JP2004030596A - 画像階調変換方法、画像階調変換装置、システム、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像表示媒体上において、画像の目的領域を目的レベルで、且つ、被写体領域又はその所定の部分領域等の画像上の所定領域をコントラスト良く描写可能な画素値範囲で安定して表現すること。
【解決手段】画像処理回路１１１は、画像内の所定領域における画素値幅に基づき画像の画素値幅を変更する第１の階調変換機能を決定するとともに、画像内の目的領域における画素値に基づき画像を階調変換する第２の階調変換機能を決定する。そして、画像表示媒体上において所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、第１の階調変換機能と第２の階調変換機能とを当該画像に適用する。
【選択図】 図２
【解決手段】画像処理回路１１１は、画像内の所定領域における画素値幅に基づき画像の画素値幅を変更する第１の階調変換機能を決定するとともに、画像内の目的領域における画素値に基づき画像を階調変換する第２の階調変換機能を決定する。そして、画像表示媒体上において所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、第１の階調変換機能と第２の階調変換機能とを当該画像に適用する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を階調変換する画像処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イメージセンサ又はカメラ等何らかの撮影装置で撮影された画像を、モニタ画面又はＸ線診断用フィルム等に表示する場合、観察しやすい画像を得るため、画像データを階調変換するのが一般的である。
【０００３】
例えば、いわゆる２点方法といわれる方法では、画像中の被写体の最大値と最小値とがそれぞれ一定濃度となるように階調変換処理を行う。この方法によれば、被写体の全体が一定の濃度値域で表現されるため、被写体の全体が安定して表現される利点がある。一方、１点方法といわれる階調変換方法では、例えば、胸部正面撮影の場合、画像中の肺野内の最大画素値が一定濃度になるように階調変換処理を行う。つまり、これは被写体中の目的領域（特徴領域ともいい、例えば、所定の解剖学的領域をさす）の画素値が所定濃度になるように階調変換処理を行うものである。この方法によれば、目的領域を所定濃度とすることができるので、例えば、目的領域の診断能を上げることが可能である。
【０００４】
また、ダイナミックレンジを変更する方法が本願出願人（特開平１０−２７２２８３号公報）により出願されている。これは階調変換関数Ｆ１（）、階調変換率ｃ（ｘ、ｙ）、処理済み画像の画素値ｆｄ（ｘ、ｙ）、第１の画像ｆ０（ｘ、ｙ）、第２の画像ｆ１（ｘ、ｙ）、第２の画像の平滑化（低周波）画像ｆｕｓ（ｘ、ｙ）、画像上の座標ｘ、ｙをもって、次の式１により示される画像処理方法である。
【０００５】
【数１】
【０００６】
この方法では、高周波成分を調整しながら画像のダイナミックレンジを変更することにより、微細構造の振幅を落とさずに、被写体の全体を良好なコントラストでフィルム上に表現できる効果がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２７２２８３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２点方法では、被写体領域の最大画素値及び最小画素値がそれぞれ一定濃度値となるように階調変換を行うものであるので、画像中の目的領域を所定濃度とする思想がないものであり、目的領域の濃度が画像毎に変動する問題がある。
【０００９】
一方、上記１点方法では、画像中の目的領域を所定濃度レベルとすることができるが、被写体領域の画素値分布の幅に依存して被写体領域の最大濃度値又は最小濃度値が画像毎に変動する問題がある。例えば、胸部正面画像において、肺内の最大画素値を一定濃度とする場合、低画素値領域の腹部の濃度値は被写体領域の画素値幅に依存して変動する。また、肺野の辺縁は、診断上も必要とされる領域であるが、腹部と接する低画素値領域であるため、濃度が変動する。尚、上記２点方法のように被写体領域の最大画素値及び最小画素値がそれぞれ一定濃度値になるように階調変換することは必ずしも必要とされないが、被写体領域内の高画素値及び／又は低画素値を示す領域の画像表示媒体上でのコントラストが、被写体領域の画素値幅に依存して、極端に変化することは好ましくない。
【００１０】
また、上記のダイナミックレンジを変更する方法では、上記１点方法及び２点方法における上述の問題点が特に考慮されておらず、すなわち、画像中の目的領域及びそれ以外の領域の濃度が画像によらず安定するように構成されているわけではない。
【００１１】
従って、本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、画像表示媒体上において、画像の目的領域を目的レベルで、且つ、被写体領域又はその所定の部分領域等の画像上の所定領域をコントラスト良く描写可能な画素値範囲で安定して表現可能とすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するために、本発明の画像階調変換方法は、画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定ステップと、画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定ステップと、画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換ステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の画像階調変換装置は、画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定手段と、前記画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定手段と、画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のシステムは、複数の装置から成り、画像の階調変換を実行するシステムであって、画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定手段と、前記画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定手段と、画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のプログラムは、画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定処理と、前記画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定処理と、画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。更に、本発明の記憶媒体は、上記プログラムを記憶したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した好適な実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における、特徴量抽出装置を含む画像処理装置１００を示す。すなわち、画像処理装置１００は、濃度値変換機能を有するＸ線画像の画像処理装置であり、前処理回路１０６、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０を備えており、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受可能に接続されている。
【００１７】
また、画像処理装置１００は、前処理回路１０６に接続されたデータ収集回路１０５と、データ収集回路１０５に接続された２次元Ｘ線センサ１０４及びＸ線発生回路１０１とを備えており、これらの各回路はＣＰＵバス１０７にも接続されている。図２は本実施形態における画像処理回路１１１による処理の流れを示すフローチャートであり、図３はヒストグラムを用いて画像中の被写体領域の最大値と最小値とを算出する処理の流れを示し、図４は構造解析的に被写体領域中の目的領域（例えば、所定の解剖学的領域）から特徴量を抽出する処理の流れを示す。
【００１８】
図５は上述のヒストグラム解析の対象となるヒストグラムの一例を示す図であり、横軸が画素値、縦軸が頻度を示す。図６は上述の構造解析的に特徴量を算出する処理の対象となる画像を説明する図であり、被写体の頚椎の画像を示す。図６において６０１が頭部、６０２が肩部、６０４及び６０５が被写体領域の輪郭線の上の最大画素値を示す点を示し、６０３が目的とする特徴量抽出領域であるとともに、関心領域（被写体の首に相当する所定領域）の最小画素値を示す点を含む領域でもある。頭部や肩部はＸ線の透過率が悪いので、取得画像データにおけるそれらの画素値は、喉部やす抜け部の画素値より低くなる。尚、ここで、Ｘ線透過率が低い部分を低画素値、Ｘ線透過率の高い部分を高画素値としているが、逆の場合に対しても、当業者には定式化は容易である。
【００１９】
上述の様な画像処理装置１００において、まず、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８での処理に必要な各種のデータなどが記憶されるものであると共に、ＣＰＵ１０８の作業用としてのワークメモリを含む。ＣＰＵ１０８は、メインメモリ１０９を用いて、操作パネル１１０からの操作にしたがった装置全体の動作制御等を行う。これにより画像処理装置１００は、以下のように動作する。
【００２０】
先ず、Ｘ線発生回路１０１は、被検査体（対象物又は被写体ともいう）１０３に対してＸ線ビーム１０２を放射する。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線画像データ（単にＸ線画像ともいう）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、例えば人体頚椎の画像等とする。
【００２１】
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線画像を所定の電気信号に変換して前処理回路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１０６で前処理が行われたＸ線画像信号は入力画像として、ＣＰＵ１０８の制御により、ＣＰＵバス１０７を介して、メインメモリ１０９、画像処理回路１１１に転送される。
【００２２】
図１において、１１１は画像処理回路の構成を示すブロックであり、１１２は被写体領域の最大画素値及び最小画素値、並びに被写体領域中の目的領域の特徴量を算出する第１の特徴量抽出回路、１１３は第１の特徴量抽出回路１１２で算出された最大値、最小値及び特徴量に基き画像の階調変換を行う第１の階調変換回路である。
【００２３】
次に、画像処理回路１１１の動作について図２、図３及び図４の処理の流れに従い説明する。前処理回路１０６で処理された入力画像を、ＣＰＵ１０８の制御によりＣＰＵバス１０７を介して受信した第１の特徴量抽出回路１１２は、被写体領域又は関心領域（例えば首）の最大画素値及び最小画素値を算出する（ｓ２０１）。次に、階調変換のための特徴量（被写体領域中の目的領域の特徴量）を算出する（ｓ２０２）。例えば、首領域（頚椎画像）では通常頚椎部分を中心に診断し、軟部組織も診断上必要となる。従って、頚椎部分の濃度を所定値とするとともに、軟部組織も所定濃度範囲に入ることが必要である。ここでは、頭部などを含む被写体領域全体を所定濃度とする場合と、首領域だけを所定濃度とする場合とについて、以下に述べる。
【００２４】
まず、被写体全体を所定濃度に階調変換する場合について、図３の流れに従い説明する。まず、第１の特徴量抽出回路１１２は、画像中のＸ線の照射されている領域（照射野領域）を抽出する。このような照射野領域を抽出する方法としてはいか様な方法を用いてもよい（ｓ３０１）。そして、第１の特徴量抽出回路１１２は照射野内の画像のヒストグラム（図５）を作成する（ｓ３０２）。
【００２５】
そして、第１の特徴量抽出回路１１２は高画素値側からヒストグラムのピークを抽出する（ｓ３０３）。例えば、ピークは、ヒストグラム上の連続する３点の頻度値を比較し、３点中の真中に位置する点が頻度の最大値を示し、残り２点における頻度が真中の点の頻度よりも小さいという条件を満たす点とする。このピークはＸ線が直接２次元Ｘ線センサ１０４に照射されている領域（す抜け領域ともいう）を示す。
【００２６】
そして、例えば、このピークを含むヒストグラム部分の半値幅を算出し（ｓ３０４）、当該ピークを示す画素値から当該半値幅を差し引いて得られる画素値を求め、当該画素値以下でヒストグラムが極小値を示す点５０２を、被写体の最大画素値とする（ｓ３０５）。一方、例えば、被写体の最小画素値はヒストグラム中の最小画素値（点５０１の値）とする（ｓ３０６）。このように、ヒストグラムを用いることで安定して被写体の最大画素値及び最小画素値を算出することができる。
【００２７】
次に、第１の特徴量抽出回路１１２が首領域における目的領域の特徴量を構造解析的方法に基き算出する方法について、図４の流れに従い説明する。まず、上述と同様に照射野領域を抽出する（ｓ４０１）。そして、照射野領域外、照射野領域内のす抜け領域、及び、す抜け領域と一定間隔内で接する被写体領域を例えば画素値０で置き換え、被写体領域を抽出する（ｓ４０２）。具体的には以下のような式２に示す画像の変換を行う。
【００２８】
【数２】
【００２９】
次に０に置き換えられなかったピクセル値ｆ１（ｘ、ｙ）の輪郭を抽出する。ここで、左側輪郭は、ｆ１（ｘ、ｙ）を水平ライン毎に画像の左端から走査してｆ１（ｘ、ｙ）が０から０でない値に変化する座標（以後変化座標と呼ぶ）をいい、右側輪郭は、画像の右端から走査してｆ１（ｘ、ｙ）が０から０でない値に変化する座標をいう。ここで、変化座標が見つけられなかった場合には、便宜上走査を開始した画像端部の座標を輪郭とする（ｓ４０３、ｓ４０４）。以上のようにして、被写体領域の左側輪郭線及び右側輪郭線を特定する。
【００３０】
次に、第１の特徴量抽出回路１１２は左側輪郭線上の画素値の最大値を示す点６０５を抽出する（ｓ４０５）。そして、同様に右側輪郭線上の最大値を示す点６０４を抽出する（ｓ４０６）。さらに、左右の輪郭線上の最大画素値を比較し、大きな方を関心領域（ここでは首領域）の最大画素値とする（ｓ４０７）。また、第１の特徴量抽出回路１１２は、抽出点６０５と６０４とを結ぶ線分上の中点から上下左右方向に一定幅内にある領域の最低画素値を首領域の最低画素値として抽出する（ｓ４０８）。
【００３１】
そして、第１の特徴量抽出回路１１２は、抽出点６０５と６０４とを結ぶ線分上で最小値を示す点から上下左右方向に一定幅内にある領域を目的領域６０３として抽出し、目的領域６０３から、例えば画素値の統計量（平均値、最小値等）等として、特徴量（特徴画素値）を抽出する（ｓ４０９）。
【００３２】
次に、第１の階調変換回路１１３は、上述のようにして決定された最大画素値と最小画素値との差（画素値幅）が一定となるように対象画像を第１の階調変換関数を用いて、例えば線形に、階調変換する（ｓ２０３）。さらに、上述の特徴量が当該階調変換により変換されて得られる画素値が一定濃度となるように、第２の階調変換関数を用いて更なる階調変換を行う（ｓ２０４）。
【００３３】
ここで、最大画素値及び最小画素値を被写体領域中から抽出する場合には、被写体全体の画素値幅が広く、例えば、従来の方法ではフィルムやＣＲＴモニタ等の画像表示媒体でコントラスト良く描写可能な画素値範囲（濃度範囲又は輝度範囲等）に収まらない状況下であっても、当該画素値幅を一定幅となるように圧縮することにより、被写体全体をコントラスト良く描写可能な画素値範囲で表現できるため、画像診断が容易となる。逆に、被写体全体の画素値幅が狭い場合には、当該画素値幅を一定幅となるように拡大することにより、被写体領域のコントラストが拡大するとともに、上述と同様の効果がある。
【００３４】
また、特徴量を抽出した被写体中の目的領域を一定濃度となるように階調変換するため、当該目的領域を画像表示媒体上の所定の画素値（濃度値又は輝度値等）で表現でき、診断上重要な部分を診断しやすい画素値で診断できる効果がある。さらに、被写体領域の最大画素値と最小画素値を一定濃度に固定するものでないので、従来のフィルム・スクリーン系による撮影の場合と同様に、被写体の個体差をフィルム等の画像表示媒体上に表現できる効果がある。よって、以上のことから、コンベンショナルなフィルム・スクリーン系による撮影の場合と同様に、目的領域を所定濃度で表現することができ、さらに、被写体領域の全体をフィルム等の画像表示媒体上においてコントラスト良く描写可能な画素値範囲で安定して表現できる効果がある。
【００３５】
一方、首領域等の関心領域の最大画素値と最小画素値との差が一定となるように変更（階調変換）する場合には、関心領域の画像を画像表示媒体（フィルム等）上で一定の画素値幅（濃度幅等）で表現できる。この場合には、例えば、首領域のフィルム上での濃度域を、被写体全体を一定濃度域で表現する場合よりも広げることが可能である。そのため、関心領域のコントラストを上げることができ、関心領域の診断能が向上する。被写体領域全体の診断が目的でなく、関心領域の診断能を上げたい場合には特に有効である。
【００３６】
以上の様に、本発明の第１の実施形態によれば、被写体領域又は関心領域の最大画素値と最小画素値の幅が一定となるように対象画像を変更（階調変換）することで、被写体によらず、画像表示媒体上においてコントラスト良く描写可能な画素値範囲で安定して被写体領域又は関心領域を表現することができる。このことにより、いか様な被写体も安定して診断できる。さらに、目的領域が画像表示媒体上で所定画素値となるように対象画像を階調変換することにより、診断上重要な領域を診断に適する画素値とすることができ、さらに、診断能を上げることができる。また、被写体領域の画素値幅を一定にはするが、被写体領域の最大画素値及び最小画素値を常に一定にしているわけではないため、被写体の特徴（個体差）は依然画像表示媒体上に表現され、コンベンショナルなフィルム・スクリーン系による撮影の場合と同様な診断が可能となる。
【００３７】
尚、上述の第１の階調変換関数としては、例えば、対象画像の画素値幅を拡大又は縮小する線形関数を用いることができる。また、上述の第２の階調変換関数としては、例えば、次の式３を用いることができる。
【００３８】
【数３】
【００３９】
ただし、式３において、Ｄ（ｘ）は出力濃度、ｘは入力画素値、Ｄｍａｘ 、Ｄｍｉｎ は出力最大濃度および最小濃度を示し、ｃは階調度を示し、ａ、ｂ、ｘ０は定数、ｄは平行移動量を調整する変数である。この階調変換関数では、階調度ｃを大きくすれば階調変換関数の傾きが大きくなり、小さくすれば上記傾きも小さくなる。また、階調度ｃだけを変更した場合、Ｄ（ｘｃ ）＝（Ｄｍａｘ ＋Ｄｍｉｎ ）／２なる点（ｘｃ ，Ｄ（ｘｃ ））を中心として傾きを変更できるという特徴があり、その時のｘｃ は、ｘｃ ＝｛ｘ０ （１＋ａｂ）｝／（１＋ａ）＋ｄで与えられる。さらに、この関数は、ｘが大きくなるにつれて最大濃度へ、ｘが小さくなるにつれて最小濃度へ漸近するという特性をもつ。ここで、目的領域の濃度レベルを調整するためには、目的領域の特徴量（画素値）が所定の濃度に変換されるように、式３のｄを決定すればよい。
【００４０】
さらに、上述の例では、対象画像に対し第１及び第２の階調変換関数を順次適用したが、第１及び第２の階調変換関数の合成関数を対象画像に適用してもよい。この場合、第１及び第２の階調変換関数並びに当該合成関数をそれぞれＤ１（ｘ）、Ｄ２（ｘ）及びＤＣ（ｘ）としたとき、ＤＣ（ｘ）はＤＣ（ｘ）＝Ｄ２（Ｄ１（ｘ））により求めることができる。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
既存の画像処理装置は特有のアルゴリズム（例えば一点方法）に従い画像を処理している。第２の実施形態は、これらの既存の画像処理装置を用いて第１の実施形態と同様の効果を得る画像処理装置を説明する。第１の実施形態と同様な処理には同一の符号を付して説明を省略する。図７は第２の実施形態の構成を示す図であり、図８は第２の実施形態の処理の流れを示す図である。
【００４２】
７１２は第２の特徴抽出回路であり、被写体領域又は関心領域の最大画素値と最小画素値を算出する。７１３は第２の特徴抽出回路７１２で算出した最大画素値と最小画素値に基き、原画像（対象画像）をその画素値幅が一定となるように変更する第２の階調変換回路である。７１４は従来の一点方法を用いた画像処理装置に相当し、被写体領域中の目的領域の特徴量を算出（抽出）する第３の特徴量抽出回路７１５と、第３の特徴量抽出回路７１５で算出された特徴量に基き、フィルム等の画像表示媒体の特性に応じた階調変換を行う第３の階調変換回路７１６とを備える。
【００４３】
以下、図８に従い、本実施形態における処理の流れを説明する。第２の特徴抽出回路７１２は、第１の実施形態と同様に、ヒストグラム解析又は構造解析的方法を用いて、被写体領域又は関心領域の最大画素値及び最小画素値を算出する（ｓ２０１）。次に、第２の階調変換回路７１３は、第２の特徴抽出回路７１２で算出された最大画素値及び最小画素値に基き、対象画像の画素値幅を変更する（ｓ２０２）。例えば、最大画素値と最小画素値との差が所定値以下ならば、当該差が当該所定値となるように画素値幅を拡大するように変更する。一方、最大画素値と最小画素値の差が当該所定値以上ならば、当該差が当該所定値となるように画素値幅を縮小するように変更する。
【００４４】
次に、既存の画像処理装置と同様に、被写体領域中の目的領域の特徴量を算出する第３の特徴量抽出回路７１５と、第３の特徴量抽出回路７１５で算出された特徴量に基き画像表示媒体の特性に応じた階調変換を行う第３の階調変換回路７１６とを用いて、第２の階調変換回路７１３により得られた画像に対し、特徴抽出処理を行い、当該特徴抽出処理により得られた特徴量に基き階調変換を行う（ｓ８０３、ｓ８０４）。
【００４５】
以上のように、第２の実施形態によれば、あらかじめ原画像の被写体領域又は関心領域から最大画素値及び最小画素値を算出し、それらの値に基いて原画像をその画素値幅が所定値となるように変換し、当該変換により得られた画像を、既存の画像処理装置（階調処理部）の入力画像とすることができる。すなわち、被写体領域又は関心領域の画素値幅を一定とした画像に対し、既存の画像処理装置の特徴抽出回路及び階調変換回路を用いることができる。従って、本実施形態によれば、全く新規な画像処理装置を開発せずとも、既存の画像処理装置を利用して、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１及び第２の実施形態によれば、画像表示媒体上において、対象画像の目的領域を所定画素値で、かつ、被写体領域又はその所定の部分領域をコントラスト良く描写可能な画素値範囲で、安定して表現することができる。
【００４７】
尚、本発明の目的は、実施形態１及び２のいずれかの装置又はシステム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、装置又はシステムに供給し、その装置又はシステムのコンピュータ（ＣＰＵ又はＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出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。
【００４８】
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実施形態１及び２のいずれか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及び当該プログラムコードは本発明を構成することとなる。
【００４９】
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出したプログラムコードを実行することにより、実施形態１及び２のいずれか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等を利用して実際の処理の一部又は全部が行われ、その処理によって実施形態１〜３のいずれかの機能が実現される場合も本発明の実施の態様に含まれることは言うまでもない。
【００５０】
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機能拡張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ＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって実施形態１及び２のいずれかの機能が実現される場合も本発明の実施の態様に含まれることは言うまでもない。
【００５１】
このようなプログラム又は当該プログラムを格納した記憶媒体に本発明が適用される場合、当該プログラムは、例えば、上述の図２、３、４及び／又は８に示されるフローチャートに対応したプログラムコードから構成される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、画像表示媒体上において、画像の目的領域を目的レベルで、且つ、被写体領域又はその所定の部分領域等の画像上の所定領域をコントラスト良く描写可能な画素値範囲で安定して表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置における処理の流れを示したフローチャートである。
【図３】ヒストグラム解析処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】構造解析処理の流れを示したフローチャートである。
【図５】ヒストグラムを示した図である。
【図６】頚椎画像上での特徴点／領域（ａ ｆｅａｔｕｒｅ ｐｏｉｎｔ／ｒｅｇｉｏｎ）等を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置の構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置における処理の流れを示したフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 画像処理回路
１０１ Ｘ線発生回路
１０２ Ｘ線ビーム
１０３ 被写体
１０４ ２次元Ｘ線センサ
１０５ データ収集回路
１０６ 前処理回路
１０７ ＣＰＵバス
１０８ ＣＰＵ
１０９ メインメモリ
１１０ 操作パネル
１１１、７１４ 画像処理回路
１１２ 第１の特徴量抽出回路
１１３ 第１の階調変換回路
７１２ 第２の特徴量抽出回路
７１３ 第２の階調変換回路
７１５ 第３の特徴量抽出回路
７１６ 第３の階調変換回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を階調変換する画像処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イメージセンサ又はカメラ等何らかの撮影装置で撮影された画像を、モニタ画面又はＸ線診断用フィルム等に表示する場合、観察しやすい画像を得るため、画像データを階調変換するのが一般的である。
【０００３】
例えば、いわゆる２点方法といわれる方法では、画像中の被写体の最大値と最小値とがそれぞれ一定濃度となるように階調変換処理を行う。この方法によれば、被写体の全体が一定の濃度値域で表現されるため、被写体の全体が安定して表現される利点がある。一方、１点方法といわれる階調変換方法では、例えば、胸部正面撮影の場合、画像中の肺野内の最大画素値が一定濃度になるように階調変換処理を行う。つまり、これは被写体中の目的領域（特徴領域ともいい、例えば、所定の解剖学的領域をさす）の画素値が所定濃度になるように階調変換処理を行うものである。この方法によれば、目的領域を所定濃度とすることができるので、例えば、目的領域の診断能を上げることが可能である。
【０００４】
また、ダイナミックレンジを変更する方法が本願出願人（特開平１０−２７２２８３号公報）により出願されている。これは階調変換関数Ｆ１（）、階調変換率ｃ（ｘ、ｙ）、処理済み画像の画素値ｆｄ（ｘ、ｙ）、第１の画像ｆ０（ｘ、ｙ）、第２の画像ｆ１（ｘ、ｙ）、第２の画像の平滑化（低周波）画像ｆｕｓ（ｘ、ｙ）、画像上の座標ｘ、ｙをもって、次の式１により示される画像処理方法である。
【０００５】
【数１】
この方法では、高周波成分を調整しながら画像のダイナミックレンジを変更することにより、微細構造の振幅を落とさずに、被写体の全体を良好なコントラストでフィルム上に表現できる効果がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２７２２８３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２点方法では、被写体領域の最大画素値及び最小画素値がそれぞれ一定濃度値となるように階調変換を行うものであるので、画像中の目的領域を所定濃度とする思想がないものであり、目的領域の濃度が画像毎に変動する問題がある。
【０００９】
一方、上記１点方法では、画像中の目的領域を所定濃度レベルとすることができるが、被写体領域の画素値分布の幅に依存して被写体領域の最大濃度値又は最小濃度値が画像毎に変動する問題がある。例えば、胸部正面画像において、肺内の最大画素値を一定濃度とする場合、低画素値領域の腹部の濃度値は被写体領域の画素値幅に依存して変動する。また、肺野の辺縁は、診断上も必要とされる領域であるが、腹部と接する低画素値領域であるため、濃度が変動する。尚、上記２点方法のように被写体領域の最大画素値及び最小画素値がそれぞれ一定濃度値になるように階調変換することは必ずしも必要とされないが、被写体領域内の高画素値及び／又は低画素値を示す領域の画像表示媒体上でのコントラストが、被写体領域の画素値幅に依存して、極端に変化することは好ましくない。
【００１０】
また、上記のダイナミックレンジを変更する方法では、上記１点方法及び２点方法における上述の問題点が特に考慮されておらず、すなわち、画像中の目的領域及びそれ以外の領域の濃度が画像によらず安定するように構成されているわけではない。
【００１１】
従って、本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、画像表示媒体上において、画像の目的領域を目的レベルで、且つ、被写体領域又はその所定の部分領域等の画像上の所定領域をコントラスト良く描写可能な画素値範囲で安定して表現可能とすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するために、本発明の画像階調変換方法は、画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定ステップと、画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定ステップと、画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換ステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の画像階調変換装置は、画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定手段と、前記画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定手段と、画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のシステムは、複数の装置から成り、画像の階調変換を実行するシステムであって、画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定手段と、前記画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定手段と、画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のプログラムは、画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定処理と、前記画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定処理と、画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。更に、本発明の記憶媒体は、上記プログラムを記憶したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した好適な実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における、特徴量抽出装置を含む画像処理装置１００を示す。すなわち、画像処理装置１００は、濃度値変換機能を有するＸ線画像の画像処理装置であり、前処理回路１０６、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０を備えており、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受可能に接続されている。
【００１７】
また、画像処理装置１００は、前処理回路１０６に接続されたデータ収集回路１０５と、データ収集回路１０５に接続された２次元Ｘ線センサ１０４及びＸ線発生回路１０１とを備えており、これらの各回路はＣＰＵバス１０７にも接続されている。図２は本実施形態における画像処理回路１１１による処理の流れを示すフローチャートであり、図３はヒストグラムを用いて画像中の被写体領域の最大値と最小値とを算出する処理の流れを示し、図４は構造解析的に被写体領域中の目的領域（例えば、所定の解剖学的領域）から特徴量を抽出する処理の流れを示す。
【００１８】
図５は上述のヒストグラム解析の対象となるヒストグラムの一例を示す図であり、横軸が画素値、縦軸が頻度を示す。図６は上述の構造解析的に特徴量を算出する処理の対象となる画像を説明する図であり、被写体の頚椎の画像を示す。図６において６０１が頭部、６０２が肩部、６０４及び６０５が被写体領域の輪郭線の上の最大画素値を示す点を示し、６０３が目的とする特徴量抽出領域であるとともに、関心領域（被写体の首に相当する所定領域）の最小画素値を示す点を含む領域でもある。頭部や肩部はＸ線の透過率が悪いので、取得画像データにおけるそれらの画素値は、喉部やす抜け部の画素値より低くなる。尚、ここで、Ｘ線透過率が低い部分を低画素値、Ｘ線透過率の高い部分を高画素値としているが、逆の場合に対しても、当業者には定式化は容易である。
【００１９】
上述の様な画像処理装置１００において、まず、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８での処理に必要な各種のデータなどが記憶されるものであると共に、ＣＰＵ１０８の作業用としてのワークメモリを含む。ＣＰＵ１０８は、メインメモリ１０９を用いて、操作パネル１１０からの操作にしたがった装置全体の動作制御等を行う。これにより画像処理装置１００は、以下のように動作する。
【００２０】
先ず、Ｘ線発生回路１０１は、被検査体（対象物又は被写体ともいう）１０３に対してＸ線ビーム１０２を放射する。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線画像データ（単にＸ線画像ともいう）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、例えば人体頚椎の画像等とする。
【００２１】
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線画像を所定の電気信号に変換して前処理回路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１０６で前処理が行われたＸ線画像信号は入力画像として、ＣＰＵ１０８の制御により、ＣＰＵバス１０７を介して、メインメモリ１０９、画像処理回路１１１に転送される。
【００２２】
図１において、１１１は画像処理回路の構成を示すブロックであり、１１２は被写体領域の最大画素値及び最小画素値、並びに被写体領域中の目的領域の特徴量を算出する第１の特徴量抽出回路、１１３は第１の特徴量抽出回路１１２で算出された最大値、最小値及び特徴量に基き画像の階調変換を行う第１の階調変換回路である。
【００２３】
次に、画像処理回路１１１の動作について図２、図３及び図４の処理の流れに従い説明する。前処理回路１０６で処理された入力画像を、ＣＰＵ１０８の制御によりＣＰＵバス１０７を介して受信した第１の特徴量抽出回路１１２は、被写体領域又は関心領域（例えば首）の最大画素値及び最小画素値を算出する（ｓ２０１）。次に、階調変換のための特徴量（被写体領域中の目的領域の特徴量）を算出する（ｓ２０２）。例えば、首領域（頚椎画像）では通常頚椎部分を中心に診断し、軟部組織も診断上必要となる。従って、頚椎部分の濃度を所定値とするとともに、軟部組織も所定濃度範囲に入ることが必要である。ここでは、頭部などを含む被写体領域全体を所定濃度とする場合と、首領域だけを所定濃度とする場合とについて、以下に述べる。
【００２４】
まず、被写体全体を所定濃度に階調変換する場合について、図３の流れに従い説明する。まず、第１の特徴量抽出回路１１２は、画像中のＸ線の照射されている領域（照射野領域）を抽出する。このような照射野領域を抽出する方法としてはいか様な方法を用いてもよい（ｓ３０１）。そして、第１の特徴量抽出回路１１２は照射野内の画像のヒストグラム（図５）を作成する（ｓ３０２）。
【００２５】
そして、第１の特徴量抽出回路１１２は高画素値側からヒストグラムのピークを抽出する（ｓ３０３）。例えば、ピークは、ヒストグラム上の連続する３点の頻度値を比較し、３点中の真中に位置する点が頻度の最大値を示し、残り２点における頻度が真中の点の頻度よりも小さいという条件を満たす点とする。このピークはＸ線が直接２次元Ｘ線センサ１０４に照射されている領域（す抜け領域ともいう）を示す。
【００２６】
そして、例えば、このピークを含むヒストグラム部分の半値幅を算出し（ｓ３０４）、当該ピークを示す画素値から当該半値幅を差し引いて得られる画素値を求め、当該画素値以下でヒストグラムが極小値を示す点５０２を、被写体の最大画素値とする（ｓ３０５）。一方、例えば、被写体の最小画素値はヒストグラム中の最小画素値（点５０１の値）とする（ｓ３０６）。このように、ヒストグラムを用いることで安定して被写体の最大画素値及び最小画素値を算出することができる。
【００２７】
次に、第１の特徴量抽出回路１１２が首領域における目的領域の特徴量を構造解析的方法に基き算出する方法について、図４の流れに従い説明する。まず、上述と同様に照射野領域を抽出する（ｓ４０１）。そして、照射野領域外、照射野領域内のす抜け領域、及び、す抜け領域と一定間隔内で接する被写体領域を例えば画素値０で置き換え、被写体領域を抽出する（ｓ４０２）。具体的には以下のような式２に示す画像の変換を行う。
【００２８】
【数２】
次に０に置き換えられなかったピクセル値ｆ１（ｘ、ｙ）の輪郭を抽出する。ここで、左側輪郭は、ｆ１（ｘ、ｙ）を水平ライン毎に画像の左端から走査してｆ１（ｘ、ｙ）が０から０でない値に変化する座標（以後変化座標と呼ぶ）をいい、右側輪郭は、画像の右端から走査してｆ１（ｘ、ｙ）が０から０でない値に変化する座標をいう。ここで、変化座標が見つけられなかった場合には、便宜上走査を開始した画像端部の座標を輪郭とする（ｓ４０３、ｓ４０４）。以上のようにして、被写体領域の左側輪郭線及び右側輪郭線を特定する。
【００３０】
次に、第１の特徴量抽出回路１１２は左側輪郭線上の画素値の最大値を示す点６０５を抽出する（ｓ４０５）。そして、同様に右側輪郭線上の最大値を示す点６０４を抽出する（ｓ４０６）。さらに、左右の輪郭線上の最大画素値を比較し、大きな方を関心領域（ここでは首領域）の最大画素値とする（ｓ４０７）。また、第１の特徴量抽出回路１１２は、抽出点６０５と６０４とを結ぶ線分上の中点から上下左右方向に一定幅内にある領域の最低画素値を首領域の最低画素値として抽出する（ｓ４０８）。
【００３１】
そして、第１の特徴量抽出回路１１２は、抽出点６０５と６０４とを結ぶ線分上で最小値を示す点から上下左右方向に一定幅内にある領域を目的領域６０３として抽出し、目的領域６０３から、例えば画素値の統計量（平均値、最小値等）等として、特徴量（特徴画素値）を抽出する（ｓ４０９）。
【００３２】
次に、第１の階調変換回路１１３は、上述のようにして決定された最大画素値と最小画素値との差（画素値幅）が一定となるように対象画像を第１の階調変換関数を用いて、例えば線形に、階調変換する（ｓ２０３）。さらに、上述の特徴量が当該階調変換により変換されて得られる画素値が一定濃度となるように、第２の階調変換関数を用いて更なる階調変換を行う（ｓ２０４）。
【００３３】
ここで、最大画素値及び最小画素値を被写体領域中から抽出する場合には、被写体全体の画素値幅が広く、例えば、従来の方法ではフィルムやＣＲＴモニタ等の画像表示媒体でコントラスト良く描写可能な画素値範囲（濃度範囲又は輝度範囲等）に収まらない状況下であっても、当該画素値幅を一定幅となるように圧縮することにより、被写体全体をコントラスト良く描写可能な画素値範囲で表現できるため、画像診断が容易となる。逆に、被写体全体の画素値幅が狭い場合には、当該画素値幅を一定幅となるように拡大することにより、被写体領域のコントラストが拡大するとともに、上述と同様の効果がある。
【００３４】
また、特徴量を抽出した被写体中の目的領域を一定濃度となるように階調変換するため、当該目的領域を画像表示媒体上の所定の画素値（濃度値又は輝度値等）で表現でき、診断上重要な部分を診断しやすい画素値で診断できる効果がある。さらに、被写体領域の最大画素値と最小画素値を一定濃度に固定するものでないので、従来のフィルム・スクリーン系による撮影の場合と同様に、被写体の個体差をフィルム等の画像表示媒体上に表現できる効果がある。よって、以上のことから、コンベンショナルなフィルム・スクリーン系による撮影の場合と同様に、目的領域を所定濃度で表現することができ、さらに、被写体領域の全体をフィルム等の画像表示媒体上においてコントラスト良く描写可能な画素値範囲で安定して表現できる効果がある。
【００３５】
一方、首領域等の関心領域の最大画素値と最小画素値との差が一定となるように変更（階調変換）する場合には、関心領域の画像を画像表示媒体（フィルム等）上で一定の画素値幅（濃度幅等）で表現できる。この場合には、例えば、首領域のフィルム上での濃度域を、被写体全体を一定濃度域で表現する場合よりも広げることが可能である。そのため、関心領域のコントラストを上げることができ、関心領域の診断能が向上する。被写体領域全体の診断が目的でなく、関心領域の診断能を上げたい場合には特に有効である。
【００３６】
以上の様に、本発明の第１の実施形態によれば、被写体領域又は関心領域の最大画素値と最小画素値の幅が一定となるように対象画像を変更（階調変換）することで、被写体によらず、画像表示媒体上においてコントラスト良く描写可能な画素値範囲で安定して被写体領域又は関心領域を表現することができる。このことにより、いか様な被写体も安定して診断できる。さらに、目的領域が画像表示媒体上で所定画素値となるように対象画像を階調変換することにより、診断上重要な領域を診断に適する画素値とすることができ、さらに、診断能を上げることができる。また、被写体領域の画素値幅を一定にはするが、被写体領域の最大画素値及び最小画素値を常に一定にしているわけではないため、被写体の特徴（個体差）は依然画像表示媒体上に表現され、コンベンショナルなフィルム・スクリーン系による撮影の場合と同様な診断が可能となる。
【００３７】
尚、上述の第１の階調変換関数としては、例えば、対象画像の画素値幅を拡大又は縮小する線形関数を用いることができる。また、上述の第２の階調変換関数としては、例えば、次の式３を用いることができる。
【００３８】
【数３】
ただし、式３において、Ｄ（ｘ）は出力濃度、ｘは入力画素値、Ｄｍａｘ 、Ｄｍｉｎ は出力最大濃度および最小濃度を示し、ｃは階調度を示し、ａ、ｂ、ｘ０は定数、ｄは平行移動量を調整する変数である。この階調変換関数では、階調度ｃを大きくすれば階調変換関数の傾きが大きくなり、小さくすれば上記傾きも小さくなる。また、階調度ｃだけを変更した場合、Ｄ（ｘｃ ）＝（Ｄｍａｘ ＋Ｄｍｉｎ ）／２なる点（ｘｃ ，Ｄ（ｘｃ ））を中心として傾きを変更できるという特徴があり、その時のｘｃ は、ｘｃ ＝｛ｘ０ （１＋ａｂ）｝／（１＋ａ）＋ｄで与えられる。さらに、この関数は、ｘが大きくなるにつれて最大濃度へ、ｘが小さくなるにつれて最小濃度へ漸近するという特性をもつ。ここで、目的領域の濃度レベルを調整するためには、目的領域の特徴量（画素値）が所定の濃度に変換されるように、式３のｄを決定すればよい。
【００４０】
さらに、上述の例では、対象画像に対し第１及び第２の階調変換関数を順次適用したが、第１及び第２の階調変換関数の合成関数を対象画像に適用してもよい。この場合、第１及び第２の階調変換関数並びに当該合成関数をそれぞれＤ１（ｘ）、Ｄ２（ｘ）及びＤＣ（ｘ）としたとき、ＤＣ（ｘ）はＤＣ（ｘ）＝Ｄ２（Ｄ１（ｘ））により求めることができる。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
既存の画像処理装置は特有のアルゴリズム（例えば一点方法）に従い画像を処理している。第２の実施形態は、これらの既存の画像処理装置を用いて第１の実施形態と同様の効果を得る画像処理装置を説明する。第１の実施形態と同様な処理には同一の符号を付して説明を省略する。図７は第２の実施形態の構成を示す図であり、図８は第２の実施形態の処理の流れを示す図である。
【００４２】
７１２は第２の特徴抽出回路であり、被写体領域又は関心領域の最大画素値と最小画素値を算出する。７１３は第２の特徴抽出回路７１２で算出した最大画素値と最小画素値に基き、原画像（対象画像）をその画素値幅が一定となるように変更する第２の階調変換回路である。７１４は従来の一点方法を用いた画像処理装置に相当し、被写体領域中の目的領域の特徴量を算出（抽出）する第３の特徴量抽出回路７１５と、第３の特徴量抽出回路７１５で算出された特徴量に基き、フィルム等の画像表示媒体の特性に応じた階調変換を行う第３の階調変換回路７１６とを備える。
【００４３】
以下、図８に従い、本実施形態における処理の流れを説明する。第２の特徴抽出回路７１２は、第１の実施形態と同様に、ヒストグラム解析又は構造解析的方法を用いて、被写体領域又は関心領域の最大画素値及び最小画素値を算出する（ｓ２０１）。次に、第２の階調変換回路７１３は、第２の特徴抽出回路７１２で算出された最大画素値及び最小画素値に基き、対象画像の画素値幅を変更する（ｓ２０２）。例えば、最大画素値と最小画素値との差が所定値以下ならば、当該差が当該所定値となるように画素値幅を拡大するように変更する。一方、最大画素値と最小画素値の差が当該所定値以上ならば、当該差が当該所定値となるように画素値幅を縮小するように変更する。
【００４４】
次に、既存の画像処理装置と同様に、被写体領域中の目的領域の特徴量を算出する第３の特徴量抽出回路７１５と、第３の特徴量抽出回路７１５で算出された特徴量に基き画像表示媒体の特性に応じた階調変換を行う第３の階調変換回路７１６とを用いて、第２の階調変換回路７１３により得られた画像に対し、特徴抽出処理を行い、当該特徴抽出処理により得られた特徴量に基き階調変換を行う（ｓ８０３、ｓ８０４）。
【００４５】
以上のように、第２の実施形態によれば、あらかじめ原画像の被写体領域又は関心領域から最大画素値及び最小画素値を算出し、それらの値に基いて原画像をその画素値幅が所定値となるように変換し、当該変換により得られた画像を、既存の画像処理装置（階調処理部）の入力画像とすることができる。すなわち、被写体領域又は関心領域の画素値幅を一定とした画像に対し、既存の画像処理装置の特徴抽出回路及び階調変換回路を用いることができる。従って、本実施形態によれば、全く新規な画像処理装置を開発せずとも、既存の画像処理装置を利用して、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１及び第２の実施形態によれば、画像表示媒体上において、対象画像の目的領域を所定画素値で、かつ、被写体領域又はその所定の部分領域をコントラスト良く描写可能な画素値範囲で、安定して表現することができる。
【００４７】
尚、本発明の目的は、実施形態１及び２のいずれかの装置又はシステム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、装置又はシステムに供給し、その装置又はシステムのコンピュータ（ＣＰＵ又はＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出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。
【００４８】
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実施形態１及び２のいずれか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及び当該プログラムコードは本発明を構成することとなる。
【００４９】
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出したプログラムコードを実行することにより、実施形態１及び２のいずれか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等を利用して実際の処理の一部又は全部が行われ、その処理によって実施形態１〜３のいずれかの機能が実現される場合も本発明の実施の態様に含まれることは言うまでもない。
【００５０】
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機能拡張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ＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって実施形態１及び２のいずれかの機能が実現される場合も本発明の実施の態様に含まれることは言うまでもない。
【００５１】
このようなプログラム又は当該プログラムを格納した記憶媒体に本発明が適用される場合、当該プログラムは、例えば、上述の図２、３、４及び／又は８に示されるフローチャートに対応したプログラムコードから構成される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、画像表示媒体上において、画像の目的領域を目的レベルで、且つ、被写体領域又はその所定の部分領域等の画像上の所定領域をコントラスト良く描写可能な画素値範囲で安定して表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置における処理の流れを示したフローチャートである。
【図３】ヒストグラム解析処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】構造解析処理の流れを示したフローチャートである。
【図５】ヒストグラムを示した図である。
【図６】頚椎画像上での特徴点／領域（ａ ｆｅａｔｕｒｅ ｐｏｉｎｔ／ｒｅｇｉｏｎ）等を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置の構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置における処理の流れを示したフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 画像処理回路
１０１ Ｘ線発生回路
１０２ Ｘ線ビーム
１０３ 被写体
１０４ ２次元Ｘ線センサ
１０５ データ収集回路
１０６ 前処理回路
１０７ ＣＰＵバス
１０８ ＣＰＵ
１０９ メインメモリ
１１０ 操作パネル
１１１、７１４ 画像処理回路
１１２ 第１の特徴量抽出回路
１１３ 第１の階調変換回路
７１２ 第２の特徴量抽出回路
７１３ 第２の階調変換回路
７１５ 第３の特徴量抽出回路
７１６ 第３の階調変換回路
Claims (9)
- 画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定ステップと、
画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定ステップと、
画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換ステップとを含むことを特徴とする画像階調変換方法。 - 前記所定領域の前記画素値幅を抽出するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の画像階調変換方法。
- 前記目的領域内の前記画素値を抽出するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の画像階調変換方法。
- 前記階調変換ステップにおいて、前記第１の階調変換関数及び前記第２の階調変換関数を前記画像に対して順次適用することを特徴とする請求項１に記載の画像階調変換方法。
- 前記階調変換ステップにおいて、前記第１の階調変換関数及び前記第２の階調変換関数を合成関数として画像に対して適用することを特徴とする請求項１に記載の画像階調変換方法。
- 画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定手段と、
前記画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定手段と、
画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換手段とを有することを特徴とする画像階調変換装置。 - 複数の装置から成り、画像の階調変換を実行するシステムであって、
画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定手段と、
前記画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定手段と、
画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換手段とを有することを特徴とするシステム。 - 画像内の所定領域の画素値幅に基づき前記画像の画素値幅を変更するための第１の階調変換関数を決定する第１の決定処理と、
前記画像内の目的領域における画素値に基づき前記画像を階調変換するための第２の階調変換関数を決定する第２の決定処理と、
画像表示媒体上において前記所定領域内の画素値が目的範囲に入り且つ前記目的領域内の画素値が目的レベルとなるように、前記第１の階調変換関数と前記第２の階調変換関数とを画像に適用する階調変換処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 - 請求項８に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
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