JP3298732B2 - 放射線画像の部分の表示方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル式放射線写真
に関し、特に、ワークステーションにおけるデジタル放
射線画像の処理と表示に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル式放射線写真の分野において
は、コンピュータ断層撮影、核磁気共鳴、超音波、ＣＣ
Ｄセンサー、ビデオカメラ、放射線フィルム走査などに
よる放射線画像検出など、数多くの技術が開発されてい
る。

【０００３】また別の技術では、例えば、対象物を透過
したＸ線の映像のような放射線画像が、１９９２年９月
１６日発行のヨーロッパ特許公報５０３７０２号や米国
出願０７／８４２６０３号に記述されているリン光体の
ような、光刺戟性リン光体から成るスクリーンに保存さ
れる。この保存放射線画像を読み取る技術は、所定波長
のレーザー光線などの刺戟光線にてスクリーンを走査し
て、刺戟時に発光する光を検出して、光電増倍管にてそ
の発光を電気信号に変換して、さらにデジタル化する技
術である。

【０００４】前述の映像入力技術の一つにて得られたデ
ジタル画像は、画像ワークステーションへ送られて、オ
フライン処理（ off−line processing ）または再処理
され、およびＣＲＴなどの表示画面に表示される。

【０００５】しかしこのデジタル放射線画像の画素の数
は、ワークステーションの表示画面でのアドレス可能な
画素の数よりはるかに多いのである。

【０００６】例えば、光刺戟性リン光体スクリーンから
読み取られたデジタル放射線画像の場合で、デジタル画
像表示がもつ画素の数は一般的に２０００ｘ２５００あ
るいはそれ以上なのであるが、市販されている普通のＣ
ＲＴ表示装置の画面は、せいぜい１０００ｘ１２００画
素程度を表示できるだけである。それゆえ、画素マトリ
クスの画素数は光刺戟性リン光体スクリーンの寸法に依
存しているので、その数字を少しは越えても、デジタル
画像信号の画素数は単なる寸法の目安にすぎないのであ
る。

【０００７】ともかく、表示装置のアドレス可能画素数
より大きな画素数をもつ放射線画像を表示するには、画
像の一部分を高解像度で表示するか、画像の全部を低解
像度で表示するかを、操作者が決めなければならない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記の後者は、操作者
や放射線技術者が画像の一般概要あるいは内容の第１印
象だけを必要とし、各詳細部分には関心がないようなと
きには、それで十分である。

【０００９】しかしながら、表示画像にもとずき画像評
価を行おうとする場合は、操作者は低解像度画像の表示
では不満足となる。

【００１０】本発明の目的は、放射線画像の画素数より
少ない画素数しか表示できない表示装置に放射線画像全
体または少なくともその一部分を表示させる方法を提供
することである。

【００１１】本発明の別の目的は、動作が迅速で、演算
が低コストで行えるような方法を提供することである。

【００１２】さらに別の本発明の目的は、光刺戟性リン
光体スクリーンに保存されている画像を読み取って得ら
れた放射線画像のデジタル表示を処理できる方法を提供
することである。

【００１３】その他の本発明の目的は、下記御説明から
明らかになるであろう。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明による、デジタル信号表示（digital signal
representation ）で表された放射線画像を表示装置に
表示する方法は、（１） 前記放射線画像を、複数スケ
ール（multiple scales ）の局所詳細画像を示すピラミ
ッド式多解像度表示（pyramidal multiresolution repr
esentation）に変形（transform ）する工程と、（２）
前記多解像度表示をメモリーに保存する工程と、
（３） 前記放射線画像の所望部分の区域を決める工程
と、（４） 少なくともその所望区域の多解像度表示を
前記メモリーから検索する工程と、（５） 検索された
多解像度表示に前記変形の逆を適用して前記区域を再構
成する工程と、（６） 前記再構成画像区域を表示する
工程とから成る。

【００１５】本発明の方法によると、表示装置の解像度
が十分でない故に画像全部を最大解像度にてその表示装
置で表示できない場合でも、少なくとも画像の一部分を
原画像の解像度またはそれより高い解像度にて表示でき
る。

【００１６】本発明の以下の実施例や本説明において、
画像またはいわゆる詳細画像に関する相互関連操作と
は、デジタル信号表示での相互処理として解釈されるも
のである。

【００１７】また本発明の内容の説明においては、画像
の可視表示のための範囲としてモニター画面がしばしば
参照記述されている。

【００１８】しかし、現在の技術で頻般に適用されるよ
うなグラフィックユーザーインターフェイスの一つが使
用される場合には、画面の一部が選択コマンドや選択モ
ードで使用されるアイコン、メニュ、その他指示要素に
占領されているため、必ずしもスクリーン全画面が画像
表示のための画面領域であるわけではないことは、当業
者にとっては明白である。

【００１９】それゆえ、ここでは、特に規定されない限
り、モニター画面とは画像表示のためのモニター全画面
のうちの所定部分を指しているものとする。

【００２０】本発明の方法の第１工程では、画像が多解
像度ピラミッド式表示（ multiresolution pyramidal r
epresentation ）に分解される。

【００２１】この種の分解（decomposition ）は、米国
出願０７／９２４９０５や、１９９１年８月１４日付け
のヨーロッパ出願９１２０２０７９．９に詳しく記述さ
れている。

【００２２】実施例の一つに、多解像度表示は、複数解
像度レベルの一連の詳細画像（detail images ）とその
複数像度レベルの最低レベルより低い解像度レベルの残
留画像（residual image）として得られている。

【００２３】好ましくは、最高解像度の詳細画像は、原
画像を低域フィルター処理して得られる画像と原画像と
の間の画素に従った差として得られる。また、後続のよ
り低解像度の詳細画像は、原画像の二つの低域フィルタ
ー処理されたバージョン（low pass filtered version
s）間の画素に従った差を取ることにより入手できる。
ただし、２番目のフィルター処理画像は１番目のフィル
ター処理画像より帯域幅が小さい。

【００２４】つまり、後続のより低い解像度の詳細画像
は、以下の二つの工程をｋ回くり返した結果として得ら
れるのである： （ａ） まず最初の低域フィルター処理では原画像を入
力信号として使い、現在処理中の近似画像を低域フィル
ター処理し、その結果を空間周波数帯域での低減度に比
例させてサブサンプリングすることによりもう１段低い
解像度の近似画像を算定する工程と、（ｂ） 二つの近
似画像が後者の近似画像を補間処理することによりレジ
スターにもたらされるような、現在処理中の近似画像
と、前記（ａ）工程で算定される後続の低解像度近似画
像との間の画素に従った差として、詳細画像を得る工
程。そして、残留画像成分は、前記の処理操作の最終段
階で作成された近似画像と同等である。

【００２５】なお好適なサブサンプリングの係数は２で
あって、使用される低域フィルターは、２次元ガウス分
布に近似したインパルス応答をもつのが望ましい。

【００２６】画像分解後の詳細画像と残留画像は、記憶
装置に保存され、くり返して使用される。それで多量の
演算処理を要する画像分解作業をくり返す必要がない。

【００２７】本発明の方法の画像分解工程の後は、放射
線画像の所望部分の画像区域を決める工程から成る。

【００２８】放射線画像の所望部分の画像域は、いくつ
かの方法にて指定できる。例えば、放射線画像内の予め
決められた位置での予め決められた寸法の区域として自
動的に決めることができる。なおこの区域の位置は、所
定位置が表示されている最小画像を表示することによ
り、操作者に表示できる。

【００２９】別の方法として、例えば、画像の一般概要
情報のみを表示するような低解像度画像である概要画像
を使って、可視的制御操作により、区域を決めてもよ
い。概要画像は、放射線技術者が「ズーム」画像すなわ
ち詳細画像情報の検査を要請する区域を指定するための
ツールとして使用される。

【００３０】この概要画像は、メモリーから所定解像度
レベルまでの多解像度画像を検索して、その検索された
多解像度表示に分解変形（decomposition transform ）
の逆処理をする再構成アルゴリズムを適用することによ
り得られる。

【００３１】詳細画像が検索される所定の解像度レベル
とは、処理と再構成の終了後の概要画像が表示装置に表
示できる画素数をもつような解像度レベルである。

【００３２】そのような処理は、「放射線画像の表示方
法」というタイトルの本出願者の同日付のヨーロッパ出
願に詳しく記述されている。

【００３３】前記の再組合せ工程も、前述の米国出願０
７／９２４９０５や、１９９１年８月１４日付けのヨー
ロッパ出願９１２０２０７９．９に記述されている。

【００３４】複数解像度レベルの詳細画像成分と残留画
像成分とから成る多解像度表示においての逆変換処理
は、原画像から分解された未修正詳細画像と残留画像と
に適用された場合、原画像あるいはその近似が再生され
るような処理のことである。

【００３５】つまり、再構成概要画像は、最低解像度の
詳細画像と残留画像から始まる以下の工程 まず１回目の動作ではより低い解像度近似画像の替わり
に残留画像を使い、一つ前の低解像度レベルの近似画像
に現在の解像度レベルの修正詳細画像を画素に従って加
えることにより、現在の解像度レベルの近似画像を算定
する：ただし、二つの近似画像が後者の近似画像を補間
処理することによりレジスターにもたらされる：をｋ回
くり返すことにより算定できる。

【００３６】前述のように、概要画像とその再構成にお
いては、残留画像と所定の解像度レベル以内の詳細画像
成分だけが考慮されるのである。

【００３７】また、メモリーから検索された多解像度表
示を、再構成アルゴリズムを適用する前に、画像処理す
ることも可能である。

【００３８】画像処理は、検索された値の近傍の非識別
関数（non − identity function）に従って検索多解像
度表示の画素値を修正することにより実行できる。な
お、前記近傍は、前記画像の画素の空間的コヒレント区
域（spatially coherent region ）に対応する同じ解像
度レベルの値から成る。

【００３９】そして再構成アルゴリスムは、検索されて
修正された多解像度表示に適用されると、処理概要画像
を与える。

【００４０】この操作は、適用処理モードの結果の第１
印象を操作者が把握するのに、非常に有利である。

【００４１】検索された詳細画像になされる処理は次の
ような類の画像処理を含む： − １９９２年７月３０日付けの我々のヨーロッパ出願
９１２０２０７９．９や米国出願０７／９２４９０５に
記述されているような、引き数値が増加するにつれて徐
々に減少する傾斜をもつ少なくとも一つの非線形単純増
加奇変換関数に従った詳細画像の値の修正による詳細コ
ントラストの修正や、 − １９９２年６月１９日付けのヨーロッパ出願９２２
０１８０２．３に詳しく記載されているような、局所推
定画像内容を考慮したピラミッド値の低減によるノイズ
削減や、 − ピラミッド内のより高い解像度のレベルの値を中間
解像度レベルに対して増加させることによるエッジ強調
や、 − 中間解像度レベルに対する低解像度レベルの値の低
減による画像内の段階的発達信号成分の抑制や、 − 又はこれら処理操作の多様な組合せ、 − 処理量は処理パラメータの変更により変えることが
できる。

【００４２】そして、再構成概要画像が表示される。概
要画像での所望する画像区域の指定は、当業者に既知で
あるいくつかの方法にて、操作者が実行することが可能
である。

【００４３】例えば、スクリーン画面に表示された概要
画像に区域の輪郭を可視的に制御して描写することによ
り（別の言葉でいえば、描写ペンの動きに同期する画面
上の光マークの移動を表示させて）、所要画像区域を指
定できる。つまり区域は、輪郭内の座標の画素で構成さ
れる。

【００４４】さらに別の方法もある。例えば、輪郭点を
描いて、それら点を結ぶ長方形で区域を限定できるし、
また、中心点と半径から円を描いても、同様に区域を指
定することが可能である。つまり、長方形や円形の座標
内の全画像点から成る区域を指定することができるので
ある。

【００４５】なお、ヨーロッパ出願５２３７７１や米国
出願０７／９０７１２５には、さらにまた別の方法が記
述されている。

【００４６】所定区域を指定した後、この区域の画像が
再構成され表示される。

【００４７】この処理のいくつかの例を、下記に説明す
る。

【００４８】第１の方法では、放射線画像のピラミッド
式多解像度表示の全部に前述の方法で再構成アルゴリズ
ムを適用して、全放射線画像が再構成される。次に、
（例えば、画面上の概要画像に指定された）所定画像区
域の座標に対応する再構成画像内の画素の座標値が算定
されて、その座標値をもつ（再構成画像の）画素が表示
される。この方法は、画像全部が再構成されるため、動
作がスローでかなりの時間を消費する。

【００４９】より良い方法として、所定区域の画像表示
に寄与する画素を放射線画像のピラミッド式多解像度画
像表示の成分の各々において選択して、選択された画素
に前述の方法で再構成アルゴリズムを適用することによ
りその区域の画像を再構成する方法がある。

【００５０】また別の方法では、（所定解像度レベルま
での再構成である）すでに再構成された概要画像から始
まって、再構成処理を所定区域内の（高解像度レベル
の）多解像度画像の他の成分からの画素に制限して終了
する。

【００５１】前記後者の二つの方法は、画像全部を処理
して再生する必要がないため、前述の第１の方法より処
理が迅速である。

【００５２】さらにまた別の方法では、補間や画素複製
などの技法が画像解像度を高めるために利用される。

【００５３】また、所定区域のピラミッド式多解像度画
像信号に、再構成前に上記のような画像処理をすること
も可能である。

【００５４】そして最後に、所要の再構成画像区域が表
示される。

【００５５】その画像表示は、二つの異なったモードに
て実行できる。

【００５６】第１のモードは、「拡大鏡表示法」として
周知であり、拡大鏡にて普通の放射線フィルムを検査で
きるような効果の模擬方法である。表示画面の一部分だ
けが、処理画像の部分の表示で使われる。

【００５７】第２のモードは、「ローム」方法（“roa
m”method）として知られている。画像表示に適用可能
なモニター画面上の画像区域の寸法に対応する全画像の
部分が、画面全体に表示されるものである。

【００５８】これら表示モードの選択は、放射線技術者
の好みによって実行される。

【００５９】

【実施例】本発明の好適実施例と特徴を、付随図面を参
照にして下記に詳細に説明する。

【００６０】図１は、本発明の方法が実行できる装置の
簡略ブロック図である。

【００６１】対象物（図示せず）を透過したＸ線に光刺
戟性リン光体スクリーン３を露光２させることにより、
対象物の放射線画像がそのスクリーンに記録されてい
る。光刺戟性リン光体スクリーンは、電気消去できて再
プログラム可能な読出専用メモリー（ＥＥＰＲＯＭ）を
もつカセット３にて搬送される。識別ステーション４に
て、例えば、患者特定データ（名前、生年月日）や露光
関連データ、および／または信号処理関連データなどの
多様なデータが、ＥＥＰＲＯＭに書き込まれる。

【００６２】放射線画像読取装置１では、ＥＥＰＲＯＭ
内の情報と光刺戟性リン光体スクリーンに保存された画
像とが読み取られる。保存画像は、レーザー８から照射
された刺戟光線にて前記光刺戟性リン光体スクリーンを
走査することにより、読み取られる。刺戟光線は、ガル
バノメータ偏向器９にて主走査方向へ偏向される。そし
て、光刺戟性リン光体スクリーンをサブ走査方向１０へ
移動させながらサブ走査が行われる。刺戟による発光
は、集光器１２にて光電増倍管１１へ送られて、電気画
像表示に変換される。続いて、その信号はサンプルホー
ルド回路１３にて標本化処理されて、Ａ／Ｄ変換器（ア
ナログ／デジタル変換）１４で１２ビット信号に変換さ
れる。約２０００ｘ２５００の画素で示されるデジタル
画像信号１５は、読取装置１の画像処理ユニット７（図
１）へ送られて、内蔵バッファ内に記憶される。そして
デジタル画像信号は、多数の解像度レベルでの詳細画像
と残留画像とへの分解処理を受ける。画像は又、画像プ
ロセッサーから獲得画像の第１印象を表示するプレビュ
ー表示装置５へ伝送される。

【００６３】同時に、分解されたデジタル画像信号は、
バッファー２４経由で画像ワークステーション２５，２
６（２５は観察コンソールで２６は観察端末装置）へ送
られて、一時的にハードディスクに保存される。

【００６４】分解処理は、図３のように下記の説明の方
法で実行される。

【００６５】原画像は、低域フィルター１６でフィルタ
ー処理され、その結果の低解像度近似ｇ１を一つおきの
列の一つおきの画素の位置で計算することにより実行さ
れる２の係数でサブサンプル処理される。

【００６６】最も細いレベルの詳細画像ｂ０は、行と列
の数を２倍にして低解像度近似ｇ１を補間し、この補間
画像を原画像１５から画素に従って減じる（pixelwise
subtracting ）ことにより得られる。

【００６７】補間処理は補間器１７により実行され、ゼ
ロ値の行を一つおきの行に、同じくゼロ値の列を一つお
きの列にそれぞれ挿入し、その拡張画像を低域フィルタ
ーにて畳み込む（convolve）。減算処理は加算器１８に
て行われる。

【００６８】同様の処理が、原画像１５に替わって低解
像度近似ｇ１にくり返されて、より低解像度の近似ｇ２
と詳細画像ｂ１とが作成される。

【００６９】そして、上記処理をＬ回くり返すことによ
り、一連の詳細画像ｂｉ（ｉ＝０…Ｌ−１）と残留低解
像度近似ｇＬが得られる。

【００７０】最も細い解像度画像ｂ０は、原画像と同じ
大きさである。次のより粗いレベルの詳細画像ｂ１は、
第１詳細画像ｂ０の行列の数のたった半分の画素数をも
つ。そのくり返しの各段階にて、結果する詳細画像の最
大空間周波数は、先のより細い解像度の詳細画像の半分
だけであり、またナイキスト基準（Nyquist criterion
）に従って行列の数も半分になる。最終のくり返し後
の残留画像ｇＬは、原画像の非常に低解像度の近似であ
ると考えられるものになされる。極端な場合、それは原
画像信号１５の平均値を表わす１画素だけから構成され
たものになる。

【００７１】図４に、好適実施例の低域フィルターのフ
ィルター係数が示されている。それらは、５ｘ５格子の
２次元ガウス分布のサンプル数にほぼ対応する。全スケ
ールでの低域フィルター１６，１６′，１６″，１
６′′′に、同じフィルター係数が使用されている。４
を乗算したすべての係数をもつ同じフィルターカーネル
（filter kernel ）が、補間器１７，１７′，１７″，
１７′′′に使用されている。４の係数は、前述のよう
にゼロ画素行列の挿入を補償するためのものである。

【００７２】最初に、画面上に可視画像が、（概要画像
（overview image）として）低解像度表示で生ぜしめら
れた。

【００７３】この目的のため、５１２ｘ５１２画素の解
像度レベルまでの詳細画像が、ハードディスクから検索
された。

【００７４】検索された詳細画像は、図５に示されてい
るような修正関数を適用することによりコントラスト強
調を受けた。

【００７５】そして、残留画像が検索された、そして修
正詳細画像と一緒に図６を参照して以下に説明する後続
の再構成処理を受けた。

【００７６】残留画像２０が補間器２１にて最初補間さ
れてその元の寸法の２倍になり、その補間画像は、加算
器２２により最も粗いレベルｂ′Ｌ−１の詳細画像１
９′′′に画素に従って付加される（pixelwise added
）。その結果の画像は補間されて、次の細い詳細画像
（next finer detail image ）に付加される。もし非修
正詳細画像ｂＬ−１…ｂ０を使って、この処理をＬ回く
り返すと、原画像１５に等しい画像が再生される。他
方、もし再構成する前に詳細画像を修正すると、コント
ラスト強調画像２３となろう。補間器２１，２１′，２
１″，２１′′′は前記分解処理で使われたものと同じ
である。

【００７７】

【発明の効果】そして、再構成された概要画像（ recon
structed overview image ）がモニター画面に表示され
た。次に、所望区域の輪郭をマーカーでなぞって、輪郭
線内の座標値をもつ全画素値を選択することにより、所
望区域が指示された。

【００７８】その輪郭線にて指定された画像区域のピラ
ミッド式多解像度画像表示（全詳細画像と残留画像）を
検索して、指定区域に関した詳細画像の各々の部分の画
素値が図５の同じ関数を適用することにより修正され
た。

【００７９】さらに、修正されたピラミッド式多解像度
画像表示（ modified pyramidol multiresolution repr
erentation）上記の再構成アルゴリズムをてきようする
ことにより、所望画像区域の再構成高解像度表示が得ら
れた。

【００８０】最後に、所望する再構成画像区域が、モニ
ター画面に表示された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法が適用できる装置の概要図であ
る。

【図２】光刺戟性リン光体に保存された画像を読み取る
装置の詳細図である。

【図３】所定の分解方法を示している。

【図４】分解処理で使用されるフィルターの一例を示し
ている。

【図５】修正関数の一例を示す。

【図６】所定の再構成処理を示している。

【符号の説明】 １ 放射線画像読取装置 ２ 露光 ３ カセット ４ 識別ステーション ５ プレビュー表示装置 ７ 画像処理ユニット ２４ バッファー ２５ 観察コンソール ２６ 観察端末装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｇ 5/00 ５１０ Ｇ０９Ｇ 5/00 ５１０Ｄ Ｈ０４Ｎ 5/325 Ａ６１Ｂ 6/00 ３５０Ｎ (72)発明者 トン・ビータエル ベルギー国モートゼール、セプテストラ ート 27 アグファ・ゲヴェルト・ナー ムロゼ・ベンノートチャップ内 (56)参考文献 特開 昭64−84384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−69864（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 1/00 280 - 340 G06T 3/40 G06T 5/20 A61B 6/00 350 - 360 G06F 17/30 170

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタル信号表示で表される放射線画像
   を表示装置に表示する方法であって、 （１） 前記放射線画像を、複数スケールでの局所画像
   詳細を示す多解像度表示に変形する工程と、 （２） 前記多解像度表示をメモリーに保存する工程
   と、 （３） 前記多解像度表示を所望の解像度レベルまで検
   索する工程と、 （４） 少なくとも一つの非識別変換関数を検索多解像
   度レベルの画素値に適用することにより少なくとも一つ
   の解像度レベルで検索多解像表示を修正する工程と、 （５） 前記の修正された多解像度表示に前記変形の逆
   を行うことにより概要画像を発生させる工程と、 （６） 前記概要画像を表示する工程と、 （７） 前記概要画像上の関心区域を規定する工程と、 （８） 前記関心区域の画像の一部の多解像度表示を前
   記メモリーから検索する工程と、 （９） 少なくとも一つの解像度レベルでの前記区域の
   検索多解像度表示を、前記区域の詳細画像の画素値に非
   識別変換関数を適用することにより修正する工程と、 （10） 前記区域の修正された多解像度表示に前記変形
   の逆を行うことにより前記画像区域を再構成する工程
   と、 （11） 前記再構成された画像の区域を表示する工程と
   からなることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記変換関数は引き数値が増加するにつ
   れて徐々に増大する傾斜をもつ非線形単純増加奇変換関
   数である請求項１記載の方法。