画像処理装置、Ｘ線撮影装置、及び画像処理方法
【課題】画像データのヒストグラムの分布が一定でない画像を、再撮影を行うことなく一定の画質で表示する。
【解決手段】医用画像のヒストグラムを生成し（Ｓ３０１）、そのヒストグラムと医用画像を撮影したときのオーダにおいて理想的とされる医用画像のヒストグラムとに基づいてＬＵＴを生成し（Ｓ３０７〜Ｓ３０９）、そのＬＵＴを用いてＸ線平面検出器より出力されたディジタル画像データの階調変換を行う（Ｓ３１１）。
【解決手段】医用画像のヒストグラムを生成し（Ｓ３０１）、そのヒストグラムと医用画像を撮影したときのオーダにおいて理想的とされる医用画像のヒストグラムとに基づいてＬＵＴを生成し（Ｓ３０７〜Ｓ３０９）、そのＬＵＴを用いてＸ線平面検出器より出力されたディジタル画像データの階調変換を行う（Ｓ３１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、Ｘ線撮影装置、及び画像処理方法に係り、特にディジタルＸ線画像データを診断に適した階調に変換・表示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、画像データのヒストグラムから、所定濃度範囲に含まれる画素の割合や最大値・最小値などの特徴量を算出し、その特徴量に基づき前記画像データの良否判定を行い、不良判定時には階調処理を行わせる放射線画像処理装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、画像データ内の複数指定した関心領域（以下、「ＲＯＩ」という。)のそれぞれについてヒストグラムを生成し、各ヒストグラムから画素値の最大値・最小値を求め、ブラウン管モニタ等の表示装置の有効輝度範囲に前記画素値の最大値・最小値が対応するような画素値／輝度変換ルックアップテーブル（以下「ＬＵＴ」という。）をＲＯＩごとに作成する医用画像表示装置が開示されている。
【特許文献１】特開平６-７８９２０号公報
【特許文献２】特開平８-１１１８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、Ｘ線撮影装置を用いた診断では、各検査対象部位において診断したい部分が決まっているため、表示系も考慮した上で、おおよそ理想的な画像データおよびそのヒストグラムを求めることができる。当然、そこには描出したい病変の種類、診断する医師の嗜好性も影響する。
【０００５】
上記従来の技術は、画像データのヒストグラムを表示系の出力範囲に収めるための技術であり、例えば、特許文献１においては、画像データのヒストグラムが低濃度側または高濃度側に偏った場合に、診断に有効な濃度範囲に画素値を広く分布するように階調処理を行うものである。また、特許文献２は、特許文献１の思想を拡張し、１つの画像データ内に複数のＲＯＩを設定し、それぞれのＲＯＩ毎に適した画素値／輝度変換ＬＵＴを作成し階調処理を行うものである。
【０００６】
よって、上記両技術では、表示系の出力範囲に画像データの階調を収めることは可能であるが、画像データのヒストグラムの分布が理想的なヒストグラムの分布と著しく異なる場合、それは最適な階調を有する画像データとはならないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、画像データのヒストグラムの分布が一定でない場合においても、一定の画質を得ることができる画像処理装置、Ｘ線撮影装置、及び画像処理方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明に係る画像処理装置は、Ｘ線撮影装置を用いて被検体を撮影して得られた医用画像を読み込む読込手段と、前記医用画像の撮影に適用されたオーダにおいて理想的とされる医用画像のヒストグラムである目標ヒストグラムを格納する格納手段と、前記読み込まれた医用画像の画素値の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、前記生成されたヒストグラムと前記目標ヒストグラムとに基づいて、前記医用画像の階調を前記理想的とされる医用画像の階調に変換するためのルックアップテーブルを生成するルックアップテーブル生成手段と、前記ルックアップテーブルを用いて前記医用画像の階調を変換する階調変換手段と、前記階調変換後の医用画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るＸ線撮影装置は、上記画像処理装置を備えることを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明に係る画像処理方法は、Ｘ線撮影装置を用いて被検体を撮影して得られた医用画像において前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線絞りが撮影された絞り領域が、前記医用画像に占める割合により定義された第一割合閾値と、前記医用画像において前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線検出器に前記Ｘ線撮影装置から照射されたＸ線が直接入射した直接Ｘ線領域が、前記医用画像に占める割合により定義された第二割合閾値と、の入力を受け付けて登録するステップと、前記医用画像と、前記医用画像を撮影したときの前記Ｘ線絞りの位置情報と、を読み込むステップと、前記医用画像の撮影に適用されたオーダにおいて理想的とされる医用画像から、前記絞り領域と前記直接Ｘ線領域とを削除した領域の画素値の分布を示す目標ヒストグラムを読み込むステップと、前記医用画像の画素値の分布を示すヒストグラムを生成するステップと、前記Ｘ線絞りの位置情報に基づいて、前記絞り領域が前記医用画像に占める割合を算出し、その算出した割合が前記第一割合閾値以上であれば、前記医用画像のヒストグラムから前記絞り領域に相当する画素値を有する画素を削除すると共に、前記直接Ｘ線領域に相当する画素値を有する画素数が前記医用画像に占める割合を算出し、その算出した割合が前記第二割合閾値以上であれば、前記医用画像のヒストグラムから前記直接Ｘ線領域に相当する画素値を有する画素を削除するステップと、前記絞り領域及び前記直接Ｘ線領域に相当する画素が削除されたヒストグラムを、前記医用画像の階調数及び前記理想的とされる医用画像の階調数よりも少ない所定の階調数を用いて平坦化するための第一ルックアップテーブルと、前記目標ヒストグラムを前記所定の階調数を用いて平坦化するためのルックアップテーブルとは逆の変換特性を有する第二ルックアップテーブルと、を生成するステップと、前記第一ルックアップテーブル及び前記第二ルックアップテーブルに基づいて、前記医用画像の階調を前記理想的とされる医用画像の階調に変換するステップと、前記階調変換後の医用画像を表示するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像データのヒストグラムの分布が一定でない場合においても、一定の画質を得ることができる画像処理装置、Ｘ線撮影装置、及び画像処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に従って本発明に係る画像処理装置を搭載したＸ線撮影装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１３】
図１は、本発明のＸ線撮影装置の構成を示した概略図である。
【００１４】
図１のＸ線撮影装置は、Ｘ線を被検体２０に照射するＸ線発生部１と、被検体２０に照射するＸ線領域を操作する操作部２と、操作部２の操作に基づきＸ線絞りの位置を制御するＸ線絞り制御部３と、操作部２またはＸ線絞り制御部３からＸ線絞りの位置情報を取得するＸ線絞り情報取得部４と、Ｘ線発生部１と対向に配置され、被検体２０を透過後のＸ線強度分布をディジタル画像データとして出力するＸ線平面検出器５と、Ｘ線平面検出器５より出力されたディジタル画像データを記憶・保存する画像メモリ部６と、１枚の画像におけるＸ線絞りが撮影された領域（以下「絞り領域」という。）及び直接Ｘ線が入射した領域（以下「直接Ｘ線領域」という。）を検出するための第一画素値閾値及び第二画素値閾値、更に、それらが１枚の画像中に占める割合の閾値である第一割合閾値、第二割合閾値を入力・登録し、また、理想的なディジタル画像データを登録する画像変換情報入力部７と、Ｘ線絞り情報取得部４と画像変換情報入力部７の情報に基づきＬＵＴを生成し、そのＬＵＴを用いて画像メモリ部６に記憶・保存されたディジタル画像データの階調変換を行う画像処理部８と、画像処理部８において階調変換されたディジタル画像データを、Ｄ／Ａ変換器９aによりディジタル／アナログ変換し、ＬＣＤ又はＣＲＴからなるモニタ９ｂに表示する表示部９を有している。
【００１５】
Ｘ線絞り情報取得部４は、Ｘ線絞り制御部３又は操作部２のどちらか一方に接続されればよい。
【００１６】
画像処理部８には、階調変換プログラムがインストールされる。この階調変換プログラムは、医用画像やＸ線絞りの位置情報を読み込む読込部８ａと、読み込まれた医用画像のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部８ｂと、ヒストグラムを用いてＬＵＴを生成するＬＵＴ生成部８ｃと、ＬＵＴを用いて画像データの階調変換を行う階調変換部８ｄと、ＬＵＴのスムージング強度を設定するスムージング強度設定部８ｅと、画像変換情報入力部７により入力・登録された各種閾値を読み出して設定する閾値設定部８ｆと、を備える。
【００１７】
これらのプログラムは、画像処理部８が備える図示しない主メモリにロードされ、ＣＰＵにより実行させることによりその機能を果たす。
【００１８】
次に、本発明に係るＸ線撮影装置の動作・原理を図２のフローチャートに沿って説明する。図２は、本実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。
(ステップＳ１)
Ｘ線発生部１からＸ線を照射して被検体の医用画像のディジタル画像データ（以下、「医用画像」という。）を取得する際、ユーザが、画像変換情報入力部７へ、医用画像におけるＸ線絞りが撮影された領域である絞り領域を検出するための第一画素値閾値と、Ｘ線平面検出器５に直接Ｘ線が入射した領域である直接Ｘ線領域を検出するための第二画素値閾値と、絞り領域及び直接Ｘ線領域の各々が１枚の医用画像中に占める割合の閾値である第一割合閾値及び第二割合閾値を入力・登録する（Ｓ１）。
【００１９】
なお、本実施の形態では、Ｎｅｇａ（ネガ）表示を前提とした医用画像（Ｘ線画像）を前提に説明を行うが、Ｎｅｇａ（ネガ）表示とＰｏｓｉ（ポジ）表示とでは、絞り領域及び直接Ｘ線領域が画像上において示す濃度が異なるため、Ｐｏｓｉ（ポジ）表示の場合には、第一割合閾値及び第二割合閾値が異なる値になったり、また「閾値以上」、「閾値以下」が「閾値よりも大きい」、「閾値未満」になったりすることがある。
【００２０】
本ステップで入力・登録した第一画素値閾値及び第二画素値閾値をそれぞれＴ１、Ｔ２とする。Ｔ１は、Ｘ線絞りの厚さによってＸ線透過量が異なるため、Ｘ線撮影装置毎に異なる値となるが、例えば０〜５０の範囲とする。また、Ｔ２も、画素値のビット数や照射条件等により異なる値となるが、例えば１２ｂｉｔの場合、その最大値の４０９５とする。閾値設定部８ｆは、画像変換情報入力部７に入力・登録された各種閾値を読み出して、その閾値を用いて閾値処理が実行できるように設定する。
【００２１】
Ｘ線絞りと直接Ｘ線とが画像中に占める割合について、図３を用いて説明する。図３は、画像におけるＸ線絞りと直接Ｘ線とを示す模式図である。図３の右上から左下へハッチングが施された領域４１は、画像においてＸ線絞りが撮影された絞り領域４１を示し、左上から右下へハッチングが施された領域５１は、直接Ｘ線領域５１を示す。
【００２２】
医用画像全体における絞り領域４１と直接Ｘ線領域５１とのそれぞれが占める割合が、Ｘ線絞り及び直接Ｘ線のそれぞれが１枚の画像中に占める割合となる。ユーザは、これらの割合の閾値を第一割合閾値及び第二割合閾値として入力設定する。これらの閾値は、後のステップにおいてヒストグラムから絞り領域及び直接Ｘ線領域に相当する画素を削除するときに用いられるもので、これらの部分が画素値の平担化処理に妨げになると考えられる値を閾値として設定する。例えば、第一割合閾値及び第二割合閾値の設定方法としては、画像の全画素数をＭ、平坦化する階調をＮとした場合、第一画素値又は第二画素値に指定された範囲にある画素の頻度がＭ／Ｎを超えないよう、即ち（Ｍ／Ｎ）＊１００[％]を閾値とする。
【００２３】
(ステップＳ２)
Ｘ線発生部１から照射されたＸ線は被検体２０を透過後、Ｘ線平面検出器５より医用画像のディジタル画像データ（以下「医用画像」という。）として出力され、画像メモリ部６に記憶・保存される。また、同時にＸ線発生部１からＸ線が照射された際のＸ線絞りの位置情報が操作部２またはＸ線絞り制御部３からＸ線絞り情報取得部４へ送られる。前述の画像メモリ部６に記憶・保存された医用画像には、Ｘ線絞り情報取得部４から送られてくるＸ線絞りの位置情報が付帯される（Ｓ２）。
【００２４】
(ステップＳ３)
画像メモリ部６に記憶・保存されたディジタル画像データは画像処理部８にて階調変換がなされる。画像処理部８では以下の手順にて画像処理が行われる（Ｓ３）。
【００２５】
(ステップＳ３０１)
読込部８aは、画像メモリ部６に記憶・保存された、階調変換の対象となる医用画像を読み込み、ヒストグラム生成部８ｂが、医用画像のヒストグラムを生成する（Ｓ３０１）。
【００２６】
(ステップＳ３０２)
併せて、読込部８aは、医用画像に付帯されているＸ線絞りの位置情報を読み込み、ヒストグラム生成部８ｂが、絞り領域が医用画像中に占める割合を推定・算出する（Ｓ３０２）。
【００２７】
Ｘ線撮影装置において撮影サイズは複数設けられている場合がほとんどであり、撮影サイズに応じてＸ線絞りを制御するのが一般的である。各撮影サイズとその撮影サイズを得るためにＸ線を照射する領域は１対１に対応しているため、各撮影サイズとＸ線絞りの位置関係は１対１に対応していると言うことができる。すなわち、撮影サイズとその撮影サイズに対応しているＸ線絞りの位置からどれだけＸ線絞りが動いているかを知ることができれば、撮影サイズ内に入り込んだＸ線絞りの割合が推定・算出可能である。
【００２８】
(ステップＳ３０３)
ヒストグラム生成部８ｂは、医用画像中における絞り領域が所定の割合を定めた第一割合閾値以上か否かを判定する(Ｓ３０３)。第一割合閾値以上であれば、ステップＳ３０４へ進み、第一割合閾値未満であればステップＳ３０５へ進む。
【００２９】
（ステップＳ３０４）
ヒストグラム生成部８ｂは、ステップＳ３０１で生成したヒストグラム中におけるＴ１以下の画素値を有する部分を削除する（Ｓ３０４）。
【００３０】
(ステップＳ３０５)
ヒストグラム生成部８ｂは、医用画像中に占める直接Ｘ線領域の割合が第二割合閾値以上か否かを判定する（Ｓ３０５）。この判定は、画像メモリ部６に記憶・保存された医用画像において、Ｔ２以上の画素値の合計頻度を基に算出する。第二割合閾値以上であれば、ステップＳ３０６へ進み、第二割合閾値未満であればステップＳ３０７へ進む。
【００３１】
(ステップＳ３０６)
ヒストグラム生成部８ｂは、ステップＳ３０１で生成したヒストグラム中におけるＴ２以上の画素値を有する部分を削除する（Ｓ３０６）。
【００３２】
図４は、ヒストグラムに対して行う閾値処理を説明するための模式図であって、画像メモリ部６に記憶・保存された医用画像のヒストグラム中における絞り領域及び直接Ｘ線領域のそれぞれの割合が閾値を超えた場合の処理結果を示す。ヒストグラム生成部８ｂは、ステップＳ３０１で生成したヒストグラムからステップＳ３０４においてＴ１以下を取り除き、ステップＳ３０６においてＴ２以上を削除する。取り除いた部分は点線で表示している。
【００３３】
第一割合閾値及び第二割合閾値又はＴ１、Ｔ２に基づく閾値処理は、画像変換情報入力部７に閾値処理のＯＮ／ＯＦＦの入力項目を設け、閾値処理をするか否かについて任意に入力・設定できるようにしてもよい。なお、図４のヒストグラムは、ネガ表示のヒストグラムである。
【００３４】
(ステップＳ３０７)
ＬＵＴ生成部８ｃは、閾値処理をされた医用画像のヒストグラムに基づいて、画像処理部８にて行う階調変換に用いるＬＵＴ１を生成する（Ｓ３０７）。
【００３５】
図５は、ＬＵＴを生成する過程を示した概略図である。図５を参照しながら階調変換に用いるＬＵＴを生成する過程を説明する。図５(a)は医用画像のヒストグラムに対し、閾値処理を行った後のヒストグラムである。
【００３６】
ＬＵＴ生成部８ｃは、図５（a）のヒストグラムの面積を算出する。ここで面積とは、ヒストグラムを形成する各画素値における頻度の合計である。その算出した面積をＧとする。
【００３７】
次に、ヒストグラムができるだけ平坦になるように階調を変化させる。平坦化に用いる階調ｑは、一般的に、平坦化する前の医用画像が有する階調ｐ以下の値を用いる。更に、階調ｑは、理想的とされる医用画像の階調ｓ以下の値とする。
【００３８】
図５（ｂ）は、面積Ｇを階調ｑで割り、平坦化した時の各画素値の頻度Ｇ／ｑを算出し、頻度Ｇ／ｑで平坦化したヒストグラムを示す模式図である。図５(a)の最初の画素値０の頻度から順に加算していき、Ｇ／ｑとなれば加算した画素値までを平坦化後の画素値０と定める。以降同様に階調ｑまで順に頻度Ｇ／ｑになる画素値を決めていくことにより、ヒストグラムの平坦化を行うことができる。ヒストグラムの平坦化は、階調ｐを階調ｑに割り当てることと等価の意味をもつ。そこで、平坦化されたヒストグラムを参照し、階調ｐを入力値とし、階調ｑを出力値とするＬＵＴ１を生成する。
【００３９】
図５（ｃ）は、ＬＵＴ１を示す。上記では、図５（ａ）から平坦化をして図５（ｂ）が得られ、その図５（ｂ）を用いて図５（ｃ）が生成されるという順に説明したが、これら３つの関係は、図５（ｃ）のＬＵＴ１を用いて図５（ａ）のヒストグラムを階調変換すると図５（ｂ）の平坦化されたヒストグラムが生成されるという関係にある。
【００４０】
図５では、説明のために図５（ｂ）の平坦化されたヒストグラムを記載しているが、階調変換のためには図５（ｃ）のＬＵＴ１があればよい。よって、明示的に図５（ｂ）の平坦化されたヒストグラムを生成することなく、図５（ｂ）の平坦化処理と等価の演算のみを行い、その演算結果を用いて図５（ｃ）のＬＵＴ１を直接求めてもよい。
【００４１】
(ステップＳ３０８)
ＬＵＴ生成部８ｃは、目標ヒストグラムに基づいて画像処理部８にて行う階調変換に用いるＬＵＴ２を生成する（Ｓ３０８）。
【００４２】
ステップＳ３０７と同様に、読込部８ａが画像変換情報入力部７に記録された理想的な医用画像のディジタル画像データ（以下「理想的な医用画像」という。）を読み込み、ヒストグラム生成部８ｂが、ヒストグラム（図５（ｄ））の面積Ｇ’を算出し、これを階調ｑで割って平坦化されたヒストグラム（図５（ｅ））を生成する。
【００４３】
そして、平坦化されたヒストグラム（図５（ｅ））に基づいて、入力値が理想的な医用画像の階調ｓ、出力値が平坦化により割り当てられた階調ｑであるＬＵＴ（図５（ｆ））を生成する。
【００４４】
画像変換情報入力部７に、理想的な医用画像から絞り領域と直接Ｘ線領域とを除く領域のヒストグラムである目標ヒストグラムを登録しておき、読込部８ａがこの目標ヒストグラムを読み込むように構成してもよい。この場合、ヒストグラム生成部８ｂによるヒストグラム生成処理を省略することができる。
【００４５】
ＬＵＴ生成部８ｃは、平坦化するためのＬＵＴ（図５（ｆ））とは逆の変換特性を有するＬＵＴ２（図５（ｇ））を生成する。
ＬＵＴ２の算出に際し、画像変換情報入力部７に一のオーダに対して複数の理想的なディジタル画像データを格納し、ユーザが任意に選択できるように構成してもよい。
【００４６】
(ステップＳ３０９)
ＬＵＴ生成部８ｃは、ＬＵＴ１、ＬＵＴ２を合成し、入力値が階調ｐ、出力値が階調ｓである合成ＬＵＴを求める（Ｓ３０９）。
【００４７】
(ステップＳ３１０)
ＬＵＴ生成部８ｃは、スムージング強度設定部８ｅにおいて設定された強度に応じたスムージング処理を、合成ＬＵＴに対して行う（Ｓ３１０）。
【００４８】
スムージング演算はＬＵＴを滑らかにする演算であればいかなる演算でもよい。具体的に例えば、移動平均フィルタ、モルフォロジ演算、等を適用することができる。スムージング演算は、スムージング演算の対象となるＬＵＴのそれぞれの形状に応じて行う。
【００４９】
また、スムージング強度設定部８ｅは、ユーザが操作部２を操作して、スムージングの強弱を任意に選択入力し、その入力値に応じて設定するように構成してもよいし、スムージング演算前のＬＵＴの形状から、スムージングの強弱を複数段階の強度の中から自動決定するように構成してもよい。
【００５０】
ここで強弱とは、スムージングの度合いであり、適用したスムージング演算の手法に依存する要素である。具体的には、例えば、スムージング演算の手法に移動平均フィルタを適用したとすれば、フィルタをかけるマスクサイズがスムージングの強弱を決定する要素となり、マスクサイズを大きくすることでスムージングの効き目が強く、一方、マスクサイズを小さくすることでスムージングの効き目が弱くなる。
【００５１】
本実施形態では、スムージング演算を合成ＬＵＴに対して行ったが、ステップＳ３０７においてＬＵＴ１に対してスムージング演算を行い、ステップＳ３０８においてＬＵＴ２に対してスムージング演算を行い、本ステップを省略してもよい。
【００５２】
(ステップＳ３１１)
階調変換部８ｄは、合成ＬＵＴを用いて、閾値処理を行った医用画像の階調変換を行う（Ｓ３１１）。階調変換は、閾値処理にて削除された絞り領域の画素と直接Ｘ線領域の画素に対しては行わない。ここで特筆すべき点は、図５（ｃ）、図５（ｇ）に示すようにＬＵＴ１の出力値の階調とＬＵＴ２の入力値の階調とが等しいということである。また、図５(ｄ)に示した理想的な医用画像の階調sが平坦となるように定めた階調ｑ以上であるということである。
【００５３】
(ステップＳ４)
Ｄ／Ａ変換器９ａは、階調変換部８ｄにより階調変換された医用画像（ディジタル画像データ）をアナログ信号へ変換し、モニタ９ｂが階調変換後の画像を表示する(Ｓ４)。
【００５４】
上記実施形態では、ＬＵＴ１とＬＵＴ２とを合成して合成ＬＵＴを生成し、これに用いて階調変換をしたが、合成ＬＵＴを生成せずに、ＬＵＴ１とＬＵＴ２とを順次用いて階調変換を行ってもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、Ｘ線撮影装置に本発明に係る画像処理装置を搭載したが、画像処理部８にインストールした階調変換プログラムを、Ｘ線撮影装置に搭載及び接続されていないコンピュータにインストールしてＸ線画像の階調変換・表示を行ってもよい。
【００５６】
上記実施形態によれば、撮影条件が不適切、また医師・技師の手技習熟度の差等が要因で画像データのヒストグラムの分布が一定でない場合においても、再撮影を行う必要がなく一定の画質を得ることができ、医師が効率的に診断を行える画像処理装置、Ｘ線撮影装置、及び画像処理方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】Ｘ線撮影装置の構成を示した概略図。
【図２】本実施形態の処理の流れを示すフローチャート。
【図３】画像におけるＸ線絞りと直接Ｘ線とを示す模式図。
【図４】ヒストグラムに対して行う閾値処理を説明するための模式図。
【図５】ＬＵＴを生成する過程を示した概略図。
【符号の説明】
【００５８】
１：Ｘ線発生部、２：操作部、３：Ｘ線絞り制御部、４：Ｘ線絞り情報取得部、５：Ｘ線平面検出器、６：画像メモリ部、７：画像変換情報入力部、８：画像処理部、９：表示部、２０：被検体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、Ｘ線撮影装置、及び画像処理方法に係り、特にディジタルＸ線画像データを診断に適した階調に変換・表示する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、画像データのヒストグラムから、所定濃度範囲に含まれる画素の割合や最大値・最小値などの特徴量を算出し、その特徴量に基づき前記画像データの良否判定を行い、不良判定時には階調処理を行わせる放射線画像処理装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、画像データ内の複数指定した関心領域（以下、「ＲＯＩ」という。)のそれぞれについてヒストグラムを生成し、各ヒストグラムから画素値の最大値・最小値を求め、ブラウン管モニタ等の表示装置の有効輝度範囲に前記画素値の最大値・最小値が対応するような画素値／輝度変換ルックアップテーブル（以下「ＬＵＴ」という。）をＲＯＩごとに作成する医用画像表示装置が開示されている。
【特許文献１】特開平６-７８９２０号公報
【特許文献２】特開平８-１１１８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、Ｘ線撮影装置を用いた診断では、各検査対象部位において診断したい部分が決まっているため、表示系も考慮した上で、おおよそ理想的な画像データおよびそのヒストグラムを求めることができる。当然、そこには描出したい病変の種類、診断する医師の嗜好性も影響する。
【０００５】
上記従来の技術は、画像データのヒストグラムを表示系の出力範囲に収めるための技術であり、例えば、特許文献１においては、画像データのヒストグラムが低濃度側または高濃度側に偏った場合に、診断に有効な濃度範囲に画素値を広く分布するように階調処理を行うものである。また、特許文献２は、特許文献１の思想を拡張し、１つの画像データ内に複数のＲＯＩを設定し、それぞれのＲＯＩ毎に適した画素値／輝度変換ＬＵＴを作成し階調処理を行うものである。
【０００６】
よって、上記両技術では、表示系の出力範囲に画像データの階調を収めることは可能であるが、画像データのヒストグラムの分布が理想的なヒストグラムの分布と著しく異なる場合、それは最適な階調を有する画像データとはならないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、画像データのヒストグラムの分布が一定でない場合においても、一定の画質を得ることができる画像処理装置、Ｘ線撮影装置、及び画像処理方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明に係る画像処理装置は、Ｘ線撮影装置を用いて被検体を撮影して得られた医用画像を読み込む読込手段と、前記医用画像の撮影に適用されたオーダにおいて理想的とされる医用画像のヒストグラムである目標ヒストグラムを格納する格納手段と、前記読み込まれた医用画像の画素値の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、前記生成されたヒストグラムと前記目標ヒストグラムとに基づいて、前記医用画像の階調を前記理想的とされる医用画像の階調に変換するためのルックアップテーブルを生成するルックアップテーブル生成手段と、前記ルックアップテーブルを用いて前記医用画像の階調を変換する階調変換手段と、前記階調変換後の医用画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るＸ線撮影装置は、上記画像処理装置を備えることを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明に係る画像処理方法は、Ｘ線撮影装置を用いて被検体を撮影して得られた医用画像において前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線絞りが撮影された絞り領域が、前記医用画像に占める割合により定義された第一割合閾値と、前記医用画像において前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線検出器に前記Ｘ線撮影装置から照射されたＸ線が直接入射した直接Ｘ線領域が、前記医用画像に占める割合により定義された第二割合閾値と、の入力を受け付けて登録するステップと、前記医用画像と、前記医用画像を撮影したときの前記Ｘ線絞りの位置情報と、を読み込むステップと、前記医用画像の撮影に適用されたオーダにおいて理想的とされる医用画像から、前記絞り領域と前記直接Ｘ線領域とを削除した領域の画素値の分布を示す目標ヒストグラムを読み込むステップと、前記医用画像の画素値の分布を示すヒストグラムを生成するステップと、前記Ｘ線絞りの位置情報に基づいて、前記絞り領域が前記医用画像に占める割合を算出し、その算出した割合が前記第一割合閾値以上であれば、前記医用画像のヒストグラムから前記絞り領域に相当する画素値を有する画素を削除すると共に、前記直接Ｘ線領域に相当する画素値を有する画素数が前記医用画像に占める割合を算出し、その算出した割合が前記第二割合閾値以上であれば、前記医用画像のヒストグラムから前記直接Ｘ線領域に相当する画素値を有する画素を削除するステップと、前記絞り領域及び前記直接Ｘ線領域に相当する画素が削除されたヒストグラムを、前記医用画像の階調数及び前記理想的とされる医用画像の階調数よりも少ない所定の階調数を用いて平坦化するための第一ルックアップテーブルと、前記目標ヒストグラムを前記所定の階調数を用いて平坦化するためのルックアップテーブルとは逆の変換特性を有する第二ルックアップテーブルと、を生成するステップと、前記第一ルックアップテーブル及び前記第二ルックアップテーブルに基づいて、前記医用画像の階調を前記理想的とされる医用画像の階調に変換するステップと、前記階調変換後の医用画像を表示するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像データのヒストグラムの分布が一定でない場合においても、一定の画質を得ることができる画像処理装置、Ｘ線撮影装置、及び画像処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に従って本発明に係る画像処理装置を搭載したＸ線撮影装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１３】
図１は、本発明のＸ線撮影装置の構成を示した概略図である。
【００１４】
図１のＸ線撮影装置は、Ｘ線を被検体２０に照射するＸ線発生部１と、被検体２０に照射するＸ線領域を操作する操作部２と、操作部２の操作に基づきＸ線絞りの位置を制御するＸ線絞り制御部３と、操作部２またはＸ線絞り制御部３からＸ線絞りの位置情報を取得するＸ線絞り情報取得部４と、Ｘ線発生部１と対向に配置され、被検体２０を透過後のＸ線強度分布をディジタル画像データとして出力するＸ線平面検出器５と、Ｘ線平面検出器５より出力されたディジタル画像データを記憶・保存する画像メモリ部６と、１枚の画像におけるＸ線絞りが撮影された領域（以下「絞り領域」という。）及び直接Ｘ線が入射した領域（以下「直接Ｘ線領域」という。）を検出するための第一画素値閾値及び第二画素値閾値、更に、それらが１枚の画像中に占める割合の閾値である第一割合閾値、第二割合閾値を入力・登録し、また、理想的なディジタル画像データを登録する画像変換情報入力部７と、Ｘ線絞り情報取得部４と画像変換情報入力部７の情報に基づきＬＵＴを生成し、そのＬＵＴを用いて画像メモリ部６に記憶・保存されたディジタル画像データの階調変換を行う画像処理部８と、画像処理部８において階調変換されたディジタル画像データを、Ｄ／Ａ変換器９aによりディジタル／アナログ変換し、ＬＣＤ又はＣＲＴからなるモニタ９ｂに表示する表示部９を有している。
【００１５】
Ｘ線絞り情報取得部４は、Ｘ線絞り制御部３又は操作部２のどちらか一方に接続されればよい。
【００１６】
画像処理部８には、階調変換プログラムがインストールされる。この階調変換プログラムは、医用画像やＸ線絞りの位置情報を読み込む読込部８ａと、読み込まれた医用画像のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部８ｂと、ヒストグラムを用いてＬＵＴを生成するＬＵＴ生成部８ｃと、ＬＵＴを用いて画像データの階調変換を行う階調変換部８ｄと、ＬＵＴのスムージング強度を設定するスムージング強度設定部８ｅと、画像変換情報入力部７により入力・登録された各種閾値を読み出して設定する閾値設定部８ｆと、を備える。
【００１７】
これらのプログラムは、画像処理部８が備える図示しない主メモリにロードされ、ＣＰＵにより実行させることによりその機能を果たす。
【００１８】
次に、本発明に係るＸ線撮影装置の動作・原理を図２のフローチャートに沿って説明する。図２は、本実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。
(ステップＳ１)
Ｘ線発生部１からＸ線を照射して被検体の医用画像のディジタル画像データ（以下、「医用画像」という。）を取得する際、ユーザが、画像変換情報入力部７へ、医用画像におけるＸ線絞りが撮影された領域である絞り領域を検出するための第一画素値閾値と、Ｘ線平面検出器５に直接Ｘ線が入射した領域である直接Ｘ線領域を検出するための第二画素値閾値と、絞り領域及び直接Ｘ線領域の各々が１枚の医用画像中に占める割合の閾値である第一割合閾値及び第二割合閾値を入力・登録する（Ｓ１）。
【００１９】
なお、本実施の形態では、Ｎｅｇａ（ネガ）表示を前提とした医用画像（Ｘ線画像）を前提に説明を行うが、Ｎｅｇａ（ネガ）表示とＰｏｓｉ（ポジ）表示とでは、絞り領域及び直接Ｘ線領域が画像上において示す濃度が異なるため、Ｐｏｓｉ（ポジ）表示の場合には、第一割合閾値及び第二割合閾値が異なる値になったり、また「閾値以上」、「閾値以下」が「閾値よりも大きい」、「閾値未満」になったりすることがある。
【００２０】
本ステップで入力・登録した第一画素値閾値及び第二画素値閾値をそれぞれＴ１、Ｔ２とする。Ｔ１は、Ｘ線絞りの厚さによってＸ線透過量が異なるため、Ｘ線撮影装置毎に異なる値となるが、例えば０〜５０の範囲とする。また、Ｔ２も、画素値のビット数や照射条件等により異なる値となるが、例えば１２ｂｉｔの場合、その最大値の４０９５とする。閾値設定部８ｆは、画像変換情報入力部７に入力・登録された各種閾値を読み出して、その閾値を用いて閾値処理が実行できるように設定する。
【００２１】
Ｘ線絞りと直接Ｘ線とが画像中に占める割合について、図３を用いて説明する。図３は、画像におけるＸ線絞りと直接Ｘ線とを示す模式図である。図３の右上から左下へハッチングが施された領域４１は、画像においてＸ線絞りが撮影された絞り領域４１を示し、左上から右下へハッチングが施された領域５１は、直接Ｘ線領域５１を示す。
【００２２】
医用画像全体における絞り領域４１と直接Ｘ線領域５１とのそれぞれが占める割合が、Ｘ線絞り及び直接Ｘ線のそれぞれが１枚の画像中に占める割合となる。ユーザは、これらの割合の閾値を第一割合閾値及び第二割合閾値として入力設定する。これらの閾値は、後のステップにおいてヒストグラムから絞り領域及び直接Ｘ線領域に相当する画素を削除するときに用いられるもので、これらの部分が画素値の平担化処理に妨げになると考えられる値を閾値として設定する。例えば、第一割合閾値及び第二割合閾値の設定方法としては、画像の全画素数をＭ、平坦化する階調をＮとした場合、第一画素値又は第二画素値に指定された範囲にある画素の頻度がＭ／Ｎを超えないよう、即ち（Ｍ／Ｎ）＊１００[％]を閾値とする。
【００２３】
(ステップＳ２)
Ｘ線発生部１から照射されたＸ線は被検体２０を透過後、Ｘ線平面検出器５より医用画像のディジタル画像データ（以下「医用画像」という。）として出力され、画像メモリ部６に記憶・保存される。また、同時にＸ線発生部１からＸ線が照射された際のＸ線絞りの位置情報が操作部２またはＸ線絞り制御部３からＸ線絞り情報取得部４へ送られる。前述の画像メモリ部６に記憶・保存された医用画像には、Ｘ線絞り情報取得部４から送られてくるＸ線絞りの位置情報が付帯される（Ｓ２）。
【００２４】
(ステップＳ３)
画像メモリ部６に記憶・保存されたディジタル画像データは画像処理部８にて階調変換がなされる。画像処理部８では以下の手順にて画像処理が行われる（Ｓ３）。
【００２５】
(ステップＳ３０１)
読込部８aは、画像メモリ部６に記憶・保存された、階調変換の対象となる医用画像を読み込み、ヒストグラム生成部８ｂが、医用画像のヒストグラムを生成する（Ｓ３０１）。
【００２６】
(ステップＳ３０２)
併せて、読込部８aは、医用画像に付帯されているＸ線絞りの位置情報を読み込み、ヒストグラム生成部８ｂが、絞り領域が医用画像中に占める割合を推定・算出する（Ｓ３０２）。
【００２７】
Ｘ線撮影装置において撮影サイズは複数設けられている場合がほとんどであり、撮影サイズに応じてＸ線絞りを制御するのが一般的である。各撮影サイズとその撮影サイズを得るためにＸ線を照射する領域は１対１に対応しているため、各撮影サイズとＸ線絞りの位置関係は１対１に対応していると言うことができる。すなわち、撮影サイズとその撮影サイズに対応しているＸ線絞りの位置からどれだけＸ線絞りが動いているかを知ることができれば、撮影サイズ内に入り込んだＸ線絞りの割合が推定・算出可能である。
【００２８】
(ステップＳ３０３)
ヒストグラム生成部８ｂは、医用画像中における絞り領域が所定の割合を定めた第一割合閾値以上か否かを判定する(Ｓ３０３)。第一割合閾値以上であれば、ステップＳ３０４へ進み、第一割合閾値未満であればステップＳ３０５へ進む。
【００２９】
（ステップＳ３０４）
ヒストグラム生成部８ｂは、ステップＳ３０１で生成したヒストグラム中におけるＴ１以下の画素値を有する部分を削除する（Ｓ３０４）。
【００３０】
(ステップＳ３０５)
ヒストグラム生成部８ｂは、医用画像中に占める直接Ｘ線領域の割合が第二割合閾値以上か否かを判定する（Ｓ３０５）。この判定は、画像メモリ部６に記憶・保存された医用画像において、Ｔ２以上の画素値の合計頻度を基に算出する。第二割合閾値以上であれば、ステップＳ３０６へ進み、第二割合閾値未満であればステップＳ３０７へ進む。
【００３１】
(ステップＳ３０６)
ヒストグラム生成部８ｂは、ステップＳ３０１で生成したヒストグラム中におけるＴ２以上の画素値を有する部分を削除する（Ｓ３０６）。
【００３２】
図４は、ヒストグラムに対して行う閾値処理を説明するための模式図であって、画像メモリ部６に記憶・保存された医用画像のヒストグラム中における絞り領域及び直接Ｘ線領域のそれぞれの割合が閾値を超えた場合の処理結果を示す。ヒストグラム生成部８ｂは、ステップＳ３０１で生成したヒストグラムからステップＳ３０４においてＴ１以下を取り除き、ステップＳ３０６においてＴ２以上を削除する。取り除いた部分は点線で表示している。
【００３３】
第一割合閾値及び第二割合閾値又はＴ１、Ｔ２に基づく閾値処理は、画像変換情報入力部７に閾値処理のＯＮ／ＯＦＦの入力項目を設け、閾値処理をするか否かについて任意に入力・設定できるようにしてもよい。なお、図４のヒストグラムは、ネガ表示のヒストグラムである。
【００３４】
(ステップＳ３０７)
ＬＵＴ生成部８ｃは、閾値処理をされた医用画像のヒストグラムに基づいて、画像処理部８にて行う階調変換に用いるＬＵＴ１を生成する（Ｓ３０７）。
【００３５】
図５は、ＬＵＴを生成する過程を示した概略図である。図５を参照しながら階調変換に用いるＬＵＴを生成する過程を説明する。図５(a)は医用画像のヒストグラムに対し、閾値処理を行った後のヒストグラムである。
【００３６】
ＬＵＴ生成部８ｃは、図５（a）のヒストグラムの面積を算出する。ここで面積とは、ヒストグラムを形成する各画素値における頻度の合計である。その算出した面積をＧとする。
【００３７】
次に、ヒストグラムができるだけ平坦になるように階調を変化させる。平坦化に用いる階調ｑは、一般的に、平坦化する前の医用画像が有する階調ｐ以下の値を用いる。更に、階調ｑは、理想的とされる医用画像の階調ｓ以下の値とする。
【００３８】
図５（ｂ）は、面積Ｇを階調ｑで割り、平坦化した時の各画素値の頻度Ｇ／ｑを算出し、頻度Ｇ／ｑで平坦化したヒストグラムを示す模式図である。図５(a)の最初の画素値０の頻度から順に加算していき、Ｇ／ｑとなれば加算した画素値までを平坦化後の画素値０と定める。以降同様に階調ｑまで順に頻度Ｇ／ｑになる画素値を決めていくことにより、ヒストグラムの平坦化を行うことができる。ヒストグラムの平坦化は、階調ｐを階調ｑに割り当てることと等価の意味をもつ。そこで、平坦化されたヒストグラムを参照し、階調ｐを入力値とし、階調ｑを出力値とするＬＵＴ１を生成する。
【００３９】
図５（ｃ）は、ＬＵＴ１を示す。上記では、図５（ａ）から平坦化をして図５（ｂ）が得られ、その図５（ｂ）を用いて図５（ｃ）が生成されるという順に説明したが、これら３つの関係は、図５（ｃ）のＬＵＴ１を用いて図５（ａ）のヒストグラムを階調変換すると図５（ｂ）の平坦化されたヒストグラムが生成されるという関係にある。
【００４０】
図５では、説明のために図５（ｂ）の平坦化されたヒストグラムを記載しているが、階調変換のためには図５（ｃ）のＬＵＴ１があればよい。よって、明示的に図５（ｂ）の平坦化されたヒストグラムを生成することなく、図５（ｂ）の平坦化処理と等価の演算のみを行い、その演算結果を用いて図５（ｃ）のＬＵＴ１を直接求めてもよい。
【００４１】
(ステップＳ３０８)
ＬＵＴ生成部８ｃは、目標ヒストグラムに基づいて画像処理部８にて行う階調変換に用いるＬＵＴ２を生成する（Ｓ３０８）。
【００４２】
ステップＳ３０７と同様に、読込部８ａが画像変換情報入力部７に記録された理想的な医用画像のディジタル画像データ（以下「理想的な医用画像」という。）を読み込み、ヒストグラム生成部８ｂが、ヒストグラム（図５（ｄ））の面積Ｇ’を算出し、これを階調ｑで割って平坦化されたヒストグラム（図５（ｅ））を生成する。
【００４３】
そして、平坦化されたヒストグラム（図５（ｅ））に基づいて、入力値が理想的な医用画像の階調ｓ、出力値が平坦化により割り当てられた階調ｑであるＬＵＴ（図５（ｆ））を生成する。
【００４４】
画像変換情報入力部７に、理想的な医用画像から絞り領域と直接Ｘ線領域とを除く領域のヒストグラムである目標ヒストグラムを登録しておき、読込部８ａがこの目標ヒストグラムを読み込むように構成してもよい。この場合、ヒストグラム生成部８ｂによるヒストグラム生成処理を省略することができる。
【００４５】
ＬＵＴ生成部８ｃは、平坦化するためのＬＵＴ（図５（ｆ））とは逆の変換特性を有するＬＵＴ２（図５（ｇ））を生成する。
ＬＵＴ２の算出に際し、画像変換情報入力部７に一のオーダに対して複数の理想的なディジタル画像データを格納し、ユーザが任意に選択できるように構成してもよい。
【００４６】
(ステップＳ３０９)
ＬＵＴ生成部８ｃは、ＬＵＴ１、ＬＵＴ２を合成し、入力値が階調ｐ、出力値が階調ｓである合成ＬＵＴを求める（Ｓ３０９）。
【００４７】
(ステップＳ３１０)
ＬＵＴ生成部８ｃは、スムージング強度設定部８ｅにおいて設定された強度に応じたスムージング処理を、合成ＬＵＴに対して行う（Ｓ３１０）。
【００４８】
スムージング演算はＬＵＴを滑らかにする演算であればいかなる演算でもよい。具体的に例えば、移動平均フィルタ、モルフォロジ演算、等を適用することができる。スムージング演算は、スムージング演算の対象となるＬＵＴのそれぞれの形状に応じて行う。
【００４９】
また、スムージング強度設定部８ｅは、ユーザが操作部２を操作して、スムージングの強弱を任意に選択入力し、その入力値に応じて設定するように構成してもよいし、スムージング演算前のＬＵＴの形状から、スムージングの強弱を複数段階の強度の中から自動決定するように構成してもよい。
【００５０】
ここで強弱とは、スムージングの度合いであり、適用したスムージング演算の手法に依存する要素である。具体的には、例えば、スムージング演算の手法に移動平均フィルタを適用したとすれば、フィルタをかけるマスクサイズがスムージングの強弱を決定する要素となり、マスクサイズを大きくすることでスムージングの効き目が強く、一方、マスクサイズを小さくすることでスムージングの効き目が弱くなる。
【００５１】
本実施形態では、スムージング演算を合成ＬＵＴに対して行ったが、ステップＳ３０７においてＬＵＴ１に対してスムージング演算を行い、ステップＳ３０８においてＬＵＴ２に対してスムージング演算を行い、本ステップを省略してもよい。
【００５２】
(ステップＳ３１１)
階調変換部８ｄは、合成ＬＵＴを用いて、閾値処理を行った医用画像の階調変換を行う（Ｓ３１１）。階調変換は、閾値処理にて削除された絞り領域の画素と直接Ｘ線領域の画素に対しては行わない。ここで特筆すべき点は、図５（ｃ）、図５（ｇ）に示すようにＬＵＴ１の出力値の階調とＬＵＴ２の入力値の階調とが等しいということである。また、図５(ｄ)に示した理想的な医用画像の階調sが平坦となるように定めた階調ｑ以上であるということである。
【００５３】
(ステップＳ４)
Ｄ／Ａ変換器９ａは、階調変換部８ｄにより階調変換された医用画像（ディジタル画像データ）をアナログ信号へ変換し、モニタ９ｂが階調変換後の画像を表示する(Ｓ４)。
【００５４】
上記実施形態では、ＬＵＴ１とＬＵＴ２とを合成して合成ＬＵＴを生成し、これに用いて階調変換をしたが、合成ＬＵＴを生成せずに、ＬＵＴ１とＬＵＴ２とを順次用いて階調変換を行ってもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、Ｘ線撮影装置に本発明に係る画像処理装置を搭載したが、画像処理部８にインストールした階調変換プログラムを、Ｘ線撮影装置に搭載及び接続されていないコンピュータにインストールしてＸ線画像の階調変換・表示を行ってもよい。
【００５６】
上記実施形態によれば、撮影条件が不適切、また医師・技師の手技習熟度の差等が要因で画像データのヒストグラムの分布が一定でない場合においても、再撮影を行う必要がなく一定の画質を得ることができ、医師が効率的に診断を行える画像処理装置、Ｘ線撮影装置、及び画像処理方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】Ｘ線撮影装置の構成を示した概略図。
【図２】本実施形態の処理の流れを示すフローチャート。
【図３】画像におけるＸ線絞りと直接Ｘ線とを示す模式図。
【図４】ヒストグラムに対して行う閾値処理を説明するための模式図。
【図５】ＬＵＴを生成する過程を示した概略図。
【符号の説明】
【００５８】
１：Ｘ線発生部、２：操作部、３：Ｘ線絞り制御部、４：Ｘ線絞り情報取得部、５：Ｘ線平面検出器、６：画像メモリ部、７：画像変換情報入力部、８：画像処理部、９：表示部、２０：被検体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線撮影装置を用いて被検体を撮影して得られた医用画像を読み込む読込手段と、
前記医用画像の撮影に適用されたオーダにおいて理想的とされる医用画像のヒストグラムである目標ヒストグラムを格納する格納手段と、
前記読み込まれた医用画像の画素値の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
前記生成されたヒストグラムと前記目標ヒストグラムとに基づいて、前記医用画像の階調を前記理想的とされる医用画像の階調に変換するためのルックアップテーブルを生成するルックアップテーブル生成手段と、
前記ルックアップテーブルを用いて前記医用画像の階調を変換する階調変換手段と、
前記階調変換後の医用画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記ルックアップテーブル生成手段は、前記医用画像の階調数及び前記理想的とされる医用画像の階調数より少ない所定の階調数を用いて前記医用画像のヒストグラムを平坦化するための第一ルックアップテーブルと、前記目標ヒストグラムを前記所定の階調数を用いて平坦化するためのルックアップテーブルとは逆の変換特性を有する第二ルックアップテーブルと、を生成し、
前記階調変換手段は、前記第一ルックアップテーブル及び前記第二ルックアップテーブルに基づいて階調を変換する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記ルックアップテーブル生成手段は、前記第一ルックアップテーブルと前記第二ルックアップテーブルとを合成し、前記医用画像の階調を入力値とし、前記理想的とされる医用画像の階調を出力値とする合成ルックアップテーブルを生成し、
前記階調変換手段は、前記合成ルックアップテーブルを用いて階調を変換する、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記目標ヒストグラムは、前記理想的とされる医用画像において前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線絞りが撮影された絞り領域と、前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線検出器に前記Ｘ線撮影装置から照射されたＸ線が直接入射した直接Ｘ線領域と、を前記理想的とされる医用画像から取り除いた領域の画素値の分布を示し、
前記医用画像における前記絞り領域を検出するための所定の画素値の閾値である第一画素値閾値と、前記医用画像における前記直接Ｘ線領域を検出するための所定の画素値の閾値である第二画素値閾値と、を設定する閾値設定手段を更に備え、
前記ヒストグラム生成手段は、前記第一画素値閾値以下の画素値を有する画素と、又は前記第二画素値閾値以上の画素値を有する画素とを、前記生成されたヒストグラムから削除し、
前記ルックアップテーブル生成手段は、前記削除されたヒストグラムを用いて前記第一ルックアップテーブルを生成する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記読込手段は、前記医用画像を撮影したときの前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線絞りの位置情報を更に読み込み、
前記閾値設定手段は、前記絞り領域が前記医用画像に占める割合により定義された第一割合閾値と、前記第二画素値閾値以上の画素値を有する画素数が前記医用画像に占める割合により定義された第二割合閾値と、を更に設定し、
前記ヒストグラム生成手段は、前記Ｘ線絞りの位置情報に基づいて前記絞り領域が前記医用画像に占める割合を算出し、その算出した割合が前記第一割合閾値以上であれば、前記生成されたヒストグラムから前記第一画素値閾値以下の画素値を有する画素を除き、更に、前記第二画素値閾値以上の画素値を有する画素の合計頻度を算出し、その算出した合計頻度に基づいて前記医用画像に占める前記第二画素値閾値以上の画素値を有する画素数の割合を算出し、その算出した割合が前記第二割合閾値以上であれば、前記生成されたヒストグラムから前記第二画素値閾値以上の画素値を有する画素を削除する、
ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記ルックアップテーブル生成手段は、前記ルックアップテーブル、前記第一ルックアップテーブル及び前記第二ルックアップテーブル、若しくは前記合成ルックアップテーブルのいずれかに対してスムージング演算を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記スムージング演算におけるスムージングの強弱の選択入力を受け付ける、又は前記スムージング演算前の前記第一ルックアップテーブル、前記第二ルックアップテーブル、及び前記合成ルックアップテーブルの各々の形状に基づいて前記スムージング演算の強弱を決定するスムージング強度設定手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項６記載の画像処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の画像処理装置を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項９】
Ｘ線撮影装置を用いて被検体を撮影して得られた医用画像において前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線絞りが撮影された絞り領域が、前記医用画像に占める割合により定義された第一割合閾値と、前記医用画像において前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線検出器に前記Ｘ線撮影装置から照射されたＸ線が直接入射した直接Ｘ線領域が、前記医用画像に占める割合により定義された第二割合閾値と、の入力を受け付けて登録するステップと、
前記医用画像と、前記医用画像を撮影したときの前記Ｘ線絞りの位置情報と、を読み込むステップと、
前記医用画像の撮影に適用されたオーダにおいて理想的とされる医用画像から、前記絞り領域と前記直接Ｘ線領域とを削除した領域の画素値の分布を示す目標ヒストグラムを読み込むステップと、
前記医用画像の画素値の分布を示すヒストグラムを生成するステップと、
前記Ｘ線絞りの位置情報に基づいて、前記絞り領域が前記医用画像に占める割合を算出し、その算出した割合が前記第一割合閾値以上であれば、前記医用画像のヒストグラムから前記絞り領域に相当する画素値を有する画素を削除すると共に、前記直接Ｘ線領域に相当する画素値を有する画素数が前記医用画像に占める割合を算出し、その算出した割合が前記第二割合閾値以上であれば、前記医用画像のヒストグラムから前記直接Ｘ線領域に相当する画素値を有する画素を削除するステップと、
前記絞り領域及び前記直接Ｘ線領域に相当する画素が削除されたヒストグラムを、前記医用画像の階調数及び前記理想的とされる医用画像の階調数よりも少ない所定の階調数を用いて平坦化するための第一ルックアップテーブルと、前記目標ヒストグラムを前記所定の階調数を用いて平坦化するためのルックアップテーブルとは逆の変換特性を有する第二ルックアップテーブルと、を生成するステップと、
前記第一ルックアップテーブル及び前記第二ルックアップテーブルに基づいて、前記医用画像の階調を前記理想的とされる医用画像の階調に変換するステップと、
前記階調変換後の医用画像を表示するステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１】
Ｘ線撮影装置を用いて被検体を撮影して得られた医用画像を読み込む読込手段と、
前記医用画像の撮影に適用されたオーダにおいて理想的とされる医用画像のヒストグラムである目標ヒストグラムを格納する格納手段と、
前記読み込まれた医用画像の画素値の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
前記生成されたヒストグラムと前記目標ヒストグラムとに基づいて、前記医用画像の階調を前記理想的とされる医用画像の階調に変換するためのルックアップテーブルを生成するルックアップテーブル生成手段と、
前記ルックアップテーブルを用いて前記医用画像の階調を変換する階調変換手段と、
前記階調変換後の医用画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記ルックアップテーブル生成手段は、前記医用画像の階調数及び前記理想的とされる医用画像の階調数より少ない所定の階調数を用いて前記医用画像のヒストグラムを平坦化するための第一ルックアップテーブルと、前記目標ヒストグラムを前記所定の階調数を用いて平坦化するためのルックアップテーブルとは逆の変換特性を有する第二ルックアップテーブルと、を生成し、
前記階調変換手段は、前記第一ルックアップテーブル及び前記第二ルックアップテーブルに基づいて階調を変換する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記ルックアップテーブル生成手段は、前記第一ルックアップテーブルと前記第二ルックアップテーブルとを合成し、前記医用画像の階調を入力値とし、前記理想的とされる医用画像の階調を出力値とする合成ルックアップテーブルを生成し、
前記階調変換手段は、前記合成ルックアップテーブルを用いて階調を変換する、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記目標ヒストグラムは、前記理想的とされる医用画像において前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線絞りが撮影された絞り領域と、前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線検出器に前記Ｘ線撮影装置から照射されたＸ線が直接入射した直接Ｘ線領域と、を前記理想的とされる医用画像から取り除いた領域の画素値の分布を示し、
前記医用画像における前記絞り領域を検出するための所定の画素値の閾値である第一画素値閾値と、前記医用画像における前記直接Ｘ線領域を検出するための所定の画素値の閾値である第二画素値閾値と、を設定する閾値設定手段を更に備え、
前記ヒストグラム生成手段は、前記第一画素値閾値以下の画素値を有する画素と、又は前記第二画素値閾値以上の画素値を有する画素とを、前記生成されたヒストグラムから削除し、
前記ルックアップテーブル生成手段は、前記削除されたヒストグラムを用いて前記第一ルックアップテーブルを生成する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記読込手段は、前記医用画像を撮影したときの前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線絞りの位置情報を更に読み込み、
前記閾値設定手段は、前記絞り領域が前記医用画像に占める割合により定義された第一割合閾値と、前記第二画素値閾値以上の画素値を有する画素数が前記医用画像に占める割合により定義された第二割合閾値と、を更に設定し、
前記ヒストグラム生成手段は、前記Ｘ線絞りの位置情報に基づいて前記絞り領域が前記医用画像に占める割合を算出し、その算出した割合が前記第一割合閾値以上であれば、前記生成されたヒストグラムから前記第一画素値閾値以下の画素値を有する画素を除き、更に、前記第二画素値閾値以上の画素値を有する画素の合計頻度を算出し、その算出した合計頻度に基づいて前記医用画像に占める前記第二画素値閾値以上の画素値を有する画素数の割合を算出し、その算出した割合が前記第二割合閾値以上であれば、前記生成されたヒストグラムから前記第二画素値閾値以上の画素値を有する画素を削除する、
ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記ルックアップテーブル生成手段は、前記ルックアップテーブル、前記第一ルックアップテーブル及び前記第二ルックアップテーブル、若しくは前記合成ルックアップテーブルのいずれかに対してスムージング演算を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記スムージング演算におけるスムージングの強弱の選択入力を受け付ける、又は前記スムージング演算前の前記第一ルックアップテーブル、前記第二ルックアップテーブル、及び前記合成ルックアップテーブルの各々の形状に基づいて前記スムージング演算の強弱を決定するスムージング強度設定手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項６記載の画像処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の画像処理装置を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項９】
Ｘ線撮影装置を用いて被検体を撮影して得られた医用画像において前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線絞りが撮影された絞り領域が、前記医用画像に占める割合により定義された第一割合閾値と、前記医用画像において前記Ｘ線撮影装置が備えるＸ線検出器に前記Ｘ線撮影装置から照射されたＸ線が直接入射した直接Ｘ線領域が、前記医用画像に占める割合により定義された第二割合閾値と、の入力を受け付けて登録するステップと、
前記医用画像と、前記医用画像を撮影したときの前記Ｘ線絞りの位置情報と、を読み込むステップと、
前記医用画像の撮影に適用されたオーダにおいて理想的とされる医用画像から、前記絞り領域と前記直接Ｘ線領域とを削除した領域の画素値の分布を示す目標ヒストグラムを読み込むステップと、
前記医用画像の画素値の分布を示すヒストグラムを生成するステップと、
前記Ｘ線絞りの位置情報に基づいて、前記絞り領域が前記医用画像に占める割合を算出し、その算出した割合が前記第一割合閾値以上であれば、前記医用画像のヒストグラムから前記絞り領域に相当する画素値を有する画素を削除すると共に、前記直接Ｘ線領域に相当する画素値を有する画素数が前記医用画像に占める割合を算出し、その算出した割合が前記第二割合閾値以上であれば、前記医用画像のヒストグラムから前記直接Ｘ線領域に相当する画素値を有する画素を削除するステップと、
前記絞り領域及び前記直接Ｘ線領域に相当する画素が削除されたヒストグラムを、前記医用画像の階調数及び前記理想的とされる医用画像の階調数よりも少ない所定の階調数を用いて平坦化するための第一ルックアップテーブルと、前記目標ヒストグラムを前記所定の階調数を用いて平坦化するためのルックアップテーブルとは逆の変換特性を有する第二ルックアップテーブルと、を生成するステップと、
前記第一ルックアップテーブル及び前記第二ルックアップテーブルに基づいて、前記医用画像の階調を前記理想的とされる医用画像の階調に変換するステップと、
前記階調変換後の医用画像を表示するステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１７３２９（Ｐ２０１０−１７３２９Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８００３８（Ｐ２００８−１８００３８）
【出願日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【Ｆターム（参考）】
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