(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標準画像のヒストグラムを平坦化するための階調変換の逆階調変換機能を有する逆階調変換手段と、
入力画像のヒストグラムを平坦化するための階調変換機能を有する階調変換手段とを設け、
前記階調変換手段により変換した前記入力画像を、前記逆階調変換手段により変換することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記標準画像の第１のヒストグラムを作成すると共に前記入力画像の第２のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記第１のヒストグラムを用いて所定の演算を行うことにより前記逆階調変換機能のための第１の変換テーブルを作成して前記逆階調変換手段に保持させると共に、前記第２のヒストグラムを用いて所定の演算を行うことにより前記階調変換機能のための第２の変換テーブルを作成して前記階調変換手段に保持させる変換テーブル作成手段を設けた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】
前記標準画像と前記逆階調変換手段で変換された画像とを表示する表示手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
標準となるヒストグラムを平坦化するための階調変換の逆階調変換機能を実現するための複数の逆変換テーブルと、
前記複数の変換テーブルから１つの逆変換テーブルを選択するための選択手段と、
入力画像の階調のヒストグラムを平坦化するための階調変換機能を有する階調変換手段と、
前記階調変換手段により変換した前記入力画像を、前記選択手段により選択された逆変換テーブルに基づき変換する逆階調変換手段とを設けたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
前記ヒストグラム作成手段は、入力画像の全部又は一部からヒストグラムを作成することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項６】
標準画像のヒストグラムを平坦化するための階調変換の逆階調変換を行う逆階調変換ステップと、
入力画像のヒストグラムを平坦化するための階調変換を行う階調変換ステップとを設け、
前記階調変換ステップにより変換した前記入力画像を、前記逆階調変換ステップにより変換することを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
前記標準画像の第１のヒストグラムを作成する第１のヒストグラム作成ステップと、
前記入力画像の第２のヒストグラムを作成する第２のヒストグラム作成ステップと、
前記第１のヒストグラムを用いて所定の演算を行うことにより前記逆階調変換のための第１の変換テーブルを作成する第１の変換テーブル作成ステップと、
前記第２のヒストグラムを用いて所定の演算を行うことにより前記階調変換のための第２の変換テーブルを作成する第２の変換テーブル作成ステップとを設けたことを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。
【請求項８】
前記標準画像と前記逆階調変換ステップで変換された画像とを表示手段に表示する表示ステップを設けたことを特徴とする請求項６又は７に記載の画像処理方法。
【請求項９】
標準となるヒストグラムを平坦化するための階調変換の逆階調変換機能を実現するための複数の逆変換テーブルから１つの逆変換テーブルを選択するための選択ステップと、
入力画像の階調のヒストグラムを平坦化するための階調変換を行う階調変換ステップと、
前記階調変換ステップにより変換した前記入力画像を、前記選択ステップにより選択された逆変換テーブルに基づき変換する逆階調変換ステップとを設けたことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか１項に記載の画像処理方法を構成するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用放射線画像の階調を所望の階調に変換する場合等に用いて好適な画像処理装置、画像処理方法及びそれに用いるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療用Ｘ線放射線画像は従来、人体を透過したＸ線強度分布を蛍光体の蛍光分布に変換し、光強度を直接銀塩フィルムに写し現像してきた長い歴史があるが、近年、輝尽性蛍光体にＸ線強度分布をエネルギーとして潜像化し読み出す方式や、Ｘ線による蛍光体の蛍光分布を直接画像として読み出す方式、蛍光を用いない技術などさまざまな方式により放射線画像を電気信号として読み出し、ディジタル変換することによりディジタル画像を構成するようになってきている。
【０００３】
ディジタル画像を用いることにより、ファイリングの効率化、遠隔診断の実用化、診療技術・効率の改善がなされるようになる。さらに、ディジタル画像にすることにより、さまざまな画像処理が可能となり、診断方法も変貌しつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そのような画像処理のなかで、最も一般的なものは階調処理である。例えば画像中の画素の値を規則的に変換することにより、もとのままでは認識しにくいパターンを見やすく強調できる。また、Ｘ線画像撮影時の撮影条件を間違えたり、不安定であったりする場合などのように、従来のフィルムによる撮影では救済できない画像も、適切な階調処理で常に安定した特性の画像を取得することができる。
【０００５】
そういった階調処理の中でヒストグラム（画素値の頻度分布）の平坦化は最も一般的で簡便な手法であるが、画像全体の画素値頻度分布の集中するところは広げ、そうでないところは狭めたり、統合することによって盲目的に平坦化する手法であるため、診療には適さない場合も多い。診断画像は、従来の銀塩フィルムを用いた長い歴史で培われたものであり、医師にとっては階調特性（見えかた）も銀塩フィルムと同様なものであるほうが診断効率・精度があがる。即ち、従来の銀塩フィルムの画像のヒストグラムは当然平坦ではなく、長年工夫・洗練された撮影技法により病変部などが特徴的に描出されたものであり、また、医師はそのような描出形態をもって病名を判断する訓練を重ねてきている。
【０００６】
ディジタル画像の階調処理においても、そのような診断しやすい画像に変換し、安定した画像を取得することが望まれており、そのために本来銀塩フィルムと大きく異なる特性をもつディジタル画像取得デバイスによる画像を経験的な手法を含むかなり複雑な処理をもってその要求に応えてきているが、それらには一般的に多大な処理時間と煩雑な操作が必要になるという第１の問題点があった。
【０００７】
また画像のディジタル化による大きな利点にファイリング・検索も容易になったことがあげられる。例えば同一の患者に対して、病変の変化具合を過去のファイリングされた画像から引き出し、比較検討することも非常に速やかに行えるようになった。その時、たまたまＸ線撮影条件が過去と異なる場合でも、階調処理を施すことにより撮影条件の差異をなくすことができる。しかし、その場合階調をほぼ過去のものと一致させるためには煩雑な処理が必要になるという第２の問題点があった。
【０００８】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、同一部位を撮影した複数の画像の階調を簡単に所望の階調を有する画像に変換することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像処理装置は、標準画像のヒストグラムを平坦化するための階調変換の逆階調変換機能を有する逆階調変換手段と、入力画像のヒストグラムを平坦化するための階調変換機能を有する階調変換手段とを設け、前記階調変換手段により変換した前記入力画像を、前記逆階調変換手段により変換することを特徴とする。
また、本発明による画像処理装置は、標準となるヒストグラムを平坦化するための階調変換の逆階調変換機能を実現するための複数の逆変換テーブルと、前記複数の変換テーブルから１つの逆変換テーブルを選択するための選択手段と、入力画像の階調のヒストグラムを平坦化するための階調変換機能を有する階調変換手段と、前記階調変換手段により変換した前記入力画像を、前記選択手段により選択された逆変換テーブルに基づき変換する逆階調変換手段とを設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明による画像処理方法は、標準画像のヒストグラムを平坦化するための階調変換の逆階調変換を行う逆階調変換ステップと、入力画像のヒストグラムを平坦化するための階調変換を行う階調変換ステップとを設け、前記階調変換ステップにより変換した前記入力画像を、前記逆階調変換ステップにより変換することを特徴とする。
また、本発明による画像処理方法は、標準となるヒストグラムを平坦化するための階調変換の逆階調変換機能を実現するための複数の逆変換テーブルから１つの逆変換テーブルを選択するための選択ステップと、入力画像の階調のヒストグラムを平坦化するための階調変換を行う階調変換ステップと、前記階調変換ステップにより変換した前記入力画像を、前記選択ステップにより選択された逆変換テーブルに基づき変換する逆階調変換ステップとを設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は上記画像処理方法を構成するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
まず、本発明による画像処理方法を原理的に説明する。
この方法の第１の段階では、標準画像のヒストグラム平坦化を行う階調変換テーブルを作成し、次に、その逆変換テーブルを作成する。
次の段階では、一般の任意の画像に対して、やはりヒストグラム平坦化を行う階調変換テーブルを作成し、その階調変換テーブルを用いてその画像の階調変換を行う。この段階で、一般の任意の画像のヒストグラムは平坦化される。
最後の段階で、上記ヒストグラムが平坦化された一般の任意の画像を上記標準画像の逆変換テーブルを用いて階調変換する。
この３段階の方法により、一般の任意の画像のヒストグラムは、大局的に標準画像のヒストグラムと同様の階調に変換することができる。
【００１３】
ディジタル画像のヒストグラムは画像の画素値ｘの一画像中のすべてもしくは一部の頻度分布として得られ、これをｆ（ｘ）と表わすと、そのｆ（ｘ）を変形させ、大局的に分布の密度を均一平坦化させる技術がヒストグラム平坦化である。ヒストグラム平坦化は画像データを以下で示す階調変換テーブルＨ（ｘ）を通過させることにより実施される。
【００１４】
【数１】
0003754807.tif 000002
【００１５】
式（１）で、Ｍ０はディジタルデータのもつ最小値、Ｍ１はディジタルデータのもつ最大値を表わし、入力のディジタルデータの幅（ビット数）と出力ディジタルの幅（ビット数）を同じものとしている（例えば一般的な１２ビットデータの場合Ｍ０＝０、Ｍ１＝４０９５）。この平坦化する階調変換テーブルＨ（ｘ）によってヒストグラムｆ（ｘ）を持つ画像、即ち、元の画像を階調変換すれば大局的に分布の密度を均一平坦化させることは容易に推測される。
【００１６】
上述の第１段階では、標準画像のヒストグラムｆ0 （ｘ）から式（１）を用いてヒストグラム平坦化階調変換テーブルＨ0 （ｘ）を作り、さらにその逆変換テーブルＨ0 ＊（ｘ）を作る。Ｈ0 （ｘ）は一般的に解析的な関数でないため、逆関数である逆変換テーブルＨ0 ＊（ｘ）も解析的に求め得ないが、入出力が逆になるような変換テーブルは簡便なルーチン作業（プログラム）によって容易に求められる。もしくは、Ｈ（ｘ）を解析的な関数に近似して（最小２乗法などによる）Ｈ＊（ｘ）を解析的に近似してもかまわない。
【００１７】
この求められた逆変換テーブルＨ0 ＊（ｘ）には、平坦化されたヒストグラムをもつ画像を逆に標準画像と同様のヒストグラムを持つような画像に変換する機能があることは明らかである。この様子を図１に示す。図１において、（ａ）は標準画像のヒストグラムｆ0 （ｘ）を示し、横軸が画素値、縦軸が頻度値である。（ｂ）はヒストグラム平坦化のための階調変換テーブルＨ0 （ｘ）であり、横軸が入力、縦軸が出力である。（ｃ）は（ａ）のヒストグラムをもつ画像を（ｂ）の入出力特性をもつ変換テーブルを通した出力画像のヒストグラムを摸式的に描いたものであり、平坦化されている。
【００１８】
この図１（ａ）→（ｂ）→（ｃ）という流れは、逆にたどることができ、図１（ｃ）→（ｂ）→（ａ）という変換も可能である（当然、限られた階調数を持つテーブルでの変換であるため、失われる情報もないわけではなく、完全に可逆であるとは言い切れないが）。このとき（ｂ）の階調変換テーブルは縦軸が入力、横軸が出力である逆関数Ｈ0 ＊（ｘ）となる。
【００１９】
上述の第２段階では、標準画像とは異なるヒストグラムをもつ別の任意の一般画像のヒストグラム平坦化をやはり式（１）により行う。即ち、別画像のヒストグラムｆ1 （ｘ）から式（１）を用いてヒストグラム平坦化階調変換テーブルＨ1 （ｘ）を作る。この様子を図１で示す。同図で（ｄ）はヒストグラムｆ1 （ｘ）であり、横軸が画素値、縦軸が頻度値である。（ｅ）がヒストグラム平坦化階調変換テーブルＨ1 （ｘ）であり、横軸が入力、縦軸が出力である。そして、やはり（ｃ）が結果的に平坦化されたヒストグラムを表わす。
【００２０】
上述の最終段階では、この（ｃ）の平坦なヒストグラムをもつ画像を（ｂ）のＨ0 ＊（ｘ）を通すことによって変換されるので、結果的に（ａ）の標準的なヒストグラムを持つ画像に変換されることが容易に理解できる。
【００２１】
以上の説明の中で、注意すべきは、画像は離散的なディジタル値であるため、ヒストグラム平坦化テーブルを通しても、完全にヒストグラムが平坦になるのではなく、大局的に見た密度が変化して一定になるのみであり、上述の３段階で得られる結果的な画像のヒストグラムも完全に標準画像のヒストグラムに一致するわけではない。しかし、大局的に見て一致していれば、人間の肉眼ではほぼ一致した特性の画像として認識される。
【００２２】
次に、上述した原理に基づく本発明の第１〜第６の実施の形態について説明する。
まず、第１〜第３の実施の形態を説明するが、この第１〜第３の実施の形態は、前記第１の問題点を解決するためのものであり、一度階調変換されて診断に適した処理がなされた画像を標準画像とし、診断に適した処理がなされた画像の頻度分布（ヒストグラム）は、撮影部位が同じであればほぼ同じになることを利用して、任意の画像に対してはヒストグラムを標準画像と同一にするような階調処理を簡便な手法で実現したものである。
【００２３】
以下、第１の実施の形態について説明する。
図２は本発明を実施したＸ線画像読み取りシステムの構成を示すブロック図である。図２において、１はＸ線発生装置、２は被写体である人体、３はＸ線強度分布を電気信号に変換する撮像素子、４は撮像素子４の出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、６は撮像素子４の暗出力のばらつき・変動を補正するためのオフセットメモリ、７は後段の除算を行うための対数変換を行う対数変換器、８は撮像素子４のゲインのばらつき・Ｘ線放射分布の補正を行うためのシェーディング分布メモリ、２１は除算演算の最終段階として、対数変換された画素データを逆対数変換し、Ｘ線強度に線形な値にする逆対数変換器である。
【００２４】
５は画像取り込み全体を制御するＣＰＵを含むコントローラであり、画像読み取り部分それぞれのブロックに接続され、Ｘ線発生装置１のＸ線発生タイミングに合わせて画像取り込みを制御するとともに、図面では具体的に接続を省略してあるが、各変換器、階調変換テーブルにも接続され、記憶媒体２４に記憶されたプログラムに従って制御を行う処理装置でもある。尚、このプログラムを格納する記憶媒体２４としては、ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＨＤ、メモリカード、光磁気ディスクなどを用いることができる。
【００２５】
９はヒストグラムを自動的に作成するためのメモリコントローラ、１０は画像のヒストグラムが格納されるヒストグラムメモリである。１２は取得された画像を一旦格納するためのフレームメモリ、１３は第１の階調変換テーブルであり、１１で示すヒストグラム平坦化変換データを作成する変換データ作成部によって作成されたヒストグラム平坦化の変換データが書き込まれる。１４は第２の階調変換テーブルであり、コントローラにより作成された階調変換データが書き込まれる。１５は外部へ画像データを出力するためのインターフェース、２２、２３は減算器である。
【００２６】
２０の破線で囲まれた部分は外部の画像保管処理を受け持つ画像保管処理部である。１９は画像データを貯えるファイリング部、１７は画像モニタを含む操作卓、１８は画像をフィルムなどへ出力するプリンタ、１６は階調変換テーブル１３をこの画像保管処理部２０の演算結果に従って書き換えるためのインターフェース、２５はバスである。
【００２７】
全体を制御するのは２６で示す中央処理装置（ＣＰＵ）であり、２７で示す記憶媒体中に記録されたプログラムに従って制御を行う。このプログラムを格納する記憶媒体２７としては、ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＨＤ、メモリカード、光磁気ディスクなどを用いることができる。
【００２８】
次に動作について説明する。まず、コントローラ５はＸ線発生装置１からＸ線を発生させないで、撮像素子３の暗出力を取り込み、Ａ／Ｄ変換器４でディジタル値に変換してオフセットメモリ６に格納する。次に被写体２が無い状態でＸ線を発生させてＸ線放射分布を取り込み、減算器２２で上記の暗出力を引き去った後、対数変換器７で対数変換して、シェーディング分布メモリ８に格納する。
【００２９】
次に標準画像を作成する動作を説明する。画像を取り込む前にヒストグラムメモリ１０のすべてのアドレスは０にクリアしておく。被写体２をＸ線発生装置１と撮像素子３との間においた状態でＸ線を発生させ、そのＸ線強度分布を撮像素子３が電気信号に変換する。その電気信号はディジタル値（読み取り画素値）に変換され、対応する位置の暗出力をオフセットメモリ６から読み出しながら読み取り画素値から減算する。次に、減算された読み取り画素値は対数変換された後、対応する位置のＸ線放射分布を上述の処理したシェーディング分布メモリ８から読み出しながら減算器２３で減算され、さらに逆対数変換されて、フレームメモリ１２に一旦取り込まれる。このデータが撮像素子３のばらつき・Ｘ線放射分布の補正された、被写体２の内部構造を示す画素データである。
【００３０】
上述の動作と同時に、画素データを読み取りながら、メモリコントローラ９はその画素データの値をヒストグラムメモリ１０のアドレスとして、そのアドレスのメモリの値を１ずつインクリメントする。これによりすべての画像データがフレームメモリ１２に取り込まれた時には、その画像のヒストグラムは自動的にヒストグラムメモリ１０に格納されている。ここでは、標準画像を取り込む場合であるので、ヒストグラム平坦化は特に行われないため、階調変換テーブル１３には入力：出力が１：１の線形なデータを格納しておき、上述のヒストグラムは特に用いない。また、階調変換テーブル１４も特に用いないため、線形の１：１のデータを格納しておく。このようにして得られた画像データは、インターフェース１５を通じて、外部の画像保管処理部２０へ出力され、ファイリング部１９へファイリングされる。
【００３１】
操作者はある画像を上述の操作で取り込んだ後、画像保管処理部２０の操作卓１７を操作しながら被写体である患者の病変部を特徴的に描写するように、又はプリンタ１８の出力結果が従来の銀塩フィルム系の特性に合うように、又は病変部が特徴的に描写されるように、又は医師の好みに合うように手作業で階調処理を行い、その画像を標準画像として登録する。次にこの標準画像のヒストグラム（図１（ａ））を式（１）により作成し、インターフェス１６を介してそのヒストグラム平坦化の階調変換テーブル（図１（ｂ））を作成した後、その逆変換テーブルを作成し、これを第２の階調変換テーブル１４へ書き込む。
【００３２】
次に、上記のようにして作成した標準画像に関する逆変換テーブルを用いて、実際に標準画像と撮影部位が同じ手順の画像を取り込んでヒストグラム変換を行う場合について説明する。
この場合は、上述と略同じ操作を行うが、異なるところは画像が取り込まれた段階で自動的にヒストグラムメモリ１０において作成されているヒストグラムを用いて、変換データ作成部１１が前述の式（１）に従ってヒストグラム平坦化階調変換テーブル（図１（ｅ））を作成し、階調変換テーブル１３に書き込む。
【００３３】
そして、変換すべき画像をフレームメモリ１２から画像保管処理部２０へ読み出すときに、第１の階調変換テーブル１３と第２の階調変換テーブル１４とをシリアルに通過して読み出されるため、図１の（ｄ）→（ｅ）→（ｃ）→（ｂ）→（ａ）というような流れが実現でき、予め取り込んだ標準画像と同様のヒストグラムをもつ画像が得られることになる。
【００３４】
尚、本実施の形態では、第１の階調変換テーブル１３と第２の階調変換テーブル１４は便宜上２つに分けてあるが、構成によって１つの変換テーブルに合成することも可能であり、その場合は、２つの階調変換テーブルを合成した階調変換テーブルを用いる。
【００３５】
また、本実施の形態では、操作者が階調処理を行った画像を標準画像にするとしたが、プリンタ１８での出力結果が従来の銀塩フィルム系での特性に合うようにするのであれば、予め取得した従来の銀塩フィルム系で得られたフィルムをフィルムデジタイザなどで一旦ディジタル化し、それを標準画像とすれば、操作者が行う標準画像を出力する階調処理を省略できる。
【００３６】
また、本実施の形態では、ヒストグラムを自動的（ハードウエア的）に作成したが、コントローラ５が直接フレームメモリ１２もしくは、画像データ取得時に記憶媒体２７上のプログラムによってソフトウエア的に作成することも可能である。
【００３７】
次に第２の実施の形態を図３と共に説明する。
図３は、図２の画像保管処理部２０を省略したものである。さらに図２と異なるのは、変換データ作成部１１の機能が階調変換テーブル１３に書き込む時と階調変換テーブル１４に書き込むときで異なる動作をするようにした点である。
【００３８】
本実施の形態は、画像処理もしくはデジタイザなどで得られた画像を用いず、撮影条件が最適なときに得られた画像を標準画像とするものである。
操作者は、撮影時の被写体および撮影条件が適切で標準となるべき画像が得られたときに、不図示の入力手段でこれが標準画像であることを設定する。すると、ヒストグラム平坦化変換データ作成装置１１はヒストグラムメモリ１０のデータを用いて式（１）に従ってヒストグラム平坦化を行い、さらにその逆変換テーブルを作成して階調変換テーブル１４に書き込む。
【００３９】
一般の画像取得時には、変換データ作成部１１が各画像がフレームメモリ１２に取り込まれると同時にヒストグラム平坦化の階調変換テーブルを式（１）に従って作成し、階調変換テーブル１３に書き込む。これによってインターフェース１５から外部機器へ出力される一般の画像のヒストグラムは標準画像と同様のものに自動的に変換される。
【００４０】
次に第３の実施の形態を図４に示す。図４において、２８は複数のヒストグラム逆変換用のメモリ群であり、２９はそれらを選択して第２の階調変換テーブル１４へ書き込む選択部である。他の構成は図３と同一である。
【００４１】
標準画像のヒストグラムは、当然撮影部位、描出しようとする病変の種類、診断する医師の好みなどによってさまざまに変化する。それらの標準となるべきヒストグラムを予め取得しておき、標準のヒストグラム平坦化の逆テーブルを複数のメモリ群２４に記憶しておく。
【００４２】
撮影時に操作者は不図示の手段によって選択部２９を介して目的のヒストグラム平坦化の逆テーブルをメモリ群２８から選択し、実際の撮影に入る。一般画像取得時は、変換データ作成部１１は各画像がフレームメモリ１２に取り込まれると同時にヒストグラム平坦化の階調変換テーブルを式（１）に従って作成し、階調変換テーブル１３に書き込む。これによってインターフェース１５から外部機器へ出力される一般の画像のヒストグラムは選択された標準画像と同様のものに自動的に変換される。
【００４３】
尚、第１の実施の形態と同様に、外部に複数の標準となるべきヒストグラムもしくはヒストグラム逆平坦化の階調変換テーブルを持っておき、それらを選択しても同様の効果が得られる。
また、ヒストグラム平坦化と逆平坦化の階調変換テーブルをそれぞれ分割して持ち、利用するのではなく、それらを合成した一つの階調変換テーブルで同様の作用が得られる。
【００４４】
また、第１〜第３の実施の形態において、ヒストグラムを求める場合、一画像すべての部分を用いるのではなく、特定の一部分のヒストグラムを用いて、その特定部分のヒストグラムを合致させるよう構成することも可能である。
【００４５】
図５は第１〜第３の実施の形態に共通する外部ファイリング装置のプログラム処理のフローチャートを示す。図５において、ステップＳ１で標準画像を選択取得する。即ち、画像処理結果又はフィルムデジタイズ結果又は好条件における取得画像である。次にステップＳ２で、標準画像のヒストグラムｆ（ｘ）を求める。ステップＳ３で（１）式に従ってヒストグラム平坦化の階調変換テーブルＨ（ｘ）を作成する。ステップＳ４でＨ（ｘ）の逆変換テーブルを、アドレスとデータを入れ替えるプログラム、もしくは解析的な関数でＨ（ｘ）をフィッティングした後、その逆関数を解析的に求めて作成する。そしてステップＳ５でインターフェース１６を通じて階調変換テーブル１３を書き換える。
【００４６】
次に第４〜第６の実施の形態について説明する。この第４〜第６の実施の形態は前述した第２の問題点を解決するためのものであり、ある一つの画像を標準画像とし、画像の見えかたは撮影部位が同じであれば、画素値の頻度分布（ヒストグラム）にほぼ依存していることを利用して、任意の画像に対してはヒストグラムを標準画像と同一にするような階調処理を簡便な手法で実現したものである。
【００４７】
まず第４の実施の形態を説明する。
図６は本発明を実施した画像処理装置の構成を示したものであり、３１は全体の制御演算を行う中央処理装置（ＣＰＵ）、３２は内部機器を接続するバス、３３は操作者が画像を見ながら操作する操作卓であり、この操作卓上のモニタである程度の診断は可能となっている。３４はこの装置に接続された別のモニタを持つ操作卓であり、操作者は２つの操作卓３３、３４のモニタを同時に観察して比較検討できる。これらモニタは２台に限らず複数台用いる場合もある。３５は画像を銀塩フィルムなどの媒体上へ出力するプリンタ、３６は画像のファイリング部、３７は外部の画像読取装置などからの画像データを本画像処理装置へ取り込むためのインターフェースである。
【００４８】
３８はプログラムを格納した記憶媒体であり、ＣＰＵ３１はこのプログラムに従って動作する。本実施の形態の動作はすべてこのプログラムによる動作である。この記憶媒体３８としては、ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＨＤ、メモリカード、光磁気ディスクなどを用いることができる。
【００４９】
次に動作を図７に従って説明する。図７において、まずステップＳ１１において、ある患者の診断画像を本画像処理装置内へ取り込む（画像Ａとする）。次のステップＳ１２では、同一患者の過去の画像をファイリング部３６から検索・抽出し、ステップＳ１３では、それを画像Ｂとする。この時、この過去の画像と現時点の画像を上記２つのモニタ上で比較検討するために両者の階調特性をある程度合わせなければならない。
【００５０】
次にステップＳ１４で、この過去の画像Ｂのヒストグラムを求める。ステップＳ１５で画像Ｂのヒストグラム平坦化階調変換テーブルＨ0 （ｘ）（ｘは画素値）を計算する。さらにステップＳ１６でこのＨ0 （ｘ）の逆変換テーブルＨ0 ＊（ｘ）を演算により求める。この演算はテーブルのアドレスとデータとを入れ替えるようなプログラム処理で可能であるが、テーブルデータを解析的な関数にフィットさせ、その関数の逆関数を演算することでも達成できる。
【００５１】
一方、上記各処理と並行してステップＳ１７で画像Ａのヒストグラムを求め、ステップＳ１８でそのヒストグラム平坦化階調変換テーブルＨ1 （ｘ）を作成し、ステップＳ１９で、現時点の画像をＨ1 （ｘ）を用いて階調変換しておく（その画像を画像Ａ′とする）。
【００５２】
そしてステップＳ２０で、画像Ａ′を逆変換テーブルＨ0 ＊（ｘ）を用いて、階調変換し画像Ａ″とする。画像Ａ″と画像Ｂは、ほぼ同じヒストグラムを持つようになり、操作者もしくは医師はステップＳ２１で、過去の画像とこの画像Ｂを比較検討することにより、同患者の病変部の変化もしくは病状の変化をみることができる。
【００５３】
尚、上記では過去の画像Ｂを標準画像としているが、現時点での画像Ａを標準画像とすることも可能であり、その場合は、現時点の画像Ａのヒストグラム逆平坦化階調変換テーブルを作成し、過去の画像Ｂはヒストグラム平坦化階調変換テーブルを通した後、上記逆平坦化階調変換テーブルを通して階調変換を行うようにすればよい。
【００５４】
操作者は、上記のようにして得られた画像Ａ″およびＢをプリンタ３５により別の媒体上に記録し観察するか、もしくは２つのモニタの一方又は両方に同時に出力して比較観察を行える。
【００５５】
また、プログラムを格納した記憶媒体３８をシステムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが、上記プログラムコードを読み出し実行することによっても、本発明は達成される。
【００５６】
次に第５の実施の形態を説明する。
標準画像を同一患者の過去の画像にするのではなく、一般的な病変をよく抽出し得る画像のヒストグラムに合致させることも可能である。即ち、過去の経験から多数の病変抽出に適した画像があるとすれば、それらのヒストグラムの平均処理により標準的な病変抽出に適したヒストグラムが導かれる。
そのヒストグラムの逆平坦化階調変換テーブルを用い、一般の診断画像をヒストグラム平坦化した後、上記逆平坦化階調変換テーブルを用いて階調を合わせれば、すべての画像を均一な階調特性にすることができ、診断の効率が向上する。
【００５７】
また標準的な病変抽出に適したヒストグラムは実際の画像から得るのではなく、ヒストグラムの理想形を描き、そのヒストグラム逆平坦化階調変換テーブルを作成することも可能である。
【００５８】
次に第６の実施の形態を説明する。
標準画像又は標準的なヒストグラムは、病変部又は人体の撮影部位又は実際に診断する医師の好みによりさまざまであり、それぞれ毎回計算するのでは効率が悪い。そこで、本実施の形態では、病変部の違い又は人体の撮影部位の違い又は医師の違いに応じて、複数のヒストグラム逆平坦化階調変換テーブルを画像処理装置のファイリングシステムに保有させておく。
【００５９】
操作者は、画像の使用目的、撮影部位などによって、操作卓より複数のヒストグラム逆平坦化階調変換テーブルの内の一つを選択する。そして、一般の画像をヒストグラム平坦化処理を行なった後、上記選択されたヒストグラム逆平坦化階調変換テーブルを用いて階調変換を行い、目的の階調特性の画像を高速に得ることが可能となる。
【００６０】
上述の各実施の形態による階調変換において、階調変換はヒストグラム平坦化と標準画像へのヒストグラム逆平坦化と常に２回行われているが、それぞれの階調変換テーブルを合成し、一つの階調変換テーブルとすることによっても同様の効果が得られる。
また、上述のすべてのヒストグラムについて、画像の一部分のヒストグラムを求め、それらを用いることも可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一般のヒストグラムを標準画像のヒストグラムに変換するような階調変換を行うことができ、これにより、Ｘ線画像読取装置において撮影条件が不安定な場合でも、常に安定した画像、特に従来の銀塩フィルム系の出力特性に合わせた画像がディジタルＸ線画像からも非常に簡便な手法で取得することができる。
【００６２】
また、本発明によれば、一般のヒストグラムを標準画像のヒストグラムに変換するような階調変換を行うことができることにより、同一患者の病状の変化をＸ線画像で診断する場合、Ｘ線画像撮影条件が過去と異なったり、もしくは不安定であっても、あらゆる時点の画像が、きわめて簡便な手法で同一の特性の画像に変換でき診断効率・精度の向上をはかることができる。また、確認したい病変をよりよく抽出するような階調変換も容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を原理的に説明するための特性図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】第１〜第３の実施の形態に共通の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】第４の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
５  コントローラ
９  メモリコントローラ
１０  ヒストグラムメモリ
１１  変換データ作成部
１２  フレームメモリ
１３  第１の階調変換テーブル
１４  第２の階調変換テーブル
１７、３３、３４  操作卓
２６、３１  ＣＰＵ
２４、２７、３８  記憶媒体
【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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