JP3378373B2

JP3378373B2 - 画像表示装置

Info

Publication number: JP3378373B2
Application number: JP23710594A
Authority: JP
Inventors: 雅和長田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 2003-02-17
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JPH08101673A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像を表示する画像表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医用画像診断の分野において、フィルム
の代用を期待されて登場したＣＲＴディスプレイであっ
たが、現在のところフィルムをシャーカステンで表示す
るのと同等の表示能力をＣＲＴディスプレイに要求する
ことは不可能であり、フィルムの代用という当初の期待
は稀薄になっている。しかし、ディジタル技術の発展に
伴って、拡大表示、ガンマ特性の選択、関心領域の抽
出、エッジ強調、空間周波数の選択による強調処理等の
各種画像処理によりフィルムからは得られない独自の情
報を提供できることから、フィルムと併用されることが
多い。

【０００３】ところで、ＣＲＴの発光強度がカメラの入
力光の強度（またはイメージインテンシファイアの入射
Ｘ線の強度）に対して比例していることが、医用画像に
限らず、ＣＲＴディスプレイ実用化の観点から重要なこ
とである。このための周知技術として、ガンマ補正があ
る。通常、ＣＲＴの格子に加える電圧に対して発光強度
は、ガンマカーブとして表される非線形の特性を持って
いる。ガンマ補正は、カメラからの入力電圧に対してそ
の平方根に比例した電圧をＣＲＴの格子に加えること
で、ＣＲＴの発光強度をカメラの入力光の強度に比例さ
せる技術である。

【０００４】ところで、照明環境によっては電子ビーム
がオフセットの状態（最も暗い状態）でもＣＲＴ表面に
は一定の明るさが存在する。したがって、ＣＲＴの発光
強度が、この明るさ以下の部分では、コントラストが付
かないことになる。この問題に対して、ＳＭＰＴＥと呼
ばれる段階的な濃度変化のある試験画像を表示し、ＣＲ
Ｔに装備されている表示濃度や明るさ（明度）の調整ツ
マミを操作することで対処しているが、この方法は、専
門の技術者を必要とするばかりでなく、単に表示濃度や
明るさを全体的にシフトするのみで、結果的にコントラ
ストを低下させてしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に対処すべくなされたもので、その目的は、照明環境に
応じた適当なコントラストで画像を表示することができ
る画像表示装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１局面は、画
像データを記憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段
に記憶されている画像データを輝度変換する輝度変換手
段と、前記輝度変換手段で輝度変換された画像データを
表示する画像表示手段とを具備し、前記輝度変換手段
は、前記画像表示手段の出力光が最も暗いときの前記画
像表示手段の表面明度を最低出力とするように前記画像
データを輝度変換することを特徴とする画像表示装置で
ある。本発明の第２局面は、画像データを記憶する画像
記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶されている画像デ
ータを輝度変換する輝度変換手段と、前記輝度変換手段
で輝度変換された画像データを表示する画像表示手段
と、各々が濃度の異なる複数の像領域を有し、背景濃度
が互いに相違する複数の基準画像を記憶する記憶手段
と、前記画像表示手段に表示された前記複数の基準画像
各々に対して、オペレータが識別可能な特定の像領域を
指定するための入力手段とを具備し、前記輝度変換手段
は、前記入力手段を介して指定された像領域各々の濃度
と各々対応する背景濃度との関係に基づいて前記画像デ
ータを輝度変換することを特徴とする画像表示装置であ
る。

【０００７】

【作用】本発明によれば、照明環境に応じて画像データ
を輝度変換するので、照明環境に応じた適当なコントラ
ストで画像を表示することができる。

【０００８】

【実施例】以下図面を参照して本発明による画像表示装
置の一実施例を説明する。（第１実施例）図１は第１実施例に係る画像表示装置の
ブロック図である。データ／制御バス１に、ＣＰＵ２、
輝度変換手段３、測光手段４、画像表示手段としての陰
極線管（ＣＲＴ）５、ＣＲＴ特性データメモリ６、画像
メモリ７、表示メモリ８が接続される。画像メモリ７に
は、Ｘ線診断装置やＸ線コンピュータトモグラフィ装置
やガンマカメラや磁気共鳴イメージング装置等のモダリ
ティで発生され、ＣＲＴ５に表示して読影に供されるべ
き画像のディジタルデータ（画像データという）が記憶
される。なお、この画像データは、既にガンマ補正を受
けているものとする。画像メモリ７の画像の各ピクセル
データは、輝度変換手段３で変換係数と掛け合わされて
輝度変換（ピクセル値変換）される。

【０００９】輝度変換手段３で輝度変換された画像デー
タは、表示メモリ８に一旦記憶される。表示メモリ８か
らＣＲＴ５の表示走査方式に応じて各ピクセルデータが
順次ＣＲＴ５に読み出される。ピクセルデータはＣＲＴ
５内でアナログ信号に戻され、このアナログ信号は輝度
変調信号（電圧）として制御格子又は陰極に印加され
る。

【００１０】ＣＲＴ特性データメモリ６には、ＣＲＴ５
に固有のＣＲＴ特性データが記憶される。ＣＲＴ特性デ
ータとは、ＣＲＴ５の電気／光変換特性を表すデータで
あり、具体的にはＣＲＴ５に供給されるピクセル値（正
確にはこのピクセル値に応じた輝度変調電圧）の変化に
対するＣＲＴ５の出力明度（発光強度）の変化を表すデ
ータである。なお、このＣＲＴ特性データとしては、Ｃ
ＲＴ５に固有のデータでなくても、一般的なＣＲＴの特
性データであってもよい。

【００１１】このＣＲＴ特性データは、ＣＰＵ２に取り
込まれる。ＣＰＵ２は、このＣＲＴ特性データを用い
て、ピクセル値の変化に対してＣＲＴ５の出力明度が比
例する実用域の最低ピクセル値Ｂmin と、最高ピクセル
値Ｂmax を求める。ＣＲＴ特性データメモリ６には、Ｃ
ＲＴ特性データに代えて、あらかじめ計算した最低ピク
セル値Ｂmin と、最高ピクセル値Ｂmax のデータを記憶
するようにしてもよい。

【００１２】測光手段４は、光センサであり、図２に示
すように、ＣＲＴ５の蛍光面の表面明度を測光するよう
にその受光面をＣＲＴ５の蛍光表面に向けて配置され
る。ＣＰＵ２は、ＣＲＴ５に供給されるピクセル値がゼ
ロ、つまり輝度変調電圧がオフセットの状態（最も暗い
状態）におけるＣＲＴ５の表面明度を、測光手段４から
の出力に基づいて認識する。この状態でのＣＲＴ５の表
面明度とは、この明度以下ではコントラストが付かない
ことを意味し、以下最低明度と称する。

【００１３】ＣＰＵ２は、ＣＲＴ特性データを用いて、
この最低明度に対応するピクセル値Ｂmin'を特定する。
ＣＰＵ２は、このピクセル値Ｂmin'と実用域の最低ピク
セル値Ｂmin とを比較し、Ｂmin'がＢmin より大きいと
き、実用域をＢmin'からＢmax までの範囲に修正し、一
方、Ｂmin'がＢmin より小さいとき、実用域をＢminか
らＢmax までの範囲のまま修正しない。

【００１４】ＣＰＵ２は、輝度変換手段３による輝度変
換後の全てのピクセル値が実用域内に入るように、且つ
実用域を最大限活用してコントラストを最大限高めるよ
うに、実用域に基づいて輝度変換手段３の変換係数Ｋを
求める。この変換係数Ｋは、ＣＰＵ２から輝度変換手段
３に送られ、画像メモリ７からのピクセル値に掛け合わ
されて輝度変換される。輝度変換された画像データは、
表示メモリ８を介して、ＣＲＴ５に送られ、表示され
る。

【００１５】次に本実施例の動作を説明する。図３にＣ
ＰＵ２を主体とする実用域決定の処理手順のフローチャ
ートが示されている。図４にはＣＲＴ特性が示されてい
る。図５には実用域の修正の前後における輝度変換特性
の変化が示されている。まず、ステップＳ１で、ＣＲＴ
特性データメモリ６からＣＲＴ特性データがＣＰＵ２に
取り込まれる。そして、ステップＳ２で、ＣＰＵ２によ
り、ＣＲＴ特性データに基づいてＣＲＴ入力ピクセル値
の変化に対してＣＲＴ５の出力明度が比例する実用域の
最低ピクセル値Ｂmin と、最高ピクセル値Ｂmax とが求
められる。ＣＲＴ特性データメモリ６にＣＲＴ特性デー
タが変化曲線として記憶されている場合には、微分値を
しきい値処理することにより、最低ピクセル値Ｂmin と
最高ピクセル値Ｂmax とを求める。ＣＲＴ特性データメ
モリ６にＣＲＴ特性を示す変化曲線が量子化された状態
で、つまり離散的なＣＲＴ入力ピクセル値毎のＣＲＴ５
の出力明度が記憶されている場合には、隣り合う出力明
度の差を、同様に隣り合うＣＲＴ入力ピクセル値の差で
割り算した値（微分に相当）が所定のしきい値以下にな
るピクセル値が最低ピクセル値Ｂminと最高ピクセル値
Ｂmax として計算される。

【００１６】次に、ステップＳ３で、ＣＰＵ２の制御に
よりＣＲＴ５にゼロのピクセルデータが供給され、その
ときのＣＲＴ５の表面明度（最低明度）Ｌm が測光手段
４を介してＣＰＵ２に認識される。そしてステップＳ４
で、この最低明度Ｌm に対応するピクセル値Ｂmin'がＣ
ＲＴ特性データからＣＰＵ２により特定される。

【００１７】そして、ステップＳ５で、ＣＰＵ２によ
り、最低明度Ｌm から特定したピクセル値Ｂmin'が、実
用域の最低ピクセル値Ｂmin と比較され、Ｂmin'がＢmi
n より小さいとき、ステップＳ６において実用域がＢmi
n からＢmax までの範囲のまま修正されず、またＢmin'
がＢmin より大きいとき、ステップＳ７において実用域
がＢmin'からＢmax までの範囲に修正される。

【００１８】このように求めた実用域にしたがって、輝
度変換手段３による輝度変換後の全てのピクセル値が実
用域内に入るように、且つ実用域を最大限活用してコン
トラストを最大限高めるように、輝度変換手段３の変換
係数ＫがＣＰＵ２により求められる。このためＣＰＵ２
では、まず画像メモリ７の全てのピクセルデータの中の
最低ピクセル値Ａmin と、最高ピクセル値Ａmax とを認
識し、変換係数Ｋを求める。この変換係数Ｋは、実用域
が修正されるときは、次の（１）式により、求められ
る。Ｋ＝（Ｂmax −Ｂmin'）／（Ａmax −Ａmin ） …（１）また、変換係数Ｋは、実用域が修正されていないとき
は、次の（２）式により、求められる。Ｋ＝（Ｂmax −Ｂmin ）／（Ａmax −Ａmin ） …（２）こうして求められた変換係数Ｋは、ＣＰＵ２から輝度変
換手段３に送られ、輝度変換前のピクセル値Ｐが、輝度
変換後のピクセル値Ｐ´に、次の（３）式にしたがっ
て、変換される。Ｐ´＝Ｋ×Ｐ …（３）こうして輝度変換された画像データは、一旦表示メモリ
８に記憶され、そしてＣＲＴ５の表示走査方式にしたが
ってＣＲＴ５に順次読み出しされて、濃淡画像として表
示される。

【００１９】このように照明環境に応じた変換係数で輝
度変換を実行することにより、専門家を必要とせず、し
かも照明環境に応じて画像を最大限のコントラストで表
示することができる。（第２実施例）次に第２実施例について説明する。第２
実施例では、第１実施例に対して、実用域の決定方法の
みが相違する。したがって、ここでは実用域の決定方法
に関してのみ説明する。図６は第２実施例のブロック図
である。なお本図において図１と同じ部分は同符号を付
して詳細な説明は省略する。基準画像メモリ９には、ｎ
枚分の基準画像データが記憶されている。図７にｎ枚の
基準画像ＴＲ1 〜ＴＲnを示している。基準画像ＴＲ1
〜ＴＲn それぞれには同じようにｍ個の像領域ｂ11〜ｂ
1mが描かれている。像領域ｂ11〜ｂ1mには、ｂ11からｂ
1mに向かって表示濃度（輝度）が段階的に濃く（暗く）
なるように、異なる値のピクセルデータが与えられてい
る。さらに、基準画像ＴＲ1 〜ＴＲn それぞれの背景領
域ｂ1 〜ｂn には、ｂ1 からｂn に向かって表示濃度が
段階的に濃くなるように、異なる値のピクセルデータが
与えられている。これらの基準画像ＴＲ1 〜ＴＲn は、
ＣＰＵ２の制御によりＣＲＴ５に順番に表示される。

【００２０】入力手段１０としては、ＣＰＵ２の蛍光表
面に張り合わされたタッチパネルが好ましいが、この代
用としてマウスまたはキーボードでも構わない。オペレ
ータ（多くの場合、読影医師が兼用する）は、ＣＲＴ５
に順次表示された基準画像ＴＲ1 〜ＴＲn 各々につい
て、背景領域に対してオペレータ自身が識別可能な限界
の１つの像領域を、入力手段１０を介して指定する。

【００２１】次に本実施例の動作を説明する。図８に実
用域を決定する動作のフローチャートが示されている。
まず、ステップＳ１１で、ＣＰＵ２の制御により、最初
の基準画像ＴＲ1 がＣＲＴ５に表示される。そして、ス
テップＳ１２で、この基準画像ＴＲ1 について背景領域
に対して識別可能な限界の１つの像領域が選択される。
ステップＳ１２の動作は、ステップＳ１３およびステッ
プＳ１４を介して、全ての基準画像に対して繰り返され
る。この結果を一覧表に纏めたのが以下の表である。

【００２２】

【表１】

【００２３】次にステップＳ１５で、ＣＰＵ２は、基準
画像ＴＲ1 〜ＴＲn 各々について、臨界輝度比を計算す
る。臨界輝度比Ｒは、背景輝度（ピクセル値）をbb、選
択された像領域の輝度（ピクセル値）biとすると、Ｒ＝｜bi−bb｜／bb で与えられる。

【００２４】そして、ステップＳ１６で、ＣＰＵ２によ
り、縦軸を臨界輝度比とし、横軸を背景輝度として、ス
テップＳ１５の計算結果を分布し、補間処理やスムージ
ング処理を施すことにより、図９に示すような背景輝度
に対する臨界輝度比の変化曲線を作成する。

【００２５】ところで、Weber-Fechner の法則によれ
ば、背景輝度の高いところ（明るい）および低いところ
（暗いところ）では、人間の視覚による弁別能が低下す
ることが知られている。また、ＣＲＴ５の電気／光変換
特性により光変換が飽和するような背景輝度の高いとこ
ろでは、弁別能が低下する。さらに、ＣＲＴ５の蛍光面
における外部光の反射により、背景輝度の低いところで
は、弁別能が低下する。これら弁別能が低下し始める背
景輝度比をしきい値ＴＨとして予め実験的に計測されＣ
ＰＵ２に与えられている。

【００２６】ステップＳ１７では、ＣＰＵ２により、ス
テップＳ１６で作成された臨界輝度比の変化曲線としき
い値ＴＨとの交点が２つ計測される。ステップＳ１８で
は、２つの交点の低い方を最低ピクセル値Ｂmin 、高い
方を最高ピクセル値Ｂmax とした実用域が決定される。

【００２７】実用域が決定された後の、輝度変換を含む
処理は第１実施例と同じであるので省略する。このよう
に本実施例によっても、第１実施例と同様の効果が得ら
れる。本発明は上述した実施例に限定されず、種々変形
して実施可能である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、照明環境に応じて画像
データを輝度変換するので、照明環境に応じた適当なコ
ントラストで画像を表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のブロック図。

【図２】図１の測光手段の配置を示す図。

【図３】第１実施例による実用域決定のための処理手順
を示すフローチャート。

【図４】ＣＲＴ特性を示す図。

【図５】実用域の修正の前後における輝度変換特性の比
較図。

【図６】第２実施例のブロック図。

【図７】基準画像を示す図。

【図８】第２実施例による実用域決定のための処理手順
を示すフローチャート。

【図９】背景輝度に対する臨界輝度比の変化曲線を示す
図。

【符号の説明】

１…データ／制御バス、２…ＣＰＵ、３…輝度変換手段、４…測光手段、５…ＣＲＴ、６…ＣＲＴ特性データメモ
リ、７…画像メモリ、８…表示メモリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ０９Ｇ 5/00 ５５０Ｇ０９Ｇ 5/00 ５５０Ｃ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 5/10 G09G 5/00 550 A61B 5/00 G06F 3/153 G06T 1/00 G06T 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データを記憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶されている画像データを輝度変
換する輝度変換手段と、前記輝度変換手段で輝度変換された画像データを表示す
る画像表示手段とを具備し、前記輝度変換手段は、前記画像表示手段の出力光が最も
暗いときの前記画像表示手段の表面明度を最低出力とす
るように前記画像データを輝度変換することを特徴とす
る画像表示装置。
【請求項２】画像データを記憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶されている画像データを輝度変
換する輝度変換手段と、前記輝度変換手段で輝度変換された画像データを表示す
る画像表示手段と、各々が濃度の異なる複数の像領域を有し、背景濃度が互
いに相違する複数の基準画像を記憶する記憶手段と、前記画像表示手段に表示された前記複数の基準画像各々
に対して、オペレータが識別可能な特定の像領域を指定
するための入力手段とを具備し、前記輝度変換手段は、前記入力手段を介して指定された
像領域各々の濃度と各々対応する背景濃度との関係に基
づいて前記画像データを輝度変換することを特徴とする
画像表示装置。