(57)【要約】【課題】Ｘ線フィルム画像読取り装置において、ＭＴＦ低下による画質劣化を抑えつつ、Ｘ線フィルム画像読取り装置に必要とされるＳＮ比を広い濃度範囲に亘って実現すること。【解決手段】異なる特性を出力可能な空間フィルタ若しくは異なる特性を持つ複数個の空間フィルタと、着目画素近傍の濃度値の平均値を算出する手段と、算出された平均値に基づき前記空間フィルタの出力を選択する手段とを有し、Ｘ線フィルム画像読取り装置に必要とされるＳＮ比に基づき前記特性の異なる空間フィルタの出力を切り換えて出力する。【選択図】図１
2006061597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号が入力される複数の空間フィルタ特性を有するフィルタ手段と、前記画像信号における着目画素近傍の最低濃度値を検出する検出手段と、前記検出された最低濃度値に基づいて前記フィルタ手段における複数の空間フィルタ特性の１つを選択する選択手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記画像信号は、Ｘ線フィルムを画像読取り手段で読取ったものであり、前記フィルタ手段は、前記Ｘ線フィルムのノイズレベルより算出される前記画像読取り手段に要求されるＳＮ比に応じた複数の空間フィルタ特性を有することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用Ｘ線フィルム画像を光学的に読取って得られるデジタル化された画像信号の処理に用いて好適な画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、数多くの画像読取装置が開発されており、医療分野においても電子ファイリングや遠隔診断、コンピュータによる診断支援等を行うために、医用画像、特にＸ線フィルム画像を検出してデジタル化する装置が開発されている。
【０００３】
このような画像読取装置は、ハロゲンランプ、蛍光ランプ等の光源からＸ線フィルムに光を照射し、Ｘ線フィルムからの透過光を、例えばＣＣＤリニアセンサ等の固体撮像素子により受光し、Ｘ線フィルムを走査することにより画像データを得ている。
医療用Ｘ線フィルム読取り装置においてはフィルムに忠実な階調性の高い情報を得る必要があり、装置における階調の識別は視覚特性に合致したものが求められる。視覚の階調に対する識別はフィルムからの透過光量に線形ではなく
濃度Ｄ＝−ｌｏｇ10（Ｔ）  Ｔ：透過率    …（１）
にほぼ比例することが知られており、光量が少ないとき、即ち黒に近い時ほどかすかな違いでも識別できることを示している。そのため、医療用Ｘ線フィルム読取り装置は通常、濃度値で出力される。
【０００４】
撮像素子であるＣＣＤラインセンサは光に比例した大きさの電気信号を出力するが、リセット雑音、ショット雑音といった雑音成分を出力に含む。又、アンプやＡ／Ｄ等による雑音成分もＡＤの出力に含まれる。これらの雑音はショット雑音を除けば、光量に依存せず、ほぼ一定の大きさである。
【０００５】
濃度Ｄは前述の様に式（１）で表される。この式を全微分すると、
ｄＤ＝−（１０Dｌｏｇe ）ｄＴ    …（２）
ここで、ノイズを分散値σ2
に従う正規分布とすると、濃度Ｄの分散値は（１０Dｌｏｇe ）2 σ2 となる。
【０００６】
即ち、ノイズを標準偏差σとすると、濃度値に換算したノイズは指数関数（１０Dｌｏｇe ）に比例する。
【０００７】
このノイズは独立した乱数と見なせるため、従来は、移動平均等による空間フィルタリングを行うことによりノイズを抑えていた。
【０００８】
例えば、画素の集合を｛Ｈi ｜ｉ＝１〜Ｎ｝、移動平均点数をＰとすると、
移動平均フィルタは、
Ｈj ’＝；１≦ｊ≦Ｎ−Ｐ    …（３）
で表され、分散値は１／Ｐとなる。
【０００９】
即ち、移動平均フィルタリングにより、ノイズは１／Ｐとなる。
【００１０】
図５には移動平均点数をパラメータとした濃度値とノイズの関係が示されている。
【００１１】
図５中の４１は後述の文献によるＸ線フィルム画像読取り装置に必要とされるＳＮ比をノイズレベルに換算したものを示し、４２はフィルタリングを行わなかったときのノイズレベルを示し、４３は移動平均点数を２点としたときのノイズレベルを示し、４４は移動平均点数を４点としたときのノイズレベルを示している。
【００１２】
移動平均点数を増やすことにより、ノイズレベルを低減できることが分かる。
【００１３】
【特許文献１】特開平０５−１３７７１２号公報
【特許文献２】特開平０７−１３５５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本来、Ｘ線フィルム画像読取り装置に必要とされるＳＮ比は、文献High-resolution, high-performance radiographic film scanner (SPIE
Vol.1231 Medical ImagingIV) によると、フィルムのＳＮ比に依存し、フィルムのノイズの３分の１以下であることが必要であるとされている。
【００１５】
このＳＮ比を読取り濃度範囲内において達成するために、多点の空間フィルタリングを行うと、ノイズは抑えられるもののＭＴＦが低下し、画像がボケてしまうという問題があった。又、ＭＴＦの低下を抑えるために空間フィルタリングの点数を減らすと、本来Ｘ線フィルム画像読取り装置に必要とされるＳＮ比を読取り濃度範囲内において達成できないという問題があった。
【００１６】
従って、本発明の目的は、ＭＴＦ低下による画質劣化を抑えつつ、Ｘ線フィルム画像読取り装置に本来必要とされるＳＮ比を広濃度範囲に亘って実現することができる画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明は、画像信号が入力される複数の空間フィルタ特性を有するフィルタ手段と、前記画像信号における着目画素近傍の最低濃度値を検出する検出手段と、前記検出された最低濃度値に基づいて前記フィルタ手段における複数の空間フィルタ特性の１つを選択する選択手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低濃度部での解像度を低下させることなく、Ｘ線フィルム画像読取り装置に必要とされるＳＮ比を広濃度範囲に亘って実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１に本発明のＸ線フィルム画像読取り装置のブロック図を示す。
【００２１】
図１において、蛍光ランプ、ハロゲンランプ等の光源１からの光はＸ線フィルム２を透過し光学系レンズ３により集光され、ＣＣＤラインセンサ４上へ結像される。
【００２２】
Ｘ線フィルム２は図示しない搬送手段により順次矢印の方向に搬送されるため、ＣＣＤラインセンサ４は搬送方向と直交する方向の一次元像を受光することにより、Ｘ線フィルム２はＣＣＤラインセンサ４により走査されて全画像が読み込まれる。
【００２３】
ＣＣＤラインセンサで受光した光は光電変換され、１画素ずつ電圧値として出力される。ＣＣＤラインセンサの出力はアンプ５により増幅されて、図示しないノイズ低減回路（ＣＤＳ）によりノイズ低減された後、Ａ／Ｄ変換器６に入力されてｎビットのデジタルデータＤi （１≦ｉ≦ｐ  ｐ：１ラインの画素数）に変換される。
【００２４】
黒補正回路７では、減算器７ａにより、対応する画素データからオフセット成分として予め収集した暗分布Ｂｉ
を減算する。暗分布Ｂｉ は暗分布メモリ７ｂにストアされている。
【００２５】
黒補正回路の出力をＤｉ ’とすると
Ｄi ’＝Ｄi −Ｂi （１≦ｉ≦ｐ）    …（４）
となる。
【００２６】
黒補正回路７の出力は割り算を行うための対数変換ルックアップテーブル８に入力される。
【００２７】
対数変換ルックアップテーブル８はｎビット入力ｎビット出力であり具体的には、
Ｙｉ＝Round （Ａ・ｌｏｇ10（Ｄi ’＋１）＋０．５）  （１≦ｉ≦ｐ）…（５）
Ａ：（２n −１）／ｌｏｇ10（２n ）
となる。ここで、 Round（＊）は小数点以下を切り捨てること意味する。
【００２８】
対数変換ルックアップテーブル８は上式（５）の変換を行い、Ｙi を出力する。
【００２９】
次に、白補正回路９では、減算器９ａにより、予め収集した明分布補正データＬi ’の対応する画素から、対数変換ルックアップテーブル８の出力Ｙi を減ずる。明分布補正データＬi ’は、明分布メモリ９ｂにストアされている。明分布補正データＬi ７は、Ｌi をフィルムを通さずに収集したＡ／Ｄ変換器６による出力データとすると、
Ｌi ’＝ Round（Ａ・ｌｏｇ10（Ｌi −Ｂi ＋１）＋０．５）（１≦ｉ≦ｐ）…（６）
Ａ：（２n −１）／ｌｏｇ10（２n ）
で表される。
【００３０】
従って、減算器９ａで行われる減算によって、フィルムの透過率を計算する除算が実行される。この出力は対数値であるため濃度出力となる。
【００３１】
濃度出力Ｚi は、
Ｚi ＝Ｌi ’−Ｙi （１≦ｉ≦ｐ）  …（７）
となる。
【００３２】
以上の処理により、シェーディング補正及び濃度値への変換が行われる。このようにして得られた濃度値は、濃度適応型フィルタ１０に入力される。
【００３３】
濃度適応型フィルタ１０の出力は、メモリ１３に書込まれた後、ＰＣ等の外部機器に出力される。
【００３４】
尚、上述の黒補正回路７、対数変換ルックアップテーブル８、白補正回路９、濃度適応型フィルタ１０、のメモリ１３は、システムバス１２を介して制御回路１１に接続され、制御回路１１は上述の処理の制御を行う。
【００３５】
次に、濃度適応型フィルタ１０について説明する。
【００３６】
図２は濃度適応型フィルタ１０の構成例を示したものである。
【００３７】
濃度適応型フィルタ１０は、シフトレジスタＳＲ０〜ＳＲ４、重み付き移動平均フィルタ２１〜２３、最小値検出回路２４及びフィルタ選択回路２５により構成される。
【００３８】
フィルタ２１は、ｈ１０〜ｈ１４の係数を持つ乗算器２１〜２５及び加算器３０〜３３により構成され、フィルタ２２は、ｈ２０〜ｈ２２の係数を持つ乗算器２６〜２８及び加算器３４〜３５により構成され、フィルタ２３は、ｈ３０の係数を持つ乗算器２９により構成される。
【００３９】
又、フィルタ２１〜２３の出力及び最小値検出回路３６の出力は、フィルタ選択回路３７に入力される。
【００４０】
図３は乗算器の各係数の大きさ、即ち、各画素の重み付けを表したグラフである。
【００４１】
図３（ａ）はフィルタ２１の係数ｈ１０〜ｈ１４の大きさ示したグラフであり、中央の着目画素の重みが最も大きく、中央から離れるに従って重みが小さくなるように係数が設定されている。
【００４２】
係数ｈ１０〜ｈ１４には、ｈ１０＋ｈ１１＋ｈ１２＋ｈ１３＋ｈ１４＝１の関係がある。
【００４３】
図３（ｂ）はフィルタ２２の係数ｈ２０〜ｈ２２の大きさ示したグラフであり、フィルタ２１と同様に中央の着目画素の重みが最も大きな値になるように設定されている。
【００４４】
係数ｈ２０〜ｈ２２には、ｈ２０＋ｈ２１＋ｈ２２＝１の関係がある。
【００４５】
図３（ｃ）はフィルタ２３の係数ｈ３０の大きさ示したグラフであり、係数ｈ３０は、ｈ３０＝１に設定さている。そのため、フィルタ２３では、中央の着目画素の値がそのまま出力される。
【００４６】
次に、濃度適応型フィルタ１０の動作について説明する。
【００４７】
上述のようにして得られた画像データＺｉ はシフトレジスタＳＲ４に入力され、順次ＳＲ３、ＳＲ２、ＳＲ１、ＳＲ０へと移される。全てのシフトレジスタに画像データが入力された時点でシフトレジスタＳＲ４〜ＳＲ０の出力は、乗算器２０〜２９に入力される。
【００４８】
ここで、シフトレジスタＳＲ４、ＳＲ３、ＳＲ２、ＳＲ１、ＳＲ０の出力値をそれぞれＺi  2 、Ｚi  1 、Ｚｉ 、Ｚi + 1 、Ｚi + 2 （３≦ｉ≦ｐ）とすると、
乗算器２１〜２５及び、加算器３０〜３３により構成されるフィルタ２１の出力Ｘ１i は、
Ｘ１i ＝ｈ１０×Ｚi  2 ＋ｈ１１×Ｚi  1 ＋ｈ１２×Ｚi ＋ｈ１３×Ｚi + 1
＋ｈ１４×Ｚi + 2 …（８）
（３≦ｉ≦ｐ−２）
となる。
【００４９】
乗算器２６〜２８及び加算器３４〜３５により構成されるフィルタ２２の出力Ｘ２ｉ は、
Ｘ２i ＝ｈ２０×Ｚi  1 ＋ｈ２１×Ｚi  2 ＋ｈ２２×Ｚi + 1
…（９）
（３≦ｉ≦ｐ−２）
となる。
【００５０】
乗算器２９により構成されるフィルタ２３の出力Ｘ３ｉ は、
Ｘ３i ＝ｈ３０×Ｚi   …（１０）
（３≦ｉ≦ｐ−２）
となる。
【００５１】
例えば、フィルタの係数が図３の値のとき、上記フィルタによりノイズは、それぞれ、
フィルタ２１では、√((1/9)2
＋(2/9) 2＋(3/9) 2＋(2/9) 2＋(1/9) 2) ＝ 0.484  
フィルタ２２では、√((1/4) 2
＋(2/4) 2＋(1/4) 2) ＝ 0.612
フィルタ２３では、√((1/1) 2)  ＝ 1.00 
倍となる。
【００５２】
又、最小値検出回路３６では、シフトレジスタＳＲ４、…、ＳＲ１、ＳＲ０の各出力値Ｚi - 2 、Ｚi - 1 、Ｚi 、…、Ｚi + 1 、Ｚi + 2 の中の最小値Ｚｍｉｎｉ
を検出して出力する。
【００５３】
上記のフィルタ２１〜２３の出力Ｘ１ｉ 〜Ｘ３ｉ 及び最小値検出回路３６の出力Ｚｍｉｎｉ は、フィルタ選択回路３７に入力される。
【００５４】
フィルタ選択回路３７では、最小値検出回路３６の出力値Ｚｍｉｎｉ と後述する図４に示す濃度Ｑ０及びＱ１に相当する値に基づいてフィルタ２１〜２３の出力Ｘ１ｉ 〜Ｘ３ｉ の１つを選択して出力する。
【００５５】
具体的には、フィルタ選択回路３７の出力Ｗｉ は、
Ｗｉ ＝  Ｘ１i （Ｐ１＜Ｚｍｉｎi  ≦２ｎ −１のとき）
Ｗｉ ＝  Ｘ２i （Ｐ０＜Ｚｍｉｎi  ≦Ｐ１    のとき）
Ｗｉ ＝  Ｘ３i （０  ≦Ｚｍｉｎi  ≦Ｐ０    のとき）
Ｐ０：（２n −１）・Ｑ０／l ｏｇ10（２n ）
Ｐ１：（２n −１）・Ｑ１／l ｏｇ10（２n ）        …（１１）
となる。
【００５６】
即ち、フィルタ選択回路３７では、着目画素近傍の最小濃度値が高濃度領域内（Ｐ１＜Ｚｍｉｎｉ
≦２ｎ −１）の場合は、フィルタ２１の出力を選択し、着目画素近傍の最小濃度値が中濃度領域内（Ｐ０＜Ｚｍｉｎｉ
≦Ｐ１）の場合は、フィルタ２２の出力を選択し、低濃度領域内（０≦Ｚｍｉｎｉ ≦Ｐ０）の場合は、フィルタ２３の出力を選択する。
【００５７】
図４には上記手段により得られるＸ線フィルム画像読取り装置のノイズの特性を示す。
【００５８】
図４中の５１は前記文献によるＸ線フィルム画像読取り装置に要求されるＳＮ比のノイズ換算値を示し、５２は上記フィルタ２３を通したときのノイズ特性を示し、５３は上記フィルタ２２を通したときのノイズ特性を示し、５４は上記フィルタ２１を通したときのノイズ特性を示す。
【００５９】
５５は濃度Ｑ０の点において使用するフィルタをフィルタ２３からフィルタ２２に、濃度Ｑ１の点において使用するフィルタをフィルタ２２からフィルタ２１に切り換えることにより得られるＸ線フィルム画像読取り装置のノイズ特性を示している。
【００６０】
濃度Ｑ０は上記フィルタ２１を使用した際のＸ線フィルム画像読取り装置のノイズレベルと、装置に要求されるノイズレベルが等しくなる濃度であり、濃度Ｑ１は上記フィルタ２２を使用した際のＸ線フィルム画像読取り装置のノイズレベルと、装置に要求されるノイズレベルが等しくなる濃度である。
【００６１】
本実施の形態によれば、着目画素近傍に低濃度の画素データがある場合、ＭＴＦの劣化を抑えたフィルタを選択して画素データを出力するため、ＭＴＦ低下による画質劣化を抑えつつ、Ｘ線フィルム画像読取り装置に本来必要とされるＳＮ比を広濃度範囲に亘って実現することができる。
【００６２】
尚、本実施の形態では、３種類のフィルタを使用して説明を行っているが、これに限らず２つ若しくは４つ以上のフィルタを使用して構成しても良い。
【００６３】
又、本実施の形態では、異なる特性を持つ複数の空間フィルタの出力を選択して出力したが、異なる特性を出力可能な１つの空間フィルタを用いることも可能である。
【００６４】
又、本実施の形態では、１次元の空間フィルタについて説明したが、ラインバッファ等を用いて上述のフィルタを２次元の空間フィルタとすることも可能である。
【００６５】
本発明に係るプログラムを格納した記録媒体１４を他のシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータが、記録媒体１４に格納されたプログラムコードを読み出し、実行するようにしても良い。
【００６６】
ここで、本発明の実施例の幾つかを次に列挙する。
【実施例１】
【００６７】
画像信号が入力される複数の空間フィルタ特性を有するフィルタ手段と、前記画像信号における着目画素近傍の最低濃度値を検出する検出手段と、前記検出された最低濃度値に基づいて前記フィルタ手段における複数の空間フィルタ特性の１つを選択する選択手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【実施例２】
【００６８】
前記フィルタ手段は、２次元画像の一方向のみについてフィルタリングを行うことを特徴とする実施例１に記載の画像処理装置。
【実施例３】
【００６９】
前記フィルタ手段は、前記画像信号における着目画素をサンプリング画素の中間点に設定することを特徴とする実施例１に記載の画像処理装置。
【実施例４】
【００７０】
前記画像信号は、Ｘ線フィルムを画像読取り手段で読み取ったものであり、前記フィルタ手段は、前記Ｘ線フィルムのノイズレベルより算出される前記画像読取り手段に要求されるＳＮ比に応じた複数の空間フィルタ特性を有することを特徴とする実施例１に記載の画像処理装置。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明を用いた画像読取り装置の画像処理部の構成を表すブロック図である。
【図２】濃度適応型フィルタの構成を表すブロック図である。
【図３】フィルタの係数の関係を表す図である。
【図４】本発明を用いて得られる濃度値とノイズの関係を表す図である。
【図５】移動平均点数をパラメータとした濃度値とノイズの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１      光源
２      Ｘ線フィルム
３      光学系
４      ＣＣＤリニアセンサ
５      アンプ
６      Ａ／Ｄ変換器
７      黒補正回路
７ａ      減算器
７ｂ      暗分布メモリ
８      対数変換ルックアップテーブル
９      白補正回路
９ａ      減算器
９ｂ      明分布メモリ
１０      濃度適応型フィルタ
１１      制御回路
１２      バス
１３      メモリ
１４      記憶媒体
ＳＲ４〜０  シフトレジスタ
２１〜２３  フィルタ
２４      最小値検出回路
２５      フィルタ選択回路
２６〜３４  乗算器
３５〜４０  加算器
【図１】
2006061597.tif 000003
【図２】
2006061597.tif 000004
【図３】
2006061597.tif 000005
【図４】
2006061597.tif 000006
【図５】
2006061597.tif 000007