JP3937607B2 - 画像処理装置、方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents
画像処理装置、方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線画像等の画像のダイナミックレンジ圧縮処理機能を有する画像処理装置、方法及びそれらに用いられるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、Ｘ線胸部画像は、Ｘ線が透過しやすい肺野の画像及びＸ線が非常に透過しにくい縦隔部の画像より構成されるため、画素値の存在するレンジが非常に広い。このため、肺野及び縦隔部の両方を同時に観察することが可能なＸ線胸部画像を得ることは困難であるとされてきた。
【０００３】
そこで、この問題を回避する方法として、「自己補償ディジタルフィルタ」（国立がんセンター阿南氏開発）と呼ばれるものがある。この自己補償ディジタルフィルタとは、補償後（処理後〉の画素値ＳD 、オリジナル画素値（入力画素値）Ｓorg 、オリジナル画像（入力画像）をマスクサイズＭ×Ｍ画素で移動平均をとった時の平均画素値Ｓus、図１１に示されるような特性を有する関数ｆ（Ｘ）を以って、
ＳD ＝Ｓorg ＋（Ｓus） ・・・・（１）
Ｓus＝ΣＳorg ／Ｍ2 ・・・・・（２）
なる式（１）、（２）で表わされるものである。
【０００４】
ここで、関数ｆ（Ｓus）が有する特性について説明すると、まず、図１１に示す特性は、「Ｓus＞ＢＡＳＥ」ではｆ（Ｓus）が「０」となり、「０≦Ｓus≦ＢＡＳＥ」ではｆ（Ｓus）が切片を「しきい値ＢＡＳＥ」、傾き「ＳＬＯＰＥ」として単調減少するものである。従って、オリジナルの画素値Ｓorg を濃度相当量として、上記（１）式を実行すれば、画像の平均濃度の低いところで濃度を持ち上げる、という画像に対する効果が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような「自己補償デジタルフィルタ」による方法では、予めＢＡＳＥとＳＬＯＰＥが決まっているため、どのような濃度分布の入力画像に対しても一律にダイナミックレンジを圧縮する範囲と度合いが決められてしまい、ダイナミックレンジを圧縮したくない注目領域まで圧縮するという問題がある。さらに、ダイナミックレンジを拡大するという発想が無く、フィルムやＣＲＴ上に画像を表示する場合に、注目領域のダイナミックレンジを有効に表示することができないという問題があった。即ち、注目領域のダイナミックレンジを所定の領域に変換するという思想がなかった。
【０００６】
そこで、所望のダイナミックレンジ圧縮処理を行おうとする場合において、そのダイナミックレンジ圧縮処理に用いられる種々のパラメータを設定する際、操作者は設定したパラメータがどのようなものであるか、あるいはそのパラメータが妥当なものであるか否かを容易に知るための手段を設けることや、さらに、手動等によりパラメータを変更する場合に、変更の便宜を図るための手段を設けるという思想がなかった。
【０００７】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、階調変換処理を施す範囲を容易に理解できるようにすることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための、本発明による画像処理方法においては、原画像データに対し階調変換処理及び周波数処理を施す画像処理方法であって、前記階調変換処理を施す範囲を図表化して表示するための表示工程と、前記原画像データに基づく高周波成分を生成する工程と、前記階調変換処理に基づき前記高周波成分の値を変更する工程と、前記値を変更した高周波成分から画像データを生成する工程とを有し、前記階調変換処理は、階調変換曲線に基づいて前記原画像データの画素値を変更し、前記高周波成分の値の変更は、前記階調変換曲線の傾きに関連した情報に基づいて変更されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による画像処理装置においては、原画像データに対し階調変換処理及び周波数処理を施す画像処理装置であって、前記階調変換処理を施す範囲を図表化して表示するための表示手段と、前記原画像データに基づく高周波成分を生成する手段と、前記階調変換処理に基づき前記高周波成分の値を変更する手段と、前記値を変更した高周波成分から画像データを生成する手段とを備え、前記階調変換処理は、階調変換曲線に基づいて前記原画像データの画素値を変更し、前記高周波成分の値の変更は、前記階調変換曲線の傾きに関連した情報に基づいて変更されることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明による記憶媒体においては、原画像データに対し階調変換処理及び周波数処理を施す画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記階調変換処理を施す範囲を図表化して表示するための表示処理と、前記原画像データに基づく高周波成分を生成する処理と、前記階調変換処理に基づき前記高周波成分の値を変更する処理と、前記値を変更した高周波成分から画像データを生成する処理とをコンピュータに実行させ、前記階調変換処理は、階調変換曲線に基づいて前記原画像データの画素値を変更し、前記高周波成分の値の変更は、前記階調変換曲線の傾きに関連した情報に基づいて変更されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の実施の形態による画像処理装置１００を示す。
この画像処理装置１００は、濃度値変換機能を有するＸ線画像の画像処理装置であり、前処理回路１０６、濃度値変換回路１１３、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０、画像表示装置１１１を備えており、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータを授受されるようになされている。
【００１２】
また、画像処理装置１００は、前処理回路１０６に接続されたデータ収集回路１０５と、データ収集回路１０５に接続された２次元Ｘ線センサ１０４及びＸ線発生回路１０１とを備えており、これらの各回路はＣＰＵバス１０７にも接統されている。
【００１３】
また、濃度値変換回路１１３は、す抜け削除回路１１３ａ、解析回路（１）〜（ｎ）１１３ｂ〜１１３ｅ、ＤＲＣ回路１１３ｆ、制御回路１１３ｇで構成されている。
【００１４】
図２は本実施の形態による画像処理装置の処理の流れを示すフローチャートであり、図３はＤＲＣ（ダイナミックレンジ圧縮）回路の処理の流れを示すフローチャートであり、図４はＤＲＣ回路で用いる濃度値変換曲線である。
【００１５】
図５は制御回路が画像表示装置１１１に表示する画面を示し、５０１がＤＲＣ処理のパラメータで決まる濃度値変換曲線である。５０２は、入力画像又はＤＲＣ処理した画像とＤＲＣ処理のための濃度起点を示し、ここで例えば三角形が低濃度側の圧縮起点濃度、×が高濃度側の圧縮起点濃度を示す。また、カラーモニタの場合は赤や青で起点濃度値を変更する。５１０はＤＲＣ処理のためのパラメータを変更する変更手段を示し、５０３〜５０６のパラメータ変更ボタンを有する。５０３は低濃度側の圧縮起点を変更するボタン、５０４は低濃度側の圧縮率を変更するボタン、５０５は高濃度側の圧縮起点を変更するボタン、５０６は高濃度側の圧縮率を変更するボタンを示す。
【００１６】
図６は上記解析回路（１）の処理の流れを示すフローチャート、図７は解析回路（１）で作成するヒストグラムと特徴量を示す図である。図８は階調変換曲線と視認濃度値との関係を示す図である。図９は解析回路２の処理の流れを示すフローチャートであり、図１０は解析回路（２）で作成するプロファイルと特徴量との関係を示す。
【００１７】
次に、上記構成による画像処理装置１００の動作について説明する。
メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８の処理に必要な各種のデータなどが記憶されると共に、ＣＰＵ１０８の作業用としてのワークメモリを含む。ＣＰＵ１０８は、メインメモリ１０９を用いて、操作パネル１１０からの操作に従って装置全体の動作制御等を行う。これにより画像処理装置１００は、以下のように動作する。
【００１８】
まず、Ｘ線発生回路１０１は、被検査体１０２に対してＸ線ビーム１０２を放射する。放射されたＸ線ビーム１０２は、被検査体１０３を減衰しながら透過して、２次元Ｘ線センサ１０４に到達し、２次元Ｘ線センサ１０４よりＸ線画像が出力される。ここでは、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されるＸ線画像を、例えば胸部像、膝等の四肢、胸椎画像等とする。
【００１９】
データ収集回路１０５は、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されたＸ線画像を電気信号に変換して前処理回路１０６に供給する。前処理回路１０６は、データ収集回路１０５からの信号（Ｘ線画像信号）に対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。この前処理が行われたＸ線画像信号は入力画像として、ＣＰＵ１０８の制御により、ＣＰＵバス１０７を介してメインメモリ１０９、照射領域抽出回路１１２及び濃度値変換回路１１３のす抜け削除回路１１３ａに転送される。
【００２０】
濃度値変換回路１１３において、す抜け削除回路１１３ａは、画像のす抜け領域（Ｘ線が素通りした領域）とす抜け領域と一定幅で接する体領域とを削除する。解析回路（１）１１３ｂは、す抜け削除回路１１３ａで削除されなかった領域からＤＲＣ処理のためのパラメータを計算するもので、四肢等の画像に対応する。解析回路（２）１１３ｃは、す抜け削除回路１１３ａで削除されなかった領域からＤＲＣ処理のためのパラメータを計算するもので、手足等の画像に対応する。解析回路（３）１１３ｄは、す抜け削除回路１１３ａで削除されなかった領域からＤＲＣ処理のためのパラメータを計算するもので、肺正面の画像に対応する。解析回路（ｎ）１１３ｅは、その他の部位に対応するＤＲＣ処理のためのパラメータを計算するもので、ここでは複数の解析回路を示している。
【００２１】
また、ＤＲＣ回路１１３ｆは、入力画像に対してＤＲＣ処理を行う。制御回路１１３ｇは、ＤＲＣ回路１１３ｆでＤＲＣ処理された画像とＤＲＣ処理のパラメータ等を画像表示装置１１１に表示する制御を行う。
尚、１１４は、ＤＲＣ処理画像をプリンタ（図示せず）、画像表示装置１１１用に階調変換する階調変換回路である。
【００２２】
次に、濃度値変換回路１１３の動作について図２のフローチャートにより説明する。
まず、操作パネル１１０からの入力に基づいて、ＤＲＣ処理のためのパラメータを解析回路１１３ａ〜１１３ｅで自動で算出するか、変更手段５１０で手動入力するかを選択する（ステップＳ２０１）。
【００２３】
まず、手動入力を選択した場合の処理を説明する。
予め決まるＤＲＣ処理のためのパラメータをＤＲＣ回路１１３ｆに入力し、入力画像をＤＲＣ処理する。ここでＤＲＣ処理の流れを図３に従い説明する。
まず、ＤＲＣ回路１１３ｆでは、入力画像ｆ（ｘ，ｙ）を前処理回路１０６又はメインメモリ１０９から受信し、次式に従い平滑化画像Ｓｕｓ（ｘ，ｙ）を計算する（ステップＳ３０１）。
【００２４】
【数１】
【００２５】
そして、ＣＰＵ２０８から終了信号が来るまで、平滑化画像Ｓｕｓ（ｘ，ｙ）をメインメモリ２０９に記憶する（ステップＳ３０２）。次に、高周波成分ｆｈ（ｘ，ｙ）を次式で作成する（ステップＳ３０３）。
ｆｈ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ，ｙ）−Ｓus（ｘ，ｙ） ・・・・（４）
そして、ＣＰＵ２０８から終了信号が来るまで、高周波成分ｆｈ（ｘ，ｙ）ををメインメモリ２０９に記憶する（ステップＳ３０４）。
【００２６】
次に、ＤＲＣ処理のための４つのパラメータ、低濃度側の圧縮起点、低濃度側の圧縮率、高濃度側の圧縮起点、高濃度側の圧縮率がＤＲＣ回路１１３ｆに入力される（ステップＳ３０５）。この入力は、変更手段５１０、又は自動の場合は各解析回路からの出力値又はメインメモリ１０９に記憶されたデフォルトパラメータにより行われる。
【００２７】
次に、例えば図４に示すような濃度値変換曲線Ｆ（）により原画像の濃度値を変換する（ステップＳ３０６）。Ｆ（）は、低濃度側の圧縮起点、低濃度側の圧縮率、高濃度側の圧縮起点、高濃度側の圧縮率で決まり、低濃度側の圧縮率が直線ａの傾きに等しく、例えば圧縮率が０．３なら傾きは０．３になる。また直線ｃの傾きが高濃度側の圧縮率になる。ここでｌｏｗｖが低濃度側の圧縮起点を示し、ｈｉｇｈｖが高濃度側の圧縮起点を示す。上記のような濃度値変換曲線Ｆ（）に従い濃度値変換する。
【００２８】
次に、濃度値変換後の画像ｆａ（ｘ，ｙ）に、濃度値変換曲線Ｆ（）の傾きに応じた高周波成分ｆｈ（ｘ，ｙ）を足し込む（ステップＳ３０７）。ここで一連の処理をまとめて次式で表現する。
【００２９】
【数２】
【００３０】
ｆｃ（ｘ，ｙ）は、ＤＲＣ処理後の画像ｄ１、ｄ２の平滑化画像作成のためのマスクサイズを示す。
【００３１】
そして処理が終了すれば、ＣＰ∪２０８の命令に従いメインメモリ２０９に記憶した平滑化画像と高周波成分を開放する。終了でない場合はステップＳ３０５からの処理を繰り返す。但し、既に作成してメインメモリ２０９に記憶した平滑化画像と高周波成分を使用する。
【００３２】
次に図２の処理に戻り、ＤＲＣ処理した画像を階調変換回路１１４で画像表示装置１１１用の階調曲線を用いて変換し（ステップＳ２１１）、変換された画像を制御回路１１３ｇにより画像表示装置１１１に表示する。この表示は図５の５０２で示される（ステップＳ２１１）。ここで、例えば三角形が低濃度側の圧縮起点濃度、×が高浪度側の圧縮起点濃度を示す。また、カラーモニタの場合は赤や青で起点濃度値を変更する。またこれと同時に、ＤＲＣ処理に用いた濃度値変換曲線Ｆ（）を５０１で示すように表示する。
【００３３】
ＤＲＣ処理後の画像を変更したいときは、変更手段５１０を用いてＤＲＣ処理用のパラメータを変更し（ステップＳ２２１３）、再度ステップＳ２０８から繰り返す。処理を終了する場合は、メインメモリ２０９に記憶した平滑化画像と高周波成分を開放する。
【００３４】
次に、上記ステップＳ２０１で解析回路によるＤＲＣ処理のパラメータを計算する方法を選択した場合の処理を説明する。
まず、予め決まる部位毎のコードにより解析回路を選択する。例えば解析回路（１）は、四肢等の画像をＤＲＣ処理するためのパラメータを抽出し、図６の処理を行う。
【００３５】
まず、ＣＰＵバス１０７を介して前処理回路１０６で処理された入力画像をＣＰＵ１０８の制御により受信した照射領域抽出回路１１３ａは、入力画像中の照射領域を抽出する。また、同時に入力画像を受信したす抜け削除回路１１３ａは、照射領域外及び照射領域内のす抜け領域と、このす抜け領域と一定間隔内で接する体領域とを例えば０画素で置き換える（ステップＳ６０１）。具体的には以下のような画像の変換を行う。
【００３６】
【数３】
【００３７】
ここで、ｆ（ｘ，ｙ）は画像データを示し、ｆ１（ｘ，ｙ）はす抜け領域及びす抜け領域と一定間隔内で接する体領域を削除した後の画像を示す。ｓｇｎ（ｘ，ｙ）は以式のように表される。Ｔｈ１は実験により定められる定数、ｄ１，ｄ２は体領域を削除する幅を決める定数である。
ｓｇｎ（ｘ，ｙ）＝０ ｆ（ｘ，ｙ）≧Ｔｈ１のとき
ｓｇｎ（ｘ，ｙ）＝１ その他 ・・・・（８）
【００３８】
次に、削除されなかった領域のヒストグラム（図７）を作成し、解析処理を行う（ステップＳ６０２、Ｓ６０３）。具体的にはヒストグラムの形状を解析し、低濃度側のピーク位置の濃度値Ｔａｒｇｅｔを抽出し、高濃度側の圧縮起点とする。さらに次式に従い、高濃度側の圧縮率を計算する。
Ｃｈ＝（ｍａｘ−Ｔａｒｇｅｔ））／（Ｂｏｄｙｍａｘ−Ｔａｒｇｅｔ）・・・・・・（９）
【００３９】
ここでｍａｘは図８で示すように、階調変換後に視認できる最大濃度Ｓｉｇｈｔｍａｘに対応する濃度値であり、Ｂｏｄｙｍａｘはす抜け領域除去後の領域の最大値である。四肢画像の場合、高濃度側のみを圧縮する。
【００４０】
また、解析回路（２）では、肺正面画像用のＤＲＣパラメータを図９の処理に従い計算する。
まず、照射領域回路１１２、す抜け削除回路１１３ａの処理（ステップＳ１１００）によりす抜け除去後の画像を得、す抜け除去後の画像から最大値ｍａｘを算出する（ステップＳ１１０１）。
【００４１】
次に最高値を通るプロファイルを作成し（図１０）（ステップＳ１１０２）、凹部の最最小値ｍｉｎを抽出する（ステップＳ１１０３）。そして、低濃度側の圧縮起点ｄｌを次式で算出する（ステップＳ１１０４）。
ｄ１＝ｍｉｎ＋（ｍａｘ−ｍｉｎ）／２ ・・・・（１０）
【００４２】
また、 腕正面の場合は、低濃度側のみを圧縮し、圧縮率は一定値とする。
また、解析回路（３）〜（ｎ）は、その他の部位に対して解析する回路である。
【００４３】
次に、ＤＲＣ回路１１３ｆでＤＲＣ処理を行う（ステップＳ２０８）。ここで圧縮処理をしない濃度側のパラメータは圧縮率１とし、圧縮濃度起点は低濃度側の場合は入力画像の最低値、高濃度側は入力画像の最大値とする。
尚、ステップＳ２１０以降については、変更手段５１０で手動入力を選択した場合と同一であるので説明を省略する。
【００４４】
次に本発明による記憶媒体について説明する。
図１の実施の形態によるシステムは、ハード的に構成してもよく、また、ＣＰＵ１０８やメインメモリ１０９等のメモリ等からなるコンピュータシステムに構成してもよい。コンピュータシステムに構成する場合、上記メモリは本発明による記憶媒体を構成する。この記憶媒体媒体には、前述した図２、図３、図６、図９のフローチャートによる処理を実行するためのプログラムが記憶される。
【００４５】
また、この記憶媒体としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気記憶媒体等を用いてよく、これらをＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、磁気カード、磁気テープ、不揮発性メモリカード等に構成して用いてよい。
【００４６】
従って、この記憶媒体を上記実施の形態によるシステム以外の他のシステムあるいは装置で用い、そのシステムあるいはコンピュータがこの記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し、実行することによっても、上記実施の形態と同等の機能を実現できると共に、同等の効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００４７】
また、コンピュータ上で稼働しているＯＳ等が処理の一部又は全部を行う場合、あるいは記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された拡張機能ボードやコンピュータに接続された拡張機能ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づいて、上記拡張機能ボードや拡張機能ユニットに備わるＣＰＵ等が処理の一部又は全部を行う場合にも、上記実施の形態と同等の機能を実現できると共に、同等の効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、階調変換処理を施す範囲を図表化して表示するようにしたので、階調変換処理を施す範囲を容易に理解することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による画像処理装置を示すブロック図である。
【図２】実施の形態の処理を示すフローチャートである。
【図３】ＤＲＣ回路の処理を示すフローチャートである。
【図４】ＤＲＣ回路の濃度値変換曲線を示す特性図である。
【図５】制御回路で表示される画面を示す構成図である。
【図６】解析回路（１）の処理を示すフローチャートである。
【図７】解析回路（１）で作成したヒストグラムを示す特性図である。
【図８】階調変換曲線と視認濃度値を示す特性図である。
【図９】解析回路（２）の処理を示すフローチャートである。
【図１０】解析回路（２）で作成したプロファイルを示す特性図である。
【図１１】関数を示す特性図である。
【符号の説明】
１０５ データ収集装置
１０８ ＣＰＵ
１０９ メインメモリ
１１０ 操作パネル
１１１ 画像表示装置
１１３ 濃度値変換回路
１１３ｂ 解析回路（１）
１１３ｃ 解析回路（２）
１１３ｄ 解析回路（３）
１１３ｅ 解析回路（ｎ）
１１３ｆ ＤＲＣ回路
１１３ｇ 制御回路
５０１ 濃度値変換曲線
５０２ ＤＲＣ処理の濃度起点
５０３〜５０６ パラメータ変更ボタン
５１０ 変更手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線画像等の画像のダイナミックレンジ圧縮処理機能を有する画像処理装置、方法及びそれらに用いられるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、Ｘ線胸部画像は、Ｘ線が透過しやすい肺野の画像及びＸ線が非常に透過しにくい縦隔部の画像より構成されるため、画素値の存在するレンジが非常に広い。このため、肺野及び縦隔部の両方を同時に観察することが可能なＸ線胸部画像を得ることは困難であるとされてきた。
【０００３】
そこで、この問題を回避する方法として、「自己補償ディジタルフィルタ」（国立がんセンター阿南氏開発）と呼ばれるものがある。この自己補償ディジタルフィルタとは、補償後（処理後〉の画素値ＳD 、オリジナル画素値（入力画素値）Ｓorg 、オリジナル画像（入力画像）をマスクサイズＭ×Ｍ画素で移動平均をとった時の平均画素値Ｓus、図１１に示されるような特性を有する関数ｆ（Ｘ）を以って、
ＳD ＝Ｓorg ＋（Ｓus） ・・・・（１）
Ｓus＝ΣＳorg ／Ｍ2 ・・・・・（２）
なる式（１）、（２）で表わされるものである。
【０００４】
ここで、関数ｆ（Ｓus）が有する特性について説明すると、まず、図１１に示す特性は、「Ｓus＞ＢＡＳＥ」ではｆ（Ｓus）が「０」となり、「０≦Ｓus≦ＢＡＳＥ」ではｆ（Ｓus）が切片を「しきい値ＢＡＳＥ」、傾き「ＳＬＯＰＥ」として単調減少するものである。従って、オリジナルの画素値Ｓorg を濃度相当量として、上記（１）式を実行すれば、画像の平均濃度の低いところで濃度を持ち上げる、という画像に対する効果が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような「自己補償デジタルフィルタ」による方法では、予めＢＡＳＥとＳＬＯＰＥが決まっているため、どのような濃度分布の入力画像に対しても一律にダイナミックレンジを圧縮する範囲と度合いが決められてしまい、ダイナミックレンジを圧縮したくない注目領域まで圧縮するという問題がある。さらに、ダイナミックレンジを拡大するという発想が無く、フィルムやＣＲＴ上に画像を表示する場合に、注目領域のダイナミックレンジを有効に表示することができないという問題があった。即ち、注目領域のダイナミックレンジを所定の領域に変換するという思想がなかった。
【０００６】
そこで、所望のダイナミックレンジ圧縮処理を行おうとする場合において、そのダイナミックレンジ圧縮処理に用いられる種々のパラメータを設定する際、操作者は設定したパラメータがどのようなものであるか、あるいはそのパラメータが妥当なものであるか否かを容易に知るための手段を設けることや、さらに、手動等によりパラメータを変更する場合に、変更の便宜を図るための手段を設けるという思想がなかった。
【０００７】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、階調変換処理を施す範囲を容易に理解できるようにすることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための、本発明による画像処理方法においては、原画像データに対し階調変換処理及び周波数処理を施す画像処理方法であって、前記階調変換処理を施す範囲を図表化して表示するための表示工程と、前記原画像データに基づく高周波成分を生成する工程と、前記階調変換処理に基づき前記高周波成分の値を変更する工程と、前記値を変更した高周波成分から画像データを生成する工程とを有し、前記階調変換処理は、階調変換曲線に基づいて前記原画像データの画素値を変更し、前記高周波成分の値の変更は、前記階調変換曲線の傾きに関連した情報に基づいて変更されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による画像処理装置においては、原画像データに対し階調変換処理及び周波数処理を施す画像処理装置であって、前記階調変換処理を施す範囲を図表化して表示するための表示手段と、前記原画像データに基づく高周波成分を生成する手段と、前記階調変換処理に基づき前記高周波成分の値を変更する手段と、前記値を変更した高周波成分から画像データを生成する手段とを備え、前記階調変換処理は、階調変換曲線に基づいて前記原画像データの画素値を変更し、前記高周波成分の値の変更は、前記階調変換曲線の傾きに関連した情報に基づいて変更されることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明による記憶媒体においては、原画像データに対し階調変換処理及び周波数処理を施す画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記階調変換処理を施す範囲を図表化して表示するための表示処理と、前記原画像データに基づく高周波成分を生成する処理と、前記階調変換処理に基づき前記高周波成分の値を変更する処理と、前記値を変更した高周波成分から画像データを生成する処理とをコンピュータに実行させ、前記階調変換処理は、階調変換曲線に基づいて前記原画像データの画素値を変更し、前記高周波成分の値の変更は、前記階調変換曲線の傾きに関連した情報に基づいて変更されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の実施の形態による画像処理装置１００を示す。
この画像処理装置１００は、濃度値変換機能を有するＸ線画像の画像処理装置であり、前処理回路１０６、濃度値変換回路１１３、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０、画像表示装置１１１を備えており、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータを授受されるようになされている。
【００１２】
また、画像処理装置１００は、前処理回路１０６に接続されたデータ収集回路１０５と、データ収集回路１０５に接続された２次元Ｘ線センサ１０４及びＸ線発生回路１０１とを備えており、これらの各回路はＣＰＵバス１０７にも接統されている。
【００１３】
また、濃度値変換回路１１３は、す抜け削除回路１１３ａ、解析回路（１）〜（ｎ）１１３ｂ〜１１３ｅ、ＤＲＣ回路１１３ｆ、制御回路１１３ｇで構成されている。
【００１４】
図２は本実施の形態による画像処理装置の処理の流れを示すフローチャートであり、図３はＤＲＣ（ダイナミックレンジ圧縮）回路の処理の流れを示すフローチャートであり、図４はＤＲＣ回路で用いる濃度値変換曲線である。
【００１５】
図５は制御回路が画像表示装置１１１に表示する画面を示し、５０１がＤＲＣ処理のパラメータで決まる濃度値変換曲線である。５０２は、入力画像又はＤＲＣ処理した画像とＤＲＣ処理のための濃度起点を示し、ここで例えば三角形が低濃度側の圧縮起点濃度、×が高濃度側の圧縮起点濃度を示す。また、カラーモニタの場合は赤や青で起点濃度値を変更する。５１０はＤＲＣ処理のためのパラメータを変更する変更手段を示し、５０３〜５０６のパラメータ変更ボタンを有する。５０３は低濃度側の圧縮起点を変更するボタン、５０４は低濃度側の圧縮率を変更するボタン、５０５は高濃度側の圧縮起点を変更するボタン、５０６は高濃度側の圧縮率を変更するボタンを示す。
【００１６】
図６は上記解析回路（１）の処理の流れを示すフローチャート、図７は解析回路（１）で作成するヒストグラムと特徴量を示す図である。図８は階調変換曲線と視認濃度値との関係を示す図である。図９は解析回路２の処理の流れを示すフローチャートであり、図１０は解析回路（２）で作成するプロファイルと特徴量との関係を示す。
【００１７】
次に、上記構成による画像処理装置１００の動作について説明する。
メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８の処理に必要な各種のデータなどが記憶されると共に、ＣＰＵ１０８の作業用としてのワークメモリを含む。ＣＰＵ１０８は、メインメモリ１０９を用いて、操作パネル１１０からの操作に従って装置全体の動作制御等を行う。これにより画像処理装置１００は、以下のように動作する。
【００１８】
まず、Ｘ線発生回路１０１は、被検査体１０２に対してＸ線ビーム１０２を放射する。放射されたＸ線ビーム１０２は、被検査体１０３を減衰しながら透過して、２次元Ｘ線センサ１０４に到達し、２次元Ｘ線センサ１０４よりＸ線画像が出力される。ここでは、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されるＸ線画像を、例えば胸部像、膝等の四肢、胸椎画像等とする。
【００１９】
データ収集回路１０５は、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されたＸ線画像を電気信号に変換して前処理回路１０６に供給する。前処理回路１０６は、データ収集回路１０５からの信号（Ｘ線画像信号）に対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。この前処理が行われたＸ線画像信号は入力画像として、ＣＰＵ１０８の制御により、ＣＰＵバス１０７を介してメインメモリ１０９、照射領域抽出回路１１２及び濃度値変換回路１１３のす抜け削除回路１１３ａに転送される。
【００２０】
濃度値変換回路１１３において、す抜け削除回路１１３ａは、画像のす抜け領域（Ｘ線が素通りした領域）とす抜け領域と一定幅で接する体領域とを削除する。解析回路（１）１１３ｂは、す抜け削除回路１１３ａで削除されなかった領域からＤＲＣ処理のためのパラメータを計算するもので、四肢等の画像に対応する。解析回路（２）１１３ｃは、す抜け削除回路１１３ａで削除されなかった領域からＤＲＣ処理のためのパラメータを計算するもので、手足等の画像に対応する。解析回路（３）１１３ｄは、す抜け削除回路１１３ａで削除されなかった領域からＤＲＣ処理のためのパラメータを計算するもので、肺正面の画像に対応する。解析回路（ｎ）１１３ｅは、その他の部位に対応するＤＲＣ処理のためのパラメータを計算するもので、ここでは複数の解析回路を示している。
【００２１】
また、ＤＲＣ回路１１３ｆは、入力画像に対してＤＲＣ処理を行う。制御回路１１３ｇは、ＤＲＣ回路１１３ｆでＤＲＣ処理された画像とＤＲＣ処理のパラメータ等を画像表示装置１１１に表示する制御を行う。
尚、１１４は、ＤＲＣ処理画像をプリンタ（図示せず）、画像表示装置１１１用に階調変換する階調変換回路である。
【００２２】
次に、濃度値変換回路１１３の動作について図２のフローチャートにより説明する。
まず、操作パネル１１０からの入力に基づいて、ＤＲＣ処理のためのパラメータを解析回路１１３ａ〜１１３ｅで自動で算出するか、変更手段５１０で手動入力するかを選択する（ステップＳ２０１）。
【００２３】
まず、手動入力を選択した場合の処理を説明する。
予め決まるＤＲＣ処理のためのパラメータをＤＲＣ回路１１３ｆに入力し、入力画像をＤＲＣ処理する。ここでＤＲＣ処理の流れを図３に従い説明する。
まず、ＤＲＣ回路１１３ｆでは、入力画像ｆ（ｘ，ｙ）を前処理回路１０６又はメインメモリ１０９から受信し、次式に従い平滑化画像Ｓｕｓ（ｘ，ｙ）を計算する（ステップＳ３０１）。
【００２４】
【数１】
そして、ＣＰＵ２０８から終了信号が来るまで、平滑化画像Ｓｕｓ（ｘ，ｙ）をメインメモリ２０９に記憶する（ステップＳ３０２）。次に、高周波成分ｆｈ（ｘ，ｙ）を次式で作成する（ステップＳ３０３）。
ｆｈ（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｘ，ｙ）−Ｓus（ｘ，ｙ） ・・・・（４）
そして、ＣＰＵ２０８から終了信号が来るまで、高周波成分ｆｈ（ｘ，ｙ）ををメインメモリ２０９に記憶する（ステップＳ３０４）。
【００２６】
次に、ＤＲＣ処理のための４つのパラメータ、低濃度側の圧縮起点、低濃度側の圧縮率、高濃度側の圧縮起点、高濃度側の圧縮率がＤＲＣ回路１１３ｆに入力される（ステップＳ３０５）。この入力は、変更手段５１０、又は自動の場合は各解析回路からの出力値又はメインメモリ１０９に記憶されたデフォルトパラメータにより行われる。
【００２７】
次に、例えば図４に示すような濃度値変換曲線Ｆ（）により原画像の濃度値を変換する（ステップＳ３０６）。Ｆ（）は、低濃度側の圧縮起点、低濃度側の圧縮率、高濃度側の圧縮起点、高濃度側の圧縮率で決まり、低濃度側の圧縮率が直線ａの傾きに等しく、例えば圧縮率が０．３なら傾きは０．３になる。また直線ｃの傾きが高濃度側の圧縮率になる。ここでｌｏｗｖが低濃度側の圧縮起点を示し、ｈｉｇｈｖが高濃度側の圧縮起点を示す。上記のような濃度値変換曲線Ｆ（）に従い濃度値変換する。
【００２８】
次に、濃度値変換後の画像ｆａ（ｘ，ｙ）に、濃度値変換曲線Ｆ（）の傾きに応じた高周波成分ｆｈ（ｘ，ｙ）を足し込む（ステップＳ３０７）。ここで一連の処理をまとめて次式で表現する。
【００２９】
【数２】
ｆｃ（ｘ，ｙ）は、ＤＲＣ処理後の画像ｄ１、ｄ２の平滑化画像作成のためのマスクサイズを示す。
【００３１】
そして処理が終了すれば、ＣＰ∪２０８の命令に従いメインメモリ２０９に記憶した平滑化画像と高周波成分を開放する。終了でない場合はステップＳ３０５からの処理を繰り返す。但し、既に作成してメインメモリ２０９に記憶した平滑化画像と高周波成分を使用する。
【００３２】
次に図２の処理に戻り、ＤＲＣ処理した画像を階調変換回路１１４で画像表示装置１１１用の階調曲線を用いて変換し（ステップＳ２１１）、変換された画像を制御回路１１３ｇにより画像表示装置１１１に表示する。この表示は図５の５０２で示される（ステップＳ２１１）。ここで、例えば三角形が低濃度側の圧縮起点濃度、×が高浪度側の圧縮起点濃度を示す。また、カラーモニタの場合は赤や青で起点濃度値を変更する。またこれと同時に、ＤＲＣ処理に用いた濃度値変換曲線Ｆ（）を５０１で示すように表示する。
【００３３】
ＤＲＣ処理後の画像を変更したいときは、変更手段５１０を用いてＤＲＣ処理用のパラメータを変更し（ステップＳ２２１３）、再度ステップＳ２０８から繰り返す。処理を終了する場合は、メインメモリ２０９に記憶した平滑化画像と高周波成分を開放する。
【００３４】
次に、上記ステップＳ２０１で解析回路によるＤＲＣ処理のパラメータを計算する方法を選択した場合の処理を説明する。
まず、予め決まる部位毎のコードにより解析回路を選択する。例えば解析回路（１）は、四肢等の画像をＤＲＣ処理するためのパラメータを抽出し、図６の処理を行う。
【００３５】
まず、ＣＰＵバス１０７を介して前処理回路１０６で処理された入力画像をＣＰＵ１０８の制御により受信した照射領域抽出回路１１３ａは、入力画像中の照射領域を抽出する。また、同時に入力画像を受信したす抜け削除回路１１３ａは、照射領域外及び照射領域内のす抜け領域と、このす抜け領域と一定間隔内で接する体領域とを例えば０画素で置き換える（ステップＳ６０１）。具体的には以下のような画像の変換を行う。
【００３６】
【数３】
ここで、ｆ（ｘ，ｙ）は画像データを示し、ｆ１（ｘ，ｙ）はす抜け領域及びす抜け領域と一定間隔内で接する体領域を削除した後の画像を示す。ｓｇｎ（ｘ，ｙ）は以式のように表される。Ｔｈ１は実験により定められる定数、ｄ１，ｄ２は体領域を削除する幅を決める定数である。
ｓｇｎ（ｘ，ｙ）＝０ ｆ（ｘ，ｙ）≧Ｔｈ１のとき
ｓｇｎ（ｘ，ｙ）＝１ その他 ・・・・（８）
【００３８】
次に、削除されなかった領域のヒストグラム（図７）を作成し、解析処理を行う（ステップＳ６０２、Ｓ６０３）。具体的にはヒストグラムの形状を解析し、低濃度側のピーク位置の濃度値Ｔａｒｇｅｔを抽出し、高濃度側の圧縮起点とする。さらに次式に従い、高濃度側の圧縮率を計算する。
Ｃｈ＝（ｍａｘ−Ｔａｒｇｅｔ））／（Ｂｏｄｙｍａｘ−Ｔａｒｇｅｔ）・・・・・・（９）
【００３９】
ここでｍａｘは図８で示すように、階調変換後に視認できる最大濃度Ｓｉｇｈｔｍａｘに対応する濃度値であり、Ｂｏｄｙｍａｘはす抜け領域除去後の領域の最大値である。四肢画像の場合、高濃度側のみを圧縮する。
【００４０】
また、解析回路（２）では、肺正面画像用のＤＲＣパラメータを図９の処理に従い計算する。
まず、照射領域回路１１２、す抜け削除回路１１３ａの処理（ステップＳ１１００）によりす抜け除去後の画像を得、す抜け除去後の画像から最大値ｍａｘを算出する（ステップＳ１１０１）。
【００４１】
次に最高値を通るプロファイルを作成し（図１０）（ステップＳ１１０２）、凹部の最最小値ｍｉｎを抽出する（ステップＳ１１０３）。そして、低濃度側の圧縮起点ｄｌを次式で算出する（ステップＳ１１０４）。
ｄ１＝ｍｉｎ＋（ｍａｘ−ｍｉｎ）／２ ・・・・（１０）
【００４２】
また、 腕正面の場合は、低濃度側のみを圧縮し、圧縮率は一定値とする。
また、解析回路（３）〜（ｎ）は、その他の部位に対して解析する回路である。
【００４３】
次に、ＤＲＣ回路１１３ｆでＤＲＣ処理を行う（ステップＳ２０８）。ここで圧縮処理をしない濃度側のパラメータは圧縮率１とし、圧縮濃度起点は低濃度側の場合は入力画像の最低値、高濃度側は入力画像の最大値とする。
尚、ステップＳ２１０以降については、変更手段５１０で手動入力を選択した場合と同一であるので説明を省略する。
【００４４】
次に本発明による記憶媒体について説明する。
図１の実施の形態によるシステムは、ハード的に構成してもよく、また、ＣＰＵ１０８やメインメモリ１０９等のメモリ等からなるコンピュータシステムに構成してもよい。コンピュータシステムに構成する場合、上記メモリは本発明による記憶媒体を構成する。この記憶媒体媒体には、前述した図２、図３、図６、図９のフローチャートによる処理を実行するためのプログラムが記憶される。
【００４５】
また、この記憶媒体としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気記憶媒体等を用いてよく、これらをＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、磁気カード、磁気テープ、不揮発性メモリカード等に構成して用いてよい。
【００４６】
従って、この記憶媒体を上記実施の形態によるシステム以外の他のシステムあるいは装置で用い、そのシステムあるいはコンピュータがこの記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し、実行することによっても、上記実施の形態と同等の機能を実現できると共に、同等の効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００４７】
また、コンピュータ上で稼働しているＯＳ等が処理の一部又は全部を行う場合、あるいは記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された拡張機能ボードやコンピュータに接続された拡張機能ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づいて、上記拡張機能ボードや拡張機能ユニットに備わるＣＰＵ等が処理の一部又は全部を行う場合にも、上記実施の形態と同等の機能を実現できると共に、同等の効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、階調変換処理を施す範囲を図表化して表示するようにしたので、階調変換処理を施す範囲を容易に理解することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による画像処理装置を示すブロック図である。
【図２】実施の形態の処理を示すフローチャートである。
【図３】ＤＲＣ回路の処理を示すフローチャートである。
【図４】ＤＲＣ回路の濃度値変換曲線を示す特性図である。
【図５】制御回路で表示される画面を示す構成図である。
【図６】解析回路（１）の処理を示すフローチャートである。
【図７】解析回路（１）で作成したヒストグラムを示す特性図である。
【図８】階調変換曲線と視認濃度値を示す特性図である。
【図９】解析回路（２）の処理を示すフローチャートである。
【図１０】解析回路（２）で作成したプロファイルを示す特性図である。
【図１１】関数を示す特性図である。
【符号の説明】
１０５ データ収集装置
１０８ ＣＰＵ
１０９ メインメモリ
１１０ 操作パネル
１１１ 画像表示装置
１１３ 濃度値変換回路
１１３ｂ 解析回路（１）
１１３ｃ 解析回路（２）
１１３ｄ 解析回路（３）
１１３ｅ 解析回路（ｎ）
１１３ｆ ＤＲＣ回路
１１３ｇ 制御回路
５０１ 濃度値変換曲線
５０２ ＤＲＣ処理の濃度起点
５０３〜５０６ パラメータ変更ボタン
５１０ 変更手段
Claims (7)
- 原画像データに対し階調変換処理及び周波数処理を施す画像処理方法であって、
前記階調変換処理を施す範囲を図表化して表示するための表示工程と、
前記原画像データに基づく高周波成分を生成する工程と、
前記階調変換処理に基づき前記高周波成分の値を変更する工程と、
前記値を変更した高周波成分から画像データを生成する工程とを有し、
前記階調変換処理は、階調変換曲線に基づいて前記原画像データの画素値を変更し、
前記高周波成分の値の変更は、前記階調変換曲線の傾きに関連した情報に基づいて変更されることを特徴とする画像処理方法。 - 前記階調変換曲線の曲線形を変更するための変更工程を有し、前記表示工程は、前記変更工程での入力に従い前記階調変換処理を施す範囲を図表化して表示することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
- 前記階調変換曲線の曲線形を定めるパラメータを計算するための解析工程を有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
- 前記表示工程は、前記階調変換曲線の曲線形を定めるパラメータを表示することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
- 前記表示工程は、前記原画像データ上に前記階調変換処理を施す範囲を図表化して表示することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
- 原画像データに対し階調変換処理及び周波数処理を施す画像処理装置であって、
前記階調変換処理を施す範囲を図表化して表示するための表示手段と、
前記原画像データに基づく高周波成分を生成する手段と、
前記階調変換処理に基づき前記高周波成分の値を変更する手段と、
前記値を変更した高周波成分から画像データを生成する手段とを備え、
前記階調変換処理は、階調変換曲線に基づいて前記原画像データの画素値を変更し、
前記高周波成分の値の変更は、前記階調変換曲線の傾きに関連した情報に基づいて変更されることを特徴とする画像処理装置。 - 原画像データに対し階調変換処理及び周波数処理を施す画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記階調変換処理を施す範囲を図表化して表示するための表示処理と、
前記原画像データに基づく高周波成分を生成する処理と、
前記階調変換処理に基づき前記高周波成分の値を変更する処理と、
前記値を変更した高周波成分から画像データを生成する処理とをコンピュータに実行させ、
前記階調変換処理は、階調変換曲線に基づいて前記原画像データの画素値を変更し、
前記高周波成分の値の変更は、前記階調変換曲線の傾きに関連した情報に基づいて変更されることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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