JP2005005846A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【目的】領域毎に効果的に周波数帯毎の画像成分を変換することができる画像処理装置を提供すること。
【構成】部位、撮影条件、装置情報等を取得する情報取得手段と、情報取得手段で取得された情報に基き多重周波数処理分解に用いるフィルタ形及び分解次数の計画を計画手段と、計画手段で決定されたフィルタと分解次数に従い画像を複数の周波数成分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分解された周波数帯毎の係数を変換する係数変換手段と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含んで画像処理装置を構成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数帯毎の画像処理を行う装置に関し、特に部位等毎に周波数分解特性を変更することで部位等毎に適する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、該デジタル画像信号に対して周波数処理等の画像処理を施し、ＣＲＴ等に表示、或はプリント出力することが行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、このような周波数処理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で行われている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−０２４８２２号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法では、画像全体に同一の周波数分離処理を行っているため、部位、撮影装置、撮影条件ごとの周波数特性が異なる場合でも一律な周波数分解処理を行っていた。即ち、胸部撮影の肺野と、腹部撮影での腹部とでは観察したい周波数帯が異なり、同一部位であっても観察したい領域が異なると線質や撮影機器を変更するのが一般的であるにも拘らず同一の処理を行っていた。そのため、部位等毎に適する周波数処理を効率良く行えない問題があった。
【０００５】
又、画像の部位に毎に含有される周波数成分は異なるが、全領域に同一のフィルタを掛けると圧縮効率が良くない問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、領域毎に効果的に周波数帯毎の画像成分を変換することができる画像処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、部位、撮影条件、装置情報等を取得する情報取得手段と、情報取得手段で取得された情報に基き多重周波数処理分解に用いるフィルタ形及び分解次数の計画を計画手段と、計画手段で決定されたフィルタと分解次数に従い画像を複数の周波数成分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分解された周波数帯毎の係数を変換する係数変換手段と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含んで画像処理装置を構成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、部位、撮影条件、装置情報等を取得する情報取得手段と、情報取得手段で取得された情報に基づき多重周波数処理分解に用いるフィルタ形及び分解次数の計画を計画手段と、計画手段で決定されたフィルタと分解次数に従い画像を複数の周波数成分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分解された周波数帯毎の係数を情報取得手段で取得した部位情報に従い変換する係数変換手段と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含んで画像処理装置を構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、周波数分解の方法としてはウェーブレット又はラプラシアンフィルタを用いることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明に係るＸ線撮影装置１００を示す。即ち、Ｘ線撮影装置１００は、撮影された画像の周波数帯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構成されている。
【００１２】
又、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は本発明に係る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。
【００１３】
上述のようなＸ線撮影装置１００において、先ず、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８での処理に必要な各種のデータ等が記憶されるものであるとともに、ＣＰＵ１０８の作業用としてのワークメモリを含む。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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は画像のヘッダ、操作パネル１１０、表示機１１１に割り振られた部位別の撮影ボタン等から部位情報、撮影機器、撮影条件等を取得する部位情報入力回路、１１４は部位情報入力回路１１３で取得した情報に基づき、周波数分解に用いるフィルタ、分解次数をスケジューリングする計画回路、１１４は計画回路１１３で作成されたスケジューリングに従い周波数帯毎の成分に分解（離散ウェーブレット変換、以後、ＤＷＴ変換）する周波数成分分解回路、１１６は周波数成分分解回路１１５で分解された周波数帯毎の係数（ウェーブレット変換係数）を部位情報入力回路１１３で取得した情報に基づき変換する係数変換回路であり、１１７は係数変換回路１１６で変換された周波数成分ごとの係数を逆変換（逆ウエーブレット変換、以後、逆ＤＷＴ変換）する復原手段である。
【００１９】
ここで、周波数成分分解回路１１４は例えば高周波成分を細かく分離する特徴があるフィルタ（例えば９−７型フィルタ：詳細は公知なので省略する）、周波数帯の分離幅が広いフィルタ（例えば、Ｈａｒｒ型フィルタ：詳細は公知であるため省略する）、これの中間的な特徴を有するフィルタ（例えば、５−３型フィルタ：詳細は公知であるため省略する）等を複数備える。これらはウェーブレットを用いる場合のフィルタ特性の一例であるが、ラプラシアンフィルタのフィルタサイズが異なる複数のフィルタを用いる。
【００２０】
図３（ａ）はＤＷＴ変換回路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変換回路の構成を示す図である。
【００２１】
図２の処理の流れに従って本実施の形態について以下に説明する。
【００２２】
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、はじめに部位情報入力回路１１３は画像のヘッダ、操作パネル１１０、表示機１１１に割り振られた部位別の撮影ボタン（撮影ボタンには部位情報等がわいつけられており、撮影時に部位ボタンを押すことで部位情報等が画像処理装置に送信されるものである）等から部位情報、撮影機器、撮影条件等を取得する（Ｓ２０１）、次に、計画回路１１４は、部位情報入力回路１１３で取得した情報に基づき、周波数分解に用いるフィルタ、分解次数をスケジューリングする（Ｓ２０２）。
【００２３】
例えば、胸部画像に対しては９−７フィルタを用いて４レベルまで分解を行う。又、腹部画像に対しては第１， ２レベルは５−３フィルタで分解を行い、３，４，５レベルはＨａｒｒ型を用いる等のスケジューリングを行う。例えば、このスケジューリングは部位情報等に予めメモリ１０９に保存されており、部位情報等に従ってメモリ１０９からスケジューリングをピックアップするものである。尚、スケジューリングは変更することもでき、変更後のスケジューリングを改めてメモリ１０９に保存することもできる。ここで、分解レベルとは、ＤＷＴ変換処理を行う回数を言うものとし、例えば２回目のＤＷＴ変換処理を第２の分解レベルと呼ぶこととする
次に、周波数成分分解回路１１５では、計画回路１１４のスケジューリングに従い周波数帯毎の分解処理を行う（Ｓ２０３）。
【００２４】
これにより、胸部には第１のＤＷＴ変換計画が選択され、腹部には第２のＤＷＴ変換計画が選択されることになる。胸部は細かい血管、細かい器官、中位の血管、中位の器官、肋骨等が存在する。胸部は細かい血管、細かい器官等は高周波成分を主の成分とし、中位の血管、中位の器官、肋骨等、高中周波数を主の成分とする。又、肋骨は中低周波数を主の成分とする。
【００２５】
従って、胸部画像の画像全体の鮮鋭度を調整するために、周波数帯毎に適するフィルタを用いることが効率的である。例えば、高周波を強調するには９−７型のような高周波成分の分離特性に優れるフィルタを用いるのが良い、高中周波数帯を跨ぐ画像成分を強調するには、９−７より周波数帯域が広く且つ高中周波数の分離特性に優れる５−３型を用いるのが良い。そして、肋骨等のように中低周波数を主とする画像を強調するにはより周波数帯域が広く、低周波数の分離特性に優れるＨａｒｒ型を用いるのが効率が良い。
【００２６】
例えば、９−７型のフィルタ１つで周波数分解を低周波数まで、分離するには高次の分解レベルを要し効率が悪くなるためである。更に、例えば周波数帯域の狭い９−７型で低周波数帯域の画像成分を強調するためには、複数の分解レベルに亘って画像成分を調整する必要もあり、効率が悪くなるためでもある。
【００２７】
一方、腹部は主に中低周波数成分で構成されるため、５−３型、Ｈａｒｒ型のフィルタ順で分解する方が効率が良い。高周波成分を含まない領域に９−７型のフィルタを掛けても無駄だからである。更に、各分解レベル毎に適するフィルタを用いることで画像の圧縮効率も良くなる効果があるためである。
【００２８】
本実施の形態における周波数成分分解回路１１５において、入力された画像信号は遅延素子及びダウンサンプラの組み合わせにより、偶数アドレス及び奇数アドレスの信号に分離され、２つのフィルタｐ及びｕによりフィルタ処理が施される。図３（ａ）ｓ及び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及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。
【００２９】
【数１】

【００３０】
【数２】

但し、ｘ（ｎ）は変換対象となる画像信号である。
【００３１】
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。尚、上述の様に各ＤＷＴ変換回路では用いるフィルタが異なるものである。
【００３２】
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画像成分ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，…，ＬＬに分解される（Ｓ２０２）。図５（ｂ）においてＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，…，ＬＬ等（以下、サブバンドと呼ぶ）が周波数帯毎の画像成分を示す。
【００３３】
ここで、例えば第１の分解レベルでは９−７型を小領域の画像に対し使用し、ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，ＬＬ１に分解する。そして、第２の分解レベルではＬＬ１に対して９−７型を用いて同様の処理を行い、ＨＨ２，ＨＬ２，ＬＨ２，ＬＬ２に分解する。更に、第３の分解レベルではＬＬ２に対して５−３型のフィルタを用いてＨＨ３，ＨＬ３，ＬＨ２，ＬＬ３に分解する。以下、同様の処理を繰り返す。
【００３４】
次に、係数変換回路１１８は部位情報等に基き係数を変換する、例えば胸部では第１， 第２レベルの係数を強調し、第３， 第４の係数は第１，２等に比較して強調しない。逆に、胸部等では第３， 第４レベルの係数を強調する。これは胸部では細血管の強調が診断上重要であり、これはより高周波帯に存在する。
【００３５】
一方、腹部では臓器や空気が診断上重要であり、これは比較的低周波帯に存在するためである。ここで、強調とは係数の絶対値を大きくすることであり、平滑化とは係数の絶対値を減らすことを意味する。ここでは、平滑化には触れなかったが、特定レベルの係数を平滑化等することもノイズの減少等には有効である。
【００３６】
そして、復原回路１１７は係数変換後の係数に基き逆ＤＷＴ変換を行う（Ｓ２０５）。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及び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。
【００３７】
【数３】

【００３８】
【数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。又、各ＤＷＴ変換回路毎にフィルタ形が異なるものであり、例えば第１の逆ＤＷＴ変換回路では９−７型フィルタに対応するフィルタを用い、例えば第２の逆ＤＷＴ変換回路では５−３型フィルタに対応するフィルタを用いるものである。
【００３９】
又、画像を保存する場合には、逆変換する前の画像データを保存するものであるが、この場合には画像成分毎の変換処理をする前のものを保存しても良く、成分変換処理後の画像データを保存しても良い。成分変換前の画像を保存する場合には、逆変換処理を行う前に成分変換処理を行う。これにより、成分変換前の画像を保存する場合には原画像に復元が可能であるが、復元処理において成分変換処理を行う必要がある。
【００４０】
一方、成分変換後に画像データを保存する場合には、原画像への復元はできないが、高周波成分を遮断することで圧縮効率が上がる効果がある。又、復元処理中に画像変換処理を行わなくても良い。更に、高周波成分を多く含む領域（例えば肺部）に高周波の分離性の良いフィルタを用いることで、画像データとフィルタの相関度が上がり、画像を表現するためのデータ数は減じ、結果として圧縮率が上がる効果がある。同様に、低周波成分を多く含む領域（例えば腹部）には低周波高周波の分離性の良いフィルタを用いることで、画像データとフィルタの相関度が上がり、画像を表現するためのデータ数は減じ、結果として圧縮率が上がる効果がある。
【００４１】
従って、全体として一律なフィルタを掛けるよりも領域毎に異なるフィルタを用いることで全体のデータの圧縮率が上がる効果がある。特に、人体の場合は胸部や腹部等の解剖学的領域が異なるとその周波数成分もことなり、解剖学的領域毎に異なるフィルタを用いることでデータ圧縮率等の効率が良くなる効果がある。又、異なるフィルタ形を用いることで、分解レベルを不要に増やすことがなくなり、計算時間を短縮する効果と圧縮率を向上する効果がある。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、部位等の情報により異なる分解特性を有するＤＷＴ変換回路を異なる分解レベルで用いることで、効率良く目的とする周波数分解を行うことができる効果がある。又、目的とする周波数帯幅で領域毎、分解レベル毎に周波数数分解を行うことで、目的とする周波数成分を決め細かく強調することができる効果がある。更に、分解レベル毎に用いるＤＷＴ変換回路を使い分けることで、解剖学的領域毎にきめ細かく周波数処理を行うことが可能であり、画像全体の周波数処理を的確に行える効果がある。
【００４３】
更に、このことにより、圧縮率が上がる効果がある。これらのことを部位情報等に基づいて行うことができるため、撮影時に部位等毎にパラメータを変更する必要がなく、効率良く撮影を行える効果がある。更に、部位ごとに周波数の強調度を変更することが可能であるので、更に、部位ごと等に適する画像処理を行うことができる効果がある。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、領域毎に効果的に周波数帯毎の画像成分を変換することができるという効果が得られる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係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】ＤＷＴ変換回路を示す図である。
【符号の説明】
１０１ Ｘ線発生回路
１０２ Ｘ線ビーム
１０３ 被写体
１０４ ２次元Ｘ線センサ
１０５ データ収集回路
１０６ 前処理回路
１０７ ＣＰＵバス
１０８ ＣＰＵ
１０９ メインメモリ
１１０ 操作パネル
１１１ 表示器
１１２ 画像処理回路
１１３ 部位情報入力回路
１１４ 計画回路
１１５ 周波数成分分解回路
１１６ 係数変換回路
１１７ 復原回路

Claims (3)

1. 部位、撮影条件、装置情報等を取得する情報取得手段と、情報取得手段で取得された情報に基き多重周波数処理分解に用いるフィルタ形及び分解次数の計画を計画手段と、計画手段で決定されたフィルタと分解次数に従い画像を複数の周波数成分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分解された周波数帯毎の係数を変換する係数変換手段と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。
2. 部位、撮影条件、装置情報等を取得する情報取得手段と、情報取得手段で取得された情報に基づき多重周波数処理分解に用いるフィルタ形及び分解次数の計画を計画手段と、計画手段で決定されたフィルタと分解次数に従い画像を複数の周波数成分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分解された周波数帯毎の係数を情報取得手段で取得した部位情報に従い変換する係数変換手段と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。
3. 周波数分解の方法としてはウェーブレット又はラプラシアンフィルタを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。

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