JP5677496B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、処理対象画像に対して画像処理を行う画像処理装置及び画像処理方法に関するものである。特に、処理対象画像としてＸ線画像を適用し、当該Ｘ線画像に対して画像処理を行うＸ線画像処理装置及びＸ線画像処理方法に用いて好適である。

一般に、画像処理システムにおいて、画像に対して様々な画像処理を施して新たな画像を作成しようとする際には、それぞれの画像処理について画像処理パラメータを設定しなければならない。この場合、この画像処理パラメータをうまく設定できないと、操作者が望むような画像を得ることはできない。特に、Ｘ線画像の画像処理では、診断に最も効果的な画像処理パラメータを設定しなければならず、その設定は大変難しい作業である。

また、より良い画像を得ようとすれば、それだけ数多くの画像処理を行う必要があり、その際に用いる画像処理パラメータの組み合わせは膨大なものとなってしまう。そして、この膨大な画像処理パラメータの組み合わせの中から望むものを得るために試行錯誤を繰り返していたのでは、非常に時間がかかってしまい、操作者の負担は大変大きなものとなってしまう。

このような問題を解決するために、例えば、下記の特許文献１や特許文献２のように、画像処理を予め施したいくつかのサンプル処理画像を作成して提示し、この中から選択するといった技術が開示されている。

特公平７−４３７７３号公報 特公平７−１０４９１４号公報

上述した従来技術では、複雑な画像処理を予め施したサンプル処理画像を提示することによって、操作者は、具体的な画像処理について何も知らなくても、求める画像に最も近い画像を選択することによって適切な画像処理パラメータを設定することが可能である。

しかしながら、操作者が求める画像は色々な画像が有り得るので、上述した従来技術の場合、操作者が求める画像にぴったりと合った画像が予め用意できているとは限らない。この際、操作者が求めると想定される画像をもれなく用意しようとすれば、全ての画像処理パラメータの組み合わせについて画像処理を行わなければならず、サンプル処理画像が膨大な画像数となってしまう。この場合、操作者においても、膨大な画像数の中から求める画像を選ぶことは、非常に煩雑な操作を要し、操作者の負担が増大してしまう。

また、特に、Ｘ線画像においては、診断に適した画像にするために画像処理パラメータの設定が行われるが、画像処理を施す画像がどのような撮影条件によって撮影されたのかによって画像処理対象の画像そのものが変わってしまう。このため、Ｘ線画像の場合には、診断に適した画像処理パラメータの設定と共に撮影条件も変える必要がある。また、Ｘ線画像の診断のためには、「どのような患者であっても特定の領域の濃度は同じでなければいけない」であるとか、「画像全体にわたってコントラストは確保しなければいけない」などといった制約を守った画像処理を行う必要がある。しかしながら、この場合、画像処理パラメータを単純に変えてしまっては、このような制約が守れないといった問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、煩雑な操作をすること無く簡易な操作で、操作者が望む画像の取得を実現できるようにすることを目的とする。

本発明の画像処理装置は、処理対象画像に対して画像処理を行う画像処理装置であって、前記画像処理を行う際に用いられる複数の画像処理パラメータを変化させて生成された複数のサンプル画像を表示部に表示する制御を行う表示制御手段と、前記表示部に前記複数のサンプル画像の表示がなされた後に、操作者からの指定に応じた各サンプル画像における比率に基づいて、前記複数の画像処理パラメータを補間して、前記処理対象画像の画像処理を行う際の前記画像処理パラメータを設定する設定手段と、前記設定手段で設定された画像処理パラメータに基づいて、前記処理対象画像の画像処理を行う画像処理手段とを有する。

本発明の画像処理方法は、処理対象画像に対して画像処理を行う画像処理方法であって、前記画像処理を行う際に用いられる複数の画像処理パラメータを変化させて生成された複数のサンプル画像を表示部に表示する制御を行う表示制御ステップと、前記表示部に前記複数のサンプル画像の表示がなされた後に、操作者からの指定に応じた各サンプル画像における比率に基づいて、前記複数の画像処理パラメータを補間して、前記処理対象画像の画像処理を行う際の前記画像処理パラメータを設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定された画像処理パラメータに基づいて、前記処理対象画像の画像処理を行う画像処理ステップとを有する。

本発明によれば、煩雑な操作をすること無く簡易な操作で、操作者が望む画像を取得することができる。

本発明の実施形態に係るＸ線画像処理システムの概略構成の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置において、画像処理パラメータの設定の一例を説明するための概念図である。 本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置において、画像処理パラメータの設定の一例を説明するための概念図である。 本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置において行われる画像処理の一例を示す模式図である。 図４に示す変換テーブルの内容の一例を示す模式図である。 図４に示す変換テーブルの内容の一例を示す模式図である。 図６（ｃ）に示す相互に関連する処理パラメータ（ｔａｎα及び所定値ｃ）の補間の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置において用いる、撮影条件が関連付けられたサンプル画像の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置において用いる、撮影条件が関連付けられたサンプル画像の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置において行う撮影条件の補間を説明するための模式図である。 本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置において、Ｘ線画像の画像処理を説明するための概念図である。 本発明の実施形態を示し、コントラスト変更による階調曲線の変化を説明する概念図である。 本発明の実施形態を示し、最低限のコントラストを確保するための方法の一例を説明するための概念図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照して説明する。
なお、以下に示す本発明の実施形態では、処理対象画像としてＸ線画像を適用した例について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るＸ線画像処理システム１００の概略構成の一例を示す模式図である。
図１のＸ線画像処理システム１００は、Ｘ線発生装置１０１、Ｘ線センサー１０２、Ｘ線制御部１０３、診断モニタ１０４、操作部１０５、Ｘ線画像処理装置１１０、ネットワーク１２０、及び、ネットワーク１２０に接続された各構成部を有して構成されている。図１には、ネットワーク１２０に接続された各構成部として、具体的に、プリンタ１２１、診断ワークステーション１２２及び画像データベース１２３が構成されている。また、Ｘ線画像処理装置１１０の内部には、画像入力部１１１、システム制御部１１２、画像処理部１１３及び画像保存部１１４が構成されている。

Ｘ線発生装置１０１は、当該Ｘ線発生装置１０１とＸ線センサー１０２との間に被写体（患者）２００が存在する場合には、当該被写体２００に対して放射線の一種であるＸ線１０１ａを照射する。具体的に、Ｘ線発生装置１０１は、Ｘ線１０１ａを発生させるＸ線管を有して構成されている。このＸ線発生装置１０１から照射されるＸ線１０１ａの照射条件は、Ｘ線制御部１０３により制御される。

Ｘ線センサー１０２は、Ｘ線発生装置１０１から照射され、被写体２００を透過したＸ線１０１ａを検知して、被写体２００の撮像を行う撮像手段を構成する。具体的に、Ｘ線センサー１０２は、被写体２００を透過したＸ線１０１ａに基づく被写体像を、ディジタルＸ線画像として撮像を行う。このディジタルＸ線画像は、その後、Ｘ線センサー１０２から、Ｘ線画像処理装置１１０の画像入力部１１１に入力される。

Ｘ線制御部１０３は、Ｘ線画像処理装置１１０のシステム制御部１１２の制御に基づいて、Ｘ線発生装置１０１にＸ線照射信号を送信し、Ｘ線発生装置１０１から照射するＸ線１０１ａを制御する。

診断モニタ１０４は、Ｘ線画像処理装置１１０のシステム制御部１１２の制御に基づいて、Ｘ線画像処理装置１１０で処理されたＸ線画像や、各種の情報等を表示する表示部を構成する。

操作部１０５は、操作者（ユーザ）がＸ線画像処理装置１１０に各種の指示を行う際に操作されるものであり、操作者からの各種の指示をＸ線画像処理装置１１０のシステム制御部１１２に対して入力することが可能に構成されている。

Ｘ線画像処理装置１１０は、Ｘ線画像の処理を行うものである。
具体的に、Ｘ線画像処理装置１１０の画像入力部１１１は、Ｘ線センサー１０２から出力されたディジタルＸ線画像を、Ｘ線画像処理装置１１０の内部に入力する処理を行う。Ｘ線画像処理装置１１０のシステム制御部１１２は、Ｘ線画像処理システム１００における動作を統括的に制御するものであり、必要に応じて、Ｘ線画像処理システム１００における各構成部を制御する。Ｘ線画像処理装置１１０の画像処理部１１３は、画像入力部１１１から入力されたＸ線画像に対して、設定された画像処理パラメータに基づいて、Ｘ線センサー１０２の補正処理、階調処理、鮮鋭化処理、ダイナミックレンジ圧縮処理等の各種の画像処理を行う。Ｘ線画像処理装置１１０の画像保存部１１４は、システム制御部１１２の制御に基づいて、画像入力部１１１から入力されたディジタルＸ線画像や、画像処理部１１３で処理されたディジタルＸ線画像等の各種の画像を保存する。

システム制御部１１２は、例えば、画像処理部１１３で処理されたディジタルＸ線画像を画像保存部１１４に保存したり、診断モニタ１０４に表示したりする制御を行う。或いは、システム制御部１１２は、必要に応じて、画像処理部１１３で処理されたディジタルＸ線画像を、ネットワーク１２０を介してプリンタ１２１、診断ワークステーション１２２、画像データベース１２３に出力する。そして、表示或いは出力されたＸ線画像が満足のいくものでなかったとして操作者から操作部１０５を介して変更指示等があった場合、システム制御部１１２は、画像処理パラメータの変更による画像処理の制御や、処理後のＸ線画像の表示や出力等の制御を行う。

図２は、本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置１１０において、画像処理パラメータの設定の一例を説明するための概念図である。
図２に示す第１サンプル画像２０１、第２サンプル画像２０２及び第３サンプル画像２０３は、操作者が望むと想定されるＸ線画像をいくつか想定して画像処理パラメータを予め決めて画像処理部１１３で画像処理を行った結果のサンプル画像である。これらのサンプル画像（２０１〜２０３）は、例えば画像保存部１１４（或いは画像データベース１２３）に保存され、例えばシステム制御部１１２により、診断モニタ１０４に表示される。

そして、これらのサンプル画像（２０１〜２０３）の中に操作者が望む画像とピッタリと一致する画像があれば、操作者は、Ｘ線画像処理装置１１０に対して、操作部１０５を介して当該所望のサンプル画像を選択指示する。この場合、例えば画像処理部１１３は、システム制御部１１２の制御に基づいて、選択指示されたサンプル画像における画像処理パラメータを用いて、画像入力部１１１から入力されたＸ線画像の画像処理を行う。

また、これらのサンプル画像（２０１〜２０３）の中に操作者が望む画像とピッタリと一致する画像がない場合には、操作者は、自身が望む画像とすべく、各サンプル画像における比率を指定する。そして、Ｘ線画像処理装置１１０では、操作者から指定された各サンプル画像における比率に基づいて、画像処理パラメータの補間を行う。この画像処理パラメータの補間は、画像処理パラメータごとに独立して行う。

図２では、３種類の画像処理を行った３種類のサンプル画像を使って、画像処理パラメータを調整する例を示している。図２に示す例では、３種類の画像処理における画像処理パラメータ２０４は、それぞれ、第１画像処理パラメータ、第２画像処理パラメータ及び第３画像処理パラメータである。図２に示す例では、第１サンプル画像２０１に予め設定されている第１画像処理パラメータをｘ１、第２画像処理パラメータをｙ１、第３画像処理パラメータをｚ１としている。同様に、サンプル画像番号Ｎ（Ｎは正数）に対応して、サンプル画像Ｎに予め設定されている第１画像処理パラメータをｘＮ、第２画像処理パラメータをｙＮ、第３画像処理パラメータをｚＮとしている。

そして、図２に示す例では、操作者が指定した各サンプル画像における比率は、第１サンプル画像２０１、第２サンプル画像２０２及び第３サンプル画像２０３に対して、それぞれ、ａ：ｂ：ｃ（ａ＋ｂ＋ｃ＝１）である。画像処理パラメータ２０４を補間すると、補間後の画像処理パラメータ２０６は、次のようになる。具体的に、第１画像処理パラメータを補間すると、補間後の第１画像処理パラメータは、ａ×ｘ１＋ｂ×ｘ２＋ｃ×ｘ３となる。同様に、第２画像処理パラメータを補間すると、補間後の第２画像処理パラメータは、ａ×ｙ１＋ｂ×ｙ２＋ｃ×ｙ３となる。さらに、第３画像処理パラメータを補間すると、補間後の第３画像処理パラメータは、ａ×ｚ１＋ｂ×ｚ２＋ｃ×ｚ３となる。

ここで、操作者が比率を指定する際に用いられるサンプル画像の数は、２つ以上であれば、上述した３つの場合と同様に処理を行うことができる。また、画像処理パラメータの数についても、いくつであっても上述した場合と同様に処理を行うことができる。

図３は、本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置１１０において、画像処理パラメータの設定の一例を説明するための概念図である。この図３では、複数のサンプル画像の中から、複数（図３に示す例では２つ）の選択サンプル画像を選択して、当該２つの選択サンプル画像を用いて、画像処理パラメータの設定を行う例が示されている。

図３に示すサンプル画像データベースは、例えば画像保存部１１４に構成されており、画像処理パラメータを色々と変化させて、操作者が求めていると想定される複数のサンプル画像を用意したものである。なお、図３に示すサンプル画像データベースは、例えば画像データベース１２３に構成されていても良い。

図３に示す例では、サンプル画像データベースに記憶されている、第１サンプル画像３０１〜第９サンプル画像３０９までの９つのサンプル画像が、例えば診断モニタ１０４に並べて表示されている例が示されている。

そして、操作者は、診断モニタ１０４に表示された９つのサンプル画像の中から自分が望む画像に最も近いサンプル画像を、操作部１０５を介して２つ選択する。ここで、図３では、操作者により、第１サンプル画像３０１及び第９サンプル画像３０９の２つのサンプル画像が選択サンプル画像として選択された例を示している。そして、選択された２つのサンプル画像（選択サンプル画像）は、診断モニタ１０４に並べて表示されている。

そして、操作者は、自身が望む画像とすべく、この２つのサンプル画像（選択サンプル画像）における比率をスライダーバー３１０によって指定する。ここで、このスライダーバー３１０は、例えば、サンプル画像と共に診断モニタ１０４に表示されており、操作者は、操作部１０５を操作することにより、診断モニタ１０４に表示されたスライダーバー３１０を調整することが可能となっている。

図３において、スライダーバー３１０の指定位置が左端にあれば、第１サンプル画像３０１：第９サンプル画像３０９は１：０であり、右端にあれば、第１サンプル画像３０１：第９サンプル画像３０９は０：１である。また、スライダーバー３１０の指定位置が左端と右端との中間にあれば、その指定位置に応じて第１サンプル画像３０１と第９サンプル画像３０９との比率が決定される。そして、Ｘ線画像処理装置１１０では、このようにして指定されたサンプル画像の比率によって、画像処理パラメータを補間して新たな画像処理パラメータを設定する。そして、Ｘ線画像処理装置１１０では、この新たに設定した画像処理パラメータを用いた画像処理を行って、新たなサンプル画像を生成し、生成した新たなサンプル画像を診断モニタ１０４に表示する制御を行う。図３には、生成された新たなサンプル画像を調整画像３１１として表示した例が示されている。

操作者が、図３に示すスライダーバー３１０の指定位置を、操作部１０５を介して動かすたびに選択サンプル画像間の比率が変化することになる。そして、Ｘ線画像処理装置１１０では、スライダーバー３１０の指定位置が動くごとに、選択サンプル画像間の比率を更新して調整画像３１１を作成し直して診断モニタ１０４に表示する制御を行う。

操作者は、スライダーバー３１０の指定位置を動かすことによって変化する調整画像３１１を見ることによって、最も望む画像に近い画像を決定することができる。そして、操作者は、診断モニタ１０４に表示された調整画像３１１が自身の望む画像等になったと判断した場合には、操作部１０５を介して、Ｘ線画像処理装置１１０に対して、画像処理パラメータの設定に係る許可を指示する。この場合、Ｘ線画像処理装置１１０は、スライダーバー３１０の指定位置におけるサンプル画像の比率に基づいて補間した画像処理パラメータを、処理対象画像であるＸ線画像の画像処理を行う際の画像処理パラメータとして設定する処理を行う。

以下に、図３に示す場合のＸ線画像処理装置１１０によるＸ線画像処理方法の処理手順の一例について説明する。ここで、図３に示す第１サンプル画像３０１〜第９サンプル画像３０９は、例えば画像保存部１１４に予め保存されているものとする。また、図２に示す場合を適用する場合には、第１サンプル画像２０１〜第３サンプル画像３０３が画像保存部１１４に予め保存されているものとする。

まず、システム制御部１１２は、例えば画像保存部１１４に予め保存されている第１サンプル画像３０１〜第９サンプル画像３０９を、表示部である診断モニタ１０４に表示する制御を行う（表示制御ステップ）。この表示制御を行うシステム制御部１１２は、表示制御手段を構成する。この際、診断モニタ１０４に表示される複数のサンプル画像は、処理対象画像であるＸ線画像の画像処理を行う際に用いられる画像処理パラメータを変化させて、画像処理部１１３による画像処理により生成された画像である。

続いて、操作者が操作部１０５を介してサンプル画像を選択すると、システム制御部１１２は、操作者による選択に基づいて、診断モニタ１０４に表示された複数のサンプル画像の中から、複数の選択サンプル画像を選択する処理を行う（画像選択処理ステップ）。この選択サンプル画像の選択処理を行うシステム制御部１１２は、画像選択処理手段を構成する。そして、システム制御部１１２は、選択処理を行った複数の選択サンプル画像を診断モニタ１０４に表示する制御を行う。具体的に、図３では、上述したように、第１サンプル画像３０１〜第９サンプル画像３０９の中から、複数の選択サンプル画像として第１サンプル画像３０１及び第９サンプル画像３０９が選択されて表示された例を示している。

続いて、操作者からスライダーバー３１０の指定位置が指定されると、例えばシステム制御部１１２は、当該指定されたサンプル画像（選択サンプル画像３０１及び３０９）における比率に基づいて、画像処理パラメータを設定する（設定ステップ）。具体的に、例えばシステム制御部１１２は、指定された比率に基づいて、選択サンプル画像３０１及び３０９におけるそれぞれの画像処理パラメータを用いて、画像処理パラメータの設定を行う。なお、この画像処理パラメータの設定は、例えば画像処理部１１３で行う形態であっても良い。この画像処理パラメータの設定処理を行うシステム制御部１１２（或いは画像処理部１１３）は、設定手段を構成する。

続いて、画像処理部１１３は、スライダーバー３１０によるサンプル画像における比率に基づき設定された画像処理パラメータを用いた画像処理を行って、新たなサンプル画像である調整画像３１１を生成する。そして、システム制御部１１２は、生成された調整画像３１１を診断モニタ１０４に表示する制御を行う。

そして、診断モニタ１０４に表示された調整画像３１１が操作者の望む画像等になったとして、操作者から操作部１０５を介して画像処理パラメータの設定に係る許可の指示があった場合、システム制御部１１２は、これを検知する。そして、画像処理部１１３は、システム制御部１１２の制御により、当該調整画像３１１を生成する際に用いた画像処理パラメータに基づいて、画像入力部１１１から入力される処理対象画像であるＸ線画像の画像処理を行う。

一方、診断モニタ１０４に表示された調整画像３１１が操作者の望む画像等でないとして、操作者によりスライダーバー３１０の指定位置が変更された場合には、選択サンプル画像３０１及び３０９における比率が変更することになる。そして、この場合、例えばシステム制御部１１２は、選択サンプル画像３０１及び３０９における比率が変更されて指定されるごとに、当該比率の変更に応じて画像処理パラメータの設定を行う。そして、この場合、画像処理部１１３は、画像処理パラメータの設定が行われるごとに、当該画像処理パラメータに応じて新たなサンプル画像である調整画像を生成する処理を行う。そして、そして、システム制御部１１２は、生成された調整画像を診断モニタ１０４に表示する制御を行う。そして、この一連の処理は、操作者からの許可の指示があるまで行われる。

ここまで説明してきた画像処理に係るパラメータは、各々独立したパラメータであることを前提としてきた。しかしながら、画像処理に係るパラメータの関係が独立ではなく関連がある場合がある。即ち、画像処理部１１３における画像処理に用いられる画像処理パラメータには、相互に関連する複数の処理パラメータが設けられている場合がある。このような場合の例として、図４を用いて説明する。

図４は、本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置１１０において行われる画像処理の一例を示す模式図である。具体的に、図４には、画像処理として、マルチ周波数処理の強調処理を行う例が示されている。

まず、例えば画像処理部１１３において、強調処理すべき原画像４０１を周波数分解手段４１１によって複数の周波数帯域画像（第１周波数帯域画像４０２−１〜第Ｎ周波数帯域画像４０２−Ｎ）に分解する。この分解された各周波数帯域画像４０２−１〜４０２−Ｎは、周波数帯域ごとの周波数係数を画素値に持つ画像である。そして、例えば画像処理部１１３において、各周波数帯域画像４０２−１〜４０２−Ｎを、それぞれ変換テーブル（第１変換テーブル４１２−１〜第Ｎ変換テーブル４１２−Ｎ）によって変換する。これにより、各周波数帯域変換画像（第１周波数帯域変換画像４０３−１〜第Ｎ周波数帯域変換画像４０３−Ｎ）が生成される。そして、例えば画像処理部１１３において、各周波数帯域変換画像４０３−１〜４０３−Ｎを周波数分解の逆変換である周波数合成手段４１３によって合成することによって、強調処理がされた処理画像４０４を生成することができる。

このようなマルチ周波数処理の強調処理によって得られる処理画像４０４の画質は、どのような変換テーブル４１２を用いるのかによって決まる。この変換テーブル４１２は、画像処理パラメータを構成し、当該画像処理パラメータの設定は、上述した例と同様に、例えばシステム制御部１１２（或いは、画像処理部１１３）において行われる。

図５及び図６は、図４に示す変換テーブル４１２の内容の一例を示す模式図である。
図５に示す変換テーブル４１２の横軸は入力画素値を表しており、縦軸は変換後の出力画素値を表している。この図５に示す変換テーブル４１２において、直線５０２は、傾き１の直線を表しており、何も変換されないことを意味している。また、直線５０１は、傾きｔａｎα（＞１）の直線を表しており、変換後の出力画素値は、入力画素値よりも大きくなり、その周波数帯域が強調されることになる。

ここで、入力画素値が所定値ｃを超えない範囲では、直線５０１における変換処理が行われ、また、入力画素値が所定値ｃを超えた範囲では、直線５０２における変換処理（即ち、この場合、何も変換されない）が行われることになる。これは、所定値ｃを超えない範囲が周波数強調に直接関係する係数の範囲を示しており、所定値ｃを超えた範囲ではエッヂ成分に対応しているものとみなして強調しないようにすることによってオーバーシュートなどのアーチファクトを防ぐようにしたものである。

このような画像処理パラメータを構成する変換テーブル４１２における周波数強調処理の処理パラメータとしては、直線５０１の傾きｔａｎαと所定値ｃの２つである。この２つの所定パラメータｔａｎα及びｃは、各々独立に設定して良いのかというとそうではなく、相互に関連した処理パラメータとなっている。即ち、この場合、画像処理パラメータを構成する変換テーブル４１２には、相互に関連する複数の処理パラメータが設けられていることになる。例えば、ｔａｎαを大きくとるとオーバーシュートが出やすいので、この場合は、所定値ｃを小さく設定する。これを示したのが図６に示されている。

図６（ａ）には、比較的小さなｔａｎα１の場合の所定値ｃ１における変換テーブル４１２の一例が示されており、図６（ｂ）には、大きなｔａｎα２の場合の所定値ｃ２における変換テーブル４１２の一例が示されている。この場合、図６（ａ）に示す所定値ｃ１の方が、図６（ｂ）に示す所定値ｃ２よりも大きくなっている。このようなｔａｎαと所定値ｃとの関連の一例をグラフとして示したものが、図６（ｃ）に示されている。

図７は、図６（ｃ）に示す相互に関連する処理パラメータ（ｔａｎα及び所定値ｃ）の補間の一例を示す模式図である。
例えば、操作者により第１サンプル画像と第２サンプル画像の比率がａ：ｂと指定された場合に、例えばシステム制御部１１２（或いは、画像処理部１１３）は、ｔａｎα１とｔａｎα２をａ：ｂの比率で補間して、ｔａｎαを設定する。その後、例えばシステム制御部１１２（或いは、画像処理部１１３）は、設定したｔａｎαに対応する所定値ｃを図７に示すグラフから設定する。より詳細には、所定値ｃはｔａｎαと独立でないから、ｔａｎαのみ補間によって求め、所定値ｃは、求めたｔａｎαとの関係から設定するようにしている。

即ち、例えばシステム制御部１１２（或いは、画像処理部１１３）は、まず、指定された比率に基づいて、複数の処理パラメータ（ｔａｎα及び所定値ｃ）の中から選択された１つの処理パラメータ（ｔａｎα）を設定する。そして、例えばシステム制御部１１２（或いは、画像処理部１１３）は、当該１つの処理パラメータ（ｔａｎα）との対応関係に応じて他の処理パラメータ（所定値ｃ）を設定して、画像処理パラメータ（変換テーブル４１２）を設定するようにしている。

このようにお互いに関連する処理パラメータとしては、上述の例では、２つの処理パラメータが関連するものであったが、３つ以上の処理パラメータが関連していることもある。このようにお互いに関連している処理パラメータは、１組（１つ）の画像処理パラメータとしてまとめて設定するようにする。そして、その中の１つの処理パラメータを代表する処理パラメータとして選択し、これを補間に用いる。選択されなかった他の処理パラメータは、全て補間された代表する処理パラメータとの関係から設定する。

このようにして画像処理パラメータを設定することができるが、同様にして、撮影条件も設定することができる。ただし、撮影条件の場合は、画像処理パラメータの場合と違って、入力されるサンプル画像そのものが違っている。このため、予め複数の標準的な撮影条件でファントム（被写体である人間とＸ線の透過（透過率）が同等になるように形成した模擬の人形）の撮影を行う。

図８及び図９は、本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置１１０において用いる、撮影条件が関連付けられたサンプル画像の一例を示す模式図である。
図８には、それぞれの撮影条件（第１撮影条件〜第Ｎ撮影条件）でＸ線撮影したファントム３００の画像（８０１−１〜８０１−Ｎ）が示されている。そして、各撮影条件で撮影された画像（８０１−１〜８０１−Ｎ）ごとに、それぞれ、最適な画像処理パラメータを用いた画像処理（第１画像処理〜第Ｎ画像処理）を行って、これをサンプル画像（第１サンプル画像８０２−１〜第Ｎサンプル画像８０２−Ｎ）とする。

図８に示す例では、１つの撮影条件で撮影された１つのファントム３００の画像８０１に対して、１つの画像処理パラメータを用いた画像処理により１つのサンプル画像８０２を生成するものを示している。ここで、本実施形態においては、この図８に示す形態に限定されるわけではない。例えば、図９に示すように、１つの撮影条件で撮影された１つのファントム３００の画像９０１に対して、複数の画像処理パラメータを用いた画像処理により複数のサンプル画像９０２を生成する形態であっても良い。

具体的に、図９には、まず、図８と同様に、それぞれの撮影条件（第１撮影条件〜第Ｎ撮影条件）でＸ線撮影したファントム３００の画像（９０１−１〜９０１−Ｎ）が示されている。そして、各撮影条件で撮影された１つの画像（例えば、画像９０１−１）に対して、２つの画像処理パラメータを用いた画像処理（例えば、第１画像処理及び第２画像処理）により２つのサンプル画像（例えば、画像９０２−１及び９０２−２）が生成されている。

このように、本例の場合、図８及び図９に示すように、各サンプル画像には、当該サンプル画像を撮影した際の撮影条件が関連付けられている。そして、この場合、例えばシステム制御部１１２は、指定された比率に基づいて、上述した画像処理パラメータの設定に加えて、Ｘ線画像を撮影する際の撮影条件の設定を更に行う。そして、例えばシステム制御部１１２は、設定した撮影条件に基づいて、Ｘ線制御部１０３を介してＸ線発生装置１０１を制御して、Ｘ線画像における撮影の制御を行う。この撮影の制御を行うシステム制御部１１２は、撮影制御手段を構成する。

以下に、撮影条件の具体例、及び、その補間による撮影条件の設定について説明する。
本例では、撮影条件として、Ｘ線発生装置１０１のＸ線管における管電圧と管電流を設定することを適用する。

図１０は、本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置１１０において行う撮影条件の補間を説明するための模式図である。
図１０では、縦軸に管電圧をとり、横軸に管電流をとって、同じＸ線量になるこれらの組み合わせをグラフにしたものである。図１０に示す曲線１００２〜１００７は、それぞれ、同じＸ線量になる管電圧と管電流の条件を示しており、矢印１００１に向かって曲線の番号が大きくなるほど、Ｘ線量が大きくなっている。

ここで、例えば、第１サンプル画像の撮影条件が管電圧Ｖｐ１、管電流Ｉ１であり、第２サンプル画像の撮影条件が管電圧Ｖｐ２、管電流Ｉ２であったとする。この時、まず、Ｘ線量に関して補間を行う。第１サンプル画像のＸ線量は、曲線１００３に沿ったＸ線量であり、第２サンプル画像のＸ線量は、曲線１００５に沿ったＸ線量である。従って、第１サンプル画像と第２サンプル画像の比率がａ：ｂで指定されていたとき、曲線１００３と曲線１００５との間でｂ：ａの位置にあるグラフを求める。図１０に示す例では、曲線１００４が対応するグラフである。なお、対応するグラフがない場合には、最も近い２つのグラフから補間することによって対応するグラフを作成する。そして、本例では、管電流を代表撮影パラメータとして選択することにして、管電流Ｉ１とＩ２をａ：ｂで補間して調整管電流Ｉを求める。そして、この調整管電流Ｉに対応する調整管電圧Ｖｐを、対応するグラフである曲線１００４から求める。このようにして、第１サンプル画像及び第２サンプル画像における撮影条件と、その比率等から、画像処理パラメータと同様に、撮影条件を設定することができる。

以上のようにして、複数のサンプル画像とそれらの比率から補間によって画像処理パラメータ及び撮影条件を設定することができる。なお、処理対象画像としてＸ線画像を適用した場合、Ｘ線画像は診断等に用いられるものであり、診断の目的を達成するためには、その画像処理に特別な制約がかかる場合がある。これは、例えば、被写体（患者）２００ごとにＸ線画像の濃度がばらばらであっては診断上都合が悪いため、撮影部位ごとに特定の位置が同じ濃度、即ち同じ画素値にするといったことがある。

図１１は、本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置１１０において、Ｘ線画像の画像処理を説明するための概念図である。
図１１に示すＸ線画像の特定位置１１０１は、ここでは撮影部位を胸部正面として、肺野の最も濃い領域の位置を示している。胸部のＸ線画像は、診断上、肺野の最も濃い領域（即ち、特定位置１１０１）が被写体（患者）２００によらず一定の濃度になっていなければならない。このため、例えばシステム制御部１１２（或いは、画像処理部１１３）において、Ｘ線画像を解析して、肺野の最も濃い領域（即ち、特定位置１１０１）の平均画素値を求める。ここで求めた平均画素値は、図１１に示す特定位置平均画素値１１０２に相当する。そして、例えばシステム制御部１１２（或いは、画像処理部１１３）は、特定位置平均画素値１１０２が一定の指定された画素値（図１１に示す指定画素値１１０３）になるように、階調曲線１１０４を左右にシフトさせる。このようにして、肺野の最も濃い領域を常に一定の濃度にすることができる。

このような制約と共に診断を行うためには、画像全体にわたって最低限のコントラストが確保されていなければならないといった制約もある。これは、例えば、階調変換処理におけるコントラストのパラメータをいろいろ変えると、階調変換できる画素値の範囲が変わってしまうときに問題となる。

図１２は、本発明の実施形態を示し、コントラスト変更による階調曲線の変化を説明する概念図である。
図１２に示す階調曲線１２０１は、標準的な階調曲線であるとする。この階調曲線１２０１によって入力画素値が出力画素値に変換されるが、出力画素値が出力最小画素値１２０４と出力最大画素値１２０５の間の範囲となる入力画素値の範囲はＷ１となっている。これに対して、補間によって新たにコントラストの処理パラメータを変えると、図１２の階調曲線１２０２及び１２０３に示すような階調曲線になる。このとき、階調曲線１２０２の入力画素値の範囲はＷ２となり、階調曲線１２０３の入力画素値の範囲はＷ３となっている。このようにコントラストを上げると、出力画素値の範囲に入る入力画素値の範囲は狭くなってしまう。この場合、出力画素値の範囲に入らない入力画素値は、コントラストが全く取れないので、黒く飛んだり白く飛んだりした画像になってしまう。このような画像になってしまうと診断上不都合である。

そこで、特定の位置が同じ濃度となり、且つ画像全体にわたって最低限のコントラストを確保しなければならないといった制約を満足するための方法について説明する。
図１３は、本発明の実施形態を示し、最低限のコントラストを確保するための方法の一例を説明するための概念図である。

図１３（ａ）には、標準的な階調曲線である標準階調曲線１３０１を示している。この場合、標準階調曲線１３０１の出力画素値の範囲に入る入力画素値の範囲は十分に大きく、Ｘ線画像の入力に対して黒く飛んだり白く飛んだりせず、最低限のコントラストは確保されるものとする。まず、上述したように、このような標準階調曲線１３０１を、特定位置平均画素値１３１２が指定画素値１３１３となるように左右にシフトする。これによって特定の位置の濃度は、常に一定でなければならないという制約を達成することができる。

次に、画像全体にわたって最低限のコントラスト（即ち、所定の閾値以上のコントラストとする）を確保しなければならないといった制約を満足するために、まず、標準階調曲線１３０１に対して下部調整範囲１３０３と上部調整範囲１３０４を設定する。この際、設定された下部調整範囲１３０３及び上部調整範囲１３０４の標準階調曲線１３０１を含む領域を、それぞれ、標準下部調整領域１３０５、標準上部調整領域１３０６とする。

そして、図１３（ｂ）に示すように、標準階調曲線１３０１のコントラストを補間による新たなコントラストに変えて変更階調曲線１３０２とする。この際、下部調整範囲１３０３及び上部調整範囲１３０４の変更階調曲線１３０２を含む領域を、それぞれ、変更下部調整領域１３０７、変更上部調整領域１３０８とする。この変更下部調整領域１３０７及び変更上部調整領域１３０８は、標準下部調整領域１３０５、標準上部調整領域１３０６に比べて非常に狭くなっている。そこで、狭い変更下部調整領域１３０７及び変更上部調整領域１３０８を、標準下部調整領域１３０５、標準上部調整領域１３０６を使って広げる処理を行う。

このために、まず、変更階調曲線１３０２の変更下部調整領域１３０７及び変更上部調整領域１３０８に含まれる部分を削除する。そして、標準下部調整領域１３０５及び標準上部調整領域１３０６を、それぞれ、変更下部調整領域１３０７及び変更上部調整領域を含むように横に拡張する。これが、図１３（ｃ）に示す拡張下部調整領域１３１０及び拡張上部調整領域１３１１である。

標準階調曲線１３０１の標準下部調整領域１３０５及び標準上部調整領域１３０６に含まれる部分を同様に横に拡張して、変更階調曲線１３０２の削除した部分の代わりに用いる。このようにして作成された階調曲線が、図１３（ｃ）に示す修正階調曲線１３０９である。この修正階調曲線１３０９を用いて階調変換処理を行えば、補間による新たなコントラストであって、なおかつ標準的な階調曲線と同じ出力画素値の範囲に入る入力画素値の範囲が実現できる。これにより、Ｘ線画像の入力に対して黒く飛んだり、白く飛んだりしないで、画像全体にわたって最低限のコントラストを確保することができる。

図１１〜図１３で説明した各種の処理は、例えば、システム制御部１１２、或いは、画像処理部１１３において行われる。図１１〜図１３で説明したように、本実施形態では、画像処理パラメータの設定を行う際に、画像における特定の位置の濃度を一定とすることの制約、及び、のコントラストを所定の閾値以上とする制約を満たすことも考慮するようにしている。なお、本発明においては、これらの制約のうち、少なくともいずれか一方を満たすことを考慮して、画像処理パラメータの設定を行う場合も含まれる。

以上説明したように、本実施形態のＸ線画像処理装置１１０では、まず、複数の画像処理に係るサンプル画像を生成して診断モニタ１０４に表示するようにしている。そして、操作者が診断モニタ１０４に表示された複数のサンプル画像における比率を指定すると、指定された比率に基づいて、Ｘ線画像の画像処理を行う際の画像処理パラメータを設定するようにしている。その後、設定された画像処理パラメータを用いた画像処理により新たなサンプル画像を生成して診断モニタ１０４に表示し、当該新たなサンプル画像の許可が操作者によりなされた場合に、当該画像処理パラメータに基づくＸ線画像の画像処理を行うようにしている。
かかる構成によれば、煩雑な操作をすること無く簡易な操作で、操作者が望む画像を取得することができる。特に、処理対象画像がＸ線画像の場合、診断能力の高い画像を取得することが可能となるため、医師の診断精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、従来に比べて、予め用意しておくサンプル画像の数を大幅に減らすことができ、操作者が求める画像に近い画像を簡単に生成することができる。また、操作者がサンプル画像における比率を変更するごとに、新たに画像処理パラメータを設定し、当該画像処理パラメータを用いた画像処理により生成された画像を診断モニタ１０４に表示するようにしている。これによって、操作者は、サンプル画像における比率の変更の結果、得られた画像を見て、自分の求める画像に近いか否かを容易に判断することができる。

また、本実施形態では、関連のある画像処理パラメータについては、関連のある画像処理パラメータの中から１つの画像処理パラメータを選択して、全ての関連することのない独立な画像処理パラメータとしている。そして、選択された当該１つの画像処理パラメータについて、指定された比率から新たな画像処理パラメータを設定するようにしている。また、関連する他の画像処理パラメータについては、選択された当該１つの画像処理パラメータとの対応関係を用いて設定するようにしている。このようにして、新たな画像処理パラメータを設定して画像処理を行うことによって、視覚的に指定された比率の中間的な画像を生成することができる。

また、診断モニタ１０４に表示するサンプル画像に、当該サンプル画像を撮影した際の撮影条件を関連付けることにより、例えば、被写体（患者）２００のＸ線被曝線量を最低限に抑えた撮影を行うことも可能となる。

具体的に、本実施形態では、同一の被写体を複数の撮影条件で撮影された画像を用いて複数の画像処理パラメータを使用して画像処理してサンプル画像を作成し、診断モニタ１０４に表示するようにしている。そして、操作者がこの複数のサンプル画像における比率を指定すると、この指定された比率より新たに画像処理パラメータの設定と共に、撮影条件を設定するようにしている。そして、設定された撮影条件及び画像処理パラメータに基づいて、撮影及び画像処理を行うようにしている。これによって画像処理パラメータだけではなく撮影条件についても、簡易にそして適切に設定することが可能となる。

また、Ｘ線画像における上述した制約については、画像処理パラメータの設定を行う際に、当該制約を満たすことを考慮するようにしている。これによって、診断に有効なＸ線画像とすべく画像処理パラメータの設定が可能となる。

前述した本実施形態に係るＸ線画像処理装置１１０によるＸ線画像処理方法の各ステップは、コンピュータのＣＰＵがＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムを実行することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。

具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体を用いることができる。また、この際の通信媒体としては、光ファイバ等の有線回線や無線回線などが挙げられる。

また、本発明は、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより本実施形態に係るＸ線画像処理装置１１０の機能が実現される態様に限られない。そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して本実施形態に係るＸ線画像処理装置１１０の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて本実施形態に係るＸ線画像処理装置１１０の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。

また、前述した本実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術的思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００ Ｘ線画像処理システム
１０１ Ｘ線発生装置
１０２ Ｘ線センサー
１０３ Ｘ線制御部
１０４ 診断モニタ
１０５ 操作部
１１０ Ｘ線画像処理装置
１１１ 画像入力部
１１２ システム制御部
１１３ 画像処理部
１１４ 画像保存部
１２０ ネットワーク
１２１ プリンタ
１２２ 診断ワークステーション
１２３ 画像データベース

Claims (9)

1. 処理対象画像に対して画像処理を行う画像処理装置であって、
   前記画像処理を行う際に用いられる複数の画像処理パラメータを変化させて生成された複数のサンプル画像を表示部に表示する制御を行う表示制御手段と、
   前記表示部に前記複数のサンプル画像の表示がなされた後に、操作者からの指定に応じた各サンプル画像における比率に基づいて、前記複数の画像処理パラメータを補間して、前記処理対象画像の画像処理を行う際の前記画像処理パラメータを設定する設定手段と、
   前記設定手段で設定された画像処理パラメータに基づいて、前記処理対象画像の画像処理を行う画像処理手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記画像処理手段は、前記設定手段で設定された画像処理パラメータを用いた画像処理により新たなサンプル画像を生成し、
   前記表示制御手段は、前記新たなサンプル画像を前記表示部に表示する制御を更に行うものであり、
   前記画像処理手段は、前記表示部に表示された前記新たなサンプル画像の許可がなされた場合に、当該新たなサンプル画像を生成する際に用いた前記画像処理パラメータに基づいて、前記処理対象画像の画像処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記設定手段は、前記比率が変更されて指定されるごとに、当該比率の変更に応じて前記画像処理パラメータの設定を行い、
   前記画像処理手段は、前記設定手段で前記画像処理パラメータの設定が行われるごとに、当該画像処理パラメータに応じて前記新たなサンプル画像を生成し、
   前記表示制御手段は、前記画像処理手段で前記新たなサンプル画像が生成されるごとに、当該新たなサンプル画像を前記表示部に表示する制御を更に行うことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記画像処理パラメータには、相互に独立でない複数の処理パラメータが設けられており、
   前記設定手段は、指定された前記比率に基づいて、前記複数の処理パラメータの中から選択された１つの処理パラメータを設定し、当該１つの処理パラメータとの対応関係に応じて前記複数の処理パラメータにおける他の処理パラメータを設定して、前記画像処理パラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
5. 前記サンプル画像には、当該サンプル画像を撮影した際の撮影条件が関連付けられており、
   前記設定手段は、指定された前記比率に基づいて、前記画像処理パラメータの設定に加えて、前記処理対象画像を撮影する際の撮影条件の設定を更に行うものであり、
   前記設定手段で設定された撮影条件に基づいて、前記処理対象画像における撮影の制御を行う撮影制御手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
6. 前記設定手段は、指定された前記比率に基づいて、前記複数のサンプル画像におけるそれぞれの画像処理パラメータを用いて、前記画像処理パラメータの設定を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
7. 前記処理対象画像および前記サンプル画像は、Ｘ線を用いた撮影により得られるＸ線画像であり、
   前記設定手段は、前記画像処理パラメータの設定を行う際に、前記Ｘ線画像における特定の位置の濃度を一定とすることの制約、及び、前記Ｘ線画像のコントラストを所定の閾値以上とする制約のうち、少なくともいずれか一方を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
8. 前記表示部に表示された前記複数のサンプル画像の中から、複数の選択サンプル画像を選択する処理を行う画像選択処理手段を更に有し、
   前記設定手段は、指定された前記選択サンプル画像における前記比率に基づいて、前記画像処理パラメータを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
9. 処理対象画像に対して画像処理を行う画像処理方法であって、
   前記画像処理を行う際に用いられる複数の画像処理パラメータを変化させて生成された複数のサンプル画像を表示部に表示する制御を行う表示制御ステップと、
   前記表示部に前記複数のサンプル画像の表示がなされた後に、操作者からの指定に応じた各サンプル画像における比率に基づいて、前記複数の画像処理パラメータを補間して、前記処理対象画像の画像処理を行う際の前記画像処理パラメータを設定する設定ステップと、
   前記設定ステップで設定された画像処理パラメータに基づいて、前記処理対象画像の画像処理を行う画像処理ステップと
   を有することを特徴とする画像処理方法。

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