JPH0284888A - Ｘ線撮影のための光学画像処理方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、イメージインテンシファィヤ（画像増倍管：
１．！、）／テレビジョンカメラ（ＴＶ左カメラシステ
ム（以下１，１．／ＴＶという）にかかわる光学画像処
理方法及びシステムに関する。

（従来の技術） Ｘ線撮影のための装置として、１．１．／ＴＶＴＶシス
テム被検体を透過した放射線として典型的にはＸ線像を
、イメージインテンシッフイヤ（１，１，）により光学
像に変換し、該光学像をＴＶ左カメラ撮影して画像診断
に供するものである。この種の１．Ｉ、／ＴＶＴＶシス
テム一般に、主に、ＴＶ左カメラ決まる約１０００のダ
イナミック・レンジを有している。このダイナミック・
レンジ内で、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）は大いに変動す
る。

一般的なＴＶ左カメラ場合、本レンジの下端では、ＳＮ
Ｒは１：１に近づき、上端では約１０００：１である。

従って、ＴＶ左カメラ入射する画像のダイナミック・レ
ンジを圧縮し、１．１．−ＴＶシステムからの信号を、
最大ビデオ・レベル近傍に維持することが望ましい。こ
のことは、ダイナミック・レンジが広いか、ノイズ量の
少ない場合に、特に重要である。

（発明が解決しようとする課８） 胸部のＸ線画像のダイナミック・レンジを圧縮すること
を目的として、各種の方法が採用されている。例えば、
Ｊ、Ａ、５ｏｒｅｎｓｏｎ等、Ｉｎｖｃｓｔ。

Ｒａｄｉｏｌ、　１８．２８１　（１９８１）、Ｄ、Ｂ
、Ｐｌｅｖｓ、　Ｍａｄ、　Ｐｈｙ。

１０、８４８　（１９８３）、Ｂ、Ｈ，長谷用等、Ｒａ
ｄｉｏ１ｏｇｙ１５９、５３７　（１９８Ｂ）である。

しかし乍ら、これらの方法は、比較的効率が悪（，１，
１，−ＴＶシステムのダイナミック画像化には不適であ
る。

１．１．−ＴＶシステムのダイナミック◆レンジ圧縮に
取り組んでいる別のグループ（Ｌν、ＰｅｐＩＰｌｅｒ
等、胸部画像化合Ｑ−８７，Ｍａｄｌｓｏｎ。

Ｖｌｓｃｏｎｓｌｎ、　１９８７年発表）は、胸部Ｘ線
写真等化技術を発表しているが、この技術は、ＴＶ左カ
メラ到達する光フィールドの等化を行う光学ビーム・ア
ッテネータを使用するものである。ここで使用する光学
ビーム・アッテネータは、一定の場所に配置可能な液晶
表示装置（ＬＣＤ）であって、ディジタル化されたＴＶ
カメラ出力のグレイ・スケール変換を行う。

光学ビーム・アッテネータを使用する利点としては、（
高線量での）システムＤＱＥの最大可能性、ビット圧縮
、飽和効果の減少および表示上の簡便さ、ならびに各種
ビデオ・レートでの動作可能性があると、報告されてい
る。また、光学ビームφアッテネータは、ダイナミック
番レンジを１／６．８だけ減少させることができるが、
おそらく光増幅ステージの追加が必要となろう、とも報
告されている。

そこで、本発明の目的は、１．１．−ＴＶシステムにお
いてを効Ｘ線量の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）をまんべん
なく使用する、比較的実現が簡単な新式で改善された光
学画像処理方法及びシステムを提供することにある。

また、本発明の別の目的は、１．！、が出力する画像の
ダイナミック・レンジを圧縮し、ＴＶ左カメラ捕捉する
画像のＳＮＲを改善する、光学画像処理方法及びシステ
ムを提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的及び別の目的は、本発明に従い、ダイナミッ
ク・レンジを圧縮し得、■、！。

ＴＶシステムが検出した画像のＳＮＲを改善し得るべく
、液晶表示装置（ＬＣＤ）を１．Ｉ、とＴＶ左カメラの
間に配置し、リアル・タイムの光学的に不鮮明マスキン
グを行う、新式の光学画像処理方法および同装置を提供
することによって達成できる。

すなわち、本発明による方法は、被検体を透過したＸ線
画像を、イメージインテンシッフイヤにより光学画像に
変換し、該光学画像をテレビジョンカメラで撮影して画
像診断に供するイメージインテンシッフイヤ／テレビジ
ョンシステムにかかわる光学画像処理方法において、前
記イメージインテンシッフイヤと前記テレビジョンカメ
ラとの間に置かれた液晶表示装置の各ピクセルを通過す
る光の減衰特性を制御するものであって、該制御は、前
記イメージインテンシッフイヤの特性、前記テレビジョ
ンカメラの特性、及び画像バラメー夕の特性のうちの少
なくとも一方によって規定されるものであることを特徴
とする。

また、本発明によるシステムは、被検体を透過したＸ線
画像を、イメージインテンシファィヤにより光学画像に
変換し、該光学画像をテレビジョンカメラで撮影して画
像診断に供するイメージインテンシファィヤ／テレビジ
ョンシステムにかかわる光学画像処理装置において、前
記イメージインテンシファィヤと前記テレビジョンカメ
ラとの間に置かれた液晶表示装置と、前記イメージイン
テンシファィヤの特性、前記テレビジョンカメラの特性
、及び画像パラメータの特性のうち少なくとも一方によ
って規定される制御信号を前記液晶表示装置の各ピクセ
ルを通過する光の減衰特性を調整するためのものとして
生成する制御手段とを具備したことを特徴とする。

（作用） 上記の方法及びシステムによれば、所定に制御される液
晶表示装置は、イメージインテンシファィヤに対して、
その出力画像の不鮮明化マスクとして機能し得る。

（実施例） 一般に、１．Ｉ、の応答は、一般には６桁以上に及ぶ入
射Ｘ線強度の広い範囲にわたって線型である。従って、
医療用Ｘ線画像のダイナミック・レンジは、容品に１．
！６で得ることができる。

本発明は、ＴＶカメラの直前で画像処理を行い、入射Ｘ
線の配分操作という技術的難易点を回避するものである
。光学画像処理Ｑ　Ｉ　Ｐ　（ＯｐｔｉｃａｌＩｍａｇ
ｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｌｎｇ）の基本原理は、先に引用し
た、５ｏｒｅｎｓｏｎ等の説明による写真不鮮明マスキ
ング技術に類似している。

図面では、同一の参照番号は、散開にわたって同一部分
または対応部分を示す。これらの図面中、第１図は、本
発明の数点の主要構成要素の配備構成を示すブロック図
である。

この構成は、１．１．１と、光学焦点決め部材２と、ポ
ラライザと呼ばれる前面ポラロイド４、及びアナライザ
と呼ばれる後面ポラロイド５が、液晶３′層を挟んでな
る液晶デイスプレィ（ＬＣＤ）３と、光学焦点決め部材
６と、ＴＶ撮影管（ＴＶカメラ）７とが備わっている。

１．１．１の出力燐光体からの画像はＬＣＤ３で遮られ
、そのポラライザ４は入射可視光を偏光させる。液晶３
′はこの偏光を変えて、アナライザ５が透過光の一部を
吸収するようにする。この偏光、つまり吸収は、液晶３
′内の電界に左右されるが、１．ＣＤ３の透明電極で変
更させることができる。

ＬＣＤ３の各ピクセル用に１つの透明電極があり、各ピ
クセルの光透過はそれぞれ個別に制御できるので、出力
燐光体からの画像の明るい部分は、ＬＣＤ３が多く吸収
し、ＴＶカメラ７が検出する画像のダイナミック・レン
ジは減少する。ＬＣＤ３を焦点面８から正しく変位させ
ることにより、ＬＣＤＢ上に表示される画像は、１．！
、１の出力燐光体からの画像の不鮮明化マスクとして機
能し、これによって伝送画像の不鮮明マスキングと類似
の効果を産み出す。

以降に述べる説明は、本発明の理論的基礎の説明である
が、ダイナミック争レンジの圧縮に関連した係数、信号
対ノイズ比（ＳＮＲ）の整合、および本発明の実現可能
性の吟味を目的とした実験等を説明の対象とする。以下
では、本発明を使用できるいろいろな実施例について説
明する。

５１、理論 画像のダイナミック・レンジはそのコントラスト比（Ｃ
）で説明できるが、このコントラスト比は画像内の最大
輝度対最低輝度比として規定される。ＬＣＤ３のコント
ラスト比は最大透過量対最小透過量の比である。何故な
ら、ＬＣＤ３の輝きが一様である場合には、透過量が増
えると輝度が増大するからである。

光学画像処理（ＯＩ　Ｐ）システムでは、ＬＣＤ３は１
．Ｉ、１の出力燐光体からの原画像を処理し、ＴＶカメ
ラのターゲットに処理画像を出力する。光学系（レンズ
等）　出力燐光体上の座標（ｘ、ｙ）をＬＣＤ３上の座
標（ｍ’　ｘ、ｍ’　ｙ）およびＴＶカメラ・ターゲッ
ト上の座標（ｍ’　　ｘ、ｍ　（ｙ）に変換させる。こ
の場合、ｍ′およびｍ′は光学系の倍率である。

ＴＶ左カメラターゲット上の処理画像の輝度１’　　（
ｍ’　　ｘ、ｍ’　　ｙ）は次式で与えられる。

Ｌ’（［ｌ’Ｘ、　１ｙ）　−ａ　Ｌ（ｘ、い４（ａ”
ｘ、ａ＋”ｙ）　　　−（式１）Ｌ　（ｘ、ｙ）は出力
燐光体上の画像の輝度であり、Ｔ　（ｍ’　ｘ、ｍ’　
ｙ）はＬＣＤ３の透過度、およびａは定数である。

画像のダイナミック・レンジを圧縮するには、低輝度の
領域に高透過（ｈｉｇｈ　ｔｒａｎｓＩｌｉｓｓｉｏｎ
　）を使用する。即ち、式で表すと次のようになる。

ｒａａｘ［Ｌ’ｃ１ｘ、　ｔａ’い］　−ａ　ｍａｘ［
Ｌ（ｘ、　ｙ）ト１１ｎ［Ｔ（ｍ”ｘ、　ｍ’ｙ）］・
・・（式２） ％式％）］ ・・・（式３） 従って、処理画像のコントラスト比Ｃ′は次式で表現す
ることができる。

Ｃ′鱒Ｃ／Ｃ”　　　　　　　　　　・・・（式４）Ｇ
′は１より大きいから、Ｇ′はＣより小さい。

ｃ’　＞ｃである極端な場合には、コントラストは逆転
する。画像の全体コントラストはＯＩＰで減少するが、
高い空間周波数に対応する局部コントラストは、それほ
ど影響を受けない。なぜならＬＣＤ上の画像がぼやける
からである。

式（４）は処理画像のコントラスト比を原画像のコント
ラスト比に関連付けするものである。だが開式は、Ｌと
Ｌ′間の伝送特性を規定するものではない。ＬＣＤの透
過度（ｔｒａｎｓｓｆｓｓｌｏｎ）を〜次式の関係に従
い輝度りの関数として制御する。

Ｃ”−１ Ｔ（ｍ′Ｌ　ｍ”ｙ）　−（ｂ／ａ）１．　　（ＩＫ、
　ｙ）　　　　＝−（式５）ここで、ｂおよびＧ′定数
である。すると次式を得る。

１４°（ｎ’ｘ、　ｒｓ’の−ｂ−Ｌ’−（Ｘ、　ｙ）
・・・（式６） 式（６）は、ＯＩＰシステムの伝送特性（ｔｒａｎｓｆ
’ｃｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　）のガンマ値
がＧ′で与えられることを示す。式（１）から式（４）
を導き出したのに類似して、式（５）から次式が得られ
る。

ｃ−、ｃｌ−Ｇ” または、 Ｇ”−１−（ｌｏｇｃ”／ｌｏｇ　Ｃ）ＴＶ左カメラ光
伝送特性のガンマ値をＧ’　　（即ち、Ｖ　（ｔ）−ｋ
Ｌ’　　Ｇ’　　（ｍ’　　ｘ、ｍ’　　ｙ）、この場
合、ｋは定数で、Ｖ　（ｔ）は時間ｔとともに変化する
ビデオ信号である）とすると、ＬＣＤ−ＴＶ結合体の総
ガンマ値はＧ’　Ｇとなる。妥当なＬＣＤコントラスト
比Ｃ″で操作することにより、Ｇ’　　Ｃ式（７）に挙
げたもの〕とＬＣＤ−ＴＶのガンマ値を調整して、画像
作成作業の条件に合わせ、画像のダイナミック・レンジ
を圧縮することができる。

ＴＶ左カメラ光学画像を検出しないうちに、ガンマ値の
制御によって、ＬＣＤ−ＴＶシステムに、量子ノイズの
ＳＮＲ特性に合ったＳＮＲ特性を持たせることができる
。

第２図示すように、量子ノイズのＳＮＲの出力燐光体の
輝度の平方根に比例することは、公知である。ＴＶ左カ
メラ主要ノイズ源は電子ノイズ（Ｖ′）であって、これ
は信号レベルとは無関係である。カメラ出力のＳＮＲは
１．１．１．の出力燐光体の輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ
　）によって下記のとおり表現される。

また、ＯＩＰがない（Ｇ″−１，０）場合の、Ｇ′の２
つの値（Ｇ’−０，６５およびＧ’−１，０）について
のＳＮＲを、第２図にグラフ化した。Ｇ′、の値は、３
硫化アンチモンを使用したＴＶ撮像管の場合では、０．
６５である。

ブランビコン、サテイコン、ニュービコン、カリコンお
よびシリコン舎ダイオード・アレイ・ターゲットを有す
る管等のその他のＴＶ管、ならびに電荷結合デバイス（
ＣＯＤ）等の半導体デバイスではすべて、Ｇ′は１であ
る。

従って１、ＴＶ撮像管のＳＮＲ曲線は量子ノイズの曲線
と平行ではなく、差はＧ′−１の管ではことのほか大き
くなっている。これの意味するのは次のことである。即
ち、電子ノイズ対量子ノイズの比は、Ｘ線強度に変動が
ある画像内では、一定ではない、ということだ。

とりわけ、Ｘ線強度が最低である領域では、上記の比が
最大となる。量子ノイズが画像全体の主要ノイズ要素で
あるべき場合には、ＴＶ左カメラ最小信号領域でさえ高
いＳＮＲを提供しなければならず、従って高信号領域に
おけるカメラのＳＮＲは、過大となる。この「不整合」
はダイナミック・レンジの広い画像でとくに重要である
。

ガンマ値０．６５である３硫化アンチモン・ターゲット
を備えたＴＶ撮像管のＳＮＲは、量子ノイズのＳＮＲに
よりよく整合する。だがこのＳＮＲは、照度が高いその
他の過半のＴＶ撮像管のＳＮＲより小である。このこと
や、遅延等、別のことを考慮すると、このタイプの管は
高品質医療画保作成用に好ましいものではない。

本発明に基づくアプローチは、ＬＣＤ−ＴＶシステムの
ガンマ値を、そのＳＮＲの輝度に対する依存性が量子ノ
イズのかかるＳＮＲ依存性と整合するように、調整する
ものである。

本発明に従い、量子ノイズに関しては、輝度に対する平
方根依存性を保証するため、Ｇ’　Ｇ″が０．４乃至０
．５の範囲内となるように、好ましくは０．５となるよ
うに、Ｇ″を選択する。

従って３硫化アンチモンＴＶ撮像管では、Ｇ’−０，５
５となるように、またはその他のＴＶ撮像管では、Ｇ’
−０，５となるように、ＬＣＤを妥当なＧルーベルで操
作することができる。この場合、ＬＣＤ−ＴＶシステム
のＳＮＲはＬの平方根に比例し、従って量子ノイズの特
性に整合する。

発明者は、ダイナミック・レンジ圧縮およびＳＮＲ改善
にＬＣＤを使用する可能性を開拓することを目的として
、実験を行った。

すなわち、ＯＩＰは可視光で動作するから、１．１．の
出力燐光体上の画像を、カメラ・スタンドの光テーブル
が照明するフィルム上の画像を使用して、シミュレート
した。第１の実験で、ＬＣＤの物理的特性を調査１．た
。

次いでこのｉｌＮｌ特定に基づいて、実験を行い、ＬＣ
Ｄを有するＯＩＰの基本特性を検討した。最後にＯＩＰ
を縮小胸部Ｘ線写真に適用し、解剖学的構造を写した画
像に対するその影響を明らかにした。

且２．ＬＣＤの特性 ＬＣＤは、カシオＴＶ−２００ポケット・テレビ・セッ
トを改造して使用した。このＬＣＤは１００Ｘ１４４の
ピクセルを有し、１６の分解グレイ・レベル（すなわち
、本ポケットＴＶで４ビツトにディジタル化したビデオ
信号）を表示できる。

本ポケットＴＶがＲ３−１７０ビデオ信号で直接駆動で
きるように、回路を修正した。本ビデオ信号をビデオ回
路に直流結合し、ブラック・レベルの手動制御を行った
。ＬＣＤに加えた輝度制御電圧は、輝度の設定が再現可
能となるように、監視した。

実験配備を第３図に示すが、フィルム、ルーサイトおよ
び偏光フィルタはこの実験では取り除いた。ＬＣＤを光
テーブル上に配置して、ニュービコン管を有するＣ０Ｈ
ＯＴＶカメラで画像作成した。ニッコル５５ｍｍｆ／３
．５マクロ・レンズを、Ｃマウント・アダプタで、ＴＶ
左カメラ取りつけた。レンズはわずかながら焦点から外
し、ＬＣＤのピクセルをぼやけさせた。

この実験では、カメラの自動ブラック・レベル制御およ
び自動ゲイン制御を使用禁止した。本カメラは電子式シ
ェーディング補正機構を有するが、これを調整して、最
適補正を行った。カメラのガンマ制御は最大に設定した
。垂直同期および水平同期はグラウトＦＤ５０００イメ
ージ・プロセッサで駆動したが、このプロセッサによっ
てまた、カメラからのビデオ信号を、５１２Ｘ５１２マ
トリツクスの８ビット精度でディジタル化した。本イメ
ージ・プロセッサをＤＥＣ社製のＶＡＸＩＩ／７５０コ
ンピュータにインタフェース連結し、このコンピュータ
でディジタル化後のピクセル値の解析を行った。

ＬＣＤ上のアナライザ５を取り外して、クリーニングし
、次いでもとの場所に置いたが、この場合、簡単に取り
外せるように接着剤は使用しなかった。アナライザの偏
光方向はＴＶラインから見て４５度としたので、アナラ
イザがフリップすると、偏光方向は９０度変化すること
が分かった。

２つの偏光方向について、ＬＣＤの特性曲線をδＩＩＩ
定した。

ＬＣＤは別のグラウトＦＤ５０００イメージ・プロセッ
サから、ビデオ信号によって駆動した。

−様なバックグランドの中央に９領域の一定ピクセル値
を有するコンピュータ作成テスト・パターンをＬＣＤに
送った。各領域のサイズは３２×３２ピクセルであった
。もつとも明るい領域のピクセル値は２５５であり、も
っとも暗い領域のそれは１であった。その他の領域のピ
クセル値は、１乃至２５５の一定間隔配置とした。バッ
クラウンドは、テスト・パターンの平均ピクセル値が１
２８となるように調整した。アナライザ５は左方数ミリ
メートルのところに配置したので、ＬＣＤの右辺はアナ
ライザで被われることはなかった。アナライザ５がない
場合のＬＣＤの透過度は４３パーセントと１ｌｌ１１定
された。液晶はその駆動等に、光を吸収することなく偏
光度を変えることになるから、被われることのない領域
のピクセル値を４３％透過度の基準値として使用した。

このようにして、画像の他の部分の絶対透過度を、ＴＶ
カメラをビデオ濃度計として使用して決定した。レンズ
の口径は、実験中ｆ／４に固定し、光テーブルの輝度は
、画像のもっとも明るい部分が最大ビデオ番レベルの近
傍にくるように、設定した。カメラのディジタル化シス
テムのダーク・レベルを補償することを目的として、光
テーブル・オフ時の画像を取得画像から差し引いた。

ａ３．ｏＩＰの特性 ０１Ｐの特性を調査するため、光感光度計でフィルムを
感光して得たフィルム・スリップを使用した。各ステッ
プの光濃度は濃度計で測定し、この濃度から、光テーブ
ル上の各ステシブの相対輝度を算出した。第３図に示す
如く、このフィルム・ストリップを光テーブル上に配置
し、ＴＶカメラを用い、ＬＣＤ３で画像作成した。ＬＣ
Ｄ上のアナライザ５の代わりに、カメラ・レンズに取り
けた偏光フィルタを使用した。ＴＶカメラをフィルム・
ストリップに焦点法めしたので、ＬＣＤ上の画像はぼや
けた。

０１ＰのダイナミックΦレンジおよびＳＮＲに対する影
響を定量化するため、ＬＣＤを取り除き、光テーブルの
輝度を調整することによって、ベースライン画像を得、
ＬＣＤ３の透過度を補償した。

このことは、もっとも明るいステップをほぼ最大ビデオ
・レベルに維持することによって、行った。

さらにベースライン画像から、式（５）に従って各ピク
セルの所要透過度を算出し、算出マスク画像をＬＣＤ３
に表示した。ＬＣＤ３とカメラとの距離は、フィルム・
ストリップの画像サイズおよびＬＣＤ３に表示されるマ
スクの画像サイズがＴＶカメラのターゲットで同一とな
るように、調整した。次いでＬＣＤ３の位置を、２つの
ＴＶ画像が重なるように慎重に調整した。

Ω４．縮小胸部Ｘ線写真の０ＩＰ ０１Ｐの医療画像に対する影響をシミュレートするため
、フィルム・ストリップの代わり縮小胸部画像を用いた
が、この縮小胸部画像は、胸部Ｘ線写真を３５龍のスラ
イドに原寸コピーすることによって得た。このスライド
の最大光学濃度は、肺領域で０．９７であり、最小濃度
は縦隔て０．２３であった。従って縮小胸部画像のダイ
ナミック・レンジは、５．６であった。

上述したベースライン画像の場合に類似した方法を使用
することにより、ＬＣＤなしのスライドの画像を得、Ｌ
ＣＤにおけるピクセルの所要透過度を算出した。次いで
算出マスク画像をＬＣＤに表示し、ＯＩＰがある場合の
画像を収得した。ダイナミック・レンジの圧縮を保証す
るため、肺領域のビデオ信号がＯＩＰがあってもなくて
も同一となるように、テーブルの光度を調整した。

ｇ５．結果 （イ）ＬＣＤの特性 ＬＣＤは、ポラライザ／アナライザ・ペアでのアナライ
ザの配置に応じて、２種類のモードで動作可能である。

アナライザを、電力非供給ＬＣＤでの透過度が最小とな
るように方向付けした場合、そのモードをブラック・モ
ードと言う。

アナライザをブラック・モードの方向付けから９０度回
転させた場合、電力非供給ＬＣＤでの透過度は最小とな
り、従ってホワイト・モードと言う。

各種駆動ビデオ・レベルでのＬＣＤの透過度を、ポケッ
トＴＶの各種輝度設定値について測定した。

ブラック・モードの結果を第４ａ図に、ホワイト・モー
ドの結果を第４ｂ図に示す。。

一連の透過度曲線は高低双方のビデオ・レベルで飽和し
たが、このことは、本調査で使用したビデオ・レベルの
範囲は、所定の輝度制御電圧で達成可能最大・最小透過
度を提供するのに足るだけの幅があった、ことを示して
いる。

ブラック・モードでは、ＬＣＤの透過度は、ビデオ・レ
ベルの増大とともに増大した。これは、ＴＶが通常動作
するように指定されたモードである。ホワイト・モード
では、透過度は、ヒデオ・レベルの増大とともに減少し
、画像のＬＣＤ上でのグレイ・スケールは反転した。

式（５）に従って、ＬＣＤ上に表示する画像を作成する
コンピュータ・プログラムは、第４８図および第４ｂ図
に示す一連の曲線を使用した。またブラック・モードお
よびホワイト・モードのグレイ−スケールの違いを考慮
に入れた。

ダイナミック・レンジ圧縮の程度はＬＣＤのコントラス
ト比如何で変化し、また光損失の量はＬＣＤの最大透過
度で左右されるから、輝度制御電圧が変動（第５図）し
た場合におけるコントラスト比と最大透過度との関係を
、第４図に示したデータを使用して決定した。当該物理
的過程では、ＬＣＤの動作特性に一定の制限がある。非
偏光入射照明では、ポラライザの透過度は理論的には５
０％に制限される。液晶を有するポラライザの透過度は
４３％と測定された。アナライザが入り、吸収が最小と
なるように方向付けされると、透過度は３５％に低下す
る。

理論的透過度とｉｌｌ定透過度との相違は、一部は、ガ
ラス／空気界面およびポラロイド／空気界面での反射で
、説明されよう。交差ポラロイドの透過度は約１％であ
って、これによって最小透過度、従ってＬＣＤで達成可
能なコントラスト比が限界付けされる。よってＬＣＤが
動作可能な領域は、第５図の右方三角形で囲まれた領域
に限定される。

データ点はコントラスト比については、実際上妥協を行
う必要があることを示しいるが、かかる妥協は、ＬＣＤ
を高透過度で動作させたい場合には、行わねばならない
ものである。

（ロ）ＯＩＰの特性 第６図に、フィルム会ストリップのベースライン画像お
よびＯＩＰで得た画像を示す。システム全体のガンマ値
を変え得るようにするため、ＬＣＤを７．２という達成
可能最大コントラスト比（第５図）で動作させた。

なお、このコントラスト比は、ブラック争モードにおけ
る１、８ボルトの輝度制御電圧に対応するものである（
第４図）。このコントラスト比では、量子ノイズ特性に
対する整合が最善となるというように、画像ダイナミッ
ク・レンジの圧縮が最大となる。

第６図より、ＯＩＰがあるフィルム争ストリップのダイ
ナミック・レンジは、ＯＩＰがないベースライン画像の
ダイナミック・レンジより小であることが、明らかであ
る。２つの隣合うステップ間の境界では、エツジ強調効
果が見られる。これは、不鮮明マスキング画像で得られ
る効果と類似している。

ベースライン画像およびＯＩＰがある画像双方の各濃度
ステップの平均ピクセル値を、４１定し、第７図に示す
結果を得た。ベースライン画像の曲線は、ＴＶカメラ伝
送特性を示す。ニュービコン撮像管で予測されたように
、本カーブは直線であって、ガンマ値は１である。ＯＩ
Ｐがあると、実効ガンマ値はきわめて小さい値にまで減
少し、第７図の条件では約０．１である。各種コントラ
スト比を選択することにより、使用フィルム・ストリッ
プについて、０．１乃至１．０の任意のガンマ値を取得
することができる。

各種レベルのビデオ信号でＳＮＲを決定するため、２秒
の間隔を置いて、同一の条件でフィルム・ストリップの
２つの画像を取得した。この２つの画像を先ず、ブラッ
ク・レベルについて補正した。次いでピクセル値の対数
をとり、この２つの画像を差引しあった。この差引はデ
ィジタル差引血管造影法で通常使用する行程に類似した
ものである。ＳＮＲは、差引画像の各濃度ステップにお
けるピクセル値変動の標準偏差の逆数として、決定した
。

０１Ｐがない場合の差引画像、およびＯＩＰがある場合
の差引画像について得た結果を第８図に示す。ＳＮＲは
２つの画像の差引で得られるから、差引前の画像のＳＮ
Ｒは第８図に示す値より３ｄＢ大きくなり、これによっ
て２つの差引画像中のノイズは相関がな（、等しい大き
さであることが仮定される。第８図の曲線から、ＯＩＰ
がある画像のＳＮＲは画像全体にわたって大きな値を保
持するが、′ベースライン画像のＳＮＲは、輝度が下が
るにつれて減少する、ことが分かる。

第８図の２つの曲線の勾配は、実験の精度内では、第７
図の対応曲線の勾配と同じである。つまり、ＴＶ左カメ
ラ電子ノイズについて予想されるように、測定ノイズ・
レベルは信号レベルと関係かない。

（ハ）縮小胸部Ｘ線写真の０ＩＰ ０１Ｐの縮小胸部Ｘ線写真に対する影響を第９図に示す
。未処理およびＯＩＰ処理をした画像２つを、ＴＶ左カ
メラよって取得し、多フォーマット・カメラでプリント
した。画像の中央をよぎるラインは、システム内の６０
Ｈｚ干渉によるものである。ＬＣＤはホワイト・モード
で動作させ、コントラスト比は１．７とした。肺領域と
縦隔との間のコントラスト全体はＯＩＰで減少するが、
肺領域内の血管の部分的コントラストが維持されること
は明らかである。

０１Ｐ画像の縦隔領域の構造可視性は大いに改善された
が、その理由は、画像全体のビデオ信号がＴＶ左カメラ
飽和レベル以下にあるからである。

またエツジ強調効果もある程度水められる。これは不鮮
明マスキングによる効果と類似している。

ｇ６．実験の結論 上記の実験では、ＬＣＤに表示するマスク画像は、ＬＣ
Ｄを取り除いて取得し、リアル・タイムＯＩＰは利用し
なかった。だがＯＩＰの実際の導入にあたっては、以下
の特殊実施例で述べる如く、リアル・タイム・フィード
バック・システムまたはリアル・タイム拳フィードフォ
ーワード書システムが組み込み可能である。

これらのシステムはＬＣＤのビデオ・レート機能を使用
するものである。フィードバック・システムの例として
、ＬＣＤを駆動する信号を、ＴＶ左カメラ検出した信号
から引き出す（第１図）。

フィードバック・システムは、Ｉ、Ｉ、の出力燐光体の
画像から、ＬＣＤを駆動する信号を引き出す。後者の場
合、出力燐光体からの画像は、部分的に銀メツキを施し
たミラーを用い、光の１少部分を第２のＴＶ左カメラた
はその他の画像検出装置に分けることによって、直接監
視できる。フィードバックまたはフィードフォワードの
応答時間は、ＬＣＤのフィード・レイト、即ち６０Ｈｚ
によってのみ制限される。このレートは呼吸速度や脈拍
より速く、従ってリアル・タイムＯＩＰはダイナミック
画像作成システムで実現できる。

本実験で調査したＯＩＰは、画像取得システム全体のガ
ンマ値を制御するものである。大半のＴＶ左カメラ電子
式のガンマ調整機構を有している。だがＯＩＰと、非線
形電子式増幅器で作った電子式ガンマ調整機構との間に
は、２つの主要な違いがある。

（ｉ）　　光学式ガンマ制御は、ＴＶ左カメラ画像を検
出する前に行われる。従って電子ノイズは、ダイナミッ
ク・レンジ圧縮後に限って入ることになり、画像の低信
号領域のＳＮＲが改善される。

（ｉｉ）　　光学式ガンマ制御は、ＬＣＤのマスク・イ
メージのぼやけにより、主として低空間周波数に影響を
及ぼす。従って部分的コントラストは維持されるが、コ
ントラスト全体は圧縮される。

ディジタル化後にディジタル不鮮明マスキングを行うこ
とにより、画像のダイナミック・レンジを圧縮すること
ができる。しかしディジタル画像圧縮前にノイズが入り
込むので、本発明のＯＩＰと同様のＳＮＲの改善を達成
できない。さらにリアル・タイム・ディジタル画像処理
は、比較的小さな画像マトリックス・サイズについてだ
け可能であるが、ＯＩＰのリアル・タイム機能はマトリ
ックス・サイズの限定をうけない。

ＴＶカメラの電子ノイズと同じように、ディジタル化ノ
イズは信号レベルと無関係である。ディジタル化ノイズ
の信号レベルに対する依存性を量子ノイズのレベルに整
合させる二°とについて、調査を行った。その結果、デ
ィジタル化の前に平方根増幅を行うと、最善の整合が得
らせることか判明した。ＯＩＰを使用すると、電子ノイ
ズおよびディジタル化ノイズの双方が１ステツプで量子
ノイズに整合できるので、平方根増幅は不要である。

さらに、ディジタル化ノイズが量子ノイズに整合すると
、ディジタル化ビットを有効に利用することができる。

所要のビット数は少なく、このことは、大マトリックス
・サイズの高速ディジタル化を可能とする。

０１ＰはＩ、１．−ＴＶシステムに適用可能であるだけ
でなく、ダイナミック・レンジの圧縮およびＳＮＲ改善
用にＴＶカメラを使用する任意のシステムにも適用する
ことができる。例えば、定の放射線医学システムでは、
ＴＶカメラを使用して、１００以上のダイナミック・レ
ンジを有するＸ線写真をディジタル化する。

また、かかるシステムでは、ＯＩＰを使用して、画像品
質を改善することができる。

実験に基づく結論として、次のことが判明した。

即ち、電子ノイズが主要なノイズ源である場合には、Ｌ
ＣＤとともにＯＩＰを使用することにより、ダイナミッ
ク・レンジを圧縮し、またＴＶカメラで取得した画像の
ＳＮＲを改善することができる、ということだ。

次に説明するのは、本発明に基づく光学画像処理に関連
した特殊な検討事項である。またその後で、本発明の特
殊実施例について説明する。

液晶デイスプレィによる光学画像処理を実現するには、
０！ＰモジユールのＬＣＤを駆動するのに２つの信号が
必要である。

即ち、（ｉ）輝度制御電圧ｖｂ。

および（ｉ　１）ＬＣＤの各ピクセルを駆動する電圧Ｖ
ｐである。電圧ｖｂは２つの独立パラメータに左右され
る。即ち、ｌｌ１０ＩＰ／ＴＶシステムの選択システム
総体のガンマ値（Ｇ）、およびＩＩの出力燐光体の非処
理画像のコントラスト比（Ｃ）である。電圧Ｖｐは３つ
の独立パラメータに関連している。すなわち、Ｇ、Ｃ，
および未処理画像の最大輝度、ＭＡＸ　　Ｌである。こ
れらのパラメータのＶｐおよびＶｐ対する関係は下記の
通りである。

（ａ）輝度制御電圧ｖｂ 第４図から、第１０図に示すとおりのｖｂ対Ｃ′のグラ
フを得る。ブラック・モードは、１．８ボルト以上のｖ
ｂのデータだけが含まれている。１．８ボルトの値は、
使用ＬＣＤで取得可能な最大コントラスト比に対応する
。の電圧以下では、ＬＣＤのコントラスト比は３乃至７
の範囲となり、これは１．８ボルト以上のｖｂが提供で
きるコントラスト比の２倍であるが、ＬＣＤの透過度は
小である。

従って１．８以上のｖｂ設定値は、ブラック・モードで
使用することが望ましい。さらに第１０図から次のこと
が分かる。即ち、ブラック・モードおよびホワイト・モ
ードのいずれでも、１．６乃至１．８のＬＣＤコントラ
スト比が取得できる、ということである。だが同一のコ
ントラスト比で大きな透過度が得られるため、ホワイト
・モードが望ましい。

ｖｂのＣ′に対する依存性をｆ′　とすると、Ｖｂ−ｆ
’　　（Ｃ’）となる。式（７）および上記の関係Ｇ−
Ｇ’−Ｇ’から次式が得られる。

Ｃ”−Ｃ１−Ｇ／Ｇ°　　　　　　　　　　・・・（式
９）従って次のようになる。

Ｗｂ　−ｒ’（Ｃ１−０１”）　　　　　　　　・・・
（式１０）ＴＶカメラのガンマ値Ｇ′は既知であるから
、関数ｆを次のように規定できる。

Ｖｂ　−ｒ＜Ｇ、　ｌｏｇ　Ｃ）　　　　　　　　−（
式１１）第１１図に、ｖｂのＧおよびｌｏｇ　　Ｃに対
する依存性を示す。

（ｂ）ピクセル駆動電圧 Ｇ′く１の場合、式５に示すことは次のとおりである。

即ち、Ｌが最大値、ＭＡＩ　　Ｌであるときには、Ｔが
最小値ＭＩＮ　　Ｔとなる、ということだ。ＭＡＸ　　
Ｌは画像から決定できる。またＭＩＮ　　Ｔを、定数ｂ
／ａが次式から決定できるように、選択する。

ｂ／ａ−（ＭＩＮ　Ｔ）　・（ＭＡＩ　Ｌ）’−”　　
　　　−（式１２）ｂ／ａを式５に代入すると、次式を
得る。

ｔ−Ｃ″　Ｇ−１ Ｔ−ＣＭＩＮＴ）−（ＭＡＸＬ）　　−Ｌ　　　　・（
式１３）第４ａ図および第４ｂ図はＶｂ、Ｔおよびｖｂ
間の関係を示すものである。ＶｐをｖｂおよびＴの関数
ｇ′として表すと、次式を得る。

Ｖｐ　−ｇ’（Ｖｂ、　（ＭＩＮ　Ｔ）−（ＭＡＸ　Ｌ
）””−Ｌ”’−’）　・（式１４　’）この場合、Ｔ
についての上記の式を用いる。

Ｖｂ、ＭＩＮ　　ＴＳＭＡＸ　　Ｌ、Ｇ’およびＬはＧ
、ｌｏｇ　　Ｃ，ＭＡＸ　　ｌｏｇ　　Ｌおよびｌｏｇ
　　Ｌで表現できるから、関数ｇを次のように規定でき
る。

Ｖｐ　−ｇ（Ｇ、　ｌｏｇ　Ｃ，ＭＡＸ　ｌｏｇ　Ｌ、
　ｌｏｇ　Ｌ）　・・（式１５）１例として、第１２図
に、ｖｂのＧ−５の場合における（ｌｏｇ　　Ｌ−ＭＡ
Ｉ　　Ｌ）に対する依存性、およびＧ’−１のＴＶ撮像
管を有するシステムにおけるＶｐの、ｌｏｇｃの各位に
対する依存性を示す。

ＭＡＸ　　ｌｏｇ　　Ｌおよびｌｏｇ　　Ｃは、画像が
１フレ一ム全体にわたってスキャンされるまで、未知で
あるから、ＬＣＤ駆動信号の出力に必要な情報は、未処
理画像の初期フレームに基づくことになる。

本発明に試づく１つのアプローチでは、ＵＰＤＡＴＥ　
（更新）という人力を作成して、−連の初期フレーム中
の１フレームを選択して、駆動信号を決定する。第１３
図に、信号ＵＰＤＡＴＥのタイミングの１例を示す。

この特殊例が示すのは、第２フレームを使用せず、第１
および第３フレームを使用して、マス°り画像の更新を
行う例である。

上記を要約すると、ＯＩＰ回路は２つの入力、つまりＵ
ＰＤＡＴＥおよびＧを受取り、上記の式（１１）および
（１５）に基づいて、１　ｏ　ｇ　　ＣｓＭＡＸ　　ｌ
ｏｇ　　Ｌおよびｌｏｇ　　Ｌを提供する一連の所与画
像データからｖｂとＶｐを決定することによって、処理
出力画像を作成する。下記はこの動作を実効する特殊実
施例の説明である。

０１Ｐ回路の第１実施例を第１４図に示し、続いてこの
実施例を、ハードウェア結線回路またはソフトウェア・
サブルーチンを代表する各種ブロックが行う機能で、説
明する。画像検出器９、例えばレンズ９】および第２Ｔ
Ｖカメラ９２から出力される未処理画像の信号は、１ａ
ｇＬを決定するように機能する回路１０へと供給される
。画像検出器およびＬＣＤの走査は、ＴＶカメラの走査
に同期して行われる。検出器の画像マトリックスがＬＣ
Ｄの画像マトリックスと異なっている場合には、ブロッ
ク１０はまた、マトリックス・サイズを変換し、ＬＣＤ
の画像マトリックスと整合させる。ブロック１０の出力
は画像のディジタル−ラスタ争スキャンである。ブロッ
ク１０からのｌｏｇ　　Ｌはブロック２０および４０へ
と送られる。

ブロック２０はブロック１０からｌｏｇ　　Ｌを受取り
、各フレーム内のｌｏｇ　　Ｌの最大値および最小値を
決定する。ｌｏｇ　　Ｌの最大値と最小値との差である
コントラスト比の対数も、各フレームの端部で決定され
る。走査の垂直リトレース期間の開始時では、ＭＡＸ　
　ｌｏｇ　　Ｌおよびｌｏｇ　　Ｃの値をブロック２０
の出力として利用できる。

第１３図に示すように、ＵＰＤＡＴＥがハイ・レベルか
らロー・レベルへと変わった場合には、垂直リトレース
期間の開始時に、ブロック３０はｌｏｇ　　Ｃの値と入
力Ｇとを内部レジスタにラッチする。次いで垂直走査の
開始時に、式（１１）に基づいて算出されたｖｂの値が
ブロック６０に送られ、ＬＣＤ３を駆動する。

ブロック４０はｌｏｇ　　Ｌのフレームを記憶する。記
憶画像は、ＬＣＤの走査に同期して、走査され、ブロッ
ク５０で読み取られる。

ＵＰＤＡＴＥがハイ・レベルの場合には、位置（即ち、
画像のピクセル）が読み取られた後で、次の位置が読み
取られる前に、そのメモリ位置内の値が、ブロック１０
からのｌｏｇ　　Ｌの値によって更新される。この目的
は、記憶画像の新しい画像でオーバライドされないうち
に、確実に読みだそうとするものである。

ＵＰＤＡＴＥがハイ・レベルからロー・レベルへと喰っ
た場合には、垂直リトレース期間の開始時に、ブロック
５０はｌｏｇ　　Ｃ，ＧおよびＭＡＸ　　ｌｏｇ　　Ｌ
の値を内部レジスタにラッチする。式（１５）に従い、
記憶ｌｏｇ　　Ｃ％ＧおよびＭＡＸ　　ｌｏｇ　　Ｌの
値に基づいて、ブロック５０はブロック４０からの走査
ｌｏｇ　　Ｌの各入力ピクセルに対応するＶｐのラスク
走査値を出力する。Ｖｐはブロック６０に送られ、ＬＣ
Ｄを駆動する。ブロック４０に画像を記憶するマトリッ
クスのサイズは、ＬＣＤの画像マトリックスのサイズと
同じである。

ＬＣＤは、レンズ３１、ＬＣＤ３およびレンズ３２から
成るＯＩＰモジュールの内部に位置している。レンズ３
１は、光分散器（目ｇｈｔｄｉｓｔｒｌｂｕｔｌｏｒ）
から画像面へと、画像の焦点決めを行う。レンズ３２は
、レンズ３１が作成した画像を、無限遠の彼方に投影す
る。ＬＣＤ３はレンズ３１の画像面かられずかばかり変
位させることができる。変位の量は、不鮮明マスキング
技術で好ましいものとされるぼやかし量に左右される。

これに関しては、レンズ３１および３２が光分散器、即
ちＩ、１．１からＴＶ左カメラ画像面へと、画像の焦点
決めを行う限りで、レンズ３１および３２は、第１図に
示す焦点決め部材２および６と同じく、ＴＶ左カメラシ
ステムの１部と考えることができる。

本発明の第２の実施例を第１５図に示す。この設計の利
点は、第１４図の画像検出器９を取り除くことができ、
それでいて間断なく処理画像フレームを取得できる、と
いうものだ。さらに光通路を分断することなく、画像増
強装置の光出力を、ＴＶカメラ７が妥当性を向上させて
利用することができる。

本設計では、ｌｏｇＬはＴＶ左カメラビデオ信号および
ＬＣＤの透過度から、次式に従って決定される。

ＩｏｇＬ−１ａｇＬ’　−１ａｇＴ　−１ａｇａ　　−
（式１６）上式は式（１）より導くことができる。ブロ
ック７０はＴＶカメラ７の走査高解像度画像信号を、Ｌ
ＣＤ３のそれと同じサイズをもつ画像マトリックスの走
査出力に変換し、ｌｏｇ　　Ｌ’　を決定する。ブロッ
ク８０は、ＬＣＤドライバ（ブロック６０）に加えられ
た電圧から、第４ａ図または第４ｂ図に示す曲線を使用
して、走査対象ＬＣＤピクセルのｌｏｇ　　Ｔを決定し
、出力をＩＴｖフレームの走査時間だけ遅延させる。

その結果、ブロック８０の出力は、初期フレームのＬＣ
Ｄピクセルの透過度に一致する。遅延を行わせるのは、
ＴＶカメラ７の出力が、ＬＣＤ３の初期フレームをマス
ク画像として使用してＸ線を照射したものの走査画像で
ある、からである。

ブロック９０は、式（１６）に従って差引を行い、走査
ｌｏｇ　　Ｌ出力を提供する。本信号（ｌｏｇ　　Ｌ’
　−１ａｇ　　Ｔ）は第１４図のブロック１０の出力と
同様に、使用できる。

従ってブロック７０．８０および９０の回路を使用して
、ＬＣＤが！■出力を変調〔調整〕することなく、ＴＶ
左カメラよって作成されたものである画像を、再構成す
る。換言すれば、ブロック７０．８０および９０によっ
て、ビデオ・フレームからＬＣＤ変調〔：Ａ整〕の影響
が効果的に除去されるので、後続ビデオ・フレームに対
応する画像のＬＣＤ変調〔調整〕用に、ｖｂおよびＶｐ
の新しい値を得ることができる。

以下に述べる、点線で示した低域通過フィルタ（ブロッ
ク１６０）を、ブロック９０の出力とブロック２０およ
び４０への入力との間に配置すると、好都合である。

本システムが画像シーケンスを取得する場合に行う動作
は、下記のとおり要約することができる。

第１フレームのＸ線照射前では、ＴＶ左カメラ検出した
画像は一様にダークである。従って本システムは、−様
な画像をＬＣＤにロードする。そこで第１フレームのＸ
線画像を、−様なマスク画像で取得する。第１フレーム
が終了するまでに、ｌｏｇ　　ＬおよびＭＡＸｌｏｇ　
　Ｌが算出される。

第２フレーム時に、更新マスク画像がＬＣＤにロードさ
れる。第２フレームが終了するまでに、更新マスク画像
のＬＣＤへのロードが完了し、更新マスク画像を用いＯ
ＩＰで第３フレームを取得することができる。

後続画像では、信号ＵＰＤＡＴＥが、マスク画像を新し
い画像フレームで更新するかどうかを制御し、マスク画
像作成に選択するフレームと、選択フレームから作成し
たマスク画像で取得する処理フレームとの間には、最小
の２フレーム遅延が存在することになる。

第１６図は、第１５図に示す実施例で出力した、ＴＶ右
カメラ１走査線に対応する異種信号の１例である。第１
６図に示す如く、ＬＣＤのピクセルのサイズが不鮮明の
スケール長よりはるかに小さい場合には、第１５図の低
域通過フィルタ１６０を含めるべきである。

第１６図に概略図示したとおり、低域通過フィルタ前の
回路で再生したｌｏｇ　　Ｌには、大きな周波数スパイ
クがある。低域通過フィルタ１６０は、ｌｏｇＬが一層
正確に評価できるわように、高周波数を除去する。低域
通過フィルタ１６０時間帯域幅は、ＬＣＤの画像面から
の変位を原因とするぼやけの空間帯域幅と同等である必
要がある。

以下に述べる他の実施例は、第１５図に示す第２実施例
の簡易化であるから、第２実施例の信号間のタイミング
関係を、第１７図に即して次に説明する。

第１７図に示すタイミング図の初めの４ラインは、ｃｌ
ｏｃｋ　　（り０　ツク）　、ｐｌｘｃｌ　５ｙｎｃ　
（ピクセル同期）　、ｆｒａＩＩｅ　５ｙｎｃ　（フレ
ーム同期）、およびｕｐｄａｔｅ　（更新）である。諸
口路はこれらを使用して、データ伝送と算定を同期化す
る。クロック・パルスの各状態には番号が付いている。

第１７図のタイミング図の第５ラインは、ブロック７０
からｌｏｇ　　Ｌ’　を示すものであり、たまライン６
はブロック８０から遅延ｌｏｇ　　Ｔを示すものである
。各ピクセルについて、ｌｏｇ　　Ｌ’　およびｌｏｇ
　　Ｔの新しい値が出力される（状態２．１８．３４．
５０および２０１３）　ｏ　１　ｏ　ｇ　　Ｌ’および
ｌｏｇ　　Ｔから、ブロック９０は走査時のあらゆるピ
クセルについて、ｌｏｇ　　Ｌ’　−１ｏｇ　　Ｔを算
定する（状態５．２１および２０１６）。ブロック９０
の出力はりトレース時、一定である（状態３３乃至２０
１１）。

１ｏｏｇ　　Ｌ’−１ｏｇ　　Ｔはまさしくｌｏｇ　　
Ｌであるから、ブロック２０はブロック９０から入力を
受取り、各ピクセルについて、実行ＭＡＸ　　ｌｏｇ　
　Ｌ（状態７．２３および２０１ｇ）、ならびにｌｏｇ
　　Ｃ（状態１０および２６）を決定する。

リトレース時、走査フレームの ＭＡＸ　　ｌｏｇ　　Ｌおよびｌｏｇ　　Ｃが入手可能
である（状態３３）。

次いでブロック３０は、図示のとおり、リトレース期間
の開始時に、ｌｏｇ　Ｃおよびｌｏｇ　　Ｇをラッチし
く状ａ３３）ＵＰＤＡＴＥによって新しいｖｂを出力す
るようにトリガがかかった（状態３２と３３との間の遷
移）場合には、後続する走査の開始前に、かかるｖｂを
出力する。走査時、ブロック４０は、各ピクセル同期パ
ルスで、メモリに記憶されている最新のｌｏｇ’Ｌを出
力する（状態２．１８および２０１４）。ＵＰＤＡＴＥ
がハイ・レベルの場合には、各ピクセル同期パルスで、
記憶ｌｏｇ　　Ｌを更新する（状態５および２１）。走
査時、各ピクセル同期パルスで、ブロック５０は、最新
のｌｏｇ　　Ｌ、ＭＡＸ　　ｌｏｏｇ　　Ｌ。

ｌｏｇ　　ＣおよびＧからＶｐを算出する（状ｇ５．２
１および２０１６）。ブロック３０と同様に、ＵＰＤＡ
ＴＥによってトリガがかけられ、その旨指令（状態３２
と３３と間の遷移）された場合には、リトレース期間の
開始時に、ブロック５０はＭＡＸ　　ｌｏｇ　　Ｌ、ｌ
ｏｇ　　ＣおよびＧをラッチする（状ａ３３）。

本発明の第３の実施例を第１８図に示す。第１５図およ
び第１８図に示す第２実施例と第３実施例との相違は次
の点にある。即ち第３実施例では、ブロック８０および
９０が削除され、ブロック６０のＬＣＤドライバが入力
を受は取って、ＬＣＤを−様な透過度に設定する、とい
うことだ。

この設計の利点はその簡便性にある。だがマスク画像を
取得するためには、処理画像の取得を中断しなくてはな
らない。信号ＵＰＤＡＴＥおよびＳＥＴのタイミングの
１例を第１９図に示す。

ＬＣＤはまず、−様な透過度に設定される。−様な透過
するＬＣＤをとおし、ＴＶカメラで取得した画像によっ
て、１ｏｇＬが提供され、フレーム・バッファを更新す
る。

次いでマスク画像が走査ｌｏｇ　　Ｌから算出され、Ｌ
ＣＤにロードされる。第２のＸ線照射によって、処理画
像が出力される。この処理の画像の読みだし時、後続フ
レームを使用してマスク画像を更新する場合には、−様
な画像をＬＣＤにロードすることができる。

ゆっくり動く対象の明視化時等で、画像がフレームｍ１
であまり変化しない場合には、マスクは多くのフレーム
について更新することはできず、このフレームは既定の
方法で定期的に制御される。

第４の実施例を第２０図に示す。この実施例の主な特徴
は次の点にある、即ち、各種回路がバスをつうじて通信
し、また大半の算定は画像処理装置で行われるというこ
とだ。

第４の実施例のブロック９０によって　Ｌ　／ｖｂおよ
びＶｐからｌｏｇ　　Ｌが決定される。又ブロック６０
からｖｂおよびＶｐを、ＴＶカメラ７からＬ′を得る。

ブロック１０および９０の一方だけが、ＯＩＰを実現す
るのに必要である。この２つのブロックが第２０図に含
まれているのは、この設計の実現にあたっての選択幅を
広げるためである。

各フレームについて、画像処理装置は、垂直リトレース
の開始時に、インタフェース・ブロック１１０からＵＰ
ＤＡＴＥおよびＧを読み込む。その内部レジスタに記憶
されたｌｏｇ　　Ｃの値から、画像処理装置１００はｖ
ｂを算出し、垂直走査の開始時にＬＣＤドライバ６０へ
送る。次いで画像プロセッサ１００は、フレーム・バッ
ファ４０からの画像ピクセル１をピクセルごとに処理し
、算出ＶｐをＬＣＤドライバ６０へ送って、ＬＣＤピク
セルの透過度を制御する。

ＵＰＤＡＴＥの値の応じて、ブロック１０または９０か
らｌｏｇ　　Ｌの新しい値が読み込まれ、フレーム・バ
ッファ４０．ならびにパラメータＭＡＸ　　ｌｏｇ　　
Ｌおよびｌｏｇ　　Ｃが更新される。

さて第２１図には、本発明の第５実施例が示されている
。この実施例では、（ＬＣＤのため）−様な透過度をも
つ挿入フレームが取得される。

この実施例はＬＣＤでの光学的透過度の制御を目的とし
た、もっとも簡単な例であると考えられるが、以下これ
について説明する。

各ＬＣＤ２Ｅ素の光学透過度は、１１出力燐光体の画像
によって制御される。この例では、一定の非変調〔調整
〕フレームが一連のフレームに挿入され、必要なＬＣＤ
強度の変、Ｉ（調整〕を決定する。

第２１図に示す実施例はＴＶタイミング制御装置１２０
を備えている。制御装置１２０に関連した信号のタイミ
ング図を、第２２図に示す。

透明度制御（ＴＣ）信号によってＬＣＤでの変調〔調整
〕／非変調〔非調整〕の決定が制御される。ＭＤ　　Ｅ
ＮＡＢＬＥ入力信号によって、制御装置１２０はＭＤ信
号に応答することができる。

ＭＤ　　ＥＮＡＢＬＥがロー・レベルである場合には、
第２２図の例１に示す如く、制御装置１２０がＴＣを定
期的に変化させる。

ＭＤ　　ＥＮＡＢＬＥがハイ・レベルである場合には、
第２２図の例２に示す如く、制御装置１２０を介しＭＤ
によってＴＣがトリガされる。

ＴＣがハイ争レベル（フレーム＃１を参照）である場合
には、１．１．出力燐光体の画像は変調を受けることな
くＴＶカメラでピック番アップされる。

この画像（１，１，’）を使用して、各ＬＣＤｆ：索の
光学透過度を制御する。フレーム＃２の後で、そのダイ
ナミック会レンジがＬＣＤの変調によって圧縮される画
像列（１２）がＴＶカメラを介して取得される。

第２２図に示す例１中の信号ＴＣのレベルを定期的に変
化させ、ＬＣＤの制御精度を向上させる。

この例は、対象が安定しているか、動きがわずかである
場合に適用可能である。

第２２図に示す例２には、移動対象に対して適用可能な
タイミング例を示す。信号ＴＣのレベルは、第２１図の
破線で示す移動検出回路１３０によって制御される。こ
の回路１３０では、対象の動きは、現行フレームを直前
フレームと比較することによって、チエツクされる。動
きが検出されると、フレームの端部で信号ＭＤが出力さ
れる。

変調〔調整〕画像がＴＶモニタに表示される。

しかし信号ＴＣがハイ・レベルである場合には、現行画
像に代って直前フレームの画像が表示され、非変調〔調
整〕画像が許可なく突然に発光するのが防止される。

さて第２３図を見ると、本発明の第６実施例が示されて
いるが、この実施例では、ＴＶ左カメラ出力から連続画
像を取得し、これに対して画像処理を行う。例えば、Ｌ
ＣＤ３で：Ｊ８整〔変調〕した画像は高周波数で強調さ
れるが、その理由は、ＬＣＤでの空間光学透過度のため
、ＬＣＤがレンズの焦点面から変位することによって、
低周波数成分が減少するからである。

従って１．Ｉ、の画像は、ＬＣＤの光学透過度マツプと
、強調高周波数の影響を抑止する低頭通過フィルタとを
使用することによって、評価できる。

また第２４図には、第２３図に示した実施例のタイミン
グ図を示す。

第１画像（フレーム＃１）は、ＬＣＤの：Ｊ８整〔変調
〕を伴なわずピック・アップされる。このフレームを使
用して、各ＬＣＤ要素の光学透過度を制御する。フレー
ム＃２では１．１．の画像はＬＣＤによって：ａ整〔変
調〕され、また画像のＴＶ左カメラダイナミック赤レン
ジは減少する。

このフレームの後では！６　！、の画像は直接人手でき
ない。

従って、１．１．のに画像を評価し、次に新しいフレー
ムのＬＣＤ光学透過度を制御することが必要である。こ
のため、現行フレームで各ＬＣＤ要素の光学透過度の逆
分散を明示する光学透過度マツプ（ブロック１５０）を
提供する。

簡単に説明すると、光学透過度マツプは、ＬＣＤでの光
学透過度の分数（光学レベルの減衰率）のシミュレート
化パターンを決定できる表（非図示）を格納していて、
ＴＶ信号レしベの補正を行う。

第２３図に示す実施例では、！、■、の出力燐光体での
画像を評価する必要がある。このため、２つの構成要素
を提供した。１つは光学透過度マツプ１５０であり、も
う一方は低域通過フィルタ１６０である。

光学透過度マツプ１５０は、ＬＣＤにおける光学透過度
シミュレート化分数を使用することによって、ＴＶ左カ
メラらの画像の信号レベル（ピクセル値）を補正する。

だがこのマツプでは、強調高周波数を補正することはで
きない。

上述のとおり、強調高周波数はＬＰＦ１６０で減少させ
る。

ＬＣＤの光学透過度の実際の比率は電圧Ｖｐおよびｖｂ
によって制御される。従って光学透過度の分数は、直接
取得することはできない。そのためマツプ１５０を評価
（または再構成）することが必要である。マツプ１５０
をシミュレートする実際の方法は、バッファ（ブロック
４０）内の画像ピクセル値開の関係と、ＬＣＤの光学透
過度の実分数とを示す（上述）の表を、導き出すことに
よる。この表は前記の実験で得ることができ、また、第
１２図および第４ａ図もしくはｍＪｂ図から導出するこ
とができる。

こうしてＴＶカメラ出力で、調整〔変調〕ビデオ・フレ
ームから非調整〔変調〕画像を再構成する過程では、調
整〔変調）ＴＶフレームの各ピクセルについての強度値
を、各透過係数で除去する。

この透過係数は、定義では１未満であり、ＬＣＤによる
当該ピクセルの光学透過の分数に一致する。また各ピク
セルの透過係数は、ｌｏｇ　　Ｌフレーム・バッファ（
ブロック４０）に記載されたｌｏｇ　　Ｌの値および上
述の表から導出される。

なお、この図は、本説明の趣旨に即して、マツプ１５０
内にあると考えられる。例えばＴＶビデオｅフレームの
ピクセルでは、透過係数は、バッファ（ブロック４０）
に記憶された、（上記ピクセルに対応する）ＩｏｇＬ値
で、鋪記表のアドレス指定を行うことによって決定され
る。

次いでマツプ１５０に加えられたＴＶカメラ出力の当該
ピクセル強度または同振幅を、導出透過係数で除し、Ｔ
Ｖビデオ・フレーム内の当該ピクセルの未調整〔変調３
強度に相当するものを、シミュレートする。

第２３図では、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１６０が、
第１５図の実施例に即して上述したのと同じ方法および
理由で、強調高周波数を減少させる。

従って、ＴＶカメラのピック・アップ画像のダイナミッ
ク・レンジは、光学透過度マツプ１５０で補正され、周
波数特性もＬＰＦフィルタ１６０によって補正される。

ＬＰＦの出力画像は１．Ｉ。

の評価画像（ブロック１７０）である。この評価画像が
加えられて、次のフレームのＬ　ＣＤ　ヲ１．ＩＪ　ａ
６する。

第２３図の実施例は、対象が移動する場合に適用可能で
あるが、その理由は、直前フレームの評価画像１７０に
よって、ＬＣＤが制御できるからである。セレクタ１８
０は、ブロック２０および４０へのＴＶカメラ・ビデオ
出力ｆ＝号で直接取得した直接画像１７０または第１画
像フレームを供給する。取得第１フレームがＬＣＤ３に
よる調整〔変調〕を受けていないことは、理解できよう
。

第２３図に示してはいないが、セレクタ用制御信号の動
作によって、フレーム＃２で第１（初期）ＴＶフレーム
が選択されるか、フレーム＃１の後で評価画像（低域通
過フィルタの後）が選択される。フレーム＃２の後では
、取ｉ″４終了まで、１、ｌ’、の評価画像がセレクタ
１８０によって選択される。

上記の記述から本発明にあっては、多くの修正や変更が
可能であることは明らかである。従って添付した特許請
求の範囲内で、本明細書の指定以外の実施態様があり得
ることも、理解されよう。

［発明の効果］ このように本発明では、対象の画像イメージインテンシ
ファィヤ（１，１，）によって作成し、カメラ・システ
ムを用いてビデオに変換する例えばＸ線撮影システムの
光学画像処理方法およびシステムであって、液晶表示装
置（ＬＣＤ）を、■、１．とじてＴＶカメラ・システム
との間の好ましくは、ＴＶカメラ・システムの焦点面か
らずらした位置に配置する。ここで、液晶表示装置は、
１．１．が出力し、複数のＬＣＤピクセルに衝突する光
を、ＬＣＤへの選択制御信号の印加によって選択減衰で
きるように制御可能な複数ピクセルを規定するものであ
り、制御信号は、Ｘ線撮影システムおよび画像の規定パ
ラメータに基づいて、の選択出力され、この制御信号は
、ＬＣＤに加えられる。

よって、各ＬＣＤピクセルを通過する光の選択減衰と対
応ダイナミック・レンジ圧縮が行イ〕れ、これにより、
ＬＣＤを用いてＩ、！、が出力する画像の不鮮明マスキ
ングが行われるようになる。

【図面の簡単な説明】

ＴＳ１図は、液晶デイスプレィ（ＬＣＤ）を使用して、
光学画像処理（ＯＩ　Ｐ）を行う、１、Ｉ、／ＴＶ−Ｘ
線画像作成システムの概略図、第２図は、２種類のガン
マ値を有するＴＶカメラの量子ノイズおよび電子ノイズ
について、信号対ノイズ比のＸ線強度に対する依存性を
示すグラフ、 第３図は、Ｘ線画像作成システムでＯＰＩのシミュレー
ションを行うことを目的とした実験設備の概略図、 第４ａ図および第４ｂ図は、それぞれブラック・モード
およびホワイト・モードにあるＬＣＤへ加えられたビデ
オ・レベルに対する、ＬＣＤの透過度（ｔｒａｎｓｍｉ
ｓｓｉｏｎ）の依存性を示すグラフ、第５図は、ＬＣＤ
の輝度制御電圧が変化した場合、コントラスト比がどの
ように透過度の影響を受けるかを示すグラフ、 第６図は、（トップ）ＯＩＰがなく、（ボトム）ＯｆＰ
があるフィルタ・ストリップのディジタル化画像を示す
図、 第７因は、第６図に示す基線（Ｔ　Ｖ）および処理（Ｌ
ＣＤ＋ＴＶ）画像におけるピクセル値の関連を明示する
ものであって、データ・ポイントはすべて、同一の条件
のもとで行った２つの類似画像の２回のＪｉ定値の平均
から求めたグラフ、第８図は、減算（５ｕｈｔ　ｒａｃ
ｅｅｄ）　ｌ＆線（ＴＶ）画像および減算処理（ＬＣＤ
＋ＴＶ）画像のＳＮＲ対相対輝度の関連を示すものであ
って、処理画像用のデータ・ポイントは格ステップにつ
き４回の測定値の平均から求めたグラフ、 第９ａ図および第９ｂ図は、ダイナミックΦレンジ圧縮
の縮小胸部Ｘ線写真に対する影響を示すが、第９ａ図は
ダイナミック・レンジ圧縮を伴わないディジタル化画像
を示した図、第９ｂ図は０１Ｐによるダイナミック・レ
ンジ圧縮を伴う画像を示した図、 第１０図は、輝度制御電圧（ｖｂ）およびＬＣＤコント
ラスト比（Ｃ′）の変動を示すグラフ、 ｉｌ１図は、ＬＣＤ輝度制御重圧ｖｂと、全体的なＩＩ
−ＴＶ画像コントラスト比ＣおよびガンマＧとの関連を
示すグラフ、 第１２図は、Ｇ−５、オヨびＧ’−１（７）ＴＶＩＩ像
管を有するシステムのｌｏｇ　　Ｃの各種値の場合に、
相対輝度Ｌ／ＭＡＩ　　Ｌに対するピクセル駆動電圧Ｖ
ｐの依存性を示すグラフ、 第１３図は、ＬＣＤの制御に使用する信号（ＬＯＧ　　
Ｌ、ＭＡＸ　　ＬＯＧ　　ＬおよびＬＯＧ　　Ｃ）を取
得するタイミングを示す、タイミング図、 第１４図および第１５図は、本発明の２つの実施例を示
すブロック図、 第１６図は、第１５図に示す実施例で出力された異種Ｔ
Ｖビデオ信号の２連続フレームで、ＴＶカメラの１走査
線に対応するものを表示する模式第１７図は、第１５図
に示す実施例で発生した各種信号のタイミングを表すタ
イミング図、第１８図、第２０図、第２１図および第２
３図は、本発明の別の実施例を表すブロック図、第１９
図、第２２図および第２４図は、それぞれ第１８図、第
２１図および第２３図に示す実施例で実行される動作タ
イミングを表すタイミング図である。 １・・・イメージインテンシファィヤ、２・・・０１Ｐ
モジユール、３・・・液晶デイスプレィ（ＬＣＤ）　　
４．５・・・ポラロイド、６・・・光学焦点決め部材、
７・・・ＴＶカメラ（ＴＶ撮像管）、９・・・画像検出
器、１０・・・ｌｏｇ　　Ｌ決定回路、２０・・・ＭＡ
Ｘｌｏｇ　　Ｌ及びコントラスト化回路、３０・・・輝
度制御電圧回路、４０・・・ｌｏｇ　　Ｌフレームバッ
ファ、５０・・・ピクセル電圧回路、６０　・Ｌ　ＣＤ
ドライバ、７０−１　ｏ　ｇ　　Ｌ　’決定回路、８０
・・・ｌｏｇ　　Ｌ決定遅延、９０・・・輝度制御電圧
回路ｌｏｇ　　Ｌ’　−１ａｇ　　Ｔ。 １００・・・画像処理回路、１１０・・・インタフェー
ス回路、１２０・・・ＴＶタイミング制御装置、１３０
・・・移動検出回路、１５０・・・光透過マツプ、１６
０・・・ＬＰＦ、１８０・・・ＳＥＬ　（セレクタ）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図 第 ４ｑ図 第 ４ｂ図 半日！丁χ軍刀【 主目ｔ’ｒｒＩＰ−刀ｒ ｔ （Ｎ＋１）＠−目のフレー４ 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体を透過したＸ線画像を、イメージインテン
   シファィヤにより光学画像に変換し、該光学画像をテレ
   ビジョンカメラで撮影して画像診断に供するイメージイ
   ンテンシファィヤ／テレビジョンシステムにかかわる光
   学画像処理方法において、前記イメージインテンシファ
   ィヤと前記テレビジョンカメラとの間に置かれた液晶表
   示装置の各ピクセルを通過する光の減衰特性を制御する
   ものであって、該制御は、前記イメージインテンシファ
   ィヤの特性、前記テレビジョンカメラの特性、及び画像
   パラメータの特性のうちの少なくとも一方によって規定
   されるものであることを特徴とするＸ線撮影のための光
   学画像処理方法。
2. （２）被検体を透過したＸ線画像を、イメージインテン
   シファィヤにより光学画像に変換し、該光学画像をテレ
   ビジョンカメラで撮影して画像診断に供するイメージイ
   ンテンシファィヤ／テレビジョンシステムにかかわる光
   学画像処理装置において、前記イメージインテンシファ
   ィヤと前記テレビジョンカメラとの間に置かれた液晶表
   示装置と、前記イメージインテンシファィヤの特性、前
   記テレビジョンカメラの特性、及び画像パラメータの特
   性のうち少なくとも一方によって規定される制御信号を
   前記液晶表示装置の各ピクセルを通過する光の減衰特性
   を調整するためのものとして生成する制御手段とを具備
   したことを特徴とするＸ線撮影のための光学画像処理装
   置。