JPH0572623B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の分野） 本発明は放射線画像の画像処理装置、特に詳細
には蓄積性螢光体シートを用いて放射線画像情報
を記録再生するシステムにおける画像の周波数処
理装置に関するものである。 （発明の技術的背景） 蓄積性螢光体を利用して、人体等の放射線画像
情報を記録再生する方法が開発され、その実施の
ための種々の方法、装置が提案されている。（例
えば特開昭55−12429号、同56−11395号、同56−
104645号、同55−116340号等） この蓄積性螢光体を用いた放射線画像情報記録
再生方法においては、電気的に得た画像信号に各
種の画像処理を施すことができるため、特に医療
画像を対象とした技術に応用した場合は、診断性
能を向上する上に特に効果がある。 上記診断性能向上のための１つの画像処理の方
法として、周波数強調が提案されている。（特開
昭55−163472号）医療画像に対して周波数強調を
行なうことは、診断性能を高める上に特に効果が
ある。上記特開昭55−163472号に開示された周波
数処理方法は、蓄積性螢光体材料を走査して得ら
れた輝尽発光光から読み出された画像信号を
Sorg、各走査点での超低空間周波数に対応する
非鮮鋭マスク信号をSus（所定の非鮮鋭マスクの
範囲における画素のデジタル信号の平均値）、周
波数処理強調係数をβとしたときにSorg＋β
（Sorg−Sus）なる演算を行なつて、超低空間周
波数以上の周波数成分を強調するようにしたもの
であるが、この方法には次のような欠点があるこ
とが見出された。 すなわち、上記周波数強調によると、対象物の
大きさに関係なくそのエツジが強調されてしまう
ので、大きな構造物と小さな構造物が重なつた部
分では、かえつて画像が見にくくなるという難点
がある。また、上記重なつた部分以外において
も、対象物のエツジ部で余分なオーバーシユート
あるいはアンダーシユートが発生して、偽画像を
発生せしめて診断上好ましくない結果をもたら
す。 この従来方法における上記欠点についてさらに
図面を用いて詳細に説明すると、第２Ａ図から第
２Ｄ図に示すように縦軸に信号のレベル、横軸に
時間（位置）を取ると、画像信号は、第２Ａ図に
示すようなSorgの信号から、第２Ｂ図に示すよ
うな非鮮鋭マスク信号Susをひいて、第２Ｃ図に
示すようなSorg−Susを得、これに強調係数βを
掛けたものをSorgに加えると、第２Ｄ図のよう
なオーバーシユートａおよびアンダーシユートｂ
を有するエツジが強調された画像が得られる。こ
の従来方法においては、非鮮鋭マスクの大きさが
対象物の大きさ以上であるときに、対象物のコン
トラストが増加するという利点があるが、同時に
エツジも強調されることになる。しかも、このよ
うなエツジの強調は、構造物の大きさには依存せ
ず、構造物のエツジの勾配に依存し、勾配が大き
ければより強調され易いというように作用する。
したがつて、骨や心臓などは大きな構造物である
にもかかわらず、急峻なエツジを持つているの
で、非鮮鋭マスクの大きさが構造物の大きさより
小さい時でもエツジ部分は、オーバーシユート、
アンダーシユートがつき、強調される。しかも、
このオーバーシユート、アンダーシユートのコン
トラストが大きい時には、本来そこにあるべき画
像情報をこのオーバーシユート、アンダーシユー
トが重なつたことにより低下せしめ一種の偽画像
として作用し、診断性能を低下せしめることがあ
る。このため、前述のように、細かい構造物も大
きな構造物も共に強調されるとともに、オーバー
シユート、アンダーシユートによる偽画像を発生
せしめ、画像をかえつて見にくくするものとなつ
ている。 上記の点に鑑み本出願人は、細かい構造物のみ
周波数強調を行ない、オーバーシユートあるいは
アンダーシユートによる偽画像の発生のない周波
数強調を可能とした画像処理方法を提案した（特
願昭59−240361号）。この放射線画像処理方法は、
前記従来技術における周波数強調処理において、
非鮮鋭マスク信号（Sus）を、従来非鮮鋭マスク
内の画素の画像信号の平均値をとつていたのに対
し、所定のマスク内の画素の画像信号のメデイア
ン値（中央値）としたことを特徴としたものであ
る。すなわち、Ｎ×Ｎ画素で構成される非鮮鋭マ
スクの中のデジタル画像データの中のメデイアン
（累積ヒストグラムで下から（N²＋１）／２
（Ｎ：奇数）、N²又はN²／２＋１（Ｎ：偶数）番
目のデータ）を非鮮鋭マスク信号（Sus）として
採用するようにしたことを特徴とするものであ
る。この放射線画像処理方法によれば、概略マス
クの大きさの1/2より小さい構造物のコントラス
トが強調されるとともに前述したオーバーシユー
トあるいはアンダーシユートが生じなくなり、偽
画像発生が防止される。 また、この方法は肺野血管や、胃造影における
胃小区等比較的小さな構造物の描写を良好とし、
診断能の向上を実現する。ところが、原理的によ
り大きな構造物（例えば筋肉等の軟部組織）の描
写に対しては弱く、この様な場合においては、む
しろ、平均値を用いた非鮮鋭マスク処理のオーバ
ーシユート／アンダーシユートを積極的に利用し
た方が好ましい場合がある。 したがつて、平均値を用いた非鮮鋭マスク処理
とメデイアン値を用いた非鮮鋭マスク処理は、
各々に得意／不得意があり、医療画像においては
その診断目的に応じて切り換えることが望ましい
ことがわかつて来た。 （発明の目的） そこで本発明は、診断目的に応じて小さな構造
物もまた大きな構造物も良好に描写可能で、しか
も偽画像を生じさせることなく前述の周波数処理
を行ないうる放射線画像処理装置を提供すること
を目的とするものである。 （発明の構成） 本発明の放射線画像処理装置は、被写体の放射
線画像情報が蓄積記録されている蓄積性螢光体シ
ートに、励起光を走査して画像情報に応じた輝尽
発光光を発光させる励起光源と、この輝尽発光光
を検出して電気信号に変換する光検出器と、この
電気信号を処理する演算装置と、被写体部位およ
び／または被写体記録条件を入力する入力手段と
を備えた放射線画像情報記録再生システムにおけ
る信号処理装置において、上記演算装置が、前述
のマスク内の画素のデジタル画像信号（Sorg）
の平均値を算出する第１の演算部と、同じくメデ
イアン値を算出する第２の演算部と、前記 Sorg＋β（Sorg−Sus） なる演算を行なう第３の演算部と、上記第１およ
び第２の演算部並びに前記入力手段に接続され、
該入力手段から入力された被写体部位および／ま
たは被写体記録条件に基づいて自動的に選択制御
信号を発生し、該選択制御信号に応じて上記第１
および第２の演算部を制御して、上記平均値とメ
デイアン値の一方を上記の非鮮鋭マスク信号Sus
として選択的に上記第３の演算部に入力させる信
号選択制御部とから構成されてなるものである。 （発明の効果） 一般に関心のある構造物の大小は、放射線撮影
が患者に対して施される時点でほぼ決まつてい
る。すなわち、診断上関心のある構造物を適切に
撮影するために、被写体部位や撮影条件が決定さ
れている。そこで上記の信号選択制御部が設けら
れていれば、被写体部位や被写体記録（撮影）条
件に応じ、非鮮鋭マスク信号Susとして上記平均
値およびメデイアン値のうちのより好ましい方を
自動的に選択使用可能となる。したがつて非鮮鋭
マスク信号Susとして上記平均値を用いる場合の
欠点、反対にメデイアン値を用いる場合の欠点を
相互に補つて、いかなる場合も描写力に優れ偽画
像の無い放射線画像を再生することが可能にな
る。 さらに本発明では、非鮮鋭マスク信号Susとし
て上記平均値とメデイアン値のいずれを用いるか
を、信号選択制御部により被写体部位および／ま
たは被写体記録条件に基づいて自動的に決定する
ようにしているので、熟練者でなくても診断性能
の高い放射線画像を再生可能となる。 （実施態様） 以下、図面を参照して本発明の実施態様を説明
する。 第１図は本発明の放射線画像処理装置の一実施
態様を示すものである。被写体を透過した放射線
が照射されて、該被写体の放射線画像情報が蓄積
記録された蓄積性螢光体シート１は、レーザ光源
２から射出されてガルバノメータミラー３によつ
て偏向されたレーザビーム２Ａにより、図中矢印
Ｘ方向に主走査される。それとともにシート１は
図中矢印Ｙ方向に移動されて副走査がなされ、該
シート１はレーザビーム２Ａにより全面的に走査
される。これにより蓄積性螢光体シート１の走査
点からは、その点の蓄積放射線エネルギーに対応
した光量の輝尽発光光が放出される。この輝尽発
光光は集光ガイド４によつて集光され、フオトマ
ル等の光電検出器５により、蓄積記録された放射
線画像情報を担持する電気信号に変換される。こ
の信号は対数増幅器６によつて増幅されてから、
Ａ／Ｄ変換器７により画素毎のデジタル画像信号
Sorgに変換される。このデジタル画像信号Sorg
は一旦、磁気テープあるいは磁気デイスク等を用
いる記録装置８に記録される。なお、デジタル画
像信号Sorgは、このような一時記記憶媒体を介
さず、直接Ａ／Ｄ変換器７から以下に述べるよう
にメデイアン計算部９および／または平均値計算
部１０と、周波数処理演算部１２とに入力されて
もよい。 上記記録装置８から出力されたデジタル画像信
号Sorgは、信号選択制御部１１によりメデイア
ン計算部９および平均値計算部１０のうちのいず
れか一方に入力される。デジタル画像信号Sorg
がメデイアン計算部９に入力される場合、メデイ
アン計算部９は所定の非鮮鋭マスク（サイズＮ×
Ｎ）中の画素についてのデジタル画像信号のメデ
イアン値Ｍを演算し、それを非鮮鋭マスク信号
Susとして出力し、一方デジタル画像信号Sorgが
平均値計算部１０に入力される場合、平均値計算
部１０は同様にそれら画素についてのデジタル画
像信号Sorgの平均値Ａを演算し、それを非鮮鋭
マスク信号Susとして出力する。あるいは信号選
択制御部１１は、上述のようにメデイアン計算部
９および平均値計算部１０を制御する代わりに、
メデイアン計算部９および平均値計算部１０の双
方にデジタル画像信号Sorgを入力させてそれぞ
れにメデイアン値Ｍおよび平均値Ａを演算させ、
これら演算結果のうちの一方を非鮮鋭マスク信号
Susとして選択的に出力させるようにメデイアン
計算部９および平均値計算部１０を制御するもの
であつてもよい。しかしながら、メデイアン計算
部９あるいは平均値計算部１０に不必要な演算を
行なわせないという点から、信号選択制御部１１
は、デジタル画像信号Sorgが入力される時点で
メデイアン値Ｍおよび平均値Ａのいずれを選択す
るかが決定される前者のタイプであるのが好まし
い。 周波数処理演算部１２には、記録装置８から前
記デジタル画像信号Sorgが入力され、また上述
のように信号選択制御部１１により制御されたメ
デイアン計算部９および平均値計算部１０からメ
デイアン値Ｍおよび平均値Ａのうちいずれか一方
が非鮮鋭マスク信号Susとして入力される。そし
て周波数処理演算部には Ｓ＝Sorg＋β（Sorg−Sus） なる演算（周波数処理）を行ない、超低空間周波
数以上の周波数成分が強調された画像信号Ｓを出
力する。なおβは周波数強調係数である。 上記メデイアン計算部９と平均値計算部１０お
よび演算部１２は、ライン単位または画素単位の
同期をとつて演算を行なうマルチプロセサー構成
としてもよいし、第３図に示すように、メデイア
ン値Ｍと平均値Ａの計算と周波数処理の計算とを
非同期で行なうようにしてもよい。すなわち、第
３図に示すように、画像信号Sorgを画像メモリ
ー２０に入力し、ここに蓄積された画像情報すな
わちデジタルデータに基づいて、メデイアン計算
部９′あるいは平均値計算部１０′、および周波数
処理演算部１２′において互いに非同期でそれぞ
れメデイアン値Ｍあるいは平均値Ａの計算、およ
び周波数処理の演算を行ない、最終的な画像信号
Ｓをメモリー２０から出力するようにしてもよ
い。この場合には信号選択制御部１１′により、
上記メデイアン計算部９′と平均値計算部１０′の
一方を選択的にメモリー２０と接続するようにす
ればよい。この第３図の装置の場合は、リアルタ
イム性が低いという欠点があるが、メデイアン値
Ｍあるいは平均値Ａにより構成される画像のみを
出力することも可能であるという利点がある。 周波数処理演算部１２から出力された画像信号
Ｓは記録装置あるいは画像再生装置に送られ、こ
の画像信号Ｓが例えば磁気テープ、磁気デイスク
等に記録され、あるいは該画像信号Ｓに基づいて
被写体の放射線画像が再生される。上記画像再生
装置としてはCRT等のデイスプレイや、あるい
は感光材料に光走査記録を行なう装置等が使用さ
れうる。 次に前記信号選択制御部１１による信号選択に
ついて詳しく説明する。信号選択制御部１１は、
例えばメデイアン計算部９、平均値計算部１０、
周波数処理演算部１２を制御する中央制御装置に
接続されており、外部から入力される被写体撮影
部位および／または被写体記録条件に基づいて選
択制御信号Ｃを発生し、この信号Ｃにより前述の
ようにメデイアン計算部９および平均値計算部１
０を制御してメデイアン値Ｍおよび平均値Ａのう
ちの一方を選択的に出力せしめる。すなわち、上
記信号選択制御部１１は、例えば下表に示すよう
に被写体撮影部位と被写体記録条件とに基づくメ
デイアン値Ｍ、平均値Ａの選択テーブルを記憶し
ておき、一例として被写体（患者）情報登録器、
操作端末器あるいは第１図図示の放射線画像情報
読取装置に併設される読取情報登録器等から入力
される被写体部位および被写体記録条件に関する
情報に応じて上記選択テーブルを参照して選択制
御信号Ｃを発生し、この信号Ｃによりメデイアン
値Ｍおよび平均値Ａのうちの一方が選択的に出力
されるようにメデイアン計算部９および平均値計
算部１０を制御する。

【表】

【表】 なお、上記の表に示した例よりもさらにきめ細
かく、同じ被写体部位に対しても被写体記録条件
に応じてメデイアン値Ｍ選択か平均値Ａ選択かを
変えるようにしてもよい。 また、上述のように被写体部位および被写体記
録条件の双方に基づいてメデイアン値Ｍおよび平
均値Ａのうちの一方を選択するのではなく、被写
体部位のみに基づいて、あるいは被写体記録条件
のみに基づいてメデイアン値Ｍおよび平均値Ａの
うちの一方を選択するようにしてもよい。 非鮮鋭マスク信号Susとして上記平均値Ａが周
波数処理演算部１２に入力され、この非鮮鋭マス
ク信号Susを用いて前記演算（周波数処理）が行
なわれると、この周波数処理を受けた画像信号Ｓ
によつて再生された放射線画像は、診断に重要な
周波数領域が大幅に強調され、コントラストが向
上して診断性能に優れたものとなる。なおこの平
均値Ａを非鮮鋭マスク信号Susとした周波数処理
の効果については、前記特開昭55−163472号、同
56−138735号等に詳しく記載されている。 次にメデイアン値Ｍを非鮮鋭マスク信号Susと
して採用した非鮮鋭マスク処理すなわち周波数強
調処理による効果を対象物を理想的に矩形波とし
た場合について以下第４Ａ図から第４Ｅ図を用い
て説明する。第４Ａ図に原画像のデータすなわち
画像信号Sorgを示す。この第４Ａ図では、幅Ｌ
を有する矩形波状の対象物を例にとつて示す。マ
スクのサイズ（Ｎ画素）がこの対象物の大きさ
（Ｌ画素）の２倍より大きい場合には、メデイア
ン値は第４Ｂ図に示すようにこの対象物の中にお
いて一定値を保つた直線状に分布するので、この
メデイアン値を用いた周波数処理の演算によれば
第４Ｃ図に示すように対象物の部分だけ特に強調
された画像信号Ｓ＝Sorg＋β（Sorg−Sus）が得
られる。このようにこの方法によれば細かい構造
物を選択的に強調することができる。また、第４
Ｃ図から明らかなように、オーバーシユートある
いはアンダーシユートはまつたく見られない。 マスクサイズが対象物の大きさ（Ｌ画素）の２
倍より小さい場合には、非鮮鋭マスク信号
（Sus）は、第４Ｄ図に示すようにオリジナルの
画像信号Sorgと同じ信号となるため、周波数処
理のための演算をした後の信号は、第４Ｅ図に示
すように元の信号Sorgと全く変わらないものと
なる。すなわち、この場合は、比較的大きい構造
物は強調されないこととなる。もちろん、この場
合も、オーバーシユート、アンダーシユートを生
じない画像が得られる。 上記第４Ａ図から第４Ｅ図の説明は、対象物が
理想的な矩形波の場合につき展開されたが、本発
明者は、実際の種々の医療画像を再生するに当た
り、メデイアン値Ｍを用いる周波数処理を適用
し、理想的な矩形波の場合と同様な効果が得られ
ることを確認した。すなわち、メデイアン値Ｍを
用いた周波数処理によれば、細かい構造物は強調
される一方、比較的大きい構造物は強調されず、
両者が重なる部分においても見やすい画像を得る
ことができる。また、オーバーシユート、アンダ
ーシユートを生ずることもないので、偽画像によ
る画質の劣化もなく、診断性能の高い画像を得る
ことができる。この周波数処理においては、高周
波成分に含まれる雑音も強調されるが、第７図に
示されるように強調係数βとしてSorgに対応し
て可変な数すなわち強調関数Ｆ（Sorg）を用いれ
ば、その影響はほとんど除去される。すなわち、
Ｘ線画像で主体となるＸ線量子雑音は低露光量部
すなわち画像上の低濃度部に頻繁に出現するの
で、低濃度部で強調係数を減少するような非線形
強調関数Ｆにより、前記の利点を生かしつつ雑音
の影響を除去することができる。 このように、強調係数βは、一定の大きさの数
に限らず、例えばSorgの大きさに応じて変化す
る上記関数のような可変数でもよく、本明細書で
は定数の他に可変数も含めて強調係数と呼ぶもの
とする。もちろん、この定義は平均値Ａを用いる
周波数処理にも適用される。 なお以上、医療画像を対象とした説明を中心と
して述べたが、この放射線画像処理装置によれば
工業用の画像においても、全く同じように周波数
強調および偽画像の発生防止が実現されるので、
本装置は工業上も利用価値の高いものであること
は言うまでもない。 次に、前記メデイアン計算部９における具体的
な計算方法の例を説明する。第５図に示すよう
に、位置ijにおけるオリジナル画像信号をSorg
（ｉ，ｊ）とした場合、これに対するメデイアン
値Ｍを求める方法について説明する。まず、デジ
タル画像中のマスク内の累積ヒストグラム
CUMUL（Ｉ）を作る（第６図参照）。具体的に
は、この場合マスクの大きさがＮ（＝３）×Ｎ（＝
３）であり、デジタル画像データが８ビツトの深
さを持つている場合について説明する。その場
合、マスク画素数Ｎ×Ｎは９であり、メデイアン
値Ｍは下から数えて５番目のデータであり、それ
を累積ヒストグラムにおける値と比較する。この
時、累積ヒストグラムCUMUL（Ｉ）との比較は
０から始めてもよいし255から始めてもよい。あ
るいは、あらかじめ前の画素についてのメデイア
ン値を記憶しておいて、そこから左右に比較して
いつてもよい。 次に、CUMUL（Ｉ）≧（N²＋１）／２となつた
Ｉをそのマスクの位置でのメデイアン値とする。
すなわち、これがSorg（ｉ，ｊ）に対する非鮮鋭
マスク信号Susとなる。 次に第５図においてマスクを１つずつずらすと
きには、ｊ−１列目のＮ個の画像信号に関してそ
の信号の大きさ（第５図中gray level）の頻度を
累積ヒストグラムから減じ、新たにｊ＋２列目の
Ｎ個の画像信号に関してその信号の大きさの頻度
を加える。すなわち、 CUMUL（Ｋ）＝CUMUL（Ｋ）−１ 但しSorg（ｉ，ｊ−１）≦Ｋ≦255 CUMUL（Ｌ）＝CUMUL（Ｌ）＋１ 但しSorg（ｉ，ｊ＋２）≦Ｌ≦255 なる演算を、ｉ＝１〜Ｎまで繰り返す。また、マ
スクを下にずらす場合には同様な演算を行（Ｉ）
について行なう。 このようにして、メデイアン値Ｍを求める。も
ちろん、上記説明においては、８ビツトの場合に
ついて説明したが、実用上は10ビツト（この場合
255は1023になる）等、８ビツト以上の深さを持
つ画像信号に適用してもよい。 また放射線画像の画像信号の空間分布はゆるや
かに変化することを利用してマスク内のＮ×Ｎ個
の全ての画素を利用せず、一部分の画素を利用し
てメデイアン値Ｍを求めてもよい。第８図には、
７×７のマスク内で、十字形、エツクス形、及び
その組合わせで示されるような部分の画素のみを
使う例を示す。この手法によれば、近似的にでは
あるが、マスク内のメデイアン値Ｍを計算できる
とともに、累積ヒストグラムを計算する際に取り
扱うデータ数が少くなるので、計算時間を短縮す
ることができる。 以上メデイアン値Ｍを非鮮鋭マスク信号Susと
する周波数処理の効果について説明したが、前述
したようにこの場合には、大きな構造物の描写力
が劣ることがある。そこでこのような場合には、
前述の選択テーブルにしたがつて前記平均値Ａを
非鮮鋭マスク信号Susとすることにより、上記不
具合の発生を防止し、描写力に優れた再生放射線
画像を得ることができる。 なお上記平均値Ａあるいはメデイアン値Ｍの選
択は、前述のように放射線撮影がなされる被写体
部位および／または被写体記録条件に応じて決定
する他に、再生放射線画像において強調したい部
位に応じて決定するようにしてもよい。例えば人
体の放射線画像においては、骨強調、胃小区強調
の場合には平均値Ａを非鮮鋭マスク信号Susとす
ると好結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様装置を示す概略
図、第２Ａ，２Ｂ，２Ｃおよび２Ｄ図は、従来の
周波数処理における画像信号を示すグラフ、第３
図は上記第１図の装置の一部の変更例を示すブロ
ツク図、第４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄおよび４Ｅ図
は、本発明装置により周波数処理される信号を示
すグラフ、第５図および第６図は本発明装置にお
いて求められる非鮮鋭マスク信号の計算方法を説
明する図、第７図は強調係数の変更例を示すグラ
フ、第８図ａ，ｂ，ｃはメデイアン値を求める方
法の異なつた例を示す図である。 １……蓄積性螢光体シート、２……レーザ光
源、２Ａ……レーザビーム、３……ガルバノメー
タミラー、５……光電検出器、９，９′……メデ
イアン計算部、１０，１０′……平均値計算部、
１１，１１′……信号選択制御部、１２，１２′…
…周波数処理演算部、２０……画像メモリー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体の放射線画像情報が蓄積記録されてい
   る蓄積性螢光体シートに、励起光を走査して画像
   情報に応じた輝尽発光光を発光させる励起光源
   と、 この輝尽発光光を検出して電気信号に変換する
   光検出器と、 この電気信号を処理する演算装置と、 被写体部位および／または被写体記録条件を入
   力する入力手段とを備えた放射線画像情報記録再
   生システムにおける信号処理装置において、 前記演算装置が、 前記電気信号を画素毎のデジタル画像信号
   （Sorg）に変換する変換器、 所定の大きさのマスク内の画素のデジタル画像
   信号（Sorg）の平均値を算出する第１の演算部、 前記マスク内の画素のデジタル画像信号
   （Sorg）のメデイアン値を算出する第２の演算
   部、 前記第１と第２の演算部並びに前記入力手段に
   接続され、該入力手段から入力された被写体部位
   および／または被写体記録条件に基づいて自動的
   に選択制御信号を発生し、該選択制御信号に応じ
   て前記平均値とメデイアン値の一方を非鮮鋭マス
   ク信号Susとして選択的に出力するよう前記第１
   および第２の演算部を制御する信号選択制御部、 および周波数強調係数をβとしたとき Sorg＋β（Sorg−Sus） なる演算を行なう第３の演算部 を備えたものであることを特徴とする放射線画像
   処理装置。