(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を階調変換する階調変換手段と、
前記画像又は前記画像が前記階調変換手段により階調変換された後の画像の複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換手段の階調変換特性に基づき変換する成分変換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】
前記成分変換手段は前記周波数成分を前記階調変換手段の階調変換曲線の傾きに基づき変換することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記成分変換手段は所定の低周波成分については変換を行わない、又は所定の低周波成分をゼロとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記成分変換手段は、画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換手段と、画像の複数の周波数帯の周波数成分を合成し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乃至３の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記成分変換手段は画像に対し離散ウェーブレット変換処理を行うと共に、該離散ウェーブレット変換処理によって得たＬＬサブバンドを除く所定のサブバンドの成分を前記階調変換手段の階調変換曲線の傾きに基づき変換することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記成分変換手段は前記ＬＬサブバンドの成分については変換を行わない、又は前記ＬＬサブバンドの成分をゼロとすることを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記成分変換手段は前記周波数成分を前記画像又はその平滑化画像の画素値に基づき変換することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項８】
画像を階調変換する階調変換手段と、
前記階調変換手段で階調変換された画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換手段と、
前記周波数変換手段により得た複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換手段の階調変換特性に基づき変換する成分変換手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項９】
前記成分変換手段は前記周波数成分を前記階調変換手段の階調変換曲線の傾きに基づき変換することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記成分変換手段は所定の低周波成分については変換を行わないことを特徴とする請求項８又は９に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
さらに、前記周波数成分を合成して画像を生成する逆周波数変換手段を有することを特徴とする請求項８乃至１０の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記周波数変換手段は離散ウェーブレット変換処理を行い、前記成分変換手段は前記離散ウェーブレット変換処理によって得たＬＬサブバンドを除く所定のサブバンドの成分を前記階調変換手段の階調変換曲線の傾きに基づき変換することを特徴とする請求項８乃至１１の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記成分変換手段は前記ＬＬサブバンドの成分については変換を行わないことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記成分変換手段は前記周波数成分を前記画像又はその平滑化画像の画素値に基づき変換することを特徴とする請求項８乃至１３の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項１５】
画像を第一の複数の周波数帯の周波数成分に分解する第一の周波数変換手段と、
前記画像を階調変換する階調変換手段と、
前記階調変換手段で階調変換された画像を第二の複数の周波数帯の周波数成分に分解する第二の周波数変換手段と、
前記第二の複数の周波数帯の周波数成分に対し、前記第一の複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換手段の階調変換特性に基づき変換して得た周波数成分を加算することにより、前記第二の複数の周波数帯の周波数成分を変換する成分変換手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１６】
前記成分変換手段は前記第一の複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換手段の階調変換曲線の傾きに基づき変換することを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記成分変換手段は前記第二の複数の周波数帯の周波数成分のうちの所定の低周波成分については変換を行わないことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
さらに、前記成分変換手段により変換された後の前記第二の複数の周波数帯の周波数成分を合成して画像を生成する逆周波数変換手段を有することを特徴とする請求項１５乃至１７の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項１９】
前記第一及び第二の周波数変換手段は難散ウェーブレット変換処理を行い、前記成分変換手段は前記第一の周波数変換手段における離散ウェーブレット変換処理によって得たＬＬサブバンドを除く所定のサブバンドの成分を前記階調変換手段の階調変換曲線の傾きに基づき変換することを特徴とする請求項１５乃至１８の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項２０】
前記成分変換手段は前記第二の周波数変換手段における離散ウェーブレット変換処理によって得たＬＬサブバンドの成分については変換を行わないことを特徴とする請求項１９に記載の画像処理装置。
【請求項２１】
前記成分変換手段は前記第一の複数の周波数帯の周波数成分を前記画像又はその平滑化画像の画素値に基づき変換することを特徴とする請求項１５乃至２０の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項２２】
画像を階調変換する階調変換手段と、
前記画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換手段と、
前記周波数変換手段により得た複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換手段の階調変換特性に基づき変換する成分変換手段と、
前記成分変換手段で変換された周波数成分を合成して画像を生成する逆周波数変換手段と、
前記逆周波数変換手段で生成された画像と前記階調変換手段で階調変換された画像とを加算する加算手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２３】
前記成分変換手段は前記周波数成分を前記階調変換手段の階調変換曲線の傾きに基づき変換することを特徴とする請求項２２に記載の画像処理装置。
【請求項２４】
前記成分変換手段は所定の低周波成分の値をゼロとすることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の画像処理装置。
【請求項２５】
前記周波数変換手段は離散ウェーブレット変換処理を行い、前記成分変換手段は前記離散ウェーブレット変換処理によって得たＬＬサブバンドを除く所定のサブバンドの成分を前記階調変換手段の階調変換曲線の傾きに基づき変換することを特徴とする請求項２２乃至２４の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項２６】
前記成分変換手段は前記ＬＬサブバンドの成分の値をゼロとすることを特徴とする請求項２５に記載の画像処理装置。
【請求項２７】
前記成分変換手段は前記周波数成分を前記画像又はその平滑化画像の画素値に基づき変換することを特徴とする請求項２２乃至２６の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項２８】
画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換手段と、
前記周波数変換手段により得た複数の周波数帯の周波数成分を所定の階調変換特性に基づき変換する成分変換手段と、
前記成分変換手段で変換された周波数成分を合成して画像を生成する逆周波数変換手段と、
前記逆周波数変換手段で生成された画像を前記所定の階調変換特性で階調変換する階調変換手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２９】
前記成分変換手段は前記周波数成分を前記階調変換手段の階調変換曲線の傾きに基づき変換することを特徴とする請求項２８に記載の画像処理装置。
【請求項３０】
前記成分変換手段は所定の低周波成分については変換を行わないことを特徴とする請求項２８又は２９に記載の画像処理装置。
【請求項３１】
前記周波数変換手段は離散ウェーブレット変換処理を行い、前記成分変換手段は前記離散ウェーブレット変換処理によって得たＬＬサブバンドを除く所定のサブバンドの成分を前記階調変換手段の階調変換曲線の傾きに基づき変換することを特徴とする請求項２８乃至３０の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項３２】
前記成分変換手段は前記ＬＬサブバンドの成分については変換を行わないことを特徴とする請求項３１に記載の画像処理装置。
【請求項３３】
前記成分変換手段は前記周波数成分を前記画像又はその平滑化画像の画素値に基づき変換することを特徴とする請求項２８乃至３２の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項３４】
画像を階調変換する階調変換工程と、
前記画像又は前記画像が前記階調変換工程により階調変換された後の画像の複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換工程の階調変換特性に基づき変換する成分変換工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３５】
画像を階調変換する階調変換工程と、
前記階調変換工程で階調変換された画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換工程と、
前記周波数変換工程により得た複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換工程の階調変換特性に基づき変換する成分変換工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３６】
画像を第一の複数の周波数帯の周波数成分に分解する第一の周波数変換工程と、
前記画像を階調変換する階調変換工程と、
前記階調変換工程で階調変換された画像を第二の複数の周波数帯の周波数成分に分解する第二の周波数変換工程と、
前記第二の複数の周波数帯の周波数成分に対し、前記第一の複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換工程の階調変換特性に基づき変換して得た周波数成分を加算することにより、前記第二の複数の周波数帯の周波数成分を変換する成分変換工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３７】
画像を階調変換する階調変換工程と、
前記画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換工程と、
前記周波数変換工程により得た複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換工程の階調変換特性に基づき変換する成分変換工程と、
前記成分変換工程で変換された周波数成分を合成して画像を生成する逆周波数変換工程と、
前記逆周波数変換工程で生成された画像と前記階調変換工程で階調変換された画像とを加算する加算工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３８】
画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換工程と、
前記周波数変換工程により得た複数の周波数帯の周波数成分を所定の階調変換特性に基づき変換する成分変換工程と、
前記成分変換工程で変換された周波数成分を合成して画像を生成する逆周波数変換工程と、
前記逆周波数変換工程で生成された画像を前記所定の階調変換特性で階調変換する階調変換工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３９】
請求項１乃至３３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憶したコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項４０】
請求項３４乃至３８の何れか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憶したコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項４１】
請求項１乃至３３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４２】
請求項３４乃至３８の何れか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】
技術分野
本発明は、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、画像データのダイナミックレンジを変更する画像処理装置、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。
背景技術
例えば、Ｘ線胸部画像は、Ｘ線が透過しやすい肺野の画像領域、及びＸ線が非常に透過しにくい縦隔部の画像領域より構成されるため、画素値の存在するレンジが非常に広い。このため、肺野及び縦隔部の両方を同時に観察することが可能なＸ線胸部画像を得ることは困難であるとされてきた。
そこで、この問題を回避する方法として、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．６２６Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  ＸＩＶ／ＰＡＣＳ  ＩＶ（１９８６）に記載された方法がある。この方法は、処理後の画像の画素値ＳＤ、オリジナル画像（入力画像）の画素値（入力画素値）をＳｏｒｇ、オリジナル画像の低周波画像の画素値をＳＵＳとし、定数Ａ，Ｂ，Ｃ（例えばＡ＝３、Ｂ＝０．７）を用いて、（１）式で表現されるものである。
0003796480.tif 000002
この方法は高周波成分（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。この方法は、５人の放射線医から、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。
また、日本国特許第２５０９５０３号公報には、処理後の画素値をＳＤ、オリジナル画素値（入力画素値）をＳｏｒｇ、オリジナル画像の複数のＹ方向プロファイルの平均プロファイルをＰｙ、複数のＸ方向プロファイルの平均プロファイルをＰｘとして、（２）式で表現される方法が記載されている。
ＳＤ＝Ｓｏｒｇ＋Ｆ［Ｇ（Ｐｘ、Ｐｙ    ・・・・・・（２）
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」、傾きを「Ｅ／Ｄｔｈ」として単調減少するものであり、（３）式で示される。
0003796480.tif 000003
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）＝ｍａｘ（Ｐｘ、Ｐｙ）      ・・・（６）
で示されるものである。この方法では、原画像の画素値（濃度値）レンジのうち、その低周波画像の画素値がＤｔｈ以下の画素値（濃度値）レンジが圧縮されるものである。
また、日本国特許第２５０９５０３号公報の方法と同様な方法として、「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」及び日本国特許第２６６３１８９号公報に記載された方法がある。この方法は、処理後の画素値をＳＤ、オリジナル画素値をＳｏｒｇ、オリジナル画像においてマスクサイズＭ×Ｍ画素で移動平均をとった時の平均画素値をＳＵＳとし、単調減少関数ｆ（Ｘ）を用いて、（７）式及び（８）式で表現されるものである。
ＳＤ＝Ｓｏｒｇ＋ｆ（ＳＵＳ）    ・・・・・・（７）
ＳＵＳ＝ΣＳｏｒｇ／Ｍ２        ・・・・・・（８）
この方法は、（２）式の方法とは低周波画像の作成方法が異なる。（２）式の方法では１次元データで低周波画像を作成していたのに対し、この方法では２次元データで低周波画像を作成する。この方法も、原画像の画素値（濃度値）レンジのうち、その低周波画像の画素値がＤｔｈ以下の画素値（濃度値）レンジを圧縮するものである。
上述のダイナミックレンジ圧縮方法は低周波画像を変換する（圧縮する）関数ｆ１（）をもって（９）式のように表わせるものである。尚、本明細書では簡単化のため、このように関数の変数を省略して表記することがある。
ＳＤ＝ｆ１（ＳＵＳ）＋（Ｓｏｒｇ−ＳＵＳ）        ・・・・・・  （９）
（９）式のように表わされるダイナミックレンジ圧縮方法を以下に説明する。図１、図２はその原理を説明する図であり、図１において一番上の図は原画像のエッジ部分のプロファイルであり、中段はその原画像の平滑化画像のプロファイルであり、下段は原画像からその平滑化画像を減じることにより作成した高周波画像のプロファイルである。図２において上段は図１の中段の平滑化画像の絶対値を１／２倍にした画像のプロファイルであり、中段は図１の高周波画像のプロファイルと同一の図であり、下段は平滑化画像の値を変換した上段の画像に中断の高周波画像を加算した画像のプロファイルである。この下段に示す画像のようにダイナミックレンジの圧縮された画像を得る処理をダイナミックレンジ圧縮処理と呼ぶ。
また、近年、ラプラシアンピラミッド変換やウェーブレット変換を用いた多重周波数処理（以下、多重周波数変換処理ともいう）の開発が進められている。これら多重周波数変換処理では、画像を複数の周波数成分に分解して得たラプラシアン係数やウェーブレット係数を変換することにより、画像の周波数処理（特定の空間周波数成分を強調または抑制する処理）が行われている。
発明の開示
上述のような多重周波数変換処理を用いて画像の周波数処理を行う場合、ダイナミックレンジ変更処理も多重周波数変換処理を利用して行えるようにすることが合理的であり、望ましい。
本発明は、階調変換処理と多重周波数変換処理とを利用して良好な出力画像を得ること、多重周波数変換処理を利用したダイナミックレンジ変更処理を実現すること、または階調変換処理と多重周波数変換処理とを利用してダイナミックレンジもしくは所定画素値範囲（部分的画素値範囲）が変更された良好な出力画像を得ることを目的とする。
本発明の第１の側面によれば、画像を階調変換する階調変換手段と、前記画像又は前記画像が前記階調変換手段により階調変換された後の画像の複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換手段の階調変換特性に基づき変換する成分変換手段とを有する画像処理装置が提供される。
本発明の第２の側面によれば、画像を階調変換する階調変換手段と、前記階調変換手段で階調変換された画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換手段と、前記周波数変換手段により得た複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換手段の階調変換特性に基づき変換する成分変換手段とを有する画像処理装置が提供される。
本発明の第３の側面によれば、画像を第一の複数の周波数帯の周波数成分に分解する第一の周波数変換手段と、前記画像を階調変換する階調変換手段と、前記階調変換手段で階調変換された画像を第二の複数の周波数帯の周波数成分に分解する第二の周波数変換手段と、前記第二の複数の周波数帯の周波数成分に対し、前記第一の複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換手段の階調変換特性に基づき変換して得た周波数成分を加算することにより、前記第二の複数の周波数帯の周波数成分を変換する成分変換手段とを有する画像処理装置が提供される。
本発明の第４の側面によれば、画像を階調変換する階調変換手段と、前記画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換手段と、前記周波数変換手段により得た複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換手段の階調変換特性に基づき変換する成分変換手段と、前記成分変換手段で変換された周波数成分を合成して画像を生成する逆周波数変換手段と、前記逆周波数変換手段で生成された画像と前記階調変換手段で階調変換された画像とを加算する加算手段とを有する画像処理装置が提供される。
本発明に第５の側面によれば、画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換手段と、前記周波数変換手段により得た複数の周波数帯の周波数成分を所定の階調変換特性に基づき変換する成分変換手段と、前記成分変換手段で変換された周波数成分を合成して画像を生成する逆周波数変換手段と、前記逆周波数変換手段で生成された画像を前記所定の階調変換特性で階調変換する階調変換手段とを有する画像処理装置が提供される。
本発明の第６の側面によれば、画像を階調変換する階調変換工程と、前記画像又は前記画像が前記階調変換工程により階調変換された後の画像の複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換工程の階調変換特性に基づき変換する成分変換工程とを有する画像処理方法が提供される。
本発明の第７の側面によれば、画像を階調変換する階調変換工程と、前記階調変換工程で階調変換された画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換工程と、前記周波数変換工程により得た複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換工程の階調変換特性に基づき変換する成分変換工程とを有する画像処理方法が提供される。
本発明の第８の側面によれば、画像を第一の複数の周波数帯の周波数成分に分解する第一の周波数変換工程と、前記画像を階調変換する階調変換工程と、前記階調変換工程で階調変換された画像を第二の複数の周波数帯の周波数成分に分解する第二の周波数変換工程と、前記第二の複数の周波数帯の周波数成分に対し、前記第一の複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換工程の階調変換特性に基づき変換して得た周波数成分を加算することにより、前記第二の複数の周波数帯の周波数成分を変換する成分変換工程とを有する画像処理方法が提供される。
本発明の第９の側面によれば、画像を階調変換する階調変換工程と、前記画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換工程と、前記周波数変換工程により得た複数の周波数帯の周波数成分を前記階調変換工程の階調変換特性に基づき変換する成分変換工程と、前記成分変換工程で変換された周波数成分を合成して画像を生成する逆周波数変換工程と、前記逆周波数変換工程で生成された画像と前記階調変換工程で階調変換された画像とを加算する加算工程とを有する画像処理方法が提供される。
本発明の第１０の側面によれば、画像を複数の周波数帯の周波数成分に分解する周波数変換工程と、前記周波数変換工程により得た複数の周波数帯の周波数成分を所定の階調変換特性に基づき変換する成分変換工程と、前記成分変換工程で変換された周波数成分を合成して画像を生成する逆周波数変換工程と、前記逆周波数変換工程で生成された画像を前記所定の階調変換特性で階調変換する階調変換工程とを有する画像処理方法が提供される。
本発明の上述及び他の目的、効果並びに特徴は、添付図面を参照しつつ後述する実施の形態の説明からより明らかになるであろう。
発明を実施するための最良の形態
（実施の形態１）
図３は、実施の形態１にかかるＸ線撮影装置１００を示す。Ｘ線撮影装置１００は、撮影された画像の周波数帯毎の処理を行う機能を有するＸ線撮影装置であり、前処理回路１０６、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０、画像表示器１１１、画像処理回路１１２を備えており、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受されるように構成されている。
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。
上述の様なＸ線撮影装置１００において、まず、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８での処理に必要な各種のデータなどが記憶されるものであると共に、ＣＰＵ１０８のための作業用ワークメモリを含む。
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。
先ず、Ｘ線発生回路１０１は、被検査体１０３に対してＸ線ビーム１０２を放射する。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線画像を検出する。ここでは、Ｘ線画像を、例えば人体画像等とする。
データ収集回路１０５は、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されたＸ線画像情報（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１１２に転送される
１１２は画像処理回路の構成を示すブロック図であり、１１２において、１１３は原画像の階調変換を行なう階調変換回路であり、１１４は階調変換回路１１３で階調変換された原画像に対して離散ウェーブレット変換（以後ＤＷＴ変換）を施し、各周波数帯の画像成分（ウェーブレット変換係数）を得る離散ウェーブレット変換回路、１１５は離散ウェーブレット変換回路１１４で得られた各周波数帯の画像成分を変換する成分変換回路であり、１１６は成分変換回路１１５で変換された画像成分に基づき逆離散ウェーブレット変換（以後逆ＤＷＴ変換）を行なう逆ＤＷＴ変換回路である。
図４は画像処理回路１１２での処理の流れを示すフローチャートであり、図５は階調変換回路１１３でダイナミックレンジを変更するために用いる階調変換曲線の一例を示す図であり、図６ＡはＤＷＴ変換回路１１４の構成を示す図であり、図６Ｂは２次元の変換処理により得られる２レベルの変換係数群の構成例を示し、図６Ｃは逆ＤＷＴ変換回路１１６の構成を示す図である。図７、８は画像成分（ＤＷＴ係数）を変更する関数形の一例である。
図４の処理の流れに従い、実施の形態１における処理を説明する。
前処理回路１０６で前処理された原画像はＣＰＵバス１０７を介して画像処理回路１１２に転送される。
画像処理装置１１２では、はじめに階調変換回路が原画像Ｏｒｇ（ｘ，ｙ）を階調変換曲線ｆ（）を用いてｆ（Ｏｒｇ（ｘ、ｙ））に変換する（ｓ２０１）。尚、本明細書では「曲線」を「関数」と同義に用いることがある。ここで、ｘ、ｙは原画像上の座標である。階調変換曲線ｆ（）としては例えば図５の様な曲線形を用いる。例えば、実線１は傾き１の関数である。つまり、入力値と出力値を変更しない（入力値と出力値とが等しい）場合であり、ダイナミックレンジ圧縮の効果はない。次に、破線２の場合は低画素値側のダイナミックレンジを圧縮する関数形であり、破線３は低画素値側のダイナミックレンジを拡大する関数形である。同様に破線４は高画素値側のダイナミックレンジを拡大するものであり、破線５は高画素値側のダイナミックレンジを圧縮する関数形である。
なお、実施する場合には、これらの曲線形は微分連続（微分可能かつ連続な関数）に構成する方が好ましい。階調変換曲線が微分不可能又は不連続な点を含むとき、変換後の画像に擬輪郭が生じることがあるからである。
次にＤＷＴ変換回路（離散ウェーブレット変換回路）１１４は階調変換後の画像ｆ（Ｏｒｇ（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、画像成分（変換係数又は周波数係数ともいう）を計算して出力するものである。メインメモリ１０９に記憶された画像データは、ＤＷＴ変換回路１１４により順次読み出されて変換処理が行われ、再びメインメモリ１０９に書き込まれる。本実施の形態におけるＤＷＴ変換回路１１４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６Ａ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）  ・・・・（１１）
ｓ（ｎ）＝ｘ（２＊ｎ）＋ｆｌｏｏｒ（（ｄ（ｎ−１）＋ｄ（ｎ））／４）          ・・・・・・（１２）
ただし、ｘ（ｎ）は変換対象となる画像信号である。
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６Ｂ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画像成分ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，．．．，ＬＬに分解される（ｓ２０２）。図６ＢにおいてＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，．．．，ＬＬ等（以下サブバンドと呼ぶ）が周波数帯域毎の画像成分を示す。
そして、成分変換回路では（１３）式に従いサブバンド毎の画像成分ｈｎ（ｘ、ｙ）を変換する（Ｓ２０３）。ここで、変換後の画像成分をｈ２ｎ（ｘ、ｙ）とし、ｎはサブバンドのカテゴリを示す。
ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）＝  （１／ｆ’（Ｏｒｇ（ｘ，ｙ）））×  ｈｎ（ｘ、ｙ）  ‥‥（１３）
この処理により、原画像Ｏｒｇ（ｘ，ｙ）の画像成分に対し階調変換処理によりｆ’（）倍（ｆ’（）はｈｎ（ｘ、ｙ）に対応するＯｒｇ（ｘ，ｙ）における階調変換曲線ｆ（）の傾き）となった階調変換処理後の画像の画像成分を、原画像Ｏｒｇ（ｘ，ｙ）の画像成分とほぼ同一の値に変換することができる。ここで、もっとも最下層の低周波成分であるＬＬサブバンドの画像成分は変更しない。これにより、画像全体のダイナミックレンジは変更されるが、高周波成分に対応する画像成分は原画像の画像成分とほぼ同一の値を保つことができる。尚、（１３）式の右辺に所定の定数を乗算するようにしてもよく、この場合はダイナミックレンジを変更しつつ、画像の高周波成分の調節（強調または抑制）を行うことができる。（１３）式によると、原画像の画素値範囲が圧縮された領域については高周波成分が強調され、原画像の画素値範囲が拡大された領域については高周波成分が抑制される。しかし、例えば上述のように（１３）式の右辺に任意の定数を乗算するための調整手段を更に備えてもよい。
また、（１３）式の右辺に原画像Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）又はその平滑化画像の画素値に依存した曲線形を有する所定の関数を掛け合わせてもよい。そのような関数は例えば原画像Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）又はその平滑化画像の画素値が所定画素値以下のとき値が小さくなり、所定画素値を超えるとき値が大きくなるような曲線形を有するものであり、この場合には、例えば低画素値領域の高周波成分の絶対値を抑制することができ、ノイズ成分を目立たなくすることができる。
ところで、階調変換処理によって全体のダイナミックレンジを変更した画像にはオーバーシュート等のアーティファクトは生じない。しかし、（１３）式の処理では高周波成分を変換することで高周波成分の増幅はできるが、同時にオーバーシュート等のアーティファクトが生じる場合がある。
これを防ぐため、（１３）式に代えて、（１４）式のように高周波成分を変換することが有効である。
0003796480.tif 000004
ここで、関数ｆｎ（）は図７又は図８のような曲線形を有する。図７、図８は横軸が入力周波数係数であり、縦軸が出力周波数係数を示す。これは周波数係数が＋の場合の変換曲線を示すものであるが、周波数係数が−の場合にも同様に変換するものである。つまり奇関数の第一象限だけを示した図である。尚、本明細書では周波数係数（高周波成分又は高周波係数）を変換する関数はすべて奇関数とし、いずれもその第一象限のみを示すことにする。また、これらの曲線は微分連続（連続かつ微分可能な関数）となっており、擬輪郭等が生じないようになっている。また、通常の成分に比べ、エッジあたりで生じる画像成分は値が大きくなっており、これらの曲線形はエッジ成分に対応する画像成分を０もしくは抑制する曲線形となっている。これにより（１４）式では画像成分が大きい場合にはｆｎ（ｈｎ（ｘ、ｙ））は０又は抑制された値となり、ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）はほぼｈｎ（ｘ、ｙ）又は抑制された値（原画像の画像成分より小さな値）となる。一方、画像成分が通常の大きさである場合には、（１４）式のｈ２ｎ（ｘ，ｙ）は（１３）式と同様の値となる。
これにより、ダイナミックレンジは変更され、高周波成分のうち有効な画像成分（所定値以下の画像成分）は階調変換前の画像の画像成分の大きさと同一となる。また、高周波成分のうちオーバーシュート等が生じる原因となる画像成分（所定値を超える画像成分）は足しこまない、つまり変更しない、又は抑えて足し込む若しくは変更するので、オーバーシュート等が生じない、又は抑制されるものである。また、関数形ｆｎ（）の傾きを、入力値が所定値以下の範囲で１以上に（１より大きく）することで、高周波成分の強調を、オーバーシュートを抑制しながら行なえるものである。よって、ダイナミックレンジの変更と高周波成分の変更とを、オーバーシュート等を抑制しながら同時に行なうことができる。
そして、逆ＤＷＴ変換回路１１６は成分変換回路１１５で変換された画像成分（変換係数）に対し逆離散ウェーブレット変換を以下のように行う（ｓ２０４）。メインメモリ１０９に記憶された変換された画像成分は逆離散ウェーブレット変換回路１１６により順次読み出されて逆変換処理が行われ、再びメインメモリ１０９に書きこまれる。本実施の形態における逆離散ウェーブレット変換回路１１６による逆離散ウェーブレット変換処理の構成は図６Ｃに示すものとする。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。これらの処理は次式により行われる。
Ｘ’（２＊ｎ）＝ｓ’（ｎ）−ｆｌｏｏｒ（（ｄ’（ｎ−１）＋ｄ’（ｎ））／４）          ・・・・・・（１５）
ｘ’（２＊ｎ＋１）＝ｄ’（ｎ）＋ｆｌｏｏｒ（（ｘ’（２＊ｎ）＋ｘ’（２＊ｎ＋２））／２）  ・・・・（１６）
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。
以上のように実施の形態１では、多重周波数変換処理を利用したダイナミックレンジ変更処理を実現すること、さらにはダイナミックレンジを変更するための階調変換に応じて高周波成分を調整することにより、ダイナミックレンジが変更された良好な出力画像を得ることができる。また、オーバーシュート等のアーティファクトを抑制しながら、画像のダイナミックレンジを変更し、同時に高周波成分を変更することができる。これにより、ダイナミックレンジ圧縮などのダイナミックレンジ変更処理と周波数帯毎の画像成分の変更による周波数帯毎の鮮鋭化処理とを同時に行なうことができる。
（実施の形態２）
実施の形態２について図９の処理の流れに従い説明する。実施の形態１と同様な処理については説明を省略する。
まず、ＤＷＴ変換回路１１４で原画像Ｏｒｇ（ｘ，ｙ）をＤＷＴ変換処理する。ここで得られた画像成分をｈ  ｏｒｇｎ（ｘ、ｙ）とする（ｓ６０１）。次に、階調変換回路１１３で、原画像Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）を階調変換曲線ｆ（）で階調変換処理する（ｓ６０２）。そして、階調変換処理された画像ｆ（Ｏｒｇ（ｘ、ｙ））をＤＷＴ変換回路１１４でＤＷＴ変換処理し、得られた画像成分をｈｎ（ｘ、ｙ）とする（ｓ６０３）。ここで、実施の形態１と同様にｎはサブバンドのカテゴリを示し、ｘ、ｙは座標を示す。
次に、成分変換回路１１５は画像成分ｈｎ（ｘ、ｙ）に式（１７）に示す様に画像成分ｈ  ｏｒｇｎ（ｘ、ｙ）を加算し新たな画像成分ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）を得る（ｓ６０４）。
0003796480.tif 000005
ここで、もっとも最下層の低周波成分であるＬＬサブバンドの画像成分は変更しない。これにより、ダイナミックレンジが変更された画像の高周波成分の大きさと原画像の高周波成分の大きさとをほぼ同一に保てるものである。この場合、高周波成分の足しこみを原画像の高周波成分を用いて行なうため、より精度よく高周波成分の大きさを原画像の高周波成分の大きさに近づけるものである。尚、（１７）式の右辺第２項に所定の定数を乗算するようにしてもよく、この場合はダイナミックレンジを変更しつつ、画像の高周波成分の調節（強調または抑制）を行うことができる。
また、（１７）式に代えて（１８）式の様にしても同様の効果を得られる。
ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）＝ｈ  ｏｒｇｎ（ｘ、ｙ）          ・・・・・・（１８）
また、（１７）式の右辺第２項に原画像Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）又はその平滑化画像の画素値に依存した曲線形を有する所定の関数を掛け合わせてもよく、そのような関数は例えば原画像Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）又はその平滑化画像の画素値が所定画素値以下のとき値が小さくなり、所定画素値を超えるとき値が大きくなるような曲線形を有するものとする。
ところで、階調変換処理によって全体のダイナミックレンジを変更した画像にはオーバーシュート等のアーティファクトは生じない。しかし、（１７）式の処理では原画像の高周波成分を加算することで高周波成分の増幅はできるが、同時にオーバーシュート等のアーティファクトを生じ得る原画像の成分をも加算することになり、オーバーシュートが生じる場合がある。
これを防ぐため、（１７）式に代えて、（１９）式のように高周波成分を変換することが有効である。
0003796480.tif 000006
ここで、ｆｎ（）は図７又は図８のような曲線形を有する。画像成分（高周波成分）において、通常の成分に比べ、エッジあたりで生じる画像成分は値が大きくなっており、これらの曲線形はエッジ成分に対応する画像成分を０もしくは抑制する曲線形となっている。これにより（１９）式では画像成分が大きい場合にはｆｎ（ｈ  ｏｒｇｎ（ｘ、ｙ））は０又は抑制された値となり、ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）はほぼｈｎ（ｘ、ｙ）、又はｈ  ｏｒｇｎ（ｘ、ｙ）より小さな抑制された値となる。一方、画像成分が通常の大きさである場合にはｈ２ｎ（ｘ，ｙ）は（１７）式と同様の値となるものである。
これにより、ダイナミックレンジは変更され、高周波成分のうち有効な画像成分（所定値以下の画像成分）は階調変換前の画像の画像成分の大きさとほぼ同一となる。また、高周波成分のうちオーバーシュート等が生じる原因となる画像成分（所定値を超える画像成分）は足しこまない、つまり変更しない、又は抑えて足し込む若しくは変更するので、オーバーシュート等が生じない、又は抑制されるものである。また、関数形ｆｎ（）の傾きを、入力値が所定値以下の範囲で１以上に（１より大きく）することで、高周波成分の強調を、オーバーシュートを抑制しながら行なえるものである。よって、ダイナミックレンジの変更と高周波成分の変更とを、オーバーシュート等を抑制しながら同時に行うことができる。
そして、成分変更回路１１５で変更した画像成分に基づき、逆ＤＷＴ変換回路１１６では逆ＤＷＴ変換処理を行なう（Ｓ６０５）。
実施の形態２では、多重周波数処理を利用したダイナミックレンジ変更処理を実現すること、さらにはダイナミックレンジを変更するための階調変換に応じて高周波成分を調整することにより、ダイナミックレンジが変更された良好な出力画像を得ることができる。さらに、加算する高周波成分として原画像の高周波成分を用いるため、処理後画像の高周波成分をさらに精度よく原画像の高周波成分に近づけることができるという効果もある。また、オーバーシュート等のアーティファクトを抑制しながら、画像のダイナミックレンジを変更し、同時に高周波成分を変更できる効果がある。これにより、ダイナミックレンジ圧縮などのダイナミックレンジ変更処理と周波数帯毎の画像成分の変更による周波数帯毎の鮮鋭化処理とを同時に行って良好な出力画像を得ることができる。
（実施の形態３）
実施の形態３について図１０の処理の流れに従い説明する。実施の形態１と同様な処理については説明を省略する。
まず、階調変換回路１１３で、原画像Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）を階調変換曲線ｆ（）で階調変換処理し処理後画像ｆ（Ｏｒｇ（ｘ、ｙ））を得る（ｓ７０１）。次にＤＷＴ変換回路１１４で原画像をＤＷＴ変換処理し、ここで得られた画像成分をｈｎ（ｘ、ｙ）とする（ｓ７０２）。ここで、実施の形態１と同様にｎはサブバンドのカテゴリを示し、ｘ、ｙは座標を示す。
次に、成分変換回路１１５は画像成分ｈｎ（ｘ、ｙ）を式（２０）に示す様に変換し、新たな画像成分ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）を得る（ｓ７０３）。
ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）＝（１−ｆ’（Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）））×  ｈｎ（ｘ、ｙ）・・・（２０）
さらに、最下限の低周波成分ＬＬの値を全て０（ゼロ）とする。
これにより、ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）から画像を復元した時に、階調変換曲線の傾きに依存した高周波成分だけの画像Ｈｒ（ｘ、ｙ）を得ることができる。尚、（２０）式の右辺に所定の定数を乗算するようにしてもよく、この場合はダイナミックレンジを変更しつつ、画像の高周波成分の調節（強調または抑制）を行うことができる。
また、（２０）式の右辺に原画像Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）又はその平滑化画像の画素値に依存した曲線形を有する所定の関数を掛け合わせてもよく、そのような関数は例えば原画像Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）又はその平滑化画像の画素値が所定画素値以下のとき値が小さくなり、所定画素値を超えるとき値が大きくなるような曲線形を有するものとする。
次に、逆ＤＷＴ変換回路１１６は成分変換回路１１５で変換した成分に基づき、逆ＤＷＴ変換を行い、復元画像Ｈｒ（ｘ、ｙ）を得る（ｓ７０４）。そして、階調変換回路１１３で得られた画像ｆ（Ｏｒｇ（ｘ，ｙ））と逆ＤＷＴ変換回路１１６で得られた画像Ｈｒ（ｘ，ｙ）とを（２１）式に示すように加算して処理後画像Ｐｒｃ（ｘ，ｙ）を得る（Ｓ７０５）。
Ｐｒｃ（ｘ、ｙ）＝ｆ（Ｏｒｇ（ｘ，ｙ））＋Ｈｒ（ｘ，ｙ）・・・（２１）
ところで、階調変換処理によって全体のダイナミックレンジを変更した画像にはオーバーシュート等のアーティファクトは生じない。しかし、（２０）式で得られた高周波成分はオーバーシュート等のアーティファクトを生じ得る原画像の成分も含有する。したがって、この画像成分をそのまま逆変換した画像にはオーバーシュートの原因となる成分が含まれ、これを加算するとオーバーシュートが生じる場合がある。
これを防ぐため、（２０）式に代えて、（２２）式のように高周波成分を変更することが有効である。
ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）＝（１−ｆ’（Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）））×ｆｎ（ｈｎ（ｘ、ｙ））  ・・・（２２）
ここで、ｆｎ（）は図７又は図８のような曲線形を有する。画像成分（高周波成分）において、通常の成分に比べ、エッジあたりで生じる画像成分は値が大きくなっており、これらの曲線形はエッジ成分に対応する画像成分を０もしくは抑制する曲線形となっている。これにより、（２２）式では画像成分が大きい場合にはｆｎ（ｈｎ（ｘ、ｙ））が０又は抑制された値となる結果、ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）も０又は抑制された値となる。一方、画像成分が通常の大きさである場合にはｈ２ｎ（ｘ，ｙ）は（２０）式と同様の値となるものである。
階調変換後の画像に（２０）又は（２２）式の画像成分を逆ＤＷＴ変換した画像を加えることにより、ダイナミックレンジが変更されているが、高周波成分は原画像の高周波成分の大きさとほぼ同一の画像を得ることができる。
さらに、（２２）式のように画像成分の大きさに応じて画像成分を変更することで、高周波成分のうち有効な画像成分（所定値以下の画像成分）を階調変換前の画像の画像成分の大きさとほぼ同一とすることができる。また、高周波成分のうちオーバーシュート等が生じる原因となる画像成分（所定値を超える画像成分）は足しこまない、つまり変更しない、又は抑えて足し込む若しくは変更するので、オーバーシュート等が生じない、又は抑制されるものである。また、関数形ｆｎ（）の傾きを、入力値が所定値以下の範囲で１以上に（１より大きく）することで、高周波成分の強調を、オーバーシュートを抑制しながら行えるものである。よって、ダイナミックレンジの変更と高周波成分の変更とを、オーバーシュート等を抑制しながら同時に行うことができる。
実施の形態３では、多重周波数変換処理を利用したダイナミックレンジ変更処理を実現すること、さらにはダイナミックレンジを変更するための階調変換に応じて高周波成分を調整することにより、ダイナミックレンジが変更された良好な出力画像を得ることができる。さらに、加算する高周波成分として原画像の高周波成分を用いるため、処理後画像の高周波成分をさらに精度よく原画像の高周波成分に近づけることができるという効果もある。また、ＤＷＴ変換処理を１回しか行なわなくてもいいため、計算時間を短縮できる効果もある。さらに、オーバーシュート等のアーティファクトを抑制しながら、画像のダイナミックレンジを変更し、同時に高周波成分を変更できる効果がある。これにより、ダイナミックレンジ圧縮などのダイナミックレンジ変更処理と、周波数帯毎の画像成分の変更による周波数帯毎の鮮鋭化処理とを同時に行って良好な出力画像を得ることができる。
（実施の形態４）
実施に形態４はエッジ構造を保存したまま，ダイナミックレンジ変更及び周波数処理の効果を得る画像処理に関するものである。図１１は実施の形態４の構成を示す図であり、実施の形態１と同様の処理については説明を省略する。
図１１において１１２は画像処理回路を示し、２１０１は原画像をウェーブレット変換またはラプラシアンピラミッド変換の方法等で複数の周波数帯に分解し周波数係数を得る周波数帯分解換回路、２１０２は後に行うダイナミックレンジ変更のための階調変換曲線の傾きに基づき係数を変換する係数変換回路、２１０３は係数変換回路２１０２で変換して得た係数を逆変換する逆変換回路、２１０４は逆変換回路２１０３で逆変換して得た画像のダイナミックレンジを変更するための階調変換回路である。
図１２はこの発明の実施の形態４による画像処理回路１１２の処理の流れを示すフローチャートである。図１３は係数変換回路２１０２において用いられる係数変換曲線の一例を示し、横軸が入力係数、縦軸が出力係数を示す。
図１２の処理の流れに従い、実施の形態４について以下に説明する。周波数帯分解回路２１０１は原画像ｆ（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（ｓ２２０１）。この周波数分解の方法は例えばウェーブレット変換またはラプラシアンピラミッド変換の方法等任意の方法を用いることができるが、ここでは２次元の離散ウェーブレット変換を用いて周波数帯ごとの周波数係数ＨＨ１、ＨＬ１、ＬＨ１、．．．、ＬＬに分解するものとする。
次に係数変換回路２１０２は階調変換回路２１０４で用いる階調変換曲線（例えば図５に示すような変換曲線）Ｆ（）に従い周波数係数を変換する（ｓ２２０２）。この場合、図１３に示すように所定絶対値以下の領域２３０１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。所定絶対値は画像のエッジ部分に対する係数の大きさにより実験的に決められる値であり、所定絶対値を超える係数を不変に保つことでエッジ構造が保存され、再構成画像においてオーバーシュート等のアーティファクトが生じるのを抑制することができる。
ここで、ｈｎ（ｘ、ｙ）はｎレベルの周波数係数（高周波係数）で所定絶対値以下の領域２３０１の係数とし、ｈ２ｎ（ｘ、ｙ）は（２３）式に従いｈｎ（ｘ、ｙ）を係数変換した後の係数の値とする。
0003796480.tif 000007
ここで関数ｆ５（）は例えば原画像ｆ（ｘ、ｙ）又はその平滑化画像の画素値に依存した曲線形を有し、例えば原画像ｆ（ｘ、ｙ）又はその平滑化画像の画素値が所定画素値以下のとき値が小さくなり、所定画素値を超えるとき値が大きくなるような曲線形とする。尚、図１３の変換曲線Ｆ２（）は以上のことを模式的に表現したものであり、領域２３０１の係数は必ずしもリニアに変換されるのではなく、（２３）式に基づいて変換される。従って、変換曲線Ｆ２（）は次の（２３）’式のように表現することができる。
0003796480.tif 000008
次に、逆変換回路２１０３でｈ２ｎ（ｘ、ｙ）を逆変換（逆ＤＷＴ変換）する（Ｓ２２０３）。そして復元画像ｆ２（ｘ、ｙ）を得る。そして、階調変換回路２１０４で復元画像ｆ２（ｘ、ｙ）を（２４）式に示すように階調変換して、ダイナミックレンジが変更された画像ｆ３（ｘ、ｙ）を得る（ｓ２２０４）。
ｆ３（ｘ、ｙ）＝Ｆ（ｆ２（ｘ、ｙ））          ‥‥‥（２４）
以上の実施の形態４によれば、あらかじめダイナミックレンジを変更するための階調変換の曲線形に基づいて周波数係数を変更しているため、ダイナミックレンジ変更後の画像における高周波成分の大きさと原画像の高周波成分の大きさとをほぼ同一に保つことができる。また、所定絶対値範囲の係数の値を変更しないため、エッジ構造が保存され、周波数処理及びダイナミックレンジ変更処理の施された画像においてもオーバーシュート等が生じるのを抑制することができる。
尚、図１３において、変換関数Ｆ２（）は微分不可能かつ不連続な点を有するが、逆変換後の画像では偽輪郭などのアーティファクトは生じないものである。所定の絶対値を有する係数（変換曲線の微分不可能かつ不連続な点に対応する係数）は係数空間上でランダムに散乱しているため、逆変換した画像上では、ラインなど連続的な境界線として視覚的に認識される構造が現れないためである。ウェーブレット係数はあくまで周波数係数であり、逆ウェーブレット変換処理により、周波数係数の大きさに応じて、所定の画像空間が復元されるものであるからである。尚、係数空間上で画像のエッジ部に対応して所定絶対値の周波数係数が連続的に並ぶ場合もあるが、この場合、変換関数Ｆ２（）のような不連続関数により係数変換された後に現れる係数空間上での連続的な構造は、復元画像上でもエッジ部に沿って連続的な構造として現れるため、偽輪郭としては認識されない。
また、原画像を多重周波数係数に分解しているため、ノイズ抑制処理、鮮鋭化処理又はその他の処理との複合処理も容易に行うことができる。例えば、ノイズ抑制処理などでは、原画像を多重周波数係数に分解した際の係数に基づく解析処理等を行い、該解析結果等に基づいて所定の周波数係数を変換することが行われるからである。
（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前記実施形態の機能を実現したものも本発明の範疇に含まれる。
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。
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。
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。
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。
以上に説明したように、各実施の形態によれば、階調変換処理と多重周波数変換処理とを用い、階調変換とそれに基づく周波数成分の変換とを行うことにより、良好な出力画像を得ることができる。
また、階調変換により画像のダイナミックレンジまたは所定画素値範囲を変更し、階調変換曲線の傾きに基づいて高周波成分を変換することにより、ダイナミックレンジまたは所定画素値範囲が変更された良好な出力画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１はダイナミックレンジ圧縮の従来例を説明するための図である。
図２はダイナミックレンジ圧縮の従来例を説明するための図である。
図３は実施の形態１による画像処理装置のブロック図である。
図４は実施の形態１による画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
図５はダイナミックレンジを変更するための階調変換曲線の一例である。
図６Ａ−Ｃは離散ウェーブレット変換および逆離散ウェーブレット変換の説明図である。
図７は周波数係数変換曲線を示す図である。
図８は周波数係数変換曲線を示す図である。
図９は実施の形態２による画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
図１０は実施の形態３による画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
図１１は実施の形態４による画像処理装置のブロック図である。
図１２は実施の形態４による画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
図１３は周波数係数を変換する曲線の模式図である。
【図１】
0003796480.tif 000009
【図２】
0003796480.tif 000010
【図３】
0003796480.tif 000011
【図４】
0003796480.tif 000012
【図５】
0003796480.tif 000013
【図６Ａ】
0003796480.tif 000014
【図６Ｂ】
0003796480.tif 000015
【図６Ｃ】
0003796480.tif 000016
【図７】
0003796480.tif 000017
【図８】
0003796480.tif 000018
【図９】
0003796480.tif 000019
【図１０】
0003796480.tif 000020
【図１１】
0003796480.tif 000021
【図１２】
0003796480.tif 000022
【図１３】
0003796480.tif 000023