JP3753453B2 - ディジタルｘ線画像を可視画像として表示する方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、画素がディジタル入力画像の値に関連する特にＸ線画像の空間分布を表示する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線撮影法において、可視画像はフィルムのＸ線照射によって形成されている。かかるＸ線フィルム上のディテールの認識性は、ディテールのコントラストに依存する一方、濃度にも依存する。
「濃度」は、Ｘ線フィルムに入射した光量とＸ線フィルムによって伝達された光量の比率の常用対数として理解すべきである。この用語の意味は、参考文献で使用されている用語「ブラッキニング(blackening)」又は「光濃度」の意味と同一である。フィルムの濃度は、照射過度の影響を無視するならば、その照射量の常用対数の関数として増加する。以下では、かかる濃度の照射量の対数への依存性を「濃度関数」と呼ぶ。
【０００３】
コントラストＣは、濃度関数の微分商として示され、即ち、
Ｃ＝ｄＤ／ｄ（ｌｏｇ Ｂ）
であり、式中、Ｄは濃度を表わし、Ｂは照射量を表わす。かかる（ディテール）コントラストの照射量の対数への依存性は、以下では、「コントラスト関数」と呼ぶ。従って、フィルムの濃度関数及びコントラスト関数は、不可分に結合され、即ち、両者は相関している。
【０００４】
ディジタルＸ線照射装置において、Ｘ線照射によって可視画像が得られることはないが、照射量に依存したディジタル入力画像の値からなるデータフィールドは得られる。かかるデータフィールドは、例えば、レーザー画像化器又はモニターの如くの適当な出力ユニットを用いて可視画像に変換することが可能である。1984年にフィラデルフィアのリーアンドフェビガー(Lea & Febiger) から出版されたクリステンセン(Christensen) 著の「入門 診断用Ｘ線撮影法の物理学(Introduction to the Physics of Diagnostic Radiology) 」の第３版に、利用者が所謂ウィンドウ化によって濃度関数の増分と位置を予め設定し得ることが記載されている。しかし、濃度関数及びコントラスト関数は、依然相互に依存性がある（コントラストは濃度関数の勾配に対応する）。
【０００５】
欧州特許出願公開第482 712 号明細書には、広い面積の画像領域においてダイナミックレンジは圧縮されるが、その一方でディテールのコントラストは維持される、ディジタル入力画像の値の可視画像への変換方法が開示されている。このため、入力画像の値は低域通過フィルタリングを受ける。かくして形成された低域通過画像の値は、小さい低域通過画像の値に対し正の画像の値を発生し、大きい低域通過画像の値に対し負の画像の値を発生する補償関数に従って変換される。かかる画像の値は、入力画像の値に画素毎に重ね合わされる。
【０００６】
利用者によって予め設定されるべき補償関数は、出力画像の輝度又は濃度を変える一方で、利用者が直接には予測し得ないような方法で画像に影響を与える。その上、ドイツ国特許第29 52 422 号明細書には、重み付け係数によって加重され、入力画像の値に重ね合わされる高域通過画像がＸ線照射のディジタル入力画像の値から得られる所謂アンシャープ・マスキング(Unsharp Masking) 法が開示されている。重み付け係数は一定でもよいが、入力画像の値に依存して変えるか、或いは、入力画像から得られた低域画像の値に依存して変えることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
何れの方法においても、画像内の小さい構造（又は高い空間周波数成分）と画像内の大きい構造（又は低い空間周波数成分）の割合は、処理されていない入力画像と比較して変更され、即ち、小さい構造が強調されるように変更される。このことは、コントラスト関数が高い方の空間周波数を有する画像領域に関係し、濃度関数が低い空間周波数を有する画像領域に関係するとき、コントラスト関数と濃度関数は相関しなくなることを意味する。しかし、利用者によって予め設定されたパラメータ、即ち、補償関数又は重み付け係数が可視画像のコントラスト及び濃度に影響を与えているか、どのように影響を与えているかは、利用者にとって明らかではない。
【０００８】
本発明は、利用者が必要に応じて画像の特性を容易に調整することができる、画素がディジタル入力画像の値に関連する特にＸ線画像の空間分布を表示する方法及び装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、以下の段階を有する本発明の表示方法により実現される：
− 表示に必要とされるコントラスト関数及び濃度関数を入力し、
− 上記入力画像の値を二つの信号チャンネルで処理し、上記信号チャンネルに形成された上記画像の値を加算し、上記形成された加算画像の値を可視画像を形成する出力ユニットに供給し、
− 低域通過画像の値又は高域通過画像の値を作成するため一方の信号チャンネルで入力画像の値をフィルタリングし、他方の信号チャンネルにおいて補足的なフィルタリングが行われ、又は、フィルタリングが行われず、
− 第１の変換関数（Ｔ₁ ；Ｆ）及び第２の変換関数（Ｔ₂ 又はＧ）は、上記表示された画像の中で微細なコントラストが上記コントラスト関数（Ｃ_i ）に従い、より大きい画像の構造の輝度又は濃度が上記濃度関数（Ｄ_i ）に従って変化するような方法で予め設定された上記濃度関数又はコントラスト関数から得られ、上記他方の信号チャンネルで形成された画像の値、又は、上記加算画像の値を上記第１の変換関数（Ｔ₁ ；Ｆ）を用いて変換し、上記一方の信号チャンネルに形成された画像の値を上記第２の変換関数（Ｔ₂ 又はＧ）を用いて変換する。
【００１０】
「補助的なフィルタリング」は、ここでは、他方の信号チャンネルのフィルタリング演算と組み合わされて、入力画像の値により構成される入力画像を作成するフィルタリング演算を意味するものとして理解される。例えば、低域通過フィルタリング演算が一方の信号チャンネルで行われるときに、高域通過フィルタリングはもう一方の信号パスで、即ち、同一のフィルタカーネルを用いて行う必要がある。上記二つのフィルタリングにより形成された低域通過及び高域通過画像の画素毎の加算は、入力画像の値により構成される入力画像を作成する。
【００１１】
本発明は以下の考察に基づいている。フィルタリング演算は上記二つの信号チャンネルの中の少なくとも一方で行われるので、表示すべき画像内の高域通過及び低域通過成分は別々の程度で影響を受ける。即ち、変換関数を適切に選択することによって、利用者が予め設定したコントラスト関数は画像の高域通過成分、即ち、微細又は空間的に小さいディテールに生じ、所望の濃度関数は画像の低域通過成分、即ち、粗い又は空間的に大きい構造に生ずるような方法で別々に影響を受ける。このために必要とされる変換関数は、予め設定されたコントラスト及び濃度関数から常に得られる。従って、利用者は、画像のコントラスト及び濃度（又は輝度）を直接的に予め設定することが可能であり、即ち、かかる画像のパラメータは、画像の特性に及ぼす影響を容易に予測し難い従来の方法による抑制曲線又は強調因子の如くのパラメータとは異なり、利用者にとって直接的な証拠となる。
【００１２】
本発明の好ましい一実施例において、
− 上記第１の変換関数は上記入力された濃度関数と一致し、
− 上記第２の変換関数は上記コントラスト関数と一致し、
− 高域通過画像の値は上記入力画像の値から得られ、
− 上記高域通過画像の値は、その上記低域通過画像の値への依存性が上記第２の変換関数に一致する重み付け係数により乗算され、
− 低域通過画像の値は上記入力画像の値から得られ、
− 上記低域通過画像の値は上記第１の変換関数に従って変換を受け、
− 上記変換された低域通過画像の値と、上記重み付け係数によって乗算された上記高域通過画像の値とは、画素毎に重ね合わされる。
【００１３】
高域通過フィルタリング演算が一方の信号チャンネルで行われ、低域通過フィルタリング演算がもう一方の信号チャンネルで行われる上記の一実施例に特有の利点は、上記二つの変換関数は複雑かつ難解な計算を用いて予め設定されたコントラスト及び濃度関数から求める必要はなく、予め設定されたコントラスト及び濃度関数に一致していることである。低域通過成分は、利用者によって入力された濃度関数に一致する変換関数によって一方のチャンネルで変換され、もう一方のチャンネルで高域通過画像の値は、その入力画像の値又は低域通過画像の値に対する依存性が利用者により予め設定されたコントラスト関数に一致する重み付け係数によって乗算される。かかる重み付け係数による乗算は第２の変換を表わしているが、第２の変換は、二つのパラメータ、即ち、一方で高域通過画像の値に依存し、もう一方で入力又は低域通過画像の値に依存する。
【００１４】
両方の信号チャンネルにおいて入力画像の値がフィルタリング処理を受ける必要はなく；フィルタリング演算（低域通過又は高域通過）が二つの信号チャンネルの一方だけで行われる場合に十分である。
本発明による方法の変形において、
− 上記第１の変換関数は上記入力されたコントラスト関数の積分の計算と、上記積分の可視画像の最大濃度又は輝度への適用とにより形成され、
− 上記第２の変換関数は、同一濃度又は輝度毎に上記第１の変換関数と上記予め設定された濃度関数の差から定められ、
− 上記入力画像の値から上記第２の変換関数に応じて変換される低域通過画像の値が形成され、
− 上記変換された低域通過画像の値は上記入力画像の値に重ね合わされ、
− 上記作成された加算画像の値は上記第１の変換関数（Ｔ₁ ）に従って変換される。
【００１５】
上記の変形において、広い面積の構造（低い空間周波数）のダイナミックレンジは圧縮される。偶然に予め設定された濃度分布が相関した濃度関数に一致するならば、低域通過画像の値の変換は行われることなく、即ち、変換された低域通過画像の値は値ゼロを有する。この場合、入力画像の値だけが相関した濃度関数に一致する第１の変換関数に従って変換される。上記の条件が満たされない場合、入力された濃度関数と相関した濃度関数の間の偏差に依存して、上記変換によってゼロから外れた低域通過画像の値が生ずるので、ダイナミックレンジが大きい面積の画像領域（低い空間周波数）に対し変化する（通常抑制される）。
【００１６】
本発明の他の変形において：
− 上記第１の変換関数は上記入力された濃度関数と一致し、
− 上記第２の変換関数は上記入力されたコントラスト関数と相関したコントラスト関数の差により定められ、
− 高域通過画像の値は上記入力画像の値から得られ、
− 上記高域通過画像の値はその上記低域通過画像の値への依存性が上記第２の変換関数に一致する重み付け係数により乗算され、
− 入力画像の値は上記第１の変換関数に従って変換を受け、
− 上記変換された入力画像の値と、上記重み付け係数によって乗算された上記高域通過画像の値は、上記出力画像の値を形成するため画素毎に重ね合わされる。
【００１７】
上記の情況において、相関したコントラスト関数は、利用者によって入力された濃度関数と関連付けられた、即ち、かかる濃度関数の微分商に一致するコントラスト関数であることを理解する必要がある。同様に相関した濃度関数は、利用者により入力されたコントラスト関数と関連付けられた、即ち、コントラスト関数の積分に一致する濃度関数を意味することを理解する必要がある。
【００１８】
後者の変形において、高域通過画像の値は、アンシャープ・マスキング法に従って一般的に一定ではない重み付け係数により乗算される。相関した濃度関数が偶然に予め設定された濃度関数に一致するとき、重み付け係数はゼロであり、所望のコントラスト関数及び濃度関数は、予め設定された関数に従って入力画像の値だけを変換することにより得られる。上記の条件が満たされない場合、重み付け係数は、予め設定されたコントラスト関数と、相関したコントラスト関数との差から得られる。
【００１９】
関連する画素の放射線量又は照射量に比例するディジタル画像の値を作成すると考えられるＸ線画像化装置に適する本発明の形態において、入力画像の値は対数変換によって上記画像の値から得られる。
上記方法を実行する装置は：
ａ）Ｘ線画像の位置に依存する放射線強度をディジタル入力画像の値からなるデータフィールドに変換する検出装置と、
ｂ）濃度関数とコントラスト関数を別個に入力する手段と、
ｃ）上記コントラスト関数及び濃度関数から第１の変換関数と第２の変換関数を得る手段と、
ｄ）上記入力画像の値を処理する第１及び第２の信号チャンネルと、
ｅ）上記入力画像の値から低域通過画像の値又は高域通過画像の値を作成する上記一方の信号チャンネルの空間フィルタと、
ｆ）上記一方の変換関数に従って上記低域通過又は高域通過画像の値を変換するよう上記フィルタリングされた画像の値を処理する変換装置と、
ｇ）加算信号を形成するため、毎回同一の画素に関して上記二つの信号チャンネルからの上記画像の値を重ね合わせる重ね合わせ装置と、
ｈ）上記もう一方の変換関数に従って上記第２の信号チャンネル内又は上記重ね合わせ装置の出力にある上記画像の値を変換する第２の変換装置と、
ｉ）可視画像として上記加算画像を出力する画像出力ユニットとからなることを特徴とする。
【００２０】
【実施例】
以下に添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１を参照するに、Ｘ線源１は被験者３を照射するＸ線ビーム２を放射する。かくして発生されたＸ線のレリーフは画像検出器４，５によって電気信号に変換され、上記電気信号の時間的変動は対象物の後ろ側のＸ線の空間的変動に対応する。画像検出器は、軸４０の周りに回転自在であり、好ましくはセレンである光伝導体で被われた円筒状ドラム４からなる。Ｘ線のレリーフは光伝導体上で電荷パターンに変換され、かかる電荷パターンはドラムの回転中に回転軸４０に平行に離間してあるよう配置された適当なセンサ５で読み取られ、電気信号に変換される。
【００２１】
センサ５の出力信号は、増幅器６に印加され、次いで、アナログ−ディジタル変換器７によって，例えば、１６ビット長を有する一連のデータ語に変換される。上記データ語は、Ｘ線照射によって個々の画素に発生した照射量又は放射線量Ｄに比例する。ディジタルデータ語は、画像プロセッサにおいて画像処理演算中に図１にブロック単位で示された一連の処理を受ける。
【００２２】
最初の段階（ブロック８）で、上記データ語はデータ語から検出器の特有の誤差を除去するよう補正されるので、次いで、上記誤差が除去されたデータセットが得られる。上記の如く補正されたデータセットの個々のデータ語は、式Ｅ＝ｌｏｇ Ｄ／Ｄ₀ に従って、好ましくはルックアップテーブルを利用して対数変換を受ける（ブロック９）。上記式中、Ｄ₀ は、例えば、ヒストグラム解析の如くの周知の方法で画像の内容から得られた基準放射線量を表わす。かくして作成されたデータ語Ｅは個々の画素に生じる放射線量Ｄ又は照射量の対数に比例する。以下では上記データ語を入力画像の値Ｅと呼ぶ。
【００２３】
入力画像の値Ｅはメモリ１０に格納され、低域通過フィルタリング演算を受ける（ブロック１１）。各画素に対しカーネル内にある上記画素の入力画像の値の算術平均値に一致する低域通過画像の値Ｌ₀ が割り当てられ、ここで、上記カーネルは、低域通過画像の値が形成されるべき画素が中央にあるＸ線画像の正方形領域であることが好ましい。上記カーネルは、医療診断に適切な微細な構造よりも実質的に広く、例えば、３ｃｍ×３ｃｍの領域に一致することが必要である。低域通過画像の値Ｌ₀ は全画素に対し上記の如く順次に形成される。
【００２４】
低域通過画像の値Ｌ₀ は、次いで、変換関数Ｔ₂ に従って変換を受ける（ブロック１２）。以下に説明するように、変換関数は利用者によって互いに無関係に予め設定される場合があるコントラスト関数Ｃ_i と濃度関数Ｄ_i に依存し、そこから変換関数Ｔ₂ が計算される（ブロック１６）。変換は、この例では、変換された画像の値Ｌが格納された場所のアドレスとしての低域通過画像の値Ｌ₀ である入力値を置き換えるルックアップテーブルを用いて行うことが好ましい。
【００２５】
利用者は、例えば、キーボード又はグラフィックタブレットのような適当な入力ユニットを用いて関数Ｃ_i 及びＤ_i を予め設定することが可能である。しかし、本質的には、利用者がメモリに予め格納されているコントラスト及び濃度関数のグループの中から毎回コントラスト関数と濃度関数を選択することにより濃度関数とコントラスト関数を予め設定することも可能である。
【００２６】
かくして、値Ｌは変換された低域通過画像の値を表わす。その値は変換に引き続いて格納される（ブロック１３）。格納された入力画像の値Ｅと格納された変換された低域通過画像の値Ｌは画素毎に加算されるので、入力画像の値Ｅと、毎回同一の画素に割り当てられる変換された低域通過画像の値Ｌに対応する加算画像の値Ｓが形成される。
【００２７】
かくして形成された加算画像の値Ｓは、変換関数Ｔ₁ に従って変換される。変換関数Ｔ₁ は、以下に説明する如く、利用者によって設定されたコントラスト関数Ｃ_i から得られる（ブロック１６）。この変換によって得られる変換関数Ｔ₁ は、例えは、出力値Ａの大きさに線形に依存した濃度の可視画像が得られるレーザー画像化器のような画像出力ユニット１８に供給される。
【００２８】
上記の処理段階により得られる結果は、Ｘ線画像の構造の寸法に依存する。上記カーネルよりも実質的に小形の小さい構造は、低域通過像の値Ｌ₀ 又はＬに影響を与えない。小さい構造は入力画像の値Ｅだけに影響を与え、ブロック１７における変換関数Ｔ₁ に従って行われる変換だけによる影響を受ける。かかる変換関数は、予め設定されたコントラスト関数に相関した濃度関数に本質的に一致する。従って、微細な構造に対し、利用者によって予め設定されたコントラスト曲線Ｃ_i に関係するコントラストが得られる。
【００２９】
粗い構造は低域通過フィルタリング演算によって抑制されることはない。従って、粗い構造は、変換関数Ｔ₂ と同様に変換関数Ｔ₁ による影響を受ける。変換関数Ｔ₂ は、この変換と入力画像の値Ｅとの加算（ブロック１４）の後、及び、別の変換（ブロック１７）の後に、粗い画像に対し所望の濃度変化Ｄ_i 又は利用者によって予め設定された濃度が得られるよう選択される。
【００３０】
図２及び３を参照して、以下に利用者によって予め設定された濃度関数Ｄ_i 及びコントラスト関数Ｃ_i から変換関数Ｔ₁ 及びＴ₂ を得る方法を詳細に説明する。
図３のフローチャートに従って、利用者は最初にコントラスト関数Ｃ_i を入力する（ブロック１６１）。図２の（Ａ）にはかかるコントラスト関数Ｃ_i が示され、即ち、照射量Ｂと画像の値との間には線形関係が存在するので、コントラストが基準値に対して正規化された照射量又は放射線量の対数の関数、或いは、入力画像の値Ｅの関数として示されている。利用者は図２の（Ａ）に十字で示された数点でコントラスト関数を予め設定する必要があるにすぎない。実線で示されたコントラスト関数の変化は、例えば、３次スプライン補間法のような適当な平滑化法を用いて得られる。
【００３１】
２番目の処理ステップ（ブロック１６２）において、補助関数Ｈが計算される、相関した濃度関数に一致する、即ち、ｌｏｇ Ｂの非常に小さい値（例えば、−２より小さい値）又はＥから、関係するｌｏｇ Ｂ（又はＥ）の値までのコントラスト関数の積分が計算される。かかる補助関数を図２の（Ｂ）に示す。これは、そのコントラストが同図の（Ａ）に示すコントラスト関数に従って変化する場合にフィルム上に現れる濃度の変化を表わす。しかし、かかる濃度変化は以下の二つの理由から得ることができない：
ａ） 上記の例において、略１０の濃度の値が得られる。一方、かかる高い濃度の値は通常の画像出力ユニットでは殆ど得ることができない。或いは、人間の目はこのように高い濃度範囲においてそれ以上画像の情報を認識することができない。
ｂ） 関数Ｈは図２の（Ａ）に従うコントラスト関数Ｃ_i と関係のある濃度関数だけを表わし、利用者が入力ユニット１５（図１を参照のこと）を介して予め設定した濃度関数Ｄ_i を通常表わすことがない。
【００３２】
次のステップ（ブロック１６３）において、再スケーリング又は圧縮、即ち、曲線の勾配の変更を伴わない関数Ｈの関係する濃度範囲への適合が行われる。このため、縦座標値Ｈと横座標値ｌｏｇ Ｂは、以下の如く：
ｑ＝（Ｄ_max −Ｄ_min ）／Ｈ_max
によって形成される倍数ｑで乗算される。式中、Ｄ_max 及びＤ_min は、画像出力ユニットによって得ることができる最大及び最小の濃度を夫々表わし、Ｈ_max は図２の（Ｂ）における曲線Ｈの最大の値である。再スケーリングされた縦座標値Ｔ₁ に対し、式：
Ｔ₁ ＝Ｈ／ｑ＋Ｄ_min
が成立する。かくして、図２の（Ｃ）に実線で示される関数Ｔ₁ が得られ、この関数は、勾配に関し曲線Ｈに一致するが（図２の（Ｂ）の縦座標のスケールは同図の（Ｃ）の縦座標のスケールとは異なる）、約−０．６から＋０．６までの値の範囲に制限されている（これに対し、同図の（Ｂ）における曲線Ｈは、−２から＋２までの範囲である）。
【００３３】
曲線Ｔ₁ は、値Ｓを変換して値Ａを得るために必要である変換関数を表わす。この点についての条件は、値Ｓは変換関数Ｔ₁ が定義されている範囲に制限されることである。次のステップにおいて、上記の如く計算された変換関数Ｔ₁ がルックアップテーブル１７に格納される（ブロック１６４）ので、出力画像の値Ａは、かかる変換関数に従って加算画像の値Ｓの各々に関係付けられる。
【００３４】
前述の如く、上記の計算された濃度関数（Ｈ）がその濃度範囲が画像出力ユニット１８の本来の濃度範囲に適合されるよう縦座標と横座標の値に関し圧縮（又は拡大）されるならば、曲線Ｔ₁ は予め設定されたコントラスト関数Ｃ_i （図２の（Ａ））から得ることができる。しかし、かくして定められた関数Ｔ₁ は通常利用者が所望する濃度関数に一致しない。
【００３５】
濃度関数Ｄ_i 、即ち、基準値によって除算された照射量（放射線量）の対数に依存、或いは、入力画像の値Ｅ又は加算画像の値Ｓに依存する濃度は、コントラスト関数Ｃ_i と同一の方法で利用者によって予め設定される（ブロック１６５）。利用者により入力された濃度関数は、図２の（Ｄ）に破線で示されている。Ｔ₁ はかかる濃度関数Ｄ_i から明らかに外れていることが分かる。かかる偏差を補償するため、Ｔ₁ とＤ_i の横座標値の差が関連するＤ_i の横座標値の関数として定められる。このことは、同図の（Ｃ）において、横座標値が約１．５の曲線Ｄ_i 上の点に対し破線で示されている。この点におけるＴ₁ とＤ_i の横座標の差は略−１に達するので、横座標値が＋１．５である所望の関数に対し縦座標値−１が得られる。この値は同図の（Ｄ）に破線で示されている。
【００３６】
上記ブロック１６６に示されるステップが曲線Ｄ_i 又はＴ₁ 上の全ての点に対し繰り返されるとき、図２の（Ｄ）において曲線Ｔ₂ で表わされる変化が得られる。この曲線は、低域通過画像の値Ｌ₀ に加えられるべき変換を表わす。変換関数Ｔ₂ はルックアップテーブル１２にロードされているので、広い面積の構造に対し、入力画像の値Ｅと出力画像の値Ａの関係を曲線Ｄ_i に一致させ得る。
【００３７】
前述の如く、例えば、レーザー画像化器である画像出力ユニット１８は、出力画像の値Ａをその濃度が出力画像の値Ａに線形に依存する可視画像に変換する。しかしながら、一般的に言うと、レーザービームの強度と、それにより生成される画像の濃度の関係は非線形である。かかる非線形性を補償するため、画像出力ユニット１８は別のルックアップテーブル１８１からなり、このルックアップテーブルの出力信号は、ディジタル−アナログ変換器１８２を介して、アナログ出力信号に従って発生されるべき可視画像の照射量を制御するユニット１８３に印加される。かくして、加算信号Ｓは、変換関数Ｔ₁ に従う変換と、画像出力装置１８の本来の特性に従う変換を順次に受ける。順次の二つの変換を関連して変形された変換関数を用いて一つの変換に結合し得るので、二つではなく一つのルックアップテーブルだけが必要とされることは当業者にとって自明である。
【００３８】
図４には、入力画像の値Ｅの作成と、出力画像の値Ａの処理が図１に示したブロック図におけるのと同じ方法で実行される本発明の他の実施例が示されているので；そのために必要とされる構成部品は図４の簡単化のために省略されている。しかし、図１に示す実施例では、低域通過画像の値は入力画像の値Ｅから得られ、低域通過画像の値は変換後に入力画像の値に加算されるが、一方、図４に示す実施例において、重み付けされた高域通過画像は、所謂アンシャープ・マスキング法に従って先に変換された入力画像の値に加算される。より詳細には、本発明によれば、上記従来の方法は以下の如く変形されている。
【００３９】
入力画像の値Ｅはルックアップテーブル２１で第１の変換を受けるので、変換された画像の値Ｅ_t が得られる。変換は変換関数Ｆに従って行われ、変換された画像Ｅ_t は、濃度Ｄが利用者によって入力された濃度関数Ｄ_i に対し照射量の対数（ｌｏｇ Ｂ）に依存するのと同じ方法で入力画像の値Ｅに依存する。従って、変換関数Ｆは濃度関数Ｄ_i から直接得ることができる。
【００４０】
その上、入力画像の値Ｅは、低域通過フィルタリング演算を受け（ブロック２２）、図１についての説明は、低域通過フィルタのカーネルのサイズに関してそのまま成り立つ。かくして形成された低域通過画像の値Ｌは、入力画像の値Ｅから減算される（ブロック２３）。入力画像の値Ｅは小さい構造と大きい構造に関係する情報を含み、一方、低域通過画像の値Ｌは大きい構造に関係する情報だけを含んでいるので、減算によって得られる画像の値は、微細な構造に関係する情報だけに関連する。従って、高域通過画像の値Ｈであると見なされる。高域通過画像の値Ｈは、低域通過画像の値Ｌに依存する重み付け係数Ｇによって乗算される（ブロック２５）。
【００４１】
以下に、図２の（Ｅ）を参照して低域通過画像の値Ｌに依存して重み付け係数Ｇを得る方法を説明する。ここで、曲線Ｃ_i は利用者によって入力されたコントラスト関数を示す（図２の（Ａ）を参照のこと）。曲線Ｄ’_i は相関したコントラスト関数、即ち、Ｂの対数に従って濃度関数Ｄ_i の微分商に一致し、
Ｄ’_i ＝ｄＤ_i ／ｄ（ｌｏｇ Ｂ）
と表わされる。上記の如く定められた関数Ｄ’_i は、利用者によって濃度関数Ｄ_i が入力された場合にフィルムが有するコントラスト関数に対応する。重み付け係数Ｇは二つの値の差、即ち、
Ｇ＝Ｃ_i −Ｄ’_i
から得られる。
【００４２】
図２の（Ｄ）によって相関したコントラスト関数Ｄ’_i が調整されたコントラスト関数Ｃ_i に対応する横座標の値に対し、重み付け係数はゼロに一致することが分かる。しかし、小さい横座標の値と大きい横座標の値に対しＣ_i はＤ’_i よりも大きいので、上記の範囲でも所望のディテールのコントラストを確実に得るためにＧは０よりも大きくする必要がある。
【００４３】
入力又は低域通過画像の値と、相対的な照射量の対数（ｌｏｇ Ｂ）との間には線形の関係が存在するので、重み付け関数Ｇは適当なスケーリングの後にルックアップテーブル２４にロードしてもよく；このルックアップテーブルは各低域通過画像の値Ｌ毎に関連する重み付け係数Ｇを出力する。上記高域通過画像の値Ｈは関連する重み付け係数Ｇによって乗算され（ブロック２５）、かくして得られた積Ｇ×Ｈは格納される（ブロック２６）。これは、この例の場合に二つのパラメータ、即ち、ＨとＬに依存する変換に一致する。
【００４４】
次いで、変換された入力画像Ｅ_t と、同一の画素に関連付けられ重み付けされた高域通過画像の値Ｈ_t は、加算され（ブロック２７）、かくして得られた画像の値Ａは画像出力ユニット（図示せず）に印加される。
図５は好ましい一実施例のブロック図である。入力画像の値のメモリ１０の前の信号処理は、図１を参照して説明したのと同様に行われる。しかし、図１及び４に示す実施例では、低域通過フィルタリング（図１）又は高域通過フィルタリング（図４）は二つの信号チャンネルの一方だけで行われ、もう一方の信号チャンネルにおいてフィルタリングは行われないが、一方、図５に示す実施例では、毎回同一のフィルタカーネルを使用して高域通過フィルタリング演算が一方の信号チャンネルで行われ、低域通過フィルタリング演算がもう一方の信号チャンネルで行われる。従って、この特別の例では、上記の関数は既に変換関数を表わしているので、利用者により入力された濃度関数Ｄ_i とコントラスト関数Ｃ_i から多少複雑な計算を用いて変換関数が形成されることがないという利点が得られる。
【００４５】
従って、一方の信号チャンネルで低域通過フィルタリングが行われ（ブロック３２）、その後、形成された低域通過画像の値Ｌ_o は、利用者によって入力された濃度関数Ｄ_i に対応する変換を受ける。
もう一方の信号チャンネルにおいて、低域通過画像の値Ｌ_o は入力画像の値Ｅから減算されるので（ブロック３３）、高域通過画像の値Ｈが形成される。かかる高域通過フィルタリング演算は、別の信号チャンネルにおける低域通過フィルタリング演算を補完し、即ち、ＨとＬ_O の加算によって入力画像の値Ｅが得られる。高域通過画像の値は、ルックアップテーブルから得られた重み付け係数Ｇにより乗算され（ブロック３５）、このルックアップテーブルにはコントラスト関数Ｃ_i 、即ち、入力画像の値の関数としてのコントラストが格納されている。種々の画像の値に対するコントラスト（従って、重み付け係数）は、低域通過画像の値Ｌ_O に依存してルックアップテーブル３４から、或いは、破線で示される如く、当該画素に対する入力画像の値Ｅによって定められる。一般的に言うと、Ｇは１よりも大きいので、ディテールのコントラストは表示すべき画像内でしかるべく強調される。上記の乗算によって変換された高域通過画像の値Ｈ_t は、毎回同一の画素に関して、画素毎に変換された低域通過画像の値に加算される。加算により得られた画像の値Ａは、画像出力ユニット（図示せず）に供給される。
【００４６】
【発明の効果】
従来より画像出力ユニットは、例えば、可視画像としてフィルム画像を生成するものと考えられているが、しかし、画像出力ユニットとしてモニターを使用してもよい。この場合、利用者は、濃度関数の代わりに輝度関数を入力することがだけが必要である。本発明は、Ｘ線画像を可視画像に変換するのに適しているのみならず、例えば、磁気共鳴法又は超音波法によって得られた画像データの処理にも適している。ここで必要な条件は、小さい画像の構造は大きい画像の構造よりもダイナミックレンジが狭いということだけである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の第１の実施例によるＸ線装置のブロック図である。
【図２】（Ａ）乃至（Ｅ）は本発明の方法に関連する種々の関数を説明する図である。
【図３】図１の形態に対し予め設定されたコントラスト及び濃度関数から二つの変換関数を得る方法のフローチャートである。
【図４】本発明の方法の第２の実施例を説明するブロック図である。
【図５】本発明の方法の好ましい実施例を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１ Ｘ線源
２ Ｘ線ビーム
３ 被験者
４ ドラム
５ センサ
６ 増幅器
７ アナログ−ディジタル変換器
１０ メモリ
１１，２２，３２ 低域通過フィルタ
１２，１７，２１，２４，３１，３４，１８１ ルックアップテーブル
１５ 入力ユニット
１８ 画像出力ユニット
１８２ ディジタル−アナログ変換器
１８３ 画像化ユニット

Claims (6)

1. 画素がディジタル入力画像の値（Ｅ）に関連する特にＸ線画像の空間分布を表示する方法であって：
   − 表示に必要とされるコントラスト関数（Ｃ_i ）及び濃度関数（Ｄ_i ）を入力し、
   − 上記入力画像の値（Ｅ）を二つの信号チャンネルで処理し、上記信号チャンネルに形成された上記画像の値を加算し、上記形成された加算画像の値（Ｓ）を可視画像を形成する出力ユニットに供給し、
   − 低域通過画像の値（Ｌ_O ）又は高域通過画像の値（Ｈ）を作成するため一方の信号チャンネルで入力画像の値（Ｅ）をフィルタリングし、他方の信号チャンネルでは補足的なフィルタリングが行われ又はフィルタリングが行われず、
   − 第１の変換関数（Ｔ₁ ；Ｆ）及び第２の変換関数（Ｔ₂ 又はＧ）は、上記表示された画像の中でディテールのコントラストが上記コントラスト関数（Ｃ_i ）に従い、より大きい画像の構造の輝度又は濃度が上記濃度関数（Ｄ_i ）に従って変化するような方法で、予め設定された上記濃度関数又はコントラスト関数から得られ、上記他方の信号チャンネルで形成された画像の値、又は、上記加算画像の値を上記第１の変換関数（Ｔ₁ ；Ｆ）を用いて変換し、上記一方の信号チャンネルに形成された画像の値を上記第２の変換関数（Ｔ₂ 又はＧ）を用いて変換する段階からなる方法。
2. − 上記第１の変換関数（Ｔ₁ ）は上記入力されたコントラスト関数（Ｃ_i ）の積分の計算と、可視画像の最大濃度又は輝度（Ｄ_max ）への上記積分の適用により形成され、
   − 上記第２の変換関数（Ｔ₂ ）は、同一濃度又は輝度毎に上記第１の変換関数（Ｔ₁ ）と上記予め設定された濃度関数（Ｄ_i ）の差から定められ、
   − 上記入力画像の値（Ｅ）から上記第２の変換関数（Ｔ₂ ）に応じて変換される低域通過画像の値（Ｌ_O ）が形成され、
   − 上記変換された低域通過画像の値（Ｌ）は上記入力画像の値（Ｅ）に重ね合わされ、
   − 上記作成された加算画像の値（Ｓ）は上記第１の変換関数（Ｔ₁ ）に従って変換されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. − 上記第１の変換関数（Ｆ）は上記入力された濃度関数（Ｄ_i ）と一致し、
   − 上記第２の変換関数は上記入力されたコントラスト関数（Ｃ_i ）と相関したコントラスト関数（Ｄ’_i ）の差により定められ、
   − 高域通過画像の値（Ｈ）は上記入力画像の値（Ｅ）から得られ、
   − 上記高域通過画像の値（Ｈ）はその上記低域通過画像の値への依存性が上記第２の変換関数（Ｇ）に一致する重み付け係数（Ｇ）により乗算され、
   − 入力画像の値（Ｅ）は上記第１の変換関数（Ｔ₁ ）に従って変換を受け、
   − 上記変換された入力画像の値（Ｅ_t ）と、上記重み付け係数（Ｇ）によって乗算された上記高域通過画像の値（Ｈ_t ）とは、上記出力画像の値（Ａ）を形成するため画素毎に重ね合わされることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. − 上記第１の変換関数（Ｆ）は上記入力された濃度関数（Ｄ_i ）と一致し、
   − 上記第２の変換関数は上記コントラスト関数（Ｃ_i ）と一致し、
   − 高域通過画像の値（Ｈ）は入力画像の値（Ｅ）から得られ、
   − 上記高域通過画像の値（Ｈ）は、その上記低域通過画像の値への依存性が上記第２の変換関数（Ｇ）に一致する重み付け係数（Ｇ）により乗算され、
   − 低域通過画像の値（Ｌ_o ）は上記入力画像の値（Ｅ）から得られ、
   − 上記低域通過画像の値（Ｌ_o ）は上記第１の変換関数（Ｔ₁ ）に従って変換を受け、
   − 上記変換された低域通過画像の値（Ｌ）と、上記重み付け係数（Ｇ）によって乗算された上記高域通過画像の値（Ｈ_t ）とは、画素毎に重ね合わされることを特徴とする、請求項１記載の方法。
5. 夫々の画素における線量（Ｂ）に比例する画像の値が形成され、上記入力画像の値（Ｅ）は対数変換によって上記画像の値から得られることを特徴とする、Ｘ線画像を可視画像として表示する請求項１記載の方法。
6. ａ）Ｘ線画像の位置に依存する放射線強度をディジタル入力画像の値（Ｅ）からなるデータフィールドに変換する検出装置（４，５）と、
   ｂ）濃度関数（Ｄ_i ）とコントラスト関数（Ｃ_i ）を別個に入力する手段（１５）と、
   ｃ）上記コントラスト関数及び濃度関数から第１の変換関数（Ｔ₁ ）と第２の変換関数（Ｔ₂ ）とを得る手段（１６）と、
   ｄ）上記入力画像の値を処理する第１及び第２の信号チャンネルと、
   ｅ）上記入力画像の値（Ｅ）から低域通過画像の値（Ｌ_O ）又は高域通過画像の値（Ｈ）を作成する上記一方の信号チャンネルの空間フィルタ（１１；２２，２３）と、
   ｆ）上記一方の変換関数（Ｔ₂ ；Ｇ）に従って上記低域通過又は高域通過画像の値を変換するよう上記フィルタリングされた画像の値を処理する変換装置（１２；２４，２５）と、
   ｇ）加算信号を形成するため、毎回同一の画素に関して上記二つの信号チャンネルからの上記画像の値を重ね合わせる重ね合わせ装置（１４；２７）と、
   ｈ）上記もう一方の変換関数に従って上記第２の信号チャンネル内又は上記重ね合わせ装置の出力にある上記画像の値を変換する第２の変換装置（１７；２１）と、
   ｉ）可視画像として上記加算画像を出力する画像出力ユニット（１８）とからなることを特徴とする、請求項１に記載の方法を実行する装置。

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