WO2012042821A1 - 画像強調処理方法およびそれを用いた画像強調処理装置 - Google Patents

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WO2012042821A1
WO2012042821A1 PCT/JP2011/005388 JP2011005388W WO2012042821A1 WO 2012042821 A1 WO2012042821 A1 WO 2012042821A1 JP 2011005388 W JP2011005388 W JP 2011005388W WO 2012042821 A1 WO2012042821 A1 WO 2012042821A1
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image
pixel value
emphasized
enhanced
pixel
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PCT/JP2011/005388
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Inventor
昌治 天野
Original Assignee
株式会社島津製作所
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/20—Image enhancement or restoration using local operators
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/73—Deblurring; Sharpening
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems

Definitions

  • the present invention relates to an image enhancement processing method for enhancing a digital image signal and an image enhancement processing apparatus using the image enhancement processing method.
  • PET Positron Emission Tomography
  • the PET apparatus reconstructs a tomographic image of a subject using a signal obtained by simultaneously detecting positrons, that is, ⁇ rays generated by annihilation of positrons.
  • a radiopharmaceutical containing a positron emitting nuclide is administered into a subject, and a counter annihilation gamma ray released from the administered subject is detected by a detector composed of a detection element group such as a scintillator.
  • a detector composed of a detection element group such as a scintillator.
  • two detector elements detect ⁇ -rays within a certain period of time, they are detected simultaneously, and they are counted as a pair of annihilation ⁇ -rays, and the point of occurrence of pair annihilation is identified as a straight line connecting the detected detector elements.
  • coincidence information is accumulated and reconstruction processing is performed to obtain a PET image that is a positron emitting nuclide distribution image.
  • the PET image obtained by the PET apparatus has functional information.
  • PET images use fewer events (counts) than X-ray images, they are generally rough and low S / N images. In order to compensate for this, a high frequency component is cut and used as a smooth image.
  • a high frequency component may be strongly emphasized for the purpose of enhancing contrast.
  • One method for cutting or enhancing high frequency components is filter processing using a filter matrix. When emphasizing high-frequency components, a high-pass filter is used, but according to this method, the periphery of the emphasized edge is emphasized not only in the positive direction but also in the negative direction. If the value is strong, there may be an image with missing pixels.
  • FIG. 18 is a diagram showing the original image 51 after reconstruction
  • FIG. 19 shows the distribution of pixel values 53 on the straight line 52 of the original image 51.
  • White or black is generated in some areas of the emphasized image, resulting in extremely high contrast.
  • the image is difficult to see.
  • a similar phenomenon occurs also in a high-pass filter using Fourier transform. This problem occurs not only in a two-dimensional image but also in a three-dimensional image process.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an image enhancement processing method for creating an image in which enhancement in a negative direction is reduced even if a high-frequency component is enhanced by a high-pass filter, and
  • An object of the present invention is to provide an image enhancement processing device used.
  • the pixel value of the image, the image obtained by smoothing the original image, or the pixel value of the image in which the high frequency component of the original image is emphasized to be smaller than the first emphasized image and the pixel value of the first emphasized image are obtained for each pixel.
  • the image enhancement processing method includes a second enhanced image creating step of creating a second enhanced image by selecting a pixel value having a larger pixel value.
  • the high-frequency component of the original image or the image obtained by smoothing the original image is emphasized using the high-pass filter in the first emphasized image creating step, and the first emphasized image is created.
  • the pixel value of the original image or the image obtained by smoothing the original image in the second emphasized image creation step, or the pixel value of the image in which the high frequency component of the original image is emphasized smaller than the first emphasized image and the pixels of the first emphasized image The value is compared for each pixel, and the pixel value having the larger pixel value is selected to create the second emphasized image.
  • the image is a contrast enhanced image using a high-pass filter
  • the pixel value enhanced in the negative direction is an original image or an image obtained by smoothing the original image, or the high frequency component of the original image is smaller than that of the first enhanced image. Since the pixel values of the emphasized image are replaced, it is possible to prevent image quality deterioration due to extreme contrast.
  • the high-pass filter further includes an intermediate emphasized image creating step of creating an intermediate emphasized image by emphasizing a high frequency component of the original image to be smaller than that of the first emphasized image.
  • the first weighted image is created by emphasizing the frequency component, and the second weighted image creating step compares the pixel value of the intermediate weighted image and the pixel value of the first weighted image for each pixel, The pixel value of the larger one may be selected to create the second enhanced image.
  • the second enhanced image reduces the negative enhancement compared to the first enhanced image. Can do.
  • the second emphasized image creation step compares the pixel value of the intermediate emphasized image and the pixel value of the first emphasized image for each pixel, and subtracts the pixel value of the intermediate emphasized image from the pixel value of the first emphasized image.
  • the second enhanced image may be created by multiplying the difference by a predetermined coefficient and adding it to the pixel value of the intermediate enhanced image.
  • the second emphasized image creating method compares the pixel value of the intermediate emphasized image and the pixel value of the first emphasized image for each pixel, and calculates the intermediate emphasized image from the pixel value of the first emphasized image.
  • the second emphasized image is created by multiplying the difference obtained by subtracting the pixel value of the above by a predetermined coefficient and adding it to the pixel value of the intermediate emphasized image.
  • the first emphasized image creating step emphasizes a high frequency component of the original image to create the first emphasized image
  • the second emphasized image creating step includes the pixel value of the original image and the first image.
  • the pixel value of the enhanced image is compared for each pixel, and if the difference obtained by subtracting the pixel value of the original image from the pixel value of the first enhanced image is zero or more, the difference is multiplied by a predetermined coefficient. If the difference obtained by subtracting the pixel value of the original image from the pixel value of the first emphasized image is a negative value, the pixel value of the original image is selected and the second value is selected.
  • An emphasized image may be created.
  • the second emphasized image creating method compares the pixel value of the original image and the pixel value of the first emphasized image for each pixel, and calculates the pixel value of the original image from the pixel value of the first emphasized image. If the difference obtained by subtracting the value is greater than or equal to zero, the difference is multiplied by a predetermined coefficient and added to the pixel value of the original image, and the difference obtained by subtracting the pixel value of the original image from the pixel value of the first emphasized image is negative. If the value is, the pixel value of the original image is selected.
  • the contrast enhancement can be easily adjusted only by adjusting the coefficient.
  • a smoothing image creating step of smoothing the original image to create a smoothed image wherein the first emphasized image creating step emphasizes a high-frequency component of the smoothed image with a high-pass filter to obtain a first enhanced image;
  • the second emphasized image creating step compares the pixel value of the smoothed image and the pixel value of the first emphasized image for each pixel, and selects the pixel value having the larger pixel value.
  • the second emphasized image may be created.
  • the smoothed image is created by smoothing the original image in the smoothed image creating step.
  • a high-frequency component of the smooth image is emphasized by a high-pass filter to create a first emphasized image.
  • the pixel value of the smoothed image and the pixel value of the first emphasized image are compared for each pixel, and the pixel value having the larger pixel value is selected and the second value is selected. Create an enhanced image.
  • the noise can be removed by smoothing.
  • the second enhanced image is a contrast enhanced image using a high-pass filter for the smooth image
  • the pixel value enhanced in the negative direction of the first enhanced image is replaced with the pixel value of the smoothed image. It is possible to prevent deterioration of image quality due to extreme contrast while suppressing emphasis.
  • the pixel value of the smoothed image is compared with the pixel value of the first emphasized image by comparing the pixel value of the smoothed image and the pixel value of the first emphasized image for each pixel.
  • the difference obtained by subtracting the value is zero or more, the difference is multiplied by a predetermined coefficient and added to the pixel value of the smoothed image, and the pixel value of the smoothed image is subtracted from the pixel value of the first emphasized image. If the difference is negative, a pixel value of the smooth image may be selected to create a second enhanced image.
  • the second emphasized image creating method compares the pixel value of the smoothed image and the pixel value of the first emphasized image for each pixel, and calculates the pixel of the smoothed image from the pixel value of the first emphasized image. If the difference obtained by subtracting the value is greater than or equal to zero, the difference is multiplied by a predetermined coefficient and added to the pixel value of the smoothed image, and the difference obtained by subtracting the pixel value of the smoothed image from the pixel value of the first emphasized image is negative. In the case of this value, the pixel value of the smooth image is selected. Thus, the contrast enhancement can be easily adjusted only by adjusting the coefficient.
  • the correction coefficient calculation step calculates a correction coefficient that is a ratio of the total value of the pixel values of the original image and the total value of the pixel values of the second emphasized image.
  • each pixel value of the second enhancement image is multiplied by a correction coefficient to create a quantitative enhancement image.
  • the total sum of the pixel values of the quantitatively emphasized image becomes equal to the total value of the pixel values of the original image, so that the quantitatively emphasized images created over time can be compared quantitatively.
  • the second invention of the present invention is a high-pass filter that creates a first enhanced image by emphasizing high-frequency components of an original image or an image obtained by smoothing the original image, and smoothing the original image or the original image.
  • the pixel value of an image obtained by emphasizing the high frequency component of the original image or the original image to be smaller than the first emphasized image and the pixel value of the first emphasized image are compared for each pixel, and each pixel value is large.
  • An image enhancement processing device including a second enhanced image creation unit that creates a second enhanced image by selecting one of the pixel values. *
  • the high-pass filter emphasizes the high-frequency component of the original image or an image obtained by smoothing the original image to create the first emphasized image.
  • the second emphasized image creating unit includes a pixel value of an original image or an image obtained by smoothing the original image, or an image value obtained by enhancing a high frequency component of the original image to be smaller than the first emphasized image, and a pixel value of the first emphasized image. Are compared for each pixel, and the pixel value having the larger pixel value is selected to create a second enhanced image.
  • the pixel value emphasized in the negative direction is the original image or an image obtained by smoothing the original image, or the high-frequency component of the original image is obtained from the first emphasized image. Is replaced with a pixel value of an image that is emphasized smaller, so that deterioration of image quality due to extreme contrast can be prevented.
  • the high-frequency component of the original image is emphasized to be smaller than the first emphasized image, and another high-pass filter that creates an intermediate emphasized image is provided.
  • the first emphasized image emphasizes the high-frequency component of the original image.
  • the second emphasized image is created by comparing the pixel value of the intermediate emphasized image and the pixel value of the first emphasized image for each pixel, and selects the pixel value having the larger pixel value. May be created.
  • the second enhanced image reduces the negative enhancement compared to the first enhanced image. Can do.
  • the second emphasized image creating unit compares the pixel value of the intermediate emphasized image and the pixel value of the first emphasized image for each pixel, and calculates the intermediate emphasized image from the pixel value of the first emphasized image.
  • the second weighted image may be created by multiplying the difference obtained by subtracting the pixel value by a predetermined coefficient and adding it to the pixel value of the original image.
  • the second enhanced image creation unit compares the pixel values of the intermediate enhanced image and the first enhanced image for each pixel, and subtracts the pixel value of the intermediate enhanced image from the pixel value of the first enhanced image. Since the second weighted image is created by multiplying the difference by a predetermined coefficient and adding it to the pixel value of the intermediate weighted image, adjustment of contrast enhancement can be easily performed only by adjusting the coefficient.
  • the first emphasized image is created by emphasizing high frequency components of the original image
  • the second emphasized image creating unit compares pixel values of the original image and the first emphasized image for each pixel.
  • the difference obtained by subtracting the pixel value of the original image from the pixel value of the first emphasized image is zero or more, the difference is multiplied by a predetermined coefficient and added to the pixel value of the original image,
  • the pixel value of the original image may be selected to create the second emphasized image.
  • the second emphasized image creation unit compares the pixel values of the original image and the first emphasized image for each pixel, and the difference obtained by subtracting the pixel value of the original image from the pixel value of the first emphasized image is obtained.
  • the difference is zero or more, the difference is obtained by multiplying the difference by a predetermined coefficient and adding it to the pixel value of the original image, and subtracting the pixel value of the original image from the pixel value of the first emphasized image. Since the second emphasized image is created by selecting the pixel value, it is possible to easily adjust the contrast enhancement only by adjusting the coefficient.
  • a smoothing unit that smoothes the original image to create a smooth image; the first emphasized image is created by emphasizing a high-frequency component of the smooth image; and the second emphasized image creation unit
  • the pixel value of the image and the pixel value of the first emphasized image may be compared for each pixel, and the pixel value having the larger pixel value may be selected to create the second emphasized image.
  • the smoothing unit smoothes the original image and creates a smooth image.
  • the high-pass filter emphasizes high frequency components of the smooth image and creates a first enhanced image.
  • the second enhanced image creation unit compares the pixel value of the smoothed image and the pixel value of the first enhanced image for each pixel, and selects the pixel value having the larger pixel value to create the second enhanced image. To do. Thus, even when noise is included in the original image, the noise can be removed by smoothing.
  • the second enhanced image is a contrast enhanced image using a high-pass filter for the smooth image
  • the pixel value enhanced in the negative direction of the first enhanced image is replaced with the pixel value of the smooth image. It is possible to prevent deterioration of image quality due to extreme contrast while suppressing emphasis.
  • the second emphasized image creating unit compares the pixel value of the smoothed image and the pixel value of the first emphasized image for each pixel, and calculates the pixel value of the smoothed image from the pixel value of the first emphasized image.
  • the difference obtained by subtracting 0 is greater than or equal to zero
  • the difference is multiplied by a predetermined coefficient and added to the pixel value of the smoothed image, and the pixel value of the smoothed image is subtracted from the pixel value of the first enhanced image.
  • a pixel value of the smooth image may be selected to create a second emphasized image.
  • the second enhanced image creation unit compares the pixel values of the smoothed image and the first enhanced image for each pixel, and subtracts the pixel value of the smoothed image from the pixel value of the first enhanced image.
  • the difference is multiplied by a predetermined coefficient and added to the pixel value of the smoothed image, and the difference obtained by subtracting the pixel value of the smoothed image from the pixel value of the first enhanced image is a negative value Since the second emphasized image is created by selecting the pixel value of the smooth image, the contrast enhancement can be easily adjusted only by adjusting the coefficient.
  • a correction coefficient calculation unit that calculates a correction coefficient that is a ratio between a total sum of pixel values of the original image and a total sum of pixel values of the second emphasized image; and each pixel value of the second emphasized image
  • a quantitatively enhanced image creation unit that creates a quantitatively enhanced image by multiplying the ratio.
  • the correction coefficient calculation unit calculates a correction coefficient that is a ratio between the total value of the pixel values of the original image and the total value of the pixel values of the second emphasized image.
  • the quantitative enhancement image creation unit creates a quantitative enhancement image by multiplying each pixel value of the second enhancement image by the ratio.
  • a filter adjustment unit that adjusts enhancement of high frequency components by the high pass filter may be provided.
  • the filter adjustment unit can adjust the emphasis of high frequency components by the high-pass filter, so that the contrast emphasis can be appropriately adjusted.
  • an image enhancement processing method and an image enhancement processing apparatus using the image enhancement processing method for creating an image in which enhancement in a negative direction is reduced even when high frequency components are enhanced by a high-pass filter.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an image enhancement processing unit according to the first embodiment.
  • 6 is an explanatory diagram illustrating a distribution of pixel values according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a distribution of pixel values according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the two-dimensional matrix filter which concerns on an Example. It is a figure which shows the three-dimensional matrix filter which concerns on an Example. It is a figure which shows the three-dimensional matrix filter which concerns on an Example.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a flow of image enhancement according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an image enhancement processing unit according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a distribution of pixel values according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a distribution of pixel values according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a distribution of pixel values according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a flow of image enhancement according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an image enhancement processing unit according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an image enhancement processing unit according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an image enhancement processing unit according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a distribution of pixel values according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a flow of image enhancement according to a fourth embodiment. It is explanatory drawing which shows the PET image which concerns on a prior art example and an Example. It is explanatory drawing which shows distribution of the pixel value which concerns on a prior art example and an Example. It is explanatory drawing which shows distribution of the pixel value which concerns on a prior art example and an Example.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the PET apparatus.
  • the PET device 1 includes a top plate 2 on which a subject is placed.
  • the top plate 2 is configured to move up and down and translate along the body axis Z of the subject M.
  • the subject M placed on the top 2 is scanned from the head to the abdomen and foot in order or through the opening 3a of the gantry 3 to be described later.
  • the projection data of the subject M is obtained.
  • the PET apparatus 1 includes a gantry 3 having an opening 3a, a plurality of scintillator blocks (not shown) and a plurality of photomultipliers (not shown) arranged close to each other. 4 is provided.
  • the ⁇ -ray detector 4 is arranged in a ring shape so as to surround the body axis Z of the subject M, and is embedded in the gantry 3.
  • As the arrangement of the scintillator blocks for example, 3 to 5 scintillator blocks are arranged in a direction parallel to the body axis Z of the subject M, and many scintillator blocks are arranged around the body axis Z of the subject M.
  • the ⁇ -ray detector 4 collects projection data (also referred to as “emission data”) to be described later.
  • the PET apparatus 1 includes a point source 5 and a ⁇ -ray detector 6 that collects absorption correction data (also referred to as “transmission data”).
  • the ⁇ detector 6 for absorption correction data includes a scintillator block (not shown) and a photomultiplier (not shown) in the same manner as the ⁇ detector 4 for collecting projection data.
  • the dotted line source 5 is a radiation source that irradiates a radiopharmaceutical to be administered to the subject M, that is, radiation ( ⁇ rays) of the same type as the radioisotope (RI).
  • the dotted line source 5 is embedded in the gantry 3.
  • the point source 5 rotates around the body axis Z of the subject M.
  • the PET apparatus 1 includes a top plate driving unit 7, a controller 8, an input unit 9, a display unit 10, a projection data deriving unit 11, an absorption correction data deriving unit 12, and an absorption correcting unit 13. , A reconstruction unit 14, an image enhancement processing unit 15, and a storage unit 16.
  • the top plate driving unit 7 is a mechanism for driving the top plate 2 so that the top plate 2 performs the above-described movement, and is configured by a motor or the like not shown.
  • the controller 8 comprehensively controls each part constituting the PET apparatus 1.
  • the controller 8 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like.
  • the input unit 9 sends data and commands input by the operator to the controller 8.
  • the input unit 9 includes a pointing device represented by a mouse, a keyboard, a joystick, a trackball, a touch panel, and the like.
  • Examples of the display unit 10 include a liquid crystal display device and a CRT display.
  • the storage unit 16 includes a memory such as a ROM (Read-only Memory) and a RAM (Random-Access Memory), and a storage medium such as a hard disk and a storage.
  • programs for performing various nuclear medicine diagnoses are stored in the ROM in advance, and the controller 8 executes the programs so that the nuclear medicine diagnosis according to the programs can be performed.
  • the storage unit 16 is also connected to the projection data deriving unit 11, the absorption correction data deriving unit 12, the absorption correcting unit 13, and the reconstruction unit 14, and the image data processed by the projection data deriving unit 11 and the reconstruction unit 14
  • the absorption correction data obtained by the absorption correction data deriving unit 12 is stored in a RAM or a hard disk and can be read out as necessary.
  • the point source 5 emits ⁇ rays toward the subject M while rotating around the body axis Z of the subject M, and the scintillator block of the ⁇ -ray detector 6 for absorption correction data is irradiated with the ⁇ rays. Convert to The converted light is photoelectrically converted by the photomultiplier of the ⁇ -ray detector 6 and output as an electric signal. The electrical signal is converted from an analog electrical signal to a digital electrical signal and sent to the absorption correction data deriving unit 12 as image information.
  • the absorption correction data deriving unit 12 obtains absorption correction data based on the sent image information.
  • the absorption correction data deriving unit 12 obtains distribution data of the ⁇ -ray absorption coefficient as absorption correction data.
  • the derived absorption correction data is sent to the absorption correction unit 13.
  • positron emission RI When a radiopharmaceutical labeled with positron emission RI is administered to the subject M, two positron annihilation ⁇ rays are generated from the location where the drug is accumulated.
  • the scintillator block of the ⁇ -ray detector 4 converts ⁇ -rays generated from the subject M into light.
  • the converted light is photoelectrically converted by the photomultiplier of the ⁇ -ray detector 4 and output as an electric signal.
  • the converted electrical signal is further converted from an analog electrical signal to a digital electrical signal and sent to the projection data deriving unit 11 as image information.
  • the projection data deriving unit 11 checks the position of the scintillator block and the incident timing of the ⁇ -ray, and is sent only when the ⁇ -ray is simultaneously incident on two scintillator blocks that are opposed to each other across the subject M.
  • the image information is determined as appropriate data.
  • the projection data deriving unit 11 treats the image information sent at that time as noise instead of ⁇ -rays generated by the disappearance of the positron, and rejects it. .
  • the image information sent to the projection data deriving unit 11 is sent to the absorption correction unit 13 as projection data.
  • Projection data that considers the absorption of ⁇ rays in the body of the subject M using the absorption correction data sent from the absorption correction data deriving unit 12 to the absorption correction unit 13 as the projection data sent to the absorption correction unit 13. To correct.
  • the corrected projection data is sent to the reconstruction unit 14.
  • the reconstruction unit 14 reconstructs the projection data using Fourier transform or the like, and obtains a reconstructed image in which the absorption of ⁇ rays in the body of the subject M is corrected.
  • the projection data is corrected based on the absorption correction data, so that a reconstructed image in which the absorption of ⁇ rays in the body is corrected can be created. it can.
  • the created reconstructed image is sent to the image enhancement processing unit 15 for further image processing.
  • the reconstruction unit 14 may reconstruct a two-dimensional tomographic image or may reconstruct a three-dimensional image.
  • the reconstructed pixel value may be a two-dimensional pixel value or a three-dimensional voxel value.
  • the image reconstructed by the reconstruction unit 14 is hereinafter referred to as an original image.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the image enhancement processing unit.
  • the image enhancement processing unit 15 includes a high-pass filter 21, an enhanced image creation unit 22, a correction coefficient calculation unit 23, a quantitative enhancement image creation unit 24, and a filter adjustment unit 25.
  • the image enhancement processing unit 15 includes a microprocessor or FPGA (Field Programmable Gate Array) and a memory, but may include a CPU of the controller 8 and a storage medium of the storage unit 16.
  • the image enhancement processing unit corresponds to the image enhancement processing device according to the present invention.
  • the high pass filter 21 enhances the contrast of the original image sent from the reconstruction unit 14. Specifically, if the original image sent from the reconstruction unit 14 is two-dimensional, the original image is filtered using a 3 ⁇ 3 filter matrix as shown in FIG. 5 to enhance the contrast. Further, a matrix filter having a larger size such as 5 ⁇ 5 or 7 ⁇ 7 may be adopted. If the original image sent from the reconstruction unit 14 is three-dimensional, a 3 ⁇ 3 ⁇ 3 three-dimensional filter 18 as shown in FIG. 6 may be employed, or a larger matrix filter may be used. Alternatively, as shown in FIG. 7, a three-dimensional filter 19 may be used in which a cross filter of 5 pixels sandwiches a 3 ⁇ 3 matrix filter.
  • Image data in which the contrast of the original image is enhanced using such a filter is defined as a contrast enhanced image.
  • the created contrast-enhanced image is sent to the enhanced image creation unit 22.
  • the high pass filter 21 may emphasize high frequency components using Fourier transform.
  • the contrast enhanced image by the high pass filter 21 corresponds to the first enhanced image in the present invention.
  • the enhanced image creating unit 22 compares each pixel value of the original image sent from the reconstructing unit 14 with each pixel value of the contrast enhanced image sent from the high-pass filter 21, and the pixel with the larger pixel value is compared. Select a value to create a new enhanced image. Referring to FIG. 20, the pixel value 53 of the original image 51 and the pixel value 54 of the contrast-enhanced image are compared for each corresponding pixel. Then, as shown in FIG. 3, the larger pixel value of the respective pixel values 53 and 54 is selected to obtain the pixel value 26 of the enhanced image.
  • the enhanced image created in this way is sent to the quantitative enhanced image creation unit 24. Further, the created enhanced image may be displayed on the display unit 10 or stored in the storage unit 16 via the controller 8.
  • the enhanced image corresponds to the second enhanced image in the present invention
  • the enhanced image creation unit 22 corresponds to the second enhanced image creation unit of the third invention.
  • the quantitative enhancement image creation unit 24 multiplies each pixel value of the enhanced image sent from the enhancement image creation unit 22 by the correction coefficient ⁇ sent from the correction coefficient calculation unit 23 to create a quantitative enhancement image.
  • the pixel value 27 of the quantitatively emphasized image has a total value of the pixel values 27 equal to the total value of the pixel value 53 of the original image, and the total value of the pixel values in the entire image is quantitatively maintained. Therefore, it is effective when comparing images over time or when a quantitative value is required for diagnosis.
  • the filter adjusting unit 25 changes the filter type of the high-pass filter 21 based on the instruction.
  • the filter adjustment unit 25 may change the size of the matrix filter or may change the coefficient of each matrix filter.
  • the subject M is irradiated with a fan beam from the point source 5 in order to acquire absorption correction data. Then, the ⁇ -ray transmitted through the subject M is detected by the ⁇ -ray detector 6 and the transmittance of the subject M for the ⁇ -ray is measured.
  • the dotted line source 5 rotates along the outer peripheral surface of the subject, and by performing such detection over the entire circumference of the subject M, the absorption correction data of the subject M is obtained.
  • the radiopharmaceutical is administered to the subject and the projection data is acquired. Since the ⁇ rays emitted from the point source 5 are collimated and enter the ⁇ detector 6 for absorption correction data, ⁇ rays incident from the point source 5 and the subject, and ⁇ rays incident only from the subject.
  • absorption correction data may be collected after administering a radiopharmaceutical to a subject. An annihilation gamma ray pair emitted from the subject M is detected by the gamma detector 4. Based on the obtained projection data and absorption correction data, the absorption correction unit 13 corrects the absorption of ⁇ rays by the subject M.
  • the reconstruction unit 14 performs reconstruction based on the projection data after the ⁇ -ray absorption correction, whereby a two-dimensional tomographic image or a three-dimensional image can be obtained.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the flow of image enhancement.
  • Step S01 (contrast enhancement)
  • the contrast of the reconstructed two-dimensional or three-dimensional image, that is, the original image is enhanced by the high-pass filter 21.
  • a contrast-enhanced image in which the contrast of the original image is enhanced can be obtained.
  • the contrast enhanced image is sent to the enhanced image creating unit 22.
  • Step S01 corresponds to the first emphasized image creation step of the first invention.
  • Step S02 (Create enhanced image)
  • the original image is also sent from the reconstruction unit 14 to the enhanced image creation unit 22, and the pixel value of the reconstructed image and the pixel value of the contrast enhanced image are compared for each corresponding pixel, and each pixel value is large.
  • One pixel value is selected, and an enhanced image composed of the selected pixel values is created.
  • Step S02 corresponds to the second emphasized image creation step of the first invention.
  • Step S03 correction coefficient calculation
  • the correction coefficient calculation unit 23 includes a total value T 1 of pixel values of the original image sent from the reconstruction unit 14 and a total value T 2 of pixel values of the emphasized image sent from the emphasized image creation unit 22. Are calculated, and a correction coefficient ⁇ , which is a ratio of the respective total values, is calculated. The calculated correction coefficient is sent to the quantitative enhancement image creation unit 24.
  • Step S03 corresponds to the correction coefficient calculation step of the present invention.
  • Step S4 Quantitative weighted image creation
  • the quantitative enhancement image creation unit 24 multiplies each pixel value of the enhanced image sent from the enhancement image creation unit 22 by the correction coefficient ⁇ sent from the correction coefficient calculation unit 23 to create a new quantitative enhancement image.
  • the total sum of the pixel values of the quantitative enhanced image is the same as the total sum T 1 of the pixel values of the original image created by the reconstruction unit 14, quantification of the pixel values of the entire image can be ensured .
  • Step S4 corresponds to the quantitative enhancement image creation step of the present invention.
  • the created emphasized image or quantitatively emphasized image is displayed to the operator on the display unit 10 via the controller 8.
  • a command is given to the filter adjustment unit 25 by the operation of the input unit 9, and the matrix of the high-pass filter 21. It is possible to instruct the filter size change or the coefficient change to generate the enhanced image or the quantitatively enhanced image again.
  • the enhanced image and the quantitatively enhanced image are prevented from being contrast-enhanced in the negative direction. It is possible to prevent the deterioration of image quality due to.
  • the quantitatively emphasized image is a contrast-enhanced image that maintains the quantification of the total value of the pixel values with respect to the original image. Therefore, the images should be compared over time or diagnosed using the quantitative value. Can do.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of the image enhancement processing unit 31 according to the second embodiment.
  • the image enhancement processing unit 31 of the second embodiment is obtained by adding the smoothing unit 32 to the image enhancement processing unit 15 of the first embodiment and changing the input of the original image to the high pass filter. Further, with respect to the emphasized image, the original image and the contrast emphasized image that have been created are changed to a smoothed original image and a contrast emphasized image that are created.
  • the configurations of the image enhancement processing unit and the PET apparatus other than those described here are the same as those in the first embodiment.
  • a feature of the second embodiment is that the original image sent from the reconstruction unit 14 is not directly input to the high-pass filter 33 but is input to the smoothing unit 32.
  • the smoothing unit 32 includes a moving average filter or a median filter.
  • the original image input to the smoothing unit 32 is smoothed to create a smooth image.
  • the pixel value 53 of the original image is smoothed to become the pixel value 35 of the smoothed image.
  • the smoothed image is sent to the high-pass filter 33 and also sent to the enhanced image creation unit 34.
  • the high-pass filter 33 enhances the contrast of the smooth image, and sends this as a contrast-enhanced image to the enhanced image creation unit 34.
  • FIG. 11 shows a pixel value 36 of the contrast enhanced image in which the contrast of the pixel value 35 of the smooth image is enhanced.
  • the enhanced image creation unit 34 compares each pixel value of the smoothed image and each pixel value of the contrast enhanced image for each corresponding pixel, and selects a larger pixel value to create a new enhanced image.
  • FIG. 12 illustrates a pixel value 37 of an enhanced image configured by selecting a pixel value 35 having a larger value from the pixel value 35 of the smooth image and the pixel value 36 of the contrast enhanced image.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the flow of image enhancement.
  • Step S11 smoothing
  • the reconstructed two-dimensional or three-dimensional image, that is, the original image is smoothed by the smoothing filter of the smoothing unit 32 to remove noise.
  • the smoothed smoothed image is sent to the high-pass filter 33 and the enhanced image creation unit 34.
  • Step S11 corresponds to a smooth image creation step in the present invention.
  • Step S12 (contrast enhancement)
  • the high-pass filter 33 creates a contrast-enhanced image in which the high-frequency component of the smooth image is enhanced and the contrast is enhanced.
  • the contrast-enhanced image of the smooth image is sent to the enhanced image creation unit 34.
  • Step S12 corresponds to the first emphasized image creation step in the second invention.
  • Step S13 (Enhanced image creation) The pixel value of the smooth image and the pixel value of the contrast-enhanced image are compared for each corresponding pixel, the pixel value with the larger pixel value is selected, and an enhanced image composed of the selected pixel values is created Is done. Step S13 corresponds to the second emphasized image creation step in the second invention. In addition, since step S03 and step S04 after step S13 are the same as that of Example 1, description is abbreviate
  • the image enhancement processing method of the second embodiment it is possible to remove the noise component by smoothing the original image, and it is possible to prevent the enhancement of noise generated when enhancing the contrast.
  • the contrast of the original image can be enhanced without degrading the image quality due to extreme contrast.
  • smoothing and further enhancing the contrast may deteriorate the image on the contrary.
  • the second embodiment selects the larger pixel value for each pixel value corresponding to each pixel value of the smooth image and each pixel value of the contrast-enhanced image and creates the emphasized image, the image deterioration is reduced. It is possible to prevent the roughness from being emphasized and to enhance the contrast without degrading the image quality due to the extreme contrast.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating the configuration of the image enhancement processing unit 41 according to the third embodiment.
  • the parts denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment have the same configuration as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.
  • the enhanced image creating unit 22 of the first embodiment creates a new enhanced image by selecting the larger one of the pixel values of the original image and the contrast enhanced image, whereas the enhanced image of the third embodiment.
  • the creating unit 42 calculates a coefficient When ⁇ is multiplied and added to the pixel value of the original image and the difference is negative (rs ⁇ 0 ⁇ 0), the pixel value of the original image is selected to create an enhanced image.
  • the feature of the third embodiment is that the difference obtained by subtracting the original image from the contrast-enhanced image is multiplied by a coefficient and added to the original image.
  • the coefficient adjustment unit 43 adjusts the coefficient ⁇ via the controller 8 in response to an instruction from the input unit 9. With such a configuration, it is possible to easily adjust the contrast-enhanced image and the contrast of the enhanced image simply by adjusting the coefficient ⁇ .
  • the configurations of the image enhancement processing unit and the PET apparatus other than those described here are the same as those in the first embodiment.
  • step S02 in the first embodiment is replaced with the following step S22. That is, in step S22, the original image is also sent from the reconstruction unit 14 to the enhanced image creation unit 22, and the pixel value of the reconstructed image and the pixel value of the contrast enhanced image are compared for each pixel, and contrast enhancement is performed.
  • the difference obtained by subtracting the pixel value of the original image from the pixel value of the image is zero or more, the difference is multiplied by a predetermined coefficient ⁇ and added to the pixel value of the original image, and the pixel value of the contrast-enhanced image is used.
  • the difference obtained by subtracting the pixel value of is negative, the pixel value of the original image is selected to create an enhanced image. Since the coefficient ⁇ can be adjusted, the contrast enhancement can be easily adjusted by such a method.
  • the configuration of the third embodiment can also be applied to the second embodiment. That is, in Example 2, the enhanced image creation unit 34 compares each pixel value of the smoothed image and each pixel value of the contrast enhanced image for each corresponding pixel, selects the larger pixel value, and creates a new one. While creating an enhanced image, if the difference obtained by subtracting the pixel value of the smoothed image from the pixel value of the contrast enhanced image is zero or more, this difference is multiplied by a coefficient ⁇ and added to the pixel value of the smoothed image, When the difference is negative, the emphasized image may be created by selecting the pixel value of the smooth image. Further, the coefficient adjustment unit 43 may be provided in the image enhancement processing unit 31 of the second embodiment so that the coefficient ⁇ can be adjusted. With such a configuration, adjustment of contrast enhancement can be facilitated.
  • step S13 of the second embodiment is replaced with the following step S33. That is, the pixel value of the smoothed image and the pixel value of the contrast-enhanced image are compared for each corresponding pixel, and if the difference obtained by subtracting the pixel value of the smoothed image from the pixel value of the contrast-enhanced image is greater than or equal to zero, If the difference obtained by subtracting the pixel value of the smoothed image from the pixel value of the contrast-enhanced image is negative, the pixel value of the smoothed image is selected to create an enhanced image. By such a method, adjustment of contrast enhancement can be facilitated.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating the configuration of the image enhancement processing unit 45 according to the fourth embodiment.
  • the parts indicated by the same reference numerals as those shown in the first and third embodiments have the same configuration as that of the first and third embodiments, and thus the description thereof is omitted here.
  • the image enhancement processing unit 45 of the fourth embodiment is configured to further include a high-pass filter 46 in addition to the high-pass filter 21 in the image enhancement processing unit 15 of the first embodiment.
  • the contrast-enhanced image in which the high-frequency component is enhanced by the high-pass filter 46 is less enhanced than the contrast-enhanced image in which the high-frequency component is enhanced by the high-pass filter 21.
  • a contrast enhanced image by the high-pass filter 46 is input. That is, with respect to the emphasized image, the original image and the contrast-enhanced image are changed from being created from two types of contrast-enhanced images having different high-frequency component enhancement levels with respect to the original image. .
  • the configurations of the image enhancement processing unit and the PET apparatus other than those described here are the same as those in the first embodiment.
  • the contrast enhanced image by the high pass filter 46 corresponds to the intermediate enhanced image in the present invention.
  • the feature of the fourth embodiment is that the original image sent from the reconstruction unit 14 is input to the two types of high-pass filters 21 and 46.
  • the high-pass filter 46 has the same configuration as that of the high-pass filter 21, and outputs a contrast-enhanced image in which high-frequency components are emphasized weaker than the high-pass filter 21 to the enhanced image creation unit 52.
  • the high-pass filters 21 and 46 can adjust the emphasis level of each high frequency component by the filter adjustment unit 47 changing the size or coefficient of the matrix filter by operating the input unit 9.
  • the emphasized image creating unit 52 compares each pixel value 54 of the contrast enhanced image sent from the high pass filter 21 with each pixel value 48 of the contrast enhanced image sent from the high pass filter 46.
  • the pixel value 49 of the enhanced image is obtained by selecting the larger pixel value of the pixel values 48 and 53.
  • the enhanced image created in this way is sent to the quantitative enhanced image creation unit 24. Since this enhancement image has reduced negative direction enhancement compared to a conventional contrast enhancement image, it is an easy-to-view image with reduced occurrence of white or black in the image and reduced extreme contrast.
  • the emphasized image creation unit 52 may create an enhanced image as in the third embodiment, instead of selecting the larger pixel value of each pixel value of each contrast enhanced image and creating an enhanced image. That is, the difference obtained by subtracting the pixel value 48 of the contrast enhanced image by the high pass filter 46 from the pixel value 54 of the contrast enhanced image by the high pass filter 21 is calculated. The difference ⁇ may be multiplied by a coefficient ⁇ and added to the pixel value 48 of the contrast enhanced image by the high pass filter 46 to create an enhanced image.
  • FIG. 17 is a flowchart showing the flow of image enhancement.
  • Step S21 (contrast enhancement)
  • the high-frequency components are enhanced by the high-pass filters 21 and 46 and the contrast is enhanced.
  • the high-pass filter 21 has a stronger contrast than the high-pass fill 46.
  • Each contrast enhanced image is sent to the enhanced image creation unit 52.
  • Step S21 corresponds to the first emphasized image creating step and the intermediate emphasized image creating step in the present invention.
  • Step S22 (Enhanced image creation)
  • the pixel value of the contrast-enhanced image by the high-pass filter 21 and the pixel value of the contrast-enhanced image by the high-pass filter 46 are compared for each corresponding pixel by the emphasized image creating unit 52, and the pixel value with the larger pixel value is compared. A pixel value is selected, and an enhanced image composed of the selected pixel value is created.
  • step S03 and step S04 after step S22 are the same as that of Example 1, description is abbreviate
  • step S22 the following processing may be performed instead of selecting the larger pixel value in each contrast-enhanced image.
  • the difference obtained by subtracting the pixel value of the contrast-enhanced image by the high-pass filter 46 from the pixel value of the contrast-enhanced image by the high-pass filter 21 is multiplied by a coefficient ⁇ , and this multiplied value is added to the pixel value of the contrast-enhanced image by the high-pass filter 46.
  • the filter adjustment unit 47 can adjust the enhancement level in the positive direction of the contrast by adjusting the enhancement level of the high-pass filter 21. Further, by adjusting the enhancement level of the high-pass filter 46 by the filter adjustment unit 47, the enhancement level in the negative direction of contrast can be adjusted. In this way, contrast enhancement can be set independently in both the positive and negative directions. Furthermore, the quantitatively enhanced image creation unit 24 can perform enhanced image processing with independent contrast positive and negative while maintaining quantitativeness with the total value of the pixel values in the original image.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
  • the PET image apparatus 1 is provided with the image enhancement processing unit in the above-described embodiment.
  • the present invention is not limited to this.
  • the SPECT apparatus or the X-ray imaging apparatus may be provided.
  • the high-frequency component of the original image is enhanced using the high-pass filter of the image enhancement processing unit.
  • the Fourier transform used when the reconstructed unit 14 reconstructs the corrected projection data. It is also possible to employ a configuration in which the high-frequency components of the reconstructed original image are enhanced at the same time.
  • the enhanced image processing may be performed by combining the above-described first to fourth embodiments. That is, the enhanced image may be created from the original image and the contrast enhanced image created by enhancing the high frequency component of the smoothed image obtained by smoothing the original image. Further, an enhanced image may be created from a smoothed image obtained by smoothing the original image and a contrast enhanced image created by enhancing high frequency components of the original image. In addition, the enhanced image is a contrast-enhanced image created by emphasizing the high-frequency component of the smoothed image obtained by smoothing the original image, and another contrast-enhanced image obtained by emphasizing the high-frequency component of the original image smaller than the contrast-enhanced image. May be created.

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Abstract

　元画像または元画像を平滑化した画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調して第１強調画像を作成する第１強調画像作成ステップと、前記元画像、または前記元画像を平滑化した画像、または前記元画像の高周波数成分を前記第１強調画像よりも小さく強調した画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成ステップとを備える画像強調処理。

Description

画像強調処理方法およびそれを用いた画像強調処理装置
　本発明は、デジタルの画像信号を強調する画像強調処理方法およびそれを用いた画像強調処理装置に関する。
　放射線を利用した核医学診断装置の中に、陽電子放出核種で標識された放射性薬剤の被検体内分布をコンピュータ断層画像として可視化するＰＥＴ（Positron Emission  Tomography）装置がある。ＰＥＴ装置は、陽電子、すなわちポジトロン（Positron）の消滅によって発生するγ線を同時に検出した信号を用いて被検体の断層画像を再構成する。
　具体的には、陽電子放出核種を含んだ放射性薬剤を被検体内に投与して、投与された被検体内から放出される対消滅γ線をシンチレータなどの検出素子群で構成される検出器で検出する。２つの検出素子で一定時間内にγ線を検出した場合に同時に検出したとして、それらを一対の対消滅γ線として計数し、さらに対消滅発生地点を、検出した検出素子を結ぶ直線上と特定する。このように、同時計数情報を蓄積して再構成処理を実施して、陽電子放出核種分布画像であるＰＥＴ画像を得る。
　このＰＥＴ装置では、例えば特許文献１に記載されているように、放射性薬剤を被検体に投与した後、対象組織における薬剤蓄積の状況を測定することで、様々な生体機能の定量測定が可能である。したがって、ＰＥＴ装置によって得られるＰＥＴ画像は機能情報を有する。
特開２０００－２８４０５１号公報
　しかしながら、ＰＥＴ画像は使用するイベント（計数）がＸ線画像に比べて少ないので、一般的にはざらついたＳ／Ｎの低い画像である。これを補うために、高周波数成分をカットしてなめらかな画像にして用いている。他方、ＰＥＴ画像はＸ線画像に比べて空間分解能が低いので、コントラストの強調を目的として高周波数成分を強く強調することもある。高周波数成分をカットあるいは強調する一手法としてフィルタ行列を用いたフィルタ処理がある。高周波数成分を強調する場合は、ハイパスフィルタが用いられているが、この方法によると、強調されるエッジ部の周辺が正の方向のみならず負の方向にも強調されるため、強調の度合いが強いと画素が欠落したような画像になる場合がある。
　図１８～２０を参照して、ハイパスフィルタを利用した信号処理を説明する。図１８は、再構成後の元画像５１を示した図であり、図１９は、元画像５１の直線５２上の画素値５３の分布を示している。この元画像５１にフィルタ行列を用いてハイパスフィルタ処理を実施すると、元画像５１のコントラスト強調画像を得ることができる。図２０に示すように、このコントラスト強調画像は正負の両方向に強調されるので、強調の度合いが強いとコントラスト強調画像の画素値５４の一部領域が負の値となる。本来、負の計数は存在しないので、通常、負の値はゼロ値に置き換えられて画像表示され、強調画像の一部領域に白抜きまたは黒抜きが発生してしまい、極端にコントラストのついた見にくい画像となる。また、フーリエ変換を利用するハイパスフィルタにおいても、同様な現象が発生する。また、この問題は、２次元の画像に限らず３次元の画像処理にも発生する。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ハイパスフィルタにて高周波数成分を強調しても、負の方向の強調を低減した画像を作成する画像強調処理方法およびそれを用いた画像強調処理装置を提供することを目的とする。
　本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
　すなわち、本発明の第１の発明は、元画像または元画像を平滑化した画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調して第１強調画像を作成する第１強調画像作成ステップと、前記元画像、または前記元画像を平滑化した画像、または前記元画像の高周波数成分を前記第１強調画像よりも小さく強調した画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成ステップとを備える画像強調処理方法である。
　上記方法によれば、第１強調画像作成ステップにて元画像または元画像を平滑化した画像の高周波数成分をハイパスフィルタを用いて強調し、第１強調画像を作成する。次に、第２強調画像作成ステップにて元画像または元画像を平滑化した画像、または元画像の高周波数成分を第１強調画像よりも小さく強調した画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する。これより、ハイパスフィルタを用いたコントラスト強調画像でありながら、負方向に強調された画素値が元画像または元画像を平滑化した画像、または元画像の高周波数成分を第１強調画像よりも小さく強調した画像の画素値に置き換えられるので、極端なコントラストによる画質の劣化を防ぐことができる。
　また、ハイパスフィルタにて、元画像の高周波数成分を第１強調画像よりも小さく強調して中間強調画像を作成する中間強調画像作成ステップを備え、第１強調画像作成ステップは、元画像の高周波数成分を強調して第１強調画像を作成し、第２強調画像作成ステップは、中間強調画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成してもよい。元画像の高周波数成分の強調レベルが異なる中間強調画像と第１強調画像とから第２強調画像を作成することで、第２強調画像は第１強調画像よりも負方向の強調を低減することができる。
　さらに、第２強調画像作成ステップは、中間強調画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、第１強調画像の画素値から中間強調画像の画素値を差し引いた差分に予め定められた係数を乗算して中間強調画像の画素値に加算して第２強調画像を作成してもよい。
　上記方法によれば、第２強調画像の作成方法が、中間強調画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、第１強調画像の画素値から中間強調画像の画素値を差し引いた差分に予め定められた係数を乗算して中間強調画像の画素値に加算することで第２強調画像を作成する。これより、係数を調節するだけでコントラスト強調の調整を容易に実施することができる。
　また、前記第１強調画像作成ステップは、前記元画像の高周波数成分を強調して前記第１強調画像を作成し、前記第２強調画像作成ステップは、前記元画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記元画像の画素値に加算し、前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、前記元画像の画素値を選択して第２強調画像を作成してもよい。
　上記方法によれば、第２強調画像の作成方法が、元画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、第１強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に予め定められた係数を乗算して元画像の画素値に加算し、第１強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、元画像の画素値を選択する。これより、係数を調節するだけでコントラスト強調の調整を容易に実施することができる。
　また、前記元画像を平滑化して平滑画像を作成する平滑画像作成ステップを備え、前記第１強調画像作成ステップは、前記平滑画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調して第１強調画像を作成し、前記第２強調画像作成ステップは、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成してもよい。
　上記方法によれば、平滑画像作成ステップにて元画像を平滑化して平滑画像を作成する。次に、第１強調画像作成ステップにて、平滑画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調して第１強調画像を作成する。さらに、第２強調画像作成ステップにて、平滑画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する。これより、元画像にノイズが含まれる場合でも、平滑化することでノイズを除去することができる。さらに、第２強調画像は平滑画像に対してハイパスフィルタを用いたコントラスト強調画像でありながら、第１強調画像の負方向に強調された画素値が平滑画像の画素値に置き換えられるので、ざらつきの強調を抑えた上で、極端なコントラストによる画質の劣化を防ぐことができる。
　また、前記第２強調画像作成ステップは、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記平滑画像の画素値に加算し、前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、前記平滑画像の画素値を選択して第２強調画像を作成してもよい。
　上記方法によれば、第２強調画像の作成方法が、平滑画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、第１強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に予め定められた係数を乗算して平滑画像の画素値に加算し、第１強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、平滑画像の画素値を選択する。これより、係数を調節するだけでコントラスト強調の調整を容易に実施することができる。
　また、前記元画像の画素値の総合計値と前記第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数を算出する補正係数算出ステップと、前記第２強調画像の各画素値に前記補正係数を乗算し定量強調画像を作成する定量強調画像作成ステップとを備えてもよい。
　上記方法によれば、補正係数算出ステップにより、元画像の画素値の総合計値と第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数が算出される。次に、定量強調画像作成ステップにより、第２強調画像の各画素値に補正係数を乗算し定量強調画像が作成される。これより、定量強調画像の画素値の総合計値と元画像の画素値の総合計値とが等しくなるので、経時的に作成された定量強調画像を定量的に比較することができる。
　　また、本発明の第２の発明は、元画像または元画像を平滑化した画像の高周波数成分を強調して第１強調画像を作成するハイパスフィルタと、前記元画像、または前記元画像を平滑化した画像、または元画像の高周波数成分を前記第１強調画像よりも小さく強調した画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成部と　を備える画像強調処理装置である。　
　上記構成によれば、ハイパスフィルタが元画像または元画像を平滑化した画像の高周波数成分を強調して第１強調画像を作成する。第２強調画像作成部は元画像または前記元画像を平滑化した画像、または元画像の高周波数成分を前記第１強調画像よりも小さく強調した画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する。これより、ハイパスフィルタを用いたコントラスト強調画像でありながら、負方向に強調された画素値が元画像または前記元画像を平滑化した画像、または元画像の高周波数成分を前記第１強調画像よりも小さく強調した画像の画素値に置き換えられるので、極端なコントラストによる画質の劣化を防ぐことができる。
　また、前記元画像の高周波数成分を前記第１強調画像よりも小さく強調して中間強調画像を作成する別のハイパスフィルタを備え、前記第１強調画像は前記元画像の高周波数成分を強調して作成され、前記第２強調画像は、前記中間強調画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して作成してもよい。元画像の高周波数成分の強調レベルが異なる中間強調画像と第１強調画像とから第２強調画像を作成することで、第２強調画像は第１強調画像よりも負方向の強調を低減することができる。
　さらに、前記第２強調画像作成部は、前記中間強調画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、前記第１強調画像の画素値から前記中間強調画像の画素値を差し引いた差分に予め定められた係数を乗算して前記元画像の画素値に加算して第２強調画像を作成してもよい。
　上記構成によれば、第２強調画像作成部が中間強調画像と第１強調画像との画素値をそれぞれ画素ごとに比較し、第１強調画像の画素値から中間強調画像の画素値を差し引いた差分に予め定められた係数を乗算して中間強調画像の画素値に加算して第２強調画像を作成するので、係数を調節するだけでコントラストの強調の調整を容易に実施することができる。
　また、前記第１強調画像は前記元画像の高周波数成分を強調して作成され、前記第２強調画像作成部は、前記元画像と前記第１強調画像との画素値をそれぞれ画素ごとに比較し、前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記元画像の画素値に加算し、前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、前記元画像の画素値を選択して第２強調画像を作成してもよい。
　上記構成によれば、第２強調画像作成部が元画像と第１強調画像との画素値をそれぞれ画素ごとに比較し、第１強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に予め定められた係数を乗算して元画像の画素値に加算し、第１強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、前記元画像の画素値を選択して第２強調画像を作成するので、係数を調節するだけでコントラストの強調の調整を容易に実施することができる。
　また、前記元画像を平滑化して平滑画像を作成する平滑部を備え、前記第１強調画像は前記平滑画像の高周波数成分を強調して作成され、前記第２強調画像作成部は、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成してもよい。
　上記構成によれば、平滑部が元画像を平滑化して平滑画像を作成する。ハイパスフィルタは、平滑画像の高周波数成分を強調して第１強調画像を作成する。第２強調画像作成部は、平滑画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する。これより、元画像にノイズが含まれる場合でも、平滑化することでノイズを除去することができる。また、第２強調画像が平滑画像に対してハイパスフィルタを用いたコントラスト強調画像でありながら、第１強調画像の負方向に強調された画素値が平滑画像の画素値に置き換えられるので、ざらつきの強調を抑えた上で、極端なコントラストによる画質の劣化を防ぐことができる。
　また、前記第２強調画像作成部は、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記平滑画像の画素値に加算し、前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、前記平滑画像の画素値を選択して第２強調画像を作成してもよい。
　上記構成によれば、第２強調画像作成部が、平滑画像と第１強調画像との画素値をそれぞれ画素ごとに比較し、第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に予め定められた係数を乗算して平滑画像の画素値に加算し、第１強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、平滑画像の画素値を選択して第２強調画像を作成するので、係数を調節するだけでコントラストの強調の調整を容易に実施することができる。
　また、前記元画像の画素値の総合計値と前記第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数を算出する補正係数算出部と、前記第２強調画像の各画素値に前記比を乗算し定量強調画像を作成する定量強調画像作成部とを備えてもよい。
　上記構成によれば、補正係数算出部が元画像の画素値の総合計値と第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数を算出する。定量強調画像作成部は第２強調画像の各画素値に前記比を乗算し定量強調画像を作成する。これより、画素値の総合計値が元画像と等しい定量強調画像を作成することができるので、定量強調画像を経時的に作成しても定量的に比較することができる。
　また、前記ハイパスフィルタによる高周波数成分の強調を調節するフィルタ調整部を備えてもよい。この構成により、フィルタ調整部がハイパスフィルタによる高周波数成分の強調を調節することができるので、コントラストの強調を適切に調節することができる。
　本発明によれば、ハイパスフィルタにて高周波数成分を強調しても、負の方向の強調を低減した画像を作成する画像強調処理方法およびそれを用いた画像強調処理装置を提供することができる。
実施例に係るＰＥＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 実施例１に係る画像強調処理部の構成を示すブロック図である。 実施例１に係る画素値の分布を示す説明図である。 実施例１に係る画素値の分布を示す説明図である。 実施例に係る２次元の行列フィルタを示す図である。 実施例に係る３次元の行列フィルタを示す図である。 実施例に係る３次元の行列フィルタを示す図である。 実施例１に係る画像強調の流れを示すフローチャート図である。 実施例２に係る画像強調処理部の構成を示すブロック図である。 実施例２に係る画素値の分布を示す説明図である。 実施例２に係る画素値の分布を示す説明図である。 実施例２に係る画素値の分布を示す説明図である。 実施例２に係る画像強調の流れを示すフローチャート図である。 実施例３に係る画像強調処理部の構成を示すブロック図である。 実施例４に係る画像強調処理部の構成を示すブロック図である。 実施例４に係る画素値の分布を示す説明図である。 実施例４に係る画像強調の流れを示すフローチャート図である。 従来例および実施例に係るＰＥＴ画像を示す説明図である。 従来例および実施例に係る画素値の分布を示す説明図である。 従来例および実施例に係る画素値の分布を示す説明図である。
　１５、３１、４１、４５　…　画像強調処理部　
　２１、３３、４６　…　ハイパスフィルタ
　２２、３４、４２、５２　…　強調画像作成部
　２３　…　補正係数算出部
　２４　…　定量強調画像作成部
　２５、４７　…　フィルタ調整部
　４３　…　係数調整部
　以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１はＰＥＴ装置の全体構成を示すブロック図である。
  １．ＰＥＴ装置
　図１に示すように、ＰＥＴ装置１は、被検体を載置する天板２を備えている。この天板２は、上下に昇降移動、被検体Ｍの体軸Ｚに沿って平行移動するように構成されている。このように構成することで、天板２に載置された被検体Ｍは、後述するガントリ３の開口部３ａを通って、頭部から順に腹部、足部へ、あるいは、その逆順で走査されて、被検体Ｍの投影データを得る。
　また、ＰＥＴ装置１は、開口部３ａを有するガントリ３と、互いに近接配置された複数個のシンチレータブロック（図示省略）と複数個のフォトマルチプライヤ（図示省略）とで構成されるγ線検出器４を備えている。γ線検出器４は、被検体Ｍの体軸Ｚ周りを取り囲むようにリング状に配置されており、ガントリ３内に埋設されている。シンチレータブロックの配置として、例えば、被検体Ｍの体軸Ｚと平行な方向にはシンチレータブロックが３～５個並び、被検体Ｍの体軸Ｚ周りにはシンチレータブロックが多数個並ぶ。γ線検出器４は後述する投影データ（『エミッションデータ』とも呼ばれる）を収集する。
　さらに、ＰＥＴ装置１は、点線源５と吸収補正データ（『トランスミッションデータ』とも呼ばれる）を収集するγ線検出器６を備えている。吸収補正データ用のγ検出器６は、投影データ収集用のγ検出器４と同様にシンチレータブロック（図示省略）とフォトマルチプライヤ（図示省略）とで構成される。点線源５は、被検体Ｍに投与する放射線薬剤、すなわち放射線同位元素（ＲＩ）と同種の放射線（γ線）を照射させる線源である。点線源５は、ガントリ３内に埋設されている。点線源５は被検体Ｍの体軸Ｚ周りに回転する。
　ＰＥＴ装置１は、その他にも、天板駆動部７と、コントローラ８と、入力部９と、表示部１０と、投影データ導出部１１と、吸収補正データ導出部１２と、吸収補正部１３と、再構成部１４と、画像強調処理部１５と、記憶部１６とを備えている。天板駆動部７は、天板２が上述した移動を行うように天板２を駆動する機構であって、図示を省略するモータなどで構成される。
　コントローラ８はＰＥＴ装置１を構成する各部分を統括制御する。コントローラ８は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）などで構成されている。
入力部９は、操作者が入力したデータや命令をコントローラ８に送る。入力部９は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。表示部１０は液晶表示装置またはＣＲＴディスプレイなどが挙げられる。
　記憶部１６は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などのメモリや、ハードディスク、ストレージなどの記憶媒体で構成されている。本実施例では、各種の核医学診断を実施するプログラムが予めＲＯＭに記憶され、そのプログラムをコントローラ８が実行することで、そのプログラムに応じた核医学診断を実施することができる。また、記憶部１６は、投影データ導出部１１、吸収補正データ導出部１２、吸収補正部１３、再構成部１４とも接続され、投影データ導出部１１や再構成部１４で処理された画像データや、吸収補正データ導出部１２で求められた吸収補正データについてはＲＡＭやハードディスクに保管され、必要に応じて読みだすことができる。
　点線源５は被検体Ｍの体軸Ｚの周りを回転しながら被検体Ｍにむけてγ線を照射し、照射されたγ線を吸収補正データ用のγ線検出器６のシンチレータブロックが光に変換する。変換されたその光は、γ線検出器６のフォトマルチプライヤで光電変換されて電気信号として出力される。その電気信号はアナログの電気信号からデジタルの電気信号へと変換され画像情報として吸収補正データ導出部１２に送られる。
　吸収補正データ導出部１２は、送られた画像情報に基づいて吸収補正データを求める。吸収補正データ導出部１２はγ線吸収計数の分布データを吸収補正データとして求める。導出された吸収補正データは吸収補正部１３へ送られる。
　被検体Ｍにポジトロン放出型のＲＩで標識した放射性薬剤を投与すると、この薬剤が集積した場所から２本のポジトロン消滅γ線が発生する。γ線検出器４のシンチレータブロックが被検体Ｍから発生したγ線を光に変換する。変換された光はγ線検出器４のフォトマルチプライヤにより光電変換されて電気信号として出力される。変換された電気信号は、さらにアナログの電気信号からデジタルの電気信号へと変換され画像情報として投影データ導出部１１へ送られる。
　投影データ導出部１１は、シンチレータブロックの位置とγ線の入射タイミングとをチェックし、被検体Ｍを挟んで互いに対向位置にある２つのシンチレータブロックでγ線が同時に入射したときのみ、送られた画像情報を適正なデータと判定する。一方のシンチレータブロックのみにγ線が入射したときには、投影データ導出部１１は、ポジトロンの消滅により生じたγ線ではなくノイズとして扱い、その際に送られた画像情報もノイズと判定して棄却する。
　投影データ導出部１１に送られた画像情報を投影データとして、吸収補正部１３に送る。吸収補正部１３に送られた投影データに、吸収補正データ導出部１２から吸収補正部１３に送られた吸収補正データを用いて、被検体Ｍの体内でのγ線の吸収を考慮した投影データに補正する。
　補正後の投影データは再構成部１４へ送られる。再構成部１４はその投影データをフーリエ変換などを利用して再構成し、被検体Ｍの体内でのγ線の吸収を補正した再構成画像を求める。このように、吸収補正部１３、再構成部１４を備えることで、吸収補正データに基づいて投影データを補正するので、体内でのγ線の吸収が補正された再構成画像を作成することができる。作成された再構成画像は画像強調処理部１５へ送られさらに画像処理が実施される。再構成部１４は、２次元の断層像を再構成してもよいし、３次元画像を再構成してもよい。また、再構成された画素値は、２次元のピクセル値でもよいし、３次元のボクセル値でもよい。なお、再構成部１４で再構成された画像を以下、元画像と称す。
  ２．画像強調処理部
　次に図２を参照して画像強調処理部１５の構成を説明する。図２は、画像強調処理部の構成を示すブロック図である。画像強調処理部１５は、ハイパスフィルタ２１、強調画像作成部２２、補正係数算出部２３、定量強調画像作成部２４、フィルタ調整部２５を有する。画像強調処理部１５は、マイクロプロセッサまたはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）とメモリとから構成されるが、コントローラ８のＣＰＵと記憶部１６の記憶媒体とから構成してもよい。画像強調処理部は本発明における画像強調処理装置に相当する。
　ハイパスフィルタ２１は、再構成部１４から送られる元画像のコントラストを強調する。具体的には、再構成部１４から送られる元画像が２次元であれば、元画像に例えば図５に示すような３×３のフィルタ行列によるフィルタリングを実施してコントラストを強調する。また、さらに大きなサイズの５×５や７×７などのサイズの行列フィルタを採用してもよい。また、再構成部１４から送られる元画像が３次元であれば、図６に示すような、３×３×３の３次元フィルタ１８を採用してもよいし、さらに大きなサイズの行列フィルタを採用してもよいし、図７に示すように、３×３の行列フィルタの前後を５画素の十字型のフィルタが挟む形の３次元フィルタ１９でもよい。このようなフィルタを用いて元画像のコントラストが強調された画像データをコントラスト強調画像とする。作成されたコントラスト強調画像は強調画像作成部２２へ送られる。また、ハイパスフィルタ２１は、フィルタ行列を用いる方法以外にも、フーリエ変換を用いて高周波数成分を強調してもよい。ハイパスフィルタ２１によるコントラスト強調画像は、本発明における第１強調画像に相当する。
　強調画像作成部２２は、再構成部１４から送られる元画像の各画素値と、ハイパスフィルタ２１から送られるコントラスト強調画像の各画素値とを比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して新たな強調画像を作成する。図２０を用いて説明すると、元画像５１の画素値５３とコントラスト強調画像の画素値５４とを対応するそれぞれの画素ごとに比較する。そして図３の示すように、それぞれの画素値５３および５４の大きい方の画素値を選択して強調画像の画素値２６を得る。このように作成された強調画像は、定量強調画像作成部２４へ送られる。また、作成された強調画像は、コントローラ８を介して、表示部１０で表示されるか記憶部１６に保管されてもよい。この強調画像は、従来のコントラスト強調画像に比べて負方向に強調されていないので、画像に白抜きまたは黒抜きの発生がなく、極端なコントラストが抑えられた見やすい画像である。強調画像は本発明における第２強調画像に相当し、強調画像作成部２２は第３の発明の第２強調画像作成部に相当する。
　補正係数算出部２３は、再構成部１４から送られる元画像の画素値の総合計値Ｔ１を算出する。また、強調画像作成部２２から送られる強調画像の画素値の総合計値Ｔ２を算出する。さらに、補正係数算出部２３は、元画像の画素値の総合計値Ｔ１と強調画像の画素値の総合計値Ｔ２との比である補正係数α（α＝Ｔ１／Ｔ２）を算出し、この補正係数αを定量強調画像作成部２４へ送る。
　定量強調画像作成部２４は、強調画像作成部２２から送られる強調画像の各画素値に、補正係数算出部２３から送られる補正係数αを乗算し、定量強調画像を作成する。図４に示すように、定量強調画像の画素値２７は、その画素値２７の合計値が元画像の画素値５３の合計値と等しく、画像全体での画素値の合計値が定量的に保たれているので、経時的に画像を見比べる際や診断に定量値が必要な場合に有効である。
　強調画像作成部２２から得られた強調画像または定量強調画像作成部２４から得られた定量強調画像のコントラスト強調の度合いが好ましくない場合、操作者がこれらの画像を表示部１０で確認しながら入力部９から指示すると、フィルタ調整部２５は、その指示に基づいてハイパスフィルタ２１のフィルタの種類を変更する。フィルタ調節部２５は、行列フィルタのサイズを変更してもよいし、各行列フィルタの係数を変更してもよい。
　３．ＰＥＴ画像撮像
　次に、ＰＥＴ装置１によるＰＥＴ画像撮像および画像強調処理部１５による画像処理の流れを説明する。
　まず、吸収補正データを取得するために、点線源５からのファンビームを被検体Ｍに照射させる。そして、被検体Ｍを透過したγ線はγ線検出器６によって検出され、被検体Ｍのγ線の透過率が計測される。点線源５は被検体の外周面に沿って回転し、このような検出を被検体Ｍの全周にわたって行うことで、被検体Ｍの吸収補正データを得る。
　次に、吸収補正データ取得後、被検体に放射性薬剤を投与し、投影データの取得を行う。点線源５から放射されるγ線はコリメートされて吸収補正データ用のγ検出器６に入射するので、点線源５および被検体から入射されるγ線と、被検体からのみ入射されるγ線とを分離収集することが可能であり、被検体に放射性薬剤を投与した後に吸収補正データを収集する場合もある。被検体Ｍから放出される消滅γ線対は、γ検出器４によって検出される。得られた投影データと吸収補正データを基に、吸収補正部１３によって被検体Ｍによるγ線の吸収が補正される。再構成部１４がγ線の吸収補正後の投影データを基に再構成することで、２次元の断層画像または３次元の画像を得ることができる。
　次に、図８を参照して説明する。図８は画像強調の流れを示すフローチャート図である。
　ステップＳ０１（コントラスト強調）
　再構成された２次元または３次元の画像、つまり元画像はハイパスフィルタ２１によってコントラストが強調される。高周波数成分を強調する行列フィルタを用いてフィルタリングすることで、元画像のコントラストが強調されたコントラスト強調画像を得ることができる。コントラスト強調画像は強調画像作成部２２へ送られる。ステップＳ０１は第１の発明の第１強調画像作成ステップに相当する。
　ステップＳ０２（強調画像作成）
　元画像は再構成部１４から強調画像作成部２２にも送られ、再構成画像の画素値とコントラスト強調画像の画素値とが、対応するそれぞれの画素ごとに比較され、それぞれの画素値の大きい方の画素値が選択され、選択された画素値で構成される強調画像が作成される。ステップＳ０２は第１の発明の第２強調画像作成ステップに相当する。
　ステップＳ０３（補正係数算出）
　次に、補正係数算出部２３は、再構成部１４から送られる元画像の画素値の総合計値Ｔ１と、強調画像作成部２２から送られる強調画像の画素値の総合計値Ｔ２とをそれぞれ算出し、それぞれの総合計値の比である補正係数αを算出する。算出された補正係数は、定量強調画像作成部２４へ送られる。ステップＳ０３は本発明の補正係数算出ステップに相当する。
　ステップＳ４（定量強調画像作成）
　次に、定量強調画像作成部２４は、強調画像作成部２２から送られる強調画像の各画素値に補正係数算出部２３から送られる補正係数αを乗算して、新たに定量強調画像を作成する。定量強調画像の画素値の総合計値は、再構成部１４で作成された元画像の画素値の総合計値Ｔ１と同一であるので、画像全体での画素値の定量性が確保される。ステップＳ４は、本発明の定量強調画像作成ステップに相当する。
　作成された強調画像または定量強調画像はコントローラ８を介して表示部１０で操作者に表示される。操作者が表示部１０に映し出された強調画像または定量強調画像のコントラストの強調程度を調節したい場合には、入力部９の操作により、フィルタ調整部２５に指令を出して、ハイパスフィルタ２１の行列フィルタのサイズ変更または係数変更を指示して、再度、強調画像または定量強調画像を作成することができる。
　以上より、実施例１の画像強調処理方法によれば、強調画像および定量強調画像は負方向へのコントラスト強調が防止されているので、画像の白抜きまたは黒抜きの発生がなく、極端なコントラストによる画質の劣化を防止することができる。また、定量強調画像は、元画像に対して画素値の総合計値の定量性を保ったコントラスト強調画像であるので、経時的に画像を比較したり、定量値を用いて診断したりすることができる。
　図９を参照して実施例２に係る画像強調処理部について説明する。
　図９は実施例２に係る画像強調処理部３１の構成を示すブロック図である。図９において、実施例１に示した符号と同一の符号で示した部分は、実施例１と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。実施例２の画像強調処理部３１は、実施例１の画像強調処理部１５に、平滑部３２を加え、ハイパスフィルタへの元画像の入力を変更したものである。さらに、強調画像に関して、元画像とコントラスト強調画像から作成されていたのを、平滑化された元画像とコントラスト強調画像とによって作成されることへ変更している。なお、ここで記載した以外の画像強調処理部およびＰＥＴ装置の構成は実施例１と同様である。
　実施例２の特徴は、再構成部１４から送られる元画像を直接ハイパスフィルタ３３へ入力するのではなく、平滑部３２へ入力する点にある。平滑部３２は、移動平均フィルタまたはメディアンフィルタなどを有する。平滑部３２に入力された元画像は、平滑化されて平滑画像が作成される。図１０に示すように、元画像の画素値５３が平滑化されて平滑画像の画素値３５になる。平滑画像はハイパスフィルタ３３に送られるとともに、強調画像作成部３４にも送られる。
　ハイパスフィルタ３３は、平滑画像のコントラストを強調し、これをコントラスト強調画像として強調画像作成部３４へ送る。図１１には、平滑画像の画素値３５のコントラストが強調されたコントラスト強調画像の画素値３６が示されている。強調画像作成部３４は、平滑画像の各画素値とコントラスト強調画像の各画素値とを対応する画素ごとに比較して、大きい方の画素値を選択して新たな強調画像を作成する。図１２には、平滑画像の画素値３５とコントラスト強調画像の画素値３６とで、値の大きい方の画素値が選択されて構成された強調画像の画素値３７が図示されている。
　図１３を参照して、実施例２における画像強調処理方法を説明する。図１３は、画像強調の流れを示すフローチャート図である。
　ステップＳ１１（平滑化）
　再構成された２次元または３次元の画像、つまり元画像は平滑部３２の平滑化フィルタにより平滑化されノイズが除去される。平滑化された平滑画像はハイパスフィルタ３３および強調画像作成部３４へ送られる。ステップＳ１１は本発明における平滑画像作成ステップに相当する。
　ステップＳ１２（コントラスト強調）
　ハイパスフィルタ３３により、平滑画像の高周波数成分が強調されてコントラストが強調されたコントラスト強調画像が作成される。平滑画像のコントラスト強調画像は強調画像作成部３４へ送られる。ステップＳ１２は第２の発明における第１強調画像作成ステップに相当する。
　ステップＳ１３（強調画像作成）
　平滑画像の画素値とコントラスト強調画像の画素値とがそれぞれ対応する画素ごとに比較され、それぞれの画素値の大きい方の画素値が選択され、選択された画素値で構成される強調画像が作成される。ステップＳ１３は第２の発明における第２強調画像作成ステップに相当する。なお、ステップＳ１３以降のステップＳ０３およびステップＳ０４は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
　以上より、実施例２の画像強調処理方法によれば、元画像を平滑化することでノイズ成分を除去することができ、コントラストを強調する際に発生するノイズの強調を防止することができる。これより、元画像を直接ハイパスフィルタに処理させて高周波数強調処理ができないほど元画像にノイズが多い場合にも、極端なコントラストによって画質を劣化させることなく元画像のコントラストを強調することができる。また、ＰＥＴ画像の様に元画像が十分な統計精度のないＳ／Ｎの劣る画像である場合、平滑化してさらにコントラストを強調することは、却って画像を劣化させてしまう場合がある。しかしながら実施例２は、平滑画像の各画素値とコントラスト強調画像の各画素値と対応する画素ごとに比較して、大きい方の画素値を選択して強調画像を作成するので、画像の劣化を防ぐことができ、ざらつきの強調を抑えた上で、極端なコントラストによって画質を低下させることなくコントラストを強調させることができる。
　図１４を参照して実施例３に係る画像強調処理部について説明する。図１４は実施例３に係る画像強調処理部４１の構成を示すブロック図である。図１４において、実施例１に示した符号と同一の符号で示した部分は、実施例１と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。実施例１の強調画像作成部２２が、元画像とコントラスト強調画像とにおいてそれぞれの画素値の大きい方を選択して新たな強調画像を作成しているのに対して、実施例３の強調画像作成部４２は、コントラスト強調画像の画素値（ｒ）から元画像の画素値（ｓ）を差し引いた差分（ｒ－ｓ）がゼロ以上（ｒ－ｓ≧0）の場合に、この差分に係数βを乗算して元画像の画素値に加算し、差分が負の場合（ｒ－ｓ＜0）には、元画像の画素値を選択して強調画像を作成する。
　実施例３の特徴は、コントラスト強調画像から元画像を減算した差分に係数を乗算して元画像に加算する点である。また、係数調整部４３は、入力部９からの指示に対応してコントローラ８を介して、係数βを調節する。このような構成により、係数βを調節するだけでコントラスト強調画像および強調画像のコントラスト調節を容易にすることができる。なお、ここで記載した以外の画像強調処理部およびＰＥＴ装置の構成は実施例１と同様である。
　実施例３における画像強調の流れは、実施例１のステップＳ０２が、以下のステップＳ２２に置き換わる。すなわち、ステップＳ２２では、元画像は再構成部１４から強調画像作成部２２にも送られ、再構成画像の画素値とコントラスト強調画像の画素値とが、それぞれの画素ごとに比較され、コントラスト強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に予め定められた係数βを乗算して元画像の画素値に加算し、コントラスト強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、元画像の画素値を選択して強調画像を作成する。また係数βは調節可能であるので、このような方法により、コントラスト強調の調節を容易にすることができる。
　また、実施例３の構成は実施例２にも適応することができる。すなわち、実施例２では、強調画像作成部３４は、平滑画像の各画素値とコントラスト強調画像の各画素値とを対応する画素ごとに比較して、大きい方の画素値を選択して新たな強調画像を作成しているが、コントラスト強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合に、この差分に係数βを乗算して平滑画像の画素値に加算し、差分が負の場合には、平滑画像の画素値を選択して強調画像を作成してもよい。また、係数調整部４３を実施例２の画像強調処理部３１にも設けて、係数βの調節をできる構成にしてもよい。このような構成により、コントラスト強調の調節を容易にすることができる。
　画像強調の流れは、実施例２のステップＳ１３が、以下のステップＳ３３に置き換わる。すなわち、平滑画像の画素値とコントラスト強調画像の画素値とがそれぞれ対応する画素ごとに比較され、コントラスト強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に係数βを乗算して平滑画像の画素値に加算し、コントラスト強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、平滑画像の画素値を選択して強調画像を作成する。このような方法により、コントラスト強調の調節を容易にすることができる。
　図１５を参照して実施例４に係る画像強調処理部について説明する。
　図１５は実施例４に係る画像強調処理部４５の構成を示すブロック図である。図１５において、実施例１および３に示した符号と同一の符号で示した部分は、実施例１および３と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。実施例４の画像強調処理部４５は、実施例１の画像強調処理部１５に、ハイパスフィルタ２１とは別にハイパスフィルタ４６をさらに備える構成である。
　ハイパスフィルタ４６により高周波成分が強調されたコントラスト強調画像は、ハイパスフィルタ２１により高周波成分が強調されたコントラスト強調画像よりも、強調の程度が小さい。実施例１における元画像を強調画像作成部へ入力する代わりに、このハイパスフィルタ４６によるコントラスト強調画像を入力する。すなわち、強調画像に関して、元画像とコントラスト強調画像とから作成されていたのを、元画像に対して高周波成分の強調の程度が異なる２種類のコントラスト強調画像から作成されることへ変更している。なお、ここで記載した以外の画像強調処理部およびＰＥＴ装置の構成は実施例１と同様である。ハイパスフィルタ４６によるコントラスト強調画像は本発明における中間強調画像に相当する。
　このように、実施例４の特徴は、再構成部１４から送られる元画像を２種類のハイパスフィルタ２１、４６に入力する点にある。ハイパスフィルタ４６は、ハイパスフィルタ２１と同様の構成で、ハイパスフィルタ２１よりも高周波成分を弱く強調したコントラスト強調画像を強調画像作成部５２へ出力する。入力部９の操作により、フィルタ調整部４７が行列フィルタのサイズ変更または係数変更することでハイパスフィルタ２１、４６はそれぞれの高周波数成分の強調レベルを調節することができる。
　図１６を用いて説明すると、強調画像作成部５２は、ハイパスフィルタ２１から送られるコントラスト強調画像の各画素値５４と、ハイパスフィルタ４６から送られるコントラスト強調画像の各画素値４８とを比較する。そしてそれぞれの画素値４８および５３の大きい方の画素値を選択して強調画像の画素値４９を得る。このように作成された強調画像は、定量強調画像作成部２４へ送られる。この強調画像は、従来のコントラスト強調画像に比べて負方向の強調が低減されているので、画像での白抜きまたは黒抜きの発生を低減し、極端なコントラストが抑えられた見やすい画像である。
　また、強調画像作成部５２は、各コントラスト強調画像の各画素値の大きい方の画素値を選択して強調画像を作成する代わりに、実施例３のように強調画像を作成してもよい。すなわち、ハイパスフィルタ２１によるコントラスト強調画像の画素値５４からハイパスフィルタ４６によるコントラスト強調画像の画素値４８を差し引いた差分を算出する。この差分に係数βを乗算してハイパスフィルタ４６によるコントラスト強調画像の画素値４８に加算して強調画像を作成してもよい。
　図１７を参照して、実施例４における画像強調処理方法を説明する。図１７は、画像強調の流れを示すフローチャート図である。
　ステップＳ２１（コントラスト強調）
　再構成された２次元または３次元の画像、つまり元画像はハイパスフィルタ２１、４６によって高周波数成分が強調されてコントラストが強調される。ハイパスフィルタ２１の方がハイパスフィル４６よりもコントラストが強く強調される。各コントラスト強調画像は強調画像作成部５２へ送られる。ステップＳ２１は本発明における第１強調画像作成ステップおよび中間強調画像作成ステップに相当する。
　ステップＳ２２（強調画像作成）
　強調画像作成部５２にて、ハイパスフィルタ２１によるコントラスト強調画像の画素値とハイパスフィルタ４６によるコントラスト強調画像の画素値とが、対応するそれぞれの画素ごとに比較され、それぞれの画素値の大きい方の画素値が選択され、選択された画素値で構成される強調画像が作成される。なお、ステップＳ２２以降のステップＳ０３およびステップＳ０４は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
　また、ステップＳ２２は、各コントラスト強調画像において大きい方の画素値を選択する代わりに以下の処理を実施してもよい。ハイパスフィルタ２１によるコントラスト強調画像の画素値からハイパスフィルタ４６によるコントラスト強調画像の画素値を差し引いた差分に係数βを乗算して、この乗算した値をハイパスフィルタ４６によるコントラスト強調画像の画素値に加算して強調画像を作成する。このような方法により、係数βを調整するだけでコントラスト強調の調節を容易にすることができる。
　以上より、実施例４の画像強調処理方法による強調画像および定量強調画像は、コントラスト強調の程度が異なる２種類の画像から作成されるので、画質の劣化が生じない程度にコントラストの負方向の強調を低減することができ、画像の輪郭を明瞭にすることができる。フィルタ調整部４７により、ハイパスフィルタ２１の強調レベルを調整することでコントラストの正方向の強調レベルを調節することができる。また、フィルタ調整部４７により、ハイパスフィルタ４６の強調レベルを調整することでコントラストの負方向の強調レベルを調節することができる。このように、コントラストの強調を正方向および負方向のいずれの方向にも独立して設定することができる。さらには、定量強調画像作成部２４により、元画像における画素値の総合計値との定量性を保ちつつ、コントラストの正負独立した強調画像処理を実施することができる。
　本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
　（１）上述した実施例では、上述した実施例では、ＰＥＴ画像装置１に画像強調処理部が備えられていたがこれに限らず、単一のγ線検出して被検体の断層画像を再構成するＳＰＥＣＴ装置またはＸ線撮像装置に備えられてもよい。
　（２）上述した実施例では、画像強調処理部のハイパスフィルタを用いて元画像の高周波成分を強調していたが、再構成部１４において補正後の投影データを再構成する際に用いるフーリエ変換を利用して、再構成後の元画像の高周波成分を同時に強調する構成でもよい。
　（３）上述した実施例１～４を組み合わせて強調画像処理を実施してもよい。すなわち、元画像と元画像を平滑化した平滑画像の高周波数成分を強調して作成されたコントラスト強調画像とから強調画像を作成してもよい。また、元画像を平滑化した平滑画像と元画像の高周波数成分を強調して作成されたコントラスト強調画像とから強調画像を作成してもよい。また、元画像を平滑化した平滑画像の高周波数成分を強調して作成されたコントラスト強調画像とこのコントラスト強調画像よりも元画像の高周波数成分を小さく強調した別のコントラスト強調画像とから強調画像を作成してもよい。

Claims (15)

  1. 　元画像または元画像を平滑化した画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調して第１強調画像を作成する第１強調画像作成ステップと、
    　前記元画像、または前記元画像を平滑化した画像、または前記元画像の高周波数成分を前記第１強調画像よりも小さく強調した画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成ステップと
    　を備えることを特徴とする画像強調処理方法。
  2. 　請求項１に記載の画像強調処理方法において、
    　ハイパスフィルタにて、前記元画像の高周波数成分を前記第１強調画像よりも小さく強調して中間強調画像を作成する中間強調画像作成ステップを備え、
    　前記第１強調画像作成ステップは、前記元画像の高周波数成分を強調して前記第１強調画像を作成し、
    　前記第２強調画像作成ステップは、前記中間強調画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する
    　ことを特徴とする画像強調処理方法。
  3. 　請求項２に記載の画像強調処理方法において、
    　前記第２強調画像作成ステップは、前記中間強調画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、
    　前記第１強調画像の画素値から前記中間強調画像の画素値を差し引いた差分に予め定められた係数を乗算して前記中間強調画像の画素値に加算して第２強調画像を作成する
    　ことを特徴とする画像強調処理方法。
  4. 　請求項１に記載の画像強調処理方法において、
    　前記第１強調画像作成ステップは、前記元画像の高周波数成分を強調して前記第１強調画像を作成し、
    　前記第２強調画像作成ステップは、前記元画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、
    　前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記元画像の画素値に加算し、
    　前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、前記元画像の画素値を選択して第２強調画像を作成する
    　ことを特徴とする画像強調処理方法。
  5. 　請求項１に記載の画像強調処理方法において、
    　前記元画像を平滑化して平滑画像を作成する平滑画像作成ステップを備え、
    　前記第１強調画像作成ステップは、前記平滑画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調して第１強調画像を作成し、
    　前記第２強調画像作成ステップは、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する
    　ことを特徴とする画像強調処理方法。
  6. 　請求項５に記載の画像強調処理方法において、
    　前記第２強調画像作成ステップは、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、
    　前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記平滑画像の画素値に加算し、
    　前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、前記平滑画像の画素値を選択して第２強調画像を作成する
    　ことを特徴とする画像強調処理方法。
  7. 　請求項１から６のいずれか１つに記載の画像強調処理方法において、
    　前記元画像の画素値の総合計値と前記第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数を算出する補正係数算出ステップと、
    　前記第２強調画像の各画素値に前記補正係数を乗算し定量強調画像を作成する定量強調画像作成ステップと
    　を備えることを特徴とする画像強調処理方法。
  8. 　元画像または元画像を平滑化した画像の高周波数成分を強調して第１強調画像を作成するハイパスフィルタと、
    　前記元画像、または前記元画像を平滑化した画像、または元画像の高周波数成分を前記第１強調画像よりも小さく強調した画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成部と
    　を備えることを特徴とする画像強調処理装置。
  9. 　請求項８に記載の画像処理装置において、
    　前記元画像の高周波数成分を前記第１強調画像よりも小さく強調して中間強調画像を作成する別のハイパスフィルタを備え、
    　前記第１強調画像は前記元画像の高周波数成分を強調して作成され、
    　前記第２強調画像は、前記中間強調画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して作成される
    　ことを特徴とする画像処理装置。
  10. 　請求項９に記載の画像処理装置において、
    　前記第２強調画像作成部は、前記中間強調画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、
    　前記第１強調画像の画素値から前記中間強調画像の画素値を差し引いた差分に予め定められた係数を乗算して前記元画像の画素値に加算して第２強調画像を作成する
    　ことを特徴とする画像強調処理装置。
  11. 　請求項８に記載の画像処理装置において、
    　前記第１強調画像は前記元画像の高周波数成分を強調して作成され、
    　前記第２強調画像作成部は、前記元画像と前記第１強調画像との画素値をそれぞれ画素ごとに比較し、
    　前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記元画像の画素値に加算し、
    　前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、前記元画像の画素値を選択して第２強調画像を作成する
    　ことを特徴とする画像強調処理装置。
  12. 　請求項８に記載の画像処理装置において、
    　前記元画像を平滑化して平滑画像を作成する平滑部を備え、
    　前記第１強調画像は前記平滑画像の高周波数成分を強調して作成され、
    　前記第２強調画像作成部は、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する
    　ことを特徴とする画像強調処理装置。
  13. 　請求項１２に記載の画像処理装置において、
    　前記第２強調画像作成部は、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、
    　前記前記第１強調画像の画素値から前記前記平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記平滑画像の画素値に加算し、
    　前記前記第１強調画像の画素値から前記前記平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、前記平滑画像の画素値を選択して第２強調画像を作成する
    　ことを特徴とする画像強調処理装置。
  14. 　請求項８から１３のいずれか１つに記載の画像処理装置において、
    　前記元画像の画素値の総合計値と前記第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数を算出する補正係数算出部と、
    　前記第２強調画像の各画素値に前記比を乗算し定量強調画像を作成する定量強調画像作成部と
    　を備えることを特徴とする画像処理装置。
  15. 　請求項８から１４いずれか１つに記載の画像処理装置において、
    　前記ハイパスフィルタによる高周波数成分の強調を調節するフィルタ調整部
    　を備えることを特徴とする画像処理装置。
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