CN101184441A - 图像处理方法以及图像处理装置 - Google Patents
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Abstract
以适宜的条件执行图像处理。具有：将包含在放射线图像中的骨部和软部作为重要区域检测的重要区域检测部件(120)；生成让重要区域的像素具有规定权重的权重图像的权重图像生成部件(130)；将权重图像的权重和放射线图像的像素值相乘，根据该乘算结果算出加权直方图的直方图计算部件(140)；用规定的评价函数评价加权直方图，算出评价结果为最大的位移值的评价部件(150)；如用与得到位移值的评价函数的最大值对应的放射线图像的像素值得到规定的处理结果那样，决定图像处理条件的图像处理条件决定部件(160)；根据图像处理条件执行图像处理的图像处理部件(170)。
Description
技术领域
本发明涉及进行放射线图像处理时的图像处理方法以及图像处理装置，进一步详细地说，涉及能够得到适合于诊断等的放射线图像的图像处理方法以及图像处理装置。
背景技术
近年，开发了能够将放射线图像直接作为数字图像拍摄的装置。例如，特开昭55-12429号公报、特开昭63-189853号公报等许多文献中公开了作为检测在被照射体上照射的放射线量、将与该检测量对应形成的放射线图像作为电气信号得到的装置，使用采用了亮尽性荧光体的探测器的方法。
在这样的装置中，在通过在板形的基板上涂抹或者蒸镀亮尽性荧光体等而固定的探测器上，一旦照射透过被照射体的放射线，放射线就被量尽性荧光体吸收。
其后，通过用光或者热能激励该量尽性荧光体，该亮尽性荧光体将通过上述吸收而蓄积的放射线能量作为荧光发射，将该荧光进行光电变换得到图像信号。
另一方面，提出了在光导电层上生成与所照射的放射线的强度相应的电荷，将所生成的电荷蓄积在排列成二维的多个电容器中，通过取出这些蓄积的电荷得到图像信号的放射线图像检测装置。
在这样的放射线图像检测装置中，使用称为平板探测器(FPD)的装置。这种FPD如特开平9-90048号公报中记载的那样，已知通过组合发出与所照射的放射线强度相应的荧光的荧光体、直接或者经由缩小光学系统接收从荧光体发生的荧光并进行光电变换的光电二极管以及CCD那样的光电变换元件来实现。
此外如特开平6-342098号公报所述那样，已知将所照射的放射线直接变换为电荷。
在这些放射线图像检测装置中，对于已取得的图像，一般进行灰度变换处理和边缘强调处理等各种图像处理，以使其成为适宜于诊断的图像。
此外，当显示并且输出基于如此得到的图像数据的放射线图像的情况下，还进行图像处理，以成为不受拍摄条件的变化的影响的易于观看的放射线图像。
因此，在以下的专利文献1中记述了这样的方法，在求放射线图像的所希望的区域内的图像数据的积累直方图后，将该积累直方图成为规定比率的数据等级设定成基准信号值进行图像处理。
此外，根据高信号值区域和低信号值区域的分布状态决定图像处理条件并进行适宜的图像处理的方法记述在以下的专利文献2中。
进而，图样的处理还记述在以下的专利文献3和专利文献4中。
专利文献1：特开平6-61325号公报(第1页，图1)
专利文献2：特开2000-157518号公报(第1～第5页，图4)
专利文献3：特开2001-238868号公报(第1页，图1)
专利文献4：特开平7-271972号公报(第1页，图1)
发明内容
可是，在放射线图像中，因被照射体的拍摄部分不同，高浓度区域(放射线透过量大的区域)和低浓度区域(放射线透过量小的区域)的比例大不相同。此外，因被照射体的状态，例如患者的呼息状态不同，肺部区域内的浓度显著不同。
因此，在求放射线图像的关心区域(ROI)等的所希望的区域内的图像数据的积累直方图后，当将该积累直方图成为规定的比例的数据等级设定为基准信号值并进行图像处理的情况下(特开平6-61325号公报)，因高浓度区域和低浓度区域的比例不同，因而有可能不能得到适合于诊断等的易于观看的放射线图像。
例如，当如基准信号值成为规定的浓度那样进行了灰度处理的情况下，因为在低浓度区域占支配地位时基准信号值变成低的值，所以全体地成为高浓度的图像，因为在高浓度占支配地位时基准信号值变成高的值，所以全体地成为低浓度的图像。
但是，例如在肋骨那样的部位上拍摄上部肋骨(包含高浓度区域较多的肺区域部分)和下部肋骨部(包含高浓度区域较少的腹部部分)进行诊断的情况下，需要诊断的部分跨越高浓度区域和低浓度区域的双方，图像全体的浓度偏向于低浓度或者高浓度，这在进行诊断上不理想。
即，以往虽然为了决定图像处理的参数提出了各种方法，但该方法因为是如作为图像内的特定区域(关心区域(ROI)等)的信号值和根据直方图决定的信号值或者参数唯一给予等那样决定的，所以当得到的区域和参数不适宜的情况下，成为不适宜进行诊断的图像，有时需要再次进行调整。
即，在以往技术中，在各被照射体或者被照射体的每个部位上需要设定专用的处理、专用的关心区域，在处理扩展性上存在困难。例如，当部位信息等的图像处理的参数不同的情况下，受到该影响，有成为不适宜进行诊断的图像的问题。
此外，在自动识别图像内的关心区域的情况下，关心区域的识别精度大大依赖诊断对象部分的加工浓度(处理后的浓度)，其结果在进行错误的识别后，存在不能在诊断中使用，存在需要再调整的情况。
一般，在比较大规模的设施中，有专门的图像处理负责人，该负责人对用CR(Computed Radiography)拍摄装置和FPD等生成的各放射线图像，进行是否满足一定的图像品质，即是否是能够提供给诊断的图像的检查。因而，采用这样的系统，即使发生因设定不良而引起的画质不良，也通过加以浓度、对比度等的修正处理，在满足上述一定的图像品质后，提供给作为下道工序的读影(诊断)。
另一方面，在私人开业医师和小诊所等小型医疗机构中，多大是医生一人进行问诊、拍摄条件设定、图像处理、诊断(读影)等全部工作，当发生了因设定不良和自动部位识别不良等引起的画质不良(不能在诊断中使用的图像)的情况下，不能期待进行和上述大规模设施那样的专门的图像处理负责人同样水平的修正处理。
因而，作为面向没有专门的图像处理负责人的小规模设施的图像处理，虽然还可以在进行诊断方面提供高画质的图像，但与因发生画质不良而再处理的概率高的处理相比，虽然是中庸品质但不需要再处理的可靠性高的图像处理一方理想。
本发明就是鉴于上述那样的问题而提出的，其目的在于：防止在关心区域设定方式等中的可靠性降低，实现可以在适宜的条件下进行图像处理的图像处理方法以及图像处理装置。
即，上述的课题用以下所列的发明解决。
技术方案1所述的发明的图像处理方法，对具有与透过了被照射体的放射线的照射线量相应的信号的放射线图像，进行用于得到适合于诊断的图像的图像处理，其特征在于包括：重要区域检测步骤，将包含在上述放射线图像中的骨部或者软部作为重要区域进行检测；权重图像生成步骤，生成使上述重要区域的像素具有规定的权重的权重图像；直方图计算步骤，将上述权重图像的权重和上述放射线图像的像素值相乘，根据该乘算结果算出加权直方图；评价步骤，用规定的评价函数评价上述加权直方图，算出评价结果成为最大的位移值；图像处理条件决定步骤，决定图像处理条件，以便利用与得到上述位移值的上述评价函数的最大值相对应的上述放射线图像的像素值得到规定的处理结果；和图像处理步骤，基于上述图像处理条件执行图像处理。
技术方案2所述的发明是以上述图像处理步骤将灰度处理作为图像处理执行为特征的技术方案1所述的图像处理方法。
技术方案3所述的发明是以在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值为特征的技术方案1或者2所述的图像处理方法。
技术方案4所述的发明是以在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值的同时，在大于上述骨部的像素值的像素值中具有成为该评价特性的另一峰的部分为特征的技术方案1或者2所述的图像处理方法。
技术方案5所述的发明具有以下特征的技术方案1或者2所述的图像处理方法：在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值的同时，与在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即大于该像素值的像素值的区域相比较，在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即小于该像素值的像素值的区域上在上述评价特性中具有平缓的倾斜。
技术方案6所述的发明是具有以下特征的技术方案1或者2所述的图像处理方法：在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值，在大于上述骨部的像素值的像素值中具有成为上述评价特性的另一峰的部分，与在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即大于该像素值的像素值的区域相比较，在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即小于该像素值的像素值的区域上在上述评价特性中具有平缓的倾斜。
技术方案7所述的发明是具有以下特征的技术方案1或者2所述的图像处理方法：在包含于上述放射线图像中的软部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值。
本发明的技术方案8所述的图像处理装置，对具有与透过了被照射体的放射线的照射线量相应的信号的放射线图像，进行用于得到适合于诊断的图像的图像处理，其特征在于包括：重要区域检测部件，将包含在放射线图像中的骨部或者软部作为重要区域进行检测；权重图像生成部件，生成使上述重要区域的像素具有规定的权重的权重图像；直方图计算部件，将上述权重图像的权重和上述放射线图像的像素值相乘，根据该乘算结果算出加权直方图；评价部件，用规定的评价函数评价上述加权直方图，算出评价结果成为最大的位移值；图像处理条件决定部件，决定图像处理条件，以便利用与得到上述位移值的上述评价函数的最大值相对应的上述放射线图像的像素值得到规定的处理结果；和图像处理部件，基于上述图像处理条件执行图像处理。
技术方案9所述的发明是具有以下特征的技术方案8所述的图像处理装置：上述图像处理部件将灰度处理作为图像处理执行。
技术方案10所述的发明是具有以下特征的技术方案8或者9所述的图像处理装置：在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值。
技术方案11所述的发明是具有以下特征的技术方案8或者9所述的图像处理装置，其特征在于：在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值的同时，在大于上述骨部的像素值的像素值中具有成为该评价特性的另一峰的部分。
技术方案12所述的发明是具有以下特征的技术方案8或者9所述的图像处理装置：在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值的同时，与在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即大于该像素值的像素值的区域相比较，在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即小于该像素值的像素值的区域上在上述评价特性中具有平缓的倾斜。
技术方案13所述的发明是具有以下特征的技术方案8或者9所述的图像处理装置，其特征在于：在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值，在大于上述骨部的像素值的像素值中具有成为上述评价特性的另一峰的部分，与在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即大于该像素值的像素值的区域相比较，在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即小于该像素值的像素值的区域上在上述评价特性中具有平缓的倾斜。
技术方案14所述的发明是具有以下特征的技术方案8或者9所述的图像处理装置，其特征在于：在包含于上述放射线图像中的软部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值。
本发明在对具有与透过了被照射体的放射线的照射量相应的信号的放射线图像进行用于得到适合于诊断的图像的图像处理时，将包含在放射线图像中的骨部和软部作为重要区域检测，生成使上述重要区域的像素具有规定的权重的权重图像，将上述权重图像的权重和上述放射线图像的像素值相乘算出加权直方图，用规定的平均函数评价该加权直方图，算出评价结果为最大的位移值，如在与得到这样的位移值的上述评价函数的最大值对应的上述放射线图像的像素值中得到规定的处理结果那样决定图像处理条件，根据图像处理条件执行图像处理。
在此，图像处理是灰度处理。此外，在包含在放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有评价函数的评价特性的最大值。
此外，在此，在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值的同时，在比上述骨部的像素值大的像素值中具有成为该评价特性的另一峰的部分。或者，在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值的同时，与在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即大于该像素值的像素值的区域相比较，在成为评价特性的最大值的像素值的附近即小于像素值的像素值的区域上在上述评价特性上具有平缓的倾斜。或者，在包含于放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有评价函数的评价特性的最大值，在大于骨部的像素值的像素值中具有成为该评价特性的另一峰的部分，与在成为评价特性的最大值的像素值的附近即大于该像素值的像素值的区域相比，在成为该评价特性的最大值的像素值附近即小于该像素值的像素值的评价区域上在评价特性中具有平缓的倾斜。
因为这样决定图像处理条件，让包含在放射线图像中的重要区域的像素具有规定的权重并算出加权直方图，算出用规定的评价函数评价了该加权直方图的评价结果成为最大的位移值，在与得到这样的位移值的评价函数的最大值对应的放射线图像的像素值中得到规定的处理结果，所以在重要区域上得到规定的处理结果，不需要设定在关心区域设定方式等中的专用的关心区域(ROI)，可以执行可靠性高的，适宜的条件的图像处理。
附图说明
图1是功能性表示本发明的一种实施形态例的全体构成的功能方框图。
图2是表示本发明的一种实施形态例的全体处理的流程的流程图。
图3是表示本发明的实施形态例中的处理状态的说明图。
图4是表示本发明的实施形态例中的处理状态的说明图。
图5是表示本发明的实施形态例中的处理状态的说明图。
图6是表示本发明的实施形态例中的处理状态的说明图。
图7是表示本发明的实施形态例中的处理状态的说明图。
图8是表示本发明的实施形态例中的处理状态的说明图。
图9是表示本发明的实施形态例中的处理状态的说明图。
图10是表示本发明的实施形态例中的评价函数的一个例子的图。
符号说明
5：被照射体；30：放射线发生装置；40：放射线图像读取器；100：图像处理装置；101：控制部；110：图像数据生成部；120：重要区域检测部；130：权重图像生成部；140：直方图计算部；150：评价部；160：图像处理条件决定部；170：图像处理部
具体实施方式
以下，参照附图详细说明用于实施本发明的最佳的形态。
说明用于实施本发明的最佳的形态的图像处理方法以及图像处理装置的适宜的实施方式。而且，并不由此限定本发明。
而且，本实施例的变形例的各部件可以用硬件和固件，或者软件构成。因此，图1作为沿着图像处理方法的各步骤、图像处理装置的各部件的处理顺序的功能方框图。
以下，参照图1的方框图、图2的流程图，以及其他的说明图详细说明本实施形态例的构成以及动作。而且，在图1中的各部件和各部不只表示图像形成装置的各部件和各部，也表示图像处理方法的各步骤。
[第1种实施方式]
<全体构成以及处理的流程>
系统全体构成：
放射线发生装置30、放射线图像读取器40、图像处理装置100如图1那样构成。
此外，在图像处理装置100内部如图1所示那样构成：构成控制部件的控制部101；生成图像数据的图像数据生成部110；将包含在图像数据中的骨部或者软部作为重要区域检测的重要区域检测部(重要区域检测部件)120；生成让重要区域的像素具有规定权重的权重图像的权重图像生成部(权重图像生成部件)130；将权重图像的权重和放射线图像的像素值相乘，根据该乘算结果算出加权直方图的直方图算出部(直方图计算部件)140；根据规定的部件函数评价加权直方图，算出评价结果为最大的位移值的评价部(评价部件)150；决定图像处理条件以便用与得到以上的位移值的评价函数的最大值对应的放射线图像的像素值得到规定的处理结果的图像处理条件决定部(图像处理条件决定部件)160；根据图像处理条件执行图像处理的图像处理部(图像处理部件)170。
处理的流程：
用图2说明在图1所示的图像处理系统中执行的处理流程。另外，在以下的处理的说明中，将作为重要区域以骨部作为基准进行处理的情况为具体例子进行说明。
(1)控制部101进行有关伴随着放射线图像拍摄、读取，以及，图像处理的各种处理的控制(未图示)。
(2)来自放射线发生装置30的放射线透过被照射体5，透过该被照射体5的放射线用放射线图像读取器40读取。用放射线读取器40读取的信号用图像数据生成部110变换为图像数据(步骤S1)。
(3)重要区域检测部120根据包含在图像数据中的骨部边缘将骨部作为重要区域检测(步骤S2)。
(4)权重图像生成部130对检测出骨部的图像数据进行二值化处理，生成规定的权重，例如，在骨部的像素中将值设置为1，在骨部以外的像素中将值设置为0的权重图像(步骤S3)。
(5)直方图计算部140在对各像素将权重图像的权重和放射线图像的像素值相乘后，用该乘算结果计算出加权直方图(步骤S4)。
(6)评价部150通过用规定的评价函数(特征量评价函数)评价加权直方图来求评价结果，算出该评价结果为最大的位移值(S值)(步骤S5)。
(7)图像处理条件决定部160决定灰度处理的图像处理条件以便用与得到以上的位移值的评价函数的最大值对应的图像数据的像素值得到规定的处理结果。在此，如果图像处理是灰度处理，则根据已决定的图像处理条件确定灰度处理用的LUT(步骤S6)。另外，如果图像处理是其他的处理，则决定与该处理相适合的图像处理条件。
(8)图像处理部170如果是已决定的图像处理条件、灰度处理，则根据LUT执行图像处理(步骤S7)。
<各部件、各步骤、各程序的详细内容>
以下，说明在各部件、各步骤、各程序中的详细的处理顺序、内容。
拍摄、放射线图像输入：
在控制部101中，首先，可以从用户接口等取得拍摄部位或者拍摄方向等的信息。这些信息通过用户特定拍摄部位等进行。例如，从兼具显示部和触摸板的该图像处理装置100的用户接口(未图示)，通过按下显示拍摄部位的按钮等输入，也可以指定是否将将骨部或者软部作为重要区域检测。还可以利用磁卡、条形码、HIS(医院内信息系统：利用网络进行的信息管理)等进行。
放射线发生装置30和图像处理装置100内的控制部101进行各种数据的授受。而且，有放射线发生装置30用控制部101进行控制的情况，和放射线发生装置30内的控制部(未图示)和图像处理装置100内的控制部101进行通信的情况。
从放射线发生装置30发射的放射线通过被照射体5照射在安装于放射线图像读取器40的前面的拍摄板上。而后在放射线图像读取器40中，检测透过了被照射体5的放射线，作为图像信号取得。
作为具体的构成例子，作为使用了亮尽性荧光体板的情况，有特开平11-142998号公报和特开2002-156716号公报所述的例子。此外，将平板探测器(FPD)作为输入装置使用的情况有：记载在特开平6-342098号公报上的、将检测到的X射线直接变换为电荷，作为图像信号取得的例子；记载在特开平9-90048号公报上的、在将检测到的X射线一旦变换为光后，接收该光变换为电荷的间接方式的例子。
另外，放射线图像读取器40也可以在记录放射线图像的银盐胶片上照射来自激光器、荧光灯等的光源的光，对该银盐胶片的透过光进行光电变换生成图像数据。此外，其构成也可以是使用放射线量子计数型检测器将放射线能量直接变换为电气信号生成图像数据。
在得到被照射体5的放射线图像时，被照射体5位于放射线发生装置30和放射线图像读取器40的拍摄板之间，在将从放射线发生装置30发射的放射线照射在被照射体5上的同时，透过被照射体5的放射线入射到拍摄板。
而后，将用放射线图像读取器40读取到的图像信号送到图像数据生成部110，在图像数据生成部110中变换为规定的像素数、灰度位数的图像数据。
(2)重要区域检测：
说明用图2的步骤S2执行的重要区域检测处理。
重要区域检测部120在重要区域是骨部的情况下，通过进行高帽(tophat)处理和骨架(skeleton)处理等的骨格化的各种图像处理，用包含在图像数据中的骨部边缘等将骨部作为重要区域检测。
这种情况下，除了高帽处理和骨架处理外，还可以使用采用拉普拉斯滤波器和索贝尔(Sobel)滤波器等的边缘检测方法。
另外，当重要区域是软部的情况下，通过最初检测在图像端部上具有的边缘来识别照射区域，其后通过二值化和判别分析抽出直接透过区域，通过从剩下的区域中除去如上所述抽出的骨部区域那样的图像处理，将包含在图像数据中的软部作为重要区域检测。
此外，当使用了多种方法的情况下，根据某一权重将利用多种方法产生的结果结合。在这种情况下，也有按照神经网络决定合计方的方法。
而且，在本实施方式中，所谓骨部是指检测到透过了被照射体5的骨头的放射线的图像的区域，所谓软部是指检测到透过了被照射体5的骨头以外的组织和器官的放射线的图像的区域。虽然一般骨部放射线的透过量少，软部放射线的透过量多，但与被照射体不存在的区域(所谓的直接透过区域)相比放射线的透过量少。
(3)权重图像生成：
说明在图2的步骤S3中执行的权重图像生成处理。
权重图像生成部130对用重要区域检测部120检测出骨部的图像数据进行两值化处理，生成规定权重的权重图像，例如，在骨部的各像素中将值设置成1，在骨部以外的各像素中将值设置成0的权重图像。另外，当重要区域是软部的情况下，生成在软部的各像素中将值设置成1，在软部以外的各像素中将值设置成0的权重图像。
图3(a)是在图2的步骤S2中成为输入的源的放射线图像。图3(b)是表示在图2的步骤S3中，对于由重要区域检测部120检测出骨部的图像数据，权重图像生成部130作为两值化处理，生成在骨部的像素中将值设置为1，在骨部以外的像素中将值设置成0的权重图像的形态。
而且，在从多个特征量决定最终的权重图像时，可以使用采用神经网络的方法。这种情况下，作为教授图像予先准备分割成骨部、软部、直接透过、照射区域等的图像，用反误差传播法等进行最佳化。
(4)直方图计算：
说明在图2的步骤S4中执行的直方图计算处理。
直方图计算部140对于各像素得到将在步骤S3中生成的权重图像的权重，和在步骤S2中读取到的与权重图像对应的放射线图像的各像素的像素值相乘的乘算结果，算出该乘算结果的值和出现频度的加权直方图。而且，在该加权直方图中，因为规定的出现频度以下的部分有可能为噪声等，所以可以除去。
图4(a)是生成使用了将图3(b)所示那样的骨部作为重要区域的权重图像时的加权直方图的情况的一个例子。在此，在相当于骨部的像素值的范围中出现频度增大。
(5)重要度计算：
说明在图2的步骤S5中执行的重要度计算处理。
评价部150用规定的评价函数(特征量评价函数)评价以上的加权直方图，计算评价结果以及评价结果成为最大的位移值(S值)。
在此，说明评价函数。
一般，多数情况下如果输出放射线图像以使骨部区域的图像浓度接近1.0则成为良好的图像。为了实现这种图像，例如考虑从图像内抽出骨部区域进行图像处理等的方法，使得以上述的1.0附近的浓度输出构成骨部区域的像素值的平均。
但是，即使要从图像中正确地只抽出骨部区域也有很多困难，实际上一般会某种程度地还包含骨部以外的其他区域。此外，如果要除去其他的区域，则图像处理所需要的骨部区域也除外的可能性增加，也有图像处理结果大大偏离所希望的处理结果的可能性。
因而，为了重视图像处理的可靠性在本实施方式中，在成为图像处理的基准的图像区域上允许某种程度包含骨部区域以外，即包含重要区域以外的区域，重点抽出骨部区域。而后，使用从抽出的图像中得到的直方图和评价函数，给予可靠性高的图像处理条件(例如，LUT(一览表)滑动量)的决定方法。
评价函数根据重要区域的抽出方法(从图像内抽出骨部区域的方法)、作为诊断对象的部位等考虑各种各样的形态，但例如能够如下那样给予。
图10是表示在将像素值x作为横轴时的用各种评价函数计算的评价值的图。S型(Sigmoid)函数f1(图10(a))、正态分布f2(图10(B))以及评价函数f3(图10(c))分别用下式表示。
[数1]
[数2]
[数3]
在此，a、b、c、s、t、u、k是常数(参数)。使用f1、f2、f3考虑以下的评价函数。
[数4]
f＝a1·f1(a2·f2+a3·f3)
例如，当可以比较容易正确地只抽出骨部区域的情况下，通过设置成a3＝0，因为只变成单峰性的正态分布，所以得到改变了图10(b)所示的评价函数的参数的评价函数。
此外，通过使用作为a1＝a2＝a3＝1适用的参数，例如以下那样的参数，能够得到图10(d)所示那样的评价函数的评价特性。
a＝1500
b＝400
c＝0.5
s＝1000
t＝2000
u＝0.9
k＝3000
这些参数的决定例如能够一边观察在步骤S2中输入的图像一边尝试性地决定。例如，当低浓度的(透过放射线量少)图像的比率高的情况下调整f1的切片51，决定参数使得通过将在低像素值下的评价值设置成非常小的值，能够抑制灰度处理后的图像浓度成为低浓度。
此外，参数的决定还能够决定为接近成为预先确定的目标的图像。也可以是这样的方法，当接近目标图像的情况下，准备调整为适宜于诊断的图像浓度范围的采样图像，1.在预先决定的范围内改变参数值，2.计算在改变后的各参数值中的处理后图像和采样图像的平均浓度差，3.将该平均浓度差为最小那样的参数值作为最佳值。在此，所谓平均浓度差是就采样图像和用各参数进行了图像处理的处理后图像、分别计算出与图像全体的信号值或者与信号值对应的图像浓度的平均值，取分别计算出的平均值的差的绝对值。
在此，图4(b)表示中央重点型的评价函数的特性的一个例子。该中央重点型评价函数的特性是中央部分C的评价值的最大值是1.0，随着向左右周边扩大评价值逐渐降低。而后，该评价函数的构成是将评价函数的中心值B设置在某个像素的位置，可以在左右位移。
在此，评价部150通过将评价函数的中心值放置在某一像素值的位置，将评价函数的评价值和加权直方图的出现频度相乘得到评价结果。而后，评价部150使评价函数位移规定量，通过将评价函数的中心值放置在另一像素值的位置上，将评价函数的评价值和加权直方图的出现频度相乘得到评价结果。这样，评价部150如图4(c)的fa、fb、fc、fd所示，让评价函数的中心值偏移，得到多个评价结果。
在此，将评价值为最大的位移量作为以规定的像素值(例如，像素值0)为基准的位移值(S值)计算。而且，在采用这样的评价函数进行评价的情况下，虽然也根据加权直方图的重要区域的频度的分布的形状，但在加权直方图的出现频度的峰值的部分和评价函数的中央部分大致一致的状态下评价值成为最大。即，加权直方图的出现频度的峰的像素值E大致相当于来自从像素值0的位移值。
而且，当用评价函数评价了骨部的情况下，在相当于浓度0.5～1.5的像素值的范围内使评价函数位移。因而，当脱离了该范围的情况下，作为有某些异常而中断处理。
此外，当用评价函数评价软部的情况下，在相当于浓度1.5～2.5的像素值的范围内让评价函数位移。因而，当脱离该范围的情况下，作为有某些异常而中断处理。
(6)图像处理条件设定：
说明在图2的步骤S6中执行的图像处理条件的设定处理。
图像处理条件决定部160决定灰度处理的图像处理条件，以便通过对与得到以上的位移值的评价函数的最大值对应的图像数据的像素值进行图像处理得到规定的处理结果。
如果图像处理是灰度处理，则决定如通过对相当于上述的位移值的像素值进行图像处理得到所希望的信号值(浓度值，亮度值)那样的图像处理条件，根据该图像处理条件确定灰度处理用的LUT。
例如，如图4(d)所示，用相当于在步骤S5的处理中计算出的位移值的像素值(骨部区域的出现频度峰值的像素值)决定变成浓度D1(＝1.0)那样的图像处理条件，确定与该图像处理条件相一致的特性的LUT。
当将骨部区域作为重要区域抽出、输出的情况下，在以最大浓度0.3输出时在相当于位移值的像素值中最好图像处理成0.7～1.3的浓度。此外，当涉及显示器等的亮度显示的情况下，在相当于位移值的像素值中最好图像处理成以最大亮度的60～80％输出。
此外，当抽出、输出软部区域的情况下，在以最大浓度3.0输出时在相当于位移值的像素值中最好如设置成1.5～2.5那样进行图像处理。此外，当涉及显示器等的亮度显示的情况下，在相当于位移值的像素值中最好如以最大亮度的15～50％输出那样进行图像处理。
(7)图像处理：
说明在图2的步骤S7中执行的图像处理。
图像处理部170对来自图像数据生成部110的图像数据，按照通过步骤S1至步骤S6的处理在图像处理条件决定部160中决定的图像处理条件(参数)执行图像处理。
具体地说，例如在灰度处理中，使用按照用上述评价函数决定的位移值确定的LUT，用LUT进行图像数据的各像素的变换。这样一来，处理后的图像变成所给予的评价函数，即，在上述例子中如变换后的重要区域成为所希望的浓度值和亮度值那样变换的图像。此外，即使在频率强调处理和平衡处理中也同样用通过上述那样的评价函数决定的强调参数或者补正参数进行处理。将该处理后的图像数据提供给未图示的图像显示部件、各种外部机器、图像输出装置等。
<用实施方式得到的效果>
如上所示，在本实施方式中，让包含在放射线图像中的重要区域的像素具有规定的权重算出加权直方图，算出用规定的评价函数评价了该加权直方图的评价结果成为最大的位移值，因为如用与得到这样的位移值的评价函数的最大值对应的放射线图像的像素值得到规定的处理结果那样决定图像处理条件，所以在重要区域上能够得到规定的处理结果，不需要设定在关心区域设定方式等中的专用的关心区域(ROI)，可以执行可靠性高的，适宜的条件的图像处理。
[第二种实施方式]
在图4(a)所示的加权直方图值中，虽然是对将图3(b)等的骨部作为重要区域的权重图像生成加权直方图时的一个例子，但实际上也在加权直方图上出现照射区域的影响。
图5(a)所示的加权直方图表示一边将骨部作为重要区域，一边对出现照射区域的影响的加权图像生成加权直方图时的一个例子。在此，在比骨部小的像素值上以大的频度出现照射区域的像素。
这种情况下，如果用和图4(b)一样的中央重点型的评价函数进行评价值成为最大那样的评价，则如图5(b)所示，在照射区域的峰值P1和骨部的峰值P2的中间部分上，变成双方的峰值大致均等地加在变成评价函数f的比较高峰的部分上的形状。
因此，如果在该状态下将评价值成为最大的位移的量作为位移值(S值)计算，则加权直方图的骨部的出现频度的峰值P2的像素值E1和评价函数的位移值不一致，受到照射区域的出现频度的影响而变成若干小的位移值。
其结果，图像处理条件决定部160用以上的位移值决定成为规定的浓度D1(＝1.0)那样的图像处理条件，确定和该图像处理条件相一致的特性的LUT(图5(c))。这种情况下，因为位移值小，所以LUT的特性靠向左边，骨部的像素值变换成比规定的浓度D1还大的浓度D1’。即，变成在原本的重要区域上得不到规定的处理结果的状态。
另一方面，图6(a)所示的加权直方图表示一边将骨部作为重要区域，一边对放射线的直接透过的影响出现的权重图像生成加权直方图时的一个例子。在此，在比骨部大的像素值中直接透过的像素以大的频度出现。
在这样的情况下，如果用和图4(b)一样的中央重点型的评价函数进行评价使评价值变成最大，则如图6(b)所示，在直接透过的峰值P3和骨部的峰值P4的中间部分上，变成双方的峰值大致均等地加在变成评价函数f的比较高峰的部分上的状态。
因此，如果在该状态下将评价值变成最大的位移的量作为位移值(S值)计算，则加权直方图的骨部的出现频度的峰值P4的像素值E3和评价函数f的位移值E4不一致，受到直接透过的出现频度的影响而变成大的位移值(图6(b))。
其结果，图像处理条件决定部160用以上的位移值决定成为规定的浓度D1(＝1.0)那样的图像处理条件，确定和该图像处理条件相一致的特性的LUT(图6(c))。这种情况下，因为位移值大，所以LUT的特性靠向右边，将骨部的像素值变换为比规定的浓度D1还小的浓度D1’。即，变成在原本的重要区域上得不到规定的处理结果的状态。
因而，希望不使用图4所示的中央重点型的评价函数，而使用如以下那样变形的评价函数。
(a)骨部和照射区域
在包含于放射线图像中的重要区域(骨部)的像素值的范围内具有评价函数的评价特性的最大值C2的同时，与在成为评价特性的最大值的像素值E5的附近即大于该像素值的像素值的区域相比较，在变成评价特性的最大值的像素值附近即小于该像素值的像素值的区域(照射区域的像素值附近)E7上设置成在评价特性上具有平缓的倾斜的形状的特性。
图7(b)表示该评价函数的形状。
通过设置成这种形状的评价函数fe，不会因照射区域的原因评价函数的位移值E5偏移。此外，即使在直方图中不存在照射区域，评价函数的位移值也不会偏移(图7(c))。
(b)骨部和直接透过：
设置成这样的形状特性，在包含在放射线图像中的重要区域(骨部)的像素值的范围内具有评价函数的评价特性的最大值C3的同时，在大于骨部的像素值的像素值的区域(直接透过的像素值附近)E9上具有变成该评价特性的另一峰C4的部分。
图8(b)表示该评价函数的形状。
通过设置成这种形状的评价函数fg，不会因直接透过的原因评价函数的位移值E8偏移。此外，即使直方图上不存在直接透过，评价函数的位移值也不会偏移(图8(c))。
(c)骨部和照射区域和直接透过：
设置成这样的形状特性，在包含在放射线图像中的重要区域(骨部)的像素值的范围内具有评价函数的评价特性的最大值C5的同时，与在成为评价特性的最大值的像素值E11附近即大于该像素值的像素值的区域相比较，在成为评价特性的最大值的像素值的附近即小于该像素值的像素值的区域(照射区域的像素值附近)E12上具有在平均特性上平缓的倾斜，进而设置这样的形状特性，在大于骨部的像素值的像素值的区域(直接透过的像素值附近)E13上具有成为该评价特性的另一峰C6的部分。
图9(b)表示该评价函数的形状。
通过设置成这种形状的评价函数fh，不会因照射区域的原因评价函数的位移值E11偏移。此外，即使在直方图上不存在照射区域，评价函数的位移值也不会偏移(图9(c))。而后，通过设置成这种形状的评价函数，不会因直接透过的原因评价函数的位移值偏移。此外，即使在直方图上不存在直接透过，评价函数的位移值也不会偏移(图9(c))。
即，在重要区域(骨部)上得到规定的处理结果，不需要设定在关心区域设定方式等中的专用的关心区域(ROI)，可以执行可靠(牢固)性高的，适宜的条件的图像处理。
(d)骨部、照射区域或者直接透过以外：
当因以上的照射区域或者直接透过以外的某些影响在直方图中产生大的出现频度的区域的情况下，通过设置成与该像素值一致的形状的评价函数，可以得到和以上的(a)(b)(c)的情况一样的良好的结果。
[其他的实施方式]
在以上的实施方式中，将骨部作为重要区域使用具体例子进行了说明，但通过适用本实施方式，还可以在软部组织等其他的重要区域上执行所希望的图像处理。
Claims (14)
1.一种图像处理方法，对具有与透过了被照射体的放射线的照射线量相应的信号的放射线图像，进行用于得到适合于诊断的图像的图像处理，其特征在于包括：
重要区域检测步骤，将包含在上述放射线图像中的骨部或者软部作为重要区域进行检测；
权重图像生成步骤，生成使上述重要区域的像素具有规定的权重的权重图像；
直方图计算步骤，将上述权重图像的权重和上述放射线图像的像素值相乘，根据该乘算结果算出加权直方图；
评价步骤，用规定的评价函数评价上述加权直方图，算出评价结果成为最大的位移值；
图像处理条件决定步骤，决定图像处理条件，以便利用与得到上述位移值的上述评价函数的最大值相对应的上述放射线图像的像素值得到规定的处理结果；和
图像处理步骤，基于上述图像处理条件执行图像处理。
2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于：
上述图像处理步骤将灰度处理作为图像处理执行。
3.根据权利要求1或者2所述的图像处理方法，其特征在于：
在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值。
4.根据权利要求1或者2所述的图像处理方法，其特征在于：
在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值的同时，在大于上述骨部的像素值的像素值中具有成为该评价特性的另一峰的部分。
5.根据权利要求1或者2所述的图像处理方法，其特征在于：
在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值的同时，
与在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即大于该像素值的像素值的区域相比较，在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即小于该像素值的像素值的区域上在上述评价特性中具有平缓的倾斜。
6.根据权利要求1或者2所述的图像处理方法，其特征在于：
在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值，
在大于上述骨部的像素值的像素值中具有成为上述评价特性的另一峰的部分，
与在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即大于该像素值的像素值的区域相比较，在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即小于该像素值的像素值的区域上在上述评价特性中具有平缓的倾斜。
7.根据权利要求1或者2所述的图像处理方法，其特征在于：
在包含于上述放射线图像中的软部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值。
8.一种图像处理装置，对具有与透过了被照射体的放射线的照射线量相应的信号的放射线图像，进行用于得到适合于诊断的图像的图像处理，其特征在于包括：
重要区域检测部件，将包含在放射线图像中的骨部或者软部作为重要区域进行检测；
权重图像生成部件，生成使上述重要区域的像素具有规定的权重的权重图像；
直方图计算部件，将上述权重图像的权重和上述放射线图像的像素值相乘，根据该乘算结果算出加权直方图；
评价部件，用规定的评价函数评价上述加权直方图，算出评价结果成为最大的位移值；
图像处理条件决定部件，决定图像处理条件，以便利用与得到上述位移值的上述评价函数的最大值相对应的上述放射线图像的像素值得到规定的处理结果；和
图像处理部件，基于上述图像处理条件执行图像处理。
9.根据权利要求8所述的图像处理装置，其特征在于：
上述图像处理部件将灰度处理作为图像处理执行。
10.根据权利要求8或者9所述的图像处理装置，其特征在于：
在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值。
11.根据权利要求8或者9所述的图像处理装置，其特征在于：
在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值的同时，在大于上述骨部的像素值的像素值中具有成为该评价特性的另一峰的部分。
12.根据权利要求8或者9所述的图像处理装置，其特征在于：
在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值的同时，
与在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即大于该像素值的像素值的区域相比较，在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即小于该像素值的像素值的区域上在上述评价特性中具有平缓的倾斜。
13.根据权利要求8或者9所述的图像处理装置，其特征在于：
在包含于上述放射线图像中的骨部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值，
在大于上述骨部的像素值的像素值中具有成为上述评价特性的另一峰的部分，
与在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即大于该像素值的像素值的区域相比较，在成为上述评价特性的最大值的像素值的附近即小于该像素值的像素值的区域上在上述评价特性中具有平缓的倾斜。
14.根据权利要求8或者9所述的图像处理装置，其特征在于：
在包含于上述放射线图像中的软部的像素值的范围内具有上述评价函数的评价特性的最大值。
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