JPH09500514A

JPH09500514A - ハードコピーユニットの調整方法及び装置

Info

Publication number: JPH09500514A
Application number: JP7528814A
Authority: JP
Inventors: ボクスマ，ヘンドリク
Original assignee: フィリップスエレクトロニクスエヌベー
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1995-05-03
Publication date: 1997-01-14
Also published as: US5721623A; WO1995031065A3; EP0707771A1; WO1995031065A2

Abstract

(57)【要約】フィルム上に医療用画像を記録するハードコピーユニット（ＨＣＵ）又はカメラは、フィルム及びフィルム処理の差を補償するため定期的な較正を必要とする。較正は、多数の所定のグレイ値でハードコピー（ＨＣ）を作成し、ハードコピー上に得られた光学的濃度を測定することによって行なわれる。得られた光学的濃度から新しい明度（Ｂ）とコントラスト（Ｃ）のパラメータが決められ、引き続いて露光、処理されたフィルム上の画像の正確な最大及び最小の光学的濃度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】ハードコピーユニットの調整方法及び装置本発明は、電子的に取り込まれ、処理され又は記録された画像のためのハードコピーユニットを調整する方法に係る。更に、本発明は、上記方法に従って較正するのに適するハードコピー作成装置に関する。医療診断画像は、例えば、画像増倍器の出力側で画像を取り込むためのＴＶカメラを有するＸ線装置のような電子的手段によって屡々記録される。例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）又は磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）のような他の方式では、画像は、得られた画像からコンピュータ再生によって生成される。電子的に記録又は生成された画像は、通常ある種の画像特徴を強調又は最適化する所謂画像プロセッサで処理される。臨床的実習の場合、例えば、透明フィルム上に画像のハードコピーを得ることが屡々必要とされる。このようなハードコピーを得るための処理は、図１に概略的に示されている。ハードコピーはハードコピーユニット（ＨＣＵ）を用いて作成される。ＨＣＵにおいて、陰極線管（ＣＲＴ）又は被変調走査レーザビームのような他の画像源は、写真フィルムに画像を作成するために使用され、次に、このフィルムは、例えば、所謂フィルムプロセッサ内で現像される。得られたハードコピーの質、特に、画像中の最も暗い領域と最も明るい領域のコントラスト及び明度は使用されたフィルムの特性のようなパラメータに依存し、上記特性は、フィルムのタイプ間、たとえ同一フィルムタイプでも別々の製品バッチ間、化学的現像液の温度及び組成の間、及び、現像液中の処理時間の間で変化する。上記パラメータの全組合せは、所望の値からの偏りを生じさせる可能性がある。上記偏りに起因して、ハードコピーは限定された臨床的な値を生じるので、装置を再調整することが必要である。従来の調整方法は、資格のある技術者による約１時間の作業を要する面倒な方法であり、その間に資格のある技術者は数組の画像を作成、処理及び検査することが必要である。ビデオ画像を撮影する装置の較正方法は、米国特許出願第4 939 581号明細書により周知である。周知の方法によれば、電子カメラ又はハードコピーユニットの濃度変化が同一画像を表示するモニターの濃度変化と一致する較正が行なわれる。この較正は、所定のテストパターンのハードコピーを作成し、上記テストパターン中の各濃度を測定し、コンピュータでそれらを理想的な輝度値と比較することにより実現される。次いで、再生処理による歪みを補償するため補償値が各グレイ値に与えられる。補償は、最初各グレイ値の入力がハードコピー上に所望の濃度を生ずる値に変えられるようにルックアップテーブルを用いて行なわれる。この方法は、テストパターン中の最大及び最小濃度がハードコピー上で得られることを保証するため、先行の較正、及び／又は、濃度範囲の両側に一定の余裕範囲を認めることを必要とする。このため、利用可能な濃度範囲の制限、即ち、得られる分解能の低下が生じる。この目的のため、米国特許出願第4 939 581号明細書には、利用可能な濃度範囲の中のかなりの量である２０％の削減が提案されている。特に、本発明の目的は、ハードコピーユニットの明度及びコントラストのパラメータを調整することによって較正を実現することにより、入力値の電子的な変更の利用と、利用可能な濃度範囲の縮小と、先行の較正の必要性を回避することである。本発明によれば：ａ）所定のグレイ値からなる少なくとも一つの基準画像のハードコピーを調整されるべきハードコピーユニットで作成する段階と；ｂ）上記ハードコピーに再生されたような上記グレイ値の光学的濃度を測定する段階と；ｃ）上記測定されたグレイ値から上記ハードコピー中の最小及び最大の光学的濃度を決める上記ハードコピーユニットの所望の明度及びコントラストのパラメータを決める段階と；ｄ）上記ハードコピーユニットの上記明度及びコントラストのパラメータを上記所望の値に設定する段階とからなる方法が提供される。測定された所定のグレイ値と、基準画像に従ってとられるべきグレイ値の比較によって、ＨＣＵの明度とコントラストの設定値の変化は、コンピュータ、例えば、ＨＣＵ内に組み込まれたマイクロプロセッサで実行し得るアルゴリズムを用いて判定される。要求された変化の判定後、オペレータがＨＣＵの設定値を調整するか、或いは、コンピュータとＨＣＵの間のデータリンクを介して自動的に調整を行なうことが可能である。画質の歪みの殆どの問題は、写真フィルム又は現像処理の差によって誘起されるとしても、本発明の方法は、ＨＣＵを容易に調整可能であり、迅速、かつ、正確な調整が得られる利点があることに注意する必要がある。臨床的環境における本発明の重要な利点は、迅速な調整処理に起因して画質をより良く保証し得ることである。従って、診断は粗悪な画質によって阻害されることはない。本発明の更なる利点は、例えば、病院のスタッフのように、この方法に関し訓練を受けていない人が上記方法を短時間で実行できることである。本発明の上記及び他の利点は添付図面を参照して以下に更に詳細に説明する。図１はハードコピー作成の原理を概略的に示す図であり；図２は、異質の化学的溶液の露光量に対する光学的濃度の幾つかの曲線を示す図である。図１において、例えば、画像−増倍器−ＴＶ回路を有するＸ線装置、ＣＴ又はＭＲＩスキャナによって得られた画像データＤＴＡは、最初に画像プロセッサＩＰＲにより処理される。画像プロセッサは、処理された画像を表わす電子信号ＶＩＤが得られる出力を有する。電子信号ＶＩＤは、露光されていないフィルムＵＦＭが置かれた、例えば、フィリップスＰＭＩ−１１形のＨＣＵに供給される。ＨＣＵ内において、例えば、光学レンズ系を用いてＣＲＴの光学的画像をフィルム上に作成することにより、又は、被変調走査レーザビームでフィルムを上記画像で露光する。露光されたフィルムＥＦＭは、次いで、例えば、Ａｇｆａ−Ｃｕｒｉｘ形のフィルムプロセッサＦＰＲに移され現像される。現像と乾燥の後、ハードコピーは、例えば、放射線学者による視診の準備ができている。ハードコピーの質は、光学的濃度（ＯＤ）によって表わされ、逆透明性の対数：ＯＤ＝ｌｏｇ₁₀Ｔ^-1＝ｌｏｇ₁₀（Ｉ₀／Ｉ）によって定義され、Ｉ₀は入射光ビームの強度を表わし、Ｉはフィルムを通過する光の強度を表わす。フィルム上の明るい領域は小さいＯＤを有し、暗い領域は高いＯＤを有する。二つのフィルムに同一画像が照射されるとき、両方の画像の光学的濃度が異なるならば、濃度に差が存在する。ある照射レベルで許容される光学的濃度の変化は、例えば、主として使用されるＩＥＣ−ノルム６２Ｂのようなノルムに保存される。濃度を定める第１のパラメータは、画質に対し非常に重要なフィルム自体である。全てのタイプのフィルムには固有の特性がある。一つのタイプの範囲内で、フィルムは別々のバッチで生産される。エマルジョンのキャスティング処理は非常に厳密であるので、同一生産バッチからのフィルムは同一特性を有すると言える。しかし、フィルムのバッチ間に差が生じる可能性はある。更なる影響はフィルムの保存と移送に生じる可能性のある変化である。このような欠陥は、誤った温度及び／又は湿度；光又はＸ線の照射；又は化学的作用に起因して生じる可能性がある。保存と移送の欠陥は、所謂かぶり濃度が増加するという形でフィルムに影響を与える。文献に配付と移送に関する仕様が記載されている。しかし、濃度変化の最も一般的な発生源は、処理環境（現像器の温度、現像器の消耗、及び、現像液の定着剤との混入）の変化である。多数の要因がこのような形で画質に影響を与える。以下、最も重要な要因を簡単に説明する。フィルム処理液内の化学薬品が消耗したとき、最大光学的濃度（ＯＤ_max）は時間と共に減少する。図２にはその影響が示されている。曲線Ｃ１は、１９９３年１０月２０日に採取された初期サンプルに対し露光量の関数として光学的濃度を示している。１９９３年１１月８日に採取されたサンプルでは、消耗の影響が可視化され（曲線Ｃ２）；勾配はより緩やかであり、到達した最大光学的濃度は減少した。１９９３年１１月１１日に新しい液を取り入れた後、勾配及び最大の光学的濃度は増加した。光学的濃度は時間的に変化し、同一設定値の同一画像は様々な光学的濃度を有する。液は消耗のため時間的に劣化するだけではなく、質の異なる化学薬品が使用され、異なる質の画像を同様に生じる。液の温度及び時間の影響は重要である。温度の上昇と、反応時間の長期化によって、光学的濃度は増大する。更に、フィルムプロッセッサの消耗、維持及びタイプは、（より長い）時間の関数として光学的濃度に影響を与える。画質の劣化を補正するため、露光パラメータの定期的な再調整が行なわれる。処理は画像化装置の較正に基づいているので、露光パラメータの調整によってあらゆる種類の障害が補償されるという利点が得られる。かかる処理は、ソフトウェアで殆ど完全に実現される。特に、露光パラメータの調整はＨＣＵ内で既に実現されているので、上記解決策は費用がかからないことが分かる。化学薬品を屡々変える代わりに新しい露光パラメータを調整することによって画質が一定に維持されるならば、化学薬品の消費は減少し、環境的に有益であるという更なる利点があることに注意が必要である。ＨＣＵ内の自動明度制御ループによって、最小及び最大の光学的濃度（ＯＤ_min及びＯＤ_max）を設定する可能性が得られる。通常の動作の場合、明度（Ｂ）及びコントラスト（Ｃ）のパラメータは、夫々、最大及び最小の光学的濃度を定める。上記濃度曲線、即ち、濃度を露光量に関係付ける曲線に対するＢ／Ｃの設定値の影響は分からないということが問題である。この問題は、ＨＣＵ／フィルム−プロセッサが較正された後に計算されたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を採用することによって容易に解決することができる。かかるＬＵＴはＨＣＵ自体に実装することが可能である。以下、調整処理の二つの可能な実施例を説明する。第１の実施例は、資格のあるサービスエンジニアが使用するような方法の自動化に基づいている。最初に、ＨＣＵ／フィルム−プロセッサ装置は、サービスエンジニアによって最適に設置され、明度及びコントラストのパラメータはＢ＝Ｂ_org及びＣ＝Ｃ_orgのように設定されている場合を考える。コンピュータに格納されたアルゴリズムは、次いで、以下の２段階を実行する。１．正確な明度設定値（Ｂ_new）が自動的に得られる：１．１コントラスト（Ｃ）を零に設定。１．２現在の設定値Ｂ_orgの周辺で種々の明度値に対しフィルムを露光させる。１．３フィルムを現像し、光学的濃度を測定する。１．４種々の測定された光学的濃度を補間し、新しいＢの設定値を得る。上記処理において、Ｂ_orgと新しいＢの値（Ｂ_new）の差の絶対値はΔ（｜Ｂ_org −Ｂ_new｜＜Δ）よりも小さく、Ｂの二つの連続的なステップの間の差がδ以下の場合、補間によって良好な結果が得られると考えられる。Ｂの差の値の最小数は：ｎ＝１＋２Γ（Δ／δ）から計算される。例えば、Δ＝３５単位であり、 δはδ＝１０単位に設定されていると仮定できるならば、適当なＢ_newの決定に必要な画像の数は、１＋２Γ（３５／１０）＝９になる。段階１．２における種々の明度値Ｂは、Ｂ_orgの両側に分布している。Ｂ_orgが非常に小さい、又は、非常に大きいことが予め分かっているならば、Ｂの値をＢ_orgの一方側だけに設定することが可能である。２．コントラストのパラメータ（Ｃ）の決定。この段階では、ＨＣＵ内の画像源の強度を測定する可能性がコントラスト設定値を調整するため使用される。２．１フィルム上の最小光学的濃度はその強度で得る必要があるＨＣＵ内の画像源の強度（Ｉ_target）を（別の処理によって）決める。２．２明度値を段階１の結果で設定する。２．３ビデオ入力信号を最大値で、即ち、フィルムが最小光学的濃度を有する値で設定する。２．４例えば、二分探索を用いて、必要な強度Ｉ_targetが得られるＣの設定値を探す。写真フィルムは黒と白を反転し、画像源はポジティブモードで動作し、即ち、零入力信号は画像源の明るい光の出力を生ずることを実現する必要がある。画像源がフィードバックループ内の強度センサ（光電池）を用いて連続的に較正されているならば、上記センサの出力を段階２．４の二分探索処理で使用するとが可能である。従来の方法と比較すると、上記方法において、明度及びコントラストを一組のフィルムの露光によって調整し得る。オペレータは、少なくとも２回の従来の処理の代わりに、フィルムを１回だけ処理すればよい。更なる利点は、強度センサの出力を得ることが可能であるために最小限のハードウェア変更しか行なう必要がないことである。調整処理の第２の実施例において、明度は同様に最初に補正され、次いで、コントラストが補正される。第２の実施例によれば、テストパターンがＨＣＵのビデオ入力信号として使用される。テストパターンは、入力信号中の０％と１００％の間に、多数、例えば、１６個の同一ステップを有する。明度及びコントラストは、濃度曲線はテストパターンによってフィルム上に生成された際に、ＯＤ_minとＯＤ_maxの両方と重なる期待補正値を超える大きい値で設定される。ＯＤ_min及びＯＤ_maxは、夫々、０．２１及び３に標準的に定められる。各ステップの光学的濃度が測定され、光学的濃度の関数として入力電圧を与える多数の点が定められる。上記二つの光学的濃度に対する入力信号の入力電圧（Ｖ_ODmin及びＶ_ODmax）は、上記曲線からの補間によって得ることができる。３次スプラインのアルゴリズムが補間に適していることが分かった。次の段階で、Ｖ_in＝Ｖ_ODmin及びＶ_in＝Ｖ_ODmaxを夫々有する一定レベルの入力を供給する。対応するスクリーン強度はＩ_ODmin及びＩ_ODmaxであり、例えば、ＨＣＵ内の光センサに接続されたディジタルボルトメータによって決められる。最大スクリーン強度によって最大光学的濃度が決まる。明度は、Ｃを零と一致するよう設定し、スクリーン強度がＩ_ODmaxと一致するまで明度を変えることにより調整することができる。次いで、コントラストは、１００％のビデオ信号入力を供給し、スクリーン強度がＩ_ODminになるまでコントラストを変えることにより調整される。この方法を実施するため、例えば、更にディジタルボルトメータを用いて、測定されたスクリーン強度をコンピュータに入力されるディジタル値に変換する必要がある。上記処理を用いて明度及びコントラストの値を得た後、９個のテスト画像（グレイバー、１６ステップ）の組が一つのフィルム上に作成された。最小及び最大の濃度が測定され、結果は以下の表に要約されている：上記結果はノルムＩＥＣ６２Ｂに完全に従っている。オペレータに対する調整処理は以下の通りである：例えば、ＣＡＬ−ボタンを動作させることにより処理を開始させた後、ＨＣＵは内部的に発生されたテストパターンを作成し、そのテストパターンでフィルムを露光する。次いで、ユーザはフィルムを現像し、テストフィルム上の多数の所定の領域の各々の光学的濃度を測定する濃度計にフィルムを入れる。上記値は、次いで、ＨＣＵ内のコンピュータに送られる。ＯＤ_min及び／又はＯＤ_maxは所定の限界の外側にあることがコンピュータによって判定された場合、他のＢ及びＣの設定値で新しいテストパターンを発生させる必要がある。そうでなければ、補間処理が実行され、Ｂ及びＣの新しい値が決定され、ＨＣＵに入力される。パターン発生器とコンピュータの両方をＨＣＵに組み込むことが可能である。これにより、画像プロセッサ／ハードコピー回路の他の部分に変更を行なう必要がなく、かつ、実装が容易であるという利点が得られる。他の実施例において、画像プロセッサのビデオ発生器はテストパターンを発生させるため使用される。この例の場合、ＨＣＵ内に別個のビデオ発生器は必要とされないので、２台のビデオ発生器の間の不適当な組合せに起因する誤差の生じる可能性は除去される。更に、オペレータはＸ線装置等のオペレータ用コンソールから調整を行なうことができるので、この例は非常にユーザフレンドリである。第３の実施例によれば、別個の調整ユニットが画像プロセッサとＨＣＵの間に挿入されている。このＣＡＬ−ボックスは、スタートボタンと、ディスプレイと、ＨＣＵの光センサ出力をディジタル表現に変換するＡＤ変換器と、テストパターンを発生するビデオ発生器と、必要な計算及び制御のためのコンピュータ又はマイクロプロセッサとからなる。ＣＡＬ−ボックスと、画像プロセッサと、ＨＵＣの間のインタフェースは：画像プロセッサ装置からのビデオ入力と、ＨＣＵへのビデオ出力と、画像プロセッサからの（例えば、ＲＳ２３２−インタフェースによる）データ入力と、ＨＣＵへのデータ出力と、ＨＣＵの光センサからのＡＤ入力である。通常動作の場合、ビデオ入力及びビデオ出力は、データ入力及びデータ出力と同様に接続されている。調整処理中、ＣＡＬ−ボックスはＨＣＵを制御する。ＣＡＬ−ボックスは、濃度計からの入力又は一体化された濃度計を有するのが好ましい。第３の実施例によれば、画像プロセッサ又はＨＣＵの変更が必要ではないという利点が得られる。調整処理は、０％及び１００％のビデオ入力信号が写真フィルム上に夫々ＯＤ_max 及びＯＤ_minを生じるようＨＣＵの新しい明度及びコントラストのパラメータを決める。調整アルゴリズムによって別のビデオレベルからの光学的濃度を別個に変えることはできない。必要があれば、この問題は、画像プロセッサ内でルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用すること、或いは、ＬＵＴをＨＣＵに組み込むことにより解決できる。極値ＯＤ_max及びＯＤ_minの間で濃度値を調整するためＬＵＴを計算する必要があるならば、ＬＵＴと、ＯＤ_max及びＯＤ_minのための処理を一体化する必要がある。新しいＢ／Ｃの値を得るためのフィルムの露光と処理の後、新しいフィルムは更なるテストパターンで露光される。フィルム上の濃度は、次いで、ＬＵＴを決めるため使用される。同時に、上記後者のフィルムは、Ｂ／Ｃの値の調整が巧く行なわれたかどうかをチェックするため使用される。フィルムプロセッサ内の化学薬品が間違っていると思われる場合、随意に調整処理に警告を与えることが可能である。このようなチェックは、Ｂ／Ｃの調整と、ＬＵＴの決定の両方の処理に追加される。調整処理において、ＯＤ_max又はＯＤ_minに達し得ない場合、警告される。ＯＤ_maxからＯＤ_minまでの曲線を所望の知覚曲線に調整できない場合、ＬＵＴの決定は警告を発生する。

Claims

【特許請求の範囲】１．電子的にピックアップされ、記憶され又は生成された画像のためのハードコピーユニットを調整する方法であって、ａ）所定のグレイ値からなる少なくとも一つの基準画像のハードコピーを調整されるべきハードコピーユニットで作成する段階と；ｂ）該ハードコピー上に再生されたように上記グレイ値の光学的濃度を測定する段階と；ｃ）上記ハードコピー中の最小及び最大の光学的濃度を定める上記ハードコピーユニットの所望の明度及びコントラストのパラメータを該測定されたグレイ値から定める段階と；ｄ）上記ハードコピーユニットの上記明度及びコントラストのパラメータを上記所望の値に設定する段階とからなる方法。２．電子的にピックアップされ、記憶され又は生成された画像のためのハードコピーユニットを較正する装置であって、 − 上記ハードコピーユニットに入力されるべきビデオ信号を発生するパターン発生器と； − 上記ハードコピーユニットの強度センサに接続された第１の入力と； − 該パターン発生器からの該ビデオ信号を用いて作成されたハードコピーの光学的濃度の値を受ける第２の入力と； − 較正処理の制御と、上記受けられた光学的濃度の値からの所望の明度及びコントラストの値の計算のための制御コンピュータとからなる装置。３．ハードコピーユニットと一体化された請求項２記載の装置。