JPH07262368A - 画像信号処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主観的な画像鮮鋭度に作用を及ぼすことなく
ピクセルノイズを低減する画像信号処理方法を提供す
る。 【構成】 局所的に一次元で最小分散方向において画像
を平滑化する。この場合、平滑度を局所分散により制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号処理方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】医療技術では、たとえばコンピュータ断
層撮影において検出器により供給される信号から、コン
ピュータを用いて患者の被診断領域の画像が再生され
る。その際、画像を再生させる画像信号にしたがって画
像制御が可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の方法において、画像の鮮鋭度に作用を及
ぼすことなくピクセルノイズを低減することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段および利点】本発明によれ
ばこの課題は、画像を局所的に一次元で最小分散の方向
において平滑化し、平滑度を局所分散により制御するこ
とにより解決される。

【０００５】本発明はたとえば、ＣＴ（コンピュータ断
層撮影）画像およびＭＲ（磁気共鳴）画像の処理に適し
ている。

【０００６】従属請求項には本発明の実施形態が示され
ている。次に、図面に基づき本発明を詳細に説明する。

【０００７】

【実施例の説明】以下のステップは、本発明による方法
にとって本質的なことである。

【０００８】画像は局所的に一次元で最小分散の方向に
おいて、つまりたとえば対象物体のエッジに沿って平滑
化される。このようにすることで、エッジを滑らかにし
たために主観的画像鮮鋭度が減少するようなことなく、
ノイズが低減される。付加的に、平滑度が局所（最小）
分散により制御される。その際、局所最小分散が増大す
るにつれて平滑度が小さくなる。平滑化の変化は、非平
滑化成分と平滑化成分の混合により達成される。この混
合比は、画像全体にわたる平均的な最小分散Ｖｍｎから
算出される。局所分散がＶｍｎから導出された５０％値
に達した場合、非平滑化画像成分と平滑化画像成分は等
しい割合で混合される。

【０００９】方向に関するノイズの不変性の仮定のもと
で、方向に関して最小の分散はピクセルノイズの尺度で
ある。

【００１０】しかしこの前提条件は、指向性ノイズの場
合には成り立たない。したがって、適切な予備フィルタ
処理により指向性ノイズを除去するようにすべきであ
る。

【００１１】図１には、最小分散の方向つまりたとえば
医療画像において骨のエッジに沿った方向での、一次元
の平滑化のための４つの選択方向が示されている。図２
には、１つの画像中での最小分散の２つの方向が示され
ている。結果として、平滑化された画像が得られる。

【００１２】図３と図４には、平滑度が局所分散に適合
調整される様子が示されている。図４の場合、水平軸上
で分散が示されており、図示されている特性曲線中の○
により、図３において○で特徴づけられているピクセル
の強い平滑化が表されており、図示されている特性曲線
中の●により、高い局所分散ゆえに、図３において●で
マーキングされているピクセルの弱い平滑が示されてい
る。平滑化されたピクセルと元のピクセルとを分散に依
存して混合することにより、局所的にそれぞれ異なるノ
イズ低減が生じる。この結果、適応平滑化画像が得られ
る。

【００１３】図５には、サブサンプリングないしアンダ
ーサンプリングによりフィルタ長をズームファクタに適
合調整する様子が示されている。平滑化動作の空間的広
がりは同じに保たれる。

【００１４】本発明による方法は、たとえば内耳の画像
のノイズを目立つ鮮鋭度損失もなく３０％まで低減でき
ることから、上述の要件を満たすものである。この場
合、ノイズの構造はほとんど変化しないが、本発明によ
る方法により局所的に異なる強さで平滑化が行われる。
このことは、対象物体構造のない画像領域でノイズを著
しく低減する場合にはっきりとわかる。

【００１５】次に、本発明による方法プロセスをさらに
詳細に説明する。

【００１６】 方法の要素 B ( x, y) ：オリジナル画像の点 nx ：１つの画像の行数 ny ：１つの画像の列数 u ：ズーム値の整数部 v ：u/2 の整数部 １．４つの方向における局所分散の算出 ０゜ ４５゜ ９０゜ １３５゜ この場合、７つのベース点が用いられる。ズームが１よ
りも大きい場合、相応のサブサンプリングｕが行われ
る。

【００１７】方向１（０゜）に沿った分散：

【００１８】

【数１】

【００１９】

【数２】

【００２０】;局所平均値 方向２（４５゜）に沿った分散：

【００２１】

【数３】

【００２２】２．最小分散の値と方向の算出 １ ＜＝ ｒ ＜＝ ４ 磁気共鳴画像を処理するためには付加的なステップが統
合される。

【００２３】rmin(x-1,y) = 1 に対し、V(x,y,1)/Vmin
(x-1,y) < M であれば、rmin(x,y) = 1 rmin(x,y-1) = 2 に対し、V(x,y,2)/Vmin(x,y-1) < M
であれば、rmin(x,y) = 2 rmin(x-1, y-1) = 3 に対し、V(x,y,3)/Vmin(x-1,y-1)
< M であれば、rmin(x,y) = 3 rmin(x+1,y-1) = 4 に対し、V(x,y,4)/Vmin(ｘ+1,y-1)
< M であれば、rmin(x,y) = 4 Vmin(x,y) = V(x,y,rmin) このことにより平滑化動作の方向が保持され、比較的長
い区間にわたり１つの方向に延在している対象物体のエ
ッジが強調される。磁気共鳴画像の場合、Ｍ＝２であ
る。

【００２４】３．（２による）最小分散方向ｒｍｉｎに
沿った平滑化 この平滑化は、ズーム１の場合、７つのベース点で行わ
れる。いっそう大きいズームの場合、相応のサブサンプ
リングが用いられる。つまり平滑化は同じ局所領域に作
用する。いっそう大きいズームを用いて検出する場合に
高い周波数を十分に抑圧できるようにする目的で、矩形
フィルタを備えた第２の段でフィルタ処理されたベクト
ル−この長さはサブサンプリングの度合いに等しい−が
後から平滑化される。

【００２５】方向１（０゜）に沿った平滑化：

【００２６】

【数４】

【００２７】

【数５】

【００２８】この場合、ｖ＝積分（ｕ／２） ＴＰ（ｉ）は、低域通過フィルタの畳み込み中心であ
る。

【００２９】 i : 0 +-1 +-2 +-3 TP(i): 0.27 0.21 0.11 0.045 ４．振幅値による適合調整 最小の局所分散Ｖｍｉｎ（ｘ，ｙ）に依存して、フィル
タ処理されていないピクセルとフィルタ処理されたピク
セルが、次式にしたがって混合される。

【００３０】Ba(x,y) = (1-a)*B(x,y) + a*Bf(x,y) この場合、a= 1/[1+Vmin(x,y)/V50]である。

【００３１】この適合調整により、強い物体コントラス
トを有する画像領域において過度に強く平滑化されない
ようになる。

【００３２】５．パラメータ Ｖ５０は、適合調整係数ａ＝１／２のときの分散であ
る。この値は、平均最小分散Ｖｍｎとたとえば係数Ｆ＝
０．０２とを乗算することで、画像データから自動的に
求められる。Ｆをこのように選定することによりノイズ
が約１０％、低減される。

【００３３】

【数６】

【００３４】適合調整ならびにノイズ低減の強さは、５
０％−値Ｖ５０を変化させることにより調節できる。

【００３５】V50 = Vmn*F 本発明はたとえば、医療用の画像たとえばコンピュータ
断層撮影画像または磁気共鳴画像に適している。

【００３６】

【発明の効果】本発明による方法により、画像の鮮鋭度
に作用を及ぼすことなくピクセルノイズを低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による方法における平滑化の説明図であ
る。

【図２】本発明による方法における平滑化の説明図であ
る。

【図３】本発明による方法における平滑度の適合調整に
関する説明図である。

【図４】本発明による方法における平滑度の適合調整に
関する説明図である。

【図５】本発明におけるフィルタ長の適合調整に関する
説明図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号処理方法において、 画像を局所的に一次元で最小分散の方向において平滑化
   し、平滑度を局所分散により制御することを特徴とす
   る、画像信号処理方法。
2. 【請求項２】 局所最小分散が増えるにつれて平滑度が
   小さくなる、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 非平滑化成分と平滑化成分の混合により
   平滑化の変化調整を行う、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 医療用の画像を処理するために用いる、
   請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。