JPS6182279A - ウインドウ化装置 - 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、ラスタビデオディスプレイ装置を使用してデ
ィジタル映像をディスプレイする装置及び方法に関し、
特に、より進歩した医療用映像化システムにおけるよう
に映像データを広範に、早くかつ柔軟にウィンドウ化す
ることが必要な場合の装置及び方法に関する。

従来の技術 医療用映像化が行われた場合、診断は通常放射線専門医
によってなされる。映像がコンビーータにより読みとシ
うる形態（ディジタル化）で得られる場合、ビデオモニ
タにディスプレイされて映像の分析が行われる。医療診
断用映像分野における学者は、種々の様相で得られる映
像の品質を高めるために不断の努力を続けている。ディ
スプレイされる器官の状態を検出するためによく知られ
た方法の一つは　ウィンドウ化　によるものである。ウ
ィンドウ化は、ディスプレイされた映像の強さを大きく
するために、ある検出されたデータ域を拡大することに
よる検出データのディスプレイ法を指す。例えば識別さ
れるグレイレベルの数は限定されたものであり、これは
ＣＲＴ及び人間の眼の生米的な特性による。従って、も
っとも有用な情報を含むデータ値域における利用しうる
グレイレベルを利用することは極めて重要である。説明
のため、白と黒のシステムが２５６グレイレベルをディ
スプレイする能力を有すると仮定する。対象の検査中の
データ取得の結果、もつとも低いレベル＝　５− 及び高いレベルからはなれてかたまる８６グレイレベル
のみであったとする；すると、システムのコントラスト
ディスプレイ能力の僅かに見のみが１更用されることに
なる。

９ウインドウ化　の創始者は、データを取得８６レベル
のみに　スズレッド　する代ｐに得られる２５６レベル
にスプレッドさせることによってコントラスト解像力を
大幅に向上させることができることを認識した。より詳
しくいうと、著しいデータはある帯域の値、即ち１００
０−１１００にある。　　グレイレベル情報　の合理的
な利用は、データ値１０００をグレイレベルＯとし、デ
ータ値１１００をグレイレベル２５５とし、その中間の
データ値を１−２５４の域の比例的に対応するグレイレ
ベル値にすることである。与えられた例では約３乃至１
のファクター分コントラストが向上した。

ウィンドウ化は現在テーブル−ルック−アブ或いはルッ
ク−アブテーブルを使用することにより達成される。映
像をディスプレイする時には、データはディジタルメモ
リに記憶され、ビデオディスプレイを再生するため繰）
返し読取られる。この目的のため特別の回路が使用され
、読取ったシーケンスを制御し、ラスタモニタタイミン
グを同期させ、ディジタルデータをアナログデータに変
換する、等に用いる。このような回路は当業者にはよく
知られている。

テーブルルックアブ法を用いて　ウィンドウ〃 化　機能を果すため、ディスプレイリフレッシュのため
の電気回路内のメモリにはトランスレージ目ンテーブル
が記憶されている。ビクセル−ビクセル形式の映像デー
タがアドレスとして使用され、メモリに適用される。メ
モリに記憶されているものとしての対応するグレイレベ
ルが読取られ、ディスプレイされたビクセルの強さを調
整するために使用される。

テーブルルックアブに基づくウィンドウ化法は比較的単
純なディスプレイのために受けいれられる解決法ではあ
るが、より進んだディスプレイシステムのためには良好
な解決とはならない。例えばコンビーータ化断層撮影（
Ｃ，Ｔ、）映像においては、公知ウィンドウ化法にとっ
て以下の条件は不都合なものとなる： ※　データは１２ビツトで表わされる；※　ディスプレ
イシステムマトリックスは１０２４　Ｘ　１２８０ユニ
ツトである；※　区分スクリーンが使用される（１０２
４Ｘ１２８０マトリツクスを例えば２ｏの２５６×２５
６映像に小区分する）； ※　２０の映像それぞれが理想的には相異なるウィンド
ウ化設定を必要とする； ※　ラスタディスプレイは、７リツカーのないようにす
るため６０フレ一ム／秒の速度でリフレッシ−される。

このような条件下では、ビデオ速度を支えるためには１
００メガピクセル／抄の域のビデオ信号が必要である。

テーブルルックアブのために現在使用されているメモリ
は約７５ナノ秒のサイクル時間で作動する。従って、必
要な速度を維持するためには８本の平行なチャネルが必
要である。また２０（映像）×８（チャネル）Ｘ４Ｋ（
テーブル長さ）　＝　６４０キロバイトであることに注
意しなければならない。現在の技術では、これは夫々４
ビツトの能力を有する３２０の４に靜メモリ素子を必要
とするであろう。

このような多数のメモリ素子に加えそれに組合わされる
支持電子素子が必要であるため、上述のような少なくと
もよ如進んだディスプレイシステムにテーブルルックア
ブ装置を基礎とするビデオ速度ウィンドウ化を行うこと
は実際的でない。

発明が解決しようとする問題点 従って医療映像化の分野において、このような多数のメ
モリ素子を必要とすることなく新規ですぐれた態様でウ
ィンドウ化機能を果す装置及び方法が必要とされている
。

本発明の目的は、一般的にラスタリフレッシュビデオシ
ステムにおけるビデオ速度ウィンドウ化、特に高解像の
、進歩したユニットに必要なウィンドウ化を行うだめの
効率的かつ経済的な方法及び装置を提供することである
。

問題点を解決するだめの手段 本発明の好ましい実施態様におりては、ディジタルデー
タをビデオディスプレイ映像に変換するために使用する
ウィンドウ化方式が提供され、前記方式は下記ユニット
を含む： イ）ビデオディスプレイ映像をリフレッシュするために
使用する映像のディジタルデータ源；口）ビデオディス
プ・レイをリフレッシュするだめのディジタルデータを
転送する間、ウィンドウ化を行うためある転送函数でデ
ィジタルデータに作用させる手段；及び、 ハ）ビデオディスプレイをリフレッシュするためディジ
タルデータに対する作用を行わせる手段。

本発明の一つの％徴は、転送函数を描くため或いは必要
な係数を発生させるためあらかじめきめられた係数を設
けたことである。

本発明の別の特徴は、ディスプレイされる特定点の映像
に従い係数の動荷重を支持するようにすることである。

本発明はまたコンソール制御を用いて映像を研究する放
射線専門医に対し転送函数、即ちウィンドウ設定を相互
関連的に変更することを可能にする。新しい設定により
新しい係数が計算され、転送函数を変更するため装置中
に組み込まれる。

本発明の別の基本的な機能は、ウィンドウ化操作を行う
ためデータを変換することを基礎とする。変化は現在の
半導体技術を用いてＶＬＳ■回路等の回路で実現される
。

本発明の別の特徴は、ルックアプテーブル型ウィンドウ
化を伴う、記載されているウィンドウ化法を含み、映像
のいくつかもまた、テーブルルックアブによりよシよ〈
表わされる転送函数を必要とする。公知技術型のウィン
ドウと本発明の　断片的ウィンドウ　の組合せもまた部
品及び／もしくは時間を節約する。

本発明の別の特徴によれば、本発明は、変換函数の傾斜
をもっとも効果的に得るために、半浮揚点マルチプライ
アを使用することを含む。

上述特徴及びその他の特徴並びに本発明の目的は、添付
図面と関連して説明する本発明の実施態様についての以
下の説明により明らかになるであろう。

実施例 第１図は映像データ源１２を示す典型的な公知技術によ
るウィンドウ構造１１のブロック図である。データ源１
２はメモリ一手段であってもよく、これに適当な公知の
データ取得方法、例えば超音波、コンピユータ化断層撮
影、ディジタル蛍光写真或いは放射線写真法、ガンマ線
あるいはＸ線による放射線、或いは核磁共鳴により医療
用映像データが取得される。データはまた例えばデータ
ストリームのような取得系から直接に得られるものであ
ってもよい。

映像化される対象は映像のビクセルに関連する素子域に
　区分　される。同様に映像の素子はディスプレイメモ
リの素子位置に関連する。

ディスプレイメモリは通常行及び列のマトリックスに区
分される。列及び行の交点は素子域に関連しまた直接又
は間接にピクセルに関連する。

従ってデータを取得した時にはデータ形の位置もまた注
意される。従って、データは、映像化される対象の素子
域に従って記憶される。

データは映像品質を高めるために、映像化する前に処理
される。　　ウィンドウ化　を含む多くの手順であって
、映像品質を高めるために周知の処理が行われる。品質
向上のために行われる処理は、通常、組合わせたコンピ
ュータに使用されるソフトウェアに含まれる。データ処
理のウィンドウ化部分は第１図に区分されたダッシュ線
ブロック１４で示されている。処理メモリ化への変換及
びメモリからの変化、及びディスプレイはすべて制御ユ
ニット１６の制御下に行われる。

断線で示される高品質化処理及びウィンドウ化が終った
後、映像はディスプレイユニット１７にディスプレイさ
れる。従って第１図は基本的にはデータを処理して映像
品質を高める段階及び実際の映像ディスプレイ段階を示
す。上述したディスプレイ源は再生処理においてまた品
質向上及び／もしくはデータ取得段階でデータを記憶す
るために使用されるメモリであってもよい。

過去においてはウィンドウ化段階は、非ビデオ率のソフ
トウェア操作、或いはビデオ率ルックアプテーブル技法
のいずれかによ）行われていた。第１図に示すように、
ウィンドウ化のためのデータはデータバス１９に受けと
られる。データのアドレスは、ディスプレイ制御１６に
よ）ディスプレイメモリのその位置により決定される。

バス１９上のデータをアドレスとして使用することによ
り、データは、ルックアプテーブル２２として示される
ルックアプテーブルから取得される。ルックアプテーブ
ルから取得されたデータは更に処理するために更に変換
されることもある。

ルックアプテーブルデータは出力データパス２７に移さ
れる。ルックアプテーブル操作の全体はディスプレイ制
御ユニット１６によ多制御される。しばしば複数のルッ
クアプテーブルが使用され、どのルックアプテーブルが
使用されるかの決定は、ディスプレイ制御ユニットにお
ける情報によ）通常なされる。公知技術におけるこのウ
ィンドウ化はルックアプテーブルを使用することにより
行われ、そのため比較的多数の、補足的なメモリ素子が
必要である。

第２図は図示のハードウェアを使用する、本発明のウィ
ンドウ化システム３１を示す。図示のハードウェアは、
ルックアプテーブルの代プに転送函数を生成するために
設計されている。このハードウェアは第３図及び４図に
示すような単純な直線転送函数、或いは第５図に示すよ
うな複数の断片的な直線函数を生ずることができる。断
片直線函数は一般的な場合のものであし、一方第３図や
４図の函数は特定の場合である。

第２図のデータはデータバス１９に達する。この場合に
はルックアプテーブルメモリはない。

その代りにパラメータ記録手段３２を有し、これはその
パラメータをディスプレイ制御ユニット１６から取得す
る。パラメータ記録手段はルックアプテーブルの代りに
使用する転送函数の基本パラメータ（しきい値及び傾斜
値）を記憶するために使用される。転送函数は、所定入
力に対して所望出力を行う傾斜を有する直線函数である
。

導体１９の入力データは転送函数ジェネレータ３３によ
り導体３７を伝う出力データに変換される。出力データ
はバッファ３８を経由して直接にディスプレイユニット
１７へ行くか、或いはディスプレイモニタ１７に接続す
る前にルックアプテーブルウィンドウ手段３９に伝えら
れる。

好ましい実施態様においては、転送函数ジェネレータか
らのデータのすべてはルックアプテーブル３９を通じて
接続される。転送函数ジェネレータ出力から受取られる
データがルックアプテーブル処理を必要しないとすると
、１：１ルツクアブテーブル函数は非直線ウィンドウ３
９を有効にバイパスするために使用される。バイパスは
、適当な公知のスイッチ手段によっても達成することが
できる。

非直線型ウィンドウ３９は第１図に示されているような
型のものである。しかしながら転送函数ジェネレータ及
び非直線ウィンドウの結合した構成を使用することによ
り、時間とメモリ素子を減することができる。この構成
により、補助ウィンドウ化、即ちルックアプテーブル法
による非直線ウィンドウ化は僅か々ビット数で達成する
ことができる。例えば、転送函数ジェネレータに対する
入力は１２ビツトであ勺、その出力は８ビツトである。

かくして非直線型ウィンドウ３９のルックアプテーブル
は１２ビツトでなく８ビツトで作動し、そのため１６の
７アクタのメモリ径を節約しうる。このはかに節約は、
必要な相異なるウィンドウ設定の数全体を減することに
より行われる。テーブルのル、クアプのためには例えば
ウィンドウを１６の相異なる設定で処理することによ如
十分である。このことは４にバイトメモリにより達成し
うる（上記例−１７＝ においでは、このことは必要な素子の数を３２０から１
６に減する）。ｗＩ片的直線型ウィンドウは、テーブル
−ルックアブメモリを増加させることなく、必要なウィ
ンドウ設定の大きな数、例えば６４或いは２５６を容易
に処理することができる。

変換函数のしきい値及び傾斜を決定するために使用され
るパラメータはパラメータ記録手段中に記憶されており
、実際上、転送函数ジェネレータは乗算ユニットとして
作用し、これは入力データを、生成する函数の傾斜分し
きい値以下（第３図に２５５／Ｗｓ第４図に（２５５／
Ｂ）Ｗ。

第５図に０１　／Ｗ１．２５５−０２／Ｗ２、−２５５
−０３．”ｗ３及び２５５／Ｗ４と表わす）に乗算して
出力データである産物を得る。

好ましい実施態様においては、このシステムは生成物を
決定するための半浮揚点を使用する。

例えば入力データ長さが１２ビット出力データ長さが８
ビツトであるようにウィンドウ化を達成するため固定点
決定が使用されるとすると、傾−１′８− 斜を表わす数の２８ビツト解像が必要であろう。

乗算ユニットの寸法を減するため半浮揚点方式が使用さ
れる。これは乗算ユニットを、４ビツトの指数Ｅ及び８
ビツトの仮数部Ｓからなる１２ビツト整数に減する。Ｅ
及びＳは以下の手順を用いる制御ユニットによって生成
される：１、指数Ｅの決定 （Ｅは０から１２の間の整数であるとする）Ｅは下記関
係式を満足する： ２　ｅｘｐ　（１ｌ−Ｅ）＜Ｗ＝＜　２　ｅｘｐ（１２
−Ｅ）　。

例えばＷ＝２の場合 ２　ｅｘｐ、０　（２＝（２ｅｘｐ　１　、従ってＥ＝
１１８２、仮数部Ｓの決定 、５Ｆ−（２ｅｘｐ　（１２−Ｅ　）　）　／Ｗとする
ＳＦは１−＜ＳＦ＜２の範囲にある Ｓは８ビツトの整数により表わされる ５＝ＩＮＴ（１２８°Ｓ、ｔｉ’）−ＩＮＴ（１２８２
ｅｘｐｇ／Ｗ）。

従ってＷの異なる値に対してＴ、Ｅ及びＳが記憶され、
出力データを得、るため入力データについて操作するよ
う使用される。

転送函数の直線部は入力素子あたりの出カニニットの数
を与える。例えば第３図において出力はゼロから２５５
の間で示される。傾斜は所望ウィンドウ幅により２５５
に分割されている。直線ウィンドウ化は乗算ユニットと
しての傾斜の使用を基礎にしており、乗算ユニットは、
しきい値以下の入力データを乗じて２５５までに限定さ
れる出力データを得る。

実際上、断片的直線型ウィンドウ化は半オーダー型或い
はオーダー設計のＶＬＳＩユニットにより達成される。

回路はナノ秒のサイクルで作動する。ビクセル時間は５
１２ラインデイスプレイで３７．５ナノ秒であり、１０
２４ラインデイスプレイで９．３ナノ秒で閉じる。タイ
ミングを考厘してウィンドウ化はパイプライン法及び、
平列に作動する　ウィンドウ化チャネル　を用いて行わ
れる。例えば５１２ラインのディスプレイの場合２本の
並列チャネルを使用し、１０２４ラインデイスプレイの
場合８本のチャネルを使用する。

本明細書に開示される断片的直線ウィンドウはそれ自体
で使用されるか、或いは第２図に示すようにテーブルル
ックアブウィンドウと共に使用される。断片的直線ウィ
ンドウは第３．４或いは５図のグラフに従って行われて
もよい。

第４図の構成では　バイアスウィンドウ　が示されてい
る。転送函数は負の入口閾値−Ｔを用いて設けられてい
る。−膜化した状態である第５図の構成では複数の傾斜
が、相異なる幅及びそれに対応する入口閾値をベースと
して決定される。

本発明のウィンドウ化は、転送函数で乗算することによ
るディスプレイの視覚直線化が必要な場合にも用いられ
る。これはディスプレイを用いて、非直線ウィンドウの
テーブルの一つを設定して全ライン２５６グーレイレベ
ルを正常化することにより達成される。次いでウィンド
ウ化函数は、あたかも直線ウィンドウ化のみが達成され
ているように、中心及び幅による相互関連ベースに基づ
き完全に直線ウィンドウ係数を変更することにより行わ
れる。

実際上、データはしきい値を減算し傾斜値で乗算するこ
とによ）処理される。しきい値を減算した結果がゼロに
等しいか或いはゼロ以下−の場合、傾斜値はゼロで乗算
される。傾斜値の産物及び、データとしきい値の差が２
５５（この例において）に等しいかこれよシ大きい場合
、値２５５が使用される。従って転送函数ジェネレータ
は極めて効果的なウィンドウ化を行い、この場合　直線
　転送函数が必要である。公知技術装置で必要な多数の
メモリ素子は、好ましい実施態様では、少数のＶＬＳＩ
素子で代替することができる。

本発明は例示的な回路を用いて説明されているが、以上
の説明は例を用いたものであり、特許請求の範囲に請求
される本発明の範囲を限′定するものでないことが理解
されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は　ウィンドウ化　を行う典型的な公知□技術映
像化装置のブロック図； 第２図は本発明によるウィンドウ化を行う装置のブロッ
ク図； 第３図は本発明のウィンドウ化構造のための第一転送函
数； 第４図は本発明のウィンドウ化構造のための第二転送函
数； 第５図は本発明のウィンドウ化構造のための第三転送函
数である。 図面において番号３１は本発明ウィンドウ化装置、１９
はデータバス、３９はルックアプテーブルユニット或い
は非直線ウィンドウである。 特許出願人　　　工ルシント　リミテッド手続ネ市正口
）（方ｉｃ） 昭和６０年１０月２３日 特許庁長官　　　宇　　賀　　通　　部　　　殿１、事
件の表示 昭和６０年特許願第１１００７７号 ２、発明の名称 ウィンドウ化装買 ３、補正をする壱 事件どの関係　　　　　特　許　出願人氏名（名称）　
　　エルシンｌ−リミアッド４、代理人 住　所　　東京都文京区白＋ｌ＋　５　Ｔ目１４番７号
早用ビル電話東京９４６−０５３１番（代表）昭和６０
年　８月２７日 ６、補正の対象 図面 、゛ ７、補正の内容

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ビデオディスプレイ映像のウィンドウ化に使用
   するウィンドウ化装置であって： ディスプレイ映像を形成するために使用するデータ源； 実質的にビデオラスタ速度で前記データを供給する手段
   ； ディスプレイされた画像の強度域全体を実質的に満たし
   、それにより非ルックアプテーブルに基づいてウィンド
   ウ化を達成するため興味位置のデータ域をカバーするよ
   う前記データを変換するため、指定された係数に応動し
   て前記ラスタ速度で有効に作動するハードウェア手段；
   とを有する装置。
2. （２）、前記データ源が、前記データを記憶するメモリ
   手段；及び、 前記ビデオディスプレイをリフレッシュするための前記
   データを読取る手段；からなり、前記ハードウェア手段
   が前記読取りの間作動する特許請求の範囲第１項記載の
   装置。
3. （３）、前記ハードウェア手段が、前記係数により規定
   される転送函数アルゴリズムを実施する特許請求の範囲
   第１項記載の装置。
4. （４）、前記ハードウェア手段が、前記データを前記転
   送函数アルゴリズムで乗ずるための乗算ユニット手段を
   有する特許請求の範囲第３項記載の装置。
5. （５）、前記アルゴリズムが半浮揚点を利用する特許請
   求の範囲第４項記載の装置。
6. （６）、前記アルゴリズムが浮揚点を利用する特許請求
   の範囲第４項記載の装置。
7. （７）、ルックアプテーブルからなる補足的なウィンド
   ウ化手段を含む特許請求の範囲第１項記載の装置。
8. （８）、前記補足的ウィンドウ化手段が前記ハードウェ
   ア手段と直列である特許請求の範囲第７項記載の装置。
9. （９）、前記補足的ウィンドウ化手段が前記ハードウェ
   ア手段と並列である特許請求の範囲第７項記載の装置。
10. （１０）、前記係数が操作者により選択される特許請求
    の範囲第１項記載の装置。
11. （１１）、前記係数が前記データから計算される特許請
    求の範囲第１項記載の装置。
12. （１２）、前記係数が操作によっても供給されるように
    した手段を設けた特許請求の範囲第１０項記載の装置。
13. （１３）、係数が前記データ及び外部的なデータから計
    算される特許請求の範囲第１１項記載の装置。
14. （１４）、前記係数が直線転送函数のための入口閾値及
    び傾斜値を決定するものである特許請求の範囲第１項記
    載の装置。
15. （１５）、前記係数が、単一のディスプレイにおける複
    数の直線転送函数のための複数の入口閾値及び傾斜値を
    決定するものである特許請求の範囲第１項記載の装置。
16. （１６）、前記係数が、負の値を含む傾斜値及び入口閾
    値を決定するものである特許請求の範囲第１項記載の装
    置。
17. （１７）、前記データに並列に作用する手段を有する特
    許請求の範囲第１項記載の装置。
18. （１８）、前記データに作用するパイプライン手段を有
    する特許請求の範囲第１項記載の装置。
19. （１９）、前記ハードウェア手段が少なくとも一つのＶ
    ＬＳＩを有する特許請求の範囲第１項記載の装置。