(57)【要約】【課題】本発明は画像の非線形特性の補正方法及びシステムを提供する。【解決手段】フィルム画像をディジタル化し、ディジタル画像データのヒストグラムを作成する。フィルム画像が得られた時の変数を示す少なくとも一つの第１の画素値をヒストグラムから抽出し、第１の画素値に少なくとも部分的に基づいて、種々の変数毎に予めメモリ中に記憶されている原画素値を補正画素値へと関連づける複数の非線形補正曲線の中から特定の補正曲線と、所定の補正画素値を選択する。選択された補正曲線によって定められる原画素値と補正画素値との関係に基づいて画像の各画素値をそれぞれ補正画素値へと変換する。このように求められた補正画像データに基づいて非線形補正画像が作成される。【選択図】　　図８
2004048655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像取得装置および媒体の固有の特性に基づきフィルム画像の非線形特性を補正する方法において、
種々の画像取得条件毎に原画素値を補正画素値へと関連づける複数の非線形補正曲線をメモリに記憶するステップと、
前記フィルム画像をディジタル化して前記フィルム画像を表わすディジタル画像データを作成するステップと、
前記ディジタル画像データのヒストグラムを作成するステップと、
前記ヒストグラムから前記フィルム画像が得られた時の画像取得条件を示す少なくとも一つの第１の画素値を抽出するステップと、
前記抽出された第１の画素値の少なくとも一部と予め定められた補正画素値とに基づいて前記メモリに記憶されている前記補正曲線の中から特定の１つを選択するステップと、
前記選択された補正曲線によって定められる原画素値と補正画素値との関係に基づいて画像の各原画素値をそれぞれ補正画素値へ変換し、補正画像データを作成するステップと、
前記補正画像データに基づいて非線形補正画像を作成するステップとを具備することを特徴とするフィルム画像補正方法。
【請求項２】
前記ヒストグラム作成ステップは前記ディジタル画像データ内の所定の画像領域からヒストグラムを作成することを特徴とする請求項１に記載のフィルム画像補正方法。
【請求項３】
前記第１画素値抽出ステップは前記抽出された第１の画素値が所定の範囲にある場合には、前記ヒストグラムにおいて第２の画素値より小さい値の画素値から成る部分が所定の割合を示すような第２の画素値を抽出し、
前記補正曲線選択ステップは前記第１の画素値が前記所定の範囲内にある場合には、抽出された前記第１、第２の画素値に基づいて前記所定の補正画素値を選択することを特徴とする請求項１に記載のフィルム画像補正方法。
【請求項４】
前記第１の画素値に係わる前記所定の範囲は前記フィルム画像の露出過度を示す範囲であることを特徴とする請求項３に記載のフィルム画像補正方法。
【請求項５】
前記第１画素値抽出ステップは前記ヒストグラムの連続部分の最小画素値を前記第１の画素値として抽出し、前記ヒストグラムの連続部分の２５％にあたる部分の画素値を前記第２の画素値として抽出することを特徴とする請求項４に記載のフィルム画像補正方法。
【請求項６】
前記補正画像データにコントラスト強調を施すステップをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のフィルム画像補正方法。
【請求項７】
前記補正画像データにコントラスト強調を施すステップをさらに具備することを特徴とする請求項５に記載のフィルム画像補正方法。
【請求項８】
前記補正画像データにアンシャープマスクフィルタリングを用いてエッジ強調を施すステップをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のフィルム画像補正方法。
【請求項９】
前記補正画像データにアンシャープマスクフィルタリングを用いてエッジ強調を施すステップをさらに具備することを特徴とする請求項５に記載のフィルム画像補正方法。
【請求項１０】
前記補正画像データにアンシャープマスクフィルタリングを用いてエッジ強調を施すステップをさらに具備することを特徴とする請求項６に記載のフィルム画像補正方法。
【請求項１１】
前記補正画像データにアンシャープマスクフィルタリングを用いてエッジ強調を施すステップをさらに具備することを特徴とする請求項７に記載のフィルム画像補正方法。
【請求項１２】
画像取得装置および媒体の固有の特性に基づきフィルム画像の非線形特性を補正するシステムにおいて、
前記フィルム画像の少なくとも一部分をディジタル化して前記フィルム画像を表わすディジタル画像データを作成する手段と、
前記ディジタル画像データのヒストグラムを作成する手段と、
前記ヒストグラムから前記フィルム画像が得られた時の画像取得条件を示す少なくとも一つの第１の画素値を抽出する手段と、
種々の画像取得条件毎に原画素値を補正画素値へと関連づける複数の非線形補正曲線をメモリに記憶する手段と、
少なくとも部分的に前記抽出された第１の画素値に基づいて前記メモリに記憶されている前記複数の非線形補正曲線の中から特定の補正曲線と所定の補正画素値を選択する手段と、
前記選択された補正曲線によって定められる原画素値と補正画素値との関係に基づいて画像の各原画素値をそれぞれ補正画素値へ変換し補正画像データを作成する手段を有し、前記ディジタル画像データを処理して補正画像データを作成する処理手段と、
前記補正画像データに基づいて非線形補正画像を作成する手段と
を具備することを特徴とするフィルム画像補正システム。
【請求項１３】
前記ヒストグラム作成手段は前記フィルム画像のうちの所定の部分に相当するディジタル画像データのみを用いてヒストグラムを作成することを特徴とする請求項１２に記載のフィルム画像補正システム。
【請求項１４】
前記第１画素値抽出手段は前記抽出された第１の画素値が所定の範囲にある場合には、前記ヒストグラムにおいて第２の画素値より小さい値の画素値から成る部分が所定の割合を示すような第２の画素値を抽出し、
前記補正曲線選択手段は前記第１の画素値が前記所定の範囲内にある場合には、抽出された前記第１、第２の画素値に基づいて前記所定の補正画素値を選択することを特徴とする請求項１２に記載のフィルム画像補正システム。
【請求項１５】
前記第１の画素値に係わる前記所定の範囲は前記フィルム画像の露出過度を示す範囲であることを特徴とする請求項１４に記載のフィルム画像補正システム。
【請求項１６】
前記第１画素値抽出手段は前記ヒストグラムの連続部分の最小画素値を前記第１の画素値として抽出し、前記ヒストグラムの連続部分の２５％にあたる部分の画素値を前記第２の画素値として抽出することを特徴とする請求項１５に記載のフィルム画像補正システム。
【請求項１７】
前記補正画像データにコントラスト強調を施す手段をさらに具備することを特徴とする請求項１２に記載のフィルム画像補正システム。
【請求項１８】
前記補正画像データにコントラスト強調を施す手段をさらに具備することを特徴とする請求項１６に記載のフィルム画像補正システム。
【請求項１９】
前記補正画像データにアンシャープマスクフィルタリングを用いてエッジ強調を施す手段をさらに具備することを特徴とする請求項１２に記載のフィルム画像補正システム。
【請求項２０】
前記補正画像データにアンシャープマスクフィルタリングを用いてエッジ強調を施す手段をさらに具備することを特徴とする請求項１６に記載のフィルム画像補正システム。
【請求項２１】
前記補正画像データにアンシャープマスクフィルタリングを用いてエッジ強調を施す手段をさらに具備することを特徴とする請求項１７に記載のフィルム画像補正システム。
【請求項２２】
前記補正画像データにアンシャープマスクフィルタリングを用いてエッジ強調を施す手段をさらに具備することを特徴とする請求項１８に記載のフィルム画像補正システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は高品質のフィルム、例えば放射線写真フィルムの画像補正・複写方法及びシステムに関し、特に、露出が適正だったり不適正だったりする放射線写真の画像補正・複写に関するものである。
【０００２】
なお、アメリカ合衆国政府は本発明には既に特許権使用権料を支払って使用権を有しており、場合によっては、特許権所有者に対して第三者に妥当な条件で使用権を認めるように要請する権利を有している。妥当な条件というのは、全国健康協会（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｈｅａ１ｔｈ）の定める合衆国公共保健サービス認可（ＵＳ　ＰＨＳ　Ｇｒａｎｔｓ）のＣＡ２４８０６の約定にあるような条件のことである。
【０００３】
【従来の技術】
集中治療室（ＩＣＵ）では、臨床医は患者の放射線写真をすぐに見る必要があるのだが、一方、放射線医の方では落着いた環境において一日がかりで放射線写真の解釈・判定を行うために放射線写真を必要としている。こういう相反する２つの要求を解消すべく、病院では、放射線写真の複写を集中治療室に届けるのが決まりとなっている。しかしながら、放射線写真の複写は、従来からの光学的な複写技術を用いて行われるのだが、その複写の質がしばしば劣悪でムラのあるものなのである。こういう次第であるから、ムラなく高品質の放射線写真を提供し得る複写システムがあれば役に立つ筈である。
【０００４】
従来の放射線写真は、その約１０％が、画質が劣悪であるために診断に供されず捨てられるのが通常である。捨てられる理由の中には、露出過度もしくは露出不足による不適正な濃度とか、グリッドのずれによるコントラスト不足といったことが含まれている。しかし、ディジタル画像処理技術を用いれば、露出の不適正な放射線写真でも、これを補正して再生できるのである。画像処理を施すと放射線写真の画質を向上させることができる。実際、コンピュータを利用した放射線撮影（ＣＲ）とエッジ強調画像に馴れてしまっている放射線医たちには、ディジタル化した放射線写真におだやかなディジタル画像処理を施したものの方が好まれる傾向がある（Ｍａｃ　Ｍａｈｏｎ他、「ディジタル胸部放射線撮影」、胸部医学臨床講座１２、１９〜３２頁、１９９１年：参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は補正を必要とする非線形特性を含む複写画像の画質を向上せしめるフィルム画像補正方法及びシステムを提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は露出の不適正な放射線写真を修復再生するフィルム画像補正方法及びシステムを提供することである。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は従来式の放射線写真にディジタル処理を利用して強調を施すフィルム画像補正方法及びシステムを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は画像保管・通信システム（ＰＡＣＳ）及びコンピュータ援用診断（ＣＡＤ）用の前処理装置としてディジタイザを使用する新規のフィルム画像補正方法及びシステムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の目的やその他の目的は、画像の非線形な特性を補正する新しい改良法及びシステムを提供することによって達成される。その新改良方法及びシステムは、画像をディジタル化し画像を表わすディジタル画像データを作成し、このディジタル画像データのヒストグラムを作成し、画像が得られた時の変数を示す少なくとも一つの第１の画素値をヒストグラムから抽出し、少なくとも第１の画素値に部分的に基づいて、種々の変数毎に予めメモリ中に記憶されている原画素値を補正画素値へと関連づける複数の非線形補正曲線の中から特定の補正曲線と、所定の補正画素値を選択し、選択された補正曲線によって定められる原画素値と補正画素値との関係に基づいて画像の各原画素値をそれぞれ補正画素値へと変換し、このように求められた補正画像データに基づいて非線形補正画像を作成するものである。
【００１０】
【作用】
本発明の方法及びシステムによると、例えば従来式の放射線写真から得られる画像がレーザーフィルムディジタイザによってディジタル化される。それから、このディジタル化された画像データを分析し、露出が不適正な場合には補正が施され、コントラスト不足の画像に対してはコントラストが修正され、必要に応じてエッジ（輪郭）強調が行われる。最後に、こうして処理を施された画像がレーザプリンタを用いてフィルム上にプリントされる。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明によるフィルム画像補正方法及びシステムの実施例を説明する。図１はディジタル画像補正・複写システムの一実施例のブロック図である。なお、以下の図面で同一の参照数字は同一もしくは対応する部分を示しているものとする。
【００１２】
図１について言及すると、この補正・複写システムはレーザーフィルムディジタイザ２、Ｉ／Ｏ（入出力）制御部４、画像処理部６、レーザーフィルムプリンタまたは画像表示装置８、光磁気ディスク装置１０を含んでいる。光磁気ディスク装置１０はディジタル化された画像データを記憶しておくためのものである。また、このシステムは、オプションで、ネットワーク１２を介してたとえばＰＡＣＳ（画像保管・通信システム）とかＣＡＤ（コンピュータ診断支援システム）に接続することもできるようになっている。関心領域というのは、後述するように、診断の関心の対象となっている体組織をＸ線が透過している領域に相当するものがあるが、放射線写真中の関心領域は、ディジタイザ２（例えば、コニカ製のレーザーフィルムスキャナ（ＫＦＤＲ−Ｓ型））を使用して１０ビットのグレースケールを備えた２Ｋ×２．５Ｋのマトリクスとしてディジタル化される。ディジタル化された画像の画素値は元の放射線写真中の光学濃度とはほぼ反比例している（Ｙｉｎ他、「カーブフィッティング技術を用いたフィルムディジタイザのプレサンプリングＭＴＦの測定」、Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．１７：９６２〜９６６頁、１９９０年、参照）。ディジタル化された画像は、画像処理部６（例えば、サン（Ｓｕｎ）社製の３／４７０ワークステーション）において、濃度補正及びおだやかなエッジ強調を用いて処理される。そして、この画像処理部６にはディジタイザ２、プリンタ８への高速インターフェース（ＤＲＶ１１−ＷＡ）が備わっており、その転送速度はほぼ１ＭＢ／秒である。こうして処理された画像のハードコピーがレーザーフィルムプリンタ８（例えば、コニカ製のＫＦＤＲ−Ｐ型）を用いて８インチ×１０インチのフィルム上にプリントされ、複写画像が作り出される。複写画像の長さ寸法は、元の放射線写真の長さ寸法の正確に１／２に縮小される。画像データは光磁気ディスク装置１０（例えば、リコー製）上に記憶されるが、このデータはイーサネット回路網経由で他のコンピュータ、装置へ転送することができる。処理に要する時間はディジタル化、自動濃度補正、アンシャープマスキング処理及びプリントを含めると全部でおよそ３分である。アンシャープマスキング処理がなければ、処理所要時間は８０秒にまで短縮される。
【００１３】
露出が不適正な放射線写真の濃度補正を行うためには、本発明では、元の放射線写真フィルム（例えば、Ｌａｎｅｘ　Ｍｅｄｉｕｍスクリーンを備えたコダック製のＯＣフィルム）のＨＤ曲線もしくは特性曲線として知られているものに基づく非線形濃度補正方法を用いる。ＨＤ曲線は逆二乗ｘ線感光計を用いて計測される（土井、「放射線写真システムにおける基本的な画像特性とその測定」、医用放射線物理学の進歩、第１１巻、Ｃ．　Ｏｒｔｏｎ編集、Ｐｌｅｎｕｍ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｒｐ．刊、１８１〜２４８頁、１９８５年、参照）。この非線形濃度補正技術が必要であることについて、図２を参照して説明する。
【００１４】
図２に示されているように、露出レベルを三通りに変えて撮影して得られた同一患者の入力データのヒストグラムは、露出（対数相対値）によって示すと、同じ形状になる。しかしながら、放射線写真からディジタル化して得られた画像の画素値によると三つのヒストグラムは違った形状になる。何故なら、露出値と画素値との間の関係は非線形なものだからである。それ故、図２からもはっきりとわかるように、線形補正技術を用いても露出が不適正な放射線写真から適正な濃度分布を修復再生することは困難である。線形補正技術によると、放射線写真の濃度に比例して画素毎に濃度を直線的に変えていった画像が出来てしまうからである。
【００１５】
本発明によれば、露出が不適正な画像の画素値と適正露出の画像の画素値との間の非線形な関係（即ち、ルックアップテーブルによって与えられる写像関数）が求められる。本発明により露出が不適正な画像の濃度補正用のルックアップテーブルを如何にして求めるについての方法が図３に示されている、たとえば、露出不足の場合、仮に適正露出に対して１／２の露出不足の場合を考えると、ディジタル化された画像の原画素値Ｐｕは、露出値Ｅｕから、元の放射線写真のＨＤ特性曲線（図３（ａ））とフィルムディジタイザの特性曲線（図３（ｂ））とを用いて得られる。この適正露出に対して１／２の露出不足の場合でいえば、露出値Ｅｕに補正係数０．３（すなわち、ｌｏｇ２）を単に加えるだけで、露出値の補正値Ｅｃを得ることができる。この露出値を先と同じ特性曲線を利用して補正画素値へと変換する。このようにして、不適正露出の度合、たとえば適正露出に対して１／２という度合に対して、ディジタル画像中の原画素値と、修復された画像中の補正面素値との間の写像が、図３（ｃ）の曲線で示されているように求められるのである。
【００１６】
本発明の実施例においては、適正露出レベルの１／４から４倍までの範囲の不適正露出の放射線写真の濃度補正のために１６個のルックアップテーブルが用意されている。この補正のための（１／４〜４倍）という露出範囲は、２１／４刻みの対数目盛上で等分された。本発明は、ディジタル化された放射線写真の画素値を補正画素値に変換するものであるから、非線形濃度補正技術として引合いに出されるものであるが、これに対して従来の技術は、線形濃度補正技術であった。図４には、ディジタル化された放射線写真中の画素値と、補正された画素値との間の関係が示されている。ルックアップテーブルの内容を示すために実施例として８本だけ曲線が示されている。注意すべきこととしては、この非線形濃度補正技術を用いるには、これに先立ってある特定の露出条件に対してはどの補正曲線を使えばよいのかを決めなければならず、適当な補正曲線を決めるためには、露出が不適正な放射線写真の補正係数を知らなければ、あるいは見積らなければならないということである。
【００１７】
露出が不適正な放射線写真用の露出補正係数の見積り・推定のために、本発明ではヒストグラム分析が採用されている。９０枚のＰＡ胸部放射線写真のヒストグラムが分析された。９０枚のうちの３０枚は適正な露出のもの、６０枚は露出不足または露出過度のために診断に供されず捨てられていたものであった。胸部放射線写真の場合、適正な露出を見積る目安として通常最も重要なのは肺領域の濃度である。肺領域は、元の放射線写真においては概して暗い部分であるが、ディジタル化された画像においては低めの画素値に相当している。それ故、図６に示されているように、露出レベルの見積りを行うためには、ディジタル化された胸部画像のうち肺部分にあたるところから二つの尺度となる値が選びだされたのである。二つのうちの一方の尺度値は、画像のグレイレベルのヒストグラム（図５参照）のうち下端部（光学濃度が高い部分）から２５％の部分にあたる画素値（以下、２５％画素値と称する）であり、もう一方の尺度値は、ヒストグラムの主要部分に寄与するところが零ではない部分のうちの最小の画素値（肺部分において光学濃度が最大の箇所に相当する）である。以上の二つの尺度値以外の他の尺度値を用いることも可能であって、たとえば、ヒストグラムの中央の画素値、平均画素値、ピーク画素値、及び最大画素値とか、画素値の高い部分と低い部分の組み合わせとかである。しかし、こういう尺度値を用いて得られる結果は、上記の２５％画素値と最小画素値という組み合わせの尺度値を用いて得られる結果に比べると、同程度かもしくは見劣りのするものだったのである。
【００１８】
図６には、三通りの放射線写真、即ち適正露出、露出不足、及び露出過度の場合について二つの尺度値の分布が示されている。本発明によると、適切なルックアップテーブルを選び出すためには、最小画素値を用いれば図６において三通りの放射線写真は明らかに見分けがつくのであるから、以下に述べるように、露出レベルを見積ることができるのである。
【００１９】
再び、図６について述べると、最小画素値が２００以下（２００は露出過度に相当する限界値）、もしくは最小画素値が５００以上（５００は露出不足に相当する限界値）の不適正露出の放射線写真の濃度補正を行うためには、その放射線写真の最小画素値を、適正露出の放射線写真から得られる最小画素値の大体の平均値（図示の例では３５０）へと変換しなければならない。従って、図４に示されている曲線、あるいはルックアップテーブルのうち、不適正露出画像の最小画素値をこの３５０という平均最小画素値へと最もよく変換する曲線、即ち、元の画素値と実験的に求められた３５０という補正画素値との座標の交点に一番近い補正曲線が、画像全体の画素についてその画素値を補正画素値へと写像するための曲線として選ばれるのである。以上の二つの限界レベル（２００及び５００）と平均画素値（３５０）とは、さらに２００枚の胸部放射線写真を追加したものを分析して実験的に求められたのである。その２００枚の追加写真というのは、日課として行われている臨床研究において、濃度が適正であるように見えたために捨てられず診断に供されたもので、そのデータが図７に示されている。
【００２０】
さらに、本発明によれば、露出過度の画像を詳細に分肝した結果、図７に関連して次に述べるような一層緻密な技術を用いると非常に有益であることがわかった。この技術では、最小画素値が０から２００の範囲にある露出過度の画像は、２５％画素値によって、高、中、低の三領域に分けられる。図７において、Ｈ，Ｍ，Ｌの符号を付してあるのがそれぞれ高、中、低の領域である。
【００２１】
高領域Ｈは、２５％画素値が３５０のところから始まっている対角線に平行な斜線より上にあって、且つ最小画素値が０〜２００の範囲にある部分である。中領域Ｍは、２５％画素値が３５０及び２００のところから始まっている二本の斜線にはさまれた部分である。低領域Ｌは、２５％画素値が０及び２００のところから始まっている二本の斜線にはされた部分である。
【００２２】
領域Ｌ、Ｍ、Ｈ中の露出過度の画像の濃度補正を行うためには、その放射線写真の最小画素値をそれぞれ、４００、３５０、３００という画素値に変換する。換言すると、最小画素値が２００より小さい露出過度画像の場合、２５％画素値に応じて、図４の補正曲線は、最小画素値と４００、３５０または３００という補正画素値との交点に基づいて選ばれるのである。こういう細かな技術が考えだされたのは何故がというと、二つの放射線写真の最小画素値が同じ場合には、２５％画素値が低い露出過度の放射線写真は２５％画素値の高い露出過度の放射線写真よりも露出過剰の度合が一層大きいものである傾向が見られるからである。
【００２３】
胸部放射線写真には、人体の外側の領域に対応する暗い背景部分が普通含まれている。これらの暗い部分が原因となって、実際の露出レベルを見積る際に誤差を生じてしまうことがあり得る。そこで、ヒストグラム分析からこれらの領域をとり除いてしまうために、グレイレベルのヒストグラムは、画像の中央にある選ばれた関心領域（ＲＯＩ）内においてのみ計算される。この関心領域の面積は、画像全体の面積の１／４に等しく、関心領域の長さ寸法は、放射線写真の長さ寸法の１／２である。概して、大抵の胸部放射線写真の肺領域は、直立した状態で両肺を前後方向から撮ったものにしても横方向から撮ったものにしても、放射線写真の中央部に位置せしめられているものである。この関心領域中にはまた、縦隔の一部分も位置している。
【００２４】
濃度補正に加えて、放射線写真の全面的及び局部的なコントラストが、それぞれ、コントラスト及びエッジ強調によって修正される。コントラストは、濃度補正を施した画像データのヒストグラムを計算して求められる。即ちヒストグラムを計算して、その補正画像はコントラストという面では、グリッドのずれのために非常に弱いか否かを決め、そしてもしコントラストが非常に弱い場合には、全面的なコントラスト補正が必要か否かを決めるのである。このことは、画素値の全域にわたるヒストグラムの幅または拡がりの所定の尺度を定めておくことによって成し遂げられる。何故なら、低コントラスト画像のヒストグラムは幅が狭くなる傾向があるからである。従って、もしこの幅の尺度、たとえば、ヒストグラムの最大値の半分のところにおける幅（半値全幅：ＦＷＨＭ）が所定の限界値を下まわる場合には、本発明に従って、濃度補正済みの画像にさらにコントラスト強調の処理を施すのである。
【００２５】
全面的な画像のコントラストは、フィルムディジタイザの特性曲線の傾きを増すことによって強調される。特性曲線の傾きを増すには、特性曲線を旋回点、即ち旋回画素値の周りに定まった量だけ回転させるようにする。元の画素値を新しい画素値へとこのようにして写像するのは、線形変換であり、線形濃度補正技術に相当するものである。この技術を用いると、あらかじめ定められた画素値である旋回点以上の画像の画素値は、その画素値に比例してあらかじめ定められた倍率で増し、旋回点以下の画像の画素値は、その画素値に比例して同じ率で減る。現在のところ、全面的なコントラスト強調は、選ばれた症例について手動で行われている。こういう強調を必要とする症例の数は比較的少ないからである。
【００２６】
エッジ強調は、濃度及びコントラストを補正済みの画像において、アンシャープマスクフィルタリングを用いて施される（石田他、「高品質放射線写真画像：低コントラストの対象物の検出改良及び予備臨床研究」、放射線写真３；　３２５〜３３８頁、　１９８３年、及び　Ｌｏｏ他、「ディジタル式放射線撮影における基本的な画像特性の研究．４．　単純なパターンの検出能に及ぼすアンシャープマスキングの効果」、医学物理１２；　２０９〜２１４頁、１９８５年、参照）。重み係数とマスクの寸法は、検査のタイプ（胸部、腹部或いはその他）によって選ばれる。
【００２７】
図８は、本発明による複写・補正方法の各ステップを説明する流れ図である。ステップ１００において、放射線写真の画像データがディジタル化され、ステップ１１０において、ＲＯＩ（関心領域）が選ばれる。ステップ１２０において、関心領域の画像データのグレイスケールヒストグラムが作成され、ステップ１３０において、このヒストグラムを分析して、最大濃度に該当する最小画素値と、ヒストグラムの２５％部分における２５％画素値とが求められる。ひとたびこれらの画素値が求められると、ステップ１４０において、先に図４に関連して述べたように、これらの画素値を用いて最適の補正曲線が選び出される。それから、ステップ１５０において、こうして選ばれた補正曲線を利用して元の画像が補正され、そして任意選択ではあるが、さらに、コントラスト及び／またはエッジ強調のための補正が行われる。補正された画像は、ステップ１６０において、フィルムプリンタまたは表示装置８によって複写される。
【００２８】
本発明の複写システムは、物理的な画質に関しても、実際の臨床例に関しても評価されてきている。予備臨床面における評価では、露出不足もしくは露出過度のために捨てられていたものを本発明のシステムによって処理し、修復再生された複写を放射線医たちが、診断に適しているかどうかについて、また、肺動脈及び縦隔の細部について主観的に鑑定した。物理的な評価では、この複写システムの変調伝達関数（ＭＴＦ）（土井他、「スクリーンフィルムシステムの変調伝達関数」、ＩＣＲＵ報告書４１；　１〜５６ページ、　１９８６年、ＭＤ．　Ｂｅｔｈｅｓｄａ所在の国際放射線単位測定委員会から出版参照）及び雑音ウィーナースペクトル（土井他、「放射線写真スクリーンフィルムシステムのＭＴＦのウィーナースペクトル」、第１１巻、１９８６年、ＨＨＳ出版ＦＤＡ８６−８２５７；１〜１００頁参照）が計測され、その計測結果が、従来のスクリーンフィルムシステム及び東芝製のコンピュータ放射線撮影システム（ＣＲシステム）の計測結果と比較された。
【００２９】
図９〜図１１は、露出レベルを三通りに変えて得たファントム（人体模型）の画像である、三通りの露出レベルというのは、９０ｋＶにおいて、１ｍＡｓ，４ｍＡｓ、そして１６ｍＡｓの三通りで、それぞれ露出不足、適正露出、そして露出過度に相当している。これらの画像に対して二つの異なった濃度補正技術が適用された。線形技術を用いて濃度を補正した画像が図１４、図１５に示されている。この補正技術を用いると、不適正露出の画像はどちらも、中間濃度の範囲においては、適正露出の画像と大体似通って見える。しかしながら、露出不足の場合には、肺領域のコントラストは、適正露出画像の場合のコントラストより高くなっており、そして、濃度が低い領域ではコントラストは低くなっている。露出過度の画像を補正した画像の場合には、濃度が高い領域においては、適正露出の画像の場合より低いコントラストを示すが、濃度が低い領域においては、適正露出の画像の場合よりコントラストは高くなっている。
【００３０】
図１２と図１３は、非線形濃度補正技術によって修復再生した画像を示している。修復再生された画像は、濃度の高い領域においても低い領域においても、濃度とコントラストの両面で、適正露出の画像とそっくりに見える。線形技術と比較して非線形濃度補正技術の有する独特の利点は、全面的な濃度分布を回復して、適正露出の放射線写真の場合に得られる濃度分布にひけをとらない外見をもたらし得るということで、この点に注意すべきである。
【００３１】
図１６は、適正露出の４倍の露出にして得られた露出過度画像の例を示しているが、慢性の閉塞性肺（動脈）疾患によって肺が過度に膨脹している成人男子患者のものである。図１７に示されている補正画像の質は、もとの放射線写真がひどい露出過度で、両肺の一番暗い部分の光学濃度が３．２であったにもかかわらず、優秀である。
【００３２】
横方向からの胸部放射線写真に対しても、同じ濃度補正方法が適用された。図１８は露出不足の胸部放射線写真、図１９はそれを修復再生した複写を示している。幾つかの小さな胸膜滲出液がはっきりと示されており、肺動脈及び縦隔の細部が改善されている点に注意してほしい。
【００３３】
自動化非線形濃度補正技術の有用性を評価するため、シカゴ大学のＫｕｒｔ　Ｒｏｓｓｍａｎｎ放射線写真画像調査研究所の放射線科において、三週間に亘り、露出不適正のため診断に供されずに捨てられた胸部放射線写真すべてに対して、本発明のディジタル複写システムが使用された。これらの放射線写真には、寸法がスタンダード型のものとポータブル型のものとが含まれていた。どの場合にもＯＣフィルムとＬａｎｅｘ　Ｍｅｄｉｕｍスクリーンが用いられたが、スタンダード型の場合には１２５ｋＶ、１２：１グリッド、ポータブル型の場合は、９０ｋＶ、６：１グリッドで用いられた。診断に供されずに捨てられていた放射線写真の中には、露出過度のフィルムが６２枚、露出不足のフィルムが２５枚含まれていた。非線形濃度補正技術を用いることによって、５４枚の露出過度の胸部放射線写真と２１枚の露出不足の胸部放射線写真とが正常な濃度に補正され、診断に使用できると判断された。このように、全体の修復再生率は８６．２％であった。また、本願の発明者たちは、腹部の放射線写真で診断に供されずに捨てられていたものにも本発明のディジタル複写システムを用いてみた。１７枚の露出過度の放射線写真と２０枚の露出不足の放射線写真（ＴＭＧフィルム及びＬａｎｅｘ　ｍｅｄｉｕｍスクリーン）が処理され、その結果、１６枚の露出過度の放射線写真と１４枚の露出不足の放射線写真が修復再生された。全体の修復再生率は、腹部放射線写真の場合には、８１．１％だったのである。
【００３４】
ディジタル複写システムの画質を評価するためには、複写システム、記憶蛍光体コンピュータ放射線撮影（ＣＲ）、及びＬａｎｅｘ　ｍｅｄｉｕｍ／ＯＣスクリーンフィルムシステムの解像力と雑音という画像特性が、ＭＴＦ（変調伝達関数）（土井他、「スクリーンフィルムシステムの変調伝達関数」、ＩＣＲＵ報告書４１；１〜５６ページ、１９８６年、ＭＤ．　Ｂｅｔｈｅｓｄａ所在の国際放射線単位測定委員会から出版参照）及び雑音ウィーナースペクトル（土井他、「放射線写真スクリーンフィルムシステムのＭＴＦのウィーナースペクトル」、第１１巻、１９８６年、ＨＨＳ出版ＦＤＡ８６−８２５７；１〜１００頁参照）を用いて、それぞれ評価された。図２０は、レーザーディジタイザのＭＴＦが最も高いことを示している。複写システムのＭＴＦは、スクリーンフィルムのＭＴＦとフィルムディジタイザのＭＩＦとの積によって与えられる。空間周波数の低いところでは、ＣＲシステムが最も高いＭＴＦを有しているが、空間周波数が高くなると、複写システムの方がＣＲシステムを上廻っている。図２１には、ディジタル複写システム、スクリーンフィルムシステム、及びＣＲシステムのウィーナースペクトルが示されている。ディジタル複写フィルムの雑音レベルは、スクリーンフィルムシステムの雑音レベルに匹敵するものであり、ＣＲシステムの場合の雑音レベルの約半分である。
【００３５】
正常な露出によって得た正常な胸部のディジタル複写画像とＣＲ画像がそれぞれ図２２、図２３に示されている。これらの画像は甲乙つけがたいように見える。もっともＣＲ画像の方が複写画像よりも雑音が多いのだが、これはＣＲシステムの場合の方がウィーナースペクトルのレベルが高いためである。
【００３６】
表１は、ディジタル複写システム、コンピュータ放射線撮影システム、及び従来式のスクリーンフィルムシステムの比較を示す。画質の比較においては、スクリーンフィルムシステムが、総合的な空間解像力は最高である。周波数の低い範囲では、ＣＲシステムが最高のＭＴＦを有しているが、ＣＲシステムの総合的な空間解像力は、他の二つのシステムに比較すると貧弱であるし、ＣＲシステムは他のシステムより約２倍、雑音が多い。ディジタル複写システムによって作られる画像の画質は、もとの放射線写真の画質に殆ど引けをとらないもので、濃度補正を施したものは場合によってはもとの放射線写真よりすぐれている。コンピュータ放射線撮影システムの独特の側面は、ダイナミックレンジの幅が広いことである。しかしながら、ディジタル複写システムでも、本発明で採用したように、露光寛容度の幅が適当に広いフィルムと正確に調整した散乱防止用グリッドとを組み合わせて用いれば、適正露出レベルのほぼ１／４から４倍までの範囲においては、この特色（ダイナミックレンジの幅が広いという特色）が備わっているのである。同様に、エッジ強調のようにＣＲシステムで評判のよい特色も、ディジタル複写システムを用いて得ることができる。ＣＲシステムの場合は購入費用も、維持費も高くつくのであるが、本発明のディジタル複写システムは、割合、低コストで設置することができ、運転費用も従来の複写システムと大差のないものである。表１に示されているように、大抵の項目において、複写システムは、ＣＲシステムに引けをとらないか、またはＣＲシステムよりまさっているのである。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
【発明の効果】
本発明によるディジタル複写システムは、レーザーフィルムディジタイザ、高速コンピュータ、及びレーザーフィルムプリンタを使用して開発されたものである。この複写システムによれば、露出不足または露出過度のために診断に供されずに捨てられていたフィルムの殆とが、非線形濃度補正技術を用いて修復再生され得るのである。このディジタル複写システムを用いて得られる画質は、記憶蛍光体コンピュータ放射線撮影システムの場合の画質に引けをとらないか、または僅かに上廻ってさえいるものである。それ故、このディジタル複写システムは、臨床的な環境にＰＡＣＳ（画像保管・通信システム）を導入するための有効で且つコスト面でも実用可能な方法となるものである。
【００３９】
以上の説明、内容に照らしてみれば、本発明には無数の修整や変形を付け加え得ることは明らかである。以上の本発明の説明は、放射線写真画像の補正及び複写に関連付けて行ってきたわけであるが、他の手段によって得られた非線形変調画像の補正・複写にも本発明は役立つのである。たとえば、本発明は、対数増幅器を用いるディジタルサブトラクション血管撮影法によって得られたＤＳＡ画像を補正するために使用することができる。同様に、本発明を超音波その他による画像に適用することも考えられる。それ故、本願発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、本発明は、明細書中に特にとりあげて説明した実施例以外の実施例としても実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフィルム画像補正システムを説明する構成因。
【図２】本発明による画像データ処理を説明するために、露出レベルを三通りに変えて撮影した同一患者の放射線写真の画素値におけるヒストグラムを比較する図。
【図３】露出が不適正な画像に非線形濃度補正を行うためのルックアップテーブルの求め方を示す図。
【図４】露出が不適正な画像に非線形技術による濃度補正を行うためのルックアップテーブルを示す図。
【図５】露出が不適正な放射線写真の露出レベルを見積る際に用いられる二つの尺度を示す図。
【図６】９０枚の放射線写真について、三通りの露出レベルにおける上記二つの尺度の分布を示す図。
【図７】２００枚の放射線写真について、三通りの露出レベルにおける上記二つの尺度の分布を示す図。
【図８】本発明の濃度補正方法に従って実施される処理ステップを示す流れ図。
【図９】非線形濃度補正方法の効果を示すために露出不足の画像（１ｍＡｓ）を示す図。
【図１０】非線形濃度補正方法の効果を示すために適正露出の画像（４ｍＡｓ）を示す図。
【図１１】非線形濃度補正方法の効果を示すために露出過度の画像（１６ｍＡｓ）を示す図。
【図１２】露出不足の画像を非線形濃度補正技術を用いて修復再生した画像を示す図。
【図１３】露出過度の画像を非線形濃度補正技巧を用いて修復再生した画像を示す図。
【図１４】露出不足の画像を線形コントラスト強調を用いて修復した画像を示す図。
【図１５】露出過度の画像を線形コントラスト強調を用いて修復した画像を示す図。
【図１６】露出過度のＰＡ胸部放射線写真を示す図。
【図１７】図１６に示した露出過度のＰＡ胸部放射線写真の修復画像を示す図。
【図１８】露出不足の横方向からの胸部放射線写真を示す図。
【図１９】図１８に示した露出不足の横方向からの胸部放射線写真の修復画像を示す図。
【図２０】ディジタル複写システム、コンピュータ放射線撮影システム、従来式スクリーンフィルムシステム、及びレーザーフィルムディジタイザの変調伝達関数を比較する図。
【図２１】ディジタル複写システム、コンピュータ放射線撮影システム、及び従来式スクリーンフィルムシステムの雑音ウィーナースペクトルを示す図。
【図２２】複写画像とＣＲ画像を比較するために従来式フィルムを本発明によりディジタル複写したものを示す図。
【図２３】複写画像とＣＲ画像を比較するために人間の胸部のコンピュータ放射線撮影画像を示す図。
【符号の説明】
２…レーザフィルムディジタイザ、４…Ｉ／Ｏ制御部、６…画像処理部、８…レーザフィルムプリンタまたは画像表示装置、１０…光磁気ディスク装置、１２…ネットワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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