JP5365578B2 - 画像処理方法およびそれを用いた放射線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検体が写り込んだ放射線画像の画像処理方法およびそれを用いた放射線撮影装置に関し、特に、ダイナミックレンジ圧縮処理を行うことができる画像処理方法およびそれを用いた放射線撮影装置に関する。

医療機関には、放射線で被検体の画像を取得する放射線撮影装置が備えられている。画像に所定の画像処理を施すと、画像に写り込んでいる血管などの構造が強調されるなどして、診断が容易になる場合がある。そこで、従来の放射線撮影装置には、取得された画像を画像処理により加工することができるようになっている。放射線撮影装置が可能な画像処理は具体的に、画像を構成する画素値の分布を調節するダイナミックレンジ圧縮処理などがある（特許文献１，特許文献２，特許文献３，特許文献４，特許文献５，特許文献６参照）。

従来のダイナミックレンジ圧縮処理を行う２つの方法について説明する。第１の方法によって被検体の像が写り込んでいる元画像にダイナミックレンジ圧縮処理を行うには、まず、元画像から元画像の高周波成分を減算した平滑画像を作成し、画素値に応じて所定の重み付けを施しながら平滑画像を構成する画素値を反転させた反転画像を生成する。これを元画像に加算すると、低画素値から高画素値までの幅広い分布を示していた元画像を構成する画素値は、反転画像により相殺され、画素値が分布する範囲が絞られたダイナミックレンジ圧縮処理画像（適宜単に処理画像と呼ぶ）が生成される。

ところが、両画像を単に重ね合わせたのでは、処理画像が乱れてしまう。反転画像を生成するに際し、元画像の高周波成分が消去されているので、元画像に含まれている高周波成分が相殺されずに、相対的に過剰となり目立ってしまうからである。これが処理画像にオーバーシュートの偽像として表れる。

そこで、従来方法によれば、反転画像を生成する際に工夫が加えられている。すなわち、元画像から元画像の高周波成分を減算する前に、元画像の高周波成分の絶対値を抑制しておくのである。こうして生成された反転画像は、画像における暗い部分と明るい部分の境目がはっきりしており、元画像の高周波成分の一部が保存された高周波保存平滑画像と呼ばれる。これを元画像に足し合わせれば、処理画像にオーバーシュートが表れることがない。

上述の方法を第１の方法とし、これを数式で示すと、次のようになる。
Ｐ１＝Ｐ０＋Ｄ_ｉｎｖ（Ｐ０―ΣＬＵＴ）……（１）
ここで、Ｐ０は元画像、Ｐ１は処理画像、ΣＬＵＴは元画像の高周波成分、Ｄ_ｉｎｖは、反転画像を生成する関数を表している。Ｄ_ｉｎｖ（Ｐ０―ΣＬＵＴ）が高周波保存平滑画像画像である。

ダイナミックレンジ圧縮処理を行う第２の方法としては、元画像の画素値を単純に変換して変換画像を生成する方法がある。しかし、この方法によっては、元画像が有している低周波成分のみならず高周波成分まで消去されてしまう。特に、元画像の画素値が後述のある値となっている部分では、高周波成分がより多く消去され、処理画像におけるこの部分で画像がスムーズとなってしまい、画像のコントラストが悪化してしまう。

元画像を変換する際に高周波成分が消去される程度は、元画像の画素値を処理画像の画素値に変換されるときに用いられる変換テーブルによって決定される。この変換テーブルは元画像の画素値を示す入力値と処理画像の画素値を示す出力値とが関連した表データである。変換テーブルの入力値を低い方から高い方に順番に見ていくと、変換テーブルには入力値が変化しても出力値があまり変化しない部分（低変化部分）と、入力値が変化すると出力値が大きく変化する部分（高変化部分）とを有していることに気づく。そして、変換テーブルの低変化部分における値の変換において高周波成分の消去が顕著であり、変換テーブルの高変化部分における値の変換においては高周波成分の消去が起こりにくい。

この様な事情があるので、従来の方法では、元画像の高周波成分を変換画像に足し合わせる構成をとっている。上述のように、変換テーブルの微分値が低いほど、処理画像から元画像の高周波成分が消去されやすい。そこで、元画像の高周波成分を変換画像に足し合わせる際に、変換テーブルの微分値の逆数が高いほど元画像の高周波成分を多く足し合わせるような重み付けを行う。この様にすれば、最終的に生成される処理画像は、高周波成分を含み、画像のコントラストは保たれる。

第２の方法を数式で示すと、次のようになる。
Ｐ１＝Ｄ_ｃｏｎｖ（Ｐ０）＋（１／Ｄ_ｃｏｎｖ’（Ｐ０））×ΣＬＵＴ……（２）
ここで、Ｐ０は元画像、Ｐ１は処理画像、ΣＬＵＴは元画像の高周波成分、Ｄ_ｃｏｎｖは、変換テーブルに規定される関数を表している。

国際公開第２００２／０４５０１９号パンフレット 国際公開第２００２／０４５０２０号パンフレット 特開平１０−７５３６４号公報 特開平１０−１７１９８３号公報 特開平７−３８７５８号公報 特開平６−３０１７６６号公報

しかしながら、従来の第１の方法によれば、ダイナミックレンジ圧縮処理の特性を的確なものとすることができないという問題点がある。ダイナミックレンジ圧縮の特性（圧縮特性）を変更しようとすれば、式（１）におけるＤ_ｉｎｖを変更することになる。式（１）を参照すれば分かるように、関数Ｄ_ｉｎｖは、既に高周波成分が含まれた画像に作用されるようになっている。従って、ダイナミックレンジ圧縮の強度が高周波成分において不足していたとすると、関数Ｄ_ｉｎｖを変更して高周波成分のみの圧縮特性を調整することは困難である。このように、関数Ｄ_ｉｎｖは、元画像の低周波成分と高周波成分とが混合された画像に対して作用する関数である。したがって、低周波成分と高周波成分との間で圧縮特性を独立に変更する構成となっていないので、視認性が損なわれたダイナミックレンジ圧縮処理画像しか得られない。

また、従来の第２の方法において、高周波成分を足し合わせるときに使用される重み付けとして、Ｄ_ｃｏｎｖ’（Ｐ０）という指標が含まれている。元画像Ｐ０には、被検体の像と関係のないノイズ成分が含まれている。従来の第２の方法によれば、高周波成分を足し合わせるときに使用される重み付けにノイズ成分も加味されることになる。したがって、最終的に生成される処理画像は元画像Ｐ０のノイズ成分によって乱されてしまう。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、より視認性に優れた画像処理ができる画像処理方法およびそれを用いた放射線撮影装置を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る画像処理方法は、被検体の像が写り込んでいる元画像の周波数成分の一部を抽出して複数枚の帯域画像を生成する帯域画像生成ステップと、元画像の最低の周波数が抽出された最低周波数画像を生成する最低周波数画像生成ステップと、最低周波数画像に対し、基準画素値の上下で極性を異ならせる最低周波用関数に基づいた変換処理を行って調整最低周波数画像を生成する最低周波数画像調整ステップと、帯域画像に対し、最低周波用関数とは異なる関数である高周波用関数に基づいた変換処理を行って調整帯域画像を生成する調整帯域画像生成ステップと、調整帯域画像生成ステップにおいて、高周波用関数は、最低周波用関数の入力値に関する微分に基づく関数であり、最低周波数画像に高周波用関数を作用させることにより、元画像に調整最低周波数画像を足しあわせたときに高周波成分の相対的な過剰になりやすさを画素位置ごとにマッピングした係数マップを作成し、帯域画像に係数マップを乗算して調整帯域画像を生成する、調整最低周波数画像と調整帯域画像とを元画像に足しあわせてダイナミックレンジ圧縮処理を施す画像処理ステップとを備えることを特徴とするものである。

また、本発明に係る放射線撮影装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する放射線検出手段と、放射線検出手段から出力された検出信号を基に、被検体の像が写り込んだ元画像を生成する画像生成手段と、元画像の周波数成分の一部を抽出して複数枚の帯域画像を生成する帯域画像生成手段と、元画像の最低の周波数が抽出された最低周波数画像を生成する最低周波数画像生成手段と、最低周波数画像に対し、基準画素値の上下で極性を異ならせる最低周波用関数に基づいた変換処理を行って調整最低周波数画像を生成する最低周波数画像調整手段と、帯域画像に対し、最低周波用関数とは異なる関数である高周波用関数に基づいた変換処理を行って調整帯域画像を生成する調整帯域画像生成手段と、調整帯域画像生成手段において、高周波用関数は、最低周波用関数の入力値に関する微分に基づく関数であり、最低周波数画像に高周波用関数を作用させることにより、元画像に調整最低周波数画像を足しあわせたときに高周波成分の相対的な過剰になりやすさを画素位置ごとにマッピングした係数マップを作成し、帯域画像に係数マップを乗算して調整帯域画像を生成する、調整最低周波数画像と調整帯域画像とを元画像に足しあわせてダイナミックレンジ圧縮処理を施す画像処理手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成によれば、元画像より２種類の画像が生成される。１つは、元画像の最低の周波数が抽出された最低周波数画像であり、もう１つは、元画像が有する各周波数成分のうち、最低周波数画像が有する周波数よりも高い周波数成分を有する帯域画像である。そして本発明によれば、最低周波用関数を基に最低周波数画像を調整最低周波数画像に変換する。そして、高周波用関数を基に帯域画像を調整帯域画像に変換する。そして、最低周波用関数と高周波用関数とは互いに別の関数である。したがって、元画像の最低の低周波成分を有する最低周波数画像と、元画像の高周波成分を有する帯域画像とは、それぞれ独立に調整されることになる。ダイナミックレンジ圧縮処理を行う場合、上述のように独立に調整された最低周波数画像と帯域画像とを用いるようにすれば、ダイナミックレンジ圧縮処理のかかり具合をより的確なものとすることができる。本発明において、上述の構成の高周波用関数を用いることにより次の作用・効果を生じる。調整最低周波数画像と元画像を足し合わせてダイナミックレンジ圧縮処理を行う場合、部分的に元画像から低周波成分が失われる。この損失が起こるのは、元画像の画素データがある値となっている部分であり、その値とは、最低周波数調整用関数の微分値が高い入力値に相当する値である。本発明によれば、元画像から調整最低周波数画像のみならず、反転した高周波成分を有する帯域画像を足し合わせることで元画像に由来する相対的に過剰な高周波成分も抑制するようになっている。しかも、その抑制は、最低周波数調整用関数の微分値に応じて重み付けがされながら実行されるので、最終的に得られる画像は、相対的に過剰な高周波成分のみ抑制され視認性に優れている。また、本発明において、元画像に由来する相対的に過剰な高周波成分の抑制を行う場合の重み付けを決定するには、元画像ではなく最低周波数画像が用いられる。これに元画像を使用してしまうと、元画像はノイズを含んでいるので、ダイナミックレンジ処理に悪影響を及ぼしてしまう。そこで、ノイズ成分を含まない最低周波数画像を指標にして抑制の重み付けが決定されるのである。

また、上述の画像処理方法において、最低周波数画像調整ステップにおける最低周波用関数は、変換前の入力値と、変換後の出力値とが関連した関数であり、入力値に対して出力値が単調に増加、または単調に減少すればより望ましい。

また、上述の放射線撮影装置において、最低周波数画像調整手段が使用する最低周波用関数は、変換前の入力値と、変換後の出力値とが関連した関数であり、入力値に対して出力値が単調に増加、または単調に減少すればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、最低周波用関数の具体例を示すものである。最低周波用関数が単調減少関数であれば、最低周波数画像の画素データが反転されて調整最低周波数画像が生成されることになる。これを元画像に足し合わせれば、両画像の画素データの一部が相殺され、元画像のダイナミックレンジ圧縮がされることになる。また、画像処理の態様に応じて最低周波用関数を単調増加関数とすることもできる。

また、上述の画像処理方法において、最低周波数画像調整ステップにおける最低周波用関数は、出力値が０のとき、傾きが０となっていればより望ましい。

また、上述の放射線撮影装置において、最低周波数画像調整手段が使用する最低周波用関数は、出力値が０のとき、傾きが０となっていればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、最低周波用関数の具体例を示すものである。出力値が０である基準値付近の値であれば、最低周波用関数の傾きはほぼ０である。これにより、基準値に近い画素データ部分においてダイナミックレンジ圧縮が起こらないことになる。この様にすることで、元画像に含まれる極端に基準値より高いまたは低い画素データのみがそれぞれ低くまたは高く変換され、基準値付近のコントラストは保ったままダイナミックレンジ圧縮を行うことができるのである。

また、上述の画像処理方法において、変換前の入力値と変換後の出力値とが関連した抑制画像生成用関数を用いて、前記帯域画像の各々を画素データの絶対値が抑制された絶対値抑制画像に変換する抑制画像生成ステップを更に備え、調整帯域画像生成ステップにおいて、帯域画像として絶対値抑制画像が使用され、抑制画像生成ステップにおける抑制画像生成用関数をグラフで表すと、入力値に対して出力値が単調に増加し、入力値が０のとき、傾きが最小となっており、入力値の絶対値が大きくなるに従って傾きは増大して１に近づくことがより望ましい。

また、上述の放射線撮影装置において、変換前の入力値と変換後の出力値とが関連した抑制画像生成用関数を用いて、帯域画像の各々を画素データの絶対値が抑制された絶対値抑制画像に変換する抑制画像生成手段を更に備え、調整帯域画像生成手段は、帯域画像として絶対値抑制画像を使用し、抑制画像生成手段が使用する抑制画像生成用関数は、入力値に対して出力値が単調に増加し、入力値が０のとき、傾きが最小となっており、入力値の絶対値が大きくなるに従って傾きは増大して１に近づくことがより望ましい。

［作用・効果］上述の構成は、画像処理のより詳細な構成を示すものとなっている。すなわち、帯域画像は、いったん絶対値抑制画像に加工されて画像処理に用いられる。上述の構成とすることで、アーチファクトの要因とならない高周波成分が保たれた状態で画像処理が行われる。また、抑制画像生成用関数が上述の構成となっていると、より確実にアーチファクトの要因とならない高周波成分が保たれた状態で画像処理が行われる。

また、上述の画像処理方法において、最低周波数画像調整ステップにおける最低周波用関数、調整帯域画像生成ステップにおける高周波用関数、抑制画像生成ステップにおける抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、元画像撮影時における撮影部位または術式の種類に応じて互いに異なっていればより望ましい。

また、上述の放射線撮影装置において、最低周波数画像調整手段が使用する最低周波用関数、調整帯域画像生成手段が使用する高周波用関数、抑制画像生成手段が使用する抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、元画像撮影時における撮影部位または術式の種類に応じて互いに異なっていればより望ましい。

また、上述の画像処理方法において、最低周波数画像調整ステップにおける最低周波用関数、調整帯域画像生成ステップにおける高周波用関数、抑制画像生成ステップにおける抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、元画像撮影時における露光量に応じて互いに異なっていればより望ましい。

また、上述の放射線撮影装置において、最低周波数画像調整手段が使用する最低周波用関数、調整帯域画像生成手段が使用する高周波用関数、抑制画像生成手段が使用する抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、元画像撮影時における露光量に応じて互いに異なっていればより望ましい。

また、上述の画像処理方法において、画像処理ステップにおいて、元画像に対してダイナミックレンジ圧縮処理、およびダイナミックレンジ圧縮処理以外の画像処理を二重に行い、最低周波数画像調整ステップにおける最低周波用関数、調整帯域画像生成ステップにおける高周波用関数、抑制画像生成ステップにおける抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、元画像に施される画像処理の種類に応じて互いに異なっていればより望ましい。

また、上述の放射線撮影装置において、画像処理手段は、元画像に対してダイナミックレンジ圧縮処理、およびダイナミックレンジ圧縮処理以外の画像処理を二重に行い、最低周波数画像調整手段が使用する最低周波用関数、調整帯域画像生成手段が使用する高周波用関数、抑制画像生成手段が使用する抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、元画像に施される画像処理の種類に応じて互いに異なっていればより望ましい。

また、上述の画像処理方法において、最低周波数画像調整ステップにおける最低周波用関数、調整帯域画像生成ステップにおける高周波用関数、抑制画像生成ステップにおける抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、帯域画像の各々で互いに異なっていればより望ましい。

また、上述の放射線撮影装置において、最低周波数画像調整手段が使用する最低周波用関数、調整帯域画像生成手段が使用する高周波用関数、抑制画像生成手段が使用する抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、帯域画像の各々で互いに異なっていればより望ましい。

［作用・効果］上述の各構成は、最低周波数画像調整手段が使用する最低周波用関数、調整帯域画像生成手段が使用する高周波用関数、抑制画像生成手段が使用する抑制画像生成用関数が様々な条件に応じて変更される構成を示している。この様にすれば、より自由度の高い画像処理の調整を行うことができる。

実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る元画像の周波数分布を説明する模式図である。 実施例１に係る帯域画像の周波数分布を説明する模式図である。 実施例１に係る帯域画像の周波数分布を説明する模式図である。 実施例１に係る帯域画像の周波数分布を説明する模式図である。 実施例１に係る最低周波数画像の周波数分布を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。

以降、本発明の実施例を説明する。実施例におけるＸ線は、本発明の放射線に相当する。また、ＦＰＤは、フラットパネル・ディテクタの略である。

＜Ｘ線撮影装置の全体構成＞
まず、実施例１に係るＸ線撮影装置１の構成について説明する。Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の上側に設けられたＸ線を照射するＸ線管３と、天板２の下側に設けられたＸ線を検出するＦＰＤ４とを備えている。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の放射線検出手段に相当する。

Ｘ線管制御部６は、所定の管電流、管電圧、パルス幅でＸ線管３を制御する目的で設けられている。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３から発せられ、被検体Ｍを透過したＸ線を検出して検出信号を生成する。この検出信号は、画像生成部１１に送出され、そこで被検体Ｍの投影像が写り込んだ元画像Ｐ０が生成される。表示部２５は、画像生成部１１が出力した被検体Ｍの投影像を表示する目的で設けられている。画像生成部１１は、本発明の画像生成手段に相当する。

また、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、元画像Ｐ０から各帯域の周波数成分が抽出された帯域画像α，β，γ，……を生成する帯域画像生成部１２と、帯域画像α，β，γ，……を合計して合計画像ΣＢＰを生成する合計部１３と、元画像Ｐ０と合計画像ΣＢＰとから最低周波数画像Ｄを生成する最低周波数画像生成部１５と、最低周波数画像Ｄを調整最低周波数画像ＣＤに変換する最低周波数画像調整部１７と、帯域画像α，β，γ，……の絶対値が低い画像データほど強く抑制して絶対値抑制画像（ＬＵＴ画像Ｌα，Ｌβ，Ｌγ，……）を生成するＬＵＴ画像生成部１４と、ＬＵＴ画像Ｌα，Ｌβ，Ｌγ，……を調整高周波画像ＵＳＭに変換する調整高周波画像生成部１６と、調整最低周波数画像ＣＤおよび調整高周波画像ＵＳＭを用いて元画像Ｐ０の画像処理を行って処理画像Ｐｎを生成する画像処理部１８を備えている。

帯域画像生成部１２は、本発明の帯域画像生成手段に相当し、合計部１３は、本発明の合計手段に相当する。また、ＬＵＴ画像生成部１４は、本発明の抑制画像生成手段に相当し、最低周波数画像生成部１５は、本発明の最低周波数画像生成手段に相当する。また、調整高周波画像生成部１６は、本発明の調整帯域画像生成手段に相当し、最低周波数画像調整部１７は、本発明の最低周波数画像調整手段に相当する。また、画像処理部１８は、本発明の画像処理手段に相当する。そして、ＬＵＴ画像Ｌは、本発明の絶対値抑制画像に相当し、調整高周波画像ＵＳＭは、本発明の調整帯域画像に相当する。

この帯域画像α，β，γについて説明する。図２は、元画像Ｐ０を周波数解析した結果である。元画像Ｐ０は、高周波から低周波まで幅広い周波数成分を有している。説明の便宜上、各周波数のレスポンスは全て１であるとする。図３は、第１帯域画像αを周波数解析した結果である。図３に示すように、第１帯域画像αは、元画像Ｐ０の最も高周波側の周波数領域に存する周波数成分を抽出したものとなっている。図４は、第２帯域画像βを周波数解析した結果である。図４に示すように、第２帯域画像βは、元画像Ｐ０の２番目に高周波側の周波数領域に存する周波数成分を抽出したものとなっている。図５は、第３帯域画像γを周波数解析した結果である。図５に示すように、第３帯域画像γは、元画像Ｐ０の３番目に高周波側の周波数領域に存する周波数成分を抽出したものとなっている。このように、帯域画像α，β，γはこの順に高周波の元画像Ｐ０由来の周波数成分を有している。

最低周波数画像Ｄについて説明する。図６は、最低周波数画像Ｄを周波数解析した結果である。図６に示すように、最低周波数画像Ｄは、元画像Ｐ０の最も低周波側の周波数領域に存する周波数成分を抽出したものとなっている。

操作卓２６は、術者によるＸ線照射開始などの指示を入力させる目的で設けられている。また、主制御部２７は、各制御部を統括的に制御する目的で設けられている。この主制御部２７は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することによりＸ線管制御部６，各部１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。記憶部２８は、画像処理に用いられるパラメータ、画像処理に伴って生成される中間画像、テーブル等のＸ線撮影装置１の制御・動作に関するパラメータの一切を記憶する。

帯域画像生成部１２，合計部１３，ＬＵＴ画像生成部１４，最低周波数画像生成部１５，調整高周波画像生成部１６，最低周波数画像調整部１７は、一連の動作を行うことで元画像Ｐ０にダイナミックレンジ圧縮処理などの画像処理を施す。具体的には、図７に示すように、まず、帯域画像α，β，γが生成され（帯域画像生成ステップＳ１），これらが合計される（合計ステップＳ２）。そして、合計画像ΣＢＰを基に、最低周波数画像Ｄが生成され（最低周波数画像生成ステップＳ３），これが調整最低周波数画像ＣＤに変換される（最低周波数画像調整ステップＳ４）。続いて、帯域画像α，β，γからＬＵＴ画像Ｌα，Ｌβ，Ｌγが生成され（ＬＵＴ画像生成ステップＳ５），これらが調整高周波画像ＵＳＭに変換される（ＬＵＴ画像調整ステップＳ６）。最後に、調整最低周波数画像ＣＤと調整高周波画像ＵＳＭとを基に画像処理が行われる（画像処理ステップＳ７）。これら、各ステップの具体的な操作について具体的に説明する。ＬＵＴ画像生成ステップＳ５は、本発明の抑制画像生成ステップに相当し、ＬＵＴ画像調整ステップＳ６は、本発明の調整帯域画像生成ステップに相当する。

＜帯域画像生成ステップＳ１＞
帯域画像生成部１２の動作について説明する。帯域画像生成部１２は、図８に示すように第１帯域画像α，第２帯域画像β，第３帯域画像γをこの順に取得する。これら各動作について順を追って説明する。下記の帯域画像α，β，γの生成方法は、従来のラプラシアンピラミッド分解を改良したものとなっている。

まず、第１帯域画像αの取得について説明する。画像生成部１１で生成された元画像Ｐ０（図９参照）は、帯域画像生成部１２に送出される。帯域画像生成部１２は、元画像Ｐ０を構成する画素の各々に対して、ハイパスフィルタとして機能する行列を作用させる。図１０は、元画像Ｐ０を構成する画素ｓについて、ハイパスフィルタ処理が行われている時の様子を示している。帯域画像生成部１２は、例えば、５×５のハイパスフィルタ用の行列を記憶部２８より読み出して、画素ｓに対してこの行列を作用させる。すると、行列は、図１０に示すように、画素ｓを中心とした５行５列の大きさの画素領域Ｒに作用することになる。そして、帯域画像生成部１２は、行列を作用させて得られた画素データを第１帯域画像αにおける画素ｓに相当する位置に配置する。帯域画像生成部１２は、同様の動作を元画像Ｐ０を構成する画素ｓ以外の画素の全てについて行い、その度に、取得された画素データを元画像Ｐ０に対応させて第１帯域画像αにマッピングする。ハイパスフィルタは、領域Ｒに含まれる高周波成分のみを通過させるので、第１帯域画像αは、画素データが細かく変化するザラついた画像となる。このハイパスフィルタ処理は、図８においては、記号ＨＰＦで表されている。

次に、第２帯域画像βの取得について説明する。帯域画像生成部１２は、まず図８に示すように元画像Ｐ０を例えば縦、横ともに１／２に縮小された縮小画像Ｐ１を生成する。図８においては、この画像縮小処理がＭａｇ（−）で表されている。

そして、帯域画像生成部１２は、縮小画像Ｐ１に対してローパスフィルタを施す。すなわち、帯域画像生成部１２は、ハイパスフィルタ用の行列と同じサイズである５×５のローパスフィルタ用の行列を記憶部２８より読み出して、縮小画像Ｐ１を構成する画素の各々に対してこの行列を作用させる。行列の作用によって得られた画素データは、縮小画像Ｐ１に対応させてローパス画像Ｌ１にマッピングされる。この様子は、図１０を用いた説明と同様である。異なる点は、用いる行列が違うことと、画像のサイズが小さくなっていることである。このように、いったん元画像Ｐ０を縮小してローパスフィルタをかけるようにすれば、ローパスフィルタを規定する行列を大きくしなくても、周波数成分を抽出できるので、計算コストを大幅に抑制することができる。このローパスフィルタ処理は、図８においては、記号ＬＰＦで表されている。

帯域画像生成部１２は、図８に示すようにローパス画像Ｌ１を例えば縦、横ともに２倍に拡大された拡大ローパス画像Ｍ１を生成する。図８においては、この画像縮小処理がＭａｇ（＋）で表されている。つまり、拡大ローパス画像Ｍ１と元画像Ｐ０の画像の大きさは、同じである。帯域画像生成部１２は、元画像Ｐ０から第１帯域画像αおよび拡大ローパス画像Ｍ１を減算して、第２帯域画像βを生成する。

この第２帯域画像βについて説明する。図１１は、各画像に含まれる周波数成分の範囲を模式的に表したものである。元画像Ｐ０は、図１１に示すように全てに周波数成分を有している。そして、第１帯域画像αは、最も高周波側の成分のみから構成され、拡大ローパス画像Ｍ１は、縮小画像Ｐ１の低周波成分のみから構成される。元画像Ｐ０から第１帯域画像αおよび拡大ローパス画像Ｍ１が減算された第２帯域画像βは、図１１に示すように、元画像Ｐ０の全周波数成分のうち、第１帯域画像αが有する最低の周波数から拡大ローパス画像Ｍ１が有する最高の周波数までに挟まれた区間内の周波数成分を有していることになる。

次に、第３帯域画像γの取得について説明する。帯域画像生成部１２は、ハイパスフィルタ用の行列の約２倍の大きさである９×９のバンドパスフィルタ用の行列を記憶部２８より読み出して、縮小画像Ｐ１を構成する画素の各々に対してこの行列を作用させる。行列の作用によって得られた画素データは、縮小画像Ｐ１に対応させて第３帯域画像γにマッピングされる。この様子は、図１０を用いた説明と同様である。異なる点は、用いる行列の種類が違うこと、行列の大きさが縦横ともに２倍となっていること、処理対象の縮小画像Ｐ１の面積が元画像Ｐ０の１／４となっていることである。このバンドパスフィルタ処理は、図８においては、記号ＢＰＦで表されている。こうして生成された第３帯域画像γは、第２帯域画像βよりも更に低周波側の帯域について元画像Ｐ０の周波数成分を抽出したものとなっている。

帯域画像生成部１２は、縮小画像Ｐ１以外に、縮小画像Ｐ１を縦横１／２ずつ縮小した縮小画像Ｐ２も生成している。この縮小画像Ｐ２もバンドパスフィルタが施され、第４帯域画像δが生成される。こうして生成された第４帯域画像δは、第３帯域画像γよりも更に低周波側の帯域について元画像Ｐ０の周波数成分を抽出したものとなっている。このように、帯域画像生成部１２は、第３帯域画像γよりも、低周波側の帯域画像を生成するようにしてもよい。これらの帯域画像も後段の画像処理に用いてもよい。しかし、実施例１の説明においては、簡単な説明の目的で、帯域画像α，β，γのみで画像処理を行うものとする。

＜合計ステップＳ２，最低周波数画像生成ステップＳ３＞
帯域画像α，β，γは、合計部１３に送出される。合計部１３は、帯域画像α，β，γを足し合わせて合計画像ΣＢＰを生成する（図１参照）。この合計画像ΣＢＰは、最低周波数画像生成部１５に送出される。この最低周波数画像生成部１５には、元画像Ｐ０も画像生成部１１から送られてきている。最低周波数画像生成部１５は、元画像Ｐ０から合計画像ΣＢＰを減算して最低周波数画像Ｄを生成する。

この最低周波数画像Ｄについて説明する。図１２は、各画像に含まれる周波数成分の範囲を模式的に表したものである。元画像Ｐ０は、図１１に示すように全てに周波数成分を有している。そして、合計画像ΣＢＰは、元画像Ｐ０における最も低周波側の成分を欠いている。合計画像ΣＢＰが有する周波数成分の最も低い成分の由来となった第３帯域画像γは、バンドパスフィルタの出力であるので、元画像Ｐ０が有する低い側の周波数成分は、有していない。従って、元画像Ｐ０から合計画像ΣＢＰを減算する際に、元画像Ｐ０が有する最も低い側の周波数成分が抽出される。具体的には、図１２に示すように、合計画像ΣＢＰは、元画像Ｐ０の全周波数成分のうち、第３帯域画像γが有する最低の周波数よりもさらに低い周波数成分を有している。

＜最低周波数画像調整ステップＳ４＞
最低周波数画像Ｄは、最低周波数画像調整部１７に送出される。最低周波数画像Ｄが有する画像データは、最低周波数画像調整部１７によって変換され、調整最低周波数画像ＣＤが生成される。このとき、最低周波数画像調整部１７は、記憶部２８に記憶されている最低周波用関数ＦＤを読み出して、これを基に最低周波数画像Ｄを調整最低周波数画像ＣＤに変換する。最低周波用関数ＦＤは、入力値と出力値と関連したテーブルとして記憶される。また、テーブルの代わりに数式を記憶し、最低周波数画像調整部１７は、記憶部２８からこの数式を読み出して、入力値と出力値の関連を知るようにしてもよい。

最低周波数画像Ｄは、画像データが配列されて構成されている。具体的には、図１３に示すように、画像の位置に応じて画素データの値は必ず正の値をとる。そこで最低周波用関数ＦＤは、入力値が正の場合について対応する出力値を規定している。

最低周波用関数ＦＤの入力値と出力値の関連性をグラフで表したのが図１４である。最低周波用関数ＦＤの出力値が０となる基準値ｓにおけるグラフの傾きは０となっている。そして、最低周波用関数ＦＤは単調減少関数となっている。最低周波用関数ＦＤは、基準値ｓから入力値が大きくなるに従って、急に小さくなっていく。逆に、基準値ｓから入力値が小さくなるに従って、急に大きくなっていく。ということは、最低周波用関数ＦＤをある画像に施すと、基準値を中心に画素データが反転した画像が出力されることを意味している。

また、最低周波用関数ＦＤの他の例として、図１４が示す最低周波用関数ＦＤにおいて、基準値ｓ以上の入力値についての出力値が全て０となっている関数を使用することもできる（図１５参照）。また、基準値ｓ以下の入力値についての出力値が全て０となっている関数を使用することもできる（図１６参照）。

入力値が図１４における基準値ｓを含む区間Ａに存する場合、出力値は、ほぼ０となる。そして、入力値が基準値ｓから離れた区間Ｂに存する場合、出力値（正確にはその絶対値）は、高い値をとる。つまり、最低周波数画像Ｄの画素データが基準値ｓに近い部分は、調整最低周波数画像ＣＤにおいてどのようになっているかというと、画素データがほぼ０となっている。一方、最低周波数画像Ｄの画素データが基準値ｓから離れた部分は、調整最低周波数画像ＣＤにおいてどのようになっているかというと、画素データの絶対値が０でない高い値となっている。

この調整最低周波数画像ＣＤが元画像Ｐ０に足しあわされてダイナミックレンジ圧縮処理がされる場合、調整最低周波数画像ＣＤは、元画像Ｐ０を基に生成された最低周波数画像Ｄの反転画像なので、画素データの相殺が起こる。しかし、相殺の程度は元画像Ｐ０の部分で異なっており、具体的には、相殺は最低周波数画像Ｄにおける画素データの基準値ｓから離れた部分（極端に明るい・極端に暗い部分）についてのみ顕著である。つまり、元画像Ｐ０における暗い部分には、暗いほど大きな値が足され、逆に明るい部分には、明るいほど大きな値が減算されることになる。その一方で、元画像Ｐ０における灰色の部分（基準値ｓ付近）には何も足されない。結果、幅広い分布を示していた元画像Ｐ０の画素データが基準値ｓ付近に寄せ集められることになる。しかし、実際の動作としては、単純に調整最低周波数画像ＣＤと元画像Ｐ０とを足し合わせるだけでダイナミックレンジ圧縮処理を完了するのではない。この様にして生成された画像には、元画像Ｐ０に由来する高周波成分が部分的に過剰であるからである。そのため、後述の調整高周波画像ＵＳＭを元画像Ｐ０に足し合わせることで元画像Ｐ０に由来する部分的に過剰な高周波成分が除去される。

＜ＬＵＴ画像生成ステップＳ５＞
帯域画像生成部１２が生成する帯域画像α，β，γは、ＬＵＴ画像生成部１４にも送られてきている。ＬＵＴ画像生成部１４は、入力値と出力値とが関連したＬＵＴ画像生成用関数Ｔを記憶部２８から読み出して、これを基に帯域画像α，β，γをＬＵＴ画像Ｌα，Ｌβ，Ｌγを生成する。この処理によって、最終的に得られる画像処理後の処理画像Ｐｎに表れる画像の乱れを抑制することができる。たとえば、ＬＵＴ画像Ｌα，Ｌβ，Ｌγを生成しないで、帯域画像α，β，γをこのまま用いたとする。そうすると、帯域画像α，β，γから生成された画像と元画像Ｐ０とを重ね合わせて処理画像Ｐｎを生成するときに、帯域画像α，β，γが有していた小さな正の値または負の値がそのまま元画像Ｐ０に重ね合わせられることになり、処理画像Ｐｎの視認性が悪くなる。この様な現象は、たとえば、強くダイナミックレンジ圧縮される軟部組織を含む被検体Ｍが元画像Ｐ０に写り込んでいる場合、処理画像Ｐｎにおける被検体Ｍのダイナミックレンジ圧縮された軟部組織のコントラスト低下が発生しやすくなる。元画像Ｐ０において被検体Ｍの軟部組織には過剰な高周波成分は含まれていない。帯域画像α，β，γにおいて、この微小な変化は、周波数成分として表されているはずであり、具体的には、画素データの絶対値の小さな値を割り当てることで微細な構造を表している。これが処理画像Ｐｎの生成において反転して加算されるため、ぼけたような偽像として表れてしまう。そこで、ＬＵＴ画像生成部１４は、帯域画像α，β，γに表れている画素データの絶対値の小さな画素データの値ほど強く抑制してＬＵＴ画像Ｌα，Ｌβ，Ｌγを生成するようになっている。

ＬＵＴ画像生成部１４が上述の変換に用いるＬＵＴ画像生成用関数Ｔについて説明する。図１７は、ＬＵＴ画像生成用関数Ｔの入力値と出力値とを関連させてグラフとして表している。このグラフは、原点対称の非線形形状となっている。ＬＵＴ画像生成部１４は、帯域画像α，β，γを構成する画素データを読み出してこれを入力値としたときの出力値をＬＵＴ画像生成用関数Ｔより取得する。ＬＵＴ画像生成部１４は、この出力値の取得を第１帯域画像αを構成する画素データの全てについて行い、出力値を２次元的にマッピングすることで、第１ＬＵＴ画像Ｌαを取得するのである。これにより、第１帯域画像αに存していた絶対値の小さな値が除去される。このように、ＬＵＴ画像Ｌα，Ｌβ，Ｌγは、帯域画像α，β，γが有する絶対値が大きな画素値が０となっておらず、かつその絶対値も帯域画像α，β，γと比べて抑制されたものとなっている。

ＬＵＴ画像生成部１４は、同様な処理を第２帯域画像βについて行い、第２ＬＵＴ画像Ｌβを生成する。そして、同様な処理を第３帯域画像γについて行い、第３ＬＵＴ画像Ｌγを生成する。帯域画像α，β，γを変換するのに複数のＬＵＴ画像生成用関数Ｔを使い分けるようにしてもよいし、帯域画像α，β，γの全てで同じＬＵＴ画像生成用関数Ｔを用いてもよい。

ＬＵＴ画像生成用関数Ｔの特徴について説明する。ＬＵＴ画像生成用関数Ｔは、入力値に対して出力値が単調増加となっており、入力値が０のとき、傾きが最小となっている。また、入力値の絶対値が大きくなるに従って傾きは次第に増加し、１に近づく。

＜ＬＵＴ画像調整ステップＳ６＞
調整高周波画像生成部１６には、ＬＵＴ画像Ｌ，および最低周波数画像Ｄが送られてきている。調整高周波画像生成部１６は、このＬＵＴ画像Ｌを合計して合計ＬＵＴ画像ΣＬを生成する。このとき第３ＬＵＴ画像Ｌγは、他のＬＵＴ画像Ｌと画像のサイズが異なるので、そのまま足し合わせることができない。この場合調整高周波画像生成部１６は、ＬＵＴ画像Ｌを適宜拡大しながら合計ＬＵＴ画像ΣＬを求めることになる。この合計ＬＵＴ画像ΣＬには、最低周波数画像Ｄが有しない元画像Ｐ０に由来する高周波成分が含まれている。

調整高周波画像生成部１６に送られた最低周波数画像Ｄは、係数マップＫを生成するのに用いられる。すなわち、調整高周波画像生成部１６は、最低周波数画像Ｄに対し高周波用関数ＦＨを作用させて係数マップＫを生成する。そして、調整高周波画像生成部１６は、係数マップＫと、合計ＬＵＴ画像ΣＬとを乗算して調整高周波画像ＵＳＭを生成する。このとき、調整高周波画像生成部１６は、記憶部２８に記憶されている高周波用関数ＦＨを読み出して用いる。高周波用関数ＦＨは、入力値と出力値と関連したテーブルとして記憶される。また、テーブルの代わりに数式を記憶し、調整高周波画像生成部１６は、記憶部２８からこの数式を読み出して、入力値と出力値の関連を知るようにしてもよい。高周波用関数ＦＨは、本発明の調整高周波画像用関数に相当する。

最低周波用関数ＦＤと高周波用関数ＦＨとの関係について説明する。高周波用関数ＦＨは、最低周波用関数ＦＤを微分したものとなっている。この理由について説明する。上述に示すように、ダイナミックレンジ圧縮処理は、調整最低周波数画像ＣＤと元画像Ｐ０とを足し合わせることで行われる。このとき、調整最低周波数画像ＣＤには元画像Ｐ０の高周波成分が含まれておらず、元画像Ｐ０に含まれる低周波成分が反転されたものとなっている。この状態で、調整最低周波数画像ＣＤと元画像Ｐ０との足し合わせを行うと、生成される処理画像Ｐｎは部分的に高周波数成分が相対的に過剰となりオーバーシュートが発生してしまう。

処理画像Ｐｎにおいて、高周波数成分が過剰になりやすいのは、調整最低周波数画像ＣＤの画素データがほぼ０となっている部分ではない。この部分では、元画像Ｐ０の画像データには何も足されずに処理画像Ｐｎとなるからである。むしろ、低周波成分が失われて処理画像Ｐｎが相対的に高周波過剰になりやすいのは、図１４における入力値が極端に高い、または極端に低い値を示す領域Ｂが規定する入力値と出力値との関係が使われて調整最低周波数画像ＣＤが生成された部分である。この部分では、最低周波用関数ＦＤが有する画素値変換の傾向が強く表れてしまっている。そのため、この部分を元画像Ｐ０に足し合わせると、元画像Ｐ０が有していた高周波成分（像のエッジ）が相対的に残存してしまうのである。

そこで、この相対的に過剰な高周波成分のみを抑制するべく、調整高周波画像ＵＳＭが生成される。その基となる合計ＬＵＴ画像ΣＬには、元画像Ｐ０に調整最低周波数画像ＣＤが足し合わせられることにより相対的に過剰になる高周波成分を反転したものが含まれている。しかし、このまま合計ＬＵＴ画像ΣＬを足し合わせるのでは、高周波成分が部分的に足され過ぎてしまう。調整最低周波数画像ＣＤを元画像Ｐ０に足し合わせる相対的に過剰な高周波成分の程度は、元画像Ｐ０の部分によって異なるからである。

一方、高周波用関数ＦＨは、最低周波用関数ＦＤを入力値で微分した関数である。この高周波用関数ＦＨは、元画像Ｐ０に調整最低周波数画像ＣＤが足し合わせられることで、どの程度高周波成分が過剰かを示す指標となっている。具体的には、ある入力値において高周波用関数ＦＨの出力値が高いほど高周波成分が相対的に過剰になりやすくなる。

係数マップＫについて説明する。最低周波数画像Ｄに高周波用関数ＦＨを作用させて生成した係数マップＫは、元画像Ｐ０と調整最低周波数画像ＣＤが足し合わされたときに高周波成分の相対的に過剰になりやすさをマッピングしたものとなっている。

調整高周波画像生成部１６は、係数マップＫと合計ＬＵＴ画像ΣＬとを乗算して調整高周波画像ＵＳＭを生成する。調整高周波画像ＵＳＭは、元画像Ｐ０の高周波成分に、高周波成分の相対的に過剰になりやすさに応じて重み付けがされたものとなっているということになる。調整高周波画像ＵＳＭは、帯域画像α，β，γが有する極端に絶対値が大きな画素値が抽出されたＬＵＴ画像Ｌを基に生成されることからすれば、調整高周波画像ＵＳＭにおいて画素値が０（またはそれに近い値）となっていないのは、帯域画像α，β，γにおいて画素値の絶対値が極端に大きい画素であり、かつ、最低周波用関数ＦＤが有する画素値変換の傾向が強く表れてしまっている画素値である。調整高周波画像ＵＳＭが０となっていない部分は処理画像Ｐｎにおいて高周波成分が過剰となってしまう部分と一致する。

また、係数マップＫが最低周波数画像Ｄを基に生成されることは注目に値する。すなわち、元画像Ｐ０に高周波用関数ＦＨを作用させても同様なマップが生成されるのに、敢えて最低周波数画像Ｄを用いているのである。その理由は、元画像Ｐ０にノイズ成分が含まれていることによる。ノイズ成分は、例えば、統計ノイズのようなもので、元画像Ｐ０に細かな像として表れることが多い。仮に、元画像Ｐ０を用いて係数マップＫを生成すると、ノイズ成分に引きずられて係数の値があり得ない値となってしまう。この様な係数を用いて画像処理を行うと画像の視認性が悪くなる。そこで、係数マップＫは、最低周波数画像Ｄを基に生成されるようになっている。元画像Ｐ０のノイズ成分は、主に高周波成分なのであるから、最低周波数画像Ｄにはノイズ成分がほとんど含まれていない。したがって、実施例１の構成によればノイズに影響されない忠実な係数マップＫが生成されるのである。

＜画像処理ステップＳ７＞
元画像Ｐ０，調整高周波画像ＵＳＭ，および調整最低周波数画像ＣＤは、それぞれ、画像処理部１８に送出される。画像処理部１８は、元画像Ｐ０，調整高周波画像ＵＳＭ，および調整最低周波数画像ＣＤを足し合わせて、ダイナミックレンジ圧縮処理がされた処理画像Ｐｎを生成する。

実施例１のダイナミックレンジ圧縮処理の動作を式で表すと次のようになる。
Ｐｎ＝Ｐ０＋ＦＤ（Ｄ）＋ＦＨ（Ｄ）・ΣＬ……（３）
ここで、式中のＰｎは、処理画像Ｐｎであり、Ｐ０は、元画像Ｐ０である。そして、ＦＤは、最低周波用関数ＦＤであり、Ｄは、最低周波数画像Ｄである。ＦＤ（Ｄ）は、調整最低周波数画像ＣＤであり、最低周波数画像調整部１７の出力を表している。そして、ＦＨは、高周波用関数ＦＨであり、ＦＨ（Ｄ）は、係数マップＫを表している。そして、ΣＬは、合計ＬＵＴ画像ΣＬであり、Ｌα＋Ｌβ＋Ｌγに等しい。

＜Ｘ線撮影装置の動作＞
次に、Ｘ線撮影装置１の動作について説明する。まず、被検体Ｍが天板２に載置され、術者は操作卓２６を通じて放射線照射の開始を指示する。すると、Ｘ線管３からＸ線が照射され、被検体Ｍを透過したＸ線がＦＰＤ４で検出される。このとき元画像Ｐ０が生成される。この元画像Ｐ０を基に、調整高周波画像ＵＳＭ，および調整最低周波数画像ＣＤが生成される。

術者が操作卓２６を通じて、ダイナミックレンジ圧縮処理の画像処理の実行を指示すると、画像処理部１８は、術者の指示に合わせて元画像Ｐ０，調整高周波画像ＵＳＭ，および調整最低周波数画像ＣＤを足し合わせてダイナミックレンジ圧縮処理を行う。画像処理が施された被検体Ｍの投影像が表示部２５に表示されてＸ線撮影装置１の動作は終了となる。

以上のように上述の構成によれば、元画像Ｐ０より２種類の画像が生成される。１つは、元画像Ｐ０の最低の周波数が抽出された最低周波数画像Ｄであり、もう１つは、元画像Ｐ０が有する各周波数成分のうち、最低周波数画像Ｄが有する周波数よりも高い周波数成分を有する帯域画像α，β，γである。そして実施例１の構成によれば、最低周波用関数ＦＤを基に最低周波数画像Ｄを調整最低周波数画像ＣＤに変換する。そして、高周波用関数ＦＨを基に帯域画像α，β，γを調整高周波画像ＵＳＭに変換する。そして、最低周波用関数ＦＤと高周波用関数ＦＨとは互いに別の関数である。したがって、元画像Ｐ０の最低の低周波成分を有する最低周波数画像Ｄと、元画像Ｐ０の高周波成分を有する帯域画像α，β，γとは、それぞれ独立に調整されることになる。ダイナミックレンジ圧縮処理を行う場合、上述のように独立に調整された最低周波数画像Ｄと帯域画像α，β，γとを用いるようにすれば、ダイナミックレンジ圧縮処理のかかり具合をより的確なものとすることができる。

上述の構成は、最低周波用関数ＦＤの具体例を示すものである。最低周波用関数ＦＤが単調減少関数であれば、最低周波数画像Ｄの画素データが反転されて調整最低周波数画像ＣＤが生成されることになる。これを元画像Ｐ０に足し合わせれば、両画像の画素データの一部が相殺され、元画像Ｐ０のダイナミックレンジ圧縮がされることになる。また、画像処理の態様に応じて最低周波用関数ＦＤを単調増加関数とすることもできる。

上述の構成は、最低周波用関数ＦＤの具体例を示すものである。出力値が０となる基準値付近の値であれば、最低周波用関数ＦＤの傾きはほぼ０である。これにより、入力値が基準値に近い部分においてダイナミックレンジ圧縮が起こらないことになる。この様にすることで、元画像Ｐ０に含まれる極端に基準値から離れた画素データのみが基準値に近く抑えられ、ダイナミックレンジ圧縮を行うことができるのである。

上述の構成は、高周波用関数ＦＨの具体例を示すものである。調整最低周波数画像ＣＤと元画像Ｐ０を足し合わせてダイナミックレンジ圧縮処理を行う場合、部分的に元画像Ｐ０から低周波成分が失われる。この損失が起こるのは、元画像Ｐ０の画素データがある値となっている部分であり、その値とは、最低周波用関数ＦＤの微分値が高い入力値に相当する値である。実施例１の構成によれば、調整最低周波数画像ＣＤ，元画像Ｐ０のみならず、高周波成分を有する帯域画像α，β，γ（より正確にはＬＵＴ画像Ｌ）を足し合わせることで元画像Ｐ０に由来する相対的に過剰な高周波成分を抑制するようになっている。しかも、その抑制は、最低周波用関数ＦＤ（最低周波用関数）の微分値に応じて重み付けがされながら実行されるので、最終的に得られる画像は、相対的に過剰な高周波成分のみが抑制され視認性に優れている。

上述の構成は、調整高周波画像ＵＳＭの生成の具体例を示すものである。元画像Ｐ０に由来する相対的に過剰な高周波成分の抑制を行う場合の重み付けを決定するには、元画像Ｐ０ではなく最低周波数画像Ｄが用いられる。これに元画像Ｐ０を使用してしまうと、元画像Ｐ０はノイズを含んでいるので、ダイナミックレンジ処理に悪影響を及ぼしてしまう。そこで、ノイズ成分を含まない最低周波数画像Ｄを指標にして抑制の重み付けが決定されるのである。

上述の構成は、画像処理のより詳細な構成を示すものとなっている。すなわち、帯域画像α，β，γは、いったんＬＵＴ画像Ｌに加工されて画像処理に用いられる。この様にすれば、元画像Ｐ０において高周波成分が過剰でない部分においてコントラスト低下が発生することが無くなる。

本発明は、上述の構成に限られず、下記のような変形実施が可能である。

（１）上述の構成によれば、式（３）に示すように、ＦＤ（Ｄ）とＦＨ（Ｄ）・ΣＬとをそのままＰ０に足し合わせていたが、ダイナミックレンジ圧縮処理の程度を術者に選択させるようにしてもよい。術者が操作卓２６を通じてゲインＧを設定すると、画像処理部１８は、ゲインＧに応じてＦＤ（Ｄ）とＦＨ（Ｄ）・ΣＬとに重み付けをしてＰ０に足し合わされる。この様にすれば、単一の値を変更するだけで簡単にダイナミックレンジ圧縮処理の調整を行うことができる。このとき画像処理部１８が行う画像処理を数式で表すと、以下のようになる。
Ｐｎ＝Ｐ０＋Ｇ（ＦＤ（Ｄ）＋ＦＨ（Ｄ）・ΣＬ）……（４）
ここで、Ｇは、ゲインＧである。

（２）上述の構成によれば、入力値と出力値が関連した最低周波用関数ＦＤは単調減少関数となっていたが、本発明はこれに限られない。画像処理部１８が行う画像の足し合わせの方式の変更に合わせて、最低周波用関数ＦＤを単調増加関数としてもよい。

（３）上述の構成によれば、高周波用関数ＦＨは、最低周波用関数ＦＤを微分したものとなっていたが、本発明はこれに限られない。高周波用関数ＦＨを最低周波用関数ＦＤの微分とする代わりに、最低周波用関数ＦＤの傾きを示す別の指標を用いて高周波用関数ＦＨとすることもできる。例えば、高周波用関数ＦＨは、最低周波用関数ＦＤの微分値の移動平均としたものであってもよい。

（４）また、上述した構成に加えて、最低周波用関数ＦＤ，高周波用関数ＦＨ，ＬＵＴ画像生成用関数Ｔの少なくとも１つを撮影部位または術式の種類に応じて変更させる構成としてもよい。すなわち、元画像Ｐ０には、撮影部位または術式のデータが付加されている。ＬＵＴ画像生成部１４，最低周波数画像生成部１５，調整高周波画像生成部１６は、このデータを読み取って用いる関数またはテーブルを決定する。この決定は、記憶部２８が記憶する関数またはテーブルと撮影部位または術式の種類とが関連した関連テーブルを各部１４，１５，１６が用いることでなされる。

（５）また、上述した構成に加えて、最低周波用関数ＦＤ，高周波用関数ＦＨ，ＬＵＴ画像生成用関数Ｔの少なくとも１つを元画像Ｐ０の撮影時における露光量（Ｘ線量）に応じて変更させる構成としてもよい。すなわち、元画像Ｐ０には、Ｘ線量のデータが付加されている。各部１４，１５，１６は、このＸ線量のデータを読み取って関数またはテーブルを決定する。この変更は、記憶部２８が記憶する関数またはテーブルとＸ線量とが関連した関連テーブルを各部１４，１５，１６が用いることでなされる。

（６）上述した構成に加えて、最低周波用関数ＦＤ，高周波用関数ＦＨ，ＬＵＴ画像生成用関数Ｔの少なくとも１つを帯域画像α，β，γの各々で変更するようにしてもよい。この変更は、各部１４，１５，１６が記憶部２８が記憶する関数またはテーブルと帯域画像α，β，γとが関連した関連テーブルを用いることでなされる。

（７）上述した構成に加えて、最低周波用関数ＦＤ，高周波用関数ＦＨ，ＬＵＴ画像生成用関数Ｔの少なくとも１つを元画像Ｐ０に施される画像処理に応じて変更するようにしてもよい。画像処理部１８は、元画像Ｐ０に対して、ダイナミックレンジ圧縮処理のみならず、この処理の前後に高周波強調処理などの他の画像処理を二重に施す場合がある。すると、最終的に取得される画像の高周波成分の現れ方が変わってくる場合がある。このダイナミックレンジ圧縮処理以外にかけられる画像処理の種類に応じて最低周波用関数ＦＤ，高周波用関数ＦＨ，ＬＵＴ画像生成用関数Ｔを変更できるようにすれば、画像処理が変更されたとしても視認性に優れた処理画像が提供できる。この変更は、各部１４，１５，１６が記憶部２８が記憶する関数またはテーブルと画像処理の種類とが関連した関連テーブルを用いることでなされる。

（８）上述した構成において帯域画像α，β，γを基にＬＵＴ画像Ｌを生成していたが、これを省いた構成とすることもできる。この動作を式で表すと次のようになる。
Ｐｎ＝Ｐ０＋ＦＤ（Ｄ）＋ＦＨ（Ｄ）・（α＋β＋γ）……（５）
なお、式中のα，β，γは、帯域画像α，β，γである。

（９）ＬＵＴ画像生成用関数Ｔ，最低周波用関数ＦＤ，および高周波用関数ＦＨの代わりに、入力値と出力値が関連した関連テーブルを用いる構成としてもよい。関連テーブルは、記憶部２８に記憶され、ＬＵＴ画像生成部１４，調整高周波画像生成部１６，最低周波数画像調整部１７は関連テーブルを記憶部２８から読み出し、これらを使用して動作することになる。

ＣＤ 調整最低周波数画像
Ｄ 最低周波数画像
ＦＤ 最低周波用関数
ＦＨ 高周波用関数
ΣＢＰ 合計画像
Ｌ ＬＵＴ画像（絶対値抑制画像）
Ｐ０ 元画像
Ｓ１ 帯域画像生成ステップ
Ｓ２ 合計ステップ
Ｓ３ 最低周波数画像生成ステップ
Ｓ４ 最低周波数画像調整ステップ
Ｓ５ ＬＵＴ画像生成ステップ（抑制画像生成ステップ）
Ｓ６ ＬＵＴ画像調整ステップ（調整帯域画像生成ステップ）
Ｓ７ 画像処理ステップ
Ｔ ＬＵＴ画像生成用関数（抑制画像生成用関数）
ＵＳＭ 調整高周波画像（調整帯域画像）
３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（放射線検出手段）
１１ 画像生成部（画像生成手段）
１２ 帯域画像生成部（帯域画像生成手段）
１３ 合計部（合計手段）
１４ ＬＵＴ画像生成部（抑制画像生成手段）
１５ 最低周波数画像生成部（最低周波数画像生成手段）
１６ 調整高周波画像生成部（調整帯域画像生成手段）
１７ 最低周波数画像調整部（最低周波数画像調整手段）
１８ 画像処理部（画像処理手段）

Claims (16)

1. 被検体の像が写り込んでいる元画像の周波数成分の一部を抽出して複数枚の帯域画像を生成する帯域画像生成ステップと、
   前記元画像の最低の周波数が抽出された最低周波数画像を生成する最低周波数画像生成ステップと、
   前記最低周波数画像に対し、基準画素値の上下で極性を異ならせる最低周波用関数に基づいた変換処理を行って調整最低周波数画像を生成する最低周波数画像調整ステップと、
   前記帯域画像に対し、前記最低周波用関数とは異なる関数である高周波用関数に基づいた変換処理を行って調整帯域画像を生成する調整帯域画像生成ステップと、前記調整帯域画像生成ステップにおいて、前記高周波用関数は、前記最低周波用関数の入力値に関する微分に基づく関数であり、前記最低周波数画像に前記高周波用関数を作用させることにより、前記元画像に前記調整最低周波数画像を足しあわせたときに高周波成分の相対的な過剰になりやすさを画素位置ごとにマッピングした係数マップを作成し、前記帯域画像に前記係数マップを乗算して前記調整帯域画像を生成する、
   前記調整最低周波数画像と前記調整帯域画像とを前記元画像に足しあわせてダイナミックレンジ圧縮処理を施す画像処理ステップとを備えることを特徴とする画像処理方法。
2. 請求項１に記載の画像処理方法において、
   前記最低周波数画像調整ステップにおける前記最低周波用関数は、変換前の入力値と、変換後の出力値とが関連した関数であり、入力値に対して出力値が単調に増加、または単調に減少することを特徴とする画像処理方法。
3. 請求項２に記載の画像処理方法において、
   前記最低周波数画像調整ステップにおける前記最低周波用関数は、出力値が０のとき、傾きが０となっていることを特徴とする画像処理方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像処理方法において、
   変換前の入力値と変換後の出力値とが関連した抑制画像生成用関数を用いて、前記帯域画像の各々を画素データの絶対値が抑制された絶対値抑制画像に変換する抑制画像生成ステップを更に備え、
   前記調整帯域画像生成ステップにおいて、前記帯域画像として前記絶対値抑制画像が使用され、
   前記抑制画像生成ステップにおける前記抑制画像生成用関数をグラフで表すと、入力値に対して出力値が単調に増加し、入力値が０のとき、傾きが最小となっており、入力値の絶対値が大きくなるに従って傾きは増大して１に近づくことを特徴とする画像処理方法。
5. 請求項４に記載の画像処理方法において、
   前記最低周波数画像調整ステップにおける前記最低周波用関数、前記調整帯域画像生成ステップにおける前記高周波用関数、前記抑制画像生成ステップにおける前記抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、元画像撮影時における撮影部位または術式の種類に応じて互いに異なっていることを特徴とする画像処理方法。
6. 請求項４または請求項５に記載の画像処理方法において、
   前記最低周波数画像調整ステップにおける前記最低周波用関数、前記調整帯域画像生成ステップにおける前記高周波用関数、前記抑制画像生成ステップにおける前記抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、元画像撮影時における露光量に応じて互いに異なっていることを特徴とする画像処理方法。
7. 請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の画像処理方法において、
   画像処理ステップにおいて、前記元画像に対してダイナミックレンジ圧縮処理、およびダイナミックレンジ圧縮処理以外の画像処理を二重に行い、
   前記最低周波数画像調整ステップにおける前記最低周波用関数、前記調整帯域画像生成ステップにおける前記高周波用関数、前記抑制画像生成ステップにおける前記抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、前記元画像に施される画像処理の種類に応じて互いに異なっていることを特徴とする画像処理方法。
8. 請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の画像処理方法において、
   前記最低周波数画像調整ステップにおける前記最低周波用関数、前記調整帯域画像生成ステップにおける前記高周波用関数、前記抑制画像生成ステップにおける前記抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、前記帯域画像の各々で互いに異なっていることを特徴とする画像処理方法。
9. 放射線を照射する放射線源と、
   放射線を検出する放射線検出手段と、
   前記放射線検出手段から出力された検出信号を基に、被検体の像が写り込んだ元画像を生成する画像生成手段と、
   前記元画像の周波数成分の一部を抽出して複数枚の帯域画像を生成する帯域画像生成手段と、
   前記元画像の最低の周波数が抽出された最低周波数画像を生成する最低周波数画像生成手段と、
   前記最低周波数画像に対し、基準画素値の上下で極性を異ならせる最低周波用関数に基づいた変換処理を行って調整最低周波数画像を生成する最低周波数画像調整手段と、
   前記帯域画像に対し、前記最低周波用関数とは異なる関数である高周波用関数に基づいた変換処理を行って調整帯域画像を生成する調整帯域画像生成手段と、前記調整帯域画像生成手段において、前記高周波用関数は、前記最低周波用関数の入力値に関する微分に基づく関数であり、前記最低周波数画像に前記高周波用関数を作用させることにより、前記元画像に前記調整最低周波数画像を足しあわせたときに高周波成分の相対的な過剰になりやすさを画素位置ごとにマッピングした係数マップを作成し、前記帯域画像に前記係数マップを乗算して前記調整帯域画像を生成する、
   前記調整最低周波数画像と前記調整帯域画像とを前記元画像に足しあわせてダイナミックレンジ圧縮処理を施す画像処理手段とを備えることを特徴とする放射線撮影装置。
10. 請求項９に記載の放射線撮影装置において、
    前記最低周波数画像調整手段が使用する前記最低周波用関数は、変換前の入力値と、変換後の出力値とが関連した関数であり、入力値に対して出力値が単調に増加、または単調に減少することを特徴とする放射線撮影装置。
11. 請求項９に記載の放射線撮影装置において、
    前記最低周波数画像調整手段が使用する前記最低周波用関数は、出力値が０のとき、傾きが０となっていることを特徴とする放射線撮影装置。
12. 請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
    変換前の入力値と変換後の出力値とが関連した抑制画像生成用関数を用いて、前記帯域画像の各々を画素データの絶対値が抑制された絶対値抑制画像に変換する抑制画像生成手段を更に備え、
    前記調整帯域画像生成手段は、前記帯域画像として前記絶対値抑制画像を使用し、
    前記抑制画像生成手段が使用する前記抑制画像生成用関数をグラフで表すと、入力値に対して出力値が単調に増加し、入力値が０のとき、傾きが最小となっており、入力値の絶対値が大きくなるに従って傾きは増大して１に近づくことを特徴とする放射線撮影装置。
13. 請求項１２に記載の放射線撮影装置において、
    前記最低周波数画像調整手段が使用する前記最低周波用関数、前記調整帯域画像生成手段が使用する前記高周波用関数、前記抑制画像生成手段が使用する前記抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、元画像撮影時における撮影部位または術式の種類に応じて互いに異なっていることを特徴とする放射線撮影装置。
14. 請求項１２または請求項１３に記載の放射線撮影装置において、
    前記最低周波数画像調整手段が使用する前記最低周波用関数、前記調整帯域画像生成手段が使用する前記高周波用関数、前記抑制画像生成手段が使用する前記抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、元画像撮影時における露光量に応じて互いに異なっていることを特徴とする放射線撮影装置。
15. 請求項１２ないし請求項１４のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
    画像処理手段は、前記元画像に対してダイナミックレンジ圧縮処理、およびダイナミックレンジ圧縮処理以外の画像処理を二重に行い、
    前記最低周波数画像調整手段が使用する前記最低周波用関数、前記調整帯域画像生成手段が使用する前記高周波用関数、前記抑制画像生成手段が使用する前記抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、前記元画像に施される画像処理の種類に応じて互いに異なっていることを特徴とする放射線撮影装置。
16. 請求項１２ないし請求項１５のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
    前記最低周波数画像調整手段が使用する前記最低周波用関数、前記調整帯域画像生成手段が使用する前記高周波用関数、前記抑制画像生成手段が使用する前記抑制画像生成用関数の少なくとも１つは、前記帯域画像の各々で互いに異なっていることを特徴とする放射線撮影装置。

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