JP2008167949A - Radiographic image processing method and apparatus, and program - Google Patents

Radiographic image processing method and apparatus, and program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the quality of a radiation image indicating an object without increasing the dose of radiation to be emitted to the object in a radiographic image processing method. <P>SOLUTION: The radiation image 11 for input prepared by using both of a high voltage image and a low voltage image obtained by radiography 10 is prepared for each of the plurality of objects 1P of the same kind, also the radiation image 33 for a teacher whose image quality degradation is less than that of the radiation image 11 for the input, and which emphatically indicates a specified part Px in the object 1P is prepared, and a teacher learning completed filter 40 for which learning is performed with the radiation image 11 for the input as an object and the radiation image 33 for the teacher as the teacher is obtained. Thereafter, the radiation image 21 of the same kind as the radiation image 11 for the input is prepared for a given object 3P, the radiation image 21 is inputted to the teacher learning completed filter 40, and the radiation image 60 whose image quality degradation is compensated and which indicates the object 3P whose specified part Px is emphasized is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、被写体中の特定の部位を強調して表す放射線画像を得る放射線画像処理方法および装置ならびにプログラムに関するものである。   The present invention relates to a radiographic image processing method, apparatus, and program for obtaining a radiographic image that emphasizes and expresses a specific part in a subject.

従来より、医療用の放射線撮影等においては、互いにエネルギ分布が異なる放射線を用いた被写体の放射線撮影により高圧画像と低圧画像を得、上記高圧画像と低圧画像との加重減算処理により被写体中の特定の放射線吸収特性を示す部位、例えば生体組織の骨部や軟部を強調して表すエネルギサブトラクション画像を得る手法が知られている(特許文献1参照)。このエネルギサブトラクション画像は上記高圧画像と低圧画像との差に基づいて形成された画像である。   Conventionally, in medical radiography and the like, a high-pressure image and a low-pressure image are obtained by radiography of a subject using radiation having different energy distributions, and the subject is identified by weighted subtraction processing between the high-pressure image and the low-pressure image. There is known a technique for obtaining an energy subtraction image that emphasizes a part exhibiting the radiation absorption characteristics of, for example, a bone part or a soft part of a living tissue (see Patent Document 1). This energy subtraction image is an image formed based on the difference between the high pressure image and the low pressure image.

上記高圧画像と低圧画像とを得る放射線撮影としては、例えば、放射線源の管電圧を違えて発生させた2種類の互いにエネルギ分布の異なる放射線それぞれを、互に異なるタイミングで合計2度、被写体へ照射して上記高圧画像と低圧画像とを得る2ショット放射線撮影法、あるいは、被写体への1度の放射線照射によって、銅板を間に挟んで配された2枚の蓄積性蛍光体シートに上記被写体の高圧画像と低圧画像それぞれを同時に記録する1ショット放射線撮影法等が知られている。   In radiography for obtaining the high-voltage image and the low-voltage image, for example, two types of radiations having different energy distributions generated with different tube voltages of the radiation source are applied to the subject twice in total at different timings. The subject is placed on two stimulable phosphor sheets arranged with a copper plate between them, by two-shot radiography for irradiating the high-pressure image and the low-pressure image, or by one-time irradiation of the subject. A one-shot radiography method for simultaneously recording a high-pressure image and a low-pressure image is known.

上記高圧画像と低圧画像とを用いて形成されるエネルギサブトラクション画像は、通常の放射線撮影法(以後、単純放射線撮影法という)によって得られる放射線画像(以後、単純放射線画像ともいう)よりも上記特定の部位を強調できる点では優れているが、より多くのノイズを含む画像となる。なお、上記単純放射線撮影法は、互いにエネルギ分布の異なる複数種類の放射線を用いることなく、被写体に対し1種類の放射線を1度照射する放射線撮影により上記被写体の放射線画像を取得するものである。   The energy subtraction image formed by using the high-pressure image and the low-pressure image is more specific than the radiographic image (hereinafter also referred to as simple radiographic image) obtained by the usual radiographic method (hereinafter referred to as simple radiographic method). Although it is excellent in that it can emphasize this part, the image contains more noise. In the simple radiography method, a radiographic image of the subject is acquired by radiography in which one type of radiation is irradiated to the subject once without using a plurality of types of radiation having different energy distributions.

上記エネルギサブトラクション画像に生じるノイズは、主に、上記高圧画像や低圧画像を取得するときに照射する放射線の線量の不足に起因している。   Noise generated in the energy subtraction image is mainly caused by a shortage of radiation dose to be irradiated when the high pressure image or the low pressure image is acquired.

すなわち、医療用放射線撮影等においては放射線撮影に使用する放射線の線量を少なくして患者への負担を軽減することが望まれている。例えば、通常の放射線撮影が2回必要な放射線撮影(2ショット放射線撮影法)において上記2回の放射線撮影うちのいずれか1回において十分な線量が用いられなかったり、銅板での放射線の吸収により線量を減衰させた放射線撮影(1ショット放射線撮影法)で得られた放射線像画像(高圧画像や低圧画像)を用いて作成されるエネルギサブトラクション画像は、上記単純放射線撮影法によって得られる単純放射線像画像よりも画像品質が劣化する。   That is, in medical radiography or the like, it is desired to reduce the burden on patients by reducing the dose of radiation used for radiography. For example, in radiography (two-shot radiography) that requires two times of normal radiography, a sufficient dose is not used in any one of the above two radiographs, or radiation is absorbed by a copper plate. An energy subtraction image created using a radiographic image (high-pressure image or low-pressure image) obtained by radiography (one-shot radiography) with attenuated dose is a simple radiographic image obtained by the above-mentioned simple radiography. The image quality is worse than the image.

上記1ショット放射線撮影法、2ショット放射線撮影法のいずれにおいても、その放射線撮影で被写体へ照射する放射線の線量を少なくすることが求められているが、上記のように放射線撮影において被写体へ照射する放射線の線量を少なくしようとするとこの放射線撮影で得られる放射線画像中に生じるノイズの量が多くなり画像品質が劣化する。   In both the one-shot radiography method and the two-shot radiography method, it is demanded to reduce the dose of radiation applied to the subject in the radiography. As described above, the subject is irradiated in the radiography. If an attempt is made to reduce the radiation dose, the amount of noise generated in the radiographic image obtained by this radiography increases and the image quality deteriorates.

一方、単純放射線撮影で得られた1枚の放射線画像から被写体の骨部を表す成分を推定し、複数の放射線画像の加重減算処理を行うことなく被写体中の骨部を強調して表す放射線画像を形成する手法が知られている。この手法は、互いにエネルギ分布の異なる放射線を用いた放射線撮影を行うことなく、上記エネルギサブトラクション画像である骨部画像に類似した画像を得ようとするものである。   On the other hand, a radiological image that estimates a component representing a bone portion of a subject from one radiographic image obtained by simple radiography and emphasizes the bone portion in the subject without performing weighted subtraction processing of the plurality of radiographic images. There are known methods for forming. This technique is intended to obtain an image similar to the bone image that is the energy subtraction image without performing radiation imaging using radiation having different energy distributions.

より具体的には、この手法は以下の手順によって上記骨部画像に類似した画像を得ようとするものである。   More specifically, this method is intended to obtain an image similar to the bone part image by the following procedure.

すなわち、予め、被写体となる人体胸部の放射線撮影で得られた骨部が強調された教師用の放射線画像を形成しておく。そして、上記被写体と同種の被写体である人体胸部を表す学習用の単純放射線画像が入力されたときに、上記教師用放射線画像を教師とした放射線画像、すなわち骨部が強調された放射線画像が出力されるように学習を繰り返して教師学習済フィルタ(人口ニューラルネットワーク(ANN)を利用したフィルタ)を作成する。その後、上記被写体と同種の診断対象となる人体胸部の単純放射線画像を上記教師学習済フィルタに入力して、骨部が強調された上記人体胸部の診断用の放射線画像を得ようとするものである(特許文献2参照)。
特開平3−285475号公報 米国特許公開第2005/0100208A1号明細書
That is, a radiographic image for a teacher is formed in advance by emphasizing a bone portion obtained by radiography of a human chest that is a subject. When a learning simple radiographic image representing a human chest that is the same type of subject as the subject is input, a radiographic image using the teacher radiographic image as a teacher, that is, a radiographic image in which a bone portion is emphasized is output. As described above, learning is repeated to create a teacher-learned filter (a filter using an artificial neural network (ANN)). After that, a simple radiation image of the human chest that is the same type of diagnosis subject as the subject is input to the teacher-learned filter to obtain a diagnostic radiation image of the human chest with the bones emphasized. Yes (see Patent Document 2).
JP-A-3-285475 US Patent Publication No. 2005 / 0100208A1

しかしながら、上記教師学習済フィルタを利用した方式は、被写体中の骨部を推定する信頼性が十分とは言えず、上記強調された骨部を表す画像中に上記被写体中の軟部を表す画像成分が偽画像として現われてしまうことがある。   However, the method using the supervised learned filter is not reliable enough to estimate the bone part in the subject, and the image component representing the soft part in the subject in the image representing the emphasized bone part. May appear as a fake image.

すなわち、上記のように被写体中の特定の部位を強調して表す放射線画像を作成しようとすると、この放射線画像中に偽画像が発生して画質が劣化することがある。そのため、ノイズや偽画像の発生等による画質劣化が抑制され、かつ、被写体中の特定の部位を強調して表す放射線画像が得られるようにしたいという要請がある。   That is, if an attempt is made to create a radiographic image that emphasizes a specific part in a subject as described above, a false image may be generated in the radiographic image and the image quality may deteriorate. For this reason, there is a demand for a radiographic image that suppresses image quality degradation due to the occurrence of noise, fake images, and the like, and that emphasizes and expresses a specific part in a subject.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被写体へ照射する放射線の線量を増大することなく、上記被写体を表す放射線画像の品質を高めることができる放射線画像処理方法および装置ならびにプログラムを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a radiographic image processing method, apparatus, and program capable of improving the quality of a radiographic image representing the subject without increasing the dose of radiation applied to the subject. It is intended to provide.

本発明の第1の放射線画像処理方法は、複数の同種の被写体毎に、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像、ならびに該高圧画像と低圧画像を用いた加重減算により形成された1種類以上のエネルギサブトラクション画像からなる放射線画像群のうち、(i)高圧画像および低圧画像、(ii)高圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iii)低圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iv)エネルギサブトラクション画像のみの(i)から(iv)のいずれかからなる入力用放射線画像を用意し、前記各被写体の放射線撮影により得られた、該被写体の入力用放射線画像よりも画質劣化が少なく、かつ、該被写体中の特定の部位を強調して表す教師用放射線画像を前記各被写体毎に用意し、前記各被写体を表す入力用放射線画像の入力に対して、画質劣化が補償され、かつ、前記被写体中における前記特定の部位が強調されてなる該被写体の放射線画像が出力されるように、該被写体に対応する前記教師用放射線画像を教師として学習させた教師学習済フィルタを得、その後、前記被写体と同種の与えられた被写体について、前記入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成し、該放射線画像を前記教師学習済フィルタに入力して、画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記特定の部位と同じ部位が強調されてなる該被写体の放射線画像を形成することを特徴とするものである。   The first radiographic image processing method of the present invention includes a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging using radiation having different energy distributions for each of a plurality of similar subjects, and weighting using the high-pressure image and the low-pressure image. Among the radiographic image group consisting of one or more types of energy subtraction images formed by subtraction, (i) high pressure image and low pressure image, (ii) high pressure image and energy subtraction image, (iii) low pressure image and energy subtraction image, ( iv) An input radiation image consisting of any one of (i) to (iv) with only an energy subtraction image is prepared, and the image quality is deteriorated as compared with the input radiation image of the subject obtained by radiography of each subject. Preparing a radiographic image for teacher for each subject with a small amount and expressing a specific part in the subject, Corresponding to the subject so that image quality degradation is compensated for the input radiation image representing the subject and the specific part in the subject is emphasized is output. A teacher-learned filter that trains the teacher radiographic image as a teacher, and then creates a radiographic image of the same type as the input radiographic image for a given subject of the same type as the subject, A radiographic image of the subject is formed by inputting to the teacher-learned filter and compensating for image quality deterioration and emphasizing the same part as the specific part in the given subject. Is.

前記教師用放射線画像を作成するための放射線撮影に用いられた放射線の線量は、前記入力用放射線画像を作成するための放射線撮影に用いられた放射線の線量よりも大きくすることが望ましい。   It is desirable that the radiation dose used for radiography for creating the teacher radiographic image be larger than the radiation dose used for radiography for creating the input radiographic image.

前記教師用放射線画像は、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像を用いた加重減算により形成された、いわゆるエネルギサブトラクション画像とすることができる。   The teacher radiographic image can be a so-called energy subtraction image formed by weighted subtraction using a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging with radiation having different energy distributions.

前記特定の部位は、他の部位とは異なる特定の放射線吸収特性を有する部位とすることができる。   The specific part may be a part having specific radiation absorption characteristics different from other parts.

前記被写体を生体組織とし、前記特定の部位をこの生体組織の骨部あるいは軟部とすることができる。   The subject can be a living tissue, and the specific part can be a bone or soft part of the living tissue.

前記特定の部位は、前記高圧画像と低圧画像とにおいて被写体中の位置が変化した部位とすることができる。   The specific part may be a part where the position in the subject has changed between the high-pressure image and the low-pressure image.

前記特定の部位を骨部とし、前記放射線画像処理方法により形成された、前記画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記骨部が強調されてなるこの被写体の放射線画像を、その被写体を表す高圧画像あるいは低圧画像から差し引いて前記被写体の軟部画像を作成することができる。   A radiographic image of the subject formed by the radiological image processing method with the specific portion as a bone portion, the image quality deterioration being compensated, and the bone portion in the given subject being emphasized, The soft part image of the subject can be created by subtracting from the high-pressure image or low-pressure image representing the subject.

前記特定の部位をノイズとし、前記放射線画像処理方法により形成された、前記画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記ノイズが強調されてなるこの被写体の放射線画像を、その被写体を表す骨部画像あるいは軟部画像から差し引いて放射線画像を作成するようにしてもよい。   A radiographic image of the subject formed by the radiographic image processing method, the degradation of image quality being compensated, and the noise in the given subject being emphasized is defined as the subject. A radiographic image may be created by subtracting from a bone part image or a soft part image representing.

前記特定の部位を、前記高圧画像と低圧画像とにおいて被写体中の位置が変化した部位とし、前記放射線画像処理方法により形成された、前記画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記特定の部位が強調されてなる該被写体の放射線画像を前記被写体を表す骨部画像あるいは軟部画像から差し引いて、前記骨部画像あるいは軟部画像に生じたモーションアーチファクト成分を除去することもできる。   The specific part is a part in which the position in the subject has changed in the high-pressure image and the low-pressure image, the image quality deterioration formed by the radiological image processing method is compensated, and the given part in the subject A motion image component generated in the bone image or soft part image can be removed by subtracting the radiographic image of the subject in which the specific part is emphasized from the bone part image or soft part image representing the subject.

前記教師学習済フィルタは、前記教師学習済フィルタを取得するための学習および前記与えられた被写体に対する放射線画像の形成を互に異なる複数の空間周波数帯域毎に行い、各空間周波数帯域毎に形成された前記放射線画像のそれぞれを合成して1つの放射線画像を得るものとすることができる。   The teacher-learned filter performs learning for obtaining the teacher-learned filter and formation of a radiation image for the given subject for each of a plurality of different spatial frequency bands, and is formed for each spatial frequency band. In addition, each of the radiographic images can be synthesized to obtain one radiographic image.

本発明の第2の放射線画像処理方法は、複数の同種の被写体毎に、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた2種類以上(例えば3種類)の放射線画像からなる入力用放射線画像を用意し、前記各被写体の放射線撮影により得られた、該被写体の入力用放射線画像よりも画質劣化が少なく、かつ、該被写体中の特定の部位を強調して表す教師用放射線画像を前記各被写体毎に用意し、前記各被写体を表す入力用放射線画像の入力に対し、画質劣化が補償され、かつ、前記被写体中における前記特定の部位が強調されてなる該被写体の放射線画像が出力されるように、前記被写体に対応する前記教師用放射線画像を教師として学習させた教師学習済フィルタを得、その後、前記被写体と同種の与えられた被写体について、前記入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成し、該放射線画像を前記教師学習済フィルタに入力して、画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記特定の部位と同じ部位が強調されてなるこの被写体の放射線画像を形成することを特徴とするものである。   The second radiographic image processing method of the present invention is an input radiological image composed of two or more (for example, three) radiographic images obtained by radiography with radiation having different energy distributions for each of a plurality of subjects of the same type. Each of the radiographic images for teachers obtained by radiography of each subject with less image quality degradation than the radiographic image for input of the subject and expressing a specific part in the subject in an emphasized manner. Prepared for each subject and outputs a radiation image of the subject in which image quality deterioration is compensated for the input radiation image representing each subject and the specific part in the subject is emphasized. As described above, a teacher-learned filter obtained by learning the teacher radiographic image corresponding to the subject as a teacher is obtained, and then, for a given subject of the same type as the subject, A radiation image of the same type as the input radiation image is created, the radiation image is input to the teacher-learned filter, image quality deterioration is compensated, and the same part as the specific part in the given subject A radiographic image of this subject formed by emphasizing is formed.

本発明の放射線画像処理装置は、複数の同種の被写体毎の互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像、ならびに該高圧画像と低圧画像を用いた加重減算により形成された1種類以上のエネルギサブトラクション画像からなる放射線画像群のうち、(i)高圧画像および低圧画像、(ii)高圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iii)低圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iv)エネルギサブトラクション画像のみの(i)から(iv)のいずれかからなる入力用放射線画像と、前記各被写体の放射線撮影により得られた、該被写体の入力用放射線画像よりも画質劣化が少なく、かつ、該被写体中の特定の部位を強調して表す前記各被写体毎の教師用放射線画像とを用いて、前記各被写体を表す入力用放射線画像の入力に対し、画質劣化が補償され、かつ、前記被写体中における前記特定の部位が強調されてなる該被写体の放射線画像が出力されるように、前記被写体に対応する前記教師用放射線画像を教師として学習させた教師学習済フィルタを得るフィルタ取得手段と、前記被写体と同種の与えられた被写体について、前記入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成する同種画像作成手段と、前記放射線画像を前記教師学習済フィルタに入力して、画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記特定の部位と同じ部位が強調されてなるこの被写体の放射線画像を形成する部位強調画像形成手段とを備えたことを特徴とするものである。   The radiographic image processing apparatus of the present invention is formed by a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging with radiation having different energy distributions for each of a plurality of similar subjects, and weighted subtraction using the high-pressure image and the low-pressure image. Among the radiographic image groups composed of one or more types of energy subtraction images, (i) high pressure image and low pressure image, (ii) high pressure image and energy subtraction image, (iii) low pressure image and energy subtraction image, (iv) energy subtraction The input radiation image consisting of any one of (i) to (iv) with only the image, and less deterioration in image quality than the input radiation image of the subject obtained by radiography of each subject, and the subject Each of the subjects is represented using a radiographic image for each subject that emphasizes a specific part of the subject. For the input of the input radiographic image, the radiographic image of the subject corresponding to the subject is output so that the image quality degradation is compensated and the specific portion of the subject is emphasized is output. A filter acquisition unit that obtains a teacher-learned filter that has learned a radiographic image as a teacher; a homogenous image creation unit that creates a radiographic image of the same type as the input radiographic image for a given subject of the same type as the subject; and A part image emphasis is formed by inputting a radiographic image into the teacher-learned filter and forming a radiographic image of the subject in which image quality degradation is compensated and the same part as the specific part in the given subject is emphasized And an image forming unit.

本発明のプログラムは、複数の同種の被写体毎の互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像、ならびに該高圧画像と低圧画像を用いた加重減算により形成された1種類以上のエネルギサブトラクション画像からなる放射線画像群のうち、(i)高圧画像および低圧画像、(ii)高圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iii)低圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iv)エネルギサブトラクション画像のみの(i)から(iv)のいずれかからなる入力用放射線画像と、前記各被写体の放射線撮影により得られた、該被写体の入力用放射線画像よりも画質劣化が少なく、かつ、該被写体中の特定の部位を強調して表す前記各被写体毎の教師用放射線画像とを用いて、前記各被写体を表す入力用放射線画像の入力に対し、画質劣化が補償され、かつ、前記被写体中における前記特定の部位が強調されてなる該被写体の放射線画像が出力されるように、前記被写体に対応する前記教師用放射線画像を教師として学習させた教師学習済フィルタを得る手順と、前記被写体と同種の与えられた被写体について、前記入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成する手順と、前記放射線画像を前記教師学習済フィルタに入力して、画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記特定の部位と同じ部位が強調されてなる該被写体の放射線画像を形成する手順とを実行する放射線画像処理方法をコンピュータに実行させるためのものである。   The program according to the present invention includes a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging using radiation having different energy distributions for each of a plurality of similar subjects, and one type formed by weighted subtraction using the high-pressure image and the low-pressure image. Among the radiological image group consisting of the above energy subtraction images, (i) high pressure image and low pressure image, (ii) high pressure image and energy subtraction image, (iii) low pressure image and energy subtraction image, (iv) only energy subtraction image (I) to (iv) input radiation image and image quality degradation less than that of the subject input radiation image obtained by radiography of each subject, and identification in the subject For each input representing the subject using the radiographic image for each subject for which the portion of the subject is emphasized The radiographic image for the teacher corresponding to the subject is output so that the radiographic image of the subject in which the image quality deterioration is compensated for the input of the ray image and the specific portion in the subject is emphasized is output. A procedure for obtaining a teacher-learned filter that has been trained as a teacher, a procedure for creating a radiation image of the same type as the input radiation image for a given subject of the same type as the subject, and the radiation image of the teacher learned A radiographic image processing method for performing input to a filter and forming a radiographic image of a subject in which image quality deterioration is compensated and the same portion as the specific portion in the given subject is emphasized Is to make the computer execute.

前記同種の被写体とは、例えば、大きさ、形状、構造、および各部位の放射線吸収特性が略等しい被写体を意味するものである。例えば人体であれば同じ部位であり、互に異なる成人男性の胸部は同種の被写体である。また、互に異なる成人女性の腹部、あるいは互に異なる子供の頭部等も同種の被写体である。また、例えば、工業製品であれば、大きさ、形状、構造、材質等が略等しい被写体を意味するものである。さらに、例えば、同種の被写体は、互に異なる成人男性の胸部の一部分(例えば、胸部中の首に近い側の1/3の部位)等としてもよい。また、同種の被写体は、同一被写体中の互に異なる小領域とすることができる。   The same kind of subject means, for example, a subject having substantially the same size, shape, structure, and radiation absorption characteristics of each part. For example, the human body is the same part, and the chests of different adult males are the same type of subject. The abdomen of different adult women or the heads of different children are also the same kind of subject. For example, in the case of an industrial product, it means a subject having substantially the same size, shape, structure, material, and the like. Further, for example, the same type of subject may be a part of the chest of an adult male different from each other (for example, 1/3 of the chest close to the neck). In addition, the same type of subjects can be different small areas in the same subject.

前記「与えられた被写体について、入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成する」とは、与えられた被写体に対し、上記入力用放射線画像を得る際の処理と同様の処理を施して上記与えられた被写体についての放射線画像を作成することを意味する。すなわち、例えば、入力用放射線画像を取得するときと同等の撮影条件で上記与えられた被写体の放射線撮影を行い、この放射線撮影で得られた放射線画像に対し、上記入力用放射線画像を取得するときと同等の画像処理を施して上記与えられた被写体の放射線画像を作成することができる。 “To create a radiation image of the same type as the input radiation image for the given subject” means that the given subject is subjected to the same processing as the processing for obtaining the input radiation image. This means that a radiographic image of a given subject is created. That is, for example, when performing radiography of the given subject under the same imaging conditions as when acquiring an input radiographic image, and acquiring the input radiographic image for the radiographic image obtained by this radiography A radiographic image of the given subject can be created by performing image processing equivalent to that described above.

前記特定の部位の強調は、特定の部位を他の部位より目立つように表す場合に限らず、特定の部位のみを表すようにしてもよい。   The emphasis of the specific part is not limited to the case where the specific part is expressed more prominently than the other part, but only the specific part may be expressed.

本発明の第1および第2の放射線画像処理方法および装置ならびにプログラムは、入力用放射線画像を対象とし、被写体中における特定の部位が強調されてなる上記被写体の放射線画像が出力されるように、教師用放射線画像を教師として学習させた教師学習済フィルタを得、その後、与えられた被写体について、入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成し、その放射線画像を教師学習済フィルタに入力して、画質劣化が補償され、かつ、被写体中の前記特定の部位と同じ部位が強調されてなる放射線画像を形成するようにしたので、被写体へ照射する放射線の線量を増大させることなく、上記被写体を表す放射線画像の品質を高めることができる。   The first and second radiographic image processing methods, apparatuses, and programs of the present invention are intended to output a radiographic image of the subject in which a specific portion in the subject is emphasized with respect to an input radiographic image. Obtain a teacher-learned filter that trains a teacher's radiographic image as a teacher, then create a radiation image of the same type as the input radiation image for a given subject, and input the radiation image to the teacher-learned filter Since the radiographic image in which the degradation of the image quality is compensated and the same part as the specific part in the subject is emphasized is formed, the above-mentioned subject can be processed without increasing the dose of the radiation to be applied to the subject. The quality of the radiation image to represent can be improved.

すなわち、与えられた被写体について入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成するときに生じるノイズについては、上記教師学習済フィルタを、入力用放射線画像よりもノイズの発生が抑制された教師用放射線画像を教師として学習させたものとすることができるので、上記入力用放射線画像と同種の放射線画像を上記教師学習済フィルタへ通すことにより上記放射線画像中に生じたノイズを補償することができる。   That is, with respect to noise generated when a radiographic image of the same type as the input radiographic image is created for a given subject, the teacher-learned filter is subjected to the teacher radiographic image in which the generation of noise is suppressed more than the input radiographic image. Therefore, the noise generated in the radiographic image can be compensated by passing a radiographic image of the same type as the radiographic image for input through the teacher-learned filter.

また、教師学習済フィルタを通すことにより上記特定の部位に生じていた偽画像については、従来のように教師学習済フィルタへ入力する画像を単純放射線画像のみとせず、上記高圧画像と低圧画像の両画像を用いて形成された画像を教師学習済フィルタへ入力する画像としたので、特定の部位と他の部位とをより正確に区別することができ上記偽画像の発生を抑制することができる。   In addition, regarding the false image generated in the specific part through the supervised learned filter, the image input to the supervised learned filter is not limited to a simple radiation image as in the past, and the high-pressure image and the low-pressure image are not input. Since the image formed using both images is an image to be input to the teacher-learned filter, it is possible to more accurately distinguish a specific part from other parts and suppress the occurrence of the false image. .

すなわち、従来の単純放射線画像を教師学習済フィルタへ入力させる方式では、被写体中の特定の部位を推定する信頼性が不十分なため上記偽画像が生じていた。一方、本発明では、教師学習済フィルタへ、上記高圧画像と低圧画像の両画像を用いて形成された画像を入力するので、上記単純放射線画像のみの入力に比して、被写体中の特定の部位と他の部位とを区別するためのより多くの画像情報を利用することができる。したがって、教師学習済フィルタにより上記特定の部位を推定する信頼性を高めることができ、これにより上記与えられた被写体の放射線画像中に生じた偽画像をも補償することができる。   That is, in the conventional method of inputting a simple radiation image to the teacher-learned filter, the false image is generated because the reliability of estimating a specific part in the subject is insufficient. On the other hand, in the present invention, an image formed using both the high-pressure image and the low-pressure image is input to the teacher-learned filter. More image information for distinguishing the part from other parts can be used. Therefore, it is possible to increase the reliability of estimating the specific part by the teacher learned filter, and it is also possible to compensate for a false image generated in the radiation image of the given subject.

上記のことにより、与えられた被写体へ照射する放射線の線量を増大することなく、画質劣化が補償され、かつ、上記被写体中の特定の部位が強調された放射線画像を作成することができ、上記被写体を表す放射線画像の品質を高めることができる。   By the above, it is possible to create a radiation image in which image quality deterioration is compensated and a specific part in the subject is emphasized without increasing the dose of radiation irradiated to a given subject, The quality of the radiographic image representing the subject can be improved.

また、教師用放射線画像を作成するための放射線撮影に用いられた放射線の線量を、入力用放射線画像を作成するための放射線撮影に用いられた放射線の線量よりも大きくすれば、より確実に、上記教師用放射線画像を、入力用放射線画像よりも画質劣化が少ないものとすることができ、これにより、上記被写体を表す放射線画像の品質を高めることができる。   In addition, if the radiation dose used for radiography for creating the radiographic image for teachers is made larger than the radiation dose used for radiography for creating the radiographic image for input, The teacher radiographic image can be less deteriorated in image quality than the input radiographic image, thereby improving the quality of the radiographic image representing the subject.

また、特定の部位を、他の部位とは異なる特定の放射線吸収特性を有する部位とすれば、より確実に、被写体中の特定の部位と他の部位とを区別すことができ、より正確に被写体中の特定の部位を強調してなる放射線画像を形成することができる。   In addition, if the specific part is a part having a specific radiation absorption characteristic different from other parts, the specific part in the subject and the other part can be more reliably distinguished, and more accurately. A radiographic image formed by emphasizing a specific part in a subject can be formed.

以下、本発明の放射線画像処理方法および装置ならびにプログラムについて説明する。本発明の第1の実施の形態による放射線画像処理方法は、入力用放射線画像として、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像を採用したものである。図1は上記第1の実施の形態による放射線画像処理方法に用いる教師学習済フィルタを取得する手順を示す図、図2は上記教師学習済フィルタを用いて診断用の放射線画像を取得する放射線画像処理方法の手順を示す図である。なお、図中の斜線部は画像あるいは画像を表す画像データを示している。   The radiation image processing method and apparatus and program of the present invention will be described below. The radiation image processing method according to the first embodiment of the present invention employs a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging with radiation having different energy distributions as input radiation images. FIG. 1 is a diagram showing a procedure for acquiring a supervised learned filter used in the radiographic image processing method according to the first embodiment, and FIG. 2 is a radiographic image for acquiring a diagnostic radiographic image using the supervised learned filter. It is a figure which shows the procedure of a processing method. Note that the hatched portion in the figure indicates an image or image data representing the image.

図1に示すように、はじめに、複数の同種の被写体1Pα、1Pβ・・・(以後、まとめて被写体1Pともいう)毎に、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影10で得られた高圧画像11Hおよび低圧画像11Lからなる入力用放射線画像11を用意する。また、上記各被写体1Pそれぞれの放射線撮影30により得られた、上記各被写体1Pの入力用放射線画像11である高圧画像11Hおよび低圧画像11Lのいずれよりも画質劣化が少なく、かつ、上記各被写体1P中の特定の部位Pxを強調して表す教師用放射線画像33を各被写体1P毎に用意する。そして、各被写体1P毎に、上記入力用放射線画像11を対象とし、上記教師用放射線画像33を教師として学習させた教師学習済フィルタ40を得る。   As shown in FIG. 1, first, a high-pressure image 11H obtained by radiation imaging 10 with radiation having different energy distributions for each of a plurality of similar subjects 1Pα, 1Pβ (hereinafter collectively referred to as subject 1P). An input radiation image 11 including a low-pressure image 11L is prepared. Further, the image quality is less deteriorated than both the high-pressure image 11H and the low-pressure image 11L, which are the input radiation images 11 of the respective subjects 1P, obtained by the radiographing 30 of the respective subjects 1P, and the respective subjects 1P. A teacher radiographic image 33 representing a specific part Px in the inside is prepared for each subject 1P. Then, for each subject 1P, the teacher learned filter 40 is obtained in which the input radiation image 11 is targeted and the teacher radiation image 33 is learned as a teacher.

すなわち、上記教師学習済フィルタ40は、用意された入力用放射線画像11と教師用放射線画像33とを用い、上記被写体1Pα、1Pβ・・・毎に作成された入力用放射線画像11それぞれが入力されたときに、上記入力用放射線画像11に生じた画質劣化が補償され、かつ各被写体1P中の特定の部位Pxを強調して表す各被写体1Pそれぞれの放射線像を表す放射線画像50が出力されるように、上記各被写体1Pに対応する教師用放射線画像33を規範として学習させることによって得られるものである。   That is, the teacher-learned filter 40 uses the prepared input radiation image 11 and the teacher radiation image 33, and each of the input radiation images 11 created for each of the subjects 1Pα, 1Pβ,. Image quality degradation that has occurred in the input radiation image 11 is compensated, and a radiation image 50 representing the radiation image 50 of each subject 1P that expresses and emphasizes a specific part Px in each subject 1P is output. Thus, it is obtained by learning the radiographic image 33 for teacher corresponding to each subject 1P as a rule.

より具体的には、上記教師学習済フィルタ40は、例えば、上記被写体1Paについて作成された入力用放射線画像11が入力されたときに、上記入力用放射線画像11に生じた画質劣化が補償され、かつ被写体1Pa中の特定の部位Pxを強調して表す被写体1Paの放射線像を表す放射線画像50が出力されるように、この被写体1Paを表す教師用放射線画像33を規範として学習させることによって得られるものである。   More specifically, the teacher-learned filter 40 compensates for image quality degradation that has occurred in the input radiation image 11 when, for example, the input radiation image 11 created for the subject 1Pa is input, Further, the radiographic image 50 representing the radiographic image of the subject 1Pa expressed by emphasizing a specific part Px in the subject 1Pa is output, and thus obtained by learning using the teacher radiographic image 33 representing the subject 1Pa as a reference. Is.

なお、上記教師学習済フィルタ40は、例えば、用意された数種類の各被写体(例えば3種類の被写体1Pα、1Pβ、1Pγ)に対応する入力用放射線画像11と教師用放射線画像33の組毎の学習によって得ることができる。   The teacher-learned filter 40 learns for each set of the input radiation image 11 and the teacher radiation image 33 corresponding to several types of prepared subjects (for example, three types of subjects 1Pα, 1Pβ, and 1Pγ). Can be obtained by:

ここでは、上記被写体は生体組織とし、上記被写体中の特定の部位Pxは骨部とする。また、上記互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影には、2ショット放射線撮影法や、1ショット放射線撮影法を採用することができる。   Here, the subject is a living tissue, and the specific part Px in the subject is a bone. In addition, a two-shot radiography method or a one-shot radiography method can be adopted for the radiography using radiation having different energy distributions.

上記教師用放射線画像33は、上記各入力用放射線画像11を作成する際の各被写体1Pそれぞれの放射線撮影10で使用した放射線の線量よりも大きな線量を使用た上記被写体1Pに対する放射線撮影30で得られた高圧画像31Hと低圧画像31Lの加重減算処理32、すなわちエネルギサブトラクション処理により形成したエネルギサブトラクション画像である骨部画像を示すものである。   The teacher radiographic image 33 is obtained by radiography 30 on the subject 1P using a dose larger than the radiation dose used in the radiography 10 of each subject 1P when the input radiographic images 11 are created. The bone part image which is the energy subtraction image formed by the weighted subtraction process 32 of the obtained high pressure image 31H and the low pressure image 31L, that is, the energy subtraction process is shown.

ここでは、上記のように、教師用放射線画像33を作成する際の各被写体1Pに対する個別の放射線撮影30で使用する放射線の線量の総和は、入力用放射線画像11を作成する際の各被写体1Pに対する個別の放射線撮影10で使用する放射線の線量の総和より大きい。   Here, as described above, the sum of the radiation doses used in the individual radiography 30 for each subject 1P when creating the teacher radiation image 33 is the same as that for each subject 1P when creating the input radiation image 11. Greater than the sum of the radiation doses used in individual radiography 10 for.

図2に示すように、上記教師学習済フィルタ40を取得した後、診断対象となる上記被写体1Pと同種の与えられた1つの被写体3Pについて放射線撮影20を行い、上記入力用放射線画像11と同種の放射線画像21を作成する。そして、上記放射線画像21を上記のようにして得られた教師学習済フィルタ40へ入力することにより、被写体3Pの放射線画像に生じた画質劣化が補償され、かつ、上記被写体3P中の特定の部位Pxが強調されてなる診断用放射線画像60を形成する。   As shown in FIG. 2, after obtaining the teacher-learned filter 40, a radiography 20 is performed on one given subject 3 </ b> P of the same type as the subject 1 </ b> P to be diagnosed, and the same type as the input radiation image 11. The radiation image 21 is created. Then, by inputting the radiation image 21 to the supervised learned filter 40 obtained as described above, the image quality degradation that has occurred in the radiation image of the subject 3P is compensated, and a specific part in the subject 3P is obtained. A diagnostic radiation image 60 in which Px is emphasized is formed.

なお、上記入力用放射線画像11と同種の放射線画像21は、与えられた被写体3Pについて、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影20、すなわち放射線撮影10と略同様の撮影条件下での放射線撮影によって得られた高圧画像21Hおよび低圧画像21Lからなるものである。すなわち、入力用放射線画像11と放射線画像21とは、略同じ放射線エネルギ分布を有する略同じ線量の放射線を被写体に照射する放射線撮影によって得られたものである。   Note that a radiation image 21 of the same type as the input radiation image 11 is obtained by performing radiation imaging 20 with radiation having different energy distributions on a given subject 3P, that is, by radiation imaging under substantially the same imaging conditions as the radiation imaging 10. It consists of the obtained high-pressure image 21H and low-pressure image 21L. That is, the input radiation image 11 and the radiation image 21 are obtained by radiation imaging in which a subject is irradiated with substantially the same dose of radiation having substantially the same radiation energy distribution.

上記入力用放射線画像11と教師用放射線画像の作成に用いた各被写体1Pα、1Pβ・・・、および診断用放射線画像60を作成する際に与えられた被写体3Pのぞれぞれは互に同種の被写体である。すなわち、上記各被写体1Pα、1Pβ、・・・、3Pは、形状、構造、大きさ、および各部位の放射線吸収特性等が略等しい被写体である。例えば、上記同種の被写体1Pα、1Pβ、・・・、3Pを成人男性の胸部とすることができる。   The subjects 1Pα, 1Pβ,... Used for the creation of the input radiation image 11 and the teacher radiation image, and the subject 3P given when creating the diagnostic radiation image 60 are of the same type. The subject. That is, each of the subjects 1Pα, 1Pβ,..., 3P is a subject having substantially the same shape, structure, size, radiation absorption characteristic of each part, and the like. For example, the same kind of subjects 1Pα, 1Pβ,..., 3P can be the chest of an adult male.

上記のように、第1の実施の形態の放射線画像処理方法によれば、診断対象となる被写体へ照射する放射線の線量を増大することなく、上記被写体を表す放射線画像の品質を高めることができる。   As described above, according to the radiological image processing method of the first embodiment, the quality of the radiographic image representing the subject can be improved without increasing the dose of radiation applied to the subject to be diagnosed. .

次に、本発明の第2の実施の形態による放射線画像処理方法について図面を用いて説明する。上記第2の実施の形態は、入力用放射線画像として、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像を用いた加重減算により形成されたエネルギサブトラクション画像と上記高圧画像とを採用したものである。   Next, a radiation image processing method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, as an input radiation image, an energy subtraction image formed by weighted subtraction using a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging with radiation having different energy distributions, and the high-pressure image Is adopted.

図3は上記第2の実施の形態による放射線画像処理方法に用いる教師学習済フィルタを取得する手順を示す図、図4は上記教師学習済フィルタを用いた上記放射線画像処理方法の手順を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a procedure for acquiring a teacher-learned filter used in the radiation image processing method according to the second embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing a procedure of the radiation image processing method using the teacher-learned filter. It is.

図3に示すように、上記第2の実施の形態による放射線画像処理方法は、はじめに、複数の同種の被写体である複数の成人女性の胸部1Qα,1Qβ・・・(以後、まとめて胸部1Qともいう)毎に、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影14に基づいて作成した入力用放射線画像15を用意する。   As shown in FIG. 3, the radiographic image processing method according to the second embodiment starts with the chests 1Qα, 1Qβ (hereinafter collectively referred to as the chest 1Q) of a plurality of adult women, which are a plurality of similar subjects. In each case, an input radiation image 15 created based on radiation imaging 14 with radiation having different energy distributions is prepared.

すなわち、被写体である各胸部1Q毎に、高線量の放射線撮影14で得られたノイズの少ない高圧画像15Hおよび低線量の放射線撮影14で得られたノイズの多い低圧画像15Lを用いた加重減算処理16により形成された1種類のエネルギサブトラクション画像に対応するノイズを多く含む骨部画像15Kと上記高圧画像15Hの2種類の放射線画像からなる入力用放射線画像15を用意する。上記高線量の放射線撮影は大きな線量の放射線を被写体に照射する放射線撮影であり、上記低線量の放射線撮影は上記高線量よりも小さな線量の放射線を被写体に照射する放射線撮影である。   That is, for each chest 1Q that is a subject, a weighted subtraction process using a low-noise high-pressure image 15H obtained by high-dose radiography 14 and a noisy low-pressure image 15L obtained by low-dose radiography 14 An input radiation image 15 comprising two types of radiation images, that is, a bone part image 15K including a lot of noise corresponding to one type of energy subtraction image formed by 16 and the high-pressure image 15H is prepared. The high-dose radiography is radiography that irradiates a subject with a large dose of radiation, and the low-dose radiography is radiography that irradiates a subject with a dose of radiation smaller than the high dose.

なお、上記骨部画像15Kは、胸部1Q中の特定の部位、すなわち胸部1Q中の特定の放射線吸収特性を示す部位である骨部Qxを主に表す画像である。   The bone part image 15K is an image mainly representing a specific part in the chest 1Q, that is, a bone part Qx that is a part showing specific radiation absorption characteristics in the chest 1Q.

また、上記被写体となる各胸部1Qα,1Qβ・・・の放射線撮影35により得られた、上記高圧画像15Hおよび骨部画像15Kのいずれよりも画質劣化が少なく、かつ、上記被写体中の特定の放射線吸収特性を示す部位である骨部Qxを主に表す教師用放射線画像36を上記被写体となる各胸部1Qα,1Qβ・・・毎に用意する。   Further, the image quality is less deteriorated than any of the high-pressure image 15H and the bone portion image 15K obtained by radiation imaging 35 of the chests 1Qα, 1Qβ, and the like serving as the subject, and specific radiation in the subject. A radiological image 36 for teachers mainly representing the bone portion Qx, which is a part showing the absorption characteristics, is prepared for each chest 1Qα, 1Qβ,.

なお、上記骨部Qxを表す教師用被写体画像36は、例えば、上記入力用放射線画像15を作成したときの各胸部1Qα,1Qβ・・・毎の個別の放射線撮影において使用した放射線の線量よりも大きな線量を用いた上記各胸部1Qα,1Qβ・・・の放射線撮影35で得られた高圧画像と低圧画像との加重減算処理により形成することができる。   The teacher subject image 36 representing the bone part Qx is, for example, more than the radiation dose used in individual radiography for each chest 1Qα, 1Qβ... When the input radiation image 15 is created. Can be formed by a weighted subtraction process between the high-pressure image and the low-pressure image obtained by the radiography 35 of the chests 1Qα, 1Qβ,... Using a large dose.

次に、上記骨部画像15Kと高圧画像15Hとからなる入力用放射線画像15を対象とし、上記教師用放射線画像36を教師として学習させた教師学習済フィルタ41を得る。   Next, a teacher-learned filter 41 is obtained by learning the input radiation image 15 composed of the bone part image 15K and the high-pressure image 15H and learning the teacher radiation image 36 as a teacher.

すなわち、上記教師学習済フィルタ41は、上記各胸部1Qα,1Qβ・・・毎の入力用放射線画像15である骨部画像15Kと高圧画像15Hそれぞれが入力されたときに、画質劣化が補償され、かつ上記胸部1Qα,1Qβ・・・中の特定の部位である骨部Qxを主に表す各胸部1Qα,1Qβ・・・の放射線画像51が出力されるように、上記教師用放射線画像36を教師として学習させることによって得られる。   That is, the teacher-learned filter 41 compensates for image quality degradation when the bone image 15K and the high-pressure image 15H, which are input radiation images 15 for each of the chests 1Qα, 1Qβ,. In addition, the teacher radiographic image 36 is transmitted to the teacher so that a radiographic image 51 of each chest 1Qα, 1Qβ,... Mainly representing the bone portion Qx, which is a specific part in the chest 1Qα, 1Qβ,. Can be obtained by learning as.

ここで、上記教師学習済フィルタ41は、例えば、胸部1Qαの入力用放射線画像15が入力されたときに、画質劣化が補償され、かつ上記胸部1Qα中の特定の部位である骨部Qxを主に表す上記胸部1Qαの放射線画像51が出力されるように、上記上記胸部1Qαを表す教師用放射線画像36を教師として学習させることによって得られる。   Here, the teacher-learned filter 41, for example, compensates for image quality degradation when the input radiation image 15 of the chest 1Qα is input, and mainly selects the bone portion Qx that is a specific part in the chest 1Qα. It is obtained by learning the teacher radiation image 36 representing the chest 1Qα as a teacher so that the radiation image 51 of the chest 1Qα represented in FIG.

上記教師学習済フィルタ41を取得した後、上記胸部1Qと同種の被写体である診断対象となる成人女性の胸部3Qについて、上記入力用放射線画像15と同種の放射線画像25を作成し、上記放射線画像25を教師学習済フィルタ41に入力して、画質劣化が補償され、かつ、上記診断対象となる胸部3Q中の特定の部位である骨部Qxを主に表す診断用放射線画像61を形成する。   After obtaining the teacher-learned filter 41, a radiation image 25 of the same type as the input radiation image 15 is created for the breast 3Q of an adult female to be diagnosed, which is the same kind of subject as the chest 1Q, and the radiation image is obtained. 25 is input to the teacher-learned filter 41 to form a diagnostic radiographic image 61 that mainly compensates for the bone part Qx, which is a specific part in the chest 3Q to be diagnosed, with image quality deterioration compensated.

なお、上記放射線画像25は、上記胸部3Qについて、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影24で得られた高線量の放射線撮影で得られたノイズの少ない高圧画像25Hと低線量の放射線撮影で得られたノイズの多い低圧画像25Lを用いた加重減算処理26により形成されたエネルギサブトラクション画像であるノイズを多く含む骨部画像25Kと上記高圧画像25Hとからなるものである。   The radiographic image 25 is obtained by the low-pressure radiography and the low-noise radiography and the high-noise image 25H obtained by the high-dose radiography obtained by the radiography 24 with the radiation having different energy distributions with respect to the chest 3Q. The image includes a bone portion image 25K including a lot of noise, which is an energy subtraction image formed by the weighted subtraction process 26 using the low-noise image 25L with much noise, and the high-pressure image 25H.

なお、上記ノイズの少ない高圧画像15Hから上記ノイズの少ない骨部を主に表す診断用放射線画像61を差し引くことにより、第2の診断用放射線画像であるノイズの少ない軟部画像を作成することができる。   It should be noted that by subtracting the diagnostic radiographic image 61 mainly representing the bone portion with little noise from the high-voltage image 15H with little noise, a soft part image with little noise that is the second diagnostic radiographic image can be created. .

上記のように、第2の実施の形態によれば、被写体へ照射する放射線の線量を増大することなく、上記被写体を表す放射線画像の品質を高めることができる。   As described above, according to the second embodiment, the quality of a radiographic image representing the subject can be improved without increasing the dose of radiation applied to the subject.

ここで、上記教師学習済フィルタ41について詳しく説明する。なお、下記のように1つの画像を互に異なる空間周波数帯域毎の複数の画像に変換し、変換された各画像毎に画像処理を施して各空間周波数帯域毎の複数の処理済画像を作成し、上記複数の処理済画像を合成して1つの処理済画像を得る手法としては、従来より知られている種々の手法を採用することができる。   Here, the teacher learned filter 41 will be described in detail. In addition, as described below, one image is converted into a plurality of images for different spatial frequency bands, and image processing is performed for each converted image to generate a plurality of processed images for each spatial frequency band. As a technique for combining the plurality of processed images to obtain one processed image, various conventionally known techniques can be employed.

図5は各空間周波数帯域毎に入力用放射線画像を教師学習済フィルタへ入力して診断用の放射線画像を得る様子を示す図、図6は学習により各空間周波数帯域毎の教師学習済フィルタを得る様子を示す図、図7は複数の空間周波数帯域からなる教師用の放射線画像を得る様子を示す図である。また、図13は画像合成フィルタにおいてアップサンプリングと加算を行う様子を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a state where an input radiation image is input to a supervised learned filter for each spatial frequency band to obtain a diagnostic radiographic image, and FIG. 6 illustrates a supervised learned filter for each spatial frequency band by learning. FIG. 7 is a diagram showing how to obtain a radiographic image for teacher composed of a plurality of spatial frequency bands. FIG. 13 is a diagram showing how upsampling and addition are performed in the image synthesis filter.

ここでは、複数の同種の被写体毎の入力用放射線画像は、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像、ならびに該高圧画像と低圧画像を用いた加重減算により形成された1種類以上のエネルギサブトラクション画像からなる放射線画像群のうちから選択されたものである。ここで、上記入力用放射線画像は、互に異なる空間周波数帯域毎の複数の高圧画像と上記互に異なる空間周波数帯域毎の複数のエネルギサブトラクション画像である複数の骨部画像とする。また、教師用放射線画像は、上記被写体と同種の被写体の放射線撮影により得られた、上記入力用放射線画像よりも画質劣化が少なく、かつ、上記被写体中の特定の部位を強調して表す上記互に異なる空間周波数帯域毎の複数の教師用放射線画像とする。   Here, input radiation images for a plurality of subjects of the same type are formed by high-pressure images and low-pressure images obtained by radiation imaging with radiation having different energy distributions, and weighted subtraction using the high-pressure images and low-pressure images. In addition, it is selected from a group of radiographic images composed of one or more types of energy subtraction images. Here, the input radiation image is a plurality of high-pressure images for different spatial frequency bands and a plurality of bone images which are a plurality of energy subtraction images for different spatial frequency bands. The teacher radiographic image has less image quality degradation than the input radiographic image obtained by radiography of the same type of subject as the subject, and expresses a specific portion in the subject in an emphasized manner. A plurality of radiographic images for teachers for different spatial frequency bands.

また、教師学習済フィルタは、上記互に異なる空間周波数帯域毎の複数の高圧画像と上記互に異なる空間周波数帯域毎の複数の骨部画像とからなる入力用放射線画像を対象とし、上記互に異なる空間周波数帯域毎の複数の教師用放射線画像を教師として学習させたものとする。   The supervised learned filter is intended for input radiation images composed of a plurality of high-pressure images for the different spatial frequency bands and a plurality of bone images for the different spatial frequency bands. It is assumed that a plurality of teacher radiation images for different spatial frequency bands are learned as a teacher.

そして、上記被写体と同種の与えられた被写体について、上記入力用放射線画像と同種の上記互に異なる空間周波数帯域毎の複数の放射線画像を作成し、その互に異なる空間周波数帯域毎の複数の放射線画像を教師学習済フィルタに入力して、この教師学習済フィルタにより、画質劣化が補償され、かつ、与えられた被写体中の特定の部位が強調されてなる上記互に異なる空間周波数帯域毎の複数の放射線画像を形成する。そして、上記複数の放射線画像を合成して1つの放射線画像を作成するものとする。   Then, for a given subject of the same type as the subject, a plurality of radiation images for the different spatial frequency bands of the same type as the input radiation image are created, and a plurality of radiations for the different spatial frequency bands are created. An image is input to a teacher-learned filter, and the teacher-learned filter compensates for image quality degradation and emphasizes a specific part in a given subject. A radiographic image is formed. Then, one radiation image is created by combining the plurality of radiation images.

すなわち、図5に示すように、上記教師学習済フィルタ41は、診断対象となる与えられた被写体3Qの高圧画像25H、骨部画像25Kそれぞれを、多重解像度変換して得られた互いに異なる空間周波数帯域毎の放射線画像の入力に基づいて、診断対象となる上記空間周波数帯域毎の複数の放射線画像61H、61M、61Lを作成し、上記作成された複数の放射線画像61H、61M、61Lを合成して診断用の放射線画像61を得るものである。   That is, as shown in FIG. 5, the teacher-learned filter 41 has different spatial frequencies obtained by multi-resolution conversion of the high-pressure image 25H and the bone part image 25K of a given subject 3Q to be diagnosed. Based on the radiographic image input for each band, a plurality of radiographic images 61H, 61M, 61L for each spatial frequency band to be diagnosed are created, and the created radiographic images 61H, 61M, 61L are synthesized. Thus, a diagnostic radiation image 61 is obtained.

ここで、上記教師学習済フィルタ41は、高周波帯域教師学習済フィルタ41H、中周波帯域教師学習済フィルタ41M、低周波帯域教師学習済フィルタ41L、および画像合成フィルタ41T等から構成されたものである。   Here, the teacher learned filter 41 is composed of a high frequency band teacher learned filter 41H, a medium frequency band teacher learned filter 41M, a low frequency band teacher learned filter 41L, an image synthesis filter 41T, and the like. .

また、図6に示すように、上記教師学習済フィルタ41を作成するために用意された上記胸部1Qを表す各空間周波数帯域毎の教師用放射線画像36H、36M、36Lは、画質劣化が補償され、かつ上記特定の部位である骨部を主に表す放射線画像36(骨部高解像度画像)を多重解像度変換して得られたものである。   In addition, as shown in FIG. 6, the radiographic images 36H, 36M, and 36L for each spatial frequency band representing the chest 1Q prepared for creating the teacher learned filter 41 are compensated for image quality degradation. In addition, the radiographic image 36 (bone high-resolution image) mainly representing the bone that is the specific part is obtained by multi-resolution conversion.

また、上記教師学習済フィルタ41を作成するために用意された上記胸部1Qを表す各空間周波数帯域毎の放射線画像である骨部画像15KH、15KM、15KL、および高圧画像15HH、15HM、15HLのそれぞれも、上記教師用放射線画像36の場合と同様に、上記骨部画像15Kおよび高圧画像15Hそれぞれを多重解像度変換して得られたものである。   In addition, bone images 15KH, 15KM, 15KL, which are radiographic images for each spatial frequency band representing the chest 1Q prepared for creating the teacher-learned filter 41, and high-pressure images 15HH, 15HM, 15HL, respectively. Similarly to the case of the teacher radiation image 36, the bone image 15K and the high-pressure image 15H are obtained by multi-resolution conversion.

より具体的には、教師用放射線画像として、上記教師用放射線画像36を多重解像度変換して得られた各空間周波数帯域毎の以下の画像、すなわち、高周波数帯域を表す放射線画像(以後、教師用高周波帯域画像36Hという)、中周波数帯域を表す放射線画像(以後、教師用中周波帯域画像36Mという)、低周波数帯域を表す放射線画像(以後、教師用低周波帯域画像36Lという)を用意する。   More specifically, as the teacher radiation image, the following images for each spatial frequency band obtained by multi-resolution conversion of the teacher radiation image 36, that is, a radiation image representing a high frequency band (hereinafter referred to as a teacher image). High-frequency band image 36H), a radiographic image representing the intermediate frequency band (hereinafter referred to as a teacher medium-frequency band image 36M), and a radiographic image representing a low-frequency band (hereinafter referred to as a teacher low-frequency band image 36L). .

また、骨部画像として、上記骨部画像15Kを多重解像度変換して得られた各空間周波数帯域毎の以下の画像、すなわち、高周波数帯域を表す放射線画像(以後、骨部高周波帯域画像15KHという)、中周波数帯域を表す放射線画像(以後、骨部周波帯域画像15KMという)、低周波数帯域を表す放射線画像(以後、骨部周波帯域画像15KLという)を用意する。   Further, as a bone part image, the following image for each spatial frequency band obtained by multiresolution conversion of the bone part image 15K, that is, a radiographic image representing a high frequency band (hereinafter referred to as a bone part high frequency band image 15KH). ), A radiographic image representing the intermediate frequency band (hereinafter referred to as bone frequency band image 15KM) and a radiographic image representing the low frequency band (hereinafter referred to as bone frequency band image 15KL).

また、高圧画像として、上記高圧画像15Hを多重解像度変換して得られた各空間周波数帯域毎の以下の画像、すなわち、高周波数帯域を表す放射線画像(以後、高圧高周波帯域画像15HHという)、中周波数帯域を表す放射線画像(以後、高圧中周波帯域画像15HMという)、低周波数帯域を表す放射線画像(以後、高圧低周波帯域画像15HLという)から構成されるものである。   In addition, as a high-pressure image, the following image for each spatial frequency band obtained by multi-resolution conversion of the high-pressure image 15H, that is, a radiation image representing a high frequency band (hereinafter referred to as a high-pressure high-frequency band image 15HH), It is composed of a radiographic image representing a frequency band (hereinafter referred to as a high-voltage medium frequency band image 15HM) and a radiographic image representing a low-frequency band (hereinafter referred to as a high-voltage low-frequency band image 15HL).

図7に示すように、例えば、上記高圧高周波帯域画像15HHは、上記高圧高解像度画像である高圧画像15H(高圧高解像度画像)とこの高圧画像15Hをダウンサンプリングして得られた高圧中解像度画像15H1とのアップサンプリングによって得られたものである。   As shown in FIG. 7, for example, the high-voltage high-frequency band image 15HH includes a high-pressure image 15H (high-pressure high-resolution image) that is the high-pressure high-resolution image and a high-pressure medium-resolution image obtained by down-sampling the high-pressure image 15H. It was obtained by upsampling with 15H1.

上記ダウンサンプリングは、σ=1のガウシアンローパスフィルタと上記高圧画像15Hの1/2間引きとを行うものである。また、上記アップサンプリングは3次Bスプライン補間を利用して実施されるものである。   In the downsampling, a Gaussian low-pass filter with σ = 1 and 1/2 thinning of the high-pressure image 15H are performed. The upsampling is performed using cubic B-spline interpolation.

上記高圧中周波帯域画像15HMは、上記高圧高周波帯域画像15HHの場合と同様に、上記高圧中解像度画像15H1とこの高圧中解像度画像15H1をダウンサンプリングして得られた高圧低解像度画像15H2とのアップサンプリングによって得られたものである。   As in the case of the high-voltage high-frequency band image 15HH, the high-voltage medium-frequency band image 15HM is an up-conversion of the high-voltage medium-resolution image 15H1 and the high-voltage low-resolution image 15H2 obtained by down-sampling the high-pressure medium-resolution image 15H1. It was obtained by sampling.

上記高圧低周波帯域画像15HLは、上記高圧高周波帯域画像15HHや高圧中周波帯域画像15HMを取得した場合と同様に、上記高圧低解像度画像15H2とこの高圧低解像度画像15H2をダウンサンプリングして得られた高圧極低解像度画像15H3とのアップサンプリングによって得られたものである。   The high-voltage low-frequency band image 15HL is obtained by down-sampling the high-voltage low-resolution image 15H2 and the high-pressure low-resolution image 15H2, similarly to the case where the high-voltage high-frequency band image 15HH or the high-pressure medium-frequency band image 15HM is acquired. It was obtained by upsampling with the high-pressure ultra-low resolution image 15H3.

そして、上記教師学習済フィルタ41は上記3つの空間周波数帯域毎に作成される。すなわち、上記各空間周波数帯域毎の学習によって上記高周波帯域教師学習済フィルタ41H、中周波帯域教師学習済フィルタ41M、および低周波帯域教師学習済フィルタ41Lが得られる。   The supervised learned filter 41 is created for each of the three spatial frequency bands. That is, the high frequency band teacher learned filter 41H, the medium frequency band teacher learned filter 41M, and the low frequency band teacher learned filter 41L are obtained by learning for each spatial frequency band.

以下、上記高周波帯域教師学習済フィルタ41Hを学習によって得る場合について、図6を参照して説明する。   Hereinafter, the case where the high frequency band teacher learned filter 41H is obtained by learning will be described with reference to FIG.

図6に示すように、骨部高周波帯域画像15KH、高圧高周波帯域画像15HH、および教師用高周波帯域画像36Hそれぞれについて互に対応する小領域部分である5画素×5画素(合計25画素)の矩形領域からなるサブウィンドウSwを設定する。   As shown in FIG. 6, each of the bone high-frequency band image 15KH, the high-voltage high-frequency band image 15HH, and the teacher high-frequency band image 36H is a rectangular area of 5 pixels × 5 pixels (25 pixels in total), which is a small region corresponding to each other. A sub-window Sw composed of areas is set.

そして、骨部高周波帯域画像15KHと高圧高周波帯域画像15HHのサブウィンドウSwを構成するそれぞれ25画素の値からなる特徴量に対し、教師用高周波帯域画像36H中のサブウィンドウSwの中心画素の値を目標値とする学習用サンプルを取り出し、サブウィンドウを移動させつつ、複数の学習用サンプルを抽出する。これにより抽出された、例えば1万種類の学習用サンプルを学習させることによって、上記高周波帯域教師学習済フィルタ41Hを得る。   Then, with respect to the feature amount composed of 25 pixels each constituting the sub-window Sw of the bone high-frequency band image 15KH and the high-voltage high-frequency band image 15HH, the value of the center pixel of the sub-window Sw in the teacher high-frequency band image 36H is set as the target value. And a plurality of learning samples are extracted while moving the subwindow. The high frequency band teacher learned filter 41H is obtained by learning, for example, 10,000 kinds of learning samples extracted in this manner.

なお、高周波帯域画像51H、および後述する中周波帯域画像51M、低周波帯域画像71Lそれぞれは、上記教師用高周波帯域画像36H,教師用中周波帯域画像36M,教師用低周波帯域画像36Lの類似画像である。   Note that the high frequency band image 51H, the intermediate frequency band image 51M, and the low frequency band image 71L described later are similar images of the teacher high frequency band image 36H, the teacher medium frequency band image 36M, and the teacher low frequency band image 36L, respectively. It is.

上記高周波帯域教師学習済フィルタ41Hは、後述するサポートベクター回帰を用いた回帰モデルを学習してなるものである。この回帰モデルは、入力された骨部高周波帯域画像15KHの特徴量(上記25画素分で表される画像)と高圧高周波帯域画像15HHの特徴量(上記25画素分で表される画像)とに応じて、画質劣化が補償され、かつ上記特定の部位である骨部を主に表す高周波帯域画像51Hを出力する高周波帯域の非線形フィルタである。   The high frequency band teacher learned filter 41H is obtained by learning a regression model using support vector regression described later. This regression model is based on the feature amount (image represented by 25 pixels) of the input bone high-frequency band image 15KH and the feature amount (image represented by 25 pixels) of the high-pressure high-frequency band image 15HH. Accordingly, it is a high-frequency band non-linear filter that compensates for image quality degradation and outputs a high-frequency band image 51H that mainly represents the bone that is the specific part.

また、上記骨部中周波帯域画像15KM、高圧中周波帯域画像15HM、および教師用中周波帯域画像36Mを用いた上記と同様の学習により、上記中周波帯域用教師学習済フィルタ41Mが得られる。   Further, the learning filter 41M for the intermediate frequency band is obtained by learning similar to the above using the bone intermediate frequency band image 15KM, the high-voltage intermediate frequency band image 15HM, and the teacher intermediate frequency band image 36M.

さらに、上記骨部低周波帯域画像15KL、高圧低周波帯域画像15HL、および教師用低周波帯域画像36Lを用いた上記と同様の学習により、上記低周波帯域用教師学習済フィルタ41Lが得られる。   Further, the low frequency band teacher learned filter 41L is obtained by learning similar to the above using the bone low frequency band image 15KL, the high voltage low frequency band image 15HL, and the teacher low frequency band image 36L.

上記のように、回帰モデルの学習は各空間周波数帯域毎に実施され、上記教師学習済フィルタ41H、教師学習済フィルタ41M、教師学習済フィルタ41Lからなる教師学習済フィルタ41が得られる。   As described above, the learning of the regression model is performed for each spatial frequency band, and the teacher learned filter 41 including the teacher learned filter 41H, the teacher learned filter 41M, and the teacher learned filter 41L is obtained.

図5に示すように、上記のようにして作成された教師学習済フィルタ41には、診断対象となる与えられた上記成人女性の胸部3Qについて作成された、上記入力用放射線画像と15と同種の診断対象の放射線画像25である骨部画像25Kと高圧画像25Hそれぞれを多重解像度変換して得られた上記各空間周波数単位毎の放射線画像が入力される。   As shown in FIG. 5, the teacher-learned filter 41 created as described above has the same kind as that of the input radiation image 15 created for the breast 3Q of the given adult woman to be diagnosed. A radiographic image for each spatial frequency unit obtained by multi-resolution conversion of each of the bone image 25K and the high-pressure image 25H, which are the radiographic images 25 of the diagnosis object, is input.

すなわち、骨部画像25Kを多重解像度変換してなる骨部高周波帯域画像25KH、骨部中周波帯域画像25KM、および骨部低周波帯域画像25KL、高圧画像25Hを多重変換してなる高圧高周波帯域画像25HH、高圧中周波帯域画像25HM、高圧低周波帯域画像25HLを上記教師学習済フィルタ41へ入力する。   That is, the bone part high frequency band image 25KH obtained by multi-resolution conversion of the bone part image 25K, the bone part medium frequency band image 25KM, the bone part low frequency band image 25KL, and the high pressure high frequency image 25H obtained by multiple conversion. 25HH, high-voltage medium frequency band image 25HM, and high-voltage low frequency band image 25HL are input to the teacher learned filter 41.

そして、上記骨部画像25Kと高圧画像25Hそれぞれを多重解像度変換してなる上記各空間周波数帯域毎の画像が入力された上記教師学習済フィルタ41H、41M、41Lは、各空間周波数帯域毎に診断対象の放射線画像61H、61M、61Lを推定し、上記推定によって得られた放射線画像61H、61M、61Lを画像合成フィルタ41Tで合成して上記診断用放射線画像61を得る。   The teacher-learned filters 41H, 41M, and 41L, to which images for each spatial frequency band obtained by multi-resolution conversion of the bone image 25K and the high-pressure image 25H are input, are diagnosed for each spatial frequency band. The target radiographic images 61H, 61M, and 61L are estimated, and the radiographic images 61H, 61M, and 61L obtained by the estimation are synthesized by the image synthesis filter 41T to obtain the diagnostic radiographic image 61.

すなわち、高周波帯域用教師学習済フィルタ41Hに、骨部高周波帯域画像25KHと、高圧高周波帯域画像25HHが入力されると、画質劣化が補償され、かつ上記特定の部位である骨部を主に表す高周波帯域の診断用放射線画像61Hが形成される。   That is, when the bone high-frequency band image 25KH and the high-voltage high-frequency band image 25HH are input to the high-frequency band teacher-learned filter 41H, the image quality deterioration is compensated and the bone that is the specific part is mainly represented. A diagnostic radiographic image 61H in the high frequency band is formed.

また、中周波帯域用教師学習済フィルタ41Mに、骨部中周波帯域画像25KMと、高圧中周波帯域高圧画像25HMが入力されると、画質劣化が補償され、かつ上記特定の部位である骨部を主に表す中周波帯域の診断用放射線画像61Mが形成される。   Further, when the bone middle frequency band image 25KM and the high voltage middle frequency band high voltage image 25HM are input to the medium frequency band teacher learned filter 41M, the image quality degradation is compensated for and the bone part which is the specific part A diagnostic radiographic image 61M in the middle frequency band that mainly represents is formed.

さらに、低周波帯域用教師学習済フィルタ41Lに、骨部低周波帯域画像25KLと、高圧低周波帯域画像25HLが入力されると、画質劣化が補償され、かつ上記特定の部位である骨部を主に表す低周波帯域の診断用放射線画像61Lが形成される。   Further, when the bone low-frequency band image 25KL and the high-voltage low-frequency band image 25HL are input to the low-frequency band teacher-learned filter 41L, the image quality degradation is compensated for and the bone that is the specific part is detected. A diagnostic radiation image 61L in the low frequency band mainly represented is formed.

そして、上記形成された高周波帯域の診断用放射線画像61H、中周波帯域の診断用放射線画像61M、および低周波帯域の診断用放射線画像61Lは上記画像合成フィルタ41Tによって合成されて上記診断用放射線画像61が作成される。   Then, the formed diagnostic radiographic image 61H in the high frequency band, diagnostic radiographic image 61M in the medium frequency band, and diagnostic radiographic image 61L in the low frequency band are synthesized by the image synthesizing filter 41T, and the diagnostic radiographic image is obtained. 61 is created.

上記画像合成フィルタ41Tは図13に示すように、低周波帯域の診断用放射線画像61L、中周波帯域の診断用放射線画像61M、高周波帯域の診断用放射線画像61Hの順にアップサンプリングと加算を繰り返して上記診断用放射線画像61を得るものである。   As shown in FIG. 13, the image synthesis filter 41T repeats upsampling and addition in the order of the diagnostic radiographic image 61L in the low frequency band, the diagnostic radiographic image 61M in the medium frequency band, and the diagnostic radiographic image 61H in the high frequency band. The diagnostic radiation image 61 is obtained.

すなわち、低周波帯域の診断用放射線画像61Lをアップサンプリングして得られた画像と中周波帯域の診断用放射線画像61Mとを加算した画像を得、その画像をアップサンプリングして得られた画像と高周波帯域の診断用放射線画像61Hとを加算して上記診断用放射線画像61が得られる。   That is, an image obtained by upsampling the diagnostic radiographic image 61L in the low frequency band and the diagnostic radiographic image 61M in the medium frequency band is obtained, and an image obtained by upsampling the image is obtained. The diagnostic radiographic image 61 is obtained by adding the diagnostic radiographic image 61H in the high frequency band.

上記のように、教師学習済フィルタは、互に異なる複数の空間周波数帯域毎における学習によって得られるものとすることができる。   As described above, the teacher learned filter can be obtained by learning in a plurality of different spatial frequency bands.

上記回帰学習において入力される特徴量について以下に詳しく説明する。図8は上記特徴量を構成する領域の1例を示す図である。   The feature amount input in the regression learning will be described in detail below. FIG. 8 is a diagram showing an example of regions constituting the feature amount.

上記特徴量は各空間周波数帯域毎の放射線画像における画素値そのものではなく、特別なフィルタ処理を施して得られたものでも良い。例えば、図8に示すような、特定の空間周波数帯域の放射線画像中の縦方向あるいは横方向に互に隣り合う3画素からなる領域U1あるいは領域U2の各画素値の平均値を新たな特徴量としてもよい。またウェーブレット変換を行い、ウェーブレット係数を特徴量に用いてもよい。また複数の周波数帯域に渡る画素を特徴量に用いても良い。   The feature amount may not be the pixel value itself in the radiation image for each spatial frequency band, but may be obtained by performing a special filter process. For example, as shown in FIG. 8, the average value of each pixel value of the region U1 or the region U2 composed of three pixels adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction in the radiation image in a specific spatial frequency band is a new feature amount. It is good. In addition, wavelet transform may be performed and wavelet coefficients may be used as feature amounts. Further, pixels over a plurality of frequency bands may be used for the feature amount.

上記回帰学習において実施するコントラスト正規化について以下に説明する。   The contrast normalization performed in the regression learning will be described below.

各空間周波数帯域毎の画像中に設定されたサブウィンドウSw(図6参照)に含まれる各画素の画素値について標準偏差を計算する。上記標準偏差が所定の目標値に一致するように帯域画像の画素値に係数を掛ける。   A standard deviation is calculated for the pixel value of each pixel included in the sub-window Sw (see FIG. 6) set in the image for each spatial frequency band. The pixel value of the band image is multiplied by a coefficient so that the standard deviation matches a predetermined target value.

I' = I ×(C/SD)
ここで、Iは原画像の画素値、I'はコントラスト正規化後の画素値、SDはサブウィンドウSw内の画素値についての標準偏差、Cは標準偏差の目標値(上記Cは事前に設定する定数)である。
I '= I × (C / SD)
Here, I is the pixel value of the original image, I ′ is the pixel value after contrast normalization, SD is the standard deviation for the pixel value in the sub-window Sw, C is the target value of the standard deviation (the above C is set in advance) Constant).

上記各放射線画像中の全領域を網羅するようにサブウィンドウSwの走査を行ない、各画像中に設定可能な全てのサブウィンドウSwについて上記標準偏差を目標値に近づけるように上記サブウィンドウSw中の画素値に所定の係数を乗じて正規化する。   The sub-window Sw is scanned so as to cover the entire region in each radiation image, and the pixel value in the sub-window Sw is set so that the standard deviation approaches the target value for all sub-windows Sw that can be set in each image. Normalize by multiplying by a predetermined coefficient.

上記正規化の結果、各空間周波数帯域毎の画像成分の振幅の大きさ(コントラスト)が揃う。これにより、上記教師学習済フィルタ41へ入力される各空間周波数帯域毎の放射線画像における画像パターンのバリエーションが減るので、上記骨部の推定精度を向上させる効果が得られる。   As a result of the normalization, the magnitudes (contrasts) of the amplitudes of the image components for each spatial frequency band are aligned. Thereby, since the variation of the image pattern in the radiographic image for every spatial frequency band input into the said teacher learning filter 41 reduces, the effect which improves the estimation precision of the said bone part is acquired.

上記非線形フィルタである教師学習済フィルタを学習するステップでは、高圧画像に上記のコントラスト正規化処理を施し、乗算した係数を劣化のない骨部画像にも乗算する。正規化した高圧画像と骨部画像のペアから学習サンプルを用意して非線形フィルタを学習する。   In the step of learning the supervised learned filter that is the non-linear filter, the high-pressure image is subjected to the above-described contrast normalization process, and the multiplied coefficient is also multiplied to the bone part image without deterioration. A learning sample is prepared from a pair of normalized high-pressure image and bone part image to learn a nonlinear filter.

診断用の被写体の骨部を主に表す診断用放射線画像を推定するステップでは、入力される高圧画像をコントラスト正規化し、正規化済みの各空間周波数帯域毎の画像の画素値を教師学習済フィルタに入力する。上記教師学習済フィルタの出力値に対し、上記正規化したときに用いた係数の逆数を乗算し、骨部の推定値とする。   In the step of estimating the diagnostic radiographic image mainly representing the bone part of the diagnostic object, the input high-voltage image is subjected to contrast normalization, and the pixel value of each normalized spatial frequency band is set as a teacher-learned filter. To enter. The output value of the teacher-learned filter is multiplied by the reciprocal of the coefficient used when the normalization is performed to obtain an estimated value of the bone.

次に、サポートベクター回帰(サポートベクターマシンによる回帰(SVR))について説明する。   Next, support vector regression (regression by support vector machine (SVR)) will be described.

図9はサポートベクター回帰により近似関数を求める様子を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing how an approximate function is obtained by support vector regression.

d次元の入力ベクトルxに対応する実数値yを近似する関数を学習する問題について、まず近似関数が線形である場合を考える。
Regarding the problem of learning a function that approximates a real value y corresponding to a d-dimensional input vector x, first consider the case where the approximation function is linear.

Vapnikの提案するε-SVRアルゴリズムでは次の損失関数を最小化するfを求める。   The ε-SVR algorithm proposed by Vapnik finds f that minimizes the following loss function.

なお、上記Vapnikの提案するε-SVRアルゴリズムについては以下の文献を参照することができる。   The following documents can be referred to for the ε-SVR algorithm proposed by Vapnik.

Nello Cristianini(著)、John Shawe-Taylor(著)、大北剛(訳)、題名「サポートベクターマシン入門」、共立出版、2005年3月25日発行、P.149からP.156。
Nello Cristianini (Author), John Shawe-Taylor (Author), Takeshi Ohkita (Translation), titled “Introduction to Support Vector Machine”, Kyoritsu Shuppan, published on March 25, 2005, p. 149 to P.I. 156.

上記<w・w>はデータを近似するモデルの複雑さを表す項であり、Remp[f]は次のように表現される。
<W · w> is a term representing the complexity of a model that approximates data, and Remp [f] is expressed as follows.

ここで|y-f(x)|ε=max{0,|y-f(x)|-ε}であり、εより小さい誤差は無視することを表す。ξ、ξ*はそれぞれ正方向、負方向にεを超える誤差を許容する緩和変数である。また、Cはモデルの複雑さと制約条件の緩和との間のトレードオフを設定するパラメータである。   Here, | y−f (x) | ε = max {0, | y−f (x) | −ε}, which means that errors smaller than ε are ignored. ξ and ξ * are relaxation variables that allow an error exceeding ε in the positive direction and the negative direction, respectively. C is a parameter that sets a trade-off between the complexity of the model and relaxation of constraints.

上の主問題は次の双対問題を解くことと等価であり、凸2次計画問題の特性から必ず大域解を求めることができる。
The above main problem is equivalent to solving the following dual problem, and a global solution can always be obtained from the characteristics of the convex quadratic programming problem.

この双対問題を解いて得られる回帰モデルは次式で表現される。
The regression model obtained by solving this dual problem is expressed by the following equation.

この関数は線形関数であるが、非線形に拡張するには入力Xを高次の特徴空間Φ(X)に写像し、その特徴空間でのベクトルΦ(X)をこれまでの入力Xとみなせばよい(X→Φ(X))。通常、高次元空間への写像は計算量の大幅な増加を伴うが、最適化すべき式に現れる内積の項をK(x,y)=<Φ(x),Φ(y)>の関係を満たすカーネル関数で置き換えると、入力次元の計算で高次元に写像してから計算したものと同じ結果を求めることができる。カーネル関数には、RBFカーネル、多項式カーネル、シグモイドカーネルなどが利用できる。 This function is a linear function, but in order to extend it nonlinearly, if the input X is mapped to a higher-order feature space Φ (X) and the vector Φ (X) in that feature space is regarded as the previous input X, Good (X → Φ (X)). In general, mapping to a high-dimensional space is accompanied by a significant increase in computational complexity, but the inner product terms appearing in the formula to be optimized are expressed as K (x, y) = <Φ (x), Φ (y)>. If it is replaced with a kernel function that satisfies, the same result as that calculated after mapping to a higher dimension in the calculation of the input dimension can be obtained. As the kernel function, an RBF kernel, a polynomial kernel, a sigmoid kernel, or the like can be used.

次に、本発明の第3の実施の形態による放射線画像処理方法について図面を用いて説明する。上記第3の実施の形態は、入力用放射線画像として、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像を用いた加重減算により形成されたエネルギサブトラクション画像のみからなる画像を採用したものである。   Next, a radiation image processing method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the third embodiment, as an input radiation image, an image consisting only of an energy subtraction image formed by weighted subtraction using a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging with radiation having different energy distributions is used. Adopted.

図10は上記第3の実施の形態による放射線画像処理方法に用いる教師学習済フィルタを取得する手順を示す図、図11は上記教師学習済フィルタを用いた上記放射線画像処理方法の手順を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing a procedure for acquiring a teacher-learned filter used in the radiation image processing method according to the third embodiment, and FIG. 11 is a diagram showing a procedure of the radiation image processing method using the teacher-learned filter. It is.

本発明の第3の実施の形態による放射線画像処理方法は、はじめに、複数の同種の被写体である成人女性の胸部1Rα、1Rβ・・・(以後、まとめて胸部1Rともいう)毎に、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影71で得られた高線量の放射線撮影で得られたノイズの少ない高圧画像72Hと低線量の放射線撮影で得られたノイズの多い低圧画像72Lを用いた加重減算処理77により1種類のエネルギサブトラクション画像であるノイズを多く含む軟部画像73Aを形成する。そして、上記軟部画像73Aにローパスフィルタ処理74を施して高周波成分を除去した軟部画像73Bを得る。さらに、上記ノイズの少ない高圧画像72Hから上記高周波成分を除去した軟部画像73Bを差し引く差引処理75により、高周波側になるほど軟部成分の混入が多くなるが高周波側から低周波側まで全体的にノイズの混入の少ない骨部画像である入力用放射線画像76を用意する。   In the radiographic image processing method according to the third embodiment of the present invention, first, the energy of each of the adult female breasts 1Rα, 1Rβ (hereinafter collectively referred to as the chest 1R), which are a plurality of subjects of the same kind, is mutually determined. A weighted subtraction process 77 using a high-pressure image 72H with low noise obtained by radiography of high dose obtained by radiography 71 with radiation having a different distribution and a low-pressure image 72L with high noise obtained by radiography of low dose. Thus, a soft part image 73A including a large amount of noise, which is one type of energy subtraction image, is formed. Then, a low-pass filter process 74 is applied to the soft part image 73A to obtain a soft part image 73B from which high-frequency components have been removed. Further, the subtraction process 75 for subtracting the soft part image 73B from which the high-frequency component is removed from the high-pressure image 72H with little noise increases the mixing of the soft part component toward the high frequency side. An input radiation image 76 that is a bone image with little mixing is prepared.

上記高周波成分は画像中の空間周波数の高い成分を意味し、上記低周波成分は画像中の空間周波数の低い成分を意味し
ここで、上記軟部画像73Aには低周波成分の側よりも高周波成分の側の方により多くのノイズ成分が含まれているが、このノイズ成分は上記ローパスフィルタ処理74によって除去される。そのため、上記骨部画像である入力用放射線画像76は全体的にノイズの混入が少ない画像となる。
The high-frequency component means a component having a high spatial frequency in the image, and the low-frequency component means a component having a low spatial frequency in the image. Although more noise components are included on the side of, the noise components are removed by the low-pass filter processing 74. Therefore, the input radiation image 76, which is the bone image, is an image with less noise as a whole.

また、上記被写体である成人女性の胸部1Rα、1Rβ・・・の放射線撮影37によって得られた、上記入力用放射線画像76よりも画質劣化が少なく、かつ、上記放射線撮影37の対象となった上記胸部1R中の特定の部位のみを表す骨部画像である教師用放射線画像38を用意する。   Further, image quality deterioration is less than that of the input radiation image 76 obtained by the radiation imaging 37 of the breasts 1Rα, 1Rβ,... A teacher radiation image 38 which is a bone image representing only a specific part in the chest 1R is prepared.

そして、上記入力用放射線画像76を対象とし、上記教師用放射線画像38を教師として学習させた教師学習済フィルタ42を得る。   Then, the teacher learned filter 42 is obtained by learning the input radiation image 76 and learning the teacher radiation image 38 as a teacher.

すなわち、上記教師学習済フィルタ42は、被写体である上記各胸部1R毎に用意された入力用放射線画像76と教師用放射線画像38の組を用い、各胸部1R毎の入力用放射線画像76それぞれが入力されたときに、画質劣化が補償され、かつ骨部のみを表す上記胸部1Rの放射線像を表す放射線画像52が出力されるように、各胸部1R毎の教師用放射線画像38を教師として学習させることによって得られる。   That is, the teacher-learned filter 42 uses a set of an input radiation image 76 and a teacher radiation image 38 prepared for each chest 1R as a subject, and each input radiation image 76 for each chest 1R Learning the radiographic image 38 for each chest 1R as a teacher so that the radiographic image 52 representing the radiographic image of the chest 1R representing only the bone portion is output when the image quality is compensated. To obtain.

上記教師学習済フィルタ42を取得した後、図11に示すように、与えられた1つの被写体である成人女性の胸部3Rについての放射線撮影71′に基づいて上記入力用放射線画像76と同種の放射線画像76′を作成する。そして、上記放射線画像76′を教師学習済フィルタ42に入力して、画質劣化が補償され、かつ、上記胸部3R中の骨部のみを表す放射線画像62を形成する。これにより、被写体へ照射する放射線の線量を増大することなく、上記被写体を表す放射線画像の品質を高めることができる。   After obtaining the teacher-learned filter 42, as shown in FIG. 11, the same kind of radiation as the input radiation image 76 based on the radiation imaging 71 ′ of the breast 3R of an adult female as a given subject. An image 76 'is created. Then, the radiation image 76 ′ is input to the teacher learned filter 42 to form a radiation image 62 in which image quality deterioration is compensated and only the bone portion in the chest 3 R is represented. Thereby, the quality of the radiographic image representing the subject can be improved without increasing the dose of radiation applied to the subject.

ここで、上記放射線画像76′は、上記与えられた被写体である胸部3Rについて、上記入力用放射線画像76を形成したときと略同様の手順を踏んで作成されたものである。この放射線画像76′は、入力用放射線画像76と同等の、高周波成分の側になるほど軟部の混入が多くなるが高周波成分側から低周波成分側までの全体においてノイズの混入の少ない骨部画像である。   Here, the radiographic image 76 ′ is created by following substantially the same procedure as that for forming the input radiographic image 76 for the chest 3R that is the given subject. This radiographic image 76 'is a bone image that is equivalent to the input radiographic image 76 and has a soft portion that increases as it approaches the high-frequency component side, but is less contaminated with noise from the high-frequency component side to the low-frequency component side as a whole. is there.

なお、上記被写体中の特定の部位は、上記高圧画像の撮影と低圧画像の撮影の両撮影間のタイミングのずれによって生じたモーションアーチファクトを表すものであってもよい。上記両画像間における位置変化成分であるモーションアーチファクト成分を表す被写体中の特定の部位は、上記高圧画像(あるいは低圧画像)を撮影してから低圧画像(あるいは高圧画像)を撮影するときまで(例えば、0.1秒の間)に、被写体中で移動した部位(被写体中における位置が変化した部位)を表すものとすることができる。例えば、被写体が生体組織の胸部である場合いにおいて、上記被写体中の特定の部位は、上記高圧画像(あるいは低圧画像)を撮影してから低圧画像(あるいは高圧画像)を撮影するときまでに、心臓の鼓動に応じて移動した部位とすることができる。   The specific part in the subject may represent a motion artifact caused by a timing difference between the high-pressure image shooting and the low-pressure image shooting. A specific part in the subject representing a motion artifact component that is a position change component between the two images is taken from when the high-pressure image (or low-pressure image) is taken until the low-pressure image (or high-pressure image) is taken (for example, , For 0.1 seconds), it can represent a part moved in the subject (a part whose position in the subject has changed). For example, in the case where the subject is a chest of a living tissue, the specific part in the subject is taken after the high-pressure image (or low-pressure image) is taken until the low-pressure image (or high-pressure image) is taken. It can be set as the site | part which moved according to the heartbeat.

図12は胸部を表す骨部画像中に生じたモーションアーチファクト示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing motion artifacts that occur in the bone image representing the chest.

図12に示すように、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像を用いた加重減算により形成されたエネルギサブトラクション画像である成人女性の胸部を表す骨部画像FK中に心臓の鼓動に応じて生じたモーションアーチファクトMaが生じることがある。このようなモーションアーチファクトは、放射線画像中から除去することが求められるので、上記特定の部位であるモーションアーチファクトMaを強調して表す放射線画像を上記教師学習済フィルタに通して形成し、そのようにして形成された放射線画像を上記骨部画像FKから差し引くことにより、このモーションアーチファクトMaを表す成分であるモーションアーチファクト成分が除去された骨部画像を作成することができる。   As shown in FIG. 12, in a bone image FK representing an adult female breast that is an energy subtraction image formed by weighted subtraction using a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging with different energy distributions. In some cases, a motion artifact Ma generated in response to the heartbeat may occur. Since such motion artifacts are required to be removed from the radiographic image, a radiographic image that emphasizes the motion artifact Ma that is the specific part is formed through the supervised learned filter, and so on. By subtracting the radiographic image formed in this manner from the bone part image FK, a bone part image from which the motion artifact component, which is a component representing the motion artifact Ma, is removed can be created.

上記のように、特定の部位は、高圧画像と低圧画像とにおいて被写体中の表示位置が変化した部位とすることができる。また、上記のように、強調されて表される特定の部位は放射線画像中の不要な部位(欠陥部位)としてもよい。そのような場合には、この不要部位を表す放射線画像を、上記不要部位と必要な部位の両方を含む放射線画像から差し引くことにより、不要部位が除去され必要な部位のみを表す所望の放射線画像を得ることができる。   As described above, the specific part can be a part where the display position in the subject has changed between the high-pressure image and the low-pressure image. In addition, as described above, the specific part that is emphasized may be an unnecessary part (defect part) in the radiographic image. In such a case, by subtracting the radiation image representing the unnecessary part from the radiation image including both the unnecessary part and the necessary part, the desired radiation image representing only the necessary part is removed from the unnecessary part. Obtainable.

また、上記放射線画像を取得する手法には、1ショット法および2ショット法のいずれを用いてもよい。   Further, as a method for acquiring the radiographic image, either a one-shot method or a two-shot method may be used.

また、高圧画像および低圧画像を取得する放射線撮影において、高圧画像の取得に用いる放射線の線量に対する低圧画像の取得に用いる放射線の線量を大きくしても小さくてもよいが、上記放射線画像処理方法においてノイズの抑制が目的である場合には、高圧画像の取得に用いる放射線の線量を低圧画像の取得に用いる放射線の線量より大きくすることが好ましい。   In radiography for acquiring a high-pressure image and a low-pressure image, the radiation dose used for acquiring the low-pressure image relative to the dose of radiation used for acquiring the high-pressure image may be increased or decreased. When the purpose is to suppress noise, it is preferable that the radiation dose used for acquiring the high-pressure image is larger than the radiation dose used for acquiring the low-pressure image.

また、回帰学習方法は、サポートベクターマシンの他に、ニューラルネットワーク、Relevance Vector Machineなどを用いてもよい。   Further, the regression learning method may use a neural network, a Relevance Vector Machine, or the like in addition to the support vector machine.

なお、各被写体の教師用放射線画像を、入力用放射線画像を得る際の各被写体毎の放射線撮影に用いた放射線の線量よりも大きな線量を用いた放射線撮影に基づいて取得する場合には、各被写体の放射線撮影で1つの被写体へ照射する放射線の線量が許容値を超える場合があるが、所定期間に上記被写体へ照射する放射線の線量の総和を制限する等のことにより上記大きな線量を用いた教師用の被写体に対する放射線撮影を実施することができる。   In addition, when acquiring radiographic images for teachers of each subject based on radiography using a dose larger than the dose of radiation used for radiography for each subject when obtaining an input radiographic image, There is a case where the dose of radiation irradiated to one subject in the radiography of the subject exceeds an allowable value. However, the above large dose is used by limiting the sum of the doses of radiation irradiated to the subject during a predetermined period. Radiation imaging can be performed on a subject for teachers.

以下、上記のような各実施の形態を表す放射線画像処理方法について再度説明する。   Hereinafter, the radiographic image processing method representing each embodiment as described above will be described again.

上記のような各実施の形態を表す放射線画像処理方法は、互いにエネルギ分布の異なる放射線による被写体の放射線撮影で得られた上記被写体の高圧画像および低圧画像の両画像を用いてこの被写体中の特定の部位を強調して表す放射線画像を取得するものである。   The radiological image processing method representing each of the embodiments described above uses a high-pressure image and a low-pressure image of the subject obtained by radiography of the subject with radiation having different energy distributions to identify the subject. The radiographic image which emphasizes and represents the site | part of this is acquired.

上記方法は、はじめに、複数の被写体について、各被写体毎に、互いにエネルギ分布の異なる放射線によるこの被写体の放射線撮影で得られた2種類以上の放射線画像からなる入力用放射線画像、あるいは高圧画像および低圧画像の両画像を用いて作成された1種類以上の入力用放射線画像を用意し、上記各被写体の放射線撮影で得られた放射線画像から作成された、上記入力用放射線画像よりも画質劣化が少なく、かつ、上記被写体中の上記特定の部位を強調して表す教師用放射線画像を用意し、上記被写体毎の入力用放射線画像が入力されたときに、画質劣化が補償され、かつ、その被写体中の上記特定の部位が強調されてなる放射線画像が出力されるように、上記被写体に対応する教師用放射線画像を教師として学習させた教師学習済フィルタを得る。   In the above method, first, for a plurality of subjects, for each subject, an input radiation image composed of two or more types of radiation images obtained by radiography of the subject with radiation having different energy distribution, or a high pressure image and a low pressure One or more types of input radiographic images created using both images are prepared, and image quality degradation is less than that of the input radiographic images generated from the radiographic images obtained by radiography of the respective subjects. In addition, a radiographic image for teacher that expresses and emphasizes the specific part in the subject is prepared, and when the input radiographic image for each subject is input, image quality degradation is compensated for, and The teacher has learned the teacher radiation image corresponding to the subject as a teacher so that a radiation image in which the specific part of the subject is emphasized is output. Get a filter.

その後、上記被写体と同種の与えられた被写体について、上記入力用放射線画像が作成されたときと同様の処理により上記入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成する。すなわち、上記入力用放射線画像を作成したときと略同じ撮影条件下での上記与えられた被写体の放射線撮影および上記放射線撮影で得られた放射線画像に対する上記入力用放射線画像を作成したときと略同じ画像処理により、この与えられた被写体についての上記入力用放射線画像に対応する放射線画像を作成する。そして、上記作成された上記入力用放射線画像に対応する上記被写体についての放射線画像を教師学習済フィルタに入力し、画質劣化が補償され、かつ、上記与えられた被写体中の特定の部位が強調されてなるこの被写体の放射線像を表す放射線画像を得るものである。   Thereafter, for the given subject of the same type as the subject, a radiation image of the same type as the input radiation image is created by the same processing as when the input radiation image is created. That is, substantially the same as when the input radiographic image is created for the given subject under the same radiographing conditions as when the input radiographic image is created, and for the radiographic image obtained by the radiography. A radiographic image corresponding to the input radiographic image for the given subject is created by image processing. Then, a radiographic image of the subject corresponding to the created radiographic image for input is input to a teacher-learned filter, image quality deterioration is compensated, and a specific part in the given subject is emphasized. A radiographic image representing the radiographic image of the subject is obtained.

なお、上記入力用放射線画像としては、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像、ならびに上記高圧画像と低圧画像を用いた加重減算により形成された1種類以上のエネルギサブトラクション画像からなる放射線画像群のうち、(i)高圧画像および低圧画像、(ii)高圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iii)低圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iv)エネルギサブトラクション画像のみからなる画像等を採用することができる。   The input radiation image includes a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging with radiation having different energy distributions, and one or more types of energy formed by weighted subtraction using the high-pressure image and the low-pressure image. Among the radiological image group consisting of subtraction images, (i) high pressure image and low pressure image, (ii) high pressure image and energy subtraction image, (iii) low pressure image and energy subtraction image, (iv) image consisting only of energy subtraction image, etc. Can be adopted.

図1,2に示すように、本発明の放射線画像処理方法を実施する放射線画像処理装置110は、複数の同種の被写体1Pを構成する各被写体1P毎に、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影10で得られた高圧画像11Hおよび低圧画像11Lからなる入力用放射線画像11と、上記各被写体1Pそれぞれの放射線撮影30により得られた、上記各被写体1Pの入力用放射線画像11である高圧画像11Hおよび低圧画像11Lのいずれよりも画質劣化が少なく、かつ、上記各被写体1P中の特定の部位Pxを強調して表す各被写体1Pの教師用放射線画像33を用いて、上記入力用放射線画像11の入力に対し、画質劣化が補償され、かつ、前記被写体中における前記特定の部位が強調されてなる該被写体の放射線画像が出力されるように、上記被写体1Pに対応する教師用放射線画像33を教師として学習させた教師学習済フィルタ40を得るためのフィルタ取得部Mh1(図1参照)と、診断対象となる上記被写体1Pと同種の与えられた被写体3Pについて放射線撮影20を行い、上記入力用放射線画像11と同種の放射線画像21を作成する同種画像作成部Mh2(図2参照)と、上記放射線画像21を上記のようにして得られた教師学習済フィルタ40へ入力することにより、被写体3Pの放射線画像に生じた画質劣化が補償され、かつ、上記被写体3P中の特定の部位Pxが強調されてなる診断用放射線画像60を形成する部位強調画像形成部M3(図2参照)とを備えたものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, a radiographic image processing apparatus 110 that performs the radiographic image processing method of the present invention performs radiography with radiation having different energy distributions for each subject 1P constituting a plurality of subjects 1P of the same type. 10 and an input radiation image 11 comprising the high-pressure image 11H and the low-pressure image 11L obtained in 10 and the high-pressure image 11H that is the input radiation image 11 of each subject 1P obtained by the radiography 30 of each subject 1P. And the low-pressure image 11L has less image quality degradation, and the radiographic image 33 for each input of the subject 1P is used to emphasize the specific part Px in the subject 1P. A radiographic image of the subject is output in which image quality degradation is compensated for the input and the specific part in the subject is emphasized. As described above, the filter acquisition unit Mh1 (see FIG. 1) for obtaining the teacher-learned filter 40 in which the teacher radiation image 33 corresponding to the subject 1P is learned as a teacher, and the subject 1P to be diagnosed Radiation imaging 20 is performed on a given subject 3P of the same kind, and the same kind of image creation unit Mh2 (see FIG. 2) for creating the same kind of radiation image 21 as that of the input radiation image 11, and the radiation image 21 as described above. Input to the teacher-learned filter 40 obtained in this manner, the image quality degradation that has occurred in the radiation image of the subject 3P is compensated, and the specific radiation P60 in the subject 3P is emphasized. And a part-enhanced image forming unit M3 (see FIG. 2).

この、放射線画像処理装置110の作用は、既に説明した上記放射線画像処理方法と同様なので省略する。なお、上記フィルタ取得部Mh1、同種画像作成部Mh2、および部位強調画像形成部Mh3それぞれで扱う各画像は、画像そのものとしたり、画像を表す画像データとすることができる。   Since the operation of the radiographic image processing apparatus 110 is the same as that of the radiographic image processing method already described, a description thereof will be omitted. Note that each image handled by the filter acquisition unit Mh1, the same kind of image creation unit Mh2, and the part-enhanced image formation unit Mh3 can be an image itself or image data representing an image.

なお、上記教師学習済フィルタは小領域ごとに学習するものではなく、一つの周波数あたり1種類だけ用意し、一つのフィルタによって全ての小領域を処理するものである。フィルタの学習は、単一の(または小数の)放射線画像のさまざまな小領域から学習用サンプルを取り出し、それら多数のサンプルを同時に集合として扱い学習するものである。つまり、例えばAさんの鎖骨あたり、Aさんの鎖骨の下あたり、Aさんの肋骨の輪郭あたり、Aさんの肋骨の中心あたり・・・などからなる学習サンプルをまとめて学習するものである。また、フィルタの入力となる特徴量は25画素だが、上記25画素に対応する出力である教師は25画素ではなく小領域の中心部分の1画素である。   Note that the teacher-learned filter is not learned for each small region, but only one type is prepared for each frequency, and all small regions are processed by one filter. In the learning of the filter, learning samples are taken out from various small regions of a single (or a small number) of radiographic images, and these many samples are treated as a set at the same time. That is, for example, learning samples consisting of Mr. A's collarbone, Mr. A's collarbone, Mr. A's rib contour, Mr. A's rib center, etc. are collectively learned. In addition, although the feature quantity to be input to the filter is 25 pixels, the teacher who is the output corresponding to the 25 pixels is not 25 pixels but one pixel at the center of the small area.

また、本発明の放射線画像処理装置の機能を実行するためのプログラムをパソコンにインストールし、パソコンにおいて上記実施形態と同様の作用を実行させることが可能である。すなわち、上記実施の形態の放射線画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが本発明のプログラムに該当する。   Further, a program for executing the function of the radiation image processing apparatus of the present invention can be installed in a personal computer, and the same operation as in the above embodiment can be executed in the personal computer. That is, a program for causing a computer to execute the radiographic image processing method of the above embodiment corresponds to the program of the present invention.

第1の実施の形態の放射線画像処理方法に用いる教師学習済フィルタを取得する手順を示す図The figure which shows the procedure which acquires the teacher learning completed filter used for the radiographic image processing method of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の放射線画像処理方法の手順を示す図The figure which shows the procedure of the radiographic image processing method of 1st Embodiment 第2の実施の形態の放射線画像処理方法に用いる教師学習済フィルタを取得する手順を示す図The figure which shows the procedure which acquires the teacher learning completed filter used for the radiographic image processing method of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の放射線画像処理方法の手順を示す図The figure which shows the procedure of the radiographic image processing method of 2nd Embodiment. 教師用放射線画像から複数の空間周波数帯域からなる画像を得る様子を示す図The figure which shows a mode that the image which consists of several spatial frequency bands is obtained from the radiographic image for teachers 学習により各空間周波数帯域毎の教師学習済フィルタを得る様子を示す図The figure which shows a mode that the teacher learned filter for every spatial frequency band is obtained by learning 各空間周波数帯域毎に入力用放射線画像を教師学習済フィルタへ入力して診断用の放射線画像を得る様子を示す図The figure which shows a mode that the radiographic image for an input is input into a teacher learned filter for every spatial frequency band, and the radiographic image for a diagnosis is obtained 特徴量を構成する領域を示す図であるIt is a figure which shows the area | region which comprises a feature-value. サポートベクター回帰により近似関数を求める様子を示す図Diagram showing how approximate function is calculated by support vector regression 第3の実施の形態の放射線画像処理方法に用いる教師学習済フィルタを取得する手順を示す図The figure which shows the procedure which acquires the teacher learning completed filter used for the radiographic image processing method of 3rd Embodiment. 第1の実施の形態の放射線画像処理方法の手順を示す図The figure which shows the procedure of the radiographic image processing method of 1st Embodiment 胸部を表す骨部画像中に生じたモーションアーチファクト示す図であるIt is a figure which shows the motion artifact which arose in the bone part image showing a chest. 画像合成フィルタにおけるアップサンプリングと加算を示す図Diagram showing upsampling and addition in image synthesis filter

符号の説明Explanation of symbols

1P 被写体
3P 被写体
10 放射線撮影
11H 高圧画像
11L 低圧画像
11 入力用放射線画像
21 放射線画像
33 教師用放射線画像
40 教師学習済フィルタ
60 放射線画像
1P Subject 3P Subject 10 Radiography 11H High pressure image 11L Low pressure image 11 Radiation image for input 21 Radiation image 33 Radiation image for teacher 40 Teacher-trained filter 60 Radiation image

Claims (12)

複数の同種の被写体毎に、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像、ならびに該高圧画像と低圧画像を用いた加重減算により形成された1種類以上のエネルギサブトラクション画像からなる放射線画像群のうち、(i)高圧画像および低圧画像、(ii)高圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iii)低圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iv)エネルギサブトラクション画像のみの(i)から(iv)のいずれかからなる入力用放射線画像を用意し、
前記各被写体の放射線撮影により得られた、該被写体の入力用放射線画像よりも画質劣化が少なく、かつ、該被写体中の特定の部位を強調して表す教師用放射線画像を前記各被写体毎に用意し、
前記各被写体を表す入力用放射線画像の入力に対し、該被写体に対応する前記教師用放射線画像を教師として学習させた教師学習済フィルタを得、
その後、前記被写体と同種の与えられた被写体について、前記入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成し、
該放射線画像を前記教師学習済フィルタに入力して、画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記特定の部位と同じ部位が強調されてなる該被写体の放射線画像を形成することを特徴とする放射線画像処理方法。
A high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging with radiation having different energy distributions for each of a plurality of similar subjects, and one or more types of energy subtraction images formed by weighted subtraction using the high-pressure image and the low-pressure image (I) high pressure image and low pressure image, (ii) high pressure image and energy subtraction image, (iii) low pressure image and energy subtraction image, and (iv) energy subtraction image only (i) ( iv) Prepare an input radiation image consisting of either
Prepared for each subject is a teacher radiation image obtained by radiographing each subject with less image quality degradation than the input radiation image of the subject and representing a specific part in the subject with emphasis. And
Obtaining a teacher-learned filter that trains the teacher radiation image corresponding to the subject as a teacher with respect to the input radiation image representing each subject,
Then, for a given subject of the same type as the subject, create a radiation image of the same type as the input radiation image,
Inputting the radiographic image into the teacher-learned filter to form a radiographic image of the subject in which image quality degradation is compensated and the same part as the specific part in the given subject is emphasized A radiation image processing method.
前記教師用放射線画像を作成するための放射線撮影に用いられた放射線の線量が、前記入力用放射線画像を作成するための放射線撮影に用いられた放射線の線量よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の放射線画像処理方法。   The radiation dose used for radiography for creating the teacher radiographic image is larger than the radiation dose used for radiography for creating the input radiographic image. The radiation image processing method according to 1. 前記教師用放射線画像が、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像を用いた加重減算により形成されたものであることを特徴とする請求項1または2記載の放射線画像処理方法。   3. The radiation according to claim 1, wherein the teacher radiation image is formed by weighted subtraction using a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging with radiation having different energy distributions. Image processing method. 前記特定の部位が、他の部位とは異なる特定の放射線吸収特性を有する部位であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の放射線画像処理方法。   The radiographic image processing method according to claim 1, wherein the specific part is a part having specific radiation absorption characteristics different from other parts. 前記被写体が生体組織であり、前記特定の部位が前記生体組織の骨部あるいは軟部であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の放射線画像処理方法。   The radiographic image processing method according to claim 1, wherein the subject is a living tissue, and the specific part is a bone part or a soft part of the living tissue. 前記特定の部位が、前記高圧画像と低圧画像とにおいて被写体中の位置が変化した部位であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の放射線画像処理方法。   The radiographic image processing method according to claim 1, wherein the specific part is a part in which a position in a subject is changed between the high-pressure image and the low-pressure image. 前記特定の部位が骨部であり、
前記放射線画像処理方法により形成された、前記画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記骨部が強調されてなる該被写体の放射線画像を、該被写体を表す高圧画像あるいは低圧画像から差し引いて前記被写体の軟部画像を作成することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の放射線画像処理方法。
The specific part is a bone part;
A radiographic image of the subject formed by the radiographic image processing method, in which the image quality deterioration is compensated and the bone portion in the given subject is emphasized, is represented as a high-pressure image or a low-pressure image representing the subject. 6. The radiographic image processing method according to claim 1, wherein a soft part image of the subject is created by subtracting from the image.
前記特定の部位が、前記高圧画像と低圧画像とにおいて被写体中の位置が変化した部位であり、
前記放射線画像処理方法により形成された、前記画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記特定の部位が強調されてなる該被写体の放射線画像を前記被写体を表す骨部画像あるいは軟部画像から差し引いて、該骨部画像あるいは軟部画像に生じたモーションアーチファクト成分を除去することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の放射線画像処理方法。
The specific part is a part where the position in the subject has changed in the high-pressure image and the low-pressure image,
A radiographic image of the subject formed by the radiographic image processing method, in which the deterioration in image quality is compensated, and the specific part in the given subject is emphasized, is a bone part image or a soft part representing the subject. 6. The radiographic image processing method according to claim 1, wherein motion artifact components generated in the bone image or soft image are subtracted from the image to remove the motion artifact component.
前記教師学習済フィルタが、前記教師学習済フィルタを取得するための学習および前記与えられた被写体に対する放射線画像の形成を互に異なる複数の空間周波数帯域毎に行い、各空間周波数帯域毎に形成された前記放射線画像のそれぞれを合成して1つの放射線画像を得るものであることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の放射線画像処理方法。   The teacher-learned filter performs learning for obtaining the teacher-learned filter and formation of a radiation image for the given subject for each of a plurality of different spatial frequency bands, and is formed for each spatial frequency band. 9. The radiographic image processing method according to claim 1, wherein each radiographic image is synthesized to obtain one radiographic image. 複数の同種の被写体毎に、互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた2種類以上の放射線画像からなる入力用放射線画像を用意し、
前記各被写体の放射線撮影により得られた、該被写体の入力用放射線画像よりも画質劣化が少なく、かつ、該被写体中の特定の部位を強調して表す教師用放射線画像を前記各被写体毎に用意し、
前記各被写体を表す入力用放射線画像の入力に対し、前記被写体に対応する前記教師用放射線画像を教師として学習させた教師学習済フィルタを得、
その後、前記被写体と同種の与えられた被写体について、前記入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成し、
該放射線画像を前記教師学習済フィルタに入力して、画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記特定の部位と同じ部位が強調されてなる該被写体の放射線画像を形成することを特徴とする放射線画像処理方法。
For each of the same type of subjects, prepare an input radiation image consisting of two or more types of radiation images obtained by radiation imaging with radiation having different energy distributions.
Prepared for each subject is a teacher radiation image obtained by radiographing each subject with less image quality degradation than the input radiation image of the subject and representing a specific part in the subject with emphasis. And
Obtaining a teacher-learned filter that trains the teacher radiation image corresponding to the subject as a teacher for the input radiation image representing each subject,
Then, for a given subject of the same type as the subject, create a radiation image of the same type as the input radiation image,
Inputting the radiographic image into the teacher-learned filter to form a radiographic image of the subject in which image quality degradation is compensated and the same part as the specific part in the given subject is emphasized A radiation image processing method.
複数の同種の被写体毎の互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像、ならびに該高圧画像と低圧画像を用いた加重減算により形成された1種類以上のエネルギサブトラクション画像からなる放射線画像群のうち、(i)高圧画像および低圧画像、(ii)高圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iii)低圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iv)エネルギサブトラクション画像のみの(i)から(iv)のいずれかからなる入力用放射線画像と、前記各被写体の放射線撮影により得られた、該被写体の入力用放射線画像よりも画質劣化が少なく、かつ、該被写体中の特定の部位を強調して表す前記各被写体毎の教師用放射線画像とを用いて、前記各被写体を表す入力用放射線画像の入力に対し、前記被写体に対応する前記教師用放射線画像を教師として学習させた教師学習済フィルタを得るフィルタ取得手段と、
前記被写体と同種の与えられた被写体について、前記入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成する同種画像作成手段と、
該放射線画像を前記教師学習済フィルタに入力して、画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記特定の部位と同じ部位が強調されてなる該被写体の放射線画像を形成する部位強調画像形成手段とを備えたことを特徴とする放射線画像処理装置。
From a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging with radiation having different energy distribution for each of a plurality of similar subjects, and one or more types of energy subtraction images formed by weighted subtraction using the high-pressure image and the low-pressure image (I) high-pressure image and low-pressure image, (ii) high-pressure image and energy subtraction image, (iii) low-pressure image and energy subtraction image, and (iv) energy subtraction image only (iv) to (iv) ) And an input radiation image formed by any of the above and a radiographic image of each subject, the image quality degradation is less than that of the input radiation image of the subject, and a specific part in the subject is emphasized. The input radiographic image representing each subject is input using the teacher radiographic image for each subject represented. A filter obtaining means for obtaining a teacher trained filter to learn the teacher radiation image corresponding to the object as a teacher,
For a given subject of the same type as the subject, the same kind of image creating means for creating a radiation image of the same kind as the input radiation image;
The radiation image is input to the teacher-learned filter to form a radiation image of the subject in which image quality degradation is compensated and the same part as the specific part in the given subject is emphasized A radiation image processing apparatus comprising: an enhanced image forming unit.
複数の同種の被写体毎の互いにエネルギ分布の異なる放射線による放射線撮影で得られた高圧画像および低圧画像、ならびに該高圧画像と低圧画像を用いた加重減算により形成された1種類以上のエネルギサブトラクション画像からなる放射線画像群のうち、(i)高圧画像および低圧画像、(ii)高圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iii)低圧画像とエネルギサブトラクション画像、(iv)エネルギサブトラクション画像のみの(i)から(iv)のいずれかからなる入力用放射線画像と、前記各被写体の放射線撮影により得られた、該被写体の入力用放射線画像よりも画質劣化が少なく、かつ、該被写体中の特定の部位を強調して表す前記各被写体毎の教師用放射線画像とを用いて、前記各被写体を表す入力用放射線画像の入力に対し、前記被写体に対応する前記教師用放射線画像を教師として学習させた教師学習済フィルタを得る手順と、
前記被写体と同種の与えられた被写体について、前記入力用放射線画像と同種の放射線画像を作成する手順と、
該放射線画像を前記教師学習済フィルタに入力して、画質劣化が補償され、かつ、前記与えられた被写体中の前記特定の部位と同じ部位が強調されてなる該被写体の放射線画像を形成する手順とを実行する放射線画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
From a high-pressure image and a low-pressure image obtained by radiation imaging with radiation having different energy distribution for each of a plurality of similar subjects, and one or more types of energy subtraction images formed by weighted subtraction using the high-pressure image and the low-pressure image (I) high-pressure image and low-pressure image, (ii) high-pressure image and energy subtraction image, (iii) low-pressure image and energy subtraction image, and (iv) energy subtraction image only (iv) to (iv) ) And an input radiation image formed by any of the above and a radiographic image of each subject, the image quality degradation is less than that of the input radiation image of the subject, and a specific part in the subject is emphasized. The input radiographic image representing each subject is input using the teacher radiographic image for each subject represented. A step of obtaining a teacher trained filter to learn the teacher radiation image corresponding to the object as a teacher,
Creating a radiation image of the same type as the input radiation image for a given subject of the same type as the subject;
A procedure of inputting the radiographic image to the teacher-learned filter to form a radiographic image of the subject in which image quality degradation is compensated and the same part as the specific part in the given subject is emphasized A program for causing a computer to execute a radiographic image processing method.
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