JP2009211313A - 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な調整で、自由度の高い画像補正処理を高速に行うことを課題とする。
【解決手段】血管撮像装置１０は、調整ダイアル１１から微分関数Ｆ’（ｘ）のピーク高情報を取得する。そして、血管撮像装置１０は、微分関数Ｆ’（ｘ）のピーク高情報およびピーク位置情報を基に、微分関数Ｆ’（ｘ）を定義する。続いて、血管撮像装置１０は、定義された微分関数Ｆ’（ｘ）を積分してＬＵＴの形状を表わすＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）を算出する。その後、血管撮像装置１０は、ＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）に基づいて、ＬＵＴを作成する。そして、血管撮像装置１０は、撮像画像メモリ１５に記憶された撮像画像を読み出し、読み出された撮像画像の輝度値をＬＵＴ１７を用いて変換し、表示する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、入力画像の輝度値と出力画像の輝度値との対応関係を示すルックアップテーブルを用いて、画像の輝度値を変換する処理を行う画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムに関する。

従来より、静止画像や動画像を撮影し、その画像の輝度値を変換して画像補正処理を行うことは様々な分野で広範に行われている。例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどで撮影した画像が画像の一部分が暗かったり見え難かったりした場合に、パソコンなどに画像を取り込み、明るさ補正やコントラスト調整などを行うことは一般家庭でも行われている。

また、医療用画像に対しても画像補正処理が行われる。例えば、医療用画像では、近赤外線を使って撮影した皮下の静脈の画像（特許文献１参照）や、Ｘ線で撮影した人体内部の画像などを使って病気の診断を行う。ところが、それらは人体内部の映像であるため、必ずしも鮮明で見え易い画像が得られるとは限らない。その為、撮影した画像を見易く変換する処理が行われている。

このような画像を補正する方式として、コントラストを調整する方式が知られている。このような画像内のコントラストを調整する方式のうち、「コントラスト強調方式」という方式がある。具体的には、このコントラスト強調方式では、輝度値を変換して明暗の差を拡大し、画像内の明るい部分と暗い部分の差を大きくする（図１４参照）。なお、図１４の例では、Ｙが入力画像の輝度値、Ｙ’が変換後の輝度値、Ｃがコントラスト強調のパラメータであり、輝度値Ｙが０−２５５の２５６段階の値を取るものとする。また、Ｃを適当に調整することにより、画像のコントラストを調整する。

上記のコントラスト強調方式は、図１４に例示する変換式を画像内の全画素に適用することも考えられるが、実際の処理に当たっては、計算に時間が掛るため、ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ、以下ＬＵＴと略す）と呼ばれる変換テーブルを予め作っておく方式が知られている。

このＬＵＴは、入力画像の輝度値と出力画像の輝度値の対応関係を表わす変換テーブルである（図１５参照）。入力画像の画素ごとにテーブルから対応する輝度値を読み出し、出力画像の該当するピクセルに設定する。この輝度値の変換によって画像の補正処理を行う。

ところで、上記のコントラスト強調方式（図１４参照）では、ＬＵＴ全体の傾きを変えるため、画像内の全輝度値が均等に強調処理されることになる。その結果、輝度値が２５５を超える、いわゆる「白飛び」が発生して画像としての質が低下する場合がある。図１６の点線で囲った範囲の出力輝度値が最大輝度値「２５５」を超えており、結果として、最大輝度値である２５５に変換されることになる。その結果、輝度に関する情報が失われ、画像として非常に見難くなる。また、輝度値が低い方に関しても同様に輝度値０に変換されてしまう。

このため、コントラスト強調方式単独で使われることはあまりなく、画像の明るさを調整するγ補正方式などと組み合わせて使用されることが多い。このγ補正方式も画像処理において一般に使われている方式であり、図１７に示す変換式に従って画像の輝度値Ｙを変換するものである。

このコントラスト強調方式とγ補正方式を組み合せて画像処理では、２つの補正処理を適切に調整する。そして、コントラスト調整とγ補正を両方同時に行った場合、図１７および図１８に示すように、ＬＵＴの微分関数では、単純に輝度値が大きいほど微分値が大きくなっている。これは輝度値が高ければ高いほど輝度分解能が高いことを意味している。

また、画像補正を行う方式として、対象となる画像の空間的な輝度値の変化（エッジ）の情報を検出し、その検出結果を利用して画像を補正する方式が知られている（特許文献２参照）。具体的には、画像内のエッジを探索し、画像内の輝度値とエッジとの関係を表わすヒストグラムを作成する。

このヒストグラムは、ある輝度値に着目した時に、その輝度値の周辺にエッジ、つまり、輝度値の変化がどの程度存在しているかを表わすものである。例えば、ある画像において、輝度値１００のピクセルの近辺にはエッジが多く存在するが、輝度値２００のピクセルの近辺にはエッジがほとんど存在しない、といった情報がヒストグラムから得られる。

続いて、そのヒストグラムの上下を反転させることによって、エッジが存在しない輝度値において度数が高くなるヒストグラムを生成する。得られたヒストグラムを積分することによって、エッジが存在しない輝度値では傾きが大きく、逆にエッジが多い輝度値では傾きが小さくなるＬＵＴを生成する。

特表平８−５１０３９３号公報 特開平７−３０６９３８号公報

ところで、上記したコントラスト強調方式とγ補正方式を組み合せて画像処理を行う方式では、２つの補正処理を適切に調整する必要があるので、調整が非常に困難であるという課題がある。

また、上記した輝度値の変化を利用して画像処理を行う技術では、入力画像に対して輝度値の変換が一意に決まってしまうので、利用者や目的によって任意にコントラストを調整することが出来ない結果、自由度の高い画像補正処理を行うことができないという課題があった。また、画像内のエッジを探索してヒストグラムを構築する必要があるため、処理時間が非常にかかるという問題もある。

そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、簡便な調整で、自由度の高い画像補正処理を高速に行うことを目的とする。

この装置は、入力画像の輝度値と出力画像の輝度値との対応関係を示すルックアップテーブルを用いて、画像の輝度値を変換する処理を行う画像処理装置であって、前記ルックアップテーブルの微分関数におけるピークの高さおよびピークの位置について設定を受け付ける設定受付手段と、前記設定受け付け手段によって受け付けられた前記ピークの高さおよびピークの位置を基に、前記ルックアップテーブルの微分関数を定義し、当該微分関数を積分して関数を算出し、当該関数が示す形状のルックアップテーブルを生成するテーブル生成手段と、前記テーブル生成手段によって生成された前記ルックアップテーブルを用いて、前記画像の輝度値を変換する処理を行う輝度値変換手段と、を備えることを要件とする。

開示の装置は、エッジの計算等が不要であって、微分関数のピーク位置および高さを自由に設定するので、簡便な調整で、自由度の高い画像補正処理を高速に行うことができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムの実施例を詳細に説明する。

以下の実施例では、実施例１に係る血管撮像装置の構成および処理の流れを順に説明し、最後に実施例１による効果を説明する。なお、以下では、医療用画像として血管の画像を撮像し、表示する血管撮像装置に適用する例を説明する。このような血管撮像装置については、近赤外線を使って皮下の静脈を撮影し、表示することによって注射などの医療行為を補助する場合等に利用される。

［血管撮像装置の構成］
次に、図１〜図６を用いて、血管撮像装置１０の構成を説明する。図１は、実施例１に係る血管撮像装置１０の構成を示すブロック図である。図２は、コントラストを強調された血管画像の表示例を示す図である。図３は、ＬＵＴを説明するための図である。図４は、ＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）の微分関数Ｆ’（ｘ）を説明するための図である。図５は、ＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）を説明するための図である。図６は、画像の輝度値変換処理を説明するための図である。

図１に示すように、この血管撮像装置１０は、調整ダイアル１１、表示用ＬＣＤ１２、近赤外照明１３、撮像素子１４、撮像画像メモリ１５、調整画像メモリ１６、ＬＵＴ１７、中央処理部１８、ＬＵＴ生成部１９、画像変換部２０を備える。以下にこれらの各部の処理を説明する。

調整ダイアル１１は、ＬＵＴの形状を表わすＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）の微分関数Ｆ’（ｘ）のピークの高さおよびピークの位置を入力値の設定として受け付ける。具体的には、調整ダイアル１１は、利用者がコントラストの強弱を調整するために設定した入力値を受け付ける。なお、調整ダイアル１１では、微分関数Ｆ’（ｘ）のピークの高さのみを調整し、ピーク位置（つまり、ｘ方向の位置）については事前に設定されていてもよく、以下で説明する例では、ピークの高さのみを調整する場合の例を説明する。

つまり、血管を撮像する場合には、被写体となるのは主に腕であって照明環境が自照明を点灯した状態で撮影すると考えられるため、太陽などの強力な外光の影響が無い限り一定である。そのため、被写体の輝度値が事前におおよそ決まっており、例えば、ピークの位置を輝度値「２００」付近と事前に設定しておくことができる。この輝度値「２００」を正規化輝度値「ｘ」で表現すると、ｘ＝２００／２５５ ＝ ０．７８が該当する。

このｘ＝０．７８の位置に微分関数Ｆ’（ｘ）ピークが存在するようにＬＵＴを生成すると、該当する輝度値である輝度値「２００」近辺の輝度分解能を高くする事ができる。結果として、皮膚領域と血管領域の輝度値の分解能を高めることができ、血管の視認性が向上する。

表示用ＬＣＤ１２は、画像変換部２０によって輝度値が変換され、コントラストが強調された調整画像を調整画像メモリ１６から読み出して表示する。例えば、表示用ＬＣＤ１２は、図２に例示するように、コントラストが強調された血管画像を表示する。また、同図に示すように、表示用ＬＣＤ１２は、前述した調整ダイアル１１の入力値に応じて、コントラストの強弱（つまり、微分関数Ｆ’（ｘ）のピークの高さ）が適宜調整された画像を表示する。

近赤外照明１３は、近赤外線で被写体である人体を照射する。この近赤外照明１３によって照射される近赤外線が人体に対して高い透過性を示し、一方、血液中に多く含まれるヘモグロビンが近赤外線に吸収される。そのため、近赤外線が照射された人体の画像の中では、静脈部分だけが黒く写る。なお、近赤外線を使って撮影した画像では、血管部分が黒く撮影されるが、血管は体内にある為、コントラストを強調しなかった場合には、それほど鮮明に表示される訳ではない。つまり、周辺の皮膚の部分と血管が存在する部分の輝度値の差は僅かである。

撮像素子１４は、利用者からの画像撮像要求を受け付けると、近赤外照明１３が照射した被写体をレンズを通して撮像し、撮像画像メモリ１５に記憶させる。撮像画像メモリ１５は、撮像素子１４によって撮像された撮像画像を記憶する。調整画像メモリ１６は、画像変換部２０によって輝度値が変換され、コントラストが強調された調整画像を記憶する。なお、撮像画像メモリ１５が記憶する撮像画像は、撮像素子１４が撮影した画像そのままであり、上述したように血管領域とそれ以外の皮膚の領域とで輝度値の違いがあまり大きくない。

ＬＵＴ１７は、図３に例示するように、入力画像の輝度値と出力画像の輝度値の対応関係を表わす変換テーブルであり、後述するＬＵＴ生成部１９によって生成される。ＬＵＴ１７は、入力画像の画素ごとにテーブルから対応する輝度値を引き、出力画像の該当するピクセルに設定する。この輝度値の変換によって画像の補正処理を行う。

中央処理部１８は、調整ダイアル１１から微分関数Ｆ’（ｘ）の入力値を取得し、ＬＵＴ生成部１９に通知する。具体的には、中央処理部１８は、電源がオンされると、調整ダイアル１１から微分関数Ｆ’（ｘ）のピークの高さを示す入力値を取得し、入力値に応じて、後に詳述する図４に示す標準偏差「σ」を設定し、ＬＵＴ生成部１９に通知する。

具体的な例を挙げて説明すると、中央処理部１８は、利用者が調整ダイアル１１を調整してコントラストを最大限下げた場合には、「σ＝１０．０」に設定し、逆に最もコントラストを上げた場合には、「σ＝０．２」を設定する。なお、調整ダイアル１１からの入力値に基づく「σ」の決定は、変換式を用いても良いし、変換テーブルを予め作成しておいても良い。

ＬＵＴ生成部１９は、ピーク位置情報およびピーク高情報を基に、微分関数Ｆ’（ｘ）を定義し、微分関数Ｆ’（ｘ）を積分してＬＵＴの形状を表わすＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）を算出する。具体的には、ＬＵＴ生成部１９は、中央処理部１８から受信した標準偏差「σ」と予め設定された正規分布の平均値「Ｘｃ」とに基づいて、微分関数Ｆ’（ｘ）を定義し、微分関数Ｆ’（ｘ）を積分してＬＵＴの形状を表わすＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）を算出する。そして、ＬＵＴ生成部１９は、ＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）に基づいて、ＬＵＴを作成する。

ここで図４を用いてＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）の微分関数Ｆ’（ｘ）について説明する。図４では、微分関数Ｆ’（ｘ）を正規分布を使って表現している。同図に示すように、ＬＵＴ生成部１９で定義されるＬＵＴ関数の微分関数Ｆ’（ｘ）では、該当する輝度における分解能を表わしている。つまり、図４に例示するように、微分は該当する関数の傾きを表わしているため、微分が大きい所では入力輝度の僅かな違いが強調して出力されることになり、一方、微分が小さい輝度値では入力輝度の変化が縮小されて出力する。

また、図４の例では、正規分布の平均値（Ｘｃ）がピーク位置で、標準偏差（σ）がコントラスト強調の調整パラメータに対応し、様々なσに対する微分関数を示している。なお、「Ａ」は、関数全体に掛る定数項で、この後に示す正規化条件によって一意に決定される。

また、図５に示すように、ＬＵＴ関数とは、入力輝度値と出力輝度値の間の関係式を表わしており、Ｆ（ｘ）と表記している。また、ｘとは、輝度値Ｙ（０−２５５）を正規化した値を表している。つまり、ある注目点における輝度値がＹであった場合に、ｘ＝（Ｙ／２５５）である。ｘは、０．０〜１．０の範囲の値を取る。正規化をすることによって、輝度値の範囲が０−２５５以外の場合にも同様の計算式を当てはめることができる。

ここで、正規化条件として「Ｆ（０．０）＝０．０」、「Ｆ（１．０）＝１．０」を設けることによって出力輝度値を「０．０」〜「１．０」の範囲に収めて、ＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）が図５に示すように一意に決定される。なお、積分演算を行うのではなく、予め計算値をテーブルとして保持するようにしてもよい。

つまり、ＬＵＴの形状を表わすＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）に対し、Ｆ（ｘ）の微分関数Ｆ’（ｘ）を先に定義して、それを積分することによってＬＵＴを生成するので、所定の輝度値付近における輝度分解能を調整することができる。

例えば、血管を撮像して表示する場合において、皮膚や静脈部分の輝度値はおおよそ同じ値である。その為、図６に示すように、該当輝度値（例えば、輝度値「２００」）が微分のピーク位置になるようにＬＵＴ１７を生成する事によって、血管の存在による輝度値の低下を選択的に強調処理することができる。なお、図１０の左側の図は、人の腕を撮影した時の輝度値の断面の様子を示しており、横軸が位置で縦軸が対応する輝度値である。画像の中央付近が腕の中央部に当たり、ここに位置する血管による輝度低下をコントラストを拡大して表示する。

また、調整ダイアル１１で強調処理の度合いを調整した場合に、微分関数Ｆ’（ｘ）のピーク位置が常に一定でピークの高さだけが変化する。これは該当輝度値における出力輝度値の感度を調整していることを意味する。

画像変換部２０は、ＬＵＴ１７を用いて、撮像画像の輝度値を変換する。具体的には、画像変換部２０は、撮像画像メモリ１５に記憶された撮像画像を読み出し、読み出された撮像画像の輝度値をＬＵＴ１７を用いて変換し、調整画像メモリ１６に記憶させる。

［血管撮像装置による処理］
次に、図７および図８を用いて、実施例１に係る血管撮像装置１０による処理を説明する。図７は、実施例１に係る血管撮像装置のＬＵＴ作成処理の動作を示すフローチャートである。図８は、実施例１に係る血管撮像装置の画像表示処理の動作を示すフローチャートである。

図７に示すように、血管撮像装置１０は、調整ダイアル１１から微分関数Ｆ’（ｘ）のピーク高情報を取得すると（ステップＳ１０１）、微分関数Ｆ’（ｘ）のピーク高情報およびピーク位置情報を基に、微分関数Ｆ’（ｘ）を定義する（ステップＳ１０２）。

続いて、血管撮像装置１０は、定義された微分関数Ｆ’（ｘ）を積分してＬＵＴの形状を表わすＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）を算出する（ステップＳ１０３）。その後、血管撮像装置１０は、ＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）に基づいて、ＬＵＴを作成する（ステップＳ１０４）。

続いて、図８を用いて、実施例１に係る血管撮像装置の画像表示処理の動作を説明する。同図に示すように、血管撮像装置１０は、利用者からの画像撮像要求を受け付けると（ステップＳ２０１）、近赤外照明１３が照射した被写体をレンズを通して撮像し、撮像画像メモリ１５に記憶させる（ステップＳ２０２）。

そして、血管撮像装置１０は、撮像画像メモリ１５に記憶された撮像画像を読み出し、読み出された撮像画像の輝度値をＬＵＴ１７を用いて変換し、調整画像メモリ１６に記憶させる（ステップＳ２０３）。その後、血管撮像装置１０は、輝度値が変換され、コントラストが強調された調整画像を調整画像メモリ１６から読み出して表示する（ステップＳ２０４）。

[実施例１の効果]
上述してきたように、血管撮像装置１０では、ＬＵＴ関数の微分関数に着目し、微分関数を所定の形状に設定する方法を用いることで、分配を自由にコントロールすることが可能である。つまり、微分関数のピークが存在する輝度値については、輝度値の分解能（入力輝度値の変化に対する出力輝度値の変化）が高くなり、逆にピーク以外の範囲では、輝度値の分解能は低くなる。このピークの位置（ｘ方向）、および、ピークの高さ（ｙ方向）を自ら設定した関数で定めることによって、自由度の高い画像補正処理を簡便に行うことが可能である。

また、血管撮像装置１０では、ピーク位置を一定としながらピークの高さを調整するので、最も輝度分解能が高い輝度値を一定に保った状態で、コントラスト調整を行うことが可能である。

また、血管撮像装置１０では、ＬＵＴ関数を決定する際に、微分関数を積分した後に、正規化条件を設けている。この条件に従えば、注目輝度値の輝度分解能を拡大しながら、白とびピクセルの数は抑制することが可能である。

ところで、上記の実施例１では、血管を撮像した画像をＬＵＴを用いて処理する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な画像（例えば、可視光や紫外線を照射した被写体の医療用画像）や複数のプレーンから構成されている画像を複数のＬＵＴを用いて処理することができる。

そこで、以下の実施例２では、複数の画像（プレーン）が合成された画像を表示する医療用画像表示装置に適用する場合として、図９を用いて、実施例２における医療用画像表示装置１０ａの構成について説明する。図９は、実施例２に係る医療用画像表示装置の構成を示すブロック図である。なお、実施例１と重複する部分の説明については省略する。

図９に示すように、医療用画像表示装置１０ａは、図１に示した血管撮像装置１０と比較して、操作用端末２１、画像記録媒体２３、複数の撮像画像メモリ２４ａ〜２４ｃ、複数の調整画像メモリ２５ａ〜２５ｃ、複数のＬＵＴ２６ａ〜２６ｃ、合成部３０を備える点が相違する。なお、以下で説明する例では、近赤外線、可視光または紫外線を照射して撮像された各医療用画像を処理するのに適した３つのＬＵＴを保持する場合の例を説明する。

操作端末２１は、利用者が所望する被写体の医療用画像の要求を受け付け、当該被写体の医療用画像のうち、近赤外線、可視光または紫外線を照射して撮像された各医療用画像のいずれを合成対象とするかを受け付ける。

また、操作端末２１は、近赤外線、可視光または紫外線を照射して撮像された各画像の微分関数Ｆ’（ｘ）のピークの高さおよびピークの位置を入力値として入力する。例えば、操作用端末２１は、近赤外線用、可視光用および紫外線用として、それぞれのコントラスト強弱を調整する３つのダイアルで構成され、コントラストが強い「強」、コントラストが弱い「弱」、合成対象としない「ＯＦＦ」を入力値とした各ダイアルが利用者によって調整される。

画像記録媒体２３は、近赤外線、可視光または紫外線を照射して撮像された各医療用画像を記憶する。画像記録媒体２３は、各医療用画像を重ね合わせて合成するために、同一の被写体についてそれぞれ記憶する。

撮像画像メモリ２４ａ〜２４は、画像記憶媒体２３に記憶された医療用画像のうち、操作用端末２１により指定された被写体の医療用画像であって、合成対象とされた医療用画像について記憶する。撮像画像メモリ２４ａは、近赤外線を照射して撮像された医療用画像を記憶し、撮像画像メモリ２４ｂは、可視光を照射して撮像された医療用画像を記憶し、撮像画像メモリ２４ｃは、紫外線を照射して撮像された医療用画像を記憶する。

調整画像メモリ２５ａは、近赤外線を照射して撮像された医療用画像が、近赤外線用ＬＵＴ２６ａにより輝度値が変換された医療用画像を記憶する。調整画像メモリ２５ｂは、可視光を照射して撮像された各医療用画像が、可視光用ＬＵＴ２６ｂにより輝度値が変換された医療用画像を記憶する。調整画像メモリ２５ｃは、紫外線を照射して撮像された医療用画像が、紫外線用ＬＵＴ２６ｃにより輝度値が変換された医療用画像を記憶する。

近赤外線用ＬＵＴ２６ａは、調整画像メモリ２５ａに記憶された近赤外線画像に対する輝度値変換を行うための、入力画像の輝度値と出力画像の輝度値の対応関係を表わす変換テーブルを記憶する。可視光用ＬＵＴ２６ｂは、調整画像メモリ２５ｂに記憶された可視光画像に対する輝度値変換を行うための変換テーブルを記憶する。紫外線用ＬＵＴ２６ｃは、調整画像メモリ２５ｃに記憶された紫外線画像に対する輝度値変換を行うための変換テーブルを記憶する。

中央処理部１８は、操作端末２１から近赤外線用、可視光用および紫外線用の各入力値（つまり、各ピーク位置情報および各ピーク高情報）を取得し、ＬＵＴ生成部２８に通知する。

ＬＵＴ生成部２８は、中央処理部２１から各入力値を受信し、近赤外線用、可視光用および紫外線用の各ＬＵＴを入力値を基に生成し、近赤外線用ＬＵＴ２６ａ、可視光用ＬＵＴ２６ｂ、紫外線用ＬＵＴ２６ｃにそれぞれ記憶させる。なお、操作端末２１が合成対象としない旨が入力された画像については、入力値が中央処理部１８から通知されず、ＬＵＴが生成されない。

画像変換部２９は、各ＬＵＴ２６ａ〜２６ｃを用いて、撮像画像メモリ２４ａ〜２４ｃに記憶された各医療用画像の輝度値を変換する。具体的には、画像変換部２９は、撮像画像メモリ２４ａに記憶された近赤外線画像を読み出し、読み出された撮像画像の輝度値を近赤外線用ＬＵＴ２６ａを用いて変換し、調整画像メモリ２５ａに記憶させる。また、撮像画像メモリ２４ｂに記憶された可視光画像を読み出し、読み出された撮像画像の輝度値を可視光用ＬＵＴ２６ｂを用いて変換し、調整画像メモリ２５ｂに記憶させる。また、撮像画像メモリ２４ｃに記憶された紫外線画像を読み出し、読み出された撮像画像の輝度値を紫外線用ＬＵＴ２６ｃを用いて変換し、調整画像メモリ２５ｃに記憶させる。

合成部３０は、調整画像メモリ２５ａ〜２５ｃから輝度値が変換された各医療用画像を読み出し、それらの医療用画像を重ね合わせて合成して、表示用ＬＣＤ２２に送信して表示させる。

このように、複数の画像を、それぞれのＬＵＴを用いて輝度値変換し、合成するので、目的に応じた適切な画像を得ることが可能である。例えば、最も吸収する波長が異なる酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとを撮像する場合に、酸化ヘモグロビン用の画像と還元ヘモグロビン用の画像とで、別々のＬＵＴを使って画像補正処理を適用するので、医療目的に応じて適切な画像、例えば酸化ヘモグロビン分布のみを強調処理した画像等を得ることができる。

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は、上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では実施例３として本発明に含まれる他の実施例を説明する。

（１）ピーク位置自動設定
実施例１の血管撮像装置では、微分関数Ｆ’（ｘ）のピーク位置を予め設定している場合を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、微分関数Ｆ’（ｘ）のピーク位置を自動で設定するようにしてもよい。例えば、画像の中心付近の一定領域の平均輝度を計算し、その輝度値をピーク位置に設定する。なお、ここで、平均輝度を計算しているのはノイズによる影響を低減させる為である。

このように、予め利用者が関心を持つ領域（例えば、画像の中央付近）の平均輝度値を計算し、計算された輝度値をピーク位置に設定するので、自動でピーク位置を設定することが可能である。

（２）ピーク位置複数
また、実施例１の血管撮像装置ではピークを１つに設定する場合を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明は、ピークを複数設定するようにしてもよい。例えば、医療用のＸ線画像等では、骨のように明るい部分と、その他組織のように暗い部分の２つの部分に大きく分かれる場合があり、画像内の輝度値が異なる部分に対して、それぞれピークを設定するようにしてもよい。

具体的には、血管撮像装置は、図１０に例示するように、ピークが二つある微分関数Ｆ’（ｘ）を定義する。そして、血管撮像装置は、図１１に例示するように、定義された微分関数Ｆ’（ｘ）を積分してＬＵＴの形状を表わすＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）を算出する。その後、血管撮像装置は、ＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）に基づいて、ＬＵＴを作成する。

このように、画像内の輝度値の異なる部分（例えば、明るい部分と暗い部分）に対して、それぞれピークを設定する結果、それぞれの領域を強調処理することが可能である。

（３）ピーク位置指定
また、実施例１の血管撮像装置ではピーク位置を固定とした場合を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ピーク位置を利用者の指定した任意の位置に設定するようにしてもよい。

例えば、血管撮像装置は、図１２に示すように、Ｘ線画像を表示用装置に表示し、医者がその画像の中の任意の位置や領域を指定し、該当領域における輝度値を検出する。そして、検出された輝度値を微分関数Ｆ’（ｘ）のピーク位置として設定する。なお、この画像の中で利用者が注目したい領域をタッチペンやマウスなどを使って指定する（図１２の例では、点線で囲まれた領域）。

このように、利用者の指定した任意の領域の輝度をピーク位置として設定するので、指定された領域のコントラストが強調された画像を表示することが可能である。

（４）カラー画像
上記の実施例１では、モノクロ画像に対して適用した場合を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、複数の波長（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長）の画像を重ね合わせたカラー画像のように複数のプレーンから成る画像や、Ｒ、Ｇ、Ｂとは異なった波長で撮影した画像を重ね合わせたフォールスカラー画像等に対して適用してもよい。

具体的な適用例を挙げると、例えば、植物が光合成を行う為に光を吸収する際に、波長の短い光ほど吸収され、逆に波長の長い近赤外線領域の光はあまり吸収せずに反射される。その結果、近赤外線で撮影した衛星画像などを見ると、植物が多い領域は明るく写る。この近赤外で撮影した画像を、人間にとって目立つ色である“赤”の画像として重ね合わせることで、植物の分布を見ることができる。

医療用においても、特定の波長を使って撮影することによって生体に関する情報を得ることができる。例えば、酸化ヘモグロビンが最も吸収する波長で撮影した画像では、輝度値が低いほど酸化ヘモグロビンが多く存在していることになる。従って、例えば、酸化ヘモグロビン用の画像と還元ヘモグロビン用の画像を、それぞれのＬＵＴを用いて輝度値変換し、変換された画像をそれぞれ反転（２５５から引き算する）した後、それぞれに赤と青を割り当てて重ね合わせて合成することによって、分布状況を可視化することができる。

（５）システム構成等
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、中央処理部１８とＬＵＴ生成部１９とを統合してもよい。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

（６）プログラム
ところで、上記の実施例で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図１３を用いて、上記の実施例と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図１３は、画像処理プログラムを実行するコンピュータを示す図である。

同図に示すように、画像処理装置としてのコンピュータ６００は、ＨＤＤ６１０、ＲＡＭ６２０、ＲＯＭ６３０およびＣＰＵ６４０をバス６５０で接続して構成される。

そして、ＲＯＭ６３０には、上記の実施例と同様の機能を発揮する画像処理プログラム、つまり、図１３に示すように、ＬＵＴ作成プログラム６３１、画像変換プログラム６３２が予め記憶されている。なお、プログラム６３１および６３２については、図１に示した画像処理装置の各構成要素と同様、適宜統合または分散してもよい。

そして、ＣＰＵ６４０が、これらのプログラム６３１および６３２をＲＯＭ６３０から読み出して実行することで、図１３に示すように、各プログラム６３１および６３２は、ＬＵＴ作成プロセス６４１および画像変換プロセス６４２として機能するようになる。各プロセス６４１および６４２は、図１に示したＬＵＴ作成部１９および画像変換部２０にそれぞれ対応する。

また、ＲＡＭ６２０には、図１３に示すように、ＬＵＴ６２１および画像データ６２２が格納され、格納されたＬＵＴ６２１および画像データ６２２に基づいて、画像変換処理を実行する。

以上の実施例１〜３を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）入力画像の輝度値と出力画像の輝度値との対応関係を示すルックアップテーブルを用いて、画像の輝度値を変換する処理を行う画像処理装置であって、
前記ルックアップテーブルの微分関数におけるピークの高さおよびピークの位置について設定を受け付ける設定受付手段と、
前記設定受け付け手段によって受け付けられた前記ピークの高さおよびピークの位置を基に、前記ルックアップテーブルの微分関数を定義し、当該微分関数を積分して関数を算出し、当該関数が示す形状のルックアップテーブルを生成するテーブル生成手段と、
前記テーブル生成手段によって生成された前記ルックアップテーブルを用いて、前記画像の輝度値を変換する処理を行う輝度値変換手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。

（付記２）前記テーブル生成手段は、前記微分関数を積分した関数が示す形状を正規化することを特徴とする付記１に記載の画像処理装置。

（付記３）前記設定受付手段は、複数のピークの高さおよび複数のピークの位置について設定を受け付け、
前記テーブル生成手段は、前記設定受け付け手段によって受け付けられた複数のピークの高さおよび複数のピークの位置を基に、前記ルックアップテーブルの微分関数を定義し、当該微分関数を積分して関数を算出し、当該関数が示す形状のルックアップテーブルを生成することを特徴とする付記１または２に記載の画像処理装置。

（付記４）前記設定受付手段は、複数のプレーンから構成されている画像に対して、当該各プレーンに対するピークの高さおよびピークの位置について設定を受け付け、
前記テーブル生成手段は、前記設定受け付け手段によって受け付けられた当該各プレーンに対するピークの高さおよびピークの位置ごとに、前記ルックアップテーブルをそれぞれ生成し、
前記輝度値変換手段は、前記テーブル生成手段によって生成された複数のルックアップテーブルを用いて、当該各ルックアップテーブルに対応するプレーンの輝度値をそれぞれ変換し、
前記輝度値変換手段によって変換された各プレーンを重ね合わせて画像を合成する画像合成手段をさらに備えることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の画像処理装置。

（付記５） 前記画像内における所定の領域を受け付ける画像領域受付手段と、
前記画像領域受付手段によって受け付けられた前記所定の領域の輝度値を検出する輝度値検出手段と、をさらに備え、
前記テーブル生成手段は、前記輝度値検出手段によって算出された輝度値を前記ピークの位置として、前記ルックアップテーブルを生成することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の画像処理装置。

（付記６）入力画像の輝度値と出力画像の輝度値との対応関係をルックアップテーブルを用いて、画像の輝度値を変換する処理を行う画像処理方法であって、
前記ルックアップテーブルの微分関数におけるピークの高さおよびピークの位置について設定を受け付ける設定受付工程と、
前記設定受付工程によって受け付けられた前記ピークの高さおよびピークの位置を基に、前記ルックアップテーブルの微分関数を定義し、当該微分関数を積分して関数を算出し、当該関数が示す形状のルックアップテーブルを生成するテーブル生成工程と、
前記テーブル生成工程によって生成された前記ルックアップテーブルを用いて、前記画像の輝度値を変換する処理を行う輝度値変換工程と、
を含んだことを特徴とする画像処理方法。

（付記７）前記テーブル生成工程は、前記微分関数を積分した関数が示す形状を正規化することを特徴とする付記６に記載の画像処理方法。

（付記８）前記設定受付工程は、複数のピークの高さおよび複数のピークの位置について設定を受け付け、
前記テーブル生成工程は、前記設定受け付け手段によって受け付けられた複数のピークの高さおよび複数のピークの位置を基に、前記ルックアップテーブルの微分関数を定義し、当該微分関数を積分して関数を算出し、当該関数が示す形状のルックアップテーブルを生成することを特徴とする付記６または７に記載の画像処理方法。

（付記９）前記設定受付工程は、複数のプレーンから構成されている画像に対して、当該各プレーンに対するピークの高さおよびピークの位置について設定を受け付け、
前記テーブル生成工程は、前記設定受け付け手段によって受け付けられた当該各プレーンに対するピークの高さおよびピークの位置ごとに、前記ルックアップテーブルをそれぞれ生成し、
前記輝度値変換工程は、前記テーブル生成手段によって生成された複数のルックアップテーブルを用いて、当該各ルックアップテーブルに対応するプレーンの輝度値をそれぞれ変換し、
前記輝度値変換工程によって変換された各プレーンを重ね合わせて画像を合成する画像合成工程をさらに備えることを特徴とする付記６〜８のいずれか一つに記載の画像処理方法。

（付記１０）前記画像内における所定の領域を受け付ける画像領域受付工程と、
前記画像領域受付工程によって受け付けられた前記所定の領域の輝度値を検出する輝度値検出工程と、をさらに備え、
前記テーブル生成工程は、前記輝度値検出工程によって算出された輝度値を前記ピークの位置として、前記ルックアップテーブルを生成することを特徴とする付記６〜９のいずれか一つに記載の画像処理方法。

（付記１１）入力画像の輝度値と出力画像の輝度値との対応関係をルックアップテーブルを用いて、画像の輝度値を変換する処理を行う画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラムであって、
前記ルックアップテーブルの微分関数におけるピークの高さおよびピークの位置について設定を受け付ける設定受付手順と、
前記設定受付手順によって受け付けられた前記ピークの高さおよびピークの位置を基に、前記ルックアップテーブルの微分関数を定義し、当該微分関数を積分して関数を算出し、当該関数が示す形状のルックアップテーブルを生成するテーブル生成手順と、
前記テーブル生成手順によって生成された前記ルックアップテーブルを用いて、前記画像の輝度値を変換する処理を行う輝度値変換手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。

（付記１２）前記テーブル生成手順は、前記微分関数を積分した関数が示す形状を正規化することを特徴とする付記１１に記載の画像処理プログラム。

（付記１３）前記設定受付手順は、複数のピークの高さおよび複数のピークの位置について設定を受け付け、
前記テーブル生成手順は、前記設定受け付け手段によって受け付けられた複数のピークの高さおよび複数のピークの位置を基に、前記ルックアップテーブルの微分関数を定義し、当該微分関数を積分して関数を算出し、当該関数が示す形状のルックアップテーブルを生成することを特徴とする付記１１または１２に記載の画像処理プログラム。

（付記１４）前記設定受付手順は、複数のプレーンから構成されている画像に対して、当該各プレーンに対するピークの高さおよびピークの位置について設定を受け付け、
前記テーブル生成手順は、前記設定受け付け手順によって受け付けられた当該各プレーンに対するピークの高さおよびピークの位置ごとに、前記ルックアップテーブルをそれぞれ生成し、
前記輝度値変換手順は、前記テーブル生成手順によって生成された複数のルックアップテーブルを用いて、当該各ルックアップテーブルに対応するプレーンの輝度値をそれぞれ変換し、
前記輝度値変換手順によって変換された各プレーンを重ね合わせて画像を合成する画像合成手順をさらに備えることを特徴とする付記１１〜１３のいずれか一つに記載の画像処理プログラム。

（付記１５）前記画像内における所定の領域を受け付ける画像領域受付手順と、
前記画像領域受付手順によって受け付けられた前記所定の領域の輝度値を検出する輝度値検出手順と、をさらに備え、
前記テーブル生成手順は、前記輝度値検出手順によって算出された輝度値を前記ピークの位置として、前記ルックアップテーブルを生成することを特徴とする付記１１〜１４のいずれか一つに記載の画像処理プログラム。

実施例１に係る血管撮像装置の構成を示すブロック図である。 コントラストを強調された血管画像の表示例を示す図である。 ＬＵＴを説明するための図である。 ＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）の微分関数Ｆ’（ｘ）を説明するための図である。 ＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）を説明するための図である。 画像の輝度値変換処理を説明するための図である。 実施例１に係る血管撮像装置のＬＵＴ作成処理の動作を示すフローチャートである。 実施例１に係る血管撮像装置の画像表示処理の動作を示すフローチャートである。 実施例２に係る医療用画像表示装置の構成を示すブロック図である。 ＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）の微分関数Ｆ’（ｘ）を説明するための図である。 ＬＵＴ関数Ｆ（ｘ）を説明するための図である。 指定領域のコントラスト強調処理を説明するための図である。 画像処理プログラムを実行するコンピュータを示す図である。 従来技術を説明するための図である。 従来技術を説明するための図である。 従来技術を説明するための図である。 従来技術を説明するための図である。 従来技術を説明するための図である。

符号の説明

１０ 血管撮像装置
１１ 調整ダイアル
１２ 表示用ＬＣＤ
１３ 近赤外照明
１４ 撮像素子
１５ 撮像画像メモリ
１６ 調整画像メモリ
１７ ＬＵＴ
１８ 中央処理部
１９ ＬＵＴ生成部
２０ 画像変換部

Claims (7)

1. 入力画像の輝度値と出力画像の輝度値との対応関係を示すルックアップテーブルを用いて、画像の輝度値を変換する処理を行う画像処理装置であって、
   前記ルックアップテーブルの微分関数におけるピークの高さおよびピークの位置について設定を受け付ける設定受付手段と、
   前記設定受け付け手段によって受け付けられた前記ピークの高さおよびピークの位置を基に、前記ルックアップテーブルの微分関数を定義し、当該微分関数を積分して関数を算出し、当該関数が示す形状のルックアップテーブルを生成するテーブル生成手段と、
   前記テーブル生成手段によって生成された前記ルックアップテーブルを用いて、前記画像の輝度値を変換する処理を行う輝度値変換手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記テーブル生成手段は、前記微分関数を積分した関数で表わされる分布を正規化することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記設定受付手段は、複数のピークの高さおよび複数のピークの位置について設定を受け付け、
   前記テーブル生成手段は、前記設定受け付け手段によって受け付けられた複数のピークの高さおよび複数のピークの位置を基に、前記ルックアップテーブルの微分関数を定義し、当該微分関数を積分して関数を算出し、当該関数が示す形状のルックアップテーブルを生成することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記設定受付手段は、複数のプレーンから構成されている画像に対して、当該各プレーンに対するピークの高さおよびピークの位置について設定を受け付け、
   前記テーブル生成手段は、前記設定受け付け手段によって受け付けられた当該各プレーンに対するピークの高さおよびピークの位置ごとに、前記ルックアップテーブルをそれぞれ生成し、
   前記輝度値変換手段は、前記テーブル生成手段によって生成された複数のルックアップテーブルを用いて、当該各ルックアップテーブルに対応するプレーンの輝度値をそれぞれ変換し、
   前記輝度値変換手段によって変換された各プレーンを重ね合わせて画像を合成する画像合成手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像処理装置。
5. 前記画像内における所定の領域を受け付ける画像領域受付手段と、
   前記画像領域受付手段によって受け付けられた前記所定の領域の輝度値を検出する輝度値検出手段と、をさらに備え、
   前記テーブル生成手段は、前記輝度値検出手段によって算出された輝度値を前記ピークの位置として、前記ルックアップテーブルを生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像処理装置。
6. 入力画像の輝度値と出力画像の輝度値との対応関係をルックアップテーブルを用いて、画像の輝度値を変換する処理を行う画像処理方法であって、
   前記ルックアップテーブルの微分関数におけるピークの高さおよびピークの位置について設定を受け付ける設定受付工程と、
   前記設定受付工程によって受け付けられた前記ピークの高さおよびピークの位置を基に、前記ルックアップテーブルの微分関数を定義し、当該微分関数を積分して関数を算出し、当該関数が示す形状のルックアップテーブルを生成するテーブル生成工程と、
   前記テーブル生成工程によって生成された前記ルックアップテーブルを用いて、前記画像の輝度値を変換する処理を行う輝度値変換工程と、
   を含んだことを特徴とする画像処理方法。
7. 入力画像の輝度値と出力画像の輝度値との対応関係をルックアップテーブルを用いて、画像の輝度値を変換する処理を行う画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラムであって、
   前記ルックアップテーブルの微分関数におけるピークの高さおよびピークの位置について設定を受け付ける設定受付手順と、
   前記設定受付手順によって受け付けられた前記ピークの高さおよびピークの位置を基に、前記ルックアップテーブルの微分関数を定義し、当該微分関数を積分して関数を算出し、当該関数が示す形状のルックアップテーブルを生成するテーブル生成手順と、
   前記テーブル生成手順によって生成された前記ルックアップテーブルを用いて、前記画像の輝度値を変換する処理を行う輝度値変換手順と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。

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