制限画像信号を作成し、
該複数の帯域制限画像信号のうち少なくとも１つの帯域制限画像信号に対して、所定の変換処理を施して少なくとも１つの変換画像信号を作成し、
該変換画像信号に基づいて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２】
前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号の信号値の少なくとも一部を小さくする処理であることを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号の信号値の絶対値が所定の閾値より大きい場合に、該信号値の絶対値を小さくする処理であることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理方法。
【請求項４】
前記所定の変換処理は、さらに前記帯域制限画像信号の信号値の絶対値が前記所定の閾値よりも小さい他の閾値よりも小さいほど、該信号値の絶対値を小さくする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】
前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号の周波数帯域に応じて、該帯域制限画像信号の信号値の絶対値の大きさを変化させる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】
前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号を、該帯域制限画像信号の周波数帯域に応じて異なる関数に基づいて、該帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換する処理であることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理方法。
【請求項７】
前記関数は、前記帯域制限画像信号の信号値の絶対値が所定の値より大きい場合は、前記変換画像信号の信号値が略一定の値となるように前記帯域制限画像信号を変換する関数であり、前記所定の値は、前記帯域制限画像信号が高周波数帯域であるほど小さい値であることを特徴とする請求項６記載の画像処理方法。
【請求項８】
前記関数は、前記帯域制限画像信号が低周波帯域であるほど、該帯域制限画像信号における絶対値が０近傍の所定の範囲内の信号値を変換することにより得られる前記変換画像信号の絶対値がより小さい値となるように、前記帯域制限画像信号を変換する関数であることを特徴とする請求項６または７記載の画像処理方法。
【請求項９】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)＋…＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の画像処理方法。
【請求項１０】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝（1/N)・｛ｆ1（Ｓorg−Ｓus1)＋ｆ2（Ｓorg−Ｓus2)＋…
＋ｆk(Ｓorg−Ｓusk)＋…＋ｆN（Ｓorg−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の画像処理方法。
【請求項１１】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ2（Ｓus1−Ｓus2)＋ｆ3（Ｓus2−Ｓus3)＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)＋…＋ｆN（ＳusN-1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の画像処理方法。
【請求項１２】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝（1/N)・｛ｆ2（Ｓus1−Ｓus2)＋ｆ3（Ｓus1−Ｓus3)＋…
＋ｆk(Ｓus1−Ｓusk)＋…＋ｆN（Ｓus1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の画像処理方法。
【請求項１３】
前記所定の変換処理は、前記強調係数に応じた変換処理であることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項記載の画像処理方法。
【請求項１４】
前記強調係数に応じた変換処理が、前記帯域制限画像信号の周波数帯域に応じて異なる変換処理であって、該帯域制限画像信号の周波数帯域が低周波帯域であるほど、該帯域制限画像信号を大きく抑制する処理であり、
前記強調係数が大きいほど、高周波帯域の帯域制限画像信号に対する抑制の度合いと、低周波帯域の帯域制限画像信号に対する抑制の度合いとの差が大きいことを特徴とする請求項１３記載の画像処理方法。
【請求項１５】
前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号を、該帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換することにより抑制画像信号を作成し、
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、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記抑制画像信号の作成に使用された帯域制限画像信号よりも低い周波数帯域の信号を含む補助画像信号を作成し、
該補助画像信号を、該補助画像信号の信号値の絶対値が小さいほど１に近く、大きいほど０に近い値となるように変換することにより前記抑制画像信号にそれぞれ対応する倍率信号を作成し、
前記抑制画像信号に、該抑制画像信号に対応する前記倍率信号を乗ずることにより前記変換画像信号を作成する処理であることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理方法。
【請求項１６】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)・ｇ（Ｓus1−Ｓus2）
＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)・ｇ（Ｓus2−Ｓus3）＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)・ｇ（Ｓusk−Ｓusk+1）＋…
＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)・ｇ（ＳusN−ＳusN+1）｝
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：抑制画像信号を作成するための関数
ｇ：補助画像信号を変換して倍率信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項１５記載の画像処理方法。
【請求項１７】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)・ｇ（Ｓorg−Ｓus2）
＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)・ｇ（Ｓorg−Ｓus3）＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)・ｇ（Ｓorg−Ｓusk+1）＋…
＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)・ｇ（Ｓorg−ＳusN+1）｝
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：抑制画像信号を作成するための関数
ｇ：補助画像信号を変換して倍率信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項１５記載の画像処理方法。
【請求項１８】
前記所定の変換処理は、前記少なくとも１つの帯域制限画像信号である被変換帯域制限画像信号よりも低い周波数帯域の帯域制限画像信号である低周波側帯域制限画像信号を、原点を通り該原点における傾きが略０で、処理される値が大きくなるにつれて該傾きが漸増する非線形関数に基づいて変換することにより前記被変換帯域制限画像信号の補助画像信号を作成し、
該補助画像信号を前記被変換帯域制限画像信号に加算することにより複合帯域制限画像信号を作成し、
該複合帯域制限画像信号を、該複合帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換することにより前記変換画像信号を作成する処理であることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理方法。
【請求項１９】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝［ｆ1｛（Ｓorg−Ｓus1)＋ｇ（Ｓus1−Ｓus2）｝
＋ｆ2｛（Ｓus1−Ｓus2)＋ｇ（Ｓus2−Ｓus3）｝＋…
＋ｆk｛（Ｓusk-1−Ｓusk)＋ｇ（Ｓusk−Ｓusk+1）｝＋…
＋ｆN｛（ＳusN-1−ＳusN)＋ｇ（ＳusN−ＳusN+1）｝］
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：複合帯域制限画像信号を変換するための関数
ｇ：帯域制限画像信号を変換して補助画像信号を作成するための関
数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項１８記載の画像処理方法。
【請求項２０】
前記所定の変換処理は、前記原画像を撮影した際の撮影部位に応じて、前記帯域制限画像信号を変換する処理であることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項記載の画像処理方法。
【請求項２１】
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、
前記原画像信号に対して正方市松縮小処理を施して縮小画像信号を作成し、該縮小画像信号に対して市松正方縮小処理を施してさらなる縮小画像信号を作成し、該さらなる縮小画像信号に対する前記正方市松縮小処理、およびこれにより作成される縮小画像信号に対する前記市松正方縮小処理を交互に繰り返すことにより、複数の縮小画像信号を作成し、該複数の縮小画像信号に対して補間処理を施すことにより、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、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記原画像の複数の周波数帯域毎の画像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、
該複数の帯域制限画像信号のうち少なくとも１つの帯域制限画像信号に対して、所定の変換処理を施して少なくとも１つの変換画像信号を作成する変換手段と、
該変換画像信号に基づいて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周波数強調処理手段とからなることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２２】
前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号の信号値の少なくとも一部を小さくする処理であることを特徴とする請求項２１記載の画像処理装置。
【請求項２３】
前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号の信号値の絶対値が所定の閾値より大きい場合に、該信号値の絶対値を小さくする処理であることを特徴とする請求項２１または２２記載の画像処理装置。
【請求項２４】
前記所定の変換処理は、さらに前記帯域制限画像信号の信号値の絶対値が前記所定の閾値よりも小さい他の閾値よりも小さいほど、該信号値の絶対値を小さくする処理であることを特徴とする請求項２３記載の画像処理装置。
【請求項２５】
前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号の周波数帯域に応じて、該帯域制限画像信号の信号値の絶対値の大きさを変化させる処理であることを特徴とする請求項２３または２４記載の画像処理装置。
【請求項２６】
前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号を、該帯域制限画像信号の周波数帯域に応じて異なる関数に基づいて、該帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換する処理であることを特徴とする請求項２１または２２記載の画像処理装置。
【請求項２７】
前記関数は、前記帯域制限画像信号の信号値の絶対値が所定の値より大きい場合は、前記変換画像信号の信号値が略一定の値となるように前記帯域制限画像信号を変換する関数であり、前記所定の値は、前記帯域制限画像信号が高周波数帯域であるほど小さい値であることを特徴とする請求項２６記載の画像処理装置。
【請求項２８】
前記関数は、前記帯域制限画像信号が低周波帯域であるほど、該帯域制限画像信号における絶対値が０近傍の所定の範囲内の信号値を変換することにより得られる前記変換画像信号の絶対値がより小さい値となるように、前記帯域制限画像信号を変換する関数であることを特徴とする請求項２６または２７記載の画像処理装置。
【請求項２９】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)＋…＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項２１から２８のいずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項３０】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝（1/N)・｛ｆ1（Ｓorg−Ｓus1)＋ｆ2（Ｓorg−Ｓus2)＋…
＋ｆk(Ｓorg−Ｓusk)＋…＋ｆN（Ｓorg−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項２１から２８のいずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項３１】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ2（Ｓus1−Ｓus2)＋ｆ3（Ｓus2−Ｓus3)＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)＋…＋ｆN（ＳusN-1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項２１から２８のいずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項３２】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝（1/N)・｛ｆ2（Ｓus1−Ｓus2)＋ｆ3（Ｓus1−Ｓus3)＋…
＋ｆk(Ｓus1−Ｓusk)＋…＋ｆN（Ｓus1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項２１から２８のいずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項３３】
前記所定の変換処理は、前記強調係数に応じた変換処理であることを特徴とする請求項２９から３２のいずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項３４】
前記強調係数に応じた変換処理が、前記帯域制限画像信号の周波数帯域に応じて異なる変換処理であって、該帯域制限画像信号の周波数帯域が低周波帯域であるほど、該帯域制限画像信号を大きく抑制する処理であり、
前記強調係数が大きいほど、高周波帯域の帯域制限画像信号に対する抑制の度合いと、低周波帯域の帯域制限画像信号に対する抑制の度合いとの差が大きいことを特徴とする請求項３３記載の画像処理装置。
【請求項３５】
前記変換手段が、前記帯域制限画像信号を、該帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換することにより抑制画像信号を作成する抑制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、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記抑制画像信号の作成に使用された帯域制限画像信号よりも低い周波数帯域の信号を含む補助画像信号を作成する補助画像信号作成手段と、
該補助画像信号を、該補助画像信号の信号値の絶対値が小さいほど１に近く、大きいほど０に近い値となるように変換することにより前記抑制画像信号にそれぞれ対応する倍率信号を作成する倍率信号作成手段と、
前記抑制画像信号に、該抑制画像信号に対応する前記倍率信号を乗ずることにより前記変換画像信号を作成する乗算手段とを備えてなることを特徴とする請求項２１または２２記載の画像処理装置。
【請求項３６】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)・ｇ（Ｓus1−Ｓus2）
＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)・ｇ（Ｓus2−Ｓus3）＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)・ｇ（Ｓusk−Ｓusk+1）＋…
＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)・ｇ（ＳusN−ＳusN+1）｝
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：抑制画像信号を作成するための関数
ｇ：補助画像信号を変換して倍率信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項３５記載の画像処理装置。
【請求項３７】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)・ｇ（Ｓorg−Ｓus2）
＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)・ｇ（Ｓorg−Ｓus3）＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)・ｇ（Ｓorg−Ｓusk+1）＋…
＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)・ｇ（Ｓorg−ＳusN+1）｝
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：抑制画像信号を作成するための関数
ｇ：補助画像信号を変換して倍率信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項３５記載の画像処理装置。
【請求項３８】
前記変換手段が、前記少なくとも１つの帯域制限画像信号である被変換帯域制限画像信号よりも低い周波数帯域の帯域制限画像信号である低周波側帯域制限画像信号を、原点を通り該原点における傾きが略０で、処理される値が大きくなるにつれて該傾きが漸増する非線形関数に基づいて変換することにより前記被変換帯域制限画像信号の補助画像信号を作成する補助画像信号作成手段と、
該補助画像信号を前記被変換帯域制限画像信号に加算することにより複合帯域制限画像信号を作成する複合帯域制限画像信号作成手段と、
該複合帯域制限画像信号を、該複合帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換することにより前記変換画像信号を作成する変換画像信号作成手段とを備えたことを特徴とする請求項２１または２２記載の画像処理装置。
【請求項３９】
前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝［ｆ1｛（Ｓorg−Ｓus1)＋ｇ（Ｓus1−Ｓus2）｝
＋ｆ2｛（Ｓus1−Ｓus2)＋ｇ（Ｓus2−Ｓus3）｝＋…
＋ｆk｛（Ｓusk-1−Ｓusk)＋ｇ（Ｓusk−Ｓusk+1）｝＋…
＋ｆN｛（ＳusN-1−ＳusN)＋ｇ（ＳusN−ＳusN+1）｝］
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：複合帯域制限画像信号を変換するための関数
ｇ：帯域制限画像信号を変換して補助画像信号を作成するための関
数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項３８記載の画像処理装置。
【請求項４０】
前記所定の変換処理は、前記原画像を撮影した際の撮影部位に応じて、前記帯域制限画像信号を変換する処理であることを特徴とする請求項２１から３９のいずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項４１】
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おいて、
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して縮小画像信号を作成し、該縮小画像信号に対して市松正方縮小処理を施してさらなる縮小画像信号を作成し、該さらなる縮小画像信号に対する前記正方市松縮小処理、およびこれにより作成される縮小画像信号に対する前記市松正方縮小処理を交互に繰り返すことにより、複数の縮小画像信号を作成し、該複数の縮小画像信号に対して補間処理を施すことにより、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手順と、
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、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す複数の帯域制限画像信号を作成する手順と、
該複数の帯域制限画像信号のうち少なくとも１つの帯域制限画像信号に対して、所定の変換処理を施して少なくとも１つの変換画像信号を作成する手順と、
該変換画像信号に基づいて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手順と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４２】
前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号の信号値の少なくとも一部を小さくする処理であることを特徴とする請求項４１記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項４３】
前記帯域制限画像信号を作成する手順、前記変換画像信号を作成する手順、前記高周波成分に関する信号を作成する手順、および該高周波成分に関する信号を前記原画像信号へ加算する手順を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)＋…＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項４１または４２記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項４４】
前記帯域制限画像信号を作成する手順、前記変換画像信号を作成する手順、前記高周波成分に関する信号を作成する手順、および該高周波成分に関する信号を前記原画像信号へ加算する手順を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝（1/N)・｛ｆ1（Ｓorg−Ｓus1)＋ｆ2（Ｓorg−Ｓus2)＋…
＋ｆk(Ｓorg−Ｓusk)＋…＋ｆN（Ｓorg−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項４１または４２記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項４５】
前記帯域制限画像信号を作成する手順、前記変換画像信号を作成する手順、前記高周波成分に関する信号を作成する手順、および該高周波成分に関する信号を前記原画像信号へ加算する手順を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ2（Ｓus1−Ｓus2)＋ｆ3（Ｓus2−Ｓus3)＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)＋…＋ｆN（ＳusN-1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項４１または４２記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項４６】
前記帯域制限画像信号を作成する手順、前記変換画像信号を作成する手順、前記高周波成分に関する信号を作成する手順、および該高周波成分に関する信号を前記原画像信号へ加算する手順を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝（1/N)・｛ｆ2（Ｓus1−Ｓus2)＋ｆ3（Ｓus1−Ｓus3)＋…
＋ｆk(Ｓus1−Ｓusk)＋…＋ｆN（Ｓus1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項４１または４２記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項４７】
前記所定の変換処理は、前記強調係数に応じた変換処理を行う手順を有することを特徴とする請求項４３から４６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。
【請求項４８】
前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号を、該帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換することにより抑制画像信号を作成する手順と、
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、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記抑制画像信号の作成に使用された帯域制限画像信号よりも低い周波数帯域の信号を含む補助画像信号を作成する手順と、
該補助画像信号を、該補助画像信号の信号値の絶対値が小さいほど１に近く、大きいほど０に近い値となるように変換することにより前記抑制画像信号にそれぞれ対応する倍率信号を作成する手順と、
前記抑制画像信号に、該抑制画像信号に対応する前記倍率信号を乗ずることにより前記変換画像信号を作成する手順とを有することを特徴とする請求項４１または４２記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項４９】
前記帯域制限画像信号を作成する手順、前記変換画像信号を作成する手順、前記高周波成分に関する信号を作成する手順、および該高周波成分に関する信号を前記原画像信号へ加算する手順を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)・ｇ（Ｓus1−Ｓus2）
＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)・ｇ（Ｓus2−Ｓus3）＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)・ｇ（Ｓusk−Ｓusk+1）＋…
＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)・ｇ（ＳusN−ＳusN+1）｝
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：抑制画像信号を作成するための関数
ｇ：補助画像信号を変換して倍率信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項４８記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項５０】
前記帯域制限画像信号を作成する手順、前記変換画像信号を作成する手順、前記高周波成分に関する信号を作成する手順、および該高周波成分に関する信号を前記原画像信号へ加算する手順を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)・ｇ（Ｓorg−Ｓus2）
＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)・ｇ（Ｓorg−Ｓus3）＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)・ｇ（Ｓorg−Ｓusk+1）＋…
＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)・ｇ（Ｓorg−ＳusN+1）｝
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：抑制画像信号を作成するための関数
ｇ：補助画像信号を変換して倍率信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項４８記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項５１】
前記所定の変換処理は、前記少なくとも１つの帯域制限画像信号である被変換帯域制限画像信号よりも低い周波数帯域の帯域制限画像信号である低周波側帯域制限画像信号を、原点を通り該原点における傾きが略０で、処理される値が大きくなるにつれて該傾きが漸増する非線形関数に基づいて変換することにより前記被変換帯域制限画像信号の補助画像信号を作成する手順と、
該補助画像信号を前記被変換帯域制限画像信号に加算することにより複合帯域制限画像信号を作成する手順と、
該複合帯域制限画像信号を、該複合帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換することにより前記変換画像信号を作成する手順とを有することを特徴とする請求項４１または４２記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項５２】
前記帯域制限画像信号を作成する手順、前記変換画像信号を作成する手順、前記高周波成分に関する信号を作成する手順、および該高周波成分に関する信号を前記原画像信号へ加算する手順を、下記の式
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝［ｆ1｛（Ｓorg−Ｓus1)＋ｇ（Ｓus1−Ｓus2）｝
＋ｆ2｛（Ｓus1−Ｓus2)＋ｇ（Ｓus2−Ｓus3）｝＋…
＋ｆk｛（Ｓusk-1−Ｓusk)＋ｇ（Ｓusk−Ｓusk+1）｝＋…
＋ｆN｛（ＳusN-1−ＳusN)＋ｇ（ＳusN−ＳusN+1）｝］
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：複合帯域制限画像信号を変換するための関数
ｇ：帯域制限画像信号を変換して補助画像信号を作成するための関
数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行うことを特徴とする請求項５１記載のコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項５３】
前記所定の変換処理は、前記原画像を撮影した際の撮影部位に応じて、前記帯域制限画像信号を変換する手順を有することを特徴とする請求項４１から５２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、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（ボケマスク）を用いて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、特開昭55-87953号等）。この周波数強調処理は、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Ｓusを減算することにより原画像の高周波成分に関する信号を得、この高周波成分に関する信号に強調係数βを乗じたものを原画像信号Ｓorgに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−Ｓus）    （１）
（Ｓproc：周波数強調処理された信号、Ｓorg：原画像信号、
Ｓus：非鮮鋭マスク画像信号、β：強調係数）
ここで、非鮮鋭マスク画像信号Ｓusは、例えば画像を構成する画素の１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】
また、特開平10-75395号には、原画像信号に加算する高周波成分に関する信号の周波数応答特性を調整することにより、周波数強調処理された信号に対してアーチファクトが発生することを防止する方法が提案されている。この方法とは、まず鮮鋭度の異なる、すなわち周波数応答特性の異なる複数の非鮮鋭マスク画像信号を作成し、その非鮮鋭マスク画像信号および原画像信号の中の２つの信号の差分をとることにより、原画像信号の、ある限られた周波数帯域の周波数成分を表す複数の帯域制限画像信号を作成し、さらにその帯域制限画像信号をそれぞれ異なる変換関数によって所望の大きさとなるように変換してから、その複数の抑制された帯域制限画像信号を積算することにより上記高周波成分に関する信号を作成するものである。この処理は例えば下記の式（３）により表すことができる。
【０００５】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）×Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)＋…＋ｆn(ＳusN-1−ＳusN)    （３）
（但し、Ｓproc：処理済み画像信号
Ｓorg：原画像信号
Ｓusk(k=1〜N）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：帯域制限画像信号を変換する変換関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
上述した特開平10-75395号に記載された処理に用いられる非鮮鋭マスク画像信号は、まず原画像信号の画素に対して所定間隔毎に所定のフィルタリング処理を施すことによって画素数を縦横１／２となるように間引きし、そのようにして得た画像信号に対して同様のフィルタリング処理を繰り返してさらに画素数を１／２2kとなるように段階的に少なくした縮小画像信号を複数作成し、縮小画像信号のそれぞれに対して、所定の補間方法により原画像と画素数が同一となるように補間処理を施すことにより作成される。したがって、非鮮鋭マスク画像信号は画素数は原画像信号と同一であるが、原画像信号よりも鮮鋭度が低い画像を表す画像信号となる。
【０００６】
また、帯域制限画像信号は、例えば隣接する周波数帯域の非鮮鋭マスク画像信号同士で差分を求める、あるいは原画像信号と各非鮮鋭マスク画像信号の差分を求めることにより作成される。したがって、帯域制限画像信号は、それにより表される画像の画素数が原画像と同一となり、原画像信号の周波数帯域毎の周波数応答特性を表す信号となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記帯域制限画像信号は、原画像の１／２2Nのサイズの画像を表すものであるため、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の周波数間隔で原画像の周波数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て処理を行うことが望まれている。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、より細かな周波数帯域に帯域分割した帯域制限画像信号を得て、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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理方法は、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、
前記原画像信号に対して正方市松縮小処理および市松正方縮小処理に基づく処理を施して、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、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す複数の帯域制限画像信号を作成し、
該複数の帯域制限画像信号のうち少なくとも１つの帯域制限画像信号に対して、所定の変換処理を施して少なくとも１つの変換画像信号を作成し、
該変換画像信号に基づいて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。
【００１０】
「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、処理後の画像信号は市松状画素配列となり、画素数が処理前の正方状画素配列の画像信号の略１／２となる。
【００１１】
「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、処理後の画像信号は正方状配列となり、画素数が処理前の市松状配列の画像信号の略１／２となる。
【００１２】
ここで、「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４７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。
【００１３】
「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４８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。
【００１４】
「正方市松縮小処理および市松正方縮小処理に基づく処理」とは、下記の処理のことをいう。まず、原画像信号が正方状画素配列の場合、原画像信号に対して正方市松縮小処理を施して、市松状画素配列の縮小画像信号を作成し、さらにこ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縮小画像信号を作成する。そして、得られた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縮小処理を交互に施すことにより、画素数を段階的に少なくした複数の縮小画像信号を得る。一方、原画像信号が市松状画素配列の場合、原画像信号に対して市松正方縮小処理を施して、市松状画素配列の縮小画像信号を作成し、さらにこ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縮小画像信号を作成する。そして、得られた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縮小処理を交互に施すことにより、画素数を段階的に少なくした複数の縮小画像信号を得る。そして、各縮小画像信号に対して、スプライン補間演算などの補間方法により、原画像と画素数が同一となるように補間演算を施す処理である。
【００１５】
なお、補間演算を行う際には、縮小画像信号の画素配列に応じて補間係数が配置された補間フィルタを使用する。例えば、縮小画像信号が正方状画素配列である場合には、正方状に補間係数が配置された補間フィルタを使用し、縮小画像信号が市松状画素配列である場合には、市松状に補間係数が配置された補間フィルタを使用する。また、補間フィルタとしては例えばＢスプライン補間演算を行う補間フィルタを使用することができる。この場合、市松状に補間係数が配列された補間フィルタは、正方状に補間係数が配列された補間フィルタの補間係数を４５度回転させた補間係数を有するものを用いることができる。
【００１６】
そして、「正方市松縮小処理および市松正方縮小処理に基づく処理」により、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が作成される。
【００１７】
「変換画像信号に基づいて原画像信号に加算する高周波成分に関する信号を得る」とは、１つの帯域制限画像信号に対してのみ所定の変換処理を施した場合は、１つの変換画像信号のみが得られるため、この１つの変換画像信号を高周波成分に関する信号とすることをいう。一方、２以上の帯域制限画像信号に対して所定の変換処理を施した場合には、２以上の変換画像信号が得られるため、これらの変換画像信号を加算することにより、高周波成分に関する信号を得ることをいう。
【００１８】
なお、本発明による画像処理方法においては、前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号の信号値の少なくとも一部を小さくする処理であることが好ましい。
【００１９】
また、前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号の絶対値が所定の閾値より大きい場合に、該信号値の絶対値を小さくする処理としてもよい。
【００２０】
この際、前記帯域制限画像信号の信号値の絶対値が前記所定の閾値よりも小さい他の閾値よりも小さいほど、該信号値の絶対値を小さくする処理としてもよい。
【００２１】
また、前記帯域制限画像信号の周波数帯域に応じて該帯域制限画像信号の信号値の絶対値の大きさを変化させる処理としてもよい。
【００２２】
また、前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号を、該帯域制限画像信号の周波数帯域に応じて異なる関数に基づいて、該帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換する処理であってもよい。なお、複数の帯域制限画像信号を変換する場合には、各帯域制限画像信号の周波数帯域毎に異なる関数が用いられる。
【００２３】
この際、前記関数は、前記帯域制限画像信号の信号値の絶対値が所定の値より大きい場合は、前記変換画像信号の信号値が略一定の値となるように前記帯域制限画像信号を変換する関数であり、前記所定の値は、前記帯域制限画像信号が高周波数帯域であるほど小さい値であることが望ましい。
【００２４】
さらに、前記関数は、前記帯域制限画像信号が低周波帯域であるほど、該帯域制限画像信号における絶対値が０近傍の所定の範囲内の信号値を変換することにより得られる前記変換画像信号の絶対値がより小さい値となるように、前記帯域制限画像信号を変換する関数であることが望ましい。
【００２５】
なお、前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算は、具体的には、下記の式にしたがって行ってもよい。
【００２６】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)＋…＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
あるいは、下記の式にしたがって行ってもよい。
【００２７】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝（1/N)・｛ｆ1（Ｓorg−Ｓus1)＋ｆ2（Ｓorg−Ｓus2)＋…
＋ｆk(Ｓorg−Ｓusk)＋…＋ｆN（Ｓorg−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
なお、原画像信号が正方画素配列の場合、ｋが奇数の非鮮鋭マスク画像信号は市松画素配列の縮小画像信号に対して補間演算を施すことにより得られ、ｋが偶数の非鮮鋭マスク画像信号は正方画素配列の縮小画像信号に対して補間演算を施すことにより得られる。一方、原画像信号が市松画素配列の場合、ｋが奇数の非鮮鋭マスク画像信号は正方画素配列の縮小画像信号に対して補間演算を施すことにより得られ、ｋが偶数の非鮮鋭マスク画像信号は市松画素配列の縮小画像信号に対して補間演算を施すことにより得られる。
【００２８】
また、前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式にしたがって行ってもよい。
【００２９】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ2（Ｓus1−Ｓus2)＋ｆ3（Ｓus2−Ｓus3)＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)＋…＋ｆN（ＳusN-1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
あるいは、下記の式にしたがって行ってもよい。
【００３０】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝（1/N)・｛ｆ2（Ｓus1−Ｓus2)＋ｆ3（Ｓus1−Ｓus3)＋…
＋ｆk(Ｓus1−Ｓusk)＋…＋ｆN（Ｓus1−ＳusN)｝
（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
ｆk(k=1〜N）：所定の変換処理を行う関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
さらには、上記各式における所定の変換処理は、前記強調係数に応じた変換処理としてもよい。この際、この強調係数に応じた変換処理は、前記帯域制限画像信号の周波数帯域に応じて異なる変換処理であって、該帯域制限画像信号の周波数帯域が低周波帯域であるほど、該帯域制限画像信号を大きく抑制する処理であり、前記強調係数が大きいほど、高周波帯域の帯域制限画像信号に対する抑制の度合いと、低周波帯域の帯域制限画像信号に対する抑制の度合いの差が大きいことが望ましい。
【００３１】
さらに、前記所定の変換処理は、前記帯域制限画像信号を、該帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換することにより抑制画像信号を作成し、
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、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記抑制画像信号の作成に使用された帯域制限画像信号よりも低い周波数帯域の信号を含む補助画像信号を作成し、
該補助画像信号を、該補助画像信号の信号値の絶対値が小さいほど１に近く、大きいほど０に近い値となるように変換することにより前記抑制画像信号にそれぞれ対応する倍率信号を作成し、
前記抑制画像信号に、該抑制画像信号に対応する前記倍率信号を乗ずることにより前記変換画像信号を得る処理としてもよい。
【００３２】
これは、具体的には、前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式にしたがって行ってもよい。
【００３３】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)・ｇ（Ｓus1−Ｓus2）
＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)・ｇ（Ｓus2−Ｓus3）＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)・ｇ（Ｓusk−Ｓusk+1）＋…
＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)・ｇ（ＳusN−ＳusN+1）｝
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：抑制画像信号を作成するための関数
ｇ：補助画像信号を変換して倍率信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
あるいは、下記の式にしたがって行ってもよい。
【００３４】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)・ｇ（Ｓorg−Ｓus2）
＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)・ｇ（Ｓorg−Ｓus3）＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)・ｇ（Ｓorg−Ｓusk+1）＋…
＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)・ｇ（Ｓorg−ＳusN+1）｝
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：抑制画像信号を作成するための関数
ｇ：補助画像信号を変換して倍率信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
にしたがって行ってもよい。
【００３５】
さらに、前記所定の変換処理は、前記少なくとも１つの帯域制限画像信号である被変換帯域制限画像信号よりも低い周波数帯域の帯域制限画像信号である低周波側帯域制限画像信号を、原点を通り該原点における傾きが略０で、処理される値が大きくなるにつれて該傾きが漸増する非線形関数に基づいて変換することにより前記被変換帯域制限画像信号の補助画像信号を作成し、該補助画像信号を前記被変換帯域制限画像信号に加算することにより複合帯域制限画像信号を作成し、該複合帯域制限画像信号を、該複合帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換することにより前記変換画像信号を得る処理としてもよい。
【００３６】
具体的には、前記帯域制限画像信号の作成、前記変換画像信号の作成、前記高周波成分に関する信号の作成、および該高周波成分に関する信号の前記原画像信号への加算を、下記の式にしたがって行ってもよい。
【００３７】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝［ｆ1｛（Ｓorg−Ｓus1)＋ｇ（Ｓus1−Ｓus2）｝
＋ｆ2｛（Ｓus1−Ｓus2)＋ｇ（Ｓus2−Ｓus3）｝＋…
＋ｆk｛（Ｓusk-1−Ｓusk)＋ｇ（Ｓusk−Ｓusk+1）｝＋…
＋ｆN｛（ＳusN-1−ＳusN)＋ｇ（ＳusN−ＳusN+1）｝］
（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+1）：非鮮鋭マスク画像信号
ｆk(k=1〜N）：複合帯域制限画像信号を変換するための関数
ｇ：帯域制限画像信号を変換して補助画像信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
また、上記所定の変換処理は、全て、前記原画像を撮影した際の撮影部位に応じて、前記帯域制限画像信号を変換することにより行うことが望ましい。
【００３８】
本発明による画像処理装置は、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装置において、
前記原画像信号に対して正方市松縮小処理および市松正方縮小処理に基づく処理を施して、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、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記原画像の複数の周波数帯域毎の画像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、
該複数の帯域制限画像信号のうち少なくとも１つの帯域制限画像信号に対して、所定の変換処理を施して少なくとも１つの変換画像信号を作成する変換手段と、
該変換画像信号に基づいて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周波数強調処理手段とからなることを特徴とするものである。
【００３９】
なお、本発明による画像処理装置においては、変換手段において行われる上記所定の変換処理は、本発明による画像処理方法と同様の処理とすればよい。
【００４０】
また、本発明による画像処理装置においては、前記変換手段が、前記帯域制限画像信号を、該帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換することにより抑制画像信号を作成する抑制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、または前記複数の非鮮鋭マスク画像信号に基づいて、前記抑制画像信号の作成に使用された帯域制限画像信号よりも低い周波数帯域の信号を含む補助画像信号を作成する補助画像信号作成手段と、
該補助画像信号を、該補助画像信号の信号値の絶対値が小さいほど１に近く、大きいほど０に近い値となるように変換することにより前記抑制画像信号にそれぞれ対応する倍率信号を作成する倍率信号作成手段と、
前記抑制画像信号に、該抑制画像信号に対応する前記倍率信号を乗ずることにより前記変換画像信号を作成する乗算手段とを備えてなるものとしてもよい。
【００４１】
さらに、本発明による画像処理装置においては、前記変換手段が、前記少なくとも１つの帯域制限画像信号である被変換帯域制限画像信号よりも低い周波数帯域の帯域制限画像信号である低周波側帯域制限画像信号を、原点を通り該原点における傾きが略０で、処理される値が大きくなるにつれて該傾きが漸増する非線形関数に基づいて変換することにより前記被変換帯域制限画像信号の補助画像信号を作成する補助画像信号作成手段と、
該補助画像信号を前記被変換帯域制限画像信号に加算することにより複合帯域制限画像信号を作成する複合帯域制限画像信号作成手段と、
該複合帯域制限画像信号を、該複合帯域制限画像信号の信号値の絶対値に基づいて定まる該絶対値以下の値となるように変換することにより前記変換画像信号を作成する変換画像信号作成手段とを備えてなるものとしてもよい。
【００４２】
なお、本発明によ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。
【００４３】
【発明の効果】
本発明による画像処理方法および装置によれば、原画像信号に対して正方市松縮小処理および市松正方縮小処理に基づく処理が施されて、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が作成され、この非鮮鋭マスク画像信号から前記原画像の複数の周波数帯域毎の画像を表す複数の帯域制限画像信号が作成される。ここで、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、すなわち非鮮鋭マスク画像信号を得る際の非鮮鋭マスクのサイズが比較的大きい場合は、そのエッジ部近傍の画素については、非鮮鋭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。
【００４４】
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、帯域制限画像信号のうち少なくとも１つの信号について、例えば帯域制限画像信号の少なくとも一部を小さくするような変換処理を施して変換画像信号を作成し、この変換画像信号に基づいて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。このため、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の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。
【００４５】
一方、上述した特開平10-75395号に記載された処理においては、非鮮鋭マスク画像信号を作成する際の画素の間引きは１／２とされるため、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の周波数帯域の画像を表すものとなっている。一方、本発明において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）の周波数帯域の画像を表すものとなっている。例えば、最高周波数帯域および最高周波数帯域より１段階低周波数帯域の帯域制限画像信号を第１および第２の帯域制限画像信号とすると、第２の帯域制限画像信号は原画像の１／２2サイズの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サイズの画像との中間サイズの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、従来の方法と比較して、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。
【００４６】
したがって、少なくとも１つの帯域制限画像信号に対して、所定の変換処理を施すことにより、より細かな周波数帯域の間隔で変換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、得られた変換画像信号に基づいて高周波成分に関する信号を得、これを原画像信号に加算することにより、より高画質の処理済み画像を再生可能な処理済み画像信号を得ることができる。
【００４７】
また、上記特開平10-75395号に記載された処理に用いられる帯域制限画像信号は、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非鮮鋭マスク画像信号を得、この非鮮鋭マスク画像信号から帯域制限画像信号を得るものであるため、とくに所定の変換処理にお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すなわち市松状に画素が並ぶ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。
【００４８】
さらに、原画像信号を取得する画像取得装置によっては、原画像の鮮鋭度が縦横方向と斜め方向とで鮮鋭度が異なる場合がある。例えば、デジタルカメラにおいては、撮影時のノイズを除去するために光学的なローパスフィルタを使用しているが、このローパスフィルタの特性が得られた画像信号を再生することにより得られる再生画像の縦横方向および斜め方向で異なる場合がある。ここで、画像取得装置の特性が、原画像の縦横方向の鮮鋭度が斜め方向よりも高いものとすると、上記特開平10-75395号に記載された方法では、帯域制限画像信号は縦横方向にのみ帯域分割されているため、斜め方向についてのみ鮮鋭度を高くすることができなかった。これに対して、本発明は帯域制限画像信号は斜め方向にも帯域分割されているため、斜め方向についてのみ鮮鋭度を高くすることができる。したがって、画像取得装置の特性に拘わらず、高画質の画像を再現可能な処理済み画像信号を得ることができる。
【００４９】
なお、上記所定の変換処理として、少なくとも１つの帯域制限画像信号の信号値の絶対値が所定の閾値より大きい場合に、帯域制限画像信号の信号値の絶対値を小さくする処理とすることにより、とくに大きな信号値の影響力を弱めることができる。
【００５０】
また、少なくとも１つの帯域制限画像信号の信号値の絶対値が所定の閾値よりも小さい他の閾値よりも小さいほどこの帯域制限画像信号の信号値の絶対値を小さくする処理とすれば、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、これにより得られる画像のノイズを低減することができる。
【００５１】
また、帯域制限画像信号の周波数帯域に応じて帯域制限画像信号の信号値の絶対値の大きさを変化させる処理とすることにより、周波数帯域に応じた処理を行うことも可能となる。
【００５２】
また、所定の閾値よりも大きいか否かによらず、周波数帯域に応じて異なる関数によって変換処理を施せば、より適切な処理を施すことが可能となり、これにより、最終的に得られる処理済み画像信号の全体の周波数応答特性を自在にコントロールすることもできる。これは、上記アーチファクトのみならず、周波数帯域の境界に発生する階段状のアーチファクトをも抑制できるという効果を有する。
【００５３】
あるいは、所定の変換処理を施す帯域制限画像信号よりも低い周波数帯域の画像信号を用いて、２種類の信号を加算あるいは乗算するなどして変換画像信号を作成することにより、上記階段状のアーチファクトをさらに抑制し、より滑らかな画像信号を作成して良好な処理済み画像を得ることができる。
【００５４】
さらに、原画像を得た際の撮影部位に応じてこのような変換を行うことにより、各撮影部位に適した高周波成分の強調を行うことができる。
【００５５】
【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。図１は本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロックである。図１に示すように第１の実施形態による画像処理装置は、入力された原画像信号Ｓorgに対して正方市松縮小処理および市松正方縮小処理に基づく処理を施すことにより、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（非鮮鋭マスク画像信号）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少なくとも１つの帯域制限画像信号について、帯域制限画像信号の少なくとも一部を小さくするような変換処理を施して変換画像信号を得る変換手段３と、変換画像信号を積算して積算信号（高周波成分に関する信号）を作成する積算手段４と、積算信号に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み画像信号Ｓprocを得る周波数強調処理手段５とを備える。
【００５６】
はじめに、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。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示す概略ブロック図である。ここで、原画像信号Ｓorg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とする。なお、図３および以降の図において○の位置が信号値を有する画素の位置を表すものとする。
【００５７】
まず、原画像信号Ｓorg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。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Ｓorg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、○位置にのみ信号値を有する、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。なお、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。
【００５８】
この縮小画像信号Ｓ１は原画像信号Ｓorg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。
【００５９】
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。この補間処理ｃは、図６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７に示す○位置の画素にのみフィルタリング処理が施され、○位置にのみ信号値を有する、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。
【００６０】
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Ｓorg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。
【００６１】
さらに、上記補間処理ｃにより求められた縮小画像信号Ｓ２に対して正方市松縮小処理である補間処理ａを施すことにより、図８に示す○位置の画素にのみフィルタリング処理が施され、○位置にのみ信号値を有する、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Ｓ３が得られる。
【００６２】
そして補間処理ａ，ｃを繰り返すことにより、Ｎ個の縮小画像信号Ｓｋ（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る。また、最低周波数帯域の縮小画像信号ＢＮを補間処理ｃまで行うことにより得た場合、その縮小画像信号ＳＮにより表される縮小画像は市松状の画素配列となる。一方、最低周波数帯域の縮小画像信号ＳＮを補間処理ａまで行うことにより得た場合、その縮小画像信号ＳＮにより表される縮小画像は正方状の画素配列となる。
【００６３】
また、ｋが偶数の縮小画像信号Ｓｋは、原画像に対して１／２kサイズの画像を表すものとなっている。一方、ｋが奇数の縮小画像信号は、原画像に対する１／２2kサイズと１／２2(k+1)サイズとの中間サイズの画像を表すものとなっている。ここで、縮小画像信号Ｓｋの周波数応答特性を図９に示す。図９に示すように、縮小画像信号Ｓｋ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（但し、図９においてはｋ＝１〜３としている）。なお、図９においてｆｓ／２は原画像信号Ｓorgのナイキスト周波数である。
【００６４】
次いで、このようにして得られた縮小画像信号Ｓｋに対して、補間処理ｂ，ｄが施される。ここで、補間処理ｂは補間処理ａにより得られた市松状画素配列の縮小画像信号Ｓｋ（ｋ：奇数）に対して、補間処理ｄは補間処理ｃにより得られた正方状画素配列の縮小画像信号Ｓｋ（ｋ：偶数）に対して施される。まず、簡便のため補間処理ｄについて説明する。この補間処理ｄは、正方状画素配列の縮小画像信号Ｓｋに対してＢスプライン補間演算を行う補間フィルタによるフィルタリング処理を施して、原画像と同一サイズのボケ画像を表すボケ画像信号Ｓusｋを得る処理である。
【００６５】
以下、Ｂスプライン補間演算処理について説明する。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次画像を再生可能な補間画像信号を得るための補間演算方法である。なお、ここでは簡便のため１次元のＢスプラインについて説明する。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。
【００６６】
すなわち、
ｆk（ｘ）＝Ａkｘ3＋Ｂkｘ2＋Ｃkｘ＋Ｄk          （４）
において（式（４）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により得られる画像とは異なる。）、
ｆk′（Ｘk）＝ｆk-1′（Ｘk）        （５）
ｆk′（Ｘk+1）＝ｆk+1′（Ｘk+1）      （６）
ｆk″（Ｘk）＝ｆk-1″（Ｘk）        （７）
ｆk″（Ｘk+1）＝ｆk+1″（Ｘk+1）      （８）
が条件となる。但し、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（９）を満たす必要がある。
【００６７】
ｆk′（Ｘk）＝（Ｙk+1−Ｙk-1）／（Ｘk+1−Ｘk-1）    （９）
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（１０）を満たす必要がある。
【００６８】
ｆk′（Ｘk+1）＝（Ｙk+2−Ｙk）／（Ｘk+2−Ｘk）      （１０）
また関数ｆ（Ｘ）は一般に下記式（１１）に示すもので近似される。
【００６９】
ｆ（Ｘ）＝ｆ(0)＋ｆ′(0)Ｘ＋｛ｆ″(0)/２｝Ｘ2          （１１）
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（５）〜（８）および（１１）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＝（Ｄ1Ｙk+2＋Ｄ2Ｙk+1＋Ｄ3Ｙk＋Ｄ4Ｙk-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、
ｆk（ｔ）＝｛（Ｙk+2−３Ｙk+1＋３Ｙk−Ｙk-1）／６｝ｔ3
＋｛（Ｙk+1−２Ｙk＋Ｙk-1）／２｝ｔ2
＋｛（Ｙk+1−Ｙk-1）／２｝ｔ
＋（Ｄ1Ｙk+2＋Ｄ2Ｙk+1＋Ｄ3Ｙk＋Ｄ4Ｙk-1）／６
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（１２）で表すことができる。
【００７０】
ｆk（ｔ）＝｛（−ｔ3＋３ｔ2−３ｔ＋Ｄ4）／６｝Ｙk-1
＋｛（３ｔ3−６ｔ2＋Ｄ3）／６｝Ｙk
＋｛（−３ｔ3＋３ｔ2＋３ｔ＋Ｄ2）／６｝Ｙk+1
＋｛（ｔ3＋Ｄ1）／６｝Ｙk+2
（１２）
ここで、ｔ＝１とおけば、
ｆk（１）＝｛（Ｄ4−１）／６｝Ｙk-1＋｛（Ｄ3−３）／６｝Ｙk
＋｛（Ｄ2＋３）／６｝Ｙk+1＋｛（Ｄ1＋１）／６｝Ｙk+2
次に区間Ｘk+1〜Ｘk+2についての式（９）は、
ｆk+1（ｔ）＝｛（−ｔ3＋３ｔ2−３ｔ＋Ｄ4）／６｝Ｙk
＋｛（３ｔ3−６ｔ2＋Ｄ3）／６｝Ｙk+1
＋｛（−３ｔ3＋３ｔ2＋３ｔ＋Ｄ2）／６｝Ｙk+2
＋｛（ｔ3＋Ｄ1）／６｝Ｙk+3
（１３）
ここで、ｔ＝０とおけば、
ｆk+1（０）＝（Ｄ4／６）Ｙk＋（Ｄ3／６）Ｙk+1
＋（Ｄ2／６）Ｙk+2＋（Ｄ1／６）Ｙk+3
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、
Ｙp＝ｆk（ｔ）＝｛（−ｔ3＋３ｔ2−３ｔ＋１）／６｝Ｙk-1
＋｛（３ｔ3−６ｔ2＋４）／６｝Ｙk
＋｛（−３ｔ3＋３ｔ2＋３ｔ＋１）／６｝Ｙk+1
＋｛ｔ3／６｝Ｙk+2                      （１４）
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                                    （１５）
のように、ｔの関数として求められることとなる。
【００７１】
そして、上記式（１５）により１次元の補間係数を求め、１次元の補間係数を２次元に展開して補間フィルタを作成し、この補間フィルタにより縮小画像信号Ｓｋに対してフィルタリング処理を施すことにより、×位置における画素値を求め、原画像と同一サイズのボケ画像信号を得ることができる。
【００７２】
ここで、信号値が既知の画素位置における補間信号値を求めるための１次元のＢスプライン補間演算の補間係数は、ｔ＝０であることから１／６，４／６，１／６となるため、これを２次元に展開すると図１０に示すように３×３の補間係数の行列からなる補間フィルタとなる。一方、信号値が既知の画素位置の間の位置における補間信号値を求めるための１次元のＢスプライン補間演算の補間係数は、ｔ＝１／２であることから、１／４８，４７／４８，４７／４８，１／４８となるため、これを２次元に展開すると図１１に示すように３×３の補間係数の行列からなる補間フィルタとなる。
【００７３】
したがって、図７に示す縮小画像信号Ｓ２に対して、○位置においては図１０に示す補間フィルタにより、×位置においては図１１に示す補間フィルタによりフィルタリング処理を施すことにより、○位置および×位置の双方の信号値を求めることができ、これにより原画像と同一画素数を有するボケ画像を表すボケ画像信号Ｓus２を得ることができる。なお、図１０および図１１に示す補間フィルタによりフィルタリング処理を行う際には、補間係数と対応する位置に信号値を有する画素が位置するよう、補間係数の間に０の値を挿入すればよい。
【００７４】
一方、補間処理ｂは市松状画素配列の縮小画像信号Ｓｋ（ｋ：奇数）に対して補間処理を施すものである。ここで、正方状画素配列は画素が縦横方向に最も小さい間隔で均等に並ぶが、市松状画素配列は画素が斜め方向に最も小さい間隔で均等に並ぶものである。よって、補間処理ｂにおいて○位置における補間信号値を求める補間フィルタは図１２に示すように、図１０に示す補間フィルタの補間係数を４５度回転させたものを用いる。また、×位置における補間信号値を求める補間フィルタは図１３に示すように、図１１に示す補間フィルタの補間係数を４５度回転させたものとすればよい。なお、図１２および図１３に示す補間フィルタによりフィルタリング処理を行う際には、補間係数と対応する位置に信号値を有する画素が位置するよう、補間係数の間に０の値を挿入すればよい。
【００７５】
このように、Ｂスプライン補間演算を行う補間フィルタによるフィルタリング処理を各縮小画像信号Ｓｋに対して施すことにより、各縮小画像信号に対応したボケ画像信号Ｓusｋを得ることができる。
【００７６】
このようにして得られたボケ画像信号Ｓusｋの周波数応答特性を図１４に示す。図１４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。
【００７７】
図１５は上記図２のボケ画像信号作成手段１を含む本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を詳細に示すブロック図である。図１５に示すように、ボケ画像信号作成手段１において作成された各ボケ画像信号Ｓusｋは、次に、帯域制限画像信号作成手段２および変換手段３において処理される。まず、原画像信号Ｓorgおよび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Ｂｋ（ｋ＝１〜Ｎ）が作成されるが、この帯域制限画像信号Ｂｋ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Ｂｋが求められる。この帯域制限画像信号Ｂｋの周波数応答特性を図１６に示す。図１６に示すように、帯域制限画像信号Ｂｋ（ここではｋ＝１〜３）はｋの値が大きくなるほど、原画像信号Ｓorgの低周波数帯域を表す信号となる。
【００７８】
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Ｂｋをこの帯域制限画像信号Ｂｋの信号値に応じて変換する。この変換は変換器２２において、例えば図１７に示すような関数ｆを用いて行う。なお、この関数ｆは上記Ｂスプライン補間演算の説明に用いた関数ｆk（Ｘ）とは異なる。この関数ｆは、帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値が閾値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非線形関数である。この関数ｆは、全ての帯域制限画像信号Ｂｋにおいて同一のものであってもよいが、帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域毎に異なるものであってもよい。なお、図１５では帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域毎に異なる関数ｆｋ（ｋ＝１〜Ｎ）を使用するものとしている。
【００７９】
このような関数ｆにより帯域制限画像信号Ｂｋを変換することにより得られた変換信号Ｂｋ′は、上述した積算手段４および周波数強調処理手段５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、変換画像信号Ｂｋ′が積算されて積算信号が得られる。そしてこの積算信号が求められると、周波数強調処理手段５において原画像信号Ｓorgの値に応じた強調係数βが乗じられ、さらにこの強調係数βが乗じられた積算信号が原画像信号Ｓorgと加算されて処理済み画像信号Ｓprocが得られる。
【００８０】
以上の帯域制限画像信号作成手段２、変換手段３、積算手段４および周波数強調処理手段５において行われる処理を下記の式（１６）に示す。
【００８１】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)＋…＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)｝（１６）
（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
ｆk(k=1〜N）：各帯域制限画像信号を変換する関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
このようにして得られた処理済み画像信号Ｓprocは、例えば図１８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Ｂｋ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Ｂｋ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４９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Ｂｋ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。
【００８２】
そこで、帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値が閾値Ｔｈ１よりも大きい場合に、上述した関数ｆによりこの信号値の絶対値が小さくなるように帯域制限画像信号Ｂｋして変換画像信号Ｂｋ′を得、この変換画像信号Ｂｋ′を積算し、さらに所定の強調係数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。
【００８３】
これにより、図１８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み画像信号Ｓprocの周波数応答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、処理済み画像信号Ｓprocは図１８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周波数応答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。
【００８４】
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Ｂｋは、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こととなり、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。
【００８５】
図１９は上記特開平10-75395号に記載された処理に用いられる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Ｂｋとの周波数応答特性の相違を説明するための図であり、（ａ）は上記特開平10-75395号に記載された処理に用いられる帯域制限画像信号（以下従来の帯域制限画像信号とする）の周波数応答特性を、（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Ｂｋの周波数応答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原画像信号Ｓorg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。
【００８６】
上記従来の帯域制限画像信号は、原画像信号Ｓorgにより表される原画像の１／２2Nのサイズの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応答特性が矩形状となる。
【００８７】
一方、本実施形態により得られる帯域制限画像信号Ｂｋ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応答特性が交互に現れるものとなる。
【００８８】
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が偶数となり矩形状の周波数応答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、従来の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が奇数となり菱形状の周波数応答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、従来の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、従来の帯域制限画像信号と比較して、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、従来の帯域制限画像信号は、原画像信号Ｓorg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、従来の帯域制限画像信号の１つの周波数帯域内に、原画像信号Ｓorg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。
【００８９】
したがって、本実施形態により得られた帯域制限画像信号Ｂｋに対しては、より細かな周波数帯域の間隔で上記変換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、処理が施された変換画像信号Ｂｋ′を積算して得られた積算画像信号を原画像信号Ｓorgに加算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。
【００９０】
また、上記従来の帯域制限画像信号は、原画像信号Ｓ０を矩形状に帯域分割して得るものであり、とくに上記図１７に示すような関数ｆ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、従来の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Ｂｋ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。
【００９１】
なお、本実施形態においては、上記式（１６）により処理済み画像信号Ｓprocを得るようにしているが、下記式（１７）により処理済み画像信号Ｓprocを得るようにしてもよい。式（１６）と式（１７）とでは、帯域制限画像信号Ｂｋを得る際に、式（１６）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（１７）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（１７）により得られる処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答特性を図２０に示す。図２０に示すようにエッジ部が存在しない平坦部においては、処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答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、処理済み画像信号Ｓprocは図２０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大きく低下されたような周波数応答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。
【００９２】
ここで、図１８と比較すると、図２０の場合はエッジ部近傍の領域において、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、式（１７）にしたがって処理済み画像信号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領域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。
【００９３】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝（1/N)・｛ｆ1（Ｓorg−Ｓus1)＋ｆ2（Ｓorg−Ｓus2)＋…
＋ｆk(Ｓorg−Ｓusk)＋…＋ｆN（Ｓorg−ＳusN)｝
（１７）
（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
ｆk(k=1〜N)：各帯域制限画像信号を変換する関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
さらに、上述した実施形態においては、図１７に示すように、閾値Ｔｈ１よりも信号値の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帯域制限画像信号Ｂｋを変換しているが、例えば図２１に示すように、帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値が閾値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。
【００９４】
このように、帯域制限画像信号Ｂｋ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Ｂｋの絶対値を小さくするように、帯域制限画像信号Ｂｋを変換することにより、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、これによりノイズが低減された処理済み画像を表す処理済み画像信号Ｓprocを得ることができる。
【００９５】
また、下記式（１８）により処理済み画像信号Ｓprocを得るようにしてもよい。上述した式（１７）においては、帯域制限画像信号Ｂｋを得るために、原画像信号Ｓorgからボケ画像信号Ｓusｋを減算するようにしているが、式（１８）においては、原画像信号Ｓorgを使用することなく、ボケ画像信号Ｓus１からボケ画像信号Ｓusｋ（ｋ＝２〜Ｎ）を減算して帯域制限画像信号Ｂｋを作成しているものである。式（１８）において得られる帯域制限画像信号Ｂｋの周波数応答特性を図２２に示す。図２２に示すように式（１８）において得られる帯域制限画像信号Ｂｋの周波数応答特性は、原画像信号Ｓorgを使用していないことから、最高周波数帯域に対応する周波数帯域が除去されたものとなっている。
【００９６】
式（１７）により処理を行うものにおいては、原画像信号Ｓorgを用いていることから、画像中のノイズと見なせる高周波成分をも強調してしまう場合があるため、得られる処理済み画像にノイズが目立つものとなってしまうことがある。これに対して式（１８）により処理を行うものにおいては、原画像信号Ｓorgを用いて帯域制限画像信号Ｂｋを作成していないため、ノイズと見なせる最高周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂ１が除去されたものとなる。したがって、上記変換処理を行っても、ノイズと見なせる成分が強調されることがなくなりより高画質の処理済み画像を再現可能な処理済み画像信号Ｓprocを得ることができる。
【００９７】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝（1/N)・｛ｆ2（Ｓus1−Ｓus2)＋ｆ3（Ｓus1−Ｓus3)＋…
＋ｆk(Ｓus1−Ｓusk)＋…＋ｆN（Ｓus1−ＳusN)｝
（１８）
（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
ｆk(k=2〜N)：各帯域制限画像信号を変換する関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
さらに、下記の式（１９）により処理を行うようにしてもよい。上述した式（１６）においては、原画像信号Ｓorgを用いて作成した帯域制限画像信号Ｂｋを変換処理に使用しているのに対して、式（１９）においては、原画像信号Ｓorgを用いた帯域制限画像信号Ｂ１（Ｓorg−Ｓus1）を変換処理に使用しないものである。これにより図２２に示すように、最高周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂ１が除去されることとなるため、式（１８）により処理を行うものと同様に、処理済み画像信号Ｓprocの高周波成分が除去されてノイズが強調されることがなくなり、より高画質の処理済み画像を再生可能な処理済み画像信号Ｓprocを得ることができる。
【００９８】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ2（Ｓus1−Ｓus2)＋ｆ3（Ｓus2−Ｓus3)＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)＋…＋ｆN（ＳusN-1−ＳusN)｝
（１９）
（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
ｆk(k=2〜N)：各帯域制限画像信号を変換する関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
なお、原画像が医療用放射線画像の場合、撮影部位に応じて診断に必要な周波数帯域が異なるものである。例えば、肺と胃の二重造影の画像において、肺は比較的低周波成分を強調するのが好ましく、胃は胃壁のヒダの観察を行うため比較的高周波成分を強調することが好ましい。一方、骨や人工骨等の金属を含む画像においては、これらのエッジ部分が強調されすぎることによるアーチファクトを防止する必要があるが、例えばマンモグラフィのように骨などのエッジ部分を含まない画像に対しては、アーチファクトは発生しにくく、骨を含む画像と同様に周波数成分の強調を行うと、観察に必要な部分が逆に見にくくなるという問題もある。したがって、原画像を得る際の撮影部位、あるいは帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域に応じて変換処理を行う関数ｆを変化させることが望ましい。
【００９９】
例えば、図２３に示すように、骨を含む画像においては関数ｆをＢのようにして帯域制限画像信号Ｂｋの高周波成分を大きく抑制してエッジ部分にアーチファクトを発生しにくくすることが好ましい。逆に、マンモグラフィのように骨を含まない画像においては関数ｆをＡのようにしてＢよりも高周波成分を強調し、略全周波数帯域に亘って帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値が大きくなるように変換処理を行うことが好ましい。
【０１００】
また、胸部画像の場合、全周波数帯域に亘って帯域制限画像信号Ｂｋが強調されることが好ましいため、帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域に応じて図２４に示す関数ｆｋのように変化させることが好ましい。一方、胃の二重造影像の場合は帯域制限画像信号Ｂｋの高周波成分を強調し、低周波成分を抑制した方が好ましいため、帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域に応じて図２５に示す関数ｆｋのように変化させることが好ましい。ここで、図中の「高」「低」はそれぞれ、高周波帯域の帯域制限画像信号Ｂｋの変換に使用される関数、低周波帯域の帯域制限画像信号Ｂｋの変換に使用される関数を示している。
【０１０１】
帯域制限画像信号Ｂｋを図２４に示す関数ｆｋにしたがって変換することにより得られた処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答特性を図２６に、帯域制限画像信号Ｂｋを図２５に示す関数ｆｋにしたがって変換することにより得られた処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答特性を図２７にそれぞれ示す。図２４に示す関数ｆｋを使用した場合、図２６に示すように略全周波数帯域に亘ってレスポンスが強調されているのに対して、図２５に示す関数ｆｋを使用した場合、高周波帯域のレスポンスが他の周波数帯域よりも大きく強調されていることが分かる。
【０１０２】
このように、胸部画像の場合に全周波数帯域に亘ってレスポンスが強調されるように変換処理を施すことにより、肺野がより観察し易いものとなる。一方、胃の二重造影像において高周波帯域のレスポンスが強調されるように変換処理を施すことにより、胃壁のヒダがより観察し易いものとなる。そしてこのように、帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域に応じてあるいは撮影部位に応じて帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値を変化させるように処理を行うことにより、撮影部位あるいは周波数帯域に応じたより観察に適した画像を得ることができることとなる。
【０１０３】
このように、帯域制限画像信号Ｂｋを変換する関数ｆｋを、帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域毎に異ならしめることにより、得られる処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答特性を任意の周波数応答特性となるように調整可能である。したがって、処理対象である画像に求められる条件に応じて、適切な関数ｆｋの組み合わせを設定することにより、処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答特性を調整することが可能となる。
【０１０４】
以下、帯域制限画像信号Ｂｋを変換する関数ｆｋを周波数帯域毎に異なるものとすることにより得られる効果について詳細に説明する。図２８は、関数ｆｋを全て同一の関数とし、全周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｋを同一の関数を用いた変換処理により変換する方法の問題点を示す図であり、画像の濃度が急激に変化しているエッジ部の近傍における処理を段階的に示したものである。（ａ）はエッジ部近傍における階段状に信号値が変化する原画像信号Ｓorgとその原画像信号Ｓorgに基づいて作成されたボケ画像信号Ｓusｋを、（ｂ）は（ａ）に対応する帯域制限画像信号Ｂｋを、（ｃ）は変換画像信号Ｂｋ′を、（ｄ）は変換画像信号Ｂｋ′を積算して得た積算信号をそれぞれ示す。
【０１０５】
図２８（ｄ）に示すように、変換画像信号Ｂｋ′を積算して得た積算信号は周波数帯域の境界部において不自然なつなぎ目ができてしまい、これがすじ状のアーチファクトの原因となる。これを防止するためには、この境界部ができるだけ自然につながるよう考慮して変換画像信号Ｂｋ′を作成しなければならない。しかしながら、関数ｆｋが一意に定められている場合には各帯域制限画像信号Ｂｋに対して境界部の影響を考慮した任意の変換処理を行うことができず、結果としてすじ状のアーチファクトの発生を防止することができなかった。
【０１０６】
したがって、変換処理に使用する関数ｆｋを帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域毎に異なるものとし、これらの関数ｆｋを周波数帯域の境界部を考慮して設定することにより、すじ状のアーチファクトの発生を防止するものである。
【０１０７】
次に、このような帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域毎に異なる関数ｆｋについて例を示して説明する。図２９は、変換画像信号Ｂｋ′の作成に使用される関数ｆｋの例を示す図であり、横軸に処理される帯域制限画像信号Ｂｋの信号値を、縦軸に変換画像信号Ｂｋ′の信号値をそれぞれ示している。これらの関数ｆｋは、帯域制限画像信号Ｂｋをその帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値に基づいて定まる、その絶対値以下の値となるように変換するもので、帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値が所定の値より大きい帯域制限画像信号Ｂｋについては、変換画像信号Ｂｋ′の値が略一定の値となるように変換を行い、関数ｆｋが変換する帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域が高周波帯域であるほど、上記所定の値が小さい値であることを特徴とするものである。
【０１０８】
言い換えれば、これらの関数ｆｋはそれぞれ、原点を通り、関数ｆｋの傾きがその関数ｆｋにより変換される帯域制限画像信号Ｂｋの信号値にかかわらず１以下であり、その関数ｆｋにより変換される帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値の増加にともない、その関数ｆｋの傾きが０になるかまたは０に収束し、さらに、その傾きが０または０に近い所定の値となるときの帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値が、高周波帯域を変換する関数ｆｋであるほど小さい値であることを特徴とする。
【０１０９】
図２９に示す関数ｆｋは、振幅の大きな帯域制限画像信号Ｂｋを抑制するような変換を行うものであり、周波数帯域の高い帯域制限画像信号Ｂｋの抑制の度合いを、周波数帯域の低い帯域制限画像信号Ｂｋよりも強くするものであるが、これは実際の放射線画像のエッジに含まれている高周波成分が、低周波成分に比べてその振幅が小さいということを考慮したものである。すなわち図３０に示すように、実際の放射線画像においては、かなり急峻なエッジでさえも、図３０（ａ）のように正確な階段状にはなっておらず、同図（ｂ）のように高周波成分になるほどその振幅が小さくなっていることが多い。このため、各周波数成分の振幅に合わせて、周波数の高い帯域制限画像信号Ｂｋほど小さい振幅から抑制を行うことが望ましく、図２９に示す関数ｆｋによりそれを実現することができるものである。
【０１１０】
次に図３１に示す関数について説明する。図３１に示す関数ｆｋは、帯域制限画像信号Ｂｋを、帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値に基づいて定まる、その絶対値以下の値となるように変換を行うもので、変換する帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域が低周波数帯域であるほど、信号値の絶対値が０近傍の所定の範囲内の値である帯域制限画像信号Ｂｋを変換することにより得られる変換画像信号Ｂｋ′の絶対値が小さい値となることを特徴とするものである。
【０１１１】
言い換えれば、これらの関数ｆｋはそれぞれ、原点を通り、関数ｆｋの傾きがその関数ｆｋにより変換される帯域制限画像信号Ｂｋの信号値にかかわらず１以下であり、その関数ｆｋの０近傍における傾きが、低周波帯域の帯域制限画像信号Ｂｋを変換する関数ｆｋであるほど小さいことを特徴とするものである。
【０１１２】
図３１に示す関数ｆｋは、変換画像信号Ｂｋ′を積算して得られる積算信号（図２８（ｄ））を、原画像信号Ｓorgに加えた場合、原画像信号Ｓorgと加算された信号とのつなぎ目、すなわち信号の立ち上がりをより自然なものとするという効果がある。
【０１１３】
次に図３２に示す関数について説明する。図３２に示す関数ｆｋは、図２９および図３１に示す関数の双方の特徴を兼ね備えたものであり、双方の関数の効果を得ることができるものである。
【０１１４】
以上のように、帯域制限画像信号Ｂｋを変換する関数ｆｋをその周波数帯域毎に目的に応じて異なるものとすることにより、処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答特性を任意のものとすることが可能となる。図３３はその効果の一例を示す図である。図３３において、（ａ−１），（ｂ−１），（ｃ−１）は周波数帯域に応じて異なる関数ｆｋにより帯域制限画像信号Ｂｋを変換することにより得られた変換画像信号Ｂｋ′の周波数帯域毎の周波数応答特性を示し、（ａ−２），（ｂ−２），（ｃ−２）は（ａ−１），（ｂ−１），（ｃ−１）にそれぞれ対応する処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答特性を示す。（ａ−１），（ａ−２）は全ての周波数帯域において傾き１の関数を設定した場合、（ｂ−１），（ｂ−２）は低周波帯域ほど傾きを小さく設定した場合、（ｃ−１），（ｃ−２）は特定の周波数帯域のみ関数の傾きを１とし、それ以外の周波数帯域の関数の傾きを１より小さくした場合の周波数応答特性をそれぞれ示すものである。
【０１１５】
図３３（ａ−１），（ａ−２）に示すように、全ての周波数帯域において傾き１の関数ｆｋを使用した場合、処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答特性は全ての周波数帯域に亘って略一定のレスポンスとなる。これに対して、図３３（ｂ−１），（ｂ−２）に示すように、低周波数帯域ほど関数ｆｋの傾きを小さく設定した場合、処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答特性は高周波数帯域ほどレスポンスを高くすることができる。さらに、図３３（ｃ−１），（ｃ−２）に示すように、特定の周波数帯域のみ関数ｆｋの傾きを１としそれ以外の周波数帯域の関数ｆｋの傾きを１より小さくした場合、処理済み画像信号Ｓprocにおける特定の周波数帯域のレスポンスを高くすることができる。
【０１１６】
また、変換手段３により行う変換処理を強調係数βに応じて異なる処理としてもよい。以下、その効果を帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域に応じて異なる関数ｆｋを用いる場合を例に説明する。
【０１１７】
このような関数としては、強調係数βが比較的小さい場合には図３４に示すような関数ｆｋが、また強調係数βが大きい場合には図３５に示すような関数ｆｋが挙げられる。ここで、図中の「高」「低」はそれぞれ、高周波帯域の帯域制限画像信号の変換に使用される関数、低周波帯域の帯域制限画像信号の変換に使用される関数を示している。
【０１１８】
これらの関数ｆｋはいずれも帯域制限画像信号Ｂｋの信号値をその信号値の絶対値よりも小さくなるように抑制するものであるが、図３４および図３５を比較するとわかるように、強調係数βが大きいほど、高周波帯域の帯域制限画像信号Ｂｋを変換する関数ｆｋによる信号値の抑制の度合いと、低周波帯域の帯域制限画像信号Ｂｋを変換する関数ｆｋによる信号値の抑制の度合いとの差が大きくなるように関数ｆｋの組み合わせを定義している。具体的には、高周波帯域の帯域制限画像信号Ｂｋを変換する関数ｆｋは強調係数βに拘わらず一定とし、低周波帯域の帯域制限画像信号Ｂｋを変換する関数ｆｋの抑制の度合いを強調係数βが大きくなるほど強くすることにより、抑制度合いの差を広げている。なお、低周波帯域の帯域制限画像信号Ｂｋを変換する関数ｆｋを一定として高周波帯域の帯域制限画像信号Ｂｋを変換する関数ｆｋの抑制の度合いを緩めてもよく、また全ての関数ｆｋを抑制の度合いの差が広がるように変化させてもよい。
【０１１９】
図３６は図３４に示す関数ｆｋを用いて処理を行うことにより得られた処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答特性を示す図、図３７は図３５に示す関数ｆｋを用いて処理を行うことにより得られた処理済み画像信号Ｓprocの周波数応答特性を示す図である。図３６および図３７に示すように、強調係数βを大きくした場合には、高周波成分の強調の度合いが強くなり、低周波成分の強調の度合いは強調係数βが小さい場合とそれほど変わらないようになっていることがわかる。
【０１２０】
強調係数βによらずに関数ｆｋの組み合わせを決定する場合には、強調係数βを大きくすると全ての周波数帯域において強調の度合いが強くなる。一般に強調係数βを大きくするのは、情報量が少ない高周波成分を強調するためであるが、これでは、低周波成分までもが強調されてしまうことになり、その結果処理済み画像においてコントラストがつきすぎ、アーチファクトが発生する場合がある。したがって、図３５に示すように、強調係数βを大きくしても低周波帯域の帯域制限画像信号Ｂｋの強調の度合いをあまり変化させないようにすることにより、アーチファクトの発生を防止することができる。
【０１２１】
なお、上記図３４および図３５に示す関数ｆｋの説明においては、強調係数βが小さい場合および大きい場合用に１組ずつ関数ｆｋの組み合わせを示したが、これは関数ｆｋの組み合わせが２組であることを意味するものではなく、強調係数βの変化に応じて関数ｆｋの特徴をどのように変えればよいかを示すための例にすぎない。したがって、強調係数βの変化の度合いを何段階かのレベルに分類し、各レベルに応じて関数ｆｋの組み合わせを決定するといったことも可能であり、そのような段階をより細かく設定することにより、より高画質な画像が得られることはいうまでもない。
【０１２２】
また、上記図３４および図３５に示す関数ｆｋの説明においては、強調係数βを大きくするのは高周波成分のみを強調したいためであるとの解釈に基づいて関数ｆｋを決定しているが、強調係数βを変化させる目的はこれに限られるものではなく、関数ｆｋとしては目的に応じて様々なものを適用可能である。
【０１２３】
さらに、図３４および図３５に示す関数ｆｋの説明においては、関数ｆｋは各周波数帯域毎に異なる複数の関数ｆｋの組としているが、達成したい目的によっては、全ての周波数帯域に同一の関数ｆｋを用いることも可能である。
【０１２４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態におけるボケ画像信号作成手段１、帯域制限画像信号作成手段２、積算手段４、周波数強調処理手段５の処理は上記第１の実施形態と同一であるため、ここでは説明を省略し、変換手段３の処理についてのみ説明する。
【０１２５】
図３８は第２の実施形態による画像処理装置の構成を詳細に示すブロック図である。上記第１の実施形態と同様、原画像信号Ｓorgおよび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Ｂｋが作成される。この帯域制限画像信号Ｂｋは減算器２１により、互いに隣接する周波数帯域の２つのボケ画像信号Ｓusｋ（但し原画像信号ＳorgについてはＳorgとＳus１)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Ｂｋ（ｋ＝１〜Ｎ）が求められる。第２の実施形態では、例えば帯域制限画像信号Ｓus１−Ｓus２に対し、これに対応する補助画像信号をＳus２−Ｓus３としている。したがって、帯域制限画像信号Ｂｋを作成する手段と補助画像信号を作成する手段とは実質的に同一の手段となる。すなわち、作成された帯域制限画像信号Ｂｋは、帯域制限画像信号Ｂｋとして処理されると同時に、隣接する帯域制限画像信号Ｂｋ−１に対応する補助画像信号としても処理されるものとする。
【０１２６】
上記のようにして求められた帯域制限画像信号Ｂｋは、変換手段３において変換される。この変換処理は、各帯域制限画像信号Ｂｋに対して、変換器２２および変換器２４において行われる。すなわち、変換器２２においては、各帯域制限画像信号Ｂｋに対して周波数帯域毎に異なる関数ｆｋにより変換処理が施されて抑制画像信号Ｒｋ（ｋ＝１〜Ｎ）が得られ、変換器２４においては、関数ｇにより変換処理が施されて倍率信号Ｍｋ（ｋ＝１〜Ｎ）が得られる。そして、乗算器２５において抑制画像信号Ｒｋと倍率信号Ｍｋとを乗算することにより変換画像信号Ｂｋ′が得られる。この際、乗算は、図３８に示すように、例えば帯域制限画像信号Ｓus１−Ｓus２を変換して得た抑制画像信号Ｒ１と、補助画像信号Ｓus２−Ｓus３を変換して得た倍率信号Ｍ１というように、隣接した周波数帯域の信号同士で行われる。ここで、関数ｆｋにより変換を行う変換器２２が抑制画像信号作成手段に相当し、関数ｇにより変換を行う変換器２４が倍率信号作成手段に相当し、それらの変換器２２，２４の出力信号を乗ずる乗算器２５が乗算手段に相当する。
【０１２７】
関数ｆｋは、周波数帯域毎に異なる関数としたが、全て同じ関数であってもよく、画像処理の目的に応じて任意に設定可能なものとする。第２の実施形態では、この関数ｆｋとして、例えば上記図２９に示すように、帯域制限画像信号Ｂｋをその帯域制限画像信号Ｂｋの信号値の絶対値よりも小さくなるように抑制する、帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域毎に異なる関数ｆｋが使用される。
【０１２８】
関数ｇとしては、例えば図３９に示すようなものが用いられる。図３９に示す関数ｇは、この関数ｇによって補助画像信号を変換する場合、補助画像信号の信号値の絶対値が小さいときには、変換後の値として１に近い値が得られ、絶対値が大きいほど０に近い値が得られることを示している。なお、Ｋは変換後の値が０となる値のうち最小の値を示している。
【０１２９】
上記変換手段３により得られた変換画像信号Ｂｋ′は、演算器２３に入力される。演算器２３は、積算手段４および周波数強調処理手段５を内包するものである。演算器２３においては、複数の変換画像信号Ｂｋ′が積算され、この積算により得られた積算信号に原画像信号Ｓorgに応じて決定される強調係数βが乗じられ、さらにこの強調係数βが乗じられた積算信号が原画像信号Ｓorgと加算されて処理済み画像信号Ｓprocが得られる。この処理を、上述した他の処理とともに数式として表すと、下記の式（２０）に示すものとなる。
【０１３０】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)・ｇ（Ｓus1−Ｓus2）
＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)・ｇ（Ｓus2−Ｓus3）＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)・ｇ（Ｓusk−Ｓusk+1）＋…
＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)・ｇ（ＳusN−ＳusN+1）｝  （２０）
（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+1）：ボケ画像信号
ｆk(k=1〜N）：各帯域制限画像信号を変換して抑制信号を作成するための関数
ｇ：各補助画像信号を変換して倍率信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
図４０は、第２の実施形態において、画像の濃度が急激に変化しているエッジ部の近傍の信号値を処理した際の効果を説明するための図である。（１）はエッジ部近傍における階段状に信号値が変化する原画像信号Ｓorgとその原画像信号Ｓorgに基づいて作成されたボケ画像信号Ｓusｋを、（２）は（１）に対応する帯域制限画像信号Ｂｋを、（３）は（２）の帯域制限画像信号Ｂｋより１つ低い周波数帯域の信号を含む補助画像信号を、（４）は（３）の補助画像信号を関数ｇにより処理することにより得られる倍率信号Ｍｋを示し、（５）は（２）の信号を関数ｆｋで処理した抑制画像信号Ｒｋに（４）の倍率信号Ｍｋを乗算することにより得られた変換画像信号Ｂｋ′を示している。なお（３）に示されている値Ｋは、図３９に示した値Ｋであり、（３）の補助画像信号がＫとなるときに（４）の倍率信号Ｍｋが０となることが図示されている。
【０１３１】
図４０に示すように、（２）の信号を単に絶対値が小さくなるように変換した場合には、変換画像信号のピークの形状は滑らかになるものの、立ち上がり部分は急峻なままとなる。これに対し、（５）に示す変換画像信号Ｂｋ′は立ち上がり部分が滑らかになっている。このように変換画像信号Ｂｋ′の立ち上がり部分を滑らかにすることにより、各変換画像信号Ｂｋ′を積算して得られる積算信号の周波数帯域の境界に階段状に生じるアーチファクトを防止することができる。
【０１３２】
なお、関数ｇにより処理される補助画像信号は、上述したように帯域制限画像信号Ｂｋと同一のものでなくてもよく、原画像信号Ｓorgとボケ画像信号Ｓusとの差分値（すなわちＳorg−Ｓusｋ）を補助画像信号として用いてもよい。このような補助画像信号を用いた処理を下記の式（２１）に示す。
【０１３３】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝｛ｆ1(Ｓorg−Ｓus1)・ｇ（Ｓorg−Ｓus2）
＋ｆ2(Ｓus1−Ｓus2)・ｇ（Ｓorg−Ｓus3）＋…
＋ｆk(Ｓusk-1−Ｓusk)・ｇ（Ｓorg−Ｓusk+1）＋…
＋ｆN(ＳusN-1−ＳusN)・ｇ（Ｓorg−ＳusN+1）｝  （２１）
（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+1）：ボケ画像信号
ｆk(k=1〜N）：各帯域制限画像信号を変換して抑制信号を作成するための関数
ｇ：各補助画像信号を変換して倍率信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
図４１は、式（２１）を適用してエッジ部近傍の画像信号を処理した際の効果を説明するための図であり、図４０と同様に、（１）はエッジ部近傍における階段状に信号値が変化する原画像信号Ｓorgとその原画像信号Ｓorgに基づいて作成されたボケ画像信号Ｓusｋを、（２）は（１）に対応する帯域制限画像信号Ｂｋを、（３）は（２）の帯域制限画像信号Ｂｋに対応する補助画像信号を、（４）は（３）の補助画像信号を関数ｇにより処理することにより得られる倍率信号Ｍｋを示し、（５）は（２）の信号を関数ｆｋで処理した抑制画像信号Ｒｋに（４）の倍率信号Ｍｋを乗算することにより得られた変換画像信号Ｂｋ′を示している。
【０１３４】
図４１（５）に示すように、関数ｇにより処理する値としてＳorg−Ｓusｋを用いる場合、コントラストの大きなエッジについては、変換画像信号Ｂｋ′の信号値は小さくなり、コントラストの小さなエッジについては変換画像信号Ｂｋ′の信号値はもとの帯域制限画像信号Ｂｋに近い大きさとなる。
【０１３５】
この変換画像信号Ｂｋ′は積算された後に、原画像信号Ｓorgに加算される。この場合、処理済み画像信号Ｓprocにおいて、コントラストの大きなエッジはほとんど強調されないのに対し、コントラストの小さなエッジはコントラストの大きなエッジに比べると相対的に強く強調されるという効果が得られる。
【０１３６】
以上、２種類の式（２０）、（２１）について説明したが、関数ｆｋおよびｇについて、あるいは関数ｇにより処理する帯域制限画像信号Ｂｋの作成方法については、様々な変更が可能である。
【０１３７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。但し、第３の実施形態についても、ボケ画像信号作成手段１、帯域制限画像信号作成手段２、積算手段４、周波数強調処理手段５の処理は上記第１の実施形態と同一であるため説明を省略し、変換手段３の処理についてのみ説明する。
【０１３８】
図４２は本発明の第３の実施形態による画像処理装置の構成を詳細に示すブロック図である。上記第１および第２の実施形態と同様、原画像信号Ｓorgおよび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Ｂｋが作成される。この帯域制限画像信号Ｂｋは減算器２１により、互いに隣接する周波数帯域の２つのボケ画像信号Ｓusｋ（但し原画像信号ＳorgについてはＳorgとＳus１)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Ｂｋが求められる。
【０１３９】
上記のようにして求められた帯域制限画像信号Ｂｋは、変換手段３において変換される。この変換処理では、図４２に示すように、処理を施すべき周波数帯域の帯域制限画像信号を被変換帯域制限画像信号Ｂｋとし、被変換帯域制限画像信号Ｂｋの周波数帯域よりも１つ低い周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｋ＋１を変換器２４において関数ｇを用いて変換することにより補助画像信号Ａｋを得、補助画像信号Ａｋと被変換帯域制限画像信号Ｂｋとを加算して複合帯域制限画像信号Ｃｋを得、さらに複合帯域制限画像信号Ｃｋを変換器２２において関数ｆｋを用いて変換して変換画像信号Ｂｋ′を得るものである。ここで、関数ｇにより変換を行う変換器２４が、補助画像信号作成手段に相当し、加算器２６が複合帯域制限画像信号作成手段に相当する。
【０１４０】
第３の実施形態において使用される関数ｇとしては、例えば図４３に示すものが用いられる。図４３に示す関数ｇは原点を通り原点における傾きが略０であり、処理される信号値が大きくなるにつれて傾きが漸増し、最終的に傾きが略１となるような関数である。すなわち、信号値の大きさが小さいときには強く抑制し、信号値が大きくなるにつれて抑制の度合いを緩めるというものである。上述の変換処理において、この関数ｇの、原点から徐々に傾きが増加する部分は、補助画像信号Ａｋの立ち上がりの部分の波形に影響を与える。すなわち、この関数ｇにより変換処理を行うことにより、急峻な立ち上がり部分を滑らかにすることができる。ここで、実際の帯域制限画像信号Ｂｋの大きさには限度があるため、関数ｇは原点付近で傾きが０から徐々に増加するような関数であれば、どのようなものでもよく例えば、図４４に示すものであってもよい。また、第３の実施形態では、信号の増幅は行わないため、傾きは最大１としているが、第３の実施形態の効果は関数の傾きが原点付近で漸増することにより得られるものであるため、この条件が満たされていれば、必ずしも傾きを最大１に限定する必要はない。
【０１４１】
関数ｆｋは、全て同じ関数であってもよいし、異なる関数であってもよく、画像処理の目的に応じて任意に設定可能なものとする。第３の実施形態では、この関数ｆｋとして、例えば図２９のような関数ｆｋを使用する。
【０１４２】
上記変換手段３により得られた変換画像信号Ｂｋ′は、演算器２３に入力される。演算器２３は、積算手段４および周波数強調処理手段５を内包するものである。演算器２３においては、複数の変換画像信号Ｂｋ′が積算され、この積算により得られた積算信号に原画像信号Ｓorgに応じて決定される強調係数βが乗じられ、さらにこの強調係数βが乗じられた積算信号が原画像信号Ｓorgと加算されて処理済み画像信号Ｓprocが得られる。この処理を、上述した他の処理とともに数式として表すと、下記の式（２２）に示すものとなる。
【０１４３】
Ｓproc＝Ｓorg＋β（Ｓorg）・Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
Ｆusm（Ｓorg,Ｓus1,Ｓus2,…ＳusN）
＝［ｆ1｛（Ｓorg−Ｓus1)＋ｇ（Ｓus1−Ｓus2）｝
＋ｆ2｛（Ｓus1−Ｓus2)＋ｇ（Ｓus2−Ｓus3）｝＋…
＋ｆk｛（Ｓusk-1−Ｓusk)＋ｇ（Ｓusk−Ｓusk+1）｝＋…
＋ｆN｛（ＳusN-1−ＳusN)＋ｇ（ＳusN−ＳusN+1）｝］
（２２）
（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+1）：ボケ画像信号
ｆk(k=1〜N）：各複合帯域制限画像信号を変換するための関数
ｇ：各帯域制限画像信号を変換して補助画像信号を作成するための関数
β（Ｓorg）：原画像信号に基づいて定められる強調係数）
図４５は、第３の実施形態において画像の濃度が急激に変化しているエッジ部の近傍の信号値を処理した際の効果を説明するための図である。（１）はエッジ部近傍における階段状に信号値が変化する原画像信号Ｓorgとその原画像信号Ｓorgに基づいて作成されたボケ画像信号Ｓusｋを、（２）および（３）は（１）の信号にかかる帯域制限画像信号Ｂｋであって、（２）を被変換帯域制限画像信号とした場合の低周波側帯域制限画像信号が（３）である。（４）は（３）の低周波側帯域制限画像信号を関数ｇにより変換することにより得られる補助画像信号Ａｋを示し、（５）は（２）の被変換帯域制限画像信号Ｂｋと（４）の補助画像信号Ａｋを加算することにより得られる複合帯域制限画像信号Ｃｋを示し、（６）は（５）の複合帯域制限画像信号Ｃｋを関数ｆｋにより変換することにより得られる変換画像信号Ｂｋ′を示している。図４５において、（２）の被変換帯域制限画像信号Ｂｋを単に絶対値が小さくなるように変換した場合には、変換画像信号のピークの形状は滑らかになるものの、立ち上がり部分は急峻なままとなる。これに対し、（５）に示される変換画像信号Ｂｋ′は立ち上がり部分が滑らかになっている。このように変換画像信号Ｂｋ′の立ち上がり部分を滑らかにすることにより、変換画像信号Ｂｋ′を積算して得られる積算信号の周波数帯域の境界に階段状に生じるアーチファクトを防止することができる。
【０１４４】
以上、式（２２）の処理について説明したが、第３の実施形態においても、例えば、関数ｆｋおよびｇについて、様々な変更が可能である。
【０１４５】
なお、上記第１の実施形態において、帯域制限画像信号Ｂｋに対して撮影部位毎に異なる変換処理を施すことにより得られる効果について説明したが、この撮影部位毎に処理を変えるという思想は上記全ての実施形態に適用できるものである。
【０１４６】
また、上記第１から第３の実施形態においては、正方状画素配列の原画像信号Ｓorgからボケ画像信号Ｓusｋおよび帯域制限画像信号Ｂｋを作成して処理済み画像信号Ｓprocを得ているが、市松状画素配列の原画像信号Ｓorgに対して同様の処理を行うことも可能である。この場合、ボケ画像信号作成手段１においては、図４６に示すように、原画像信号Ｓorg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、正方状画素配列の縮小画像を表す縮小画像信号Ｓ１が得られ、さらに縮小画像信号Ｓ１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、市松状画素配列の縮小画像を表す縮小画像信号Ｓ２が得られる。
【０１４７】
そして補間処理ｃ，ａを繰り返すことにより、Ｎ個の縮小画像信号Ｓｋ（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市松状の画素配列となる。また、最低周波数帯域の縮小画像信号ＢＮを補間処理ａまで行うことにより得た場合、その縮小画像信号ＳＮにより表される縮小画像は正方状の画素配列となる。一方、最低周波数帯域の縮小画像信号ＳＮを補間処理ｃまで行うことにより得た場合、その縮小画像信号ＳＮにより表される縮小画像は市松状の画素配列となる。
【０１４８】
そして、このようにして得られた縮小画像信号Ｓｋに対して、補間処理ｄ（ｋ：奇数）、補間処理ｂ（ｋ：偶数）を施して、原画像と同一サイズのボケ画像を表すボケ画像信号Ｓusｋを得る。以下、上記各実施形態と同一の処理を行うことにより、処理済み画像信号Ｓprocを得ることができる。
【０１４９】
なお、上記各実施形態においては、全ての周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｋに対して関数ｆｋによる変換処理を施しているが、任意の１以上の周波数帯域の帯域制限画像信号Ｂｋにのみ変換処理を施してもよい。この場合、変換処理により得られた変換画像信号Ｂｋ′のみが積算され、さらに原画像信号Ｓorgに加算されて、処理済み画像信号Ｓprocが得られることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図
【図２】ボケ画像信号作成手段において行われる処理を示す概略ブロック図
【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により得られる縮小画像信号の画素配列を示す図
【図６】補間処理ｃにおいて用いられるフィルタを示す図
【図７】補間処理ｃにより得られる縮小画像信号の画素配列を示す図
【図８】補間処理ｃにより得られる縮小画像信号にさらに補間処理ａを施すことにより得られる縮小画像信号の画素配列を示す図
【図９】縮小画像信号の周波数応答特性を表す図
【図１０】補間処理ｄにおいて用いられるフィルタを示す図（その１）
【図１１】補間処理ｄにおいて用いられるフィルタを示す図（その２）
【図１２】補間処理ｂにおいて用いられるフィルタを示す図（その１）
【図１３】補間処理ｂにおいて用いられるフィルタを示す図（その２）
【図１４】ボケ画像信号の周波数応答特性を表す図
【図１５】本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を詳細に示すブロック図
【図１６】帯域制限画像信号の周波数応答特性を表す図
【図１７】変換手段において帯域制限画像信号を変換する関数の一例を示す図
【図１８】処理済み画像信号の周波数応答特性の例を示す図
【図１９】従来の方法により得られた帯域制限画像信号と本実施形態により得られた帯域制限画像信号との周波数応答特性の相違を説明するための図
【図２０】処理済み画像信号の周波数応答特性の他の例を示す図
【図２１】変換手段において帯域制限画像信号を変換する関数の他の例を示す図
【図２２】帯域制限画像信号の周波数応答特性の他の例を示す図
【図２３】撮影部位に応じて帯域制限画像信号を変換する関数の例を示す図
【図２４】周波数帯域に応じて帯域制限画像信号を変換する関数の例を示す図（その１）
【図２５】周波数帯域に応じて帯域制限画像信号を変換する関数の例を示す図（その２）
【図２６】図２４に示す関数により得られる処理済み画像信号の周波数応答特性を示す図
【図２７】図２５に示す関数により得られる処理済み画像信号の周波数応答特性を示す図
【図２８】全ての帯域制限画像信号を１種類の関数で変換した際の問題点を示す図
【図２９】周波数帯域に応じて帯域制限画像信号を変換する関数の例を示す図（その３）
【図３０】理想のエッジと実際のエッジの信号を示す図
【図３１】周波数帯域に応じて帯域制限画像信号を変換する関数の例を示す図（その４）
【図３２】図２９および図３１の関数の特徴を兼ね備えた関数の一例を示す図
【図３３】周波数帯域毎の周波数応答特性と全体の周波数応答特性とを示す図
【図３４】強調係数が小さい場合に各帯域制限画像信号を変換する関数の一例を示す図
【図３５】強調係数が大きい場合に各帯域制限画像信号を変換する関数の一例を示す図
【図３６】図３４に示す関数を変換に用いることにより得られる処理済み画像信号の周波数応答特性を示す図
【図３７】図３５に示す関数を変換に用いることにより得られる処理済み画像信号の周波数応答特性を示す図
【図３８】本発明の第２の実施形態による画像処理装置の構成を詳細に示すブロック図
【図３９】倍率信号作成手段において使用される関数の一例を示す図
【図４０】第２の実施形態の効果を説明するための図（その１）
【図４１】第２の実施形態の効果を説明するための図（その２）
【図４２】本発明の第３の実施形態による画像処理装置の構成を詳細に示すブロック図
【図４３】各帯域制限画像信号を変換して補助画像信号を作成するための関数の例を示す図（その１）
【図４４】各帯域制限画像信号を変換して補助画像信号を作成するための関数の例を示す図（その２）
【図４５】第３の実施形態の効果を説明するための図
【図４６】市松状画素配列の原画像信号からのボケ画像信号の作成を説明するための図
【図４７】正方状の画素配列を示す図
【図４８】市松状の画素配列を示す図
【図４９】エッジ部近傍のボケ画像信号の作成処理を示す図
【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    積算手段
５    周波数強調処理手段
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
24    変換器
25    乗算手段
26    加算器
【図１】
0004213337.tif 000002
【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】
0004213337.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0004213337.tif 000013
【図１３】
0004213337.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004213337.tif 000016
【図１６】
0004213337.tif 000017
【図１７】
0004213337.tif 000018
【図１８】
0004213337.tif 000019
【図１９】
0004213337.tif 000020
【図２０】
0004213337.tif 000021
【図２１】
0004213337.tif 000022
【図２２】
0004213337.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
0004213337.tif 000027
【図２７】
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【図２８】
0004213337.tif 000029
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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