CN103284739A - 图像处理设备和图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像处理设备和图像处理方法。该图像处理设备包括：第一提取单元，被适配为从所述运动图像的第一帧图像中的放射线的照射场区域中，提取被摄体所存在的被摄体区域；第二提取单元，被适配为从所述第一帧图像之后的第二帧图像中的、与所述被摄体区域相对应的区域中，提取作为计算对象的关注区域，所述计算对象用来计算表示图像的特征的第一特征量；以及第一计算单元，被适配为由所述第二帧图像之后的第三帧图像中的、与由所述第二提取单元提取的所述关注区域相对应的区域，计算所述第三帧图像中的关注区域的所述第一特征量。

Description

图像处理设备和图像处理方法

本申请是申请日为2011年3月16日、申请号为201110063536.4、发明名称为“放射线摄像设备和放射线摄像方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种放射线摄像设备和放射线摄像方法。

背景技术

近来，随着数字技术的发展，通常例如对通过医疗用X光透视获得的图像进行数字处理。代替传统的使用用于X光诊断的胶片的X光摄像，还开发了能够作为数字数据输出X光图像的二维X光传感器。诸如半色调（halftone）处理的数字图像处理对于使用二维传感器的诸如X光透视设备的放射线摄像设备是必不可少的。

X光透视进行放射线曝光控制（AEC=自动曝光控制），以通过检测透射通过被摄体的X光的量来正确地控制用于照射的X光的量。首先，该放射线曝光控制获取诸如X光透视图像的平均值的特征量。该X光透视图像通过从X光生成单元发射的具有脉冲状波形的X光而获得。然后，该技术控制X光照射条件（例如对X光生成单元设置的管电压、管电流和X光脉冲宽度），以基于特征量的水平和基准值之间的比较设置希望的曝光。

X光透视设备中的图像处理和放射线曝光控制的目的是正确地显示在诊断方面作为最重要的图像区域的与人体的解剖结构相对应的关注区域。

在X光透视设备中的图像处理和放射线曝光控制中，从捕获的图像中提取关注区域。然后，根据提取的关注区域计算图像处理或者放射线曝光控制使用的特征量。关注区域依据摄像目标区域和摄像目的而改变。在使用钡（barium）的胃部透视中，将关注区域设置在胃壁上，以检测胃壁上的息肉。当捕获胸部区域的运动图像时，将肺野区域设置为关注区域。在心导管检查中，将包括导管的尖端及其周边区域的区域设置为关注区域。

位于由准直仪（collimator）缩窄照射场时的照射场外部的区域和X光在不通过被摄体的情况下直接命中传感器的所谓的直接照射区域，对正确的区域特征计算产生负面影响。另外，在整个关注区域中包括诸如金属件的X光吸收率与关注区域大大不同的区域，将对正确的区域特征计算产生负面影响。因此，应当将该区域从关注区域中排除。

作为从给定图像中提取关注区域的传统方法，可以使用设置用于区分关注区域和其他区域的阈值并基于阈值提取关注区域的阈值处理。另外，例如，广泛地使用基于图像的浓度分布形状提取被摄体的轮廓形状的边缘提取处理等。

例如，日本特开2000-10840号公报公开了一种技术，其获得放射线图像中的被摄体区域的浓度直方图，并基于根据浓度直方图计算的图像的特征量对放射线图像进行半色调校正处理和动态范围压缩处理。通过使用直接照射区域去除处理和直方图形状提取与被摄体的骨头或者软组织相对应的图像分量信息，可以稳定地提取图像中的被摄体区域中的特征量。即使例如放射线图像中的被摄体区域中的最大像素浓度值小于预定像素浓度值，该技术也使得能够进行有效的图像处理。

另外，日本特开2005-218581号公报公开了一种针对图像处理参数的最佳化提取照射场区域的技术。该技术通过根据目标像素及其相邻像素图案对照射场似然性进行打分，来计算照射场候选区域，以应对诸如圆形和多边形形状的各种准直仪形状。然后，该技术通过获得诸如圆形度的形状特征量，来确定照射场候选区域的形状。该技术通过确定形状专用的照射场识别算法来提取照射场。作为确定形状专用的算法，对于四边形形状使用诸如霍夫（Hough）变换的线性检测处理。对于圆形形状使用模板匹配等。这些种类的处理改善精度。

日本特开2003-250789号公报公开了一种技术，其提取区域特征计算使用的关注区域，以正确地执行以每秒3至5帧的相对低的速率生成图像的透视摄像中的包括放射线曝光控制和图像浓度转换的处理中的至少一个。首先，该技术在矩形照射场区域内将图像数据在垂直方向和水平方向上投影（积累）到图像上。然后，该技术在各个方向上生成一维阵列，并对该阵列执行二次微分计算。然后，该技术提取获得最大值的位置，作为各个方向上的照射场的外接线（边界线）。该技术对提取的照射场区域执行关注区域提取处理。该技术通过基于摄像目标区域信息或者命令（请求）信息选择性地对各个关注区域执行提取算法，来执行关注区域提取处理。关注区域提取技术包括作为预定区域设置关注区域的技术、作为钡块的轮廓周围的区域检测胃壁（关注区域）的技术和在捕获胸部区域的运动图像时检测肺野区域（关注区域）的技术。对于这些技术，公开了使用图像直方图分析、形态计算、使用二值图像的逻辑运算等的算法。

然而，通常，提取关注区域并根据关注区域计算特征量的算法复杂。尤其在如在X光透视摄像中处理大量数据的设备中，难以在X光照射和显示之间的间隔中以需要的高帧速率（25fps至30fps）精确地提取特征量。上述传统技术被设计为从通过静止图像捕获或者使用相对低的帧速率的透视摄像而获得的图像中提取特征量。

当将传统技术应用于使用高帧速率的透视摄像时，由于特征量提取算法不能跟随高帧速率，因此在处理开始和特征量计算之间存在延迟。其结果是，在特征量提取处理开始之后获取的帧的信息没有反映在提取的特征量中。这使得不能应用基于最佳特征量的图像处理和X光控制。此外，当被摄体进行大的运动时，特征量提取处理本身有时变得无用。假设在被摄体移动之前特征量提取处理开始，而在被摄体移动之后提取到特征量。在这种情况下，不能使用该特征量用于图像处理和X光控制。

考虑到上述问题，本发明提供一种放射线摄像设备，其进行正确的特征量提取，使得在放射线照相运动图像捕获中也反映新帧的信息。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种针对使用放射线照射的被摄体的运动图像的图像处理设备，该图像处理设备包括：第一提取单元，被适配为从所述运动图像的第一帧图像中的放射线的照射场区域中，提取被摄体所存在的被摄体区域；第二提取单元，被适配为从所述第一帧图像之后的第二帧图像中的、与所述被摄体区域相对应的区域中，提取作为计算对象的关注区域，所述计算对象用来计算表示图像的特征的第一特征量；以及第一计算单元，被适配为由所述第二帧图像之后的第三帧图像中的、与由所述第二提取单元提取的所述关注区域相对应的区域，计算所述第三帧图像中的关注区域的所述第一特征量。

根据本发明的另一方面，提供一种针对使用放射线照射的被摄体的运动图像的图像处理方法，该图像处理方法包括如下步骤：从所述运动图像的第一帧图像中的放射线的照射场区域中，提取被摄体所存在的被摄体区域；从所述第一帧图像之后的第二帧图像中的、与所述被摄体区域相对应的区域中，提取作为计算对象的关注区域，所述计算对象用来计算表示图像的特征的第一特征量；以及由所述第二帧图像之后的第三帧图像中的、与所提取的关注区域相对应的区域，计算所述第三帧图像中的关注区域的所述第一特征量。

从以下对示例性实施例的描述（参照附图），本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1A是示出根据本发明的放射线摄像设备的功能配置的框图；

图1B是用于说明根据第一实施例的放射线摄像设备的配置的框图；

图2是示出特征量提取单元的具体配置的框图；

图3是示出作为特征量提取单元的处理目标的图像的示例的图；

图4是用于说明根据第一实施例的处理过程的时序图；

图5是示出根据第二实施例的特征量提取单元的具体配置的图；

图6是用于说明根据第二实施例的处理过程的时序图；以及

图7是用于说明根据第三实施例的X光透视设备的配置的框图。

具体实施方式

现在，参照附图详细描述本发明的实施例。

（第一实施例）

参照图1A描述根据本发明的放射线摄像设备的功能配置。放射线摄像设备包括计算设备10和摄像设备20。计算设备10连接到摄像设备20，以允许它们相互之间进行数据通信。

<计算设备10>

CPU11使用存储在RAM12和ROM13中的程序和数据控制计算设备10。CPU11可以通过执行程序来执行与预定图像处理相关联的计算。

RAM12临时存储从磁光盘16和硬盘15加载的程序和数据。另外，RAM12临时存储从摄像设备20获取的图像数据等。RAM12是在CPU11执行各种处理时使用的工作区。ROM13存储计算设备10的设置数据、引导程序等。总线14连接计算设备10中的各个单元，以允许它们在其间发送和接收数据。

硬盘15保持OS（操作系统）以及CPU11用来使图1B、2、5和7所示的各个单元进行各种处理的程序和数据。这些程序和数据在CPU11的控制下被加载到RAM12中，并由CPU11进行处理。硬盘15还可以存储运动图像的数据。

磁光盘16是信息存储介质的示例。磁光盘16可以存储在硬盘15中存储的部分或者全部程序和数据。

计算设备10的操作者操作鼠标17和键盘18，以输入各种指令。例如，操作者可以使用鼠标17或者键盘18设置第一实施例中的默认值和第二实施例中的简单图像分析使用的预定区域。

打印机19将在图1B所示的图像显示单元108上显示的图像打印输出到打印介质上。

显示设备21包括CRT或者液晶屏，其可以以图像、字符等的形式显示CPU11获得的处理结果。例如，图1B、2、5或7所示的各个单元可以进行处理，以显示最终从图像显示单元108输出的图像。在这种情况下，图像显示单元108用作用于在显示设备21上显示图像的显示控制单元。

<摄像设备20>

摄像设备20可以捕获诸如由放射线摄像设备（例如X光透视设备）捕获的运动图像的运动图像。将捕获的图像数据发送到计算设备10。注意，摄像设备20可以被配置为同时将关于多个图像的图像数据发送到计算设备10。作为另选方案，摄像设备20可以被配置为在每次进行单个图像的摄像时，依次发送图像数据。另外，计算设备10将由图1B和7所示的X光控制单元109捕获的下一帧的X光照射条件设置发送到摄像设备20。摄像设备20基于接收到的下一帧的X光照射条件，更新设置的摄像条件。因此，摄像设备20可以在更新后的摄像条件下捕获图像数据。

接下来，参照图1B描述根据本发明的第一实施例的放射线摄像设备（例如X光透视设备100）。X光透视设备100包括X光生成单元101（放射线生成单元）和二维X光传感器104，X光生成单元101每秒可以生成3至30个X光脉冲，二维X光传感器104与透射通过被摄体103的X光102的X光脉冲同步地捕获运动图像。二维X光传感器104用作用于捕获使用X光（放射线）照射的被摄体103的运动图像的摄像单元。

X光透视设备100包括预处理单元105和特征量提取单元106，预处理单元105对构成从二维X光传感器104输出的运动图像的各个帧图像进行预处理，特征量提取单元106从经过预处理的运动图像的各个帧中提取特征量。

特征量提取单元106从作为处理目标的帧图像中提取存在照射场中的被摄体的被摄体区域，并且在进一步去除X光遮挡物区域（放射线遮挡物区域）后指定关注区域。特征量提取单元106计算关注区域的位置、大小、形状、平均亮度值、最大亮度值、最小亮度值、重心位置、亮度值方差、标准偏差等中的至少一个，作为第一特征量。

X光透视设备100包括图像处理单元107，图像处理单元107用于使用由特征量提取单元106计算的第一特征量，对由预处理单元105进行了预处理的运动图像的各个帧进行图像处理。图像处理单元107可以基于计算的第一特征量，进行半色调转换处理、锐化处理、噪声抑制处理和关注区域提取处理中的至少一个，作为图像处理。

X光透视设备100包括图像显示单元108，图像显示单元108用于显示作为X光透视图像的由图像处理单元107处理后的运动图像等。

X光透视设备100还包括X光控制单元109，X光控制单元109用于基于由特征量提取单元106计算的第一特征量，进行从X光生成单元101发射下一个脉冲时的照射条件控制。

参照图2描述示出特征量提取单元106的详细配置的框图。特征量提取单元106包括第一图像分析单元201、第二图像分析单元202、第三图像分析单元203和第四图像分析单元204。

第一图像分析单元201分析输入到特征量提取单元106的图像，并将第一图像分析结果（照射场区域）输出到第二至第四图像分析单元202至204。注意，第三和第四图像分析单元203和204不使用从第一图像分析单元201输出的第一图像分析结果，而将第一图像分析结果进行存储以重新进行构造，从而针对由于物理摇摆等干扰运动图像的情况进行准备。注意，X光透视设备可以被配置为在不通过第一分析来提取照射场的情况下，从提取被摄体区域的处理开始。

用作第一提取单元的第二图像分析单元202使用第一图像分析结果分析输入到特征量提取单元106的图像，并将第二图像分析结果（被摄体区域）输出到第三和第四图像分析单元203和204。类似地，第四图像分析单元204不使用从第二图像分析单元202输出的第二图像分析结果。还可以从提取自紧接在前的帧图像中的照射场区域的信息中，提取当前帧图像中的被摄体区域。作为另选方案，可以首先通过分析该帧图像来提取被摄体区域。

用作第二提取单元的第三图像分析单元203使用第二图像分析结果分析输入到特征量提取单元106的图像，并将第三图像分析结果（诸如患部区域的关注区域）输出到第四图像分析单元204。

用作第一计算单元的第四图像分析单元204使用第三图像分析结果分析输入到特征量提取单元106的图像，并且计算并输出作为第四图像分析结果的第一特征量。第四图像分析结果是作为从特征量提取单元106到图像处理单元107和X光控制单元109的输出而提供的第一特征量。稍候将详细描述第一特征量。

参照图3描述要由特征量提取单元106处理的图像的示例。例如，将描述将胸部图像300设置为分析目标图像的情况。

参照图3，附图标记301表示以黑色示出位于由附着到X光生成单元101的准直仪（未示出）缩窄的准直区域外部的照射场外部区域的图。以白色示出的区域是照射场区域。

参照图3，附图标记302表示以黑色示出除了照射场外部区域之外的、使用在不通过被摄体103的情况下直接命中二维X光传感器104的X光直接照射的直接照射区域的图。以白色示出的区域是被摄体区域。

参照图3，附图标记303表示以黑色示出除了照射场外部区域和直接照射区域之外的、被摄体103中的X光遮挡物的图。以白色示出的区域是关注区域。

将如下内容称为第一特征量304（未示出）：可以计算的关注区域的位置、大小、形状、最大浓度值、最小浓度值、平均浓度值、方差、标准偏差和关注区域的面积、关注区域和另一区域之间的边界的长度、动差（moment）和重心等。

在本实施例中，第一图像分析单元201进行照射场提取处理，以提取照射场区域301。该照射场提取处理可以使用各种方法。通常，使用如下现象来提取照射场：在照射场区域和另一区域之间的边界处发生大的浓度改变，或者照射场的轮廓具有取决于准直仪形状的相对简单形状（直线形或者圆形）。本实施例还使用上述照射场区域的特性进行照射场提取。

另外，在本实施例中，第二图像分析单元202进行被摄体提取处理，以提取被摄体区域302。该被摄体提取处理可以使用各种方法。通常，使用如下现象来提取被摄体区域：直接照射区域具有高浓度值，或者与照射场区域接触。本实施例使用由第一图像分析单元201提取的照射场区域301进行被摄体提取处理，被摄体提取处理提取与照射场区域接触的高浓度区域作为直接照射区域，并且提取其余区域作为被摄体103。假设在给定帧图像和紧接在后的帧图像之间没有大的改变。也就是说，从给定帧图像中获取的照射场区域的范围和从紧接在后的帧图像中获取的照射场的范围彼此相对应，并且假设为几乎是相同的。因此，本实施例将从给定帧图像中获取的照射场区域的范围，视为从紧接在后的帧图像中获取的照射场区域的范围，并从该范围中提取被摄体区域。作为另选方案，可以从上述范围完全或者部分交叠的共同区域中提取被摄体区域。

在本实施例中，第三图像分析单元203进行提取关注区域303的关注区域提取处理。该关注区域提取处理使用如下通常现象来进行：作为关注区域之外的区域的要去除的X光遮挡物具有相对低的浓度值，或者因为遮挡物是人工物而具有相对简单的形状（直线形）。本实施例使用由第二图像分析单元202提取的被摄体区域302的信息进行关注区域提取处理，关注区域提取处理去除作为X光遮挡物的低浓度区域或者具有像人工物的形状一样的形状的区域，并且提取其余区域作为关注区域。类似地，假设在给定帧图像和紧接在后的帧图像之间没有大的改变。也就是说，从给定帧图像中获取的照射场区域的范围和从紧接在后的帧图像中获取的照射场的范围彼此相对应，并且假设为几乎是相同的。因此，本实施例将从给定帧图像中获取的被摄体区域的范围，视为从紧接在后的帧图像中获取的被摄体区域的范围，因此从该范围中提取关注区域。作为另选方案，可以从上述范围完全或者部分交叠的共同区域中提取关注区域。

假设按照时间顺序，将构成运动图像的帧图像称为第一帧图像、第二帧图像、第三帧图像等，第一帧图像是第一输入图像。在这种情况下，从第一帧图像中提取给定区域。然后，本实施例基于提取结果和第二帧图像从第二帧图像中提取另一区域。类似地，本实施例基于提取结果和第三帧图像从第三帧图像中提取又一区域。

另外，在本实施例中，第四图像分析单元204进行提取关注区域的特征量304的区域特征计算处理。在这种情况下，要提取的第一特征量取决于要在后续阶段应用于图像处理单元107和X光控制单元109的算法。在本实施例中，图像处理单元107进行使关注区域的对比度落在预定范围内的半色调处理。图像处理单元107还提取关注区域的最大和最小浓度值。X光控制单元109控制X光条件，以使关注区域的亮度的平均浓度值等变得恒定，并计算关注区域中的像素的平均浓度值。

随后，参照图4，通过例示通过放射线照相运动图像捕获而捕获的第一至第四帧，描述本实施例中的各个单元的操作。为了简单，假设特征量提取单元106可以执行由第一至第四图像分析单元进行的分析中的任何一个，但是不能在从预处理单元105输出图像的瞬间到图像处理单元107和X光控制单元109开始操作的瞬间的间隔中执行两个或更多个分析。

在后续描述中，附图标记I3n0表示在第n帧获取的胸部图像；I3n1表示照射场区域信息；I3n2表示被摄体区域信息；I3n3表示关注区域信息；I3n4表示特征量。另外，附图标记V3n0表示通过对在第n帧获取的胸部图像进行处理而获得的显示图像。

在步骤S411中，当设备开始X光透视时，X光生成单元101使用与第一脉冲相对应的X光102照射被摄体103。X光102透射通过被摄体103同时被衰减，并且到达二维X光传感器104。然后，二维X光传感器104输出第一帧的X光图像。预处理单元105对从二维X光传感器104输出的X光图像进行诸如偏移校正处理或者增益校正处理的预处理。假设通过对第一帧的X光图像进行预处理而获得的图像是到特征量提取单元106的第一帧的输入图像I310。在步骤S412中，特征量提取单元106的第一图像分析单元201对第一帧的输入图像I310进行照射场提取处理。在该处理中，第一图像分析单元201提取照射场区域信息I311，并将其作为第一图像分析结果输出。根据假设，这时，特征量提取单元106可以仅使第一图像分析单元201工作。在步骤S413中，X光透视设备100使图像处理单元107和X光控制单元109工作。然而，这时，特征量提取单元106还没有提取要提供给图像处理单元107和X光控制单元109的第一特征量（关注区域的最大浓度值、最小浓度值、平均浓度值等）。因此，对图像处理单元107和X光控制单元109赋予预定默认值，以进行对第一帧的X光图像I310的图像处理和用于获取第二帧的X光图像的X光控制（放射线控制）。在步骤S414中，图像显示单元108显示经过了图像处理的第一帧的X光图像（V310）。然后，设备终止对第一帧的处理。

在步骤S421中，X光生成单元101使用与第二脉冲相对应的X光102照射被摄体103。该设备执行与步骤S411中相同的预处理，并将第二帧的输入图像I320输入到特征量提取单元106。在步骤S422中，特征量提取单元106使第二图像分析单元202对第二帧的输入图像I320进行被摄体提取处理。在该处理中，第二图像分析单元202使用在步骤S412中输出的照射场区域信息I311提取被摄体信息I322，并将得到的信息作为第二图像分析结果输出。根据假设，这时，特征量提取单元106可以仅使第二图像分析单元202工作。

在步骤S423中，X光透视设备100使图像处理单元107和X光控制单元109工作。然而，这时，特征量提取单元106还没有提取要提供给图像处理单元107和X光控制单元109的第一特征量（关注区域的最大浓度值、最小浓度值、平均浓度值等）。因此，与在步骤S413中相同，对图像处理单元107和X光控制单元109赋予预定默认值，以进行对第二帧的X光图像I320的图像处理和用于获取第三帧的X光图像的X光控制（放射线控制）。

在步骤S424中，图像显示单元108显示经过了图像处理的第二帧的X光图像（V320）。然后，设备终止对第二帧的处理。

在步骤S431中，X光生成单元101使用与第三脉冲相对应的X光102照射被摄体103。该设备执行与步骤S411中相同的预处理，并将第三帧的输入图像I330输入到特征量提取单元106。

在步骤S432中，特征量提取单元106使第三图像分析单元203对第三帧的输入图像I330进行关注区域提取处理。在该处理中，特征量提取单元106使用在步骤S422中输出的被摄体区域信息I322提取X光遮挡物信息，并通过从被摄体区域信息中去除X光遮挡物信息来获得关注区域信息I333。特征量提取单元106将关注区域信息I333作为图像分析结果输出。根据假设，这时，特征量提取单元106不能使第三图像分析单元203之外的单元工作。

在步骤S433中，X光透视设备100使图像处理单元107和X光控制单元109工作。然而，这时，特征量提取单元106还没有提取要提供给图像处理单元107和X光控制单元109的第一特征量（关注区域的最大浓度值、最小浓度值、平均浓度值等）。因此，对图像处理单元107和X光控制单元109赋予预定默认值，以进行对第三帧的X光图像I330的图像处理和用于获取第四帧的X光图像的X光控制（放射线控制）。在步骤S434中，图像显示单元108显示经过了图像处理的第三帧的X光图像（V330）。然后，设备终止对第三帧的处理。

在步骤S441中，X光生成单元101使用与第四脉冲相对应的X光102照射被摄体103。该设备执行与步骤S411中相同的预处理，并将第四帧的输入图像I340输入到特征量提取单元106。在步骤S442中，特征量提取单元106使第四图像分析单元204对第四帧的输入图像I340进行区域特征计算处理。在该处理中，第四图像分析单元204使用在步骤S432中输出的关注区域信息I333计算第一特征量I344（本实施例中的关注区域的最大浓度值、最小浓度值、平均浓度值等），并将计算的特征量作为第四图像分析结果输出。第四图像分析结果（特征量）是来自特征量提取单元106的输出，并且由图像处理单元107和X光控制单元109使用。根据假设，这时，特征量提取单元106不能使第四图像分析单元204之外的单元工作。在步骤S443中，X光透视设备100使图像处理单元107和X光控制单元109工作。这时，与在第一至第三帧不同，特征量提取单元106已经提取了要提供给图像处理单元107和X光控制单元109的第一特征量I344。因此，特征量提取单元106将第一特征量I344提供给图像处理单元107和X光控制单元109，以进行对第四帧的X光图像I340的图像处理和用于获取第五帧的X光图像的X光控制（放射线控制）。

在步骤S444中，图像显示单元108显示经过了图像处理的第四帧的X光图像（V340）。然后，设备终止对第四帧的处理。

随后，特征量提取单元106进行与上述步骤S441至S444中对第四帧的处理相同的处理，直到X光透视结束。特征量提取单元106使用关注区域信息I333从第n帧的输入图像I3n0中提取第一特征量I3n4，进行图像处理和X光控制，并显示X光图像。

本实施例在具有大计算量的特征量提取处理中获得以下效果，该特征量提取处理从通过提取照射场、被摄体和X光遮挡物而获得的关注区域中提取第一特征量，用于X光透视设备的图像处理和X光控制。

该设备将由特征量提取单元进行的处理划分为由多个图像分析单元进行的处理。然后，该设备分析在各个图像分析单元的操作定时获取的最新的X光图像。这使得特征量提取单元能够作为整体来通过分析多个图像而提取最新的信息。

这使得能够获取比通过仅分析在操作开始时由特征量提取单元作为一个单元而获取的一个X光图像而获得的信息更新的信息。也就是说，能够提取更合适的特征量并将其用于图像处理和X光控制。

另外，通过在执行一系列图像分析处理之后选择性地仅执行最小图像分析处理（本实施例中的第四图像分析单元204），能够实时提取需要的特征量。

（第二实施例）

参照图1B和5描述根据本发明的第二实施例的放射线摄像设备（例如X光透视设备）。图1B中的X光透视设备100中的X光生成单元101、X光102、被摄体103、二维X光传感器104、预处理单元105、图像处理单元107、图像显示单元108和X光控制单元109的内容与在第一实施例中描述的相同。为了避免冗余的描述，省略其描述。

参照图5描述示出根据本发明的第二实施例的特征量提取单元106的详细配置的框图。特征量提取单元106包括第一图像分析单元201、第二图像分析单元202、第三图像分析单元203、第四图像分析单元204和简单图像分析单元501。参照图5，第一图像分析单元201、第二图像分析单元202、第三图像分析单元203和第四图像分析单元204的内容与在第一实施例中描述的相同。为了避免冗余描述，省略其描述。

用作第二计算单元的简单图像分析单元501与第一至第四图像分析单元同时工作，并从输入到特征量提取单元106的图像中提取简单图像分析结果。简单图像分析结果是要作为来自特征量提取单元106的输出提供给图像处理单元107和X光控制单元109的简单特征量（第二特征量）。

简单特征量包括最大亮度值、最小亮度值、平均亮度值、方差和标准偏差。从第四图像分析单元输出的第四图像分析结果是与上述特征量相同的特征量。从简单图像分析单元501输出的简单图像分析结果是在将速度、而不是精度优先的情况下计算的特征量。也就是说，假设简单图像分析结果是保证要针对各个帧输出的简单特征量，并且在精度方面可能比第四图像分析结果低。该简单特征量用于在特征量计算处理未完成时，控制诸如X光照射范围和照射量的照射条件。使用该特征量可以比通过默认赋予预定值而更多地改善精度。

另外，如果第一至第三图像分析单元已经输出了第一至第三图像分析结果，则简单图像分析单元501可以通过按照需要使用这些信息来改善简单图像分析结果的精度。

在本实施例中，简单图像分析单元501根据预定指定区域或者第一至第三图像分析结果和指定区域之间的交叠部分，计算诸如亮度值的简单特征量。假设指定区域是位于图像的中心并具有整个图像的80%的面积的区域。这时提取的简单特征量可能不是最佳值，但是可能是不呈现严重实际问题的值。另外，因为针对各个帧保证了提取，因此可以预期该值提供稳定的操作。

本实施例也将例示图3所示的胸部图像300作为分析目标图像。与在第一实施例中相同，第一图像分析单元201进行照射场提取处理，第二图像分析单元202进行被摄体提取处理，第三图像分析单元203进行关注区域提取处理，第四图像分析单元204进行区域特征计算处理。

参照图3和6，通过例示第一至第四帧，描述本实施例中的各个单元的操作。

为了简单，假设特征量提取单元106可以执行第一至第四图像分析单元中的任何一个，但是不能在从预处理单元105输出图像的瞬间到图像处理单元107和X光控制单元109开始操作的瞬间的间隔中执行两个或更多个单元。

在后续描述中，附图标记I3n0表示在第n帧获取的胸部图像；I3n1表示照射场区域信息；I3n2表示被摄体区域信息；I3n3表示关注区域信息；I3n4表示特征量；V3n0表示显示图像；I3n5表示简单图像分析结果。

在步骤S611中，设备开始X光透视，以通过与步骤S411中相同的处理获取到特征量提取单元106的第一帧的输入图像I310。在步骤S612中，特征量提取单元106使第一图像分析单元201对第一帧的输入图像I310进行照射场提取处理。在该处理中，第一图像分析单元201提取照射场区域信息I311，并将其作为第一图像分析结果输出。在步骤S613中，特征量提取单元106使简单图像分析单元501针对第一帧的输入图像I310输出简单图像分析结果I315。

在步骤S614中，X光透视设备100使图像处理单元107和X光控制单元109工作。然而，这时，特征量提取单元106提取了简单图像分析结果I315作为要提供给图像处理单元107和X光控制单元109的特征量。因此，设备通过将简单图像分析结果I315提供给图像处理单元107和X光控制单元109，来进行对第一帧的输入图像I310的图像处理和用于获取第二帧的X光图像的X光控制。在步骤S615中，图像显示单元108显示经过了图像处理的第一帧的X光图像（V310）。然后，设备终止对第一帧的处理。

在步骤S621中，设备通过与步骤S411中相同的处理获取到特征量提取单元106的第二帧的输入图像I320。在步骤S622中，特征量提取单元106使第二图像分析单元202对第二帧的输入图像I320进行被摄体提取处理。在该处理中，设备使用在步骤S612中输出的照射场区域信息I311提取被摄体区域信息I322，并将其作为第二图像分析结果输出。在步骤S623中，特征量提取单元106使简单图像分析单元501针对第二帧的输入图像I320输出简单图像分析结果I325。通过使用在步骤S612中输出的照射场区域信息I311可以改善精度。在步骤S624中，X光透视设备100使图像处理单元107和X光控制单元109工作。然而，这时，特征量提取单元106提取了简单图像分析结果I325，作为要提供给图像处理单元107和X光控制单元109的特征量。因此，设备通过向图像处理单元107和X光控制单元109提供简单图像分析结果I325，进行对第二帧的输入图像I320的图像处理和用于获取第三帧的X光图像的X光控制。在步骤S625中，图像显示单元108显示经过了图像处理的第二帧的X光图像（V320）。设备终止对第二帧的处理。

在步骤S631中，设备通过与步骤S411中相同的处理获取到特征量提取单元106的第三帧的输入图像I330。在步骤S632中，特征量提取单元106使第三图像分析单元203对第三帧的输入图像I330进行关注区域提取处理。在该处理中，设备通过使用在步骤S622中输出的被摄体区域信息I322提取X光遮挡物信息，并从被摄体信息中去除X光遮挡物信息，来获得关注区域信息I333。然后，设备将关注区域信息I333作为第三图像分析结果输出。

在步骤S633中，特征量提取单元106使简单图像分析单元501针对第三帧的输入图像I330输出简单图像分析结果I335。还可以使用在步骤S622中输出的被摄体区域信息I322来改善精度。

在步骤S634中，X光透视设备100使图像处理单元107和X光控制单元109工作。然而，这时，特征量提取单元106已经提取了简单图像分析结果I335，作为要提供给图像处理单元107和X光控制单元109的特征量。因此，设备通过将简单图像分析结果I335提供给图像处理单元107和X光控制单元109，进行对第三帧的X光图像I330的图像处理和用于获取第四帧的X光图像的X光控制。

在步骤S635中，图像显示单元108显示经过了图像处理的第三帧的X光图像（V330）。设备终止对第三帧的处理。

在步骤S641中，设备通过与步骤S411中相同的处理获取到特征量提取单元106的第四帧的输入图像I340。在步骤S642中，特征量提取单元106使第四图像分析单元204对第四帧的输入图像I340进行区域特征计算处理。在该处理中，设备使用在步骤S632中输出的关注区域信息I333计算特征量I344（本实施例中的关注区域的最大浓度值、最小浓度值、平均浓度值），并将其作为第四图像分析结果输出。第四图像分析结果（特征量）是来自特征量提取单元106的输出，并且在图像处理单元107和X光控制单元109中使用。

在步骤S643中，特征量提取单元106使简单图像分析单元501针对第四帧的输入图像I340输出简单图像分析结果I345。还可以使用在步骤S632中输出的关注区域信息I333来改善精度。

在步骤S644中，X光透视设备100使图像处理单元107和X光控制单元109工作。这时，与在针对第一至第三帧的情况下不同，特征量提取单元106已经提取了要提供给图像处理单元107和X光控制单元109的特征量I344。虽然还提取了简单图像分析结果I345（简单特征量），但是通常将包括关注区域信息的第四图像分析结果I344视为更合适的特征量。因此，设备通过将特征量I344提供给图像处理单元107和X光控制单元109，进行对第四帧的输入图像I340的图像处理和用于获取第五帧的X光图像的X光控制。

在步骤S645中，图像显示单元108显示经过了图像处理的第四帧的X光图像（V340）。设备终止对第四帧的处理。

随后，特征量提取单元106进行与参照步骤S641至步骤S645描述的对第四帧的处理相同的处理，直到X光透视结束。也就是说，设备针对第n帧的输入图像I3n0使用关注区域信息I333提取特征量I3n4，进行图像处理和X光控制，并显示X光图像。

从具有大计算量的特征量提取处理获得以下效果，该特征量提取处理从通过提取照射场、被摄体和X光遮挡物而获得的关注区域中提取第一特征量，用于X光透视设备的图像处理和X光控制。

本实施例通过简单图像分析处理针对各个帧输出简单图像分析结果。这使得甚至在透视开始之后立即提取关注区域之前，即使特征量不是最佳的，也能够稳定地提取特征量。

（第三实施例）

参照图7描述根据本发明的第三实施例的放射线摄像设备。在图7中的放射线摄像设备（例如X光透视设备）中，X光生成单元101、X光102、被摄体103、二维X光传感器104、预处理单元105、图像处理单元107、图像显示单元108和X光控制单元109的内容与在第一实施例中描述的相同。为了避免冗余的描述，省略其描述。特征量提取单元106与第二实施例中相同。因此，为了避免冗余的描述，省略对特征量提取单元的描述。

图7所示的运动检测单元701和图像分析控制单元702构成第三实施例的配置特征，下面详细描述运动检测单元701和图像分析控制单元702。

运动检测单元701检测由用作摄像单元的二维X光传感器104捕获的X光透视图像的运动。可以使用各种运动检测方法。可以使用如下方法：获得构成运动图像的多个帧图像之间的诸如亮度值差的差，将差值的总和与预定阈值进行比较，当差值的总和变得大于预定阈值时，确定发生了运动。该设备可以设置有独立的传感器，传感器分别检测附着到X光生成单元101的准直仪（未示出）的开/闭状态、被摄体的运动和二维X光传感器的机械运动。下面的描述关于设备使用分别检测准直仪、被摄体和X光传感器的运动的传感器的情况。

图像分析控制单元702从运动检测单元701接收检测结果，并控制构成特征量提取单元106的第一至第四图像分析单元201至204和简单图像分析单元501的操作。假设在第一至第四图像分析单元进行特征量提取期间，准直仪打开或者关闭，被摄体移动，或者X光传感器移动。在这种情况下，获得的特征量包括发生运动之前的信息，并且可能出现精度的劣化。因此，如果运动检测单元701检测到运动，则图像分析控制单元702设置并指示特征量提取单元106中断图像分析处理，恢复并从开头重新开始（初始化），并且改变序列的顺序或者丢弃这时获取的图像分析结果。

上述配置可以防止在后续处理中使用精度劣化的特征量。当给定传感器检测到运动时，设备控制特征量提取处理的操作。这使得能够尽早从精度的劣化恢复。上述实施例中的各个主要例示了X光透视摄像。然而，可以将本发明的内容应用于任何类型的放射线摄像，而不限于X光透视摄像。

根据本发明，可以在放射线运动图像捕获中反映新帧信息后，提取更合适的特征量。

（其它实施例）

本发明的各方面还能够通过读出并执行记录在存储装置上的用于执行上述实施例的功能的程序的系统或设备的计算机（或诸如CPU或MPU的装置）、以及由系统或设备的计算机例如读出并执行记录在存储装置上的用于执行上述实施例的功能的程序来执行步骤的方法来实现。鉴于此，例如经由网络或者从用作存储装置的各种类型的记录介质（例如计算机可读存储介质）向计算机提供程序。

虽然参照示例性实施例对本发明进行了说明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围符合最宽的解释，以使其涵盖所有这种变型、等同结构及功能。

Claims (13)

1.一种针对使用放射线照射的被摄体的运动图像的图像处理设备，该图像处理设备包括：

第一提取单元，被适配为从所述运动图像的第一帧图像中的放射线的照射场区域中，提取被摄体所存在的被摄体区域；

第二提取单元，被适配为从所述第一帧图像之后的第二帧图像中的、与所述被摄体区域相对应的区域中，提取作为计算对象的关注区域，所述计算对象用来计算表示图像的特征的第一特征量；以及

第一计算单元，被适配为由所述第二帧图像之后的第三帧图像中的、与由所述第二提取单元提取的所述关注区域相对应的区域，计算所述第三帧图像中的关注区域的所述第一特征量。

2.根据权利要求1所述的图像处理设备，该图像处理设备还包括：

处理单元，被适配为基于由所述第一计算单元计算的所述第一特征量，对帧图像进行图像处理。

3.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述第一计算单元基于所述关注区域，计算所述关注区域的位置、大小、形状、平均亮度值、最大亮度值、最小亮度值、重心位置、亮度值方差和标准偏差中的至少一个，作为所述第一特征量。

4.根据权利要求1所述的图像处理设备，该图像处理设备还包括：

处理单元，被适配为基于由所述第一计算单元计算的所述第一特征量，对帧图像进行图像处理；以及

显示单元，被适配为显示所述处理单元进行的图像处理的结果。

5.根据权利要求1所述的图像处理设备，该图像处理设备还包括：第二计算单元，被适配为计算第二特征量，所述第二特征量表示构成运动图像的各个帧图像中的预定区域的特征。

6.根据权利要求5所述的图像处理设备，该图像处理设备还包括：

放射线控制单元，被适配为基于由所述第一计算单元计算的所述第一特征量，控制放射线生成单元，其中，当由所述第一计算单元进行的针对所述第一特征量的计算处理未完成时，所述放射线控制单元基于由所述第二计算单元计算的所述第二特征量，控制所述放射线生成单元。

7.根据权利要求5所述的图像处理设备，其中，所述第二特征量包括所述预定区域的平均亮度值、最大亮度值、最小亮度值、亮度值方差和标准偏差中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的图像处理设备，该图像处理设备还包括：检测单元，被适配为检测所述运动图像的运动，

其中，当所述检测单元检测到运动图像的运动时，所述第一提取单元重新进行被摄体区域的提取处理。

9.根据权利要求8所述的图像处理设备，其中，所述检测单元计算构成所述运动图像的多个帧图像之间的亮度的差值，将所述差值的总和与阈值进行比较，并且在所述差值的总和大于所述阈值时，检测到发生了运动。

10.根据权利要求1所述的图像处理设备，该图像处理设备还包括：第四提取单元，被适配为提取所述第一帧图像之前的帧图像中的照射场区域，

其中，将所述帧图像之后的所述第一帧图像中的、与由所述第四提取单元提取的所述照射场区域相对应的区域，设置为所述第一帧图像中的放射线的照射场区域。

11.根据权利要求10所述的图像处理设备，该图像处理设备还包括：检测单元，被适配为检测所述运动图像的运动，

其中，当所述检测单元检测到运动图像的运动时，所述第四提取单元重新进行照射场区域的提取处理。

12.根据权利要求11所述的图像处理设备，其中，所述检测单元计算构成所述运动图像的多个帧图像之间的亮度的差值，将所述差值的总和与阈值进行比较，并且在所述差值的总和大于所述阈值时，检测到发生了运动。

13.一种针对使用放射线照射的被摄体的运动图像的图像处理方法，该图像处理方法包括如下步骤：

从所述运动图像的第一帧图像中的放射线的照射场区域中，提取被摄体所存在的被摄体区域；

从所述第一帧图像之后的第二帧图像中的、与所述被摄体区域相对应的区域中，提取作为计算对象的关注区域，所述计算对象用来计算表示图像的特征的第一特征量；以及

由所述第二帧图像之后的第三帧图像中的、与所提取的关注区域相对应的区域，计算所述第三帧图像中的关注区域的所述第一特征量。

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