画質測定ツールの紹介

(1)

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I m ag eJのプラグインを用いて開発した医用液晶ディスプレイの画質測定ツールの紹介

はじめに

米国医学物理学会（A m erican A ssociation of P hysicists in M ed icine: A A P M ）Task Group 18が規定した品質管理に関するガイドラインは，医用液晶ディスプレイ（liq uid - crystal d isp lay: L CD ）の鮮鋭度と粒状性の高度な定量評価として，それぞれ m od ulation transfer function（M TF）と W iener

sp ectrum （W S）の測定方法を報告している^1）^, 2）．

M TFやW Sなどの画質評価には，二次元イメージセンサでL CD の輝度分布を測定する必要があ

る．これまで市販の一眼レフレックスディジタルカメラを用いてL CD を評価する方法がいくつか報告されてきたが^{3 5}^），ディジタルカメラの撮影データの解析が煩雑であった．われわれは，L CD の画質を簡便に評価できるように，ディジタルカメラの撮影データを解析してL CD のM TFとW S を算出する画質測定ツールをI m ag eJ⁶^）のプラグイン⁷^）を用いて開発した^8）．本資料では画質測定ツール（プラグイン名: M onitor Evaluation Tools）

を用いてL CD のM TFおよびW Sを算出する手

純真学園大学雑誌第8号平成3 1年3 月

Journal of Junshin Gakuen University，

Faculty of Health Sciences Vol.8， M arch 2019

資料

I m ag eJ のプラグインを用いて開発した医用液晶ディスプレイの

画質測定ツールの紹介

德禮将吾・幾嶋洋一郎

M easurem ent Tool for I m ag e Q uality of M ed ical D isp lays Using P lug in for I m ag eJ

要旨: 医用液晶ディスプレイ（liq uid - crystal d isp lay: L CD ）を撮影した一眼レフレックスディジタルカメラの画像データを解析して，モノクロおよびカラーのL CD のm od ulation transfer function（M TF）とW iener

sp ectrum （W S）を簡易的に測定できるツールをI m ag eJのプラグイン機能を利用して開発した．一般写真用の

ディジタルカメラの撮影データは，赤（R ），緑（G），青（B ）のカラーの信号で構成されるため，L CD の輝度の情報へ変換して評価する必要がある．画質測定ツールでは，モノクロL CD は撮影データのG信号を，カラーL CD は撮影データのR GB 信号に対してL CD の輝度に基づいた重み係数を適用して補正した信号をそれぞれ輝度の情報として評価に利用して，ライン法によるM TFと仮想スリット法による一次元W Sを算出する．

本稿では，I m ag eJのプラグインで開発した画質測定ツールを使用してM TFおよびW Sを算出する手順について紹介する．

キーワード: 液晶ディスプレイ，ディジタルカメラ，m od ulation transfer function, W iener sp ectrum

A b stract: We resents a sim liﬁed tool for assisting users in assessing image uality of medical li uid crystal dis lays

（L CD s） using a com m ercially availab le color d ig ital cam era. The assessm ent tool w as d evelop ed as a p lug in softw are for I m ag eJ （an op en- source im ag e p rocessing p rog ram ）. The p lug in softw are allow s d isp lay users, i.e., rad iolog ical technolog ists in hosp itals and m ed ical centers, to com p ute m od ulation transfer functions （M TFs） and W iener sp ectra

（W S） of m onochrom e and color L CD s from L CD p hotog rap hed im ag es. I n ord er to evaluate im ag e q uality b ased on L CD lum inance, the color sig nals ob tained b y a cam era are calib rated to g rayscale sig nals corresp ond ing to the lum inance of the L CD . This p ap er p rovid es the d etailed p roced ure for com p uting M TFs and W S of m onochrom e and color L CD s b y using our lugin soft are for mageJ, together ith some s eciﬁc exam les of hysical e aluations

K eyw ord : liq uid - crystal d isp lay, d ig ital cam era, m od ulation transfer function, W iener sp ectrum Shog o TOK UR EI and Y oichiro I K USHI M A

純真学園大学保健医療学部放射線技術科学科

D ep artm ent of R ad iolog ical Science, Faculty of Health Sciences, Junshin Gakuen University

平成3 1年3 月29 日

純真学園大学保健医療学部放射線技術科学科助教

(2)

7 2 德禮将吾・幾嶋洋一郎

順について述べる．

1．方法

市販の一眼レフレックスディジタルカメラ

（EOS 5 D M ark I I ，キヤノン株式会社）を用いた

EI Z O株式会社製の2メガピクセル（mega ixels

M P ）のモノクロL CD （R ad iForce GX 24 0）とカラーL CD （R ad iForce R X 24 0）の画質評価⁵^）を例に，M onitor Evaluation Toolsの使用方法を報告する．

1-1 LCD の撮影データの準備

本稿で紹介するM onitor Evaluation Toolsは，

ディジタルカメラでL CD を撮影した画像データを解析してM TFおよびW Sを算出するI m ag eJのプラグインである．以下のL CD の撮影および輝度測定はすべて環境照度 lxの暗室にて行う．

まず，ディジタルカメラのバックグラウンド信号を取得するために，L CD の電源をオフにして

（またはレンズにキャップをつけて）撮影する．

次に，各種のテストパターン（1- 2）をL CD に画素等倍表示し，マクロレンズを用いて拡大撮影する．このとき，ディジタルカメラの撮像面から L CD までの距離がおよそ3 0 cm の位置で，撮影画像上でL CD の1画素当たりのディジタルカメラのサンプリング数はおよそ4 4 × 4 4 画素に相当する．

撮影した画像データは，画像処理や圧縮処理などが施されていない生（R A W ）データ形式で記録する．また，グレースケールおよび赤（R ），緑

（G），青（B ）の各均一テストパターンは，L CD に表示したときの輝度を望遠型輝度計（L S- 110，

コニカミノルタ株式会社）で測定する．

1-2 テストパターン

1-2-1 グレースケールの均一テストパターン 正方形の測定領域（テストパターン全体の2.5 % の面積）に均一なグレーレベルをもつテストパターン（Fig . 1a）⁹^）またはJI R A B N- 01- B N- 18^10）とする．測定領域のディジタル駆動レベル（d ig ital d riving levels: D D L ）を，0から25 5 までの範囲（8b it）

で任意に決める．

1-2-2 赤・緑・青の均一テストパターン

Fig s. 1b - d に示すようにR ，G，B の均一テストパターンはそれぞれ，正方形の測定領域（テストパターン全体の2.5 % の面積）のR ，G，B のD D L のみを0から25 5 までの範囲（8 b it）で，評価対象の輝度レベル（グレースケールの均一テストパターンおよびラインテストパターンの設定D D L ）に応じて決める．それ以外は0とする．例えば，

D D L が25 5 のライン像を表示するラインテストパ

ターンを評価に用いるときは，R ，G，B の各均一テストパターンのR ，G，B のD D L のみをそれぞれ25 5 に設定する．

Fig. 1 Uniform images of a. grayscale, b. red, c. green, and d. blue test patterns. The uniform patterns consist of a background area with a zero digital driving level (DDL) of RGB (R = G = B = 0) and a central measurement area with a DDL between 0 and 255 in 8-bits. Each RGB pattern consists of a DDL with only one color (R, G, or B).

2

されてきたが，ディジタルカメラの撮影データの解析が雑であった．れれは，L CD の画質を簡便に評価できるように，ディジタルカメラの撮影データを解析してL CD のM TFとW Sを算出する画質測定ツールを I m ag eJ⁶⁾のプラグイン

7)を用いてした ⁸⁾．本資料では画質測定ツール(プラグイン : M onitor Evaluation Tools)を用いてL CD のM TFおよびW Sを算出する手順についてる．

1.

市販の一レフレックスディジタルカメラ

(EOS 5 D M ark I I，キノン式 )を用いた

EI Z O 式の2メクル(m eg ap ix els:

M P )のモノクロL CD (R ad iForce GX 24 0)とカラー L CD (R ad iForce R X 24 0)の画質評価⁵⁾を例に，

M onitor Evaluation Toolsの使用方法をする．

1-1 LCD

本稿で紹介するM onitor Evaluation Toolsは，ディジタルカメラでL CD を撮影した画像データを解析してM TFおよびW Sを算出するI m ag eJのプラグインである．のL CD の撮影および輝度測定はすて度0 lx のにてう．

ま，ディジタルカメラのバックグラウンドを取得するために，L CD のをオフにして (またはレンズにキャップをつて)撮影する．次に，種のストターン(1-2)をL CD に画素

表示し，クロレンズを用いて撮影する．

このとき，ディジタルカメラの撮像からL CD

までのがおよそ3 0 cm ので，撮影画像上

でL CD の1画素当たりのディジタルカメラのンプリング数はおよそ4 4 × 4 4 画素に当する．

撮影した画像データは，画像処理や処理などがされていない (R A W )データ形式でする．また，グレースールおよび (R )， (G)，

(B )の均一ストターンは，L CD に表示したときの輝度を輝度計(L S- 110，ニカノルタ式 )で測定する．

1-2 1-2-1

方形の測定 ( ストターン全体の2.5 %

の )に均一なグレーレルをつストタ

ーン(Fig . 1a)⁹⁾またはJI R A B N- 01– B N- 18¹⁰⁾とする．

測定のディジタルレル(d ig ital d riving levels: D D L )を，0から25 5 までの (8b it)で意にめる．

1-2-2

Fig s. 1b – d に示すようにR ，G，B の均一スト

ターンはそれぞれ，方形の測定 ( ストターン全体の2.5 % の ) のR ，G，B のD D L

のを0から25 5 までの (8 b it)で，評価対

の輝度レル(グレースールの均一ストターンおよびラインストターンの定D D L )に応じてめる．それは0とする．例えば，D D L が25 5 のライン像を表示するラインストターンを評価に用いるときは，R ，G，B の均一ス

トターンのR ，G，B のD D L のをそれぞれ25 5

に定する．

b . R ed c. Green d . B lue

a. Grayscale

Fig. 1 Uniform im ag es of a. g rayscale, b . red , c. g reen, and d . b lue test p atterns. The uniform p atterns consist of a b ackg round area w ith a z ero d ig ital d riving level ( D D L ) of R GB ( R = G = B = 0) and a central m easurem ent area w ith a D D L b etw een 0 and 25 5 in 8- b its. Each R GB p attern consists of a D D L w ith only one color ( R , G, or B ) .

1-2-3 ラインテストパターン

ラインテストパターンは，L CD の1画素幅のライン像をもつテストパターンとする．ライン像は，

水平（Fig . 2a）または垂直方向（Fig . 2b ）とし，

それぞれ直交する方向のM TF測定に使用する．

ライン像のD D L は25 5 ，背景のD D L は0とする．

2．LCD の画質評価の手順の概要

M onitor Evaluation Toolsを用いたL CD の画質評価の手順は，まずL CD 上に表示したラインまたは均一テストパターンを撮影したディジタルカメラの画像データを，測定したL CD の輝度値を用いて，L CD の輝度情報を示す画像（輝度画像）

に変換する．ラインおよび均一テストパターンの輝度画像から，L CD のM TFとW Sをそれぞれ算出する．解析に必要な画像データはTab le 1から4 に従って，ファイル名を変更して，各Tab le別にフォルダに保存する．

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7 3

2-1 LCD の MTF の算出手順

ライン法^1）によるL CD のM TFを以下の1）から9 ）の手順に従って算出する．

1）M onitor Evaluation ToolsからM TF算出プログラム（プラグイン名: M TF Calculation）を起動させ，M TF算出用のラインテストパターン画像およびバックグラウンド画像を含むフォルダ

（Tab le 1）を選択する．

次の2）から5 ）の手順は，R ，G，B の信号から構成される画像データを輝度画像へ変換するための重み係数（w eig hting factor）を算出する工程である．

2）モノクロL CD を評価する場合，グレースケールの均一テストパターン画像とバックグラウンド画像を含むフォルダ（Tab le 2），カラーL CD を評価する場合はR ，G，B の均一テストパターンとバックグラウンド画像を含むフォルダ（Tab le 3 ）をそれぞれ選択する．

3 ）撮影画像のR A W データを解析するD craw ^11）

の実行ファイル（dcra exe）の場所を指定する．

4 ）均一テストパターン画像上で重み係数を算出するための関心領域を指定する（Fig . 3 ）．手順 2）で選択したフォルダ内のテストパターン画像に対して，関心領域内の画像データからR ，G，

B それぞれの信号の平均値を取得する．

5 ）画像データのR ，G，B の各信号値とL CD の輝度値を用いてTokureiらの方法⁵^）^{, 8）}で重み係数（比例定数k を含む）を算出し，csvファイル

（w f.csv）として出力する．モノクロL CD の評価では，撮影データのR ，G，B の信号で最も信号強度が高いG信号のみを使用するため，G信号に対する重み係数を1とし，R およびB 信号の重み係数は0となる（Fig . 4 ）．一方，カラーL CD の評価では撮影データのR ，G，B それぞれの信号に重み係数を適用して輝度画像へと変換する（Fig . 5 ）．

6 ）ラインテストパターンの輝度画像上に，line sp read function（L SF）を算出する関心領域が表示される．関心領域はライン像に対して垂直方向に高さが1,024 画素（高速フーリエ変換を行うため2 のべき乗とする）で，幅がL CD の1画素となるように設定する（Fig . 6 ）．

7 ）サンプリングピッチを設定するため，L CD の1画素の大きさ（例えば，2M P のL CD の場合

0.27 m m ）を入力する．L CD の1画素当たりのディ

ジタルカメラの画素数は，手順6 ）で設定した関心領域の1画素幅から計算される（Fig . 7 ）．

Fig. 2 a. The horizontal and b. vertical line test patterns for measuring MTF in the sub-pixel direction and perpendicular to the sub-pixel direction, respectively.

3

1-2-3

ラインストターンは，L CD の1画素幅のライン像をつストターンとする．ライン像は，

水平(Fig . 2a)または垂直方向(Fig . 2b )とし，それ

ぞれ直する方向の M TF 測定に使用する．ライ

ン像のD D L は25 5 ，のD D L は0とする．

2. LCD

M onitor Evaluation Toolsを用いたL CD の画質評価の手順は，ま L CD 上に表示したラインまたは均一ストターンを撮影したディジタルカメラの画像データを，測定した L CD の輝度を用いて，L CD の輝度を示す画像(輝度画像) に変換する．ラインおよび均一ストターンの輝度画像から，L CD のM TFとW Sをそれぞれ算出する．解析に必要な画像データはTab le 1から4 に従って，ファイルを変更して， Tab le にフルにする．

2-1 LCD MTF

ライン法¹⁾によるL CD のM TFをの1)から

9 )の手順に従って算出する．

1)M onitor Evaluation ToolsからM TF算出プログラム(プラグイン : M TF Calculation)をさ， M TF 算出用のラインストターン画像およびバックグラウンド画像をフル (Tab le 1) をする．

次の2)から5 )の手順は，R ，G，B のから成される画像データを輝度画像変換するた

めの数(w eig hting factor)を算出するで

ある．

2)モノクロ L CD を評価する，グレース

ールの均一ストターン画像とバックグラウンド画像をフル (Tab le 2)，カラーL CD を評価するは R ，G，B の均一ストターンとバックグラウンド画像をフル (Tab le

3 )をそれぞれする．

3 )撮影画像のR A W データを解析するD craw ¹¹⁾ の実ファイル(d craw .ex e)のを定する．

Table 1 The line p attern and b ackg round im ag es to m easure M TFs.

Table 2 The Uniform g rayscale p attern and b ackg round im ag es to calculate w eig hting factors for m onochrom e L CD s.

Test p attern File nam e of R A W im ag es Uniform g rayscale im ag e W _ ( lum inance value) .( ex tension)

e.g ., W _ 4 03 .5 .CR 2

B ackg round D _ 0.( ex tension) e.g ., D _ 0.CR 2

Table 3 The red , g reen, and b lue p attern and b ackg round im ag es to calculate w eig hting factors for color L CD s.

Test p attern File nam e of R A W im ag es Uniform red im ag e R _ ( lum inance value) .( ex tension)

e.g ., R _ 80.2.CR 2

Uniform g reen im ag e G_ ( lum inance value) .( ex tension) e.g ., R _ 280.6 .CR 2

Uniform b lue im ag e B _ ( lum inance value) .( ex tension) e.g ., B _ 3 2.6 .CR 2

B ackg round D _ 0.( ex tension) e.g ., D _ 0.CR 2

Table 4 The uniform g rayscale p attern and b ackg round im ag es to m easure W S.

Test p attern File nam e of R A W im ag es Uniform g rayscale im ag e None sp ecified e.g ., B N18.CR 2 b ackg round B G.( ex tension) e.g ., B G.CR 2

Test p attern File nam e of R A W im ag es

L ine im ag e None sp ecified e.g ., Horiz ontal_ line.CR 2 b ackg round B G.( ex tension) e.g ., B G.CR 2

a. Horiz ontal line b. Vertical line Fig. 2 a. The horiz ontal and b . vertical line test p atterns for m easuring M TF in the sub - p ix el d irection and p erp end icular to the sub - p ix el d irection, resp ectively.

Table 1 The line pattern and background images to measure MTFs.

L ine im ag e None sp ecified e.g ., Horiz ontal_ line.CR 2 b ackg round B G.（extension） e.g ., B G.CR 2

Table 2 The uniform grayscale pattern and background images to calculate weighting factors for monochrome LCDs.

Uniform g rayscale im ag e W _（lum inance value）（extension）. e.g ., W _ 4 03 .5 .CR 2

B ackg round D _ 0.（extension） e.g ., D _ 0.CR 2

Table 3 The red, green, and blue pattern and background images to calculate weighting factors for color LCDs.

Uniform red im ag e R _（lum inance value）（extension）. e.g ., R _ 80.2.CR 2

Uniform g reen im ag e G_（lum inance value）（extension）. e.g ., R _ 280.6 .CR 2

Uniform b lue im ag e B _（lum inance value）（extension）. e.g ., B _ 3 2.6 .CR 2

B ackg round D _ 0.（extension） e.g ., D _ 0.CR 2

Table 4 The uniform grayscale pattern and background images to measure WS.

Test p attern File nam e of R A W im ag es Uniform g rayscale im ag e None sp ecified e.g ., B N18.CR 2 b ackg round B G.（extension） e.g ., B G.CR 2

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7 4 德禮将吾・幾嶋洋一郎

8）手順6 ）で設定した関心領域から算出した L SFの結果が点線で，裾野部分が指数関数で近似された外挿結果が黒の実線で表示される（Fig . 8）．

初期設定ではL SFの裾野の0.01 0.02部分のデータを近似して0.01未満を外挿する．外挿結果が裾野部分で急峻な変化をしているとき^12）^{, 13}^），0.03 0.02部分のデータを近似して外挿始点を0.02とする．

9 ）裾野部分を外挿したL SFをフーリエ変換してL CD のM TFを算出する（Fig . 9 ）．手順2）で選択したフォルダ内のラインテストパターン画像の数だけ手順8）と9 ）を繰り返して，M TFを算出できる．

2-2 LCD の WS の算出手順

仮想スリット法⁴^）によるL CD の一次元W Sを以下の1）から8）の手順に従って算出する．

1）M onitor Evaluation ToolsからW S算出プログラム（プラグイン名: W S Calculation）が起動させ，W S算出用のグレースケールの均一テストパターンを撮影した画像を含むフォルダ（Tab le 4 ）を選択する．

2）ディジタルカメラの画像データを輝度画像に変換するための重み係数を，M TF算出と同様の手順で算出する．

3 ）均一テストパターンの輝度画像上に，W S を算出する1,024 ×1,024 画素の関心領域を指定する（Fig . 10）．

4

4 )均一ストターン画像上で数を算出するためのを定する(Fig . 3 )．手順 2)でしたフルのストターン画像に対して，の画像データからR ，G，B それぞれのの平均を取得する．

5 )画像データのR ，G，B のとL CD の輝度を用いてTokurei らの方法 ^5),8)で数

( 例定数 k を )を算出し，csv ファイル

(w f.csv)として出する．モノクロL CD の評価で

は，撮影データの R ，G，B ので

度がいG のを使用するため，G に対する数を1とし，R およびB の

数は0となる(Fig . 4 )．一方，カラーL CD の評価

では撮影データの R ，G，B それぞれのに数を適用して輝度画像と変換する(Fig . 5 )．

6 )ラインストターンの輝度画像上に，line

sp read function(L SF)を算出するが表示さ

れる．はライン像に対して垂直方向に

さが1,024 画素( フーリエ変換をうため2の

きとする)で，幅がL CD の1画素となるように定する(Fig . 6 )．

7 ) ンプリングッを定するため，L CD の 1画素のきさ(例えば，2M P のL CD の 0.27 m m )をする．L CD の1画素当たりのディジタルカメラの画素数は，手順6 )で定した

の1画素幅から計算される(Fig . 7 )．

Fig. 3 The b ackg round im ag e w ith a reg ion of interest to ob tain red , g reen, and b lue sig nals for calculation of w eig hting factors.

Fig. 6 Screen shot of the com p uter interface for view ing a close- up g rayscale im ag e of a horiz ontal line p attern w ith a reg ion of interest to calculate a 1024 - p oint p rofile in the vertical d irection ( R GB sub - p ix el d irection) of the color L CD .

Fig. 7 Setting for calculating a sam p ling p itch of a cam era.

Fig. 5 Screen shot of the com p uter interface for d isp laying w eig hting factors for each of red ( R ) , g reen ( G) , and b lue ( B ) sig nals to evaluate color L CD s.

Fig. 4 Screen shot of the com p uter interface for d isp laying w eig hting factors for each of red ( R ) , g reen ( G) , and b lue ( B ) sig nals to evaluate m onochrom e L CD s.

Fig. 4 Screen shot of the computer interface for displaying weighting factors for each of red (R), green (G), and blue (B) signals to evaluate monochrome LCDs.

4

Fig. 5 Screen shot of the computer interface for displaying weighting factors for each of red (R), green (G), and blue (B) signals to evaluate color LCDs.

4

5 )画像データのR ，G，B のとL CD の輝度を用いて Tokurei らの方法 ^5),8)で数

Fig. 3 The background image with a region of interest to obtain red, green, and blue signals for calculation of weighting factors.

4

5 )画像データのR ，G，B のとL CD の輝度を用いて Tokurei らの方法 ^5),8)で数

Fig. 6 Screen shot of the computer interface for viewing a close-up grayscale image of a horizontal line pattern with a region of interest to calculate a 1024-point proﬁle in the vertical direction (RGB sub-pixel direction) of the color LCD.

4

Fig. 7 Setting for calculating a sampling pitch of a camera.

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(5)

7 5

4 ）Fig . 11に示すように，均一テストパターンの輝度画像上にL CD の1画素当たりの大きさが自動で表示される．適当でなければ，手動で大きさを調整する．

5 ） M TF算出と同様に，L CD の1画素の大きさ

（単位: m m ）を入力する．手順4 ）で設定した画

素の大きさから，L CD の1画素当たりのディジタルカメラの画素数が算出される．

6 ）1,024 ×1,024 画素の輝度画像上を，L CD の1 画素幅に相当する高さとディジタルカメラのサンプリング間隔幅の数値的なスリット（仮想スリット）で，水平方向と垂直方向をそれぞれスキャンして一次元ノイズプロファイルを得る⁴^）^{, 14}^）．なお，仮想スリットによるスキャンはL CD の1 画素幅のうち約2割のカメラ画素数分オーバーラップすることで，輝度画像全体から複数の一次元ノイズプロファイルを取得する^8）．例えば，

L CD の1画素幅がおよそ4 4 画素のとき，29 本のプロファイルを得ることができる．

7 ）仮想スリットでスキャンして取得した一次元ノイズプロファイルに，バックグラウンドトレンド除去処理とHanning ウィンドウ処理を適用する⁴^）（Fig . 12）．

8）複数の一次元ノイズプロファイルをそれぞれフーリエ変換して得られたW Sを加算平均して，

L CD の水平および垂直方向の一次元W Sをそれぞれ算出する（Fig . 13 ）．

3．考察

本稿ではI m ag eJのプラグインで作成した M onitor Evaluation ToolsによるM TFとW Sの算出手順について紹介した．計算式などの解析方法の詳細は，ほかの雑誌⁵^）^{, 8）}に掲載されているのでここでは省略する．

M onitor Evaluation Toolsでは，ディジタルカメラで撮影したR A W 形式の画像データの解析するために，オープンソースのR A W 現像ソフトウェ

アであるD craw ^11）を採用している．したがって，

D craw が対応している機種を使用する必要がある

が，D craw の対応機種はその都度更新されていて，

ホームページ^11）上で確認することができる．また，

M onitor Evaluation ToolsはL CD 本来の鮮鋭度や

粒状性を評価することを目的としており，表示画

像に対する鮮鋭化処理などの画像処理技術の効果を評価することは意図していない．

5

8)手順 6 )で定したから算出した L SFの果が線で，分が数数でされた果がの実線で表示される(Fig . 8)．

定ではL SFのの0.01– 0.02 分のデー

タをして0.01 をする．果が分でな変化をしているとき ^12),13)，0.03 – 0.02 分のデータをしてを0.02とする．

9 ) 分をした L SF をフーリエ変換してL CD のM TFを算出する(Fig . 9 )．手順2)で

したフルのラインストターン画像の数手順8)と9 )をりして，M TFを算出できる．

2-2 LCD WS

仮想スリット法⁴⁾によるL CD の一次元W Sをの1)から8)の手順に従って算出する．

1)M onitor Evaluation ToolsからW S算出プログラム(プラグイン : W S Calculation)がさ， W S算出用のグレースールの均一ストターンを撮影した画像をフル (Tab le 4 )を

する．

2)ディジタルカメラの画像データを輝度画像

に変換するための数を，M TF算出との手順で算出する．

3 )均一ストターンの輝度画像上に，W Sを

算出する1,024 × 1,024 画素のを定する

(Fig . 10)．

4 )Fig . 11に示すように，均一ストターンの

輝度画像上にL CD の1画素当たりのきさがで表示される．適当でなれば，手できさをする．

5 ) M TF算出とに，L CD の1画素のきさ

( : m m )をする．手順4 )で定した画素の

きさから，L CD の1画素当たりのディジタルカメラの画素数が算出される．

6 )1,024 × 1,024 画素の輝度画像上を，L CD の1

画素幅に当するさとディジタルカメラのンプリング幅の数的なスリット(仮想スリット)で，水平方向と垂直方向をそれぞれスキャンして一次元ノイズプロファイルを得る^4),14)．

Fig. 10 Screen shot of the com p uter interface for view ing a close- up g rayscale im ag e of a uniform p attern w ith a reg ion of interest to calculate W iener sp ectrum .

Fig. 8 Screen shot of the com p uter interface for d isp laying the L SF in the vertical d irection of the color L CD . The tail p ortions of the orig inal L SF (d ot t ed line) w ere ex trap olated b y an ex p onential function ( as ind icated in the solid line) .

Fig. 9 Screen shots of the com p uter interface for d isp laying the M TFs in the vertical d irections of the color L CD

Fig. 8 Screen shot of the computer interface for displaying the LSF in the vertical direction of the color LCD. The tail portions of the original LSF (dotted line) were extrapolated by an exponential function (as indicated in the solid line).

5

2-2 LCD WS

する．

(Fig . 10)．

6 )1,024 × 1,024 画素の輝度画像上を，L CD の1

Fig. 9 Screen shot of the computer interface for displaying the MTF in the vertical direction of the color LCD

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2-2 LCD WS

する．

(Fig . 10)．

6 )1,024 × 1,024 画素の輝度画像上を，L CD の1

Fig. 10 Screen shot of the computer interface for viewing a close-up grayscale image of a uniform pattern with a region of interest to calculate Wiener spectrum.

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(6)

まとめ

本稿ではI m ag eJのプラグインで作成した画質測定ツールを用いて，M TFとW Sを算出する手順について紹介した．本稿で紹介した画質測定ツールを用いることで，市販のディジタルカメラの撮影データを本資料の手順に従い解析し，医用 L CD の画質を簡便に測定できる．診療放射線技師をはじめとする実際にモニタの品質管理を担当する医療従事者や，診療放射線技師を養成する教育機関に画質測定ツールが普及することで，L CD などの画像表示系を評価し，理解する上での一助となれば幸いである．

謝辞

本研究を進めるにあたり，一眼レフレックスディジタルカメラを提供していただくとともに有益なご助言をいただいたキヤノン株式会社渡辺和之氏，溝部秀謙氏，キヤノンメディカルシステムズ株式会社羽鳥和重氏に心より感謝いたします．

本稿を終えるにあたり，ご支援とご助言を賜りました九州大学大学院杜下淳次先生，徳島文理大学の朝原正喜先生，山口大学医学部附属病院の放射線部諸氏に深く感謝申し上げます．画質測定ツール（I m ag eJのP lug inファイル）は，EI Z O株式会社のホームページ（http s: / / w w w .eiz o.co.j p /

roducts radiforce healthcare index html）から無償でダウンロードすることができます．EI Z O株式会社の大柿護氏，伴場裕介氏，北正樹氏，橋本憲幸氏に感謝申し上げます．

参考文献

1）Sam ei E, B ad ano A , Chakrab orty D , et al. A A P M R ep ort No. 03 , A ssessm ent of d isp lay p erform ance for m ed ical im ag ing system s. R ep ort of the A m erican A ssociation of P hysicists in M ed icine （A A P M ） Task Group 18. M ed ical P hysics P ub lishing , 2005 .

2）Sam ei E, B ad ano A , Chakrab orty D , et al. A ssessm ent of d isp lay p erform ance for m ed ical im ag ing system s:

executi e summary of M re ort Med hys 2005 ; 3 2 （4 ）: 1205 - 1225 .

3 ）市川勝弘，藤田広志，澤田道人，他．高解像度ディジタルカメラを用いたディスプレイ性能評価システムの開発．医用画像情報会誌 2004 ；21 （3 ）：26 1- 26 6 . 4 ）I chikaw a K , K od era Y , Nishim ura A , et al. A nalysis m ethod

6

なお，仮想スリットによるスキャンはL CD の1 画素幅のうち約2割のカメラ画素数分オーバーラップすることで，輝度画像全体から複数の一次元ノイズプロファイルを取得する⁸⁾．例えば，L CD の1画素幅がおよそ4 4 画素のとき，29 本のプロ

ファイルを得ることができる．

7 )仮想スリットでスキャンして取得した一次

元ノイズプロファイルに，バックグラウンドトレンド除去処理とHanning ウィンドウ処理を適用する⁴⁾(Fig . 12)．

8)複数の一次元ノイズプロファイルをそれぞ

れフーリエ変換して得られたW Sを加算平均して，

L CD の水平および垂直方向の一次元W Sをそれぞれ算出する(Fig . 13 )．

3. 考察

本稿ではI m ag eJのプラグインで作成した

M onitor Evaluation ToolsによるM TFとW Sの算出手順について紹介した．計算式などの解析方法の詳細は，ほかの雑誌^5),8)に掲載されているのでここでは省略する．

M onitor Evaluation Toolsでは，ディジタルカメラ

で撮影したR A W 形式の画像データの解析するために，オープンソースのR A W 現像ソフトウェアで

あるD craw ¹¹⁾を採用している．したがって，D craw

が対応している機種を使用する必要があるが，

D craw の対応機種はその都度更新されていて，ホ

ームページ¹¹⁾上で確認することができる．また，

M onitor Evaluation ToolsはL CD 本来の鮮鋭度や粒状性を評価することを目的としており，表示画像に対する鮮鋭化処理などの画像処理技術の効果を評価することは意図していない．

まとめ

本稿ではI m ag eJのプラグインで作成した画質測

定ツールを用いて，M TFとW Sを算出する手順について紹介した．本稿で紹介した画質測定ツールを用いることで，市販のディジタルカメラの撮影データを本資料の手順に従い解析し，医用L CD の画質を簡便に測定できる．診療放射線技師をはじめとする実際にモニタの品質管理を担当する医

Fig. 12 Screen shots of the com p uter interface for view ing a 1024 - p oint noise p rofile in the horiz ontal d irection of the color L CD .

Fig. 13 Screen shots of the com p uter interface for d isp laying the horiz ontal and vertical W S of the color L CD .

Fig. 11 D eterm ination of the p ix el siz e of L CD . Fig. 11 Determination of the pixel size of LCD.

6

3. 考察

まとめ

Fig. 11 D eterm ination of the p ix el siz e of L CD .

Fig. 12 Screen shot of the computer interface for viewing a 1024-point noise proﬁle in the horizontal direction of the color LCD.

6

3. 考察

まとめ

Fig. 11 D eterm ination of the p ix el siz e of L CD .

Fig. 13 Screen shot of the computer interface for displaying the horizontal and vertical WS of the color LCD.

02-06-p71-77-tokorei-cs6.indd 76 2019/04/26 14:31:28

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7 7

of noise p ow er sp ectrum for m ed ical m onochrom e liq uid crystal d isp lays. R ad P hys & Tech 2008; 1: 201- 207 . 5 ）Tokurei S, M orishita J. A m ethod for evaluating im ag e

q uality of m onochrom e and color d isp lays b ased on lum inance b y use of a com m ercially availab le color d ig ital cam era. M ed P hys 2015 ; 4 2 （8） : 4 7 7 3 - 4 7 82.

6 ）R asb and W S. I m ag eJ. U.S. National I nstitute of Health, B ethesd a, M aryland USA , 19 9 7 - 2018. http : / / rsb .info.nih.

g ov/ ij /

7 ）村石浩．基礎講座パーソナルコンピュータを用いた医用画像処理の基礎 −I m ag eJを用いて P lug in開発編−．

日放技学誌 2010；6 6 （3 ）：26 0- 26 4 .

8）德禮将吾，大柿護，伴場裕介，他．市販のディジタルカメラを用いた医用液晶ディスプレイ評価のための画質測定ツール．日放技学誌 2019 ; 7 5 （2） : 183 - 19 1．

9 ）M orishita J, D og om ori K , Hatanaka S, et al. Effect of test p atterns on m easurem ent of the lum inance of L CD d evices b y use of a telescop ic- typ e lum inance m eter. R ad P hys &

Tech 2008; 1 （1） : 9 5 - 9 9 .

10）日本画像医療システム工業会．医用画像表示用モニタの品質管理に関するガイドライン， JESR A X - 009 3 * B ^{- 2017}，2005 年8月8日制定，2017 年7 月20日改正．

11）dcra c ecoding ra digital hotos in inux htt cy ercom net dcofﬁn dcra

12）小寺吉衞．画質のものさし放射線で描く画像の世界

（最終回） I V M TFの測定−測定における注意点−．

I nnervision 19 88；3 （8）：4 8- 5 1.

13 ）井手口忠光．基礎講座 −ディジタルラジオグラフィの物理的画質評価法− 解像特性（スリット法）．日放技学誌 2009 ；6 5 （8）：1109 - 1117 ．

14 ）大久敏広．ディジタル時代の医用画像情報技術セミナー I イメージ評価編 3 .雑音（ノイズ）特性．

I nnervision 19 9 9 ；14 （8）：123 - 129 .

画質測定ツールの紹介

I m ag eJ のプラグインを用いて開発した医用液晶ディスプレイの

画質測定ツールの紹介

德禮 将吾・幾嶋洋一郎

M easurem ent Tool for I m ag e Q uality of M ed ical D isp lays Using P lug in for I m ag eJ

純真学園大学 保健医療学部 放射線技術科学科

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德禮将吾・幾嶋洋一郎

純真学園大学保健医療学部放射線技術科学科