JP2005011062A - 画像処理方法、画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ユーザが周波数帯のレスポンス値を設定するだけで自動的に各周波数帯の重み係数を算出し周波数処理を行える画像処理装置を提供する。
【解決手段】レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し分解方法設定手段が任意の分解方法とフィルタを選択し周波数成分分解手段が分解方法設定手段により設定した分解方法に基づき周波数係数に変換しパラメータ算出手段が周波数成分分解手段により分解した複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記手段によって設定したレスポンス特性と近似となる様パラメータを算出し表示手段がレスポンス特性設定手段により設定したレスポンス特性と前記手段によって近似されたレスポンス特性を表示し、周波数成分変換手段がパラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて分解された周波数係数を変換し、周波数成分復元手段が周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換する。
【選択図】 図1
【解決手段】レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し分解方法設定手段が任意の分解方法とフィルタを選択し周波数成分分解手段が分解方法設定手段により設定した分解方法に基づき周波数係数に変換しパラメータ算出手段が周波数成分分解手段により分解した複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記手段によって設定したレスポンス特性と近似となる様パラメータを算出し表示手段がレスポンス特性設定手段により設定したレスポンス特性と前記手段によって近似されたレスポンス特性を表示し、周波数成分変換手段がパラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて分解された周波数係数を変換し、周波数成分復元手段が周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の周波数帯毎の周波数処理を行う画像処理装置に関し、特にユーザが任意に設定したレスポンス特性によって処理を行うことができる機能を有する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、ノイズ除去などの画像処理を施し、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。ところで、周波数処理技術の中には、画像を複数の周波数帯の周波数係数に分解し、周波数帯毎の周波数処理を行うことが行われている。例えば、特開2002−209113に開示される。この場合、画像信号を複数の周波数帯の信号に分解し、分解した各周波数係数に対して重み係数を乗算することで鮮鋭化、ノイズ除去処理等の周波数処理を行っている。
【0003】
図5が画像を周波数帯毎に分解した場合のレスポンス特性を示す図である。ここで、横軸が周波数で縦軸が周波数毎のレスポンス特性を示す。レスポンス特性とは周波数処理前後における周波数毎の周波数成分の変化率をいう。例えば図6においてレスポンス特性が1.0の場合は、その周波数帯の周波数成分は、周波数処理の前後で変化しないことを示し、1.0以上の場合は、その周波数成分の値が周波数処理前より大きくなることを示している。逆に、1.0以下の場合は、その周波数成分の値が周波数処理前より小さくなることを示している。ここで図5のように分解された画像信号に対して逆変換を行えば、全周波数帯のレスポンス値は1となる。つまり、周波数処理前後で画像信号が変化しないが、各周波数係数に対して任意の重み係数を乗算して逆変換を行えば自由にレスポンス特性を変更することができ特定周波数処理の鮮鋭化あるいは平滑化を行うことができる。
【0004】
【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、ユーザ自身が好みのレスポンス特性をもつ周波数処理を行いたい場合、そのレスポンス特性となるように、分解された周波数係数毎に重み係数を試行錯誤しながら調整する必要がある。
【0005】
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、ユーザが周波数帯のレスポンス値を設定するだけで自動的に各周波数帯の重み係数を算出し周波数処理を行える画像処理方法、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】
請求項1記載の発明は、レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し、周波数成分分解手段が原画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換し、パラメータ算出手段が前記周波数成分分解手段によって分解された複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と近似となるように周波数帯毎のパラメータを算出し、周波数成分変換手段が前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて前記周波数成分分解手段によって分解された周波数係数を変換し、周波数成分復元手段が前記周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換するものである。
【0007】
請求項2記載の発明は、レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し、分解方法設定手段が任意の分解方法とフィルタを選択し、周波数成分分解手段が前記分解方法設定手段によって設定された分解方法に基づいて原画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換し、パラメータ算出手段が前記周波数成分分解手段によって分解された複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と近似となるように周波数帯毎のパラメータを算出し、表示手段が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と前記パラメータ算出手段によって近似されたレスポンス特性を表示し、周波数成分変換手段が前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて前記周波数成分分解手段によって分解された周波数係数を変換し、周波数成分復元手段が前記周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換するものである。
【0008】
請求項3に記載の発明は、レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し設定されたレスポンス値をスプラインによって補間することで全周波数のレスポンス値を近似したレスポンス特性を作成するものである。
【0009】
請求項4に記載の発明は、パラメータ算出手段が最小二乗法によって前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性を近似するパラメータを算出するものである。
【0010】
【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。
【0011】
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100の処理の流れを示すフローチャートである。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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は周波数処理のレスポンス特性を設定するレスポンス特性設定回路、114は複数の周波数分解方法から実施する分解方法とフィルタを選択する分解方法設定回路、115は分解方法設定回路114で決定された分解方法とフィルタを用いて原画像を周波数分解する周波数成分分解回路、116はレスポンス特性設定回路113で設定されたレスポンス特性を近似するためのパラメータを算出するパラメータ算出回路、117はレスポンス特性設定回路113で設定されたレスポンス特性とパラメータ算出回路116で算出されたパラメータによる処理後のレスポンス特性を表示する表示回路、118はパラメータ算出回路116で算出されたパラメータに基づいて周波数係数を変換する周波数成分変換回路、119は周波数成分変換回路118で変換された周波数係数から画像を復元する復元回路を備える。
【0018】
図2は画像処理112において周波数処理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る。この図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。
【0019】
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、はじめにレスポンス特性設定回路113によってレスポンス特性を設定する。ユーザは操作パネル113によって任意の周波数のレスポンス値を設定し、ユーザが設定した周波数のレスポンス値がレスポンス特性設定回路113に読込まれる。ここで、ユーザによって設定されたN個の周波数xi(i=1,2...n)を節点とし、レスポンス値をその関数値y(xi)としてスプライン補間を行う(s201)。スプライン補間の詳細な方法は公知であるのでここでは説明を省略する。本実施例では、3次スプライン関数を用いて補間を行った。例えば図7がユーザが任意に設定したレスポンス値の例であり、図8が図7の値をもとにスプライン補間によって全周波数のレスポンス特性を作成したものである。ここでは、スプライン補間を採用してあるが、他の補間法によっても同様にレスポンス特性を求めることが可能である。
【0020】
次に分解方法設定回路114では、ユーザが分解方法とフィルタを任意に選択する。本実施例ではウェーブレット変換とラプラシアンピラミッドの分解のどちらかをユーザが任意に設定可能である(s202)。なお、ウェーブレット変換とラプラシアンピラミッドの分解についての説明は後で述べる。
【0021】
次に周波数成分分解回路115では、分解方法設定回路114で設定した分解方法によって画像を周波数分解する。本実施例ではウェーブレット変換かラプラシアンピラミッドの分解のどちらか一方の処理を行う。例えば、分解方法設定回路114においてウェーブレット変換が選択された場合、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) 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。
【0022】
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。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。
【0023】
また、分解方法設定回路114においてラプラシアンのピラミッドの分解が選択された場合、入力された画像信号はラプラシアンピラミッドによって周波数分解される。図4がラプラシアンピラミッドを説明した図である。図4(a)のgおよびbはおのおの1レベルの分解を行った際の画像の低解像度近似画像および高周波成分係数を表しており、低解像度近似画像gは画像信号xをローパスフィルタによりフィルタ処理し、ダウンサンプリングして得られる。また高周波成分係数bは画像信号xと低解像度近似画像gをアップサンプリングしさらにローパスフィルタによりフィルタ処理した画像との差分をとることにより得られる。ローパスフィルタは例えば図4(b)に示すようなフィルタを用いる。ラプラシアンピラミッドはこの処理を低解像度近似画像gに対して繰り返し行うことで各周波数帯の画像成分を得るものである(s203)。
【0024】
次にパラメータ算出回路116では、レスポンス特性設定回路113で設定されたレスポンス特性を近似した処理を行うためのパラメータを算出する。まず、周波数分解成分分解回路115で分解された画像信号の各レベルのレスポンス関数をメインメモリ109から読み込む。本実施例ではレスポンス関数はあらかじめメモリに保持してあるが、メモリ節約のため、処理を行うたびにインパルス応答あるいはフィルタをフーリエ変換することで算出してもよいし、正弦波チャート等を用いて算出してもよい。ここで、周波数処理後のレスポンス関数をF(x),分解レベルi(i=1,2,...m)のレスポンス関数をfi(x)、分解レベルiの重み係数をaiとした場合、線形性が成り立つので次式で表すことができる。
この重み係数a1が各レベルの周波数係数に乗算される値であり、この値を変更することでレスポンス特性を自由に変更できるものである。ここで、レスポンス特性設定回路113で設定されたレスポンス関数をG(x)とすれば、G(x)とF(x)の誤差が最小となる重み係数aiを最小2乗法によって求めれば近似処理のためのパラメータを算出することができる。最小二乗法は公知であるのでここでは詳細な説明は省略するが、周波数をxj(j=1,2,...n)として以下のように行列を定義すれば、
【外1】
【0025】
重み係数Aのパラメータ行列は
A=(FTF)−1FTG (5)
によって求めることができる(s204)。
【0026】
例えば、図5のように分解されたレスポンス関数で図8のレスポンス関数を最小二乗法によって近似したパラメータが図9であり、図9のパラメータによって処理を行った場合のレスポンス特性が図10である。
【0027】
次に表示回路117では、レスポンス特性設定回路113で設定されたレスポンス特性と、パラメータ算出手段116で算出されたパラメータによるレスポンス特性の近似結果(式(3)のF(x))を表示する(s205)。ここでユーザが近似結果を確認することができ、近似結果がユーザの望むものでない場合はもう一度s201もしくはs202からやり直すことも可能である。
【0028】
次に周波数成分変換回路115では、パラメータ算出回路116で算出された各レベルの重み係数を各レベルの周波数係数に乗算する(s206)
次に復元回路116では、周波数成分分解回路115で行われた処理の逆変換を行う。例えば周波数成分分解回路115において離散ウェーブレット変換が行われた場合、逆離散ウェーブレット変換を行う。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。
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。
【0029】
また、周波数成分分解回路115においてラプラシアンピラミッドの分解が行われた場合、ラプラシアンピラミッドの逆変換を行う。ラプラシアンピラミッドの逆変換の構成は図4(c)に示すものとする。入力された高周波成分係数bと低解像度近似画像gをアップサンプリングしローバスフィルタによりフィルタ処理をしたものを重ね合わせることにより画像信号x’が出力される。この処理を各レベルに対して繰り返し行うことで画像を復号することができるものであり、その詳細は公知であるのでここでは説明を省略する。
【0030】
以上の様に実施の形態1ではユーザが好みの周波数処理をレスポンス特性の設定という比較的容易な方法によって行うことができる効果がある。また、ユーザが設定したレスポンス特性と近似したレスポンス特性を表示することで、ユーザが処理効果をあらかじめ確認することができ、周波数処理の設定を効率的に行える効果がある。また、周波数分解方法やフィルタを任意に選択可能にすることでユーザの設定したレスポンス特性をより正確に近似した処理を行うことができる。
【0031】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、ユーザが好みの周波数処理をレスポンス特性を設定するという比較的容易な方法によって行うことができる効果がある。
【0032】
請求項2記載の発明によれば、ユーザが好みの周波数処理をレスポンス特性の設定という比較的容易な方法によって行うことができる効果がある。また、ユーザが設定したレスポンス特性と近似したレスポンス特性を表示することで、ユーザが処理効果をあらかじめ確認することができ、周波数処理の設定を効率的に行える効果がある。また、周波数分解方法やフィルタを任意に選択可能にすることでユーザの設定したレスポンス特性をより正確に近似した処理を行うことができる。
【0033】
請求項3記載の発明によれば、スプライン補間によって全周波数のレスポンス値を算出するため、ユーザが全周波数のレスポンス値を設定する必要がなく効率的にレスポンス特性の設定が行える効果がある。
【0034】
請求項4記載の発明によれば、パラメータを最小二乗法によって算出するためパラメータをユーザが設定する必要がなく効率的に処理を行える効果がある。
【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
【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
【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
【図4】ラプラシアンピラミッドの分解およびその逆変換の説明図
【図5】周波数分解したレスポンス特性を説明する図
【図6】レスポンス特性を説明する図
【図7】スプライン補間を説明する図
【図8】スプライン補間を説明する図
【図9】レスポンス特性の近似方法を説明する図
【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、特にユーザが任意に設定したレスポンス特性によって処理を行うことができる機能を有する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、ノイズ除去などの画像処理を施し、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。ところで、周波数処理技術の中には、画像を複数の周波数帯の周波数係数に分解し、周波数帯毎の周波数処理を行うことが行われている。例えば、特開2002−209113に開示される。この場合、画像信号を複数の周波数帯の信号に分解し、分解した各周波数係数に対して重み係数を乗算することで鮮鋭化、ノイズ除去処理等の周波数処理を行っている。
【0003】
図5が画像を周波数帯毎に分解した場合のレスポンス特性を示す図である。ここで、横軸が周波数で縦軸が周波数毎のレスポンス特性を示す。レスポンス特性とは周波数処理前後における周波数毎の周波数成分の変化率をいう。例えば図6においてレスポンス特性が1.0の場合は、その周波数帯の周波数成分は、周波数処理の前後で変化しないことを示し、1.0以上の場合は、その周波数成分の値が周波数処理前より大きくなることを示している。逆に、1.0以下の場合は、その周波数成分の値が周波数処理前より小さくなることを示している。ここで図5のように分解された画像信号に対して逆変換を行えば、全周波数帯のレスポンス値は1となる。つまり、周波数処理前後で画像信号が変化しないが、各周波数係数に対して任意の重み係数を乗算して逆変換を行えば自由にレスポンス特性を変更することができ特定周波数処理の鮮鋭化あるいは平滑化を行うことができる。
【0004】
【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、ユーザ自身が好みのレスポンス特性をもつ周波数処理を行いたい場合、そのレスポンス特性となるように、分解された周波数係数毎に重み係数を試行錯誤しながら調整する必要がある。
【0005】
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、ユーザが周波数帯のレスポンス値を設定するだけで自動的に各周波数帯の重み係数を算出し周波数処理を行える画像処理方法、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】
請求項1記載の発明は、レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し、周波数成分分解手段が原画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換し、パラメータ算出手段が前記周波数成分分解手段によって分解された複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と近似となるように周波数帯毎のパラメータを算出し、周波数成分変換手段が前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて前記周波数成分分解手段によって分解された周波数係数を変換し、周波数成分復元手段が前記周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換するものである。
【0007】
請求項2記載の発明は、レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し、分解方法設定手段が任意の分解方法とフィルタを選択し、周波数成分分解手段が前記分解方法設定手段によって設定された分解方法に基づいて原画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換し、パラメータ算出手段が前記周波数成分分解手段によって分解された複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と近似となるように周波数帯毎のパラメータを算出し、表示手段が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と前記パラメータ算出手段によって近似されたレスポンス特性を表示し、周波数成分変換手段が前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて前記周波数成分分解手段によって分解された周波数係数を変換し、周波数成分復元手段が前記周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換するものである。
【0008】
請求項3に記載の発明は、レスポンス特性設定手段が任意の周波数のレスポンス値を設定し設定されたレスポンス値をスプラインによって補間することで全周波数のレスポンス値を近似したレスポンス特性を作成するものである。
【0009】
請求項4に記載の発明は、パラメータ算出手段が最小二乗法によって前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性を近似するパラメータを算出するものである。
【0010】
【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。
【0011】
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100の処理の流れを示すフローチャートである。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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は周波数処理のレスポンス特性を設定するレスポンス特性設定回路、114は複数の周波数分解方法から実施する分解方法とフィルタを選択する分解方法設定回路、115は分解方法設定回路114で決定された分解方法とフィルタを用いて原画像を周波数分解する周波数成分分解回路、116はレスポンス特性設定回路113で設定されたレスポンス特性を近似するためのパラメータを算出するパラメータ算出回路、117はレスポンス特性設定回路113で設定されたレスポンス特性とパラメータ算出回路116で算出されたパラメータによる処理後のレスポンス特性を表示する表示回路、118はパラメータ算出回路116で算出されたパラメータに基づいて周波数係数を変換する周波数成分変換回路、119は周波数成分変換回路118で変換された周波数係数から画像を復元する復元回路を備える。
【0018】
図2は画像処理112において周波数処理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る。この図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。
【0019】
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、はじめにレスポンス特性設定回路113によってレスポンス特性を設定する。ユーザは操作パネル113によって任意の周波数のレスポンス値を設定し、ユーザが設定した周波数のレスポンス値がレスポンス特性設定回路113に読込まれる。ここで、ユーザによって設定されたN個の周波数xi(i=1,2...n)を節点とし、レスポンス値をその関数値y(xi)としてスプライン補間を行う(s201)。スプライン補間の詳細な方法は公知であるのでここでは説明を省略する。本実施例では、3次スプライン関数を用いて補間を行った。例えば図7がユーザが任意に設定したレスポンス値の例であり、図8が図7の値をもとにスプライン補間によって全周波数のレスポンス特性を作成したものである。ここでは、スプライン補間を採用してあるが、他の補間法によっても同様にレスポンス特性を求めることが可能である。
【0020】
次に分解方法設定回路114では、ユーザが分解方法とフィルタを任意に選択する。本実施例ではウェーブレット変換とラプラシアンピラミッドの分解のどちらかをユーザが任意に設定可能である(s202)。なお、ウェーブレット変換とラプラシアンピラミッドの分解についての説明は後で述べる。
【0021】
次に周波数成分分解回路115では、分解方法設定回路114で設定した分解方法によって画像を周波数分解する。本実施例ではウェーブレット変換かラプラシアンピラミッドの分解のどちらか一方の処理を行う。例えば、分解方法設定回路114においてウェーブレット変換が選択された場合、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) 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。
【0022】
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。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。
【0023】
また、分解方法設定回路114においてラプラシアンのピラミッドの分解が選択された場合、入力された画像信号はラプラシアンピラミッドによって周波数分解される。図4がラプラシアンピラミッドを説明した図である。図4(a)のgおよびbはおのおの1レベルの分解を行った際の画像の低解像度近似画像および高周波成分係数を表しており、低解像度近似画像gは画像信号xをローパスフィルタによりフィルタ処理し、ダウンサンプリングして得られる。また高周波成分係数bは画像信号xと低解像度近似画像gをアップサンプリングしさらにローパスフィルタによりフィルタ処理した画像との差分をとることにより得られる。ローパスフィルタは例えば図4(b)に示すようなフィルタを用いる。ラプラシアンピラミッドはこの処理を低解像度近似画像gに対して繰り返し行うことで各周波数帯の画像成分を得るものである(s203)。
【0024】
次にパラメータ算出回路116では、レスポンス特性設定回路113で設定されたレスポンス特性を近似した処理を行うためのパラメータを算出する。まず、周波数分解成分分解回路115で分解された画像信号の各レベルのレスポンス関数をメインメモリ109から読み込む。本実施例ではレスポンス関数はあらかじめメモリに保持してあるが、メモリ節約のため、処理を行うたびにインパルス応答あるいはフィルタをフーリエ変換することで算出してもよいし、正弦波チャート等を用いて算出してもよい。ここで、周波数処理後のレスポンス関数をF(x),分解レベルi(i=1,2,...m)のレスポンス関数をfi(x)、分解レベルiの重み係数をaiとした場合、線形性が成り立つので次式で表すことができる。
この重み係数a1が各レベルの周波数係数に乗算される値であり、この値を変更することでレスポンス特性を自由に変更できるものである。ここで、レスポンス特性設定回路113で設定されたレスポンス関数をG(x)とすれば、G(x)とF(x)の誤差が最小となる重み係数aiを最小2乗法によって求めれば近似処理のためのパラメータを算出することができる。最小二乗法は公知であるのでここでは詳細な説明は省略するが、周波数をxj(j=1,2,...n)として以下のように行列を定義すれば、
【外1】
【0025】
重み係数Aのパラメータ行列は
A=(FTF)−1FTG (5)
によって求めることができる(s204)。
【0026】
例えば、図5のように分解されたレスポンス関数で図8のレスポンス関数を最小二乗法によって近似したパラメータが図9であり、図9のパラメータによって処理を行った場合のレスポンス特性が図10である。
【0027】
次に表示回路117では、レスポンス特性設定回路113で設定されたレスポンス特性と、パラメータ算出手段116で算出されたパラメータによるレスポンス特性の近似結果(式(3)のF(x))を表示する(s205)。ここでユーザが近似結果を確認することができ、近似結果がユーザの望むものでない場合はもう一度s201もしくはs202からやり直すことも可能である。
【0028】
次に周波数成分変換回路115では、パラメータ算出回路116で算出された各レベルの重み係数を各レベルの周波数係数に乗算する(s206)
次に復元回路116では、周波数成分分解回路115で行われた処理の逆変換を行う。例えば周波数成分分解回路115において離散ウェーブレット変換が行われた場合、逆離散ウェーブレット変換を行う。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。
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。
【0029】
また、周波数成分分解回路115においてラプラシアンピラミッドの分解が行われた場合、ラプラシアンピラミッドの逆変換を行う。ラプラシアンピラミッドの逆変換の構成は図4(c)に示すものとする。入力された高周波成分係数bと低解像度近似画像gをアップサンプリングしローバスフィルタによりフィルタ処理をしたものを重ね合わせることにより画像信号x’が出力される。この処理を各レベルに対して繰り返し行うことで画像を復号することができるものであり、その詳細は公知であるのでここでは説明を省略する。
【0030】
以上の様に実施の形態1ではユーザが好みの周波数処理をレスポンス特性の設定という比較的容易な方法によって行うことができる効果がある。また、ユーザが設定したレスポンス特性と近似したレスポンス特性を表示することで、ユーザが処理効果をあらかじめ確認することができ、周波数処理の設定を効率的に行える効果がある。また、周波数分解方法やフィルタを任意に選択可能にすることでユーザの設定したレスポンス特性をより正確に近似した処理を行うことができる。
【0031】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、ユーザが好みの周波数処理をレスポンス特性を設定するという比較的容易な方法によって行うことができる効果がある。
【0032】
請求項2記載の発明によれば、ユーザが好みの周波数処理をレスポンス特性の設定という比較的容易な方法によって行うことができる効果がある。また、ユーザが設定したレスポンス特性と近似したレスポンス特性を表示することで、ユーザが処理効果をあらかじめ確認することができ、周波数処理の設定を効率的に行える効果がある。また、周波数分解方法やフィルタを任意に選択可能にすることでユーザの設定したレスポンス特性をより正確に近似した処理を行うことができる。
【0033】
請求項3記載の発明によれば、スプライン補間によって全周波数のレスポンス値を算出するため、ユーザが全周波数のレスポンス値を設定する必要がなく効率的にレスポンス特性の設定が行える効果がある。
【0034】
請求項4記載の発明によれば、パラメータを最小二乗法によって算出するためパラメータをユーザが設定する必要がなく効率的に処理を行える効果がある。
【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
【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
【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
【図4】ラプラシアンピラミッドの分解およびその逆変換の説明図
【図5】周波数分解したレスポンス特性を説明する図
【図6】レスポンス特性を説明する図
【図7】スプライン補間を説明する図
【図8】スプライン補間を説明する図
【図9】レスポンス特性の近似方法を説明する図
Claims (4)
- 任意の周波数のレスポンス値を設定するレスポンス特性設定手段と、原画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換する周波数成分分解手段と、前記周波数成分分解手段によって分解された複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と近似となるように周波数帯毎のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて前記周波数成分分解手段によって分解された周波数係数を変換する周波数成分変換手段と、前記周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換する周波数成分復元手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
- 任意の周波数のレスポンス値を設定するレスポンス特性設定手段と、任意の分解方法とフィルタを選択する分解方法設定手段と、前記分解方法設定手段によって設定された分解方法に基づいて原画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換する周波数成分分解手段と、前記周波数成分分解手段によって分解された複数の周波数帯毎のレスポンス特性が前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と近似となるように周波数毎のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性と前記パラメータ算出手段によって近似されたレスポンス特性を表示する表示手段と、前記パラメータ算出手段によって算出されたパラメータに基づいて前記周波数成分分解手段によって分解された周波数係数を変換する周波数成分変換手段と、前記周波数成分変換手段によって変換された周波数係数を逆変換する周波数成分復元手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
- 前記レスポンス特性設定手段では、任意の周波数のレスポンス値を設定し設定されたレスポンス値をスプラインによって補間することで全周波数のレスポンス値を近似したレスポンス特性を作成することを特徴とする請求項1〜2記載の画像処理装置。
- 前記パラメータ算出手段では、最小二乗法によって前記レスポンス特性設定手段によって設定されたレスポンス特性を近似するパラメータを算出することを特徴とする請求項1〜2記載の画像処理装置。
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JP2008298549A (ja) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Fujifilm Corp | 画像処理装置、画像処理方法、撮像装置、撮像方法、及びプログラム |
-
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