画像処理装置、画像処理方法並びに画像処理プログラム
【課題】階調曲線の調整の際に欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる画像処理装置、画像処理方法並びに画像処理プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】入力画素を横軸にとると、調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´の両端が左右方向に狭まって、狭まった分だけ入力画素の欠落が生じる。そこで、調整された調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線ＬＦ，ＲＦの部分を補間部分として、元の階調曲線ＬＦ，ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。
【解決手段】入力画素を横軸にとると、調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´の両端が左右方向に狭まって、狭まった分だけ入力画素の欠落が生じる。そこで、調整された調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線ＬＦ，ＲＦの部分を補間部分として、元の階調曲線ＬＦ，ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射線画像に対して画像処理を行う画像処理装置、画像処理方法並びに画像処理プログラムに係り、特に、放射線画像の入力画素値に対して階調処理を施す技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像処理装置として、現在、ディジタル画像を生成することができる医用画像診断装置が普及しており、コンピュータを利用して様々な画像処理を行うことで、ユーザに見やすい画像を提供することができる。医用画像診断装置として、例えばディジタル一般撮影装置やディジタルマンモグラフィ装置などのＸ線撮影装置では、画像処理の一つとして階調処理を行っている（例えば、特許文献１参照）。ここで、階調処理とは、最終的に閲覧表示する画像（すなわち閲覧画像）を適切な濃度やコントラストになるような画像に変換する処理のことである。
【０００３】
階調処理では、図９に示すように、変換前の画像（入力画像）の画素値を横軸に、変換後の画像（出力画像）の画素値を縦軸にとった座標平面上に、入力画像と出力画像との画素値変換の対応を示すテーブル（Look Up Table: LUT）（特許文献１の図３、段落番号「００５２」、「００６９」、「０２０４」を参照）をプロットしたグラフを用いて階調曲線を図示化するのが一般的である（特許文献１の図６、段落番号「００６７」、「００６８」を参照）。この座標平面上において、階調曲線の傾きを変えることで画像のコントラストの調整を、階調曲線をシフト（平行）移動させることで濃度の調整をそれぞれ行うことができる。以降では、対象の入出力画像を１４ｂｉｔ画像（最小画素値０，最大画素値１６３８３（＝２１４−１））とする。
【０００４】
階調処理を行うことで撮影された画像（撮影画像）を見やすくする必要があるが、撮影画像の階調が適切でない場合、階調曲線の全ての領域の傾きを手動で調整するのは多大な時間と労力を要する。そのため、撮影毎に見やすいとされる階調曲線をそれぞれ予め用意して（特許文献１の段落番号「００６９」、「００７０」、「０２０４」を参照）、各々の曲線を用いた階調処理をそれぞれ行うことが多い。これらの階調曲線は一般にＳ字状(sigmoid) （「シグモイド型」とも呼ばれる）を描き、単調増加連続関数である。これらの用意された階調曲線を用いても画像が見にくい場合に、階調曲線に対して上述のような調整（傾き調整、シフト調整）を施す。
【０００５】
しかし、同じ撮影部位でも被検体（患者）の骨格や体型の相違あるいは撮影部位中の注目部位の相違などによって撮影画像の特徴は互いに異なるので、階調曲線の調整が必要になることがほとんどである。調整を簡単に行うために、何かしらの調整のためのパラメータでもって階調曲線全体を変形させる手法が採られる。
【０００６】
そこで、階調曲線全体の変形の手法として、曲線の回転がある（特許文献１の段落番号「００６９」〜「００７１」を参照）。これは、階調曲線上のある点を中心として、曲線を回転させることで画像のコントラストを調整する手法である。この回転を用いて、階調曲線を時計周りに回転させれば、図１０の二点鎖線から実線に示すように傾きが小さくなってコントラストが小さくなり、階調曲線を反時計周りに回転させれば、図１１の二点鎖線から実線に示すように傾きが大きくなってコントラストが大きくなる。なお、厳密には、シグモイド型である階調曲線を回転させると、一部領域において単調増加でなくなる箇所が発生する場合があるので、曲線の各領域に回転させたような傾きを持たせる。したがって、例えば入力画素のスケールを圧縮させることで、図１２の二点鎖線から実線に示すように、曲線の各領域に回転させたような傾きを持たせることも可能である。
【０００７】
回転によるコントラストの調整では、調整に必要なパラメータ（物理量）は、元となる階調曲線のタイプ、階調調整のための傾きを決める回転量、どの点を中心にして回転させるのかを表す回転中心の３種だけで済むので、簡単な操作でコントラストを調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１７８７３１号公報（第９，１１−１３，２６，３３，３５，４９頁、図３，６，２６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記の回転によるコントラストの調整では、階調曲線を反時計周りに回転させた場合（すなわちコントラストを大きくした場合）に、図１１の点線に示すように、入力画素の一部が曲線上に存在しなくなるという現象が発生する。また、圧縮により回転させた傾きを持たせてコントラストを大きくした場合にも、図１２の点線に示すように、圧縮した分だけ入力画素の一部が曲線上に存在しなくなるという現象が発生する。このように、階調曲線を調整することにより両端において入力画素が欠落する。しかし、その画素値を持つ入力画素が存在する以上、その画素値に対する何らかの対応する出力画素を用意する必要がある。
【００１０】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、階調曲線の調整の際に欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる画像処理装置、画像処理方法並びに画像処理プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
【００１２】
すなわち、従来では、欠落した入力画素の両端における傾きを持つ直線を、階調曲線の両端から当該入力画素の両端までそれぞれ描くことで、欠落した入力画素値に対する出力画素値の補間を行っていた。具体的には、欠落した入力画素での接線を図１３の太線Ａのように描くことで補間を行う。なお、階調曲線の出力画素値が設定された最大画素値（ここでは１４ｂｉｔ）を超える場合には、図１３の太線Ｂに示すように最大画素値の１４ｂｉｔで打ち止めとする。
【００１３】
しかしながら、この図１３の方法では、階調曲線の非補間部分がシグモイド型であるのに対して、補間部分は直線となってしまう。また、補間部分は両端の傾きしか考慮されないので、全体の形状を考慮にいれない補間となってしまう。そのため、圧縮や回転後の階調曲線は全体的に不自然な形状となる。そのため、この階調曲線から得られる画像の一部の階調が不自然になる可能性が存在する。
【００１４】
一方で、欠落した入力画素が不自然になるのは、圧縮や回転前である調整前の階調曲線（すなわち画像の特徴部分）を利用せずに傾きのみで補間するのが理由だと考えられる。さりとて、階調曲線を調整しないとコントラストを適切に調整することができずに、調整後のコントラストを生かすことができない。そこで、階調曲線を調整しつつ、調整により欠落した入力画素およびそれに対応する出力画素については調整前の階調曲線を利用すれば、欠落した入力画素を自然に補間することができ、かつ調整前の階調曲線を利用するので、欠落した入力画素を簡易に補間することができるという知見を得た。ひいては、欠落箇所以外（すなわち階調曲線の非補間部分）については従来通りの調整を行えば、画像の特徴部分を残しつつ調整後のコントラストを生かすことができるという知見を得た。
【００１５】
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る画像処理装置は、放射線画像に対して画像処理を行う画像処理装置であって、前記放射線画像の入力画素値に対して階調処理を施すことにより出力画素値を出力する階調処理手段と、前記入力画素値と前記出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整手段と、その曲線調整手段で調整された前記調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間手段とを備え、前記曲線調整手段により調整され、前記曲線補間手段により補間された前記階調曲線を用いて、前記階調処理手段が前記階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力することを特徴とするものである。
【００１６】
［作用・効果］この発明に係る画像処理装置によれば、入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を曲線調整手段により調整して調整後の階調曲線を出力する際に、入力画素の一部が曲線上に存在しなくなって入力画素の欠落が生じる場合がある。つまり、入力画素を横軸にとると、調整後の階調曲線の両端が左右方向に狭まって、狭まった分だけ入力画素の欠落が生じる。そこで、その曲線調整手段で調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を曲線補間手段は補間する。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。さらに、欠落箇所以外（すなわち階調曲線の非補間部分）については曲線調整手段により調整を行うので、画像の特徴部分を残しつつ調整後のコントラストを生かすことができる。
【００１７】
また、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合する際に、その接合点での元の階調曲線の補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線の出力画素値とが合致しない可能性がある。その場合には、これら出力画素値の差分を、元の階調曲線の補間部分、調整後の階調曲線のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を差分補正手段が補正することで接合点での接合を自然に行うことができる。上述の差分補正手段は、上述の補正を演算により行ってもよいし、ユーザが手動により行ってもよい。
【００１８】
同様に、曲線調整手段は、上述の調整を演算により行ってもよいし、ユーザが手動により行ってもよい。また、曲線補間手段は、上述の補間を演算により行ってもよいし、ユーザが手動により行ってもよい。
【００１９】
また、この発明に係る画像処理方法は、放射線画像に対して画像処理を行う画像処理方法であって、前記放射線画像の入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整工程と、その曲線調整工程で調整された前記調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間工程と、前記曲線調整工程で調整され、前記曲線補間工程で補間された前記階調曲線を用いて、前記入力画素値に対して階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力する階調処理工程とを備えることを特徴とするものである。
【００２０】
［作用・効果］この発明に係る画像処理方法によれば、曲線調整工程で調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、曲線補間工程では、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。
【００２１】
また、この発明に係る画像処理装置でも述べたように、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合する際に、その接合点での元の階調曲線の補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線の出力画素値とが合致しない可能性がある。その場合には、差分補正工程では、これら出力画素値の差分を、元の階調曲線の補間部分、調整後の階調曲線のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正することで接合点での接合を自然に行うことができる。
【００２２】
上述の画像処理方法において、元の階調曲線を複数に分割して、分割された各々の階調曲線のそれぞれに近似曲線を当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、上述の曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間するのが好ましい。すなわち、当てはめられた近似曲線における補間部分を元の階調曲線の補間部分として利用することができる。
【００２３】
近似曲線を当てはめる手法において、階調曲線がシグモイド型の場合には、以下のように変曲点を用いて当てはめるのが好ましい。変曲点とは、平面上の曲線で曲がる方向が変わる点のことを示す。幾何学的に言えば、曲線上で曲率の符号（プラス・マイナス）が変化する点（この点では０となる）を示す。これは幾何学的または解析学的に、次の各定義と同値である。
・その点における接線が曲線自体と交差する点。
・曲線を２回連続微分可能とする関数ｙ＝ｆ（ｘ）上の点（ｘ，ｙ）として表した場合に、２次導関数ｆ´´（ｘ）の符号が変化する点。
・１次導関数ｆ´（ｘ）が極値をとる点。
【００２４】
階調曲線がシグモイド型の場合には、平面上の曲線で曲がる方向が変わる点である変曲点が存在する。そこで、元の階調曲線の変曲点を境界にして複数に分割して、漸近指数曲線を上述の近似曲線として当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間する。
【００２５】
特に、階調曲線が、後述する図４や上述した図９などに示すように１つのシグモイド型で単調増加連続関数からなる場合には、変曲点は１つのみとなるので、以下のように変曲点を用いて当てはめるのが好ましい。すなわち、元の階調曲線の変曲点を境界にして２つに分割して、変曲点を境界にして分割された階調曲線のうち、入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線に上述の漸近指数曲線を当てはめる。単調増加連続関数の場合には、入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線は指数曲線に近い形状を描くので、漸近指数曲線を当てはめて関数化する。一方、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線については、以下の曲線を当てはめて関数化する。
【００２６】
一例として、入力画素値・出力画素値を座標軸にそれぞれ並べた座標平面上で上述の漸近指数曲線を回転した曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間する。シグモイド型の階調曲線の場合には、変曲点を点対称とした曲線を描くので、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線については、漸近指数曲線を約１８０°回転させた形状に近くなる。そこで、上述の回転した曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することができる。
【００２７】
他の一例として、漸近指数曲線の逆関数である対数曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間する。シグモイド型の階調曲線の場合には、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線については、漸近指数曲線の逆関数である対数曲線に近い形状を描く。そこで、上述の対数曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することができる。
【００２８】
なお、曲線調整工程で調整され、曲線補間工程で補間された階調曲線において、出力画素値が設定された最大画素値を超えるときには当該出力画素値を最大画素値に打ち止める打ち止め工程を備えるのが好ましい。同様に、出力画素値が“０”を下回る場合には、当該出力画素値を“０”に打ち止める。
【００２９】
また、この発明に係る画像処理プログラムは、放射線画像に対する画像処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、前記放射線画像の入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整工程と、その曲線調整工程で調整された前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間工程と、前記曲線調整工程で調整され、前記曲線補間工程で補間された前記階調曲線を用いて、前記入力画素値に対して階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力する階調処理工程とを備え、これらの工程での処理をコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
【００３０】
［作用・効果］この発明に係る画像処理プログラムによれば、曲線調整工程で調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、曲線補間工程では、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。
【発明の効果】
【００３１】
この発明に係る画像処理装置、画像処理方法並びに画像処理プログラムによれば、調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例に係るＸ線撮影装置のブロック図である。
【図２】一連の操作および画像処理の流れを示したフローチャートである。
【図３】一連の画像処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】実施例に係る階調曲線の概略図である。
【図５】実施例に係る階調曲線の概略図である。
【図６】実施例に係る階調曲線の概略図である。
【図７】変形例に係る階調曲線の概略図である。
【図８】さらなる変形例に係る階調曲線の概略図である。
【図９】代表的な階調曲線の概略図である。
【図１０】コントロラストを小さくしたときの階調曲線の概略図である。
【図１１】コントロラストを大きくしたときの階調曲線の概略図である。
【図１２】コントロラストを大きくしたときの階調曲線の概略図である。
【図１３】直線で補間したときの階調曲線の概略図である。
【実施例】
【００３３】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線撮影装置のブロック図である。本実施例では、画像処理部（画像処理装置）は、例えばディジタル一般撮影装置やディジタルマンモグラフィ装置などのＸ線撮影装置に用いられる場合を例に採って説明する。
【００３４】
本実施例に係るＸ線撮影装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置した天板１と、被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、Ｘ線管２から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）３と、ＦＰＤ３によって検出されたＸ線に基づいて画像処理を行う画像処理部４と、画像処理部４によって各種の画像処理されたＸ線画像を表示する表示部５と、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た入力部６とを備えている。画像処理部４は、この発明における画像処理装置に相当し、画像処理部４は、この発明における階調処理手段や曲線調整手段や曲線補間手段や差分補正手段にも相当する。
【００３５】
画像処理部４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。なお、各種の画像処理を行うためのプログラム等をＲＯＭ（Read-only Memory）などに代表される記憶媒体に書き込んで記憶し、その記憶媒体からプログラム等を読み出して画像処理部４のＣＰＵが実行することでそのプログラムに応じた画像処理を行う。特に、曲線調整や曲線補間や階調処理に関するプログラムを実行することで、そのプログラムに応じた曲線調整や曲線補間や階調処理をそれぞれ行う。曲線調整や曲線補間や階調処理に関するプログラムは、この発明における画像処理プログラムに相当する。
【００３６】
実際の操作および画像処理の流れについて、図２〜図６を参照して説明する。図２は、一連の操作および画像処理の流れを示したフローチャートであり、図３は、一連の画像処理の流れを示したフローチャートであり、図４〜図６は、実施例に係る階調曲線の概略図である。
【００３７】
（ステップＳ１）画像入力
Ｘ線管２（図１を参照）から照射されて被検体Ｍ（図１を参照）を透過したＸ線をＦＰＤ３（図１を参照）が検出して、ＦＰＤ３に入射されたＸ線量に応じたＸ線検出信号に変換する。そのＸ線検出信号を画素値として、画像処理部４（図１を参照）に入力する。なお、各々の画素値を各々に該当する画素にそれぞれ割り当てて並べることで、Ｘ線画像が入力画像として画像処理部４に入力される。本実施例では、画像処理部４に入力される画素値を、Ｘ線画像の入力画像の画素値（あるいはＸ線画像の入力画素値）と呼ぶ。
【００３８】
（ステップＳ２）階調タイプ選択
次に、被検体Ｍの骨格や体型毎あるいは撮影部位や撮影部位中の注目部位毎に予め記憶された入力画像と出力画像との画素値変換の対応を示すテーブル（ＬＵＴ）の中から、対象となる階調曲線のタイプをユーザが選択する。
【００３９】
（ステップＳ３）画像処理
ステップＳ２で選択されたタイプの階調曲線を用いて、画像処理部４はＸ線画像の入力画素値に対して階調処理などの画像処理を施す。階調処理以外の画像処理としては、ラグ補正やオフセット補正などがある。具体的な階調処理については後述する。
【００４０】
（ステップＳ４）画像出力
ステップＳ３でＸ線画像の入力画素値に対して階調処理などの画像処理を施すことで出力画素値を出力する。各々の出力画素値を各々に該当する画素にそれぞれ割り当てて並べることで、階調処理などの画像処理後の最終的なＸ線画像を出力する。出力された最終的なＸ線画像を表示部５（図１を参照）に表示する。
【００４１】
続いて、具体的な階調処理について詳述する。階調処理を含む画像処理については、上述したように、画像処理部４のＣＰＵがプログラムを実行することにより行う。
【００４２】
（ステップＴ１）変曲点検索
後述するステップＴ３で階調曲線を調整することにより入力画素の欠落が生じる場合がある。そこで、調整後に欠落が生じない程度に、元の階調曲線を左右に伸ばす。左右に伸ばす方法として、元の階調曲線に対して後述するステップＴ４の曲線当てはめを行い関数化することで、任意の入力画素に対する出力画素を確保する。このように関数化して確保することで階調曲線の左右の両端は存在しなくなる。
【００４３】
先ず、ステップＳ２で選択されたタイプの（元の）階調曲線の変曲点を検索する。そのために、曲線上の各点間の傾き（接線）を順に見ていく。このとき、各点において隣り合う傾きが異なる点を抽出しておく。抽出された点の集合をＡ［］（図示省略）とする。また、図４に示すように、傾きの変化の正負が変化する点（すなわち曲線上の曲率の符号が変化する点）を変曲点Ｐとする。
【００４４】
図４の階調曲線は単調増加関数であるので、画素値が大きくなるにつれて、Ａ［］での傾きの変化が逆に徐々に大きく（すなわち階調曲線の２次導関数はプラスに）なり、変曲点Ｐを境にして、Ａ［］での傾きの変化が徐々に小さく（すなわち階調曲線の２次導関数はマイナスに）なる。ステップＴ１の変曲点検索については、各点間の傾きを演算により算出して自動に行ってもよいし、図４の階調曲線を表示部５に表示してユーザが入力部６（図１を参照）で変曲点（と思われる点）を任意に入力指定することにより手動に行ってもよい。
【００４５】
（ステップＴ２）曲線分割
図４の変曲点Ｐを境界にして階調曲線を左右に２つに分割する。図４に示すように、入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線（図４の左側の曲線）をＬとし、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（図４の右側の曲線）をＲとする。
【００４６】
（ステップＴ３）曲線調整
ステップＳ２で選択されたタイプの階調曲線に対して、上述した図１０や図１１に示すような階調曲線の回転、あるいは上述した図１２に示すような圧縮を行って、階調曲線を調整する。
【００４７】
調整については回転や圧縮以外にも、入力画素のスケールの拡大や出力画素のスケールの拡大・圧縮や階調曲線自体の拡大・縮小や反転（単調増加連続関数から単調減少連続関数への反転）や、図４の階調曲線を表示部５に表示してユーザが入力部６の例えばマウスにより曲線をドラッグして微調整を行うことなども含まれる。ステップＴ３の曲線調整については、演算により自動に行ってもよいし、図４の階調曲線を表示部５に表示してユーザが入力部６で調整することにより手動に行ってもよい。ステップＴ３の曲線調整は、この発明における曲線調整工程に相当する。
【００４８】
（ステップＴ４）曲線当てはめ
曲線Ｌは一般的な指数曲線の形に近似しているので、Ａ［］の中で曲線Ｌに属する点に対して、ｙ＝ａ＊ｂｘ＋ｃ（ｘ：入力画素値、ｙ：出力画素値）となるようにａ，ｂおよびｃをそれぞれ決定して漸近指数曲線回帰を行い、近似曲線として当てはめる。当てはめによって得られた曲線の関数をＬＦ（図５に一部を図示）とする。このようにして曲線Ｌについて当てはめを行い関数化する。
【００４９】
これに対して、曲線Ｒは一般的な指数曲線の形に対して変曲点Ｐを支点にして約１８０°回転させた形になるので、Ａ［］の中で曲線Ｒに属する全ての画素値を反転させて、同様の漸近曲線回帰を行い、近似曲線を求める。近似曲線を求めることによって得られた曲線の関数をＲＦ（図５に一部を図示）とする。なお、完全に１８０°に回転させる必要はなく、図４の階調曲線に合わせて最も合う角度分だけ回転させればよい。このようにして曲線Ｒについて当てはめを行い関数化する。
【００５０】
ステップＴ４の曲線当てはめについては、漸近曲線回帰を演算により行って自動に行ってもよいし、図４の階調曲線を表示部５に表示してユーザが入力部６の例えばマウスにより曲線をドラッグして調整して手動で行ってもよい。なお、ステップＴ４の曲線当てはめを手動で行う場合には、曲線当てはめ後にそれぞれの近似曲線（関数ＬＦ，ＲＦ）を演算により算出して漸近曲線回帰を自動的に行ってもよい。
【００５１】
また、ＲＦについては、回転させる以外に漸近指数曲線の逆関数である対数曲線を当てはめることにより求めてもよい。この場合においても、ステップＴ４の曲線当てはめについては、漸近曲線回帰を演算により行って自動に行ってもよいし、階調曲線を表示部５に表示してユーザが入力部６で調整することにより手動に行ってもよい。
【００５２】
（ステップＴ５）曲線補間
ステップＴ３で曲線調整を行うことにより、入力画素の一部が曲線上に存在しなくなって入力画素の欠落が生じる場合には、図５に示すように、ステップＴ４で当てはめられて関数化された元の階調曲線（関数）ＬＦ，ＲＦと、ステップＴ３で調整された調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´とをそれぞれ接合する。
【００５３】
図５では、曲線調整により、入力画素を横軸にとると、調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´の両端が左右方向に狭まって、狭まった分だけ入力画素の欠落が生じる場合を図示している。したがって、図５では、調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線（関数）ＬＦ，ＲＦの部分を補間部分として、元の階調曲線（関数）ＬＦ，ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する。図５では、接合点Ｅ１にて元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´とを接合し、接合点Ｅ２にて元の階調曲線（関数）ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＲＦ´とを接合する。ステップＴ５の曲線補間については、演算により自動に行ってもよいし、ユーザが入力部６で調整することにより手動に行ってもよい。ステップＴ５の曲線補間は、この発明における曲線補間工程に相当する。
【００５４】
（ステップＴ６）差分補正
ステップＴ５において、元の階調曲線（関数）ＬＦ，ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´とを接合する際に、その接合点Ｅ１，Ｅ２での元の階調曲線ＬＦ，ＲＦの補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´の出力画素値とが合致しない可能性がある。
【００５５】
図６（ａ）に示すように、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´とを接合する際に、その接合点Ｅ１での元の階調曲線ＬＦの補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線ＬＦ´の出力画素値とが合致しない場合を例に採って説明する。この場合には、これら出力画素値の差分を、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分、調整後の階調曲線ＬＦ´のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正する。
【００５６】
例えば、図６（ｂ）に示すように、出力画素値の差分を、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分のみに作用させて、調整後の階調曲線ＬＦ´を固定する場合には、図６（ｂ）のときには元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分（の出力画素値）について当該差分を減算してシフトすることで、図６（ｂ）の二点鎖線から実線に示すように差分を補正する。逆に、図６（ｃ）に示すように、出力画素値の差分を、調整後の階調曲線ＬＦ´のみに作用させて、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分を固定する場合には、図６（ｃ）のときには調整後の階調曲線ＬＦ´全体（の出力画素値）について当該差分を加算してシフトすることで、図６（ｃ）の二点鎖線から実線に示すように差分を補正する。
【００５７】
一方、図６（ｄ）に示すように、出力画素値の差分を、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分および調整後の階調曲線ＬＦ´の双方に作用させて、差分を補正してもよい。この場合には、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分（の出力画素値）について減算して、図６（ｄ）の二点鎖線から実線に示すシフト分と、調整後の階調曲線ＬＦ´全体（の出力画素値）について加算して、図６（ｄ）の二点鎖線から実線に示すシフト分との合計が当該差分になればよい。したがって、例えば当該差分の中点において接合点Ｅ１での出力画素値が合致するように当該差分の半分のシフト分だけ加減算を行うなど、それぞれのシフト分については特に限定されない。
【００５８】
なお、非補間部分の調整後の階調曲線ＬＦ´については、非補間部分がステップＴ３の曲線調整で求められる部分であり、この部分は元の階調曲線の調整パラメータ（回転量や回転中心など）によって求められる。したがって、非補間部分の調整後の階調曲線ＬＦ´は厳密な曲線調整の結果によって得られるものであるので、非補間部分の調整後の階調曲線ＬＦ´については、極力変更を加えないようにするのが好ましい。その意味では、図６（ｂ）、図６（ｃ）および図６（ｄ）の接合方法の中では、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分のみに作用させて、調整後の階調曲線ＬＦ´を固定する図６（ｂ）の接合方法が最も好ましい。
【００５９】
図６（ａ）では、接合点Ｅ１での元の階調曲線ＬＦの補間部分の出力画素値の方が、接合点Ｅ１での調整後の階調曲線ＬＦ´の出力画素値よりも高い場合を図示して説明したが、接合点Ｅ１での元の階調曲線ＬＦの補間部分の出力画素値の方が、接合点Ｅ１での調整後の階調曲線ＬＦ´の出力画素値よりも低い場合には、図６で説明した加算・減算を逆にして行えばよい。なお、元の階調曲線（関数）ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＲＦ´とを接合する際に、その接合点Ｅ２での元の階調曲線ＲＦの補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線ＲＦ´の出力画素値とが合致しない場合については、図６（ａ）〜図６（ｄ）と同様の加減算を行えばいいので、その説明について省略する。
【００６０】
ステップＴ６の差分補正については、演算により自動に行ってもよいし、ユーザが入力部６で調整することにより手動に行ってもよい。ステップＴ６の差分補正は、この発明における差分補正工程に相当する。
【００６１】
（ステップＴ７）打ち止め
ステップＴ６の差分補正も含めて、ステップＴ３の曲線調整で調整され、ステップＴ５の曲線補間で補間された階調曲線において、出力画素値が設定された最大画素値を超えるときには、図１３の太線Ｂでも述べたように当該出力画素値を最大画素値に打ち止める。また、同様に出力画素値が“０”を下回る場合には，当該出力画素値を“０”に打ち止める。ステップＴ７での打ち止めについては、演算により自動に行ってもよいし、ユーザが入力部６で調整することにより手動に行ってもよい。ステップＴ７の打ち止めは、この発明における打ち止め工程に相当する。
【００６２】
（ステップＴ８）階調処理
ステップＴ６の差分補正も含めて、ステップＴ３の曲線調整で調整され、ステップＴ５の曲線補間で補間された階調曲線を用いて、入力画素値に対して階調処理を施す。そして、階調処理後に得られた出力画素値を並べて階調処理後の最終的なＸ線画像を出力する。このステップＴ８は、この発明における階調処理工程に相当する。
【００６３】
このステップＴ１〜Ｔ７での処理によって得られた階調曲線については、曲線を回転させたにもかかわらず一部が直線になって全体的に不自然な形状となるという問題や、曲線の一部のみを利用した補間という問題を解決し、回転後の階調曲線全体が不自然な形になることなくシグモイド型を描くことが可能になる。特に回転量が大きいときには、その差が顕著になる。これにより、ユーザは、ステップＴ３での階調調整に対する手間を増やすことなく、より自然な階調で画像を表示することが可能となる。
【００６４】
本実施例に係る画像処理部４（画像処理装置）によれば、入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を画像処理部４の曲線調整の機能により調整して調整後の階調曲線を出力する際に、入力画素の一部が曲線上に存在しなくなって入力画素の欠落が生じる場合がある。つまり、入力画素を横軸にとると、調整後の階調曲線の両端が左右方向に狭まって、狭まった分だけ入力画素の欠落が生じる。図５の場合では、調整後の階調曲線ＬＦ´の入力最小画素値（左端）の部分で、入力画素の欠落が生じ、調整後の階調曲線ＲＦ´の入力最大画素値（右端）の部分で、入力画素の欠落が生じている。
【００６５】
そこで、画像処理部４の曲線調整の機能で調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を画像処理部４の曲線補間の機能は補間する。図５の場合では、調整後の階調曲線ＬＦ´の入力最小画素値（左端に位置する画素）まで存在する元の階調曲線（関数）ＬＦの部分を補間部分として、調整後の階調曲線ＲＦ´の入力最大画素値（右端に位置する画素）まで存在する元の階調曲線（関数）ＲＦの部分を補間部分としている。そして、接合点Ｅ１にて元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´とを接合し、接合点Ｅ２にて元の階調曲線（関数）ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＲＦ´とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間している。
【００６６】
このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。さらに、欠落箇所以外（すなわち階調曲線の非補間部分）については画像処理部４の曲線調整の機能により調整を行うので、画像の特徴部分を残しつつ調整後のコントラストを生かすことができる。
【００６７】
元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合する際に、その接合点での元の階調曲線の補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線の出力画素値とが合致しない可能性がある。例えば、図６（ａ）でも述べたように、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´とを接合する際に、その接合点Ｅ１での元の階調曲線ＬＦの補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線ＬＦ´の出力画素値とが合致しない場合には、これら出力画素値の差分を、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分、調整後の階調曲線ＬＦ´のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正することで接合点Ｅ１での接合を自然に行うことができる。上述の画像処理部４の差分補正の機能は、上述のように補正を演算により行ってもよいし、入力部６で調整することによりユーザが手動により行ってもよい。
【００６８】
同様に、画像処理部４の曲線調整の機能は、上述のように調整を演算により行ってもよいし、入力部６で調整することによりユーザが手動により行ってもよい。また、画像処理部４の曲線補間の機能は、上述のように補間を演算により行ってもよいし、入力部６で調整することによりユーザが手動により行ってもよい。
て
また、本実施例に係る図３に示す画像処理方法によれば、ステップＴ３の曲線調整で調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、ステップＴ５の曲線補間では、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間している。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。
【００６９】
また、本実施例に係る画像処理部４（画像処理装置）でも述べたように、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合する際に、その接合点での元の階調曲線の補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線の出力画素値とが合致しない可能性がある。その場合には、ステップＴ６の差分補正では、これら出力画素値の差分を、元の階調曲線の補間部分、調整後の階調曲線のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正することで接合点での接合を自然に行うことができる。
【００７０】
本実施例では、好ましくは、元の階調曲線を複数（図４では２つ）に分割して、分割された各々の階調曲線のそれぞれに近似曲線（図５では関数ＬＦ，ＲＦ）を当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、ステップＴ５の曲線補間では階調曲線の補間部分を補間している。すなわち、当てはめられた近似曲線における補間部分を元の階調曲線の補間部分として利用することができる。
【００７１】
近似曲線を当てはめる手法において、本実施例のように階調曲線がシグモイド型の場合には、好ましくは、変曲点を用いて当てはめる。上述したように、変曲点とは、平面上の曲線で曲がる方向が変わる点のことを示す（図４、図５の変曲点Ｐを参照）。階調曲線がシグモイド型の場合には、平面上の曲線で曲がる方向が変わる点である変曲点が存在する（図４、図５では１つの変曲点Ｐ）。そこで、元の階調曲線の変曲点（図４、図５では変曲点Ｐ）を境界にして複数（図４では２つ）に分割して、漸近指数曲線を上述の近似曲線として当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、ステップＴ５の曲線補間では階調曲線の補間部分を補間している。
【００７２】
特に、階調曲線が、本実施例の図４などに示すように１つのシグモイド型で単調増加連続関数からなる場合には、変曲点は１つのみとなるので、好ましくは、図４の変曲点Ｐを用いて当てはめる。すなわち、元の階調曲線の変曲点Ｐを境界にして２つに分割して、変曲点Ｐを境界にして分割された階調曲線Ｌ，Ｒのうち、入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線（図４の左側の曲線Ｌ）に上述の漸近指数曲線（ｙ＝ａ＊ｂｘ＋ｃ）を当てはめる。単調増加連続関数の場合には、入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線（ここでは曲線Ｌ）は指数曲線に近い形状を描くので、漸近指数曲線を当てはめて関数化する。一方、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（図４の右側の曲線Ｒ）については、上述したような式で当てはめて関数化している。
【００７３】
一つは、入力画素値・出力画素値を座標軸にそれぞれ並べた座標平面上で上述の漸近指数曲線を回転した曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、ステップＴ５の曲線補間では階調曲線の補間部分を補間している。シグモイド型の階調曲線の場合には、図４に示すように変曲点Ｐを点対称とした曲線を描くので、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）については、漸近指数曲線を約１８０°回転させた形状に近くなる。そこで、上述の回転した曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）に当てはめて関数化することができる。
【００７４】
もう一つは、漸近指数曲線の逆関数である対数曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、ステップＴ５の曲線補間では階調曲線の補間部分を補間している。シグモイド型の階調曲線の場合には、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）については、漸近指数曲線の逆関数である対数曲線に近い形状を描く。そこで、上述の対数曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）に当てはめて関数化することができる。
【００７５】
本実施例の場合にはステップＴ６の差分補正も含めて、ステップＴ３の曲線調整で調整され、ステップＴ５の曲線補間で補間された階調曲線において、出力画素値が設定された最大画素値を超えるときには当該出力画素値を最大画素値に打ち止め、出力画素値が“０”を下回るときには、当該出力出力画素値を“０”に打ち止めるステップＴ７の打ち止めを行う。
【００７６】
本実施例に係る画像処理プログラムは、Ｘ線画像に対する画像処理をコンピュータ（図１では画像処理部４のＣＰＵ）に実行させるための画像処理プログラムであって、図４の各ステップＴ１〜Ｔ８での処理をコンピュータ（画像処理部４のＣＰＵ）に実行させている。
【００７７】
この発明は、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。
【００７８】
（１）上述した実施例では、放射線としてＸ線を例に採って説明したが、Ｘ線以外の放射線（例えばγ線など）に適用してもよい。
【００７９】
（２）上述した実施例では、画像処理部（画像処理装置）は、医用等に用いられる、図１に示すような天板１に被検体を載置して撮影を行うＸ線撮影装置に用いられていたが、これに限定されない。例えば、工業用等に用いられる非破壊検査装置のように被検体（この場合には検査の対象物が被検体）をベルト上に運搬させて撮影を行う装置に用いられてもよいし、医用等に用いられるＸ線ＣＴ装置などに用いられてもよい。また、撮影を行う装置を外部装置として別装置で構成し、画像処理部（画像処理装置）を単体に使用してもよい。
【００８０】
（３）上述した実施例では、階調曲線は、図４などに示すようなシグモイド型で単調増加連続関数であったが、階調処理を行うものであれば、２次式以上の多項式で表されたタイプ、図７に示すようにシグモイド型を２つ以上並べたようなタイプ、図８に示すように単調減少連続関数のようなタイプで画素値の反転とともに階調処理を行うタイプなどに例示されるように、特に限定されない。
【００８１】
（４）上述した実施例では、近似曲線を当てはめて関数化したが、必ずしも近似曲線を当てはめて関数化する必要はない。例えば、入力画素値と出力画素値との対応を表すテーブルを用意するとともに、スプライン補間等で補間したデータを元の階調曲線のテーブルとして用意し、元の階調曲線の補間部分を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間してもよい。
【００８２】
（５）上述した実施例では、階調曲線がシグモイド型の単調増加連続関数であったことから、補間部分が曲線であったが、補間部分が直線あるいは直線で近似できる曲線であれば、直線で補間してもよい。
【００８３】
（６）上述した実施例では、調整された調整後の階調曲線の左右の両端（入力最小画素値および入力最大画素値）に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として左右の両端をそれぞれ補間したが、欠落部分が最小画素値側のみ、あるいは最大画素値側のみの場合には、一方のみを補間してもよい。
【００８４】
（７）上述した実施例では、図６に示すように差分補正を行ったが、接合点において出力画素値が合致する場合、あるいは合致しなくても目立たない場合には、必ずしも差分補正を行う必要はない。
【００８５】
（８）上述した実施例では、当てはまられた近似式は指数関数や対数関数であったが、２次式以上の多項式を近似式として当てはまるなど、具体的な近似式のタイプについては特に限定されない。
【００８６】
（９）上述した実施例では、元の階調曲線の変曲点を境界にして複数（実施例では２つ）に分割したが、階調曲線がシグモイド型以外の場合には、必ずしも変曲点を境界にして複数に分割する必要はない。例えば極値を境界にして分割してもよいし、当てはめられる近似式のタイプが互いに異なる箇所を境界にして分割してもよい。
【００８７】
（１０）上述した実施例では、元の階調曲線の変曲点を境界にして２つに分割したが、分割数については２つに限定されない。例えば、図７に示すようにシグモイド型を２つ以上並べたようなタイプでは、変曲点Ｐが３つ存在するので、４つに分割してもよい。
【符号の説明】
【００８８】
４ … 画像処理部
ＬＦ，ＲＦ … 元の階調曲線（関数）
ＬＦ´，ＲＦ´ … 調整後の階調曲線
Ｅ１，Ｅ２ … 接合点
Ｐ … 変曲点
Ｌ … 入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線
Ｒ … 入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射線画像に対して画像処理を行う画像処理装置、画像処理方法並びに画像処理プログラムに係り、特に、放射線画像の入力画素値に対して階調処理を施す技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像処理装置として、現在、ディジタル画像を生成することができる医用画像診断装置が普及しており、コンピュータを利用して様々な画像処理を行うことで、ユーザに見やすい画像を提供することができる。医用画像診断装置として、例えばディジタル一般撮影装置やディジタルマンモグラフィ装置などのＸ線撮影装置では、画像処理の一つとして階調処理を行っている（例えば、特許文献１参照）。ここで、階調処理とは、最終的に閲覧表示する画像（すなわち閲覧画像）を適切な濃度やコントラストになるような画像に変換する処理のことである。
【０００３】
階調処理では、図９に示すように、変換前の画像（入力画像）の画素値を横軸に、変換後の画像（出力画像）の画素値を縦軸にとった座標平面上に、入力画像と出力画像との画素値変換の対応を示すテーブル（Look Up Table: LUT）（特許文献１の図３、段落番号「００５２」、「００６９」、「０２０４」を参照）をプロットしたグラフを用いて階調曲線を図示化するのが一般的である（特許文献１の図６、段落番号「００６７」、「００６８」を参照）。この座標平面上において、階調曲線の傾きを変えることで画像のコントラストの調整を、階調曲線をシフト（平行）移動させることで濃度の調整をそれぞれ行うことができる。以降では、対象の入出力画像を１４ｂｉｔ画像（最小画素値０，最大画素値１６３８３（＝２１４−１））とする。
【０００４】
階調処理を行うことで撮影された画像（撮影画像）を見やすくする必要があるが、撮影画像の階調が適切でない場合、階調曲線の全ての領域の傾きを手動で調整するのは多大な時間と労力を要する。そのため、撮影毎に見やすいとされる階調曲線をそれぞれ予め用意して（特許文献１の段落番号「００６９」、「００７０」、「０２０４」を参照）、各々の曲線を用いた階調処理をそれぞれ行うことが多い。これらの階調曲線は一般にＳ字状(sigmoid) （「シグモイド型」とも呼ばれる）を描き、単調増加連続関数である。これらの用意された階調曲線を用いても画像が見にくい場合に、階調曲線に対して上述のような調整（傾き調整、シフト調整）を施す。
【０００５】
しかし、同じ撮影部位でも被検体（患者）の骨格や体型の相違あるいは撮影部位中の注目部位の相違などによって撮影画像の特徴は互いに異なるので、階調曲線の調整が必要になることがほとんどである。調整を簡単に行うために、何かしらの調整のためのパラメータでもって階調曲線全体を変形させる手法が採られる。
【０００６】
そこで、階調曲線全体の変形の手法として、曲線の回転がある（特許文献１の段落番号「００６９」〜「００７１」を参照）。これは、階調曲線上のある点を中心として、曲線を回転させることで画像のコントラストを調整する手法である。この回転を用いて、階調曲線を時計周りに回転させれば、図１０の二点鎖線から実線に示すように傾きが小さくなってコントラストが小さくなり、階調曲線を反時計周りに回転させれば、図１１の二点鎖線から実線に示すように傾きが大きくなってコントラストが大きくなる。なお、厳密には、シグモイド型である階調曲線を回転させると、一部領域において単調増加でなくなる箇所が発生する場合があるので、曲線の各領域に回転させたような傾きを持たせる。したがって、例えば入力画素のスケールを圧縮させることで、図１２の二点鎖線から実線に示すように、曲線の各領域に回転させたような傾きを持たせることも可能である。
【０００７】
回転によるコントラストの調整では、調整に必要なパラメータ（物理量）は、元となる階調曲線のタイプ、階調調整のための傾きを決める回転量、どの点を中心にして回転させるのかを表す回転中心の３種だけで済むので、簡単な操作でコントラストを調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１７８７３１号公報（第９，１１−１３，２６，３３，３５，４９頁、図３，６，２６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記の回転によるコントラストの調整では、階調曲線を反時計周りに回転させた場合（すなわちコントラストを大きくした場合）に、図１１の点線に示すように、入力画素の一部が曲線上に存在しなくなるという現象が発生する。また、圧縮により回転させた傾きを持たせてコントラストを大きくした場合にも、図１２の点線に示すように、圧縮した分だけ入力画素の一部が曲線上に存在しなくなるという現象が発生する。このように、階調曲線を調整することにより両端において入力画素が欠落する。しかし、その画素値を持つ入力画素が存在する以上、その画素値に対する何らかの対応する出力画素を用意する必要がある。
【００１０】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、階調曲線の調整の際に欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる画像処理装置、画像処理方法並びに画像処理プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
【００１２】
すなわち、従来では、欠落した入力画素の両端における傾きを持つ直線を、階調曲線の両端から当該入力画素の両端までそれぞれ描くことで、欠落した入力画素値に対する出力画素値の補間を行っていた。具体的には、欠落した入力画素での接線を図１３の太線Ａのように描くことで補間を行う。なお、階調曲線の出力画素値が設定された最大画素値（ここでは１４ｂｉｔ）を超える場合には、図１３の太線Ｂに示すように最大画素値の１４ｂｉｔで打ち止めとする。
【００１３】
しかしながら、この図１３の方法では、階調曲線の非補間部分がシグモイド型であるのに対して、補間部分は直線となってしまう。また、補間部分は両端の傾きしか考慮されないので、全体の形状を考慮にいれない補間となってしまう。そのため、圧縮や回転後の階調曲線は全体的に不自然な形状となる。そのため、この階調曲線から得られる画像の一部の階調が不自然になる可能性が存在する。
【００１４】
一方で、欠落した入力画素が不自然になるのは、圧縮や回転前である調整前の階調曲線（すなわち画像の特徴部分）を利用せずに傾きのみで補間するのが理由だと考えられる。さりとて、階調曲線を調整しないとコントラストを適切に調整することができずに、調整後のコントラストを生かすことができない。そこで、階調曲線を調整しつつ、調整により欠落した入力画素およびそれに対応する出力画素については調整前の階調曲線を利用すれば、欠落した入力画素を自然に補間することができ、かつ調整前の階調曲線を利用するので、欠落した入力画素を簡易に補間することができるという知見を得た。ひいては、欠落箇所以外（すなわち階調曲線の非補間部分）については従来通りの調整を行えば、画像の特徴部分を残しつつ調整後のコントラストを生かすことができるという知見を得た。
【００１５】
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る画像処理装置は、放射線画像に対して画像処理を行う画像処理装置であって、前記放射線画像の入力画素値に対して階調処理を施すことにより出力画素値を出力する階調処理手段と、前記入力画素値と前記出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整手段と、その曲線調整手段で調整された前記調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間手段とを備え、前記曲線調整手段により調整され、前記曲線補間手段により補間された前記階調曲線を用いて、前記階調処理手段が前記階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力することを特徴とするものである。
【００１６】
［作用・効果］この発明に係る画像処理装置によれば、入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を曲線調整手段により調整して調整後の階調曲線を出力する際に、入力画素の一部が曲線上に存在しなくなって入力画素の欠落が生じる場合がある。つまり、入力画素を横軸にとると、調整後の階調曲線の両端が左右方向に狭まって、狭まった分だけ入力画素の欠落が生じる。そこで、その曲線調整手段で調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を曲線補間手段は補間する。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。さらに、欠落箇所以外（すなわち階調曲線の非補間部分）については曲線調整手段により調整を行うので、画像の特徴部分を残しつつ調整後のコントラストを生かすことができる。
【００１７】
また、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合する際に、その接合点での元の階調曲線の補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線の出力画素値とが合致しない可能性がある。その場合には、これら出力画素値の差分を、元の階調曲線の補間部分、調整後の階調曲線のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を差分補正手段が補正することで接合点での接合を自然に行うことができる。上述の差分補正手段は、上述の補正を演算により行ってもよいし、ユーザが手動により行ってもよい。
【００１８】
同様に、曲線調整手段は、上述の調整を演算により行ってもよいし、ユーザが手動により行ってもよい。また、曲線補間手段は、上述の補間を演算により行ってもよいし、ユーザが手動により行ってもよい。
【００１９】
また、この発明に係る画像処理方法は、放射線画像に対して画像処理を行う画像処理方法であって、前記放射線画像の入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整工程と、その曲線調整工程で調整された前記調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間工程と、前記曲線調整工程で調整され、前記曲線補間工程で補間された前記階調曲線を用いて、前記入力画素値に対して階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力する階調処理工程とを備えることを特徴とするものである。
【００２０】
［作用・効果］この発明に係る画像処理方法によれば、曲線調整工程で調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、曲線補間工程では、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。
【００２１】
また、この発明に係る画像処理装置でも述べたように、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合する際に、その接合点での元の階調曲線の補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線の出力画素値とが合致しない可能性がある。その場合には、差分補正工程では、これら出力画素値の差分を、元の階調曲線の補間部分、調整後の階調曲線のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正することで接合点での接合を自然に行うことができる。
【００２２】
上述の画像処理方法において、元の階調曲線を複数に分割して、分割された各々の階調曲線のそれぞれに近似曲線を当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、上述の曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間するのが好ましい。すなわち、当てはめられた近似曲線における補間部分を元の階調曲線の補間部分として利用することができる。
【００２３】
近似曲線を当てはめる手法において、階調曲線がシグモイド型の場合には、以下のように変曲点を用いて当てはめるのが好ましい。変曲点とは、平面上の曲線で曲がる方向が変わる点のことを示す。幾何学的に言えば、曲線上で曲率の符号（プラス・マイナス）が変化する点（この点では０となる）を示す。これは幾何学的または解析学的に、次の各定義と同値である。
・その点における接線が曲線自体と交差する点。
・曲線を２回連続微分可能とする関数ｙ＝ｆ（ｘ）上の点（ｘ，ｙ）として表した場合に、２次導関数ｆ´´（ｘ）の符号が変化する点。
・１次導関数ｆ´（ｘ）が極値をとる点。
【００２４】
階調曲線がシグモイド型の場合には、平面上の曲線で曲がる方向が変わる点である変曲点が存在する。そこで、元の階調曲線の変曲点を境界にして複数に分割して、漸近指数曲線を上述の近似曲線として当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間する。
【００２５】
特に、階調曲線が、後述する図４や上述した図９などに示すように１つのシグモイド型で単調増加連続関数からなる場合には、変曲点は１つのみとなるので、以下のように変曲点を用いて当てはめるのが好ましい。すなわち、元の階調曲線の変曲点を境界にして２つに分割して、変曲点を境界にして分割された階調曲線のうち、入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線に上述の漸近指数曲線を当てはめる。単調増加連続関数の場合には、入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線は指数曲線に近い形状を描くので、漸近指数曲線を当てはめて関数化する。一方、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線については、以下の曲線を当てはめて関数化する。
【００２６】
一例として、入力画素値・出力画素値を座標軸にそれぞれ並べた座標平面上で上述の漸近指数曲線を回転した曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間する。シグモイド型の階調曲線の場合には、変曲点を点対称とした曲線を描くので、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線については、漸近指数曲線を約１８０°回転させた形状に近くなる。そこで、上述の回転した曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することができる。
【００２７】
他の一例として、漸近指数曲線の逆関数である対数曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間する。シグモイド型の階調曲線の場合には、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線については、漸近指数曲線の逆関数である対数曲線に近い形状を描く。そこで、上述の対数曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することができる。
【００２８】
なお、曲線調整工程で調整され、曲線補間工程で補間された階調曲線において、出力画素値が設定された最大画素値を超えるときには当該出力画素値を最大画素値に打ち止める打ち止め工程を備えるのが好ましい。同様に、出力画素値が“０”を下回る場合には、当該出力画素値を“０”に打ち止める。
【００２９】
また、この発明に係る画像処理プログラムは、放射線画像に対する画像処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、前記放射線画像の入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整工程と、その曲線調整工程で調整された前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間工程と、前記曲線調整工程で調整され、前記曲線補間工程で補間された前記階調曲線を用いて、前記入力画素値に対して階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力する階調処理工程とを備え、これらの工程での処理をコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
【００３０】
［作用・効果］この発明に係る画像処理プログラムによれば、曲線調整工程で調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、曲線補間工程では、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。
【発明の効果】
【００３１】
この発明に係る画像処理装置、画像処理方法並びに画像処理プログラムによれば、調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例に係るＸ線撮影装置のブロック図である。
【図２】一連の操作および画像処理の流れを示したフローチャートである。
【図３】一連の画像処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】実施例に係る階調曲線の概略図である。
【図５】実施例に係る階調曲線の概略図である。
【図６】実施例に係る階調曲線の概略図である。
【図７】変形例に係る階調曲線の概略図である。
【図８】さらなる変形例に係る階調曲線の概略図である。
【図９】代表的な階調曲線の概略図である。
【図１０】コントロラストを小さくしたときの階調曲線の概略図である。
【図１１】コントロラストを大きくしたときの階調曲線の概略図である。
【図１２】コントロラストを大きくしたときの階調曲線の概略図である。
【図１３】直線で補間したときの階調曲線の概略図である。
【実施例】
【００３３】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線撮影装置のブロック図である。本実施例では、画像処理部（画像処理装置）は、例えばディジタル一般撮影装置やディジタルマンモグラフィ装置などのＸ線撮影装置に用いられる場合を例に採って説明する。
【００３４】
本実施例に係るＸ線撮影装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置した天板１と、被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、Ｘ線管２から照射されて被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）３と、ＦＰＤ３によって検出されたＸ線に基づいて画像処理を行う画像処理部４と、画像処理部４によって各種の画像処理されたＸ線画像を表示する表示部５と、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た入力部６とを備えている。画像処理部４は、この発明における画像処理装置に相当し、画像処理部４は、この発明における階調処理手段や曲線調整手段や曲線補間手段や差分補正手段にも相当する。
【００３５】
画像処理部４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。なお、各種の画像処理を行うためのプログラム等をＲＯＭ（Read-only Memory）などに代表される記憶媒体に書き込んで記憶し、その記憶媒体からプログラム等を読み出して画像処理部４のＣＰＵが実行することでそのプログラムに応じた画像処理を行う。特に、曲線調整や曲線補間や階調処理に関するプログラムを実行することで、そのプログラムに応じた曲線調整や曲線補間や階調処理をそれぞれ行う。曲線調整や曲線補間や階調処理に関するプログラムは、この発明における画像処理プログラムに相当する。
【００３６】
実際の操作および画像処理の流れについて、図２〜図６を参照して説明する。図２は、一連の操作および画像処理の流れを示したフローチャートであり、図３は、一連の画像処理の流れを示したフローチャートであり、図４〜図６は、実施例に係る階調曲線の概略図である。
【００３７】
（ステップＳ１）画像入力
Ｘ線管２（図１を参照）から照射されて被検体Ｍ（図１を参照）を透過したＸ線をＦＰＤ３（図１を参照）が検出して、ＦＰＤ３に入射されたＸ線量に応じたＸ線検出信号に変換する。そのＸ線検出信号を画素値として、画像処理部４（図１を参照）に入力する。なお、各々の画素値を各々に該当する画素にそれぞれ割り当てて並べることで、Ｘ線画像が入力画像として画像処理部４に入力される。本実施例では、画像処理部４に入力される画素値を、Ｘ線画像の入力画像の画素値（あるいはＸ線画像の入力画素値）と呼ぶ。
【００３８】
（ステップＳ２）階調タイプ選択
次に、被検体Ｍの骨格や体型毎あるいは撮影部位や撮影部位中の注目部位毎に予め記憶された入力画像と出力画像との画素値変換の対応を示すテーブル（ＬＵＴ）の中から、対象となる階調曲線のタイプをユーザが選択する。
【００３９】
（ステップＳ３）画像処理
ステップＳ２で選択されたタイプの階調曲線を用いて、画像処理部４はＸ線画像の入力画素値に対して階調処理などの画像処理を施す。階調処理以外の画像処理としては、ラグ補正やオフセット補正などがある。具体的な階調処理については後述する。
【００４０】
（ステップＳ４）画像出力
ステップＳ３でＸ線画像の入力画素値に対して階調処理などの画像処理を施すことで出力画素値を出力する。各々の出力画素値を各々に該当する画素にそれぞれ割り当てて並べることで、階調処理などの画像処理後の最終的なＸ線画像を出力する。出力された最終的なＸ線画像を表示部５（図１を参照）に表示する。
【００４１】
続いて、具体的な階調処理について詳述する。階調処理を含む画像処理については、上述したように、画像処理部４のＣＰＵがプログラムを実行することにより行う。
【００４２】
（ステップＴ１）変曲点検索
後述するステップＴ３で階調曲線を調整することにより入力画素の欠落が生じる場合がある。そこで、調整後に欠落が生じない程度に、元の階調曲線を左右に伸ばす。左右に伸ばす方法として、元の階調曲線に対して後述するステップＴ４の曲線当てはめを行い関数化することで、任意の入力画素に対する出力画素を確保する。このように関数化して確保することで階調曲線の左右の両端は存在しなくなる。
【００４３】
先ず、ステップＳ２で選択されたタイプの（元の）階調曲線の変曲点を検索する。そのために、曲線上の各点間の傾き（接線）を順に見ていく。このとき、各点において隣り合う傾きが異なる点を抽出しておく。抽出された点の集合をＡ［］（図示省略）とする。また、図４に示すように、傾きの変化の正負が変化する点（すなわち曲線上の曲率の符号が変化する点）を変曲点Ｐとする。
【００４４】
図４の階調曲線は単調増加関数であるので、画素値が大きくなるにつれて、Ａ［］での傾きの変化が逆に徐々に大きく（すなわち階調曲線の２次導関数はプラスに）なり、変曲点Ｐを境にして、Ａ［］での傾きの変化が徐々に小さく（すなわち階調曲線の２次導関数はマイナスに）なる。ステップＴ１の変曲点検索については、各点間の傾きを演算により算出して自動に行ってもよいし、図４の階調曲線を表示部５に表示してユーザが入力部６（図１を参照）で変曲点（と思われる点）を任意に入力指定することにより手動に行ってもよい。
【００４５】
（ステップＴ２）曲線分割
図４の変曲点Ｐを境界にして階調曲線を左右に２つに分割する。図４に示すように、入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線（図４の左側の曲線）をＬとし、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（図４の右側の曲線）をＲとする。
【００４６】
（ステップＴ３）曲線調整
ステップＳ２で選択されたタイプの階調曲線に対して、上述した図１０や図１１に示すような階調曲線の回転、あるいは上述した図１２に示すような圧縮を行って、階調曲線を調整する。
【００４７】
調整については回転や圧縮以外にも、入力画素のスケールの拡大や出力画素のスケールの拡大・圧縮や階調曲線自体の拡大・縮小や反転（単調増加連続関数から単調減少連続関数への反転）や、図４の階調曲線を表示部５に表示してユーザが入力部６の例えばマウスにより曲線をドラッグして微調整を行うことなども含まれる。ステップＴ３の曲線調整については、演算により自動に行ってもよいし、図４の階調曲線を表示部５に表示してユーザが入力部６で調整することにより手動に行ってもよい。ステップＴ３の曲線調整は、この発明における曲線調整工程に相当する。
【００４８】
（ステップＴ４）曲線当てはめ
曲線Ｌは一般的な指数曲線の形に近似しているので、Ａ［］の中で曲線Ｌに属する点に対して、ｙ＝ａ＊ｂｘ＋ｃ（ｘ：入力画素値、ｙ：出力画素値）となるようにａ，ｂおよびｃをそれぞれ決定して漸近指数曲線回帰を行い、近似曲線として当てはめる。当てはめによって得られた曲線の関数をＬＦ（図５に一部を図示）とする。このようにして曲線Ｌについて当てはめを行い関数化する。
【００４９】
これに対して、曲線Ｒは一般的な指数曲線の形に対して変曲点Ｐを支点にして約１８０°回転させた形になるので、Ａ［］の中で曲線Ｒに属する全ての画素値を反転させて、同様の漸近曲線回帰を行い、近似曲線を求める。近似曲線を求めることによって得られた曲線の関数をＲＦ（図５に一部を図示）とする。なお、完全に１８０°に回転させる必要はなく、図４の階調曲線に合わせて最も合う角度分だけ回転させればよい。このようにして曲線Ｒについて当てはめを行い関数化する。
【００５０】
ステップＴ４の曲線当てはめについては、漸近曲線回帰を演算により行って自動に行ってもよいし、図４の階調曲線を表示部５に表示してユーザが入力部６の例えばマウスにより曲線をドラッグして調整して手動で行ってもよい。なお、ステップＴ４の曲線当てはめを手動で行う場合には、曲線当てはめ後にそれぞれの近似曲線（関数ＬＦ，ＲＦ）を演算により算出して漸近曲線回帰を自動的に行ってもよい。
【００５１】
また、ＲＦについては、回転させる以外に漸近指数曲線の逆関数である対数曲線を当てはめることにより求めてもよい。この場合においても、ステップＴ４の曲線当てはめについては、漸近曲線回帰を演算により行って自動に行ってもよいし、階調曲線を表示部５に表示してユーザが入力部６で調整することにより手動に行ってもよい。
【００５２】
（ステップＴ５）曲線補間
ステップＴ３で曲線調整を行うことにより、入力画素の一部が曲線上に存在しなくなって入力画素の欠落が生じる場合には、図５に示すように、ステップＴ４で当てはめられて関数化された元の階調曲線（関数）ＬＦ，ＲＦと、ステップＴ３で調整された調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´とをそれぞれ接合する。
【００５３】
図５では、曲線調整により、入力画素を横軸にとると、調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´の両端が左右方向に狭まって、狭まった分だけ入力画素の欠落が生じる場合を図示している。したがって、図５では、調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線（関数）ＬＦ，ＲＦの部分を補間部分として、元の階調曲線（関数）ＬＦ，ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する。図５では、接合点Ｅ１にて元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´とを接合し、接合点Ｅ２にて元の階調曲線（関数）ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＲＦ´とを接合する。ステップＴ５の曲線補間については、演算により自動に行ってもよいし、ユーザが入力部６で調整することにより手動に行ってもよい。ステップＴ５の曲線補間は、この発明における曲線補間工程に相当する。
【００５４】
（ステップＴ６）差分補正
ステップＴ５において、元の階調曲線（関数）ＬＦ，ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´とを接合する際に、その接合点Ｅ１，Ｅ２での元の階調曲線ＬＦ，ＲＦの補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線ＬＦ´，ＲＦ´の出力画素値とが合致しない可能性がある。
【００５５】
図６（ａ）に示すように、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´とを接合する際に、その接合点Ｅ１での元の階調曲線ＬＦの補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線ＬＦ´の出力画素値とが合致しない場合を例に採って説明する。この場合には、これら出力画素値の差分を、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分、調整後の階調曲線ＬＦ´のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正する。
【００５６】
例えば、図６（ｂ）に示すように、出力画素値の差分を、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分のみに作用させて、調整後の階調曲線ＬＦ´を固定する場合には、図６（ｂ）のときには元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分（の出力画素値）について当該差分を減算してシフトすることで、図６（ｂ）の二点鎖線から実線に示すように差分を補正する。逆に、図６（ｃ）に示すように、出力画素値の差分を、調整後の階調曲線ＬＦ´のみに作用させて、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分を固定する場合には、図６（ｃ）のときには調整後の階調曲線ＬＦ´全体（の出力画素値）について当該差分を加算してシフトすることで、図６（ｃ）の二点鎖線から実線に示すように差分を補正する。
【００５７】
一方、図６（ｄ）に示すように、出力画素値の差分を、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分および調整後の階調曲線ＬＦ´の双方に作用させて、差分を補正してもよい。この場合には、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分（の出力画素値）について減算して、図６（ｄ）の二点鎖線から実線に示すシフト分と、調整後の階調曲線ＬＦ´全体（の出力画素値）について加算して、図６（ｄ）の二点鎖線から実線に示すシフト分との合計が当該差分になればよい。したがって、例えば当該差分の中点において接合点Ｅ１での出力画素値が合致するように当該差分の半分のシフト分だけ加減算を行うなど、それぞれのシフト分については特に限定されない。
【００５８】
なお、非補間部分の調整後の階調曲線ＬＦ´については、非補間部分がステップＴ３の曲線調整で求められる部分であり、この部分は元の階調曲線の調整パラメータ（回転量や回転中心など）によって求められる。したがって、非補間部分の調整後の階調曲線ＬＦ´は厳密な曲線調整の結果によって得られるものであるので、非補間部分の調整後の階調曲線ＬＦ´については、極力変更を加えないようにするのが好ましい。その意味では、図６（ｂ）、図６（ｃ）および図６（ｄ）の接合方法の中では、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分のみに作用させて、調整後の階調曲線ＬＦ´を固定する図６（ｂ）の接合方法が最も好ましい。
【００５９】
図６（ａ）では、接合点Ｅ１での元の階調曲線ＬＦの補間部分の出力画素値の方が、接合点Ｅ１での調整後の階調曲線ＬＦ´の出力画素値よりも高い場合を図示して説明したが、接合点Ｅ１での元の階調曲線ＬＦの補間部分の出力画素値の方が、接合点Ｅ１での調整後の階調曲線ＬＦ´の出力画素値よりも低い場合には、図６で説明した加算・減算を逆にして行えばよい。なお、元の階調曲線（関数）ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＲＦ´とを接合する際に、その接合点Ｅ２での元の階調曲線ＲＦの補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線ＲＦ´の出力画素値とが合致しない場合については、図６（ａ）〜図６（ｄ）と同様の加減算を行えばいいので、その説明について省略する。
【００６０】
ステップＴ６の差分補正については、演算により自動に行ってもよいし、ユーザが入力部６で調整することにより手動に行ってもよい。ステップＴ６の差分補正は、この発明における差分補正工程に相当する。
【００６１】
（ステップＴ７）打ち止め
ステップＴ６の差分補正も含めて、ステップＴ３の曲線調整で調整され、ステップＴ５の曲線補間で補間された階調曲線において、出力画素値が設定された最大画素値を超えるときには、図１３の太線Ｂでも述べたように当該出力画素値を最大画素値に打ち止める。また、同様に出力画素値が“０”を下回る場合には，当該出力画素値を“０”に打ち止める。ステップＴ７での打ち止めについては、演算により自動に行ってもよいし、ユーザが入力部６で調整することにより手動に行ってもよい。ステップＴ７の打ち止めは、この発明における打ち止め工程に相当する。
【００６２】
（ステップＴ８）階調処理
ステップＴ６の差分補正も含めて、ステップＴ３の曲線調整で調整され、ステップＴ５の曲線補間で補間された階調曲線を用いて、入力画素値に対して階調処理を施す。そして、階調処理後に得られた出力画素値を並べて階調処理後の最終的なＸ線画像を出力する。このステップＴ８は、この発明における階調処理工程に相当する。
【００６３】
このステップＴ１〜Ｔ７での処理によって得られた階調曲線については、曲線を回転させたにもかかわらず一部が直線になって全体的に不自然な形状となるという問題や、曲線の一部のみを利用した補間という問題を解決し、回転後の階調曲線全体が不自然な形になることなくシグモイド型を描くことが可能になる。特に回転量が大きいときには、その差が顕著になる。これにより、ユーザは、ステップＴ３での階調調整に対する手間を増やすことなく、より自然な階調で画像を表示することが可能となる。
【００６４】
本実施例に係る画像処理部４（画像処理装置）によれば、入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を画像処理部４の曲線調整の機能により調整して調整後の階調曲線を出力する際に、入力画素の一部が曲線上に存在しなくなって入力画素の欠落が生じる場合がある。つまり、入力画素を横軸にとると、調整後の階調曲線の両端が左右方向に狭まって、狭まった分だけ入力画素の欠落が生じる。図５の場合では、調整後の階調曲線ＬＦ´の入力最小画素値（左端）の部分で、入力画素の欠落が生じ、調整後の階調曲線ＲＦ´の入力最大画素値（右端）の部分で、入力画素の欠落が生じている。
【００６５】
そこで、画像処理部４の曲線調整の機能で調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を画像処理部４の曲線補間の機能は補間する。図５の場合では、調整後の階調曲線ＬＦ´の入力最小画素値（左端に位置する画素）まで存在する元の階調曲線（関数）ＬＦの部分を補間部分として、調整後の階調曲線ＲＦ´の入力最大画素値（右端に位置する画素）まで存在する元の階調曲線（関数）ＲＦの部分を補間部分としている。そして、接合点Ｅ１にて元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´とを接合し、接合点Ｅ２にて元の階調曲線（関数）ＲＦの補間部分と調整後の階調曲線ＲＦ´とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間している。
【００６６】
このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。さらに、欠落箇所以外（すなわち階調曲線の非補間部分）については画像処理部４の曲線調整の機能により調整を行うので、画像の特徴部分を残しつつ調整後のコントラストを生かすことができる。
【００６７】
元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合する際に、その接合点での元の階調曲線の補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線の出力画素値とが合致しない可能性がある。例えば、図６（ａ）でも述べたように、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分と調整後の階調曲線ＬＦ´とを接合する際に、その接合点Ｅ１での元の階調曲線ＬＦの補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線ＬＦ´の出力画素値とが合致しない場合には、これら出力画素値の差分を、元の階調曲線（関数）ＬＦの補間部分、調整後の階調曲線ＬＦ´のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正することで接合点Ｅ１での接合を自然に行うことができる。上述の画像処理部４の差分補正の機能は、上述のように補正を演算により行ってもよいし、入力部６で調整することによりユーザが手動により行ってもよい。
【００６８】
同様に、画像処理部４の曲線調整の機能は、上述のように調整を演算により行ってもよいし、入力部６で調整することによりユーザが手動により行ってもよい。また、画像処理部４の曲線補間の機能は、上述のように補間を演算により行ってもよいし、入力部６で調整することによりユーザが手動により行ってもよい。
て
また、本実施例に係る図３に示す画像処理方法によれば、ステップＴ３の曲線調整で調整された調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として、ステップＴ５の曲線補間では、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間している。このように、元の階調曲線の補間部分（欠落箇所）を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合すれば、欠落した入力画素を簡易に、かつ自然に補間することができる。
【００６９】
また、本実施例に係る画像処理部４（画像処理装置）でも述べたように、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合する際に、その接合点での元の階調曲線の補間部分の出力画素値と調整後の階調曲線の出力画素値とが合致しない可能性がある。その場合には、ステップＴ６の差分補正では、これら出力画素値の差分を、元の階調曲線の補間部分、調整後の階調曲線のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正することで接合点での接合を自然に行うことができる。
【００７０】
本実施例では、好ましくは、元の階調曲線を複数（図４では２つ）に分割して、分割された各々の階調曲線のそれぞれに近似曲線（図５では関数ＬＦ，ＲＦ）を当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、ステップＴ５の曲線補間では階調曲線の補間部分を補間している。すなわち、当てはめられた近似曲線における補間部分を元の階調曲線の補間部分として利用することができる。
【００７１】
近似曲線を当てはめる手法において、本実施例のように階調曲線がシグモイド型の場合には、好ましくは、変曲点を用いて当てはめる。上述したように、変曲点とは、平面上の曲線で曲がる方向が変わる点のことを示す（図４、図５の変曲点Ｐを参照）。階調曲線がシグモイド型の場合には、平面上の曲線で曲がる方向が変わる点である変曲点が存在する（図４、図５では１つの変曲点Ｐ）。そこで、元の階調曲線の変曲点（図４、図５では変曲点Ｐ）を境界にして複数（図４では２つ）に分割して、漸近指数曲線を上述の近似曲線として当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、ステップＴ５の曲線補間では階調曲線の補間部分を補間している。
【００７２】
特に、階調曲線が、本実施例の図４などに示すように１つのシグモイド型で単調増加連続関数からなる場合には、変曲点は１つのみとなるので、好ましくは、図４の変曲点Ｐを用いて当てはめる。すなわち、元の階調曲線の変曲点Ｐを境界にして２つに分割して、変曲点Ｐを境界にして分割された階調曲線Ｌ，Ｒのうち、入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線（図４の左側の曲線Ｌ）に上述の漸近指数曲線（ｙ＝ａ＊ｂｘ＋ｃ）を当てはめる。単調増加連続関数の場合には、入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線（ここでは曲線Ｌ）は指数曲線に近い形状を描くので、漸近指数曲線を当てはめて関数化する。一方、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（図４の右側の曲線Ｒ）については、上述したような式で当てはめて関数化している。
【００７３】
一つは、入力画素値・出力画素値を座標軸にそれぞれ並べた座標平面上で上述の漸近指数曲線を回転した曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、ステップＴ５の曲線補間では階調曲線の補間部分を補間している。シグモイド型の階調曲線の場合には、図４に示すように変曲点Ｐを点対称とした曲線を描くので、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）については、漸近指数曲線を約１８０°回転させた形状に近くなる。そこで、上述の回転した曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）に当てはめて関数化することができる。
【００７４】
もう一つは、漸近指数曲線の逆関数である対数曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、ステップＴ５の曲線補間では階調曲線の補間部分を補間している。シグモイド型の階調曲線の場合には、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）については、漸近指数曲線の逆関数である対数曲線に近い形状を描く。そこで、上述の対数曲線を、入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線（ここでは曲線Ｒ）に当てはめて関数化することができる。
【００７５】
本実施例の場合にはステップＴ６の差分補正も含めて、ステップＴ３の曲線調整で調整され、ステップＴ５の曲線補間で補間された階調曲線において、出力画素値が設定された最大画素値を超えるときには当該出力画素値を最大画素値に打ち止め、出力画素値が“０”を下回るときには、当該出力出力画素値を“０”に打ち止めるステップＴ７の打ち止めを行う。
【００７６】
本実施例に係る画像処理プログラムは、Ｘ線画像に対する画像処理をコンピュータ（図１では画像処理部４のＣＰＵ）に実行させるための画像処理プログラムであって、図４の各ステップＴ１〜Ｔ８での処理をコンピュータ（画像処理部４のＣＰＵ）に実行させている。
【００７７】
この発明は、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。
【００７８】
（１）上述した実施例では、放射線としてＸ線を例に採って説明したが、Ｘ線以外の放射線（例えばγ線など）に適用してもよい。
【００７９】
（２）上述した実施例では、画像処理部（画像処理装置）は、医用等に用いられる、図１に示すような天板１に被検体を載置して撮影を行うＸ線撮影装置に用いられていたが、これに限定されない。例えば、工業用等に用いられる非破壊検査装置のように被検体（この場合には検査の対象物が被検体）をベルト上に運搬させて撮影を行う装置に用いられてもよいし、医用等に用いられるＸ線ＣＴ装置などに用いられてもよい。また、撮影を行う装置を外部装置として別装置で構成し、画像処理部（画像処理装置）を単体に使用してもよい。
【００８０】
（３）上述した実施例では、階調曲線は、図４などに示すようなシグモイド型で単調増加連続関数であったが、階調処理を行うものであれば、２次式以上の多項式で表されたタイプ、図７に示すようにシグモイド型を２つ以上並べたようなタイプ、図８に示すように単調減少連続関数のようなタイプで画素値の反転とともに階調処理を行うタイプなどに例示されるように、特に限定されない。
【００８１】
（４）上述した実施例では、近似曲線を当てはめて関数化したが、必ずしも近似曲線を当てはめて関数化する必要はない。例えば、入力画素値と出力画素値との対応を表すテーブルを用意するとともに、スプライン補間等で補間したデータを元の階調曲線のテーブルとして用意し、元の階調曲線の補間部分を利用して、元の階調曲線の補間部分と調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間してもよい。
【００８２】
（５）上述した実施例では、階調曲線がシグモイド型の単調増加連続関数であったことから、補間部分が曲線であったが、補間部分が直線あるいは直線で近似できる曲線であれば、直線で補間してもよい。
【００８３】
（６）上述した実施例では、調整された調整後の階調曲線の左右の両端（入力最小画素値および入力最大画素値）に位置する画素まで存在する元の階調曲線の部分を補間部分として左右の両端をそれぞれ補間したが、欠落部分が最小画素値側のみ、あるいは最大画素値側のみの場合には、一方のみを補間してもよい。
【００８４】
（７）上述した実施例では、図６に示すように差分補正を行ったが、接合点において出力画素値が合致する場合、あるいは合致しなくても目立たない場合には、必ずしも差分補正を行う必要はない。
【００８５】
（８）上述した実施例では、当てはまられた近似式は指数関数や対数関数であったが、２次式以上の多項式を近似式として当てはまるなど、具体的な近似式のタイプについては特に限定されない。
【００８６】
（９）上述した実施例では、元の階調曲線の変曲点を境界にして複数（実施例では２つ）に分割したが、階調曲線がシグモイド型以外の場合には、必ずしも変曲点を境界にして複数に分割する必要はない。例えば極値を境界にして分割してもよいし、当てはめられる近似式のタイプが互いに異なる箇所を境界にして分割してもよい。
【００８７】
（１０）上述した実施例では、元の階調曲線の変曲点を境界にして２つに分割したが、分割数については２つに限定されない。例えば、図７に示すようにシグモイド型を２つ以上並べたようなタイプでは、変曲点Ｐが３つ存在するので、４つに分割してもよい。
【符号の説明】
【００８８】
４ … 画像処理部
ＬＦ，ＲＦ … 元の階調曲線（関数）
ＬＦ´，ＲＦ´ … 調整後の階調曲線
Ｅ１，Ｅ２ … 接合点
Ｐ … 変曲点
Ｌ … 入力画素値・出力画素値が小さい方の階調曲線
Ｒ … 入力画素値・出力画素値が大きい方の階調曲線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線画像に対して画像処理を行う画像処理装置であって、
前記放射線画像の入力画素値に対して階調処理を施すことにより出力画素値を出力する階調処理手段と、
前記入力画素値と前記出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整手段と、
その曲線調整手段で調整された前記調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間手段と
を備え、
前記曲線調整手段により調整され、前記曲線補間手段により補間された前記階調曲線を用いて、前記階調処理手段が前記階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合するために、その接合点での前記元の階調曲線の補間部分の出力画素値と前記調整後の階調曲線の出力画素値との差分を、前記元の階調曲線の補間部分、前記調整後の階調曲線のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正する差分補正手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像処理装置において、
前記差分補正手段は、前記補正を演算により行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記曲線調整手段は、前記調整を演算により行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記曲線補間手段は、前記補間を演算により行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
放射線画像に対して画像処理を行う画像処理方法であって、
前記放射線画像の入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整工程と、
その曲線調整工程で調整された前記調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間工程と、
前記曲線調整工程で調整され、前記曲線補間工程で補間された前記階調曲線を用いて、前記入力画素値に対して階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力する階調処理工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の画像処理方法において、
前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合するために、その接合点での前記元の階調曲線の補間部分の出力画素値と前記調整後の階調曲線の出力画素値との差分を、前記元の階調曲線の補間部分、前記調整後の階調曲線のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正する差分補正工程を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の画像処理方法において、
前記元の階調曲線を複数に分割して、分割された各々の階調曲線のそれぞれに近似曲線を当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、前記曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間することを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
請求項８に記載の画像処理方法において、
前記元の階調曲線の変曲点を境界にして複数に分割して、漸近指数曲線を前記近似曲線として当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、前記曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像処理方法において、
前記元の階調曲線の変曲点を境界にして２つに分割して、前記変曲点を境界にして分割された階調曲線のうち、前記入力画素値・前記出力画素値が小さい方の階調曲線に前記漸近指数曲線を当てはめて関数化し、前記入力画素値・前記出力画素値を座標軸にそれぞれ並べた座標平面上で前記漸近指数曲線を回転した曲線を、前記入力画素値・前記出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、前記曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の画像処理方法において、
前記元の階調曲線の変曲点を境界にして２つに分割して、前記変曲点を境界にして分割された階調曲線のうち、前記入力画素値・前記出力画素値が小さい方の階調曲線に前記漸近指数曲線を当てはめて関数化し、前記漸近指数曲線の逆関数である対数曲線を、前記入力画素値・前記出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、前記曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
請求項６から請求項１１のいずれかに記載の画像処理方法において、
前記曲線調整工程で調整され、前記曲線補間工程で補間された前記階調曲線において、前記出力画素値が設定された最大画素値を超えるときには当該出力画素値を前記最大画素値に打ち止め、前記出力画素値が“０”を下回るときには当該出力画素値を“０”に打ち止める打ち止め工程を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１３】
放射線画像に対する画像処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、
前記放射線画像の入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整工程と、
その曲線調整工程で調整された前記調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間工程と、
前記曲線調整工程で調整され、前記曲線補間工程で補間された前記階調曲線を用いて、前記入力画素値に対して階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力する階調処理工程と
を備え、
これらの工程での処理をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１】
放射線画像に対して画像処理を行う画像処理装置であって、
前記放射線画像の入力画素値に対して階調処理を施すことにより出力画素値を出力する階調処理手段と、
前記入力画素値と前記出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整手段と、
その曲線調整手段で調整された前記調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間手段と
を備え、
前記曲線調整手段により調整され、前記曲線補間手段により補間された前記階調曲線を用いて、前記階調処理手段が前記階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合するために、その接合点での前記元の階調曲線の補間部分の出力画素値と前記調整後の階調曲線の出力画素値との差分を、前記元の階調曲線の補間部分、前記調整後の階調曲線のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正する差分補正手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像処理装置において、
前記差分補正手段は、前記補正を演算により行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記曲線調整手段は、前記調整を演算により行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記曲線補間手段は、前記補間を演算により行うことを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
放射線画像に対して画像処理を行う画像処理方法であって、
前記放射線画像の入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整工程と、
その曲線調整工程で調整された前記調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間工程と、
前記曲線調整工程で調整され、前記曲線補間工程で補間された前記階調曲線を用いて、前記入力画素値に対して階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力する階調処理工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の画像処理方法において、
前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合するために、その接合点での前記元の階調曲線の補間部分の出力画素値と前記調整後の階調曲線の出力画素値との差分を、前記元の階調曲線の補間部分、前記調整後の階調曲線のいずれか少なくとも一方に作用させて、差分を補正する差分補正工程を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の画像処理方法において、
前記元の階調曲線を複数に分割して、分割された各々の階調曲線のそれぞれに近似曲線を当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、前記曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間することを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
請求項８に記載の画像処理方法において、
前記元の階調曲線の変曲点を境界にして複数に分割して、漸近指数曲線を前記近似曲線として当てはめて関数化することにより、当該関数化された曲線を利用して、前記曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像処理方法において、
前記元の階調曲線の変曲点を境界にして２つに分割して、前記変曲点を境界にして分割された階調曲線のうち、前記入力画素値・前記出力画素値が小さい方の階調曲線に前記漸近指数曲線を当てはめて関数化し、前記入力画素値・前記出力画素値を座標軸にそれぞれ並べた座標平面上で前記漸近指数曲線を回転した曲線を、前記入力画素値・前記出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、前記曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の画像処理方法において、
前記元の階調曲線の変曲点を境界にして２つに分割して、前記変曲点を境界にして分割された階調曲線のうち、前記入力画素値・前記出力画素値が小さい方の階調曲線に前記漸近指数曲線を当てはめて関数化し、前記漸近指数曲線の逆関数である対数曲線を、前記入力画素値・前記出力画素値が大きい方の階調曲線に当てはめて関数化することにより、それぞれ関数化された曲線を利用して、前記曲線補間工程では階調曲線の補間部分を補間することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
請求項６から請求項１１のいずれかに記載の画像処理方法において、
前記曲線調整工程で調整され、前記曲線補間工程で補間された前記階調曲線において、前記出力画素値が設定された最大画素値を超えるときには当該出力画素値を前記最大画素値に打ち止め、前記出力画素値が“０”を下回るときには当該出力画素値を“０”に打ち止める打ち止め工程を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１３】
放射線画像に対する画像処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、
前記放射線画像の入力画素値と出力画素値との対応を表す元の階調曲線を調整して調整後の階調曲線を出力する曲線調整工程と、
その曲線調整工程で調整された前記調整後の階調曲線の端部に位置する画素まで存在する前記元の階調曲線の部分を補間部分として、前記元の階調曲線の補間部分と前記調整後の階調曲線とを接合することにより、階調曲線の補間部分を補間する曲線補間工程と、
前記曲線調整工程で調整され、前記曲線補間工程で補間された前記階調曲線を用いて、前記入力画素値に対して階調処理を施して前記出力画素値を並べて階調処理後の最終的な放射線画像を出力する階調処理工程と
を備え、
これらの工程での処理をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３７６２（Ｐ２０１３−３７６２Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３０７４（Ｐ２０１１−１３３０７４）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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