JPH0944655A - 画像処理方法および装置 - Google Patents
画像処理方法および装置Info
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- Image Processing (AREA)
- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
Abstract
画像中の必要な周波数帯域の成分のみを強調して良質な
処理済画像を得る。 【解決手段】 画像入力手段1から入力された画像信号
Sを多重解像度分解処理手段2においてラプラシアンピ
ラミッド等の方法により多重解像度の画像に分解する。
分解された画像の所望とする周波数帯域の強調度をより
低周波数帯域の画像の信号値に基づいて決定し、強調処
理手段3において画像に強調処理を施す。強調処理が施
された画像とそれ以外の画像とを復元処理手段4におい
て復元し、処理済画像信号S′を得る。処理済画像信号
S′は画像出力手段5において可視像として再生され
る。
Description
定の周波数帯域に画像処理を施す画像処理方法および装
置に関するものである。
に適切な画像処理を施した後、画像を再生表示すること
が種々の分野で行われている。例えば放射線画像の診断
性能を向上させるために、画像信号に対してボケマスク
処理等の周波数強調処理を施す方法が本出願人により提
案されている(特開昭55-163772 等)。この周波数処理
は、原画像を表す画像信号からボケマスク信号を減算し
たものに強調度を掛けたものを加える処理を施すもの
で、これにより画像において所定の空間周波数成分を強
調するようにしたものである。
別の方法として、フーリエ変換、ウェーブレット変換、
サブバンド変換等により画像を多重解像度画像に変換す
ることにより画像を表す画像信号を複数の周波数帯域の
信号に分解し、この分解された信号のうち、所望とする
周波数帯域の信号に対して強調等の所定の画像処理を施
す方法が提案されている。
を多重解像度に変換する新規な方法としてラプラシアン
ピラミッドなる方法が提案されている(例えば特開平6-
301766号)。このラプラシアンピラミッドは、原画像に
対してガウス関数で近似されたようなマスクによりマス
ク処理を施した後、画像をサブサンプリングして画素数
を間引いて半分にすることにより、原画像の1/4のサ
イズのボケ画像を得、このボケ画像のサンプリングされ
た画素に値が0の画素を補間して元の大きさの画像に戻
し、この画像に対してさらに上述したマスクによりマス
ク処理を施してボケ画像を得、このボケ画像を原画像か
ら減算して原画像の所定の周波数帯域の細部画像を得る
ものである。この処理を得られたボケ画像に対して繰り
返すことにより原画像の1/22Nの大きさのボケ画像を
N個作成するものである。ここで、ガウス関数で近似さ
れたようなマスクによりマスク処理を施した画像に対し
てサンプリングを行っているため、実際にはガウシアン
フィルタを用いているが、ラプラシアンフィルタをかけ
た場合と同様の処理画像が得られる。そしてこのように
原画像サイズの画像から順に1/22Nの大きさの低周波
数帯域の画像が得られるため、この処理の結果得られた
画像はラプラシアンピラミッドと呼ばれる。
ては、Burt P.J.,“Fast Filter Transforms for Image
Processing ”,Computer Graphics and Image Proces
sing16 巻、20〜51頁、1981年;Crowley J.L.,Stern R.
M.,“Fast Computation ofthe Difference of Low・Pass
Transform ”IEEETrans.on Pattern Analysis and Mac
hine Intelligence、6巻、2号、1984年3月、Mallat
S.G.,“A Theory for Multiresolution Signal Decompo
sition ;The Wavelet Representation”IEEE Trans.on
Pattern Analysis and Machine Intelligence 、11
巻、7号、1989年7月;Ebrahimi T.,Kunt M.,“Image
compression by Gabor Expansion”,Optical Engineer
ing,30巻、7号、873 〜880 頁、1991年7月、およびPi
eter Vuylsteke,Emile Schoeters,“Multiscale Image
Contrast Amplification ”SPIEVol.2167 Image Proce
ssing(1994),pp551 〜560 に詳細が記載されている。
ンピラミッドの全ての周波数帯域の画像に対して、画像
の値を強調するような処理を施し、この強調処理が施さ
れた各周波数帯域の画像を逆変換して処理が施された画
像を得る方法が上記特開平6-301766号に記載されてい
る。このように処理が施された画像は、各周波数帯域に
おいて画像が強調されているため、実質的に上述したボ
ケマスク処理において複数のサイズのマスクによりボケ
マスク処理を施したような画像となっている。
開平6-301766号に記載された方法においては、ある周波
数帯域の画像に対して強調処理を施す際に、画像中にお
ける強調処理が必要な被写体の輪郭等の成分とともにノ
イズ等の不要な成分をも強調してしまうため、処理の結
果得られる画像についても被写体の輪郭等の成分の他ノ
イズをも強調されたものとなってしまう。このため、画
像処理の結果得られた画像はノイズが目立って見にくい
ものとなってしまっていた。
成分のみを強調して良質な処理済画像を得ることができ
る画像処理方法および装置を提供することを目的とする
ものである。
法および装置は、画像を多重解像度空間に変換すること
により、該画像を複数の周波数帯域ごとの画像に分解
し、該複数の周波数帯域のうち所定の周波数帯域の画像
に対して、該所定の周波数帯域よりも低周波数帯域の画
像における信号値の絶対値が比較的大きい部分に対応す
る部分ほど大きい強調度の強調係数を乗じ、該強調係数
が乗じられた周波数帯域の画像および他の周波数帯域の
画像を逆多重解像度変換することにより処理済画像を得
ることを特徴とするものである。
像をラプラシアンピラミッド、ウェーブレット変換、サ
ブバンド変換等、所定のフィルタにより画像信号を複数
の周波数帯域ごとの画像に分解することをいう。
に得られる複数の周波数帯域ごとの画像において、原画
像に含まれる被写体の輪郭のような成分は、低周波数帯
域の画像においてもその画像の成分に含まれるものであ
る。しかしながら、ノイズのような成分は高周波数帯域
の画像には含まれるが、比較的低周波数帯域の画像には
含まれないものである。したがって、画像の強調を施す
所定の周波数帯域よりも低周波数帯域の画像において、
信号値の絶対値が比較的低い部分は、所定の周波数帯域
の画像のその部分に対応する部分が信号値を有するもの
であっても、その部分の信号により表わされる画像の成
分はノイズである可能性が非常に高い。このため、所定
の周波数帯域の画像の全体に強調処理を施すと、被写体
のように必要な成分のみならず、ノイズのような不要な
成分をも強調してしまうこととなる。本発明はこの点に
鑑みてなされたものである。
び装置は、多重解像度空間に変換された複数の周波数帯
域の画像のうち、強調処理を施す所定の周波数帯域より
も低周波数帯域の画像における信号値の絶対値が比較的
大きい部分ほどこの部分に対応する所定周波数帯域の画
像の部分の強調度を大きくしたものである。これによ
り、所定周波数帯域においてノイズと見なせる上記低周
波数帯域の画像における信号値の絶対値が比較的小さい
部分は他の部分と比較して強調度が小さくなる。所定周
波数帯域の画像に対してこのように強調処理を施すこと
により、この所定周波数帯域の画像におけるノイズ等の
不要な成分は他の被写体等の必要な成分よりも強調度が
小さくなるため、目立たなくなる。したがって、この強
調処理が施された周波数帯域の画像および他の周波数帯
域の画像を逆変換することにより得られる処理済画像
は、所定周波数帯域の成分のうちノイズ等の不要な成分
が目立たなくなり、必要な被写体の輪郭等の成分が強調
された良質な画像を得ることができる。
の形態について説明する。
るための装置の概略を表すブロック図である。図1に示
すように本発明による画像処理方法を実施するための装
置は、装置に画像を入力するための画像入力手段1と、
入力された画像に対して多重解像度分解処理を施す多重
解像度分解処理手段2と、多重解像度分解処理手段2に
おいて複数の周波数帯域に分解された画像のうち、所定
の周波数帯域の画像に対して後述するような強調処理を
施す強調処理手段3と、強調処理手段3により強調処理
が施された周波数帯域の画像および他の周波数帯域の画
像を復元して処理済画像を得るための復元処理手段4
と、復元処理手段4により復元された処理済画像を可視
像として再生するための画像出力手段5とからなるもの
である。
ついて説明する。図2は図1における多重解像度画像分
解処理手段2において行われる処理を説明するためのブ
ロック図である。なお、本実施の形態においてはラプラ
シアンピラミッドの手法により画像信号Sを多重解像度
画像に分解するものとする。図2に示すように原画像を
表すデジタルの画像信号Sが多重解像度分解処理手段2
に入力されると、フィルタリング手段10においてローパ
スフィルタによりフィルタリングされる。このローパス
フィルタは例えば図3に示すように5×5のグリッド上
の二次元ガウス分布に略対応している。このローパスフ
ィルタは後述するように全ての解像度の画像に対して適
用される。
タリングされた画像信号Sはフィルタリング手段10にお
いて1画素おきにサンプリングされ、低解像度近似画像
g1が得られる。この低解像度近似画像g1 は、原画像
の1/4の大きさとなっている。次いで補間手段11にお
いて、この低解像度近似画像g1 のサンプリングされた
間隔に値が0の画素が補間される。この補間は低解像度
近似画像g1 の列毎および一行毎に値が0の行および列
を挿入することにより行う。このように値が0の画素が
補間された低解像度近似画像g1 はぼけてはいるものの
一画素おきに値が0の画素が挿入されているため、信号
値の変化が滑らかではないものとなっている。
さらにこの補間がなされた低解像度近似画像g1 に対し
て図3に示すローパスフィルタにより再度フィルタリン
グ処理を施し、低解像度近似画像g1 ′を得る。この低
解像度近似画像g1 ′上述した補間がなされた低解像度
近似画像g1 と比較して信号値の変化が滑らかなものと
なっている。また原画像と比較して周波数帯域的には半
分より高い高周波数が消えたような画像となっている。
これは画像の大きさを1/4にして一画素おきに値が0
の画素を補間し、さらに図3に示すローパスフィルタに
よりフィルタリング処理を施しているため、ガウス関数
により空間周波数が半分よりも高い周波数帯域の画像が
ぼかされたようになっているからである。
像度近似画像g1 ′の減算が行われ、細部画像b0 が得
られる。この減算は原画像と低解像度近似画像g1 ′と
の相対応する画素についての信号間で行われる。ここ
で、低解像度近似画像g1 ′は上述したように原画像の
空間周波数のうち半分より高い周波数帯域の画像がぼけ
たようになっているため、細部画像b0 は原画像のうち
半分より上の周波数帯域のみを表す画像となっている。
すなわち、図4に示すように細部画像b0 は原画像のナ
イキスト周波数NのうちN/2〜Nの周波数帯域の画像
を表すものとなっている。
リング手段10に入力され、図3に示すローパスフィルタ
によりフィルタリング処理が施される。そしてフィルタ
リング処理が施された低解像度近似画像g1 は、フィル
タリング手段10において1画素おきにサンプリングさ
れ、低解像度近似画像g2 が得られる。この低解像度近
似画像g2 は、低解像度近似画像g1 の1/4すなわち
原画像の1/16の大きさとなっている。次いで補間手段
11において、この低解像度近似画像g2 のサンプリング
された間隔に値が0の画素が補間される。この補間は低
解像度近似画像g2 の一列毎および一行毎に値が0の行
および列を挿入することにより行う。このように値が0
の画素が補間された低解像度近似画像g2 はぼけてはい
るものの一画素おきに値が0の画素が挿入されているた
め、信号値の変化が滑らかではないものとなっている。
さらにこの補間がなされた低解像度近似画像g2 に対し
て図3に示すローパスフィルタにより再度フィルタリン
グ処理を施し、低解像度近似画像g2 ′を得る。この低
解像度近似画像g2 ′は上述した補間がなされた低解像
度近似画像g2 と比較して信号値の変化が滑らかなもの
となっている。また低解像度近似画像g1 と比較して周
波数帯域的には半分より高い周波数帯域の画像が消えた
ようになっている。
像g1 から低解像度近似画像g2 ′の減算が行われ、細
部画像b1 が得られる。この減算は低解像度近似画像g
1 と低解像度近似画像g2 ′との相対応する画素につい
ての信号間で行われる。ここで、低解像度近似画像
g2 ′は上述したように低解像度近似画像g1 の空間周
波数のうち半分より高い周波数帯域の画像がぼけたよう
になっているため、細部画像b1 は低解像度近似画像g
1 のうち半分より上の周波数帯域のみを表す画像となっ
ている。すなわち、図4に示すように細部画像b1 は低
解像度近似画像g1のうちの半分より上の周波数帯域の
み、すなわち原画像のナイキスト周波数NのうちN/4
〜N/2の周波数帯域の画像を表すものとなっている。
このようにガウス分布のローパスフィルタによりフィル
タリング処理を施して細部画像を得るようにしている
が、フィルタリング処理が施された画像を低解像度近似
画像から減算していることから、実質的にはラプラシア
ンフィルタによりフィルタリング処理を施した場合と同
様の結果となる。
10によりフィルタリングされかつサンプリングされた低
解像度近似画像gk (k=1〜N)に対して順次繰り返
し行い、図4に示すようにn個の細部画像bk ( k=1
〜n)および低解像度近似画像の残留画像gL を得る。
ここで、細部画像bk は、b0 から順に解像度が低くな
る、すなわち画像の周波数帯域が低くなるものであり、
原画像のナイキスト周波数Nに対して、細部画像bk は
N/2k+1 〜N/2k の周波数帯域を表し、画像の大き
さが原画像の1/22k倍となっている。すなわち、最も
解像度が高い細部画像b0 は原画像と同じ大きさである
が、細部画像b0 の次に高解像度の細部画像b1 原画像
の大きさの1/4となっている。このように、細部画像
が原画像と同一の大きさのものから順次小さくなり、ま
た細部画像はラプラシアンフィルタを施したものと実質
的に同一の画像であることから、本実施の形態による多
重解像度変換はラプラシアンピラミッドと呼ばれるもの
である。また、残留画像gL は原画像の非常に解像度が
低い近似画像であると見なすことができ、極端な場合
は、残留画像gL は原画像の平均値を表す1つだけの画
像からなるものとなる。そしてこのようにして得られた
細部画像bk および残留画像gL は図示しないメモリに
記憶される。
k に対して強調処理手段3において強調処理が施され
る。以下強調処理の詳細について説明する。
ことにより得られる複数の周波数帯域ごとの細部画像b
k において、原画像に含まれる被写体の輪郭のような成
分は、低周波数帯域の画像においてもある程度の大きさ
の信号値を有するものである。しかしながら、ノイズの
ような成分は高周波数帯域の画像には含まれるが、低周
波数帯域の画像においては消えてしまい信号値としては
0に近い値となる。例えば図5に示すように細部画像b
k と細部画像bk よりも低周波数帯域の細部画像bk+1
とを比較すると、点A,BおよびCにおいては双方の細
部画像が信号値を有するものである。しかしながら点D
においては細部画像bk においては信号値を有するが、
細部画像bk+1 においては信号値が0となっている。し
たがって、細部画像bk の点Dはノイズのように不要な
部分であり、他の点A,BおよびCは被写体の輪郭のよ
うに必要な部分であると見なすことができる。
数帯域よりも低周波数帯域の画像について、信号値の絶
対値が比較的低い部分は所定の周波数帯域の画像のその
部分に対応する部分が信号値を有するものであっても、
その部分の信号により表される成分はノイズである可能
性が非常に高い。よって、強調処理を施したい周波数帯
域の細部画像bk よりも低周波数帯域の細部画像(本実
施の形態においては1レベル周波数帯域が低い細部画像
bk+1 )の信号値を検出し、この信号値の検出の結果、
細部画像bk+1 における信号値の絶対値が比較的小さい
部分に対応する細部画像bk の部分については、強調係
数を他の部分と比較して小さくして強調を行うようにす
る。すなわち、図6に示すように細部画像bk+1 の信号
値の絶対値が大きいほど強調度fを大きくするものであ
る。そしてこのようにして決定された細部画像bk+1 に
基づく強調度f(bk+1 )を下記の式(1)に示すよう
に細部画像bk に乗じ、強調画像bkpを得る。
処理を施すことにより、この所定周波数帯域の細部画像
bk におけるノイズ等の不要な成分は他の必要な成分よ
りも強調度が小さくなるため、目立たなくなる。
k+1 の1つの画素に対応する点は細部画像bk において
4つある。このため、強調処理のための係数を決定する
際には、細部画像bk の4つの画素に対応する細部画像
bk+1 の1つの画素値を補間して、4つの画素にそれぞ
れ対応する値を得、この値に基づいて強調係数を決定す
るものである。また、細部画像bk の4つの画素に対応
する細部画像bk+1 1つの画素値を代表させて、この1
つの画素値に基づいて4つの画素の強調度を決定するよ
うにしてもよい。
細部画像bk および他の周波数帯域の細部画像を逆変換
する。この逆変換の処理は復元処理手段4において以下
のようにして行われる。
ある。まず、残留画像gL が補間手段14により各画素の
間が補間されて元の大きさの4倍の大きさの画像gL ′
とされる。次に加算器15においてその補間された画像g
L ′と最も低解像度の細部画像bn-1 の相対応する画素
同志で加算を行い、加算画像(gL ′+bn-1 )を得
る。次いでこの加算画像(gL ′+bn-1 )は補間手段
14に入力され、この補間手段14において各画素の間が補
間されて元の大きさの4倍の大きさの画像bn-1´とさ
れる。
いて細部画像bn-1 の一段階高解像度の画像bn-2 と相
対応する画素同志の加算が行われ、加算された加算信号
(bn-1 ′+bn-2 )は補間手段14において各画素の間
隔が補間され、細部画像bn-2 の4倍の大きさの画像b
n-2 とされる。
いても同様の処理を施す。すなわち、強調画像bkpと上
述した処理が施された一段階低解像度の画像bk-1 ′と
の加算が加算器15において行われ、さらに加算信号(b
kp+bk-1 ′)に対して補間手段14において各画素の間
が補間され、補間信号bkp′を得る。そしてこの処理を
より高周波の細部画像に対して順次行い、最終的に加算
器15において補間画像b1 ′と最高解像度の細部画像b
0 との加算が行われ、処理済画像信号S′を得る。
S′は画像出力手段5に入力され、可視像として表示さ
れる。この画像出力手段5はCRT等のディスプレイ手
段でもよいし、感光フィルムに光走査記録を行う記録装
置であってもよいし、あるいはそのために画像信号を一
旦光ディスク、磁気ディスク等の画像ファイルに記憶さ
せる装置であってもよい。
より多重解像度に変換された細部画像に対して、所望と
する周波数帯域の細部画像に対する強調係数をその所望
とする周波数帯域よりも低周波数帯域の細部画像の信号
に基づいて設定することにより、所望と周波数帯域の画
像はノイズ等の不要な成分はそれ程強調されることな
く、被写体の輪郭等の必要な成分のみが強調されること
となる。したがって、強調処理が施された細部画像およ
びそれ以外の細部画像を逆変換することにより得られる
処理済画像は、所望とする周波数帯域の画像が強調され
ているが、この周波数帯域におけるノイズ等の不要な部
分は強調されていないため、ノイズが目立たない観察読
影に適した良好なものとなる。
像を多重解像度画像に変換するためにラプラシアンピラ
ミッドの手法を用いているが、これに限定されるもので
はなく、例えばウェーブレット変換、あるいはサブバン
ド変換等他の方法により多重解像度画像に変換するよう
にしてもよいものである。
析の方法として近年開発されたものであり、ステレオの
パターンマッチング、データ圧縮等に応用がなされてい
るものである(OLIVIER RIOUL and MARTIN VETTERLI;Wa
velets and Signal Processing,IEEE SP MAGAZINE,P.14
-38,OCTOBER 1991、Stephane Mallat;Zero-Crossingsof
a Wavelet Transform,IEEE TRANSACTIONS ON INFORM
ATION THEORY,VOL.37,NO.4,P.1019-1033,JULY 1991
)。
との周波数信号に変換するものである。すなわち、関数
hの周期および縮率を変化させ、原信号を移動させるこ
とによりフィルタリング処理を行えば、細かな周波数か
ら粗い周波数までの所望とする周波数に適合した周波数
信号を作成することができる。
変換のように1種類のフィルタにより2つの周波数帯域
の画像を得るのみではなく、複数種類のフィルタを用い
て複数の周波数帯域の画像を一度に得ることをも含む変
換方法である。
るいはサブバンド変換により得られた複数の周波数帯域
ごとの画像に対して上述したラプラシアンピラミッドの
場合と同様に、所望とする周波数帯域の画像に対してこ
の周波数帯域よりも低周波数帯域の画像の信号値に基づ
いて強調係数を設定して強調処理を行うことにより、所
望とする周波数帯域の画像が強調されるが、この周波数
帯域におけるノイズ等の不要な部分は強調されないた
め、ノイズが目立たない観察読影に適した良好な画像を
得ることができる。
処理を施す所望とする周波数帯域の画像の強調係数をそ
の周波数帯域よりも一段階低周波数帯域の画像の信号値
に基づいて決定するようにしているが、一段階低周波数
帯域のみではなく、二段階、三段階あるいはそれ以上低
周波数帯域の画像に基づいて決定するようにしてもよい
ものである。
置のブロック図
数帯域ごとの細部画像を表す図
Claims (2)
- 【請求項1】 画像を多重解像度空間に変換すること
により、該画像を複数の周波数帯域ごとの画像に分解
し、 該複数の周波数帯域のうち所定の周波数帯域の画像に対
して、該所定の周波数帯域よりも低周波数帯域の画像に
おける信号値の絶対値が比較的大きい部分に対応する部
分ほど大きい強調度の強調係数を乗じ、 該強調係数が乗じられた周波数帯域の画像および他の周
波数帯域の画像を逆多重解像度変換することにより処理
済画像を得ることを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項2】 画像を多重解像度空間に変換すること
により、該画像を複数の周波数帯域ごとの画像に分解す
る画像分解手段と、 該複数の周波数帯域のうち所定の周波数帯域の画像に対
して、該所定の周波数帯域よりも低周波数帯域の画像に
おける信号値の絶対値が比較的大きい部分に対応する部
分ほど大きい強調度の強調係数を乗じる強調係数乗算手
段と、 該強調係数が乗じられた周波数帯域の画像および他の周
波数帯域の画像を逆多重解像度変換することにより処理
済画像を得る逆変換手段とからなることを特徴とする画
像処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19151895A JP4004561B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 画像処理方法および装置 |
| US08/685,613 US5907642A (en) | 1995-07-27 | 1996-07-24 | Method and apparatus for enhancing images by emphasis processing of a multiresolution frequency band |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JPH11272853A (ja) * | 1998-03-26 | 1999-10-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像の鮮鋭度推定方法および装置 |
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-
1995
- 1995-07-27 JP JP19151895A patent/JP4004561B2/ja not_active Expired - Lifetime
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