JP5132198B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
図13は、リカーシブフィルタ処理を行うための従来のフレーム間ノイズ低減処理部の構成を示す図である。図13に示すように、フレーム間ノイズ低減処理部は、フレームメモリ1301、減算器1302、1304、及び非線形処理部1303を有する。
図14に、基準画像にノイズがない場合のフレーム間ノイズ低減処理の結果を示し、図15に、基準画像にノイズが残留した場合のフレーム間ノイズ低減処理の結果を示す。
図14の例では、入力フレーム画像中の閾値(Th)を超えるノイズは取り除けないが、閾値以下のノイズはきれいに除去できることを示している。
また、残留ノイズのある画素の入力ノイズは、該残留ノイズの影響を受けノイズ低減の効果がほとんど無いだけでなく、残留ノイズもさらに残りやすくなっている。
すなわち、従来において、動きによるボケや残像を減らすことを優先して出力画像のノイズ低減量を減らした場合には、動きによるボケが減るだけでなく、次のフレーム画像のノイズ低減効果が小さくなるという問題があった。
本発明の画像処理装置は、動画像を構成する各フレーム画像を周波数帯域の異なる複数の画像に分解する分解手段と、前記分解手段により分解した画像にフレーム間の相関を利用した第1のノイズ低減処理を施し、ノイズ低減処理結果として出力する第1のデータを生成する第1のノイズ低減手段と、前記分解手段により分解した画像にフレーム間の相関を利用した第2のノイズ低減処理を施し、次のフレームのノイズ低減処理に係る第2のデータを生成する第2のノイズ低減手段と、前記複数の画像に係る係数データを変更する係数変更手段と、前記第1のノイズ低減処理ないし変更した係数データに基づいて元のフレームに対応する画像を再構成する再構成手段とを備え、前記第2のノイズ低減手段は、次のフレームのノイズ低減処理の基準画像を生成するために、前記第1のノイズ低減処理と異なるノイズ低減処理を行った画像を生成することを特徴とする。
本発明の画像処理方法は、動画像を構成する各フレーム画像を周波数帯域の異なる複数の画像に分解する分解工程と、前記分解工程で分解した画像にフレーム間の相関を利用した第1のノイズ低減処理を施し、ノイズ低減処理結果として出力する第1のデータを生成する第1のノイズ低減工程と、前記分解工程で分解した画像にフレーム間の相関を利用した第2のノイズ低減処理を施し、次のフレームのノイズ低減処理に係る第2のデータを生成する第2のノイズ低減工程と、前記複数の画像に係る係数データを変更する係数変更工程と、前記第1のノイズ低減処理ないし変更した係数データに基づいて元のフレームに対応する画像を再構成する再構成工程とを有し、前記第2のノイズ低減工程では、次のフレームのノイズ低減処理の基準画像を生成するために、前記第1のノイズ低減処理と異なるノイズ低減処理を行った画像を生成することを特徴とする。
本発明のプログラムは、動画像を構成する各フレーム画像を周波数帯域の異なる複数の画像に分解する分解ステップと、前記分解ステップで分解した画像にフレーム間の相関を利用した第1のノイズ低減処理を施し、ノイズ低減処理結果として出力する第1のデータを生成する第1のノイズ低減ステップと、前記分解ステップで分解した画像にフレーム間の相関を利用した第2のノイズ低減処理を施し、次のフレームのノイズ低減処理に係る第2のデータを生成する第2のノイズ低減ステップと、前記複数の画像に係る係数データを変更する係数変更ステップと、前記第1のノイズ低減処理ないし変更した係数データに基づいて元のフレームに対応する画像を再構成する再構成ステップとをコンピュータに実行させ、前記第2のノイズ低減ステップでは、次のフレームのノイズ低減処理の基準画像を生成するために、前記第1のノイズ低減処理と異なるノイズ低減処理を行った画像を生成することを特徴とする。
なお、以下に説明する本発明の実施形態に係る画像処理装置は、多重解像度解析機能及びフレーム間の相関を利用したノイズ低減機能を有する画像処理装置であって、動画像に対して多重解像度解析処理及びフレーム間ノイズ低減処理の両方の処理を施す。また、本実施形態に係る画像処理装置は、例えば極めて弱いX線量で撮影が行われるX線透視撮影装置に適用して好適なものである。以下では、処理対象の動画像として、X線透視撮影により得られる動画像(X線透視動画像)を例示して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図2に示すように、周波数分解部102による1回目の周波数分解では、元のフレーム画像F0が、元のフレーム画像F0と同じサイズの第1の高周波画像H1と、縦横が各々半分のサイズの第1の低周波画像L1(図示せず)とに分けられる。1回目の周波数分解で得られる第1の高周波画像H1と第1の低周波画像L1のデータは、周波数分解部102から係数データとして係数記憶部103へ送られ、係数記憶部103に一時的に保存される。
以下に、係数記憶部103に保存された係数データに基づいた画像の再構成処理について説明する。
図3において、311は低域通過フィルタ、312は間引き部、313はアップサンプリング部、314は補間処理部、315は減算部である。なお、321〜325、331〜335、341〜345も、上述した各処理部311〜315と同様である。この処理部311〜315、321〜325、331〜335、341〜345により、図1に示した周波数分解部102及び係数記憶部103の機能が実現される。
本発明の第1の実施形態について説明する。
図5は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成例を示す図である。この図5において、図3及び図4に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
第1の実施形態におけるフレーム間ノイズ低減処理部において、2つの非線形処理部の各々にルックアップテーブルを用いると、図13に示した従来のフレーム間ノイズ低減処理に対し2倍のルックアップテーブルが必要になり、ハードウェアのコストが増大する。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
第3の実施形態に係る画像処理装置は、フレーム間ノイズ低減処理部内の非線形処理部での非線形処理において、補間処理を用いることによりルックアップテーブルの容量増を抑え、1つ分のテーブル容量で2種類の非線形処理を実現するものである。なお、第3の実施形態に係る画像処理装置の全体構成及びフレーム間ノイズ低減処理部の構成は、第1の実施形態と同様であるので説明は省略する。
ルックアップテーブルによるデータ変換の際に、テーブル容量を削減するため補間処理を用いる技術は既に確立した技術で一般的に行われているため、細かい説明は省略する。
非線形処理部への入力データが2n(偶数)の場合、ルックアップテーブルから(2n−2)、(2n−1)、2n、(2n+1)の4つのアドレス(入力データ)に対応する変換データs(2n−2)、t(2n−1)、s(2n)、t(2n+1)を読み出す。ここで、系列sは第1の非線形変換用データ、系列tは第2の非線形変換用データである。なお、前記アドレスを生成する技術は公知であるので説明は省略する。
図11において、1101は入力データに応じたアドレスを生成するアドレス生成部であり、1102は、第1の非線形変換用データ(系列s)のルックアップテーブルであり、1103は、第2の非線形変換用データ(系列t)のルックアップテーブルである。1105は、補間演算を行う補間処理部であり、1104、1106、1107は、入力データが奇数であるか偶数であるかに応じて制御されるスイッチである。
画像処理装置800は、図12に示すように、CPU801と、ROM802と、RAM803とを備える。また、操作・入力部(CONS)809のコントローラ(CONSC)805と、CRTやLCD等の表示部としてのディスプレイ(DISP)810のディスプレイコントローラ(DISPC)806とを備える。さらに、ハードディスク(HD)811、及びフレキシブルディスク等の記憶デバイス(STD)812のコントローラ(DCONT)807と、ネットワークインタフェースカード(NIC)808とを備える。それら機能部801、802、803、805、806、807、808は、システムバス804を介して互いに通信可能に接続された構成としている。
上述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置又はシステム内のコンピュータ(CPU又はMPU)に対し、前記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムを供給する。そして、そのシステム又は装置のコンピュータに格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
また、この場合、前記ソフトウェアのプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラム自体は本発明を構成する。また、そのプログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムを記憶する記録媒体としては、例えば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、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
また、供給されたプログラムがコンピュータにて稼働しているオペレーティングシステム又は他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。
さらに、供給されたプログラムがコンピュータに係る機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムの指示に基づいてその機能拡張ボード等に備わるCPU等が実際の処理の一部又は全部を行う。その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。
103 係数記憶部
104 係数変更部
105 画像再構成部
511、521、531 フレーム間ノイズ低減処理部
601 フレームメモリ
602、605、606 減算部
603、604、701 非線形処理部
Claims (8)
- 動画像を構成する各フレーム画像を周波数帯域及び画像サイズの異なる複数の画像に分解し、分解した画像に係る係数データに処理を施した後、画像を再構成する多重解像度解析処理を行う画像処理装置であって、
前記各フレーム画像を周波数帯域及び画像サイズの異なる複数の画像に分解する分解手段と、
前記分解手段により分解した複数の画像の一部あるいは全部に対してフレーム間の相関を利用したノイズ低減処理を行うノイズ低減処理手段と、
前記複数の画像に係る係数データを変更する係数変更手段と、
前記ノイズ低減処理ないし変更した複数の画像に係る係数データに基づいて元のフレーム画像と同じサイズの画像を再構成する再構成手段とを備え、
前記ノイズ低減処理手段は、ノイズ低減処理結果として出力する第1のデータを生成するための第1のノイズ低減手段と、フレーム遅延させる第2のデータを生成するための第2のノイズ低減手段とを有し、
前記第2のノイズ低減手段は、次のフレームのノイズ低減処理の基準画像を生成するために、前記第1のノイズ低減手段と異なるノイズ低減処理を行った画像を生成することを特徴とする画像処理装置。 - 動画像を構成する各フレーム画像を周波数帯域の異なる複数の画像に分解する分解手段と、
前記分解手段により分解した画像にフレーム間の相関を利用した第1のノイズ低減処理を施し、ノイズ低減処理結果として出力する第1のデータを生成する第1のノイズ低減手段と、
前記分解手段により分解した画像にフレーム間の相関を利用した第2のノイズ低減処理を施し、次のフレームのノイズ低減処理に係る第2のデータを生成する第2のノイズ低減手段と、
前記複数の画像に係る係数データを変更する係数変更手段と、
前記第1のノイズ低減処理ないし変更した係数データに基づいて元のフレームに対応する画像を再構成する再構成手段とを備え、
前記第2のノイズ低減手段は、次のフレームのノイズ低減処理の基準画像を生成するために、前記第1のノイズ低減処理と異なるノイズ低減処理を行った画像を生成することを特徴とする画像処理装置。 - 前記第1のノイズ低減手段は、第2のノイズ低減手段よりも、ノイズ低減処理におけるノイズ低減量が少ないことを特徴とする請求項1又は2記載の画像処理装置。
- 前記第1のノイズ低減手段は、第1の非線形処理手段を有し、
前記第2のノイズ低減手段は、第2の非線形処理手段を有し、
前記第2の非線形処理手段の出力を、前記第1の非線形処理手段に供給することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の画像処理装置。 - 前記第1のノイズ低減手段は、第1の非線形処理手段を有し、
前記第2のノイズ低減手段は、第2の非線形処理手段を有し、
前記分解手段により分解した画像と前記第2のデータとの差分信号を、前記第1の非線形処理手段及び前記第2の非線形処理手段に供給することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の画像処理装置。 - 前記第1のノイズ低減手段及び前記第2のノイズ低減手段は、補間処理を用いたルックアップテーブルによるデータ変換を行う非線形処理手段をそれぞれ有し、1つの共通の補間処理手段を設けて、2つの非線形処理手段にて行われる非線形処理での補間処理を前記補間処理手段で排他的に行うことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 動画像を構成する各フレーム画像を周波数帯域の異なる複数の画像に分解する分解工程と、
前記分解工程で分解した画像にフレーム間の相関を利用した第1のノイズ低減処理を施し、ノイズ低減処理結果として出力する第1のデータを生成する第1のノイズ低減工程と、
前記分解工程で分解した画像にフレーム間の相関を利用した第2のノイズ低減処理を施し、次のフレームのノイズ低減処理に係る第2のデータを生成する第2のノイズ低減工程と、
前記複数の画像に係る係数データを変更する係数変更工程と、
前記第1のノイズ低減処理ないし変更した係数データに基づいて元のフレームに対応する画像を再構成する再構成工程とを有し、
前記第2のノイズ低減工程では、次のフレームのノイズ低減処理の基準画像を生成するために、前記第1のノイズ低減処理と異なるノイズ低減処理を行った画像を生成することを特徴とする画像処理方法。 - 動画像を構成する各フレーム画像を周波数帯域の異なる複数の画像に分解する分解ステップと、
前記分解ステップで分解した画像にフレーム間の相関を利用した第1のノイズ低減処理を施し、ノイズ低減処理結果として出力する第1のデータを生成する第1のノイズ低減ステップと、
前記分解ステップで分解した画像にフレーム間の相関を利用した第2のノイズ低減処理を施し、次のフレームのノイズ低減処理に係る第2のデータを生成する第2のノイズ低減ステップと、
前記複数の画像に係る係数データを変更する係数変更ステップと、
前記第1のノイズ低減処理ないし変更した係数データに基づいて元のフレームに対応する画像を再構成する再構成ステップとをコンピュータに実行させ、
前記第2のノイズ低減ステップでは、次のフレームのノイズ低減処理の基準画像を生成するために、前記第1のノイズ低減処理と異なるノイズ低減処理を行った画像を生成することを特徴とするプログラム。
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