JP2001344601A

JP2001344601A - 画像処理装置及び画像処理プログラム

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Publication number: JP2001344601A
Application number: JP2001069620A
Authority: JP
Inventors: Akio Ozawa; 亮夫小澤; Kohei Murao; 晃平村尾
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2001-12-14
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: US20030002726A1; US6993203B2; JP3730872B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像全体のコントラスト及び輝度を人間の目
の感度に適応させる。【解決手段】原画像にオープニング処理及びクロージ
ング処理を施し、オープニング処理結果及びクロージン
グ処理結果の平均値を輝度補正基準としてのボケ画像と
する（Ｓ２）。そして、ボケ画像と原画像との差分に対
して、輝度上限値とボケ画像との差分に対する輝度上限
値の比率を乗算することで、原画像の輝度を補正する
（Ｓ３）。このようにすれば、所定面積以上を占める高
輝度部分の輝度を下げつつ、その部分のコントラストを
上げるボケ画像に基づいて、原画像の輝度が補正され、
画像全体のコントラスト及び輝度を人間の目の感度に適
応させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像全体のコント
ラスト及び輝度を人間の目の感度に適応させる技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】医療用のＸ線画像（ＣＲ画像）は、通
常、Ｘ線の透過量が多いところほど暗くなるように撮影
され、医師等により読影される。ところで、このように
撮影されたＸ線画像は高輝度部分がまぶしいので、医師
等は、１日に数多くのＸ線画像を読影する必要上、目の
疲労を低減することを目的として、高輝度部分を紙など
で隠して読影することが多い。また、高輝度部分はもと
もとＸ線の検出感度が低いことに加え、人間の目は高輝
度部分に対して感度が低くなっているため、医師等は高
輝度部分の読影に苦労している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、医用画像のデジ
タル化が進んできており、前述したような問題を解決す
るため、次のような画像処理が行なわれている。即ち、
暗い部分を詳細に読影するためには、高輝度部分を犠牲
にして低輝度のレンジを広げ、一方、明るい部分を詳細
に読影するためには、低輝度部分を犠牲にして高輝度の
レンジを低輝度まで広げるといった画像処理が行なわれ
る。しかし、このような画像処理では、暗い部分又は明
るい部分の一方が明確になるが、暗い部分及び明るい部
分を同時に読影できないため、病変部の見落としにつな
がるおそれがある。

【０００４】このため、画像全体を見やすくするため
に、高輝度部分を抑制するダイナミックレンジフィルタ
と、コントラストを高めるアンシャープマスクと、いう
手法が提案されている（医用放射線科学講座１４「医用
画像工学」参照）。ダイナミックレンジフィルタでは、
高輝度部分の細かいテクスチャのコントラストが強調さ
れないため、明るい部分のコントラストが弱くなり、画
像全体がのっぺりした感じになってしまうという欠点が
ある。

【０００５】一方、アンシャープマスクは、平均化した
ボケ画像又は周波数変換を利用したボケ画像を作成し、
原画像とボケ画像との差分を強調することで、コントラ
ストを高める手法であるが、高輝度部分は依然としてま
ぶしく、もともとコントラストの高い部分では、図１８
に示すように、ギブス現象が起こって誤診につながるお
それがある。例えば、健康診断で撮影される胸部のＣＲ
画像の場合、肺の周囲に沿ってコントラストが非常に強
いので、アンシャープマスクを施すと、肺の辺縁に沿っ
て影のような部分が表われ、気胸であると誤診されるお
それがある。また、アンシャープマスクを施すことで、
高輝度部分において輝度上限値を超えることもある。

【０００６】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、コントラストが強い部分にギブス現象が起こ
らないようにしつつ、画像全体のコントラスト及び輝度
を人間の目の感度に適応させることができる画像処理装
置及び画像処理プログラムを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明では、原画像にエロージョン処理及びダイレーシ
ョン処理を施してボケ画像を作成するボケ画像作成手段
と、該ボケ画像作成手段により作成されたボケ画像に基
づいて、前記原画像の輝度補正を行う輝度補正手段と、
を含んで画像処理装置を構成したことを特徴とする。

【０００８】かかる構成によれば、原画像に対してエロ
ージョン処理及びダイレーション処理が施されて、ボケ
画像が作成される。このように作成されたボケ画像は、
所定面積未満の領域における輝度の変動を無視する一
方、所定面積以上の領域における輝度の変動の変化を正
確に反映する。そして、かかるボケ画像に基づいて、原
画像の輝度補正が行なわれる。従って、原画像におい
て、所定面積以上を占める高輝度部分の輝度が下がる一
方、その部分のコントラストが上がる。

【０００９】請求項２記載の発明では、前記ボケ画像作
成手段は、前記原画像にエロージョン処理及びダイレー
ション処理を順次施すことで、オープニング処理を実現
するオープニング処理手段と、前記原画像にダイレーシ
ョン処理及びエロージョン処理を順次施すことで、クロ
ージング処理を実現するクロージング処理手段と、前記
オープニング処理手段によりオープニング処理が施され
た原画像、及び、前記クロージング処理手段によりクロ
ージング処理が施された原画像の輝度の平均値を演算
し、その演算結果をボケ画像とする輝度平均値演算手段
と、を含んだ構成であることを特徴とする。

【００１０】かかる構成によれば、原画像にエロージョ
ン処理及びダイレーション処理を順次施してオープニン
グ処理が実現され、また、原画像にダイレーション処理
及びエロージョン処理を順次施してクロージング処理が
実現される。そして、オープニング処理が施された原画
像及びクロージング処理が施された原画像の輝度の平均
値が演算され、その演算結果がボケ画像となる。このた
め、所定面積以上を占める高輝度部分の輝度を下げつ
つ、その部分のコントラストを上げる輝度補正基準とし
てのボケ画像が容易に作成される。

【００１１】請求項３記載の発明では、前記輝度補正手
段は、前記ボケ画像作成手段により作成されたボケ画像
と原画像との差分に対して、輝度上限値とボケ画像との
差分に対する輝度上限値の比率を乗算することで、前記
原画像の輝度を補正する構成であることを特徴とする。
かかる構成によれば、原画像の輝度は、ボケ画像と原画
像との差分に対して、輝度上限値とボケ画像との差分に
対する輝度上限値の比率を乗算することで、補正され
る。このため、１回の処理で、所定面積以上を占める高
輝度部分の輝度低減とコントラスト強調とが同時に実現
される。

【００１２】請求項４記載の発明では、輝度補正を行う
最低輝度を指定する輝度指定手段を備え、前記輝度補正
手段は、前記輝度指定手段により指定された最低輝度以
上の輝度を有する画素に対してのみ、前記原画像の輝度
補正を行う構成であることを特徴とする。かかる構成に
よれば、輝度指定手段により指定された最低輝度以上の
輝度を有する画素に対してのみ、原画像の輝度補正が行
なわれる。このため、原画像の状態に合わせて最低輝度
を設定するようにすれば、低輝度部分の輝度が下がるこ
とが防止される。

【００１３】請求項５記載の発明では、輝度補正を行う
領域を指定する領域指定手段を備え、前記輝度補正手段
は、前記領域指定手段により指定された領域に含まれる
画素に対してのみ、前記原画像の輝度補正を行う構成で
あることを特徴とする。かかる構成によれば、領域指定
手段により指定された領域に含まれる画素に対しての
み、原画像の輝度が補正される。このため、ユーザが着
目したい領域のみ画像処理を行なうことが可能となり、
無駄な画像処理を行なわないようにすることで、画像処
理装置のパフォーマンスが向上する。

【００１４】請求項６記載の発明では、原画像にエロー
ジョン処理及びダイレーション処理を施してボケ画像を
作成するボケ画像作成機能と、該ボケ画像作成機能によ
り作成されたボケ画像に基づいて、前記原画像の輝度補
正を行う輝度補正機能と、をコンピュータに実現させる
ための画像処理プログラムであることを特徴とする。か
かる構成によれば、請求項１記載の発明における作用に
加え、例えば、インターネットに接続されたサーバ上
に、ボケ画像作成機能及び輝度補正機能をコンピュータ
に実現させるための画像処理プログラムが登録されてい
れば、電気通信回線を介して、かかるプログラムをダウ
ンロードすることで、本発明に係る画像処理装置が容易
に構築される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。本発明に係る画像処理装置（以下
「画像処理装置」という）は、図１に示すように、中央
処理装置（ＣＰＵ）１０と、主記憶装置としてのメモリ
１２と、入出力チャネル１４と、ディスプレイ装置１６
と、マウス１８と、を含んで構成されるコンピュータシ
ステム上に構築される。そして、画像処理装置では、メ
モリ１２にロードされたプログラムに従って、後述する
画像処理が行なわれる。

【００１６】なお、メモリ１２にロードされたプログラ
ムにより、ボケ画像作成手段，輝度補正手段，オープニ
ング処理手段，クロージング処理手段，輝度平均値演算
手段，輝度指定手段，領域指定手段，ボケ画像作成機能
及び輝度補正機能が実現される。図２は、画像処理内容
の概要を示したフローチャートである。

【００１７】ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。
以下同様）では、画像処理を行なう処理領域が指定され
る。処理領域としては、高輝度領域，任意領域，特定部
位領域等がある。高輝度領域は、所定輝度（最低輝度）
以上の画素に対してのみ画像処理が行なわれるようにす
るものであって、所定輝度を特定する閾値を介して指定
される。任意領域は、指定された領域に含まれる画素に
対してのみ画像処理が行なわれるようにするものであっ
て、マウス１８を介して指定される。特定部位領域は、
例えば、胸部ＣＲ画像における肺のように、画像の特定
部分に対してのみ画像処理が行なわれるようにするもの
であって、部位認識機能と連携して指定される。なお、
処理領域は、高輝度領域，任意領域及び特定部位領域の
少なくとも２つを組み合わせて指定するようにしてもよ
い。

【００１８】ここで、高輝度領域に関する閾値を指定す
る手段が、輝度指定手段に該当し、任意領域に関する領
域を指定する手段が、領域指定手段に該当する。ステッ
プ２では、原画像の輝度を補正する基準となるボケ画像
が作成される。ボケ画像は、モルフォロジー（Morpholo
gy）という画像の構造を解析する手法を用い、図３に示
すような流れ図に沿って作成される。以下、ボケ画像の
作成について、詳細に説明する。なお、ステップ２にお
ける処理が、ボケ画像作成手段及びボケ画像作成機能に
該当する。

【００１９】先ず、原画像に対して、オープニング（Op
ening）とクロージング（Closing）という処理が施され
る。オープニング処理とは、画像の小さな凸部を平滑化
する処理、クロージング処理とは、画像の小さな凹部を
平滑化する処理のことをいう。オープニング処理及びク
ロージング処理は、夫々、エロージョン（Erosion）と
ダイレーション（Dilation）という処理を組み合わせて
実現される。

【００２０】エロージョン処理及びダイレーション処理
は、構造要素よりも小さな凹凸を画像から取り除く処理
である。ここで、構造要素とは、画像に対する演算に用
いられる要素であって、例えば、画像の一辺の画素数の
１／４０を直径とする円で囲まれる領域のことをいう。
また、画素間のスケールが明らかな場合には、構造要素
の直径を９ｃｍと定義することもできる。即ち、モルフ
ォロジーにおいては、任意の領域からなる構造要素を指
定することができるのである。

【００２１】エロージョン処理では、図４に示すよう
に、構造要素よりも小さな凸部を画像から取り除く処理
が行なわれる。即ち、図４（Ａ）に示すような構造要素
を用い、図４（Ｂ）に示すように、構造要素を上下逆に
した状態で原点を原画像に沿って平行移動したとき、そ
の幅Ｗ内における輝度の最小値が出力画像となる。

【００２２】

【外１】

【００２３】次に、図６（Ａ）に示す十字形の構造要素
を用いて、図６（Ｂ）に示す原画像に対してエロージョ
ン処理を施すとどのようになるかを説明する。なお、図
６（Ａ）の構造要素において、「＜＞」は原点、「＊」
は領域外であることを示す。また、構造要素の領域内に
おける数値は、構造要素が取り得る値を示す。図６
（Ｂ）に示す原画像に対してエロージョン処理を施す場
合には、図６（Ｃ）に示すように、原画像の左上から右
下に向かって、各画素に対して処理が行なわれる。構造
要素が、図６（Ｃ）の左上に位置するとき、エロージョ
ン処理の定義式を適用すると、 min(2-0，0-0，2-0，8-0，8-0)=0 となり、その演算値は０となる。また、構造要素が、図
６（Ｃ）の右上に位置するとき、エロージョン処理の定
義式を適用すると、 min(8-0，6-0，2-0，2-0，6-0)=2 となり、その演算値は２となる。そして、このようなエ
ロージョン処理を全画素に対して行なうと、図６（Ｄ）
のようになる。ここで、図６（Ｂ）〜（Ｄ）における各
画素の値は、輝度を表わしている（以下同様）。

【００２４】ダイレーション処理では、図７に示すよう
に、構造要素よりも小さな凹部を画像から取り除く処理
が行なわれる。即ち、エロージョン処理と同じ構造要素
（図４（Ａ）参照）を用い、構造要素の原点を原画像に
沿って平行移動したとき、その幅Ｗ内における輝度の最
大値が出力画像となる。

【００２５】

【外２】

【００２６】次に、エロージョン処理と同様に、図６
（Ａ）に示す十字形の構造要素を用いて、図６（Ｂ）に
示す原画像に対してダイレーション処理を施すとどのよ
うになるかを説明する。図６（Ｂ）に示す原画像に対し
てエロージョン処理を施す場合には、図６（Ｃ）に示す
ように、原画像の左上から右下に向かって、各画素に対
して処理が行なわれる。構造要素が、図６（Ｃ）の左上
に位置するとき、ダイレーション処理の定義式を適用す
ると、 max(2+0，0+0，2+0，8+0，8+0)=8 となり、その演算値は８となる。また、構造要素が、図
６（Ｃ）の右上に位置するとき、ダイレーション処理の
定義式を適用すると、 max(8+0，6+0，2+0，2+0，6+0)=8 となり、その演算値は８となる。そして、このようなダ
イレーション処理を全画素に対して行なうと、図９のよ
うになる。

【００２７】

【外３】

【００２８】要するに、オープニング処理は、エロージ
ョン処理の後ダイレーション処理を続けて施し、クロー
ジング処理は、ダイレーション処理の後エロージョン処
理を続けて施すことで実現される。そして、オープニン
グ処理及びクロージング処理を施すことにより、図１０
及び図１１に示すように、原画像の小さな凹部及び凸部
が平滑される。また、図６（Ｂ）に示す原画像に対し
て、オープニング処理及びクロージング処理を施した結
果は、夫々、図１２及び図１３のようになる。

【００２９】なお、エロージョン処理及びダイレーショ
ン処理を組み合わせることで、オープニング処理及びク
ロージング処理を実現する一連の処理が、夫々、オープ
ニング処理手段及びクロージング処理手段に該当する。
その後、図１４（Ａ）に示すオープニング処理結果と、
図１４（Ｂ）に示すクロージング処理結果と、を単純平
均して、図１４（Ｃ）に示すようなボケ画像が作成され
る。なお、図６（Ｂ）に示す原画像より作成されたボケ
画像は、図１５のようになる。ここで、オープニング処
理結果とクロージング処理結果とを単純平均してボケ画
像を作成する処理が、輝度平均値演算手段に該当する。

【００３０】ステップ３では、ボケ画像に基づく輝度補
正が行なわれる。なお、ステップ３における処理が、輝
度補正手段及び輝度補正機能に該当する。

【００３１】

【外４】

【００３２】そして、図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示すよ
うに、ボケ画像を閾値分だけ下げ、輝度上限値をベース
ラインとして、ボケ画像が輝度０になるまで拡大するこ
とで、図１６（Ｃ）に示すように、輝度補正が行なわれ
る。即ち、ボケ画像と原画像との差分に対して、輝度上
限値をボケ画像との差分に対する輝度上限値の比率を乗
算することで、原画像の輝度が補正される。また、図６
（Ｂ）に示す原画像は、最終的には、図１７に示すよう
になる。

【００３３】ステップ４では、輝度補正が行なわれた画
像がディスプレイ１６に表示される。以上説明した処理
によれば、原画像は、図１６（Ｃ）に示すように、閾値
ｔよりも輝度が高くかつ構造要素よりも面積が広い部分
において、その輝度が下がると共にコントラストが上が
る。このため、閾値ｔよりも輝度が低い低輝度部分の輝
度の低下を伴わずに、高輝度部分の輝度を下げつつその
コントラストを上げることができ、コントラストが強い
部分にギブス現象が起こらないようにしつつ、画像全体
のコントラスト及び輝度を人間の目の感度に適応させる
ことができる。

【００３４】この結果、一見して画像全体を読影できる
質の高い画像が得られ、医師等は、ＣＲ画像を読影する
際、画像全体から病変部の診断を行なうことが可能とな
り、診断精度を向上させることができるようになる。な
お、インターネットに接続されたサーバ上に、本発明に
係る画像処理プログラムを登録させておけば、電気通信
回線を介して、かかるプログラムをダウンロードするこ
とで、本発明に係る画像処理装置を容易に構築すること
ができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、所定面積以上を占める高輝度部分の輝度が
下がる一方、その部分のコントラストが上がるため、コ
ントラストが強い部分にギブス現象が起こらないように
しつつ、画像全体のコントラスト及び輝度を人間の目の
感度に適応させることができる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、所定面積以
上を占める高輝度部分の輝度を下げつつ、その部分のコ
ントラストを上げる輝度補正基準としてのボケ画像を容
易に作成することができる。請求項３記載の発明によれ
ば、１回の処理で、所定面積以上を占める高輝度部分の
輝度低減とコントラスト強調とを同時に実現することが
できる。

【００３７】請求項４記載の発明によれば、原画像の状
態に合わせて最低輝度を設定するようにすれば、低輝度
部分の輝度が下がることを防止することができる。請求
項５記載の発明によれば、無駄な画像処理を行なわない
ようにすることで、画像処理装置のパフォーマンスを向
上することができる。請求項６記載の発明によれば、請
求項１記載の発明における効果に加え、例えば、インタ
ーネットに接続されたサーバ上に、ボケ画像作成機能及
び輝度補正機能をコンピュータに実現させるための画像
処理プログラムが登録されていれば、電気通信回線を介
して、かかるプログラムをダウンロードすることで、本
発明に係る画像処理装置を容易に構築することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像処理装置の構成図である。

【図２】同上における画像処理内容を示したフローチャ
ートである。

【図３】ボケ画像の作成処理を示す流れ図である。

【図４】エロージョン処理を示し、（Ａ）は構造要素、
（Ｂ）は（Ａ）に示す構造要素を用いた処理の説明図で
ある。

【図５】エロージョン処理を実現するプログラムの説明
図である。

【図６】エロージョン処理の具体例を示し、（Ａ）は構
造要素、（Ｂ）は原画像、（Ｃ）は処理順序、（Ｄ）は
処理結果の説明図である。

【図７】ダイレーション処理の説明図である。

【図８】図６（Ｂ）に示す原画像に対するダイレーショ
ン処理を実現するプログラムの説明図である。

【図９】ダイレーション処理結果の説明図である。

【図１０】オープニング処理結果の説明図である。

【図１１】クロージング処理結果の説明図である。

【図１２】図６（Ｂ）に示す原画像に対するオープニン
グ処理結果の説明図である。

【図１３】図６（Ｂ）に示す原画像に対するクロージン
グ処理結果の説明図である。

【図１４】ボケ画像の作成原理を示し、（Ａ）はクロー
ジング処理結果、（Ｂ）はオープニング処理結果、
（Ｃ）は作成されたボケ画像の説明図である。

【図１５】図６（Ｂ）に示す原画像から作成されたボケ
画像の説明図である。

【図１６】ボケ画像に基づく輝度補正を示し、（Ａ）は
原画像に対する閾値及びボケ画像、（Ｂ）は閾値による
ボケ画像の補正、（Ｃ）は輝度補正結果の説明図であ
る。

【図１７】図６（Ｂ）に示す原画像の輝度補正結果の説
明図である。

【図１８】アンシャープマスクの問題点の説明図であ
る。

【符号の説明】

１０・・・中央処理装置１２・・・メモリ１４・・・入出力チャネル１８・・・マウス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原画像にエロージョン処理及びダイレーシ
ョン処理を施してボケ画像を作成するボケ画像作成手段
と、該ボケ画像作成手段により作成されたボケ画像に基づい
て、前記原画像の輝度補正を行う輝度補正手段と、を含んで構成されたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記ボケ画像作成手段は、前記原画像にエロージョン処理及びダイレーション処理
を順次施すことで、オープニング処理を実現するオープ
ニング処理手段と、前記原画像にダイレーション処理及びエロージョン処理
を順次施すことで、クロージング処理を実現するクロー
ジング処理手段と、前記オープニング処理手段によりオープニング処理が施
された原画像、及び、前記クロージング処理手段により
クロージング処理が施された原画像の輝度の平均値を演
算し、その演算結果をボケ画像とする輝度平均値演算手
段と、を含んだ構成である請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】前記輝度補正手段は、前記ボケ画像作成手
段により作成されたボケ画像と原画像との差分に対し
て、輝度上限値とボケ画像との差分に対する輝度上限値
の比率を乗算することで、前記原画像の輝度を補正する
構成である請求項１又は請求項２に記載の画像処理装
置。
【請求項４】輝度補正を行う最低輝度を指定する輝度指
定手段を備え、前記輝度補正手段は、前記輝度指定手段により指定され
た最低輝度以上の輝度を有する画素に対してのみ、前記
原画像の輝度補正を行う構成である請求項１〜請求項３
のいずれか１つに記載の画像処理装置。
【請求項５】輝度補正を行う領域を指定する領域指定手
段を備え、前記輝度補正手段は、前記領域指定手段により指定され
た領域に含まれる画素に対してのみ、前記原画像の輝度
補正を行う構成である請求項１〜請求項４のいずれか１
つに記載の画像処理装置。
【請求項６】原画像にエロージョン処理及びダイレーシ
ョン処理を施してボケ画像を作成するボケ画像作成機能
と、該ボケ画像作成機能により作成されたボケ画像に基づい
て、前記原画像の輝度補正を行う輝度補正機能と、をコンピュータに実現させるための画像処理プログラ
ム。