JPS63298279A - 自動画像調整手段を有する画像表示装置 - 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】 発明の背景 本発明は、一般に画像表示装置に係り、さらに詳細には
関係のないバックグラウンド情報を除去しかつ画像の統
計的な情報に基づいて画像の輝度とコントラストを調整
するための装置に係る。

コンピュータグラフィックの性能が改良されるにつれて
画像のビデオディスプレイとハードコピー呈示の各種の
応用が増加して来ている。対話形グラフィックシステム
では、プロセッサはオペレータからの命令に従ってディ
スプレイファイルを作成する。ひとつの通常の配置にお
いては、表示された画像は行と列に配列した複数個の画
素から成り立っている。ディスプレイファイルは各画素
に対する大きさで構成されている。ある画像を表示する
際オペレータは画像の輝度および／またはコントラスト
などといったいくつかの画像パラメータを特定すること
ができる。

そのようなパラメータの調整は、データのある面を画像
中で最良に可視化するための多くの応用の際に臨界的な
意味をもつことがある。たとえば、Ｘ線、核医学、コン
ピュータトモグラフィ　（ＣＴ）および核磁気共鳴（Ｎ
ＭＲ）などのような医学的診断用画像形成（撮像）法に
おいて、最適の輝度とコントラストは画像形成実験の対
象または特定のパラメータに応じて、またオペレータの
好みによって変化する。

オペレータが一連の画像中の各画像を調整するのは通常
不便で時間のかかるものである。画像実験（普通はブラ
ウン管で行なう）中に画像をオペレータに呈示するのに
加えて、フィルムその他の永久的な記録媒体に画像を転
送するのが望ましいことが多い。しかし、オペレータが
求めている情報を最良に可視化するために一連の実験の
間およびフィルムに撮影する操作の間に各々の新しい画
像を調整する必要があると効率が悪くなる。

グラフィック表示装置上に最適の画像を呈示する際の別
の問題は、画像中のバックグラウンドの目的とする領域
に対する重大さに関連している。

たとえば、バックグラウンドが存在する場合、これは画
像に対し目的とする領域の呈示に干渉するノイズとなる
ことがある。

したがって本発明の主たる目的は、改良された画像呈示
能を有するグラフィック装置を提供することである。

本発明のもうひとつの目的は、一連の画像全体に渡る一
定した画像呈示を提供することである。

さらに本発明の別の目的は、画像バックグラウンドが目
的の領域の呈示に及ぼす影響を低減することである。

また、本発明のさらに別の目的は、医学的診断用撮像実
験におけるオ戚レータ効率を改善することである。

発明の概要 これらの目的とその他の目的は、表示手段と、データ手
段と、設定手段と、計算手段と、スケーリング手段とか
らなる、予め設定された画像のスケールファクタを用い
て画像データから画像を表示するための装置によって達
成される。表示手段は画像を表示する。データ手段は画
像データを供給する。設定手段は表示手段およびデータ
手段に結合されていて、オペレータが任意の特性を有す
る最初に表示された画像の選択された画像特性を修正で
きるようになっている。計算手段は設定手段に応答して
おり、選択された特性を有する修正された画像を生成す
るために最初に表示された画像に対応する画像データの
２種の統計的属性に適用するためのスケールファクタを
見つけ出すためのものである。スケーリング手段は計算
手段およびデータ手段に結合されていて、後に表示され
る画像に対応する画像データの統計的属性を前記スケー
ルファクタを掛けることによってスケーリングするため
のものである。

本発明のもうひとつ別の一面では、各々の画像に対して
凌数個の画素値を含む画像データから構築され表示され
た画像の輝度とコントラストを調整する方法が提供され
る。この方法は、（１）画像データの一部に対応する最
初の画像を任意の初期輝度とコントラストで表示し、（
２）この最初に表示された画像の外観を調整してオペレ
ータが好む画像とし、（３）この好ましい画像の平均輝
度と最初の画像に対応する画素値の平均輝度との差から
導かれる輝度のスケールファクタを計算し、（４）好ま
しい画像中の平均輝度からの標準偏差と、最初の画像に
対応する画素値の平均輝度からの標準偏差との比から導
かれるコントラストのスケールファクタを計算し、（５
）後に表示される画像の輝度とコントラストを上で求め
た輝度のスケールファクタとコントラストのスケールフ
ァクタに応じて変更する工程からなっている。

発明の詳細な説明 本発明の新規な特徴は特に特許請求の範囲に子細に記載
しである。本発明そのものの構成および操作法と、さら
なる目的およびその効果については、添附の図面を参照
した以下の詳細な説明によって最も容易に理解できるで
あろう。

第１図のグラフィックシステムｌＯはデータ収集装置１
１とプロセッサ１２を含んでいる。オペレータインター
フェース１３がプロセッサ１２に接続されてオペレータ
がシステム１０の操作を制御できるようになっている。

プロセッサ１２の出力側にはビデオディスプレイ１４と
フィルム撮影デバイス１５が接続されている。医学診断
用途の場合データ収集装置１１はよく知られているＮＭ
Ｒ装置またはＣＴスキャナからなってよい。これらのシ
ステムによって対象物に関する情報が得られ、これを処
理して画像を形成することができる。

ビデオディスプレイ１４は、プロセッサ１２からの出力
信号に対応する画像を表示するようにブラウン管（ＣＲ
Ｔ）および関連のエレクトロニクスで構成されているの
が好ましい。フィルム撮影デバイス１５は、ビデオディ
スプレイ１４によって映写された画像を記録するように
構成されていてもよいし、あるいは、プロセッサ１２の
出力から直接にハードコピー画像を生成するように構成
されていてもよい（たとえばレーザカメラ）。

本発明の好ましい態様では、ビデオディスプレイ１４と
フィルム撮影デバイス１５によって表示された画像は、
第２図に示したように、複数の列と行を有するマトリッ
クス２０中に配列された複数個の画素２１からなる。プ
ロセッサ１２が装置１１からのデータ収集測定値に応答
して撮像実験に対応する画像データを生成する結果、画
像中の各画素がそれぞれに関連するある大きさを有する
ようになる。この各大きさは、たとえばＮＭＲ画像形成
では特定の容積中の核スピン密度を表わすことができ、
これは核の個々の緩和特性に応じて重みをつけることが
できる。ＣＴでは、各大きさは物体の特定部分のＸ線の
減衰を表わすことができる。

ビデオディスプレイ１４またはフィルム撮影デバイス１
５の画素は、各画素がこれらの画素の大きさに正比例す
る値をもった画像を生成することができるであろう。し
かしながら、実験を行なうオペレータが表示された画像
の特性を調整して画像内の目的とする構造を最も良く可
視化することができればより良い結果が得られる。普通
医学診断システムにおいてはグレイスケール（すなわち
黒と白）の画像が用いられているので、このような用途
における目的とする調整可能な特性は輝度（すなわちレ
ベル）とコントラスト（すなわちウィンドウまたはレベ
ルからの最大偏差）である。

画像内の特徴を最適に可視化した画像を呈示する際の別
の関心事は目的とする領域を取り巻くバックグラウンド
情報の影響である。たとえば、ある画像の全視野（ＦＯ
Ｖ）がその画像内の予測した目的の領域より大きい場合
には、バックグラウンドに対応する画素データがノイズ
として影響を及ぼし、その結果目的とする領域で画像が
歪んだりまたはコントラストが低下したりすることがあ
る。

本発明はその一態様において、オペレータの好みに応じ
た輝度およびコントラストの自動設定を達成すると共に
画像のバックグラウンドの影響を低減する。この好まし
い態様を実施する際には画像の画素ヒストグラムを使用
する。その−例を第３図に示す。第３図のヒストグラム
は、それぞれ可能な画素の大きさ値を有する特定の画像
に対する画像データ中の合計数の画素を図式的に表わし
ている（ビンと呼ぶ）。すなわち、各画素の大きさに対
してその大きさをもった画素の数をプロットしである。

このヒストグラムは数値的に表わすこともできる。画像
の画素ヒストグラムを使用すると、以下に述べるように
、輝度とコントラストをオペレータの好みに自動的に近
似させるのが容易になると共に望ましくないバックグラ
ウンド情報を削除することが容易になる。

本発明によると画像の輝度とコントラストの決定は画像
データの統計的解析に基づいている。画素統計量を使用
することによって、オペレータはある画像に対する輝度
とコントラストの好みを特定でき、その後の画像をこの
好みに近似するよう自動的に調整された輝度とコントラ
ストを有するようにできる。

第４図を参照して好ましい操作方法を説明する。

この方法では工程３０において画像のどこかの部分がバ
ックグランドと考えられるかどうか（したかって無視し
うるかどうか）を決定する。バックグラウンドの存在は
、画像の全視野に対する目的の領域の相対的なサイズに
依有する。本発明においては、バックグラウンド画素は
目的の領域よりも暗い（すなわち大きさが小さい）と想
定する。

すなわち、ある画像がバックグラウンドを含むことが判
明したならば、ある決められた大きさより低い大きさの
画素に対応する画像データをヒストグラムおよび画像か
ら削除する。

視野と目的領域の相対的なサイズは直接オペレータの入
力から決定することもできるし、あるいはグラフィック
システムに入れることができる他の情報から決定するこ
ともできる。たとえば、ＮＭＲ画像形成の場合、身体の
いろいろな部分の画像を撮影するのにさまざまな無線周
波数（ＲＦ）コイル（たとえば全身コイル、頭部コイル
または四肢コイル）を使用することが知られている。各
コイルは既知の全画像形成容積をもっている。比較する
と、オペレータは自分の望む視野（すなわち倍率）を入
力する。−例のＮＭＲシステムの場合のバックグラウン
ドの除去は、視野が、（１）全身コイルに対しては３２
ａｎ以上、（２）頭部コイルに対しては２０ｃＩＩ＋以
上、また、（３）四肢コイルに対しては１２ｃｍ以上で
あるときに行なわれる。というのは、視野が大きくなる
ほどバックグラウンドを含む可能性が大きいからである
。

画素の除去は、ヒストグラム中の最低のビンから最初の
ピークの直後のヒストグラム中の最初の谷にかけて行な
う。いいかえると、あるビンＬがあるとき、まず、ビン
当たりの画素の数をＬｘ＋１として次式の関係を満たす
ように最低のビンＸを決定する。

Ｌｘ−１くＬｘ＞Ｌｘ＋１ このピークは第３図の例ではビン２５に相当する。

次に、このピークの後の次式を満たすような最小のビン
ｙを見つけ出す。

Ｌ、２＞Ｌ、−１＞Ｌｙ＜Ｌｙｌ すなわち、好ましい態様では、この谷を見つけ出す際に
ふたつの連続したビンに対してＬ　が減少しなければな
らない。ついで、ビンｙより低い画素はすべてヒストグ
ラムから除去する。

工程３１（第４図）では、表示すべき最初の画像のヒス
トグラムの平均値と標準偏差を計算する。

工程３２では、最初の画像を任意の初期の輝度とコント
ラストで表示する。画像輝度（すなわちレベル）は画素
の平均値に正比例し、表示された画像の標準偏差（すな
わちコントラストまたはウィンドウ）は計算した標準偏
差に正比例する。

工程３３では、オペレータが自身の好みに画像をｇ整す
る。これは、オペレータインターフェース１３（第１図
）によって行なうのが好ましい。

表示された輝度と画素の平均との間および表示された標
準偏差と計算された標準偏差との間の比例係数をオペレ
ータのコマンド（指令）に応答して変更（すなわちスケ
ーリング）することによって画像を調節する。

オペレータが好みの画像を決定したら工程３４でスケー
ルファクタ（スケーリング比例係数）を計算する。ウィ
ンドウスケールファクタをαとし、レベルオフセットフ
ァクタをβとしよう。また、工程３１で見出した標準偏
差をσとする。すると、これらのファクタは次式で好ま
しく定義される。

α−Ｗ　　／σ β−（Ｌ　　−Ｌ　　）／σ Ｏａ ここで、Ｗ　とＬ　はオペレータの好みの画像のＯＯ ウィンドウとレベルであり、Ｌ　は工程３１で得られた
平均である。あるいは、βはＬ　　−Ｌ　　とＯａ 定義することもできよう。

工程３５では、グラフィックシステムによって表示また
は記録された次の画像を、工程３０に関して上に記載し
たのと同じようにして、まず潜在的なバックグラウンド
除去についてテストする。

次いで、得られたヒストグラムを用いて次の画像を呈示
する。該次の画像に対する画像データをαとβに従って
スキニーして、次式を満たすような輝度Ｌ　とウィンド
ウＷ、をもつ画像を呈示する。

Ｗｄ−ασ′ Ｌ　ｄ””　Ｌ　、　’　＋β（σ′）ここで、σ′は
該次の画像のヒストグラムの画素標準偏差であり、Ｌ　
′はヒストグラムの平均であり、β（σ′）は（Ｌ　　
−Ｌ　　’）／σ′に等Ｏａ しい。あるいは、ＬｄはＬａ′＋βと定義することもで
きよう。

上記の方法は、典型的なグラフィックシステムにおける
ソフトウェアによって実行されるように都合よく適合さ
れる。第５図に実行の例を示すが、これはハードウェア
実行では実際の回路とすることもできるし、ソフトウェ
ア実行ではブロックまたはモジュールとすることもでき
る。データブロック４０は、画素の大きさ、画像ヒスト
グラム、目的領域のサイズおよび（ＮＭＲの場合の）コ
イルタイプなどの画像データを受取る。バックグラウン
ド除去ブロック４１はバックグラウンドの画素データを
適宜削除する。ブロック４１で修正されたヒストグラム
はヒストグラムブロック４３に記憶される。

スケーリングブロック４２は画像データを受取り、ディ
スプレイ用のスケーリングした出力を与える。スケーリ
ングブロック４２は選択された任意の輝度とコントラス
トの最初の画像を表示するように初期設定することがで
きる。

計算ブロック４４と設定ブロック４５によって、オペレ
ータは最初の画像を調整し、次の画像を自身の好みに近
似させることができる。すなわち、設定ブロック４５は
オペレータからの指令を受けてスケーリングブロック４
２で作られる画像を調整する。好ましい画像が得られた
ならば、計算ブロック４４がスケールファクタを誘導し
て、次の画像を処理する際にスケーリングブロック４２
に送る。

本発明の好ましい態様を示し説明して来たが、これらの
態様は例示のために挙げただけであると理解されたい。

当業者には、本発明の思想と範囲を逸脱することなく数
多くの変形、変更および置換ができることが明らかであ
ろう。したがって、そのような変形はすべて本発明の思
想と範囲の中に入るものとして特許請求の範囲に包含さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するのに適したグラフィックシ
ステムのブロックダイヤグラムであり、第２図は、複数
個の画素を有するディスプレイの線図であり、 第３図は、画像ディスプレイファイルのヒストグラムの
一例であり、 第４図は、本発明の方法の一態様を示すブロックダイヤ
グラムであり、 第５図は、本発明によるブロック回路ダイヤグラムであ
る。 １０・・・・・・グラフィックシステム、１１・・・・
・・データ収集装置、１２・・・・・・プロセッサ、１
３・・・・・・オペレータインターフェース、１４・・
・・・・ビデオディスプレイ、１５・・・・・・フィル
ム撮影用デバイス、２０・・・・・・マトリックス、２
１・・・・・・画素、４０・・・・・・データブロック
、４１・・・・・・バックグラウンド除去ブロック、４
２・・・・・・スケーリングブロック、４３・・・・・
・ヒストグラムブロック、４４・・・・・・計算ブロッ
ク、４５・・・・・・設定ブロック。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め設定された画像のスケールファクタを用いて
   画像、データから画像を表示するための装置であって、 画像を表示するための表示手段と、 前記画像データを供給するためのデータ手段と、任意の
   特性を有する最初に表示された画像の選択された画像特
   性をオペレータが修正できるように前記表示手段および
   前記データ手段に結合された設定手段と、 前記選択された特性を有する修正された画像を生成する
   べく、該最初に表示された画像に対応する画像データの
   統計的属性に適用する前記スケールファクタを見つけ出
   すために前記設定手段に応答する計算手段と、 次に表示される画像に対応する画像データの前記統計的
   属性を前記スケールファクタを掛けることによりスケー
   リングするために前記計算手段および前記データ手段に
   結合されたスケーリング手段と、 からなる装置。
2. （２）さらに、それぞれの画像に対応する画像データの
   ヒストグラムを記憶するために前記計算手段および前記
   スケーリング手段に結合されたヒストグラム手段も含ん
   でおり、前記統計的属性が前記ヒストグラムから導かれ
   る請求項１記載の装置。
3. （３）ふたつのスケールファクタを用いる装置であって
   、前記選択された表示特性が輝度およびコントラストで
   あり、前記計算手段が前記選択された特性を有する前記
   修正された画像の平均輝度と前記最初に表示された画像
   に対応する前記画像データの平均輝度との間の差に比例
   する輝度のスケールファクタを見つけ出し、前記計算手
   段が前記選択された特性を有する前記画像中の画素の平
   均輝度からの標準偏差の、前記最初に表示された画像に
   対応する前記画像データ中の画素の平均輝度からの標準
   偏差に対する比に比例するコントラストのスケールファ
   クタを見つけ出す請求項１記載の装置。
4. （４）さらに、画像を表示する際に前記ヒストグラム中
   の計算されたレベルより低い画像データを選択的に無視
   させるために前記ヒストグラム手段に結合されたバック
   グラウンド除去手段も含んでおり、前記計算値が前記ヒ
   ストグラム中の最初のピークの直後の最初の谷に対応し
   ている請求項２記載の装置。
5. （５）画像データから医学的診断用画像を表示するため
   の装置であって、 画像を表示するための表示手段と、 画像ヒストグラムおよび前記画像の視野を含めた前記画
   像データを供給するためのデータ手段と、前記視野が予
   め決められたサイズより低い場合、画像を表示する際に
   前記ヒストグラム中の計算されたレベルより低い画像デ
   ータを無視させるために前記データ手段に結合されたバ
   ックグラウンド除去手段と、 からなり、前記計算値が前記ヒストグラム中の最初のピ
   ークの直後の最初の谷に対応している、装置。
6. （６）前記画像データがＮＭＲ測定の結果を含んでおり
   、さらに、該ＮＭＲ測定をする際に使用されたコイルの
   タイプの指示も含んでおり、予め決められた視野のサイ
   ズが指示されたＲＦコイルに依存している請求項５記載
   の装置。
7. （７）各々の画像に対して複数個の画素値を含む画像デ
   ータから構築された画像の輝度およびコントラストを調
   整するための方法であって、前記画像データの少なくと
   も一部に対応する最初の画像を任意の初期の輝度および
   コントラストで表示し、 該最初の表示された画像の外観を調整してオペレータが
   好む画像とし、 該好ましい画像の平均輝度と前記最初の画像に対応する
   画素値の平均輝度との差から導かれる輝度のスケールフ
   ァクタを計算し、 前記好ましい画像中の平均輝度からの標準偏差の、前記
   最初の画像に対応する前記画素値の平均輝度からの標準
   偏差に対する比から導かれるコントラストのスケールフ
   ァクタを計算し、 次に表示される画像の平均輝度および標準偏差を前記輝
   度のスケールファクタおよび前記コントラストのスケー
   ルファクタに応じて変更する、ことからなる方法。
8. （８）さらに、各々の画像に対応する前記画像データの
   ヒストグラムを提供する工程も含んでおり、前記ヒスト
   グラムが各可能な画素値を有する画像の画素の数を表わ
   す請求項７記載の方法。
9. （９）さらに、前記ヒストグラムから、それぞれの画像
   のバックグラウンド部分を表わすレベルより低い画素値
   に対応するデータを削除する工程も含んでいる請求項８
   記載の方法。
10. （１０）前記レベルが、画素値ｘを有するヒストグラム
    中の画素の数Ｌ＿ｘがＬ＿ｘ＿−＿１＜Ｌ＿ｘ＞Ｌ＿ｘ
    ＿＋１の関係を満たすような最低の画素値ｘを見つけ出
    すことと、画素値ｙを有するヒストグラム中の画素の数
    Ｌ＿ｙがＬ＿ｙ＿−＿２＞Ｌ＿ｙ＿−＿１＞Ｌ＿ｙ＜Ｌ
    ＿ｙ＿＋＿１の関係を満たすように前記ヒストグラム中
    でｘから増大しながら第一の画素値ｙを見つけ出すこと
    とからなる方法によって見出され、前記レベルがｙに等
    しい請求項９記載の方法。
11. （１１）各々の画像に対応する画像データから構築され
    た医学的診断用画像を表示するための方法であって、前
    記画像データはヒストグラムと、各画像に対応する視野
    のサイズの指示とを含んでおり、 該視野のサイズが予め決められたサイズより小さいかど
    うかを決定し、 前記視野が前記予め決められたサイズより小さければそ
    れぞれの画像のバックグラウンド部分を表わす画素に対
    応するデータを前記ヒストグラムから削除する、 ことからなっている方法。
12. （１２）前記画像データがＮＭＲ測定値から得られ、前
    記画像データが該ＮＭＲ測定値を得る際に使用したＲＦ
    コイルのタイプの指示を含んでおり、視野の前記予め決
    められたサイズが前記指示されたＲＦコイルに依存して
    いる請求項１１記載の方法。