JP2003310602A - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JP2003310602A
JP2003310602A JP2002117731A JP2002117731A JP2003310602A JP 2003310602 A JP2003310602 A JP 2003310602A JP 2002117731 A JP2002117731 A JP 2002117731A JP 2002117731 A JP2002117731 A JP 2002117731A JP 2003310602 A JP2003310602 A JP 2003310602A
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Masashi Hara
昌司 原
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像信号のダイナミックレンジが非常に広い
画像を表示する際に、擬輪郭の発生を抑制しつつ、関心
領域毎に適正な階調で表示できるようにする。 【解決手段】 画像処理手段10は、2つの異なる画像
処理条件に基づいて原画像Pに画像処理を施して画像P
f,Pgを得、ボケ画像作成手段20は、原画像Pをも
とにボケ画像Pbを作成する。画像処理手段30は、画
像Pf,Pgを、ボケ画像Pbの画像信号値に応じて画
素毎に設定された合成比率αに従って合成し、変換画像
P’を作成する。画像表示手段40は変換画像P’を表
示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置、特
に医用画像の表示に適した画像表示装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】画像を表す画像データに基づいて画像を
表示する際に、関心領域が複数箇所存在する画像の場
合、特定の関心領域に最適な条件で画像表示を行うと、
他の関心領域が黒くつぶれてしまうことや白く飽和して
しまうなど、同一画像において、画像全体を適正な階調
で表示することが困難なことがある。
【0003】例えば、医療分野における胸部CT画像の
場合、肺野領域を表す画像信号はCT値が比較的小さ
く、かつ、ダイナミックレンジが広いのに対し、縦隔領
域を表す画像信号はCT値が比較的大きく、かつ、ダイ
ナミックレンジが狭い。肺野領域を適正な画像表示条件
(低信号値を中心濃度に変換するガンマ値が低い階調処
理条件)で表示させると縦隔領域が白く飽和してしま
い、逆に、縦隔領域を適正な画像表示条件(高信号値を
中心濃度に変換するガンマ値が高い階調処理条件)で表
示させると肺野領域が黒くつぶれてしまう。
【0004】上記問題の解決策として、ダイナミックレ
ンジ圧縮(以下、DR圧縮という)による方法やダブル
ガンマ処理による方法などが提案されている。
【0005】DR圧縮による方法とは、原画像をぼかし
たボケ画像を作成し、ボケ画像が持つ原画像の大まかな
濃淡変化の情報を利用し、濃度補正を行うもので、ボケ
画像の信号値に応じて定まる信号値を原画像信号へ加算
または減算することで、信号同士の相対的な変化のうち
細かいものだけを残したまま、画像全体のダイナミック
レンジを圧縮するものである。この方法によれば、細か
い構造のコントラストを保ちながら、画像全体に濃度補
正を施すことができる。
【0006】また、ダブルガンマ処理による方法とは、
画像に対する階調処理を濃度値域毎に分けて行うもの
で、この方法によれば、濃度値域の異なる複数の関心領
域について、それぞれ適正な階調処理を施すことがで
き、同一画像において各関心領域を適正な階調で表示さ
せることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、DR圧
縮による方法では、異なる関心領域に対して異なるコン
トラストの画像を作成することは困難である。また、ダ
ブルガンマ処理による方法では、階調カーブ(横軸を原
画像信号値、縦軸を変換後の画像信号値とする)がのこ
ぎり波状になってしまい、このような階調カーブとなる
データ変換を行うと、階調処理を施す濃度値域の境界、
すなわち関心領域と他の領域との境界付近において濃度
の不連続な変換処理が行われ、画像上に擬輪郭が出てし
まうという問題があった。
【0008】本発明は、上記問題点に鑑み、画像信号の
ダイナミックレンジが非常に広い画像を表示する際に、
擬輪郭の発生を抑制しつつ、関心領域毎に適正な階調で
表示することができる画像表示装置を提供することを目
的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の画像表示
装置は、2つの異なる画像処理条件に基づいて原画像に
対して画像処理を施す画像処理手段と、画像処理手段に
より画像処理を施された2つの処理済画像を、原画像ま
たは原画像をもとに作成された画像の画像情報に基づい
て設定された合成比率に従って画素毎に合成する画像合
成手段と、画像合成手段により合成された合成画像を表
示する画像表示手段とからなることを特徴とするもので
ある。
【0010】また、本発明の第2の画像表示装置は、原
画像または原画像をもとに作成された画像の画像情報に
基づいて、原画像に画像処理を施すための2つの異なる
画像処理条件を、原画像の画素毎に重み付けして合成す
る画像処理条件合成手段と、画像処理条件合成手段によ
り合成された画像処理条件に基づいて、原画像に対して
画像処理を施す画像処理手段と、画像処理手段により画
像処理を施された処理済画像を表示する画像表示手段と
からなることを特徴とするものである。
【0011】上記第1の画像表示装置においては、画像
処理条件の異なる2つの画像を予め用意し、これらの画
像を画素毎に合成しているが、第2の画像表示装置にお
いては、2つの異なる画像処理条件を画素毎に合成した
画像処理条件に基づいて、原画像に対して画像処理を施
しており、両者とも画素毎に個別の画像処理が施される
点では同じだが、プロセスが異なる。
【0012】なお、第1および第2の画像表示装置にお
いて、上記2つの異なる画像処理条件は、予め登録され
たものであってもよいし、原画像信号の解析結果や原画
像信号の付帯情報に基づいて決められたもの、あるいは
操作者の操作によって入力されたものであってもよい。
【0013】また、第1および第2の画像表示装置にお
いて、上記画像情報を、原画像をもとに作成されたボケ
画像を表すボケ画像信号の値や原画像における関心領域
の位置情報としてもよい。
【0014】ここで、ボケ画像とは、原画像に対して、
比較的細かい濃淡変化(高空間周波数成分)を低減ある
いは除去した画像のことであり、このようなボケ画像を
生成するには、種々の公知の技術を用いればよい(実空
間フィルタリング処理、周波数空間でのフィルタリング
処理、原画像を多重解像度表現で保持する場合に低解像
度画像を利用するなど)。ボケ画像信号を取得する方法
は、いかなるものであってもよく、例えば、他の装置等
によって予め作成されたボケ画像信号を、原画像信号に
付帯させて、本発明の画像表示装置に同時に入力しても
よいし、本発明の画像表示装置にボケ画像作成手段をさ
らに備えて、入力された原画像信号をもとにボケ画像信
号を作成してもよい。
【0015】ここで、関心領域とは、関心が寄せられて
いる注目すべき領域のことであり、例えば、胸部CT画
像においては、肺野領域や縦隔領域などが挙げられる。
関心領域の位置情報とは、関心領域を表す座標等のこと
である。関心領域の位置情報を取得する方法は、いかな
るものであってもよく、例えば、経験的にあるいは統計
的に知られている関心領域の位置および形状から、おお
まかな関心領域の位置情報を決め、本発明の画像表示装
置に予め登録しておいてもよいし、他の装置によって認
識された関心領域の位置情報を原画像信号に付帯させ
て、本発明の画像表示装置に同時に入力してもよく、あ
るいは本発明の画像表示装置に関心領域認識手段をさら
に備えて、原画像信号をもとに関心領域を認識させても
よい。
【0016】なお、上記画像とは、表示された画像だけ
でなく、画像として表示するための画像信号をも含んだ
表現として解釈する。例えば、「画像を作成する」とい
う表現は、厳密に画像を表示していなくても、その画像
を表示するための画像信号を作成することも含むものと
する。
【0017】
【発明の効果】本発明の第1の画像表示装置によれば、
2つの異なる画像処理条件で処理された画像を、原画像
または原画像をもとに作成された画像の画像情報に基づ
いて決められた合成比率に従って画素毎に合成するか
ら、関心領域に適正な階調処理を施すことが可能であ
り、かつ、関心領域と他の領域との境界付近において、
階調を連続的に変化させることができるので、擬輪郭の
発生を抑制することができる。
【0018】また、本発明の第2の画像表示装置によれ
ば、原画像または原画像をもとに作成された画像の画像
情報に基づいて、2つの異なる画像処理条件を、画素毎
に重み付けして合成した画像処理条件に従って原画像に
画像処理を施すから、第1の装置と同様、関心領域に適
正な階調処理を施すことが可能であり、かつ、関心領域
と他の領域との境界付近において、階調を連続的に変化
させることができるので、擬輪郭の発生を抑制すること
ができる。また、第1の装置とは異なり、2つの処理済
画像を予め用意しておく必要がないので、画像データを
記憶させておく記憶装置への負担を軽減できる。
【0019】なお、上記画像情報を、原画像をもとに作
成したボケ画像の画像信号の値とすれば、濃度変化に応
じた階調処理を施すことができ、複雑な形状を持つ関心
領域の場合であっても、濃度の違いから関心領域のみに
適正な階調処理を施すことも可能であり、またボケ画像
は濃淡が滑らかであることから、原画像中に含まれるノ
イズ等の急激な濃度変化に起因する階調のばらつきを抑
制することができる。
【0020】また、上記画像情報を、関心領域の位置情
報とすれば、関心領域毎に別々の階調処理を施すことが
でき、例えば、異なる濃度を持つ複数の関心領域に同一
の階調処理を施したり、同じ濃度を持つ複数の関心領域
に異なる階調処理を施したりすることもできる。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の画像表示装置の実施形態
について説明する。
【0022】図1は、本発明の画像表示装置の第1実施
形態の構成を示すブロック図である。図1に示す第1実
施形態の画像表示装置1は、2つの異なる画像処理条件
に基づいて原画像Pに対して画像処理を施す画像処理手
段10、原画像Pをもとにボケ画像Pbを作成するボケ
画像作成手段20、画像処理手段10により画像処理を
施された2つの処理済画像Pf,Pgを、ボケ画像作成
手段20により作成されたボケ画像Pbの画像信号値に
基づいて設定された合成比率に従って、画素毎に合成す
る画像合成手段30、画像合成手段30により合成され
た変換画像P’を表示する画像表示手段40を備えた構
成である。
【0023】次に、以上のように構成された本実施形態
の画像表示装置1の作用について説明する。
【0024】胸部を撮影したCT画像である原画像Pを
表す原画像信号P(簡便のため、画像とその画像信号を
同じ記号で表す)が画像処理手段10に入力されると、
画像処理手段10は、予め登録されていた2つの異なる
画像処理条件に基づいて、原画像信号Pに対してデータ
変換処理を施し、2つの処理済画像を作成する。具体的
には、2つの異なる画像表示条件として、肺野条件と縦
隔条件を設定し、肺野条件の画像Pfおよび縦隔条件の
画像Pgを作成する。
【0025】肺野条件とは、胸部のCT画像において、
主に肺の内部を表す肺野領域(CT値(輝度信号)が比
較的低く、ダイナミックレンジが広い)を適正な濃度と
コントラストで表示するための画像処理条件であり、低
信号値を中心濃度に変換するガンマ値が低い階調処理条
件となる。また、縦隔条件とは、主に肺の外を表す縦隔
領域(CT値が比較的高く、ダイナミックレンジが狭
い)を適正な濃度とコントラストで表示するための画像
処理条件であり、高信号値を中心濃度に変換するガンマ
値が高い階調処理条件となる。
【0026】なお、画像処理手段10にて設定される2
つの異なる画像処理条件は、予め登録されていたものだ
けでなく、原画像信号Pの解析結果や付帯情報から決定
したものであってもよいし、操作者の操作によって入力
されたものであってもよい。
【0027】一方、ボケ画像作成手段20は、原画像信
号Pが入力されると、例えばマトリクスサイズ(m×
n)の平均化フィルタ処理を施して、濃淡変化の滑らか
なボケ画像Pbを作成する。この場合、座標(i,j)
の点における原画像信号およびボケ画像信号をそれぞれ
P(i,j),Pb(i,j)とすると、ボケ画像信号
Pbは式(1)のようになる
【数1】 なお、画像処理について具体的には、画像信号Xの中
で、幅A,中心値Bで表すことができる注目範囲内の信
号に対し、線形な変換を行い、画像表示における階調ス
テップを示す処理済信号Y(0≦Y≦Ymax )に変換す
る。これを式で表すと式(2)のようになる。
【0028】
【数2】 ここで、Ymax は画像表示における階調の最大ステップ
(=ステップ数−1)である。式(2)によれば、幅A
の値によってガンマ値を決定し、中心値Bが中心濃度に
変換されるように階調処理されていることが分かる。ま
た、CT画像の表示に関する分野において、上記Aをウ
ィンドウ幅、上記Bをウィンドウ値という。
【0029】肺野条件におけるウィンドウ幅およびウィ
ンドウ値をそれぞれA1,B1、縦隔条件におけるウィ
ンドウ幅およびウィンドウ値をそれぞれA2,B2とす
れば、各画像処理条件における画像信号Pf,Pgは、
式(3),(4)で表すことができる。
【0030】
【数3】 画像合成手段30は、作成されたボケ画像Pbの画像信
号の値に応じて、肺野条件と縦隔条件で処理された画像
Pf,Pgを画素毎に比率を変えて合成する。つまり濃
度の違いから関心領域を区別して、関心領域に適正な階
調処理を施す。すなわち、CT値が低くダイナミックレ
ンジが広い、主に肺野が含まれる画像信号範囲において
は肺野条件、CT値が高くダイナミックレンジが狭い、
主に縦隔が含まれる画像信号範囲においては縦隔条件、
それぞれの画像信号範囲の境界付近においては肺野条件
から縦隔条件へ連続的に変化する、図2に示すような合
成比率αを設定し、式(5)に従って、画像PfとPg
の合成処理を行い、変換画像P’を作成する。
【0031】
【数4】 なお、図2に示した合成比率αは、境界付近で直線的に
変化しているが、もちろん図3に示すような非線形曲線
であっても構わない。また、画像処理における変換は、
上記式(2)のような線形変換に限らず、例えば、肺野
条件と縦隔条件をそれぞれ図4に示した階調カーブ(横
軸を変換前の画像信号値X、縦軸を変換後の画像信号値
Yとする)に従って変換するような非線形変換であって
もよい。
【0032】画像表示手段40は、画像処理手段30に
より作成された変換画像P’を画面上に表示する。図5
(1)は肺野条件で画像処理された画像Pf、図5
(2)は縦隔条件で画像処理された画像Pg、図5
(3)は画像Pf,Pgを合成して作成された合成画像
P’を示している。また、図5中、5は人体の軸方向と
垂直な方向の胸部断面図であり、5aは肺野領域、5b
は縦各領域を示している。図5(3)の変換画像P’に
おいて、肺野領域5aは肺野条件で画像処理された画像
Pf、縦隔領域5bは縦隔条件で画像処理された画像P
gとなっており、また肺野領域5aから縦隔領域5bへ
の境界付近は、画像PfからPgへ徐々に変化するよう
に合成された画像となっている。それゆえ、この変換画
像P’は、擬輪郭の発生が抑制され、関心部である肺野
領域5aや縦隔領域5bで適正な階調となっている。
【0033】次に、本発明の画像表示装置の第2実施形
態について説明する。図6は、本発明の画像表示装置の
第2実施形態の構成を示すブロック図である。図6に示
す第2実施形態の画像表示装置1は、原画像Pをもとに
ボケ画像を作成するボケ画像作成手段20、ボケ画像作
成手段20により作成されたボケ画像Pbの画像信号の
値に基づいて、2つの異なる画像処理条件を、画素毎に
重み付けして合成する画像処理条件合成手段35、画像
処理条件合成手段35により合成された画像処理条件に
基づいて、原画像Pに対して画像処理を施す画像処理手
段10、画像処理手段30により画像処理を施された変
換画像P’を表示する画像表示手段40を備えた構成で
ある。
【0034】第1実施形態の画像表示装置1において
は、2つの異なる画像処理条件で原画像Pに画像処理を
施し、処理済画像Pf,Pgを予め作っておき、その
後、画素毎に合成して変換画像P’を作成していたが、
第2実施形態の画像表示装置1においては、2つの異な
る画像処理条件を画素毎に合成した条件に従って、原画
像Pに画像処理を施し、変換画像P’を作成している。
【0035】すなわち、式(6)に表すような変換式に
おいて、ボケ画像信号Pbの値に応じて合成比率αを変
化させ、画素毎に変換する。
【0036】
【数5】 上述の第1および第2実施形態において、両者のプロセ
スは異なるが、結果的に同じ変換画像P’を得ることが
可能である。ただし、第1実施形態では、変換画像P’
を作成するための合成処理のアルゴリズムが比較的単純
なので、処理に要する時間が第2実施形態に比べて低減
でき、合成比率αを当初の設定から変えて異なる変換画
像P’を作成し直す場合などは有利である。また第2実
施形態では、第1実施形態と異なり、2つの処理済画像
Pf,Pgを予め用意しておく必要がないので、画像デ
ータを記憶させておくメモリ容量を少なくすることがで
き、記憶装置への負担軽減やコストの低減ができる点で
有利である。
【0037】次に、本発明の画像表示装置の第3実施形
態について説明する。上述の第1および第2実施形態に
おいては、合成比率αを決める元となる情報として、原
画像Pをもとに作成されたボケ画像Pbの画像信号の値
を用いているが、この他に、関心領域の位置情報を用い
る方法も考えられる。この方法を第1実施形態の画像表
示装置に応用したものを、第3実施形態として、以下説
明する。
【0038】図7は、本発明の画像表示装置の第3実施
形態の構成を示すブロック図である。図7に示す第3実
施形態の画像表示装置1は、第1実施形態の画像表示装
置におけるボケ画像作成手段20に代えて、関心領域認
識手段25を備えた構成となっている。
【0039】関心領域認識手段25は、原画像信号Pを
もとに、関心領域である肺野領域または縦隔領域を認識
するが、具体的には、理想高域通過フィルタや微分フィ
ルタなどによるエッジ検出、テンプレートマッチングな
どの手法を用いて、おおよその関心領域を自動認識させ
ることができる。なお、厳密な認識を必要としないので
あれば、経験的にあるいは統計的に知られている関心領
域の位置と形状をもとに所定の領域を予め登録してお
き、その領域を関心領域として設定することもできる。
【0040】画像合成手段30は、認識された関心領域
である肺野領域または縦隔領域の位置情報Lをもとに、
肺野条件と縦隔条件で処理された画像Pf,Pgを場所
ごとに比率を変えて合成する。すなわち、肺野領域を肺
野条件、縦隔領域を縦隔条件、肺野領域と縦隔領域との
境界付近において肺野条件から縦隔条件へ連続的に変化
する、図8に示すような合成比率α(i,j)を設定
し、先に示した式(5)に従って、画像PfとPgの合
成を行い、変換画像P’を作成する。
【0041】この変換画像P’は、やはり第1実施形態
と同様、擬輪郭の発生が抑制され、関心領域である肺野
領域や縦隔領域で適正な階調となっている。
【0042】この第3実施形態の画像表示装置1によれ
ば、関心領域が位置の情報によって区別されるので、関
心領域内で同一の合成比率αを設定でき、つまり関心領
域内で同一の階調処理を施すことができ、関心領域内の
濃淡変化によって階調がばらつくことはなく、安定した
変換画像P’を得ることができる。
【0043】なお、関心領域の位置情報をもとに合成比
率αを設定する方法は、上述の第2実施形態の画像表示
装置にも、もちろん応用できるものであるが、その実施
形態は上述の内容から容易に理解できるものと思われる
ので、ここでは説明を省略する。
【0044】また、第3実施形態の画像表示装置1は、
原画像信号Pをもとに関心領域を認識しているが、原画
像に含まれるノイズ等によって正しく関心領域を認識で
きない場合には、ボケ画像作成手段をさらに備えて、原
画像をもとに作成されたボケ画像Pbを用いて関心領域
を認識する方法も考えられる。
【0045】ところで、胸部のCT画像を読影する際に
は、肺野内の石灰化陰影の存在を調べることがある。肺
野内の石灰化陰影の特徴は、CT値(輝度信号)が極め
て高いことであり、一般的に肺野領域を縦隔条件(高信
号値を中心濃度に変換するガンマ値が高い階調処理条
件)で画像処理し、肺野領域のほとんどが黒くつぶれて
しまうような画像においても、肺野内で白い点として残
るものが石灰化陰影の候補と判定できる。しかし、上述
の変換画像P’は肺野領域を肺野条件で表示するため、
肺野領域が黒く飽和することはなく、表示された変換画
像P’から視覚的に石灰化陰影を判定することが難しく
なる。そこで、肺野内において原画像PのCT値が所定
の閾値を超えるようなものについては、変換画像P’上
で着色表示や点滅表示等を行い、注意を喚起するように
してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像表示装置の第1実施形態の構成を
示すブロック図
【図2】画像信号値ごとに設定された合成比率αを示し
た図
【図3】境界付近が非線形曲線である合成比率αを示し
た図
【図4】非線形変換としての肺野条件および縦隔条件の
階調カーブを示した図
【図5】肺野条件の画像Pf,縦隔条件の画像Pgおよ
び画像Pf,Pgを合成した変換画像P’を表す図
【図6】本発明の画像表示装置の第2実施形態の構成を
示すブロック図
【図7】本発明の画像表示装置の第3実施形態の構成を
示すブロック図
【図8】場所ごとに設定された合成比率αを示した図
【符号の説明】
1 画像表示装置 5 胸部断面図 5a 肺野領域 5b 縦隔領域 10 画像処理手段 20 ボケ画像作成手段 25 関心領域認識手段 30 画像合成手段 35 画像処理条件合成手段 40 画像表示手段 L 関心領域の位置情報 P 原画像(原画像信号) P’ 変換画像 Pb ボケ画像(ボケ画像信号) Pf 肺野条件で画像処理された画像(画像信号) Pg 縦隔条件で画像処理された画像(画像信号)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09G 5/10 H04N 1/387 H04N 1/387 1/40 101E 1/407 G09G 5/00 520H Fターム(参考) 4C093 AA22 CA04 CA13 DA03 FD05 FD12 FF09 FF28 FF30 FF34 FF35 5B057 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB12 CB16 CC01 CE08 CE11 CH08 5C076 AA19 AA27 BA06 5C077 LL04 MP01 PP15 PP23 PP48 PQ12 SS06 5C082 AA01 AA04 BA12 BA29 BA35 BA36 CA11 CA54 CA81 MM10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの異なる画像処理条件に基づいて原
    画像に対して画像処理を施す画像処理手段と、 前記画像処理手段により画像処理を施された2つの処理
    済画像を、前記原画像または前記原画像をもとに作成さ
    れた画像の画像情報に基づいて設定された合成比率に従
    って画素毎に合成する画像合成手段と、 該画像合成手段により合成された合成画像を表示する画
    像表示手段とからなることを特徴とする画像表示装置。
  2. 【請求項2】 原画像または該原画像をもとに作成され
    た画像の画像情報に基づいて、前記原画像に画像処理を
    施すための2つの異なる画像処理条件を、前記原画像の
    画素毎に重み付けして合成する画像処理条件合成手段
    と、 該画像処理条件合成手段により合成された画像処理条件
    に基づいて、前記原画像に対して画像処理を施す画像処
    理手段と、 該画像処理手段により画像処理を施された処理済画像を
    表示する画像表示手段とからなることを特徴とする画像
    表示装置。
  3. 【請求項3】 前記画像情報が、前記原画像をもとに作
    成されたボケ画像を表す画像信号の値であることを特徴
    とする請求項1または2記載の画像表示装置。
  4. 【請求項4】 前記画像情報が、前記原画像における関
    心領域の位置情報であることを特徴とする請求項1また
    は2記載の画像表示装置。
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