JP2000276590A

JP2000276590A - 画像処理装置、画像処理システム、画像処理方法、及び記憶媒体

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Publication number: JP2000276590A
Application number: JP11076882A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Arahata; 弘之新畠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-10-06
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP4146958B2

Abstract

(57)【要約】【課題】階調変換処理に用いる階調変換曲線の傾き等
を自在に調節可能とし、処理対象の画像に対して最適な
階調変換曲線を取得可能とすることで、最適な画像処理
を行うことができ、良好な画像を出力することができる
画像処理装置提供する。【解決手段】階調変換曲線作成手段１１２ａは、入力
されたパラメータに基づいて、れぞれの傾きが異なる２
直線に円を内接して、対象画像に対して階調変換処理を
行う際に用いる階調変換曲線を作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、撮影画像
に対して階調変換処理等の画像処理を行う装置やシステ
ムに用いられる、画像処理装置、画像処理システム、画
像処理方法、及びそれを実施するための処理ステップを
コンピュータが読出可能に格納した記憶媒体に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年では、ディジタル技術の進歩によ
り、例えば、Ｘ線撮影により得られたＸ線胸部画像をデ
ィジタル化し、そのディジタル撮影画像（以下、単に
「撮影画像」と言う）を表示装置（ＣＲＴ等）に表示す
る、或いはフィルム上に出力することが行われている。
このとき、撮影画像の出力先である表示装置やフィルム
等にて撮影画像を観察しやすくするために、該撮影画像
に対して画像処理が行われるのが一般的である。以下
に、その一例としての画像処理（１）〜（３）を挙げ
る。

【０００３】画像処理（１）：撮影画像の濃度値を、該
撮影画像の出力先である表示装置やフィルム等にて観察
しやすい濃度値に変換する階調変換処理が行われる。こ
の階調変換処理には、

【０００４】

【数１】

【０００５】なる関数式（１）で示されような階調変換
曲線が用いられる。式（１）において、”ａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅ，ｆ”はそれぞれパラメータ定数であり、”ｘ”
は、入力画素値であり、”ｙ”は、出力画素値（以下、
「出力濃度値」又は「輝度値」とも言う）である。この
ような階調変換曲線は一般的に、階調変換曲線の微分値
の不連続点での偽輪郭等の発生を防ぐために、階調変換
曲線の微分値が連続である必要がある。

【０００６】画像処理（２）：Ｘ線撮影により得られる
Ｘ線胸部画像は、Ｘ線が透過しやすい肺野の画像、及び
Ｘ線が非常に透過しにくい縦隔部の画像を含んでいるた
め、画素値の存在するレンジが非常に広い。このため、
表示装置やフィルム等において、肺野及び縦隔部の両方
を同時に観察することが可能なＸ線胸部画像を得ること
は非常に困難であるとされてきた。そこで、このような
問題を回避するための方法として、次のような画像処理
方法（１）〜（５）が提案されている。

【０００７】（方法１）”ＳＰＩＥＶｏ１．６２６
ＭｅｄｉｃｉｎｅＸＩＶ／ＰＡＣＳＩＶ（１９８
６）”に記載の方法１では、処理後の画素値ＳD、オリ
ジナル画素値（入力画素値）Ｓorg 、オリジナル画像
（入力画像）の低周波画像の画素値ＳUS、定数Ａ，Ｂ，
Ｃ（例えば、Ａ＝３、Ｂ＝０．７）を持って、

【０００８】

【数２】

【０００９】なる式（２）を用いた画像処理を行うよう
になされている。この式（２）に示すように、定数Ａ及
びＢを変えることで、高周波成分（第１項）、及び低周
波成分（第２項）の重み付けを変えることが可能とな
る。これにより、例えば、Ａ＝３、Ｂ＝０．７とした場
合、高周波成分を強調し、且つ画像全体のダイナミック
レンジを圧縮することができる。このような方法１は、
多くの放射線医から、本処理を施していない画像と、本
処理を施した画像と比較して、本処理を施した画像は診
断に非常に有効である、という評価が実際に得られてい
る。

【００１０】（方法２）例えば、特許第２５０９５０３
号公報に記載の方法２では、処理後の画素値ＳD 、オリ
ジナル画素値（入力画素値）Ｓorg 、オリジナル画像
（入力画像）のＹ方向プロファイルの平均プロファイル
Ｐｙ、及びＸ方向プロファイルの平均プロファイルＰｘ
を持って、

【００１１】

【数３】

【００１２】なる式（３）を用いた画像処理を行うよう
になされている。ここで、式（３）における関数Ｆ
（ｘ）が有する特性について説明すると、まず、”ｘ＞
Ｄｔｈ”では、”Ｆ（０）＝０”となる。また、”０≦
ｘ≦Ｄｔｈ”では、Ｆ（ｘ）が、切片を”Ｅ”、傾き
を”Ｅ／Ｄｔｈ”として単調減少するものとなり、

【００１３】

【数４】

【００１４】なる式（４）で示される。また、Ｙ方向プ
ロファイルの平均プロファイルＰｙ、及びＸ方向プロフ
ァイルの平均プロファイルＰｘは、それれのプロファイ
ルＰｙｉ、Ｐｘｉ（ｉ＝１〜ｎ）を持って、

【００１５】

【数５】

【００１６】なる式（５）及び（６）で示される。さら
に、”Ｇ（Ｐｘ，Ｐｙ）”は、例えば、

【００１７】

【数６】

【００１８】なる式（７）で示される。このような方法
２では、低周波画像の画素値で”Ｄｔｈ”以下の画素値
（以下、「濃度値」又は「濃度レンジ」とも言う）が圧
縮されることなる。

【００１９】（方法３）「日本放射線技術学会雑誌第
４５巻第８号１９８９年８月１０３０頁阿南ほか」
に記載の方法３では、上述した（方法２）と同様に、処
理後の画素値ＳD 、オリジナル画素値（入力画素値）Ｓ
org 、オリジナル画像（入力画像）をマスクサイズＭ×
Ｍ画素で移動平均をとったときの平均画素値Ｓus、単調
減少関数ｆ（Ｘ）を持って、

【００２０】

【数７】

【００２１】なる式（８）及び（９）を用いた画像処理
を行うようになされている。これらの式（８）及び
（９）に示すように、本方法３は、上述した式（２）に
よる（方法１）と、低周波画像の作成方法が異なり、
（方法１）では、１次元データで低周波画像を作成して
いたのに対し、本方法３では、２次元データで低周波画
像を作成する。このような方法３においても、低周波画
像の画素値で”Ｄｔｈ”以下の画素値が圧縮されること
なる。

【００２２】（方法４）例えば、特許第２６６３１８９
号公報に記載の方法４では、処理後の画素値ＳD 、オリ
ジナル画素値（入力画素値）Ｓorg 、オリジナル画像
（入力画像）をマスクサイズＭ×Ｍ画素で移動平均をと
ったときの平均画素値Ｓus、単調増加関数ｆ１（Ｘ）を
持って、

【００２３】

【数８】

【００２４】なる式（１０）及び（１１）を用いた画像
処理を行うようになされている。ここで、式（１０）に
おける単調増加関数ｆ１（Ｘ）が有する特性について説
明すると、まず、”ｘ＜Ｄｔｈ”では、”ｆ１（０）＝
０”となり、”Ｄｔｈ≦ｘ”では、ｆ１（Ｘ）が、切片
を”Ｅ”、傾きを”Ｅ／Ｄｔｈ”として単調減少するも
のとなり、

【００２５】

【数９】

【００２６】なる式（１２）で示される。このような方
法４でのアルゴリズムは、上述した（方法３）でのアル
ゴリズムと同様であり、したがって、本方法４において
も、低周波画像の画素値で”Ｄｔｈ”以下の画素値が圧
縮されることなる。

【００２７】（方法５）例えば、特許第１５３０８３２
号公報に記載の方法５では、一定濃度値以上の画像の高
周波成分を強調する鮮鋭化処理を行うようになされてお
り、超低周波数成分を強調して、コントラストを強くす
ることにより、Ｘ線画像による診断性能を向上させるこ
とが可能であり、また、超低周波数成分を強調すると同
時に、雑音の占める割合が大きい高周波数成分を相対的
に低減して、視覚的に見やすいＸ線画像を得られるよう
にすることが可能であり、さらに、偽画像を防止すると
共に、雑音の増大を防止して、Ｘ線診断性能を向上させ
ることが可能となっている。すなわち、本方法５では、
処理後（補償後）の画素値ＳD、オリジナル画素値（入
力画素値）Ｓorg、オリジナル画像（入力画像）をマス
クサイズＭ×Ｍ画素で移動平均をとったときの平均画素
値Ｓus、Ｓorg又はＳusの値の増大に応じて単調増加す
る変数Ｂを持って、

【００２８】

【数１０】

【００２９】なる式（１３）及び（１４）を用いた画像
処理を行うようになされている。これにより、特定濃度
値以上の画像の高周波成分が強調できる。

【００３０】画像処理（３）：Ｘ線撮影に用いられるデ
ィジタルセンサには、センサ面に到達したＸ線量を有効
な画素値に変換できる画素の有効範囲があり、したがっ
て、この有効範囲を外れる画素からは、ノイズが目立つ
画素値が出力されてしまう。すなわち、センサ面上の上
記有効範囲を外れる画素領域からは、有効な情報が得ら
れない。このため、Ｘ線画像を用いた診断において、上
記有効範囲を外れる画素によって生じたノイズ部分が診
断の邪魔になり、誤診を招く恐れがある。そこで、この
ような問題を解決するために、センサ面上の有効範囲外
の画素値を一定画素値とするクリッピング処理が行われ
る。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような画像処理技術の背景をもとに、従来では、次の
ような問題（１）〜（３）があった。

【００３２】（問題１）撮影画像に対して階調変換処理
を行う際に用いる階調変換曲線は、上述したように、式
（１）で示される（上記画像処理（１）参照）。しかし
ながら、この式（１）により示される関数によって、階
調変換曲線を作成した場合、該階調変換曲線の形状が、
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，のパラメータ定数で決定され
てしまうため、階調変換曲線の部分、部分の傾きを最適
に調整（変更）すること等が非常に困難であった。この
ため、撮影画像の出力先（表示装置やフィルム等）の特
性に適するように、その特性に対応した階調変換曲線を
用いての撮影画像の階調変換処理を行うことができず、
また、例えば、詳細に表示したい画像領域部分のコント
ラストをあげることができなかった。したがって、従来
では、撮影画像に対して最適な階調変換処理を行うこと
ができず、所望する処理後画像を得ることができなかっ
た。

【００３３】（問題２）Ｘ線撮影により得られるＸ線胸
部画像については、上述したような（方法１）〜（方法
５）により、肺野及び縦隔部の両方を同時に観察するこ
とが可能なＸ線胸部画像を得ることができる（上記画像
処理（２）参照）。しかしながら、（方法１）では、一
定濃度範囲のダイナミックレンジを圧縮する思想がない
ため、画像全体のダイナミックレンジが均等に圧縮され
てしまう。すなわち、（方法１）では、画像全体中の一
定濃度範囲のみをを圧縮することができない。このた
め、例えば、Ｘ線胸部画像（肺正面画像）では、縦隔部
のみを圧縮したほうが診断性能が上がるが、該画像に対
して（方法１）を用いると、縦隔部のみならず、診断に
有効な肺部の濃度レンジをも圧縮されてしまい、この結
果、診断性能の低下を招いていた。また、一般に、ダイ
ナミックレンジ圧縮された画像は、ＣＲＴ表示やフィル
ム出力する際に、再度階調変換処理が行われるが、（方
法２）〜（方法４）では、階調変換処理後の画像の高周
波成分の振幅を調整する思想がないため、高周波成分の
振幅が階調変換曲線の傾きに依存して、濃度値が変換さ
れてしまう。このため、診断に有効な濃度領域の高周波
成分の振幅が小さくなり、有益情報が消失する恐れがあ
る。すなわち、（方法２）〜（方法４）では、一度階調
変換処理された画像の高周波成分を変更することができ
ない。さらに、（方法２）〜（方法４）では、エッジ部
分において、オーバーシュートやアンダーシュートが生
じてしまう、という問題もある。また、（方法５）によ
る鮮鋭化方法では、高周波成分の足し込みの強さを自由
に調整できるが、ダイナミックレンジを圧縮する思想が
ないため、濃度分布の広い画像を一枚のフィルム等に出
力できなかった。

【００３４】（問題３）センサ面上の有効範囲外の画素
の画素値を一定画素値とする（以下、「グリッピング」
とも言う）、従来のクリッピング処理では（上記画像処
理（３）参照）、クリッピングする画素範囲（有効範囲
外の画素範囲）内の画素値を全て同一画素値とされるた
め、クリッピングされる画素領域と、その画素領域に接
する領域の境界に、偽輪郭が生じる場合がある。したが
って、Ｘ線画像等を用いた診断を行う際に、上記の偽輪
郭が病変に見えてしまうこと等により、誤診を招く恐れ
があった。

【００３５】そこで、本発明は、上記の欠点を除去する
ために成されたもので、階調変換処理に用いる階調変換
曲線の傾き等を自在に調節可能とし、処理対象の画像に
対して最適な階調変換曲線を取得可能とすることで、最
適な画像処理を行うことができ、良好な画像を出力する
ことができる画像処理装置、画像処理システム、画像処
理方法、及びそれを実施するための処理ステップをコン
ピュータが読出可能に格納した記憶媒体を提供すること
を目的とする。また、本発明は、処理対象の画像の高周
波成分の振幅を保持したまま、該画像の濃度分布の幅を
自在に調節可能とすることで、最適な画像処理を行うこ
とができ、良好な画像を出力することができる画像処理
装置、画像処理システム、画像処理方法、及びそれを実
施するための処理ステップをコンピュータが読出可能に
格納した記憶媒体を提供することを目的とする。また、
本発明は、偽輪郭等が発生しないクリッピング処理を実
現可能とすることで、最適な画像処理を行うことがで
き、良好な画像を出力することができる画像処理装置、
画像処理システム、画像処理方法、及びそれを実施する
ための処理ステップをコンピュータが読出可能に格納し
た記憶媒体を提供することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】斯かる目的下において、
第１の発明は、対象画像に対して階調変換処理を行う機
能を有する画像処理装置であって、複数の直線に円を内
接して上記階調変換処理に用いる階調変換曲線を作成す
る階調変換曲線作成手段を備えることを特徴とする。

【００３７】第２の発明は、上記第１の発明において、
上記階調変換曲線作成手段は、それぞれが傾きの異なる
少なくとも第１の直線及び第２の直線に円を内接するこ
とで、上記微分値連続な階調変換曲線を作成することを
特徴とする。

【００３８】第３の発明は、上記第２の発明において、
上記階調変換曲線作成手段は、上記第１の直線及び第２
の直線の何れかの直線の一定比率の点に円が内接するよ
うに、上記微分値連続な階調変換曲線を作成することを
特徴とする。

【００３９】第４の発明は、上記第３の発明において、
上記階調変換曲線作成手段は、上記第１の直線及び第２
の直線のうち、直線の長さが短いほうの直線、又は長い
ほうの直線の一定比率の点に円が内接するように、上記
微分値連続な階調変換曲線を作成することを特徴とす
る。

【００４０】第５の発明は、上記第１の発明において、
上記階調変換曲線作成手段は、外部からの入力情報に基
づいて、上記微分値連続な階調変換曲線を作成すること
を特徴とする。

【００４１】第６の発明は、上記第１の発明において、
上記階調変換曲線作成手段で作成された階調変換曲線を
表示する表示手段を備えることを特徴とする。

【００４２】第７の発明は、対象画像の平滑化画像を作
成する平滑化手段と、上記平滑化手段にて得られた平滑
化画像と上記対象画像の差分を高周波成分として取得す
る高周波成分取得手段と、上記高周波成分取得手段にて
得られた高周波成分を、上記対象画像、上記対象画像の
平滑化画像、上記対象画像に階調変換処理を行って得ら
れた画像、及び上記対象画像に階調変換処理を行って得
られた画像の平滑化画像の少なくとも何れかの画像に足
し込む高周波成分足込手段とを備えることを特徴とす
る。

【００４３】第８の発明は、対象画像に対して階調変換
処理を行う際に用いる階調変換曲線を作成する階調変換
曲線作成手段と、上記階調変換曲線作成手段にて得られ
た階調変換曲線の微係数に基づく係数を取得する微係数
取得手段と、上記微係数取得手段にて得られたで係数を
記憶する記憶手段と、上記対象画像の平滑化画像を作成
する平滑化手段と、上記平滑化手段にて得られた平滑化
画像と上記対象画像の差分を高周波成分として取得する
高周波成分取得手段と、上記階調変換曲線作成手段にて
得られた階調変換曲線に基づいて、上記対象画像に階調
変換処理を行う階調変換手段と、上記記憶手段に記憶さ
れた係数に基づいて、上記高周波成分取得手段にて得ら
れた高周波成分を、上記階調変換手段にて得られた階調
変換処理後の画像に足し込む高周波成分足込手段とを備
えることを特徴とする。

【００４４】第９の発明は、上記第８の発明において、
上記階調変換曲線作成手段は、微分値連続な階調変換曲
線を作成することを特徴とする。

【００４５】第１０の発明は、上記第８の発明におい
て、上記階調変換曲線作成手段は、請求項１〜６の何れ
かに記載の画像処理装置が備える階調変換曲線作成手段
の機能を有することを特徴とする。

【００４６】第１１の発明は、上記第７又は８の発明に
おいて、上記平滑化手段は、モルフロジカルフィルタを
用いた上記平滑化処理を行うことを特徴とする。

【００４７】第１２の発明は、上記第７又は８の発明に
おいて、上記平滑化手段は、濃度平均値を用いた上記平
滑化処理を行うことを特徴とする。

【００４８】第１３の発明は、センサによって得られた
対象画像において、該センサ上の有効領域外の画素値を
一定画素値とするクリッピング処理機能を有する画像処
理装置であって、上記有効領域外の画素のうち、所定範
囲の値を有する画素の値を一定画素値とするクリッピン
グ処理を行うクリッピング手段を備えることを特徴とす
る。

【００４９】第１４の発明は、上記第１３の発明におい
て、上記クリッピング手段は、微分値連続な階調変換曲
線を用いて、上記クリッピング処理を行うことを特徴と
する。

【００５０】第１５の発明は、上記第１３の発明におい
て、請求項１〜６の何れかに記載の画像処理装置が備え
る階調変換曲線作成手段の機能を有し、該機能によっ
て、上記微分値連続な階調変換曲線を作成する階調変換
曲線作成手段を備えることを特徴とする。

【００５１】第１６の発明は、上記第１、７、８、及び
１３の何れかの発明において、上記対象画像は、放射線
撮影により得られた画像を含むことを特徴とする。

【００５２】第１７の発明は、複数の機器が互いに通信
可能に接続されてなる画像処理システムであって、上記
複数の機器のうち少なくとも１つの機器は、請求項１〜
１６の何れかに記載の画像処理装置の機能を有すること
を特徴とする。

【００５３】第１８の発明は、対象画像に対して、階調
変換処理を行うための画像処理方法であって、複数の直
線に円を内接して上記階調変換処理に用いる階調変換曲
線を作成する階調変換曲線作成ステップを含むことを特
徴とする。

【００５４】第１９の発明は、上記第１８の発明におい
て、上記階調変換曲線作成ステップは、それぞれが傾き
の異なる少なくとも第１の直線及び第２の直線に円を内
接することで、上記微分値連続な階調変換曲線を作成す
るステップを含むことを特徴とする。

【００５５】第２０の発明は、上記第１９の発明におい
て、上記階調変換曲線作成ステップは、上記第１の直線
及び第２の直線の何れかの直線の一定比率の点に円が内
接するように、上記微分値連続な階調変換曲線を作成す
ることを特徴とする。

【００５６】第２１の発明は、上記第２０の発明におい
て、上記階調変換曲線作成ステップは、上記第１の直線
及び第２の直線のうち、直線の長さが短いほうの直線、
又は長いほうの直線の一定比率の点に円が内接するよう
に、上記微分値連続な階調変換曲線を作成するステップ
を含むことを特徴とする。

【００５７】第２２の発明は、上記第１８の発明におい
て、上記階調変換曲線作成ステップは、外部からの入力
情報に基づいて、上記微分値連続な階調変換曲線を作成
するステップを含むことを特徴とする。

【００５８】第２３の発明は、上記第１８の発明におい
て、上記階調変換曲線作成ステップにより作成された階
調変換曲線を表示手段にて表示する表示ステップを含む
ことを特徴とする。

【００５９】第２４の発明は、対象画像の平滑化画像を
作成し、該平滑化画像と該対象画像の差分を高周波成分
として取得し、該高周波成分を、上記原画像、又は上記
原画像に階調変換処理を行って得られた画像に足し込む
ことで、上記階調変換処理後の画像の高周波成分の振幅
を上記対象画像の高周波成分と同等とするステップを含
む画像処理方法であることを特徴とする。

【００６０】第２５の発明は、対象画像に対して階調変
換処理を行う際に用いる階調変換曲線を作成する階調変
換曲線作成ステップと、上記階調変換曲線作成ステップ
により得られた階調変換曲線の微係数に基づく係数を取
得する微係数取得ステップと、上記微係数取得ステップ
により得られたで係数を記憶手段に記憶する記憶ステッ
プと、上記対象画像の平滑化画像を作成する平滑化ステ
ップと、上記平滑化ステップにより得られた平滑化画像
と上記対象画像の差分を高周波成分として取得する高周
波成分取得ステップと、上記階調変換曲線作成ステップ
により得られた階調変換曲線に基づいて、上記対象画像
に階調変換処理を行う階調変換ステップと、上記記憶手
段に記憶された係数に基づいて、上記高周波成分取得ス
テップにより得られた高周波成分を、上記階調変換ステ
ップにより得られた階調変換処理後の画像に足し込む高
周波成分足込ステップとを含む画像処理方法であること
を特徴とする。

【００６１】第２６の発明は、上記第２５の発明におい
て、上記階調変換曲線作成ステップは、微分値連続な階
調変換曲線を作成することを特徴とする。

【００６２】第２７の発明は、上記第２５の発明におい
て、上記階調変換曲線作成ステップは、請求項１８〜２
４の何れかに記載の画像処理方法のステップを含むこと
を特徴とする。

【００６３】第２８の発明は、上記第２４又は２５の発
明において、上記平滑化は、モルフロジカルフィルタを
用いた平滑化処理を含むことを特徴とする。

【００６４】第２９の発明は、上記第２４又は２５の発
明において、上記平滑化は、濃度平均値を用いた平滑化
処理を含むことを特徴とする。

【００６５】第３０の発明は、センサによって得られた
対象画像において、該センサ上の有効領域外の画素値を
一定画素値とするクリッピング処理を行うための画像処
理方法であって、上記有効領域外の画素のうち、所定範
囲の値を有する画素の値を一定画素値とするクリッピン
グ処理を行うクリッピングステップを含むことを特徴と
する。

【００６６】第３１の発明は、上記第３０の発明におい
て、上記クリッピングステップは、微分値連続な階調変
換曲線を用いて、上記クリッピング処理を行うステップ
を含むことを特徴とする。

【００６７】第３２の発明は、上記第３０の発明におい
て、請求項１８〜２４の何れかに記載の画像処理方法の
ステップを含み、該ステップによって、上記微分値連続
な階調変換曲線を作成する階調変換曲線作成ステップを
含むことを特徴とする。

【００６８】第３３の発明は、上記第１８、２４、２
５、及び３０の何れかの発明において、上記対象画像
は、放射線撮影により得られた画像を含むことを特徴と
する。

【００６９】第３４の発明は、請求項１８〜３３の何れ
かに記載の画像処理方法の処理ステップを、コンピュー
タが読出可能に格納した記憶媒体であることを特徴とす
る。

【００７０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。

【００７１】（第１の実施の形態）本発明は、例えば、
図１に示すようなＸ線撮影装置１００に適用される。こ
のＸ線撮影装置１００は、階調変換処理機能を有するも
のであり、上記図１に示すように、Ｘ線を発生するＸ線
発生回路１０１と、被写体１０３を透過したＸ線光が結
像される２次元Ｘ線センサ１０４と、２次元Ｘ線センサ
１０４から出力される撮影画像を収集するデータ収集回
路１０５と、データ収集回路１０５にて収集された撮影
画像に前処理を行う前処理回路１０６と、前処理回路１
０６にて前処理が行われた撮影画像（原画像）等の各種
情報や各種処理実行のための処理プログラムを記憶する
メインメモリ１０９と、Ｘ線撮影実行等の指示や各種設
定を本装置に対して行うための操作パネル１１０と、前
処理回路１０６にて前処理が行われた撮影画像（原画
像）に階調変換処理等の画像処理を行う画像処理回路１
１２と、画像処理回路１１２にて画像処理が行われた撮
影画像等を表示する画像表示器１１１と、本装置全体の
動作制御を司るＣＰＵ１０８とを含んでなり、データ収
集回路１０５、前処理回路１０６、画像処理回路１１
２、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１
１０、画像表示器１１１はそれぞれＣＰＵバス１０７に
接続され互いにデータ授受できるようになされている。

【００７２】ここで、画像処理回路１１２は、階調変換
処理に用いる階調変換曲線として、微分値を連続とした
階調変換曲線を作成するようになされている。このよう
な画像処理回路１１２の構成が、本実施の形態での最も
特徴とする構成としている。このため、画像処理回路１
１２は、階調変換曲線を作成する階調変換曲線作成回路
１１２ａと、階調変換曲線作成回路１１２ａにて作成さ
れた階調変換曲線を用いて撮影画像に階調変換処理を行
う階調変換回路１１２ｂとを含んでなる。

【００７３】そこで、上述のようなＸ線撮影装置１００
において、まず、メインメモリ１０９には、ＣＰＵ１０
８での各種処理実行に必要なデータや処理プログラム等
が予め記憶されると共に、ＣＰＵ１０８の作業用として
のワークメモリを含むものである。メインメモリ１０９
に記憶される処理プログラム、特に、階調変換曲線の作
成のための処理プログラムとして、ここでは例えば、図
２のフローチャートに従った処理プログラムを用いる。
したがって、ＣＰＵ１０８は、上記処理プログラム等を
メインメモリ１０９から読み出して実行することで、操
作パネル１１０からの操作に従った、以下に説明するよ
うな本装置全体の動作制御を行う。

【００７４】ステップＳ２００：先ず、Ｘ線発生回路１
０１は、被検査体１０３に対してＸ線ビーム１０２を放
射する。このＸ線発生回路１０１から放射されたＸ線ビ
ーム１０２は、被検査体１０３を減衰しながら透過し
て、２次元Ｘ線センサ１０４に到達し、２次元Ｘ線セン
サ１０４によりＸ線画像として出力される。ここでは、
２次元Ｘ線センサ１０４から出力されるＸ線画像を、例
えば、胸部画像とする。次に、データ収集回路１０５
は、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されたＸ線画像を
電気信号に変換し、それを前処理回路１０６に供給す
る。前処理回路１０６は、データ収集回路１０５からの
信号（Ｘ線画像信号）に対して、オフセット補正処理や
ゲイン補正処理等の前処理を行う。この前処理回路１０
６で前処理が行われたＸ線画像信号は原画像の情報とし
て、ＣＰＵ１０８の制御により、ＣＰＵバス１１５を介
して、メインメモリ１０９、及び画像処理回路１１２に
それぞれ転送される。そして、画像処理回路１１２は、
ＣＰＵ１０８の制御によって転送されてきた原画像に対
して、次のステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理を実行す
る。

【００７５】ステップＳ２０１：先ず、操作パネル１１
０により、階調変換曲線の傾き及びその領域を示す情報
が入力される。例えば、図３に示すような階調変換曲線
を作成する場合、図４に示すように、直線３０１の傾き
α、直線３０１の領域ｄ１〜ｄ２を示すための座標（ｘ
０，ｙ０）及び（ｘ２，ｙ２）、直線３０２の傾きβ
（ここでは、α＜β）、直線３０２の領域ｄ２〜ｄ３を
示すための座標（ｘ２，ｙ２）及び（ｘ４，ｙ４）、・
・・が順次大力される。

【００７６】尚、上記図４は、上記図３の階調変換曲線
の一部を作成する過程を示したものであり、ここでは、
説明の簡単のために、その一部の階調変換曲線に着目し
た作成方法を説明する。すなわち、２つの直線３０１及
び３０２を基に、階調変換曲線を作成する場合について
説明する。したがって、ここでは、２つの直線３０１及
び３０２についてのパラメータ（２つの領域ｄ１〜ｄ２
及び領域ｄ２〜ｄ３における傾き及び領域を示す座標）
のみを入力となっているが、階調変換曲線にて傾きが異
なる領域が複数ある場合には、その分の領域のパラメー
タが入力されることになる。

【００７７】ステップＳ２０２：次に、階調変換曲線作
成回路１１２ａは、ステップＳ２０１にて入力された情
報に基づいて、階調変換曲線の元になる直線成分からの
みなる仮の階調変換曲線（以下、「基本線」と言う）を
作成する。したがって、ここでは、上記図４に示したよ
うな直線３０１及び３０２が作成されることになる。

【００７８】ステップＳ２０３：次に、階調変換曲線作
成回路１１２ａは、ステップＳ２０２にて作成した直線
３０１の長さｗと直線３０２の長さｗ１を、

【００７９】

【数１１】

【００８０】なる式（１５）及び（１６）により算出
し、それぞれの長さを比較する。そして、階調変換曲線
作成回路１１２ａは、上記の比較の結果、”ｗ≧ｗ１”
の場合、２つの直線３０１及び３０２に内接する点の座
標（ｘ１，ｙ１）及び（ｘ３，ｙ３）を（上記図４参
照）、

【００８１】

【数１２】

【００８２】なる式（１７）〜（２０）により算出す
る。また、上記の比較の結果、”ｗ≦ｗ１”の場合、２
つの直線３０１及び３０２に内接する点の座標（ｘ１，
ｙ１）及び（ｘ３，ｙ３）を、

【００８３】

【数１３】

【００８４】なる式（２１）〜（２４）により算出す
る。

【００８５】ステップＳ２０４：次に、階調変換曲線作
成回路１１２ａは、ステップＳ２０３での算出結果を用
いて、基本線に内接する円の方程式を求める。すなわ
ち、ここでは、ステップＳ２０３にて算出した点（ｘ
１，ｙ１）及び（ｘ３，ｙ３）に内接する円の原点
（Ｘ，Ｙ）を（上記図３参照）、

【００８６】

【数１４】

【００８７】なる式（２５）及び（２６）により求め、
これを原点とする円の方程式を、

【００８８】

【数１５】

【００８９】なる式（２７）として求める。

【００９０】ステップＳ２０５：そして、階調変換曲線
作成回路１１２ａは、ステップＳ２０４にて求めた２つ
の直線３０１及び３０２に内接する円の方程式（２７）
に基づいた階調変換曲線を作成する。

【００９１】ステップＳ２０６：上述のようにして画像
処理回路１１２にて階調変換曲線が作成されると、この
階調変換曲線は、ＣＰＵ１０８の制御により、メインメ
モリ１０９に記憶されると共に、画像表示器１１１に表
示される。これにより、操作者は、その作成された階調
変換曲線を確認し、必要に応じて、該階調変換曲線の変
更のための操作を行う。すなわち、このとき作成された
階調変換曲線を変更したい場合には、ステップＳ２０１
にて説明したようなパラメータを変更して再度入力す
る。したがって、ステップＳ２０１からの処理が再び実
行され、新たな階調変換曲線が作成される。

【００９２】ステップＳ２０７：上述のようにして、階
調変換曲線が作成され、該階調変換曲線が所望のもので
あると操作者により判断されると、ＣＰＵ１０８の制御
により、階調変換回路１１２ｂは、その階調変換曲線を
用いて、ＣＰＵ１０８の制御によって転送されてきた原
画像に対する階調変換処理を行う。この階調変換回路１
１２ｂで処理された画像は、画像表示器１１１で表示さ
れたり、フィルム上に出力されたりする。

【００９３】上述のように、本実施の形態では、操作者
からの入力パラメータ（傾き及び領域等）に基づいた直
線３０１及び３０２（基本線）を作成し、それらの直線
に円を内接して階調変換曲線を作成するように構成した
ので、階調変換曲線の微分値を連続に保つことができ
る。これにより、階調変換曲線の微分値の不連続点によ
る偽輪郭等の発生を確実に防ぐことができる。また、そ
れぞれの基本線の長さで決まる点を円の内接点とするよ
うに構成したので、内接点を人為的に入力する必要はな
く、正確な内接点を自動的に得ることができる。これに
より、安定した階調変換曲線を作成することができる。
また、操作者からの入力に基づいて階調変換曲線の作成
を行い、これを表示するように構成したので、操作者
は、作成した階調変換曲線を確認しながら、領域毎の階
調変換曲線の傾きを調整する等の操作を行って、階調変
換曲線を変更することができ、所望する階調変換曲線を
確実に且つ容易に得ることができる。

【００９４】尚、上述した第１の実施の形態において、
作成する階調変換曲線が、例えば、図５に示すような曲
線であった場合、すなわち直線３０１及び３０２の傾き
α及びβが”α＞β”なる関係である場合、ステップＳ
２０４にて求められる方程式は、

【００９５】

【数１６】

【００９６】なる式（２８）により表される。

【００９７】また、ここで、ｘ１までは傾きαの直線
で、ｘ１からｘ２は式（３）又は（４）で示される円
で、ｘ２からは傾きβの直線で表わす。

【００９８】また、例えば、図６に示すような、傾きが
３部分で異なる階調変換曲線を作成する場合も同様にし
て、それぞれの直線に内接する円の方程式が求められ
る。

【００９９】また、直線３０１及び３０２の（ｘ２，ｙ
２）や（ｘ４，ｙ４）等の内接点は、任意の位置でかま
わない。

【０１００】また、ここでは円を内接したが、例えば、
楕円を内接するようにしてもよい。

【０１０１】（第２の実施の形態）本発明は、例えば、
図７に示すようなＸ線撮影装置４００に適用される。こ
のＸ線撮影装置４００は、ダイナミックレンジ圧縮（以
下、「ＤＲＣ」と言う）機能を有するものであり、上記
図７に示すように、Ｘ線を発生するＸ線発生回路１０１
と、被写体１０３を透過したＸ線光が結像される２次元
Ｘ線センサ１０４と、２次元Ｘ線センサ１０４から出力
される撮影画像を収集するデータ収集回路１０５と、デ
ータ収集回路１０５にて収集された撮影画像に前処理を
行う前処理回路１０６と、前処理回路１０６にて前処理
が行われた撮影画像（原画像）等の各種情報や各種処理
実行のための処理プログラムを記憶するメインメモリ１
０９と、Ｘ線撮影実行等の指示や各種設定を本装置に対
して行うための操作パネル１１０と、前処理回路１０６
にて前処理が行われた撮影画像（原画像）にＤＲＣ処理
を行うＤＲＣ回路４０１と、ＤＲＣ回路４０１での処理
後の撮影画像等を表示する画像表示器１１１と、本装置
全体の動作制御を司るＣＰＵ１０８とを含んでなり、デ
ータ収集回路１０５、前処理回路１０６、ＤＲＣ回路４
０１、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル
１１０、画像表示器１１１はそれぞれＣＰＵバス１０７
に接続され互いにデータ授受できるようになされてい
る。

【０１０２】ここで、ＤＲＣ回路４０１は、階調変換処
理後の撮影画像の高周波成分の振幅を、階調変換処理前
の該撮影画像の高周波成分の振幅に復元するようになさ
れている。このようなＤＲＣ回路４０１の構成が、本実
施の形態での最も特徴とする構成としている。このた
め、ＤＲＣ回路４０１は、階調変換処理にて用いる階調
変換曲線を作成する階調変換曲線作成回路４０１ａと、
階調変換曲線作成回路４０１ａにて作成された階調変換
曲線の微係数に基づく係数を算出する微係数計算回路４
０１ｂと、階調変換曲線作成回路４０１ａにて作成され
た階調変換曲線に基づいて前処理回路１０６にて前処理
が行われた撮影画像（原画像）の階調を変換する階調変
換回路４０１ｃと、前処理回路１０６にて前処理が行わ
れた撮影画像（原画像）の平滑化画像（低周波画像）を
作成する平滑化画像作成回路４０１ｄと、前処理回路１
０６にて前処理が行われた撮影画像（原画像）と平滑化
画像作成回路４０１ｄにて得られた平滑化画像の差（高
周波成分）を算出する高周波成分作成回路４０１ｅと、
微係数計算回路４０１ｂにて得られた係数に基づいて高
周波成分作成回路４０１ｅにて得られた高周波成分を階
調変換回路４０１ｃにて階調変換処理が行われた画像
（又は、前処理回路１０６にて前処理が行われた撮影画
像（原画像））に対して足し込む高周波成分足し込み回
路４０１ｆとを含んでなる。また、微係数計算回路４０
１ｂにて得られた係数は、ＣＰＵバス１０７を介してメ
インメモリ１０９に記憶されるようになされており、し
たがって、高周波成分足し込み回路４０１ｆは、メイン
メモリ１０９に記憶された係数を用いて上記の処理を行
うことになる。

【０１０３】そこで、上述のようなＸ線撮影装置４００
において、まず、メインメモリ１０９には、ＣＰＵ１０
８での各種処理実行に必要なデータや処理プログラム等
が予め記憶されると共に、ＣＰＵ１０８の作業用として
のワークメモリを含むものである。メインメモリ１０９
に記憶される処理プログラム、特に、階調変換曲線の作
成のための処理プログラムとして、ここでは例えば、図
８のフローチャートに従った処理プログラムを用いる。
したがって、ＣＰＵ１０８は、上記処理プログラム等を
メインメモリ１０９から読み出して実行することで、操
作パネル１１０からの操作に従った、以下に説明するよ
うな本装置全体の動作制御を行う。

【０１０４】尚、上記図７のＸ線撮影装置４００におい
て、上記図１のＸ線撮影装置１００と同様に機能する箇
所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【０１０５】ステップＳ５００：先ず、Ｘ線発生回路１
０１は、被検査体１０３に対してＸ線ビーム１０２を放
射する。このＸ線発生回路１０１から放射されたＸ線ビ
ーム１０２は、被検査体１０３を減衰しながら透過し
て、２次元Ｘ線センサ１０４に到達し、２次元Ｘ線セン
サ１０４によりＸ線画像として出力される。ここでは、
２次元Ｘ線センサ１０４から出力されるＸ線画像を、例
えば、胸部画像とする。次に、データ収集回路１０５
は、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されたＸ線画像を
電気信号に変換し、それを前処理回路１０６に供給す
る。前処理回路１０６は、データ収集回路１０５からの
信号（Ｘ線画像信号）に対して、オフセット補正処理や
ゲイン補正処理等の前処理を行う。この前処理回路１０
６で前処理が行われたＸ線画像信号は原画像の情報とし
て、ＣＰＵ１０８の制御により、ＣＰＵバス１１５を介
して、メインメモリ１０９、及びＤＲＣ回路４０１にそ
れぞれ転送される。そして、ＤＲＣ回路４０１は、ＣＰ
Ｕ１０８の制御によって転送されてきた原画像に対し
て、次のステップＳ５０１〜Ｓ５０６の処理を実行す
る。

【０１０６】ステップＳ５０１：先ず、階調変換曲線作
成回路４０１ａは、階調変換回路４０１ｃでの階調変換
処理にて用いる階調変換曲線Ｆ（ｘ）を作成する。これ
により、例えば、図９の実線にて示すような階調変換曲
線６０１が作成される。この図９では、横軸が入力画像
の画素値、縦軸が出力画像の画素値を示す。尚、ここで
の階調変換曲線の作成方法としては、例えば、一般的な
階調変換曲線作成方法を用いるようにしてもよいし、或
いは、上述した第１の実施の形態の構成による階調変換
曲線作成方法を用いるようにしてもよい。

【０１０７】ステップＳ５０２：次に、微係数計算回路
４０１ｂは、階調変換曲線作成回路４０１ａにて作成さ
れた階調変換曲線Ｆ（ｘ）の傾きである微分値を算出
し、それを用いて、係数ｃ（ｘ）を、

【０１０８】

【数１７】

【０１０９】なる式（２９）により算出する。具体的に
は例えば、階調変換曲線Ｆ（ｘ）が、上述した第１の実
施の形態での構成によって、入力パラメータに基づいた
直線３０１及び３０２に円を内接して作成されたもので
あった場合（上記図４参照）、直線３０１の領域ｄ１〜
ｄ２では、係数ｃ（ｘ）を、直線３０１の傾きαを持っ
て、

【０１１０】

【数１８】

【０１１１】なる式（３０）により算出し、直線３０２
の領域ｄ２〜ｄ３では、係数ｃ（ｘ）を、直線３０２の
傾きβを持って、

【０１１２】

【数１９】

【０１１３】なる式（３１）により算出する。また、ｘ
１からｘ３までの領域は、

【０１１４】

【数２０】

【０１１５】なる式（３２）及び（３３）として表され
る。このようにして得られた係数ｃ（ｘ）は、例えば、
上記図９の点線６０２によって示され、該係数ｃ（ｘ）
は、ＣＰＵバス１０７を介してメインメモリ１０９に記
憶される。

【０１１６】ステップＳ５０３：次に、階調変換回路４
０１ｃは、前処理回路１０６にて前処理が行われた撮影
画像（原画像）をｆ０（ｘ，ｙ）として、その原画像ｆ
０（ｘ，ｙ）に対して、階調変換曲線作成回路４０１ａ
にて作成された階調変換曲線Ｆ（ｘ）を用いた階調変換
処理を、

【０１１７】

【数２１】

【０１１８】なる式（３４）に従って施し、階調変換処
理後の画像（以下、「階調変換画像」と言う）ｆ１
（ｘ，ｙ）を得る。

【０１１９】ステップＳ５０４：次に、平滑化画像作成
回路４０１ｄは、前処理回路１０６にて前処理が行われ
た撮影画像（原画像）をｆ０（ｘ，ｙ）として、その原
画像ｆ０（ｘ，ｙ）を、

【０１２０】

【数２２】

【０１２１】なる式（３５）に従って平滑化し、平滑化
画像ｆｕｓ（ｘ，ｙ）を得る。この式（３５）におい
て、”（ｘ，ｙ）”は、画像上の座標を示し、”ｄ”
は、マスクサイズの大きさを示す定数である。

【０１２２】ステップＳ５０５：次に、高周波成分作成
回路４０１ｅは、前処理回路１０６にて前処理が行われ
た撮影画像（原画像）をｆ０（ｘ，ｙ）として、その原
画像ｆ０（ｘ，ｙ）と、平滑化画像作成回路４０１ｄに
て得られた平滑化画像ｆｕｓ（ｘ，ｙ）との差（高周波
画像）ｆｈ（ｘ，ｙ）を、

【０１２３】

【数２３】

【０１２４】なる式（３６）により算出する。

【０１２５】ステップＳ５０６：そして、高周波成分足
し込み回路４０１ｆは、定数ａ（例えば、”１”）を持
って、

【０１２６】

【数２４】

【０１２７】なる式（３７）により、メインメモリ１０
９に記憶されている係数ｃ（ｘ）に基づいて、高周波成
分作成回路４０１ｅにて得られた高周波画像ｆｈ（ｘ，
ｙ）を、階調変換回路４０１ｃにて得られた階調変換画
像ｆ１（ｘ，ｙ）に対して足し込み、該足し込み処理後
画像ｆｄ（ｘ，ｙ）を得る。

【０１２８】ステップＳ５０７：上述のようにしてＤＲ
Ｃ回路４０１にて得られた足し込み処理後画像ｆｄ
（ｘ，ｙ）は、ＣＰＵ１０８の制御により、画像表示器
１１１で表示されたり、フィルム上に出力されたりす
る。

【０１２９】上述のように、本実施の形態では、階調変
換画像ｆ１（ｘ，ｙ）に対して、原画像ｆ０（ｘ，ｙ）
と該原画像の平滑化画像ｆｕｓ（ｘ，ｙ）の差から得ら
れる高周波画像ｆｈ（ｘ，ｙ）を足し込むように構成し
たので、階調変換処理後の撮影画像の高周波成分の振幅
を、階調変換処理前の該撮影画像の高周波成分の振幅に
保持することができる。これにより、診断等に有効な濃
度領域の高周波成分の振幅が小さくなることによる有益
情報の消失等を確実に防ぐことができる。また、階調変
換処理の構成として、上述した第１の実施の形態での構
成を用いることで、該第１の実施の形態での効果に加え
て、入力画像の任意の階調領域の濃度分布幅を圧縮、伸
張することができ、高周波成分を強調することができ
る、という効果をも得ることができる。また、式（３
５）にて示したように、平滑化画像に濃度平均を用いて
いるので、後述するモルフォジ演算を用いる場合と比べ
て、計算時間を短縮できる効果がある。

【０１３０】尚、上述した第２の実施の形態において、
高周波成分足し込み回路４０１ｆでの高周波画像ｆｈ
（ｘ，ｙ）を足し込む対象となる画像を、前処理回路１
０６にて前処理が行われた撮影画像（原画像）としても
よい。また、高周波成分足し込み回路４０１ｆにて足し
込み処理後画像ｆｄ（ｘ，ｙ）を得るた際に用いる式
（３７）の代わりに、例えば、

【０１３１】

【数２５】

【０１３２】なる式（３８）を用いるようにしてもよ
い。或いは、

【０１３３】

【数２６】

【０１３４】なる式（３９）を用いるようにしてもよ
い。式（３７）〜（３９）の何れの式を用いても、上述
した効果を得ることができる。

【０１３５】また、平滑化画像作成回路４０１ｄにて、
例えば、

【０１３６】

【数２７】

【０１３７】なる式（４０）〜（４３）に表されるよう
なモルフォジ演算によって、平滑化画像ｆｕｓ（ｘ，
ｙ）を得るようにしてもよい。この式（３７）〜（４
３）において、”Ｄ（ｘ，ｙ）”は、入力画像に応じた
値が設定される任意の定数ｒ１を持って、

【０１３８】

【数２８】

【０１３９】なる式（４４）に示される円盤状フィルタ
を示である。このようにして、モルフォジ演算によって
平滑化画像ｆｕｓ（ｘ，ｙ）を得るような構成とした場
合、その平滑化画像ｆｕｓ（ｘ，ｙ）のプロファイル
は、エッジ構造を保存しているものとなる。したがっ
て、従来ダイナミックレンジ圧縮の欠点であるオーバー
シュートやアンダーシュートが起きることを防ぐことが
できる。

【０１４０】（第３の実施の形態）本発明は、例えば、
図１０に示すようなＸ線撮影装置７００に適用される。
このＸ線撮影装置７００は、クリッピング処理機能を有
するものであり、上記図１０に示すように、Ｘ線を発生
するＸ線発生回路１０１と、被写体１０３を透過したＸ
線光が結像される２次元Ｘ線センサ１０４と、２次元Ｘ
線センサ１０４から出力される撮影画像を収集するデー
タ収集回路１０５と、データ収集回路１０５にて収集さ
れた撮影画像に前処理を行う前処理回路１０６と、前処
理回路１０６にて前処理が行われた撮影画像（原画像）
等の各種情報や各種処理実行のための処理プログラムを
記憶するメインメモリ１０９と、Ｘ線撮影実行等の指示
や各種設定を本装置に対して行うための操作パネル１１
０と、前処理回路１０６にて前処理が行われた撮影画像
（原画像）にクリッピング処理等を行う画像処理回路７
０１と、画像処理回路７０１での処理後の撮影画像等を
表示する画像表示器１１１と、本装置全体の動作制御を
司るＣＰＵ１０８とを含んでなり、データ収集回路１０
５、前処理回路１０６、画像処理回路７０１、ＣＰＵ１
０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０、画像表
示器１１１はそれぞれＣＰＵバス１０７に接続され互い
にデータ授受できるようになされている。

【０１４１】ここで、画像処理回路４０１は、前処理回
路１０６にて前処理が行われた撮影画像（原画像）の所
定範囲の画素値を一定値にクリッピングし、また、この
ときに用いる階調変換曲線として、微分値が連続となっ
ている階調変換曲線を用いるようになされている。この
ような画像処理回路７０１の構成が、本実施の形態での
最も特徴とする構成としている。このため、画像処理
回路７０１は、前処理回路１０６にて前処理が行われた
撮影画像（原画像）から特徴量を抽出する特徴量抽出回
路７０１ａと、前処理回路１０６にて前処理が行われた
撮影画像（原画像）に微分値が連続である階調変換曲線
を用いたクリッピング処理を行うクリッピング回路７０
１ｂと、特徴量抽出回路７０１ａにて得られた特徴量に
基づいてクリッピング回路７０１ｂでの処理後画像に階
調変換処理を行う階調変換回路７０１ｃとを含んでな
る。

【０１４２】そこで、上述のようなＸ線撮影装置７００
において、まず、メインメモリ１０９には、ＣＰＵ１０
８での各種処理実行に必要なデータや処理プログラム等
が予め記憶されると共に、ＣＰＵ１０８の作業用として
のワークメモリを含むものである。メインメモリ１０９
に記憶される処理プログラム、特に、階調変換曲線の作
成のための処理プログラムとして、ここでは例えば、図
１１のフローチャートに従った処理プログラムを用い
る。したがって、ＣＰＵ１０８は、上記処理プログラム
等をメインメモリ１０９から読み出して実行すること
で、操作パネル１１０からの操作に従った、以下に説明
するような本装置全体の動作制御を行う。

【０１４３】尚、上記図１０のＸ線撮影装置７００にお
いて、上記図１のＸ線撮影装置１００と同様に機能する
箇所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【０１４４】ステップＳ８００：先ず、Ｘ線発生回路１
０１は、被検査体１０３に対してＸ線ビーム１０２を放
射する。このＸ線発生回路１０１から放射されたＸ線ビ
ーム１０２は、被検査体１０３を減衰しながら透過し
て、２次元Ｘ線センサ１０４に到達し、２次元Ｘ線セン
サ１０４によりＸ線画像として出力される。ここでは、
２次元Ｘ線センサ１０４から出力されるＸ線画像を、例
えば、胸部画像とする。次に、データ収集回路１０５
は、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されたＸ線画像を
電気信号に変換し、それを前処理回路１０６に供給す
る。前処理回路１０６は、データ収集回路１０５からの
信号（Ｘ線画像信号）に対して、オフセット補正処理や
ゲイン補正処理等の前処理を行う。この前処理回路１０
６で前処理が行われたＸ線画像信号は原画像の情報とし
て、ＣＰＵ１０８の制御により、ＣＰＵバス１１５を介
して、メインメモリ１０９、及び画像処理回路７０１に
それぞれ転送される。そして、画像処理回路７０１は、
ＣＰＵ１０８の制御によって転送されてきた原画像に対
して、次のステップＳ８０１〜Ｓ８０３の処理を実行す
る。

【０１４５】ステップＳ８０１：先ず、特徴量抽出回路
７０１ａは、ＣＰＵ１０８の制御によって転送されてき
た原画像（対象画像）に対して、照射領域外の領域内の
画素値と、す抜け領域（Ｘ線が直接センサ上にあたって
いる領域）及び該す抜け領域と一定間隔内で接する領域
（体領域）内の画素値とを、例えば、画素値”０”で置
き換える。具体的には、対象画像ｆ（ｘ，ｙ）、、上記
の体領域を削除する際の一定間隔幅を決定する定数ｄ
１，ｄ２を持って、

【０１４６】

【数２９】

【０１４７】なる式（４５）に従って画素値の変換を行
う。この式（４５）において、”ｓｇｎ（ｘ，ｙ）”
は、実験等により決定される定数Ｔｈ１を持って、

【０１４８】

【数３０】

【０１４９】なる式（４６）によって示される。そし
て、特徴量抽出回路７０１ａは、式（４５）によって得
た画像ｆ１（ｘ，ｙ）において、最大の画素値ｍａｘを
抽出し、それを特徴量ｍａｘとする。具体的には例え
ば、全画素値の累積ヒストグラムを作成し、その所定点
（上位５％点等）を最大値とする。或いは、全画素値を
ソートし、その所定点（上位５％点等）を最大値とす
る。

【０１５０】ステップＳ８０２：次に、クリッピング回
路７０１ｂは、対象画像ｆ（ｘ，ｙ）に対して、例え
ば、図１２に示すような階調変換曲線Ｆ（）を用いて、

【０１５１】

【数３１】

【０１５２】なる式（４７）に従ったクリッピング処理
を行う。これにより、対象画像ｆ（ｘ，ｙ）において、
ノイズ領域である画素値ｇ１以下とｇ２以上の領域の画
素値が一定値に置き換えられる。ここで、階調変換曲線
Ｆ（）は、その微分値が連続であり、例えば、上述した
第１の実施の形態での構成によって得られたものであ
る。

【０１５３】ステップＳ８０３：そして、階調変換回路
７０１ｃは、図１３に示すような階調変換曲線Ｆ１（）
を用いて、クリッピング回路７０１ｂでの処理後画像ｆ
２（ｘ，ｙ）に対して、特徴抽出回路７０１ａにて算出
された特徴量ｍａｘが、例えば、１．８の濃度となるよ
うな画像の階調変換を行う。これにより得られる階調変
換後の画像ｆ３（ｘ，ｙ）は、

【０１５４】

【数３２】

【０１５５】なる式（４８）により示される。

【０１５６】ステップＳ８０４：上述のようにして画像
処理回路７０１にて得られた処理後画像ｆ３（ｘ，ｙ）
は、ＣＰＵ１０８の制御により、画像表示器１１１で表
示されたり、フィルム上に出力されたりする。

【０１５７】上述のように、本実施の形態では、従来の
ように、クリッピングする領域内の画素値を全て同一の
画素値とするのではなく、その領域内の所定値範囲（こ
こでは画素値ｇ１以下とｇ２以上の範囲）の画素領域
（ノイズ領域）を一定画素値とする構成としているの
で、ノイズ領域がちらつくことを防ぐことができる。ま
た、微分値が連続である階調変換曲線を用いてのクリッ
ピング処理を行う構成としているので、クリッピングさ
れる画素値領域とその画素値領域と接するクリッピング
しない画素領域の境界に偽輪郭が生じることを防ぐこと
ができる。これにより、良好な状態で撮影画像の観察を
行うことができ、例えば、Ｘ線撮影画像を用いた診断に
おいて、誤診断を確実に防ぐことができ、診断能の向上
を図ることができる。

【０１５８】以上説明したように、本発明の実施の形態
では、複数の直線に円を内接して、対象画像（Ｘ線撮影
画像等）に対して階調変換処理を行う際に用いる階調変
換曲線を作成する。これにより得られた階調変換曲線
は、その微分値が連続したものとなる。具体的には例え
ば、操作者から入力された情報（直線の傾き及び領域等
のパラメータ）に基づいた第１の直線及び第２の直線
（基本線）に円を内接して階調変換曲線を作成する。こ
れにより、階調変換曲線の微分値を連続に保つことがで
きるため、階調変換曲線の微分値の不連続点による偽輪
郭等の発生を確実に防ぐことができる。また、それぞれ
の基本線の長さで決まる点を円の内接点とするように構
成すれば、内接点を人為的に入力する必要はなく、正確
な内接点を自動的に得ることができる。これにより、安
定した階調変換曲線を作成することができる。また、操
作者からの入力に基づいて階調変換曲線の作成を行うよ
うに構成すれば、階調変換曲線を自在に変更することが
でき、所望する階調変換曲線を確実に得ることができ
る。また、作成された階調変換曲線を表示するように構
成すれば、操作者は、その階調変換曲線を確認しなが
ら、階調変換曲線の傾きを調整する等の操作を行って、
階調変換曲線を自在に変更することができるため、所望
する階調変換曲線を確実に且つ容易に得ることができ
る。

【０１５９】また、本発明の実施の形態では、対象画像
（Ｘ線撮影画像等）と、その平滑化画像（低周波成分の
画像）との差分（高周波成分の画像）を得て、これを対
象画像、又はその階調変換処理後の画像（階調変換画
像）に足し込むように構成した。これにより、例えば、
階調変換画像の高周波成分の振幅を、階調変換処理前の
該画像の高周波成分の振幅に保持することができるた
め、診断等に有効な濃度領域の高周波成分の振幅が小さ
くなることによる有益情報の消失等を確実に防ぐことが
できる。また、階調変換処理に用いる階調変換曲線とし
て、微分値連続な階調変換曲線を作成するように構成す
れば、偽輪郭等が生じることなく、対象画像の任意の階
調領域の濃度分布幅を圧縮、伸張することができ、高周
波成分を強調することができる。また、平滑化画像を、
モルフォロジカルフィルタを用いて得るように構成すれ
ば、対象画像のエッジ構造を保持することができ、アン
ダーシュートやオーバーシュートが起きることを防ぐこ
とができる。また、平滑化画像を、濃度平均値を用いて
得るように構成すれば、処理時間の短縮を図ることがで
きる。

【０１６０】また、本発明の実施の形態では、対象画像
（Ｘ線撮影画像等）において、センサの有効領域外の欠
陥画素領域内の画素のうち、所定範囲の値を有する画素
の値を一定値に変換する。このように、クリッピングす
る領域内の画素値を全て同一の画素値とするのではな
く、その領域内の所定値範囲の画素領域（ノイズ領域）
を一定画素値とする構成としたので、ノイズ領域がちら
つくことを防ぐことができる。これにより、良好な状態
で撮影画像の観察を行うことができ、例えば、Ｘ線撮影
画像を用いた診断において、誤診断を確実に防ぐことが
でき、診断能の向上を図ることができる。また、微分値
が連続である階調変換曲線を用いてのクリッピング処理
を行う構成とすれば、クリッピングされる画素値領域と
その画素値領域と接するクリッピングしない画素領域の
境界に偽輪郭が生じることを防ぐことができる。これに
より、さらに良好な状態で撮影画像の観察を行うことが
できる。

【０１６１】よって、階調変換処理に用いる階調変換曲
線の傾き等を自在に調節することができ、対象画像に対
して最適な階調変換曲線を取得することができるため、
最適な階調変換処理を行うことができ、良好な処理後画
像を得ることができる。また、対象画像の高周波成分の
振幅を保持したまま、該画像の濃度分布の幅を自在に調
節することができるため、良好な処理後画像を得ること
ができる。また、対象画像に対して、偽輪郭等が発生し
ないクリッピング処理を行うことができるため、良好な
処理後画像を得ることができる。これは、特に、Ｘ線撮
影等に対して有効である。

【０１６２】尚、本発明の目的は、上述した各実施の形
態のホスト及び端末の機能を実現するソフトウェアのプ
ログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは
装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ
（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログ
ラムコードを読みだして実行することによっても、達成
されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から
読み出されたプログラムコード自体が各実施の形態の機
能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶
した記憶媒体は本発明を構成することとなる。プログラ
ムコードを供給するための記憶媒体としては、ＲＯＭ、
フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光
ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、
磁気テープ、不揮発性のメモリカード等を用いることが
できる。また、コンピュータが読みだしたプログラムコ
ードを実行することにより、各実施の形態の機能が実現
されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づ
き、コンピュータ上で稼動しているＯＳ等が実際の処理
の一部又は全部を行い、その処理によって各実施の形態
の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもな
い。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコー
ドが、コンピュータに挿入された拡張機能ボードやコン
ピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリ
に書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づ
き、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣ
ＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理
によって各実施の形態の機能が実現される場合も含まれ
ることは言うまでもない。

【０１６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明よれば、階調
変換処理に用いる階調変換曲線の傾き等を自在に調節す
ることができ、対象画像に対して最適な階調変換曲線を
取得することができるため、最適な階調変換処理を行う
ことができる。また、対象画像の高周波成分の振幅を保
持したまま、該画像の濃度分布の幅を自在に調節するこ
とができるため、良好な処理後画像を得ることができ
る。また、対象画像に対して、偽輪郭等が発生しないク
リッピング処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態において、本発明を適用した
Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図である。

【図２】上記Ｘ線撮影装置の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図３】上記Ｘ線撮影装置の階調変換曲線作成回路にて
得られる階調変換曲線の一例を説明するための図であ
る。

【図４】上記階調変換曲線作成回路にて階調変換曲線を
作成する処理を説明するための図である。

【図５】上記階調変換曲線作成回路にて得られる階調変
換曲線の他の例１を説明するための図である。

【図６】上記階調変換曲線作成回路にて得られる階調変
換曲線の他の例２を説明するための図である。

【図７】第２の実施の形態において、本発明を適用した
Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図である。

【図８】上記Ｘ線撮影装置の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図９】上記Ｘ線撮影装置の階調変換曲線作成回路にて
得られる階調変換曲線の一例を説明するための図であ
る。

【図１０】第３の実施の形態において、本発明を適用し
たＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。

【図１１】上記Ｘ線撮影装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図１２】上記Ｘ線撮影装置のクリッピング回路にて用
いる階調変換曲線の一例を説明するための図である。

【図１３】上記Ｘ線撮影装置の階調変換回路にて用いる
階調変換曲線の一例を説明するための図である。

【符号の説明】

１００Ｘ線撮影装置１０１Ｘ線発生回路１０２Ｘ線ビーム１０３被写体１０４２次元Ｘ線センサ１０５データ収集回路１０６前処理回路１０７ＣＰＵバス１０８ＣＰＵ１０９メインメモリ１１０操作パネル１１１画像表示器１１２画像処理回路１１２ａ階調変換曲線作成回路１１２ｂ階調変換回路４００Ｘ線撮影装置４０１ＤＲＣ（ダイナミックレンジ圧縮）回路４０１ａ階調変換曲線作成回路４０１ｂ微係数計算回路４０１ｃ階調変換回路４０１ｄ平滑化画像作成回路４０１ｅ高周波成分作成回路４０１ｆ高周波成分足し込み回路７００Ｘ線撮影装置７０１画像処理回路７０１ａ特徴量抽出回路７０１ｂクリッピング回路７０１ｃ階調変換回路

フロントページの続きＦターム(参考） 5B057 AA08 BA03 BA25 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB12 CB16 CC02 CE03 CE05 CE06 CE11 CH08 DA16 DA17 DB02 DB05 DC05 DC23 5C077 LL19 PP02 PP03 PP14 PP15 PP46 PP47 PP58 PQ12 PQ18 PQ22 SS05 SS06 TT10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象画像に対して階調変換処理を行う機
能を有する画像処理装置であって、複数の直線に円を内接して上記階調変換処理に用いる階
調変換曲線を作成する階調変換曲線作成手段を備えるこ
とを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】上記階調変換曲線作成手段は、それぞれ
が傾きの異なる少なくとも第１の直線及び第２の直線に
円を内接することで、上記微分値連続な階調変換曲線を
作成することを特徴とする請求項１記載の画像処理装
置。
【請求項３】上記階調変換曲線作成手段は、上記第１
の直線及び第２の直線の何れかの直線の一定比率の点に
円が内接するように、上記微分値連続な階調変換曲線を
作成することを特徴とする請求項２記載の画像処理装
置。
【請求項４】上記階調変換曲線作成手段は、上記第１
の直線及び第２の直線のうち、直線の長さが短いほうの
直線、又は長いほうの直線の一定比率の点に円が内接す
るように、上記微分値連続な階調変換曲線を作成するこ
とを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】上記階調変換曲線作成手段は、外部から
の入力情報に基づいて、上記微分値連続な階調変換曲線
を作成することを特徴とする請求項１記載の画像処理装
置。
【請求項６】上記階調変換曲線作成手段で作成された
階調変換曲線を表示する表示手段を備えることを特徴と
する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項７】対象画像の平滑化画像を作成する平滑化
手段と、上記平滑化手段にて得られた平滑化画像と上記対象画像
の差分を高周波成分として取得する高周波成分取得手段
と、上記高周波成分取得手段にて得られた高周波成分を、上
記対象画像、上記対象画像の平滑化画像、上記対象画像
に階調変換処理を行って得られた画像、及び上記対象画
像に階調変換処理を行って得られた画像の平滑化画像の
少なくとも何れかの画像に足し込む高周波成分足込手段
とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】対象画像に対して階調変換処理を行う際
に用いる階調変換曲線を作成する階調変換曲線作成手段
と、上記階調変換曲線作成手段にて得られた階調変換曲線の
微係数に基づく係数を取得する微係数取得手段と、上記微係数取得手段にて得られたで係数を記憶する記憶
手段と、上記対象画像の平滑化画像を作成する平滑化手段と、上記平滑化手段にて得られた平滑化画像と上記対象画像
の差分を高周波成分として取得する高周波成分取得手段
と、上記階調変換曲線作成手段にて得られた階調変換曲線に
基づいて、上記対象画像に階調変換処理を行う階調変換
手段と、上記記憶手段に記憶された係数に基づいて、上記高周波
成分取得手段にて得られた高周波成分を、上記階調変換
手段にて得られた階調変換処理後の画像に足し込む高周
波成分足込手段とを備えることを特徴とする画像処理装
置。
【請求項９】上記階調変換曲線作成手段は、微分値連
続な階調変換曲線を作成することを特徴とする請求項８
記載の画像処理装置。
【請求項１０】上記階調変換曲線作成手段は、請求項
１〜６の何れかに記載の画像処理装置が備える階調変換
曲線作成手段の機能を有することを特徴とする請求項８
記載の画像処理装置。
【請求項１１】上記平滑化手段は、モルフロジカルフ
ィルタを用いた上記平滑化処理を行うことを特徴とする
請求項７又は８記載の画像処理装置。
【請求項１２】上記平滑化手段は、濃度平均値を用い
た上記平滑化処理を行うことを特徴とする請求項７又は
８記載の画像処理装置。
【請求項１３】センサによって得られた対象画像にお
いて、該センサ上の有効領域外の画素値を一定画素値と
するクリッピング処理機能を有する画像処理装置であっ
て、上記有効領域外の画素のうち、所定範囲の値を有する画
素の値を一定画素値とするクリッピング処理を行うクリ
ッピング手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項１４】上記クリッピング手段は、微分値連続
な階調変換曲線を用いて、上記クリッピング処理を行う
ことを特徴とする請求項１３記載の画像処理装置。
【請求項１５】請求項１〜６の何れかに記載の画像処
理装置が備える階調変換曲線作成手段の機能を有し、該
機能によって、上記微分値連続な階調変換曲線を作成す
る階調変換曲線作成手段を備えることを特徴とする請求
項１３記載の画像処理装置。
【請求項１６】上記対象画像は、放射線撮影により得
られた画像を含むことを特徴とする１、７、８、及び１
３の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項１７】複数の機器が互いに通信可能に接続さ
れてなる画像処理システムであって、上記複数の機器のうち少なくとも１つの機器は、請求項
１〜１６の何れかに記載の画像処理装置の機能を有する
ことを特徴とする画像処理システム。
【請求項１８】対象画像に対して、階調変換処理を行
うための画像処理方法であって、複数の直線に円を内接して上記階調変換処理に用いる階
調変換曲線を作成する階調変換曲線作成ステップを含む
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１９】上記階調変換曲線作成ステップは、そ
れぞれが傾きの異なる少なくとも第１の直線及び第２の
直線に円を内接することで、上記微分値連続な階調変換
曲線を作成するステップを含むことを特徴とする請求項
１８記載の画像処理方法。
【請求項２０】上記階調変換曲線作成ステップは、上
記第１の直線及び第２の直線の何れかの直線の一定比率
の点に円が内接するように、上記微分値連続な階調変換
曲線を作成することを特徴とする請求項１９記載の画像
処理方法。
【請求項２１】上記階調変換曲線作成ステップは、上
記第１の直線及び第２の直線のうち、直線の長さが短い
ほうの直線、又は長いほうの直線の一定比率の点に円が
内接するように、上記微分値連続な階調変換曲線を作成
するステップを含むことを特徴とする請求項２０記載の
画像処理方法。
【請求項２２】上記階調変換曲線作成ステップは、外
部からの入力情報に基づいて、上記微分値連続な階調変
換曲線を作成するステップを含むことを特徴とする請求
項１８記載の画像処理方法。
【請求項２３】上記階調変換曲線作成ステップにより
作成された階調変換曲線を表示手段にて表示する表示ス
テップを含むことを特徴とする請求項１８記載の画像処
理方法。
【請求項２４】対象画像の平滑化画像を作成し、該平
滑化画像と該対象画像の差分を高周波成分として取得
し、該高周波成分を、上記原画像、又は上記原画像に階
調変換処理を行って得られた画像に足し込むことで、上
記階調変換処理後の画像の高周波成分の振幅を上記対象
画像の高周波成分と同等とするステップを含むことを特
徴とする画像処理方法。
【請求項２５】対象画像に対して階調変換処理を行う
際に用いる階調変換曲線を作成する階調変換曲線作成ス
テップと、上記階調変換曲線作成ステップにより得られた階調変換
曲線の微係数に基づく係数を取得する微係数取得ステッ
プと、上記微係数取得ステップにより得られたで係数を記憶手
段に記憶する記憶ステップと、上記対象画像の平滑化
画像を作成する平滑化ステップと、上記平滑化ステップにより得られた平滑化画像と上記対
象画像の差分を高周波成分として取得する高周波成分取
得ステップと、上記階調変換曲線作成ステップにより得られた階調変換
曲線に基づいて、上記対象画像に階調変換処理を行う階
調変換ステップと、上記記憶手段に記憶された係数に基づいて、上記高周波
成分取得ステップにより得られた高周波成分を、上記階
調変換ステップにより得られた階調変換処理後の画像に
足し込む高周波成分足込ステップとを含むことを特徴と
する画像処理方法。
【請求項２６】上記階調変換曲線作成ステップは、微
分値連続な階調変換曲線を作成することを特徴とする請
求項２５記載の画像処理方法。
【請求項２７】上記階調変換曲線作成ステップは、請
求項１８〜２４の何れかに記載の画像処理方法のステッ
プを含むことを特徴とする請求項２５記載の画像処理方
法。
【請求項２８】上記平滑化は、モルフロジカルフィル
タを用いた平滑化処理を含むことを特徴とする請求項２
４又は２５記載の画像処理方法。
【請求項２９】上記平滑化は、濃度平均値を用いた平
滑化処理を含むことを特徴とする請求項２４又は２５記
載の画像処理方法。
【請求項３０】センサによって得られた対象画像にお
いて、該センサ上の有効領域外の画素値を一定画素値と
するクリッピング処理を行うための画像処理方法であっ
て、上記有効領域外の画素のうち、所定範囲の値を有する画
素の値を一定画素値とするクリッピング処理を行うクリ
ッピングステップを含むことを特徴とする画像処理方
法。
【請求項３１】上記クリッピングステップは、微分値
連続な階調変換曲線を用いて、上記クリッピング処理を
行うステップを含むことを特徴とする請求項３０記載の
画像処理方法。
【請求項３２】請求項１８〜２４の何れかに記載の画
像処理方法のステップを含み、該ステップによって、上
記微分値連続な階調変換曲線を作成する階調変換曲線作
成ステップを含むことを特徴とする請求項３０記載の画
像処理方法。
【請求項３３】上記対象画像は、放射線撮影により得
られた画像を含むことを特徴とする１８、２４、２５、
及び３０の何れかに記載の画像処理方法。
【請求項３４】請求項１８〜３３の何れかに記載の画
像処理方法の処理ステップを、コンピュータが読出可能
に格納したことを特徴とする記憶媒体。