JP6292826B2 - Image processing apparatus, image processing method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and a program.
従来、X線コンピュータ断層撮影装置(X線CT)は、有力な画像診断手段として広く用いられている。X線CTでは、撮影対象の周りを、180度以上の角度に渡って、複数の角度で画像を取得し、得られた複数の画像に基づいて、断層画像を作成する。 Conventionally, an X-ray computed tomography apparatus (X-ray CT) has been widely used as a powerful image diagnostic means. In X-ray CT, images are acquired at a plurality of angles around an imaging target over an angle of 180 degrees or more, and a tomographic image is created based on the obtained plurality of images.
一方、X線CTにおいて、動きのある被写体を撮影する場合には、撮影対象の動きに起因するアーチファクトや画像のぼけの発生が問題となる。そのため、こうした動きによるアーチファクトや画像のぼけを推測し、これを補正する必要があり、アーチファクトや画像のぼけの推測や補正に関し、様々な方法が考案されてきた。 On the other hand, in the case of photographing a moving subject in X-ray CT, the occurrence of artifacts and image blur due to the movement of the photographing target becomes a problem. Therefore, it is necessary to estimate and correct artifacts and image blurs caused by such movements, and various methods have been devised for estimating and correcting artifacts and image blurs.
例えば、特許文献1には、放射線の投影画像の再構成画像についてフォワードプロジェクションを行うことにより得られた再投影画像と、先の投影画像との差異を計算することで動きマップを作成し、動きの有無や動きの振幅を見積もる技術が開示されている。
また、特許文献2には、一連の透過X線像を複数組に分け、各組の透過X線像からX線分布像を再構成し、鮮鋭度が最大の組の透過X線像に基づいてX線断層像等を表示する技術が開示されている。
また、非特許文献1には、SIFT法を用いた特徴点抽出と特徴点マッチングの方法が記載されている。非特許文献2には、経時差分法において、画像全体の回転、移動の検出や補正を行う大域的レジストレーションと、局所的な変形の検出等を行う局所的レジストレーションにより、2枚の画像の幾何学的構造を合わせる技術が開示されている。
For example, in
In Patent Document 2, a series of transmitted X-ray images is divided into a plurality of sets, an X-ray distribution image is reconstructed from each set of transmitted X-ray images, and based on a set of transmitted X-ray images having the maximum sharpness. A technique for displaying an X-ray tomographic image or the like is disclosed.
Non-Patent
しかしながら特許文献1のように、撮影により得られる複数の投影画像の全体を逆投影しかつそれを再投影すると、仮に複数の投影画像が撮影されている最中に被写体の動きがあった場合、逆投影された画像の画質が劣化する。このため、動きを適切に見積もれない場合がある。
However, as in
そこで、本発明は、被検体を撮影して得られる複数の投影画像から一部の投影画像を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された選択投影画像に基づき再構成される断層画像を再投影することにより再投影画像を生成する再投影手段と、前記複数の投影画像のうち前記選択手段で選択されなかった非選択投影画像と前記再投影画像とに基づいて、前記非選択投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出手段と、前記検出された動きに基づいて前記非選択投影画像を補正する補正手段と、前記選択投影画像と、該補正された非選択投影画像とを用いて、断層画像を生成する画像生成手段とを有することを特徴とする。 Therefore, the present invention provides a selection unit that selects a part of projection images from a plurality of projection images obtained by imaging a subject, and a tomographic image reconstructed based on the selection projection image selected by the selection unit. Based on the re-projection unit that generates a re-projection image by re-projecting, the non-selection projection image that is not selected by the selection unit among the plurality of projection images, and the re -projection image, A motion detecting means for detecting the movement of the subject in the image, a correcting means for correcting the non-selected projection image based on the detected movement, the selected projection image, and the corrected non-selected projection image. And an image generation means for generating a tomographic image .
本発明によれば、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のSN低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the SN reduction of a tomographic image obtained from a series of projection images obtained in a certain period and the occurrence of artifacts.
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態にかかる撮影装置を示す図である。本実施形態にかかる撮影装置は、1管球X線CT撮影装置であるものとするが、他の例としては、撮影装置は、2管球以上のX線CT撮影装置であってもよい。さらに、撮影装置は、被検体の断層を撮影する装置であればよく、他の例としては、トモシンセシス、PET、SPECT、MRI、超音波装置等であってもよい。
撮影装置は、X線管球101と、架台102と、X線検出器103と、装置制御部104と、画像処理装置105とを有している。X線管球101は、複数の角度からX線を照射する。X線検出器103は、架台102上の撮影対象(被検体)Aを透過したX線を検出し、X線像の投影画像を得る。装置制御部104は、X線管球101、架台102及びX線検出器103を制御する。
上記構成において、装置制御部104は、X線管球101及びX線検出器103を撮影対象Aの周りに一周させ、360度に渡って、投影画像の撮影を行う(撮影処理)。これにより、装置制御部104は、撮影対象A周りの複数の投影画像を含む投影画像群を得る。なお、投影画像群を得る際の回転角度は、360度に限定されるものではない。他の例としては、装置制御部104は、管球の性能が不足する場合は、2回転(720度)に渡って投影画像の撮影を行い、投影画像群を得てもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a photographing apparatus according to the first embodiment. The imaging apparatus according to this embodiment is a one-tube X-ray CT imaging apparatus, but as another example, the imaging apparatus may be an X-ray CT imaging apparatus having two or more tubes. Furthermore, the imaging apparatus may be an apparatus that images a tomogram of a subject, and other examples may include tomosynthesis, PET, SPECT, MRI, an ultrasonic apparatus, and the like.
The imaging apparatus includes an
In the above configuration, the
画像処理装置105は、一連の投影画像に基づいて、被検体Aの断層画像を生成する。画像処理装置105は、画像処理部106と、画像記憶部107と、画像選択部108と、再構成部109と、フォワードプロジェクション部110と、動き検出部111と、動き補正部112とを有している。
画像処理部106は、X線検出器103から取得した投影画像を処理する。画像処理部106は、具体的には、オフセット補正、ゲイン補正、欠陥補正、対数変換等、再構成を行うために必要な前処理を行う。画像記憶部107は、画像処理部106による処理後の投影画像を記憶する。
The
The
画像選択部108は、X線検出器103により得られた複数の投影画像の中から、先験的知識をもとに予め定められた条件に従い、一部の投影画像を選択する。ここで、条件は、例えば、撮影対象Aの動きが少ないと推測されるタイミングにおいて、撮影された投影画像を選択するような条件であるものとする。なお、条件は、後述のROM202等に予め設定されているものとする。本実施形態においては、胸部CT撮影においては、撮影開始直後の一定時間、すなわち撮影開始直後の一定の撮影順番において得られたことが条件として設定されている。
これは、胸部CT撮影においては、検査対象者の呼吸が動きの要因となるところ、撮影初期程、検査対象者が息を止めていられる可能性が高いためである。このように、条件は、例えば一連の投影画像群を得る撮影順番のうち、一部の撮影順番を定めるものであってもよい。
なお、画像選択部108が選択する投影画像の数は、2以上であり、かつ一連の投影画像群に含まれる投影画像の数よりも少ない数であればよく、任意であるが、全投影画像の数の半数以下であることが好ましい。以下、画像選択部108により選択された投影画像を、選択投影画像と称する。また、画像選択部108により選択されなかった投影画像を、非選択投影画像と称する。
The
This is because in chest CT imaging, the breathing of the person to be inspected becomes a factor of movement, and there is a high possibility that the person to be inspected can hold his breath in the early stage of imaging. As described above, the condition may determine, for example, a part of the shooting order in the shooting order for obtaining a series of projection image groups.
Note that the number of projection images selected by the
再構成部109は、選択投影画像を再構成し、断層画像を得る。以下、選択投影画像を用いて再構成された断層画像を参照画像と称する。再構成部109はまた、選択投影画像と、後述する動き補正が行われた後の非選択投影画像とを再構成し、最終的な断層画像を得る。なお、再構成部109が再構成に用いるアルゴリズムは特に限定されるものはなく、フィルタードバックプロジェクション法等の解析的再構成、逆行列や逐次的な方法を用いる代数的な再構成等一般的な方法を用いることができる。
フォワードプロジェクション部110は、参照用断層画像をフォワードプロジェクション(再投影)し、再投影画像を得る。ここで、再投影画像は、後述の処理において、処理対象の投影画像と比較される。そこで、フォワードプロジェクション部110は、処理対象の投影画像の投影角度に一致するように、フォワードプロジェクションを行うこととする。なお、フォワードプロジェクション部110は、非選択投影画像を処理対象の投影画像として選択する。
The
The
動き検出部111は、処理対象の投影画像と、処理対象の投影画像と投影角度の等しい再投影画像とを比較する。一連の投影画像を撮影中に被検体が動いた場合には、画像間に差異が生じる。動き検出部111は、この差異を動きとして検出する。
動き検出の方法は、特徴点抽出、特徴点マッチング、動きベクトル導出で構成される。特徴点抽出と特徴点マッチングの方法としては、たとえばSIFT法による方法が公知であり、たとえば非特許文献1にこのSIFT法による特徴点マッチングの方法が記載されている。本実施形態にかかる動き検出部111は、こうした方法を用いて、投影画像と再投影画像の特徴点、特徴量を抽出し、投影画像と再投影画像の特徴点をマッチングさせる。動き検出部111は、次に、動きベクトルを導出する。動き検出部111は、具体的には、対応させた投影画像と再投影画像の特徴点のx座標とy座標をそれぞれ減算することで、動きベクトルを求めることができる。
動き検出部111はさらに、画像のぼけなどのため、特徴点の抽出個数が閾値を下回った場合など特徴点の抽出に失敗した場合は、特徴量の抽出方法を、たとえば重心検出による方法など別の方法に変更することができる。こうした場合、次の動き補正部における動き補正に一部制限が加わる場合がある。
動き補正部112は、検出された動きに基づいて、処理対象の投影画像を、動きがなかった場合の画像になるように補正する。動き補正部112は、例えば、大域的レジストレーションや局所的レジストレーションを行って、投影画像に変形を加える。なお、この処理の詳細については、非特許文献2を参照することができる。なお特徴点の抽出方法によっては、これらの動き補正の方法に制限が加わる。
The
The motion detection method includes feature point extraction, feature point matching, and motion vector derivation. As a method of feature point extraction and feature point matching, for example, a method based on the SIFT method is known. For example,
Further, when the feature point extraction fails because the number of feature points extracted falls below a threshold due to blurring of the image, the
Based on the detected motion, the
図2は、画像処理装置105のハードウェア構成を示す図である。画像処理装置105は、CPU201と、ROM202と、RAM203と、HDD204と、表示部205と、操作部206とを有している。CPU201は、ROM202に記憶された制御プログラムを読み出して各種処理を実行する。RAM203は、CPU201の主メモリ、ワークエリア等の一時記憶領域として用いられる。HDD204は、画像データや各種プログラム、後述する各種情報等を記憶する。表示部205は、各種情報を表示する。表示部205は、例えば最終的に得られた断層画像を表示する。操作部206は、操作者からの各種操作を受け付ける。
図1を参照しつつ説明した画像処理装置105の機能は、CPU201がROM202又はHDD204に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。同様に、図3を参照しつつ説明する画像処理装置105の処理は、CPU201がROM202又はHDD204に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。
FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of the
The functions of the
図3は、画像処理装置105により実行される、断層画像生成処理を示すフローチャートである。まず、S301において、画像選択部108は、画像記憶部107から投影画像群、すなわち複数の投影画像を取得する。次に、S302において、画像選択部108は、投影画像群の中から、予め定められた条件に従い、投影画像を選択する(選択処理)。本実施形態においては、画像選択部108は、撮影開始直後の一定の撮影順番(予め定められた撮影順番)において撮影された2以上の所定枚数の投影画像を選択するという条件に従い、条件に合う投影画像を選択する。
次に、S303において、再構成部109は、複数の選択投影画像を用いて、断層画像を再構成し、参照画像を得る。ここで、参照画像は、第1の断層画像の一例である。また、S303の処理は、再構成処理の一例である。
FIG. 3 is a flowchart showing tomographic image generation processing executed by the
Next, in S303, the
次に、S304において、フォワードプロジェクション部110は、参照画像に対し、フォワードプロジェクション(再投影)を行い、再投影画像を生成する(再投影処理)。ここで、フォワードプロジェクション部110は、まず処理対象の非選択投影画像を特定する。そして、フォワードプロジェクション部110は、特定した非選択投影画像の投影角度と等しい投影角度における再投影画像を生成する。
再投影画像は、動きが少ないことが推測される投影画像に基づいて生成されたものである。このため、再投影画像と同一投影角度の非選択投影画像とを比較することにより、非選択投影画像に動きが含まれているか否かを検出することができる。再投影画像は、呼吸などの動きの少ない状態が非選択投影画像の撮影まで継続した場合の非選択投影画像の予測となる。つまり再投影画像にある被検体の特徴点の座標は、動きの少ない場合が継続した場合に被検体の特徴点の予測される座標となる。本件では特徴点ごとの座標の移動を求めることができることから、特許文献1に記載の動きの振幅だけでなく、動きの向きや変形の情報なども取得することができ、ゆえに画像の補正をより正確に行うことができる。
Next, in S304, the
The reprojection image is generated based on a projection image that is estimated to have little motion. Therefore, by comparing the reprojected image with the non-selected projection image having the same projection angle, it is possible to detect whether or not the non-selected projection image includes a motion. The reprojection image is a prediction of the non-selected projection image when a state with little movement such as respiration continues until the non-selection projection image is captured. That is, the coordinates of the feature point of the subject in the reprojected image become the predicted coordinates of the feature point of the subject when the case where the movement is small continues. In this case, since the movement of the coordinates for each feature point can be obtained, not only the amplitude of movement described in
次に、S305において、動き検出部111は、処理対象の非選択投影画像と、再投影画像とを比較し、比較結果に基づいて、処理対象の非選択投影画像の動きを検出する(動き検出処理)。次に、S306において、動き補正部112は、検出された動きに基づいて、処理対象の非選択投影画像を補正する(補正処理)。
次に、S307において、再構成部109は、選択投影画像と、動き補正後の非選択投影画像とを用いて、最終的な断層画像を再構成する。ここで、再構成部109は、投影画像群に含まれるすべての投影画像(選択投影画像又は非選択投影画像)を用いて断層画像を再構成する。なお、S307において再構成される断層画像は、第2の断層画像の一例である。また、S307における断層画像を再構成する処理(再構成処理)は、画像生成処理の一例である。
Next, in S305, the
Next, in S307, the
このように、本実施形態にかかる撮影装置は、投影画像群が動きを含む場合であっても、より多くの投影画像を用いて断層画像を再構成する。さらに、撮影装置は、動きが検出された投影画像については、動きを補正した上で、断層画像の再構成に用いることとしている。
これにより、撮影装置は、SN低下やアーチファクトの発生を防ぐことができる。撮影装置は、動きが検出された投影画像をそのまま用いて断層画像を生成したりする場合に比べて、動きに起因するアーチファクトの発生を低減することができる。また動きが検出されない投影画像のみを用いて断層画像を生成した場合と比べて、投影画像の枚数が増加することからSNが向上する。
As described above, the imaging apparatus according to the present embodiment reconstructs a tomographic image using a larger number of projection images even when the projection image group includes a motion. Further, the imaging apparatus uses the projection image in which the motion is detected for the reconstruction of the tomographic image after correcting the motion.
Thereby, the imaging device can prevent the occurrence of SN degradation and artifacts. The imaging apparatus can reduce the occurrence of artifacts due to motion compared to a case where a tomographic image is generated using a projection image in which motion is detected as it is. In addition, the SN is improved because the number of projection images increases as compared to the case where a tomographic image is generated using only projection images in which no motion is detected.
次に、第1の実施形態にかかる撮影装置の第1の変更例について説明する。撮影装置は、補正後の非選択投影画像を用いて、最終的な断層画像を得ればよく、そのための処理は、実施の形態に限定されるものではない。第2の変更例においては、撮影装置は、投影画像群の一部の投影画像のみを用いて、最終的な断層画像を再構成してもよい。
また、他の例としては、撮影装置は、選択投影画像についても、再投影画像との比較により、動き検出及び動き補正を行ってもよい。この場合、撮影装置は、補正後の選択投影画像及び補正後の非選択投影画像を用いて断層画像を再構成することとする。
また、他の例としては、撮影装置は、補正後の非選択投影画像を用いて断層画像を再構成し、参照用断層画像と合成して、最終的な断層画像を生成してもよい(画像生成処理)。
Next, a first modification of the imaging device according to the first embodiment will be described. The imaging apparatus only needs to obtain a final tomographic image using the corrected non-selected projection image, and the processing for that purpose is not limited to the embodiment. In the second modified example, the imaging apparatus may reconstruct a final tomographic image using only a part of the projection images of the projection image group.
As another example, the imaging apparatus may perform motion detection and motion correction by comparing the selected projection image with the reprojection image. In this case, the imaging apparatus reconstructs a tomographic image using the corrected selected projection image and the corrected non-selected projection image.
As another example, the imaging apparatus may reconstruct a tomographic image using the corrected non-selected projection image and synthesize it with the reference tomographic image to generate a final tomographic image ( Image generation processing).
次に、第2の変更例について説明する。実施形態に係る画像選択部108は、予め定められた条件に従い画像を選択することにより、撮影対象Aの動きが少ないと推測されるタイミングにおいて撮影された投影画像を選択したが、これに限定されるものではない。第2の変更例においては、画像選択部108は、無作為に画像を選択してもよい。この場合も、一連の投影画像をそのまま用いて断層画像を生成する場合に比べて、SN低下やアーチファクトの発生を低減することができる。
Next, a second modification example will be described. The
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態にかかる撮影装置について説明する。第2の実施形態にかかる撮影装置は、撮影対象Aの動きを監視し、監視結果に基づいて、動きが少ない投影画像を選択する。以下、第2の実施形態にかかる撮影装置について、第1の実施形態にかかる撮影装置と異なる点について説明する。
図4は、第2の実施形態にかかる撮影装置を示す図である。撮影装置は、動き監視部401をさらに有している。動き監視部401は、例えば、動画撮影用のカメラ、加速度センサ、心電計、呼吸監視装置等である。
(Second Embodiment)
Next, a photographing apparatus according to the second embodiment will be described. The imaging apparatus according to the second embodiment monitors the movement of the imaging target A and selects a projection image with less movement based on the monitoring result. Hereinafter, the difference between the imaging device according to the second embodiment and the imaging device according to the first embodiment will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating an imaging apparatus according to the second embodiment. The photographing apparatus further includes a
動き監視部401は、投影画像の撮影が行われている間、被検体としての撮影対象Aの動きを監視する(監視処理)。
画像選択部402は、動き監視部401の監視結果に基づいて、動きの少ない期間を特定する。具体的には、画像選択部402は、具体的には、一定時間に得られた動き量が閾値以下の範囲を動きの少ない期間として特定する。そして、画像選択部402は、動きの少ない期間に得られた投影画像を選択する。すなわち、画像選択部402は、動きが閾値以下のタイミングにおいて得られた投影画像を選択する(選択処理)。この動きが閾値以下のタイミングを条件とするのは先験的知識を用いる一例である。
これにより、撮影装置は、図3に示す参照画像再構成処理(S303)において、動きの少ない投影画像を用いて参照画像を再構成することができる。
なお、第2の実施形態にかかる撮影装置のこれ以外の構成及び処理は、第1の実施形態にかかる撮影装置の構成及び処理と同様である。
The
The
Thereby, the imaging device can reconstruct a reference image using a projection image with little motion in the reference image reconstruction process (S303) shown in FIG.
Note that other configurations and processes of the imaging apparatus according to the second embodiment are the same as the configurations and processes of the imaging apparatus according to the first embodiment.
以上のように、第2の実施形態にかかる撮影装置は、より鮮明な再投影画像を用いて、動き検出及び動き補正を行うことができる。また、撮影装置は、投影画像群に応じて、選択すべき投影画像を決定する。したがって、不規則な動きを含む投影画像群においても、動きの少ない投影画像を選択することができる。これにより、撮影装置は、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のSN低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。 As described above, the imaging apparatus according to the second embodiment can perform motion detection and motion correction using a clearer reprojection image. Further, the photographing apparatus determines a projection image to be selected according to the projection image group. Therefore, even in a projection image group including irregular motion, a projection image with little motion can be selected. Thereby, the imaging device can prevent the SN degradation of the tomographic image obtained from a series of projection images obtained in a certain period and the occurrence of artifacts.
なお、他の例としては、撮影装置は、被検体の動きの監視結果に替えて、サイノグラムに基づいて、被検体の動きの有無を判定してもよい。 As another example, the imaging apparatus may determine the presence or absence of movement of the subject based on a sinogram instead of the monitoring result of the movement of the subject.
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態にかかる撮影装置について説明する。第3の実施形態にかかる撮影装置は、複数の断層画像を再構成し、再構成した断層画像の中から、参照画像を特定する。以下、第3の実施形態にかかる撮影装置について、第1の実施形態にかかる撮影装置と異なる点について説明する。
図5は、第3の実施形態にかかる撮影装置を示す図である。なお、第1の実施形態にかかる撮影装置と同一の構成には同一の番号を付している。第3の撮影装置の画像処理装置105は、画像処理部106と、画像記憶部107と、フォワードプロジェクション部110と、動き検出部111と、動き補正部112とを有している。画像処理装置105はさらに、組作成部501と、再構成部502と、参照画像特定部503とを有している。
(Third embodiment)
Next, a photographing apparatus according to the third embodiment will be described. The imaging apparatus according to the third embodiment reconstructs a plurality of tomographic images and identifies a reference image from the reconstructed tomographic images. Hereinafter, the difference between the imaging device according to the third embodiment and the imaging device according to the first embodiment will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating an imaging apparatus according to the third embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the structure same as the imaging device concerning 1st Embodiment. The
組作成部501は、投影画像群に含まれる投影画像を構成要素とする複数の組を作成する。ここで、各組に含まれる投影画像は重複してもよい。組作成部501は、例えば、投影画像群に含まれるすべての画像の投影画像の組み合わせとして考え得るすべての組を特定する。なお、組作成部501により作成される組を構成する投影画像の数及び組み合わせのルールは、予め設定されているものとする。なお、作成される組を構成する投影画像の数及び組み合わせのルールは任意である。
再構成部502は、組作成部501により作成された組を構成する投影画像を用いて、断層画像を再構成する。再構成部502は、複数の組それぞれに対応する複数の断層画像を得る。参照画像特定部503は、再構成部502により得られた複数の断層画像の中から、一の断層画像を、参照画像として特定する。参照画像は、動き検出の際の参照用として用いられる。
The
The
図6は、第3の実施形態にかかる撮影装置により実行される断層画像生成処理を示すフローチャートである。図6において、第1の実施形態にかかる断層画像生成処理における各処理と同一の処理には、同一番号を付している。S301において、投影画像が取得された後、S601において、組作成部501は、複数の投影画像を含む組を複数作成する(組作成処理)。次に、S602において、再構成部502は、作成された各組に含まれる投影画像を用いて、断層画像を再構成する。S602において得られた断層画像は、第1の断層画像の一例である。また、S602の処理は、再構成処理の一例である。
次に、S603において、参照画像特定部503は、各組から得られた断層画像の鮮鋭度を算出する。参照画像特定部503は、画像中の特定の領域(例えば関心領域)の鮮鋭度を算出する。より好ましくは、参照画像特定部503は、複数の領域の鮮鋭度から総合的な鮮鋭度を算出してもよい。ここで、鮮鋭度とは、画像のコントラストを示す値であり、例えば、断層画像の画素値や、画像レベル値等である。なお、鮮鋭度を算出する処理については、特許文献2を参照することができる。
そして、参照画像特定部503は、鮮鋭度が最大となる断層画像を参照画像として特定する(特定処理)。なお、参照画像特定部503は、鮮鋭度に基づいて、参照画像を特定すればよく、他の例としては、鮮鋭度が閾値以上となる断層画像を参照画像として特定してもよい。
FIG. 6 is a flowchart showing a tomographic image generation process executed by the imaging apparatus according to the third embodiment. In FIG. 6, the same number is attached | subjected to the process same as each process in the tomographic image generation process concerning 1st Embodiment. After the projection image is acquired in S301, in S601, the
In step S <b> 603, the reference
Then, the reference
続いて、S304において、フォワードプロジェクション部110は、S603において特定された参照画像を用いて、再投影画像を生成する。以降の処理において、撮影装置は、参照画像の再構成に用いられた投影画像を選択投影画像、参照画像の再構成に用いられなかった投影画像を非選択投影画像として、処理を進める。なお、第3の実施形態にかかる撮影装置のこれ以外の構成及び処理は、第1の実施形態にかかる撮影装置の構成及び処理と同様である。
Subsequently, in S304, the
このように、第3の実施形態にかかる撮影装置は、断層画像の鮮鋭度に基づいて、動きの少ない投影画像を選択することができるので、精度よく動き補正を行うことができる。すなわち、撮影装置は、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のSN低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。 As described above, the imaging apparatus according to the third embodiment can select a projection image with less motion based on the sharpness of the tomographic image, and can perform motion correction with high accuracy. In other words, the imaging apparatus can prevent a decrease in SN of a tomographic image obtained from a series of projection images obtained in a certain period and occurrence of artifacts.
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態にかかる撮影装置について説明する。第4の実施形態にかかる撮影装置は、複数の断層画像を再構成し、複数の断層画像の鮮鋭度に基づいて、動き検出を行う。そして、撮影装置は、動き補正後の複数の断層画像を合成し、最終的な断層画像を得る。以下、第4の実施形態にかかる撮影装置について、他の実施形態にかかる撮影装置と異なる点について説明する。
図7は、第4の実施形態にかかる撮影装置を示す図である。なお、他の実施形態にかかる撮影装置と同一の構成には、同一の番号を付している。第4の実施形態にかかる撮影装置の画像処理装置105は、画像処理部106と、画像記憶部107と、組作成部501と、再構成部502とを有している。画像処理装置105はさらに、参照画像特定部701と、動き検出部702と、画像合成部703とを有している。
(Fourth embodiment)
Next, a photographing apparatus according to the fourth embodiment will be described. The imaging apparatus according to the fourth embodiment reconstructs a plurality of tomographic images and performs motion detection based on the sharpness of the plurality of tomographic images. Then, the imaging apparatus synthesizes a plurality of tomographic images after motion correction to obtain a final tomographic image. Hereinafter, the difference between the imaging device according to the fourth embodiment and the imaging device according to the other embodiments will be described.
FIG. 7 is a diagram illustrating an imaging apparatus according to the fourth embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the structure same as the imaging device concerning other embodiment. The
参照画像特定部701は、再構成部502により得られた複数の断層画像の中から、先験的知識をもとに予め定められた条件に従い、一の断層画像を参照画像として特定する。ここで、条件は、例えば、撮影対象Aの動きが少ないと推測されるタイミングにおいて、撮影された投影画像を用いて再構成された断層画像を選択するような条件であるものとする。なお、条件は、後述のROM202等に予め設定されているものとする。本実施形態においては、胸部CT撮影においては、撮影開始直後の一定時間、すなわち撮影開始直後の一定の撮影順番において得られたことが条件として設定されている。
参照画像特定部701は、条件に従い撮影開始直後の一定の撮影順番において撮影された2以上の所定枚数の投影画像を用いて再構成された断層画像を参照画像として特定する。
The reference
The reference
動き検出部702は、参照画像と、対象画像とを比較し、動き検出を行う。ここで、対象画像とは、参照画像として特定されなかった断層画像であり、動き検出の処理の対象となっている断層画像である。すなわち、対象画像は、参照画像として特定された断層画像以外の断層画像である。動き検出部702は、参照画像との比較により、対象画像のぼけを検出する。
具体的には、動き検出部702は、まず参照画像及び断層画像を、同一サイズ及び同一形状の小領域に分割する。次に、動き検出部702は、断層画像及び対象画像から同一位置の小領域を選択し、各小領域の鮮鋭度を算出する。そして、動き検出部702は、各小領域の鮮鋭度の差分を算出する。ここで、鮮鋭度の差分は、動きの有無を示す指標値である。
動き検出部702は、鮮鋭度の差分に基づいて、重み係数αiを算出する。ここで、αiは、対象画像のi番目の小領域の重み付け係数である。例えば、動き検出部702は、鮮鋭度の差が小さい程、αiの値が大きくなるような関数を用いて、αiを算出する(ただし0≦αi≦1である)。動き検出部702は、すべての小領域に対し、上述のような鮮鋭度の算出及び比較を行うことにより、すべての小領域の重み付け係数を算出する。
参照画像と断層画像の被検体の重心ずれが大きい場合は、適宜調整される。
動き検出部702は、小領域内での重み係数αiを求めた後に、各画素での重み係数を求める。そのために、各小領域内でのある座標(たとえば重心)における重み係数を、小領域内で求めた重み係数αiとする。その上で、動き検出部702は、画像の各座標における重み係数をバイリニア補間などの補間方法を用いて求める。補間により求めた重み係数α(x,y)とする。(x,y)は画像のx座標、y座標を表す。補間により求めることのできない部分の重み係数は、補間で求めた重み係数のうち最近接の値を採用するなどすればよい。各画素の重み係数を求めずに、小領域全体で単一の重み係数を採用することもできる。その場合、バイリニア補間の処理が不要な分処理が高速となるが、小領域境界で合成の割合が異なり、合成の境界でSNが不連続になるなどの問題が生じる。
The
Specifically, the
The
When the deviation of the center of gravity of the subject between the reference image and the tomographic image is large, the adjustment is made as appropriate.
The
画像合成部703は、重み係数を加味し、参照画像と断層画像とを合成し、最終的な断層画像を得る。画像合成部703は、具体的には、画素単位で画像を合成する。例えば、参照画像Irの画素Ir(x,y)と、断層画像Iaの画素Ia(x,y)とを合成するとする。(x,y)は画像のx座標、y座標を表す。この場合、画像合成部703は、(式1)により最終的な断層画像の小領域Io(x,y)を得る。
Io(x,y)
=α(x,y)×Ia(x,y)/2+(1−α(x,y)/2)×Ir(x,y)
…(式1)
ここで、α(x,y)は、動き検出部702により算出された重み係数である。
(式1)は、参照画像Irの画素Ir(x、y)に係る係数が0.5以上1以下であり、
断層画像Iaの画素Ia(x、y)に係る係数が0以上0.5以下であることを表している。つまりこの式は、動きの少ないと思われる参照画像を大きく重みづけすることを意味し、先験的情報が合成結果に反映されることとなる。
The
Io (x, y)
= Α (x, y) × Ia (x, y) / 2 + (1−α (x, y) / 2) × Ir (x, y)
... (Formula 1)
Here, α (x, y) is a weighting coefficient calculated by the
In (Expression 1), the coefficient relating to the pixel Ir (x, y) of the reference image Ir is 0.5 or more and 1 or less,
The coefficient relating to the pixel Ia (x, y) of the tomographic image Ia is 0 or more and 0.5 or less. That is, this expression means that a reference image that seems to have little motion is heavily weighted, and a priori information is reflected in the synthesis result.
図8は、第4の実施形態にかかる撮影装置により実行される断層画像生成処理を示すフローチャートである。図8において、他の実施形態にかかる断層画像生成処理における各処理と同一の処理には、同一番号を付している。
S601、S602の処理により、2以上の投影画像の組が複数作成され(組作成処理)、複数の断層画像が再構成される(再構成処理)。その後、S801において、参照画像特定部701は、複数の断層画像の中から参照画像を特定する(特定処理)。本実施形態においては、参照画像特定部701は、撮影開始直後の一定の撮影順番(予め定められた撮影順番)において撮影された2以上の所定枚数の投影画像を用いて再構成された断層画像を参照画像として特定する。
FIG. 8 is a flowchart showing a tomographic image generation process executed by the imaging apparatus according to the fourth embodiment. In FIG. 8, the same number is attached | subjected to the process same as each process in the tomographic image generation process concerning other embodiment.
A plurality of sets of two or more projection images are created by the processing of S601 and S602 (set creation processing), and a plurality of tomographic images are reconstructed (reconstruction processing). Thereafter, in S801, the reference
次に、S802において、動き検出部702は、S801において特定された参照画像を用いて、動き検出を行う。具体的には、動き検出部702は、処理対象の断層画像(対象画像)及び参照画像それぞれの小領域毎の鮮鋭度を算出し、対象画像と参照画像の鮮鋭度の差分を算出する。そして、動き検出部702は、差分に基づいて、重み付け係数を算出する。ここで、重み付け係数は、重み値の一例である。また、S802の処理は、動きに基づいて、対象画像の重み値を算出する重み値算出処理の一例である。
次に、S803において、画像合成部703は、再構成部502により生成されたすべての断層画像(参照画像と、参照画像として特定されなかった断層画像とを含む)と、重み係数とに基づいて、最終的な断層画像を合成する(合成処理)。なお、第4の実施形態にかかる撮影装置のこれ以外の構成及び処理は、他の実施形態にかかる撮影装置の構成及び処理と同様である。
Next, in S802, the
In step S <b> 803, the
このように、第4の実施形態にかかる撮影装置は、断層画像間の鮮鋭度の比較により、動きを検出する。そして、撮影装置は、各断層画像に重み係数を乗じることにより動きを補正し、動き補正後の断層画像を合成して、最終的な断層画像を得る。したがって、撮影装置は、精度よく動き検出を行うことができ、また精度よく動き補正を行うことができる。すなわち、撮影装置は、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のSN低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。 As described above, the imaging apparatus according to the fourth embodiment detects a motion by comparing the sharpness between tomographic images. Then, the imaging apparatus corrects the motion by multiplying each tomographic image by a weighting factor, synthesizes the tomographic image after the motion correction, and obtains a final tomographic image. Therefore, the photographing apparatus can perform motion detection with high accuracy and can perform motion correction with high accuracy. In other words, the imaging apparatus can prevent a decrease in SN of a tomographic image obtained from a series of projection images obtained in a certain period and occurrence of artifacts.
なお、第4の実施形態の第1の変更例としては、参照画像特定部701は、各断層画像の鮮鋭度に基づいて、参照画像を特定してもよい。具体的には、参照画像特定部701は、鮮鋭度が最大の断層画像、すなわち動きの少ない断層画像を参照画像として特定する。なお、参照画像特定部701は、例えば関心領域内の鮮鋭度により判定してもよく、また他の例としては、複数の関心領域内の鮮鋭度により判定してもよい。参照画像特定部701は、また、鮮鋭度が閾値以上となる断層画像を、参照画像として特定してもよい。
As a first modification of the fourth embodiment, the reference
次に、第4の実施形態の第2の変更例について説明する。実施形態に係る参照画像特定部701は、予め定められた条件に従い参照画像を特定したが、これに限定されるものではない。第2の変更例においては、参照画像特定部701は、無作為に画像を選択してもよい。この場合も、一連の投影画像をそのまま用いて断層画像を生成する場合に比べて、SNやアーチファクトの発生を低減することができる。
Next, a second modification of the fourth embodiment will be described. The reference
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態にかかる撮影装置について説明する。第5の実施形態にかかる撮影装置は、第4の実施形態にかかる撮影装置と同様に、断層画像の合成により最終的な断層画像を得る。さらに、本実施形態にかかる撮影装置は、第2の実施形態にかかる撮影装置と同様に、撮影対象Aの動き監視を行い、監視結果に基づいて、対象画像を特定する。監視結果を用いるというのは、先験的知識を用いる一例である。
図9は、第5の実施形態にかかる撮影装置を示す図である。なお、他の実施形態にかかる撮影装置と同一の構成には、同一の番号を付している。撮影装置は、動き監視部401を有している。また、画像処理装置105の参照画像特定部901は、動き監視部401の監視結果に基づいて、動きの少ない期間に得られた投影画像を用いて再構成された断層画像を参照画像として特定する。これにより、撮影装置は、図8に示す動き検出処理(S802)において、動きの少ない投影画像により得られた断層画像を基準として、各断層画像の動き検出を行うことができる。なお、第5の実施形態にかかる撮影装置のこれ以外の構成及び処理は、他の実施形態にかかる撮影装置の構成及び処理と同様である。
(Fifth embodiment)
Next, a photographing apparatus according to the fifth embodiment will be described. The imaging apparatus according to the fifth embodiment obtains a final tomographic image by synthesizing tomographic images, similarly to the imaging apparatus according to the fourth embodiment. Furthermore, the imaging apparatus according to the present embodiment monitors the movement of the imaging target A and identifies the target image based on the monitoring result, similarly to the imaging apparatus according to the second embodiment. Using monitoring results is an example of using a priori knowledge.
FIG. 9 is a diagram illustrating an imaging apparatus according to the fifth embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the structure same as the imaging device concerning other embodiment. The photographing apparatus has a
以上のように、第5の実施形態にかかる撮影装置は、他の実施形態にかかる撮影装置と同様に、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のSN低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。 As described above, the imaging apparatus according to the fifth embodiment, like the imaging apparatus according to the other embodiments, reduces SN of artifacts obtained from a series of projection images obtained in a certain period, and artifacts. Occurrence can be prevented.
なお、他の例としては、撮影装置は、動き監視部401を有するのに替えて、サイノグラムに基づいて、動きの有無を判定してもよい。
As another example, the imaging apparatus may determine the presence or absence of motion based on a sinogram instead of having the
<その他の実施形態>
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
<Other embodiments>
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media. Then, the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads and executes the program.
以上、上述した各実施形態によれば、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のSN低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。 As mentioned above, according to each embodiment mentioned above, SN fall of the tomographic image obtained from a series of projection images obtained in a fixed period, and generation of an artifact can be prevented.
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.・ Change is possible.
101 X線管球、102 架台、103 X線検出器、104 装置制御部、105 画像処理装置、106 画像処理部、107 画像記憶部、108 画像選択部、109 再構成部、110 フォワードプロジェクション部、111 動き検出部、112 動き補正部 101 X-ray tube, 102 frame, 103 X-ray detector, 104 device control unit, 105 image processing device, 106 image processing unit, 107 image storage unit, 108 image selection unit, 109 reconstruction unit, 110 forward projection unit, 111 motion detection unit, 112 motion correction unit
Claims (7)
前記選択手段で選択された選択投影画像に基づき再構成される断層画像を再投影することにより再投影画像を生成する再投影手段と、
前記複数の投影画像のうち前記選択手段で選択されなかった非選択投影画像と前記再投影画像とに基づいて、前記非選択投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出手段と、
前記検出された動きに基づいて前記非選択投影画像を補正する補正手段と、
前記選択投影画像と、該補正された非選択投影画像とを用いて、断層画像を生成する画像生成手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。 Selection means for selecting a part of the projection images from a plurality of projection images obtained by imaging the subject;
Reprojection means for generating a reprojection image by reprojecting a tomographic image reconstructed based on the selected projection image selected by the selection means;
A motion detection unit that detects a motion of the subject in the non-selected projection image based on the non-selected projection image that has not been selected by the selection unit and the reprojection image among the plurality of projection images;
Correction means for correcting the non-selected projection image based on the detected movement ;
An image processing apparatus comprising: an image generation unit configured to generate a tomographic image using the selected projection image and the corrected non-selected projection image .
被検体の投影画像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段による撮影中の前記被検体の動きを監視する監視手段と
を有することを特徴とする撮影装置。 An image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
Photographing means for photographing a projected image of the subject;
An imaging apparatus comprising: monitoring means for monitoring the movement of the subject during imaging by the imaging means.
被検体を撮影して得られる複数の投影画像から一部の投影画像を選択する選択ステップと、
前記選択ステップにおいて選択された選択投影画像に基づき再構成される断層画像を再投影することにより再投影画像を生成する再投影ステップと、
前記複数の投影画像のうち前記選択ステップにおいて選択されなかった非選択投影画像と前記再投影画像とに基づいて、前記非選択投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出ステップと、
前記検出された動きに基づいて前記非選択投影画像を補正する補正ステップと、
前記選択投影画像と、該補正された非選択投影画像とを用いて、断層画像を生成する画像生成ステップと
を含むことを特徴とする画像処理方法。 An image processing method executed by an image processing apparatus,
A selection step of selecting some projection images from a plurality of projection images obtained by imaging the subject;
A reprojection step of generating a reprojection image by reprojecting a tomographic image reconstructed based on the selected projection image selected in the selection step;
A motion detection step of detecting a motion of the subject in the non-selected projection image based on the non-selected projection image not selected in the selection step and the reprojection image among the plurality of projection images;
A correction step of correcting the non-selected projection image based on the detected movement ;
An image processing method comprising: an image generation step of generating a tomographic image using the selected projection image and the corrected non-selected projection image .
被検体を撮影して得られる複数の投影画像から一部の投影画像を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された選択投影画像に基づき再構成される断層画像を再投影することにより再投影画像を生成する再投影手段と、
前記複数の投影画像のうち前記選択手段で選択されなかった非選択投影画像と前記再投影画像とに基づいて、前記非選択投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出手段と、
前記検出された動きに基づいて前記非選択投影画像を補正する補正手段と、
前記選択投影画像と、該補正された非選択投影画像とを用いて、断層画像を生成する画像生成手段と
して機能させるためのプログラム。 Computer
Selection means for selecting a part of the projection images from a plurality of projection images obtained by imaging the subject;
Reprojection means for generating a reprojection image by reprojecting a tomographic image reconstructed based on the selected projection image selected by the selection means;
A motion detection unit that detects a motion of the subject in the non-selected projection image based on the non-selected projection image that has not been selected by the selection unit and the reprojection image among the plurality of projection images;
Correction means for correcting the non-selected projection image based on the detected movement ;
A program for functioning as an image generation means for generating a tomographic image using the selected projection image and the corrected non-selected projection image .
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