(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに動的なズーム機能を提供するよう構成される画像プロセッサであって、
グローバル画像の空間的なサブ画像を指定するサブ画像情報を受け取る入力ユニットであって、前記サブ画像情報は、パン情報及び／又はズームスケールを含むものである、入力ユニットと、
前記サブ画像においてのみ、動的な下限周波数帯域を下回る空間周波数成分を抑制し、それによって空間周波数が変更されたサブ画像を生成する抑制器であって、前記周波数変更されたサブ画像は、前記入力ユニットが前記サブ画像情報を受け取ると、前記抑制器によって生成される、抑制器と、
スクリーン上に表示するために、指定されたズームスケールで前記周波数変更されたサブ画像を出力する出力ユニットであって、それにより、画像プロセッサが、前記パン情報に対応するその画像部分における前記グローバル画像のズーミングを提供する、出力ユニットと、
を有し、
前記下限周波数は、前記受け取られたサブ画像情報に指定されるサブ画像のサイズによって変わり、前記サブ画像のサイズが小さいほど、前記下限周波数が高くなる、画像プロセッサ。
【請求項２】
前記画像プロセッサは、前記入力ユニットが更新されたサブ画像情報を受け取ると、更新された周波数変更されたサブ画像を生成するように構成され、前記画像プロセッサは、更新されたサブ画像情報のシーケンスが前記入力ユニットで受け取られる間、更新された周波数変更されたサブ画像のシーケンスを出力する能力をもつ、請求項１に記載の画像プロセッサ。
【請求項３】
スクリーンを制御する画像生成器を更に有し、前記スクリーンは、制御されるとき、前記グローバル画像と共に又はそれに代わって前記スクリーン上に周波数変更されたサブ画像を表示する、請求項１又は２に記載の画像プロセッサ。
【請求項４】
前記画像プロセッサは、ユーザ要求に応じて、前記周波数変更された画像と共に前記スクリーン上に表示するために、前記サブ画像と前記周波数変更されたサブ画像との間の差分画像を生成するように構成され、前記差分画像は、抑制された空間周波数のみを有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像プロセッサ。
【請求項５】
前記下限周波数は、前記グローバル画像のラプラス画像ピラミッド分解、フーリエ分解、又はウェーブレット分解における周波数帯域を示す、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像プロセッサ。
【請求項６】
前記入力ユニットが、特にポインタツールのようなユーザ操作される入力ツールに応じるグラフィカルユーザインタフェースを含み、前記グラフィカルユーザインタフェースは、前記ポインタツールがユーザによって操作されるとき、サブ画像情報を受け取る、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像プロセッサ。
【請求項７】
抑制の量は、周波数帯域によって変わり、前記周波数帯域が前記下限周波数より低いほど、抑制の量が大きくなる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像プロセッサ。
【請求項８】
前記出力ユニットが更に、前記周波数変更されたサブ画像の動的なコントラスト又はピクセル値のレンジを、前記周波数変更されたサブ画像が表示されるスクリーンのコントラストレンジ能力にマップするように構成され、前記マップは、前記周波数変更されたサブ画像の輝度ヒストグラムに依存する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像プロセッサ。
【請求項９】
グローバル画像の空間的なサブ画像を指定するサブ画像情報を受け取るステップであって、前記サブ画像情報は、パン情報及び／又はズームスケールを含むものである、ステップと、
前記サブ画像においてのみ、動的な下限周波数帯域を下回る空間周波数成分を抑制し、空間的周波数が変更されたサブ画像を生成するステップと、
表示のために、指定されたズームスケールで前記周波数変更されたサブ画像を出力し、それによりパン情報に対応する画像部分における、前記グローバル画像へのズーミングを提供するステップと、
を含み、
前記下限周波数は、前記受け取られたサブ画像情報に指定されるサブ画像のサイズによって変わり、前記サブ画像のサイズが小さいほど、前記下限周波数が高くなる、画像処理方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像プロセッサ及びスクリーンを有する画像処理システム。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像プロセッサを制御するコンピュータプログラムであって、処理ユニットによって実行されるとき、前記画像プロセッサが請求項９に記載の方法の各ステップを実施するように適応されるコンピュータプログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像プロセッサ、画像処理方法、イメージング処理システム、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、理想的なＸ線ビューイングステーションは、標準化されたライトボックスで観察されるとき、Ｘ線フィルムによって匹敵するやり方でデジタル画像データを表示することが期待される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この方法は、高価な高解像度モニタによってのみ達成されることができる。
【０００４】
従って、別の装置のニーズがありうる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、独立請求項の発明の主題によって解決され、他の実施形態が従属請求項に組み込まれている。
【０００６】
本発明の以下に記述される見地は、画像処理方法、画像処理システム、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読媒体に等しく適用されることに留意すべきである。
【０００７】
本発明の１つの見地によれば、画像プロセッサが提供される。プロセッサは、グローバル画像のサブ画像を特定するサブ画像情報を受け取る入力ユニットであって、サブ画像情報は、パン情報及び／又はズームスケールを含む、入力ユニットと、サブ画像においてのみ、予め規定された又は動的な下限周波数帯域より下の空間周波数成分（又は帯域）を抑制し、それによって空間周波数が変更されたサブ画像を生成する抑制器と、表示のために、指定されたズームスケールで周波数変更されたサブ画像を出力するように適応される出力ユニットであって、それにより画像プロセッサが、パン情報に対応するその画像部分においてグローバル画像へのズーミングを提供する、出力ユニットと、を有する。言い換えると、変更された画像は、スクリーン上に表示されるとき、サブ画像情報によって指定されるロケーションにおいて、グローバル画像の部分を表示する。変更されたサブ画像は、スクリーン上でビューされるとき、指定されたズームスケールでスケーリングされる。一実施形態によれば、ズームスケールは、利用可能なスクリーンの表示サイズに従って自動的に設定される。
【０００８】
ＤＩＣＯＭ標準はサポートされないが、装置は、例えば高いピクセルＸ線画像をビューするために低解像度スクリーンを使用することを可能にし、ユーザは、局所画像の詳細を識別することがなお可能である。装置の空間周波数抑制器は、より大きいスケール画像構造によってもたらされる画像に勾配を加えるだけである低周波数成分（画像平面においてｍｍ当たり「ライン対」又はｍｍ当たり「サイクル」で測られる）を抑制する。
【０００９】
一実施形態において、画像は、複数の帯域画像に分割され、その後、ラプラス分解が施される。各々の帯域画像は、個々の周波数帯域の空間周波数のみを有する。この画像ピラミッドの中で、増加する指数を有する帯域は、より大きい構造を表す。画像が表示されるべき完全な（グローバル）画像でなく、前記完全な画像の指定された空間的なサブ画像のみである場合、より高い帯域のいくつか、すなわち、より下限周波数より低い空間周波数（帯域）が低減され又は抑制される。グローバル画像が、３０００ピクセル幅であり、ズーム及びパン調整が、サブ画像としてグローバル画像の３００ピクセル幅の空間部分のみ選択する場合、より低い帯域からの画像に対する重要な寄与はなく、従って、重要な「局所的な」詳細は失われず、大きいスケール構造からの勾配は除去され又は抑制されるので、残りのより高い周波数が、視聴者によってよりよく識別可能になる。このように、サブ画像及び周波数変更されたサブ画像は共に、グローバル画像の空間セクションであるが、周波数変更されたサブ画像の低い空間周波数は、未処理のサブ画像の空間周波数スペクトルと比較して、抑制される。低コストのモニタ／スクリーンが使用される場合でさえ、これは、診断ワークステーションでより大きいＸ線画像を読み取り際に改善されたワークフローをもたらす。
【００１０】
抑制とは、本明細書において使用されるとき、帯域が完全に除去される（抑制係数＝０）ケースを含むことが理解されるべきである。個々の抑制係数／重みが１より小さい場合、抑制が適切に行われる。抑制係数が１である場合、抑制は行われない。
【００１１】
パン情報は、グローバル画像の中でサブ画像がどこに位置するかを示す。従って、指定されたサブ画像は、グローバル画像平面の空間的なサブ領域又は部分である。矩形のサブ画像の場合、これは例えば、グローバル画像の左上角にあって長方形のピクセル単位の長さ及び幅を含む。しかしながら、異なるパン仕様を必要とする他のサブ画像形状もまた企図される。ズーム情報は、周波数変更されたサブ画像がスクリーン上で表示されるべきスケールを示す。周波数変更されたサブ画像がスクリーン上への出力のために準備ができているとき、ズーム情報又はスケールファクタが、パン情報と同時に又はそれより後の段階に受け取られることができる。ズーム情報は、モニタのマトリクスサイズに関連する。ズーム情報は、例えば第２のユーザアクション（サブ画像のサイズを規定するためのポインタツールユーザアクションではない）において、ポインタツールにより、画像が表示されるべきであるオンスクリーンウィンドウの境界をユーザが定めることによって、ユーザにより直接的に規定される。別の実施形態において、ズーム情報は、表示モニタの出力ウィンドウ（ズームされた画像がそのウィンドウ内に表示されるべきである）のマトリクスサイズをこのズーム係数で除算することによって、以前に（ユーザ）選択されたズーム係数から導き出される。この実施形態において、ズーム係数に関する第２のポインタツールアクションは必要とされない。
【００１２】
一実施形態によれば、入力ユニットは、特にコンピュータマウスのようなポインタツールであるユーザ操作される入力手段に応答するグラフィカルユーザインタフェースを含む。ポインタツールが例えばクリック＆ドラッグアクションによってユーザによって操作されるとき、サブ画像情報が受け取られる。
【００１３】
一実施形態によれば、周波数変更されたサブ画像は、入力ユニットがサブ画像情報を受け取ったときに抑制器によって生成される。言い換えると、変更された画像を取得するための計算が、リアルタイムに、すなわちユーザ要求と同時に、行われることができる。抑制アクションのための計算が指定されたサブ画像領域の画像情報に制限されるので、リアルタイムのユーザ経験は部分的に達成されることができる。
【００１４】
一実施形態によれば、プロセッサは、入力ユニットが更新されたサブ画像情報を受け取るとすぐに、周波数変更された更新されたサブ画像を生成するように構成される。画像プロセッサは、それによって、更新されたサブ画像のシーケンスが入力ユニットにおいて受け取られている間、周波数変更された更新されたサブ画像のシーケンスを出力することができる。言い換えると、装置のリアルタイム計算能力は、ユーザが異なるサブ画像によって規定される異なる画像部分においてグローバル画像をズームすることを要求するとき、変更された画像を更新することを可能にする。
【００１５】
一実施形態によれば、装置は、スクリーンを制御するように構成される画像生成器を更に有し、スクリーンは、そのように制御されるとき、グローバル画像と共に又はグローバル画像に代わって、スクリーン上に周波数変更されたサブ画像を表示する。
【００１６】
一実施形態によれば、プロセッサは、サブ画像と周波数変更されたサブ画像との間の差分画像を生成するように構成され、画像生成器は、周波数変更された画像と共に差分画像を表示するようにスクリーンを制御し、差分画像は、抑制された空間周波数のみを有する。変更されたサブ画像と共に、制御画像もまた任意に表示される。この制御画像は、現在表示されている変更された画像として、又は、現在ビューされている、空間周波数変更された、より大きい画像に示されていない相補的な情報をユーザに提供するために、好適には小さい「スタンプ画像」として、任意のサイズで表示されることができる。
【００１７】
一実施形態によれば、下限周波数は、グローバル画像のラプラス画像ピラミッド分解の周波数帯域を示す。他の実施形態において、フーリエ分解又はウェーブレット分解が使用されることができる。ハイパスフィルタ及びローパスフィルタの組み合わせ（バンク）が、分解又は解析を実施するために使用されることができる。分解は、グローバル画像を起動するときに準備ステップにおいて、しかしユーザがサブ画像を指定するときより前に、一度行われることができ、ユーザが新しいグローバル画像をロードするときのみ更新される。この処理順序は、あるサブ画像から別のサブ画像に変わるときに、ユーザのリアルタイム経験を一層高める。しかしながら、別の実施形態において、分解は、ユーザがサブ画像情報を指定したときに行われる。この目的のため、任意の空間周波数解析が、さまざまな空間周波数帯域を得るために使用されることができ、かかる帯域は、階層を昇順に又降順に配置されることができることが理解される。
【００１８】
一実施形態によれば、周波数閾値又は下限周波数は、それが受け取った情報に示されるサブ画像のサイズ及び実施形態によって変化するので、動的である。より具体的には、下限周波数が高いほど、サブ画像のサイズは小さくなる。従って、相対的に小さいサブ画像では、相対的に大きいサブ画像より多くの帯域が抑制され、サブ画像がグローバル画像サイズに近づくにつれて、下限周波数はヌルに近づき、従って、帯域は、この制限の場合は抑制されず、サブ画像はグローバル画像と同一である。
【００１９】
一実施形態によれば、抑制の量は、動的に適応され、ゆえに周波数帯域によって変化する。より具体的には、任意の所与の周波数帯域が、下限周波数より低いほど、抑制の量が大きくなる。言い換えると、装置は、どの周波数が抑制されるべきかを適応的に調整する機能を与える。
【００２０】
周波数が、抑制が行われる下限周波数より低くなるほど、抑制がより顕著になる。一実施形態において、装置は更に、帯域がどれくらい下限周波数を下回っているかにかかわらず、それより下の周波数帯域がオフに切り替えられる特定のカットオフ周波数があるように、調整されることができる。
【００２１】
階層データ構造の中で周波数に従って周波数帯域を並べることは、適切な周波数帯域が簡単な整数インデックスによって指し示されることができ、同時に、整数インデックスが全体の空間周波数スペクトルの中での周波数の高さ又は低さを示すので、上述の抑制アルゴリズムの簡単な実現を可能にする。
【００２２】
一実施形態において、出力ユニットは、空間周波数が変更されたサブ画像の動的なグレーの値ピクセルレンジを、スクリーンのコントラストレンジ能力にマップするように構成され、スクリーン上には、空間周波数が変更されたサブ画像が表示されることができる。マッピング（例えば少なくとも区分的線形コントラストストレッチ）は、空間周波数が変更されたサブ画像の適切にビニングされた輝度ヒストグラムを使用することによって、構成されることができる。グレー値レンジのコントラストは、最小と最大のピクセルグレー値の間の差によって規定される。
【００２３】
言い換えると、画像（完全な画像、又は現在の「パン」及び「ズーム」調整によって規定されるロケーションにおけるサブ画像）の指定された部分は、モニタのグレー値レンジに常に適合するように処理される。モニタが、制限されたグレー値解像度を有する場合でも、画像コントラストは常に最適化される。更に、対話的なコントラスト及び輝度制御の必要はない。
【００２４】
変更されたサブ画像は、より低い周波数が抑制されない元のサブ画像より高いコントラストで、スクリーンに表示されることができる。低い周波数の抑制のため、変更された画像をモニタのグレー値レンジにマップするとき、大きいスケール構造は画像から本質的に除去され、従って考慮される必要がない。ここで、より少ない画像構造（すなわち局所的であって小さいスケール構造だけが残る）が、モニタのグレー値レンジの全体にわたって、マップされる又はストレッチされるので、それらのより少ない構造を表わすグレー値遷移は、より段階が少なく又はより「急峻」であり、より高いコントラストが達成されることができる。言い換えると、サブ画像全体にわたって最も高い輝度値を有する画像内の部分は、モニタの動的なグレースケールの一端の画像値にマップされ、すなわち最も高いグレー値（「白」）にマップされ、サブ画像全体にわたって最も低い輝度値を有する部分は、スケールの他端における最も低いグレーの値（「黒」）にマップされる。これは逆でもよく、すなわち白黒が逆転されてもよい。市販のＨＤＴＶモニタは、局所画像詳細の高いコントラストビューイング経験を有するのに十分でありうる。グレー値レンジ適合のための計算は、変更されたサブ画像内のピクセル情報に制限され、これにより、更に良好なリアルタイム経験をユーザに与える。モニタ特化のグレー値レンジ適応は、新しい変更されたサブ画像ごとに繰り返され、それにより、常に、画像の最適化されたコントラストをもつビューがユーザのためにサブ画像情報を更新することを確実にする。同様のマッピングが、モニタのカラーレンジにマップされる場合にカラー画像について使用されることができることが理解される。
【００２５】
本発明の例示的な実施形態が添付の図面を参照して記述される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】画像処理システムの概略ブロック図。
【図２】サブ画像と、空間周波数が変更されたサブ画像とを示す概略図。
【図３】図１のシステムにおいて使用される画像プロセッサのブロック図。
【図４】画像処理方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１を参照して、画像処理システムが示される。システムは、取得された画像が記憶されるデータベースＤＢを有する。画像は、例えばデジタル形式で記憶されるＸ線画像でありうる。
【００２８】
ここに記述される装置は、医用画像以外にも等しく適用されることができることが理解されるであろう。データベースＤＢから画像１００を取り出すために、ユーザ（すなわち臨床従事者）のために配置されたワークステーション１０５又はコンピュータユニットがある。データベースＤＢ及びワークステーション１０５は、これまでに知られている適切な通信ネットワークにおいて接続されるものとする。ワークステーション１０５は、取り出された画像１００とユーザがインタラクションするために、キーボードＣＢのようなユーザ入力手段又はツール、及び／又は電子スタイラス又はコンピュータマウスのようなポインタツールＰＴを有する。グラフィックチップ（グラフィクス又はビデオカード）ＧＰが、スクリーン１１０上の前記画像の表示を制御する。ワークステーション１０５は、スクリーン１１０上に表示するためのグラフィカルユーザインタフェースＧＵＩを生成するように概して構成されるユーザインタフェースコントローラＵＩＣを含むことができる適切なビューワソフトウェアを実行する。取り出された画像１００は、グラフィカルユーザインタフェースＧＵＩ内部でビューされることができ、ユーザは、以下に詳しく説明されるように、グラフィカルユーザインタフェースＧＵＩを操作することができる。
【００２９】
システムは、ユーザに動的なズーム機能を与える画像プロセッサＤＺＣ（「動的ズームビューコントローラ」）を含む。Ｘ線画像１００は、その全体が、又はピクセル幅及び長さＸ，Ｙを有する「グローバル画像」として少なくとも相対的に大きい部分が、スクリーン１００上で最初にビューされることができ、それは、今日の画像スキャナで取得されるとき、Ｘ線画像の場合約３０００×５０００ピクセルでありうる。スクリーン１１０上の初期画像１００の全体的な位置は、スクリーン座標系に対してその左上角Ｐの位置によって指定される。ユーザが、表示された画像１００の一部又はセクションであるサブ画像１００ａによって規定される領域において、グローバル画像１００の拡大されたビューを見たい場合、ユーザは、クリック＆ドラッグアクションによってサブ画像１００ａを指定するために、ポインタツールＰＴ（例えばコンピュータマウス）を使用することができる。指定された画像部分１００ａにおけるグローバル初期画像１００の「ズーミング」は、ポインタツールＰＴの移動によって始動されることができる。システム１００のドライバ（図示せず）は、マウスクリック及びマウス移動イベントをリスンし、それによってユーザがズームビューで見ることを要求したサブ画像１００ａのサイズ及び位置を示す画像内座標情報を取得するために適切なイベント駆動のプログラミング技法を使用することによって構成される。言い換えると、システムは、そのポインタツールを通じて、ユーザにパン及びズーム機能を与える。ユーザは、表示されたグローバル画像１００上の任意の所望の位置でクリックして、サブ画像１００ａの左上角Ｐを指定する。ユーザ、ドラッグして幅及び長さｘ，ｙをもつ長方形を開き、それによってサブ画像１００ａの空間寸法を規定する。サブ画像のサイズｘ，ｙは、動的ズームビューコントローラＤＺＣに送られる。
【００３０】
コントローラＤＺＣは、指定されたサブ画像内の局所画像の詳細が平均品質のスクリーン１１０ａ上でさえより良好なコントラストで表示されることを確実にすることによって、スクリーン１１０上のサブ画像１００ａの拡大されたビューを支援する。指定されたサブ画像１００ａの境界内にある局所的な詳細が、強調され、スクリーン上で見るために、サブ画像１００ａによって指定された部分のグローバル画像のコントラストより高いコントラストで、変更されたサブ画像１００ｍにレンダリングされる。低いコントラストのスクリーン１１０では通常表示されない詳細が、ユーザによって識別され、区別されることができる。医用画像ベースの診断が、任意の電気製品安売り店で購入されることができる低コストの市販のモニタを用いてでも可能になる。
【００３１】
ポインタツールＰＴを通じてユーザによって提供されるサブ画像サイズ仕様ｘ，ｙに基づいて、コントローラＤＺＣは、スクリーン１１０に表示される変更されたサブ画像１００ｍを計算する。動的ズームコントローラＤＺＣは、変更された画像１００ｍは、サブ画像情報ｐ，ｘ，ｙを受け取ったおきにリアルタイムに計算されるとともに、見る人が１つのサブ画像だけでなくサブ画像のシーケンス又は連続を指定するためにポインタツールＰＴを動かすときに、更新されたサブ画像情報を受け取るとすぐに再計算されるという意味において動的である。
【００３２】
おおまかに述べると、コントローラＤＺＣは、動的に適応される空間周波数限界より低い画像内の空間周波数成分又は帯域を抑制する。一実施形態によれば、空間周波数が変更される画像１００ｍの計算は、リアルタイムに実行される。これは、動的ズームビューコントローラＤＺＣの動作中に実施される計算がサブ画像情報ｐ，ｘ，ｙによって規定される画像部分に制限されるので、部分的に可能にされる。低い空間周波数成分が抑制されるのは、サブ画像１００ａの場所においてのみである。一実施形態によれば、コントローラＤＺＣは、周波数変更された画像１００ｍの表示のために使用されるモニタ１１０の動的なグレー値レンジに適合するように、周波数変更された画像１００ｍのグレー値の動的レンジを適応させる。
【００３３】
動的ズームコントローラＤＺＣの動作をよりよく説明するために、サブ画像１００ａに対して動的ズームコントローラＤＺＣを適用した結果を示す図２を参照する。図２の左側は、コントローラＤＺＣの適用前のサブ画像１００ａを示し、右側は、コントローラＤＺＣの適用の結果として周波数変更されたサブ画像１００ｍを示す。
【００３４】
サブ画像１００ａは、グローバル画像１００の空間的なセクションであり、小さいスケール構造及び大きいスケール構造を含み、大きいスケール構造は、グローバル画像１００の全体を見たい場合にのみ重要である。サブ画像１００ａ、１００ｍの各々の下のグラフは、各々のサブ画像１００ａ、１００ｍのｘ軸に沿ったラインで得られる個々のピクセル強度プロファイルである。
【００３５】
サブ画像１００ａ内の大きい構造の存在は、ｘ方向において左から右に向かう段階的なスロープによって示される。このスロープは、未処理のサブ画像１００ａの大きいスケール構造情報によってもたらされる勾配に起因する。局所的な小さいスケール構造は、前記勾配の上に重ねられる微細な変調である。大きいスケール構造の存在が動的なグレー値レンジの大きい部分を占めるので、小さいスケール構造を表すピクセル部分の範囲内のピクセル強度は、あまり目立たず、言い換えると、小さいスケール構造は、相対的に低いコントラストで示されている。
【００３６】
他方、そのレンジがモニタのグレー値の動的レンジに適応された周波数変更されたサブ画像１００ｍでは、小さいスケール構造は、右側の図において、より高いコントラストで示される。周波数変更されたサブ画像１００ｍのプロファイル曲線から分かるように、バックグラウンドの大きいスケール構造の空間周波数は取り除かれているので、プロファイル曲線のスロープはもはやない。小さいスケール構造を表わすピクセル値は、全体のグレー値レンジにわたって引き伸ばされることができ、従って、周波数変更されたサブ画像１００ｍは、未処理のサブ画像よりも高いコントラストで表示されることができる。
【００３７】
ここで、コントローラＤＺＣは、大きいスケール構造の空間周波数だけを抑制し、小さいスケール構造のより高い空間周波数は画像内に残ったままされることが提案される。更に、周波数変更されたサブ画像１００ｍのグレーの値は、その表示の前に、モニタのグレー値レンジに適応される。
【００３８】
［処理］
動的ズームコントローラＤＺＣの処理が、図３を参照して詳しく説明される。グローバル画像１００が、コントローラＤＺＣの入力インタフェース３０５において受け取られる。上記で説明したように、サブ画像１００ａ情報は、キーボードＣＢのストロークを通じてユーザによって、又は、ポインタツールＰＴの移動及び／又はクリックアクションによって、提供され、同じ入力インタフェース３０５又は異なるインタフェースを通じてコントローラＤＺＣにおいて受け取られる。
【００３９】
画像アナライザ３１０は、グローバル画像１００を解析し、又はその複数の空間周波数帯域に分解し、複数の空間周波数帯域から、前記画像１００内の画像情報が構築されると考えられることができる。この空間スペクトル解析は、一実施形態において、米国特許第6,252,931号に記述されるように、反復的なラプラスピラミッドアルゴリズムを実行することによって行われる。このように生成された異なる空間周波数帯域は、例えば図３に示される関連するアレイのような適切なデータ構造に並べられる。帯域は、それらの周波数に従って「ピラミッド」に並べられ、ＨＰ（「ハイパス」）−０が、ピラミッドの頂部の最も高い周波数帯域を示し、帯域は、周波数帯域ＢＰ−ｂ（ｂ＝１...７）を通って最も低い周波数ＬＰ（「ローパス」）−８まで徐々に低下する。所与の帯域における各々の周波数成分は、前記所与の帯域より上の帯域の周波数成分より低い。図３に示される例において、９つの周波数帯域があり（各々の帯域が周波数成分のレンジを含む）、これらの周波数帯域から、画像１００が、個々の振幅で各々得られるそれらの周波数の重ね合わせとして形成される。各々の空間周波数帯域は、整数インデックスｂによってアドレス可能である。より高いインデックスｂは、より低い周波数を示し、従って、空間周波数のインデックスｂをインクリメントすることによって、システムは、次第に低い空間周波数成分へ達することができる。
【００４０】
抑制器３２０は、ｉ）サブ画像１００ａのサイズＳＵＢ、ｉｉ）グローバル画像１００のサイズＳＩＺＥ、ｉｉｉ）（任意の）ユーザ定義可能な周波数パラメータｆｐ、及びｉｖ）予め規定された定数Ｋ、に基づいて、各帯域ごとに抑制係数（ｂ）を計算し、それらの抑制係数（ｂ）は、（空間）周波数が変更されたサブ画像１００ｂを構築する前に、当該周波数帯域に適用されることができる。抑制された帯域の各々における抑制された周波数は、ｏｕｔ−０乃至ｏｕｔ−８のブロックとして図３の右側に示されるように出力される。
【００４１】
抑制器１２０への入力及び特にＳＵＢ及びＳＩＺＥの間の比に依存して、下限周波数が確立されることができ、これにより、前記限界より下の周波数帯域の抑制係数は１未満とゼロの間で変わり、前記限界より上の帯域の抑制係数はほぼ１である。言い換えると、前記制限より高い周波数は維持され、前記制限より下の周波数は抑制され、又は係数がゼロであり又はごく小さい「カットオフ」値εより小さい値に計算される場合、完全に消滅され又は除去される。
【００４２】
下限周波数は、それが変化する画像サイズ比に依存するので動的であり、画像サイズ比は、ユーザによって選ばれるサブ画像１００ａのサイズに依存する。更に、一実施形態によれば、周波数帯域が前記限界より低くなるほど、前記限界より下の周波数は一層強く抑制される。従って、抑制器によって供給される抑制が、ｉ）下限周波数を決定する画像比、及びｉｉ）空間周波数帯域が下限周波数に対して空間周波数スペクトルのどこにあるか、の両方に依存する。
【００４３】
画像再構成器又はシンセサイザ３３０は、スクリーン１１０上への表示のために空間周波数が変更された画像１００ｍを出力するためにサブ画像１００ａからのピクセル情報を使用することによって、及び計算された抑制係数をその元の空間周波数スペクトルに適用することによって、変更されたサブ画像１００ｍを再構成する。空間周波数が変更された画像１００ｍは、適切な出力インタフェース手段３４０によってグラフィックスチップＧＰに伝送され、グラフィックスチップＧＰは、スクリーン１１０上への表示のために、画像情報を周波数変更された画像１００ｍにレンダリングする。
【００４４】
一実施形態において、スクリーン１１０に出力する前に、出力手段３４０又はグラフィックチップＧＰにおいて実現されうるスクリーンアダプタモジュールが、変更された画像１００ｍにおける輝度グレー値の動的レンジを、前記画像の表示のために使用されるモニタ１１０の実際の動的グレースケール能力に適応させる。システムは、それによって変更された画像のスクリーン適応されたビューイングを与え、従って、ユーザは、サブ画像１００ａによって指定されるグローバル画像内の場所で構造の差をよりよく識別することができる。このために、変更された画像１００ｍの輝度ヒストグラムは、特定の輝度又はグレースケール値についてのピクセルの割合又は数を記録する各々のビン（「ウィンドウ」）ごとに計算される。ヒストグラムによって明らかにされる画像１００ｍの最小及び最大輝度ピクセルは、コンピュータスクリーンのグレー値レンジの最小及び最大グレー値にそれぞれマップされ、２つの両端の間のグレー値は、適切にリビニングされ、それによって、画像１００ｍのヒストグラムが、スクリーン１１０のグレー値パレットに合うように引き伸ばされる。
【００４５】
コントラスト伸長技法では、一実施形態又はグレー値に従って、サブ画像１００ｍの０％及び１００％は、区分線形関数を通じて、スクリーン１１０（グラフィックチップＧＰによって駆動される）が表示することが可能な最小及び最大輝度値にマップされる。一実施形態において、周波数変更されたサブ画像１００ｍのピクセル値は変えられ、又はグラフィックチップＧＰによって使用されるルックアップテーブルが変えられる。一実施形態によれば、出力スケールマッピングは、メジアンを維持する。言い換えると、マッピングは、変更されたサブ画像１００ｍのピクセル値のメジアン（又は５０％）が元のサブ画像１００ａのメジアンとほぼ同じモニタグレー値にマップされるように、選択される。これは、モニタの最大又は最小グレー値の個々にマップされるのは、画像１００ｍのグレー値レンジの一端だけでなく、両端であることを示すことができる。例えば、メジアンを維持する場合、画像１００ｍのダイナミックレンジの１％が、５％のＭＩＮモニタグレー値にマップされ、又は画像１００ｍのダイナミックレンジの９９％が、出力輝度の９５％ＭＡＸにマップされる。
【００４６】
このコントラスト伸長された画像は、スクリーン１１０上に変更された画像１００ｍとして表示される。画像出力インタフェース手段３４０は、グラフィックカードから、又はスクリーン１１０と直接やり取りすることによって、又は手動のユーザ設定機能を通じて、モニタのグレー値レンジについての必要なデータを取り出すことができる。手動のユーザ設定機能は、ユーザが、使用されるスクリーンの動的なグレー値レンジ仕様を手動でコントローラＤＺＣに供給することを可能にする。この情報は、実際に表示されるモニタに基づいて変更された画像の最良のコントラストビューを確実にするように、新しいモニタが表示のために使用される場合に、更新されることができる。一実施形態において、出力インタフェース手段（３４０）において、ユーザ指定されたズーム情報に従うスケーリングが、周波数変更され且つダイナミックレンジの適応がなされた画像１００ｍに適用される。
【００４７】
抑制器３２０の処理が、抑制係数を計算するのに使用される機能及び規定を示す以下の擬似コードリストを参照して更に詳しく説明される：
0006408472.tif 000002
【００４８】
一実施形態において及び上述の（９）から分かるように、帯域抑制係数又は帯域低減係数は、Δｂによって指数的に減衰し、抑制の量（零と１の間で変わる）は、Δｂによって指数的に変わる。指数変数Δｂは、帯域インデックスｂに関して最も低い帯域ｂｍａｘまでの距離を示し、Δｂ＝０が、画像のローパスを表す最も低い帯域を示し、Δｂ＝１，２...は、より高い周波数帯域を示す。
【００４９】
上述のアルゴリズム及びライン（９）から分かるように、抑制量を示す減衰レートは、それに応じて指数の基数ｋを選択することによって制御されることができる。この状況において、指数の基数ｋの最良の値は、さまざまな値のトレイルを実施し、医療専門家が視覚的に最も有用な画像結果であると思うものについて彼らを調査することによって、決められることができる。有用であることが証明された値は、ｋ＝１．５又は２である。
【００５０】
ｋの非常に大きい値（例えばｋ＝９９９）は、平均的に、非常に低い周波数帯域が、完全にオフに切り替えられ、すなわち、係数がほぼ零であるという結果につながる。言い換えると、非常に大きいｋ値での抑制は、もはや区別されず、零の包括的な抑制が、下限周波数より下のすべての帯域に適用される。対照的に、ｋが１より大きいが、ｋ＝１．５又は２のように小さく選択される場合、抑制の周波数依存がもたらされ、ｋが大きくなるほど、抑制の周波数依存は徐々に消滅する。
【００５１】
一実施形態によれば、スケールパラメータｓｐ（ｂ）（すなわちｋの指数）の計算は、ライン（６）に示される通りである。比ＳＵＢ／ＳＩＺＥが、２−Δｂと比較される。サブ画像のグローバル画像に対する比が、特定の帯域ｂの２−Δｂより大きい場合、０のパラメータが返され、抑制は、当該帯域ｂ及び帯域ｂより高い帯域には適用されない。画像比が２−Δｂより小さい場合、ｂより低い帯域について、１より小さい抑制係数が生じる。このようにして、下限周波数又はカットオフ周波数が規定される。下限周波数は、抑制される帯域と抑制されない帯域との間の帯域を境界付け、その大尉は、サブ画像のグローバル画像に対する比に依存して見られることができ、抑制の量（小さい（＜２）所与のｋについて）は、インデックス距離Δｂによって計られるラプラスピラミッド階層における帯域の位置空間周波数帯域の「低さ」に依存する。言い換えると、周波数帯域ピラミッド内の帯域位置ｂが低いほど（すなわちΔｂが小さいほど）、前記帯域は、抑制器３２０によってより大きく又はより強く抑制される。ユーザ調整可能な係数ｆｐは、ピラミッドの上下に下限周波数をシフトすることが可能である。階層は逆転されることもできることが理解される。この場合、インデックスΔｂ＝０が最も高い周波数を示し、上述の公式がインデックス変換によって適応されることが理解される。
【００５２】
抑制係数Ｌｂｚｏｏｍは、一旦計算されると、周波数帯域Ｌｂの各々にそれぞれ適用される。個々の帯域の空間周波数は、（９）で計算された抑制係数によって、（１０）で弱められるそれらの振幅を有する。周波数変更された画像１００ｍは、（１１）において抑制された空間周波数及び抑制されない空間周波数の重ね合わせとして出力される。
【００５３】
以下の表１乃至４は、画像サイズ比及び空間周波数インデックスｂ並びにｆｐに依存する抑制係数の例を示す。
【００５４】
0006408472.tif 000003
【００５５】
上述の表１は、列を左から右へと見るとき、サブ画像サイズと抑制された周波数帯域の数との間の直接的な関係を示す。第１の列において、サブ画像ＳＵＢはほぼグローバル画像のサイズを有し、従って、最も低い周波数帯域に１０％の抑制があり、帯域の約９０％が、変更されたサブ画像１００ｍにおいて使用される。例えば一番右の列の隣の列にあるように、サブ画像が小さくなるほど、下限周波数は高いほうへシフトする。この場合、ＳＵＢがたったの２５６ピクセルであるのに対し、グローバル画像は５０００ピクセルである。サブ画像は相対的に小さいので、最後の４つの周波数帯域８−１１は、完全にオフにされ又は除去され、第７の帯域は、約９１％の係数で実質的に抑制され、空間周波数が変更された画像１００ｍにおけるこの帯域の使用は、９１％にまで低減される。相対的に小さいサブ画像のこの例では、抑制アクションに影響されるのは、帯域の約５０％である。
【００５６】
最後の列は、非常に大きい基数ｋ（例えばｋ＝９９９）を選択する効果を示す。低い周波数帯域は、それらの周波数帯域が下限周波数をどれくらい下回っているかにかかわらず、完全に除去される。
【００５７】
以下の表２は、ユーザ調整可能な周波数パラメータｆｐの効果を示す。列を左から右へすすむときに分かるように、周波数パラメータｆｐが半分にされると、抑制のアクションは効果的に帯域だけ下にシフトされる。
0006408472.tif 000004
【００５８】
以下の表３から分かるように、Ｋと抑制される周波数帯域の数との間の相互作用が示される。指数の基数ｋが大きくなるにつれて、より低い周波数帯域はオフにされる（すなわち抑制係数は零である）。パラメータＫがかなり非線形に働くので、一実施形態において、パラメータｋを固定に保持し、ユーザ調整不可にすることが提案される。
0006408472.tif 000005
【００５９】
以下の表４では、列が左から右に移るに従って、サブ画像のサイズが次々に半分にされている。第１の列において、サブ画像サイズはグローバル画像サイズに等しいので、抑制がない（すなわち係数がすべて１である）。サブ画像が半分にされるに従って、画像サイズ比はより小さくなり、より多くの帯域が、抑制され及び／又はオフされる。最後の列において、６つの帯域が抑制され、帯域１０と１１は、完全にオフにされる。
【００６０】
サブ画像が１３２ピクセルに縮小されるのに対し、グローバル画像のサイズは５０００ピクセルである。
0006408472.tif 000006
【００６１】
一実施形態によれば、コントローラは、変更された画像１００ｍの差分画像を表示すように構成される。差分画像は、それらの元の振幅を伴って表示される抑制された又はオフにされた周波数帯域のみを含む。差分画像又は逆画像は、例えばより小さいウィンドウウィジェット（例えば「サムネイル」）において、周波数変更されたサブ画像１００ｍと共に、ユーザ要求に応じて表示されることができる。このために、コントローラは、前記差分画像のための第２のウィンドウを生成し、この第２のウィンドウは、周波数変更された画像１００ｍを表示するウィンドウに重ね合わせて、又は前記ウィンドウウィジェットに位置付けられる。一実施形態によれば、差分画像ウィジェットは、それが起動されるときスクリーン１００のコーナー領域に現れる。差分画像は、除去された大きいスケール構造の関連性をより良く評価するために、抑制された低い周波数成分をなお見るための視覚的チェックオプションをユーザに提供する。
【００６２】
一実施形態によれば、一旦ユーザがサブ画像１００ａを選択すると、計算された周波数変更された画像１００ｍをが、以前に表示されたグローバル画像１００に代わってユーザ定義可能なスケールで表示される。ユーザが別のサブ画像を選びたいと思う場合、ユーザは、スクリーン上で単にクリックし又はキーストロークを作動させ、それによりコントローラは、スクリーンに、現在計算された変更された画像に代わってグローバル画像に戻るように命令し、ユーザは、再表示されたグローバル画像から別のサブ画像を選択することができる。一実施形態において、コントローラＤＺＣは、迅速な取り出しのために、以前に計算された全ての変更された画像が記憶されることができるバッファを支援する。他の実施形態において、変更された画像が計算されると、それは、グローバル画像に重ねられる第２のウィンドウウィジェットに表示され、グルーバル画像は、バックグラウンドで第１のウィンドウウィジェットでなお表示される。周波数変更された画像は、予め規定されたサイズで第２のウィンドウウィジェットに表示され、そのサイズは、バックグラウンドでグローバル画像を完全にカバーするように、又はちょうどその部分をカバーするように、ユーザによって調整されることができる。
【００６３】
上述の装置を使用するときに提案されるワークフローは、コントローラＤＺＣのズーム適応機能をユーザに提供することであり、ズーム適応機能は、ポインタツールインタラクション機能によって、又は、ＧＵＩのボタンウィジットとして示される「ソフトキー」の起動によって、ＧＵＩにより起動されることができる。局所的な動的レンジ圧縮の量は、一実施形態において、ユーザインタフェースＧＵＩに任意に表示されるスライダバーウィジェットによって、又は「＋（上）」／は「−（下）」のキーストロークによって、パラメータｆｐを調整することによって制御されることができる。
【００６４】
図１の画像処理システムのコンポーネントは、分散されたアーキテクチャに配置され及び適切な通信ネットワークに接続されるそれぞれ別個のモジュールとして示されている。しかしながら、これは、例示的な実施形態にすぎない。一実施形態によれば、コントローラＤＺＣコントローラは、最新のチップの高速なビデオ計算能力を利用するために、コンピュータユニットのグラフィックチップＧＰにおいて実現される。
【００６５】
コンポーネントは、専用のＦＰＧＡとして又はハードワイヤードのスタンドアロンのチップとして構成されることができる。代替の実施形態において、コンポーネントは、ワークステーション１００に常駐し、ソフトウェアルーチンとして走るものでもよい。コンポーネントは、例えばＭａｔｌａｂ又はＳｉｍｕｌｉｎｋのような適切な科学的な計算プラットホームにおいてプログラムされ、Ｃ＋＋又はＣルーチンに変換され、ライブラリに維持され、ワークステーション１００によって読み出されるときにリンクされることができる。
【００６６】
図４を参照して、本発明による方法のフローチャートが示されている。
【００６７】
ステップ４０５において、グローバル画像内のサブ画像を特定する画像情報が受け取られる。
【００６８】
ステップ４１０において、サブ画像において、動的な又は予め規定された下限周波数帯域を下回る空間成分が抑制され、それにより空間周波数が変更された画像が生成される。
【００６９】
ステップ４１５ａにおいて、周波数変更されたサブ画像が、表示のために出力される。
【００７０】
ステップ４２０において、周波数変更されたサブ画像は、使用される特定のモニタの動的グレー値レンジに適応される。このために、変更されたサブ画像のヒストグラムが構築される。最も高いビンの（最も高い輝度を有する）ピクセルは、モニタの最大輝度にマップされ、最も低いビンの（最も低い輝度ピクセルである）ピクセルは、モニタの最低のグレー値輝度にマップされる。それらの２つの両端の間のビンのピクセルは、モニタのレンジの輝度グレー値に線形にマップされる。このように、使用される特定のモニタのための可能な最も高いコントラストが最大限に利用されることが確実にされる。言い換えると、特定の閾値を上回るグレー値は、モニタの白色の値にすべてマップされ、最小閾値を下回るピクセルは、モニタの黒色の値にすべてマップされる。こうして、コントラストは、それらがモニタのグレー値のパレット全体に伸長されるので、２つの両端の間のピクセルについて向上されることができる。
【００７１】
サブ画像が更新される場合、すなわち新しいサブ画像情報がステップＳ４０５で受け取られると、ステップＳ４１０−Ｓ４２０が、この新しいサブ画像情報を使用して繰り返される。
【００７２】
本発明の別の例示的な実施形態において、適当なシステムにおいて上述の実施形態のうちの１つに従って方法の方法ステップを実行するように適応されることによって特徴付けられるコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。
【００７３】
従って、コンピュータプログラム要素は、コンピュータユニットに記憶されることができ、これもまた、本発明の実施形態の一部でありうる。このコンピューティングユニットは、上述の方法の各ステップを実施するように又は実施することを誘導するように適応されることができる。更に、それは、上述の装置のコンポーネントを動作させるように適応されることができる。コンピューティングユニットは、自動的に動作するように及び／又はユーザの命令を実行するように適応されることができる。コンピュータプログラムは、データプロセッサの作業メモリにロードされることができる。従って、データプロセッサは、本発明の方法を実施する能力が備えることができる。
【００７４】
本発明のこの例示的な実施形態は、始めから本発明を使用するコンピュータプログラム、及び更新によって既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムの両方をカバーする。
【００７５】
更に、コンピュータプログラム要素は、上述したような方法の例示的な実施形態のプロシージャを実施するために必要なすべてのステップを提供することが可能でありうる。
【００７６】
本発明の他の例示的な実施形態によれば、上述のセクションで記述されたコンピュータプログラム要素が記憶されたコンピュータ可読媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭ）が提供される。
【００７７】
コンピュータプログラムは、例えば他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体に記憶されることができ及び／又は配布されることができるが、他の形式で、例えばインターネット又は他のワイヤード又はワイヤレスの通信システムを通じて配布されることができる。
【００７８】
しかしながら、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようにネットワークを通じて提供されることができ、このようなネットワークからデータプロセッサの作業メモリにダウンロードされることができる。本発明の他の例示的な実施形態によれば、本発明の上述された実施形態の１つに従って方法を実施するように構成されるコンピュータプログラム要素をダウンロードのために利用できるようにする媒体が提供される。
【００７９】
本発明の実施形態は、それぞれ異なる発明の主題に関して記述されていることが留意されるべきである。具体的には、ある実施形態は、方法タイプの請求項に関して記述され、他の実施形態は、装置タイプの請求項に関して記述されている。しかしながら、当業者であれば、上述の及び後述の記述から、特に示されない限り、発明の主題の１つのタイプに属するフィーチャの任意の組み合わせに加えて、異なる主題に属するフィーチャの間の任意の組み合わせが、この出願によって開示されていると考えられることが分かるであろう。しかしながら、すべてのフィーチャが組み合わせられて、フィーチャの簡単な足し合わせ以上の相乗効果を提供することができる。
【００８０】
本発明は図面及び上述の記述において詳しく図示され記述されているが、このような図示及び記述は、制限するものではなく、説明的又は例示的なものであると考えられるべきである。本発明は、開示された実施形態に制限されない。開示された実施形態に対する他の変更は、当業者によって、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求項に記載の本発明を実施する際に理解され実施されることができる。
【００８１】
請求項において、「含む、有する（comprising）」という語は、他の構成要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数性を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に列挙されるいくつかのアイテムの機能を実現することができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。請求項における参照符号は、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
【図１】
0006408472.tif 000007
【図２】
0006408472.tif 000008
【図３】
0006408472.tif 000009
【図４】
0006408472.tif 000010