JPS60178778A - 画像強調方法及び装置 - Google Patents

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） 本発明は映像強化、または特に関連するデータが主に長
いエツジアイテムを具えているデジタル螢光写真映像シ
ステムでの映像強化に関するものである。

（従来の技術） デジタル映像強化はも♀開発されつつある新分野ではな
いが、長く立らふさがっていた多くの問題が未解決のま
まＣある。これ等問題の若干は散布のものと考えられ、
従っ【解決は不可能である。例えば、試験される物体の
部分についてのｊ−夕には関連のあるデータ、関ｊｌの
ないｊ−夕及びノイズを含／Ｖていることである。

特にデジタル螢光写真においては、映像は関連のある血
管システムについてのデータを含／しでいる。また、デ
ータは関連のない身体の部分にも存在りる。不幸にも、
ノイズも映像に存在覆る。映像は次のように設置１され
た減算技術及びろ過によって強化される。

■　関連のない忠名の組織の部分を映像から除去づる。

■　信号対ソイス比（Ｓ　Ｎ　Ｒ）を増大し、■　関連
のある患者の組織の部分のアウトラインを強化する。

デジタル螢光写真では、関連のない患者の組織の部分を
映像から除去することは減算又は一時的なろ過にＪ：っ
て行われる。その結果、関連するデータが主に長いエツ
ジアイテムとノイズとを右りる映像が得られる。従って
、関連のある組織の部分のアラ１へラインの強化には長
いエツジの強化が含まれる。

バイパスフィルタは遷移部を強化する。従って、映像に
バイパスフィルタを使用すると、物体のエツジ又はアラ
１〜ライン及びノイズを共に強化づる。映像の「情報内
容」は周波数の増大によって減少し、φ子ノイス（例え
ば光子目数誤差）のような［ホワイト−１ノイズの１−
ノイズ内容」は−元周波数の場合一定であり、映像の二
元周波数の場合直線的に上胃覆る。従って、強化フィル
タは一般に成る周波数での「カットＡ）」であり、情報
が殆ど又は全く無い高い周波数を防止する。

「ポイン１〜」及び「ライン」の周波数レスポンスは木
来異なるしのであることは知られている。従って「ポイ
ン１へ」と「ライン」の同一フィルタに対りるレスポン
スは相違覆る。例えば、１ガウス」型【」−バスフィル
タの場合、［ポインｌ〜１のカッ１〜１７周波数は「ラ
イン」のノノツ１−７１ノ周波数より低い。また１ポイ
ン１−」に対りるフィルタレスポンスの傾斜スロープは
「ライン」に対するフィルタレスポンスの傾斜スロープ
より急Ｃある。「ブラシ「ント平ｈ」型のフィルタのよ
うな成る種のバイパスフィルタは１ポイン１〜１と１５
イン」とに対し異なるレスポンスを現わづ。この場合、
「ポイン１−１に対りるレスポンスＬＪ　）ライン」に
７・１づるレスポンスＪ、りも−屑入さイｉス【二］−
ブタ・１周波数て直線的に増大する。　従来、エツジの
ｈ向に関せず、「ポインＩ〜」り一般にノイズを含む）
と艮い「ライン」又はエツジの間に差異を認め区別り−
るためフィルタを調整したことはなかった。フィルタを
微細に調和さけパラメータを最適なものにし、ポイント
をろ過し、長いエツジのＳＮＲを向上させる。デジタル
螢光写真システムに現在使用されている従来のフィルタ
ではこのようなフィルタ最適化は達成されたことがない
。

デジタル螢光写真システムでのフィルタは「ポインｉ〜
」を減衰し、長いエツジのＳＮＲを向上させるため最適
なパラメータを右りることか必要である。同様に、この
ようなフィルタは映像内のエツジを不鮮明にしないこと
か必要である。

（発明の達成） 本発明ろ過するごとによる映像強化方法はノイズ、Ｆポ
イント」及６エツジから成るデータの形状の映像を人手
し、 エツジに対し１ポイント」及びノイズを減衰させるよう
にろ過し、 長いエツジを最適に強化することを特徴とづる。

本発明フィルタの構成は平滑化及びバックグラウンドの
ための低周波信号を保持しながら長いエツジのＳＮＲを
増大する。

本発明の他の要旨は長いエツジの方向とは無関係に、長
いエツジを認識覆る工程を含む。

添付図面を参照して本発明方法及びその方法を実施する
装置を説明することによって本発明の上述の目的及びそ
の目的を明らかにする。

（実施例） 第１図に示づ映像強化システム１１は映像取得装置１２
を示し、この映像取得装置はＤＦシステム内にＸ線源、
映像増強器及びビデオカメラを有する。ライン１３での
映像増強器の出力はカメラのビデオ信号である。

ブ〔］ツク１４によって表わした映像処理装置によって
このヒ−Ｔ　Ａ信号を処理Ｊる。処理装置１４の出力は
表示ユニット１６に表示されるか記憶装ｆｆ１１７に記
憶するよう送られる。或いは表示ユニット１６での表示
と記憶装置１７での記憶とを共に行なう。全体のシステ
ムを制御ユニット１８によって制御でる。

Ｄ　Ｆシステムのための映像処理装置は減算装置く図示
せず）を具え、その減算装置はアナログデジタル変換装
置２２による変換後のデータに通常作用する。バイパス
及びローパスフィルタを有するここに説明する方法によ
る映像強化をデジタルデータに作用さける場合につき第
２図に示ず。しかし本発明はアナログデータをろ過する
場合も包含する。このデジタルデータを行及び列から成
る２５に示したマトリックスに保持する。このマトリッ
クスは映像増強器ターゲラ１〜の×、ｙ座標及び表示さ
れた映像の強さの変化のｘ、ｙ位置とに関する。

このデジタルデータをユニット２３によって演算し映像
のエツジを強化する。このユニット２３は好適な実施例
ではフィルタ素子の組合せである。また特に、低周波デ
ータを含むように設計されたローパスフィルタ２４を設
ける。ユニット２１での掛紳によってバイパスフィルタ
２８に組合せた他のローパスフィルタ２６を具えるもの
として示したバンドパスフィルタも使用する。

この掛算ユニットの出力をローパスフィルタ２４の出力
と共にユニット２９に加える。加算ユ二ッ１〜２９の出
力側３１におけるフィルタの組合せによってノイズをろ
過し、ポイント減衰したエツジ強化出力データを得るこ
とができ、長いエツジのスミＡ７を最小にする。

第３図に本発明の更に基本を示Ｊ。アナログデジタル変
換器の出力をローパスフィルタ３６及びエツジ識別ユニ
ツ１−３７とに送る。グラジェントを使用してエツジを
認識し識別してもＪ：い。

長いエツジであって認識したエツジをロングエツジゲー
ト・３８に通づ−０ 次にこれ等認識した長いエツジを強化の１こめハイパス
フ５ｒルタ３９に送る。好適な実施例で（よ］−ツジル
Ｘ識装置角及びロングエツジグー１〜は［グラジエン１
−スクエア型」フィルタから成り、このフィルタはガウ
スフィルタ３９と共に作用してバンドパスレスポンスを
生じ、カッ１−Ａ）調整しパン１〜を生ずる。その場合
ロング「ライン」は強化され、高周波ノイズ及び１−ポ
インｈ　Ｊは減衰される。

ローパスフィルタ３６によって低周波データ信号を確実
に通過させる。エツジは限界グラジェントによって決定
すると共に、本発明の一要旨によりロングエツジはいず
れかの方向につい−Ｃの長さの少なくとも２個のビクセ
ルである。

ローパスフィルタ及びバイパスフィルタの出力は加締ユ
ニット４１によって組合わされる。ユニット４１の出力
は第３図に示す形状である。ローパスフィルタは部分４
２の出力を提供する。フィルタ３つに組合わせ−た「エ
ツジ４回路３７．３８によってレスポンスＲ対周波数の
特性出力曲線４３を供給づる。

第４図は映像内のスペクトルの線図的図面である。文字
「し」はＬ　ｙｒｌｄｑｕｉｓｔｆｌｉり限周波数（好
適な実施例ではサイクル当り２ビクセル）を示づ。文字
ｒＣＪはデータとノイズとが平均振幅Ｃ等しい時の周波
数を示している。ｒ　ＣＪより高い周波数のデータはノ
イズの「バリード（ｂｕｒｉｅｄ）　、Ｉと言われる。

第５図は映像データに及ぼすローパスフィルタの作用に
対する［ポイントｊと「ライン」とのレスポンスを示す
。

ここに「レスポンス」と称ゴるのはろ過後の特定の周波
数での平均振幅とろ退的の同一周波数での平均振幅どの
比を意味する。ここで「周波数４とはポイン１〜とライ
ンとを横切る代表的周波数又は幅当りの周波数を意味す
る。ポイントについては、直径当りの周波数であり、ラ
インについては、ラインの幅当りの周波数である。

この２個の異なる曲線は異なる型式の物体の同一フィル
タに対づるレスポンスぐある。

第６図はバイパスフィルタの存在にｊ＞ｆノる「ポイン
ｌ−ｊ及び「ライン」のレスポンスを示す。例えば５０
％周波数、５０％周波数に６（Ｊる傾斜、５％及び１５
％周波数等によってりえられるＪ、うなフィルタの形状
についてフィルタパラメータを通し【制御を行なう。バ
イパスフィルタとローパスフィルタとの両方を一方の次
に他方を使用しく使用する順序は重要でない）、バンド
パスフィルタを生ずる。適切なローパスフィルタとバイ
パスフィルタを選択することによって、例えばその最高
周波数、最高の半分の周波数等によって与えられる希望
する形状を「バンドパス」フィルタに形成づ゛る。

この３型式のフィルタは「ポイント」型物体及び「ライ
ン」型物体に箕なるように作用する。

このことは一度は一方向に、一度は直角方向に２倍に作
用する。−元フィルタの作用に作用を分離し得る「分離
できる」フィルタの場合に容易に見ることができる。

所定の周波数に関し、−元レスポンスかＲ１（［）であ
る場合には、二元フィルタへの「ポイント」レスポンス
はＲＤ　＝Ｒ＋　（ｒ　）’　となると共に、［ライン
コレスポンスはＲＬ＝１で１（０）：Ｒ＋　（ｆ　）に
なる。

ローパスフィルタの場合には、？＋　（０）−１、従っ
て次のようになる。

Ｒｐ　（ｒ　）＝ＲＬ　（ｆ　）’ しかし、他のフィルタを使用して、１ポイント」及びノ
イズが「ライン」に対し減衰さける。

例えば「グラジェントスクエア」オペレータはポイント
に対し、ＲＤ　（ｆ　）＝２ｆ　２Ａ２の周波数レスポ
ンスを有し、（ライン」に対しては１でＬ（ｒ）＝ＭΔ
′である。従ってＲｐ（ｒ）−２・Ｒ（ｆ）である。訝
１６図参照。

［グラジエン１〜．１フイルタによって構成したバンド
パスフィルタは１ポイント」及び「ライン」について異
なる性質を右する。例えば、バイパスフィルりか［グラ
ジエン］・スフ丁アート］である場合には Ｒ３１＞（ポイント）− ２・Ｉ’（＋（［）’　・ｆ２　・Ａ２Ｅ又ｓＰ　（ラ
イン）− Ｒ＋（ｆ）　・ｆ２　・△２ 従ってバンドパスフィルタの最高レスポンスを生づ“る
。この場合 ポイン１−に対し　ｄ　Ｒｉ　／ｄｆ＝−１で＋／ｆラ
インに対し　ｄ　Ｒｉ　／ｃＨ＝−２Ｆ犬１／［例えば
、Ｒがガウスのような関ｒ１．Ｒ＋＝ｅｘｐ（−ｆ　’
　／Ｂ）である場合に（ま［ポインｌ−Ｊに対づる最高
１ｉｆｉはｆｍａｘ（ポインｔ−）＝　ＥＷ７７ｚ生じ
、「ライン」に対する最高値はｆｍａｘ　（ライン）＝
Ｊ−百一、更に最高値の値は 「ポイント」に対し　Ｒｍａｘ　＝Ａｅｘｐ　［−１］
「ライン」ニ対し　Ｒｍａｘ　−ＡｅＸｐ　［−１］「
ポイントＪ及びＦラインＪの両方の曲線の最高値は同一
であり、しかし位置は異なる。第７図参照。

上述の例は「ポイント」物体よりも「ライン」物体を選
択的に強化するバンドパスフィルタを生ずることが可能
であることを示す。

迷惑になるノイズは常に「ポイント」物体であることに
注意づべきである。しかし、関連あるデータは多分及び
通常、異なる研究形式にお【ノる異なる性質を有するも
のである。例えば、天文学における映像と、原子核医学
にお（プる多くの形式の映像も「ポイントＪの性質を有
Ｊる。

このような映像の場合には、所定の周波数で信号対ノイ
ズ化を変化さｌ！得るフィルタはない。

このような映像では、成る周波数〈データ及びノイズ共
）を相対的に強化することのみが可能である。しかし、
デジタル螢光写真及び類似の分！ＩＩでは、データが既
にノイズ内で「バリード（ｂｕｒｉｅｄ）　Ｊ　Ｌ／て
いる周波数区域で作用するようバンドパスフィルタを最
高にすることができ、従っても早「バリード」ｒない程
度までノイズに対し［ライン」形であるようデータを強
化づる。

映像の忠実度を維持りるため、パン１〜パスろ過の結果
を映像のローパスろ過に加える。従って、大きな形状が
あるがままに表現される。生じたフィルタレスポンスを
第８図に示づ。

第１図のデータに第８図のフィルタを使用し、ろ過づる
前及びろ過した後、イハ号対ノイズ比（Ｓ　Ｎ　Ｒ）を
肩線して行なったろ過の結果の例を第９図に承り。０．
６Ｌ〜０．７８１の間の区域はろ過の前には［バリード
インノイス−１であったが、今は観察し得ること明らか
である。

０．３１−〜０．６Ｌまでの区Ｍぐは、ＳＮＲは顕著な
向上がある。０．３Ｌ以下の区域はＳＮＲの顕著な向上
がなく、０．７８１以上の区域は向上があるにも拘らず
以前［バリードインノイズ」である。

上述したものは第１図に示した装置によって得られたデ
ータを向上させるフィルタの例である。各デジタル螢光
写真（Ｄ「）映像はそれを向」ニさせるフィルタを有し
、ＤＦ映像の所定のクラス（ｌ光量、映像の物体等によ
って定まる〉又は多数のクラスを向上させるフィルタが
ある。

作動に当り、物体に透過覆るＸ線を検出し、映像増強器
のターゲットを活性化した時、ＤＦ映像データを得る。

映像増強器の活性化と作動とに応答して、ビデオカメラ
によってビデオ信号を冑る。じデΔ信号をデジタル信号
に変換し、この信号を作用させて長いエツジを検出し強
化４ると共に、強化したエツジを不ｊｉＹ明にづること
４１′＜、ノイズを減らＪ、、特定のデータ又はデータ
のクラスを強化づるため、フィルタのパラメータを選択
覆る。

エツジを不鮮明にするのを最小にして、長いエツジの検
出と強化とを行なうのを数式で示づことができる。

向上した映像−［［］−パス［＋バンドパスｆｌ　。

映像 向上した映像−［Ｓ（αｌ　）＋βＳ　（α２）１１２
］映像 ここにα（まローパスフィルタ周波数（αが増加りると
、平滑作用にお（］る不鮮明化を最小にできる）、βは
最適にηべきスケーリングファクタくβが増加づると、
一層上ツジか強化りる）、はグラジ］−ントＪペレータ
及び１１２（まグラジエン１〜の平方の振幅Ａペレータ
である。

パン１へパス、フィルタ機能にはエツジの認識のための
グラジエン１への項３含む。実際上、パン１−パスに（
ｒ止は］−１−バスノイルりとグラシｆント振幅の平方
とを含む。同様の結束を（［するため他の方法を使用（
ることができる。

特定の実施例に関して本発明を説明したか、実施例は単
に例として使用したものであり、特許請求の範囲の発明
を限定するもの（゛ない。

【図面の簡単な説明】

第１図はデジタル螢光写真システムを示づ一般化したブ
ロックタイアゲラム、 第２図は第１図の映像処理部のフィルタ部を示すブロッ
クタイアゲラム、 第３図は第２図に示１他の実施例のブ［１ツクタイアゲ
ラム、 第４図は映像の周波数スペクトル 第５図（ま［］−パスフィルタの周波数レスポンス、 第６図はバイパスフィルタの周波数レスポンス、 第７図はパン１〜パスフイルタの周波数レスポンス、 第８図は組合Ｕたフィルタの周波数レスポンス、 第９図は第８図のフィルタを使用する前及び後の信号と
ノイズとの比を示づ図である。 °１１・・・映像強化システム、１２・・・映像取得装
置、１３・・・ライン、１４・・・映像処理装置、１６
・・・表示ユ二ツト、１７・・・記１０装置、１８・・
・制御１＋ユニツト、２２・・・アナ］］グデジタル変
換装置、２３・・・コーニット、２４・・ローパスフィ
ルタ、２５・・・マトリックス、２６・・・［］］ｌ−
パスフィルタ２７・・コニット、２８・・・バイパスフ
ィルタ、２つ・・加粋ユニツ１へ、３６・・［」−パス
フィルり、３７・・・二［・ンシ７薇別ユニッ１−１３
８・・・［］ング」ニッシゲ−１〜、３つ・・・バイパ
スフィルタ、４１・・加Ｅ”ニラｌ−１＋１３・・特性
出力曲線特許出願人　工ルシント　リミテッド 代　理　人　早　川　政　名 図面の浄書（内容にに更なし） 第６図 し７♂／２ レフ畠°ン又 レフ店０７ノ 組、令で２　フシ１−ダ　ｒｌ　□ｖ１応初レフし゛７
フ第９図 鴨Ｌ１　ル］６斤シフク久４７．弯７千　フィン”ｉｌ
ｌ二ろ荀擺　１３ｖ　−３ゑ４＆ （ＳＮＲ＝１．７謝ｌ１１．い罹監） ＝、−５ｑ−続　ネ市　Ｊ］モ　Ｐ具）（方式ン１、事
イ′１の表示 ２、発明の名称 映１例！Ｑ化り法及び十装置 ３、ン市１にをりる名 １１イ′１どの関係　１；１　；’＋　出　願　人氏名
（名称）　」ルシン１−　リミｊツ１−４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　関連あるデータと、関連のないデータと、ノイズと
   から成る映像を人手し、 フィルタ最高化手順に作用するシステムパラメータを決
   定し、 フィルタ手段を供給りるパラメータを使用し、 前記関連あるデータを最適に強化し、前記関連のないデ
   ータと、前記関連あるデータに対りる前記ノイズを減衰
   づるようろ過することを特徴とづるフィルタによる映像
   強化方法。 ２　面記関連あるデータが、前記ノイズよりイバい周波
   数で一層高い平均振幅を特性として有する長いエツジで
   あり、特性として一層高い周波数で強化されるものＣあ
   り、前記ノイズの平均振幅が成る周波数で前記長いエツ
   ジの平均振幅に等しく、前記成る周波数以後は前記ノイ
   ズの平均振幅が前記長いエツジの平均振幅より一層高く
   、前記ろ過の工程において、前記ノイズと前記関連のな
   いデータとを前記長いエツジに対して減衰させ、前記成
   る周波数を増大させる工程を含む１４許請求の範囲第１
   項に記載の映像強化方法。 ３　前記関連の＜１いデータに「ポイン１〜」を含み、
   前記長いエツジと前記「ポイント」との間の周波数レス
   ポンスの差を区別し前記長いエツジを強化し、 前記長いエツジか比較的高い平均値であり前記ノイズと
   「ポイン１〜Ｊとが比較的低い平均振幅値である周波数
   を得るよう前記バイパスろ過をカットオフする工程を前
   記ろ過の工程に含め、 前記ノイズの前記平均振幅値が通常前記長いエツジの前
   記平均振幅値より一層高い周波数で前記周波数のバンド
   がすする特許請求の範囲第２項に記載の映像強化方法。 ４　前記強化した長いエツジの他に低周波デ−夕を得る
   ためローパスろ過の工程を含む特許請求の範囲第３項に
   記載の映像強化方法。 ５　前記バイパスろ過の工程が「グラジェント平方」ろ
   過を含む特許請求の範囲第３項に記載の映像強化方法。 ６　前記「グラジ〕−ント平方」ろ過に組合せた第１の
   ローパスろ過を前記バイパスろ過のカットオフ工程に含
   めた特許請求の範囲第５項に記載の映像強化方法。 ７　低周波データを得るため第２のローパスろ過の工程
   を設（）た特許請求の範囲第６項に記載の映像強化方法
   。 ８　前記第１の【−１−パスろ過の工程に［ガウス」の
   ろ過を設【）た特許請求の範囲第７項に記載の映像強化
   方法。 ９　前記第２のローパスろ過の］−程に「ガウス」のろ
   過を設けた特許請求の範囲第８項に記載の映像強化方法
   。 １０　関連あるデータと、関連のないデータと、ノイズ
   とから成るデータを入手する装置と、フィルタ最高化手
   順に作用するシステムパラメータを決定する装置と、 この決定したパラメータを使用するフィルタ装置を提供
   する装置と、 関連あるデータを最適に強化し、関連のないデータ及び
   関連あるデータに対するノイズを減衰させるよう前記フ
   ィルタ装置によって前記入手したデータをろ過づる装置
   とを具えることを特徴とする映像強化装置。 １１　前記関連あるデータが、前記ノイズ及び前記関連
   のないデータよりも低い周波数で一層高い平均振幅を有
   する長いエツジであり、この長いエツジが一層高い周波
   数で強化され、前記ノイズの平均振幅が成る周波数では
   前記長いエツジの平均振幅に等しく、前記ノイズの平均
   振幅が前記成る周波数以上では前記長いエツジの平均振
   幅より一層高く、前記ノイズ及び関連のないデータが前
   記長いエツジに対し前記成る周波数を有効に増大する特
   許請求の範囲第１０項に記載の映像強化装置。 １２　前記関連のないデータがポイントを含み、前記長
   いエツジと前記ポイントとの間の周波数レスポンスの差
   を区別して前記長いエツジを強化するバイパスフィルタ
   装置と、 前記バイパスフィルタをカットオフし周波数バンドを得
   る手段とを前記フィルタ装置に設け、 前記ノイズ及び１ポイン］〜」の平均振幅ｆ１ｒｉより
   前記長いエツジが一層高い平均振幅値にあり、前記ノイ
   ズの平均振幅前が前記長いエツジの平均振幅前より通常
   一層高い周波数で０ｑ記周波数パンＦを生ずる特許請求
   の範囲第１１ｒｆｉに記載の映像強化装置。 １３　強化した長いエツジの仙に低周波データを１ｑる
   ようローパスフィルタ装置をセラ１〜する特、；′ｌ請
   求の範囲第１２項に記載の映像強化装１１ １４　前記バイパスフィルタ装置が１グラジエン１−ｊ
   平方フィルタ装置を具えて成る特許請求の範囲第１２項
   に記載の映像強化装置。 １５　前記バイパスフィルタをカットオフする装置が前
   記「グラジェント」平方フィルタ装置に組合わせて作動
   する第１のローパスフィルタ装置を具えて成る特許請求
   の範囲第１４項に記載の映１象強化装髄。゛ １６　前記第１のローパスフィルタ装置のカッｌ−オフ
   周波数以下のカット３７周波数を有し低周波データを通
   ？ｌ第２のローパスフィルタ装置を具えた’４’ｉＥ’
   ｌ請求の範囲第１５項に記載の映像強化装置。 １７　前記第１のローパスフィルタ装置がＥガウス」の
   フィルタ装置である特許請求の範囲第１６項に記載の映
   像強化装置。 １８　前記第２のローパスフィルタ装置が「ガウス」の
   フィルタ装置である特許請求の範囲第１６項又は第１７
   項に記載の映像強化装置。