JP2005004438A - 画像処理方法、画像処理装置、プログラム及びコンピュータ記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】低周波成分に及ぶ周波数処理では原画像と処理後画像の画素値の幅が異なる傾向が強くなり、諧調変換などの処理後に表示媒体へ画像を表示した場合に、被写体の一部が表示されない問題がある。
【解決手段】周波数成分分解手段が原画像を複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換し、周波数成分変換手段が周波数成分分解手段で算出された周波数係数を周波数係数が属する周波数帯域で定まる周波数係数変換曲線で変換し、復元手段が周波数成分変換手段で変換された周波数係数を逆変換し、調製手段が復元手段で逆変換することにより得られた復元画像の画素値の幅を所定の画素値の幅に調整するものである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の周波数帯域毎の周波数処理機能を有する画像処理装置及び方法に関し、特に周波数帯域毎の周波数係数を変更するとともに画素値の幅が調整できる画像処理装置及び方法に関する。
【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、該デジタル画像信号に対して周波数処理などの画像処理を施した後に諧調変換処理を行い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】
このような周波数処理としては画像を複数の周波数帯域に分解し、各周波数帯域に対応する画像成分を変更して復元することにより周波数処理を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、従来の周波数処理では処理後画像の画素値の幅を調整する技術的な思想がなかったものである。このため、処理後画像の画素値幅が広がることで、諧調変換などの処理後に表示媒体へ画像を表示した場合に、被写体の一部が表示されない問題があった。特に、低周波成分に及ぶ周波数処理では原画像と処理後画像の画素値の幅が異なる傾向が強くなるものである。
【０００５】
また、ＣＲＴ表示あるいはフィルム出力に適した画像にするためにダイナミックレンジ圧縮処理を行うことがある。
【０００６】
この様なダイナミックレンジ圧縮処理を行う方法としては処理後の画素値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、
Ｓ_Ｄ＝Ｓ_ｏｒｇ＋ｆ（Ｓ_ＵＳ） （２）
Ｓ_ＵＳ＝ΣＳ_ｏｒｇ／Ｍ^２ （３）
なる式（２）、（３）式で表わされるものであり、低周波画像の画素値でＤｔｈ以下の濃度値を圧縮するものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
従来のダイナミックレンジを調整する方法では、ダイナミックレンジを調整する思想は開示されているのだが、ダイナミックレンジを変更した画素値範囲で周波数成分の比率を変更して周波数処理効果を得ようとする技術的思想は開示されていなかった。このため、ダイナミックレンジを調整された範囲での周波数成分の比率を調整することができない問題があった。また、従来のダイナミックレンジを調整する方法は低周波成分の諧調変換と捉えることができ、高周波成分を調整する技術的思想が開示されていないものである。従って、従来のダイナミックレンジ圧縮処理では高周波成分の調整自体が行えない問題があった。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第５８０７２１号明細書
【特許文献２】
特許第２６６３１８９号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
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、周波数帯毎の係数を変更する処理とともみ画素値の幅の調整をすることができる画像処理方法、画像処理装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願の第一の発明に係る画像処理装置は、周波数成分分解手段が原画像を複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換し、周波数成分変換手段が周波数成分分解手段で算出された周波数係数を周波数係数が属する周波数帯域で定まる周波数係数変換曲線で変換し、復元手段が周波数成分変換手段で変換された周波数係数を逆変換し、調製手段が復元手段で逆変換することにより得られた復元画像の画素値の幅を所定の画素値の幅に調整するものである。
【００１１】
本願の第二の発明に係る画像処理装置は、諧調変換手段が原画像を諧調変換曲線で諧調変換し、周波数成分分解手段が諧調変換された原画像を複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換し、周波数成分変換手段が周波数成分分解手段で算出された周波数係数を、諧調変換曲線の傾きに依存して変更するとともに周波数帯域毎に異なる周波数変換曲線で変換し、復元手段が周波数成分変換手段で変換された周波数係数を逆変換するものである。
【００１２】
本願の第三の発明に係る画像処理方法は、周波数成分分解工程が原画像を複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換し、周波数成分変換工程が周波数成分分解工程で算出された周波数係数を周波数係数が属する周波数帯域で定まる周波数係数変換曲線で変換し、復元工程が周波数成分変換工程で変換された周波数係数を逆変換し、該復元工程で逆変換することにより得られた復元画像の画素値の幅を所定の画素値の幅に調整するものである。
【００１３】
本願の第四の発明に係る画像処理装置は、諧調変換工程が原画像を諧調変換曲線で諧調変換し、周波数成分分解工程が諧調変換された原画像を複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換し、周波数成分変換工程が周波数成分分解工程で算出された周波数係数を、諧調変換曲線の傾きに依存して変更するとともに周波数帯域毎に異なる周波数変換曲線で変換し、復元工程が周波数成分変換工程で変換された周波数係数を逆変換するものである。
【００１４】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１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、撮影された画像の周波数帯域毎の処理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。
【００１６】
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。図２はこの発明の実施の形態１によるＸ線撮影装置１１０の処理の流れを示すフローチャートである。図３は操作パネル１２０の一例であり、各部位に対応するボタンを指示することにより撮影部位に対応した撮影が行われる。
【００１７】
上述の様なＸ線撮影装置１１０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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、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。
【００２２】
１１２は画像処理回路の構成を示すブロック図であり、１１２において、１１３は原画像に対して離散ウェーブレット変換（以後ＤＷＴ変換）を施し、各周波数帯域の周波数係数（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り、１１４は周波数成分分解回路１１３で得られた各周波数帯域に対応する周波数係数を変換する係数変換回路であり、１１５は係数変換回路１１５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ＤＷＴ）を行なう復元回路であり、１１６は復元回路１１５で復元された画像の画素値幅を調整する調整回路である。
【００２３】
図４（ａ）は周波数成分分解回路１１３の構成例を示す図であり、図４（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４（ｃ）は復元回路１１６の構成例を示す図である。図５は各レベルにおける周波数係数変換曲線の一例を示しており、横軸が入力係数で縦軸が出力係数を示している。図において５０１の範囲が周波数処理に直接関係する係数の範囲を示しており、それ以外の範囲がエッジ成分等に対応している。特に５０１の範囲の係数を係数変換曲線５０２で変更することで周波数処理効果を得るとともに、係数変換曲線５０３の傾きを１に保つことでオーバーシュートなどのアーティファクトの発生を防ぐものである。
【００２４】
図６は、係数変換回路１１４での係数変換のレスポンス特性であり、図において横軸が周波数であり縦軸がレスポンス特性を示す。ここでレスポンス特性とは周波数処理前の画像における特定周波数の振幅と、周波数処理後の画像における特定周波数の振幅の比を示す。例えば周波数２．０（ｌｐ／ｍｍ）でのレスポンス特性が１．５であれば周波数処理の効果として画像中の周波数２．０（ｌｐ／ｍｍ）の波の振幅が１．５倍になったことを示す。つまり鮮鋭化の処理効果が得られることを意味する。
【００２５】
図７は、調整回路１１６の処理の流れを説明するフローチャートである。図８は調整回路１１６での画素値の幅を調整する方法を説明するための図であり、図において横軸が画素値を示し、縦軸が画素値の出現頻度を示す。また、図８において８００が処理前の画像における画素値の分布を、８０１が復元画像の分布を示し、８０２，８０３，８０４がそれぞれ原画像での累積ヒストグラムでの下位１０％点、ヒストグラムでのピーク位置、累積ヒストグラムでの上位１０％点の画素値位置を示す。また、８０５，８０６，８０７がそれぞれ復元画像での下位１０％点、ピーク位置、上位１０％点の画素値位置を示す。
【００２６】
尚、レスポンス特性とは特定周波数の振幅の処理前後での比率を示す。
【００２７】
図２の処理の流れに従い、実施の形態１．について以下に説明する。
【００２８】
前処理回路１０６で前処理された原画像及び操作パネル１１０で指示した部位の情報はＣＰＵバス１０７を介して画像処理回路１１２に転送される（ｓ２００）。画像処理回路１１２では、はじめに周波数成分分解回路１１３で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、周波数成分分解回路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周波数成分変換回路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４（ａ）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。

ただし、ｘ（ｎ）は変換対象となる画像信号である。
【００２９】
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４（ｂ）は２次元の変換処理により得られる２レベルの周波数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４（ｂ）においてＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，．．．，ＬＬ等（以下サブバンドと呼ぶ）が周波数帯域毎の周波数係数を示す。図４（ｂ）の構成例では２レベルまでの周波数係数までしかしめされていないが、実際には５レベル程度までの分解処理を行うものである。ここで、各レベルの係数は特定の周波数帯域を代表する値となっており、各レベルの係数の値を係数変換回路１１４で変更して、復元回路１１５で復元すると、変更したレベルに対応する周波数成分の値が変更されるものである。
【００３０】
次に、周波数成分分解回路１１３で分解して算出された周波数係数に対して、係数変換回路１１４は周波数帯域毎（各レベル毎）に異なる係数変換曲線を用いて係数変換を行うことで、周波数成分の比率を変更する処理を行う（ｓ２０２）。この場合、低周波帯に対応するレベルの係数の変換率を高周波帯に対応するレベルの周波数係数よりも上げる事で、例えば図６に示す様に、高周波成分よりも低周波成分の比率が高くなるように変換するものである。つまり、処理後画像の高周波に対する波の振幅よりも、低周波に対する波の振幅の増幅する割合が大きくなることを意味する。この効果は各レベルの係数変換曲線の形状を変更することで得られるものであり、係数変換後の値が、変換前の値より大きくなることでそのレベルに対応する周波数帯域のレスポンス特性の値が大きくなるものである。ここで、周波数成分の比率を変更するとは、処理前画像と処理後画像で、特定周波数の波の振幅比が他の周波数帯域における波の振幅比と異なる事をいう。
【００３１】
係数変換曲線は部位によりあらかじめ定まっているものであり、選択された部位に従い選択される。次に復元回路１１５は係数変換回路１１４で変換された係数に対して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復元回路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復元回路１１５による逆離散ウェーブレット変換処理の構成は図４（ｃ）に示すものとする。入力された周波数係数は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。
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）
【００３２】
以上の処理により、周波数係数に対する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。周波数帯域毎の周波数係数の算出には、ラプラシアンピラミッド等を用いて分解することも可能であり、特にウェーブレット変換しか用いられないわけではない。しかし、ウェーブレット変換は周波数の分離特性に優れており、ウェーブレット変換を用いた場合には、周波数処理において周波数成分の比率を微細に調整できるなど、周波数処理のコントロールが容易となる効果があるものである。
【００３３】
次に、調製回路１１６の処理の流れを図７に従い説明する。調製回路１１６は、あらかじめメインメモリ１０９に保存される原画像全体のヒストグラム及び累積ヒストグラムを作成し（ｓ７０１）、ヒストグラムのピーク位置８０３及び累積ヒストグラムの下位１０％点である８０２及び上位１０％点である８０４を算出する（ｓ７０２）。調製回路１１６は、同様に復元画像全体のヒストグラム及び累積ヒストグラムを作成し（ｓ７０３）、ヒストグラムのピーク位置８０６及び累積ヒストグラムの下位１０％点である８０５及び上位１０％点である８０７を算出する（ｓ７０４）。そして、調製回路１１６はピーク位置８０６がピーク位置８０３と一致し、８０４，８０２で示す画素値の幅と、８０５，８０７で示す画素値の幅が一致するように復元画像の諧調を変換する。具体的には、まずピーク位置が一致するように復元画像の画素値をシフトし、次に画像全体のダイナミックレンジを調製するものである。これらは通常のアフィン変換で処理が可能である。
【００３４】
以上の様に実施の形態１．では、復元画像の画素値幅を、原画像の画素値幅と同様にすることにより、画像全体のダイナミックレンジを処理前と同様に保つ事ができる効果がある。さらに、復元処理後の画像の画素値幅を解析することにより精度よく原画像の画素値幅と一致できる効果がある。周波数成分の比率を変更できるため、撮影対象に適した周波数処理を行える効果がある。また、周波数成分の比率を変更できるため、低周波成分を多く含む、腫瘍、骨、血管などの構造物を、主として高周波成分からなるノイズなどより強く強調することができ診断能があがる効果がある。
【００３５】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１と係数変換回路１１４における係数変換の方法が異なるものであるため、実施の形態１と同様の処理の説明を省略し、係数変換回路１１４の係数変換方法を説明する。
【００３６】
図９は横軸が原画像の画素値で、縦軸が各レベルの係数の変換率を示す。係数変換曲線で変換された係数をこの係数変換率でさらに変換するものである。例えば、９０１が１レベルの係数に対する変換率、９０２が３レベル、９０３が５レベルの変換率をそれぞれ示す。これは説明容易のため代表的に１，３，５レベルを選択的に説明したものであり、選択した部位により異なる。ここで、レベルが上がるほど、各係数はより低周波帯の成分に対応する。つまり、５レベルの係数を変更すると、１レベルの係数を変更した場合よりも低周波の波の振幅が変更されることになる。また、図１０は、レスポンス特性の一例を示したものであり、横軸が周波数、縦軸がレスポンス特性を示す。つまり、レスポンス特性が例えば１の場合はその周波数における波の振幅は変更されず、例えば１．５の場合には振幅が１．５倍に成ることを示している。
【００３７】
図１０において１００１は原画像の値が低画素値側のレスポンス特性であり、１００２は１００１より高画素値側の特性を示す。尚、本実施の形態２では係数の変換率の効果を明確にするため、実施の形態１で示した係数変換曲線の傾き（５０２）を１とした場合の結果について述べる。
【００３８】
係数変換回路１１４では、例えばこの図９の係数変換率に従い周波数係数の係数変換を行う。各周波数係数は対応する原画像の特定範囲から計算されるため、係数の座標から対応する原画像の画素値の座標を求めることが可能であり、係数に対応する画素値を算出することが出来る。この算出した画素値から係数変換率がさだまるものである。尚、レベルが上がるに従い、１係数に対応する原画像の数（つまり、１周波数係数を算出するために用いる画素の数）は増加するが、係数の座標に対応する原画像の画素値の座標が複数対応する場合には、複数座標の中点に位置する座標の画素値をその係数に対応する画素値とする。このようにして各係数には原画像の画素値が割り当てられる。
【００３９】
図９では、各レベル中で最も高い周波数帯域に対応する１レベルの係数を変更しないのに対し、１レベルより低周波側の周波数帯域に対応する３レベル、さらに低周波側の周波数帯域に対応する５レベルの係数の変換率を原画像の画素値が低下するに従い上げている。
【００４０】
その結果、レスポンス特性は図１０に示す様に、原画像の低画素値側では低周波成分の比率が上がるように変換される。この様なレスポンス特性が得られた場合には、例えば、胸部正面画像の様に高画素値領域である肺領域に対しては周波数処理がかからないものである。一方、低画素値領域であり、粒状性が悪くなり勝ちである腹部及び縦隔部に対しては低周波成分の波の振幅は大きくなるが、高周波成分の波の振幅は低周波成分の波の振幅と比較して大きくならないため、臓器などの構造物のコントラストは上がるが、ノイズに対応する成分は強調されないものである。これにより臓器など（有効情報）のコントラストは上がるが、ノイズ（不要情報）のコントラストは相対的に下がるものである。ここで、有効情報のコントラストの増加に対して、不要情報のコントラストが相対的に低下している場合を画質改善と呼ぶことにする。画質改善した画像は一般に観察しやすく診断等に適するものである。
【００４１】
尚、図９では、画素値を横軸にとったが、横軸を２次元Ｘ線センサー１０４への到達Ｘ線量としてもよい。この場合には、画素値で表現する場合よりも、直接的にセンサーのノイズ特性などを反映できるものである。Ｘ線の到達線量は、２次元Ｘ線センサ１０４の出力値から直接換算できるものであり、例えば、２次元Ｘ線センサ１０４の出力値がＸ線到達線量と線形に比例する場合には、出力値そのものをＸ線到達線量とすることができる。尚、画質改善とは画像中の有効情報のコントラスト（例えば臓器）を上げ、ノイズなどの不要情報のコントラストを下げることをいい、有効情報のコントラストの増加に対して、不要情報のコントラストが相対的に低下している場合をいう。
【００４２】
以上の様に実施の形態２．では、画素値又は到達Ｘ線量に応じて周波数成分の比率を変更することが出来る効果がある。さらに、係数変換曲線との総合作用により、係数変換曲線での周波数成分の比率の変更に加え、画素値又は到達Ｘ線量に応じて周波数成分の比率を変更することが出来る効果がある。
【００４３】
実施の形態３．
図１１は実施の形態３の構成例を示す図であり、図において諧調変換回路１１０１が加えられた事及び係数変換回路１１４の処理が実施の形態１及び２と異なるものである。そこで、実施の形態３では、実施の形態１及び２と同様の処理の説明を省略し、係数変換回路１１４の係数変換方法及び諧調変換回路１１０１について説明する。図１２は、諧調変換回路１１０１における諧調変換曲線を示し、図において横軸が画素値、縦軸が濃度値（又は輝度値）を示す。この諧調変換曲線により、復元回路１１５で復元された画像又は調製回路１１６でレンジの調製された画像の諧調変換が行われる。
【００４４】
人の視覚は、フィルム上の濃度値やモニター条での輝度値に応じて異なるものである。従って、本実施の形態では、濃度値又は輝度値を周波数処理に反映させることを意図するものである。つまり、実施の形態２では図９に例示したように係数変換回路１１４では、画素値に応じて周波数係数の変換率を変えたものであるが、実施の形態３では、周波数係数を濃度値又は輝度値に依存して変更するものである。具体的には、図１２の諧調変換曲線から濃度値と画素値の関係を求め、図８に示す関係から濃度値又は輝度値に依存する周波数特性を得られるようにするものである。言い換えると濃度値を画素値に割り当て、その画素値に対応するレスポンス特性を調製するものである。
【００４５】
以上の様に実施の形態３．では、濃度値又は輝度値に応じて周波数成分の比率を変更することが出来る効果がある。これにより人の濃度値又は輝度値に対する視覚特性に応じて周波数処理を行える効果がある。
【００４６】
実施の形態４．
実施の形態４．は、諧調変換変換曲線の傾きに応じて周波数係数の変換率を変更するとともに、撮影対象に応じて周波数成分の比率を変更する画像処理装置に関する。実施の形態４の構成は図１１に示す実施の形態３の構成例と同様であり、係数変換回路１１４の係数変換の方法がことなるため、係数変換回路１１４での処理を中心に説明する。
【００４７】
図１３は画像処理回路１１２での処理の流れを示すフローチャートであり、図１４は諧調変換回路１１０１でダイナミックレンジを変更するために用いる諧調変換曲線ｆ（ ）の一例を示す図ある。
【００４８】
図１３の処理の流れに従い、実施の形態４．について以下に説明する。
【００４９】
前処理回路１０６で前処理された原画像は、部位情報とともにＣＰＵバス１０７を介して画像処理装置１１２に転送される（Ｓ１３００）。画像処理装置１１２では、はじめに諧調変換回路１１０１が原画像Ｏｒｇ（ｘ，ｙ）を諧調変換曲線ｆ（ ）を用いてｆ（Ｏｒｇ（ｘ、ｙ））に変換する（ｓ１３０１）。こここで、ｘ、ｙは原画像上の座標である。諧調変換曲線ｆ（ ）としては例えば図１４の様な曲線形を用い、実線１は傾き１の関数である。つまり、入力値と出力値を変更しない場合であり、ダイナミックレンジ圧縮の効果はない。次に破線１４０２の場合は低画素値側のダイナミックレンジを圧縮する関数形であり、破線１４０３は低画素値側のダイナミックレンジを拡大する関数形である。同様に破線１４０４は高画素値側のダイナミックレンジを拡大するものであり、破線１４０５は高画素値側のダイナミックレンジを圧縮する関数形である。また、実施する場合には、これらの曲線形は微分連続に構成する方が好ましい。微分不連続点で擬輪郭が生じることがあるからである。
【００５０】
次に周波数成分分解回路（離散ウェーブレット変換回路）１１３は諧調変換後の画像ｆ（Ｏｒｇ（ｘ、ｙ））に対して２次元の離散ウェーブレット変換処理を行い、周波数係数を計算して出力するものである（ｓ１３０２）。これにより、画像信号に対する離散ウェーブレット変換処理が行われる。
【００５１】
そして、係数変換回路１１４では（５）式に従いサブバンド毎の周波数係数ｈｎ（ｘ、ｙ）を変換する（ｓ１３０３）。ここで、変換後の周波数係数をｈ２ｎ（ｘ、ｙ）とし、ｎはサブバンドのカテゴリ、つまり各レベルを示す。αｎ（Ｏｒｇ（ｘ，ｙ））は、ｎレベルでの係数変換率を示し、原画像Ｏｒｇ（ｘ，ｙ）の値により異なるものである。係数変換率αｎ（）は、撮影対象に応じて定めることにより、周波数成分の比率を撮影対象に応じて自在に定めことが可能である。また、定めた値を初期値とするものである。
【００５２】

【００５３】
この処理により、原画像の周波数係数に対して諧調変換処理によりｆ’（ｘ、ｙ）倍となった諧調変換処理後の画像における周波数係数の値を、原画像の周波数係数とほぼ同一の値とすることができる。ここでもっとも最下層の低周波成分であるＬＬサブバンドの周波数係数は変更しない。これにより、全体のダイナミックレンジは変更されるが高周波成分に対応する周波数係数はほぼ原画像の周波数係数と同一の値を保つ効果がある。αｎ（Ｏｒｇ（ｘ，ｙ））の値は、諧調変換曲線ｆ（ ）の傾きが１である領域は１として、それ以外の領域で１以外の値をとるように調製することにより、ダイナミックレンジを変更した領域での周波数成分の比率も同時に調製できる効果がある。つまり、係数変換率αｎ（ ）の値を変更することにより周波数成分の比率も自在に調製できるものである。
【００５４】
そして、復元回路１１５は係数変換回路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行う（ｓ１３０４）。
【００５５】
以上の様に実施の形態４．では画像のダイナミックレンジを変更し、同時に周波数成分を調製できる効果がある。これにより、ダイナミックレンジを変更するとともに撮影対象に応じた周波数処理が可能となる。また、周波数処理を行う前に諧調変換処理を行うため、周波数処理による画素値の変動を受けないため、精度よく原画像の画素値の値に従いダイナミックレンジを変更できる効果がある。
【００５６】
実施の形態５．
実施の形態５．は、諧調変換変換曲線の傾きに応じて周波数係数の変換率を変更するとともに、周波数成分の比率も変更する画像処理装置に関する。実施の形態５の構成は図１１に示す実施の形態３の構成例と同様であり、係数変換回路１１４の係数変換の方法がことなるため、係数変換回路１１４での処理を中心に説明する。実施の形態４との相違は、諧調変換処理の前に、周波数係数の調製を行う事が異なる。
【００５７】
図１５は画像処理回路１１２での処理の流れを示すフローチャートであり、図１４は諧調変換回路１００１でダイナミックレンジを変更するために用いる諧調変換曲線ｆ（ ）の一例を示す図ある。
【００５８】
図１５の処理の流れに従い、実施の形態５．について以下に説明する。
【００５９】
前処理回路１０６で前処理された原画像及び部情報がＣＰＵバス１０７を介して画像処理装置１１２に転送される（Ｓ１５００）。画像処理装置１１２では、はじめに周波数成分分解回路（離散ウェーブレット変換回路）１１３が原画像Ｏｒｇ（ｘ、ｙ）に対して２次元の離散ウェーブレット変換処理を行い、周波数係数（変換係数）を計算して出力するものである（ｓ１５０１）。これにより、画像信号に対する離散ウェーブレット変換処理が行われる。そして、係数変換回路１１４では（６）式に従いサブバンド毎の周波数係数ｈｎ（ｘ、ｙ）を変換する（ｓ１５０２）。ここで、変換後の周波数係数をｈ２ｎ（ｘ、ｙ）とし、ｎはサブバンドのカテゴリ、つまり各レベルを示す。αｎ（Ｏｒｇ（ｘ，ｙ））は、ｎレベルでの係数変換率を示し、原画像Ｏｒｇ（ｘ，ｙ）の値により異なるものである。係数変換率αｎ（ ）は、周波数成分の調製にあわせて自在に定め、定めた値を初期値とするものである。また、係数変換率αｎ（ ）は、撮影対象に応じて定めえるものでもある。
【００６０】

【００６１】
この処理により、原画像の周波数係数に対して、あらかじめ、周波数係数の値を変更しておくことにより、後段の諧調変換処理での振幅への影響を抑えるものである。
【００６２】
ここでもっとも最下層の低周波成分であるＬＬサブバンドの周波数係数は変更しない。これにより、後段の諧調変換処理により全体のダイナミックレンジは変更されるが高周波成分に対応する周波数係数はほぼ原画像の周波数係数と同一の値を保つ効果がある。αｎ（Ｏｒｇ（ｘ，ｙ））の値は、諧調変換曲線ｆ（ ）の傾きが１である領域は１として、それ以外の領域で１以外の値をとるように調製することにより、ダイナミックレンジを変更した領域での周波数成分の比率も同時に調製できる効果がある。つまり、係数変換率αｎ（ ）の値を変更することにより周波数成分の比率も自在に調製でき、撮影対象に応じて変更することもできる。
【００６３】
そして、復元回路１１５は係数変換回路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行う（ｓ１５０３）。諧調変換回路１１０１は復元回路１１５での復元画像に対して諧調変換曲線ｆ（ ）を用いて諧調変換処理を行う（ｓ１５０４）。
【００６４】
以上の様に実施の形態５．では原画像に対しして係数分解処理を行い、係数の調製を行うので、諧調変換処理による影響を係数分解処理に対して受けず、係数の調製処理の制度が上がる効果がある。また、画像のダイナミックレンジを変更し、同時に周波数成分を調製できる効果がある。これにより、ダイナミックレンジを変更するとともに被写体に応じた周波数処理が可能となる。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、画素値の幅の調整と同時に周波数成分の比率を調整することができる効果がある。
【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】操作パネルの一例を示す図である。
【図４】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５】周波数変換曲線の一例を示す図である。
【図６】レスポンス特性の一例を説明する図である。
【図７】調製回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】画素値幅を説明する図である。
【図９】画素値に依存した係数の変換率の一例を説明する図である。
【図１０】画素値毎のレスポンス特性の一例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による画像処理装置のブロック図である。
【図１２】諧調変換曲線の一例を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態４による画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】ダイナミックレンジを変更する曲線の一例を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態５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。
【符号の説明】
１１３ 周波数成分変換回路
１１４ 係数変換回路
１１５ 復元回路
１１６ 調製回路
１１０１ 諧調変換回路

Claims (20)

1. 原画像を複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換する周波数成分分解手段と、該周波数成分分解手段で算出された周波数係数を該周波数係数が属する周波数帯域毎に定まる周波数係数変換曲線で変換する周波数成分変換手段と、該周波数成分変換手段で変換された周波数係数を逆変換する復元手段と、該復元手段で逆変換することにより得られた復元画像の画素値の幅を所定の画素値の幅に調整する調製手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前期調整手段において、前記原画像の画素値の幅に基づいて前期復元画像の画素値の幅を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前期周波数成分変換手段において、前期周波数成分分解手段で算出された周波数係数を、該周波数係数に対応する原画像の画素値及び該周波数係数の属する周波数帯域ごとにより定まる周波数係数変換曲線で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。
4. 前期周波数成分変換手段において周波数成分分解手段で算出された周波数係数を、撮影対象に応じて周波数帯域毎に異なる周波数変換曲線で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。
5. 前記周波数成分変換手段において、前記周波数成分分解手段で算出された周波数係数を、該周波数係数に対応する濃度値及び該周波数係数の属する周波数帯域とにより定まる周波数係数変換曲線で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。
6. 原画像を諧調変換曲線で諧調変換する諧調変換手段と、諧調変換された原画像を複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換する周波数成分分解手段と、該周波数成分分解手段で算出された周波数係数を、前期諧調変換曲線の傾きに依存して変更するとともに周波数帯域毎に異なる周波数変換曲線で変換する周波数成分変換手段と、該周波数成分変換手段で変換された周波数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。
7. 原画像を複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換する周波数成分分解手段と、該周波数成分分解手段で算出された周波数係数を、諧調変換曲線の傾きに依存して変更するとともに周波数帯域毎に異なる周波数変換曲線で変換する周波数成分変換手段と、該周波数成分変換手段で変換された周波数係数を逆変換する復元手段と、復元手段で復元された画像を前期諧調変換曲線で諧調変換する諧調変換手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
8. 前記周波数成分変換手段において、前記周波数成分分解手段で算出された周波数係数を、諧調変換曲線の傾きに依存して変更するとともに周波数帯域毎に撮影対象により異なる周波数変換曲線で変換することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像処理装置。
9. 前記周波数成分変換手段はウエーブレット変換を用いて複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換すること特徴とする請求項１乃至８に記載の画像処理装置。
10. 原画像を複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換する周波数成分分解工程と、該周波数成分分解工程で算出された周波数係数を該周波数係数が属する周波数帯域毎に定まる周波数係数変換曲線で変換する周波数成分変換工程と、該周波数成分変換工程で変換された周波数係数を逆変換する復元工程と、該復元工程で逆変換することにより得られた復元画像の画素値の幅を所定の画素値の幅に調整する調製工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。
11. 前期調整工程において、前期原画像の画素値の幅に基づいて前期復元画像の画素値の幅を調整することを特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
12. 前期周波数成分変換工程において、前期周波数成分分解工程で算出された周波数係数を、該周波数係数に対応する原画像の画素値及び該周波数係数の属する周波数帯域とにより定まる周波数係数変換曲線で変換することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像処理方法。
13. 前期周波数成分変換工程において周波数成分分解工程で算出された周波数係数を、撮影対象に応じて周波数帯域毎に異なる周波数変換曲線で変換することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像処理方法。
14. 前記周波数成分変換工程において、前記周波数成分分解工程で算出された周波数係数を、該周波数係数に対応する濃度値及び該周波数係数の属する周波数帯域とにより定まる周波数係数変換曲線で変換することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像処理方法。
15. 原画像を諧調変換曲線で諧調変換する諧調変換工程と、諧調変換された原画像を複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換する周波数成分分解工程と、該周波数成分分解工程で算出された周波数係数を、前期諧調変換曲線の傾きに依存して変更するとともに周波数帯域毎に異なる周波数変換曲線で変換する周波数成分変換工程と、該周波数成分変換工程で変換された周波数係数を逆変換する復元工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。
16. 原画像を複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換する周波数成分分解工程と、該周波数成分分解工程で算出された周波数係数を、諧調変換曲線の傾きに依存して変更するとともに周波数帯域毎に異なる周波数変換曲線で変換する周波数成分変換工程と、該周波数成分変換工程で変換された周波数係数を逆変換する復元工程と、復元工程で復元された画像を前期諧調変換曲線で諧調変換する諧調変換工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。
17. 前記周波数成分変換工程において、前記周波数成分分解工程で算出された周波数係数を、諧調変換曲線の傾きに依存して変更するとともに周波数帯域毎に撮影対象により異なる周波数変換曲線で変換することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像処理方法。
18. 前記周波数成分変換工程はウエーブレット変換を用いて複数の周波数帯域毎の周波数係数に変換すること特徴とする請求項１０乃至１７に記載の画像処理装置。
19. コンピュータに所定の方法を実行させるためのプログラムであって、前期所定の方法は請求項１０乃至１８のいずれかに記載の画像処理方法にける各工程を含むことを特徴とする。
20. 請求項１９に記載のプログラムを記憶していることを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。

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