JP4935895B2 - エッジ評価方法とエッジ検出方法と画像補正方法と画像処理システム - Google Patents

Description

本発明は、エッジ評価方法とエッジ検出方法と画像補正方法と画像処理システムに係り、特に、画像データを構成する画素がエッジ部であることの確からしさを評価する技術に関する。

従来、Ｘ線撮像装置や非破壊検査装置などから得られた画像データについてエッジ検出が行われている。この処理は、上下輝度差のアーティファクト回避などのような画質向上、あるいは、組織・病変部の自動検出などに用いられることの多い重要なステップである。

最も基本的には、隣接画素との画素値の差をとり、その差が大きければその画素はエッジ部・組織境界部とする方法がある。また、画像データに広域通過フィルタ（HPF：High Pass Filter）をかけて変動を強調し、その値が大きければその画素をエッジ部・組織境界部とする方法もある（例えば、特許文献１参照）。
特願平７−１３４４１８号公報

しかしながら、上記のような方法は画素値がノイズ等の影響で不安定な場合にはエッジ検出の精度が低下するという不都合がある。これに対して、例えば「輪郭線は閉曲線である」と言った仮定を導入して精度を維持・向上させる方法（Ｓｎａｋｅ法など）がある。しかしながら、手作業による前処理を必要としたり、仮定から外れるケースでは精度が低下するという不都合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、画素がエッジ部であることの確からしさを精度よく評価することができるエッジ評価方法とエッジ検出方法と画像補正方法と画像処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明のエッジ評価方法は、画像データを構成する画素がエッジ部であることの確からしさを評価するエッジ評価方法において、各画素について隣接画素に対する画素値の変動量を算出する変動量算出過程と、任意の一画素について、この一画素及びその周辺の画素からなる周辺画素群の各変動量に基づいて前記一画素がエッジ部であることの確からしさを数値化したエッジ度合いを算出するエッジ度合い算出過程と、を備え、前記周辺画素群の各変動量を絶対値に置き換えた上で合計した値を変動幅総和とし、前記周辺画素群の各変動量をそのまま合計した値の絶対値を変動量増減幅としたとき、前記エッジ度合いは、前記変動幅総和に対する変動量増減幅の割合又はこの割合に応じた値であることを特徴とするものである。

この発明のエッジ評価方法によれば、エッジ度合い算出過程は一画素とその周辺の画素との複数の変動量に基づいて一画素のエッジ度合いを算出するので、一画素がエッジ部であることの確からしさを精度よく評価することができる。

また、この発明の画像処理システムは、画像データを構成する画素がエッジ部であることの確からしさを評価する画像処理システムにおいて、各画素について隣接画素に対する画素値の変動量を算出する変動量算出手段と、任意の一画素について、この一画素及びその周辺の画素からなる周辺画素群の各変動量に基づいて前記一画素がエッジ部であることの確からしさを数値化したエッジ度合いを算出するエッジ度合い算出手段と、を備え、前記周辺画素群の各変動量を絶対値に置き換えた上で合計した値を変動幅総和とし、前記周辺画素群の各変動量をそのまま合計した値の絶対値を変動量増減幅としたとき、前記エッジ度合いは、前記変動幅総和に対する変動量増減幅の割合又はこの割合に応じた値であることを特徴とするものである。

この発明の画像処理システムによれば、エッジ度合い算出手段は一画素とその周辺の画素との複数の変動量に基づいて一画素のエッジ度合いを算出するので、一画素がエッジ部であることの確からしさを精度よく評価することができる。

また、上述したエッジ評価方法および画像処理システムによれば、画素の周辺画素群の変動量が増加または減少のいずれかで同じであるほど一画素がエッジ部である確からしさが高くなり、周辺画素群の変動量の増加／減少がばらついているほどエッジ部である確からしさが低くなる傾向をエッジ度合いが示す。このような傾向をエッジ度合いが有するため、ノイズの影響等によってエッジ度合いの精度が低下することを防ぐことができる。

また、これらの発明のエッジ評価方法および画像処理システムにおいて、一画素に対応した周辺画素群は、一画素を略中心とした領域内の画素の集合であることが好ましい。画素のエッジ度合いを精度よく求めることができる。

この発明のエッジ評価方法および画像処理システムにおいて、画像データは、二次元画像データまたは三次元画像データであることが好ましい。二次元画像データまたは三次元画像データであっても好適に適用できる。

また、この発明のエッジ評価方法において、前記隣接画素は各画素に対して隣接する方向が異なる複数個の画素とし、前記変動量算出過程は、各画素について前記隣接画素が隣接する方向ごとに前記変動量を個別に算出し、前記エッジ度合い算出過程は、一画素について各方向に対応した変動量ごとに前記エッジ度合いを個別に算出することが好ましい。画素値の変動の勾配がいずれの方向であっても、好適にエッジ度合いを算出することができる。

また、この発明のエッジ評価方法において、前記エッジ度合い算出過程は、さらに各方向の前記エッジ度合いを合成して合成エッジ度合いを取得することが好ましい。画素値の変動の勾配がいずれの方向であっても、好適に合成エッジ度合いを算出することができる。

この発明の画像処理システムにおいて、前記隣接画素は各画素に対して隣接する方向が異なる複数個の画素とし、前記変動量算出手段は、各画素について前記隣接画素が隣接する方向ごとに前記変動量を個別に算出し、前記エッジ度合い算出手段は、一画素について各方向に対応した変動量ごとに前記エッジ度合いを個別に算出することが好ましい。画素値の変動の勾配がいずれの方向であっても、好適に合成エッジ度合いを算出することができる。

この発明の画像処理システムにおいて、前記エッジ度合い算出過程は、さらに各方向の前記エッジ度合いを合成して合成エッジ度合いを取得することが好ましい。画素値の変動の勾配がいずれの方向であっても、好適に合成エッジ度合いを算出することができる。

この発明の画像処理システムにおいて、前記システムは、さらに前記エッジ度合いを閾値と比較した結果に応じて前記一画素がエッジ部であることを判定するエッジ部検出手段を備えていることが好ましい。精度よくエッジ部である画素を検出することができる。

この発明の画像処理システムにおいて、前記システムは、前記エッジ度合いに応じて前記一画素の画素値を補正する画像補正手段を備えていることが好ましい。エッジ度合いに応じて画像データを好適に補正することができる。

この発明の画像処理システムにおいて、前記エッジ度合い算出手段は、前記画像データを構成する各画素について前記エッジ度合いを算出することが好ましい。画像データの全画素についてエッジ度合いを算出することができる。

この発明の画像処理システムにおいて、前記システムは、さらに前記エッジ度合いの算出対象とする画素を指定する入力手段を備え、前記エッジ度合い算出手段は、前記入力手段によって指定された画素について前記エッジ度合いを算出することが好ましい。画像データのエッジ度合いを算出する画素を好適に指定することができる。

この発明の画像処理システムにおいて、前記システムは、さらに前記エッジ度合いを出力する出力手段を備えていることことが好ましい。算出したエッジ度合いを好適に外部に出力することができる。

この発明の画像処理システムにおいて、画像データを外部から入力可能に構成されていることが好ましい。種々の画像データについてエッジ度合いを算出する処理を行うことができる。

また、この発明のエッジ検出方法は、画像データを構成する画素がエッジ部であることを検出するエッジ検出方法において、各画素について隣接画素に対する画素値の変動量を算出する変動量算出過程と、任意の一画素について、この一画素及びその周辺の画素からなる周辺画素群の各変動量に基づいて前記一画素がエッジ部であることの確からしさを数値化したエッジ度合いを算出するエッジ度合い算出過程と、前記エッジ度合いを閾値と比較した結果に応じて前記一画素がエッジ部であることを判定するエッジ検出過程と、を備え、前記周辺画素群の各変動量を絶対値に置き換えた上で合計した値を変動幅総和とし、前記周辺画素群の各変動量をそのまま合計した値の絶対値を変動量増減幅としたとき、前記エッジ度合いは、前記変動幅総和に対する変動量増減幅の割合又はこの割合に応じた値であることを特徴とするものである。

この発明のエッジ検出方法によれば、エッジ度合い算出過程は一画素とその周辺の画素との複数の変動量に基づいて一画素のエッジ度合いを算出するので、一画素がエッジ部であることの確からしさを精度よく評価することができる。このため、精度よくエッジ部である画素を検出することができる。

また、この発明の画像補正方法は、画像データを構成する画素の画素値を補正する画像補正方法において、各画素について隣接画素に対する画素値の変動量を算出する変動量算出過程と、任意の一画素について、この一画素及びその周辺の画素からなる周辺画素群の各変動量に基づいて前記一画素がエッジ部であることの確からしさを数値化したエッジ度合いを算出するエッジ度合い算出過程と、前記エッジ度合いに応じて前記一画素の画素値を補正する画像補正過程と、を備え、前記周辺画素群の各変動量を絶対値に置き換えた上で合計した値を変動幅総和とし、前記周辺画素群の各変動量をそのまま合計した値の絶対値を変動量増減幅としたとき、前記エッジ度合いは、前記変動幅総和に対する変動量増減幅の割合又はこの割合に応じた値であることを特徴とするものである。

この発明の画像補正方法によれば、エッジ度合い算出過程は一画素とその周辺の画素との複数の変動量に基づいて一画素のエッジ度合いを算出するので、一画素がエッジ部であることの確からしさを精度よく評価することができる。このため、エッジ度合いに応じて補正した画像データを好適に生成することができる。

本発明に係るエッジ評価方法とエッジ検出方法と画像補正方法と画像処理システムによれば、エッジ度合い算出過程は一画素とその周辺の画素との複数の変動量に基づいて一画素のエッジ度合いを算出するので、一画素がエッジ部であることの確からしさを精度よく評価することができる。

実施例１に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 ＦＰＤの要部の垂直断面図である。 ＦＰＤの平面図である。 Ｘ線撮像装置の動作の手順を示すフローチャートである。 入力画像データの一例を示す模式図である。 周辺画素群を模式的に示す図である。 実施例２に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 Ｘ線撮像装置の動作の手順を示すフローチャートである。 実施例３に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 Ｘ線撮像装置の動作の手順を示すフローチャートである。 周辺画素群を模式的に示す図である。

符号の説明

１３ … 画像処理部
１５ … 入力部
１７ … 出力部
２１ … 変動量算出部
２３ … エッジ度合い算出部
２５ … エッジ検出部
２６ … 画像補正部
Ｍ … 被写体

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。
図１は、実施例１に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。

天板１はＸ線透過材料などで構成されており、検査対象である被写体Ｍが載置される。Ｘ線管３とフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、単に「ＦＰＤ」と適宜記載する）５は天板１を挟んで対向配備されている。Ｘ線管３は被写体ＭにＸ線を照射する。ＦＰＤ５は被写体Ｍを透過したＸ線を検出し、Ｘ線の強度に応じた検出信号を出力する。Ｘ線管３とＦＰＤ５は撮影制御部７に接続されており、この撮影制御部７には図示省略の操作部が接続されている。操作部は撮影者からの指示（たとえば、Ｘ線管３のＸ線照射強度や照射時間やＦＰＤ５における増幅度等に関する指示）を受け付けて撮影制御部７に出力する。撮影制御部７はこの操作者の指示に基づいてＸ線管３からＸ線を照射させ、ＦＰＤ５でＸ線を検出させる。

収集部１１はＦＰＤ５が出力した検出信号を収集し、収集した検出信号に応じた入力画像データを画像処理部１３に出力する。画像処理部１３は変動量算出部２１とエッジ度合い算出部２３とエッジ検出部２５を備えて、入力画像データについて画像処理を行う。

変動量算出部２１は、入力画像データを構成する各画素について隣接画素に対する画素値の変動量を求める演算処理を行う。変動量は増加と減少のいずれかの向きを有し、これに応じて正または負の値をとる。

エッジ度合い算出部２３は、一の画素がエッジ部であることの確からしさを評価（数値化）したエッジ度合いを、その画素および周辺の画素（以下では、これらの画素を周辺画素群と総称する）の各変動量に基づいて求める演算処理を行う。

より具体的にはエッジ度合い算出部２３は、周辺画素群の各変動量を絶対値に置き換えた上で合計した値を「変動幅総和」とし、周辺画素群の各変動量をそのまま合計した値の絶対値を「変動量増減幅」としたとき、「変動幅総和」に対する「変動量増減幅」の割合又はこれに応じた値をその画素のエッジ度合いとする。

上述したようにエッジ度合いは画素がエッジ部であることの確からしさの指標であるので、エッジ度合いは０から１までの小数や百分率（％）を用いて表すことが好ましい。なお、「画素がエッジ部である」とは、被写体Ｍの全体又は一部の輪郭・境界に対応する画素であることをいう。

エッジ検出部２５は、エッジ度合いを閾値と比較した結果に応じて画素がエッジ部であることを判定する。

この画像処理部１３は、所定のプログラムを読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、各種情報を記憶するＲＡＭ（Random-Access Memory）や固定ディスク等の記憶媒体等で実現される。

また、画像処理部１３には入力部１５と出力部１７とが接続されている。入力部１５はキーボードやマウス等で構成されており、出力部１７はモニタ等で構成されている。入力部１５は操作者からの指示を受け付けて画像処理部１３に出力する。指示としては、たとえば、閾値の設定に関する指示、エッジ度合いの算出又はエッジ検出の対象とする画素を指定する指示、各演算処理の結果の出力に関する指示などがある。出力部１７は操作者の指示に応じて適宜に画像処理部１３の演算処理結果（変動量、エッジ度合い、エッジ部の画素など）を出力する。なお、画像処理部１３と入力部１５と出力部１７とは、この発明における画像処理システムに相当する。

ＦＰＤ５の構成を図２、図３を参照して説明する。図２はＦＰＤの要部の垂直断面図であり、図３はＦＰＤの平面図である。

ＦＰＤ５は印加電極３１とＸ線感応型の半導体膜３３とキャリア収集電極３５とアクティブマトリクス基板３７とを有し、Ｘ線の入射側からこれらが順に積層されている。また、ＦＰＤ５はゲートドライバ４１と増幅器４３等をさらに備えている。

キャリア収集電極３５は平面視二次元マトリクス状に分離形成されている。アクティブマトリクス基板３７上には、キャリア収集電極３５ごとに電荷情報を蓄積するコンデンサＣａと、電荷情報を取り出すスイッチ素子である薄膜トランジスタ（Thin Film Transistors）Ｔｒとが分離形成されている。キャリア収集電極３５とコンデンサＣａとは薄膜トランジスタＴｒのソースに接続されている。これら１組のキャリア収集電極３５とコンデンサＣａと薄膜トランジスタＴｒとは１個の検出素子ｄを構成している。検出素子ｄは、ＦＰＤ５の検出面に行列状に多数個配列されている（たとえば、縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ程の広さにが４０９６行×４０９６列）。各検出素子ｄは上述した画素と対応関係にあるため、画像処理部１３に入力される入力画像データは解像度が高い。たとえば、一画素の大きさは１５０μｍ四方である。

アクティブマトリクス基板３７上には、検出素子ｄの行ごとにゲートバスライン４５が敷設形成されており、検出素子ｄの列ごとにデータバスライン４７が敷設形成されている。各ゲートバスライン４５はそれぞれ、各行の薄膜トランジスタＴｒのゲートを一括してゲートドライバ４１に電気的に接続している。また、各データバスライン４７は、各列の薄膜トランジスタＴｒのドレインを増幅器４３に電気的に接続している。増幅器４３の出力側には図示省略のＡ／Ｄ変換器等が設けられている。

そして、印加電極３１にバイアス電圧を印加した状態でＦＰＤ５にＸ線が入射すると、半導体膜３３において電荷が発生し、この電荷は各キャリア収集電極３５を介してコンデンサＣａに蓄積される。ゲートバスライン４５は、ゲートドライバ４１からの走査信号を送信し、薄膜トランジスタＴｒのゲートに与える。これによってオン状態に移行した薄膜トランジスタＴｒを経由して、コンデンサＣａに蓄積された電荷情報がデータバスライン４７に読み出される。各データバスライン４７を通じて読み出される電荷情報はそれぞれ増幅器４３で増幅される。その後、Ａ／Ｄ変換器にてデジタル化され、検出信号として出力される。

次に、実施例１に係るＸ線撮像装置の動作について、画像処理部１３における処理を中心に説明する。図４はＸ線撮像装置の動作の手順を示すフローチャートである。また、以下では、全画素を対象にしてエッジ検出を行う場合を説明する。

＜ステップＳ１＞ Ｘ線撮影を行う
撮影制御部７による制御のもと、Ｘ線管３は被写体Ｍに向けてＸ線を照射する。また、ＦＰＤ５は被写体Ｍを透過したＸ線を検出し、得られた検出信号を収集部１１に出力する。収集部１１は収集した検出信号に応じた入力画像データを画像処理部１３に出力する。

＜ステップＳ２＞ 変動量を算出する（変動量算出過程）
変動量算出部２１は各画素について変動量を求める演算処理を行う。図５を参照して具体的に説明する。図５は入力画像データの一例を示す模式図である。図示するように、入力画像データは直交する縦横２方向に画素が行列状に配列されている二次元画像データとする。説明の便宜上、横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸として、横方向の行番号ｘと縦方向の列番号ｙによって各画素を識別するものとする。また、各画素の画素値をＡ（ｘ，ｙ）と表記する。なお、図５においては「Ａ」のみ表記して行列番号（ｘ、ｙ）を省略している。また、以下の説明においても適宜に行列番号（ｘ、ｙ）を省略して記載する。

変動量算出部２１は各画素について横方向の隣接画素に対する画素値Ａの変動量ＳＸを算出する。たとえば、変動量ＳＸ（ｘ，ｙ）を、右の隣接画素の画素値Ａ（ｘ＋１，ｙ）と左の隣接画素の画素値Ａ（ｘ−１，ｙ）の差を２で割った値として、各画素について変動量ＳＸを算出する。この場合の変動量ＳＸと画素値Ａの関係式を数式１に示す。

算出された各画素の変動量ＳＸはエッジ度合い算出部２３に出力される。

＜ステップＳ３＞ エッジ度合いを算出する（エッジ度合い算出過程）
エッジ度合い算出部２３は、各画素に応じた周辺画素群の変動量ＳＸに基づいてそれぞれ各画素のエッジ度合いを求める演算処理を行う。周辺画素群としては、その画素を中心とした９行９列、計８１個の画素が例示される。図６はこの場合における周辺画素群を模式的に示す図である。図示するように、各画素は図５と同様にＸ軸およびＹ軸に沿って行列状に配列されており、各画素の変動量を便宜上「ＳＸ」と表記している。そして、画素（ｘ、ｙ）の周辺画素群ｇ（ｘ，ｙ）は図示する８１の画素の集合である。

エッジ度合い算出部２３は、エッジ度合いＲＸを上述した「変動幅総和」に対する「変動量増減幅」の割合として、各画素についてエッジ度合いＲＸを算出する。この場合のエッジ度合いＲＸと変動量ＳＸとの関係式を数式２に示す。

このようにして算出されるエッジ度合いＲＸは０以上１以下の値をとり、１に近いほど画素がエッジ部である確率が高い。各画素の変動量ＲＸはエッジ検出部２５に出力される。

＜ステップＳ４＞ エッジを検出する（エッジ検出過程）
エッジ検出部２５は各画素のエッジ度合いＲＸを閾値と比較する。閾値としては、０．５などが例示される。そして、エッジ度合いＲＸが閾値以上である場合のみ、画素がエッジ部であると判定する。

そして、操作者の指示に応じて、画像処理部１３は適宜に変動量算出部２１、エッジ度合い算出部２３およびエッジ検出部２５の各演算処理の結果（たとえば、変動量ＳＸの分布、エッジ度合いＲＸの分布、または、エッジ部と判定した画素の分布など）を出力部１７に出力する。なお、エッジ検出部２５の処理結果は、入力画像データをエッジ強調した２値化画像データを構成する。

このように、実施例１に係るＸ線撮像装置が備える画像処理システムによれば、エッジ度合い算出部２３は周辺画素群ｇの複数の変動量ＳＸに基づいてエッジ度合いＲＸを算出するので、画素がエッジ部であることを精度よく評価することができる。

具体的には、エッジ度合いＲＸは周辺画素群ｇの変動量ＳＸの向きが増加または減少のいずれかで一致しているほど１に近くなり、周辺画素群ｇの変動量ＳＸの向きがばらつくほど０に近くなる傾向を有する。ここで、変動量ＳＸは小さいほどノイズの影響によって変動量ＳＸの向きが容易に逆転する。このため、周辺画素群ｇの各変動量ＳＸが小さいほど、エッジ度合いＲＸは低くなりやすい傾向となる。言い換えれば、エッジ度合いＲＸを求める画素も周辺画素群ｇの１画素に過ぎず、その画素がノイズを受けているからといってエッジ度合いＲＸの値が大きく影響を受けることはない。

他方、各変動量ＳＸがノイズの影響を凌駕するほど大きい場合は、ノイズの影響によって変動量ＳＸの向きが逆転されていることは考えられない。この場合、周辺画素群ｇの各変動量ＳＸの向き（増加または減少）が同じであるほどエッジ度合いＲＸは高くなる傾向となり、各画素がノイズの影響を受けているからといってエッジ度合いＲＸの値が低下することはない。

このように、１画素の変動量ＳＸではなく周辺画素群ｇの各変動量ＳＸに基づいてエッジ度合いＲＸを算出するので、その画素がノイズを受けていても、精度よくエッジ部であるかどうかを評価することができる。

特に、ＦＰＤ５のように高分解能で収集した入力画像データによれば、エッジ部に比べて画素のサイズの方が小さく、エッジ部の幅が複数の画素にわたる場合が多い。このようにエッジ部に対して画素の大きさが小さくなるほど、エッジ度合いＲＸの精度は向上する。この結果、その後の処理においてアーティファクトが発生することを回避できる。また、自動診断の可能性を高めることができる。

また、このようなエッジ度合いＲＸを閾値と比較するエッジ検出部２５によって、エッジ部である画素を好適に検出することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。図７は、実施例２に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。なお、実施例１と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

実施例２における画像処理部１３は、エッジ度合いに基づいて入力画像データを補正する演算処理を行う画像補正部２６を備えている。本実施例では、画像補正部２６は、各画素の画素値をそのエッジ度合いに応じた階調値に置き換えて構成される補正画像を生成する。

次に、実施例２に係るＸ線撮像装置の動作について、画像処理部１３における処理を中心に説明する。図８はＸ線撮像装置の動作の手順を示すフローチャートである。なお、実施例１で説明した処理については簡略化して説明する。

＜ステップＳ１＞ Ｘ線撮影を行う
撮影制御部７の制御によりＸ線撮影を行う。収集部１１は入力画像データを画像処理部１３に出力する。

＜ステップＳ２＞ 変動量を算出する（変動量算出過程）
変動量算出部２１は各画素について変動量ＳＸを算出するとともに、縦方向の隣接画素に対する画素値Ａの変動量ＳＹを求める演算処理を行う。以下では適宜、横方向の変動量ＳＸ、縦方向の変動量ＳＹと区別して呼ぶ。

縦方向の変動量ＳＹ（ｘ，ｙ）としては、下側に隣接する隣接画素の画素値Ａ（ｘ，ｙ+１）と上側に隣接する隣接画素の画素値Ａ（ｘ，ｙ−１）の差を２で割った値が例示される。この場合の変動量ＳＹと画素値Ａの関係式を数式３に示す。

各画素について隣接画素が隣接する方向ごとに算出された変動量ＳＸ、ＳＹはエッジ度合い算出部２３に出力される。

＜ステップＳ３＞ エッジ度合いを算出する（エッジ度合い算出過程）
エッジ度合い算出部２３は、実施例１と同様に各画素に対応する周辺画素群ｇの変動量ＳＸに基づいて各画素のエッジ度合いＲＸをそれぞれ算出する。さらに、各画素に応じた周辺画素群ｇの縦方向の変動量ＳＹに基づいてエッジ度合いＲＹをそれぞれ算出する。以下では、これらを適宜に横方向のエッジ度合いＲＸ、縦方向のエッジ度合いＲＹと区別して呼ぶ。

なお、縦方向のエッジ度合いＲＹとしては、縦方向の「変動幅総和」に対する縦方向の「変動量増減幅」の割合とすることが例示される。この場合のエッジ度合いＲＹと変動量ＳＹとの関係式を数式４に示す。

エッジ度合い算出部２３はさらに、横方向のエッジ度合いＲＸと縦方向のエッジ度合いＲＹを合成した合成エッジ度合いＲを各画素について算出する。たとえば、合成エッジ度合いＲとしては、エッジ度合いＲＸの２乗とエッジ度合いＲＹの２乗の和を２で割った値の平方根が例示される。この場合における合成エッジ度合いＲと横方向、縦方向のエッジ度合いＲＸ、ＲＹの関係を数式５に示す。なお、合成エッジ度合いＲは０以上１以下の値をとる。

算出された各画素の合成エッジ度合いＲは画像補正部２６に出力される。

＜ステップＳ６＞ 補正画像データを生成する（画像補正過程）
画像補正部２６は、合成エッジ度合いＲの最小値から最大値を、それぞれ出力部１７に表示可能な最小階調値から最大階調値に拡大変換することで、各画素について合成エッジ度合いＲに応じた階調値を取得する処理を行う。そして、各画素の画素値Ａをその合成エッジ度合いＲに応じた階調値に変換する処理を行う。このように補正された各画素は補正画像データを構成する。

画像処理部１３は、操作者の指示に応じて、変動量算出部２１、エッジ度合い算出部２３及び画像補正部２６の各演算処理の結果を出力部１７に出力する。

このように、実施例２に係るＸ線撮像装置が備える画像処理システムによれば、変動量算出部２１は各画素について隣接画素が隣接する方向ごとに変動量ＲＸ、ＲＹを個別に算出し、エッジ度合い算出部２３は各画素について各方向の変動量ＲＸ、ＲＹにそれぞれ基づいてエッジ度合いＲＸ、ＲＹを個別に算出する。さらに、これらエッジ度合いＲＸ、ＲＹで合成した合成エッジ度合いＲを算出する。このようなエッジ度合いＲＸ、ＲＹまたは合成エッジ度合いＲによれば、画素値Ａの勾配が縦方向や横方向である場合のほか任意の方向であっても、適切にその画素がエッジ部であることの確からしさを評価することができる。

また、合成エッジ度合いＲに応じて対応する画素の画素値Ａを補正する画像補正部２６を備えているので、精度よくエッジ部であると評価された画素を強調した画像データ（補正画像データ）を生成することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例３を説明する。図９は、実施例３に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。なお、実施例１と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

実施例３に係るＸ線撮像装置は断層撮影を行うものである。本装置はＸ線管３とＦＰＤ５を回転可能に支持するＣ字状アーム９を備えている。撮影制御部７は、Ｃ字状アーム９を駆動して種々の角度から被写体Ｍを撮影する。

また、画像処理部１３は、変動量算出部２１とエッジ度合い算出部２３と再構成処理部２７と記憶部２８とを備えている。収集部１１から出力された入力画像データは、再構成処理部２７に入力される。再構成処理部２７は、入力画像データに基づいて再構成演算処理を行い、三次元画像データを生成する。生成された三次元画像データは記憶部２８に記憶される。

次に、実施例３に係るＸ線撮像装置の動作について、画像処理部１３における処理を中心に説明する。図１０はＸ線撮像装置の動作の手順を示すフローチャートである。なお、実施例１で説明した処理については簡略化して説明する。

＜ステップＳ１＞ Ｘ線撮影を行う
撮影制御部７の制御によりＸ線撮影を行う。収集部１１は入力画像データを画像処理部１３に出力する。

＜ステップＳ６＞ 三次元画像データを生成する
再構成処理部２７は入力画像データに基づいて再構成演算処理を行い、三次元画像データを生成する。再構成演算処理としては、例えば適当な再構成関数を用いて畳み込み積分を行うと共に、畳み込み積分結果を逆投影する処理が挙げられる。生成された三次元画像データは記憶部２８に記憶される。

＜ステップＳ２＞ 変動量を算出する（変動量算出過程）
変動量算出部２１は記憶部２８から三次元画像データを読み出す。読み出した三次元画像データは、直交する３方向に画素が配列されているものとし、説明の便宜上これら３方向をそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と呼ぶ。

変動量算出部２１は各画素についてＸ軸方向の変動量ＳＸを算出する。たとえば、変動量ＳＸ（ｘ，ｙ，ｚ）としては、画素値Ａ（ｘ＋１，ｙ，ｚ）と画素値Ａ（ｘ−１，ｙ，ｚ）の差を２で割った値が例示される。同様にして、各画素についてＹ軸方向の変動量ＳＹとＺ軸方向の変動量ＳＺについても算出する。そして、各画素についてそれぞれ算出された変動量ＳＸ、ＳＹ、ＳＺはエッジ度合い算出部２３に出力される。

＜ステップＳ３＞ エッジ度合いを算出する（エッジ度合い算出過程）
エッジ度合い算出部２３は、各画素に応じた周辺画素群ｇの変動量ＳＸに基づいて各画素のエッジ度合いＲＸを求める演算処理を行う。ここで、周辺画素群ｇとしてはその画素を中心としたＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の９行の共通部分、計７２９個の画素が例示される。また、エッジ度合いＲＸと変動量ＳＸとの関係式を数式６に例示する。

エッジ度合い算出部２３は同様に、各画素の周辺画素群ｇの変動量ＳＹ、ＳＺに基づいて各画素のエッジ度合いＲＹ、ＲＺを算出する。そして、エッジ度合いＲＸ、ＲＹ、ＲＺを合成して合成エッジ度合いＲを取得する。合成エッジ度合いＲと各エッジ度合いＲＸ、ＲＹ、ＲＺとの関係式を数式７に例示する。

画像処理部１３は、操作者の指示に応じて、再構成処理部２７、変動量算出部２１、エッジ度合い算出部２３の各演算処理の結果を出力部１７に出力する。

このように、実施例３に係るＸ線撮像装置が備える画像処理システムによれば、変動量算出部２１とエッジ度合い算出部２３を備えていることで、三次元画像データについても適切にその画素がエッジ部であることの確からしさを評価することができる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、各画素についてエッジ度合いを算出したが、これに限られない。たとえば、操作者が入力部１５を操作することでエッジ度合いの算出対象の画素（画素数は単一または複数のいずれでもよい）が指定されたときは、エッジ度合い算出部２３は指定された画素についてエッジ度合いを算出するように変更してもよい。さらに、変動量算出部２１は指定された画素に対応した周辺画素について変動量を算出するように変更してもよい。

（２）上述した各実施例では、入力画像データ、三次元画像データとも直交する２軸または３軸に沿って画素が配列されているものとして説明したが、これに限られず、任意の画素配列の画像データに適用することができる。

（３）上述した各実施例では、周辺画素群ｇとして図６に例示したが、これに限られない。たとえば、図１０に示すように、任意の一の画素（ｘ，ｙ）について、その画素を略中心とする円形領域Ｑ内にある画素を周辺画素群ｇ（ｘ，ｙ）としてもよい。これによれば、一の位置画素から各方向に最も遠い画素までの距離を略同じにすることができる。また、周辺画素群の画素数についても、２以上であれば適宜に変更することができる。

（４）上述した各実施例では、変動量を具体的に例示したが、これに限られない。たとえば、変動量ＳＸ（ｘ，ｙ）をＡ（ｘ＋１，ｙ）とＡ（ｘ，ｙ）の差としてもよい。または、変動量ＳＸ（ｘ，ｙ）をＡ（ｘ，ｙ）とＡ（ｘ−１，ｙ）の差としてもよい。

（５）上述した各実施例では、変動量の方向として横方向、縦方向、または、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向と具体的に例示したが、これに限られず、斜め方向など任意の方向について変動量を算出するように変更してもよい。

（６）上述した各実施例では、エッジ度合いは「変動幅総和」に対する「変動量増減幅」の割合としたが、これに限られない。たとえば、百分率を用いて表示するために上述した割合に１００を掛けた値をエッジ度合いとしてもよい。あるいは、上述した割合の２乗をエッジ度合いＲＸ´としてもよい。この場合のエッジ度合いＲＸ´と変動量ＳＸの関係式を数式８に示す。

また、この場合において、同様に求めたエッジ度合いＲＹ´と合成して合成エッジ度合いＲを取得するとき、上述した数式５を用いてもよいが、次に示す数式９を用いてもよい。

（７）上述した実施例２では、画像補正部２６は合成エッジ度合いＲに応じて補正したが、これに限られず、エッジ度合いＲＸ、ＲＹに応じて補正してもよい。

（８）上述した各実施例では、入力画像データはＦＰＤ５の検出結果に応じたものであったが、これに限られることなく、適宜の検出手段または撮像手段等によって得られた画像データに変更してもよい。また、入力画像データはＸ線撮影によるものであったが、これに限られることなく、その他の放射線画像データや光学画像データに変更してもよい。また、Ｘ線撮像装置の用途を特定していないが、たとえば、医用分野や、非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査などの産業分野などに用いられるＸ線線撮像装置であってもよい。

Claims (18)

1. 画像データを構成する画素がエッジ部であることの確からしさを評価するエッジ評価方法において、
   各画素について隣接画素に対する画素値の変動量を算出する変動量算出過程と、
   任意の一画素について、この一画素及びその周辺の画素からなる周辺画素群の各変動量に基づいて前記一画素がエッジ部であることの確からしさを数値化したエッジ度合いを算出するエッジ度合い算出過程と、
   を備え、
   前記周辺画素群の各変動量を絶対値に置き換えた上で合計した値を変動幅総和とし、
   前記周辺画素群の各変動量をそのまま合計した値の絶対値を変動量増減幅としたとき、
   前記エッジ度合いは、前記変動幅総和に対する変動量増減幅の割合又はこの割合に応じた値であることを特徴とするエッジ評価方法。
2. 請求項１に記載のエッジ評価方法において、
   一画素に対応した周辺画素群は、一画素を略中心とした領域内の画素の集合であることを特徴とするエッジ評価方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のエッジ評価方法において、
   前記隣接画素は各画素に対して隣接する方向が異なる複数個の画素とし、
   前記変動量算出過程は、各画素について前記隣接画素が隣接する方向ごとに前記変動量を個別に算出し、
   前記エッジ度合い算出過程は、一画素について各方向に対応した変動量ごとに前記エッジ度合いを個別に算出することを特徴とするエッジ評価方法。
4. 請求項３に記載のエッジ評価方法において、
   前記エッジ度合い算出過程は、さらに各方向の前記エッジ度合いを合成して合成エッジ度合いを取得することを特徴とするエッジ評価方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のエッジ評価方法において、
   画像データは、二次元画像データまたは三次元画像データであることを特徴とするエッジ評価方法。
6. 画像データを構成する画素がエッジ部であることを検出するエッジ検出方法において、
   各画素について隣接画素に対する画素値の変動量を算出する変動量算出過程と、
   任意の一画素について、この一画素及びその周辺の画素からなる周辺画素群の各変動量に基づいて前記一画素がエッジ部であることの確からしさを数値化したエッジ度合いを算出するエッジ度合い算出過程と、
   前記エッジ度合いを閾値と比較した結果に応じて前記一画素がエッジ部であることを判定するエッジ検出過程と、
   を備え、
   前記周辺画素群の各変動量を絶対値に置き換えた上で合計した値を変動幅総和とし、
   前記周辺画素群の各変動量をそのまま合計した値の絶対値を変動量増減幅としたとき、
   前記エッジ度合いは、前記変動幅総和に対する変動量増減幅の割合又はこの割合に応じた値であることを特徴とするエッジ検出方法。
7. 画像データを構成する画素の画素値を補正する画像補正方法において、
   各画素について隣接画素に対する画素値の変動量を算出する変動量算出過程と、
   任意の一画素について、この一画素及びその周辺の画素からなる周辺画素群の各変動量に基づいて前記一画素がエッジ部であることの確からしさを数値化したエッジ度合いを算出するエッジ度合い算出過程と、
   前記エッジ度合いに応じて前記一画素の画素値を補正する画像補正過程と、
   を備え、
   前記周辺画素群の各変動量を絶対値に置き換えた上で合計した値を変動幅総和とし、
   前記周辺画素群の各変動量をそのまま合計した値の絶対値を変動量増減幅としたとき、
   前記エッジ度合いは、前記変動幅総和に対する変動量増減幅の割合又はこの割合に応じた値であることを特徴とする画像補正方法。
8. 画像データを構成する画素がエッジ部であることの確からしさを評価する画像処理システムにおいて、
   各画素について隣接画素に対する画素値の変動量を算出する変動量算出手段と、
   任意の一画素について、この一画素及びその周辺の画素からなる周辺画素群の各変動量に基づいて前記一画素がエッジ部であることの確からしさを数値化したエッジ度合いを算出するエッジ度合い算出手段と、
   を備え、
   前記周辺画素群の各変動量を絶対値に置き換えた上で合計した値を変動幅総和とし、
   前記周辺画素群の各変動量をそのまま合計した値の絶対値を変動量増減幅としたとき、
   前記エッジ度合いは、前記変動幅総和に対する変動量増減幅の割合又はこの割合に応じた値であることを特徴とする画像処理システム。
9. 請求項８に記載の画像処理システムにおいて、
   一画素に対応する周辺画素群は、一画素を略中心とした領域内の画素の集合であることを特徴とする画像処理システム。
10. 請求項８または請求項９に記載の画像処理システムにおいて、
    前記隣接画素は各画素に対して隣接する方向が異なる複数個の画素とし、
    前記変動量算出手段は、各画素について前記隣接画素が隣接する方向ごとに前記変動量を個別に算出し、
    前記エッジ度合い算出手段は、一画素について各方向に対応した変動量ごとに前記エッジ度合いを個別に算出することを特徴とする画像処理システム。
11. 請求項１０に記載の画像処理システムにおいて、
    前記エッジ度合い算出過程は、さらに各方向の前記エッジ度合いを合成して合成エッジ度合いを取得することを特徴とする画像処理システム。
12. 請求項８から請求項１１のいずれかに記載の画像処理システムにおいて、
    画像データは、二次元画像データまたは三次元画像データであることを特徴とする画像処理システム。
13. 請求項８から請求項１２のいずれかに記載の画像処理システムにおいて、
    前記システムは、さらに前記エッジ度合いを閾値と比較した結果に応じて前記一画素がエッジ部であることを判定するエッジ検出手段を備えていることを特徴とする画像処理システム。
14. 請求項８から請求項１３のいずれかに記載の画像処理システムにおいて、
    前記システムは、前記エッジ度合いに応じて前記一画素の画素値を補正する画像補正手段を備えていることを特徴とする画像処理システム。
15. 請求項８から請求項１４のいずれかに記載の画像処理システムにおいて、
    前記エッジ度合い算出手段は、前記画像データを構成する各画素について前記エッジ度合いを算出することを特徴とする画像処理システム。
16. 請求項８から請求項１４のいずれかに記載の画像処理システムにおいて、
    前記システムは、さらに前記エッジ度合いの算出対象とする画素を指定する入力手段を備え、
    前記エッジ度合い算出手段は、前記入力手段によって指定された画素について前記エッジ度合いを算出することを特徴とする画像処理システム。
17. 請求項８から請求項１６のいずれかに記載の画像処理システムにおいて、
    前記システムは、さらに前記エッジ度合いを出力する出力手段を備えていることを特徴とする画像処理システム。
18. 請求項８から請求項１７のいずれかに記載の画像処理システムにおいて、
    画像データを外部から入力可能に構成されていることを特徴とする画像処理システム。

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