CN100354653C

CN100354653C - 图像处理系统和图像处理方法

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Publication number: CN100354653C
Application number: CNB038109395A
Authority: CN
Inventors: 高桥睦司
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2023-05-14
Also published as: AU2003244090A1; JPWO2003098264A1; US20050157923A1; CN1653356A; WO2003098264A1; JP4317124B2

Abstract

PET装置具有检测部分，信号处理部分，分类器，N个信息处理装置，主计算机和开关集线器。N为大于等于2的整数。各个信息处理装置积蓄从分类器输入的同时计数信息并作成直方图。各个信息处理装置根据该同时计数信息的直方图进行图像处理。这时，各个信息处理装置将直方图分割为N个部分的直方图进行处理。主计算机根据在各个信息处理装置中的图像处理结果，再构成表示测定空间的光子对的发生频率的空间分布的图像，在显示器上显示该图像。

Description

图像处理系统和图像处理方法

技术领域

本发明涉及根据存储在多个信息处理装置中的直方图的图像处理。

背景技术

放射线图像测定装置判定在其检测部分中包含的多个放射线检测器中的任何一个检测出的放射线的到来是否有效，生成判定为有效的放射线到来的直方图，根据该直方图，再构成表示放射线发生频度的空间分布的图像。这种放射线图像测定装置中包含γ照相机，SPECT(single photon emission computed tomography)，和PET(positronemission tomography)。

特别是，PET装置是通过利用同时计数法，检测随着投入有阳电子放出同位素(RI线源)的生物体(被检测体)内的电子和阳电子的对消产生的、相互逆向飞行的光子对，可以将被检测体内的极微量物质的动态变成图像的装置。PET装置具有检测部分，该检测部分又具有配置在放置被检测的测定空间周围的多个小型的放射线检测器。PET装置，利用同时计数法，检测随着电子和阳电子的对消产生的、能量为511keV的光子对，将该同时计数的信息累积起来，作成直方图。根据该作成的直方图，再构成表示测定空间的光子对发生频度的空间分布的图像。PET装置在核医字领域有重要的作用。利用PET装置可以进行生体功能和脑的高次功能的研究。这种PET装置大致分为二维PET装置和三维PET装置。

二维PET装置具有包含沿着轴方向层叠的多个检测器环的检测部分。各个检测器环又包含多个放射线检测器。在检测器环彼此之间配置屏蔽板。二维PET装置的检测部分只能同时计数从与检测器环的中心轴成大约90°角的方向飞来的光子对。因此，由二维PET装置的检测部分得出的累积的同时计数信息(即二维投影数据)，只限于利用在同一个检测器环或相邻(或很接近)的检测器环中所含有的一对放射线检测器进行的测量。因此，二维PET装置可以有效地除去在测定空间以外的位置产生的光子对散射产生的散射线，可以容易地对二维投影数据进行吸收校正和灵敏度校正。

另一方面，三维PET装置具有包含在轴向层叠的多个检测器环的检测部分，各个检测器环包含多个放射线检测器，但在检测器环之间没有屏蔽板。三维PET装置的检测部分可以同时计数从所有方向飞来的光子对。因此，由三维PET装置的检测部分得到的累积的同时计数信息(即三维投影数据)可由任意的检测器环中包含的一对放射线检测器测量。因此，三维PET装置与二维PET装置比较，灵敏度高5～10倍左右，可以同时计数光子对。

发明内容

在包含上述PET装置的放射线图像测定装置中，希望扩大测定范围和提高解像度。由于这种希望可以导致直方图尺寸大大增大，可能一个信息处理装置内的主存储器装置不能存储该直方图。另外，特别是在三维PET装置中，由于要累积的同时计数信息的发生频度高，一个信息处理装置可能不能生成直方图。

因此，提出利用多个信息处理装置来生成直方图。例如，在特开2001-33556号公报中公开的放射线图像测定装置中，将同时计数的信息输入从多个信息处理装置中选择的任何一个中，多个信息处理装置分别积蓄和输入的同时计数信息，生成直方图。然后，将各个信息处理装置生成的直方图总括起来再构成图像。作为各个信息处理装置，可以利用通用的个人计算机。因为不需要用于进行直方图处理的特别的硬件，因此，可以廉价地构成用于总括直方图的图像处理系统。

但是，这个图像处理系统，将多个信息处理装置分别生成的直方图传送至任何一个信息处理装置并集中起来，需要时间。现参照图12来说明这个问题。

图12为用于说明先前的图像处理系统的直方图传送的图。图像处理系统包含4个信息处理装置A₀～A₃。在该图中，从最上面的行开始，各行依次分别表示信息处理装置A₀、A₁、A₂、A₃；从最左边的列依次各列分别表示时刻t＝0、T、2T、3T。在第p行第q列上的方框表示在时刻t＝qT，存储在信息处理装置A_p中的直方图。这里p为满足0≤p≤3的整数，q为满足0≤q≤3的整数。每当累加直方图时，各个方框表示得更浓。送出直方图的信息处理装置也可以存储该直方图。从图中可以容易看出，表示送出直方图的信息处理装置的方框变成白色。上述时间T为将存储在一个信息处理装置中的直方图传送至另一个信息处理装置所需要的时间。各个信息处理装置的内部处理(直方图的累加处理)所需要的时间，由于与上述时间T比较特别小，可以忽略。

如图12所示，在先前的图像处理系统中，在从时刻t＝0至时刻t＝T期间，存储在信息处理装置A₁中的直方图传送至信息处理装置A₀，与存储在信息处理装置A₀中的直方图累加。在从时刻t＝T至时刻t＝2T期间，存储在信息处理装置A₂中的直方图传送至信息处理装置A₀中，与存储在信息处理装置A₀中的直方图累加。在从时刻t＝2T至时刻t＝3T期间，存储在信息处理装置A₃中的直方图，传送至信息处理装置A₀中，与存储在信息处理装置A₀中的直方图累加。结果，在时刻t＝3T，存储在信息处理装置A₀中信息的直方图，与在时刻t＝0，分别存储在4个信息处理装置A₀～A₃中的全部直方图相加，然后，根据存储在该信息处理装置A₀中的直方图，进行图像的再构成。

这样，在先前的图像处理系统中，总括N个信息处理装置分别生成的直方图所需要的时间为(N-1)T。当图像处理系统中所含的信息处理装置的个数N增多时，与N成比例，传送直方图所要的时间变长。此外，包含这种图像处理系统的放射线图像测定装置的被检测体测定的产量小。

本发明的目的是要实现直方图的传送所需要的时间短的图像处理。

本发明的一个方面涉及利用N个信息处理装置A₀～A_N-1(N为大于等于2的整数)的图像处理。各个信息处理装置将一个直方图分割为N个部分的直方图H₀～H_N-1进行存储。这种图像处理包含在信息装置A₀～A_N-1之间，并列地传送部分直方图，累加部分直方图的第1～第(N-1)的传送，和根据分别累加的部分直方图H₀～H_N-1由第1～第(N-1)传送在信息处理装置A₀～A_N-1中进行图像处理。上述第m个传送处理(m为大于等于1，小于等于N-1的整数)，可并列地传递第J(0，m)，第J(1，m)，…，第J(N-1，m)个部分直方图并进行处理c(0，J(0，m)，J(0，m))，处理c(1，J(1，m)，J(1，m))，…，处理c(N-1，J(N-1，m)，J(N-1，m))。

其中，c(i，j，k)表示将有存储在第i个信息处理装置A_i中的第k个部分直方图H_k传送至第j个信息处理装置A_j，与存储在第j个信息处理装置A_j中的第k个部分直方图H_k累加的处理；i，j，k为大于等于0，小于等于N-1的整数，J(n，m)＝(n-m)％N，％为剩余复算子。

由第1～第(N-1)个传送而累加在第i个信息处理装置A_i中的第i个部分直方图H_i，与在累加前存储在信息处理装置A₀～A_N-1中的全部第i个部分直方图H_i相加。在第1～第(N-1)个传送中，并列地传递多个部分直方图。因此，直方图传送所需时间缩短。

在执行图像处理前，可以将由第1～第(N-1)个传送装置分别累加在信息处理装置A₀～A_N-1中的部分直方图H₀～H_N-1汇集在信息处理装置A₀～A_N-1中的任何一个中。在这种情况下，可根据汇集在一个信息处理装置中的部分直方图H₀～H_N-1，进行图像处理。

本发明的另一个方面涉及利用N个信息处理装置A₀～A_N-1(N为大于等于2的整数)，和与信息处理装置A₀～A_N-1不同的几个信息处理装置B₀～B_N-1进行的图像处理。该信息处理装置A₀～A_N-1将一个直方图分割为N个部分直方图H₀～H_N-1进行存储。该图像处理在信息处理装置A₀～A_N-1和B₀～B_N-1之间，并列地传送部分直方图，根据累加部分直方图的第1～第(N-1)个传送、和由第1～第(N-1)传送处理分别累加在信息处理装置B₀～B_N-1中的部分直方图H₀～H_N-1，进行图像处理。上述第m个传送装置(m为大于等于1，小于等于N-1的整数)，可并列地传递第J(0，m)，第J(1，m)，…，第J(N-1，m)个部分直方图并进行处理d(0，J(0，m)，J(0，m))，处理d(1，J(1，m)，J(1，m))，…，处理d(N-1，J(N-1，m)，J(N-1，m))。

其中，d(i，j，k)表示将在第i个信息处理装置A_i中的第k个部分直方图传送至第j个信息处理装置B_j，与存储在第j个信息处理装置B_j中的第k个部分直方图H_k累加的处理；i，j，k为大于等于0，小于等于N-1的整数，J(n，m)＝(n-m)％N，％为剩余算子。

由第1～第(N-1)传送在第i个信息处理装置B_i中累加的第i个部分直方图H_i，与在累加前存储在信息处理装置A₀～A_N-1中的全部第i个部分直方图H_i相加。在第1～第(N-1)传送中，并列地传送多个部分直方图。因此，直方图传送所需的时间缩短。

可以根据第1～第(N-1)传送累加的各个部分直方图H₀～H_N-1，并列地进行图像处理。

直方图可包含放射线的发生频度发生频度数据。在这种情况下，进行图像处理可包含根据第1～第(N-1)传送累加的部分直方图H₀～H_N-1，再构成表示放射线发生频度的空间分布线的图像。

本发明的再一个方面涉及一种放射线图像测定装置，它具有：

包含检测从测定空间出来的放射线的到来的多个放射线检测器的检测部分；

判定上述多个放射线检测器中任何一个检测的放射线的到来是否有效，输出包含与判定为有效的放射线的到来有关的信息的数据的信号处理部分；和

进行上述图像处理的图像处理系统；

其特征为，当从上述信号处理部分输出上述数据时，从上述信息处理装置A₀～A_N-1选择的任何一个信息处理装置接收从上述信号处理部发出的上述数据；

上述信息处理装置A₀～A_N-1，分别根据从上述信号处理部分接收的上述数据，生成和存储上述部分直方图H₀～H_N-1。

这个装置，由于利用缩短直方图转送所需时间的上述图像处理，可以迅速地得到放射线图像。

上述检测部分具有沿着轴向层叠的多个检测器环，上述各检测器环分别包含成环状配置的上述多个放射线检测器。沿着上述轴向，依次将识别编号分配给上述检测器环。

判定上述放射线的到来是否有效包含判定是否利用一对上述放射线检测器，检测电子和阳电子对消产生的相互逆向飞行的光子对；

当判定一对上述放射线检测器检测出上述光子对时，上述信号处理部分输出识别上述一对放射线检测器的同时计数数据；

上述放射线图像测定装置还具有在上述信号处理部分和上述图像处理系统之间的分类器；

上述分类器接收来自上述信号处理部分的上述同时计数数据，根据包含上述一对放射线检测器的一个以上的上述检测器环的识别编号之差，从上述信息处理装置A₀～A_N-1中选择一个信息处理装置，将上述同时计数数据送至选择的上述信息处理装置中；

上述信息处理装置A₀～A_N-1分别根据从上述分类器送出的上述同时计数数据，生成和存储上述部分直方图H₀～H_N-1。

本发明的另一个方面为在计算机上执行上述图像处理的程序。

本发明的又一个方面是一种可由计算机读取的记录媒体，该媒体上记录可在计算机上执行图像处理的图像处理程序。

本发明的另一方面是一种计算机数据信号，它是具体化为载波的计算机数据信号，它具有可在计算机上执行图像处理方法的图像处理程序。

从以下的详细说明和附图可以更好地理解本发明。附图只是例示，不是对本发明的限制。

本发明的适用范围，从以下的详细说明中可以了解。但该详细说明和特定的例子只不过是表示本发明的优选实施例。从该详细说明，本行业技术人员可明了本发明的精神和范围的条件下的各种变形和改变。

附图说明

图1为表示第一实施例的三维PET装置的结构的概略图；

图2为表示三维PET装置的检测部分10的截面图；

图3为表示三维PET装置的动作的大概情况的流程图；

图4为表示三维PET装置的动作中的步骤S3_n和S5_n的处理图；

图5为表示第一实施例的图像处理系统的动作的流程图；

图6为第一实施例的直方图传送的说明图；

图7为表示第二实施例的图像处理系统的动作的流程图；

图8为第二实施例的直方图传送的说明图；

图9为表示第三实施例的三维PET装置的结构的概略图；

图10为表示第三实施例的图像处理系统的动作的流程图；

图11为第三实施例的直方图传送的说明图；

图12为先前的图像处理系统的部分直方图传送的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的实施例。在附图的说明中，相同的零件用相同的符号表示，省略重复说明。

(第一实施例)

说明作为本发明的放射线图像测定装置的实施例的三维PET装置。图1为本实施例的三维PET装置1的结构图。PET装置1具有检测部分10，信号处理部分20，分类器30，N个信息处理装置A₀～A_N-1，主计算机40和开关集线器(switching hub)50，(这里，N为大于等于2的整数)。信息处理装置A₀～A_N-1和主计算机40，通过100Base-T开关集线器50互相连接，构成图像处理系统2。分类器30与开关集线器50连接。

检测部分10包含沿着轴向，同轴层叠的多个检测器环。各个检测器环包含多个放射线检测器。如后所述，层叠的检测器环由一对屏蔽板夹住。但在检测器环彼此之间不存在屏蔽板。各个放射线检测器检测从检测部分10的内侧的测定空间飞来的光子，输出具有与该光子能量相应的值的光子检测数据。下面，参照图2，详细说明检出部分10。

信号处理部分20接受从检测部分10中含有的任何一个放射线检测器部输出的电气信号，判定该放射线检测器检测的放射线到来是否有效。更具体地说，信号处理部分20接受从检测部分10中含有的各个放射线检测器输出的光子检测数据，根据该光子检测数据，判定一对放射线检测器是否检测出随着电子和阳电子的对消产生的相互逆向飞行的光子对。当信号处理部分20判定一对放射线检测器检测出光子对时，则输出识别该一对放射线检测器的数据(即同时计数信息)。

分类器30接受从信号处理部分20来的同时计数信息。通过开关集线器50，将该同时计数信息送出至信息处理装置A₀～A_N-1中的任何一个信息处理装置A_n。这里n为大于等于零小于等于N的整数。当作为同时计数信息中所含有的信息之一的“环差”的值为n时，分类器30将该同时计数信息送出至信息处理装置A_n。沿着轴向，依次将识别编号分配给在检测部分10中，层叠的多个检测器环。环差为检测出光子对的一对放射线检测器的识别编号之差。若用R₁，R₂，R₃…表示层叠的检测器环，则当包含检测光子对的一对放射线检测器的检测器环为R_p和R_q时，环差为p-q。

各个信息处理装置A_n积蓄来自分类器30的同时计数信息，作成直方图。各个信息处理装置A_n根据该同时计数信息的直方图进行图像处理。这时，各个信息处理装置A_n，将直方图分割成N个部分直方图H₀～H_N-1，进行处理。主计算机40根据各信息处理装置A_n的图像处理结果，再构成表示测定空间的光子对的发生频度的空间分布的图像，然后，将该图像显示在显示器上。

图2为三维PET装置1的检测部分10的截面图。该图表示沿着包含中心轴的面，切断检测部分10的截面。检测器环10具有层叠在屏蔽板11和屏蔽板12之间的检测器环R₁～R₇。检测器R₁～R₇分别具有在与中心轴垂直的面上，成环状配置的多个放射线检测器。各个放射线检测器为组合BGO(Bi₄Ge₃O₁₂)等的闪烁器和光电子增倍管的闪烁检测器，检测从包含中心轴的测定空间飞来到达的光子。与二维PET装置的情况不同，在三维PET装置1中没有设置薄片隔离器(スラィスセプタ)。检测部分10可以同时计数从所有方向飞来的光子对。即：由检测部分10得出积蓄的同时计数信息可用任意的检测器环所含有的一对放射线检测器测量。

图3为表示三维PET装置1的动作的大致情况的流程图。在步骤S1中，进行放射测量。在该放射测量中，将投入RI线源的被检测体3，放置在检测部分10的内侧的测定空间中(参见图2)。检测部分10检测的同时计数信息，经过信号处理部分20，分类器30和开关集线器50，送至N个信息处理装置A₀～A_N-1中的任何一个信息处理装置A_n中，存储在该信息处理装置A_n中。这样，在信息处理装置A_n中作成放射测量时的同时计数信息的直方图。

在该放射测量前或后，进行传输测量和空白测量。在传输测量时，将没有投入RI线源的被检测体3放置在测定空间内。在测定空间内，校正线源在被检测体3的周围回转，这时，积蓄检测部分10检测的同时计数信息，作成同时计数信息的直方图。在空白测量中，被检测体3不放置在测定空间内，校正线源在测定空间内回转，这时，积蓄检测部分10检测的同时计数信息，作成同时计数信息的直方图。

在以后的步聚S2中，进行前处理。在这个前处理中，根据传输测量时和空白测量时的同时计数信息的直方图，对于放射测量时的同时计数信息的直方图，进行散射校正，吸收校正和灵敏度校正。

在步骤S2以后，并列地进行步骤S3₀～S3_N-1的处理。各个步骤S3_n的处理，在对应的信息处理装置A_n中进行。在各个步骤S3_n中，利用富利叶重组(FORE：Fourier Rebinning)法处理步骤S2中校正的同时计数信息的直方图。后面，参照图4，详细说明该处理的内容。

接着，在步骤S4中，将在各个步骤S3_n处理的直方图，分割成N个部分直方图H₀～H_N-1，存储在信息处理装置A_n中。分别存储在N个信息处理装置A₀～A_N-1中的第n个直方图H_n进行相加。以后，利用图5和图6说明该处理内容的详细情况。

在步骤S4以后，并列地进行步骤S5₀～S5_N-1的处理。各个步骤S5_n的处理，在对应的信息处理装置A_n中进行。在各个步骤S5_n中，根据由步骤S4得出的直方图，进行图像的再构成。

接着，在步骤S6中，将在各个步骤S5_n中再构成的图像从信息处理装置A_n送至主计算机40，在该主计算机40中，将再构成的图像显示在显示器上。

图4为说明三维PET装置1的动作中的步骤S3_n和S5_n的处理(FORE法)的图。利用FORE法，在对于引导平面(同一检测器环面)倾斜的投影60上得出的投影数据61(即同时计数信息的直方图)，相对于变量t和θ，进次二维富利叶变换。这里，t为投影的位置坐标，θ为投影的方位角。利用该富利叶变换可得出关于变数η和ω的二维富利叶变换图62。二维富利叶变换图62为利用“频率与距离的关系(frequency-distance relation)”(即r＝-η/ω)，变换为多个引导平面富利叶变换图63。对各个引导平面的二维富利叶变换图63进行二维的富利叶反变换。这样，可得出多个引导平面的投影数据(即同时计数信息的直方图64)。对各个引导平面的投影数据进行二维图像再构成处理，得到再构成图像65。步骤S3_n为在利用上述二维的反富利叶变换得到同时计数信息的直方图64前的处理。步骤S4为使各个直方图64相加的处理。另外，步骤S5_n为根据相加的直方图得到再构成图像65的处理。

其次，说明图像处理系统2的动作。在以下，图像处理系统2包含4个信息处理装置A₀～A₃。在各个信息处理装置A_n中，存储4等分原来的直方图的部分直方图H₀～H₃。

以下，参照图5和图6说明的图像处理系统2的动作为图3中的步骤S4的处理内容。图5为表示本实施例的图像处理系统2的动作的流程图，图6为说明本实施例的直方图的传送的图。

图5中的步骤S43₀～S43₃分别所示的处理“j＝J(n，m)”为根据“J(n，m)＝(n-m)％N”的函数式，求j值的处理。算子“％”表示剩余算子。如上所述，在本实施例中N＝4。当a为整数，b为正整数时，“a％b”是从a中减去不比a大的b的最大倍数的值。例如，“-3％4＝1”，“-2％4＝2”，“-1％4＝3”，“0％4＝0”。另外，步骤S44₀～S44₃分别所示的处理，一般表示为c(i，j，k)。处理c(i，j，k)为将存储在第i个信息处理装置A_i中的第k部分的直方图H_k传送至第j个信息处理装置A_j，与存储在第j个信息处理装置A_j中的第k部分直方图H_k累加的处理。这里，i，j，k分别为大于等于0小于等于3的整数。

在图6中，各行从最上面的行开始依次表示信息处理装置A₀，A₁，A₂，A₃；各列从最左边的列开始依次分别表示时刻t＝0，T/4，2T/4，3T/4。在第p行第q列上的方框表示在时刻t＝qT/4、存储在信息处理装置A_p中的直方图。这里p为满足0≤p≤3的整数，q为满足0≤q≤3的整数。每当累加直方图时，各个方框显示得更浓。送出直方图的信息处理装置也可存储该直方图，从图中容易看出，表示送出直方图的信息处理装置的方框变白。上述时间T为将存储在一个信息处理装置中的全部直方图传送至另一个信息处理装置所需要的时间。由于各个信息处理装置的内部处理(直方图的累加处理)需要的时间，与上述时间T比较特别小，可以忽略。

在时刻t＝0，步骤S3₀～S3₃的处理全部结束，存储在各个信息处理装置A_n中的直方图等分为4个部分的直方图H₀～H₃。再根据图5所示的流程，进行步骤S4的处理。在步骤S41中，首先取m值为1，经过步骤S42，并列地进行步骤S43₀～S43₃。步骤S44₀～S44₃也并列地进行，在步骤S45中，将m值增加1，回到步骤S42进行处理。第m个传送步骤(m＝1、2或3)包含步骤S43₀～S43₃和步骤S44₀～S44₃。

在从时刻t＝0至时刻t＝T/4的第一传送步骤期间，在处理c(0、3、3)，处理c(1、0、0)，处理c(2、1、1)，和处理c(3、2、2)中，并列地进行直方图的传送，进行累加处理。即：在处理c(0、3、3)中，将存储在信息处理装置A₀中的直方图H₃传送至信息处理装置A₃，与存储在信息处理装置A₃中的部分直方图H₃累加。在处理c(1、0、0)中，将存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₀，传送至信息处理装置A₀，与存储在信息处理装置A₀中的部分直方图H₀累加。在处理c(2、1、1)中，将存储在信息处理装置A₂中的部分直方图H₁，传送至信息处理装置A₁，与存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₁累加。另外，处理c(3、2、2)中，将存储在信息处理装置A₃中的部分直方图H₂传送至信息处理装置A₂，与存储在信息处理装置A₂中的部分直方图H₂累加。

在从时刻t＝T/4至时刻t＝2T/4的第二传送步骤期间，在处理c(0、2、2)，处理c(1、3、3)，处理c(2、0、0)和处理c(3、1、1)中，并列地进行直方图传递，进行累加处理。即：在处理c(0、2、2)中，将存储在信息处理装置A₀中的直方图H₂传送至信息处理装置A₂，与存储在信息处理装置A₂中的部分直方图H₂累加。在处理c(1、3、3)中，将存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₃，传送至信息处理装置A₃，与存储在信息处理装置A₃中的部分直方图H₃累加。在处理c(2、0、0)中，将存储在信息处理装置A₂中的部分直方图H₀，传送至信息处理装置A₀，与存储在信息处理装置A₀中的部分直方图H₀累加。另外，处理c(3、1、1)中，将存储在信息处理装置A₃中的部分直方图H₁传送至信息处理装置A₁，与存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₁累加。

在时刻t＝2T/4至时刻t＝3T/4的第三传送步骤期间，在处理c(0、1、1)，处理c(1、2、2)，处理c(2、3、3)和处理c(3、0、0)中，并列地进行直方图传递，进行累加处理。即：在处理c(0、1、1)中，将存储在信息处理装置A₀中的部分直方图H₁，传送至信息处理装置A₁，与存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₁累加。在处理c(1、2、2)中，将存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₂传送至信息处理装置A₂，与存储在信息处理装置A₂中的部分直方图H₂累加。在处理c(2、3、3)中，将存储在信息处理装置A₂中的部分直方图H₃，传送至信息处理装置A₃，与存储在信息处理装置A₃中的部分直方图H₃累加。在处理c(3、0、0)中，将存储在信息处理装置A₃中的部分直方图H₀。传送至信息处理装置A₀，与存储在信息处理装置A₀中的部分直方图H₀累加。

结果，在时刻t＝3T/4，存储在信息处理装置A₀中的部分直方图H₀，与在时刻t＝0，分别存储在4个信息处理装置A₀～A₃的部分直方图H₀全部相加。在时刻t＝3T/4，存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₁，与时刻t＝0，存储在4个信息处理装置A₀～A₃中的部分直方图H₁全部相加。在时刻t＝3T/4，存储在信息处理装置A₂中的部分直方图H₂，与在时刻t＝0，分别存储在4个信息处理装置A₀～A₃的部分直方图H₂全部相加。在时刻t＝3T/4，存储在信息处理装置A₃中的部分直方图H₃，全部与时刻t＝0，存储在4个信息处理装置A₀～A₃中的部分直方图H₃全部相加。

然后，并列地进行步骤S5₀～S5₃的各个处理，根据存储在各个信息处理装置A_n中的部分直方图H_n，进行图像的再构成。

如上那样，在第一实施例中，将每个部分直方图总括起来需要的时间为3T/4。一般，在N个信息处理装置A₀～A_N-1分别将直方图分割为N个部分直方图H₀～H_N-1并进行存储的情况下，各N个部分直方图H₀～H_N-1总括所需的时间为(N-1)T/N。

(第二实施例)

以下，说明本发明的第二实施例。第二实施例与第一实施例相同，使用三维PET装置1。但第二实施例采用与第一实施例不同的图像处理方法。在本实施例中，图像处理系统2也包含4个信息处理装置A₀～A₃。在各个信息处理装置A_n中，存储将原来的直方图4等分的部分直方图H₀～H₃。

图7和图8所示的本实施例的图像处理系统2的动作，为在图3中的步骤S4以后，将存储在各个信息处理装置A_n中的部分直方图H_n传送至一个信息处理装置A₀中，加上集中的处理。图7为表示本实施例的图像处理系统2的动作的流程图。图8为说明本实施例的直方图传送的图。第二实施例在第一实施例的时刻t＝3T/4为止的处理后，进行由步骤S46～S48构成的直方图12的集中处理。

具体地是，在从时刻t＝3T/4至时刻t＝4T/4的期间，进行步骤S46的处理c(1、0、1)。即：将存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₁，传送至信息处理装置A₀，作为部分直方图H₁，存储在信息处理装置A₀中。在从时刻t＝4T/4至时刻t＝5T/4的期间，进行步骤S47的处理c(2、0、2)。即：将存储在信息处理装置A₂中的部分直方图H₂，传送至信息处理装置A₀中，作为部分直方图H₂，存储在信息处理装置A₀中。从时刻t＝5T/4至时刻t＝6T/4的期间，进行步骤S48的处理c(3、0、3)。即：将存储在信息处理装置A₃中的部分直方图H₃传送至信息处理装置A₀，作为部分直方图H₃存储在信息处理装置A₀中。

结果，在时刻t＝6T/4中，全部的部分直方图H₀～H₃汇集存储在信息处理装置A₀中。以后，根据存储在该信息处理装置A₀中的部分直方图H₀～H₃，再构成图像。

如上所述，在第二实施例中，总括全部的部分直方图所要的时间为t＝6T/4。一般，在N个信息处理装置A₀～A_N-1分别将直方图分割为N个部分直方图H₀～H_N-1进行存储的情况下，全部的部分直方图总括所要的时间为2(N-1)T/N。

(第三实施例)

以下，说明本发明的第三实施例。第三实施例为图9所示的三维PET装置81。PET装置81具有检测部分10，信号处理部分20，分类器30和图像处理系统82。检测部分10，信号处理部分20和分类器30已经说明。图像处理系统82具有N个信息处理装置A₀～A_N-1，主计算机40和开关集线器50。另外，图像处理系统82除了信息处理装置A₀～A_N-1外，还包含另外的N个信息处理装置B₀～B_N-1。信息处理装置A₀～A_N-1和信息处理装置B₀～B_N-1以及主计算机40，通过开关集线器50互相连接。

其次，说明图像处理系统82的动作。在以下，图像处理系统82包含4个信息处理装置A₀～A₃和4个信息处理装置B₀～B₃。在各个信息处理装置A_n中，存储将原来的直方图4等分的部分直方图H₀～H₃。

PET装置81采用与第一和第二个实施例不同的图像处理方法。以下，参照图10和图11，说明本实施例的图像处理。图10为表示本实施例的图像处理系统82的动作的流程图。图11为说明本实施例的直方图传送的图。

图10中的步骤S144₀～S144₃分别所示的处理一般可用d(i，j，k)表示。处理d(i，j，k)是将存储在第i个信息处理装置A_i中第k部分直方图H_k传送至第j个信息处理装置B_j，与存储在第j个信息处理装置B_j中的第k部分直方图H_k累加的处理。这里，i，j，k为大于等于0小于等于3的整数。

在图11中，各行从最上边的行开始，依次分别表示信息处理装置A₀和B₀组，A₁和B₁组，A₂和B₂组，A₃和B₃组。从最左边的列开始，各列依次分别表示时刻t＝0，T/4，2T/4，3T/4。在第p行第q列上的2个方框表示，在时刻t＝qT/4，存储在信息处理装置A_p和B_p组中的直方图。这里p为满足0≤p≤3的整数，q为满足0≤q≤4的整数。每当累加直方图时，各个方框表示得更浓。送出直方图的信息处理装置也可以存储该直方图，图中容易看出，表示送出直方图的信息处理装置的方框变白色。上述时间T为将存储在一个信息处理装置中的全部直方图传送至另一个信息处理装置所需要的时间。各个信息处理装置内部处理(直方图累加处理)所要的时间，与上述时间T比较，持别小，因此可忽略。

在时刻t＝0，步骤S3₀～S3₃的处理全部结束，存储在各个信息处理装置A_n中的直方图等等为4个部分直方图H₀～H₃。进行图10所示的流程的处理。在步骤S141中，首先取m值为0，经过步骤S142，并列地进行步骤S143₀～S143₃。步骤S144₀～S144₃也并列地进行，在步骤S145中，将m值增加1，回到步骤S142进行处理。第m个传送步骤(m＝0、1、2或3)包含步骤S143₀～S143₃和步骤S144₀～S144₃。

在从时刻t＝0至时刻t＝T/4的第0个传送步骤期间，在处理d(0、0、0)，处理d(1、1、1)，处理d(2、2、2)，和处理d(3、3、3)中，并列地进行直方图的传送。即：在处理d(0、0、0)中，将存储在信息处理装置A₀中的部分直方图H₀传送至信息处理装置B₀，在信息处理装置B₀中作为部分直方图H₀加以存储。在处理d(1、1、1)中，将存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₁，传送至信息处理装置B₁，在信息处理装置B₁中作为部分直方图H₁加以存储。在处理d(2、2、2)中，将存储在信息处理装置A₂中的部分直方图H₂传送至信息处理装置B₂，在信息处理装置B₂中，作为部分直方图H₂加以存储。另外，在处理d(3、3、3)中，将存储有信息处理装置A₃中的部分直方图H₃传送至信息处理装置B₃，在信息处理装置B₃中作为部分直方图H₃加以存储。

在从时刻t＝T/4至时刻t＝2T/4的第一传送步骤期间，在处理d(0、3、3)，处理d(1、0、0)处理d(2、1、1)和处理d(3、2、2)中并列地进行直方图传送和累加处理。即：在处理处理d(0、3、3)中，将存储在信息处理装置A₀中的部分直方图H₃传送至信息处理装置B₃，与存储在信息处理装置B₃中的部分直方图H₃累加。在处理处理d(1、0、0)中，将存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₀传送至信息处理装置B₀，与存储在信息处理装置B₀中的部分直方图H₀累加。在处理处理d(2、1、1)中，将存储在信息处理装置A₂中的直方图H₁，传送至信息处理装置B₁，与存储在信息处理装置B₁中的部分直方图H₁累加。另外，在处理处理d(3、2、2)中，将存储在信息处理装置A₃中的部分直方图H₂传送至信息处理装置B₂，与存储在信息处理装置B₂中的部分直方图H₂累加。

在从时刻t＝2T/4至时刻t＝3T/4的第二传送步骤期间，在处理d(0、2、2)，处理d(1、3、3)，处理d(2、0、0)和处理d(3、1、1)中，并列进行直方图传送和累加处理。即；在处理d(0、2、2)中，将存储在信息处理装置A₀中的部分直方图H₂传送至信息处理装置B₂，与存储在信息处理装置B₂中的部分直方图H₂累加。在处理d(1、3、3)中，将存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₃传送至信息处理装置B₃，与存储在信息处理装置B₃中的部分直方图H₃累加。在处理d(2、0、0)中，将存储在信息处理装置A₂中的部分直方图H₀传送至信息处理装置B₀，与存储在信息处理装置B₀中的部分直方图H₀累加。在处理处理d(3、1、1)中，将存储在信息处理装置A₃中的部分直方图H₁传送至信息处理装置B₁，与存储在信息处理装置B₁中的部分直方图H₁累加。

在从时刻t＝3T/4至时刻t＝T的第三传送步骤期间，在处理d(0、1、1)，处理d(1、2、2)处理d(2、3、3)和处理d(3、0、0)中并列地进行直方图传送和累加处理。即：在处理d(0、1、1)中，将存储在信息处理装置A₀中的部分直方图H₁传送至信息处理装置B₁，与存储在信息处理装置B₁中的部分直方图H₁累加。在处理处理d(1、2、2)中，将存储在信息处理装置A₁中的部分直方图H₂传送至信息处理装置B₂，与存储在信息处理装置B₂中的部分直方图H₂累加。在处理处理d(2、3、3)中，将存储在信息处理装置A₂中的直方图H₃，传送至信息处理装置B₃，与存储在信息处理装置B₃中的部分直方图H₃累加。另外，在处理d(3、0、0)中，将存储在信息处理装置A₃中的部分直方图H₀传送至信息处理装置B₀，与存储在信息处理装置B₀中的部分直方图H₀累加。

结果，在时刻t＝T，存储在信息处理装置B₀中的部分直方图H₀与分别存储在4个信息处理装置A₀～A₃中的部分直方图H₀全部相加。在时刻t＝T，存储在信息处理装置B₁中的部分直方图H₁，与在时刻t＝0分别存储在4个信息处理装置A₀～A₃中的部分直方图H₁全部相加。在时刻t＝T，存储在信息处理装置B₂中的部分直方图H₂，与在时刻t＝0分别存储在4个信息处理装置A₀～A₃中的部分直方图H₂全部相加。在时刻t＝T，存储在信息处理装置B₃中的部分直方图H₃，与在时刻t＝0分别存储在4个信息处理装置A₀～A₃中的部分直方图H₃全部相加。以后，在各个4个信息处理装置B₀～B₃中并列地进行图像再构成处理。

如上所述，在第三实施例中，汇集每一个部分直方图需要的时间为T。这个所要的时间与信息处理装置A₀～A_N-1的个数没有关系。

与先前技术的处理时间比较，上述第一实施例，第二实施例和第三实施例的直方图传送处理时间如下。第一实施例所要的时间为(N-1)T/N，第二实施例所要的时间为2(N-1)T/N，第三实施例所要的时间为T，而先前技术所要的时间为(N-1)T。当N＝16，全体直方图的大小为100MB，传送速度为10MB/s时，传送全部直方图所需的时间T为10秒。这时，第一实施例所要的时间为9.4秒，第二实施例所要的时间为18.8秒，第三实施例所要的时间为10秒。先前技术所要的时间为150秒。

这样，实施例的图像处理系统和图像处理方法可以缩短直方图传送所要的时间。包含这种图像处理系统的放射线图像测定装置(例如三维PET装置)，可提高被检测体测定的生产率。

以上，根据实施例详细说明了本发明。但本发明不是仅限于上述实施例。在不偏离本发明的范围条件下，可作出各种变形。

本发明的实施例的图像处理程序为可在计算机上执行上述图像处理方法中任何一种方法的程序。另外，本发明的实施例的记录媒体为可以在计算机上读取记录这种图像处理程序的记录媒体(例如cD-ROM或DVD-ROM)。主计算机40，根据存储在自身的硬盘上的图像处理程序，或记录在记录媒体上的图像处理程序，进行上述图像处理中的任何一种处理。

本发明的实施例的图像处理程序，也可包含在具体化为载波的计算机数据信号中。在这种情况下，主计算机40根据计算机数据信号所包含的图像处理程序，进行上述图像处理中的任何一种处理。主计算机可通过通讯网络接收计算机信号。

在上述实施例中，采用三维PET装置作为本发明的放射线图像测定装置。不采用它，而采用二维PET装置，γ照相机或SPECT也可以。在γ照相机或SPECT中，信号处理部分20可利用能量辨别来判定放射线检测出的放射线的到来是否有效。

产业上利用的可能性

如上所述，利用第1～第(N-1)个传送装置在第i个传送装置A_i中累加的第i个部分直方图H_i，可以全部与累加前，存储在信息处理装置A₀～A_N-1中第i个部分直方图H_i相加。由于第1～第(N-1)个传送装置并列地进行多个部分直方图的传送，因此可缩短直方图传送所要的时间。

因此，本发明可以实现直方图传送所要时间短的图像处理。

Claims

1.一种图像处理系统，它具有：

将一个直方图分割为N个部分直方图存储的N个信息处理装置A₀～A_N-1(N为大于等于2的整数)；

在所述信息处理装置A₀～A_N-1之间，并列地传送所述部分直方图，并累加所述部分直方图的第1～第(N-1)个传送装置；和

根据由所述第1～第(N-1)个传送装置分别累加在所述信息处理装置A₀～A_N-1中的所述部分直方图H₀～H_N-1，进行图像处理的图像处理装置，其特征为，

所述第m个传送装置(m为大于等于1，小于等于N-1的整数)，并列地传递第J(0，m)，第J(1，m)，…，第J(N-1，m)个部分直方图并进行处理c(0，J(0，m)，J(0，m))，处理c(1，J(1，m)，J(1，m))，…，处理c(N-1，J(N-1，m)，J(N-1，m))；

其中，c(i，j，k)表示将存储在第i个信息处理装置A_i中的第k个部分直方图H_k传送至第j个信息处理装置A_j，并与存储在第j个信息处理装置A_j中的第k个部分直方图Hk累加的处理；i，j，k为大于等于0，小于等于N-1的整数，J(n，m)＝(n-m)％N，％为剩余算子。

2.如权利要求1所述的图像处理系统，其特征为，它还具有，将由上第1～第(N-1)传送装置分别累加在所述信息处理装置A₀～A_N-1中的所述部分直方图H₀～H_N-1，总括在所述信息处理装置A₀～A_N-1中任何一个上的直方图总括装置；

所述图像处理装置，可根据利用所述直方图总括装置在所述一个信息处理装置中汇集的所述部分直方图H₀～H_N-1，进行图像处理。

3.一种图像处理系统，它具有：

将一个直方图分割为N个部分直方图H₀～H_N-1存储的N个信息处理装置A₀～A_N-1(N为大于等于2的整数)；

与所述信息处理装置A₀～A_N-1不同的N个信息处理装置B₀～B_N-1

在所述信息处理装置A₀～A_N-1和B₀～B_N-1之间，并列地传送所述部分直方图，并累加所述部分直方图的第1～第(N-1)个传送装置；和

根据由所述第1～第(N-1)个传送装置累加在所述信息处理装置B₀～B_N-1中的所述部分直方图H₀～H_N-1，进行图像处理的图像处理装置，其特征为，

所述第m个传送装置(m为大于等于1，小于等于N-1的整数)，并列地传递第J(0，m)，第J(1，m)，…，第J(N-1，m)个部分直方图并进行处理d(0，J(0，m)，J(0，m))，处理d(1，J(1，m)，J(1，m))，…，处理d(N-1，J(N-1，m)，J(N-1)，m))；

其中，d(i，j，k)表示将存储在第i个信息处理装置A_i中的第k个部分直方图传送至第j个信息处理装置B_j，与存储在第j个信息处理装置B_j中的第k个部分直方图H_k累加的处理；i，j，k为大于等于0，小于等于N-1的整数，J(n，m)＝(n-m)％N，％为剩余算子。

4.如权利要求1～3中任一项所述的图像处理系统，其特征为，所述图像处理装置根据由各个所述第1～第(N-1)个传送装置累加的所述部分直方图H₀～H_N-1，并列地进行图像处理。

5.如权利要求1～3中任一项所述的图像处理系统，其特征为，所述直方图包含放射线的发生频度数据，所述图像处理装置，根据由所述第1～第(N-1)个传送装置累加的所述部分直方图H₀～H_N-1，再构成表示放射线的发生频率的空间分布的图像。

6.一种放射线图像测定装置，它具有：

包含检测来自测定空间的放射线的到来的多个放射线检测器的检测部分；

判定所述多个放射线检测器中任何一个检测出的放射线的到来是否有效，输出包含与判定为有效的放射线的到来有关的信息的数据的信号处理部分；和如权利要求1～5中任一项所述的图像处理系统；

其特征为，当从所述信号处理部分输出所述数据时，从所述信息处理装置A₀～A_N-1选择的任何一个信息处理装置接收来自所述信号处理部的所述数据；

所述信息处理装置A₀～A_N-1，分别根据从所述信号处理部分接收的所述数据，生成和存储所述部分直方图H₀～H_N-1。

7.如权利要求6所述的放射线图像测定装置，其特征为；

所述检测部分具有沿着轴向层叠的多个检测器环，所述各个检测器环包含成环状配置的所述多个放射线检测器，沿着所述轴向，依次将识别编号分配给所述检测器环；

判定所述放射线的到来是否有效包含判定是否利用一对所述放射线检测器，检测电子和阳电子对消产生的相互逆向飞行的光子对；

当判定为一对所述放射线检测器检测出所述光子对时，所述信号处理部分输出识别所述一对放射线检测器的同时计数数据；

所述放射线图像测定装置还具有在所述信号处理部分和所述图像处理系统之间的分类器；

所述分类器接收来自所述信号处理部分的所述同时计数数据，根据包含所述一对放射线检测器的大于等于一个的所述检测器环的识别编号之差，从所述信息处理装置A₀～A_N-1中选择一个信息处理装置，将所述同时计数数据送至所选择的所述信息处理装置中；

所述信息处理装置A₀～A_N-1，分别根据从所述分类器送出的所述同时计数数据，生成和存储所述部分直方图H₀～H_N-1。

8.一种图像处理方法，它利用将一个直方图分割为N个部分直方图H₀～H_N-1(N为大于等于2的整数)并加以存储的N个信息处理装置A₀～A_N-1，进行图像处理，其特征在于，包括进行

在多个所述信息处理装置之间，并列地传送所述部分直方图，并累加所述部分直方图的第1～第(N-1)个的传送；和

根据由所述第1～第(N-1)个传送分别累加在所述信息处理装置A₀～A_N-1中的所述部分直方图H₀～H_N-1，进行图像处理，

所述第m个传送装置(m为大于等于1，小于等于N-1的整数)，并列地传递第J(0，m)，第J(1，m)，…，第J(N-1，m)个部分直方图并进行处理c(0，J(0，m)，J(0，m))，处理c(1，J(1，m)，J(1，m))，…，处理c(N-1，J(N-1，m)，J(N-1)，m))；

其中，c(i，j，k)表示将存储在第i个信息处理装置A_i中的第k个部分直方图H_k传送至第j个信息处理装置A_j，与存储在第j个信息处理装置A_j中的第k个部分直方图H_k累加的处理；i，j，k为大于等于0，小于等于N-1的整数，J(n，m)＝(n-m)％N，％为剩余算子。

9.如权利要求8所述的图像处理方法，其特征为，它还具有：在进行所述图像处理前，将由第1～第(N-1)传送装置在所述信息处理装置A₀～A_N-1中分别累加的所述部分直方图H₀～H_N-1，汇集在所述信息处理装置A₀～A_N-1中的任何一个上，

进行所述图像处理包含根据汇集在所述一个信息处理装置上的所述部分直方图H₀～H_N-1，进行图像处理。

10.一种图像处理方法，它利用将一个直方图分割为N个部分直方图H₀～H_N-1(N为大于等于2的整数)并加以存储的N个信息处理装置A₀～A_N-1，和与所述信息处理装置A₀～A_N-1不同的N个信息处理装置B₀～B_N-1进行图像处理，其特征在于，它还具有：

根据由所述第1～第(N-1)个传送处理分别累加在所述信息处理装置B₀～B_N-1中的所述部分直方图H₀～H_N-1，进行图像处理，

其中，d(i，j，k)表示将存储在第i个任意处理装置A_i中的第k个部分直方图H_k传送至第j个信息处理装置B_j，与存储在第j个信息处理装置B_j中的第k个部分直方图H_k累加的处理；i，j，k为大于等于0，小于等于N-1的整数，J(n，m)＝(n-m)％N，％为剩余算子。

11.如权利要求8～10中任一项所述的图像处理方法，其特征为，进行所述图像处理包含根据各个由所述第1～第(N-1)个传送累加的所述部分直方图H₀～H_N-1，并列地进行图像处理。

12.如权利要求8～10中任一项所述的图像处理方法，其特征为，所述直方图包含放射线的发生频度数据，

所述图像处理是根据由所述第1～第(N-1)个传送而累加的所述部分直方图H₀～H_N-1，再构成表示放射线的发生频率的空间分布的图像。