JP2003337942A

JP2003337942A - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2003337942A
Application number: JP2002143539A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Arahata; 弘之新畠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2003-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】エッジ構造を保存した状態で、鮮鋭化やダイ
ナミックレンジ圧縮等の周波数処理の効果を奏する画像
処理装置を提供する。【解決手段】画像処理装置には、複数の周波数帯に分
解する周波数帯分解手段と、該周波数帯分解手段で分解
された周波数係数の値を、エッジ構造の構成に影響を与
えない範囲の周波数係数の値を一定に保った状態で減少
する様に変更する係数変換手段と、該係数変換手段で変
換された周波数係数を逆変換する逆変換手段とが設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】例えば、Ｘ線胸部画像は、Ｘ
線が透過しやすい肺野の画像、及びＸ線が非常に透過し
にくい縦隔部の画像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。

【０００２】

【従来の技術】そこで、この問題を回避する方法とし
て、ＳＰＩＥＶｏｌ．６２６MedicineXIV /PACS ＩＶ
（１９８６）に記載される方法がある。この方法は処理
後の画素値Ｓ_D、オリジナル画素値（入力画素値）
Ｓ_org、オリジナル画像（入力画像）の低周波画像の画
素値Ｓ_US、定数Ａ，Ｂ，Ｃをもって（例えばＡ＝３、Ｂ
＝０．７）、下記数式１で表わされるものである。

【０００３】

【数１】

【０００４】この方法は高周波成分（第１項）、低周波
成分（第２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人の放射線医には処理なし画像と比較し、診
断に有効であるという評価が得られている。

【０００５】数式１においてＡの比率を上げれば高周波
成分の比率があがり鮮鋭化の効果が得られ、また、Ｂの
比率を変更すれば低周波成分の大きさが変更され画像Ｓ
_Dのダイナミックレンジが変更されるものである。

【０００６】また、「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
がある。この方法は処理後の画素値Ｓ_D、オリジナル画
素値（入力画素値）Ｓ_org、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Ｓ_US、単調減少関数ｆ（Ｘ）をもって、下記
数式２及び数式３で表わされるものである。

【０００７】

【数２】

【０００８】

【数３】

【０００９】上述のダイナミックレンジ圧縮方法は低周
波画像を変換する関数ｆ１（）と定数Ａをもって数式４
のようにあらわせるものである。

【００１０】

【数４】

【００１１】この数式４では低周波成分を関数ｆ１（）
で変更することによりダイナミックレンジを変更するも
のである。

【００１２】

【数５】

【００１３】また、上記数式５は原画像を関数ｆ１（）
で変更するものであり、一般的な階調変換であるが、原
画像全体のダイナミックレンジを変更できるものであ
る。

【００１４】また、近年、ラプラシアンピラミッドやウ
ェーブレットを用いた多重周波数処理の開発が進められ
ている。これら多重周波数処理では周波数分解したラプ
ラシアン係数（以下周波数係数）やウェーブレット係数
（以下周波数係数）を図１５や図１６に示す非線形関数
で変換することが行われている。図１５及び図１６は横
軸が入力係数であり、縦軸が出力係数を示す。これは係
数が＋の場合の変換曲線を示すものであるが、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
第一象元だけを示した図である。図１５は単調増加の凸
関数を示しており、このような関数形で係数を変換する
と係数の小さい領域は係数を増加し、係数が大きい領域
は係数を飽和させるものである。従って、係数が小さい
領域が微細構造などの有効画像の成分をあらわしている
場合には微細構造を強調する画像処理が行われると共
に、係数が大きい領域の係数を飽和させることで、エッ
ジなどの構造が強調されるのを抑える効果があるもので
ある。

【００１５】また、図１６の曲線系はウェーブレットの
縮退と呼ばれる方法であり、ノイズが抑制される効果が
あると言われている。

【００１６】さらに、多重周波数処理において最も低周
波帯の係数を変更することにより、復元処理した画像の
ダイナミックレンジを変更する方法も行われようとして
いる。

【００１７】また、オーバシュートを抑制した平滑化画
像を作成する方法として中間値フィルタやモルフォロジ
フィルタを用いた方法が知られている。さらに、多重周
波数処理に分解する方法では最低周波数帯に対応する成
分以外を全て０とし、その成分を変更したあとで復元処
理をすることで低周波画像を得ることが可能である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、数式１及び数
式４のように高周波成分を変更する鮮鋭化処理又は低周
波成分を変更する周波数処理であるダイナミックレンジ
圧縮処理では以下に説明するオーバシュート、アンダー
シュートといわれるアーティファクトがエッジ部分に生
じる。図１３及び図１４はその原理を説明する図であ
り、図１３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
（低周波成分）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（低周波成分）を減じることにより作
成した高周波画像（高周波成分）のプロファイルであ
る。図１４において上段は図１３の中段の平滑化画像の
絶対値の値を１/２倍にした画像のプロファイルであ
り、中段は図１３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
に中段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を
圧縮する処理をダイナミックレンジ圧縮処理と呼ぶ。

【００１９】図１４において、平滑化画像と高周波画像
を加算すると元の原画像にもどるものである。しかし、
図１４に示す様に低周波画像の値を変換して高周波画像
を加算すると図１４の矢印で示す様にエッジ構造が崩れ
る。これをオーバシュート、アンダーシュートという。
図１４の現象と同様の理屈により平滑化画像を変更せず
とも高周波画像を変更して、変更した高周波画像を平滑
化画像に加算してもオーバシュート、アンダーシュート
が生じる。

【００２０】このようなオーバシュート、アンダーシュ
ートを抑制する方法として本願出願人により特開2000-3
16090号公報が提案されている。この方法はオーバシュ
ー、アンダーシュート部分に対応する高周波成分の値を
抑制することでオーバシュート、アンダーシュートを抑
制する方法である。しかし、このような高周波成分の値
の大きな部分を抑制する方法ではオーバシュート、アン
ダーシュートを抑制することは可能であるが、エッジ構
造を完全に保存できない問題が残っている。したがっ
て、高周波成分を抑制した部分に不自然な感じを覚える
ことがある。

【００２１】一方、図１４の高周波画像と平滑化画像を
加算するともとの原画像になるように、高周波成分と低
周波成分を同一の比率で変更すればエッジ構造は完全に
保存されるものであるが、これは数式５に示すような階
調変換に他ならない。単なる階調変換ではダイナミック
レンジの調整は行えるが周波数成分の調整は行えないた
め、微細構造などがつぶれ、医療画像などでは診断上に
問題が生じる問題がある。また、鮮鋭化処理の効果など
は得られないものである。

【００２２】また、多重周波数処理の係数を図１５で変
換する場合にも特開2000-316090号公報と同様の効果か
らオーバシュートが抑制されるものであるが、やはり、
上述したようにエッジ構造は完全には保存されず、エッ
ジ部分に不自然さが生じる問題がある。

【００２３】また、最も低周波帯の係数を変更する場合
も上述と同様の原理によりエッジ構造が保存されずオー
バシュートが生じる問題がある。つまり、エッジ部分を
構成する周波数係数の絶対値を変更するとエッジ部分の
構造が、何らかの形で壊れることにより、不自然さ（ア
ーティファクト）を生じることになる。

【００２４】また、係数全体を同一比率で変更すればエ
ッジ構造は崩れないが、上述のごとく階調変換にすぎな
い。したがって周波数処理としての効果は何も奏しな
い。

【００２５】また、図１６の曲線で係数を変換する場合
には、逆変換した画像においてエッジ構造は保存される
ものである。しかし、係数を強調する思想が全くないた
め、逆変換した画像で鮮鋭化の効果は全く得られないも
のである。つまり周波数処理の効果は何ら奏せないもの
である。また、いわゆる縮退は複数の周波数帯に分化し
た場合の成分のうちノイズに対応する範囲の成分を抑制
することを目的とするものであり、低周波成分画像を作
成する思想はない。つまり、いわゆる縮退ではノイズに
対応する成分は減少できるが、ノイズ成分以外の高周波
成分はそのまま維持されるものである。

【００２６】また、オーバシュートを抑制した平滑化画
像を作成する方法として中間値フィルタやモルフォロジ
フィルタを用いた方法では計算時間がかかる問題がある
と共に、作成した低周波画像の周波数帯成分の調整が困
難である問題がある。さらに、多重周波数処理に分解す
る方法では最低周波数帯に対応する成分以外を全て０と
し、その成分を変更したあとで復元処理をすることで低
周波画像を得る方法では、高周波の成分が０となってい
るため上述のように、エッジ構造を作成する成分の調和
が崩れエッジ構造が崩れた低周波成分画像が作成される
ことになる。

【００２７】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、エッジ構造を保存した状態で、鮮鋭
化やダイナミックレンジ圧縮等の周波数処理の効果を奏
する画像処理装置を提供することを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明に係る
画像処理装置は、複数の周波数帯に分解する周波数帯分
解手段と、該周波数帯分解手段で分解された周波数係数
の値を、エッジ構造の構成に影響を与えない範囲の周波
数係数の値を一定に保った状態で減少する様に変更する
係数変換手段と、該係数変換手段で変換された周波数係
数を逆変換する逆変換手段とを備えることを特徴とす
る。

【００２９】本願の第２の発明に係る画像処理装置は、
複数の周波数帯に分解する周波数帯分解手段と、該周波
数帯分解手段で分解された周波数係数の値を、エッジ構
造の構成に影響を与えない範囲の周波数係数の値を一定
に保った状態で減少する様に変更する係数変換手段と、
該係数変換手段で変換された周波数係数を逆変換する逆
変換手段と、逆変換手段で復元された画像を原画像から
減じることで高周波成分を作成する高周波成分作成回路
と、該高周波成分作成回路で作成された高周波成分を前
記原画像に加算する高周波成分加算手段とを備えること
を特徴とする。

【００３０】本願の第３の発明に係る画像処理装置は、
複数の周波数帯に分解する周波数帯分解手段と、該周波
数帯分解手段で分解された周波数係数の値を、エッジ構
造の構成に影響を与えない範囲の周波数係数の値を一定
に保った状態で減少する様に変更する係数変換手段と、
該係数変換手段で変換された周波数係数を逆変換する逆
変換手段と、逆変換手段で復元された画像を階調変換す
る低周波成分変換回路と、該低周波成分変換回路で変換
された低周波成分を原画像に加算する変換後低周波成分
加算手段とを備えることを特徴とする。

【００３１】本願の第４の発明に係る画像処理装置は、
複数の周波数帯に分解する周波数帯分解手段と、該周波
数帯分解手段で分解された周波数係数の値を、エッジ構
造の構成に影響を与えない範囲の周波数係数の値を一定
に保った状態で減少する様に変更する係数変換手段と、
該係数変換手段で変換された周波数係数を逆変換する逆
変換手段と、逆変換手段で復元された画像を原画像から
減じることで高周波成分を作成する高周波成分作成回路
と、原画像を諧調変換曲線に基づき諧調変換する諧調変
換手段と、該諧調変換手段で諧調変換された画像に前記
高周波成分作成回路で作成された高周波成分を該諧調変
換手段の諧調変換曲線の傾きに基づき加算する高周波成
分加算換手段とを備えることを特徴とする。

【００３２】本願の第５の発明に係る画像処理装置は、
上記第２乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記周波
数分解手段はウェーブレット又はラプラシアンピラミッ
ドの方法を用いることを特徴とする。

【００３３】本願の第６の発明に係る画像処理装置は、
上記第２乃至第５の発明のいずれかにおいて、前記係数
変換手段でエッジ構造の構成に影響を与えない係数の範
囲を周波数分解帯毎の係数の絶対値の分布のうち上位一
定値以上とすることを特徴とする。

【００３４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の一形態を説明する。図１は、この発明の実施の形
態１．による画像処理装置を適用したＸ線撮影装置１０
０を示す。すなわち、Ｘ線撮影装置１００は、鮮鋭化処
理機能を有するものであり、前処理回路１０６、ＣＰＵ
１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０、画像
表示器１１１、制御回路１１２、鮮鋭化処理回路１１３
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。

【００３５】また、画像処理装置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。

【００３６】１１２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、１１６は低周波画像を作成す
る低周波成分作成回路であり、原画像に対して離散ウェ
ーブレット変換（以後ＤＷＴ変換）又はラプラシアンピ
ラミッド方法による周波数分解処理を施し、各周波数帯
毎の周波数係数（ウェーブレット変換係数又はラプラシ
アン係数）を得るDWT変換回路１１３、DWT変換回路１１
３で得られた各周波数帯毎の周波数係数を変換する係数
変換回路１１４、係数変換回路１１４で変換された周波
数係数に基づき逆離散ウェーブレット変換（以後逆ＤＷ
Ｔ）又はラプラシアンピラミッド方法における逆変換を
行う逆DWT変換回路１１５を備える。また１１７は低周
波成分作成回路１１６で作成した低周波画像を原画像か
ら減じることで高周波成分を作成する高周波成分作成回
路であり、１１８は高周波成分作成回路１１７で作成し
た高周波成分を原画像に加算する高周波成分加算回路で
ある。

【００３７】図２及び図６は本実施の形態１の処理の流
れを示すフローチャートであり、図２がエッジ構造を保
存した低周波画像を作成する処理をしめし、図６がその
低周波画像を用いてオーバシュートを抑制した鮮鋭化処
理を示す。図３（ａ）はDWT変換回路１１３の構成を示
す図であり、図３（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し、図３（ｃ）
は逆DWT変換回路１１５の構成を示す図である。

【００３８】図４及び図５は高周波成分加算回路で高周
波成分を変換するために用いる変換曲線の例であり、横
軸が入力高周波成分、縦軸が変換後の高周波成分を示
す。ここで、図４及び図５は係数が＋の場合の変換曲線
を示すものであるが、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元だけを示した図
である。

【００３９】上述の様な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、ＣＰ
Ｕ１０８の作業用としてのワークメモリを含む。

【００４０】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。

【００４１】先ず、Ｘ線発生回路１０１は、被検査体１
０２に対してＸ線ビーム１０２を放射する。

【００４２】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。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。

【００４３】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。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、Ｃ
ＰＵ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。

【００４４】次に画像処理回路１１２の動作について図
２及び図６の処理の流れに従い説明する。ＣＰＵバス１
０７を介して前処理回路１０６で処理された原画像ｆ
（ｘ、ｙ）をＣＰＵ１０８の制御により受信した画像処
理回路１１２におけるDWT変換回路１１３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、DW
T変換回路１１３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
の形態におけるDWT変換回路１１３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３（ａ）中の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６及び７
により計算されるものとする。

【００４５】

【数６】

【００４６】

【数７】

【００４７】ただし、x(n)は変換対象となる画像信号で
ある。

【００４８】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３（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（ｓ２０１）。図
３（ｂ）においてHH1,HL1,LH1,...，LL等（以下サブバ
ンドと呼ぶ）が周波数帯毎の周波数係数を示す。

【００４９】次に成分変換回路１１４は例えば図４及び
図５に示すよう変換曲線ｆ（）に従い周波数係数を変換
する（ｓ２０２）。横軸が入力係数であり、縦軸が出力
係数を示す。これは係数が＋の場合の変換曲線を示すも
のであるが、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元だけを示した図である。

【００５０】この曲線形によれば一定絶対値以上の高周
波係数を変換せず（傾き１）、一定絶対値以下の周波数
係数の大きさを減少させるものである。このような曲線
を用いてＬＬサブバンド係数以外の全ての係数を変換す
るものである。そして、メインメモリ１０９に変換後の
周波数係数を保存しておく。ここで一定絶対値はあらか
じめ実験的に求められている値である。また、例えば、
この一定絶対値はサブバンド係数の絶対値の累積ヒスト
グラムを作成し上位８０％点の係数の値を一定絶対値の
値としてもよい。また、一定絶対値は周波数分解が進ん
だ係数（より低周波に対応）ほど大きくするほうが好ま
しい。より低周波に対応する係数において、エッジ成分
に対応する係数は大きくなるからである。

【００５１】また、係数空間において、微細構造などの
有効情報に対応する周波数係数は絶対値が小さく、エッ
ジ部分に対応する係数は絶対値の大きさが大きい特性が
ある。したがって図４及び図５のような曲線形で係数を
変換するとエッジ構造に対応する係数は普遍に保つたま
ま、高周波成分を削減できることになる。

【００５２】そして、逆DWT変換回路１１５は成分変換
回路１１４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う（ｓ２０３）。メイン
メモリ１０９に記憶された変換された周波数係数は逆DW
T変換回路１１５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
の形態における離散DWT変換回路１１５による逆離散ウ
ェーブレット変換処理の構成は図３（ｃ）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
８及び９により行われる。

【００５３】

【数８】

【００５４】

【数９】

【００５５】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。

【００５６】これによりエッジ構造が保存された低周波
成分が作成される。また、各分解レベルでの係数の減少
の程度を調整することで作成された低周波画像に含まれ
る周波数成分を容易に調整できるものである。

【００５７】上述は離散ウェーブレット変換を用いて説
明したが、多重周波数に分解する方法ならなんでもよ
く、例えばラプラシアンピラミッド方法を用いてもよ
い。

【００５８】次に高周波成分作成回路１１７では原画像
から低周波画像作成回路１１６で作成した画像を減じる
ことで高周波成分を作成する（ｓ６０１）。この高周波
成分はエッジ構造を保存した低周波画像から作成したも
のであるのでオ-バシュートの現因になる成分を含まな
いものである。また、低周波画像の作成段階で周波数成
分を調整できるため、この高周波成分の周波数成分の調
整も出来るものである。そして、高周波成分作成回路で
はこの高周波成分を原画像に加算する（ｓ６０２）。

【００５９】以上の様に実施の形態１ではエッジ構造を
構成する周波数係数を保存し、それ以外の成分を減じた
ため、エッジ構造を保存した低周波画像を作成できる効
果がある。さらに、周波数帯毎の成分を減少する割合を
変更できるため作成される低周波画像の周波数成分を容
易に調整できる効果もある。さらにエッジ構造を保存し
た低周波画像から高周波成分を作成したものであるので
オ-バシュートの現因になる成分を含まない高周波成分
を作成できる効果がある。また、低周波画像の作成段階
で周波数成分を調整できるため、この高周波成分の周波
数成分の調整も出来る効果がある。そしてオ-バシュー
トのもとになる成分を含まない高周波成分を原画像に加
算することで、オ-バシュートの生じない鮮鋭化処理を
行える効果がある。また、この鮮鋭化処理では加算され
る高周波成分の調整が容易である効果もある。

【００６０】実施の形態２．実施の形態２．は低周波画
像作成回路１１６で作成したエッジ構造を保存した低周
波画像を原画像に加算することで、エッジ構造を保存し
たまま，ダイナミックレンジ圧縮の効果を得るものであ
る。図７は実施の形態２の構成を示す図であり実施の形
態１．と同一の処理については同一の番号を付して説明
を省略する。図において７０１は低周波成分変換回路を
示し、低周波画像作成回路１１６で作成したエッジ構造
を保存した低周波画像の階調変換を行うものであり、７
０２は低周波成分変換回路７０１で階調変換した低周波
画像を原画像に加算する変換後亭主は成分加算回路を示
す。

【００６１】図８は本実施の形態２の処理の流れを示す
図であり、図９は低周波成分変換回路７０１で用いられ
る階調変換曲線を示す図である。以下に図８の流れに従
い処理を説明する。

【００６２】低周波画像作成回路１１６で作成したエッ
ジ構造を保存した低周波画像を図９で示す低周波画像の
階調変換曲線の一例を用いて階調変換する（ｓ８０
１）。次に、変換後低周波成分変換回路７０２では階調
変換後の低周波画像を原画像に加算する。本実施の形態
２は「日本放射線技術学会雑誌第４５巻第８号１９８
９年８月１０３０頁阿南ほか」の方法をエッジ構造を
保存した低周波画像を用いて実現したものである。

【００６３】以上実施の形態２ではエッジ構造を保存し
た低周波画像を原画像に加算することによりダイナミッ
クレンジを変更する効果を有するものである。この場
合、オーバシュートが生じない効果がある。さらに、低
周波成分に含まれる周波数成分を容易に調整できるた
め、原画像に加算される周波数成分の調整も容易となる
効果がある。

【００６４】実施の形態３．実施の形態３はダイナミッ
クレンジの変更と高周波成分の変更を同時に行う処理に
ついて説明する。図１０は本実施の形態３を示す図であ
り、実施の形態１と同一処理は同一の番号を付して説明
を省略する。図において１００１は原画像の階調変を階
調変換曲線を用いて行う階調変換回路であり、１００２
は階調変換回路１００１で階調変換された画像に高周波
成分１１７で作成された高周波成分を階調変換回路１０
０１で用いる階調変換曲線の傾きに応じて加算する高周
波成分加算回路である。図１１は本実施の形態３の処理
の流れを示す図であり、図１２は階調変換回路１００１
で用いる階調変換曲線を示す。２，３の曲線形を用いる
と低画素値側のダイナミックレンジを変更するものであ
り、２では圧縮、３では伸張するものである。同様に
４，５は高画素値側のダイナミックレンジを変更する曲
線形である。

【００６５】以下に図１０の流れに従い本実施の形態３
の処理を説明する。実施の形態１の処理と同様に低周波
画像作成回路１１６で低周波画像ＳＵＳ（ｘ、ｙ）を作
成し、この低周波画像を用いて、高周波成分作成回路１
１７では原画像Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）の高周波成分（Ｏｒｇ
（ｘ、ｙ）−ＳＵＳ（ｘ、ｙ））を作成する（ｓ１１０
１、ｓ１１０２）。そして、階調変換回路は例えば図１
２の階調変換曲線Ｆ（）を用いて階調変換を行う(ｓ１
１０３)。そして高周波成分（Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）− Ｓ
ＵＳ（ｘ、ｙ））を階調変換後の画像F(Ｏｒｇ（ｘ、
ｙ）)に加算する（ｓ１１０４）。この場合さらに高周
波成分の足しこみの強さを関数Ｆ１（）を用いて低周波
画像ＳＵＳ（ｘ、ｙ）に依存して変更する。

【００６６】一連の処理を式で表したのが下記数式１０
であり、Prc(x,y)が処理後画像である。

【００６７】

【数１０】

【００６８】以上の様に本実施の形態３では原画像を階
調変換曲線を用いて階調変換する事によりダイナミック
レンジを変更できる効果がある。つまり、ダイナミック
レンジの変更を階調変換として行える効果がある。さら
に、階調変換の傾きに応じて高周波成分の足しこみの強
さを変更することで、階調変換により変更された高周波
成分の大きさを原画像の大きさに復元できる効果がる。
さらに、この高周波成分はオーバシュートの元になる成
分を含まないのでオーバシュートが起きない効果が在
る。さらに、周波数成分の調整が容易であるので、復元
する周波数成分の調整が容易である効果がある。さらに
高周波成分の足しこみの強さを原画像の値に基き変更で
きるのでノイズ領域である低画素領域の強調を抑えるこ
ともできる効果がある。

【００６９】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、エッジ構造を保存した状態で、鮮鋭化やダイナミッ
クレンジ圧縮等の周波数処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による画像処理装置の
ブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態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３】離散ウェーブレット変換およびその逆変換の説
明図である。

【図４】高周波成分を変更する曲線の一例を示す図であ
る。

【図５】高周波成分を変更する曲線の一例を示す図であ
る。

【図６】この発明の実施の形態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７】この発明の実施の形態２による画像処理装置の
ブロック図である。

【図８】この発明の実施の形態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９】この発明の実施の形態２による低周波画像の階
調変換曲線を示す図である。

【図１０】この発明の実施の形態３によるによる画像処
理装置のブロック図である。

【図１１】この発明の実施の形態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１２】階調変換曲線の一例を示す図である。

【図１３】オーバシュート原因を説明するための図であ
る。

【図１４】オーバシュート原因を説明するための図であ
る。

【図１５】周波数係数の変換に使用する曲線を示す図で
ある。

【図１６】周波数係数の変換に使用する曲線を示す図で
ある。

【符号の説明】

１１３ＤＷＴ変換回路１１４成分変換回路１１５逆ＤＷＴ変換回路１１６低周波画像作成回路１１７高周波成分作成回路１１８高周波成分加算回路７０１低周波成分作成回路７０２変換後低周波成分加算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C093 CA04 CA08 EB17 FF06 FF08 FF09 FF36 5B057 AA08 BA03 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB12 CB16 CE02 CE03 CE05 CE06 CE11 CG09 CH09 5C077 LL08 LL09 MP01 PP02 PP03 PP47 PP48 PP49 PQ12 PQ22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の周波数帯に分解する周波数帯分解
手段と、該周波数帯分解手段で分解された周波数係数の
値を、エッジ構造の構成に影響を与えない範囲の周波数
係数の値を一定に保った状態で減少する様に変更する係
数変換手段と、該係数変換手段で変換された周波数係数
を逆変換する逆変換手段とを備えることを特徴とする画
像処理装置。
【請求項２】複数の周波数帯に分解する周波数帯分解
手段と、該周波数帯分解手段で分解された周波数係数の
値を、エッジ構造の構成に影響を与えない範囲の周波数
係数の値を一定に保った状態で減少する様に変更する係
数変換手段と、該係数変換手段で変換された周波数係数
を逆変換する逆変換手段と、逆変換手段で復元された画
像を原画像から減じることで高周波成分を作成する高周
波成分作成回路と、該高周波成分作成回路で作成された
高周波成分を前記原画像に加算する高周波成分加算手段
とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】複数の周波数帯に分解する周波数帯分解
手段と、該周波数帯分解手段で分解された周波数係数の
値を、エッジ構造の構成に影響を与えない範囲の周波数
係数の値を一定に保った状態で減少する様に変更する係
数変換手段と、該係数変換手段で変換された周波数係数
を逆変換する逆変換手段と、逆変換手段で復元された画
像を階調変換する低周波成分変換回路と、該低周波成分
変換回路で変換された低周波成分を原画像に加算する変
換後低周波成分加算手段とを備えることを特徴とする画
像処理装置。
【請求項４】複数の周波数帯に分解する周波数帯分解
手段と、該周波数帯分解手段で分解された周波数係数の
値を、エッジ構造の構成に影響を与えない範囲の周波数
係数の値を一定に保った状態で減少する様に変更する係
数変換手段と、該係数変換手段で変換された周波数係数
を逆変換する逆変換手段と、逆変換手段で復元された画
像を原画像から減じることで高周波成分を作成する高周
波成分作成回路と、原画像を諧調変換曲線に基づき諧調
変換する諧調変換手段と、該諧調変換手段で諧調変換さ
れた画像に前記高周波成分作成回路で作成された高周波
成分を該諧調変換手段の諧調変換曲線の傾きに基づき加
算する高周波成分加算換手段とを備えることを特徴とす
る画像処理装置。
【請求項５】前記周波数分解手段はウェーブレット又
はラプラシアンピラミッドの方法を用いることを特徴と
する請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像処理装
置。
【請求項６】前記係数変換手段でエッジ構造の構成に
影響を与えない係数の範囲を周波数分解帯毎の係数の絶
対値の分布のうち上位一定値以上とすることを特徴とす
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。