JPS60246189A - 放射線画像処理方法 - Google Patents

放射線画像処理方法

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JPS60246189A
JPS60246189A JP59102388A JP10238884A JPS60246189A JP S60246189 A JPS60246189 A JP S60246189A JP 59102388 A JP59102388 A JP 59102388A JP 10238884 A JP10238884 A JP 10238884A JP S60246189 A JPS60246189 A JP S60246189A
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  • Radiography Using Non-Light Waves (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
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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) この発明は主として医療診断に用いられる放射線画像処
理方法に関するものである。
(従来技術) 近年、放射線画像を電気信号に変換し、処理再生するこ
とが多く行なわれている。
ここでいう放射線画像とは、放射線、γ線、中性子線等
高エネルギー電磁波を被写体に照射し、被写体による電
磁波の減衰を2次元的に検出し、画像に形成したものを
さす0例えば放射線による放射線写真、或いはキシン性
蛍光体の発光着を2次元的に走査して゛電気信号に変換
して得られる画像、或いは、いわゆる間接撮影用テレビ
ジョンによる画像等がある。
これらにおいて行なわれている処理はいずれも放射線検
出素子、放射線管、撮影方法等による画像の劣化を補正
し、かつ、又は人の視覚特性に合う画像を再生し、より
診断性の良い画像を提供とするものである。
これらの処理を大きく2分類すると、画像を得るまでの
系、例えばフィルムで言えば放射線管球、被写体の動き
、増感用の蛍光体、フィルム等による周波数応答の劣化
を補正し、さらに5人の視覚特性に合わせて、空間周波
数領域での強調をすることにより視覚的に見易い画像を
得るような方法と、再生画像中の診断に重要な部分を濃
度で0.5〜1 、5程fflの範囲にし、かつその濃
度領域でコントラストを一トげる方法の2種類に大別さ
れる。すなわち、空間周波数処理と、階調変換処理の2
つである。
ところで従来、周波数領域での強調を行なうために、特
開昭56−138735号公報に示されるように、式(
1)の方法が用いられている。
D=Dorg+β(Dorg−Dus)・・・(1) ここで、βは強調係数、Do rgは原画信号。
Dusは原画信号Do rgの非鮮鋭マスク信号である
この方法はある空間周波数具−Fを強調するために、各
走査点で原画像の低空間周波数成分に対応する非鮮鋭マ
スク信号Dusをめ、原画信号Dorgから減算するこ
とにより高空間周波数成分をめ、それを原画信号Do 
rHに加えることで実現している。
この方法で原画フィルタを形成すると第1図(a)、(
b)のようなフィルタを実現することができる。即ち、
空間周波数領域である範囲a。
bで大きく変化し、その他ではあまり変化しないような
フィルタで、かつその範囲a、bでの変化の割り合いも
非鮮鋭マスク信号Dusの特性のものだけである。
従って、画像取得系の補正のための任意の形のフィルタ
をこの方法で実現し1画像取得系の平均伝達関数を補正
するには、式(2)のように非鮮鋭マスク信号Dosを
複数個束める必要があるが、演算時間が非常に長くなり
実用的でない。
D=Dorg+β1 (Do rg−Du s 1) 
+β2 (Do rg−Dus2)+e @ 拳・・拳
(2) または、非鮮鋭マスク信号Dusをめずに、これを実現
するには、式(3)を用いることがよ即ち、第2図に示
すように、原画像lの例えば横方向に1番目と、縦方向
に1番目の画素2について、画素2を中心とする横方向
−に72〜に/2と縦方向−9,72〜見/2の範囲で
I、Jを中心に画像全部についてそれぞれたたみ込み関
数を全部乗算を行ない、それを加えたものが結果で、い
わゆる2次元のたたみ込み演算を行ない新しい画像2′
を得ている。この方法は原画像lの画素の全てについて
行なわれる。
この方法では第2図に示すように、演算回数が非常に大
きなものとなる。
一例として、 画像の縦の画素数をM 画像の横の画素数をN たたみ込み関数りの縦の大きさをK たたみ込み関数りの横の大きさをLとすると、画素当り
KXL回の乗算、加算の演算及び画像情報へのアクセス
が必要であり、画像全体に対しては、 (KXL)X (MXN) 回とfxる。
例えば、放射線画像の場合、K=lO〜60、L=10
〜60、M=1000〜2000であるとすれば、最大
の場合、60X60X2000X2000=144X1
00XIO回トする。
そして、放射線画像を得る系の周波数特性は通常第3図
のような形になり、この周波数特性を補正するには第4
図のようになめらかに変化する周波数特性を持つ空間フ
ィルタであれば、系の平均伝達関数を補正したとき特性
が第5図のようになり最適である。
即ち、放射線画像の重要な周波数成分Oから1.0JJ
p/mmの範囲で系の応答がほぼ1.0となっている。
一方、第1図のような単純な形のフィルタでは、補正を
このように正確に行なうことができない。
ところで、このフィルタは画像の細かな所まで、良く表
現しているが濃度変化を付ることにより、さらに良好な
画像を得ることができる。
(発明の目的) この発明はかかる実情に鑑みなされたもので、前記の問
題点を解決し、画像の細かな所まで、良く表現し、さら
に濃度領域の変換を行なうことができ診断性に優れた良
好な画像を得る放射線画像処理方法を提供することを目
的としている。
(発明の構成) この発明は前記の目的を達成するため、放射線画像を走
査して、放射線画像情報を読み出し、電気信号に変換し
た後、可視像として再生するに当り、各走査のそれぞれ
の画素毎に、所定範囲のたたみ込み関数をそれぞれ乗算
し、このそれぞれの値、を加算するたたみ込み演算を所
定の画像について行ない、かつ前記たたみ込み関数の0
空間周波数応答を画像信号の強度により変化させ画像を
補正することを特徴としている。
(実施例) 以下、この発明を放射線としてX線を用いた実施例を添
付図面に基づき詳細に説明する。
第6図はたたみ込み方法の補正を示している。
この方法はX線画像において、 たたみ込み演算 ΣΣh(文、m)XD(I+文、J+m)の回数をへら
し、かつ実用上はとんど任意のフィルタを実現すること
にある。
X線画像における空間フィルタとして、Dx (I 、
 J) =ΣhX l) XD (I +l 。
J) Dxy (I 、J)=Σhy (u)XDx (1。
J十磨) という横、縦のx、72軸方向のたたみ込み演算により
、前記の2次元たたみ込み(3)式と同等の性能を実現
している。
この方法では第6図(a)に示すように、原画像61の
例えば横方向に1番目と、縦方向に1番目の画素62に
ついて、たたみ込み範囲を近傍の横X方向−L/2〜L
/2と縦方向−に/2〜に/2の全部について行なわな
いで、内素62を中心とする横X方向と縦y方向につい
てのみ行なうようにしている。
即ち1画素62上に第6図(b)に示す横X方向の所定
のたたみ込み関数hxを合せて、画素62とたたみ込み
関数hxのそれぞれのたたみ込み関数hxl 、hx2
 、hx3e e *を、例えば60個を掛け、このそ
れぞれの値を加算してたたみ込み演算を行なう。
そして、これを第6図(a)の画素63 、64・・・
について同様に行なう。これが原画像61について終r
すると、次に第6図(C)の縦方向の所定のたたみ込み
関数byを用いて、それぞれのたたみ込み関数hyl 
、by2 、by3・・・を、画素62,63.64−
m−について同様にたたみ込み演算を行ない、第6IN
 (d)に示す新しい画素62’、63’、64’番や
争を得ている。この処理を画像全体に行ない処理画像を
得る。
この方法によれば、2次元のたたみ込み(3)式とは空
間周波数の高域において変調伝達関数が大きく異なるに
もかかわらず、はとんど視覚的に同等の性能を有する。
また、演算回数は、この方法によれば(L+K)X (
NXM)回となり、例えば前記と同様に計算すると、L
=に=60として約l/30の48秒程度となる。
ここで具体的なフィルタhx、hyのめ方を説明する。
まず、画像取得系の周波数応答を知る必要があるが、X
線撮影系では、略第4図の曲線a−dのいずれかにほぼ
代表されるので、これを適宜選択するようにしておく、
または、画像処理系の特性ず1 を;/;lで近似して、2aを指定するようにしておい
ても、はぼ同様な結果が得られる。
f二Ip/mm 2a:応答がl / eになる周波数 e:自然対数の低 そして、その周波数応答値の逆数をフィルタの応答とす
る。
ここで、第7図で示すフィルタが得られるが、適当なQ
(1,5〜6.01以上にフィルタの応答がなる部分で
は、BのようにQの値にするか、またはCの値のように
空間周波数で3〜51P/mmに向って、次第にOにな
るようにしてもよい、hx、byの組み合わせは、種々
であるが。
ここではhx=by、即ち、画像の周波数成分がX、Y
でほぼ等しい場合で説明する。
次に、第7図で得られた周波数応答の平方根をとり、こ
れをhx、hyの周波数応答とし、第8図に示す。
さらに、これを逆フーリエ変換し、hx、byの実領域
での計数をめる。
以上の計算は、第3図の曲線a、b、c、dが選択され
た時に、その都度計算してもよいが、望ましくは前もっ
て計算しておいて、ROM、またはフロッピーディスク
等に記憶しておき、単に読み出すだけにしておいた方が
、−々計算する時間を省くことができる。
また、Qの値は、診断者の好みにより個人差があるがほ
ぼ2.0〜4.0程度が良いということが知られている
第9[il (a)、(b)は、Qを色々変化させて2
0人の医師の判断奄グラフにしたものである。
0は原画より判断がしやすい (+1)Δは原画と同じ
 (0) Xは原画より判断がしにくい (−1)で点数を表わし
ている。
このようにして得たフィルタの周波数応答が前記第5図
に示すものである。
このフィルタは画像の細かな所まで、良く表現している
がザラツキが目立つことが解った。
この原因はX線画像においては、両像情報のほとんどが
空間周波数0.51p/mm以下のところにあり、それ
以上の空間周波数では画像情報はあるものの雑音の割合
が大きいtいうことによることが判明した。
即ち、第10図に示すように、0.5〜1.01p/m
m以上の空間周波数では、強調の度合を弱くして空間周
波数領域での強調をすることで良い結果を得ることがで
きる。
前記の説明で第7図の周波数fpをめるのにQを設定し
、そのQに達する周波数fpから以−にをBまたはCの
ようにしたが、逆に周波数fpを0 、5〜1 、0 
i p/mmに設定し、その時の周波数応答をQとして
、それ以上の周波数でBまたはCのように次第に低下さ
せてゆくことがよいことがわかった。
しかし、画像を得る系によっては、この空間周波数応答
のQの最大値を3倍以トにしなければ補正できない場合
がある。
この場合、常にこの種のフィルタを用いると、画像に本
来ない擬像が生しる場合がある0例えばバリウム造影剤
を使った胃のX線画像の信号の大きさく濃度)にかかわ
らず空間周波数特性のQを一定にして前記処理を行なう
と、多量に造影剤が入った低信号の広い面積の部分が必
要以上に強調されて白い縁や真黒の帯等の擬像が発生し
、画像品位を落してしまう、また、低画像信号レベルで
のザラツキが目立ち画像品位を落としてしまう。
これらの擬像の発生を防ぐためには、第11図(a)、
(b)、(c)に示すような処理が有効である。
即ち、第11図(a)は擬像の発生を防止するために、
空間周波数特性のQを画像信号Sの大きさに応じ、原画
像信号Sの弱い所Sl以下では小さく、本来多くの信号
をもつ信号の範囲では太きくし、また強い部分52以下
では小さくした例である。
そして、曲線Aは滑らかに変化させた場合を小し、曲線
BはSl、S2で折れまがるようにしたものであるが、
両者の差はほとんど見られなかった。この例の場合、原
画像信号の弱い部分では、Qを小さくして画像のザラツ
キを小さくしている。また、原画像信号の強い部分s2
以」二で。を落とし、黒縁や由縁の発生を防いでいる。
また、胸部正面撮影の場合、たたみ込み関数りの特性を
固定すると、背骨や心臓部分の低輝度での雑音が増大し
、視覚的に非常に目立ち画像品位を落し、診断性を劣化
させる。
この場合たたみ込み関数りの周波数応答のQについて背
骨や心臓部分の低輝度域で小さくし、誦の部分の高輝度
部で大きくすれば、雑音を抑えることができる。
これが第11図(b)の場合である。
第11図(C)に示すものは、血管造形、リンパ管造形
のような低輝度部の診断がffi要で、その低輝度の領
域が、画像全体であまり大きな部分を占めていないもの
の場合に適している。
いままでの説明では、フィルタが最大応答をする空間周
波数fpを固定していたが、この空間周波数fPを画像
信号に対して変化させることも、画質を改善するために
用いることができる。
例えば、第12図に示すように、画像信号が弱い部分で
は空間周波数fpを低くし、即ち、S/Nが悪い信号に
対しては低空間周波数領域を補正し、成程度S/Nが良
い部分では、高空間周波数まで補正する方法である。
また、第13図の周波数fc、即ち、フィルタの周波数
応答が0.1になる周波数を画像信号に応じて変化させ
ることで画像のザラツキを抑える効果がある。
即ち、第13図(a)、(b)のように、原画信号、雑
音比の低い信号レベルでは空間周波数fCを小さくし、
S/Nの十分ある中から高信号レベルでは周波数fcを
高めに設定することで、低信号レベル部の雑音を抑える
ことができる。
ξらに、第16図に示すように周波数応答のQを変化さ
せることを同時に行なうと、さらに効果があることはい
うまでもない。
この発明では画像を得る系のモ均伝達関数の補正を行な
い、さらにその濃度領域の変換を行なうものである。
即ち、たたみ込み関数hx、byのO空間周波数特性を
各画像信号の強度により、変化させることでこれを実現
することができる。
P−ΣhxXΣhy −−@ (D) なるPを画像信号に応じて変化させることがそれである
$15図(a)に示すDは、前記Pが常数1゜0の時の
O空間周波数に対しての画像信号の応答を示しているが
、普通X線画像の再生には曲線Eのように診断に重要な
部分FのコントラストをLげ、それ以外の部分のコント
ラストを落すことが行なわれている。
写真フィルムでは水性曲線がこれにあたる。
この方法では得たい水性曲線をEとすると、Pを第15
図(b)のようにE/DなるElをグーえることで実現
している。
まず、たたみ込み関数りの周波数特性を決定し、次のそ
のたたみ込み関数りにこのPを乗じて使用するたたみ込
み関数りを決定する。
コ17)PはP=PxΣhxXPy:T、hyで、Px
= P Y =1’Pとしても良いし、Px= 1.0
.Py=Pとしても良いが、E/Dを簡単に決定できる
のは後者であり、たたみ込み関数hx、hyの設計も楽
になる。
また、この発明の他の目的は、画像が非等方的な周波数
応答、即ち、画像の縦方向及び横方向に異なる周波数応
答をもつ系を通過した場合、例えば段層撮影等によるX
線画像をも補正することにある。
ここでいう断層撮影では、第16図に示すように、被写
体41の一定面内でX線源42から常に同一点Oを通過
するX線が常にX線検出器43、例えばフィルムの蛍光
体等の同一時に到達するようにし、他の被写体41の他
面では、X線検出器43の他の部分に到達するようにし
て(■29−・=−VI又り としてX線を照射しなが
ら移動させる)被写体41の断面の像を得るものである
このような系の場合、X方向、Y方向の周波数応答がそ
れぞれ異なるため、それぞれ別にたたみ込み関数hx 
、hyを用いることが診断性能をトげることがわかった
即ち、第17図に示すように、被写体がX方向に相対的
に移動している場合、たたみ込み関数hXの強調周波数
をhyよりも下げ、強調度QyはQxよりも人Jくする
ことにより、この非等方性を補正することができる。
そして、前記したようにこれにQ、fc、fp、Pの変
化も同時に追加できることはいうまでもない。
前記実施例において、横方向と縦方向の演算の順序を入
れかえてもよいことはいうまでもない。
また、この発明のたたみ込み方法による補正は第6図に
示す方法においても同様に適用ξれる。この方法はX線
画像において、空間フィルタとしDxy (I 、J)
 = Σ hx(又 ) XD (I −ト 文、J)
 +ΣIB (k)XD (I、J 十交) という横、縦のx、72軸方向のたたみ込み演算により
、前記の2次元たたみ込み(3)式と同等の性能を実現
している。
この方法では第6図(a)に示す原画像61の例えば横
方向に1番目と、縦方向に3番目の画素62について、
たたみ込み範囲を近傍の横X方向−L/2〜L/2と縦
方向−に72〜に/2の全部について行なわないで5画
素62を中心とする横X方向と縦y方向についてのみ行
なうようにしている。
即ち、画素62上に186図(b)に示す横方向のたた
み込み関数hxを合せて、画素62とたたみ込み関数h
xとをかけ合わせて、横方向のたたみ込みの結果を得る
。同様に第6図(c)に示す横方向のたたみ込み関数h
yについて、縦方向のたたみ込みの結果を得ておき、こ
の2つを加えて新しい画素とする。
この処理を画像全部に行ない処理画像を得る。
または、第18図に示すように、原画像61に、横方向
Xと縦方向yのたたみ込み結果を保存し、後で加えるよ
うにして処理画像61′を得るようにしてもよい。
さらに、この発明は前記第2図に示すたたみ込み方法に
おいても同様に適用される。
(発明の効果) この発明は前記のように、各走査のそれぞれの画素毎に
、所定範囲のたたみ込み関数をそれぞれ乗算し、このそ
れぞれの値を加算するたたみ込み演算を所定の画像につ
いて行ない、かつ前記たたみ込み関数の0空間周波数応
答を画像信号の強度により変化させ画像を補正するよう
になしたから、画像の細かな所まで、良く表現でき、さ
らに濃度領域の変換を行なうことができ、これにより診
断性に優れた良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の空間周波数フィルタの特性例を示す図、
第2図はたたみ込み演算の説明図、第3図は放射線画像
を得る系の代表的な周波数特性図、第4図はこの発明の
フィルタの周波数特性の例を示す図、第5図は補正され
たときの周波数特性を示す図、第6図はこの発明のたた
み込み方法の説明図、第7図及び第8図はフィルタの周
波数特性の例を説明する図、第9図は処理に対する医師
の評価を示す図、第10図はフィルタの周波数特性例を
示す図、第11図は画像信号に対するQの変化例を示す
図、第12図は画像信号に対するfpの変化例を示す図
、第13図は画像信号に対するfcの変化例を示す図、
第14図は画像信号に対するフィルタ特性例を示す図、
第15図は階調処理方法の説明図、第16図は断層撮影
方法の説明図、第17図は非等方フィルタ周波数特性例
を示す図、第18図はこの発明の他のフィルタの周波数
特性の例を示す図である。 1.1′、61.61′・・・画像 2.2′、62,63,64.62′、63′。 64′・・・画素 A・・・横方向の所定範囲のたたみ込み関数B・・・縦
方向の所定範囲のたたみ込み関数時 許 出 願 人 
小西六写真工業株式会社第1図 g、IfI用藪秩 ’17/1PEI機表 籐3図 工・・4 囚 第す因 墾閲用濃数1p/mm 第6図 (d) (a) 墾消勺埴秋1p/mm 8 図 父!!1川4.IK lp /mm 9 図 (b) JL+儂4号 (b) 第16図 1N17!j!J 墾関同支机 第18図 事件の表示 昭和59年5月21日提出の特許願(2)発明の名称 放射線画像処理方法 、補正をする者 本件との関係 特許出願人 住所 東京都新宿区西新宿1丁目26番2号氏名 (1
27)小西六写真工業株式会社、代理人〒151 住所 東京都渋谷区代々木2丁目23番1号(1)明細
書第12頁第2行から第12頁第3行の「このように・
・・ものである、」を削除する。 (2)同書第12頁第4行の「は画像の」を「により処
理された画像は」と訂正する。 (3)同書第12頁第13行の「強調を」を「補正を」
と訂正する。 (4)同書w414[第1行(7)rS2以下テハ」ヲ
rS2以−トでは」と訂正する。 (5)同書第14頁第11行の「低一度」を「低信号域
jと訂正する。 (6)同書第14頁第15行の「低一度」を「低信号域
」と訂正する。 (7)同書第14頁第16行の「高輝度」を「高信号域
」と訂正する。 (8)同書第14頁第19行の「低輝度部」を「低信号
域」と訂正する。 (9)同書第15頁第1行の「低輝度部のJを削除する
。 (10:)同書第20頁第6行の次に下記を挿入する。 「この場合Pは以下の定義となる。 P=PxΣhx+PyΣhy ただしΣhx+Σhx=1である。 この時PxとPyの設定は、様々に考えられるがP x
 = P y = P / 2とすることが普通に考え
られる。 Pは前記Elの値をとる。」 (l l)同書第20頁第8行の次に下記を挿入する。 「この場合Pは以下の定義となる。 P= Px yΣΣh ただしΣΣh=i、oである。 すなわち、Pxyを前記Elの値とする。」(12)第
15図(b)を別紙添付図面の通り訂正する。 (13)第18図を別紙添付図面の通り訂正する。 以上 手続補正書 l 事件の表示 昭和59年特許願第102388号 2 発明の名称 放射線画像処理方法 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都新宿区西新宿1丁目26番2号氏名 (1
27)小西六写真工業株式会社4 代理人〒151 住所 東京都渋谷区代々木2丁目23番1号氏名 ニュ
ーステイトメナー770号電話03 (375)374
0番6 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄及
び図面(1)明細書第2頁第5行の「キシン性蛍光体」
を「蓄積性螢光体」に訂正する。 (2)同書第2頁第16行の「蛍光体」を「螢光体」に
訂正する。 (3)同書第6頁第20行の「表現」を「補正」に訂正
する。 (4)同書@i2頁第1行のr表わしている。」を「表
わしている。このようにして得たフィルタを通過させた
場合の系の周波数応答が前記第5因に示すものである。 」に訂正する。 (5)同書第12頁第4行の「表現」を「補正」に訂正
する。 (6)同書第14行第1行の「以下」を「以−ヒ」に訂
正する。 (7)同書第14頁第19行乃至第15頁第1行の「第
11図(c)は・・・領域が、」を「第11図(e)に
示すものは、血管造形、リンパ管造形のような低信号領
域での診断が重要で、その領域が、」に訂正する。 (8)同書第15頁第13行のI[,1jを[0゜1程
度」に訂正する。 (8)第1図(a) 、 (b) 、第3図、第4図、
第5図、第10図、第1 tg C&) 、 (b) 
。 (C)、第14図を別紙添付の図面の通り差代える。 以上 第1図 a7II/Fl美狡 茫7J’l M−f−よ 第3 1.0 史14川4L募 Lp+ 第4図 尤 7群 第5因 □バー m m

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 放射線画像を走査して、放射線画像情報を読み出し、電
    気信号に変換した後、可視像として+’+生ずるに当り
    、各走査のそれぞれの画素毎に、所定範囲のたたみ込み
    関数をそれぞれ乗算し、このそれぞれの値を加算するた
    たみ込み演算を所定の画像について行ない、かつ前記た
    たみ込み関数のO空間周波数応答を画像信号の強度によ
    り変化させ画像を補正することを特徴とする放射線画像
    処理方法。
JP59102388A 1984-05-21 1984-05-21 放射線画像処理方法 Granted JPS60246189A (ja)

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JP59102388A JPS60246189A (ja) 1984-05-21 1984-05-21 放射線画像処理方法

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JP59102388A JPS60246189A (ja) 1984-05-21 1984-05-21 放射線画像処理方法

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54121043A (en) * 1978-03-13 1979-09-19 Fuji Photo Film Co Ltd X-ray photograph processing method
JPS5588740A (en) * 1978-12-26 1980-07-04 Fuji Photo Film Co Ltd Method of treating gradation of radiation picture of breast and its device
JPS58134589A (ja) * 1982-02-05 1983-08-10 Hitachi Medical Corp X線テレビジヨン装置

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