JP2867096B2 - 画像平滑化処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像を表わす画像信号
に基づいて、該画像に平滑化処理を施す画像平滑化処理
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】記録された画像を読み取って画像信号を
得、この画像信号に適切な画像処理を施した後、画像を
再生記録することが種々の分野で行われている。たとえ
ば、後の画像処理に適合するように設計されたガンマ値
の低いＸ線フイルムを用いてＸ線画像を記録し、このＸ
線画像が記録されたフイルムからＸ線画像を読み取って
電気信号に変換し、この電気信号（画像信号）に画像処
理を施した後コピー写真等に可視像として再生すること
により、コントラスト，シャープネス，粒状性等の画質
性能の良好な再生画像を得ることの出来るシステムが開
発されている（特公昭61−5193号公報参照）。

【０００３】また本出願人により、放射線（Ｘ線，α
線，β線，γ線，電子線，紫外線等）を照射するとこの
放射線エネルギーの一部が蓄積され、その後可視光等の
励起光を照射すると蓄積されたエネルギーに応じた光量
の輝尽発光光を放射する蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）
を利用して、人体等の被写体の放射線画像を一旦シート
状の蓄積性蛍光体に撮影記録し、蓄積性蛍光体シートを
レーザ光等の励起光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、
得られた輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を
得、この画像信号に基づいて被写体の放射線画像を写真
感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力さ
せる放射線記録再生システムがすでに提案されている
（特開昭55-12429号，同56-11395号，同55-0163472号，
同56-164645 号，同55-116340 号等）。

【０００４】このシステムは、従来の銀塩写真を用いる
放射線写真システムと比較して極めて広い放射線露光域
にわたって画像を記録し得るという実用的な利点を有し
ている。すなわち、放射線露光量に対する、蓄積後に励
起によって発光する輝尽発光光の光量が極めて広い範囲
に渡って比例することが認められており、従って種々の
撮影条件により放射線露光量がかなり大幅に変動して
も、蓄積性蛍光体シートより放射される輝尽発光光を読
取りゲインを適当な値に設定して光電変換手段により読
み取って電気信号（画像信号）に変換し、この画像信号
を用いて写真感光材料、ＣＲＴ等の表示装置に放射線画
像を可視像として出力することによって、放射線露光量
の変動に影響されない放射線画像を得ることができる。

【０００５】上記Ｘ線フイルムや蓄積性蛍光体シート等
を用いるシステムにおいて撮影の際のＸ線やその他の放
射線のゆらぎ等に起因して、画像の粒状性を低下させる
比較的高空間周波数帯のノイズが混入する場合があり、
このノイズを低減させるために、画像を読み取って得た
画像信号に施す画像処理の一つとして種々の平滑化処理
方法が提案されている。

【０００６】従来提案されている平滑化処理方法の代表
的なものを数例列挙すると、画像上の各画素に対し、該
画素を中心とした所定領域内の各画素に対応する画像信
号の平均値を求め、この平均値を中心の画素の画像信号
とする単純な平均化処理方法、上記所定領域内の画像信
号の中央値（メジアン）を中心の画素の画像信号とする
メジアンフィルタを用いる方法、上記所定領域内をさら
に複数の小領域に分け、これらの各小領域毎に分散を求
めて分散の最も小さい小領域を選択し、その小領域内の
画像信号の平均値を中央の画素の画像信号とするエッジ
保存フィルタ（Ｖ−フィルタ）を用いる方法、画像信号
をフーリエ変換し、高空間周波数成分を取り除いた後逆
フーリエ変換する方法等がある（例えば、「画像処理の
基本技法」＜技法入門編＞長谷川純一／輿水大和／中山
晶／横井茂樹 共著 技術評論社参照）。

【０００７】上記の単純な平均化処理方法は演算が単純
であり演算時間が早いという長所を有するが、被写体の
複数の組織の境界等該被写体の撮影により得られた画像
の濃度が急激に変化した点（以下「エッジ」と呼ぶ）が
ぼけてしまうという欠点を有する。 また上記メジアン
フィルタを用いる方法は演算が比較的簡単であるがエッ
ジの保存も不完全であるとともに画素を入れ替えること
になるので等高線状のアーチファクトが発生する場合が
あるという欠点を有する。さらに上記エッジ保存フィル
タの場合は、エッジが保存されるという長所を有する
が、互いに隣接した画素をそれぞれ上記中央の画像とし
て処理を行った際に互いに隣接した画素間で選択される
小領域が種々に変化した場合、平滑化処理後の画像上に
ハニカム状のアーチファクトが発生するという欠点を有
する。また上記フーリエ変換を用いる方法は演算に非常
に時間がかかるという問題があり、またエッジも保存さ
れないという問題もある。

【０００８】そこで、本出願人により、画像内の各画素
点に対応して該各画素点の周囲の所定領域内の画像信号
のヒストグラムを求め、画像信号Ｑ_L に対応する頻度を
表す関数ｈ（Ｑ_L ）、画像信号Ｑ_L の絶対値｜Ｑ_L ｜が
増加するにしたがって単調減少する関数ｆ（Ｑ_L ）およ
び各画素点の画像信号Ｑ_L を用いて式 ｇ（Ｑ_L ）＝ｈ（Ｑ_L ）×ｆ（Ｑ_L −Ｑ_C ） に従って処理後の頻度を表す関数ｇ（Ｑ_L ）を求め、こ
の関数ｇ（Ｑ_L ）で重みづけをした所定領域内の画像信
号Ｑ_L の平均的な値Ｑ_C ′を求めるようにした方法、お
よび各画素点に対応して、該各画素点の周囲の所定領域
内の画像信号のうち、該各画素点の画像信号に所定値を
加算した値以下かつ該画像信号から所定値を減算した値
以上の値を有する画像信号の平均的な値Ｑ_C ′を求める
ようにした方法が提案されている（特開平3-283769号公
報）。この方法によれば、画像内のエッジを保存すると
ともにアーチファクトの発生を防止した平滑化処理が施
される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
3-283769号公報に開示されている方法では、エッジとノ
イズとを十分に分離することができないため、骨部組織
と軟部組織とを被写体とする画像の場合、骨部のエッジ
が軟部に重畳してしまい、エッジを十分に保存すること
ができなかった。すなわち、上記方法における各画素点
を平滑化するための平滑化画像信号を求める決定領域は
図13に示すように、骨部組織と軟部組織とに大きくまた
がるものとなっている。ここで、骨部のエッジ付近の画
像信号のプロファイルをとると、図14に示すものとなる
が、上記方法においては、図14の符号Ａで示す部分を平
滑化処理用画像信号を求める対象領域としているため、
画素点がエッジ部分もしくはその近傍にある場合、この
領域は骨部組織もしくは軟部組織の画像信号を多く含む
ものであり、エッジ部分もしくはその近傍にある画素点
の画像信号は、骨部組織もしくは軟部組織の画像信号と
されてしまう。このため、上記方法は、エッジ保存とは
いっても、エッジは極めてボケやすく、骨部組織のエッ
ジは軟部組織と重畳してしまうものであった。

【００１０】この問題を解決するため、各画素点を平滑
化するための所定領域を小さくして、エッジのボケを防
止することも考えられるが、所定領域を小さくすると、
画像信号からノイズを十分に除去できなくなり、Ｓ／Ｎ
比が低下し、見にくい画像となってしまう。

【００１１】本発明は上記事情に鑑み、エッジがボケる
ことなくかつノイズ除去も十分に行うことができる画像
平滑化処理方法を提供することを目的とするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による画像平滑化
処理方法は、画像内の各画素点に対応した該各画素点の
周囲に設定された所定領域内の画像信号に基づいて得ら
れた平滑化処理用画像信号を前記各画素点の画像信号と
することにより、前記画像に平滑化処理を施す画像平滑
化処理方法において、前記各画素点付近の前記画像の濃
度変化の方向と大きさに対応する傾斜ベクトルを求め、
前記各画素点の周囲にあり、前記傾斜ベクトルの方向に
短辺を、該傾斜ベクトルに略直交する方向に長辺を有
し、前記短辺と前記長辺との比が前記傾斜ベクトルの大
きさに比例し、かつ前記傾斜ベクトルが大きいほど該傾
斜ベクトルに略直交する方向に延在する領域を、前記所
定領域として設定することを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明による画像平滑化処理方法は、画像内の
各画素点付近の濃度変化の方向と大きさに対応する傾斜
ベクトルを求め、各画素点の周囲にあり、傾斜ベクトル
の方向に短辺、傾斜ベクトルに略直交する方向に長辺を
有し、かつさ短辺と長辺との比が傾斜ベクトルの大きさ
に比例する領域の画像信号に基づいて、平滑化処理用画
像信号を得、この平滑化処理の画像信号を各画素点の画
像信号とするようにしたものである。

【００１４】すなわち、本発明による画像平滑化処理方
法により求められる領域は、上述した各画素点がエッジ
部分もしくはエッジの近傍に存在する場合、エッジを取
り囲むようにエッジに沿って延在する領域となる。この
ため、本発明による画像平滑化処理方法においては、前
述した図14に示す符号Ｂで示す部分が平滑化データを求
める領域となる。したがって、画素点がエッジ部分もし
くはエッジの近傍にある場合であっても、この領域は、
骨部組織、軟部組織の画像信号よりも、エッジ部分の画
像信号を多く含むものとなり、エッジ部分の画素点は、
エッジ部分の画像信号とされるため、十分にエッジが保
存された状態で平滑化処理を行うことができる。

【００１５】また、本発明により求められる領域は、傾
斜ベクトルすなわち濃度変化が大きいほど、領域はエッ
ジに沿って延在するものとなるため、領域は十分な面積
を有するものである。このため、平滑化処理画像信号を
求めるための領域が小さいことを原因とするノイズ除去
効果が低下せず、Ｓ／Ｎ比の高い平滑化画像を得ること
ができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。なお、ここでは特開平3-285475号公報に
開示されたエネルギーサブトラクション画像生成方法
に、本発明による画像平滑化処理方法を適用した実施例
について説明する。

【００１７】図11は、Ｘ線撮影装置の概略図である。

【００１８】このＸ線撮影装置１のＸ線管２から発せら
れたＸ線３により被写体（人体の胸部）４が照射され
る。被写体４を透過したＸ線3aは第１の蓄積性蛍光体シ
ート５に照射され、Ｘ線3aのエネルギーのうち比較的低
エネルギーのＸ線が該第１の蓄積性蛍光体シート５に蓄
積され、これにより該シート５に被写体４のＸ線画像が
蓄積記録される。シート５を透過したＸ線3bはさらに低
エネルギーのＸ線をカットするフィルタ６を透過し、該
フィルタ６を透過した高エネルギーＸ線3cが第２の蓄積
性蛍光体シート７に照射される。これにより該シート７
にも被写体４のＸ線画像が蓄積記録される。被写体４に
は、サブトラクション処理を行うにあたって２つのＸ線
画像の位置合わせを行うための基準となる２つのマーク
８が付されている。

【００１９】なお、上記Ｘ線撮影装置は１回の撮影で２
枚のシート５，７にＸ線画像を蓄積記録するものである
が、時間的に相前後した２つのタイミングでそれぞれ１
枚ずつ撮影を行ってもよい。

【００２０】図12は、Ｘ線画像読取装置と本発明のエネ
ルギーサブトラクション画像生成方法を実施するための
画像処理表示装置の斜視図である。

【００２１】図11に示すＸ線撮影装置１で撮影が行われ
た後、第１および第２の蓄積性蛍光体シート５，７が一
枚ずつＸ線画像読取装置10の所定位置にセットされる。
ここでは、第１の蓄積性蛍光体シート５に蓄積記録され
た第１のＸ線画像の読取りの場合について説明する。

【００２２】所定位置にセットされた、第１のＸ線画像
が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート５は、図示しない
駆動手段により駆動されるエンドレスベルト等のシート
搬送手段15により、矢印Ｙ方向に搬送（副走査）され
る。一方、レーザ光源16から発せられた光ビーム17はモ
ータ18により駆動され矢印Ｚ方向に高速回転する回転多
面鏡19によって反射偏向され、ｆθレンズ等の集束レン
ズ20を通過した後、ミラー21により光路をかえて蓄積性
蛍光体シート14に入射し、副走査の方向（矢印Ｙ方向）
と略直角な矢印Ｘ方向に主走査する。蓄積性蛍光体シー
ト14の、光ビーム17が照射された箇所からは、蓄積記録
されているＸ線画像情報に応じた光量の輝尽発光光22が
発せられ、この輝尽発光光22は光ガイド23によって導か
れ、フォトマルチプライヤ（光電子増倍管）24によって
光電的に検出される。光ガイド23はアクリル板等の導光
性材料を成形して作られたものであり、直線状をなす入
射端面23a が蓄積性蛍光体シート14上の主走査線にそっ
て延びるように配され、円環状に形成された射出端面23
b にフォトマルチプライヤ24の受光面が結合されてい
る。入射端面23a から光ガイド23内に入射した輝尽発光
光22は、該光ガイド23の内部を全反射を繰り返して進
み、射出端面23b から射出してフォトマルチプライヤ24
に受光され、放射線画像を表わす輝尽発光光22がフォト
マルチプライヤ24によって電気信号に変換される。

【００２３】フォトマルチプライヤ24から出力されたア
ナログ信号Ｓは、ログアンプ25で対数的に増幅された
後、Ａ／Ｄ変換器26に入力され、サンプリングされて、
ディジタルの画像信号Ｓ０が得られる。この画像信号Ｓ
０は第１の蓄積性蛍光体シート５に蓄積記録された第１
のＸ線画像を表わすものであり、ここでは第１の画像信
号Ｓ０₁ と呼ぶ。この第１の画像信号Ｓ０₁ は画像処理
表示装置30内の内部メモリに一旦記憶される。

【００２４】この画像処理表示装置30は、種々の指示を
入力するキーボード31、指示のための補助情報や画像信
号に基づく可視画像を表示するＣＲＴディスプレイ32、
補助記憶媒体としてのフロッピィディスクが装填され駆
動されるフロッピィディスク駆動装置33、およびＣＰＵ
や内部メモリが内蔵された本体部34が備えられている。

【００２５】次に上記と同様にして、第２の蓄積性蛍光
体シート７に蓄積記録された第２のＸ線画像を表わす第
２の画像信号Ｓ０₂ が得られ、この第２の画像信号Ｓ０
₂ も画像処理表示装置30内の内部メモリに一旦記憶され
る。

【００２６】図１は、画像処理表示装置内の内部メモリ
に記憶された第１および第２のＸ線画像を表わす２つの
画像信号Ｓ０₁ ，Ｓ０₂ に基づいて、該画像処理表示装
置内で行われる処理の流れの一例を表わした図である。

【００２７】画像処理表示装置内の内部メモリに記憶さ
れた、第１および第２のＸ線画像信号Ｓ０₁ ，Ｓ０
₂ は、図１に示すそれぞれ第１のＸ線画像41，第２のＸ
線画像42を担持する信号である。第１のＸ線画像41は比
較的低エネルギーＸ線による画像であり、第２のＸ線画
像42は比較的高エネルギーＸ線による画像であるが、互
いに軟部および骨部の濃度は異なるものの両者ともこれ
ら軟部および骨部の双方が記録された原画像である。

【００２８】これら第１および第２のＸ線画像信号Ｓ０
₁ ，Ｓ０₂ は図12に示す画像処理表示装置30内の内部メ
モリから読み出され、先ずこれら２つの画像信号Ｓ
０₁ ，Ｓ０₂ がそれぞれ担持する各Ｘ線画像41，42の相
対的な位置合わせが画像信号上で行われる（特開昭58-1
63338 号公報参照）。この位置合わせは、図11に示す２
つのマーク８が重なるように２つのＸ線画像を相対的に
直線的な移動および回転移動を行うことにより行われ
る。

【００２９】この後、サブトラクション処理が行われ
る。

【００３０】ここでＸ線の吸収係数μを、被写体の軟部
と骨部、および低エネルギーＸ線と高エネルギーＸ線と
に分けて次のように定める。

【００３１】 μ_L ^T ：低エネルギーＸ線による軟部の吸収係数 μ_H ^T ：高エネルギーＸ線による軟部の吸収係数 μ_L ^B ：低エネルギーＸ線による骨部の吸収係数 μ_H ^B ：高エネルギーＸ線による骨部の吸収係数 このとき、２つの画像信号Ｓ０₁ ，Ｓ０₂ の互いに対応
する画素毎に、式

【００３２】

【数１】

【００３３】ただしＣはバイアス成分を表わすに従って
重み付け引き算を行うことによって、骨部の陰影が抽出
された骨部画像43（図１参照）を表わす骨部画像信号Ｓ
１が求められる。

【００３４】また、式

【００３５】

【数２】

【００３６】ただしＣ′はバイアス成分を表わすに従っ
て重み付け引き算を行うことにより軟部画像を表わす軟
部画像信号Ｓ２を求めることができるが、本実施例では
この演算は不必要である。

【００３７】さらに、式 Ｓ０＝（Ｓ０₁ ＋Ｓ０₂ ）／２ …(3) に従って互いに対応する各画素毎に加算処理を行うこと
により２つのＸ線画像41，42の重ね合わせ画像44が生成
される。この重ね合わせ画像44も軟部および骨部の双方
が記録された原画像である。この重ね合わせ画像44に代
えてＸ線画像41もしくはＸ線画像42を用いることも可能
であるが、重ね合わせ画像44は２つのＸ線画像41，42を
重ね合わたものであるためこれら各Ｘ線画像のいずれと
比べてもノイズ成分が低減されており、したがってその
後の処理に有利となる。

【００３８】次に骨部画像信号Ｓ１を処理することによ
り、骨部画像43に含まれるノイズ成分の抽出が行われ
る。

【００３９】図２は、骨部画像および骨部画像信号を処
理して求めた画像の、空間周波数ｆに対するスペクトル
を表わした図である。

【００４０】図に示すグラフ51が骨部画像43のスペクト
ルを表わしており、ノイズ成分53が含まれている。

【００４１】ここで、まず、骨部画像信号Ｓ１に平滑化
処理が行われる。

【００４２】まず、画像内の各画素点付近の濃度変化の
方向と大きさに対応する傾斜ベクトルが求められる。な
お、ここで便宜上、図１に示す画像の横方向をｘ軸方
向、縦方向をｙ軸方向とする。まず、ｙ軸方向について
の画像信号に微分処理がなされる。ここで、微分の方法
としては、図３(a) に示すようなマスクと画像信号とを
乗算する方法が挙げられる。次いでｘ軸方向について
は、図３(b) に示すようなマスクと画像信号との乗算が
なされ、ｘ軸方向の濃度変化の方向と大きさが求められ
る。この微分処理によって、２方向の濃度変化の方向と
大きさが求められる。このようにして求められたｘ軸方
向、ｙ軸方向の微分値を要素にもつベクトルが求めら
れ、このベクトルが傾斜ベクトルとなる。すなわち、 傾斜ベクトル＝（ｘ軸方向の微分値、ｙ軸方向の微分
値） となる。

【００４３】なお、図３(a) および(b) に示すようなマ
スクではノイズの影響を受け易いような場合には、ノイ
ズに影響されない全体的な傾斜を知るために、図３(c)
，(d) に示すような平均的な傾斜ベクトルを求めるよ
うなマスクを使用する場合がある。ここで、図４(a) に
示すような骨部画像43の骨部付近の画像の場合、濃度変
化は、骨部から軟部へと向かって変化するため、図４
(a) における画素点Ｐにおける傾斜ベクトルは図４(b)
に示すような骨部のエッジに対して略垂直な傾斜ベクト
ル36となる。

【００４４】この傾斜ベクトル36が求められると、各画
素点の周囲にあり、傾斜ベクトルの方向に短辺を、傾斜
ベクトル36に略直交する方向に長辺を有し、かつ短辺と
長辺との比が傾斜ベクトルの大きさに比例する領域が設
定される。ここで、図４(a)における画素点Ｐの周囲に
ある領域は、図４(c) に示すような領域37となる。

【００４５】この領域37が設定されると、領域37内の多
数の画素の画像信号Ｓ１に基づいて平滑化処理用画像信
号が得られる。この平滑化処理用画像信号を得る方法と
しては、前述した特開平3-283769号公報に開示された方
法が挙げられる。まず画像信号Ｓ１のヒストグラムが作
成される。

【００４６】図５は、上記のようにして求めた、ある画
素Ｐ（画像信号Ｓ１′）を中心とした所定領域37内の多
数の画素に対応する画像信号Ｓ１の出現頻度をプロット
した、互いに異なる２つのヒストグラムを表わした図、
図６は、画像信号Ｓ１と中央の画素の画像信号Ｓ１′と
の差を変数とした関数の一例を表わした図である。

【００４７】図５(a) および(b) に示すようなヒストグ
ラムを表わす関数を一般にｈ（Ｓ１）で表わし、絶対値
｜Ｓ１−Ｓ１′｜が増加するに従って単調減少する、例
えば図６に示すような関数をｆ（Ｓ１−Ｓ１′）とす
る。このとき、式 ｇ（Ｓ１）＝ｈ（Ｓ１）×ｆ（Ｓ１−Ｓ１′） …(4) に従って処理後の頻度を表わす関数ｇ（Ｓ１）を求め
る。この関数ｇ（Ｓ１）は、関数ｈ（Ｓ１）が図５(a)
に示すように複数の山を有する場合は中央の画素の画像
信号Ｓ１′が属する山のみを抽出する作用を有する。

【００４８】上記(4) 式に従って関数ｇ（Ｓ１）を求め
た後、該関数ｇ（Ｓ１）で重みづけをした画像信号Ｓ１
の平均的な値Ｓ１ｍを求める。すなわち、具体的には例
えば関数ｇ（Ｓ１）の一次モーメントが次式に従って求
められる。

【００４９】

【数３】

【００５０】骨部画像の各画素をそれぞれ中心の画素と
して上記(4) ，(5) 式に従う処理が行われ、これにより
平滑化画像信号Ｓ１ｍ（簡単のため、各画素に対応する
画像信号と画像全体を表わす画像信号とで同一の記号を
用いている。）が求められる。この平滑化画像信号Ｓ１
ｍは図２のグラフ52に示すように、主としてもとの骨部
画像信号Ｓ１の高空間周波数成分を取り除いた信号であ
るが、エッジ近傍の画素については図５(a) に示すよう
にその画素の属する山のみを抽出した後の平均的な値を
求めた信号であるため、もとの骨部画像中のエッジはぼ
けることなく保存されている。また、エッジ部分の画素
については、領域内の画像信号Ｓ１から求められたヒス
トグラムはエッジ部分の領度が大きく、その画素はエッ
ジ部分の画像信号により平滑化されるため骨部画像中の
エッジはボケることなく保存される。

【００５１】次に各画素毎に重ね合わせ画像44を表わす
重ね合わせ画像信号Ｓ０（上記(3)式参照）から平滑化
画像信号Ｓ１ｍを重みづけ引き算、すなわち

【００５２】

【数４】

【００５３】但しＣ″はバイアス分を表わす。

【００５４】を行うことにより、画像情報としては上記
(2) 式で表わされる軟部画像と略同一の情報を担持する
とともに上記(2) 式で表わされる軟部画像よりもノイズ
成分が低減された処理済軟部画像46（図１参照）が求め
られる。

【００５５】(6) 式に従って求められた画像信号Ｓ２′
は画像処理表示装置30のＣＲＴディスプレイ32に送ら
れ、この画像信号Ｓ２′に基づく可視画像がＣＲＴディ
スプレイ32に再生表示される。

【００５６】なお、上記実施例は骨部画像信号Ｓ１を平
滑化して原画像から引くことにより軟部画像信号Ｓ２′
を求める例であるが、骨部画像を観察対象とする場合
は、上記(2) 式に基づいて軟部画像信号Ｓ２を求め、こ
の軟部画像信号Ｓ２を平滑化して原画像から引くことに
よりノイズ成分が低減された骨部画像を求めればよい。

【００５７】次いで、本発明の別の実施例について説明
する。

【００５８】図７は、本発明の他の実施例の処理の流れ
を表わした図、図８および図９は、図７に示す各画像の
所定の一方向についてのプロファイルを模式的に示した
図である。

【００５９】図７において、図１と対応する要素にはこ
れら図１と同一の番号，記号を付し重複説明は省略す
る。

【００６０】図８(a),(b) はそれぞれＸ線画像（原画
像）41，42を模式的に表わした図であり、Ｘ線画像41，
42上の所定の一方向（ｘ方向）に沿った画像信号Ｓ
０₁ ，Ｓ０₂ の値をプロットしたものであり、これらの
画像信号Ｓ０₁ ，Ｓ０₂ には互いにその値は異なるもの
の一様な軟部（図に斜線を施した部分）を表わす信号成
分とステップ状に変化した骨部を表わす信号成分とが重
畳され、かつランダムなノイズ成分が重畳されている。

【００６１】２つのＸ線画像（原画像）41，42を表わす
これら２つの画像信号Ｓ０₁ ，Ｓ０₂ に基づき上記(2)
式に基づいて重みづけ減算処理を行うことにより軟部画
像４７を表わす軟部画像信号Ｓ２が求められ、また２つ
の画像信号Ｓ０_１ ，Ｓ０₂ に基づき上記(3) 式に基づ
いて加算処理を行うことにより重ね合わせ画像44を表わ
す重ね合わせ画像信号Ｓ０が求められる。

【００６２】図９は重ね合わせ画像信号Ｓ０を模式的に
表わした図であり、図８(a),(b) と同様に、軟部を表わ
す一様な信号成分（図に斜線を施した部分）とステップ
的に変化した骨部を表わす信号成分と、さらにランダム
なノイズ成分とが重畳されているが、このノイズ成分は
図８(a),(b) に示す２つのＸ線画像41，42と比べ低減化
されている。なお、ここでは、説明の便宜のために、図
９の重ね合せ画像信号Ｓ０に符号(c) を付すこととす
る。

【００６３】また図８(d) は、上記(2) 式に基づいて求
められた軟部画像信号Ｓ２を表わした図である。一様な
軟部を表わす信号成分のみが抽出されているが、ランダ
ムなノイズ成分は上記２つのＸ線画像41，42（図８(a),
(b) ）のいずれよりも増加している。

【００６４】また本実施例では求める必要はないが、仮
に上記(1) 式に基づいて骨部画像信号Ｓ１を求めたとし
た場合の該骨部画像信号Ｓ１を表わした図である。ステ
ップ状に変化した骨部を表わす信号成分が抽出されてい
るが、軟部画像信号Ｓ２（図８(d) ）と同様に、ランダ
ムなノイズ成分は上記２つのＸ線画像41，42（図８(a),
(b) ）のいずれよりも増加している。

【００６５】ここで軟部画像47（軟部画像信号Ｓ２，図
８(d) ）に前述した実施例と同様に、傾斜ベクトル36お
よび領域37が求められて平滑化処理51（図７参照）が施
され、平滑化軟部画像61を表わす平滑化軟部画像信号Ｓ
２ｍ（図８(f) ）が求められる。この平滑化処理51で
は、軟部画像47の例えば1.0 サイクル／mm以上の高空間
周波数成分がカットされる。

【００６６】次に重ね合わせ画像信号Ｓ０から平滑化軟
部画像信号Ｓ２ｍが重みづけ減算され、これにより骨部
画像62を表わす骨部画像信号Ｓ１′が求められる。この
骨部画像信号Ｓ１′は図８(g) に示されるように、骨部
画像信号Ｓ１（図８(e) ）と比べランダムなノイズ成分
が低減化されているが、軟部画像47を平滑化処理した影
響が表われ、軟部画像の高空間周波数成分が若干混入し
ている。

【００６７】次に上記のようにして求められた骨部画像
信号Ｓ１′に平滑化処理52が施される。ここで施される
平滑化処理52では、骨部画像62の例えば0.5 サイクル／
mm以上の空間周波数帯にある低コントラストの陰影（骨
部画像信号Ｓ１′の変化の小さいもの）のみがカットさ
れる。この処理方法としては、例えば所定の画素Ｐ₀に
対して0.5 サイクル／mmに対応する面積のウィンドウを
考え、このウィンドウ内の各画素にそれぞれ対応する各
信号Ｓ１′のうち、 所定の画素Ｐ₀ に対応する信号Ｓ１₀ ′の値±所定値 内にある信号Ｓ１′の平均値を求めて該平均値を所定の
画素Ｐ₀ の新たな信号Ｓ１₀ ′とするフィルタを用いて
骨部画像62上を走査する方法等が採用される。この平滑
化処理52により、平滑化骨部画像63を表わす平滑化骨部
画像信号Ｓ１ｍ′が求められる。この平滑化骨部画像信
号Ｓ１ｍ′は、図８(i) に示すようにノイズ成分および
混入した軟部画像の高周波成分は低減されているものの
立ち上がり部分も鈍ってしまっている。

【００６８】次に重ね合わせ画像信号Ｓ０から平滑化骨
部画像信号Ｓ１ｍ′が重みづけ引き算され、軟部画像64
を表わす軟部画像信号Ｓ２′が求められる。この軟部画
像64は図８(h) に示すように、軟部画像47（図８(d) ）
よりもノイズ成分は低減されているが、平滑化骨部画像
信号Ｓ１ｍ′（図８(i) ）の立ち上がり部分が鈍ってい
る分、その部分の骨部画像の情報がノイズとして重畳さ
れている。ただしランダムなノイズ部分およびノイズと
しての骨部画像の情報はかなり小さく、したがってこの
段階で一連の処理を停止し、軟部画像信号Ｓ２′を画像
処理表示装置30のＣＲＴディスプレイ32（図12参照）に
送って、この軟部画像信号Ｓ２′に基づく可視画像をＣ
ＲＴディスプレイに再生表示し、観察するようにしても
よい。

【００６９】ただし本実施例では、上記と同様な処理を
さらに繰り返し、さらに画質の改善が図られている。

【００７０】軟部画像64を表わす軟部画像信号Ｓ２′を
求めた後、該軟部画像信号Ｓ２′に平滑化処理53が施さ
れ、平滑化軟部画像65を表わす平滑化軟部画像信号Ｓ２
ｍ′（図８(j) ）が求められる。この平滑化処理53とし
ては、例えば1.5 サイクル／mm以上の空間周波数成分を
カットする処理が施される。

【００７１】この平滑化軟部画像信号Ｓ２ｍ′は重ね合
わせ画像信号Ｓ０から重みづけ減算処理され、骨部画像
66を表わす骨部画像信号Ｓ１″が求められる。この骨部
画像66は、図８(k) に示すように、骨部画像62（図８
(g) ）と比べランダムノイズおよびノイズとして混入す
る軟部画像の情報も減少している。骨部画像を観察対象
とする場合はこの骨部画像信号Ｓ１″に基づく可視画像
をＣＲＴディスプレイ32上に再生表示してもよい。

【００７２】本実施例では、上記のようにして求められ
た骨部画像信号Ｓ１″にさらに平滑化処理54が施され平
滑化骨部画像67を表わす平滑化骨部画像信号Ｓ１ｍ″
（図８(m) ）が求められる。この平滑化処理54としては
例えば1.0 サイクル／mm以上の低コントラスト成分のカ
ットが行われる。

【００７３】次に重ね合わせ画像信号Ｓ０からこの平滑
化骨部画像信号Ｓ１ｍ″が重みづけ引き算され、軟部画
像信号Ｓ２″が求められる。この軟部画像信号Ｓ２″は
図８(l) に示すように、前回求めた軟部画像信号Ｓ２′
（図８(h) ）と比べ、ランダムノイズおよびノイズとし
ての骨部画像の情報の双方ともさらに低減化された信号
となる。

【００７４】このようにして平滑化処理と重ね合わせ画
像との重みづけ引き算を繰り返すことにより、ノイズが
順次低減化された骨部画像と軟部画像とを交互に得るこ
とができる。

【００７５】図10は、図７を参照して説明した実施例と
実質同一の他の処理の流れを表わした図である。図７等
と同一の要素には該図７等と同一の番号，記号を付し説
明は省略する。

【００７６】図10に示す処理は、図７に示す骨部画像62
を求めるまでの処理（図１を参照して説明した処理（但
し図１とは骨部画像と軟部画像が入れ替っている））
を、以下述べるように置き換えたものである。

【００７７】２つのＸ線画像41，42から上記(1) 式，
(2) 式に基づいて骨部画像43（骨部画像信号Ｓ１）と軟
部画像47（軟部画像信号Ｓ２）が求められる。

【００７８】次に前述した実施例と同様にして軟部画像
信号Ｓ２を上記(4) 式，(5) 式に基づいて処理すること
により、軟部画像47に含まれるノイズ成分が低減化され
た平滑化画像信号Ｓ２ｍが求められ、その後各画素毎に
軟部画像信号Ｓ２から平滑化画像信号Ｓ２ｍを引き算す
ることにより、ノイズ成分のみが抽出されたノイズ画像
60（ノイズ信号Ｓ_N ）が求められる。

【００７９】 Ｓ_N ＝Ｓ２−Ｓ２ｍ …(7) このノイズ信号Ｓ_N は図２のグラフ53に示すように軟部
画像のノイズ成分を抽出した信号である。ここで平滑化
画像信号Ｓ２ｍは軟部画像のエッジの情報はたとえノイ
ズ成分と同程度の高空間周波数であっても保存されてい
るため、上記(7)式に従って軟部画像信号Ｓ２と平滑化
画像信号Ｓ２ｍとの差を求めることによりエッジの情報
はきれいにキャンセルされ、したがってエッジの情報を
失わせるような平滑化処理を行った場合と比べ、ノイズ
信号Ｓ_N はより純粋に軟部画像のノイズ成分のみを担持
した信号となる。

【００８０】次にこのようにして求められたノイズ信号
Ｓ_N と骨部画像43を表わす骨部画像信号Ｓ１とが各画素
毎に重み付け足し算され、これにより画像情報としては
上記骨部画像43と略同一の情報を担持するとともに該骨
部画像43よりもノイズ成分が低減された処理済骨部画像
62が求められる。本実施例ではこの重み付け足し算は、
式

【００８１】

【数５】

【００８２】に従って行われ、これによりノイズ成分の
一層の低減が図られる。

【００８３】以下、図７に示した処理と同様に処理がな
される。

【００８４】なお、図10に示した処理では最初の段階の
み、上述した処理方法に置き換えたが、この置き換えは
繰り返し行われる処理の任意の段階について行うことが
できいずれも実質同一の処理であり、本発明にはこれら
任意の１つもしくは複数の段階について変更された全て
の実質同一の処理態様が包含されるものである。

【００８５】以上の各実施例はいずれも人体の胸部のＸ
線画像に基づいて軟部画像もしくは骨部画像を求める例
であるが、また、本発明は軟部画像もしくは骨部画像を
求めるものに限られるものではなく、例えば、乳腺が強
調された画像もしくは悪性腫瘍が強調された画像でもよ
く、一般に被写体中の互いに異なる２つの組織がそれぞ
れ強調もしくは抽出された２つの画像のうちの一方もし
くは双方を求める際に広く適用することができるもので
ある。

【００８６】さらに、上記実施例は、蓄積性蛍光体シー
トを用いた例であるが、本発明は蓄積性蛍光体シートを
用いたものに限られるものではなくＸ線フイルム（撮影
に際して一般に増感スクリーンと組合わされる）等を用
いたものにも適用することができる。

【００８７】さらに、上記実施例においては、本発明に
よる画像平滑化処理方法を特開平3-285475号公報に開示
されたエネルギーサブトラクション画像生成方法に適用
しているが、この方法に限定されるものではなく、観察
に供する単純画像の平滑化処理を行う場合に広く適用す
ることができるものである。

【００８８】また、上記実施例においては、領域設定後
の平滑化処理方法として、特開平3-283769号公報に開示
されているように、領域内の画像信号のヒストグラムを
求め、前述した各関数ｈ（Ｓ１）、ｆ（Ｓ１）を用い
て、(4) 式に従って関数ｇ（Ｓ１）を求め、この関数ｇ
（Ｓ１）で重みづけをした領域内の画像信号の平均的な
値を求める、あるいは領域内の画像信号のうち、各画素
点の画像信号に所定値を加算した値以下かつ画像信号か
ら所定値を減算した値以上の値を有する画像信号の平均
的な値を求めて、平滑化処理を行うようにしているが、
平滑化処理はこれらの方法に限定されるものではなく、
前述したメジアンフィルタを用いる方法、Ｖフィルタを
用いる方法等、他のいかなる方法を用いてもよいもので
ある。

【００８９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る画像平滑化処理方法は、画像内の各画素点付近の濃度
変化の方向と大きさに対応する傾斜ベクトルを求め、各
画素点の周囲にあり、傾斜ベクトルの方向に短辺、傾斜
ベクトルに略直交する方向に長辺を有し、短辺と長辺と
の比が傾斜ベクトルの大きさに比例し、かつ傾斜ベクト
ルが大きいほど傾斜ベクトルに略直交する方向に延在す
る領域の画像信号に基づいて、平滑化処理用画像信号を
得、この平滑化処理の画像信号を各画素点の画像信号と
するようにしたものである。

【００９０】このため、画像内のエッジ以外の部分がエ
ッジに重畳することなく、エッジを保存するとともに、
ノイズの発生を抑えた平滑化処理を行うことができ、観
察読影適正に優れた画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像処理表示装置内で行われる処理の流れの一
例を表わした図

【図２】骨部画像および骨部画像信号を処理して求めた
画像の、空間周波数スペクトルを表わした図

【図３】傾斜ベクトルを求めるためのマスクを表す図

【図４】骨部組織と軟部組織とのエッジ部分の画素点を
囲む所定領域が求められる状態を表す図

【図５】ある画素を中心とした所定領域内の多数の画素
に対応する画像信号の出現頻度をプロットした、異なる
２つのヒストグラムを表わした図

【図６】画像信号Ｓ１と所定領域の中心の画素の画像信
号Ｓ１′との差を変数とした関数の一例を表わした図

【図７】本発明の他の実施例の処理の流れを表わした図

【図８】図７に示す各画像の所定の一方向についてのプ
ロファイルを模式的に表わした図

【図９】重ね合せ画像信号のプロファイルを模式的に表
わした図

【図１０】図７に示した処理と実質同一の他の処理の流
れを表わした図

【図１１】Ｘ線撮影装置の概略図

【図１２】Ｘ線画像読取装置と、本発明の画像平滑化処
理方法を実施した画像処理表示装置の斜視図

【図１３】平滑化処理画像信号を求めるための所定領域
を表す図

【図１４】骨部のエッジ付近の画像信号のプロファイル
を表す図

【符号の説明】

１ Ｘ線撮影装置 ２ Ｘ線管 ３，3a，3b，3c Ｘ線 ４ 被写体 ５ 第１の蓄積性蛍光体シート ６ フィルタ ７ 第２の蓄積性蛍光体シート ８ マーク 16 レーザ光源 19 回転多面鏡 22 輝尽発光光 23 光ガイド 24 フォトマルチプライヤ 25 ログアンプ 26 Ａ／Ｄ変換器 30 画像処理表示装置 36 傾斜ベクトル 37 所定領域 41，42 Ｘ線画像（原画像） 43，62，66 骨部画像 44 重ね合わせ画像 45，63，67 平滑化骨部画像 46，47，64 軟部画像 48 ノイズ画像 61，65 平滑化軟部画像 51，52，53，54 平滑化処理

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像内の各画素点に対応した該各画素点
   の周囲に設定された所定領域内の画像信号に基づいて得
   られた平滑化処理用画像信号を前記各画素点の画像信号
   とすることにより、前記画像に平滑化処理を施す画像平
   滑化処理方法において、 前記各画素点付近の前記画像の濃度変化の方向と大きさ
   に対応する傾斜ベクトルを求め、 前記各画素点の周囲にあり、前記傾斜ベクトルの方向に
   短辺を、該傾斜ベクトルに略直交する方向に長辺を有
   し、前記短辺と前記長辺との比が前記傾斜ベクトルの大
   きさに比例し、かつ前記傾斜ベクトルが大きいほど該傾
   斜ベクトルに略直交する方向に延在する領域を、前記所
   定領域として設定することを特徴とする画像平滑化処理
   方法。