JPS6383880A - 濃度ヒストグラム演算装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ディジタル画像の濃度ヒストグラムを得るた
めの濃度ヒストグラム演算装置に関する。

（従来の技術） 各種医療機器で画像表示を行う場合、第６図に示すよう
な濃度ヒストグラムを作成することが行われている。縦
軸は頻度、横軸は濃度を示している。例えばディジタル
画像を構成する多数の画素のすべてについてその画素濃
度を求め第６図のような同一面上に分布させることによ
り、その画像の最大濃度、最小濃度、平均濃度等を知る
ことができる。これによって例えばＤＳＡ　（デジタル
サブトラクション　アンジオグラフィ）のサブトラクシ
ョン像を得るような場合強調すべき位置を決定すること
ができ、またその画像がＸ線撮影で得ることができるよ
うな場合には撮影条件にフィードバックできる等の適切
な手段を施すことができる。

ところで従来においてこのような濃度ヒストグラムを得
るにはソフトウェアによって演算が行われている。すな
わち画像を構成する多数の画素のすべてについてその画
素濃度をＣＰＵによって読取り、各画素濃度に応じたソ
ーティング（配列変え）を繰り返すことが行われている
。しかしながらソフトウェアで行うために１画素を読取
る時間がかかり、よくできたソフトウェアによって読取
り時間を短縮したとしても、ソーティング処理に時間を
費やすことになるので、至急の目的に役立たない場合が
ある。またビデオ装置等で行う動画像のオートウィンド
ウ等の処理を施すのが不可能になる。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来において濃度ヒストグラムを得るにはソ
フトウェアによって画像の各画素濃度を求めていたので
、演算に時間がかかるという問題がある。

本発明はこのような問題に対処してなされたもので、ハ
ードウェアによって濃度ヒストグラムを得ることにより
演算を高速ならしめ、そのハードウェアの具体的構成に
よる濃度ヒストグラム演算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〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、多数の画素のデー
タを蓄積する画像メモリと、画像メモリの各画素のアド
レスを与えるアドレス発生回路と、画像メモリの読出し
データをアドレスに入力し画像メモリのリードサイクル
タイム内にリード・ライトサイクルタイムの可能なヒス
トグラムメモリと、ヒストグラムメモリから前記アドレ
スに対応したデータを読出しこのデータをインクリメン
トしてヒストグラムメモリの同一アドレスに再書込みを
行うインクリメンタと、を備えたことを特徴としている
。

（作　　用） 画像の１フレ一ム時間内に画像メモリに蓄積されている
全画素のデータがヒストグラムに書込まれる。従って画
像の各画素濃度が画像メモリの全画素を読込む時間とほ
とんど同時に求められるので、高速で濃度ヒストグラム
を演算することができる。

（実施例） 第１図は本発明実施例の濃度ヒストグラム演算装置を示
すブロック図で、１はタイミングジェネレータで第２図
（ａ）のようなリセット信号を出力し、また第２図（ｂ
）のようなりロック信号を出力する。２は画像メモリア
ドレス発生器でクロック信号の印加に基き後述の画像メ
モリ４に第２図（Ｃ）のようなアドレス信号を加える。

３はインバータで印加されたクロック信号の位相を反転
して後述のインクリメンタ６に加える。４は画像メモリ
でディジタル画像を構成する全画素のデータすなわち濃
度ヒストグラムを得ようとするデータが蓄積されており
、アドレス信号の印加に基き第２図（ｄ）のようなデー
タを出力する。５はヒストグラムメモリで前記画像メモ
リ４の出力データがそのまま第２図（ｅ）のようにアド
レス信号として入力される。なおこのヒストグラムメモ
リ５はタイミングジェネレータ１からの第２図（ａ）の
リセット信号によって、初期状態の内容はすべて０にリ
セットされている。またヒストグラムメモリ５は画像メ
モリ４のリードサイクルタイム内にリードサイクルタイ
ム（アドレスが与えられてからデータが完全に出力され
るまでの時間）及びライトサイクルタイム（データが与
えられてから完全に取込まれるまでの時間）が可能とな
るように構成されている。６はインクリメンタでインバ
ータ３からの信号の印加に基き、ヒストグラムメモリ５
から出力された第２図（ｆ）のようなデータを入力して
、これをインクリメント（１を加える）してヒストグラ
ムメモリ５の同一アドレスに第２図（ｇ）のように再書
込みを行う。

次に本実施例の作用を説明する。

ヒストグラムメモリ５の内容がすべてＯにリセットされ
ている初期条件の基で、画像メモリアドレス発生器２か
ら画像メモリ４に対してアドレスが第２図（Ｃ）のよう
に０番地から順次与えられると、画像メモリ４はそのア
ドレスに対応して順次第２図（ｄ）のようなデータを出
力する。ＤＯ＋Ｄ＋　、Ｄｚ　、・・・はアドレス０，
１，２．・・・に対応して出力されるデータを示してい
るが、説明をわかり易くするために例えばＤｏ　、Ｄ＋
　、Ｄｚ　、・・・に対応して（９２）、（８５）、（
９２）　、・・・のデータが順次出力される例を示しで
ある。なお図では実際に生ずるアドレス−データ遅延時
間については省略して示しである。画像メモリ４の出力
データはそのままヒストグラムメモリ５のアドレスとし
て第２図（ｅ）のように入力される。

ヒストグラムメモリ５の内容は予めすべて０にリセット
されているので、この初めのアドレスとして前記画像メ
モリ４の出力データＤ、　（９２）が入力されても、ヒ
ストグラムメモリ５は当然第２図（ｆ）のようにデータ
０を出力する。インクリメンタ６はその動作原理により
、入力されたヒストグラムメモリ５からのデータＯに“
１を加えて”第２図（ｇ）のようにデータ１となした出
力を、ヒストグラムメモリ５の同一番地すなわち画像メ
モリ４の出力データＤｏ　（９２）そのままの番地に再
書込みする。これによってヒストグラムメモリ５のり、
　（９２）番地にはデータ１が書込まれたことになる。

これは画像メモリ４を読出すリードサイクル内で、ヒス
トグラムメモリ５上ではリード・ライトサイクルが行わ
れることを意味している。

次に同様な動作を、画像メモリ４の１番地に対応した出
力データＤ＋　（８５）に対しても行わせる。

このサイクルにおいても画像メモリ４からの出力データ
Ｄ、　（８５）をアドレスとするヒストグラムメモリ５
は、初期条件によりデータ０を出力するので、前サイク
ルと同様にこのＤ　、　（８５）番地にはデータ１が書
込まれることになる。

さらに次のサイクルにおいては最初のナイクルと同様に
ヒストグラムメモリ５はアドレスとしてり、　（９２）
番地が指定されるが、このり。（９２）番地には最初の
サイクルでのデータ１が書込まれているので、再書込み
によりこれに１が加えられてＤｏ（９２）番地にはデー
タ２が書込まれることになる。

以下画像メモリ４の３番地以降に対応した出力データＤ
、　（９２）以降に対しても同様な動作を行わせ、最終
アクセス番地ＤＨまで繰り返す。これによってヒストグ
ラムメモリ５上には画像メモリ４の濃度ヒストグラム、
すなわち画像メモリ４を構成する全画像濃度が蓄積され
たことになり、画像メモリ４の全画素を読込む時間（１
フレ一ム時間）とほとんど同時に濃度ヒストグラムの演
算を終了させることができる。従って処理の高速化が計
れる。なお演算の速度は画像メモリ４のリードサイクル
タイム、又はヒストグラムメモリ５のリード・ライトサ
イクルタイムの遅い方のタイムによって決定される。ま
た本実施例のようなハードウェアによる濃度ヒストグラ
ムの演算によれば、ＣＰＵによって各画素ごとの濃度の
読取る動作は不要なので、この間ＣＰＵに対して他の仕
事を行わせることができるのでプログラムの効率を向上
させることができる。

さらにビデオ装置のビデオ信号上の１フレ一ム時間内で
濃度ヒストグラムを得ることができるので、動画像のオ
ートウィンドウ又は濃度階調処理等を容易に行うことが
できるようになる。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので、画像メモリ
４とヒストグラムメモリ５間に平均演算器７を設けたも
のである。

画像メモリ４内のアドレス順に１個ずつ出力データをヒ
ストグラムメモリ５に入力させることなく、数個の出力
データをｎ個ごとに平均しこの結果をヒストグラムメモ
リ５に入力させる。本実施例によれば、特に画像にノズ
ルが多くヒストグラムが広くなって信号の性質を得るの
が困難な場合に、ｎ個の平均をとることでノイズを低減
し、信号のグローバルな性質を得ることができる利点が
ある。

第４図（ａ）乃至（ｃ）は本発明のその他の実施例を示
すもので、ＤＳＡにおける表示用濃度変換曲線（ウィン
ドウカーブ）を決める場合に適用した例を示すものであ
る。動画像を常に適正なウィンドウで表示するためには
、時々刻々変化する画像の濃度ヒストグラムを１フレー
ム毎に演算し、その最大値又は最小値等を認識する必要
がある。

第４図（ａ）のＡのように造影剤の未だ注入していない
サブトラクション像を得、次に徐々に造影剤を注入した
サブトラクション像を第４図（ａ）のＢ、Ｃのように得
るものとする。各サブトラクション像の濃度ヒストグラ
ムを第４図（ｂ）のように各々作成してその最大値をＤ
＋　、Ｄｚ、Ｄｚとする。また第４図（ｃ）の各々は表
示濃度対画像濃度の関係を示している。第４図（ａ）乃
至（ｃ）から明らかなように、画像の持つグイナミソク
レンジ（最大値と最小値の差）は１フレーム毎に変化す
る。このとき表示濃度の平均レベルＤを変えることなく
　（変えるとフリッカ−が生じて見にくくなる）画像を
適正に表示するには、−例として最大値Ｄ＋　、Ｄ２　
、Ｄ３が常に表示の最大レベルに対応するようなウィン
ドウに決めれば良い。

具体的なハードウェアの動作は第５図（ａ）乃至（ｃ）
のようになる。先ず第５図（ａ）のような入力画像を、
第５図（ｂ）のように濃度ヒストグラム演算すると共に
垂直ブランキング期間中に表示用ウィンドウカーブを作
成し、次に第５図（ｃ）のように次のフレームで表示し
これを以下繰返せば良い。これにより適正な画像を表示
することができる。

その他の実施例として、透視Ｘ線をコントロールする際
の濃度ヒストグラムを１フレ一ム単位で得る場合に適用
することができる。透視Ｘ線は例えば説明を簡単にする
ために、管電圧と管電流でコントロールされるものとす
る。一般に管電圧は高い程画像濃度のグイナミソクレン
ジが小さくなり、平均レベルは大きくなる。一方管電流
は単にゲインを変化させるために働き、これに画像濃度
が比例する。

この観点から１フレ一ム単位で濃度ヒストグラムを得れ
ば、画像の最大値（Ｄ　ｍａｘ）、最小値（Ｄｍｉｎ）
及び平均値又は最大値等を知ることができ、被写体の形
状に応じて管電圧や管電流を常に適正な画像表示にすべ
く高速にコントロールすることができる。

例えばＤｍａｘ−Ｄｍｉｎがあまりに大きければ管電圧
を上げると共に管電流を下げることにより、各値を表示
レベルの適正な値に対応するようにコントロールするの
も一方法である。この操作はｌフレームで行えるので、
形状の複雑な被写体のどの位置での透視であっても常に
適正な画像表示を行わせることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ハードウェアによ
って濃度ヒストグラムを得るようにしたので、高速で演
算を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の濃度ヒストグラム演算装置を示
すブロック図、第２図（ａ）乃至（ｇ）は本発明演算装
置の動作を示すタイムチャート、第３図は本発明の他の
実施例を示すブロック図、第４図（ａ）乃至（ｃ、）は
本発明のその他の実施例を説明するためのサブストラク
ション像の概略図、濃度ヒストグラム、濃度特性図、第
５図（ａ）乃至（ｃ）は第４図（ａ）乃至（Ｃ）に関す
る動作を示すタイムチャート、第６図は本発明を説明す
るための濃度ヒストグラムである。 １・・・タイミングジェネレータ、 ２・・・画像メモリアドレス発生器、 ３・・・画像メモリ、　　　　　４・・・インバータ、
５・・・ヒストグラムメモリ、６・・・インクリメンタ
、７・・・平均演算器。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　大胡典夫 第３図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディジタル画像を構成する多数の画素の各画素濃度を求
   めることによりディジタル画像の濃度ヒストグラムを得
   る濃度ヒストグラム演算装置において、多数の画素のデ
   ータを蓄積する画像メモリと、画像メモリの各画素のア
   ドレスを与えるアドレス発生回路と、画像メモリの読出
   しデータをアドレスに入力し画像メモリのリードサイク
   ルタイム内にリード・ライトサイクルタイムの可能なヒ
   ストグラムメモリと、ヒストグラムメモリから前記アド
   レスに対応したデータを読出しこのデータをインクリメ
   ントしてヒストグラムメモリの同一アドレスに再書込み
   を行うインクリメンタと、を備えたことを特徴とする濃
   度ヒストグラム演算装置。