JPH04187142A - 放射線画像の階調変換装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は放射線画像の階調変換装置に関し、詳しくは、
撮影部位や被写体の違いによる有効画像信号幅の変化に
対応して最適な特性で階調変換を行わせることかできる
放射線画像の階調変換装置に関する。

〈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。

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輝尽性蛍
光体に吸収せしめ、しかる後、この輝尽性蛍光体を例え
ば光又は熱エネルギーて励起することによりこの輝尽性
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放射
線画像信号を得る方法がある。

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信号を得るもので
ある。

このようにして得られた放射線画像信号は、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、ＣＲ
Ｔ等に出力されて可視化されるか、コンピュータによる
画像処理のためにデジタル化されることが多い。

また、デジタル化された放射線画像信号は、半導体記憶
装置、磁気記憶装置、光デイスク記憶装置、光磁気記憶
装置等の画像記憶装置に格納され、その後必要に応じて
これらの画像記憶装置から取り出されて銀塩フィルム、
ＣＲＴ等に出力されて可視化される場合もある。

ところで、上記のようにして得た放射線画像信号を再生
する際には、再生画像における関心領域（医療用におけ
る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、階調処理などの画像処理を施して
からＣＲＴ等に出力して可視化して、診断に供するよう
にしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、階調処理を施す場合、単一の階調変換テ
ーブルに基づいて階調変換を行ったのでは、被写体であ
る人体における撮影部位や人体の体格などの条件によっ
て有効画像信号幅（被写体の透過線量の分布幅）が変化
するので、再生画像のコントラストや濃度にばらつきが
発生してしまうという問題かある。

即ち、予め設定された階調変換テーブルにおいて、望ま
れる出力信号範囲に対応する有効入力信号範囲に対して
、実際に入力される画像信号の幅が狭い場合には、再生
側への出力信号範囲を有効に用いることができなくなっ
てコントラストを充分に確保することができなくなり、
また、有効画像信号幅が広い画像の場合には、前記有効
入力信号範囲を外れたところの関心領域の濃淡が潰れて
しまうなどの問題が発生し、観察読影に不的確な画像と
して再生されてしまうものである。

かかる問題点を解消するために、特開昭５８−６７２４
０号公報等に開示される方法では、観察読影のための可
視画像を得る読み取り操作（以下、「本読み」という。

）に先立って、教本読みにおいて用いられる輝尽励起光
のエネルギーよりも低いエネルギーの輝尽励起光を用い
て輝尽性蛍光体に蓄積記録されている放射線画像情報を
抽出するための読取り操作（以下、「先読みＪという。

）を行い、この先読みで得られた画像情報に基づいて本
読みにおける読取りゲインを調整することで、有効画像
信号幅を揃えて観察読影適性に優れた画像を得るように
している。

しかしながら、上記のような先読みを行わせる場合には
、本読み時に対して輝尽励起光のエネルギーを絞ったり
、輝尽励起光のスポット径を大きくするなどして、輝尽
性蛍光体に蓄積されている放射線エネルギーの低下を抑
止する必要があり、読み取り装置の制御・構成が複雑に
なってしまうという問題があると共に、先読みで得られ
る輝尽発光が微弱となるから、高い精度での画像情報の
抽出が行えず、また、先読みによって本読み時の放射線
エネルギーの低下か避けられず、本読みの感度が低下す
るという問題があった。

更に、上記のように先読みによって得た情報から本読み
の読取りゲインを調整して、有効画像信号幅を揃える代
わりに、読み取られた放射線画像における有効画像信号
幅に合わせて、階調変換テーブルの変換曲線を変換テー
ブルの入力信号−出力信号（光学濃度）の座標系におい
て回転させることで、再生側の信号幅を有効に用いた階
調変換が行えるようにしたものかある（特開昭５９−８
３１４９号公報参照）。

しかしながら、上記のように変換特性の曲線を回転させ
るには、演算処理に時間を要するという問題があると共
に、有効画像信号幅の大幅な変化には対応できず、また
、コントラスト特性を撮影部位に応じて細かく適合させ
ることができないなどの問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、撮影部
位や被写体の違いなどがあっても、再生側への出力信号
範囲を有効に用いて関心領域の階調変換を所望の特性で
自動的に施すことができる放射線画像の階調変換装置を
提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明にかかる放射線画像の階調変換装置は、
第１図に示すように構成される。

第１図において、画像判定手段は、放射線画像信号から
当該放射線画像の撮影部位と有効画像信号幅との少なく
とも一方を判定する。

また、階調変換テーブル記憶手段は、予め特性の異なる
複数種の階調変換テーブルを記憶しており、階調変換テ
ーブル選択手段は、画像判定手段で判定された放射線画
像の撮影部位と有効画像信号幅との少なくとも一方に基
づいてこの階調変換テーブル記憶手段から１つの階調変
換テーブルを選択する。

そして、階調変換手段は、上記階調変換テーブル選択手
段で選択された階調変換テーブルに基づいて放射線画像
信号を階調変換する。

〈作用〉 かかる構成によると、撮影部位と有効画像信号幅との少
なくとも一方に基ついて、予め複数記憶されている階調
変換テーブルの中から１つが選択され、この選択された
階調変換テーブルに基づいて階調変換がなされる。

ここで、撮影部位からは標準的な有効画像信号幅を推定
できると共に、撮影部位に応じたコントラストの特性要
求を判別することが可能である。

従って、有効画像信号幅を直接判定した場合には、実際
の信号幅に対応した階調変換テーブルを選択でき、また
、有効画像信号幅に加えて撮影部位を判定すれば、実際
の有効画像信号幅に対応し、然も、撮影部位に応じたコ
ントラスト特性の変換テーブルを選択して、階調変換を
施すことができる。

また、撮影部位のみを判定させても、実際の有効画像信
号幅に略対応し、撮影部位毎に要求されるコントラスト
特性要求に対応したテーブルを選択して階調変換させる
ことができる。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

一実施例を示す第２図は、本発明にかかる放射線画像の
階調変換装置を含む放射線画像再生装置の基本構成図で
あり、医療用として人体の放射線撮影に適用した場合の
例を示す。

ここで、放射線発生装置１は被写体（人体胸部等）２に
向けてＸ線などの放射線を照射する。被写体２を挟んで
放射線発生装置１と対向する側には、輝尽性蛍光体プレ
ート（放射線画像変換パネル）３が備えられており、こ
の輝尽性蛍光体プレー１〜３は放射線発生装置１からの
照射放射線量に対する被写体２の放射線透過率分布に従
ったエネルギーを輝尽層に蓄積記録し、そこに被写体２
の潜像を形成する。

前記輝尽性蛍光体プレート３は、支持体上に輝尽層を、
輝尽性蛍光体の気相堆積、或いは輝尽性蛍光体塗料塗布
によって設けてあり、該輝尽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
覆される。該輝尽性　゛蛍光体材料としては、例えば、
特開昭６１−７２０９１号公報、或いは、特開昭５９−
７５２００号公報に開示されるような材料が使われる。

一方、上記のようにして被写体の放射線画像情報か蓄積
記録された輝尽性蛍光体プレート３からの画像情報の読
取りは以下のようにして行われる。

即ち、輝尽励起光源（ガスレーザ、固体レーザ。

半導体レーザ等）４は、出射強度が制御された励起光ビ
ームを発生し、その励起光ビームは、被写体の放射線画
像情報か蓄積記録された前記輝尽性蛍光体プレート３を
走査し、輝尽性蛍光体プレー１〜３か蓄積している放射
線エネルギー（潜像）を蛍光（輝尽発光）として放射せ
しめる。

光電変換装置５は、前記輝尽性蛍光体プレート３を励起
光ビームで走査して放射された蛍光（輝尽発光）を、該
蛍光（輝尽発光光）のみを通過させるフィルタ６を介し
て受光して、入射光に対応した電流信号に画素毎に光電
変換して、画素毎の放射線画像信号を得る。

前記光電変換装置５で光電的に読み取られたアナログ放
射線画像信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器で逐次Ａ／Ｄ
変換されて、デジタル放射線画像信号として画像処理装
置７に出力される。該画像処理装置７では、デジタル放
射線画像信号に対して各種の画像処理（階調処理１周波
数処理等）を施すことで診断に適した形としてから放射
線画像再生装置８に出力する。

放射線画像再生装置８は、プリンタやＣＲＴ等のモニタ
であり、画像処理装置７で処理されたデジタル放射線画
像信号を入力し、撮影された放射線画像をハードコピー
又は再生画面として可視化する。

尚、放射線画像再生装置８と共に、又は、放射線画像再
生装置８の代わりに、半導体記憶装置などの記憶装置（
ファイリングシステム）を設けて、読み取った放射線画
像信号を保存するよう構成しても良い。

ここで、前記画像処理装置７は詳細には第３図に示すよ
う構成され、かかる構成によって本発明にかかる階調変
換処理か施されるようになっている。尚、画像処理装置
７では階調変換処理の他に、周波数処理、拡大・縮小、
移動などの各種画像処理を施す場合があるが、本実施例
では、階調処理についてのみ述べる。

第３図において、光電変換装置５から逐次送られるデジ
タル放射線画像信号は、画像判定手段としての輪郭解析
部１１及びヒストグラム解析部１２にそれぞれ入力され
る。

輪郭解析部ｌｌでは、入力された放射線画像の輪郭を信
号の微分値などに基づいて求め、該輪郭に基づいて画像
認識を行い、撮影された部位（例えば人体胸部、腹部な
ど）を判別する。

一方、ヒストグラム解析部１２では、入力信号に基づい
て第４図に示すようなヒストグラムを作成し、かかるヒ
ストグラムから入力された放射線画像における有効画像
信号幅を求める。前記有効画像信号幅は、被写体の透過
線量の分布に対応する信号範囲であり、第４図に示すよ
うな人体の胸部画像におけるヒストグラムの場合、放射
線のスヌケ部に対応する信号範囲を除く信号レベルの最
大値から最小値まで（図中斜線部）の幅である。

そして、階調変換テーブル選択手段としての階調変換テ
ーブル選択部１３では、前記輪郭解析部１１及びヒスト
グラム解析部１２てそれぞれ求められた撮影部位及び有
効画像信号幅の情報を元に、予め階調変換テーブル記憶
部（階調変換テーブル記憶手段）　１４に記憶されてい
る相互に特性の異なる複数種の階調変換テーブルの中か
ら最適な変換テーブルを選択する。

前記階調変換テーブル記憶部１４には、撮影部位によっ
て要求される階調変換特性が異なることに対応して予め
設定された撮影部位毎の変換テーブルの集合（同じ有効
画像信号幅に対して特性を第６図に示すように撮影部位
に応じて変化させである変換テーブル群）か記憶されて
おり、該撮影部位毎の変換テーブル集合は、それぞれ被
写体の体格の違いなどによる有効画像信号幅の違いに対
応して、望まれる出力信号範囲Ｑ１〜Ｑ２に対応する有
効入力信号範囲が異なる複数のテーブル（第５図参照）
によって構成されている。

従って、階調変換テーブル選択部１３では、まず、輪郭
解析部１１で判定された撮影部位に対応する撮影部位毎
の変換テーブル集合を選択し、更に、この集合の中から
前記求められた有効画像信号幅に近似する有効入力信号
範囲である変換テーブルを選択することになる。

例えば、第５図において、望まれる出力信号範囲かＱ１
〜Ｑ２であるとすると、階調変換テーブルＩ、　　Ｉ［
、Ｉは、出力信号範囲の最大値Ｑ２に対応する入力信号
値が異なり、その有効入力信号範囲はＩ＞ＩＩ＞Ｉとな
っており、例えば図に示す８１〜Ｓ２を有効画像信号幅
とする画像信号か入力された場合には、最も近い有効入
力信号範囲である階調変換テーブル■か選択されること
になる。

上記のようにして撮影部位及び有効画像信号幅に基づい
て階調変換に用いる階調変換テーブルが階調変換テーブ
ル選択部１３で選択されると、階調変換手段としての階
調処理部１５では前記選択された階調変換テーブルを用
いて光電変換装置５から入力された放射線画像信号を階
調変換する。

そして、階調変換された放射線画像信号については、放
射線画像再生装置８に送られて、ハードコピー又はＣＲ
Ｔ上の再生画面として可視化される。このとき、上記の
可視化と同時に、又は、可視化処理に代わって階調変換
処理された放射線画像信号を記憶装置に保存させても良
い。

このように、撮影部位及び有効画像信号幅に対応する階
調変換テーブルを自動的に選択して用いるから、撮影部
位毎の要求に対応したコントラスト特性で、然も、被写
体の体格などの違いにより有効画像信号幅が変化しても
再生側の信号範囲を有効に用いて一定したコントラスト
・濃度の再生画像を得ることができる階調処理を施すこ
とかできるものであり、また、かかる適性な階調処理を
施すために、輝尽性蛍光体プレート３から放射線画像を
２度に分けて読み取るなどの複雑で時間を要する処理を
行う必要かなく、更に、広範囲な有効画像信号幅の変化
に対応することが容易である。

上記実施例では、入力されたデジタル放射線画像信号の
有効画像信号幅及び撮影部位の２つの情報に基づいて階
調変換テーブルを選択するようにしたが、例えば撮影部
位が限定されるような場合や撮影部位が異なっても要求
されるコントラスト特性に大きな違いがない場合には、
撮影部位の判定を省略し、ヒストグラムに基づく有効画
像信号幅の判定結果のみに基づいて階調変換テーブルを
選択させるようにしても良い。

１に の場合、階調変換テーブル記憶部１４には、有効画像信
号幅の違いに対応して有効入力信号範囲が異なる複数種
（例えば８種類程度）の階調変換テーブルを記憶させて
おき、判定された有効画像信号幅に最も近い有効入力信
号範囲の階調変換テーブルを選択させるようにする。

また、階調変換テーブルの選択に際しては、ヒストグラ
ムの幅か極端に狭い場合或いは広い場合に対応して、望
まれる出力信号範囲に対して極端に有効入力信号範囲の
狭い階調テーブルや極端に有効入力信号範囲の広い階調
テーブルを用いることは好ましくない。このため、ヒス
トグラム幅の最小・最大を予め設定しておき、この最小
から最大までのヒストグラム幅の範囲を複数段階に分け
、それぞれの段階に対応する階調変換テーブルを設けて
おき、前記最小幅よりも実際の幅が小さい場合には、最
小幅に対応する階調変換テーブルを選択させ、また、前
記最大幅よりも実際の幅が広い場合には、最大幅に対応
する階調変換テーブルを選択させるようにすることが好
ましい。

更に、有効画像信号幅の情報を用いずに、撮影部位の情
報のみによって階調変換テーブルを選択させるようにし
ても良いか、かかる選択は同じ撮影部位において被写体
の体格などによって有効画像信号幅が大きく変動しない
場合に用いるようにすることが好ましい。

また、撮影部位毎に複数の階調変換テーブルを予め設定
しておいて、撮影部位の情報をボタン操作などによって
手動で入力させるようにし、この手動操作で指示された
撮影部位に対応する複数の階調変換テーブルの中から、
実際の有効画像信号幅に対応するものを選択させるよう
にしても良い。

尚、実際の画像の有効画像信号幅は、必ずしも画像信号
の最大〜最小値として捉える必要はなく、階調変換テー
ブルを選択するための基準となれば良いので、例えば胸
部撮影時における肺野と心臓部とのように画像中の複数
の特定ポイントの信号レベルをサンプリングさせるよう
にしても良い。

また、階調変換テーブルの選択に当たっては、階調変換
テーブルにおける有効入力信号範囲と出力信号範囲との
比と、実際の有効画像信号幅と階調変換テーブルの出力
信号範囲との比との比較によって行わせるようにするこ
ともできる。

更に、本実施例では、撮影部位の判定において、輪郭解
析を行わせるようにしたか、ヒストグラムやプロファイ
ルの特徴に基づいて撮影部位を判定させるようにしても
良い。また、撮影部位の判定や有効画像信号幅を求める
ためのヒストグラムの作成においては、オリジナルの画
像信号を全て用いる必要はなく、間引いた画像データ（
間引きの割合は、全画素数の１／１６〜１／６４が好ま
しい。）に基づいて撮影部位及び有効画像信号幅の判定
を行わせるようにすれば良い。

また、放射線画像信号を得る手段は、本実施例の輝尽性
蛍光体プレート３を用いたシステムに限らず、放射線画
像情報が露光されたフィルムの透過光を検出して放射線
画像信号を得るシステムや、被写体の通過線量を直接電
気信号に変換するシステムであっても良い。

また、撮影部位の濃度を合わせるために、予め設定され
ている階調変換テーブルを入力信号値方向に平行移動さ
せて用いるようにしても良い。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、撮影部位や有効画
像信号幅か変化しても、該変化に対応して適性な階調変
換テーブルを自動的に選択して階調変換を施すことかで
きるから、撮影部位によるコントラスト要求特性に対応
でき、また、被写体の違いによる有効画像信号幅の違い
によってコントラスト・濃度にばらつきが発生すること
が防止でき、読影適性に優れた再生画像を得ることがで
きるという効果がある。

また、本読みに先立って行われる先読みを必要とせずに
上記のような効果を得ることかできるので、読み取り時
間を短くできると共に、演算時間を要する階調変換テー
ブルの回転操作などが不要であって処理時間の短縮及び
演算負担の軽減を図れる。更に、階調変換テーブルの回
転操作では対応できない入力信号幅の大きな変化にも対
応できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステムブロック図、第３図は第２
図示のシステムにおける画像処理装置の詳細を示すブロ
ック図、第４図は人体胸部画像におけるヒストグラムの
一例を示す線図、第５図及び第６図はそれぞれ同上実施
例において予め記憶される階調変換テーブルの特性を示
す線図である。 ｌ・・・放射線発生装置　　２・・・被写体３・・・輝
尽性蛍光体プレート　　４・・・輝尽励起光源５・・・
光電変換装置　　７・・・画像処理装置訃・・放射線画
像再生装置　　１１・・・輪郭解析部１２・・・ヒスト
グラム解析部　　１３・・・階調変換テーブル選択部　
　１４・・・階調変換テーブル記憶部１５・・・階調処
理部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 放射線画像信号から当該放射線画像の撮影部位と有効画
   像信号幅との少なくとも一方を判定する画像判定手段と
   、 予め特性の異なる複数種の階調変換テーブルを記憶した
   階調変換テーブル記憶手段と、 前記画像判定手段で判定された放射線画像の撮影部位と
   有効画像信号幅との少なくとも一方に基づいて前記階調
   変換テーブル記憶手段から１つの階調変換テーブルを選
   択する階調変換テーブル選択手段と、 該階調変換テーブル選択手段で選択された階調変換テー
   ブルに基づいて放射線画像信号を階調変換する階調変換
   手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする放射線画像の階調
   変換装置。