JP3853105B2 - カラーモニタのモノクロ画像表示方法およびこれに用いる画像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーモニタのモノクロ表示方法およびこれに用いる画像表示装置に関し、より具体的には、医療分野で用いられているいわゆるブルーベースのモノクロフィルムを、診断に適した表示形態（特性）で表示可能とした、カラーモニタのモノクロ表示方法およびこれに用いる画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線診断装置，ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）診断装置，各種ＣＴ（コンピュータ断層撮影）装置などの医療用診断装置で撮影された診断画像は、通常、Ｘ線フィルムや他のフィルム感光材料などの光透過性の画像記録フィルムに記録され、光透過性の画像として再生される。この診断画像が再生されたフィルムは、シャーカステンと呼ばれる観察用の装置にセットされて、背面から光を照射された状態で観察され、診断が行われる。
【０００３】
また、各種の医療用診断・計測装置では、撮影・計測した画像を観察するためのモニタとして、ＣＲＴ（ＣathodeＲayＴube ）ディスプレイやＬＣＤ（液晶ディスプレイ）が接続されており、これらのモニタに出力された画像により、診断あるいはフィルム出力前の診断画像の確認，調整や画像処理などが行われている。
【０００４】
ところで、前述の、医療用診断装置で撮影された画像をフィルム上に再生する場合、あるいは、上述の、医療用診断・計測装置で撮影・計測した画像をフィルム上に再生する場合には、フィルムとしては、通常、いわゆるブルーベースのモノクロフィルムが用いられる場合が多い。また、通常、１０ビットの階調分解能（１０２４階調）で画像が再生される場合が多い。
【０００５】
ここで、２つの問題点が発生する。
第１は、画像の再生に用いられるフィルムは、前述のようにブルーベースのモノクロフィルムであり、一方、モニタ上に表示される画像は、ホワイト（白）基準の画面に表示されるため、双方を観察する医師にとっては、その間の感覚的な切り換えがうまく行かず、どちらかの画像を見慣れた医師にとっては、他方が見難いという感覚になるという問題である。
【０００６】
第２は、前述のＣＲＴディスプレイでは、通常８ビットの階調分解能で画像表示が行われ、また、ＬＣＤでは通常６ビット、最新の高性能なもので８ビットの階調分解能で画像表示が行われるため、通常のディスプレイでは、画像を表示する際には、医療用診断・計測装置で撮影・計測して出力される画像データよりも階調分解能が低い、いわゆるビット落ちした画像データによる表示が行われることである。
【０００７】
このため、場合によっては、上述のビット落ちに起因する、等高線状のアーチファクト（偽輪郭）と呼ばれる一種のノイズが発生する。このようなノイズは、診断の信頼性を損なう原因になるものであり、医療用診断画像にとってはあってはならないものである。
【０００８】
これに関しては、時分割（フレームレートコントロール法、以下、ＦＲＣという）表示の利用が提案されている。時分割表示というのは、例えば、１０ビットの画像データを４つに分割して８ビットの画像データとし、これを順次表示することにより、８ビットで１０ビットの階調表現を行う方法である。
【０００９】
ここで、画像を時分割表示する場合には、時分割に表示することによるフリッカ（画像のチラツキ）が問題となる。このフリッカをなくすためには、時分割表示のフレーム周波数を高くして、高速で表示切り換えを行う必要があるが、モニタのドライバＩＣや、モニタ自身の応答速度には限界がある。
【００１０】
特に、前述の医療用の診断に用いられる表示装置の場合には、高画質化のために高精細な画像表示、例えば、ＱＳＸＧＡ（２５６０画素×２０４８画素）で画像表示を行い、画素数が増加した場合には、これに対応することは非常に困難になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来の技術における問題を解消し、医療分野で用いられているいわゆるブルーベースのモノクロフィルム上の画像を、診断に適した表示形態（特性）で表示可能としたカラーモニタのモノクロ表示方法およびこれに好適に用い得る画像表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るカラーモニタのモノクロ表示方法は、単位画素がＲＧＢのセルで構成されるカラー表示デバイスを用いてモノクロ画像を表示するカラーモニタのモノクロ画像表示方法であって、
前記モノクロ画像のデータを、
Ｒデータ＝ｋ_Ｒ・Ｂデータ（０＜ｋ_Ｒ＜１）
Ｇデータ＝ｋ_Ｇ・Ｂデータ（０＜ｋ_Ｇ＜１）
となるように、ＲＧＢにデータ配分して、前記ＲＧＢに配分されたデータを、マスクまるめ分散処理により複数の時分割フレームのデータに配分し、該各フレームに配分されたデータでＲＧＢを独立に時分割駆動することにより表示出力し、表示する画像の濃度の全域にわたってブルーがかった色味を持たせることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係るカラーモニタのモノクロ表示方法においては、表示する際の輝度が高い部分ほど前記ブルー味を強めるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るカラーモニタのモノクロ画像表示方法においては、上述のｋ_R ，ｋ_G が、特に
ｋ_R ＝ｋ_G ＝ｋ（０＜ｋ＜１）
であってもよい。
すなわち、Ｒデータ≒Ｇデータ＜Ｂデータであれば、表示する画像の濃度の全域にわたってブルーがかった色味を持たせることができる。
【００１６】
またさらに、本発明に係るカラーモニタのモノクロ表示方法においては、前記ＲＧＢにデータ配分された表示色の色空間が、ＣＩＥ色度図上の座標（ｘ，ｙ）で示したとき、（０．１７４，０），（０．４，０．４），（α，０．４）（ただし、αはスペクトル軌跡とｙ軸方向の座標が０．４である直線との交点のｘ座標である）で囲まれた領域内となることを特徴とする。
【００１８】
またさらに、本発明に係るカラーモニタのモノクロ表示方法においては、前記カラー表示デバイスとして、液晶パネルを用いることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に示す好適実施例に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施例に係る画像表示装置を、医療用診断装置のモニタとして用いた場合の概念図である。
図に示す画像表示装置１０は、ＬＣＤから構成されるものであり、液晶によって画像を表示する液晶パネル１２と、バックライト部１４と、後述するようなデータ処理を行うデータ処理部１６と、液晶パネル１２のドライバ１８と、インタフェイス（Ｉ／Ｆ）２２から構成される。
【００２７】
上述のように構成される、本実施例に係る画像表示装置１０においては、インタフェイス２２を介して、診断画像の供給源となるＸ線診断装置，ＭＲＩ診断装置，各種ＣＴ装置などの医療用診断装置の画像撮影部（Ｒとする）が接続され、ここから画像データが供給される。
【００２８】
本発明に係る画像表示装置に用い得るＬＣＤにおいて、液晶パネルには特に制限はなく、各種のＬＣＤに用いられる公知の液晶パネルが全て利用可能である。また、その動作モードも、ＴＮ（ＴwistedＮematic）モード，ＳＴＮ（ＳuperＴwistedＮematic）モード，ＭＶＡ（Ｍulti-domain Ｖertical Ａlignement ）モードなどの各種の動作モードが使用可能である。
【００２９】
バックライト部１４は、液晶パネル１２に表示した画像を観察するための、バックライトを射出するものであり、公知のＬＣＤのバックライト部と同様なものである。なお、ここに示した画像表示装置１０は、医療用途のモニタにも好適に利用可能なように、最大輝度５００〜５０００ｃｄ／ｍ² の表示が可能であることが好ましい。
【００３０】
また、データ処理部１６は、後述するように、画像撮影部Ｒから供給される１０ビットの画像データを、ＦＲＣ表示するために、画像表示装置１０による画像表示に対応する８ビットの画像データに変換し、液晶パネル１２のドライバ１８に供給する機能を有するものである。
【００３１】
図２に、データ処理部１６のブロック構成図を示す。図に示すように、データ処理部１６は、１０ビットのフレームメモリ２４と、データ変換部２６と、８ビットのフレームメモリ２８ａ，２８ｂ，２８ｃおよび２８ｄと、切り換え部３０とから構成されている。切り換え部３０は、８ビットのフレームメモリ２８ａ，２８ｂ，２８ｃおよび２８ｄに格納されている８ビットの画像データを、ＦＲＣ表示する際に、これらを順次切り換えて出力する機能を有するものである。
【００３２】
上述のように構成されているデータ処理部１６において、インタフェイス２２から供給された１０ビットの画像データは、フレームメモリ２４に格納され、次いで、データ変換部２６に読み出され、８ビットの画像データに変換される。
【００３３】
以下、上述のように構成される、本実施例に係る画像表示装置１０における動作について説明する。
【００３４】
まず、第１の実施例として、ここでは、画像撮影部Ｒからは１０ビットの階調分解能を有する画像データが供給されるものとし、また、本実施例に係る画像表示装置１０は、８ビットの階調分解能で画像の表示を行うものであるとする。本実施例においては、上述のデータ処理部１６は、以下に説明するように、ＲＧＢデータの配分を行う。
【００３５】
すなわち、元のデータの０〜１０２３までの１０２４個のデータを、
Ｂデータ＝元のデータ／４（小数点以下切り捨て）
Ｒデータ＝Ｇデータ＝０．９×Ｂデータ（小数点以下切り捨て）
となるように、表１に示すように配分する。
【００３６】
【表１】

【００３７】
表１に示すＲＧＢデータの配分の意味するところは、以下の通りである。すなわち、上述の配分式に基づいて配分されたＲＧＢの各データは、元のデータの輝度の低い領域では、Ｒデータ、Ｇデータに比較して、Ｂデータがやや大きい程度であるが、輝度が高くなるに従って、Ｒデータ，ＧデータとＢデータとの差が大きくなるように配分されている。
【００３８】
データ処理部１６から、上述のように配分された画像データを液晶パネル１２のドライバ１８に供給することにより、本実施例に係る画像表示装置１０においては、液晶パネル１２に、ブルーの色味が、画像の濃度に応じて変化する形で、モノクロ画像を表示することが可能になる。
【００３９】
これは、ブルーベースのフィルム上に再生される画像の低濃度部（輝度が高い部分に対応する）ではブルーの色味が強く、画像の高濃度部（輝度が低い部分に対応する）ではブルーの色味が弱くなるようにして、ブルーベースのフィルム上に再生される画像が、視覚的なコントラストの低下なしに観察できるようにするためである。
【００４０】
上記実施例においては、画像撮影部Ｒから供給される１０ビットの階調分解能を有する画像データを、画像表示装置１０においては、８ビットの階調分解能で画像の表示を行うようにした例を示したが、次に、前述のＦＲＣ表示機能を用いて、画像撮影部Ｒから供給される１０ビットの階調分解能を有する画像データを、画像表示装置１０においても、１０ビットの階調分解能で表示するようにした例を示す。
【００４１】
この場合には、先に説明したＦＲＣ表示機能を用いて、画像撮影部Ｒから供給される１０ビットの階調分解能を有する画像データを、４フレームの８ビットの階調分解能を有する画像で表示するようにする。以下に、これについて補足的な説明を行う。
【００４２】
周知のように、ＦＲＣ表示とは、階調分解能（ビット数）の高い画像データを階調分解能（ビット数）の低い画像データとして表示する際に、ビット数の高い画像データから、両者のビット数の差に応じた数の、ビット数の低い画像データを生成して、この画像データを、順次、表示することにより、ビット数の低い画像表示で高いビット数に相当する階調表現を行うものである。
【００４３】
具体的には、ビット数の差をｎとするとき２ⁿのフレーム数の、ビット数の低い画像データを生成して、このビット数の低い画像データを、順次、表示することで、例えば、８ビットの階調分解能の画像４フレームを用いて、１０ビットの階調分解能に相当する階調表現を行う。そして、これにより、高輝度であっても、アーチファクトのない画像を表示するものである。
【００４４】
一般には、ＦＲＣ表示を行うと、アーチファクトの発生は防止できるものの、分割された画像データの画像表示の切り換えを迅速に行わないと、すなわち、フレーム周波数を高くしないと、フリッカ（画像のチラつき）が発生する。
【００４５】
そこで、ここでは、所定の領域内に含まれる同じ画像データの割合に応じて、換言すれば、所定面積中で一定濃度が占める割合に応じて、ＦＲＣ表示を行う画像データの配分方法を変えることにより、フレーム周波数を高くしなくても、フリッカの発生を防止して、フリッカのない高階調画像の表示を可能にするものである。
【００４６】
前述のように、１０ビットの画像表示は、８ビット×４フレームのＦＲＣ表示で表現することができる。
以下、先に表１に示した「元のデータ」を、８ビット×４フレームのＦＲＣ表示で１０ビット表示する例を説明する。この場合のデータ配分を、表２および表３に示す。
【００４７】
【表２】

【００４８】
【表３】

【００４９】
表２に示すＲＧＢデータの配分の意味するところは、以下の通りである。すなわち、以下の配分式に基づいて配分されたＲＧＢの各データは、先ほどの例と同様に、元のデータの輝度の低い領域では、Ｒデータ，Ｇデータに比較して、Ｂデータがやや大きい程度であるが、輝度が高くなるに従って、Ｒデータ，ＧデータとＢデータとの差が大きくなるように配分されている。
【００５０】
まず、表２に示すデータ配分は、元のデータの０〜１０２３までの１０２４個のデータを、
Ｂデータ＝元のデータ
Ｒデータ＝Ｇデータ＝０．９×Ｂデータ（小数点以下切り捨て）
となるように配分するものである。
【００５１】
また、表３に示すデータ配分は、表２に示すように配分されたＲＧＢデータを、以下に述べるマスクまるめ分散処理により、複数の時分割フレームのデータに配分するようにしたものである。
【００５２】
前述のように、１０ビットの画像表示は、８ビット×４フレームの時分割表示で実現することができる。すなわち、図３に示すように、１０ビットの画像データ「８」は、「２，２，２，２」の４フレームの８ビットの画像データで表現できる。同様に、１０ビットの画像データ「９」は「３，２，２，２」の４フレームで、画像データ「１０」は「３，２，３，２」の４フレームで、また、１０ビットの画像データ「１１」は「３，３，３，２」の４フレームで、それぞれ表現できる。
【００５３】
一般的に、医療用の診断画像のように、比較的輝度の高い白黒画像を表示する場合には、視認される周期が６０Ｈｚ未満であると、フリッカが認められるようになる。例えば、図３に示した例が静止画像で、フレーム周波数が６０Ｈｚである場合には、画像データ「８」では、視認される周期は１Ｖで６０Ｈｚであるので、フリッカは認められない。これに対して、画像データ「９」では周期が４Ｖで１５Ｈｚ、画像データ「１０」では周期が２Ｖで３０Ｈｚ、また、画像データ「１１」では周期が４Ｖで１５Ｈｚとなり、いずれの場合も、フリッカが認められるようになる。
【００５４】
ところで、上述のフリッカは、ＱＬ値が一定の領域、すなわち、ある程度の面積で画像データが一定（いわゆる、ベタ画像）の領域では認識されやすいが、種々のＱＬ値が小面積で混在する領域、すなわち、種々の画像データが混在している場合には、フリッカが相殺されて認識されなくなる。例えば、医療用の診断画像であれば、診断に必要な、種々の濃度が小面積で混在している場合には、視認される周期が６０Ｈｚ未満であっても、フリッカは認識されない。
【００５５】
本実施例においては、この現象を利用して、データ変換部２６は、所定領域内における同じ画像データの割合に応じて、同じ画像データの割合が、所定の閾値以上の場合には、画像データをＦＲＣ表示のフレーム数（図２の例では、４フレーム）の倍数に変換した後にＦＲＣ表示用の画像データとし、それ以外（同じ画像データの割合が、所定の閾値未満の場合）には、通常の時分割表示の画像データとする。
【００５６】
換言すれば、同じ画像データの割合が多い部分は、医療用の診断画像では、Ｘ線素抜け部等の診断には必要のない部分であり、この部分は高階調化せずに表示すればよく、一方、種々の濃度の画像データが小面積で混在している部分は、診断に必要な重要部分であり、この部分については高階調化して表示するようにするというものである。
以下、図４を用いて、より詳細に説明する。
【００５７】
図４に示した例は、破線で示される領域を１画素とする１５画素×１５画素で計２２５画素の画像であって、斜線で示した領域が実画像（意味を持つ画像）で種々の画像データが混在しており、それ以外の領域は背景であり、同一の画像データから構成されている。
【００５８】
データ変換部２６は、フレームメモリ２４から画像データを読み出し、この画像を、例えば、実線で示すような３画素×３画素のマスクを用いて２５の領域に分割し、各領域内で、同一の画像データの示す割合を検出し、その割合が閾値以上であるか否かを判別する。ここでは、閾値を１００％（全画素）とすると、全ての画像が同一画像データであるのは、太線で示す領域である。
【００５９】
データ変換部２６は、フレームメモリ２４から読み出した画像データが、同一画像が占める割合が閾値未満である領域（マスク）の画像データである場合には、通常の時分割表示と同様に、画像データを生成する。ここでは、１０ビットの画像データを、ＦＲＣ表示を行う８ビットの画像データとするので、例えば、画像撮影部Ｒからインタフェイス２２を介して供給された１０ビットの画像データが「５１１」である場合には、「１２８，１２８，１２８，１２７」の４フレームの８ビットの画像データにする。
【００６０】
これにより、実画像が存在する領域においては、フリッカの認識されることのない、適正な画像データで、正確な画像が表示される。
これに対して、フレームメモリ２４から読み出した画像データが、前述の太線で示すような、同一画像が占める割合が閾値以上である場合には、データ変換部２６は、画像データを、時分割のフレーム数の倍数に変換した後に、時分割の画像データとする。
【００６１】
具体的には、供給された１０ビットの画像データが「５１１」である場合には、まず、画像データを、フレーム数である４の倍数、例えば、１０ビットの画像データ「５１２」に変換した後に、「１２８，１２８，１２８，１２８」の４フレームの８ビットの画像データにする。また、１０ビットの画像データが「２５８」である場合には、画像データを、１０ビットの画像データ「２５６」に変換した後に、「６４，６４，６４，６４」の４フレームの８ビットの画像データにする。
【００６２】
すなわち、ここでは、全フレームを同じ画像データとして、時分割表示により認識される周期の低下をなくし、フリッカの発生を防止しているものである。
上記実施例によれば、ブルーベースのフィルム上に再生される画像の低濃度部ではブルーの色味が強く、画像の高濃度部ではブルーの色味が弱くなるようにした上で、さらに、診断に必要のない部分は高階調化せずに表示し、診断に必要な重要部分については高階調化して表示するようにすることが可能になる。
【００６３】
なお、上記各実施例は、本発明の一例を示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、上述の同一画像データの割合を検出する領域の大きさ（すなわち、図４に示した例におけるマスクサイズ）には特に限定はなく、例えば、１画素のサイズに応じて適宜決定してよい。
【００６４】
また、フレーム数の倍数に画像データを変換するか否かを判別するための、同一画像データの割合の閾値にも特に限定はなく、輝度，フレーム周波数，画素サイズ等に応じて適宜決定してよい。
なお、本発明は、１０ビットの画像データを８ビットの時分割表示の画像データに変換するものに限定されるものでもない。
【００６５】
前記ＲＧＢの画像データ配分を行う場合、配分された結果として表示される画像の色度は、図５に示すように、色度図上で斜線を施した三角形の領域、座標で表現すると、（０．１７４，０），（０．４，０．４），（α，０．４）（ただし、αはスペクトル軌跡とｙ軸方向の座標が０．４である直線との交点のｘ座標である）で囲まれた領域内となることが好ましい。
【００６６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、医療分野で用いられているブルーベースのモノクロフィルム上の画像を、診断に適した表示形態（特性）で表示することが可能になる。
また、上述のような表示を行うに好適に用い得る画像表示装置を実現することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る画像表示装置を、医療用診断装置のモニタとして用いた場合の概念図である。
【図２】 図１に示した画像表示装置中のデータ処理部１６の構成を示すブロック図である。
【図３】 実施例に係る画像処理を説明するタイミングチャートである。
【図４】 実施例に係る画像処理の方法を説明する図である。
【図５】 実施例に係る画像処理によるブルーベースのモノクロフィルム上の画像の再現される色度の好ましい存在領域を示す図である。
【符号の説明】
１０ 画像表示装置
１２ 液晶パネル
１４ バックライト部
１６ データ処理部
１８ 液晶パネル１２のドライバ
２２ インタフェイス
２４ １０ビットのフレームメモリ
２６ データ変換部
２８ａ〜２８ｄ ８ビットのフレームメモリ
３０ 切り換え部

Claims (5)

1. 単位画素がＲＧＢのセルで構成されるカラー表示デバイスを用いてモノクロ画像を表示するカラーモニタのモノクロ画像表示方法であって、
   前記モノクロ画像のデータを、
   Ｒデータ＝ｋ_Ｒ・Ｂデータ（０＜ｋ_Ｒ＜１）
   Ｇデータ＝ｋ_Ｇ・Ｂデータ（０＜ｋ_Ｇ＜１）
   となるように、ＲＧＢにデータ配分して、前記ＲＧＢに配分されたデータを、マスクまるめ分散処理により複数の時分割フレームのデータに配分し、該各フレームに配分されたデータでＲＧＢを独立に時分割駆動することにより表示出力し、表示する画像の濃度の全域にわたってブルーがかった色味を持たせることを特徴とするカラーモニタのモノクロ画像表示方法。
2. 請求項１に記載のカラーモニタのモノクロ画像表示方法において、表示する際の輝度が高い部分ほど前記ブルー味を強めるようにしたカラーモニタのモノクロ画像表示方法。
3. 請求項２に記載のカラーモニタのモノクロ画像表示方法において、
   ｋ_Ｒ＝ｋ_Ｇ＝ｋ（０＜ｋ＜１）
   であることを特徴とするカラーモニタのモノクロ画像表示方法。
4. 前記ＲＧＢにデータ配分された表示色の色空間が、ＣＩＥ色度図上の座標（ｘ，ｙ）で示すとき、（０．１７４，０），（０．４，０．４），（α，０．４）（ただし、αはスペクトル軌跡とｙ軸方向の座標が０．４である直線との交点のｘ座標）で囲まれた領域内となる請求項２または３に記載のカラーモニタのモノクロ画像表示方法。
5. 前記カラー表示デバイスとして、液晶パネルを用いる請求項１〜４のいずれかに記載のカラーモニタのモノクロ画像表示方法。

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