JP2004173078A - Image processor - Google Patents

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JP2004173078A
JP2004173078A JP2002338189A JP2002338189A JP2004173078A JP 2004173078 A JP2004173078 A JP 2004173078A JP 2002338189 A JP2002338189 A JP 2002338189A JP 2002338189 A JP2002338189 A JP 2002338189A JP 2004173078 A JP2004173078 A JP 2004173078A
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Japan
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image
coefficient
frequency
image data
processing
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JP2002338189A
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Hiroyuki Arahata
弘之 新畠
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Canon Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image processor for performing stable multi-frequency processing which is not affected by an influence of the enlargement or reduction of image data. <P>SOLUTION: Since coefficients for individual frequency bands at the time of decomposing image data into a plurality of frequency components are converted or restored on the basis of compression or enlargement rates of the image data, the frequency processing of the image data is performed in an image processing circuit 112 in accordance with the compression or enlargement rates. Therefore, variances of pixel values of a subject image after compression/enlargement processing, density values after gray-scale transformation, etc. are reduced, and a stable image free from image variations and variations by subjects is generated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の周波数帯毎の周波数処理を行う画像処理装置に関し、特に、被写体の拡大、縮小率に基づき周波数処理を行う画像処理装置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に変換し、当該デジタル画像信号に対して周波数処理、ノイズ除去などの画像処理を施して、CRT等に表示、あるいはプリンタにフィルムとして出力することが行われている。
【0003】
ところで、このような周波数処理では、複数の周波数帯の画像成分に分離し、周波数帯毎の画像成分を増加又は減弱することが行われている。また、CRT等に表示する場合には、CRTのレンジ幅などに合わせるため画像の幅を拡大、縮小する処理が行われることがある。この場合に、周波数処理等は画像の縮小拡大率とは無関係に行われていた(例えば、特許文献1)。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−155838号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、周波数処理を行った画像を拡大、縮小すると、拡大縮小後の周波数処理効果やノイズ除去処理効果が異なるように見える問題があった。
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、画像の拡大縮小率を基準として、画像処理効果を有効にする画像処理装置を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は周波数成分分解手段が画像データを複数の周波数成分に分解し、係数変換手段が前記周波数成分分解手段で分解された画像データの周波数帯毎の係数を前記画像データの圧縮、拡大率に基づき変換し、復元手段が前記係数変換手段で変換された係数を逆変換するものである。
【0007】
また、解析手段が被写体の最大値及び最小値を算出することにより画像データの圧縮、拡大率を計算し、周波数成分分解手段が前記画像データを複数の周波数成分に分解し、係数変換手段が前記周波数成分分解手段で分解された周波数帯毎の係数を前記解析手段で計算された圧縮、拡大率に基づき変換し、復元手段が前記係数変換手段で変換された係数を逆変換するものである。
【0008】
また、前記係数変換手段で前記画像データの拡大率が増大するに従い前記係数の倍率を減少するように変換するものである。
【0009】
また、前記係数変換手段で前記画像データの圧縮、拡大率が変更されるに従い、周波数レスポンスが異なるように係数変換するものである。
【0010】
また、前記係数変換手段で前記画像データの圧縮、拡大率が変更されるに従い遮断幅を変更して係数変換するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態によるX線撮影装置100を示す。すなわち、X線撮影装置100は、撮影された画像のフィルム上又はCRT上で有効な画像処理効果を行う機能を有するX線の撮影装置であり、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なされている。
【0012】
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。
【0013】
図2はこの発明の実施の形態1によるX線撮影装置100の処理の流れを示すフローチャートである。図3は、通常用いられる図示しない照射野認識回路で抽出した照射野内の画像ヒストグラムであり、横軸が画素値、縦軸が画素の出現頻度を示す。
【0014】
ここで、図において、301がす抜け領域の画素のピークをしめし、302が被写体の分布のピークを示し、303がピーク302と302間の最低頻度を示す点であり、例えば被写体の上位画素値として算出する点である。
【0015】
図4は画像の拡大縮小率に対する係数の倍率を示す図であり、横軸が圧縮、拡大率、縦軸が係数の倍率を示す係数変換パターンである。
図において401が係数変換パターンの一例であり、例えば1.0だと何も変更せず、0.5だと高周波係数を0.5倍する。
【0016】
図5は周波数処理の周波数バランスを示す図であり、周波数処理後の周波数成分の変更率を示している。横軸が周波数であり、縦軸が周波数帯毎の周波数バランスを示している。例えば、501が画像の幅を2倍する場合の周波数バランスの一例であり、502が画像の幅を変更しない場合の周波数バランスの一例である。周波数バランスの値が大きほど、周波数処理効果が大きいことを示している。
【0017】
図6は、ノイズ除去効果を有する係数変換曲線の一例であり、601が遮断幅を示しており、遮断幅が大きい程ノイズ除去効果が大きくなる。尚、縦軸が入力係数、縦軸が出力係数を示す。図7は、図6で示した遮断幅601と画像の圧縮拡大率との関係を示した図であり、横軸が圧縮拡大率、縦軸が遮断幅を示す。
【0018】
図8は階調変換曲線の一例である801を示しており、画素値と階調変換後の濃度値との関係を示している横軸が画素値、縦軸が濃度値を示す。
図9(a)は周波数成分分解回路114の構成を示す図であり、図9(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9(c)は復元回路117の構成を示す図である。
【0019】
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の作業用としてのワークメモリを含む。
【0020】
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。
【0021】
X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、例えば人体画像等とする。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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は解析回路であり、画像のヒストグラム等から被写体の最大値、最小値を算出する解析回路である。
【0025】
114は解析回路113で算出した拡大率に従い画像を拡大処理する第一の階調変換回路114であり、115は第一の階調変換回路114で拡大し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、各周波数帯の高周波係数(ウェーブレット変換係数)を得る周波数成分分解回路である。
【0026】
116は周波数成分分解回路115で得られた高周波係数に対して、例えば図4に示す係数倍率によって、図5に示す周波数特性が得られるように係数変換し、又、例えば、図6で示すような遮断領域を有する係数変換曲線で係数変換を行うことで、ノイズ成分に対応する係数を落とす係数変換回路である。
この場合、先に図6に示す遮断領域を有する係数変換曲線で係数を変換した後、図5に示す周波数バランスが得られるような係数変換を行うことが望ましい。
【0027】
117は係数変換回路116で変換された高周波係数に基づき、逆離散ウェーブレット変換(以後逆DWT)を行う復元回路である。
118は復元回路で復元された画像を、例えば図8に示すような階調変換曲線を用いて画像を階調変換する階調変換回路である。
【0028】
多重周波数処理は、DWTに限らず、ラプラシアンピラミッドを用いても良く、また、サブバンド化しないフィルタを用いてもよい。
【0029】
図2の処理の流れに従い、第1の実施の形態について以下に説明する。
前処理回路106で前処理された原画像は、CPUバス107を介して画像処理装置112に転送される。画像処理装置112では、図示しない照射野認識回路で認識された照射野領域の画像のヒストグラムを作成する(ステップS201)。
【0030】
まず、解析回路113では、ヒストグラムのピークの数を抽出し、ピークの数が1しかない場合には、す抜けがないものと判定して、照射野内の画像の最大値を被写体の最大値とする。
一方、ピークが2以上あった場合は、例えば、図3においてヒストグラムの最大値側からの第一ピーク301と第二ピーク302との間の最小値を示す画素値点303を被写体の最大値とする(ステップS202)。
【0031】
また、被写体の最小値は照射野領域内の画像の最低値とする(ステップS203)。ここで示した例は、ヒストグラム解析の簡易な方法の一例であるが、被写体の最小、最大値はこれらの方法に限らず、如何様な方法を用いて算出しても良い。
【0032】
次に、撮影部位情報によりあらかじめ定まる画素値幅と、上記で算出した被写体の最大値と最小値の差から拡大率を算出する。例えば、上記で算出した被写体の最大値と最小値の差が1000であり、あらかじめ定まる画素値幅が2000である場合は拡大率を2とするものである。逆に、あらかじめ定まる画素値幅が2000で被写体幅が4000である場合には拡大率は0.5となる(ステップS204)。
【0033】
そして、解析関数113で算出した拡大率に従い、第一の階調変換回路が原画像を拡大処理するものである。この場合、例えば、被写体の最大、最小画素値の中間値を中心として被写体幅を拡大するものである。
【0034】
次に、周波数成分分解回路115が原画像を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、周波数帯毎の高周波係数を計算して出力するものである。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。
【0035】
図9(a)に示す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) ………(1)
s(n) = x(2*n) + floor((d(n − 1) + d(n))/4) ………(2)
ただし、x(n)は変換対象となる画像信号である。
【0036】
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。
【0037】
図9(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高周波係数HH1,HL1,LH1,...,LLに分解される(ステップS206)。図9(b)においてHH1,HL1,LH1,...,LL等(以下、サブバンドと呼ぶ)が周波数帯毎の高周波係数を示す。
この係数をサブバンド毎に、増減することにより周波数処理効果を得るものである。
【0038】
まず、係数変換回路116では、図4の拡大率と係数の倍率の関係からきまる倍率に従い、LL成分を除き全係数の値を変更する。このような処理を行うのは、画像を拡大する場合には、コントラストがあがるため、強度の強い周波数処理をかけることは不用であり、逆に圧縮する場合には、強い周波数処理効果が必要となるためである。
【0039】
従って、拡大率に従い周波数処理効果を変更することで、拡大率を変更した画像に対する処理効果と、拡大率を変更しない場合の処理効果の差を無くす効果がある。これは診断などを行う場合に重要であり、診断への影響を減じる効果がある。
【0040】
ここでは、拡大率と処理効果を線形的な図で示しているが非線形な関係としても良い。人間の主観評価では、拡大率と処理効果(係数の倍率)が線形といえない場合もあり、それに対応するためである。
従って、拡大率と処理効果(係数の倍率)が、線形的な関係に無い場合でも、対応できる効果がある。
【0041】
また、各サブバンド毎で、係数の倍率を変更することも可能である。人間の主観評価では、拡大率と処理効果(係数の倍率)の関係が周波数帯毎で異なっている場合もあり、それに対応する場合が必要となる場合があるからである。
従って、各サブバンド毎に拡大率と係数の倍率を変更することにより、各周波数帯毎の処理効果を拡大率に対して、変更することができる効果がある。
【0042】
さらに、復元画像の周波数バランスを考慮して各サブバンド毎の係数の値を変更する(ステップS206)。例えば、第一レベルの係数の値を増加させると、第一レベルに対応する周波数成分が強調されるものである。
【0043】
従って、各レベルの係数の値を変更する割合を変更すると、復元画像の周波数バランスが調整されるものである。ここでは、第一レベルが最も高周波な成分に対応し、逐次第二、第三とレベルが下がるに従い、より低周波成分にシフトしていくものである。
【0044】
また、この場合も拡大率を考慮して、周波数バランスを変更するものである。
例えば、図5に示すように、拡大率が小さい場合には501を選択し、逆に大きい場合には502を選択する。この周波数バランスも拡大率に従い、滑らかにシフトするものである。画像の拡大率に従い、拡大後の周波数帯がシフトするためである。
【0045】
この場合でも、拡大率に対して非線形のシフトをすることも可能である。上述のように、拡大率と処理効果(係数の倍率)の関係が必ずしも線形とは限らないからである。
【0046】
ここで、周波数バランスとは、各サブバンド毎の係数の増減を調整することにより、復元画像上での周波数帯ごとの処理効果を変えることをいう。一般に、マルチ周波数処理の利点の一つに、この周波数バランスの調整が容易であることが上げられる。従って、拡大率に応じて、線形又は非線形に周波数バランスを変更することにより、人間の主観評価に適う周波数処理効果を可能とする効果がある。
【0047】
また、ノイズ低減処理効果を持たせたい場合には、上記の係数変換を行う前に、例えば図6で示す係数変換曲線で、係数の値を変換しておくこともできる。
この場合、一般にノイズ成分に対応する係数値が小さい範囲(図において遮断幅601の領域)の値を0とする。
【0048】
また、この領域601を上記拡大率に従い変更するものである。拡大率が増すと、それに従いノイズ領域の範囲も広がるため、拡大率に従い遮断幅601を増加させるものである。従って、拡大率の変更に対しても、安定してノイズを減ずる効果がある。
【0049】
そして、復元回路117では係数変換回路116で変更された高周波係数に基づき、逆離散ウェーブレット変換処理を行う。入力された係数は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。
【0050】
x’(2*n) = s’(n) − floor ((d’(n−1) + d’(n))/4) ………(3)
x’(2*n+1) = d’(n) + floor ((x’(2*n) + x’(2*n+2))/2) ………(4)
【0051】
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(ステップS207)。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。
【0052】
ここで、係数を増加する場合には一般に鮮鋭化処理の効果が得られ、係数を低減することでは平滑化の効果が得られるものである。そして、復元画像を、例えば図8の階調変換曲線801で階調変換を行うものである。
【0053】
尚、ここで、被写体の画素値幅があらかじめ正規化されているため、階調変換後の画像の被写体における濃度幅の一定範囲に入っている濃度が飛んだり(濃度が真っ黒や真っ白となる領域)する問題は生じないものである。
【0054】
以上の様に第1の実施の形態では、画像の拡大率に従い、周波数処理効果が異なるように、周波数処理が行われているため、画像を拡大、縮小しても、同様の周波数処理効果が得られる効果がある。
また、画像の拡大、縮小率を被写体の幅に基づき決めているため、拡大縮小処理後の被写体画像の画素値幅が同一となる効果があり、階調変換後の画像もほぼ同様の濃度値幅となるため、画像のばらつきが減る効果がある。
【0055】
また、同時に、周波数処理効果も被写体幅に従い変更しているため、周波数処理効果も被写体幅によらず同様にかかり、上記正規化の効果との相乗効果により、被写体間のばらつきがない処理済み画像が得られる効果がある。
【0056】
また、拡大率に従い周波数処理効果を変更することで、拡大率を変更した画像に対する処理効果と、拡大率を変更しない場合の処理効果の差を無くす効果がある。これは、診断などを行う場合に重要であり、診断への影響を減じる効果がある。
【0057】
また、各サブバンド毎に拡大率と係数の倍率を変更することにより、各周波数帯毎の、処理効果を拡大率に対して、変更することができる効果がある。
【0058】
また、拡大率に応じて線形又は非線形に周波数バランスを変更することにより、人間の主観評価に適う周波数処理効果を可能とする効果がある。
また、拡大率の変更に対しても安定してノイズを減ずる効果がある。
【0059】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、画像データの拡大率に従い周波数処理効果が異なるように周波数処理が行われているため、画像を拡大、縮小しても同様の周波数処理効果が得られる効果がある。
【0060】
また、本発明の他の特徴によれば、画像データ圧縮、拡大率を被写体の幅に基づき決めているため、圧縮拡大処理後の被写体画像の画素値幅が同一となる効果があり、階調変換後の画像もほぼ同様の濃度値幅となるため、画像のばらつきが減る効果がある。
【0061】
また、同時に、周波数処理効果も被写体幅に従い変更しているため、周波数処理効果も被写体幅によらず同様にかかり、上記正規化の効果との相乗効果により、被写体間のばらつきがない処理済み画像が得られる効果がある。これは、診断などを行う場合に重要であり、診断への影響を減じる効果がある。
【0062】
また、本発明の他の特徴によれば、拡大率が増大するに従い係数の倍率を変更することにより、画像の拡大率によらず同様の周波数処理効果を得られる効果がある。
【0063】
また、本発明の他の特徴によれば、拡大率に応じて線形又は非線形に周波数バランスを変更することにより、人間の主観評価に適う周波数処理効果を可能とする効果がある。
【0064】
また、本発明の他の特徴によれば、拡大率の変更に対しても安定してノイズを減ずる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の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】ヒストグラム解析の一例を説明する特性図である。
【図4】拡大率と係数の倍率との関係を示す特性図である。
【図5】拡大率と周波数バランスとの関係を示す特性図である。
【図6】遮断幅を説明するための特性図である。
【図7】拡大率と遮断幅との関係を示す特性図である。
【図8】階調変換曲線の一例を示す特性図である。
【図9】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。
【符号の説明】
113 解析回路
114 第一の階調変換回路
115 周波数成分分解回路
116 係数変換回路
117 復元回路
118 第二の階調変換回路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image processing apparatus that performs frequency processing for each of a plurality of frequency bands, and more particularly, to an image processing apparatus that performs frequency processing based on an enlargement / reduction ratio of a subject.
[0002]
[Prior art]
Due to recent advances in digital technology, a radiation image is converted into a digital image signal, and the digital image signal is subjected to image processing such as frequency processing and noise elimination, and is displayed on a CRT or the like or output as a film to a printer. That is being done.
[0003]
By the way, in such frequency processing, image components of a plurality of frequency bands are separated and the image components of each frequency band are increased or decreased. Further, when the image is displayed on a CRT or the like, a process of enlarging or reducing the width of the image to match the range width of the CRT may be performed. In this case, the frequency processing and the like are performed irrespective of the reduction / enlargement ratio of the image (for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-155838 A
[Problems to be solved by the invention]
However, when an image subjected to frequency processing is enlarged or reduced, there is a problem that the frequency processing effect and the noise removal processing effect after the enlargement / reduction appear to be different.
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide an image processing apparatus that makes an image processing effect effective on the basis of an image scaling ratio.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the image processing apparatus of the present invention, the frequency component decomposing means decomposes the image data into a plurality of frequency components, and the coefficient converting means compresses the coefficients for each frequency band of the image data decomposed by the frequency component decomposing means. , Based on the enlargement ratio, and the restoration means inversely transforms the coefficients converted by the coefficient conversion means.
[0007]
Further, the analysis means calculates the maximum value and the minimum value of the subject, thereby calculating the compression and enlargement ratio of the image data, the frequency component decomposition means decomposes the image data into a plurality of frequency components, and the coefficient conversion means The coefficients for each frequency band decomposed by the frequency component decomposing means are converted based on the compression and expansion ratios calculated by the analysis means, and the restoration means reversely converts the coefficients converted by the coefficient conversion means.
[0008]
Further, the coefficient conversion means performs conversion so that the magnification of the coefficient decreases as the enlargement ratio of the image data increases.
[0009]
Further, the coefficient conversion means converts the coefficient so that the frequency response differs as the compression and enlargement ratio of the image data is changed.
[0010]
Further, the coefficient conversion means changes the cutoff width as the compression and enlargement ratios of the image data are changed to perform coefficient conversion.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
FIG. 1 shows an X-ray imaging apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention. That is, the X-ray imaging apparatus 100 is an X-ray imaging apparatus having a function of performing an effective image processing effect on a film or a CRT of a captured image, and includes a preprocessing circuit 106, a CPU 108, a main memory 109, It includes a panel 110, an image display 111, and an image processing circuit 112, and data is exchanged with each other via the CPU bus 107.
[0012]
Further, the X-ray imaging apparatus 100 includes a data collection circuit 105 connected to the pre-processing circuit 106, and a two-dimensional X-ray sensor 104 and an X-ray generation circuit 101 connected to the data collection circuit 105. Are also connected to the CPU bus 107.
[0013]
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing of the X-ray imaging apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is an image histogram in the irradiation field extracted by a commonly used irradiation field recognition circuit (not shown), in which the horizontal axis indicates the pixel value and the vertical axis indicates the frequency of appearance of the pixel.
[0014]
Here, in the drawing, reference numeral 301 denotes a peak of a pixel in a pass-through area, reference numeral 302 denotes a peak of the distribution of a subject, and reference numeral 303 denotes a point indicating the lowest frequency between the peaks 302 and 302. Is calculated as
[0015]
FIG. 4 is a diagram showing the coefficient magnification with respect to the image enlargement / reduction ratio. The horizontal axis represents the compression and enlargement ratio, and the vertical axis represents the coefficient conversion pattern representing the coefficient magnification.
In the figure, reference numeral 401 denotes an example of a coefficient conversion pattern. For example, if it is 1.0, nothing is changed, and if it is 0.5, the high frequency coefficient is multiplied by 0.5.
[0016]
FIG. 5 is a diagram showing a frequency balance of the frequency processing, and shows a change rate of the frequency component after the frequency processing. The horizontal axis indicates frequency, and the vertical axis indicates frequency balance for each frequency band. For example, 501 is an example of the frequency balance when the width of the image is doubled, and 502 is an example of the frequency balance when the width of the image is not changed. The larger the value of the frequency balance, the greater the frequency processing effect.
[0017]
FIG. 6 is an example of a coefficient conversion curve having a noise removing effect. Reference numeral 601 denotes a cutoff width. The larger the cutoff width, the greater the noise removing effect. The vertical axis indicates the input coefficient, and the vertical axis indicates the output coefficient. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the block width 601 shown in FIG. 6 and the image compression / enlargement ratio, with the horizontal axis representing the compression ratio and the vertical axis representing the block width.
[0018]
FIG. 8 shows an example of a gradation conversion curve 801. The horizontal axis indicating the relationship between the pixel value and the density value after the gradation conversion is the pixel value, and the vertical axis is the density value.
FIG. 9A is a diagram showing a configuration of the frequency component decomposition circuit 114, and FIG. 9B is a diagram showing a configuration example of a two-level conversion coefficient group obtained by a two-dimensional conversion process, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a restoration circuit 117.
[0019]
In the X-ray imaging apparatus 100 as described above, first, the main memory 109 stores various data necessary for processing by the CPU 108 and includes a work memory for the CPU 108 to work.
[0020]
The CPU 108 uses the main memory 109 to control the operation of the entire apparatus in accordance with the operation from the operation panel 110. As a result, the X-ray imaging apparatus 100 operates as follows.
[0021]
X First, the X-ray generation circuit 101 emits an X-ray beam 102 to the inspection object 103. The X-ray beam 102 emitted from the X-ray generation circuit 101 passes through the subject 103 while attenuating, reaches the two-dimensional X-ray sensor 104, and is output as an X-ray image by the two-dimensional X-ray sensor 104. You. Here, the X-ray image output from the two-dimensional X-ray sensor 104 is, for example, a human body image.
[0022]
The data collection circuit 105 converts the X-ray image output from the two-dimensional X-ray sensor 104 into an electric signal and supplies the electric signal to the preprocessing circuit 106. The preprocessing circuit 106 performs preprocessing such as offset correction processing and gain correction processing on the signal (X-ray image signal) from the data collection circuit 105.
[0023]
The X-ray image signal preprocessed by the preprocessing circuit 106 is transferred as an original image to the main memory 109 and the image processing circuit 112 via the CPU bus 107 under the control of the CPU 108.
[0024]
Reference numeral 112 is a block diagram showing the configuration of the image processing circuit. In FIG. 112, reference numeral 113 denotes an analysis circuit, which is an analysis circuit that calculates a maximum value and a minimum value of a subject from a histogram of an image or the like.
[0025]
Reference numeral 114 denotes a first gradation conversion circuit 114 for enlarging an image in accordance with the enlargement ratio calculated by the analysis circuit 113. Reference numeral 115 denotes a discrete wavelet transform (hereinafter, referred to as an original image) enlarged by the first gradation conversion circuit 114. , DWT transform) to obtain a high-frequency coefficient (wavelet transform coefficient) of each frequency band.
[0026]
116 converts the high frequency coefficient obtained by the frequency component decomposition circuit 115 by the coefficient magnification shown in FIG. 4 so that the frequency characteristic shown in FIG. 5 can be obtained. For example, as shown in FIG. This is a coefficient conversion circuit that performs a coefficient conversion with a coefficient conversion curve having a large cutoff region to drop a coefficient corresponding to a noise component.
In this case, it is desirable to convert the coefficients using the coefficient conversion curve having the cutoff region shown in FIG. 6 first, and then perform the coefficient conversion to obtain the frequency balance shown in FIG.
[0027]
A restoration circuit 117 performs an inverse discrete wavelet transform (hereinafter, inverse DWT) based on the high-frequency coefficients converted by the coefficient conversion circuit 116.
Reference numeral 118 denotes a gradation conversion circuit that performs gradation conversion of the image restored by the restoration circuit using, for example, a gradation conversion curve as shown in FIG.
[0028]
The multi-frequency processing is not limited to the DWT, and a Laplacian pyramid may be used, or a filter that does not subband may be used.
[0029]
The first embodiment will be described below in accordance with the processing flow of FIG.
The original image preprocessed by the preprocessing circuit 106 is transferred to the image processing device 112 via the CPU bus 107. The image processing device 112 creates a histogram of the image of the irradiation field area recognized by the irradiation field recognition circuit (not shown) (step S201).
[0030]
First, the analysis circuit 113 extracts the number of peaks in the histogram. If the number of peaks is only one, it is determined that there is no passing through, and the maximum value of the image in the irradiation field is set to the maximum value of the subject. I do.
On the other hand, when there are two or more peaks, for example, the pixel value point 303 indicating the minimum value between the first peak 301 and the second peak 302 from the maximum value side of the histogram in FIG. (Step S202).
[0031]
The minimum value of the subject is set to the minimum value of the image in the irradiation field area (step S203). The example shown here is an example of a simple method of histogram analysis, but the minimum and maximum values of the subject are not limited to these methods, and may be calculated using any method.
[0032]
Next, an enlargement ratio is calculated from the pixel value width determined in advance by the imaging part information and the difference between the maximum value and the minimum value of the subject calculated above. For example, when the difference between the maximum value and the minimum value of the subject calculated above is 1000 and the predetermined pixel value width is 2000, the enlargement ratio is set to 2. Conversely, when the predetermined pixel value width is 2000 and the subject width is 4000, the enlargement ratio is 0.5 (step S204).
[0033]
Then, according to the enlargement ratio calculated by the analysis function 113, the first gradation conversion circuit enlarges the original image. In this case, for example, the subject width is increased centering on the intermediate value between the maximum and minimum pixel values of the subject.
[0034]
Next, the frequency component decomposition circuit 115 performs a two-dimensional discrete wavelet transform process on the original image for f (x, y), and calculates and outputs a high-frequency coefficient for each frequency band. The input image signal is separated into an even address signal and an odd address signal by a combination of a delay element and a down sampler, and is subjected to filter processing by two filters p and u.
[0035]
S and d shown in FIG. 9A represent low-pass coefficients and high-pass coefficients when one-level decomposition is performed on a one-dimensional image signal, and are calculated by the following equations.
d (n) = x (2 * n + 1) -floor ((x (2 * n) + x (2 * n + 2)) / 2) (1)
s (n) = x (2 * n) + floor ((d (n-1) + d (n)) / 4) (2)
Here, x (n) is an image signal to be converted.
[0036]
With the above processing, one-dimensional discrete wavelet transform processing is performed on the image signal. In the two-dimensional discrete wavelet transform, one-dimensional transform is sequentially performed in the horizontal and vertical directions of an image, and details thereof are known, and thus description thereof is omitted here.
[0037]
FIG. 9B is a configuration example of a two-level conversion coefficient group obtained by a two-dimensional conversion process, and the image signal includes high-frequency coefficients HH1, HL1, LH1,. . . , LL (step S206). In FIG. 9B, HH1, HL1, LH1,. . . , LL, etc. (hereinafter referred to as sub-bands) indicate high-frequency coefficients for each frequency band.
The frequency processing effect is obtained by increasing or decreasing this coefficient for each sub-band.
[0038]
First, the coefficient conversion circuit 116 changes the values of all the coefficients except for the LL component according to the magnification determined from the relationship between the enlargement ratio and the coefficient magnification in FIG. Performing such processing is not necessary to apply strong frequency processing when enlarging an image because contrast is increased. Conversely, when compressing an image, a strong frequency processing effect is required. It is because it becomes.
[0039]
Therefore, by changing the frequency processing effect according to the enlargement ratio, there is an effect of eliminating the difference between the processing effect for the image with the changed enlargement ratio and the processing effect when the enlargement ratio is not changed. This is important when performing a diagnosis or the like, and has an effect of reducing the influence on the diagnosis.
[0040]
Here, the enlargement ratio and the processing effect are shown in a linear diagram, but may be in a non-linear relationship. In human subjective evaluation, there are cases where the enlargement ratio and the processing effect (coefficient of coefficient) cannot be said to be linear.
Therefore, even if the enlargement ratio and the processing effect (factor of the coefficient) do not have a linear relationship, there is an effect that can be dealt with.
[0041]
It is also possible to change the coefficient magnification for each subband. This is because, in human subjective evaluation, the relationship between the enlargement ratio and the processing effect (coefficient magnification) may differ for each frequency band, and a corresponding case may be required.
Therefore, there is an effect that the processing effect for each frequency band can be changed with respect to the enlargement ratio by changing the enlargement ratio and the magnification of the coefficient for each subband.
[0042]
Further, the value of the coefficient for each subband is changed in consideration of the frequency balance of the restored image (step S206). For example, when the value of the coefficient of the first level is increased, the frequency component corresponding to the first level is emphasized.
[0043]
Therefore, when the rate of changing the value of the coefficient at each level is changed, the frequency balance of the restored image is adjusted. Here, the first level corresponds to the component with the highest frequency, and the level shifts to a lower frequency component as the level sequentially decreases to the second and third.
[0044]
Also in this case, the frequency balance is changed in consideration of the enlargement ratio.
For example, as shown in FIG. 5, when the enlargement ratio is small, 501 is selected, and when it is large, 502 is selected. This frequency balance also shifts smoothly according to the magnification. This is because the frequency band after the enlargement shifts according to the enlargement ratio of the image.
[0045]
Even in this case, it is possible to make a non-linear shift with respect to the magnification. This is because, as described above, the relationship between the enlargement ratio and the processing effect (the coefficient magnification) is not always linear.
[0046]
Here, the frequency balance refers to changing the processing effect of each frequency band on the restored image by adjusting the increase or decrease of the coefficient for each subband. In general, one of the advantages of multi-frequency processing is that it is easy to adjust the frequency balance. Therefore, by changing the frequency balance linearly or non-linearly according to the enlargement ratio, there is an effect of enabling a frequency processing effect suitable for human subjective evaluation.
[0047]
If it is desired to have a noise reduction processing effect, the coefficient values can be converted, for example, using a coefficient conversion curve shown in FIG. 6 before performing the above-described coefficient conversion.
In this case, generally, a value in a range where the coefficient value corresponding to the noise component is small (the area of the cutoff width 601 in the figure) is set to 0.
[0048]
Further, this area 601 is changed according to the enlargement ratio. As the enlargement ratio increases, the range of the noise region also increases accordingly. Therefore, the cutoff width 601 is increased according to the enlargement ratio. Therefore, there is an effect of stably reducing noise even when the magnification is changed.
[0049]
Then, the restoration circuit 117 performs an inverse discrete wavelet transform process based on the high-frequency coefficients changed by the coefficient transformation circuit 116. The input coefficients are subjected to two filter processes of u and p, are upsampled and then superimposed to output an image signal x ′. These processes are performed by the following equations.
[0050]
x ′ (2 * n) = s ′ (n) −floor ((d ′ (n−1) + d ′ (n)) / 4) (3)
x '(2 * n + 1) = d' (n) + floor ((x '(2 * n) + x' (2 * n + 2)) / 2) (4)
[0051]
With the above processing, one-dimensional inverse discrete wavelet transform processing is performed on the transform coefficients (step S207). In the two-dimensional inverse discrete wavelet transform, one-dimensional inverse transform is sequentially performed in the horizontal and vertical directions of an image, and details thereof are publicly known, and thus description thereof is omitted here.
[0052]
Here, when the coefficient is increased, the effect of the sharpening process is generally obtained, and when the coefficient is reduced, the effect of the smoothing is obtained. Then, the restored image is subjected to gradation conversion using, for example, a gradation conversion curve 801 in FIG.
[0053]
Here, since the pixel value width of the subject is normalized in advance, the density of the subject of the image after the gradation conversion falls within a certain range of the density width (a region where the density becomes black or white). The problem does not arise.
[0054]
As described above, in the first embodiment, since the frequency processing is performed so that the frequency processing effect is different according to the enlargement ratio of the image, the same frequency processing effect is obtained even when the image is enlarged or reduced. There is an effect that can be obtained.
Further, since the enlargement and reduction ratios of the image are determined based on the width of the subject, there is an effect that the pixel value width of the subject image after the enlargement / reduction processing is the same, and the image after gradation conversion has almost the same density value width. Therefore, there is an effect that the variation of the image is reduced.
[0055]
At the same time, since the frequency processing effect is also changed according to the subject width, the frequency processing effect is also applied irrespective of the subject width, and the processed image has no variation between subjects due to a synergistic effect with the above-described normalization effect. The effect is obtained.
[0056]
Further, by changing the frequency processing effect according to the enlargement ratio, there is an effect of eliminating the difference between the processing effect for the image whose magnification ratio has been changed and the processing effect when the enlargement ratio is not changed. This is important when performing a diagnosis or the like, and has an effect of reducing the influence on the diagnosis.
[0057]
Further, by changing the magnification of the coefficient and the magnification of the coefficient for each subband, there is an effect that the processing effect for each frequency band can be changed with respect to the magnification.
[0058]
In addition, by changing the frequency balance linearly or non-linearly according to the enlargement ratio, there is an effect of enabling a frequency processing effect suitable for human subjective evaluation.
Also, there is an effect of stably reducing noise even when the magnification is changed.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the frequency processing is performed so that the frequency processing effect is different according to the enlargement ratio of the image data, the same frequency processing effect can be obtained even if the image is enlarged or reduced. There is.
[0060]
According to another feature of the present invention, since the image data compression and enlargement ratio are determined based on the width of the subject, there is an effect that the pixel value width of the subject image after the compression / enlargement processing is the same, Subsequent images have substantially the same density value width, and thus have the effect of reducing image variations.
[0061]
At the same time, since the frequency processing effect is also changed according to the subject width, the frequency processing effect is also applied irrespective of the subject width, and the processed image has no variation between subjects due to a synergistic effect with the above-described normalization effect. The effect is obtained. This is important when performing a diagnosis or the like, and has an effect of reducing the influence on the diagnosis.
[0062]
According to another feature of the present invention, the same frequency processing effect can be obtained irrespective of the image enlargement ratio by changing the coefficient magnification as the enlargement ratio increases.
[0063]
Further, according to another feature of the present invention, there is an effect of enabling a frequency processing effect suitable for human subjective evaluation by changing a frequency balance linearly or non-linearly according to an enlargement ratio.
[0064]
Further, according to another feature of the present invention, there is an effect that noise is stably reduced even when the magnification is changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing procedure of the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a characteristic diagram illustrating an example of histogram analysis.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between an enlargement ratio and a coefficient magnification.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between an enlargement ratio and a frequency balance.
FIG. 6 is a characteristic diagram for explaining a cutoff width.
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an enlargement ratio and a cutoff width.
FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating an example of a gradation conversion curve.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a discrete wavelet transform and its inverse transform.
[Explanation of symbols]
113 analysis circuit 114 first gradation conversion circuit 115 frequency component decomposition circuit 116 coefficient conversion circuit 117 restoration circuit 118 second gradation conversion circuit

Claims (5)

画像データを複数の周波数成分に分解する周波数成分分解手段と、
前記周波数成分分解手段で分解された画像データの周波数帯毎の係数を前記画像データの圧縮、拡大率に基づき変換する係数変換手段と、
前記係数変換手段で変換された係数を逆変換する復元手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
Frequency component decomposition means for decomposing the image data into a plurality of frequency components,
Coefficient conversion means for converting a coefficient for each frequency band of the image data decomposed by the frequency component decomposition means, based on the compression ratio of the image data, an enlargement ratio,
An image processing apparatus comprising: a restoration unit that inversely transforms a coefficient converted by the coefficient conversion unit.
被写体の最大値及び最小値を算出することにより画像データの圧縮、拡大率を計算する解析手段と、
前記画像データを複数の周波数成分に分解する周波数成分分解手段と、
前記周波数成分分解手段で分解された周波数帯毎の係数を前記解析手段で計算された圧縮、拡大率に基づき変換する係数変換手段と、
前記係数変換手段で変換された係数を逆変換する復元手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
Analysis means for calculating image data compression and magnification by calculating the maximum and minimum values of the subject;
Frequency component decomposition means for decomposing the image data into a plurality of frequency components,
A coefficient conversion unit that converts the coefficient for each frequency band decomposed by the frequency component decomposition unit based on the compression and expansion ratio calculated by the analysis unit,
An image processing apparatus comprising: a restoration unit that inversely transforms a coefficient converted by the coefficient conversion unit.
前記係数変換手段は、前記画像データの拡大率が増大するに従い前記係数の倍率を減少するように変換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。The image processing apparatus according to claim 1, wherein the coefficient conversion unit performs conversion such that a magnification of the coefficient decreases as an enlargement ratio of the image data increases. 前記係数変換手段は、前記画像データの圧縮、拡大率が変更されるに従い、周波数レスポンスが異なるように係数変換することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像処理装置。The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the coefficient conversion unit performs coefficient conversion such that a frequency response differs as the compression and enlargement ratio of the image data is changed. . 前記係数変換手段は、前記画像データの圧縮、拡大率が変更されるに従い遮断幅を変更して係数変換することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像処理装置。The image processing apparatus according to claim 1, wherein the coefficient conversion unit changes the cutoff width as the compression and enlargement ratio of the image data is changed to perform coefficient conversion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012056965A1 (en) * 2010-10-26 2012-05-03 シャープ株式会社 Image processing device, electronic device, image processing method

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