JP6146907B2

JP6146907B2 - 画像処理装置および方法

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Publication number: JP6146907B2
Application number: JP2013203048A
Authority: JP
Inventors: 佳児中村; 知幸高橋
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: US9959614B2; JP2015066170A; US20160210744A1; WO2015045379A1

Description

本発明は、放射線画像等の画像に対してダイナミックレンジ圧縮処理を行う画像処理装置および方法に関するものである。

画像診断に用いられる放射線画像はＣＲ(Computed radiography)システムにおける撮影、あるいは放射線検出器（ＦＰＤ）を用いた撮影により取得されるが、取得される放射線画像のダイナミックレンジは非常に広い。このようなダイナミックレンジが広い放射線画像を出力装置において再生する場合において、画像上の明部の白飛びおよび暗部の黒つぶれを防止するために、画像のダイナミックレンジを出力装置が出力可能な濃度域に収めるように、画像のダイナミックレンジを圧縮することが行われている。例えば、特許文献１においては、出力装置の濃度スケールの最小値から最大値の範囲を割り当てる、画像上の濃度域（ラチチュード、以下Ｌ値とする）を設定し、さらに、画像に含まれる観察対象となる注目領域の濃度域をダイナミックレンジ圧縮を行わない濃度域に設定し、設定されたこれらの濃度域に基づいて、ダイナミックレンジ圧縮のためのパラメータ（例えば圧縮テーブル）を算出する手法が提案されている。また、特許文献２においては、被写体のダイナミックレンジの情報および被写体の撮影部位の情報の少なくとも一方に応じてダイナミックレンジ圧縮のパラメータを変更する手法も提案されている。

また、特許文献３においては、ダイナミックレンジ圧縮のためのパラメータを設定した後に階調の傾きを修正するに際し、修正された階調に応じて、ダイナミックレンジを圧縮する濃度域を修正する手法が提案されている。

特開２０００−１５５８３８号公報特開２００３−３１０５８９号公報特開２０１３−１３８９１３号公報

一方、ダイナミックレンジが圧縮された画像が、所望とするコントラストとならなかったり、なおも画像中に白飛びや黒つぶれが発生していたりする場合がある。このような場合は、表示された画像において、放射線技師あるいは医師等のユーザは、手動でパラメータを調整する必要がある。例えば、画像における注目領域のコントラストを強調したい場合にはＬ値を小さくし、逆に注目する領域のコントラストを弱めたり、注目する領域に白飛びあるいは黒つぶれがあったりする場合にはＬ値を大きくする必要がある。このような場合、上記特許文献１に記載された手法において、Ｌ値を変更してもダイナミックレンジ圧縮を行わない注目領域の濃度域を変更することなく、ダイナミックレンジ圧縮のパラメータを変更することが考えられる。

しかしながら、変更前のパラメータは出力濃度域と注目領域の濃度域との濃度バランスが最適なものとなるように設定されていることから、ダイナミックレンジ圧縮を行わない注目領域の濃度域を変更することなくパラメータを変更すると、出力濃度域と注目領域の濃度域との濃度バランスが崩れてしまい、注目領域において所望とするコントラストが得られなくなったり、画像中に白飛びあるいは黒つぶれする領域が現れたりして、所望とする画質を有する画像が得られなくなるおそれがある。

このため、Ｌ値の変更に応じて、注目領域の濃度域を変更することが考えられる。しかしながら、注目領域の濃度域を変更するとなると、Ｌ値の最大値および最小値に加えて、注目領域の濃度域の最大値および最小値も調整する必要があるため、その作業が非常に煩雑となる。また、所望とする画質を有する画像を得るために、Ｌ値の変更に併せてどのようにダイナミックレンジ圧縮を行わない濃度域を変更すればよいか分かりにくいという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、放射線画像等の画像にダイナミックレンジ圧縮処理を行うに際し、簡易に所望とする画質の画像が得られるようにすることを目的とする。

本発明による画像処理装置は、入力画像に対してダイナミックレンジ圧縮処理を施す画像処理装置であって、
入力画像における注目領域の濃度域である第１の濃度域を決定する第１の濃度域決定手段と、
入力画像における出力濃度域を決定する出力濃度域決定手段と、
第１の濃度域および出力濃度域に基づいて、入力画像のダイナミックレンジを圧縮するための圧縮テーブルを生成する圧縮テーブル生成手段と、
圧縮テーブルにより入力画像のダイナミックレンジを圧縮する圧縮処理手段と、
変更された出力濃度域に対する所定の割合にて第１の濃度域を変更して、第２の濃度域を決定する第２の濃度域決定手段とを備え、
圧縮テーブル生成手段は、変更された出力濃度域および第２の濃度域に基づいて、新たな圧縮テーブルを生成する手段であり、
圧縮処理手段は、新たな圧縮テーブルにより入力画像のダイナミックレンジを圧縮する手段であることを特徴とするものである。

「注目領域の濃度域」とは、ダイナミックレンジ圧縮を行わない濃度域を意味する。

「出力濃度域」とは、例えば出力装置の濃度スケールの最小値から最大値の範囲を割り当てる、画像上の濃度域、すなわちＬ値を意味する。なお、濃度スケールの最小値および最大値に限定されるものではなく、最小値から所定値大きい値、あるいは最大値から所定値小さい値を、最小値または最大値に代えて用いてもよい。

なお、本発明による画像処理装置においては、第２の濃度域決定手段を、所定の基準濃度を基準として、第２の濃度域を決定する手段としてもよい。

また、本発明による画像処理装置においては、所定の割合を、出力濃度域の最小値から所定の基準濃度までの値に対する第１の濃度域の最小値から所定の基準濃度までの割合、および所定の基準濃度から出力濃度域の最大値までの値に対する所定の基準濃度から第１の濃度域の最大値までの割合の少なくとも一方としてもよい。

また、本発明による画像処理装置においては、所定の基準濃度を、出力濃度域の中心値としてもよい。

また、本発明による画像処理装置においては、所定の基準濃度を、入力画像において目標濃度に変更する濃度値としてもよい。

本発明による画像処理方法は、入力画像に対してダイナミックレンジ圧縮処理を施す画像処理方法であって、
入力画像における注目領域の濃度域である第１の濃度域を決定し、
入力画像における出力濃度域を決定し、
第１の濃度域および出力濃度域に基づいて、入力画像のダイナミックレンジを圧縮するための圧縮テーブルを生成し、
圧縮テーブルにより入力画像のダイナミックレンジを圧縮し、
変更された出力濃度域に対する所定の割合にて第１の濃度域を変更して、第２の濃度域を決定し、
変更された出力濃度域および第２の濃度域に基づいて、新たな圧縮テーブルを生成し、
新たな圧縮テーブルにより入力画像のダイナミックレンジを圧縮することを特徴とするものである。

なお、本発明による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として提供してもよい。

本発明によれば、変更された出力濃度域に対する所定の割合にて第１の濃度域が変更されて第２の濃度域が決定され、変更された出力濃度域および第２の濃度域に基づいて、新たな圧縮テーブルが生成され、新たな圧縮テーブルにより入力画像のダイナミックレンジが圧縮される。このため、ユーザは出力濃度域のみを変更しさえすれば、ダイナミックレンジが圧縮されない注目領域の濃度域が変更されることとなり、その結果、ユーザの作業を軽減することができる。また、第２の濃度域は変更された出力濃度域に対する所定の割合にて第１の濃度域を変更することにより決定されるため、変更された出力濃度域および第２の濃度域の濃度バランスを、所定の割合に応じて適切なものとすることができる。したがって、新たな圧縮テーブルにより入力画像のダイナミックレンジを圧縮することにより、変更前の圧縮テーブルで得られるのと同様に、出力濃度域と注目領域の濃度域との濃度バランスを最適に調整することができ、その結果、白飛びや黒つぶれのない、所望とするコントラストを有する画像を得ることができる。

とくに、所定の割合を、出力濃度域の最小値から所定の基準濃度までの値に対する第１の濃度域の最小値から所定の基準濃度までの割合、および所定の基準濃度から出力濃度域の最大値までの値に対する所定の基準濃度から第１の濃度域の最大値までの割合の少なくとも一方とすることにより、変更された出力濃度域および第２の濃度域の濃度バランスを、変更前の出力濃度域および第１の濃度域の濃度バランスと同一とすることができる。したがって、出力濃度域と注目領域の濃度域との濃度バランスをより最適に調整することができ、その結果、より所望とするコントラストを有する画像を得ることができる。

本発明の実施形態による画像処理装置を適用した放射線画像診断システムの構成を示す概略ブロック図画像処理装置の構成を示す概略ブロック図第１の濃度域および出力濃度域の決定を説明するための図圧縮テーブルの生成を説明するための図第２の濃度域の決定を説明するための図第２の濃度域の決定を説明するための図新たな圧縮テーブルの生成を説明するための図本実施形態において行われる処理を示すフローチャート画像処理装置の他の構成を示す概略ブロック図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態による画像処理装置を適用した放射線画像診断システムの構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、この放射線画像診断システムは、放射線発生装置１、放射線検出器２、画像処理装置３、撮影制御装置４および入力部５から構成され、放射線発生装置１と放射線検出器２とは、被検体Ｓを挟んで対向するように配置されている。また、撮影制御装置４は、放射線発生装置１、放射線検出器２、画像処理装置３および入力部５の各々と接続され、放射線検出器２は画像処理装置３とも接続されている。

放射線発生装置１は、放射線を曝射する放射線管１１と、放射線管１１に管電圧を印加する高電圧発生器１２とを備え、撮影制御装置４からの制御により、被写体Ｓに対して放射線を曝射することができるものとなっている。なお、管電圧や、管電流および曝射時間等の撮影条件の設定やそれに基づく動作の制御は、入力部５からの入力に基づいて、撮影制御装置４により行われる。

放射線検出器２は、被写体Ｓを透過した放射線からなる放射線画像情報を静電潜像として蓄積し、蓄積した静電潜像を読み取ることにより放射線の透過率分布を放射線画像として検出するものである。なお、放射線検出器２は放射線を検出して画像情報として出力するものであればその構成を問わず、例えばＴＦＴ方式の固体検出器であってもよいし光読出方式の固体検出器であってもよい。

画像処理装置３は、操作者からの入力を受け付けるキーボードやマウス等（すなわち入力部５）と、画像等の表示を行う高精細液晶ディスプレイ等からなる表示部６と、ＣＰＵやメモリ、ハードディスク、通信インターフェース等を備えた本体とを有するコンピュータであり、放射線画像に対して階調処理を含む各種画像処理を施す機能を有している。

入力部５は、キーボード、マウス、あるいはタッチパネル式入力部等からなるものであり、操作者による撮影の指示、画像処理の指示、撮影メニューの指定等、放射線画像診断システムに必要な各種入力を受け付けるインターフェースである。

図２は画像処理装置３の構成を示す概略ブロック図である。図２に示すように、画像処理装置３は、画像取得部３１、第１の濃度域決定部３２、出力濃度域決定部３３、圧縮テーブル生成部３４、第２の濃度域決定部３６、および処理部３７を備える。

画像取得部３１は、放射線検出器２により取得された放射線画像Ｇ０（入力画像）をデジタルデータとして取得するものである。

第１の濃度域決定部３２は、放射線画像Ｇ０における注目領域の濃度域である第１の濃度域を決定する。まず、第１の濃度域決定部３２は、放射線画像Ｇ０のヒストグラムを作成する。そして、放射線画像Ｇ０における観察の対象となる注目領域の濃度域を、第１の濃度域に決定する。なお、第１の濃度域は、後述するダイナミックレンジ圧縮処理によっても、ダイナミックレンジが圧縮されない濃度域である。第１の濃度域決定部３２は、放射線画像Ｇ０から、放射線画像Ｇ０における直接放射線が照射されることにより取得される素抜け部、素抜け部と一定幅で接する被写体領域、および放射線が照射された領域以外の照射外領域を除去する。そして、素抜け部、素抜け部と一定幅で接する被写体領域、および照射外領域が除去された放射線画像Ｇ０における濃度値の最小値および最大値の範囲を第１の濃度域に決定する。なお、第１の濃度域は、放射線技師あるいは医師等のユーザが、入力部５を用いて手動で設定してもよく、また後述する特徴量Ｄｉｎをここで算出し、特徴量Ｄｉｎの値に基づいて設定してもよい。

図３は第１の濃度域および後述する出力濃度域の決定を説明するための図である。なお、図３においては放射線画像Ｇ０のヒストグラムを用いて説明する。図３において、横軸は濃度値を、縦軸は濃度値の頻度を示す。図３に示すように、ヒストグラムＨ０における素抜け部、素抜け部と一定幅で接する被写体領域および照射外領域が除去された範囲の最小値ＣＬ１および最大値ＣＨ１の範囲が第１の濃度域に決定される。

出力濃度域決定部３３は、放射線画像における出力濃度域、すなわちＬ値を決定する。Ｌ値とは、出力装置（本実施形態においては表示部６）の濃度スケールの最小値から最大値の範囲を割り当てる、放射線画像Ｇ０上の濃度域を意味する。出力濃度域決定部３３は、例えばヒストグラムＨ０におけるメインヒストグラムの最小値および最大値を出力濃度域の最小値Ｌｍｉｎ１および最大値Ｌｍａｘ１に決定する。これにより、ヒストグラムＨ０におけるメインヒストグラムの濃度域が、表示部６の階調の最小値および最大値に割り当てられることとなる。なお、メインヒストグラムの最小値は、ヒストグラムＨ０の最小値から、ヒストグラムＨ０の全濃度域に対してあらかじめ定められた割合（例えば数％）大きい値を用いることができる。同様に、メインヒストグラムの最大値は、ヒストグラムＨ０の最大値から、ヒストグラムＨ０の全濃度域に対してあらかじめ定められた割合（例えば数％）小さい値を用いることができる。

圧縮テーブル生成部３４は、第１の濃度域および出力濃度域に基づいて、放射線画像Ｇ０のダイナミックレンジを圧縮するための圧縮テーブルを生成する。図４は圧縮テーブルの生成を説明するための図である。図４に示すように、圧縮テーブル生成部３４は、ヒストグラムＨ０に第１の濃度域の最小値ＣＬ１および最大値ＣＨ１、並びに出力濃度域の最小値Ｌｍｉｎ１および最大値Ｌｍａｘ１を設定する。圧縮テーブル生成部３４は、ヒストグラムＨ０の最小値から第１の濃度域の最小値ＣＬ１までの濃度域、およびヒストグラムＨ０の最大値から第１の濃度域の最大値ＣＨ１までの濃度域を圧縮する圧縮テーブルＴ１を生成する。なお、低濃度側については、ヒストグラムＨ０の最小値から出力濃度域の最小値Ｌｍｉｎ１までの濃度幅分ΔＤＬ１が圧縮され、高濃度側については、ヒストグラムＨ０の最大値から出力濃度域の最大値Ｌｍａｘ１までの濃度幅分ΔＤＨ１が圧縮されるよう、圧縮テーブルＴ１が生成される。このようにして生成された圧縮テーブルＴ１により、ダイナミックレンジ圧縮処理を施した後の放射線画像Ｇ１のヒストグラムＨ０′を、図４に併せて示す。

ここで、一般的なモニタを用いた場合、人間の視覚では、モニタの表示可能濃度の最小値においては、値が多少違っても濃淡の差を認識することができず、すべて同じ黒に見えてしまう。また、モニタの表示可能濃度の最大値においても、値が多少違っても濃淡の差を認識することができず、すべて同じ白に見えてしまう。逆にモニタの表示可能濃度の中央付近の濃度域（すなわちグレーの濃度域）においては、濃度値の相違が小さくても、視覚的に濃淡の差を認識しやすい。

このため、低濃度側ついて、ヒストグラムＨ０の最小値から出力濃度域の最小値Ｌｍｉｎ１までの濃度幅分ΔＤＬ１を圧縮するのに代えて、ヒストグラムＨ０の最小値から出力濃度域Ｌｍｉｎ１より所定値（１０％程度）大きい値まで濃度幅を広げて圧縮するようにしてもよい。また、高濃度側についても、ヒストグラムＨ０の最大値から出力濃度域の最大値Ｌｍａｘ１より所定値（１０％程度）小さい値まで濃度幅を広げて圧縮するようにしてもよい。

ここで、入力部５は、ユーザによる出力濃度域すなわちＬ値の変更を受け付ける。この際、後述するように、処理部３７が圧縮テーブルＴ１を用いて放射線画像Ｇ０のダイナミックレンジを圧縮して圧縮済みの放射線画像Ｇ１を取得し、圧縮済みの放射線画像Ｇ１を表示部６に表示する。ユーザは表示された放射線画像Ｇ１を観察し、必要があれば、出力濃度域すなわちＬ値を変更する。ここで、コントラストを高くしたい場合にはＬ値を小さくし、コントラストを低くしたい、あるいは白飛びや黒つぶれが現れている場合には、Ｌ値を大きくする。

第２の濃度域決定部３６は、変更された出力濃度域に対する所定の割合にて第１の濃度域を変更して第２の濃度域を決定する。以下、第２の濃度域の決定について説明する。図５および図６は第２の濃度域の決定を説明するための図である。なお、本実施形態においては、図５に示すように、コントラストを高めるように、ユーザにより出力濃度域を狭くする指示が入力部５からなされたものとする。まず、第２の濃度域決定部３６は、第２の濃度域の算出の基準となる基準濃度を出力濃度域すなわちＬ値の中央値Ｓｋ（以下単にＳｋとする）に決定する。そして、図６に示すように、Ｓｋを基準としてＳｋ−Ｌｍｉｎ１に対するＳｋ−ＣＬ１の割合と、Ｓｋ−Ｌｍｉｎ２に対するＳｋ−ＣＬ２の割合が同一となるように第２の濃度域の最小値ＣＬ２を決定する。また、Ｓｋを基準としてＬｍａｘ１−Ｓｋに対するＣＨ１−Ｓｋの割合と、Ｌｍａｘ２−Ｓｋに対するＣＨ２−Ｓｋの割合が同一となるように第２の濃度域の最大値ＣＨ２を決定する。すなわち、下記の式（１）、（２）を満足するように、第２の濃度域の最小値ＣＬ２および最大値ＣＨ２を決定する。

（Ｓｋ−ＣＬ１）／（Ｓｋ−Ｌｍｉｎ１）＝（Ｓｋ−ＣＬ２）／（Ｓｋ−Ｌｍｉｎ２）
… （１）
（ＣＨ１−Ｓｋ）／（Ｌｍａｘ１−Ｓｋ）＝（ＣＨ２−Ｓｋ）／（Ｌｍａｘ２−Ｓｋ）
… （２）
このようにして第２の濃度域が決定されると、圧縮テーブル生成部３４は、圧縮テーブルを再度生成する。第２の濃度域決定後の図７は圧縮テーブルの生成を説明するための図である。図７に示すように、圧縮テーブル生成部３４は、ヒストグラムＨ０に、第２の濃度域の最小値ＣＬ２および最大値ＣＨ２、並びに変更された出力濃度域の最小値Ｌｍｉｎ２および最大値Ｌｍａｘ２を設定する。圧縮テーブル生成部３４は、ヒストグラムＨ０の最小値から第２の濃度域の最小値ＣＬ２までの濃度域、およびヒストグラムＨ０の最大値から第２の濃度域の最大値ＣＨ２までの濃度域を圧縮する圧縮テーブルＴ２を生成する。なお、放射線画像Ｇ０の低濃度側については、ヒストグラムＨ０の最小値から出力濃度域の最小値Ｌｍｉｎ２までの濃度幅分ΔＤＬ２が圧縮され、高濃度側については、ヒストグラムＨ０の最大値から出力濃度域の最大値Ｌｍａｘ２までの濃度幅分ΔＤＨ２が圧縮されるよう、圧縮テーブルＴ２が生成される。

処理部３７は、圧縮テーブル生成部３４が生成した圧縮テーブルＴ１，Ｔ２により、放射線画像Ｇ０に対してダイナミックレンジ圧縮処理を施す。さらに、階調処理、濃度変換処理および周波数処理等の他の画像処理を施し、処理済みの放射線画像Ｇ１を生成する。

次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図８は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、被写体Ｓの撮影は完了しているものとする。まず、画像取得部３１が放射線検出器２から放射線画像Ｐ０を取得し（ステップＳＴ１）、第１の濃度域決定部３２が、放射線画像Ｇ０における注目領域の濃度域である第１の濃度域、具体的には第１の濃度域の最小値ＣＬ１および最大値ＣＨ１を決定する（ステップＳＴ２）。そして、出力濃度域決定部３３が、放射線画像Ｇ０における出力濃度域、すなわちＬ値を決定する（ステップＳＴ３）。次いで、圧縮テーブル生成部３４が、第１の濃度域および出力濃度域に基づいて圧縮テーブルＴ１を生成し（ステップＳＴ４）、処理部３７が圧縮テーブルＴ１によるダイナミックレンジ圧縮処理を含む画像処理を放射線画像Ｇ０に対して施し（ステップＳＴ５）、処理済みの放射線画像Ｇ１を表示部６に表示する（ステップＳＴ６）。

そして、ユーザによる出力濃度域の変更の指示があると（ステップＳＴ７）、第２の濃度域決定部３６が、変更された出力濃度域に基づいて、上述のように第２の濃度域、具体的には第２の濃度域の最小値ＣＬ２および最大値ＣＨ２を決定する（ステップＳＴ８）。次いで、圧縮テーブル生成部３４が、第１の濃度域および出力濃度域に基づいて新たな圧縮テーブルＴ２を生成し（ステップＳＴ９）、処理部３７が圧縮テーブルＴ２によるダイナミックレンジ圧縮処理を含む画像処理を放射線画像Ｇ０に対して施し（ステップＳＴ１０）、処理済みの放射線画像Ｇ１を表示部６に表示し（ステップＳＴ１１）、処理を終了する。なお、必要があれば、ユーザによる再度の出力濃度域の変更指示を受け付け、新たな圧縮テーブルを再度生成するようにしてもよい。

このように、本実施形態によれば、出力濃度域が変更されると、変更された出力濃度域に対する所定の割合にて第１の濃度域を変更して第２の濃度域を決定し、変更された出力濃度域および第２の濃度域に基づいて、新たな圧縮テーブルを生成してダイナミックレンジ圧縮処理を行うようにしたものである。このため、ユーザは出力濃度域のみを変更すれば、ダイナミックレンジが圧縮されない注目領域の濃度域が変更されることとなり、その結果、ユーザの作業を軽減することができる。また、第２の濃度域は変更された出力濃度域に対する所定の割合にて第１の濃度域を変更することにより決定されるため、変更された出力濃度域および第２の濃度域の濃度バランスを、所定の割合に応じて適切なものとすることができる。したがって、新たな圧縮テーブルＴ２により放射線画像Ｇ０のダイナミックレンジを圧縮することにより、変更前の圧縮テーブルＴ１で得られるのと同様に、出力濃度域と注目領域の濃度域との濃度バランスを最適に調整することができ、その結果、白飛びや黒つぶれのない、所望とするコントラストを有する画像を得ることができる。

とくに、上記式（１）、（２）に示すように、所定の割合を、出力濃度域の最小値Ｌｍｉｎ１からＳｋまでの値に対する第１の濃度域の最小値ＣＬ１からＳｋまでの割合、およびＳｋから出力濃度域の最大値Ｌｍａｘ１までの値に対するＳｋから第１の濃度域の最大値ＣＨ１までの割合とすることにより、変更された出力濃度域および第２の濃度域の濃度バランスを、変更前の出力濃度域および第１の濃度域の濃度バランスと同一とすることができる。したがって、出力濃度域と注目領域の濃度域との濃度バランスをより最適に調整することができ、その結果、より所望とするコントラストを有する画像を得ることができる。

なお、上記実施形態においては、Ｌ値の中央値であるＳｋを基準として第２の濃度域を決定しているが、出力濃度域の最小値Ｌｍｉｎ１および最大値Ｌｍａｘ１、並びに変更した出力濃度域の最小値Ｌｍｉｎ２および最大値Ｌｍａｘ２を基準として第２の濃度域を決定してもよい。この場合、最小値Ｌｍｉｎ１および最大値Ｌｍａｘ１を基準としてＬｍａｘ１−Ｌｍｉｎ１に対するＣＬ１−Ｌｍｉｎ１の割合と、最小値Ｌｍｉｎ２および最大値Ｌｍａｘ２を基準としてＬｍａｘ２−Ｌｍｉｎ２に対するＣＬ２−Ｌｍｉｎ２の割合が同一となるように第２の濃度域の最小値ＣＬ２を決定する。また、最小値Ｌｍｉｎ１および最大値Ｌｍａｘ１を基準としてＬｍａｘ１−Ｌｍｉｎ１に対するＬｍａｘ１−ＣＨ１の割合と、最小値Ｌｍｉｎ２および最大値Ｌｍａｘ２を基準としてＬｍａｘ２−Ｌｍｉｎ２に対するＬｍａｘ２−ＣＨ２の割合が同一となるように第２の濃度域の最大値ＣＨ２を決定する。すなわち、下記の式（３）、（４）を満足するように、第２の濃度域の最小値ＣＬ２および最大値ＣＨ２を決定する。

（ＣＬ１−Ｌｍｉｎ１）／（Ｌｍａｘ１−Ｌｍｉｎ１）
＝（ＣＬ２−Ｌｍｉｎ２）／（Ｌｍａｘ２−Ｌｍｉｎ２） … （３）
（Ｌｍａｘ１−ＣＨ１）／（Ｌｍａｘ１−Ｌｍｉｎ１）
＝（Ｌｍａｘ２−ＣＨ２）／（Ｌｍａｘ２−Ｌｍｉｎ２） … （４）
また、処理部３７が行う画像処理に含まれる階調処理の階調処理の基準となる画素値の濃度である特徴量Ｄｉｎを基準として第２の濃度域を決定してもよい。なお、基準となる画素値とは、階調処理により目標とする濃度に変換される画素値をいう。このように、特徴量Ｄｉｎを基準として第２の濃度域を決定する場合、下記の式（５）、（６）を満足するように、第２の濃度域の最小値ＣＬ２および最大値ＣＨ２を決定すればよい。

（Ｄｉｎ−ＣＬ１）／（Ｄｉｎ−Ｌｍｉｎ１）
＝（Ｄｉｎ−ＣＬ２）／（Ｄｉｎ−Ｌｍｉｎ２） … （５）
（ＣＨ１−Ｄｉｎ）／（Ｌｍａｘ１−Ｄｉｎ）
＝（ＣＨ２−Ｄｉｎ）／（Ｌｍａｘ２−Ｄｉｎ） … （６）
ここで、特徴量Ｄｉｎは、ユーザが入力することにより決定してもよいが、図９に示すように画像処理装置３に特徴量算出部３８を設け、特徴量算出部３８により特徴量Ｄｉｎを算出するようにしてもよい。例えば特徴量算出部３８は、放射線画像Ｇ０の画素値のヒストグラムを作成し、ヒストグラムに基づいて特徴量Ｄｉｎを算出する。この場合、特徴量Ｄｉｎとしては、ヒストグラムの平均値、メディアン値、例えばヒストグラムの最大値から、ヒストグラムの全濃度域に対してあらかじめ定められた割合小さい値（例えば２０％小さい値）等を用いることができる。なお、特徴量Ｄｉｎは、撮影部位の情報等から算出するようにしてもよい。

また、各種撮影部位と利用領域とを対応づけたテーブルをあらかじめ作成して記憶しておき、このテーブルを参照して、撮影部位の情報から特徴量Ｄｉｎの算出に利用する領域を決定することが好ましい。

なお、骨部領域および軟部領域のいずれを利用するかについては、臨床科の種類に応じて決定してもよい。例えば、撮影部位が胸部の放射線画像Ｇ０の場合、内科では肺野の状態を観察して診断を行うが、整形外科では肋骨の状態を観察して診断を行う。このため、同じ撮影部位の放射線画像Ｇ０であっても、臨床科が異なると診断対象領域が異なる。ここで、肺野の状態を観察したい場合に、軟部領域を利用領域に決定すると、肺野の状態の変化を処理済み放射線画像上において精度よく再現することができない。一方、骨部の状態を観察したい場合に骨部領域を利用領域に決定すると、肋骨の変化の状態を処理済みの放射線画像上において精度よく再現することができない。

このため、臨床科の種類を付帯情報として取得し、撮影部位および臨床科の種類に応じて、利用領域を決定してもよい。具体的には、撮影部位が胸部の放射線画像Ｇ０において、臨床科が内科の場合は骨部領域を、臨床科が整形外科の場合は軟部領域をそれぞれ利用領域に決定すればよい。これにより、同じ胸部の放射線画像に対して、内科の場合は肺野の状態を正しく観察することができ、整形外科の場合は肋骨の状態を正しく観察することができる。

また、上記実施形態においては、放射線検出器２を用いて被写体Ｓの放射線画像を取得しているが、放射線の照射により放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光やレーザ光等の励起光の照射により、蓄積された放射線エネルギーに応じた輝尽発光光を発光する蓄積性蛍光体を利用した蓄積性蛍光体シートを用いることにより、放射線画像を取得するようにしてもよい。蓄積性蛍光体シートを用いる場合、被写体を透過した放射線を蓄積性蛍光体シートに照射することにより、放射線画像情報を一旦蓄積記録し、この蓄積性蛍光体シートに励起光を照射して、輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換することにより放射線画像が取得される。

また、上記実施形態においては、放射線画像を対象としてダイナミックレンジ圧縮処理を行っているが、デジタルカメラ等により取得した画像を対象としてダイナミックレンジ圧縮処理を行う場合にも本発明を適用できることはもちろんである。

１放射線発生装置
２放射線検出器
３画像処理装置
４撮影制御装置
５入力部
３１画像取得部
３２第１の濃度域決定部
３３出力濃度域決定部
３４圧縮テーブル生成部
３６第２の濃度域決定部
３７処理部
３８特徴量算出部

Claims

入力画像に対してダイナミックレンジ圧縮処理を施す画像処理装置であって、
前記入力画像における前記ダイナミックレンジ圧縮処理によりダイナミックレンジが圧縮される濃度域以外の濃度域である注目領域の濃度域を第１の濃度域に決定する第１の濃度域決定手段と、
前記入力画像が出力される出力装置の濃度スケールの最小値または該最小値から所定値大きい値から、前記濃度スケールの最大値または該最大値から所定値小さい値の範囲を割り当てる、前記入力画像上の濃度域である出力濃度域を決定する出力濃度域決定手段と、
前記第１の濃度域および前記出力濃度域に基づいて、前記入力画像の最小値および最大値が前記出力濃度域内に収まるように、前記入力画像のダイナミックレンジを圧縮するための圧縮テーブルを生成する圧縮テーブル生成手段と、
前記圧縮テーブルにより前記入力画像のダイナミックレンジを圧縮する圧縮処理手段と、
前記出力濃度域の変更を受け付ける入力手段と、
前記第１の濃度域を変更して第２の濃度域を決定する第２の濃度域決定手段であって、前記第２の濃度域の基準となる所定の基準濃度を決定し、前記出力濃度域の最小値から前記所定の基準濃度までの値に対する前記第１の濃度域の最小値から前記所定の基準濃度までの割合と、前記変更された出力濃度域の最小値から前記所定の基準濃度までの値に対する前記第２の濃度域の最小値から前記所定の基準濃度までの割合とが同一となるように前記第２の濃度域の最小値を決定する処理、および前記所定の基準濃度から前記出力濃度域の最大値までの値に対する前記所定の基準濃度から前記第１の濃度域の最大値までの割合と、前記所定の基準濃度から前記変更された出力濃度域の最大値までの値に対する前記所定の基準濃度から前記第２の濃度域の最大値までの割合とが同一となるように前記第２の濃度域の最大値を決定する処理の少なくとも一方を行って、前記第２の濃度域を決定する第２の濃度域決定手段とを備え、
前記圧縮テーブル生成手段は、前記変更された出力濃度域および前記第２の濃度域に基づいて、前記入力画像の最小値および最大値が前記変更された出力濃度域内に収まるように、前記入力画像のダイナミックレンジを圧縮するための新たな圧縮テーブルを生成する手段であり、
前記圧縮処理手段は、前記新たな圧縮テーブルにより前記入力画像のダイナミックレンジを圧縮する手段であることを特徴とする画像処理装置。
前記所定の基準濃度は、前記出力濃度域の中心値であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
前記所定の基準濃度は、前記入力画像において目標濃度に変更する濃度値であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
入力画像に対してダイナミックレンジ圧縮処理を施す画像処理方法であって、
前記入力画像における前記ダイナミックレンジ圧縮処理によりダイナミックレンジが圧縮される濃度域以外の濃度域である注目領域の濃度域を第１の濃度域に決定し、
前記入力画像が出力される出力装置の濃度スケールの最小値または該最小値から所定値大きい値から、前記濃度スケールの最大値または該最大値から所定値小さい値の範囲を割り当てる、前記入力画像上の濃度域である出力濃度域を決定し、
前記第１の濃度域および前記出力濃度域に基づいて、前記入力画像の最小値および最大値が前記出力濃度域内に収まるように、前記入力画像のダイナミックレンジを圧縮するための圧縮テーブルを生成し、
前記圧縮テーブルにより前記入力画像のダイナミックレンジを圧縮し、
前記出力濃度域の変更を受け付け、
前記第１の濃度域を変更して第２の濃度域を決定するに際し、前記第２の濃度域の基準となる所定の基準濃度を決定し、前記出力濃度域の最小値から前記所定の基準濃度までの値に対する前記第１の濃度域の最小値から前記所定の基準濃度までの割合と、前記変更された出力濃度域の最小値から前記所定の基準濃度までの値に対する前記第２の濃度域の最小値から前記所定の基準濃度までの割合とが同一となるように前記第２の濃度域の最小値を決定する処理、および前記所定の基準濃度から前記出力濃度域の最大値までの値に対する前記所定の基準濃度から前記第１の濃度域の最大値までの割合と、前記所定の基準濃度から前記変更された出力濃度域の最大値までの値に対する前記所定の基準濃度から前記第２の濃度域の最大値までの割合とが同一となるように前記第２の濃度域の最大値を決定する処理の少なくとも一方を行って、前記第２の濃度域を決定し、
前記変更された出力濃度域および前記第２の濃度域に基づいて、前記入力画像の最小値および最大値が前記変更された出力濃度域内に収まるように、前記入力画像のダイナミックレンジを圧縮するための新たな圧縮テーブルを生成し、
前記新たな圧縮テーブルにより前記入力画像のダイナミックレンジを圧縮することを特徴とする画像処理方法。