JP4458325B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数処理を行う画像処理装置に関し、特に表示媒体によらず同様の周波数処理効果を表現できる画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のデジタル技術の進歩により放射線画像をデジタル画像信号に変換し、該デジタル画像信号に対して周波数処理などの画像処理を施し、ＣＲＴ等に表示、あるいはプリンタにフィルムとして出力することが行われている。このような技術として特開2002-209113などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の様に、ＣＲＴやフィルムの様に画像の表示方法が異なると同一の周波数処理をかけても、見た目が異なる問題があった。この様な問題はＣＲＴの種類が異なる場合の様に、同一のカテゴリに属する複数の表示媒体間でも同様の問題が生じていた。これは、表示媒体の周波数的処理効果の表現能力の差異によるもので、例えば、ある表示媒体では高周波成分の表現能力が劣るのに対して、他のある表示媒体では低周波成分の表現能力が劣る場合などがある。
【０００４】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、表示媒体の特性に依存せず同様な周波数処理効果を生じる画像処理装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、周波数成分分解手段が画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換し、係数変換手段が周波数成分分解手段で算出された周波数帯毎の周波数係数を、表示媒体を考慮して作成された係数変換テーブルを用いて係数変換し、復元手段が係数変換手段で変換された係数を逆変換するものである。
【０００６】
請求項２記載の発明は、周波数成分分解手段が画像を複数の周波数帯毎の周波数係数に変換し、調製手段が表示媒体を考慮して係数変換テーブルを選択し、又は、係数の変換率を調整する機能を有し、係数変換手段が周波数成分分解手段で算出された周波数帯毎の周波数係数を、調製手段で調整された係数変換テーブルを用いて係数変換し、復元手段が係数変換手段で変換された係数を逆変換するものである。
【０００７】
請求項３記載の発明は、周波数処理手段が複数の表示媒体に画像を表示する場合に、表示媒体毎に異なる周波数処理を行い、表示手段が周波数処理手段で複数の周波数処理された画像をそれぞれ異なる表示媒体に表示するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１によるＸ線撮影装置１００を示す。すなわち、Ｘ線撮影装置１００は、撮影された画像のフイルム上又はモニタ上での有効な画像処理効果を行う機能を有するＸ線の撮影装置であり、前処理回路１０６、ｃｐｕ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０、画像表示器１１１、画像処理回路１１２を備えており、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受されるようになされている。
【０００９】
また、Ｘ線撮影装置１００は、前処理回路１０６に接続されたデータ収集回路１０５と、データ収集回路１０５に接続された２次元Ｘ線センサ１０４及びＸ線発生回路１０１とを備えており、これらの各回路はＣＰＵバス１０７にも接続されている。図２はこの発明の実施の形態１によるＸ線撮影装置１００の処理の流れを示すフローチャートである。図３は、後述の修正回路１１４の処理の流れを示すフローチャートであり、図４は修正回路１１４で用いる係数変換テーブルである。図４において、横軸が各レベル（詳細は後述）であり、縦軸が係数の変換率を示している。係数の変換率とは処理の前後での係数の値の比を示している。
【００１０】
図５（a）は周波数成分分解回路１１４の構成を示す図であり、図５(b)は２次元の変換処理により得られる２レベルの変換係数群の構成例を示し、図５（ｃ）は復元回路１１８の構成を示す図である。図５では説明容易のため、2レベルしか図示していないが実施にあたっては5レベル程度まで分解されるものである。
【００１１】
上述の様なＸ線撮影装置１００において、まず、メインメモリ１０９は、CPU１０８での処理に必要な各種のデータなどが記憶されるものであると共に、CPU１０８の作業用としてのワークメモリを含む。CPU１０８は、メインメモリ１０９を用いて、操作パネル１１０からの操作にしたがった装置全体の動作制御等を行う。これによりX線撮影装置１００は、以下のように動作する。
【００１２】
先ず、Ｘ線発生回路１０１は、被検査体１０３に対してＸ線ビーム１０２を放射する。
【００１３】
Ｘ線発生回路１０１から放射されたX線ビーム１０２は、被検査体１０３を減衰しながら透過して、２次元Ｘ線センサ１０４に到達し、２次元Ｘ線センサ１０４によりＸ線画像として出力される。ここでは、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されるＸ線画像を、例えば人体画像等とする。
【００１４】
データ収集回路１０５は、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されたＸ線画像を電気信号に変換して前処理回路１０６に供給する。前処理回路１０６は、データ収集回路１０５からの信号（Ｘ線画像信号）に対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。この前処理回路１０６で前処理が行われたＸ線画像信号は原画像として、CPU１０８の制御により、CPUバス１０７を介して、メインメモリ１０９、画像処理回路１１２に転送される。
【００１５】
１１２は画像処理回路の構成を示すブロック図であり、１１２において、１１３は原画像に対して離散ウェーブレット変換（以後ＤＷＴ変換）を施し、各周波数帯の周波数係数（ウェーブレット変換係数）を得る周波数成分分解回路、１１４は、表示媒体の特性に応じて、周波数係数の変換率を変更するための係数変換テーブルを修正する修正回路、１１５は修正回路１１４で修正された係数変換テーブルを用いて高周波成分分解回路１１３で算出された周波数係数を変換する係数変換回路、１１６は係数変換回路１１５で係数変換された係数に基き逆離散ウェーブレット変換（以後逆ＤＷＴ）を行なう復元回路である。多重周波数処理は、DWTに限らず，ラプラシアンピラミッドを用いても良く、また、サブバンド化しないフィルタを用いてもよい。さらに、いわゆる移動平均を用いて、高周波成分と低周波成分を算出する方法を用いてもよい。即ち、本実施の形態１はDWTを用いて、説明されるが、その技術的思想は、ラプラシアンピラミッドや移動平均を用いた周波数処理、その他の周波数処理を用いた場合にも共通するものである。
【００１６】
図２の処理の流れに従い、実施の形態１について以下に説明する。
【００１７】
前処理回路１０６で前処理された原画像、又は図示していない何らかの周波数処理手段を用いて周波数処理のされた画像はCPUバス１０７を介して画像処理装置１１２に転送される。これらの画像は、周波数処理をしない原画像のまま、あるいは、何らかの周波数処理、またあるいは下記に説明する処理を行って複数の表示媒体に表示されるものである。例えば、本実施の形態１では説明されない何らかの周波数処理を行った画像をＣＲＴに表示し、何らかの周波数処理を行った画像に対してさらに下記の周波数処理を行った画像をフィルムにプリントアウトするものである。
【００１８】
画像処理装置１１２では、周波数成分分解回路１１３が原画像に対して２次元の離散ウェーブレット変換処理を行い、周波数帯毎の周波数係数を計算して出力する（ｓ２０１）。入力された画像信号は遅延素子およびダウンサンプラの組み合わせにより、偶数アドレスおよび奇数アドレスの信号に分離され、２つのフィルタｐおよびuによりフィルタ処理が施される。図５（a）sおよびdは、各々1次元の画像信号に対して１レベルの分解を行った際のローパス係数およびハイパス係数を表しており、次式により計算されるものとする。
【００１９】
d(n)=x(2^*n+1)-floor((x(2^*n)+x(2^*n+2))/2) （１）
s(n)=x(2^*n)+floor((d(n-1)+d(n))/4) （２）
ただし、x(n)は変換対象となる画像信号である。
【００２０】
以上の処理により、画像信号に対する１次元の離散ウェーブレット変換処理が行われる。２次元の離散ウェーブレット変換は、１次元の変換を画像の水平・垂直方向に対して順次行うものであり、その詳細は公知であるのでここでは説明を省略する。図５(b)は２次元の変換処理により得られる２レベルの変換係数群の構成例であり、画像信号は異なる周波数帯域の周波数係数HH1,HL1,LH1,...，LLに分解される。図５（ｂ）においてHH1,HL1,LH1,...，LL等（以下サブバンドと呼ぶ）が周波数帯毎の周波数係数を示す。各レベルの係数は、それぞれ特定の周波数帯に対応しており、各レベルの係数の大きさを調製することにより、周波数処理の効果が得られる。
【００２１】
次に、修正回路１１４では、表示媒体での周波数処理効果の差をなくすため、係数変換率の修正のための修正処理を行う（ｓ２０２）。具体的には、修正回路１１４では、まず、画像の周波数特性を修正するための係数テーブルを表示する（ｓ３００）。既に、係数変換テーブルが選択、或いは修正されている場合には、現状の係数変換テーブルを表示し、まだいずれの係数テーブルを選択或いは修正されていない場合には図４に示す様に用意された複数の係数変換テーブルが表示される。初期値としては通常は、４０４に示す様に、係数の変換率が全てのレベルで１であるものが選択されている。
【００２２】
ここで、レスポンス特性は、各レベルの周波数係数の変換率を変えることにより調製される。例えば1レベルの周波数係数を１．２倍とし、5レベルの周波数係数を2倍としたら、1レベルに対応する周波数帯の波高よりも、5レベルに対応する周波数帯の波高が高くなる。これによりレスポンス特性は、１レベルに対応する高周波側よりも、5レベルに対応する低周波側が上がることになる。
【００２３】
操作者は、選択も修正もしない場合には、現状の係数変換テーブルを用いることとして修正回路１１４での処理を終える（ｓ３０１）。一方、係数変換テーブルを選択或いは修正する場合には、係数変換テーブルを選択或いは修正する場合には、係数テーブルを選択する（ｓ３０２）。
【００２４】
操作者は、第一の表示媒体に画像を表示するとともに、選択した係数テーブルで修正した周波数処理した画像（処理方法は下記に記載）を、実際に第二の表示媒体を用いて表示する。そして、第一、第二の表示媒体での処理の差があれば係数変換率を微調整し、調製が不要ならば処理を終了する（ｓ３０３、ｓ３０４）。そして、再度調製結果について判断して、操作者の納得がいく表示なるまで調製を続けるものである（Ｓ３０５）。
【００２５】
次に、係数変換回路１１５では、修正回路１１４で選択された係数変換テーブルに従い各レベルの係数を変換する（ｓ２０３）。そして、復元回路１１７では係数変換回路１１５で変更された周波数係数に基き逆離散ウェーブレット変換処理を行う（ｓ２０４）。入力された係数はuおよびpの2つのフィルタ処理を施され、アップサンプリングされた後に重ね合わされて画像信号x'が出力される。これらの処理は次式により行われる。
【００２６】
x'(2^*n)=s'(n)-floor((d'(n-1)+d'(n))/4) （３）
x'(2^*n+1)=d'(n)+floor((x'(2^*n)+x'(2^*n+2))/2) （４）
以上の処理により、変換係数に対する１次元の逆離散ウェーブレット変換処理が行われる。２次元の逆離散ウェーブレット変換は、１次元の逆変換を画像の水平・垂直方向に対して順次行うものであり、その詳細は公知であるのでここでは説明を省略する。ここで係数を増加する場合には一般に鮮鋭化処理の効果が得られ、係数を低減することでは平滑化の効果が得られるものである。
【００２７】
上述の説明では2種類の表示媒体に表示する場合について説明したが、3種類以上の表示媒体に表示する場合の拡張も当業者にも容易であると考えられる。この場合には、周波数成分分解回路１１３で算出された周波数係数を、修正回路１１４で選択した複数の変換テーブルを用いて、係数変換回路１１５でそれぞれの係数変換テーブルに従って係数変換し、係数変化された係数に対して復元回路１１６でそれぞれの係数に対して復元処理を行うものである。つまり、この場合には、周波数成分分解処理は１回しか行わないが、係数変換処理及び復元処理は複数回行われものである。従って、周波数処理の補正処理された画像が複数作成され、それぞれの表示媒体に表示されるものである。
【００２８】
以上の様に実施の形態１では、表示手段で生じる周波数処理効果の相違を、画像に対して修正した周波数処理を補足的にかけることで、調製できる効果がある。また、周波数処理効果を、操作者自身で調製できる構成にすることにより、操作者の感覚にあった周波数処理の調整を行える効果がある。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、表示手段で生じる周波数処理効果の相違を、画像に対して修正した周波数処理を補足的にかけることで、調製できる効果がある。これにより、複数の表示媒体に同一画像を表示する場合に、同様の周波数処理効果をえることが出来る。
【００３０】
請求項２記載の発明によれば、周波数処理効果を、操作者自身で調製できる構成にすることにより、操作者の感覚にあった周波数処理の調整を行える効果がある。
【００３１】
請求項３記載の発明によれば、表示媒体の特性の相違を、異なる周波数処理を補足的にかけることにより修正できる効果がある。これにより、表示媒体に依存せずに、目的とする周波数処理効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による画像処理装置のブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】修正回路の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】係数変換テーブルの例を示す図である。
【図５】 DWTを用いた周波数成分分解回路と復元回路を示す図である。
【符号の説明】
１１３ 周波数成分分解回路
１１４ 修正回路
１１５ 係数変換回路
１１６ 復元回路

Claims (4)

1. 画像を複数の周波数帯毎の周波数成分に変換する周波数成分分解手段と、
   周波数成分分解手段で算出された周波数帯毎の周波数成分を、表示媒体毎に異なる係数変換テーブルを用いて周波数帯毎の成分の大きさを表示媒体毎に異なる変換率でそれぞれ変換する係数変換手段と、
   該係数変換手段で変換された周波数成分を逆変換する復元手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記表示媒体は、モニタ、フィルムのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 周波数成分分解手段は、離散ウエーブレット変換、ラプラシアンピラミッド、サブバンド化しないフィルタをもちいて画像を複数の周波数係数に変換することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 画像を複数の周波数帯毎の周波数成分に変換する周波数成分分解工程と、
   周波数成分分解手段で算出された周波数帯毎の周波数成分を、表示媒体毎に異なる係数変換テーブルを用いて周波数帯毎の成分の大きさを表示媒体毎に異なる変換率でそれぞれ変換する係数変換工程と、
   該係数変換手段で変換された周波数成分を逆変換する復元工程と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。

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