JP2005295417A

JP2005295417A - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2005295417A
Application number: JP2004110706A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Urushiya; 裕之漆家
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】元の画像と同じ階調に感じられるようにしたまま、ヒストグラムエクスパンドによる効果的な拡大表示を行う。
【解決手段】拡大表示する領域の部分画像をモニターに表示した時の輝度範囲に対応するＪＮＤの範囲をモニターの全輝度範囲に対応するＪＮＤの範囲に変換することによって人間の目に同じように感じる階調変換テーブルを作成し、この階調変換テーブルによって部分画像を階調変換して拡大表示する。
【選択図】図１

Description

本発明はディジタル画像の拡大表示に係るもので、特にＸ線ディジタル画像のようにダイナミックレンジの広いディジタル画像の拡大表示に関するものである。

ディジタル画像処理において、対象となる画像のヒストグラムをとり、そのヒストグラムにおける画素値の最小値から最大値までの範囲を広げることによって画像の強調を行うヒストグラムエクスパンドの手法が知られている。

（例えば、「画像処理ハンドブック」画像処理ハンドブック編集委員会編昭晃堂ｐ２６３〜ｐ２６４参照）。

このヒストグラムエクスパンドの手法を拡大表示に用いた方法が例えば特開平５−２２８１３３に開示されている。

これは拡大表示する範囲の部分画像のヒストグラムをとり、そのヒストグラムにおける画素値の最小値から最大値までの範囲を広げることによって拡大画像の強調を行い、より効果的な拡大表示を行うものである。

人間の視覚は、輝度によりコントラストの感じ方が変わることが知られている。

このような感度の違いをＢａｒｔｅｎモデルを基に定義したものとしてＪＮＤ（ＪｕｓｔＮｏｔｉｃｅａｂｌｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）が知られており、医療の標準的な規格であるＤＩＣＯＭ規格で用いられている。

このＪＮＤは平均的な人が識別可能な輝度の差を表わすものである。

ＪＮＤは輝度範囲０．０５ｃｄ／ｍ^２〜４０００ｃｄ／ｍ^２において定義され、この輝度範囲においてＪＮＤは１０２３となる。つまり、０．０５ｃｄ／ｍ^２〜４０００ｃｄ／ｍ^２の輝度範囲においては、平均的な人の目で１０２３段階の輝度差を識別できるということになる。

このＪＮＤのインデックスをｊ、輝度をＬとした時、ｊからＬへの関数Ｌ（ｊ）は次式によって表わすことができる。

ここで、Ｉｎは自然対数を表し、
ａ＝−１．３０１１８７７，ｂ＝−０．０２５８４０１９，ｃ＝０．０８０２４２６３６，ｄ＝−０．１０３２０２２９，ｅ＝０．１３６４６６９９，ｆ＝０．０２８７４５６２０，ｇ＝−０．０２５４６８４０４，ｈ＝−０．００３１９７８９７７，ｋ＝０．０００１２９９２６３４，ｍ＝０．００１３６３５３３４
である。

この関数のグラフを図７に示す。

逆にＬからｊへの関数ｊ（Ｌ）は次式で表わすことができる。

ｊ（Ｌ）＝Ａ＋Ｂ・ｌｏｇ_１０（Ｌ）＋Ｃ・（ｌｏｇ_１０（Ｌ））^２＋
Ｄ・（ｌｏｇ_１０（Ｌ））^３＋Ｅ・（ｌｏｇ_１０（Ｌ））^４＋Ｆ・（ｌｏｇ_１０（Ｌ））^５＋Ｇ・（ｌｏｇ_１０（Ｌ））^６＋Ｈ・（ｌｏｇ_１０（Ｌ））^７＋Ｉ・（ｌｏｇ_１０（Ｌ））^８
ここで、ｌｏｇ_１０は常用対数を表し、
Ａ＝７１．４９８０６８，Ｂ＝９４．５９３０５３，Ｃ＝４１．９１２０５３，Ｄ＝９．８２４７００４，Ｅ＝０．２８１７５４０７，Ｆ＝−１．１８７８８４５５，Ｇ＝−０．１８０１４３４９，Ｈ＝０．１４７１０８９９，Ｉ＝−０．０１７０４６８４５
である。

この関数のグラフを図８に示す。

以上のように人の目は輝度によってコントラストの感じ方が変わってしまうことがわかる。したがって、拡大する時にヒストグラムエクスパンドを行えば、画像全体の輝度が変わってしまい拡大前のコントラストと拡大後のコントラストが人の目には違って感じられてしまうという問題点がある。

このような問題点を解決するために、拡大前と拡大後で画像のコントラストが人間の目に同じように感じるように階調変換を行って拡大表示する。

このための処理の概念図を図２に、フローチャートを図３に示す。

この処理手順は、
（１）拡大表示する領域を設定する。

（２）切り出された部分画像のヒストグラムを求める。

（３）（２）で求めたヒストグラムの画素値範囲（最小値、最大値）を求める。

（４）モニターの表示特性より（３）の画素値範囲に対応する輝度範囲を求める。

（５）輝度−ＪＮＤ（ＪｕｓｔＮｏｔｉｃｅａｂｌｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）テーブルを用いて、（４）の輝度範囲を表示装置の最大輝度範囲に広げたときに同一に見えるための画素値変換テーブルを作成する。

（６）（５）の画素値変換テーブルを用いて部分画像を変換して拡大表示する。
である。

この拡大表示を部分画像の切り出し範囲のＲＯＩをマウスでリアルタイムに動かしながら行えばより効果的である。以上のようにして元の画像とコントラストは同じに感じるようにしたまま、ヒストグラムエクスパンドによる強調された効果的な拡大表示を実現することができる。

常に元の画像と同じ階調に感じられるようにしたまま、ヒストグラムエクスパンドにより表示装置の最大限のコントラストを用いながら拡大表示を行うことができる。このため、違和感のない効果的な拡大表示となり、画像の正確で精密な観察が可能となる。

［実施例］
図２は本発明による放射線画像処理システムの一例の全体構成を示す概略図である。

４．Ｘ線発生装置制御部により制御された３．Ｘ線源より発生したＸ線は２．患者を透過して１．Ｘ線センサーにより検知される。検知されたＸ線はディジタルＸ線画像として５．画像入力部に入力される。入力されたディジタルＸ線画像は７．画像処理部によってＸ線センサーの補正処理、階調処理、空間フィルタリング処理等の画像処理がなされる。画像処理のなされたディジタルＸ線画像は９．診断モニターに表示されたり８．画像保存部に保存されたり１１．ネットワークを介して１２．プリンター、１３．診断ワークステーション、１４．画像データベースに出力されたりする。表示、出力された画像が満足のいくものでなかった場合には画像処理パラメータを変えるなどしながら画像処理、表示を繰り返し行う。以上の操作は１０．操作部によって行われる。

このようなシステムで動作する実施例について説明する。

まず、拡大表示をするための範囲を設定する。設定はあらかじめ表示されている原画像上に矩形のＲＯＩ（関心領域）をマウスなどのポインティングデバイスにより指定する。拡大範囲が指定されたら原画像からこの範囲を切り出す。そして切り出した部分画像のヒストグラムを求める。このヒストグラムより部分画像の画素値範囲を決定する。画素値範囲を決定する最も単純な方法は、ヒストグラムにおける画素値の最小値から最大値までを画素値範囲とする方法である。ただし、ノイズや異常値が部分画像内に含まれていた場合、単純に最小値から最大値とするとこのノイズや異常値のために実質的な画素値範囲よりも広めの画素値範囲としてしまうことがある。このような事態を避けるためには図４に示すように画素値の大きい方と小さい方から例えば全体の画素数の１％ずつを除外した範囲を画素値範囲とすれば良い。

部分画像の画素値範囲が求まったら、この画素値範囲の画像をモニターに表示した時の輝度範囲を求める。これは図５に示すようにモニター表示特性の画素値範囲に対応する輝度範囲によって求めることができる。

輝度範囲が求まったら、輝度−ＪＮＤ変換関数ｊ（Ｌ）及びＪＮＤ−輝度変換関数Ｌ（ｊ）を用いて、部分画像の輝度範囲を表示装置の最大輝度範囲に広げたときに同一に見えるための画素値変換テーブルを作成する。この画素値変換テーブルを作成する方法の概念図を図６に示す。６０１．ではまず拡大する部分画像の画素値をモニターの表示特性である画素値→輝度変換テーブルによって輝度に変換する。このとき、６０６．部分画像の画素値範囲は原画像の全体画素値範囲よりも狭いから当然その輝度範囲（６０７．）もモニター全体の輝度範囲よりも狭くなっている。次にこの部分画像の輝度をＪＮＤに変換する。このＪＮＤへの変換には輝度−ＪＮＤ変換関数ｊ（Ｌ）を用いる。このＪＮＤをモニター全体の輝度範囲に対応するＪＮＤに変換する（６０３．）。そして今度は逆にＪＮＤ−輝度変換関数Ｌ（ｊ）を用いて、モニター全体の輝度範囲に対応するＪＮＤから輝度に変換する（６０４．）。この輝度に対応する画素値を求めれば部分画像の輝度範囲を表示装置の最大輝度範囲に広げたときに同一に見えるための画素値の対応が決定する。これをすべての画素値について対応関係を求めれば画素値変換テーブルを作成することができる。

このようにして画素値変換テーブルができたら、この画素値変換テーブルを用いて部分画像を変換して拡大表示する。

以上のようにして原画像のコントラストが変わらなく感じるように画像を拡大して表示することができる。

システム構成例を表す図処理の流れを説明する概念図処理の流れを示すフローチャート画素値範囲を説明する概念図モニター表示特性を説明する概念図画素値の変換の流れを説明する概念図ＪＮＤ−輝度変換テーブルを示すグラフ輝度−ＪＮＤ変換テーブルを示すグラフ

Claims

拡大前と拡大後で画像のコントラストが人間の目に同じように感じるように階調変換を行って拡大表示する画像処理装置。
請求項１においてＪＮＤを介して人間の目に同じように感じる階調変換テーブルを作成して階調変換を行って拡大表示する画像処理装置。
請求項２において拡大表示する領域の部分画像をモニターに表示した時の輝度範囲に対応するＪＮＤの範囲をモニターの全輝度範囲に対応するＪＮＤの範囲に変換することによって、
人間の目に同じように感じる階調変換テーブルを作成する画像処理装置。