JPH07322240A

JPH07322240A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH07322240A
Application number: JP6114832A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Mori; 一博森
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1995-12-08
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JP2885066B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ノイズ低減に伴う残像効果を極力少なくし、
ノイズ低減のみを効率的に行うことができるとともに、
自然な画像を得ることができるようにする。【構成】画像信号が入力される周波数成分分離回路１
は入力された画像信号からノイズ成分を含む映像信号の
中でも高周波領域に分布する成分とそれ以外の成分とに
分離する。そして、高周波領域成分のみがリカーシブフ
ィルタ回路２に入力され、ノイズ成分のみにノイズ低減
効果が得られる。このリカーシブフィルタ回路２の出力
と上記周波数成分分離回路１からの低周波領域成分とを
加算器３で加算して画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理装置に関し、
特にＸ線テレビシステムにおいて、テレビモニター装置
に表示する画像についてのノイズ処理を行うのに好適な
画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線テレビシステムでは、従来、図５に
示すようにＸ線管２１からのＸ線を被写体２２に照射
し、被写体２２を通ったＸ線をイメージインテンシファ
イア２３に入射させ、得られた可視像をテレビカメラ２
４でビデオ信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器２５でデジタル
信号に変換した後、リカーシブフィルタ回路２６に通し
て画像処理を行い、その処理後の画像データをＤ／Ａ変
換器２７でアナログ信号に戻してテレビモニター２８に
送り、Ｘ線透視像を表示するようにしている。

【０００３】このリカーシブフィルタ回路２６は２つの
乗算器２９、３０とフレームメモリ３１と加算器３２と
からなり、フレームメモリ３１には１つ前のフレームの
画像処理信号が格納されている。そして、Ａ／Ｄ変換器
２５の出力は乗算器２９によりその振幅が１／ｋ倍に変
換（ｋはリカーシブフィルタ係数）され、フレームメモ
リ３１の出力はその振幅が乗算器３０により（１−１／
ｋ）倍に変換され、これらの振幅変換出力が加算器３２
で加算されてＤ／Ａ変換器２７に供給される。このよう
に、リカーシブフィルタ回路２６では、画像データに前
のフレームの画像処理データが所定の比率で加算されて
量子ノイズが低減される。すなわち、量子ノイズはラン
ダムに生じるためフレームが異なれば重なり合うことが
なくこのような加算によって増強されることがないのに
対し、信号成分は複数フレームの間で重なり合いこのよ
うな加算によって増強されるので、相対的にノイズが低
減される。

【０００４】しかしながら、リカーシブフィルタ回路を
用いた場合、前のフレームの画像を加算するという原理
のため、動きのある部分の画像に残像が発生することが
避けられない。リカーシブフィルタ係数ｋを大きくして
量子ノイズ低減効果を大きくすればするほど静止部の画
像は見やすくなるが、残像は顕著になり、動きのある部
分の画像は見づらくなる。

【０００５】このため、Ｘ線透視画像の画素ごとにノイ
ズ成分と動き成分とを求め、これらの成分の大きさに応
じて画素ごとにリカーシブフィルタ係数ｋを制御するこ
とにより、動きによる画像のぼけを抑えながらノイズを
除去することも考えられている。すなわち、動き成分が
小さい画素についてはリカーシブフィルタ係数ｋを大き
くしてノイズ除去効果を大きくするとともに、動き成分
が大きい画素についてはその画素のリカーシブフィルタ
係数ｋを小さくしてノイズ除去効果よりも動きによるぼ
けを防止することを優先させるものである。

【０００６】このように画素ごとに求めたノイズ成分と
動き成分とに応じてリカーシブフィルタ係数ｋを画素ご
とに制御する従来の画像処理装置を図６、７により説明
する。図６において、Ｘ線透視画像のビデオ信号のｎフ
レーム目を表すデジタル画像データＩｎがフレームメモ
リ４１に入力されて記憶されるとともに、その１フレー
ム前のデジタル画像データＩｎ−１が読み出されてノイ
ズ係数算出回路４２に送られる。ノイズ係数算出回路４
２には現在のデジタル画像データＩｎも送られてきてお
り、これら現在のフレームのデジタル画像データＩｎと
遅延された１フレーム前のデジタル画像データＩｎ−１
とにより、画素（ｘ，ｙ）におけるノイズ係数Ｐｎ
（ｘ，ｙ）が算出される。

【０００７】このノイズ係数Ｐｎ（ｘ，ｙ）は、Ｐｎ（ｘ，ｙ）＝△Ｄｎ（ｘ，ｙ）−△Ｍｎ（ｘ，ｙ）で表される。ここで、△Ｄｎ（ｘ，ｙ）はＩｎ（ｘ，
ｙ）とＩｎ−１（ｘ，ｙ）との間についての、それぞれ
のその画素（ｘ，ｙ）近傍（Ｗ個×Ｗ個の画素のテンプ
レート）の平均誤差、すなわち、図７に示すように、画
面５１の各画素の位置をＸ−Ｙ座標系で表すとしたと
き、（ｘ，ｙ）の位置の画素５２の近傍のＷ個×Ｗ個の
局所領域５３についての、現在のフレームとその１つ前
のフレームとの間の平均誤差を求めたものである。ま
た、△Ｍｎ（ｘ，ｙ）はＩｎ（ｘ，ｙ）とＩｎ−１
（ｘ，ｙ）とについての、それぞれのその画素（ｘ，
ｙ）近傍（Ｗ個×Ｗ個の画素のテンプレート）の平均値
の差である。

【０００８】したがって、画素（ｘ，ｙ）近傍で動きが
まったくない場合、△Ｍｎ（ｘ，ｙ）＝０となり、Ｐｎ（ｘ，ｙ）＝△Ｄｎ（ｘ，ｙ）となるが、△Ｄｎ（ｘ，ｙ）はランダムノイズの大きさ
に比例した値であるため、ノイズ係数Ｐｎ（ｘ，ｙ）も
同じくランダムノイズの大きさに比例した値となる。
これに対して、画素（ｘ，ｙ）近傍で動きがある場合に
は、△Ｍｎ（ｘ，ｙ）はその動き量に比例した値とな
り、これがランダムノイズに対応した△Ｄｎ（ｘ，ｙ）
から引かれるため、動きが大きくなるほどノイズ係数Ｐ
ｎ（ｘ，ｙ）は小さな値となる。

【０００９】このような性質を持つノイズ係数Ｐｎ
（ｘ，ｙ）がリカーシブフィルタ係数算出回路４３に送
られ、リカーシブフィルタ係数ｋｎ（ｘ，ｙ）が求めら
れる。こうして求めたリカーシブフィルタ係数ｋｎ
（ｘ，ｙ）から１／｛ｋｎ（ｘ，ｙ）｝と１−１／｛ｋ
ｎ（ｘ，ｙ）｝とが求められ、前者が乗算器４４に送ら
れて現フレームのデジタル画像データＩｎ（ｘ，ｙ）に
乗算され、後者が乗算器４５に送られてフレームメモリ
４６に蓄えられていた１フレーム前の処理後のデジタル
画像データＩ´ｎ−１（ｘ，ｙ）に乗算される。これら
乗算器４４、４５の出力は加算器４７で加算されて処理
後のデジタル画像データＩ´ｎ（ｘ，ｙ）が得られ、こ
れがフレームメモリ４６に書き込まれる。

【００１０】このようにリカーシブフィルタ係数をノイ
ズと動きの大きさに応じて制御することにより、ノイズ
が大きく、動きが小さい領域についてはリカーシブフィ
ルタ係数が大きくなってノイズ除去効果が大きくなり、
反対にノイズが小さく、動きが大きい領域についてはリ
カーシブフィルタ係数が小さくなって動きによるぼけを
防ぐことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のノイズ除去処理
を行う画像処理装置は上記のように構成されているが、
図５の画像処理装置では上記したように、動きのある部
分の画像に残像が発生することが避けられないという問
題点がある。また、図６の画像処理装置では動きによる
ぼけを防止することはできるが、基本的に動きが検出さ
れた部分のノイズ低減効果をおとして残像を抑えている
ため、画像が不自然な動きになるという問題点がある。

【００１２】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、ノイズ低減に伴う残像効果を極力少な
くし、ノイズ低減のみを効率的に行うことができるとと
もに、自然な画像を得ることができる画像処理装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の画像処理装置は図１に示すように、画像信
号が入力される周波数成分分離回路１と、この周波数成
分分離回路からの高周波領域成分が入力されるリカーシ
ブフィルタ回路２と、このリカーシブフィルタ回路２の
出力と上記周波数成分分離回路１からの低周波領域成分
とが入力される加算器３と、を備えることを特徴とす
る。

【００１４】

【作用】本発明の画像処理装置は上記のように構成され
ており、画像信号が入力される周波数成分分離回路１は
入力された画像信号からノイズ成分を含む映像信号の中
でも高周波領域に分布する成分とそれ以外の低周波領域
成分とに分離する。高周波領域成分にはノイズ成分の
他、映像信号の輪郭部分が含まれるが、自然画像では急
峻な濃度差を有する映像は少なく、大きな濃度差を有す
る輪郭部分のみがこの成分に含まれる。一方、低周波領
域成分には大部分の濃度差の少ない輪郭部分等のその他
の映像信号が含まれる。そして、高周波領域成分のみが
リカーシブフィルタ回路２に入力され、ノイズ成分のみ
にノイズ低減効果が与えられる。このリカーシブフィル
タ回路２の出力と上記周波数成分分離回路１からの低周
波領域成分とを加算器３で加算して画像を得る。これに
より、ノイズ成分を含む成分にのみノイズ低減効果が得
られ、さらに、被写体が動かない場合には、輪郭部分の
信号は劣化することなく再現されるので、得られた画像
には残像が発生することがなく、ノイズ低減効果のみ得
られる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の画像処理装置の具体的一実施
例について図２を用いて説明する。図２に図示されるよ
うに、周波数成分分離回路１はスムージング回路４と減
算器５とからなり、リカーシブフィルタ回路２は乗算器
６、７、フレームメモリ８、加算器９よりなる。

【００１６】図２の画像処理装置の動作を説明すると、
入力端子Ｉｎに入力された画像データ信号はスムージン
グ回路４に入力され、現時点から過去ｍ＋１サンプルに
ついて平均値が求められることにより高周波成分が除去
され、スムージング回路４からはノイズ成分を含まない
信号のみが出力される。このスムージング回路４の出力
は、入力端子Ｉｎに入力された画像データ信号とともに
減算器５に入力されるので、減算器５からはノイズ成分
等の高周波領域成分のみが出力される。

【００１７】そして、減算器５からの高周波領域成分は
リカーシブフィルタ回路２に入力され、乗算器６により
１／ｋ倍に変換（ｋはリカーシブフィルタ係数）され
る。一方、１フレーム前の画像処理データが記憶された
フレームメモリ８の出力はその振幅が乗算器７により
（１−１／ｋ）倍に変換され、これらの振幅変換出力が
加算器９で加算され、加算出力がフレームメモリ８に入
力されて記憶される。

【００１８】このように、リカーシブフィルタ回路２で
は前のフレームの画像が所定の比率で加算されるので、
量子ノイズはこのような加算によって増強されることが
なく、ノイズが低減される。

【００１９】そして、スムージング回路４からのノイズ
成分を含まない低周波領域信号と、リカーシブフィルタ
回路２からのノイズ低減処理された高周波領域成分とが
加算器３に入力されるので、ノイズ成分を含む成分にの
みノイズ低減効果が得られ、輪郭部分の信号等は劣化す
ることなく再現される。

【００２０】したがって、濃度差の大きい輪郭部分にも
同時にノイズ低減フィルタがかけられるが、自然画像で
は急峻な濃度差を有する映像は少なく、画像が制止して
いる場合には、輪郭はそのまま残り、動きがある場合で
も濃度差が小さいため大きな残像とはならない。

【００２１】図２の実施例では原理的に画像に動きが生
じた場合、残像を生じにくい構成となっているが、濃度
変化の激しいエッジ部分では残像を完全に消すことは出
来ない。このような状態は、例えば、Ｘ線照射位置を透
視下で目視しながら変更するような場合、画像全体が動
くため生じやすい。これを解決するための本発明の画像
処理装置の他の一実施例を図３に示す。

【００２２】図３の実施例は、図２の基本的構成に、フ
レームメモリ１１、減算器１２、積算器１３、リカーシ
ブ係数変換回路１４よりなる、動き検出回路１０を加え
たものである。

【００２３】動き検出回路１０以外の動作は図２と同様
であるので、動き検出回路１０の動作のみ説明する。こ
の動き検出回路１０では、スムージング回路４からの高
周波成分が除去されたデジタル画像データがフレームメ
モリ１１に入力されて記憶されるとともに、その１フレ
ーム前のデジタル画像データが読み出されて減算器１２
に送られる。減算器１２には現在の高周波成分が除去さ
れたデジタル画像データも送られてきており、これら現
在のフレームのデジタル画像データと遅延された１フレ
ーム前のデジタル画像データとの差が積算器１３により
１フレーム分積算される。この積算結果は動き量に比例
した値となり、この積算結果がリカーシブ係数変換回路
１４に入力されて、リカーシブフィルタ係数ｋに変換さ
れる。こうして求めたリカーシブフィルタ係数ｋから１
／ｋと１−１／ｋとが求められ、前者が乗算器６に送ら
れて現フレームの高周波領域成分のみのデジタル画像デ
ータに乗算され、後者が乗算器７に送られてフレームメ
モリ８に蓄えられていた１フレーム前の処理後のデジタ
ル画像データに乗算される。これら乗算器６、７の出力
は図２と同様加算器９で加算されてフレームメモリ８に
書き込まれるとともに、加算器３に入力される。

【００２４】上記のように、画像全体の動きを検出する
ことにより、照射位置を移動せず、観察部位が固定され
た場合には、本発明の効果が十分得られ、照射位置を変
え、画像全体が動かない場合には、より残像ボケのない
画像が得られる。

【００２５】上記図３の実施例において、動き検出を行
う場合に使用するデータは入力端子Ｉｎからのデータを
直接使用することもできるが、スムージング回路を介し
たデータではノイズの影響を受けにくいため、スムージ
ング回路を介したデータのほうが望ましい。

【００２６】また、図３の実施例では、動き検出のため
現時点での画像データと比較する構成としているが、従
来方式のように動き検出部に入力されるデータとしてリ
カーシブフィルタリングを行ったデータを用い、フィル
タリング処理後のデータと現時点での画像データから動
きを検出しても良い。

【００２７】更に、図４は本発明の画像処理装置の他の
一実施例を示すものであり、エッジ部分の動きのみ検出
して動き量を知るものである。

【００２８】図４の実施例の動作を説明すると、減算器
５からのノイズ成分を含む高周波領域成分とフレームメ
モリ８からの１フレーム前の処理後のデジタル画像デー
タとが減算器１２に入力され、現在のフレームの高周波
領域画像データと遅延された１フレーム前の高周波領域
画像データとの差が積算器１３により１フレーム分積算
される。この積算結果は動き量に比例した値となり、こ
の積算結果がリカーシブ係数変換回路１４に入力され
て、リカーシブフィルタ係数ｋに変換される。こうして
求めたリカーシブフィルタ係数ｋから１／ｋと１−１／
ｋとが求められ、前者が乗算器６に送られて現フレーム
の高周波領域成分のみのデジタル画像データに乗算さ
れ、後者が乗算器７に送られてフレームメモリ８に蓄え
られていた１フレーム前の処理後のデジタル画像データ
に乗算される。これら乗算器６、７の出力は図２と同様
加算器９で加算されてフレームメモリ８に書き込まれる
とともに、加算器３に入力される。

【００２９】図４の実施例では、エッジ部分が残像とな
るその残像要因を直接検出するため、他の映像信号の影
響を受けずにより正確な検出が可能となる。

【００３０】なお、上記実施例では周波数成分分離回路
をスムージング回路と減算器とから構成したが、これに
限らず、デジタルの高周波フィルタと低周波フィルタを
使用することができる。また、画像データ信号としてア
ナログ信号を用い、アナログの周波数成分分離回路を用
いることもでき、この場合には、周波数成分分離回路の
後に、それぞれＡ／Ｄ変換器を用いてデジタル信号に変
換した後、処理することができる。

【００３１】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく特許請求の範
囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行
うことが可能である。本発明の変更実施態様を下記に例
示する。

【００３２】（１）スムージング回路と減算器とからな
り、画像信号が入力される周波数成分分離回路と、この
周波数成分分離回路からの高周波領域成分が入力される
リカーシブフィルタ回路と、このリカーシブフィルタ回
路の出力と上記周波数成分分離回路からの低周波領域成
分とが入力される加算回路とを備える画像処理装置。

【００３３】（２）高周波フィルタと低周波フィルタと
からなり、画像信号が入力される周波数成分分離回路
と、この周波数成分分離回路からの高周波領域成分が入
力されるリカーシブフィルタ回路と、このリカーシブフ
ィルタ回路の出力と上記周波数成分分離回路からの低周
波領域成分とが入力される加算回路とを備える画像処理
装置。

【００３４】（３）画像信号が入力される周波数成分分
離回路と、画像信号が入力される動き検出回路と、上記
周波数成分分離回路からの高周波領域成分が入力される
とともに、動き検出回路の出力によりリカーシブフィル
タ係数が変更されるリカーシブフィルタ回路と、このリ
カーシブフィルタ回路の出力と上記周波数成分分離回路
からの低周波領域成分とが入力される加算回路とを備え
る画像処理装置。

【００３５】（４）スムージング回路と減算器とからな
り、画像信号が入力される周波数成分分離回路と、スム
ージング回路からの低周波成分が入力される動き検出回
路と、上記周波数成分分離回路からの高周波領域成分が
入力されるとともに、動き検出回路の出力によりリカー
シブフィルタ係数が変更されるリカーシブフィルタ回路
と、このリカーシブフィルタ回路の出力と上記周波数成
分分離回路からの低周波領域成分とが入力される加算回
路とを備える画像処理装置。

【００３６】（５）画像信号が入力される周波数成分分
離回路と、上記周波数成分分離回路からの高周波領域成
分が入力されるリカーシブフィルタ回路と、上記周波数
成分分離回路からの高周波領域成分とリカーシブフィル
タ回路からの１フレーム前の高周波領域成分が入力され
る動き検出回路とを備え、動き検出回路の出力により上
記リカーシブフィルタ回路のリカーシブフィルタ係数が
変更される画像処理装置。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、原理的にノイズ成分の
みを選択的にノイズ低減させるため、原画像にできるだ
け処理を加えず、より忠実な形でノイズリダクションを
行うことができる。このため、従来方法では弊害となっ
ていた残像効果も減少させることができる。このこと
は、例えば、Ｘ線画像における造影剤濃度の薄い部位な
ど空間周波数の低い部位を観察する場合、残像による像
のぼけが防止できる効果とノイズリダクションの効果か
らより原画像に近い形で動きをとらえることができる。
さらに、この場合でも動かない部位の輪郭は忠実に再現
される。また、ノイズリダクションの効果を変化させる
パラメータにノイズ成分を選択するパラメータが加わる
ため、より細かなコントロールが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像処理装置の原理を示す図である。

【図２】本発明の画像処理装置の一実施例を示す図であ
る。

【図３】本発明の画像処理装置の他の一実施例を示す図
である。

【図４】本発明の画像処理装置の更に他の一実施例を示
す図である。

【図５】従来の画像処理装置を示す図である。

【図６】他の従来の画像処理装置を示す図である。

【図７】図６の画像処理装置の動作説明を行うための図
である。

【符号の説明】

１周波数成分分離回路２リカーシブフィルタ
回路３加算器４スムージング回路５減算器６乗算器７乗算器８フレームメモリ９加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０３Ｈ 17/02 Ｅ 8842−5ＪＨ０４Ｎ 5/21 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号が入力される周波数成分分離回
路と、この周波数成分分離回路からの高周波領域成分が
入力されるリカーシブフィルタ回路と、このリカーシブ
フィルタ回路の出力と上記周波数成分分離回路からの低
周波領域成分とが入力される加算回路と、を備えること
を特徴とする画像処理装置。