JPH03222577A

JPH03222577A - 画像のダイナミックレンジ圧縮処理方法

Info

Publication number: JPH03222577A
Application number: JP2018206A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Nakajima; 中島　延淑
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1991-10-01
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: EP0440166A3; EP0440166A2; US5454044A; JP2663189B2; DE69131469D1; DE69131469T2; US5608813A; EP0440166B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、オリジナル画像を表わすオリジナル画像信号
を処理して前記オリジナル画像よりもダイナミックレン
ジの狭い画像を担持する処理済画像信号を求める画像の
ダイナミックレンジ圧縮処理方法に関するものである。

（従来の技術）記録された画像を読み取って画像信号を得、この画像信
号に適切な画像処理を癖した後、画像を再生表示するこ
とは種々の分野で行なわれている。

たとえば、後の画像処理に適合するように設計されたガ
ンマ値の低いＸ線フィルムを用いてＸ線画像を記録し、
このＸ線画像が記録されたフィルムからＸ線画像を読み
取って電気信号（画像信号）に変換し、この画像信号に
画像処理を施した後コピー写真等に可視像として再生す
ることにより、コントラスト、シャープネス、粒状性等
の画質性能の良好な再生画像を得ることが行なわれてい
る（特公昭６１−５１９３号公報参照）。

また本願出願人により、放射線（Ｘ線、α線β線、γ線
、電子線、紫外線等）を照射するとこの放射線エネルギ
ーの一部が蓄積され、その後可視光等の励起光を照射す
ると蓄積されたエネルギーに応じて輝尽発光を示す蓄積
性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、人体等の被写体
の放射線画像情報をシート状の蓄積性蛍光体に一旦記録
し、この蓄積性蛍光体シートをレーザー光等の励起光で
走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発光光を
光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づ
き被写体の放射線画像を写真感光材料等の記録材料、Ｃ
ＲＴデイスプレィ装置等に可視画像として出力させる放
射線画像記録再生システムがすでに提案されている（特
開昭５５−１２４２９号、同５Ｂ−１１３９５号７同５
５−１［１３４７２号、同５Ｂ−１０４１１ｉ４５号、
同５５−１１６３４０号等）。

このシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真シ
ステムと比較して極めて広い放射線露出域にわたって画
像を記録しうるという実用的な利点を有している。すな
わち、蓄積性蛍光体においては、放射線露光量に対して
蓄積後に励起によって輝尽発光する発光光の光量が極め
て広い範囲にわたって比例することが認められており、
従って種々の撮影条件により放射線露光量がかなり大幅
に変動しても、蓄積性蛍光体ンートより放射される輝尽
発光光の光量を読取ゲインを適当な値に設定して光電変
換手段により読み取って電気信号（画像信号）に変換し
、この画像信号を用いて写真感光材料等の記録材料、Ｃ
ＲＴデイスプレィ装置等の表示装置に放射線画像を可視
画像として出力させることによって、放射線露光量の変
動に影響されない放射線画像を得ることができる。

（発明が解決しようとする課題）上記のように画像信号を得てこの画像信号に基づいて可
視画像を得るシステムにおいて、観察対象領域が低濃度
域から高濃度域の広い濃度域に渡っている場合や、どの
濃度域を観察対象とするかが不明な場合等に、オリジナ
ル画像の高濃度域が観察に適した濃度となるように画像
処理を施した画像とオリジナル画像の低濃度域が観察に
適した濃度となるように画像処理を施した画像との双方
を並べて再生することか行なわれている。

しかしながら、複数の画像を並べて再生すると各画像の
寸法が小さくなり見すらいという問題がある。

また、一つの画像で観察対象濃度域を広げるために、最
高濃度と最低濃度との差即ちダイナミックレンジを狭め
るように高濃度域もしくは低濃度域もしくは画像全体の
コントラストを下げることも行なわれている。

しかし、コントラストを下げると、そのコントラストを
下げた領域内の微細構造も見にくくなるという問題が生
じる。

以下この問題点について詳述する。

第８図は、オリジナル画像上のある方向（Ｘ方向）に沿
うオリジナル画像信号Ｓ　ｏｒｇの値の一例をプロット
した図である。オリジナル画像はＸ方向に沿って全体と
しては階段状の濃度（画像信号Ｓｏｒｇ）を有し、かつ
各階段内に比較的高空間周波数の微細構造を有している
。

第９Ａ図、第９Ｂ図は高濃度域のコントラストを下げる
ことによりダイナミックレンジを圧縮した場合の、それ
ぞれ画像信号の変換グラフの一例を示した図、および画
像上のＸ方向に沿う変換後の画像信号Ｓｏｒｇ’の値を
示した図である。

第８図に示した値を有する画像信号Ｓ　ｏｒｇが、第９
Ａ図に示すグラフＡに沿って画像信号Ｓｏｒｇ　’　に
変換されると、第９Ｂ図に示すように高濃度域の濃度が
低下するが、これとともに高濃度域の階段内の微細構造
もコントラストを失う結果となり、このことは観察対象
としている、全体として高濃度の領域内の微細構造が非
常に観察しにくいものとなってしまうことを意味してい
る。

第１０Ａ図、第１０Ｂ図は低濃度域のコントラストを下
げることによりダイナミックレンジを圧縮した場合の、
それぞれ画像信号の変換グラフの一例を示した図、およ
び画像上のＸ方向に沿う変換後の画像信号Ｓｏｒｇ’　
の値を示した図である。

第８図に示した値を有する画像信号Ｓｏｒｇが、第１０
Ａ図に示すグラフＢに沿って画像信号Ｓｏｒｇ　’に変
換されると、第１０Ｂ図に示すように今度は低濃度域内
の微細構造が非常に観察しにくいものとなってしまう結
果となる。

本発明は、上記問題点に鑑み、濃度域を圧縮することに
より画像内の適性観察領域を広げるとともに、各領域内
の微細構造の観察適性をも確保した、画像のダイナミッ
クレンジ圧縮処理方法を提供することを目的とするもの
である。

（課題を解決するための手段）本発明の第一の画像のダイナミックレンジ圧縮処理方法
は、オリジナル画像を表わすオリジナル画像信号Ｓ　ｏｒｇ
を処理して前記オリジナル画像よりもダイナミックレン
ジの狭い画像を担持する処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｃを
求める画像のダイナミックレンジ圧縮処理方法において
、各画素点に対応して該各画素点の周囲の所定範囲内のオ
リジナル画像信号Ｓｏｒｇを平均化することによりボケ
マスク信号Ｓｕｓを求め、このボケマスク信号Ｓｕｓの
値が増大するにっれて単調減少する関数をｆｌ　（Ｓｕ
ｓ）としたとき、式％式％（）に従って処理済画像信号ｓ　ｐｒｏｃを求めることを特
徴とするものである。

また、本発明の第二の画像のダイナミックレンジ圧縮処
理方法は、オリジナル画像を表わすオリジナル画像信号Ｓ　ｏｒｇ
を処理して前記オリジナル画像よりもダイナミックレン
ジの狭い画像を担持する処理済画像信号ｓ　ｐｒｏｃを
求める画像のダイナミックレンジ圧縮処理方法において
、各画素点に対応して該各画素点の周囲の所定範囲内のオ
リジナル画像信号Ｓ　ｏｒｇを平均化することによりボ
ケマスク信号ＳＵＳを求め、このボケマスク信号Ｓｕｓ
の値が増大するにつれて単調減少するとともに微係数が
連続する関数をｆ　ｚ　　（Ｓ　ｕｓ）としたとき、式％式％（２）に従って処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｃを求めることを特
徴とするものである。

ここで上記「単調減少する」とはＳｕｓの値の増大に伴
って、ｆｌ　（Ｓｕｓ）もしくはｆｚ　　（Ｓｕｓ）が
必ず減少するものである必要はなく、部分的にはＳｕｓ
が変化してもｆｌ　　（Ｓｕｓ）もしくはｆｌ（Ｓ　ｕ
ｓ）が変化しない領域が存在していてもよい。

（作　　用）本発明の第一および第二のダイナミックレンジ圧縮処理
方法は、オリジナル画像信号Ｓ　ｏｒｇの低空間周波数
成分が強調されたボケマスク信号Ｓｕｓの値が増大する
につれて単調減少する関数ｆ　（Ｓｕｓ）　　（ｆ　１
　　（Ｓ　ｕｓ）とｆｚ　　（Ｓｕｓ）との両者を含む
）を用いて、Ｓ　ｐｒｏｅ＝　Ｓ　ｏｒｇ　十ｆ　（Ｓ　ｕｓ）　　
　　−（３１に従ってダイナミックレンジの圧縮の行な
われた処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｅを求めるようにした
ため、画像全体のダイナミックレンジは圧縮されるとと
もに各領域内の比較的高空間周波数成分の多い微細構造
はそのコントラストが維持されることとなリ、これによ
り一つの画像で広い適性観察領域が確保される。

また本発明の第一のダイナミックレンジ圧縮処理方法は
、関数ｆ１　（Ｓｕｓ）の内容を変更するだけで、前述
のとおり低濃度域のダイナミックレンジを圧縮すること
も高濃度域のダイナミックレンジを圧縮することもでき
る。低濃度域のダイナミックレンジ圧縮はたとえば縦隔
部領域まで観察したい胸部Ｘ線画像に適しており、−刃
高濃度域のダイナミックレンジ圧縮はたと・えば皮膚辺
縁部まで観察したい四肢骨のＸ線画像に適している。

また、本発明の第二のダイナミックレンジ圧縮処理方法
は、関数ｆ　ｚ　　（Ｓ　ｕｓ）の微係数が連続してい
るため、処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｃが担持する画像に
偽輪郭が生じることが防止され、より観察しやすい画像
となる。

尚、「日本放射線技術学会雑誌　第４５巻第８号１９８
９年８月　１０３０頁　阿南光性はか」に、人体の胸部
Ｘ線画像について ■　ボケマスク信号Ｓｕｓを求める ■　ボケマスク信号Ｓｕｓの値を２倍し、最大値（１０
２３）以上となった場合は最大値（１０２３）でクリッ
プする。

■　反転画像を作成する。

ｂ＝Ｉ０２３−ａ ■　オリジナル画像に反転画像Ｘ係数αを加える。

ｃ＝Ｓｏｒｇ　＋α　・　ｂ　　　（α−０，３）−（
５）のステップにより、画像のダイナミックレンジを圧
縮する手法が記載されている。この手法は本発明と同様
に画像のダイナミックレンジを圧縮するとともに各領域
内の細部構造のコントラストは維持されるという効果を
有している。

しかしこの手法は、低濃度域のダイナミックレンジのみ
を圧縮するものであって、高濃度域のダイナミックレン
ジを圧縮することはできず、したがって高濃度域のダイ
ナミックレンジも有効に圧縮することのできる本発明の
第一のダイナミックレンジ圧縮処理方法とは異なり、例
えば前述した四肢付画像等の観察には適さないという欠
点がある。またこの手法は本発明の第二のダイナミック
レンジ圧縮処理方法と異なり偽輪郭を生じる可能性があ
るため、ダイナミックレンジは圧縮されたものの今度は
この偽輪郭のために画像が見にくくなるおそれがあると
いう欠点もある。本発明は上記手法の欠点を解決したも
のであって、さらに上記手法よりもステップが簡単であ
り、また圧縮の程度を自由に設定できる等の長所も有す
るものである。

（実　施　例）以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明す
る。尚、ここでは前述した蓄積性蛍光体シートを用いた
例について説明する。

第６図は、Ｘ線撮影装置の一例の概略図である。

このＸ線撮影装置１０のＸ線源１１からＸ線１２が被写
体１３に向けて照射され、被写体１３を透過したＸ線が
蓄積性蛍光体シート１４に照射されることにより、被写
体１３の透過Ｘ線画像が蓄積性蛍光体シート１４に蓄積
記録される。

第７図は、Ｘ線画像読取装置の一例を表わした斜視図で
ある。

第６図に示したＸ線撮影装置で撮影が行なわれ、Ｘ線画
像が記録された蓄積性蛍光体シート１４が読取部２０の
所定位置にセットされる。

蓄積性蛍光体シート１４が読取部２０の所定位置にセッ
トされると、このシート１４はモータ２１により駆動さ
れるエンドレスベルト２２により、矢印Ｙ方向に搬送（
副走査）される。一方、レーザー光源２３から発せられ
た光ビーム２４はモータ２５により駆動され矢印方向に
高速回転する回転多面鏡２６によって反射偏向され、ｆ
θレンズ等の集束レンズ２７を通過した後、ミラー２８
により光路を変えて前記シート１４に入射し副走査の方
向（矢印Ｙ方向）と略垂直な矢印Ｘ方向に主走査する。

シート１４の励起光２４が照射された箇所からは、蓄積
記録されているＸ線画像情報に応じた光量の輝尽発光光
２９が発散され、この輝尽発光光２９は光ガイド３０に
よって導かれ、フォトマルチプライヤ（光電子増倍管）
３１によって光電的に検田される。上記光ガイド３０は
アクリル板等の導光性材料を成形して作られたものであ
り、直線状をなす入射端面３０ａが蓄積性蛍光体シート
１４上の主走査線に沿って延びるように配され、円環状
に形成された射出端面３０ｂにフォトマルチプライヤ３
１の受光面が結合されている。

入射端面３０ａから光ガイド３０内に入射した輝尽発光
光２９は、該光ガイド３０の内部を全反射を繰り返して
進み、射出端面３０ｂから射出してフォトマルチプライ
ヤ３１に受光され、Ｘ線画像を表わす輝尽発光光２９か
フォトマルチプライヤ３１によって電気信号に変換され
る。

フォトマルチプライヤ３１から出力されたアナログ出力
信号ＳＯは対数増幅器３２で対数的に増幅され、Ａ／Ｄ
変換器３３でディジタル化され、これによりオリジナル
画像信号ｓ　ｏｒｇが得られ、画像処理表示部４０に入
力される。この画像処理表示部４０は、可視画像を再生
表示するためのＣＲＴデイスプレィ４１、ＣＰＵ、内部
メモリ、インターフェイス等が内蔵された本体部４２、
フロッピィディスクが装填され駆動されるフロッピィデ
ィスクドライブ部４３、およびこのＸ線画像読取装置に
必要な情報を入力するためのキーボード４４から構成さ
れている。

この画像処理表示部４０に被写体１３のオリジナルＸ線
画像を担持するオリジナル画像信号Ｓ　ｏｒｇが入力さ
れると、このオリジナル画像信号ｓ　ｏｒｇを以下のよ
うに変換することにより画像のダイナミックレンジが圧
縮される。

第１図は、オリジナル画像上の各画素点と該各画素点に
対応するオリジナル画像信号Ｓ　ｏｒｇを表わした図で
ある。図にＳｌ、等で示した記号が対応する各画素点の
オリジナル画像信号Ｓｏｒｇを表わしている。ここで中
央の白丸で示した画素のボケマスク信号Ｓｕｓが Σ　　Σ　　Ｓ　ｌ＋ｋ　＋　　１” ＳｕＳモ　　　′−一（２ｍ＋１）　　　（２ｎ＋１）の演算により求められ、この演算を各画素について行な
うことにより画像全体のボケマスク信号ＳｕＳが求めら
れる。尚、ｍ、ｎは、オリジナル画像信号Ｓ　ｏｒｇを
得る際のサンプリング間隔やオリジナルＸ線画像の性質
等により適宜選択される値である。

第２図は、ボケマスク信号Ｓｕｓを変数とした単調減少
関数の一例を表わした図である。

Ｓｕｓは最高値１０２３を有し、ｆ（Ｓｕｓ）は途中の
ｄ点までは零、それ以上は直線的に傾斜した関数形を有
している。この関数ｆ（Ｓｕｓ）を用いて各画素点（ｉ
、　　ｊ）について、５ｐｒｏｃ　＝ＳＢ＋ｆ　　（Ｓｕｓ）の演算を行ない
、画像全体について処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｃが求め
られる。

第３図は、オリジナル画像上のＸ方向についてオリジナ
ル画像信号Ｓ　ｏｒｇが第８図に示したように変化して
いる場合の、処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｅを示した図で
ある。

ボケマスク信号Ｓｕｓが大きな領域、即ち平均的な濃度
が高い領域のダイナミックレンジが圧縮され、しかも各
領域内の比較的高空間周波数成分からなる微細構造のコ
ントラストは圧縮前の状態が維持されている。したがっ
てこの処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｃに基づいてＣＲＴデ
イスプレィ４１に再生表示された可視画像は高濃度領域
の濃度がその内部の微細構造のコントラストを維持した
まま全体として下がった画像となる。尚、第３図に示す
ように濃度がステップ的に変化すると処理済画像信号Ｓ
　ｐｒｏｃにオーバーシュートやアンダーシュートが発
生するが、実際の画像ではこのようなステップ的な急激
な濃度変化はほとんど存在せず無視できるものである。

第４図は、ボケマスク信号Ｓｕｓを変数とした単調減少
関数の他の例を表わした図である。この関数ｆ　（Ｓｕ
ｓ）は、ボケマスク信号Ｓｕｓの値が小さい領域で変化
し、ボケマスク信号Ｓｕｓの値がｅ点より大きい領域で
はｆ　（Ｓｕｓ）　＝０となる関数である。

第５図は、第４図に示す関数ｆ（Ｓｕｓ）を用いて、第
８図に示すように変化しているオリジナル画像信号Ｓ　
ｏｒｇを変換して求めた処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｃを
表わした図である。

第３図の場合と異なり今度は低濃度領域のダイナミック
レンジが圧縮されているが、各領域内の微細構造のコン
トラストは、第３図の場合と同様に維持されている。こ
の処理済画像信号ｓ　ｐｒｏｃに基づいてＣＲＴデイス
プレィ４１に可視画像を再生表示すると、該可視画像は
微細構造のコントラストが維持された状態で低濃度領域
が全体として濃い画像となる。

ここで、第４図の関数ｆ　（Ｓｕｓ）は点ｅにおいて折
れ線とならず微係数が連続する関数である。

折れ線の場合はこのｅ点に相当する濃度領域に、オリジ
ナル画像には何ら特別の輪郭は存在しないにも拘らず処
理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｅに基づいて再生表示された可
視画像に偽輪郭が生じる場合がある。

本実施例では関数ｆ　（Ｓｕｓ）を微係数が連続する関
数としたため、偽輪部が生じることも防止される。

上記各実施例は蓄積性蛍光体シートに記録されたＸ線画
像を読み取って画像信号を得るシステムであるが、本発
明は蓄積性蛍光体シートを用いるシステムに限られるも
のではなく、Ｘ線フィルム等に記録されたＸ線画像、そ
の他記録シートに記録された一般の画像等を読み取って
画像信号を得るシステムに広く適用できるものである。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明の画像のダイナミッ
クレンジ圧縮処理方法は、ボケマスク信号Ｓｕｓを求め
、このボケマスク信号Ｓｕｓを変数とした単調減少関数
ｆ　（Ｓ　ｕｓ）　　（ｆ　ｓ　　（Ｓ　ｕｓ）または
ｆｚ（Ｓｕｓ））を用いて、式％式％）に従って処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｅを求めるようにし
たため、画像の微細構造のコントラストを低下させるこ
となく全体のダイナミックレンジを圧縮することができ
る。

また本発明の第一のダイナミックレンジ圧縮処理方法は
、単調減少関数ｆ　ｓ　　（Ｓ　ｕｓ）の内容を変更す
るだけで低濃度域も、高濃度域も圧縮処理することか可
能である。

さらに本発明の第二のダイナミックレンジ圧縮処理方法
は、単調減少関数ｆ　２　　（Ｓ　ｕｓ）がその微係数
が連続したものであるため、処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏ
ｃに基づいて再生表示された可視画像に偽輪郭が生じる
ことが防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、オリジナル画像上の各画素点と該各画素点に
対応するオリジナル画像信号Ｓ　ｏｒｇを表わした図、第２図は、ボケマスク信号Ｓｕｓを変数とした単調減少
関数の一例を表わした図、第３図は、オリジナル画像上のＸ方向についてオリジナ
ル画像信号Ｓ　ｏｒｇが第８図に示したように変化して
いる場合の、処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｃを示した図、第４図は、ボケマスク信号Ｓｕｓを変数とした単調減少
関数の他の例を表わした図、第５図は、第４図に示す関数ｆ（Ｓｕｓ）を用いて、第
８図に示すように変化しているオリジナル画像信号Ｓ　
ｏｒｇを変換して求めた処理済画像信号Ｓ　ｐｒｏｃを
表わした図、第６図は、Ｘ線撮影装置の一例の概略図、第７図は、Ｘ
線画像読取装置の一例を表わした斜視図、第８図は、オリジナル画像上のある方向（Ｘ方向）に沿
うオリジナル画像信号Ｓ　ｏｒｇの値の一例をプロット
した図、第９Ａ図、第９Ｂ図は高濃度域のコントラストを下げる
ことによりダイナミックレンジを圧縮した場合の、それ
ぞれ画像信号の変換グラフの一例を示した図、および画
像上のＸ方向に沿う変換後の画像信号Ｓｏｒｇ’の値を
示した図、第１０Ａ図、第１０Ｂ図は低濃度域のコント
ラストを下げることによりダイナミックレンジを圧縮し
た場合の、それぞれ画像信号の変換グラフの一例を示し
た図、および画像上のＸ方向に沿う変換後の画像信号Ｓ
ｏｒｇ’の値を示した図である。１０・・・Ｘ線撮影装置　　１４・・・蓄積性蛍光体シ
ート２０・・・読取部　　　　　４０・・・画像処理表
示部第２図ｆ（Ｓｕｓ）第図第８図第９八図ｍ＝−５０ｒＱ第９Ｂ図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）オリジナル画像を表わすオリジナル画像信号Ｓｏ
ｒｇを処理して前記オリジナル画像よりもダイナミック
レンジの狭い画像を担持する処理済画像信号Ｓｐｒｏｃ
を求める画像のダイナミックレンジ圧縮処理方法におい
て、各画素点に対応して該各画素点の周囲の所定範囲内のオ
リジナル画像信号Ｓｏｒｇを平均化することによりボケ
マスク信号Ｓｕｓを求め、このボケマスク信号Ｓｕｓの値が増大するにつれて単調
減少する関数をｆ＿１（Ｓｕｓ）としたとき、式Ｓｐｒｏｃ＝Ｓｏｒｇ＋ｆ＿１（Ｓｕｓ）に従って処理済画像信号Ｓｐｒｏｃを求めることを特徴
とする画像のダイナミックレンジ圧縮処理方法。
（２）オリジナル画像を表わすオリジナル画像信号Ｓｏ
ｒｇを処理して前記オリジナル画像よりもダイナミック
レンジの狭い画像を担持する処理済画像信号Ｓｐｒｏｃ
を求める画像のダイナミックレンジ圧縮処理方法におい
て、各画素点に対応して該各画素点の周囲の所定範囲内のオ
リジナル画像信号Ｓｏｒｇを平均化することによりボケ
マスク信号Ｓｕｓを求め、このボケマスク信号Ｓｕｓの値が増大するにつれて単調
減少するとともに微係数が連続する関数をｆ＿２（Ｓｕ
ｓ）としたとき、式Ｓｐｒｏｃ＝Ｓｏｒｇ＋ｆ＿２（Ｓｕｓ）に従って処理済画像信号Ｓｐｒｏｃを求めることを特徴
とする画像のダイナミックレンジ圧縮処理方法。