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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einheit zum Unterdrücken eines
periodischen Musters, insbesondere auf ein Verfahren und eine Einheit zum
Reduzieren oder Beseitigen eines Streifenmusters (einschließlich einer
Moire-Komponente), welches einem ortsfesten Gitter entspricht, aus
einem photographierten Bild, beispielsweise durch Verwendung des
ortsfesten Gitters, wobei das Bild das Streifenmuster enthält, welches
dem Bild eines Gegenstands überlagert
ist.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Strahlungsaufzeichnungs-/-wiedergabesysteme
wurden vorgeschlagen in den japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen
Nr. 55(1980)-12429, 56(1981)-11395, 55(1980)-163472, 56(1981)-164645, 55(1980)-116340
etc. Diese Systeme machen Gebrauch von einem speichernden Leuchtstoff
(einem anregbaren Leuchtstoff), der einen Teil der Strahlungsenergie
bei Bestrahlung beispielsweise mit Röntgenstrahlen und dergleichen speichert
und stimuliertes Lumineszenzlicht abhängig von der Menge der gespeicherten
Strahlungsenergie emittiert, wenn er mit Anregungslicht, beispielsweise
sichtbarem Licht etc. bestrahlt wird. Das Strahlungsbild eines Gegenstands,
zum Beispiel eines menschlichen Körpers etc., wird vorübergehend
photographiert und aufgezeichnet auf einem speichernden Fluoreszenzblatt.
Anschließend
wird dieses speichernde Fluoreszenzblatt mit Anregungslicht, beispielsweise
Laserlicht oder dergleichen, abgetastet, um stimuliertes Lumineszenzlicht
zu erhalten. Das gewonnene „photostimulierte" Lumineszenzlicht wird
von einer Leseeeinrichtung, beispielsweise einem Photomultiplier
oder dergleichen photoelektrisch gelesen und in ein elektrisches
Bildsignal umgewandelt. Anhand des Bildsignals wird das Strahlungsbild
des Gegenstands als sichtbares Bild auf einem Aufzeichnungsträger, beispielsweise
photoempfindlichem Material etc. oder auf einem Bildschirm einer
Kathodenstrahlröhre
(CRT) oder dergleichen ausgegeben.
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Es
gibt Fälle,
in denen das Photographieren und Aufzeichnen des Strahlungsbilds
eines Gegenstands auf dem oben angesprochenen speichernden Fluoreszenzblatt
mit Hilfe eines ortsfesten Gitters erfolgt, welches zwischen dem
Gegenstand und dem Fluoreszenzblatt angeordnet ist. In dem ortsfesten Gitter
sind Bleiplatten, die keine Strahlung durchlassen, und Aluminium-
oder Holzplatten, die Strahlung sehr gut durchlassen, abwechselnd
in feinen Mittenabständen
von etwa 4 Platten/mm angeordnet, so daß die von dem Gegenstand gestreute
Strahlung nicht auf das Fluoreszenzblatt aufstrahlt. Wenn eine photographische
Aufnahme mit Hilfe dieses ortsfesten Gitters durchgeführt wird,
wird die von dem Gegenstand kommende Streustrahlung weniger stark auf
das Fluoreszenzblatt aufgestrahlt, so daß hierdurch der Kontrast des
Strahlungsbilds des Gegenstands verbessert werden kann. Allerdings
wird das Gitterbild in Form eines feinen Streifenmusters entsprechend
dem ortsfesten Gitter zusammen mit dem Gegenstandsbild aufgezeichnet.
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Aus
diesem Grund hat die Anmelder in der vorliegenden Anmeldung in der
japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 10(1998)-164737 ein Verfahren zum Erhalten eines Bilds mit reduzierten
Streifen vorgeschlagen, das leichter zu betrachten ist, indem ein
Filterverfahren zum Beseitigen einer Raumfrequenzkomponente entsprechend
dem Streifenmuster des ortsfesten Gitters angewendet wird. Bei diesem
Verfahren, bei dem die Gitter-Schrittweite (der Abstand zwischen
den Mitten benachbarter Gitterstäbe)
des ortsfesten Gitters (im folgenden als Gitterabstand bezeichnet)
4 Gitterlinien/mm beträgt,
entwickelt sich ein Streifenmuster im Raumfrequenzband in der Nähe von 4,0
Zyklen/mm. Um dieses Streifenmuster zu beseitigen, wird ein Filterverfahren
mit Hilfe eines Filters angewendet, welches das Ansprechverhalten
in diesem Frequenzband beseitigt oder reduziert.
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Allerdings
unterdrückt
und beseitigt das bei dem Verfahren nach der obigen Veröffentlichung
Nr. 10(1998)-164737 verwendete Filter nicht nur das Streifenmuster
des ortsfesten Gitters, sondern auch die hochfrequente Komponente,
die in dem Originalbild enthalten ist, weil sein Ansprechverhalten
bei einer Frequenzkomponente in der Nähe der dem Gitterabstand des
ortsfesten Gitters entsprechenden Raumfrequenz verwendet wird und
das Ansprechverhalten bei einer hochfrequenten Komponente, die größer als
jene ist, zu Null gemacht werden. Es ergibt sich folglich das Problem,
daß die
Schärfe
des Bildes geringer wird.
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Bolet
J-P: Progreß with
an „All-wavelet" approach to Image
Enhancement and De-Noising
of Direct Digital Thorax Radiographic Images", Proceedings of 6th International Conference
on Image Processing and its Applications, Dublin, 14–17 Juli
1997, Seiten 244–248,
XP 002238529 offenbart ein Verfahren und eine Einheit zur Musterunterdrückung durch Reduzieren
einer Raumfrequenzkomponente, die in dem Originalbildsignal enthalten
ist. Das herkömmliche
Verfahren beinhaltet folgende Schritte: Transformieren des Originalbildsignals,
welches im realen Raum dargestellt wird, in eine Mehrzahl transformierter
Bildsignale, die sich im Frequenzbereich behandeln lassen, und Reduzieren
eines transformierten Bildsignals der transformierten Bildsignale
mit einem gewünschten
Frequenzbereich, der eine Raumfrequenzkomponente enthält. Dieses
herkömmliche Verfahren
und die betreffende Einheit sind nicht speziell angepaßt an periodisches
Rauschen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und
einer Einheit zum Unterdrücken
eines periodischen Musters, die in der Lage sind, ein periodisches
Muster (so zum Beispiel ein Streifenmuster, welches sich in dem
Bild aufgrund eines ortsfesten Gitters und dergleichen bildet) ohne Einbuße an Schärfe unauffällig zu
machen.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Unterdrücken eines
periodischen Musters durch Reduzieren einer Raumfrequenzkomponente
geschaffen, die ein in einem Originalbildsignal enthaltenes periodisches
Muster bildet. Das Verfahren umfaßt die Schritte nach Anspruch
1.
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Der
Begriff „periodisches
Muster" soll in
breitem Sinn solche Muster bezeichnen, die sich in einem Bild periodisch
ausbilden. Beispielsweise bedeutet das periodische Muster eine große Vielfalt
von Mustern wie zum Beispiel ein Streifenmuster, welches aufgrund
eines ortsfesten Gitters in einem Bild in Erscheinung tritt, ein
Moire-Muster, welches in einem Bild aufgrund der Charakteristika
eines Abbildungssystems in einem Fernsehgerät in Erscheinung tritt, und
dergleichen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Der
Ausdruck „Transformieren
in eine Mehrzahl transformierter Bildsignale" bedeutet das Transformieren in Signale,
bei denen ein gewünschtes
Verfahren für
eine gewünschte
Frequenzkomponente in dem Originalbildsignal angewendet werden kann. Insbesondere
bedeutet der Begriff im Rahmen der Erfindung das Transformieren
in Signale, bezüglich derer
ein Verfahren zum Unterdrücken
einer Frequenzkomponente angewendet werden kann, die in dem Originalbildsignal
im Echtzeitraum enthalten ist, entsprechend dem ortsfesten Gitter.
Beispielsweise läßt sich
ein im realen Raum ausgedrücktes
Originalbildsignal transformieren in Bildsignale, die in einem Frequenzbereich
(als Frequenzspektren) ausgedrückt
sind, indem eine Fourier-Transformation angewendet wird. Außerdem läßt sich
ein im realen Raum ausgedrücktes
Originalbildsignal in Teilband-Signale transformieren, die in einem
Frequenzbereich ausgedrückt
sind, indem eine Mehrfachauflösungs-Transformation angewendet
wird (unter Einsatz einer Wavelet-Transformation oder einer Laplace-Pyramiden-Erweiterung).
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Der
Ausdruck „Raumfrequenzkomponente resultierend
aus einem ortsfesten Gitter" beinhaltet nicht
nur die Raumfrequenzkomponente des ortsfesten Gitters selbst, sondern
beinhaltet außerdem
auch eine Moire-Komponente, die aufgrund des ortsfesten Gitters
dadurch in Erscheinung tritt, daß mit Abtastzyklen abgetastet
wird, die kleiner sind als eine Nyquist-Frequenz, oder indem ein
Reduzierverfahren angewendet wird. Deshalb wird der Ausdruck „Raumfrequenzkomponente
entsprechend einer Gitterarrayfrequenz" verwendet. Dieser Ausdruck bedeutet,
daß nicht
nur die gleiche Raumfrequenzkomponente als Gitterfrequenz enthalten
ist, sondern auch die gleiche Raumfrequenzkomponente als dazu in
Beziehung stehende Moire-Frequenz.
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Der
Ausdruck „Reduzieren
eines transformierten Bildsignals aus den transformierten Bildsignalen,
welches einen gewünschten
Frequenzbereich enthält,
der eine Raumfrequenzkomponente entsprechend mindestens einer Gitterarrayfrequenz
des ortsfesten Gitters" enthält, bedeutet
das Anwenden eines Verfahrens zum Unterdrücken von sowohl einer Raumfrequenzkomponente
entsprechend der Gitterfrequenz als auch einer Raumfrequenzkomponente
nahe der Gitterfrequenz, der Ausdruck bedeutet nicht die Unterdrückung nahezu
sämtlicher
hochfrequenter Komponenten, die größer sind als die der Gitterfrequenz
entsprechende Raumfrequenzkomponente, wie dies bei dem herkömmlichen
Verfahren der Fall ist. Das heißt,
im Rahmen der Erfindung werden hochfrequente Komponenten (zum Beispiel
eine Raumfrequenzkomponente entsprechend einer Nyquist-Frequenz und Raumfrequenzkomponenten nahe
der Nyquist-Frequenz) oberhalb einer Raumfrequenzkomponente entsprechend
der Gitterfrequenz nicht unterdrückt.
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Der
Begriff „in
ausschließlich
der Nähe
einer Gitterarray-Richtung des ortsfesten Gitters" bedeutet das Anwenden
des Unterdrückungsverfahrens
in Richtung des Gitterarrays des ortsfesten Gitters oder in Nachbarrichtungen,
bedeutet aber nicht das Anwenden des Unterdrückungsverfahrens in andere Richtungen,
im Gegensatz zur Anwendung des Unterdrückungsverfahrens unabhängig von
der Gitterrichtung, wie es bei dem herkömmlichen Verfahren der Fall
ist. Der Begriff „ortsfestes
Gitter" kann hier, wie
weiter unten beschrieben wird, ein ortsfestes Gitter bedeuten, welches
tatsächlich
benutzt wird, oder aber ein ortsfestes Gitter, welches sich von
dem verwendeten Gitter in der Gitterrichtung unterscheidet. Deshalb
sind diese ortsfesten Gitter in dem Begriff „ortsfestes Gitter" enthalten im Rahmen
des Ausdrucks „in
ausschließlich
der Nähe
einer Gitterarray-Richtung des ortsfesten Gitters". In anderen Worten:
nachdem die Gitterrichtung eines verwendeten ortsfesten Gitters
in üblichen
Einheiten bis zu einem gewissen Maß bestimmt wurde, das heißt beispielsweise
als horizontale oder vertikale Abtastrichtung, so kann das Verfahren
zum Unterdrücken
einer der Gitterfrequenz entsprechenden Komponente in horizontaler
Abtastrichtung und dazu orthogonaler vertikaler Abtastrichtung angewendet
werden. Deutlicher ausgedrückt:
das Unterdrückungsverfahren
kann in nahezu sämtlichen
Gitterrichtungen eines zu verwendenden ortsfesten Gitters angewendet
werden. Beispielsweise kann man in dem Fourier-Raum mit horizontaler
Abtastrichtung als v-Achse und vertikaler Abtastrichtung als u-Achse
ausschließlich
eine gewünschte
Raumfrequenzkomponente, welche eine Gitterfrequenz in der Nähe der v-Achse
enthält
(mit geringer Breite in positiver und negativer Richtung der zur
v-Achse orthogonalen u-Achse) und in der Richtung der v-Achse enthält und eine
gewünschte Raumfrequenzkomponente,
die eine Gitterfrequenz in der Nähe
der u-Achse (mit geringer Breite in positiver und negativer Richtung
der zu der u-Achse orthogonalen v-Achse) und in der Richtung der
u-Achse enthält,
unterdrückt
werden. In diesem Fall ist die Gitterlängsrichtung eines ortsfesten
Gitters die gleiche wie die Gitterarray-Richtung des anderen ortsfesten
Gitters, und demzufolge wird das Unterdrückungsverfahren sowohl in der
Gitterarray-Richtung als auch in der Gitterlängsrichtung eines orthogonalen
ortsfesten Gitters angewendet.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Unterdrücken
eines periodischen Musters ist es bevorzugt, das Unterdrückungsverfahren
nur auf ein ortsfestes Gitter anzuwenden, welches tatsächlich verwendet
wird. Das Ausführen
des Unterdrückungsverfahrens
lediglich bezüglich
eines ortsfesten Gitters, welches wirklich verwendet wird, soll
bedeuten, daß das
Unterdrückungsverfahren
nur in der Gitterarray-Richtung eines ortsfesten Gitters ausgeführt wird,
welches tatsächlich
verwendet wird, oder in den Nachbarrichtungen, soll aber nicht bedeuten,
daß das
Unterdrückungsverfahren
in davon abweichenden Richtungen angewendet wird (einschließlich auch
die Gitterlängsrichtung
des ortsfesten Gitters). Bei einem vertikalen ortsfesten Gitter
beispielsweise bedeutet dies, daß nur eine Komponente unterdrückt wird,
die einen gewünschten
Raumfrequenzbereich aufweist, der eine Gitterfrequenz in der Nähe der v-Achse
und in der Richtung der v-Achse enthält.
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In
einer bevorzugten Form des Verfahrens zum Unterdrücken periodischer
Muster gemäß der Erfindung
gewinnt der oben erwähnte
Schritt des Transformierens eine Mehrzahl transformierter Bildsignale
durch Anwenden einer zweidimensionalen Wavelet-Transformation auf das Originalbildsignal durch
Verwendung eines Tiefpaßfilters,
welches ein Band derart auftrennt, daß sein Frequenzgang bei einer
Frequenz oberhalb der Raumfrequenz des ortsfesten Gitters annähernd Null
wird. Außerdem
wendet der oben angesprochene Schritt des Reduzierens ein Verfahren
zum Verringern einer Komponente unterhalb einer vorbestimmten Frequenz
an und führt
dann eine inverse Wavelet-Transformation
bezüglich
eines Signals der transformierten Bildsignale durch, welches eine
Raumfrequenzkomponente enthält,
die der Gitterarray-Frequenz entspricht.
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In
diesem Fall ist es wünschenswerter,
daß der
oben angesprochene Reduzierschritt eine Komponente unterhalb der
vorbestimmten Frequenz dadurch reduziert, daß rekursiv und wiederholt eine
eindimensionale Wavelet-Transformation auf das transformierte Bildsignal
angewendet wird (das Wavelet-Transformations-Koeffizientensignal),
welches eine Raumfrequenzkomponente entsprechend der Gitterarray-Frequenz
enthält,
und zwar in Gitterlängsrichtung
des ortsfesten Gitters mit einer vorbestimmten Häufigkeit durch Verwendung eines
vorbestimmten Bandtrennfilters, um dann die Koeffizienten eines
niederfrequenten Bildsignals von mehreren Bildsignalen, die durch
die eindimensionale Wavelet-Transformation gewonnen wurden, zu Null
zu machen, und eine inverse eindimensionale Wavelet-Transformation
anzuwenden.
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Das „vorbestimmte
Band-Trennfilter" braucht nicht
immer ein Tiefpaßfilter
zu sein, welches ein Band derart abtrennt, daß dessen Frequenzgang oberhalb
der Raumfrequenz eines ortsfesten Gitters annähernd Null wird.
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Beim
Anwenden einer eindimensionalen Wavelet-Transformation in Gitterlängsrichtung
des ortsfesten Gitters wird, wenn das ortsfeste Gitter ein vertikales
Gitter ist, eine durch zweidimensionale Wavelet-Transformation erhaltene
HL-Komponente einer eindimensionalen Wavelet-Transformation in vertikaler
Abtastrichtung unterzogen, und wenn es sich um ein horizontales
Gitter handelt, wird eine LH-Komponente, die durch eine zweidimensionale Wavelet-Transformation
gewonnen wird, einer eindimensionalen Wavelet-Transformation in horizontaler Abtastrichtung
unterzogen. Andererseits wird im Fall eines Karogitters eine HH-Komponente,
die durch zweidimensionale Wavelet-Transformation gewonnen wurde, einer
eindimensionalen Wavelet-Transformation in horizontaler Abtastrichtung
unterzogen und wird dann einer eindimensionalen Wavelet- Transformation in
vertikaler Abtastrichtung unterzogen. Man beachte, daß man die
Reihenfolge der horizontalen und vertikalen Abtastrichtungen umkehren
kann.
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Neben
einem solchen Verfahren läßt sich eine
Komponente unterhalb einer vorbestimmten, die zu reduzierende Komponente
des ortsfesten Gitters repräsentierende
vorbestimmte Frequenz auch dadurch reduzieren, daß man lediglich
eine ein Originalbild repräsentierende
Komponente aus einem Bildsignal, die die Komponente des ortsfesten
Gitters enthält,
aus den durch die Wavelet-Transformation gewonnenen Bildsignalen
extrahiert.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Unterdrücken
eines periodischen Musters berechnet der Reduzierschritt außerdem Leistungen
mehrerer transformierter Bildsignale, beurteilt die Gitterlängsrichtung
des ortsfesten Gitters anhand des Umstands, ob jede der berechneten
Leistungen größer als
ein vorbestimmter Schwellenwert ist, um dann das Verfahren zum Reduzieren
einer Komponente unterhalb einer vorbestimmten Frequenz basierend auf
diesem Beurteilungsergebnis anzuwenden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Unterdrücken
eines periodischen Musters ist nicht auf ein tatsächlich verwendetes
ortsfestes Gitter beschränkt.
Für jedes
zu verwendende Gitter kann der oben erläuterte Reduzierschritt dadurch
ausgeführt werden,
daß man
die transformierten Bildsignale verwendet, die durch die oben erwähnte zweidimensionale
Wavelet-Transformation gewonnen werden.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Unterdrücken
eines periodischen Musters kann der oben angesprochene Transformationsschritt
eine Mehrzahl transformierter Bildsignale dadurch gewinnen, daß eine eindimensionale
Wavelet-Transformation auf das Originalbildsignal in Gitterlängsrichtung des
ortsfesten Gitters unter Einsatz eines vorbestimmten Band-Trennfilters
angewendet wird. Auch kann der oben erwähnte Reduzierschritt weiterhin
ein Verfahren zum Reduzieren einer Komponente unterhalb einer vorbestimmten
Frequenz anwenden, um anschließend
die inverse Wavelet-Transformation durchzuführen in Bezug auf ein niederfrequentes Bildsignal
der transformierten Bildsigna le, welches eine der Gitterarray-Frequenz
des ortsfesten Gitters entsprechende Raumfrequenzkomponente enthält.
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In ähnlicher
Weise ist der obige Fall nicht auf ein tatsächlich verwendetes ortsfestes
Gitter beschränkt.
Der erwähnte
Transformationsschritt und der Reduzierschritt können auf jedes zu verwendende
ortsfeste Gitter angewendet werden.
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Erfindungsgemäß wird eine
Unterdrückungseinheit
für periodische
Muster zum Reduzieren einer Raumfrequenzkomponente geschaffen, die
ein in einem Originalbildsignal enthaltenes periodisches Muster
bildet, wobei die Einheit die Merkmale des Anspruchs 4 aufweist.
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In
einer bevorzugten Form der Unterdrückungseinheit zum Unterdrücken eines
periodischen Musters gemäß der Erfindung
ermittelt die Bildsignal-Transformationseinrichtung die mehreren
transformierten Bildsignale durch Anwenden einer zweidimensionalen
Wavelet-Transformation bei dem Originalbildsignal unter Verwendung
eines Tiefpaßfilters, welches
ein Band derart auftrennt, daß sein
Ansprechverhalten bei einer Frequenz oberhalb der Raumfrequenz des
ortsfesten Gitters annähernd
Null wird. Außerdem
wendet die Unterdrückungseinrichtung
zum Unterdrücken
eines ortsfesten Gitters zusätzlich
ein Verfahren zum Reduzieren einer Komponente unterhalb einer vorbestimmten
Frequenz an und fuhrt dann eine inverse Wavelet-Transformation in
Bezug auf ein Bildsignal der transformierten Bildsignale durch,
welches eine Raumfrequenzkomponente enthält, die der Gitterarray-Frequenz
des ortsfesten Gitters entspricht.
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In
diesem Fall ist es wünschenswert,
wenn die Unterdrückungseinrichtung
eine Komponente unterhalb der vorbestimmten Frequenz reduziert,
indem sie rekursiv und wiederholt eine eindimensionale Wavelet-Transformation
auf das transformierte Bildsignal anwendet, welches eine Raumfrequenzkomponente
entsprechend der Gitterarray-Frequenz enthält in Gitterarray-Richtung
des ortsfesten Gitters, entsprechend einer vorbestimmten Häufigkeit
durch Anwenden eines vorbestimmten Band-Trennfilters, um dann die
Transformationskoeffizienten eines Niederfrequenz-Bildsignals von
den mehreren durch die eindimensionalen Wavelet-Transformation gewonnenen
Bildsignale zu Null zu machen, und eine inverse eindimensionale
Wavelet-Transformation anzuwenden.
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Die
erfindungsgemäße Unterdrückungseinheit
zum Unterdrücken
eines periodischen Musters kann außerdem eine Gitterarray-Richtungs-Beurteilungseinrichtung
aufweisen, um Leistungen der mehreren transformierten Bildsignale
zu berechnen und die Gitterlängsrichtung
des ortsfesten Gitters abhängig
davon zu beurteilen, ob jede der berechneten Leistungen größer als
ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder nicht. In diesem Fall wendet
die Gitterarray-Richtungs-Beurteilungseinrichtung das Verfahren
zum Reduzieren einer Komponente unterhalb einer vorbestimmten Frequenz
basierend auf der von der Beurteilungseinrichtung vorgenommenen
Beurteilung an.
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Die
oben angesprochene Unterdrückungseinrichtung
für ein
ortsfestes Gitter kann zusätzlich
zu einem tatsächlich
verwendeten ortsfesten Gitter den Prozeß des Reduzierens einer Komponente
unterhalb einer vorbestimmten Frequenz auf jedes zu verwendende
ortsfeste Gitter anwenden.
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In
einer noch weiteren bevorzugten Form der Unterdrückungseinheit zum Unterdrücken periodischer
Muster gemäß der Erfindung
ermittelt die Bildsignal-Transformationseinrichtung
die mehreren transformierten Bildsignale durch Anwenden einer eindimensionalen
Wavelet-Transformation auf das Originalbildsignal in der Gitterlängsrichtung
des ortsfesten Gitters durch Einsatz eines vorbestimmten Band-Trennfilters.
Außerdem
wendet die Unterdrückungseinrichtung
für ein
ortsfestes Gitter ein Verfahren zum Reduzieren einer Komponente
unterhalb einer vorbestimmten Frequenz an und führt dann eine inverse Wavelet-Transformation
in Bezug auf ein Niederfrequenzbildsignal der transformierten Bildsignale durch,
welches eine Raumfrequenzkomponente enthält, die der Gitterarray-Frequenz
des ortsfesten Gitters entspricht.
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In
dem obigen Fall kann die Bildsignal-Transformationseinrichtung die
eindimensionale Wavelet-Transformation in Gitterlängsrichtung
bei jedem verwendeten ortsfesten Gitter anwenden, und die Unterdrückungseinrichtung
kann den Reduzierungsprozeß und
die inverse Wavelet-Transformation auf jedes zu verwendende ortsfeste
Gitter anwenden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Unterdrücken
periodischer Muster wird ein Bildsignal, welches ein Bild mit einem
periodischen Muster repräsentiert,
umgewandelt n eine Mehrzahl transformierter Bildsignale, die im
Frequenzbereich behandelt werden können. Außerdem wird ein transformiertes
Bildsignal der transformierten Bildsignale, welches einen gewünschten
Frequenzbereich mit einer darin enthaltenen Raumfrequenzkomponente
entsprechend mindestens einer Frequenz des periodischen Musters
ausschließlich
in der Nähe
einer Array-Richtung des periodischen Musters aufweist, reduziert.
Im Ergebnis läßt sich
das periodische Muster in einem Bild unauffällig machen.
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Darüber hinaus
wird dann, wenn ein periodisches Muster aus einem ortsfesten Gitter
resultiert, ein mit Hilfe eines ortsfesten Gitters aufgenommenes Originalbildsignal,
dargestellt im Echtraumbereich, in eine Mehrzahl von Bildsignale
transformiert, die im Frequenzbereich behandelt werden können. Unter den
mehreren Bildsignalen wird dasjenige Bildsignal reduziert, welches
einen gewünschten
Frequenzbereich mit der gleichen Raumfrequenzkomponente aufweist,
wie es der Gitterkomponente des ortsfesten Gitters in etwa der Gitterarray-Richtung
des ortsfesten Gitters entspricht. Aus diesem Grund wird ein Streifenmuster,
welches aus dem ortsfesten Gitter resultiert, unauffällig. Weil
andererseits sämtliche
Frequenzkomponenten oberhalb der Raumfrequenzkomponente, die sich
aus dem ortsfesten Gitter ergeben, nicht unterdrückt werden um einen solchen
Betrag, enthält
ein schließlich
erhaltenes Bildsignal Komponenten in der Nähe der Raumfrequenzkomponente
entsprechend einer Nyquist-Frequenz, und folglich gibt es keine
Möglichkeit
dafür,
daß sich
die Bildschärfe
vermindert.
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Anstatt
wie bei dem herkömmlichen
Verfahren das Unterdrückungsverfahren
in sämtlichen Richtungen
eines Fourier-Raums unabhängig
von der Gitterrichtung durchzuführen,
wird die Komponente des ortsfesten Gitters nur in Gitterarray-Richtung
des ortsfesten Gitters beseitigt, und folglich ergibt sich nicht
die Möglichkeit,
daß das
Bild mehr als notwendig beeinträchtigt
wird.
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Wenn
die Gitterrichtung bekannt ist, so gibt es keine Möglichkeit
dafür,
daß das
Bild mehr als notwendig verschlechtert wird, wenn das oben erläuterte Unterdrückungsverfahren
nur in der Gitterarray-Richtung des ortsfesten Gitters angewendet
wird.
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Wenn
das Unterdrückungsverfahren
auf die Gitterarray-Richtungen von zu verwendenden ortsfesten Gittern
(die sich in der Gitterrichtung unterscheiden) angewendet wird,
läßt sich
der Effekt des oben erläuterten
Unterdrückungsverfahrens
erreichen, ohne daß man
die Gitterrichtung des tatsächlich
verwendeten ortsfesten Gitters berücksichtigt. Insbesondere ist
der Effekt dann ausgeprägt,
wenn die zweidimensionale Wavelet-Transformation durchgeführt wird.
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Wenn
ein Bildsignal eine zweidimensionale Wavelet-Transformation durch
Verwendung eines Tiefpaßfilters
erfährt,
welches ein Band derart abtrennt, daß sein Ansprechverhalten bei
einer Frequenz oberhalb der Raumfrequenz des ortsfesten Gitters
nahezu Null wird, und wenn unter den durch die Wavelet-Transformation
gewonnenen Bildsignalen dasjenige Bildsignal, welches eine Komponente des
ortsfesten Gitters enthält,
zusätzlich
einem Verfahren zum Reduzieren einer Komponente unterhab einer vorbestimmten
Frequenz unterzogen wird, wird ein Bild mit einer reduzierten Komponente
des ortsfesten Gitters dann wiederhergestellt, wenn das Originalbild
(Auflösungswert
0) durch Verwendung des Signals wiederhergestellt wird, in welchem
die Komponente unterhalb der vorbestimmten Frequenz reduziert wurde.
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Da
die Signalkomponente geringer Auflösung, die durch die Wavelet-Transformation
in der Anfangsstufe erhalten wurde, die ortsfeste Frequenzkomponente
des ortsfesten Gitters nicht enthält, so enthält auch jedes Wavelet-Transformations-Koeffizientensignal
nicht die Raumfrequenzkomponente des ortsfesten Gitters, auch dann
nicht, wenn die Bildsignale geringer Auflösung dadurch erhalten werden, daß weiterhin
eine Wavelet-Transformation
in mehreren Stufen ausgeführt
wird. Selbst wenn ein Bild wieder zu einem Zwischenauflösungswert
zurückgeführt wird,
ohne daß dabei
eine Wiederherstellung des Auflösungswerts
0 erfolgt, so besteht keine Möglichkeit,
daß sich
ein aus dem ortsfesten Gitter ergebendes Moire-Muster in dem Bild
reduzierten Maßstabs (dem
Bild gerin ger Auflösung)
bemerkbar macht, da in den Signalen geringer Auflösung mit
dem Wert 1 und anschließenden
Werten keine Gitterkomponente enthalten ist. Das heißt: selbst
wenn ein Bild beliebig vergrößert oder
verkleinert wird, erscheint kein Moire-Muster.
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Wenn
unter den mehreren Bildsignalen, die durch rekursives und wiederholtes
Anwenden einer eindimensionalen Wavelet-Transformation auf das Bildsignal
(Wavelet-Transformations-Koeffizientensignal),
die die Komponente des ortsfesten Gitters enthalten, in der Gitterrichtung
durch eine vorbestimmte Anzahl von Verwendungen eines vorbestimmten
Band-Trennfilters die Transformationskoeffizienten des niederfrequenten
Bildsignals zu Null gemacht werden, so kann dann, wenn Bildsignale
gewonnen werden, die sich im Frequenzbereich behandeln lassen, ein
wiedergewonnenes Bild ein solches sein, in welchem ausschließlich die
Komponente des ortsfesten Gitters unterdrückt ist, wenn man die Anzahl
der Wiederholungen steigert. Auf diese Weise läßt sich ein Bild mit größerer Schärfe erhalten.
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Wenn
die Leistungen mehrerer Bildsignale, die durch Wavelet-Transformation
gewonnen wurden, berechnet werden, und wenn die Gitterrichtung daran
beurteilt wird, ob jede der berechneten Leistungen größer als
ein vorbestimmter Schwellenwert ist, so ist es beim Durchführen des
Unterdrückungsverfahrens
nicht notwendig, vorab zu wissen, von welcher Art das bei der Photographie
verwendete ortsfeste Gitter ist.
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Wenn
außerdem
ein unter Verwendung eines ortsfesten Gitters aufgenommenes Bildsignal, welches
im Echtzeitraum dargestellt ist, einer eindimensionalen Transformation
in Gitterlängsrichtung des
ortsfesten Gitters durch Verwendung eines vorbestimmten Band-Trennfilters unterzogen
wird, und wenn unter den mehreren durch die Wavelet-Transformation gewonnenen
Bildsignalen dasjenige Bildsignal auf der niederfrequenten Seite,
welches die Komponente des ortsfesten Gitters enthält, zusätzlich dem
Verfahren zum Reduzieren einer Komponente unterhalb einer vorbestimmten
Frequenz unterzogen wird, läßt sich
ein Bildsignal erhalten, bei dem ein gewünschter Frequenzbereich mit
einer Raumfrequenzkomponente, die sich durch das ortsfeste Gitter
ergibt, reduziert ist. Wenn unter Einsatz des Signals ein Bild wiedergewonnen
wird, bei dem die aus dem ortsfesten Gitter resultierende Komponente
reduziert wurde, so erhält
man ein wiedergewonnenes Bild, bei dem eine Gitterkomponente reduziert
ist, unabhängig
von der Auflösung,
mit der das Bild wiedergewonnen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der begleitenden Zeichnungen
in größerer Einzelheit
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Strahlungsbild-Aufnahmevorrichtung;
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2 ein
Diagramm des Bilds eines Objekts und des Bilds eines Gitter, aufgenommen
von der in 1 gezeigten Strahlungsbild-Aufnahmevorrichtung;
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3 eine
perspektivische Ansicht, die ein Strahlungsbild-Lesegerät veranschaulicht,
bei dem eine erfindungsgemäße Unterdrückungseinheit
zum Unterdrücken
eines periodischen Musters zum Durchführen eines Unterdrückungsverfahrens
für periodische
Muster angewendet wird;
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4 ist
ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen Abtastrichtungen und
eines zu lesenden Bilds veranschaulicht;
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5 ist
ein Blockdiagramm eines Beispiels des Bildsignal-Verarbeitungsteils
in der Unterdrückungseinheit
für periodische
Muster gemäß der Erfindung;
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6 ist
ein Blockdiagramm, welches darstellt, wie durch einen Wavelet-Transformationsteil eine
Wavelet-Transformation durchgeführt
wird;
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7 ist
ein Blockdiagramm einer Wavelet-Transformationseinrichtung;
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8 ist
eine graphische Darstellung des Frequenzgangs des Tiefpaßfilters
bei Wavelet-Transformationsfiltern;
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9A ist
ein Diagramm, welches die zerlegten Komponenten des Originalbildsignals
veranschaulicht, welche gewonnen wurden, nachdem das Originalbildsignal
der ersten zweidimensionalen Wavelet-Transformation unterzogen wurde;
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9B ist
ein Diagramm des Zustands, in welchem das Originalbildsignal aus
dem in 9A gezeigten Zustand zusätzlich zerlegt
wurde;
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10 ist
ein schematisches Diagramm, welches zeigt, wie der Effekt der eindimensionalen Wavelet-Transformation
durch Wiederholen der Transformation erreicht wird;
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11 ist
ein Blockdiagramm des Aufbaus des für inverse Wavelet-Transformation
ausgebildeten Teils;
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12 ist
ein Blockdiagramm, welches darstellt, wie die inverse Wavelet-Transformation durch den
in 11 gezeigten Wavelet-Transformationsteil vorgenommen
wird;
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13 ist
ein Diagramm, welches die Vorteile der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
und
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14 ist
ein Diagramm, welches ein Hintergrundbeispiel der Erfindung darstellt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand
der Zeichnungen im einzelnen erläutert.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eine Betriebsart,
bei der in einem Strahlungsbild-Informationsaufzeichnungs-/-wiedergabesystem
unter Verwendung eines speichernden Fluoreszenz-Blatts als Aufzeichnungsblatt
das Strahlungsbild eines menschlichen Körpers auf dem Aufzeichnungsblatt
aufgezeichnet wurde und nun als digitales Bildsignal durch Laserstrahlabtastung
ausgelesen wird, wie dies in den bereits erwähnten, japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen
Nr. 55(1980)-12429, 56(1981)-11395 etc. beschrieben ist.
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1 zeigt
schematisch eine Strahlungsbildaufnahmevorrichtung. Wie in der Figur
dargestellt ist, gelangt die von einer Strahlungsquelle 1 ausgehende
Strahlung 2 durch ein Objekt 3 und erreicht ein Gitter 4.
In dem Gitter 4 sind Bleiplatten 4a, die die Strahlung 2 absorbieren,
und Aluminiumplatten 4b, die die Strahlung 2 durchlassen,
abwechselnd mit Mittenabständen
von 4 Platten/mm angeordnet bei einer geringen Neigung entsprechend
ihrer Lage, so daß die
von der Strahlungsquelle 1 emittierte Strahlung direkt
durch die Aluminiumplatten 4b auf ein Aufzeichnungsblatt 11 auftrifft
(siehe 1). Aus diesem Grund wird die von der Strahlungsquelle 1 emittierte Strahlung 2,
die durch das Objekt 3 hindurchgetreten ist, von den Bleiplatten 4 absorbiert
und gesperrt, gelangt allerdings durch die Aluminiumplatten 4b und bestrahlt
das Aufzeichnungsblatt 11. Im Ergebnis wird zusammen mit
dem Bild des Gegenstands 3 ein Gitterbild 6 mit
vier Streifen pro mm auf dem Aufzeichnungsblatt gespeichert und
aufgezeichnet. Andererseits trifft in dem Gegenstand 3 gestreute
Strahlung 2a schräg
auf die Neigung des Gitters 4. Da die Streustrahlung 2a,
die auf die Aluminiumplatten 4b auftrifft, von den Bleiplatten 4a innerhalb
des Gitters 4 absorbiert wird, oder an der Oberfläche des
Gitters 4 reflektiert wird, gelangt sie nicht auf das Aufzeichnungsblatt 4.
Damit wird auf dem Aufzeichnungsblatt 11 ein deutliches
Strahlungsbild mit weniger Strahlung aus der Streustrahlung 2a gespeichert
und aufgezeichnet.
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2 zeigt
ein aufgenommenes Bild (durch schräge Linien angedeutet) 5 und
ein Gitterbild 6 in Form eines Streifenmusters, gespeichert
und aufgezeichnet auf dem Aufzeichnungsblatt 11 durch Photographieren
unter Verwendung des Gitters 4. Damit ist ein mit dem Objektbild 5 überlagertes
Gitterbild 6 als Strahlungsbild auf dem Aufzeichnungsblatt 11 aufgezeichnet.
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3 zeigt
ein Strahlungsbild-Lesegerät,
bei dem eine erfindungsgemäße Ausführungsform
einer Unterdrückungseinheit
zum Unterdrücken
periodischer Muster und zum Ausführen
eines Unterdrückungsverfahrens
für periodische
Muster angewendet ist.
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Das
Aufzeichnungsblatt 11 mit dem Strahlungsmuster, welches
sich an einer vorbestimmten Stelle in dem Leseteil 10 befindet,
wird in Pfeilrichtung Y mit Intervallen von zehn Abtastungen/mm durch
eine Blatt-Transporteinrichtung 10, beispielsweise in Form
eines Endlosriemens, der von einer (nicht gezeigten) Antriebseinrichtung
angetrieben wird, transportiert. Andererseits wird ein von einer
Laserlichtquelle 16 emittierter Lichtstrahl 17 von
einem drehenden Polygonspiegel 18, der mit hoher Drehzahl
in Pfeilrichtung von einem Motor 24 angetrieben wird, reflektiert
und abgelenkt. Der abgelenkte Lichtstrahl 17 durchläuft eine
Fokussierlinse 19, beispielsweise eine fθ-Linse.
Der Lichtstrahl 17 ändert
seine Richtung durch einen Spiegel 20 und trifft auf das Blatt 11 auf,
wobei er in einer Richtung etwa rechtwinklig zur vertikalen Abtastrichtung
(Pfeilrichtung Y) bewegt wird. Von einer mit dem Lichtstrahl 17 bestrahlten
Stelle des Blatts 11 gelangt stimuliertes Lumineszenzlicht 21 mit
einer Lichtmenge, die der gespeicherten und aufgezeichneten Strahlungsbildinformation
entspricht, nach der Emission von dem Blatt auf das Eintrittsende 22a eines
optischen Leiters 22, um von einem Photomultiplier 23 empfangen zu
werden. Das photostimulierte Lumineszenzlicht 21, welches
das Strahlungsbild repräsentiert,
wird photoelektrisch erfaßt
und in ein elektrisches Signal Sa umgewandelt.
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Das
ausgegebene Analogsignal Sa wird von einem
logarithmischen Verstärker 26 logarithmisch verstärkt. Das
verstärkte
Signal Sa wird von einem A/D-Wandler 28 mit
Abtastintervallen abgetastet und digitalisiert, die einer räumlichen
Frequenz fs = 10,0 Zyklen/mm entspricht. Auf diese Weise erhält man ein
digitales Bildsignal S, welches ein hochdichtes Bild mit hoher Lesedichte
beinhaltet. Man beachte, daß das
Bildsignal S die Information des Raumfrequenzbands von 4,0 Zyklen/mm
beinhaltet (wobei es sich um Information über das in 2 gezeigte
Gitterbild 6 handelt), die unterhalb der höchsten Raumfrequenz
(der noch zu beschreibenden Nyquist-Frequenz) fn = 5,0 Zyklen/mm
in einem gewünschten Raumfrequenzbereich
liegt, der erforderlich ist, um ein zufriedenstellend sichtbares
Strahlungsbild zu reproduzieren und auszugeben. Außerdem sollte
die Information des Gitterbilds 6 entfernt werden, da sie eine
der Ursachen dafür
ist, daß es
schwierig ist, das sichtbare Strahlungsbild bei dessen Betrachtung deutlich
zu erkennen.
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Das
Bildsignal S repräsentiert
Bildinformation, die erhalten wird durch zweidimensionales Führen des
Laserstrahls über
das Blatt 11, wie in 4 gezeigt
ist. Das heißt:
das Blatt 4 wird in vertikaler Abtastrichtung (Pfeilrichtung
Y) bewegt, während
der Laserstrahl abtastend über
den Bogen 11 in horizontaler Abtastrichtung (Pfeilrichtung
X) geführt
wird. Das so gewonnene Bildsignal S beinhaltet Information unterhalb
der Nyquist-Frequenz
fn, so daß es auch
die Information (4,0 Zyklen/mm) über
das in 2 gezeigte Gitterbild 6 enthält. Bei
dieser Ausführungsform
erscheint das Moire des Gitterbilds 6 aufgrund von Aliasing
deshalb nicht, weil das Analogsignal Sa mit Abtastintervallen digitalisiert
wird, die der Raumfrequenz fs entsprechen, die dem Zwei- oder Mehrfachen
der Frequenz (4,0 Zyklen/mm) der Information über das Gitterbild 6.
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Nach
dem Zwischenspeichern im Speicherteil 29 wird das Bildsignal
S in einen Bildsignal-Verarbeitungsteil 30 eingegeben und
folgendermaßen
verarbeitet:
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5 zeigt
einen Bildsignal-Verarbeitungsteil (eine Form einer Unterdrückungseinheit
zum Unterdrücken
periodischer Muster) 30 zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Unterdrücken
periodischer Muster. Wie in der Figur dargestellt ist, besitzt der
Bildsignal-Verarbeitungsteil 30 (1) eine Mehrfachauflösungs-Zerlegungseinrichtung 32 als Bildsignal-Transformationseinrichtung
zum Anwenden eines Mehrfachauflösungs-Zerlegungsverfahrens
auf das aus dem Speicherteil 29 ausgelesene Bildsignal,
(2) eine Verarbeitungseinrichtung 33 zum Anwenden eines
gewünschten
Verfahrens (zum Beispiel eines Verstärkungsverfahrens) auf ein Bildsignal
mit vorbestimmtem Frequenzband (ein bandbegrenztes Bildsignal) von
den bandbegrenzten Bildsignalen (den Bandpaß- oder Teilbandsignalen),
die von der Mehrfachauflösungs-Zerlegungseinrichtung 32 in
eine Mehrzahl von Frequenzbändern
zerlegt wurden, (3) eine Wiederherstellungseinrichtung 34 zum
Gewinnen eines verarbeiteten Bildsignals durch Wiederherstellen
sowohl des bandbegrenzten Bildsignals, welches von der Verarbeitungseinrichtung dem
gewünschten
Verfahren unterzogen wurde, als auch der andere Fre quenzbänder abdeckenden bandbegrenzten
Bildsignale, und (4) eine Bildausgabeeinrichtung 35 zum
Reproduzieren eines sichtbaren Bilds anhand des von der Wiederherstellungseinrichtung 34 wiederhergestellten,
verarbeiteten Bildsignals.
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Man
beachte, daß bei
dieser Ausführungsform
der Mehrfachauflösungs-Zerlegungsprozeß, der von
einer Wavelet-Transformation Gebrauch macht, dann verwendet wird,
wenn das durch ein Bildsignal S im aktuellen Raumbereich transformiert
wird in Bildsignale, die sich im Frequenzbereich bearbeiten lassen.
Aus diesem Grund fungiert die Mehrfachauflösungs-Zerlegungseinrichtung 32 als
Wavelet-Transformationseinrichtung
zum Anwenden einer Wavelet-Transformation auf das das Strahlungsbild repräsentierende
Bildsignal S, während
die Wiederherstellungseinrichtung 34 als inverse Wavelet-Transformationseinrichtung
fungiert, um ein verarbeitetes Bildsignal dadurch zu erhalten, daß eine inverse
Wavelet-Transformation angewendet wird. Bei der folgenden Beschreibung
wird die Mehrfachauflösungs-Zerlegungseinrichtung 32 auch
als Wavelet-Transformationsteil 32 angesprochen, und die Herstellungseinrichtung 34 wird
auch als inverser Wavelet-Transformationsteil 34 bezeichnet.
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6 zeigt,
wie der Wavelet-Transformationsvorgang als Mehrfachauflösungs-Zerlegungsvorgang
von dem Wavelet-Transformationsteil 32 ausgeführt wird. 7 zeigt
jede Wavelet-Transformationseinrichtung 32a im Detail.
Wie in 6 gezeigt ist, ist der Wavelet-Transformationsteil 32 mit
einer Mehrzahl von Wavelet-Transformationseinrichtungen 32a ausgerüstet, entsprechend
der Anzahl von Auflösungsebenen
(Pixeldichte-Ebenen). In ähnlicher Weise
ist der inverse Wavelet-Transformationsteil 34 mit
mehreren inversen Wavelet-Transformationseinrichtungen 34a ausgestattet,
in der Anzahl der Anzahl der mehreren Wavelet-Transformationseinrichtungen 32a entsprechend.
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Wie
außerdem
in 6 gezeigt ist, besitzt der Bildsignal-Verarbeitungsteil 30 eine
Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen der Richtung des ortsfesten
Gitters (im folgenden als Richtungsbeurteilungseinrichtung bezeichnet) 35 und
eine Unterdrückungseinrichtung 36 zum
Unterdrücken
einer Komponente eines ortsfesten Gitters. Die Richtungsbeurtei lungseinrichtung 35 dient
zum Berechnen von Leistungen der Signale HL1, LH1 und HH1, die durch
die Wavelet-Transformation erhalten werden, und zum Beurteilen der
Gitterlängsrichtung
des ortsfesten Gitters 4 (das heißt der Gitterrichtung), abhängig davon,
ob jede der berechneten Leistungen größer als ein vorbestimmter Schwellenwert
HT1 ist. Die Unterdrückungseinrichtung 36 zum
Unterdrücken
einer Komponente des ortsfesten Gitters (kurz: Unterdrückungseinrichtung) 36 dient
zum Reduzieren eines Bildsignals der Bildsignale HL, LH und HH,
welches einen gewünschten
Frequenzbereich besitzt, der mindestens eine Raumfrequenzkomponente
enthält, die
aus dem ortsfesten Gitter 4 in Gitteranay-Richtung des
ortsfesten Gitters 4 resultiert (das heißt einer
Richtung rechtwinklig zur Gitterrichtung).
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Im
folgenden soll das Verfahren zum Unterdrücken eines periodischen Musters
gemäß der Erfindung
im einzelnen beschrieben werden. Diese Ausführungsform führt eine
zweidimensionale Wavelet-Transformation durch, in welcher die Wavelet-Transformationskoeffizienten
orthogonal zueinander sind.
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Wie
in den
6 und
7 gezeigt ist, wird das Originalbildsignal
S
org einer Wavelet-Transformation unterzogen, wenn das
von dem Speicherteil
29 ausgelesene digitale Bildsignal
S als Originalbild eingegeben wird als das Originalbildsignal S
org. Insbesondere erfolgt eine Filterungsverarbeitung
in horizontaler Abtastrichtung bezüglich des Originalbildsignals
S
org (äquivalent
einem Signal LL0) durch Waveletfunktionen H1, G1 und die Pixel in
horizontaler Abtastrichtung werden bei jedem zweiten Pixel ausgedünnt, wodurch
die Pixelzahl in horizontaler Abtastrichtung auf die Hälfte verringert
wird. Man beachte, daß die
auf diese Weise erhaltenen ausgedünnte Signale in
7 mit „↑2" bezeichnet sind.
Die Funktion H1 ist ein Hochpaßfilter,
die Funktion G1 ein Tiefpaßfilter.
Außerdem
erfolgt die Filterung bezüglich
jedes Signals der ausgedünnten
Signale in der vertikalen Abtastrichtung durch die Waveletfunktionen
H1, G1, und die Pixel in vertikaler Abtastrichtung werden bei jedem
zweiten Pixel ausgedünnt,
so daß die
Anzahl von Pixel in vertikaler Abtastrichtung auf die Hälfte vermindert
wird. Auf diese Weise werden Wavelet-Transformations-Koeffizientensignale
(im folgenden einfach als Signale bezeichnet) HH1, HL1, LH1 und
LL1 erhalten. Das Signal LL1 entspricht einer durch Reduzieren des Originalbilds
auf die Hälfte
in vertikaler und in horizontaler Richtung enthaltenen Bildreduzierung
auf ein Viertel. In den zugehörigen Viertel-Wiedergabebildern
des Originalbilds repräsentiert
das Signal LH1 eines Bilds eine Hochfrequenzkomponente (horizontale
Kante) in vertikaler Richtung, das Signal HL1 entspricht einem Bild
einer Hochfrequenzkomponente (vertikale Kante) in horizontaler Abtastrichtung,
das Signal HH1 repräsentiert
ein Signal einer Hochfrequenzkomponente (Diagonalkante) in diagonaler
Richtung, und das Signal LL1 repräsentiert ein Bild einer Niederfrequenzkomponente
halber Auslesung in bezug auf das Originalbild. Die Frequenz, die
für die
Bandtrennung eine Referenzgröße bildet,
das heißt
die Frequenz an der Grenze zwischen der niederfrequenten Komponente und
jeder der Hochfrequenzkomponenten, wird durch die Filterkennlinie
der Funktionen H1, G1 bestimmt. Bei der Filterverarbeitung durch
die Funktionen H1, G1 im Anfangsstadium besitzt die Funktion G1
als Tiefpaßfilter
eine derartige Kennlinie, daß ihre Antwort
bei der Raumfrequenz von 4,0 Zyklen/mm oder darüber praktisch Null ist bei
den Gitter-Abständen
des ortsfesten Gitters
4. Außerdem besitzt die Funktion
H1 als Hochpaßfilter
eine Hochpaßkennlinie
zum Kompensieren der Tiefpaßkennlinie
der Funktion G1. Als Filter mit einer solchen Kennlinie dient zum
Beispiel ein Filter, welches die gleiche Kennlinie wie ein Moire-Filter
hat, beschrieben in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
Nr. 10(1998)-164737, das ist ein Filter, bei dem die Antwort bis
zu 97% oder mehr der Raumfrequenzkomponente des Gitterabstands des
ortsfesten Gitters
4 auf 5% oder weniger reduziert wird.
Realisieren läßt sich
das Filter zum Beispiel durch ein Wavelet-Transformationsfilter
unter Verwendung von Filterkoeffizienten wie zum Beispiel (17, 7)-Abgriffskoeffizienten, die
in Tabelle 1 angegeben sind, (13, 7)-Abgriffskoeffizienten gemäß Tabelle
2 und (15, 5)-Abgriffskoeffizienten nach Tabelle 3. Der Frequenzgang
der Tiefpaßfilter
in Wavelet-Transformationsfiltern ist in
8 dargestellt. Tabelle
1: (17, 7)-Abgriff
| Wavelet-Trennungs-Tiefpaßfilter
G1
(a8, a7, a6, a5, a4, a3, a2, a1, a0, a1, a2, a3, a4, a5,
a6, a7, a8) | |
| Wavelet-Trennungs-Hochpaßfilter
H1
(b3, b2, b1, b0, b1, b2, b3) | |
| a0
= 0,53534743 | b0
= 1,26885769 |
| a1
= 0,31296897 | b1
= –0,50000000 |
| a2
= –0,02883059 | b2 –0,13442884 |
| a3
= –0,09095774 | b3
= –0,13442884 |
| a4
= 0,01828153 | |
| a5
= 0,03402453 | |
| a6
= –0,01037186 | |
| a7
= –0,00278855 | |
| a8
= –0,00278855 | |
| Wavelet-Synthese-Tiefpaßfilter
G1'
(–b3, b2, –b1, b0, –b1, b2, –b3) | |
| Wavelet-Synthese-Hochpaßfilter
H1'
(a8, –a7, a6, –a5, a4, –a3, a2, –a1, a0, –a1, a2, –a3, a4, –a5, a6, –a7, a8) | |
Tabelle
2: (13, 7)-Abgriff
| Wavelet-Trennungs-Tiefpaßfilter
G1
(a6, a5, a4, a3, a2, a1, a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6) | |
| Wavelet-Trennungs-Hochpaßfilter
H1
(b3, b2, b1, b0, b1, b2, b3) | |
| a0
= 0,5590000000 | b0
= 1,1678751323 |
| a1
= 0,3070000000 | b1
= –0,5408349230 |
| a2
= –0,0460000000 | b2 –0,0839375665 |
| a3
= –0,0901544756 | b3
= 0,0408349233 |
| a4
= 0,0338214681 | |
| a5
= 0,0308330075 | |
| a6
= –0,0150000000 | |
| Wavelet-Synthese-Tiefpaßfilter
G1'
(–b3, b2, –b1, b0, –b1, b2, –b3) | |
| Wavelet-Synthese-Hochpaßfilter
H1'
(a6, –a5, a4, –a3, a2, –a1, a0, –a1, a2, –a3, a4, –a5, a6) | |
Tabelle
3: (15, 5)-Abgriff
| Wavelet-Trennungs-Tiefpaßfilter
G1
(a7, a6, a5, a4, a3, a2, a1, a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6,
a7) | |
| Wavelet-Trennungs-Hochpaßfilter
H1
(b2, b1, b0, b1, b2) | |
| a0
= 0,53534743 | b0
= 1,26885769 |
| a1
= 0,31296897 | b1
= –0,50000000 |
| a2
= –0,02883059 | b2 –0,13442884 |
| a3
= –0,09095774 | |
| a4
= 0,01828153 | |
| a5
= 0,03402453 | |
| a6
= –0,01037186 | |
| a7
= –0,00278855 | |
| Wavelet-Synthese-Tiefpaßfilter
G1'
(b2, –b1, b0, –b1, b2) | |
| Wavelet-Synthese-Hochpaßfilter
H1'
(–a7, a6, –a5, a4, –a3, a2, –a1, a0, –a1, a2, –a3, a4, –a5, a6, –a7) | |
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Mit
den Wavelet-Transformationsfiltern bildet die Gitterkomponente sich
in dem Signal LH1 aus, wenn als ortsfestes Gitter 4 ein
horizontales Gitter verwendet wird. Bei Verwendung eines vertikalen Gitters
bildet die Gitterkomponente das Signal HL1. Wird ein Karomuster
verwendet, so entwickelt die Gitterkomponente das Signal HH1. In
dem Signal LL1 entwickelt sich ungeachtet der Gitterrichtung kaum
ein Moire-Muster aufgrund des ortsfesten Gitters 4 aus,
weil die Raumfrequenzkomponente des ortsfesten Gitters 4 ausreichend
stark unterdrückt wurde.
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Von
den Wavelet-Transformations-Koeffizientensignalen HH1, HL1, LH1
und LL1 werden die Signale HH1, HL1 und LH1, die möglicherweise
die Gitterkomponente beinhalten, in die Richtungsbeurteilungseinrichtung 35 und
in die Gitterkomponenten-Unterdrückungseinrichtung 36 eingegeben.
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Darüber hinaus
wird in der Wavelet-Transformationseinrichtung
32a der
zweiten Stufe das Signal LL1 einer Wavelet-Transformation mit Hilfe
von Basis-Waveletfunktionen H0, G0 unterzogen, wodurch Signale HH2,
HL2, LH2 und LL2 erhalten werden. Das Signal LL2 repräsentiert
ein auf ein Sechzehntel reduziertes Bild, gewonnen durch Reduzieren
des Originalbilds um ein Viertel sowohl in der vertikalen als auch
der horizontalen Richtung. In den auf ein Sechzehntel reduzierten
Bilder des Originalbilds repräsentieren
die Signale HL2, LH2 und HH2 die Bilder der vertikalen Kante, der
horizontalen Kante bzw. der diagonalen Kante als Komponenten. Da
sich die Gitterkomponente kaum im Signal LL1 entwickelt, wie oben
ausgeführt
wurde, brauchen die Wavelet-Funktionen H0 und G1, die in der zweiten
Stufe verwendet werden, nicht auf die Gitterabstände des ortsfesten Gitters
4 eingestellt
zu werden, im Gegensatz zu den in der Anfangsstufe verwendeten Wavelet-Funktionen
H1 und G1. Beispielsweise können die
Wavelet-Funktionen H0, G0 durch ein Wavelet-Transformationsfilter
unter Verwendung von in der Tabelle 4 angegebenen (9, 7)-Abgriffsfilterkoeffizienten
nach Daubechie verwendet werden. Der Frequenzgang des Tiefpaßfilters
dieses (9, 7)-Abgriffs-Wavelet-Transformationsfilters ist in
8 dargestellt. Tabelle
4: Daubechies (9, 7)-Abgriff
| Wavelet-Trennungs-Tiefpaßfilter
G0
(a4, a3, a2, a1, a0, a1, a2, a3, a4) | |
| Wavelet-Trennungs-Hochpaßfilter
H0
(b3, b2, b1, b0, b1, b2, b3) | |
| a0
= 0,602949180 | b0
= 1,115087052000 |
| a1
= 0,266864120 | b1
= –0,591271763000 |
| a2
= –0,078223267 | b2 –0,057543526000 |
| a3
= –0,016864118 | b3
= –0,091271763114 |
| a4
= 0,026748757 | |
| Wavelet-Synthese-Tiefpaßfilter
G0'
(–b3, b2, –b1, b0, –b1, b2, –b3) | |
| Wavelet-Synthese-Hochpaßfilter
H0'
(a4, –a3, a2, –a1, a0, –a1, a2, –a3, a4) | |
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In
der gleichen Weise wie in der oben erläuterten zweiten Stufe wird
ein Wavelet-Transformations-Koeffizientensignal
LLk, welches für
jedes Frequenzband erhalten wird, n-mal einer Wavelet-Transformation
unterzogen, wodurch Wavelet-Transformations-Koeffizientensignale HH1 bis HHn, HL1
bis HLn, LH1 bis LHn und LL1 bis LLn erhalten werden. Die Wavelet-Transformations-Koeffizientensignale HHn,
HLn, LHn und LLn, die von der jeweiligen n-ten Wavelet-Transformation
erhalten werden, repräsentieren
jeweils ein verkleinertes Bild der Stufe 1/(1/2)2n, in
welchem die Anzahl von Pixel in sowohl horizontaler als auch vertikaler
Richtung im Vergleich zu dem Originalbildsignal Sorg nur
(1/2)n beträgt. Je größer das „n" in den Wavelet-Transformations-Koeffizientensignalen
HHn, HLn, LHn und LLn ist, desto niedriger liegt das Frequenzband.
Somit wird jedes der Wavelet-Transformations-Koeffizientensignale
HHk, HLk, LHk und LLk (wobei k eine ganze Zahl von 1 bis n ist,
die den Grad der Auflösung
repräsentiert)
zu einem bandbegrenzten Bildsignal, welches eine Frequenzkomponente
beinhaltet, die einem vorbestimmten Frequenzbereich entspricht,
der im Frequenzbereich des Originalbildsignals Sorg enthalten
ist. Das Signal HHk repräsentiert Änderungen
in der Frequenz in horizontaler und vertikaler Richtung des Originalbildsignals
Sorg und wird mit größer werdendem Wert von k zu
einem Signal geringerer Frequenz. Das Signal HLk repräsentiert
eine Frequenzänderung
in horizontaler Richtung des Originalbildsignals Sorg und
wird zu einem Signal geringerer Frequenz, wenn k größer wird.
Das Signal LHk repräsentiert eine
Frequenzänderung
in vertikaler Richtung des Originalbildsignals Sorg und
wird mit größer werdendem
k zu einem Signal geringerer Frequenz.
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Als
nächstes
wird in der Richtungsbeurteilungseinrichtung 35 die Leistung
jedes der Signale LH1, HL1 und HH1 berechnet. Dann wird beurteilt,
ob die jeweilige Leistung größer als
ein vorbestimmter Schwellenwert TH0 ist oder nicht. Basierend auf
dem Ergebnis wird die Gitterrichtung des ortsfesten Gitters 4 beurteilt.
Insbesondere bildet sich, wie oben ausgeführt wurde, die Gitterkomponente
in dem Signal LH1 aus, wenn ein horizontales Gitter verwendet wird,
bildet sich im Signal HL1 die Gitterkomponente aus, wenn ein vertikales
Gitter verwendet wird, und bildet sich die Gitterkomponente im Signal
HH1 aus, wenn ein Karogitter verwendet wird. Wenn nur die Leistung
des Signals LH größer ist
als der Schwellenwert TH0, so wird deshalb beurteilt, daß es sich
um ein horizontales Gitter handelte. Wenn nur die Leistung des Signals
HL größer als
der Schwellenwert TH0 ist, so wird beurteilt, daß als ortsfestes Gitter ein vertikales
Gitter verwendet wurde, und wenn sowohl die Leistung des Signals
HL als auch die Leistung des Signals LH größer ist als der Schwellenwert
TH0, so wird beurteilt, daß ein
Karogitter verwendet wurde. Dieses Beurteilungsergebnis wird in
die Unterdrückungseinrichtung 36 für ortsfeste
Gitterkomponenten eingegeben.
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Als
nächstes
wird basierend auf der von der Richtungsbeurteilungseinrichtung 35 beurteilten
Gitterrichtung in der Unterdrückungseinrichtung 36 ein Signal
von den Signalen LH1, HL1 und HH1, welches eine Komponente des ortsfesten
Gitters enthält,
zusätzlich
einer eindimensionalen Wavelet-Transformation unterzogen, und zwar
rekursiv und wiederholt entsprechend einer Häufigkeit in Gitterlängsrichtung des
ortsfesten Gitters 4 (Gitterrichtung) durch Verwendung
eines vorbestimmten Band-Trennfilters. Beispielsweise wird dann,
wenn ein vertikales Gitter verwendet wurde, wie in 2 gezeigt
ist, das Signal HL1 einer eindimensionalen Wavelet-Transformation in
vertikaler Abtastrichtung unterzogen, wodurch ein Signal HL1 (L1)
für eine
niederfrequente Seite und ein Signal HL1 (H1) für eine hochfrequente Seite
gewonnen werden. Dann wird das Signal HL1 (L1) für die niederfrequente Seite
einer eindimensionalen Wavelet-Transformation in vertikaler Abtastrichtung unterzogen,
wodurch ein Signal HL1 (L1) für
eine niederfrequente Seite und ein Signal HL1 (H1) für eine hochfrequente
Seite erhalten werden. In ähnlicher Weise
erfolgt eine wiederholte eindimensionale Wavelet-Transformation
bezüglich
des Signals HL1 (Lj) für
eine niederfrequente Seite (wobei j eine ganze Zahl von 1 bis m
ist) in vertikaler Abtastrichtung mit einer Häufigkeit von m wiederholt,
für das
Signal HL1 wird eine eindimensionale Wavelet-Transformation in vertikaler
Abtastrichtung über
mehrere Stufen (m Stufen) durchgeführt, um Wavelet-Transformations-Koeffizientensignale
HL1 (H1) bis HL1 (Hm), HL1 (Lm) zu gewinnen.
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9 zeigt die zerlegten Komponenten des Originalbildsignals,
die erhalten werden, nachdem das Originalbildsignal der Wavelet-Transformation unterzogen
wurde. In 9A wird die erste zweidimensionale
Wavelet-Transformation durchgeführt, und
in 9B wird nach der zweiten zweidimensionalen Wavelet-Transformation
das Signal HL1 der eindimensionalen Wavelet-Transformation einmal
in vertikaler Richtung unterzogen.
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Die
Wirkungen, die durch Wiederholen der eindimensionalen Wavelet-Transformation
in Gitterlängsrichtung
erreicht werden, sind in 10 dargestellt.
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Das
Wavelet-Transformations-Koeffizientensignal HL1 repräsentiert
eine niederfrequente Komponente in vertikaler Abtastrichtung, und
wie in 10 gezeigt ist, enthält es sowohl
eine vertikale Gitterkomponente als auch ein Bildsignal, welches als
Hauptkomponente die vertikale Richtung eines Originalbildsignals
beinhaltet. Wenn das Signal HL1 einer eindimensionalen Wavelet-Transformation
in Gitterlängsrichtung
(in dieser Ausführungsform
der vertikalen Abtastrichtung) unterzogen wird, so wird die Gitterkomponente
im Fall eines vertikalen Gitters als ein eindimensionales Frequenzsignal
in vertikaler Richtung betrachtet, und deshalb erfolgt eine Bandauftrennung
in der Weise, daß eine
niederfrequente Komponente, die die vertikale Gitterkomponente enthält, in dem
Signal HL1 (Lj) enthalten ist, während
die übrigen
hochfrequenten Komponenten im Signal HL1 (Hj) enthalten sind. Erfolgt
diese eindimensionale Wavelet-Transformation wiederholt, so repräsentiert ein
niederfrequentes Signal HL1 (Lm), in welchem eine ausreichende Bandauftrennung
erfolgt ist, eine extrem niederfrequente Komponente, die eine Gitterkomponente
in Gitterlängsrichtung
unabhängig
vom Gitterabstand enthält.
Wenn „m" im Signal HL1 (Lm) größer wird,
so repräsentiert
das Signal nur eine Gitterkomponente.
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Tatsächlich verläuft in den
meisten Fällen das
ortsfeste Gitter nicht perfekt horizontal, vertikal oder in einer
Kreuzungs- oder Karorichtung, wobei „horizontal" und „vertikal" dem Verhältnis 1
: 1 entsprechen. Aus diesem Grund wird eine zu große Anzahl „m" von Wiederholungen
dazu führen,
daß die Gitterkomponente
sich in dem Signal HL1 (Hj) ausbildet. Damit ist es bevorzugt, wenn
die eindimensionale Wavelet-Transformation nur einige Male wiederholt wird.
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Als
nächstes
wird von den Signalen HL1 (H1) bis HL1 (Hm) und HL1 (Lm), die durch
Anwenden der eindimensionalen Wavelet-Transformation auf das Signal
HL1 in vertika ler Abtastrichtung über mehrere Stufen erhalten
werden, das Signal HL1 (Lm) als Komponente der niedrigsten Frequenz
zu Null gemacht. Das heißt,
das Signal HL1 (Lm), welches eine Gitterkomponente enthält, wird
unterdrückt.
Im Anschluß daran
wird das Signal HL1 (Lm) zu Null gemacht, und die Signale HL1 (H1)
bis HL1 (Hm) werden einer inversen, eindimensionalen Wavelet-Transformation
unterzogen, wodurch ein Signal HL1' erhalten wird. Wie oben beschrieben,
wird zumindest das Signal HL1 (Lm), welches die Raumfrequenzkomponente
des ortsfesten Gitters 4 enthält, unterdrückt. Aus diesem Grund erhält man das
Signal HL1', in
welchem die Raumfrequenzkomponente mit einem vorbestimmten Frequenzbereich,
der die Gitterkomponente enthält,
reduziert ist.
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Als
nächstes
wird in der Verarbeitungseinrichtung 33 ein vorteilhaftes
Verfahren (zum Beispiel ein Verstärkungs- oder Betonungsverfahren)
bedarfsweise angewendet. Im Anschluß daran werden in dem Wavelet-Transformationsteil 34 für inverse Wavelet-Transformationen
die Signale LLn, HLk und LHk nacheinander einer inversen Wavelet-Transformation von
der Stufe n bis hin zur Stufe 1 unterzogen.
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11 zeigt
den Aufbau des Wavelet-Transformationsteils 34 für inverse
Transformation. Wie in der Figur dargestellt ist, werden in der
Wavelet-Transformationseinrichtung 34a für inverse
Transformation die Signale des niedrigsten Frequenzbands, HHn, HLn,
LHn und LLn der inversen Wavelet-Transformation unterzogen, wodurch
ein Signal LLn – 1
erhalten wird.
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12 zeigt,
wie die inverse Wavelet-Transformation von jeder Transformationseinrichtung 34a ausgeführt wird.
Wie in der Figur dargestellt ist, werden die Signale LLn (LLk) und
LHn (LHk) einem Prozeß zum
Freilassen von Raum für
1 Pixel zwischen benachbarten Pixel in vertikaler Richtung unterzogen.
Dieser Prozeß wird
dargestellt durch „↑2" in 12.
Die Signale werden außerdem
einer Filterung in vertikaler Abtastrichtung durch die inversen Wavelet-Transformationsfunktionen
G0', H0' entsprechend den
Funktionen G0',
H0' unterzogen,
und werden addiert. Außerdem
werden durch die Addition erhaltenen Signale (als erstes addiertes
Signal bezeichnet) dem oben angesprochenen Raumfreilassungs-Prozeß in horizontaler
Abtastrichtung unterzogen und in horizontaler Richtung mit der Funktion
G0' gefiltert. Auf
diese Weise wird ein erstes Signal gewonnen. Andererseits werden
Signale HLn (HLk) und HHn (HHk) dem Prozeß zur Zwischenraum-Freilassung
für 1 Pixel
zwischen benachbarten Pixeln in vertikaler Richtung unterzogen.
Die Signale werden außerdem
einer Filterung in vertikaler Abtastrichtung durch die inversen
Wavelet-Transformationsfunktionen G0', H0' unterzogen
und addiert. Außerdem
werden die durch Addition erhaltenen Signale (als zweite addierte
Signale bezeichnet) dem Prozeß zum
Freilassen von Raum für
1 Pixel zwischen benachbarten Pixel in horizontaler Abtastrichtung
unterzogen, außerdem
wird es einer Filterung in horizontaler Richtung durch die Funktion
H0' unterzogen. Auf
diese Weise wird ein zweites Signal erhalten. Das erste Signal und
das zweite Signal werden addiert, wodurch ein Signal LLn – 1 (LLk – 1) erhalten wird.
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Als
nächstes
werden in der Wavelet-Transformationseinrichtung 34a Signale
HHn – 1,
HLn – 1 und
LLn – 1
der inversen Wavelet-Transformation in der gleichen Weise unterzogen,
wie es oben erläutert wurde,
um ein verarbeitetes Signal LLn – 2 zu erhalten.
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Auf
der Stufe der Auflösung
0, die das Originalbild repräsentiert,
werden die Signale LL1, LH1, HH1 und HL1' der inversen Wavelet-Transformation durch
die inversen Wavelet-Transformationsfunktionen
G1', H1' entsprechend den
Funktionen G1, H1 unterzogen, die bei der Wavelet-Transformation
in der Anfangsstufe verwendet wurden, wodurch ein Bild rekonstruiert
wird. Man beachte, daß das
Signal HL1' in der
Gitterkomponente reduziert wurde. In dem rekonstruierten Bild ist
daher die Gitterkomponente des ortsfesten Gitters 4 reduziert.
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13 dient
zum Erläutern
der Vorteile der Erfindung. 13A veranschaulicht
einen Frequenzgang für
den Fall der Anwendung eines Verfahrens, wie es in der japanischen
ungeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 10(1998)-164737 beschrieben ist (im folgenden als herkömmliches
Verfahren bezeichnet). 13B veranschaulicht
den Frequenzgang für
den Fall der Erfindung, und 13C veranschaulicht
den Frequenzgang im Fourier-Raum,
der durch das herkömmliche
Verfahren bzw. das erfindungsgemäße Verfahren
erhalten wird. Man beachte, daß 13C den Fall veranschaulicht, in welchem
ein ver tikales ortsfestes Gitter im Fourier-Raum bei horizontaler Abtastrichtung
als v-Achse und vertikaler Abtastrichtung als u-Achse verwendet
wird.
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Bei
dem herkömmlichen
Verfahren wird ein Filter eingesetzt, in welchem nicht nur das Ansprechverhalten
bei einer Frequenz nahe der dem Gitterabstand des ortsfesten Gitters
entsprechenden Raumfrequenz zu Null gemacht wird, sondern auch das
Ansprechverhalten bei einer darüber
liegenden hohen Frequenzkomponente. Deshalb ist auch gemäß 13A die Hochfrequenzkomponente oberhalb
der dem Gitterabstand entsprechenden Raumfrequenz unterdrückt. Im
Ergebnis wird nicht nur das Streifenmuster des ortsfesten Gitters 4 entfernt
oder reduziert, sondern auch die ursprünglich in dem Bild enthaltene
Hochfrequenzkomponente. Aus diesem Grund vermindert sich die Schärfe des
Bilds. Weil außerdem
die Filterung bei dem herkömmlichen
Verfahren kein Filterprozeß ist,
der die Richtung berücksichtigt,
wird alles (schräge
Linienbereiche) außer
einem Bereich geringer Frequenz (zentraler leerer Bereich) des Fourier-Raums
unterdrückt,
wie dies in 13C dargestellt ist. Das
heißt:
nicht nur ein vertikales Muster aufgrund eines vertikalen Gitters
(welches tatsächlich
unterdrückt
werden soll), sondern auch eine Hochfrequenzkomponente, die nicht
unterdrückt
werden sollte, beispielsweise ein horizontales Muster, ein diagonales
Muster, etc., die in dem Originalbild enthalten sind, wird unterdrückt.
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Im
Fall der vorliegenden Erfindung hingegen läßt sich erreichen, daß selbst
dann, wenn ein Filter mit dem gleichen Frequenzgang bei der Wavelet-Transformation
im Anfangsstadium verwendet wird, wie es in der oben erwähnten japanischen
ungeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 10(1998)-164737 beschrieben ist, nur ein vorbestimmter Bereich
nahe der Raumfrequenzkomponente des ortsfesten Gitters 4 unterdrückt (der
gesperrt) werden kann, während
die übrigen
hochfrequenten Komponenten erhalten bleiben, wie in 13B gezeigt
ist. Aus diesem Grund läßt sich
ein Bild gewinnen, in welchem ein aufgrund des ortsfesten Gitters
vorhandenes Streifenmusters unauffällig wird bei gleichzeitiger
Erhaltung der Schärfe.
Darüber
hinaus können
die Signale HL1, LH1 und HH1 entsprechend der Gitterrichtung derart
gewechselt werden, daß nur
ein Signal von den Signalen HL1, LH1 und HH1, welches die Gitterkomponente
enthält, unterdrückt wird.
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Wie
in 13C gezeigt ist, läßt sich
also exklusiv ein vorbestimmter Bereich der Hochfrequenzseite unterdrücken. Der
vorbestimmte Bereich auf der Hochfrequenzseite ist eine Domäne (mit
geringer Breite in einer Richtung rechtwinklig zur Gitterrichtung)
nahe der Gitterrichtungsachse (im Fall eines vertikalen Gitters
der v-Achse) des Fourier-Raums und enthält die Raumfrequenzkomponente
des ortsfesten Gitters 4. Im Fall eines vertikalen Gitters
beispielsweise wird nur ein durch das Gitter hervorgerufenes vertikales
Muster unterdrückt,
und es besteht keine Möglichkeit
dafür,
daß eine
hochfrequente Komponente, beispielsweise ein horizontales Muster, ein
diagonales Muster etc., welches in dem Originalbild enthalten ist,
ebenfalls unterdrückt
wird.
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Darüber hinaus
läßt sich
die Richtung eines Gitters anhand der Wavelet-Transformations-Koeffizientensignale
HH1, HL1 und LH1 beurteilen, die unter den Koeffizientensignalen
HH1, HL1, LH1 und LL1, die durch zweidimensionale Wavelet-Transformation
in der Anfangsstufe gewonnen wurden, die Gitterkomponente enthalten.
Wenn der Prozeß zum Unterdrücken einer
Gitterkomponente ausgeführt wird,
besteht also keine Notwendigkeit, vorab zu wissen, von welcher Art
das beim Photographieren verwendete Gitter ist.
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Wenn
außerdem
Signale auf die Auflösungsstufe
1 zurückverwandelt
werden, ohne daß eine Rückbildung
auf die Auflösungsstufe
0 erfolgt, so entwickelt sich kaum ein Streifenmuster aus dem ortsfesten
Gitter 4, weil, wie oben ausgeführt wurde, in dem Signal LL1
die Raumfrequenzkomponente des ortsfesten Gitters 4 ausreichend
unterdrückt
ist. Da außerdem
das Signal LLk nach dem Pegel 1, erhalten durch eine Wavelet-Transformation bezüglich des Signals
LL1, in welchem die Gitterkomponente unterdrückt wurde, keine Moire-Komponente
enthält,
gibt es keine Möglichkeit
dafür,
das in sämtlichen
Bildern reduzierten Maßstabs
ein Moire-Muster erscheint, welches auf das ortsfeste Gitter 4 zurückzuführen ist. Selbst
wenn das Bild beliebig vergrößert oder
verkleinert wird, entsteht kein Moire-Muster. Selbst wenn also ein
Bild einem gewünschten
Verfahren wie beispielsweise einer Verstärkungsverarbeitung unterzogen
wird, und dann das verarbeitete Bild durch inverse Mehrfachauflösungs-Transformation
wiederhergestellt wird, so enthält
dieses wiederhergestellte Bild keinen Artefakten aufgrund des Moire-Musters. Auch dann
nicht, wenn das Bild irgendeinen beliebigen Auflösungspegel hat. Im Ergebnis
läßt sich
ein qualitativ hochstehendes Bild erhalten, welches sich mühelos betrachten
läßt.
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Da
außerdem
die Gitterkomponente durch Wavelet-Transformation (Mehrfachauflösungs-Transformation) in
der Anfangsstufe unterdrückt
wurde, entwickelt sich kein Moire-Muster in den Bildern, die nachfolgende
Auflösungswerte
besitzen. Weil außerdem
die Wavelet-Transformation verwendet wird, eignet sich diese Ausführungsform zum
Gewinnen eines Bilds mit vergrößertem oder verkleinertem
Maßstab,
was sich auch über
Netzwerke in Form von Bildsignalen übertragen läßt.
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Während die
Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsform erläutert wurde,
so ist sie dennoch nicht auf die hier vorgestellten Einzelheiten beschränkt, vielmehr
läßt sie sich
im Rahmen des beanspruchten Schutzumfangs der Erfindung modifizieren.
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Während beispielsweise
das ortsfeste Gitter 4 als vertikales Gitter erläutert wurde,
so läßt sich, wenn
es sich um ein anderes als ein vertikales Gitter handelt, das Signal
HL1 abhängig
von der Gitterrichtung als Signal LH1 oder HH1 behandeln. Wenn beispielsweise
das ortsfeste Gitter 4 ein horizontales Gitter ist, so
wird das Signal LH1 zusätzlich
der eindimensionalen Wavelet-Transformation in horizontaler Abtastrichtung
in mehreren Stufen unterzogen. Nachdem die Signalkomponente auf
der niederfrequenten Seite zu Null gemacht ist, wird die inverse eindimensionale
Wavelet-Transformation zur Wiedergewinnung des Bilds angewendet.
Wenn das ortsfeste Gitter 4 ein Karogitter ist, werden
die Signale HL und LH zusätzlich
einer eindimensionalen Wavelet-Transformation in der vertikalen
und der horizontalen Abtastrichtung in mehreren Stufen unterzogen. Nachdem
die Signalkomponente auf der niederfrequenten Seite zu Null gemacht
ist, wird die inverse eindimensionale Wavelet-Transformation zur
Rekonstruktion des Bildes angewendet.
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Anstatt
eine eindimensionale Wavelet-Transformation auf das Signal HL und/oder
das Signal LH anzuwenden, kann man von einem Hochpaßfilter zum
Reduzieren einer Gitterkomponente Gebrauch machen.
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Wenn
ein zu verwendendes ortsfestes Gitter der oben angesprochenen Verarbeitung
in jeder Gitterrichtung unabhängig
von der Richtung eines tatsächlich
verwendeten Gitters unterzogen wird, beispielsweise wenn zusätzlich zu
der Verarbeitung nach 9 das Signal
LH1 wiederholt der eindimensionalen Wavelet-Transformation in horizontaler
Abtastrichtung unterzogen wird, läßt sich der Unterdrückungseffekt
nicht nur in einem vorbestimmten Bereich auf der hochfrequenten
Seite nahe der v-Achse nach 13C erzielen,
wo sich die Raumfrequenzkomponente des ortsfesten Gitters 4 befindet,
sondern auch in einem vorbestimmten Bereich auf der hochfrequenten
Seite nahe der u-Achse, die die Raumfrequenzkomponente des ortsfesten
Gitters 4 enthält.
In zahlreichen Fällen
wird üblicherweise
ein Gitter in der gleichen Richtung wie der horizontalen und der
vertikalen Abtastrichtung verwendet. In diesen Fällen ist die Gitterkomponente
in entweder dem Signal HL (bei Verwendung eines vertikalen Gitters) oder
dem Signal LH1 (bei Verwendung eines horizontalen Gitters) enthalten,
so daß der
Effekt der oben erläuterten
Unterdrückung
ohne Berücksichtigung der
Gitterrichtung erzielt werden kann. Da in diesen Fällen außerdem der
Unterdrückungsprozeß nicht
in unendlich viele Richtungen angewendet wird, sondern beschränkt wird
auf lediglich jede Gitterrichtung, in der der Unterdrückungsprozeß auszuführen ist, läßt sich
der Einfluß des
Unterdrückungsprozesses auf
ein Bild im Vergleich zum Stand der Technik verringern. Man beachte,
daß ein
Karogitter dadurch behandelt werden kann, daß man wiederholt die eindimensionale
Wavelet-Transformation
auf das Signal HHL in sowohl horizontaler als auch vertikaler Abtastrichtung
anwendet.
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Bei
dieser Ausführungsform
wurde erläutert, daß das Bildsignal
S einer zweidimensionalen Wavelet-Transformation unterzogen wird.
Wenn allerdings die Gitterrichtung bekannt ist, so kann das Originalbildsignal
der eindimensionalen Wavelet-Transformation in dieser Richtung (bei
vertikalem Gitter der vertikalen Abtastrichtung) unterzogen werden,
und das die Gitterkomponente (das Signal L1 in 14B) enthaltende
Wavelet-Transformations-Koeffizientensignal
wird dem Prozeß der
Gitterkomponenten-Reduzierung
in der in 14 gezeigten Weise unterzogen.
Man beachte, daß die
Waveletfunktion, die bei der Durchführung der eindimensionalen
Wavelet-Transformation ein gesetzt wird, eine beliebige Funktion
sein kann. Beispielsweise kann man die oben erläuterten Funktionen H0, G0 verwenden.
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Wird
das in 14 dargestellte Verfahren verwendet,
so entwickelt sich eine äußerst niedrige Frequenzkomponente
in Gitterlängsrichtung
innerhalb eines niederfrequenten Wavelet-Transformations-Koeffizientensignals
(Signal L1) der Koeffizientensignale. Nachdem das Wavelet-Transformations-Koeffizientensignal
L1 wiederholt dem Reduzieren einer Gitterkomponente (beispielsweise
der eindimensionalen Wavelet-Transformation
in der gleichen Richtung) (siehe 14C)
unterzogen wurde, wird der niedrigste Wavelet-Transformations-Koeffizient
zu Null gemacht, oder es werden nur die Signalkomponenten mit einem
Hochpaßfilter
extrahiert, die das Originalbild außer der Gitterkomponente repräsentieren.
Auf diese Weise läßt sich
eine äußerst niedrige
Frequenzkomponente, die die Gitterkomponente repräsentiert,
unterdrücken.
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Wenn
ein Bild wiederhergestellt wird durch Anwenden der eindimensionalen
Wavelet-Transformation
auf das Signal, in welchem die Gitterkomponente reduziert wurde,
so läßt sich
ein Bild mit reduzierter Gitterkomponente unabhängig von der Auflösungsstufe
wiederherstellen.
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In
dem in 14 gezeigten Hintergrundbeispiel
läßt sich
die oben angesprochene Verarbeitung auch in jeder Gitterrichtung
eines zu verwendenden ortsfesten Gitters anwenden, unabhängig von
der Richtung des tatsächlich
verwendeten Gitters. Beispielsweise wird zusätzlich zu der Verarbeitung
in vertikaler Abtastrichtung gemäß 14 die
Verarbeitung in horizontaler Abtastrichtung durchgeführt. Von den
zwei schließlich
erhaltenen Bildern läßt sich
das Bild mit geringeren Gitterkomponenten benutzen.
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Es
wurde beschrieben, daß,
wenn das Bildsignal S im Echtzeitbereich dargestellt wird und in mehrere
Bildsignale transformiert wird, die im Frequenzbereich behandelt
werden können,
der Prozeß der
Mehrfachauflösungs-Zerlegung
unter Verwendung einer Wavelet-Transformation
eingesetzt wird. Allerdings läßt sich
jedes Transformationsverfahren anwenden, solange es in der Lage
ist, eine Komponente mit einem gewünschten Frequenz bereich zu reduzieren,
der eine ortsfeste Gitterkomponente enthält, welche in einem Bildsignal
enthalten ist. Beispielsweise kann ein Mehrfachauflösungs-Zerlegungsprozeß unter
Verwendung einer Laplace-Pyramidenexpansion verwendet werden. Außerdem kann ein
im Echtzeitbereich dargestelltes Bildsignal durch Fourier-Transformation
in Bildsignale transformiert werden, die im Frequenzbereich (Spektrum)
dargestellt sind.