JP2841675B2 - X-ray image processing device - Google Patents

X-ray image processing device

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JP2841675B2
JP2841675B2 JP2085609A JP8560990A JP2841675B2 JP 2841675 B2 JP2841675 B2 JP 2841675B2 JP 2085609 A JP2085609 A JP 2085609A JP 8560990 A JP8560990 A JP 8560990A JP 2841675 B2 JP2841675 B2 JP 2841675B2
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mixing
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幸一 柴田
哲雄 今西
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、X線テレビジョンカメラによって得たX線
透視像の画像信号を処理する装置に関し、特に低コント
ラスト物体を透視する際の、ノイズリダクションのため
の画像処理を行う装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for processing an image signal of an X-ray fluoroscopic image obtained by an X-ray television camera. The present invention relates to an apparatus that performs image processing for reduction.

(従来の技術) X線透視システムにおいて透視画像に含まれるノイズ
を除去するために従来からリカーシブフィルタが用いら
れている。その際、運動物体にはリカーシブフィルタの
効果を弱くかけ、静止物体には強くかけるようにしてい
る。しかし、この方法では運動物体画像のノイズは低減
されない。
(Related Art) In an X-ray fluoroscopic system, a recursive filter has been conventionally used to remove noise included in a fluoroscopic image. At this time, the effect of the recursive filter is applied weakly to a moving object, and strongly applied to a stationary object. However, this method does not reduce the noise of the moving object image.

また、特開昭63−271668号ではリカーシブフィルタ手
段と1つの画像内での2次元的平滑化を行う平滑化手段
とを組合わせることによって静止物体と運動物体の両方
のノイリダクションを効率よく行うX線画像処理装置を
提案している。以下第5図にしたがって特開昭63−2716
68号で示される従来例を説明する。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-271668, noise reduction of both a stationary object and a moving object is efficiently performed by combining a recursive filter means and a smoothing means for performing two-dimensional smoothing within one image. An X-ray image processing device has been proposed. Hereinafter, according to FIG.
The conventional example shown in No. 68 will be described.

A/D変換器1を経てディジタル信号に変換された現時
の画像信号は乗算器2、乗算器8、加算器3およびフレ
ームメモリ6により構成されるリカーシブフィルタ回路
と、平滑化回路9に分岐入力される。リカーシブフィル
タ回路では、現時の画像信号とフレームメモリ6から読
み出した前フレームの画像信号とが(1−k)対Kの割
合で加算される。平滑化回路9では現画像信号が1フレ
ームの画像内で2次元的なスムージング処理を受ける。
リカーシブフィルタ回路を経た信号と、平滑化回路を経
た信号とは、乗算器4、乗算器10および加算器5によっ
て構成される混合回路により(1−L)対Lの割合で加
算され、フレームメモリ6に送られる。フレームメモリ
6では画素毎に記憶の更新が行われ、更新されたフレー
ムメモリの内容はD/A変換器7を経てアナログ信号に戻
されて図示しないテレビジョンモニター装置などに出力
される。
The current image signal converted into a digital signal via the A / D converter 1 is branched and input to a recursive filter circuit composed of a multiplier 2, a multiplier 8, an adder 3 and a frame memory 6, and a smoothing circuit 9. Is done. In the recursive filter circuit, the current image signal and the image signal of the previous frame read from the frame memory 6 are added at a ratio of (1-k) to K. In the smoothing circuit 9, the current image signal undergoes a two-dimensional smoothing process within an image of one frame.
The signal that has passed through the recursive filter circuit and the signal that has passed through the smoothing circuit are added at a ratio of (1-L) to L by a mixing circuit including the multiplier 4, the multiplier 10, and the adder 5, and the frame memory is used. Sent to 6. In the frame memory 6, the storage is updated for each pixel, and the updated contents of the frame memory are returned to the analog signal via the D / A converter 7 and output to a television monitor (not shown) or the like.

モーションディテクタ11には平滑化回路9の出力とフ
レームメモリ6から読み出した信号とが送られており、
これらを画素毎に減算し、差信号の大小で被写体の動き
の大小を検出する。この差信号に応じて、混合回路に与
えられる係数Lの値を変化させる。すなわち、被写体の
動きが大きく差信号が大きい場合はLの値が大きくさ
れ、平滑化回路9の出力がより多く加算器5より出力さ
れ、被写体の動きが小さく差信号が小さい場合はLの値
が小さくされ、リカーシブフィルタ回路の出力がより多
く加算器5より出力される。
The output of the smoothing circuit 9 and the signal read from the frame memory 6 are sent to the motion detector 11.
These are subtracted for each pixel, and the magnitude of the motion of the subject is detected based on the magnitude of the difference signal. The value of the coefficient L given to the mixing circuit is changed according to the difference signal. That is, when the motion of the subject is large and the difference signal is large, the value of L is increased, the output of the smoothing circuit 9 is output more from the adder 5, and when the motion of the subject is small and the difference signal is small, the value of L is increased. And the output of the recursive filter circuit is output from the adder 5 more.

このようにして、被写体の動きの速い部分は、出力画
像信号の平滑化回路を経た出力の混合比が大きく、平滑
化によるノイズリダクションが行われ、動きのおそい部
分は、出力画像信号のリカーシブフィルタ回路を経た出
力の混合比が大きく、残像効果によるノイズリダクショ
ンが行われる。
In this way, the portion where the subject moves fast has a large mixing ratio of the output of the output image signal through the smoothing circuit, and noise reduction is performed by smoothing. The mixture ratio of the output that has passed through the circuit is large, and noise reduction due to the afterimage effect is performed.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながらこれらのX線画像処理装置は、低コント
ラストな物体を透視した場合に、ノイズリダクションを
効率良く行うための手段はとられておらず、カテーテル
などの低コントラストの物体が動いた時に、れらのX線
画像処理装置で撮影した場合、画像信号とノイズの差が
少ないため、ノイズも運動として検出されてノイズが低
減されなかったり、特開昭63−271668号の例では、平滑
化回路の作用により画像データが欠落したり、微細な画
像が失われる場合がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, these X-ray image processing apparatuses do not have a means for efficiently performing noise reduction when a low-contrast object is seen through, and a low-cost device such as a catheter is not used. When an X-ray image processing apparatus captures an image when a contrast object moves, the difference between the image signal and the noise is small, so that the noise is also detected as motion and the noise is not reduced. In the example of 271668, image data may be lost or a fine image may be lost due to the operation of the smoothing circuit.

本発明では、カテーテルなどの低コントラストで微細
な物体が運動している場合でも静止している場合でもノ
イズの低減した鮮明な画像を得ることができるX線画像
処理装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an X-ray image processing apparatus capable of obtaining a clear image with reduced noise even when a low-contrast fine object such as a catheter is moving or stationary. I do.

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の画像処理装置
は、複数の画像間での残像効果を与えるリカーシブフィ
ルタ手段と、このリカーシブフィルタ手段を経た画像信
号と現時の画像信号とを混合する混合手段と、現時の画
像信号とリカーシブフィルタ手段を経た画像信号とを画
素ごとに比較し、画素の変化が所定値を越えた際に出力
信号を生ずる比較手段と、前記比較手段による比較画素
を中心に画素マトリックス状のウィンドウを設定する設
定手段と、前記ウィンドウ内の画素値の変化の生じた画
素位置に応じて前記混合手段の混合比を決定する混合比
決定手段とから構成され、混合比決定手段は前記ウィン
ドウの中心画素の画素値変化に対し、画素値変化が中心
画素から遠ざかる画素位置で生ずるにつれて、リカーシ
ブフィルタ手段を経た画像信号の混合比を大きくするよ
う構成した。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, an image processing apparatus according to the present invention includes a recursive filter for providing an afterimage effect between a plurality of images, and an image signal passing through the recursive filter. Mixing means for mixing the current image signal with the current image signal; and a comparing means for comparing the current image signal with the image signal having passed through the recursive filter means for each pixel, and generating an output signal when a change in the pixel exceeds a predetermined value. Setting means for setting a pixel matrix window centering on a comparison pixel by the comparing means, and a mixing ratio determining means for determining a mixing ratio of the mixing means according to a pixel position where a change in a pixel value in the window occurs. Means for determining a mixture ratio with respect to a pixel value change of a center pixel of the window, as the pixel value change occurs at a pixel position away from the center pixel. , The mixture ratio of the image signals having passed through the recursive filter means is increased.

(作用) 上記のように構成されたX線画像処理装置の各部は次
のように作用する。
(Operation) Each part of the X-ray image processing apparatus configured as described above operates as follows.

画像信号が得られたとき、これをリカーシブフィルタ
手段に通すことで、そのフレーム以前の複数の画像との
間での残像効果を得ることができる。画素値変化の比較
手段により、現時の画像信号とリカーシブフィルタ手段
を経た画像信号との差が所定値より大きい場合に、被写
体のその部分に動きがあったとして検出される。ウィン
ドウ設定手段により、現時の画像信号とリカーシブフィ
ルタ手段を経た画像信号の混合比を決定する画素に対し
て、運動の検出された画素の位置関係が定められる。混
合比決定手段によりウィンドウ中心の画素に対する混合
比が決定され、その画素が運動の検出された画素から離
れているほど、リカーシブフィルタ手段を経た画像信号
の混合比が大きくなる。このようにして、ある一定の所
定値より速い運動を示す部分は原画像のままで、その画
素を中心に、周辺に向かって連続的に残像効果の大きい
画像を得ることができる。
When an image signal is obtained, the image signal is passed through a recursive filter to obtain an afterimage effect between a plurality of images before the frame. When the difference between the current image signal and the image signal that has passed through the recursive filter means is larger than a predetermined value by the pixel value change comparing means, it is detected that there is movement in that part of the subject. The window setting means determines the positional relationship between the pixel whose motion has been detected and the pixel which determines the mixture ratio of the current image signal and the image signal that has passed through the recursive filter means. The mixing ratio for the pixel at the center of the window is determined by the mixing ratio determining means. The farther the pixel is from the pixel where the motion is detected, the greater the mixing ratio of the image signal passed through the recursive filter means. In this way, it is possible to obtain an image having a large afterimage effect continuously toward the periphery with the pixel as the center while the portion showing the motion faster than a certain predetermined value remains as the original image.

(実施例) 本発明の一実施例を第1図に示す。X線テレビジョン
カメラから得られたX線透過像の画像信号は、A/D変換
器1を経てディジタル信号に変換され、乗算器2に送ら
れて(1−K)倍された後加算器3に代入される。フレ
ームメモリ9には、これより前の時点のフレームの画像
信号が記憶されており、これが読み出されて乗算器10に
よりK倍され、加算器3に入力される。この加算器3の
出力はディレイ4により、後述する所定の画素数分遅延
されて乗算器6に出力される。乗算器6では画像信号が
L倍されて加算器8に出力される。
(Embodiment) An embodiment of the present invention is shown in FIG. An image signal of an X-ray transmission image obtained from an X-ray television camera is converted into a digital signal through an A / D converter 1, sent to a multiplier 2, multiplied by (1−K), and then added. It is assigned to 3. The frame memory 9 stores the image signal of the previous frame, which is read, multiplied by K by the multiplier 10 and input to the adder 3. The output of the adder 3 is delayed by a predetermined number of pixels by a delay 4 and output to the multiplier 6. In the multiplier 6, the image signal is multiplied by L and output to the adder 8.

一方A/D変換器1の出力は、ディレイ5によりディレ
イ4と同数の画素分が遅延されて乗算器7に送られ、乗
算器7で画像信号は(1−L)倍されて加算器8に送ら
れる。
On the other hand, the output of the A / D converter 1 is delayed by the same number of pixels as the delay 4 by the delay 5 and sent to the multiplier 7, where the image signal is multiplied by (1-L) by the adder 8 Sent to

加算器8は乗算器6の出力と乗算器7の出力とを加算
し、その出力がフレームメモリ9に送られて画素毎に記
憶の更新が行われる。更新されたフレームメモリ9の内
容は、D/A変換器12を経てアナログ信号に戻されて、図
示しないテレビジョンモニタ装置などに出力される。
The adder 8 adds the output of the multiplier 6 and the output of the multiplier 7, and the output is sent to the frame memory 9 to update the memory for each pixel. The updated content of the frame memory 9 is returned to an analog signal via the D / A converter 12, and is output to a television monitor (not shown) or the like.

以上の構成は平滑化回路およびディレイ4、5がない
点を除けば。従来のX線画像処理装置と同じであるが、
本発明のX線画像処理装置はモーションディテクタ11が
最も特徴的である。
The above configuration is the same except that the smoothing circuit and the delays 4 and 5 are not provided. Same as the conventional X-ray image processing device,
The X-ray image processing apparatus of the present invention is most characterized by the motion detector 11.

本発明に用いられるモーションディテクタのブロック
図を第2図に示す。A/D変換された現時の画像信号とフ
レームメモリ6から出力された前フレームの画像信号は
減算器20により減算され、物体の動きが検出される。こ
の差出力は比較器22によりノイズレベルよりわずかに大
きい値を持つしきい値発生機21からの出力と比較され、
しきい値より大きい動きのある画素が検出される。動き
の検出された画素の画素値は1、動きの検出されなかっ
た画素の画素値は0となり、シフトレジスタ23、25、27
およびディレイ24、26より構成される画素マトリックス
状ウィンド設定回路に出力される。シフトレジスタ23、
25、27は隣接した3つの画素値を同時にバスライン28に
出力し、ディレイ24、26はフレームの1ライン分遅延さ
れて画素値を出力する。いま第3図において比較器22か
ら画素dの画素値が出力されたとき、シフトレジジスタ
23からは画素dに先行する3つの画素c3、b4、c4の画素
値が出力される。また、シフトレジスタ25からはディレ
イ24により1ライン分出力が遅延され、画素c3、b4、c4
より1ライン早く読込んだ画素b2、α、b3の画素値が出
力される。同様にして、シフトレジスタ27からは画素
c1、b1、c2の画素値が出力される。このようにしてバス
ライン28には第3図の破線で囲った3×3の画素マトリ
ックス状ウィンドが設定される。バスライン28からそれ
ぞれの画素値がルックアップテーブル31に分岐出力され
る。すなわちウィンドの中心である画素aの画素値と、
OR回路29を介した画素aの上下左右にある画素b1〜b4
画素値と、OR回路30を介したウィンドの対角上にある画
素c1〜c4の画素値がルックアップテーブル31に出力され
る。ルックアップテーブル31は画素aの画素値(ア)と
画素b1〜b4の画素値(イ)と画素c1〜c4の画素値(ウ)
の組合わせにより表1に示すように係数Lの値を出力す
る。
FIG. 2 is a block diagram of the motion detector used in the present invention. The A / D converted current image signal and the image signal of the previous frame output from the frame memory 6 are subtracted by the subtractor 20 to detect the motion of the object. This difference output is compared with the output from the threshold generator 21 having a value slightly larger than the noise level by the comparator 22,
Pixels with motion greater than the threshold are detected. The pixel value of the pixel whose motion is detected is 1 and the pixel value of the pixel whose motion is not detected is 0, and the shift registers 23, 25, 27
The signal is output to a pixel matrix window setting circuit including delays 24 and 26. Shift register 23,
25 and 27 simultaneously output three adjacent pixel values to the bus line 28, and the delays 24 and 26 output pixel values delayed by one line of the frame. Now, when the pixel value of the pixel d is output from the comparator 22 in FIG.
From 23, the pixel values of three pixels c 3 , b 4 and c 4 preceding the pixel d are output. Further, the output from the shift register 25 is delayed by one line by the delay 24, and the pixels c 3 , b 4 , c 4
The pixel values of the pixels b 2 , α, and b 3 read one line earlier are output. Similarly, the shift register 27 outputs the pixel
c 1, b 1, pixel values of c 2 is output. In this way, a 3 × 3 pixel matrix window surrounded by a broken line in FIG. 3 is set in the bus line 28. Each pixel value is branched and output from the bus line 28 to the look-up table 31. That is, the pixel value of pixel a, which is the center of the window,
The pixel value of the pixel b 1 ~b 4 in the vertical and horizontal pixels a through OR circuit 29, the pixel c 1 to c 4 pixel value lookup table that is on the diagonal of the wind through the OR circuit 30 Output to 31. Look-up table 31 is the pixel value of the pixel a (a) a pixel value of the pixel b 1 ~b 4 (b) and the pixel value of the pixel c 1 to c 4 (c)
, The value of the coefficient L is output as shown in Table 1.

ところが比較器22で運動が検出された画素は画素dで
あるから、係数Lの値はウィンドの中心の画素aでなく
画素dに対する値になってしまう。そこで、第1図に示
すディレイ4および5により、リカーシブフィルタ手段
を経て出力された画像信号と現時の画像信号とを、1ラ
インと2画素分遅延させてから乗算器6および7に出力
する。このようにして係数Lの値がウィンドの中心の画
素aに対する値となる。
However, since the pixel whose motion is detected by the comparator 22 is the pixel d, the value of the coefficient L is not the pixel a at the center of the window but the value for the pixel d. Therefore, the image signals output through the recursive filter means and the current image signal are delayed by one line and two pixels by the delays 4 and 5 shown in FIG. 1, and then output to the multipliers 6 and 7. Thus, the value of the coefficient L becomes a value for the pixel a at the center of the window.

いま第4図において、斜線をほどこした画素の画像信
号が、ノイズレベルよりわずかに大きく、比較器22によ
りその画素値が1に出力され、他の領域は0に出力され
た場合、(A)のようにウィンドを設定するとウィンド
中心の画素に対する係数は表1より1/2となる。以下
(B),(C)に示すようにウィンドの中心の画素が動
きの検出された画素に近づくほどLの値が小さくなるの
で、現時の画像信号がより多く加算される。
In FIG. 4, when the image signal of the hatched pixel is slightly higher than the noise level, the pixel value is output to 1 by the comparator 22 and the other area is output to 0, (A) When the window is set as shown in the above, the coefficient for the pixel at the center of the window is 1/2 from Table 1. As shown in (B) and (C) below, the value of L decreases as the pixel at the center of the window approaches the pixel at which motion has been detected, so that more current image signals are added.

このようにして(D)に示すように、運動の検出され
た画素を中心に、リカーシブフィルタ手段を経た画像信
号の混合比が、周辺に向かって同心円状に大きくなる。
In this way, as shown in (D), the mixture ratio of the image signal that has passed through the recursive filter means increases concentrically around the pixel where the motion is detected.

一方第4図に示す画像を従来例のX線画像処理装置で
処理した場合、斜線をほどこした画素は運動が検出され
たものの、その信号レベルはノイズレベルよりわずかに
大きいだけなので、早い運動としては検出されず、リカ
ーシブフィルタ回路の出力が大きく出力されて画像が欠
落しやすい。しかし本発明の画像処理装置では、上記の
画素に対するリカーシブフルタ手段からの出力の混合比
は0であり、しかも隣接した画素に対してはたとえその
運動が検出されなくても、リカーシブフィルタ手段から
の出力の混合比は小さいので、画像が欠落しない。また
上記の画素から離れるにしたがい、リカーシブフィルタ
手段からの出力の混合比は大きくなるので、ノイズの低
減も十分に行われる。
On the other hand, when the image shown in FIG. 4 is processed by the conventional X-ray image processing apparatus, the movement of the hatched pixels is detected, but the signal level is only slightly higher than the noise level. Is not detected, the output of the recursive filter circuit is large, and an image is likely to be lost. However, in the image processing apparatus of the present invention, the mixing ratio of the output from the recursive filter means to the above pixel is 0, and even if the motion is not detected for the adjacent pixel, the recursive filter means outputs Since the output mixing ratio is small, no image is lost. Further, as the distance from the pixel increases, the mixing ratio of the output from the recursive filter increases, so that the noise can be sufficiently reduced.

なお本実施例ではウィンドの大きさを3×3のマトリ
ックスにしたが、これより大きいマトリックスを用いて
も良い。また、現時の画像信号とリカーシブフィルタを
経たビデオ信号の混合比が同心円状に変化するが、特に
同心円状には限定しない。
In this embodiment, the size of the window is a 3 × 3 matrix, but a larger matrix may be used. The mixing ratio of the current image signal and the video signal that has passed through the recursive filter changes concentrically, but is not particularly limited to the concentric shape.

(発明の効果) 本発明のX線画像処理装置によれば、運動が検出され
た画素を現時の画像信号とし、その画素を中心に周辺に
向かって連続的にリカーシブフィルタ手段を経た画像の
混合比を大きくしているので、低コントラストな物体が
動いた場合でも、画像が欠落したりノイズが除去されな
いということがなくなる。また低コントラストな物体が
静止している場合では、画面全体にリカーシブフィルタ
がかけられるので、ノイズの少ない鮮明な画像が得られ
る。
(Effects of the Invention) According to the X-ray image processing apparatus of the present invention, a pixel whose motion is detected is used as a current image signal, and the image is continuously mixed around the pixel through the recursive filter means toward the periphery. Since the ratio is increased, even when a low-contrast object moves, there is no possibility that an image is lost or noise is not removed. When a low-contrast object is stationary, a recursive filter is applied to the entire screen, so that a clear image with less noise can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図ないし第4図は、本発明のX線画像処理装置の一
実施例に係り、第1図は本発明のX線画像処理装置を表
すブロック図、第2図はモーションディテクタのブロッ
ク図、第3図はウィンドの模式図、第4図はモーション
ディテクタの動作を説明するためのフレーム、第5図は
従来の画像処理装置を表すブロック図である。 2,4,9:乗算器、3,8:加算器 9:フレームメモリ 11:モーションディテクタ 20:減算器、21:しきい値発生器 22:比較器、31:ルックアップテーブル 4,5,24,26:ディレイ 23,25,27:シフトレジスタ
1 to 4 relate to an embodiment of the X-ray image processing apparatus of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing the X-ray image processing apparatus of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a motion detector, FIG. 3 is a schematic view of a window, FIG. 4 is a frame for explaining the operation of a motion detector, and FIG. 5 is a block diagram showing a conventional image processing apparatus. 2, 4, 9: Multiplier, 3, 8: Adder 9: Frame memory 11: Motion detector 20: Subtractor, 21: Threshold generator 22: Comparator, 31: Look-up table 4, 5, 24, 26: Delay 23, 25, 27: Shift register

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 1/00 G06T 5/00 G06T 5/20 A61B 6/00 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G06T 1/00 G06T 5/00 G06T 5/20 A61B 6/00 JICST file (JOIS)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の画像間での残像効果を与えるリカー
シブフィルタ手段と、このリカーシブフィルタ手段を経
た画像信号と現時の画像信号とを混合する混合手段と、
現時の画像信号とリカーシブフィルタ手段を経た画像信
号とを画素ごとに比較し、画素の変化が所定値を越えた
際に出力信号を生ずる比較手段と、前記比較手段による
比較画素を中心に画素マトリックス状のウィンドウを設
定する設定手段と、前記ウィンドウ内の画素値の変化の
生じた画素位置に応じて前記混合手段の混合比を決定す
る混合比決定手段とよりなり、混合比決定手段は画素値
変化が中心画素から遠ざかる画素位置で生ずるにつれ
て、リカーシブフィルタ手段を経た画素信号の混合比を
大きくするものであることを特徴とするX線画像処理装
置。
A recursive filter means for providing an afterimage effect between a plurality of images; a mixing means for mixing an image signal passed through the recursive filter means with a current image signal;
A comparison means for comparing the current image signal and the image signal passed through the recursive filter means for each pixel, and generating an output signal when a change in the pixel exceeds a predetermined value; and a pixel matrix centered on the comparison pixel by the comparison means. Setting means for setting the shape of the window, and mixing ratio determining means for determining the mixing ratio of the mixing means according to the pixel position where the pixel value in the window has changed. An X-ray image processing apparatus characterized in that, as the change occurs at a pixel position away from the center pixel, the mixing ratio of the pixel signals passing through the recursive filter means is increased.
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