(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の照射により撮影された複数の画素からなる医用画像の画像データに対して画像処理を施す画像処理手段を備えた画像処理装置であって、
前記画像処理手段は、注目画素の画素値およびその近傍画素の画素値について所定の関数による複数回の畳み込み演算に基づいた計算値により変換後の注目画素の値を決定し、
前記複数回の畳み込み演算に用いられる所定の関数は、互いに平均値算出範囲が異なり、該平均値算出範囲におけるガウス分布又は一様分布による重み付き平均値を求める複数の関数である、
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、注目画素の画素値に平均値算出範囲が隣り合う関数の畳み込み演算計算値の差分値を所定の変換に基づいて変換した変換値を加算することによって変換後の注目画素の値を得る、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】
前記画像処理手段は、平均値算出範囲が最も広い関数によって求めた平均値に平均値算出範囲が隣り合う関数の畳み込み演算計算値の差分値を所定の変換に基づいて変換した変換値を加算することによって変換後の注目画素の値を得る、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４】
前記差分値に対する所定の変換は、入力値に対して非線形な関数によって与えられる、ことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記非線形な関数は入力値の絶対値より、出力値の絶対値が小さくなる部分を少なくとも一部は有する、ことを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記非線形な関数が差分を求めた平均値算出範囲によって異なる、ことを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記非線形な関数は差分を求めた平均値算出範囲が広いほど、入力値０付近で小さな出力値を取る、ことを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記画像処理手段は、注目画素およびその近傍画素と所定の関数の複数回の畳み込み演算に基づいた計算を行い、その値を保存するために十分なメモリ領域を有し、その領域を繰り返し使用することで複数の注目画素に対する変換後の値を決定する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記複数回の畳み込み演算に用いられる所定の関数は画像データにより異なる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項１０】
放射線の照射により撮影された複数の画素からなる医用画像の画像データに対して画像処理を施す画像処理方法であって、
注目画素の画素値およびその近傍画素の画素値について、互いに平均値算出範囲が異なり、該平均値算出範囲におけるガウス分布又は一様分布による重み付き平均値を求める複数の関数による複数回の畳み込み演算に基づいた計算値により変換後の注目画素の値を決定する、
ことを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種画像を処理する画像処理装置および画像処理方法に関し、畳み込み演算を用いたフィルタリング処理に適した画像処理装置およびそのような画像処理を行なう画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線画像のような放射線画像は、病気診断用などに多く用いられており、このＸ線画像を得るために、被写体を透過したＸ線を蛍光体層（蛍光スクリーン）に照射し、これにより可視光を生じさせてこの可視光を通常の写真と同様に銀塩を使用したフィルムに照射して現像した、所謂、放射線写真が従来から多く利用されている。
【０００３】
しかし、近年、銀塩を塗布したフィルムを使用しないで、蛍光体層から直接画像を取り出す方法が工夫されるようになってきている。この方法としては、被写体を透過した放射線を蛍光体に吸収せしめ、しかる後、この蛍光体を例えば光又は熱エネルギーで励起することによりこの蛍光体が上記吸収により蓄積している放射線エネルギーを蛍光として放射せしめ、この蛍光を光電変換して画像データを得る方法がある。
【０００４】
具体的には、例えば米国特許3,859,527 号及び特開昭55−12144 号公報等に、輝尽性蛍光体を用い可視光線又は赤外線を輝尽励起光とした放射画像変換方法が示されている。この方法は、支持体上に輝尽性蛍光体層を形成した放射画像変換パネルを使用するもので、この変換パネルの輝尽性蛍光体層に被写体を透過した放射線を当て、被写体各部の放射線透過度に対応する放射線エネルギーを蓄積させて潜像を形成し、しかる後、この輝尽層を輝尽励起光で走査することによって蓄積された放射線エネルギーを放射させてこれを光に変換し、この光信号を光電変換して放射線画像データを得るものである。
【０００５】
このようにして得られた放射線画像データは、そのままの状態で、或いは画像処理を施されて銀塩フィルム，ＣＲＴ等に出力されて可視化されたり、電子ファイリング装置にファイリングされる。前記画像処理においては、再生画像における関心領域（診断に必要な画像部分を含む領域）の濃度を一定に仕上げる目的、及び、人体の構造や病変の陰影をより見やすく出力する目的で、階調処理や空間周波数処理等の画像処理を施すようにしている。
【０００６】
また、放射線画像に限らず各種の分野で、画像データに対して各種の画像処理を施した後に画像を再生または表示することが各種の分野で行われている。そして、この画像データとして強調処理を行なうことで、輪郭などを明瞭にすることが行われている。
【０００７】
このような画像処理として、画像データの低周波数成分のみを抽出した非鮮鋭画像を作成し、この非鮮鋭画像を原画像の画像データから減算することで、高周波成分を強調した画像データを得ることが知られている。
【０００８】
また、原画像の画像データをフーリエ変換などの周波数成分に変換し、この周波数成分において所定の周波数の強調を行った後に、逆変換することで、所望の強調を行った画像データを得ることが知られている。
【０００９】
また、画像を多重解像度空間に変換することにより、画像を複数の周波数帯域毎に分解し、複数に分解された各周波数帯域の画像のうちの少なくとも一つの周波数帯域に対して強調処理を施し、強調処理が施された周波数帯域の画像および他の周波数帯域の画像を逆変換することにより処理済み画像データを得る画像処理も知られている。
【００１０】
なお、所望の周波数帯域を強調するのに効果的な画像処理手法として、特開平６−３０１７６６号公報などに記載されているように、ラプラシアン・ピラミッド法による画像処理手法などが従来から提案されていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上のラプラシアン・ピラミッドなどによる処理の場合、出力信号を得るためには、画像全体あるいはすでにフィルタ処理が施された画像全体に対してフィルタ処理を行い、その処理済画像データに基づいた演算により出力画像データを得ていた。
【００１２】
このため、注目する一つの画素についての出力画素値を得る場合にも、画像全体の信号すべてについての処理が必要となり、多くの処理時間およびメモリが必要であった。
【００１３】
また、１回の演算は画像データ全体に対して同一の関数によるフィルタ処理を行うので画像内の領域に依存した処理（特定の領域のみの処理）は困難であった。
【００１４】
本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであって、画像データすべてに対して変換を行うことなく、容易に注目画素の変換後の信号値を得ることが可能な画像処理装置および画像処理方法を実現することである。
【００１５】
また、本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであって、画像データすべての変換を行う際にも、画像データの大きさに等しいメモリを必要とせずに変換後の画像データを得ることが可能な画像処理装置および画像処理方法を実現することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明では、複数の画素からなる画像の画像データに対して画像処理を施す際に、原画像内の注目画素の画素値およびその近傍画素の画素値と所定の関数との間の複数回の畳み込み演算に基づいた計算値により変換後の注目画素の値を決定するようにしている。これにより、画像データすべてに対して変換を行うことなく、容易に注目画素の変換後の信号値を得ることが可能な画像処理装置および画像処理方法を実現できる。また、画像データすべての変換を行う際にも、画像データの大きさに等しいメモリを必要とせずに変換後の画像データを得ることが可能な画像処理装置および画像処理方法を実現できる。
【００１７】
すなわち、注目画素の変換後の値をマスクサイズを変更した重み付き平均値の値に基づいて得る場合の例では、注目画素に対して複数のサイズのマスクを使用して（重み付き）平均化処理を行い、隣り合う範囲の近いサイズのマスクの平均値の差分値を得、この差分値に変換処理を施し、変換後の差分値を注目画素の画素値に加えることで、処理済信号値を得る。この様に、すべての処理を画素単位で行うことで、使用メモリの節約および処理速度の向上が可能となる。
【００１８】
なお、具体的には、以下に述べるようなものである。
請求項１記載の発明は、放射線の照射により撮影された複数の画素からなる医用画像の画像データに対して画像処理を施す画像処理手段を備えた画像処理装置であって、前記画像処理手段は、注目画素の画素値およびその近傍画素の画素値について所定の関数による複数回の畳み込み演算に基づいた計算値により変換後の注目画素の値を決定し、前記複数回の畳み込み演算に用いられる所定の関数は、互いに平均値算出範囲が異なり、該平均値算出範囲におけるガウス分布又は一様分布による重み付き平均値を求める複数の関数である、ことを特徴とする画像処理装置である。
【００２４】
請求項２記載の発明は、前記画像処理手段は、注目画素の画素値に平均値算出範囲が隣り合う関数の畳み込み演算計算値の差分値を所定の変換に基づいて変換した変換値を加算することによって変換後の注目画素の値を得る、ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置である。
【００２５】
請求項３記載の発明は、前記画像処理手段は、平均値算出範囲が最も広い関数によって求めた平均値に平均値算出範囲が隣り合う関数の畳み込み演算計算値の差分値を所定の変換に基づいて変換した変換値を加算することによって変換後の注目画素の値を得る、ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置である。
【００２６】
請求項４記載の発明は、前記差分値に対する所定の変換は、入力値に対して非線形な関数によって与えられる、ことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の画像処理装置である。
【００２７】
請求項５記載の発明は、前記非線形な関数は入力値の絶対値より、出力値の絶対値が小さくなる部分を少なくとも一部は有する、ことを特徴とする請求項４記載の画像処理装置である。
【００２８】
請求項６記載の発明は、前記非線形な関数が差分を求めた平均値算出範囲によって異なる、ことを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の画像処理装置である。
【００２９】
請求項７記載の発明は、前記非線形な関数は差分を求めた平均値算出範囲が広いほど、入力値０付近で小さな出力値を取る、ことを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の画像処理装置である。
【００３０】
請求項８記載の発明は、前記画像処理手段は、注目画素およびその近傍画素と所定の関数の複数回の畳み込み演算に基づいた計算を行い、その値を保存するために十分なメモリ領域を有し、その領域を繰り返し使用することで複数の注目画素に対する変換後の値を決定する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像処理装置である。
【００３２】
請求項９記載の発明は、前記複数回の畳み込み演算に用いられる所定の関数は画像データにより異なる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像処理装置である。
【００３３】
請求項１０記載の発明は、放射線の照射により撮影された複数の画素からなる医用画像の画像データに対して画像処理を施す画像処理方法であって、注目画素の画素値およびその近傍画素の画素値について、互いに平均値算出範囲が異なり、該平均値算出範囲におけるガウス分布又は一様分布による重み付き平均値を求める複数の関数による複数回の畳み込み演算に基づいた計算値により変換後の注目画素の値を決定する、ことを特徴とする画像処理方法である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例について図を用いて詳細に説明する。まず、本発明の実施の形態例の特徴部分である複数のマスクを用いた画素毎の画像処理について説明し、つぎに、本実施の形態例の画像処理が適用される放射線画像処理装置の全体構成について説明し、その後に放射線画像処理装置の全体の動作説明を行う。
【００３６】
〈画像処理の詳細〉
図１は本発明の実施の形態例であるマスクを用いた画像処理を模式的に示す説明図である。なお、図２はマスクと画像データの様子を示す模式図である。なお、以下に説明する画像処理は、後述する装置の画像処理部が行うものである。
【００３７】
すなわち、放射線画像などの各種の画像の分野で、得られた画像データを再生または表示する前に、画像データに対して施す各種の画像処理（周波数処理などによる輪郭強調など）に関する。
【００３８】
図１と図２とにおいて、注目画素ａに関して、複数のサイズの異なるマスクとして、マスクＡ（Ａ画素×Ａ画素）、マスクＢ（Ｂ画素×Ｂ画素）、マスクＣ（Ｃ画素×Ｃ画素）、マスクＤ（Ｄ画素×Ｄ画素）が配置されている。
【００３９】
これらマスクＡ〜Ｄは、同じ注目画素について複数回の畳み込み演算に用いられる複数の形状の異なる関数であって、重み付き平均値を求めるための分布における平均値算出範囲が異なる関数族によって構成されたものである。なお、分布は、ガウス分布あるいは一様分布などである。
【００４０】
まず、図２における画像データにおいて、たとえば、左上の端部の画素を注目画素として選択する（図３Ｓ１）。そして、複数の大きさの異なるマスク（ここでは、マスクＡ〜マスクＤ）を使って、それぞれのマスクによる計算値（重み付き平均値）を求める（図３Ｓ２）。具体的には、それぞれのマスクにより、ガウシアンマスクを用いた非鮮鋭画像の計算を画素毎に行う。
【００４１】
そして、大きさが最も近いマスク同士の計算値の差分を求める（図３Ｓ３）。図１の場合は、マスクＡの計算値とマスクＢの計算値との差分ｄ＿ＡＢ、マスクＢの計算値とマスクＣの計算値との差分ｄ＿ＢＣ、マスクＣの計算値とマスクＤの計算値との差分ｄ＿ＣＤを求める。
【００４２】
つぎに、各差分に対して、所定の変換を施す（図３Ｓ４）。所定の変換としては、たとえば、図４に示すような、入力値に対して非線形な関数によって与えられる非線形変換が該当する。
【００４３】
以上の差分ｄ＿ＡＢに非線形変換を施して非線形差分ｄ’＿ＡＢを生成し、差分ｄ＿ＢＣに非線形変換を施して非線形差分ｄ’＿ＢＣを生成し、差分ｄ＿ＣＤに非線形変換を施して非線形差分ｄ’＿ＣＤを生成する。この非線形な関数では、入力値の絶対値より、出力値の絶対値が小さくなる部分を少なくとも一部は有する。また、前記非線形な関数が差分を求めた平均値算出範囲によって異なる。また、前記非線形な関数は、差分を求めた平均値算出範囲が広い（マスクが大きい）ほど、入力値０付近で小さな出力値を取るものである（図４参照）。
【００４４】
以上の場合、原画像に急激な画素値の変化があるような場合、上記の計算の差分値（ｄ＿ＡＢ，……）も非常に大きな値をとり、また、その値の大きさは一般的に大きなマスクサイズから得た差分値ほど大きいという特性をもつ。これらの値を変換することなく、注目画素に加算した場合、元の画素と比較して非常に大きな画素値の変化が起こり、アーティファクトの原因となる。そこで、図４のような変換関数を用いることで、画素値の抑制がマスクサイズの大きな差分から得られた値ほど強く施され、アーティファクトをなくすことが可能となる。
【００４５】
そして、以上の非線形変換差分のそれぞれを加算する。この加算結果は画素ａについての高周波成分Ｓｈに相当する。この高周波成分Ｓｈを所定の係数βで強調してβＳｈを得る（図３Ｓ６）。なお、この所定の係数βとしては、図５に示すように、所定の信号値以上の強調を所定の信号値未満より強くすることで、ノイズの目立ちやすい低濃度領域の強調度の抑制と高濃度部での十分な強調を両立することが可能となって望ましい。
【００４６】
また、係数βに関しては、図１９に示すような形状にすることも望ましい。すなわち、基準値Ｔ1，Ｔ2間でほぼ線形に変化される。また図２０の実線で示すように、値「Ａ」，「Ｂ」を設定して、低輝度を強調する場合には基準値Ｔ1〜値「Ａ」までのβが最大とされて、値「Ｂ」〜基準値Ｔ2まで最小とされる。また値「Ａ」〜値「Ｂ」までは、βがほぼ線形に変化される。高輝度を強調する場合には破線で示すように、基準値Ｔ1〜値「Ａ」までのβが最小とされて、値「Ｂ」〜基準値Ｔ2まで最大とされる。また値「Ａ」〜値「Ｂ」までは、βがほぼ線形に変化される。なお、図示せずも中輝度を強調する場合には値「Ａ」〜値「Ｂ」のβが最大とされる。このようにすることで、任意の輝度部分の強調度を制御することができる。
【００４７】
以上のようにして得られた強調高周波成分βＳｈを元の画素ａと加算して、処理済み画素ａ＋βＳｈを得る（図３Ｓ７）。このようにして、画素ａに関して、複数のマスクによる演算と加算と減算とによって処理済み画素ａ＋βＳｈが得られる。すなわち、この実施の形態例では、画像データすべてに対して変換を行うことなく、注目画素の変換後の信号値を得ることが可能になる。
【００４８】
以上のような画素に関する演算を、画像データの全画素、あるいは所望とする領域の全画素について画素毎に順次行うようにする（図３Ｓ８でＮＯ→Ｓ１〜Ｓ７）ことで、画像データすべての変換を行う際にも、画像データの大きさに等しいメモリを必要とせずに変換後の画像データを得ることが可能になる。したがって、作業用のメモリ容量の節約、演算時間の短縮といった効果が得られる。
【００４９】
なお、以上の説明では、マスクＡ〜マスクＤの４つのサイズの異なるマスクを用いた画像処理を説明したが、更に多くのマスクを用いることも可能である。なお、大きさの異なるマスクの個数はさらに多くすることも可能である。非常に大きな信号変化に対してもアーティファクトが出ずに他の領域に対して十分な強調を行うには、比較的大きなマスクサイズから得られた差分の抑制を行うことが望ましく、少なくとも４つのマスクサイズにより処理を行うことが望ましい。
【００５０】
また、この実施の形態例の画像処理では、画素毎に行うことが可能であるため、画像データのなかの特定の領域だけを処理するといった場合にも適しており、従来の画像データ全体に処理するものに比べて、演算時間の短縮の効果が顕著に得られる。
【００５１】
また、この実施の形態例の画像処理では、画素毎に行うことが可能であるため、画像データのなかでいくつかの領域毎に処理内容を変えるといった使い方にも適している。
【００５２】
たとえば、図６（ａ）のような足側面の画像に対し、既知の判別分析法などにより適当なしきい値を求めることで、骨部（図６（ｃ））とそれ以外の領域（軟部組織：図６（ｂ））に分解を行う。
【００５３】
このように分解したそれぞれの画像に対して、骨の部分（図６（ｃ））のみに比較的小さいマスクサイズの複数のマスクを用いて上述した画像処理を行い、軟部組織などのその他の部分（図６（ｂ））に対しては、比較的大きなマスクサイズの複数のマスクを用いて上述した画像処理を行うようにする。この様することで、領域の特性に依存した処理が可能となり、複数のマスクを用いた周波数処理でかつ軟部領域と骨部領域で周波数特性が異なるが可能となる。ここでは、２つの領域であったが、さらに多くの領域に分けて、マスクサイズを変えて画像処理を施すことも可能である。
【００５４】
このようにマスクサイズを領域により変更することで比較的小さなマスクサイズにより処理を行った骨の部分は画像内の比較的高周波成分の強調が行われ、骨梁などの微細な構成要素のみが鮮明になり、比較的大きなマスクサイズにより処理を行った軟部領域では、筋肉や脂肪組織など画像内の比較的低周波成分の強調が行われ、筋肉や脂肪組織など大きな構成要素が鮮明となる。
【００５５】
また、画像の種類に応じてマスクのサイズを変えて、異なる画像処理を実行することも可能である。
〈放射線画像処理装置の全体構成〉
図８は、本実施の形態例の画像処理を適用する放射線画像処理装置の全体構成を示すシステム構成図である。放射線発生器３０はコントローラ１０によって制御されており、放射線発生器３０から放射された放射線は、被写体５を通して放射線画像読取器４０の前面に装着されている撮像パネルに照射される。
【００５６】
図９はＦＰＤ（Flat Panel Display）を用いた放射線画像読取器４０の構成を示している。この撮像パネル４１は所定の剛性を得られるだけの厚みを有する基板を有しており、この基板上には照射された放射線の線量に応じて電気信号を出力する検出素子４１２-(1,1)〜４１２-(m,n)がマトリクス状に２次元配置されている。また、走査線４１５-1〜４１５-mと信号線４１６-1〜４１６-nがたとえば直交するように配設される。
【００５７】
撮像パネル４１の走査線４１５-1〜４１５-mは、走査駆動部４４と接続されている。走査駆動部４４から走査線４１５-1〜４１５-mのうちの１つ走査線４１５-p（pは1〜mのいずれかの値）に読出信号ＲＳが供給されると、この走査線４１５-pに接続された検出素子から照射された放射線の線量に応じた電気信号ＳＶ-1〜ＳＶ-nが出力されて、信号線４１６-1〜４１６-nを介して画像データ生成回路４６に供給される。
【００５８】
この検出素子４１２は、照射された放射線の線量に応じた電気信号を出力するものであればよい。たとえば放射線が照射されたときに電子−正孔対が生成されて抵抗値が変化する光導電層を用いて検出素子が形成されている場合、この光導電層で生成された放射線量に応じた量の電荷が電荷蓄積コンデンサに蓄えられて、この電荷蓄積コンデンサに蓄えられた電荷が電気信号として画像データ生成回路４６に供給される。なお、光導電層としては暗抵抗値が高いものが望ましく、アモルファスセレン、酸化鉛、硫化カドミウム、ヨウ化第２水銀、または光導電性を示す有機材料（Ｘ線吸収コンパウンドが添加された光伝導性ポリマを含む）などが用いられ、特にアモルファスセレンが望ましい。
【００５９】
また、検出素子４１２が、たとえば放射線が照射されることにより蛍光を生ずるシンチレータ等を用いて形成されている場合、フォトダイオードでこのシンチレータで生じた蛍光強度に基づく電気信号を生成して画像データ生成回路４６に供給するものとしてもよい。
【００６０】
このような構成を用いた撮像パネル４１としては、特開平９−９００４８に開示されているように、Ｘ線を増感紙等の蛍光体層に吸収させて蛍光を発生させ、その蛍光の強度を画素毎に設けたフォトダイオード等の光検出器で検知するものがある。蛍光の検知手段としては他に、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサを用いる方法もある。
【００６１】
特に上記の特開平６−３４２０９８に開示された方式の撮像パネル（ＦＰＤ）では、Ｘ線量を画素毎の電荷量に直接変換するため、ＦＰＤでの鮮鋭性の劣化が少なく、鮮鋭性の優れた画像が得られるので、Ｘ線画像記録システム及びＸ線画像記録方法による効果が大きく好適である。
【００６２】
さらに、撮像パネル４１としては、図１０および図１１に示すような構成とすることかできる。図１０は撮像パネル４１として使用できる放射線画像検出器の正面図で放射線画像検出器が複数のユニットにより構成されている例を示すものである。図１０の点線は、放射線画像検出器の格子５０の線であるが、実際には保護部材やＸ線シンチレータに隠れて正面からは見えない。図１０はユニットが６×６＝３６個の例であるが、数はこれに限るものではない。
【００６３】
図１１は放射線画像検出器の縦断面の模式図である。放射線画像検出器は、Ｘ線シンチレータ５１、レンズアレイ５２、そしてそのレンズアレイ５２の各々のレンズ５３に対応するエリアセンサ５４をこの順に配置して構成される。Ｘ線シンチレータ５１は、保護部材５５により保護される。レンズアレイ５２の各々のレンズ５３は、レンズ支持部材５８に支持され、Ｘ線シンチレータ５１とレンズアレイ５２との間には、透明部材５６か配置される。エリアセンサ５４は、エリアセンサ支持部材５７に支持されている。
【００６４】
放射線画像検出器の構成要素の形状、厚み、光線経路などは正確ではない。格子５０は直接Ｘ線シンチレータ５１に触れるのではなく、透明部材５６に突き当たるようにしてあり、これにより格子５０がＸ線シンチレータ５１に当たって傷がつくことを避けるとともに、格子５０の境界線が画像の欠落部分となることを防いでいる。
【００６５】
なお、レンズアレイ５２の各々のレンズ５３に対応するエリアセンサ５４をこの順に配置したため、空間分解能が高く高画質であり、厚さが薄く小型で、しかも軽量である。
【００６６】
Ｘ線シンチレータ５１が、ガドリウムオキシサルファイドや沃化セシウム等Ｘ線の曝射により可視光を発し、Ｘ線シンチレータ５１がＸ線の曝射により可視光を発することで空間分解能が高く高画質である。
【００６７】
レンズアレイ５２が、２枚以上の複数の異なるレンズ５３の組み合わせからなるレンズ群から棉成され、空間分解能が高く高画質であり、厚さを薄くすることができる。レンズ５３の結像倍率が１／１．５から１／２０であり、結像倍率が１／１．５より大きいとエリアセンサが大きくなりすぎて配置が困難となり、１／２０より小さいとＸ線シンチレータ５１からレンズまでの距離が長くなり、放射線画像検出器の厚みが増大する。
【００６８】
また、エリアセンサ５４としてＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサ等の固体撮像素子を用いることで鮮明な画像が得られる。
画像データ生成回路４６では、後述する読取制御回路４８からの出力制御信号ＳＣに基づいて供給された電気信号ＳＶを順次選択して、ディジタルの画像データＤＴに変換する。この画像データＤＴは読取制御回路４８に供給される。
【００６９】
読取制御回路４８はコントローラ１０と接続されており、コントローラ１０から供給された制御信号ＣＴＤに基づいて走査制御信号ＲＣや出力制御信号ＳＣを生成する。この走査制御信号ＲＣが走査駆動部４４に供給されて、走査制御信号ＲＣに基づき走査線４１５-1〜４１５-mに対しての読出信号ＲＳの供給が行われる。
【００７０】
また、出力制御信号ＳＣは画像データ生成回路４６に供給される。この読取制御回路４８からの走査制御信号ＲＣや出力制御信号ＳＣによって、たとえば撮像パネル４１が上述のように（ｍ×ｎ）個の検出素子４１２で構成されている場合には、検出素子４１２-(1,1)〜４１２-(m,n)からの電気信号ＳＶに基づくデータをデータＤＰ(1,1)〜ＤＰ(m,n)とすると、データＤＰ(1,1)、ＤＰ(1,2)、……ＤＰ（1,n)、ＤＰ(2,1)、……、ＤＰ(m,n)の順として画像データＤＴが生成されて、この画像データＤＴが画像データ生成回路４６から読取制御回路４８に供給される。また、読取制御回路４８では、この画像データＤＴをコントローラ１０に送出する処理も行う。
【００７１】
放射線画像読取器４０で得られた画像データＤＴは、読取制御回路４８を介してコントローラ１０に供給される。なお、放射線画像読取器４０で得られた画像データをコントローラ１０に供給する際に対数変換処理を行った画像データを供給すれば、コントローラ１０における画像データの処理を簡単とすることができる。
【００７２】
また、放射線画像読取器はＦＰＤを用いたものに限られるものではなく、輝尽性蛍光体を用いたものであってもよい。図１２は輝尽性蛍光体を用いた放射線画像読取器６０を用いた場合の構成を示しており、放射線が照射される変換パネル６１では、支持体上に輝尽性蛍光体層が輝尽性蛍光体の気相堆積あるいは輝尽性蛍光体塗料塗布によって設けられる。この輝尽性蛍光体層は環境による悪影響及び損傷を遮断するために、保護部材によって遮蔽若しくは被覆されている。
【００７３】
光ビーム発生部（ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザ等）６２は、出射強度が制御された光ビームを発生する。この光ビームは種々の光学系を経由して走査部６３に到達し、走査部６３で偏向を受け、更に反射鏡６４で光路を偏向させて、変換パネル６１に輝尽励起走査光として導かれる。
【００７４】
集光体６５の光ファイバー又はシート状光ガイド部材からなる集光端は、輝尽励起光が走査される変換パネル６１に近接して配設されて、光ビーム発生部６２からの光ビームの走査によって変換パネル６１で生じた潜像エネルギーに比例した発光強度の輝尽発光を受光する。
【００７５】
フィルタ６６は、集光体６５より導入された光から輝尽発光波長領域の光のみを通過させるものであり、このフィルタ６６を通過した光は、フォトマルチプライヤ６７に入射される。
【００７６】
フォトマルチプライヤ６７では、光電変換によって入射光に対応した電流信号を生成する。この電流信号は、電流／電圧変換部７０に供給されて電圧信号に変換される。さらに、電圧信号は増幅部７１で増幅された後、Ａ／Ｄ変換部７２でディジ夕ルの画像データＤＴに変換される。ここで、増幅部７１として対数変換増幅部（ｌｏｇアンプ）を用いる。画像データＤＴは、画像処理装置８０において順次画像処理されて、画像処理後の画像データＤＴＣがインタフェース８２を介してプリンタ８３に伝送される。
【００７７】
ＣＰＵ(Central Processing Unit)８１は、画像処理装置８０における画像処理を制御するためのものであり、画像処理装置８０では、画像データＤＴに対して種々の画像処理（たとえば空間周波数処理、ダイナミックレンジの圧縮、階調処理、拡大／縮小処理、移動、回転、統計処理等）を行い、診断に適した形の画像データＤＴＣを生成する。
【００７８】
この画像データＤＴＣがプリンタ８３に供給されて、プリンタ８３から人体各部の放射線画像のハードコピーを得ることができる。なお、インタフェース８２にＣＲＴ等のモニタを接続するものとしても良く、更に複数の放射線画像の画像データを記憶できる記憶装置（ファイリングシステム）を接続するものとしてもよい。
【００７９】
また、読取制御部７５では、光ビーム発生部６２の光ビーム強度調整、フォトマルチプライヤ用高圧電源７６の電源電圧調整によるフォトマルチプライヤ６７のゲイン調整、電流／電圧変換部７０と増幅部７１のゲイン調整、及びＡ／Ｄ変換部７２の入力ダイナミックレンジの調整が行なわれ、読取ゲインが総合的に調整される。
【００８０】
Ａ／Ｄ変換部７２から得られた画像データＤＴは、コントローラ１０に供給されると共に、コントローラ１０からの制御信号ＣＴＤによって読取制御部７５の動作の制御を行う。
【００８１】
なお、放射線画像読取器は、放射線画像を記録した銀塩フィルムにレーザ、蛍光灯等の光源からの光を照射し、この銀塩フィルムの透過光を光電変換して画像データを生成してもよい。また、放射線量子計数型検出器を用いて放射線エネルギーを直接電気信号に変換して画像データを生成する構成であってもよい。
【００８２】
次に、コントローラ１０の構成を図１３に示す。コントローラ１０の動作を制御するためのＣＰＵ１１には、システムバス１２と画像バス１３が接続されると共に入力インタフェース１７が接続される。このコントローラ１０の動作を制御するためのＣＰＵ１１は、メモリ１４に記憶された制御プログラムに基づいて動作が制御される。
【００８３】
システムバス１２と画像バス１３には、表示制御部１５、フレームメモリ制御部１６、出力インタフェース１８、撮影制御部１９、ディスク制御部２０等が接続されており、システムバス１２を利用しＣＰＵ１１によって各部の動作が制御されると共に、画像バス１３を介して各部間での画像データの転送等が行われる。
【００８４】
フレームメモリ制御部１６には、フレームメモリ２１が接続されており、放射線画像読取器４０で得られた画像データが撮影制御部１９やフレームメモリ制御部１６を介して記憶される。フレームメモリ２１に記憶された画像データは読み出されて表示制御部１５やディスク制御部２０に供給される。また、フレームメモリ２１には、放射線画像読取器４０から供給された画像データをＣＰＵ１１で処理してから記憶するものとしてもよい。
【００８５】
表示制御部１５には、画像表示装置２２が接続されており画像表示装置２２の画面上に表示制御部１５に供給された画像データに基づく放射線撮影画像が表示される。ここで、放射線画像読取器４０の画素数よりも画像表示装置２２の表示画素数が少ない場合には、画像データを間引きして読み出すことにより、画面上に撮影画像全体を表示させることができる。また、画像表示装置２２の表示画素数分に相当する領域の画像データを読み出すものとすれば、所望の位置の撮影画像を詳細に表示させることができる。
【００８６】
フレームメモリ２１からディスク制御部２０に画像データが供給される際には、たとえば連続して画像データが読み出されてディスク制御部２０内のＦＩＦＯメモリに書き込まれ、その後順次ディスク装置２３に記録される。
【００８７】
さらに、フレームメモリ２１から読み出された画像データやディスク装置２３から読み出された画像データを出力インタフェース１８を介して外部機器１００に供給することもできる。
【００８８】
画像処理部２６では、放射線画像読取器４０から撮影制御部１９を介して供給された画像データＤＴの照射野認識処理、関心領域設定、正規化処理および階調処理、などが行われる。また、周波数強調処理やダイナミックレンジ圧縮処理等を行うものとしてもよい。なお、画像処理部２６をＣＰＵ１１が兼ねる構成として、画像処理等を行うこともできる。
【００８９】
従って、画像処理部２６が、請求項における畳み込み演算を用いた画像処理を実行する画像処理手段を構成している。
入力インタフェース１７にはキーボード等の入力装置２７が接続される。この入力装置２７を操作することで、撮影によって得られた画像データを識別するための情報や撮影に関する情報等の管理情報の入力が行われる。
【００９０】
出力インタフェース１８に接続される外部機器１００としては、レーザーイメージャとも呼ばれる走査型レーザ露光装置が用いられる。この走査型レーザ露光装置では、画像データによりレーザビーム強度を変調し、従来のハロゲン化銀写真感光材料や熱現象ハロゲン化銀写真感光材に露光したあと適切な現像処理を行うことによって放射線画像のハードコピーが得られるものである。
【００９１】
なお、フレームメモリ２１には、放射線画像読取器４０から供給された画像データを記憶するものとしたが、供給された画像データをＣＰＵ１１で処理してから記憶するものとしてもよい。また、ディスク装置２３には、フレームメモリ２１に記憶されている画像データ、すなわち放射線画像読取器４０から供給された画像データやその画像データをＣＰＵ１１で処理した画像データを、管理情報などと共に保存することができる。
【００９２】
＜放射線画像処理装置の動作＞
次に、以上の放射線画像処理装置の動作について説明する。被写体５の放射線画像を得る際には、放射線発生器３０と放射線画像読取器４０の撮像パネル４１の間に被写体５が位置するものとされて、放射線発生器３０から放射された放射線が被写体５に照射されると共に、被写体５を透過した放射線が撮像パネル４１に入射される。なお、放射線画像読取器４０に替えて放射線画像読取器６０を用いる場合も同様であり、以下の説明では放射線画像読取器４０を用いるものとして、放射線画像読取器６０を用いた場合の説明は省略する。
【００９３】
コントローラ１０には、撮影が行われる被写体５の識別や撮影に関する情報を示す管理情報が入力装置２７を用いて入力される。この入力装置２７を用いた管理情報の入力は、キーボードを操作したり、磁気カード、バーコード、ＨＩＳ（病院内情報システム：ネットワークによる情報管理）等を利用して行われる。
【００９４】
この管理情報は、たとえばＩＤ番号、氏名、生年月日、性別、撮影日時、撮影部位および撮影体位（たとえば、放射線を人体のどの部分にどの方向から照射したか）、撮影方法（単純撮影，造影撮影，断層撮影，拡大撮影等）、撮影条件（管電圧，管電流，照射時間，散乱線除去グリッドの使用の有無等）等の情報から構成される。
【００９５】
また撮影日時は、ＣＰＵ１１に内蔵されている時計機能を利用して、ＣＰＵ１１からカレンダーや時刻の情報を自動的に得ることもできる。なお、入力される管理情報は、その時点で撮影される被写体に関するものだけでも良く、一連の管理情報を予め入力しておいて、入力順に被写体を撮影したり、必要に応じて入力された管理情報を読み出して用いるものとしてもよい。
【００９６】
放射線画像読取器４０の電源スイッチがオン状態とされると、コントローラ１０からの制御信号ＣＴＤに基づき、放射線画像読取器４０の読取制御回路４８や走査駆動部４４によって撮像パネル４１の初期化が行われる。この初期化は、撮像パネル４１から照射された放射線量に応じた正しい電気信号を得るためのものである。
【００９７】
放射線画像読取器４０での撮像パネル４１の初期化が完了すると、放射線発生器３０からの放射線の照射が可能とされる。ここで、放射線を照射するためのスイッチが放射線発生器３０に設けられている場合、このスイッチが操作されると、放射線発生器３０から被写体５に向けて放射線が所定時間だけ照射されると共に、放射線の照射開始を示す信号ＤＦＳや照射終了を示す信号ＤＦＥがコントローラ１０に供給される。
【００９８】
このとき、放射線画像読取器４０の撮像パネル４１に照射される放射線の放射線量は、被写体５による放射線吸収の度合いが異なるため、被写体５によって変調される。撮像パネル４１の検出素子４１２-(1,1)〜４１２-(m,n)では、被写体５によって変調された放射線に基づく電気信号が生成される。
【００９９】
次に、コントローラ１０では、信号ＤＦＳが供給されてから所定時間後、たとえば放射線の照射時間が０．１秒程度であるときには、この照射時間よりも長い時間（たとえば約１秒）経過後、または、信号ＤＦＥが供給されてから直ちに、放射線画像読取器４０で画像データＤＴの生成を開始するために制御信号ＣＴＤが放射線画像読取器４０の読取制御回路４８に供給される。
【０１００】
一方、放射線を照射するためのスイッチがコントローラ１０に設けられている場合、このスイッチが操作されると、放射線の照射を開始させるための照射開始信号ＣＳＴが撮影制御部１９を介して放射線発生器３０に供給されて、放射線発生器３０から被写体５に向けて放射線が所定時間だけ照射される。この照射時間は、たとえば管理情報に基づいて設定される。
【０１０１】
次に、コントローラ１０では、照射開始信号ＣＳＴを出力してから所定時間後、放射線画像読取器４０で画像データの生成を開始するための制御信号ＣＴＤを放射線画像読取器４０の読取制御回路４８に供給する。なお、コントローラ１０では、放射線発生器３０での放射線の照射終了を検出してから、放射線画像読取器４０で画像データの生成を開始するための制御信号ＣＴＤを放射線画像読取器４０に供給するものとしてもよい。この場合には、放射線の照射中に画像データが生成されてしまうことを防止できる。
【０１０２】
放射線画像読取器４０の読取制御回路４８では、コントローラ１０から供給された画像データの生成を開始するための制御信号ＣＴＤに基づいて走査制御信号ＲＣや出力制御信号ＳＣが生成される。この走査制御信号ＲＣが走査駆動部４４に供給されると共に出力制御信号ＳＣが画像データ生成回路４６に供給されて、画像データ生成回路４６から得られた画像データＤＴが読取制御回路４８に供給される。この画像データＤＴは、読取制御回路４８によってコントローラ１０に送出される。
【０１０３】
コントローラ１０に供給された画像データＤＴは、撮影制御部１９やフレームメモリ制御部１６等を介してフレームメモリ２１に記憶される。このフレームメモリ２１に記憶された画像データを用いて、画像表示装置２２に放射線画像を表示させることができる。また、フレームメモリ２１に記憶された画像データを画像処理部２６で処理して表示制御部１５に供給したり、画像処理が行われた画像データをフレームメモリ２１に記憶させて、このフレームメモリ２１に記憶された画像データを表示制御部１５に供給することにより、輝度やコントラストあるいは鮮鋭度等が調整されて、診断等に適した放射線画像を表示することもできる。また、画像処理が行われた画像データを外部機器１００に供給することで、診断等に適した放射線画像のハードコピーを得ることができる。
【０１０４】
画像処理部２６では、放射線量が異なることにより、撮像パネル４１から出力された画像データのレベルの分布が変動した場合であっても、常に安定した放射線画像が得られるように画像データＤＴの正規化処理が行われる。また、画像データのレベルの分布が変動しても、診断等に適した濃度およびコントラストの放射線画像を得るために正規化処理後の画像データである正規化画像データＤＴregに対して階調処理が行われる。さらに画像処理部２６では、正規化画像データＤＴregに対して正規化放射線画像の鮮鋭度を制御する周波数強調処理や、ダイナミックレンジの広い放射線画像の全体を、被写体の細かい構造部分のコントラストを低下させることなく見やすい濃度範囲内に収めるためのダイナミックレンジ圧縮処理を行うものとしてもよい。
【０１０５】
＜画像処理の内容＞
なお、本実施の形態例の放射線画像処理装置では、以上の正規化処理，階調処理，ダイナミックレンジ圧縮処理に先立ち、照射野認識処理，ＲＯＩ認識を行う。すなわち、本実施の形態例の画像処理手順は、図７に示すようになっている。
【０１０６】
この図７のように、本実施の形態例の処理手順は、
・照射野認識処理，
・ＲＯＩ認識処理，
・周波数処理、または、異なる大きさの複数のマスクを用いた画素毎の画像処理，
・ダイナミックレンジ圧縮処理，
・階調処理，
のようになっている。以下、この順に従って本実施の形態例の処理手順を説明する。
【０１０７】
（１）照射野認識処理：
ところで、放射線画像の撮影に際しては、たとえば診断に必要とされない部分に放射線が照射されないようにするため、あるいは診断に必要とされない部分に放射線が照射されて、この部分で散乱された放射線が診断に必要とされる部分に入射されて分解能が低下することを防止するため、被写体５の一部や放射線発生器３０に鉛板等の放射線非透過物質を設置して、被写体５に対する放射線の照射野を制限する照射野絞りが行われる。
【０１０８】
この照射野絞りが行われた場合、照射野内領域と照射野外領域の画像データを用いてレベルの変換処理やその後の階調処理を行うものとすると、照射野外領域の画像データによって、照射野内の診断に必要とされる部分の画像処理が適正に行われなくなってしまう。このため、画像処理部２６では、照射野内領域と照射野外領域を判定する照射野認識処理が行われる。
【０１０９】
照射野認識処理では、たとえば特開昭６３−２５９５３８号で示される方法が用いられて、図１４（ａ）に示すように撮像面上の所定の位置Ｐから撮像面の端部側に向かう線分上の画像データを用いてたとえば微分処理が行われる。この微分処理によって得られた微分信号Ｓdは、図１４（ｂ）に示すように照射野エッジ部で信号レベルが大きくなるため、微分信号Ｓdの信号レベルを判定して１つの照射野エッジ候補点ＥＰ1が求められる。この照射野エッジ候補点を求める処理を、撮像面上の所定の位置を中心として放射状に行うことにより複数の照射野エッジ候補点ＥＰ1〜ＥＰkが求められる。このようにして得られた複数の照射野エッジ候補点ＥＰ1〜ＥＰkの隣接するエッジ候補点を直線あるいは曲線で結ぶことにより照射野エッジ部が求められる。
【０１１０】
また、特開平５−７５７９号で示される方法を用いることもできる。この方法では、撮像面を複数の小領域に分割したとき、照射野絞りによって放射線の照射が遮られた照射野外の小領域では、略一様に放射線の放射線量が小さくなり画像データの分散値が小さくなる。また、照射野内の小領域では、被写体によって放射線量が変調されることから照射野外に比べて分散値が高くなる。さらに、照射野エッジ部を含む小領域では最も放射線量が小さい部分と被写体によって変調された放射線量の部分が混在することから分散値は最も高くなる。このことから、分散値によって照射野エッジ部を含む小領域が判別される。
【０１１１】
また、特開平７−１８１６０９号で示される方法を用いることもできる。この方法では、画像データを所定の回転中心に関して回転移動させて、平行状態検出手段によって照射野の境界線が画像上に設定された直交座標の座標軸と平行となるまで回転を行うものとし、平行状態が検出されると、直線方程式算出手段によって回転角度と回転中心から境界線までの距離によって回転前の境界の直線方程式が算出される。その後、複数の境界線に囲まれる領域を直線方程式から決定することで、照射野の領域を判別することができる。また照射野エッジ部が曲線である場合には、境界点抽出手段で画像データに基づきたとえば１つの境界点を抽出し、この境界点の周辺の境界候補点群から次の境界点を抽出する。以下同様に、境界点の周辺の境界候補点群から境界点を順次抽出することにより、照射野エッジ部が曲線であっても判別することができる。
【０１１２】
（２）ＲＯＩ認識処理：
照射野認識が行われると、画像処理部２６では、放射線画像読取器からの画像データＤＴの分布を所望のレベルの分布に変換する際に、放射線画像読取器からの画像データＤＴのレベルの分布を決定するための領域（以下「関心領域」または「ＲＯＩ（Region Of Interest）」という）の設定を行う。ここで設定されたＲＯＩ内の画像データから代表値を決定し、この代表値を所望のレベルに変換することで、所望のレベルの分布となる画像データを得ることができる。
【０１１３】
たとえば、胸部正面処理における胸郭へのＲＯＩの設定は、以下の手順に従って設定される。まず以下のＳ１〜Ｓ３により左右のラインが決定される。
Ｓ１：画像データのうち全体に対して影響が低い画像上下部及び照射野外部を省いた部分の縦方向のプロジェクション（データの一方向の累積値）を求める（図１５（ａ）、図１５（ｂ）参照）。
Ｓ２：求められた縦方向のプロジェクションから、中央部の１／３の範囲（図１５では１／３＊ｘ〜２／３＊ｘ）で信号値が最小値（Ｐｃとする）を持つ点を正中線のコラム（Ｘｃ）とする。
Ｓ３：左右それぞれ画像全体の１／３のコラム（図１５では２／３＊ｘ、１／３＊ｘ）から画像の外側（左右方向）に向かって、求められた縦方向のプロジェクション値がしきい値（Ｔｌ，Ｔｒ）以下の点を探し、最初の点を肺野の左端・右端（Ｘｌ，Ｘｒ）とする。しきい値としては、前記Ｐｃと画像全体の１／３のコラムからプロジェクション値の最大値（Ｐｌｘ，Ｐｒｘ）を画像の外側（左右方向）に向かって更新し、
Ｔｌ＝（（ｋ１−１）＊Ｐｌｘ＋Ｐｃ）／ｋ１
Ｔｒ＝（（ｋ２−１）＊Ｐｒｘ＋Ｐｃ）／ｋ２
とする。ここで、ｋ１とｋ２とは定数である。
【０１１４】
次に、Ｓ４とＳ５によって上下のラインを決定する。
Ｓ４：上のステップで決定した区間での横方向のプロジェクションをとる（図１５（ｃ））。
Ｓ５：上下それぞれ画像全体の１／４，１／２のライン（図１５中の１／４＊ｙ、１／２＊ｙ）から画像の外側（上下方向）に向かって、求められた横方向のプロジェクション値がしきい値以下の点を探し、最初の点を右肺野の上端・下端（Ｙｔ，Ｙｂ）とする。しきい値としては、それぞれ画像全体の
１／４＊ｙ〜１／２＊ｙ、１／２＊ｙ〜４／５＊ｙの範囲のプロジェクション値の最大値（Ｐｔｘ，Ｐｂｘ）とその最大値のラインから画像の外側（上下方向）の範囲のプロジェクション値の最小値（Ｐｔｎ、Ｐｂｎ）を用いて、
Ｔｔ＝（（ｋ３−１）＊Ｐｔｘ＋Ｐｔｎ）／ｋ３
Ｔｂ＝（（ｋ４−１）＊Ｐｂｘ＋Ｐｂｎ）／ｋ４
とする。ここで、ｋ３とｋ４とは定数である。
【０１１５】
また、以上の式でしきい値を求めるのに用いたパラメータｋ１〜ｋ４は経験的に求められる。
なお、ＲＯＩの設定は、上述したようにプロファイルを解析して設定する場合に限られるものではなく、たとえば特開平５ー７５７８号で示されているように、各画素の画像データと判別分析法などにより決定したしきい値を比較して、比較結果に基づき識別符号を画素毎に付加するものとし、しきい値以上であることを示す識別符号の連続する画素群毎にラベリングを行って肺野領域を抽出し、抽出した肺野領域を基準として肺野および横隔膜下領域を含むようにＲＯＩを設定することができる。
【０１１６】
また、特開昭６２−２６０４７号で示されているように、境界点追跡法を用いた肺野輪郭検出により肺野領域を認識して、認識した肺野領域を基準に肺野および横隔膜下領域を含むようにＲＯＩを設定するものとしてもよい。
【０１１７】
さらに、診断を行う上で最も重要な部分を照射野の中央として撮影を行うことが一般的に行われていることから、照射野内領域の中央に円形あるいは矩形等の領域を設定してＲＯＩとすることもできる。
【０１１８】
（３）周波数処理およびダイナミックレンジ圧縮処理：
また、画像処理として、周波数処理（周波数強調処理）およびダイナミックレンジ圧縮処理を実行する。周波数強調処理では、正規化放射線画像の鮮鋭度を制御する周波数強調処理を行う。また、ダイナミックレンジ圧縮処理では、圧縮処理によって見やすい濃度範囲に収める制御を行う。
【０１１９】
周波数強調処理では、たとえば以下の式に示す非鮮鋭マスク処理によって鮮鋭度を制御するために、関数Ｆが特公昭６２−６２３７３号公報や特公昭６２−６２３７６号公報で示される方法によって定められる。
【０１２０】
Ｓout＝Ｓorg＋Ｆ（Ｓorg−Ｓus）
なお、Ｓoutは処理後の画像データ、Ｓorgは周波数強調処理前の画像データであり、Ｓusは周波数強調処理前の画像データを平均化処理等によって処理することにより求められた非鮮鋭データである。
【０１２１】
この周波数強調処理では、たとえばＦ（Ｓorg−Ｓus）がβ×（Ｓorg−Ｓus）とされて、β（強調係数）が図１９に示すように基準値Ｔ1，Ｔ2間でほぼ線形に変化される。また図２０の実線で示すように、値「Ａ」，「Ｂ」を設定して、低輝度を強調する場合には基準値Ｔ1〜値「Ａ」までのβが最大とされて、値「Ｂ」〜基準値Ｔ2まで最小とされる。また値「Ａ」〜値「Ｂ」までは、βがほぼ線形に変化される。高輝度を強調する場合には破線で示すように、基準値Ｔ1〜値「Ａ」までのβが最小とされて、値「Ｂ」〜基準値Ｔ2まで最大とされる。また値「Ａ」〜値「Ｂ」までは、βがほぼ線形に変化される。なお、図示せずも中輝度を強調する場合には値「Ａ」〜値「Ｂ」のβが最大とされる。このように周波数強調処理では、関数Ｆによって任意の輝度部分の鮮鋭度を制御することができる。
【０１２２】
また、周波数強調処理の方法は、上記非鮮鋭マスク処理に限られるものではなく、特開平９−４４６４５号公報で示される多重解像度法などの手法を用いてもよい。なお、周波数強調処理では、強調する周波数帯域や強調の程度は、階調処理での基本階調曲線の選択等と同様に撮影部位や撮影体位、撮影条件、撮影方法等に基づいて設定される。
【０１２３】
ダイナミックレンジ圧縮処理では、以下の式に示す圧縮処理によって見やすい濃度範囲に収める制御を行うため、関数Ｇが特許公報２６６３１８号で示される方法によって定められる。
【０１２４】
Ｓtb＝Ｓorg＋Ｇ（Ｓus）
なお、Ｓtbは処理後の画像データ、Ｓorgはダイナミックレンジ圧縮処理前の画像データ、Ｓusはダイナミックレンジ圧縮処理前の画像データを平均化処理等によって処理することにより求められた非鮮鋭データである。
【０１２５】
ここで、Ｇ（Ｓus）は図２１（ａ）に示すように、非鮮鋭データＳusがレベル「Ｌａ」よりも小さくなるとＧ（Ｓus）が増加するような特性を有する場合、低濃度領域の濃度が高いものとされて、図２１（ｂ）に示す画像データＳorgは図２１（ｃ）に示すように低濃度側のダイナミックレンジが圧縮された画像データＳtbとされる。また、Ｇ（Ｓus）は図２１（ｄ）に示すように、非鮮鋭データＳusがレベル「Ｌｂ」よりも大きくなるとＧ（Ｓus）が減少するような特性を有する場合には、高濃度領域の濃度が低いものとされて、図２１（ｂ）に示す画像データＳorgは図２１（ｅ）に示すように高濃度側のダイナミックレンジが圧縮される。なお、ダイナミックレンジ圧縮処理も、撮影部位や撮影体位、撮影条件、撮影方法等に基づいて補正周波数帯域や補正の程度が設定される。
【０１２６】
ここで、周波数強調処理やダイナミックレンジ圧縮処理での処理条件である基準値Ｔ1、Ｔ2および値「Ａ」，「Ｂ」あるいはレベル「Ｌａ」，「Ｌｂ」は、代表値Ｄ１，Ｄ2の決定方法と同様な方法で求められる。
【０１２７】
なお、この段階の周波数処理については、図１乃至図６によって既に説明した本発明の実施の形態例の手法を用いることも可能である。すなわち、複数のマスクを用いた演算処理を、画像データの全画素について画素毎に順次行うようにすることで、画像データすべての変換を行う際にも、画像データの大きさに等しいメモリを必要とせずに変換後の画像データを得ることが可能になる。したがって、作業用のメモリ容量の節約、演算時間の短縮といった効果が得られる。
【０１２８】
（４）階調処理：
始めに、ＲＯＩ内の画像データの累積ヒストグラムから代表値Ｄ1，Ｄ2を設定する。代表値Ｄ1，D2は累積ヒストグラムが所定の割合ｍ1，ｍ2となる画像データのレベルとして設定される。
【０１２９】
代表値Ｄ1，Ｄ2が設定されると、予め設けられた正規化処理ルックアップテーブルを参照して、図１６に示すように代表値Ｄ1，Ｄ2を所望の基準値Ｓ1，Ｓ2にレベル変換する正規化処理が行われる。ここで、特性曲線ＣＣは、撮像パネル４１に照射された放射線の放射線量に応じて出力される信号のレベルを示している。また、正規化処理ルックアップテーブルは、撮像パネル４１の特性曲線ＣＣを示す関数の逆関数を用いた演算によって生成されるものである。なお、正規化処理ルックアップテーブルを用いることなく演算処理によって正規化処理を行うものとしてもよいことは勿論である。
【０１３０】
この正規化処理によって、図１７に示すように、放射線が所望の基準値Ｓ1〜Ｓ2の画像データを得ることができる線量Ｒ1〜Ｒ2よりも低い放射線量Ｒa〜Ｒbであっても、所望の基準値Ｓ1〜Ｓ2の画像データを得ることができるので、被写体の被曝量を軽減させることができ、同時に被写体の体型の差による信号分布のばらつきも補正することができる。
【０１３１】
次に、正規化処理によって得られた正規化画像データＤＴregを用いて階調処理が行われる。階調処理では、たとえば図１８に示すような階調変換曲線が用いられて、正規化画像データＤＴregの基準値Ｓ1，Ｓ2をパラメータ値をレベルＳ1’，Ｓ2’として正規化画像データＤＴregが出力画像データＤＴoutに変換される。このレベルＳ1’，Ｓ2’は、出力画像における所定の輝度または写真濃度と対応するものである。
【０１３２】
以上の階調変換曲線は、正規化画像データＤＴregの全信号領域にわたって連続な関数であることが好ましく、またその微分関数も連続であることが好ましい。また、全信号領域にわたって、その微分係数の符号が一定であることが好ましい。
【０１３３】
また、撮影部位や撮影体位、撮影条件、撮影方法等によって好ましい階調変換曲線の形状やレベルＳ1’，Ｓ2’が異なることから、階調変換曲線は画像毎にその都度作成してもよく、またたとえば特公平５ー２６１３８号公報で示されているように、予め複数の基本階調変換曲線を記憶しておくものとし、いずれかの基本階調変換曲線を読み出して回転および平行移動することにより所望の階調変換曲線を容易に得ることができる。なお、画像処理部２６では、複数の基本階調曲線に対応する階調処理ルックアップテーブルが設けられており、正規化画像データＤＴregに基づいて階調処理ルックアップテーブルを参照して得られた画像データを、基本階調変換曲線の回転および平行移動に応じて補正することで階調変換が行われた出力画像データＤＴoutを得ることができる。なお、階調変換処理では、２つの基準値Ｓ1，Ｓ2を用いるだけでなく、１つの基準値や３つ以上の基準値を用いるものとしてもよい。
【０１３４】
ここで、基本階調曲線の選択や基本階調曲線の回転および平行移動は、撮影部位や撮影体位、撮影条件、撮影方法等に基づいて行われる。これらの情報が入力装置２７を用いて管理情報として入力されている場合には、この管理情報を利用することで、容易に基本階調曲線を選択することができると共に基本階調曲線の回転方向および平行移動の移動量を決定することができる。また、撮影部位や撮影体位、撮影条件、撮影方法に基づいて基準値Ｓ1，Ｓ2のレベルを変更するものとしてもよい。
【０１３５】
さらに、基本階調曲線の選択や基本階調曲線の回転あるいは平行移動は、画像表示装置の種類や画像出力のための外部機器の種類に関する情報に基づいて行うものとしてもよい。これは、画像の出力方式に依存して、好ましい階調が異なる場合があるためである。
【０１３６】
＜その他の実施の形態例＞
なお、以上の（１）〜（４）における各処理は、放射線画像の全情報を用いて行う必要はなく、間引き処理により縮小した画像を用いることが望ましい。この場合にはデータ量が少なくなるので処理速度の向上およびメモリ容量等の節減を図ることができる。この場合、間引きによる縮小画像の実効画素サイズが０．４ｍｍ〜１０．０ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍ〜６．０ｍｍとなるように間引きされた画像データを用いることが好ましい。
【０１３７】
また、以上の説明では、本実施の形態例の画像処理を放射線画像に適用する例で説明してきたが、放射線画像以外の各種画像にたいして本実施の形態例の画像処理を適用することが可能である。
【０１３８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明では、複数の画素からなる画像の画像データに対して画像処理を施す際に、注目画素の画素値およびその近傍画素の画素値と所定の関数との間の複数回の畳み込み演算に基づいた計算値により変換後の注目画素の値を決定するようにしている。これにより、画像データすべてに対して変換を行うことなく、容易に注目画素の変換後の信号値を得ることが可能な画像処理装置および画像処理方法を実現できる。また、画像データすべての変換を行う際にも、画像データの大きさに等しいメモリを必要とせずに変換後の画像データを得ることが可能な画像処理装置および画像処理方法を実現できる。
【０１３９】
すなわち、注目画素の変換後の値をマスクサイズを変更した重み付き平均値の値に基づいて得る場合の例では、注目画素に対して複数のサイズのマスクを使用して（重み付き）平均化処理を行い、近い大きさのマスクの平均値の差分値を得、この差分値に変換処理を施し、変換後の差分値を注目画素の画素値に加えることで、処理済信号値を得る。この様に、すべての処理を画素単位で行うことで、使用メモリの節約および処理速度の向上が可能となる。
【０１４０】
また、医用画像、さらに、放射線画像に適用することで、非常に病変を認識しやすい画像を提供できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線画像処理装置の画像処理手順を示す説明図である。
【図２】本発明の放射線画像処理装置の画像処理手順を示す説明図である。
【図３】本発明の放射線画像処理装置の画像処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の放射線画像処理装置の画像処理を示す説明図である。
【図５】本発明の放射線画像処理装置の画像処理を示す説明図である。
【図６】本発明の放射線画像処理装置の画像処理を示す説明図である。
【図７】本発明の放射線画像処理装置の画像処理手順を示す説明図である。
【図８】本実施の形態例の放射線画像処理装置の構成を示す構成図である。
【図９】本実施の形態例の放射線画像読取器の構成を示す構成図である。
【図１０】本実施の形態例で使用する読み取り部を説明するための説明図である。
【図１１】本実施の形態例で使用する読み取り部を説明するための説明図である。
【図１２】本実施の形態例の他の放射線画像読取器を用いた構成を示す構成図である。
【図１３】本実施の形態例のコントローラの構成を示す構成図である。
【図１４】本実施の形態例の照射野認識処理を説明するための説明図である。
【図１５】本実施の形態例におけるＲＯＩの認識を説明するための説明図である。
【図１６】本実施の形態例におけるレベル変換を説明するための説明図である。
【図１７】本実施の形態例における正規化処理を示す説明図である。
【図１８】本実施の形態例における階調変換特性を示す説明図である。
【図１９】本実施の形態例における強調係数と画像データの関係を示す説明図である。
【図２０】本実施の形態例における強調係数と画像データの関係を示す説明図である。
【図２１】本実施の形態例におけるダイナミックレンジ圧縮処理を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０ コントローラ
２６ 画像処理部
３０ 放射線発生器
４０，６０  放射線画像読取器
４１ 撮像パネル
４４ 走査駆動部
４６ 画像データ生成回路
４８  読取制御回路
６１ 変換パネル
６２ 光ビーム発生部
６３  走査部
６４ 反射鏡
６５ 集光体
６６ フィルタ
６７ フォトマルチプライヤ
７０ 電流／電圧変換部
７５  読取制御部
【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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