DE69700284T2

DE69700284T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bildverarbeitung

Info

Publication number: DE69700284T2
Application number: DE69700284T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Yamada
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: US5937111A; DE69700284D1; EP0795840A1; JP3669455B2; EP0795840B1; JPH09248291A

Description

Allgemeiner Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Bildverarbeitungsverfahren und eine Bildverarbeitungsvorrichtung. Diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Verbesserung bei einem Bildverarbeitungsverfahren und einer Bildverarbeitungsvorrichtung, wobei bei diesem Verfahren bzw. bei dieser Vorrichtung lediglich ein spezifischer Bildbereich, zum Beispiel ein abnormales Muster, welcher in ein Bild eingebettet ist, selektiv aus dem Bild extrahiert und hervorgehoben wird.

Beschreibung des Standes der Technik

Bildverarbeitung, zum Beispiel eine Gradationsverarbeitung oder Frequenzverarbeitung, ist bisher an einem Bildsignal ausgeführt worden (das heißt, an einem ursprünglichen Bildsignal), welches ein ursprüngliches Bild darstellt, welches mit einer von verschiedenen Bilderhaltungsmethoden erhalten worden ist, derart, daß ein sichtbares Bild mit einer guten Bildqualität reproduziert und als ein effektives Werkzeug, insbesondere bei der genau und effizienten Diagnose einer Krankheit, verwendet werden kann. Insbesondere ist es auf dem Gebiet der medizinischen Bilder, zum Beispiel der Strahlungsbilder von als Objekte dienenden, menschlichen Körpern, für die Spezialisten, zum Beispiel die Ärzte, notwendig, eine genaue Diagnose einer Krankheit oder einer Verletzung des Patienten in Übereinstimmung mit dem erhaltenen Bild zu erstellen. Es ist daher wesentlich, die Bildverarbeitung auszuführen, damit ein sichtbares Bild mit guter Bildqualität reproduziert und als ein effektives Werkzeug bei der genauen und effizienten Diagnose einer Krankheit verwendet werden kann.
Als eine Art der Bildverarbeitung ist die Frequenzhervorhebungsverarbeitung beispielsweise in der japanischen, ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 61(1986)-169971 offenbart worden. Bei der offenbarten Frequenzhervorhebungsverarbeitung wird ein Ursprungsbildsignal Sorg, welches den Bilddichtewert oder dergleichen eines Ursprungsbildes darstellt, in ein verarbeitetes Bildsignal Sproc mit der unten gezeigten Formel (1) umgewandelt:
Sproc = Sorg + β X (Sorg-Sus) (1)
In der Formel (1) stellt β den Frequenzhervorhebungskoeffizienten dar und Sus stellt das Unscharfmaskensignal dar. Das Unscharfmaskensignal Sus weist superniedrige Frequenzkomponenten auf, welche durch Setzen einer Maske, das heißt einer Unscharfmaske, erhalten werden, die durch eine Bildelementmatrix gebildet ist, welche eine Größe von N Spalten X N Zeilen aufweist (worin N eine ungerade Zahl darstellt) und welche ihr Zentrum an dem Bildelement, das durch das Ursprungsbildsignal Sorg dargestellt wird, in einer zweidimensionalen Anordnung von Bildelementen des Bildes aufweist. Das Unscharfmaskensignal Sus wird beispielsweise mit der unten gezeigten Formel (2) berechnet:
Sus = (ΣΣSorg)/N² (2),
worin ΣΣSorg die Summe der Bildsignalwerte darstellt, welche die Bildelemente repräsentieren, die innerhalb der Unscharfmaske angeordnet sind.
Der Wert von (Sorg-Sus) in den runden Klammern des zweiten Ausdrucks der Formel (1) wird durch Subtrahieren des Unscharfmaskensignals Sus, welches die superniedrigen Frequenzkomponenten darstellt, von dem Ursprungsbildsignal Sorg erhalten. Daher stellt der Wert von (Sorg-Sus) die vergleichsweisen hohen Frequenzkomponenten dar, welche durch Eliminieren der superniedrigen Frequenzkomponenten aus dem Ursprungbildsignal Sorg selektiv extrahiert worden sind.
Die vergleichsweise hohen Frequenzkomponenten werden sodann mit dem Frequenzhervorhebungskoeffizienten β multipliziert und das erhaltene Produkt wird zu dem Ursprungsbildsignal Sorg hinzuaddiert. Auf diese Art und Weise können von dem Ursprungsbild lediglich die vergleichsweisen hohen Frequenzkomponenten selektiv und relativ der Hervorhebung oder der Restriktion unterworfen werden (Einstellung der Schärfe).
Ferner ist eine Verarbeitung auf der Grundlage des Algorithmus der Morphologie (im nachfolgenden als der Morphologievorgang oder die Morphologieverarbeitung bezeichnet) bisher als die Operationsverarbeitung zum selektiven Extrahieren lediglich eines spezifischen Bildbereiches, zum Beispiel eines abnormalen Musters, oder eines Bildrandbereichs von einem Ursprungsbild bekannt geworden.
Die Morphologieverarbeitung ist als ein effizientes Verfahren zum Feststellen insbesondere eines kleinen verkalkten Musters, welches eine der charakteristischen Formen von Brustkrebs ist, untersucht worden. Jedoch ist das Bild, welches mittels der Morphologieverarbeitung zu verarbeiten ist, nicht auf das kleine, verkalkte Muster in einem Mammogramm beschränkt und die Morphologieverarbeitung ist bei irgendeiner Art von Bild anwendbar, in welchem die Größe und die Gestalt eines spezifischen Bildbereichs (das heißt ein abnormales Muster oder dergleichen), welcher festzustellen ist, zuvor bekannt sind.
Die Morphologieverarbeitung wird unter Verwendung eines Strukturelements B (ebenfalls als eine Maske bezeichnet), welches in Übereinstimmung mit der Größe des zu extrahierenden Bildbereichs eingestellt wird, und einer Multiskala λ ausgeführt. Die Morphologieverarbeitung weist die Merkmale auf, daß sie beispielsweise (1) zum Extrahieren eines verkalkten Musters selbst effizient ist, daß sie (2) durch komplizierte Hintergrundinformation nicht beeinträchtigt wird und daß (3) das extrahierte, verkalkte Muster nicht verzerrt wird.
Im spezifischen ist die Morphologieverarbeitung gegenüber gewöhnlicher Differenzierungsverarbeitung insofern vorteilhaft, als die Morphologieverarbeitung viel genauer die geometrische Information bezüglich der Größe, der Gestalt und der Bilddichteverteilung des verkalkten Musters feststellen kann. Wie die Morphologieverarbeitung ausgeführt wird, wird im nachfolgenden durch Nehmen der Feststellung eines kleinen verkalkten Musters in einem Mammogramm als ein Beispiel beschrieben.

(Fundamentale Operation der Morphologieverarbeitung)

Im allgemeinen wird die Morphologieverarbeitung als die Mengenlehre in einem N-dimensionalen Raum entwickelt. Als eine Hilfe zum Erleichtern des intuitiven Verständnisses wird die Morphologieverarbeitung im nachfolgenden unter Bezugnahme auf ein zweidimensionales Grauniveaubild beschrieben.
Das Grauniveaubild wird als ein Raum betrachtet, in welchem ein Punkt mit Koordinaten (x, y) eine Höhe aufweist, welche einem Bilddichtewert f (x, y) entspricht. In diesem Falle wird angenommen, daß das Bildsignal, welches den Bilddichtewert f (x, y) repräsentiert, ein Hochhelligkeits-Hochsignalniveau-Typ des Bildsignals ist, in welchem eine niedrige Bilddichte (das heißt, eine hohe Helligkeit, wenn das Bild an einem Kathodenstrahlröhren-Sichtgerät dargestellt wird) durch ein hohes Bildsignalniveau repräsentiert wird.
Erstens wird als eine Hilfe zum Erleichtern der Erklärung eine eindimensionale Funktion f (x) entsprechend dem Querschnitt des zweidimensionalen Grauniveaubildes in Betracht gezogen. Es wird angenommen, daß ein Strukturelement g (entsprechend dem oben erwähnten Strukturelement B), welches in dem Morphologievorgang verwendet wird, eine symmetrische Funktion der unten dargestellten Formel (3) ist, welche in Bezug auf den Ursprung symmetrisch ist.
gs(x) = g(-x) (3).
Es wird ferner angenommen, daß der Wert 0 ist in einem Bereich der Definition G, welche durch die Formel (4) dargestellt wird:
G = {-m, -m+1, ..., -1, 0, 1, ..., m-1, m} (4).
In solchen Fällen sind die fundamentalen Formen des Morphologievorgangs sehr einfache Operationen, welche mit den unten gezeigten Formeln (5), (6), (7) und (8) ausgeführt werden:
Dilatation; [f Gs] (i) = max {f(i-m), ..., f(i), ..., f(i+m)} (5)
Erosion; [f Gs] (i) = min {f(i-m), ..., f(i), ..., f(i+m)} (6)
Öffnen; fg = (f gs) g (7)
Schließen; fg = (f gs) g (8)
Insbesondere ist, wie in Fig. 8A veranschaulicht, die Dilatationsverarbeitung die Verarbeitung zum Wiedergewinnen des Maximalwertes in dem Bereich einer Breite von ± m (welche Breite der Wert ist, der in Übereinstimmung mit dem Strukturelement B ermittelt wird und der der in Fig. 8A gezeigten Maskengröße entspricht) mit seinem Zentrum an einem Bildelement von Interesse. Wie in Fig. 8B veranschaulicht, ist die Erosionsverarbeitung die Verarbeitung zum Wiedergewinnen des Minimalwertes in dem Bereich der Breite von ± m mit seinem Zentrum an dem Bildelement von Interesse. Daher wird die Dilatationsverarbeitung ebenfalls als die Maximalwertverarbeitung bezeichnet und die Erosionsverarbeitung wird ebenfalls als die Minimalwertverarbeitung bezeichnet.
Die Öffnungsverarbeitung ist zu der Verarbeitung gleichwertig, bei welcher die Dilatationsverarbeitung nach der Erosionsverarbeitung ausgeführt wird, das heißt, die Verarbeitung, bei welcher der Maximalwert nach dem Suchen des Minimalwertes gesucht wird. Ebenfalls ist die Schließverarbeitung zu der Verarbeitung gleichwertig, bei welcher die Erosionsverarbeitung nach der Dilatationsverarbeitung ausgeführt wird, das heißt, die Verarbeitung, bei welcher der Minimalwert nach dem Suchen des Maximalwertes gesucht wird.
Insbesondere ist, wie in Fig. 8C veranschaulicht, die Öffnungsverarbeitung zu der Verarbeitung zum Glätten der Bilddichtekurve f (x) von der Niedrighelligkeitsseite und zum Entfernen eines konvexen Bilddichtefluktuationsbereichs (das heißt, des Bereichs, an welchem die Helligkeit höher als diejenige der umgebenden Bereiche ist) gleichwertig, welcher in eine Region fluktuiert, welche räumlich enger als die Maskengröße von 2 m ist. Ferner ist, wie in Fig. 8D veranschaulicht, die Schließverarbeitung zu der Verarbeitung zum Glätten der Bilddichtekurve f (x) von der Hochhelligkeitsseite und zum Entfernen eines konkaven Bilddichtefluktuationsbereichs (das heißt, des Bereichs, an welchem die Helligkeit niedriger ist als diejenige der umgebenden Bereiche) äquivalent, welcher in die Region fluktuiert, welche räumlich enger als die Maskengröße von 2 m ist.
In Fällen, in denen das Strukturelement g in Bezug auf den Ursprung nicht symmetrisch ist, wird die Dilatationsoperation mit der Formel (5) als die Minkowski-Summe bezeichnet und die Erosionsoperation mit der Formel (6) wird als die Minkowski-Differenz bezeichnet.
In Fällen, in denen das den Bilddichtewert f (x) darstellende Bildsignal ein Hochbilddichte-Hochsignalniveau-Typ des Bildsignals ist, in welchem eine hohe Bilddichte durch ein hohes Bildsignalniveau dargestellt wird, wird die Beziehung zwischen dem Bilddichtewert f (x) und dem Bildsignalwert umgekehrt zu der Beziehung zwischen dem Bilddichtewert f (x) und dem Bildsignalwert in dem Hochhelligkeits-Hochbildsignalniveau-Typ des Bildsignals. Daher koinzidiert die Dilatationsverarbeitung, welche an dem Hochbilddichte-Hochsignalniveau-Typ des Bildsignals ausgeführt wird, mit der Erosionsverarbeitung, welche an dem Hochhelligkeits-Hochsignalniveau-Typ des Bildsignals ausgeführt wird, wie in Fig. 8B gezeigt. Die Erosionsverarbeitung, welche an dem Hochbilddichte-Hochsignalniveau-Typ des Bildsignals ausgeführt wird, koinzidiert mit der Dilatationsverarbeitung, welche an dem Hochhelligkeits-Hochsignalniveau-Typ des Bildsignals ausgeführt wird, wie in Fig. 8A gezeigt. Die Öffnungsverarbeitung, welche an dem Hochbilddichte-Hochsignalniveau-Typ des Bildsignals ausgeführt wird, koinzidiert mit der Schließverarbeitung, welche an dem Hochhelligkeits-Hochsignalniveau-Typ des Bildsignals ausgeführt wird, wie in Fig. 8D gezeigt. Ferner koinzidiert die Schließverarbeitung, welche an dem Hochbilddichte-Hochsignalniveau-Typ des Bildsignals ausgeführt wird, mit der Öffnungsverarbeitung, welche an dem Hochhelligkeits-Hochsignalniveau- Typ des Bildsignals ausgeführt wird, wie in Fig. 8C gezeigt.
Die Morphologieverarbeitung wird hierin unter Bezugnahme auf den Hochhelligkeits-Hochsignalniveau-Typ des Bildsignals beschrieben.

(Anwendung auf die Feststellung von verkalkten Mustern)

Für ein festzustellendes, verkalktes Muster wird in Betracht gezogen, eine Differenzmethode zu verwenden, bei welcher ein geglättetes Bildsignal von dem Ursprungsbildsignal subtrahiert wird. Jedoch ist es mit einer einfachen Glättungsmethode schwierig, das verkalkte Muster von einem verlängerten, nicht-verkalkten Muster zu unterscheiden (zum Beispiel ein Muster der Brustdrüse, eines Blutgefäßes, von die Brustdrüse stützenden Geweben oder dergleichen). Daher haben Obata von der Tokyo University of Agriculture and Technology, et al., ein Morphologiefilter vorgeschlagen, welches durch die Formel (9) dargestellt wird und welches auf der Öffnungsoperation unter Verwendung eines Mehrfachstrukturelements beruht. [Es soll Bezug genommen werden auf "Extraction of Small Calcified Patterns with A Morphology Filter Using A Multiply Structure Element, " Collected Papers of The Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan, D-II, Band J75-D- II, Nr. 7, Seiten 1170-1176, Juli 1992; und "Fundamentals of Morphology and Its Application to Mammogram Processing," Medical Imaging Technology, Band 12, Nr. 1, Januar 1994.]
P = f-max {(f Bi) Bi}
i (1, ..., M)
= f-max {fBi}
i (1, ..., M) (9)
In der Formel (9) stellt Bi (worin i = 1, 2, ..., M) die Anzahl M der linearen Strukturelemente dar (M = 4 in dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel). (Die Anzahl M der Strukturelemente als ein Ganzes wird im nachfolgenden als das Mehrfachstrukturelement bezeichnet). In Fällen, in denen das Strukturelement Bi gesetzt ist, um größer als das festzustellende, verkalkte Muster zu sein, wird ein verkalktes Muster, welches ein Konvexsignaländerungsbereich ist, der feiner als das Strukturelement Bi ist (das heißt, der ein Bildbereich ist, der in eine räumlich engere Region fluktuiert), und welches Helligkeitswerte größer als die Helligkeitswerte der umgebenden Bereiche aufweist, in der Öffnungsverarbeitung beseitigt. Auf der anderen Seite ist ein verlängertes, nichtverkalktes Muster länger als das Strukturelement Bi. Daher bleibt in Fällen, in welchen die Inklination des nicht-verkalkten Musters (das heißt, die Richtung, entlang welcher sich das nicht-verkalkte Muster erstreckt) mit einer der Richtungen der vier Strukturelemente Bi koinzidiert, daß nichtverkalkte Muster unentfernt, nachdem die Öffnungsverarbeitung, das heißt die Operation des zweiten Ausdrucks der Formel (9), ausgeführt worden ist. Daher kann, wenn das geglättete Bildsignal, das aus der Öffnungsverarbeitung erhalten wird (das heißt, das Signal, welches das Bild darstellt, von welchem lediglich das verkalkte Muster entfernt worden ist), von dem Ursprungsbildsignal f subtrahiert wird, ein Bild erhalten werden, welches lediglich das kleine verkalkte Muster enthält. Dies ist das Konzept hinter der Formel (9).
Wie oben beschrieben, ist in Fällen, in denen das Bildsignal von dem Hochbilddichte-Hochsignalniveau-Typ ist, der Bilddichtewert des verkalkten Musters kleiner als die Bilddichtewerte der umgebenden Bildbereiche und das verkalkte Muster bildet einen konkaven Signaländerungsbereich in Bezug auf die umgebenden Bereiche. Daher wird die Schließ verarbeitung anstelle der Öffnungsverarbeitung angewendet und die unten gezeigte Formel (10) wird anstelle der Formel (9) angewendet.
P = f-min {(f Bi) Bi}
i (1, ..., M)
= f-min {fBi}
i (1, ..., M) (10)
Ferner kann, in Fällen, in denen das Bildsignal, welches aus der Dilatationsverarbeitung oder der Erosionsverarbeitung erhalten wird, von dem Ursprungsbildsignal in Übereinstimmung mit den unten gezeigten Formeln (11) oder (12) subtrahiert wird, lediglich der Randbereich in dem Ursprungsbild (das heißt, der schraffierte Bereich in Fig. 8A oder 8B) selektiv extrahiert werden.
P = f - (f Bi) (11)
P = f - (f Bi) (12)
Es ist, wie oben beschrieben, damit ein sichtbares Bild mit einer guten Bildqualität reproduziert und als ein effektives Werkzeug insbesondere bei der genauen und effizienten Diagnose einer Krankheit verwendet werden kann, wesentlich, die Bildverarbeitung an dem gegebenen Bild auszuführen. Jedoch werden in Fällen, in denen die nur von der Bilddichte abhängende Hervorhebungsverarbeitung ausgeführt wird, wie zum Beispiel in der U.S.P. 4 315 318 offenbart, Komponenten, welche die Bildqualität ungünstig beeinflussen, zum Beispiel Strahlungsrauschkomponenten in einem Mammogramm, ebenfalls hervorgehoben. Infolgedessen werden die Bildqualität des Bildes und seine Fähigkeit, als ein effektives Werkzeug insbesondere bei der effizienten und genauen Diagnose einer Krankheit zu dienen, gering.
Ferner wird, wie beispielsweise in der U.S.P. 4 571 635, der EP 357 842 B1 und in der EP 406 382 B1 offenbart, in Fällen, in denen die Hervorhebungsverarbeitung, welche von dem Wert der Abweichung eines Bildsignals abhängig ist, ausgeführt wird, ein Bildbereich mit einer örtlich großen Änderung in der Bilddichte zu einem hohen Maße hervorgehoben. Daher treten die Schwierigkeiten insofern auf, als ein Unterschwingen oder ein Überschwingen in der Nachbarschaft des Bildbereichs verhältnismäßig wahrnehmbar werden. Insbesondere ist, was Röntgenstrahlbilder anbelangt, ein Artefakt dazu geeignet, an der Hochbilddichte-Seite aufzutreten.
Dementsprechend hat der Anmelder Bildverarbeitungsverfahren vorgeschlagen, bei denen eine Hervorhebung, welche von dem Morphologiesignal abhängig ist, das von jedem, oben beschriebenen Morphologievorgang erhalten wird, ausgeführt wird, bei denen Komponenten, welche für eine Diagnose oder dergleichen unnötig sind, zum Beispiel Rauschkomponenten, nicht hervorgehoben werden und bei denen lediglich ein spezifischer Bildbereich von Interesse effizient hervorgehoben wird.
Bei den vorgeschlagenen Bildverarbeitungsverfahren kann lediglich das verkalkte Muster mit einer Größe, welche kleiner als das Strukturelement ist, selektiv als der Bildbereich von Interesse extrahiert werden. Daher ist es, in Fällen, in welchen die Hervorhebungsverarbeitung, welche von dem Signal abhängig ist, welches den extrahierten Bildbereich darstellt, ausgeführt wird, möglich, gute Wirkungen einer effizienten Hervorhebung lediglich des verkalkten Musters zu erhalten, wobei diese Wirkungen in der Vergangenheit nicht erhalten werden konnten.
Jedoch kommt es bei den vorgeschlagenen Bildverarbeitungsverfahren selten vor, daß ein unnatürliches hervorgehobenes Bild erhalten wird.
Fig. 10A-1, 10A-2 und 10A-3 sind zur Erläuterung dienende Ansichten, welche zeigen, wie die Ergebnisse der Verarbeitung aus der Verarbeitung erhalten werden, welche an einem Ursprungsbildsignal ausgeführt wird, welches ein verkalktes Muster darstellt, das kleiner als ein Strukturelement ist. Die Fig. 10B-1, 10B-2 und 10B-3 sind zur Erläuterung dienende Ansichten, welche zeigen, wie die Ergebnisse der Verarbeitung aus der Verarbeitung erhalten werden, welche an einem Ursprungsbildsignal ausgeführt wird, welches ein Bildmuster darstellt, welches größer als ein Strukturelement ist und einen flachen Bereich enthält, an welchem die Fluktuation des Signalwertes vergleichsweise klein ist und welcher eine Größe aufweist, welche kleiner als das Strukturelement ist. Fig. 10C-1, 10C-2 und 10C-3 sind zur Erläuterung dienende Ansichten, welche zeigen, wie die Ergebnisse der Verarbeitung aus der Verarbeitung erhalten werden, welche an einem Ursprungsbildsignal ausgeführt wird, welches ein Bildmuster darstellt, welches größer als ein Strukturelement ist und einen flachen Bereich enthält, an welchem die Fluktuation des Signalwerts vergleichsweise klein ist und welcher eine Größe aufweist, welche genügend größer als das Strukturelement ist.
Insbesondere wird, wie in Fig. 10A-2 veranschaulicht, in Fällen, in denen die Schließverarbeitung als der Morphologievorgang an dem in Fig. 10A-1 gezeigten Ursprungsbildsignal ausgeführt wird, welche das verkalkte Muster darstellt, das kleiner als das Strukturelement ist, das Profil des Ursprungsbildsignals vollständig geglättet. Ferner wird, wie in Fig. 10C-2 veranschaulicht, in Fällen, in denen die Schließverarbeitung an dem Ursprungsbildsignal der Fig. 10C-1 ausgeführt wird, welche das Bildmuster darstellt, welches größer als das Strukturelement ist und den flachen Bereich enthält, an welchem die Fluktuation des Signalwertes vergleichsweise klein ist und welcher eine Größe aufweist, die genügend größer als das Strukturelement ist, das Profil des Ursprungsbildsignals ungeändert gehalten. Daher wird, was das verkalkte Muster kleiner als das Strukturelement anbelangt, wie in Fig. 10A-3 veranschaulicht, wenn das aus der Schließoperation erhaltene Signal von dem Ursprungsbildsignal subtrahiert wird, ein Signal mit von 0 verschiedenen Signalwerten erhalten. Auf der anderen Seite wird, was das Bildmuster anbetrifft, welches größer als das Strukturelement ist und den flachen Bereich enthält, an welchem die Fluktuation des Signalwertes vergleichsweise klein ist und welcher eine Größe aufweist, die genügend größer als das Strukturelement ist, wenn das aus der Schließoperation erhaltene Signal von dem Ursprungsbildsignal subtrahiert wird, ein Signal mit einem Signalwert von 0 erhalten. Dementsprechend können das verkalkte Muster der Fig. 10A-1 und das Bildmuster der Fig. 10C-1 voneinander unterschieden werden.
Jedoch wird, wie in Fig. 10B-2 veranschaulicht, in Fällen, in denen die Schließverarbeitung an dem Ursprungsbildsignal der Fig. 10B-1 ausgeführt wird, welches das Bildmuster darstellt, welches größer als das Strukturelement ist und den flachen Bereich enthält, an welchem die Fluktuation in dem Signalwert vergleichsweise klein ist und welcher eine Größe aufweist, welche kleiner als das Strukturelement ist, der Bereich, an welchem der Signalwert in die Region fluktuiert, die kleiner als das Strukturelement ist (das heißt, der Bereich entsprechend der Zentralfläche des Bildmusters) geglättet wie in dem verkalkten Muster nach Fig. 10A-1 kleiner als das Strukturelement. Daher wird, wie in Fig. 10B-3 veranschaulicht, wenn das Signal, das aus der Schließoperation erhalten wird, von dem Ursprungsbild subtrahiert wird, der Signalwert gleich zu 0 an dem Teil, welcher dem Steigungsbereich entspricht, welcher den Zentralbereich in dem Bildmuster umgibt, und es werden andere Signalwerte als 0 an dem Teil erhalten, welcher dem Zentralbereich entspricht, der an der Seite einwärts von dem Steigungsbereich in dem Bildmuster angeordnet ist. Infolgedessen wird, was das in Fig. 10B-1 gezeigte Bildmuster anbelangt, lediglich die Region, welche den Zentralbereich des Bildmusters enthält und kleiner als das Strukturelemente ist, hervorgehoben.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bildverarbeitungsverfahren zu schaffen, bei welchem die Genauigkeit, mit welcher ein spezifischer Bildbereich, der selektiv hervorzuheben ist, zum Beispiel ein verkalktes Muster, von den anderen Bildbereichen getrennt wird, hochgehalten wird und bei welchem verhindert wird, daß eine unnatürliche Hervorhebung ausgeführt wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Ausführen des Bildverarbeitungsverfahrens zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Bildverarbeitungsverfahren, bei welchem ein verarbeitetes Bildsignal Sproc durch Ausführen einer Bildhervorhebungsverarbeitung mit der Formel (1):
Sproc = Sorg + β X (Sorg-Sus) (1)
erhalten wird, worin Sorg ein ein Ursprungsbild darstellendes Ursprungsbildsignal repräsentiert, Sus ein Unscharfmaskensignal des Ursprungsbildsignals Sorg repräsentiert und β einen Hervorhebungskoeffizienten repräsentiert,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
i) Ausführen eines Morphologievorganges an dem Ursprungsbildsignal Sorg, wobei mit diesem Morphologievorgang ein Bildbereich mit einer Kontur mit einer vorbestimmten Größe von dem Ursprungsbild extrahiert wird, wodurch ein spezifisches Bildsignal, welches einen charakteristischen Wert in Bezug auf den Bildbereich mit der Kontur repräsentiert, erhalten wird,
ii) Errechnen eines spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten in Übereinstimmung mit dem Niveau des spezifischen Bildsignals,
iii) Feststellen eines Randsignals, welches einen charakteristischen Wert in Bezug auf einen Bildrandbereich des Ursprungsbildes repräsentiert,
iv) Einstellen des spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten in Übereinstimmung mit dem Randsignal, wobei ein neuer spezifischer Bildhervorhebungskoeffizient aus der Einstellung erhalten wird, und
v) Verwenden des neuen spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten als den Hervorhebungskoeffizient β in der Formel (1).
Der Ausdruck "Bildbereich mit einer Kontur", wie hierin verwendet, bedeutet zum Beispiel ein abnormales Muster, zum Beispiel ein verkalktes Muster. Dieser Ausdruck bedeutet nicht bloß einen Bildrandbereich, an welchem die Änderung in der Bilddichte scharf ist, und bedeutet den geschlossenen Bildbereich, welcher durch einen solchen Bildrandbereich umgeben ist.
Bei dem Bildverarbeitungsverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung soll der Morphologievorgang vorzugsweise in Übereinstimmung mit der Öffnungsverarbeitung oder der Schließverarbeitung ausgeführt werden, mit welcher der Bildbereich mit der Kontur selektiv extrahiert wird. Spezifisch wird ein Mehrfachstrukturelement Bi oder ein Einzelstrukturelement B zuvor in Übereinstimmung mit der Größe des Bildbereichs eingestellt, welcher der Bildhervorhebungsverarbeitung zu unterwerfen ist. Die Öffnungsverarbeitung kann sodann an dem Ursprungsbildsignal Sorg in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausdruck der Formel (9) (in Fällen, in denen das Mehrfachstrukturelement Bi verwendet wird) oder in Übereinstimmung mit der Formel (7) (in Fällen, in denen das Einzelstrukturelement B verwendet wird) ausgeführt werden. Alternativ hierzu kann die Schließverarbeitung an dem Ursprungsbildsignal Sorg in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausdruck der Formel (10) (in Fällen, in denen das Mehrfachstrukturelement Bi verwendet wird) oder in Übereinstimmung mit der Formel (8) (in Fällen, in denen das Einzelstrukturelement B verwendet wird) ausgeführt werden. Im Anschluß daran kann die Operation zum Subtrahieren des Signals, welches von der Öffnungsverarbeitung erhalten worden ist, von dem Ursprungsbildsignal Sorg mit der unten gezeigten Formel (13) ausgeführt werden. Alternativ hierzu kann die Operation zum Subtrahieren des Ursprungsbildsignals Sorg von dem Signal, welches von der Schließverarbeitung erhalten worden ist, mit der unten gezeigten Formel (14) ausgeführt werden.
S' = Sorg-Sopening (13)
S' = Sclosing-Sorg (14).
In den Formeln (13) und (14) stellen dar: "Sopening" die Ergebnisse der Öffnungsverarbeitung, welche an dem Ursprungsbildsignal Sorg ausgeführt worden ist, "Sclosing" die Ergebnisse der Schließverarbeitung, welche an dem Ursprungsbildsignal Sorg ausgeführt worden ist, und S' das spezifische Bildsignal.
In Fällen, in denen das Ursprungsbildsignal Sorg von dem Hochbilddichte-Hochsignalniveau-Typ ist und der hervorzuhebende Bildbereich ein verkalktes Muster ist, ist der Signalwert des verkalkten Musters kleiner als die Signalwerte der umgebenden Bildbereiche. Daher kann in derartigen Fällen die Schließverarbeitung, bei welcher der Minimalwert nach dem Suchen des Maximalwertes gesucht wird, ausgeführt werden.
Ebenfalls ist in Fällen, in denen das Ursprungsbildsignal Sorg von dem Hochhelligkeits-Hochsignalniveau-Typ ist und der hervorzuhebende Bildbereich ein verkalktes Muster ist, der Signalwert des verkalkten Musters größer als die Signalwerte der umgebenden Bildbereiche. Daher kann in derartigen Fällen die Öffnungsverarbeitung, bei welcher der Maximalwert nach dem Suchen des Minimalwertes gesucht wird, ausgeführt werden.
Der Ausdruck "spezifischer Bildhervorhebungskoeffizient", wie er hierin verwendet wird, bedeutet den Koeffizient mit einem Wert in Übereinstimmung mit dem spezifischen Bildsignal, das heißt den Koeffizient, welcher von den Ergebnissen des Morphologievorganges abhängig ist, der an dem Ursprungsbildsignal Sorg ausgeführt worden ist. Der spezifische Bildhervorhebungskoeffizient soll vorzugsweise in Übereinstimmung mit einer Umrechnungstabelle gesetzt werden, welche beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, und der Bildhervorhebungskoeffizient wird zuvor in Übereinstimmung mit dem Niveau des spezifischen Bildsignals gesetzt. Als eine Unterstützung, um die Verarbeitung der darauf folgenden Operation in geeigneter Weise auszuführen, ist es zweckdienlich, daß der Wert des spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten gesetzt ist, um innerhalb des Bereichs von 0 bis 1 zu fallen.
Bevor der spezifische Bildhervorhebungskoeffizient errechnet wird, soll vorzugsweise eine Expansionsverarbeitung zum Expandieren der Region, in welcher das spezifische Bildsignal, welches einen von Null verschiedenen Wert (das heißt, einen charakteristischen Wert) repräsentiert, angeordnet ist, an dem spezifischen Bildsignal ausgeführt werden.
Als die Expansionsverarbeitung können die Dilatationsverarbeitung, die Erosionsverarbeitung, die Unscharfmaskenverarbeitung oder dergleichen verwendet werden. Insbesondere können in Fällen, in denen das Ursprungsbildsignal Sorg von dem Hochbilddichte-Hochsignalniveau-Typ ist und der hervorzuhebende Bildbereich ein verkalktes Muster ist, die Erosionsverarbeitung zum Suchen des Minimalwertes oder die Unscharfmaskenverarbeitung ausgeführt werden. Ebenso können in Fällen, in denen das Ursprungsbildsignal Sorg von dem Hochhelligkeits-Hochsignalniveau-Typ ist und der hervorzuhebende Bildbereich ein verkalktes Muster ist, die Dilatationsverarbeitung zum Suchen des Maximalwertes oder die Unscharfmaskenverarbeitung ausgeführt werden.
Das Ausmaß der Expansion bei der Expansionsverarbeitung soll vorzugsweise in der Weise eingestellt werden, daß der Bildbereich, bei welchem das spezifische Bildsignal einen von Null verschiedenen Wert (das heißt, einen charakteristischen Wert) repräsentiert, wenigstens bis zu einer Größe größer als die Größe (oder die Ausbreitung) des ursprünglichen, spezifischen Bildbereichs expandiert werden kann.
Das Randsignal kann in Übereinstimmung mit einem zweiten Morphologievorgang zum Extrahieren des Bildrandbereichs von dem Ursprungsbild festgestellt werden. Als der zweite Morphologievorgang kann die Dilatationsverarbeitung mit der Formel (5) ausgeführt werden und das Ursprungsbildsignal Sorg kann sodann in Übereinstimmung mit der unten gezeigten Formel (15) von dem Signal subtrahiert werden, welches von der Dilatationsverarbeitung erhalten worden ist. Alternativ hierzu kann die Erosionsverarbeitung mit der Formel (6) ausgeführt werden und das Signal, welches aus der Erosionsverarbeitung erhalten worden ist, kann sodann von dem Ursprungsbildsignal Sorg in Übereinstimmung mit der unten gezeigten Formel (16) subtrahiert werden. Jedoch braucht das Randsignal nicht notwendigerweise mit dem zweiten Morphologievorgang festgestellt zu werden und es kann mit einer von verschiedenen, bekannten Randfeststellungsmethoden festgestellt werden.
Sedge = Sdilation-Sorg (15)
Sedge = Sorg-Serosion (16).
In den Formeln (15) und (16) stellen dar: "Sdilation" die Ergebnisse der Dilatationsverarbeitung, die an dem Ursprungsbildsignal Sorg ausgeführt worden ist, "Serosion" die Ergebnisse der Erosionsverarbeitung, die an dem Ursprungsbildsignal Sorg ausgeführt worden ist, und "Sedge" das Randsignal.
Was das Randsignal anbetrifft, soll vorzugsweise ein Randhervorhebungskoeffizient in Übereinstimmung mit dem Niveau des Randsignals errechnet werden. Im Anschluß daran soll der spezifische Bildhervorhebungskoeffizient vorzugsweise in Übereinstimmung mit dem Randhervorhebungskoeffizient eingestellt werden.
Der Ausdruck "Randhervorhebungskoeffizient", wie hierin verwendet, bedeutet den Koeffizient mit einem Wert in Übereinstimmung mit dem Randsignal, das heißt, den Koeffizient, der von dem Randsignal abhängig ist, welches den Bildrandbereich in dem Ursprungsbild repräsentiert. Der Randhervorhebungskoeffizient soll vorzugsweise in Übereinstimmung mit einer Umrechnungstabelle gesetzt werden, welche beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist, und der Randhervorhebungskoeffizient wird zuvor in Übereinstimmung mit dem Niveau des Randsignals gesetzt. Als eine Unterstützung, um die Verarbeitung der darauffolgenden Operation in geeigneter Weise auszuführen, ist es zweckdienlich, daß der Wert des Randhervorhebungskoeffizienten gesetzt wird, um innerhalb des Bereichs von 0 bis 1 zu fallen.
In Fällen, in denen der spezifische Bildhervorhebungskoeffizient in Übereinstimmung mit dem Randhervorhebungskoeffizient eingestellt wird, soll die Einstellung vorzugsweise durch Multiplizieren des spezifischen Bildhervorhebungskoeffizient mit dem Randhervorhebungskoeffizient ausgeführt werden. Insbesondere in Fällen, in denen der Wert des Randhervorhebungskoeffizienten gesetzt ist, um innerhalb des Bereichs von 0 bis 1 zu fallen, kann der Wert von 1 gesetzt werden, um der Wert des Randhervorhebungskoeffizienten zu sein, welcher den Bildrandbereich repräsentiert, und es kann der Wert von 0 gesetzt werden, um der Wert des Randhervorhebungskoeffizienten zu sein, welcher die von dem Bildrandbereich verschiedenen Bildbereiche repräsentiert. In derartigen Fällen wird, wenn der spezifische Bildhervorhebungskoeffizient einen Wert annimmt, welcher den spezifischen Bildbereich repräsentiert, wenn der Randhervorhebungskoeffizient den Wert von 0 annimmt, welcher die von dem Bildrandbereich verschiedenen Bildbereiche repräsentiert, das Produkt der zwei Koeffizienten gleich zu 0. Daher können, selbst wenn ein Artefakt in dem Ursprungsbild durch den spezifischen Bildhervorhebungskoeffizient repräsentiert wird, die Schwierigkeiten des Vorkommens, daß der Artefakt hervorgehoben wird, vermieden werden.
Ebenfalls kann in den Fällen, in denen der Wert des spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten gesetzt ist, um innerhalb des Bereichs von 0 bis 1 zu fallen, der Wert von 1 gesetzt werden, um der Wert des spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten zu sein, welcher das verkalkte Muster repräsentiert, und es kann der Wert von 0 gesetzt werden, um der Wert des spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten zu sein, welcher die von dem verkalkten Muster verschiedenen Bildbereiche repräsentiert. In derartigen Fällen wird, wenn der Randhervorhebungskoeffizient einen Wert annimmt, welcher den Bildrandbereich repräsentiert, wenn der spezifische Bildhervorhebungskoeffizient den Wert von 0 annimmt, welcher die von dem verkalkten Muster verschiedenen Bildbereiche repräsentiert, das Produkt der zwei Koeffizienten gleich zu 0. Daher kann von den Bildrandbereichen, welche durch den Randhervorhebungskoeffizient repräsentiert werden, der Randbereich eines von dem verkalkten Muster verschiedenen Musters, zum Beispiel eines Brustdrüsenmusters, daran gehindert werden, hervorgehoben zu werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ebenfalls eine Vorrichtung zum Ausführen des Bildverarbeitungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung. Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung ebenfalls eine Bildverarbeitungsvorrichtung, bei welcher ein verarbeitetes Bildsignal Sproc durch Ausführen einer Bildhervorhebungsverarbeitung mit der Formel (1):
Sproc = Sorg + β X (Sorg-Sus) (1)
erhalten ist, worin Sorg ein ein Ursprungsbild darstellendes Ursprungsbildsignal repräsentiert, Sus ein Unscharfmaskensignal des Ursprungsbildsignals Sorg repräsentiert und β einen Hervorhebungskoeffizienten repräsentiert,
wobei die Vorrichtung aufweist:
i) eine Morphologievorgang-Einrichtung zum Ausführen eines Morphologievorgangs an dem Ursprungsbildsignal Sorg, wobei mit diesem Morphologievorgang ein Bildbereich mit einer Kontur mit einer vorbestimmten Größe von dem Ursprungsbild extrahiert wird und wobei dadurch ein spezifisches Bildsignal erhalten wird, welches einen charakteristischen Wert in Bezug auf den Bildbereich mit der Kontur repräsentiert,
ii) eine Umrechnungstabelle, welche einen spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten in Übereinstimmung mit dem Niveau des spezifischen Bildsignals repräsentiert,
iii) eine Randsignalfeststellungseinrichtung zum Feststellen eines Randsignals, welches einen charakteristischen Wert in Bezug auf einen Bildrandbereich des Ursprungsbilds repräsentiert,
iv) eine Einstelleinrichtung zum Einstellen des spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten in Übereinstimmung mit dem Randsignal, um dadurch einen neuen spezifischen Bildhervorhebungskoeffizient zu erhalten, und
v) eine Bildhervorhebungsverarbeitungseinrichtung zum Ausführen der Bildhervorhebungsverarbeitung mit der Formel (1) durch Verwenden des neuen spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten als den Hervorhebungskoeffizienten β.
Bei der Bildverarbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung soll, wie bei dem vorerwähnten Bildverarbeitungsverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung, der Morphologievorgang vorzugsweise in Übereinstimmung mit der Öffnungsverarbeitung oder der Schließverarbeitung ausgeführt werden. Insbesondere wird ein Mehrfachstrukturelement Bi oder ein Einzelstrukturelement B zuvor gesetzt. Die Öffnungsverarbeitung kann sodann an dem Ursprungsbildsignal Sorg in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausdruck der Formel (9) (in Fällen, in denen das Mehrfachstrukturelement Bi verwendet wird) oder in Übereinstimmung mit der Formel (7) (in Fällen, in denen das Einzelstrukturelement B verwendet wird) ausgeführt werden. Alternativ hierzu kann die Schließverarbeitung an dem Ursprungsbildsignal Sorg in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausdruck der Formel (10) (in Fällen, in denen das Mehrfachstrukturelement Bi verwendet wird) oder in Übereinstimmung mit der Formel (8) (in Fällen, in denen das Einzelstrukturelement B verwendet wird) ausgeführt werden. Im Anschluß daran kann die Operation zum Subtrahieren des Signals, welches aus der Öffnungsverarbeitung erhalten worden ist, von dem Ursprungsbildsignal Sorg mit der Formel (13) ausgeführt werden. Alternativ hierzu kann die Operation zum Subtrahieren des Ursprungsbildsignals Sorg von dem Signal, welches aus der Schließverarbeitung erhalten worden ist, mit der Formel (14) ausgeführt werden.
In Fällen, in denen das Ursprungsbildsignal Sorg von dem Hochbilddichte-Hochsignalniveau-Typ ist und der hervorzuhebende Bildbereich ein verkalktes Muster ist, ist der Signalwert des verkalkten Musters kleiner als die Signalwerte der umgebenden Bildbereiche. Daher kann in derartigen Fällen die Schließverarbeitung, bei welcher der Minimalwert nach dem Suchen des Maximalwertes gesucht wird, ausgeführt werden. Ferner ist in Fällen, in denen das Ursprungsbildsignal Sorg von dem Hochhelligkeits-Hochsignalniveau-Typ ist und der hervorzuhebende Bildbereich ein verkalktes Muster ist, der Signalwert des verkalkten Musters größer als die Signalwerte der umgebenden Bildbereiche. Daher kann in derartigen Fällen die Öffnungsverarbeitung, bei welcher der Maximalwert nach dem Suchen des Minimalwertes gesucht wird, ausgeführt werden.
Ebenfalls soll, wie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist, die Umrechnungstabelle vorzugsweise zuvor in Übereinstimmung mit dem Niveau des spezifischen Bildsignals eingestellt werden. Als eine Unterstützung, um die Verarbeitung der darauffolgenden Operation in geeigneter Weise auszuführen, ist es zweckdienlich, daß der Wert des spezifischen Bildhervorhebungskoeffizient gesetzt wird, um innerhalb des Bereichs von 0 bis 1 zu fallen.
Darüberhinaus soll als eine Unterstützung, um die Verarbeitung der darauffolgenden Operation in geeigneter Weise auszuführen, die Bildverarbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung vorzugsweise weiterhin mit einer Expansionsverarbeitungseinrichtung versehen sein, um eine Expansionsverarbeitung an dem spezifischen Bildsignal in der Weise auszuführen, daß die Region, in welcher das spezifische Bildsignal, welches einen von 0 verschiedenen Wert repräsentiert, angeordnet ist, expandiert werden kann.
Als die Expansionsverarbeitung können die Dilatationsverarbeitung, die Erosionsverarbeitung, die Unscharfmaskenverarbeitung oder dergleichen verwendet werden. Insbesondere können in Fällen, in denen das Ursprungsbildsignal Sorg von dem Hochbilddichte-Hochsignalniveau-Typ ist und der hervorzuhebende Bildbereich ein verkalktes Muster ist, die Erosionsverarbeitung zum Suchen des Minimalwertes oder die Unscharfmaskenverarbeitung ausgeführt werden. Ferner können in Fällen, in denen das Ursprungsbildsignal Sorg von dem Hochhelligkeits-Hochsignalniveau-Typ ist und der hervorzuhebende Bildbereich ein verkalktes Muster ist, die Dilatationsverarbeitung zum Suchen des Maximalwertes oder die Unscharfmaskenverarbeitung ausgeführt werden.
Die Randsignalfeststellungseinrichtung kann aus einer zweiten Morphologievorgang-Einrichtung gebildet sein, welche das Randsignal in Übereinstimmung mit einem zweiten Morphologievorgang zum Extrahieren des Bildrandbereichs von dem Ursprungsbild feststellt. Als der zweite Morphologievorgang kann die Dilatationsverarbeitung mit der Formel (5) ausgeführt werden und das Ursprungsbildsignal Sorg kann sodann von dem Signal subtrahiert werden, welches in Übereinstimmung mit der Formel (15) aus der Dilatationsverarbeitung erhalten worden ist. Alternativ hierzu kann die Erosionsverarbeitung mit der Formel (6) ausgeführt werden und das Signal, welches aus der Erosionsverarbeitung erhalten worden ist, kann sodann von dem Ursprungsbildsignal Sorg in Übereinstimmung mit der Formel (16) subtrahiert werden. Jedoch braucht das Randsignal nicht notwendigerweise mit dem zweiten Morphologievorgang festgestellt zu werden und das Randsignal kann mit einer von verschiedenen, bekannten Randfeststellungsmethoden festgestellt werden.
Was das Randsignal anbetrifft, soll ein Randhervorhebungskoeffizient vorzugsweise in Übereinstimmung mit dem Niveau des Randsignals errechnet werden. Im Anschluß daran soll die Einstelleinrichtung vorzugsweise den spezifischen Bildhervorhebungskoeffizient in Übereinstimmung mit dem Randhervorhebungskoeffizient einstellen.
Der Randhervorhebungskoeffizient soll vorzugsweise in Übereinstimmung mit der Umrechnungstabelle gesetzt werden, welche beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist, und der Randhervorhebungskoeffizient wird zuvor in Übereinstimmung mit dem Niveau des Randsignals eingestellt. Als eine Unterstützung, um die Verarbeitung der darauffolgenden Operation in geeigneter Weise auszuführen, ist es zweckdienlich, daß der Wert des Randhervorhebungskoeffizienten gesetzt wird, um innerhalb des Bereichs von 0 bis 1 zu fallen.
Als das Einzelstrukturelement B, welches verwendet wird, wenn der Morphologievorgang in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, ist beispielsweise ein streng symmetrisches Element mit einer Gestalt eines Quadrates, eines Rechteckes, eines Kreises, einer Ellipse, eines Rhombus oder dergleichen vorzuziehen. Dies ist deswegen, weil tatsächlich das Bildsignal in zweidimensionalen Richtungen verteilt wird.
Bei dem Bildverarbeitungsverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung und bei der Bildverarbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der Morphologievorgang an dem Ursprungsbildsignal Sorg ausgeführt, welches das Ursprungsbild darstellt, und der Bildbereich mit der Kontur mit der vorbestimmten Größe, zum Beispiel ein verkalktes Muster, welches eine von charakteristischen Formen von Brustkrebs ist, wird hierdurch festgestellt. Ferner wird der Bildrandbereich, an welchem sich die Bilddichte scharf ändert, aus dem Ursprungsbild festgestellt. Der spezifische Bildhervorhebungskoeffizient, welcher als ein Indexwert dient, welcher den Bildbereich repräsentiert, zum Beispiel das verkalkte Muster, wird in Übereinstimmung mit dem Randsignal eingestellt, welches als ein Indexwert dient, welcher einen Bildrandbereich repräsentiert. Daher kann, wenn der spezifische Bildhervorhebungskoeffizient einen Wert annimmt, welcher den spezifischen Bildbereich repräsentiert, wenn das Randsignal einen Wert annimmt, welcher die von dem Bildrandbereich verschiedenen Bildbereiche repräsentiert, eine spezifische Beziehung zwischen dem spezifischen Bildher vorhebungskoeffizient und dem Randsignal erhalten werden und es kann verhindert werden, daß ein Artefakt, welches durch den spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten repräsentiert werden kann, hervorgehoben wird.
Ferner kann, wenn das Randsignal einen Wert annimmt, welcher den Bildrandbereich repräsentiert, wenn der spezifische Bildhervorhebungskoeffizient einen Wert annimmt, welcher von dem verkalkten Muster verschiedene Bildbereiche repräsentiert, eine spezifische Beziehung zwischen dem spezifischen Bildhervorhebungskoeffizient und dem Randsignal erhalten werden. Daher kann von den Bildrandbereichen, welche durch das Randsignal repräsentiert werden, der Randbereich eines von dem verkalkten Muster unterschiedlichen Musters, zum Beispiel eines Brustdrüsenmusters, daran gehindert werden, hervorgehoben zu werden.
Wie oben beschrieben ist, kann bei dem Bildverarbeitungsverfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung und bei der Bildverarbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung die Genauigkeit, mit welcher der selektiv hervorzuhebende spezifische Bildbereich, zum Beispiel ein verkalktes Muster, von den anderen Bildbereichen getrennt wird, hochgehalten werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Übersichtsschema zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform der Bildverarbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer Funktion, welche eine erste Nachschlagetabelle darstellt,
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung einer Funktion, welche eine zweite Nachschlagetabelle darstellt,
Fig. 4A ist eine zur Erläuterung dienende Ansicht, um zu veranschaulichen, wie eine Verarbeitung zum Berechnen eines von einem verkalkten Muster abhängigen Hervorhebungskoeffizienten bei der ersten Ausführungsform der Bildverarbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird,
Fig. 4B ist eine zur Erläuterung dienende Ansicht, um zu veranschaulichen, wie eine Verarbeitung zum Berechnen eines von einem Randsignal abhängigen Hervorhebungskoeffizienten bei der ersten Ausführungsform der Bildverarbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird,
Fig. 4C ist eine zur Erläuterung dienende Ansicht, um zu veranschaulichen, wie ein Hervorhebungskoeffizient letztendlich bei der ersten Ausführungsform der Bildverarbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erhalten wird,
Fig. 5 ist ein Übersichtsschema zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform der Bildverarbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 ist ein Übersichtsschema zur Veranschaulichung einer dritten Ausführungsform der Bildverarbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 ist ein Übersichtsschema zur Veranschaulichung einer vierten Ausführungsform der Bildverarbeitungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8A ist eine graphische Darstellung, um zu veranschaulichen, wie eine Dilatationsverarbeitung, welche einer von fundamentalen Morphologievorgängen ist, ausgeführt wird,
Fig. 8B ist eine graphische Darstellung, um zu veranschaulichen, wie eine Erosionsverarbeitung, welche einer von fundamentalen Morphologievorgängen ist, ausgeführt wird,
Fig. 8C ist eine graphische Darstellung; um zu veranschaulichen, wie eine Öffnungsverarbeitung, welche einer von fundamentalen Morphologievorgängen ist, ausgeführt wird,
Fig. 8D ist eine graphische Darstellung, um zu veranschaulichen, wie eine Schließverarbeitung, welche einer von fundamentalen Morphologievorgängen ist, ausgeführt wird,
Fig. 9 ist eine zur Erläuterung dienende Ansicht, um ein Mehrfachstrukturelement Bi (worin i = 1, 2, ..., M; M = 4) zu veranschaulichen, das in einem Morphologiefilter verwendet wird,
Fig. 10A-1, 10A-2 und 10A-3 sind zur Erläuterung dienende Ansichten, um zu veranschaulichen, wie die Ergebnisse der Verarbeitung aus der Verarbeitung erhalten werden, die an einem Ursprungsbildsignal ausgeführt wird, welches ein verkalktes Muster kleiner als ein Strukturelement repräsentiert,
Fig. 10B-1, 10B-2 und 10B-3 sind zur Erläuterung dienende Ansichten, um zu veranschaulichen, wie die Ergebnisse der Verarbeitung aus der Verarbeitung erhalten werden, welche an einem Ursprungsbildsignal ausgeführt wird, welches ein Bildmuster darstellt, das größer als ein Strukturelement ist und einen flachen Bereich enthält, an welchem die Fluktuation in dem Signalwert vergleichsweise klein ist und welcher eine Größe kleiner als das Strukturelement aufweist,
Fig. 10C-1, 10C-2 und 10C-3 sind zur Erläuterung dienende Ansichten, um zu veranschaulichen, wie die Ergebnisse der Verarbeitung aus der Verarbeitung erhalten werden, die an einem Ursprungsbildsignal ausgeführt wird, welches ein Bildmuster darstellt, das größer als ein Strukturelement ist und einen flachen Bereich enthält, an welchem die Fluktuation in dem Signalwert vergleichsweise klein ist und welcher eine Größe aufweist, die genügend größer als das Strukturelement ist,
Fig. 11A ist eine zur Erläuterung dienende Ansicht, um ein lineares Mehrfachstrukturelement mit drei Bildelementen und vier Richtungen zu veranschaulichen, wobei dieses Mehrfachstrukturelement bei der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 verwendet wird,
Fig. 11B ist eine zur Erläuterung dienende Ansicht, um ein Mehrfachstrukturelement mit fünf Bildelementen und acht Richtungen zu veranschaulichen, und
Fig. 11C ist eine zur Erläuterung dienende Ansicht, um ein Mehrfachstrukturelement mit sieben Bildelementen und acht Richtungen zu veranschaulichen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung wird im nachfolgenden in weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 ist ein Übersichtsschema zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform der Bildverarbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 1 veranschaulichte Bildverarbeitungsvorrichtung führt eine Bildverarbeitung an einem Bildsignal aus, welches ein Röntgenstrahlbild repräsentiert, und hebt selektiv ein kleines, verkalktes Muster hervor, welches eine vorgegebene Kontur aufweist und welches einen Bilddichtewert kleiner als die Bilddichtewerte der umgebenden Bildbereiche aufweist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird erläutert, daß die Bildverarbeitungsvorrichtung ein Tiefpaßfilter 11 aufweist, um ein Unscharfmaskensignal Sus, welches einer superniedrigen Frequenz entspricht, von einem Ur sprungsbildsignal Sorg zu erhalten, welches ein Bilddichtesignal (ein Hochbilddichte-Hochsignalniveau-Typ von Bildsignal) ist, welches ein Bild darstellt. Die Bildverarbeitungsvorrichtung weist ferner einen Subtrahierer 17 auf, um das Unscharfmaskensignal Sus von dem Ursprungsbildsignal Sorg zu subtrahieren und um hierdurch vergleichsweise hohe Frequenzkomponenten zu extrahieren (Sorg-Sus). Die Bildverarbeitungsvorrichtung weist ferner eine Recheneinrichtung 20 auf, welche einen von einem verkalkten Muster abhängigen Hervorhebungskoeffizient errechnet, um ein Verkalktes-Muster-Signal, welches ein verkalktes Muster repräsentiert, von dem Ursprungsbildsignal Sorg zu extrahieren und um einen ersten Hervorhebungskoeffizient α calc (= α verkalkt) zu errechnen, welcher von dem Verkalkt-Muster-Signal abhängig ist. Die Bildverarbeitungsvorrichtung weist noch ferner eine Recheneinrichtung 30 auf, welche einen von einem Randsignal abhängigen Hervorhebungskoeffizient berechnet, um ein Randsignal, welches einen Bildrandbereich repräsentiert, von dem Ursprungsbildsignal Sorg zu extrahieren und um einen zweiten Hervorhebungskoeffizient α edge (= α Rand) zu errechnen, welcher von dem Randsignal abhängig ist. Die Bildverarbeitungsvorrichtung weist ferner einen Multiplikator 41 auf, um den ersten Hervorhebungskoeffizient α calc und den zweiten Hervorhebungskoeffizient α edge miteinander zu multiplizieren und um hierdurch einen einzelnen Hervorhebungskoeffizient α zu errechnen. Die Bildverarbeitungsvorrichtung weist ferner einen Multiplikator 42 und einen Addierer 43 auf, welche die Signalverarbeitung mit der unten gezeigten Formel (17) unter Verwendung des Ursprungsbildsignals Sorg, der Hochfrequenzkomponenten (Sorg-Sus) und des Hervorhebungskoeffizienten α ausführen und dadurch ein verarbeitetes Bildsignal Sproc erhalten.
Sproc = Sorg + α X (Sorg-Sus) (17).
Insbesondere ist die Recheneinrichtung 20, welche den von dem verkalkten Muster abhängigen Hervorhebungskoeffizient berechnet, mit einer ersten Morphologievorgang-Einrichtung 12 zum Ausführen einer Schließverarbeitung an dem Ursprungsbildsignal versehen. Die Schließ verarbeitung wird in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausdruck in der Formel (10) unter Verwendung eines Mehrfachstrukturelements (Multielements) Bi, welches der Größe des hervorzuhebenden, verkalkten Musters oder dergleichen entspricht, und eines Skalenfaktors λ ausgeführt. Die Recheneinrichtung 20, welche den von dem verkalkten Muster abhängigen Hervorhebungskoeffizient berechnet, ist ferner mit einem Subtrahierer 18 versehen, um das Ursprungsbildsignal Sorg von einem Signal Sclosing (= Sschließen) zu subtrahieren, welches in Übereinstimmung mit der Formel (14) aus der Schließverarbeitung erhalten worden ist, und um hierdurch ein Verkalktes-Muster-Signal S' zu berechnen. Die Recheneinrichtung 20, welche den von dem verkalkten Muster abhängigen Hervorhebungskoefiizient berechnet, ist weiterhin mit einer Expansionsverarbeitungseinrichtung 14 versehen, um eine Dilatationsverarbeitung an den Ergebnissen der Subtraktion auszuführen, welche durch den Subtrahierer 18 ausgeführt worden ist, und um hierdurch den durch Bildelemente umgebenen Bildbereich räumlich zu expandieren, an welchem das Verkalktes-Muster-Signal S' von 0 verschiedene Werte annimmt. Die Recheneinrichtung 20, welche den von dem verkalkten Muster abhängigen Hervorhebungskoeffizient berechnet, ist weiterhin noch mit einer ersten Nachschlagetabelle 15 versehen, welche die in Fig. 2 gezeigte Funktion aufweist und die Beziehung zwischen einem expansionsverarbeiteten Signal Scalc (= Sverkalkt), das von der Expansionsverarbeitung erhalten worden ist, und dem entsprechenden Wert des ersten Hervorhebungskoeffizient α calc spezifiziert.
Beispielsweise kann als das Strukturelement bei der Schließverarbeitung, welche durch die erste Morphologievorgangeinrichtung 12 ausgeführt wird, ein in Fig. 11A gezeigtes Mehrfachstrukturelement Bi verwendet werden, bei welchem sich vier lineare Strukturelemente B von denen ein jedes aus drei Bildelementen zusammengesetzt ist, in unterschiedlichen Richtungen erstrecken (bei Intervallen von 45 Grad). Ferner kann bei der Schließverarbeitung der Skalenfaktor λ auf 1 gesetzt werden. Als das Strukturelement bei der Dilatationsverarbeitung, welche durch die Expansionsverarbeitungseinrichtung 14 ausgeführt wird, kann beispielsweise ein Einzelstrukturelement B verwendet werden, welches eine quadratische Gestalt aufweist und welches eine Größe von neun Bildelementen (in der vertikalen Richtung angeordnet) X neun Bildelemente (in der horizontalen Richtung angeordnet) aufweist. Ebenfalls kann bei der Dilatationsverarbeitung der Skalenfaktor λ auf 1 gesetzt werden.
Die Anzahl der Bildelemente eines jeden der Strukturelemente B, welche das Mehrfachstrukturelement Bi bilden, ist nicht auf drei beschränkt. Beispielsweise kann, wie in Fig. 11B veranschaulicht, jedes Strukturelement B aus fünf Bildelementen zusammengesetzt sein (angeordnet in einer von acht verschiedenen Richtungen). Alternativ hierzu kann, wie in Fig. 11C veranschaulicht, jedes Strukturelement B aus sieben Bildelementen zusammengesetzt sein (angeordnet in einer von acht verschiedenen Richtungen). Somit kann die Anzahl der Bildelemente eines jeden der Strukturelemente B, welche das Mehrfachstrukturelement Bi bilden, in Übereinstimmung mit der Größe des hervorzuhebenden, verkalkten Musters gesetzt werden. Ferner ist die Anzahl der Richtungen, entlang welcher sich die Strukturelemente B, welche das Mehrfachstrukturelement Bi bilden, erstrecken, nicht auf vier beschränkt und kann acht, sechzehn oder dergleichen sein. Jedoch soll eine geeignete Anzahl von Richtungen in Übereinstimmung mit der Anzahl der Bildelemente eines jeden Strukturelements B gesetzt werden.
Insbesondere ist in Fällen, in denen jedes Strukturelement aus drei Bildelementen zusammengesetzt ist, die Anzahl der Richtungen, entlang welcher sich die Strukturelemente erstrecken, auf vier begrenzt, wobei es bedeutungslos ist, acht Richtungen oder dergleichen zu setzen. Daher soll in Fällen, in denen jedes Strukturelement aus drei Bildelementen zusammengesetzt ist, die Anzahl der Richtungen, entlang welcher sich die Strukturelemente erstrecken, vorzugsweise auf vier gesetzt werden. Ferner soll in Fällen, in denen jedes Strukturelement aus fünf oder sieben Bildelementen zusammengesetzt ist, die Anzahl der Richtungen, entlang welcher sich die Strukturelemente erstrecken, vorzugsweise auf acht gesetzt werden. In Fig. 11B und 11C ist, da die Bildelemente, die in einer rechteckförmigen, gitterartigen Gestalt angeordnet sind, verarbeitet werden, das sich in der schrägen Richtung erstreckende Strukturelement nicht gesetzt, um genau linear zu sein.
Die Recheneinrichtung 30, welche den von dem Randsignal abhängigen Hervorhebungskoeffizient berechnet, ist mit einer zweiten Morphologievorgangeinrichtung 13 versehen, um eine Dilatationsverarbeitung auszuführen, welche ein Signal Sdilation (= S Dilatation) ergibt, das einen charakteristischen Signalwert bei einem Bildrandbereich in dem Röntgenstrahlbild darstellt. Die Recheneinrichtung 30, welche den von dem Randsignal abhängigen Hervorhebungskoeffizient berechnet, ist ferner mit einem Subtrahierer 19 versehen, um das Ursprungsbildsignal Sorg von dem Signal Sdilation in Übereinstimmung mit der Formel (15) zu subtrahieren und um hierdurch ein Randsignal Sedge (= S Rand) zu erhalten. Die Recheneinrichtung 30, welche den von dem Randsignal abhängigen Hervorhebungskoefiizient berechnet, ist weiterhin mit einer zweiten Nachschlagetabelle 16 versehen, welche die in Fig. 3 gezeigte Funktion aufweist und welche die Beziehung zwischen dem Randsignal Sedge, das von der Subtraktion erhalten wird, und dem entsprechenden Wert des zweiten Hervorhebungskoeffizienten α edge ( = α Rand) spezifiziert.
Als das Strukturelement bei der Dilatationsverarbeitung, welche durch die zweite Morphologievorgangeinrichtung 13 ausgeführt wird, kann beispielsweise ein einzelnes Strukturelement B verwendet werden, welches eine quadratische bzw. rechteckförmige Gestalt aufweist und welches eine Größe von fünf Bildelementen (in der vertikalen Richtung angeordnet) X fünf Bildelemente (in der horizontalen Richtung angeordnet) aufweist. Ebenfalls kann bei der Dilatationsverarbeitung der Skalenfaktor λ auf 1 gesetzt werden.
Wie diese Ausführungsform arbeitet, wird im nachfolgenden beschrieben.
Als erstes wird ein Röntgenstrahlbild der Mamma einer Patientin, wobei diese Mamma als ein Objekt dient, auf einer Schicht eines Röntgenstrahlfilms aufgezeichnet und aus dem Röntgenstrahlfilm unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Bildausleseeinrichtung photoelektrisch ausgelesen. Es wird hierdurch ein Ursprungsbildsignal Sorg, welches das Röntgenstrahlbild darstellt, erhalten.
Das Ursprungsbildsignal Sorg wird sodann in die Bildverarbeitungsvorrichtung eingespeist.
Das Ursprungsbildsignal Sorg wird in das Tiefpaßfilter 11 eingegeben. Das Tiefpaßfilter 11 setzt eine Unscharfmaske, welche aus einer Bildelementmatrix mit einer Größe von beispielsweise 3 Spalten X 3 Zeilen gebildet sein kann. Das Tiefpaßfilter 11 errechnet hierdurch das Unscharfmaskensignal Sus aus dem Ursprungsbildsignal Sorg in Übereinstimmung mit der unten gezeigten Formel (2), worin N = 3:
Sus = (ΣΣSorg)/N² (2),
worin ΣΣSorg die Summe der Bildsignalwerte darstellt, welche die innerhalb der Unscharfmaske angeordneten Bildelemente darstellen.
In der Formel (2) wird der einfache Mittelwert der Werte der innerhalb der Unscharfmaske angeordneten Bildelemente als das Unscharfmaskensignal Sus verwendet. Alternativ hierzu kann das Unscharfmaskensignal Sus durch Gewichtung der Werte der innerhalb der Unscharfmaske angeordneten Bildelemente in Übereinstimmung mit den Abständen der Bildelemente von dem mittleren Bildelement in der Unscharfmaske erhalten werden.
Im Anschluß daran subtrahiert der Subtrahierer 17 das Unscharfmaskensignal Sus, welches aus dem Tiefpaßfilter 11 erhalten worden ist, von dem Ursprungsbildsignal Sorg. Die Hochfrequenzkomponenten (Sorg- Sus) des Ursprungsbildsignals Sorg werden hierdurch von dem Subtrahierer 17 erhalten.
Gleichzeitig mit den Operationen des Tiefpaßfilters 11 und des Subtrahierers 17 errechnet ferner die Recheneinrichtung 20, welche den von dem verkalkten Muster abhängigen Hervorhebungskoeffizient berechnet, den ersten Hervorhebungskoeffizient α calc aus dem Ursprungbildsignal Sorg. Weiterhin errechnet die Recheneinrichtung 30, welche den von dem Randsignal abhängigen Hervorhebungskoeffizient berechnet, den zweiten Hervorhebungskoeffizient α edge aus dem Ursprungbildsignal Sorg.
Insbesondere führt in der Recheneinrichtung 20, welche den von dem verkalkten Muster abhängigen Hervorhebungskoeffizient berechnet, die erste Morphologievorgangeinrichtung 12 die Schließverarbeitung an dem empfangenen Ursprungsbildsignal Sorg durch Verwendung des linearen Mehrfachstrukturelements Bi mit drei Bildelementen und vier Richtungen aus.
Beispielsweise kann, wie durch ein in der oberen Stufe in Fig. 4A veranschaulichtes Profil angegeben, das Ursprungsbildsignal Sorg ein Brustdrüsenmuster und ein verkalktes Muster enthalten. Ferner kann beispielsweise die Größe des verkalkten Musters größer als die Gesamtgröße der drei Bildelemente sein. In derartigen Fällen wird, wie durch das in der zweiten Stufe in Fig. 4A veranschaulichte Profil angegeben, in dem Bildsignal Sclosing (= S schließen), das aus der Schließverarbeitung erhalten wird, das Signalprofil des Brustdrüsenmusters größer als das Mehrfachstrukturelement Bi so gehalten, um das gleiche wie dasjenige in dem Ursprungsbildsignal Sorg zu sein. Was das verkalkte Muster anbetrifft, wird das Profil seines mittleren Bereichs, welcher räumlich enger als das Mehrfachstrukturelement Bi ist, in dem Bildsignal Sclosing gelöscht. Ferner wird in dem Bildsignal Sclosing das Profil des Steigungsbereichs des verkalkten Musters, welcher Steigungsbereich räum lich weiter ist als das Mehrfachstrukturelement Bi, so gehalten, um das gleiche wie dasjenige in dem Ursprungsbildsignal Sorg zu sein.
Im Anschluß daran subtrahiert der Subtrahierer 18 das Ursprungsbildsignal Sorg von dem Bildsignal Sclosing, welches aus der Schließoperation erhalten worden ist, und es wird hierdurch das Verkalktes-Muster- Signal S' (= Sclosing-Sorg) erhalten. Wie durch ein in der dritten Stufe in Fig. 4A veranschaulichtes Profil angegeben, stellt das Verkalktes- Muster-Signal S' einen charakteristischen Wert dar, welcher in Bezug auf lediglich den mittleren Bereich des verkalkten Musters von Null verschieden ist, welcher mittlere Bereich räumlich enger als das Mehrfachstrukturelement Bi ist. Daher kann nur der mittlere Bereich des verkalkten Musters, welcher mittlere Bereich räumlich enger als das Mehrfachstrukturelement Bi ist, in Übereinstimmung mit der Differenz in den Signalwerten des Verkalktes-Muster-Signals S' festgestellt werden.
In Fig. 4A ist ein verkalktes Muster, dessen gesamte Größe räumlich enger als das Mehrfachstrukturelement Bi ist, nicht dargestellt. Ein derartiges verkalktes Muster kann ebenfalls auf dieselbe Art und Weise wie diejenige, die oben beschrieben ist, festgestellt werden. Der Signalwert der von dem somit festgestellten Bereich unterschiedlichen Bereiche ist gleich Null.
Bisher ist der Hervorhebungskoefiizient, welcher von dem Verkalktes- Muster-Signal S' abhängig ist, auf die Formel (17) angewendet worden. Infolgedessen wird in Bezug auf den Bildbereich, welcher der Region entspricht, welche räumlich enger als das Mehrfachstrukturelement Bi ist, der Hervorhebungskoeffizient groß und daher wird der Grad der Hervorhebung hoch. Jedoch treten die Schwierigkeiten insofern auf, als keine Hervorhebung in Bezug auf den Bereich ausgeführt wird, welcher dem vorgenannten Steigungsbereich in dem verkalkten Muster entspricht, und infolgedessen kann die Gestalt und Form des verkalkten Musters nicht gehalten werden.
Damit die oben erläuterten Schwierigkeiten beseitigt werden können, führt bei dieser Ausführungsform die Expansionsverarbeitungseinrichtung 14 die Dilatationsverarbeitung an dem Verkalktes-Muster-Signal S' durch Verwendung des Einzelstrukturelements B aus, welches eine rechteckförmige Gestalt aufweist und welches eine Größe von neun Bildelementen (in der vertikalen Richtung angeordnet) X neun Bildelemente (in der horizontalen Richtung angeordnet) aufweist. Wie durch das Profil des expansionsverarbeiteten Signals Scalc angegeben, welches in der vierten Stufe in Fig. 4A veranschaulicht ist, expandiert hierdurch die Expansionsverarbeitungseinrichtung 14 das Verkalktes-Muster-Signal S' räumlich.
Die Region, in welcher das von der Expansionsverarbeitung erhaltene, expansionsverarbeitete Signal Scalc einen von Null verschiedenen Wert annimmt, kann, um eine vorgegebene Streuung zu sein, durch Ändern der Größe des Strukturelements gesetzt werden. Bei dieser Ausführungsform ist das Strukturelement so gesetzt, um die vorerwähnte Größe aufzuweisen, und die Streuung der Region, in welcher das expansionsverarbeitete Signal Scalc einen von Null verschiedenen Wert annimmt, ist hierdurch gesetzt, um etwa gleich zu der räumlichen Streuung des verkalkten Musters zu sein, welches durch das Ursprungsbildsignal Sorg dargestellt wird. Jedoch braucht die Streuung der Region, in welcher das expansionsverarbeitete Signal Scalc einen von Null verschiedenen Wert annimmt, nicht notwendigerweise gesetzt zu werden, um gleich zu der räumlichen Streuung des verkalkten Musters zu sein, welches durch das Ursprungsbildsignal Sorg dargestellt wird. Die Streuung der Region, in welcher das expansionsverarbeitete Signal Scalc einen von Null verschiedenen Wert annimmt, kann gesetzt werden, um gleich zu der räumlichen Streuung oder größer als die räumliche Streuung des verkalkten Musters zu sein, das durch das Ursprungsbildsignal Sorg dargestellt wird.
Wie durch ein in der fünften Stufe in Fig. 4A veranschaulichtes Profil angegeben, wird das expansionsverarbeitete Signal Scalc, welches somit erhalten worden ist, in den ersten Hervorhebungskoeffizient α calc, welcher dem expansionsverarbeiteten Signal Scalc entspricht, durch die erste Nachschlagetabelle 15 umgewandelt. Mit der ersten Nachschlagetabelle 15 nimmt der erste Hervorhebungskoeffizient α calc einen Wert an, welcher innerhalb des Bereichs von 0 bis 1 in Übereinstimmung mit dem Wert des expansionsverarbeiteten Signals Scalc fällt. Wenn der Wert des expansionsverarbeiteten Signals Scalc 0 ist, nimmt der erste Hervorhebungskoeffizient α calc einen Wert von 0 an.
In der Recheneinrichtung 30, welche den von dem Randsignal abhängigen Hervorhebungskoeffzient berechnet, führt die zweite Morphologievorgangseinrichtung 13 die Dilatationsverarbeitung an dem empfangenen, ursprünglichen Bildsignal Sorg durch Verwendung des Einzelstrukturelements B aus, welches eine rechteckförmige Gestalt aufweist und welches eine Größe von fünf Bildelementen (in der vertikalen Richtung angeordnet) X fünf Bildelemente (in der horizontalen Richtung angeordnet) aufweist.
In diesem Beispiel, wie durch das in der oberen Stufe der Fig. 4B veranschaulichte Profil angegeben (welches Profil das gleiche wie das Profil ist, das in der oberen Stufe der Fig. 4A veranschaulicht ist), enthält das Ursprungsbildsignal Sorg das Brustdrüsenmuster und das verkalkte Muster. In solchen Fällen, wie durch ein in der zweiten Stufe in Fig. 4B veranschaulichtes Profil angegeben, weist das Bildsignal Sdilation, welches aus der Dilatationsverarbeitung erhalten worden ist, welche durch die zweite Morphologievorgangeinrichtung 13 ausgeführt worden ist, das flache Signalwertprofil auf, ausgenommen für einen Bereich des Brustdrüsenmusters.
Im Anschluß hieran subtrahiert der Subtrahierer 19 das Ursprungsbildsignal Sorg von dem Bildsignal Sdilation, welches aus der Dilatationsverarbeitung erhalten worden ist, und hierdurch wird das Randsignal Sedge (= Sdilation-Sorg) erhalten. Wie durch ein in der dritten Stufe in der Fig. 4B veranschaulichtes Profil angegeben, steigt in dem Randsignal Sedge der Signalwert bei dem Bildrandbereich des verkalkten Musters und bei dem Bildrandbereich des Brustdrüsenmusters scharf an. Der Signalwert der Bereiche, welche von den Bereichen mit ansteigendem Signalwert verschieden sind, ist gleich Null.
Wie durch ein in der vierten Stufe in Fig. 4B veranschaulichtes Profil angegeben, wird das Randsignal Sedge, welches somit erhalten worden ist, durch die zweite Nachschlagetabelle 16 in den zweiten Hervorhebungskoeffizient α edge umgewandelt, welcher dem Randsignal Sedge entspricht.
Bei dieser Ausführungsform weist, wie durch das in der fünften Stufe in Fig. 4A veranschaulichte Profil angegeben, die Region, in welcher der erste Hervorhebungskoeffizient α calc einen von Null verschiedenen Wert annimmt, die gleiche räumliche Streuung wie die räumliche Streuung des verkalkten Musters auf, das durch das Ursprungsbildsignal Sorg dargestellt wird. Jedoch ist dies, wie oben erläutert, lediglich eine Koinzidenz aufgrund der Selektion des Strukturelements. Die Expansionsverarbeitungseinrichtung 14 kann das Verkalktes-Muster-Signal S' in der Weise expandieren, daß die Region, in welcher der erste Hervorhebungskoeffizient α calc einen von Null verschiedenen Wert annimmt, breiter als die räumliche Streuung des verkalkten Musters wird, das durch das Ursprungsbildsignal Sorg dargestellt wird.
Aus der Verarbeitung, welche gemäß der oben beschriebenen Art und Weise ausgeführt wird, wird, wie durch das in der fünften Stufe in Fig. 4A veranschaulichte Profil angegeben, der erste Hervorhebungskoeffizient α calc so erhalten, um einen innerhalb des Bereichs von 0 bis 1 fallenden Wert anzunehmen. Ebenfalls wird, wie durch das in der vierten Stufe in Fig. 4B veranschaulichte Profil angegeben, der zweite Hervorhebungskoeffizient α edge so erhalten, um einen innerhalb des Bereichs von 0 bis 1 fallenden Wert anzunehmen. Die Information, welche den ersten Hervorhebungskoeffizient α calc repräsentiert, und die Information, welche den zweiten Hervorhebungskoeffizient α edge repräsentiert, werden in den Multiplizierer 41 eingespeist. Wie durch das in einer unteren Stufe in Fig. 4C veranschaulichte Profil angegeben, werden die zwei Koeffizienten miteinander multipliziert und es wird hierdurch ein einzelner Hervorhebungskoeffizient α errechnet.
Infolgedessen wird bezüglich eines Bildbereichs, in welchem wenigstens einer von beiden, nämlich der erste Hervorhebungskoeffizient α calc und der zweite Hervorhebungskoeffzient α edge, einen Wert von 0 annimmt, das Produkt der zwei Koeffizienten gleich zu 0. Lediglich für den Bildbereich, in welchem sowohl der erste Hervorhebungskoeffizient α calc als auch der zweite Hervorhebungskoeffizient α edge von 0 verschiedene Werte annehmen, nimmt das Produkt der zwei Koeffizienten einen von 0 verschiedenen Wert an.
Insbesondere nimmt bei dem herkömmlichen Verfahren in Fällen, in denen die Recheneinrichtung 30, welche den von dem Randsignal abhängigen Hervorhebungskoeffizient berechnet, allein verwendet wird, der Hervorhebungskoeffizient einen von 0 verschiedenen Wert an in dem Bildrandbereich des verkalkten Musters, welcher hervorzuheben ist, und in dem Bildrandbereich des Brustdrüsenmusters, welcher nicht hervorzuheben ist. Ebenfalls nimmt in Fällen, in denen die Recheneinrichtung 20, welche den von dem verkalkten Muster abhängigen Hervorhebungskoefiizient berechnet, allein verwendet wird, was ein verkalktes Muster anbetrifft, welches größer als das Strukturelement ist und den flachen Bereich enthält, in welchem die Fluktuation in dem Signalwert vergleichsweise klein ist und welcher eine Größe kleiner als das Strukturelement aufweist, der Hervorhebungskoeffizient einen von 0 verschiedenen Wert in Bezug auf lediglich den Bereich an, in welchem der Signalwert in die Region fluktuiert, welche kleiner als das Strukturelement ist (das heißt, der Bereich, welcher der mittleren Fläche des verkalkten Musters entspricht).
Auf der anderen Seite nimmt bei dieser Ausführungsform der Bildverarbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung der letztendlich erhaltene Hervorhebungskoeffizient α einen von 0 verschie denen Wert an in dem Konturbereich, welcher dem Bildrandbereich des verkalkten Musters entspricht, und in der Region einwärts von dem Konturbereich (und den Steigungsbereich des verkalkten Musters enthaltend). Ferner nimmt der Hervorhebungskoeffizient α einen Wert von 0 in Bildbereichen an, welche nicht hervorzuheben sind, zum Beispiel in dem Bildrandbereich des Brustdrüsenmusters.
Der Multiplizierer 42 bzw. der Addierer 43 führen die Multiplikation bzw. die Addition in Übereinstimmung mit der Formel (17) durch unter Verwendung des Hervorhebungskoeffizient α, welcher die oben beschriebenen Werte annimmt, des Ursprungsbildsignals Sorg und der Hochfrequenzkomponenten (Sorg-Sus). Es wird hierdurch das verarbeitete Bildsignal Sproc erhalten.
Wie oben erläutert, nimmt der Hervorhebungskoeffizient α zum Hervorheben der Hochfrequenzkomponenten (Sorg-Sus) in der Formel (17) einen von 0 verschiedenen Wert an in dem Konturbereich, welcher dem Bildrandbereich des verkalkten Musters entspricht, und in der Region einwärts von dem Konturbereich. Daher können nur der Konturbereich des verkalkten Musters und die Region einwärts von dem Konturbereich hervorgehoben werden. Ferner kann der Grad der Separation des verkalkten Musters höher gehalten werden als bei den herkömmlichen Hervorhebungsverarbeitungsverfahren und den herkömmlichen Hervorhebungsverarbeitungsvorrichtungen.
Wie in der unteren Stufe in Fig. 4C angegeben, enthält die Berechnung des Hervorhebungskoeffizient α die Multiplikation mit einer feststehenden Zahl (Konstante). Die Multiplikation wird durch einen Verstärker (der mit keiner Bezugsziffer versehen ist) ausgeführt, welcher auf der zu dem Multiplizierer 41 in Fig. 1 nächsten Stufe angeordnet ist. In Fällen, in denen der Verstärker nicht vorgesehen ist, kann der Wert der Konstanten gesetzt werden, um 1 zu sein.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann in verschiedenen anderen Arten und Weisen ausgeführt werden. Beispielsweise wird bei der Ausführungsform nach Fig. 1 die erste Morphologievorgangeinrichtung 12 verwendet, welche die Schließverarbeitung durch Verwendung des linearen Mehrfachstrukturelements mit drei Bildelementen und vier Richtungen ausführt. Alternativ hierzu kann, wie in Fig. 5 veranschaulicht ist, eine erste Morphologievorgangeinrichtung 12' verwendet werden, welche die Schließverarbeitung durch Verwendung eines Einzelstrukturelements ausführt, welches eine rechteckförmige Gestalt aufweist und welches eine Größe von drei Bildelementen (in der vertikalen Richtung angeordnet) X drei Bildelemente (in der horizontalen Richtung angeordnet) aufweist. In derartigen Fällen können die gleichen Wirkungen wie diejenige bei der Ausführungsform nach Fig. 1 erhalten werden.
Ferner kann, wie in Fig. 6 veranschaulicht, anstelle der Expansionsverarbeitungseinrichtung 14 zum Ausführen der Dilatationsverarbeitung eine Expansionsverarbeitungseinrichtung 14' zum Ausführen der Unscharfmaskenverarbeitung verwendet werden.
Darüberhinaus ist es, wie in Fig. 7 veranschaulicht, möglich, die Kombination zu verwenden, welche besteht aus: der ersten Morphologievorgangeinrichtung 12', welche die Schließverarbeitung durch Verwendung des Einzelstrukturelements ausführt, welches eine rechteckförmige Gestalt aufweist und welches eine Größe von drei Bildelementen (in der vertikalen Richtung angeordnet) X drei Bildelemente (in der horizontalen Richtung angeordnet) aufweist, und der Expansionsverarbeitungseinrichtung 14' zum Ausführen der Unscharfmaskenverarbeitung.
Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen wird das verarbeitete Bildsignal Sproc dadurch erhalten, daß die Unscharfmaskengröße des Tiefpaßfilters 11 gesetzt wird, um die Größe von drei Bildelementen (in der vertikalen Richtung angeordnet) X drei Bildelemente (in der horizontalen Richtung angeordnet) zu sein, und daß lediglich das verkalkte Muster hervorgehoben wird. Nachdem das verarbeitete Bildsignal Sproc erhalten worden ist, kann eine Niedrigfrequenz-Hervorhebungsverarbeitung (die gewöhnliche, von der Bilddichte abhängige Hervorhebungsverarbeitung) ausgeführt werden durch Verwendung einer Unscharfmaske mit einer Größe größer als die Größe von drei Bildelementen (in der vertikalen Richtung angeordnet) X drei Bildelemente (in der horizontalen Richtung angeordnet). In derartigen Fällen kann ein Tumormuster, welches eine von charakteristischen Formen von Brustdrüsenkrebs ist und in welchem sich die Gradientlinien der Bilddichtewerte an dem zentralen Punkt des Musters zentralisieren, ebenfalls hervorgehoben werden. Auf diese Art und Weise können das Tumormuster und das verkalkte Muster hervorgehoben werden. Daher kann die Bildverarbeitung in der Weise ausgeführt werden, daß ein sichtbares Bild mit einer guten Bildqualität reproduziert und als ein wirksames Werkzeug insbesondere bei der genauen und effizienten Diagnose einer Krankheit verwendet werden kann.
Wie in Fig. 2 veranschaulicht, sind die Schwellwerte Th1d1 und Th1d2 in der ersten Nachschlagetabelle 15 gesetzt. Ferner sind, wie in Fig. 3 veranschaulicht, die Schwellwerte Th1d1' und Th1d2' in der zweiten Nachschlagetabelle 16 gesetzt. Diese Schwellwerte werden experimentell erhalten. Alternativ hierzu können die Schwellwerte in Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Analyse eines Histogrammes des Signals gesetzt werden, die in jede Nachschlagetabelle eingespeist werden. Beispielsweise können die Maximalwerte der Histogramme der Signale, welche Maximalwerte in die zwei Nachschlagetabellen eingespeist werden, als die Schwellwerte Th1d1 und Th1d1' genommen werden und die Minimalwerte der Histogramme können als die Schwellwerte Th1d2 und Th1d2' genommen werden.

Claims

1. Ein Bildverarbeitungsverfahren, bei welchem ein verarbeitetes Bildsignal Sproc durch Ausführen einer Bildhervorhebungsverarbeitung mit der Formel (1):

Sproc = Sorg + β X (Sorg-Sus) (1)

erhalten wird, worin Sorg ein ein Ursprungsbild darstellendes Ursprungsbildsignal repräsentiert, Sus ein Unscharfmaskensignal des Ursprungsbildsignals Sorg repräsentiert und β einen Hervorhebungskoeffizienten repräsentiert,

wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

i) Ausführen eines Morphologievorganges an dem Ursprungsbildsignal Sorg, wobei mit diesem Morphologievorgang ein Bildbereich mit einer Kontur mit einer vorbestimmten Größe von dem Ursprungsbild extrahiert wird, wodurch ein spezifisches Bildsignal, welches einen charakteristischen Wert in Bezug auf den Bildbereich mit der genannten Kontur repräsentiert, erhalten wird,

ii) Errechnen eines spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten in Übereinstimmung mit dem Niveau des genannten spezifischen Bildsignals,

iii) Feststellen eines Randsignals, welches einen charakteristischen Wert in Bezug auf einen Bildrandbereich des Ursprungsbilds repräsentiert,

iv) Einstellen des genannten spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten in Übereinstimmung mit dem genannten Randsignal, wobei ein neuer spezifischer Bildhervorhebungskoeffizient aus der genannten Einstellung erhalten wird, und

v) Verwenden des genannten neuen spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten als den Hervorhebungskoeffizienten β in der Formel (1).

2. Ein Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, bei welchem der genannte Morphologievorgang in Übereinstimmung mit einer Öffnungsverarbeitung oder einer Schließverarbeitung ausgeführt wird.

3. Ein Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, bei welchem der genannte spezifische Bildhervorhebungskoeffizient in Übereinstimmung mit einer Umrechnungstabelle errechnet wird, welche zuvor in Übereinstimmung mit dem Niveau des genannten spezifischen Bildsignals aufgestellt wird.

4. Ein Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, bei welchem, bevor der genannte spezifische Bildhervorhebungskoeffizient errechnet wird, eine Expansionsverarbeitung zum Expandieren der Region, in welcher das genannte spezifische Bildsignal, welches einen von Null verschiedenen Wert repräsentiert, angeordnet ist, an dem genannten spezifischen Bildsignal ausgeführt wird.

5. Ein Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, bei welchem das genannte Randsignal in Übereinstimmung mit einem zweiten Morphologievorgang zum Extrahieren des genannten Bildrandbereichs von dem Ursprungsbild festgestellt wird.

6. Ein Verfahren, wie in Anspruch 5 definiert, bei welchem der genannte zweite Morphologievorgang in Übereinstimmung mit einer Dilatationsverarbeitung oder einer Erosionsverarbeitung ausgeführt wird.

7. Ein Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, bei welchem ein Randhervorhebungskoeffizient in Übereinstimmung mit dem Niveau des genannten Randsignals errechnet wird, wobei der genannte spezifische Bildhervorhebungskoeffizient in Übereinstimmung mit dem genannten Randhervorhebungskoeffizient eingestellt wird.

8. Ein Verfahren, wie in Anspruch 7 definiert, bei welchem der genannte Randhervorhebungskoeffizient in Übereinstimmung mit einer zweiten Umrechnungstabelle errechnet wird, welche zuvor in Übereinstimmung mit dem Niveau des genannten Randsignals aufgestellt wird.

9. Eine Bildverarbeitungsvorrichtung, bei welcher ein verarbeitetes Bildsignal Sproc durch Ausführen einer Bildhervorhebungsverarbeitung mit der Formel (1):

Sproc = Sorg + β X (Sorg-Sus) (1)

erhalten ist, worin Sorg ein ein Ursprungsbild darstellendes Ursprungsbildsignal repräsentiert, Sus ein Unscharfmaskensignal des Ursprungsbildsignals Sorg repräsentiert und β einen Hervorhebungskoeffizienten repräsentiert;

wobei die Vorrichtung aufweist:

i) eine Morphologievorgang-Einrichtung zum Ausführen eines Morphologievorganges an dem Ursprungsbildsignal Sorg, wobei mit diesem Morphologievorgang ein Bildbereich mit einer Kontur mit einer vorbestimmten Größe von dem Ursprungsbild extrahiert wird und wobei dadurch ein spezifisches Bildsignal erhalten wird, welches einen charakteristischen Wert in Bezug auf den Bildbereich mit der genannten Kontur repräsentiert,

ii) eine Umrechnungstabelle, welche einen spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten in Übereinstimmung mit dem Niveau des genannten spezifischen Bildsignals repräsentiert,

iii) eine Randsignalfeststellungseinrichtung zum Feststellen eines Randsignals, welches einen charakteristischen Wert in Bezug auf einen Bildrandbereich des Ursprungsbilds repräsentiert,

iv) eine Einstelleinrichtung zum Einstellen des genannten spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten in Übereinstimmung mit dem genannten Randsignal, um dadurch einen neuen spezifischen Bildhervorhebungskoeffizient zu erhalten, und

v) eine Bildhervorhebungsverarbeitungseinrichtung zum Ausführen der Bildhervorhebungsverarbeitung mit der Formel (1) durch Verwenden des genannten neuen spezifischen Bildhervorhebungskoeffizienten als den Hervorhebungskoeffizient β.

10. Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 9 definiert, bei welcher der genannte Morphologievorgang in der genannten Morphologievorgang- Einrichtung in Übereinstimmung mit einer Öffnungsverarbeitung oder einer Schließverarbeitung ausgeführt wird.

11. Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 9 definiert, bei welcher die Vorrichtung weiterhin eine Expansionsverarbeitungseinrichtung aufweist, um eine Expansionsverarbeitung an dem genannten spezifischen Bildsignal in der Weise auszuführen, daß die Region, in welcher das genannte spezifische Bildsignal, welches einen von Null verschiedenen Wert repräsentiert, angeordnet ist, expandiert werden kann.

12. Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 9 definiert, bei welcher die genannte Randsignalfeststellungseinrichtung aus einer zweiten Morphologievorgang-Einrichtung gebildet ist, welche das genannte Randsignal in Übereinstimmung mit einem zweiten Morphologievorgang zum Extrahieren des genannten Bildrandbereichs von dem Ursprungsbild feststellt.

13. Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 12 definiert, bei welcher der genannte zweite Morphologievorgang in der genannten zweiten Morphologievorgang-Einrichtung in Übereinstimmung mit einer Dilatationsverarbeitung oder einer Erosionsverarbeitung ausgeführt wird.

14. Eine Vorrichtung, wie in Anspruch 9 definiert, bei welcher die Vorrichtung ferner eine zweite Umrechnungstabelle aufweist, in welcher ein Randhervorhebungskoeffizient in Übereinstimmung mit dem Niveau des genannten Randsignals zuvor aufgestellt worden ist, und bei welcher die genannte Einstelleinrichtung den genannten spezifischen Bildhervorhebungskoeffizient in Übereinstimmung mit dem genannten Randhervorhebungskoeffizient einstellt.