JP6790928B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
こうしたノイズ成分を除去するための技術は、これまで多数提案されてきているが、従来のノイズ除去技術では、場合によって画像のエッジが不鮮明になってしまうことがあった。こうした事態を防ぐため、近年では、画素ごとに画素ベクトルを算出し、算出した画素ベクトルに応じてノイズ成分とエッジ成分とを分離し、ノイズ成分に平滑化処理を施すとともにエッジ成分に強調処理を施す画像処理方法が提案されている(特許文献1参照)。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、医用画像のノイズ成分を低減する処理を行う画像処理装置において、画像のエッジが不鮮明になるのを防ぎつつ、エッジのない部分のノイズ成分を十分に低減できるようにすることを課題とする。
画像にエッジの延長方向に沿った平滑化処理を施して第1平滑化画像を生成する第1平滑化手段と、
前記画像又は前記第1平滑化画像にエッジをぼかす平滑化処理を施して第2平滑化画像を生成する第2平滑化手段と、
前記画像の各画素の信号値及び前記第1平滑化画像における対応する画素の信号値から第1特徴量を抽出する第1特徴量抽出手段と、
前記第1平滑化画像の各画素の信号値及び前記第2平滑化画像における対応する画素の信号値から第2特徴量を抽出する第2特徴量抽出手段と、
抽出された前記第1特徴量及び前記第2特徴量から、所定の指標値を画素ごとに算出する指標値算出手段と、
算出された指標値に基づいて、前記画像、前記第1平滑化画像及び前記第2平滑化画像のうちの少なくともいずれかの画像の画素の信号値を用いた新たな信号値を画素ごとに算出し、算出した前記新たな信号値の画素からなる合成画像を生成する合成画像生成手段と、を備えることを特徴とする。
以下、図を参照して本発明の第1実施形態について詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されるものではない。
まず、本実施形態における画像処理装置1の構成について説明する。図1は、本実施の形態における画像処理装置1の機能的構成の一例を示すブロック図である。
され、各種処理プログラム、当等を記憶することが可能となっている。
また、記憶部14は、モダリティー等から送信されてきた医用画像の画像データを管理するためのデータベースを有している。画像データには、例えば、患者名、検査種類、日付等の所定の付帯情報が付帯され、各画像データの識別を行うことが可能となっている。
また、記憶部14は、各種画像処理を施した画像データや、画像処理を行うためのツール(フィルター等)を記憶することも可能となっている。
次に、上記画像処理装置1の動作について説明する。図2は画像処理装置1が実行するノイズ低減処理のフローチャート、図3はノイズ低減処理における第1平滑化処理で用いるフィルターの例を示した模式図、図4は第1平滑化処理におけるフィルター選択の概念図、図5は画像処理装置1が実行するノイズ低減処理の概念図である。
ノイズ低減処理では、まず、処理対象となる画像I0の画像データを準備する(ステップS1)。具体的には、モダリティー又はサーバーから画像データを受信する又は記憶部14に記憶されている画像データを読み込む。
画像I0として帯域制限画像を用いる場合には、中周波帯域のものを用いるのが好ましい。
また、制御部11は、選択的平滑化画像I1を生成したら、その画像データを記憶部14に記憶する。
このように、構造をフィルターの範囲内だけで評価するため、フィルターの範囲外の構造やノイズ成分の影響を受けることなく、適切なフィルターの選択を行うことができる。
また、制御部11は、非鮮鋭画像I2を生成したら、その画像データを記憶部14に記憶する。
なお、第2平滑化処理は、第1平滑化処理と並行して実行してもよい。また、画像I0に対して第2平滑化処理を施す場合には、第1平滑化処理に先行して実行することも可能である。
この動作は、画像I0や選択的平滑化画像I1を構成する各画素について繰り返し行う。
各画素の第1特徴量が得られると、図5に示したようなノイズ成分画像INを表示部16に表示することができる。
この動作は、選択的平滑化画像I1や非鮮鋭画像I2を構成する各画素について繰り返し行う。
なお、第2特徴量Cの抽出は、第1特徴量の抽出と並行して実行してもよい。
各画素の第2特徴量が得られると、図5に示したような構造成分画像ICを表示部16に表示することができる。
なお、画像I0の画素の信号値と、非鮮鋭画像I2の画素の信号値との差分の信号値を第2特徴量Cとしてもよい。
重み付け指標値Tを算出したら、重み付け指標値Tと予め記憶部に記憶されている所定の閾値T_thとを比較する(ステップS7)。閾値T_thは、各画素に共通の定数(例えば1.5)である。
新たな信号値=(画像I0の画素の信号値×(T−T_th)+選択的平滑化画像I1の画素の信号値×T_th)/T・・(1)
このように、エッジ成分が相対的に多いと判断された画素については、ノイズ成分の低減量が少ない画像に基づく信号値とすることで、エッジが不鮮明になるのを防ぐことができる。
新たな信号値=(非鮮鋭画像I2の画素の信号値×(T−T_th)+選択的平滑化画像I1の画素の信号値×T)/(T_th)・・(2)
このように、構造成分が相対的に多いと判断された画素については、ノイズ成分の低減量が多い画像に基づく信号値とすることで、ノイズ成分を大幅に低下させることができる。
ここで、最後の画素について行った処理ではないと判定した場合には(ステップS10;No)、画素を特定するカウント番号を+1更新する(処理対象の画素を一つ隣に移す)処理を行って(ステップS11)、ステップS7の処理に戻る。
合成画像の画素の信号値として、画像I0又は非鮮鋭画像I2の画素の信号値をそのまま用いると、その画素にはノイズ成分が低減されることなく混入されてしまうか、エッジが不鮮明なものとなってしまう。一方、選択的平滑化画像I1の画素の信号値をそのまま用いると、ノイズ成分が若干残りつつエッジも不鮮明な中途半端な状態となってしまう。しかし、本実施形態のようにすることで、より適切な信号値を設定することができる。
これにより、重み付け指標値Tが大きい画素は構造成分が相対的に多く、小さい画素はノイズ成分が相対的に多いことになるので、重み付け指標値Tが大きい画素については、非鮮鋭画像I2よりも構造成分が多い画像(画像I0と選択的平滑化画像I1の少なくとも一方の画像)の画素の信号値を用いて新たな信号値を算出し、重み付け指標値Tが小さい画素については、画像I0よりもノイズ成分が少ない画像(選択的平滑化画像I1と非鮮鋭画像I2の少なくとも一方の画像)の画素の信号値を用いて新たな信号値を算出する、といったように、新たな信号値の算出に用いる画像の選択を容易に行うことができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と共通する構成については説明を省略する。
このため、本実施形態の画像処理装置1Aは、ノイズ低減処理の流れ(記憶部14Aが記憶している処理プログラム)が第1実施形態と異なる。
本実施形態のノイズ低減処理は、ステップS7(重み付け指標値Tと閾値T_thとの比較)までの処理が第1実施形態と共通している。ステップS7において、重み付け指標値Tの値が閾値T_thよりも大きい場合には(ステップS7;Yes)、選択的平滑化画像I1における対応する画素の信号値と同じ信号値にする、あるいは選択的平滑化画像I1と非鮮鋭画像I2の間でより選択的平滑化画像I1の信号値に近い信号値を設定する(ステップS8A)。選択的平滑化画像I1の画素の信号値に近い新たな信号値は、第1実施形態の説明で挙げたような形で加重平均を算出することにより得ることができる。
ここで、最後の画素について行った処理ではないと判定した場合には(ステップS10;No)、画素を特定するカウント番号を+1更新する(処理対象の画素を一つ隣に移す)処理を行って(ステップS11)、ステップS7の処理に戻る。
このような処理を行うことによって得られた差分画像は、第1実施形態の合成画像と同様、エッジがはっきりとしつつも、ノイズ成分が十分に低減されたものとなる。
11 制御部(第1,第2平滑化手段、第1,第2特徴量抽出手段、指標値算出手段、合成画像生成手段、重み付け手段)
12 RAM
13 通信部
14 記憶部
15 操作部
16 表示部
17 バス
I0 画像(放射線画像、原画像、帯域制限画像、低解像度近似画像)
I1 選択的平滑化画像(第1平滑化画像)
I2 非鮮鋭画像(第2平滑化画像)
P 画素
Claims (8)
- 画像に、当該画像に映る物体のエッジの延長方向に沿った平滑化処理を施して第1平滑化画像を生成する第1平滑化手段と、
前記画像又は前記第1平滑化画像の全体に平滑化処理を施して第2平滑化画像を生成する第2平滑化手段と、
前記画像の各画素の信号値及び前記第1平滑化画像における対応する画素の信号値から第1特徴量を抽出する第1特徴量抽出手段と、
前記第1平滑化画像の各画素の信号値及び前記第2平滑化画像における対応する画素の信号値から第2特徴量を抽出する第2特徴量抽出手段と、
抽出された前記第1特徴量及び前記第2特徴量から、所定の指標値を画素ごとに算出する指標値算出手段と、
算出された指標値に基づいて、前記画像、前記第1平滑化画像及び前記第2平滑化画像のうちの少なくともいずれかの画像の画素の信号値を用いた新たな信号値を画素ごとに算出し、算出した前記新たな信号値の画素からなる合成画像を生成する合成画像生成手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記合成画像生成手段は、
前記算出された指標値に基づいて、前記画像、前記第1平滑化画像及び前記第2平滑化画像のうちの少なくとも二つの画像の画素の信号値の加重平均を前記新たな信号値とする重み付け手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記第1平滑化手段は、画素ごとにエッジの延長方向を判定し、判定した延長方向に沿って画像を平滑化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。
- 前記第1特徴量抽出手段は、前記画像における各画素の信号値と前記第1平滑化画像における対応する画素の信号値との差分を前記第1特徴量として抽出することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記第2特徴量抽出手段は、前記第1平滑化画像における各画素の信号値と前記第2平滑化画像における対応する画素の信号値との差分を前記第2特徴量として抽出することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記指標値算出手段は、前記第1特徴量と前記第2特徴量の比の値を前記指標値として算出することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記画像は、放射線画像撮影装置を用いて撮影された放射線画像であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記画像は、放射線画像撮影装置が出力したローデータに基づく原画像、前記原画像から一部の周波数成分が除かれた帯域制限画像又は前記原画像を構成する複数の画素のうちの一部からなる低解像度近似画像であることを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。
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