JPS60242838A - 放射線画像処理方法 - Google Patents

放射線画像処理方法

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JPS60242838A
JPS60242838A JP59099322A JP9932284A JPS60242838A JP S60242838 A JPS60242838 A JP S60242838A JP 59099322 A JP59099322 A JP 59099322A JP 9932284 A JP9932284 A JP 9932284A JP S60242838 A JPS60242838 A JP S60242838A
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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) この発明は主として医療診断に用いられる放射線画像処
理方法に関するものである。
(従来技術) 近年、放射線画像を電気信号に変換し、処理再生するこ
とが多く行なわれている。
ここでいう放射線画像とは、放射線、γ線、中性子線等
高エネルギー電磁波を被写体に照射し、被写体による電
磁波の減衰を2次元的に検出し、画像に形成したものを
さす。例えば放射線による放射線写真、或いはキシン性
蛍光体の発光量を2次元的に走査して電気信号に変換し
て得られる画像、或いは、いわゆる間接撮影用テレビジ
ョンによる画像等がある。
これらにおいて行なわれている処理はいずれも放射線検
出素子、放射線管、撮影方法等による画像の劣化を補正
し、かつ、又は人の視覚特性に合う画像を再生し、より
診断性の良い画像を提供とするものである。
これらの処理を大きく2分類すると、画像を得るまでの
系、例えばフィルムで言えば放射線管球、被写体の動き
、増感用の蛍光体、フィルム等による周波数応答の劣化
を補正し、さらに、人の視覚特性に合わせて、空間周波
数領域での強調をすることにより視覚的に見易い画像を
得るような方法と、再生画像中の診断に重要な部分を濃
度で0.5〜1.5程度の範囲にし、かつその濃度領域
でコントラストを上げる方法の2種類に大別される。す
なわち、空間周波数処理と、階調変換処理の2つである
。
ところで従来、周波数領域での強調を行なうために、特
開昭56−138735号公報に示されるように、式(
1)の方法が用いられている。
D=Dorg+β(Dorg−Dus)・・・(1) ここで、βは強調係数、Dorgは原画像信す、Dos
は原画信号Do rgの非鮮鋭マスク信号−である。
この方法はある空間周波数以上を強調するために、各走
査点で原画像の低空間周波数成分に対応する非鮮鋭マス
ク信号Dusをめ、原画信号Dorgから′g算するこ
とにより高空間周波数成分をめ、それを原画信号Dor
gに加えることで実現している。
この方法で原画フィルタを形成すると第1図(a)、(
b)のようなフィルタを実現することができる。即ち、
空間周波数領域である範囲a。
bで大きく変化し、その他ではあまり変化しないような
フィルタで、かつその範囲a、bでの変化の割り合いも
非鮮鋭マスク信号Dusの特性のものだけである。
従って、画像取得系の補正のための任意の形のフィルタ
をこの方法で実現し、画像取得系の平均伝達関数を補正
するには、式(2)のように非鮮鋭マスク信号Dusを
複数個水める必要があるが、演算時間が非常に長くなり
実用的でない。
D=Dorg+βl (Dorg−Dus l)+β2
 (Do rg−Dos2)+++ 拳−・・・(2) または、非鮮鋭マスク信号Dosをめずに、これを実現
するには、式(3)を用し)ることがよ(I+に、J+
JJ) ・ ・ ・ (3)即ち、第2図に示すように
、原画像lの例えば横方向に1番1]と、縦方向に3番
目の画素2について、画素2を中心とする横方向−に/
2〜に/2と縦方向−交/2〜見/2の範囲でI、Jを
中心に画像全部についてそれぞれたたみ込み関数を全部
乗算を行ない、それを加えたものが結果で、いわゆる2
次元のたたみ込み演算を行ない新しい画像2′を得てい
る。この方法は原画像lの画素の全てについて行なわれ
る。
しかし、この方法では第2図に示すように、演算回数が
非常に大きなものとなる。
−例として。
画像の縦の画素数をM 画像の横の画素数をN たたみ込み関数りの縦の大きさをK たたみ込み関数りの横の大きさをLとすると、画’>h
PすKXL回の乗算、加算の演算及び画像情報へのアク
セスが必要であり1画像全体に対しては。
(KXL)x (MxN)回となる。
例えば、放射線画像の場合、K=lO〜60、L−10
〜60、M=1000〜2000であるとすれば、最大
の場合、60X60X2000X2000= l 44
X100X10回となる。
従って、1回の画像情報へのアクセス、乗算、加算の演
算を、例えば1oOnsec (100X7 10 s e c)で行なうとしても、1440秒=2
4分程度かかる。1日8時間で数百枚の画像を処理する
ためには実用的ではない。
また、放射線画像を得る系の周波数特性は通常第3図の
ような形になり、この周波数特性を補正するには第4図
のようになめらかに変化する周波数特性を持つ空間フィ
ルタであれば、系の平均伝達関数を補正したとき特性が
第5図のようになり最適である。即ち、放射線画像の重
要な周波数成分0から1.0i p/mmg)!囲で系
の応答がほぼ1.0とな−っている。一方、第1図のよ
うな単純な形のフィルタでは、補正をこのように正確に
行なうことができない。
(発明の目的) この発明はかかる実情に鑑みなされたもので、前記の問
題点を解決し、任意形のフィルタを現実性のある速度で
実行し、より診断性の良い画像をYUる放射線画像処理
方法を提供することを目的としている。
(発明の構成) この発明は前記目的を達成するため、放射線画像を走査
して、放射線画像情報を読み出し、電気信号に変換した
後、可視像として再生するに当り、各走査のそれぞれの
画素毎に、横方向の所定範囲のたたみ込み関数をそれぞ
れ乗算し、このそれぞれの値を加算するたたみ込み績算
を所定の画像について行ない、かつ前記画素毎に縦方向
の所定範囲のたたみ込み関数をそれぞれ乗算し、このそ
れぞれの値を加算するたたみ込み演算処理を行ない、前
記それぞれの結果を加算して画像を補正することを特徴
としている。
(実施例) 以下、この発明を放射線としてX線を使用した実施例に
ついて添付図面に基づき詳細に説明する。
第6図はこの発明の方法による補正の方法を示している
。
この方法はX線画像において、 たたみ込み演算 ΣΣh(文、m)XD(I十交、J+m)の回数をへら
し、かつ実用上はとんど任意のフィルタを実現すること
にある。
この発明はX線画像における空間フィルタとして、 Dxy (I 、J) −Σhx(文)XD (1+文
、J) +Σhy (k)XD (I、J 十交) という横、縦のx、y2軸方向のたたみ込み演算により
、前記の2次元たたみ込み(3)式と同等の性能を実現
している。
この方法では第6図(a)に示すように、原画像61の
例えば横方向に工番目と、縦方向にJ番L1の画素62
について、たたみ込み範囲を近傍の横X方向−L/2〜
L/2と縦方向−に72〜に/2の全部について行なわ
ないで、画素62を中心とする横X方向と縦y方向につ
いてのみ行なうようにしている。
即ち、画素62上に第6図(b)に示す横方向のたたみ
込み関数hxを合せて、画素62とたたみ込み関数hx
、:’をかけ合わせて、横方向のたたみ込みの結果を得
る。同様に第6図(C)に示す縦方向のたたみ込みの結
果を得ておき、この2つを加えて新しい画素とする。
この処理を画像全部に行ない処理画像を得る。
または、第6図(e)に示すように、原画像61に、横
方向Xと縦方向yのたたみ込み結果を保存し、後で加え
るようにして処理画像61′を得るようにしてもよい。
 □ この方法によれば、2次元のたたみ込み(3)式とは空
間周波数の高域において変調伝達関数が大きく異なるに
もかかわらず、はとんど視覚的に回等の性能を有する。
また、演算回数は、この方法によれば(L+K)X (
NxM)回となり、例えば前記と同様に計算すると、L
=に=60として約l/30の48秒程度となる。
ここで具体的なフィルタhx、hyのめ力を説明する。
まず、画像取得系の周波数応答を知る必要があるが、X
線撮影系では、略第4図の曲線a −dのいずれかにほ
ぼ代表されるので、これを適宜這択するようにしておく
。ま゛たは、画像処理系の特性+、、の°ア4゜、ア、
2゜。オオ6よう1ユ、アおいても、はぼ同様な結果が
得られる。
f:lp/mm 2a:応答がl / eになる周波数 e:自然対数の低 そして、その周波数応答値の逆数をフィルタの応答とす
る。
ここで、第7図で示すフィルタが得られるが、適当なQ
(1,5〜6.0)以上にフィルタの応答がなる部分で
は、BのようにQの値にするか。
またはCの値のように空間周波数で3〜51 p/mm
に向って、次第に0になるようにしてもよい。hx、h
yの組み合わせは、種々であるが、ここではhx=hy
、即ち、画像の周波数成分がX、Yでほぼ等しい場合で
説明する。
次に、第7図で得られた周波数応答の1/2をhx、h
yの周波数応答とし、第8図に示す。
さらに、これを逆フーリエ変換し、hx、hyの実領域
での計数をめる。
以」、の計算は、第3図の曲線・、b、c、dが′選択
された時に、その都度計算してもよいが、望ましくは前
もって計算しておいて、ROM、またはフロッピーディ
スク等に記憶しておき、単に読み出すだけにしておいた
方が、−々計算する時間を省くことができる。
また、Qの値は、診断者の好みにより個人差があるかほ
ぼ2.0〜4.0程度が良いということが知られている
。
第9図(a)、(b)は、Qを色々変化させて20人の
医師の判断をグラフにしたものである。
Oは原画より判断がしやすい (+1)Δは原画と同じ
 (0) Xは原画より判断がしにくい (−1)で点数を表わし
ている。
このようにして得たフィルタの周波数応答が前記第5図
に示すものである。
このフィルタは画像の細かな所まで、良く表現している
がザラツキか目立つことが解った。
この原因はX線画像においては、画像情報のほとんどが
空間周波数0.51p/mm以下のところにあり、それ
以上の空間周波数では画像情報はあるものの雑音の割合
が大きいということによることか判明した。
従って、第1O図に示すように、0.5〜1゜01p/
mm以上の空間周波数では、強調の度合を弱くして空間
周波数領域での強調をすることで良い結果を得ることが
出きる。
即ち、前記の説明で第7図の周波数fpをめるのにQを
設定し、そのQに達する周波数fpから以上なりまたは
Cのようにしたが、逆に周波数fpを0 、5〜1 、
01 p/mmに設定し、その時の周波数応答をQとし
て、それ以上の周波数でBまたはCのように次第に低下
させてゆくことがよいことがわかった。
しかし、画像を得る系によっては、この空間周波数応答
のQの最大値を4借景りにしなければ補正できない場合
がある。
この場合、常にこの種のフィルタを用1.%ると、画像
に本来ない擬像が生じる場合がある。例えばバリウム造
影剤を使った胃のX線画像の信号の大きさくa度)にか
かわらず空間周波数特性のQを一定にして前記処理を行
なうと、多量に造影剤が入った低信号の広い面積の部分
が必要以上に強調されて白い縁や真黒の帯等の擬像が発
生し、画像品位を落してしまう。また、低画像信号レベ
ルでのザラツキが目立ち画像品位を落としてしまう。
これらの擬像の発生を防ぐためには、第11図(a、)
、(b)、(c)に示すような処理が有効である。
即ち、第11図(a)は擬像の発生を防止するために、
空間周波数特性のQを画像信号Sの大きさに応じ、原画
像信号Sの弱い所St以下では小さく1本来多くの信号
をもつ信号の範囲では大きくし、また強い部分82以下
では小さくした例である。
そして、曲線Aは滑らかに変化させた場合を示し、曲線
BはSt、S2で折れまがるようにしたものであるが、
両者の差はほとんど見られなかった。この例の場合、原
画像信号の弱い部分では、Qを小さくして画像のザラツ
キを小さくしている。また、原画像信号の強い部分S2
以上でQを落とし、黒縁や白縁の発生を防いでいる。
具体的には、低信号部と高信号部が画像全体の、多くの
部分を占め、かつこの領域が診断上重要でなく中信号部
が特に診断上重要であるもの、例えば胆のう造影、肝臓
造影がこの場合であり、雑音等が強調されると診断の妨
げになるので、これら以外の中信号部のみを強調するこ
とが望ましい場合が、この第11図Ca)の例である。
また、胸部正面撮影の場合、たたみ込み関数りの特性を
固定すると、背骨や心臓部分の低輝度での雑音が増大し
、視覚的に非常に目立ち画像品位を落し、診断性を劣化
させる。
この場合たたみ込み関数りの周数数応答のQに一ついて
背骨や心臓部分の低輝度域で小さくし、肺の部分の高輝
度部で大きくすれば、雑音を抑えることができる。
これが第11図(b)の場合である。
第11図(C)に示すものは、血管造形、リンパ管造形
のような低輝度部の診断が重要で、その低輝度の領域が
、画像全体であまり大きな部分を占めていないものの場
合に適している。
これらの−例として、胸部正面撮影において、第11図
(a)の周波数応答のQを用いる場合を説明する。
胸部正面撮影の画像のヒストグラムは第12図のような
形をしている。Uは背骨の部分、■は心臓の部分、Wは
肺野部を示しており、一般の撮影では主に肺野部Wに関
心があり、背骨の部分U。
心臓の部分Vの部分はそれほど重要ではないが、ある程
度形状が解読できれば良いといわれている。そこで、第
11図(a)で示したような原画像信号の下位値31と
上位値S2とを、このヒストグラムから決定することが
できる。この下位値31以下及び上位値52以上は、余
り補正する必要がない。即ち、下位値31以下はSlN
が悪く、また上位値32以上はSlNが良いが、強調す
ると前記した由縁や黒縁が生じるおそれがある。この下
位値S1をmi n+ (max−min)αi、α1
は(0,1〜0.5)程度にし、−に位値S2をmi 
n+ (max−mi n)a2、α2は(0,8〜1
.5)程度にしても良い。また、ヒストグラムのルイ積
が30〜50%になる点をSl、ヒストグラムのルイ積
が全画像の80〜90%になる信号強度の0.8〜1.
5倍を52にしても良い。
その他の部位においても、その部位のヒストグラムより
同様な方法でSl、S2を決定することができるが、部
位に応じてどんな部位を撮影されたかを判別することは
困難であるので、押しボタン等で、選択されるようにし
ておくことで実現できる。
このように、Qの値を画像信号の強度により変化させた
場合、前記の第9図(a)と同様な評価を行なったとこ
ろ、第13図(a)に示す結果を得た。
この例は胸部X線画像で第11図(a)の例を評価した
ものである。この場合Qはフィルタの最大の周波数応答
CQm)を用いて表わしである。
これによると、第13図(a)、(b)に示すようにQ
の範囲は3〜6程度であることがわかる。
いままでの説明では、フィルタが最大応答をする空間周
波数fPを固定していたが、この空間周波数fPを画像
信号に対して変化させることも、画質を改善するために
用いることができる。
例えば、第14図に示すように、画像信号が弱い部分で
は空間周波数fPを低くし、即ち、SlNが悪い信号に
対しては低空間周波数領域を補正し、成程度S/Nが良
い部分では、高空間周波数まで補正する方法である。
また、第1θ図の周波数fc、即ち、フィルタの周波数
応答が0.1になる周波数を画像信号に応じて変化させ
ることで画像のザラツキを抑える効果がある。
即ち、第15図(a)、(b)のように、原画信号、雑
音比の低い信号レベルでは空間周波数fCを小さくし、
S/Hの十分ある中から高信号レベルでは周波数fcを
高めに設定することで、低信号レベル部の雑音を抑える
ことができる。
また、前記第12図のように、高信号レベル部で再び空
間周波数fcを上げると低信号レベルから高信号レベル
に急激に変化している画像に対して擬像の発生を抑え、
かつ診断に影響する部分を充分に補正することが可能で
ある。
さらに、第16図に示すように周波数応答のQを変化さ
せることを同時に行なうと、さらに効果があることはい
うまでもない。
前記したように、この発明の主目的は画像を得る系の平
均伝達関数の補正を行ない、診断性の良い画像を提供す
ることにあるが、さらに、前記の濃鹸領域の変換も同時
に行なうことができる。
即ち、たたみ込み関数hx、hyの0空間周波数特性を
各画像信号の強度により、変化させるこトチ゛コれを実
現することができる。
P=Σhx+Σhy ・・・(D) なるPIc画像信号に応じて変化させることがそれであ
る。
第17図(a)に示すDは、前記Pが常数l。
Oの時の0空間周波数に対しての画像信号の応答を示し
ているが、普通X線画像の再生には曲線Eのように診断
に重要な部分Fのコントラストを上げ、それ以外の部分
のコントラストを落すことが行なわれている。
写真フィルムでは水性曲線がこれにあたる。
この方法では得たい水性曲線をEとすると、Pを第17
図(b)のようにE/DなるElを与えることで実現し
ている。
まず、たたみ込み関数りの周波数特性を第16図のよう
に決定し、次のそのたたみ込み関数りにこのPを乗じて
使用するたたみ込み関数りを決定する。
このPはP=PxXhx+PyXhy−c、Px=Py
’=P/2として、Px、pyをめるのが最っとも簡単
である。
また、この発明の他の目的は1画像が非等方的な周波数
応答、即ち、画像の縦方向及び横方向に異なる周波数応
答をもつ系を通過した場合、例えば段層撮影等によるX
線画像をも補正することにある。
ここでいう断層撮影では、第18図に示すように、被写
体41の一定面内でXi源42がら常に同一点Oを通過
するX線が常にX線検出器43、例えばフィルムの蛍光
体等の同一時に到達するようにし、他の被写体41の他
面では、X線検出器43の他の部分に到達するようにし
て(Vq 文1−−Vllx としてX線を照射しなが
ら移動させる)被写体41の断面の像を得るものである
。
このような系の場合、X方向、Y方向の周波数応答がそ
れぞれ異なるため、それぞれ別にたたみ込み関数hx、
hyを用いることが診断性能を」二げることかわかった
。
即ち、第195!Jに示すように、被写体がX方向に相
対的に移動している場合、たたみ込み関数hXの強調周
波数をhyよりも下げ、強調度QyはQxよりも大きく
するこりにより、この非等方性を補正することができる
。そして、前記したようにこれにQ 、 f c 、 
f p 、 Pの変化も同時に追加できることはいうま
でもない。
(発明の効果) この発明は前記のように、各走査のそれぞれの画素毎に
、所定範囲の横方向のたたみ込み関数とそれぞれ乗算と
加算を行ない、同様に縦方向のたたに込み関数で同様に
それぞれ乗算と加算のたたみ込み演算を行ない、それぞ
れの結果を加算して画像を補正するようになしたため、
任意の形の空間フィルタを現実性のある速度で実行する
ことができ、しかも診断性の良い画像を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の空間周波数フィルタの特性例を示す図、
第2図はたたみ込み演算の説明図、第3図は放射線画像
を得る系の代表的な周波数特性図、第4図はこの発明の
フィルタの周波数特性の例を示す図、第5図は補正され
たときの周波数特性を示す図、第6図はこの発明のたた
み込み方法の説明図、第7図及び第8図はこの発明のフ
ィルタの周波数特性の例を説明する図、第9図は処理に
対する医師の評価を示す図、第10図はこの発明のフィ
ルタの周波数特性例を示す図、第11図は画像信号に対
するQの変化例を示す図、第12は胸部X線画像のヒス
トグラム例を示す図、第、131Δは他の処理に対する
医師の評価を示す図、第14図は画像信号に対するfp
の変化例を示す図、第15図は画像信号に対するfcの
変化例を示す図、第16図は画像信号に対するフィルタ
特性例を示す図、第17図は階調処理方法の説明図、第
18図は断層撮影方法の説明図、第19図は非等方フィ
ルタ周波数特性例を示す図である。 1.1′、61.61’・・・画像 2.2′、62,63,64.62’ 、63’ 。 64′・・・画素 A・・・横方向の所定範囲のたたみ込み関数B・・・縦
方向の所定範囲のたたみ込み関数時 許 出 願 人 
小西六写真工業株式会社第3図 室開困涙K IP/mm 第4図 7間周涙(先+P/mm 第5図 空閏周3交放、IP/mm 第7図 第8図 第9図 (a) (b) (a) 第121Q  V W m1n m ax シイ[411号 第13図 (b) 第14図 、lj) イldi ’i S 第15図 (a) (b) 、ju 像イ1! S I!/4客Cイf! S第16
IO 空間局波枚f、 第17図 セやJイ(ヒ住う5 S 第19図 γ間闇汲]幻f 手続補正書 昭和60年8月14日 1 事件の表示 昭和59年特許願第99322号 ? 発明の名称 放射線画像処理方法 3 補正をする者 氏名 (12?)小西六写真工業株式会社7 補正の内
容 別紙の通り。 (1)明細書第2頁第7行の[上ジン性蛍光体Jを「蓄
積性螢光体」に訂正する。 (2)同書第2頁第18行の「蛍光体」を「螢光体」に
訂正する。 (3)同書第12頁第5行の「表現」を「補正1に訂正
する。 (4)同書第14頁第2行の「以下」を゛「以上」に訂
正する6 (5)同書第14頁第19行の「低輝度」を「低信号領
域」に訂正する。 (6)同書第15頁第3行の「低輝度域Jtil−「低
信号領域」に訂正する。 (7〕回書第15頁第4行のr高輝度部」を「高信号領
域」に訂正する。 (8)同書第15頁第8行乃至第9行の「低輝度部−1
や・領域が、」を「低信号領域での診断が重要で、その
領域が、」に訂正する。 (9)同書第17頁第20行のro、IJを「0゜1程
度」に訂正する。 (10)第1図(a) 、 (b) 、第3図、第4図
、第5図、第10図、第11図(a) 、 Cb) 。 (C)、第16図を別紙添付の図面の通り差代える。 以上 第3図 空間囚派款、IP 7mm 第4図 第 第5図 空r’41’l 3倶+P/mm 第10図 1!/像循号S

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 放射線画像を走査して、倣射線画像情報を読み出し、′
    電気信号に変換した後、可視像として再生するにちり、
    各走査のそれぞれの画素毎に、横方向の所定範囲のたた
    み込み関数をそれぞれ乗算し、このそれぞれの値を加算
    するたたみ込み演算を所定の画像について行ない、かつ
    前記画素毎に縦方向の所定範囲のたたみ込み関数をそれ
    ぞれ乗算し、このそれぞれの値を加算するたたみ込み演
    算処理を行ない、前記それぞれの結果を加算して画像を
    補正することを特徴とする放射線画像処理方法。
JP59099322A 1984-05-17 1984-05-17 放射線画像処理方法 Granted JPS60242838A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58178675A (ja) * 1982-04-12 1983-10-19 Toshiba Corp X線撮像装置のボケ修正方法およびその装置
JPS58194484A (ja) * 1982-05-07 1983-11-12 Mitsubishi Electric Corp 目標抽出処理装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0431230B2 (ja) 1992-05-25

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