JP4846925B2

JP4846925B2 - Image processing apparatus, image processing system, image processing method, storage medium, and program

Info

Publication number: JP4846925B2
Application number: JP2001166891A
Authority: JP
Inventors: 弘之新畠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: JP2002358518A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、Ｘ線等の放射線撮影により得られた画像に対して、鮮鋭化処理等の画像処理を施す装置或いはシステムに用いられる、画像処理装置、画像処理システム、画像処理方法、それを実施するためのプログラムを記憶したコンピュータ読出可能な記憶媒体、及び当該プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、ディジタル技術の進歩により、例えば、Ｘ線等に代表される放射線撮影により得られた画像（放射線画像）をディジタル化することで、当該放射線画像のディジタル画像データを取得し、当該ディジタル画像データに画像処理を施し、当該画像処理後のディジタル画像データを、ＣＲＴ等の表示部或いはフィルムへ出力することが行われている。
【０００３】
上記の画像処理としては、処理対象の放射線画像（原画像）に対して、原画像の平滑化画像と原画像の差分成分を原画像に足し込むことで、原画像上の目的とする対象物を強調する、所謂鮮鋭化処理が挙げられる。
【０００４】
また、多重周波数処理による鮮鋭化処理が用いられ初めている。
多重周波数処理とは、原画像及びその平滑化画像から、複数の周波数帯の差分成分を取得し、これらの周波数帯毎の差分成分を増加又は減弱する処理である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の鮮鋭化処理、特に、多重周波数処理による鮮鋭化処理では、対象画像に対して一律に処理を施すように構成されていた。このため、対象画像において、例えば、ノイズが多く存在する領域（目的としない領域）に対しても処理が施されてしまい、当該領域が不必要に強調されてしまう場合があった。また、これとは逆に、目的とする領域が強調されずに弱くなってしまう場合もあった。
したがって、従来では、良好な鮮鋭化処理後画像を取得することができなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の欠点を除去するために成されたもので、ユーザが所望する鮮鋭化処理後画像を効率的に提供できる、画像処理装置、画像処理システム、画像処理方法、それを実施するためのプログラムを記憶したコンピュータ読出可能な記憶媒体、及び当該プログラムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的下において、本発明は、対象画像に対して周波数処理を施す画像処理装置であって、前記対象画像から複数の周波数帯域の高周波係数を取得する高周波係数取得手段と、選択された係数パターンの形状を維持して、前記対象画像の被写体領域を代表する画素値に基づいて前記高周波係数を変換する画素値範囲を変更する解析手段と、前記高周波係数取得手段で得られた高周波係数を前記係数パターンに基づいて変換する高周波係数変換手段と、前記高周波係数変換手段による変換後の高周波係数に基づいて、対象画像の処理後画像を取得する処理画像取得手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、対象画像に対して周波数処理を施すための画像処理方法であって、前記対象画像から複数の周波数帯域の高周波係数を取得する高周波係数取得ステップと、選択された係数パターンの形状を維持して、前記対象画像の被写体領域を代表する画素値に基づいて前記高周波係数を変換する画素値範囲を変更する解析ステップと、前記高周波係数取得ステップにより得られた高周波係数を前記係数パターンに基づいて変換する高周波係数変換ステップと、前記高周波係数変換ステップにより変換された高周波係数に基づいて、対象画像の処理画像を取得する処理画像取得ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、対象画像に対して周波数処理を施すためのプログラムであって、前記対象画像から複数の周波数帯域の高周波係数を取得する高周波係数取得ステップと、選択された係数パターンの形状を維持して、前記対象画像の被写体領域を代表する画素値に基づいて前記高周波係数を変換する画素値範囲を変更する解析ステップと、前記高周波係数取得ステップにより得られた高周波係数を前記係数パターンに基づいて変換する高周波係数変換ステップと、前記高周波係数変換ステップにより変換された高周波係数に基づいて、対象画像の処理画像を取得する処理画像取得ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
また、本発明は、上述したプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３０】
[第１の実施の形態]
本発明は、例えば、図１に示すようなＸ線撮影装置１００に適用される。
本実施の形態のＸ線撮影装置１００は、高周波係数を変更することで鮮鋭化処理の機能を有し、特に、鮮鋭度の強弱をユーザの目的に応じて自在に変更できる構成としている。
【００３１】
＜Ｘ線撮影装置１００の構成＞
Ｘ線撮影装置１００は、上記図１に示すように、Ｘ線を発生するＸ線発生回路１０１と、被写体１０３を透過したＸ線光が結像される２次元Ｘ線センサ１０４と、２次元Ｘ線センサ１０４から出力される撮像画像（Ｘ線画像）を収集するデータ収集回路１０５と、データ収集回路１０５にて収集されたＸ線画像に対して前処理を施す前処理回路１０６と、前処理回路１０６での処理後画像（原画像）等の各種情報や各種処理実行のための処理プログラムを記憶するメインメモリ１０９と、Ｘ線撮影実行等の指示や各種設定を本装置１００に対して行うための操作パネル１１０と、前処理回路１０６での処理後画像（原画像）に対して画像処理を施す画像処理回路１１２と、画像処理回路１１２での処理後画像等を表示する表示器１１１と、本装置１００全体の動作制御を司るＣＰＵ１０８とを備えており、データ収集回路１０５、前処理回路１０６、表示器１１１、画像処理回路１１２、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、及び操作パネル１１０はそれぞれ、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受できるように構成されている。
【００３２】
画像処理回路１１２は、選択回路１１４、高周波成分作成回路１１５、高周波成分変換回路１１６、及び処理画像作成回路１１７を備えている。
【００３３】
選択回路１１４は、原画像の高周波成分（係数）を原画像の画素値に応じて変更するためのパターン（以下、「係数パターン」とも言う）を表示器１１１に表示すると共に、当該表示パターンの中から、操作パネル１１０或いは図示しないキーボードやマウス等のユーザからの操作に基づいたパターンを選択する。
高周波成分作成回路１１５は、原画像を多重周波数の高周波係数に分解する。
高周波成分変換回路１１６は、選択回路１１４により選択された係数パターンに基づいて、高周波成分作成回路１１５により得られた高周波係数を変更する。
処理画像作成回路１１７は、高周波成分変換回路１１６により変更された高周波係数に基づいて、処理後画像を作成する。
【００３４】
尚、上記図１において、点線で示す「解析回路１１３」については、第２の実施の形態での構成要素であるため、これに関しては後述する。
【００３５】
＜Ｘ線撮影装置１００の動作＞
図２は、上記図１のＸ線撮影装置１００の動作をフローチャートにより示したものである。
例えば、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８での各種処理実行に必要なデータや処理プログラム等を予め記憶する。また、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８の作業用メモリ（ワークメモリ）としても使用される。ここでは、メインメモリ１０９に記憶される処理プログラム、特に、画像処理プログラムとして、上記図２のフローチャートに従った処理プログラムを用いる。
したがって、ＣＰＵ１０８は、メインメモリ１０９から、上記図２のフローチャートに従った処理プログラムを読み出して実行する。これにより、Ｘ線撮影装置１００は、次のように動作する。
【００３６】
ステップＳ２００：
先ず、Ｘ線発生回路１０１は、被写体（被検査体）１０３に対してＸ線ビーム１０２を放射する。
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から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、人体部等の画像とする。
【００３７】
次に、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、これを前処理回路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施す。
前処理回路１０６での処理後画像信号は入力画像（原画像）の情報として、ＣＰＵ１０８の制御によりＣＰＵバス１０７を介して、メインメモリ１０９及び画像処理回路１１２にそれぞれ転送される。
【００３８】
ステップＳ２０１：
選択回路１１４は、表示器１１１に対して、画像の高周波成分（係数）を変更するための係数パターンを表示する。
図３は、表示器１１１での表示画面の一例を示したものである。この図３では、３つの係数パターン３０１〜３０３が表示されている。
【００３９】
ステップＳ２０２：
ユーザは、表示器１１１での表示画面を参照し、所望する係数パターンを、操作パネル１１０或いは図示しないキーボードやマウス等により選択する。
選択回路１１４は、上記のユーザ操作により選択された係数パターンを認識する。
【００４０】
ステップＳ２０３：
高周波成分作成回路１１５は、例えば、図４に示すような構成により、原画像を多重周波数の高周波係数に分解する。
【００４１】
具体的には、上記図４の構成は、遅延素子（ｄｅｌａｙ）及びダウンサンプラを組み合わせた構成であり、原画像の信号を偶数アドレス及び奇数アドレスの信号に分離し、これらの分離信号に対して、２つのフィルタｐ及びuによるフィルタ処理を施すようになされている。
【００４２】
上記図４の構成で得られる信号、すなわち上記図４に示す“ｓ”及び“ｄ”の各信号はそれぞれ、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及びハイパス係数（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の結果である係数）を表しており、
【００４３】
【数１】

【００４４】
なる式（１）及び式（２）により表される。
上記式（１）及び式（２）において、“ｘ（ｎ）”は、処理対象となる画像信号である。
【００４５】
高周波成分作成回路１１５は、上述のような、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を、原画像の水平及び垂直の２次元方向に対して順次実行することで、原画像を多重周波数の高周波係数に分解する。
【００４６】
図５は、高周波成分作成回路１１５で得られる、２レベルの変換係数群の構成の一例を示したものである。上記図５に示すように、原画像は、異なる周波数帯域の係数ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，…，ＬＬに分解（多重周波数分解）されることになる。
【００４７】
ステップＳ２０４：
高周波成分変換回路１１６は、選択回路１１４により選択された係数パターンに基づいて、高周波成分作成回路１１５で得られた高周波数帯域の係数ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，…を変換する。
【００４８】
具体的には、高周波成分変換回路１１６は、多重周波数分解された高周波係数ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，…はそれぞれ原画像のどの座標に対応しているか認識できることにより、その対応している原画像の座標の画素、及び選択回路１１４により選択された係数パターン（上記図３参照）に基づいて、高周波係数ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，…を変換する。
【００４９】
上記図３に示した係数パターンの一例において、係数パターン３０１は、高画素値領域に対応する高周波係数を増幅させるパターンである。係数パターン３０１を選択することで、高画素値領域の鮮鋭度を増加させることができる。
係数パターン３０２は、低画素値領域に対応する高周波係数を増幅させるパターンである。係数パターン３０２を選択することで、低画素値領域の鮮鋭度を増加させることができる。
係数パターン３０３は、原画像全体に高周波係数を減縮させるパターンである。係数パターン３０３を選択することで、鮮鋭度をなくすことができる。
【００５０】
ここで、選択回路１１４では、上記図３に示した係数パターン３０１〜３０３の中から所望する係数パターンを選択できるだけでなく、当該選択係数パターンを調整できるようにも構成されている。
【００５１】
例えば、選択回路１１４により表示器１１１に表示される画面（係数パターンの表示画面）上には、図６に示すような調整ボタン４０１及び４０２が表示される。
調整ボタン４０１は、これを上下させることで、係数パターンの振幅を増減することができるように構成されている。すなわち、調整ボタン４０１により、高周波成分の全体の強弱を変更することができるように構成されている。
調整ボタン４０２は、これを左右に移動させることで、係数パターンを水平にシフトすることが可能なように構成されている。すなわち、調整ボタン４０２により、鮮鋭度を変更する領域を変更することができるように構成されている。
【００５２】
ステップＳ２０５：
処理画像作成回路１１７は、例えば、図７に示すような構成により、高周波成分変換回路１１６による変換後の高周波係数に基づいて、処理後画像を作成する。
【００５３】
具体的には、上記図７の構成は、上記図４に示した構成により実施される離散ウェーブレット変換処理（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）に対応した逆離散ウェーブレット変換処理を実施するための構成である。
【００５４】
上記図７の構成では、入力信号（ここでは、高周波成分変換回路１１６による変換後の高周波係数）ｓ´及びｄ´に対して、２つのフィルタｐ及びuによるフィルタ処理、及びアップサンプリング処理を施し、これらの処理後の信号を重ね合わせた画像信号ｘ´を出力するようになされている。
このような処理は、
【００５５】
【数２】

【００５６】
なる式（３）及び式（４）により表される。
【００５７】
処理画像作成回路１１７は、上述のような、画像信号に対する１次元の逆離散ウェーブレット変換処理を、水平及び垂直の２次元方向の係数に対して順次実行することで、処理画像を作成する。
【００５８】
処理画像作成回路１１７で得られた処理画像は、例えば、ＣＰＵ１０８の制御により、表示器１１１で表示される。或いは、フィルム上へプリントアウトされる。
【００５９】
上述のように、本実施の形態では、原画像から得られた高周波成分を原画像の画素値に基づいて変換し、その変換後の高周波成分から処理画像を生成するように構成したので、原画像の画素値に応じて高周波成分の増減を調整できる。これにより、高画素値領域の高周波成分を選択的に増加することで、当該領域における鮮鋭度を上げることが可能であり、これとは逆に、低画素値領域の高周波成分を選択的に減少することで、ノイズ領域等については鮮鋭度を下げることが可能となる。したがって、良好な処理後画像を提供することができる。
【００６０】
また、高周波係数を変更するための係数パターンを、ユーザの好みに応じて選択可能なように構成したので、ユーザの好みに対して、きめ細かくマッチした鮮鋭化処理が可能となる。
【００６１】
また、係数パターンの調整として、係数パターンの振幅を変更できるので、高周波成分全体の強弱を変更することができる。これにより、鮮鋭化処理の効果を。きめ細かく調整できる。また、係数パターンをシフトすることも可能であるため、鮮鋭度を上げたい領域を細かく指定することができる。したがって、さらにきめ細かく鮮鋭化処理の効果を調整できる。
【００６２】
尚、本実施の形態では、高周波係数を、同一の係数パターンで変換するように構成したが、例えば、周波数帯域毎に異なる係数パターンを用意しておくことで、高周波成分の周波数帯域毎に、それぞれ対応して選択された係数パターンで変換処理を行うように構成してもよい。この場合、周波数帯毎に、きめ細かい鮮鋭化処理を行うことが可能となる。
【００６３】
[第２の実施の形態]
本実施の形態では、上記図１のＸ線撮影装置１００の動作を、例えば、図８のフローチャートに従った動作とする。
このため、本実施の形態でのＸ線撮影装置１００は、上記図１の点線で示す解析回路１１３を備える構成としている。解析回路１１３は、原画像を解析して、選択回路１１４で選択された係数パターンを自動的に変更する量を決定する特徴量を取得するようになされている。
【００６４】
尚、上記図８のフローチャートにおいて、上記図２のフローチャートと同様に処理実行するステップには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
ステップＳ２００：
Ｘ線撮影装置１００において、被写体１０３の撮影が行なわれると、被写体１０３のＸ線画像は原画像として、画像処理回路１１２に転送される。
【００６６】
ステップＳ５０１：
解析回路１１３は、原画像における被写体１０３の注目領域から特徴量を抽出する。ここでの特徴量抽出方法としては、例えば、特開２０００−１６３５６２号等に記載された方法が適用可能である。
【００６７】
ステップＳ５０２：
解析回路１１３は、ステップＳ５０１で取得した特徴量の値に基づいて、高周波成分変換１１５で用いる係数パターン（選択回路１１４で選択された係数パターン）をシフトする。
図９は、解析回路１１３における係数パターンをシフトの様子を示したものである。上記図９において、矢印“６０１”及び“６０２”は、ステップＳ５０１で得られた特徴量である。
【００６８】
ステップＳ２０３〜ステップＳ２０５：
高周波成分作成回路１１５は、原画像を多重周波数の高周波係数に分解する（ステップＳ２０３）。
高周波成分変換回路１１６は、解析回路１１３により得られた係数パターンに基づいて、高周波成分作成回路１１５で得られた高周波数帯域の係数ＨＨ１，ＨＬ１，ＬＨ１，…を変換する（ステップＳ２０４）。
処理画像作成回路１１７は、高周波成分変換回路１１６による変換後の高周波係数に基づいて、処理後画像を作成する（ステップＳ２０５）。
【００６９】
上述のように、本実施の形態では、原画像における注目領域の特徴量に基づいて係数パターンを変更するように構成したので、特に、注目領域について、目的とする鮮鋭度を得ることができる。これは、画像診断等に有効である。
【００７０】
尚、本発明の目的は、第１及び第２の実施の形態のホスト及び端末の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読みだして実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が第１及び第２の実施の形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体及び当該プログラムコードは本発明を構成することとなる。
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等を用いることができる。
また、コンピュータが読みだしたプログラムコードを実行することにより、第１及び第２の実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって第１及び第２の実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された拡張機能ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって第１及び第２の実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７１】
図１０は、上記コンピュータの機能７００を示したものである。
コンピュータ機能７００は、上記図１０に示すように、ＣＰＵ７０１と、ＲＯＭ７０２と、ＲＡＭ７０３と、キーボード（ＫＢ）７０９のキーボードコントローラ（ＫＢＣ）７０５と、表示部としてのＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）７１０のＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）７０６と、ハードディスク（ＨＤ）７１１及びフレキシブルディスク（ＦＤ）７１２のディスクコントローラ（ＤＫＣ）７０７と、ネットワーク７２０との接続のためのネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）７０８とが、システムバス７０４を介して互いに通信可能に接続された構成としている。
【００７２】
ＣＰＵ７０１は、ＲＯＭ７０２或いはＨＤ７１１に記憶されたソフトウェア、或いはＦＤ７１２より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス７０４に接続された各構成部を総括的に制御する。
すなわち、ＣＰＵ７０１は、所定の処理シーケンスに従った処理プログラムを、ＲＯＭ７０２、或いはＨＤ７１１、或いはＦＤ７１２から読み出して実行することで、第１及び第２の実施の形態での動作を実現するための制御を行う。
【００７３】
ＲＡＭ７０３は、ＣＰＵ７０１の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。
ＫＢＣ７０５は、ＫＢ７０９や図示していないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。
ＣＲＴＣ７０６は、ＣＲＴ７１０の表示を制御する。
ＤＫＣ７０７は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム、及び第１及び第２の実施の形態における所定の処理プログラム等を記憶するＨＤ７１１及びＦＤ７１２とのアクセスを制御する。
ＮＩＣ７０８は、ネットワーク７２０上の装置或いはシステムと双方向にデータをやりとりする。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、対象画像（放射線画像等）に対して周波数処理を施す際に、対象画像から高周波係数を取得し、当該高周波係数を対象画像の画素値に基づき変換し、当該変換後の高周波係数に基づき処理後画像を取得するように構成した。
このような構成により、対象画像の画素値に応じて高周波成分の増減を調整できる。これにより、例えば、高画素値領域の高周波成分を選択的に増加することで、当該領域における鮮鋭度を上げることが可能であり、これとは逆に、低画素値領域の高周波成分を選択的に減少することで、ノイズ領域等については鮮鋭度を下げることが可能となる。したがって、良好な処理後画像を提供することができる。
【００７５】
また、高周波係数を変更するための係数パターンを任意に選択可能なように構成した場合、ユーザが所望する状態の処理後画像を確実に提供することができる。
【００７６】
また、係数パターンを調整可能なように構成した場合、例えば、周波数処理の効果（高周波成分全体の強弱等）をきめ細かく調整することができ、鮮鋭度を上げたい領域の範囲等をも細かく調整することができる。
【００７７】
また、対象画像の解析結果（対象画像の特定領域から抽出した特徴量等）に基づいて、係数パターンを変更するように構成した場合、特定領域について、特に鮮鋭度を上げること等が可能となる。
【００７８】
また、周波数帯毎の係数パターンを用いるように構成した場合、周波数帯毎に、さらにきめ細かい処理を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態において、本発明を適用したＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記Ｘ線撮影装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】上記Ｘ線撮影装置の選択回路により選択可能な、高周波係数を変更するための係数パターンの一例を示した図である。
【図４】上記Ｘ線撮影装置の高周波成分作成回路の構成を示すブロック図である。
【図５】上記高周波成分作成回路で得られる高周波成分を説明するための図である。
【図６】上記係数パターンを変更するための構成を説明するための図である。
【図７】上記Ｘ線撮影装置の処理画像作成回路の構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施の形態における、上記Ｘ線撮影装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】第２の実施の形態における、上記Ｘ線撮影装置の解析回路の処理を説明するための図である。
【図１０】上記Ｘ線撮影装置の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムをコンピュータ読出可能な記憶媒体から読み出して実行する当該コンピュータの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００Ｘ線撮影装置
１０１Ｘ線発生回路
１０２Ｘ線ビーム
１０３被写体
１０４２次元Ｘ線センサ
１０５データ収集回路
１０６前処理回路
１０７ＣＰＵバス
１０８ＣＰＵ
１０９メインメモリ
１１０操作パネル
１１１表示器
１１２画像処理回路
１１３解析回路
１１４選択回路
１１５高周波成分作成回路
１１６高周波成分変換回路
１１７処理画像作成回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, an image processing apparatus, an image processing system, an image processing method, and an image processing apparatus used in an apparatus or system for performing image processing such as sharpening processing on an image obtained by radiography such as X-ray. The present invention relates to a computer-readable storage medium storing a program for implementing the above and the program.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the advancement of digital technology, for example, by digitizing an image (radiation image) obtained by radiography represented by X-ray or the like, digital image data of the radiation image is obtained, and the digital image The image processing is performed on the data, and the digital image data after the image processing is output to a display unit such as a CRT or a film.
[0003]
In the above image processing, the target object on the original image is added to the original image by adding the difference component between the smoothed image of the original image and the original image to the radiation image (original image) to be processed. A so-called sharpening process that emphasizes the above is mentioned.
[0004]
In addition, sharpening processing by multi-frequency processing has begun to be used.
The multi-frequency processing is processing for acquiring difference components of a plurality of frequency bands from an original image and a smoothed image thereof, and increasing or decreasing the difference components for each frequency band.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional sharpening process as described above, particularly the sharpening process by multi-frequency processing, is configured to uniformly process the target image. For this reason, in the target image, for example, processing is performed even on a region where there is a lot of noise (a region where the target is not intended), and the region may be unnecessarily emphasized. On the other hand, the target area may be weakened without being emphasized.
Therefore, conventionally, it has been impossible to obtain a good post-sharpening image.
[0006]
Therefore, the present invention was made to eliminate the above-described drawbacks, and can provide an image processing apparatus, an image processing system, an image processing method, and an image processing apparatus that can efficiently provide a post-sharpening image desired by a user. It is an object of the present invention to provide a computer-readable storage medium storing a program for execution, and the program.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Under such an object, the present invention is an image processing apparatus that performs frequency processing on a target image, the high-frequency coefficient acquisition means for acquiring high-frequency coefficients of a plurality of frequency bands from the target image, and the selected coefficient An analysis means for changing a pixel value range for converting the high frequency coefficient based on a pixel value representing a subject area of the target image while maintaining a pattern shape, and a high frequency coefficient obtained by the high frequency coefficient acquisition means High frequency coefficient conversion means for converting based on the coefficient pattern, and processed image acquisition means for acquiring a processed image of the target image based on the high frequency coefficient converted by the high frequency coefficient conversion means, To do.
[0008]
The present invention is also an image processing method for performing frequency processing on a target image, the high frequency coefficient acquisition step of acquiring a high frequency coefficient of a plurality of frequency bands from the target image, and a selected coefficient pattern An analysis step for changing the pixel value range for converting the high frequency coefficient based on a pixel value representing the subject area of the target image while maintaining the shape; and the high frequency coefficient obtained by the high frequency coefficient acquisition step is the coefficient A high frequency coefficient conversion step for converting based on the pattern; and a processed image acquisition step for acquiring a processed image of the target image based on the high frequency coefficient converted by the high frequency coefficient conversion step.
[0009]
Further, the present invention is a program for performing frequency processing on a target image, the high frequency coefficient acquisition step for acquiring high frequency coefficients of a plurality of frequency bands from the target image, and the shape of the selected coefficient pattern. Maintaining, changing the pixel value range for converting the high frequency coefficient based on the pixel value representing the subject area of the target image, and the high frequency coefficient obtained by the high frequency coefficient obtaining step into the coefficient pattern This is a program for causing a computer to execute a high-frequency coefficient conversion step based on conversion and a processed image acquisition step for acquiring a processed image of a target image based on the high-frequency coefficient converted by the high-frequency coefficient conversion step.
Further, the present invention is a computer-readable storage medium that records the above-described program.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
[First embodiment]
The present invention is applied to, for example, an X-ray imaging apparatus 100 as shown in FIG.
The X-ray imaging apparatus 100 according to the present embodiment has a sharpening function by changing a high-frequency coefficient, and particularly has a configuration in which the strength of sharpness can be freely changed according to the purpose of the user.
[0031]
<Configuration of X-ray imaging apparatus 100>
As shown in FIG. 1, the X-ray imaging apparatus 100 includes an X-ray generation circuit 101 that generates X-rays, a two-dimensional X-ray sensor 104 that forms an image of X-ray light that has passed through a subject 103, and a two-dimensional A data acquisition circuit 105 that collects captured images (X-ray images) output from the X-ray sensor 104, a preprocessing circuit 106 that performs preprocessing on the X-ray images collected by the data acquisition circuit 105, A main memory 109 that stores various information such as processed images (original images) in the processing circuit 106 and processing programs for executing various processes, and instructions and various settings for performing X-ray imaging are given to the apparatus 100. An operation panel 110 for performing image processing, an image processing circuit 112 that performs image processing on an image (original image) processed by the preprocessing circuit 106, and a display 111 that displays an image processed by the image processing circuit 112, and the like. And the book The data acquisition circuit 105, the pre-processing circuit 106, the display 111, the image processing circuit 112, the CPU 108, the main memory 109, and the operation panel 110 are respectively connected to the CPU bus 107. Are configured to be able to exchange data with each other.
[0032]
The image processing circuit 112 includes a selection circuit 114, a high frequency component creation circuit 115, a high frequency component conversion circuit 116, and a processed image creation circuit 117.
[0033]
The selection circuit 114 displays a pattern for changing the high-frequency component (coefficient) of the original image in accordance with the pixel value of the original image (hereinafter also referred to as “coefficient pattern”) on the display 111, and A pattern based on an operation from the operation panel 110 or a user such as a keyboard or a mouse (not shown) is selected.
The high frequency component creation circuit 115 decomposes the original image into multi-frequency high frequency coefficients.
The high frequency component conversion circuit 116 changes the high frequency coefficient obtained by the high frequency component creation circuit 115 based on the coefficient pattern selected by the selection circuit 114.
The processed image creation circuit 117 creates a processed image based on the high frequency coefficient changed by the high frequency component conversion circuit 116.
[0034]
In FIG. 1, “analysis circuit 113” indicated by a dotted line is a component in the second embodiment, and will be described later.
[0035]
<Operation of X-ray Imaging Apparatus 100>
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the X-ray imaging apparatus 100 shown in FIG.
For example, the main memory 109 stores data, processing programs, and the like necessary for executing various processes in the CPU 108 in advance. The main memory 109 is also used as a working memory (work memory) for the CPU 108. Here, a processing program according to the flowchart of FIG. 2 is used as a processing program stored in the main memory 109, particularly an image processing program.
Therefore, the CPU 108 reads out the processing program according to the flowchart of FIG. Thereby, the X-ray imaging apparatus 100 operates as follows.
[0036]
Step S200:
First, the X-ray generation circuit 101 emits an X-ray beam 102 to a subject (inspected object) 103.
The X-ray beam 102 emitted from the X-ray generation circuit 101 passes through the object 103 while being attenuated, reaches the two-dimensional X-ray sensor 104, and is output from the two-dimensional X-ray sensor 104 as an X-ray image. The
Here, the X-ray image output from the two-dimensional X-ray sensor 104 is, for example, an image of a human body part or the like.
[0037]
Next, the data acquisition circuit 105 converts the X-ray image output from the two-dimensional X-ray sensor 104 into an electrical signal, and supplies this to the preprocessing circuit 106.
The preprocessing circuit 106 performs preprocessing such as offset correction processing and gain correction processing on the signal (X-ray image signal) from the data acquisition circuit 105.
The image signal processed by the preprocessing circuit 106 is transferred to the main memory 109 and the image processing circuit 112 via the CPU bus 107 under the control of the CPU 108 as information of an input image (original image).
[0038]
Step S201:
The selection circuit 114 displays a coefficient pattern for changing the high-frequency component (coefficient) of the image on the display 111.
FIG. 3 shows an example of a display screen on the display 111. In FIG. 3, three coefficient patterns 301 to 303 are displayed.
[0039]
Step S202:
The user refers to the display screen on the display 111 and selects a desired coefficient pattern using the operation panel 110 or a keyboard or mouse (not shown).
The selection circuit 114 recognizes the coefficient pattern selected by the above user operation.
[0040]
Step S203:
The high frequency component generation circuit 115 decomposes the original image into high frequency coefficients of multiple frequencies, for example, with a configuration as shown in FIG.
[0041]
Specifically, the configuration shown in FIG. 4 is a configuration in which a delay element (delay) and a downsampler are combined. The original image signal is separated into even address and odd address signals, and these separated signals are separated. Filter processing by two filters p and u is performed.
[0042]
The signals obtained by the configuration shown in FIG. 4, that is, the signals “s” and “d” shown in FIG. 4 are low-pass coefficients and high-pass coefficients when one-level decomposition is performed on a one-dimensional image signal, respectively. Coefficients (coefficients that are the result of one-dimensional discrete wavelet transform processing for image signals)
[0043]
[Expression 1]

[0044]
It is represented by the following formula (1) and formula (2).
In the above formulas (1) and (2), “x (n)” is an image signal to be processed.
[0045]
The high-frequency component creation circuit 115 sequentially executes the one-dimensional discrete wavelet transform processing on the image signal as described above in the horizontal and vertical two-dimensional directions of the original image, thereby converting the original image into multi-frequency high-frequency signals. Break down into coefficients.
[0046]
FIG. 5 shows an example of the configuration of a two-level conversion coefficient group obtained by the high-frequency component creation circuit 115. As shown in FIG. 5, the original image is decomposed (multi-frequency decomposition) into coefficients HH1, HL1, LH1,.
[0047]
Step S204:
The high frequency component conversion circuit 116 converts the high frequency band coefficients HH1, HL1, LH1,... Obtained by the high frequency component creation circuit 115 based on the coefficient pattern selected by the selection circuit 114.
[0048]
Specifically, the high-frequency component conversion circuit 116 can recognize which coordinates of the original image correspond to the coordinates of the high-frequency coefficients HH1, HL1, LH1,. The high frequency coefficients HH1, HL1, LH1,... Are converted based on the coordinate pixel and the coefficient pattern selected by the selection circuit 114 (see FIG. 3).
[0049]
In the example of the coefficient pattern shown in FIG. 3, the coefficient pattern 301 is a pattern for amplifying a high frequency coefficient corresponding to the high pixel value region. By selecting the coefficient pattern 301, the sharpness of the high pixel value region can be increased.
The coefficient pattern 302 is a pattern for amplifying a high frequency coefficient corresponding to the low pixel value region. By selecting the coefficient pattern 302, the sharpness of the low pixel value region can be increased.
The coefficient pattern 303 is a pattern for reducing the high frequency coefficient in the entire original image. By selecting the coefficient pattern 303, the sharpness can be eliminated.
[0050]
Here, the selection circuit 114 is configured not only to select a desired coefficient pattern from the coefficient patterns 301 to 303 shown in FIG. 3 but also to adjust the selection coefficient pattern.
[0051]
For example,

adjustment buttons

401 and 402 as shown in FIG. 6 are displayed on the screen (coefficient pattern display screen) displayed on the display 111 by the selection circuit 114.
The adjustment button 401 is configured to increase or decrease the amplitude of the coefficient pattern by moving it up and down. That is, the adjustment button 401 is configured to change the overall strength of the high-frequency component.
The adjustment button 402 is configured to shift the coefficient pattern horizontally by moving the adjustment button 402 to the left and right. That is, the adjustment button 402 is configured to change the region for changing the sharpness.
[0052]
Step S205:
The processed image creation circuit 117 creates a processed image based on the high-frequency coefficient converted by the high-frequency component conversion circuit 116, for example, with the configuration shown in FIG.
[0053]
Specifically, the configuration of FIG. 7 performs an inverse discrete wavelet transform process corresponding to the discrete wavelet transform process (one-dimensional discrete wavelet transform process for an image signal) performed by the configuration shown in FIG. It is the structure for.
[0054]
In the configuration of FIG. 7, the input signals (here, the high-frequency coefficients after conversion by the high-frequency component conversion circuit 116) s ′ and d ′ are subjected to filter processing by two filters p and u and up-sampling processing. The image signal x ′ obtained by superimposing these processed signals is output.
Such processing is
[0055]
[Expression 2]

[0056]
It is represented by the following formulas (3) and (4).
[0057]
The processed image creation circuit 117 creates a processed image by sequentially executing the one-dimensional inverse discrete wavelet transform processing on the image signal as described above for the coefficients in the horizontal and vertical two-dimensional directions.
[0058]
The processed image obtained by the processed image creation circuit 117 is displayed on the display unit 111 under the control of the CPU 108, for example. Alternatively, it is printed out on film.
[0059]
As described above, in the present embodiment, the high frequency component obtained from the original image is converted based on the pixel value of the original image, and the processed image is generated from the converted high frequency component. The increase / decrease of the high frequency component can be adjusted according to the pixel value of the image. As a result, by selectively increasing the high frequency component in the high pixel value region, it is possible to increase the sharpness in the region, and conversely, the high frequency component in the low pixel value region is selectively reduced. By doing so, it becomes possible to reduce the sharpness of a noise region or the like. Therefore, a good post-processing image can be provided.
[0060]
In addition, since the coefficient pattern for changing the high frequency coefficient is configured to be selectable according to the user's preference, sharpening processing that is finely matched with the user's preference is possible.
[0061]
Further, since the amplitude of the coefficient pattern can be changed as adjustment of the coefficient pattern, the strength of the entire high frequency component can be changed. As a result, the effect of the sharpening process. Fine adjustment. In addition, since it is possible to shift the coefficient pattern, it is possible to finely specify a region where sharpness is desired to be increased. Therefore, the effect of the sharpening process can be adjusted more finely.
[0062]
In the present embodiment, the high frequency coefficient is configured to be converted with the same coefficient pattern.For example, by preparing a different coefficient pattern for each frequency band, for each frequency band of the high frequency component, You may comprise so that a conversion process may be performed with the coefficient pattern selected corresponding to each. In this case, fine sharpening processing can be performed for each frequency band.
[0063]
[Second Embodiment]
In the present embodiment, the operation of the X-ray imaging apparatus 100 in FIG. 1 is an operation according to the flowchart in FIG.
For this reason, the X-ray imaging apparatus 100 according to the present embodiment is configured to include the analysis circuit 113 indicated by the dotted line in FIG. The analysis circuit 113 analyzes the original image and obtains a feature amount that determines an amount for automatically changing the coefficient pattern selected by the selection circuit 114.
[0064]
In the flowchart of FIG. 8 described above, the same reference numerals are given to the steps for executing the same process as in the flowchart of FIG. 2, and detailed description thereof will be omitted.
[0065]
Step S200:
When the subject 103 is photographed in the X-ray imaging apparatus 100, the X-ray image of the subject 103 is transferred to the image processing circuit 112 as an original image.
[0066]
Step S501:
The analysis circuit 113 extracts a feature amount from the attention area of the subject 103 in the original image. As a feature amount extraction method here, for example, a method described in JP 2000-163562 A can be applied.
[0067]
Step S502:
The analysis circuit 113 shifts the coefficient pattern (coefficient pattern selected by the selection circuit 114) used in the high-frequency component conversion 115 based on the feature value acquired in step S501.
FIG. 9 shows how the coefficient pattern is shifted in the analysis circuit 113. In FIG. 9, arrows “601” and “602” are the feature amounts obtained in step S501.
[0068]
Step S203 to Step S205:
The high-frequency component creation circuit 115 decomposes the original image into multi-frequency high-frequency coefficients (step S203).
The high frequency component conversion circuit 116 converts the high frequency band coefficients HH1, HL1, LH1,... Obtained by the high frequency component creation circuit 115 based on the coefficient pattern obtained by the analysis circuit 113 (step S204).
The processed image creation circuit 117 creates a processed image based on the high frequency coefficient converted by the high frequency component conversion circuit 116 (step S205).
[0069]
As described above, in the present embodiment, since the coefficient pattern is changed based on the feature amount of the attention area in the original image, the target sharpness can be obtained particularly for the attention area. This is effective for image diagnosis and the like.
[0070]
It is to be noted that an object of the present invention is to supply a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the host and terminal according to the first and second embodiments to a system or apparatus, and the computer of the system or apparatus Needless to say, this can also be achieved by (or CPU or MPU) reading and executing the program code stored in the storage medium.
In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the first and second embodiments, and the storage medium storing the program code and the program code constitute the present invention. It becomes.
As a storage medium for supplying the program code, ROM, flexible disk, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-ROM, CD-R, magnetic tape, nonvolatile memory card, and the like can be used.
Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the first and second embodiments are realized, but also an OS running on the computer based on the instruction of the program code. Needless to say, the present invention includes a case where the functions of the first and second embodiments are realized by performing part or all of the actual processing.
Further, after the program code read from the storage medium is written to the memory provided in the extension function board inserted in the computer or the function extension unit connected to the computer, the function extension is performed based on the instruction of the program code. It goes without saying that the CPU or the like provided in the board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing and the functions of the first and second embodiments are realized by the processing.
[0071]
FIG. 10 shows the function 700 of the computer.
As shown in FIG. 10, the computer function 700 includes a CPU 701, a ROM 702, a RAM 703, a keyboard controller (KBC) 705 of a keyboard (KB) 709, and a CRT controller (CRT) 710 as a display unit (CRT) (710). CRTC) 706, a hard disk (HD) 711 and a disk controller (DKC) 707 of a flexible disk (FD) 712, and a network interface controller (NIC) 708 for connection to the network 720 via a system bus 704 It is the structure connected so that communication was possible mutually.
[0072]
The CPU 701 comprehensively controls each component connected to the system bus 704 by executing software stored in the ROM 702 or the HD 711 or software supplied from the FD 712.
That is, the CPU 701 reads out a processing program according to a predetermined processing sequence from the ROM 702, the HD 711, or the FD 712 and executes it, thereby performing control for realizing the operations in the first and second embodiments. Do.
[0073]
The RAM 703 functions as a main memory or work area for the CPU 701.
The KBC 705 controls an instruction input from the KB 709 or a pointing device (not shown).
The CRTC 706 controls display on the CRT 710.
The DKC 707 controls access to the HD 711 and the FD 712 that store a boot program, various applications, an edit file, a user file, a network management program, a predetermined processing program in the first and second embodiments, and the like.
The NIC 708 exchanges data bidirectionally with devices or systems on the network 720.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, when frequency processing is performed on a target image (such as a radiation image), a high frequency coefficient is acquired from the target image, the high frequency coefficient is converted based on a pixel value of the target image, A post-processing image is acquired based on the high-frequency coefficient after conversion.
With such a configuration, increase / decrease in high frequency components can be adjusted according to the pixel value of the target image. Thus, for example, by selectively increasing the high-frequency component in the high pixel value region, it is possible to increase the sharpness in the region. On the contrary, the high-frequency component in the low pixel value region is selectively selected. As a result, the sharpness of the noise region or the like can be reduced. Therefore, a good post-processing image can be provided.
[0075]
Further, when the coefficient pattern for changing the high-frequency coefficient is configured to be arbitrarily selectable, it is possible to reliably provide a processed image in a state desired by the user.
[0076]
Further, when the coefficient pattern is configured to be adjustable, for example, the effect of frequency processing (such as the strength of the entire high-frequency component) can be finely adjusted, and the range of the region where sharpness is desired to be adjusted is also finely adjusted. be able to.
[0077]
Further, when the coefficient pattern is changed based on the analysis result of the target image (such as a feature amount extracted from the specific area of the target image), it is possible to particularly increase the sharpness of the specific area. .
[0078]
In addition, when configured to use a coefficient pattern for each frequency band, more detailed processing can be performed for each frequency band.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an X-ray imaging apparatus to which the present invention is applied in a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the X-ray imaging apparatus.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a coefficient pattern for changing a high-frequency coefficient that can be selected by the selection circuit of the X-ray imaging apparatus.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a high frequency component generation circuit of the X-ray imaging apparatus.
FIG. 5 is a diagram for explaining high-frequency components obtained by the high-frequency component creation circuit.
FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration for changing the coefficient pattern.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a processed image creation circuit of the X-ray imaging apparatus.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram for explaining processing of an analysis circuit of the X-ray imaging apparatus in the second embodiment.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a computer that reads and executes a program for causing the computer to realize the functions of the X-ray imaging apparatus from a computer-readable storage medium.
[Explanation of symbols]
100 X-ray imaging apparatus 101 X-ray generation circuit 102 X-ray beam 103 Subject 104 Two-dimensional X-ray sensor 105 Data acquisition circuit 106 Preprocessing circuit 107 CPU bus 108 CPU
109 Main memory 110 Operation panel 111 Display 112 Image processing circuit 113 Analysis circuit 114 Selection circuit 115 High frequency component creation circuit 116 High frequency component conversion circuit 117 Processed image creation circuit

Claims

An image processing apparatus that performs frequency processing on a target image,
High-frequency coefficient acquisition means for acquiring high-frequency coefficients of a plurality of frequency bands from the target image;
Analyzing means for maintaining a shape of the selected coefficient pattern and changing a pixel value range for converting the high-frequency coefficient based on a pixel value representing a subject area of the target image ;
High-frequency coefficient conversion means for converting the high-frequency coefficient obtained by the high-frequency coefficient acquisition means based on the coefficient pattern;
Based on the high frequency coefficient converted by the high frequency coefficient conversion means, a processed image acquisition means for acquiring a processed image of the target image;
An image processing apparatus comprising:

The image processing apparatus according to claim 1 , further comprising display means for displaying the plurality of coefficient patterns.

The coefficient pattern to be used in high-frequency coefficient conversion unit, an image processing apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a coefficient pattern for each frequency band.

The target image is an image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises an image obtained by radiography.

An image processing system in which a plurality of devices are communicably connected to each other,
Wherein the at least one device of the plurality of devices, the image processing system characterized by having a function of an image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4.

An image processing method for performing frequency processing on a target image,
A high frequency coefficient acquisition step of acquiring high frequency coefficients of a plurality of frequency bands from the target image;
An analysis step of maintaining a shape of the selected coefficient pattern and changing a pixel value range for converting the high-frequency coefficient based on a pixel value representing a subject area of the target image ;
A high frequency coefficient conversion step for converting the high frequency coefficient obtained by the high frequency coefficient acquisition step based on the coefficient pattern;
Based on the high frequency coefficient converted by the high frequency coefficient conversion step, a processed image acquisition step of acquiring a processed image of the target image;
An image processing method comprising:

A program for performing frequency processing on a target image,
A high frequency coefficient acquisition step of acquiring high frequency coefficients of a plurality of frequency bands from the target image;
An analysis step of maintaining a shape of the selected coefficient pattern and changing a pixel value range for converting the high-frequency coefficient based on a pixel value representing a subject area of the target image ;
A high frequency coefficient conversion step for converting the high frequency coefficient obtained by the high frequency coefficient acquisition step based on the coefficient pattern;
Based on the high frequency coefficient converted by the high frequency coefficient conversion step, a processed image acquisition step of acquiring a processed image of the target image;
A program that causes a computer to execute.

A computer-readable storage medium recording the program according to claim 7 .