JP2002216126A - 画像処理装置、及びその方法、並びにプログラム、記憶媒体 - Google Patents
画像処理装置、及びその方法、並びにプログラム、記憶媒体Info
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Abstract
換を施し、各サブバンドのウェーブレット係数を出力す
る(S301)。高周波成分を示すHL,LH,HHの
サブバンドに対して、夫々のサブバンド毎に適当な閾値
を設定する(S302a,S302b,S302c)。次
に設定した各サブバンドの閾値を用いてHL,LH,H
Hのウェーブレット係数に対して閾値処理を行う(S3
03a,S303b,S303c)。次に各サブバンド
の閾値処理結果に基づき、係数変換処理の処理対象とす
る画素を決定する(S304)。次にS304で決定さ
れた処理対象画素に応じた各サブバンドのウェーブレッ
ト係数に対して係数変換を施し(S305)、この変換
係数に対して逆離散ウェーブレット変換を施し、ノイズ
の除去された画像を復元し、出力する(S306)。
Description
に周波数変換の際の変換係数を変更する画像処理装置、
及びその方法、並びにプログラム、記憶媒体に関するも
のである。
線画像をデジタル画像信号に変換し、該デジタル画像信
号に対して画像処理を施し、CRT等に表示、あるいは
プリント出力することが行われている。ところで、放射
線画像の撮影においては、患者に与える影響などから撮
影時のX線量は少ないことが望ましい。しかし、X線量
を少なくして撮影された画像には量子ノイズが多く含ま
れることが知られており、このような量子ノイズは診断
を行う際の妨害となる可能性がある。
去する処理が検討されており、例えば、単純なメディア
ンフィルタによるノイズ除去処理や、平滑化画像を用い
て高周波成分を抽出し、ノイズを除去する方法(いわゆ
るフィルタ処理)などが行われてきた。また近年、入力
画像を複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域ごとに
独立した処理を施すことによりノイズの除去を行う多重
周波数処理が検討されている。
周波成分を抽出し、ノイズの除去を行うフィルタ処理で
は、単一の周波数帯域を扱うため、ノイズ成分が広い周
波数帯域に分布している場合には効果的にノイズ除去を
行えないという問題がある。これを避けるために、大き
さの異なる(つまり周波数の異なる)複数のフィルタを
同時に利用することも行われている。しかし、処理に必
要な計算コストが大幅に増加する問題がある。また、ノ
イズ除去のためにフィルタの周波数特性を最適に保つた
めには、被写体に応じたフィルタサイズの調整が必須と
なり、汎用性に乏しいという問題がある。
ット変換などに代表される多重周波数処理を用いること
により上記の問題は大きく軽減されるが、一般に多重周
波数処理では空間的にすべての方向についての一律の周
波数処理を行うため、例えば方向成分を持つエッジと持
たない孤立点ノイズを区別することができず、エッジを
保存しながらノイズを除去することは困難であった。
であり、効率的にノイズ除去を行うことを目的とする。
ために、例えば本発明の画像処理装置は以下の構成を備
える。すなわち、画像に対して周波数変換を施すことで
複数のサブバンドを得る周波数変換手段と、前記周波数
変換手段による前記複数のサブバンドのうち少なくとも
2つ以上のサブバンドを用いて変更対象のサブバンド内
の変換係数を決定する決定手段と、前記決定手段により
決定した変換係数に対して変換を施す係数変換手段とを
備え、更に前記周波数変換手段は、前記係数変換手段に
より変換された変換係数を含む全てのサブバンドの変換
係数を用いて画像を復元する。
による前記複数のサブバンドのうち少なくとも2つ以上
のサブバンドに対して閾値を設定する閾値設定手段と、
前記閾値設定手段により閾値を設定したサブバンド内の
変換係数に対して当該閾値を用いて閾値処理を施す閾値
処理手段とを備え、前記閾値処理手段による閾値処理結
果を用いて変更対象のサブバンド内の変換係数を決定す
る。
好適な実施形態に従って詳細に説明する。
けるX線撮影装置100の基本構成とX線により撮影す
る被写体を示す。X線撮影装置100はX線により被写
体を撮影し、撮影された画像のノイズ除去を行う機能を
有する装置であり、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1
11、画像処理回路112を備える。なお画像処理回路
112は離散ウェーブレット(DWT)回路116、係
数変換回路117、特徴抽出回路118、階調変換回路
119、閾値処理回路120、処理判定回路121を備
えており、CPUバス107を介して互いにデータ授受
されるようになされている。
06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C
PUバス107にも接続されている。
けるX線撮影装置が行う大まかな処理のフローチャート
である。なおメインメモリ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の作業用のワークメモリを含む。C
PU108はメインメモリ109を用いて操作パネル1
10からの操作に従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。
に対してX線ビーム102を放射する。X線発生回路1
01から放射されたX線ビーム102は、被写体103
を減衰しながら透過して、2次元X線センサ104に到
達し、2次元X線センサ104によりX線画像として出
力される(ステップS201)。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、以下の説明で
は人体画像とするが、これに限定されるものではない。
104から出力されたX線画像を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
(ステップS202)。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、後述のノイズ
除去処理(ステップS203)が行われる。
レット変換回路116は入力画像に対して離散ウェーブ
レット変換を施し、サブバンドごとにウェーブレット係
数を出力する。閾値処理回路120は離散ウェーブレッ
ト係数に対してサブバンドごとに適当な閾値を設定し、
設定した閾値で閾値処理する。処理判定回路121は各
サブバンドの閾値処理結果に基づき各画素の離散ウェー
ブレット係数を処理するかどうか判定する。係数変換回
路117は離散ウェーブレット係数を後述の規則に従い
変換する。また画像処理回路112は、階調変換に必要
な特徴量を抽出する特徴量抽出回路118と、得られた
特徴量に応じて階調変換を行う階調変換回路119を備
える。
除去に関する部分についての処理の流れを示すフローチ
ャートであり、図4は同処理の様子を示す図である。こ
れらの図を用いてノイズ除去処理の流れを説明する。
(図4(a)に示す画像401)はCPUバス107を
介して画像処理装置112に転送される。画像処理装置
112では、まず離散ウェーブレット変換回路116が
入力画像に対して離散ウェーブレット変換を施し、各サ
ブバンドの離散ウェーブレット係数を出力する(ステッ
プS301)。上述の通り図4(a)において401は
入力された画像であり、(b)において402は1レベ
ルの離散ウェーブレット変換が施された画像である。ま
た画像402において403から406の領域は、一般
にそれぞれLL,HL,LH,HHと呼ばれるサブバン
ドである。離散ウェーブレット変換の詳細については後
述する。
ンドのうち高周波成分を示すHL,LH,HHの3つの
サブバンドに対して、それぞれのサブバンドごとに適当
な閾値を設定する(ステップS302a,S302b,
S302c)。閾値の設定方法は特に限定しないが、離
散ウェーブレット変換の分解レベルに応じて経験的に求
めたある定数を設定しても良いし、各サブバンドにおけ
る係数値の平均値や分散値などの統計量をもとに決めて
も良い。
302cの夫々で設定した各サブバンドの閾値を用い
て、HL,LH,HHのウェーブレット係数に対して閾
値処理を行う(ステップS303a,S303b,S3
03c)。図4(c)において407はステップS30
1で得られた離散ウェーブレット変換後の画像であり、
408はステップS302の閾値処理を施した画像であ
る。このとき画像407と画像408は別のメモリ空間
に保持するものとする。閾値処理の方法としては、例え
ば符号付2値化処理が考えられ、以下のように実現でき
る。 if (-THHL < HL(x,y) < THHL) then 2値化画像HL(x,y) = 1; else 2値化画像HL(x,y) = 0; if (-THLH < LH(x,y) < THLH) then 2値化画像LH(x,y) = 1; else 2値化画像LH(x,y) = 0; if (-THHH < HH(x,y) < THHH) then 2値化画像HH(x,y) = 1; else 2値化画像HH(x,y) = 0; ここで、THHL,THLH,THHHは夫々ステップS302a,S
302b,S302cで設定された各サブバンドの閾値
であり、HL(x,y),LH(x,y),HH(x,y)は、各サブバンド内
の位置(x,y)における画素値、すなわちウェーブレッ
ト係数値を表す。
S303cによる各サブバンドの閾値処理結果に基づ
き、後段の係数変換処理の処理対象とする画素を決定す
る(ステップS304)。処理対象画素の決定方法はい
くつか考えられるが、本実施形態ではステップS303
a,S303b,S303cによる各サブバンドの2値
化画像の論理積を採用する。即ち以下のように実現され
る。 if ((2値化画像HL(x,y) = 1) AND (2値化画像LH(x,y) = 1) AND (2値化画像HH(x,y) = 1) ) then 2値化画像HL(x,y) = 2値化画像LH(x,y) = 2値
化画像HH(x,y) = 1;else 2値化画像HL(x,y) = 2値化
画像LH(x,y) = 2値化画像HH(x,y) = 0;図4(d)にお
いて409はステップS301で得られた離散ウェーブ
レット変換後の画像であり、410はステップS304
の処理対象画素を示す画像である。このとき画像410
は同図(c)に示す画像408が格納されるメモリと同
じメモリ空間に保持しても構わない。また、処理対象画
素の決定方法は前記の他にも、各サブバンドの閾値処理
結果を多数決する方法なども考えられる。
4で決定された処理対象画素に応じた各サブバンドのウ
ェーブレット係数に対して係数変換を施す(ステップS
305)。ここでステップS305の処理の一例とし
て、一般によく知られるウェーブレット縮退とよばれる
ノイズ除去処理などが考えられる。ウェーブレット縮退
とは、各サブバンドの係数をある条件に基づいて抑制す
るものであり、最も簡単な例としては、係数値の絶対値
がある範囲に存在する場合、下記に示すようにその係数
を0で置き換える処理が行われる。 if (TH1 ≦ |HH(x,y)| ≦ TH2) then HH(x,y) = 0; else DO NOTHING; if (TH3 ≦ |HL(x,y)| ≦ TH4) then HL(x,y) = 0; else DO NOTHING; if (TH5 ≦ |LH(x,y)| ≦ TH6) then LH(x,y) = 0; else DO NOTHING; ここで、TH1〜6は別に定める閾値であり、 0 ≦ TH1 ≦ TH2 0 ≦ TH3 ≦ TH4 0 ≦ TH5 ≦ TH6 の条件を満たす処理パラメータである。
117によって変換された各サブバンドのウェーブレッ
ト係数を用いて、離散ウェーブレット変換回路116が
逆離散ウェーブレット変換を施し、ノイズの除去された
画像を復元し、出力する(ステップS306)。
形態におけるノイズ除去処理では1レベルの離散ウェー
ブレット変換を扱ったが、これに限定されるものではな
く、さらに高レベルのウェーブレット係数に対して同様
の処理を行うことも可能であり、また複数のレベルのウ
ェーブレット係数に対して同様の処理を行うことももち
ろん可能である。
離散ウェーブレット変換及び逆離散ウェーブレット変換
は一般によく知られる変換処理であり以下のように動作
する。
した画像信号に対して2次元の離散ウェーブレット変換
処理を行い、変換係数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、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。本実施形態における離散ウェーブレット変換回路1
16の処理の構成は図5(a)に示すものとする。同図
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。同図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(2n+1) - floor((x(2n) + x(2n+2))/2) (式1) s(n) = x(2n) + floor((d(n-1) + d(n))/4) (式2) 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5(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係数列HH1,HL1,LH
1,...,HH2,HL2,LH2,LLに分解され
る。
は次のように行われる。メインメモリ109に記憶され
た変換係数は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。本実施形態における離散ウェー
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5(c)に示すものとする。入力され
た変換係数はuおよびpの2つのフィルタを用いたフィル
タ処理が施され、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'(2n) = s'(n) - floor ((d'(n-1) + d'(n))/4) (式3) x'(2n+1) = d'(n) + floor ((x'(2n) + x'(2n+2))/2) (式4) 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。
離散ウェーブレット変換による多重周波数処理を行うた
め、単一の周波数帯域を扱ういわゆるフィルタ処理と比
べて、ノイズ成分が広い周波数帯域に分布している場合
にも効果的にノイズ除去を行える効果がある。また、大
きさの異なる(つまり周波数の異なる)複数のフィルタ
を同時に利用する処理に比べて、処理に必要な計算コス
トを大幅に低減する効果が有り、フィルタサイズの調整
など煩雑な作業を行わずに汎用性の高い処理が行える効
果がある。また多重周波数処理において高周波成分の空
間的な方向を考慮した処理を行っているため、例えば方
向成分を持つエッジと持たない孤立点ノイズを区別する
ことが可能となる効果があり、結果として従来手法に比
べて高性能にノイズ除去された画像を得ることが可能と
なる効果がある。
におけるステップS302〜S304では、ステップS
305における処理対象画素を決定するために閾値処理
を行っているものとして説明したが、これに限定される
ものではなく、本実施形態では3つのサブバンドの大小
関係を比較して、その大小のパターンに応じて、ステッ
プS305における処理対象画素を決定する。即ち例え
ば、ランダムノイズがHHサブバンドにより多く現れる
という傾向を利用して、ステップS302〜S304の
処理を以下のようにしても良い。 if ( (HL(x,y) < HH(x,y)) AND (LH(x,y) < HH(x,y)) ) then 2値化画像HL(x,y) = 2値化画像LH(x,y) = 2値化画像HH(x,y) = 1; else 2値化画像HL(x,y) = 2値化画像LH(x,y) = 2値化画像HH(x,y) = 0; また、閾値処理と大小比較を組み合わせて、ステップS
302〜S304の処理を以下のようにしても上述した
ものと同様の目的を達成できる。 if (-THHH < HH(x,y) < THHH) then 2値化画像HH(x,y) = 1; else 2値化画像HH(x,y) = 0; if ((HL(x,y) < HH(x,y)) AND (LH(x,y) < HH(x,y)) AND (2値化画像HH(x,y) = 1) ) then 2値化画像HL(x,y) = 2値化画像LH(x,y) = 2値化画像HH(x,y) = 1; else 2値化画像HL(x,y) = 2値化画像LH(x,y) = 2値化画像HH(x,y) = 0; さらにステップS302〜S304の処理において、閾
値からの距離による重み付け評価を導入したり、各サブ
バンドの平均値を閾値処理する方法なども考えられる
が、各サブバンドの係数を相互に参照する方法について
は特に限定しない。
機器(例えばホストコンピュータ、インタフェイス機
器、リーダ、プリンタなど)から構成されるシステムに
適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写
機、ファクシミリ装置など)に適用してもよい。
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログ
ラムコードを読み出し実行することによっても、達成さ
れることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読
み出された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を記
憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、
コンピュータが読み出したプログラムコードを実行する
ことにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけ
でなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピ
ュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)
など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含ま
れることは言うまでもない。
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
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
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるCPUなど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
合も含まれることは言うまでもない。
の記憶媒体には、先に説明した(図2,及び/又は図3
に示す)フローチャートに対応するプログラムコードが
格納されることになる。
にノイズ除去を行うことができる。
の基本構成と、X線により撮影する被写体を示す図であ
る。
が行う大まかな処理のフローチャートである。
る部分についての処理の流れを示すフローチャートであ
る。
を示す図である。
処理の構成を示す図であり、(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を示す図
であり、(c)は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を示す図であ
る。
Claims (15)
- 【請求項1】 画像に対して周波数変換を施すことで複
数のサブバンドを得る周波数変換手段と、 前記周波数変換手段による前記複数のサブバンドのうち
少なくとも2つ以上のサブバンドを用いて変更対象のサ
ブバンド内の変換係数を決定する決定手段と、前記決定
手段により決定した変換係数に対して変換を施す係数変
換手段とを備え、 更に前記周波数変換手段は、前記係数変換手段により変
換された変換係数を含む全てのサブバンドの変換係数を
用いて画像を復元することを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項2】 前記決定手段は更に、 前記周波数変換手段による前記複数のサブバンドのうち
少なくとも2つ以上のサブバンドに対して閾値を設定す
る閾値設定手段と、 前記閾値設定手段により閾値を設定したサブバンド内の
変換係数に対して当該閾値を用いて閾値処理を施す閾値
処理手段とを備え、 前記閾値処理手段による閾値処理結果を用いて変更対象
のサブバンド内の変換係数を決定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】 前記閾値設定手段は前記閾値を、各サブ
バンドにおける変換係数値の平均値や分散値を含む統計
量を元に設定することを特徴とする請求項2に記載の画
像処理装置。 - 【請求項4】 前記閾値設定手段は所定のサブバンド内
の変換係数を閾値として設定し、 前記閾値処理手段は前記閾値を設定したサブバンド内の
変換係数に対して、当該変換係数に空間的に対応する前
記所定のサブバンド内の変換係数を用いて閾値処理を施
すことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 【請求項5】 前記所定のサブバンド内の変換係数は所
定の閾値により閾値処理されたものであることを特徴と
する請求項4に記載の画像処理装置。 - 【請求項6】 前記閾値処理は2値化処理であることを
特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の画像
処理装置。 - 【請求項7】 前記係数変換手段はウェーブレット縮退
によりノイズ除去を行う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8】 前記周波数変換手段は離散ウェーブレッ
ト変換、もしくは逆離散ウェーブレット変換のいずれか
を実行することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか
1項に記載の画像処理装置。 - 【請求項9】 画像に対して周波数変換を施すことで複
数のサブバンドを得る周波数変換工程と、 前記周波数変換工程による前記複数のサブバンドのうち
少なくとも2つ以上のサブバンドを用いて変更対象のサ
ブバンド内の変換係数を決定する決定工程と、 前記決定工程で決定した変換係数に対して変換を施す係
数変換工程とを備え、 更に前記周波数変換工程では、前記係数変換工程で変換
された変換係数を含む全てのサブバンドの変換係数を用
いて画像を復元することを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項10】 前記決定工程は更に、 前記周波数変換工程による前記複数のサブバンドのうち
少なくとも2つ以上のサブバンドに対して閾値を設定す
る閾値設定工程と、 前記閾値設定工程により閾値を設定したサブバンド内の
変換係数に対して当該閾値を用いて閾値処理を施す閾値
処理工程とを備え、 前記閾値処理工程による閾値処理結果を用いて変更対象
のサブバンド内の変換係数を決定することを特徴とする
請求項9に記載の画像処理方法。 - 【請求項11】 前記閾値設定工程では所定のサブバン
ド内の変換係数を閾値として設定し、 前記閾値処理工程では前記閾値を設定したサブバンド内
の変換係数に対して、当該変換係数に空間的に対応する
前記所定のサブバンド内の変換係数を用いて閾値処理を
施すことを特徴とする請求項10に記載の画像処理方
法。 - 【請求項12】 画像に対して周波数変換を施すことで
複数のサブバンドを得る周波数変換工程のプログラム
と、 前記周波数変換工程による前記複数のサブバンドのうち
少なくとも2つ以上のサブバンドを用いて変更対象のサ
ブバンド内の変換係数を決定する決定工程のプログラム
と、 前記決定工程で決定した変換係数に対して変換を施す係
数変換工程のプログラムとを備え、 更に前記周波数変換工程では、前記係数変換工程で変換
された変換係数を含む全てのサブバンドの変換係数を用
いて画像を復元することを特徴とするプログラム。 - 【請求項13】 前記決定工程のプログラムは更に、 前記周波数変換工程による前記複数のサブバンドのうち
少なくとも2つ以上のサブバンドに対して閾値を設定す
る閾値設定工程のプログラムと、 前記閾値設定工程により閾値を設定したサブバンド内の
変換係数に対して当該閾値を用いて閾値処理を施す閾値
処理工程のプログラムとを備え、 前記閾値処理工程による閾値処理結果を用いて変更対象
のサブバンド内の変換係数を決定することを特徴とする
請求項12に記載のプログラム。 - 【請求項14】 前記閾値設定工程では所定のサブバン
ド内の変換係数を閾値として設定し、 前記閾値処理工程では前記閾値を設定したサブバンド内
の変換係数に対して、当該変換係数に空間的に対応する
前記所定のサブバンド内の変換係数を用いて閾値処理を
施すことを特徴とする請求項13に記載のプログラム。 - 【請求項15】 請求項12乃至14のいずれか1項に
記載のプログラムを格納し、コンピュータが読み取り可
能な記憶媒体。
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