JP2002010139A - デジタル画像のトーンスケールパラメータを自動決定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタルＸ線撮影画像の好適なトーンスケー
ルパラメータを自動決定する方法を提供する。 【解決手段】 上記方法は、入力デジタル医療画像およ
び関連のトーンスケールＬＵＴ（ルックアップテーブ
ル）を供給するステップと、トーンスケールＬＵＴに対
して好適な等価コントラストとなる関連コントラストパ
ラメータを求めるステップ（７０１）と、前記関連のト
ーンスケールＬＵＴに対して好適な等価の足および肩と
なる足および肩パラメータを求めるステップ（７０２）
と、前記関連のトーンスケールＬＵＴに対して好適な等
価濃度となる濃度シフトパラメータを求めるステップ
（７０３）と、前記３つの求めるステップの結果から好
適なＬＵＴを生成するステップと、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般にデジタル医
療イメージングに関し、特に出力表示するデジタル医療
画像を改良するようにトーンスケールルックアップテー
ブルの形成の際に使用するパラメータを自動的に決定す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル画像のトーンスケールは、画像
のコントラストおよび明るさ特性の制御を決定するとと
もに、画像の入力画素値（露光量の対数等）を濃度また
は輝度等の適切な出力表現にマッピングするルックアッ
プテーブル（ＬＵＴ）の形態で表される。今日、画像の
最適なトーンスケールを求めるために自動トーンスケー
ルアルゴリズムが用いられており、これらのアルゴリズ
ムを制御するパラメータは数多く存在する。１９９７年
５月２７日、発明者Leeらに発行された米国特許第５，
６３３，５１１号は、適切な関心領域を決定する手段と
して画像アクティビティの測定値を用いて、視覚的に最
適化されたトーンスケールを構築するトーンスケールア
ルゴリズムを開示している。この新しい画像アクティビ
ティ測定値アルゴリズムは、入力コード値ヒストグラム
と画像に依存しないトーンスケール曲線とを用いた先行
技術の方法とは全く異なるパラメータ群を使用する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】画像アクティビティア
ルゴリズムの適用をユーザーにトランスペアレント（透
過的）にするためには、どのパラメータで古いトーンス
ケールアルゴリズムと同じトーンスケール、すなわち同
じ全体的外観が得られるかを判断しなくてはならない。
この点に関し、本発明は、ＬＵＴ（ルックアップテーブ
ル）の形態で好適なトーンスケールを形成するのに使用
するパラメータの自動決定を実現し、同様にして、この
方法を用いて適切なパラメータを求めて、出所の分から
ないトーンスケールの近似を得ることを可能にしようと
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、デジタルラジ
オグラフィ画像のための好適なトーンスケールパラメー
タを自動決定する方法であって、入力デジタル医療画像
および関連のトーンスケールＬＵＴを供給するステップ
と、関連のトーンスケールＬＵＴに対して好適な等価コ
ントラストとなるコントラストパラメータを求めるステ
ップと、関連のトーンスケールＬＵＴに対して好適な等
価の足および肩となる足および肩パラメータを求めるス
テップと、関連のトーンスケールＬＵＴに対して好適な
等価濃度となる濃度シフトパラメータを求めるステップ
と、前記３つの求めるステップの結果から好適なＬＵＴ
を生成するステップと、を含む方法である。

【０００５】本発明によれば、ＬＵＴの形態で好適なト
ーンスケールを形成するのに使用するパラメータの自動
決定が実現されると共に、その技術をデジタル医療画像
群に応用するための枠組が与えられる。

【０００６】

【発明の実施の形態】ここで図１９を参照すると、本発
明を組み込んだ医療イメージングシステムが示されてい
る。図示のように、画像源１６１０は１つ以上の医療画
像の源であり、その各々が、画像コード値を出力画像の
対応する濃度または輝度に変換するための関連ＬＵＴを
有する。画像源１６１０は、医療画像記憶システム、医
療画像生成装置（ＣＴ、ＭＲＩ、ＰＥＴ、ＵＳ診断スキ
ャナ、医療画像フィルムデジタイザ、コンピューテッド
ラジオグラフィ、ダイレクトラジオグラフィ等)、医療
画像伝送システム（電話、ケーブル、衛星、インターネ
ット、イントラネット）等であっても良い。

【０００７】画像源１６１０からのデジタル医療画像は
画像プロセッサ１６２０において本発明に従って処理さ
れる。プロセッサ１６２０は好適にはデジタルコンピュ
ータであるが、ハードウェアおよびファームウェアシス
テムを含んでも良い。デジタルコンピュータは、デジタ
ルプロセッサ、記憶装置、ディスプレイ、マウス、キー
ボード、タッチスクリーン等の入力装置、および出力部
を含む。

【０００８】処理されたデジタル画像は、電子ディスプ
レイ（ＣＲＴ、ＬＣＤ）、ハードコピープリンタ（レー
ザ、インクジェット、電子写真、熱、色素転写）等の画
像出力部１６３０に送られる。

【０００９】本発明の方法は、以下に説明するようにシ
ステム１６００において実施することができる。

【００１０】［自動トーンスケールパラメータ決定アル
ゴリズム（ＡＴＳＰＤ）］最も一般的には、ＡＴＳＰＤ
アルゴリズムの目的は、出所の分かっている任意の画像
および関連のＬＵＴからトーンスケールパラメータを自
動的に決定することである。コンピューテッドラジオグ
ラフィ（ＣＲ）およびダイレクトラジオグラフィ（Ｄ
Ｒ）の分野では様々なトーンスケールアルゴリズムが使
用されており、これらはすべて良好な画像となる。放射
線医、臨床医はある特定の画像の「外観（見かけ、表示
形態）」に慣れると、どのベンダが最終表示画像を提供
しているかに関わらず、その外観を維持することを好
む。従って、出所の分かっている画像およびその関連の
ＬＵＴについて、その好ましい「外観」に非常に近い処
理画像を得られることが一目的である。

【００１１】図１は、この一般的な方法を捕らえた簡単
なブロック図である。画像およびその対応するＬＵＴが
与えられると、まず画像データを露光量の対数（ｌｏｇ
Ｅ）の空間に変換し（１０１）、ＬＵＴデータを露光量
の対数（ｌｏｇＥ）の関数として濃度に変換する必要が
ある。この変換プロセスを完了すると、本明細書中で詳
細に説明するＡＴＳＰＤアルゴリズムを実行することが
できる（１０２）。このように、ＡＴＳＰＤアルゴリズ
ムへの入力データは露光量の対数の空間における画像デ
ータであり、その対応するＬＵＴは露光量の対数の空間
から濃度へのマッピングプロセスとして作用すると仮定
する。

【００１２】引き続き図１を参照して、変換プロセスに
は、表示ＬＵＴの性質と共に、処理している画像データ
のタイプについて前もって知っておくことが必要とされ
る。ＣＲにおいて、未処理の画像データは通常、イメー
ジング板が受ける照射に関連し、露光量の対数（ｌｏｇ
Ｅ）、露光量（Ｅ）、露光量の平方根（ｓｑｒｔＥ）の
単位で表される。例えば、得られた画像データがｓｑｒ
ｔＥの形態であることがアプリオリにわかっている場合
には、データをｌｏｇＥ空間に置くために、画像データ
の２乗を求め、１０を底とする対数を得ればよい。

【００１３】表示ＬＵＴは通常、ＣＲＴ型のモニタの輝
度、プリンタの濃度など、画像を提示するのに使用され
る表示媒体に関連する。輝度空間から濃度空間へのデー
タの変換は、１９９７年９月２３日、発明者Pryzbylowi
czらに発行された米国特許第５，６７１，０７０号に記
載されており、ＣＲＴのガンマ、周囲の照明、プリンタ
とＣＲＴのダイナミックレンジ等の多くの要因に依存す
る。ここでは画像データおよびＬＵＴの変換方法の教示
または発明を意図するものではなく、このような変換は
当該分野では既知であり、これらの変換はここで教示す
るＡＴＳＰＤ方法を実施するにあたって必須であること
が理解されるであろう。

【００１４】［視覚的に最適化されるトーンスケールを
得るのに使用する好適なパラメータの概説］本発明は、
１９９７年５月２７日にLeeらに発行された米国特許第
５，６３３，５１１号および１９９６年７月３０日にLe
eらに発行された米国特許第５，５４１，０２８号に開
示される技術を発展させたものである。これらの特許で
教示されるトーンスケール法が完全にパラメータ化され
る。これらの特許の方法およびパラメータに加え、本発
明ではさらに４つのパラメータが教示される。表１はこ
れらのパラメータすべてと、結果として得られるトーン
スケールにそのパラメータが与える効果を挙げたもので
ある。

【００１５】

【表１】 ある特定の検査、例えば、前方−後方（ＡＰ）胸部の画
像をレンダリングするのに使用する適切なパラメータを
確立するのにデータベースを使用する。従って、どのパ
ラメータ群がその放射線医にとって最適なレンダリング
をもたらすかを予め判断する必要がある。別の方法から
上述の発明に代える場合、より古い方法と同じレンダリ
ングとなるように好適なパラメータを自動的に決定し、
放射線医の混乱を最小限に抑えることが重要である。

【００１６】本発明は２つの部分に分けられる。第１部
は、関連のＬＵＴと同じＬＵＴを得るのに必要とされる
好適なパラメータを自動決定するための方法を中心とす
る。第２部は、複数の検査タイプの好適なパラメータを
決定するように第１部の方法を自動的に適用することを
目的とした第１部の実施を中心とする。この好適な実施
形態は、コダックデジタルサイエンスＣＲ４００品質管
理ワークステーション（ＱＣＷ）に適用できる。

【００１７】図２は好適なトーンスケール曲線がいかに
構築されるかを示す図であり、図３はトーンスケール曲
線を構築するための手順を示すブロック図である。米国
特許第５，６３３，５１１号に教示されるように、極左
点（ＦＬＰ）、左点（ＬＰ）、右点（ＲＰ）、および極
右点（ＦＲＰ）と称する４つの特徴点を画像アクティビ
ティの測定値に基づいて決定する。米国特許第５，５４
１，０２８号に教示されるように、ＬＰおよびＲＰを２
つの予め選択された濃度値（それぞれ左点濃度および右
点濃度）にマッピングすることにより、図２における象
限ＩＶの線形明るさ対ＬｏｇＥ曲線（知覚線形関係とも
称する）が求められる。（図３、ボックス３０１）。次
に、知覚明るさモデルを用いて明るさを輝度にマッピン
グする（図２の象限ＩＩＩ、図３のボックス３０２）。
次に、輝度をフィルム濃度にマッピングする（図２の象
限ＩＩ、図３のボックス３０３）。これらの３つのマッ
ピングをすべて組み合わせ、視覚的に最適化されたトー
ンスケールが構築される（図２の象限Ｉ、図３のボック
ス３０４）。次に、曲線の足と肩とを解析等式によって
生成し、図３に従って生成された視覚的に最適化された
トーンスケール曲線に「ペースト」する（ボックス３０
５）。

【００１８】本発明では、トーンスケール曲線を構築す
る際の更なる制御を可能にする４つの新しいパラメータ
が教示される。最初の２つは上方および下方コントラス
ト制限である。図４は、上方および下方コントラスト制
限パラメータがトーンスケール曲線の構築にどのような
影響を及ぼすかを示す図である。左右の点が決定される
と、知覚線形関係の傾きと切片を決定する。上方および
下方コントラスト制限は、図４の象限ＩＶに示されるよ
うにこのプロセスで許容される範囲および傾きの値を制
限する。

【００１９】本発明で教示される残りの２つの新規なパ
ラメータは上方および下方コントラストである。トーン
スケールの初期構築を完了すると、図５に示されるよう
に、アンカー濃度ａ_dが計算される。これは、初期トー
ンスケールによるマッピング後の左点間の範囲にある画
像の全画素の平均濃度に対応する。この平均濃度に対応
するコード値が見出され、これをａ_logEと称する。アン
カー点は、ａ_logE点を通る垂直線と線形明るさ対ｌｏｇ
Ｅ曲線との象限ＩＶにおける交点である。この点におい
て、知覚線形関係は「曲げられ」、上下の部分がユーザ
ーの好みによって独立して調整される。上方の調整を上
方コントラストと称し、下方の調整を下方コントラスト
と称する。上方および下方コントラストの調整は、初期
知覚線形関係に関して行われ、１．０を上回る値はコン
トラストを増大し、１．０未満の値はコントラストを低
減する。図５の象限ＩＶにおいて、図示される上方コン
トラスト調整は１．０を上回る値に対応し、下方コント
ラスト調整は１．０未満の値に対応する。これらの調整
の結果は象限Ｉにおいて点線で示される。

【００２０】これらの新しいパラメータに鑑み、トーン
スケールの構築のための手順は、図６に示されるように
わずかに変更されている。上述のように、極左、左、
右、および極右の４つの点を米国特許第５，６３３，５
１１号に教示されているアクティビティヒストグラム解
析に基づいて見出した後、知覚線形関係を傾きおよび切
片を求めることによって見出す（６０１）。知覚明るさ
マッピングを行い（６０２）、輝度の濃度へのマッピン
グを行って（６０３）、初期知覚トーンスケールを構築
する（６０４）。最初のバージョンのトーンスケールを
得ると、次は好適なパラメータを用いてトーンスケール
をカスタマイズする。アンカー濃度を決め（６０５）、
濃度シフトを適用する（６０６）。象限ＩＶにおける直
線の傾きをコントラストファクタによってスケーリング
し（６０７）、最小および最大コントラスト制限に対し
てチェックする（６０８）。次に、下方コントラストフ
ァクタを象限ＩＶの直線の下半分に適用し、トーンスケ
ール曲線の下方部分を決定する（６０９）。同様に、上
方コントラストファクタを象限ＩＶの直線の上半分に適
用し、トーンスケール曲線の上方部分を決定する（６１
０）。下半分に依存することなく上半分が展開されるた
め、２つの部分が組み合わされ、平滑にされる（６１
１）。最後に、足および肩を計算し、トーンスケールに
適用する（６１２）。この処理を行う手順は、この開示
において教示される後述の情報にとって最も重要であ
る。上方および下方コントラストファクタは、トーンス
ケールの展開においてコントラスト制限よりも優先し、
コントラスト制限はコントラストファクタよりも優先す
ることを理解するのが重要である。さらに、濃度シフト
の調整は、コントラストの操作からは完全に独立してい
る。

【００２１】［第１部−自動トーンスケールパラメータ
決定（ＡＴＳＰＤ）アルゴリズム］自動トーンスケール
パラメータ決定アルゴリズムの目的は、トーンスケール
を逆操作(reverse engineer)して、ｌｏｇＥコード値を
濃度出力コード値（または濃度に関連する別の出力関
数）にマッピングする任意のＬＵＴについてどの好適な
パラメータで同じ外観が得られるかを自動決定できるよ
うにすることである。このアルゴリズムの一般的なアプ
ローチは、図７に示されるように３つの段階に基づく。
その３つの段階とは、コントラストの同値（等価値）を
作成し（７０１）、足および肩の同値を作成し（７０
２）、全体の濃度の同値を作成する（７０３）ことから
なる。

【００２２】段階Ｉ−コントラストの同値 第１の段階（７０１）は、トーンスケール曲線の中間濃
度において測定されたコントラスト、すなわち平均階調
度を一致させる。この第１のステップは、全体の明るさ
／暗さまたは足および肩をはじめに一致させようとする
場合に起こり得る誤差を排除することを目的とする。最
初にコントラストの同値を行う別の目的は、これが好適
な特許で教示される方法と一致していること、すなわ
ち、コントラスト（またはトーンスケール曲線の場合に
は傾き）が、決定される第１の属性であることによる。
コントラストの同値が得られると、残りのパラメータを
求めるのはより簡単である。この第１の段階の結果とし
て、適切なコントラスト、上方コントラスト制限、およ
び下方コントラストパラメータがどうあるべきかを決定
する。

【００２３】これらの目的を達成するため、知覚線形化
の好適な方法に鑑み、関連のＬＵＴのコントラストを特
徴づけ、ある仮定をする必要がある。従って、関連のＬ
ＵＴの中間濃度部分を取って、それらの濃度に対応する
知覚線形関係を計算する必要がある。図８は、好適なＬ
ＵＴおよび関連のＬＵＴのコントラストを等しくするた
めの処理の機能ブロック図であり、図９は段階１の方法
を示す図である。まず、コントラストの計算を簡単にす
る３つの濃度値を定義する（８０１）。これらは、左点
濃度（以下ＬＰ_den，図９においてＬＰ_d）、右点濃度
（以下ＲＰ_den，図９においてＲＰ_d）、およびアンカー
濃度（以下Ａｎｃｈｏｒ_den，図９においてＡｎｃｈｏ
ｒ_d）である。この好適な実施形態では、これらの値は
それぞれ、０．８、１．６、および１．２１である。次
に、図９の象限Ｉに示される関連ＬＵＴから、これら３
つの濃度値ＬＰ_den、ＲＰ_den、およびＡｎｃｈｏｒ_den
にそれぞれ対応するｌｏｇＥのコード値（ＣＶ）である
ＣＶ_{LP den}、ＣＶ_{RP den}、およびＣＶ_{Anchor den}を決定
するために、これらの３つの濃度に対応する入力コード
値を決定する（８０２）。これらのｌｏｇＥ点は重要な
情報のうちの半分である。また、図９の象限Ｉで仮定し
た３つの濃度を用い、濃度／輝度および輝度／明るさの
関係によってマッピングし（８０３）、３つの濃度点Ｌ
Ｐ_den、ＲＰ_den、およびＡｎｃｈｏｒ_denにそれぞれ対
応する明るさＢ_LP、Ｂ_RP、およびＢ_{Ancho r}を求める。こ
れが重要な情報の残り半分である。従って、各濃度点お
よびその対応のｌｏｇＥ値および明るさＢについて、こ
れらの３つの点を結ぶ線の傾きを計算することができる
（８０４）。下方コントラストは、点（ＣＶ_{LP den}，Ｂ
_LP）と点（ＣＶ_{Anchor den}，Ｂ_Anchor）を結んだ線の傾
きである。上方コントラストは、（ＣＶ_{Anchor den}，Ｂ
_Anchor）と（ＣＶ_{RP den}，Ｂ_RP）を結んだ線の傾きであ
る。最小コントラスト制限（Ｇ_min）と最大コントラス
ト制限（Ｇ_max）を決定する全体のコントラストは、
（ＣＶ_{LP den}）及び（ＣＶ_{RP den}）に対応する点を結ん
だ線の傾きである。上方コントラストファクタは、上方
コントラストを全体のコントラストで除して求め、下方
コントラストファクタは、下方コントラストを全体のコ
ントラストで除して求める。

【００２４】段階ＩＩ−足および肩の同値 足および肩の同値を得る方法について説明する前に、ト
ーンスケール曲線の形状を特徴づけるのに使用する４つ
の記述子について説明する必要がある。これらの測定値
は、フィルムのダイナミックレンジが０．２１ないし
３．０と仮定して、従来のスクリーン／フィルムの組合
わせのＨＤ曲線を記述するのに一般的に使用される記述
子に基づく。反射印刷等の別のプリンタダイナミックレ
ンジを使用する場合には、濃度はそれに従ってスケーリ
ングされることに留意されたい。

【００２５】図１０〜図１３は、記述子を示す図であ
る。図１０は、「足」のコントラストを測定する下方ス
ケールコントラスト（ＬＳＣ）の定義を示す。図１１
は、「肩」のコントラストを測定する上方スケールコン
トラスト（ＵＳＣ）の定義を示す。図１２は、全体濃度
を等しくするのに使用する速度の定義を示し、図１３は
平均コントラストすなわち階調度の定義を示す。あわせ
て、これらの４つの記述子はＡＴＳＰＤアルゴリズムの
段階ＩＩおよびＩＩＩで使用される。

【００２６】図１４は、段階ＩＩのプロセスの機能ブロ
ック図である。このプロセスへの入力は、関連ＬＵＴお
よび好適なＬＵＴの第１の反復、すなわちコントラスト
同値ステップを行った状態での好適な処理の結果であ
る。このＬＵＴを得るため、好適な処理は、コントラス
ト制限が段階Ｉの全体コントラスト測定値に設定される
とともに上方および下方コントラストファクタが使用さ
れる（これも段階Ｉで求められている）ように行われる
必要がある。同様に、（制御制限を伴う）好適な処理
は、足および肩の初期設定が初期値に設定された状態で
行われる必要がある。足および肩のパラメータの調整を
簡略化するため、これらの値はその最小設定に設定さ
れ、その結果、増大する方向での調整が簡単になる。こ
れらの２つのＬＵＴを得て、関連のＬＵＴおよび好適な
ＬＵＴのコントラスト（図１２）を計算し、好適なコン
トラストの関連のコントラストに対する比としてその差
の割合を計算する（１１０１）。同様に、関連ＬＵＴお
よび好適なＬＵＴの双方のＵＳＣを計算し、その差の割
合を計算すると共に（１１０２）、ＬＳＣについても計
算する（１１０３）。これらの３つの測定値は、図１４
においてどの道を選択するかを決定するファクタとな
る。

【００２７】コントラストの絶対差が１０％を超える場
合（１１０４）で、かつＬＳＣの差が１．１を超える場
合（１１０５）、好適な足のコントラストが関連の足の
コントラストを大きく上回ることを示している。好適な
足のパラメータを増大させることにより、正味の効果は
ＬＳＣの減少となる。従って、足のパラメータは現在使
用されている足の値を２倍してＬＳＣの差を乗じたもの
にスケーリングされる（１１０６）。しかし、ＬＳＣが
好適なＬＵＴと関連のＬＵＴとの間で大きな差がなく、
ＵＳＣの差が１．１を超える場合（１１０７）、好適な
肩のコントラストは関連のそれよりかなり高いことを示
している。好適な肩のパラメータを増大することによ
り、その正味の効果はＵＳＣの減少となる。従って、肩
のパラメータはＵＳＣの差によってスケーリングされる
（１１０８）。ＬＳＣの差が１未満である場合には、好
適な足のコントラストのＬＳＣを大きくするためにそれ
以上のことはできないことに留意されたい。ＵＳＣの差
が０未満であるときも同様である。

【００２８】平均階調度がほぼ同じであるがＬＳＣの差
が大きい（＞１．２０）状況では、足のパラメータは元
のパラメータの２倍にＬＳＣ差を乗じたものにスケーリ
ングされ（１１１０）、またＵＳＣの差が大きい（＞
１．０５）場合には（１１１１）、肩のパラメータは差
でスケーリングされ（１１１２）、そうでない場合には
パラメータは変えられないで維持される。

【００２９】段階ＩＩＩ−濃度同値 図１５は、補間法に基づく、２つのＬＵＴの全体濃度を
等しくするプロセスの機能ブロック図である。段階ＩＩ
Ｉの処理への入力は、段階Ｉおよび段階ＩＩの処理から
得られる好適なパラメータおよび関連のＬＵＴ、すなわ
ちコントラストパラメータ（コントラストファクタ＝
１．０、上方コントラスト、下方コントラスト、上方コ
ントラスト制限、および下方コントラスト制限）ならび
に足および肩のパラメータである。

【００３０】関連のＬＵＴの速度（図１２参照、１２０
１）を計算し、最初のバージョンの好適なＬＵＴを段階
Ｉおよび段階ＩＩの処理結果を使用して求める。この第
１の好適なＬＵＴをＬＵＴ Ｃ₁と称する（１２０２）。
ＬＵＴ Ｃ₁の速度を求め（１２０３）、それから濃度シ
フト推定値ｄｓ₂を得る（１２０４）。（ｄｓ₂推定値の
計算は次の段落で説明する。）この濃度シフト推定値を
用いて、好適なＬＵＴを再計算し、これをＣ₂と称する
（１２０５）。Ｃ₂ＬＵＴの速度を求め（図１２参照、
１２０６）、関連のＬＵＴに一致させるのに必要な濃度
シフトを図１７に示されるように補間法によって計算す
る。

【００３１】初期ｄｓ₂推定値の決定（１２０４）は、
図１６に示されるように、Ｃ₁ＬＵＴと関連ＬＵＴとの
速度の差に基づく。Ｃ₁ＬＵＴの速度（１３０１）、関
連ＬＵＴの速度（１３０２）、および関連ＬＵＴの平均
階調度（図１３、１３０３）を計算する。濃度シフトパ
ラメータの推定値ｄｓ１を、好適なＬＵＴの速度の差に
関連ＬＵＴの平均階調度を乗じて１０００．０で除した
ものとして計算する（１３０４）。

【００３２】第２部−ＡＴＳＰＤアルゴリズムの好適な
実施形態 上述のように、本発明の目的は、放射線医が見慣れてい
るのと同じ「外観」となるような好適なパラメータを自
動決定することである。この好適な実施形態は、数百の
オーダで画像がディスクドライブに記憶されるコダック
デジタルサイエンスＣＲ４００品質管理ワークステーシ
ョン（ＱＣＷ）を特にターゲットとしている。画像の記
憶に加え、ＱＣＷはまた、そのディスク上の物理位置や
検査情報（すなわち身体部位および映像）等の各画像に
ついての情報を保持するデータベースを含む。同じ「外
観」をもたらすという目標を達成するためには、いくつ
か満たさなくてはならない要件がある。まず、パラメー
タの統計を得られるように、同じ検査タイプの画像が十
分にあることである。第２に、画像は検査の情報を伴う
ことなく未処理のビットマップとして記憶されるため、
データベースを調べて、検査の画像ファイルを必要な身
体部位および映像情報と一致させ、ＡＴＳＰＤアルゴリ
ズムの結果を検査の関数として記憶できるようにする必
要がある。

【００３３】図１８は、ＡＴＳＰＤアルゴリズムの好適
な実施形態を表す機能ブロック図である。ディスクに記
憶されるすべての画像について（１５０１）、検査（身
体部位および映像）情報のデータベースを調べる（１５
０２）。関連のＬＵＴ（未処理の画像データとして同じ
ディレクトリに記憶されている）を用いてＡＴＳＰＤア
ルゴリズムを実行し、同じＬＵＴとなるような好適なパ
ラメータを決定する（１５０３）。結果として得られる
パラメータを検査の関数として保存する（１５０４）。
この処理をシステム上のすべての画像に対して続ける。
完了すると、検査の関数として保存されたパラメータは
ソートされ、身体部位および映像の各々について、６つ
以上の例がある場合には、その検査についての好適なパ
ラメータを報告する。

【００３４】下の表２は、種々のパラメータを報告する
のに用いる統計量を表す。パラメータに依って、中央
値、平均値、または＋／−１信頼区間が報告される。例
えば、６つ以上の「外側足根関節」の検査がある場合に
は、外側足根関節の検査の中央値濃度シフト好適パラメ
ータを計算する。後に、その後の外側足根関節の検査の
処理の際に、この値をデフォルト濃度シフトパラメータ
として用いる。ある事例では平均値を使用し、別の事例
では中央値を使用する理由は、これらの２つの統計量の
推定特性の性質に関する。すなわち、中央値は外れた値
(outliner)による影響を受け難いためである。したがっ
て、外れた値および推定値におけるより大きな誤差に対
して最も敏感なパラメータについては中央値を用い、そ
れ以外は平均値を用いる。種々のパラメータをどのよう
に選択するかを決定するのに使用する統計量のタイプを
入れ替えることももちろん考えられるとともに、可能で
ある。ここではこれらを数百の画像についてのこの方法
の成果に基づいて選択している。

【００３５】

【表２】 いくつかの特定の検査についてのパラメータが必要とさ
れ、時間が限られているために、システム上のすべての
画像を処理できない場合には、処理スクリプトを変更し
て、所望の検査カテゴリのみを含むようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の方法の一実施形態のブロック図であ
る。

【図２】 視覚的に最適化されるトーンスケールＬＵＴ
がどのように構築されるかを示す図である。

【図３】 図２のＬＵＴを構築する手順を示すブロック
図である。

【図４】 上方および下方コントラストパラメータがト
ーンスケールの構築にどのような影響を与えるかを示す
図である。

【図５】 上方および下方コントラスト制限パラメータ
がトーンスケールの構築にどのような影響を与えるかを
示す図である。

【図６】 上方および下方コントラストパラメータおよ
び上方および下方コントラスト制限パラメータを用いて
好適なトーンスケールＬＵＴを構築するための変更され
た手順を示すブロック図である。

【図７】 自動トーンスケールパラメータ決定アルゴリ
ズムのブロック図である。

【図８】 段階１の処理を示すブロック図である。

【図９】 段階Ｉのコントラスト同値をどのように求め
るかを示す図である。

【図１０】 下方スケールコントラスト（ＬＳＣ）をど
のように計算するかを示す図である。

【図１１】 上方スケールコントラスト（ＵＳＣ）をど
のように計算するかを示す図である。

【図１２】 速度をどのように計算するかを示す図であ
る。

【図１３】 平均階調度すなわちコントラストをどのよ
うに計算するかを示す図である。

【図１４】 段階ＩＩの処理を示すブロック図である。

【図１５】 段階ＩＩＩの処理を示すブロック図であ
る。

【図１６】 第１の濃度シフトパラメータをどのように
推定するかを示すブロック図である。

【図１７】 段階ＩＩＩの濃度同値をどのように求める
かを示す図である。

【図１８】 複数の画像および関連のＬＵＴに対して使
用する自動トーンスケールパラメータ決定アルゴリズム
の好適な実施形態のブロック図である。

【図１９】 本発明を組み込んだ医療イメージングシス
テムのブロック図である。

【符号の説明】

７０１ コントラスト同値作成、７０２ 足および肩の
同値の作成、７０３濃度同値作成、１６１０ 画像源、
１６２０ 画像プロセッサ、１６３０ 画像出力部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C093 AA16 CA15 FA35 FD02 FF08 FF29 5B057 AA07 CA08 CB08 CE11 CH07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタルＸ線撮影画像の好適なトーンス
   ケールパラメータを自動決定する方法であって、 入力デジタル医療画像および関連のトーンスケールルッ
   クアップテーブルを供給するステップと、 前記関連トーンスケールルックアップテーブルに対して
   好適な等価コントラストとなる関連コントラストパラメ
   ータを求めるステップと、 前記関連トーンスケールルックアップテーブルに対して
   好適な等価の足および肩となる足および肩パラメータを
   求めるステップと、 前記関連のトーンスケールルックアップテーブルに対し
   て好適な等価濃度となる濃度シフトパラメータを求める
   ステップと、 前記３つの求めるステップの結果から好適なルックアッ
   プテーブルを生成するステップと、を含むことを特徴と
   する方法。
2. 【請求項２】 前記供給するステップが、 前記入力デジタルＸ線撮影画像を露光量の対数値を表す
   ように変換するステップと、 入力された前記関連トーンスケールルックアップテーブ
   ルを変換して、露光量の対数値を濃度コード値にマッピ
   ングするステップと、を含むことを特徴とする請求項１
   に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記コントラストパラメータを求めるス
   テップが、 左点濃度を予め選択された値に設定するステップと、 右点濃度を予め選択された値に設定するステップと、 アンカー濃度を予め選択された値に設定するステップ
   と、 左点濃度を露光量の対数に逆マッピングする露光量の対
   数値を求めるステップと、 右点濃度を露光量の対数に逆マッピングする露光量の対
   数値を求めるステップと、 アンカー点濃度を露光量の対数に逆マッピングするアン
   カー露光値を求めるステップと、 濃度対輝度曲線、及び輝度対明るさ曲線を介して、前記
   左点濃度値をマッピングして、左点露光量の対数値と左
   点明るさ値とで定義される左点を選択するステップと、 濃度対輝度曲線、及び輝度対明るさ曲線を介して、前記
   右点濃度値をマッピングして、右点露光量の対数値と右
   点明るさ値とで定義される右点を選択するステップと、 露光量の対数対明るさ象限にて定義された前記左点と前
   記右点との間の直線の傾きを求めて、全体のコントラス
   トを決定するステップと、 濃度対輝度曲線、及び輝度対明るさ曲線を介して、前記
   アンカー点濃度値をマッピングして、アンカー点露光量
   の対数値とアンカー点明るさ値とで定まるアンカー点を
   選択するステップと、 露光量の対数対明るさ象限にて定義された前記アンカー
   点と前記左点との間の直線の傾きを求め、下方コントラ
   ストを決定するステップと、 露光量の対数対明るさ象限にて定義された前記アンカー
   点と前記右点との間の直線の傾きを求め、上方コントラ
   ストを決定するステップと、 上方コントラストと全体のコントラストの比を求めるス
   テップと、 下方コントラストと全体のコントラストの比を求めるス
   テップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方
   法。