JP2016224837A - Information processing device and filter generation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To implement high resolution processing of information obtained from objects.SOLUTION: An information processing device 1 comprises: first computation means 10 that subjects a frequency conversion of an imaging picture which is information that can be represented by a convolution integration of a blur function f(x) set based on a measurement and an original picture of a subject and is obtained from the subject on a memory, and obtains a spectrum F(ω) of the imaging picture; second computation means 20 that implements processing of inverting a code of the spectrum F(ω) of the imaging picture in a preliminarily selected frequency section in comparison of the blur function f(x) with an ideal function I(x); and third computation means 30 that calculates information in a real space restored by subjecting a spectrum F(ω) of the imaging picture having the processing implemented to an inverse frequency conversion as the original picture.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、情報処理装置及びフィルタ生成装置に係り、特に、撮影画像から原画像を復元する処理を行う情報処理装置及びフィルタ生成装置に関する。   The present invention relates to an information processing apparatus and a filter generation apparatus, and more particularly to an information processing apparatus and a filter generation apparatus that perform processing for restoring an original image from a captured image.

例えば医療用X線撮影系で得られる画像の解像度(resolution)は、撮影系のmodulation transfer function(MTF)のカットオフ周波数から求められる。MTFを向上させる方策として、例えば、被写体を透過したX線を検出して記録する記録媒体であるX画像検出器の画素サイズをできるだけ小さくすることが挙げられる。ただし、画素サイズが小さな画像検出器は高価である。また、画像検出器の画素サイズを小さくすると、受光感度が低下してしまうため、被曝線量の問題から医療用のX線撮影に用いるには、小さくするにも限度がある。   For example, the resolution of an image obtained by a medical X-ray imaging system is obtained from a cutoff frequency of a modulation transfer function (MTF) of the imaging system. As a measure for improving the MTF, for example, the pixel size of an X image detector, which is a recording medium for detecting and recording X-rays transmitted through a subject, can be reduced as much as possible. However, an image detector with a small pixel size is expensive. Further, if the pixel size of the image detector is reduced, the light receiving sensitivity is lowered. Therefore, there is a limit to reducing the pixel size for use in medical X-ray imaging due to the problem of exposure dose.

また、MTFを向上させる他の方法としては、X線管の焦点サイズを可能な限り小さくすることが挙げられる。ただし、例えば医療用レントゲン装置においては、固定陽極X線管では、0.2mm×0.2mmの焦点サイズが今日の技術的な限界であるとされている。また、X線管の焦点サイズを小さくすると、X線管に大電流が流せなくなって照射線量が減少してしまうため、小さくするにも限度がある。   Another method for improving the MTF is to make the focal spot size of the X-ray tube as small as possible. However, in a medical X-ray apparatus, for example, a focal size of 0.2 mm × 0.2 mm is regarded as a technical limit of today for a fixed anode X-ray tube. In addition, if the focal spot size of the X-ray tube is reduced, a large current cannot flow through the X-ray tube and the irradiation dose is reduced.

さらに、MTFを向上させる他の方法としては、被写体の拡大率を可能な限り1.0に近づけることが挙げられる。被写体の拡大率は、焦点から画像検出器までの距離と、焦点から被写体までの距離と、の比から求められる。被写体と画像検出器とが離間していると、その距離に相当して焦点の半影にあたるボケ成分が発生する。このボケ成分は、被写体の拡大率に依存する。特に、被写体と記録媒体とを密着できない撮影系、例えば、X線CT(Computed Tomography)等では、焦点サイズを小さくしたとしても、その焦点の半影サイズ(以下、ボケサイズと呼ぶ)が大きくなるので、分解能が落ちてしまう。   Furthermore, as another method for improving the MTF, the enlargement ratio of the subject can be as close to 1.0 as possible. The enlargement ratio of the subject is obtained from the ratio of the distance from the focus to the image detector and the distance from the focus to the subject. When the subject and the image detector are separated from each other, a blur component corresponding to a penumbra of the focal point is generated corresponding to the distance. This blur component depends on the enlargement ratio of the subject. In particular, in an imaging system in which the subject and the recording medium cannot be brought into close contact with each other, for example, X-ray CT (Computed Tomography), the penumbra size (hereinafter referred to as blur size) of the focus is increased even if the focus size is reduced. As a result, the resolution drops.

なお、従来、被写体を撮影することで得られたボケのある画像(劣化画像)にフーリエ変換等を用いて周波数領域でボケを除去して画像を復元する方法が知られている(例えば特許文献1及び特許文献2参照)。   Conventionally, there has been known a method of restoring an image by removing blur in the frequency domain using Fourier transform or the like on a blurred image (degraded image) obtained by photographing a subject (for example, Patent Documents). 1 and Patent Document 2).

特開2013−162369号公報JP 2013-162369 A 特許第4799428号公報Japanese Patent No. 4799428

例えば医療用X線撮影系では、目に見える形で写し出される出力画像の解像度は、記録媒体の画素サイズと、焦点が投影される記録媒体上でのボケサイズとに依存して決定される。そして、被写体を撮影することで記録媒体上に記録される被写体の2次元情報(画像)は、X線管の焦点によるボケサイズが記録媒体の画素サイズよりも大きいと、出力画像は焦点に起因した劣化画像になってしまう。従来技術では、劣化画像から、被写体の2次元情報を記録する記録媒体のナイキスト周波数で決定される解像力までの高解像度の画像を復元することはできなかった。   For example, in a medical X-ray imaging system, the resolution of an output image that is projected in a visible form is determined depending on the pixel size of the recording medium and the blur size on the recording medium on which the focus is projected. Then, in the two-dimensional information (image) of the subject recorded on the recording medium by photographing the subject, when the blur size due to the focus of the X-ray tube is larger than the pixel size of the recording medium, the output image is caused by the focus. It becomes a deteriorated image. In the prior art, it is impossible to restore a high-resolution image from a degraded image to a resolution determined by the Nyquist frequency of a recording medium that records two-dimensional information of a subject.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、対象から得られた情報を高解像化処理する情報処理装置及びフィルタ生成装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an information processing apparatus and a filter generation apparatus that perform high resolution processing on information obtained from a target.

前記課題を解決するために、本発明に係る情報処理装置は、測定に基づいて設定した1次元又は2次元のインパルスレスポンスと対象の原情報との畳込積分で表すことができる情報であって前記対象から得られた対象記録情報をメモリ上で周波数変換して前記対象記録情報のスペクトルを求める第1演算手段と、前記インパルスレスポンスと理想関数とを対比して予め選択された周波数区間において、前記対象記録情報のスペクトルの符号を反転する処理を施す第2演算手段と、前記処理が施された前記対象記録情報のスペクトルを逆周波数変換することで復元された実空間における情報を前記原情報として算出する第3演算手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the information processing apparatus according to the present invention is information that can be expressed by a convolution integral of a one-dimensional or two-dimensional impulse response set based on measurement and target original information. In a frequency section selected in advance by comparing the impulse response and the ideal function, the first calculation means for obtaining the spectrum of the target recording information by converting the frequency of the target recording information obtained from the target on the memory, Second calculation means for performing a process of inverting the sign of the spectrum of the target record information, and information in the real space restored by performing inverse frequency conversion on the spectrum of the target record information subjected to the process. 3rd calculating means to calculate as, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明に係る情報処理装置は、前記インパルスレスポンスは、X線撮影系の焦点のボケ、レンズの収差に起因したボケ又は通信系の波形なまりのいずれかを表したボケ関数であることが好ましい。   In the information processing apparatus according to the present invention, the impulse response may be a blur function that represents one of a focus blur of an X-ray imaging system, a blur caused by lens aberration, or a waveform rounding of a communication system. preferable.

かかる構成によれば、情報処理装置は、第1演算手段によって、実空間における情報を周波数空間における情報に変換し、この周波数空間における情報に対して第2演算手段によって所定処理を施し、さらに、周波数空間における情報を第3演算手段によって実空間における情報に変換する。ここで、第2演算手段は、対象記録情報のスペクトルにおいて予め選択された周波数区間において対象記録情報のスペクトルの符号を反転する処理を行う。なお、第2演算手段によって対象記録情報のスペクトルの符号を反転する周波数区間は、インパルスレスポンスと理想関数とを対比して予め選択されている。例えばX線撮影系において記録媒体上に投影された焦点のボケを打ち消すように定める場合、そのボケ関数(インパルスレスポンス)と理想関数とを周波数変換(例えばフーリエ変換)した関数を対比する。この場合、フーリエ変換された後のボケ関数のcos成分及びsin成分において、フーリエ変換された後の理想関数のcos成分及びsin成分と位相の異なる周波数区間をそれぞれ符号反転する演算処理を行うことで、周波数空間においてボケ関数を表す波形の零点となる位置を求める。そして、この零点となる位置から、対象記録情報のスペクトルの符号を反転する周波数区間を選択することができる。
そして、第2演算手段が上記反転処理を行うので、対象記録情報のスペクトルを表す波形は、零点となる位置が延長されて、カットオフ周波数を高周波側にシフトしたかのような形状になる。そして、第3演算手段は、この反転処理が施された対象記録情報のスペクトルを逆周波数変換することで得られる情報を原情報として算出する。この算出された原情報は、カットオフ周波数の上昇分だけ対象記録情報よりも高解像化されることになる。
このように構成することで、情報処理装置は、対象記録情報から、対象の情報を記録する記録媒体のナイキスト周波数で決定される解像力の高解像度の原情報を復元することが可能となる。
According to such a configuration, the information processing apparatus converts the information in the real space into the information in the frequency space by the first calculation means, performs the predetermined process on the information in the frequency space by the second calculation means, Information in the frequency space is converted into information in the real space by the third computing means. Here, the second calculation means performs a process of inverting the sign of the spectrum of the target recording information in a frequency section selected in advance in the spectrum of the target recording information. The frequency interval in which the sign of the spectrum of the target recording information is inverted by the second calculation means is selected in advance by comparing the impulse response with the ideal function. For example, when it is determined to cancel out of focus blur projected on a recording medium in an X-ray imaging system, a function obtained by frequency conversion (for example, Fourier transform) of the blur function (impulse response) and the ideal function is compared. In this case, in the cos component and the sin component of the blur function after the Fourier transform, an arithmetic process is performed to invert the sign of the frequency sections having phases different from those of the cos component and the sin component of the ideal function after the Fourier transform. Then, the position that is the zero point of the waveform representing the blur function in the frequency space is obtained. A frequency section in which the sign of the spectrum of the target recording information is inverted can be selected from the position that becomes the zero point.
Since the second calculation means performs the inversion process, the waveform representing the spectrum of the target recording information has a shape as if the position of the zero point is extended and the cutoff frequency is shifted to the high frequency side. And a 3rd calculating means calculates the information obtained by carrying out reverse frequency conversion of the spectrum of the object recording information to which this inversion process was performed as original information. The calculated original information is higher in resolution than the target recording information by the increase in the cutoff frequency.
With this configuration, the information processing apparatus can restore the high-resolution original information with high resolution determined by the Nyquist frequency of the recording medium that records the target information from the target recording information.

また、本発明に係る情報処理装置は、前記第1演算手段が、前記ボケ関数を、メモリ上で周波数変換することで第1関数を算出する第1関数算出手段と、デルタ関数又はデルタ関数に近似して予め設定された前記理想関数をメモリ上で周波数変換することで第2関数を算出する第2関数算出手段と、を備え、前記第2演算手段が、前記第1関数において前記第2関数の符号と異なる周波数区間を選択し、前記選択した周波数区間において、前記第1関数の符号を反転することで前記第1関数の位相を前記第2関数の位相に合致させる処理を施す第1位相反転手段と、前記第1位相反転手段で選択した周波数区間において、前記対象記録情報のスペクトルの符号を反転する処理を施す第2位相反転手段と、所定の複数の周波数において、前記第2関数を、前記符号が反転された前記第1関数でそれぞれ除算した結果として利得補正係数を算出する利得補正係数算出手段と、前記符号が反転された前記対象記録情報のスペクトルに前記利得補正係数を乗算する乗算手段と、を備え、前記第3演算手段が、前記利得補正係数が乗算された前記対象記録情報のスペクトルを逆周波数変換することで、復元された実空間における情報を前記原情報として算出することが好ましい。   In the information processing apparatus according to the present invention, the first calculation means may include a first function calculation means for calculating the first function by frequency-converting the blur function on a memory, a delta function or a delta function. Second function calculating means for calculating a second function by frequency-converting the ideal function preset in advance on a memory, wherein the second computing means is configured to include the second function in the first function. A frequency section different from the sign of the function is selected, and in the selected frequency section, a process of making the phase of the first function coincide with the phase of the second function by inverting the sign of the first function A phase inversion unit; a second phase inversion unit that performs a process of inverting the sign of the spectrum of the target recording information in a frequency section selected by the first phase inversion unit; and a plurality of predetermined frequencies. A gain correction coefficient calculating means for calculating a gain correction coefficient as a result of dividing the function by the first function with the sign inverted; and the gain correction coefficient in the spectrum of the target recording information with the sign inverted. Multiplying means for multiplying, and the third computing means performs inverse frequency transform on the spectrum of the target recording information multiplied by the gain correction coefficient, thereby using the restored information in the real space as the original information. It is preferable to calculate.

かかる構成によれば、情報処理装置において、第1演算手段によって、ボケ関数及び理想関数を周波数変換して第1関数及び第2関数を算出する。そして、情報処理装置の第2演算手段は、第1位相反転手段によって、第1関数において第2関数の符号と異なる周波数区間を選択し、その選択した周波数区間において、第1関数の符号を反転する。そして、第2位相反転手段は、その選択された周波数区間において、対象記録情報のスペクトルの符号を反転する。これにより、対象記録情報のスペクトルを表す波形は、零点となる位置が、周波数空間において理想関数を表す波形が零点となる位置へと高周波側にシフトされる。そして、第2演算手段は、利得補正係数算出手段によって、第1関数と第2関数の位相を合致させた状態で所定周波数毎に、第2関数を第1関数で除算することで利得補正係数を算出する。この利得補正係数はボケ関数を表す波形の利得を補正して理想関数の波形に近付けるための係数である。したがって、情報処理装置は、乗算手段によって、対象記録情報のスペクトルに利得補正係数を乗算することで、対象記録情報のスペクトルを表す波形の形状を、周波数空間において理想関数を表す波形の形状に近付けることができる。そして、情報処理装置は、この周波数空間における情報を実空間における情報に変換することで原情報を算出する。この算出された原情報は、周波数空間において符号反転された対象記録情報を理想関数によって利得補正してボケを低減してから実空間に戻しているので、元にした対象記録情報よりも高解像化される。   According to such a configuration, in the information processing apparatus, the first function and the second function are calculated by frequency-converting the blur function and the ideal function by the first calculation unit. Then, the second computing means of the information processing apparatus selects a frequency section different from the sign of the second function in the first function by the first phase inverting means, and inverts the sign of the first function in the selected frequency section. To do. Then, the second phase inverting means inverts the sign of the spectrum of the target recording information in the selected frequency section. As a result, the waveform representing the spectrum of the target recording information is shifted from the position where the zero is located to the position where the waveform representing the ideal function is zero in the frequency space. Then, the second calculating means divides the second function by the first function for each predetermined frequency while the phases of the first function and the second function are matched with each other by the gain correction coefficient calculating means. Is calculated. This gain correction coefficient is a coefficient for correcting the gain of the waveform representing the blur function to approach the ideal function waveform. Therefore, the information processing apparatus multiplies the spectrum of the target recording information by the gain correction coefficient by the multiplying unit, thereby bringing the waveform shape representing the target recording information spectrum closer to the waveform shape representing the ideal function in the frequency space. be able to. The information processing apparatus calculates original information by converting information in the frequency space into information in the real space. This calculated original information has a higher resolution than the original target recording information because the target recording information whose sign has been inverted in the frequency space is gain-corrected by an ideal function to reduce blur and then returned to the real space. Imaged.

また、本発明に係る情報処理装置は、前記第1演算手段が、前記ボケ関数を、メモリ上で周波数変換することで第1関数を算出する第1関数算出手段と、デルタ関数又はデルタ関数に近似して予め設定された前記理想関数をメモリ上で周波数変換することで第2関数を算出する第2関数算出手段と、を備え、前記第2演算手段が、前記第1関数において前記第2関数の符号と異なる周波数区間を選択し、前記選択した周波数区間において、前記第1関数の符号を反転することで前記第1関数の位相を前記第2関数の位相に合致させる処理を施す第1位相反転手段と、前記第1位相反転手段で選択した周波数区間において、前記対象記録情報のスペクトルの符号を反転する処理を施す第2位相反転手段と、所定の複数の周波数において、前記第2関数を、前記符号が反転された前記第1関数でそれぞれ除算した結果として利得補正係数を算出する利得補正係数算出手段と、を備え、前記第3演算手段が、前記符号が反転された前記対象記録情報のスペクトルを逆周波数変換して実空間における情報を生成する情報生成手段と、前記利得補正係数を逆周波数変換する逆周波数変換手段と、前記逆周波数変換された利得補正係数を実空間において予め定められた大きさの数値フィルタに変換する数値変換手段と、前記生成された実空間における情報と前記数値フィルタとをコンボリューションして得られる情報を前記原情報として算出する畳込演算手段と、を備えることが好ましい。   In the information processing apparatus according to the present invention, the first calculation means may include a first function calculation means for calculating the first function by frequency-converting the blur function on a memory, a delta function or a delta function. Second function calculating means for calculating a second function by frequency-converting the ideal function preset in advance on a memory, wherein the second computing means is configured to include the second function in the first function. A frequency section different from the sign of the function is selected, and in the selected frequency section, a process of making the phase of the first function coincide with the phase of the second function by inverting the sign of the first function A phase inversion unit; a second phase inversion unit that performs a process of inverting the sign of the spectrum of the target recording information in a frequency section selected by the first phase inversion unit; and a plurality of predetermined frequencies. Gain correction coefficient calculation means for calculating a gain correction coefficient as a result of dividing the function by the first function with the sign inverted, and the third calculation means has the object with the sign inverted. Information generating means for generating a real space information by performing reverse frequency conversion of a spectrum of recorded information, reverse frequency converting means for performing reverse frequency conversion of the gain correction coefficient, and the gain correction coefficient subjected to the reverse frequency conversion in the real space Numerical conversion means for converting into a numerical filter of a predetermined size, and convolution operation means for calculating information obtained by convolving the information in the generated real space and the numerical filter as the original information; Are preferably provided.

かかる構成によれば、情報処理装置において、第1演算手段によって、ボケ関数及び理想関数を周波数変換して第1関数及び第2関数を算出する。そして、情報処理装置の第2演算手段は、第1位相反転手段によって、第1関数において第2関数の符号と異なる周波数区間を選択し、その選択した周波数区間において、第1関数の符号を反転する。そして、第2位相反転手段は、その選択された周波数区間において、対象記録情報のスペクトルの符号を反転する。これにより、対象記録情報のスペクトルを表す波形は、零点となる位置が、周波数空間において理想関数を表す波形が零点となる位置へと高周波側にシフトされる。そして、第2演算手段は、利得補正係数算出手段によって、第1関数と第2関数の位相を合致させた状態で所定周波数毎に、第2関数を第1関数で除算することで利得補正係数を算出する。そして、第3演算手段は、これら周波数空間における情報を実空間における情報に変換する。このとき、第3演算手段は、対象記録情報のスペクトルを逆周波数変換し、利得補正係数を逆周波数変換し、この逆周波数変換された利得補正係数を実空間において数値フィルタに変換する。そして、第3演算手段は、対象記録情報のスペクトルを逆周波数変換して生成された実空間における情報と数値フィルタとをコンボリューションすることで原情報を算出する。したがって、情報処理装置は、実空間における上記処理によって、等価的に周波数領域で、対象記録情報のスペクトルを表す波形の形状を、周波数空間において理想関数を表す波形の形状に近付ける処理をしたこととなる。したがって、算出された原情報は、周波数空間において符号反転された対象記録情報と、理想関数によって対象記録情報のボケを低減するための利得補正係数とを、実空間に戻してから掛け合わせているので、元にした対象記録情報よりも高解像化される。   According to such a configuration, in the information processing apparatus, the first function and the second function are calculated by frequency-converting the blur function and the ideal function by the first calculation unit. Then, the second computing means of the information processing apparatus selects a frequency section different from the sign of the second function in the first function by the first phase inverting means, and inverts the sign of the first function in the selected frequency section. To do. Then, the second phase inverting means inverts the sign of the spectrum of the target recording information in the selected frequency section. As a result, the waveform representing the spectrum of the target recording information is shifted from the position where the zero is located to the position where the waveform representing the ideal function is zero in the frequency space. Then, the second calculating means divides the second function by the first function for each predetermined frequency while the phases of the first function and the second function are matched with each other by the gain correction coefficient calculating means. Is calculated. And the 3rd calculating means converts the information in these frequency spaces into the information in real space. At this time, the third computing means performs inverse frequency conversion on the spectrum of the target recording information, performs inverse frequency conversion on the gain correction coefficient, and converts the gain correction coefficient subjected to the inverse frequency conversion into a numerical filter in the real space. And a 3rd calculating means calculates original information by convolving the information in the real space and the numerical filter which were produced | generated by carrying out reverse frequency conversion of the spectrum of object recording information. Therefore, the information processing apparatus has equivalently processed the waveform shape representing the spectrum of the target recording information in the frequency domain by the above processing in the real space to be close to the waveform shape representing the ideal function in the frequency space. Become. Therefore, the calculated original information is obtained by multiplying the target recording information whose sign is inverted in the frequency space and the gain correction coefficient for reducing the blur of the target recording information by the ideal function after returning to the real space. Therefore, the resolution is higher than the original target recording information.

また、本発明に係る情報処理装置は、前記対象記録情報が、所定の被写体の撮影画像であり、前記メモリが、所定画素数の画像を記憶する第1メモリと、前記所定画素数の4倍以上の画素数の画像を記憶する第2メモリと、を備え、前記第1演算手段が、前記第1メモリから前記撮影画像及び前記ボケ関数を前記第2メモリに転送し、前記撮影画像及び前記ボケ関数の1画素を前記第2メモリ上で2×2の画素数に拡大した画像をそれぞれ生成し、これら拡大した画像を周波数変換すると共に、前記理想関数として前記第2メモリ上で設定した2ピクセル×2ピクセルの画像を周波数変換し、前記第2演算手段及び第3演算手段が、前記第2メモリ上で拡大された画像を周波数変換することで得られた関数を用いて演算を行い、前記第3演算手段が、前記第2メモリ上で逆周波数変換することで復元された画像において2×2の画素を1画素に圧縮した画像を前記被写体の原画像として算出することが好ましい。   In the information processing apparatus according to the present invention, the target recording information is a photographed image of a predetermined subject, the memory includes a first memory that stores an image having a predetermined number of pixels, and four times the predetermined number of pixels. A second memory for storing an image having the number of pixels described above, wherein the first computing means transfers the captured image and the blur function from the first memory to the second memory, and the captured image and the Images obtained by enlarging one pixel of the blur function to 2 × 2 pixels on the second memory are generated, and the enlarged image is frequency-converted and set as the ideal function on the second memory 2 The frequency of the pixel × 2 pixel image is converted, and the second calculation unit and the third calculation unit perform calculation using a function obtained by frequency conversion of the image enlarged on the second memory, The third operator Preferably, the stage calculates, as an original image of the subject, an image obtained by compressing 2 × 2 pixels into one pixel in an image restored by inverse frequency conversion on the second memory.

第1メモリと比べて4倍以上の画素数の画像を記憶する第2メモリを構成するには、第1メモリの各画素を例えば4分割すればよい。第2メモリ上で2ピクセル×2ピクセルの画像を設定することは、第1メモリで1ピクセルのみの画像すなわちデルタ関数を設定することと等価である。仮に通常のメモリで1ピクセルのみのデルタ関数を理想関数として設定してフーリエ変換すると、その結果は周波数にかかわらず1となる。よって、通常のメモリで1ピクセルのみのデルタ関数を理想関数として用いる場合、対象記録情報のボケを低減するための利得補正係数を算出すると、算出された利得補正係数は高域周波数において極端に大きな値となる。その結果、最終的に算出される原画像は、ノイズが強調された画像になる虞がある。よって、ノイズ強調を回避するためには、理想関数を2ピクセルの大きさに設定することが望ましい。しかしながら、高解像化処理する目的のためには、理想関数を1ピクセル以下相当の大きさにするべきである。そこで、情報処理装置では、メモリの各画素を4分割することで、元のメモリに比べて2×2の画素数に拡大した第2メモリを備えることとした。したがって、情報処理装置では、上記理想関数をデルタ関数に設定することが可能となる。そして、理想関数をデルタ関数に設定しておけば、情報処理装置によって原画像として算出される画像は、撮影の影響を受けていない被写体本来の画像に対してデルタ関数をボケ関数として掛け合わせて生成した画像、すなわち、ボケ関数の影響を全く受けていない画像となり、撮影画像から復元された画像として最も高解像化されることになる。   In order to configure a second memory that stores an image having a pixel number four times that of the first memory, each pixel of the first memory may be divided into, for example, four. Setting an image of 2 pixels × 2 pixels on the second memory is equivalent to setting an image of only one pixel, that is, a delta function in the first memory. If a delta function of only one pixel is set as an ideal function in a normal memory and Fourier transformed, the result is 1 regardless of the frequency. Therefore, when a delta function of only one pixel is used as an ideal function in a normal memory, if a gain correction coefficient for reducing blur of target recording information is calculated, the calculated gain correction coefficient is extremely large at a high frequency. Value. As a result, the finally calculated original image may be an image with enhanced noise. Therefore, in order to avoid noise enhancement, it is desirable to set the ideal function to a size of 2 pixels. However, for the purpose of high resolution processing, the ideal function should be set to a size equivalent to 1 pixel or less. In view of this, the information processing apparatus includes a second memory that is divided into four by dividing each pixel of the memory into 2 × 2 pixels compared to the original memory. Accordingly, the information processing apparatus can set the ideal function as a delta function. If the ideal function is set to the delta function, the image calculated as the original image by the information processing apparatus is obtained by multiplying the original image of the subject that is not affected by the shooting with the delta function as a blur function. The generated image, that is, an image that is not affected at all by the blur function, is the highest resolution as an image restored from the captured image.

また、前記課題を解決するために、本発明に係るフィルタ生成装置は、測定に基づいて設定した1次元又は2次元のインパルスレスポンスを表したボケ関数を、メモリ上で周波数変換することで第1関数を算出する第1関数算出手段と、デルタ関数又はデルタ関数に近似して予め設定された理想関数を、メモリ上で周波数変換することで第2関数を算出する第2関数算出手段と、前記第1関数において前記第2関数の符号と異なる周波数区間を選択し、前記選択した周波数区間において、前記第1関数の符号を反転することで前記第1関数の位相を前記第2関数の位相に合致させる処理を施す位相反転手段と、所定の複数の周波数において、前記第2関数を、前記符号が反転された前記第1関数でそれぞれ除算した結果として利得補正係数を算出する利得補正係数算出手段と、前記利得補正係数を逆周波数変換する逆周波数変換手段と、前記逆周波数変換された利得補正係数を実空間において予め定められた要素サイズの数値フィルタに変換する数値変換手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problem, the filter generation apparatus according to the present invention performs first frequency conversion on a memory for a blur function representing a one-dimensional or two-dimensional impulse response set based on measurement. A first function calculating means for calculating a function, a second function calculating means for calculating a second function by frequency-converting a delta function or an ideal function approximated to the delta function in advance on a memory, and A frequency interval different from the sign of the second function is selected in the first function, and the phase of the first function is changed to the phase of the second function by inverting the sign of the first function in the selected frequency interval. A phase inversion means for performing a matching process, and a gain correction coefficient as a result of dividing the second function by the first function with the sign inverted at a plurality of predetermined frequencies, respectively; A gain correction coefficient calculating means for outputting, a reverse frequency converting means for performing reverse frequency conversion on the gain correction coefficient, and a numerical value for converting the gain correction coefficient subjected to the reverse frequency conversion into a numerical filter having a predetermined element size in real space. Conversion means.

かかる構成によれば、フィルタ生成装置において、第1関数算出手段によって、ボケ関数を周波数変換した第1関数を算出し、第2関数算出手段によって、理想関数を周波数変換した第2関数を算出する。そして、フィルタ生成装置は、位相反転手段によって、第1関数において第2関数の符号と異なる周波数区間を選択し、その選択した周波数区間において、第1関数の符号を反転する。そして、フィルタ生成装置は、利得補正係数算出手段によって、第1関数と第2関数の位相を合致させた状態で所定周波数毎に、第2関数を第1関数で除算することで利得補正係数を算出する。そして、フィルタ生成装置は、利得補正係数を逆周波数変換し、この逆周波数変換された利得補正係数を実空間において数値フィルタに変換する。したがって、予めボケ関数を測定すると共に所望の理想関数を設定しておき、フィルタ生成装置によって上記処理を施すことで、数値フィルタを生成することができる。これにより、フィルタ生成装置を例えば前記情報処理装置に組み込んだ場合、予め数値フィルタを生成して記憶手段に記憶しておけば、別処理で生成した情報と、記憶手段から読み出した数値フィルタとをコンボリューションするだけで原情報を容易に算出することができるので、原情報として最終出力情報を迅速に出力することができる。   According to this configuration, in the filter generation device, the first function calculation unit calculates the first function obtained by frequency-converting the blur function, and the second function calculation unit calculates the second function obtained by frequency-converting the ideal function. . And a filter production | generation apparatus selects the frequency area different from the code | symbol of a 2nd function in a 1st function by a phase inversion means, and inverts the code | symbol of a 1st function in the selected frequency area. Then, the filter generation device calculates the gain correction coefficient by dividing the second function by the first function for each predetermined frequency in a state where the phases of the first function and the second function are matched by the gain correction coefficient calculation means. calculate. Then, the filter generation device performs inverse frequency conversion on the gain correction coefficient, and converts the gain correction coefficient subjected to the inverse frequency conversion into a numerical filter in real space. Therefore, it is possible to generate a numerical filter by measuring a blur function in advance and setting a desired ideal function and performing the above-described processing by the filter generation device. Thereby, when the filter generation device is incorporated in the information processing device, for example, if the numerical filter is generated in advance and stored in the storage means, the information generated in the separate process and the numerical filter read from the storage means Since the original information can be easily calculated only by convolution, the final output information can be quickly output as the original information.

本発明に係る情報処理装置は、対象から得られた情報を高解像化処理することができる。また、本発明に係るフィルタ生成置は、対象から得られた情報を高解像化処理するために供することができる。   The information processing apparatus according to the present invention can perform high resolution processing on information obtained from a target. In addition, the filter generation device according to the present invention can be used for high resolution processing of information obtained from a target.

本発明の第1実施形態に係る情報処理装置を模式的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing an information processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1の第1関数算出手段を説明する模式図であって、(a)は撮影系のボケ関数、(b)はそのMTFを示している。FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams for explaining a first function calculating unit in FIG. 1, in which FIG. 1A shows a blurring function of an imaging system, and FIG. 図1の第2関数算出手段を説明する模式図であって、(a)は理想関数、(b)はそのMTFを示している。FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams for explaining a second function calculating unit in FIG. 1, where FIG. 1A shows an ideal function, and FIG. 1B shows its MTF. 図1の第1位相反転手段を説明する模式図であって、ボケ関数の位相を理想関数と同位相にする位相反転処理を示している。It is a schematic diagram explaining the 1st phase inversion means of FIG. 1, Comprising: The phase inversion process which makes the phase of a blurring function the same phase as an ideal function is shown. 図1の周波数変換手段を説明する模式図であって、(a)は撮影画像、(b)はそのフーリエ変換を示している。It is a schematic diagram explaining the frequency conversion means of FIG. 1, Comprising: (a) is a picked-up image, (b) has shown the Fourier transform. 図1の第2位相反転手段を説明する模式図であって、撮影画像の位相を理想関数と同位相にする位相反転処理を示している。It is a schematic diagram explaining the 2nd phase inversion means of FIG. 1, Comprising: The phase inversion process which makes the phase of a picked-up image the same phase as an ideal function is shown. (a)は原画像、(b)は位相反転処理を用いない比較例の画像であり、(c)は位相反転処理を用いた実施例の画像である。(A) is an original image, (b) is an image of a comparative example that does not use phase inversion processing, and (c) is an image of an embodiment that uses phase inversion processing. 図7(b)及び(c)の各画像を拡大して示す模式図であって、(a)は比較例、(b)は実施例を示している。FIGS. 7B and 7C are schematic views showing enlarged images of FIGS. 7B and 7C, where FIG. 7A shows a comparative example and FIG. 7B shows an example. 本発明の第2実施形態に係る情報処理装置を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the information processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図9の利得補正係数算出手段を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the gain correction coefficient calculation means of FIG. 図9の乗算手段を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the multiplication means of FIG. 図9の情報処理装置で生成される画像の説明図であって、(a)は原画像、(b)は比較例、(c)は実施例である。It is explanatory drawing of the image produced | generated with the information processing apparatus of FIG. 9, Comprising: (a) is an original image, (b) is a comparative example, (c) is an Example. 本発明の第2実施形態の変形例に係る情報処理装置のメモリを模式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows typically the memory of the information processing apparatus which concerns on the modification of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る情報処理装置を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the information processing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

本発明に係る情報処理装置及びフィルタ生成装置を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第1実施形態]
情報処理装置1は、図1に示すように、主として、第1演算手段10と、第2演算手段20と、第3演算手段30と、メモリ40と、を備えている。この情報処理装置1は、例えば一般的なコンピュータで構成され、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、入出力インタフェース等を備えている。なお、メモリ40は、HDDや一般的な画像メモリから構成される。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments for implementing an information processing apparatus and a filter generation apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the information processing apparatus 1 mainly includes a first calculation unit 10, a second calculation unit 20, a third calculation unit 30, and a memory 40. The information processing apparatus 1 is configured by a general computer, for example, and includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a HDD (Hard Disk Drive), an input / output interface, and the like. ing. The memory 40 is composed of an HDD or a general image memory.

第1演算手段10は、対象から得られた対象記録情報をメモリ40上で周波数変換して対象記録情報のスペクトルを求めるものである。ここで、対象記録情報は、測定に基づいて設定したインパルスレスポンスと、対象の原情報との畳込積分で表すことができる情報である。以下では、周波数変換をフーリエ変換であるものとして説明する。   The first calculation means 10 obtains the spectrum of the target recording information by subjecting the target recording information obtained from the target to frequency conversion on the memory 40. Here, the target recording information is information that can be expressed by a convolution integral of the impulse response set based on the measurement and the target original information. In the following description, the frequency transform is assumed to be Fourier transform.

本実施形態では、一例として、対象記録情報が、人体を撮影した医療用のX線撮影画像(以下、単に撮影画像という)であるものとして説明する。このとき、インパルスレスポンスは、X線撮影系の焦点の半影を測定することで求められ、ボケ関数で表される。対象記録情報が撮影画像の場合、ボケ関数(インパルスレスポンス)は2次元であるが、以下では簡単のため1次元で、復元して求めようとする原画像と、撮影画像及びボケ関数との関係について数式を用いて説明する。   In the present embodiment, as an example, it is assumed that the target recording information is a medical X-ray image (hereinafter simply referred to as a captured image) obtained by imaging a human body. At this time, the impulse response is obtained by measuring a penumbra of the focal point of the X-ray imaging system, and is represented by a blur function. When the target recording information is a photographed image, the blur function (impulse response) is two-dimensional, but for the sake of simplicity, it is one-dimensional below, and the relationship between the original image to be obtained by restoration, the photographed image, and the blur function Will be described using mathematical expressions.

ある被写体を撮影して写し出されるボケのある出力画像、すなわち撮影画像をo(x)で表すものとする。なお、xは実空間における位置を表す。このときのボケ関数(インパルスレスポンス)をf(x)で表すものとする。また、この被写体を撮影したときの焦点ボケのない画像、すなわち復元して求めようとする原画像をr(x)とする。このとき、次の式(1)が成り立つことが知られている。ここで、記号「*」は畳込積分を示す。   It is assumed that an output image with blur, that is, a captured image that is captured by capturing a subject, is represented by o (x). Note that x represents a position in the real space. The blur function (impulse response) at this time is represented by f (x). Also, let r (x) be an image with no out-of-focus when the subject is photographed, that is, an original image to be obtained by restoration. At this time, it is known that the following formula (1) holds. Here, the symbol “*” indicates a convolution integral.

また、撮影画像o(x)、ボケ関数f(x)及び原画像r(x)をそれぞれフーリエ変換した後では、変換後の関数の間では、畳込み定理として、次の式(2)が成り立つことが知られている。ここで、F-j[・]は、カッコ内の関数をフーリエ変換する演算子を示している。 In addition, after Fourier transforming each of the captured image o (x), the blur function f (x), and the original image r (x), the following equation (2) is obtained as a convolution theorem between the converted functions. It is known to hold. Here, F −j [•] indicates an operator that performs Fourier transform on the function in parentheses.

前記した式(1)から明らかなように、ボケを有した撮影画像o(x)は、測定に基づいて設定したボケ関数f(x)と、復元して求めようとする原画像r(x)との畳込積分で表すことができる情報である。   As is clear from the above equation (1), the shot image o (x) having blur is the blur function f (x) set based on the measurement and the original image r (x ) And convolution integral.

本実施形態では、撮影画像のデジタルデータは、情報処理装置1の処理の際に外部から入力されるものとする。なお、この撮影画像は、画像の復元処理の前に、情報処理装置1の内部のメモリ40に記憶させておくこととしてもよい。   In the present embodiment, it is assumed that digital data of a photographed image is input from the outside during processing of the information processing apparatus 1. The captured image may be stored in the memory 40 inside the information processing apparatus 1 before the image restoration process.

本実施形態では、復元処理の前に、X線撮影系の焦点のボケが測定されてボケ関数f(x)が設定されているものとする。ボケ関数f(x)の一例を図2(a)に示す。矩形関数で表されたボケ関数f(x)において、矩形関数の幅(ボケサイズD)は、X線撮影系の記録媒体上の画像面における半影に相当する。なお、矩形関数の高さ(振幅)は、所定値に正規化されている。ここで、記録媒体上におけるボケ関数f(x)のボケサイズDは、X線管の焦点サイズと、拡大率から求めることができる。具体的には、X線管の焦点形状を例えば幅800μmの矩形関数と仮定し、且つ拡大率を例えば2.0とした場合、ボケサイズDは800μmとなる。   In the present embodiment, it is assumed that the blur of the focal point of the X-ray imaging system is measured and the blur function f (x) is set before the restoration process. An example of the blur function f (x) is shown in FIG. In the blur function f (x) represented by the rectangular function, the width of the rectangular function (blur size D) corresponds to a penumbra on the image plane on the X-ray imaging system recording medium. Note that the height (amplitude) of the rectangular function is normalized to a predetermined value. Here, the blur size D of the blur function f (x) on the recording medium can be obtained from the focal spot size of the X-ray tube and the enlargement factor. Specifically, assuming that the focal shape of the X-ray tube is a rectangular function having a width of, for example, 800 μm and the enlargement ratio is, for example, 2.0, the blur size D is 800 μm.

図1に示すように、第1演算手段10は、周波数変換手段12を備えている。また、ここでは、第1演算手段10は、周波数変換手段12へ入力する情報に前処理を行うために、前処理手段11も備えることとした。   As shown in FIG. 1, the first calculation means 10 includes a frequency conversion means 12. Here, the first calculation means 10 is also provided with the preprocessing means 11 in order to preprocess the information input to the frequency conversion means 12.

また、第1演算手段10は、必要に応じて、第1関数算出手段13と、第2関数算出手段14と、を備えてもよい。なお、第1演算手段10が第1関数算出手段13及び第2関数算出手段14を備える場合、第2演算手段20は、第1位相反転手段21を備えることとする。   Moreover, the 1st calculating means 10 may be provided with the 1st function calculation means 13 and the 2nd function calculation means 14 as needed. When the first calculation unit 10 includes the first function calculation unit 13 and the second function calculation unit 14, the second calculation unit 20 includes the first phase inversion unit 21.

前処理手段11は、撮影画像(ボケ画像)を復元した画像におけるアーチファクトが出ないように前処理を行うものである。前処理は、周波数領域での所定の画像処理を終えた後で逆フーリエ変換して画像化したときに、不要な周期的な画像成分を低減するために前もって行う処理である。前処理手段11は、一般的な手法でアーチファクトを抑え込むことができる。例えば、ハニング窓(又はハン窓:hann window)を代表とする窓関数で前処理を行うことができる。他には、例えばHammingフィルタ、ButterWorthフィルタ、Gaussフィルタ、平滑化フィルタ等を用いてもよい。前処理手段11は、本発明の必須構成ではないが、アーチファクト対策として備えることが好ましい。   The preprocessing unit 11 performs preprocessing so that no artifacts appear in an image obtained by restoring a captured image (blurred image). The preprocessing is processing performed in advance in order to reduce unnecessary periodic image components when image processing is performed by inverse Fourier transform after finishing predetermined image processing in the frequency domain. The preprocessing unit 11 can suppress artifacts by a general method. For example, preprocessing can be performed with a window function typified by a Hanning window (or hann window). In addition, for example, a Hamming filter, a ButterWorth filter, a Gauss filter, a smoothing filter, or the like may be used. The preprocessing unit 11 is not an essential component of the present invention, but is preferably provided as an artifact countermeasure.

前処理手段11は、撮影画像のデジタルデータを、接続された図示しない記録媒体から取り込み、メモリ40に展開して、前処理を行う。なお、撮影画像が写真の場合には、前処理手段11は、写真をスキャニングする。この前処理手段11は、前処理済みの撮影画像を周波数変換手段12に出力する。以下では、ボケのある、この前処理済みの撮影画像のことをあらためてo(x)と表記する。   The preprocessing unit 11 takes in digital data of a photographed image from a connected recording medium (not shown), develops it in the memory 40, and performs preprocessing. Note that when the photographed image is a photograph, the preprocessing unit 11 scans the photograph. The preprocessing unit 11 outputs the preprocessed captured image to the frequency conversion unit 12. Hereinafter, this preprocessed photographed image with blur will be referred to as o (x).

周波数変換手段12は、前処理済みの撮影画像o(x)をメモリ40上でフーリエ変換して、次の式(3)で定義された撮影画像のスペクトルFo(ω)を求めるものである。以下では、下付き文字を伴ったときの関数Fは、下付き文字で表された関数をフーリエ変換して算出された関数であることを示している。なお、ωは空間周波数である。この周波数変換手段12は、撮影画像のスペクトルFo(ω)を、第2演算手段20の第2位相反転手段22に出力する。 The frequency conversion means 12 performs Fourier transform on the preprocessed captured image o (x) on the memory 40 to obtain a spectrum F o (ω) of the captured image defined by the following equation (3). . In the following, it is shown that the function F with the subscript is a function calculated by Fourier transforming the function represented by the subscript. Note that ω is a spatial frequency. The frequency conversion unit 12 outputs the spectrum F o (ω) of the captured image to the second phase inversion unit 22 of the second calculation unit 20.

第1関数算出手段13は、ボケ関数f(x)を、メモリ40上でフーリエ変換することで、ボケ伝達関数として、次の式(4)で定義された第1関数Ff(ω)を算出するものである。以下では、この第1関数Ff(ω)のことを、ボケ関数のMTFと呼ぶ。第1関数算出手段13は、算出したボケ関数のMTF(即ちFf(ω))を第1位相反転手段21に出力する。 The first function calculating means 13 performs a Fourier transform on the blur function f (x) on the memory 40, thereby obtaining the first function F f (ω) defined by the following equation (4) as a blur transfer function. Is to be calculated. Hereinafter, the first function F f (ω) is referred to as a blur function MTF. The first function calculation unit 13 outputs the calculated MTF (that is, F f (ω)) of the blur function to the first phase inversion unit 21.

実空間におけるボケ関数f(x)が図2(a)に示す矩形関数で表された場合、第1関数算出手段13によって、この矩形関数をフーリエ変換して算出したボケ関数のMTFを図2(b)に示す。図2(b)のグラフの横軸は空間周波数ω[cycles/mm]であり、縦軸はMTFである。なお、矩形関数をフーリエ変換した関数の波形は、sinc関数と同様の波形で表されるが、図2(b)のグラフでは、分かり易くするために波形を誇張して模式的に示している。   When the blur function f (x) in the real space is represented by the rectangular function shown in FIG. 2A, the MTF of the blur function calculated by Fourier transforming the rectangular function by the first function calculating unit 13 is shown in FIG. Shown in (b). The horizontal axis of the graph of FIG. 2B is the spatial frequency ω [cycles / mm], and the vertical axis is MTF. Note that the waveform of the function obtained by Fourier transforming the rectangular function is represented by the same waveform as the sinc function, but in the graph of FIG. 2 (b), the waveform is exaggerated and schematically shown for easy understanding. .

図2(b)のグラフには、MTFが正となる周波数区間(例えば区間103,104)と、MTFが負となる周波数区間(例えば区間101,102)と、が交互に現れており、空間周波数ωが1/Dの整数倍になるとき、MTFの値は0となっている。   In the graph of FIG. 2B, frequency sections in which the MTF is positive (for example, sections 103 and 104) and frequency sections in which the MTF is negative (for example, sections 101 and 102) appear alternately, and the space When the frequency ω is an integral multiple of 1 / D, the MTF value is zero.

図1に示す第2関数算出手段14は、理想関数I(x)をメモリ40上でフーリエ変換することで、理想的な撮影系の伝達関数として、次の式(5)で定義された第2関数FI(ω)を算出するものである。以下では、この第2関数Fi(ω)のことを、理想関数のMTFと呼ぶ。ここで、理想関数I(x)は、デルタ関数又はデルタ関数に近似して予め設定された関数である。この第2関数算出手段14は、算出した理想関数のMTF(Fi(ω))を第1位相反転手段21に出力する。 The second function calculating unit 14 shown in FIG. 1 performs the Fourier transform on the ideal function I (x) on the memory 40, thereby obtaining the first function defined by the following equation (5) as the transfer function of the ideal photographing system. Two functions F I (ω) are calculated. Hereinafter, the second function F i (ω) is referred to as an ideal function MTF. Here, the ideal function I (x) is a delta function or a function set in advance approximating the delta function. The second function calculating means 14 outputs the calculated ideal function MTF (F i (ω)) to the first phase inverting means 21.

理想関数I(x)の一例を図3(a)に示す。矩形関数で表された理想関数I(x)において、矩形関数の幅(幅2d)は、ボケ関数f(x)の幅(ボケサイズD)に比べて小さい値として所望の値を設定することができる。ただし、矩形関数の幅の最小値は、記録媒体の画素サイズの2画素分の幅である。具体的には、記録媒体の1画素の幅が100μmでボケサイズDが800μmならば、矩形関数の幅(幅2d)は、200μm≦2d<800μmで設定される。なお、矩形関数の高さ(振幅)は、所定値に正規化されている。   An example of the ideal function I (x) is shown in FIG. In the ideal function I (x) represented by the rectangular function, the rectangular function width (width 2d) is set to a smaller value than the width (blur size D) of the blur function f (x), and a desired value is set. Can do. However, the minimum value of the width of the rectangular function is a width corresponding to two pixels of the pixel size of the recording medium. Specifically, if the width of one pixel of the recording medium is 100 μm and the blur size D is 800 μm, the width (width 2d) of the rectangular function is set to 200 μm ≦ 2d <800 μm. Note that the height (amplitude) of the rectangular function is normalized to a predetermined value.

なお、理想関数I(x)の幅(幅2d)は、任意に設定できるが、後記する位相反転処理を行うときのためにボケサイズDを割り切れるように、ボケサイズDの1/2,1/3,1/4,…等の値に設定する。   Note that the width (width 2d) of the ideal function I (x) can be arbitrarily set, but 1/2, 1 of the blur size D so that the blur size D is divisible for the phase inversion processing described later. / 3, 1/4,...

実空間における理想関数I(x)が図3(a)に示す矩形関数で表された場合、第2関数算出手段14によって、この矩形関数をフーリエ変換して算出した理想関数のMTFを図3(b)に示す。図3(b)のグラフの横軸は空間周波数ωであり、縦軸はMTFである。図3(b)のグラフには、MTFが正となる周波数区間と、MTFが負となる周波数区間と、が交互に現れており、空間周波数ωが1/(2d)の整数倍になるとき、MTFの値は0となっている。なお、図3(b)のグラフでは、波形を誇張して模式的に示している。   When the ideal function I (x) in the real space is represented by the rectangular function shown in FIG. 3A, the MTF of the ideal function calculated by Fourier transforming the rectangular function by the second function calculating unit 14 is shown in FIG. Shown in (b). The horizontal axis of the graph in FIG. 3B is the spatial frequency ω, and the vertical axis is MTF. In the graph of FIG. 3B, frequency intervals in which the MTF is positive and frequency intervals in which the MTF is negative appear alternately, and the spatial frequency ω is an integral multiple of 1 / (2d). The value of MTF is 0. In addition, in the graph of FIG.3 (b), a waveform is exaggerated and it has shown typically.

図1に示す第2演算手段20は、ボケ関数f(x)と理想関数I(x)とを対比して予め選択された周波数区間において、撮影画像のスペクトルFo(ω)の符号を反転する処理を施すものである。この第2演算手段20は、第2位相反転手段22を備えている。なお、第2演算手段20は、必要に応じて、第1位相反転手段21を備えてもよい。 The second calculation means 20 shown in FIG. 1 inverts the sign of the spectrum F o (ω) of the captured image in a frequency section selected in advance by comparing the blur function f (x) with the ideal function I (x). The process which performs is performed. The second computing means 20 includes second phase inverting means 22. In addition, the 2nd calculating means 20 may be provided with the 1st phase inversion means 21 as needed.

第1位相反転手段21には、第1関数算出手段13からボケ関数のMTF(Ff(ω))が入力されると共に、第2関数算出手段14から理想関数のMTF(Fi(ω))が入力される。第1位相反転手段21は、ボケ関数のMTFにおいて理想関数のMTFの符号と異なる周波数区間を選択し、選択した周波数区間において、ボケ関数のMTFの符号を反転することでボケ関数のMTFの位相を理想関数のMTFの位相に合致させる処理を施す。第1位相反転手段21は、ボケ関数のMTFのcos成分並びにsin成分について後記するように理想関数に基づいて選択した周波数区間において符号を反転する。この処理は、測定された焦点ボケを反映したボケ関数を、ボケの程度が低減された所望の理想関数に近付ける補正を行う処理である。以下では、この処理のことを位相反転処理と呼ぶ。 The first phase inversion means 21 receives the MTF (F f (ω)) of the blur function from the first function calculation means 13 and the ideal function MTF (F i (ω) from the second function calculation means 14. ) Is entered. The first phase inversion means 21 selects a frequency section different from the sign of the MTF of the ideal function in the MTF of the blur function, and inverts the sign of the MTF of the blur function in the selected frequency section to thereby change the phase of the MTF of the blur function. Is matched with the MTF phase of the ideal function. The first phase inversion means 21 inverts the sign in the frequency section selected based on the ideal function as described later for the cos component and the sin component of the MTF of the blur function. This process is a process of correcting the blur function reflecting the measured defocusing to be a desired ideal function with a reduced degree of blur. Hereinafter, this process is referred to as a phase inversion process.

この位相反転処理の具体例について図2〜図4を参照して説明する。ここでは、一例として、図2(a)に示す矩形関数の幅(ボケサイズD)が800μmであり、且つ、図3(a)に示す矩形関数の幅(2d)が200μmに設定されていることとする。つまり、D=8dであるものとする。この前提の下、図3(b)に示す理想関数のMTF(Fi(ω))の値は、空間周波数ω[cycles/mm]が、0から1/(2d)までの範囲、すなわち、0≦ω<5では正の値となり、ω=5の場合に零点となる。 A specific example of this phase inversion process will be described with reference to FIGS. Here, as an example, the width (bokeh size D) of the rectangular function shown in FIG. 2A is 800 μm, and the width (2d) of the rectangular function shown in FIG. 3A is set to 200 μm. I will do it. That is, D = 8d. Under this assumption, the value of the MTF (F i (ω)) of the ideal function shown in FIG. 3B is a range where the spatial frequency ω [cycles / mm] is from 0 to 1 / (2d), that is, A positive value is obtained when 0 ≦ ω <5, and a zero point is obtained when ω = 5.

そこで、第1位相反転手段21は、このように理想関数のMTFの符号が正となっているある周波数区間(0≦ω<5)を基準にして、ボケ関数のMTF(Ff(ω))において、符号が負である周波数の符号を反転する。なお、第1位相反転手段21は、この範囲(0≦ω<5)で、ボケ関数のMTF(Ff(ω))の符号が正である周波数区間については何もしない。 Therefore, the first phase inverting means 21 uses the MTF (F f (ω) of the blur function based on a certain frequency section (0 ≦ ω <5) in which the sign of the MTF of the ideal function is positive. ), The sign of the frequency having a negative sign is inverted. Note that the first phase inversion means 21 does nothing in this range (0 ≦ ω <5) for the frequency section in which the sign of the blur function MTF (F f (ω)) is positive.

具体的には、図2(b)に示すボケ関数のMTF(Ff(ω))の値は、空間周波数ω[cycles/mm]が例えば0≦ω<5、すなわち、ωが0から4/Dまでの範囲では、MTFの値が負となる周波数区間は、1/D<ω<2/D(区間101)、及び、3/D<ω<4/D(区間102)である。
よって、第1位相反転手段21は、区間101のMTF(Ff(ω))の符号と、区間102のMTF(Ff(ω))の符号と、を負から正に反転する。そして、このように位相(phase)を反転した後の関数のことを、反転前の関数と区別するためFfp(ω)と表記する。この反転後の関数Ffp(ω)を、理想関数のMTF(Fi(ω))に重ねて表示したのが図4のグラフである。
Specifically, the value of the MTF (F f (ω)) of the blur function shown in FIG. 2B is such that the spatial frequency ω [cycles / mm] is, for example, 0 ≦ ω <5, that is, ω is 0 to 4 In the range up to / D, the frequency sections in which the MTF value is negative are 1 / D <ω <2 / D (section 101) and 3 / D <ω <4 / D (section 102).
Therefore, the first phase inverting means 21, the sign of the MTF (F f (ω)) of the section 101, the sign of the MTF (F f (ω)) of the section 102, to positive inversion from negative. The function after the phase is inverted in this way is expressed as F fp (ω) to distinguish it from the function before the inversion. The graph of FIG. 4 shows this inverted function F fp (ω) superimposed on the ideal function MTF (F i (ω)).

また、本実施形態では、第1位相反転手段21は、両者の位相を合致させる際に、理想関数のMTF(Fi(ω))の符号が負である周波数区間のうち、ボケ関数のMTF(Ff(ω))の符号が正である周波数区間の符号を反転することとした。
図3(b)に示す理想関数のMTF(Fi(ω))の値は、空間周波数ωが例えば、5<ω<10では負の値となるので、第1位相反転手段21は、4/D<ω<5/D(区間103)のMTF(Ff(ω))の符号と、6/D<ω<7/D(区間104)のMTF(Ff(ω))の符号と、を正から負に反転する。なお、第1位相反転手段21は、この範囲(5<ω<10)で、ボケ関数のMTF(Ff(ω))の符号が負である周波数区間については何もしない。
Further, in the present embodiment, the first phase inversion means 21 makes the MTF of the blur function out of the frequency section in which the sign of the ideal function MTF (F i (ω)) is negative when the two phases are matched. The sign of the frequency section in which the sign of (F f (ω)) is positive is inverted.
The value of the ideal function MTF (F i (ω)) shown in FIG. 3B is a negative value when the spatial frequency ω is, for example, 5 <ω <10. the sign of the MTF (F f (ω)) of the / D <ω <5 / D ( section 103), the sign of MTF (F f (ω)) of the 6 / D <ω <7 / D ( section 104) , Is inverted from positive to negative. Note that the first phase inversion means 21 does nothing in this range (5 <ω <10) for the frequency section in which the sign of the blur function MTF (F f (ω)) is negative.

第2演算手段20が例えば第1位相反転手段21を備える場合、この第1位相反転手段21は、理想関数のMTFの値が正となる周波数区間や、負となる周波数区間等の情報を、位相反転情報として、第2位相反転手段22に出力する。
一方、第2演算手段20が第1位相反転手段21を備えていない場合、上記位相反転情報を事前にメモリ40に記録しておくか、情報処理装置1の操作者が所望の値を入力できるようにしておくことで、第2位相反転手段22が位相反転情報を取得する。
In the case where the second computing means 20 includes, for example, the first phase inverting means 21, the first phase inverting means 21 provides information such as the frequency interval in which the MTF value of the ideal function is positive and the frequency interval in which the ideal function is negative. It outputs to the 2nd phase inversion means 22 as phase inversion information.
On the other hand, when the second calculation means 20 does not include the first phase inversion means 21, the phase inversion information is recorded in the memory 40 in advance, or the operator of the information processing apparatus 1 can input a desired value. By doing so, the second phase inversion means 22 acquires the phase inversion information.

第2位相反転手段22は、第1位相反転手段21と同様の構成であるが、位相反転処理を行う対象が異なる。この第2位相反転手段22は、第1位相反転手段21で選択した周波数区間において、撮影画像(前処理済みの撮影画像o(x))のスペクトルFo(ω)の符号を反転する処理を施すものである。 The second phase inverting means 22 has the same configuration as that of the first phase inverting means 21, but the target for performing the phase inversion process is different. The second phase inverting means 22 performs processing for inverting the sign of the spectrum F o (ω) of the captured image (preprocessed captured image o (x)) in the frequency section selected by the first phase inverting means 21. It is something to apply.

言い換えると、第2位相反転手段22は、撮影画像(前処理済みの撮影画像o(x))のスペクトルFo(ω)において理想関数のMTFの符号と異なる周波数区間を選択し、選択した周波数区間において、撮影画像o(x)のスペクトルFo(ω)の符号を反転することで撮影画像o(x)のスペクトルFo(ω)の位相を理想関数のMTFの位相に合致させる処理を施す。 In other words, the second phase inversion means 22 selects a frequency section different from the sign of the MTF of the ideal function in the spectrum F o (ω) of the captured image (preprocessed captured image o (x)), and selects the selected frequency. Processing for matching the phase of the spectrum F o (ω) of the captured image o (x) with the phase of the MTF of the ideal function by inverting the sign of the spectrum F o (ω) of the captured image o (x) in the section. Apply.

この位相反転処理の具体例について図5〜図6を参照(適宜図1〜図4参照)して説明する。図5(a)は、前処理済みの撮影画像o(x)の一例を示す模式図である。この例では、撮影画像o(x)は、歯牙を被写体として、画素サイズが例えば100μmの画像検出器を用いて撮影したX線画像であることとする。   A specific example of this phase inversion processing will be described with reference to FIGS. 5 to 6 (refer to FIGS. 1 to 4 as appropriate). FIG. 5A is a schematic diagram illustrating an example of a preprocessed captured image o (x). In this example, the photographed image o (x) is an X-ray image photographed using an image detector having a tooth size of, for example, 100 μm with a tooth as a subject.

図5(b)は、この前処理済みの撮影画像o(x)を、周波数変換手段12によってフーリエ変換して算出した撮影画像のスペクトルFo(ω)を表している。X線撮影系のボケ関数は、撮影画像にそのまま掛かってくるので、撮影画像のスペクトルFo(ω)は、ボケ関数のMTF(図2(b)参照)と同様に周期的に正負の値をとることになる。
なお、図5(b)は、理解を助けるために波形を誇張して模式的に示す概念図であって、複雑な画像データの場合、フーリエ変換後はあらゆる周波数において正/負に振れた波形となることがある。
FIG. 5B shows a spectrum F o (ω) of the photographed image calculated by Fourier transforming the preprocessed photographed image o (x) by the frequency conversion means 12. Since the blur function of the X-ray imaging system is directly applied to the captured image, the spectrum F o (ω) of the captured image is periodically positive and negative as with the MTF of the blur function (see FIG. 2B). I will take.
FIG. 5 (b) is a conceptual diagram schematically showing waveforms exaggerated to help understanding. In the case of complex image data, the waveform fluctuates positive / negative at every frequency after Fourier transform. It may become.

ここでは、前記第1位相反転手段21による位相反転処理の具体例と同様に、一例として、図2(a)に示す矩形関数の幅(ボケサイズD)が800μmであり、且つ、図3(a)に示す矩形関数の幅(2d)が200μmに設定されていることとする。この場合、図3(b)に示す理想関数のMTF(Fi(ω))の値は0≦ω<5では正の値となるので、撮影画像のスペクトルFo(ω)において、図5(b)に示す周波数区間102の終点の位置でω=5となる。また、前記したようにX線撮影系のボケ関数は、撮影画像にそのまま掛かってくるので、図2(b)に示すボケ関数のMTF(Ff(ω))に対応して、撮影画像のスペクトルFo(ω)において、図5(b)に示すように、周波数区間101の始点(零点)の位置のωが、なんら特別な処理をしない場合のカットオフ周波数に相当する。 Here, similarly to the specific example of the phase inversion processing by the first phase inversion means 21, as an example, the width (bokeh size D) of the rectangular function shown in FIG. 2A is 800 μm, and FIG. It is assumed that the width (2d) of the rectangular function shown in a) is set to 200 μm. In this case, since the value of the ideal function MTF (F i (ω)) shown in FIG. 3B is a positive value when 0 ≦ ω <5, in the spectrum F o (ω) of the photographed image, FIG. In the position of the end point of the frequency section 102 shown in (b), ω = 5. Further, as described above, the blur function of the X-ray imaging system is applied directly to the captured image, and therefore, corresponding to the MTF (F f (ω)) of the blur function shown in FIG. In the spectrum F o (ω), as shown in FIG. 5B, ω at the position of the start point (zero point) of the frequency section 101 corresponds to a cutoff frequency when no special processing is performed.

この前提の下、第2位相反転手段22は、図5(b)に示すように、周波数区間101,102において、撮影画像o(x)のスペクトルFo(ω)の符号を反転する。
そして、このように位相(phase)を反転した後のスペクトルのことを、反転前のスペクトルと区別するためFop(ω)と表記する。この反転後のスペクトルFop(ω)を、理想関数のMTF(Fi(ω):図3(b)参照)に重ねて表示したのが図6のグラフである。
なお、ここでは、周波数区間101,102において符号を一方向に反転する例を説明するが、周波数区間101,102において正/負に振れた波形となる画像データの場合、その区間の中で、符号が負であった領域では符号を正に反転し、符号が正であった領域では符号を負に反転する。
Under this assumption, the second phase inverting means 22 inverts the sign of the spectrum F o (ω) of the photographed image o (x) in the frequency sections 101 and 102 as shown in FIG.
The spectrum after the phase is inverted in this way is denoted as F op (ω) in order to distinguish it from the spectrum before the inversion. The graph of FIG. 6 shows the inverted spectrum F op (ω) superimposed on the ideal function MTF (F i (ω): see FIG. 3B).
Here, an example in which the sign is inverted in one direction in the frequency sections 101 and 102 will be described. However, in the case of image data having a waveform that swings positive / negative in the frequency sections 101 and 102, In the area where the sign is negative, the sign is inverted to positive, and in the area where the sign is positive, the sign is inverted to negative.

図6に示すように、撮影画像o(x)のスペクトルFo(ω)を位相反転し、撮影画像o(x)のスペクトルFo(ω)の位相を理想関数のMTF(Fi(ω))の位相に合致させた後のスペクトルFop(ω)を表す波形では、零点となるωの位置が1/(2d)まで延長されて、カットオフ周波数を高周波側にシフトしたかのような形状になる。この例では、位相反転前後で、カットオフ周波数が処理前の4倍になる効果を奏する。 As shown in FIG. 6, the spectrum F o the (omega) and the phase inversion of the captured image o (x), MTF ideal function phase spectrum F o (omega) of the captured image o (x) (F i ( ω In the waveform representing the spectrum F op (ω) after matching the phase of)), the position of ω as the zero point is extended to 1 / (2d), and the cutoff frequency is shifted to the high frequency side. Shape. In this example, there is an effect that the cut-off frequency becomes four times that before the processing before and after the phase inversion.

本実施形態では、第2位相反転手段22は、この位相反転した後のスペクトルFop(ω)に対して平滑化処理を行うこととした。この平滑化処理は、スペクトルFop(ω)の値がそのままでは0となってしまう周波数区間に平滑化フィルタをかけて画像処理することで、スペクトルFop(ω)の値が0にならないようにするものである。なお、情報処理装置1の操作者が、補間のための所望の値を平滑化フィルタに設定入力できるようにしておくことで、第2位相反転手段22がこの補間情報を取得することができる。 In the present embodiment, the second phase inversion means 22 performs the smoothing process on the spectrum F op (ω) after the phase inversion. In this smoothing process, the value of the spectrum F op (ω) does not become 0 by performing image processing by applying a smoothing filter to a frequency section in which the value of the spectrum F op (ω) becomes 0 if it remains as it is. It is to make. The operator of the information processing device 1 can set and input a desired value for interpolation to the smoothing filter, so that the second phase inversion unit 22 can acquire this interpolation information.

この第2位相反転手段22は、スペクトルFop(ω)の値がそのままでは0となってしまう周波数区間についての前後のデータ(スペクトルFop(ω)の値)を用いて補間する。このとき、最近傍(前後データ)だけを使うのではなく、例えば該当データと最近傍を含む3個のデータを除去するか、又は、さらに前後に隣接するデータを含めた5個のデータを除去した上で、残りのデータにおいて前後の値で補間することが好ましい。このときの補間方法は特に限定されないが、例えば線形補間でもよい。なお、平滑化処理後のスペクトルもFop(ω)と表記する。 The second phase inverting means 22 is interpolated using data before and after the frequency interval the value of the spectrum F op (omega) becomes zero is intact (the value of the spectrum F op (ω)). At this time, instead of using only the nearest neighbor (pre- and post-data), for example, three data including the nearest data and the corresponding data are removed, or five data including data adjacent to the front and rear are further removed. In addition, it is preferable to interpolate with the previous and subsequent values in the remaining data. The interpolation method at this time is not particularly limited, but for example, linear interpolation may be used. The spectrum after the smoothing process is also expressed as F op (ω).

第3演算手段30は、第2演算手段20によって所定処理を施された周波数空間における情報を実空間における情報に変換するものである。本実施形態では、図1に示すように、第3演算手段30は、情報生成手段(逆周波数変換手段)31と、後処理手段32とを備えている。   The third calculation means 30 converts information in the frequency space that has been subjected to the predetermined processing by the second calculation means 20 into information in the real space. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the third calculation unit 30 includes an information generation unit (inverse frequency conversion unit) 31 and a post-processing unit 32.

情報生成手段31は、撮影画像のスペクトルに位相反転処理が施された後のスペクトルFop(ω)を逆フーリエ変換することで復元された実空間における情報を原画像として算出するものである。なお、この原画像は、被写体を撮影したときの焦点ボケのない画像、すなわち復元して求めようとする画像であって、前記した式(1)のr(x)に相当するものである。 The information generation means 31 calculates information in the real space restored by performing an inverse Fourier transform on the spectrum F op (ω) after the phase inversion process is performed on the spectrum of the captured image as an original image. Note that this original image is an image having no out-of-focus when the subject is photographed, that is, an image to be obtained by restoration, and corresponds to r (x) in the above equation (1).

本実施形態では、情報生成手段31は、位相反転処理が施され、且つ平滑化処理がなされたスペクトルFop(ω)を逆フーリエ変換する。Fop(ω)を逆フーリエ変換して生成した実空間における画像情報をOp(x)と表記する。この画像情報Op(x)は、前処理済みの撮影画像o(x)に対応して得られた画像である。 In this embodiment, the information generation means 31 performs an inverse Fourier transform on the spectrum F op (ω) that has been subjected to the phase inversion process and the smoothing process. Image information in real space generated by performing inverse Fourier transform on F op (ω) is denoted as O p (x). This image information O p (x) is an image obtained corresponding to the preprocessed captured image o (x).

後処理手段32は、本発明の必須構成ではないが、情報処理装置1が前処理手段11を備える場合、それに対応して後処理手段32を備えることとする。後処理手段32は、復元して求めようとする画像におけるアーチファクトが出ないように画像情報Op(x)に対して、後処理を行うものである。後処理手段32は、前処理手段11とは逆向きの処理を行う。前処理手段11が例えばハニング窓で前処理を行った場合、後処理手段32は、逆ハニングを掛けて元に戻すようにする。この後処理を終えた最終出力画像が、情報処理装置1によって算出された復元画像となる。この復元画像は、例えば液晶ディスプレイ等の出力装置に出力される。 The post-processing unit 32 is not an essential component of the present invention, but when the information processing apparatus 1 includes the pre-processing unit 11, the post-processing unit 32 includes the post-processing unit 32 correspondingly. The post-processing means 32 performs post-processing on the image information O p (x) so that no artifacts appear in the image to be obtained by restoration. The post-processing unit 32 performs processing opposite to that of the pre-processing unit 11. For example, when the preprocessing unit 11 performs preprocessing with a Hanning window, the postprocessing unit 32 applies reverse hanning to restore the original state. The final output image after this post-processing is the restored image calculated by the information processing apparatus 1. This restored image is output to an output device such as a liquid crystal display.

本実施形態に係る情報処理装置1の性能を確かめるために以下の実験1を行った。
実験1では、被写体(原画像)として、図7(a)に示す周知のジーメンススターチャート(以下、単にスターチャートと呼ぶ)を用いた。スターチャートは、鉛製で円盤状に形成され、中心から周辺に向かって放射状に広がる複数のくさびが白黒の縞模様のパターンとなっている。これにより、放射状の白黒の縞模様のパターンがスターチャートの中央付近まで見えるほど、撮影装置の解像力が高い、ということが分かるものである。
In order to confirm the performance of the information processing apparatus 1 according to the present embodiment, the following experiment 1 was performed.
In Experiment 1, a well-known Siemens star chart (hereinafter simply referred to as a star chart) shown in FIG. 7A was used as a subject (original image). The star chart is made of lead and formed in a disk shape, and a plurality of wedges that radiate from the center to the periphery form a black and white striped pattern. Thereby, it can be seen that the more the radial black and white striped pattern is seen near the center of the star chart, the higher the resolving power of the photographing apparatus is.

この実験1は、スターチャートを撮影して、位相反転処理による解像力の向上を確かめるために、位相反転処理をしないで生成した画像(比較例)と、位相反転処理をして生成した画像(実施例)とを対比する実験である。   In this experiment 1, a star chart was photographed, and an image generated without phase inversion processing (comparative example) and an image generated with phase inversion processing (implementation) in order to confirm the improvement in resolution by phase inversion processing Example).

図7(b)は、位相反転処理を用いずに生成されたスターチャートの一部を示す画像(比較例の画像)である。そして、図8(a)は、その比較例の画像において、スターチャートの中心付近を拡大して示す模式図である。なお、スターチャートの表面は背景よりも暗くなっている。つまり、黒いくさび部分がスターチャートの表面である。   FIG. 7B is an image (an image of a comparative example) showing a part of the star chart generated without using the phase inversion process. FIG. 8A is a schematic diagram showing an enlargement of the vicinity of the center of the star chart in the image of the comparative example. Note that the surface of the star chart is darker than the background. That is, the black wedge part is the surface of the star chart.

図7(c)は、位相反転処理を用いて生成されたスターチャートの一部を示す画像(実施例の画像)である。そして、図8(b)は、その実施例の画像において、スターチャートの中心付近を拡大して示す模式図である。   FIG. 7C is an image (an example image) showing a part of a star chart generated by using the phase inversion process. FIG. 8B is a schematic diagram showing an enlargement of the vicinity of the center of the star chart in the image of the embodiment.

図8(a)に示す比較例において、くさびの画像をスターチャートの中心から辺縁に向けて3つの領域81a,82a,83aに分けて説明する。この比較例の画像のスペクトルで言えば、領域83aはスペクトルが正の値である領域を示し、領域82aはスペクトルが負の値である領域を示し、領域81aはスペクトルが正の値である領域を示す。
図8(a)に示す領域83aでは、白黒の2値が正しく解像していることが分かる。一方、領域82aでは、白黒が反転して解像した画像(擬解像)となっており、領域81aでは、元の白黒の画像として解像していることが分かる。
In the comparative example shown in FIG. 8A, the wedge image is divided into three regions 81a, 82a, 83a from the center of the star chart toward the edge. In terms of the spectrum of the image of this comparative example, a region 83a indicates a region where the spectrum is a positive value, a region 82a indicates a region where the spectrum is a negative value, and a region 81a indicates a region where the spectrum is a positive value. Indicates.
In the area 83a shown in FIG. 8A, it can be seen that the monochrome binary is correctly resolved. On the other hand, the area 82a is an image (pseudo-resolution) obtained by reversing black and white, and it can be seen that the area 81a is resolved as the original black and white image.

ここで、図8(a)において楕円の破線で示す領域83aと領域82aとの境界部分は、比較例の画像のスペクトルで言えば、スペクトルの値が0となるときの空間周波数の位置(零点)の画像情報に相当する。
同様に、図8(a)において楕円の破線で示す領域82aと領域81aとの境界部分は、比較例の画像のスペクトルで言えば、スペクトルの値が再び0となるときの空間周波数の位置(零点)の画像情報に相当する。これら零点については、スペクトルを逆フーリエ変換で戻しても元の情報がないことから画像情報が欠落し、解像していないことになる。これにより、くさびの画像が不連続になって不自然な画像となる。
Here, the boundary portion between the region 83a and the region 82a indicated by an elliptical broken line in FIG. 8A is the spatial frequency position (zero point) when the spectrum value is 0 in terms of the spectrum of the image of the comparative example. ) Image information.
Similarly, the boundary portion between the region 82a and the region 81a indicated by an elliptical broken line in FIG. 8A is the position of the spatial frequency when the spectrum value becomes 0 again in terms of the spectrum of the image of the comparative example ( This corresponds to zero point image information. For these zeros, even if the spectrum is returned by inverse Fourier transform, there is no original information, so image information is lost and resolution is not performed. As a result, the wedge image becomes discontinuous, resulting in an unnatural image.

撮影画像が、一般的な用途の画像の場合、多少誤りがあっても許容されることがあるが、特に診断に用いるような医療用X線画像の場合、診断画像には真の姿を忠実に再現する必要がある。よって、比較例の画像の場合、スターチャートの図8(a)に示す83aの領域が正しく解像しているものとして扱われ、領域82aから領域81aまでは解像していないものとして無視されている。   When the captured image is a general-purpose image, even if there is a slight error, it may be tolerated. However, especially in the case of a medical X-ray image used for diagnosis, the true image is faithfully preserved in the diagnostic image. Need to be reproduced. Therefore, in the case of the image of the comparative example, the region 83a shown in FIG. 8A of the star chart is treated as being correctly resolved, and the region 82a to the region 81a are ignored as being not resolved. ing.

これに対して、実施例では、前記したように第2位相反転手段22が位相反転処理を行う。そのため、図6に示すように、位相反転した後のスペクトルFop(ω)を表す波形は、零点となる位置が1/(2d)まで延長されてカットオフ周波数を高周波側にシフトしたかのような効果を奏する。これにより、図7(c)及び図8(b)に示すように、くさびの画像をスターチャートの中心から辺縁に向けて3つの領域81b,82b,83bに分けると、各領域81b〜83bですべて解像することが分かる。よって、位相反転処理を用いた場合、解像力が向上することを確かめた。 On the other hand, in the embodiment, as described above, the second phase inverting means 22 performs the phase inverting process. Therefore, as shown in FIG. 6, the waveform representing the spectrum F op (ω) after the phase inversion is obtained by checking that the zero point position is extended to 1 / (2d) and the cutoff frequency is shifted to the high frequency side. The effect is produced. Accordingly, as shown in FIGS. 7C and 8B, when the wedge image is divided into three regions 81b, 82b, and 83b from the center of the star chart toward the edge, the regions 81b to 83b are obtained. It can be seen that everything is resolved with. Therefore, it was confirmed that the resolution was improved when the phase inversion process was used.

さらに、実施例では、前記したように第2位相反転手段22が、位相反転した後のスペクトルFop(ω)に対して平滑化処理を行うこととしたので、実施例の画像のスペクトルで言えば、処理前の零点に対して0ではない補間値を付与している。そのため、図8(b)において楕円の破線で示す領域83bと領域82bとの境界部分、及び楕円の破線で示す領域82bと領域81bとの境界部分においても解像し、くさびの画像が連続になって自然な画像となる。 Furthermore, in the embodiment, as described above, the second phase inversion means 22 performs the smoothing process on the spectrum F op (ω) after the phase inversion, so that the image spectrum of the embodiment can be said. For example, a non-zero interpolation value is assigned to the zero point before processing. Therefore, the image is also resolved at the boundary between the region 83b and the region 82b indicated by the elliptical broken line and the boundary between the region 82b and the region 81b indicated by the elliptical broken line in FIG. Become a natural image.

以上説明したように、本実施形態の情報処理装置1によれば、位相反転処理を行うことで、ボケ関数を所望の理想関数に近付ける補正を行うことができ、擬解像成分をキャンセルして、画像のスペクトルが負となる周波数領域の情報を取り出すことができる。これにより、ボケのある撮影画像よりもボケが低減された、高解像度の原画像を復元することができる。したがって、情報処理装置1は、記録媒体のナイキスト周波数で決定される解像力の高解像度の原画像を復元することが可能となる。   As described above, according to the information processing apparatus 1 of the present embodiment, by performing the phase inversion process, it is possible to perform correction to bring the blur function closer to a desired ideal function, and cancel the pseudo-resolution component. The frequency domain information where the image spectrum is negative can be extracted. As a result, it is possible to restore a high-resolution original image in which the blur is reduced as compared with the shot image having the blur. Therefore, the information processing apparatus 1 can restore an original image with a high resolution determined by the Nyquist frequency of the recording medium.

また、情報処理装置1は、ボケ関数を所望の理想関数に近付ける補正を行うことから、この情報処理装置1を例えばX線撮影装置に組み込んだ場合、装置内に配置されるX線管よりも微小なX線管で撮影された画像と等価な画像を得ることができる。
さらに、このX線撮影装置は、X線管の焦点サイズに起因する半影画像、すなわちボケの影響を除去することができるので、高出力かつ高解像力を有するX線撮影装置を実現することが可能となる。
In addition, since the information processing apparatus 1 performs correction to bring the blur function closer to a desired ideal function, when the information processing apparatus 1 is incorporated in, for example, an X-ray imaging apparatus, the information processing apparatus 1 is more than an X-ray tube disposed in the apparatus. An image equivalent to an image taken with a minute X-ray tube can be obtained.
Furthermore, since this X-ray imaging apparatus can remove the influence of a penumbra image resulting from the focal point size of the X-ray tube, that is, blur, it is possible to realize an X-ray imaging apparatus having high output and high resolution. It becomes possible.

[第2実施形態]
第2実施形態に係る情報処理装置について図9を参照して説明する。この情報処理装置1Bは、図1の情報処理装置1の機能に、後記する利得補正処理の機能を付加した点が主に異なっている。情報処理装置1Bにおいて図1に示す構成と同じものには同じ符号を付して説明を適宜省略する。情報処理装置1Bは、第1演算手段10Bと、第2演算手段20Bと、第3演算手段30Bと、メモリ40と、を備えている。
[Second Embodiment]
An information processing apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. This information processing apparatus 1B is mainly different in that a function of gain correction processing described later is added to the function of the information processing apparatus 1 of FIG. In the information processing apparatus 1B, the same components as those shown in FIG. The information processing apparatus 1B includes a first calculation unit 10B, a second calculation unit 20B, a third calculation unit 30B, and a memory 40.

第1演算手段10Bは、前処理手段11及び周波数変換手段12に加えて、第1関数算出手段13と、第2関数算出手段14と、を備えている。
このうち、第2関数算出手段14は、算出した理想関数のMTF(Fi(ω))を、第2演算手段20Bの第1位相反転手段21及び利得補正係数算出手段23に出力する。なお、他の構成は前記した通りなので、ここでは説明を省略する。
In addition to the pre-processing means 11 and the frequency conversion means 12, the 1st calculating means 10B is provided with the 1st function calculation means 13 and the 2nd function calculation means 14.
Among these, the second function calculation means 14 outputs the calculated ideal function MTF (F i (ω)) to the first phase inversion means 21 and the gain correction coefficient calculation means 23 of the second calculation means 20B. Since other configurations are as described above, description thereof is omitted here.

第2演算手段20Bは、第1位相反転手段21と、第2位相反転手段22と、利得補正係数算出手段23と、乗算手段24と、第2前処理手段25と、を備えている。なお、図1に示した構成と同じ構成には図1と同じ符号を付して説明を省略する。
第1位相反転手段21は、ボケ関数のMTF(Ff(ω))について位相を反転した後の関数Ffp(ω)(図4参照)を利得補正係数算出手段23に出力する。
The second computing means 20B includes a first phase inverting means 21, a second phase inverting means 22, a gain correction coefficient calculating means 23, a multiplying means 24, and a second preprocessing means 25. In addition, the same code | symbol as FIG. 1 is attached | subjected to the same structure as the structure shown in FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.
The first phase inverting means 21 outputs the function F fp (ω) (see FIG. 4) after inverting the phase for the blur function MTF (F f (ω)) to the gain correction coefficient calculating means 23.

利得補正係数算出手段23には、第1位相反転手段21からボケ関数に係る関数Ffp(ω)が入力されると共に、第2関数算出手段14から理想関数のMTF(Fi(ω))が入力される。この利得補正係数算出手段23は、次の式(6)に示すように、理想関数のMTF(Fi(ω))を、ボケ関数に係る関数Ffp(ω)で除算することで、利得補正係数Q(ω)を算出するものである。 The function F fp (ω) related to the blur function is input from the first phase inversion unit 21 to the gain correction coefficient calculation unit 23, and the ideal function MTF (F i (ω)) from the second function calculation unit 14. Is entered. As shown in the following equation (6), the gain correction coefficient calculation unit 23 divides the ideal function MTF (F i (ω)) by the function F fp (ω) related to the blur function, thereby obtaining a gain. The correction coefficient Q (ω) is calculated.

Q(ω)=Fi(ω)/Ffp(ω) … 式(6) Q (ω) = F i (ω) / F fp (ω) (6)

詳細には、利得補正係数算出手段23は、図10及び次の式(7)に示すように、所定の複数の周波数nにおいて、理想関数のMTF(Fi(ω))の振幅mb(n)を、ボケ関数に係る関数Ffp(ω)の振幅ma(n)でそれぞれ除算することで、周波数n毎の利得補正係数Q(n)を算出する。ここで、波形の振幅はω軸を基準とした高さで表される。このQ(n)をQ値と呼ぶ。Q値を算出するための周波数間隔は、例えば目的等に応じて適宜設定される。 Specifically, as shown in FIG. 10 and the following equation (7), the gain correction coefficient calculation unit 23 calculates the amplitude mb (n) of the ideal function MTF (F i (ω)) at a plurality of predetermined frequencies n. ) Is respectively divided by the amplitude ma (n) of the function F fp (ω) related to the blur function, thereby calculating the gain correction coefficient Q (n) for each frequency n. Here, the amplitude of the waveform is represented by a height with respect to the ω axis. This Q (n) is called the Q value. The frequency interval for calculating the Q value is appropriately set according to the purpose, for example.

Q(n)=mb(n)/ma(n) … 式(7)   Q (n) = mb (n) / ma (n) (7)

この利得補正係数算出手段23は、ボケ関数に係る関数Ffp(ω)の値が0となる周波数(零点)では、Q値が発散しないように、零点におけるQ値をそれぞれ仮に0に設定しておく。なお、零点におけるQ値は後段の処理で補間する。利得補正係数算出手段23は、利得補正係数Q(ω)を乗算手段24に出力する。 The gain correction coefficient calculating unit 23 temporarily sets the Q value at the zero point to 0 so that the Q value does not diverge at the frequency (zero point) at which the value of the function F fp (ω) related to the blur function is 0. Keep it. Note that the Q value at the zero point is interpolated in a subsequent process. The gain correction coefficient calculation unit 23 outputs the gain correction coefficient Q (ω) to the multiplication unit 24.

乗算手段24には、第2位相反転手段22から、撮影画像o(x)に係る位相反転処理をしたスペクトルFop(ω)が入力されると共に、利得補正係数算出手段23から利得補正係数Q(ω)が入力される。乗算手段24は、スペクトルFop(ω)に利得補正係数Q(ω)を乗算するものである。計算結果のスペクトルを、以下では、次の式(8)に示すように、補正されたスペクトルFF(ω)と表記する。また、この乗算処理を利得補正処理と呼ぶ。 The multiplication unit 24 receives from the second phase inversion unit 22 the spectrum F op (ω) that has undergone phase inversion processing relating to the captured image o (x), and from the gain correction coefficient calculation unit 23 to the gain correction coefficient Q. (Ω) is input. The multiplier 24 multiplies the spectrum F op (ω) by a gain correction coefficient Q (ω). Hereinafter, the spectrum of the calculation result is expressed as a corrected spectrum F F (ω) as shown in the following equation (8). This multiplication processing is called gain correction processing.

F(ω)=Fop(ω)×Q(ω) … 式(8) F F (ω) = F op (ω) × Q (ω) (8)

より詳細には、乗算手段24に入力されるスペクトルFop(ω)は、図6に示すFop(ω)の零点が既に解消されている。すなわち、前記した平滑化処理によって、処理前の零点に0ではない補間値を付与済みである。 More specifically, the zero point of F op (ω) shown in FIG. 6 has already been eliminated from the spectrum F op (ω) input to the multiplication unit 24. That is, by the smoothing process described above, a non-zero interpolation value has been given to the zero point before the process.

また、本実施形態では、乗算手段24は、ボケ関数に係る関数Ffp(ω)の零点におけるQ値の補間処理を行うこととした。乗算手段24に入力する利得補正係数Q(ω)では、これら零点におけるQ値が0に仮設定されている。ただし、零点の前後の周辺周波数にはQ値のデータが設定されているので、それら前後の周波数のデータから、零点におけるQ値を補間することができる。なお、このときの補間方法は、特に限定されず、例えば前記平滑化処理における補間方法と同じであってもよい。 In the present embodiment, the multiplication unit 24 performs the Q value interpolation process at the zero point of the function F fp (ω) related to the blur function. In the gain correction coefficient Q (ω) input to the multiplication means 24, the Q value at these zero points is temporarily set to zero. However, since Q value data is set for the peripheral frequencies before and after the zero point, the Q value at the zero point can be interpolated from the frequency data before and after the zero point. The interpolation method at this time is not particularly limited, and may be the same as the interpolation method in the smoothing process, for example.

これら平滑化処理及び補間処理を行うことにより、乗算手段24は、利得補正処理において、積が0とはならないように意味のある乗算を行うことができる。その結果、図6に示すような撮影画像o(x)に係るスペクトルFop(ω)の形状を、理想関数のMTF(Fi(ω))の形状に近付け、図11に示すような補正されたスペクトルFF(ω)を得ることができる。なお、乗算手段24において補間処理に加えて平滑化処理も行うようにして、代わりに第2位相反転手段22では、位相反転処理のみを行うようにしてもよい。 By performing the smoothing process and the interpolation process, the multiplication unit 24 can perform a meaningful multiplication so that the product does not become zero in the gain correction process. As a result, the shape of the spectrum F op (ω) related to the photographed image o (x) as shown in FIG. 6 is brought close to the shape of the ideal function MTF (F i (ω)), and correction as shown in FIG. 11 is performed. The resulting spectrum F F (ω) can be obtained. Note that the smoothing process may be performed in addition to the interpolation process in the multiplication unit 24, and only the phase inversion process may be performed in the second phase inversion unit 22 instead.

第2前処理手段25は、撮影画像を復元した画像におけるアーチファクトが出ないように、図11に示すスペクトルFF(ω)に対して前処理を行うものである。第2前処理手段25は、周波数空間において画像処理を行う点が前処理手段11と異なる。第2前処理手段25は、例えば、ハニング窓を代表とする窓関数で前処理を行うことができる。 The second preprocessing means 25 performs preprocessing on the spectrum F F (ω) shown in FIG. 11 so that artifacts in the image obtained by restoring the captured image do not appear. The second preprocessing unit 25 is different from the preprocessing unit 11 in that image processing is performed in a frequency space. The second preprocessing means 25 can perform preprocessing with a window function typified by a Hanning window, for example.

第3演算手段30Bは、図9に示すように、情報生成手段(逆周波数変換手段)31Bと、後処理手段32Bとを備えている。
情報生成手段31Bは、利得補正処理がなされたスペクトルを逆周波数変換することで復元された実空間における情報を原画像として算出するものである。本実施形態では、情報生成手段31Bは、利得補正処理が施され、且つ第2前処理手段25で前処理がなされたスペクトルを逆フーリエ変換する。情報生成手段31Bが生成した実空間における画像情報をOa(x)と表記する。この画像情報Oa(x)は、前処理済みの撮影画像o(x)に対応して得られた画像である。
後処理手段32Bは、画像情報Oa(x)に対して後処理を行う点以外は、後処理手段32と同様である。なお、第1メモリ41及び第2メモリ42については後記する。
As shown in FIG. 9, the third calculation means 30B includes information generation means (inverse frequency conversion means) 31B and post-processing means 32B.
The information generating unit 31B calculates information in the real space restored by performing inverse frequency conversion on the spectrum subjected to the gain correction processing as an original image. In the present embodiment, the information generating unit 31B performs inverse Fourier transform on the spectrum that has been subjected to gain correction processing and preprocessed by the second preprocessing unit 25. The image information in the real space generated by the information generation unit 31B is denoted as O a (x). This image information O a (x) is an image obtained corresponding to the preprocessed captured image o (x).
The post-processing unit 32B is the same as the post-processing unit 32 except that post-processing is performed on the image information O a (x). The first memory 41 and the second memory 42 will be described later.

本実施形態に係る情報処理装置1Bの性能を確かめるために以下の実験2を行った。
実験2では、図12(a)に示すスターチャートを被写体としてX線撮影した。図12(b)に示すように、撮影画像はX線管の焦点に起因するボケを有している。この撮影画像のデジタルデータを、情報処理装置1Bに取り込み、位相反転処理及び利得補正処理を含む画像処理を行った。そのときの最終出力画像を図12(c)に示す。情報処理装置1Bによれば、撮影画像よりも高解像度の最終出力画像が得られ、医療に利用しても障害とならない程度にまでボケが解消されていることを確かめることができた。
In order to confirm the performance of the information processing apparatus 1B according to the present embodiment, the following experiment 2 was performed.
In Experiment 2, X-ray imaging was performed using the star chart shown in FIG. As shown in FIG. 12B, the captured image has a blur caused by the focal point of the X-ray tube. The digital data of the photographed image was taken into the information processing apparatus 1B, and image processing including phase inversion processing and gain correction processing was performed. The final output image at that time is shown in FIG. According to the information processing apparatus 1B, a final output image having a resolution higher than that of the photographed image can be obtained, and it has been confirmed that the blur has been eliminated to such an extent that it does not cause an obstacle even when used for medical treatment.

本実施形態の情報処理装置1Bによれば、位相反転処理に加えて利得補正処理を行うことで、ボケ関数をいっそう理想関数に近付ける補正を行うことができる。これにより、ボケのある撮影画像よりもボケがいっそう低減された、高解像度の原画像を復元することができる。   According to the information processing apparatus 1B of the present embodiment, by performing gain correction processing in addition to phase inversion processing, it is possible to perform correction that brings the blur function closer to the ideal function. As a result, it is possible to restore a high-resolution original image in which blurring is further reduced as compared with a blurred captured image.

[第2実施形態の変形例]
第2実施形態の変形例に係る情報処理装置1Bは、図9に示すように、メモリ40に、第1メモリ41及び第2メモリ42を備えている。
第1メモリ41は、所定画素数の画像を記憶するものであり、この変形例に係る情報処理装置1Bに入力された撮影画像やボケ関数f(x)を記憶する。ここで、所定画素数とは、例えば、横512ピクセル×縦512ピクセルや、横1024ピクセル×縦768ピクセル等を挙げることができる。
[Modification of Second Embodiment]
As illustrated in FIG. 9, the information processing apparatus 1 </ b> B according to the modification of the second embodiment includes a first memory 41 and a second memory 42 in the memory 40.
The first memory 41 stores an image having a predetermined number of pixels, and stores a captured image and a blur function f (x) input to the information processing apparatus 1B according to this modification. Here, the predetermined number of pixels may include, for example, horizontal 512 pixels × vertical 512 pixels, horizontal 1024 pixels × vertical 768 pixels, and the like.

第2メモリ42は、所定画素数の4倍以上の画素数の画像を記憶するものである。ここでは、図13に模式的に示すように、第2メモリ42は、第1メモリ41と比べて、横2倍×縦2倍の画素数を有していることとする。この意味で、第2メモリ42を4倍メモリともいう。   The second memory 42 stores an image having a number of pixels that is four times or more the predetermined number of pixels. Here, as schematically shown in FIG. 13, it is assumed that the second memory 42 has twice as many pixels as twice as many pixels as the first memory 41. In this sense, the second memory 42 is also referred to as a quadruple memory.

本変形例では、図9に示す第1演算手段10Bは、第1メモリ41から、撮影画像及びボケ関数f(x)を第2メモリ42に転送する。第1演算手段10Bは、撮影画像及びボケ関数f(x)の1画素を第2メモリ42上で2×2の画素数に拡大した画像を生成する。   In the present modification, the first computing means 10B shown in FIG. 9 transfers the captured image and the blur function f (x) from the first memory 41 to the second memory 42. The first computing unit 10B generates an image in which one pixel of the captured image and the blur function f (x) is enlarged on the second memory 42 to 2 × 2 pixels.

周波数変換手段12は、第2メモリ42上で拡大された撮影画像をフーリエ変換する。得られた撮影画像のスペクトルは、横及び縦に2倍に拡大された撮影画像に基づいているので、前記式(3)で示すFo(ω)と区別して、F2o(ω)と表記する。なお、フーリエ変換をする前に、この拡大され撮影画像に対して前処理手段11によって前処理をする。前処理済みの撮影画像をo2(x)と表記する。 The frequency conversion means 12 performs a Fourier transform on the captured image enlarged on the second memory 42. The spectrum of the obtained photographed image is based on the photographed image magnified twice in the horizontal and vertical directions, so that it is expressed as F 2o (ω) in distinction from F o (ω) shown in the above equation (3). To do. Note that the pre-process means 11 pre-processes the enlarged photographed image before Fourier transform. The preprocessed captured image is denoted as o 2 (x).

第1関数算出手段13は、第2メモリ42上で拡大されたボケ関数f(x)をフーリエ変換する。得られたボケ関数のMTFは、横及び縦に2倍に拡大されたボケ関数に基づいているので、前記式(4)で示すFf(ω)と区別して、F2f(ω)と表記する。 The first function calculation unit 13 performs a Fourier transform on the blur function f (x) expanded on the second memory 42. Since the MTF of the obtained blur function is based on the blur function that is doubled horizontally and vertically, it is expressed as F 2f (ω) in distinction from F f (ω) shown in the equation (4). To do.

また、本変形例では、理想関数I(x)として、2ピクセル×2ピクセルの画像を第2メモリ42上で設定する。仮に、撮影画像の1画素をメモリ40上で拡大せずに演算する場合、周波数空間におけるMTFを求めるためには、実空間における理想関数I(x)を表す矩形関数の最も狭い幅(2d)としては最低でも2画素分必要である。これに対して、デルタ関数は、その矩形関数の幅が1画素分に相当する。よって、撮影画像を拡大しない場合には、デルタ関数を理想関数I(x)にすることはできなかった。しかしながら、この変形例のように4倍メモリ(第2メモリ42)上で4画素(一辺2画素)の画像を設定することは、第1メモリ41上で1画素の画像すなわちデルタ関数を設定することと等価となる。   In this modification, an image of 2 pixels × 2 pixels is set on the second memory 42 as the ideal function I (x). If one pixel of the captured image is calculated without being enlarged on the memory 40, the narrowest width (2d) of the rectangular function representing the ideal function I (x) in the real space is used to obtain the MTF in the frequency space. As a minimum, two pixels are required. On the other hand, the width of the rectangular function of the delta function corresponds to one pixel. Therefore, when the captured image is not enlarged, the delta function cannot be made the ideal function I (x). However, setting an image of four pixels (two pixels on one side) on the quadruple memory (second memory 42) as in this modification sets an image of one pixel on the first memory 41, that is, a delta function. Is equivalent to that.

そして、第2関数算出手段14は、この4画素の画像である理想関数I(x)を第2メモリ42上でフーリエ変換する。得られた理想関数のMTFは、デルタ関数を表す1画素の画像が横及び縦に2倍に拡大された理想関数に基づいていることと等価なので、前記式(5)で示すFi(ω)と区別して、F2i(ω)と表記する。 Then, the second function calculating unit 14 performs a Fourier transform on the ideal function I (x), which is an image of four pixels, on the second memory 42. The obtained MTF of the ideal function is equivalent to the fact that a one-pixel image representing the delta function is based on an ideal function that is expanded two times in the horizontal and vertical directions, so that F i (ω And F 2i (ω).

同様に、第2演算手段20Bの処理において、4倍メモリを用いたことを下付きの「2」を付加して次のように表す。
第1位相反転手段21は、ボケ関数のMTF(F2f(ω))に位相反転処理を施すことで関数F2fp(ω)を求める。
第2位相反転手段22は、撮影画像のスペクトル(F2o(ω))に位相反転処理を施すことで反転後のスペクトルF2op(ω)を求める。
利得補正係数算出手段23は、次の式(6a)の演算を行う。
乗算手段24は、利得補正処理として次の式(8a)の演算を行う。
Similarly, the use of the quadruple memory in the processing of the second calculation means 20B is represented as follows by adding a subscript “2”.
The first phase inversion means 21 obtains a function F 2fp (ω) by performing phase inversion processing on the MTF (F 2f (ω)) of the blur function.
The second phase inversion means 22 obtains the inverted spectrum F 2op (ω) by performing phase inversion processing on the spectrum (F 2o (ω)) of the captured image.
The gain correction coefficient calculation means 23 performs the calculation of the following equation (6a).
The multiplying unit 24 performs the calculation of the following equation (8a) as the gain correction processing.

Q(ω)=F2i(ω)/F2fp(ω) … 式(6a)
2F(ω)=F2op(ω)×Q(ω) … 式(8a)
Q (ω) = F 2i (ω) / F 2fp (ω) Expression (6a)
F 2F (ω) = F 2op (ω) × Q (ω) (8a)

同様に、第3演算手段30Bの処理において、4倍メモリを用いたことを下付きの「2」を付加して次のように表す。情報生成手段31Bは、利得補正処理が施され、且つ第2前処理手段25で前処理がなされたスペクトルを逆フーリエ変換する。情報生成手段31Bが生成した実空間における画像情報をO2a(x)と表記する。この画像情報O2a(x)は、前処理済みの撮影画像o2(x)に対応して得られた画像である。ただし、前処理済みの撮影画像o2(x)の1画素は、第2メモリ42上で2×2の画素数に拡大されている。そこで、情報生成手段31Bは、実空間における画像情報O2a(x)において2×2の画素を1画素に圧縮する。この圧縮後の画像情報をあらためてOa(x)と定義する。そして、後処理手段32Bは、この画像情報Oa(x)に対して後処理を行う。これにより、変形例に係る情報処理装置1Bは、算出された原画像を出力する。 Similarly, the use of the quadruple memory in the processing of the third computing means 30B is represented as follows by adding a subscript “2”. The information generating unit 31B performs inverse Fourier transform on the spectrum that has been subjected to the gain correction process and preprocessed by the second preprocessing unit 25. The image information in the real space generated by the information generating unit 31B is expressed as O 2a (x). This image information O 2a (x) is an image obtained corresponding to the preprocessed captured image o 2 (x). However, one pixel of the preprocessed captured image o 2 (x) is enlarged to 2 × 2 pixels on the second memory 42. Therefore, the information generating unit 31B compresses 2 × 2 pixels into one pixel in the image information O 2a (x) in the real space. The compressed image information is again defined as O a (x). Then, the post-processing means 32B performs post-processing on the image information O a (x). As a result, the information processing apparatus 1B according to the modification outputs the calculated original image.

第2実施形態の変形例に係る情報処理装置によれば、理想関数をデルタ関数に設定しておくことで、ボケ関数をデルタ関数に近付ける補正を行うことができる。これにより、復元画像は、ボケ関数の影響を全く受けていない画像となり、撮影画像から復元された画像として最も高解像化されることになる。この復元画像は、あらゆる撮影系において、記録媒体の画素サイズで決定されるナイキスト周波数を解像限界とする画像となる。   According to the information processing apparatus according to the modification of the second embodiment, by setting the ideal function as a delta function, it is possible to perform correction to bring the blur function closer to the delta function. As a result, the restored image is an image that is not affected by the blur function at all, and the highest resolution is achieved as an image restored from the captured image. This restored image is an image having a resolution limit of the Nyquist frequency determined by the pixel size of the recording medium in any photographing system.

[第3実施形態]
第3実施形態に係る情報処理装置について図14を参照(適宜図1及び図9参照)して説明する。なお、図14は、後記するように本発明の実施形態に係るフィルタ生成装置を模式的に示している。情報処理装置1Cにおいて図9に示す構成と同じものには同じ符号を付して説明を適宜省略して説明する。情報処理装置1Cは、第1演算手段10Bと、第2演算手段20Cと、第3演算手段30Cと、を備えている。第1演算手段10Bは、第2実施形態で説明した構成と同じなので説明を省略する。
[Third Embodiment]
An information processing apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 14 (see FIGS. 1 and 9 as appropriate). FIG. 14 schematically shows a filter generation device according to an embodiment of the present invention as will be described later. In the information processing apparatus 1C, the same components as those shown in FIG. The information processing apparatus 1C includes a first calculation unit 10B, a second calculation unit 20C, and a third calculation unit 30C. Since the first calculation means 10B has the same configuration as that described in the second embodiment, description thereof is omitted.

第2演算手段20Cは、第1位相反転手段21と、第2位相反転手段22と、利得補正係数算出手段23と、を備えている。これらは、図9に示す第2演算手段20Bの一部の構成なので詳細な説明を省略する。ただし、本実施形態では、第2位相反転手段22は、位相反転したスペクトルFop(ω)を、第3演算手段30Cの情報生成手段31へ出力する。 The second computing means 20C includes a first phase inverting means 21, a second phase inverting means 22, and a gain correction coefficient calculating means 23. Since these are part of the configuration of the second calculation means 20B shown in FIG. 9, detailed description thereof is omitted. However, in the present embodiment, the second phase inversion unit 22 outputs the phase-inverted spectrum F op (ω) to the information generation unit 31 of the third calculation unit 30C.

また、本実施形態では、利得補正係数算出手段23は、利得補正係数Q(ω)を算出するときに、零点におけるQ値を0に仮設定することなく、零点におけるQ値の補間処理を行うこととした。この補間処理は、第2実施形態の乗算手段24が行う補間処理と同様の処理なので説明を省略する。この利得補正係数算出手段23は、算出した利得補正係数Q(ω)を、第3演算手段30Cの逆周波数変換手段33へ出力する。   Further, in the present embodiment, the gain correction coefficient calculation means 23 performs the Q value interpolation processing at the zero point without temporarily setting the Q value at the zero point to 0 when calculating the gain correction coefficient Q (ω). It was decided. Since this interpolation process is the same as the interpolation process performed by the multiplication unit 24 of the second embodiment, a description thereof will be omitted. The gain correction coefficient calculation means 23 outputs the calculated gain correction coefficient Q (ω) to the inverse frequency conversion means 33 of the third calculation means 30C.

第3演算手段30Cは、情報生成手段(逆周波数変換手段)31と、後処理手段32Cと、逆周波数変換手段33と、数値変換手段34と、畳込演算手段35と、を備えている。情報生成手段31は、第1実施形態と同様に、第2位相反転手段22にて位相反転処理が施され且つ平滑化処理がなされたスペクトルFop(ω)を逆フーリエ変換するものである。ただし、情報生成手段31は、スペクトルFop(ω)を逆フーリエ変換して生成した実空間における画像情報Op(x)を畳込演算手段35に出力する。この画像情報Op(x)は、前処理済みの撮影画像o(x)に対応して得られた画像であり、前記した式(1)の原画像r(x)に相当する。
後処理手段32Cは、畳込演算手段35が生成して出力する画像情報Ob(x)に対して後処理を行う点以外は、第1実施形態の後処理手段32と同様である。
The third calculation means 30C includes information generation means (inverse frequency conversion means) 31, post-processing means 32C, reverse frequency conversion means 33, numerical value conversion means 34, and convolution calculation means 35. As in the first embodiment, the information generation unit 31 performs inverse Fourier transform on the spectrum F op (ω) that has been subjected to phase inversion processing and smoothing processing by the second phase inversion unit 22. However, the information generating unit 31 outputs the image information O p (x) in the real space generated by performing the inverse Fourier transform on the spectrum F op (ω) to the convolution calculating unit 35. This image information O p (x) is an image obtained corresponding to the preprocessed captured image o (x), and corresponds to the original image r (x) of the above-described equation (1).
The post-processing means 32C is the same as the post-processing means 32 of the first embodiment except that post-processing is performed on the image information O b (x) generated and output by the convolution operation means 35.

逆周波数変換手段33には、利得補正係数算出手段23から利得補正係数Q(ω)が入力される。この逆周波数変換手段33は、利得補正係数Q(ω)を逆周波数変換するものである。以下、逆周波数変換された利得補正係数をQ(x)と表記する。利得補正係数Q(x)は、実空間では濃度分布として現れる。逆周波数変換手段33は、この利得補正係数Q(x)を数値変換手段34へ出力する。   The gain correction coefficient Q (ω) is input from the gain correction coefficient calculation means 23 to the inverse frequency conversion means 33. The inverse frequency converting means 33 performs inverse frequency conversion of the gain correction coefficient Q (ω). Hereinafter, the gain correction coefficient subjected to inverse frequency conversion is denoted as Q (x). The gain correction coefficient Q (x) appears as a density distribution in real space. The inverse frequency conversion means 33 outputs this gain correction coefficient Q (x) to the numerical value conversion means 34.

数値変換手段34は、利得補正係数Q(x)を実空間において予め定められた大きさの数値フィルタに変換するものである。利得補正係数Q(x)は、実空間では濃度分布として現れるので、数値変換手段34は、これを数値化した数値フィルタ(以下、フィルタF(x)という)を作成する。フィルタF(x)のサイズは、特に限定されない。例えば、3×1、5×1、7×1あるいはそれ以上であってもよい。なお、2次元であれば、例えば、3×3、5×5あるいはそれ以上のマトリクスであってもよい。数値変換手段34は、フィルタF(x)を畳込演算手段35に出力する。   The numerical conversion means 34 converts the gain correction coefficient Q (x) into a numerical filter having a predetermined size in the real space. Since the gain correction coefficient Q (x) appears as a density distribution in the real space, the numerical conversion means 34 creates a numerical filter (hereinafter referred to as filter F (x)) in which this is converted into a numerical value. The size of the filter F (x) is not particularly limited. For example, it may be 3 × 1, 5 × 1, 7 × 1, or more. As long as it is two-dimensional, for example, a matrix of 3 × 3, 5 × 5 or more may be used. The numerical value conversion means 34 outputs the filter F (x) to the convolution calculation means 35.

畳込演算手段35は、情報生成手段31によって生成された画像情報Op(x)と、フィルタF(x)とをコンボリューションして得られる情報を原画像として算出するものである。ここでは、コンボリューションで得られた画像情報をOb(x)と表記する。なお、この画像情報Ob(x)は、前記した式(1)の原画像r(x)に相当する。この場合、この畳込演算処理は次の式(9)の関係式で表すことができる。 The convolution calculator 35 calculates information obtained by convolving the image information O p (x) generated by the information generator 31 and the filter F (x) as an original image. Here, the image information obtained by the convolution is expressed as O b (x). Note that the image information O b (x) corresponds to the original image r (x) of the above-described equation (1). In this case, this convolution operation processing can be expressed by the following relational expression (9).

b(x)=Op(x)*F(x) … 式(9) O b (x) = O p (x) * F (x) (9)

ここで、前記式(9)の由来について補足説明する。図9の情報処理装置1Bで行う利得補正処理を示す関係式(前記式(8))の辺々を逆フーリエ変換したときの関係式は次の式(10)で表される。なお、式(10)において、F+j[・]は、カッコ内の関数を逆フーリエ変換する演算子を示している。 Here, a supplementary explanation will be given regarding the origin of the formula (9). The relational expression obtained by performing inverse Fourier transform on the sides of the relational expression (formula (8)) showing the gain correction processing performed by the information processing apparatus 1B of FIG. 9 is expressed by the following formula (10). In Expression (10), F + j [•] indicates an operator that performs inverse Fourier transform on the function in parentheses.

さらに、式(10)の表記は、次の式(11)、式(12)及び式(13)のように、この情報処理装置1Cで生成する画像情報やフィルタの表記に置き換えることができる。   Furthermore, the expression (10) can be replaced with image information and filter expressions generated by the information processing apparatus 1C as in the following expressions (11), (12), and (13).

つまり、前記式(10)を整理すると、前記した式(9)が得られることになる。
要するに、情報処理装置1Cは、図9の情報処理装置1Bで行う利得補正処理に相当する画像処理を実空間領域で行うようにしたものである。
That is, when the formula (10) is rearranged, the above-described formula (9) is obtained.
In short, the information processing apparatus 1C is configured to perform image processing corresponding to the gain correction processing performed in the information processing apparatus 1B of FIG. 9 in the real space region.

第3実施形態に係る情報処理装置1Cは、ボケのある撮影画像に対して実空間領域でフィルタリング処理を行うことで、等価的に周波数領域における利得補正処理を行うことになるので、第2実施形態と同様に、ボケ関数をいっそう理想関数に近付ける補正を行うことができる。また、情報処理装置1Cは、ボケのある撮影画像に対して実空間領域でフィルタリング処理を行うので、撮影画像に対して周波数領域で画像補正する場合に比べ、復元画像におけるアーチファクトを低減できる効果を奏する。   The information processing apparatus 1 </ b> C according to the third embodiment performs the gain correction process in the frequency domain equivalently by performing the filtering process in the real space domain on the blurred captured image. Similar to the embodiment, it is possible to perform correction to make the blur function closer to the ideal function. In addition, since the information processing apparatus 1C performs filtering processing in the real space region on the blurred captured image, an effect of reducing artifacts in the restored image compared to the case of performing image correction on the captured image in the frequency domain. Play.

[フィルタ生成装置]
図14に示すように、フィルタ生成装置50は、情報処理装置1Cの一部分を構成している。具体的には、フィルタ生成装置50は、第1関数算出手段13と、第2関数算出手段14と、第1位相反転手段21と、利得補正係数算出手段23と、逆周波数変換手段33と、数値変換手段34と、を備えている。
[Filter generator]
As shown in FIG. 14, the filter generation device 50 constitutes a part of the information processing device 1C. Specifically, the filter generation device 50 includes a first function calculation unit 13, a second function calculation unit 14, a first phase inversion unit 21, a gain correction coefficient calculation unit 23, an inverse frequency conversion unit 33, Numerical value conversion means 34.

フィルタ生成装置50は、例えばX線撮影系で測定されたボケ関数f(x)と、所望の理想関数I(x)とに対して、前記各手段による処理を施すことで、フィルタF(x)を生成することができる。このフィルタ生成装置50を例えば情報処理装置1Cに組み込んだ場合、予めフィルタF(x)を生成して記憶手段に記憶しておけば、別処理で生成した画像情報Op(x)と、記憶手段から読み出した数値フィルタとをコンボリューションするだけで原画像を容易に算出することができる。したがって、原画像として最終出力画像を迅速に出力することができる。 The filter generation device 50 performs processing by the above means on the blur function f (x) measured by, for example, the X-ray imaging system and the desired ideal function I (x), so that the filter F (x ) Can be generated. When this filter generation device 50 is incorporated into the information processing apparatus 1C, for example, if the filter F (x) is generated in advance and stored in the storage means, the image information O p (x) generated in another process is stored. The original image can be easily calculated simply by convolution with the numerical filter read from the means. Therefore, the final output image can be quickly output as the original image.

以上、各実施形態に基づいて本発明に係る情報処理装置及びフィルタ生成装置について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、前記各実施形態では、周波数変換の一例としてフーリエ変換を採用した場合について説明したが、これに限らず、直交変換系、例えばアダマール変換、カルーネン・レーベ変換などを採用することもできる。   The information processing apparatus and the filter generation apparatus according to the present invention have been described above based on each embodiment, but the present invention is not limited to these. For example, in each of the above-described embodiments, the case where the Fourier transform is adopted as an example of the frequency transform has been described.

また、前記第2実施形態の変形例では、第2メモリ42を4倍メモリとしたが、第2メモリ42は、第1メモリ41と比べて、横3倍×縦3倍の画素数や、横4倍×縦4倍の画素数を有する大メモリであってもよい。撮影画像の拡大率は、200%に限らず、300%や400%でも構わない。その場合、理想関数I(x)として、3ピクセル×3ピクセルの画像や4ピクセル×4ピクセルの画像を第2メモリ42上で設定する。そして、処理の最終段階で、3×3の画素又は4×4の画素を1画素に圧縮すればよい。なお、コスト等を考慮すると、第2メモリ42を4倍メモリとすることが好ましい。   Further, in the modified example of the second embodiment, the second memory 42 is a quadruple memory. However, the second memory 42 has a number of pixels that is three times wide × three times vertical compared to the first memory 41, It may be a large memory having 4 × horizontal × 4 × vertical pixels. The magnification of the captured image is not limited to 200%, and may be 300% or 400%. In that case, an image of 3 pixels × 3 pixels or an image of 4 pixels × 4 pixels is set on the second memory 42 as the ideal function I (x). Then, at the final stage of processing, a 3 × 3 pixel or a 4 × 4 pixel may be compressed into one pixel. In consideration of cost and the like, the second memory 42 is preferably a quadruple memory.

また、メモリ40に第1メモリ41及び第2メモリ42を備える構成は、第2実施形態の変形例に限らず、第1及び第3実施形態の情報処理装置1,1Cやフィルタ生成装置50にも適用することができる。   In addition, the configuration in which the memory 40 includes the first memory 41 and the second memory 42 is not limited to the modification of the second embodiment, and the information processing apparatuses 1 and 1C and the filter generation apparatus 50 according to the first and third embodiments. Can also be applied.

前記各実施形態では、撮影画像が、人体を撮影した医療用のX線撮影画像であるものとした。ここで、医療用X線撮影画像は、例えば、胸部や手足等の単純X線撮影画像(レントゲン)、歯科用パノラマX線撮影画像、マンモグラフィー(乳房撮影)、X線CT画像等としてもよい。
また、被写体は人体に限定されるものではなく、例えば、鉱物等の自然に存在するものや各種産業の製品でもよい。この場合、各種分析や被破壊検査等を行うことができる。
In each of the embodiments described above, the captured image is a medical X-ray image obtained by imaging a human body. Here, the medical X-ray image may be, for example, a simple X-ray image (an X-ray) such as a chest or a limb, a dental panoramic X-ray image, a mammography (mammography), an X-ray CT image, or the like.
The subject is not limited to the human body, and may be, for example, a naturally occurring object such as a mineral or a product of various industries. In this case, various analyzes and inspections to be broken can be performed.

また、情報処理装置1に入力される撮影画像は、放射線を用いて撮影した画像だけでなく、可視光や赤外線等を用いて撮影した画像にも適用できる。
例えば医療用画像であれば、エックス線以外のすべての医療用画像、具体的には、MRI(magnetic resonance imaging)画像、超音波画像、内視鏡画像等であってもよい。
また、医療用画像に限らず、すべての一般光学系画像、例えば、デジタルカメラ系、顕微鏡画像、衛星画像等であってもよい。
The captured image input to the information processing apparatus 1 can be applied not only to an image captured using radiation, but also to an image captured using visible light, infrared light, or the like.
For example, in the case of medical images, all medical images other than X-rays, specifically, MRI (magnetic resonance imaging) images, ultrasonic images, endoscopic images, and the like may be used.
Moreover, not only a medical image but all general optical system images, for example, a digital camera system, a microscope image, a satellite image, and the like may be used.

前記各実施形態では、インパルスレスポンスは、例えば撮影系の焦点について測定されたボケ関数f(x)であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、レンズの収差に起因したボケを表したボケ関数であってもよい。   In each of the above embodiments, the impulse response has been described as being a blur function f (x) measured with respect to the focus of the imaging system, for example. However, the impulse response is not limited to this, and blur caused by lens aberration is not limited to this. The blur function represented may be used.

また、本発明によるデジタルの高解像化処理としての対象は、画像の2次元情報に限らず、例えばレーダー等の電波、音響、音声等の通信系の1次元情報であってもよい。
また、インパルスレスポンスは、通信系の波形なまりを表した1次元のボケ関数であってもよい。
Further, the target of the digital high resolution processing according to the present invention is not limited to the two-dimensional information of the image, but may be one-dimensional information of a communication system such as radio waves such as radar, sound, and voice.
Further, the impulse response may be a one-dimensional blur function that represents a waveform rounding of the communication system.

さらに、本発明は、例えば手振れ補正等にも応用可能である。カメラの手振れ補正(一次元平滑化)のための処理を行う場合、カメラにジャイロセンサを搭載し、露光時間中にジャイロセンサの検出値を測定し、移動距離が分かればインパルスレスポンスとして用い、本発明に係る情報処理装置によって、露光時間中の各撮影画像を平滑化することで、手振れによるボケが解消された画像を復元することができる。   Furthermore, the present invention can be applied to, for example, camera shake correction. When performing processing for camera shake correction (one-dimensional smoothing), the camera is equipped with a gyro sensor, and the detected value of the gyro sensor is measured during the exposure time. By smoothing each captured image during the exposure time by the information processing apparatus according to the invention, it is possible to restore an image in which blur due to camera shake is eliminated.

1,1B,1C 情報処理装置
10,10B 第1演算手段
11 前処理手段
12 周波数変換手段
13 第1関数算出手段
14 第2関数算出手段
20,20B,20C 第2演算手段
21 第1位相反転手段
22 第2位相反転手段
23 利得補正係数算出手段
24 乗算手段
25 第2前処理手段
30,30B,30C 第3演算手段
31,31B 情報生成手段(逆周波数変換手段)
32,32B,32C 後処理手段
33 逆周波数変換手段
34 数値変換手段
35 畳込演算手段
40 メモリ
41 第1メモリ
42 第2メモリ
50 フィルタ生成装置
1, 1B, 1C Information processing apparatus 10, 10B First calculation means 11 Preprocessing means 12 Frequency conversion means 13 First function calculation means 14 Second function calculation means 20, 20B, 20C Second calculation means 21 First phase inversion means 22 second phase inversion means 23 gain correction coefficient calculation means 24 multiplication means 25 second preprocessing means 30, 30B, 30C third calculation means 31, 31B information generation means (inverse frequency conversion means)
32, 32B, 32C Post-processing means 33 Inverse frequency conversion means 34 Numerical value conversion means 35 Convolution calculation means 40 Memory 41 First memory 42 Second memory 50 Filter generation device

Claims (6)

測定に基づいて設定した1次元又は2次元のインパルスレスポンスと対象の原情報との畳込積分で表すことができる情報であって前記対象から得られた対象記録情報をメモリ上で周波数変換して前記対象記録情報のスペクトルを求める第1演算手段と、
前記インパルスレスポンスと理想関数とを対比して予め選択された周波数区間において、前記対象記録情報のスペクトルの符号を反転する処理を施す第2演算手段と、
前記処理が施された前記対象記録情報のスペクトルを逆周波数変換することで復元された実空間における情報を前記原情報として算出する第3演算手段と、
を備える情報処理装置。
Information that can be expressed by convolution integral of the one-dimensional or two-dimensional impulse response set based on the measurement and the original information of the target, and the target recording information obtained from the target is frequency-converted on the memory First computing means for obtaining a spectrum of the target recording information;
A second calculation means for performing processing for inverting the sign of the spectrum of the target recording information in a frequency section selected in advance by comparing the impulse response with the ideal function;
Third computing means for calculating, as the original information, information in the real space restored by inverse frequency transforming the spectrum of the target recording information subjected to the processing;
An information processing apparatus comprising:
前記インパルスレスポンスは、X線撮影系の焦点のボケ、レンズの収差に起因したボケ又は通信系の波形なまりのいずれかを表したボケ関数である請求項1に記載の情報処理装置。   The information processing apparatus according to claim 1, wherein the impulse response is a blur function that represents one of a focal blur of an X-ray imaging system, a blur caused by lens aberration, and a waveform rounding of a communication system. 前記第1演算手段は、
前記ボケ関数を、メモリ上で周波数変換することで第1関数を算出する第1関数算出手段と、
デルタ関数又はデルタ関数に近似して予め設定された前記理想関数をメモリ上で周波数変換することで第2関数を算出する第2関数算出手段と、を備え、
前記第2演算手段は、
前記第1関数において前記第2関数の符号と異なる周波数区間を選択し、前記選択した周波数区間において、前記第1関数の符号を反転することで前記第1関数の位相を前記第2関数の位相に合致させる処理を施す第1位相反転手段と、
前記第1位相反転手段で選択した周波数区間において、前記対象記録情報のスペクトルの符号を反転する処理を施す第2位相反転手段と、
所定の複数の周波数において、前記第2関数を、前記符号が反転された前記第1関数でそれぞれ除算した結果として利得補正係数を算出する利得補正係数算出手段と、
前記符号が反転された前記対象記録情報のスペクトルに前記利得補正係数を乗算する乗算手段と、を備え、
前記第3演算手段は、前記利得補正係数が乗算された前記対象記録情報のスペクトルを逆周波数変換することで、復元された実空間における情報を前記原情報として算出する請求項2に記載の情報処理装置。
The first calculation means includes
First function calculating means for calculating a first function by frequency-converting the blur function on a memory;
A second function calculating means for calculating a second function by performing frequency conversion on a memory of the ideal function set in advance by approximating a delta function or a delta function;
The second calculation means includes
A frequency interval different from the sign of the second function is selected in the first function, and the phase of the first function is changed to the phase of the second function by inverting the sign of the first function in the selected frequency interval. First phase inversion means for performing a process for matching
A second phase inversion means for performing a process of inverting the sign of the spectrum of the target recording information in the frequency section selected by the first phase inversion means;
Gain correction coefficient calculation means for calculating a gain correction coefficient as a result of dividing the second function by the first function with the sign inverted at a plurality of predetermined frequencies,
Multiplying means for multiplying the spectrum of the target recording information with the sign inverted by the gain correction coefficient,
3. The information according to claim 2, wherein the third computing unit calculates information in the restored real space as the original information by performing inverse frequency conversion on a spectrum of the target recording information multiplied by the gain correction coefficient. Processing equipment.
前記第1演算手段は、
前記ボケ関数を、メモリ上で周波数変換することで第1関数を算出する第1関数算出手段と、
デルタ関数又はデルタ関数に近似して予め設定された前記理想関数をメモリ上で周波数変換することで第2関数を算出する第2関数算出手段と、を備え、
前記第2演算手段は、
前記第1関数において前記第2関数の符号と異なる周波数区間を選択し、前記選択した周波数区間において、前記第1関数の符号を反転することで前記第1関数の位相を前記第2関数の位相に合致させる処理を施す第1位相反転手段と、
前記第1位相反転手段で選択した周波数区間において、前記対象記録情報のスペクトルの符号を反転する処理を施す第2位相反転手段と、
所定の複数の周波数において、前記第2関数を、前記符号が反転された前記第1関数でそれぞれ除算した結果として利得補正係数を算出する利得補正係数算出手段と、を備え、
前記第3演算手段は、
前記符号が反転された前記対象記録情報のスペクトルを逆周波数変換して実空間における情報を生成する情報生成手段と、
前記利得補正係数を逆周波数変換する逆周波数変換手段と、
前記逆周波数変換された利得補正係数を実空間において予め定められた大きさの数値フィルタに変換する数値変換手段と、
前記生成された実空間における情報と前記数値フィルタとをコンボリューションして得られる情報を前記原情報として算出する畳込演算手段と、を備える請求項2に記載の情報処理装置。
The first calculation means includes
First function calculating means for calculating a first function by frequency-converting the blur function on a memory;
A second function calculating means for calculating a second function by performing frequency conversion on a memory of the ideal function set in advance by approximating a delta function or a delta function;
The second calculation means includes
A frequency interval different from the sign of the second function is selected in the first function, and the phase of the first function is changed to the phase of the second function by inverting the sign of the first function in the selected frequency interval. First phase inversion means for performing a process for matching
A second phase inversion means for performing a process of inverting the sign of the spectrum of the target recording information in the frequency section selected by the first phase inversion means;
Gain correction coefficient calculating means for calculating a gain correction coefficient as a result of dividing the second function by the first function with the sign inverted at a plurality of predetermined frequencies,
The third calculation means includes
Information generating means for generating information in real space by performing inverse frequency conversion on the spectrum of the target recording information with the sign inverted;
Reverse frequency conversion means for performing reverse frequency conversion of the gain correction coefficient;
Numerical conversion means for converting the inverse frequency converted gain correction coefficient into a numerical filter having a predetermined size in real space;
The information processing apparatus according to claim 2, further comprising: a convolution operation unit that calculates information obtained by convolving the information in the generated real space and the numerical filter as the original information.
前記対象記録情報は、所定の被写体の撮影画像であり、
前記メモリは、所定画素数の画像を記憶する第1メモリと、前記所定画素数の4倍以上の画素数の画像を記憶する第2メモリと、を備え、
前記第1演算手段は、前記第1メモリから前記撮影画像及び前記ボケ関数を前記第2メモリに転送し、前記撮影画像及び前記ボケ関数の1画素を前記第2メモリ上で2×2の画素数に拡大した画像をそれぞれ生成し、これら拡大した画像を周波数変換すると共に、前記理想関数として前記第2メモリ上で設定した2ピクセル×2ピクセルの画像を周波数変換し、
前記第2演算手段及び第3演算手段は、前記第2メモリ上で拡大された画像を周波数変換することで得られた関数を用いて演算を行い、
前記第3演算手段は、前記第2メモリ上で逆周波数変換することで復元された画像において2×2の画素を1画素に圧縮した画像を前記被写体の原画像として算出する請求項3又は請求項4に記載の画像処理装置。
The target recording information is a captured image of a predetermined subject,
The memory includes a first memory that stores an image having a predetermined number of pixels, and a second memory that stores an image having a number of pixels that is four or more times the predetermined number of pixels.
The first calculation means transfers the captured image and the blur function from the first memory to the second memory, and 1 pixel of the captured image and the blur function is 2 × 2 pixels on the second memory. Each of the images enlarged in number is frequency-converted, and the frequency-converted image of 2 pixels × 2 pixels set on the second memory as the ideal function,
The second calculation means and the third calculation means perform calculation using a function obtained by frequency-converting the image enlarged on the second memory,
The third calculation means calculates an image obtained by compressing 2 × 2 pixels into one pixel in an image restored by inverse frequency conversion on the second memory as an original image of the subject. Item 5. The image processing apparatus according to Item 4.
測定に基づいて設定した1次元又は2次元のインパルスレスポンスを表したボケ関数を、メモリ上で周波数変換することで第1関数を算出する第1関数算出手段と、
デルタ関数又はデルタ関数に近似して予め設定された理想関数を、メモリ上で周波数変換することで第2関数を算出する第2関数算出手段と、
前記第1関数において前記第2関数の符号と異なる周波数区間を選択し、前記選択した周波数区間において、前記第1関数の符号を反転することで前記第1関数の位相を前記第2関数の位相に合致させる処理を施す位相反転手段と、
所定の複数の周波数において、前記第2関数を、前記符号が反転された前記第1関数でそれぞれ除算した結果として利得補正係数を算出する利得補正係数算出手段と、
前記利得補正係数を逆周波数変換する逆周波数変換手段と、
前記逆周波数変換された利得補正係数を実空間において予め定められた要素サイズの数値フィルタに変換する数値変換手段と、
を備えるフィルタ生成装置。
First function calculating means for calculating a first function by frequency-converting a blur function representing a one-dimensional or two-dimensional impulse response set based on measurement on a memory;
A second function calculating means for calculating a second function by performing frequency conversion on a memory of a delta function or an ideal function set in advance approximating the delta function;
A frequency interval different from the sign of the second function is selected in the first function, and the phase of the first function is changed to the phase of the second function by inverting the sign of the first function in the selected frequency interval. Phase inversion means for performing processing to match
Gain correction coefficient calculation means for calculating a gain correction coefficient as a result of dividing the second function by the first function with the sign inverted at a plurality of predetermined frequencies,
Reverse frequency conversion means for performing reverse frequency conversion of the gain correction coefficient;
Numerical conversion means for converting the inverse frequency converted gain correction coefficient into a numerical filter having a predetermined element size in real space;
A filter generation device comprising:
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