JPH0650523B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JPH0650523B2
JPH0650523B2 JP61014395A JP1439586A JPH0650523B2 JP H0650523 B2 JPH0650523 B2 JP H0650523B2 JP 61014395 A JP61014395 A JP 61014395A JP 1439586 A JP1439586 A JP 1439586A JP H0650523 B2 JPH0650523 B2 JP H0650523B2
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/14Picture signal circuitry for video frequency region
    • H04N5/21Circuitry for suppressing or minimising disturbance, e.g. moiré or halo
    • H04N5/213Circuitry for suppressing or minimising impulsive noise

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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に工業用,医用X線テレビに使用され、
ディジタル化された画像信号を処理し、画像の改善を行
なう画像処理装置に関するものである。
〔従来の技術〕
工業用,医用X線テレビにおいて、放射線画像の統計雑
音を低減させるための従来の画像処理装置として第6図
に示すものであった。図において、10はM×N個の要
素からなる画像メモリ、30は加算器である。
このような構成になる画像処理装置において、時刻ti
におけるディジタル化された入力画像信号Ii(Xm,
Yn)と時刻ti-1における画像メモリ(2次元メモ
リ)10の値Ci-1(Xm,Yn)が加算器30で加算
された後、画像メモリ10に送られ、時刻tiにおける
画像メモリの値Ci(Xm,Yn)となる。(Xm,Y
n)は画素の位置であり、上記演算は各画素毎に順次行
なわれ、Δt=ti−ti-1の時間の間にM×N個の全
画素の画素毎の加算と画像メモリ10の更新が行なわれ
る。Δtは通常テレビレートの30msであることが多
い。そして画像メモリ10の内容は処理後の画像信号と
して出力される。
次に動作についてより詳細に説明する。画像信号は、本
来その画像化処理の過程において統計的性質に基く量子
雑音を含むため、信号強度が弱いときには量子雑音の影
響が大きくなり、コントラスト,分解能等を劣化させ
る。そこで静止画像の場合、画像信号をディジタル化
し、各画素毎に積算して量子雑音の影響を低減するよう
な処理がなされる。第6図において、時刻tiにおける
画像メモリ10の値Ci(Xm,Yn)は、明らかにそ
れまでの画像信号Ij(Xm,Yn)の積算 となっている。従ってこの画像メモリ10の内容を読み
出し、作成した処理後の画像においては、上記加算回数
をNとすると、量子雑音による相対統計誤差(以下、統
計誤差と称する)は 倍改善されることになる。
この画像処理装置の1ライン分の入出力信号を第7図
(a),(b)に示す。出力信号は各画素毎に入力信号のN倍
となっており、統計誤差は 倍改善されている。ところが、この図では一般的なシェ
ーディング特性の場合を示しているが、画像上の信号強
度は場所により異なるので、処理後においても統計誤差
の大きさは画素により異なり、画面全体で一様でない。
このため、図の場合には周辺部の統計誤差は中央部の統
計誤差より大きく、図の凸状信号の上に重畳された信号
S1及びS2は、凸状信号に対する相対強度(コントラ
スト)が同じであっても、中央にあるS1信号は判別さ
れ、周辺にあるS2信号は判別されないことがある。ま
た十分積算され、周囲の統計的量子雑音が小さくなりS
2信号も判別可能な場合にも、この積算画像をモニター
画面上に表示した場合、人は肉眼でS1信号とS2信号
を同時には視認できないことがある。これは人の視覚系
のダイナミックレンジが狭いためであり、積算された画
像の明るい部分と暗い部分で明度差が大きくなりすぎて
いることによる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の画像処理装置は以上のように構成されているの
で、積算された画像の量子雑音の低減効果は画素毎に異
なり、同じコントラストを持つ信号であっても、周辺信
号の強度によって判別できたりできなかったりすること
がある。また積算された画像をモニター画面上に表示し
た場合、画像の明部と暗部の明度差が大きくなっている
ので、ダイナミックレンジが限られている人の視覚にと
っては、量子雑音から判別されている信号も視認されな
いなどの欠点があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、積算処理された画像は全画素にわ
たり同じ相対的大きさの量子雑音を持ち、またこの画像
をモニター画面上に表示した場合、入力画像における明
部の範囲を広くすることができ、小さな信号を肉眼で視
認できる画像処理装置を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本願の第1の発明に係る画像処理装置は、画像信号を画
素毎に逐次積算する2次元積算器と、この2次元積算器
の出力を指数変換する指数関数器と、この指数関数器の
出力と入力画像信号との差を対応する画素毎にとる減算
器とを設け、上記減算器の出力を上記2次元積算器の対
応する要素に入力するようにしたものである。
また本願の第2の発明に係る画像処理装置は、ディジタ
ル画像信号を逐次記憶する2次元記憶器と、この2次元
記憶器の出力からその指数変換値を減算する関数変換器
と、この関数変換器の出力と入力画像信号との和を対応
する画素毎にとる加算器とを設け、上記加算器の出力を
上記2次元記憶器の対応する要素に入力するようにした
ものである。
〔作用〕
第1の発明においては、画像信号の画素毎に2次元積算
器の出力を指数関数器を通してフィードバックし、これ
と対応する次フレーム画素の入力画像信号との差をと
り、これを上記2次元積算器の対応する要素に入力する
ループを作成し、画面のどの位置についても出力画像の
量子雑音の相対的標準偏差を一定にする。
また第2の発明においては、画像信号の画素毎に2次元
記憶器の出力を関数変換器を通してフィードバックし、
これと対応する次フレーム画素の入力画像信号との和を
とり、これを上記2次元記憶器の対応する要素に入力す
るループを作成し、画面のどの位置についても出力画像
の量子雑音の相対的標準偏差を一定にする。
〔実施例〕
以下、本願の第1の発明の一実施例を図について説明す
る。第1図において、1は(M×N)個の要素を持つ2
次元積算器、2は2次元積算器1の出力Ci(Xm,Y
n)を入力とする指数関数器、3はディジタル化され時
系列的に送り込まれる入力画像信号Ii(Xm,Yn)
を正入力とし、入力画像信号の画素(Xm,Yn)に対
応する2次元積算器出力Ci(Xm,Yn)の指数関数
器出力であるb・exp{a・Ci(Xm,Yn)}を
負入力とし、両者の減算を行なう減算器であり、この減
算器出力が2次元積算器1に入力されその対応する要素
に加えられてループを形成している。一画面の要素は
(M×N)個でできており、これら全画素の1サイクル
分の処理がテレビレートの30msで実行されるように
なっている。M=N=512の場合を考えると、一画素
につき30ms/(512×512)≒115ns以下
で1サイクル処理を行なう必要があるが、指数関数器2
として予め指数関数のテーブルをメモリに書込んでお
き、入力に応じてテーブルを参照して出力するようにし
ておけば、スタティックRAMのアクセスタイム40n
s以内であり、十分可能である。
次に動作について説明する。
入力画像として量子雑音の大きい同じ画面の像(例えば
放射線画像)が順次送り込まれているとする。ある数の
画面が入力され平衡に達した時、 Ii(Xm,Yn) ≒b・exp{a・Ci(Xm,Yn)}…(1) となり、Ci(Xm,Yn)がほぼ一定値C(Xm,Y
n)となるので、この系の入出力特性は式(1)より、 となり、対数特性を持つ。
また、この系の積算に関する等価時定数を求めるため、
第2図の積分器を考える。第2図では積算器出力CのK
倍がフィードバックされており、入力IからK・Cを減
じたものが積算器入力となり、ループを形成している。
この系はよく知られた一次遅れの特性を持ち、その時定
数γは1/Kで与えられる。入力Iiとして、ある平均
値Iのまわりに正規分布をしたものを考えると、出力C
の相対的標準偏差σは、 で与えられるので、 となる。第1図に示した実施例による系では、上記Kに
相当する値が2次元積算器出力の値に依存し一定ではな
いが、上記のような同じ画面像が順次入力されている場
合、平衡時には等価的な一次遅れの積算時定数を考える
ことができる。この場合、第2図のKに相当する値とし
を与えればよい。
従って、この場合 となり、積分時定数は となる。第2図の場合と同様に、入力画像信号は平均値
I(Xm,Yn)まわりに正規分布をしていると考えて
よいので、積算器1の相対的標準偏差σは となり、入力の信号レベルによらず一定の値となる。つ
まり、画面のどの位置についても出力画像の量子雑音の
相対的標準偏差は一定となる。
なお、入力画像信号が8ビットでディジタル化されてい
る場合、画像メモリの深さを16ビットにしておくと、
b=1とし、a=ln256/65536=8.5×10-5とできる
ので、 つまり、出力画像の標準偏差を0.65%にすることができ
る。このときの入出力特性を第3図に示した。このとき
の指数関数器2の入出力特性は第3図の入出力を入れ替
えたものにしておけばよい。
また第7図(c)に、本実施例による出力画像の1ライン
分を従来例と対比して示している。
このように本実施例装置では、重量フレームの画像レベ
ル変化率が一定となるよう、2次元積算器1の出力を指
数変換し、これと次フレームとの減算を行なって上記2
次元積算器1に入力するようにしたので、画像の明部加
算ではその加算量が一定時刻以降増加せず平衡し、他方
暗部はさらに加算し続け明部と同じ統計精度が得られた
時点で平衡する。従って全画面にわたりノイズコントラ
ストの一定な画像が得られ、また入力画像の濃淡差はレ
ンジ圧縮されてモニター画面上に抽出できる。
次に本願の第2の発明の一実施例を図について説明す
る。第4図において、10は(M×N)個の要素を持つ
2次元記憶器、20はこの2次元記憶器10の出力Ci
(Xm,Yn)を入力とし、これを指数変換[b・ex
p{a・Ci(Xm,Yn)}するとともに、上記入力
値Ci(Xm,Yn)からこの指数変換値を減算して出
力する関数変換器、30はディジタル化された時系列的
に送り込まれる入力画像信号Ii(Xm,Yn)を正入
力とし、入力画像信号の画素(Xm,Yn)に対応する
2次元記憶器Ci(Xm,Yn)の関数変換器出力であ
るCi(Xm,Yn)−b・exp{a・Ci(Xm,
Yn)}を正入力とし、両者の加算を行なう加算器であ
り、この加算器出力が2次元記憶器10に入力され、そ
の対応する要素に加えられてループを形成している。
即ち本実施例の構成は、第5図に示すように、上記第1
図に示した実施例の構成と、第6図に示した従来の2次
元積算器の構成とからなるものであり、これが簡略化さ
れて第4図の構成が得られる。従って、関数変換器20
の変換式fは、 f=Ci(Xm,Yn) −b・exp{a・Ci(Xm,Yn)} となり、本実施例全体の作用,効果は上記第1図の実施
例で示したものと全く同様である。
また、一画面の画素は(M×N)個となっており、これ
ら全画素の一サイクル分の処理がテレビレートの30m
sで実行されるようになっている。M=N=512の場
合を考えると、一画素につき30ms/(512×51
2)≒115ns以下で1サイクル処理を行なう必要が
あるが、関数変換器20として予め所定の関数のテーブ
ルをメモリに書込んでおき、入力に応じてテーブルを参
照し出力するようにしておけばスタティックRAMのア
クセス40ns以内で十分可能である。
なお、上記各実施例ではディジタル化された入力画像信
号が時系列的にテレビレートで入力されている場合につ
いて説明したが、画像の入力レートはどのような値であ
ってもよい。また、1画面の画素数を512×512と
したが、この数もどのような値であってもよい。さら
に、上記実施例では(2)式のb=1とした例を示した
が、入力信号レベルがある値以上である場合にはbとし
てそのレベルに対応する値を選ぶこともできる。
〔発明の効果〕
以上のように、本願の第1の発明によれば、2次元積算
器の出力を指数関数器を通してフィードバックし、入力
画像信号とこの指数関数器出力を入力とする減算器の出
力を上記2次元積算器の入力とするようループを構成
し、対応する画素毎に演算処理できるようにしたので、
また第2の発明では、2次元記憶器の出力を関数変換器
を通してフィードバックし、入力画像信号とこの関数変
換器出力を入力とする加算器の出力を上記2次元記憶器
の入力とするようループを構成し、対応する画素毎に演
算処理できるようにしたので、出力画像における雑音の
標準偏差が信号レベルによらず画面全体にわたり一定と
なり、また出力は入力の対数となるので、モニター画面
に表示される出力画像をダイナミックレンジの狭い人の
肉眼で見たときにも、入力画像の信号レベルによらず広
範囲において小さな信号が視認できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願の第1の発明の一実施例による画像処理装
置を示すブロック図、第2図は一次遅れ積分器を説明す
るためのブロック図、第3図は上記画像処理装置の入出
力特性を示す図、第4図は本願の第2の発明の一実施例
による画像処理装置を示すブロック図、第5図は該装置
を等価回路的に示すブロック図、第6図は従来の画像処
理装置を示すブロック図、第7図(a),(b),(c)は入力
画像,従来の画像処理装置による出力画像,本発明の一
実施例による画像処理装置による出力画像のそれぞれ1
ライン分を示す図である。 1…2次元積算器、2…指数変換器、3…減算器、10
…2次元記憶器、20…関数変換器、30…加算器。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディジタル化された画像信号を逐次積算す
    る2次元積算器と、 該2次元積算器の積算出力の時系列信号を指数変換する
    指数関数器と、 該指数関数器からの出力信号を負入力,入力画像信号を
    正入力として対応する画素毎に演算を行なう減算器とを
    備え、 該減算器の差出力を上記2次元積算器の対応する要素に
    入力するようにしたことを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項2】上記指数関数器は、指数変換テーブルを蓄
    えたメモリを有し、入力値に応じ該テーブルを参照して
    指数変換するものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の画像処理装置。
  3. 【請求項3】ディジタル化された画像信号を逐次記憶す
    る2次元記憶器と、 該2次元記憶器の出力の時系列信号を指数変換するとと
    もに該指数変換値を該時系列信号から減算する関数変換
    器と、 該関数変換器からの出力信号を正入力,入力画像信号を
    正入力として対応する画素毎に演算を行なう加算器とを
    備え、 該加算器の和出力を上記2次元記憶器の対応する要素に
    入力するようにしたことを特徴とする画像処理装置。
  4. 【請求項4】上記関数変換器は、該変換器への入力値か
    ら該入力値の指数値を減じた値である、各入力値に対応
    した変換値を変換テーブル上に蓄えたメモリを有し、入
    力値に応じ該テーブルを参照して数値変換するものであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の画像処
    理装置。
JP61014395A 1985-01-29 1986-01-24 画像処理装置 Expired - Fee Related JPH0650523B2 (ja)

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