(57)【要約】【課題】画像明るさが不利な影響を及ぼされる従来技術の弊害を除去し、医師または使用者に対して手作業による最適化を大々的に減らす画像システムを提供する【解決手段】画像データの調和化を図るための回路を備え、グレー値信号の形の画像データを処理して再生装置に表示する画像を形成するための画像システム、特に医用診断装置用の画像システムにおいて、回路（８）が、先に行なわれた調和化の後にグレー値範囲の中心を規定するＣ値を維持しながらグレー値信号およびそれにともなうグレー値ダイナミックレンジの新たな補正によって自動コントラスト強調を行なうために構成されている。【選択図】図１
2004153826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データの調和化を図るための回路を備え、グレー値信号の形の画像データを処理して再生装置に表示する画像を形成するための画像システム、特に医用診断装置用の画像システムにおいて、回路（８）が、先に行なわれた調和化の後にグレー値範囲の中心を規定するＣ値を維持しながらグレー値信号およびそれにともなうグレー値ダイナミックレンジの新たな補正によって自動コントラスト強調を行なうために構成されていることを特徴とする画像システム。
【請求項２】
重畳した高周波信号成分を増幅するために、重畳した高周波信号成分に依存した自動補正が行なわれることを特徴とする請求項１記載の画像システム。
【請求項３】
自動補正の範囲内でダイナミック限界に最も近い高周波信号成分（９）が求められ、この信号成分に依存して補正が行なわれることを特徴とする請求項２記載の画像システム。
【請求項４】
補正は、グレー値ダイナミックレンジを広範囲に利用して高周波信号成分がカットされないように行なわれることを特徴とする請求項２または３記載の画像システム。
【請求項５】
ダイナミック限界の最も近くにある高周波信号成分（９）がまだダイナミック限界内またはダイナミック限界の下にある限界内にあるように、ダイナミック限界の最も近くにある高周波信号成分（９）を持ち上げるための増幅係数（ｖ）が自動的に求められることを特徴とする請求項３または４記載の画像システム。
【請求項６】
自動コントラスト強調は使用者によって選択的に投入可能であることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の画像システム。
【請求項７】
回路（８）はさらに画像データのパラメータ設定可能な位置周波数フィルタ処理を行なうために形成され、自動コントラスト強調は位置周波数フィルタ処理のフィルタパラメータに依存して行なわれることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の画像システム。
【請求項８】
操作面では操作者に対してフィルタパラメータの入力により位置周波数フィルタ処理の選択可能性が与えられ、さらに、入力されたフィルタパラメータに依存した自動コントラスト強調の選択可能性が与えられることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の画像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データの調和化を図るための回路を備え、グレー値信号の形の画像データを処理して再生装置に表示する画像を形成するための画像システム、特に医用診断装置用の画像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像システムは公知であり、初期にはＸ線診断装置に接続されて使用されている。このＸ線診断装置は、Ｘ線検査によって取得された画像データに基づいて、訴える力の大きいＸ線画像を形成するのに役立つ。このようなＸ線診断装置は、Ｘ線画像をアナログ電気信号列、画像信号またはビデオ信号に変換する画像変換器を含む。この種の画像変換器は例えば固体画像検出器であってもよい。医用画像システムは一般にディジタル構成であることから、供給された画像信号が相応のディジタル値に変換され、このためにＸ線画像が種々の画素（ピクセル）に分解され、これらの画素には種々のディジタルのグレー値が割り付けられている。撮影された画像は医師に診断発見の評価のために一般に適当なモニタにグレー画像として表示される。
【０００３】
さらに、形成された画像から異なる情報を取出すために、形成された画像を的確に画像印象に変更するために、取得された画像データもしくはグレー値信号を加工することは公知である。この画像処理はいわゆる調和化であり、「ＤＤＯ」とも呼ばれている（ＤＤＯ＝Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｏｐｔｉｍｓａｔｉｏｎ、ダイナミック濃度最適化）。しばしば、ダイナミックレンジコントロールまたは「ダイナミック補償」と呼ばれるこの調和化の場合、取得されたオリジナルの画像データいわゆる「ネイティブ画像データ」が、重み付けされた低周波フィルタにてフィルタ処理され、画像データの畳み込みが行なわれる。この低周波フィルタ処理によって、画像データが存在するグレー値範囲の縮小が生じる。すなわち、画像は全体として「平坦」になりコントラストが減少する。高周波フィルタによって高周波成分が有利にフィルタ処理されるにもかかわらず、画像もしくはグレー値範囲の平坦化およびそれに結びつくコントラスト損失は画像印象の変更をもたらす。
【０００４】
調和化によって生じる「画像平坦化」は再び補償することができるようにするために、従来技術では医師または使用者によって費用のかかる最適化プロセスが手作業で行なわれている。この場合、一般には、手作業による変更により再び他の画像を決めるパラメータが操作されるので、画像印象がさらに変化して訴える力を失うという結果が生じる。例えば、画像が明るすぎたり、暗すぎたりするなど、画像明るさが不利な影響を受けることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、上述の弊害を除去し、医師または使用者による手作業の最適化を大幅に減らす画像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、本発明によれば、画像データの調和化を図るための回路を備え、グレー値信号の形の画像データを処理して再生装置に表示する画像を形成するための画像システム、特に医用診断装置用の画像システムにおいて、回路が、先に行なわれた調和化の後にグレー値範囲の中心を規定するＣ値を維持しながらグレー値信号およびそれにともなうグレー値ダイナミックレンジの新たな補正によって自動コントラスト強調を行なうために構成されている。
【０００７】
本発明による画像システムにおいては、先に行なわれた調和化の後に、調和化によって生じたコントラスト平坦化を再び補償するために、自動コントラスト強調が行なわれる。このコントラスト強調は、本発明によれば、中心値つまりＣ値を維持しながら行なわれる、すなわち平均の画像明るさが維持される。自動的な新たな補正によって、グレー値ダイナミックレンジ全体が画像印象の最適化に合わせられ、これがコントラスト強調を生じさせる。従って、医師または使用者は、従来のように、手作業を積極的に行なって一連の手作業操作により画像を最適化することをもはや必要とされず、寧ろ画像システムが自動コントラスト強調の範囲内で中心のＣ値を維しながら医師または使用者から画像を最適化することを引き受ける。
【０００８】
重畳した高周波信号成分を増幅するために、重畳した高周波信号成分に依存した自動補正を行なうとよい。新たな補正の範囲内において、いわゆるウィンドウ値つまりＷ値によって説明されるいわばグレー値ウィンドウがコントラスト強調するように拡張され、その場合このウィンドウは調和化によって平坦化されたものである。高周波信号成分がグレー値信号中に存在する場合、新たな補正つまりグレー値ウィンドウの拡張により高周波信号成分が不利な影響を受けることを避けるために、この高周波信号成分を考慮した補正が行なわれる。狙いはどんな場合にもこの高周波信号成分または画像の範囲も強調して表示し、それによりコントラストを強調することにあり、そのために高周波信号成分または画像の範囲が補正の範囲内で考慮される。
【０００９】
本発明によれば、自動補正の範囲内においてダイナミック限界（ダイナミックレンジの限界）に最も近い高周波信号成分が求められ、この信号成分に依存して補正が、グレー値ダイナミックレンジを広範囲に利用して高周波信号成分がカットされないように行なわれるべきである。自動コントラスト補正は自動コントラスト機能とも呼ぶこともでき、この自動コントラスト補正はダイナミック限界に最も近くにある高周波信号成分を求める。ここで、ウィンドウもしくはグレー値範囲は、本発明に従って、この高周波信号成分が常にまだ最大のグレーダイナミックレンジ内にあるまで拡張され、従って情報損失をもたらすこの高周波信号成分のカットが生じるとことはない。グレー値ウィンドウの拡張は、ダイナミック限界とこのダイナミック限界に最も近くにある高周波信号成分とを考慮して、この高周波信号成分がカットされてしまうほどにこの高周波信号成分が低周波成分を越えることがない範囲内で行なわれる。
【００１０】
このためには、ダイナミック限界の最も近くにある高周波信号成分がまだダイナミック限界内またはダイナミック限界の下にある限界内にあるように、ダイナミック限界の最も近くにある高周波信号成分を持ち上げる（すなわち高める）ための増幅係数が自動的に求められると好ましい。グレー値ウィンドウを最大可能に拡張することは常に必要というわけではないが最適化のためには望ましい。むしろダイナミック上限より下にある限界までのみウィンドウを拡大することも考え得る。この限界は、例えば医師によって決定することができ、画像を決定するまたは処理技術上のその他のパラメータを考慮して自動的に選択されるようにすることもできる。回路は、ここでは、本発明に従って許容される強調をもたらす相応の増幅係数を自動的に求める能力を有する。信号曲線全体の他の範囲は同様に持ち上げられるが、しかし他方で再び最終的に求められた増幅係数に依存する範囲特有の増幅係数で持ち上げられる。
【００１１】
本発明思想の発展形態においては、自動コントラスト強調は使用者によって部分的に投入可能である。自動コントラスト強調は、医用設備が本発明による画像システムを組み込んだ医用設備であるかぎり、プログラム（オルガンプログラム）の一部であることが望ましい。従って、医師または使用者自らが自動コントラスト機能を作動させるべきか否かを決定することができる。回路は自動的にコントラスト強調に関して医師によって選択された表示様式に応じることもできる。例えば、医師は骨の表示を黒い表示から白い表示に切替えるか、またはこの表示を選択することができる。回路は自動コントラスト強調に相応に適合し、所望の表示様式を考慮する。
【００１２】
そのうえ、回路はさらに画像データのパラメータ設定可能な位置周波数フィルタ処理を行なうために形成され、自動コントラスト強調は位置周波数フィルルタ処理のフィルタパラメータに依存して行なわれる。一般に、画像データの位置周波数フィルタ処理のフィルタ係数は医師または使用者によって設定可能であり、つまりパラメータ設定可能である。位置周波数フィルタ処理が比較的高いフィルタ係数を用いて行なわれる場合、後続の自動コントラスト機能は上述の本発明による意味では欠点である。さもないと場合によっては既に位置周波数フィルタ処理によって強く強調された範囲の強すぎる持ち上げに到る可能性があるので、オーバーシュートまたは二重線の形成に到ってしまう。これを避けるために、本発明による構成によれば、自動コントラスト強調はパラメータ設定可能な位置周波数フィルタパラメータに関して有効である場合にのみ行なわれる。
【００１３】
医師または使用者による操作ミスを避けるために、医師または使用者が画像システムを操作する操作面では、操作者に対してまずフィルタパラメータの入力により位置周波数フィルタ処理のための選択可能性が与えられ、さらに、入力されたフィルタパラメータに依存した自動コントラスト強調の選択可能性が与えられると望ましい。操作者によって位置周波数フィルタパラメータが入力された場合、本発明における意味における後続の自動コントラスト強調は有効には現われないので、操作者にはこの機能が全くすぐには見えない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に説明する実施例並びに図面をもとに、本発明の他の利点、特徴および詳細を明らかにする。
図１は本発明による画像システムを備えたＸ線診断装置、
図２は単に原理曲線の例を表す調和前のグレー値信号曲線のダイアグラム、
図３は調和後の図２のグレー値信号曲線、
図４は本発明による自動コントラスト増幅後の図３のグレー値信号曲線を示す。
【００１５】
図１は原理図の形でＸ線診断装置の電気的構成を示す。Ｘ線管２に給電する高電圧発生器１が示され、Ｘ線管２のＸ線路３に患者４が存在する。Ｘ線路３にあるＸ線受信器（例えば固体Ｘ線検出器）５は、患者４を透過したＸ線を受信し、これを相応の画像信号に変換し、画像信号は後続の画像システム６に与えられる。そこで画像信号は、モニタ７の形の再生装置に適した画像を発生させるために処理される。モニタ７に並列に、例えばプリンタの如き他の再生装置も接続することができ、同様に画像システム６は外部モニタに相応のデータ線を介して伝送するためにも構成することができる。
【００１６】
画像システム６には、平均の画像明るさ、すなわちＣ値つまり中心値を維持しながらの調和化および自動コントラスト強調による本発明の画像処理を実行するための回路８が設けられている。
【００１７】
もちろん、画像システム６はさらに他の構成部分を有するが、図１は単に説明のために回路を示す原理略図である。操作は、詳しくは示されていない操作面、例えば制御卓およびモニタまたはキーボードを介して行なわれる。
【００１８】
図２乃至図４は、原理ダイアグラムに基づいて、グレー値信号曲線が調和化および後続の自動コントラスト機能によってどのように変えられるかを示す。
【００１９】
図２は原理ダイアグラムの形で信号経過の一例を示す。横座標に沿って、グレー値入力信号、すなわちＸ線受信器から到来し画像システムに与えられる入力信号Ｓｉｎが、ここでは理想化されて０から１までの値で取られている。例えばグレー値範囲が０から１０２３まで動くとき、グレー値範囲は全部で１０２４個のグレー値を含む。縦座標に沿って、グレー値出力信号、すなわち画像システムからモニタ７に与えられる出力信号Ｓｏｕｔが、ここでも理想化されて０から１までの値で取られている。明らかのごとく、グレー値範囲内の信号はダイナミック下限（すなわちダイナミックレンジの下限）からダイナミック上限（すなわちダイナミックレンジの上限）まで増大する。さらに、ここではＣ＝０．５である中心値Ｃが示されている。従って、曲線は入力信号の出力信号への変換を示す。
【００２０】
さらに、低周波信号に重畳している高周波成分である垂直線の形で幾つかの振幅９が例示されている。３つの上方の振幅９の左側にはその長さｌが例示され、この長さはさらに後述するように、本発明による自動コントラスト機能に基づいて変更される。図２は調和前におけるグレー値信号経過の出力状態を示す。
【００２１】
図２の経過から出発してここで調和化が実行される。この場合、低域通過フィルタ処理が行なわれ、それによって低周波信号が通過させられる。この低域通過フィルタ処理は中心値Ｃの変化なしに行なわれる。曲線およびそれにともなう画像は「平坦」となり、曲線の勾配は図２に比べて明らかにゆるやかであり、変換された出力信号のウィンドウ幅Ｗ-（但し、図ではＷの上に−を付された形で示されている。以下同じ）が減少する。画像の平坦さは、図３に簡略的に記入されているＣ-（但し、図ではＣの上に−を付された形で示されている。以下同じ）値を中心とするウィンドウＷ-に基づいて明確に示されている。調和化はここではｘ％の任意の調和係数を用いて行なわれる。調和化およびこれにともなう平坦化によって、必然的に振幅９の位置も変化する。
【００２２】
ここで、本発明による自動コントラスト強調が回路８を介して行なわれる。このために、まず最大振幅９が検出される。この結果が図３において３つの上方の振幅の内左側の振幅（この左側の振幅にはその長さｌが示されている。）であったとする。さらに、その左側の振幅がなおもダイナミック限界内にあるようにするために、左側の振幅がどのような増幅係数ｖだけ強められるべきかが自動的に求められる。従って、これに関しては、どれほどグレー値信号を新たに補正すべきかが求められ、それにより、最大の高周波成分がちょうどなおもダイナミックレンジ内にあってカットされないように、グレー値信号範囲Ｗ-を引き上げることができる。図４には新たな補正によって発生した信号経過が示されている。明らかのごとく、信号曲線は再び図３に比べて若干急傾斜で経過し、高周波成分の「最大」の振幅の「長さ」はｖ×ｌであり、示された例ではダイナミックレンジの上限で終了する。他の振幅も対応して増幅される。新たな補正は、中心値Ｃ-を中心とする上述のウインドウ幅Ｗ-*および低周波数曲線の信号上限の形で現われ、これは明らかに図３におけるウィンドウＷ-よりも明らかに大きい。中心値ＣまたはＣ-はそれぞれ維持されており、すなわち平均の画像明るさは自動コントラスト強調にもかかわらず同じままで、グレー値ダイナミックレンジだけが引き上げられ、それによってコントラスト強調が生じる。ほとんど増幅程度が予め与えられカットされるべきでない高周波成分を考慮したこの自動的な引き上げによって、自動コントラスト調節に使用されたパラメータおよびパパラメータセットに応じて、高周波成分または画像範囲の増幅も生じる。
【００２３】
既に始めに述べたように、自動コントラスト強調はプログラムの部分であってよく、その機能の投入および遮断が可能であることが好ましい。調和化および後続の自動コントラスト機能を、例えば使用者によって選択された位置周波数フィルタ処理のような他の画像処理パラメータを考慮下して行なうこともできる。例えば、選択されたフィルタパラメータを考慮した選択された位置周波数フィルタ処理の場合、この選択された位置周波数フィルタパラメータに依存した新たな補正を自動的に行なうことができ、しかも行なわれた位置周波数フィルタ処理および後続のコントラスト強調にもかかわらず、オーバーシュートおよびそれによりひき起こされるはみ出し、例えば二重線が避けられるように最適化される。従って、例えば、低いフィルタ値（つまり小さいｘ％値）による調和化が行なわれ、新たな補正もダイナミック上限まで行なわれるのではなく、高周波成分の強すぎる持ち上げを避けるために、この場合には自動的に確定できるそのダイナミック上限の下にある限界に関して行なわれる。さらに、自動コントラスト機能は医用上の問題提起に依存してパラメータ設定することができ、つまり自動コントラスト機能は例えば画像における骨を黒く表示すべきか、または白く表示すべきかに依存することができる。
【００２４】
以上のように、本発明による既述の調和化は、高周波成分を考慮した自動コントラスト強調を含めて、低周波信号および高周波信号の自動コントラスト強調を、場合によって起こり得るオーバーシュートまたははみ出しの虞れなしに可能にする。
【００２５】
従って、医師または使用者はもはや手作業で追加処理をする必要がなく、むしろ本発明による画像システムは、医師または使用者に対して、その都度の基本機能の簡単な選択によって十分に最適化された画像を表示することができるようになる可能性を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による画像システムを備えたＸ線診断装置の原理図
【図２】調和化前におけるグレー値信号曲線を示すダイアグラム
【図３】調和化後におけるグレー値信号曲線を示すダイアグラム
【図４】本発明による自動コントラスト強調後におけるグレー値信号曲線を示すダイアグラム
【符号の説明】
【００２７】
１        高電圧発生器
２        Ｘ線管
３        Ｘ線路
４        患者
５        Ｘ線受信器
６        画像システム
７        モニタ
８        回路
９        振幅
Ｃ        中心値
Ｃ-       中心値
Ｗ        ウィンドウ値
Ｗ-       ウィンドウ
【図１】
2004153826.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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