JP2006051202A - 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ボリューム・レンダリングの投影面からの視線に基づいて当該投影面上の複数のピクセルそれぞれから伸びる光線を設定したときに当該光線上に位置するボクセル・データの1次元データを指定する(ステップS1−S4)。この1次元データのボクセル値の空間的な変化が大きくなるほど大きい絶対値を示す変化情報を演算し(ステップS5−S6)、この変化情報に応じて重み付け係数を演算し(ステップS7)、ボクセル・データと当該ボクセル・データの平滑化画像のデータとを重み付け係数を用いて相互に重み付け加算する(ステップS8−S10)。
【選択図】 図4
Description
人間の視覚感度は、図5(a),(b)に示すように、視点からの角度θに従って漸減する感度特性を有する。また、視点からの距離L(図5(b)の横軸)に対して、角度θが小さい範囲であれば、人間の視覚感度は同じ形状の漸減的な感度特性で近似できる。人間の視覚の感度分布は当然、2次元的な分布を有するが、図5は特定の方向に沿った1次元的な感度分布を示している。本実施形態では、全ての方向に対して同じ感度分布を持っているものと仮定するが、方向によって異なる感度分布を有するとして以下の処理を行うこともできる。
[数2]
フィルタ1の場合: Y1(m) = Σ{k1(i) × X(m−i)}
フィルタ2の場合: Y2(m) = Σ{k2(i) × X(m−i)}
X(m) : ボクセル値
k1(i) : フィルタ1のフィルタ係数(規格化後)
k2(i) : フィルタ2のフィルタ係数(規格化後)
として表される。
[数3]
Y1およびY2の差分値 S = Y1−Y2
Sの絶対値 Z = abs(S)
つまり、差分値Sは差分画像を成し、絶対値Zは絶対値画像を成すとともに、本発明のボクセル値変化情報に対応する。
そこで、画像処理プロセッサ13は、後述する重み付け加算に用いる重み係数Aを演算する(ステップS7)。この重み係数Aは本発明の特徴事項の1つを示すものであるので、以下に詳述する。
[数4]
0≦ Amin ≦ A ≦ Amax ≦1
の範囲で重み付け係数Aを与える。具体的には、この重み付け関数の場合、重み付け係数Aは、絶対値Zが増加するにつれて、その最小値A=Aminから徐々に増加し、絶対値Zの或るしきい値付近において、それまでの増加よりも急峻に増加し、その後、最大値A=Amaxまで再び徐々に増加するようになっている。
[数5]
0≦ Amin ≦ A ≦ Amax ≦1
の範囲で重み付け係数Aを与えることができる。この差分値Sを使用する重み付け関数の場合も、重み付け係数Aは、絶対値Zのときと同様に、差分値Sがその正負それぞれの範囲にて絶対値が大きくなるにつれて、その最小値A=Aminから徐々に増加し、あるしきい値付近において、それまでの増加よりも急峻に増加し、その後、最大値A=Amaxまで再び徐々に増加するようになっている。1次元データに対する重み係数Aを求めると、平滑化結果に対する重み係数は「1−A」として演算できる。
具体的には、画像処理プロセッサ13は、まず、一例として、前述したフィルタ1により平滑化された画像を重み付け加算用の平滑化画像として流用すべく、その画像データを画像記憶装置12から読み出す(ステップS8)。なお、この重み付け加算用の平滑化画像としては、前述したフィルタ2により平滑化されていた画像であってもよいし、また、原画像から別個に平滑化されていた画像を用いてもよい。
[数6]
W(m) = A×X(m) + B×Xs(m)
X(m) : 元のボクセル・データ(1次元データ)
Xs(m) : 平滑化結果
A : 重み係数
B = 1−A
このように重み付け加算された画像Wは、画像記憶装置12に格納されるとともに、モニタ17に表示される(ステップS11)。
この第1の変形例は、重み付け係数Aを演算する処理の簡略化に関する。
差分値 S(m) = Σ{k3(i) × X(m)}
フィルタ係数 k3(i) = k1(i) − k2(i)
この第2の変形例は、前述した重み付け加算を実現する構成に関する。すなわち、前述した実施形態は画像処理プロセッサ13によるソフトウエア処理により重み付け加算を行うとしたが、この変形例は、このソフトウエア処理に代えて、論理回路などのデジタル回路を用いたハード構成を採用することができる。
第3の変形例は、重み付け加算に直接用いる原画像の別の例に関する。
[数8]
W(m) = A×Xe(m) + B×Xs(m)
Xe(m) : 元のボクセル・データに対して強調処理を施したデータ
Xs(m) : 平滑化結果
A : 重み係数
B = 1−A
の演算が行なわれ、高周波成分強調画像W(m)が得られる。この高周波成分強調画像W(m)は重み付け加算に用いられる。この強調画像W(m)と平滑化画像Xs(m)が上述の如く重み付け加算に処理に付される。
上述したノイズ除去処理は光線上に(1次元的に)位置するボクセル・データに対して施されるので、ノイズ除去処理とボリューム・レンダリングはボクセル・データに対して図16に示すように直列に処理(処理ST1:ノイズ除去処理、及び、処理ST2:ボリューム・レンダリングの処理)を施すことができる。つまり、パイプライン処理を行って、演算量の軽減と演算の迅速化を図ることができる。
12 画像記憶装置
13 画像処理プロセッサ
14 ROM
15 RAM
16 操作器
17 モニタ
Claims (19)
- デジタル値から成る3次元画像のボクセル・データに投影処理を施して3次元画像を生成する画像処理装置において、
前記投影処理の投影面からの視線に基づいて当該投影面上の複数のピクセルそれぞれから伸びる光線を設定したときに当該光線上に位置する前記ボクセル・データの1次元データを指定する指定手段と、
この指定手段により指定された1次元データのボクセル値の空間的な変化が大きくなるほど大きい絶対値を示すボクセル値変化情報を演算する変化情報演算手段と、
前記ボクセル・データの平滑化画像を生成する平滑化画像生成手段と、
前記変化情報演算手段により演算されたボクセル値変化情報に応じて重み付け係数を演算する重み付け係数演算手段と、
前記ボクセル・データ又は当該ボクセル・データに変調を加えたデータと前記平滑化画像のデータとを前記重み付け係数を用いて相互に重み付け加算する重み付け加算手段と、を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記投影処理はボリューム・レンダリングであり、前記視線は前記投影面に直交し、且つ、前記光線は前記視線に平行であることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2に記載の画像処理装置において、
前記指定手段は、前記視線に平行に前記投影面上の複数のピクセルそれぞれから前記視線に平行に伸びる前記光線を、前記ボクセル値変化情報を演算する度に設定する手段を有することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記変化情報演算手段は、フィルタ係数が互いに異なる2つの平滑化フィルタを前記1次元のデータに個別に適用して平滑化処理された2つの出力画像を得るフィルタリング手段と、前記2つの出力画像同士を画素毎に相互に差分して前記ボクセル値変化情報としての差分値を得る差分手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記変化情報演算手段は、フィルタ係数が互いに異なる2つの平滑化フィルタを前記1次元のデータに個別に適用して平滑化処理された2つの出力画像を得るフィルタリング手段と、前記2つの出力画像同士を画素毎に相互に差分して差分画像を得る差分手段と、前記差分画像の画素毎に絶対値を演算して前記ボクセル値変化情報としての絶対値画像のデータを得る絶対値演算手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項4又は5に記載の画像処理装置において、
前記2つの平滑化フィルタのフィルタ係数は、前記1次元データにおける一定範囲毎の平均化されたボクセル値の空間的な変化が大きくなるにつれて前記差分演算により演算される差分値の絶対値が大きくなるように設定されたフィルタ係数であることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項4又は5に記載の画像処理装置において、
前記平滑化画像生成手段は、前記フィルタリング手段により平滑化処理された2つの出力画像のうちの一方の画像を前記平滑化画像として流用するように構成された手段であることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項4又は5に記載の画像処理装置において、
前記重み付け係数演算手段は、前記差分演算により演算される差分画像の画素値の絶対値に対して非減少関数で定義され且つ非負の値をとる重み付け係数を演算する手段であることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜8の何れか一項に記載の画像処理装置において、
前記重み付け加算手段は、前記重み付け係数をA、前記1次元データのボクセル位置をm、前記1次元データ又は当該1次元データに基づくデータをX(m)、前記平滑化画像をXs(m)、及び前記重み付け加算を施した画像をW(m)としたとき、
[数1]
W(m)=A・X(m)+(1−A)・Xs(m)
の式より重み付け加算するように構成されたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記変化情報演算手段は、予め演算され且つ互いに異なるフィルタ係数の相互の差分値をフィルタ係数とするフィルタを前記1次元データに適用して処理されたデータのボクセル毎に絶対値を前記ボクセル値変化情報として演算するようにしたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜10の何れか一項に記載の画像処理装置において、
前記ボクセル・データの各ボクセルに対してボクセル値に応じた変調を施した画像を生成する変調画像生成手段を備え、
前記重み付け加算手段は、前記1次元データに基づくデータとして、前記変調画像生成手段により生成された画像のデータを用いる手段であることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項11に記載の画像処理装置において、
前記ボクセル・データに施す変調は、当該ボクセル・データの高周波成分を強調する変調であることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1〜12の何れか一項に記載の画像処理装置において、
前記ボクセル・データはグレイレベルのデジタル画像であることを特徴とする画像処理装置。 - コンピュータを請求項1〜13の何れか一項に記載の手段として機能させるためのプログラム。
- デジタル値から成る3次元画像のボクセル・データに投影処理を施して3次元画像を生成する画像処理方法において、
前記投影処理の投影面からの視線に基づいて当該投影面上の複数のピクセルそれぞれから伸びる光線を設定したときに当該光線上に位置する前記ボクセル・データの1次元データを指定し、
この指定された1次元データのボクセル値の空間的な変化が大きくなるほど大きい絶対値を示すボクセル値変化情報を演算し、
この演算されたボクセル値変化情報に応じて重み付け係数を演算し、
前記ボクセル・データ又は当該ボクセル・データに変調を加えたデータと前記ボクセル・データの平滑化画像のデータとを前記重み付け係数を用いて相互に重み付け加算することを特徴とする画像処理方法。 - 請求項15に記載の画像処理方法において、
前記ボクセル値変化情報の演算の処理は、フィルタ係数が互いに異なる2つの平滑化フィルタを前記1次元のデータに個別に適用して平滑化処理された2つの出力画像を得るステップと、前記2つの出力画像同士を画素毎に相互に差分して前記ボクセル値変化情報としての差分値を得るステップとを有することを特徴とする画像処理方法。 - 請求項15に記載の画像処理方法において、
前記ボクセル値変化情報の演算の処理は、フィルタ係数が互いに異なる2つの平滑化フィルタを前記1次元のデータに個別に適用して平滑化処理された2つの出力画像を得るステップと、前記2つの出力画像同士を画素毎に相互に差分して前記ボクセル値変化情報としての差分値を得るステップと、前記差分画像の画素毎に絶対値を演算して前記ボクセル値変化情報としての絶対値画像のデータを得るステップとを有することを特徴とする画像処理方法。 - 請求項16又は17に記載の画像処理方法において、
前記2つの平滑化フィルタのフィルタ係数は、前記1次元データ又は当該1次元データに基づくデータのボクセル値の変化が大きくなるにつれて前記差分演算により演算される差分画像の画素値の絶対値が大きくなるように設定されたフィルタ係数であることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項16〜18の何れか一項に記載の画像処理方法において、
前記重み付け係数の演算により、前記差分演算により演算される差分画像の画素値の絶対値に対して非減少関数で定義され且つ非負の値をとる重み付け係数を演算することを特徴とする画像処理方法。
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