JP2582657B2 - 画像濃度調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、放射線画像を表わす画像データに基づい
て、該放射線画像を可視画像として再生出力する際の濃
度を調整する画像濃度調整装置に関するものである。

（従来の技術） 記録された放射線画像を読み取って画像データを得、
この画像データに適切な画像処理を施した後、画像を再
生記録することが種々の分野で行われている。たとえ
ば、後の画像処理に適合するように設計されたガンマ値
の低いＸ線フイルムを用いてＸ線画像を記録し、このＸ
線画像が記録されたフイルムからＸ線画像を読み取って
電気信号に変換し、この電気信号（画像データ）に画像
処理を施した後コピー写真等に可視像として再生するこ
とにより、コントラスト，シャープネス，粒状性等の画
質性能の良好な再生画像を得ることの出来るシステムが
開発されている（特公昭61−5193号公報参照）。

また本出願人により、放射線（Ｘ線，α線，β線，γ
線，電子線，紫外線等）を照射するとこの放射線エネル
ギーの一部が蓄積され、その後可視光等の励起光を照射
すると蓄積されたエネルギーに応じた光量の輝尽発光光
を放射する蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、
人体等の被写体の放射線画像を一旦シート状の蓄積性蛍
光体に撮影記録し、蓄積性蛍光体シートをレーザ光等の
励起光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽
発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信
号に基づいて被写体の放射線画像を写真感光材料等の記
録材料、CRT等に可視像として出力させる放射線記録再
生システムがすでに提案されている（特開昭55−12429
号，同56−11395号，同55−0163472号，同56−164645
号，同55−116340号等）。

このシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真
システムと比較して極めて広い放射線露光域にわたって
画像を記録し得るという実用的な利点を有している。す
なわち、放射線露光量に対する、蓄積後に励起によって
発光する輝尽発光光の光量が極めて広い範囲に渡って比
例することが認められており、従って種々の撮影条件に
より放射線露光量がかなり大幅に変動しても、蓄積性蛍
光体シートより放射される輝尽発光光を読取りゲインを
適当な値に設定して光電変換手段により読み取って電気
信号（画像データ）に変換し、この画像データを用いて
写真感光材料、CRT等の表示装置に放射線画像を可視像
として出力することによって、放射線露光量の変動に影
響されない放射線画像を得ることができる。

上記のようなＸ線フイルムや蓄積性蛍光体シート等を
用いるシステムにおいて、所望とする被写体が適切な濃
度に再生された可視画像を得るために、画像データのヒ
ストグラムを求め、このヒストグラムから所望とする被
写体に対応する画像データを抽出する操作が行なわれて
いる。

第４図は、ヒストグラムの一例を表わした図である。
横軸は画像データＳを表わし、縦軸は放射線画像の各画
素に対応する画素データＳを一個と数えたときの画像デ
ータＳの各値の出現頻度を表わした図である。

このヒストグラムは、大きく分けて２つの山A,Bから
構成されている。山Ａは、所望とする被写体、例えば人
体の胸部の画像データに対応し、山Ｂは放射線が被写体
を透過することなく、直接に蓄積性蛍光体シートやＸ線
フイルム等の記録シートに照射された直接放射線部の画
像データに対応している。ここで山Ａを求るために、所
定のしきい値Thを用いて画像データＳの値の小さい方
（図の左側）からの値の大きい方（図の右方）に向かっ
てサーチし、ヒストグラムと最初に交叉する点ａと次に
交叉する点ｂとを求め、これらの２点a,bに対応する画
像データSa,Sbが可視画像上の適切な濃度範囲内の最小
濃度Smin,最大濃度Smaxにそれぞれ変換されるように、
即ち第４図の直線Ｇに沿うように画像データが規格化さ
れ規格化データが求められる。この規格化データに基づ
いて可視画像を再生することにより、山Ａに対応した所
望とする被写体が適切な濃度に再生された可視画像を得
ることができる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記のようにして所望とする被写体に対応
する画像データを抽出した場合、該所望とする被写体の
変化（例えば病気の進行）を見い出せない可視画像とな
ってしまう場合が生じる。

例えば、第４図のヒストグラムの山Ａの画像データが
人体の胸部Ｘ線画像を表わしているものとする。このと
き、肺炎等により肺野内の細胞浸潤、細胞増殖、液浸
出、瀘出等が生じると肺野内の空気がこれらにより置換
され、即ち肺野内の含気量が低下し、これにより肺野部
のＸ線の透過量が低下し、第４図の山Ａ′に示すように
正常な肺野の画像データの山Ａと比べ画像データＳの値
の大きな部分を欠いたような形状の山Ａ′となる。この
含気量の変化は、正常な場合と比べ可視画像上で肺野が
白っぽく再現されることにより見い出すことができるも
のである。

ところが、上述したようにしてしきい値Thを用いて山
Ａ′に対応する画像データを抽出すると２点a,b′が求
められ、これらの２点a,b′に対応する画像データSa,S
b′がそれぞれ可視画像上の適切な濃度範囲内の最小濃
度Smin,最大濃度Smaxにそれぞれ変換されるように直線
Ｇ′に沿ってデータ変換が行なわれることとなる。即ち
可視画像上では正常な肺のＸ線画像と含気量の変化した
肺のＸ線画像とが互いにほぼ同一の平均濃度となり、可
視画像上で含気量の変化を正しく把握することが不可能
となってしまうこととなる。

このように山Ａを求めてこの山Ａに対応する画像が適
性な濃度となるようにデータ変換を行なうと被写体の変
化が見い出せない可視画像となってしまうため、これを
避けるために、固定的な濃度で可視画像を再生すること
が考えられる。例えば第４図の画像データＳの最大値S_M
を求め、この最大値S_Mから所定値ΔS1下がった画像デー
タSa″と所定値ΔS2下がった画像データSb″がそれぞれ
可視画像上の適切な濃度範囲内の最小濃度Smin,最大濃
度Smaxにそれぞれ変換されるように、直線Ｇ″に沿った
変換が行なわれる。このような変換を行なうと山Ａに対
応する被写体と山Ａ′に対応する被写体とでは互いに平
均濃度の異なる可視画像を得ることができ、したがって
可視画像上で上記含気量の変化等、被写体の変化を捉え
ることができることとなる。

しかしながら、例えば人体の胸部はその人間により厚
さが異なり、したがって人間が異なると正常な胸部であ
っても放射線の平均な透過率が異なるため、上記のよう
な固定的なデータ変換を行なうと、例えば山Ａ″のよう
に平均的な透過率の異なる放射線画像の場合、その人間
により全体的に濃度の高い画像や全体的に濃度の低い画
像となる場合があり、可視画像が適性な濃度で再生され
ない場合があるという問題が生じる。

被写体の変化を捉えることができ、かつ適性濃度の可
視画像を得ることができる方法として、被写体の変化し
ない部分の濃度を合わせるように可視画像全体の濃度を
調整することが考えられる。例えば上記例では、含気量
の変化の前後の同一人のＸ線画像について、肺野の含気
量が変化してもＸ線透過量の変化しない肺野以外の部
分、例えば肩の骨の陰影の濃度を合わせるように濃度調
整をすることが行なわれている。しかし、この場合所望
とする被写体は肺部であるのに必ず肩部まで含めた撮影
を行なう必要があるが、体の大きい人は肩部まで撮影さ
れない場合があり、上記肩部の骨の部分の濃度を合わせ
る方法は必ずしも適切な方法とは言えない。一方肋骨は
必ず撮影されるが、肋骨の撮影は肺野の陰影と重なって
いるため、含気量が変化すると肋骨の陰影の濃度まで変
化してしまいこの陰影の濃度をもって可視画像の濃度調
整を行なうことはできない。

本発明は、上記事情に鑑み、骨部と軟部とを有する被
写体の場合において、軟部に放射線透過率が変化するよ
うな変化が生じた場合にその変化を可視画像に再生する
ことができかつ全体として適性濃度の可視画像を得るこ
とのできるように濃度を調整する画像濃度調整装置を提
供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明による画像濃度調整装置は、互いにエネルギー
の異なる少なくとも二種類の放射線を軟部および骨部か
ら構成される被写体に照射して得られた複数の放射線画
像のそれぞれを表わす複数の画像データに基づいて、前
記被写体中の主として骨部画像が記録された骨部画像デ
ータと、前記被写体中の軟部と骨部との双方が記録され
た原画像をを表わす原画像データとを求める画像演算手
段、 前記骨部画像データに基づいて、前記骨部画像中の骨
部の濃度の所定濃度からのずれ量を求める濃度変動量演
算手段、および 前記原画像データに基づいて、前記ずれ量に相当する
分だけ前記原画像の濃度を調整する濃度調整手段を備え
たことを特徴とするものである。

ここで上記「原画像」は、上記「互いにエネルギーの
異なる少なくとも二種類の放射線」のうちのいずれか一
つの放射線により撮影された放射線画像であってもよ
く、これら複数種類の放射線のそれぞれによる撮影によ
り得られた複数の放射線画像を重ね合わせた放射線画像
であってもよい。

（作用） 本発明による画像濃度調整装置は、放射線画像上で骨
部の濃度が変化するのは、軟部と骨部とが重なっている
ためであって、骨部そのものの放射線透過率は変化しな
いことに着目し、エネルギーサブトラクション処理によ
り骨部の陰影のみを抽出するようにしたものである。

ここでエネルギーサブトラクション処理とは、被写体
の特定の部分が互いに異なるエネルギーを有する放射線
に対して異なる放射線吸収率を有することを利用して、
同一の被写体に対して互いに異なるエネルギーを有する
放射線を吸収してこれら互いに異なるエネルギーを有す
る各放射線による複数の放射線画像を得、これら複数の
放射線画像を適当に重み付けしてその差を演算すること
によって被写体の特定部分を抽出する操作をいう。本出
願人も蓄積性蛍光体シートを用いたエネルギーサブトラ
クションについて提案しており（特開昭59−83486号公
報，特開昭60−225541号公報参照）、骨部画像の濃度調
整を行なう方法についても種々提案している（特開昭60
−206392号公報，同60−206393号公報，同60−207642号
公報，同60−227735号公報参照）。

本発明の画像濃度調整装置は、骨部画像と原画像とを
求め、骨部の濃度のずれ量を求めてこのずれ量に相当す
る分だけ原画像の濃度を調整するようにしたため、軟部
と骨部の双方の陰影の重なった原画像の濃度が正しく調
整され、この濃度調整の行なわれた原画像データに基づ
いて上記含気量の変化等の軟部の変化を正しく表わした
可視画像を得ることができることとなる。

（実 施 例） 以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明
する。尚ここでは前述した蓄積性蛍光体シートを用いる
例について説明する。

第１図は、Ｘ線撮影装置の概略図である。

このＸ線撮影装置１のＸ線管２から発せられたＸ線３
により被写体（人体の胸部）４が照射される。被写体４
を透過したＸ線3aは第一の蓄積性蛍光体シート５に照射
され、Ｘ線3aのエネルギーのうち比較的低エネルギーの
Ｘ線が該第一の蓄積性蛍光体シート５に蓄積され、これ
により該シート５に被写体４のＸ線画像が蓄積記録され
る。シート５を透過したＸ線3bはさらに低エネルギーの
Ｘ線をカットするフィルタ６を透過し、該フィルタ６を
透過した高エネルギーＸ線3cが第二の蓄積性蛍光体シー
ト７に照射される。これにより該シート７にも被写体４
のＸ線画像が蓄積記録される。被写体４には、サブトラ
クション処理を行なうにあたって２つのＸ線画像の位置
合わせを行なうための基準となる２つのマーク８が付さ
れている。

尚、上記Ｘ線撮影装置は一回の撮影で２つのシート5,
7にＸ線画像を蓄積記録するものであるが、時間的に相
前後した２つのタイミングでそれぞれ１枚ずつ撮影を行
なってもよい。

第２図は、Ｘ線画像読取装置と、本発明の画像濃度調
整装置の一実施例を包含する画像処理表示装置の斜視図
である。

第１図に示すＸ線撮影装置１で撮影が行なわれた後、
第一および第二の蓄積性蛍光体シート5,7が一枚ずつＸ
線画像読取装置10の所定位置にセットされる。ここで
は、第一の蓄積性蛍光体シート５に蓄積記録された第一
のＸ線画像の読取りの場合について説明する。

所定位置にセットされた、第一のＸ線画像が蓄積記録
された蓄積性蛍光体シート５は、図示しない駆動手段に
より駆動されるエンドレスベルト等のシート搬送手段15
により、矢印Ｙ方向に搬送（副走査）される。一方、レ
ーザ光源16から発せられた光ビーム17はモータ18により
駆動され矢印Ｚ方向に高速回転する回転多面鏡19によっ
て反射偏向され、ｆθレンズ等の集束レンズ20を透過し
た後、ミラー21により光路をかえて蓄積性蛍光体シート
14に入射し、副走査の方向（矢印Ｙ方向）と略直角な矢
印Ｘ方向に主走査する。蓄積性蛍光体シート14の、光ビ
ーム17が照射された箇所からは、蓄積記録されているＸ
線画像情報に応じた光量の輝尽発光光22が発せられ、こ
の輝尽発光光22は光ガイド23によって導かれ、フォトマ
ルチプライヤ（光電子増倍管）24によって光電的に検出
される。光ガイド23はアクリル板等の導光性材料を成形
して作られたものであり、直線状をなす入射端面23aが
蓄積性蛍光体シート14上の主走査線にそって延びるよう
に配され、円環状に形成された射出端面23bにフォトマ
ルチプライヤ24の受光面が結合されている。入射端面23
aから光ガイド23内に入射した輝尽発光光22は、該光ガ
イド23の内部を全反射を繰り返して進み、射出端面23b
から射出してフォトマルチプライヤ24に受光され、放射
線画像を表わす輝尽発光光22がフォトマルチプライヤ24
によって電気信号に変換される。

フォトマルチプライヤ24から出力されたアナログ信号
Ｓは、ログアンプ25で対数的に増幅された後、A/D変換
器26に入力され、サンプリングされて、ディジタルの画
像信号S0が得られる。この画像信号S0は第一の蓄積性蛍
光体シート５に蓄積記録された第一のＸ線画像を表わす
ものであり、第一の画像信号S0₁と呼ぶ。この第一の画
像信号S0₁は画像処理表示装置30内の内部メモリに一旦
記憶される。

この画像処理表示装置30は、本発明の画像濃度調整装
置の一実施例を内包するものであり、種々の指示を入力
するキーボード31、指示のための補助情報や画像信号に
基づく可視画像を表示するCRTディスプレイ32、補助記
憶媒体としてのフロッピィディスクが装填され駆動され
るフロッピィディスクドライブ部33、およびCPUや内部
メモリが内蔵された本体部34が備えられている。

次に上記と同様にして、第二の蓄積性蛍光体シート７
に蓄積記録された第二のＸ線画像を表わす第二の画像信
号S0₂が得られ、この第二の画像信号S0₂も画像処理表示
装置30内の内部メモリに一旦記憶される。

第３図は、画像処理表示装置30内の内部メモリに記憶
された第一および第二のＸ線画像を表わす２つの画像信
号S0₁,S0₂に基づいて、該画像処理表示装置30内で行な
われる処理の流れを表わした図である。

画像処理表示装置30内の内部メモリに記憶された、第
一および第二のＸ線画像信号S0₁,S0₂は、第３図に示す
それぞれ第一のＸ線画像41,第二のＸ線画像42を担持す
る信号である。第一のＸ線画像41は比較的低エネルギー
のＸ線による画像であり、第二のＸ線画像42は比較的高
エネルギーのＸ線による画像であるが、互いに軟部およ
び骨部の濃度は異なるものの両者ともこれら軟部および
骨部の双方が記録された原画像である。

これら第一および第二のＸ線画像信号S0₁,S0₂は第２
図に示す画像処理表示装置30内の内部メモリから読み出
され、先ずこれら２つの画像信号S0₁,S0₂がそれぞれ担
持する各Ｘ線画像41,42の相対的な位置合わせが画像信
号上で行なわれる（特開昭58−163338号公報参照）。こ
の位置合わせは、第１図に示す２つのマーク８が重なる
ように２つのＸ線画像を相対的に直線的な移動および回
転移動を行なうことにより行なわれる。

この後、各画素毎に式 S1＝Ka・S0₂−Kb・S0₁＋Kc …（１） に従ってサブトラクション処理が行なわれ、被写体４の
軟部の陰影が消去されるとともに骨部の陰影のみが抽出
された骨部画像43（第３図参照）が求められる。ここ
で、Ka,Kbは２つの画像信号S0₁,S0₂の重みづけを定める
パラメータ、Kcはバイアス分を定めるパラメータであ
る。

また２つのＸ線画像41,42のいずれも本発明にいう原
画像であるが、本実施例ではこれらのＸ線画像41,42に
含まれるノイズ成分をより低減するため、これらＸ線画
像41,42の互いに対応する各画素毎に、式 S0＝S0₁＋S0₂ …（２） に従って演算を行なうことにより重ね合わせ画像44を求
め、この重ね合わせ画像44が本発明にいう原画像として
用いられる。

上記のようにして骨部画像43が求められると骨部画像
43を表わす骨部画像データS1に基づいて例えばしきい値
処理することにより骨部画像上の骨部のみを抽出し、こ
の骨部に対応する骨部画像データの平均値があらかじめ
定められた基準値とどの程度偏差を有しているかを表わ
すずれ量ΔＳが求められる。

また上記のようにして求められた原画像データからは
例えば第４図の直線Ｇ″に沿うような、あらかじめ定め
られた固定的なデータ変換が行なわれる。このようにデ
ータ変換された原画像データがさらに上記ずれ量ΔＳだ
けシフトされる。このようにして最終的に変換された原
画像データに基づいてCRTディスプレイ32（第２図参
照）上に可視画像が再生表示される。この可視画像は上
記のようにして変換された原画像データに基づく画像で
あるため、適性な濃度（CRTディスプレイに表示された
場合の輝度を含む）に表示されるとともに、含気量が変
化した場合、その含気量の変化に応じて全体濃度が変化
した可視画像として再生される。

尚、上記実施例では可視画像をCRTディスプレイ32に
再生表示したが、例えばレーザプリンタ等を用いて可視
画像のハードコピーを得るようにしてもよい。

また、上記実施例は、人体の胸部のＸ線画像について
肺野の含気量が変化した場合の例について述べたが、本
発明の画像濃度調整装置は含気量の変化に限定されるも
のではなく、放射線の透過率の変化を伴うような軟部の
変化を可視画像に現わす場合に広く用いることができる
ものである。

さらに上記実施例は、蓄積性蛍光体シートを用いた例
であるが、本発明は蓄積性蛍光体シートを用いたものに
限られるものではなくＸ線フイルム（撮影に際して一般
に増感スクリーンと組合わされる）等を用いたものにも
適用することができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明の画像濃度調整装
置は、エネルギーサブトラクション処理により骨部画像
を求め、この骨部画像の濃度の所定濃度からのずれ量を
求め、このずれ量に相当する分だけ原画像の濃度を調整
するようにしたため、原画像データに基づいて適性濃度
の可視画像が再生表示されるとともに、軟部に放射線透
過率が変化するような変化が生じた場合、その変化が可
視画像上でも再生されることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｘ線撮影装置の概略図、 第２図は、Ｘ線画像読取装置と、本発明の画像濃度調整
装置の一実施例である画像処理表示装置の斜視図、 第３図は、画像処理表示装置内で行なわれる処理の流れ
を表わした図、 第４図は、画像データのヒストグラムの一例を表わした
図である。 １……Ｘ線撮影装置、２……Ｘ線管 3,3a,3b,3c……Ｘ線、４……被写体 ５……第一の蓄積性蛍光体シート ６……フィルタ ７……第二の蓄積性蛍光体シート ８……マーク 16……レーザ光源、19……回転多面鏡 22……輝尽発光光、23……光ガイド 24……フォトマルチプライヤ 25……ログアンプ、26……A/D変換器 30……画像処理表示装置、41,42……原画像 43……骨部画像 44……重ね合わせ画像（原画像）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いにエネルギーの異なる少なくとも二種
   類の放射線を軟部および骨部から構成される被写体に照
   射して得られた複数の放射線画像のそれぞれを表わす複
   数の画像データに基づいて、前記被写体中の主として骨
   部画像が記録された骨部画像データと、前記被写体中の
   軟部と骨部との双方が記録された原画像を表わす原画像
   データとを求める画像演算手段、 前記骨部画像データに基づいて、前記骨部画像中の骨部
   の濃度の所定濃度からのずれ量を求める濃度変動量演算
   手段、および 前記原画像データに基づいて、前記ずれ量に相当する分
   だけ前記原画像の濃度を調整する濃度調整手段を備えた
   ことを特徴とする画像濃度調整装置。