JP2885066B2

JP2885066B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2885066B2
Application number: JP6114832A
Authority: JP
Inventors: 一博森
Original assignee: Shimazu Seisakusho KK
Current assignee: Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JPH07322240A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理装置の関し、
特にＸ線テレビシステムにおいて、テレビモニター装置
に表示する画像についてのノイズ処理を行うのに好適な
画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線テレビシステムでは、従来、図３に
示すようにＸ線管２１からのＸ線を被写体２２に照射
し、被写体２２を通ったＸ線をイメージインテンシファ
イア２３に入射させ、得られた可視像をテレビカメラ２
４でビデオ信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器２５でデジタル
信号に変換した後、リカーシブフィルタ回路２６に通し
て画像処理を行い、その処理後の画像データをＡ／Ｄ変
換器２７でアナログ信号に戻してテレビモニター２８に
送り、Ｘ線透視像を表示するようにしている。

【０００３】このリカーシブフィルタ回路２６は２つの
乗算器２９、３０とフレームメモリ３１と加算器３２と
からなり、フレームメモリ３１には１つ前のフレームの
画像処理信号が格納されている。そして、Ａ／Ｄ変換器
２５の出力は乗算器２９によりその振幅が１／ｋ倍に変
換（ｋはリカーシブフィルタ係数）され、フレームメモ
リ３１の出力はその振幅が乗算器３０により（１−１／
ｋ）倍に変換され、これらの振幅変換出力が加算器３２
で加算されてＤ／Ａ変換器２７に供給される。

【０００４】このように、リカーシブフィルタ回路２６
では、画像データに前のフレームの画像データが所定の
比率で加算されて量子ノイズが低減される。すなわち、
量子ノイズはランダムに生じるためフレームが異なれば
重なり合うことがなくこのような加算によって増強され
ることがないのに対し、信号成分は複数フレームの間で
重なり合いこのような加算によって増強されるので、相
対的にノイズが低減される。

【０００５】しかしながら、リカーシブフィルタ回路を
用いた場合、前のフレームの画像を加算するという原理
のため、動きのある部分の画像に残像が発生することが
避けられない。リカーシブフィルタ係数ｋを大きくして
量子ノイズ低減効果を大きくすればするほど静止部の画
像は見やすくなるが、残像は顕著になり、動きのある部
分の画像は見づらくなる。

【０００６】このため、Ｘ線透視画像の画素ごとにノイ
ズ成分と動き成分とを求め、これらの成分の大きさに応
じて画素ごとにリカーシブフィルタ係数ｋを制御するこ
とにより、動きによる画像のぼけを抑えながらノイズを
除去することが行われている。すなわち、動きの大きさ
が小さい画素についてはリカーシブフィルタ係数ｋを大
きくしてノイズ除去効果を大きくするとともに、動き成
分が大きい画像についてはその画素のリカーシブフィル
タ係数ｋを小さくしてノイズ除去効果よりも動きによる
ぼけを防止することを優先させるものである。

【０００７】このように画素ごとに求めたノイズ成分と
動き成分との応じてリカーシブフィルタ係数ｋを画素ご
とに制御する従来の画像処理装置を図４、図５により説
明する。図４において、Ｘ線透視画像のビデオ信号のｎ
フレーム目を表すデジタル画像データＩｎがフレームメ
モリ４１に入力されて記憶されるとともに、その１フレ
ーム前のデジタル画像データＩｎ−１が読み出されてノ
イズ係数算出回路４２に送られる。ノイズ係数算出回４
２には現在のデジタル画像データＩｎも送られてきてお
り、これら現在のフレームのデジタル画像データＩｎと
遅延された１フレーム前のデジタル画像データＩｎ−１
とにより、画素（ｘ，ｙ）におけるノイズ係数Ｐｎ
（ｘ，ｙ）が算出される。

【０００８】このノイズ係数Ｐｎ（ｘ，ｙ）は、Ｐｎ（ｘ，ｙ）＝△Ｄｎ（ｘ，ｙ）−△Ｍｎ（ｘ，ｙ）で表される。ここで、△Ｄｎ（ｘ，ｙ）はＩｎ（ｘ，
ｙ）とＩｎ−１（ｘ，ｙ）との間についての、それぞれ
のその画素（ｘ，ｙ）近傍（Ｗ個×Ｗ個の画素のテンプ
レート）の平均誤差、すなわち、図５に示すように、画
面５１の各画素の位置をＸ−Ｙ座標系で表すとしたと
き、（ｘ，ｙ）の位置の画素５２の近傍のＷ個×Ｗ個の
局所領域５３についての、現在のフレームとその１つ前
のフレームとの間の平均誤差を求めたものである。ま
た、△Ｍｎ（ｘ，ｙ）はＩｎ（ｘ，ｙ）とＩｎ−１
（ｘ，ｙ）とについての、それぞれのその画素（ｘ，
ｙ）近傍（Ｗ個×Ｗ個の画素のテンプレート）の平均値
の差である。

【０００９】したがって、画素（ｘ，ｙ）近傍で動きが
全くない場合、△Ｍｎ（ｘ，ｙ）＝０となり、Ｐｎ（ｘ，ｙ）＝△Ｄｎ（ｘ，ｙ）となるが、△Ｄｎ（ｘ，ｙ）はランダムノイズの大きさ
に比例した値であるため、ノイズ係数Ｐｎ（ｘ，ｙ）
も同じくランダムノイズの大きさに比例した値となる。
これに対して、画素（ｘ，ｙ）近傍で動きがある場合に
は、△Ｍｎ（ｘ，ｙ）はその動き量に比例した値とな
り、これらがランダムにノイズに対応した△Ｄｎ（ｘ，
ｙ）から引かれるため、動きが大きくなるほどノイズ係
数Ｐｎ（ｘ，ｙ）は小さくなる。

【００１０】このような性質を持つノイズ係数Ｐｎ
（ｘ，ｙ）がリカーシブフィルタ係数算出回路43に送ら
れ、リカーシブフィルタ係数ｋｎ（ｘ，ｙ）が求められ
る。こうして求められたリカーシブフィルタ係数ｋｎ
（ｘ，ｙ）から１／｛ｋｎ（ｘ，ｙ）｝と１−１／｛ｋ
ｎ（ｘ，ｙ）｝とが求められ、前者が乗算器４４に送ら
れて現フレームのデジタル画像データＩｎ（ｘ，ｙ）に
乗算され、後者が乗算器４５に送られフレームメモリ46
に蓄えられていた1フレーム前の処理後のデジタル画像
データＩ´ｎ−１（ｘ，ｙ）に乗算される。これらの乗
算器４４、４５の出力は加算器４７で加算されて処理後
のデジタル画像データＩ´ｎ（ｘ，ｙ）が得られ、これ
がフレームメモリ４６に書き込まれる。

【００１１】このようにリカーシブフィルタ係数をノイ
ズと動きの大きさに応じて制御することにより、ノイズ
が大きく、動きが小さい領域についてはリカーシブフィ
ルタ係数が大きくなってノイズ除去効果が大きくなり、
反対にノイズが小さく、動くが大きい領域についてはリ
カーシブフィルタ係数が小さくなって動きによるぼけを
防ぐことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のノイズと動きの
大きさに応じて画素ごとにリカーシブフィルタ係数を変
更することでノイズ除去を行う図4の画像処理装置で
は、動きによるぼけを防止することはできるが、基本的
に動きが検出された部分のノイズ低減効果をおとして残
像を抑えるため、画像が不自然な動きになるという問題
点がある。

【００１３】本発明は、このような事情の鑑みなされた
ものであって、リカーシブフィルタ係数を変更するため
の動き検出を原画像に近い形でとらえてノイズ除去を原
画像にできるだけ処理を加えずに忠実な形で行うことが
でき、ノイズ低減に伴う残像効果を極力少なくし、ノイ
ズ低減のみを効果的に行うことができるとともに、自然
な画像を得ることができる画像処理装置を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の本発明に係る画像処理装置は、
画像信号が入力される周波数成分分離回路と、前記周
波数成分分離回路からの高周波領域成分が入力されるリ
カーシブフィルタ回路と、前記周波数成分分離回路から
の低周波領域成分と周波数成分分離回路からの１フレー
ム前の低周波領域成分が入力される動き検出回路と、前
記リカーシブフィルタ回路の出力と前記周波数成分分離
回路からの低周波領域成分とが入力される加算回路とを
備え、前記動き検出回路の出力により前記リカーシブフ
ィルタ回路のリカーシブフィルタ係数が変更されること
を特徴としている。

【００１５】また、請求項２に記載の本発明に係る画像
処理装置は、画像信号が入力される周波数成分分離回路
と、前記周波数成分分離回路からの高周波領域成分が入
力されるリカーシブフィルタ回路と、前記周波数成分分
離回路からの高周波領域成分とリカーシブフィルタ回路
からの１フレーム前の高波領域成分が入力される動き検
出回路と、前記リカーシブフィルタ回路の出力と前記低
周波成分分離回路からの低周波領域成分とが入力される
加算回路とを備え、前記動き検出回路の出力により前記
リカーシブフィルタ回路のリカーシブフィルタ係数が変
更されることを特徴としている。

【００１６】

【作用】本発明の画像処理装置は上記のように構成され
ており、画像信号が入力される周波数成分分離回路は入
力された画像信号からノイズ成分を含む映像信号の中で
も高周波領域に分布する成分とそれ以外の低周波領域成
分とに分離する。高周波領域成分にはノイズ成分の他、
映像信号の輪郭部分が含まれているが、自然画像では急
峻な濃度差を有する映像は少なく、大きな濃度差を有す
る輪郭部分のみがこの成分に含まれる。一方、低周波領
域成分には大部分の濃度差の少ない輪郭部分等のその他
の映像信号が含まれる。そして、高周波領域成分のみが
リカーシブフィルタ回路に入力され、ノイズ成分のみに
ノイズ低減効果が与えられる。このリカーシブフィルタ
回路の出力と上記周波数成分分離回路からの低周波領域
成分とを加算器で加算して画像を得る。

【００１７】リカーシブフィルタ回路のリカーシブフィ
ルタ係数が変更は動き検出回路の出力で行われるが、請
求項１に係る発明では、動き検出回路に周波数成分分離
回路からの低周波領域成分と周波数成分分離回路からの
１フレーム前の低周波領域成分が入力されており、ま
た、請求項２に係る発明では、動き検出回路に周波数成
分分離回路からの高周波領域成分とリカーシブフィルタ
回路からの１フレーム前の高波領域成分が入力されてい
る。したがって、動き検出を原画像に近い形でとらえて
ノイズリダクションを原画像にできるだけ処理を加えず
に忠実な形で行うことができる。これにより、原画像に
近い形でノイズ成分を含む成分にのみノイズ低減効果が
得られ、さらに、被写体が動かない場合には、輪郭部分
の信号は劣化することなく再現されるので、得られた画
像には残像が発生することがなく、ノイズ低減効果のみ
得らるとともに、自然な画像を得れる。

【００１８】また、請求項２に係る発明では、動き検出
回路に周波数成分分離回路からの高周波領域成分とリカ
ーシブフィルタ回路からの１フレーム前の高波領域成分
が入力されて高周波領域成分で動きを検出するので、残
像要因のエッジ部分の動きを直接検出することから、他
の映像信号の影響を受けずにより正確な検出が可能とな
り、残像ボケのない画像が得られる。

【００１９】

【実施の態様】以下、請求項１に記載の本発明に係る画
像処理装置に一実施例について図1を用いて説明する。
図1に図示されるように、画像信号が入力される周波数
成分分離回路１と、この周波数成分分離回路１からの高
周波領域成分が入力されるリカーシブフィルタ回路２
と、このリカーシブフィルタ回路2の出力と上記周波数
成分分離回路１からの低周波領域成分とが入力される加
算器３と、動き検出回路１０とで構成されている。周波
数成分分離回路１はスムージング回路４と減算器５とか
らなり、リカーシブフィルタ回路2は乗算器６、7、フレ
ームメモリ８、加算器９とからなり、また、動き検出回
路１０はフレームメモリ１１、減算器１２、積算器１
３、リカーシブ係数変換回路１４よりなる。

【００２０】図１の画像処理装置の動作を説明すると、
入力端子Ｉｎに入力された画像データ信号はスムージン
グ回路４に入力され、現時点から過去ｍ＋１サンプルに
ついて平均値が求められることにより高周波成分が除去
され、スムージング回路４からはノイズを含まない信号
のみが出力される。このスムージング回路４の出力は、
入力端子Ｉｎに入力された画像データ信号と共に減算器
５に入力されるので、減算器５からはノイズ成分等の高
周波成分のみが出力される。

【００２１】そして、減算器５からの高周波領域成分は
リカーシブフイルタ回路２に入力され乗算器6により1／
ｋ倍に変換（ｋはリカーシブフィルタ係数）される。一
方、1フレーム前の画像処理データが記憶されたフレー
ムメモリ8の出力はその振幅が乗算機7により（１−１／
ｋ）倍に変換され、これらの振幅変換出力が加算器９で
加算され、加算出力がフレームメモリ8に入力され記憶
される。

【００２２】このように、リカーシブフィルタ回路２で
は前のフレームの画像が所定の比率で加算されるので、
量子ノイズはこのような加算によって増強されることが
なく、ノイズが低減される。そして、スムージング回路
４からのノイズ成分を含まない低周波領域信号と、リカ
ーシブフィルタ回路2からのノイズ低減処理された高周
波領域成分とが加算器3に入力されるので、ノイズ成分
を含む成分のみノイズ低減効果が得られ、輪郭部分の信
号等は劣化することなく再現される。

【００２３】したがって、濃度差の大きい輪郭部分にも
同時にノイズ低減フィルタがかけられるが、自然画像で
は急峻な濃度差を有する映像は少なく、画像が静止して
いる場合には、輪郭はそのまま残り、動きのある場合で
も濃度差が小さいため大きな残像とはならず、周波数成
分分離回路１、リカーシブフィルタ回路２、加算器３と
で構成される画像処理回路であっても原理的に画像には
動きが生じた場合でも残像を生じにくい構成となってい
る。

【００２４】しかしながら、濃度変化の激しいエッジ部
分では残像を完全に消すことは出来ない。このような状
態は、たとえば、Ｘ線照射位置を透視下で目視しながら
変更するような場合、画像全体が動くため生じやすい。
動き検出回路１０はこれを解決するものである。

【００２５】動き検出回路１０では、スムージング回路
４からの高周波成分が除去されたデジタル画像データが
フレームメモリ１１に入力されて記憶されるとともに、
その１フレーム前のデジタル画像データが読み出されて
減算器１２に送られる。減算器１２には現在の高周波成
分が除去されたデジタル画像データも送られてきてお
り、これら現在のフレームのデジタル画像データと遅延
された１フレーム前のデジタル画像データとの差が積算
器１３により１フレーム分積分される。

【００２６】この積分結果は動きに比例した値となり、
この積分結果がリカーシブ係数変換回路１４に入力され
て、リカーシブ係数ｋに変換される。このようにして
求めたリカーシブフィルタ係数ｋから１／ｋと１−１／
ｋとが求められ、前者が乗算器６に送られて現フレーム
の高周波領域成分のみのデジタル画像データに乗算さ
れ、後者が乗算器７に送られてフレームメモリ８に蓄え
られていた１フレーム前の処理後のデジタル画像データ
に乗算される。これら乗算器６、７の出力は加算器９で
加算されてフレームメモリ８に書き込まれるとともに、
加算器３に入力される。

【００２７】したがって、画像全体の動きを検出するこ
とにより、照射位置を移動せず、観察部位が固定された
場合には、本発明の効果が十分得られ、また、透視下で
目視しながら照射位置を変え、画像全体が動く場合に
は、濃度変化の激しいエッジ部分での残像が生じず、よ
り残像ぼけのない画像が得られる。また、動き検出に使
用するデータは、スムージング回路を介したデータであ
るのでノイズの影響を受けにくく、このスムージング回
路を通った現時点の画像データとそれの１フレーム前の
画像データとの比較で動きが検出されるので、正確な動
き検出が可能となる。

【００２８】更に、図２は請求項２に記載の本発明に係
る画像処理装置の一実施例を示すものであり、エッジ部
分の動きのみを検出して動き量を知るものである。図２
の実施例の動作を説明すると、減算器５からのノイズ成
分を含む高周波領域成分とフレームメモリ８からの１フ
レーム前の処理後のデジタル画像データとが減算器１２
に入力され、現在のフレームの高周波領域画像データと
遅延された１フレーム前の高周波領域画像データとの差
が積算器１３により１フレーム分積算される。この積算
結果は動き量に比例した値となり、この積算結果がリカ
ーシブフィルタ係数変換回路１４に入力されて、リカー
シブフィルタ係数ｋに変換される。

【００２９】このようにして求めたリカーシブフィルタ
係数ｋから１／ｋと１−１／ｋとが求められ、前者が乗
算器６に送られて現フレームの高周波領域成分のみのデ
ジタル画像データに乗算され、後者が乗算器７に送られ
てフレームメモリ８に蓄えられていた１フレーム前の処
理後のデジタル画像データに乗算される。これら乗算器
６、７の出力は加算器９で加算されてフレームメモリ８
に書き込まれるとともに、加算器３に入力される。

【００３０】残像は、画像のエッジ部分が動くことで発
生する。したがって、図２の構成で高周波領域成分で動
きを検出することは、残像の発生源である残像要因のエ
ッジ部分の動きを直接検出することから、他の映像信号
の影響を受けずにより正確な検出が可能となり、残像ぼ
けのない画像が得られる。

【００３１】なお、上記実施例では周波数成分分離回路
をスムージング回路と減算器とから構成したが、これに
限らず、デジタルの高周波フィルタと低周波フィルタを
使用することができる。また、画像データ信号としてア
ナログ信号を用い、アナログの周波数成分分離回路を用
いることもでき、この場合には、周波数成分分離回路の
後に、それぞれＡ／Ｄ変換器を用いてデジタル信号に変
換した後、処理することができる。

【００３２】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記の実施例に限定されるものではなく特許請求の
範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を
行うことが可能である。本発明の変更実施態様を下記に
例示する。

【００３３】（１）スムージング回路と減算器とからな
り、画像信号が入力される周波数成分分離回路と、前記
周波数成分分離回路からの高周波領域成分が入力される
リカーシブフィルタ回路と、前記周波数成分分離回路か
らの低周波領域成分と周波数成分分離回路からの１フレ
ーム前の低周波領域成分が入力される動き検出回路と、
前記リカーシブフィルタ回路の出力と前記周波数成分分
離回路からの低周波領域成分とが入力される加算回路と
を備え、前記動き検出回路の出力により前記リカーシブ
フィルタ回路のリカーシブフィルタ係数が変更される画
像処理回路。

【００３４】（２）高周波フィルタと低周波フィルタと
からなり、画像信号が入力される周波数成分分離回路
と、前記周波数成分分離回路からの高周波領域成分が入
力されるリカーシブフィルタ回路と、前記周波数成分分
離回路からの低周波領域成分と周波数成分分離回路から
の１フレーム前の低周波領域成分が入力される動き検出
回路と、前記リカーシブフィルタ回路の出力と前記周波
数成分分離回路からの低周波領域成分とが入力される加
算回路とを備え、前記動き検出回路の出力により前記リ
カーシブフィルタ回路のリカーシブフィルタ係数が変更
される画像処理回路。

【００３５】（３）スムージング回路と減算器とからな
り、画像信号が入力される周波数成分分離回路と、前記
周波数成分分離回路からの高周波領域成分が入力される
リカーシブフィルタ回路と、前記周波数成分分離回路か
らの高周波領域成分とリカーシブフィルタ回路からの１
フレーム前の高波領域成分が入力される動き検出回路
と、前記リカーシブフィルタ回路の出力と前記低周波成
分分離回路からの低周波領域成分とが入力される加算回
路とを備え、前記動き検出回路の出力により前記のリカ
ーシブフィルタ係数が変更されることを特徴とする画像
処理回路。

【００３６】（４）高周波フィルタと低周波フィルタと
からなり、画像信号が入力される周波数成分分離回路
と、前記周波数成分分離回路からの高周波領域成分が入
力されるリカーシブフィルタ回路と、前記周波数成分分
離回路からの高周波領域成分とリカーシブフィルタ回路
からの１フレーム前の高波領域成分が入力される動き検
出回路と、前記リカーシブフィルタ回路の出力と前記低
周波成分分離回路からの低周波領域成分とが入力される
加算回路とを備え、前記動き検出回路の出力により前記
のリカーシブフィルタ係数が変更されることを特徴とす
る画像処理回路。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、ノイズ成分のみを選択
的にノイズ低減させるため、原画像にきるだけ処理を加
えず、より忠実な形でノイズリダクションを行うことが
出来る。このため、従来の画像処理装置では弊害となっ
ていた残像効果も減少させることができる。また、Ｘ線
画像における造影剤濃度の薄い部分など空間周波数の低
い部分を観察する場合、残像による像のぼけが防止でき
る効果とノイズリダクションの効果からより原画像に近
い形で動きをとらえることができ、動かない部分の輪郭
は忠実に再現できる。さらに、ノイズリダクションの効
果を変化させるパラメータにノイズ成分を選択するパラ
メータが加われため、より細かなコントロールが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像処理装置の一実施例を示す図であ
る。

【図２】本発明の画像処理装置の他の実施例を示す図で
ある。

【図３】従来の画像処理装置を示す図である。

【図４】従来の画像処理装置を示す図である。

【図５】図４の画像処理装置の動作説明を行うための図
である。

【符号の説明】

１周波数成分分離回路２リカーシブフ
ィルタ回路３加算器４スムージング
回路５減算器６乗算器７乗算器８フレームメモ
リ９加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 7/18 A61B 6/00 G06T 5/00 H04N 5/21

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号が入力される周波数成分分離回
路と、前記周波数成分分離回路からの高周波領域成分が
入力されるリカーシブフィルタ回路と、前記周波数成分
分離回路からの低周波領域成分と周波数成分分離回路か
らの１フレーム前の低周波領域成分が入力される動き検
出回路と、前記リカーシブフィルタ回路の出力と前記周
波数成分分離回路からの低周波領域成分とが入力される
加算回路とを備え、前記動き検出回路の出力により前記
リカーシブフィルタ回路のリカーシブフィルタ係数が変
更されることを特徴とする画像処理回路。
【請求項２】画像信号が入力される周波数成分分離回
路と、前記周波数成分分離回路からの高周波領域成分が
入力されるリカーシブフィルタ回路と、前記周波数成分
分離回路からの高周波領域成分とリカーシブフィルタ回
路からの１フレーム前の高波領域成分が入力される動き
検出回路と、前記リカーシブフィルタ回路の出力と前記
低周波成分分離回路からの低周波領域成分とが入力され
る加算回路とを備え、前記動き検出回路の出力により前
記リカーシブフィルタ回路のリカーシブフィルタ係数が
変更されることを特徴とする画像処理回路。