JPS60169980A - 画像のコントラスト劣化を修正する方法及びその装置 - Google Patents

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） 本発明はコンピュータ促進画像化に関し、更に詳しくは
コントラスト（対比）劣化を修正するため減算画像化に
おけるスケール操作を使用１゛る方法及び装置に関する
。

（従来の技術） 放射線が小孔或いは狭いスリットを通過することにより
或いは小さなピン或いは狭いバーによって減衰すると、
その結果としての画像は゛拡散し″もどの対象よりも大
きく或いは幅が広くなり、画像ど背景との間のコントラ
ストが減少り”る。これ番よエネルギー回折及び散乱し
、検知手段が精密でないこと、電子ノイズ及びディジタ
ル誤差等による複合的な結果である。

゛拡散″の正確な作用形ｆぶは゛変調伝達作用（ｍｏｄ
ｕｌａｔｉｏｎ　ｔｒａｕｓｆｅｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ
）”或いはＭＴＦとして知られる。画像化装置は、画像
中の特定の拡散槻栴の夫々のＭＴＦの組合せの結果であ
る全体的なＭＴＦである。要するに小孔。

スリット、ピン及びバーを通る画像は拡散し実際の対象
と比較しそのコントラストが減衰することになる。ＭＴ
Ｆは通常直線体に対する固定した追加分、及び対象のコ
ントラストからの付随的な演紳を限定する。従ってスリ
ット、バー。

小孔或いはピンが平均的な寸法よりも十分に大きい時に
は、コントラストは実際の目的のためには現実の対象の
それと変るものではない。対象が小さい場合には画像の
平均的なコントラストは対象のコントラストと幅の両方
に比例する。

ＭＩＦ拡散を修正するための多くの試みがこれまでなさ
れてきた。例えば複雑な“復元°′フィルタ法であって
、これは使用された拡散画像を再度鮮明にするものであ
る。今日使用されている復元フィルタは時間がかかり、
゛ノイズ″が入る。従ってこの方法は既に画像中に入っ
ているノイズを更に強めるものであり、従って装置の効
率と画像の品質を低下しがちである。

画像品質向上技術についての多くの研究のうち、対象を
僅かに拡大することはＭＴＦによる拡散により生ずるコ
ントラスト劣化の問題はどには問題ではない。

例えば血管系が研究されるディジタル螢光透視診断技術
及びこれに関連する研究において、血管画像が僅かに拡
大する場合における血管の検出性については殆ど問題と
ならない。これに対し、コントラストが減衰する場合に
は小さな血管を検出すること或いは識別することが殆ど
不可能になる。

ＭＴＦによる拡散問題についての一つの解決策は小さな
血管を見るための異なる“ウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ）
　’″（グレイスケール延び）を使用することである。

この゛解決策″は結果的により大きなコントラストスケ
ールを付与するものであり、これは大きな血管における
活性的な細部の損失を伴わざるをえない。またこの゛解
決策を採用する場合“正しい″ウィンドウを手動により
発見しなければならず、これは時間を消費する作業であ
る。ＭＴＦ拡散問題に対する別の解決策は非直線スケー
ルを使用するものである。

例えば二つの別々の直線部分を含む二重ウィンドウが大
ぎい血管と小さい血管のそれぞれをカバーするようにす
る。他の非直線スケール（例えば指数スケール及び対数
スケール）も採用されたがこれらは１１論的背景もなく
、関連するコントラストを歪め、細部の損失を伴いＩ１
１度計算を不可能にするものである。

〈発明が解決しようとする問題点） 従って画像中の対象のＭＴＦによる拡散に起因する、画
像のコントラスト劣化を効果的に修正する方法は長く要
望されていたものである。

（問題点を解決するための手段） 従って本発明の目的は対象のＭＴＦにより生ずるコント
ラスト劣化を修正するための減算画像化に使用される方
法をｉｆ供することである。

このような方法は、大きな対象に悪い影響を及ぼすこと
なく小さな対象の画像品質を向上させるしのであり、修
正は大きい対象及び小さい対象の双方を見る場合にも一
つのウィンドウを使用して効果的なものでなければなら
ない。

本発明の一つの局面においてはこの方法は下記段階： 画像化される対象に均質な背景を付与し；変調伝達作用
効果で得られるような実際の画像のコン１−ラストを決
定し；そして 決定した実際の画像コントラストのスケールを操作して
、変調伝達作用劣化により影響されない理想］ントラス
トに近い決定した実際の画像コン１〜ラストを生じせし
める段１ｔ！！ｉ；とを含む。

本発明の一つの特徴は、理想的なコントラスト函数の操
作からあらかじめ作成した表を使用してスケールを操作
することである。

スケールを操作する段階は、本発明の範囲を逸脱するこ
となく種々の方法により達成しうる。

例えばその一つの方法は、測定コントラス］〜函数と理
想的なコントラスト函数との比較によりあらかじめ作成
した表を使用して、スケールを操作するものである。

表を得る１＝めに必要な測定は通常厄介で時間のかかる
ものである。そのため最少用の測定のみが必要な方法を
使用することが望ましい。測定する吊を減少させるため
、例えば研究中の面上の血管のみを画像が含むようにし
コントラスト材料の密度が一定であるなどのある仮定が
成りたつなら、理論的に函数の傾斜を決定することがで
きる。適当な仮定が成り立つなら、応動函数の形を得る
ために必要な測定は、正常化及びスケーリングにも使用
されるＭＴＦ測定のみである。真の値に対する測定値の
傾斜はＭＴＦ測定から容易に得られる。

別の操作方法は下記段階： 既知の正確なＩＶｊＴＦと同じＦＷＨＭを有する三角形
函数である標本の形状を有する大体のＭ１’　Ｆを使用
し、そして、 所定の対象寸法に対してＭ　Ｔ　Ｆ拡散によるコントラ
スト損失を大体集める段階；とを含んでなる。この三角
形函数により以下のコン１−ラストと寸法との函数が得
られる： Ｃ＝Ａ　（ｄ　’　−ｄ　’　／３）　、ここでｄ丘１
゜そして Ｃ＝Δ（ｄ−ｄ　２／３）　、ここでｄ７．１一方、理
想的なコントラスト函数は： Ｃ＝　Ａ’波ｄ、ここでｄ≧１．そして。

２Ｃ＝Ａ”ｄ　”　、　ここＴｄ　’−１式中へ＝β／
ｒ。

ｄ　＝Ｆ？Ｆ、／ｒ　。

そして、βは比例定数； 夕はコントラスト材料の密度； ｒはＭＴＦの最大（ＦＷＨＭ＝）高さの半分である全幅
；そして、 Ｒは血管側部の寸法（方形円筒であるとする）。

本発明の上述特徴及びその他の特徴ならびに目的は、添
附図面と関連する以下の本発明の説明からより明らかと
なろう。

（作用及び実施例） 第１図に示したように、この方法はディジタル螢光透視
診断装置（ＤＦ）に使用されるような減算画像化装置に
特に適している。第１図の装＠１１は典型的なりＦ型の
装置である。画像取得ユニット１２は、コントラスト材
料が加えられる前或いは後に投影される画像を取得する
。

減算ユニット１３はコントラスト材料を加える前に得ら
れる画像をコントラスト材料を加えた後に得られる画像
から減算し、均質な背景を有する対象の画像を供するよ
うにしたものである。

減算ユニット１３から出力される画像データはディジタ
ル形態の場合好ましいものではあるが不可欠ではない。

なお本明細書で言及する画像は基本的には小さな対象物
、即ち最終画像におりるコントラストを減するＭＩＦ効
果を有する例えば血管であることに注意されるべきであ
る。

血管を画像化する際通常生ずるコントラスト現象を修正
りる手段が設けられている。より詳しくいうと、変調伝
達作用特性に由来するコントラスト損失を復元すること
によりコントラストを向上させるため、モニタ１４上の
画像のスケールを操作する手段が設けられている。減算
ユニット１３からデータをディジタル−アナログコンバ
ータ１６によりアナログビデオ信号に変換する時には、
モニタ上に画像が表われる。この装置はプロセッサ１７
の制御下にあり、プロセッサはなかんずくコントラスト
制御のためのスケールを操作する。第１図に示すように
演算ユニツｌ−１８及びテーブル１９は、この目的のた
めプロセッサの制御下にこの装置に使用ξれることが好
ましい。

第３図及び４図は考えられるスケール操作の相異なる形
式を示す。実際に使用する形式は使用する装置及び得ら
れる結果に依存する。例えば目的が小さな血管を示す画
像を得たい場合異なるスケールの操作が使用され、次に
大きな血管を画像化するのに使用される。スケール操作
のすべてにおいて、対象が比較的均質な＊景の視野に入
ることがｍ要である。

以下に記載する操作のすべては所望用法の血管画像を向
上させる一方コントラスト、従って異なる寸法の血管の
可視麿に悪影響を与えるものではない。

背景説明どして第２（ａ）図は点源からはなれた拡散Ｍ
ＩＦを示す図である。軸は点源の線画像の位置からの距
離に対する強度を表わす。

理想的な画像は点（ｐ）或いは寸法を有さない線Ｊに集
中される。実際の画像はＭＴＦにより拡散される。図示
の曲線は単一のピークを有する対称的な函数、即ちゴー
シアン（Ｑ　ａｕｓｓｉａｎ　）函数である。本発明の
範囲を逸脱することなくゴーシアン函数に加え多くの形
式の函数、例えば三角、矩形ステップ函数及びメサ函数
を使用Ｊることができる。

第２（ｂ）図は血管の側部の直線寸法Ｒについて測定さ
れたコントラストを真のコントラストで除痺したコント
ラストの応動函数を示し、ここで血管は矩形の横断面を
有する中空管であって、−側部が視線と平行であるもの
とする。

血管の側部の寸法が増大すると測定値は真の値に近づく
。小さな血管については応動函数は漸近的に側部に依存
して直線に近づく。

第２（Ｃ）図は真のコントラスト値の函数としての同じ
測定〈実際）コントラストを示す。

この図からどの所望点においてもコントラストに対する
必要な修正を推論覆ることは容易である。

本発明の好ましい処理においてはＭＴＦ函数は三角であ
ると考える。ゴーシアン或いはその他の形であると考え
ることはもとより本発明の範囲を逸脱するものではない
。血管が円筒形というよりも方形の中空管であり側部が
視線に対して平行であるとＪｏると、ディジタル減界血
管造影法においては真のコントラストは下記式＝Ｃ″β
Ｉ）Ｒで表わされ、 式中ｐはコントラスト材料の密度 Ｒは管側部の寸法、そして βは比例定数である。

ＭＴＦは応動函数をほぼ下記式： 測定されたコントラスト／実際のコントラス１式中ｒ＝
ＭＴＦのＦ　Ｗ　ＨＭ　。

はＭＴＦの形状におよぼすある範囲に依存する比例定数
である。

小さな血管においては測定コントラスト／実際づ″通り
）であり、測定されたコントラストは聞のエネルギーを
示すことをあられしている。

Ａ−βｐｒ、　ｄ−Ｒ７ｒｒという表記をすると、ＭＴ
Ｆ効果のない理想的な状態では、 Ｃ−Δ−８６（すべてのＲに対して）。

しかしながら実際にはＭＴＦ効果そして三角ＭＴＦによ
り、下記の式があてはまる：Ｃ＝Ａ　（ｄ　−ｄ　２／
３）、ｄ″５１の場合Ｃ＝Ａ　（’ｄ　２／２−ｄ　’
　／３）、ｄ、＝１の場合。

理想的な函数及び実際的な函数は第２（ｃ）図に示され
ている。ＭＴＦのｒが知られていると演免ユニットはあ
らゆる測定値に対してコントラストの理論的な理想値を
計ｎすることができる。

しかしながら、大ぎい画像の夫々のビクセル値を修正す
ることはあまりにも時間がかかる。

従って好ましい方法は対照表を計算することであり、こ
こでは入力はいずれかの測定値であり、」一連出力はお
おまかな理想値である。このような対照表は画像処理の
分野ではよく知られている。

ｒが知られていないとすると、その値はｒａであると考
えられ、修正方法及び手段に使用される。

ｒ変化の代りに「ａを使用すると得られるコントラスト
値は： ｄ７１の場合 従ってｒ　ａ　ｄ　ｒである時は得られる結果は理想値
に近い。

小さな血管画像のコントラストを改善づるのに有用な近
似値は下記関係式を利用するものである。

この近似式から得られる結果は変数Ａ及びｄを用いると
次のように表わされる： Ｃ”　＝、ｐ　（１−ｄ　／６）、ｄ７１（７）ｊＪＪ
合、及び、 Ｃ”＝Ａ、ｄ（１−ｄ／６）　ｄ丘１の場合。

これは小さな血管（ｄ＜１）の場合良好な近似値である
。この関係は第３図に示されている。

タベての値の範囲からのある゛″ウインドウ″かかわる
小さな血管について有用な別の近似式％式％） １゛興味のウィンドウ（ｗｉｎｄｏｗ　ｏｆ　１ｎｔｅ
ｒｅｓｔ）”を選びウィンドウ中の曲線を理想的な直線
に近づけるよう変換する。

例えばウィンドウが閾値Ｔと上側値Ｕの間にあるとづる
“延びた１′スケールは王から０及びＵから上側数値Ｗ
の変換であるから： Ｃ’　＝Ｗ　（Ｃ−Ｔ）／　（Ｕ−Ｔ）逆のスケールは Ｃ”　＝Ｗ−Ｃ’　−Ｗ　（Ｕ−Ｃ）／　（Ｕ−Ｔ）で
あり、式中ＴはＷにまたＵはＯに変えられる。

゛逆′”の操作はこの補完的な操作である二〇”＝ＶＶ
−Ｃ”＝Ｃ’　。

特別なウィンドウは］＝Ｏでスタートする。すると： Ｃ”−Ｗ／ｕ−Ｃ（Ｃは範囲ｏ−ｕ、ｃＬは０−Ｗ）。

１“逆″のスケールは Ｃ”　＝Ｗ　（Ｕ−Ｃ）　／Ｕ　（この場合も同じ範囲
）。

この点にＪ３いて、二乗法スケールが使用されている。

Ｃ”　＝１．／ＷＣ２＝Ｗ（Ｕ−Ｃ）２　／Ｕ２（同じ
範囲） 再度逆にすると： Ｃ”　−Ｗ−Ｗ　（Ｕ−Ｃ）／Ｕ　（同じ帽１゜延びの
ない特別の場合：Ｗ−Ｃ Ｃ”　−Ｕ−（Ｕ−Ｃ）２／Ｕ−２０−Ｃ”　／Ｕ（Ｃ
とｃ′ｆ　は共にＯ−Ｕの範囲）。

Ｃが測定されたコントラストであるとすると、Ａ及びｄ
を使用してコントラストは次のように書くことができよ
う： Ｃ”ｗ２Ａｄ　’　−２Ａｄ　”　／３．ｄ　＜１．そ
して、 ０７郊２Ａｄ　−（２Ａ／３−Ａ’　／Ｕ）ｄ　”　。

ｄ＞１゜ これはｄ−０について二乗法（放物線）として出発し、
次にほぼｄ−６４及びｄ−１，５（第４図参照）で理想
値と交叉する。

この近似（＋ｔｊは従って従前のものより広い゛ウィン
ドウ″に適している。しかしながらこのスクールは二つ
の値の回答を生じさゼるからＣ〉Ｕの場合にはならない
。注意が払われる時にはこれは、画像において値Ｃより
も高いＵを選ぶために極めて有用である。コントラス１
へ材料が黒にみえるよう実際にはＤＳＡ画像は多くの場
合逆スケールで得られるのであるのでこれは特に有用で
ある。

本発明は特定の装置及び方法について記載し！こけれど
も、記載は例を説明するものであり、本発明の範囲を限
定するものでないことが理解されるべきである。特に他
の近似法も本発明の範囲に含まれることが指摘されるべ
きである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるコントラスト劣化修正方法を採
用する画像化装置のブロックダイアグラム： 第２（ａ）図は典型的なＭＴＦのグラフ、第２（ａ）及
び２（ｂ）図はそれぞれＭＴＦに基づく応動曲線の相異
なる態様を示すグラフ；第３図はあるコントラスト劣化
修正方法を用いた結果を示すグラフ；そして、 第、４図は別のコントラスト劣化修正方法を用いた結果
を示すグラフである。 図中、番号１１はディジタル螢光透視診断装置（ＤＦ）
、１２は画像取得ユニツ１〜．１３は減算ユニット、１
６はディジタル−アナログコンバータ、１７はプロセッ
サ、１８は演算ユニット、１９はテーブルである。 特許出願人　工ルシント　リミテッド 手続補正書（方式） 昭和　６ＣＭ＃３　月　ノδ　日 特許庁長官　志　賀　学　１、へ （特許庁審査官　殿） １、　事件の表示 昭和５９年　特許願第２３９２９０号 ２、発明の名称 画像のコントラスト劣化を修正する方法及び装置３、補
正をする者 事件との関係　特許　出願人 氏名（名称）　エルシント　リミテッド４、代理人 住所　東京都文京区白山５丁目１４番７号早川ビル　電
話東京＋１４６１０５３１番（代表）氏名　（Ｓの）弁
理士　早　川　政　名６、　補正の対象　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）画像化における変調伝達作用効果によって生ずる
   コントラスト劣化を修正する方法であって、大きい対象
   の画像に悪い影響を与えることなく小さな対象の画像品
   質を向上させ、かつ大きい対象及び小さい対象の双方を
   見るための単一のウィンドウのみを使用する時にも修正
   が効果的である方法において、下記段階： 画像化される対象に均質な背景を付与し；全体のシステ
   ム変調伝達作用効果で得られる画像コントラストを決定
   し；そして、 決定された画像コン１〜ラストのスケールを操作して、
   変調伝達作用コントラスト減衰により影響されることな
   い理想的なコントラストに、決定されたコントラストを
   近づけるようにする段階； を含む方法。 （２）スケールを操作する段階が、あらかじめ用意され
   た対照表を使用する段階を含む特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 （３）スケールを操作すφ段階が、測定コン１−ラスト
   函数に対して理想コントラスト函数を比較することによ
   り前記対照表を準備することを含む特許請求の範囲第２
   項記載の方法。 く４）スケールを操作する段階が、既知ＦＷＨＭを使用
   することを含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 （５）スケールを操作する段階が、近似的なＦＷＨＭを
   使用することを含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 （６）三角ＭＴＦを使用づ°ることを含む特許請求の範
   囲第１〜６項のいずれか１項記載の方法。 （７）方形断面を有する血管のような長い細い対象を画
   像中に含む特許請求の範囲第１〜６項のいずれか１項記
   載の方法。 （８）均質な背景を、付与する段階が、ディジタル減算
   血管造影法を採用することを含む特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 （９）スケールを操作する段階が、逆方向に二乗するこ
   とを含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 （１０）画像化における変調伝達作用効果によって生ず
   るコントラスト劣化を修正する装置であって、大きい対
   象の画像に悪い影響を与えることなく小さな対象の画像
   品質を向上させ、かつ大きい対象及び小さい対象の双方
   を見るための単一のウィンドウのみを使用する時にも修
   正が効果的である装置において、下記手段： 画像化される対象に均質な背景を付与する手段： 全体のシステム変調伝達作用効果で得られる画像コント
   ラストを決定する手段；及び決定された画像コントラス
   トのスケールを操作して、変調伝達作用コントラスト減
   衰により影響されることのない理想的なコントラストに
   、決定されたコントラストを近づけるようにする手段： を含む装置。 （１１）スケールを操作する手段が、あらかじめ用意さ
   れた対照表を使用する手段を含む特許請求の範囲第１０
   項記載の装置。 （１２）スケールを操作する手段が前記あらかじめ□用
   意された対照表を準備する手段を含み、前記対照表を準
   備する手段が測定コン（〜ラス］−函数に対して理想コ
   ントラスト函数を比較する手段を含む特許請求の範囲第
   １１項記載の装置。 （１３）スケールを操作する手段が、既知ＦＷＨ’Ｍを
   決定し使用する手段を含む特許請求の範囲第１０項記載
   の装置。 （１４）スケールを操作する手段が、Ｆ　Ｗ　Ｉ−Ｉ　
   Ｍを使用し近似させる手段を含む特許請求の範囲第（１
   ５）三角形ＭＴＦを使用する手段を含む特許請求の範囲
   第１０−１４項のいずれか１項記載の装置。　゛ （１６）Ｚｊ形断面を有する例えば血管のような長く細
   い対象を画像中に含む特許請求の範囲第１０−１５項の
   いずれか１項記載の装置。 〈１１）均質な背景を付与する手段が、ディジタル減詐
   血管造影手段を含む特許請求の範囲第１０項記載の装置 （１８）スケールを操作する手段が、逆方向に二乗づる
   手段を含む特許請求の範囲第１０項記載の装置。