JP5284434B2 - Ｘ線画像処理装置、ｘ線撮影装置、ｘ線画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、例えば、Ｘ線等の放射線により撮影された画像に対して、階調変換処理、ダイナミックレンジ変更処理、及び鮮鋭化処理等の画像処理を行う装置或いはシステムに用いられる、Ｘ線画像処理装置、Ｘ線撮影装置、Ｘ線画像処理方法及びプログラムに関するものである。

近年においては、ディジタル技術の進歩により、放射線撮影して得られた画像（放射線画像）をディジタル化してディジタル画像として取得し、当該ディジタル画像に対して画像処理を施し、当該画像処理後のディジタル画像をＣＲＴ等で表示出力する、或いはフィルム出力することが行われている。

ところで、放射線画像については、そのディジタル画像を表示出力或いはフィルム出力に適した画像とするために、上記の画像処理として、階調変換処理やダイナミックレンジ変更処理を行うことがある。

しかしながら、上述のような画像処理を行ったとしても、例えば、Ｘ線により胸部を撮影して得られた画像（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から構成されるため、画素値（ディジタル画像を構成する画素の値）が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の部分画像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非常に困難であるとされてきた。

そこで、上記の問題を回避する方法として、例えば、非特許文献１等に記載されている方法（以下、「第１の方法」と言う）がある。

第１の方法は、処理後の画素値Ｓ_D、オリジナル画素値（入力画素値）Ｓ_org、オリジナル画像（入力画像）の低周波画像の画素値Ｓ_US、及び定数Ａ，Ｂ，Ｃ（例えば、Ａ＝３、Ｂ＝０．７）を以って、

なる式（１）で表わされるものである。

また、第１の方法は、高周波成分（上記式（１）の第１項）、低周波成分（上記式（２）の第２項）の重み付けを変えることで、具体的には例えば、Ａ＝３、Ｂ＝０．７とすることで、対象画像の高周波成分を強調し、且つ対象画像全体のダイナミックレンジを圧縮する効果が得られるものである。

尚、第１の方法に対して、ある５人の放射線医から、処理なし画像と比較して、診断に有効であるという評価が得られている。

また、例えば、特許文献１等には、処理後の画素値Ｓ_D、オリジナル画素値（入力画素値）Ｓ_org、及びオリジナル画像（入力画像）のＹ方向プロファイルの平均プロファイルＰ_yとＸ方向プロファイルの平均プロファイルＰ_xを以って、

なる式（２）で表わされる方法（以下、「第２の方法」と言う）が記載されている。

上記式（２）において、関数Ｆ（ｘ）は、「ｘ＞Ｄ_th」では、Ｆ（ｘ）が「０」となり、「０≦ｘ≦Ｄ_th」では、Ｆ（ｘ）が、切片を「Ｅ」、傾き「Ｅ／Ｄ_th」として単調減少する、という特性を有し、

なる式（３）〜式（５）で示される。

上記式（４）及び（５）において、
ｉ＝１〜ｎ
である。"Ｐ_yi"及び"Ｐ_xi"は、Ｙ方向及びX方向のプロファイルを示す。また、Ｇ（Ｐ_x，Ｐ_y）は例えば、

なる式（６）で示される。

第２の方法は、対象画像の低周波部分の画素値で、"Ｄ_th"以下の濃度レンジが圧縮されるものである。

また、第２の方法と同様の方法として、非特許文献２や、特許文献２等に記載された方法（以下、「第３の方法」と言う）がある。

第３の方法は、処理後の画素値Ｓ_D、オリジナル画素値（入力画素値）Ｓ_org、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S_US、及び単調減少関数ｆ（Ｘ）を以って、

なる式（７）及び（８）式で表わされるものである。

また、第３の方法は、上記式（２）で表される第２の方法に対して、低周波画像の作成方法が異なる。すなわち、上記式（２）では１次元データにより低周波画像が作成されるのに対し、上記式（７）及び（８）では、２次元データにより低周波画像が作成される。

第３の方法も、第２の方法と同様に、対象画像の低周波部分の画素値で、"Ｄ_th"以下の濃度レンジが圧縮されるものである。

上述したような第１〜第３の方法でのダイナミックレンジ圧縮は、低周波画像
を変換する関数ｆ１（）と、定数ＡXとを以って、

なる式（９）で表される。

また、特許文献３等では、次のような方法（以下、「第４の方法」と言う）が記載されている。

第４の方法は、階調変換関数Ｆ１（）、階調変換率ｃ（ｘ、ｙ）、処理済み画像の画素値ｆｄ（ｘ、ｙ）、第１の画像ｆ０（ｘ、ｙ）、第２の画像の画素値ｆ１（ｘ、ｙ）、第２の画像の平滑化（低周波）画像の画素値ｆus（ｘ、ｙ）、及び画像上の座標（ｘ、ｙ）を持って、

なる式で示される関係を有し、

なる式（１０）で表される。

第４の方法による画像処理は、階調変換処理との組み合わせ等が容易であり、階調変換処理と同時に行える等の効果を有すると共に、高周波成分の調整も同時に行える、という効果を有する。

上述したような第１〜第４の方法による画像処理の他、画像の微細構造を容易に観察できるようにするための、所謂鮮鋭化処理がある。
例えば、鮮鋭化処理としては、原画像ｆ（ｘ、ｙ）、処理後の画像ｆｐ（ｘ、ｙ）、原画像の低周波画像Ｓ_US２（ｘ、ｙ）、及び定数Cを以って、

なる式（１１）で表される処理がある。

しかしながら、上記式（１１）で表される処理では、原画像ｆ（ｘ、ｙ）から、原画像の低周波画像Ｓ_US２（ｘ、ｙ）を減じて、高周波画像を作成する処理が行われる。この際、原画像ｆ（ｘ、ｙ）のエッジ部分に対応する高周波画像の部分にオーバーシュートやアンダーシュートのもとになる高周波成分が生じる場合がある。この場合、当該高周波成分が、上記の処理において、原画像、又は階調変換後の原画像、又は低周波画像に加算されることになり、この結果、オーバーシュートやアンダーシュートが生じた処理後の画像が得られてしまうことになる。

尚、ここでオーバーシュート及びアンダーシュートは原画像ｆ（ｘ、ｙ）から原画像の低周波画像Ｓ_US２（ｘ、ｙ）を減じて得られた高周波成分の中で絶対値が過度に大きな成分を意味し、絶対値が正のものをオーバーシュート、絶対値が負のものをアンダーシュートとする。以下、単にオーバーシュートと称した場合、原則としてオーバーシュート及びアンダーシュートを総称しているものとする。

そこで、上記のオーバーシュートを抑制する方法として、例えば、特許文献４等では、対象画像の高周波成分をさらに階調変換をすることで、高周波成分の絶対値の大きな成分でありオーバーシュートに対応する部分を抑制する方法が提案されている。また、中間値フィルタやモーフォロジカル・フィルタを用いて低周波成分を作成することで、上記のオーバーシュートを抑制する方法等も提案されている。

特許第２５０９５０３号公報 特許第２６６３１８９号公報 特開平１０−２７２２８３号公報 特開平１１−１２４７４９号公報

ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．６２６ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ＸＩＶ／ＰＡＣＳ（１９８６） 本放射線技術学会雑誌、第４５巻第８号１９８９年８月、１０３０頁、阿南ほか

しかしながら、上述したようなオーバーシュートを抑制する従来の画像処理方法では、例えば、特許文献４等に記載の画像処理方法では、振幅の比較的小さなオーバーシュートについては適切に抑制できるが、振幅の大きなオーバーシュートについては、その抑制の際に高周波成分自体の情報量が失われてしまう。このため、オーバーシュートは抑制されるものの、オーバーシュートが抑制された領域の画像の微細構造が見えにくい、という問題があった。

また、中間値フィルタやモーフォロジカル・フィルタを用いた画像処理方法では、当該フィルタにより低周波成分を作成するため、オーバーシュートが発生しにくくなるものの、多くの処理時間（計算時間）を要し、また、低周波成分を作成する領域によっては、微細構造の復元性が悪くなってしまう、という問題があった。

そこで、本発明は、上記の欠点を除去するために成されたもので、オーバーシュートを適切に抑制しつつ、オーバーシュートが抑制された領域の微細構造の情報をも失わないことを実現する構成により、良好な処理後画像を提供できる、Ｘ線画像処理装置、Ｘ線撮影装置、Ｘ線画像処理方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明のＸ線画像処理装置は、画像に該画像に基づく高周波成分を加算するＸ線画像処理装置であって、Ｘ線画像の高周波成分を取得する高周波取得手段と、前記Ｘ線画像を階調変換する変換手段と、前記変換されたＸ線画像におけるオーバーシュート領域を前記高周波成分の画像情報に基づいて特定する特定手段と、前記オーバーシュート領域に、該オーバーシュート領域とは異なる領域に対して加算する高周波成分よりも低周波側の成分が減じられた高周波成分を加算する加算手段と、を有することを特徴とする。

本発明のＸ線撮影装置は、Ｘ線発生部から放射されるＸ線を検出するＸ線センサと、前記Ｘ線センサにより得られた画像信号にオフセット補正を施すオフセット補正手段と、前記画像信号にゲイン補正を施すゲイン補正手段と、前記オフセット補正及び前記ゲイン補正が施された画像をＸ線画像として取得する画像取得手段と、前記Ｘ線画像の高周波成分を取得する高周波取得手段と、前記Ｘ線画像を階調変換する変換手段と、前記変換されたＸ線画像におけるオーバーシュート領域を前記高周波成分の画像情報に基づいて特定する特定手段と、画像に該画像に基づく高周波成分を加算する手段であって、前記オーバーシュート領域に、該オーバーシュート領域とは異なる領域に対して加算する高周波成分よりも低周波側の成分が減じられた高周波成分を加算する加算手段と、を有することを特徴とする。

本発明のＸ線画像処理方法は、画像に該画像に基づく高周波成分を加算するＸ線画像処理方法であって、Ｘ線画像の高周波成分を取得する高周波取得ステップと、前記Ｘ線画像を階調変換する変換ステップと、前記変換されたＸ線画像におけるオーバーシュート領域を前記高周波成分の画像情報に基づいて特定する特定ステップと、前記オーバーシュート領域に、該オーバーシュート領域とは異なる領域に対して加算する高周波成分よりも低周波側の成分が減じられた高周波成分を加算する加算ステップと、を有することを特徴とする。

本発明のプログラムは、画像に該画像に基づく高周波成分を加算するＸ線画像処理装置を制御するためのプログラムであって、Ｘ線画像の高周波成分を取得する高周波取得ステップと、前記Ｘ線画像を階調変換する変換ステップと、前記変換されたＸ線画像におけるオーバーシュート領域を前記高周波成分の画像情報に基づいて特定する特定ステップと、前記オーバーシュート領域に、該オーバーシュート領域とは異なる領域に対して加算する高周波成分よりも低周波側の成分が減じられた高周波成分を加算する加算ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、オーバーシュートを抑制した良好な対象画像の処理後画像（表示出力やフィルム出力用の画像等）を提供できる。

第１の実施の形態において、本発明を適用したＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。 上記Ｘ線撮影装置の動作を説明するためのフローチャートである。 第２の実施の形態における、上記Ｘ線撮影装置の動作を説明するためのフローチャートである。

[第１の実施の形態]
本発明は、例えば、図１に示すようなＸ線撮影装置１００に適用される。
本実施の形態のＸ線撮影装置１００は、特に、以下に説明するような構成及び動作により、対象画像の高周波成分を変更することで、オーバーシュート等を適切に防止するようになされている。

＜Ｘ線撮影装置１００の構成＞
Ｘ線撮影装置１００は、上記図１に示すように、Ｘ線を発生するＸ線発生回路（図面では…部）１０１と、被写体１０３を透過したＸ線光が結像される２次元Ｘ線センサ１０４と、２次元Ｘ線センサ１０４から出力される撮像画像を収集するデータ収集回路（図面では…部）１０５と、データ収集回路１０５にて収集された撮像画像に前処理を行う前処理回路（図面では…部）１０６と、前処理回路１０６での前処理後の撮像画像等の各種情報や各種処理実行のための処理プログラムを記憶するメインメモリ１０９と、Ｘ線撮影実行等の指示や各種設定を本装置に対して行うための操作パネル１１０と、前処理回路１０６での前処理後の撮像画像に対して画像処理を施す画像処理回路１１１と、画像処理回路１１１での処理後の画像等を表示出力或いはフィルム出力等する出力回路１１８と、本装置全体の動作制御を司るＣＰＵ１０８とを備えており、データ収集回路１０５、前処理回路１０６、画像処理回路１１１、出力回路１１８と、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、及び操作パネル１１０はそれぞれＣＰＵバス１０７に接続され互いにデータ授受できるように構成されている。

画像処理回路１１１は、前処理回路１０６での前処理後の画像から第１の高周波成分を作成する第１の高周波成分作成回路１１２と、第１の高周波成分作成回路１１２で得られた第１の高周波成分の絶対値からオーバーシュートが生じている領域を検出する領域検出回路１１３と、領域検出回路１１３で得られた検出領域に対応する第２の高周波成分を作成する第２の高周波成分作成回路１１４と、第１の高周波成分作成回路１１２で得られた第１の高周波成分のうち領域検出回路１１３で得られた検出領域に対応する高周波成分を第２の高周波成分作成回路１１４で得られた第２の高周波成分に置換する周波成分置換回路１１５と、周波成分置換回路１１５で得られた置換後の高周波成分を原画像、低周波画像、又は階調変換後の画像に加算して処理後画像を取得する処理後画像回路１１６とを備えている。

＜Ｘ線撮影装置１００の動作＞
メインメモリ１０９には、ＣＰＵ１０８での各種制御処理実行に必要なデータや処理プログラム等が予め記憶されると共に、ＣＰＵ１０８の作業用としてのワークメモリを含むものである。メインメモリ１０９に記憶される処理プログラム、特に、画像処理のための処理プログラムとして、ここでは例えば、図２のフローチャートに従った処理プログラムを用いる。
したがって、ＣＰＵ１０８は、上記図２で示される処理プログラム等をメインメモリ１０９から読み出して実行することで、操作パネル１１０からの操作に従った、以下に説明するような本装置１００全体の動作制御を行う。

ステップＳ２００：
先ず、Ｘ線発生回路１０１は、被写体（被検査体）１０３に対してＸ線ビーム１０２を放射する。このＸ線発生回路１０１から放射された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によりＸ線画像として出力される。
２次元Ｘ線センサ１０４から出力されるＸ線画像としては、例えば、胸部画像等の人体部画像が挙げられる。

次に、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、それを前処理回路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。
この前処理回路１０６で前処理が行われたＸ線画像信号は入力画像の情報として、ＣＰＵ１０８の制御により、ＣＰＵバス１１５を介して、メインメモリ１０９及び画像処理回路１１１にそれぞれ転送される。

ステップＳ２０１：
画像処理回路１１１において、不図示の階調変換回路は、前処理回路１０６での処理後の画像ｆ（ｘ、ｙ）に対して、階調変換関数Ｆ１（）を用いた、

なる式（１２）により階調変換処理を施し、原画像（元画像）ｆ０（ｘ、ｙ）を取得する。
尚、上記式（１２）において、"ｘ"及び"ｙ"はそれぞれ、Ｘ座標及びＹ座標を表す。

ステップＳ２０２：
第１の高周波成分作成回路１１２は、

なる式（１３）及び（１４）で示されるように、ステップＳ２０１で得られた原画像ｆ（ｘ、ｙ）から、その低周波画像ｆ_us（ｘ、ｙ）を減じることで、第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）を取得する。

上記式（１３）における低周波画像ｆus（ｘ、ｙ）は、上記式（１４）に示されるように、元画像ｆ（ｘ、ｙ）を移動平均して作成されるものであり、上記式（１４）における"ｄ１"は、以下単にマスクサイズと称する。

ステップＳ２０３：
領域検出回路１１３は、第１の高周波成分作成回路１１２にて得られた高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）について、その絶対値が一定閾値Ｔｈ以上の領域を検出し、当該検出領域（オーバーシュートが生じやすい領域、以下、単に「オーバーシュート領域」とも言う）の座標（ｘ、ｙ）を、メインメモリ１０９に保存する。
このように、高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）の絶対値が一定閾値Ｔｈ以上の領域をオーバーシュート領域として検出するのは、オーバーシュートを生じさせる高周波成分は、通常の高周波成分よりも絶対値が大きいことによるものである。

ステップＳ２０４：
第２の高周波成分作成回路１１４は、メインメモリ１０９に保存されたオーバーシュート領域の座標に基づいて、

なる式（１５）及び（１６）により、第２の高周波成分ｈ２（ｘ、ｙ）を取得する。

ここで、上記式（１６）における"ｄ２"は、以下単にマスクサイズと称する。マスクサイズｄ２は上記式（１４）でのマスクサイズｄ１に対して、
ｄ２＜ｄ１
なる関係を有する。これにより、第２の高周波成分ｈ２（ｘ、ｙ）は、第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）より高周波成分に周波数成分がかたよっている。また、当該関係により、第２の高周波成分ｈ２（ｘ、ｙ）は、第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）よりも、オーバーシュートを生じさせる成分を減じるものである。

尚、マスクサイズｄ２を過度に小さく設定すると対象画像における微細構造の復元性が落ちる場合があるため、オーバーシュートが生じにくい範囲で且つ微細構造の復元性をあまり落とさないようにマスクサイズｄ２を決定するのが望ましい。
この場合、中周波数の復元性は通常の大きさのマスクサイズｄ１を用いる場合より劣化するが、微細構造の復元性が落ちることなく、オーバーシュートを抑制できる。

また、上記式（１５）の"ｆ_us２（ｘ、ｙ）"は、上記式（１６）により表される低周波画像（平滑化画像）であるが、この低周波画像ｆ_us２（ｘ、ｙ）の他の取得方法としては、例えば、次のような方法（１）及び（２）が挙げられる。

方法（１）：モーフォロジカル・フィルタ（モーフォロジ演算）を用いた方法
本方法（１）では、次の式（１７）〜（２０）により表されるモーフォロジカル・フィルタ（モーフォロジ演算）により、低周波画像ｆ_us２（ｘ、ｙ）を生成する。

上記式（１７）〜（２０）において、"D（ｘ、ｙ）"は、次の式（２１）により表される円盤状フィルタであり、"ｒ１"を任意の定数として、対象画像に応じて選択されるものである。

方法（２）：中間値フィルタを用いた方法
本方法（２）では、中間値フィルタを用いて低周波画像ｆ_us２（ｘ、ｙ）を生成する。
具体的には、座標（ｘ、ｙ）を中心として、一定距離ｄ２内にある元画像ｆ（ｘ、ｙ）をソートし、中間にある画素値をf_us２（ｘ、ｙ）とする。

上述のような方法（１）或いは方法（２）を用いて得られる低周波画像ｆ_us２（ｘ、ｙ）は、エッジ構造を保存するものである。そして、上記式（１５）で示したように、この低周波画像ｆ_us２（ｘ、ｙ）を用いて得られた第２の高周波成分ｈ２（ｘ、ｙ）は、オーバーシュートのもとになる成分がでにくいものである。また、オーバーシュートが生じやすい領域のみに対して、モーフォロジカル・フィルタ或いは中間値フィルタを用いて取得した低周波画像ｆus２（ｘ、ｙ）を生成することで、対象画像全体に対してモーフォロジカル・フィルタ或いは中間値フィルタを施すように構成した場合よりも、処理時間の短縮を図ることができる。

ステップＳ２０５：
周波数成分置換回路１１５は、ステップＳ２０２において第１の高周波成分作成回路１１２により得られた第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）を、

なる関係式（２２）に基づいて、第２の高周波成分ｈ２（ｘ、ｙ）に置換する。
上記関係式（２２）に表されるように、第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）のうち、絶対値が一定閾値Ｔｈ以上の成分について、第２の高周波成分ｈ２（ｘ、ｙ）に置換される。

ステップＳ２０６：
処理後画像作成回路１１６は、

なる式（２３）に従って、周波成分置換回路１１５で得られた置換後の第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）を、例えば、原画像ｆ０（ｘ、ｙ）に加算することで、処理後画像ｆｄ（ｘ、ｙ）を取得する。

尚、ステップＳ２０６において、周波成分置換回路１１５で得られた置換後の第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）を加算する対象の画像としては、原画像ｆ０（ｘ、ｙ）に限られることはなく、例えば、前処理後の画像や、低周波画像、或いは低周波画像を階調変換した画像を用いるようにしてもよい。

ステップＳ２０７：
上述のようにして、画像処理回路１１１により得られた処理後画像ｆｄ（ｘ、ｙ）は、出力回路１１８により、表示出力或いはフィルム出力等される。

上述のように、本実施の形態では、原画像から取得した第１の高周波成分を解析することで、オーバーシュート領域を検出し、そのオーバーシュート領域の第１の高周波成分を、オーバーシュートが生じにくい高周波成分（第２の高周波成分）に置換するように構成したので、オーバーシュートを抑制した良好な処理後画像を提供できる。

また、オーバーシュート領域に対してのみ、その第１の高周波成分を、より高周波領域にかたよった高周波成分（マスクサイズｄ２を小とした第２の高周波成分）に置き換えるように構成することで、微細構造の復元性を落とすことなくオーバーシュートを抑制できる。

さらに、第２の高周波成分を生成する方法として、モーフォロジカル・フィルタ或いは中間値フィルタ等を用いた方法を用い、オーバーシュート領域のみに対して当該処理を行うように構成することで、さらなるオーバーシュートの抑制を期待できると共に、対象画像全体にわたってモーフォロジカル・フィルタ或いは中間値フィルタ等を施すように構成した場合に比較して、処理時間の短縮を行える。

[第２の実施の形態]
本実施の形態では、上記図１に示したＸ線撮影装置１００の動作を、例えば、図３のフローチャートに従った動作とする。

尚、上記図３のフローチャートにおいて、上記図２のフローチャートと同様の処理実行するステップには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

ステップＳ２００〜ステップＳ２０３：
第１の実施の形態と同様にして、Ｘ線撮影により得られた画像は、前処理回路１０６で処理され、当該処理後の画像ｆ（ｘ、ｙ）は、画像処理回路１１１へ転送される（ステップＳ２００）。
画像処理回路１１１は、画像ｆ（ｘ、ｙ）に対して階調変換処理を施すことで原画像（元画像）ｆ０（ｘ、ｙ）を取得し（ステップＳ２０１）、第１の高周波成分作成回路１１２により、原画像ｆ（ｘ、ｙ）から第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）を取得する（ステップＳ２０２）、領域検出回路１１３により、第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）からオーバーシュート領域を検出する（ステップＳ２０３）。

尚、ステップＳ２０３は必須ではなく、後述のようにオーバーシュート領域に対応した領域のみ低周波画像を作成する場合には必要であるが、それ以外の場合には必ずしも必要ではない。

ステップＳ３０１：
第２の高周波成分作成回路１１４は、第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）をダイナミックレンジ圧縮した結果を、第２の高周波成分ｈ２（ｘ、ｙ）として取得する。

上記のダイナミックレンジ圧縮の処理方法としては、任意の方法を適用可能であるが、本実施の形態では、その一例として、先に説明した特許文献３等に記載の方法を用いる。
したがって、ここでは、第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）の絶対値が、一定閾値Ｔｈ以上すなわちオーバーシュート領域のみのダイナミックレンジが圧縮されるように、ダイナミックレンジの圧縮処理を行う。このときの圧縮率ついては任意であるが、本実施の形態では、その一例として、最大の圧縮率とする。これにより、一定閾値Ｔｈ以上の第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）が可能な限り圧縮されることになる。例えば、第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）中の所定の低周波成分が概略一定閾値Ｔｈ以下にクリッピングされるように第１の高周波成分ｈ１（ｘ、ｙ）をダイナミックレンジ圧縮する。

ここで、ダイナミックレンジ圧縮に用いる低周波画像（平滑化画像）ｆ_us３（ｘ、ｙ）について、その取得方法としては、例えば、次のような方法（１）〜方法（３）が挙げられる。

方法（１）：オーバーシュート領域の座標に基づいた方法
本方法（１）では、メインメモリ１０９に保存されたオーバーシュート領域の座標に基づいて、

なる式（２４）により、低周波画像ｆ_us３（ｘ、ｙ）を取得する。
上記式（２４）における"ｄ２"は、マスクサイズであり、上記式（１４）でのマスクサイズｄ１に対して、
ｄ２＜ｄ１
なる関係を有する。

方法（２）：モーフォロジカル・フィルタを用いた方法
本方法（２）では、次の式（２５）〜（２８）により表されるモーフォロジカル・フィルタにより、低周波画像ｆ_us３（ｘ、ｙ）を生成する。

上記式（２５）〜（２８）において、"D（ｘ、ｙ）"は、次の式（２９）により表される円盤状フィルタであり、"ｒ１"を任意の定数として、対象画像に応じて選択されるものである。

方法（３）：中間値フィルタを用いた方法
本方法（３）では、中間値フィルタを用いて低周波画像ｆ_us３（ｘ、ｙ）を生成する。
具体的には、座標（ｘ、ｙ）を中心として、一定距離ｄ２内にある元画像ｆ（ｘ、ｙ）をソートし、中間にある画素値をfus３（ｘ、ｙ）とする。

上述のような方法（２）或いは方法（３）を用いて得られる低周波画像ｆ_us３（ｘ、ｙ）は、エッジ構造を保存するものであり、この低周波画像ｆ_us３（ｘ、ｙ）を用いて得られた第２の高周波成分ｈ２（ｘ、ｙ）は、オーバーシュートのもとになる成分がでにくいものである。また、オーバーシュートが生じやすい領域のみに対して、モーフォロジカル・フィルタ或いは中間値フィルタを用いて取得した低周波画像ｆ_us３（ｘ、ｙ）を生成することで、対象画像全体に対してモーフォロジカル・フィルタ或いは中間値フィルタを施すように構成した場合よりも、処理時間の短縮を図ることができる。

ステップＳ３０２：
処理後画像作成回路１１６は、

なる式（３０）〜式（３２）により、処理後画像ｆｄ（ｘ、ｙ）を取得する。

上記式（３０）〜式（３２）において、"ｈ１（ｘ、ｙ）"は、第２の高周波成分作成回路１１４によりダイナミックレンジ圧縮された後の第１の高周波成分（第２の高周波成分）である。また、上記式（３０）及び（３１）は、鮮鋭化処理を示し、上記式（３２）は、ダイナミックレンジの圧縮処理を示す。また、上記式（３２）において、"Ｆ２（）"は、低周波画像を階調変換する関数を示す。

ステップＳ２０７：
上述のようにして、画像処理回路１１１により得られた処理後画像ｆｄ（ｘ、ｙ）は、出力回路１１８により、表示出力或いはフィルム出力等される。

上述のように、本実施の形態では、第２の高周波成分として、第１の高周波成分をダイナミックレンジ圧縮した成分を用いるように構成した。つまり、オーバーシュートが生じやすい領域に対応する第１の高周波成分中の所定の低周波成分を圧縮するように構成したため、微細構造の復元性を損なわずにオーバーシュートを抑制することができる。また、第１の高周波成分の圧縮方法として、所定の低周波成分を圧縮すると共に所定の高周波成分を調節可能なダイナミックレンジ圧縮方法を用いる構成としたので、第１の高周波成分を自在に変更でき、もって微細構造の復元性を損なわずにオーバーシュートを抑制可能な第２の高周波成分を得ることができる。さらに、オーバーシュートが生じやすい領域に対してのみ、モーフォロジカルフィルタまたは中間値フィルタ等を用いてダイナミックレンジ圧縮に用いる低周波画像を作成するように構成すると、効果的にオーバーシュートを抑制することができると共に、第１の高周波成分画像全体に対しモーフォロジカルフィルタまたは中間値フィルタ等を用いる場合に比較して処理時間の短縮を図ることができる。

また、ダイナミックレンジ圧縮に用いる低周波画像のマスクサイズｄ２を、ｄ１より小さく設定するように構成することで、オーバーシュートを抑制することができる。

また、第１の高周波成分を、オーバーシュートが生じやすい領域において、より高周波領域にかたよった高周波成分（マスクサイズｄ２を小とした第２の高周波成分）に置き換えるように構成することで、微細構造の復元性を落とすことなくオーバーシュートを抑制できる。

尚、本発明の目的は、第１及び第２の実施の形態のホスト及び端末の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読みだして実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が第１及び第２の実施の形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコード、及び当該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤＲ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等を用いることができる。
また、コンピュータが読みだしたプログラムコードを実行することにより、第１及び第２の実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって第１及び第２の実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
さらに、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機能拡張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き、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって第１及び第２の実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

１００ Ｘ線撮影装置
１０１ Ｘ線発生回路
１０２ Ｘ線ビーム
１０３ 被写体
１０４ ２次元Ｘ線センサ
１０５ データ収集回路
１０６ 前処理回路
１０７ ＣＰＵバス
１０８ ＣＰＵ
１０９ メインメモリ
１１０ 操作パネル
１１１ 画像処理回路
１１２ 第１の高周波成分作成回路
１１３ 領域検出回路
１１４ 第２の高周波成分作成回路
１１５ 周波数成分置換回路
１１６ 処理後画像作成回路
１１８ 出力回路

Claims (16)

1. 画像に該画像に基づく高周波成分を加算するＸ線画像処理装置であって、
   Ｘ線画像の高周波成分を取得する高周波取得手段と、
   前記Ｘ線画像を階調変換する変換手段と、
   前記変換されたＸ線画像におけるオーバーシュート領域を前記高周波成分の画像情報に基づいて特定する特定手段と、
   前記オーバーシュート領域に、該オーバーシュート領域とは異なる領域に対して加算する高周波成分よりも低周波側の成分が減じられた高周波成分を加算する加算手段と、
   を有することを特徴とするＸ線画像処理装置。
2. 前記高周波取得手段は、階調変換前の前記Ｘ線画像から高周波成分を取得することを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像処理装置。
3. 前記取得された高周波成分を該高周波成分の画素値の分布情報に基づいて変更する変更手段を更に有し、
   前記加算手段は、前記変更された高周波成分を前記加算対象の画像に加算することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線画像処理装置。
4. 前記取得された高周波成分における低周波側の成分を減じる変更を行う減算手段を更に有し、
   前記加算手段は、前記減算手段により変更された高周波成分をエッジの近傍の領域に加算することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
5. 前記Ｘ線画像の低周波画像を作成する作成手段を更に有し、
   前記高周波取得手段は、前記Ｘ線画像から前記作成された低周波画像を差し引くことにより前記Ｘ線画像の高周波成分を取得することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
6. 前記高周波取得手段は、帯域の異なる複数の高周波成分を前記Ｘ線画像に基づいて取得し、
   前記加算手段は、前記複数の高周波成分に基づいて前記加算する高周波成分を得ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
7. 前記高周波取得手段は、前記Ｘ線画像から第１の低周波画像に基づいて第１の高周波成分を取得するとともに、前記第１の低周波画像に基づいて得られる第２の低周波画像に基づいて第２の高周波成分を取得することを特徴とする請求項６に記載のＸ線画像処理装置。
8. 前記高周波取得手段は、前記Ｘ線画像に対して異なるサイズのマスクにより得られる複数の平滑化画像に基づいて複数の高周波成分を取得することを特徴とする請求項６に記載のＸ線画像処理装置。
9. 前記高周波取得手段は、前記Ｘ線画像に対して第１のサイズを有するマスクにより作成された前記Ｘ線画像の第１の低周波成分と前記第１のサイズより小さい第２のサイズを有するマスクにより作成された前記Ｘ線画像の第２の低周波成分とをそれぞれ前記Ｘ線画像から引くことにより、第１の高周波成分と第２の高周波成分とを取得し、
   前記加算手段は、前記第１の高周波成分と前記第２の高周波成分に基づく高周波成分を前記Ｘ線画像に加算することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
10. 前記加算手段は、前記高周波取得手段が得た高周波成分に所定の係数を乗じて前記加算対象の画像に加算することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
11. 前記加算手段は、前記高周波取得手段が得た高周波成分に階調変換に基づく係数を乗じて前記Ｘ線画像に加算することを特徴とする請求項１０に記載のＸ線画像処理装置。
12. 前記Ｘ線画像は、人体をＸ線センサによりＸ線撮影して得られるＸ線画像であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
13. 前記加算手段は、前記取得された高周波成分の大きさが大きい領域には、該大きさが小さい領域に対して加算する高周波成分よりも低周波側の成分が減じられた高周波成分を加算することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
14. Ｘ線発生部から放射されるＸ線を検出するＸ線センサと、
    前記Ｘ線センサにより得られた画像信号にオフセット補正を施すオフセット補正手段と、
    前記画像信号にゲイン補正を施すゲイン補正手段と、
    前記オフセット補正及び前記ゲイン補正が施された画像をＸ線画像として取得する画像取得手段と、
    前記Ｘ線画像の高周波成分を取得する高周波取得手段と、
    前記Ｘ線画像を階調変換する変換手段と、
    前記変換されたＸ線画像におけるオーバーシュート領域を前記高周波成分の画像情報に基づいて特定する特定手段と、
    画像に該画像に基づく高周波成分を加算する手段であって、前記オーバーシュート領域に、該オーバーシュート領域とは異なる領域に対して加算する高周波成分よりも低周波側の成分が減じられた高周波成分を加算する加算手段と、
    を有することを特徴とするＸ線撮影装置。
15. 画像に該画像に基づく高周波成分を加算するＸ線画像処理方法であって、
    Ｘ線画像の高周波成分を取得する高周波取得ステップと、
    前記Ｘ線画像を階調変換する変換ステップと、
    前記変換されたＸ線画像におけるオーバーシュート領域を前記高周波成分の画像情報に基づいて特定する特定ステップと、
    前記オーバーシュート領域に、該オーバーシュート領域とは異なる領域に対して加算する高周波成分よりも低周波側の成分が減じられた高周波成分を加算する加算ステップと、
    を有することを特徴とするＸ線画像処理方法。
16. 画像に該画像に基づく高周波成分を加算するＸ線画像処理装置を制御するためのプログラムであって、
    Ｘ線画像の高周波成分を取得する高周波取得ステップと、
    前記Ｘ線画像を階調変換する変換ステップと、
    前記変換されたＸ線画像におけるオーバーシュート領域を前記高周波成分の画像情報に基づいて特定する特定ステップと、
    前記オーバーシュート領域に、該オーバーシュート領域とは異なる領域に対して加算する高周波成分よりも低周波側の成分が減じられた高周波成分を加算する加算ステップと、
    をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

Images