(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の階調変換曲線を用いる第１の階調変換処理を原画像データに対して行い、前記第１の階調変換曲線の傾きに基づき高周波成分の大きさを変更する処理を前記第１の階調変換処理後の原画像データに対して行う画像処理手段と、
前記画像処理後の原画像データに対し第２の階調変換曲線を用いる第２の階調変換処理を行うための階調変換処理手段と、
前記第１及び第２の階調変換曲線を合成した複合階調変換曲線を表示する表示手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、前記第１の階調変換曲線画像を用いて階調変換処理を行った前記原画像データを平滑化する平滑化手段と、
前記平滑化手段で平滑化された画像データを前記階調変換処理を行った前記原画像データから減算して高周波成分を算出する手段と、
前記高周波成分を前記第１の階調変換曲線の傾きに基づいて変更する手段と、
前記変更された高周波成分を前記階調変換処理を行った前記原画像データに加算する手段とを有することを特徴とする請求項１の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像処理手段は、前記第１の階調変換曲線画像を用いて階調変換処理を行った前記原画像データを、複数の周波数帯域の成分に分解する周波数変換手段と、
前記複数の周波数帯域のうち所定の高周波帯域の成分を前記第１の階調変換曲線の傾きに基づいて変更する周波数成分変換手段と、
前記周波数成分変換手段で変更された後の複数の周波数帯域の成分に基いて画像を生成する逆周波数変換手段とを有することを特徴とする請求項１の画像処理装置。
【請求項４】
前記周波数変換手段は離散ウェーブレット変換を行うことを特徴とする請求項３の画像処理装置。
【請求項５】
前記周波数成分変換手段は前記所定の高周波帯域の成分のうち所定の絶対値を超える絶対値を有する周波数成分を実質的に不変とすることを特徴とする請求項３乃至４の画像処理装置。
【請求項６】
第１の階調変換曲線を用いる第１の階調変換処理を原画像データに対して行い、前記第１の階調変換曲線の傾きに基づき高周波成分の大きさを変更する処理を前記第１の階調変換処理後の原画像データに対して行う画像処理工程と、
前記画像処理後の原画像データに対し第２の階調変換曲線を用いる第２の階調変換処理を行うための階調変換処理工程と、
前記第１及び第２の階調変換曲線を合成した複合階調変換曲線を表示する表示工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れかに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を記録したコンピュータ読出可能な記憶媒体。
【請求項８】
請求項６に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を記録したコンピュータ読取可能な記憶媒体。
【請求項９】
請求項１乃至５の何れかに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１０】
請求項６に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、画像の階調変換処理を行う画像処理装置、画像処理方法、記憶媒体及びプログラムに関し、特に画像のダイナミックレンジを変更する処理と階調変換処理とを複合的に行い、あるいは階調変換曲線の形状を簡易に変更することのできる画像処理装置、画像処理方法、記憶媒体及びプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタル技術の進歩により放射線画像をデジタル画像信号（以後デジタル画像信号を構成する画素の値を画素値と呼ぶ）に変換し、該デジタル画像信号に画像処理を行いＣＲＴ等に表示、あるいはフィルムに出力することが行われている。ところで、放射線画像が撮影された場合、変換されたデジタル画像信号を、CRT表示あるいはフィルム出力に適した画像にするため、階調変換処理するのが一般的である。また、CRT表示あるいはフィルム出力に適した画像にするため、ダイナミックレンジ圧縮処理を行うことがある。
【０００３】
この様なダイナミックレンジ圧縮処理を行う方法として、ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６２６Medicine XIV /PACSIV（１９８６）に記載される方法がある。この方法は処理後の画素値ＳD、オリジナル画素値（入力画素値）Ｓorg、オリジナル画像（入力画像）の低周波画像の画素値ＳUS、定数Ａ，Ｂ，Ｃをもって（例えばＡ＝３、Ｂ＝０．７）
ＳD＝Ａ［Ｓorg−ＳUS］＋Ｂ［ＳUS）］＋Ｃ           （１）
なる式（１）で表わされるものである。この方法では高周波成分（第一項）、低周波成分（第二項）の重み付けを変えることが可能で、例えばＡ＝３、Ｂ＝０．７では高周波成分を強調し、かつ全体のダイナミックレンジを圧縮する効果が得られるものである。５人の放射線医により、処理なし画像と比較して診断に有効であるという評価が得られている。
【０００４】
また、特許第２５０９５０３号公報には、処理後の画素値ＳD、オリジナル画素値（入力画素値）Ｓorg、オリジナル画像（入力画像）の複数のＹ方向プロファイルの平均プロファイルＰｙと複数のＸ方向プロファイルの平均プロファイルＰｘをもって
ＳD＝Ｓorg＋Ｆ（Ｇ（Ｐｘ、Ｐｙ））            （２）
なる式（２）で表わされる方法が記載されている。ここで、関数F（ｘ）が有する特性について説明すると、まず、「ｘ＞Dth」ではF（ｘ）が「０」となり、「０≦ｘ≦Dth」ではF（ｘ）が切片を「Ｅ」、傾き「E/Dth」として単調減少するものであり、（３）式で示される。
F（x）＝E−（Ｅ／Ｄｔｈ）                  （３）
Ｐｙ＝（ΣＰｙｉ）／ｎ                      （４）
Ｐｘ＝（ΣＰｘｉ）／ｎ                      （５）
但し、（ｉ＝１〜ｎ）、Ｐｙｉ、Ｐｘｉはプロファイル。そして例えばＧ（Ｐｘ、Ｐｙ）は
Ｇ（Ｐｘ、Ｐｙ）＝max（Pｘ、Pｙ）         （６）
で示されるものである。この方法では低周波画像の画素値でDｔｈ以下の濃度レンジが圧縮されるものである。
【０００５】
また、特許第２５０９５０３号公報の方法と同様な方法が「日本放射線技術学会雑誌 第４５巻第８号１９８９年８月 １０３０頁 阿南ほか」の方法である。この方法は処理後の画素値ＳD、オリジナル画素値（入力画素値）Ｓorg、オリジナル画像（入力画像）をマスクサイズＭ×Ｍ画素で移動平均をとった時の平均画素値ＳUS、単調減少関数ｆ（Ｘ）をもって、
ＳD＝Ｓorg＋ｆ（ＳUS）          （７）
ＳUS＝ΣＳorg／Ｍ2              （８）
なる（７）、（８）式で表わされるものである。（２）式と低周波画像の作成方法が異なり、（２）式では１次元データで低周波画像を作成していたのに対し、２次元データで低周波画像を作成するものである。この方法も低周波画像の画素値でDth以下の濃度レンジを圧縮するものである。
【０００６】
また、特許第２６６３１８９号公報には処理後の画素値ＳD、オリジナル画素値（入力画素値）Ｓorg、オリジナル画像（入力画像）をマスクサイズＭ×Ｍ画素で移動平均をとった時の平均画素値ＳUS、単調増加関数ｆ１（Ｘ）をもって、
ＳD＝Ｓorg＋ｆ１（ＳUS）          （９）
ＳUS＝ΣＳorg／Ｍ2              （１０）
なる（９）、（１０）式で表わされるものである。
【０００７】
ここで、関数ｆ１（ｘ）が有する特性について説明すると、まず、「ｘ＜Dth」ではｆ１（ｘ）が「０」となり、「Dth≦ｘ」ではｆ１（ｘ）が切片を「Ｅ」、傾き「E/Dth」として単調減少するものであり、（１１）式で示される。
ｆ１（x）＝E−（Ｅ／Ｄｔｈ）ｘ                （１１）
この方法は、低周波画像の画素値Dth以上の濃度値を圧縮するものであり、そのアルゴリズムは「日本放射線技術学会雑誌 第４５巻第８号１９８９年８月 １０３０頁 阿南ほか」の方法と実質的に変わらない。
【０００８】
これらのダイナミックレンジ圧縮処理方法は、低周波画像の振幅を調整するものであり、低周波成分の階調変換ととらえることができる。また、通常、ダイナミックレンジ圧縮処理を行った後の画像にさらに階調変換処理を行うのが普通である。
【０００９】
この場合、階調変換後の画像の画素値をＹ、原画像の画素値をＸとした場合に（１２）式に示すような階調変換の式に従い、階調変換処理を行う。このデジタル画像Ｘと階調変換後の画像Ｙの関係を記述する関数Ｆ（）を以後、階調変換曲線と呼ぶことにする。
Ｙ＝Ｆ（Ｘ）                              （１２）
階調変換曲線を既述する関数形Ｆ（）は複数のパラメータからなる数式で表現され、例えば（１３）式で表される。ここで、a,b,c,d,e,fは階調変換曲線（１３）を規定するパラメータである。
【００１０】
【外１】
0003814491.tif 000002
0003814491.tif 000003
従来の画像処理装置ではこれらの複数のパラメータを調整する事で階調変換曲線の形状（傾き等）を変更している。
【００１１】
また、階調変換処理後の画像において、注目領域の画像領域のコントラストを上げたり、被写体の画像全体がＣＲＴやフィルム上で観察しやすいように階調を変更することが要求される。このため、階調変換曲線の形状（傾き等）は、被写体画像の種類、特徴又は画素値範囲等に応じて自在に調整できることが好ましい。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像処理装置では、階調変換処理とダイナミックレンジ圧縮処理をそれぞれ独立した処理としてとらえており、ダイナミックレンジ圧縮の処理効果が階調変換処理後の画像にどのように反映されるか理解しがたいという問題がある。そのため、階調変換処理を考慮したダイナミックレンジ圧縮処理のパラメータ調整が困難であるという問題がある。
【００１３】
また、移動平均を用いた周波数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が生じるという問題がある。
【００１４】
さらに、従来の画像処理装置では、階調変換曲線の曲線形を変更するのに、階調変換曲線を記述する複数のパラメータの調整を行わなければならず、目的とする曲線形を得るのが困難であるという問題がある。例えば（１３）式ではパラメータa,b,c,d,e,fを適切に調整しなければならない。そのため、階調変換曲線の曲線形を簡易には調整できない。さらには、パラメータを調整しても、特定の濃度又は画素値範囲に対して所望の階調変換曲線形状（傾き等）を設定するといったことができない場合もある。
【００１５】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、階調変換処理の特性または階調変換処理後の画像をも考慮して、ダイナミックレンジを変更する処理のパラメータを容易に設定できる画像処理装置、画像処理方法、記憶媒体及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１６】
また、所定の階調変換曲線または多数のパラメータで記述される階調変換曲線に対し、その曲線形を容易に変換できる画像処理装置、画像処理方法、記憶媒体及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、画像に対し第１の階調変換曲線を用いる第１の階調変換処理を含む所定の画像処理を実質的に行うための画像処理手段と、画像に対し第２の階調変換曲線を用いる第２の階調変換処理を行うための階調変換処理手段と、前記第１及び第２の階調変換曲線を合成した複合階調変換曲線を表示する表示手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
第２の発明は、前記第１の発明において、前記画像処理手段は画像のダイナミックレンジまたは部分的画素値範囲を変更するために前記第１の階調変換処理を行う第１の階調変換手段と、該第１の階調変換曲線に基づいて画像の高周波成分を変更する高周波成分変更手段とから構成されることを特徴とする。
【００１９】
第３の発明は、前記第２の発明において、前記高周波成分変更手段は画像を複数の周波数帯域の成分に分解する周波数変換手段と、前記複数の周波数帯域のうち所定の高周波帯域の成分を前記第１の階調変換曲線に基づいて変更する周波数成分変換手段とから構成されることを特徴とする。
【００２０】
第４の発明は、前記第２の発明において、前記高周波成分変更手段は画像を複数の周波数帯域の成分に分解する周波数変換手段と、前記複数の周波数帯域のうち所定の高周波帯域の成分を前記第１の階調変換曲線に基づいて変更する周波数成分変換手段と、前記周波数成分変換手段で変更された後の複数の周波数帯域の成分に基いて画像を生成する逆周波数変換手段とから構成されることを特徴とする。
【００２１】
第５の発明は、前記第３又は４の発明において、前記周波数変換手段は離散ウェーブレット変換を行うことを特徴とする。
【００２２】
第６の発明は、前記第３乃至５の発明において、周波数成分変換手段は前記所定の高周波帯域の成分のうち所定の絶対値を超える絶対値を有する周波数成分を実質的に不変とすることを特徴とする。
【００２３】
第７の発明は、前記第１乃至６の発明において、前記画像処理手段の前記第１の階調変換曲線は折れ線状の形状を呈し得る曲線であって、前記第１の階調変換曲線を構成する所定の線分の傾き及び／又は折れ曲がり起点を変更可能であることを特徴とする。
【００２４】
第８の発明は、前記第７の発明において、折れ線状の形状を呈し得る前記第１の階調変換曲線は、その両端を除き、その傾きが連続であることを特徴とする。
【００２５】
第９の発明は、前記第１乃至８の発明において、前記画像処理手段及び前記階調変換処理手段を用いて処理された画像の画像データを表示する手段と、前記画像処理手段の画像処理パラメータを変更するための入力手段とをさらに有することを特徴とする。
【００２６】
第１０の発明は、前記第９の発明において、前記画像処理パラメータは前記第１の階調変換曲線を変更するためのパラメータであることを特徴とする。
【００２７】
第１１の発明は、前記第２乃至６の発明において、前記高周波成分変更手段の処理パラメータを変更するための入力手段を有することを特徴とする。
【００２８】
第１２の発明は、前記第１乃至１１の発明において、前記複合階調変換曲線及び前記第２の階調処理曲線を表示する手段を有することを特徴とする。
【００２９】
第１３の発明は、前記第１乃至１２の発明において、前記第１の階調変換処理により変更される画像のダイナミックレンジまたは部分的画素値範囲に関わる画像領域情報を、前記画像処理手段及び前記階調変換処理手段により処理された処理済み画像と共に、かつ該処理済み画像上に表示することを特徴とする。
【００３０】
第１４の発明は、前記第１３の発明において、前記画像領域情報は、折れ線状の形状を呈し得る前記第１の階調変換処理曲線を構成する所定の線分の折れ曲がり起点に対応する前記処理済み画像の領域であることを特徴とする。
【００３１】
第１５の発明は、画像に対し第１の階調変換曲線を用いる第１の階調変換処理を含む所定の画像処理を実質的に行うための画像処理工程と、画像に対し第２の階調変換曲線を用いる第２の階調変換処理を行うための階調変換処理工程と、前記第１及び第２の階調変換曲線を合成した複合階調変換曲線を表示する表示工程とを有することを特徴とする。
【００３２】
第１６の発明は、前記第１乃至１４の発明の何れか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を記録したコンピュータ読出可能な記憶媒体であることを特徴とする。
【００３３】
第１７の発明は、前記第１５の発明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を記録したコンピュータ読取可能な記憶媒体であることを特徴とする。
【００３４】
第１８の発明は、前記第１乃至１４の発明の何れか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であることを特徴とする。
【００３５】
第１９の発明は、前記第１５の発明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であることを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１の画像処理装置を適用したＸ線撮影装置１００を示す。すなわち、Ｘ線撮影装置１００は、画像処理機能を有するものであり、前処理回路１０６、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０、画像処理回路１１１を備えており、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受されるように構成されている。
【００３８】
また、Ｘ線撮影装置１００は、前処理回路１０６に接続されたデータ収集回路１０５と、データ収集回路１０５に接続された２次元Ｘ線センサ１０４及びＸ線発生回路１０１とを備えており、これらの各回路はＣＰＵバス１０７にも接続されている。
【００３９】
１１１は画像処理回路の構成を示すブロック図であり、図において、１１２は原画像を階調変換する補助曲線を作成するとともに該補助曲線で原画像の階調変換を行う補助曲線作成回路であり、１１３は原画像の高周波成分を作成し、該高周波成分を補助曲線作成回路１１２の曲線形及び入力回路１１５で入力されるパラメータに基づき変換して、補助曲線作成回路１１２で階調変換された画像に足し込む高周波成分調整回路であり、１１４は高周波成分調整回路１１３で高周波成分を足し込まれた画像の階調変換を行うための階調変換曲線を作成するとともに階調変換処理を行う階調変換曲線作成回路であり、１１５は補助曲線作成回路１１２で作成される補助曲線及び高周波成分調整回路１１３で足し込まれる高周波成分の量を調整するパラメータを入力する入力回路であり、１１６は補助曲線作成回路１１２で作成された補助曲線及び階調変換曲線作成回路１１４で作成された階調変換曲線の複合形及び画像処理後の画像を表示する表示器（表示手段）である。
【００４０】
図２及び３はこの実施の形態１の処理の流れを示すフローチャートである。図４は表示器１１６で表示される画像の１例であり、４０１が画像処理を行う対象となる画像に対し画像処理を施した後の画像処理後の画像を示す。４０２は補助曲線作成回路１１２で作成される補助曲線を作成するために必要なパラメータのひとつである起点濃度値に対応する画像領域（画素）を所定の画素値で示したものであり、ここでは曲線状になっている。４０３は階調変換曲線作成回路１１４で作成される階調変換曲線であり、４０４は該階調変換曲線と補助曲線作成回路１１３で作成される補助曲線を複合的に表した曲線形（合成曲線形）である。例えば、このグラフにおいては横軸が原画像の画素値、縦軸が階調変換処理後の濃度を示す。
【００４１】
４０５、４０６、４０７は入力回路１１５が、補助曲線作成回路１１２で補助曲線を作成するために必要なパラメータ及び高周波成分調整回路１１３で高周波成分を足し込む強さを調整するパラメータを入力するために用いられるパラメータを表示し調整するための図表であり、４０５はフィルム上の濃度に対応する起点濃度を示し、４０６は補助曲線の傾きを示し、４０７は高周波成分を足し込む強さを示す。
【００４２】
図５は、補助曲線作成回路１１２で作成される補助曲線５０１を示す図であり、４０５で入力された起点濃度（折れ線の折れ曲がり起点の濃度）１．０に対応する画素値以下の領域について、４０６で入力された傾きパラメータに応じた傾きに設定して作成された曲線を示す。
【００４３】
図６は補助曲線作成回路１１２で作成される補助曲線の例を示し、図７はそれらの補助曲線と階調変換曲線作成回路１１４で作成された階調変換曲線の複合形を示す図である。図８は補助曲線作成回路１１２で作成される補助曲線の例を示し、図９はそれらの補助曲線と階調変換曲線作成回路１１４で作成された階調変換曲線の複合形を示す図である。
【００４４】
上述のようなＸ線撮影装置において、まず、メインメモリ１０９は、CPU１０８での処理に必要な各種のデータなどが記憶されるものであると共に、CPU１０８の作業用ワークメモリとしても機能する。
【００４５】
CPU１０８は、メインメモリ１０９を用いて、操作パネル１１０からの操作にしたがった装置全体の動作制御等を行う。これによりＸ線撮影装置１００は、以下のように動作する。
【００４６】
まず、Ｘ線発生回路１０１は、被検査体１０２に対してＸ線ビーム１０２を放射する。
【００４７】
Ｘ線発生回路１０１から放射されたＸ線ビーム１０２は、被検査体１０３を減衰しながら透過して、２次元Ｘ線センサ１０４に到達する。2次元Ｘ線センサ１０４はＸ線画像を検出し、画像情報としての電気信号を出力する。ここでは、2次元Ｘ線センサ１０４から出力されるＸ線画像を、例えば人体部画像等とする。
【００４８】
データ収集回路１０５は、2次元Ｘ線センサ１０４から出力された電気信号を所定の電気信号に変換して前処理回路１０６に供給する。前処理回路１０６は、データ収集回路１０５からの信号（Ｘ線画像信号）に対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。この前処理回路１０６で前処理が行われたＸ線画像信号は原画像として、CPU１０８の制御により、CPUバス１０７を介して、メインメモリ１０９、画像処理回路１１１に転送される。
【００４９】
次に画像処理回路１１１の動作について、図２、３の処理の流れに従い説明する。
【００５０】
前処理回路１０６で処理された原画像ｆ（ｘ、ｙ）を、ＣＰＵ１０８の制御によりＣＰＵバス１０７を介して受信した階調変換曲線作成回路１１５は、階調変換曲線F()を作成し、（１０１）式で示すように原画像ｆ（ｘ、ｙ）を階調変換する（ｓ２０１）。
Ｐ（ｘ，ｙ）＝Ｆ（ｆ（ｘ、ｙ））                （１０１）
ここで、ｆ（ｘ、ｙ）は原画像の画素値を示し、ｘ、ｙは原画像上の座標を示し、Ｐ（ｘ、ｙ）は階調変換処理後の画像の画素値を示す。ここで、基準階調変換曲線Ｆ（）の曲線形を例えば図４の４０３とする。
【００５１】
次に、表示器１１６は階調変換処理後の画像Ｐ（ｘ、ｙ）を表示し、これを例えば４０１とする。さらに、表示器１１６は階調変換曲線４０３及びパラメータ入力用の図表を４０５，４０６、４０７等を表示する（ｓ２０２）。
【００５２】
次に、操作者は画像４０１を見て、階調を変換したい濃度領域、補助曲線の傾き及び高周波成分の足し込みの強さを調整するためのパラメータを入力回路１１５の制御により図表４０５，４０６、４０７を用いて入力する。ここで、例えば図表４０５，４０６、４０７等はグラフィカル・ユーザ・インタフェースとして機能し、マウスでクリックする等の操作により、パラメータの入力が行えるものとする。例えば、図表４０５の右矢印→をクリックすると、起点濃度が＋側に変更される。変更されたパラメータは数値（不図示）として、例えば矢印の右側に表示される。また、例えば、図表４０６の左矢印←をクリックするとガンマ（補助曲線の傾き）が−側に変更され、変更されたパラメータが例えば右矢印の右側に表示される。また、例えば、表示器がタッチパネルを含んで構成されている場合には、図表４０５，４０６及び４０７等の矢印を直接指先で触れることによってもパラメータを変更することができる。これらの制御は入力回路１１５で行われており、変更されたパラメータは入力回路１１５に取り込まれる（ｓ２０３）。
【００５３】
次に、入力回路１１５に取り込まれたパラメータから補助曲線作成用のパラメータを計算する。例えば、起点濃度１．０が入力回路１１５に取り込まれた場合には、階調変換曲線４０３の階調変換関数（階調変換特性）から（１０２）式で示すように対応する画素値を算出する（ｓ２０４）。
Ｘ＝Ｆ-1（Ｙ）                             （１０２）
ここで起点濃度１．０に対応する画素値を（１０２）式で算出した値を例えばＸ１とする。
【００５４】
次に、補助曲線作成回路１１２では入力回路１１５で算出されたパラメータに従い（１０３）に従う補助曲線を作成する（ｓ２０５）。
【００５５】
Ｙ＝Ｇ（Ｘ）                              （１０３）
ここでＸが入力画素値でＹが出力画素値を示す。
【００５６】
ここでＧ（）の補助曲線の具体的曲線形を（１０４）、（１０５）式に示す。
【００５７】
画素値Ｘ＞Ｘ１の画素値領域では
Ｙ＝Ｘ                                      （１０４）
画素値Ｘ≦Ｘ１では
Ｙ＝Ａ（ｐ１）×Ｘ＋Ｂ（Ｘ１）              （１０５）
ここに、Ａ（）は入力回路１１５で図表４０６から取り込まれたパラメータＰ１から例えば（１０６）式に示すような線形式で決まる値であり、パラメータｐ１により補助曲線の傾きが変更される。尚、Ｃは定数である。
Ａ（ｐ１）＝Ｃ×ｐ１                         （１０６）
次にＢ（）は計算回路１１５で算出されたＸ１に基づき、例えば、（１０７）式に示すように計算される。
Ｂ（Ｘ１）＝（１−Ａ（ｐ１））×Ｘ１         （１０７）
ここで例えば起点濃度１．０以下の画像領域のダイナミックレンジ（濃度又は画素値範囲）を変更する場合で、例えばＡ（ｐ１）＝０．５の場合の補助曲線が図５の５０１である。起点濃度に対応する画素値Ｘ１以下の画素値に対する補助曲線の傾きがＡ（ｐ１）となる。補助曲線を傾きの異なる２直線で規定し、一方の直線を、原点を通過する傾き１の直線とし、他方の直線を２つのパラメータ（起点濃度と傾き（ガンマ））で規定される直線としたため、２つのパラメータの調整により容易に補助曲線の曲線形を変更することができる。
【００５８】
尚、ここでは説明簡易化のため補助曲線を２直線で作成したが、本出願人の出願に係る特開2000-276590号公報に開示される曲線形、すなわち２直線に円を内接することにより作成した曲線形にすること等により、補助曲線の微分値を連続とする（補助曲線の傾きが滑らかに変化する）方が好ましい。補助曲線の微分値が不連続であると、不連続点で偽輪郭等のアーティファクトが生じやすくなるからである。
【００５９】
次に、高周波成分調整回路１１３は高周波成分の調整を行う（ｓ２０６）。この処理の詳細を図３の処理の流れに従い、本出願人の出願に係る特開2000-101841号公報に開示される一方法を用いて説明する。具体的には、高周波成分調整回路１１３ではまず、補助曲線作成回路１１２で作成された補助曲線G( )を用いて（１０８）式に従う階調変換処理を行う（ｓ３００）。
ｆ１（ｘ、ｙ）＝Ｇ（ｆ（ｘ、ｙ））              （１０８）
ここで、ｆ１（ｘ、ｙ）は補助曲線での階調変換処理後の画像をあらわす。
【００６０】
次に、高周波成分調整回路１１３は（１０９）式に従い原画像ｆ（ｘ、ｙ）の平滑化画像ｆus（ｘ、ｙ）を作成する（ｓ３０１）。ここでｄはマスクサイズの大きさを示す定数である。
【００６１】
【外２】
0003814491.tif 000004
【００６２】
次に原画像の高周波成ｆｈ（ｘ、ｙ）を（１１０）式により算出する（ｓ３０２）。
ｆｈ（ｘ、ｙ）＝ｆ（ｘ、ｙ）−ｆus（ｘ、ｙ）      （１１０）
そして、高周波成分調整回路１１３では補助曲線の微係数（傾き）及び図表４０７で入力されるパラメータｐ３から高周波を足し込む係数ｃ（χ）を（１１１）式に従い計算する（ｓ３０３）。
【００６３】
【外３】
0003814491.tif 000005
0003814491.tif 000006
ｐ３＝１の場合には補助曲線を用いたダイナミックレンジ変更処理の前後で画像の高周波成分の振幅が変化しないものである。また、例えば低濃度領域の画像でノイズが目立つ場合等ではｐ３を１未満にすれば高周波成分の復元量が減りノイズなどが目立たない処理後画像が得られる。また、高周波成分をより強調したい場合にはｐ３を1より大きくすればよい。さらに、ｐ３＝０とした場合にはダイナミックレンジ変更処理は通常の階調変換処理と同一の効果を有することになる。
【００６４】
そして、高周波成分調整回路１１３は（１１２）式で示すように画像ｆ１（ｘ、ｙ）に高周波成分ｆｈ（ｘ、ｙ）を係数ｃ（χ）に基づいて足し込み、処理後画像ｆ２（ｘ、ｙ）を得る（ｓ３０４）。
ｆ２（ｘ、ｙ）＝ｆ１（ｘ、ｙ）＋ｃ（ｆ（ｘ、ｙ））×ｆｈ（Ｘ、ｙ）   （１１２）
そして、階調変換曲線作成回路１１４では（１１３）式に従い階調変換を行い階調変換後画像ｆ３（ｘ、ｙ）を得る（ｓ２０７）
ｆ３（ｘ、ｙ）＝Ｆ（ｆ２（ｘ、ｙ））           （１１３）
次に、階調変換曲線作成回路１１４は（１１４）式で示すような複合的な階調変換曲線Ｆ２（）を作成する。
Ｙ＝Ｆ２（χ）＝Ｆ（Ｇ（χ））                 （１１４）
例えば補助曲線５０１及び階調変換曲線４０３から（１１４）式に示すような階調変換曲線の複合形とした曲線が４０４である。
【００６５】
そして、表示器１１６は階調変換曲線４０３、複合階調変換曲線４０４、画像処理後の画像ｆ３（ｘ、ｙ）を表示する。また、表示器１１６は起点濃度（例えば１．０）に対応する画素値領域４０２を表示する（ｓ２０８）。
【００６６】
以上のように、階調変換曲線と複合階調変換曲線を表示することで、変更されるダイナミックレンジ（部分的な濃度又は画素値範囲）及び変更の程度が容易に把握できる。このため、ダイナミックレンジ（部分的な濃度又は画素値範囲）が変更される領域（部分的な濃度又は画素値範囲）及び変更される割合（程度）を適切に調整することができる。また、画像処理後の画像と複合階調曲線等を同時に表示することにより、画像の変更の程度又は処理後画像と、複合階調曲線等との関係が直接観察できることから、ダイナミックレンジ変更のためのパラメータ調整の操作を容易に行うことができる。また、画像中に起点濃度に対応した領域４０２を表示することにより、ダイナミックレンジ（部分的な濃度又は画素値範囲）の変更される起点濃度に対応した画像領域を画像中から正確に把握することができる。また、領域４０２及び階調変換曲線４０３，４０４を表示することにより、さらに的確なパラメータ調整を行うことができる。
【００６７】
操作者は表示される画像処理後の画像、領域４０２、階調変換曲線４０３、４０４等を見て、観察容易な画像または所望の画像が作成されている（yes）か否（no）かを判断して、所定の入力を行う。yesの場合には処理を終了し、noの場合にはさらにステップｓ２０３からの処理を繰り返すことができる（ｓ２０９）。尚、以上の画像処理の終了した画像データは必要に応じ所定の装置に転送され、記録、表示、記憶又は再転送されるが、通常の場合、図示されないプリンタによりフィルム等に記録される。
【００６８】
尚、以上の説明では起点濃度以下に対応する階調変換曲線の傾きを変更したが、起点濃度以上の階調変換曲線の傾きを変更することや、所定の起点濃度より低濃度側と所定の起点濃度より高濃度側の双方で階調変換曲線の傾きを変更すること等も同様の方法で行うことができるのはいうまでもない。
【００６９】
以上実施の形態１によれば、階調変換曲線と、ダイナミックレンジを変更するための補助曲線及び階調変換曲線の複合曲線とを表示することにより、ダイナミックレンジ変更処理と階調変換処理の関係を容易に把握することができ、ダイナミックレンジを変更するためのパラメータの調整が容易になるとともに、適切にダイナミックレンジ変更処理を行うことができる。
【００７０】
また、補助曲線のパラメータを変更する手段を備えるため、補助曲線の曲線形を容易に変更できるとともに、ダイナミックレンジ（部分的な濃度又は画素値範囲）を変更する領域（部分的な濃度又は画素値範囲）及び変更する程度を容易に変更することができる。さらに、高周波成分を足し込む強さを調整するパラメータを変更できる手段を備えるため、画像に応じて高周波成分の足し込みの強さを調整することができる。
【００７１】
また、補助曲線の傾きに依存して高周波成分の足し込みの強さを変化させることにより、ダイナミックレンジ変更処理を施した画像において同処理を施す前の画像の高周波成分の振幅を実質的に保存することができる。
【００７２】
また、画像処理後の画像、階調変換曲線及び複合階調変換曲線を同時に表示することにより、両階調変換曲線と画像処理後の画像との関係が容易に理解できるため、補助曲線を設定する操作が容易になり、観察しやすい所望の画像を容易に作成することができる。さらに、設定されたパラメータの値と画像処理内容との関係（例えば、画像処理後の画像における起点濃度の分布）を画像上に表示することにより、パラメータの値に対応した画像処理効果（例えば濃度又は画素値範囲が変更される画像領域）を直接的、視覚的又は直感的に把握できるため、パラメータ設定の操作を容易に又は迅速に行うことができる。
【００７３】
（実施の形態２）
以下、この発明の実施の形態２を説明する。
【００７４】
図１０は、この発明の実施の形態２による画像処理装置を適用したＸ線撮影装置１００の構成を示す図であり、実施の形態１と同様の構成要素及び処理については説明を省略する。
【００７５】
図１０において、１０１１は画像処理回路の構成を示すブロック図であり、１０１２は階調変換処理を行う基準となる階調変換曲線（以後、基準階調変換曲線）又は変更後の階調変換曲線を作成し、原画像の階調変換処理を行う階調変換曲線作成回路であり、１０１３は階調変換曲線作成回路１０１２で作成される階調変換曲線の曲線形を変更するための補助曲線を作成する補助曲線作成回路である。１０１４は補助曲線作成回路１１３で作成する補助曲線の曲線形を変更するためのパラメータを入力するための制御回路であり、１０１５は制御回路１０１４に付属する計算回路であり、制御回路１０１４で入力されたパラメータから、補助曲線作成回路１０１３で補助曲線を作成するために必要なパラメータを計算する計算回路である。１０１６は、基準階調変換曲線又は変更後の階調変換曲線で階調変換処理された画像、基準階調変換曲線及び／又は変更後の階調変換曲線、及び補助曲線作成回路に入力されるパラメータを図表化した図等を表示する表示器である。
【００７６】
図１１はこの実施の形態２の処理の流れを示すフローチャートである。図１２は表示器で表示される画像の１例であり、１２０１が階調変換処理を行う対象となる画像に対し階調変換処理を施した後の画像を示す。１２０２は補助曲線作成回路１０１３で作成される補助曲線を作成するために必要なパラメータの１つである起点濃度値に対応する画像領域（画素）を所定の画素値で示したものであり、ここでは曲線状になっている。１２０３は基準階調変換曲線、１２０４は補助曲線を用いて変更された階調変換曲線を示す。例えば、このグラフにおいては横軸が原画像の画素値、縦軸が階調変換処理後の濃度を示す。
【００７７】
１２０５、１２０６は制御回路１０１４が、補助曲線を作成するために必要なパラメータを入力するために用いられるパラメータを表示し調整するための図表であり、１２０５はフイルム上の濃度に対応する起点濃度を示し、１２０６は補助曲線の傾き（ガンマ）を示す。
【００７８】
図１３は、基準階調変換曲線１２０３を変更後の階調変換曲線１２０４に変更する際に用いる補助曲線１３０１を示す図であり、１２０５で入力された起点濃度１．０に対応する画素値以下の領域について、１２０６で入力された傾きパラメータに応じた傾きに設定して作成された曲線を示す。
【００７９】
図１４，１６は補助曲線作成回路１１３で作成される補助曲線の例を示し、それらの補助曲線により変更された階調変換曲線を図１５，１７に示す。ここに、図１４の補助曲線に対応する変更後の階調変換曲線が図１５であり、図１６の補助曲線に対応する変更後の階調変換曲線が図１７である。
【００８０】
次に画像処理回路１０１１の動作について図１１の処理の流れに従い説明する。
【００８１】
前処理回路１０６で処理された原画像ｆ（ｘ、ｙ）を、ＣＰＵ１０８の制御によりＣＰＵバス１０７を介して受信した階調変換曲線作成回路１０１２は、基準階調変換曲線F（）を作成し、（２０１）式で示すように原画像を階調変換処理する（ｓ１１０１）。
Ｐ（ｘ，ｙ）＝Ｆ（ｆ（ｘ、ｙ））                 （２０１）
ここで、ｆ（ｘ、ｙ）は原画像の画素値を示し、ｘ、ｙは原画像上の座標を示し、Ｐ（ｘ、ｙ）は階調変換処理後の画像の画素値を示す。ここに例えば基準階調変換曲線Ｆ（）の曲線形を図１２の１２０３とする。
【００８２】
次に、表示器１０１６は階調変換処理後の画像P（ｘ、ｙ）を表示し、これを例えば１２０１とする。さらに、表示器１０１６は基準階調変換曲線１２０３及びパラメータ入力用の図表１２０５，１２０６等を表示する（ｓ１１０２）。
【００８３】
次に、操作者は画像１２０１を見て、階調（濃度）を変換したい濃度領域（起点濃度）及び補助曲線の傾きを制御回路１０１４の制御の下にグラフィカル・ユーザ・インタフェースとしての図表１２０５，１２０６を用いて入力する。例えば、図表１２０５，１２０６等をマウス等でクリックすることにより、上記パラメータの入力を行う。例えば、図表１２０５の右矢印→をクリックすると起点濃度が＋側に変更される。変更されたパラメータは数値として、例えば右矢印の右側に表示される。また、例えば、図表１２０６の左矢印←をクリックするとガンマ（傾き）が−側に変更され、変更されたパラメータは数値として、例えば右矢印の右側に表示される。また、例えば、表示器がタッチパネルを備えて構成されている場合には、図表１２０５，１２０６の矢印を直接指先で触れることでもパラメータを変更することができる。これらの制御は制御回路１０１４により行われており、変更されたパラメータは制御回路１０１４に取り込まれる（１１０３）。
【００８４】
次に、制御回路１０１４に取り込まれたパラメータは計算回路１０１５に伝送され、計算回路１０１５は補助曲線作成用のパラメータを計算する。例えば、起点濃度１．０が計算回路１０１５に引き渡された場合には、基準階調変換曲線Ｆ（）１２０３に基づいて（２０２）式で示すように起点濃度に対応する画素値を算出する（ｓ１１０４）。
Ｘ＝Ｆ-1（Ｙ）                    （２０２）
ここで起点濃度１．０に対応して（２０２）式で算出した画素値を例えばＸ１とする。
【００８５】
次に、補助曲線作成回路１０１３では制御回路１１４及び計算回路１１５で算出されたパラメータに従い（２０３）式に従う補助曲線を作成する（ｓ１１０５）。
Ｙ＝Ｇ（Ｘ）                       （２０３）
ここでＸが入力画素値でＹが出力画素値を示す。ここでＧ（）の補助曲線の具体的曲線形を（２０４）、（２０５）式に示す。
【００８６】
画素値Ｘ＞Ｘ１の画素値領域では
Ｙ＝Ｘ                              （２０４）
画素値Ｘ≦Ｘ１では
Ｙ＝Ａ（ｐ１）×Ｘ＋Ｂ（Ｘ１）      （２０５）
ここに、Ａ（）は制御回路１１４で図表３０６から取り込まれたパラメータｐ１から、例えば（２０６）式に示すような線形式で決まる値であり、パラメータｐ１により補助曲線の傾きが変更され、したがって、階調変換曲線の傾きが変更される。尚、Ｃは定数である。
Ａ（ｐ１）＝Ｃ×ｐ１                  （２０６）
次にＢ（）は計算回路１１５で算出されたＸ１に基づき、例えば、（２０７）式に示すように計算される。
Ｂ（Ｘ１）＝（１−Ａ（ｐ１））×Ｘ１            （２０７）
ここで、例えば起点濃度１．０以下に対応する画素値領域の階調変換曲線の傾きを変更する場合であって、例えばＡ（ｐ１）＝０．５の場合の補助曲線が図１３の１３０１である。起点濃度に対応する画素値Ｘ１以下の補助曲線の傾きがＡ（ｐ１）となる。補助曲線を傾きの異なる２直線で規定し、一方の直線を、原点を通過する傾き１の直線とし、他方の直線を２つのパラメータ（起点濃度と傾き（ガンマ））で規定される直線としたため、2つのパラメータの調整により容易に補助曲線の曲線形を変更することができる。
【００８７】
尚、ここでは説明簡易化のため補助曲線を2直線で作成したが、本出願人の出願に係る特開2000-276590号公報に開示される曲線形、すなわち２直線に円を内接することにより作成した曲線形にすること等により、補助曲線の微分値を連続とする（補助曲線の傾きが滑らかに変化する）方が好ましい。補助曲線の微分値が不連続であると、不連続点で偽輪郭等のアーティファクトが生じやすくなるからである。
【００８８】
次に、階調変換曲線作成回路１０１２は（２０８）式で示すような変更後の階調変換曲線Ｆ２（）を作成する（ｓ１１０６）。
Ｙ＝Ｆ２（Ｘ）＝Ｆ（Ｇ（Ｘ））              （２０８）
例えば補助曲線１３０１で基準階調変換曲線１２０３を変更した階調変換曲線が１２０４である。
【００８９】
そして、階調変換曲線作成回路１０１２は（２０８）式で示される変更後の階調変換曲線を用いて原画像を階調変換処理する。
【００９０】
ここで、基準階調変換曲線Ｆ（）と変更後の階調変換曲線Ｆ２（）を比較すると、起点濃度に対応する画素値Ｘ１以下の基準階調変換曲線Ｆ（）の傾きがパラメータｐ１に応じて変更されるものである。したがって、上述の２つのパラメータを入力することにより、簡易に基準階調変換曲線の変更（傾きの変更及びその変更範囲）を指定できる。
【００９１】
基準階調曲線が多数（例えば（１３）式では６）のパラメータから構成される場合、多数のパラメータを調整しないと曲線の傾きなどを変更できないが、本実施の形態では補助曲線を用い、２つのパラメータを変更するだけで、基準階調変換曲線の曲線形を変更できるものである。また、基準階調変換曲線が固定形である場合でも、補助曲線を利用することで、基準階調変換曲線の曲線形を簡易に変更することができる。また、補助曲線を水平、上下に移動することで、変更後の階調変換曲線をも水平、上下に移動することができる。
【００９２】
そして、表示器１０１６は基準階調変換曲線１２０３及び変更後の階調変換曲線１２０４、変更後の階調変換曲線で階調変換処理された画像を表示する。また、表示器１１６は起点濃度１．０に対応する画像領域（画素）３０２を所定の画素値で表示する（ｓ１１０７）。基準階調変換曲線と変更後の階調変換曲線とを表示することで、変更される階調変換曲線の変更量とパラメータとの関係を容易に把握することできる。さらに、階調変換後の画像と変更後の階調変換曲線とを同時に表示することで、画像の変更の程度と階調曲線との関係を直接的、視覚的又は直感的に把握できるため、パラメータの設定を容易、適切又は迅速に行うことができる。
【００９３】
操作者は表示される階調変換後の画像１２０１、起点濃度に対応する画像領域１２０２、変更後の階調変換曲線１２０４等を見て、観察に適した画像又は所望の画像が作成されている（yes）か否（no）かを判断し、所定の入力操作を行う。yesの場合には処理を終了し、noの場合にはさらにステップｓ１１０３からの処理を繰り返すことができる（ｓ１１０８）。尚、以上の画像処理の終了した画像データは必要に応じ所定の装置に転送され、記録、表示、記憶又は再転送されるが、通常の場合、図示されないプリンタによりフィルム等に記録される。
【００９４】
尚、以上の説明では起点濃度以下に対応する階調変換曲線の傾きを変更したが、起点濃度以上の階調変換曲線の傾きを変更することや、所定の起点濃度より低濃度側と所定の起点濃度より高濃度側の双方で階調変換曲線の傾きを変更すること等も同様の方法で行うことができるのはいうまでもない。
【００９５】
以上実施の形態２によれば、多数のパラメータを有し、その調整によって曲線形を変更することが困難な基準階調変換曲線を用いた場合でも、基準階調変換曲線よりもパラメータが少なく単純な曲線形を有する補助曲線を用い、その少ないパラメータ（傾きと該傾きを有する範囲等）を変更することにより、基準階調変換曲線のパラメータを調整しなくとも容易に階調変換曲線の曲線形を変更することができる。また、曲線形が固定された基準階調変換曲線を用いる場合であっても、補助曲線を用い、あるいは曲線形を変更することのできる補助曲線を用いることにより、階調変換曲線の形状を変更することができる。
【００９６】
また、補助曲線のパラメータを変更する手段を備えるため、補助曲線の曲線形を変更でき、それに応じて複合された階調変換曲線の曲線形を変更することができる。
【００９７】
さらに、基準階調変換曲線、変更後の階調変換曲線を表示することにより、階調変換処理の内容（特性）を把握しやすくすることができる。さらに、変更後の階調変換曲線、叉は基準階調変換曲線及び変更後の階調変換曲線を表示することにより、パラメータの値と階調変換曲線形の関係を直接的、視覚的または直感的に把握できるため、曲線形を変更する操作を容易に行うことができる。
【００９８】
また、階調変換後の画像と階調変換曲線等を同時に表示することで、階調変換曲線と階調変換処理後の画像の関係が容易に理解できるため、階調変換曲線を変更する操作が容易になり、観察しやすい所望の画像を容易又は迅速に作成することができる。さらに、設定されたパラメータの値と画像処理内容との関係（例えば、画像処理後の画像における起点濃度の分布）を画像上に表示することにより、パラメータの値に対応した画像処理効果（例えば濃度又は画素値範囲が変更される画像領域）を直接的、視覚的又は直感的に把握できるため、パラメータ設定の操作を容易に又は迅速に行うことができる。
【００９９】
また、補助曲線の形状を微分連続（補助曲線の両端を除き、補助曲線上のいたるところでその微係数（傾き）が連続）とすることにより、基準階調変換曲線も（通常）微分連続であるから、複合階調変換曲線も微分連続となるため、階調変換した際に偽輪郭等のアーティファクトが発生するのを抑制することができる。
【０１００】
（実施の形態３）
以下、この発明の実施の形態３を説明する。
【０１０１】
図１８は、この発明の実施の形態３による画像処理装置を適用したＸ線撮影装置１００の構成を示す図であり、実施の形態１と同様の構成要素及び処理については説明を省略する。
【０１０２】
図１８において、１８１１は画像処理回路の構成を示すブロック図であり、１８１２は原画像を階調変換する第一の階調変換曲線を作成するとともに該第一の階調変換曲線で原画像の階調変換を行う第一の階調変換回路であり、１８１３は第一の階調変換回路１８１２で作成された第一の階調変換曲線で階調変換された画像を例えばウェーブレット変換やラプラシアンピラミッド方法を用いて複数の周波数帯に分解して周波数帯毎の周波数係数を作成する周波数帯分解回路であり、１８１４は第一の階調変換回路１８１２で用いる第一の階調変換曲線の傾きに基いて周波数係数を変更する係数変換回路であり、１８１５は係数変換回路１８１４で変更された係数を逆変換して復元画像を作成する逆変換回路である。１８１６は逆変換回路１８１５で逆変換された復元画像を階調変換するための第二の階調変換曲線を作成するとともに該第二の階調変換曲線で復元画像の階調変換処理を行う第二の階調変換回路であり、１８１７は第一の階調変換回路１８１２で作成する第一の階調変換曲線の形状及び係数変換回路１８１４で周波数係数を変更する変更量を調整するパラメータを入力する入力回路であり、１８１８は第一の階調変換回路１８１２で作成された第一の階調変換曲線及び第二の階調変換回路１１６で作成された第二の階調変換曲線の複合形（複合階調変換曲線）及び画像処理後の画像等を表示する表示器（表示手段）である。
【０１０３】
図１９、２０はこの実施の形態３の処理の流れを示すフローチャートである。図２１は表示器で表示される画像の１例であり、２１０１が画像処理を行う対象となる画像に対し画像処理処を施した後の画像を示す。２１０２は第一の階調変換回路１８１２で作成される第一の階調変換曲線を作成するために必要なパラメータのひとつである起点濃度値に対応する画像領域（画素）を所定の画素値（輝度値等）で示したものである。２１０３は第二の階調変換回路１８１６で作成される第二の階調変換曲線であり、２１０４は該第二の階調変換曲線と第一の階調変換回路１８１２で作成される第一の階調変換曲線を複合的に表した複合曲線形である。例えば、このグラフにおいては横軸が原画像の画素値、縦軸が階調変換処理後の濃度を示す。
【０１０４】
２１０５、２１０６、２１０７は入力回路１１７が、第一の階調変換回路１８１２で第一の階調変換曲線を作成するために必要なパラメータ及び係数変換回路１８１４で周波数係数の量を調整するために必要なパラメータを入力するために用いるパラメータを表示する図表であり、２１０５はフイルム上の濃度に対応する起点濃度を示し、２１０６は第一の階調変換曲線の傾きを示し、２１０７は周波数係数を変更する強さを示す。また、２１０８は画像２１０１の水平プロファイルであり、画像処理の詳細な効果を確認するために用いる。２１０９の矢印は水平プロファイル２１０８の画像２１０１における位置を示す印であり、図表２１１０によりその位置を調整できる。
【０１０５】
図２２は、第一の階調変換回路１８１２で作成される第一の階調変換曲線２２０５を示す図であり、２１０５で入力された起点濃度１．０に対応する画素値以下の領域について、２１０６で入力された傾き情報に基づく傾きに設定して作成された曲線を示す。図２３（ａ）は周波数帯分解回路１８１３の構成の一例を示す図であり、離散ウェーブレット変換（以後DWT変換）を用いた回路構成を示す。図２３(b)は２次元のDWT変換処理により得られる２レベルの周波数係数群の構成例を示し、図２３（ｃ）は逆変換回路１８１５の構成の一例を示し、逆DWT変換を用いた回路構成を示す。
【０１０６】
図２４は係数変換回路１８１４で係数を変更するための曲線を示しており、横軸が入力係数、縦軸が出力係数を示す。領域２４０１の範囲の係数のみを変更するものである。
【０１０７】
図２６は第一の階調変換回路１８１２で作成される第一の階調変換曲線の例を示し、図２５はそれらの第一の階調変換曲線と第二の階調変換回路１１６で作成された第二の階調変換曲線との複合形を示す図である。図２８は第一の階調変換回路１８１２で作成される第一の階調変換曲線の別の例を示し、図２７はそれらの第一の階調変換曲線と第二の階調変換曲線との複合形を示す図である。
【０１０８】
次に画像処理回路１８１１の動作について図１９、２０の処理の流れに従い説明する。
【０１０９】
前処理回路１０６で処理された原画像ｆ（ｘ、ｙ）を、ＣＰＵ１０８の制御によりＣＰＵバス１０７を介して受信した第二の階調変換回路１８１６は、第二の階調変換曲線（以下基準階調変換曲線ともいう）Ｆ（）を作成するとともに、（３０１）式で示すように原画像を階調変換処理する（ｓ１９０１）。
Ｐ（ｘ，ｙ）＝Ｆ（ｆ（ｘ、ｙ））                   （３０１）
ここで、ｆ（ｘ、ｙ）は原画像の画素値を示し、ｘ、ｙは原画像上の座標を示し、Ｐ（ｘ、ｙ）は階調変換処理後の画像の画素値を示す。ここで例えば基準階調変換曲線Ｆ（）の曲線形を図２１の２１０３とする。
【０１１０】
次に、表示器１８１８は階調変換処理後の画像Ｐ（ｘ、ｙ）を表示し、これを例えば２１０１とする。さらに、表示器１８１８は階調変換曲線２１０３及びパラメータ入力に用いる図表２１０５，２１０６、２１０７、２１１０等を表示する（ｓ１９０２）。
【０１１１】
次に、操作者は画像２１０１、２１０８等を見て、階調（濃度値、輝度値、又は画素値）を変換したい領域（濃度、輝度又は画素値範囲）及び第一の階調変換曲線曲線の傾き（ガンマ）や高周波成分の足し込みの強さを調整するパラメータを、入力回路１１７の制御の下に、図表２１０５，２１０６、２１０７から入力する。また、操作者は図表２１１０を用いて表示対象となる水平プロファイルの画像２１０１における位置を入力する。ここで図表２１０５，２１０６、２１０７、２１１０等はグラフィカル・ユーザ・インタフェースを構成し、それらをマウス等でクリックすること等により所望の入力を行うことができるようになっている。例えば、図表２１０５の右矢印→をクリックすると起点濃度が＋側に変更される。変更されたパラメータは数値として、例えば右矢印の右側に表示される。また、例えば、図表２１０６の左矢印←をクリックするとガンマが−側に変更され、変更されたパラメータは数値として、例えば右矢印の右側に表示される。また、例えば、表示器がタッチパネルを備えて構成されている場合には、図表２１０５，２１０６等の矢印を直接指先で触れること等により、パラメータの変更が可能である。これらの制御は入力回路１８１７で行われており、変更されたパラメータは入力回路１８１７に取り込まれる（ｓ１９０３）。
【０１１２】
次に、入力回路１８１７に取り込まれたパラメータから第一の階調変換曲線作成用のパラメータを計算する。例えば、起点濃度Ｙ＝１．０が入力回路１８１７に取り込まれた場合には、基準階調変換曲線２１０３を用いて（３０２）式で示すように対応する画素値を算出する（ｓ１９０４）。
Ｘ＝Ｆ-1（Ｙ）                      （３０２）
ここで起点濃度Ｙ＝１．０に対応する値を（３０２）式で算出した値を例えばＸ１とする。
【０１１３】
次に、第一の階調変換回路１８１２では入力回路１８１７で算出されたパラメータに従い（３０３）式に従う第一の階調変換曲線を作成する（ｓ１９０５）。
Ｙ＝Ｇ（Ｘ）                         （３０３）
ここでＸが入力画素値でＹが出力画素値を示す。ここで第一の階調変換曲線Ｇ（）の具体的曲線形を（３０４）、（３０５）式に示す。
【０１１４】
画素値Ｘ＞Ｘ１の画素値領域では
Ｙ＝Ｘ                                （３０４）
画素値Ｘ≦Ｘ１では
Ｙ＝Ａ（ｐ１）×Ｘ＋Ｂ（Ｘ１）        （３０５）
ここに、Ａ（）は入力回路１８１７で、図表２１０６から取り込まれた第一の階調変換曲線の傾きを変更するパラメータｐ１から例えば（３０６）式に示すような線形式で決まる値であり、Ａ（ｐ１）により第一の階調変換曲線の傾きが変更される。尚、Ｃは定数である。
Ａ（ｐ１）＝Ｃ×ｐ１                    （３０６）
次にＢ（）は計算回路１１５で算出されたＸ１に基づき、例えば、（３０７）式に示すように計算される。
Ｂ（Ｘ１）＝（１−Ａ（ｐ１））×Ｘ１         （３０７）
ここで例えば起点濃度１．０以下の濃度領域のダイナミックレンジ（濃度又は画像値範囲）を変更する場合であって、例えばＡ（ｐ１）＝０．５の場合の第一の階調変換曲線が図２２の２２０５である。起点濃度に対応する画素値Ｘ１以下の第一の階調変換曲線の傾きがＡ（ｐ１）となる。第一の階調変換曲線を傾きの異なる２直線で規定し、一方の直線を、原点を通過する傾き１の直線とし、他方の直線を２つのパラメータ（起点濃度と傾き（ガンマ））で規定される直線としたため、２つのパラメータの調整により容易に補助曲線の曲線形を変更することができる。
【０１１５】
尚、ここでは説明簡易化のため補助曲線を2直線で作成したが、本出願人の出願に係る特開2000-276590号公報に開示される曲線形、すなわち２直線に円を内接することにより作成した曲線形にすること等により、補助曲線の微分値を連続とする（補助曲線の傾きが滑らかに変化する）方が好ましい。補助曲線の微分値が不連続であると、不連続点で偽輪郭等のアーティファクトが生じやすくなるからである。
【０１１６】
次に、高周波成分調整回路１８１３は高周波成分の調整を行う（ｓ１９０６）。この処理の詳細を図２０の処理の流れに従い説明する。具体的にはまず、第一の階調変換回路１８１２で作成された第一の階調変換曲線G( )に従い（３０８）式に従う階調変換処理を行う（ｓ２０００）。
ｆ１（ｘ、ｙ）＝Ｇ（ｆ（ｘ、ｙ））                （３０８）
ここで、ｆ１（ｘ、ｙ）は第一の階調変換曲線での階調変換処理後の画像を表す。
【０１１７】
次に、周波数帯分解回路１８１３で画像を複数の周波数帯に分解し、各周波数帯毎の係数を算出する（ｓ２００１）。例えば、画像ｆ１（ｘ、ｙ）に対して２次元の離散ウェーブレット変換処理を行い、周波数係数を出力するものである。本実施の形態における周波数帯分解回路１８１３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２３（a）のsおよびdは、各々1次元の画像信号に対して１レベルの分解を行った際のローパス係数およびハイパス係数を表しており、次式により計算されるものとする。
d(n) = x(2*n + 1) - floor((x(2*n) + x(2*n + 2))/2)     （３０９）
s(n) = x(2*n) + floor((d(n - 1) + d(n))/4)             （３１０）
ただし、x(n)は変換対象となる画像信号である。
【０１１８】
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２３（ｂ）は２次元の変換処理により得られる２レベルの変換係数群の構成例であり、画像信号は異なる周波数帯域の周波数係数HH1,HL1,LH1,...,LLに分解される。図２３（ｂ）においてHH1,HL1,LH1,...，LL等（以下サブバンドと呼ぶ）は各々所定の周波数帯域の周波数係数から構成される。
【０１１９】
次に係数変換回路１８１４は例えば図２４に示すような変換曲線Ｆ２（）に従い周波数係数を変換する（ｓ２００２）。この場合、所定絶対値以下の領域２４０１の係数のみを変換し、所定絶対値を超える係数を不変に保つ。ここで、ｈｎ（ｘ、ｙ）をｎレベルの周波数係数で所定絶対値以下の領域２４０１の係数とし、ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）を（３１１）式に示すようにｈｎ（ｘ、ｙ）を係数変換した後の係数の値とする。
ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）＝ｐ２Ｘ（１／Ｇ’（ｆ（ｘ、ｙ）））Ｘ  ｈｎ（ｘ、ｙ）
（３１１）
ここでｐ２は表示器１８１８で表示されるパラメータ変更手段（図表）２１０７で入力された高周波成分を強調する強度（度合い）を示すパラメータであり、高周波成分を強調する強度を表す。また、所定絶対値を超える周波数係数を不変に保つことで、再構成画像において段差が所定値を越えるエッジ構造は保存され、そのようなエッジ部においてオーバーシュートと呼ばれるアーティファクトが生じるのを防止又は抑制することができる。
【０１２０】
また、所定絶対値以下の周波数係数（人体の微細構造などの有効成分に対応）は（３１１）式のように階調変換曲線Ｇ（）に基づき変換するので、階調変換曲線Ｇ（）によるダイナミックレンジ変更後の画像においても、原画像と同様の微細構造のコントラストを維持することができる。ただしＧ’（）は階調変換曲線Ｇ（）の所定画素値ｆ（ｘ、ｙ）における微係数である。また、さらに、係数ｐ２により周波数係数を変更する強度を調整することもできる。
【０１２１】
そして、逆変換回路１８１５は係数変換回路１８１４で変換された周波数係数に対し逆離散ウェーブレット変換を以下のように行い、復元画像ｆ２（ｘ、ｙ）を得る（ｓ２００３）。入力された周波数係数はｕおよびｐの２つのフィルタ処理を施され、アップサンプリングされた後に重ね合わされて画像信号x'が出力される。これらの処理は次式により行われる。
x'(2*n) = s'(n) - floor ((d'(n-1) + d'(n))/4)                 （３１２）
x'(2*n+1) = d'(n) + floor ((x'(2*n) + x'(2*n+2))/2)           (３１３)
以上の処理により、変換係数に対する１次元の逆離散ウェーブレット変換処理が行われる。２次元の逆離散ウェーブレット変換は、１次元の逆変換を画像の水平・垂直方向に対して順次行うものであり、その詳細は公知であるのでここでは説明を省略する。
【０１２２】
そして、第二の階調変換回路１８１６では第２の階調変換曲線Ｆ（）を用い（３１４）式に従って階調変換を行い、階調変換後画像ｆ３（ｘ、ｙ）を得る（ｓ１９０７）。
ｆ３（ｘ、ｙ）＝Ｆ（ｆ２（ｘ、ｙ））              （３１４）
次に、第二の階調変換回路１８１６は（３１５）式で示すような複合的な階調変換曲線Ｆ３（）を作成する。
Ｙ＝Ｆ３（Ｘ）＝Ｆ（Ｇ（Ｘ））                    （３１５）
例えば第一の階調変換曲線２２０５と第二の階調変換曲線２１０３とを（３１５）式に示すように複合した階調変換曲線が２１０４である。
【０１２３】
そして、表示器１８１８は第二の階調変換曲線（基準階調変換曲線）２１０３及び複合階調変換曲線２１０４、画像処理後の画像ｆ３（ｘ、ｙ）を表示する。また、表示器１８１８は起点濃度（例えば１．０）に対応する画像領域（画素）４０２を表示する（ｓ１９０８）。
【０１２４】
基準階調変換曲線及び複合階調変換曲線を表示することにより、変更されるダイナミックレンジ（部分的な濃度又は画素値範囲）の範囲（部分的な濃度又は画素値範囲）及び変更の程度を容易に把握することができる。このため、ダイナミックレンジ（部分的な濃度又は画素値範囲）を変更する範囲（部分的な濃度又は画素値範囲）及びその変更の程度を適切に調整することができる。さらに、画像処理後の画像と、基準階調変換曲線及び複合階調変換曲線のうち少なくとも後者とを同時に表示することで、画像の変更の程度と複合階調変換曲線との関係が直接的、視覚的に又は直感的に把握でき、ダイナミックレンジ変更のためのパラメータ調整の操作を容易に行うことができる。
【０１２５】
操作者は表示される階調変換後の画像２１０１、起点濃度に対応する画像領域２１０２、変更後の階調変換曲線２１０４等を見て、観察に適した画像又は所望の画像が作成されている（yes）か否（no）かを判断し、所定の入力操作を行う。yesの場合には処理を終了し、noの場合にはさらにステップｓ１９０３からの処理を繰り返すことができる（ｓ１９０９）。尚、以上の画像処理の終了した画像データは必要に応じ所定の装置に転送され、記録、表示、記憶又は再転送されるが、通常の場合、図示されないプリンタによりフィルム等に記録される。
【０１２６】
尚、以上の説明では起点濃度以下に対応する階調変換曲線の傾きを変更したが、起点濃度以上の階調変換曲線の傾きを変更することや、所定の起点濃度より低濃度側と所定の起点濃度より高濃度側の双方で階調変換曲線の傾きを変更すること等も同様の方法で行うことができるのはいうまでもない。
【０１２７】
以上実施の形態３によれば、ダイナミックレンジを変更する第一の階調変換曲線と第二の階調変換曲線とを複合（合成）した形状の複合階調変換曲線を表示することにより、ダイナミックレンジ変更処理と階調変換処理とを複合した処理効果を容易に把握することができ、ダイナミックレンジを変更するためのパラメータの調整を容易に行うことができるともに、適切にダイナミックレンジ変更処理を行うことができる。
【０１２８】
また、第一の階調変換曲線のパラメータを変更する手段を備えるため、第一の階調変換曲線の形状を変更でき、よってダイナミックレンジ（部分的な濃度又は画素値範囲）を変更する領域（部分的な濃度又は画素値範囲）及び変更する程度を調整することができる。さらに、周波数係数を変更する強さを調整するためのパラメータを変更する手段を備えるため、画像に応じて高周波成分の変更量を調整することができる。
【０１２９】
また、第一の階調変換曲線の傾きに依存して高周波成分の足し込みの強さを調整することにより、ダイナミックレンジを変更した画像において、変更する前の画像の（所定の）高周波成分の振幅を実質的に保存することができる。
【０１３０】
画像処理後の画像と、基準階調変換曲線及び複合階調変換曲線のうち少なくとも後者とを同時に表示することで、複合階調変換曲線等と画像処理後の画像との関係が容易に理解できるため、第一の階調変換曲線を変更する操作が容易になり、よって観察しやすい又は所望の画像を容易又は迅速に作成することができる。さらに、設定されたパラメータの値と画像処理内容との関係（例えば、画像処理後の画像における起点濃度の分布）を画像上に表示することにより、パラメータの値に対応した画像処理効果（例えば濃度又は画素値範囲が変更される画像領域）を直接的、視覚的又は直感的に把握できるため、パラメータ設定の操作を容易に又は迅速に行うことができる。
【０１３１】
また、所定絶対値を超える周波数係数を不変に保つことで、再構成画像において段差が所定値を越えるエッジ構造は保存され、そのようなエッジ部においてオーバーシュートと呼ばれるアーティファクトが生じるのを防止又は抑制することができる。
【０１３２】
（他の実施形態）
前述した実施形態の機能を実現するために各種のデバイスを動作させるべく、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに、前記実施形態の機能を実現するためのソフトウエアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（CPUあるいはMPU）が格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも本発明の範疇に含まれる。
【０１３３】
またこの場合、前記ソフトウエアのプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を構成する。
【０１３４】
かかるプログラムコードを格納する記憶媒体としては例えばフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM,、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることが出来る。
【０１３５】
また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の実施形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)、あるいは他のアプリケーションソフト等と協働して前述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。
【０１３６】
更に、供給されたプログラムコードが、コンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能格納ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も本発明に含まれることは言うまでもない。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像のダイナミックレンジまたは部分的画素値範囲を変更する処理とは別の階調変換処理の特性または該階調変換処理の後の画像を考慮して、ダイナミックレンジまたは部分的画素値範囲を変更する処理のパラメータを容易に設定できる画像処理装置、画像処理方法、記憶媒体及びプログラムを提供することができ、所定の階調変換曲線または多数のパラメータで記述される階調変換曲線に対し、その曲線形を容易に変換できる画像処理装置、画像処理方法、記憶媒体及びプログラムを提供することができ、または階調変換処理における階調変換曲線とそれとは別の画像処理における階調変換曲線とを合成した複合階調変換曲線を把握したうえで画像処理を行うことのできる画像処理装置、画像処理方法、記憶媒体及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１の処理の流れを示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１での高周波成分調整処理の流れを示す図である。
【図４】表示器で表示される画像を示す図である。
【図５】補助曲線、階調変換曲線、複合的な階調変換曲線を示す図である。
【図６】ダイナミックレンジを変更する複数の補助曲線を示す図である。
【図７】補助曲線と階調変換曲線との複合階調変換曲線を示す図である。
【図８】ダイナミックレンジを変更する複数の補助曲線を示す図である。
【図９】補助曲線と階調変換曲線との複合階調変換曲線を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２の構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２の処理の流れを示す図である。
【図１２】表示器で表示される画像を示す図である。
【図１３】補助曲線、基準階調変換曲線、変更後の階調変換曲線を示す図である。
【図１４】階調変換曲線の傾きを変更するための複数の補助曲線を示す図である。
【図１５】傾きの変更された複数の階調変換曲線を示す図である。
【図１６】階調変換曲線の傾きを変更する画素値範囲を変更するための複数の補助曲線を示す図である。
【図１７】傾きの変更された画素値範囲の異なる複数の階調変換曲線を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態３の構成を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態３の処理の流れを示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態３での高周波成分調整処理の流れを示す図である。
【図２１】表示器で表示される画像を示す図である。
【図２２】第一の階調変換曲線、第二の階調変換曲線、複合的な階調変換曲線を示す図である。
【図２３】ウェーブレット変換を用いた多重周波数処理の回路構成図である。
【図２４】周波数係数を変換する曲線である。
【図２５】第一の階調変換曲線と第二の階調変換曲線との複合階調変換曲線を示す図である。
【図２６】ダイナミックレンジを変更する複数の第一の階調変換曲線を示す図である。
【図２７】第一の階調変換曲線と第二の階調変換曲線との複合階調変換曲線を示す図である。
【図２８】ダイナミックレンジを変更する複数の第一の階調変換曲線を示す図である。
【符号の説明】
１１２  補助曲線作成回路
１１４  階調変換曲線作成回路
１１６  表示器
【図１】
0003814491.tif 000007
【図２】
0003814491.tif 000008
【図３】
0003814491.tif 000009
【図４】
0003814491.tif 000010
【図５】
0003814491.tif 000011
【図６】
0003814491.tif 000012
【図７】
0003814491.tif 000013
【図８】
0003814491.tif 000014
【図９】
0003814491.tif 000015
【図１０】
0003814491.tif 000016
【図１１】
0003814491.tif 000017
【図１２】
0003814491.tif 000018
【図１３】
0003814491.tif 000019
【図１４】
0003814491.tif 000020
【図１５】
0003814491.tif 000021
【図１６】
0003814491.tif 000022
【図１７】
0003814491.tif 000023
【図１８】
0003814491.tif 000024
【図１９】
0003814491.tif 000025
【図２０】
0003814491.tif 000026
【図２１】
0003814491.tif 000027
【図２２】
0003814491.tif 000028
【図２３】
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【図２４】
0003814491.tif 000030
【図２５】
0003814491.tif 000031
【図２６】
0003814491.tif 000032
【図２７】
0003814491.tif 000033
【図２８】
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