JP3455566B2 - 放射線画像のダイナミックレンジ圧縮方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放射線画像のダイナミッ
クレンジ圧縮方法に関し、詳しくは、オリジナル画像信
号を処理して該オリジナル画像よりもダイナミックレン
ジの狭い画像を担持する画像信号を得る放射線画像のダ
イナミックレンジ圧縮方法の改善技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、放射線画像において、画像領域内
の微細構造の観察適正を確保しつつ、濃度域を圧縮する
方法として、例えば特開平３−２２２５７７号公報に開
示されるようなものがある。

【０００３】前記特開平３−２２２５７７号公報に開示
される圧縮方法は、各画素点に対応して該各画素点を含
む所定マスク領域内のオリジナル画像信号Ｓorgを平均
化することで非鮮鋭マスク信号（ボケマスク信号）Ｓus
を求め、この非鮮鋭マスク信号Ｓusが増大するにつれて
単調減少する関数をｆ（Ｓus）としたときに、ダイナミ
ックレンジが圧縮された処理済み画像信号Ｓprocを、Ｓ
proc＝Ｓorg＋ｆ（Ｓus）として得るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
圧縮方法では、非鮮鋭マスク信号を求める際の非鮮鋭マ
スクの周波数特性が一定であるので、部位によっては充
分なダイナミックレンジ圧縮効果が得られないという問
題があった。

【０００５】即ち、撮影部位によって画像に含まれる周
波数成分が異なり、同じ部位でも個人差があるので、常
に一定のマスク種類（マスク形状や非鮮鋭化演算の種
類），マスクサイズで求めた非鮮鋭マスク信号で補正す
ると、被写体によっては充分なダイナミックレンジ圧縮
効果が得られなくなることがあった。

【０００６】更に、同一の画像内でも領域によって含ま
れる周波数成分が異なるので、一定のマスク種類，マス
クサイズでは不適切なこともある。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、撮影部位や被写体の個人差等に影響されず、安定
したダイナミックレンジ圧縮効果が得られるダイナミッ
クレンジ圧縮方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明では、被写体の情報に応じて、非鮮鋭マスク信号Ｓ
usを求めるための非鮮鋭マスク形状又は平滑化演算の種
類を変化させる構成とした。請求項２記載の発明では、
被写体の情報に応じて、非鮮鋭マスク信号Ｓusを求める
ための非鮮鋭マスク形状又は平滑化演算の種類及びマス
クサイズを変化させる構成とした。請求項３記載の発明
では、前記被写体の情報として、被写体信号の周波数成
分の情報と被写体の撮影部位の情報との少なくとも一方
を含む構成とした。

【０００９】請求項４記載の発明では、同一画像内の複
数領域の周波数成分の情報に応じて、非鮮鋭マスク信号
Ｓusを求めるための非鮮鋭マスク形状又は平滑化演算の
種類を複数領域毎に変化させる構成とした。請求項５記
載の発明では、同一画像内の複数領域の周波数成分の情
報に応じて、非鮮鋭マスク信号Ｓusを求めるための非鮮
鋭マスク形状又は平滑化演算の種類及びマスクサイズを
変化させる構成とした。

【００１０】

【作用】かかる構成によると、被写体の情報に応じて、
非鮮鋭マスク信号Ｓusを求めるための非鮮鋭マスク形状
又は平滑化演算の種類を変化させることで、撮影部位や
被写体の個人差に影響されずに、画像毎に適正なダイナ
ミックレンジ圧縮処理が可能となる。

【００１１】前記被写体の情報としては、被写体信号の
周波数成分の情報と被写体の撮影部位の情報との少なく
とも一方を含むようにすることで、画像毎の周波数特性
に応じたダイナミックレンジ圧縮が行える。

【００１２】更に、同一の画像内で複数の領域毎に、非
鮮鋭マスク形状又は平滑化演算の種類を変化させるよう
にすれば、同一画像内における領域毎の周波数特性の違
いに対応することができる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図１は、本発明にかかる放射線画像のダイナミッ
クレンジ圧縮方法が適用された画像処理装置を含む放射
線画像読取装置を示すものであり、医療用としての人体
の撮影を行う例を示す。

【００１４】ここで、放射線発生源１は、放射線制御装
置２によって制御されて、被写体（人体胸部等）Ｍに向
けて放射線（一般的にはＸ線）を照射する。

【００１５】記録読取装置３は、被写体Ｍを挟んで放射
線源１と対向する面に変換パネル４を備え、該変換パネ
ル４は放射線源１からの照射放射線量に対する被写体Ｍ
の放射線透過率分布に従ったエネルギーを輝尽層に蓄積
し、そこに被写体Ｍの潜像を形成する。

【００１６】前記変換パネル４は、支持体上に輝尽層
を、輝尽性蛍光体の気相堆積、或いは輝尽性蛍光体塗料
塗布によって設けてあり、該輝尽層は環境による悪影響
及び損傷を遮断するために保護部材によって遮蔽若しく
は被覆される。該輝尽性蛍光体材料としては、例えば、
特開昭６１−７２０９１号公報、或いは、特開昭５９−
７５２００号公報に開示されるような材料が使われる。

【００１７】光ビーム発生部（ガスレーザ，固体レー
ザ，半導体レーザ等）５は、出射強度が制御された光ビ
ームを発生し、その光ビームは種々の光学系を経由して
走査器６に到達し、そこで偏向を受け、更に、反射鏡７
で光路を偏向させて、変換パネル４に輝尽励起走査光と
して導かれる。

【００１８】集光体８は、輝尽励起光が走査される変換
パネル４に近接して光ファイバである集光端が位置さ
れ、上記光ビームで走査された変換パネル４からの潜像
エネルギーに比例した発光強度の輝尽発光を受光する。

【００１９】９は、集光体８から導入された光から輝尽
発光波長領域の光のみを通過させるフィルタであり、該
フィルタ９を通過した光は、フォトマル10に入射して、
その入射光に対応した電流信号に光電変換される。

【００２０】フォトマル10からの出力電流は、電流／電
圧変換器11で電圧信号に変換され、増幅器12で増幅され
た後、Ａ／Ｄ変換器13で画素毎のディジタルデータから
なる放射線画像信号に変換される。

【００２１】そして、このディジタル放射線画像信号
（オリジナル画像信号Ｓorg）は、マイクロコンピュー
タを内蔵した画像処理装置14に順次出力される。15は画
像信号を記憶させておくための画像メモリ（磁気ディス
ク装置）である。また、16は画像処理装置14から直接又
は前記画像メモリ15から読み出された放射線画像信号を
プリンタ17に伝送するためのインターフェイスである。

【００２２】18は読取ゲイン調整回路であり、この読取
ゲイン調整回路18により光ビーム発生部５の光ビーム強
度調整、フォトマル用高圧電源19の電源電圧調整による
フォトマル10のゲイン調整、電流／電圧変換器11と増幅
器12のゲイン調整、及びＡ／Ｄ変換器13の入力ダイナミ
ックレンジの調整が行われ、放射線画像信号の読取ゲイ
ンが総合的に調整される。

【００２３】尚、前記画像処理装置14に出力させるオリ
ジナル放射線画像信号Ｓorgの取得方法を、輝尽性蛍光
体を励起光で走査して発光せしめた輝尽発光を光電変換
して得る方法に限定するものではなく、例えば放射線フ
ィルムの画像を、光電変換によって読み取る方法や、被
写体を透過した放射線を蛍光体に照射されて蛍光に変換
し、該蛍光を光電変換して読み取る方法などであっても
良い。

【００２４】ここで、前記画像処理装置14には、入力さ
れるオリジナル画像信号Ｓorgのダイナミックレンジを
圧縮して、オリジナル画像よりもダイナミックレンジの
狭い画像を担持する処理済みの画像信号Ｓprocを得る画
像処理機能（ダイナミックレンジ圧縮処理機能）が備え
られており、かかるダイナミックレンジ圧縮のための画
像処理は、以下の式に従って行われる。

【００２５】Ｓproc＝Ｓorg ＋ｆ１（Ｓus）

【００２６】上式で、Ｓusは、各画素点に対応して該各
画素点を含む所定マスク領域内のオリジナル画像信号Ｓ
orgを平滑化（非鮮鋭化）することにより求められる非
鮮鋭マスク信号である。

【００２７】また、オリジナル画像信号Ｓorg に加算さ
れるｆ１（Ｓus）は、非鮮鋭マスク信号Ｓusの関数とし
て求められる補正値であり、非鮮鋭マスク信号Ｓusの増
大に応じて単調減少する。

【００２８】尚、「単調減少」とは、非鮮鋭マスク信号
Ｓusの増大に伴ってｆ１（Ｓus）が必ず減少するもので
ある必要はなく、部分的にはＳusが変化してもｆ１（Ｓ
us）が変化しない領域が存在しても良いこととする。

【００２９】図２は、前記補正値ｆ１（Ｓus）の関数形
の一例を示す図であり、この図２において補正値ｆ１
（Ｓus）は、Ｓus１点よりも小さい領域では零で、前記
Ｓus１点から非鮮鋭マスク信号Ｓusの増大に応じてマイ
ナス側に一定割合で減少する特性となっている。かかる
特性を式で示すと、以下のようになる。

【００３０】ｆ１（Ｓus）＝β（Ｓus１−Ｓus）…（Ｓ
us≧Ｓus１）、ｆ１（Ｓus）＝０…（Ｓus＜Ｓus１）

【００３１】本実施例では、オリジナル画像信号Ｓorg
の増大は濃度の増大を示すから、前記補正値ｆ１（Ｓu
s）をオリジナル画像信号Ｓorg に加算することで、高
濃度側の信号レベルが引下げられて、高濃度側の圧縮が
行われる。

【００３２】かかる構成によると、非鮮鋭マスク信号Ｓ
usによって平均濃度として高い領域のダイナミックレン
ジを圧縮するから、微細構造のコントラストをそのまま
にして高濃度側が圧縮された画像を得ることができる。

【００３３】また、撮影部位によって画像に含まれる周
波数成分が異なり、また、同じ部位でも個人差があるの
で、実施例では、非鮮鋭マスクの種類やマスクサイズを
被写体情報に応じて変化させる構成としてある。

【００３４】前記被写体情報としては、画像信号と共に
記憶された付帯情報に含まれる撮影部位や年齢などの情
報や、画像信号を解析して求めた被写体の大きさや形
状、含まれる周波数成分などが上げられる。

【００３５】尚、撮影部位の情報については、その都度
オペレータが入力する構成であっても良いし、また、画
像を解析することで被写体の撮影部位を自動認識させて
も良い。

【００３６】また、非鮮鋭マスクの種類とは、マスクの
形状（図３参照）や非鮮鋭マスク信号Ｓusの演算（平滑
化演算）の仕方（単純平均，加重平均，メジアン，モー
ド（最多値）など）を変えることを示す。

【００３７】尚、非鮮鋭マスク信号Ｓusの演算において
は、マスク領域内の全ての画素の信号値を用いても良い
し、一定間隔でサンプリングするなどしてマスク領域内
の一部の画素を用いても良い。

【００３８】図４は、被写体情報に基づいてダイナミッ
クレンジ圧縮処理における非鮮鋭マスクの種類，マスク
サイズを変化させるシステムの構成を示すブロック図で
ある。

【００３９】この図４において、図１に示す記録読取装
置３のようなオリジナル画像取得手段31で得られたオリ
ジナル画像信号Ｓorgが、被写体情報取得手段32に読み
込まれる。

【００４０】そして、被写体情報取得手段32では、例え
ば周波数成分の情報をオリジナル画像信号Ｓorgのフー
リエ変換によって求めたり、また、オリジナル画像信号
Ｓorg の画像解析によって撮影部位，被写体の大きさ，
形状などの求め、又は、別途撮影部位の情報などを取得
する。

【００４１】そして、マスク種類・マスクサイズ決定手
段33では、前記被写体情報取得手段32で取得された各種
の被写体情報（撮影部位や周波数成分など）に基づいて
マスク種類（非鮮鋭マスク信号の演算の仕方など）及び
マスクサイズを決定し、該決定されたマスク種類及びマ
スクサイズの情報を圧縮手段34に出力する。

【００４２】ここで、具体的なマスク種類，マスクサイ
ズ決定の例を表１を参照しつつ以下に示す。例えば撮影
部位が胸部，四肢，乳房の３種類であったとすると、非
鮮鋭マスクの種類としての平滑化演算の仕方としては、
胸部画像の場合には単純平均、四肢の場合には加重平
均、乳房の場合にはメジアン値をそれぞれ選択するよう
にする。

【００４３】更に、予め各撮影部位毎に標準のマスクサ
イズを決定しておき、周波数成分の解析結果に応じて前
記標準マスクサイズを標準サイズから変更させる構成と
し、画像信号に含まれる高周波成分の割合が大きいとき
ほど、所定範囲内でマスクサイズを小さくすると良い。

【００４４】

【表１】

【００４５】周波数成分の解析結果を、マスクサイズの
変更に反映させるには、例えば、図５に示すように、周
波数解析の結果から、予め設定された低周波側と高周波
側との２つの所定周波数の強度ａ，ｂをサンプリングす
る一方、図６に示すように、ａ／（ａ＋ｂ）なる値に応
じてマスクサイズを記憶したマップを用意しておき、低
周波成分の割合が大きくａ／（ａ＋ｂ）が大きいときほ
ど、マスクサイズとして大きなサイズが設定されるよう
にする。

【００４６】上記では、マスクの種類として、平滑化演
算の種類を単純平均，加重平均，メジアンの３種類に切
り換えるようにしたが、この他、マスク領域の形状を、
予め設定されている複数種（図３参照）の中から、撮影
部位の情報などによって選択させるようにしても良い。

【００４７】更に、補正値ｆ（Ｓus）の標準テーブル
（標準関数形）を持ち、画像毎に特徴量を抽出し、その
値に応じて平行移動，回転など（図７参照）によって各
画像毎に最適な補正テーブルを作成することが好まし
い。補正量をテーブルとして持つことにより、各画素毎
に演算を行う必要がないので圧縮処理の演算時間が短縮
される。

【００４８】また、標準テーブルを画像の特徴量に応じ
て回転，平行移動することによって補正値を求める構成
とすれば、簡潔な式で表現できないような複雑な関数形
であっても画像毎に簡単に作成することができる。

【００４９】また、関数形として、図２に示すような直
線関数を設定すると、微係数が不連続になる部分が生
じ、これが原因で偽画像が発生することがあるので、微
係数が連続であることが好ましく、補正値が０の付近で
多項式、特に、２次関数を用いると良い。

【００５０】ところで、上記実施例では、被写体情報に
基づいて非鮮鋭マスクの種類，マスクサイズを画像毎に
変化させるようにしたが、同一画像内であっても領域に
よって含まれる周波数成分が異なるので、同一画像内の
領域毎に非鮮鋭マスクの種類，マスクサイズを変化させ
るようにすれば、更に、適切なダイナミックレンジ圧縮
処理が実現できる。

【００５１】例えば、図８に示すような胸部画像に対し
て、Ｓproc＝Ｓorg＋ｆ３（Ｓus）、ｆ３（Ｓus）＝β
（Ａ−Ｓus）…（Ｓus≦Ａ）、ｆ３（Ｓus）＝０…（Ｓ
us＞Ａ）なる演算式で、低濃度領域のダイナミックレン
ジ圧縮を行うものとし、また、非鮮鋭マスク信号Ｓusを
求めるためのマスク形状を矩形とし、平滑化演算は単純
平均を用いるものとする。

【００５２】ここで、まず、図８に示すように、胸部画
像を格子状に複数の領域に区分し、領域毎に２次元フー
リエ変換により周波数成分を求める。そして、前記図５
及び図６に示したように、各領域別の高周波成分（低周
波成分）の割合から、領域毎に低周波成分の割合が大き
い程マスクサイズを大きく設定させる。

【００５３】前記周波数成分の解析においては、信号が
急激に変化している部分（皮膚と素抜けとの境界部分）
は高周波成分の割合が大きくなるので、マスクサイズと
しては小さく設定され、前記信号急変部分（素抜け部と
皮膚との境界部分）において圧縮処理による偽画像の発
生が抑えられる。

【００５４】次に、図９に示すような下肢画像におい
て、輪郭抽出に基づいて領域を区分し、該区分された領
域別にマスク種類，マスクサイズを設定した実施例を以
下に説明する。

【００５５】下肢画像においては、Ｓproc＝Ｓorg ＋ｆ
１（Ｓus）、ｆ１（Ｓus）＝β（Ｓus１−Ｓus）…（Ｓ
us≧Ｓus１）、ｆ１（Ｓus）＝０…（Ｓus＜Ｓus１）な
る演算式で高濃度領域のダイナミックレンジ圧縮を行う
ものとする。尚、前記補正値ｆ１（Ｓus）は、図２に示
すような関数形となる。

【００５６】該下肢画像においては、まず、オリジナル
画像信号の画像解析によって被写体の輪郭を抽出し、該
輪郭線から内側及び外側に一定の距離のところに領域を
分けるための境界線（図９中点線示）を設定した。

【００５７】そして、輪郭線よりも内側の境界線よりも
更に内側の領域を領域１、輪郭線を含んで２つの境界線
で挟まれた領域を領域２、輪郭線よりも外側の境界線よ
りも更に外側の領域（素抜け部）を領域３とし、各領域
１，２，３でのマスク種類とマスクサイズとを表２に示
すように設定した。

【００５８】

【表２】

【００５９】皮膚と素抜け部との境界を含む領域２で
は、マスク領域内における平滑化演算にメジアン値を用
いることにより、信号変化が急激な皮膚と素抜け部との
境界で偽画像の発生が抑制される。

【００６０】また、素抜け部との境界を含まない被写体
領域で有る領域１では、メジアン値よりも演算時間が短
い単純平均を用いることにより、画質を損なわれずに演
算時間が短縮される。

【００６１】更に、素抜け部である領域３では、信号の
変動は比較的高周波のノイズ成分だけなので、マスクサ
イズを領域１よりも小さくしても画質上影響はなく、マ
スクサイズの縮小によって演算時間を更に短縮すること
ができる。

【００６２】尚、胸部画像において、前記下肢画像と同
様に、輪郭抽出に基づいて領域を分割し、各領域毎にマ
スク種類，マスクサイズを決定させる構成としても良
く、撮影部位を限定するものではないが、特に、高濃度
領域のダイナミックレンジ圧縮が要求される下肢画像等
の高濃度領域側圧縮において有効である。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる放射
線画像のダイナミックレンジ圧縮方法によると、被写体
情報に基づいて画像毎に、又は、同一画像内における複
数領域毎に、非鮮鋭マスク形状又は平滑化演算の種類を
変化させるようにしたので、撮影部位や被写体の個人差
などに影響されずに安定したダイナミックレンジ圧縮効
果が得られるようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される放射線画像読取処理装置を
示すブロック図。

【図２】高濃度領域圧縮を行う補正値の関数形の一例を
示す線図。

【図３】マスク形状の種類の一例を示す図。

【図４】被写体情報に応じて圧縮処理を行う実施例のシ
ステムブロック図。

【図５】周波数解析の様子を示す線図。

【図６】周波数解析結果に応じたマスクサイズ決定の様
子を示す線図。

【図７】補正値テーブルの作成の様子を示す線図。

【図８】胸部画像における領域区分の状態を示す図。

【図９】下肢画像における領域区分の状態を示す図。

【符号の説明】

１…放射線発生源 ３…記録読取装置 14…画像処理装置 15…画像メモリ 16…インタフェイス 17…プリンタ

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Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体を透過した放射線画像情報に基づく
   オリジナル画像を表すオリジナル画像信号Ｓorgを処理
   して前記オリジナル画像よりもダイナミックレンジの狭
   い画像を担持する処理済み画像信号Ｓprocを得る放射線
   画像のダイナミックレンジ圧縮方法であって、 各画素点に対応して非鮮鋭マスク信号Ｓusを求め、該非
   鮮鋭マスク信号Ｓusの関数である補正値ｆ（Ｓus）によ
   って前記オリジナル画像信号Ｓorgを補正することで前
   記処理済み画像信号Ｓprocを得る放射線画像のダイナミ
   ックレンジ圧縮方法において、 前記被写体の情報に応じて、前記非鮮鋭マスク信号Ｓus
   を求めるための非鮮鋭マスク形状又は平滑化演算の種類
   を変化させることを特徴とする放射線画像のダイナミッ
   クレンジ圧縮方法。
2. 【請求項２】前記被写体の情報に応じて、前記非鮮鋭マ
   スク信号Ｓusを求めるための非鮮鋭マスク形状又は平滑
   化演算の種類及びマスクサイズを変化させることを特徴
   とする請求項１記載の放射線画像のダイナミックレンジ
   圧縮方法。
3. 【請求項３】前記被写体の情報として、被写体信号の周
   波数成分の情報と被写体の撮影部位の情報との少なくと
   も一方を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の放
   射線画像のダイナミックレンジ圧縮方法。
4. 【請求項４】被写体を透過した放射線画像情報に基づく
   オリジナル画像を表すオリジナル画像信号Ｓorg を処理
   して前記オリジナル画像よりもダイナミックレンジの狭
   い画像を担持する処理済み画像信号Ｓprocを得る放射線
   画像のダイナミックレンジ圧縮方法であって、 各画素点に対応して非鮮鋭マスク信号Ｓusを求め、該非
   鮮鋭マスク信号Ｓusの関数である補正値ｆ（Ｓus）によ
   って前記オリジナル画像信号Ｓorgを補正することで前
   記処理済み画像信号Ｓprocを得る放射線画像のダイナミ
   ックレンジ圧縮方法において、 同一画像内の複数領域の周波数成分の情報に応じて、前
   記非鮮鋭マスク信号Ｓusを求めるための非鮮鋭マスク形
   状又は平滑化演算の種類を前記複数領域毎に変化させる
   ことを特徴とする放射線画像のダイナミックレンジ圧縮
   方法。
5. 【請求項５】同一画像内の複数領域の周波数成分の情報
   に応じて、前記非鮮鋭マスク信号Ｓusを求めるための非
   鮮鋭マスク形状又は平滑化演算の種類及びマスクサイズ
   を変化させることを特徴とする請求項４記載の放射線画
   像のダイナミックレンジ圧縮方法。