(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象画像から当該対象画像の低周波成分と少なくとも２つの高周波成分をウエーブレット変換を用いて作成する作成部と、
前記少なくとも２つの高周波成分のうち所定の絶対値以下の値を有する高周波成分を、それぞれ強調又は抑制する成分変換部と、
前記成分変換部により変換された後の前記少なくとも２つの高周波成分を逆ウエーブレット変換することで画像を生成する画像生成部とを有する画像処理装置において、
前記高周波成分の周波数帯域が低くなるに従い前記絶対値を定める閾値を大きくすると共に、前記絶対値以上の値を有する高周波成分を不変とすることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
対象画像から当該対象画像の低周波成分と少なくとも２つの高周波成分を作成する作成部と、
前記少なくとも２つの高周波成分のうち所定の絶対値以下の値を有する高周波成分を、それぞれ強調又は抑制する成分変換部と、
前記成分変換部により変換された後の前記少なくとも２つの高周波成分と前記低周波成分を用いて画像を生成する画像生成部とを有する画像処理装置において、
前記高周波成分の周波数帯域が低くなるに従い前記絶対値を定める閾値を大きくすると共に、前記絶対値以上の値を有する高周波成分を不変とすることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
対象画像から当該対象画像の低周波成分と少なくとも２つの高周波成分を作成する作成部と、
前記少なくとも２つの高周波成分のうち所定の絶対値以下の値を有する高周波成分を、それぞれ強調する成分変換部と、
前記成分変換部により変換された後の前記少なくとも２つの高周波成分と前記対象画像を用いて画像を生成する画像生成部とを有する画像処理装置において、
前記高周波成分の周波数帯域が低くなるに従い前記絶対値を定める閾値を大きくすると共に、前記絶対値前記絶対値以上の値を有する高周波成分を０とすることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
前記作成部は平滑化フィルタを用いて、当該対象画像の低周波成分と少なくとも２つの高周波成分とを作成する請求項２又は３記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記絶対値は予め決められた固定値である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記成分変換部は前記絶対値を前記対象画像に基づいて決定する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記成分変換部が前記所定の高周波成分を変換する際に用いる変換関数はその傾きが連続である請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
対象画像から当該対象画像の低周波成分と少なくとも２つの高周波成分をウエーブレット変換を用いて作成するステップと、
前記少なくとも２つの高周波成分のうち所定の絶対値以下の値を有する高周波成分を、それぞれ強調又は抑制するステップと、
前記成分変換部により変換された後の前記少なくとも２つの高周波成分を逆ウエーブレット変換することで画像を生成するステップとを有し、
前記高周波成分の周波数帯域が低くなるに従い前記絶対値を定める閾値を大きくすると共に、前記絶対値以上の値を有する高周波成分を不変とすることを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
対象画像から当該対象画像の低周波成分と少なくとも２つの高周波成分を作成するステップと、
前記少なくとも２つの高周波成分のうち所定の絶対値以下の値を有する高周波成分を、それぞれ強調又は抑制するステップと、
前記成分変換部により変換された後の前記少なくとも２つの高周波成分と前記低周波成分を用いて画像を生成するステップとを有し、
前記高周波成分の周波数帯域が低くなるに従い前記絶対値を定める閾値を大きくすると共に、前記絶対値以上の値を有する高周波成分を不変とすることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
対象画像から当該対象画像の低周波成分と少なくとも２つの高周波成分を作成するステップと、
前記少なくとも２つの高周波成分のうち所定の絶対値以下の値を有する高周波成分を、それぞれ強調するステップと、
前記成分変換部により変換された後の前記少なくとも２つの高周波成分と前記対象画像を用いて画像を生成するステップとを有し、
前記高周波成分の周波数帯域が低くなるに従い前記絶対値を定める閾値を大きくすると共に、前記絶対値前記絶対値以上の値を有する高周波成分を０とすることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の画像処理装置の機能をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【請求項１２】
請求項８乃至１０のうちいずれか一項記載の画像処理方法の処理ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置及び方法に関し、特に、画像に対し鮮鋭化等の周波数強調又は抑制処理を施す画像処理装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタル技術の進歩により、Ｘ線画像等の放射線画像をデジタル信号に変換し、かかるデジタル画像に画像処理を施して表示装置（例えば、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等）に表示、又は記録装置（プリンタ等）によりフィルム等の記録媒体に記録することが行われている。かかる画像処理は、撮像装置から得られた画像を、撮像装置の特性等に依存して補正する前処理と、前処理を経た画像（原画像）を診断に適した画質の画像に変換する画質保証（ＱＡ）処理とに分類され、このうちＱＡ処理は原画像の高周波成分を強調する鮮鋭化処理等の周波数処理を含む。
【０００３】
鮮鋭化処理は原画像の高周波成分を調節したうえで原画像又は平滑化画像に加算することで高周波成分を強調し、原画像の鮮鋭度を上げることができる。ここで、平滑化画像とは原画像の低周波成分を抽出することで得られる画像のことであり、低周波画像又はボケ画像とも呼ばれる（本願では交換可能に使用する）。鮮鋭化処理では強調する周波数成分（例えば周波数帯域）を平滑化画像を作成するための画像範囲（例えば平滑化フィルタのマスクサイズ）に基づき調整している。
【０００４】
また、近年では、これと同様の効果を奏するものとして、原画像を表す画像信号を複数の周波数帯の画像成分に分離し、周波数帯毎の画像成分を増加又は減弱する多重周波数処理も用いられ始めている。一般に、原画像中には鮮鋭度を増したい対象（例えば肺内の血管）と、鮮鋭度を落としたい対象（例えばノイズ）が存在する。多重周波数処理では目的とする対象の鮮鋭度をあげるように処理されるのが普通である。例えば、鮮鋭度を上げたい対象部を構成する主要な周波数帯が中周波数の帯域にある場合には、中周波数帯域の画像成分を強調することで目的とする対象部の鮮鋭度を一律に増加することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鮮鋭化処理では平滑化画像を原画像から減じることにより高周波成分を作成するため、強調したい（目的とする）周波数帯の成分のみを選択することが困難である。一般的に、高周波成分には広範囲（目的とする周波数帯より広い周波数帯）の周波数成分が含まれている。このため、鮮鋭化処理ではこの広範囲の周波数成分を含む高周波成分を一律に強調するため、目的外の周波数成分も強調してしまうことがある。また、画像のエッジ部分位置に対応する画像成分は、低周波数から高周波数までの広範囲にわたり振幅の大きな周波数成分から構成される。このため、広範囲の高周波成分を一律に強調する鮮鋭化処理では、エッジ部分にオーバーシュート等のアーティファクトを生じる問題がある。
【０００６】
一方、目的とする対象物が特定の周波数成分（例えば、中周波数成分）をその構成要素の主とする場合、上述したように多重周波数処理は特定の周波数の画像成分のみを強調することができる。しかし、特定の周波数を示す画像成分のなかには非対象物（目的と異なる対象物）の画像成分も存在する。従って、一律に特定周波数の画像成分を強調すると非対象物までも強調されてしまう。また、多重周波数処理で特定周波数の周波数成分を一律に強調する場合であっても、上述の鮮鋭化処理と同様、エッジ部分にアーティファクトが生じる問題がある。
【０００７】
このため、上述のような処理を施した画像（処理後画像）では、非対象物が過度に強調され、又はエッジ部分のプロファイルがオーバーシュートにより崩れ、不自然な画像を得ることになってしまう。かかる処理後画像に、特に診断に供される放射線画像等の医療画像に、このようなアーティファクトが生じることは好ましくない。
【０００８】
そこで、対象画像のうち目的とする周波数帯又は対象物の画像成分を効果的又は選択的に変換する画像処理装置及び方法、並びに、コンピュータプログラム及び記憶媒体を提供することを本発明の例示的目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての画像処理装置は、対象画像から当該対象画像の低周波成分と少なくとも１つの高周波成分とを作成する作成部と、前記少なくとも１つの高周波成分のうち所定の高周波成分における所定の絶対値範囲の絶対値を有する要素を強調又は抑制する成分変換部と、前記所定の絶対値範囲を決める少なくとも１つの閾値を設定する設定部と、前記成分変換部により変換された後の前記少なくとも１つの高周波成分と、前記対象画像又は前記低周波成分とを用いて画像を生成する画像生成部とを有することを特徴とする。かかる画像処理装置は、前記所定の絶対値範囲を決める前記閾値を設定可能である。よって、かかる前記閾値を変更することで所望の高周波成分のみを効果的に強調することができ、画像の鮮鋭化に寄与する。その結果、本発明の画像処理装置はより自然な感じの処理後画像を得ることができる。また、かかる画像処理装置は前記成分変換部が前記所定の高周波成分を変換する際に用いる変換関数を表示する表示部を有しても良い。かかる表示部は変換関数を表示することで、オペレータが視覚的に確認しながら処理後画像との関係を把握することができる。また、かかる画像処理装置は前記成分変換部が前記所定の高周波成分を変換する際に用いる変換関数を変更するための入力部を有してもよい。かかる入力部は前記変換関数を変更することができるので、適切な処理後画像が得られるように前記変換関数を変更することができる。
【００１０】
かかる画像処理装置は、強調する対象の画像成分が強調する対象でない画像成分に比べて相対的に高い周波数側に分布する場合、前記成分変換部は前記所定の高周波成分の所定絶対値以上の絶対値を有する要素を相対的に減ずるように前記所定の高周波成分を変換することを特徴とする。また、かかる画像処理装置は、前記成分変換部は前記所定の高周波成分の所定絶対値以上の絶対値を有する要素を相対的に減ずるように前記所定の高周波成分を変換することを特徴とする。かかる画像処理装置は、所定の閾値を境に高周波成分を減じする変換を行うことで、強調する対象でない画像成分が強調されることを抑制し、画像の鮮鋭化に寄与する。前記少なくとも１つの閾値は予め決められた固定値であってもよい。また、前記成分変換部は前記少なくとも１つの閾値を少なくとも前記対象画像に基づいて決定してもよい。
【００１１】
更に、前記画像生成部は前記成分変換部により変換された後の前記少なくとも１つの高周波成分と前記対象画像とを用いて画像を生成すると共に、前記成分変換部は前記所定の高周波成分の前記絶対値範囲外の絶対値を有する要素が実質的に０となるように前記所定の高周波成分を変換することを特徴とする。また、前記画像生成部は前記成分変換部により変換された後の前記少なくとも１つの高周波成分と前記低周波成分とを用いて画像を生成すると共に、前記成分変換部は前記所定の高周波成分の前記絶対値範囲外の絶対値を有する要素が実質的に不変となるように前記所定の高周波成分を変換してもよい。
【００１２】
更に、前記画像処理装置は前記成分変換部が前記所定の高周波成分を変換する際に用いる変換関数はその傾きが連続であることを特徴とする。前記成分変換部は前記関数の微分値が一定となるように作成することで、処理後画像の偽輪郭を抑制することができる。また、上述の画像処理装置は前記設定部は前記閾値を、前記所定の高周波成分がより低い周波数の画像成分を含むほど大きくすることを特徴とする。かかる画像処理装置は、最適な閾値を決定することができ、周波数の漏れを防ぐ効果がある。
【００１３】
また、本発明の画像処理装置の前記成分変換部は、前記作成部により作成される複数の高周波成分の各々の所定の絶対値範囲の絶対値を有する要素を強調又は抑制することを特徴とする。例えば、強調する対象の画像成分が強調する対象でない画像成分に比して相対的に高い周波数側に分布する場合、前記成分変換部は前記複数の高周波成分の各々の所定絶対値以上の絶対値を有する要素を相対的に減ずるように前記複数の高周波成分を変換する。また、前記成分変換部は前記複数の高周波成分の各々の所定絶対値以上の絶対値を有する要素を相対的に減ずるように前記複数の高周波成分を変換する。前記複数の高周波成分の各々の前記所定の絶対値範囲を決める少なくとも１つの閾値は予め決められた固定値であってもよい。また、前記成分変換部は前記複数の高周波成分の各々の前記所定の絶対値範囲を決める少なくとも１つの閾値を少なくとも前記対象画像に基づいて決定してもよい。また、前記成分変換部は前記複数の高周波成分の各々の前記所定の絶対値範囲を決める少なくとも１つの閾値を当該高周波成分の画像成分の平均値より算出してもよい。これにより、有効に他の周波数帯の成分を除去でき、周波数の漏れを防ぐ効果がある。
【００１４】
本発明の別の一側面としての画像処理方法は、対象画像から当該対象画像の低周波成分と少なくとも１つの高周波成分とを作成するステップと、前記少なくとも１つの高周波成分のうち所定の高周波成分における所定の絶対値範囲の絶対値を有する要素を強調又は抑制するステップと、前記所定の絶対値範囲を決める少なくとも１つの閾値を設定するステップと、前記強調又は抑制ステップにより変換された後の前記少なくとも１つの高周波成分と、前記対象画像又は前記低周波成分とを用いて画像を生成するステップとを有することを特徴とする。かかる画像処理方法は、上述の画像処理装置の機能であって、同様の作用を奏する。また、かかる処理方法の処理ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム又は上述の画像処理装置の機能をコンピュータに実現させるためのプログラム、及び当該プログラムを格納する記録媒体も本発明の一側面として機能する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の一側面としての画像処理装置１００を説明する。なお、各図において同一の参照符号は同一部材を示し、重複説明は省略する。また、アルファベットを付した参照符号はアルファベットのない参照符号の変形例を表し、特に断らない限りアルファベットのない参照符号はアルファベットを付した参照符号を総括するものとする。本発明の画像処理装置１００は、例えば、Ｘ線撮影を行うときに用いられるＸ線撮影装置、又は当該Ｘ線撮影装置の一部（例えば、Ｘ線撮影装置の画像処理部）として実現される。
【００１６】
図１を参照するに、画像処理装置１００は、ＣＰＵ１１０と、メモリ１２０と、操作パネル１３０と、表示部１４０と、前処理部１５０と、データ収集部１６０と、画像処理部１７０とを有する。画像処理装置１００はＣＰＵバス１０５を有し、各要素がＣＰＵバス１０５を介し互いにデータ授受可能に構成されている。ここで、図１は、本発明の画像処理装置１００を示すブロック図である。なお、本実施例に示すように、画像処理装置１００はデータ収集部１６０に接続された撮像部１９０を有し、当該撮像部１９０によって撮影されたＸ線画像の画像処理を一装置において可能な構成としている。しかし、本実施例の画像処理装置１００は他の撮像機構に任意に接続可能に構成されても良く、また、単に後述する画像処理（鮮鋭化等の周波数処理）を達成可能な構成のみであってもよい。
【００１７】
かかる構成において、画像処理装置１００は撮像部１９０から得られる画像（生画像）を前処理部１５０によって前処理（例えば、オフセット補正、ゲイン補正、Ｌｏｇ補正）を施すことで原画像を作成する。原画像とは生画像に対して前処理が施され、例えば撮像部１９０の特性に依存した補正が行われ体裁の整えられた画像を意味する。しかしながら、原画像は医師が診断を行うには不十分であるため、更に画像処理部１７０によって鮮鋭化処理等を施すことにより最も診断に適した、又は所望の画像を得ることができる。なお、この最適な画像又は所望の画像をＱＡ画像（画質保証画像）と表現する場合もある。
【００１８】
ＣＰＵ１１０はＭＰＵなど名称の如何を問わずいかなるプロセッサであってもよく、ＣＰＵバス１０５に接続されている。ＣＰＵ１１０はＣＰＵバス１０５を介し各部の動作を制御する。また、ＣＰＵ１１０はメモリ１２０に格納されたプログラムを用いて、オペレータの操作パネル１１０への操作に従った画像処理装置１００全体の動作制御等を行う。
【００１９】
メモリ１２０は、例えば、画像処理装置１００の動作プログラムや処理に必要な各種のデータなどを格納するＲＯＭなどの不揮発性メモリと、画像及び必要な制御プログラムを一時的に格納するＲＡＭなどの揮発性メモリとを含む。
【００２０】
操作パネル１３０は、例えば、キーボード、スイッチ、マウス、タッチパネル等より構成され、オペレータの画像処理装置１００の操作を可能とする。また、表示部１４０は、例えば、ＣＲＴ、液晶ディスプレイを含む表示装置及び／又は印刷装置を含み、ＱＡ画像を出力可能に構成されている。
【００２１】
前処理部１５０は生画像に対する前処理を実行可能に構成された回路を有し、ＣＰＵバス１０５及びデータ収集部１６０に接続されている。なお、本実施例における前処理は、撮像部１９０の後述する２次元Ｘ線センサ１９４の各画素（図示しない）の特性（暗電流、検出感度等）の差によって生じる画像の誤差を補正する処理を含む。より特定的には、前処理とはオフセット補正、ゲイン補正、対数変換（Ｌｏｇ変換）等を指し、かかる技術には当業界で周知のいかなる技術をも適用可能である。前処理部１５０はデータ収集部１６０より授受された生画像（又は、メモリ１２０を介しデータ収集部１６０より授受された生画像）をメモリ１２０に格納されたデータを基に、ＣＰＵ１１０の制御に基づき補正を行う。なお、前処理部１５０は画像処理を実行する部分の一つであり、後述する画像処理部１７０の一部として構成されてもよい。前処理部１５０はかかる処理を施した画像（原画像）を画像処理部１７０及び／又はメモリ１２０に出力する。
【００２２】
データ収集部１６０は撮像部１９０、前処理部１５０及びＣＰＵバス１０５に接続され、撮像部１９０より出力された生画像を所定の電気信号に変換し前処理部１５０及び／又はメモリ１２０に供給する。データ収集部１６０は、例えば、１４ビットＡ／Ｄ変換機を有し、撮像部１９０の出力に比例したデジタル信号を前処理部１５０及び／又はメモリ１２０に供給する。これにより前処理部１５０は上述した前処理、例えば、デジタル信号を対数変換し、Ｘ線の線量の対数に比例したデジタル信号に変換することができる。
【００２３】
画像処理部１７０は、低周波成分作成部１７２と、高周波成分作成部１７４と、変換曲線作成部１７６と、成分変換部１７８と、高周波成分加算部１８０とを有し、ＣＰＵバス１０５を介し各々データを授受可能に構成されている。低周波成分作成部１７２は原画像から平滑化画像を作成する。高周波成分作成部１７４は原画像から平滑化画像を減じることで高周波成分（高周波画像）を作成する。変換曲線作成部１７６は高周波成分作成部で得られた高周波成分を成分変換部１７８で変換する際の所定の閾値を決定すると共に、変換曲線（変換関数）を作成する。なお、かかる変換曲線については、後述する動作において詳細に説明するものとし、ここでの説明を省略する。成分変換部１７８は高周波成分作成部１７４で作成された高周波成分を、変換曲線作成部１７６で作成された変換曲線に基づき変換する。高周波成分加算部１８０は、成分変換部１７４によって変換された高周波成分を原画像又は平滑化画像に加算する。
【００２４】
本実施例の画像処理部１７０は成分変換部１７８において高周波成分を所定の関数で変換することを特徴としている。画像処理部１７０は所定の絶対値（閾値）以上（又は以下）の絶対値を有する高周波成分、即ち目的とする範囲外の絶対値を有する高周波成分の絶対値を減じて原画像（又は平滑化画像）に加算することができる。これにより、処理後画像のノイズを含む非対象物の高周波成分を相対的に抑制し、対象物の高周波成分を相対的に強調することができる。また、画像処理部１７０はオーバーシュートを抑制する効果がある。
【００２５】
また、画像処理部１７０は後述する実施例で述べるように、表示回路１８２及び入力回路１８４を有してもよい。本実施例において、表示回路１８２は処理後画像（即ち、ＱＡ画像）、ＱＡ画像のプロファイル、所定の関数形を含む画像処理に関する情報を表示部１４０に表示可能とする。また、入力回路１８４は後述する閾値及び所定の関数を変更するパラメータ、並びに画像のプロファイル表示の対象となる水平ライン位置を指定するパラメータ等を含む情報を操作パネル１３０を介し入力することで、画像処理部１７０の変換曲線作成部１７６、成分変換部１７８に反映する。また、かかる情報は、表示回路１８２を介し表示部１４０に表示可能に構成される。なお、表示回路１８２及び入力回路１８４には当業界で周知のいかなる技術をも適用可能であって、ここでの詳細な説明は省略する。また、かかる表示回路１８２及び入力回路１８４の機能は後述する実施例にてより詳細に理解されるであろう。
【００２６】
なお、図１７に示すように、画像処理部１７０は画像処理部１７０ａに置換されてもよい。ここで、図１７は、本発明の別の画像処理装置１００ａを示すブロック図である。画像処理部１７０ａは離散ウェーブレット変換部（ＤＷＴ変換部）１７１と、変換曲線作成部１７３と、成分変換部１７５と、逆ＤＷＴ変換部１７７と、特徴抽出部１７９と、階調変換部１８１とを有し、ＣＰＵバス１０５を介し各々データを授受可能に構成されている。
【００２７】
ＤＷＴ変換部１７１は原画像に対して離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ変換と称する場合もある）を行い、原画像を複数の周波数帯に分解したウェーブレット変換係数（以下、画像成分）を得る。ＤＷＴ変換部１７１は図１８に示すような回路より構成可能であるが、これに限定されず当業界周知のいかなる技術の適用も制限するものではない。ここで、図１８は図１７に示すＤＷＴ変換部１７１を構成可能な回路を例示的に示した図である。変換曲線作成部１７３はＤＷＴ変換部１７１で得られた各周波数帯の画像成分を成分変換部１７５で変換する際の所定の閾値を設定すると共に、変換曲線（変換関数）を作成する。なお、かかる変換曲線については、後述する動作において詳細に説明するものとし、ここでの説明を省略する。成分変換部１７５はＤＷＴ変換部１７１で得られた各周波数帯の画像成分を、変換曲線作成部１７３で作成された変換曲線に基づき変換する。逆ＤＷＴ変換部１７７は成分変換部１７５で変換された後の周波数係数に基づき逆離散ウェーブレット変換（逆ＤＷＴ変換）を行う。逆ＤＷＴ変換部１７７は、例えば、図１９に示すような回路で構成可能であるが、当業界周知のいかなる技術の適用も制限するものではない。ここで、図１９は逆離散ウェーブレット変換処理を施す例示的な回路構成を示した図である。かかる構成において、逆変換部１７７は変換された後の周波数係数を逆変換することで画像を合成する。特徴抽出部１７９は原画像から階調変換のための特徴量を算出する回路を備える。また、階調変換回路１８１は特徴抽出部１７９で算出した特徴量に基づき、逆ＤＷＴ変換部１７７で合成した画像を階調変換する回路を備える。
【００２８】
画像処理部１７０ａは所定の絶対値（閾値）以上（又は以下）の画像成分、即ち目的とする範囲外の絶対値を有する画像成分の絶対値を減じることができる。これにより、処理後画像はノイズを含む非対象物の画像成分を相対的に抑制し、対象物の画像成分を相対的に強調することができる。
【００２９】
また、画像処理部１７０ａは後述する実施例で述べるように、表示回路１８２及び入力回路１８４を有してもよい。表示回路１８２及び入力回路１８４は、上述した画像処理部１７０と同様の構成であって、ここでの詳細な説明は省略する。なお、画像処理部１７０ａにおいて、表示回路１８２は変換曲線作成部１７３で作成した変換曲線を表示部１４０に表示可能に構成される。また、入力回路１８４は操作パネル１３０を介し変換曲線のパラメータを入力することで、かかる曲線形を変更可能に構成される。
【００３０】
なお、画像処理部１７０と画像処理部１７０ａは画像の処理方法において異なるが、各処理方法は後述する動作の説明において容易に理解されるであろう。
【００３１】
撮像部１９０は、Ｘ線発生部１９２と２次元Ｘ線センサ１９４とを有し、データ収集部１６０に接続される。図１に良く示されるように、撮像部１９０は被検査体Ｐを介在させてＸ線発生部１９２と２次元Ｘ線センサ１９４とが対向する位置に配置されて構成される。かかる構成において、撮像部１９０は被検査体Ｐにおいて吸収及び散乱等の相互作用を経たＸ線を受け、Ｘ線画像（生画像）をデータ収集部１６０に供給する。Ｘ線発生部１９２はオペレータによって操作可能であって（オペレータが操作パネル１３０を操作することにより、メモリ１２０に格納された動作プログラムに従ってＣＰＵ１１０が制御することの意味も含む）、例えばＸ線管球を含む回路より構成される。一方、２次元センサ１９４は例えば、Ｘ線の入射側から順に蛍光体とアモルファス・シリコン光センサとから構成される積層構造を有し、データ収集部１６０に接続されている。なお、撮像部１９０が上述の構成に限定されず、当業界周知の技術を適用可能であることは言うまでもない。また、撮像部１９０は画像処理装置１００から独立した構成要素であってもよく、本発明の画像処理装置１００が必ずしも撮像部１９０を必要とすることを意味するものではない。例えば、撮像部１９０が独立の装置として画像処理装置１００に接続されても良い。
【００３２】
以下、上述の画像処理装置１００の動作を説明する。なお、以下の説明において、画像処理装置１００は、例えば、医療用Ｘ線撮影装置として具体化されている。
【００３３】
先ず、操作パネル１３０にてオペレータから撮影の指示がなされると、Ｘ線発生部１９２は被検査体Ｐに対してＸ線ビームを放射する。Ｘ線発生部１９２から放射されたＸ線ビームは、被検査体Ｐを減衰しながら透過して、２次元Ｘ線センサ１９４に到達する。かかるＸ線ビームは２次元Ｘ線センサ１９４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１９４から出力されるＸ線画像を、例えば、人体部画像等とする。
【００３４】
データ収集部１６０は、２次元Ｘ線センサ１９４から出力されたＸ線画像をデジタル信号に変換して前処理部１５０に供給する。前処理部１５０は、データ収集部１６０から出力されたデジタル信号に対して、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。この前処理部１５０で前処理が行われた信号は原画像として、ＣＰＵ１１０の制御により、ＣＰＵバス１０５を介しメモリ１２０及び／又は画像処理部１７０に転送される。
【００３５】
画像処理部１７０（又は、画像処理部１７０ａ）に転送された原画像は後述する実施例で説明される画像処理部１７０（又は、画像処理部１７０ａ）において所定の処理を経て、処理後画像として表示部１４０に出力される。オペレータ、例えば、撮影技師又は医師等は表示部１４０に出力される画像によって、撮影された画像の確認又は診断を行うことができる。
【００３６】
【実施例】
実施例１
以下、図１及び図２を参照するに、画像処理部１７０の動作、即ち、本発明の画像処理装置１００の画像処理方法について説明する。ここで、図２は、本発明の一側面としての画像処理方法を示すフローチャートである。
【００３７】
上述したように、画像処理部１７０は前処理部１５０より出力された画像（原画像）を、ＣＰＵバス１０５を介し授受する。より特定的には、前処理部１５０より出力された原画像は低周波成分作成部１７２に転送される。まず、低周波成分作成部１７１は原画像から以下に示す数式１に従い平滑化画像を作成する（ステップ１０００）。ここで、原画像をｆ（ｘ、ｙ）、平滑化画像をｆ１（ｘ、ｙ）、ｄ１、ｄ２をマスクサイズとする。
【００３８】
【数１】
0003793036.tif 000002
【００３９】
なお、ステップ１０００によって作成される平滑化画像ｆ１（ｘ、ｙ）の作成方法は数式１に示す方法に限定されない。例えば、モルフォロジカルフィルタリング等どのような手法を用いてもよい。
【００４０】
次に、低周波成分作成部１７２で得られた平滑化画像ｆ１（ｘ、ｙ）は高周波成分作成部１７４に転送される。高周波成分作成部１７４は数式２に従い高周波成分（高周波画像）を作成する。即ち、高周波成分作成部１７４は低周波成分作成部１７２で得られた画像ｆ１（ｘ、ｙ）と原画像ｆ（ｘ、ｙ）との差分を計算し高周波画像を抽出する（ステップ１００５）。ここで、ｆ２（ｘ、ｙ）を高周波成分作成部１７４で得られる高周波成分とする。
【００４１】
【数２】
0003793036.tif 000003
【００４２】
高周波成分作成部１７４で得られた高周波成分ｆ２（ｘ、ｙ）は成分変換部１７８に転送される。
【００４３】
変換曲線（変換関数）Ｇ（）は、例えば、図３乃至図５及び図８乃至図１１に示す曲線形で表され、変換曲線作成部１７６にて作成される（ステップ１０１０）。ここで、図３乃至図５及び図８乃至図１１は、高周波成分ｆ２（ｘ、ｙ）を変換する変換曲線Ｇ（）の例を示した図であるが、実際にはいずれも奇関数であり、便宜上、各変換関数の第１象限のみを示している。なお、図３乃至図５は、所定の高周波成分中の所定の絶対値（閾値ＳＬ１）以下の絶対値を有する要素の絶対値を減じる変換曲線の例を示す図である。図８乃至図１１は、所定の高周波成分中の（少なくとも）所定の絶対値（閾値ＳＬ２）以上の絶対値を有する要素の絶対値を減じる変換曲線の例を示す図である。
【００４４】
図３乃至図５に示した変換曲線Ｇ（）は、所定の高周波成分の所定の絶対値（閾値ＳＬ１）より小さな絶対値を有する要素の絶対値を相対的に減少させ（例えば“０”）、閾値ＳＬ１以上の絶対値を有する要素の絶対値を相対的に増加させる（例えば不変とする）ものである。
【００４５】
例えば、図６に示す様に、鮮鋭度を上げたい対象物（例えば、血管等）の主な周波数成分が中周波数成分であり、鮮鋭度を落としたい非対象物（例えば、ノイズ等）の主な周波数成分が高周波数成分である場合、中周波数に対応する高周波成分を増幅することで血管などの鮮鋭度を選択的に上げることが可能となる。ここで、図６は、対象物と非対象物の周波数分布を示す図であり、横軸が周波数、縦軸が出現頻度を示す図である。なお、本出願において鮮鋭度をあげるとは目的とする対象物の周波数成分の振幅を相対的に増加することをいう。
【００４６】
しかしながら、非対象物と対象物の周波数分布には重なり合う領域が存在する。従って、中周波数帯の高周波成分を一律に増加すると非対象物の強調も同時になされてしまう問題が生じる。ただし、図７の実線で示す様に中周波数帯の高周波成分の値としては、対象物の高周波成分は絶対値の大きい方に偏在し、非対象物の高周波成分は絶対値の小さい方に偏在する。ここで、図７は、中周波数帯の高周波成分における対象成分と非対象成分の出現頻度を示す図であり、横軸が高周波成分の絶対値、縦軸が成分の出現頻度である。このため、中周波数成分の成分（要素）を相対的に増加する場合に、ノイズ成分が多く含有される範囲（例えば、成分の絶対値が閾値ＳＬ１より小さい範囲）では当該成分の絶対値を相対的に減ずるように変換することで非対象部を高周波成分を相対的に抑制すると共に、対象物の成分を多く含む領域（例えば、成分の絶対値が閾値ＳＬ１以上の範囲）の高周波成分を相対的に増加させることで対象物の鮮鋭度を選択的に上げることができる。
【００４７】
さらに、図７の点線に示す様に、より低周波帯の高周波成分では高周波成分中に含まれる非対象物の成分の絶対値が大きくなる傾向がある。従って、より低周波になるに従い閾値ＳＬ１を大きくすることにより非対象物の成分をより効果的に抑制することができる。本実施例１では高周波成分に主に含まれる周波数帯は平滑化フィルタのマスクサイズで決まるものであり、マスクサイズが大きくなるほど、より低周波の成分が高周波成分に含有されることとなる。
【００４８】
以上より、閾値ＳＬ１としては図１４の実線に示す様に、平滑化フィルタのマスクサイズが大きくなる（高周波成分がより低周波数の帯域を含む）に従い閾値ＳＬ１を大きくすることが、対象物を選択的に強調するには有効となる。ここで、図１４は閾値とマスクサイズの関係を示す図であり、横軸がマスクサイズであり、縦軸が閾値を示す。
【００４９】
また、例えば、高周波成分には、中周波数帯、高周波数帯の成分も含まれる。このように高周波成分中の特定周波数帯（所望の周波数帯）に対し、高周波成分中に含まれる他周波数帯の成分を他周波数帯成分の漏れと呼ぶ。この場合に、目的とする周波数帯（中周波帯）の高周波成分に含まれる他の周波数帯（高周波数帯、低周波数帯）の成分の絶対値は比較的に小さな値として現れる。そこで、高周波成分中の値の小さい成分（要素）（例えば、閾値ＳＬ１以下の絶対値を有する成分）を抑制することで、周波数成分の漏れの影響を抑制できる効果があり、目的とする周波数帯の成分を選択的に強調できる効果がある。また、特定周波数帯に含まれる他周波数帯の成分の絶対値は低周波帯に行くに従い大きくなる傾向がある。よって、より低周波帯になるに従い閾値ＳＬ１を大きくすることは、より効果的に他の周波数帯の漏れ成分の影響を除去する効果を有する。
【００５０】
再び図４を参照するに、変換曲線は高周波成分の絶対値が所定閾値（ＳＬ１）以下で０に変換されるようにしたものである。つまり、原画像には閾値ＳＬ１以下の高周波成分は加算されない。これにより上述の効果を達成するものである。また、図４に示す変換曲線は図３のそれと同様の効果を奏するものであるが、閾値ＳＬ１以下の成分は０とすると共に、変換曲線の立ち上がりがＳＬ１で出力“０”から始まるようになっているものである。更に、図５に示す変換曲線も図３のそれと同様な効果を有するが、閾値ＳＬ１以下の高周波成分も出力を“０”とせず、抑制しつつ加算することで、加算される周波数成分の入力値範囲に途切れがない。これにより処理後画像はより自然な画像となる。
【００５１】
次に、図８乃至１１に示す変換曲線Ｇ（）は、高周波成分が所定の閾値（ＳＬ２）より大きな絶対値有する成分を相対的に減少するとともに、それ以外の高周波成分を相対的に増加するものである。
【００５２】
例えば、図１２に示す様に鮮鋭度を上げたい対象物（血管等）の主な周波数成分が中周波数成分であり、鮮鋭度を落としたい非対象物（臓器等）の主な周波数成分が低周波数成分である場合、中周波数に対応する高周波成分を増幅することで血管などの鮮鋭度を上げることが可能となる。ここで、図１２は、対象物と非対象物の周波数分布を示す図であり、横軸が周波数、縦軸が出現頻度である。
【００５３】
しかしながら、対象物と非対象物の周波数分布には重なり合う領域が存在し、中周波数帯の高周波成分を一律に増幅すると非対象物の高周波成分の強調が起きてしまう問題が生じる。但し、図１３の実線に示す様に、中周波数帯の高周波成分の絶対値として対象物の高周波成分は絶対値の小さい方に偏在し、非対象物の高周波成分は絶対値の大きい方に偏在する。ここで、図１３は、中周波数帯の高周波成分における対象成分と非対象成分の絶対値分布を示す図であり、横軸が高周波成分の絶対値、縦軸が出現頻度である。このため、中周波数成分を相対的に強調する場合に、非対象物の成分が多く含有される絶対値範囲（例えば、閾値ＳＬ２を超える範囲）を相対的に減少させることで非対象物の成分を相対的に抑制するとともに、対象物の成分を多く含む絶対値範囲（例えば、閾値ＳＬ２以下の範囲）の高周波成分を相対的に増加させることで対象物の鮮鋭度を選択的に相対的に上げることができる。
【００５４】
更に、図１３の破線で示す様に、より低周波帯の高周波成分では高周波成分中に含まれる対象物の成分の絶対値が大きくなる傾向があるため、より低周波になるに従い閾値ＳＬ２を大きくすることにより、対象物の成分をより効果的に選択強調することができる。本実施例１では高周波成分に主に含まれる周波数帯は平滑化フィルタのマスクサイズで決まるものであり、マスクサイズが大きくなるほどより低周波の成分が高周波成分の中に含有されることとなる。
【００５５】
以上より、閾値ＳＬ２としては図１４の破線で示す様に、平滑化フィルタのマスクサイズが大きくなる（高周波成分がより低周波数の帯域を含む）に従い閾値ＳＬ２を大きくすることが、対象物を選択的に強調するには有効となる。
【００５６】
また、画像中のエッジ部分（例えば、人体では骨の縁、金属片（ペースメーカ等）の縁）の位置に対応する周波数成分は低周波から高周波まで広い範囲の周波数成分を含有する。また、その周波数成分の振幅が大きいため、対応する高周波成分も比較的大きな絶対値を有する。そこで、所定値以上の高周波成分を抑制することで画像中のエッジ部分にオーバーシュートなどのアーティファクトが生じるのを抑制することもできる。例えば、所定閾値ＳＬ２以上の高周波成分を０とする場合には、エッジ成分に対応する高周波成分が原画像に加算されずエッジ構造がそのまま保存される効果がある。
【００５７】
図８に示す変換曲線は所定閾値ＳＬ２未満の高周波成分を相対的に強調し、所定閾値ＳＬ２以上の高周波成分は０としている。これにより対象物の高周波成分は強調され、非対象物の成分は強調されず、上述の効果が達成されるものである。また、エッジ部分に相当する高周波成分を変更しないのでオーバーシュートなどのアーティファクトが生じるのを抑制することもできる。また、図９に示す変換曲線は図３及び図８に示す関数Ｇ（）と同一の効果を同時に達成することを目的とし、所定絶対値範囲の成分（閾値ＳＬ１とＳＬ２の間の絶対値を有する成分）以外の成分を０とするものである。また、図１０に示す変換曲線は一定閾値ＳＬ２以下の成分を相対的に強調し、それ以外の成分を相対的に抑制するようにしたものである。閾値ＳＬ２以上の絶対値を有する成分を０としないことで加算される周波数成分の絶対値範囲が連続に存在するので処理後の画像がより自然となる。なお、かかる関数形の変換曲線であっても、定性的には上述した効果と同様の効果を奏するものである。更に、図１１に示す変換曲線は図８に示す変換曲線と同様の効果をねらったものである。しかし、図１１に示す変換曲線は、関数Ｇ（）を、その両端を除き微分連続（傾きが連続）としたことで、偽輪郭の発生等も抑制しより自然な処理後画像が得られるものである。
【００５８】
また、図１４の破線で示すように、目的周波数帯に含まれる他周波数帯の漏れ成分の絶対値は低周波帯に行くに従い大きくなる傾向があることから、平滑化フィルタのマスクサイズが大きくなる（高周波成分がより低い周波数の成分を含むようになる）に従い、閾値ＳＬ２を大きくすることで、より有効に他の周波数帯の漏れ成分の影響を除去することができる。
【００５９】
再び図２を参照するに、成分変換部１７８は変換曲線作成部１７６で作成される変換曲線Ｇ（）により高周波成分ｆ２（ｘ、ｙ）を変換する（ステップ１０１５）。そして、変換された変換後の画像は高周波成分加算部１８０に転送される。高周波成分加算部１８０はメモリ１２０から原画像ｆ（ｘ、ｙ）を呼び出すと共に、変換された画像を原画像ｆ（ｘ、ｙ）に加算する（ステップ１０２０）。かかる一連の処理は数式３で表される。
【００６０】
【数３】
0003793036.tif 000004
【００６１】
ここで、ｆ３（ｘ、ｙ）を高周波成分加算部１８０で得られた画像とする。
【００６２】
次いで、画像ｆ３（ｘ、ｙ）は画像処理部１７０より出力されメモリ１２０に格納される。よって、オペレータはかかる画像（即ち、処理後画像）を表示部１４０により表示又は印刷することで処理後画像を確認できる。
【００６３】
なお、変換曲線Ｇ（）、経験的に定められ、予めメモリ１２０にデータとして格納されていても良い。または、高周波成分の絶対値の平均値等、原画像又はその周波数成分等の画像データを解析した結果に基づいて、変換曲線Ｇ（）の形状（閾値や傾き等）を決めるようにプログラムされていてもよい。また、例えば、オペレータがメモリ１２０に格納された関数Ｇ（）を決めるパラメータから所望のパラメータを選択することで、変換曲線Ｇ（）が変換曲線作成部１７６によって作成されてもよい。
【００６４】
以上の様に実施例１では所定の高周波成分をその絶対値に基づいて抑制又は増加するように変換曲線を作成している。よって、目的とする対象物を選択的に強調できる効果がある。また、周波数帯毎に変換曲線の閾値を変更することで他の周波数帯成分の漏れの影響を有効に抑制することができる。さらに、目的とする周波数帯の高周波成分を増加すると共に、他の周波数帯の高周波成分を抑制するように変換曲線を作成することで、目的とする周波数帯の画像成分をより選択的に強調することができる。また、所定絶対値（閾値）以上の絶対値を有する高周波成分を抑制することで、エッジ部分におけるオーバーシュート等のアーティファクトを抑制することもできる。また、平滑化フィルタのマスクサイズに応じて閾値を変更することで、効果的に他の周波数帯成分の漏れの影響を防ぐことができる。更に、鮮鋭化処理において強調したい所望の周波数帯域の画像成分を画像から分離する際の周波数分離性（画像から分離した画像成分に不所望の周波数帯域の画像成分が漏れ込むこと）に起因する問題を改善でき、目的とする対象物（所望の周波数帯域の画像成分）を的確に強調することができる。
【００６５】
実施例２
以下、図１、図１５及び図１６を参照するに、画像処理部１７０の動作における実施例１に対する変形例である画像処理方法ついて説明する。ここで、図１５は、本発明の一側面としての画像処理方法を示すフローチャートである。図１６は、図１に示す画像処理装置１００の表示部１４０で出力される表示内容を例示的に示す図である。図１６において、ＳＬは閾値を示し、Ｇ１（）及びＧ２（）は変換曲線を示す。領域１４１は閾値ＳＬの値を変更するためのパラメータが入力（表示）される領域であり、領域１４２は変換曲線Ｇ（）の曲線形（傾き）を変更するパラメータが入力（表示）される領域である。なお、図１６では閾値ＳＬは１つのみ表示されているが、閾値を２つ入力（表示）するようにしてもよい。領域１４３は処理後の画像を表示する領域であり周波数処理が行われた後の画像を表示する。領域１４４は領域１４３に表示された画像の所定水平方向ラインのプロファイルを示す領域である。マーク（矢印）１４５は領域１４３に表示された画像において、領域１４４に表示されるプロファイルに対応する水平ラインの位置を示す。領域１４６はプロファイルを表示するラインの位置を入力（表示）する領域である。これらの領域１４１、１４２及び１４６への入力は操作パネル１３０を操作し、入力回路１８４を経由することで可能となる。例えば、領域１４１、１４２及び１４６は、グラフィカル・ユーザ・インターフェイスを構成し、領域１４１、１４２及び１４６に示される左向き、右向き、上向き又は下向きの矢印を、操作パネル１３０を構成するマウス又はタッチパネル等により操作（クリック又はタッチ）することにより、各パラメータを入力又は変更可能に構成されている。その際、入力又は変更されたパラメータは表示される変換曲線Ｇ（）の閾値及び曲線形（傾き）やマーク（矢印）１４５の位置に反映されるが、それとは別に領域１４１、１４２及び１４６内の矢印の近傍に数値、記号、図等により表示されるようにしてもよい。また、操作パネル１３０から入力された情報（変換曲線Ｇ（）の閾値、曲線形（傾き）、又はプロファイルの位置）は入力回路１８４を介して変換曲線作成部１７６を含む画像処理装置１７０に反映される。また、表示部１４０への画像及びその他情報の表示は表示回路１８２を介してＣＰＵ１０８により行われる。
【００６６】
画像処理部１７０に転送された原画像は、図２に示すステップと同様な工程を経て表示部１４０に出力される（ステップ１１００乃至１１２０）。なお、ステップ１１００乃至ステップ１１１５の工程は、図２のステップ１０００乃至１０１５で説明した工程と同じであって、ここでの詳細な説明は省略する。また、変換曲線作成部１７８は予め定められているパラメータ（例えば、経験上妥当であると考えられるパラメータがメモリ１２０に格納されている）を用い変換曲線Ｇ（）を決定し、成分変換部１７８にて高周波成分の変換処理を行うものとする。
【００６７】
次に、オペレータは領域１４３に表示された画像をもとに、かかる画像の所望の水平ラインの位置を（操作パネル１３０を介し）領域１４６を利用して入力する。そして、ＣＰＵ１１０の制御のもと、入力された位置に対応するプロファイルが領域１４４に表示される（ステップ１１２５）。次に、オペレータはマスクサイズを変更したい場合には新たなマスクサイズを（操作パネル１３０を介し）選択する（ステップ１１３０）。オペレータにより指定されたマスクサイズ、又はメモリ１２０に格納されている代表的なマスクサイズをもとに閾値ＳＬが決定され、変換曲線作成部１７６で作成された変換曲線を変換曲線Ｇ１（）として表示部１４０に表示する（ステップ１１３５乃至１１４０）。
【００６８】
ＣＰＵ１１０は変換曲線Ｇ１（）を表示すると共に、成分変換部１７８を介し高周波成分を変換曲線Ｇ１（）で変換する（ステップ１１４５）。変換された後の高周波成分（高周波画像）は高周波成分加算部１８０で原画像に加算される（ステップ１１５０）。次いで、処理後画像は領域１４３に表示される（ステップ１１５５）。そして、処理後画像の予め指示された位置のプロファイルが領域１４４にも表示される（ステップ１１６０）。
【００６９】
以上の工程により、領域１４３に表示された処理後画像、表示された変換曲線Ｇ１（）、領域１４４に表示されたプロファイルを観察することによって、オペレータは処理後画像の適正を判断することができる。なお、オペレータが変換曲線Ｇ（）を変更したい場合（ステップ１１６５）は、領域１４１及び１４２を利用して操作パネル１３０を介し所望のパラメータを入力する（ステップ１１７０）。ここで、領域１４１に表示されたパラメータを変更すると、変換曲線作成部１７６によって閾値ＳＬが変更される。また、領域１４２に表示されたパラメータを変更すると変換曲線作成部１７６によって変換曲線Ｇ（）の曲線形状（傾き等）が変更され、例えば傾きを減じた場合には曲線Ｇ１（）が曲線Ｇ２（）となる。
【００７０】
そして、パラメータを変更した場合にはステップ１１３５乃至１１６５までの処理を繰り返す。かかるステップを繰り返すことで、オペレータは所望の変換曲線を得ることができる。また、マスクサイズを変更したい場合には（ステップ１１７５）、ステップ１１３０からの処理を繰り返す。マスクサイズを変更する必要がなければ処理を終了する。
【００７１】
実施例２では処理後画像、画像のプロファイル、変換曲線形を表示することで処理の結果と変換曲線との関係を視覚的又は直観的に把握することができる。さらに、パラメータを変更することができるため、適切な又は所望の処理結果を得るようにパラメータを変更することができる。また、実施例１で述べた効果を奏することは言うまでもない。
【００７２】
実施例３
以下、図１７、図２０及び図２１を参照するに、画像処理部１７０ａの動作、即ち、本発明の画像処理装置１００ａの画像処理方法について説明する。ここで、図２０は、本発明の一側面としての画像処理方法を示すフローチャートである。図２１は、図２０に示す周波数帯毎の画像成分を変換する処理（ステップ１２０５）を示すフローチャートである。
【００７３】
上述したように、画像処理部１７０ａは前処理部１５０より出力された画像（原画像）をＣＰＵバス１０５を介し授受する。より特定的には、前処理部１５０より出力された原画像は特徴抽出部１７９に転送される。まず、画像処理部１７０ａにおいて、特徴抽出部１７９が原画像から階調変換のための特徴量を算出する（ステップ１２００）。このような方法として、例えば人体の特定領域の画素値平均を特徴量とするなどの方法があり、このような方法として特開平１１−０９６３８０、特開平２０００−０９９７０８等が本出願人により出願されている。
【００７４】
次に、原画像の周波数帯毎の画像成分を変換する（ステップ１２０５）。そして、階調変換部１８１は特徴抽出部１７９で得られた特徴量に基づき、画像成分が変換された後の画像の階調変換を行う（ステップ１２１０）。そして階調変換された画像は表示装置１４０により表示又は印刷される。
【００７５】
次にステップ１２０５の処理を図２１に従い説明する。
【００７６】
図２０に示すステップ１２０５に移行すると、原画像はＤＷＴ変換部１７１に転送される。ＤＷＴ変換部１７１は転送された原画像を表す画像信号に対して２次元の離散ウェーブレット変換処理を行い、複数の周波数帯毎の画像成分（変換係数）を出力する。メモリ１２０に記憶された画像データはＤＷＴ変換部１７１により順次読み出されて変換処理され、再びメモリ１２０に書きこまれる。本実施の形態におけるＤＷＴ変換部１７１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１８に示すｓ及び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、次に示す数式４及び数式５に従って計算される。
【００７７】
【数４】
0003793036.tif 000005
【００７８】
【数５】
0003793036.tif 000006
【００７９】
ただし、ｘ（ｎ）は変換対象となる画像信号である。
【００８０】
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２２に示すように、画像信号は異なる周波数帯域の画像成分ＨＨ１、ＨＬ１、ＬＨ１、．．．、ＬＬに分解される（ステップ１２０６）。ここで、図２２は、２次元の離散ウェーブレット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す図である。図２２においてＨＨ１、ＨＬ１、ＬＨ１、．．．、ＬＬ等（以下サブバンドと呼ぶ）が周波数帯毎の画像成分を示す。
【００８１】
次に、変換曲線作成部１７３は、例えば、図２３乃至図２５に示す変換曲線を作成する（ステップ１２０７）。ここで、図２３乃至図２５は、変換曲線作成部１７３で作成された変換曲線の例を示す図であり、横軸が入力画像成分、縦軸が出力画像成分を示す。図２３において、閾値ＳＬ３及び閾値ＳＬ４は各々異なる周波数帯域に対して設定した閾値を示している。閾値は、例えば、ＳＬ３＜ＳＬ４の関係があり、より低い周波数帯域の画像成分を変換する場合にはより閾値が大きくなるように構成されている。
【００８２】
このような変換曲線では、画像成分が小さな領域の成分を０とすると共に、それ以外の画像成分を増加するものである。例えば、図２６に示す様に、鮮鋭度を上げたい対象物（血管等）の主な周波数成分が中周波数成分であり、鮮鋭度を落としたい非対象物（ノイズ等）の主な周波数成分が高周波成分である場合、中周波数に対応する画像成分を増幅することで血管などの鮮鋭度を選択的に上げることが可能となる。ここで、図２６は、対象物と非対象物の各周波数分布を示した図であり、横軸が周波数、縦軸が対象物及び非対象物の各周波数成分の出現頻度を示す。
【００８３】
しかし、非対象物と対象物の各周波数分布に重なりあう領域が存在し、中周波数帯の画像成分を一律に増ずると非対象物の強調も起きてしまう。但し、図２７の実線に示す様に、中周波数帯の画像成分の絶対値として対象物の画像成分は絶対値の大きい方に偏在し、非対象物の画像成分は絶対値の小さい方に偏在する。ここで、図２７は、中周波数帯の画像成分中の対象物と非対象物の各成分の出現頻度の関係を示す図であり、横軸が画像成分の絶対値、縦軸が出現頻度である。このため、対象物の成分を増加する場合に、ノイズ成分が多く含有される絶対値の範囲（例えば、閾値ＳＬ１未満の範囲）に対し対象物の成分を多く含む絶対値の範囲の画像成分を相対的に増加することで、非対象物の成分を強調することなく対象物の鮮鋭度を選択的に上げることができる。
【００８４】
さらに、図２７の破線に示す様に、より低い周波帯の画像成分では画像成分中に含まれる非対象物の成分の絶対値が大きくなる傾向があるため、より低周波になるに従い閾値ＳＬ１を大きくすることにより、非対象物の成分をより効果的に抑えることができる。このことより、閾値としては図２８に示す様に、より低い周波数帯になるに従い閾値を大きくすることが、対象物を選択的に強調するには効果的である。ここで、図２８は、周波数帯の周波数と閾値との関係を示し、横軸が周波数、縦軸が閾値の値を示している。なお、図２８では線形的に閾値を変更しているが、非線形であってももちろんよい。
【００８５】
また、例えば中周波数帯の画像成分には、低周波数帯、高周波数帯の成分も含まれる（即ち、他の周波数帯成分の漏れ）。この場合に、目的とする周波数帯（中周波帯）の画像成分に含まれる他の周波数帯（低周波数帯、高周波数帯）の成分の絶対値は比較的小さな値として現れる。そこで、絶対値の小さい範囲（例えば閾値ＳＬ３以下の範囲）の画像成分の絶対値を相対的に抑制することで、他周波数帯成分の漏れの影響を抑制でき、目的とする周波数帯の成分を強調することができる。また、目的周波数帯に含まれる他周波数帯の成分の絶対値はより低い周波帯に行くに従い大きくなる傾向がある。そこで、より低い周波帯に行くに従い、閾値Ｔｈを大きくすることで、より有効に他の周波数帯の成分の影響、すなわち他周波数帯成分の漏れの影響を除去又は抑制することができる。
【００８６】
図２４に示す変換曲線は図２３に示すそれと同様の効果を狙ったものであり、閾値ＳＬ３、ＳＬ４以下の成分（出力係数）を０としている点は同様であるが、かかる変換曲線は変換曲線の立ち上がりが出力係数０から始まるようになっている点において異なる。
【００８７】
図２５に示す変換曲線は画像成分の周波数帯域に応じて変換曲線の傾きが異なるものであるが、図２３と同様な効果を有する。かかる変換曲線は目的とする周波数帯の成分は増加するように変換する曲線形（傾きが相対的に大）とし、他の周波数帯の画像成分は減じる様に変換する曲線形（傾きが相対的に小）としている。このことにより、目的とする周波数帯の画像成分は相対的に強調され、目的外の周波数帯の画像成分は相対的に抑制される。従って、目的周波数帯の画像成分のみを増加する場合より有効に目的とする周波数帯の画像成分が強調される効果を有するものである。目的とする周波数帯の成分の振幅は増加し、目的外の周波数帯の振幅は減少するので相対的に目的とする周波数帯の成分が強調されるためである。
【００８８】
なお、ＤＷＴ変換部１７１で原画像を各周波数帯毎の画像成分に分解した（ステップ１２０６）後、変換曲線作成部１７３は各周波数帯における画像成分の絶対値の平均値を算出し、この平均値に基づき閾値を決定するステップを設けても良い。例えば、各周波数帯における画像成分の絶対値の平均値の１０％を閾値と定めても良い。かかるステップを設けることで、周波数帯毎の画像成分に基づき閾値を決定することができ、入力画像の成分の大きさの変動の影響を受けず、安定した処理を行うことができる。
【００８９】
一方、変換曲線作成部１７３は例えば図２９乃至図３１に示す変換曲線を作成する（ステップ１２０７）ことも考えられる。ここで、図２９乃至図３１は、変換曲線作成部１７３で作成された変換曲線の例を示す図であり、横軸が入力画像成分（入力係数）、縦軸が出力画像成分（出力係数）を示す。図２９において、閾値ＳＬ３又は閾値ＳＬ４は周波数帯毎に異なる閾値に構成したものである。閾値には、例えば、ＳＬ３＜ＳＬ４の関係があり、より低い周波数の画像成分を変換する場合に、より閾値が大きくなるように構成されている。
【００９０】
このような変換曲線は、大きな絶対値を有する画像成分の絶対値を０とすると共に、それ以外の画像成分の絶対値を増加するものである。
【００９１】
例えば、図３２に示すように、鮮鋭度を上げたい対象物（血管等）の主な周波数成分が中周波数成分であり、鮮鋭度を落としたい非対象物（臓器等）の主な周波数成分が低周波成分である場合に、中周波数に対応する画像成分を増幅することで血管などの鮮鋭度を上げることが可能となる。ここで、図３２は、対象物と非対象物の各画像成分の周波数分布を示した図であり、横軸が周波数、縦軸が対象物及び非対象物の各周波数成分の出現頻度を示す。
【００９２】
しかし、図３２に示すように、非対象物と対象物の周波数成分に重なりあう領域が存在し、中周波数帯の画像成分を一律に増ずると非対象物の強調も起きてしまう。但し、図３３の実線に示すように、中周波数帯の画像成分の絶対値として対象物の画像成分は絶対値の小さい方に偏在し、非対象物の画像成分は絶対値の大きい方に偏在する。ここで、図３３は、中周波帯の画像成分中の対象物と非対象物の出現頻度の関係を示す図であり、横軸が画像成分の値（絶対値）、縦軸が出現頻度である。このため、対象物の中周波数帯の成分を増加する場合に、非対象物の成分が多く含有される絶対値の範囲（例えば閾値ＳＬ３以上の範囲）の絶対値を有する画像成分の絶対値を相対的に減ずるように変換することで非対象物の画像成分の強調を抑制することができる。また、対象物の成分を多く含む絶対値範囲の絶対値を有する画像成分を相対的に増加させることで対象物の鮮鋭度を選択的に上げることができる。
【００９３】
さらに、図３３の破線で示すように、より低い周波数帯の画像成分では画像成分中に含まれ非対称物の成分の絶対値が大きくなる傾向がある。従って、より低周波になるに従い閾値ＳＬ３を大きくすることにより、非対象物の成分を相対的に抑制し、対象物の成分を相対的に強調することができる。このことより、閾値としては図３４に示す様に、より低い周波数帯になるに従い閾値を大きくすることが、対象物を選択的に強調するには効果的である。ここで、図３４は、周波数帯の周波数と閾値との関係を示し、横軸が周波数、縦軸が閾値の値を示している。なお、図３４では線形的に閾値を変更しているが、非線形であってもよい。
【００９４】
また、画像中のエッジ部分（例えば人体では骨の縁、金属片（ペースメーカー等）の縁）を構成する周波数成分は低周波から高周波まで広い範囲の周波数成分を含む。また、その周波数成分の振幅が大きいため、対応する画像成分（周波数係数）も比較的大きな値を有する。そこで、図２９乃至図３１に示すような変換曲線を用いて、所定の周波数帯域の画像成分の所定絶対値（閾値）以上の絶対値を有する画像成分を相対的に抑制する又は不変とすることは画像中のエッジ部分にオーバーシュートなどのアーティファクトが生じるのを抑制することにもなる。
【００９５】
図３０に示す変換曲線は一定閾値ＳＬ３以下の画像成分を強調している。また、一定閾値ＳＬ３以上の画像成分は一定閾値ＳＬ３以下の画像成分に比し相対的に抑制するか又は値を変換しないような曲線形にしたものである。これにより対象物の画像成分は強調されるものの、非対象物の画像成分は相対的に抑制され、又は変更されないようにすることができる。また、上述したようにエッジ部分に相当する画像成分を変更しないので、オーバーシュートなどのアーティファクトが生じるのを抑制することもできる。さらに、図３０の変換曲線を、その両端を除き微分連続（傾きが連続）とすることにより、偽輪郭の発生を確実に抑えるなど、より自然な処理後画像を得ることができる。
【００９６】
図３１に示す変換曲線は図２９と同様の効果を奏するものであるが、変換曲線が０に減ずるまでに一定幅を持たせたものである。これにより、閾値以上の絶対値を有する画像成分をなだらかに減少することが可能であり、処理後の画像がより自然となる効果がある。また、変換曲線を、その両端を除き微分連続（傾きが連続）としており、偽輪郭の発生等を抑制し、より自然な処理後画像を得ることができる。
【００９７】
以上のことにより、本来目的とする周波数帯の画像成分は相対的に強調され、補以来目的外の周波数帯の画像成分は相対的に抑制される。よって、所定の周波数帯の画像成分を一律に増加する場合より、目的とする対象物の画像成分を効果的に強調することができる。目的とする周波数帯の画像成分の振幅は相対的に増加し、目的外の周波数帯の画像成分の振幅は相対的に減少するので、相対的に目的とする周波数帯すなわち目的とする対象物の画像成分が強調されるためである。
【００９８】
なお、ＤＷＴ変換部１７１が原画像を周波数帯毎の画像成分に分解（ステップ１２０６）した後、変換曲線作成部１７３は各周波数帯における画像成分の絶対値の平均値を算出し、この平均値に基づき閾値を決定するステップを設けても良い。例えば、各周波数帯における画像成分の絶対値の平均値の７０％を閾値と定めても良い。かかるステップを設けることで、周波数帯毎の画像成分に基づき閾値を決定することができるため、入力画像の成分の大きさの変動の影響を受けず、安定した処理を行える効果がある。
【００９９】
次に、成分変換部１７５は変換曲線作成部１７３で作成された変換曲線に従い、所定の周波数帯の画像成分を変換する（ステップ１２０８）。なお、変換された各周波数帯の画像成分はメモリ１２０に格納される。そして、逆ＤＷＴ変換部１７７は逆離散ウェーブレット変換を以下のように行う（ステップ１２０９）。メモリ１２０に記憶された変換された画像成分は逆ＤＷＴ変換部１７７により順次読み出されて逆ウェーブレット変換処理が行われ、再びメモリ１２０に書きこまれる。図１９に示すように、入力された画像成分は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。これらの処理は次に示す数式６及び数式７により行われる。
【０１００】
【数６】
0003793036.tif 000007
【０１０１】
【数７】
0003793036.tif 000008
【０１０２】
以上の処理により、変換後の係数に対する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。
【０１０３】
以上説明したように、実施例３では周波数帯毎に画像成分を、その絶対値に応じて抑制又は強調するように変換曲線を作成した。これによって、目的とする対象物を選択的に強調することができる。また、周波数帯毎に変換曲線の閾値を変更することで、他周波数帯の画像成分の漏れの影響を効果的に抑制することができる。さらに、目的とする周波数帯における目的とする対象物の画像成分を相対的に強調し、他の周波数帯の漏れ画像成分を相対的に抑制するように変換曲線を作成することにより、目的とする周波数帯の画像成分における目的とする対象物の画像成分を選択的に強調することができる。
【０１０４】
実施例４
以下、図１７、図３５及び図３６を参照するに、画像処理部１７０ａの動作における実施例３に対する変形例である画像処理方法ついて説明する。ここで、図３５は、本発明の一側面としての画像処理方法を示すフローチャートである。図３６は、図１７に示す画像処理装置１００ａの表示部１４０により出力される表示内容を例示的に示す図である。なお、図３６に示す表示部１４０により出力される表示内容の構成は図１６に示すそれと類似した構成であり、重複する説明は省略する。図３６において、Ｇ３（）及びＧ４（）は変換曲線を示し、ＳＬは閾値を示す。
【０１０５】
画像処理部１７０ａに転送された原画像は、まず特徴量抽出部１７９において解析され、その結果原画像から階調変換のための特徴量が算出される（ステップ１３００）。次に、原画像はＤＷＴ変換部１７１で離散ウェーブレット変換処理され、複数の周波数帯の画像成分に分解される（ステップ１３０５）。なお、ステップ１３０５は図２１に示すステップ１２０６と同様であるため、説明を省略する。原画像が各周波数帯毎の画像成分に分解された後、変換曲線作成部１７３は予め決められたパラメータに従い周波数帯毎の変換曲線を作成する（ステップ１３１０）。次に、成分変換部１７５はかかる変換曲線で画像成分を変換する。変換された後の各周波数帯の画像成分は逆ＤＷＴ変換部１７７で逆離散ウェーブレット変換され、画像が生成される。次に、生成された画像を階調変換部１８１で階調変換し、かかる変換された画像を領域１４３に表示する（ステップ１３１５）。
【０１０６】
次に、領域１４３に表示された画像の中のプロファイルを見たい水平ラインの位置を特定するパラメータを、領域１４６を利用して（操作パネルを介して）入力し、プロファイルの表示される水平ラインの位置を決定する。入力されたパラメータに基づいて所望のプロファイルを領域１４４に表示する（ステップ１３２０）。そして、オペレータは変換曲線を変更したいサブバンドを選択する（ステップ１３２５）。変換曲線作成部１７３は選択されたサブバンドに対応する変換曲線を作成し、作成された変換曲線を変換曲線Ｇ３（）として表示する（ステップ１３３０乃至１３３５）。
次に、かかるサブバンドに対応する画像成分を変換曲線で変換する（１３４０）。変換された各周波数帯毎の画像成分は逆ＤＷＴ変換部１７７で逆離散ウェーブレット変換され、画像が合成される（ステップ１３４５）と共に、かかる画像は階調変換部１８１で階調変換される。そして、階調変換後の画像は処理後画像として領域１４３に表示される（ステップ１３５０）。そして、処理後画像の予め指示された位置のプロファイルが領域１４４に表示される（ステップ１３５５）。
【０１０７】
この領域１４３に表示される処理後画像、表示される変換曲線Ｇ３（）、領域１４４に表示されるプロファイルをオペレータは観察することができる。なお、オペレータが変換曲線Ｇ３（）を変更したい場合（ステップ１３６０）は、領域１４１及び１４２を利用してパラメータを入力する（ステップ１３６５）。例えば、領域１４１の値を変更すると閾値ＳＬが変更される。また、領域１４２の値を変更すると、変換曲線Ｇ３（）の曲線形（傾き等）が変更される。例えば、傾きを減じた場合には変換曲線Ｇ３（）がＧ４（）に変更される。パラメータを変更した場合にはステップ１３３０乃至ステップ１３５５までの処理が繰り返される。
【０１０８】
そして、他のサブバンドのパラメータを変更したい場合（ステップ１３７０）には、ステップ１３２５からの処理を繰り返し、全ての変換曲線形を変更する必要がなければ処理を終了する。
【０１０９】
実施例４では処理後画像、画像のプロファイル、変換曲線形を表示することで処理結果と変換曲線（変換関数）との関係を視覚的又は直観的に把握することができる。さらに、変換曲線（変換関数）を変更することができるため、適切な又は所望の処理結果を得ることができる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、対象画像のうち目的とする周波数帯又は対象物の画像成分を効果的又は選択的に変換する画像処理装置及び方法、並びに、コンピュータプログラム及び記憶媒体を提供することができる。
【０１１１】
本発明の画像処理装置は、変換曲線作成部を有し、かかる作成部は所定の閾値を変更可能に作成することができる。よって、かかる画像処理装置は高周波成分を所定の閾値を境に異なる関数で変換することができ、目的とする周波数帯以外の高周波成分を抑制することができる。また、かかる画像処理装置は前記所定の閾値を設定することで、所望の周波数帯のみを選択的に変換することができる。よって、かかる画像処理装置は所望の高周波成分のみを効果的に強調することができ、画像の鮮鋭化に寄与する。その結果、本発明の画像処理装置はより自然な感じの処理後画像を得ることができる。
【０１１２】
更に、かかる画像処理装置は前記作成部により作成される所定の閾値を表示可能な表示部を有しても良い。かかる表示部は処理後画像及び所定の関数を表示することで、オペレータが視覚的に確認しながら画像処理を行うことができる。また、かかる画像処理装置は前記作成部により作成される前記所定の閾値を変更する入力部を有してもよい。かかる入力部は前記閾値を変更することができるので、適切な処理後画像が得られるように前記関数を変更することができる。これにより、かかる処理後画像はオペレータの所望とする通りの画像を得ることができる。例えば、かかる画像を診断に供する場合、医師の診断の正確性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の画像処理装置を示すブロック図である。
【図２】  本発明の一側面としての画像処理方法を示すフローチャートである。
【図３】  高周波成分を変換する変換曲線の例を示した図である。
【図４】  高周波成分を変換する変換曲線の例を示した図である。
【図５】  高周波成分を変換する変換曲線の例を示した図である。
【図６】  対象物と非対象物の周波数成分を示す図である。
【図７】  中周波数帯の高周波成分における対象成分と非対象成分の出現頻度を示す図である。
【図８】  高周波成分を変換する変換曲線の例を示した図である。
【図９】  高周波成分を変換する変換曲線の例を示した図である。
【図１０】  高周波成分を変換する変換曲線の例を示した図である。
【図１１】  高周波成分を変換する変換曲線の例を示した図である。
【図１２】  対象物と非対象物の周波数成分を示す図である。
【図１３】  中周波数帯の高周波成分における対象成分と非対象成分の出現頻度を示す図である。
【図１４】  閾値とマスクサイズの関係を示す図である。
【図１５】  本発明の別の画像処理方法を示すフローチャートである。
【図１６】  図１に示す画像処理装置の表示部に出力される表示内容を例示的に示す図である。
【図１７】  本発明の別の画像処理装置を示すブロック図である。
【図１８】  図１７に示すＤＷＴ変換部を構成可能な回路を例示的に示した図である。
【図１９】  図１７に示す逆ＤＷＴ変換部を構成可能な回路を例示的示した図である。
【図２０】  本発明の別の画像処理方法を示すフローチャートである。
【図２１】  図２０に示す周波数帯毎の画像成分を変換する処理を示すフローチャートである。
【図２２】  ２次元の離散ウェーブレット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す図である。
【図２３】  変換曲線作成部で作成された変換曲線及び閾値の例を示す図である。
【図２４】  変換曲線作成部で作成された変換曲線及び閾値の例を示す図である。
【図２５】  変換曲線作成部で作成された変換曲線及び閾値の例を示す図である。
【図２６】  対象物と非対象物の周波数分布を示した図である。
【図２７】  中周波数帯の画像成分中の対象物と非対象物の出現頻度の関係を示す図である。
【図２８】  周波数帯と閾値の関係を示した図である。
【図２９】  変換曲線作成部で作成された変換曲線及び閾値の例を示す図である。
【図３０】  変換曲線作成部で作成された変換曲線及び閾値の例を示す図である。
【図３１】  変換曲線作成部で作成された変換曲線及び閾値の例を示す図である。
【図３２】  対象物と非対象物の周波数分布を示した図である。
【図３３】  中周波帯の画像成分中の対象物と非対象物の出現頻度の関係を示す図である。
【図３４】  周波数帯と閾値の関係を示す図である。
【図３５】  本発明の別の画像処理方法を示すフローチャートである。
【図３６】  図１７に示す画像処理装置の表示部に出力される表示内容を例示的に示す図である。
【符号の説明】
１００          画像処理装置
１００ａ        画像処理装置
１１０          ＣＰＵ
１２０          メモリ
１３０          操作パネル
１４０          表示部
１５０          前処理部
１６０          データ収集部
１７０          画像処理部
１７０ａ        画像処理部
１９０          撮像部
【図１】
0003793036.tif 000009
【図２】
0003793036.tif 000010
【図３】
0003793036.tif 000011
【図４】
0003793036.tif 000012
【図５】
0003793036.tif 000013
【図６】
0003793036.tif 000014
【図７】
0003793036.tif 000015
【図８】
0003793036.tif 000016
【図９】
0003793036.tif 000017
【図１０】
0003793036.tif 000018
【図１１】
0003793036.tif 000019
【図１２】
0003793036.tif 000020
【図１３】
0003793036.tif 000021
【図１４】
0003793036.tif 000022
【図１５】
0003793036.tif 000023
【図１６】
0003793036.tif 000024
【図１７】
0003793036.tif 000025
【図１８】
0003793036.tif 000026
【図１９】
0003793036.tif 000027
【図２０】
0003793036.tif 000028
【図２１】
0003793036.tif 000029
【図２２】
0003793036.tif 000030
【図２３】
0003793036.tif 000031
【図２４】
0003793036.tif 000032
【図２５】
0003793036.tif 000033
【図２６】
0003793036.tif 000034
【図２７】
0003793036.tif 000035
【図２８】
0003793036.tif 000036
【図２９】
0003793036.tif 000037
【図３０】
0003793036.tif 000038
【図３１】
0003793036.tif 000039
【図３２】
0003793036.tif 000040
【図３３】
0003793036.tif 000041
【図３４】
0003793036.tif 000042
【図３５】
0003793036.tif 000043
【図３６】
0003793036.tif 000044