JPS5810035A - Ｘ線画像を減算する装置 - 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】 この発明は減算形螢光透視装置に関する。

特にこの発明はこの様な装置でビデオ信号の対数圧縮を
行う場合の改良に関する。

解剖学的な領域の単独のＸ線画像では、診断にとって主
に関心が持たれる骨、血管又はその他の組織は、それを
とり巻く又は前後に重なる組織又は骨の為にぼやけ、関
心がある微細な構造カニよく見えない様に々る。　同じ
領域の２つの画像を減算すると、関心のない上下に重な
った構造の、混同を招く惧れのある影響が除力・れ又は
抑圧され、こうして関心が持たれる構造が検出し易くな
り、検査である。　即ち、血管、典型的には１．［Ｊｌ
又はその他の器管の動脈のＸ線検査である。　この方法
では、心臓又はその他の器管の螢光透視法によるＸ線画
像を撮影し、対応するディジタｎ画素値に変換する。　
７枚の画像を撮影した直後、沃素化合物の様なＸ線に不
透明な媒質を血管に注射しておくと、それが心臓の血管
に達し、その時もう７枚のＸ線画像を撮影し、それをデ
ィジタル画素値に変換する。　一方の画像を他方から減
算すると、ディジタル差画素信号が得られる。　この差
信号を増幅してアナログ・ビデオ信号に変換し、それを
テレビジョン・モニタに供給して、差像を表示する。　
この差像では、成る解剖学的な構造は弱められ、沃素を
注入した血管の像は、一層コントラストが強くなり、一
層見易くなる。

ディジタル形のＸ線画像の減算を行う方法並びに装置が
、米国特許第’ＱＯ％υｊ号及び同第へ２０乞、、２２
を号に記載されている。これらの米国特許に記載される
装置は、比較的幅の広いスペクトルのＸ線ビームを用い
て、減算用の相次ぐ画像を発生する。　Ｘ線画像がＸ線
イメージ・インチ、ンシファイヤを用いて光像に変換さ
れる。　この光像をビデオ・カメラで受けて、それを電
気ビデオ信号に変換する。　この信号が適当に処理さね
、アナログ形の対数増帖を受けてから、一連のディジタ
ル・ワードに変換される。

身体によるＸ線ビームの減衰は、ビーム中にある解剖学
的な部分の吸収係数並びに厚さの積の指数関数であるか
ら、アナログ・ビデオ信号と対応する組織の厚さとの間
の関係は非直線である。

従って、ディジタル形画像減算装置では、アナログ形で
もディジタル形でも、ビデオ信号を対数増幅にかけるこ
とが望ましい。　前に述べた様に、ディジタル化の前に
アナログ対数増幅器を使うことが出来る。　然し、最大
限に補償を施した、帯域幅の最も広い、最高級のアナロ
グ対数増幅器を使っても、変換の精度はディジタル螢光
透視法又は画像減算用に十分てはない。　入力信号が解
剖学的外部分の吸収係数と厚さの積の指数関数であるか
ら、正確な対数変換が行われれば、増幅器の出力信号は
非常に直線性があり、真の指数関数式に減衰する入力に
見合うものになる筈である。最高級の完全に補償された
アナログ対数増幅器を用いても、この関数は真の対数で
はない乙とがあり、ｌｏｇ曲線並びに直流オフセットの
両方のドリフトの影響を受ける。　広い動的な範囲を持
つと共に広帯域の対数増幅器を設計又は調達するのは非
常に困難である。　完全な対数形から僅かにずれること
は、定性的な差像を形成する時には許容し得るが、定量
的なディジタル形螢光透視法を実施しようとする場合は
、受入れることが出来ない。定量的な作業では、患者の
検査中にドリフトのないビデオ画素信号の正確な対数が
必要である。

アナログ対数増幅器に伴う別の問題は帯域幅が限られて
いることである。　動的な範囲が増加すると、次第に一
層大きな信号が必要になる。この信号に加えられる利得
が大きいから、帯域幅にしわ寄せが来る。　従って、ビ
デオ周波数アナログ対数増幅器の、特に動的な範囲が大
きい時の、重大な欠点は、帯域幅が限られていることで
ある。

従来の別の方式は、ビデオ信号をディジタル化した後に
対数変換を行うことである。　この変換を行うのにマイ
クロプロセッサ又はコンピュータを使うことが出来る。

　ディジタル化されたビデオ信号周波数が普通約／、２
ＭＨ２であるとすると、コンピュータは、装置が実時間
で差像を処理して表示する為には、毎秒／、２００万回
の変換をしなければならない。　ソフトウェアがディジ
タル画素信号をそれに相当する対数に変換する為の時間
は、７個の画素あたり、／マイクロ秒程度又はそれ以上
であることが判った。　従って、最も高速のマイクロコ
ンピュータとソフトウェアを用いても、この変換は約７
０分の／位遅すぎる。　この様に遅いのは、対数を加算
及び乗算から成るべき級数として書直すアルゴリズムを
使わなければならな′いからである。

この発明の目的は、ディジタル形螢光透視装置でビデオ
信号を対数変換するのに、従来の対数変換方法の滞域幅
、雑音、速度及び精度の制約を解決した対数変換を提供
することである。

この発明の好ましい実施例では、対数変換にルックアッ
プ・チーフルを使う。　アナログ−ビデオ信号をディジ
タル化した後に、変換を行う。

ディジタル化画素信号がルックアップ・テーブルのある
装置に対するアドレスとなる。　このテーブルは、プロ
グラム可能な読出専用記憶装置（ＦＲＯＭ）又はランダ
ム・アクセス記憶装置（ＲＡＭ）を用いて構成される。

　云い換えれば、対数変換機能が選ばれた記憶装置に貯
蔵されている。　各々の画素に対する記憶装置からのデ
ィジタル出力信号は、入力画素信号に対する、倍率を掛
け、適当にオフセットを加えた対数である。この為、入
力信号及び出力信号の間に真の対数関係が予め決定され
る。

この発明の好ましい実施例を説明する前に、成る条件を
説明する。　７つは、夫々のＸ線画像ン を表わすビデオ信号は、大部分を使うが全部は使わない
ことである。　更に詳しく云うと、ビデオ信号の内、真
の黒レベルに対応する部分、並びにこの信号の内、真の
黒レベルより幾分白側にある部分は使わず、白の最高レ
ベルまでの信号の大部分を使う。　真の黒は解剖学的な
部分をＸ線が透過しなかったことに対応し、ビデオ信号
はゼロになり、これに対して真の白はＸ線の透過が最高
で、ビデオ信号が最高である場合に対応する。　利用し
得る最高ビデオ信号と最低ビデオ信号の選ばれた此の値
が、ビデオ信号の一杯の動的な範囲を定ｍｖに々す、ビ
デオ・カメラの雑音レベルが／ｍｖであったとすると、
カメラの動的々範囲は１００θである。　Ｘ線画像では
、画像の内の一番白い領域が典型的には一番暗い領域の
１０乃至３０倍の明るさであり・これは画像２体０動的
な範囲力゛典型的には１０：／乃至３０：／である、又
はそうなる様に制御することが出来る、と云うことが出
来る。

信号で云うと、動的な範囲は、ピーク信号と関心が持た
れる最低信号との比と定義される。　こ＼で説明しでい
る例の様に、動的な範囲りを２０に選択すると１０１０
０Ｏから１０００／、２０即ち３；Ｑｍｖまで変わる。

　３；Ｏｍｖより低いビデオ信号はどれも使わない。

成るレベルより低い信号を使わない理由は幾つかある。

　その７つは、画像の一番暗い部分は、解剖学的な部分
を透過するＸ線光子がその部分で一層少ないことに対応
し、この場合、信号対雑音比が低く、こういう部分から
は殆んど情報を取出すことが出来ない為である。　従っ
て、低い信号を使わ々くても、何も価値のあるものは失
われ々い。

もう７つの理由は、動的な範囲を制限すれば、ディジタ
ル化したビデオ信号に著しく大きなビット範囲を必要と
しないという利点があることである。　例えば、関心が
持たれる解剖学的な領域は普通はかなり一定の厚さ又は
密度分布を持っている。　殆んどどんな場合でも、画像
全体にわたって、強度レベルに大幅な違いがない様に、
Ｘ線ビームをコリメート、即ち円錐形に絞ることが出来
、この為、画像の内、一番暗く、一番厚手の解剖学的な
部分は、Ｘ線げ一ム内にある解剖学的な領域のもつと薄
い部分に対応する様々、画像の一番明るい部分より明る
さが、大まかに云って／夕乃至、！θ分の７位である。

　従って、例としては、約２０の動的な範囲を使うのが
妥当である。

次に、図面について、典型的なディジタル形螢光透視装
置にこの発明の対数変換装置並びに方法をどの様に使う
かを説明する。

第１図で、検査される身体を橢円１０で示してあり、心
臓の様な特に関心のある解剖学的な部分を１１で示しで
ある。　検査の間、身体をＸ線管１２の上方に配置する
。　Ｘ線管は普通のもので、陽極ターゲット１３及び陰
極又はフィラメント１４を有する。　Ｘ線管が付勢され
ると、そのビームが身体１０を介して投射されて、全体
を参照数字１７で示しだ電子式Ｘ線イメージ・インテン
シファイヤの入力スクリーン１６の上に、差別的に減衰
されたＸ線画像を形成する。　インテンシファイヤ１７
は普通のもので、Ｘ線画像を電子像に変換する様に作用
し、この電子像が、破線１８で示した出力発光体上の縮
尺された明るい光像に最終的に変換される。

Ｘ線管電源をブロック１９で示す。　　これは普通のＸ
線制御装置２０の制御により、Ｘ線露出を行う為に、陽
極１８と陰極１４の間に高いキロポルト数を供給する。

　Ｘ線管に流れる電流がフィラメント電流並びにＸ線管
にか＼る電圧によって決定される。　２つの動作様式を
説明する。７つは連続形時間減算又はマスク様式であり
、この場合、関心が持たれる血管を有する器官のＸ線画
像を撮影し、このマスク画像を表わすデータを記憶装置
に貯蔵する。　その後、沃素化合物の様にＸ線に不透明
な媒質を血管に導入しておき、これが関心が持たれる器
官に到達した時、一連の画像を撮影し、マスクから相次
いで減算して、血管を通る血液の流れを表わす様な差像
を表示することが出来る様にする。　この差像はテレビ
ジョンのフレーム速度で連続表示又は実時間表示を行う
ことが出来る。

もう７つは直列又はスナップショット形時間減算様式で
あり、この場合、Ｘ線に不透明な媒質を入れた血液が関
心のある血管に到達する前に、マスク像を発生する。　
例えば毎秒７回という様な、作業員が選択した作像速度
で、Ｘ線露出をし、従って対応する画像を撮影し、マス
クから減算して、７秒の間隔で、新しい差像又は減算像
を表示することが出来る様にする。　スナップショット
様式は、Ｘ線源が周期的にオンに転するのでＸ線量が最
小限に抑えられるが、時間様式では、連続的になりがち
である。　スナップショ・ント又は直列様式は、状態が
ゆっくりと変化している場合に最もよく用いられる。

第１図で、発光体１８上に現われる明るい光像が対物レ
ンズ２２によってコリメートされる。

このレンズはビデオ・カメラ２１のレンズの光軸上にあ
る。　光ビームの通路内には途中が切れた線２３で示す
開口がある。　　この開口はイメージ・インテンシファ
イヤのピーク輝度出力をビデオ・カメラの有効な最大信
号と釣合せる。

Ｘ線露出と画像の読出し、即ちビデオ・カメラ２１内に
ある撮像管プレートの電子ビームによる走査及び装置内
のその他の動作が同期していｋければならないこと、並
びにその調時を制御しなければならないのは明らかであ
る。　同期パルスはブロック２７で示した制御装置から
得られる。

この制御装置が母線２８を介して装置に対する全てのタ
イミング及び制御信号を供給する。　ブロック２９で示
した利用者インタフェイスが、装置に対する成る制御作
用を利用者が出来る様にすると共に、この為に図に示し
てないキーボードを使うことが出来る。

Ｘ線管をオンに転すると、ビデオ・カメラのイメージ・
タープ・７ト上に形成された電子像が読出され、即ち走
査され、ケーブル３０に現われるカメラの出力は、ビデ
オ画像の各々の水平走査線にある画素に対応するアナロ
グ・ビデオ信号波形から成る一連の走査線である。

Ｘ線画像を表わすアナログ・ビデオ信号がケーブル３０
を介してバッファ増幅器３１に送られ、その出力が線３
２を介してブロック３３で示したアナログ中ディジタル
変換器（ＡＤＣ）に結合される。　この変換器は後で説
明する。　前に述べた様に、従来の成る装置では、アナ
ログ信号の対数圧縮が、普通はバッファ増幅器３１を配
置した場所にあるアナログ対数増幅器によって行われる
。

この発明では、対数圧縮、即ち、対数値への変換が、デ
ィジタル化の後に行われる。

増幅器３１に対するビデオ信号入力の振幅範囲は、例と
して黒レベルに対するθミリボルト（ｍｖ）と一番明る
い画素に対する乙３Ｑｍｖの範囲内にあると考えてよい
。　黒レベルに近いＸ線画像の信号は信号対雑音比が不
良で、有用な診断用の情報を持た々いから、こ＼で説明
する装置では、こういう信号を省略する。　真の黒レベ
ルより幾分高い信号だけを使う。　後で明らかになるが
、この発明に従って対数変換を行う為、３　Ｑ　ｍｖよ
り低い信号は使わず、３ＱｍｖとＸ０θ０ｍｖの範囲の
画素信号を使う。　この為制約するつもりはないが、例
として云うと、動的な範囲りは／θ００÷３０＝２０で
ある。　こ＼に仮定した動的な範囲は普通はＸ線スペク
トルと、観察している解剖学的な視野のコントラスト又
は密度範囲とに関係するのが普通である。　作業員がＤ
の値を選択する。

こ＼で説明している装置では、他の成る装置でもそうで
あるが、相次ぐＸ線画像フレームに対応するアナログ・
ビデオ信号がアナログ・ディジタル変換゛器（ＡＤＣ）
３３に入力される。　アナログ・ディジタル変換過程は
、主制御母線２８に結合された母線３８の信号により、
ビデオ・カメラの出力と調時され、同期している。　ア
ナログ・ビデオ信号をディジタル化するのに使われるビ
ット数は、異なる動作様式では異々つていてよい。

得られる最大のビット数は、使われる特定のＡＤＣの変
換速度によって制限されることがある２、これに限るつ
もりはないが、例として云うと、成る様式では、とビッ
ト又はそれより少ない数のディジタル値への変換、並び
に他の様式では／、２ビツト又は場合によっては更に多
くのビット数の値を使うことが考えられる。　この発明
の実際の／実施例では、例として云うと、心臓の室の動
きの検査をする場合の様に、実時間又は連続作像様式が
作用している時、アナログ・ビデオ信号はとビットの画
素の値にディジタル化される。　この様に低いレベルの
ディジタル化又は量子化は、／ビデオ・フレームあたり
のＸ線露出が少ないので、実時間の差像の作成には満足
し得る。　とビットのディジタル化により、２５６個の
量子化レベルが得られる。

更に例として云うと、この発明の同じ実施例では、直列
作像様式と呼ぶスナップショット様式が作用している時
、アナログ・ビデオ信号が７０ビツトの画素の値にディ
ジタル化される。　スナップショット様式の場合の様に
、Ｘ線露出、従って像フレームが比較的遅い速度で発生
される時、少なくとも７０ビツトの値にディジタル化す
ることが望ましい。　　７０ビツトのディジタル化によ
り、表示される像には輝度レベルで７０．２’１個の段
階が得られる。

実時間様式の場合の様に、７７３９秒毎に減算Ｘａ両画
像発生すると、スクリーンに呈示される像の間に時間経
過並びに急な動きが目立つのとは対照的に、テレビジョ
ン・モニタのスクリーンに表示される動きを滑らかにす
ることが出来る。連続撮像様式では、Ｘ線源を連続的に
オンにする。

前に触れたが、スナップショット又は直列作像様式では
、７つの差像フレームに対するデータが７７３０秒以内
に発生されるが、スクリーンには、ことが出来る。　そ
の後、別の差像が発生され、それに応じて表示が変化す
る。　スナップショット様式は、解剖学的な状態がゆっ
くりした速度で変化していて、定期的に観察を行えばよ
い様な場合に最もよく使われる。

第１図で、ＡＤＣ３３から母線３４に出るディジタル画
素出力信号の値が記憶装置３５の離散的な位置に対する
アドレスとなる。　この記憶装置は対数変換装置又はル
ックアップ・テーブル（ＬＵＴ）として作用する。　記
憶装置の位置が、母線３４からディジタル画素値が入力
される度に、このアドレスに対応するディジタル僅の対
数を貯蔵しており、画素値の対数が母線３６に出力され
る。　ルックアップ中テーブルを貯蔵する記憶装置はラ
ンダム・アクセス記憶装置（ＲＡＭ）であることが好脣
しく、その対数伝達関数はＡＤＣ３３の出力によって選
択されるビット数に従って修正することが吊床る。　　
ＲＡＭを使うと、選ばれた特定の動的な範囲Ｄ［とって
適切なルックアップ・テーブル又は対数伝達関数を挿入
するのが便利になる。　簡単の為、記憶装置３５はＬＵ
Ｔ３５と呼ぶ。

マイクロプロセッサ又はコンピュータによるソフトウェ
ア制御の下に、選ばれた対数ルックアップ・テーブルを
データ母線３７を介してＬＵＴ３５に装入することが出
来、これが利用者インクフェイス２９を使うことによっ
て行われた選択に応答する。　ルックアップ・テーブル
が表わす対数伝達関数は、作用する様式に従って選ばれ
る。

これに制約するつもりはないが、例として云うと、直列
又はスナップショット様式では、１０ビツトにディジタ
ル化し、実時間又は連続様式では、とビットにディケタ
ル化する。　対数も夫々同じビット数を持つ・。

図に示してないプログラム可能な読出専用記憶装置（Ｆ
ＲＯＭ）を使って、ルＷを使う代りに、対数ルックアッ
プ・テーブルを貯蔵することが出来るが、これは融通性
がそれ程ない惧れがある。

各々のＸ線画像フレームを構成する一連の画素信号のデ
ィジタルの対数値が母線３６を介して、ブロック３９で
示したディジタル電子スイッチに送られる。　スイッチ
３９は２つの出方母６４０゜４１を有する。　母線４ｏ
は完全フレーム記憶装置４２に通じている。　典型的に
は／フレームがｓｉ、ｚ　ｘ　ｓｉ、ｚ個の画素で構成
される。　実時間又は直列作像様式のいずれがで動作し
ている時、スイッチ３９を制御１〜で、血流の中にＸａ
に不透明な沃素化合物を注入する前に得られたＸ線画像
に対するデータ、即ち、対数画素値を記憶装置４２に送
り、そこで画像データを貯蔵してマスクとして使う。　
両方向母線４３が記憶装置４２をブロック４４で示した
ディジタル・プロセッサと相互接続する。　、ディジタ
ル・プロセッサ４４は画素の値に対して種々の作用を行
うことが出来るが、ここでは、７つの画像の画素を別の
画像の対応する画素から画素毎に減算することが出来る
ことだけ判っていればよい。

スイッチ３９がらプロセッサ４４に通ずる他方の母線４
１は生のビデオ信号母線とも呼ぶ。

マスク画像データが完全フレーム記憶装置４２Ｖｃ貯蔵
され且つＸ線に不透明な媒質が注射された後、スイッチ
３９を切換え、この後で得られるＸ線画像に対する画素
信号をプロセッサ４４に送る様にする。　こ＼で画素が
、生のビデオ母線４１の画素信号と同相に完全フレーム
記憶装置４２がら読出されてプロセッサ４４に送られる
マスク画像に対する対応する画素と組合される、即ち減
算される。　各々の画素が減算される度に、ディジタル
差画素信号がプロセッサ４４がら母線４５に出力される
。　この母線がディジタル・アナログ変換１（ＤＡＣ）
４６に通じ、　これがディジタル信号をアナログ・ビデ
オ信号に変換する。　このアナログ・ビデオ信号が母線
４７に出方される。　この母線４７はブロック４８で示
したアナログ・ビデオ・ディスク記録装置に通じている
。　出方母線４Ｑｙ’ｆｉ７すＯ’ｊ・ビデオ信号をテ
レビジョン・モニタに供給し、このモニタが減算によっ
て得られた像をそのスクリーン５１に表示する。

ビデオ・ディスク記録装置′４８は市場で入手し得る様
な形式のものであって、ビデオ信号を記録して、予定の
期間の間貯蔵し、その後母線４９からモニタ５０で表示
する為に送出すことが出来る様にすると共に、ビデオ信
号を記録すると同時に母線４９を介して表示の為に送出
すことが出来る様にする。　この為、装置がスナップシ
ョット様式で動作する時、母ｌ／＃４１がら入って来る
注射後の７つの画像に対する画素が記憶装置４２にある
マスク・フレームの画素と組合され、差ディジタル信号
がＤＡＣ４（３でアナログ・ビデオ信号に変換された後
、ディスクに記録され、それと同時に表示される。　ス
ナップショット様式では、１つの像の表示は典型的には
記録信号を使うことによって７秒の間持続し、その後別
のＸ線露出を行い、ディスクを新しいトラックに歩進さ
ぜ、新しいビデオ信号を記録して、次の７秒の間の表示
を出来る様にする。　こうすることによって、放射線技
師は、毎秒７回より多く、身体を照射することを必要と
ぜずに、ゆっくりと変化する状態を観察することが産米
る。　希望によっては、スナップショットは７秒より長
い又は短い間隔で撮影することが出来る。

スナップショット様式では、Ｘ線ビームは、希望により
、ビデオ・フレーム時間より長い間、即ち７７３０秒よ
り長い間、オンにパルス駆動することが出来る。　それ
が普通の場合であり、Ｘ＃！管の電流は、Ｘ線光子出力
の統計的な変動を無効にする強力なビームを発生する様
な十分高いレベルに設定されることがあり、実際には、
Ｘ線露出が例えば１００ｍ５までの間行われ、この時間
の間、ビデオ−・カメラの読出しを中断し、その後、露
出が終了した時にフレームを読取る。　この場合、Ｘ線
雑音が少ないから、データの精度が高く、従ってデータ
を表示する際に精度を高くしなければなら々い。　後で
判る様に、との為に、スナップショット様式では、ビデ
オ信号を量子化するのに１０ビツト又は更に多くを使う
。

実時間様式では、新しいＸ線露出及び像フレームが７７
３０秒というビデオ・フレーム時間内に発生される。　
これらのフレーム並びにマスク・データに対する画素デ
ータを組合せることによって高速で発生される差像信号
は、アナログ・ビデオ・ディスク記録装置４８を側路す
ることが出来、標準のビデオ・フレーム速度でビデオ・
モニタのスクリーンに差像を呈示することが出来る。　
勿論、各フレームの終りにディスクを新しいトラックに
歩進させることにより、相次ぐフレームを同時にディス
クに記録することも出来る。　実時間様式の様に露出が
短い場合、Ｘ線雑音が一層目立つので、データの精度が
低下し、データを表示するのにそれ程の精度を必要とし
ない。　　この為、これから説明する様に、実時間様式
では、ビデオ信号を量子化するのにとビット又はそれ未
満という様に、１０ビツトより少ない数を使うことが出
来る。

前に述べた様に、こ＼で説明するディジタル形螢光透視
装置の改良は、ディジタル画素値を対応する対数値に変
換する際に、正確で、雑音レベルを比較的低くシ、帯域
幅を広くすることである。

図示の好ましい実施例では、ＬＵＴ３５がこういう目的
を達成する為に使われる７つの装置である。

装置の処理速度はこの場合、ＡＤＣ３３及びＬＵＴ３５
の最高動作周波数のみによって制限される。

現在の技術を用いて、１０ビット動作用の、２０Ｍ　Ｈ
ｚという周波数が実用的である。　更に、この■汀を用
いて達成されることを他の部品を用いて達成することが
出来る。

前に述べた様に、ＡＤＣ３３からの１０ビツト又はｇビ
ットのディジタル値がＬＵＴ３５に対する入力アドレス
となる。　性能されたＬＴＪＴの出力が、この入力のア
ドレスを持つ記憶装置の位置の内容である。　こうして
、ＬＵＴはアナログ入力値の関数であるディジタル値を
実効的に発生する。

ディジタル形螢光透視法では、入って来る入力信号の範
囲の一部分しか関心が々いから、対数信号の範囲の一部
分しか使わない。　ＡＤＣ３３がＭＩＴｌａｘ個の量子
化レベルを持ち、Ｍｍａｘ及びＭｍｉｎが関心が持たれ
る最大及び最小のアナログ信号のディジタル表示である
と仮定する。　この場合、動的な範囲りはＭ／Ｍ、であ
り、これは前にｍａＸ　　　　　ｍｉｎ 述べた様に典型的にはＤ＝２０である。　ＬＵＴの利用
し得るディジタル・ビット・レベルを効率よく使う為、
利用し得る最小のディジタル値はＭｍｉｎ の対数、最大値はＭ　　の対数に対応すべきであｍａＸ る。

ＬＵＴ又は変換に使うその他の装置内にある対数伝達関
数は次の形である。

Ｎ　＝　ａ　−１ｏｇＭ＋ｂ　　　　　　　　　（１１
ここでＭ及びＮは典型的な入力及び出力ディジタル数で
あり、ａ及びｂは倍率及びオフセットを表わす乗数であ
る。

第２図のグラフで、横軸はビデオｅカメラ２１から出力
されるアナログ・ビデオ信号の値を表わすが、こういう
値はＡＤＣ３３のディジタル化した出力値に対応する。

　縦軸は横軸の値の対数であの間と仮定している。　こ
こに書いた曲線は横軸の値が小さい時は急峻な勾配を持
ち、ミリボルトで表わした価が増加するのにつれて、勾
配が下がって来る。　これは対数曲線の典型である。　
この曲１１ｉｉ！を使ってＬＵＴの変換関数をディジタ
ル形に発生することを例示する。　前掲の式（１）及び
第２図から、Ｎ　　に対するＬＵＴのディジタル対数化
ａＸ 号出力、又は第２図の例では、１０００：ｍｖに相当す
るディジタル値である。　Ｎｍａｘはディジタル値の１
０２３に対応するとする。

第２図に見られる様に、／乃至約ｊＱｍｖのビデオ信号
入力の範囲では、対数曲線の勾配は非常に急峻である。

　つまり、信号に雑音が一番多い黒レベルに近い所での
小さな変化に対し、対数に大きな変化が生ずる。　信号
の振幅の内、この部分は有用な情報を取出すことに関し
ては比較的価値がないから、それを放棄しても殆んど情
報を失うことがない。　従って、この例では、有用な範
囲は入力信号のレベルでＭ＝！；０からＭ　＝　１００
０までとする。　この時、動的々範囲りは比１０００　
；ｊＯ即ち２０である。　この為、この例では、Ｍ□、
Ｘ÷Ｄ＝！；０である。

前に述べた様に、ＡＤＣ３３は、この例では、７０ビツ
トの出力画素信号を発生するが、これは１０２’１個の
量子化レベルを生ずるものであり、従って第２図で、Ｍ
　　は７０００であり、これは最ａＸ 高レベルの出力、即ち〆　　−１０＋２３　Ｔ　（３チ
フィシタａｘ ル値）［対応する。　ＬＵＴに対する入力ディジタル画
素信号がＭ　　である時、出力Ｎは、第２図ａｘ の曲線の縦軸に示す様に、Ｎ　　になるべきであａｘ る。　入力Ｍ−４０である時、アドレスｊＯのＬＵＴの
内容はＮ、＝０でなければならない。

Ｉｎ これを第２図のグラフに示しである。　従って、この例
では、出力の全範囲Ｎ、＝０からＮｍａｘｍ！ｎ −１０，１３−’！でか、ＬＵＴの位置にある７０ビツ
トによってカバーされる。　前に述べた様に、これはス
ナップショット様式で動作する場合に適切である。　　
これまでにしたことは、ＬＵＴからの対数出力信号が、
関心が持たれる動的な範囲内にあるビデオ・レベルだけ
に対応することである。　この為、ＬＵＴ、記憶装置及
びその他のディジタル装置のビットの奥行が最小限にな
る。

ＬＵＴの一般的な伝達関数は式（ＩＩで表わされる。　
０乃至ディジタル数７０２３の間の任意のディジタル・
アドレス又は入力値Ｍに対して、ＬＵＴから正確な対数
出力Ｎを得る為に、この式の乗数ａ及びｂの値を計算す
ることが必要である。　正確な伝達関数を得る為には、
ａ及びｂに対して解く２つの式が必要である。　Ｎ、＝
０の場合、ｌｎ 次の式が成立する。

もう７つの既知の状態により、次の式が得られる。

Ｎｍ３ｘ−ａ＠ＩＯｇ〆ｍａｘ＋ｂ（３）これらの式に
従うことは、ＦＲＯＭ又はＲＡＭで構成されたＬＵＴの
位置に利用し得る数のディジタルルベルを最も効率よく
使うことになる。

それは、それらが有用な信号範囲を定めているか間 らである。　メｍａｘ／Ｄより低いアドレスを持つＬＵ
Ｔの全ての位置の内容はＯにしておく。

前掲の２つの式を同時に解けば次の様になる。

ａ＝Ｎｍａｘ／ＩＯｇＤ ｂ＝−ａ１１ＩＯｇＭｍａｘ／Ｄ ここでａ及びｂの値を式（１）に代入し、ＬＵＴのプロ
グラミングが出来る様に、実際の伝達関数を決定するこ
とが出来る。　対数Ｎ−０である時に入力Ｍ＝ｊＯ，出
力Ｎ　＝　１０００又は大体１０２３である時に入力Ｍ
−１０００という、上に挙けた例では、スナップショッ
ト様式では次の式が成立する。

Ｎ　＝　３３３　、ど／　＠ｌｏｇ　Ｍ　−／３０！；
、♂６（４）ここで、前掲の式（４）でＭの値を代入し
、それに相当する対数又は出力値Ｎを計算することによ
り、ＬＵＴをプログラムすることが出来る。　即ち、Ａ
ＤＣ３３が例えば第１図のＬＵＴ３５に対し１１０ビツ
トの入力画素信号のアドレスＭを発生する為に、正しい
倍率を掛は且つオフセットを加えた対数Ｎが、装首内で
更に処理する為に、母線３６に出力される。

勿論、前に述べた様に、実時間作像様式で動作するのに
礪した０乃至２ｊ！個の量子化レベルが得られる様に７
０ビツト入力の内のｇビットを使うことを基本とするＬ
ＵＴ　３５　Ｋ対する伝達関数を求める為に、上に挙げ
た数式を利用することが出来る。

要約して云えば、従来の様に、対数増幅器を用いてアナ
ログ・ビデオ信号を変換する際に固有の帯域幅、雑音、
ドリフト及び精度の制約、並びにコンピュータを用いて
変換する場合に固有の速度の制約が、この発明では避け
られる。　更に、この発明は記憶装置を最も効率よく使
うことが出来る様にし、こうしてディジタル形螢光透視
装置のコストを下げるのに役立つ。

対数変換装置の好捷しい実施例を詳しく説明したが、こ
の説明はこの発明を制約するものではなく例示するもの
にすぎないことを承知されたい。

何故なら、この発明は種々の形で実施することが出来、
特許請求の範囲の記載によって制約されるだけだからで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を用いるディジタル形螢光透視装置の
ブロック図、第２図はビデオ入力信号とその対数及び相
当するディジタル数を示すグラフである。 主な符号の説明 １２：Ｘ線管 ２１：ビデオ・カメラ ３３　：　Ａ／Ｄ変換器 ３５ニルツクアツプ・テーブル ４１：スイッチ ４２：記憶装置 ４５：ディジタル・プロセッサ ４６：Ｄ／Ａ変換器 ５０：テレビジョン・モニタ 第１頁の続き ０発　明　者　バーリイ・ニュウエル・ストーン アメリカ合衆国ライスコンシン 州ウオークシャ・セント・ディ ビッグ・ドライブ・ダブリュ３゜ ３ニス３５８０（番地なし） 手続ン甫正書（方式、自発） １、事件の表示 昭和５７年特許願第０９７０５８号 ２、発明の名称 Ｘ線画像を減算する装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　出願人 住　所　　アメリカ合衆国、１２３０５、ニューヨーク
州、スケネクタデイ、リバーロード、１番 名　称　　ゼネラル・エレクトリック・カンバニイ代表
者　　アーリー・エム・キング ４、代理人 住　所　　１０７東京都港区赤坂１丁目１４番１４号第
３５興和ビル　４階 日本ゼネラル・エレクトリック株式会社・極東特許部内
６、補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線ビームを相次いで解剖学的な領域を介して投
   射して相次ぐＸ線画像を発生するＸ線源と、前記Ｘ線画
   像を夫々の画像を表わすアナログ・ビデオ信号列に変換
   する手段と、前記アナログ・ビデオ信号の相次ぐサンプ
   ルを対応するディジタル画素値に変換する手段と、少な
   くとも７つの別の画像を表わすディジタル画素値を減算
   して、画像の間の差に対応する差ディジタル画素値を発
   生する手段と、前記差ディジタル画素値をアナログ・ビ
   デオ信号に変換する手段と、最後に記載したアナログ・
   ビデオ信号が入力されたことに応答して、可視の差像を
   表示するテレビジョン手段と、減算が行われる前に、前
   記ディジタル画素値をその対数に対応するディジタル表
   示の値に変換する手段とを持つ、Ｘ線画像を減算する装
   置に於て、アドレスに対する入力手段及び出力手段を持
   つ記憶手段を有し、該記憶手段は前記アナログ・ディジ
   タル変換手段によって発生された夫々のディジタル画素
   値に対応する様なアドレスの位置に、ディジタル画素値
   の対数値を表わすディジタル値を貯蔵しており、前記記
   憶手段はそのアドレス入力手段にディジタル画素値が供
   給されたことに応答して、そのアドレスを持つ位置の対
   数値の内容を出力することを特徴とする装置。
2. （２）解剖学的な領域の相次ぐＸ線画像を発生する為の
   、Ｘ線源を含む手段と、ビデオ・カメラ手段を含んでい
   て、前記画像を、該画像を構成する画素の、黒及び白に
   よって定められた範囲内の輝度の変化と対応して大きさ
   が変化するアナログ・ビデオ信号に変換する手段と、入
   力手段及び出力手段を持っていて、該入力手段に供給さ
   れたアナログ・ビデオ信号の相次ぐ画素のサンプルを、
   その出力手段に現われる予定数のビットによって表わさ
   れる、ディジタル・アドレスを表わす様な対応するディ
   ジタル値に変換する様に作用するアナログ・ディジタル
   変換手段と、アドレス入力手段及び出力手段を持ってい
   て、その最小値が黒に対応する値より予定量だけ大きく
   且つその最大値カニ画像の白に対応する値と略等しい様
   な範囲内にあるディジタル値の対数を夫々表わすデイジ
   タノし画素信号を貯蔵している記憶手段とを有し、前記
   ディジタル画素信号は、そのディジタル値に対応する記
   憶手段のアドレスにあるデイシタノし値の対数を夫々表
   わし、この為、前記アナログ・ディジタル変換手段から
   記憶手段の入力手段にディジタｎ画素値が供給された時
   、該ディジタル値の対数に対応するディジタル信号が前
   記出力手段に現われる様になっており、　更に、相異な
   る画像を表わす画素信号を減算する手段、並びに該減算
   によって得、られだ信号をアナログ・ビデオ信号に変換
   する手段を含んでいて、前記対数デイジタノし画素信号
   を処理する手段と、最後に記載したアナログ信号が入力
   されたことに応答して、Ｘ線画像の間の差を表わす可視
   像を表示するテレビジョン手段とを有するディジタル形
   螢光透視装置。
3. （３）特許請求の範囲（２）に記載したディジタＪＬ形
   螢光透視装置に於て、前記記憶手段がプログラム可能な
   読出専用記憶装置であるディジタル形螢光透視装置。
4. （４）特許請求の範囲（２）に記載したディジタル形螢
   光透税装置に於て、前記記憶手段がランダム・アクセス
   記憶装置であるディジタル形螢光透視装置。
5. （５）特許請求の範囲（２）に記載したディジタル形螢
   光透視装置に於て、前記最大値と前記最小値とｊの比が
   約７０乃至約３θであるディジタル形螢光透視装置。
6. （６）特許請求の範囲（２）に記載したディジタル形螢
   光透視装置に於て、前記最大値と前記最小値との比が約
   ２０であるディジタル形螢光透視装置。
7. （７）特許請求の範囲（２）に記載したディジタル形螢
   光透視装置に於て、ディジタル値の対数を表わすディジ
   タル画素信号が！ビット乃至／θビットの範囲の信号で
   あり、こうして表示される像に１％乃至７０２り個の輝
   度レベルから成る範囲を持たせる様にしたディジタル形
   螢光透視装置。