JP2002532767A

JP2002532767A - 階調の表現を改善した表示装置

Info

Publication number: JP2002532767A
Application number: JP2000588960A
Authority: JP
Inventors: スペコウィウス，ゲールハルト; ライター，ハーラルト; ヴァイプレヒト，マルティーン; クヴァドフリーク，ペーター
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2002-10-02
Also published as: WO2000036825A1; DE19857761A1; US6618056B1; EP1055322A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、ｓ電子線により制御されるモニタ（３１）に階調画像を表示する表示装置に関し、モニタの輝度分布を最適な近く輝度分布に適応させるために、元の階調値の組Ｍの部分を形成する階調値を有する画像信号（３４）から、補正階調の組Ｋの部分を形成する階調値を有する、ｓ出力画像信号Ａｓを発生する補正装置が設けられ、且つｓ出力画像信号Ａｓは、Ａ／Ｄ変換後に、モニタ（３１）の１画素の階調の明るさの補正のために、電子線の各々へ供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、ｓ電子線により駆動されるモニタで階調画像を表示するための表示
装置に関する。

【０００２】例えば、診断の目的で使用される画像は、通常は医療技術においては、階調画
像で表示される。最小の細部は、これらの医療画像の表示では重要である。従っ
て、本発明の目的は、人間の目により区別できる多数の明るさレベルで最適化さ
れた表示を達成することである。

【０００３】ＷＯ９６／１９８９９−Ａ３は、３つの電子銃（３電子銃）で駆動される単色
のモニタを開示する。これらの３電子線は単一点で結像される。これらの電子線
が送られる画像情報は、しかし、常に同じである。３つの電子線による画素の発
生は、高輝度及び、高鮮明度を達成する。

【０００４】モニタは、最適知覚表示曲線と異なる表示曲線を有する。典型的なモニタ曲線
は、低い又は暗い階調領域で、個々の階調は不充分な分解能を示す。この領域の
階調の不充分な分解能は、異なる階調が区別できない又は、幾つかの異なる階調
は１つのみの階調値として、表示されることを意味する。階調のこれらの差を描
く又は、補正するために、モニタ表示曲線の明るさの分布の補正が行われる。

【０００５】従来技術の補正配置では、階調値の同じ数が、階調値の対応する数に割り当て
られる。モニタの明るさの分布を補正する割り当て命令又は、その表示曲線は、
出力ビデオ信号の同じ階調値に、入力ビデオ信号の幾つかの階調値を割り当て、
表示できない階調値の損失が生じる。

【０００６】従って、本発明の目的は、モニタの輝度分布を、最適な知覚輝度分布に適応さ
せることである。

【０００７】本発明に従って、この目的は、元の階調の組Ｍの部分を形成する階調値を有す
る画像信号から、補正階調の組Ｋの部分を形成する階調値を有する、ｓ出力画像
信号Ａｓを発生する補正装置が設けられ、且つ前記ｓ出力画像信号Ａｓは、Ａ／
Ｄ変換後に、モニタの点の階調の明るさの補正された表示のために、モニタの電
子線の各々へ供給されるようになされることを特徴とすることにより達成される
。

【０００８】各モニタは上述の画像信号の表示の問題の起こる個々の輝度分布を有する。従
って、知覚的に最適化された描画を達成するために、符号化された画像情報の画
像信号をモニタの輝度分布に適合させる必要がある。画像信号は、例えば、元の
符号化された形式の符号化された医療画像を含み、補正装置に供給される。補正
装置は、基の階調の組Ｍからの階調値を含む、画像信号受信する。元の階調のこ
の組Ｍは、モニタの輝度分布にしたがって、補正階調の組Ｋと関連する。これは
、各々がディジタル／アナログ変換を受けたディジタル出力画像信号の発生とな
る。

【０００９】モニタは、ｓ本の電子線で駆動される。ｓは所定の自然数である。ｓアナログ
出力画像信号は、モニタを駆動するｓ電子線の１つに、各々が供給される。ｓ電
子線は線はモニタの１点で結像され、それによって、ここで、幾つかの階調値の
混合が起こる。知覚的に最適化されている表示に対応しないもとの階調は、１点
のｓ電子線の混合による輝度補正で表示される。

【００１０】本発明に従った配置では、入力階調値は、補正装置内で幾つかの出力階調に割
り当てられる。幾つかの出力階調の各々は、モニタ上に出力階調を表示する電子
線に供給される。幾つかの電子線は、モニタの１点で結像され、それにより、幾
つかの出力階調値の混合が達成される。従って、異なる階調値が、各入力階調に
対して、幾つかの出力階調から混合され、そして、知覚的に最適化された画像信
号の表示がモニタ上に形成される。

【００１１】ｎビット幅の画像信号は、２^ｎの異なる階調値を有することができる。これら
の元の階調値は、補正装置内で、２^ｎの階調値及び、ｓ補正の組に割り当てられ
る。補正の組の数は、電子線の数ｓによりここで決定される。例えば、各補正の
組は、２^ｎの異なる補正の階調を有する。各々の元の階調は、各補正の組からの
階調値に関連し、それによって、ｓ出力画像信号が発生される。ｓ補正階調値の
各もとの階調値への割り当ては、モニタの輝度分布から最適化された知覚の輝度
分布への適応を達成する。

【００１２】幾つかの補正階調値の割り当てを通して、表示されうる可能な階調値の数は増
加される。

【００１３】本発明の更なる実施例では、モニタの近くに光センサを配置することが有利で
あることがわかる。センサは、周囲の光によって補正装置に影響する。そのよう
な光センサの使用は、異なる周囲の輝度値に対する幾つかの補正テーブルの使用
に関係する。周囲の光センサにより測定した値によって、対応する補正テーブル
は装置の動作中に選択される。

【００１４】モニタの輝度分布を決定するために、輝度センサで較正測定が行われる。輝度
曲線は、各電子線個々に及び、全電子線に対して集合的に測定される。輝度セン
サは、モニタの管の面上の画素の輝度を直接測定する。このように決定された輝
度曲線は、補正テーブルを計算する補正装置へ供給される。

【００１５】請求項５に従って、最初に輝度曲線を決定するのに光センサを使用するのが優
位である。輝度曲線が作成された後、このセンサは、その向きの変化を通して、
周囲の光センサとして使用される。

【００１６】本発明の代わりの実施例では、モニタの輝度曲線はパラメータ記述を介して合
成的に発生される。モニタの輝度分布はユーザの特定の設定に依存するので、前
もって全ての可能な設定を測定するのは、そして、その方法に従って元の階調値
と補正階調値を関連させるのは非常に厄介である。輝度曲線は、輝度値が明るさ
及び、コントラスト値に依存する計算命令の生成を通して、単純なパラメータ記
述により非常に良い精度で近似できる。輝度分布又は、輝度曲線は計算され、そ
して、続いて、知覚的に最適化された表示モードを設定するために、もとの階調
値から補正階調値への割り当てがルックアップテーブル内で行われる。

【００１７】請求項８で画定されている本発明の更なる実施例では、３出力画像信号を発生
する補正装置内で画像信号の元の階調の組へ、階調の３つの補正の組を割り当て
る、３電子銃により駆動される３電子銃モニタで、優位であることがわかる。３
つの補正の組の各々からの１つの階調値は、元の階調値化らの各階調値に割り当
てられる。ディジタル／アナログ変換後のこれらの３つの画像信号は、各々が３
電子銃モニタのそれぞれの電子線に供給され、そして、描画されるべき各元の階
調値に対して補正された階調地で、モニタ上の共通点に結像される。

【００１８】カラーモニター用の３チャネルグラフィックカードを使用することは、本発明
の優位点である。これらの３チャネルグラフィックカードは、モニタの輝度分布
を、知覚的に最適な輝度分布に適合させる補正装置により補われる。これは、新
たなハードウェアが開発される必要がないことを意味する。

【００１９】請求項１０に従って、ｎビット幅の画像信号が、ｎよりもビット深さの小さい
補正装置のs補正の組Ｋｓに供給される。ｓ補正の組への対応する階調値の割り
当ては、続く電子線の混合により、元の階調の数よりも少ない階調値を補正の組
に供給することが可能である。３つの出力画像信号Ａｓが混合されるときには、
補正の組の３つの階調の入れ替えに対応して、階調値の理論的な数が可能であり
、それにより、補正階調の量は元の階調の量より少ない。従って、ディジタル／
アナログ変換は、ｎより小さい処理幅を有するように設計されうる。

【００２０】そのような階調画像はＸ線装置、コンピュータ又は磁気共鳴断層撮影装置、又
は、超音波装置により記録される。

【００２１】図１は、８ビット入力幅と８ビット出力幅を有するルックアップテーブルの形
式のグラフィックカード１５を示す。８ビット分解能を有するディジタルビデオ
画像は、入力信号１４によりビデオメモリ１０へ読まれる。ビデオメモリ１０に
蓄積されたこのビデオ画像は、補正装置１１へ送られる。輝度値の補正又は適応
は各階調値に対して行われる。低階調値の場合には、例えば０と１の両値は適応
して、階調値３に関して設定される。階調値２５４及び２５５の、明るい領域と
なるまで、１：１変換が行われない。この補正手続中に、ルックアップテーブル
内で新たなあたいがディジタル画像データに割り当てられ、その値は続いて、デ
ィジタルア／アナログ変換器１２により、アナログ信号に変換され、モニタ１３
に供給される。輝度値は、最適な知覚輝度分布に近いこの補正により発生される
。図１に示す配置では、しかし、階調値は補正処理で失われる。

【００２２】図２は２つの曲線を示す。輝度値はここで、個々の２値階調値に対してプロッ
トされる。曲線４２は典型的なモニタの輝度曲線を示す。低階調値の描画がが不
充分であることが明らかにわかる。曲線４１は、知覚的に最適な曲線を示す。こ
の曲線では、低階調値も、区別できる輝度値に関連する。

【００２３】図３は、本発明に従った装置を示す。ここで、例えば、８ビット信号で符号化
された２５６の異なる階調値のディジタル信号２１は、ビデオメモリ２２へ蓄積
される。８ビット符号化された階調値は補正装置３３へ送られる。補正装置３３
は、例えば、ルックアップテーブルとして利用される。３つの補正の組Ｋｓから
のこれらの３つの階調値は、補正装置３３内で８ビット幅の画像信号３４の各階
調値に割り当てられる。元の階調２３の２５６の可能な階調値から、多くの階調
値が発生できることは明らかである。Ｋ_１，Ｋ_２及び、Ｋ_３からの３つの階調値
の組換えに対応する総数の階調値を、発生できる。例により、階調値０（黒）は
、補正の組Ｋ_１内で階調値２に割り当てられ、補正の組Ｋ_２内では階調値０に、
そして最後に補正の組Ｋ_２内では階調値３に割り当てられるとする。これらの３
つの異なる階調値に基づき、０，１，２又は、３の階調値にないがしかし、モニ
タ３１内の３つの電子線の画像内で２と３の間にある、階調値が発生されること
が明らかである。３つの個々の補正の組Ｋ_１，Ｋ_２及び、Ｋ_３内で示されたこれ
らの階調値は、それぞれの８ビット幅のディジタル／アナログ変換器２７，２８
及び、２９へ供給される。アナログ信号に変換後、ディジタル出力信号Ａｓは各
々が３電子銃モニタ３１の電子線へ供給される。３つの電子線は、共通の画素の
関連する階調値を描画する。この結果、３つの可能な個々の階調値は、この画素
で混合される。画像はこのように３電子銃モニタ３１上に輝度分布補正されて表
示される。

【００２４】輝度センサ３０は、較正を行う。モニタの輝度曲線を知ることは、補正装置内
でルックアップテーブルの割り当て命令を形成するのに必要である。装置を較正
するために、３電子線の輝度曲線の形式の輝度分布が個々に記録される。輝度曲
線は全ての電子線に対して一緒にも記録される。これらの輝度曲線は、補正装置
に供給される。元の階調値に対する補正の組の階調値の割り当ては、これらの輝
度曲線に基づいて行われる。

【００２５】補正装置は、モニタの前面に配置された、光センサ３２により、種々の周囲の
光の状態に適応される。測定された周囲の光に対応する補正テーブルが、本発明
に従ったこの装置の動作中に選択される。

【００２６】２つのセンサが結合された場合には、光センサは最初に、モニタの輝度曲線の
記録に使用される。そして、周囲の光を検出できるように向けられる。大い部分
のモニタは、周囲の光センサを有せず、従って、この結合は階調値を割り当てる
命令の中で、周囲の光の状態の変化を考慮することもできる。

【００２７】異なる明るさ及びコントラストの設定に対する補正テーブルの生成は非常に厄
介であり多くのメモリ空間を消費するので、補正テーブルは全てが記憶されない
。ユーザ設定と行われた較正の測定の間の機能的な相互関係の決定は、全てのユ
ーザの特定する値に対する輝度曲線を計算することを可能とする。輝度曲線が計
算されることにより、それらのユーザに特定の値のみ、メモリに蓄積される。計
算された輝度曲線の輝度値又は、階調値割り当て命令の中で知覚的に改善された
表示曲線（図３、４１）に適応される。

【００２８】ビデオメモリ２２及び、３つの８ビットディジタル／アナログ変換器と補正装
置３３は、カラーモニタで使用されるグラフィックカードに配置される。補正装
置は、複雑さに依存して、グラフィックカード上のプログラムメモリとして、存
在しても良い。代わりに、次分及び、制御装置と共に、別のハードウェアで存在
しても良い。モニタ内で、直接的に述べられた構成要素の配置も可能である。

【００２９】この装置は、ディジタル／アナログ変換器の処理幅よりも高い分解能で、医療
画像を補正でき、この画像を表示できる。例えば、１０ビットで符号化された医
療画像は、１０２４の異なる階調を有する。各々が２５６値の階調を有する８ビ
ット符号化の３つの補正の組で、１６８０万階調の組合せを表示できる。補正の
組Ｋｓの階調で発生された３つの出力画像信号を、ディジタル／アナログ変換器
で、小さな処理幅で変換することができる。

【００３０】本割り当てを示すテーブルを以下に示す。

【００３１】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の補正手続の概略を示す図である。

【図２】最適な知覚輝度分布と比較したモニタの輝度分布を示す図である。

【図３】本発明に従った装置を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ１， 5621 ＢＡＥｉｎｄｈｏｖｅｎ，ＴｈｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者ヴァイプレヒト，マルティーンオランダ国，5656 アーアーアインドーフェン，プロフ・ホルストラーン６ (72)発明者クヴァドフリーク，ペーターオランダ国，5656 アーアーアインドーフェン，プロフ・ホルストラーン６Ｆターム(参考） 5C058 BA05 BA07 BA08 BB04 BB05 BB13 BB14 BB25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線により駆動されるモニタに階調画像を表示する表示装
置であって、元の階調の組Ｍの部分を形成する階調値を有する画像信号から、補
正階調の組Ｋの部分を形成する階調値を有する、ｓ出力画像信号Ａｓを発生する
補正装置が設けられ、且つ前記ｓ出力画像信号Ａｓは、Ａ／Ｄ変換後に、モニタ
の点の階調の明るさの補正された表示のために、モニタの電子線の各々へ供給さ
れるようになされることを特徴とする装置。
【請求項２】２^ｎが可能な階調値を有するｎビット幅画像信号の供給のた
めの補正装置と、各々が２^ｎ階調値のｓ補正の組Ｋｓが設けられ、且つ前記補正
装置は、元の階調からの各階調値に、ｓ補正の組Ｋｓの各々から1つの階調値を
割り当てるようになされることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】モニタ周辺の測定された周囲の光によって、補正装置内の階
調値の割り当てを適応させるために、光センサが設けられることを特徴とする請
求項１記載の装置。
【請求項４】補正装置の較正のために、モニタの輝度値の検出のために、
輝度センサが設けられることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】光検知センサは、最初にモニタの輝度の分布を記録し、続い
て、センサの向きを変えて、モニタ周辺の周囲の光の測定を行うようになされた
ことを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項６】補正装置は、計算命令に従って、輝度曲線を計算する様にな
され、輝度値はユーザの指定する明るさ及びコントラスト値の関数であることを
特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】画像信号を蓄積し、且つ画像信号を補正装置に転送するメモ
リが設けられたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】３つの電子線により駆動される３電子銃モニタに階調画像を
表示する表示装置であって、画像信号の元の階調の組Ｍから３つの補正された出
力画像信号Ａｓを発生する補正装置が設けられ且つ、前記３つの出力画像信号Ａ
ｓは、ディジタル／アナログ変換後に、３電子銃モニタの階調の明るさの補正さ
れた表示のために、画素上に結合して描かれるために、３電子銃モニタの電子線
の各々へ送られることを特徴とする装置。
【請求項９】補正された出力信号Ａｓのディジタル／アナログ変換のため
に、３チャネルカラーグラフィックカードが設けられることを特徴とする請求項
８記載の装置。
【請求項１０】ｎビット幅画像信号を割り当てるために、ｎよりも小さい
ビット深さのｓ補正の組Ｋｓが設けられ、且つ、ｓ出力画像信号ＡｓのＤ／Ａ変
換のためのディジタル／アナログ変換器は、ｎよりも小さい処理幅を有すること
を特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１１】階調画像の記録のために、Ｘ線装置又は、コンピュータ断
層撮影装置又は、磁気共鳴断層撮影装置又は、超音波装置が、階調画像の記録の
ために設けられることを特徴とする請求項１記載の装置。