CN102274037A - 图像处理方法和使用了该图像处理方法的放射线摄影装置 - Google Patents

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Abstract

图像处理方法和使用了该图像处理方法的放射线摄影装置。本发明提供一种使用了波段图像的图像处理方法，所述图像处理方法具备：波段图像生成步骤，提取映入了被检体的像的源图像的频率分量的一部分，来生成多个波段图像；变换步骤，参照关联了变换前的输入值与变换后的输出值的变换表，将各个所述波段图像变换为限制了像素数据的绝对值的绝对值抑制图像；和图像处理步骤，根据所述绝对值抑制图像来对所述源图像实施图像处理。

Description

图像处理方法和使用了该图像处理方法的放射线摄影装置
技术领域
本发明涉及映入了被检体的放射线图像的图像处理方法和使用了该图像处理方法的放射线摄影装置，特别涉及，能够进行高频强调处理、和动态范围压缩处理的图像处理方法和使用了该图像处理方法的放射线摄影装置。
背景技术
在医疗机构中具有用放射线来取得被检体的图像的放射线摄影装置。若对图像实施规定的图像处理，则映入到图像中的血管等构造被强调等，从而存在诊断变得容易的情况。因此，在以往的放射线摄影装置中，能够通过图像处理来对取得的图像进行加工。放射线摄影装置能够进行的图像处理，具体来说，有高频强调处理和动态范围压缩处理等(日本国特开平10-075395号公报、日本国特开平10-171983号公报、日本国特开平06-301766号公报、日本国特开平09-163227号公报)。
为了进行上述两个图像处理，需要根据映入了被检体的放射线图像(适当称作源图像)来生成多个波段图像(band image)。波段图像是指仅由存在于源图像的特定的波段的频率分量构成的图像，是从源图像中提取了规定的频率分量而得到的图像。波段图像根据源图像而生成多个，各波段图像中从源图像中提取的频率分量的波段不同。因此，某波段图像只包含源图像的高频分量，其他波段图像只包含源图像的低频分量。该多个波段图像是通过对源图像实施图像处理来从高频侧开始依次被生成的。源图像的高频分量是映入了被检体的投影图像的细微构造的分量，源图像的低频分量是映入了被检体的投影图像的粗略构造的分量。
对以往的图像处理的方法进行说明。以往为了按照图像处理方法来进行高频强调处理或动态范围压缩处理，如图16所示，从映入了被检体的源图像P0，来生成波段图像α、β、γ、δ。然后，将这些波段图像α、β、γ、δ分别变换为绝对值抑制图像LUT(α)、LUT(β)、LUT(γ)、LUT(δ)。然后，生成的各个绝对值抑制图像LUT相加，生成合计图像∑LUT。该∑LUT在后段的图像处理过程中被使用。
波段图像α、β、γ、δ使用变换用的表而被变换为绝对值抑制图像LUT(α)、LUT(β)、LUT(γ)、LUT(δ)。对该变换表T进行说明。图17将变换表T的输入值和输出值关联起来表示为曲线图(graph)。输入值表示变换前的值，输出值表示变换后的值。并且，该曲线图成为以原点为拐点的形状。更具体来说，在输入值为±a的范围内时，输入值与输出值的关系依据规定的函数f，在输入值为a以上b以下，或者-b以上-a以下的情况下，输入值与输出值的关系成为比例关系。并且，在输入值为b以上或-b以下的情况下，输入值与输出值的关系依据规定的函数g。
通过生成绝对值抑制图像LUT的处理，能够抑制用图像处理最终得到的处理图像中出现的图像的失真。例如，假设不生成绝对值抑制图像LUT，而原样使用了波段图像α、β、γ、δ。这样一来，在将根据波段图像α、β、γ生成的图像与源图像P0重合来生成图像时，波段图像α、β、γ、δ所具有的较大的正值或负值被原样重合于源图像P0，处理图像的目识别性变差。
这种现象，例如，在嵌入了金属片的被检体映入到了源图像P0中的情况下，在处理图像中的金属片与被检体的组织的分界线上容易产生伪像。在源图像P0中，金属片与被检体的组织的像素数据极端不同。在波段图像α、β、γ、δ中，该极端的变化会表现为频率分量，具体来说，通过分配极端大的正值、或极端小的负值(即，像素数据的绝对值较大的值)来表示分界线。这在处理图像的生成中表现为给分界线镶边那样的伪像。因此，将波段图像α、β、γ、δ中出现的像素数据的绝对值较大的像素数据的值变换为较小的值，来生成绝对值抑制图像LUT。
此外，波段图像α、β、γ、δ所具有的接近0的绝对值的值被原样重合于源图像P0，存在处理图像的目识别性变差的问题。在源图像P0中映入了含有较多噪声分量的被检体的情况下，噪声分量因图像处理被强调，在处理图像中容易产生伪像。在波段图像α、β、γ、δ中，成为该伪像的原因的噪声分量，会表现为频率分量，具体来说，噪声分量主要作为绝对值是极小值的像素数据出现在波段图像α、β、γ、δ中。这在处理图像的生成中表现为强调噪声分量那样的伪像。因此，将波段图像α、β、γ、δ中出现的绝对值接近0的像素数据的值暂时变换为更小的值，来生成绝对值抑制图像LUT。
但是，在上述的图像处理方法中，存在如下的问题点。
即，以往的方法存在实施手术者无法简便地调节图像处理的程度的问题点。实施手术者为了调节图像处理的程度，需要变更为了生成绝对值抑制图像LUT而使用的变换表T。实施手术者一个一个手动变换变换表T的值是繁杂的作业。因为变换表T由函数f、g规定。因此，如果说使实施手术者能够变更用来规定变换表T的输入值与输出值的关系的函数f、g的结构如何，因为函数f、g是非线性的函数，并且，函数f、g存在后述的制约，所以实施手术者很难像希望的那样对函数f、g进行变形。此外，因为必须调整函数f、g这两个函数，所以实施手术者被强加复杂且难懂的参数的调节。
作为上述这种图像处理不灵活的理由之一，可以列举，图17所示的表示输入值与输出值的关系的曲线必须是光滑的曲线的制约。图17所示的曲线图，在输入值为±a、±b的四个位置上，切换了用来规定输入值与输出值的关系的函数。在该位置上，若曲线图形状不是连续且光滑的，则在处理图像中出现伪影(artifact)，因此设有这种制约。
对该理由进行说明。例如，假设在输入值p0的位置上曲线图不连续，或者不光滑。a在表示输入值与输出值的关系的曲线图中，位于第1函数与第2函数的分界线。例如，比p0稍小的输入值p1，被变换为由第1函数决定的输出值q1，比p0稍大的输入值p2，被变换为由第2函数决定的输出值q2。然后，波段图像α、β、γ、δ中的值β1，在绝对值抑制图像LUT中被变换为q1，波段图像α、β、γ、δ中的值p2在绝对值抑制图像LUT中被变换为q2。
因为该第1函数与第2函数不连续，或者不光滑，所以输出值q1与输出值q2远离。于是，虽然在波段图像α、β、γ、δ中，p1和p2为接近的值，但其在绝对值抑制图像LUT中分别被变换为远离的q1和q2。该影响重叠于最终取得的处理图像，成为处理图像的目识别性变差的原因。
因为存在这种情况，所以无法自由地规定用来限定变换表T的输入值与输出值的关系。这使实施手术者对变换表T进行的调节变得困难。
发明内容
本发明鉴于这种情况而作，其目的在于，提供一种实施手术者能够简单地进行调节的图像处理方法和使用了该图像处理方法的放射线摄影装置。
本发明为了解决上述课题，采用如下结构。
即，本发明所涉及的图像处理方法的特征在于，具备：波段图像生成步骤，提取映入了被检体的像的源图像的频率分量的一部分，来生成多个波段图像；变换步骤，参照关联了变换前的输入值与变换后的输出值的变换表，将各个波段图像变换为限制了像素数据的绝对值的绝对值抑制图像；和图像处理步骤，根据绝对值抑制图像来对源图像实施图像处理，关于在变换步骤中参照的变换表，在输入值的绝对值为阈值以下的情况下的输出值为0，在输入值为正值并且大于阈值的情况下，根据输入值的增大，输出值也增大，在输入值为负值并且小于阈值的相反数的情况下，根据输入值的减少，输出值也减少。
此外，本发明所涉及的放射线摄影装置的特征在于，具备：放射线源，其照射放射线；放射线检测单元，其检测放射线；图像生成单元，其根据从放射线检测单元输出的检测信号，来生成映入了被检体的像的源图像；波段图像生成单元，其提取源图像的频率分量的一部分，来生成多个波段图像；变换单元，其参照关联了变换前的输入值与变换后的输出值的变换表，将各个波段图像变换为限制了像素数据的绝对值的绝对值抑制图像；和图像处理单元，其根据绝对值抑制图像来对源图像实施图像处理，变换单元所参照的变换表，在输入值的绝对值为阈值以下的情况下的输出值为0，在输入值为正值并且大于阈值的情况下，根据输入值的增大，输出值也增大，在输入值为负值并且小于阈值的相反数的情况下，根据输入值的减少，输出值也减少。
根据上述结构，绝对值抑制图像根据变换表来生成。该变换表，在输入值的绝对值为阈值以下时，输入值为0，在输入值的绝对值大于阈值的情况下，输入值与输出值的关系可以用以往那种光滑的曲线来表示。根据以往的结构，若输入值与输出值的关系，不是针对所有的输入值都用光滑的曲线来表示，则在由绝对值抑制图像生成的图像中产生伪影。但是，若在表示输入值与输出值的关系的曲线图中，成为不连续的部分的阈值(和其相反数)充分接近0，则不会产生能够看见的伪影。这样一来，即使不像以往那样由复杂的函数来决定输入值与输出值的关系，也能够容易地生成变换表。
此外，在上述图像处理方法中，更优选，还具备阈值变更步骤，接收以规定的值为上限来改变阈值的输入的指示。
此外，在上述放射线摄影装置中，更优选，还具备阈值变更单元，其接收以规定的值为上限来改变阈值的输入的指示。
根据上述结构，阈值变得能够变更。若增大阈值，则更多的构成绝对值抑制图像的像素数据取0的值。于是，对源图像实施的图像处理的样态发生变化。这样一来，实施手术者只要操作阈值这种单独的值，就能够调节对源图像实施的图像处理的程度。
此外，在上述图像处理方法中，更优选，在变换步骤中使用于波段图像的变换的阈值，根据摄影部位或技法的种类而相互不同。
此外，在上述放射线摄影装置中，更优选，变换单元在波段图像的变换中使用的阈值，根据摄影部位或技法的种类而相互不同。
上述结构表示本发明的具体结构的一个例子。映入到源图像中的被检体的像的样态根据摄影部位或技法的种类而变化。因此，若使阈值根据摄影部位或技法的种类而不同，则能够对映入到了源图像中的被检体的像准确地进行图像处理。
此外，在上述图像处理方法中，更优选，在变换步骤中，使用于波段图像的变换的阈值在各个波段图像中相互不同。
此外，在上述放射线摄影装置中，更优选，变换单元在波段图像的变换中使用的阈值在各个波段图像中相互不同。
上述结构表示本发明的具体结构的一个例子。若使阈值在各个波段图像中不同，则能够进行自由度更高的图像处理的调节。而且，此时实施手术者所进行的操作，只是调节有限种类的参数，可以说操作性优异。
此外，在上述图像处理方法中，更优选，在变换步骤中使用于波段图像的变换的阈值，根据源图像摄影时的曝光量而相互不同。
此外，在上述放射线摄影装置中，更优选，变换单元在波段图像的变换中使用的阈值，根据源图像摄影时的曝光量而相互不同。
上述结构表示本发明的具体结构的一个例子。若使阈值根据源图像摄影时的曝光量而不同，则能够进行自由度更高的图像处理的调节。
此外，在上述图像处理方法中，更优选，在图像处理步骤中，对源图像进行强调高频分量的高频强调处理、或调节源图像的像素数据的分布的动态范围压缩处理。
此外，在上述放射线摄影装置中，更优选，图像处理单元对源图像进行强调高频分量的高频强调处理、或调节源图像的像素数据的分布的动态范围压缩处理。
上述结构表示本发明的具体结构的一个例子。即，本发明中的图像处理是强调高频分量的高频强调处理、和调节源图像的像素数据的分布的动态范围压缩处理这两个处理。在任意一个图像处理中，由于都使用绝对值抑制图像，因此能够使用本发明。
此外，在上述图像处理方法中，更优选，在变换步骤中，使用于波段图像的变换的阈值根据图像处理的种类而相互不同。
此外，在上述放射线摄影装置中，更优选，变换单元在波段图像的变换中使用的阈值，根据图像处理的种类而相互不同。
上述结构表示本发明的具体结构的一个例子。若使阈值根据图像处理而不同，则能够进行自由度更高的图像处理的调节。
附图说明
基于阐述本发明的目的，这里在附图中示出几种优选的形式，然而，显而易见的，本发明没有被限定在所述的具体的结构和所示的手段。
图1是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的结构的功能模块图。
图2是说明实施例1所涉及的源图像的频率分布的示意图。
图3是说明实施例1所涉及的波段图像的频率分布的示意图。
图4是说明实施例1所涉及的波段图像的频率分布的示意图。
图5是说明实施例1所涉及的波段图像的频率分布的示意图。
图6是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的流程图。
图7是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的示意图。
图8是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的示意图。
图9是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的示意图。
图10是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的示意图。
图11是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的示意图。
图12是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的示意图。
图13是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的示意图。
图14是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的示意图。
图15是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置的动作的示意图。
图16是说明以往结构的X射线摄影装置的动作的示意图。
图17是说明以往结构的X射线摄影装置的动作的示意图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施例进行说明。实施例中的X射线相当于本发明的放射线。此外，FPD是平板·探测器(flat panel detector)的简称。
<X射线摄影装置的整体结构>
首先，对实施例1所涉及的X射线摄影装置1的结构进行说明。X射线摄影装置1，如图1所示，具备：载置被检体M的载板2；设置于载板2的上侧的照射X射线的X射线管3；和设置于载板2的下侧的检测X射线的FPD4。X射线管3相当于本发明的放射线源，FPD4相当于本发明的放射线检测单元。X射线管3相当于本发明的放射线源，FPD4相当于本发明的放射线检测单元。
X射线管控制部6为了以规定的管电流、管电压、脉冲宽度来控制X射线管3而设。FPD4检测从X射线管3发出，并透过了被检体M的X射线，并生成检测信号。该检测信号被送出到图像生成部11，在那里生成映入了被检体M的投影图像的源图像P0。显示部25为了显示图像生成部11所输出的被检体M的投影图像而设。图像生成部11相当于本发明的图像生成单元。
此外，实施例1所涉及的X射线摄影装置1具备：波段图像生成部12，其生成从源图像P0中提取了各波段的频率分量的波段图像α、β、γ、……；图像变换部13，其将波段图像α、β、γ、……的图像数据变换为低绝对值的值，并生成绝对值抑制图像(LUT图像Lα、Lβ、Lγ、……)；阈值变更部14，其变更在图像变换部13工作时参照的阈值；和图像处理部15，其使用LUT图像Lα、Lβ、Lγ、……来进行源图像P0的图像处理，并生成处理图像Pn。波段图像生成部12相当于本发明的波段图像生成单元，图像变换部13相当于本发明的变换单元。此外，阈值变更部14相当于本发明的阈值变更单元，图像处理部15相当于本发明的图像处理单元。
对该波段图像α、β、γ进行说明。图2是对源图像P0进行频率解析后的结果。源图像P0具有从高频到低频的宽范围的频率分量。为了说明的方便，假设各频率的响应(response)全部为1。图3是对第1波段图像α进行了频率解析后的结果。如图3所示，第1波段图像α成为提取了存在于源图像P0的最高频侧的频率区域中的频率分量的图像。图4是对第2波段图像β进行了频率解析后的结果。如图4所示，第2波段图像β成为提取了存在于源图像P0的第2高频侧的频率区域中的频率分量的图像。图5是对第3波段图像γ进行了频率解析后的结果。如图5所示，第3波段图像γ成为提取了存在于源图像P0的第3高频侧的频率区域中的频率分量的图像。像这样，波段图像α、β、γ按照该顺序具有高频的源图像P0由来的频率分量。
操作台26为了使实施手术者输入X射线照射开始等指示而设。此外，主控制部27为了总括性地控制各控制部而设。该主控制部27由CPU构成，通过执行各种程序而实现了X射线管控制部6、各部11、12、13、14、15。此外，上述各部也可以分割给担当它们的运算装置来执行。存储部28存储使用于图像处理的参数、伴随图像处理而生成的中间图像、表等与X射线摄影装置1的控制相关的一切参数。
波段图像生成部12、图像变换部13、阈值变更部14、图像处理部15通过进行一系列的动作来对源图像P0实施高频强调处理和动态范围压缩处理等图像处理。具体来说，如图6所示，首先，生成波段图像α、β、γ(波段图像生成步骤S1)，并变更阈值(阈值变更步骤S2)。然后，将波段图像α、β、γ变换为LUT图像Lα、Lβ、Lγ(变换步骤S3)，并使用LUT图像Lα、Lβ、Lγ来进行各种图像处理(图像处理步骤S4)。对这些各步骤的具体操作，按顺序进行说明。
<波段图像生成步骤S1>
对波段图像生成部12的动作进行说明。波段图像生成部12，如图7所示，按顺序取得第1波段图像α、第2波段图像β、第3波段图像γ。对这些各动作按顺序进行说明。
首先，对第1波段图像α的取得进行说明。用图像生成部11生成的源图像P0(参照图8)被送出到波段图像生成部12。波段图像生成部12使起到高通滤波器的作用的矩阵对构成源图像P0的各个像素起作用。图9表示了对构成源图像P0的像素s，进行了高通滤波处理时的样态。波段图像生成部12，例如，从存储部28中读出5×5的高通滤波用的矩阵，使该矩阵作用于像素s。于是，矩阵如图9所示，对以像素s为中心的5行5列大小的像素区域R起作用。然后，波段图像生成部12将使矩阵作用而得到的像素数据配置于第1波段图像α中的与像素s相当的位置。波段图像生成部12对构成源图像P0的像素s以外的所有像素进行同样的动作，每次都将取得的像素数据与源图像P0对应地映射到第1波段图像α中。因为高通滤波器只使区域R所包含的高频分量通过，所以第1波段图像α成为像素数据细致地变化的不光滑的图像。该高通滤波器处理，在图7中，用记号HPF表示。
接下来，对第2波段图像β的取得进行说明。波段图像生成部12，首先，如图7所示，生成将源图像P0例如纵、横都缩小为1/2的缩小图像P1。在图7中，该图像缩小处理用Mag(-)表示。
然后，波段图像生成部12对缩小图像P1实施低通滤波。即，波段图像生成部12从存储部28中读出与高通滤波器用的矩阵相同尺寸的5×5的低通滤波器用的矩阵，并使该矩阵对构成缩小图像P1的各个像素起作用。通过矩阵的作用而得到的像素数据，与缩小图像P1对应地映射到低通图像L1中。该样态与使用了图9的说明相同。不同点在于，使用的矩阵不同、和图像的尺寸变小。若像这样，暂时缩小源图像P0后施加低通滤波，则即使不增大用来规定低通滤波的矩阵，也能够提取频率分量，因此能够大幅抑制计算成本。该低通滤波处理，在图7中，用记号LPF表示。
波段图像生成部12，如图7所示，生成将低通图像L1例如纵、横都扩大到2倍的扩大低通图像M1。在图7中，该图像缩小处理用Mag(+)表示。即，扩大低通图像M1和源图像P0的图像的大小相同。波段图像生成部12从源图像P0中减去第1波段图像α和扩大低通图像M1，生成第2波段图像β。
对该第2波段图像β进行说明。图10示意性地表示了各图像所包含的频率分量的范围。源图像P0，如图10所示，具有全部频率分量。并且，因为第1波段图像α只由最高频侧的分量构成，所以不具有低频分量。另一方面，因为扩大低通图像M1只由缩小图像P1的低频分量构成，所以不具有高频分量。从源图像P0中减去了第1波段图像α和扩大低通图像M1后的第2波段图像β，如图10所示，具有源图像P0的全部频率分量中的，从第1波段图像α所具有的最低的频率开始，到扩大低通图像M1所具有的最高的频率为止夹着的区间内的频率分量。
接下来，对第3波段图像γ的取得进行说明。波段图像生成部12从存储部28中读出高通滤波器用的矩阵的约2倍大小的9×9的带通滤波用矩阵，并使该矩阵对构成缩小图像P1的各个像素起作用。通过矩阵的作用而得到的像素数据，与缩小图像P1对应地映射到第3波段图像γ中。该样态与使用了图9的说明相同。不同点在于，使用的矩阵的种类不同、矩阵的大小纵横都成为了2倍、以及处理对象的缩小图像P1的面积成为了源图像P0的约1/4。该带通滤波器处理，在图7中，用记号BPF表示。这样生成的第3波段图像γ，成为了针对比第2波段图像β更低频侧的波段，提取了源图像P0的频率分量的图像。
波段图像生成部12，除了生成缩小图像P1以外，还生成了将缩小图像P1纵横分别缩小了1/2的缩小图像P2。该缩小图像P2也被实施带通滤波，生成第4波段图像δ。这样生成的第4波段图像δ，成为了针对比第3波段图像γ更低频侧的波段，提取了源图像P0的频率分量的图像。像这样，波段图像生成部12也可以生成比第3波段图像γ更低频侧的波段图像。这些波段图像也可以使用于后段的图像处理。但是，在实施例1的说明中，为了简单的说明，假设只用波段图像α、β、γ来进行图像处理。
波段图像α、β、γ、……被送往图像变换部13。图像变换部13对构成波段图像α、β、γ的像素数据进行变换来生成各个绝对值抑制图像(LUT图像Lα、Lβ、Lγ)。
对LUT图像Lα、Lβ、Lγ的生成具体地进行说明。已经说明了波段图像是像素数据被映射而构成的。该像素数据可以取从正到负的范围。在图11中，表示了第1波段图像α的具体结构。构成第1波段图像α的值(强度)，根据位置，既有正的情况，也有负的情况。
<阈值变更步骤S2、变换步骤S3>
图像变换部13读出存储在存储部28中的变换表T，将波段图像α、β、γ分别变换为LUT图像Lα、Lβ、Lγ。通过此处理，能够抑制最终得到的图像处理后的处理图像Pn中出现的图像失真。例如，假设不生成LUT图像Lα、Lβ、Lγ，而原样使用了波段图像α、β、γ。这样一来，在将根据波段图像α、β、γ生成的图像与源图像P0重合来生成处理图像Pn时，波段图像α、β、γ所具有的较大的正值或负值被原样重合于源图像P0，处理图像Pn的目识别性变差。这种现象，例如，在嵌入了金属片的被检体M被映入到了源图像P0中的情况下，在处理图像Pn中的金属片与被检体M的组织的分界线上容易产生伪像。在源图像P0中，金属片与被检体M的组织的像素数据极端不同。在波段图像α、β、γ中，该极端的变化会被表现为频率分量，具体来说，通过分配极端大的正值、或极端小的负值(即，像素数据的绝对值较大的值)，来表示分界线。这在处理图像Pn的生成中表现为给分界线镶边那样的伪像。
因此，图像变换部13，将波段图像α、β、γ中出现的像素数据的绝对值较大的像素数据的值变换为较小的值，来生成LUT图像Lα、Lβ、Lγ，用于高频强调处理，并且，将波段图像α、β、γ中出现的像素数据的绝对值较小的像素数据的值变换为更小的值，来生成LUT图像Lα、Lβ、Lγ，用于动态范围压缩处理。像这样，图像变换部13根据图像处理的种类来生成不同的LUT图像Lα、Lβ、Lγ。
对图像变换部13使用于上述变换的变换表T进行说明。图12将变换表T的输入值与输出值关联起来，表示为曲线图。该曲线图成为原点对称的非线性形状。图像变换部13读出构成波段图像α、β、γ的像素数据，并从变换表T中取得将此作为输入值时的输出值。图像变换部13通过对构成第1波段图像α的所有像素数据来进行该输出值的取得，并对输出值二维地进行映射，来取得第1LUT图像Lα。由此，进行高频强调处理、或动态范围压缩处理时的LUT图像Lα，都成为除去了存在于第1波段图像α中的极端大的正值、和极端小的负值(绝对值极端小的值)后的图像。图像变换部13对第2波段图像β进行同样的处理，生成第2LUT图像Lβ。然后，对第3波段图像γ进行同样的处理，生成第3LUT图像Lγ。该样态表示在图14的左侧。
接下来，对本发明中最具特征的图像变换部13所参照的阈值a进行说明。首先，在高频强调处理中，通过设定该阈值a，能够调整处理图像Pn中的LUT图像Lα、Lβ、Lγ所包含的噪声分量的影响。此外，在动态范围压缩处理中，通过设定该阈值a，能够调整处理图像Pn中的LUT图像Lα、Lβ、Lγ所包含的微小的高频分量的影响。图12所示的变换表T表示了阈值a为0时的图。LUT图像Lα、Lβ、Lγ在后段的高频强调处理、或动态范围压缩处理中，与源图像P0重叠地出现在处理图像Pn中。因为阈值a为0时，且变换表T的输出值为0时，只可能是输入值为0时，所以构成LUT图像Lα、Lβ、Lγ的像素数据大部分不是0。因此，在处理图像Pn中，在高频强调处理中，LUT图像Lα、Lβ、Lγ所包含的噪声分量的影响较强地出现，在动态范围压缩处理中，除了噪声分量的影响较强地出现之外，微小的高频分量被过度抑制。
存在如下情况：不使LUT图像Lα、Lβ、Lγ重叠于源图像P0时目识别性更优异。但是，这种现象只限于在构成源图像P0的像素数据为0附近的情况下产生。若假设，完全不使用LUT图像Lα、Lβ、Lγ而进行图像处理，则波段图像α、β、γ所包含的绝对值较大的像素数据被原样重叠于源图像P0，处理图像Pn的目识别性确实恶化。因此，根据实施例1的结构，成为如下结构：在构成波段图像α、β、γ的像素数据中的，比阈值a绝对值大的像素数据和小的像素数据，变更像素的变换方法。
若实施手术者通过操作台26指示了阈值的变更，则阈值变更部14接收改变阈值的输入的指示，将原来为0的阈值变更为与指示一致的阈值a。于是，阈值变更部14将变换表T变更为图13那样。假设变更后的变换表为Ta。对根据变换表Ta进行的LUT图像Lα、Lβ、Lγ的生成进行说明。在变换表Ta中的输入值为-a以上a以下时，输出值为0。并且，在输入值不到-a，或大于a的情况下，输出值由与图12相同的原点对称的非线性形状的曲线图来决定。若使用该变换表Ta来生成LUT图像Lα、Lβ、Lγ，则成为如下这样。即，在波段图像α、β、γ所包含的像素数据为-a以上a以下时，输出值被变换为0，并被映射到LUT图像Lα、Lβ、Lγ中。此外，在波段图像α、β、γ所包含的像素数据不到-a、或者大于a时，值以绝对值变小的方式被变换。
即，变换表Ta在输入值的绝对值为阈值以下的情况下的输出值为0，在输入值为正值并且大于阈值a的情况下，根据输入值的增大，输出值也增大，并且随着输入值变大，输出值的增加量逐渐变小，在输入值为负值并且小于作为阈值a的相反数的值-a的情况下，根据输入值的减少，输出值也减少，并且随着输入值变小，输出值的减少量逐渐变小。
对将波段图像α、β、γ所包含的绝对值较小的像素数据变换为0的意义进行说明。如后述那样，高频强调处理和动态范围压缩处理等图像处理是通过使LUT图像Lα、Lβ、Lγ(总称为LUT图像L)重合于源图像P0来进行的。源图像P0在LUT图像L的像素数据的值为0的部分，完全不受LUT图像L的影响地被进行图像处理。LUT图像L的像素数据成为0的，是波段图像α、β、γ所包含的像素数据的绝对值较小的部分。即，存在如下情况：在想要进行高频强调处理时，针对该部分，在源图像P0中，映入了很多重叠的噪声分量，因此原样保持不实施图像处理更能成为噪声分量不被强调的清晰的图像。此外，存在如下情况：在想要进行动态范围压缩处理时，针对该部分，只映入了微小的高频分量，因此不发生过冲(overshoot)，原样保持不实施图像处理更能成为保存了微小的高频分量的清晰的图像。另一方面，因为波段图像α、β、γ所包含的绝对值较大的像素数据为阈值以上，所以被可靠地变换为非0的绝对值较小的像素数据。由此，不会出现映入到了最终生成的处理图像Pn中的给嵌入于被检体的金属片与被检体的组织的分界线镶边那样的伪像。
对表示用于表示变换表Ta的输入值与输出值之间的关系的曲线图(参照图13)的阈值附近的曲线图的不连续性进行说明。例如，图13的曲线图，在输入值为由阈值a决定的a和-a这2点上，曲线图不连续。若像这样，规定变换表的曲线图不连续，则在构成处理图像Pn的像素数据中产生不连续的段差，并在处理图像Pn中出现伪影，这是对于具有本发明所属的技术领域中的通常知识的人来说的常识。但是，若实际使用变换表Ta来生成处理图像Pn，则不会看到伪影。若使a为足够小的值，则实施手术者无法看到段差。
实施手术者能够通过操作台26来使阈值a增减。若实施手术者使阈值a增加，则图13所示的a的值变大，高频强调处理和动态范围压缩处理等图像处理中的LUT图像Lα、Lβ、Lγ的影响逐渐消失。但是，若实施手术者过度增大a的值，则可以看到伴随出现于曲线图的不连续部分的段差的像素值的骤变，处理图像Pn的目识别性变差。
因此，根据实施例1的结构，设有阈值a的上限值。由此，实施手术者无法将a增大到大于在图13中输入值为正的区域中描绘的虚线的位置，同样，无法将-a减小到小于在图13中输入值为负的区域中描绘的虚线的位置。
对阈值a的增减与处理图像Pn的关系进行说明。首先，在高频强调处理中，若降低阈值a，则在LUT图像Lα、Lβ、Lγ中，信号的较小的高频分量和噪声分量更多地被保存，因此成为处理图像Pn的高频分量与源图像P0相比，微小的高频分量和噪声分量被强调了的图像。反之，若提高阈值a，则在LUT图像Lα、Lβ、Lγ中，丢失信号的较小的高频分量和噪声分量的一部分，对处理图像Pn实施的微小的高频分量和噪声分量的强调变弱。另一方面，在动态范围压缩处理中，若降低阈值a，则在LUT图像Lα、Lβ、Lγ中，信号的较小的高频分量更多地被保存，因此成为处理图像Pn的高频分量与源图像P0相比，微小的高频分量和微小的过冲被抑制了的图像。反之，若提高阈值a，则在LUT图像Lα、Lβ、Lγ中，信号较小的高频分量更受到抑制，因此在处理图像Pn中微小的高频分量更多地被保存，并且只有极端的过冲被抑制。
<图像处理步骤S4>
图像处理部15使用图像变换部13所生成的LUT图像L，来进行高频强调处理和动态范围压缩处理等图像处理。下面，对该具体结构进行说明。
<高频强调处理>
对高频强调处理进行说明。为了进行高频强调处理，首先，图像处理部15将取得的LUT图像L相加来生成抑制合计图像∑LUT。因为第3LUT图像Lγ与第1LUT图像Lα和第2LUT图像Lβ相比，图像的大小不同，所以无法原样相加(参照图14)。因此，图像处理部15进行如下动作：将第3LUT图像Lγ暂时扩大，并将该扩大图像与第1LUT图像Lα和第2LUT图像Lβ相加。在抑制合计图像∑LUT中，不包含源图像P0的低频分量。因为比由第3波段图像γ提取的低频分量更低频的分量，不被合计到抑制合计图像∑LUT中。
然后，图像处理部15对抑制合计图像∑LUT实施浓度变换处理，并生成浓度变换图像USM(参照图14)。在该浓度变换图像USM中，含有源图像P0所包含的高频分量。最后，图像处理部15将源图像P0和浓度变换图像USM相加，生成高频强调图像(处理图像Pn的一种)。
<动态范围压缩处理>
接下来，对调节源图像P0的像素数据的范围的动态范围压缩处理进行说明。由此，能够调节源图像P0的对比度。在对源图像P0进行动态范围压缩处理时，图像处理部15，首先适当扩大波段图像α、β、γ，并且将其相加，生成压缩用合计图像∑BP。该压缩用合计图像∑BP成为从源图像P0中除去了较低的频率分量的图像，由像素数据构成。
然后，图像处理部15，如图15所示，从源图像P0中减去压缩用合计图像∑BP，取得只由低频分量构成的低频分量图像BPL。接下来，图像处理部15从存储部28中读出反转表，使低频分量图像BPL的像素数据反转，生成反转低频分量图像BPLinv。此时的反转表不仅仅使低频分量图像BPL线性地反转。即，通过在想要关注的浓度区域中减小反转的程度，在除此之外的区域中越远离关注区域则越增大反转的程度，从而在保持了想要关注的浓度区域的对比度的状态下，对图像整体的动态范围进行压缩。
动态范围压缩处理通过将反转低频分量图像BPLinv和源图像P0相加来进行。此时，在反转低频分量图像BPLinv中不含有源图像P0的高频分量，源图像P0所包含的低频分量成为了被反转后的分量。若在此状态下，进行反转低频分量图像BPLinv和源图像P0的相加，则生成的处理图像Pn中高频分量部分地相对过剩，产生过冲。
为了抑制该过冲，图像处理部15由图像变换部13来接收抑制合计图像∑LUT。其中，在生成LUT图像L时使用的变换表是动态范围压缩处理用的变换表，不需要一定与在高频强调处理中使用了的变换表相同，表示图输入值和输出值的关系的曲线图是原点对称的非线性形状。此外，如下所述，在生成LUT图像L时可以使用变换表Ta(作为表示该表Ta中的输入值与输出值的关系的曲线图，参照图13)。
使用变换表Ta生成的LUT图像Lα、Lβ、Lγ成为抽出了波段图像α、β、γ所包含的像素值的绝对值较大的部分后的图像。这是因为生成的LUT图像Lα、Lβ、Lγ成为了对波段图像α、β、γ施加了只通过极端的像素值的滤波后的结果的图像。
由LUT图像Lα、Lβ、L生成的合计LUT图像∑L，成为了对源图像P0的高频分量，根据高频分量的容易相对过剩的程度，进行了加权后的图像。从合计LUT图像∑L根据提取了波段图像α、β、γ所具有的绝对值极端大的像素值的LUT图像L而生成来看，在合计LUT图像∑L中像素值不为0的，是在波段图像α、β、γ中像素值的绝对值极端大的像素。合计LUT图像∑L不为0的部分与在处理图像Pn中高频分量过剩的部分一致。
图像处理部15使抑制合计图像∑LUT的像素数据反转，生成反转抑制合计图像∑LUTinv(参照图15)。此时的反转表使用生成反转低频分量图像BPLinv时的反转表的倾斜度(用输入值对输出值进行了微分的微分值)。这样一来，反转抑制合计图像∑LUTinv仅由与生成反转低频分量图像BPLinv时在反转低频分量图像BPLinv中强烈地表现出了像素值变换的倾向的部分相当的抑制合计图像∑LUT上的像素值构成。在该抑制合计图像∑LUT中，不含有源图像P0的低频分量。
然后，图像处理部15对反转低频分量图像BPLinv加上反转抑制合计图像∑LUTinv。此时，反转低频分量图像BPLinv进行比反转抑制合计图像∑LUTinv加权较重的相加，并生成反转图像DRC(参照图15)。图像处理部15将源图像P0和反转图像DRC相加，生成动态范围压缩处理图像。
对在生成动态范围压缩处理时，分别求出反转低频分量图像BPLinv和反转抑制合计图像∑LUTinv的理由进行说明。在反转低频分量图像BPLinv中含有更多源图像P0的低频分量，反转抑制合计图像∑LUTinv含有更多源图像P0的高频分量。通过改变用于生成两合计图像的表，能够调整高频分量中的动态范围压缩处理和低频分量中的动态范围压缩处理之间的平衡。
对生成反转低频分量图像BPLinv时的反转表进行说明。反转表是关联了表示构成低频分量图像BPL的像素数据的输入值和表示构成反转低频分量图像BPLinv的像素数据的输出值的表，在输入值接近基准值的部分，输出值取接近0的值。在反转表内从基准值开始按照输入值变大的顺序来看，输出值取负值，其绝对值随着输入值变大而突然变大。此外，在反转表内从基准值开始按照输入值变小的顺序来看，输出值取正值，其绝对值随着输入值变大而突然变大。
为了说明的简单，假设若将源图像P0和反转低频分量图像BPLinv相加则能够生成动态范围压缩处理图像，并假设不考虑反转抑制合计图像∑LUTinv。此时，若假设构成反转低频分量图像BPLinv的像素数据全部为0，则源图像P0和动态范围压缩处理图像成为相同的图像。此外，若假设反转低频分量图像BPLinv的右半部分由正值构成，左半部分为由负值构成，则源图像P0的右半部分变亮，左半部分变暗。
在此基础上，表示源图像P0与实际的反转低频分量图像BPLinv的相加运算的结果如下。即，因为源图像P0中具有接近基准值的像素数据的部分，反转低频分量图像BPLinv的像素数据接近0，所以什么也不引起。并且，因为源图像P0中取得了比基准值更大的值的部分(明亮的部分)，反转低频分量图像BPLinv的像素数据为负值，所以变暗。此外，因为源图像P0中取得了比基准值更小的值的部分(较暗的部分)，反转低频分量图像BPLinv的像素数据为正值，所以变亮。这样，调节了源图像P0的动态范围，并生成了动态范围压缩处理图像(处理图像的一种)。
<X射线摄影装置的动作>
接下来，对X射线摄影装置1的动作进行说明。首先，被检体M被载置于载板2，实施手术者通过操作台26来指示放射线照射的开始。于是，从X射线管3照射X射线，透过了被检体M的X射线被FPD4检测出。此时，生成源图像P0。根据该源图像P0，生成LUT图像L。
实施手术者通过操作台26来选择高频强调处理、和动态范围压缩处理的某一个，若指示了任意一个图像处理的执行，则图像处理部15根据实施手术者的指示来进行高频强调处理、动态范围压缩处理。被实施了图像处理的被检体M的投影图像被显示于显示部25，X射线摄影装置1的动作结束。
如上所述，根据实施例1的结构，LUT图像L根据变换表Ta来生成。该变换表Ta在输入值的绝对值为阈值以下时，输入值为0，在输入值的绝对值大于阈值a的情况下，输入值与输出值的关系可以用以往那样的光滑的曲线来表示。根据以往的结构，若输入值和输出值的关系，不是针对所有的输入值都用光滑的曲线来表示，则在由LUT图像L生成的图像中产生伪影。但是，若在表示输入值与输出值的关系的曲线图中成为不连续的部分的阈值(和其相反数)充分接近0，则不会产生能够看见的伪影。这样一来，即使不像以往那样由复杂的函数来决定输入值与输出值的关系，也能够容易地生成变换表Ta。
此外，根据实施例1的结构，阈值a变得能够变更。若增大阈值a，则更多的构成LUT图像L的像素数据取0的值。于是，对源图像P0实施的图像处理的样态发生变化。这样一来，实施手术者只要操作阈值a这种单独的值，就能够调节对源图像P0实施的图像处理的程度。
本发明不限于上述结构，可以如下进行变形实施。以高频强调处理为例进行说明。
(1)除了上述实施例的结构之外，也可以采用使阈值a根据摄影部位或技法的种类来变更的结构。即，在源图像P0中，附加了摄影部位或技法的数据。阈值变更部14读取该摄影部位或技法的数据来决定阈值a。具体来说，阈值变更部14通过使用存储部28所存储的关联了阈值和摄影部位或技法的关联表来决定阈值a。
映入到源图像P0中的被检体M的图像的样态，根据摄影部位或技法的种类而变化。因此，若使阈值a根据摄影部位或技法的种类而不同，则能够对映入到了源图像P0中的被检体M的像准确地进行图像处理。对该阈值a的变更具体地进行说明。首先，在实施手术者通过操作台26，选择骨梁这种微小构造观察用的摄影部位或技法，来进行了摄影的情况下，阈值变更部14将阈值a变更为较小的值。由此，因为源图像P0所包含的高频分量被可靠强调地进行了图像处理，所以适合被检体的微小构造的观察。
此外，在实施手术者通过操作台26，选择软组织观察用的摄影部位或技法，来进行了摄影的情况下，阈值变更部14将阈值a变更为较大的值。由此，因为源图像P0所包含的噪声分量没有被强调，而只有粗略的构造被强调而进行了图像处理，所以适合被检体的粗略构造的观察。
(2)除了上述结构之外，也可以采用使阈值a在各个波段图像α、β、γ变更的结构。若使阈值a在各个波段图像α、β、γ不同，则能够进行自由度更高的图像处理的调节。而且，此时实施手术者所进行的操作，只是调节有限种类的参数，可以说操作性优异。对该阈值a的变更具体地进行说明。在想要进行强调了源图像P0所包含的微小构造的图像处理的情况下，实施手术者通过操作台26，对阈值变更部14进行如下指示：以波段图像α、β、γ所包含的频率分量越高则阈值a越小的方式来设定阈值a。由此，因为源图像P0所包含的高频分量被准确地强调地进行了图像处理，所以适合被检体的微小构造的观察。
此外，在想要进行强调了源图像P0所包含的软组织的图像处理的情况下，实施手术者通过操作台26，对阈值变更部14进行如下指示：以波段图像α、β、γ所包含的频率分量越高则阈值a越大的方式来设定阈值a。由此，因为源图像P0所包含的噪声分量没有被强调，而只有粗略的构造被准确地强调地进行了图像处理，所以适合被检体的软组织的观察。
(3)此外，除了上述结构之外，也可以采用使阈值a根据源图像P0的摄影时的曝光量(X射线量)来变更的结构。即，从主控制部27对阈值变更部14发送X射线量的数据。阈值变更部14根据该X射线量的数据来决定阈值a。具体来说，阈值变更部14通过使用存储部28所存储的关联了阈值和X射线量的关联表，来决定阈值a。
上述结构表示本发明的具体结构的一个例子。若使阈值a根据源图像摄影时的曝光量而不同，则能够进行自由度更高的图像处理的调节。对该阈值a的变更具体地进行说明。例如，源图像P0摄影时的X射线量越减少，则阈值变更部14越增大阈值a。这是因为，若X射线量减少，则源图像P0所包含的噪声分量增加，需要更加抑制处理图像Pn的噪声分量的强调。
从上述说明来看，若X射线量减少，则阈值a随之增大。但是，这样一来，在图13中说明了的段差的影响出现在处理图像Pn中。因此，也可以以如下方式来设定：若X射线量减少到某程度，则即使X射线量继续减少，也不增大阈值a。
此外，在想要观察骨部的情况下，源图像P0摄影时的X射线量越减少，则阈值变更部14越减小阈值a。对其理由进行说明。因为骨部不易通过X射线，所以源图像P0中的骨部的像，比除此之外的部分暗。若X射线量减小，则骨部的图像将变得更暗。若想要强调该骨部的微小的图像，则只要减小阈值a即可。
(4)在实施例1的结构中，也可以采用如下结构：以阈值变更部14与由实施手术者通过操作台26设定的图像处理的种类连动地改变阈值的方式构成，使图像处理的调节自由度更高。在本变形例中，操作台26中的图像处理的选择指示被送出到阈值变更部14，阈值变更部14根据选择指示来改变阈值。
在不脱离本发明的精神和实质的前提下，其可以被具体化为其他具体的形式，因此，应该参考所附的权利要求书作为本发明的保护范围的限定，而不是前述的说明书。

Claims (14)

1.一种图像处理方法，其使用了波段图像，
所述图像处理方法包含以下要素：
波段图像生成步骤，提取映入了被检体的像的源图像的频率分量的一部分，来生成多个波段图像；
变换步骤，参照关联了变换前的输入值与变换后的输出值的变换表，将各个所述波段图像变换为限制了像素数据的绝对值的绝对值抑制图像；和
图像处理步骤，根据所述绝对值抑制图像来对所述源图像实施图像处理，
关于在所述变换步骤中参照的所述变换表，在所述输入值的绝对值为阈值以下的情况下的所述输出值为0，在所述输入值为正值并且大于所述阈值的情况下，根据所述输入值的增大，所述输出值也增大，在所述输入值为负值并且小于所述阈值的相反数的情况下，根据所述输入值的减少，所述输出值也减少。
2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，
还具备阈值变更步骤，接收以规定的值为上限来改变所述阈值的输入的指示。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，
在所述变换步骤中使用于所述波段图像的变换的所述阈值，根据摄影部位或技法的种类而相互不同。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，
在所述变换步骤中使用于所述波段图像的变换的所述阈值在各个所述波段图像中相互不同。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，
在所述变换步骤中使用于所述波段图像的变换的所述阈值，根据所述源图像摄影时的曝光量而相互不同。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，
在所述图像处理步骤中，对所述源图像进行强调高频分量的高频强调处理、或调节所述源图像的像素数据的分布的动态范围压缩处理。
7.根据权利要求6所述的图像处理方法，其特征在于，
在所述变换步骤中使用于所述波段图像的变换的所述阈值根据图像处理的种类而相互不同。
8.一种放射线摄影装置，其进行使用了波段图像的图像处理，
所述放射线摄影装置包含以下要素：
放射线源，其照射放射线；
放射线检测单元，其检测放射线；
图像生成单元，其根据从所述放射线检测单元输出的检测信号，来生成映入了被检体的像的源图像；
波段图像生成单元，其提取所述源图像的频率分量的一部分，来生成多个波段图像；
变换单元，其参照关联了变换前的输入值与变换后的输出值的变换表，将各个所述波段图像变换为限制了像素数据的绝对值的绝对值抑制图像；和
图像处理单元，其根据所述绝对值抑制图像来对所述源图像实施图像处理，
关于所述变换单元所参照的所述变换表，在所述输入值的绝对值为阈值以下的情况下的所述输出值为0，在所述输入值为正值并且大于所述阈值的情况下，根据所述输入值的增大，所述输出值也增大，在所述输入值为负值并且小于所述阈值的相反数的情况下，根据所述输入值的减少，所述输出值也减少。
9.根据权利要求8所述的放射线摄影装置，其特征在于，
还具备阈值变更单元，其接收以规定的值为上限来改变所述阈值的输入的指示。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述变换单元在所述波段图像的变换中使用的所述阈值，根据摄影部位或技法的种类而相互不同。
11.根据权利要求8或权利要求9所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述变换单元在所述波段图像的变换中使用的所述阈值在各个所述波段图像中相互不同。
12.根据权利要求8或权利要求9所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述变换单元在所述波段图像的变换中使用的所述阈值，根据所述源图像摄影时的曝光量而相互不同。
13.根据权利要求8或权利要求9所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述图像处理单元对所述源图像进行强调高频分量的高频强调处理、或调节所述源图像的像素数据的分布的动态范围压缩处理。
14.根据权利要求13所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述变换单元在所述波段图像的变换中使用的所述阈值，根据图像处理的种类而相互不同。
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