JP2006157584A

JP2006157584A - 画像処理方法

Info

Publication number: JP2006157584A
Application number: JP2004346269A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Takagi; 達也高木
Original assignee: Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Current assignee: Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】画像に含まれるノイズ成分は強調せずに、輪郭などの必要な信号成分のみを確実に強調することが可能な画像処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る画像処理装置１０によれば、画像入力部１１から入力された画像信号を多重解像度分解処理して複数の周波数帯域の画像信号成分を取得する多重分解処理部１２と、複数の周波数帯域のうち基準となる一の周波数帯域の画像信号成分におけるエッジ成分の画素位置を示す情報、変局点の画素位置を示す情報、エッジ成分の符号を含むエッジ成分情報を取得し、取得されたエッジ成分情報に基づいて、周波数帯域Ｃn及び／又は他の周波数帯域における強調領域を決定して強調処理を施す強調処理部１３と、強調処理部１３で強調処理された周波数帯域の画像信号成分及び他の周波数帯域の画像信号成分を逆変換することにより強調画像信号を得る復元処理部１４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力画像を多重解像度空間に変換することにより複数の周波数帯域の画像信号成分を取得し、取得された複数の画像信号成分のうち少なくとも一つの周波数帯域の画像信号成分に対して強調処理を施し、強調処理が施された周波数帯域および他の周波数帯域の画像信号成分を逆変換して強調画像を得る画像処理方法に関する。

画像信号に対して各種の画像処理を施した後に画像を再生または表示することが各種の分野で行われている。そして、この画像信号に強調処理を行うことで、輪郭などを明瞭にすることが行われている。

このような画像処理として、画像信号の低周波数成分のみを抽出した非鮮鋭画像を作成し、この非鮮鋭画像を原画像の画像信号から減算することで、高周波数成分を強調した画像信号を得ることが知られている。

また、原画像の画像信号をフーリエ変換などの周波数成分に変換し、この周波数成分において所定の周波数の強調を行った後に、逆変換することで、所望の強調を行った画像信号を得ることが知られている。

また、画像を多重解像度空間に変換することにより、画像を複数の周波数帯域毎に分解し、複数に分解された各周波数帯域の画像信号成分のうちの少なくとも一つの画像信号成分に対して強調処理を施し、強調処理が施された周波数帯域の画像信号成分および他の周波数帯域の画像信号成分を逆変換することにより強調画像信号を得る画像処理も知られている。

この場合、強調を行う周波数帯域における画素値によってその強調度を決定していた。ここで、画素値をｘ、階調をｍとした場合、０＜ｐ＜１とすると、強調処理された画素値ｙは、
ｙ＝ｍ＊（−ｘ／ｍ）＾ｐ但し、ｘ＜０の場合，
ｙ＝ｍ＊（ｘ／ｍ）＾ｐ但し、ｘ≧０の場合，
のように決定していた。

ところが、いずれの画像処理であっても、画像信号成分からノイズ成分を分け、輪郭等の必要な信号成分のみに所望の強調処理を施すことはできなかった。そのため、強調する周波数帯域の画像信号成分に含まれるノイズ成分も強調する結果を招いていた。

そこで、特許文献１には、多重解像度空間への変換により複数の周波数帯域に分解された各周波数帯域の画像のうちの少なくとも一つの周波数帯域に対して強調処理を施す際の強調度を、強調処理が施される周波数帯域画像のうち少なくとも一つを含む、複数の周波数帯域画像の画像信号値に基づいて決定する画像処理方法が記載され、更に、複数の周波数帯域画像について対応する画像信号値の符号が同じ画素に対してのみ強調処理を施すことが記載されている。
特開平１１−３４５３３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、強調処理の対象となる周波数帯域における、輪郭などの必要な信号成分を特定して確実に強調することができず、処理後の画像が不自然となる場合があった。

本発明は上記技術的課題に鑑みてなされたものであって、画像に含まれるノイズ成分は強調せずに、輪郭などの必要な信号成分のみを確実に強調することが可能な画像処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
入力画像を多重解像度変換して互いに異なる複数の周波数帯域の画像信号成分を取得し、前記取得された複数の周波数帯域の画像信号成分のうち少なくとも一つの画像信号成分に強調処理を施し、当該強調処理が施された周波数帯域及び他の周波数帯域の画像信号成分を逆変換することにより強調画像を得る画像処理方法において、
前記多重解像度変換により取得された少なくとも一つの基準となる周波数帯域の画像信号成分からエッジ成分に関する情報を取得し、前記取得されたエッジ成分に関する情報に基づいて、前記複数の周波数帯域の画像信号成分のうち少なくとも一つに対して強調処理を施すことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記エッジ成分に関する情報は、予め設定された閾値を超える信号値をもつエッジ成分の画素位置、前記エッジ成分の信号値の符号、又は前記エッジ成分の変局点の画素位置を示す情報のうち少なくとも一つを含むことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記強調処理の対象となる周波数帯域の画像信号成分における前記変局点の画素位置に対応する画素位置付近に存在する信号値の強調度を大きくすることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、
前記強調処理の対象となる周波数帯域の画像信号成分において強調する領域を、その周波数帯域に関わらず、前記変局点の画素位置に対応する画素位置を基準として一定画素数とすることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、
複数の前記周波数帯域において、前記基準となる周波数帯域の画像信号成分におけるエッジ成分に対応する領域の各信号値の符号を調べ、前記複数の周波数帯域における全ての信号値の符号が一致した場合に強調を行うことを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、
前記多重解像度変換及び前記逆変換は、ラプラシアンピラミッド法を用いることを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、
前記多重解像度変換及び前記逆変換は、ウェーブレット変換を用いることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、多重解像度変換により取得された少なくとも一つの基準となる周波数帯域の画像信号成分からエッジ成分に関する情報を取得し、取得されたエッジ成分に関する情報に基づいて、複数の周波数帯域の画像信号成分のうち少なくとも一つに対して強調処理を施す。従って、強調対象の周波数帯域の画像信号成分における輪郭などの必要な信号成分のみを簡易な方法で確実に強調することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、基準となる周波数帯域の画像信号成分において予め設定された閾値を超える信号値をもつエッジ成分の画素位置、エッジ成分の信号値の符号、又はエッジ成分の変局点の画素位置を示す情報のうち少なくとも一つに基づいて、強調対象の周波数帯域の画像信号成分における輪郭などの必要な信号成分のみを簡易な方法で確実に強調することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、強調対象の周波数帯域の画像信号成分における変局点の画素位置に対応する画素位置付近に存在する信号値の強調度を大きくするので、強調対象の周波数帯域における輪郭などの必要な信号成分を効果的に強調することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、強調対象の周波数帯域の画像信号成分において強調する領域を、その周波数帯域に関わらず、変局点の画素位置に対応する画素位置を基準として一定画素数とするので、高周波数帯域と低周波数帯域の画像信号成分におけるエッジの間隔（長さ）の違いを考慮して、より精度よく輪郭などの必要な信号成分のみの強調を行うことが可能となり、よりノイズの少ない、より自然な強調処理を行うことが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、複数の周波数帯域において、基準となる周波数帯域の画像信号成分におけるエッジ成分に対応する領域の各信号値の符号を調べ、複数の周波数帯域における全ての信号値の符号が一致した場合に強調を行うので、より精度よく輪郭などの必要な信号成分のみの強調を行うことが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、ラプラシアンピラミッド法を用いて迅速に多重解像度変換及び逆変換を行うことが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、ウェーブレット変換を用いて多重解像度変換及び逆変換を行うことで、任意の方向についての強調処理を行うことが可能となる。

以下に、本発明の実施について詳細に説明する。
〔画像処理装置の構成〕
まず、本実施の形態における画像処理装置１０の構成について説明する。
図１は、本実施の形態における画像処理装置１０の機能的構成を示すブロック図である。

図１に示すように、画像処理装置１０は、外部の機器からの画像（画像信号Ｓ）を受ける画像入力部１１、入力された画像を多重解像度分解処理により多重解像度空間に変換する多重解像度分解処理部１２、多重解像度分解処理により互いに異なる複数の周波数帯域に分解された画像信号成分のうち少なくとも一つの周波数帯域の画像信号成分に対して強調処理を施す強調処理部１３、強調処理が施された周波数帯域の画像信号成分および他の周波数帯域の画像信号成分を逆変換することにより強調画像を得る復元処理部１４、復元処理された画像を可視像として出力する画像出力部１５から構成されている。

＜画像処理の処理手順＞
次に、画像処理装置１０において、入力された画像信号Ｓに画像処理を施して強調された画像信号Ｓ´を得るための多重階調度分解処理部１２、強調処理部１３及び復元処理部１４の構成及び動作について、詳細に説明する。

〔多重解像度分解処理〕
図２は、多重解像度分解処理部１２の構成の一例を示すブロック図である。なお、本実施の形態においては、画像入力部１１を介して入力された画像（画像信号Ｓ）をラプラシアンピラミッド法により多重解像変換して互いに異なる複数の周波数帯域の画像信号成分に分解するものとする。このラプラシアンピラミッド法によれば迅速な処理が可能となるが、ウェーブレット変換等、他の手法を用いることも可能である。

図２に示すように、入力された画像（原画像）を表すディジタルの画像信号Ｓが多重解像度分解処理部１２に入力されると、まず、ローパスフィルタを構成するフィルタリング手段１２１ａによりフィルタリングされる。

このようなローパスフィルタによりフィルタリングされた画像信号Ｓは１画素おきにサンプリングされることで、低解像度近似画像ｇ1が生成される。この低解像度近似画像ｇ1は、原画像の１／４の大きさになっている。

ついで、補間手段１２２ａにおいて、この低解像度近似画像ｇ1のサンプリングされた間隔に値が０の画素が補間される。この補間は、低解像度近似画像ｇ1の列毎および１行ごとに値が０の行および列を挿入することにより行なう。なお、このように補間された低解像度近似画像は、１画素おきに値が０の画素が挿入されているため、信号値の変化が滑らかではない状態になっている。そして、このような補間が行われた後に、補間手段１２２ａに含まれるローパスフィルタにおいて、再度フィルタリングを施し、低解像度近似画像ｇ1′を得る。この低解像度近似画像ｇ1′は、前記した補間直後の低解像度近似画像に比べると信号値の変化が滑らかな状態になっている。

この低解像度近似画像ｇ1′は、画像を１／４にした後に１画素おきに０の補間とフィルタリングとをすることにより、原画像の空間周波数の半分より高い周波数が消えた状態になっている。

そして、減算器１２３ａにより、原画像から低解像度近似画像ｇ1′の減算を行って、細部画像ｂ0を得る。この減算は、原画像と低解像度近似画像ｇ1′との対応する画素の間で実行される。これにより、細部画像ｂ0は、原画像の空間周波数の半分より高い周波数帯域のみを示す画像になる。すなわち、細部画像ｂ0は、ナイキスト周波数をＮとすると、Ｎ／２〜Ｎの周波数帯域の画像信号成分である。

さらに、前述したローパスフィルタ１２１ａからの低解像度近似画像ｇ1が、ローパスフィルタ１２１ｂによってフィルタリング処理される。これにより低解像度近似画像ｇ1は、さらに１画素おきにサンプリングされて１／４（もとの１／１６）の低解像度近似画像ｇ2に変換される。そして、この低解像度近似画像ｇ2にも、補間手段１２２ｂと減算器１２３ｂとによって同様な処理が施されて、低解像度近似画像ｇ2′から細部画像ｂ1が生成される。すなわち、細部画像ｂ1は、ナイキスト周波数をＮとすると、Ｎ／４〜Ｎ／２の周波数帯域の画像信号成分である。

このような処理を順次繰り返すことで、ローパスフィルタ１２１により生成された低解像度近似画像ｇk （ここで、k＝１〜Ｌ）から、細部画像ｂk-1、および、残留画像ｇLを得る。

ここで、細部画像ｂkは、ｂ0から順に解像度が低くなる、すなわち、周波数帯域が低くなるものであり、ｂkは（Ｎ／２＾(k+1)）〜（Ｎ／２＾k）の周波数帯域の画像信号成分になっている。このような細部画像ｂkは、図示しない画像メモリに格納される。

図３に、上述した多重解像度分解処理を施す前の原画像及びこれに多重解像度分解処理を施して得られる周波数帯域の画像信号成分の一例を示す。図３（ａ）は、原画像の画像信号を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）を多重解像度分解処理した結果得られる複数の周波数帯域の画像信号成分のうちの一の周波数帯域（周波数帯域Ｃn）の画像信号成分を示す図、図３（ｃ）は、図３（ｂ）よりも１レベル低周波帯域である周波数帯域Ｃn+1の画像信号成分を示している。

以上のように多重解像度分解処理により得られた複数の周波数帯域の画像信号成分について、以下に述べる強調処理部１３における処理により、強調処理の対象となる輪郭等の所望信号成分とノイズ成分とを識別し、輪郭等の必要な信号成分のみに強調処理を施すようにする。

〔強調処理〕
強調処理部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えて構成され、ＣＰＵとＲＯＭに記憶されているプログラムとの協働によるソフトウエア処理によって、後述するエッジ成分情報取得処理、強調処理（強調処理Ａ〜Ｄ）を実現する。なお、強調処理部１３は、専用のハードウエアやファームウエアで構成することとしてもよい。

強調処理部１３においては、まず、図４に示すエッジ成分情報取得処理が実行され、多重解像度分解処理部１２により得られた複数の周波数帯域の画像信号成分のうち、強調処理の基準とする周波数帯域Ｃnの画像信号成分におけるエッジ成分に関する情報（エッジ成分情報）が取得される。そして、取得されたエッジ成分情報に基づいて、当該周波数帯域Ｃn及び他の周波数帯域の画像信号成分（例えば、周波数帯域Ｃnより１レベル高周波帯域である周波数帯域Ｃn-1の画像信号成分、周波数帯域Ｃnより１レベル低周波帯域である周波数帯域Ｃn+1の画像信号成分）の少なくとも一つの強調処理が施される。

以下、図４を参照して、エッジ成分情報取得処理について説明する。
周波数帯域Ｃnの画像信号成分から、予め設定された閾値α（負の信号値に対しては-α）を超える信号値を持つ成分が、エッジ成分として抽出される（ステップＳ１）。即ち、エッジ成分は、周波数帯域Ｃnの画像信号成分において、予め設定された閾値±αを超えた信号値をもつ成分である。

次いで、抽出されたエッジ成分に基づきエッジ変局点が決定される（ステップＳ２）。エッジ変局点とは、エッジ成分の正負の変わり目となる信号値０付近の点であり、例えば、ステップＳ１で抽出された正負のそれぞれのエッジ成分を数画素分太線化し、重なった部分で且つ正負のエッジでない部分が変局点として決定される。

そして、ステップＳ１及びＳ２で取得されたエッジ成分の画素位置、エッジ成分の信号値の符号及び変局点の画素位置の情報がエッジ成分情報としてＲＡＭに格納され（ステップＳ３）、本処理は終了する。図３（ｃ）に、エッジ成分及び変局点を示す。

上記エッジ成分情報取得処理が終了すると、上記処理により取得されたエッジ成分情報に基づいて、当該周波数帯域Ｃn及び他の周波数帯域の少なくとも一つの画像信号成分の強調処理が行われる。

周波数帯域Ｃnの画像信号成分についての強調処理は、上述したエッジ成分情報取得処理で取得されたエッジ成分情報に基づいて、エッジ成分及び変局点に位置する画素の信号値が予め設定された強調度で強調され、強調後、周辺画素の平均値をみて信号値を補正する強調度スムージング処理が行われる。変局点においては、強調度スムージング処理においても強調度を下げることは行われない。変局点は、エッジの正負の変わり目となる点であり、エッジの基準となる点であるので、強調度を下げることなく予め設定された強調度で強調される。なお、ここでは強調度を予め設定されたものとしたが、変局点付近の強調度を他に比べて大きくするようにしても良い。

周波数帯域Ｃn以外の周波数帯域の画像信号成分については、周波数帯域Ｃnを基準として、図５に示す強調処理Ａにより強調処理が行われる。

（強調処理Ａ）
図５に、強調処理部１３において実行される強調処理Ａを示す。図５においては、周波数帯域Ｃnより１レベル高周波帯域の周波数帯域Ｃn-1の画像信号成分を強調する場合を例にとり説明する。

まず、周波数帯域Ｃn-1の画像信号成分から注目画素が選択される（ステップＳ１１）。次いで、上述のエッジ成分情報取得処理で取得されたエッジ成分情報に基づいて、周波数帯域Ｃnの画像信号成分において当該注目画素に対応する画素位置の画素（画像において当該注目画素と同一の領域を表す画素）がエッジ成分であるか否が判断され、エッジ成分である場合は（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、周波数帯域Ｃn-１の当該注目画素の画像信号が予め設定された強調度で強調され（ステップＳ１４）、処理はステップＳ１５に移行する。周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素がエッジ成分ではないと判断された場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素が変局点であるか否かが判断され、変局点であると判断された場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、周波数帯域Ｃn-１の当該注目画素の画像信号が予め設定された強調度で強調され（ステップＳ１４）、処理はステップＳ１５へ移行する。周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素がエッジ成分でも変局点でもないと判断された場合は（ステップＳ１３；ＮＯ）、信号の強調は行わず、処理はステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５において、周波数帯域Ｃn-１の全ての画素について上記Ｓ１２〜Ｓ１４の処理が終了したか否かが判断され、終了していない場合は（ステップＳ１５；ＮＯ）、次の注目画素が選択され（ステップＳ１６）、処理はステップＳ１２に戻る。全ての画素について上記ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理が終了すると（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、周辺画素の平均値をみて信号値を補正する強調度スムージング処理が行われ（ステップＳ１７）、本処理は終了する。

ここで、ステップＳ１４において予め設定された強調度で強調した場合であっても、強調度スムージング処理を施すと結果的に設定された強調度より低い強調度で強調される画素があるが、周波数帯域Ｃnの変局点に対応する画素については、強調度スムージング処理により強調度を下げることは行われない。即ち、周波数帯域Ｃn-１において、周波数帯域Ｃnの変局点に対応する画素位置の画素は、最高の強調度で強調される。周波数帯域Ｃnの画像信号成分における変局点の画素位置は他の周波数帯域の画像信号成分の対応する画素位置においてはほぼエッジ成分となるため、変局点に対応する画素位置付近の画素の強調度を高くしておくことで、輪郭等の必要な信号成分を効果的に強調することが可能となる。なお、ここではステップＳ１４における強調度を予め設定されたものとしたが、変局点付近の強調度を他に比べて大きくするようにしても良い。

図５においては、周波数帯域Ｃnより１レベル高周波帯域の周波数帯域Ｃn-１の画像信号成分を強調する場合を例にとり説明したが、他の周波数帯域についても、同様の処理により、強調を行うことができる。

図６は、上述の強調処理Ａにおいて、周波数帯域Ｃnを基準として、周波数帯域Ｃn-１、周波数帯域Ｃn+１に強調処理を施した際に、各周波数帯域において強調される強調領域（点で図示）を示す模式図である。図６に示すように、周波数帯域Ｃn-１、周波数帯域Ｃn+１においては、周波数帯域Ｃnにおけるエッジ成分及び変局点のそれぞれに対応する画素位置の画素が強調されている。

図３に示すように、高周波数帯の画像信号成分では低周波数帯の画像信号成分より正負のエッジの間隔がシャープになる。そのため、高周波数帯域の画像信号成分に強調処理を施す際、低周波数帯域の画像信号成分のエッジ成分に対応する画素位置の画素に強調を施すと、強調すべきエッジ成分の信号値が強調されない場合がある。そこで、強調処理Ａにより、正負のエッジの変わり目である変局点を求め、変局点に対応する画素位置の画素及びエッジ成分に対応する画素位置の画素を強調することにより、簡易な方法で、輪郭等の必要な信号成分を確実に強調することが可能となる。

なお、強調処理部１３における強調処理としては、以下に説明する強調処理Ｂ、強調処理Ｃ又は強調処理Ｄを適用してもよい。以下、強調処理Ｂ、強調処理Ｃ、強調処理Ｄについてそれぞれ説明する。

（強調処理Ｂ）
図７に、強調処理部１３において実行される強調処理Ｂを示す。図７においては、周波数帯域Ｃnより１レベル高周波帯域の周波数帯域Ｃn-１の画像信号成分を強調する場合を例にとり説明する。

まず、周波数帯域Ｃn-１の画像信号成分から注目画素が選択される（ステップＳ２１）。次いで、上述のエッジ成分情報取得処理で取得されたエッジ成分情報に基づいて、周波数帯域Ｃnの画像信号成分において当該注目画素に対応する画素位置の画素（画像において当該注目画素と同一の領域を表す画素）がエッジ成分であるか否が判断され、エッジ成分である場合は（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、周波数帯域Ｃnの画像信号成分における当該注目画素に対応する画素位置の画素に最も近接している変局点Ｐから、その変局点Ｐを変わり目とする、当該注目画素と正負の符号を同じくするエッジ成分の末端の画素までの画素数Ｌnと、周波数帯域Ｃn-１における変局点Ｐに対応する画素位置の画素から注目画素までの画素数Ｌとの比較が行われ、画素数Ｌが画素数Ｌn以下である場合は（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、周波数帯域Ｃn-１における当該注目画素の画像信号が予め設定された強調度で強調され（ステップＳ２５）、処理はステップＳ２６に移行する。ステップＳ２３において、画素数Ｌが画素数Ｌn以下ではない場合は（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、信号の強調は行われず、処理はステップＳ２６に移行する。

周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素がエッジ成分ではないと判断された場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素の画素位置に対応する画素が変局点であるか否かが判断され、変局点であると判断された場合（ステップ２４；ＹＥＳ）、周波数帯域Ｃn-１の当該注目画素の画像信号が予め設定された強調度で強調され（ステップＳ２５）、処理はステップＳ２６へ移行する。周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素がエッジ成分でも変局点でもないと判断された場合は（ステップＳ２４；ＮＯ）、信号の強調は行わず、処理はステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６において、周波数帯域Ｃn-１の全ての画素について上記Ｓ２２〜Ｓ２５の処理が終了したか否かが判断され、終了していない場合は（ステップＳ２６；ＮＯ）、次の注目画素が選択され（ステップＳ２７）、処理はステップＳ２２に戻る。全ての画素について上記ステップＳ２２〜Ｓ２５の処理が終了すると（ステップＳ２６；ＹＥＳ）、周辺画素の平均値をみて信号値を補正する強調度スムージング処理が行われ（ステップＳ２８）、本処理は終了する。

ここで、ステップＳ２５において予め設定された強調度で強調した場合であっても、強調度スムージング処理を施すと結果的に設定された強調度より低い強調度で強調される画素があるが、周波数帯域Ｃnの変局点に対応する画素位置の画素については、強調度スムージング処理により強調度を下げることは行われない。即ち、周波数帯域Ｃn-１の画像信号成分において、周波数帯域Ｃnの変局点に対応する画素位置の画素は、最高の強調度で強調される。周波数帯域Ｃnの画像信号成分における変局点の画素位置は他の周波数帯域の画像信号成分の対応する画素位置においてはほぼエッジ成分となるため、変局点に対応する画素位置付近の画素の強調度を高くしておくことで、輪郭等の必要な信号成分を効果的に強調することが可能となる。なお、ここではステップＳ２５における強調度を予め設定されたものとしたが、変局点付近の画素位置の強調度を他に比べて大きくするようにしても良い。

図７においては、周波数帯域Ｃnより１レベル高周波帯域の周波数帯域Ｃn-１の画像信号成分を強調する場合を例にとり説明したが、他の周波数帯域の画像信号成分についても、同様の処理により、強調を行うことができる。

図８は、上述の強調処理Ｂにおいて、周波数帯域Ｃnを基準として周波数帯域Ｃn-１の画像信号成分に強調処理を施した際に強調される強調領域（点で図示）を模式的に示す図である。図８に示すように、周波数帯域Ｃn-１において、周波数帯域Ｃnの変局点Ｐに対応する画素位置の画素を基準として強調される画素数Ｌn-1は、周波数帯域Ｃnにおける変局点Ｐを基準として強調される画素数Ｌnと一致しており、強調される範囲（長さ）としては、周波数帯域Ｃnの１／２の長さ範囲が強調されている。このように、強調処理Ｂにおいては、強調対象の各周波数帯域において、変局点を基準として一定画素数を強調するので、高周波数帯の画像と低周波数帯の画像とのエッジの間隔（長さ）の相違を考慮して、輪郭等の必要な信号成分であるエッジ成分及び変局点のみをより精度良く強調することが可能となり、よりノイズの少ない、より自然な強調処理を行うことが可能となる。

（強調処理Ｃ）
図９に、強調処理部１３において実行される強調処理Ｃを示す。図９においては、周波数帯域Ｃnより１レベル高周波帯域の周波数帯域Ｃn-１の画像信号成分を強調する場合を例にとり説明する。

まず、周波数帯域Ｃnの画像信号成分から注目画素が選択される（ステップＳ３１）。次いで、上述のエッジ成分情報取得処理で取得されたエッジ成分情報に基づいて、周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素（画像において当該注目画素と同一の領域を表す画素）がエッジ成分であるか否が判断され、エッジ成分である場合は（ステップＳ３２；ＹＥＳ）、当該注目画素及び周波数帯域Ｃnの対応する画素位置の画素の信号値の符号が一致しているか否かが判断され、一致している場合には（ステップＳ３３；ＹＥＳ）、周波数帯域Ｃn-１の注目画素の画像信号が予め設定された強調度で強調され（ステップＳ３５）、処理はステップＳ３６に移行する。ステップＳ３３において、信号値の符号が一致しないと判断された場合は（ステップＳ３３；ＮＯ）、信号の強調は行われず、処理はステップＳ３６に移行する。

一方、周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素がエッジ成分ではないと判断された場合（ステップＳ３２；ＮＯ）、周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素が変局点であるか否かが判断され、変局点であると判断された場合（ステップ３４；ＹＥＳ）、周波数帯域Ｃn-１の当該注目画素の画像信号が予め設定された強調度で強調され（ステップＳ３５）、処理はステップＳ３６へ移行する。周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素がエッジ成分でも変局点でもないと判断された場合は（ステップＳ３４；ＮＯ）、信号の強調は行わず、処理はステップＳ３６に移行する。

ステップＳ３６において、周波数帯域Ｃn-１の全ての画素について上記Ｓ３２〜Ｓ３５の処理が終了したか否かが判断され、終了していない場合は（ステップＳ３６；ＮＯ）、次の注目画素が選択され（ステップＳ３７）、処理はステップＳ３２に戻る。全ての画素について上記ステップＳ３２〜Ｓ３５の処理が終了すると（ステップＳ３６；ＹＥＳ）、周辺画素の平均値をみて信号値を補正する強調度スムージング処理が行われ（ステップＳ３８）、本処理は終了する。

ここで、ステップＳ３５において予め設定された強調度で強調した場合であっても、強調度スムージング処理を施すと結果的に設定された強調度より低い強調度で強調される画素があるが、周波数帯域Ｃnの変局点に対応する画素位置の画素については、強調度スムージング処理により強調度を下げることは行われない。即ち、周波数帯域Ｃn-１の画像信号成分において、周波数帯域Ｃnの変局点に対応する画素位置の画素は、最高の強調度で強調される。周波数帯域Ｃnの画像信号成分における変局点の画素位置は他の周波数帯域の画像信号成分の対応する画素位置においてはほぼエッジ成分となるため、変局点に対応する画素位置付近の画素の強調度を高くしておくことで、輪郭等の必要な信号成分を効果的に強調することが可能となる。なお、ここではステップＳ３５における強調度を予め設定されたものとしたが、変局点付近の画素位置の強調度を他に比べて大きくするようにしても良い。

図１０は、上述の強調処理Ｃにおいて、周波数帯域Ｃnを基準として周波数帯域Ｃn-１の画像信号成分に強調処理を施した際に強調される強調領域（点で図示）を模式的に示す図である。図１０に示すように、周波数帯域Ｃn-１において、周波数帯域Ｃnの変局点Ｐに対応する画素位置の画素、及び、周波数帯域Ｃnにおけるエッジ成分に対応する画素位置の画素のうち周波数帯域Ｃnと信号値の正負の符号が一致している画素が強調されている。

原画像に含まれる被写体の輪郭等のエッジ成分の信号値については、多重解像度分解処理で分解された各周波数帯域の画像信号成分において対応する同一の領域を表す画素の信号値の符号が一致する。そこで、各周波数帯域において、周波数帯域Ｃnの変局点Ｐに対応する画素位置の画素、及び、周波数帯域Ｃnにおけるエッジ成分に対応する画素位置の画素のうち周波数帯域Ｃnと信号値の正負の符号が一致している画素を強調することにより、輪郭等の必要な信号成分であるエッジ成分及び変局点のみをより精度良く強調することが可能となり、よりノイズの少ない、より自然な強調処理を行うことが可能となる。

（強調処理Ｄ）
図１１に、強調処理部１３において実行される強調処理Ｄを示す。図１１においては、周波数帯域Ｃnより２レベル高周波帯域の周波数帯域Ｃn-2を強調する場合を例にとり説明する。

まず、周波数帯域Ｃn-2の画像信号成分から注目画素が選択される（ステップＳ４１）。次いで、上述のエッジ成分情報取得処理で取得されたエッジ成分情報に基づいて、周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素（画像において当該注目画素と同一の領域を表す画素）がエッジ成分であるか否が判断され、エッジ成分である場合は（ステップＳ４２；ＹＥＳ）、当該注目画素、周波数帯域Ｃn−1において当該注目画素に対応する画素位置の画素、及び周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素の信号値の符号が全て一致しているか否かが判断され、一致している場合には（ステップＳ４３；ＹＥＳ）、周波数帯域Ｃn-2の注目画素の信号が予め設定された強調度で強調され（ステップＳ４５）、処理はステップＳ４６に移行する。ステップＳ４３において、信号値の符号が一致しないと判断された場合は（ステップＳ４３；ＮＯ）、信号の強調は行われず、処理はステップＳ４６に移行する。

一方、周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素位置の画素がエッジ成分ではないと判断された場合（ステップＳ４２；ＮＯ）、周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素が変局点であるか否かが判断され、変局点であると判断された場合（ステップ４４；ＹＥＳ）、周波数帯域Ｃn-2の当該注目画素の信号が予め設定された強調度で強調され（ステップＳ４５）、処理はステップＳ４６へ移行する。周波数帯域Ｃnにおいて当該注目画素に対応する画素がエッジ成分でも変局点でもないと判断された場合は（ステップＳ４４；ＮＯ）、信号の強調は行わず、処理はステップＳ４６に移行する。

ステップＳ４６において、周波数帯域Ｃn-１の全ての画素について上記Ｓ４２〜Ｓ４５の処理が終了したか否かが判断され、終了していない場合は（ステップＳ４６；ＮＯ）、次の注目画素が選択され（ステップＳ４７）、処理はステップＳ４２に戻る。全ての画素について上記ステップＳ４２〜Ｓ４５の処理が終了すると（ステップＳ４６；ＹＥＳ）、周辺画素の平均値をみて信号値を補正する強調度スムージング処理が行われ（ステップＳ４８）、本処理は終了する。

ここで、ステップＳ４５において予め設定された強調度で強調した場合であっても、強調度スムージング処理を施すと結果的に設定された強調度より低い強調度で強調される画素があるが、周波数帯域Ｃnの変局点に対応する画素については、強調度スムージング処理により強調度を下げることは行われない。即ち、周波数帯域Ｃn-2の画像信号成分において、周波数帯域Ｃnの変局点に対応する画素位置の画素は、最高の強調度で強調される。周波数帯域Ｃnの画像信号成分における変局点の画素位置は他の周波数帯域の画像信号成分の対応する画素位置においてはほぼエッジ成分となるため、変局点に対応する画素位置付近の画素の強調度を高くしておくことで、輪郭等の必要な信号成分を効果的に強調することが可能となる。なお、ここではステップＳ４５における強調度を予め設定されたものとしたが、変局点付近の画素位置の強調度を他に比べて大きくするようにしても良い。

図１１においては、周波数帯域Ｃnより２レベル高周波帯域の周波数帯域Ｃn-2の画像信号成分を強調する場合を例にとり説明したが、他の周波数帯域の画像信号成分についても同様の処理により強調処理を施すことができる。即ち、強調対象の周波数帯域と周波数帯域Ｃnの間に位置する複数の周波数帯域の画像信号成分において、周波数帯域Ｃnの画像信号成分におけるエッジ成分に対応する画素位置の画素の各信号値の符号を調べ、全ての信号値の符号が一致した画素及び変局点に対応する画素位置の画素のみを強調すればよい。

図１２は、上述の強調処理Ｄにおいて、周波数帯域Ｃnを基準として周波数帯域Ｃn-2の画像信号成分に強調処理を施した際に強調される強調領域（点で図示）を模式的に示す図である。図１２に示すように、周波数帯域Ｃn-2において、変局点Ｐに対応する画素位置の画素、及び、周波数帯域Ｃnにおけるエッジ成分に対応する画素位置の画素のうち周波数帯域Ｃn及び周波数帯域Ｃn-1と信号値の正負の符号が一致している画素が強調されている。

このように、強調対象の周波数帯域Ｃn-2の画像信号成分において、周波数帯域Ｃnの変局点Ｐに対応する画素位置の画素、及び、周波数帯域Ｃnにおけるエッジ成分に対応する画素位置の画素のうち周波数帯域Ｃn、周波数帯域Ｃn-1と信号値の正負の符号が一致している画素を強調することにより、輪郭等の必要な信号成分であるエッジ成分及び変局点のみをより精度良く強調することが可能となり、よりノイズの少ない、より自然な強調処理を行うことが可能となる。

以上のように、強調処理部１３で強調処理された各周波数帯域の画像信号成分は、復元処理部１４において逆変換される。

〔復元処理〕
図１３は、多重解像度分解処理され、強調処理された複数の周波数帯域の画像信号成分、即ち、強調処理された複数の細部画像を逆変換する復元処理部１４の構成の一例を示すブロック図である。なお、本実施の形態例においては、ラプラシアンピラミッド法により複数の細部画像から逆変換（復元）するものとする。このラプラシアンピラミッド法によれば迅速な処理が可能となるが、他の手法を用いることも可能である。

まず、残留画像ｇLが補間手段１４１Lによって各画素の間が補間されて４倍の大きさの画像ｇL′とされる。つぎに、加算器１４２Lで、補間された画像ｇL′と、最も低解像度の細部画像ｂL-1とが対応する画素同士で加算され、加算画像ｇL′＋ｂL-1が得られる。

ついで、この加算画像ｇL′＋ｂL-1が、補間手段１４１L-1によって各画素の間が補間されてさらに４倍の大きさの画像ｂL-1′とされる。つぎに、加算器１４２L-1で、補間された画像ｂL-1′と、１段高解像度の細部画像ｂL-2とが対応する画素同士で加算され、加算画像ｂL-1′＋ｂL-2が得られる。

以上の処理を繰り返し、強調処理された細部画像を含めて、周波数帯域ｂ0の最高解像度の細部画像までを加算し、強調画像信号Ｓ′を得る。

〔画像出力処理〕
以上のように、多重解像度分解処理，強調処理，復元処理して得た強調画像信号Ｓ′について、画像出力部１５において可視像として印刷あるいは表示の出力がなされる。また、各種ディスク装置にディジタルデータとして記憶される。

以上説明した一連の処理により、画像信号を多重解像度分解処理して複数の周波数帯域の画像信号成分を生成した後に、基準となる一の周波数帯域Ｃnのエッジ成分に関する情報に基づいて、周波数帯域Ｃn及び／又は他の周波数帯域の画像信号成分における強調領域を決定して強調を行い、復元処理で画像信号を再生することで、強調対象となる周波数帯域において、簡易な方法で輪郭等の必要な信号成分のみを確実に強調することが可能となる。

なお、以上の実施の形態例においては、ラプラシアンピラミッド法を用いて多重解像度空間への変換と多重解像度空間からの逆変換を行うようにしていた。この変換と逆変換とを、ウェーブレット変換により行うことで、任意の方向（縦方向，横方向，斜め方向）についての強調処理を行うことが可能になる。

また、以上の実施の形態例の画像処理方法および画像処理装置は、放射線画像、ＭＲＩによる画像、ＣＴによる画像、その他の各種画像において強調処理を行うに適している。

その他、画像処理装置１０を構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

本発明に係る画像処理装置１０の機能的構成を示すブロック図である。図１の多重解像度分解処理部１２の構成例を示す図である。（ａ）は、原画像の画像信号を示す図であり、（ｂ）は（ａ）を多重解像度分解処理した結果得られる複数の周波数帯域の画像信号成分のうちの一の周波数帯域の画像信号成分を示す図であり、（ｃ）は（ｂ）よりも１レベル低周波数帯域の画像信号成分を示す図である。強調処理部１３において実行されるエッジ成分情報取得処理を示すフローチャートである。強調処理部１３において実行される強調処理Ａを示すフローチャートである。強調処理Ａにおいて、周波数帯域Ｃnを基準として、周波数帯域Ｃn-１、周波数帯域Ｃn+１に強調処理を施した際に、各周波数帯域において強調される強調領域を模式的に示す図である。強調処理部１３において実行される強調処理Ｂを示すフローチャートである。強調処理Ｂにおいて、周波数帯域Ｃnを基準として周波数帯域Ｃn-１の画像信号成分に強調処理を施した際に強調される強調領域を模式的に示す図である。強調処理部１３において実行される強調処理Ｃを示すフローチャートである。強調処理Ｃにおいて、周波数帯域Ｃnを基準として周波数帯域Ｃn-１の画像信号成分に強調処理を施した際に強調される強調領域を模式的に示す図である。強調処理部１３において実行される強調処理Ｄを示すフローチャートである。上述の強調処理Ｄにおいて、周波数帯域Ｃnを基準としてＣn-2の画像信号成分に強調処理を施した際に強調される強調領域を模式的に示す図である。図１の復元処理部１４の構成例を示す図である。

符号の説明

１０画像処理装置
１１画像入力部
１２多重解像度分解処理部
１３強調処理部
１４復元処理部
１５画像出力部

Claims

入力画像を多重解像度変換して互いに異なる複数の周波数帯域の画像信号成分を取得し、前記取得された複数の周波数帯域の画像信号成分のうち少なくとも一つの画像信号成分に強調処理を施し、当該強調処理が施された周波数帯域及び他の周波数帯域の画像信号成分を逆変換することにより強調画像を得る画像処理方法において、
前記多重解像度変換により取得された少なくとも一つの基準となる周波数帯域の画像信号成分からエッジ成分に関する情報を取得し、前記取得されたエッジ成分に関する情報に基づいて、前記複数の周波数帯域の画像信号成分のうち少なくとも一つに対して強調処理を施すことを特徴とする画像処理方法。
前記エッジ成分に関する情報は、予め設定された閾値を超える信号値をもつエッジ成分の画素位置、前記エッジ成分の信号値の符号、又は前記エッジ成分の変局点の画素位置を示す情報のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
前記強調処理の対象となる周波数帯域の画像信号成分における前記変局点の画素位置に対応する画素位置付近に存在する信号値の強調度を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の画像処理方法。
前記強調処理の対象となる周波数帯域の画像信号成分において強調する領域を、その周波数帯域に関わらず、前記変局点の画素位置に対応する画素位置を基準として一定画素数とすることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像処理方法。
複数の前記周波数帯域において、前記基準となる周波数帯域の画像信号成分におけるエッジ成分に対応する領域の各信号値の符号を調べ、前記複数の周波数帯域における全ての信号値の符号が一致した場合に強調を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像処理方法。
前記多重解像度変換及び前記逆変換は、ラプラシアンピラミッド法を用いることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の画像処理方法。
前記多重解像度変換及び前記逆変換は、ウェーブレット変換を用いることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の画像処理方法。