WO2020235109A1 - 画像表示装置、画像表示システム、画像表示方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

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哲也 安田
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Definitions

  • the present invention relates to an image display device, an image display system, an image display method, and a computer program.
  • Improvements in image processing technology have made it possible to manufacture an image display device capable of displaying an image having a high contrast ratio.
  • an image display device capable of displaying an image having a high contrast ratio.
  • the gradation characteristics of a medical image display device are required to comply with the GSDF (grayscale standard display function) of the DICOM standard (hereinafter referred to as DICOM). Therefore, an image display device capable of displaying an image having gradation characteristics conforming to GSDF has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • DICOM's GSDF is based on a theory called Barten-Model.
  • the image display device described in Patent Document 1 calculates a JND value corresponding to the maximum brightness and a JND value corresponding to the minimum brightness, and calculates the target brightness of each gradation based on these JND values.
  • the calculated target luminance shows gradation characteristics based on GSDF.
  • the corresponding brightness corresponding to each JND index specified by DICOM is 0.05 (cd / m 2 ) or more. Therefore, when the minimum brightness preset in the image display device is 0.05 (cd / m 2 ) or more, the image display device described in Patent Document 1 may display an image conforming to GSDF. it can.
  • DICOM does not specify a JND index (JND value) for brightness less than 0.05 (cd / m 2 ). Therefore, when the technique described in Patent Document 1 is applied to an image display device capable of displaying an image having a high contrast ratio, the minimum brightness preset in the image display device is less than 0.05 (cd / m 2 ). If, the brightness of the low-gradation display image is considered to deviate from the GSDF.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and is an image display device in which the gradation characteristics compatible with GSDF are extended to a luminance region of less than 0.05 (cd / m 2 ). It is an object of the present invention to provide an image display system, an image display method, and a computer program.
  • the present invention is a medical image display device that displays image data, and includes an image display unit and an image processing unit, and the image processing unit is based on the first and second gradation characteristics.
  • the image data is configured to be displayed on the image display unit, the brightness of the first gradation characteristic is 0.05 (cd / m 2 ) or more, and the brightness of the second gradation characteristic is 0.05. It is less than (cd / m 2 ), the first gradation characteristic conforms to the gradation characteristic of DICOM standard GSDF (grayscale standard display function), and the first and second gradation characteristics are JND values.
  • An image display device is provided that is defined to satisfy the relationship between and the corresponding luminance.
  • the image data is displayed on the image display unit based on the first and second gradation characteristics.
  • the first gradation characteristic (gradation characteristic having a brightness of 0.05 (cd / m 2 ) or more) conforms to the gradation characteristic of GSDF of the DICOM standard, and the JND value (JND index) and this. Satisfy the relationship with the corresponding brightness corresponding to.
  • the second gradation characteristic (gradation characteristic having a brightness of less than 0.05 (cd / m 2 )) also satisfies the relationship between the JND value (JND index) and the corresponding brightness. Therefore, in the present invention, the gradation characteristics compatible with GSDF are extended to the luminance region of less than 0.05 (cd / m 2 ).
  • the relationship in the second gradation characteristic corresponds to the relationship between the target JND value and the corresponding target brightness
  • the target brightness corresponds to the corresponding brightness
  • the target JND value is It is calculated based on the maximum JND value, the extended JND difference, the provisional minimum JND value, and the number of gradations.
  • the maximum JND value corresponds to the maximum brightness of the image display unit
  • the provisional minimum JND value is Corresponding to the tentative minimum brightness, the tentative minimum JND value is calculated from the minimum brightness using a predetermined relationship, and the minimum brightness is less than 0.05 (cd / m 2 ).
  • the defined relationship is a relationship in which, when the minimum brightness is given, the brightness corresponding to a JND value n (n ⁇ 1) larger than the minimum JND value corresponding to the minimum brightness can be recursively calculated.
  • the tentative minimum brightness is the brightness that becomes equal to or higher than the predetermined brightness for the first time when each brightness is recursively calculated using the predetermined relationship, and the extended JND difference is the tentative JND difference.
  • An image display device is provided that corresponds to the number of luminances smaller than the provisional minimum luminance used when calculating the minimum luminance.
  • an arithmetic processing unit is further provided, the arithmetic processing unit has an extended JND difference calculation unit, a target JND value calculation unit, and a target brightness calculation unit, and the extended JND difference calculation unit has a predetermined relationship.
  • the provisional minimum brightness is calculated from the minimum brightness using, and the extended JND difference is calculated, and the predetermined relationship is that when the minimum brightness is given, n (n) from the minimum JND value corresponding to the minimum brightness.
  • ⁇ 1 The brightness corresponding to a large JND value can be calculated recursively, and the provisional minimum brightness is obtained only when each brightness is calculated recursively using the predetermined relationship.
  • the brightness is equal to or higher than the predetermined brightness, the minimum brightness is less than 0.05 (cd / m 2 ), and the extended JND difference is the temporary minimum brightness used when calculating the temporary minimum brightness.
  • the target JND value calculation unit includes the maximum JND value corresponding to the maximum brightness of the image display unit, the extended JND difference, and the provisional minimum JND value corresponding to the provisional minimum brightness.
  • the target JND value of each gradation is calculated based on the number of gradations, the target brightness calculation unit calculates the target brightness based on the target JND value, and the target JND values are the first and second gradations.
  • An image display device corresponds to the JND value of the characteristic and the target brightness corresponds to the corresponding brightness of the first and second gradation characteristics.
  • the JND value is used in the arithmetic processing unit, the JND value of the first gradation characteristic is assigned a real number of 1 or more, and the JND value of the second gradation characteristic is a real number less than 1.
  • An image display device is provided to which is assigned.
  • the JND index is used in the arithmetic processing unit, the JND index of the first gradation characteristic is assigned an integer of 1 or more, and the JND index of the second gradation characteristic is an integer less than 1.
  • An assigned image display device is provided.
  • an image display device is provided in which a negative integer is assigned to the JND index of the second gradation characteristic.
  • a medical image display system for displaying image data, which includes an image display unit and an image processing unit, and the image processing units are first and second.
  • the image data is configured to be displayed on the image display unit based on the gradation characteristic, the brightness of the first gradation characteristic is 0.05 (cd / m 2 ) or more, and the brightness of the second gradation characteristic is The brightness is less than 0.05 (cd / m 2 ), and the first gradation characteristic conforms to the gradation characteristic of GSDF (grayscale standard display function) of the DICOM standard, and the first and second floors.
  • GSDF grayscale standard display function
  • the toning characteristics are defined to satisfy the relationship between the JND value and the corresponding luminance.
  • the relationship in the second gradation characteristic corresponds to the relationship between the target JND value and the corresponding target luminance
  • the target luminance corresponds to the corresponding luminance
  • the target JND value is It is calculated based on the maximum JND value, the extended JND difference, the provisional minimum JND value, and the number of gradations.
  • the maximum JND value corresponds to the maximum brightness of the image display unit
  • the provisional minimum JND value is Corresponding to the tentative minimum brightness, the tentative minimum JND value is calculated from the minimum brightness using a predetermined relationship, and the minimum brightness is less than 0.05 (cd / m 2 ).
  • the defined relationship is a relationship in which, when the minimum brightness is given, the brightness corresponding to a JND value n (n ⁇ 1) larger than the minimum JND value corresponding to the minimum brightness can be recursively calculated.
  • the tentative minimum brightness is the brightness that becomes equal to or higher than the predetermined brightness for the first time when each brightness is recursively calculated using the predetermined relationship
  • the extended JND difference is the tentative JND difference.
  • An image display system is provided that corresponds to a number of luminances smaller than the provisional minimum luminance used when calculating the minimum luminance.
  • the arithmetic processing unit further includes an extended JND difference calculation unit, a target JND value calculation unit, and a target brightness calculation unit, and the extended JND difference calculation unit is predetermined.
  • the provisional minimum brightness is calculated from the minimum brightness using the above relationship, and the extended JND difference is calculated, and the predetermined relationship is obtained from the minimum JND value corresponding to the minimum brightness when the minimum brightness is given.
  • the brightness corresponding to the n (n ⁇ 1) larger JND value can be recursively calculated, and the provisional minimum brightness is repeatedly calculated by recursively calculating each brightness using the predetermined relationship.
  • the brightness is equal to or higher than the predetermined brightness
  • the minimum brightness is less than 0.05 (cd / m 2 )
  • the extended JND difference is used when calculating the provisional minimum brightness.
  • the target JND value calculation unit determines the maximum JND value corresponding to the maximum brightness of the image display unit, the extended JND difference, and the provisional minimum brightness.
  • the target JND value of each gradation is calculated based on the corresponding provisional minimum JND value and the number of gradations, and the target brightness calculation unit calculates the target brightness based on the target JND value and the target JND value.
  • the JND value is used in the arithmetic processing unit, the JND value of the first gradation characteristic is assigned a real number of 1 or more, and the JND value of the second gradation characteristic is a real number less than 1.
  • An image display system is provided to which is assigned.
  • the JND index is used in the arithmetic processing unit, the JND index of the first gradation characteristic is assigned an integer of 1 or more, and the JND index of the second gradation characteristic is an integer less than 1.
  • An assigned image display system is provided.
  • an image display system is provided in which the JND index of the second gradation characteristic is assigned a negative integer.
  • a medical image display method for displaying image data which includes a display step, and the display step is based on the first and second gradation characteristics.
  • the image data is displayed on the image display unit, the brightness of the first gradation characteristic is 0.05 (cd / m 2 ) or more, and the brightness of the second gradation characteristic is 0.05 (cd / m 2 ).
  • the first gradation characteristic conforms to the gradation characteristic of GSDF (grayscale standard display function) of the DICOM standard, and the first and second gradation characteristics correspond to the JND value and the corresponding correspondence.
  • a method is provided that is defined to satisfy the relationship with brightness.
  • a computer program for causing a computer to execute a medical image display method for displaying image data comprising a display step, the display steps include first and first.
  • the image data is displayed on the image display unit based on the two gradation characteristics, the brightness of the first gradation characteristic is 0.05 (cd / m 2 ) or more, and the brightness of the second gradation characteristic is 0. It is less than .05 (cd / m 2 ), the first gradation characteristic conforms to the gradation characteristic of GSDF (grayscale standard display function) of the DICOM standard, and the first and second gradation characteristics are
  • a computer program is provided that is defined to satisfy the relationship between the JND value and the corresponding brightness.
  • FIG. 6A shows a contrast sensitivity function derived from the Barten-Model
  • FIG. 6B shows an equation derived from the Barten-Model to calculate the brightness corresponding to the next 1 JND difference from an arbitrary brightness.
  • FIG. 7A is an expression for converting the luminance to the luminance value specified in DICOM
  • FIG. 7B is an equation for converting the luminance value to the luminance defined in DICOM.
  • FIG. 8A shows a formula used when calculating ⁇ JND
  • FIG. 8B shows a formula used when calculating a target JND value when the minimum brightness is less than 0.05
  • FIG. 8C shows a formula used when calculating the minimum brightness of 0.05 or more.
  • the formula used when calculating the target JND value in the case of is shown. It is a schematic diagram explaining that the tentative minimum brightness is calculated from the minimum brightness using the contrast sensitivity function.
  • DICOM DICOM
  • GSDF Gramscale Standard Display Function
  • DICOM uses an index called the JND (Just-Noticeable Difference) index.
  • JND index 0.05 (cd / m 2 ) is defined as the starting point as "1”, and after "2", the minimum brightness difference of the image that can be identified by the average observer is a number for each JND. Is increasing. That is, the corresponding luminance corresponding to the JND index is defined so that one step in the JND index results in the luminance difference in the discrimination range, and is uniquely determined.
  • the JND index explained here is defined by a positive integer.
  • the JND value is a value associated with each gradation, and can be a value other than an integer.
  • the JND index and the JND value are essentially the same, and are values based on Barten-Model.
  • a JND index of less than 0.05 cd / m 2 is defined by using 0 and a negative integer which cannot be originally taken.
  • the JND value is also represented by 0 and negative, and can take a value other than an integer (for example, a real number).
  • the gradation characteristic of the image display device 1 according to the embodiment is composed of the first and second gradation characteristics.
  • the brightness of the first gradation characteristic is 0.05 (cd / m 2 ) or more.
  • the first gradation characteristic conforms to the gradation characteristic of DICOM's GSDF. That is, the first gradation characteristic is represented by the JND index already specified in DICOM and the corresponding luminance corresponding to this JND index.
  • the brightness of the second gradation characteristic is less than 0.05 (cd / m 2 ).
  • the brightness of the second gradation characteristic is 0.001 (cd / m 2 ) or more and less than 0.05 (cd / m 2 ).
  • DICOM's GSDF cannot be applied to brightness less than 0.05 (cd / m 2 ). Therefore, in the embodiment, the scope of application of GSDF is extended from a brightness of 0.05 (cd / m 2 ) or more to a brightness of less than 0.05 (cd / m 2 ) based on the Barten-Model. Acquires the JND index of the second gradation characteristic.
  • the JND index of the second gradation characteristic is a JND index extended from the GSDF JND index defined by an integer of 1 or more, and is defined by an integer of less than 1. Therefore, in the embodiment, the JND index of the second gradation characteristic may be referred to as an extended JND index, and the second gradation characteristic may be referred to as the gradation characteristic of the extended GSDF. The method of acquiring the extended JND index will be described later.
  • the image display system 100 of the present embodiment includes an image display device 1 and an information processing device 2.
  • the image display device 1 includes an arithmetic processing unit 1A, a LUT (Look Up Table) 1B, a video processing unit 1C, an image display unit 1D, a storage unit 1E, an operation unit 1F, a control unit 1G, and a sensor 1H. And.
  • Each of the above components may be realized by software or hardware.
  • various functions can be realized by the CPU executing a computer program.
  • the program may be stored in a built-in storage unit or may be stored in a computer-readable non-temporary recording medium. Further, the program stored in the external storage unit may be read out and realized by so-called cloud computing.
  • it can be realized by various circuits such as ASIC, FPGA, or DRP.
  • various information and concepts including the information are dealt with, and these are represented by high and low signal values as a bit set of binary numbers composed of 0 or 1, and are represented by the above software or hardware. Communication and calculation can be executed depending on the mode of.
  • the image display device 1 according to the embodiment can be applied to, for example, a medical image interpretation system or a medical diagnostic imaging system. Further, the image display device 1 according to the embodiment can be applied to, for example, a diagnostic method using a medical image.
  • the image display device 1 acquires image data from the information processing device 2 and outputs the video-processed image data to the image display unit 1D.
  • the information processing device 2 controls the image display device 1 and the sensor 1H. Further, the information processing device 2 outputs the image data of the image to be displayed on the image display unit 1D to the image display device 1.
  • the sensor 1H measures the brightness of the image display unit 1D. In the embodiment, the sensor 1H will be described as being built in the image display device 1, but the present invention is not limited to this embodiment.
  • the arithmetic processing unit 1A reads the program stored in the storage unit 1E and executes various arithmetic processing, and is configured by, for example, a CPU or the like.
  • the arithmetic processing unit 1A includes an extended JND difference calculation unit 10, a conversion unit 11, a target JND value calculation unit 12, a target brightness calculation unit 13, and an approximate expression generation unit 14.
  • the above-mentioned JND value and JND index are used in the arithmetic processing unit 1A.
  • the arithmetic processing unit 1A executes processing related to the gradation characteristics of both the first and second gradation characteristics.
  • the arithmetic processing unit 1A executes the processing related to the gradation characteristic of the first gradation characteristic. In this case, it is the same as the conventional process. First, a case where the minimum brightness Lmin is less than 0.05 (cd / m 2 ) will be described.
  • the extended JND difference calculation unit 10 acquires various parameters and the minimum brightness Lmin.
  • the various parameters are Barten-Model parameters, such as M opt shown in FIG. 6A.
  • Various parameters are stored in the storage unit 1E. Further, the operator of the image display device 1 inputs the value of the minimum luminance Lmin using the operation unit 1F, so that the extended JND difference calculation unit 10 acquires the minimum luminance Lmin.
  • the extended JND difference calculation unit 10 has a function of calculating the provisional minimum brightness Lmin_tmp from the minimum brightness Lmin using a predetermined relationship (first function).
  • the predetermined relationship is the equation shown in FIG. 6B based on the Barten-Model.
  • the extended JND difference calculation unit 10 has a function of calculating the brightness using the formula shown in FIG. 6B (second function).
  • L 0 is the minimum luminance.
  • the number of each brightness is given for convenience. That is, the number numbers (0 to 19) of each luminance in FIG. 9 are different from the JND indexes (1 to 19) in the JND index table defined in DICOM.
  • the minimum luminance L 0 is less than 0.05 (cd / m 2 ), which is the luminance not specified in the DICOM JND index table.
  • the luminance L 1 is calculated using the equation shown in FIG. 6B. When this recursive operation is repeated, it exceeds 0.05 (cd / m 2 ) for the first time at L 19 .
  • the brightness exceeding 0.050 (cd / m 2 ) for the first time is defined as the provisional minimum brightness Lmin_tmp. That is, the provisional minimum brightness Lmin_tmp is a brightness that becomes the predetermined brightness (0.05 in the embodiment) or more for the first time when each brightness is recursively calculated using a predetermined relationship. is there. Therefore, in FIG. 9, L 19 is the provisional minimum luminance Lmin_tmp.
  • each brightness shown in FIG. 9 is a corresponding brightness corresponding to the extended JND.
  • the number of extended JNDs is counted in order from the smallest brightness of each brightness. That is, 0 is assigned to the number of JNDs having the minimum brightness L 0 , and 1 is assigned to the number of JNDs having the brightness L 1 . Luminances after brightness L 2 are also assigned in sequence.
  • the extended JND difference Jext corresponds to the number of JNDs having a brightness of less than 0.05 (cd / m 2 ), as shown in FIG. In other words, the extended JND difference Jext corresponds to the number of JNDs smaller than the temporary minimum brightness Lmin_tmp.
  • the extended JND difference calculation unit 10 can also acquire the extended JND index as described below.
  • the extended JND difference calculation unit 10 sets the minimum brightness L 0 to 0.0010 (cd / m 2 ).
  • the extended JND difference calculation unit 10 sequentially performs the operations described in the second function to calculate the brightness L 0 to the brightness L 19 .
  • the extended JND difference calculation unit 10 sets the minimum brightness L 0 to 0.0010 (cd / m 2 )
  • the L 19 corresponding to the provisional minimum JND value Jmin_tmp is 0.05 (cd / m 2).
  • L 0 to L 18 can be defined as the brightness corresponding to the JND index less than 1. That is, L 18 is the brightness corresponding to the JND index 0, L 17 is the brightness corresponding to the JND index -1, ... L 0 is the brightness corresponding to the JND index -18. is there.
  • the extended JND difference calculation unit 10 can acquire a JND index less than 1, that is, an extended JND index and a corresponding brightness.
  • the conversion unit 11 acquires the temporary minimum brightness Lmin_tmp and the maximum brightness Lmax. As shown in FIG. 2, the conversion unit 11 acquires the temporary minimum brightness Lmin_tmp from the extended JND difference calculation unit 10. Further, when the operator of the image display device 1 inputs the value of the maximum brightness Lmax using the operation unit 1F, the conversion unit 11 acquires the maximum brightness Lmax. Since the provisional minimum brightness Lmin_tmp and the maximum brightness Lmax are both 0.05 (cd / m 2 ) or more, Equation 3 specified in DICOM can be applied. That is, as shown in FIG. 7A, the conversion unit 11 has a function of converting the luminance into a JND value based on the formula 3 defined in DICOM.
  • the conversion unit 11 converts the temporary minimum brightness Lmin_tmp calculated by the extended JND difference calculation unit 10 into the temporary minimum JND value Jmin_tmp. Further, the conversion unit 11 converts the maximum luminance Lmax into the maximum JND value Jmax.
  • the target JND value calculation unit 12 acquires the provisional minimum JND value Jmin_tmp and the maximum JND value Jmax from the conversion unit 11. Further, the target JND value calculation unit 12 acquires the extended JND difference Jext from the extended JND difference calculation unit 10. The target JND value calculation unit 12 calculates the target JND value Jm_target for each gradation based on the maximum JND value Jmax, the extended JND difference Jext, the provisional minimum JND value Jmin_tmp, and the number of gradations. In the embodiment, it is assumed that the gradation is from 0 to 255, but the gradation is not limited to this. The process of calculating the target JND value Jm_target will be described below.
  • the target JND value calculation unit 12 calculates ⁇ JND based on the formula 5 shown in FIG. 8A.
  • ⁇ JND is the difference between the JND values between adjacent gradations.
  • the difference in JND values between adjacent gradations is the same for all adjacent gradations.
  • Lmax is 1000 (cd / m 2 ).
  • the maximum JND value is 810.49.
  • the minimum brightness is 0.0015 (cd / m 2 ).
  • L 19 corresponding to the provisional minimum luminance calculated by the recursive calculation is 0.05268 (cd / m 2 ). Therefore, the provisional minimum JND value Jmin_tmp is 1.62 (cd / m 2 ).
  • Jext is 19. Therefore, as shown in FIG. 8A, ⁇ JND is 3.246.
  • the target JND value calculation unit 12 calculates the target JND value Jm_target for each gradation based on the formula 6 shown in FIG. 8B.
  • M in Equation 6 is an integer from 0 to 255.
  • the relationship between each gradation and the target JND value is as shown in FIG. In FIG. 11, the six target JND values in the rectangle shown by the broken line shown in FIG. 11 have a value of less than 1, and correspond to an extended JND index (-19 to 0).
  • the target luminance calculation unit 13 calculates the target luminance of the first and second gradation characteristics (see FIG. 12) based on the target JND value of each gradation. In the range where the target JND value is 1 or more (the range of the first gradation characteristic), the target luminance calculation unit 13 converts the target luminance value into the target luminance based on the equation 4 shown in FIG. 7B. That is, the first gradation characteristic conforms to the gradation characteristic of DICOM's GSDF. In other words, the first gradation characteristic is determined so as to satisfy the relationship between the JND value (JND index) of 1 or more and the corresponding luminance (see the solid line in FIG. 12).
  • Equation 4 cannot be applied when the target JND value is less than 1. Therefore, in the range where the target JND value is less than 1 (the range of the second gradation characteristic), the target luminance calculation unit 13 converts the target luminance value into the target luminance based on the approximate expression Lapprox described later.
  • the extended JND index acquired by the extended JND difference calculation unit 10 has an integer JND value, but the approximate expression Lapprox can also apply a JND value other than an integer. That is, the extended JND index and the corresponding luminance and the approximate expression Lapprox have essentially the same gradation characteristics, although there is a difference in whether or not the applicable JND value includes a value other than an integer.
  • the approximate expression Lapprox is an expression showing the relationship between the JND value (JND index) less than 1 and the corresponding brightness corresponding to the JND value. That is, in the embodiment, the approximate expression Lapprox (see the broken line in FIG. 12) is an expression that determines the second gradation characteristic. Then, the second gradation characteristic is determined so as to satisfy the relationship between the JND value (JND index) less than 1 and the corresponding luminance (approximate expression Lapprox of the broken line in FIG. 12).
  • the first gradation characteristic (gradation characteristic with brightness of 0.05 (cd / m 2 ) or more) conforms to the gradation characteristic of DICOM's GSDF, and the JND value and the corresponding correspondence. Satisfy the relationship with brightness. Further, the second gradation characteristic (gradation characteristic having a brightness of less than 0.05 (cd / m 2 )) also satisfies the relationship between the JND value and the corresponding brightness corresponding to the JND value. Therefore, in the embodiment, the gradation characteristics compatible with GSDF are extended to the luminance region of less than 0.05 (cd / m 2 ).
  • Equation 4 is an equation for converting a JND value into brightness, but cannot be applied when the JND value is less than 1.
  • the extended JND index is an integer, but the target JND value for each gradation is not always an integer. Based on these, the approximate expression generation unit 14 generates a relational expression capable of appropriately converting the JND value to the luminance even if the JND value is less than 1 and the JND value is other than an integer.
  • the existing JND value corresponding to GSDF and the corresponding brightness corresponding to this are referred to as a value V1 related to the first gradation characteristic (see FIG. 2).
  • the extended JND value and the corresponding brightness corresponding thereto are referred to as a value V2 relating to the second gradation characteristic.
  • the approximate expression generation unit 14 generates the approximate expression Lapprox based on the values V1 and V2 relating to the first and second gradation characteristics.
  • the format of the approximate expression Lapprox assumes a quintic function in the embodiment, but is not limited to this and can be changed as appropriate.
  • the approximate expression generator 14 relates to the first gradation characteristic in addition to the value V2 related to the second gradation characteristic so that the approximate expression Lapprox is smoothly connected to the curve based on GSDF (the curve in the range where the JND index is 1 or more).
  • the approximate expression Lapprox is also generated using the value V1 (see FIG. 12).
  • the value V1 related to the first gradation characteristic may have, for example, as many JND indexes as the extended JND index. That is, in the embodiment, the value V2 relating to the second gradation characteristic has a JND index of -18 to 0 and the corresponding brightness corresponding thereto, so that the value V1 relating to the first gradation characteristic has a JND index of 1 to 19.
  • the approximate expression generation unit 14 substitutes the values V1 and V2 related to the first and second gradation characteristics into the approximate expression Lapprox, and performs regression analysis to acquire the coefficients a to e and the intercept f of the approximate expression Lapprox. As a result, the approximate expression generation unit 14 can generate the approximate expression Lapprox.
  • the conversion unit 11 acquires the minimum luminance Lmin and the maximum luminance Lmax.
  • the conversion unit 11 converts the minimum brightness Lmin to the minimum JND value Jmin, and converts the maximum brightness Lmax to the maximum JND value Jmax.
  • the target JND value calculation unit 12 calculates the target JND value Jm_target by a known method as described below. As shown in FIG. 3, the target JND value calculation unit 12 acquires the minimum JND value Jmin and the maximum JND value Jmax from the conversion unit 11. The target JND value calculation unit 12 calculates the target JND value Jm_target for each gradation based on the minimum JND value Jmin, the maximum JND value Jmax, and the number of gradations. Specifically, the target JND value calculation unit 12 calculates the target JND value Jm_target based on the equation 7 shown in FIG. 8C.
  • the target luminance calculation unit 13 calculates the target luminance of the first gradation characteristic based on the target JND value of each gradation.
  • the target brightness calculation unit 13 converts the target JND value into the target brightness based on the equation 4 shown in FIG. 7B.
  • LUT1B LUT1B has LUT data.
  • the LUT data is configured as a table (conversion table) of output data associated with the input data.
  • the input data corresponds to the image data acquired from the information processing device 2, and the image data converted via the LUT 1B is input to the video processing unit 1C.
  • the image display device 1 includes the LUT 1B, the correspondence of the LUT data can be easily changed.
  • the number (bit depth) at which the gradation of the LUT data can be expressed is unique to the image display device 1, and the number of bits of the output data is generally larger than that of the input data.
  • the LUT data of the image display device 1 is set to a default value as the calibration execution process of FIG. 4 to be described later. Then, the control unit 1G adjusts the brightness of white so that the brightness of the image display unit 1D is equal to or higher than the maximum brightness value which is generally a target.
  • the image used for the measurement may display the image data from the information processing device 2, or may display the designated image data saved in advance by the image display device 1.
  • the sensor 1H measures the brightness of the image display unit 1D at the designated gradation value (measured gradation value).
  • the measurement gradation value and the measurement brightness corresponding thereto are associated with each other as LUT data of the basic characteristics of the image display device 1.
  • the target luminance calculation unit 13 acquires the target luminance of each gradation
  • appropriate LUT data for achieving the target luminance of each gradation is selected from the LUT data of the basic characteristics.
  • the target brightness acquired by the target brightness calculation unit 13 conforms to GSDF.
  • the target brightness acquired by the target brightness calculation unit 13 corresponds to the expanded GSDF. Therefore, for the LUT1B, the LUT data corresponding to the GSDF or the extended GSDF is selected.
  • the brightness of the LUT data between the measured gradation values can be obtained by interpolating.
  • Video processing unit 1C and image display unit 1D The video processing unit 1C performs video processing based on the LUT data (output), and the image display unit 1D displays the data for which the video processing has been performed.
  • the image display unit 1D displays image data (including still images and moving images) as an image.
  • the image display unit 1D can be composed of, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, or the like.
  • Storage unit 1E stores various data and programs. In the storage unit 1E, for example, Barten-Model parameters, equations 1 to 7 shown in FIGS. 6A to 8C, and the like are stored. Further, the storage unit 1E stores image data for measurement of the sensor 1H.
  • Operation unit 1F operates the image display device 1, and can be composed of, for example, a button, a touch panel, a voice input device, or the like.
  • the minimum brightness Lmin and the maximum brightness Lmax are input via the application included in the information processing device 2, but may be input using the operation unit 1F.
  • Control unit 1G controls (adjusts) the brightness of the image displayed on the image display unit 1D when calibrating the flowchart described later.
  • FIG. 4 shows the basic process of calibration, adjusting the brightness of the white screen (step S3), and selecting the appropriate LUT data to set the display brightness of each gradation to the target brightness. It has adjustment and (step S6).
  • the operator inputs the minimum brightness Lmin and the maximum brightness Lmax via the application of the information processing device 2, so that the image display device 1 acquires the minimum brightness Lmin and the maximum brightness Lmax (step S1).
  • the minimum brightness Lmin the measured value of the sensor 1H can also be used.
  • the arithmetic processing unit 1A writes the default value of the LUT data stored in advance in the storage unit 1E to the LUT (step S2).
  • the control unit 1G displays the white screen data on the image display unit 1D, the sensor 1H measures the brightness of the image display unit 1D, and the control unit 1G adjusts the brightness of the image display unit 1D (step S3).
  • the brightness change of the image display unit 1D and the measurement of the sensor 1H are repeated until the brightness falls within the predetermined brightness range.
  • the image data of a plurality of designated gradations stored in the storage unit 1E is displayed on the image display unit 1D, and the sensor 1H measures the brightness of the image display unit 1D (step S4).
  • the measured brightness of the gradation that was not measured can be obtained by interpolation.
  • the arithmetic processing unit 1A acquires the target brightness (step S5).
  • the details of step S5 will be described in detail in "3-2 Target Luminance Calculation Flow”.
  • the arithmetic processing unit 1A selects appropriate LUT data for achieving the target luminance based on the measured luminance acquired in step S4 and the target luminance acquired in step S5 (step S6).
  • Step S11 The arithmetic processing unit 1A determines whether or not the minimum brightness Lmin is less than 0.05 (cd / m 2 ). If the minimum luminance Lmin is less than 0.05 (cd / m 2), the process proceeds to step S12, when the minimum luminance Lmin is 0.05 (cd / m 2) or more, proceeds to step S19 To do. In the transition from step S11 to step S12, since the minimum luminance Lmin is less than 0.05 (cd / m 2 ), the image display device 1 takes into account not only the first gradation characteristic but also the second gradation characteristic. It is necessary to display the image data.
  • the arithmetic processing unit 1A executes the step described later and acquires the extended JND value.
  • the image data may be displayed in consideration of the first gradation characteristic (GSDF). ..
  • the target brightness can be obtained by the same method as the existing method.
  • Step S12 to Step S14 Obtain Lmin_tmp and Jext by recursive operation
  • the extended JND difference calculation unit 10 substitutes the minimum luminance L 0 corresponding to the smallest extended JND index into the equation shown in FIG. 6B, and calculates the luminance L 1 corresponding to the next extended JND index (step S12).
  • the minimum luminance L 0 is 0.00150 and the luminance L 1 is 0.00246.
  • the extended JND difference calculation unit 10 determines whether or not the brightness L 1 corresponding to the next extended JND index is 0.05 (cd / m 2 ) or more (step S13). Since the brightness L 1 is not equal to or greater than 0.05 (cd / m 2 ), the calculation is repeated in step S12.
  • Step S15 Luminance ⁇ JND value
  • the conversion unit 11 converts the maximum brightness Lmax to the maximum JND value Jmax and the temporary minimum brightness Lmin_tmp to the temporary minimum JND value Jmin_tmp.
  • the maximum luminance Lmax is 1000 (cd / m 2 )
  • the maximum JND value Jmax is 810.49
  • the temporary minimum luminance Lmin_tmp is 0.05268 (cd / m 2 )
  • the temporary minimum The JND value Jmin_tmp is 1.62.
  • Step S16 and Step S17 Calculation of ⁇ JND and target JND value
  • the target JND value calculation unit 12 calculates ⁇ JND based on the equation 5 shown in FIG. 8A by using the maximum JND value Jmax, the extended JND difference Jext, the provisional minimum JND value Jmin_tmp, and the number of gradations (step). S16).
  • the maximum JND value Jmax is 810.49
  • the provisional minimum JND value Jmin_tmp is 1.62
  • the extended JND difference Jext is 19. Therefore, in the embodiment, ⁇ JND is 3.246.
  • the target JND value calculation unit 12 acquires the target JND value of each gradation based on the formula 6 shown in FIG. 8B (step S17).
  • Step S18 Generation of approximate expression Lapprox and calculation of target brightness
  • the approximate expression generation unit 14 generates the approximate expression Lapprox based on the values V1 and V2 relating to the first and second gradation characteristics.
  • the value V2 relating to the second gradation characteristic is acquired in the recursive calculation of steps S12 to S14. Further, the approximate expression generation unit 14 can acquire the value V1 related to the first gradation characteristic from the storage unit 1E.
  • the target luminance calculation unit 13 calculates the target luminance of the first and second gradation characteristics based on the target JND value of each gradation. When the target JND value is 1 or more, the target luminance calculation unit 13 converts the target luminance value into the target luminance based on the equation 4 shown in FIG. 7B. When the target JND value is less than 1, the target brightness calculation unit 13 converts the target JND value to the target brightness based on the approximate expression Lapprox.
  • Step S19 to Step S21 Calculation of target brightness by existing method
  • the conversion unit 11 converts the maximum brightness Lmax to the maximum JND value Jmax and also converts the minimum brightness Lmin to the minimum JND value Jmin (step S19).
  • the target JND value calculation unit 12 calculates the target JND value Jm_target for each gradation using the maximum JND value Jmax, the minimum JND value Jmin, and the number of gradations based on the equation 7 shown in FIG. 8C (step S20). ).
  • the target luminance calculation unit 13 converts the target JND value of each gradation into the target luminance based on the equation 4 shown in FIG. 7B.
  • the arithmetic processing unit 1A may be provided in the information processing device 2. That is, even if the information processing device 2 acquires the relationship between the JND value described in the embodiment and the corresponding brightness in advance, and the image display device 1 acquires the relationship from the information processing device 21. Good. Further, in this modification, the sensor 1H is not built in the image display device 1 but is provided outside the image display device 1. In this modification, the information processing device 2 controls the sensor 1H and receives the detection result of the sensor 1H. Further, the information processing device 2 stores image data having a plurality of designated gradations. When the information processing device 2 outputs the image data of each gradation and the measured luminance of the sensor 1H to the image display device 1, the calibration of FIG. 4 described in the embodiment is performed. Even in this modified example, the same effect as that of the embodiment can be obtained.
  • the image display device 1 may be an image display device capable of displaying a color image.
  • the image display device 1 displays a grayscale image, it suffices if the image can be displayed with the first and second gradation characteristics.
  • 1 Image display device, 1A: Arithmetic processing unit, 1C: Video processing unit, 1D: Image display unit, 1E: Storage unit, 1F: Operation unit, 1G: Control unit, 1H: Sensor, 2: Information processing device, 10 : Extended JND difference calculation unit, 11: Conversion unit, 12: Target JND value calculation unit, 13: Target brightness calculation unit, 14: Approximate formula generation unit, 100: Image display system, Jext: Extended JND difference, Jm_target: Target JND Value, Jmax: Maximum JND value, Jmin: Minimum JND value, Jmin_tmp: Temporary minimum JND value, Lmax: Maximum brightness, Lmin: Minimum brightness, Lmin_tmp: Temporary minimum brightness

Abstract

０．０５（cd／m2）以上の輝度における階調特性だけでなく、０．０５（cd／m2）未満の輝度における階調特性がDICOM規格を満たすように構成されている画像表示装置、画像表示システム、画像表示方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的としている。　画像データを表示する医療用の画像表示装置であって、画像表示部と、映像処理部とを備え、前記映像処理部は、第１及び第２階調特性に基づいて前記画像データを前記画像表示部に表示するように構成され、第１階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）以上であり、第２階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、第１階調特性は、DICOM規格のGSDF（グレースケール標準表示関数）の階調特性に準拠しており、第１及び第２階調特性は、JND値とこれに対応する対応輝度との関係を満たすように定められている、画像表示装置が提供される。

Description

画像表示装置、画像表示システム、画像表示方法及びコンピュータプログラム
　本発明は、画像表示装置、画像表示システム、画像表示方法及びコンピュータプログラムに関する。
　画像処理技術の向上により、コントラスト比が高い画像を表示可能な画像表示装置を製造することが可能となっている。このような画像表示装置は、０．０５（cd／m2）未満の輝度に対応する階調を設定することが可能である。ここで、医療用の画像表示装置の階調特性には、DICOM規格（以下、DICOMと称する）のGSDF（グレースケール標準表示関数）に準拠することが求められている。そこで、GSDFに準拠した階調特性の画像を表示可能な画像表示装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。なお、DICOMのGSDFはBarten-Modelと呼ばれる理論に基づいている。
　特許文献１に記載の画像表示装置は、最大輝度に対応するJND値と最小輝度に対応するJND値とを算出し、これらのJND値に基づいて各階調の目標輝度を算出している。特許文献１において、算出された目標輝度は、GSDFに準拠した階調特性を示す。ここで、DICOMで規定されている各JNDインデックスに対応する対応輝度は、０．０５（cd／m2）以上である。このため、画像表示装置に予め設定される最小輝度が０．０５（cd／m2）以上である場合には、特許文献１に記載の画像表示装置はGSDFに準拠した画像を表示することができる。
特許第３９７４６３０号公報
　DICOMには、０．０５（cd／m2）未満の輝度に対応するJNDインデックス（JND値）が明示されていない。このため、コントラスト比が高い画像を表示可能な画像表示装置に特許文献１に記載の技術を適用したときにおいて、画像表示装置に予め設定される最小輝度が０．０５（cd／m2）未満である場合、低階調の表示画像の輝度はGSDFから外れると考えられる。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、GSDFと互換性がある階調特性が、０．０５（cd／m2）未満の輝度領域に拡張されている、画像表示装置、画像表示システム、画像表示方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的としている。
　本発明によれば、画像データを表示する医療用の画像表示装置であって、画像表示部と、映像処理部とを備え、前記映像処理部は、第１及び第２階調特性に基づいて前記画像データを前記画像表示部に表示するように構成され、第１階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）以上であり、第２階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、第１階調特性は、DICOM規格のGSDF（グレースケール標準表示関数）の階調特性に準拠しており、第１及び第２階調特性は、JND値とこれに対応する対応輝度との関係を満たすように定められている、画像表示装置が提供される。
　本発明では、第１及び第２階調特性に基づいて画像データを画像表示部に表示するように構成されている。ここで、第１階調特性（輝度が０．０５（cd／m2）以上の階調特性）は、DICOM規格のGSDFの階調特性に準拠しており、JND値（JNDインデックス）とこれに対応する対応輝度との関係を満たす。また、第２階調特性（輝度が０．０５（cd／m2）未満の階調特性）もJND値（JNDインデックス）とこれに対応する対応輝度との関係を満たす。したがって、本発明では、GSDFと互換性がある階調特性が、０．０５（cd／m2）未満の輝度領域に拡張されている。
　以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
　好ましくは、第２階調特性における前記関係は、目標JND値とこれに対応する目標輝度との関係に対応しており、前記目標輝度は、前記対応輝度に対応し、前記目標JND値は、最大JND値と、拡張JND差と、仮最小JND値と、階調数とに基づいて算出され、前記最大JND値は、前記画像表示部の最大輝度に対応し、前記仮最小JND値は、仮最小輝度に対応し、且つ、前記仮最小JND値は、予め定められた関係を用いて最小輝度から算出され、前記最小輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、前記予め定められた関係は、前記最小輝度が与えられると、前記最小輝度に対応する最小JND値よりｎ（ｎ≧１）大きいJND値に対応する輝度を、再帰的に算出可能な関係であり、前記仮最小輝度は、前記予め定められた関係を用いて各輝度を再帰的に算出することを繰り返したときに、初めて予め定められた輝度以上となる輝度であり、前記拡張JND差は、前記仮最小輝度を算出するときに用いられる、前記仮最小輝度よりも小さい輝度の数に対応している、画像表示装置が提供される。
　好ましくは、演算処理部を更に備え、演算処理部は、拡張JND差算出部と、目標JND値算出部と、目標輝度算出部とを有し、拡張JND差算出部は、予め定められた関係を用いて最小輝度から仮最小輝度を算出し、且つ、拡張JND差を算出し、予め定められた関係は、前記最小輝度が与えられると、前記最小輝度に対応する最小JND値よりｎ（ｎ≧１）大きいJND値に対応する輝度を、再帰的に算出可能であり、仮最小輝度は、前記予め定められた関係を用いて各輝度を再帰的に算出することを繰り返したときに、初めて予め定められた輝度以上となる輝度であり、最小輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、拡張JND差は、前記仮最小輝度を算出するときに用いられる、前記仮最小輝度よりも小さい輝度の数に対応し、目標JND値算出部は、前記画像表示部の最大輝度に対応する最大JND値と、前記拡張JND差と、前記仮最小輝度に対応する仮最小JND値と、階調数とに基づいて、各階調の目標JND値を算出し、目標輝度算出部は、前記目標JND値に基づいて目標輝度を算出し、目標JND値は、第１及び第２階調特性の前記JND値に対応し、目標輝度は、第１及び第２階調特性の前記対応輝度に対応している、画像表示装置が提供される。
　好ましくは、前記JND値は演算処理部で用いられ、第１階調特性の前記JND値には、１以上の実数が割り当てられ、第２階調特性の前記JND値には、１未満の実数が割り当てられている、画像表示装置が提供される。
　好ましくは、JNDインデックスは演算処理部で用いられ、第１階調特性の前記JNDインデックスには、１以上の整数が割り当てられ、第２階調特性の前記JNDインデックスには、１未満の整数が割り当てられている、画像表示装置が提供される。
　好ましくは、第２階調特性の前記JNDインデックスには、負の整数が割り当てられている、画像表示装置が提供される。
　本発明の実施形態の別の観点によれば、画像データを表示する医療用の画像表示システムであって、画像表示部と、映像処理部とを備え、映像処理部は、第１及び第２階調特性に基づいて前記画像データを前記画像表示部に表示するように構成され、第１階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）以上であり、第２階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、第１階調特性は、DICOM規格のGSDF（グレースケール標準表示関数）の階調特性に準拠しており、第１及び第２階調特性は、JND値とこれに対応する対応輝度との関係を満たすように定められている、画像表示システムが提供される。
　好ましくは、第２階調特性における前記関係は、目標JND値とこれに対応する目標輝度との関係に対応しており、前記目標輝度は、前記対応輝度に対応し、前記目標JND値は、最大JND値と、拡張JND差と、仮最小JND値と、階調数とに基づいて算出され、前記最大JND値は、前記画像表示部の最大輝度に対応し、前記仮最小JND値は、仮最小輝度に対応し、且つ、前記仮最小JND値は、予め定められた関係を用いて最小輝度から算出され、前記最小輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、前記予め定められた関係は、前記最小輝度が与えられると、前記最小輝度に対応する最小JND値よりｎ（ｎ≧１）大きいJND値に対応する輝度を、再帰的に算出可能な関係であり、前記仮最小輝度は、前記予め定められた関係を用いて各輝度を再帰的に算出することを繰り返したときに、初めて予め定められた輝度以上となる輝度であり、前記拡張JND差は、前記仮最小輝度を算出するときに用いられる、前記仮最小輝度よりも小さい輝度の数に対応している、画像表示システムが提供される。
　好ましくは、演算処理部を更に備え、前記演算処理部は、拡張JND差算出部と、目標JND値算出部と、目標輝度算出部とを有し、前記拡張JND差算出部は、予め定められた関係を用いて最小輝度から仮最小輝度を算出し、且つ、拡張JND差を算出し、前記予め定められた関係は、前記最小輝度が与えられると、前記最小輝度に対応する最小JND値よりｎ（ｎ≧１）大きいJND値に対応する輝度を、再帰的に算出可能であり、前記仮最小輝度は、前記予め定められた関係を用いて各輝度を再帰的に算出することを繰り返したときに、初めて予め定められた輝度以上となる輝度であり、前記最小輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、前記拡張JND差は、前記仮最小輝度を算出するときに用いられる、前記仮最小輝度よりも小さい輝度の数に対応し、前記目標JND値算出部は、前記画像表示部の最大輝度に対応する最大JND値と、前記拡張JND差と、前記仮最小輝度に対応する仮最小JND値と、階調数とに基づいて、各階調の目標JND値を算出し、前記目標輝度算出部は、前記目標JND値に基づいて目標輝度を算出し、前記目標JND値は、第１及び第２階調特性の前記JND値に対応し、前記目標輝度は、第１及び第２階調特性の前記対応輝度に対応している、画像表示システムが提供される。
　好ましくは、前記JND値は演算処理部で用いられ、第１階調特性の前記JND値には、１以上の実数が割り当てられ、第２階調特性の前記JND値には、１未満の実数が割り当てられている、画像表示システムが提供される。
　好ましくは、JNDインデックスは演算処理部で用いられ、第１階調特性の前記JNDインデックスには、１以上の整数が割り当てられ、第２階調特性の前記JNDインデックスには、１未満の整数が割り当てられている、画像表示システムが提供される。
　好ましくは、第２階調特性の前記JNDインデックスには、負の整数が割り当てられている、画像表示システムが提供される。
　本発明の実施形態の別の観点によれば、画像データを表示させる医療用の画像表示方法であって、表示ステップを備え、前記表示ステップでは、第１及び第２階調特性に基づいて前記画像データを画像表示部に表示し、第１階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）以上であり、第２階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、第１階調特性は、DICOM規格のGSDF（グレースケール標準表示関数）の階調特性に準拠しており、第１及び第２階調特性は、JND値とこれに対応する対応輝度との関係を満たすように定められている、方法が提供される。
　本発明の実施形態の別の観点によれば、コンピュータに、画像データを表示させる医療用の画像表示方法を実行させるコンピュータプログラムであって、表示ステップを備え、前記表示ステップでは、第１及び第２階調特性に基づいて前記画像データを画像表示部に表示し、第１階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）以上であり、第２階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、第１階調特性は、DICOM規格のGSDF（グレースケール標準表示関数）の階調特性に準拠しており、第１及び第２階調特性は、JND値とこれに対応する対応輝度との関係を満たすように定められている、コンピュータプログラムが提供される。
実施形態に係る画像表示装置１を備える画像表示システム１００の機能ブロック図である。 最小輝度が０．０５（cd／m2）未満である場合における、データの説明図である。 最小輝度が０．０５（cd／m2）以上である場合における、データの説明図である。 ＬＵＴ（Look Up Table）データと図５に示すフローチャートで取得する目標輝度とを対応付けるためのフローチャートである。 図４に示すフローチャートのステップＳ５（目標輝度の算出ステップ）の詳細を示すフローチャートである。 図６ＡはBarten-Modelから導かれるコントラスト感度関数を示し、図６Ｂは、Barten-Modelから導かれ、任意の輝度から次の1JND差に対応する輝度を算出する式を示す。 図７ＡはDICOMに規定される、輝度をJND値へ変換する式であり、図７ＢはDICOMに規定される、JND値を輝度へ変換する式である。 図８ＡはΔJNDを算出するときに用いる式を示し、図８Ｂは最小輝度が０．０５未満の場合において目標JND値を算出するときに用いる式を示し、図８Ｃは最小輝度が０．０５以上の場合において目標JND値を算出するときに用いる式を示す。 コントラスト感度関数を用いて最小輝度から仮最小輝度を算出することを説明する模式図である。 拡張JNDインデックスを算出することを説明する模式図である。 各階調と目標JND値と目標輝度とを示した表である。 第１及び第２階調特性を示すグラフである。 実施形態に係る画像表示システム１００の変形例である。
　以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。
１　階調特性について
１－１　DICOM規格
　医療用の画像表示装置は、医師等が正確な読影や診断を可能とするため、画像表示の一貫性が確保されることが好ましい。これを受け、画像表示装置には、医療用のデジタル画像の国際標準規格であるDICOM規格（以下、DICOMと称する）に準拠したものが提案されている。
　DICOMでは、GSDF（グレースケール標準表示関数）という階調特性を示す関数が規定されている。人間の視覚特性は明るさに対して非線形であるが、GSDFは視覚的直線性が成立するように定められている。具体的には、GSDFは画像表示の人間の視覚特性に基づいているBarten-Modelから導出されている。
　DICOMでは、JND（Just-Noticeable Difference）インデックスと呼ばれる指標が用いられている。JNDインデックスでは、０．０５（cd／m2）をスタート地点として"１"と定義され、"２"以降は平均的観察者が識別可能である、画像の最小の輝度差を１JNDごとに数字が増加している。つまり、JNDインデックスに対応する対応輝度は、JNDインデックスにおける１ステップが弁別域である輝度差に帰着するように、定められており、一意に決まる。
　なお、ここで説明したJNDインデックスは正の整数で規定されている。一方、JND値は、各階調に対応付けられた値であり、整数以外の値もとり得る。但し、JNDインデックス及びJND値は整数であるか否かの相違はあるが、JNDインデックスもJND値も本質的には同じであり、Barten-Modelに準拠した値である。
１－２　実施形態の階調特性
　DICOMには、０．０５（cd／m2）未満の輝度に対応するJNDインデックスが明示されていない。換言すると、DICOMに規定されるGSDFは、０．０５（cd／m2）未満の輝度に対して適用できない。このため、画像表示装置の表示階調に、０．０５（cd／m2）未満の輝度が割り当てられている場合には、画像表示装置の階調特性がDICOMのGSDFから外れることなる。そこで、実施形態では、０．０５（cd／m2）未満の輝度に対応するJNDインデックスをGSDFの算出に使用された同一のBarten Model及び同一のパラメータを使って、規定する。また、本発明の実施形態においては、DICOM規格のJNDインデックスとの互換性を持たせるために本来は取りえない０及び負の整数を使って０．０５cd／m2未満のJNDインデックスを定義して拡張する。JND値も同様に０及び負で表現され、整数以外の値（例えば、実数）もとり得る。具体的には、実施形態に係る画像表示装置１の階調特性は、第１及び第２階調特性から構成される。
　第１階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）以上である。そして、第１階調特性は、DICOMのGSDFの階調特性に準拠している。つまり、第１階調特性は、DICOMに既に明示されているJNDインデックスと、このJNDインデックスに対応する対応輝度と、によって表される。
　第２階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）未満である。好ましくは、第２階調特性の輝度は、０．００１（cd／m2）以上であって０．０５（cd／m2）未満である。上述したように、DICOMのGSDFは０．０５（cd／m2）未満の輝度に対して適用ができない。このため、実施形態では、GSDFの適用範囲を、０．０５（cd／m2）以上の輝度から０．０５（cd／m2）未満の輝度へ、拡張するため、Barten-Modelに基づいて第２階調特性のJNDインデックスを取得する。第２階調特性のJNDインデックスは、１以上の整数で規定されるGSDFのJNDインデックスから拡張されたJNDインデックスであり、１未満の整数で規定される。このため、実施形態において、第２階調特性のJNDインデックスは、拡張JNDインデックスと称する場合があり、また、第２階調特性は、拡張されたGSDFの階調特性と称する場合がある。拡張JNDインデックスの取得方法は後述する。
２　全体構成説明
　実施形態に係る画像表示装置１を含む画像表示システム１００の全体構成について説明する。本実施形態の画像表示システム１００は、図１に示すように、画像表示装置１と、情報処理装置２とを備えている。画像表示装置１は、演算処理部１Ａと、ＬＵＴ（Look Up Table）１Ｂと、映像処理部１Ｃと、画像表示部１Ｄと、記憶部１Ｅと、操作部１Ｆと、制御部１Ｇと、センサ１Ｈと、を備える。
　上記の各構成要素は、ソフトウェアによって実現してもよく、ハードウェアによって実現してもよい。ソフトウェアによって実現する場合、ＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することによって各種機能を実現することができる。プログラムは、内蔵の記憶部に格納してもよく、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体に格納してもよい。また、外部の記憶部に格納されたプログラムを読み出し、いわゆるクラウドコンピューティングにより実現してもよい。ハードウェアによって実現する場合、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はＤＲＰなどの種々の回路によって実現することができる。本実施形態においては、様々な情報やこれを包含する概念を取り扱うが、これらは、０又は１で構成される２進数のビット集合体として信号値の高低によって表され、上記のソフトウェア又はハードウェアの態様によって通信や演算が実行され得るものである。
　実施形態に係る画像表示装置１は、例えば、医療用の読影システムや医療用の画像診断システムに適用することができる。また、実施形態に係る画像表示装置１は、例えば、医療用の画像を用いた診断方法に適用することもできる。画像表示装置１は、情報処理装置２から画像データを取得し、映像処理された画像データを画像表示部１Ｄに出力する。情報処理装置２は、画像表示装置１の制御及びセンサ１Ｈの制御を行う。また、情報処理装置２は画像表示部１Ｄに表示させる画像の画像データを画像表示装置１へ出力する。センサ１Ｈは画像表示部１Ｄの輝度を測定する。なお、実施形態において、センサ１Ｈは画像表示装置１に内蔵されているものとして説明するが、この形態に限定されるものではない。
３　画像表示装置１の詳細構成説明
３－１　演算処理部１Ａ
　演算処理部１Ａは、記憶部１Ｅに記憶されたプログラムを読み出して種々の演算処理を実行するものであり、例えば、ＣＰＵ等により構成される。演算処理部１Ａは、拡張JND差算出部１０と、変換部１１と、目標JND値算出部１２と、目標輝度算出部１３と、近似式生成部１４とを備える。上述したJND値やJNDインデックスは、演算処理部１Ａで用いられる。
　次に説明するように、最小輝度Lminが０．０５（cd／m2）未満の場合と、０．０５（cd／m2）以上の場合とによって、演算処理部１Ａが発揮する機能が異なる。最小輝度Lminが０．０５（cd／m2）未満の場合には、演算処理部１Ａは、第１及び第２階調特性の両方の階調特性に関わる処理を実行する。それに対し、最小輝度Lminが０．０５（cd／m2）以上の場合には、演算処理部１Ａは、第１階調特性の階調特性に関わる処理を実行する。この場合には従来の処理と同様である。まず、最小輝度Lminが０．０５（cd／m2）未満の場合について説明する。
３－１－１　最小輝度Lminが０．０５（cd／m2）未満の場合
（拡張JND差算出部１０）
　拡張JND差算出部１０は、各種パラメータと、最小輝度Lminとを取得する。なお、各種パラメータとは、Barten-Modelのパラメータであり、例えば図６Ａに示すMopt等のパラメータである。各種パラメータは、記憶部１Ｅに格納されている。また、画像表示装置１の操作者が、操作部１Ｆを用いて最小輝度Lminの値を入力することで、拡張JND差算出部１０は最小輝度Lminを取得する。
　拡張JND差算出部１０は、予め定められた関係を用いて最小輝度Lminから仮最小輝度Lmin_tmpを算出する機能を有する（第１機能）。予め定められた関係は、Barten-Modelに基づいた、図６Ｂに示す式である。
　また、拡張JND差算出部１０は、図６Ｂに示す式を用いて輝度を算出する機能を有する（第２機能）。
・第１機能：仮最小輝度Lmin_tmpの算出
　図６Ｂに示す式は、図６Ａに示すコントラスト感度関数から導出される。q1～q3の値は図６Ａに示す数値で表され、また、Moptは光変調伝達関数であり、Csphは主瞳孔径依存構成要素であり、dは瞳孔の直径であり、σ0は小瞳孔径の光学LSF（Line Spread Function）の標準偏差である。
　この予め定められた関係は、最小輝度Lminが与えられると、最小輝度よりｎ（ｎ≧１且つ、正の整数）大きいJND値に対応する対応輝度を、再帰的に算出可能である。予め定められた関係を用いて、輝度を再帰的に算出する過程を、図９に基づいて説明する。
　図９において、L0は最小輝度である。なお、各輝度の数番は便宜的に付している。つまり、図９の各輝度の数番（０～１９）は、DICOMに規定されているJNDインデックス表のJNDインデックス（１～１９）とは異なる。図９において、最小輝度L0は０．０５（cd／m2）未満であり、DICOMのJNDインデックス表に規定されていない輝度である。
　最小輝度L0が与えられると、図６Ｂに示す式を用いることで、輝度L1が算出される。この再帰的な演算を繰り返していくと、L19で初めて０．０５（cd／m2）を超える。実施形態において、初めて０．０５０（cd／m2）を超えた輝度を、仮最小輝度Lmin_tmpと定義する。つまり、仮最小輝度Lmin_tmpは、予め定められた関係を用いて各輝度を再帰的に算出することを繰り返したときに、初めて予め定められた輝度（実施形態では０．０５）以上となる輝度である。したがって、図９では、L19が仮最小輝度Lmin_tmpである。
・第２機能：拡張JND差Jextの算出
　図９に示す各輝度は、拡張JNDに対応する対応輝度である。拡張JNDの数は、各輝度のうち小さい方の輝度から順番に数える。つまり、最小輝度L0のJNDの数番は、０が割り当てられ、輝度L1のJNDの数番は１が割り当てられる。輝度L2以降の輝度も、順次、割り当てられる。ここで、拡張JND差Jextは、図９に示すように、輝度が０．０５（cd／m2）未満のJNDの数に対応する。換言すると、拡張JND差Jextは、仮最小輝度Lmin_tmpよりも小さいJNDの数に対応する。図９において、仮最小輝度Lmin_tmpに対応するL19よりも輝度が小さい値は、L0～L18の合計１９個である。このため、図９において、拡張JND差Jextは、１９である。
・第２機能：拡張JNDインデックスの算出
　拡張JND差算出部１０は、次に説明するように、拡張JNDインデックスを取得することもできる。
　図９において、仮最小JND値Jmin_tmpは、JNDインデックス＝１の輝度（＝０．０５（cd／m2））とは異なる値であった。ここで、拡張JND差算出部１０は、仮最小JND値Jmin_tmpがJNDインデックス＝１の輝度と一致するように、最小輝度L0（開始輝度）を定める。
　具体的には、図１０に示すように、拡張JND差算出部１０は、最小輝度L0を０．００１０（cd／m2）に定める。そして、拡張JND差算出部１０が、第２機能で説明した演算を順番に行い、輝度L0～輝度L19を算出する。ここで、拡張JND差算出部１０が最小輝度L0を０．００１０（cd／m2）に定めた場合には、仮最小JND値Jmin_tmpに対応するL19は０．０５（cd／m2）となり、JNDインデックス＝１の輝度と一致する。このため、L0～L18は、１未満のJNDインデックスに対応する輝度と規定することができる。つまり、L18は、JNDインデックスが０に対応する輝度であり、L17は、JNDインデックスが－１に対応する輝度であり、・・・L0は、JNDインデックスが－１８に対応する輝度である。このように、拡張JND差算出部１０は、１未満のJNDインデックス、すなわち拡張JNDインデックスと、これに対応する輝度と、を取得することができる。
（変換部１１）
　変換部１１は、仮最小輝度Lmin_tmpと、最大輝度Lmaxとを取得する。図２に示すように、変換部１１は、仮最小輝度Lmin_tmpを拡張JND差算出部１０から取得する。また、画像表示装置１の操作者が、操作部１Ｆを用いて最大輝度Lmaxの値を入力することで、変換部１１は最大輝度Lmaxを取得する。仮最小輝度Lmin_tmp及び最大輝度Lmaxは、共に、０．０５（cd／m2）以上であるため、DICOMに規定される式３を適用可能である。つまり、変換部１１は、図７Ａに示すように、DICOMに規定される式３に基づいて、輝度をJND値へ変換する機能を有する。具体的には、図２に示すように、変換部１１は、拡張JND差算出部１０が算出した仮最小輝度Lmin_tmpを仮最小JND値Jmin_tmpへ変換する。また、変換部１１は、最大輝度Lmaxを最大JND値Jmaxへ変換する。
（目標JND値算出部１２）
　目標JND値算出部１２は、仮最小JND値Jmin_tmp及び最大JND値Jmaxを、変換部１１から取得する。また、目標JND値算出部１２は、拡張JND差Jextを拡張JND差算出部１０から取得する。目標JND値算出部１２は、最大JND値Jmaxと、拡張JND差Jextと、仮最小JND値Jmin_tmpと、階調数とに基づいて、各階調の目標JND値Jm_targetを算出する。なお、実施形態において、階調は０～２５５まであるものとして説明するが、これに限定されるものではない。目標JND値Jm_targetを算出する過程について次に説明する。
　まず、目標JND値算出部１２は、図８Ａに示す式５に基づいてΔJNDを算出する。ΔJNDは、隣接する階調間のJND値の差分である。隣接する階調間のJND値の差分は、どの隣接する階調間においても、同じである。実施形態においては、最大輝度Lmaxが１０００（cd／m2）とされているものとする。このとき、最大JND値は８１０．４９である。また、図９に示すように、最小輝度が０．００１５（cd／m2）とされているものとする。このとき、再帰的な演算で算出される、仮最小輝度に対応するL19は、０．０５２６８（cd／m2）である。このため、仮最小JND値Jmin_tmpは１．６２（cd／m2）である。また、上述したように、Jextは１９である。したがって、図８Ａに示すように、ΔJNDは、３．２４６となる。
　次に、目標JND値算出部１２は、図８Ｂに示す式６に基づいて、各階調の目標JND値Jm_targetを算出する。式６におけるｍは０～２５５の整数である。各階調と目標JND値との関係は図１１に示す通りである。図１１において、図１１に示す破線で示した矩形内の６つの目標JND値は、値が１未満であり、拡張JNDインデックス（－１９～０）に対応している。
（目標輝度算出部１３）
　目標輝度算出部１３は、各階調の目標JND値に基づいて、第１及び第２階調特性（図１２参照）の目標輝度を算出する。目標JND値が１以上の範囲（第１階調特性の範囲）において、目標輝度算出部１３は、図７Ｂに示す式４に基づいて、目標JND値を目標輝度へ変換する。つまり、第１階調特性は、DICOMのGSDFの階調特性に準拠している。換言すると、第１階調特性は、１以上のJND値（JNDインデックス）とこれに対応する対応輝度との関係（図１２の実線参照）を満たすように定められる。
　式４は、目標JND値が１未満の場合には適用することができない。このため、目標JND値が１未満の範囲（第２階調特性の範囲）において、目標輝度算出部１３は、後述する近似式Lapproxに基づいて、目標JND値を目標輝度へ変換する。
　拡張JND差算出部１０が取得する拡張JNDインデックスはJND値が整数であるが、近似式Lapproxは整数以外のJND値も適用可能である。つまり、拡張JNDインデックス及びこれに対応する対応輝度と、近似式Lapproxとは、適用可能なJND値が整数以外を含むか否かという違いはあるが、本質的には同じ階調特性である。つまり、近似式Lapproxは、１未満のJND値（JNDインデックス）とこれに対応する対応輝度との関係を示した式である。つまり、実施形態において、近似式Lapprox（図１２の破線参照）は、第２階調特性を定める式である。そして、第２階調特性は、１未満のJND値（JNDインデックス）とこれに対応する対応輝度との関係（図１２の破線の近似式Lapprox）を満たすように定められる。
　このように、第１階調特性（輝度が０．０５（cd／m2）以上の階調特性）は、DICOMのGSDFの階調特性に準拠しており、JND値とこれに対応する対応輝度との関係を満たす。また、第２階調特性（輝度が０．０５（cd／m2）未満の階調特性）もJND値とこれに対応する対応輝度との関係を満たす。したがって、実施形態では、GSDFと互換性がある階調特性が、０．０５（cd／m2）未満の輝度領域に拡張されている。
（近似式生成部１４）
　式４は、JND値を輝度へ変換する式であるが、JND値が１未満の場合には適用することができない。また、拡張JNDインデックスは整数であるが、各階調の目標JND値は整数とは限らない。これらを踏まえ、近似式生成部１４は、JND値が１未満であり且つJND値が整数以外であったとしても、JND値を輝度へ適切に変換することができる関係式を生成する。
　ここで、GSDFに対応する既存のJND値とこれに対応する対応輝度とを、第１階調特性に関する値Ｖ１と称する（図２参照）。また、拡張JND値とこれに対応する対応輝度を、第２階調特性に関する値Ｖ２と称する。近似式生成部１４は、第１及び第２階調特性に関する値Ｖ１、Ｖ２に基づいて、近似式Lapproxを生成する。なお、近似式Lapproxの形式は、実施形態において５次関数を仮定しているが、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
　近似式Lapproxが、GSDFに基づく曲線（JNDインデックスが１以上の範囲の曲線）と滑らかにつながるように、近似式生成部１４は第２階調特性に関する値Ｖ２に加えて第１階調特性に関する値Ｖ１も用いて近似式Lapproxを生成する（図１２参照）。
　第１階調特性に関する値Ｖ１は、例えば、拡張JNDインデックスと同程度の数のJNDインデックスを有するとよい。つまり、実施形態では第２階調特性に関する値Ｖ２は、－１８～０のJNDインデックスとこれに対応する対応輝度とを有するので、第１階調特性に関する値Ｖ１は、１～１９のJNDインデックスとこれに対応する対応輝度とを有するとよい。近似式生成部１４は、第１及び第２階調特性に関する値Ｖ１、Ｖ２を近似式Lapproxに代入し、回帰分析をすることで、近似式Lapproxの係数ａ～ｅ及び切片ｆを取得する。これにより、近似式生成部１４は、近似式Lapproxを生成することができる。
３－１－２　最小輝度Lminが０．０５（cd／m2）以上の場合
（変換部１１）
　図３に示すように、変換部１１は、最小輝度Lminと、最大輝度Lmaxとを取得する。画像表示装置１の操作者が、操作部１Ｆを用いて、最小輝度Lminの値及び最大輝度Lmaxの値を入力することで、変換部１１は最小輝度Lmin及び最大輝度Lmaxを取得する。変換部１１は、最小輝度Lminを最小JND値Jminへ変換し、最大輝度Lmaxを最大JND値Jmaxへ変換する。
（目標JND値算出部１２）
　目標JND値算出部１２は、次に説明するように公知の方法で目標JND値Jm_targetを算出する。図３に示すように、目標JND値算出部１２は、最小JND値Jmin及び最大JND値Jmaxを、変換部１１から取得する。目標JND値算出部１２は、最小JND値Jminと、最大JND値Jmaxと、階調数とに基づいて、各階調の目標JND値Jm_targetを算出する。具体的には、目標JND値算出部１２は、図８Ｃに示す式７に基づいて目標JND値Jm_targetを算出する。
（目標輝度算出部１３）
　目標輝度算出部１３は、各階調の目標JND値に基づいて、第１階調特性の目標輝度を算出する。目標輝度算出部１３は、図７Ｂに示す式４に基づいて、目標JND値を目標輝度へ変換する。
３－２　ＬＵＴ１Ｂ
　ＬＵＴ１Ｂは、ＬＵＴデータを有する。ＬＵＴデータは、入力データに対応付けられた出力データのテーブル（変換テーブル）として構成される。入力データは、情報処理装置２から取得する画像データに対応し、ＬＵＴ１Ｂを介して変換された画像データは映像処理部１Ｃに入力される。画像表示装置１がＬＵＴ１Ｂを備えることで、容易にＬＵＴデータの対応付けを変えることができる。ＬＵＴデータの階調表現ができる数（ビット深度）は画像表示装置１固有のものであり、一般的に入力データよりも出力データのほうがビット数は多い。
　後述する図４のキャリブレーションの実行プロセスとして、画像表示装置１のＬＵＴデータがデフォルト値に設定される。そして、画像表示部１Ｄの輝度が一般的に目標となる最大輝度値以上になるように、制御部１Ｇは白の輝度を調整する。測定に使用する画像は情報処理装置２からの画像データを表示してもよいし、画像表示装置１があらかじめ保存しておいた指定の画像データを表示してもよい。センサ１Ｈが指定の階調値（測定階調値）における画像表示部１Ｄの輝度を測定する。ここで、画像表示装置１において、測定階調値及びこれに対応する測定輝度は、画像表示装置１の基本特性のＬＵＴデータとして対応付けられる。そして、目標輝度算出部１３が各階調の目標輝度を取得すると、各階調の目標輝度にするために適切なＬＵＴデータが基本特性のＬＵＴデータから選択される。輝度が０．０５（cd／m2）以上の領域において、目標輝度算出部１３が取得する目標輝度は、GSDFに準拠している。また、輝度が０．０５（cd／m2）未満の領域において、目標輝度算出部１３が取得する目標輝度は、拡張されたGSDFに対応している。このため、ＬＵＴ１Ｂは、GSDF又は拡張されたGSDFに対応したＬＵＴデータが選択されることになる。なお、測定階調値の間のＬＵＴデータの輝度は補間することで取得可能である。
３－３　映像処理部１Ｃ及び画像表示部１Ｄ
　映像処理部１Ｃは、ＬＵＴデータ（出力）に基づいて映像処理を行い、画像表示部１Ｄは当該映像処理がなされたデータを表示する。画像表示部１Ｄは、画像データ（静止画及び動画を含む）を画像として表示するものである。画像表示部１Ｄは、例えば、液晶ディスプレイ及び有機ＥＬディスプレイ等で構成することができる。
３－４　記憶部１Ｅ
　記憶部１Ｅは、種々のデータやプログラムを記憶する。記憶部１Ｅには、例えば、Barten-Modelパラメータ、図６Ａ～図８Ｃに示す式１～式７等が記憶されている。また、記憶部１Ｅには、センサ１Ｈの測定用の画像データが格納されている。
３－５　操作部１Ｆ
　操作部１Ｆは、画像表示装置１を操作するものであり、例えば、ボタン、タッチパネル及び音声入力装置等で構成することができる。なお、実施形態において、最小輝度Lminや最大輝度Lmaxは、情報処理装置２が有するアプリケーションを介して入力されるが、操作部１Ｆを用いて入力されてもよい。
３―６　制御部１Ｇ
　制御部１Ｇは、後述するフローチャートのキャリブレーションを実施するときにおいて、画像表示部１Ｄに表示される画像の輝度を制御（調整）する。
３　フローチャート
３－１　全体構成
　図４に基づいて、画像表示システム１００の制御フローチャートの一例を説明する。図４のフローチャートは、キャリブレーションの基本的なプロセスを示しており、白画面の輝度調整（ステップＳ３）、各階調の表示輝度を目標輝度にするために適切なＬＵＴデータを選択するためのＬＵＴ調整と（ステップＳ６）、を有する。
　操作者は情報処理装置２のアプリケーションを介して最小輝度Lminや最大輝度Lmaxを入力することで、画像表示装置１が最小輝度Lminや最大輝度Lmaxを取得する（ステップＳ１）。なお、最小輝度Lminは、センサ１Ｈの測定値を用いることもできる。演算処理部１Ａは記憶部１Ｅに予め格納されているＬＵＴデータのデフォルト値をＬＵＴに書き込む（ステップＳ２）。制御部１Ｇは白画面データを画像表示部１Ｄに表示させ、センサ１Ｈが画像表示部１Ｄの輝度を測定し、制御部１Ｇは画像表示部１Ｄの輝度を調整する（ステップＳ３）。なお、予め定められた輝度範囲に収まるまで、画像表示部１Ｄの輝度変更とセンサ１Ｈの測定とを繰り返す。
　記憶部１Ｅに格納されている指定の複数の階調の画像データを、画像表示部１Ｄに表示させ、センサ１Ｈが画像表示部１Ｄの輝度を測定する（ステップＳ４）。なお、測定しなかった階調の測定輝度は補間によって取得することができる。
　演算処理部１Ａは目標輝度を取得する（ステップＳ５）。ステップＳ５の詳細は、「３－２目標輝度算出フロー」で詳しく説明する。そして、演算処理部１Ａは、ステップＳ４で取得した測定輝度と、ステップＳ５で取得した目標輝度とに基づいて、目標輝度にするために適切なＬＵＴデータを選択する（ステップＳ６）。
３－２　目標輝度算出フロー
　図５に基づいて、目標輝度を取得するフローチャートの一例を説明する。
（ステップＳ１１）
　演算処理部１Ａは最小輝度Lminが０．０５（cd／m2）未満であるか否かを判定する。最小輝度Lminが０．０５（cd／m2）未満である場合には、ステップＳ１２に移行し、最小輝度Lminが０．０５（cd／m2）以上である場合には、ステップＳ１９に移行する。
　ステップＳ１１からステップＳ１２に移行する場合は、最小輝度Lminが０．０５（cd／m2）未満であるため、画像表示装置１は第１階調特性だけでなく第２階調特性も加味して画像データを表示する必要がある。このため、演算処理部１Ａは後述するステップを実行し、拡張JND値を取得する。
　一方、ステップＳ１１からステップＳ１９に移行する場合は、最小輝度Lminが０．０５（cd／m2）以上であるため、第１階調特性（GSDF）を加味して画像データを表示すればよい。この場合には、既存の方法と同様の方法で目標輝度を取得することができる。
（ステップＳ１２～ステップＳ１４：再帰的演算によりLmin_tmpとJextを取得）
　拡張JND差算出部１０は、最小の拡張JNDインデックスに対応する最小輝度L0を図６Ｂに示す式に代入し、次の拡張JNDインデックスに対応する輝度L1を算出する（ステップＳ１２）。実施形態において最小輝度L0は０．００１５０であり、輝度L1は０．００２４６である。拡張JND差算出部１０は、次の拡張JNDインデックスに対応する輝度L1が０．０５（cd／m2）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。輝度L1は０．０５（cd／m2）以上ではないので、ステップＳ１２に演算を繰り返す。ステップＳ１２及びステップＳ１３は、０．０５２６８（cd／m2）である輝度L19が算出されるまで繰り返される。そして、拡張JND差算出部１０は、ステップＳ１２及びステップＳ１３の繰り返し演算の結果、仮最小輝度Lmin_tmp（＝L19）と、拡張JND差Jextとを取得する（ステップＳ１４）。
（ステップＳ１５：輝度→JND値）
　変換部１１は、図７Ａに示す式３に基づいて、最大輝度Lmaxを最大JND値Jmaxに変換するとともに仮最小輝度Lmin_tmpを仮最小JND値Jmin_tmpへ変換する。実施形態において、最大輝度Lmaxは１０００（cd／m2）であるので、最大JND値Jmaxは８１０．４９であり、仮最小輝度Lmin_tmpは０．０５２６８（cd／m2）であるので、仮最小JND値Jmin_tmpは１．６２である。
（ステップＳ１６及びステップＳ１７：ΔJND及び目標JND値の算出）
　目標JND値算出部１２は、図８Ａに示す式５に基づき、最大JND値Jmaxと、拡張JND差Jextと、仮最小JND値Jmin_tmpと、階調数とを用いて、ΔJNDを算出する（ステップＳ１６）。実施形態において、最大JND値Jmaxは８１０．４９であり、仮最小JND値Jmin_tmpは１．６２であり、拡張JND差Jextは１９である。このため、実施形態において、ΔJNDは３．２４６である。次に、目標JND値算出部１２は、図８Ｂに示す式６に基づいて、各階調の目標JND値を取得する（ステップＳ１７）。
（ステップＳ１８：近似式Lapproxの生成及び目標輝度の算出）
　近似式生成部１４は、第１及び第２階調特性に関する値Ｖ１、Ｖ２に基づいて近似式Lapproxを生成する。第２階調特性に関する値Ｖ２は、ステップＳ１２～ステップＳ１４の再帰的演算において取得される。また、近似式生成部１４は、第１階調特性に関する値Ｖ１を記憶部１Ｅから取得することができる。
　目標輝度算出部１３は、各階調の目標JND値に基づいて、第１及び第２階調特性の目標輝度を算出する。目標JND値が１以上である場合、目標輝度算出部１３は、図７Ｂに示す式４に基づいて、目標JND値を目標輝度へ変換する。また、目標JND値が１未満である場合、目標輝度算出部１３は、近似式Lapproxに基づいて、目標JND値を目標輝度へ変換する。
（ステップＳ１９～ステップＳ２１：既存の方法による目標輝度の算出）
　変換部１１は、図７Ａに示す式３に基づいて、最大輝度Lmaxを最大JND値Jmaxに変換するとともに最小輝度Lminを最小JND値Jminへ変換する（ステップＳ１９）。
　目標JND値算出部１２は、図８Ｃに示す式７に基づき、最大JND値Jmaxと、最小JND値Jminと、階調数とを用いて、各階調の目標JND値Jm_targetを算出する（ステップＳ２０）。
　目標輝度算出部１３は、図７Ｂに示す式４に基づいて、各階調の目標JND値を目標輝度へ変換する。
４　変形例
　図１３に示すように、画像表示システム１００は、演算処理部１Ａが情報処理装置２に備えられていてもよい。つまり、情報処理装置２が実施形態で説明したJND値とこれに対応する輝度との関係を予め取得しており、画像表示装置１が情報処理装置２１から当該関係を取得する構成であってもよい。
　また、本変形例において、センサ１Ｈは、画像表示装置１に内蔵されておらず、画像表示装置１の外部に備えられている。本変形例では、情報処理装置２が、センサ１Ｈを制御し、センサ１Ｈの検出結果を受け取る。また、情報処理装置２には指定の複数の階調の画像データが格納されている。情報処理装置２が各階調の画像データやセンサ１Ｈの測定輝度を画像表示装置１に出力することで、実施形態で説明した図４のキャリブレーションが実施される。本変形例であっても、実施形態と同様の効果が得られる。
５　その他の実施形態
　実施形態に係る画像表示装置１はカラー画像を表示可能な画像表示装置であってもよい。例えば、画像表示装置１は、グレースケールの画像を表示する場合に、第１及び第２階調特性で画像を表示することができればよい。
１：画像表示装置、１Ａ：演算処理部、１Ｃ：映像処理部、１Ｄ：画像表示部、１Ｅ：記憶部、１Ｆ：操作部、１Ｇ：制御部、１Ｈ：センサ、２：情報処理装置、１０：拡張JND差算出部、１１：変換部、１２：目標JND値算出部、１３：目標輝度算出部、１４：近似式生成部、１００：画像表示システム、Jext：拡張JND差、Jm_target：目標JND値、Jmax：最大JND値、Jmin：最小JND値、Jmin_tmp：仮最小JND値、Lmax：最大輝度、Lmin：最小輝度、Lmin_tmp：仮最小輝度

Claims (14)

  1. 　画像データを表示する医療用の画像表示装置であって、
    　画像表示部と、映像処理部とを備え、
    　前記映像処理部は、第１及び第２階調特性に基づいて前記画像データを前記画像表示部に表示するように構成され、
    　　第１階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）以上であり、
    　　第２階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、
    　　第１階調特性は、DICOM規格のGSDF（グレースケール標準表示関数）の階調特性に準拠しており、
    　　第１及び第２階調特性は、JND値とこれに対応する対応輝度との関係を満たすように定められている、画像表示装置。
  2. 　請求項１に記載の画像表示装置であって、
    　第２階調特性における前記関係は、目標JND値とこれに対応する目標輝度との関係に対応しており、
    　前記目標輝度は、前記対応輝度に対応し、
    　前記目標JND値は、最大JND値と、拡張JND差と、仮最小JND値と、階調数とに基づいて算出され、
    　　前記最大JND値は、前記画像表示部の最大輝度に対応し、
    　　前記仮最小JND値は、仮最小輝度に対応し、且つ、前記仮最小JND値は、予め定められた関係を用いて最小輝度から算出され、
    　　　前記最小輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、
    　　　前記予め定められた関係は、前記最小輝度が与えられると、前記最小輝度に対応する最小JND値よりｎ（ｎ≧１）大きいJND値に対応する輝度を、再帰的に算出可能な関係であり、
    　　　前記仮最小輝度は、前記予め定められた関係を用いて各輝度を再帰的に算出することを繰り返したときに、初めて予め定められた輝度以上となる輝度であり、
    　　前記拡張JND差は、前記仮最小輝度を算出するときに用いられる、前記仮最小輝度よりも小さい輝度の数に対応している、画像表示装置。
  3. 　請求項１に記載の画像表示装置であって、
    　演算処理部を更に備え、
    　前記演算処理部は、拡張JND差算出部と、目標JND値算出部と、目標輝度算出部とを有し、
    　前記拡張JND差算出部は、予め定められた関係を用いて最小輝度から仮最小輝度を算出し、且つ、拡張JND差を算出し、
    　　前記予め定められた関係は、前記最小輝度が与えられると、前記最小輝度に対応する最小JND値よりｎ（ｎ≧１）大きいJND値に対応する輝度を、再帰的に算出可能であり、
    　　前記仮最小輝度は、前記予め定められた関係を用いて各輝度を再帰的に算出することを繰り返したときに、初めて予め定められた輝度以上となる輝度であり、
    　　前記最小輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、
    　　前記拡張JND差は、前記仮最小輝度を算出するときに用いられる、前記仮最小輝度よりも小さい輝度の数に対応し、
    　前記目標JND値算出部は、前記画像表示部の最大輝度に対応する最大JND値と、前記拡張JND差と、前記仮最小輝度に対応する仮最小JND値と、階調数とに基づいて、各階調の目標JND値を算出し、
    　前記目標輝度算出部は、前記目標JND値に基づいて目標輝度を算出し、
    　　前記目標JND値は、第１及び第２階調特性の前記JND値に対応し、
    　　前記目標輝度は、第１及び第２階調特性の前記対応輝度に対応している、画像表示装置。
  4. 　請求項１～請求項３の何れか１つに記載の画像表示装置であって、
    　前記JND値は演算処理部で用いられ、
    　第１階調特性の前記JND値には、１以上の実数が割り当てられ、
    　第２階調特性の前記JND値には、１未満の実数が割り当てられている、画像表示装置。
  5. 　請求項１～請求項３の何れか１つに記載の画像表示装置であって、
    　JNDインデックスは演算処理部で用いられ、
    　第１階調特性の前記JNDインデックスには、１以上の整数が割り当てられ、
    　第２階調特性の前記JNDインデックスには、１未満の整数が割り当てられている、画像表示装置。
  6. 　請求項５に記載の画像表示装置であって、
    　第２階調特性の前記JNDインデックスには、負の整数が割り当てられている、画像表示装置。
  7. 　画像データを表示する医療用の画像表示システムであって、
    　画像表示部と、映像処理部とを備え、
    　前記映像処理部は、第１及び第２階調特性に基づいて前記画像データを前記画像表示部に表示するように構成され、
    　　第１階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）以上であり、
    　　第２階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、
    　　第１階調特性は、DICOM規格のGSDF（グレースケール標準表示関数）の階調特性に準拠しており、
    　　第１及び第２階調特性は、JND値とこれに対応する対応輝度との関係を満たすように定められている、画像表示システム。
  8. 　請求項７に記載の画像表示システムであって、
    　第２階調特性における前記関係は、目標JND値とこれに対応する目標輝度との関係に対応しており、
    　前記目標輝度は、前記対応輝度に対応し、
    　前記目標JND値は、最大JND値と、拡張JND差と、仮最小JND値と、階調数とに基づいて算出され、
    　　前記最大JND値は、前記画像表示部の最大輝度に対応し、
    　　前記仮最小JND値は、仮最小輝度に対応し、且つ、前記仮最小JND値は、予め定められた関係を用いて最小輝度から算出され、
    　　　前記最小輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、
    　　　前記予め定められた関係は、前記最小輝度が与えられると、前記最小輝度に対応する最小JND値よりｎ（ｎ≧１）大きいJND値に対応する輝度を、再帰的に算出可能な関係であり、
    　　　前記仮最小輝度は、前記予め定められた関係を用いて各輝度を再帰的に算出することを繰り返したときに、初めて予め定められた輝度以上となる輝度であり、
    　　前記拡張JND差は、前記仮最小輝度を算出するときに用いられる、前記仮最小輝度よりも小さい輝度の数に対応している、画像表示システム。
  9. 　請求項７に記載の画像表示システムであって、
    　演算処理部を更に備え、
    　前記演算処理部は、拡張JND差算出部と、目標JND値算出部と、目標輝度算出部とを有し、
    　前記拡張JND差算出部は、予め定められた関係を用いて最小輝度から仮最小輝度を算出し、且つ、拡張JND差を算出し、
    　　前記予め定められた関係は、前記最小輝度が与えられると、前記最小輝度に対応する最小JND値よりｎ（ｎ≧１）大きいJND値に対応する輝度を、再帰的に算出可能であり、
    　　前記仮最小輝度は、前記予め定められた関係を用いて各輝度を再帰的に算出することを繰り返したときに、初めて予め定められた輝度以上となる輝度であり、
    　　前記最小輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、
    　　前記拡張JND差は、前記仮最小輝度を算出するときに用いられる、前記仮最小輝度よりも小さい輝度の数に対応し、
    　前記目標JND値算出部は、前記画像表示部の最大輝度に対応する最大JND値と、前記拡張JND差と、前記仮最小輝度に対応する仮最小JND値と、階調数とに基づいて、各階調の目標JND値を算出し、
    　前記目標輝度算出部は、前記目標JND値に基づいて目標輝度を算出し、
    　　前記目標JND値は、第１及び第２階調特性の前記JND値に対応し、
    　　前記目標輝度は、第１及び第２階調特性の前記対応輝度に対応している、画像表示システム。
  10. 　請求項７～請求項９の何れか１つに記載の画像表示システムであって、
    　前記JND値は演算処理部で用いられ、
    　第１階調特性の前記JND値には、１以上の実数が割り当てられ、
    　第２階調特性の前記JND値には、１未満の実数が割り当てられている、画像表示システム。
  11. 　請求項７～請求項９の何れか１つに記載の画像表示システムであって、
    　JNDインデックスは演算処理部で用いられ、
    　第１階調特性の前記JNDインデックスには、１以上の整数が割り当てられ、
    　第２階調特性の前記JNDインデックスには、１未満の整数が割り当てられている、画像表示システム。
  12. 　請求項１１に記載の画像表示システムであって、
    　第２階調特性の前記JNDインデックスには、負の整数が割り当てられている、画像表示システム。
  13. 　画像データを表示させる医療用の画像表示方法であって、
    　表示ステップを備え、
    　前記表示ステップでは、第１及び第２階調特性に基づいて前記画像データを画像表示部に表示し、
    　　第１階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）以上であり、
    　　第２階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、
    　　第１階調特性は、DICOM規格のGSDF（グレースケール標準表示関数）の階調特性に準拠しており、
    　　第１及び第２階調特性は、JND値とこれに対応する対応輝度との関係を満たすように定められている、方法。
  14. 　コンピュータに、画像データを表示させる医療用の画像表示方法を実行させるコンピュータプログラムであって、
    　表示ステップを備え、
    　前記表示ステップでは、第１及び第２階調特性に基づいて前記画像データを画像表示部に表示し、
    　　第１階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）以上であり、
    　　第２階調特性の輝度は、０．０５（cd／m2）未満であり、
    　　第１階調特性は、DICOM規格のGSDF（グレースケール標準表示関数）の階調特性に準拠しており、
    　　第１及び第２階調特性は、JND値とこれに対応する対応輝度との関係を満たすように定められている、コンピュータプログラム。
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