JP2715841B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像処理装置に関
し、とくにＸ線透視像、Ｘ線ＣＴ像、ＭＲ像などの種々
の医用デジタル画像をＣＲＴモニター装置などに表示す
る際に階調変換を行なうのに好適な画像処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線透視像、Ｘ線ＣＴ像、ＭＲ像などの
医用デジタル画像をＣＲＴモニター装置などのディスプ
レー装置で表示する際、画素値をそのまま濃度（輝度）
に対応させて表示するのではなく、観察したい階調部分
のみを表示階調の全範囲に表示させるなどの階調変換を
行なうことがある。

【０００３】この場合、通常、ダイアルまたはキーなど
の操作によって、表示画像階調の中央値（表示する濃度
の中心値、センター値）と、ウインドウ値（表示する濃
度範囲値）との２つのパラメータを設定し、これに応じ
てＬＵＴ（Ｌｏｏｋ ＵｐＴａｂｌｅ）を作成し、表示
すべき画像の各画素値をこのＬＵＴにより変換する。す
なわち、図１１に示すように、入力された画素値を実線
で示す変換特性にしたがって変換し出力するのである
が、その変換特性を表わすパラメータとして中央値ｃと
ウインドウ値ｗとを用いる。

【０００４】そして、これらのパラメータｃ、ｗは、設
定器のダイアルまたはキーなどを操作することによって
設定される。従来では、操作量（設定値の変化量）とパ
ラメータｃ、ｗの変化量は直線的な関係になっている。
つまり、ダイアルを回転させて設定する場合、設定値を
変化させるにはダイアルをある角度回転させるのである
が、その操作量（回転角度）が同じであれば、常に、パ
ラメータｃ、ｗも同じ変化量となるような関係となって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、設定器のダイアルやキーを操作してパラメータｃ、
ｗを変化させるとき、その操作量（設定値を変えるため
に操作した回転量などの量）とパラメータｃ、ｗの変化
量とが直線的な関係になっているため、階調変換特性の
調整がしづらいという問題があった。

【０００６】すなわち、図１２で示すように、大きさが
異なる４つのウインドウ値ｗ１〜ｗ４のいずれの場合で
も、操作量が同じであれば同じΔｗ（ｗの変化量）とな
る。そこで、ｗをｗ１からｗ４と小さくしていって変換
特性を１１〜１４と変化させるとき、ｗ１のようにｗが
大きい場合にダイアルのある回転量で変換特性の傾きが
緩やかに変化するのに対して、ｗ４のようにｗが小さい
場合には同じダイアル回転量で変換特性の傾きが急激に
変化してしまう。

【０００７】また、パラメータｃを変化させる場合、図
１３のように、パラメータｗが大きくて変換特性１５〜
１７が緩やかな傾きとなっているとき、ある一定の操作
量でパラメータｃをΔｃだけ変化させてｃ１、ｃ２、ｃ
３とパラメータｃを変化させることができるが、パラメ
ータｗが小さいときも、図１４のように、同じ操作量で
あればパラメータｃの変化量Δｃは同じであるから、傾
きが急峻な変換特性１８〜２０にとっては大きな変化量
Δｃとなりすぎる。

【０００８】そのため、パラメータｗについて調整を行
なうとき、図１５の変換特性１１、１２のように、ｗが
大きくてその傾きが緩やかな範囲では、操作量に対して
傾きの変化量が小さいため、その調整は容易であるが、
図１６の変換特性１３、１４のようにｗが小さくてその
傾きが急峻な範囲では、操作量に対して傾きの変化量が
大きくなり、その調整がしづらいものとなる。図１５、
図１６で、表示画像のカーブ３１〜３４は、それぞれ、
原画像を変換特性１１〜１４で変換した後の信号を示し
ている。図１６に示すように、変換特性の傾きが急峻と
なっている範囲では、同じ操作量でも傾きの変化量が大
きくなるので、変換後の表示画像が大きく異なりすぎ、
変換特性１４の場合には原画像の階調のほんの一部しか
表わさない表示画像３４が得られるにすぎないことにな
ってしまう。

【０００９】パラメータｃについて調整を行なう場合
も、図１７、図１８のように不都合である。これらの図
で表示画像のカーブ３５〜３８は、それぞれ、原画像を
変換特性１５〜１８で変換した後の信号を示している。
ｗが大きくて変換特性の傾きが緩やかな場合（図１７）
では、変換特性１５、１６の大部分が重なり、微妙な調
整も容易である。ところが、ｗが小さくて変換特性の傾
きが急峻な場合（図１８）では、同じ操作量で同じ量だ
けパラメータｃを変化させたとき、変換特性１８、１９
は原画像のまったく別の部分の階調を変換してしまうこ
とになって、表示画像の信号としてはカーブ３８、３９
のように全然別のものとなってしまい、微妙な調整は困
難である。

【００１０】この発明は上記に鑑み、階調変換特性の調
整を容易に行なえるように改善した、画像処理装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による画像処理装置においては、入力され
た画像データに応じて画像を表示する画像表示手段と、
該表示画像の階調の中央値に関する設定を行ない設定値
を入力する第１の操作手段と、該表示画像の階調範囲の
値に関する設定を行ない設定値を入力する第２の操作手
段と、第１の操作手段により入力された設定値を、その
設定値の変化量が、階調範囲値がより小さくなればなる
ほど中央値パラメータのより小さな変化量に対応するよ
うにして、中央値パラメータに非線形変換するととも
に、第２の操作手段により入力された設定値を、その設
定値の変化量が、階調範囲値がより小さくなればなるほ
ど階調範囲値パラメータのより小さな変化量に対応する
ようにして、階調範囲値パラメータに非線形変換する演
算手段と、この演算手段によって得られる中央値パラメ
ータ及び階調範囲値パラメータによって定まる階調変換
特性に基づき、表示手段に入力する画像データの階調を
変換する階調変換手段とが備えられることが特徴となっ
ている。

【００１２】

【作用】表示画像階調の中央値および階調範囲値に関す
る設定値とパラメータとの間の関係が非直線の関係とな
るように、それらの設定値がパラメータに非線形変換さ
れる。すなわち、階調範囲値が小さいほど、同じ設定値
変化量でも中央値パラメータ変化量及び階調変化値パラ
メータの変化量は小さくなる。そのため、表示階調範囲
値が小さくて、階調変換特性の傾きが大きいときは、同
じ操作量（設定値の変化量）でも、表示階調範囲値（階
調変換特性の傾き）を定めるパラメータや表示階調の中
心値を定めるパラメータの変化量が小さくなり、表示階
調範囲値（階調変換特性の傾き）に対応した最適なパラ
メータ変化量を得ることができて、表示画像階調の中央
値および階調範囲値の調整が容易になる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。図１はこの発明の
一実施例にかかる画像処理装置を示すものである。この
図１において、設定器１は、２つのダイアル１１、１２
を有し、ダイアル１１を回すことによりウインドウ値に
関する設定ができ、ダイアル１２を回すことにより中央
値に関する設定ができるようになっている。ダイアル１
１、１２を回転操作してそれらの針が目盛りのある位置
を指している状態にしたとき、その目盛り位置に対応し
た設定値が入力される。つまり、設定器１から、その目
盛り位置対応の設定値信号Ｔｗ、Ｔｃが出力される。

【００１４】これらの信号は演算装置２に送られ、Ｔ
ｗ、Ｔｃを非線形に変換することによりｗ、ｃの値が得
られる。このｗ、ｃの値は階調変換特性を決めるパラメ
ータとなり、これによりＬＵＴ３に書き込むべき内容が
計算される。

【００１５】ＬＵＴ３は、画像メモリ４から入力される
各画素の信号の大きさを変換するもので、各画素の信号
の大きさで指定されるアドレスに、出力信号の大きさが
書き込まれたＲＡＭよりなる、一種の入出力変換器であ
る。このＬＵＴ３を通って変換された画像信号はディス
プレー装置５に送られ、階調変換後の画像が表示され
る。

【００１６】ここで、演算装置２は入力された信号Ｔｗ
を、たとえば図２に示す非線形変換特性でパラメータｗ
に変換する。つまり、Ｔｗが小さくなればなるほど、Ｔ
ｗの変化量がｗの小さな変化量となるような特性でＴｗ
をｗに変換する。そのため、ウインドウ用ダイアル１１
を同じだけ回転（同じ目盛り分だけ針を移動）させて
も、Ｔｗ（目盛り位置）が小さければ小さいほどｗの変
化量は小さくなり、逆に、Ｔｗが大きくなるとそれにつ
れてｗの変化量は大きくなる。

【００１７】そして、信号Ｔｃは、図３に示すように直
線的な関係でｃに変換されるが、その直線変換係数ｋは
たとえば図４で示すようなｗの関数とされ、ｗが小さい
ときｋは小さく、ｗが大きくなるにしたがってｋが大き
くなる。つまりセンター用ダイアル１２の回転角度を同
じにしたとき、ウインドウ値ｗが小さいときは中央値ｃ
は小さくしか動かず、ウインドウ値が大きくなるにつれ
て大きく動く。

【００１８】その結果、図５に示すように中央値ｃは一
定としてウインドウ値ｗを変化させたいとき、同じ操作
量（ダイアル回転量）ΔＴｗ（設定値Ｔｗの変化量）で
もｗの値がｗ１のように大きい場合にはｗの変化量Δｗ
１は大きく、それより小さいｗ２で変化量Δｗ２は小さ
くなり、さらに小さなｗ３で変化量Δｗ３はさらに小さ
くなる。そのため、ウインドウ値ｗ１〜ｗ４に対応する
変換特性１１〜１４の傾きに応じて変化量Δｗが変動す
ることになる。

【００１９】また、ウインドウ値ｗを一定として中央値
ｃを変える場合、同じ操作量（ダイアル回転量）ΔＴｃ
（設定値Ｔｃの変化量）でも、図６に示すように、傾き
の緩やかな（ｗの大きな）変換特性１５については大き
な変化量Δｃ１だけ動いて中央値がｃ１からｃ２となっ
て変換特性１６となるが、傾きの急峻な（ｗの小さな）
変換特性１８については小さな変化量Δｃ２だけ動いて
中央値ｃ３からｃ４へと移った変換特性１９となる。

【００２０】これにより、大きなｗの範囲で、ｗの値の
み調整するとき、図７に示すように、同じ操作量（設定
値Ｔｗの変化量）でも比較的大きく変換特性１１、１２
の傾きが変わるため、最適な表示画像の信号３１、３２
を得ることができる。小さなｗの範囲でｗの値のみ調整
するときは図８に示すように、同じ操作量（設定値Ｔｗ
の変化量）でも変換特性１３、１４のように傾きの変化
量は小さいため、表示画像の信号３３、３４のような微
妙な調整が可能となる。このことは、図１６に示したよ
うな、変換特性１３、１４の傾きの変化量が大きく、表
示画像の信号３３、３４の差が大きな場合と比較すれば
明かである。

【００２１】さらに、ｗを一定にしてｃの値のみを調整
する場合も、その調整作業が容易になる。すなわち、図
９において傾きが緩やかな変換特性１５の場合は一定量
のダイアル１２の回転量で変換特性１６のように大きく
移動し、この傾きに見合うｃの変化量となって、表示画
像の信号を３５から３６のように変えることができる。
図１０では変換特性１８の傾きは急峻で、このときは同
じ回転量でもその移動分は小さく変換特性１９のように
なるだけである。そのため、ｃの変化量は変換特性１８
の傾きの急峻さに合わせた、小さなものとなっているこ
とから、表示画像の信号３８、３９のように微妙な調整
が可能となる。ちなみに、従来では図１８のように変換
特性１８、１９の変化量が大きいので、表示画像の信号
３８、３９の差が大きく、微妙な調整は非常に難しい。

【００２２】なお、上記の実施例では、ＬＵＴ３の書き
込み内容は、パラメータｃ、ｗでのみ定めるものとした
が、これらにより定められた変換特性に、さらにＬｏｇ
（対数）変換等を施すことにより、視覚感度に対する補
正（γ補正）を加えるようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の画像処
理装置によれば、表示画像の階調の中央値と階調範囲値
とに関する設定操作を行う場合に、その操作量（設定値
の変化量）が同じでも表示階調範囲値が小さいほど中央
値パラメータと階調範囲値パラメータの変化量が小さく
なるよう非線形に変換されるため、中央値及び階調範囲
値の調整が容易になる。とくに表示階調範囲値が小さく
て階調変換特性の傾きが大きい場合に微妙な調整が容易
になり、画像診断時間の短縮化につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図。

【図２】同実施例における操作量Ｔｗとパラメータｗと
の関係を示すグラフ。

【図３】同実施例における操作量Ｔｃとパラメータｃと
の関係を示すグラフ。

【図４】同実施例におけるパラメータｗと傾きｋとの関
係を示すグラフ。

【図５】同実施例においてｗの各々の値での階調変換特
性及びｗの変化量を示すグラフ。

【図６】同実施例においてｗが異なる場合の階調変換特
性及びｃの変化量を示すグラフ。

【図７】同実施例においてある階調変換特性による原画
像と表示画像との関係を示すグラフ。

【図８】同実施例において他の階調変換特性による原画
像と表示画像との関係を示すグラフ。

【図９】同実施例において別の階調変換特性による原画
像と表示画像との関係を示すグラフ。

【図１０】同実施例においてさらに別の階調変換特性に
よる原画像と表示画像との関係を示すグラフ。

【図１１】階調変換特性とパラメータｗ、ｃとの関係を
示す図。

【図１２】従来例においてｗの各々の値での階調変換特
性及びｗの変化量を示すグラフ。

【図１３】従来例においてｗが一定の場合の階調変換特
性及びｃの変化量を示すグラフ。

【図１４】従来例においてｗが他の値で一定の場合の階
調変換特性及びｃの変化量を示すグラフ。

【図１５】従来例においてある階調変換特性による原画
像と表示画像との関係を示すグラフ。

【図１６】従来例において他の階調変換特性による原画
像と表示画像との関係を示すグラフ。

【図１７】従来例において別の階調変換特性による原画
像と表示画像との関係を示すグラフ。

【図１８】従来例においてさらに別の階調変換特性によ
る原画像と表示画像との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 設定器 ２ 演算装置 ３ ＬＵＴ ４ 画像メモリ ５ ディスプレー装置 １１ ウインドウ値ｗに関する設定用ダイア
ル １２ センター値ｃに関する設定用ダイアル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された画像データに応じて画像を表
   示する画像表示手段と、該表示画像の階調の中央値に関
   する設定を行ない設定値を入力する第１の操作手段と、
   該表示画像の階調範囲の値に関する設定を行ない設定値
   を入力する第２の操作手段と、第１の操作手段により入
   力された設定値を、その設定値の変化量が、階調範囲値
   がより小さくなればなるほど中央値パラメータのより小
   さな変化量に対応するようにして、中央値パラメータに
   非線形変換するとともに、第２の操作手段により入力さ
   れた設定値を、その設定値の変化量が、階調範囲値がよ
   り小さくなればなるほど階調範囲値パラメータのより小
   さな変化量に対応するようにして、階調範囲値パラメー
   タに非線形変換する演算手段と、この演算手段によって
   得られる中央値パラメータ及び階調範囲値パラメータに
   よって定まる階調変換特性に基づき、表示手段に入力す
   る画像データの階調を変換する階調変換手段とを有する
   ことを特徴とする画像処理装置。