放射線画像構成における雑音除去フィルタ処理のもたらす効果の理論的及び実験的解析

去噪滤波处理对辐射图像构建影响的理论与实验分析

• 批准号: 06770701
• 负责人: 中山 和也
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06770701/
• 关键词: 画像処理; フィルタ処理; 低域通過フィルタ

フィルタの種類には、高域通過フィルタ、帯域通過フィルタ等多くのフィルタがある。放射線画像における雑音除去フィルタはこの中で、主に低域通過フィルタが用いられている。本研究では、Butterworthフィルタの基礎特性の解析を中心に行った。このフィルタは、低域通過フィルタの一種で、直流近傍における平坦性が最も良いとみなされるところから、maximally flat 特性と呼ばれている。振幅特性を式で表すと、A(f)=(A_0)/(√<1+x^<2n>>)、(x=f/(f_c))となる。本研究ではコンピュータを用い次数nを、2〜6まで変化させてその特性を調べた。この時に、本研究費で購入したテープドライブとカートリッジテープを使用し計算結果を保存、管理するのに威力を発揮した。磁気ディスク装置等が安価になったとはいえ、大量のデータを保存管理するには、このような装置は必要不可欠であり、研究に大いに役立った。なお、長時間数値計算させる場合には不意の停電でデータが壊れる可能性があるので本研究費で購入した無停電電源を使用し、研究に大いに役立った。シミュレーションした結果、振幅特性に注目すると、x<1ではA(f)はA_0に近づき、x>1ではA(f)はfの増加とともの急激に小さくなる。このことより、低域通過形フィルタとして優れた特性を証明すことがわかった。また、次数を大きくすると理想低域通過フィルタに近づくことがわかった。しかし、次数を大きくすることによって、群遅延特性が悪くなることがわかった(群遅延特性が悪いということは、入力された画像が歪むことを意味する)。またそれに伴い、ステップ上の入力があるとき、オーバシュートが大きくなるので好ましくない。よって結論としては、理想的な低域通過フィルタに近づくからといって、nを大きくすることは、必ずしも良いことだとはいえないことがわかった。今後は、他のフィルタ関数の解析と実際の画像への応用を更に進めていきたいと思っている。

滤波器的类型有很多种，例如高通滤波器和带通滤波器。在放射线图像的噪声去除滤波器中，主要使用低通滤波器。在本研究中，我们重点分析了巴特沃斯滤波器的基本特性。该滤波器是一种低通滤波器，被称为最大平坦度，因为它被认为在直流附近具有最好的平坦度。幅度特性可以表示为A(f)=(A_0)/(√<1+x^<2n>>)，(x=f/(f_c))。在本研究中，我们使用计算机将 n 阶数从 2 改变为 6，并研究其特性。这次，使用这笔研究经费购买的磁带机和盒式磁带来证明它们在存储和管理计算结果方面的有效性。尽管磁盘设备等变得越来越便宜，但此类设备对于存储和管理大量数据是必不可少的，并且它们对研究有很大帮助。另外，在进行长时间的数值计算时，有可能会因意外断电而导致数据损坏，所以我们使用了本次科研经费购买的不间断电源，这对计算有很大帮助。研究。仿真的结果是，着眼于振幅特性，当x<1时，A(f)接近A_0，当x>1时，A(f)随着f的增大而迅速减小。这证明该滤波器具有作为低通滤波器的优异特性。研究还发现，增加阶数可使滤波器更接近理想的低通滤波器。然而，发现增加阶数会使群延迟特性恶化（群延迟特性差意味着输入图像失真）。另外，当存在阶跃输入时，过冲变大，这不是优选的。因此，结论是，增大n即使接近理想的低通滤波器也不一定是好事。未来我想进一步分析其他滤镜功能并将其应用到实际图像中。