CN109716387B - 图像处理装置 - Google Patents

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Abstract

本图像处理装置(100)具备：合成图像获取部(24)，相对于处理对象图像，获取噪声成分平滑化后的相互不同的多个平滑化图像，基于考虑了处理对象图像的像素的像素值与获取的平滑化图像的像素的像素值的正负的像素值差，进行平滑化图像的加权合成。

Description

图像处理装置
技术领域
本发明涉及图像处理装置、特别是涉及利用多个平滑化滤波器使图像平滑化，并且通过合成平滑处理后的多个图像来生成降低噪声成分的图像处理装置。
背景技术
以往，已知一种图像处理装置，通过使用多个平滑化滤波器对图像进行平滑化，并且通过合成平滑处理后的多个图像来生成降低了噪声成分的图像。像这样的图像处理装置，例如在日本专利第3472596号公报中公开。
在上述日本专利第3472596号公报中公开了如下的噪声降低滤波器(图像处理装置)：对于处理对象图像的各像素，使用用于对噪声成分进行平滑处理的相互不同的多个平滑化滤波器，根据与处理对象图像的各像素的亮度或者色度对应的像素值获取多个平滑化图像的各像素的像素值，并且在处理对象图像的各像素的像素值与多个平滑化图像的对应位置中的各像素的像素值之间，按照多个平滑化滤波器获取像素值差的绝对值，基于像素值差的绝对值对多个平滑化滤波器进行加权，对各像素进行平滑化。在该噪声降低滤波器中，构成为重视如下的平滑化滤波器而进行合成：在较多地包括像素值与目标目标像素的像素值之差的合计的绝对值较小的像素的方向上，对像素进行平滑处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3472596号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在上述日本专利第3472596号公报的噪声降低滤波器(图像处理装置)中，构成为重视并通过如下的平滑化滤波器对平滑化图像进行合成，该平滑化滤波器在较多地包括像素值与目标目标像素的像素值之差的合计的绝对值较小的像素的方向上，对像素值进行平滑处理。因此，在图像数据的像素值产生噪声成分的情况下，像素值之差的绝对值从没有噪声的情况下的值增减，因此能够想到与没有噪声的情况不同，可能较大地合成了平滑化滤波器的加权。在这种情况下，存在难以适当地对处理对象图像进行平滑处理(平滑化)从而合成的问题。
本发明是为了解决如上所述的技术问题而完成的，本发明的一个目的在于，提供一种图像处理装置，即使是在图像数据的像素值产生噪声成分的情况下，也能够适当地进行平滑处理从而合成图像。
用于解决上述技术问题的方案
为了达成上述目的，本发明的一方案中的图像处理装置具备：图像平滑化部，对于处理对象图像的各像素，使用用于对噪声成分进行平滑化且相互不同的多个平滑化滤波器，从与处理对象图像的各像素的亮度或者色度对应的像素值获取多个平滑化图像的各像素的像素值；像素值差获取部，在处理对象图像的各像素的像素值和与多个平滑化图像的对应位置处的各像素的像素值之间，以多个平滑化滤波器的每个为单位获取像素值差，该像素值差是考虑了与各像素的亮度或色度对应的多个像素值的正负的差；合成权重获取部，基于多个像素值差，获取用于合成多个平滑化图像的各像素的像素值时的加权的合成权重；合成图像获取部，对于多个平滑化图像的各像素，基于平滑化图像的各像素的像素值的合成权重，进行加权合成从而获取合成图像。
如上所述，在本发明的一方案的图像处理装置中，设置合成权重获取部，在对应的位置的像素中，对于多个平滑化图像的各像素的像素值，基于考虑了处理对象图像的像素的像素值的正负的多个像素值差而进行加权合成，由此获取合成图像。由此，能够想到考虑了正负的像素值差的整体的倾向，即使产生噪声成分也不会改变，因此与基于像素值差的绝对值对平滑化图像进行加权合成的情况不同，像素值差的关系不会发生逆转。其结果是，能够基于考虑到正负的像素值差而进行适当地平滑化图像的加权合成。具体而言，在像素值差接近0值的情况下，由于噪声成分的影响，像素值差在0值附近跨越正负而变化，因此在获取像素值差的绝对值的情况下考虑了整体的倾向从而无法区别。另一方面，如果保存像素值差的正负保持不变，则即使出现了噪声成分，作为像素值差的整体的倾向也不会有很大变化，所以能够选择适当的平滑化图像并进行加权合成。由此，能够对平滑化图像进行适当地加权合成，能够获取适当地平滑化的图像。
在上述的一方案的图像处理装置中，优选合成权重获取部构成为，获取考虑到正负的多个像素值差的平均值，并且基于多个像素值差和像素值差的平均值，获取与各像素相对应的多个合成权重。如果是像这样的构成，则基于像素值差整体的倾向即平均值，能够容易地发现像素值差特异的平滑化图像，因此基于考虑到表示每个平滑化滤波器的平滑化的变化的正负的各像素值差，能够通过平滑化图像进行适当的加权合成。
在这种情况下，优选合成权重获取部构成为，在判断为像素值差从负向正变大的指标中，在像素值差的平均值为正的情况下，相对于各像素进行使多个像素值差中、与较小的像素值差对应的平滑化图像的合成权重增大的控制，并且在像素值差的平均值为负的情况下，相对于各像素进行使多个像素值差中、与较大的像素值差相对应的平滑化图像的合成权重增大的控制。如果是像这样的构成,则在判断为像素值差从负朝向正增大的指标中，如果像素值差的平均值为正，则根据从整体的倾向朝向负值的方向远离较小的像素值差，能够容易地发现像素值差特异的平滑化图像。此外,在判断为像素值差从负朝向正变大的指标中，如果像素值差的平均值为负，则根据从整体的倾向朝向正值的方向远离较大的像素值差，能够容易地发现像素值差特异的平滑化图像。因此,基于相对于像素值差的平均值位于峰值的位置(特异的位置)的像素值差，能够容易地增大与像素值差特异的平滑化图像相对应的合成权重。其结果是,能够根据像素值差的整体的倾向，通过平滑化图像获取适当地进行加权而合成的合成图像。
在上述一方案的图像处理装置中，优选设置相加合成图像生成部，相对于各像素，对处理对象图像的各像素的像素值和合成图像的对应位置处的各像素的像素值进行加权相加从而进行合成，进行相加合成图像的获取。如果是像这样的构成，则能够进一步比较原始处理对象图像与作为平滑化的结果的合成图像，考虑平滑化引起的变化的程度，在处理对象图像与合成图像之间进行相加合成。
在这种情况下，优选构成为，相加合成图像生成部构成为，在进行加权相加的情况下，基于处理对象图像的各像素的像素值与合成图像的对应位置处的各像素的像素值，获取与各像素对应的相加权重，基于相加权重来获取相加合成图像。如果是像这样的构成，则根据处理对象图像的各像素的像素值与合成图像的对应位置处的各像素的像素值，能够容易地获取处理对象图像与合成图像的相加的加权程度。
在上述一个方案的图像处理装置中，优选还具备频带限制图像处理部，对输入图像进行频率解析，以频率为单位，获取仅提取包含特定频率的图像、即受到频带限制的多个图像，并且进行将以频率为单位划分的多个图像再次整合的频率合成，获取频率合成后的输出图像，该频带限制图像处理部构成为，将处理对象图像作为输入图像而进行频率解析，获取受到频带限制的处理对象图像，受到频带限制并且基于对各像素考虑了正负的像素值差获取加权合成后的合成图像，基于频带限制以及加权合成后的合成图像，对图像进行频率合成，从而获取输出图像。如果是这样的构成，按照处理对象图像的频率成分获取多个平滑化图像，基于考虑了正负的多个像素值差，对处理对象图像的各像素的像素值以及与多个平滑化图像对应的位置的各像素的像素值进行加权合成，获取合成图像，由此能够按照频率频带对噪声成分进行平滑处理，从而能够抑制映入图像的被摄体的结构的边界线的散景(失焦)，能够更有效地相对于已经对噪声进行了平滑处理的图像数据进行加权合成。
发明效果
如上所述，根据本发明，即使在图像数据的像素值中产生了噪声成分的情况下，通过对平滑化图像适当地进行加权，也能够适当地进行平滑化从而在图像中进行合成。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的图像处理装置的方块图。
图2是表示通过对处理对象图像使用平滑化滤波器来获取平滑化图像的处理的图。
图3是表示在从目标位置分别间隔45度的关系的相互不同的线段方向上进行平滑处理的5行5列的平滑化滤波器的一例的图。
图4是表示在从目标位置分别间隔15度的关系的相互不同的线段方向上进行平滑处理的5行5列的平滑化滤波器的一例的图。
图5是表示映入了线结构的被摄体的X射线摄像图像的一例的图。
图6是描绘了线结构的被摄体的前端部分的像素的像素值与平滑化图像的像素的像素值的像素值差以及像素值差的绝对值的图表。
图7是用于说明本发明的第1实施方式的相加合成图像生成处理的流程图。
图8是用于说明本发明的第1实施方式的合成权重获取处理的流程图。
图9是表示本发明的第2实施方式的图像处理装置的方块图。
图10是用于说明相对于输入图像获取缩小图像并且通过将缩小图像设为再放大图像来去除频率成分的图。
图11是用于说明通过从输入画像的像素的像素值中减去再放大图像的像素的像素值，仅剩下特定的频率成分的图。
图12是用于说明根据本发明的第2实施方式进行频带相加合成图像生成/获取处理的流程图。
图13是表示本发明的第3实施方式的图像处理装置的方块图。
图14是用于说明用于获取本发明的第1～3实施方式的变形例的合成权重的函数的图。
图15是用于说明用于获取本发明的第1～3实施方式的变形例的相加权重的函数的图。
具体实施方式
以下，基于附图，对将本发明具体化的实施方式进行说明。
[第1实施方式]
(图像处理装置的构成)
首先，参照图1～8，对本发明的第1实施方式的图像处理装置100的整体构成进行说明。在第1实施方式中，示出了将图像处理装置100用于X射线摄像装置101的情况例子。另外，图像处理装置100构成为作为本发明的第1实施方式的图像处理装置发挥功能，并且还作为X射线摄像装置101的控制部发挥功能。这是用于使装置构成简化的措施，也可以构成为使图像处理装置100与X射线摄像装置101的控制部为不同的构成，相互交换数据。
如图1所示，图像处理装置100具备：主控制部1、图像处理部2、存储部3。图像处理部2包括：图像平滑化部21、像素值差获取部22、合成权重获取部23、合成图像获取部24、相加合成图像生成部25。存储部3包括程序31与数据32。此外，图像处理装置100例如由PC(个人计算机)等构成，通过适当地读取并执行程序31而作为图像处理装置发挥功能。此外，图像处理装置100与X射线摄像装置101连接。
主控制部1通过执行存储部3所储存的程序31，使PC作为图像处理装置100发挥功能，并且使PC作为X射线摄像装置101的控制部发挥功能。此外，主控制部1作为X射线摄像装置101的控制部，对X射线拍摄的执行、拍摄方向、范围、拍摄次数等进行控制。关于作为描述图像处理装置100的功能的内容将在后述进行。
X射线摄像装置101构成为，与作为X射线摄像装置101的控制部发挥功能的图像处理装置100连接，并对被摄体S照射X射线，对被摄体S的拍摄部位(透视部位或摄像部位)的进行透视或摄像，并且将拍摄的图像向图像处理装置100送出。此外，X射线摄像装置101具备：X射线照射部4、X射线接收部5、操作部6、显示部7。另外，通过X射线摄像装置101拍摄的X射线图像包括通过低剂量连续地进行拍摄的X射线透视图像、和通过高剂量进行拍摄的X射线摄像图像这两者的图像。以下，代表性地对X射线摄像的情况进行说明，但对于X射线透视也能够得到同样的结果。
X射线照射部4朝向被摄体S照射X射线。X射线接收部5对穿透了被摄体的X射线进行接收，对X射线摄像图像进行摄像，并且将接收到的X射线摄像图像的数据转变为电信号，向图像处理装置100发送作为处理对象图像In即X射线摄像图像的数据。此外，X射线照射部4与X射线接收部5以夹着板件而对置的方式配置，构成为对横卧在板件上的被摄体S进行X射线摄像。另外，X射线照射部4例如由X射线管构成。此外，X射线接收部5例如由FTP(平板探测器Flat Panel Detector)构成。
操作部6构成为接收操作者的操作命令的输入。此外，操作部6构成为能够进行X射线摄像装置101的操作、以及图像处理装置100的图像处理方法的选择等操作。此外，显示部7例如构成为除了显示由图像处理装置100进行了图像处理的X射线摄像图像之外，还进行与X射线摄像装置101以及图像处理装置100的操作有关的各种画面显示。另外，操作部6例如由接收操作者的操作输入的键盘、鼠标以及操作杆等构成。此外，显示部7例如由液晶面板以及背光源等构成。
(图像的平滑化处理)
以下，基于图2～图6，对图像处理装置100对图像的平滑化处理进行说明。
图像处理装置100从X射线摄像装置101获取X射线的拍摄图像(X射线透视图像或X射线摄像图像)的图像数据。以下，作为代表考虑了获取X射线摄像图像的情况。另外，X射线摄像图像是按照像素将接收到的穿透X射线的大小作为像素值来表现的灰度的图像，在该情况下，作为像素值，仅考虑亮度。
在图像处理装置中，例如，操作者为了视觉辨认性，而对图像数据进行各种各样的图像处理，如图像所含的被摄体的边界线的强调处理或对比度等的调整处理、任意部分的放大/缩小处理、旋转处理、修剪处理、正负反转处理等。本发明的第1实施方式的图像处理装置100构成为进行上述图像处理，并且抑制因图像像素的像素值所含的噪声成分引起的变动，进行使图像的像素值的变化平滑且视觉辨认性良好的图像的平滑化处理。以下，特别是对图像的平滑化处理进行说明。
在图像中包含噪声成分的情况下，由于噪声成分而从理想的像素值发生变动，所以成为像素值不平滑地变化的视觉辨认性差的图像。产生该噪声成分的理由各种各样，但在X射线摄像图像的情况下，例如，由于X射线照射部4(X射线管)使热电子撞击电极而产生X射线，所以来自原理上无法避免的泊松分布的X射线照射的不均匀(统计上的变动的量子噪声)成为在图像上出现噪声成分的较大的原因。若增大由X射线照射部4照射的X射线的强度，则能够减小来自该泊松分布的噪声，但同时被摄体S或操作者的被辐射剂量变大，因此不优选。因此，即使在将X射线照射量抑制得较低的状态下，也需要尽可能地除去产生的噪声成分的影响，并提高X射线摄像图像的视觉辨认性。另外，在X射线摄像图像中产生的噪声中，还存在在读取X射线接收部5(FDP)的像素值时产生的噪声、或在交换图像的数据的期间因外来的电磁波或热噪音等而在电子电路产生的噪声等。另外，由图像处理装置100获取的平滑化图像能够与产生原因无关地去除噪声。
首先,对平滑化方法进行简单说明。图像只要在足够小的范围内观察就成为局部大致一样的结构，因此认为像素值也在该范围内大致相等。即，如果每一个像素足够细，则认为某目标位置的像素与其周边位置的像素的像素值大致相等。另一方面，由于噪声成分随机地出现在各自的像素值，所以像素值会根据噪声成分而产生变动，从而成为比原始值大或者小的值。因此，通过获取目标位置及其周边位置的像素的像素值的平均值，置换目标位置的像素的像素值，从而能够抵消噪声成分。如果利用上述平均值在全部像素中进行置换处理，则能够得到使噪声平滑化的平滑化图像。
另外，如果进行对与周边位置的全部像素的像素值取平均值的处理，则在目标位置的周边位置存在映入图像的被摄体的结构改变的边界线的部分的情况下，一边跨过边界线一边取像素值的平均值。由此,被摄体的边界线也被平滑化，因此在被摄体的边界线产生散景(失焦)。因此，需要进行如下的平滑化：重视沿着被摄体的结构的方向的平滑化，而无视跨越被摄体的结构的边界的方向的平滑化。
具体而言，例如，如图2所示，通过准备在某特定方向上进行平滑化的平滑化滤波器F(d)，进行与被摄体的结构相应的平滑化。取位于在以目标位置的像素为中心的某特定方向上延伸的线段上的像素的像素值的平均值，作为目标位置的像素值进行置换处理。在此，处理对象图像In是M行N列的像素数据的集合，是成为进行平滑化的对象的图像。此外，以虚线圆圈包围的部分是目标位置的像素，由以目标位置的像素为中心的正方形包围的区域成为进行平滑化的对象的平滑化区域。根据进行平滑化的方向存在D个平滑化滤波器(d)，是分别相互平滑化的方向不同的各向异性的滤波器。d取1～D中的任意正整数值，是用于区别平滑化滤波器F(d)的数值。平滑化滤波器F(d)内所示的线段表示目标位置及其周边的位置的像素中、位于线段上的像素是有助于平滑化的像素。通过将D个平滑化滤波器F(d)用于处理对象图像In，使与目标位置以及平滑化滤波器F(d)对应的周边位置处的像素的像素值平滑化，获取D张平滑化图像Smooth(d)的像素值。对处理对象图像In的全部像素进行使用上述D个平滑化滤波器F(d)的平滑化的处理，按照各像素能够得到D张平滑化图像Smooth(d)的像素值。
更详细地，平滑化滤波器F(d)例如表示为具有如图3所示的值的运算符矩阵。在这种情况下，平滑化滤波器F(d)对显现为8张5行5列的矩阵，以目标位置的像素值为中心，相对于间隔45度的8个方向，对包括目标位置的像素在内的3个相邻像素的像素值进行平滑化。平滑化滤波器F(d)的系数1/3表示获取位于对应位置的处理对象图像In的像素的像素值的1/3倍(系数倍)。如果对所获取的全部的像素值进行合计，则能够获取位于系数的位置的像素的像素值的平均值。即，对于处理对象图像In的各个位置的像素，能够按照平滑化滤波器F(d)得到8张平滑化图像Smooth(d)的像素的像素值。另外，没有写系数的空栏部分是省略了系数为0的部分，表示空栏的位置上的像素不对平滑化有贡献度。此外，θ表示着平滑化的方向。
为了从8张平滑化图像Smooth(d)得到一张合成图像Comp，在D张平滑化图像Smooth(d)中，进行如下的加权合成处理：在沿着被摄体结构的方向将进行了平滑化的平滑化图像Smooth(d)较大地加权合成，在跨越被摄体结构的方向上将进行了平滑化的平滑化图像Smooth(d)较小地加权合成。由此，能够在属于被摄体相同结构的像素之间，使平滑处理后的平滑化图像的贡献度变大而合成，一边跨过被摄体构造不同的部分一边使平滑处理后的平滑化图像的贡献度变小而合成，因此能够通过平滑化降低噪声成分，并且能够抑制由跨越拍摄体结构的边界进行平滑化引起的边界线的散景(失焦)。对于对处理对象图像In的各像素，通过如上所述地加权合成平滑化图像Smooth(d)，能够获取适当地平滑处理后的结果即合成图像Comp。
另外，如图4所示，也能够进一步增加平滑化滤波器(d)的个数，并设定更多的平滑化方向。图4是表示能够在间隔15度的24个方向上进行平滑处理的24个平滑化滤波器F(d)的到第3张为止的图。这种情况下，在15度方向或30度方向进行平滑化时，需要在跨越两个像素的方向上进行平滑化，因此需要补偿跨越的两个像素的像素值的贡献度从而进行平滑化。例如，在30度方向平滑化的平滑化滤波器F(3)中，系数k(1，0)与系数k(1，1)是指使用几何学上的30度的正切函数tan(π/6)来分配与一个像素值的贡献度相对应的系数1/3的值。即，k(1，0)为tan(π/6)/3，k(1，1)为{1-tan(π/6)/3}。实际上，因为tan(π/6)是无理数，所以根据计算机的处理能力或像素值的位数，截取适当的位数，使结果的值预先存储于存储部3，适当地从存储部3读取而使用即可。省略其他系数的具体值。此外，在45度的情况下，成为与图3所示的平滑化滤波器相同的构成。对于45度以后的平滑化滤波器F(d)，是与相对于上述任意一个滤波器以目标位置为中心旋转或反转后的滤波器相同的构成，省略图示。
此外，虽然省略图示，但是也能够将平滑化滤波器F(d)的大小放大到n行n列(例如，7行7列)。在这种情况下，与上述同样地，可以对存在于平滑化方向上的像素分配将1等分后的系数，也可以对靠近目标位置的像素分配相对较大的系数。总之，为了在平滑化前后不使图像整体的像素值发生变化，需要将各平滑化滤波器F(d)所含的系数的合计标准化为1。
对平滑化图像Smooth(d)的加权进行具体说明。如果处理对象图像In的像素的像素值与平滑化图像Smooth(d)的对应位置的像素的像素值的值接近，则能够认为在属于大致相同的像素值的被摄体的结构附近的像素之间顺利地进行了平滑化。另一方面,如果处理对象图像In的像素的像素值与平滑化图像Smooth(d)的对应位置的像素的像素值的值有较大不同,则能够认为在横跨被摄体不同的结构(被摄体的结构的边界线)的同时进行了平滑化。因此，通过对处理对象图像In的像素的像素值与平滑化图像Smooth(d)的像素的像素值进行比较，能够判断在合成哪个平滑化图像Smooth(d)时需要重视。
在这样的情况下，进行如下处理：获取处理对象图像In的像素的像素值与平滑化图像Smooth(d)的像素的像素值的差的绝对值，对像素值差的绝对值小的Smooth(d)进行更大的加权来进行合成。
在此，考虑对图5所示的拍摄线性结构的被摄体而得到的图像进行平滑化的情况。在该被摄体S前端部分的周边为大致相同的结构。显现成白色的部分是产生被摄体S的映入的部分，入射到X射线接收部5的量因被摄体S而减少，因此是X射线接收少的部分。此外，由斜线表现的部分是未产生被摄体S的映入的部分，是由X射线照射部4照射的X射线不穿透被摄体S而入射到X射线接收部5，因此X射线接收的剂量多的部分。
此时，在以目标位置的像素为中心分别间隔15度而相互不同的24个方向上延伸的线段上使用对像素的像素值进行平滑化的24个平滑化滤波器F(d)，由此，获取24张平滑化图像Smooth(d)。如果将线结构的前端部分作为目标位置，则通过从目标位置的处理对象图像In的像素的像素值减去平滑化图像Smooth(d)的像素的像素值，能够获取与平滑化图像Smooth(d)对应的24个像素值差S(d)。
图6(1)所示的图表是表示考虑了在没有噪声成分的情况下的理想的正负的像素值差S(d)以及像素值差的绝对值|S(d)|的图表。由于像素值差S(d)在前端部分中被摄体S相同，所以180度方向大致为0，随着从180度偏离而成为负值。即，与被摄体S的线结构对应地，像素值差S(d)是具有在180度方向接近0值的峰的山形图表。在这种情况下，如果获取像素值差S(d)的像素值差的绝对值|S(d)|，则通过正负的逆转，成为具有在180度方向接近0值的峰的谷形图表。在这种情况下，由于没有噪声分量的影响，所以在像素值差S(d)与像素值差的绝对值|S(d)|之间得到峰的方向没有区别。即，可知在像素值差S(d)以及像素值差的绝对值|(S(d)|的任一种的情况下，更大地加权合成与在沿着线结构的方向上平滑化的180度方向相对应的平滑化图像Smooth(d)，从而获取合成图像Comp即可。
接着，考虑噪声成分出现在处理对象图像In的像素的像素值的情况。在存在噪声成分的情况下，像素值差S(d)以及像素值差的绝对值|S(d)|为例如图6(2)所示的图表。在这种情况下，可知虽然像素值差S(d)以及像素值差的绝对值S(d)分别根据噪声成分而产生值的变动，但是作为整体的倾向，大致保持图6(1)的图表的形状。即，像素值差S(d)仍然是将180度方向设为峰值的山型图表，像素值差的绝对值|S(d)|成为将180度方向设为峰值的谷型图表。
另一方面，也存在根据噪声成分的存在方式，得到图6(3)所示的图表的情况。此时，虽然与180度方向的平滑化相对应的像素值差S(d)在没有噪声成分的情况下理应大致为0，但是由于噪声成分的叠加而偏离为正值。即使是在这样的情况下，像素值差S(d)作为图表的整体的倾向没有变化，因此依然保持山形图表，180度方向成为图表的峰。另一方面，像素值差的绝对值|S(d)|不考虑正负，因此如图6(3)的右侧图表所示，将与195度方向的平滑化图像相对应的方向误认为为峰值。即，重视195度方向，对平滑化图像Smooth(d)进行加权合成。这种结构方向的误认是由于在像素值差S(d)接近0的情况下，由于噪声成分的影响可容易地替换正负而产生的。
如上所述，在考虑噪声成分从而进行平滑化的情况下，通过基于考虑到正负的像素值差S(d)而非像素值差的绝对值|S(d)|，进行平滑化图像的加权合成，能够适当地进行平滑化图像Smooth(d)的加权合成。
以下，基于图像处理装置100的构成，对通过考虑到正负的像素值差S(d)从处理对象图像In获取作为平滑化处理的最终结果的相加合成图像(处理完成图像)Out的一系列处理进行详细说明。
在此，在第1实施方式的图像处理装置100中，设置有图像平滑化部21，对处理对象图像In的各像素，使用用于对噪声成分平滑化的相互不同的多个平滑化滤波器F(d)，从与处理对象图像In的各像素的亮度或者色度相对应的像素值，获取多张平滑化图像Smooth(d)的各像素的像素值。
具体而言，图像平滑化部21，从X射线摄像装置101获取的X射线摄像图像即处理对象图像In。在这种情况下，图像平滑化部21也可以构成为，使X射线摄像图像的数据存储于存储部3，通过从存储部3(数据32)读取，从而获取处理对象图像In。此外，图像平滑化部21对处理对象图像In使用包含彼此不同的平滑化系数的运算符的矩阵的D个的平滑化滤波器F(d)，对处理对象图像In的各位置的像素值，获取与d对应的总数D张的平滑化图像Smooth(d)的像素的像素值。获取与该平滑化图像Smooth(d)的各位置相对应的像素的像素值的计算，能够表示为公式(1)。
[公式1]
Smooth(d)＝In·F(d)…(1)
其中，以黑色圆表示的运算符，表示如下的计算：获取与处理对象图像In的目标位置中像素的像素值以及与平滑化滤波器F(d)对应的目标位置的周边位置中的像素的像素值，对获取的像素值按照平滑化滤波器F(d)乘以不同的平滑化系数并相加，由此进行平滑化(例如，相加平均)，将得到的像素值置换为目标位置的像素的像素值，由此来获取平滑化图像Smooth(d)。另外，d是与1、2、3、…D对应的正整数之一。
此外，在第1实施方式的图像处理装置100中，设置有像素值差获取部22，将在处理对象图像In的各像素的像素值与多个平滑化图像Smooth(d)的对应位置的各像素的像素值之间，通过多个平滑化滤波器F(d)获取考虑了与各像素的亮度或者色度相对应的多个像素值的正负的差，即像素值差S(d)。
具体而言，像素值差获取部22对于处理对象图像In的各位置的像素和平滑化图像Smooth(d)的对应的各位置的像素，获取考虑了正负的差分值即像素值差S(d)。对于这些各像素获得像素值差S(d)的计算能够表示为公式(2)。
[公式2]
S(d)＝In-Smooth(d)…(2)
此外，在第1实施方式的图像处理装置100中，设置有合成加权获取部23，基于多个像素值差S(d)，获取合成权重α(d)，该合成权重α(d)用于合成多个平滑化图像Smooth(d)的各像素的像素值时的加权。
此外，第1实施方式的合成加权获取部23构成为，获取考虑了正负的多个像素值差S(d)的平均值AvrS，并且基于多个像素值差S(d)与像素值差的平均值AvrS，获取与各像素相对应的多个合成权重α(d)。
此外，第1实施方式的合成加权获取部23构成为，在判断为像素值差从负向正变大的指标中，在像素值差的平均值AvrS为正的情况下，相对于各像素进行使多个像素值差S(d)中、与较小的像素值差S(d)相对应的平滑化图像Smooth(d)的合成权重α(d)变大的控制，并且，在像素值差的平均值AvrS为负的情况下，进行使多个像素值差S(d)中、与较大的像素值差S(d)相对应的平滑化图像Smooth(d)的合成权重α(d)变大的控制。
具体而言，合成加权获取部23通过对全部的像素值差S(d)进行相加平均，获取像素值差的平均值AvrS。获取该像素值差的平均值AvrS的计算，能够表示为公式(3)。
[公式3]
Figure BDA0001998762790000141
此外，合成加权获取部23，基于像素值差S(d)以及像素值差的平均值AvrS，获取平滑化图像Smooth(d)的合成权重α(d)。合成权重α(d)为正实数值，为了使合成后的合成图像Comp整体的像素值成为与合成前的处理对象图像In整体的像素值相同的基准，若对所有d的合成权重α(d)进行合计，则正好标准化为1。获取该合成权重α(d)的计算能够表示为公式(4)。
[公式4]
α(d)＝k×A(S(d)，AvrS)…(4)
其中，k是用于将合成权重α(d)标准化的标准化常数。
函数A是以像素值差S(d)以及像素值差的平均值AvrS为参数的函数。如图6(3)的左侧的图表所示，考虑了将被摄体S的线结构前端部分的像素作为目标位置情况的正负的像素值差S(d)的图表在与沿着结构的方向的平滑化图像Smooth(d)相对应的像素值差S(d)产生向上凸的峰。此外，与处理对象图像In的目标位置的周边位置的线结构以外的部分相对应的像素的像素值，由于比目标位置相对地入射了较多的X射线，所以会变大。由此，与沿着线结构的方向以外的方向相对应的像素值差S(d)成为负值。因此，像素值差的平均值AvrS为负值。在此，像素值差S(d)的图表的峰，与在像素值差S(d)中最远离正值方向的像素值差S(d)相对应。即，在像素值差的平均值AvrS为负值时，在判断为像素值差从负向正变大的指标中，像素值差S(d)越大的平滑化图像Smooth(d)越与沿结构的方向的平滑化对应。
另一方面，虽然省略了图示，但是考虑将目标位置取为被摄体S不映入的部分，在周边位置存在被摄体S的边界(结构)的状况。在这种情况下，如果在跨越被摄体S的边界的方向上进行平滑化，则图像的边缘产生散景(失焦)。因此，需要对于在未映入被摄体S的方向上平滑化后的平滑化图像Smooth进行较大地加权并合成。此外，若没有噪声成分，则与在未映入被摄体的方向的平滑化对应的像素值差S(d)成为大致0值。此外，与跨过被摄体的边界的方向上的平滑化对应的像素值差S(d)是正值。特别地，在与被摄体的边界垂直的方向上平滑化的像素值差S(d)成为最大的值。其结果是，考虑到正负的像素值差S(d)的图表成为与被摄体S的边界垂直地平滑化的平滑化图像Smooth(d)对应的S(d)具有接近0值的底部(峰)而向下凸出的谷形图表。即，如上所述，像素值差S(d)的峰，与像素值差S(d)中离负值方向最远的像素值差S(d)相对应。此外，由于与未映入被摄体的方向以外的方向对应的像素值差S(d)为正值，因此像素值差的平均值AvrS为正。即，在像素值差的平均值AvrS为正时，在判断为像素值差从负向正变大的指标中，像素值差S(d)越小的平滑化图像Smooth(d)越与沿着结构的方向的平滑化相对应。
总而言之，在判断为像素值差从负向正变大的指标中，像素值差的平均值AvrS为正时，像素值差S(d)越小的平滑化图像Smooth(d)越与沿着结构的方向的平滑化相对应；像素值差的平均值AvrS为负值时，像素值差S(d)越大的平滑化图像Smooth(d)越与沿结构的方向的平滑化对应。即，函数A只要是如下的函数即可：在像素值差的平均值AvrS为正的情况下，对于像素值差S(d)越小的平滑化图像Smooth(d)，使合成权重α(d)变小；在像素值差的平均值AvrS为负的情况下，对于像素值差S(d)越大的平滑化图像Smooth(d)，使合成权重α(d)变大。在第1实施方式中，将函数A设为：在像素值差的平均值AvrS为正的情况下，将与像素值差S(d)最小的平滑化图像Smooth(dmin)对应的合成权重α(dmin)设为1，其他合成权重α(d)设为0。此外，将函数A设为：在像素值差的平均值AvrS为负的情况下，将与像素值差S(d)最大的平滑化图像Smooth(dmax)对应的合成权重α(d)设为1，其他合成权重α(dmax)设为0。dmin是与最小S(d)对应的d，dmax是与最大S(d)对应的d。如果函数A为像这样的构成，则仅与平滑化的方向最佳的方向对应的平滑化图像Smooth(d)对合成图像Comp有贡献度。
另外，能够认为在AvrS为0的情况下，目标位置的周边位置的像素的像素值没有特异的方向性。因此，当AvrS为0时，例如，将所有合成权重α(d)均等分配，设为1/D即可。在该情况下，合成图像Comp成为在目标位置相对于所有方向均等地平滑化的图像。
此外，在第1实施方式的图像处理装置100中，设置合成图像获取部24，对多个平滑化图像的各像素基于合成权重进行加权合成，从而获取合成图像。
具体而言，合成图像获取部24，将通过合成加权获取部23获取的合成权重α(d)与平滑化图像Smooth(d)相乘并相加，由此获取合成图像Comp。获取该合成图像Comp的计算能够表示为公式(5)。
[公式5]
Figure BDA0001998762790000161
在这种情况下，公式(5)的计算，等于是如下的计算：在像素值的平均值AvrS为正的情况下，将与像素值差S(d)变得最小的方向对应的平滑化图像Smooth(dmin)作为合成图像Comp，在像素值的平均值AvrS为负的情况下，将与像素值差S(d)变得最大的方向对应的平滑化图像Smooth(dmax)作为合成图像Comp。
此外，在第1实施方式的图像处理装置100中，设置相加合成图像生成部25，相对于各像素对处理对象图像In的各像素的像素值以及与合成图像Comp的对应位置的各像素的像素值进行加权相加从而进行合成，并进行相加合成图像Out的获取。
具体而言，相加合成图像生成部25使用相加权重β对作为原始图像的处理对象图像In的各像素的像素值与进行平滑化后的结果、即合成图像的对应位置的像素的像素值进行加权并进行相加合成，由此获取最终结果即相加合成图像。相加权重β是从0到1之间的正实数值，被标准化为使相加合成后的相加合成图像Out整体的像素值与合成前的处理对象图像In以及合成图像Comp整体的像素值成为相同的基准。通过该相加权重β获取相加合成图像Out的计算，能够表示为公式(6)。
[公式6]
Out＝(1-β)×In+β×Comp…(6)
此外，第1实施方式的相加合成图像生成部25构成为，在进行加权相加的情况下，基于处理对象图像In的各像素的像素值和合成图像Comp对应位置的各像素的像素值，获取与各像素相对应的相加权重β，基于相加权重β获取相加合成图像Out。
具体而言，相加合成图像生成部25相对于各像素，基于对应位置的处理对象图像In的像素值和合成图像Comp的像素值，获取相加权重β。获取该相加权重β的计算，能够表示为公式(7)。
[公式7]
β＝lXB(In，Comp)…(7)
其中，I是用于将相加权重β标准化的标准化常数。
在此，函数B是将处理对象图像In的像素值和合成图像Comp的像素值作为参数的函数。函数B是表示处理对象图像In与合成图像Comp之间的关联性的函数，构成为处理对象图像In的像素值与合成图像Comp的像素值越为接近的值，则函数B越大。由此，如果将公式(6)与公式(7)相加，则成为如下计算：处理对象图像In的像素值与合成图像Comp的像素值越为接近的值，则对合成图像Comp的像素值越大地加权而相加；处理对象图像In的像素值与合成图像Comp的像素值越为远离的值，则对处理对象图像In的像素值越大地加权而相加。即，在合成图像Comp与处理对象图像In相比，没有较大变化的情况下，能够认为平滑化较好地起作用，因此重视合成图像Comp而进行相加合成。另一方面，在合成图像Comp与处理对象图像In相比变化较大的情况下，能够认为由于平滑化而引起较大的像素值的变化从而产生失真，因此重视处理对象图像In而进行相加合成。
另外，提供β的函数B，例如能够如公式(8)那样定义为基于处理对象图像In的各像素的像素值与合成图像Comp的对应各位置的像素的像素值之间的差的绝对值|In-Comp|的函数。
[公式8]
B(In，Comp)＝B(|In-Comp|)…(8)
其中，函数B构成为如果作为参数的绝对值|In-Comp|变大则相对的值变小。
如上所述，通过进行从公式(1)到公式(8)的计算，即使在出现噪声的情况下，也能够根据被摄体S的结构适当地进行平滑化，并且能够获取抑制被摄体S的边界(边缘)的散景(失焦)的相加合成图像Out。因此，即使是在图像数据的像素值产生噪声成分的情况下，通过对平滑化图像进行适当地加权，也能够适当地平滑化从而进行图像的合成。
以下，使用流程图对上述一系列的平滑化处理进行说明。另外，对用于获取各像素或值的具体的计算，与上述说明重复，因此适当省略。
(相加合成图像生成处理)
以下，基于图7，使用流程图对相加合成图像生成的流程进行说明。
首先，如果合成加权获取处理开始，则进入步骤S1。在步骤S1中，图像处理部2获取处理对象图像In(X射线摄像图像)，进入步骤S2。
在步骤S2中，通过在处理对象图像In所包含的各像素的像素值中使用D个平滑化滤波器F(d)，获取D张平滑化图像Smooth(d)，进入步骤S3。
在步骤S3中，按照d对考虑了处理对象图像In的各像素的像素值与D张的平滑化图像Smooth(d)的对应位置的像素值的正负的差值进行计算，获取D个像素值差S(d)，进入步骤S4。
在步骤S4中，获取与像素值差S(d)相对应的合成权重α(d)，进入步骤S5。另外，关于步骤S4中合成权重α(d)的获取流程，作为另外的合成权重获取处理而在后面进行说明。
在步骤S5中，通过合成权重α(d)对平滑化图像Smooth(d)进行加权合成，获取合成图像Comp，进入步骤S6。
在步骤S6中，根据处理对象图像In以及合成图像Comp获取相加权重β，进入步骤S7。
在步骤S7中，通过相加权重β对处理对象图像In和合成图像Comp进行加权相加，获取相加合成图像Out，相加合成图像生成处理结束。
相对于分别从X射线接收部5或者未图示的外部存储器获取的X射线摄像图像适当地执行以上的相加合成图像生成处理。此外，由图像处理装置100获取的相加合成图像Out构成为能够存储在存储部3，适当地读取并显示于显示部7。
(合成加权获取处理)
以下，基于图8，使用流程图对合成加权获取处理的流程进行说明。该合成加权获取处理详细说明了在上述相加合成图像生成处理的步骤S4中执行的处理。
首先，如果合成加权获取处理开始，则进入步骤S11。在步骤S11中，图像处理部2(合成权重获取部23)获取考虑了各像素中的正负的像素值差S(d)，进入步骤S12。
在步骤S12中，围绕全部的d个像素值差S(d)获取平均值AvrS，进入步骤S13。
在步骤S13中，判断像素值差的平均值AvrS是否为正值，如果为正值，则进入步骤S14，如果不是正值，则进入步骤S25。
在步骤S14中，仅将与给予最小像素值差S(dmin)的参数dmin对应的合成权重α(dmin)设为1，并且将与除此之外的参数d对应的合成权重α(d)设为0，合成权重获取处理结束。其中，在提供最小像素值差S(dmin)的dmin为多个的情况下，也可以将合成权重α(dmin)的值设为将1以dmin的数目均等分配的值。在这种情况下，例如，在最小像素值差S(dmin)具有两个相同值的情况下，将两个合成权重α(dmin1)以及α(dmin2)的值各设为0.5(1/2)。
在步骤S15中，判断像素值差的平均值AvrS是否为负值，如果为负值，则进入步骤S16，如果不是负值，则进入步骤S17。另外，在进入步骤S17的情况下，像素值差的平均值AvrS恰好为0。
在步骤S16中，仅将与给予最大像素值差S(dmax)的参数dmax对应的合成权重α(dmax)设为1，并且将与除此之外的参数d对应的合成权重α(d)设为0，合成权重获取处理结束。其中，在提供最大像素值差S(dmax)的dmax为多个的情况下，也可以将合成权重α(dmax)的值设为将1以dmax的数目均等分配的值。在这种情况下，例如，在最大像素值差S(dmax)具有两个相同值的情况下，将两个合成权重α(dmax1)以及α(dmax2)的值各设为0.5(1/2)。
在步骤S17中，将1均等分配给所有合成权重α(d)的值，合成权重获取处理结束。如果平滑化滤波器的总数为D，则合成权重α(d)为1/D。
如上所述，在合成权重获取处理中，基于考虑了正负的像素值差S(d)和像素值差的平均值AvrS，能够容易地重视在最佳方向上平滑化的平滑化图像Smooth(d)并加权(选择)。
(第1实施方式的效果)
在第1实施方式中，能够得到如下的效果。
如上所述，在第1实施方式中，设置有合成权重获取部23，在对应位置的像素中，相对于多个平滑化图像Smooth(d)的各像素的像素值，基于考虑了与处理对象图像In的像素值的正负的多个像素值差S(d)进行加权合成，由此获取合成图像Comp。由此，能够想到作为考虑到正负的像素值差S(d)的整体的倾向，即使产生噪声成分也不会改变，所以与基于像素值差S(d)的绝对值|S(d)|对平滑化图像Smooth(d)进行加权合成的情况不同，像素值差S(d)的关系不会发生逆转。其结果是，能够基于考虑到正负的像素值差S(d)适当地进行平滑化图像Smooth(d)的加权合成。具体而言，在像素值差S(d)接近0值的情况下，由于噪声成分的影响，像素值差S(d)在0值附近跨越正负而变动，所以在获取像素值差S(d)的绝对值|S(d)|的情况下与考虑整体的倾向的情况无法区别。另一方面，如果保存像素值差S(d)的正负，则即使出现了噪声成分，作为像素值差S(d)的整体的倾向也不会有很大变化，所以选择能够选择适当的平滑化图像Smooth(d)并进行加权合成。由此，能够适当地对平滑化图像Smooth(d)进行加权合成，从而能够适当地获取平滑化的图像Comp。
此外，如上所述，在第1实施方式中，合成权重获取部23构成为，获取考虑到正负的多个像素值差S(d)的平均值AvrS，并且基于将与多个像素值差S(d)和像素值差的平均值AvrS作为参数的函数A,获取与各像素相对应的多个合成权重α(d)。由此，基于像素值差S(d)的整体的倾向即平均值AvrS，能够容易地发现像素值差特异的平滑化图像，因此基于考虑到表示按照各平滑化滤波器F(d)的平滑化的变化的正负的各像素值差S(d)，能够通过平滑化图像Smooth(d)适当地进行加权合成。
此外，如上所述，在第1实施方式中，合成权重获取部23构成为，在判断为像素值差S(d)从负向正变大的指标中，对各像素值差的平均值AvrS为正的情况下，相对于各像素，进行使多个像素值差S(d)中、与小的像素值差S(d)对应的平滑化图像Smooth(d)的合成权重α(d)增大的控制，并且在像素值差的平均值AvrS为负的情况下，相对于各像素，进行使多个像素值差S(d)中、与较大的像素值差S(d)相对应的平滑化图像Smooth(d)的合成权重α(d)增大的控制。由此,则在判断为像素值差S(d)从负朝向正增大的指标中，如果像素值差的平均值AvrS为正，则根据从整体的倾向朝向负值的方向偏离的较小的像素值差S(d)，能够容易地发现像素值差S(d)特异的平滑化图像Smooth(d)。此外,在判断为像素值差S(d)从负朝向正变大的指标中，如果像素值差的平均值AvrS为负，则根据从整体的倾向向正值的方向偏离较大的像素值差S(d)，能够容易地发现像素值差S(d)特异的平滑化图像Smooth(d)。因此,基于相对于像素值差的平均值AvrS位于峰值的位置(特异的位置)的像素值差S(d)，能够容易地增大与像素值差S(d)特异的平滑化图像相对应的合成权重α(d)。其结果是,能够根据像素值差S(d)的整体的倾向，获取通过平滑化图像Smooth(d)适当地加权而合成的合成图像Comp。
此外，如上所述，在第1实施方式中，设置有相加合成图像生成部25，相对于各像素，对处理对象图像In的各像素的像素值和合成图像Comp的对应位置处的各像素的像素值进行加权相加而进行合成，从而进行相加合成图像Out的获取。由此，能够进一步比较原始处理对象图像In与作为平滑化的结果的合成图像Comp，考虑平滑化引起的变化的程度，在处理对象图像In与合成图像Comp之间进行相加合成。
此外，如上所述，在第1实施方式中，相加合成图像生成部25构成为，在进行加权相加的情况下，基于将处理对象图像In的各像素的像素值和合成图像Comp的对应位置处的各像素的像素值作为参数的函数B，获取与各像素对应的相加权重β，基于相加权重β来获取相加合成图像Out。由此，根据处理对象图像In的各像素的像素值与合成图像Comp的对应位置处的各像素的像素值，能够容易地获取处理对象图像In与合成图像Comp的相加的加权的程度。
[第2实施方式]
(图像处理装置的构成)
接着，参照图9～12，对本发明的2实施方式的图像处理装置200的整体构成进行说明。如图9所示，在第2实施方式中，除了上述第1实施方式的构成以外，还对设置频带限制图像处理部20的构成进行说明，该频带限制图像处理部20，对输入图像进行频率解析，按每个频率获取进行了仅提取包含特定频率的图像的频带限制的多个图像，并且进行再次对按每个频率划分的多个图像进行整合的频率合成，获取频率合成后的输出图像。另外，对与上述第1实施方式相同的构成，赋予相同的附图标记，并省略说明。此外，在第2实施方式中，也与第1实施方式相同，对在X射线摄像装置101中使用图像处理装置200的例子进行说明。
在第2实施方式的图像处理装置200中，除了上述第1实施方式的构成以外，还设置频带限制图像处理部20，对输入图像In1进行频率解析，按每个频率ωj获取进行了仅提取包含特定频率ωj的图像的频带限制的多个图像，并且进行再次将按每个频率划分的多个图像整合的频率合成，获取频率合成后的输出图像。此外，频带限制图像处理部构成为，作为输入图像In1，对处理对象图像In进行频率解析，获取进行了频带限制的处理对象图像In，基于频带限制后并且对各像素考虑了正负的像素值差S(d)，获取加权合成后的合成图像Comp，基于频带限制以及加权合成后的合成图像Comp，对图像进行频率合成，从而获取输出图像Out1。
具体而言，如图10以及图11所示，频带限制图像处理部20从输入图像In1得到多个频带限制后的差分图像IniDiff(ωj)。在此，i为1、2、4…是与2的乘方相对应的整数值，如后述那样是表示图像的大小的值。此外，频率ωj与差分图像IniDiff(ωj)所含的像素值的频率对应。首先，如图10下部的括号内所示，频带限制图像处理部20对输入图像In1，按照由×标记括起来的2行2列的组划分像素，通过将该组内的像素的像素值相加平均(将4个像素值相加并除4)而得到的像素值与1个像素的像素值对应，从而获取缩小图像In2(ω1)。在此，输入图像In1是M行N列的像素集合，是处理对象图像In(X射线摄像图像)本身。此外，In1的1表示In1的大小与原始处理对象图像In(X射线摄像图像)的大小相等(1倍)。此外，缩小图像In2(ω1)使4个像素与1个像素对应，因此图像的大小是纵横的宽度分别变为1/2倍，即M/2行N/2列的像素的集合。
在此，图像所含的每一个像素值具有某像素值，但是从某一列排列的像素提取的像素值的增减一定能够通过对频率不同的多个正弦波的叠加加上一定的常数值来表示。例如，图10的图像内所示的、以单点划线所示的线的上方的像素能够由若干正弦波的组合来表示，如虚线所示的框线内的正弦波W1、W2以及W3。此外，正弦波W1、W2以及W3，各自的频率大小为ω1、ω2以及ω3。正弦波W1是频率较大(波长较短)的高频，正弦波W2频率第二大，正弦波W3频率最小。其中，由于像素以及像素值被取样以及量化，因此这些正弦波的图表是被微观地用阶梯状的线的集合来表示的图表。此外，用于表示像素值的正弦波的数量实际上多于3个。此外，不限于横向像素值的列，纵向像素值的列也可以同样地通过正弦波的重叠进行表示。
在输入图像In1包含的2行2列的矩阵中，包括山和谷这两者的正弦波成分，是在对2行2列的像素组进行平均的过程中，通过消除山的部分和谷的部分而消失。由此，如图10所示，在缩小图像In2(ω1)中，具有高频率成分的正弦波W1消失。另外，在缩小图像In2(ω1)中，与输入图像In1所含的各正弦波对应的正弦波，与图像宽度的尺寸变为一半相对应，频率变为2倍(波长为一半)。
此外，频带限制图像处理部20通过使缩小图像In2(ω1)的1个像素与4个像素对应，获取M行N列的再放大图像In1(ω1)。再放大图像In1(ω1)与划分成2行2列属于各个组的像素的像素值相等，与属于原始输入图像In1的相同位置的像素的像素值的平均值相等。此外，在再放大图像In1(ω1)中，与频率ω1对应的正弦波W1的成分消失。
接着，如图11所示，频带限制图像处理部20从输入图像In1的像素的像素值对再放大图像In1(ω1)的对应位置的像素的像素值进行差分，获取差分图像In1Diff(ω1)。差分图像In1Diff(ω1)只剩下与频率ω1相对应的正弦波W1的成分。
此外，对于M/2行N/2列的缩小图像In2(ω1)，将2行2列的组所包括的像素值平均化，从而使像素与1个像素对应，由此能够获取M/4行N/4列的缩小图像In4(ω2)。在这种情况下，与上述同样地，缩小图像In2(ω1)包含的2行2列的矩阵中，包括山和谷这两者的正弦波W2的成分，通过消除山的部分和谷的部分而消失。通过使缩小图像In4(ω2)的1个像素与4个像素对应，能够获取M/2行N/2列的再放大图像In2(ω2)。从缩小图像In4(ω2)的像素的像素值对再放大图像In2(ω2)的对应位置的像素的像素值进行差分，获取差分图像In2Diff(ω2)。差分图像In2Diff(ω2)只剩下与频率ω2相对应的正弦波W2的成分。另外，如上所述，附加在缩小图像Ini(ωj)等的正数值i表示该图像的纵横宽度为输入图像In1的1/(2)^i倍。此外，在缩小图像Ini(ωj)中，i与2^j一致，在再放大图像Ini(ωj)以及差分图像IniDiff(ωj)中，i与2^(j-1)一致。另外，“a^b”表示用指数b对a进行乘方的计算。
通过重复进行上述处理，能够获取仅具有与频率ω3、ω4、…相对应的正弦波成分的差分图像IniDiff(ωj)。每次反复处理，差分图像IniDiff(ωj)成为纵横尺寸的1/2倍。因此，频带限制图像处理部20获取差分图像IniDiff(ωj)，直到能够读取被摄体S的结构的适当的频率ωj(对应的图像的尺寸)为止，停止获取差分图像IniDiff(ωj)的处理。此外，对为了获得所得的全部的差分图像IniDiff(ωj)和最小的差分图像IniDiff(ωj)而使用的最小的缩小图像Ini(ωj)，反复进行适当地使1个像素与2行2列的像素对应而再放大的处理，进行与M行N列的图像尺寸一致的处理，并且整合(相加)各个图像的对应位置的像素的像素值，由此能够获取与原始的输入图像In1一致的图像。即，得到多个差分图像IniDiff(ωj)的处理，等于将输入图像In1分解为与各频率ωj的频带对应的正弦波成分的频带受限的多个图像而获取的处理。另外，从输入图像In1获取频率ωj中限制正弦波成分的频带的多个差分图像IniDiff(ωj)的处理，是权利要求的范围的“对输入图像进行频率分析，以按每个频率获取进行了仅提取包含特定频率的图像的频带限制的多个图像”处理的一个例子。此外，使差分图像IniDiff(ωj)的尺寸一致而进行整合的处理是权利要求的范围的“再次将按每个频率划分的多个图像的频率进行整合的频率合成”处理的一个例子。
另外，出现在与处理对象图像In(X射线摄像图像)的图像的像素值的噪声成分的像素所占范围具有各种各样的大小。该噪声成分，例如通过使用具有与噪声成分所占范围的大小相匹配的平滑化滤波器F(d)，也能够对按照每个尺寸得到的平滑化图像的像素值进一步进行加权合成来获取。具体而言，只要准备多个3行3列的滤波器组、5行5列的滤波器组……n行n列的滤波器组和多个平滑化滤波器F(d)的尺寸即可。然而，平滑化滤波器F(d)的尺寸可以增大为任意的尺寸，但是随着尺寸增大，计算量变得庞大。
在此，通过对由上述处理得到的各种差分图像IniDiff(ωj)使用平滑化滤波器F(d)，由于差分图像IniDiff(ωj)是根据i使尺寸变小的图像的集合，因此与图像的尺寸变小相对应地噪声成分所占的范围的尺寸也变小。此外，通过再次整合所有差分图像IniDiff(ωj)，能够返回到原始输入图像In1。由此，通过将相同尺寸的平滑化滤波器F(d)用于差分图像IniDiff(ωj)，能够去除与平滑化滤波器F(d)的尺寸对应的噪声，因此从尺寸较大的差分图像IniDiff(ωj)去除在原始输入图像In1中占较小范围的噪声成分，并且能够从尺寸较小的差分图像IniDiff(ωj)去除在原始输入图像In1中占较大范围的噪声成分。由此，图像平滑化部21对从频带限制图像处理部20获取的差分图像IniDiff(ωj)分别使用D个的平滑化滤波器F(d)，由此按每个频率ωj的频带获取频率被限制为ωj的D张平滑化图像Smooth(d)。
此外，像素值差获取部22，按每个频率ωj的频带，基于作为处理对象图像In的差分图像IniDiff(ωj)以及D张的平滑化图像Smooth(d)，获取考虑了正负的D个像素值差S(d)。此外，合成权重获取部23，按每个频率ωj的频带，基于像素值差S(d)以及像素值差平均值AvrS，获取D个合成权重α(d)。此外，合成图像获取部24，按每个频率ωj的频带，基于D张平滑化图像Smooth(d)以及D个合成权重α(d)，获取加权合成后的合成图像Comp。此外，相加合成图像生成部25，按每个频率ωj的频带，基于作为处理对象图像In的差分图像IniDiff(ωj)以及合成图像Comp，获取加权相加合成后的相加合成图像Out。该相加合成图像Out是通过平滑化按每个频率ωj的频带从差分图像IniDiff(ωj)去除噪声成分的图像，差分图像IniDiff(ωj)和图像的纵横宽度的尺寸相等。
频带限制图像处理部20，将按每个频率ωj的频带所获取的全部的相加合成图像Out与尺寸最小的差分图像IniDiff(ωj)的图像尺寸对齐，获取从各位置对应的像素的像素值整合后的输出图像Out1。对齐图像尺寸的处理是重复进行通过将上述一个像素置换为具有2行2列相等的像素值的像素、使图像的纵横宽度为2倍的处理。此外，获取整合后的输出图像Out1的处理是将对应位置的像素的像素值相加的处理。输出图像Out1是按照与作为原始图像的处理对象图像In(输入图像In1)的各频率频带对应的正弦波成分，进行平滑化处理，适当地去除所占范围的大小各种各样的噪声成分的图像。
在此，第2实施方式的图像处理装置200，从X射线摄像装置101送出的图像数据作为输入图像In1(处理对象图像In)获取。此外，如上所述，图像处理装置300具备的图像处理部2，将通过按每个频率ωj对处理对象图像In进行频带限制而得到的差分图像IniDiff(ωj)或者最小的缩小图像Ini(ωj)作为对处理对象图像In的频率ωj进行频带限制的图像而获取。此外，图像处理装置300具备的图像处理部2，对于所获取的频率ωj进行频带限制后的各个图像，进行包含合成权重获取处理的相加合成图像生成处理，基于从各个图像获取的多个平滑化图像Smooth(d)考虑了正负的像素值差S(d)，获取与进行了加权合成的频率ωj成分相对应的合成图像Comp，并且将频带限制为频率ωj的处理对象图像In与合成图像Comp相加合成，从而获取相加合成图像Out。此外，图像处理部2，通过将频带限制为频率ωj的相加合成图像Out在所有的ωj上重合(相加)而进行频率合成，获取整合后的输出图像Out1。
(按频带相加合成图像生成/整合处理)
以下，基于图12，使用流程图，对按频带相加合成图像生成/整合处理的流程进行说明。
首先，如果按频带相加合成图像生成/整合处理开始，则进入步骤S21。在步骤S21中，对处理对象图像In即输入图像In1进行频率解析，按照ωj获取像素值中仅包含与规定频率ωj的频带对应的频率成分的差分图像IniDiff(ωj)，进入步骤S22。
在步骤S22中，对像素值中仅包含与频率ωj的频带对应的频率成分的差分图像IniDiff(ωj)进行相加合成图像生成处理，由此获取作为像素值仅包含与频率ωj对应的频带的频率成分的相加合成图像Out，进入步骤S23。另外，在进行相加合成图像生成处理的过程中，按差分图像IniDiff(ωj)使噪声成分平滑化，因此能够按每个频率ωj的各自的频带去除噪声成分。另外，第2实施方式的相加合成图像生成处理以及在相加合成图像生成处理中执行的合成加权获取处理，是与第1实施方式的相加合成图像生成处理以及在相加合成图像生成处理中执行的合成加权获取处理相同的处理。
在步骤S23中，使所获取的相加合成图像Out以及最小尺寸的差分图像IniDiff(ωj)的尺寸一致，在全部的频率ωj的频带进行合成，由此获取整合后的相加合成图像，按频带相加合成图像生成/整合处理结束。
另外，在第2实施方式中，对与上述第1实施方式共同的构成使用相同的附图标记并省略了说明。
(第2实施方式的效果)
在第2实施方式中，能够得到如下效果。
在第2实施方式中，与上述第1实施同样地，设置合成权重获取部23，在对应位置的像素中，相对于对处理对象图像In而获取的多个平滑化图像Smooth(d)的各像素的像素值，基于考虑了与处理对象图像In的像素的像素值的正负的多个像素值差S(d)，进行加权合成，由此获取合成图像Comp。由此，能够对平滑化图像Smooth(d)进行适当地加权合成，能够获取适当地平滑化的图像Comp。
此外，如上所述，在第2实施方式中，设置频带限制图像处理部20，对作为处理对象图像In即输入图像In1进行频率解析，按每个频率ωj获取进行了仅提取包含特定的频率ωj的差分图像IniDiff(ωj)的频带限制的多个差分图像IniDiff(ωj)，并且进行再次将按每个频率ωj划分的多个差分图像IniDiff(ωj)整合的频率合成，从而获取频率合成后的输出图像Out1。由此，对与处理对象图像In所含的频率ωj对应的正弦波成分，获取多个平滑化图像Smooth(d)，基于考虑了正负的多个像素值差S(d)对多个平滑化图像Smooth(d)的对应位置的各像素的像素值进行加权合成，获取合成图像Comp，由此能够按每个频率ωj的频带对噪声成分进行平滑化。其结果是，在抑制映入处理对象图像In中的被摄体S的结构的边界线的散景(失焦)的同时，能够对更有效地按噪声成分平滑化后的每个频率ωj对Smooth(d)进行加权合成。此外，通过将所得到的合成图像Comp和处理对象图像In进行相加合成而得到的相加合成图像Out在全部频率ωj上进行整合，由此按照频率ωj从原始处理对象图像In获取适当地平滑化后的图像的输出图像Out1。
另外，第2实施方式的其他效果，与上述第1实施方式相同。
[第3实施方式]
接着，参照图13，对本发明的3实施方式的图像处理装置300的整体构成进行说明。如图13所示，与上述第1实施方式不同，在第3实施方式中，将图像处理装置300用于低照度照相机301。另外，对与上述第1实施方式相同的构成，赋予相同的附图标记，并省略说明。
在第3实施方式中，图像处理装置300与具备摄像部8的低照度照相机301连接，所述摄像部8包括摄像光学系统81和摄像元件82。此外，图像处理装置300与操作部6以及显示部7连接。
摄像光学系统81以光学方式调整从外部入射的光，并作为入射光发送至摄像元件82。摄像元件82将放大光转换为电信号，作为图像数据发送至图像处理装置300。另外，摄像光学系统81由一个或多个镜头的组合构成。此外，摄像元件82例如是由CCD(ChargeCoupled Devices；电荷耦合器件)图像传感器或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor；互补性金属氧化物半导体)图像传感器等构成。另外，摄像元件82可以是冷却CCD图像传感器或者冷却CMOS图像传感器。
由于利用低照度照相机301摄像是在光量少的状态下获取高分辨率的图像，所以容易在像素的像素值中产生噪声成分。因此，即使在像素值中出现噪声成分的情况下，也需要适当地进行平滑化。另外，低照度照相机301构成为不仅能够获取入射光的光量，而且能够获取波长，与X射线摄像装置101的情况不同，在图像像素的像素值中包括亮度以及色度。因为也能够通过与亮度相同的处理使色度平滑化，所以亮度和色度能够分别单独地进行平滑化处理从而降低噪声成分。
在此，第3实施方式的图像处理装置300，将从低照度照相机301发送的图像数据作为处理对象图像In来获取。此外，图像处理装置300具备的图像处理部2，对所获取的处理对象图像In，进行包含合成权重获取处理的相加合成图像生成处理，基于从处理对象图像In获取的多个平滑化图像Smooth(d)考虑了正负的像素值差S(d)进行加权合成，从而获取合成图像Comp，并且将处理对像图像In与合成图像Comp相加合成，获取相加合成图像Out。
(第3实施方式的效果)
在第3实施方式中，能够得到如下效果。
在第3实施方式中，与上述第1实施同样地，设置有合成权重获取部23，在对应位置的像素中，相对于多个平滑化图像Smooth(d)的各像素的像素值，基于考虑了与处理对象图像In的像素的像素值的正负的多个像素值差S(d)进行加权合成，由此获取合成图像Comp。由此，能够对平滑化图像Smooth(d)进行适当地加权合成，能够获取适当地平滑化的图像Comp。其结果是，即使在利用低照度照相机301所拍摄的处理对象图像In的像素的像素值中产生噪声成分的情况下，对从处理对象图像In获取的平滑化图像Smooth(d)适当地进行加权，由此也能够适当地平滑化从而进行图像的合成。
另外，第3实施方式的其他效果，与上述第1实施方式相同。
(变形例)
应该认为此次公开的实施方式的所有内容都是示例而并非限制。本发明的范围并非由上述的实施方式的说明来表示，而是由权利要求的范围表示，还包括与权利要求的范围等同的意义以及范围内的全部变更(变形例)。
例如，在上述第1～第3实施方式中，示出了图像处理部2构成为通过单独执行由公式(1)～公式(8)表示的计算而获取相加合成图像Out的例子，但是本发明并不限于此。在本发明中，图像处理部2也可以将多个公式汇总到一个公式中进行计算。例如，可以通过合并了公式(5)和公式(6)的下一个公式(9)来获取相加合成图像。在这种情况下，是将相加合成图像生成处理的步骤S5以及S7合并到一个步骤的构成，构成为省略获取合成图像Comp。
[公式9]
Figure BDA0001998762790000291
另外，在上述公式(9)的情况下的β，变更为从以处理对象图像In和平滑化图像Smooth(d)为参数的函数B中获取。
此外，图像处理部2也可以将公式(1)～(8)的计算结果作为预先执行计算的结果而从存储部3所存储的数据中读取而获取。即，也可以采用LUT(Lookup Table)等，将计算处理适当地替换为参照处理的构成。
此外，在上述第1～第3实施方式中，示出了图像处理部2构成为对处理对象图像In和合成图像Comp进行加权而相加合成，由此获取相加合成图像Out的例子，但是本发明并不限于此。在本发明中，图像处理部2也可以构成为在获取合成图像Comp的时间点，实现了处理对象图像In的平滑化，直接作为处理结束图像而获取合成图像Comp。
此外，在上述第1～第3实施方式中，构成为与被认为平滑化的方向最佳的平滑化图像Smooth对应的合成权重α(d)设为1，将与其他方向的平滑化图像Smooth对应的合成权重α(d)设为0，但本发明不限于此。在本发明中，可以对多个合成权重α(d)分配数值，使其合计为1。具体而言，例如，在像素值差的平均值AvrS为负的情况下，也可以将与像素值差S(d)最大的平滑化图像Smooth(d)对应的合成权重设为2/3，与第二大的平滑化图像Smooth(d)对应的合成权重设为1/3。
此外，作为获取合成权重α(d)的其他构成，能够通过图14所示的函数来使像素值差S(d)与提供合成权重α(d)的函数A(S(d)、AvrS)对应。图14的函数，与像素值差的平均值AvrS为负的情况相对应。在像素值差的平均值AvrS为负的情况下，可以认为像素值差S(d)越向正方向值越大，在靠近平滑化较好地发挥功能的0值附近的峰的方向上被平滑化。因此，与在像素值差S(d)正方向上成为较大值的平滑化图像相对应的合成权重α(d)相比，需要使其值变大。
如果在公式(4)中与函数A相乘的标准化常数k为正的实数值，则α(d)的函数的形式和A函数的形式能够视为大致相同，以下对函数A进行说明。如图14(1)所示的函数A是阶段函数，随着像素值差S(d)增加，是以某阈值为边界从0切换为正的常数值的函数。通过使用该阶段函数，能够构成为仅在像素值差S(d)为某个阈值以上的情况下合成权重α(d)为某个正的值，在像素值差S(d)小于某个阈值的情况下，合成权重α(d)为0。
如图14(2)所示的函数A是线性函数，是随着像素值差S(d)的增加，以一定的增加率平滑地增加(成比例)函数。通过使用该线性函数，能够构成为随着像素值差S(d)的增加而α(d)平滑地增加。
如图14(3)所示的函数A是具有拐点的逻辑函数，并且是如下这样的函数：在像素值差S(d)较小且从拐点的位置距离负值侧(左侧)足够远时逐渐接近于0，增加率随着像素值差S(d)的增加而增大，在拐点(阈值)的位置增加率最大，并且在此处增加率转为减少，在像素值差S(d)较大且从拐点的位置距离正值侧(右侧)足够远时而逐渐接近于正的常数值。该逻辑函数具有阶梯函数和线性函数的中间的性质。即，在离拐点(阈值)足够远的位置，如阶梯函数那样将合成权重α(d)分为某个正的常数值和0值，并且在接近拐点的位置使α(d)平滑地增减的函数。
因此，通过使用该逻辑函数，能够构成为，在像素值差S(d)足够大的情况下，合成权重α(d)为某个正值，在像素值差S(d)足够小的情况下，合成权重α(d)为0，在像素值差S(d)为中间值的情况下合成权重α(d)平滑地变化。逻辑函数与阶梯函数不同，合成权重α(d)不会因像素值差S(d)是否超过阈值而急剧变化，所以能够平滑地进行加权合成。此外，逻辑函数和与像素值差S(d)成比例地加权的线性函数不同，对与像素值差S(d)足够大的平滑化图像对应的合成权重α(d)进行较大加权，使与像素值差S(d)足够小的平滑化图像对应的合成权重α(d)大致为0，因此能够获得有增有减的合成图像Comp。
此外，在像素值差的平均值AvrS为正的情况下，考虑像素值差S(d)为正负，若像素值差S(d)为越小的值(负方向较大的值)，在靠近平滑化很好地发挥作用的接近于0值的峰的方向上进行平滑化，因此考虑到像素值差S(d)的正负，越是与较小的值的平滑化图像相对应的合成权重α(d)，越需要增大它的值。在这种情况下，图14的函数只要是围绕原点左右反转的函数即可。
另外，阶段函数的阈值以及逻辑函数的拐点的位置，在图14中构成为，比S(d)为0的位置更靠负侧(左侧)，但是也可以构成为与S(d)为0的位置一致，也可以构成为比S(d)为0的位置靠近正侧(右侧)。此外，函数A可以其他的函数。通过将函数A乘以标准化常数k以使各合成权重α(d)的合计为1，经由函数A，能够基于像素值差S(d)和像素值差的平均值AvrS而获取合成权重α(d)。
在此，即使是对提供相加权重β的函数B，如图15所示，也能够使用与上述同样的阶梯函数、线性函数或者逻辑函数。具体而言，在对应位置处的处理对象图像In与合成图像Comp的像素的像素值之差的绝对值越大，则认为合成图像Comp通过平滑化从处理对象图像In失真了。因此，在处理对象图像In与合成图像Comp的像素的像素值之间的差的绝对值较小的情况下，对合成图像Comp进行较大的加权相加，在处理对象图像In与合成图像Comp的像素值之间的差的绝对值大的情况下，对处理对象图像In进行较大的加权相加，能够对处理对象图像In反馈作为平滑化的结果的合成图像Comp的结果。函数的性质与图14所示的合成权重α(d)的情况相同，因此省略。图15中的函数是与图14中的函数左右反转的形式。
此外，在第1～第3实施方式中，构成为在位于以目标位置的像素的像素值和以目标位置为中心延伸的一个线段方向上的像素的像素值之间对平滑化滤波器F(d)进行平滑化，但本发明并不限于此。在本发明中，也可以构成为包括在位于以目标位置的像素的像素值和以目标位置为中心向不同的方向延伸的2条线段上的像素的像素值之间进行平滑化的平滑化滤波器F(d)。在这种情况下，平滑化滤波器F(d)与以目标位置为边的被摄体S的折线结构的平滑化相对应。此外，也可以构成为包括在位于从目标位置的像素的像素值和从目标位置延伸的曲线上的像素的像素值之间进行平滑化的平滑化滤波器F(d)。在这种情况下，平滑化滤波器F(d)与通过目标位置的被摄体S的曲线结构的平滑化相对应。此外，也可以构成为包括不偏离特定方向而平滑化的平滑化滤波器F(d)。此外，虽然平滑化滤波器F(d)中包含的各系数构成为与距目标位置的距离无关而恒定的值，但是也可以构成为更加重视(较大地加权)与目标位置接近的位置的像素的像素值从而进行平滑化。此外，平滑化滤波器F(d)的形状不限于n行n列的正方形滤波器，也可以是m行n列的长方形滤波器或圆形滤波器等。
此外，在第1～第3实施方式中，虽然示出了由PC构成图像处理装置100、200以及300的示例，但是本发明不限于此。在本发明中，图像处理装置100、200以及300可以由安装在板上的电子零件(CPU等的半导体)的集合构成。在这种情况下，也可以为在X射线摄像装置101或低照度照相机301组装盒状板的构成，也可以为用有线或者无线连接而安装X射线摄像装置101或低照度照相机301的构成。
此外，在上述第2实施方式中，虽然示出了如下的构成：通过频带限制图像处理部20进行的频率分析以及频率合成，相对于输入图像In1，进行使2行2列的4个像素的像素值的平均值与1个像素的像素值对应的处理、使1个像素的像素值与2行2列的4个像素的像素值对应的处理及由取它们的差分的处理的组合进行的所谓的拉普拉西金字塔的处理构成的例子，但是本发明并不限于此。在本发明中，通过频带限制图像处理部20进行的频率分析以及频率合成可以构成为，例如通过小波转换限制输入图像In1的频带，按照每个频率(以每个频率为单位)分解图像，再次进行整合。另外，小波转换是用于通过具有仅在某个规定范围内振动部分的波束(短波块)的组来分解图像的像素值的处理。
此外，在上述第3实施方式中，虽然示出了将与第1实施方式相同构成的图像处理装置300用于低照度照相机301的例子，但是本发明并不限于此。也可以在第3实施方式的图像处理装置300中设置与第2实施方式相同的频带限制图像处理部20。在这种情况下，频带限制图像处理部20对从低照度照相机301获取的图像按每个与频率ωj对应的正弦波成分去除噪声并平滑化，对去除噪声的图像进行整合从而获取输出图像Out1。此外，图像处理装置300不仅限于低照度照相机301，也可以广泛用于将图像作为图像数据(每个像素的像素值)而获取的照相机。此外，也可以在摄像光学系统81和摄像元件82之间，设置放大部，放大从摄像光学系统81入射的光，并向摄像元件82发送。放大部例如由图像强化器构成。
此外，在上述第1～第3实施方式中，为了说明方便，使用“流程驱动型”的流程图对相加合成图像生成处理及合成权重获取处理进行了说明，但是本发明不限于此。也可以通过以事件为单位执行相加合成图像生成处理及合成权重获取处理的“事件驱动型”来进行说明。在这种情况下，可以以完整的事件驱动型进行，也可以组合事件驱动和流程驱动来进行。此外，关于第2实施方式所示的频带相加合成图像获取/整合处理，同样也可以构成为由流程驱动型以及事件驱动型及它们的组合进行。
附图标记说明
20 频带限制图像处理部
21 图像平滑化部
22 像素值差获取部
23 合成权重获取部
24 合成图像获取部
25 相加合成图像生成部
100、200、300 图像处理装置

Claims (5)

1.一种图像处理装置，其特征在于，具备：
图像平滑化部，对于处理对象图像的各像素，使用用于对噪声成分进行平滑化、且相互不同的多个平滑化滤波器，从与所述处理对象图像的各像素的亮度或者色度对应的像素值，获取多个平滑化图像的各像素的像素值；
像素值差获取部，在所述处理对象图像的各像素的像素值和与多个所述平滑化图像的对应位置处的各像素的像素值之间，以多个所述平滑化滤波器的每个为单位获取像素值差，该像素值差是与各像素的亮度或色度对应的多个像素值的差，为0、正值及/或负值；
合成权重获取部，其构成为获取为0、正值及/或负值的多个所述像素值差的平均值，并且基于多个所述像素值差和所述像素值差的平均值，获取与各像素相对应的多个合成权重；
合成图像获取部，对于多个所述平滑化图像的各像素，基于所述合成权重进行加权合成从而获取合成图像。
2.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
所述合成权重获取部构成为，在判断为像素值差从负向正变大的指标中，相对于各像素，在所述像素值差的平均值为正的情况下，进行使多个所述像素值差中、与较小的所述像素值差相对应的所述平滑化图像的所述合成权重增大的控制，并且在所述像素值差的平均值为负的情况下，进行使多个所述像素值差中、与较大的所述像素值差相对应的所述平滑化图像的所述合成权重增大的控制。
3.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，还具备：相加合成图像生成部，相对于各像素，对所述处理对象图像的各像素的像素值与所述合成图像的对应位置处的各像素的像素值进行加权相加从而进行合成，进行相加合成图像的获取。
4.如权利要求3所述的图像处理装置，其特征在于，
所述相加合成图像生成部构成为，在进行所述加权相加的情况下，基于所述处理对象图像的各像素的像素值与所述合成图像的对应位置处的各像素的像素值，获取与各像素相对应的相加权重，基于所述相加权重从而获取所述相加合成图像。
5.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，还具备：
频带限制图像处理部，对输入图像进行频率解析，以频率为单位，获取仅提取包含特定频率的图像、即受到频带限制的多个图像，并且进行将以频率为单位划分的多个图像再次整合的频率合成，获取频率合成后的输出图像，
所述频带限制图像处理部构成为，将所述处理对象图像作为所述输入图像而进行频率解析，获取受到频带限制的所述处理对象图像，受到频带限制并且基于对各像素为0、正值及/或负值的所述像素值差获取所述加权合成后的所述合成图像，基于频带限制以及所述加权合成后的所述合成图像，对图像进行频率合成，从而获取所述输出图像。
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