JP3629875B2 - X線画像デジタル処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、医療などにおいて用いられるX線画像信号をデジタル画像データに変換して処理する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線TVシステムを用いて被写体(患者の身体など)のX線透視像を電気的な画像信号として撮像し、これをモニター装置に表示して観察することが広く行なわれている。さらに、この画像信号をデジタル画像データに変換して種々のデジタル画像処理を行なうことも普及している。
【0003】
ところで、X線が身体等を透過せずに直接撮像装置に入射する部分では画像の輝度が非常に高くなってハレーションを起こす。この高輝度部分のハレーションを防止するため、従来より、固定または変動するしきい値よりも明るい部分を階調方向に圧縮する方式や、あるいはアナログX線画像信号の固定されたしきい値よりも明るい部分を時間方向に若干遅らせて元の信号から減算処理する方式などが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように、単に高輝度部分を階調方向に圧縮するだけではその部分に含まれていた情報が喪失し、画像コントラストが欠落して、その画像を観察する者に違和感を与える。また、この場合に、しきい値を入力信号に基づいて変動させるようにしても、単発撮影では十分に機能せず、適正な階調圧縮を行うことができない。さらに、遅延させた信号を元の信号から減算する方式では、減算処理された部分の画像内の横方向(走査線方向)に走行する情報の欠落が生じる。
【0005】
この発明は、上記に鑑み、高輝度部分のハレーション抑制とその高輝度部分のコントラスト欠落の防止の両方を達成するとともに、走査線方向の情報欠落なども生じないように改善した、X線画像デジタル処理装置を提供することを目的とする。
【0006】
【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X線画像デジタル処理装置においては、入力されたアナログX線画像信号をA/D変換するA/D変換手段と、デジタル化された画像データをしきい値処理してしきい値より大きい画素値の画像データと小さい画素値の画像データとに分離するしきい値処理手段と、分離された大きい画素値の画像データに対してエッジ強調処理を行う手段と、該処理後のエッジ強調された画像データを階調圧縮する手段と、該エッジ強調および階調圧縮された大きい画素値の画像データと、上記の分離された小さい画素値の画像データとを加算する演算手段とが備えられることが特徴となっている。
【0007】
しきい値より大きい画素値の画像データが階調圧縮されるので、ハレーションが抑制されるが、それだけでは高輝度部分の情報も失われる。そこで、このしきい値より大きい画素値の画像データに対してエッジ強調処理することにより高輝度部分の情報の喪失を防ぎながら、階調圧縮する。これによって、高輝度部分のハレーション抑制とその高輝度部分のコントラスト欠落の防止とを両立させることができる。遅延させた信号を元の信号から減算するわけではないので、走査線方向に走行する情報の欠落もない。
【0008】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1において、X線管11から発射されたX線が被写体10を透過してイメージインテンシファイア12に入射し、X線透過像が光学像に変換される。イメージインテンシファイア12には光学系13を介してTVカメラ14が結合されており、イメージインテンシファイア12の出力光学像の画像信号が得られる。この画像信号はデジタル画像処理装置20を通してTVモニター装置15に送られてX線透視像の表示がなされる。
【0009】
デジタル画像処理装置20は、A/D変換器21と、非線形変換回路22と、しきい値処理回路23と、2次元空間周波数処理回路24と、階調変換回路25と、演算回路26と、処理回路27と、D/A変換器28とからなる。TVカメラ14から出力されるアナログX線画像信号はまずA/D変換器21でデジタルデータに変換され、非線形変換回路22に送られる。
【0010】
吸収係数μで厚さがtの被写体(X線吸収体)10を透過したX線の強度はつぎの数式1で表わされる。
【数1】
そこで、非線形変換回路22に設定する変換テーブルを基本的にはLOG関数かあるいは上側に凸になっている関数とする。これにより直線的に変化する階段状になっている被写体10の場合に、図2のAで示すような画像データ(A/D変換器21の出力a)が同図のBで示すような元の被写体10の形状に合致したものとなる(非線形変換回路22の出力bとして図2のBに示すようなものが得られる)。なお、図2のA〜Gでは、横軸がある方向(たとえば走査線方向)の位置を、縦軸が画素値を示す。
【0011】
この非線形変換回路22の出力画像データbはしきい値処理回路23に送られて所定のしきい値より小さい画素値の画像データcとそれ以上の画素値の画像データdとに分離される(図2のC、Dを参照)。大きい画素値の画像データdは2次元空間周波数処理回路24によりエッジ強調処理される。これにより図2のEで示すような画像データeが得られ、これがつぎに階調変換回路25に送られて階調方向に圧縮され、図2のFで示すような画像データfが出力される。
【0012】
このエッジ強調されかつ階調圧縮された画像データfは、演算回路26において、先のしきい値処理回路23で分離された画素値の小さい画像データcと加算されて、図2のGで示すような画像データgが出力され、この画像データgは処理回路27に送られて他の処理を受け、その後D/A変換器28でアナログの画像信号に戻される。
【0013】
したがって、階調変換回路25で高輝度部分の階調圧縮を行う前に2次元空間周波数処理回路24でエッジ強調処理を行っているため、大きな画素値の画像データ(図2Dに示す)がエッジ強調された画像データ(図2Eに示す)となっており、これを階調圧縮しても図2Fに示すように元の画像情報が失われることがない。そこで、図2のGに示すように、高輝度部分を階調圧縮することによりハレーションの抑制を行いつつ、その高輝度部分の画像情報の喪失を避けることができる。しきい値より画素値の小さい画像データについては階調圧縮せずそのままとしているので、X線吸収の大きい関心領域でのダイナミックレンジを保ち画質の劣化を防ぐことができる。
【0014】
この場合、エッジ強調処理は2次元空間周波数処理回路24によって行っているので特定の方向に走行する情報についての欠落が生じることもない。また、階調圧縮する領域を決めるしきい値は固定であるため、各フレームの画像信号が動画風に順次得られる場合でなく、単発の(静止画的な)画像信号についても同様の効果が得られる。
【0015】
なお、上記では大きな画素値の画像データのエッジ強調処理を2次元空間周波数処理回路24によって行っているが、エッジ強調処理は他の構成でも行うことができる。たとえば、2次元の平滑化処理回路で平滑化処理し、その後元の画像データとの減算を行うことによりエッジ部分のみの画像データを得て、これを元の画像データに加えればエッジの強調された画像データを得ることができる。その他、具体的な構成などはこの発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変更可能である。
【0016】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のX線画像デジタル処理装置によれば、X線吸収の大きい関心領域でダイナミックレンジを保って画質劣化を防ぎながら、高輝度部分で階調圧縮してハレーションを抑制し、しかもその高輝度部分で違和感のない画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示すブロック図。
【図2】各々のデータプロフィールを示す図。
【符号の説明】
10 被写体
11 X線管
12 イメージインテンシファイア
13 光学系
14 TVカメラ
15 TVモニター装置
20 デジタル画像処理装置
21 A/D変換器
22 非線形変換回路
23 しきい値処理回路
24 2次元空間周波数処理回路
25 階調変換回路
26 演算回路
27 処理回路
28 D/A変換器
Claims (1)
- 入力されたアナログX線画像信号をA/D変換するA/D変換手段と、デジタル化された画像データをしきい値処理してしきい値より大きい画素値の画像データと小さい画素値の画像データとに分離するしきい値処理手段と、分離された大きい画素値の画像データに対してエッジ強調処理を行う手段と、該処理後のエッジ強調された画像データを階調圧縮する手段と、該エッジ強調および階調圧縮された大きい画素値の画像データと、上記の分離された小さい画素値の画像データとを加算する演算手段とを備えることを特徴とするX線画像デジタル処理装置。
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