JPH0212472A

JPH0212472A - ２倍拡大機能を持った画像再構成方法及び装置

Info

Publication number: JPH0212472A
Application number: JP63163097A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Matsumura; 松村　滋
Original assignee: Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1990-01-17
Also published as: KR900702470A; KR930003411B1; EP0440794A1; US5148499A; EP0440794A4; WO1990000291A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、Ｘ線ＣＴ又はＭＨＩ（核磁気共鳴診断装置）
等において、表示分解能向上のため、周波数空間上のデ
ータを画像再構成した後、画像データ間のデータを補間
し、補間方向に２倍の画像データを得る方法及び装置に
関し、更に詳しくは、この２倍拡大処理された画像の画
質改善を計った２倍拡大機能を持った画像再構成方法及
び装置に関する。

（従来の技術）一般的に、Ｘ線ＣＴ又はＭＨＩ等の画像診断装置におい
て、画像を表示する表示装置の画素数が少ない場合、画
像に診断上好ましくないステアステップと呼ばれる階段
状のアーチファクツが生じる。このため、最近では画素
数の多い表示装置を用い、１画素の大きさをより小さく
することにより、画像品位を向上さぜ、ステアステップ
を防いでいる。しかし、このように表示装置の分解能を
向上し、それに比例して画像自体の分解能を向上させる
と、データのＳ／Ｎ比が低下し、画像ノイズが増加して
画質を劣化させる。このため、Ｘ線ＣＴでは、被曝線量
を増加し、Ｓ／Ｎ比の低下を補うことができるが、人体
に悪影響を及ぼすことになる。又、Ｒ４ＲＩではデータ
収集が長時間化し、撮影中の被検者の苦痛を大きくする
ことになる。更に、収集データを画像データに変換する
画像再構成時間及び、それに伴う装置コストの上昇を伴
うという問題もある。即ち、画像自体の分解能を増やす
ことなく表示分解能だけを向上させると、同じ情報量に
対して計算量が膨大になり非経済的になる。そこで、画
像再構成時のデータ数を増やさずに、比較的計算量の少
ない補間を用いて再構成後の画像を拡大し、高品位の表
示画像を得ることが望まれる。

第４図（ａ）、　（ｂ）は、従来例の補間方法を表す図
であり、各々補間前のデータマトリックスｆａ）と補間
後のデータマトリックス［ｂ）である、第４図において
、黒い点は再構成された画像データであり、白い点はこ
の画像データから作成された補間データである。例えば
、２５６　Ｘ２５６のデータマトリックスで再構成され
た画像を５１２　ｘ５１２の画素数を持つ表示装置で表
示する場合、第４図（ｂ）のように、第４図（ａ）の再
構成データの間に直線補間等による補間データを挿入す
る形で２倍拡大を行う。しかし、補間によって作られた
データは、一般に周波数特性が劣化しており、画像のボ
ケやテクスチャー（形状）の変化を起こすという問題が
ある。そこで、この劣化を小さくするため、より次数の
高い補間関数を用いることが考えられるが、補間に要す
る計算時間が増加してしまう０例えば、２に＋１点のデ
ータから２に次の１次元のラグランジェ補間によりｆ　
（Ｘｏ）　＝ｆｏ　トｆ　（Ｘｌ）　＝ｆ＋の間の点ｆ
　（Ｘ）　（ＸＯ＜Ｘ（Ｘｌ）を求める際は、（Ｌ、（
Ｘ）：　２に次の重み関数ｆ−３，・・・、ｆＫ：データ列）を計算する。従って、２次元画像の補間を行う際の計算
量は、補間式（１）の次数に比例して増大してしまうこ
とになる。

（発明が解決しようとする課題）上記のように、再構成時のデータ量を増やさずに、補間
を用いて再構成後の画像を拡大し、より画素数の多い表
示装置に用いる画像データを得る際に、従来の低次の補
間方法では、画質の劣化を生じてしまう、又、これを補
うため、高次の補間を用いると、計算量が増大すること
により処理時間が長くなると共に、回路構成の複雑化に
より装置コストが高価になるという問題がある。

本発明は、前記問題点を解消し、計算量をいたずらに増
加させることなく、高品位な２倍拡大像が得られる画像
再構成装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）周波数空間上の収集データに対し、補間による補間方向
の振幅伝達関数の逆関数の周波数特性を持つか、又はこ
の特性が含まれるフィルターによるフィルタリング処理
を行った後、画像再構成を行いｎ次元画像データに変換
し、前記補間により隣接画像データの１：３及び３：１
の内分点を求め、この補間されたデータのみを用いて２
倍の画像データを得ることを特徴とする。

（作用）予め周波数空間上のデータに対し、振幅伝達関数の逆関
数でフィルタリング処理を施すことにより、画像再構成
後の補間による周波数劣化が相殺され、画質劣化が除去
される。

（実施例）始めに、本願発明の理論的背景の説明を以下に行う。デ
ータ列ｆｏ　、ｆ、、−、ｆｎのｆ　（Ｘｏ）−ｆｏと
ｆ　（Ｘｌ）＝　ｆ、、　ノ間の点ｆ　（Ｘｏ＋δ）を
直線（リニア）補間する場合の補間式は、ｆ　（Ｘｏ＋δ）＝（１−δ）ｆＯ＋δｆ１　・・・（
２）（０≦δ＜１：Ｘｏからの「計重）で表される。（２）式は元のデータと重みとめコンボル
ージョン（重畳積分）の形であるから、補間方向の補間
による伝達関数Ｔ１−（δ）は、（Ｗｏ＝１−δ、Ｗ、
＝δ、Ｗ−ｔ＝　０ｉ−（−１）”’　　）ｌ／Ｎ　：離散系で表された周波数（ｌ＝Ｎ／２：ナイキスト）と表される。

Ｔｉｎ（δ）の実数部と虚数部は各々、Ｒ１１１ｊδ）
＝１−２δｓｉｎ　’　、Ｃｙｒ　ｍ／Ｎ）　　＋＋＋
　＜　４　）Ｉｌｌ（δ）＝−２δ５ｉｎ（πｌ／Ｎ）
ｃｏｓ（πｎ／Ｎ）となる、従って、振幅伝達関数Ａｍ
（δ）は、Ａｌ１１（δ　）　　　＝、［Ｒｎ　　’　
　＋　　Ｉｎ　　２　コ　ｌ／２　　　　　、、、（５
）＝（１−４δ（１−δ）　ｓｉｎ　”　　（ｚｌ／Ｎ
））　”’と表される。このように補間による振幅伝達
関数が明らかな場合、周波数空間上のデータに、振幅伝
達関数の逆関数によるフィルタリングを予め施しておけ
は、画像再構成後の補間による周波数劣化を復元するこ
とができる。

以下本願発明の一実施例の説明を行う、第１図はこの直
線補間による補間方向の振幅伝達関数を表すグラフであ
る。グラフにおいて、横軸は周波数ｎ／Ｎ、　ＭＷ軸は
振幅ＡＩ（δ）である、従来では、δ−０，５の点を補
間して求め、元のデータ、即ちδ＝０．０の点と、補間
点、即ち０．５の点を用いて２倍の拡大像としていた。

このようにすると、グラフから明らかなように、周波数
劣化の無い点（δ＝０．０）と最も大きい点（δ＝０．
５）とが交互に並び、なおかつ、劣化の大きい点はナイ
キスト周波数では伝達関数が０になる。本実施例では、
δ＝０．２５とδ＝０．７５の点を補間して求め、この
補間点のみを用いて２倍の拡大像とする。（５）式は、
ｌ（δ）−Ａａｎ（１−δ）を満たすため、第１図のグ
ラフのように、このδ＝０．２５とδ＝　０．７５の点
は、振幅伝達関数が同じになり、拡大後の周波数劣化が
均一になる。又、伝達関数は０になる点がないため、逆
関数を取ったときに、ｉ（発散点）ができないなめ劣化
の復元が可能になる。即ち、δ＝０．２５とδ−０，７
５の点を選ぶことにより、前記逆関数によるフィルタリ
ングを、周波数空間上のデータに予め施すことができ、
補間時の周波数劣化を相殺することができる。第２図（
ａ）、　（ｂ）は本願発明の一実施例の補間方法を表す
図であり、各々補間前のデータマトリックス（ａ）と補
間後のデータマトリックス（ｂ）である、第２図（ａ）
、　（ｂ）において、元のデータ（黒い点）と補間点（
白い点）は第４図と同様に用いている。第２図Ｔｂ）の
ように本実施例では、第２図（ａ）のデータから直線補
間により補間方向に隣接画像データの１：３　（δ＝０
．２５）及び３：１　（δ＝０．７５）の内分点を求め
、この補間された画像データのみを新たな画像データと
して２倍の画像データを得る。図から明らかなように、
この補間点間隔は元のデータ間隔の１７２になる。

第３図は本願発明の一実施例の２倍拡大機能を持った画
像再構成装置を表すブロック図である。

第３図の構成において、従来と異なる点は、フィルタリ
ング装置３のフィルタ特性が（５）式の逆関数の特性を
持つことと、線形（直線）補間によって、補間装置５が
δ＝０．２５及びδ＝　０．７５の点を補間して出力す
る点にある。以下、本実施例の動作についてに説明する
。始めに、ＭＲＩ　＋ＸｆｉＣＴ等のデータを採取する
データ収集装置１によりデータを収集し、処理装置２に
より２次元フーリエ面のデータに変換する。次に、この
２次元フーリエ面のデータに対して、フィルタリング装
置３によりフィルタリング処理を施す、フィルタリング
処理は、データが２次元フーリエ面で用意されているの
で、補間を行うＸ軸、Ｙ軸両方独立に行う０次に、画像
再構成装置４により２ＤＦＴ　（２次元フーリエ変換）
法による画像再構成演算を行い画像データに変換する。

この画像データは、通常の計算量と同じでありながら、
フィルタ特性が（５）式の逆関数を持つため高周波強調
のデータとなる。最後に、直線褪間装置５により隣接画
像データ間の１＝３及び３：１の内分点、即ち（２）式
のδ＝０．２５とδ＝０．７５の点を補間して求め、こ
の補間点のみを用いて２倍の拡大像とし、収集データに
対して２倍の分解能を持つ表示装置６に表示する。ここ
で得られる２倍拡大像は、補間による周波数寄化分と前
記高周波強調分が相殺されているため、周波数劣化が生
じない、このように本実施例の装置では、（５）式の逆
関数特性を持つフィルタリング処理を行うだけで、回路
構成が簡単な直線補間による補間手段を用いて、高品位
な２倍拡大１ｇＩが得られる。ここで、本実施例におい
ては、全点を補間により計算するため、各方向に画像デ
ータの半分のみを補間により計算する従来の方法より処
理に手間が掛かるように思われるが、従来の方法では補
間点と元のデータとの場合分けが必要となり、本実施例
ではこの処理が不要になるため、その分補間回路の構成
がより単純になる。

尚、本発明は上記実施例に限定するものではなく、特許
請求の範囲内で種々の変形が可能である。

フーリエ法により再構成を行う装置について説明したが
、例えばＸｆｆ１ＣＴのＦｉｌｔｅｒｅｄ　ｂａｃｋ　
ｐｒｏｊｅ−ｃｔｉｏｎ　　（フィルタ補正逆投影法）
法での再構成方法では、データが極座標の１次元フーリ
エデータであるため、補間方向とフィルターの方向が異
なり、正確には各ビュー角によって、Ｘ軸及びＹ軸の劣
化を合成した逆関数を含むフィルターを用意して、フィ
ルタリングに用いなければならない。

しかし、これは近似として回転対称の逆関数を含むもの
を用意すればフィルター数及びそれに伴う計算量が増え
ずに済む。この場合、フィルターは元来ある逆投影補正
用フィルタに、前記回転対称の逆関数を掛は合わせたフ
ィルタ特性となる。又、補間方法は直線補間ではなく、
振幅伝達関数がＡ１１（δ）＝Ａｎ（１−δ）を満たす
ものであり、その逆関数が求められるならば、他の高次
（２次以上）の補間手段を用いても良い、又、２次元画
像ばかりでなく、３次元画像等の高次元の画像に用いて
も良い。

（発明の効果）以上の説明の通り、本発明の２倍拡大機能を持った画像
再構成方法及び装置によれば、以下の効果が得られる。

即ち、周波数空間上のデータに対し、補間方向の振幅伝達関数
の逆関数の周波数特性を持つか、又は゛この特性か含ま
れるフィルターによるフィルタリング処理を行い、画像
再構成後の隣接側１象データのに３及び３：１の内分点
を求め、この補間された画像データのみを新たなデータ
として２＠の画像データを得ている。前記２つの補間点
における振幅伝達関数は同一となるため、補間後の周波
数劣化が均一になり、前記逆関数を周波数特性に持つか
、又はこの特性を含むフィルターによって劣化の復元か
可能になる。即ち、データが周波数空間上の段階で、前
記フィルタリング処理を施すことにより、補間時の周波
数劣化が相殺され、画質劣化を防ぐことができる。従っ
て、収集データ量を増やさずに、計算量の少ない低次の
補間を用いて、短時間でより画素数の多い表示装置によ
る高品位な２倍拡大像を得ることができる。又、直線補
間などの低次の補間を用いることができるため、従来の
装置を複雑化させることなく、安価に構成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の一実施例の直線補間による補間方向
の振幅伝達関数を表すグラフ、第２図（ａ）（ｂ）は本
願発明の一実施例の補間方法を表す図、第３図は本願発
明の一実施例の２倍拡大機能を持った画１象再構成装置
を表すブロック図、第４図（ａ）（ｂ）は従来例の補間
方法を表す図である。１・・・データ収集装置、２・・・処理装置、３・・・
フィルタリング装置、４・・・画像再構成装置、５６・・・表示装置、・・直線補間装置、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）周波数空間上のｎ次元（ｎは自然数）データを画
像再構成してｎ次元画像データに変換し、前記変換後の
画像データ間のデータを補間し、補間方向に２倍の画像
データを得る２倍拡大機能を持った画像再構成方法にお
いて、前記周波数空間上のデータに対し、前記補間によ
る補間方向の振幅伝達関数の逆関数の周波数特性を持つ
か、又はこの特性が含まれるフィルターによるフィルタ
リング処理を行い、前記補間により隣接画像データの１
：３及び３：１の内分点を求め、この補間された画像デ
ータのみを新たなデータとして補間方向に２倍の画像デ
ータを得ることを特徴とする２倍拡大機能を持った画像
再構成方法。
（２）前記補間は直線補間であることを特徴とする請求
項（１）記載の２倍拡大機能を持った画像再構成方法。
（３）前記補間は多次元補間であることを特徴とする請
求項（１）記載の２倍拡大機能を持った画像再構成方法
。
（４）周波数空間上のｎ次元（ｎは自然数）データをｎ
次元画像データに変換する画像再構成手段と、前記変換
後の画像データ間のデータを補間し、補間方向に２倍の
画像データを得る補間手段とを備えた２倍拡大機能を持
った画像再構成装置において、前記補間による補間方向
の振幅伝達関数の逆関数の周波数特性を持つか、又はこ
の特性が含まれるフィルタリング手段を備え、前記周波
数空間上のデータに前記フィルタリング手段による処理
を行い、前記補間手段により隣接画像データの１：３及
び３：１の内分点を求め、この補間された画像データの
みを新たなデータとして補間方向に２倍の画像データを
得ることを特徴とする２倍拡大機能を持った画像再構成
装置。
（５）前記補間手段による補間は直線補間であることを
特徴とする請求項（４）記載の２倍拡大機能を持った画
像再構成装置。
（６）前記補間手段による補間は多次元補間であること
を特徴とする請求項（４）記載の２倍拡大機能を持った
画像再構成装置。