JPH0787394A - Ｘ線テレビジョン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動きのある物体がぶれて表示されることを避
けながら、静止している低輝度領域のＳ／Ｎ比を向上さ
せて表示する。 【構成】 ＬＵＴ７３、７４と、加算器７５と、フレー
ムメモリ７６とによりリカーシブフィルタ回路７２を構
成する、ＬＵＴ７３の入出力変換特性を、（１／ｋ）
に、入力ｉが小さい領域で抑圧された関数ｆ（ｉ）を加
えたものとするとともに、ＬＵＴ７４の入出力変換特性
を、｛１−（１／ｋ）｝に、入力ｉが大きい領域で抑圧
された関数ｇ（ｉ）を加えたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、医療用Ｘ線テレビジ
ョン装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線テレビジョン装置は、Ｘ線透過像を
イメージインテンシファイアとテレビカメラとを用いて
画像信号に変換し、これをテレビジョンモニター装置に
送って、Ｘ線透視像を表示させるものであるが、その表
示画像を見やすいものとするため、リカーシブフィルタ
回路を具備することが多い。

【０００３】このリカーシブフィルタ回路は、画像信号
の時間方向加算により一種の残像効果を付加してノイズ
を減少させるもので、現在のフレーム（ｍ番目のフレー
ム）のものとして入力された画像データをＡｍ、１フレ
ーム前（ｍ−１番目のフレーム）のものとして出力され
た画像データをＢｍ−１、リカーシブフィルタ係数をｋ
としたとき、 Ｂｍ＝（１／ｋ）Ａｍ＋｛１−（１／ｋ）｝Ｂｍ−１ の計算を行なうことにより、現在のフレームのものとし
て出力される画像データＢｍを求める。具体的な回路と
しては、現在のフレームの画像データを、１／ｋという
傾きを持つ（ただしｋ≧１）１次関数（入力信号の）で
表わされるＬＵＴ（ルックアップテーブル；一種の入出
力変換器）を通過させたものと、１つ前のフレームのも
のとして出力された画像データを１フレームだけ保持し
て、｛１−（１／ｋ）｝という傾きを持つ１次関数で表
わされるＬＵＴを通過させたものとを加算する。

【０００４】このリカーシブフィルタ回路では、上記の
式から分かる通り、係数ｋを大きくすると、現在のフレ
ームの画像データに比較して過去のフレームの画像デー
タの割合が大きくなり、時間方向積分によるノイズ除去
効果が高まるが、画像に動きがある場合には画像のぶれ
・ぼけが目立つことになる。そこで、従来より、フレー
ム間の画像データを比較し、その差が大きい部分は動き
のある部分と判断して、その部分の画素の信号としてリ
カーシブフィルタ回路を通らない現フレームの画像信号
を用い、その差が小さくて動きがない部分と判断される
部分の画素の信号はリカーシブフィルタ回路を通したも
のとするよう構成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リカーシブフィルタ回路では、とくに入力された画像信
号が小さい領域で問題を生じる。すなわち、画像の低輝
度領域と高輝度領域とではＸ線量子密度に差があり、そ
のため低輝度領域の方がＳ／Ｎ比が必然的に悪い。その
結果、静止部分であってもノイズの振幅が絶えず変化す
ることになり、このノイズがとらえられて動きの大きな
部分と判定され、リカーシブフィルタ回路を通らない画
像信号が出力されることになる。そのため低輝度領域
は、たとえその部分が静止部分であっても、リカーシブ
フィルタ回路を経ない画像信号が表示されることになる
ので、ざらついた見にくい画像しか表示されない。

【０００６】この不都合は、リカーシブフィルタ係数を
大きくしたり、動き検出のしきい値を大きくすることに
よって解決するようにも思われるが、そうすると今度
は、動きのある物体についても画像信号の時間方向積分
による残像効果が付与されてしまうので、その画像がぶ
れて表示されるという問題を発生させる。そのため、た
とえばカテーテルの動きをとらえられないなど、実際の
臨床における画像診断に役立たない画像しか得られな
い。

【０００７】この発明は上記に鑑み、動きのある物体が
ぶれて表示されることを避けながら、画像の低輝度領域
につきそれが静止しているなら静止している部分として
正しく認識させ、Ｓ／Ｎ比を向上させて表示することが
できるように改善した、Ｘ線テレビジョン装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＸ線テレビジョン装置では、Ｘ線画
像信号を処理するリカーシブフィルタ回路の係数を、そ
の入力値に応じて変化させ、入力値が小さいほどその係
数が大きくなってリカーシブフィルタ効果が大きくなる
ようにし、このリカーシブフィルタ回路の出力と現フレ
ームの画像信号とを比較してその差が所定値以下のとき
はリカーシブフィルタ回路の出力を出力させるとともに
その差が所定値よりも大きいときは現フレームの画像信
号を出力させ、この画像信号により表示を行なうことが
特徴となっている。

【０００９】

【作用】低輝度領域で信号値が小さいときは、リカーシ
ブフィルタ効果が大きくなり、ノイズの振幅が圧縮さ
れ、Ｓ／Ｎ比が高まる。そのため、この領域が、そのノ
イズによって動いている部分として認識されることを避
けることができる。そのため、静止している低輝度領域
が動きのない部分として正しく認識され、その領域がリ
カーシブフィルタ回路によってＳ／Ｎ比の高められた滑
らかな画像として表示される。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。図１において、Ｘ
線管１から被写体２に向けてＸ線の照射が行なわれ、被
写体２を透過したＸ線はイメージインテンシファイア３
に入射する。このイメージインテンシファイア３におい
て、Ｘ線像が増倍させられながら可視光の画像に変換さ
れて出力される。この可視像は光学系４を経てテレビカ
メラ５に入射し、カメラコントロールユニット６を経て
ビデオ信号が得られる。このビデオ信号はデジタル画像
処理装置７を経てテレビジョンモニター装置８に送ら
れ、このテレビジョンモニター装置８の画面にＸ線透過
像が表示される。

【００１１】デジタル画像処理装置７は、Ａ／Ｄ変換器
７１と、リカーシブフィルタ回路７２とを含んでいる。
リカーシブフィルタ回路７２はＬＵＴ７３、７４と、加
算器７５と、フレームメモリ７６とにより構成されてい
る。

【００１２】カメラコントロールユニット６からのビデ
オ信号がデジタル画像処理装置７に１画面ずつ（１フレ
ームずつ）送られてくると、まずＡ／Ｄ変換器７１でデ
ジタル信号に変換された後、リカーシブフィルタ回路７
２に送られる。リカーシブフィルタ回路７２では、Ａ／
Ｄ変換器７１から送られた現在のフレームのデジタル画
像信号がＬＵＴ７３によって入出力変換されて加算器７
５に入力される。フレームメモリ７６には、１フレーム
前に加算器７５から出力されたデジタル画像信号が格納
されており、これがＬＵＴ７４で入出力変換された後加
算器７５に送られる。この加算器７５から出力される現
フレームについてのデジタル画像信号はフレームメモリ
７６に格納される。

【００１３】Ａ／Ｄ変換器７１からデジタル画像信号が
順次１フレームずつ出力されるとき、フレームメモリ７
６にはその１フレーム前に加算器７５から出力された１
フレームのデジタル画像信号が格納されているので、こ
れと今回の１フレームのデジタル画像信号とが上記のよ
うにＬＵＴ７４、７３でそれぞれ入出力変換された後、
加算器７５で加算され、ふたたびフレームメモリ７６に
格納される。この動作がフレームごとに繰り返されるの
で、加算器７５からは、現フレームの画像信号に、メモ
リ７６に格納された直前の過去の数フレームの画像成分
を加算したデジタル画像信号が出力されることとなり、
残像効果が付与されることになる。

【００１４】ここで、ＬＵＴ７３の入出力変換特性は、
一定の傾き（１／ｋ）を有する、入力（ｉ）に対する１
次関数ではなく、ｉが小さいほど小さく、ｉが大きくな
るとそれに比例する以上に大きくなるという次数の高い
関数ｆ（ｉ）をも含むようなものとなっており、全体と
しての入出力変換特性は図２のＡに示すようなものとな
っている。逆にＬＵＴ７４の入出力変換特性は図２のＢ
に示すようなもので、入力（ｉ）が小さいほど大きく、
ｉが大きいほど小さくなるようなものとなっている。す
なわち、単に、一定の傾き｛１−（１／ｋ）｝というｉ
に対する１次関数ではなく、上記のような特性となる次
数の高い関数ｇ（ｉ）を含むものとなっている。ただ
し、これらＬＵＴ７３、７４を経た信号を加算器７５で
加算するため、その加算後の出力が「１」になる必要が
ある。つまり、換言すると、係数ｋを定数とするのでな
くて、ｋがｉに応じて、ｉが小さいほど大きく、ｉが大
きいほど小さくなるというように変化する、ｉに対する
関数とすればよいとも言える。

【００１５】そのため、画像信号が小さい領域では現在
のフレームの信号よりも過去のフレームの信号が含まれ
る度合いが大きくなって残像効果が大きくなり、逆に、
画像信号が大きい領域では現在のフレームの信号よりも
過去のフレームの信号が含まれる度合いが小さくなって
残像効果がより少なくなる。その結果、Ｓ／Ｎ比の悪
い、つまり相対的にノイズの大きい、画像の低輝度領域
ほど残像効果がより付与されてノイズが減少させられ
る。

【００１６】この加算器７５の出力は減算器７７に送ら
れ、これが、Ａ／Ｄ変換器７１の出力である現在のフレ
ームの信号から減算され、その後、ＬＵＴ７８を通過さ
せられる。このＬＵＴ７８は図２のＣに示すような入出
力変換特性を有しており、あるしきい値以下では入力を
まったく通さず、またそれよりも高い第２のしきい値以
上の入力はそのまま出力させ、その２つのしきい値の間
の入力に対しては出力の連続性が得られるような特性と
なっている。そして、このＬＵＴ７８の出力は加算器７
９に送られて、加算器７５からの出力と加算される。

【００１７】そこで、減算器７７の出力が大きいとき、
それがそのままＬＵＴ７８から出力されるため、減算器
７７における減算と加算器７９における加算とによって
加算器７５の出力がキャンセルされてしまう。つまり、
リカーシブフィルタ回路７２を経た出力ではなくて、現
フレームの画像信号がそのまま加算器７９から出力され
ることになる。

【００１８】他方、減算器７７の出力が小さい場合に
は、ＬＵＴ７８の出力は０であるため、リカーシブフィ
ルタ回路７２の出力がそのまま加算器７９より出力され
る。

【００１９】このデジタル画像処理装置７に入力される
画像信号が数フレームにわたって変化しなければ、リカ
ーシブフィルタ回路７２を経た信号と現フレームの信号
とはほとんど同じであるため、減算器７７の出力は小さ
いものとなり、逆に画像信号が変化していると、リカー
シブフィルタ回路７２を経た信号と現フレームの信号と
には差が生じることになるので、減算器７７の出力は大
きいものとなる。つまり、減算器７７の出力は動きが大
きいかどうかを表わすものとなり、減算器７７は動き検
出器として機能する。そしてＬＵＴ７８はこの動きが大
きいかどうかを判定するものとなっている。動きが小さ
いときは、リカーシブフィルタ回路７２を経た信号のみ
として、残像効果を大きくし、画像のＳ／Ｎ比を改善す
る。この場合、動きが小さいため残像効果が大きくなっ
ても画像のぶれが生じることはない。動きが大きいとき
は、リカーシブフィルタ回路７２を経た信号は加算器７
９から出力されず、加算器７９からは現フレームの画像
信号がそのまま出力され、これにより画像のぶれを防
ぐ。このような動き検出に応じた動作は各画素ごとに行
なわれるため、画像の中の静止部分では残像効果が付与
され、動いている部分では残像効果が付与されないこと
になる。

【００２０】そして、このリカーシブフィルタ回路７２
は上記のように低輝度領域でより残像効果を付与してＳ
／Ｎ比を改善するものであるため、低輝度領域のノイズ
により減算器７７の出力が大きくなってしまって低輝度
領域で動きがあるものとされてしまう不都合を避けるこ
とができる。すなわち、静止部分は、たとえその部分が
低輝度領域であっても静止部分として検出されることと
なり、その部分については、リカーシブフィルタ回路７
２を経ることによりＳ／Ｎ比の改善された画像信号が加
算器７９から出力される。

【００２１】この加算器７９から出力されるデジタル画
像信号はＤ／Ａ変換器８０によりアナログ信号に変換さ
れた後テレビジョンモニター装置８に送られて表示され
る。

【００２２】したがって、たとえば図３に示すようなＸ
線画像が表示される。この図３において、３１は脊髄、
３２は心筋、３３は横隔膜、３４は挿入されたカテーテ
ルを示す。心筋３２とカテーテル３４は動きのあるもの
とする。通常、Ｘ線装置は自動輝度調整機能を有してい
て、画像の中央部の輝度が一定になるように制御され
る。そこで、脊髄３１の辺縁や横隔膜３３は低輝度領域
となるが、リカーシブフィルタ回路７２の作用により残
像効果がより付与されてノイズの振幅が圧縮されてい
る。そのため、この部分が、ノイズにより動いている部
分として検出されることがなく、リカーシブフィルタ回
路７２によりＳ／Ｎ比が向上させられた画像として表示
される。他方、動きのある横隔膜３３やカテーテル３４
はその動きが検出されるので、リカーシブフィルタ回路
７２を経ない画像が表示され、動きが鮮明に現われてい
る画像となる。

【００２３】なお、ＬＵＴ７３、７４、７８についての
上記の入出力変換特性は一例であって、上記の基本的条
件を満たすかぎりにおいて自由に変更可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のＸ線テ
レビジョン装置によれば、静止している低輝度領域が動
きのない部分として正しく認識され、その領域がリカー
シブフィルタ回路によってＳ／Ｎ比の高められた滑らか
な画像として表示される。そのため、画像全体のＳ／Ｎ
比が均一のものとなる。また、動いている部分は動いて
いる部分として鮮明に表示される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図。

【図２】ＬＵＴの入出力変換特性を示すグラフ。

【図３】表示された画像を示す図。

【符号の説明】

１ Ｘ線管 ２ 被写体 ３ イメージインテンシファイア ４ 光学系 ５ テレビカメラ ６ カメラコントロールユニット ７ デジタル画像処理装置 ７１ Ａ／Ｄ変換器 ７２ リカーシブフィルタ回路 ７３、７４、７８ ＬＵＴ ７５、７９ 加算器 ７６ フレームメモリ ７７ 減算器 ８０ Ｄ／Ａ変換器 ８ テレビジョンモニター装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線を被写体に照射するＸ線照射手段
   と、被写体を透過したＸ線による画像を表す画像信号を
   得る撮像手段と、上記の画像信号が入力される、リカー
   シブフィルタ係数が入力値に応じて変化し、入力値が小
   さいほど該係数が大きくなるリカーシブフィルタ手段
   と、該リカーシブフィルタ手段の出力と現フレームの画
   像信号とを比較してその差が所定値以下のときは上記リ
   カーシブフィルタ手段の出力を出力させるとともに該差
   が所定値よりも大きいときは現フレームの画像信号を出
   力させる手段と、これにより出力された画像信号が送ら
   れる画像表示手段とを有することを特徴とするＸ線テレ
   ビジョン装置。