CN107049343A - 图像处理装置以及放射线摄影装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种图像处理装置以及放射线摄影装置，能够正确地将血管像叠加于透视像。根据本发明，构成为，计算以在透视像的帧上搜索出的各特征点的重心、即重心点为基准来表示各特征点的位置和方向的矢量群，通过与一系列的图像所涉及的矢量群进行比较来从一系列的图像中选出适合于帧的叠加的图像。该矢量群具有即使因被检体的呼吸而像平行移动也不变化的特性。因而，根据本发明，能够正确地将血管像叠加于透视像。

Description

图像处理装置以及放射线摄影装置
技术领域
本发明涉及一种能够将血管像叠加于透视像的图像处理装置以及放射线摄影装置。
背景技术
医疗机构具备以放射线获取被检体的图像的放射线摄影装置。说明这种现有装置的结构。根据现有结构，如图18所示那样具有照射放射线的放射线源53和检测放射线的FPD54。摄影对象的被检体载置在位于被放射线源53和FPD 54夹在中间的位置的顶板52上(例如参照专利文献1)。
这种放射线摄影装置能够连续地进行被检体的透视来生成成为运动图像的透视像。手术操作者能够通过一边视觉识别该透视像一边将导管插入到被检体的血管来进行各种治疗。这种透视像拍进了被检体的骨骼、导管自身。
但是，这种摄影方法不适合鲜明地拍出被检体的血管。因为血管不同于导管等，难以实现放射线的图像化。当不知道血管在被检体内如何延伸时，对手术操作者的导管插入操作造成障碍。
为了解决这种问题，一直以来想出将表示血管的位置的血管像叠加于透视像的结构。即，在导管插入操作之前事先使用血管造影剂拍摄被检体的血管像，使该血管像叠加于透视像来进行显示。于是，手术操作者能够理解导管到达被检体的血管的哪个部分，从而能够平滑地进行导管插入操作。血管像的拍摄是在导管插入操作之前进行的，并存储在装置中。
当使血管像叠加于透视像时成为问题的是心脏的脉动。设为当心脏最收缩时拍摄血管像。另一方面，叠加血管像的透视像是运动图像，心脏反复进行收缩或扩张。因而，血管像不过是表示在透视像中大小变化的心脏最收缩的状态时的血管的走向。在血管像中不知道当透视像上的心脏最扩张时的血管的走向。即，透视像是运动图像，因此叠加的血管像也需要事先以运动图像的形式拍摄。设为将血管像的运动图像称为血管像运动图像。
在使运动图像彼此叠加时，在哪个定时叠加运动图像成为问题。当没有以被拍进血管像运动图像的心脏最收缩时和被拍进透视像的心脏最收缩时相互重叠的方式取得同步而使运动图像彼此叠加时，无法正确地显示被拍进透视像的心脏的血管。
因此，以往，想出分析运动图像的相位的方法(例如参照专利文献1)。在运动图像的相位的分析中使用被拍进运动图像的特征点。特征点是指当拍摄运动图像时拍进的粒状的影，来源于被检体内的某种结构。该特征点是配合心脏运动而以某种决定的运动在图像内移动。图19中表示具体的分析方法。首先，搜索拍摄到的血管像运动图像中拍进的特征点。在图19中，血管像1示出心脏最扩张的状态，血管像n示出收缩了一次的心脏再次最扩张的状态。因而，血管像1和血管像n的相位相同。另一方面，血管像1～n-1的相位互不相同。
当对这一系列的血管像加以特征点分析时，各个血管像中拍进的特征点的位置变得清楚。这些特征点的位置是各个血管像所固有的，能够在血管像之间辨别不同的相位。将与血管像1、血管像2、血管像3对应的相位分别设为相位1、相位2、相位3。
接着，在要进行导管插入操作时拍摄透视像。透视像是运动图像，因此被拍进透视像的心脏的样子时时刻刻变化。因而，透视像是指最近获取到的透视像的一帧，表示当前的心脏的样子。现有装置对此进行相位分析，调查当前状态的心脏处于哪个相位。在该相位分析中使用被拍进透视像的特征点。关于特征点，应该配合心脏运动而以某种决定的运动来移动特征点。因而，与被拍进当前的透视像的特征点相同的图案在拍摄过去的血管像时已经获得。而且，如图20所示，相位分析的结果，获知当前的透视像处于相位3的状态。现有装置在该结果的基础上，如图21所示那样进行将与相位3对应的血管像3和当前的透视像叠加的处理。
为了进行这种动作，需要追踪被拍进血管像运动图像、透视像的特征点。这是因为当不知道特征点在图像上的位置时无法进行特征点分析、相位分析。图22表示现有技术中的特征点的运动的追踪方法。在现有装置中，首先当某个血管像中发现特征点时，将以特征点为中心的范围R设定在图像上。而且，在其它的血管像中也设置范围R并从范围R中查找特征点。通过重复进行该动作，能够获知特征点在血管像运动图像中如何运动。而且，以在该范围R的何处存在特征点来辨别各相位。
专利文献1：日本特开2014-079312号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，根据现有结构，存在如下问题。
即，根据上述的实施例，对透视像的平行移动考虑不足。
心脏通过保持相同的节拍地重复进行固定的运动来脉动，因此如果能够完全地追踪它，则现有的方法不会产生任何问题。但是，被检体不仅使心脏脉动，还进行呼吸。因而，即使心脏没有脉动，被拍进血管像图像、透视像的特征点也配合呼吸而在图像内上下运动。实际上，心脏在脉动着，因此特征点的运动方式成为将基于心脏脉动的运动和基于呼吸的运动进行合成而得到的复杂的运动。
图23说明了图像上的特征点根据被检体的呼吸如何运动。呼吸是通过横膈膜的上下运动来实现的，因此图像上的被检体像进行根据呼吸而上下滚动移动那样的运动方式。图像上的特征点也随之上下移动。基于该呼吸的移动与基于心脏脉动的移动完全地独立，因此每当心脏脉动时特征点的上下移动的方式始终变化。在现有技术中，成为忽略了这种呼吸对特征点的影响的结构。
在现有方法中，忽视特征点不会如理想般地运动这样的事实是实情。基于这种实情，存在当前的透视像的相位的识别产生错误的可能性。
本发明鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够更正确地将血管像叠加于透视像的图像处理装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述的问题，本发明采用如下的结构。
即，本发明所涉及的图像处理装置具备：过去图像获取单元，其获取通过对被检体进行拍摄而得到的多个过去图像，所述被检体包含伴有周期性动作的结构体，所述多个过去图像是在所述周期性动作的至少一个周期内对被检体进行拍摄而得到的；当前图像获取单元，在获取到所述多个过去图像之后，该当前图像获取单元获取通过对所述被检体进行拍摄而得到的当前图像；图像上特征点搜索单元，其对所述多个过去图像以及所述当前图像分别搜索多个特征点；关联决定单元，其将所述当前图像中的各特征点与各所述过去图像中的所述各特征点关联起来；以及相位确定单元，其分别计算所述当前图像的多个特征点与各所述过去图像中的关联起来的所述多个特征点的相似度，来确定所述当前图像与所述多个过去图像中的哪个过去图像相对应，由此估计所述当前图像位于所述周期性动作的哪个相位。
[作用和效果]根据本发明，即使是伴随心率/呼吸等的周期性动作的图像，也能够根据过去图像来高精度地估计当前图像位于周期性动作的哪个相位。特别是，以关联起来的多个特征点的相似度为基础，因此即使在叠加了与设为对象的周期性动作不同的运动的情况下，也能够正确地估计位于周期性动作的哪个相位。
另外，在上述的图像处理装置中，更优选的是，所述过去图像是在向所述被检体内导入了造影剂的状态下拍摄到的放射线图像，所述当前图像是在未向所述被检体内导入造影剂的状态下拍摄到的放射线图像，所述图像上特征点搜索单元搜索所述过去图像中的避开了造影剂的阴影所在部分的区域。
[作用和效果]在导入造影剂前后的图像中，图像的浓淡信息大为不同，因此有时相位一致困难。特别是，造影剂的阴影部分没有图像的浓淡，连确定特征点也困难。通过进行避开这种区域的处理，即使在基于导入造影剂前后的图像的情况下，也能够正确地估计位于周期性动作的哪个相位。
另外，本发明所涉及的图像处理装置中，所述关联决定单元根据各所述过去图像中的各特征点的周边的区段图像与所述当前图像中的各特征点的周边区域的区段图像之间的相似度来决定关联。
[作用和效果]在某个图像上成为特征的点的候选为多个的情况下，有时难以进行将当前图像中的特征点候选与过去图像上的哪个特征点候选相对应的关联。特别是在相对于周期性动作的运动来说帧频小的情况下，某个相对应的特征点也有可能不存在于附近。关于这一点，在调查当前图像中的某个特征点候选与某个过去图像中的哪个特征点候选相对应时，如果将该特征点的周边图像的相似度最大的特征点候选设为相对应的特征点，则即使在特征点大幅移动的情况下，也能够高精度地进行特征点的关联。这是利用了以下性质：由于在表示相对应的特征点的结构物的周边应该拍进相同的结构物，因此即使在由于周期性的动作而在该结构物的图像中产生失真，相似性也比其它的结构物的图像高。
但是，也可以以刚刚拍摄到的所述过去图像中的各特征点为基准，将该特征点附近的特征点决定为进行关联的特征点。
[作用和效果]在相对于周期性动作的运动来说帧频大的情况下，能够以少的运算量进行关联，这点是有利的。
另外，所述相位确定单元能够通过将所述过去图像中的各特征点的相对位置关系和所述当前图像中的各特征点的相对位置关系进行比较来计算所述相似度。此时，也可以以各特征点的相对位置关系是与各特征点的重心位置相距的相对距离为特征，也可以各特征点的相对位置关系设为从各特征点的重心位置向各特征点的矢量。
[作用和效果]上述的结构基于相对位置关系，即使在成为对象的周期性动作(例如心率)上叠加了不同的动作(例如呼吸动作)，也通过将各图像中的各特征点的相对位置关系设为各特征点的特征量，消除由于不同的动作而图像被移动的影响，能够根据成为对象的周期性动作的特征来进行相位的确定。
并且，更优选的是，所述相位确定单元计算各所述过去图像中的各特征点的周边的区段图像与所述当前图像中的各特征点的周边区域的区段图像之间的相似度来作为所述相似度。
[作用和效果]虽然在表示相对应的特征点的结构物的周边拍进了相同的结构物，但是在该结构物的图像中由于周期性的动作产生失真。因而，在相同的结构物的图像中，在各图像中根据相位的不同而失真方式不同。另外，根据被摄体的不同，在与特征点一起移动的结构体和不因周期性的动作而移动的结构体叠加地被拍进特征点的周围的区段图像的情况下，也有可能不因周期性的动作而移动的结构体的叠加方式不同。因而，通过比较当前图像中的特定的特征点处的区段图像与各过去图像的相对应的特征点的区段图像，来获知接近于哪个相位下的特征点的区段图像。由此，能够高精度地估计相位。
发明的效果
根据本发明，即使在施加周期性动作以外的移动的情况下，也能够正确地估计当前图像的相位。因此，能够提供能够将从包含造影剂的过去图像中选择出的相同相位的血管造影像正确地叠加于当前图像的图像处理装置。
附图说明
图1是表示实施例1所涉及的图像处理装置的动作的概要的示意图。
图2是说明需要实施例1所涉及的图像处理装置的场面的示意图。
图3是说明需要实施例1所涉及的图像处理装置的场面的示意图。
图4是说明实施例1所涉及的图像处理装置的整体结构的功能框图。
图5是说明实施例1所涉及的特征点搜索部的动作的示意图。
图6是说明实施例1所涉及的重心计算部的动作的示意图。
图7是说明实施例1所涉及的矢量群计算部的动作的示意图。
图8是说明实施例1所涉及的对最新帧的处理动作的示意图。
图9是说明实施例1所涉及的选出部的动作的示意图。
图10是说明实施例1所涉及的图像叠加部的动作的示意图。
图11是说明实施例1所涉及的结构的效果的示意图。
图12是说明实施例2所涉及的图像处理装置的整体结构的功能框图。
图13是说明实施例2所涉及的特征点搜索部的动作的示意图。
图14是说明实施例2所涉及的图案识别部的动作的示意图。
图15是说明实施例2所涉及的图案识别部的动作的示意图。
图16是说明实施例2所涉及的结构的效果的示意图。
图17是说明实施例2所涉及的结构的效果的示意图。
图18是说明现有的装置结构的示意图。
图19是说明现有的装置结构的示意图。
图20是说明现有的装置结构的示意图。
图21是说明现有的装置结构的示意图。
图22是说明现有的装置结构的示意图。
图23是说明现有的装置结构的问题的示意图。
附图标记说明
11：特征点搜索部(图像上搜索单元)；12：重心计算部(图像上重心计算单元)；13：矢量群计算部(图像上矢量群计算单元)；21：特征点搜索部(帧上搜索单元)；22：重心计算部(帧上重心计算单元)；23：矢量群计算部(帧上矢量群计算单元)；31：选出部(选出单元)；32：图像叠加部(图像叠加单元)。
具体实施方式
[实施例1]
实施例1所涉及的图像处理装置成为在拍摄透视像运动图像的过程中进行动作的结构。如图1所示，实施例1所涉及的图像处理装置是将事先拍摄到的血管像叠加于正在拍摄的透视像运动图像的结构。血管像有多种，图像处理装置配合被检体的心脏的舒张收缩来选择恰当的血管像并执行叠加。本发明所涉及的图像处理装置成为如下的图像处理装置：以对在被检体内重复进行固定运动的部位进行放射线透视而得到的运动图像以及事先对该相同的部位连续进行放射线拍摄而得到的一系列的图像(血管像)为源来进行处理动作。血管像相当于本发明的过去图像。
在说明这种图像处理装置之前，需要说明某个施术。该施术是指在血管造影之后进行导管操作。在该一系列操作中，图2表示由X射线摄影装置拍摄被检体的血管像的情形。X射线管摄影装置具备顶板2，被检体仰卧在该顶板2上。X射线管3是向被检体的心脏照射X射线的结构。从X射线管3发出的X射线透过被检体以及顶板2后被FPD(平板探测器)4检测。当拍摄血管像时造影剂被注射到被检体内。从捕获扩大缩小的心脏的一个周期的变化的必要性考虑，拍摄好几次血管像。在这样拍摄到的一系列的血管像中，通过血管造影清楚地拍进了心脏的冠状动脉。而且，被拍进一系列的血管像的冠状动脉的形状各不相同。这是因为一系列的血管像是心脏扩大后收缩再扩大为止的期间连续拍摄到的。
在血管造影之后，进行利用导管进行的冠状动脉的施术。图3表示此时的情形。此时X射线管3以及FPD 4执行连续的摄影，将透视像拍摄为运动图像。透视像并非指单纯的拍摄，而是指拍出时刻变化的被检体的样子的运动图像。因此，为了强调该意思，在本说明书中设为将透视像称为透视像运动图像。手术操作者一边通过监视器观察该透视像运动图像一边将导管插到冠状动脉。
使用该导管进行的施术需要相当长的时间。因而，在该施术过程中不能始终进行血管造影。因此，本发明所涉及的图像处理装置登场。即，图像处理装置成为在透视像运动图像上叠加预先拍摄到的血管像的结构。由此，能够将本来在透视像运动图像中无法看清的冠状动脉的状况可靠地传达给手术操作者。此时重要的是如何决定将多个血管像中的哪个血管像叠加于透视像运动图像。本发明所涉及的图像处理装置具有能够进行该选择那样的结构。
图4是说明图像处理装置的结构的功能框图。本发明所涉及的图像处理装置具备：特征点搜索部11、21，其从图像以及运动图像搜索特征点；重心计算部12、22，其计算对于多个特征点而言的重心；矢量群计算部13、23，其计算以重心为基准来表示特征点的相对位置的矢量群；选出部31，其从矢量群中选择一个；以及图像叠加部32，其使与被选出的矢量群相对应的血管像叠加于透视像运动图像。为了便于说明，特征点搜索部11和特征点搜索部21设为不同来进行了说明，但是能够以相同的结构来实现。这种事情在重心计算部12、22以及矢量群计算部13、23中也同样。以下，说明这些结构。此外，特征点搜索部11、重心计算部12、矢量群计算部13预先在拍摄一系列血管像之后且在利用导管进行的冠状动脉的施术开始前进行动作，特征点搜索部21、重心计算部22、矢量群计算部23、选出部31、图像叠加部32在利用导管进行的冠状动脉的施术过程中进行动作。选出部31相当于本发明的相位确定单元。特征点搜索部11、21相当于本发明的图像上特征点搜索单元。
图4中的特征点搜索部11相当于本发明的图像上搜索单元，重心计算部12相当于本发明的图像上重心计算单元。矢量群计算部13相当于本发明的图像上矢量群计算单元，特征点搜索部21相当于本发明的帧上搜索单元。重心计算部22相当于本发明的帧上重心计算单元，矢量群计算部23相当于本发明的帧上矢量群计算单元。选出部31相当于本发明的选出单元，图像叠加部32相当于本发明的图像叠加单元。
<<拍摄一系列的血管像之后进行的动作>>
自此，说明在拍摄一系列的血管像之后且在利用导管进行的冠状动脉的施术之前进行的动作。
<血管像获取部10>
由X射线摄影装置生成的血管像被输入到血管像获取部10。血管像获取部10是获取通过对包含伴有周期性动作的结构体的被检体在周期性动作的一个周期内进行拍摄而得到的多个血管像的结构，相当于本发明的过去图像获取单元。血管图像获取部10也可以获取两个周期以上的血管像。
<特征点搜索部11>
拍摄到的一系列的血管像暂时存储在未图示的存储部，被送出到特征点搜索部11。为了便于说明，血管像设为X射线摄影装置的整个视野中的位于心脏的周边部的固定框内的图像。一系列的血管像P1、P2、P3……成为在有造影剂的状态下拍摄心脏的一个脉动周期的冠状动脉的形状的变动而得到的像。因而，血管像P1、P2、P3……中大为显著地拍进了被造影的冠状动脉。但是，当仔细观察这些血管像P1、P2、P3……时，拍进了小的颗粒那样的影。该影来源于被检体内的某种结构，被称为特征点。特征点是稳定地存在的，配合心脏的脉动而运动。更具体地说，每次心脏脉动时，特征点都遵循相同的轨迹来运动，在脉动的每个周期都回到图像上的相同的位置。因而，特征点应该能够利用于辨别心脏的脉动处于何种状态。
骨骼等结构物在图像上几乎不因心率而移动，因此期望不提取为特征点。因此，当在各图像中搜索特征点时，期望在取得该图像与该图像之前拍摄到的图像之差之后进行特征点的搜索。此外，之前拍摄到的图像优选使用刚刚拍摄到的图像，但是能够考虑运动的速度等来多样地选择使用何种程度之前的时间点的图像。
血管像包含在向被检体内导入了造影剂的状态下拍摄到的放射线图像。特征点搜索部11对血管像上的避开了造影剂的阴影所在部分的区域进行搜索。
如图5所示，特征点搜索部11对一系列的血管像P1、P2、P3……实施图像分析来搜索特征点。设为从一系列的血管像P1、P2、P3……分别找出三个特征点。特征点搜索部11能够对这些找出的特征点分别进行辨别。具体地说，设为特征点搜索部11在血管像P1中找出三个特征点a、b、c。于是，在血管像P2中也发现三个特征点。血管像P1和血管像P2是时间上连续拍摄到的血管像，因此出现在血管像P1中的特征点a、b、c在拍摄血管像P2为止的期间内并不怎么运动。因而，在血管像P2中，应该在血管像P1的特征点a所在的场所附近出现特征点，其应该相当于特征点a。这种事情在其它的特征点b、c时也同样。此外，特征点搜索部11发现的特征点a、b、c在图像上离得够远，也不会相互混同。
特征点搜索部11能够根据这种原理来辨别在血管像P1中找出的特征点a、b、c位于血管像P2的何处。如果按拍摄的顺序继续进行这种特征点的辨别，则能够在血管像P1、P2、P3……的所有血管像中完成特征点的辨别。这样，特征点搜索部11在一系列的血管像中一边改变位置一边搜索多个共同拍进的特征点。
<重心计算部12>
特征点搜索部11搜索出的特征点a、b、c的位置信息被送出到重心计算部12。重心计算部12如图6所示那样计算将血管像P1中发现到的特征点a、b、c连接而形成的三角形的重心G在图像上的位置。重心计算部12对其它的血管像P2、P3……也计算重心G。这样，重心计算部12针对一系列的血管像P1、P2、P3……的每个血管像求出对于在血管像上搜索出的各特征点而言的重心(将各特征点连接而形成的图形的重心)、即重心点的位置。
<矢量群计算部13>
特征点搜索部11搜索出的特征点a、b、c的位置信息以及重心计算部12计算出的重心G的位置信息被送出到矢量群计算部13。如图7所示，矢量群计算部13使用在血管像P1中发现到的特征点a1、b1、c1和对于它们而言的重心G1来生成由三个矢量构成的矢量群。第一个矢量是以重心G1为起点、以特征点a1为终点的矢量G1a1。第二个矢量是以重心G1为起点、以特征点b1为终点的矢量G1b1。第三个矢量是以重心G1为起点、以特征点c1为终点的矢量G1c1。将它们合起来就是与血管像P1有关的矢量群。该矢量群相对地表示以重心G1为基准的各特征点的位置。矢量群计算部13在其它的血管像P2、P3……也进行相同的动作，也计算与其它的血管像P2、P3……有关的矢量群。计算出的矢量群存储在未图示的存储部中。这样，矢量群计算部13针对一系列的血管像的每个血管像进行通过对各特征点进行以血管像上的重心点为基准表示特征点的位置和方向的矢量的计算来实现的矢量群的计算。
<<在利用导管进行的冠状动脉的施术过程中进行的动作>>
自此，说明在利用导管进行的冠状动脉的施术过程中进行的动作。
<透视像运动图像获取部20>
由X射线摄影装置生成的透视像运动图像被输入到透视像运动图像获取部20。透视像运动图像获取部20是在获取到多个血管像之后获取通过拍摄被检体而得到的透视像运动图像的结构，相当于本发明的当前图像获取单元。
<特征点搜索部21>
透视像运动图像被逐次地送出到特征点搜索部21。为了便于说明，透视像运动图像设为X射线摄影装置的整个视野中的位于心脏的周边部并且与拍摄血管像时共通的固定框内的运动图像。特征点搜索部21对构成透视像运动图像的各帧的最新生成的最新帧L进行动作。特征点搜索部21进行与上述的特征点搜索部11相同的动作。最新帧L相当于本发明的当前图像。最新帧L是在未向被检体内导入造影剂的状态下拍摄到的放射线图像。
即，特征点搜索部21对透视像运动图像的最新帧L实施图像分析来搜索特征点。特征点搜索部21从透视像运动图像的最新帧L仍找出三个相互离得够远的特征点。特征点搜索部21能够对这些找出的特征点分别进行辨别。即，通过特征点搜索部11的分析来从血管像P1、P2、P3……中找出三个特征点a、b、c。因而，能够估计在透视像运动图像的最新帧L的哪一处出现特征点a、b、c。特征点搜索部21能够根据这种原理来辨别在血管像P1中找出的特征点a、b、c位于透视像运动图像的最新帧L的何处。这样，特征点搜索部21在运动图像的一帧上搜索与在一系列的血管像上搜索出的各特征点相当的各特征点。
<重心计算部22>
特征点搜索部21搜索出的特征点a、b、c的位置信息被送出到重心计算部22。重心计算部22计算将在透视像运动图像的最新帧L中发现到的特征点a、b、c连接而形成的三角形的重心G在图像上的位置。这样，重心计算部22进行与上述的重心计算部12相同的动作。这样，重心计算部22求出对于在帧上搜索出的各特征点而言的重心(将各特征点连接而形成的图形的重心)、即重心点的位置。
<矢量群计算部23>
特征点搜索部21搜索出的特征点a、b、c的位置信息以及重心计算部22计算出的重心G的位置信息被送出到矢量群计算部23。矢量群计算部23使用在血管像P1中发现到的特征点a、b、c和对于它们而言的重心G来生成由三个矢量构成的矢量群。第一个矢量是以重心G为起点、以特征点a为终点的矢量Ga。第二个矢量是以重心G为起点、以特征点b为终点的矢量Gb。第三个矢量是以重心G为起点、以特征点c为终点的矢量Gc。将它们合起来就是与最新帧L有关的矢量群。该矢量群相对地表示以重心G为基准的各特征点的位置。这样，矢量群计算部23进行与上述的矢量群计算部13相同的动作。
图8图示了上述的特征点搜索部21、重心计算部22、矢量群计算部23的动作。此外，目前为止是在最新帧L中重复进行以血管像为源进行的处理这样的动作，但是从这里开始是只在利用导管进行的冠状动脉的施术过程中进行的动作。这样，矢量群计算部23计算通过对各特征点进行以帧上的重心点为基准表示特征点的位置和方向的矢量的计算来实现的矢量群。
<选出部31>
矢量群计算部23计算出的透视像运动图像的最新帧L所涉及的矢量群被送出到选出部31。如图9所示，选出部31从与存储在未图示的存储部中的血管像P1、P2、P3……相对应的各矢量群中选出与最新帧L所涉及的矢量群最接近的矢量群。作为选出方法，具体地说是如下方法：计算最新帧L所涉及的矢量群和血管像P1所涉及的矢量群的相似度K，之后对其它的血管像P2、P3……所涉及的矢量群也进行相同的动作，选出相似度K最高的矢量群。这样，选出部31从一系列的血管像所涉及的矢量群中选出与帧所涉及的矢量群最相似的矢量群。
有关血管像P1的相似度K1例如能够如下那样计算。
[式1]
此外，如图9所示，以选出部31选出与血管像P2相对应的矢量群来进行以后的说明。
<图像叠加部32>
表示被选出部31选出的矢量群与哪个血管像相对应的信息被送出到图像叠加部32。如图10所示，图像叠加部32执行使与被选出部31选出的矢量群相对应的血管像P2叠加于透视像运动图像的最新帧L的图像处理。此时，在使血管像P2的重心G2平行移动到最新帧L的重心G进行对位之后叠加到最新帧L。至此完成了在图1中说明的血管像的叠加动作。这样，图像叠加部32使被选出的矢量群所涉及的血管像叠加于帧。
各部11、12、13、21、22、23、31、32是通过图像处理装置所具有的CPU执行各种程序来实现的。另外，这些各部也可以分割为担当它们的运算装置来执行。
<本发明的效果>
图11对本发明的效果进行说明。设为当前存在血管像Pn和最新帧L。血管像Pn和最新帧L是心脏最扩大时拍摄到的。因而，本来应该被图像叠加部32相互叠加。但是，当对被拍进帧的三个特征点进行比较时可知不那么简单。这是因为成为被拍进一个帧的像在另一个像中向上下左右平行移动那样的关系。引起这种现象是因为被检体在呼吸着。当被检体呼吸时，产生整体上下左右(特别是上下)滚动那样的像的变动。这样，导致在血管像Pn与最新帧L之间特征点的位置发生偏移。尽管如此，认为难以将它们判定为一致地使图像处理装置进行动作。
但是，根据本发明，能够不受该平行移动的影响而正确地进行特征点的一致的判定，因此对该事情进行说明。像平行移动是指特征点一举地向一个方向移动。对于三个特征点a、b、c而言的重心G也随着该移动而移动。因而，无论特征点在图像上如何地平行移动，都被算为相同的矢量群。这是因为矢量群是指以重心为基准的各特征点的相对位置关系。根据本发明的结构，与最新帧L相对应的血管像的选出是以矢量群的相似性为基准进行的，因此没有在血管像的选出中加入平行移动的影响的余地。
如以上那样，根据本发明，能够提供一种能够正确地将血管像叠加于透视像的图像处理装置。即，根据本发明，成为如下结构：计算以对于在透视像的帧上搜索出的各特征点而言的重心、即重心点为基准来表示各特征点的位置和方向的矢量群，通过将该矢量群与一系列的图像所涉及的矢量群进行比较来从一系列的图像中选出适合于帧的叠加的图像。该矢量群具有即使因被检体的呼吸而像平行移动也不变化的特性。因而，根据本发明，能够正确地将血管像叠加于透视像。
[实施例2]
接着，说明实施例2所涉及的图像处理装置。该图像处理装置所进行的处理大致与实施例1相同，如图1中说明的那样。实施例1所涉及的装置和实施例2所涉及的装置结构也很相似。图12是表示实施例2所涉及的装置的结构的功能框图。图12虽然与实施例1所涉及的图4很相似，但是不同之处在于在通过特征点搜索部11、21搜索了特征点之后、具备区段图像获取部15、25、图案识别部26。为了便于说明，区段图像获取部15和区段图像获取部25设为不同来说明，但是能够以相同的结构来实现。
本实施例的图像处理装置假定包含大量特征点的图像。图13说明特征点搜索部11对这种包含大量特征点的血管像P1、P2、P3……的动作。该情况下的特征点搜索部11首先从血管像P1发现大量特征点。然后，特征点搜索部11对血管像P2也进行特征点的搜索，找出数量众多的特征点。
表示特征点搜索部11搜索出的特征点的位置的信息被送出到区段图像获取部15。区段图像获取部15如图14所示那样确定血管像P1上的以特征点为中心的矩形的区段，提取该区段的内部的像素值图案(以下称为区段图像)。图14的血管像P1中有六个特征点pa、pb、pc、pd、pe、pf，与这些特征点相对应的区段图像的像素值图案互不相同。这是因为在这些特征点中显现出互不相同的结构体。
另一方面，区段图像获取部25也如图15所示那样提取最新帧L上的以特征点为中心的区段图像。即，区段图像获取部25所确定的区段具有与区段图像获取部15所确定的区段相同的大小，具有与区段图像获取部15所确定的区段相同的形状。如图15所示，在最新帧L中也有被特征点搜索部21发现的六个特征点pa、pb、pc、pd、pe、pf，与这些特征点相对应的区段图像中的像素值图案互不相同。
在此，血管像P1上的各特征点与最新帧L上的各特征点的位置不同。但是，在各特征点描绘了相同的结构体，因此存在伴随周期性动作而产生的失真，但是图像图案应该是共通的。因此，图案识别部26通过计算最新帧L中的与pa相对应的区段图像以及血管像P1中的与各特征点相对应的区段图像之间的相似度，来确定血管像P1中的哪个特征点是pa。
根据本实施例，如图16、图17所示，能够通过图案识别部26来判断血管像P1以及最新帧L中找出的特征点pa是血管像P1中的六个特征点中的哪个。这种事情对其它的特征点pb～pf也同样。
特征点即使数量多也稳定地存在，因此如果在血管像P1、P2、P3……中找出六个特征点，则在最新帧L中也能够找出六个特征点。在这些帧上找出的六个特征点中的某个特征点是在血管像P1中找出的特征点pa。根据本实施例，能够通过图案识别部26来判断最新帧L中找出的六个特征点中的哪个是特征点pa。这种事情对其它的特征点也同样。
此外，也可以与实施例1同样地，在对一系列的血管像P1、P2、P3……实施图像分析、搜索特征点之后，通过区段图像来进行血管像P1、P2、P3间的特征点的关联。
本发明不限于上述的实施例，能够实施如下所述的变形。
(1)本发明所涉及的图像处理装置能够搭载于放射线摄影装置。
(2)实施例1中的特征点搜索部11、21搜索了3个特征点，但是本发明不限于该结构。特征点搜索部11、21也可以构成为搜索4个以上的特征点。在该结构的情况下，进行比特征点搜索部11、21更下游的动作的各部也根据4个以上的特征点来进行动作。
(3)在实施例1中，对构成透视像运动图像的各帧中最新生成的最新帧L进行动作，但是本发明不限于该结构。也可以对构成透视像运动图像的其它帧进行动作。
(4)实施例2中的重心计算部12、22搜索了3个特征点，但是本发明不限于该结构。重心计算部12、22也可以构成为搜索4个以上的特征点。在该结构的情况下，进行比重心计算部12、22更下游的动作的各部也根据4个以上的特征点来进行动作。
(5)实施例2的区段图像获取部15、25所使用的区段是矩形，特征点位于中心，但是本发明不限于该结构。既可以特征点不在区段的中心，也可以区段不是矩形。
(6)上述的选出部31根据矢量群来进行血管像的选出，但是本发明不限于该结构。即，选出部31也可以设为以下结构：通过计算各血管像中的各特征点a、b、c的周边的区段图像与最新帧中的特征点a、b、c的周边区域的区段图像之间的相似度，来计算各血管像与最新帧L的相似度。实施例1、实施例2中的血管像的选出是通过如图9中说明那样的矢量群的比较来进行的。另一方面，根据本变形例的结构，判断最新帧L的特征点a所涉及的区段图像与血管像P1上的特征点a所涉及的区段图像的相似性来计算评价值。选出部31也针对其它的特征点b、c进行该动作，加入特征点a、b、c所涉及的评价值来计算与血管像P1整体有关的相似度。选出部31也针对其它的血管像P2、P3……进行该动作，对全部的血管像计算相似度。接着，选出部31根据这些相似度来判断血管像P1、P2、P3……中的哪个血管像最接近最新帧L，选出最接近的血管像。
在表示相对应的特征点的结构物的周边拍进了相同的结构物，但是由于周期性的动作而在该结构物的图像中产生失真。因而，即使是相同的结构物的图像，在各图像中也根据相位的不同而失真方式不同。另外，根据被摄体的不同，在与特征点一起移动的结构体和不因周期性的动作而移动的结构体叠加地被拍进特征点的周围的区段图像的情况下，也有可能不因周期性的动作而移动的结构体的叠加方式不同。因而，血管像上的特征点a、b、c的位置也有可能不会如图6那样理想。因而，与根据特征点a、b、c的位置信息来进行血管像的选出的实施例1的结构相比，如果还将特征点a、b、c的周围的信息包括在内地进行血管像的选出，则能够更高精度地估计相位。
(7)本发明的过去图像获取单元也能够设为以下结构：获取通过对被检体进行拍摄而得到的多个过去图像，该被检体包含伴有周期性动作的结构体，该多个过去图像是在周期性动作的两个以上的周期内进行拍摄而得到的。这种情况下的图像叠加部32将从相位与所确定的相位相同的多个过去图像中选择出的图像和所述当前图像相叠加。

Claims (12)

1.一种图像处理装置，其特征在于，具备：
过去图像获取单元，其获取通过对被检体进行拍摄而得到的多个过去图像，所述被检体包含伴有周期性动作的结构体，所述多个过去图像是在所述周期性动作的至少一个周期内对所述被检体进行拍摄而得到的；
当前图像获取单元，在获取到所述多个过去图像之后，该当前图像获取单元获取通过对所述被检体进行拍摄而得到的当前图像；
图像上特征点搜索单元，其对所述多个过去图像以及所述当前图像分别搜索多个特征点；
关联决定单元，其将所述当前图像中的各特征点与各所述过去图像中的所述各特征点关联起来；以及
相位确定单元，其分别计算所述当前图像的多个特征点与各所述过去图像中的关联起来的所述多个特征点的相似度，来确定所述当前图像与所述多个过去图像中的哪个过去图像相对应，由此估计所述当前图像位于所述周期性动作的哪个相位。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
所述图像上特征点搜索单元在成为对象的图像与成为对象的图像之前的图像之间的差分图像中搜索所述多个特征点。
3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
所述过去图像包含在向所述被检体内导入了造影剂的状态下拍摄到的放射线图像，
所述当前图像是在未向所述被检体内导入造影剂的状态下拍摄到的放射线图像，
所述图像上特征点搜索单元搜索所述过去图像中的避开了造影剂的阴影所在部分的区域。
4.根据权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，
所述关联决定单元根据各所述过去图像中的各特征点的周边的区段图像与所述当前图像中的各特征点的周边区域的区段图像之间的相似度来决定关联。
5.根据权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，
所述关联决定单元以刚刚拍摄到的所述过去图像中的各特征点为基准，将该特征点附近的特征点决定为进行关联的特征点。
6.根据权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，
所述相位确定单元通过将所述过去图像中的各特征点的相对位置关系和所述当前图像中的各特征点的相对位置关系进行比较来计算所述相似度。
7.根据权利要求6所述的图像处理装置，其特征在于，
各特征点的相对位置关系是与各特征点的重心位置相距的相对距离。
8.根据权利要求6所述的图像处理装置，其特征在于，
各特征点的相对位置关系是从各特征点的重心位置向各特征点的矢量。
9.根据权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，
所述相位确定单元计算各所述过去图像中的各特征点的周边的区段图像与所述当前图像中的各特征点的周边区域的区段图像之间的相似度来作为所述相似度。
10.根据权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，
还具备图像叠加单元，该图像叠加单元生成将所述当前图像与对应于所估计出的相位的所述过去图像相叠加而得到的图像。
11.根据权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，
过去图像获取单元获取通过对被检体进行拍摄而得到的多个过去图像，所述被检体包含伴有周期性动作的结构体，所述多个过去图像是在所述周期性动作的两个以上的周期内进行拍摄而得到的，并且该过去图像获取单元还具备图像叠加单元，该图像叠加单元将从相位与所确定的所述相位相同的多个过去图像中选择出的图像和所述当前图像相叠加。
12.一种放射线摄像装置，其特征在于，
具备根据权利要求1或2所述的图像处理装置。
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