JP2004242285A - ノイズ抑制処理方法および装置並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 放射線画像に含まれるノイズ成分を抑制するノイズ抑制処理装置において、ノイズをより効果的に抑制する。
【解決手段】 帯域制限画像信号作成部１が、入力画像信号Ｓinを、それぞれが異なる周波数帯域を有する画像を担持する複数の帯域制限画像信号Ｂk に分解し、指標値取得部２が、帯域制限画像の注目画素において、局所コントラストを表す評価値、Ｘ線量を示す情報に加え、空間周波数を示す情報にも基づいて、ノイズを抑制する程度を表す指標値を求め、ノイズ抑制処理部３が、その指標値に基づいて、各帯域制限画像の各画素ごとにノイズ抑制処理を施す。処理済画像生成部４は、周波数帯域ごとに、帯域制限画像信号Ｂk からノイズが抑制された処理済帯域制限画像信号ｆＢk を差し引いて得られる信号を足し合わせて、ノイズ画像信号ＮＳinを抽出し、入力画像信号Ｓinからノイズ画像信号ＮＳinを差し引いて、ノイズが抑制された処理済画像Ｓprocを得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放射線画像を担持する入力画像信号に対して、放射線画像に含まれるノイズ成分を抑制させるノイズ抑制処理を施すノイズ抑制処理方法および装置並びにこのノイズを抑制する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。

コンピューテッド・ラジオグラフィ装置（以下ＣＲ装置という）などを用いて取得した放射線画像を診断に資するに際しては、得られた放射線画像に対して周波数強調処理や階調処理など所望の画像処理を施して診断に適する画像とした後にＣＲＴモニタにソフトコピーとして表示させたり、フィルムにハードコピーとして出力したりすることが行なわれている。

ここで、放射線画像は、放射線量が少なく濃度が低い部分において、放射線の量子ノイズが目立ってしまうという問題がある。このため、放射線画像を担持する画像信号中に含まれるノイズ成分を抑制させるノイズ抑制処理を施す方法が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、原画像を一連のディテール像（解像度レベル１〜Ｍ段までの帯域制限画像信号）に多重解像度分解するとともに、放射線量を示す情報に基づいてノイズ抑制の程度を示す指標値を得、この指標値に基づいて各ディテール像のノイズ成分を抑制し、ノイズ成分が抑制された各ディテール像を再構成することにより、ノイズ成分が抑制された原画像を得る方法が提案されている。

また、特許文献２には、放射線量を示す情報に基づいてノイズ特性を算出し、このノイズ特性に基づいて各ディテール像に適用する平滑化フィルタの特性を切り替え、各ディテール像のノイズ成分を抑制する方法が提案されている。
特開2002-125153号公報 特開2002-133410号公報

ところで、放射線画像に含まれるノイズ成分の量は、その放射線画像を得る際の放射線撮影時の放射線量だけでなく、その放射線画像における空間周波数にも依存することが知られている（空間周波数が高いほど、ノイズが多い）。

しかしながら、上記の特許文献１または２に記載されている方法によれば、ノイズを抑制する程度を決定する際に、空間周波数が考慮されておらず、放射線画像におけるノイズ成分の抑制が十分なされていなかった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、放射線画像においてノイズ成分をより効果的に抑制することができるノイズ抑制処理方法および装置並びにこのノイズを抑制する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することを目的とするものである。

本発明のノイズ抑制処理方法は、入力された放射線画像を担持する入力画像信号に対して放射線画像に含まれるノイズ成分を抑制させるノイズ抑制処理を施すノイズ抑制処理方法であって、入力画像信号に基づいて、それぞれが異なる周波数帯域を有する画像を担持する複数の帯域制限画像信号を作成し、放射線画像を得た際の放射線の線量を示す情報と放射線画像における空間周波数を示す情報とに基づいて、ノイズ成分を抑制させる程度を示す指標値を取得し、この指標値に基づいて、複数の帯域制限画像信号のそれぞれについて、ノイズ抑制処理を施すことを特徴とする方法である。

本発明のノイズ抑制処理装置は、入力された放射線画像を担持する入力画像信号に対して放射線画像に含まれるノイズ成分を抑制させるノイズ抑制処理を施すノイズ抑制処理装置であって、入力画像信号に基づいて、それぞれが異なる周波数帯域を有する画像を担持する複数の帯域制限画像信号を作成する帯域制限画像信号作成手段と、放射線画像を得た際の放射線の線量を示す情報と放射線画像における空間周波数を示す情報とに基づいて、ノイズ成分を抑制させる程度を示す指標値を得る指標値取得手段と、この指標値に基づいて、複数の帯域制限画像信号のそれぞれについて、ノイズ抑制処理を施すノイズ抑制処理手段とを備えたことを特徴とするものである。

「放射線画像を得た際の放射線の線量を示す情報」は、フォトタイマーからの情報など放射線画像を得た際の放射線の線量を直接的に示すものに限らず、撮影メニュー、患者年齢、撮影条件（撮影装置における放射線照射条件）、規格化条件（特開平2-108175号公報などを参照）、または画像の信号値（濃度値）など、放射線の線量を間接的に示し得るもの（線量相当のもの）であってもよい。

「放射線画像における空間周波数を示す情報」は、空間周波数を直接的に示すものに限らず、空間周波数に応じて変化する値、例えば、帯域制限画像の解像度レベルに対応した画像の番号であってもよい。

この帯域制限画像信号作成手段としては、入力画像信号を多重解像度分解することにより複数の帯域制限画像信号を作成するものとすることが望ましい。この場合、ノイズ抑制処理が施される前の帯域制限画像信号から処理後の帯域制限画像信号を引き算して得られるノイズ成分を表す信号を、帯域制限画像ごとに求め、これらノイズ成分を表す信号を足し合わせて、入力画像信号のノイズ成分を表すノイズ画像信号を得、入力画像信号からこのノイズ画像信号を引き算することにより、ノイズが抑制された処理済画像を得るか、あるいは、ノイズ抑制処理が施された帯域制限画像信号に対して、直接、逆多重解像度展開を施すことにより画像再構成を行なうこととなる。多重解像度分解としては、例えばラプラシアンピラミッド分解やウェーブレット変換などを用いるとよい。

また、本発明のノイズ抑制処理装置において、指標値取得手段は、線量を示す情報と空間周波数を示す情報とに基づいて、放射線画像のノイズ特性を算出し、当該ノイズ特性に基づいて上記指標値を求めるものであってもよい。

「ノイズ特性」としては、例えば、注目画素において、その画素の信号がノイズであるか否かを判定する基準となる閾値が考えられる。この閾値は、理論的に算出されたもの、実験的あるいは経験的に求められたもの、いずれであってもよい。

また、指標値取得手段は、帯域制限画像信号により表される帯域制限画像の画素それぞれについて、上記指標値を求めるものであり、ノイズ抑制処理手段は、上記の画素それぞれについて、各画素の上記指標値に基づいてノイズ抑制処理を施すものであってもよい。

また、指標値取得手段は、帯域制限画像信号により表される帯域制限画像の画素それぞれについて、ノイズ特性を算出し上記指標値を求めるものであり、ノイズ抑制処理手段は、上記の画素それぞれについて、各画素の指標値に基づいてノイズ抑制処理を施すものであってもよい。

さらに、指標値取得手段は、画素近傍の帯域制限信号の値に基づいて評価値を得、当該評価値と上記ノイズ特性とに基づいて上記指標値を求めるものであってもよい。

「評価値」としては、注目画素における濃度の局所的なコントラストを表すものが好ましく、例えば、注目画素における画素エネルギーが考えられる。画素エネルギーとは、注目画素近傍の濃度勾配を４５度ずつ異なる４方向のベクトル成分で表したときの、各ベクトル成分の大きさ（値）の平均として求めるものであり、局所的なコントラストが強い点信号であれば、画素エネルギーは高くなり、逆にコントラストが弱い点信号であれば、画素エネルギーは低くなる。

本発明のプログラムは、入力された放射線画像を担持する入力画像信号に対して放射線画像に含まれるノイズ成分を抑制させるノイズ抑制処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、ノイズ抑制処理が、入力画像信号に基づいて、それぞれが異なる周波数帯域を有する画像を担持する複数の帯域制限画像信号を作成する手順と、放射線画像を得た際の放射線の線量を示す情報と放射線画像における空間周波数を示す情報とに基づいて、ノイズ成分を抑制させる程度を示す指標値を得る手順と、この指標値に基づいて、複数の帯域制限画像信号のそれぞれについて、ノイズを抑制する手順とからなるものであることを特徴とするプログラムである。

本発明のプログラムにおいて、上記指標値を得る手順は、線量を示す情報と空間周波数を示す情報とに基づいて放射線画像のノイズ特性を算出し、当該ノイズ特性に基づいて上記指標値を求める手順であってもよい。

また、上記指標値を得る手順は、帯域制限画像信号により表される帯域制限画像の画素それぞれについて、上記指標値を求める手順であり、ノイズ抑制処理を施す手順は、上記の画素それぞれについて、各画素の上記指標値に基づいてノイズ抑制処理を施す手順であってもよい。

また、上記指標値を得る手順は、帯域制限画像信号により表される帯域制限画像の画素それぞれについて、ノイズ特性を算出し上記指標値を求める手順であり、ノイズ抑制処理を施す手順は、上記の画素それぞれについて、各画素の上記指標値に基づいてノイズ抑制処理を施す手順であってもよい。

さらに、上記指標値を得る手順は、上記画素近傍の帯域制限信号の値に基づいて評価値を得、当該評価値と上記ノイズ特性とに基づいて上記指標値を求める手順であってもよい。

本発明のノイズ抑制処理方法および装置並びにそのためのプログラムによれば、放射線画像に含まれるノイズの量と相関のある情報として、放射線画像を得た際の放射線の線量を示す情報だけでなく、放射線画像における空間周波数を示す情報にも基づいて、ノイズ成分を抑制させる程度を示す指標値を得、この得られた指標値に基づいて、複数の帯域制限画像信号のそれぞれについてノイズ抑制処理を施す構成としたので、ノイズ抑制処理が施された各帯域制限画像信号に基づいて１つの画像信号を再構成したり、あるいは、帯域制限画像信号とノイズ抑制処理が施された帯域制限画像信号との差分をノイズ信号として抽出し、抽出されたノイズ信号を合成して入力画像信号から差し引くことにより、ノイズがより効果的に抑制された画像を得ることができる。

また、このノイズ抑制処理に際して、指標値を複数の帯域制限画像信号ことに得て各帯域制限画像信号ごとにノイズ抑制処理を施したり、あるいは、指標値を帯域制限画像信号により表される帯域制限画像の各画素ごとに得て画素それぞれについてノイズ抑制処理を施すようにすれば、例えば画像全体の平均に基づいて指標値を求め、この指標値に基づいてノイズ抑制処理を施す場合に比べて、画像の各部ごとに当該各部に応じた最適な指標値を用いることができるので、きめ細かなノイズ抑制処理を行うことができる。

以下、本発明のノイズ抑制処理装置の実施の形態について説明する。

図１は、本発明のノイズ抑制処理装置の一実施形態の構成を示す概略ブロック図である。

ノイズ抑制処理装置１００は、図１に示すように、読取装置などから得られた所定の解像度を有する放射線画像を担持する入力画像信号Ｓinに基づいて、それぞれが異なる周波数帯域を有する画像を担持する複数の帯域制限画像信号を作成する帯域制限画像信号作成部１と、放射線画像を得た際の放射線の線量を示す情報とこの放射線画像における空間周波数を示す情報とに基づいて、ノイズ成分を抑制させる程度を示す指標値を得る指標値取得部２と、この得られた指標値に基づいて、複数の帯域制限画像信号のそれぞれについて、ノイズ抑制処理を施すノイズ抑制処理部３と、それぞれノイズ抑制処理が施された複数の帯域制限画像に基づいて、ノイズが抑制された放射線画像を担持する処理済画像信号Ｓprocを生成する処理済画像生成部４とを有する。

指標値取得部２は、各帯域制限画像の画素それぞれについて、この画素近傍の帯域制限信号の値に基づいて評価値を得るとともに、放射線量を示す情報と空間周波数を示す情報とに基づいて放射線画像のノイズ特性を算出し、この評価値とノイズ特性とに基づいて上記指標値を求めるものである。

また、ノイズ抑制処理部３は、帯域制限画像信号Ｂk の画素それぞれについて、指標値取得部２において求められた各画素の指標値に基づいて、ノイズ抑制処理を施すものである。

なお、本実施形態は、例えば特開昭55-12492号公報や同56-11395号公報などに記載のように、蓄積性蛍光体シートを利用した放射線画像情報記録再生システムにおいて、蓄積性蛍光体シートに記録された人体の放射線画像をレーザビーム走査によりデジタル画像信号として読み取ったものをノイズ抑制処理の対象としている。放射線画像の読み取りは、蓄積性蛍光体シートに対して主走査方向（横方向）にレーザビームを走査させながらシートを副走査方向（縦方向）に移動させてシートを２次元走査することにより行なわれる。

次に上記構成のノイズ抑制処理装置１００の作用について説明する。

最初に図２に示すフローチャートを参照して、処理の概要について説明する。

帯域制限画像信号の作成処理としては、例えば、特開平5-244508号公報、特許 3193806号公報、あるいは特開2001-57677号公報および特開 2000-306089号公報などにおいて本願出願人が提案しているラプラシアンピラミッド分解や、特許 3205417号公報や特開2001-57677号公報などにおいて本願出願人が提案しているウェーブレット変換などの多重解像度変換の手法を用いるとよい。また、特開平 10-75364号公報などに示されているようにボケマスク信号を用いて取得する方法など、公知のその他の方法を用いてもよい。以下の実施形態では、ラプラシアンピラミッドの手法を用いるものとして説明する。

入力された原画像から、多重解像度変換の一態様であるラプラシアンピラミッド分解を用いて帯域制限画像信号を得る（ステップＳ１）。そして、本発明の評価値としての、帯域制限画像信号が担持する多重解像度空間に分解された各帯域制限画像の各画素位置における画素エネルギーＶｅを算出する（ステップＳ２）。画素エネルギーＶｅは、注目画素位置において、後述するDouble-Angle表現を用いることにより、４５度ごとの４方向のベクトル成分を求め、その各ベクトル成分の平均として算出する。

次に、原画像を得た際の放射線の線量を表す指標ｘと、原画像における空間周波数を表す指標ｒとに基づいて、本発明のノイズ特性としての、ノイズか否かの判定基準となる閾値Ｔｈを求める（ステップＳ３）。

このようにして得られた画素エネルギーＶｅと閾値Ｔｈとに基づいて、ノイズ抑制の程度を表す指標値としてのノイズ抑制度Ｅを算出し（ステップＳ４）、このノイズ抑制度Ｅを用いて、フィルタリングによるノイズ抑制処理を施す（ステップＳ５）。そして、帯域制限画像信号とノイズ抑制処理済みの帯域制限画像信号との差分信号である、帯域制限ノイズ画像信号を得、帯域制限信号ごとの帯域制限ノイズ画像信号を足し合わせ、足し合わされた信号を原画像信号から減算して、処理済画像を得る（ステップＳ６）。

次に、各ステップにおいて行う処理の詳細について説明する。

（帯域制限画像信号Ｂk の作成）
図３は帯域制限画像信号作成部１の概要を示すブロック図、図４は５段階の帯域制限画像信号作成処理を模式的に示す図である。

例えば、上記特開平5-244508号公報などに示されているように、フィルタリング処理手段１０においては、入力画像信号Ｓinに対して原画像の主副の各走査方向に対してフィルタリング処理を施して入力画像信号Ｓinよりも解像度が低い画像信号Ｌ1 （以下、低解像度画像信号という）を作成し、次にこの低解像度画像信号Ｌ1 に対して同様のフィルタリング処理を施してこの低解像度画像信号Ｌ1 よりもさらに解像度が低い低解像度画像信号Ｌ2 を作成し、以降順次同様のフィルタリング処理を繰り返して各解像度の低解像度画像信号Ｌk （ｋ＝１〜ｎ）を得る。そして、補間処理手段１１において、このフィルタリング処理の各段において得られる低解像度画像信号Ｌk に対して、主副の各走査方向にそれぞれ２倍（全体としては４倍）の画素数となるように補間処理を施して、鮮鋭度が異なる複数のボケ画像信号Ｓus1 〜Ｓusn （以下Ｓusk （ｋ＝１〜ｎ）で代表させる）を得る。この後、減算器１２により互いに対応する画素数を有する低解像度画像信号Ｌk-1 とボケ画像信号Ｓusk および入力画像信号Ｓinとボケ画像信号Ｓus1 との差分を求め、これを帯域制限画像信号Ｂk とする。

次に、上述のようにして求められた帯域制限画像信号Ｂk を用いてノイズ抑制の程度を示す指標値（ノイズ抑制度）を求め、求めた指標値にしたがってノイズ抑制処理を施す過程について説明する。

図５は装置１００の全体構成の詳細を示すブロック図である。図示するように、指標値取得部２は、各帯域制限画像信号Ｂk により表される各帯域制限画像の各画素における画素ベクトルを得る画素ベクトル取得手段２１と、画素ベクトルの長さおよび／または方向に基づいて、画素エネルギーＶｅ（本発明の評価値の一態様）を、各帯域制限画像の各画素ごとに得る評価値算出手段２２と、線量を表す指標ｘと空間周波数を表す指標ｒとに基づいて、閾値Ｔｈ（本発明のノイズ特性の一態様）を、各帯域制限画像の各画素ごとに算出するノイズ特性算出手段２３と、各帯域制限画像の各画素ごとに得られた画素エネルギーＶｅと閾値Ｔｈとに基づいて、ノイズ抑制度Ｅ（本発明のノイズ抑制の程度を表す指標値の一態様）を各画素ごとに算出する指標値算出手段２４とを各帯域制限画像信号Ｂk ごとに有している。

ノイズ抑制処理部３は、指標値算出手段２４から出力された指標値に基づいて帯域制限画像信号Ｂk に含まれるノイズ成分を抑制する処理を施す抑制処理手段３２を各帯域制限画像信号Ｂk ごとに有している。

本実施形態のノイズ抑制処理は、「ノイズらしさを表す指標に応じてノイズ抑制の程度を変え、ノイズらしい信号ほど抑制する」という手法を用いるものである。具体的には、このノイズらしさを表す指標を、ある画素位置において、ノイズか否かの判定基準となる閾値に対する局所コントラストの強さの比で表し、この比が小さいほど０（ゼロ）に近づき、大きいほど１に近づく関数をノイズ抑制度として定義し、その画素の信号にノイズ抑制度を掛ける演算を行う。このようにすれば、実際の像と思われるコントラストの高い、言わば強い点信号（画素）は残り、ノイズと思われるコントラストの低い、言わば弱い点信号（画素）は抑制または除去される。本実施形態では、局所コントラストを表すものとして、画素エネルギーを用いる。

（画素エネルギーＶｅの算出）
画素エネルギーＶｅは、ある画素位置において、Double-Angle表現（以下Ｄ−Ａ表現という）を用いることにより、４５度ずつ異なる４方向（向きではない）のベクトル成分ｑ０〜ｑ３を求め、その各ベクトル成分の平均として、式（１）にしたがって算出する。

ベクトルのＤ−Ａ表現は、線信号を表現するための手法であり、アルゴリズムとしてのメリットは、このＤ−Ａ表現された情報の近傍平均をとるだけで線信号の信頼性（線らしさの指標）が算出できる点である。この点について、図６を参照して簡単に説明する。

図６（ａ）に示すような画像信号の濃度ベクトルを算出し、通常のベクトル表現（ここではFull-Angle表現；以下Ｆ−Ａ表現という）すると同図（ｂ）のようになり、中心の低濃度部領域を境にベクトルの向きが正対する。一方、Ｄ−Ａ表現では算出したベクトル角度を２倍するため同図（ｃ）のようになる。

これらのベクトルの近傍平均により線信号の信頼性Ｃを算出すると、（Ｂ），（ｃ）の右側の大矢印のようになり、（ｃ）に対し（ｂ）の信頼性はかなり小さくなる。特に図示していないが、ノイズ（近傍べクトルが様々な方向を向く）も信頼性が小さくなることは容易に想像でき、Ｆ−Ａ表現ではノイズと線情報の分離はより困難となる。

これに対して、Ｄ−Ａ表現を用いると、図７に示すように、線方向に対するベクトルを定義することとなる。ｑ０〜ｑ３は、注目画素における各方向成分の大きさを表している。ある画素において、直交する２方向成分の大きさが等しい場合（交点に相当する）、Ｄ−Ａ表現では出力が弱くなり、２つの直交する成分の大きさが異なれば、大きい成分を持つ方向が主方向となる。

したがって、各画素における４方向成分ｑ０〜ｑ３を算出すれば、ベクトルをＤ−Ａ表現することができる。

ここで、各方向成分ｑ０〜ｑ３の具体的な算出方法について説明する。

対象となっている帯域制限画像信号は、ラプラシアンピラミッド分解されたラプラシアン信号であり、図８に示す４種類の２次元空間フィルタとのコンボリューションにより４成分を算出する。フィルタ係数の例として５×５のｑ０フィルタのフィル夕係数を表１に示す。ラプラシアン信号とフィルタ係数はどちらも０を中心とした正負の値をとるので、方向成分としてはこれらのコンボリューション積の絶対値を用いる。

（閾値Ｔｈの算出）
ノイズか否かの判定基準となる閾値Ｔｈは、線量と空間周波数に依存する。そこで、閾値Ｔｈを、Ｘ線量を表す指標ｘと空間周波数を表す指標ｒをパラメータとした関数で表すことができる。本実施形態のように、放射線画像を処理対象画像として取り扱う場合、Ｘ線量はＳ値（読取感度）やＬ値（ラチチュード）から推定することができ、その指標ｘとしては、例えば、式（２）で定義されるようなものを用いることができる。なお、Ｓ値やＬ値に関しては、例えば、特開平2-108175号を参照されたい。

ここで、ＱＬは画素の信号値であり、式（２）は、この信号値が１０ｂｉｔで表現される場合を前提としている。

また、本実施形態のように、原画像信号Ｓinをラプラシアンピラミッド分解によって各周波数帯域ごとの帯域制限画像信号Ｂk に分解する場合、各帯域制限画像信号Ｂk がそれぞれ異なる空間周波数の画像に対応していると考えることができるので、指標ｒとしては、例えば、帯域制限画像信号の番号ｋをそのまま用いることができる。

ところで、ノイズには、通常、Ｘ線量が低いほど、また、空間周波数が高いほど、ノイズ量が多くなるという特性がある。したがって、閾値Ｔｈは、Ｘ線量が低いほど、すなわち指標ｘが小さいほど大きくなり、また、空間周波数が高いほど、すなわち指標ｒが小さいほど大きくなる。そこで、閾値Ｔｈとして、図９に示すような曲線を設定し、この曲線に基づいて、指標ｘ、指標ｒごとに、閾値Ｔｈを導出する。なお、閾値Ｔｈは、指標ｘと指標ｒを変数とした数式で表現するようにしてもよいが、数式では理想通りの曲線が得難いこともあるので、例えば、図１０に示すように、基準曲線ＴｈBase（ｘ）を（ｘ，ＴｈBase（ｘ））の幾つかの組で構成される折れ点データとして与え、さらに、各指標ｒごとに係数ＴｈCo（ｒ）を与え、閾値Ｔｈを式（３）に示すように、基準曲線にその係数を掛けたものとして求めるようにしてもよい。

（ノイズ抑制度Ｅの算出）
上述のように、本実施形態におけるノイズ抑制処理は、「ノイズらしさを表す指標に応じてノイズ抑制の程度を変え、ノイズらしい信号ほど抑制する」という処理を行うものなので、このノイズらしさを表す指標を、ある画素位置において、閾値Ｔｈに対する画素エネルギーＶｅの比、すなわちＶｅ／Ｔｈで表し、この比が小さいほど０に近づき、大きいほど１に近づく関数をノイズ抑制度Ｅとして定義する。このようなノイズ抑制度Ｅとしては、式（４）で定義されるものを用いることができる。なお、図１１は、この式（４）をグラフで表したものである。

（ノイズ抑制処理）
その後、式（５）に示すように、上記のようにして得られた、各帯域制限画像信号Ｂk の各画素ごとのノイズ抑制度Ｅを、各帯域制限画像信号Ｂk の各画素ごとの信号に掛けてノイズ抑制を行い、ノイズ成分の抑制された処理済帯域制限画像信号ｆＢk を得る。

（処理済画像信号Ｓprocの生成）
このようにして、ノイズ抑制処理を各帯域制限画像信号に対して施し、処理済帯域制限画像信号ｆＢk を得た後、処理済画像生成部４において、ノイズ抑制処理を施す前の帯域制限画像信号Ｂk からノイズ成分の抑制された処理済帯域制限画像信号ｆＢk を差し引いて、各帯域制限画像信号Ｂk ごとに、ノイズ成分のみが抽出された帯域制限ノイズ画像信号ＮＢk を得る。つまり、ノイズ抑制処理が施される前の画像と後の画像とで、対応する画素ごとに、処理前の信号から処理後の信号を引き算してノイズ成分を表す信号を得、このノイズ成分を表す信号を帯域制限画像ごとに求めて、帯域制限ノイズ画像信号ＮＢk を得る。そして、これら帯域制限ノイズ画像信号ＮＢk を足し合わせることにより、入力画像信号Ｓinのノイズ成分を表すノイズ画像信号を得、入力画像信号Ｓinからノイズ画像信号を差し引いて、ノイズ成分の抑制された処理済画像信号Ｓprocを得る。

処理済画像生成部４には、図５に示すように、帯域制限画像信号から処理済帯域制限画像信号を差し引いて帯域制限ノイズ画像信号を得る減算器４１と、帯域制限ノイズ画像信号に対して補間処理を施す補間処理手段４２と、帯域制限ノイズ画像信号と補間処理が施された帯域制限ノイズ画像信号とを加算する加算器４３とが、解像度レベルの段数に応じて設けられており、また、加算器４３による加算を繰り返して得られたノイズ画像信号を入力画像信号から差し引いて処理済画像Ｓprocを得る第２減算器４４がさらに設けられている。

図１２は、処理済帯域制限画像信号ｆＢk に基づいて、ノイズ成分が抑制された処理済画像信号Ｓprocを生成する処理を模式的に示す図である。ノイズ成分が抑制された処理済帯域制限画像信号ｆＢk （ｋ＝１〜ｎ）が得られたら、解像度レベルごとに、減算器４１において帯域制限画像信号Ｂk から処理済帯域制限画像信号ｆＢk を差し引いて帯域制限ノイズ画像信号ＮＢk を得る。次に、帯域制限ノイズ画像信号ＮＢk のうち、最低解像度の信号ＮＢn が１段階高解像度の帯域制限ノイズ画像信号ＮＢk-1 と同一画素数となるように、補間処理手段４２において上記補間処理手段１１と同様の補間処理がなされて拡大ノイズ画像信号ＮＳn′ が得られる。この後、帯域制限ノイズ画像信号ＮＢk-1 と拡大ノイズ画像信号ＮＳn′ とが加算器４３において加算されて、加算ノイズ画像信号ＮＳn-1 が得られる。このような処理をより高解像度となる方向に繰り返し行なって、最高解像度の加算ノイズ画像信号ＮＳ1 を得る。この最高解像度の加算ノイズ画像信号ＮＳ1 は、入力画像信号Ｓinに対応した、ノイズ成分のみからなるノイズ画像信号ＮＳinとなる。そして最後に、第２減算器において、入力画像信号Ｓinからノイズ画像信号ＮＳinを差し引いて、処理済画像信号Ｓprocを得る。

なお、加算器４３により、帯域制限ノイズ画像信号ＮＢk-1 と拡大ノイズ画像信号ＮＳn′ とが繰り返し加算される過程においては、空間周波数に依存した係数を拡大ノイズ画像信号ＮＳn′ に掛け合わせて加算することにより、これらの加算比率を制御するようにしてもよい。また、第２減算器により、入力画像信号Ｓinからノイズ画像信号ＮＳinを差し引く過程においては、入力画像信号Ｓinの各信号値（濃度）に依存した係数をノイズ画像信号ＮＳinに掛け合わせて減算することにより、ノイズ抑制のレベルをさらに制御するようにしてもよい。なお、このような濃度依存の信号値調整を行う場合としては、例えば、胸部Ｘ線画像において、比較的濃度の高い肺野はそれほどノイズを含まないことが経験的に知られているので、濃度の高い部分はそれほどノイズ抑制を行う必要がないことから、ノイズ画像上でのノイズ成分を表す信号値を低くする補正を行う場合などが考えられる。

上述のようにして得られた処理済画像信号Ｓprocに基づいて画像出力すれば、放射線画像を得た際のＸ線量だけでなく、ノイズ成分の量と相関のあるもう１つの情報としての、放射線画像における空間周波数にも基づいて、ノイズを抑制する程度を表す指標値を求め、この指標値に基づいてノイズ抑制のレベルを制御しているので、ノイズをより効果的に抑制することができる。

以上、本発明のノイズ抑制処理装置の一実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態は、ラプラシアンピラミッドの手法により入力画像信号Ｓinからそれぞれ異なる周波数帯域を有する帯域制限画像信号を得ているが、例えば特開平6-274615号公報に示すように、ウェーブレット変換により帯域制限画像信号を得るようにしてもよい。

また、本実施形態では、ノイズ成分のみからなるノイズ画像信号を得てから、このノイズ画像信号を入力画像信号から差し引くことで、処理済画像信号を得ていたが、特開 2002-133410号公報にて提案されているように、ノイズ成分が抑制された各帯域制限画像信号を、直接、逆多重解像度変換（ラプラシアンピラミッド再構成）することにより、ノイズ成分が抑制された処理済画像を得るようにしてもよい。

また、本実施形態による、Ｘ線量を表す指標と空間周波数を表す指標とに基づいて、ノイズ抑制の程度を表す指標値を求め、その指標値に基づいてノイズの抑制レベルを制御するというフィルタ処理の手法は、他のフィルタ処理においても用いることができ、例えば、特開 2002-133410号公報で提案されているように、各帯域制限画像信号の各画素に対し、エッジらしさを表す指標としてのエッジ信頼性を求め、そのエッジ信頼性に基づいて異方性フィルタ（エッジに沿って施す平滑化フィルタ）と等方性フィルタ（方向性を持たない平滑化フィルタ）とを重み付けして適用することにより、エッジを必要以上に劣化させないノイズ抑制処理（適応的フィルタ処理）を行う場合において、その等方性フィルタによる処理に用いることもできる。

また、本実施形態においては、信号の局所コントラストを表すものとして、画素エネルギーＶｅを用いているが、その他に局所コントラストを表すものであればどんなものであってもよく、例えば、局所領域における分散値を用いてもよい。

また、上述のノイズを抑制する処理をコンピュータに実行させるようにしてもよく、この場合、このノイズを抑制する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムをサーバから配信、またはそのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供するようにしてもよい。

本発明のノイズ抑制処理装置の一実施形態の構成を示す概略ブロック図 本発明のノイズ抑制処理装置における処理手順を示すフローチャート 帯域制限画像信号作成部の概要を示すブロック図 帯域制限画像信号作成処理を模式的に示す図 ノイズ抑制処理装置の全体構成の詳細を示すブロック図 Double-Angle表現を説明する概念図 Double-Angle表現の定義を説明する図 ４種類の２次元空間フィルタの例を示す図 ノイズか否かの判定基準となる閾値の曲線の例を示す図 折れ点データとして与えられた閾値の曲線の例を示す図 ノイズ抑制度の曲線の例を示す図 処理済画像生成処理を模式的に示す図

符号の説明

１ 帯域制限画像信号作成部
２ 指標値取得部
３ ノイズ抑制処理部
４ 処理済画像生成部
１０ フィルタリング処理手段
１１ 補間処理手段
１２ 減算器
２１ 画素ベクトル取得手段
２２ 評価値算出手段
２３ ノイズ特性算出手段
２４ 指標値算出手段
３２ ノイズ抑制処理手段
４１ 減算器
４２ 補間処理手段
４３ 加算器
４４ 第２減算器
１００ ノイズ抑制処理装置

Claims (11)

1. 入力された放射線画像を担持する入力画像信号に対して前記放射線画像に含まれるノイズ成分を抑制させるノイズ抑制処理を施すノイズ抑制処理方法であって、
   前記入力画像信号に基づいて、それぞれが異なる周波数帯域を有する画像を担持する複数の帯域制限画像信号を作成し、
   前記放射線画像を得た際の放射線の線量を示す情報と前記放射線画像における空間周波数を示す情報とに基づいて、前記ノイズ成分を抑制させる程度を示す指標値を取得し、
   前記指標値に基づいて、前記複数の帯域制限画像信号のそれぞれについて、前記ノイズ抑制処理を施すことを特徴とするノイズ抑制処理方法。
2. 入力された放射線画像を担持する入力画像信号に対して前記放射線画像に含まれるノイズ成分を抑制させるノイズ抑制処理を施すノイズ抑制処理装置であって、
   前記入力画像信号に基づいて、それぞれが異なる周波数帯域を有する画像を担持する複数の帯域制限画像信号を作成する帯域制限画像信号作成手段と、
   前記放射線画像を得た際の放射線の線量を示す情報と前記放射線画像における空間周波数を示す情報とに基づいて、前記ノイズ成分を抑制させる程度を示す指標値を得る指標値取得手段と、
   前記指標値に基づいて、前記複数の帯域制限画像信号のそれぞれについて、前記ノイズ抑制処理を施すノイズ抑制処理手段とを備えたことを特徴とするノイズ抑制処理装置。
3. 前記指標値取得手段が、前記線量を示す情報と前記空間周波数を示す情報とに基づいて前記放射線画像のノイズ特性を算出し、該ノイズ特性に基づいて前記指標値を求めるものであることを特徴とする請求項２記載のノイズ抑制処理装置。
4. 前記指標値取得手段が、前記帯域制限画像信号により表される帯域制限画像の画素それぞれについて、前記指標値を求めるものであり、
   前記ノイズ抑制処理手段が、前記画素それぞれについて、各画素の前記指標値に基づいて前記ノイズ抑制処理を施すものであることを特徴とする請求項２記載のノイズ抑制処理装置。
5. 前記指標値取得手段が、前記帯域制限画像信号により表される帯域制限画像の画素それぞれについて、前記ノイズ特性を算出し前記指標値を求めるものであり、
   前記ノイズ抑制処理手段が、前記画素それぞれについて、各画素の前記指標値に基づいて前記ノイズ抑制処理を施すものであることを特徴とする請求項３記載のノイズ抑制処理装置。
6. 前記指標値取得手段が、前記画素近傍の帯域制限信号の値に基づいて評価値を得、該評価値と前記ノイズ特性とに基づいて前記指標値を求めるものであることを特徴とする請求項５記載のノイズ抑制処理装置。
7. 入力された放射線画像を担持する入力画像信号に対して前記放射線画像に含まれるノイズ成分を抑制させるノイズ抑制処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記ノイズ抑制処理が、前記入力画像信号に基づいて、それぞれが異なる周波数帯域を有する画像を担持する複数の帯域制限画像信号を作成する手順と、
   前記放射線画像を得た際の放射線の線量を示す情報と前記放射線画像における空間周波数を示す情報とに基づいて、前記ノイズ成分を抑制させる程度を示す指標値を得る手順と、
   前記指標値に基づいて、前記複数の帯域制限画像信号のそれぞれについて、ノイズを抑制する手順とからなるものであることを特徴とするプログラム。
8. 前記指標値を得る手順が、前記線量を示す情報と前記空間周波数を示す情報とに基づいて前記放射線画像のノイズ特性を算出し、該ノイズ特性に基づいて前記指標値を求める手順であることを特徴とする請求項７記載のプログラム。
9. 前記指標値を得る手順が、前記帯域制限画像信号により表される帯域制限画像の画素それぞれについて、前記指標値を求める手順であり、
   前記ノイズ抑制処理を施す手順が、前記画素それぞれについて、各画素の前記指標値に基づいて前記ノイズ抑制処理を施す手順であることを特徴とする請求項７記載のプログラム。
10. 前記指標値を得る手順が、前記帯域制限画像信号により表される帯域制限画像の画素それぞれについて、前記ノイズ特性を算出し前記指標値を求める手順であり、
    前記ノイズ抑制処理を施す手順が、前記画素それぞれについて、各画素の前記指標値に基づいて前記ノイズ抑制処理を施す手順であることを特徴とする請求項８記載のプログラム。
11. 前記指標値を得る手順が、前記画素近傍の帯域制限信号の値に基づいて評価値を得、該評価値と前記ノイズ特性とに基づいて前記指標値を求める手順であることを特徴とする請求項１０記載のプログラム。