画像処理装置および画像処理方法
【課題】 アーチファクトの発生を抑制する。
【解決手段】 帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理手段と、原画像に対する前記処理画像の振幅応答が所定値以上になるようにパラメータを制御する制御手段とを備える。
【解決手段】 帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理手段と、原画像に対する前記処理画像の振幅応答が所定値以上になるようにパラメータを制御する制御手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像処理装置および画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周波数処理を行って放射線画像の診断性能を向上させる数々の画像処理方法および装置が提案されている。周波数処理は、周波数強調前の原画像からそれぞれある限られた周波数帯域の周波数成分を表す複数の帯域制限画像（帯域制限信号）を作成し、この帯域制限画像毎に強調または抑制することで行われる。複数の帯域制限画像を作成する方法としてはラプラシアンピラミッド分解を用いた方法、ウェーブレット変換を用いた方法、アンシャープマスクを利用する方法等がある。アンシャープマスクを利用した場合、原画像をＳｏｒｇ、ボケ画像をＳｕｓＬｖとすると、帯域制限画像ＨＬｖは、式１のようになる。
【０００３】
【数１】
【０００４】
Ｌｖは帯域制限画像のインデックスである。周波数応答特性の異なるボケ画像を作成することで、様々な帯域制限画像を得ることができる。帯域制限をした最も低周波な画像をＬとすると、原画像との関係は、式２のようになる。
【０００５】
【数２】
【０００６】
分解された帯域制限画像を加算していくことで、原画像に再構成される。また、各帯域制限画像の周波数における振幅応答をＦ（ＨＬｖ）とすると、原画像の振幅応答Ｆ（Ｓｏｒｇ）は式３のように各帯域制限画像の応答の和で表わせる。
【０００７】
【数３】
【０００８】
帯域制限画像毎に振幅応答を調整することで、所望の周波数応答特性をつくることができる。
【０００９】
ここで、周波数処理について式４を用いて説明する。Ｈは帯域制限画像を、Ｌｖは帯域制限画像のインデックスを表す。α（≧０）は帯域制限画像を強調する係数である。またβ（≧０）はその強調度合いを調整する値である。
【００１０】
【数４】
【００１１】
式４は帯域制限画像毎の強調係数αの値で基本的な周波数応答特性のバランスが定義され、そのバランスに対する効果の度合いを強調度βにて制御される。β＝１としたときのαと帯域制限画像との関係は次のとおりである。α＝１のとき、帯域制限画像は何も処理されずに出力される。α＞１のとき、帯域制限画像は強調されて出力される。α＜１のとき、帯域制限画像は抑制されて出力される。
【００１２】
周波数応答特性を調整するための方法として、特許文献１には、ユーザがＧＵＩ上で周波数応答特性をプロットしプロット結果から周波数強調処理に必要なパラメータを得る方法が開示されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第３６９６３３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、周波数特性を自由に決定することができる場合、周波数特性によっては予期しないアーチファクトが発生してしまう可能性がある。例えば、ある周波数特性から求められたパラメータでは、上記式４においてβ×（α―１）＜−１になり出力画像の位相が反転して位相反転アーチファクトが生じる可能性がある。
【００１５】
本件の目的の一つは、アーチファクトの発生を抑制することである。
【００１６】
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的の１つとして位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本画像処理装置は、原画像から複数の帯域制限信号を生成する生成手段と、前記帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて前記複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理手段と、前記原画像に対する前記処理画像の振幅応答が所定値以上になるように前記パラメータを制御する制御手段と、を備える。
【００１８】
さらに、本画像処理方法は、原画像から複数の帯域制限信号を生成する生成工程と、前記帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて前記複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理工程と、前記原画像に対する前記処理画像の振幅応答が所定値以上になるように前記パラメータを制御する制御工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１９】
アーチファクトの発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】画像処理装置の機能的構成の一例を示す図である。
【図２】画像処理装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図３】画像処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】周波数特性の一例を示す図である。
【図５】帯域制限画像の特性の一例を示す図である。
【図６】強調度の制限方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図７】抑制された周波数特性の一例を示す図である。
【図８】強調度の制限方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図９】抑制された周波数特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明におけるＸ線画像処理装置（画像処理装置）の機能的構成の一例を示す。本Ｘ線画像処理装置は、例えば、帯域制限信号作成手段１０１、パラメータ出力手段１０２、ゲイン調整手段１０３および処理画像作成手段１０４を備えて構成される。
【００２２】
帯域制限信号作成手段１０１は、Ｘ線センサにて取得されたＸ線画像に所定の前処理を施した画像（原画像）を入力とし、複数の帯域制限信号を作成し出力する。帯域信号は特定の周波数帯域の周波数成分を表す。すなわち、帯域制限信号作成手段１０１は、原画像から複数の帯域制限信号を生成する生成手段の一例に相当する。
【００２３】
パラメータ出力手段１０２は、図示しない入力手段を介してユーザによって画像処理装置に入力される周波数強調をする強調係数（周波数応答特性）と強調度とを周波数強調処理に必要な強調パラメータとして出力する。
【００２４】
ゲイン調整手段１０３は、帯域制限信号と周波数強調処理に必要な強調パラメータとを入力とし、強調パラメータを所定の周波数応答特性に収まるよう変換し、変換した強調パラメータにて帯域制限信号を調整する。
【００２５】
処理画像作成手段１０４はゲイン調整手段１０３によって調整された帯域制限信号と、帯域制限信号作成手段１０１から出力された低周波画像信号とを入力とし、再構成を行い、再構成結果を出力する。すなわち、ゲイン調整手段１０３は、帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理手段の一例に相当する。また、ゲイン調整手段１０３は、原画像に対する処理画像の振幅応答が所定値以上になるようにパラメータを制御する制御手段の一例に相当する。
【００２６】
図２は、画像処理装置の構成の一例を模式的に示す図である。図１の構成を、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を使って実現する場合、例えば図２のようになる。コントロールＰＣ２０１、Ｘ線センサ２０２、表示部２０９、Ｘ線発生装置２１０、記憶部２１１およびネットワークＩ／Ｆ２１２が光ファイバー２２２を介して相互に接続されている。信号線は光ファイバーでなくてもＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やギガビットイーサなどでもよい。コントロールＰＣ２０１は例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０５、入力部２０６、表示部２０７、記憶部２０８およびバス２２１を備える。
【００２７】
ここで、バス２２１に対して、ＣＰＵ２０３、ＲＡＭ２０４、ＲＯＭ２０５、入力部２０６、表示部２０７、記憶部２０８が接続される構成である。このコントロールＰＣ２０１を用いて、センサ２０２や表示部２０９などにコマンドが送られる。コントロールＰＣ２０１では、撮影モードごとの処理内容がソフトウェアモジュールとして記憶部２０８に格納され、不図示の指示手段によりＲＡＭ２０４に読み込まれ、ＣＰＵ２０３によって実行される。図１に示した構成で１０１〜１０４は、ソフトウェアモジュールとして記憶部２０８に格納されている。もちろん本発明は図１に示した１０１〜１０４を専用の画像処理ボードとして実装してもよい。目的に応じて最適な実装を行うようにすればよい。
【００２８】
以下、Ｘ線画像処理装置の詳細に関して実施形態にそって説明する。
【００２９】
［実施例１］
図３に示すフローチャートを用い、画像処理装置の動作（画像処理方法）について説明する。
【００３０】
まず、Ｘ線センサ２０２にてＸ線画像を取得する（ステップ３０１）。取得されたＸ線画像に対し前処理を行う（ステップ３０２）。前処理は、例えばオフセット補正、Ｌｏｇ変換、ゲイン補正、欠陥補正などのセンサの特性を補正する処理と、グリッドモアレを抑制するグリッド縞抑制処理を行う。必要であれば、ランダムノイズを低減する処理などのＳ／Ｎを向上させる処理を行ってもよい。
【００３１】
次に帯域制限信号作成手段１０１は、複数の周波数帯域制限信号を作成する（ステップ３０３：生成工程）。作成の方法としては、例えばラプラシアンピラミッド分解を用いた方法やウェーブレット変換を用いた方法等を利用する。ダウンサンプリングをすることで有効な得られる帯域制限信号数が制限される。
【００３２】
次にパラメータ出力手段１０２が、強調係数と、強調度とを出力する（ステップ３０４）。強調係数と強調度とは例えば図示しないキーボードやマウス等の指示手段を介してユーザが指定する。強調係数と強調度とはユーザによって入力されたパラメータの一例に相当する。なお、ユーザが直接αの値を指定してもよいし、別手段として周波数応答特性作成ツールを用意し、αを意識せずに特性を作成したものを、αへと自動変換する方法で強調係数を指定してもよい。強調度は式１で示すβの値である。この値もα同様、直接指定してもよいし、別ツールにて設定した値を自動変換することで設定してもよい。
【００３３】
ゲイン調整手段１０３は、パラメータ出力手段１０４から出力された強調係数αと強調度βとの値を用いて帯域制限信号を調整する（ステップ３０５：処理工程）。なお、この時ゲイン調整手段１０３は、指定された強調係数αおよび強調度βの値によって位相反転アーチファクトが発生しないかを確認する。例えば、ゲイン調整手段１０３はパラメータ出力手段１０４から出力された強調係数αと強調度βとを用いて帯域制限信号を調整した結果、帯域制限信号が０未満になると位相反転アーチファクトが発生しているものと判断する。また、ゲイン調整手段１０３は振幅応答を求め、求められた振幅応答が０未満の場合には位相反転アーチファクトが発生しているものと判断する。
【００３４】
ゲイン調整手段１０３は、位相反転アーチファクトが発生する場合は例えば強調度βを制限する。強調度βの制限方法（制御工程）についての詳細は後述する。
【００３５】
本実施例では一例として強調係数αは別ツールにて作成され、図４のように強調と抑制の効果が混ざり合っている周波数応答特性をもつものとする（振幅応答が１より大きい場合に強調、１より小さい場合に抑制となる）。位相反転アーチファクトは、図４の振幅の周波数応答特性を強調度βによって調整をする際に、応答が０未満になる場合に発生する。
【００３６】
したがって全ての周波数において、振幅応答が０未満になる周波数がないように強調度βの最大値を計算し、強調度を制限する必要がある。原画像に対する処理画像（原画像に対して処理が行われた画像）の振幅応答は、式３，４から理解されるように、各帯域制限画像の振幅応答に強調係数αと強調度βを乗算したものを全て加算することで得られる。
【００３７】
これらから、帯域制限信号が０未満にならないよう各帯域におけるβ×（α―１）の値を−１以上に制限することも可能であるが、１の帯域制限信号のみを考慮しており、他の帯域制限信号を考慮していないため強調度の制限が過度にかかる可能性がある。
【００３８】
ここで、図５は帯域制限信号作成手段１０１によって出力される複数の帯域制限信号の一例を示す図である。帯域制限画像を作成する帯域制限フィルタは理想的なフィルタではないため、図５に示すように、ある帯域制限画像の帯域が、その他の帯域制限画像の帯域（特に隣接する帯域）と重複する。
【００３９】
したがって、各帯域におけるβ×（α―１）が−１以下であっても、隣接する帯域におけるβ×（α―１）の値が大きな値であれば、処理画像の振幅応答としては０以下にはならないことが発生する。全ての帯域制限画像の影響を考慮してやることで、強調度の過度の制限を避けることができる。すなわち、本件における振幅応答は所定の周波数における各帯域制限信号の振幅応答を加算したものである。
【００４０】
図６は、位相反転アーチファクトを起こらないように強調度を制限する方法を説明するための図である。
【００４１】
まずゲイン調整手段１０３は帯域制限された各帯域での振幅応答特性を計算する（ステップ６０１，６０３）。サンプリングする数に応じた分だけ振幅応答特性を計算してもよいが、計算量は多くなる。よって計算する周波数の数をサンプリングした数よりも少なくし、特定の周波数（例えばピーク周波数）のみで振幅応答を計算することで高速化を図る（ステップ６０２，６０３）。ここで、ピーク周波数とは複数の帯域制限信号のそれぞれにおいて振幅応答が最大となるピ周波数である。
【００４２】
計算量を少なくする方法として各帯域制限画像のピーク周波数を利用する。ピーク周波数とピーク周波数以外の周波数との関係を以下に示す。
【００４３】
関係を簡単化するため、振幅応答Ｒ１Ｃの帯域制限画像と振幅応答Ｒ２Ｃの２つの帯域制限画像（例えば、ピーク周波数が異なるのみで同一の形状を有する２つの信号）だけがあるとする。なお、一例としてＲ１ＣとＲ２Ｃとは等しくそれぞれの帯域制限信号はそれぞれのピーク周波数において重なりを持っているものとする。各信号に対する上記式４におけるβ×（α―１）をｋ１，ｋ２とすると、各ピーク周波数ｆ１，ｆ２（例えば、ｆ１＜ｆ２）と、ピーク周波数以外の周波数ｆｃ（例えば、ｆ１＜ｆｃ＜ｆ２）でのトータルの振幅応答Ｒは、式５のようになる。
【００４４】
【数５】
【００４５】
ここで、ｋ１≧０かつｋ２≧０の場合、すなわち共に強調される場合、３つの応答全てが０以上になる。次にｋ１≧０， ｋ２＜０の場合、ピーク周波数での振幅応答Ｒ（ｆ２）が隣接する帯域制限信号の影響でＲ（ｆ２）≧０であるとすると、式６が成り立つ。
【００４６】
【数６】
【００４７】
なお、ｋ２≧０， ｋ１＜０の場合も同様である。次にｋ１＜０， ｋ２＜０の場合、他の帯域制限信号の影響により、ピーク周波数での振幅応答Ｒ（ｆ１）がＲ（ｆ１）≧０、Ｒ（ｆ２）がＲ（ｆ２）≧０であるとすると、式７が成り立つ。
【００４８】
【数７】
【００４９】
すなわち、一定の場合において（各帯域制限信号の重なり具合によっては）、ピーク周波数での振幅応答が０未満にならないようにすることで全ての周波数において振幅応答が０未満にならないことが言える。
【００５０】
サンプリング数は一般的に２５６〜１０２４である。一方、ピーク周波数をあらかじめ算出しておけば、振幅応答を算出するのは帯域数分だけでよい。一般的な医療画像サイズから求めると多くて１２個ほどと考えられる。すなわち１０倍以上の高速化が見込める。
【００５１】
ある帯域に関して各帯域のピーク周波数における振幅応答を算出する処理を、各帯域で行うことによって、ゲイン調整手段１０３は各帯域のピーク周波数ｆｉにおける各帯域の振幅応答ＲＬｖ（ｆｉ）を算出する（ステップ６０１〜６０３）。
【００５２】
次に強調度を制限する。ゲイン調整手段１０３は各帯域のピーク周波数における処理画像の振幅応答において、閾値以下にならない最大強調度βｍａｘを算出する（ステップ６０４〜６０７）。以下に述べるステップ６０５〜６０７の処理をピーク周波数の数分繰り返す（ステップ６０４）。ゲイン調整手段１０３は、ステップ６０３で得られたある帯域制限信号のピーク周波数における振幅応答に対して強調係数を乗算する（ステップ６０５）。より具体的には、ゲイン調整手段１０３はあるピーク周波数における各帯域の振幅応答それぞれに対して、対応する係数（α−１）を乗算する。次に、ゲイン調整手段１０３は、これらの乗算結果を用いて、あるピーク周波数における原画像に対する処理画像の振幅応答特性を得る（ステップ６０６）。より具体的には、ゲイン調整手段１０３は、ステップ６０５の乗算結果に対して強調度βを乗算した結果とステップ６０３で得られた振幅応答との和を求めることでトータルの応答を求める。すなわち、ゲイン調整手段１０３は後述する式８におけるｔｈを得る。
【００５３】
次に、ゲイン調整手段１０３はあるピーク周波数における処理画像の振幅応答が閾値以上になるような最大強調度を計算する（ステップ６０７）。閾値とは位相反転アーチファクトが起こらないための閾値であり、すなわち振幅応答＝０である。ピーク周波数の演算誤差、もしくは、振幅応答の演算誤差によるマージンを含め、閾値を０よりも大きな値にしてもよい。最大強調度は以下に示す式８のように得られる。ピーク周波数分ステップ６０５〜６０７が繰り返されることによりβｍａｘが更新されることとなる。
【００５４】
【数８】
【００５５】
式８に示すように、ゲイン調整手段１０３は各帯域のピーク周波数での最大強調度の中で最も小さな値を最終的な最大強調度βｍａｘとして出力する。ゲイン調整手段１０３は最大強調度βｍａｘと、ユーザが指定した強調度βとを比較し（ステップ６０８）、ゲイン調整手段１０３は、β＞βｍａｘであれば、β＝βｍａｘと置換して位相反転アーチファクトが発生しないように強調度に制限を設ける（ステップ６０９）。すなわち、ゲイン調整手段１０３（制御手段）、振幅応答が所定値未満（例えば０未満）になる場合に、ラメータを変更する。
【００５６】
図７に強調度が制限された場合の振幅応答特性と強調度が制限されていない場合の振幅応答特性とを示す。帯域が全体的に制限され、所望の周波数バランスを保持しながら表現されていることがわかる。β＝βｍａｘと置換することで、ユーザが指定した振幅応答特性自体は崩すことなく、振幅が制限されることになる。
【００５７】
すなわち、ゲイン調整手段１０３（制御手段）は、複数の帯域制限信号のそれぞれにおいて振幅応答が所定値以上となるようにパラメータ（例えば、強調度β）を制御する。より具体的には、ゲイン調整手段１０３（制御手段）は、複数の帯域制限信号のそれぞれにおける特定の周波数（例えば、ピーク周波数）において振幅応答が所定値（例えば０）以上となるようにパラメータを制御する。
【００５８】
最後に処理画像作成手段１０４は帯域制限画像を調整した結果を用いて、式２で表わしたように画像再構成を行う（ステップ３０６）。そして処理画像作成手段１０４は、階調変換や幾何変換等の後処理を行った後に再構成結果を周波数強調された画像として出力する（ステップ３０７，３０８）。出力された処理画像は例えば表示部２０７，２０９の少なくとも一方に表示される。
【００５９】
また、本実施例においてＧＵＩ上で強調度を変更することができることとしても良い。この場合、ある強調度からはＧＵＩを用いて強調度変更をしても画質が変わらなくなる。したがって、強調度に制限がかかって変わらなくなっているという情報をユーザに対して表示してもよい。なお、この場合ＧＵＩが表示されている表示部に強調度に制限がかかって変わらなくなっているという情報をＣＰＵ２０３が表示させる。もしくは、選択しても画質が変わらない強調度のインデックスは選択させないようにするようにしてもよい。また、選択可能な強調度のインデックスのみを表示するようにしてもよい。強調度に制限がかかっている場合には選択できる強調度が強調度に制限がかかっていない場合に比べて少なくなるため、インデックスを細かく表示するようにしてもよい。
【００６０】
このように本実施例によれば、アーチファクトの発生を抑制することが可能となる。
【００６１】
また、本実施例によれば、１の帯域制限信号のみを考慮して強調度を制限するのではなく、複数の帯域制限信号を考慮した振幅応答を用いて強調度を制限しているため、必要以上に強調度を制限してしまうことを避けることができる。加えて、複数の帯域制限信号を考慮して強調度を制限しているため、より確実にアーチファクトの発生を抑制することができる。
【００６２】
さらに本実施例によれば、出力画像における周波数バランスを崩すことなく強調度を制限することができ、強調度を制限することによる画像を壊すリスクはない。
【００６３】
そして、本実施例によれば計算対象とする周波数をピーク周波数に限定することで高速に処理が可能となる。従って、透視撮影等の低線量下の撮影においても処理時間の高速化が可能となる。
【００６４】
なお、本実施例ではピーク周波数に限定したが、演算誤差等を考慮して、ピーク周波数近傍の周波数も利用してもよい。ＣＰＵ２０３の計算量が多くなるため処理速度は下がるが、その分アーチファクトの発生するリスクは軽減する。
【００６５】
［実施例２］
実施例１において、高速化を図るためサンプリング数の分だけ特性を計算するのではなく、各帯域のピーク周波数の数だけ振幅応答特性を計算することを行った。実施例２ではさらに高速化を図る。
【００６６】
例えば、ユーザが入力した強調係数αから、計算に使用する周波数の数を決定する。実施例１でも述べたように、周波数の強調を行うとき位相反転アーチファクトは生じない。したがって、強調係数αが１以上である帯域制限画像のピーク周波数においては計算対象から外し、計算量を削減する。例えば図４の振幅応答特性では、図５の帯域制限画像に対して１未満の強調係数が乗算されているのは４つの帯域制限画像のみである。図４の帯域制限画像は全部で１１個であるため、計算量は半分以下になる。なお、図４の振幅応答特性は各帯域制限信号に対する強調係数を合成したものに相当するため、図４における振幅特性が１未満の範囲に含まれる図５に示す帯域制限信号の数は４つではない。
【００６７】
更に強調係数１未満である帯域に関しては、各ピーク周波数における最大強調度βｉを計算する量を削減する。図５に帯域制限画像の振幅応答特性を示している。実施例１でも述べたように、ある帯域制限画像の帯域はその他の帯域制限画像の帯域（特に隣接する帯域）と重複する。精度よく計算するためには実施例１のように全ての帯域制限画像の振幅応答を加算することが必要であるが、計算速度を重視する場合には、ある閾値以下の帯域制限画像の応答を無視してもそれほど大きな誤差は生じない。
【００６８】
例えば、この閾値を第１の帯域制限画像のピーク周波数における振幅応答に対する第１の帯域制限画像のピーク周波数における他の帯域制限画像の振幅応答の割合で決定する。例えば、閾値を２０％と決定すると、第１の帯域制限画像のピーク周波数における振幅応答に対して第１の帯域制限画像のピーク周波数における振幅応答が２０％以下の帯域制限画像の振幅応答は考慮しないこととなる。例えば、この閾値はある帯域制限画像に隣接する２の帯域制限画像のみを考慮するような値とする。この閾値の値は、帯域制限信号の重なり具合に応じて決定されるものであって、例えば帯域制限信号作成手段１０１の性能に応じて決定される。なお、閾値の値および決定方法はこれに限定されるものではない。ここで、図５においては、閾値を２０％とすると隣接する帯域制限画像の影響のみを考慮すればよいことになる。
【００６９】
【数９】
【００７０】
従って、閾値を設けない場合１つの帯域制限画像に対して、１１回の計算をしていたのが、式９に示すように３回の計算に削減されるため、計算量としては１／３になる。これらを組み合わせることで、さらなる高速の処理が可能となる。
【００７１】
このように、本実施例によれば実施例１と同様の効果が得られる他、実施例１に比べてより高速に最大強調度を求めることができる。
【００７２】
［実施例３］
実施例１において、位相反転アーチファクトを起こらないように強調度を制限する方法として、全ての帯域制限画像に対する強調度を一律で制限を行った。本実施例では帯域制限画像毎に制限を行う。個々に制限を行うことで、強調度を変更することによって作られる画像が増え、ユーザの選択の幅を広げることができる。
【００７３】
位相反転アーチファクトを起こらないように強調度を制限する方法を図８に示す。ステップ７０１〜ステップ７０６までは図６におけるステップ６０１〜６０６と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００７４】
ステップ７０７にて、各帯域のピーク周波数におけるトータルの周波数応答において、閾値以下にならない最大強調度βｍａｘを算出する。
【００７５】
【数１０】
【００７６】
式１０に示すように、ゲイン調整手段１０３は帯域毎（ピーク周波数毎）に最大強調度βｍａｘｉを得る。そして、ゲイン調整手段１０３は、この計算結果とユーザ指定のβｉの値とを比較し、βｉ＞βｍａｘｉであれば、βｉ＝βｍａｘｉと置換し、位相反転アーチファクトが発生しないように、強調度に制限を設ける（ステップ７０８、７０９）。
【００７７】
式４およびユーザが指定する強調度βは全ての帯域制限画像に対して一律の値としているが、本実施例では、強調度の制限の結果、帯域毎に別々の強調度が振幅応答に乗算されることになる。
【００７８】
図９に制限された振幅応答特性と制限されていない振幅応答特性とを示す。一部の周波数帯域のみが制限され、他の帯域では所望の強調度で表現されていることがわかる。
【００７９】
また、本実施例においてＧＵＩ上で強調度を変更することができることとしてもよい。この場合ある強調度の範囲ではＧＵＩで強調度を変更すると、画質の周波数バランスが変化する。一方、最大強調度以上の範囲ではＧＵＩで強調度を変更しても画質の周波数バランスが変化しない。そこで、制限がかかっている強調度以上を示すＧＵＩの領域の色やデザインを変えることで、制限がかかっていることを知らせてもよい。
【００８０】
また、実施例１と同様のＧＵＩを用いることとしてもよい。
【００８１】
このように、本実施例によれば実施例１と同様の効果が得られる他、帯域制限画像毎に最大強調度求めているため、強調度を変更することによって作られる画像が増え、ユーザの選択の幅を広げることができる
［実施例４］
実施例１〜３においては、パラメータ出力手段１０２が出力する強調度βを制御をしていたが、本実施例では周波数応答特性αを制御する。式１１に示すように周波数応答特性αに対し、ｃという係数を乗算することで制御をおこなう。
【００８２】
【数１１】
【００８３】
この場合、ゲイン調整手段１０３は、パラメータ出力手段１０２から出力された強度係数αおよび強調度βの値を用いた場合に、位相反転アーチファクトが発生しないかを確認する。発生する場合は周波数バランスを制限する。位相反転アーチファクトは、図７の細線で示される応答のように、振幅応答が０未満になる場合に発生する。したがって全ての周波数において、図７の太線で示される応答のように、振幅応答特性が０未満になる周波数がない周波数バランスに制限する必要がある。
【００８４】
ゲイン調整手段１０３は、原画像に対する処理画像の振幅応答において、各帯域のピーク周波数で０未満にならないように乗ずる係数ｃｍａｘを算出する。ピーク周波数の演算誤差、もしくは、振幅応答の演算誤差によるマージンを含め、０よりも大きな値にしてもよい。
【００８５】
【数１２】
【００８６】
式１２に示すように、ゲイン調整手段１０３は、各帯域のピーク周波数での係数の中で最も小さな値ｃｍａｘを式１２のｃとして算出する。すなわち、この係数が乗算されていれば、原画像に対する処理画像の振幅応答は０以上に保たれることになるため、入力された周強調係数αにｃを乗算された値を、制限された周波数応答特性とする。所望の応答特性より強調の効果は弱いが、周波数の強調バランスは保たれているため、画像を壊すリスクは低い。なお、上述の実施例３のようにｃを帯域毎に求めることとしてもよい。
【００８７】
このように、本実施例によっても実施例１と略同様の効果が得られる。
【００８８】
（その他）
また、本件は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【００８９】
なお、開示の技術は上述した実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１０１ 帯域制限信号作成手段
１０２ パラメータ出力手段
１０３ ゲイン調整手段
１０４ 処理画像作成手段
２０１ コントロールＰＣ
２０２ Ｘ線センサ
２０３ ＣＰＵ
２０４ ＲＡＭ
２０５ ＲＯＭ
２０６ 入力部
２０７ 表示部
２０８ 記憶部
２０９ 表示部
２１０ Ｘ線発生装置
２１１ 記憶部
２１２ ネットワークＩ／Ｆ
２２１ バス
２２２ 光ファイバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像処理装置および画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周波数処理を行って放射線画像の診断性能を向上させる数々の画像処理方法および装置が提案されている。周波数処理は、周波数強調前の原画像からそれぞれある限られた周波数帯域の周波数成分を表す複数の帯域制限画像（帯域制限信号）を作成し、この帯域制限画像毎に強調または抑制することで行われる。複数の帯域制限画像を作成する方法としてはラプラシアンピラミッド分解を用いた方法、ウェーブレット変換を用いた方法、アンシャープマスクを利用する方法等がある。アンシャープマスクを利用した場合、原画像をＳｏｒｇ、ボケ画像をＳｕｓＬｖとすると、帯域制限画像ＨＬｖは、式１のようになる。
【０００３】
【数１】
【０００４】
Ｌｖは帯域制限画像のインデックスである。周波数応答特性の異なるボケ画像を作成することで、様々な帯域制限画像を得ることができる。帯域制限をした最も低周波な画像をＬとすると、原画像との関係は、式２のようになる。
【０００５】
【数２】
【０００６】
分解された帯域制限画像を加算していくことで、原画像に再構成される。また、各帯域制限画像の周波数における振幅応答をＦ（ＨＬｖ）とすると、原画像の振幅応答Ｆ（Ｓｏｒｇ）は式３のように各帯域制限画像の応答の和で表わせる。
【０００７】
【数３】
【０００８】
帯域制限画像毎に振幅応答を調整することで、所望の周波数応答特性をつくることができる。
【０００９】
ここで、周波数処理について式４を用いて説明する。Ｈは帯域制限画像を、Ｌｖは帯域制限画像のインデックスを表す。α（≧０）は帯域制限画像を強調する係数である。またβ（≧０）はその強調度合いを調整する値である。
【００１０】
【数４】
【００１１】
式４は帯域制限画像毎の強調係数αの値で基本的な周波数応答特性のバランスが定義され、そのバランスに対する効果の度合いを強調度βにて制御される。β＝１としたときのαと帯域制限画像との関係は次のとおりである。α＝１のとき、帯域制限画像は何も処理されずに出力される。α＞１のとき、帯域制限画像は強調されて出力される。α＜１のとき、帯域制限画像は抑制されて出力される。
【００１２】
周波数応答特性を調整するための方法として、特許文献１には、ユーザがＧＵＩ上で周波数応答特性をプロットしプロット結果から周波数強調処理に必要なパラメータを得る方法が開示されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第３６９６３３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、周波数特性を自由に決定することができる場合、周波数特性によっては予期しないアーチファクトが発生してしまう可能性がある。例えば、ある周波数特性から求められたパラメータでは、上記式４においてβ×（α―１）＜−１になり出力画像の位相が反転して位相反転アーチファクトが生じる可能性がある。
【００１５】
本件の目的の一つは、アーチファクトの発生を抑制することである。
【００１６】
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的の１つとして位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本画像処理装置は、原画像から複数の帯域制限信号を生成する生成手段と、前記帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて前記複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理手段と、前記原画像に対する前記処理画像の振幅応答が所定値以上になるように前記パラメータを制御する制御手段と、を備える。
【００１８】
さらに、本画像処理方法は、原画像から複数の帯域制限信号を生成する生成工程と、前記帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて前記複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理工程と、前記原画像に対する前記処理画像の振幅応答が所定値以上になるように前記パラメータを制御する制御工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１９】
アーチファクトの発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】画像処理装置の機能的構成の一例を示す図である。
【図２】画像処理装置の構成の一例を模式的に示す図である。
【図３】画像処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】周波数特性の一例を示す図である。
【図５】帯域制限画像の特性の一例を示す図である。
【図６】強調度の制限方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図７】抑制された周波数特性の一例を示す図である。
【図８】強調度の制限方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図９】抑制された周波数特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明におけるＸ線画像処理装置（画像処理装置）の機能的構成の一例を示す。本Ｘ線画像処理装置は、例えば、帯域制限信号作成手段１０１、パラメータ出力手段１０２、ゲイン調整手段１０３および処理画像作成手段１０４を備えて構成される。
【００２２】
帯域制限信号作成手段１０１は、Ｘ線センサにて取得されたＸ線画像に所定の前処理を施した画像（原画像）を入力とし、複数の帯域制限信号を作成し出力する。帯域信号は特定の周波数帯域の周波数成分を表す。すなわち、帯域制限信号作成手段１０１は、原画像から複数の帯域制限信号を生成する生成手段の一例に相当する。
【００２３】
パラメータ出力手段１０２は、図示しない入力手段を介してユーザによって画像処理装置に入力される周波数強調をする強調係数（周波数応答特性）と強調度とを周波数強調処理に必要な強調パラメータとして出力する。
【００２４】
ゲイン調整手段１０３は、帯域制限信号と周波数強調処理に必要な強調パラメータとを入力とし、強調パラメータを所定の周波数応答特性に収まるよう変換し、変換した強調パラメータにて帯域制限信号を調整する。
【００２５】
処理画像作成手段１０４はゲイン調整手段１０３によって調整された帯域制限信号と、帯域制限信号作成手段１０１から出力された低周波画像信号とを入力とし、再構成を行い、再構成結果を出力する。すなわち、ゲイン調整手段１０３は、帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理手段の一例に相当する。また、ゲイン調整手段１０３は、原画像に対する処理画像の振幅応答が所定値以上になるようにパラメータを制御する制御手段の一例に相当する。
【００２６】
図２は、画像処理装置の構成の一例を模式的に示す図である。図１の構成を、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）を使って実現する場合、例えば図２のようになる。コントロールＰＣ２０１、Ｘ線センサ２０２、表示部２０９、Ｘ線発生装置２１０、記憶部２１１およびネットワークＩ／Ｆ２１２が光ファイバー２２２を介して相互に接続されている。信号線は光ファイバーでなくてもＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やギガビットイーサなどでもよい。コントロールＰＣ２０１は例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０５、入力部２０６、表示部２０７、記憶部２０８およびバス２２１を備える。
【００２７】
ここで、バス２２１に対して、ＣＰＵ２０３、ＲＡＭ２０４、ＲＯＭ２０５、入力部２０６、表示部２０７、記憶部２０８が接続される構成である。このコントロールＰＣ２０１を用いて、センサ２０２や表示部２０９などにコマンドが送られる。コントロールＰＣ２０１では、撮影モードごとの処理内容がソフトウェアモジュールとして記憶部２０８に格納され、不図示の指示手段によりＲＡＭ２０４に読み込まれ、ＣＰＵ２０３によって実行される。図１に示した構成で１０１〜１０４は、ソフトウェアモジュールとして記憶部２０８に格納されている。もちろん本発明は図１に示した１０１〜１０４を専用の画像処理ボードとして実装してもよい。目的に応じて最適な実装を行うようにすればよい。
【００２８】
以下、Ｘ線画像処理装置の詳細に関して実施形態にそって説明する。
【００２９】
［実施例１］
図３に示すフローチャートを用い、画像処理装置の動作（画像処理方法）について説明する。
【００３０】
まず、Ｘ線センサ２０２にてＸ線画像を取得する（ステップ３０１）。取得されたＸ線画像に対し前処理を行う（ステップ３０２）。前処理は、例えばオフセット補正、Ｌｏｇ変換、ゲイン補正、欠陥補正などのセンサの特性を補正する処理と、グリッドモアレを抑制するグリッド縞抑制処理を行う。必要であれば、ランダムノイズを低減する処理などのＳ／Ｎを向上させる処理を行ってもよい。
【００３１】
次に帯域制限信号作成手段１０１は、複数の周波数帯域制限信号を作成する（ステップ３０３：生成工程）。作成の方法としては、例えばラプラシアンピラミッド分解を用いた方法やウェーブレット変換を用いた方法等を利用する。ダウンサンプリングをすることで有効な得られる帯域制限信号数が制限される。
【００３２】
次にパラメータ出力手段１０２が、強調係数と、強調度とを出力する（ステップ３０４）。強調係数と強調度とは例えば図示しないキーボードやマウス等の指示手段を介してユーザが指定する。強調係数と強調度とはユーザによって入力されたパラメータの一例に相当する。なお、ユーザが直接αの値を指定してもよいし、別手段として周波数応答特性作成ツールを用意し、αを意識せずに特性を作成したものを、αへと自動変換する方法で強調係数を指定してもよい。強調度は式１で示すβの値である。この値もα同様、直接指定してもよいし、別ツールにて設定した値を自動変換することで設定してもよい。
【００３３】
ゲイン調整手段１０３は、パラメータ出力手段１０４から出力された強調係数αと強調度βとの値を用いて帯域制限信号を調整する（ステップ３０５：処理工程）。なお、この時ゲイン調整手段１０３は、指定された強調係数αおよび強調度βの値によって位相反転アーチファクトが発生しないかを確認する。例えば、ゲイン調整手段１０３はパラメータ出力手段１０４から出力された強調係数αと強調度βとを用いて帯域制限信号を調整した結果、帯域制限信号が０未満になると位相反転アーチファクトが発生しているものと判断する。また、ゲイン調整手段１０３は振幅応答を求め、求められた振幅応答が０未満の場合には位相反転アーチファクトが発生しているものと判断する。
【００３４】
ゲイン調整手段１０３は、位相反転アーチファクトが発生する場合は例えば強調度βを制限する。強調度βの制限方法（制御工程）についての詳細は後述する。
【００３５】
本実施例では一例として強調係数αは別ツールにて作成され、図４のように強調と抑制の効果が混ざり合っている周波数応答特性をもつものとする（振幅応答が１より大きい場合に強調、１より小さい場合に抑制となる）。位相反転アーチファクトは、図４の振幅の周波数応答特性を強調度βによって調整をする際に、応答が０未満になる場合に発生する。
【００３６】
したがって全ての周波数において、振幅応答が０未満になる周波数がないように強調度βの最大値を計算し、強調度を制限する必要がある。原画像に対する処理画像（原画像に対して処理が行われた画像）の振幅応答は、式３，４から理解されるように、各帯域制限画像の振幅応答に強調係数αと強調度βを乗算したものを全て加算することで得られる。
【００３７】
これらから、帯域制限信号が０未満にならないよう各帯域におけるβ×（α―１）の値を−１以上に制限することも可能であるが、１の帯域制限信号のみを考慮しており、他の帯域制限信号を考慮していないため強調度の制限が過度にかかる可能性がある。
【００３８】
ここで、図５は帯域制限信号作成手段１０１によって出力される複数の帯域制限信号の一例を示す図である。帯域制限画像を作成する帯域制限フィルタは理想的なフィルタではないため、図５に示すように、ある帯域制限画像の帯域が、その他の帯域制限画像の帯域（特に隣接する帯域）と重複する。
【００３９】
したがって、各帯域におけるβ×（α―１）が−１以下であっても、隣接する帯域におけるβ×（α―１）の値が大きな値であれば、処理画像の振幅応答としては０以下にはならないことが発生する。全ての帯域制限画像の影響を考慮してやることで、強調度の過度の制限を避けることができる。すなわち、本件における振幅応答は所定の周波数における各帯域制限信号の振幅応答を加算したものである。
【００４０】
図６は、位相反転アーチファクトを起こらないように強調度を制限する方法を説明するための図である。
【００４１】
まずゲイン調整手段１０３は帯域制限された各帯域での振幅応答特性を計算する（ステップ６０１，６０３）。サンプリングする数に応じた分だけ振幅応答特性を計算してもよいが、計算量は多くなる。よって計算する周波数の数をサンプリングした数よりも少なくし、特定の周波数（例えばピーク周波数）のみで振幅応答を計算することで高速化を図る（ステップ６０２，６０３）。ここで、ピーク周波数とは複数の帯域制限信号のそれぞれにおいて振幅応答が最大となるピ周波数である。
【００４２】
計算量を少なくする方法として各帯域制限画像のピーク周波数を利用する。ピーク周波数とピーク周波数以外の周波数との関係を以下に示す。
【００４３】
関係を簡単化するため、振幅応答Ｒ１Ｃの帯域制限画像と振幅応答Ｒ２Ｃの２つの帯域制限画像（例えば、ピーク周波数が異なるのみで同一の形状を有する２つの信号）だけがあるとする。なお、一例としてＲ１ＣとＲ２Ｃとは等しくそれぞれの帯域制限信号はそれぞれのピーク周波数において重なりを持っているものとする。各信号に対する上記式４におけるβ×（α―１）をｋ１，ｋ２とすると、各ピーク周波数ｆ１，ｆ２（例えば、ｆ１＜ｆ２）と、ピーク周波数以外の周波数ｆｃ（例えば、ｆ１＜ｆｃ＜ｆ２）でのトータルの振幅応答Ｒは、式５のようになる。
【００４４】
【数５】
【００４５】
ここで、ｋ１≧０かつｋ２≧０の場合、すなわち共に強調される場合、３つの応答全てが０以上になる。次にｋ１≧０， ｋ２＜０の場合、ピーク周波数での振幅応答Ｒ（ｆ２）が隣接する帯域制限信号の影響でＲ（ｆ２）≧０であるとすると、式６が成り立つ。
【００４６】
【数６】
【００４７】
なお、ｋ２≧０， ｋ１＜０の場合も同様である。次にｋ１＜０， ｋ２＜０の場合、他の帯域制限信号の影響により、ピーク周波数での振幅応答Ｒ（ｆ１）がＲ（ｆ１）≧０、Ｒ（ｆ２）がＲ（ｆ２）≧０であるとすると、式７が成り立つ。
【００４８】
【数７】
【００４９】
すなわち、一定の場合において（各帯域制限信号の重なり具合によっては）、ピーク周波数での振幅応答が０未満にならないようにすることで全ての周波数において振幅応答が０未満にならないことが言える。
【００５０】
サンプリング数は一般的に２５６〜１０２４である。一方、ピーク周波数をあらかじめ算出しておけば、振幅応答を算出するのは帯域数分だけでよい。一般的な医療画像サイズから求めると多くて１２個ほどと考えられる。すなわち１０倍以上の高速化が見込める。
【００５１】
ある帯域に関して各帯域のピーク周波数における振幅応答を算出する処理を、各帯域で行うことによって、ゲイン調整手段１０３は各帯域のピーク周波数ｆｉにおける各帯域の振幅応答ＲＬｖ（ｆｉ）を算出する（ステップ６０１〜６０３）。
【００５２】
次に強調度を制限する。ゲイン調整手段１０３は各帯域のピーク周波数における処理画像の振幅応答において、閾値以下にならない最大強調度βｍａｘを算出する（ステップ６０４〜６０７）。以下に述べるステップ６０５〜６０７の処理をピーク周波数の数分繰り返す（ステップ６０４）。ゲイン調整手段１０３は、ステップ６０３で得られたある帯域制限信号のピーク周波数における振幅応答に対して強調係数を乗算する（ステップ６０５）。より具体的には、ゲイン調整手段１０３はあるピーク周波数における各帯域の振幅応答それぞれに対して、対応する係数（α−１）を乗算する。次に、ゲイン調整手段１０３は、これらの乗算結果を用いて、あるピーク周波数における原画像に対する処理画像の振幅応答特性を得る（ステップ６０６）。より具体的には、ゲイン調整手段１０３は、ステップ６０５の乗算結果に対して強調度βを乗算した結果とステップ６０３で得られた振幅応答との和を求めることでトータルの応答を求める。すなわち、ゲイン調整手段１０３は後述する式８におけるｔｈを得る。
【００５３】
次に、ゲイン調整手段１０３はあるピーク周波数における処理画像の振幅応答が閾値以上になるような最大強調度を計算する（ステップ６０７）。閾値とは位相反転アーチファクトが起こらないための閾値であり、すなわち振幅応答＝０である。ピーク周波数の演算誤差、もしくは、振幅応答の演算誤差によるマージンを含め、閾値を０よりも大きな値にしてもよい。最大強調度は以下に示す式８のように得られる。ピーク周波数分ステップ６０５〜６０７が繰り返されることによりβｍａｘが更新されることとなる。
【００５４】
【数８】
【００５５】
式８に示すように、ゲイン調整手段１０３は各帯域のピーク周波数での最大強調度の中で最も小さな値を最終的な最大強調度βｍａｘとして出力する。ゲイン調整手段１０３は最大強調度βｍａｘと、ユーザが指定した強調度βとを比較し（ステップ６０８）、ゲイン調整手段１０３は、β＞βｍａｘであれば、β＝βｍａｘと置換して位相反転アーチファクトが発生しないように強調度に制限を設ける（ステップ６０９）。すなわち、ゲイン調整手段１０３（制御手段）、振幅応答が所定値未満（例えば０未満）になる場合に、ラメータを変更する。
【００５６】
図７に強調度が制限された場合の振幅応答特性と強調度が制限されていない場合の振幅応答特性とを示す。帯域が全体的に制限され、所望の周波数バランスを保持しながら表現されていることがわかる。β＝βｍａｘと置換することで、ユーザが指定した振幅応答特性自体は崩すことなく、振幅が制限されることになる。
【００５７】
すなわち、ゲイン調整手段１０３（制御手段）は、複数の帯域制限信号のそれぞれにおいて振幅応答が所定値以上となるようにパラメータ（例えば、強調度β）を制御する。より具体的には、ゲイン調整手段１０３（制御手段）は、複数の帯域制限信号のそれぞれにおける特定の周波数（例えば、ピーク周波数）において振幅応答が所定値（例えば０）以上となるようにパラメータを制御する。
【００５８】
最後に処理画像作成手段１０４は帯域制限画像を調整した結果を用いて、式２で表わしたように画像再構成を行う（ステップ３０６）。そして処理画像作成手段１０４は、階調変換や幾何変換等の後処理を行った後に再構成結果を周波数強調された画像として出力する（ステップ３０７，３０８）。出力された処理画像は例えば表示部２０７，２０９の少なくとも一方に表示される。
【００５９】
また、本実施例においてＧＵＩ上で強調度を変更することができることとしても良い。この場合、ある強調度からはＧＵＩを用いて強調度変更をしても画質が変わらなくなる。したがって、強調度に制限がかかって変わらなくなっているという情報をユーザに対して表示してもよい。なお、この場合ＧＵＩが表示されている表示部に強調度に制限がかかって変わらなくなっているという情報をＣＰＵ２０３が表示させる。もしくは、選択しても画質が変わらない強調度のインデックスは選択させないようにするようにしてもよい。また、選択可能な強調度のインデックスのみを表示するようにしてもよい。強調度に制限がかかっている場合には選択できる強調度が強調度に制限がかかっていない場合に比べて少なくなるため、インデックスを細かく表示するようにしてもよい。
【００６０】
このように本実施例によれば、アーチファクトの発生を抑制することが可能となる。
【００６１】
また、本実施例によれば、１の帯域制限信号のみを考慮して強調度を制限するのではなく、複数の帯域制限信号を考慮した振幅応答を用いて強調度を制限しているため、必要以上に強調度を制限してしまうことを避けることができる。加えて、複数の帯域制限信号を考慮して強調度を制限しているため、より確実にアーチファクトの発生を抑制することができる。
【００６２】
さらに本実施例によれば、出力画像における周波数バランスを崩すことなく強調度を制限することができ、強調度を制限することによる画像を壊すリスクはない。
【００６３】
そして、本実施例によれば計算対象とする周波数をピーク周波数に限定することで高速に処理が可能となる。従って、透視撮影等の低線量下の撮影においても処理時間の高速化が可能となる。
【００６４】
なお、本実施例ではピーク周波数に限定したが、演算誤差等を考慮して、ピーク周波数近傍の周波数も利用してもよい。ＣＰＵ２０３の計算量が多くなるため処理速度は下がるが、その分アーチファクトの発生するリスクは軽減する。
【００６５】
［実施例２］
実施例１において、高速化を図るためサンプリング数の分だけ特性を計算するのではなく、各帯域のピーク周波数の数だけ振幅応答特性を計算することを行った。実施例２ではさらに高速化を図る。
【００６６】
例えば、ユーザが入力した強調係数αから、計算に使用する周波数の数を決定する。実施例１でも述べたように、周波数の強調を行うとき位相反転アーチファクトは生じない。したがって、強調係数αが１以上である帯域制限画像のピーク周波数においては計算対象から外し、計算量を削減する。例えば図４の振幅応答特性では、図５の帯域制限画像に対して１未満の強調係数が乗算されているのは４つの帯域制限画像のみである。図４の帯域制限画像は全部で１１個であるため、計算量は半分以下になる。なお、図４の振幅応答特性は各帯域制限信号に対する強調係数を合成したものに相当するため、図４における振幅特性が１未満の範囲に含まれる図５に示す帯域制限信号の数は４つではない。
【００６７】
更に強調係数１未満である帯域に関しては、各ピーク周波数における最大強調度βｉを計算する量を削減する。図５に帯域制限画像の振幅応答特性を示している。実施例１でも述べたように、ある帯域制限画像の帯域はその他の帯域制限画像の帯域（特に隣接する帯域）と重複する。精度よく計算するためには実施例１のように全ての帯域制限画像の振幅応答を加算することが必要であるが、計算速度を重視する場合には、ある閾値以下の帯域制限画像の応答を無視してもそれほど大きな誤差は生じない。
【００６８】
例えば、この閾値を第１の帯域制限画像のピーク周波数における振幅応答に対する第１の帯域制限画像のピーク周波数における他の帯域制限画像の振幅応答の割合で決定する。例えば、閾値を２０％と決定すると、第１の帯域制限画像のピーク周波数における振幅応答に対して第１の帯域制限画像のピーク周波数における振幅応答が２０％以下の帯域制限画像の振幅応答は考慮しないこととなる。例えば、この閾値はある帯域制限画像に隣接する２の帯域制限画像のみを考慮するような値とする。この閾値の値は、帯域制限信号の重なり具合に応じて決定されるものであって、例えば帯域制限信号作成手段１０１の性能に応じて決定される。なお、閾値の値および決定方法はこれに限定されるものではない。ここで、図５においては、閾値を２０％とすると隣接する帯域制限画像の影響のみを考慮すればよいことになる。
【００６９】
【数９】
【００７０】
従って、閾値を設けない場合１つの帯域制限画像に対して、１１回の計算をしていたのが、式９に示すように３回の計算に削減されるため、計算量としては１／３になる。これらを組み合わせることで、さらなる高速の処理が可能となる。
【００７１】
このように、本実施例によれば実施例１と同様の効果が得られる他、実施例１に比べてより高速に最大強調度を求めることができる。
【００７２】
［実施例３］
実施例１において、位相反転アーチファクトを起こらないように強調度を制限する方法として、全ての帯域制限画像に対する強調度を一律で制限を行った。本実施例では帯域制限画像毎に制限を行う。個々に制限を行うことで、強調度を変更することによって作られる画像が増え、ユーザの選択の幅を広げることができる。
【００７３】
位相反転アーチファクトを起こらないように強調度を制限する方法を図８に示す。ステップ７０１〜ステップ７０６までは図６におけるステップ６０１〜６０６と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００７４】
ステップ７０７にて、各帯域のピーク周波数におけるトータルの周波数応答において、閾値以下にならない最大強調度βｍａｘを算出する。
【００７５】
【数１０】
【００７６】
式１０に示すように、ゲイン調整手段１０３は帯域毎（ピーク周波数毎）に最大強調度βｍａｘｉを得る。そして、ゲイン調整手段１０３は、この計算結果とユーザ指定のβｉの値とを比較し、βｉ＞βｍａｘｉであれば、βｉ＝βｍａｘｉと置換し、位相反転アーチファクトが発生しないように、強調度に制限を設ける（ステップ７０８、７０９）。
【００７７】
式４およびユーザが指定する強調度βは全ての帯域制限画像に対して一律の値としているが、本実施例では、強調度の制限の結果、帯域毎に別々の強調度が振幅応答に乗算されることになる。
【００７８】
図９に制限された振幅応答特性と制限されていない振幅応答特性とを示す。一部の周波数帯域のみが制限され、他の帯域では所望の強調度で表現されていることがわかる。
【００７９】
また、本実施例においてＧＵＩ上で強調度を変更することができることとしてもよい。この場合ある強調度の範囲ではＧＵＩで強調度を変更すると、画質の周波数バランスが変化する。一方、最大強調度以上の範囲ではＧＵＩで強調度を変更しても画質の周波数バランスが変化しない。そこで、制限がかかっている強調度以上を示すＧＵＩの領域の色やデザインを変えることで、制限がかかっていることを知らせてもよい。
【００８０】
また、実施例１と同様のＧＵＩを用いることとしてもよい。
【００８１】
このように、本実施例によれば実施例１と同様の効果が得られる他、帯域制限画像毎に最大強調度求めているため、強調度を変更することによって作られる画像が増え、ユーザの選択の幅を広げることができる
［実施例４］
実施例１〜３においては、パラメータ出力手段１０２が出力する強調度βを制御をしていたが、本実施例では周波数応答特性αを制御する。式１１に示すように周波数応答特性αに対し、ｃという係数を乗算することで制御をおこなう。
【００８２】
【数１１】
【００８３】
この場合、ゲイン調整手段１０３は、パラメータ出力手段１０２から出力された強度係数αおよび強調度βの値を用いた場合に、位相反転アーチファクトが発生しないかを確認する。発生する場合は周波数バランスを制限する。位相反転アーチファクトは、図７の細線で示される応答のように、振幅応答が０未満になる場合に発生する。したがって全ての周波数において、図７の太線で示される応答のように、振幅応答特性が０未満になる周波数がない周波数バランスに制限する必要がある。
【００８４】
ゲイン調整手段１０３は、原画像に対する処理画像の振幅応答において、各帯域のピーク周波数で０未満にならないように乗ずる係数ｃｍａｘを算出する。ピーク周波数の演算誤差、もしくは、振幅応答の演算誤差によるマージンを含め、０よりも大きな値にしてもよい。
【００８５】
【数１２】
【００８６】
式１２に示すように、ゲイン調整手段１０３は、各帯域のピーク周波数での係数の中で最も小さな値ｃｍａｘを式１２のｃとして算出する。すなわち、この係数が乗算されていれば、原画像に対する処理画像の振幅応答は０以上に保たれることになるため、入力された周強調係数αにｃを乗算された値を、制限された周波数応答特性とする。所望の応答特性より強調の効果は弱いが、周波数の強調バランスは保たれているため、画像を壊すリスクは低い。なお、上述の実施例３のようにｃを帯域毎に求めることとしてもよい。
【００８７】
このように、本実施例によっても実施例１と略同様の効果が得られる。
【００８８】
（その他）
また、本件は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【００８９】
なお、開示の技術は上述した実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１０１ 帯域制限信号作成手段
１０２ パラメータ出力手段
１０３ ゲイン調整手段
１０４ 処理画像作成手段
２０１ コントロールＰＣ
２０２ Ｘ線センサ
２０３ ＣＰＵ
２０４ ＲＡＭ
２０５ ＲＯＭ
２０６ 入力部
２０７ 表示部
２０８ 記憶部
２０９ 表示部
２１０ Ｘ線発生装置
２１１ 記憶部
２１２ ネットワークＩ／Ｆ
２２１ バス
２２２ 光ファイバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像から複数の帯域制限信号を生成する生成手段と、
前記帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて前記複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理手段と、
前記原画像に対する前記処理画像の振幅応答が所定値以上になるように前記パラメータを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は前記複数の帯域制限信号のそれぞれにおいて前記振幅応答が前記所定値以上となるように前記パラメータを制御することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は前記複数の帯域制限信号のそれぞれにおける特定の周波数において前記振幅応答が前記所定値以上となるように前記パラメータを制御することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記特定の周波数とは、前記複数の帯域制限信号のそれぞれにおいて前記振幅応答が最大となるピーク周波数であることを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記振幅応答が前記所定値未満になる場合に、前記パラメータを変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記制御手段は前記振幅応答が０以上となるように前記パラメータを制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記振幅応答は所定の周波数における各帯域制限信号の振幅応答を加算したものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記パラメータはユーザによって入力されたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記原画像はＸ線画像であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
原画像から複数の帯域制限信号を生成する生成工程と、
前記帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて前記複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理工程と、
前記原画像に対する前記処理画像の振幅応答が所定値以上になるように前記パラメータを制御する制御工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１】
原画像から複数の帯域制限信号を生成する生成手段と、
前記帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて前記複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理手段と、
前記原画像に対する前記処理画像の振幅応答が所定値以上になるように前記パラメータを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は前記複数の帯域制限信号のそれぞれにおいて前記振幅応答が前記所定値以上となるように前記パラメータを制御することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は前記複数の帯域制限信号のそれぞれにおける特定の周波数において前記振幅応答が前記所定値以上となるように前記パラメータを制御することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記特定の周波数とは、前記複数の帯域制限信号のそれぞれにおいて前記振幅応答が最大となるピーク周波数であることを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記振幅応答が前記所定値未満になる場合に、前記パラメータを変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記制御手段は前記振幅応答が０以上となるように前記パラメータを制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記振幅応答は所定の周波数における各帯域制限信号の振幅応答を加算したものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記パラメータはユーザによって入力されたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記原画像はＸ線画像であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
原画像から複数の帯域制限信号を生成する生成工程と、
前記帯域制限信号を調整するパラメータに基づいて前記複数の帯域制限信号を処理することで処理画像を生成する処理工程と、
前記原画像に対する前記処理画像の振幅応答が所定値以上になるように前記パラメータを制御する制御工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７４３０６（Ｐ２０１３−７４３０６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９４６２（Ｐ２０１１−２０９４６２）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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