JPH08329242A

JPH08329242A - 画像コントラスト向上方法

Info

Publication number: JPH08329242A
Application number: JP7311651A
Authority: JP
Inventors: Francis Labaere; フランシス・ラバエレ; Pieter Vuylsteke; ピーター・ブイルステケ
Original assignee: Agfa Gevaert NV
Current assignee: Agfa Gevaert NV
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1995-11-07
Publication date: 1996-12-13
Also published as: EP0712092A1; US5717791A

Abstract

(57)【要約】【課題】デジタル画像のコントラストを改良する。【解決手段】小波最大量曲線の小波最大量の値の平均
値に依存する因子’ａｆ’と小波最大量を掛算すること
により、各小波最大量曲線の小波最大量を修正する。依
存性は、より大きな平均小波最大量を有する小波最大量
曲線が因子ａｆ₁をもたらし、そしてより小さな平均小
波最大量を有する小波最大量曲線が、因子ａｆ₂をもた
らすならば、ａｆ₁≦ａｆ₂である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル画像のコント
ラストを向上させるための方法に関する。さらに詳細に
は、発明は、計算Ｘ線撮影システム又は計算Ｘ線断層撮
影システムの如く、医療Ｘ線撮影結像システムにおける
使用方法に関する。

【０００２】

【従来技術及びその課題】最終出力画像が観察者によっ
て評価されなければならない結像システムにおいて、画
像検知装置から獲得された原像が、広振幅範囲内の多様
な粗野度における詳細情報を含む時、問題が生ずる。こ
の状況は、センサーが、計算Ｘ線撮影又は計算Ｘ線断層
撮影の場合である大動的範囲で良い信号対雑音比を有す
る時、生ずる。そのような装置によって撮影された典型
画像、例えば、ひざの計算Ｘ線撮影画像が、（光箱にお
いて検分される）フィルムハードコピー、又はずっと低
級では、表示スクリーンにおいて表現される時、解剖詳
細のコントラストは、常に、動的範囲に対してトレード
オフされなければならない。画像出力媒体の有限動的範
囲（透明フィルムの場合に５００：１よりも小さく、そ
して正常検分条件の下でのＣＲＴスクリーンの場合に１
００：１よりも小さい）を与えられると、トレードオフ
は、次の如く極限的に提示される。

【０００３】１．診断的に有意な信号レベルの全動的範
囲が、利用可能な出力媒体動的範囲に写像されるなら
ば、全コントラストは、非常に低く、そして多くの微妙
な詳細に対して、コントラストは、知覚しきいレベルよ
りも低く、このため、これらは観察者によって見落とさ
れる。

【０００４】２．一方、原動的範囲の一部のみが出力媒
体動的範囲に写像されるならば、この範囲よりも低いす
べての信号レベルは、同一（低）出力レベルに写像さ
れ、そしてこの範囲を超えるすべての原レベルは、同一
（高）出力レベルに写像される。その場合に、選択動的
範囲内にレベルを有する画像ピクセルのみが、許容コン
トラストで提示されるが、他のピクセルは、一様な輝度
を有し、全く無コントラストで出現する。

【０００５】計算Ｘ線撮影又は計算Ｘ線断層撮影システ
ムに連結された画像ワークステーションにおいて、両極
値写像の間の所望の妥協が、対話式に選択可能であり、
ウインドウ／レベル設定と一般に呼ばれる機能である。

【０００６】しかし、病院の如く一般作業環境におい
て、最適ウインドウ／レベル妥協を選択するための時間
はなく、そのため、全動的範囲で許容コントラストを有
するすべての関連診断詳細を顕示する、フィルム又はモ
ニタースクリーン上に単一画像を表示する課題が非常に
切迫している。

【０００７】この問題は、デジタルＸ線撮影法の分野に
おいて大まかに認識される。ＭａａｃｋＩ．，Ｎｅｉ
ｔｚｅｌＵ．，”ＯｐｔｉｍｉｚｅｄＩｍａｇｅ
ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｏｒＲｏｕｔｉｎｅＤｉ
ｇｉｔａｌＲａｄｉｏｇｒａｐｈｙ”，Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏ
ｓｉｕｍＣＡＲ’９１，ｐ．１０９，Ｓｐｒｉｎｇｅ
ｒＶｅｒｌａｇ、を参照せよ。

【０００８】非鮮明マスキングの一般に公知な技術、適
応性ヒストグラム等化、及びこれらの包括的方法におけ
る多数の変形の如く、この問題を解決するために多数の
試行が行われたが、これらはすべて、人為物と呼ばれる
幻影詳細が、例えば、画像内の骨／軟組織境界において
生ずる、大きな信号レベル遷移の近傍において生成され
る欠点をある程度被る。これらの人為物は、通常Ｘ線撮
影法において病理学的証拠を示唆するか、又は他の場合
に、そのような人為物は微妙な病変を隠すために、重大
な問題を生じさせる。診断におけるこれらの人為物の悪
影響は、文献、ＲｅｈｍＫ．，ＤａｌｌａｓＷ．
Ｊ．，”ＡｒｔｉｆａｃｔＳｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ
ｉｎＤｉｇｉｔａｌＣｈｅｓｔＲａｄｉｏｇｒａ
ｐｈｓＥｎｈａｎｃｅｄＷｉｔｈＡｄａｐｔｉｖ
ｅＨｉｓｔｏｇｒａｍＥｑｕａｌｉｚａｔｉｏ
ｎ”，ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥ，ｖｏ
ｌ．１０９２，ＭｅｄｉｃａｌＩｍａｇｉｎｇ II
I，ｐｐ．２９４−２９６，１９８９，Ｉｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＯｐｔｉｃａ
ｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｌｌｉｎｇｈａｍにお
いて十分に記載される。

【０００９】これらのコントラスト向上方法の別の問題
は、オペレータサイズの選択に関する。特定放射線学検
査症例へのオペレータサイズの適合は、時々、実現可能
であるが、多くの症例において、診断詳細は、同一画像
内（その近傍内も）の種々のスケールレベルにおいて発
生し、この場合、結果は、微同調の試行に拘わらず、不
満足のままである。

【００１０】非鮮明マスキングのための最適パラメータ
同調における多数の実験的研究は、これが非自明な問題
であることを確認する。ＰｒｏｋｏｐＭ．，Ｓｃｈａ
ｅｆｅｒＣ．，ＯｅｓｔｍａｎｎＪ．Ｗ．，Ｍｅｓ
ｃｈｅｄｅＡ．，ＲｅｉｃｈｅｌｔＳ．，Ｇａｌａ
ｎｓｋｙＭ．，”ＯｐｔｉｍａｌＰａｒａｍｅｔｅ
ｒｓｆｏｒＵｎｓｈａｒｐＭａｓｋＦｉｌｔｅ
ｒｉｎｇｉｎＤｉｇｉｔａｌＣｈｅｓｔＲａｄ
ｉｏｇｒａｐｈｓ”，ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｓＩｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍＣＡＲ’９
１，ｐｐ．１４９−１５４，ＳｐｒｉｎｇｅｒＶｅｒ
ｌａｇ。

【００１１】画像のピラミッド多重解像度表現において
埋め込まれたコントラスト増幅方法は、オペレータ選択
問題への解法である。この概念により、原像は、所定基
本画像の重み付きピクセル毎合計に分解され、各々は、
原像内の特定位置及び特定スケールにおいて画像詳細を
表現する。分解された画像は、上記の合計における重み
である変換係数によって完全に表現される。各重みは、
原像における対応する基本画像の寄与を指定する。コン
トラスト向上は、変換係数の非線形増幅と後続の再構成
によって達成される。再構成は、分解の逆プロセスであ
る。それが、修正なしに変換係数に適用されるならば、
原像（又は変換の種類によりその密接な近似）が生ず
る。そのような方法は、ヨーロッパ特許出願ＥＰ５２
７，５２５において記載された。

【００１２】これらの基本関数は、エッジ、小塊、テク
スチャーとより複雑な構造の如く、個々の画像プリミテ
ィブとして観察者が知覚するものに多かれ少なかれ一致
されることが、暗黙的に仮定される。画像プリミティブ
の任意の形状及び位置により、基本関数と画像詳細の間
の一致は、劣化する。基本画像と知覚画像プリミティブ
の間の正確な一致の欠如は、非線形増幅量が適度に適用
される限り決定的ではないが、可視ひずみを導入する恐
れは、向上技術が誇張した程度に適用される時、成長す
る。

【００１３】デジタル画像処理の分野において、幾つか
のスケールにおける局所勾配情報に基づいた変換不変量
表現が、展開した。局所勾配の最大量は、画像における
鮮明な変動点に対応し、重要な画像構造の境界に一般に
位置する。この表現の重要な利点は、有意な画像特徴へ
の直接の接近である。多重スケールエッジの基本概念と
特性は、ＭａｌｌａｔＳ．，ＺｈｏｎｇＳ．，”Ｃ
ｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＳｉｇｎａｌ
ｓｆｒｏｍＭｕｌｔｉｓｃａｌｅＥｄｇｅｓ”，
ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＰａｔｔｅｒｎＡｎ
ａｌｙｓｉｓａｎｄＭａｃｈｉｎｅＩｎｔｅｌｌｉ
ｇｅｎｃｅ，ｖｏｌ．１４，ｎｏ．７，１９９２年７月
において提示される。これらの表現は、広範囲の応用、
例えば、テクスチャー識別、エッジ検出、及び画像圧
縮、に対して有益である。画像品質向上は記載されてい
ない。

【００１４】本発明の主な目的は、デジタル画像のコン
トラストを改良するための方法を設けることである。

【００１５】本発明の一層の目的は、例えば、計算Ｘ線
撮影システム又は計算Ｘ線断層撮影システムの如く医療
Ｘ線撮影結像システムにおいて、医療結像における応用
のための方法を設けることである。

【００１６】さらに一層の目的は、先行技術の方法の欠
点を克服することである。

【００１７】一層の目的は、以後の説明から明らかにな
るであろう。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、原像の
コントラストを、該像を処理することにより、向上させ
る方法において、１）原像を、多重解像度レベルにおける小波最大量を具
備する多重解像度エッジ表現と残像に変換する段階であ
り、各小波最大量は、原像におけるエッジに関連され、
特定解像度レベルにおける最大エッジ傾斜に比例する値
を有し、そして残像は、低解像度レベルにおける原像の
近似である段階と、２）該解像度レベルの最高における各小波最大量に対し
て、原像における同一エッジに対応する続く低位解像度
レベルにおいて小波最大量を具備する小波最大量曲線を
決定する段階と、３）該最大量曲線の小波最大量の値の平均値に依存する
因子’ａｆ’と該小波最大量を掛算することにより、各
小波最大量曲線の小波最大量を修正する段階であり、該
依存性は、より大きな平均小波最大量を有する小波最大
量曲線が因子ａｆ₁をもたらし、そしてより小さな平均
小波最大量を有する小波最大量曲線が、因子ａｆ₂をも
たらすならば、ａｆ₁≦ａｆ₂である段階と、４）逆手順を残像と修正小波最大量に適用することによ
り処理像を計算する段階であり、逆手順は、それが残像
と非修正小波最大量に適用されるならば、原像又はその
密接な近似が生ずる如くである段階とを具備する方法に
よって達成される。

【００１９】第１実施態様において、多重解像度エッジ
表現は、好ましくは、１）小波係数と残像を生ずるように、多重解像度レベル
及び多方向における小波基本関数の重み付き合計と残像
とに原像を分解し、各小波係数は、特定解像度レベルに
おいて決定された特定方向におけるエッジ傾斜に比例
し、そして残像は、低解像度レベルにおける原像の近似
である段階と、２）各解像度レベルに対して、対応する小波係数の絶対
値が局所的に最大である多重解像度エッジ表現における
位置として小波最大量を決定し、かつ、これらの位置に
おける絶対値として小波最大量を決定することとにより
獲得される。

【００２０】代替態様において、この発明の目的はま
た、原像のコントラストを、該像を処理することによ
り、向上させる方法において、１）原像を、多重解像度レベル及び多方向における小波
係数を具備する多重解像度エッジ表現と残像に変換する
段階であり、各小波係数は、原像におけるエッジピクセ
ルに関連され、特定解像度レベルにおいて決定された特
定方向におけるエッジ傾斜に比例する値を有し、そして
残像は、低解像度レベルにおける原像の近似である段階
と、２）各解像度レベルに対して、対応する小波係数の絶対
値が局所的に最大である、多重解像度エッジにおける位
置として小波最大量を決定する段階と、３）該解像度レベルの最高における各小波最大量に対し
て、初期小波最大量クラスターを決定する段階であり、
該初期小波最大量クラスターは、原像における同一エッ
ジに対応する続く低位解像度レベルにおいて小波最大量
を具備する段階と、４）該多重解像度エッジ表現の各位
置を初期小波最大量クラスターに割り当てることによ
り、各解像度レベルにおいて該初期小波最大量クラスタ
ーを拡張する段階と、５）対応する小波最大量クラスターの小波最大量の平均
値に依存する因子'ａｆ'との掛算により、該多重解像度
エッジ表現の小波係数を修正する段階であり、この場
合、依存性は、より大きな平均小波最大量を有する小波
最大量クラスターが因子ａｆ₁をもたらし、かつ、より
小さな平均小波最大量を有する小波最大量クラスター
が、因子ａｆ₂をもたらすならば、ａｆ₁≦ａｆ₂である
段階と、６）逆変換を残像と修正小波係数に適用することにより
処理像を計算する段階であり、逆変換は、それが残像と
非修正小波係数に適用されるならば、原像又はその密接
な近似が生ずる如くである段階とを具備する方法によっ
て達成される。

【００２１】第２実施態様において、変換は、好ましく
は、１）一次元高域フィルターを独立に原像の行と列に適用
し、２次元低域フィルターを原像に適用し、前者のフィ
ルターは、最高解像度レベルにおいてそれぞれ水平及び
垂直小波係数をもたらし、そして後者のフィルターは、
最高解像度レベルにおいて原像の近似をもたらすこと
と、２）反復ループの第１段階として上記の動作を識別し、
かつ、原像の代わりに、前反復から生ずる近似像を使用
して、付加的な反復を行うことであり、この場合、高域
フィルターの帯域通過周波数と、低域フィルターのカッ
トオフ周波数が、各反復において低減され、続く低位解
像度レベルにおける小波係数と原像の近似をもたらし、
そしてこの場合、該残像は、最後の反復の後の低域フィ
ルターの結果であることとによって行われる。

【００２２】この出願の文脈において、表現「平均」
は、多数の値の合計をその数で割算した値としての「平
均値」の数学的定義に限定されることを意図されない。
それは、中央値等の平均値を指示する他の値を包含する
ことを意図される。

【００２３】一つの見地において、本発明は、特定解像
度レベルにおける小波絶対値最大量が、その特定解像度
レベルにおける近似像におけるエッジの最大傾斜に比例
するという知識に基づく。画像における特定解像度レベ
ルにおける近似像は、その解像度レベルまでの逆再構成
手順を適用することにより獲得される。

【００２４】この知識に関する一層の詳細は、前記のＭ
ａｌｌａｔの論文において見いだされる。

【００２５】本発明の方法は、広範囲の画像のコントラ
ストを向上させるために適用可能である。しかし、それ
らは、計算Ｘ線撮影システム又は計算Ｘ線断層撮影シス
テムにおいて獲得された画像の如く、医療用画像への応
用のために特別に設計された。

【００２６】特別の実施態様において、Ｘ線画像は、光
刺激性蛍光面において記憶された。その時、画像は、刺
激放射線で該画面を走査し、刺激により発せられた光を
検出し、検出光を電子（デジタル）表現に変換すること
により読み出された。

【００２７】次に、画像のデジタル表現は、向上コント
ラストを有する画像のデジタル表現を獲得するために、
上記の本発明の処理方法の一つで処理された。

【００２８】向上画像のデジタル表現は、それから、Ｘ
線画像のハードコピー又はソフトコピー可視表現におい
て濃度値の発生を制御するために使用された。

【００２９】コントラスト向上方法の種々の実施態様に
関する一層の詳細が、図面を参照して以下に記載され
る。

【００３０】

【実施例】本発明の方法が適用されるシステムの簡略ブ
ロック図が、図１に示される。画像取得ユニット１は、
ＣＣＤセンサー、ビデオカメラ、又はイメージスキャナ
ーの如くイメージセンサー、Ｘ線蛍光増倍管の出力信号
を標本することによりデジタル画像を取得し、Ａ／Ｄコ
ンバーターを使用して、生又は原像２と呼ばれるピクセ
ル値のアレイに量子化し、ピクセル値は、一般に、８〜
１２ビット長である。次に、それは、所望ならばメモリ
にピクセル値を一時的に記憶し、次に画像向上ユニット
３と呼ばれるデジタルコンピュータへデジタル画像２を
伝送し、この場合、画像コントラストは、本発明により
適応的に向上される。その後、向上画像４は、コントラ
スト曲線によりピクセル値を修正する表示写像部５に伝
送され、透明フィルム又は用紙においてハードコピー
か、又は表示画面（ＣＲＴ）において可視画像を生成す
る画像出力装置７において処理画像６が視覚化される
時、関連画像情報が最適な方法で提示される。

【００３１】写像曲線によるピクセル値の修正は、技術
において公知であり、例えば、とりわけ、次のヨーロッ
パ出願ＥＰ５４６６００とＥＰ５４９００９に
おいて記載される。

【００３２】画像取得ユニット１の好ましい実施態様
が、図２に示される。対象１１又はその一部、例えば患
者の放射線像が、対象を透過されたＸ線源１０から発す
るＸ線に該画面を露出することにより、光刺激性蛍光面
に記録される。適切な光刺激性蛍光体は、１９９２年９
月１６日に公告されたヨーロッパ特許出願５０３．７０
２において記載される。

【００３３】光刺激性蛍光面１３は、カセット１２にお
いて搬送される。放射線像読出装置において、光刺激性
蛍光面に記憶された潜像は、レーザー１４によって発せ
られた適切な波長（即ち、蛍光体の刺激波長範囲に適合
された波長）の刺激性光線で蛍光面を走査することによ
り読み出される。刺激性光線は、電流測定偏向装置１５
を用いて主走査方向により偏向される。二次走査動作
は、走査方向に垂直な方向において蛍光面を輸送するこ
とにより行われる。光収集器１６は、刺激発光によって
獲得された光を光電子増倍管１７に指向させ、ここで、
光は、電気信号に変換され、次に、サンプル及びホール
ド回路１８によって標本され、アナログ対デジタル変換
器１９を用いて１２ビットデジタル信号に変換される。
そこから、生又は原像と呼ばれるデジタル画像２は、エ
ンハンスメント部３に送信される。画像エンハンスメン
ト部は、図３において概略的に描かれた３つの主要部か
ら成る。分解部３０において、原像２は、画像プリミテ
ィブ成分に分解される。残像３１’が残される。修正部
３２において、画像プリミティブは、データ従属増幅因
子による修正によって修正される。画像再構成部３４に
おいて、修正画像プリミティブは、次に、向上画像を計
算するために残像とともに集積される。

【００３４】画像エンハンスメントシステムは、小波変
換と逆小波変換に基づく。小波変換の好ましい実施態様
が、図４において描かれる。

【００３５】原像２は、低域フィルター４７を用いて濾
波され、原像の低解像度近似Ｓ₀を生ずる。最微細レベ
ルにおける勾配画像Ｗ_h0は、垂直エッジを含み、補正因
子λ₀による修正によって補正した、行に沿った高域フ
ィルター４４を用いて原像を濾波することにより獲得さ
れる。勾配画像Ｗ_h0の小波係数は、原像の水平方向にお
けるエッジ傾斜に比例する。最微細レベルにおける勾配
画像Ｗ_v0は、水平エッジを含み、補正因子λ₀による掛
算により補正した、列に沿った高域フィルター４５を用
いて原像を濾波することにより獲得される。勾配画像Ｗ
_v0の小波係数は、原像の垂直方向におけるエッジ傾斜に
比例する。同一プロセスは、フィルター４７’とフィル
ター４４’、４５’を使用して、原像の代わりに、低解
像度近似Ｓ₀において繰り返される。結果は、さらに低
い解像度Ｓ₁と、勾配画像Ｗ_h1とＷ_v1の近似である。

【００３６】勾配画像Ｗ_h1の小波係数は、近似画像Ｓ₀
の水平方向におけるエッジ傾斜に比例するが、勾配画像
Ｗ_v1の小波係数は、近似画像Ｓ₀の垂直方向におけるエ
ッジ傾斜に比例する。

【００３７】一連の勾配画像Ｗ_hiとＷ_vi、ｉ＝０．．．
Ｌ−１、及び残留の低解像度近似Ｓ_L-1は、フィルター
Ｈ_iとフィルターＧ_i ^hとＧ_i ^vを使用して、上記のプロセ
スをＬ回反復することにより獲得される。

【００３８】好ましい実施態様において、縦続接続フィ
ルター（Π_iＨ_i）と（Π_iＨ_i）Ｇ_i ^h、（Π_iＨ_i）Ｇ_i ^vの
帯域幅は、反復毎に２の因子だけ減少されるが、他の因
子もまた考慮される。縦続接続低域フィルター（Π
_iＨ_i）と１オクターブの系統的帯域幅縮小を有する帯域
フィルター（Π_iＨ_i）Ｇ_i ^hと（Π_iＨ_i）Ｇ_i ^vのセット
が、フィルター係数カーネルの行及び／列の数を逐次に
倍増し、ゼロ行を一行おきに、及び／又はゼロ列を一列
おきに挿入することにより、最微細解像度レベルにおけ
るフィルターＨ₀、Ｇ₀ ^hとＧ₀ ^vから容易に導出される。
この実現は、ゼロ係数とのすべての掛算と続く加算が省
略されるために、計算的に効率的である。

【００３９】低域フィルターＨ₀と高域フィルターＧ₀ ^h
とＧ₀ ^vのためのフィルター係数は、図５において提示さ
れる。センタータップ位置、即ち、重畳の結果が書かれ
る位置は、図において強調される。フィルターインパル
ス応答は、連続的に微分可能な小さな支持の二次スプラ
イン小波に対応する。非常に多様な重畳フィルターが、
適する。主な必要条件は、分解において使用された縦続
接続フィルターが、フィルターの膨張率に比例する小さ
な支持のなめらかなインパルス応答を有し、かつ、合成
変換係数が、特定解像度レベルにおける特定方向の局所
エッジ傾斜に比例し、少なくとも完全な表現、即ち、逆
変換を適用することにより原像を再構成するために十分
な表現を設けることである。

【００４０】図６は、最初の５つの補正因子を示す。高
位レベルに対して、補正因子は、１．０に等しい。補正
因子は、小波係数が、ステップエッジ入力画像の場合
に、各スケールで一定であることを保証するために使用
される。

【００４１】図７は、縦続接続低域フィルター（Π
_iＨ_i）の伝達関数の二乗絶対値の１次元プロットを示
す。カットオフ周波数は、すべての後続フィルターに対
して半減される。√２の如く、他の低減因子も、同様に
作用するが、実現は、より複雑である。

【００４２】縦続接続帯域伝達関数（Π_iＨ_i）Ｇ_iの二
乗絶対値が、図８において示される。

【００４３】逆小波変換の実施態様が、図９において描
かれる。低解像度近似画像Ｓ_L-1は、低域フィルター５
０を用いて濾波される。画像Ｗ_h，_L-1は、フィルター５
１を用いて行に沿って濾波され、そして合成画像は、フ
ィルター５２を用いて列に沿って濾波され、逆補正因子
１／λ_L-1で補正されるが、画像Ｗ_v，_L-1は、行に沿っ
てフィルター５４で濾波され、そして合成画像は、フィ
ルター５５で列に沿って濾波され、逆補正因子１／λ
_L-1で補正される。後者の３つの濾波された画像は、次
に、中間解像度画像Ｓ_L-2を生ずるために付加される。
同一プロセスは、低域フィルター５０’とフィルター５
１’、５２’と５４’、５５’、及び入力画像Ｗ_h，_L-2
とＷ_v，_L-2を使用して、残像の代わりに、中間解像度画
像において繰り返される。このプロセスは、後続の高位
解像度レベルにおいて入力画像Ｗ_hi、Ｗ_viとＳ_iを使用
し、中間解像度画像Ｓ_i-1を高位解像度レベルにおける
次の段階に送ることで、Ｌ回反復される。

【００４４】フィルター係数が、小波変換のフィルター
Ｈ_iとフィルターＧ_i ^h、Ｇ_i ^vのフィルター係数に一致さ
れ、かつ、変換係数が修正されなかったならば、中間解
像度画像は、現解像度レベルにおける原像の良好な近似
であり、そして合成画像は、原像の良好な近似である。

【００４５】好ましい実施態様において、フィルター帯
域幅は、各反復毎に２の因子だけ増大されるが、他の因
子もまた、考慮される。縦続接続低域フィルター（Π_i
Ｈ_i）と１オクターブの系統的帯域幅低減を有するフィ
ルター（Π_iＨ_i）Ｋ_iと（Π_iＨ_i）Ｌ_iは、フィルター係
数カーネルの行及び／又は列の数を逐次に倍増し、ゼロ
行を１行おきに、及び／又はゼロ列を１列おきに挿入す
ることにより、最微細解像度レベルにおけるフィルター
Ｈ₀、Ｋ₀とＬ₀から容易に導出される。この実現は、ゼ
ロ係数とのすべての掛算と続く加算が省略されるため
に、計算的に効率的である。

【００４６】低域フィルターＨ₀とフィルターＫ_h0、Ｋ
_v0とＬ_h0、Ｌ_v0のためのフィルター係数が、図１０にお
いて提示される。センタータップ位置、即ち、重畳の結
果が書かれる位置は、各図において強調される。これら
の係数は、小波変換のフィルター係数に一致される。

【００４７】分解プロセス３０の第１実施態様が、図１
１において描かれる。それは、３つの段階を具備する。

【００４８】ａ）上記の小波変換を使用して、特定解像
度レベルにおいて決定された特定方向における局所エッ
ジ傾斜に比例する重みにより、画像を小波基本関数の重
み付き合計に分解する段階。

【００４９】ｂ）小波最大量を検出する段階。

【００５０】ｃ）小波最大量曲線を抽出する段階。

【００５１】最大量検出プロセス６３の実施態様は、次
の如くである。第１段において、画像の絶対値及び角度
が、次の公式により、勾配画像Ｗ_hiとＷ_viの各対から計
算される。

【００５２】

【数１】

【００５３】Ａ_i（ｘ，ｙ）＝ａｒｃｔａｎ（Ｗ
_vi（ｘ，ｙ）／Ｗ_hi（ｘ，ｙ））Ｍ_i（ｘ，ｙ）は、位置（ｘ，ｙ）における計算絶対値
であり、そしてＡ_i（ｘ，ｙ）は、位置（ｘ，ｙ）にお
ける対応する角度値である。その時、多重解像度表現の
各レベルｉに対して、小波最大量画像ｍ_mi（ｘ，ｙ）
は、次の手順によって計算される。小波最大量画像にお
ける各位置に対して、その位置における勾配ベクトルの
主方向は、角度画像における対応位置での角度値の検査
により決定される。角度値が−π／４〜π／４又は３π
／４〜５π／４であるならば、主方向は水平であり、そ
うでなければ、主方向は垂直である。絶対値画像におけ
る現ピクセル位置での絶対値は、この絶対値が現ピクセ
ル位置における勾配ベクトルの主方向における２つの近
隣ピクセルに対する値よりも大きいならば最大である。
絶対値が最大であるならば、この絶対値は、現ピクセル
位置における小波最大量画像において記憶され、そうで
なければ、０がこの位置に書かれる。この手順は、小波
最大量画像における各位置と、多重解像度表現における
各レベルに対して繰り返される。

【００５４】これらの小波最大量画像は、種々の解像度
レベルにおいて、原像の一連の近似像の各画像において
エッジの位置と最大傾斜を示す、原像の多重スケールエ
ッジ表現を形成する。

【００５５】最大量曲線抽出プロセス６４の実施態様
は、次の如くである。

【００５６】同一エッジに対応する種々の解像度レベル
における小波最大量は、対応する小波最大量画像におけ
る多かれ少なかれ等価の位置に位置する。続く低位解像
度レベルにおける小波最大量画像が、最微細解像度レベ
ルから始まる、相互の上部に重ね合わされたならば、同
一エッジに対応する小波最大量は、最微細解像度レベル
から始めていくらか低位の解像度レベルまでの各解像度
レベルにおける一つの小波最大量を具備する離散曲線に
よって連結される。

【００５７】鮮明エッジが、最高解像度近似像において
可視であり、このため、対応する絶対値最大量曲線は短
くなる。一方のぼやけたエッジは、ずっと低位解像度の
近似曲線において消滅し、このため、対応する小波最大
量曲線は長くなる。

【００５８】小波最大量曲線は、第２の最微細スケール
から始めて、次の手順で見いだされる。より微細なスケ
ールとまだ連結されていない第２の最微細スケールにお
ける各非ゼロ小波最大量に対して、主方向において３ピ
クセルの大きさで、他の方向において１ピクセルの大き
さの矩形近傍箱は、より微細なスケールにおける小波最
大量画像の対応位置に中心を据えられる。この近傍箱に
おいて、より粗いスケールにおける現小波最大量との連
結のための候補が、選択される。より粗いスケールにお
ける現最大量の角度値から０．４πよりも小異なる角度
値を有する、より粗いスケールとまだ連結されていない
この箱における非ゼロ小波最大量の中で、最大値を有す
る小波最大量が、選択される。そのような値が見いださ
れるならば、より粗いスケールにおける現小波最大量
が、近傍箱におけるより微細なスケールでの選択小波最
大量との連結のために候補リストに付加される。このプ
ロセスは、より粗いスケールにおけるすべての非ゼロ小
波最大量に対して繰り返される。その時、各リストに対
して、リストが空でないならば、そのリストに関連した
より微細なスケールにおける小波最大量とリストにおい
て存在するより粗いスケールの最大小波最大量の間の連
結が行われる。このように連結された小波最大量の各セ
ットは、小波最大量曲線である。

【００５９】このプロセスは、増大するサイズの近傍箱
を使用して、分解の続く低位解像度レベルの各対に対し
て繰り返される。好ましい実施態様において、箱サイズ
は、すべての続く低位解像度レベルにおいて２の因子だ
け増大されるが、他の因子もまた、考慮される。最高解
像度レベルに対する許容角度差は、０．４πにセットさ
れるが、続く高位レベルに対する許容角度差は、０．２
５πにセットされる。小波最大量曲線は、原像における
同一エッジに対応する小波最大量から成る。曲線に沿っ
た小波最大量の合計を最大量数で割算した値である平均
小波最大値は、重要な記述子である。平均小波最大量の
大きな値は、支配的画像プリミティブに対応するが、小
平均小波最大量は、微妙な詳細に対応する。

【００６０】図３を参照すると、本発明の発見による修
正部３２の好ましい実施態様が、残像３１’と寄与する
小波最大量及び対応する平均小波最大量によって表現さ
れた上記の計算小波最大量曲線を一時的に記憶するため
のメモリ６１、平均小波最大量の関数として増幅因子ａ
ｆを計算するための索引テーブル６２、及びメモリ６１
に記憶された小波最大量に増幅因子ａｆを掛算した積と
して修正小波最大量３３を計算する掛算器９０を具備す
る。各最大量曲線に対して、増幅因子ａｆは、制御関数ａｆ＝（ｘ／ｍ）^p-1 を用いて計算される。ここで、ｘは、小波最大量曲線の
平均小波最大量であり、そしてべきｐは、区間０＜ｐ＜
１、好ましくは、０．５＜ｐ＜０．９内に選択される。
放射線学者のチームによる胸郭と骨の非常に多数の計算
Ｘ線撮影像の比較評価により、ｐ＝０．７が、多くの場
合に最適値であり、ｍは、横座標範囲０≦ｘ≦ｍであ
り、例えば、平均小波最大量が１２ビットによって表現
されるならば、ｍ＝４０９５を指定することが示され
た。この制御関数は、上記の索引テーブル６２において
実現される。上記の関数のプロットが、図１２において
提示される。

【００６１】小波最大量曲線のすべての小波最大量が、
その曲線に対する関連増幅因子を掛算される時、低振幅
を有する画像プリミティブは、元来良好なコントラスト
を有した画像プリミティブに関して持ち上げられる。小
波最大量曲線に属する各小波最大量に対する一定増幅因
子のために、対応する画像プリミティブの大域形状は変
更されない。この点において、上記のべき関数は、非常
に良好に機能することを立証されたが、微妙な詳細を高
める非常に多様な単調減少制御関数が、見いだされるこ
とは明らかである。

【００６２】代替態様において、過度の雑音増幅は、次
の複合制御関数を使用することにより避けられる。

【００６３】０≦ｘ≦ｃならば、ａｆ＝（ｍ／ｘ）＊
（ｃ／ｍ）^q＊（ｘ／ｃ）^p ｃ≦ｘ≦ｍならば、ａｆ＝（ｘ／ｍ）^q-1 ここで、ｘは、小波最大量曲線の平均小波最大量であ
り、そしてべきｑは、区間０＜ｑ＜１、好ましくは０．
５＜ｑ＜０．９内、最も好ましくはｑ＝０．７に選択さ
れる（しかし、ｑの好ましい値は、放射線学的検査の種
類に依存する）。ここで、べきｐは、ｑよりも小さくは
なく、ここで、交差横座標ｃは、両べき関数の間の遷移
点を指定する。０＜ｃ＜ｍであり、好ましくは、ｃは、
ｍに関して非常に小さい。また、ｍは、横座標範囲０≦
ｘ≦ｍを指定する。

【００６４】上記の関数のプロットが、図１３において
提示される。べきｑの減少は、微妙な詳細のコントラス
トをさらに高めるが、同時に、雑音成分もまた、増幅さ
れる。雑音増幅は、ｑよりも大きなべき値ｐ、好ましく
は１．０、を選択することにより制限され、その結果、
制御関数の傾斜は、区間０．．ｃにおける非常に小さな
横座標の範囲に対してあまり急しゅんではない。理想的
には、交差横座標ｃは、１〜２の比例因子により、（相
加性雑音を仮定して）雑音成分の標準偏差に比例するべ
きである。その場合に、多数の雑音信号とともに雑音内
に埋め込まれた最低振幅詳細が、適度に増幅される。

【００６５】この点において、上記の複合べき関数は、
非常に良好に機能することを立証されたが、雑音を過度
なレベルに持ち上げることなく、微妙な詳細を高める非
常に多様な単調減少制御関数が、見いだされることは明
らかである。主な必要条件は、非常に小さい横座標値の
範囲に対する増幅因子ａｆが、雑音成分の過度の雑音を
避けるために、許容レベルに限定されることである。

【００６６】各小波最大量曲線の小波最大量が、上記の
方法の一つにより修正され、次に、再構成部における入
力として使用される時、合成信号の動的範囲は、通常、
原範囲を超える。このため、合成画像信号は、究極的
に、原信号の動的範囲以下に低減される。前者の場合
に、微妙な詳細のコントラストは、原像と比較して改良
知覚力を示し、後者の場合に、同一知覚力レベルは、本
発明の発見により、より小さな動的範囲で達せられる。
好ましい実施態様において、動的範囲の上記の縮小は、
所望の画面輝度又はフィルム濃度を表現する出力信号に
該再構成画像信号を写像する索引テーブルを用いて達成
される。写像は、単調であり、そして所望の階調によ
り、直線又は曲線である。

【００６７】その小波最大量表現から始まる処理画像の
再構成の実施態様が、図１４において描かれる。第１段
において、小波表現は、一連の小波最大量画像と残像３
１’から始まり、再構成される。最終段において、逆小
波変換が、再構成小波表現と非修正低解像度近似に適用
され、向上画像４を計算する。

【００６８】小波再構成プロセス８０の実施態様が、図
１５において概略的に描かれる。まず、小波最大量画像
ｍ_mi（ｘ，ｙ）と角度画像Ａ_i（ｘ，ｙ）の各対が、次
の公式により、水平及び垂直最大量画像に変換される。

【００６９】ｍ_hi（ｘ，ｙ）＝ｍ_mi（ｘ，ｙ）ｃｏｓ（Ａ_i（ｘ，ｙ））ｍ_vi（ｘ，ｙ）＝ｍ_mi（ｘ，ｙ）ｓｉｎ（Ａ_i（ｘ，ｙ））ここで、ｍ_hi（ｘ，ｙ）、ｍ_vi（ｘ，ｙ）は、位置
（ｘ，ｙ）における最大量の水平及び垂直成分である。

【００７０】それから、反復プロセスが、ゼロにセット
された画像８３の初期シーケンスから始められる。初期
画像の数とサイズは、原像の小波表現において使用され
た勾配画像Ｗ_hiとＷ_wiの数とサイズに等しい。フィード
バック画像８７は、第１反復において使用されない。各
水平及び垂直最大量画像に対して、最大量を通した平滑
当てはめは、区分８４において計算される。当てはめプ
ロセス中に導入された偽最大量は、次に、区分８６にお
いて除去される。小波変換によって従われた逆小波変換
は、次の反復に対して、当てはめプロセス８４にフィー
ドバックされた画像８７を生成する。

【００７１】平滑当てはめプロセスの実施態様が、図１
６において描かれる。第１反復に対して、ゼロ出力画像
８３が使用されるが、続く反復に対して、フィードバッ
ク画像８７が、当てはめプロセスにおいて使用される。

【００７２】反復番号ｔ、ｔ≧１に対して、次の手順が
行われる。特定レベルｉ、０≦ｉ≦Ｌ−１における水平
最大量画像８２の行ｍの連続非ゼロ最大量ｍ_hi（ｍ、ｋ
₀）とｍ_hi（ｍ、ｋ_n）の各対の間で、次の誤差値ε
_i（ｍ、ｋ）が、次の公式により計算される。

【００７３】ｐ＝ｋ_n−ｋ₀ τ＝５．８^-2-1 ε_i（ｍ，ｋ₀）＝ｇ_hi ^(t)（ｍ，ｋ₀）−ｍ_hi（ｍ，ｋ₀） ε_i（ｍ，ｋ_n）＝ｇ_hi ^(t)（ｍ，ｋ_n）−ｍ_hi（ｍ，ｋ_n）

【００７４】

【数２】

【００７５】ここで、ｋ₀＜ｋ＜ｋ_nである。

【００７６】このプロセスは、行ｍにおけるすべての連
続非ゼロ最大量と、水平最大量画像ｍ_hiにおけるすべて
の行に対して繰り返される。レベルｉにおける水平最大
量画像ｍ_hiに対する計算誤差値ε_i（ｍ，ｋ）は、画像
８５ｈ_hi ^(t)を生ずるように対応するレベルにおいて水
平入力画像８７ｇ_hi ^(t)に付加される。この画像は、水
平最大量画像ｍ_hiの最大量を通した平滑当てはめであ
る。

【００７７】特定レベルｉ、ｏ≦ｉ≦Ｌ−１における垂
直最大量画像８２の列ｍの連続非ゼロ最大量ｍ
_vi（ｋ₀，ｍ）とｍ_vi（ｋ_n，ｍ）の各対の間で、次の誤
差値ε_i（ｋ，ｍ）が、次の公式により計算される。

【００７８】ｐ＝ｋ_n−ｋ₀ τ＝５．８^-2-1 ε_i（ｋ₀，ｍ）＝ｇ_vi ^(t)（ｋ₀，ｍ）−ｍ_vi（ｋ₀，ｍ） ε_i（ｋ_n，ｍ）＝ｇ_vi ^(t)（ｋ_n，ｍ）−ｍ_vi（ｋ_n，ｍ）

【００７９】

【数３】

【００８０】ここで、ｋ₀＜ｋ＜ｋ_nである。

【００８１】このプロセスは、列ｍにおけるすべての連
続非ゼロ最大量と、垂直最大量画像ｍ_viにおけるすべて
の列に対して繰り返される。レベルｉにおける垂直最大
量画像ｍ_viに対する計算誤差値ε_i（ｋ，ｍ）は、画像
８５ｈ_hi ^(t)を生ずるように対応するレベルにおいて垂
直入力画像８７ｇ_hi ^(t)に付加される。この画像は、垂
直最大量画像ｍ_viの最大量を通した平滑当てはめであ
る。

【００８２】同一プロセスは、表現のすべてのレベル
ｉ、０≦ｉ≦Ｌ−１に適用される。

【００８３】上記の手順によって導入された偽最大量
は、次の最大量除去手順によって除去される。平滑当て
はめ画像ｈ_hiとｈ_viの各対は、次の公式により、絶対値
当てはめ画像ｈ_miと角度当てはめ画像ｈ_aiに変換され
る。

【００８４】

【数４】

【００８５】ｈ_ai（ｘ，ｙ）＝ａｒｃｔａｎ（ｈ
_vi（ｘ，ｙ）／ｈ_hi（ｘ，ｙ））ここで、ｈ_mi（ｘ，ｙ）は、位置（ｘ，ｙ）における計
算絶対値当てはめ値であり、そしてｈ_ai（ｘ，ｙ）は、
位置（ｘ，ｙ）における対応する角度当てはめ値であ
る。

【００８６】絶対値当てはめ画像ｈ_miにおける各行に対
して、偽絶対値当てはめ最大量が、２つの連続小波最大
量の位置の間の位置により、局所絶対値当てはめ最大量
として検出される。偽絶対値当てはめ最大量が見いださ
れるならば、それは、左小波最大量の値に等しい２つの
小波最大量の間の最小絶対値当てはめの位置の左側にお
いて値を設定し、右絶対値最大量の値に等しい最小値の
右側におけるすべての値を設定することにより除去され
る。この最大量除去手順は、２つの連続小波最大量の位
置の間の角度当てはめ画像行におけるすべての位置に対
して、当てはめ角度値が、−π／４〜π／４又は３π／
４〜５π／４である時のみ、実行される。

【００８７】絶対値当てはめ画像ｈ_miにおける各列に対
して、偽絶対値当てはめ最大量が、２つの連続小波最大
量の位置の間の位置により、局所絶対値当てはめ最大量
として検出される。

【００８８】偽絶対値当てはめ最大量が見いだされるな
らば、それは、上小波最大量の値に等しい２つの小波最
大量の間の最小絶対値当てはめの位置の上側において値
を設定し、下小波最大量の値に等しい最小値の下側にお
けるすべての値を設定することにより除去される。この
最大量除去手順は、２つの連続小波最大量の位置の間の
角度当てはめ画像列におけるすべての位置に対して、当
てはめ角度値が、−π／４〜π／４又は３π／４〜５π
／４である時のみ、実行される。

【００８９】それから、補正絶対値当てはめ画像及び角
度当てはめ画像は、公式、ｈｃ_hi（ｘ，ｙ）＝ｈ_mi（ｘ，ｙ）ｃｏｓ［ｈ_ai（ｘ，ｙ）］ｈｃ_vi（ｘ，ｙ）＝ｈ_mi（ｘ，ｙ）ｓｉｎ［ｈ_ai（ｘ，ｙ）］により、各レベルに対して水平当てはめ画像ｈｃ_hiと垂
直当てはめ画像ｈｃ_viに変換される。

【００９０】これらの画像と残像３１’は、次の反復に
おいて使用される画像ｇ_hi ^(t+1)とｇ_vi ^(t+1)を生成する
小波変換によって従われた逆小波変換に対する入力画像
として使用される。

【００９１】この繰り返し手順は、非修正小波最大量か
ら始めた時、原像の小波変換係数の続くより良い近似を
生ずる。２０回の反復の後、いっそうの反復によって獲
得された精度の増大は無視してよいことが見いだされ
た。

【００９２】Ｔ回の反復の後の最終結果ｇ_hi ^(T+1)とｇ
_vi ^(T+1)は、再構成小波変換画像８１である。

【００９３】図１４を参照すると、逆小波変換が、処理
画像４を生成するために、再構成小波変換画像８１と非
修正低解像度近似３１’に適用される。

【００９４】分解プロセスの第２実施態様は、図１７に
おいて描かれ、４つの段階を具備する。ａ）上記の小波
変換を使用して、特定方向と特定解像度における局所エ
ッジ傾斜に比例する各重みにより、多重解像度レベルに
おける小波基本関数の重み付き合計に画像を分解する段
階。

【００９５】ｂ）小波最大量を検出する段階。

【００９６】ｃ）初期小波最大量クラスターを決定する
段階。

【００９７】ｄ）初期小波最大量クラスターを拡張する
段階。

【００９８】最初の２つの段階は、前記の分解プロセス
と同一である。初期小波最大量クラスターは、第２の最
微細スケールにおいて始まり、次の手順で見いだされ
る。各小波最大量は、多重解像度エッジ表現における位
置（ｘ，ｙ）、その水平及び垂直小波係数Ｗ_hi（ｘ，
ｙ）とＷ_vi（ｘ，ｙ）、及び小波最大量位置においての
み非ゼロである絶対値最大値ｍ_mi（ｘ，ｙ）によって表
現される。

【００９９】より微細なスケールとまだ連結されていな
い第２の最微細スケールにおける各小波最大量に対し
て、主方向において３ピクセルの大きさで、他の方向に
おいて１ピクセルの大きさの矩形近傍箱が、より微細な
スケールにおいて小波最大量画像における対応位置に中
心を据えられる。この近傍箱において、より粗いスケー
ルにおける現小波最大量との連結のための候補が、選択
される。より粗いスケールにおいて現最大量の角度値か
ら０．４πよりも小異なる角度値を有する、より粗いス
ケールとまだ連結されていないこの箱における小波最大
量の中で、最大絶対値を有する小波最大量が選択され
る。そのような値が見いだされるならば、より粗いスケ
ールにおける水平及び垂直小波係数と現小波最大量が、
近傍箱におけるより微細なスケールでの選択小波最大量
との連結のために候補リストに付加される。このプロセ
スは、より粗いスケールにおけるすべての小波最大量に
対して繰り返される。その時、各リストに対して、リス
トが空でないならば、そのリストに関連したより微細な
スケールにおける小波最大量とリストにおいて存在する
より粗いスケールの最大小波最大量の間の連結が行われ
る。

【０１００】このプロセスは、増大するサイズの近傍箱
を使用して、分解の続く低位解像度レベルの各対に対し
て繰り返される。好ましい実施態様において、箱サイズ
は、すべてのレベルにおいて２の因子だけ増大される
が、他の因子もまた、考慮される。最高解像度レベルに
対する許容角度差は、０．４πにセットされるが、続く
低位解像度レベルに対する許容角度差は、０．２５πに
セットされる。

【０１０１】各クラスターに対して、平均小波最大量
は、初期小波最大量クラスターにおいて具備された小波
最大量の絶対値の合計を、クラスターにおける小波最大
量の数で割算した値として計算される。この平均小波最
大量は、重要な記述子である。平均子波最大量の大きな
値は、クラスターが支配的画像プリミティブを表現する
ことを示すが、小さな平均子波最大量は、微妙な詳細を
示す。

【０１０２】小波最大量クラスターは、初期的に、種々
の解像度レベルにおける連結小波最大量を具備する。次
の段において、初期クラスターは、小波最大量画像ｍ_mi
（ｘ，ｙ）がゼロである多重解像度エッジ表現の位置
（ｘ，ｙ）によって表現された非最大量と、対応する小
波係数Ｗ_hi、Ｗ_vi、絶対値Ｍ_iと角度Ａ_iにより拡張され
る。これは、各クラスターが、最後に、同一画像特徴
に寄与する多重解像度エッジ表現のすべての位置を具備
するようにして、すべての解像度レベルにおいて行われ
る。各クラスターは、修正部において単一プリミティブ
として処置され、その結果、対応する小波係数値は、再
構成の途中にひずみを最小にするために、一様な方法で
修正される。

【０１０３】割り当て手順は、次の如くである。各解像
度レベルにおいて、対応する初期クラスターにおける小
波最大量は、次の公式による強度を有する場を、各多重
解像度位置において発生する点源として考えられる。

【０１０４】Ｅ＝Ｌ_wave／（ｒ−１）ここで、Ｌ_waveは、初期クラスターにおける小波最大量
の数であり、そしてｒは、考察位置から小波最大量の位
置への距離である。

【０１０５】多重解像度表現の各非最大量は、考察位置
において場強度Ｅの最大値を発生する小波最大値に関連
したクラスターに割り当てられる。

【０１０６】多重解像度エッジ表現におけるクラスター
のセットを生ずる他の割り当て手順も、存在し、各クラ
スターは、画像プリミティブ成分を表現する。

【０１０７】図３を参照すると、本発明の発見による修
正部３２の好ましい実施態様が、残像３１’と上記の計
算小波最大量クラスター及び対応する平均小波最大量を
一時的に記憶するためのメモリ６１と、平均小波最大量
の関数として増幅因子ａｆを計算するための索引テーブ
ル６２、及びメモリ６１に記憶されたクラスターの小波
係数に増幅因子ａｆを掛算した積として修正小波最大量
３３を計算する掛算器９０を具備する。小波最大量クラ
スターである各画像プリミティブに対して、増幅因子ａ
ｆは、次の制御関数を用いて計算される。

【０１０８】ａｆ＝（ｘ／ｍ）^p-1 ここで、ｘは、クラスターの平均小波最大量であり、そ
してべきｐは、区間０＜ｐ＜１、好ましくは、０．５＜
ｐ＜０．９内に選択される。放射線学者のチームによる
胸郭と骨の非常に多数の計算Ｘ線撮影像の比較評価によ
り、ｐ＝０．７が、多くの場合に最適値であり、ｍは、
横座標範囲０≦ｘ≦ｍであり、例えば、平均小波最大量
が１２ビットによって表現されるならば、ｍ＝４０９５
を指定することが示された。この制御関数は、上記の索
引テーブル６２において実現される。

【０１０９】上記の関数のプロットは、図１２において
提示される。クラスターにおけるすべての小波係数が、
関連増幅因子を掛算される時、低振幅を有する画像プリ
ミティブは、元来良好なコントラストを有した画像プリ
ミティブに関して持ち上げられる。クラスターにおける
各係数に対する一定増幅因子のために、対応する画像プ
リミティブの大域形状は変更されない。この点におい
て、上記のべき関数は、非常に良好に機能することを立
証されたが、微妙な詳細を高める非常に多様な単調減少
制御関数が、見いだされることは明らかである。

【０１１０】代替態様において、過度の雑音増幅は、次
の複合制御関数を使用することにより避けられる。

【０１１１】０≦ｘ≦ｃならば、ａｆ＝（ｍ／ｘ）＊
（ｃ／ｍ）^q＊（ｘ／ｃ）^p ｃ≦ｘ≦ｍならば、ａｆ＝（ｘ／ｍ）^q-1 ここで、ｘは、クラスターの平均小波最大量であり、そ
してべきｑは、区間０＜ｑ＜１、好ましくは０．５＜ｑ
＜０．９内、最も好ましくはｑ＝０．７に選択される
（しかし、ｑの好ましい値は、放射線学的検査の種類に
よる）。ここで、べきｐは、ｑよりも小さくはなく、こ
こで、交差横座標ｃは、両べき関数の間の遷移点を指定
する。０＜ｃ＜ｍ、そして好ましくは、ｃは、ｍに関し
て非常に小さい。また、ｍは、横座標範囲０≦ｘ≦ｍを
指定する。

【０１１２】上記の関数のプロットは、図１３において
提示される。べきｑの減少は、微妙な詳細のコントラス
トをさらに高めるが、同時に、雑音成分もまた、増幅さ
れる。雑音増幅は、ｑよりも大きなべき値ｐ、好ましく
は１．０、を選択することにより制限され、その結果、
制御関数の傾斜は、区間０．．ｃにおける非常に小さな
横座標の範囲に対してあまり急しゅんではない。理想的
には、交差横座標ｃは、１〜２の比例因子により、（相
加性雑音を仮定して）雑音成分の標準偏差に比例するべ
きである。その場合に、多数の雑音信号とともに雑音内
に埋め込まれた最低振幅詳細は、適度に増幅される。

【０１１３】この点において、上記の複合べき関数は、
非常に良好に機能することを立証されたが、雑音を過度
なレベルに持ち上げることなく、微妙な詳細を高める非
常に多様な単調減少制御関数が、見いだされることは明
らかである。主な必要条件は、該制御関数の傾斜が、雑
音に対応する非常に小さな独立変数値の副範囲又はより
大きな画像プリミティブ振幅の範囲におけるよりも、小
画像プリミティブ振幅に対応する独立変数値の副範囲に
おいて、より急しゅんであることである。

【０１１４】各クラスターにおける係数が、上記の方法
の一つにより修正され、次に、再構成部における入力デ
ータとして使用される時、合成信号の動的範囲は、通
常、原範囲を越える。このため、合成画像信号は、究極
的に、原信号の動的範囲以下に低減される。前者の場合
に、微妙な詳細のコントラストは、原像と比較して改良
知覚力を示し、後者の場合に、同一知覚力レベルは、本
発明の発見により、より小さな動的範囲で達せられる。
好ましい実施態様において、動的範囲の上記の縮小は、
所望の画面輝度又はフィルム濃度を表現する出力信号に
該再構成画像信号を写像する索引テーブルを用いて達成
される。写像は、単調であり、そして所望の階調によ
り、直線又は曲線である。

【０１１５】分解プロセスの第２実施態様に対応する再
構成プロセスは、入力画像Ｗ_hiとＷ_vi、及び非修正低解
像度近似３１’として修正小波係数を取る図において描
かれた逆小波変換である。

【０１１６】例として、図１８は、原像２の単一線を描
き、そして図１９は、分解と再構成の第２実施態様と詳
細修正の第２実施態様により向上された合成画像４の対
応線を描く。明らかに、微妙な詳細が、本発明の発見に
より、全動的範囲を増大させることなく、かつ、急しゅ
んエッジの近接において行き過ぎ量又は他の人為物を創
設することなく、高振幅の信号変動に関して持ち上げら
れた。

【０１１７】この発明の特定実施態様が、光刺激性蛍光
面に記憶されたＸ線像の画像表現から始めて、説明され
たが、これは、本発明に関して限定的ではなく、発明
は、他の種類の画像に適用可能であることは明らかであ
る。

【０１１８】本発明の主なる特徴及び態様は以下のとお
りである。

【０１１９】１．原像のコントラストを、デジタルコン
ピュータにおいて該像を処理することにより、向上させ
る方法において、１）原像を、多重解像度レベルにおける小波最大量を具
備する多重解像度エッジ表現と残像に変換する段階であ
り、各小波最大量は、原像におけるエッジに関連させ、
特定解像度レベルにおける最大エッジ傾斜に比例する値
を有し、残像は、低解像度レベルにおける原像の近似で
ある段階と、２）該解像度レベルの最高における各小波最大量に対し
て、原像における同一エッジに対応する続く低位解像度
レベルにおいて小波最大量を具備する小波最大量曲線を
決定する段階と、３）該小波最大量曲線の小波最大量の値の平均値に依存
する因子’ａｆ’と該小波最大量を掛算することによ
り、各小波最大量曲線の小波最大量を修正する段階であ
り、該依存性は、より大きな平均小波最大量を有する小
波最大量曲線が因子ａｆ₁をもたらし、そしてより小さ
な平均小波最大量を有する小波最大量曲線が、因子ａｆ
₂をもたらすならば、ａｆ₁≦ａｆ₂である如くである段
階と、４）逆手順を残像と修正小波最大量に適用することによ
り処理像を計算する段階であり、逆手順は、それが残像
と非修正小波最大量に適用されるならば、原像又はその
密接な近似が生ずる如くである段階とを具備する方法。

【０１２０】２．該多重解像度エッジ表現が、１）小波係数と残像をもたらすように、多重解像度レベ
ル及び多方向における小波基本関数の重み付き合計と残
像に原像を分解し、各小波係数は、特定解像度レベルに
おいて決定された特定方向におけるエッジ傾斜に比例
し、そして残像は、低解像度レベルにおける原像の近似
である段階と、２）各解像度レベルに対して、対応する小波係数の絶対
値が局所的に最大である、多重解像度エッジ表現におけ
る位置として小波最大量を決定することとにより獲得さ
れる上記１に記載の方法。

【０１２１】３．該分解が、１）原像の行と列に独立に一次元高域フィルターを適用
し、原像に２次元低域フィルターを適用し、前者のフィ
ルターは、最高解像度レベルにおいてそれぞれ水平及び
垂直小波係数をもたらし、そして後者のフィルターは、
該解像度レベルの最高において原像の近似をもたらすこ
とと、２）反復ループの第１段階として上記の動作を識別し、
かつ、原像の代わりに、前反復から生ずる近似像を使用
して、付加的な反復を行うことであり、この場合、高域
フィルターの帯域通過周波数と、低域フィルターのカッ
トオフ周波数が、各反復において低減され、後続の低解
像度レベルにおいて小波係数と原像の近似をもたらし、
そしてこの場合、該残像は、最後の反復の後の低域フィ
ルターの結果であることとによって行われる上記２に記
載の方法。

【０１２２】４．各反復における帯域通過周波数の該低
減が、２の因子によって行われる上記３に記載の方法。

【０１２３】５．第１反復において使用されたフィルタ
ー係数が、高域フィルターに対して（−２、２）であ
り、低域フィルターに対して（（１／６４、３／６４、
３／６４、１／６４）、（３／６４、９／６４、９／６
４、３／６４）、（３／６４、９／６４、９／６４、３
／６４）、（１／６４、３／６４、３／６４、１／６
４））であり、そしてすべての係数が、補正因子によっ
て掛算され、この場合、後続の反復におけるフィルター
が、補正因子によって掛算された上記の値を使用し、各
反復において０値係数を水平、垂直及び両方の一つおき
のタップ位置にそれぞれ挿入することにより獲得され、
該補正因子は、第１反復に対して０．６６に等しく、第
２ないし第４反復に対して０．８９、０．９７、０．９
９であり、そして続く反復に対して１である上記１に記
載の方法。

【０１２４】６．該小波最大量曲線が、連結小波最大量
を具備し、各小波最大量曲線が、１）第２の最高解像度レベルｉ＝１から始めて、最低解
像度レベルｉ＝Ｌまで、 i）現解像度レベルｉにおける各小波最大量に対して、
小波係数の主方向により水平又は垂直に方向付けて、高
位解像度レベルｉ−１における対応する位置において矩
形近傍箱を中心に据えることと、 ii）各近傍箱において、対応する小波係数のベクトル角
度が現解像度レベルｉにおける該小波最大量のベクトル
角度にある許容差で等しい最大小波最大量を選択するこ
とと、 iii）高位解像度レベルｉ−１における最大小波最大量
が選択されたならば、該選択小波最大量に関連した連結
のための候補リストに現解像度レベルｉにおける該小波
最大量を追加することと、 iv）現解像度レベルｉにおけるすべての小波最大量に対
して段階i）〜iii）を行った後、高位解像度レベルｉ−
１における各小波最大量と、高位解像度レベルｉ−１に
おける該小波最大量に関連した該候補リストに追加され
た現解像度レベルｉにおける最大小波最大量の間の連結
を確立することとから成る手順を反復することと、２）最高解像度レベルｉ＝０における各小波最大量に対
して、小波最大量曲線を関連させ、最高解像度レベルに
おける該小波最大量と、該小波最大量曲線における低位
解像度レベルにおけるその後続に連結された小波最大量
のすべてを含むこととにより決定される上記２〜５のい
ずれかに記載の方法。

【０１２５】７．該因子が、ａｆ＝（ｘ／ｍ）^p-1に等
しく、この場合、ｘは、該小波最大量曲線の小波最大量
の平均値であり、そしてｍは、適用可能な横座標値の範
囲０≦ｘ≦ｍであり、そしてｐは、範囲０＜ｐ＜１にお
けるパラメータである上記１〜６のいずれかに記載の方
法。

【０１２６】８．該因子が、０≦ｘ＜ｃならば、ａｆ＝（ｍ／ｘ）＊（ｃ／ｍ）^q＊
（ｘ／ｃ）^p ｃ≦ｘ≦ｍならば、ａｆ＝（ｘ／ｍ）^q-1 に等しく、ここで、ｘは、該小波最大量曲線の小波最大
量の平均値であり、そしてｍは、適用可能な横座標値の
範囲０≦ｘ≦ｍを指定し、そして交差パラメータｃは、
範囲０＜ｃ＜ｍにあり、そしてｐとｑは、０＜ｑ＜１と
ｐ≦ｑの如くパラメータである上記１〜６のいずれかに
記載の方法。

【０１２７】９．原像のコントラストを、該像を処理す
ることにより、向上させる方法において、１）原像を、多重解像度レベル及び多方向において小波
係数を具備する多重解像度エッジ表現と残像に変換する
段階であり、各小波係数は、原像におけるエッジピクセ
ルに関連させ、特定解像度レベルにおいて決定された特
定方向におけるエッジ傾斜に比例する値を有し、残像
は、低解像度レベルにおける原像の近似である段階と、２）各解像度レベルに対して、対応する小波係数の絶対
値が局所的に最大である、多重解像度エッジにおける位
置として小波最大量を決定する段階と、３）該解像度レベルの最高における各小波最大量に対し
て、初期小波最大量クラスターを決定する段階であり、
該初期小波最大量クラスターは、原像における同一エッ
ジに対応する後続の低位解像度レベルにおいて小波最大
量を具備する段階と、４）該多重解像度エッジ表現の各位置を初期小波最大量
クラスターに割り当てることにより、各解像度レベルに
おいて該初期小波最大量クラスターを拡張する段階と、５）対応する小波最大量クラスターの小波最大量の平均
値に依存する因子’ａｆ’との掛算により、該多重解像
度エッジ表現の小波係数を修正する段階であり、この場
合、依存性は、より大きな平均小波最大量を有する小波
最大量クラスターが因子ａｆ₁をもたらし、かつ、より
小さな平均小波最大量を有する小波最大量クラスター
が、因子ａｆ₂をもたらすならば、ａｆ₁≦ａｆ₂である
如くである段階と、６）逆変換を残像と修正小波係数に適用することにより
処理像を計算する段階であり、逆変換は、それが残像と
非修正小波係数に適用されるならば、原像又はその密接
な近似が生ずる如くである段階とを具備する方法。

【０１２８】１０．該変換が、１）原像の行と列に独立に一次元高域フィルターと、原
像に２次元低域フィルターを適用し、前者のフィルター
は、最高解像度レベルにおいてそれぞれ水平及び垂直小
波係数をもたらし、そして後者のフィルターは、最高解
像度レベルにおいて原像の近似をもたらすことと、２）反復ループの第１段階として上記の動作を識別し、
かつ、原像の代わりに、前反復から生ずる近似像を使用
して、付加的な反復を行うことであり、この場合、高域
フィルターの帯域通過周波数と、低域フィルターのカッ
トオフ周波数が、各反復において低減され、後続の低解
像度レベルにおいて小波係数と原像の近似をもたらし、
そしてこの場合、該残像は、最後の反復の後の低域フィ
ルターの結果であることとによって行われる上記９に記
載の方法。

【０１２９】１１．各反復における帯域通過周波数とカ
ットオフ周波数の該低減が、２の因子だけ行われる上記
１０に記載の方法。

【０１３０】１２．第１反復において使用されたフィル
ター係数が、高域フィルターに対して（−２、２）であ
り、低域フィルターに対して（（１／６４、３／６４、
３／６４、１／６４）、（３／６４、９／６４、９／６
４、３／６４）、（３／６４、９／６４、９／６４、３
／６４）、（１／６４、３／６４、３／６４、１／６
４））であり、そしてすべての係数が、補正因子によっ
て掛算され、この場合、後続の反復におけるフィルター
が、補正因子によって掛算された上記の値を使用し、各
反復において０値係数を水平、垂直及び両方の一つおき
のタップ位置にそれぞれ挿入することにより獲得され、
該補正因子は、第１反復に対して０．６６に等しく、第
２ないし第４反復に対して０．８９、０．９７、０．９
９であり、そして続く反復に対して１である上記１１に
記載の方法。

【０１３１】１３．該小波最大量クラスターが、初期的
に、連結小波最大量を具備し、各初期小波最大量クラス
ターが、１）第２の最高解像度レベルｉ＝１から始めて、最低解
像度レベルｉ＝Ｌまで、 i）現解像度レベルｉにおける各小波最大量に対して、
小波係数の主方向により水平又は垂直に方向付けて、高
位解像度レベルｉ−１における対応する位置において矩
形近傍箱を中心に据えることと、 ii）各近傍箱において、対応する小波係数のベクトル角
度が現解像度レベルｉにおける該小波最大量のベクトル
角度にある許容差で等しい最大小波最大量を選択するこ
とと、 iii）高位解像度レベルｉ−１における最大小波最大量
が選択されたならば、該選択小波最大量に関連した連結
のための候補リストに現解像度レベルｉにおける該小波
最大量を追加することと、 iv）現解像度レベルｉにおけるすべての小波最大量に対
して段階i）〜iii）を行った後、高位解像度レベルｉ−
１における各小波最大量と、高位解像度レベルｉ−１に
おける該小波最大量に関連した該候補リストに追加され
た現解像度レベルｉにおける最大小波最大量の間の連結
を確立することとから成る手順を反復することと、２）最高解像度レベルｉ＝０における各小波最大量に対
して、初期小波最大量クラスターを関連させ、最高解像
度レベルにおける該小波最大量と、該初期小波最大量ク
ラスターにおいて低位解像度レベルにおけるその後続に
連結された小波最大量のすべてを含むこととにより決定
される上記９〜１２のいずれかに記載の方法。

【０１３２】１４．該初期小波最大量クラスターが、１）各初期小波最大量クラスターに対する各解像度レベ
ルにおいて、Ｅ＝Ｌ_wave／（ｒ−１）により、該初期小
波最大量クラスターによって発生された場強度を、該多
重解像度エッジ表現の各位置において決定し、この場
合、Ｌ_waveは、該初期小波最大量クラスターにおける小
波最大量の数であり、そしてｒは、該位置から、該初期
小波最大量クラスターにおいて含まれた該解像度レベル
における対応する小波最大量の位置への距離であること
と、２）各解像度レベルにおいて、該多重解像度エッジ表現
の各位置を、該解像度レベルと位置において最大場強度
を発生する初期小波最大量クラスターに割り当てること
とにより拡張される上記９〜１２のいずれかに記載の方
法。

【０１３３】１５．該因子が、ａｆ＝（ｘ／ｍ）^p-1に
等しく、この場合、ｘは、該初期小波最大量クラスター
の小波最大量の平均値であり、そしてｍは、適用可能な
横座標値の範囲０≦ｘ≦ｍであり、そしてｐは、範囲０
＜ｐ＜１におけるパラメータである上記９〜１４のいず
れかに記載の方法。

【０１３４】１６．該因子が、０≦ｘ＜ｃならば、ａｆ＝（ｍ／ｘ）＊（ｃ／ｍ）^q＊
（ｘ／ｃ）^p ｃ≦ｘ≦ｍならば、ａｆ＝（ｘ／ｍ）^q-1 に等しく、ここで、ｘは、該初期小波最大量クラスター
の小波最大量の平均値であり、そしてｍは、適用可能な
横座標値の範囲０≦ｘ≦ｍを指定し、そして交差パラメ
ータｃは、範囲０＜ｃ＜ｍにあり、そしてｐとｑは、０
＜ｑ＜１とｐ≦ｑの如くパラメータである上記９〜１４
のいずれかに記載の方法。

【０１３５】１７．該原像が、刺激性放射線を用いて、
Ｘ線に露出された光刺激性蛍光面を走査し、刺激により
発せられた光を検出し、そして該光を電気表現に変換す
ることにより獲得される上記１に記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置を一般に示すブロック図であ
る。

【図２】画像取得装置の特定実施態様である。

【図３】コントラスト向上方法の種々の段階を示すブロ
ック図である。

【図４】小波変換の実施態様である。

【図５】小波変換において使用されたフィルター係数を
示す。

【図６】補正因子を示す。

【図７】縦続接続低域フィルターの伝達関数の二乗絶対
値の１次元プロットを示す。

【図８】縦続接続帯域伝達関数の二乗絶対値を示す。

【図９】逆小波変換の実施態様である。

【図１０】低域フィルターＨ₀とフィルターＫ_h0、Ｋ_v0
とＬ_h0、Ｌ_v0のためのフィルター係数を示す。

【図１１】分解プロセスの実施態様である。

【図１２】本発明の方法において使用される特定制御関
数のプロットである。

【図１３】代替制御関数のプロットである。

【図１４】再構成プロセスの実施態様である。

【図１５】小波再構成プロセスの実施態様である。

【図１６】平滑当てはめプロセスの実施態様である。

【図１７】再構成プロセスの第２実施態様である。

【図１８】原像の一線のプロセスである。

【図１９】コントラスト向上画像の対応する線のプロッ
トである。

【符号の説明】

１画像取得ユニット２デジタル画像６処理画像７画像出力装置１２カセット１３光刺激性蛍光面１６光収集器１７光電子増倍管３２修正部３４画像再構成部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原像のコントラストを、デジタルコンピ
ュータにおいて該像を処理することにより、向上させる
方法において、１）原像を、多重解像度レベルにおける小波最大量を具
備する多重解像度エッジ表現と残像に変換する段階であ
り、各小波最大量は、原像におけるエッジに関連させ、
特定解像度レベルにおける最大エッジ傾斜に比例する値
を有し、残像は、低解像度レベルにおける原像の近似で
ある段階と、２）該解像度レベルの最高における各小波最大量に対し
て、原像における同一エッジに対応する続く低位解像度
レベルにおいて小波最大量を具備する小波最大量曲線を
決定する段階と、３）該小波最大量曲線の小波最大量の値の平均値に依存
する因子’ａｆ’と該小波最大量を掛算することによ
り、各小波最大量曲線の小波最大量を修正する段階であ
り、該依存性は、より大きな平均小波最大量を有する小
波最大量曲線が因子ａｆ₁をもたらし、そしてより小さ
な平均小波最大量を有する小波最大量曲線が、因子ａｆ
₂をもたらすならば、ａｆ₁≦ａｆ₂である如くである段
階と、４）逆手順を残像と修正小波最大量に適用することによ
り処理像を計算する段階であり、逆手順は、それが残像
と非修正小波最大量に適用されるならば、原像又はその
密接な近似が生ずる如くである段階とを具備する方法。
【請求項２】原像のコントラストを、該像を処理する
ことにより、向上させる方法において、１）原像を、多重解像度レベル及び多方向において小波
係数を具備する多重解像度エッジ表現と残像に変換する
段階であり、各小波係数は、原像におけるエッジピクセ
ルに関連させ、特定解像度レベルにおいて決定された特
定方向におけるエッジ傾斜に比例する値を有し、残像
は、低解像度レベルにおける原像の近似である段階と、２）各解像度レベルに対して、対応する小波係数の絶対
値が局所的に最大である、多重解像度エッジにおける位
置として小波最大量を決定する段階と、３）該解像度レベルの最高における各小波最大量に対し
て、初期小波最大量クラスターを決定する段階であり、
該初期小波最大量クラスターは、原像における同一エッ
ジに対応する後続の低位解像度レベルにおいて小波最大
量を具備する段階と、４）該多重解像度エッジ表現の各位置を初期小波最大量
クラスターに割り当てることにより、各解像度レベルに
おいて該初期小波最大量クラスターを拡張する段階と、５）対応する小波最大量クラスターの小波最大量の平均
値に依存する因子’ａｆ’との掛算により、該多重解像
度エッジ表現の小波係数を修正する段階であり、この場
合、依存性は、より大きな平均小波最大量を有する小波
最大量クラスターが因子ａｆ₁をもたらし、かつ、より
小さな平均小波最大量を有する小波最大量クラスター
が、因子ａｆ₂をもたらすならば、ａｆ₁≦ａｆ₂である
如くである段階と、６）逆変換を残像と修正小波係数に適用することにより
処理像を計算する段階であり、逆変換は、それが残像と
非修正小波係数に適用されるならば、原像又はその密接
な近似が生ずる如くである段階とを具備する方法。