CN109381206B - 图像处理装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够检测准确的照射场的位置从而能够对放射线图像实施适当的图像处理的图像处理装置及其工作方法以及工作程序。控制台(16)的CPU(67)的检测部(82)根据从相机(23)输出的相机图像(63)检测电子暗盒(15)的位置和照射场(IF)的位置，所述相机(23)安装于X射线源(13)并至少拍摄电子暗盒(15)。图像处理部(83)对由电子暗盒(15)检测出的X射线图像(40)实施基于电子暗盒(15)的位置的信息和照射场(IF)的位置的信息的图像处理。

Description

图像处理装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种图像处理装置及其工作方法。
背景技术
在医疗领域中，正在盛行根据由放射线图像检测装置检测出的放射线图像进行诊断。放射线图像检测装置具有传感器面板。在传感器面板设置有摄影区域。在摄影区域内二维排列有多个像素。像素对从放射线源照射并透射被摄体(患者)的放射线作出感应而蓄积电荷。放射线图像检测装置将蓄积在像素中的电荷转换为数字信号，并输出该数字信号作为放射线图像。
放射线图像检测装置有固定在设置于摄影室的摄影架的台式和传感器面板等容纳在能够搬运的壳体内的便携式。便携式放射线图像检测装置称作电子暗盒。电子暗盒除了有从商用电源经由电缆供电的有线类型之外，还有从安装于壳体的电池供电的无线类型。
电子暗盒活用其机动性而带出摄影室外部来使用。例如，在进行通过巡回无法前往摄影室的患者所在的病房而拍摄的巡诊摄影时使用。并且，电子暗盒为了拍摄自家疗养中的老年人或因事故、灾害等需急救的患者，有时还在医疗设施外使用。如此，下面将不使用摄影架的摄影称作自由位摄影。
然而，在放射线源设置有照射场准直器(还称作准直器)。照射场准直器具有设定照射场的照射开口。在此，照射场是放射线照射到的区域。放射线技术人员等操作员改变该照射场准直器的照射开口的大小来设定与医生等拍摄请求者指示的摄影命令相应的照射场。
根据摄影命令的内容，传感器面板的摄影区域并非全部为照射场，有时在摄影区域产生放射线照射不到的区域(以下称为非照射场)。在该情况下，相当于非照射场的放射线图像的部分(以下称为非照射场相应部分)直接呈白色，与呈黑色的相当于照射场的部分(以下，照射场相应部分)之间的对比度过强而阻碍观察。
因此，例如专利文献1中记载，以往在显示放射线图像时，检测照射场的位置，并对放射线图像实施了黑化处理或修整处理等，该黑化处理是用黑色填满相当于检测出的照射场的照射场相应部分以外的部分、即非照射场相应部分的处理，该修整处理是去除非照射场相应部分的处理。
在专利文献1中，通过对放射线图像进行图像解析来检测照射场的位置。例如，提取放射线图像的像素值(浓度)急剧变化的部分作为照射场与非照射场的边界(边缘)，并检测在所提取的边界处形成的矩形区域作为照射场。或者，将以Snake法(蛇形算法)为代表的动态轮廓提取算法适用于放射线图像来提取照射场的轮廓，并检测为照射场。
专利文献1：日本特开2015-100592号公报
但是，照射场并不限于矩形地设定成各种各样的形状，并且放射线图像的像素值根据放射线的照射条件产生偏差，而且放射线具有散射或衍射之类的特性。因此，放射线图像中的照射场的轮廓有时不清晰。因而，在如专利文献1那样对放射线图像进行图像解析来检测照射场的位置的方法中，检测出的照射场的位置的可靠性不那么高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够检测准确的照射场的位置从而能够对放射线图像实施适当的图像处理的图像处理装置及其工作方法以及工作程序。
为了解决上述课题，本发明的图像处理装置具备：放射线图像获取部，获取由电子暗盒检测出的放射线图像，所述放射线图像是基于从放射线源照射并透射被摄体的放射线的放射线图像；相机图像获取部，获取从相机输出的相机图像，所述相机安装于放射线源并至少拍摄电子暗盒；检测部，根据相机图像检测电子暗盒的位置和照射场的位置，所述照射场是放射线照射到的区域；以及图像处理部，对放射线图像实施基于电子暗盒的位置的信息和照射场的位置的信息的图像处理。
优选放射线源具有照射场显示光源，所述照射场显示光源发出表示照射场的照射场显示光，检测部根据映射在相机图像内的照射场显示光检测照射场的位置。
优选在电子暗盒设置有检测放射线图像的摄影区域，图像处理装置具备：第1获取部，获取相机图像内的照射场在基准距离SIDO中的基准大小LIMO，所述基准距离SIDO是以放射线源的放射线管的焦点位置为端点预先设定的距离；以及第2获取部，获取放射线摄影时的焦点位置与摄影区域之间的距离SID1，检测部根据由第1获取部获取的基准大小LIMO、基准距离SIDO以及由第2获取部获取的距离SID1计算放射线摄影时的相机图像内的照射场的大小LIM1。
优选在放射线源设置有照射场准直器，所述照射场准直器具有设定照射场的照射开口，第1获取部获取放射线摄影时的照射开口的大小，并获取与所获取的照射开口的大小对应的基准大小LIMO。
优选图像处理部包含第1图像处理部和/或第2图像处理部，该第1图像处理部对照射场相应部分实施第1图像处理作为图像处理，所述照射场相应部分为与照射场相应的放射线图像的部分，该第2图像处理部对非照射场相应部分实施第2图像处理作为图像处理，所述非照射场相应部分为与非照射场相应的放射线图像的部分，所述非照射场是放射线照射不到的除照射场以外的区域。
优选第1图像处理部对照射场相应部分实施多频处理以及动态范围压缩处理作为第1图像处理。并且，优选第2图像处理部实施黑化处理或修整处理作为第2图像处理，所述黑化处理是用黑色填满非照射场相应部分的处理，所述修整处理是去除非照射场相应部分而只留下照射场相应部分的处理。
优选图像处理装置具备关联建立处理部，所述关联建立处理部将照射场相应部分或非照射场相应部分中的任1个信息作为放射线图像的附带信息与放射线图像建立关联。
本发明的图像处理装置的工作方法具备：放射线图像获取步骤，获取由电子暗盒检测出的放射线图像，所述放射线图像是基于从放射线源照射并透射被摄体的放射线的放射线图像；相机图像获取步骤，获取从相机输出的相机图像，所述相机安装于放射线源并至少拍摄电子暗盒；检测步骤，根据相机图像检测电子暗盒的位置和照射场的位置，所述照射场是放射线照射到的区域；以及图像处理步骤，对放射线图像实施基于电子暗盒的位置的信息和照射场的位置的信息的图像处理。
本发明的图像处理装置的工作程序使计算机执行以下功能：放射线图像获取功能，获取由电子暗盒检测出的放射线图像，所述放射线图像是基于从放射线源照射并透射被摄体的放射线的放射线图像；相机图像获取功能，获取从相机输出的相机图像，所述相机安装于放射线源并至少拍摄电子暗盒；检测功能，根据相机图像检测电子暗盒的位置和照射场的位置，所述照射场是放射线照射到的区域；以及图像处理功能，对放射线图像实施基于电子暗盒的位置的信息和照射场的位置的信息的图像处理。
发明效果
根据本发明，能够提供图像处理装置及其工作方法以及工作程序，由于根据从安装于放射线源并至少拍摄电子暗盒的相机输出的相机图像检测电子暗盒的位置和作为放射线照射到的区域的照射场的位置，并且对放射线图像实施基于检测出的电子暗盒的位置的信息和照射场的位置的信息的图像处理，因此能够检测准确的照射场的位置，从而能够对放射线图像实施适当的图像处理。
附图说明
图1是表示X射线摄影系统的图。
图2是表示图像文件的图。
图3是电子暗盒的外观立体图。
图4是表示X射线图像的图。
图5是表示电子暗盒执行的动作的流程的图。
图6是表示相机图像的图。
图7是构成控制台的计算机的框图。
图8是控制台的CPU的框图。
图9是图像处理部的框图。
图10是表示控制台的CPU的处理步骤的流程图。
图11是表示图像处理部的处理步骤的流程图。
图12A表示相对于摄影区域倾斜设定照射场并且腕部为摄影部位时的自由位摄影的样子，图12B表示X射线图像。
图13是其他例子的图像处理部的框图。
图14是第2实施方式的控制台的CPU的框图。
图15是第2实施方式的参考图。
图16是第3实施方式的控制台的CPU的框图。
符号说明
10-X射线摄影系统，11-X射线产生装置，12-X射线摄影装置，13-X射线源(放射线源)，14-线源控制装置，15-电子暗盒，16-控制台(图像处理装置)，20-X射线管，21-照射场准直器，22-照射场显示光源，23-相机，25-触摸面板，26-电压产生部，27-控制部，28-照射开关，30-显示器，31-输入设备，40-X射线图像(放射线图像)，41-图像文件，42-附带信息，50-传感器面板，51-电路部，52-壳体，52A-前表面，53-透射板，55-闪烁器，56-光检测基板，57A～57C-标记，60-照射场相应部分，61-非照射场相应部分，63-相机图像，65-存储设备，66-存储器，67-CPU，68-通信部，69-数据总线，75-工作程序，80-相机图像获取部，81-X射线图像获取部(放射线图像获取部)，82、102-检测部，83、95-图像处理部，83A、95A-第1图像处理部，83B、95B-第2图像处理部，84-显示控制部，90-腕部的轮廓，91-骨骼的轮廓，100-第1获取部，101-第2获取部，103-运算式，110-关联建立处理部，H-被摄体，LIF-照射场显示光，FOV-相机的视场，IF、IFO、IF1-照射场，NIF-非照射场，RX-摄影区域，ST100～ST140、ST1301、ST1302-步骤，FP-X射线管的焦点位置，x、y-X射线摄影时的照射开口的大小，SIDO-基准距离，SID1-X射线摄影时的焦点位置与摄影区域之间的距离，LIMO-基准图像内尺寸，LIM1-X射线摄影时的相机图像内的照射场的图像内尺寸，CPO、CP1-点，X0、Y0、X1、Y1-照射场的纵横长度。
具体实施方式
[第1实施方式]
在图1中，将X射线用作放射线的X射线摄影系统10具备X射线产生装置11和X射线摄影装置12。X射线产生装置11由相当于放射线源的X射线源13和线源控制装置14构成。X射线摄影装置12由电子暗盒15和相当于图像处理装置的控制台16构成。
在图1中示出了在设置有X射线摄影系统10的摄影室中，在与X射线源13相对的工作台17载置电子暗盒15，并在电子暗盒15上放置被摄体H的摄影部位(本例中为手)来进行X射线摄影的样子。即，图1所示的X射线摄影是不使用摄影架进行的自由位摄影。
X射线源13内置有产生X射线的X射线管20、对作为X射线照射到的区域的照射场IF(参考图3等)进行限定的照射场准直器21以及发出表示照射场IF的照射场显示光LIF(还参考图3等)的照射场显示光源22。
X射线管20具有发射热电子的灯丝和与从灯丝发射的热电子撞击而发射X射线的靶。照射场准直器21例如将屏蔽X射线的4张铅板配置在四边形的各边上，并在中央形成有使X射线透射的四边形的照射开口。在该情况下，照射场准直器21通过移动铅板的位置而改变照射开口的大小，从而设定照射场IF。照射场显示光源22通过照射场准直器21的照射开口进行照射场显示光LIF的照射。因此，照射场显示光LIF如字面那样具有与照射场IF相同的形状和大小。照射场显示光源22发出特殊颜色(例如黄色)的照射场显示光LIF，以便操作员在使灯光暗淡的摄影室内也能够辨认。
在X射线源13安装有光学式相机23。由于是X射线摄影，因此在操作员进行X射线源13、电子暗盒15以及被摄体H的相对定位之后，相机23在其视场(以下，称作FOV(Field OfView))内捕捉电子暗盒15以及被摄体H。相机23拍摄相机图像63(参考图6)，该相机图像63是包含这些电子暗盒15以及被摄体H的光学图像。相机图像63例如是彩色图像，并且是静止图像。
在此，技术方案中提及的“安装于放射线源的相机”包括如图1直接安装于X射线源13的外周部的情况是当然的，还包括如照射场显示光源22那样内置于X射线源13的情况。在X射线源13的外周部配设有物镜并在X射线源13以外的部分(例如将X射线源13悬挂在顶棚上的臂等)内置有摄像元件的情况也包含于技术方案中提及的“安装于放射线源的相机”。
相机23具有无线通信部以及电池，并以无线方式工作。相机23无线接收来自控制台16的摄影指示信号，并根据摄影指示信号拍摄相机图像63。相机23向控制台16无线发送所拍摄到的相机图像63。
线源控制装置14具有触摸面板25、电压产生部26、控制部27以及照射开关28。触摸面板25在设定X射线的照射条件以及照射场准直器21的照射开口的大小时操作，所述X射线的照射条件包括施加于X射线管20的管电压、管电流以及X射线的照射时间。在此，管电流是决定从X射线管20的灯丝朝向靶的热电子的流量的参数。
电压产生部26产生施加于X射线管20的管电压。控制部27控制该电压产生部26的动作来控制管电压、管电流以及X射线的照射时间。控制部27具有在从X射线管20产生X射线时开始计时的定时器，当由定时器计时的时间为在照射条件中设定的照射时间时，停止X射线管20的动作。并且，控制部27使照射场准直器21工作，将该照射开口的大小设为利用触摸面板25设定的大小。
照射开关28在开始照射X射线时由操作员操作。照射开关28是两级按钮型。当照射开关28被按至第1级(半按)时，控制部27使X射线管20开始进行产生X射线之前的准备动作。当照射开关28被按至第2级(全按)时，控制部27使X射线管20产生X射线。由此，朝向作为被摄体H的摄影部位的手照射X射线。
电子暗盒15检测基于X射线的X射线图像40(参考图2)，该X射线从X射线源13照射并透射被摄体H。与相机23相同，电子暗盒15具有无线通信部以及电池，并以无线方式工作。电子暗盒15向控制台16无线发送X射线图像40。
控制台16例如以笔记本电脑之类的个人计算机为基础安装操作系统等的控制程序或各种应用程序而构成。控制台16具有显示器30以及触摸板或键盘等输入设备31。控制台16将具有基于GUI(Graphical User Interface：图形用户界面)的操作功能的各种操作画面显示于显示器30，并通过各种操作画面接收操作员从输入设备31输入的各种操作指示。
经由输入设备31输入的各种操作指示有包含摄影菜单以及与此对应的照射条件等的条件设定指示。摄影菜单例如规定摄影部位、姿势以及方向为一组的摄影技法。摄影部位除了有图1中例示的手之外，还有头部、颈椎、胸部、腹部、手指、肘、腕部、膝部等。姿势是直立位、卧位、坐位等被摄体H的姿势，方向是正面、侧面、背面等被摄体H相对于X射线源13的方向。条件设定指示是用于设定与摄影命令相应的摄影菜单以及照射条件的指示，由操作员输入。摄影命令由例如诊疗科的医生等拍摄请求者为了向操作员指示X射线摄影而下发。在经由输入设备31输入了条件设定指示的情况下，控制台16向电子暗盒15无线发送包含被设定的摄影菜单以及照射条件的条件设定信号。
各种操作指示中还有相机图像63的摄影指示。在经由输入设备31输入了相机图像63的摄影指示的情况下，控制台16向相机23无线发送摄影指示信号。
控制台16将来自电子暗盒15的X射线图像40设为例如如图2所示的依照DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine：医学数字影像和通讯)标准的形式的图像文件41。然后，将该图像文件41发送至医疗图像保管通信系统(PACS；PictureArchiving and Communication System、未图示)。
图像文件41利用1个图像ID将X射线图像40和附带信息42建立关联而得。附带信息42中包含被摄体H的姓名、性别之类的被摄体信息、命令ID、摄影菜单以及照射条件等。命令ID是识别摄影命令的记号或编号。
在图3中，电子暗盒15由传感器面板50、电路部51以及容纳这两者的呈长方体形状的能够搬运的壳体52构成。壳体52例如为与胶片暗盒或IP(Imaging Plate：成像板)暗盒、CR(Computed Radiography：计算机X线摄影)暗盒大致相同的依照国际标准ISO(International Organization for Standardization)4090：2001的大小。
在壳体52的前表面52A形成有矩形状的开口，在开口安装有具有X射线透射性的透射板53。电子暗盒15以前表面52A与X射线源13相对的姿势定位，X射线照射到前表面52A。另外，虽然省略图示，但是除此之外，在壳体52还设置有切换主电源的接通/断开的开关和通知电池的剩余使用时间、摄影准备完成状态之类的电子暗盒15的工作状态的指示器。
传感器面板50由闪烁器55和光检测基板56构成。从前表面52A侧观察时，闪烁器55和光检测基板56以闪烁器55、光检测基板56的顺序层叠。闪烁器55具有CsI：T](铊激活的碘化铯)或GOS(Gd2O2S：Tb、铽激活的硫氧化钆)等荧光体，将经由透射板53入射的X射线转换为可见光来发射。另外，也可以使用从X射线照射到的前表面52A侧观察时以光检测基板56、闪烁器55的顺序层叠的传感器面板。并且，也可以使用通过非晶硒层等光导电膜将X射线直接转换为信号电荷的直接转换型传感器面板。
光检测基板56检测从闪烁器55发射的可见光并转换为电荷。电路部51对光检测基板56的驱动进行控制，并且根据从光检测基板56输出的电荷生成X射线图像40。
在光检测基板56设置有摄影区域RX。该摄影区域RX为与透射板53大致相同的大小，并以N行×M列的二维矩阵状排列有多个像素。像素对来自闪烁器55的可见光作出感应而蓄积电荷。通过利用电路部51将该像素中蓄积的电荷转换为数字信号，能够检测X射线图像40。
N、M是2以上的整数，例如N、M≈2000。另外，像素的行列数并不限定于此。并且，像素的排列可以是正方形排列，也可以将像素倾斜45°并且呈交错状配置像素。
在摄影区域RX的4个角配设有L字状的标记57A。并且，在摄影区域RX的1个短边的中央配设有棒状的标记57B。配设有该棒状的标记57B的一侧在X射线图像40中为上侧。而且，在摄影区域RX的中央配设有十字状的标记57C。标记57A形成为长边侧比短边侧长。通过这些标记57A～57C获知摄影区域RX的位置以及方向。
在图3中，与图1相同地示出了被摄体H的手放在电子暗盒15上的状态。而且，示出了从照射场显示光源22发出照射场显示光LIF(用虚线的阴影线表示)并且单点划线所示的照射场IF被照射场显示光LIF照射的样子。
在本例中，照射场IF中的与被摄体H的手腕碰到的边与摄影区域RX一致，并且其他3个边与摄影区域RX的相对的3个边平行。而且，照射场IF被设定为比摄影区域RX小一圈的大小。因此，在摄影区域RX中产生X射线照射不到的除照射场IF以外的区域，即非照射场NIF。
在该情况下，如图4所示，从电子暗盒15输出的X射线图像40分为相当于照射场IF的照射场相应部分60(用虚线阴影线表示)和相当于非照射场NIF的非照射场相应部分61(用实线阴影线表示)。在X射线图像40中，越是X射线的到达线量多的部分，越是呈黑色。因此，由于照射场相应部分60是X射线照射到的部分，因此呈黑色。另一方面，由于非照射场相应部分61是X射线照射不到的部分，因此为最大亮度，呈白色。
电子暗盒15具有检测X射线的照射开始的功能。关于该照射开始检测功能，例如在光检测基板56的摄影区域RX设置照射开始检测传感器。然后，对线量信号与预先设定的照射开始检测阈值进行比较，在线量信号超过照射开始检测阈值的情况下，判定为开始了X射线的照射，该线量信号从照射开始检测传感器以规定的采样周期输出并与X射线的到达线量相应。照射开始检测传感器例如由像素的一部分承担。
并且，与线源控制装置14的控制部27相同，电子暗盒15具有在检测出X射线的照射开始时开始计时的定时器。当由定时器计时的时间为在控制台16中设定的照射条件的照射时间时，电子暗盒15判定为结束了X射线的照射。
如图5所示，电子暗盒15在接收到来自控制台16的条件设定信号时，开始进行从像素读出暗电荷而重置(丢弃)的像素重置动作。另外，电子暗盒15在接收条件设定信号之前进行待机动作。待机动作是只对发挥接收条件设定信号的作用的无线通信部等必要最低限度的部分供给电力的状态。
接下来，电子暗盒15在通过照射开始检测功能检测出X射线的照射开始时，结束像素重置动作，开始进行使与X射线的到达线量相应的电荷蓄积到像素中的像素电荷蓄积动作。由此，能够使X射线源13的X射线的照射开始时刻与像素电荷蓄积动作的开始时刻同步。
之后，电子暗盒15在通过定时器检测出X射线的照射结束时，结束像素电荷蓄积动作，开始进行用于读出供诊断的X射线图像40的图像读出动作。由此，结束获得1个画面量的X射线图像40的1次X射线摄影。在结束图像读出动作之后，电子暗盒15再次返回到待机动作。
图6是映射有图1以及图3所示的X射线摄影的样子的相机图像63。在相机图像63内映射有工作台17、载置于工作台17的电子暗盒15、放在电子暗盒15上的被摄体H的手以及来自照射场显示光源22的照射场显示光LIF。
由于相机23安装于X射线源13，因此X射线源13与相机23之间的位置关系不变。因此，照射场显示光LIF以及照射场IF的中心始终位于相机图像63中的相同的位置。
在图7中，控制台16除了具备前述的显示器30以及输入设备31之外，还具备存储设备65、存储器66、CPU(Central Processing Unit：中央处理器)67以及通信部68。它们经由数据总线69相互连接。
存储设备65是内置于控制台16或者通过电缆或者网络连接的硬盘驱动器，或者是将多台硬盘驱动器联装而成的硬盘阵列。在存储设备65存储有操作系统等的控制程序、各种应用程序以及这些程序附带的各种数据等。
存储器66是用于使CPU67执行处理的工作存储器。CPU67将存储设备65中存储的程序加载到存储器66来执行按照程序的处理，由此对控制台16的各部进行统一控制。通信部68负责与电子暗盒15以及相机23之间的X射线图像40以及相机图像63等各种数据的通信。
在图8中，在存储设备65中存储有工作程序75。工作程序75是用于使构成控制台16的计算机作为图像处理装置发挥功能的应用程序。若工作程序75被启动，则CPU67与存储器66等协作，作为相机图像获取部80、X射线图像获取部81、检测部82、图像处理部83以及显示控制部84发挥功能。
相机图像获取部80发挥获取来自相机23的相机图像63的相机图像获取功能。相机图像获取部80将所获取的相机图像63输出到检测部82。X射线图像获取部81相当于放射线图像获取部，发挥获取来自电子暗盒15的X射线图像40的X射线图像获取功能。X射线图像获取部81将所获取的X射线图像40输出到图像处理部83。
检测部82发挥根据相机图像63检测电子暗盒15的位置的检测功能。更具体而言，检测部82将图案匹配等周知的图像识别技术应用于相机图像63而识别电子暗盒15的壳体52的前表面52A的标记57A～57C。然后，将已识别的标记57A～57C在相机图像63内的位置坐标检测为电子暗盒15的位置。由于标记57A、57B沿着摄影区域RX配设，因此检测部82检测出的电子暗盒15的位置即为摄影区域RX的位置。检测部82将检测出的电子暗盒15的位置的信息(以下，暗盒位置信息)输出到图像处理部83。
在如本例的标记57C那样被被摄体H遮盖而未映射在相机图像63内的情况下，必然无法由检测部82识别。但是，只要能够识别4个标记57A中的至少1个，则能够检测电子暗盒15的位置。另外，代替或除了标记57A～57C，也可以对前表面52A的外周的轮廓进行图像识别。
并且，检测部82还发挥根据相机图像63检测照射场IF的位置的检测功能。在本实施方式中，从照射场显示光源22进行照射场显示光LIF的照射，如图6所示，该照射场显示光LIF映射在相机图像63内。因此，在本实施方式中，检测部82根据照射场显示光LIF检测照射场IF的位置。在该情况下，也与电子暗盒15的位置的情况相同，检测部82通过周知的图像识别技术识别照射场显示光LIF照射的区域的外周的轮廓，并将识别出的轮廓在相机图像63内的位置坐标检测为照射场IF的位置。此时，由于照射场显示光LIF以特殊的颜色发光，因此检测部82参考颜色信息识别照射场显示光LIF照射的区域的外周的轮廓。检测部82将检测出的照射场IF的位置的信息(以下称为照射场位置信息)输出到图像处理部83。
图像处理部83发挥图像处理功能，该图像处理功能是对来自X射线图像获取部81的X射线图像40实施基于来自检测部82的暗盒位置信息和照射场位置信息的图像处理的功能。图像处理部83将已图像处理的X射线图像输出到显示控制部84。
显示控制部84进行将来自图像处理部83的已图像处理的X射线图像40显示于显示器30的控制。
如图9所示，图像处理部83包含第1图像处理部83A以及第2图像处理部83B。第1图像处理部83A根据来自检测部82的暗盒位置信息和照射场位置信息确定X射线图像40的照射场相应部分60。然后，作为图像处理对照射场相应部分60实施第1图像处理。与此相对，第2图像处理部83B确定X射线图像40的非照射场相应部分61，作为图像处理对非照射场相应部分61实施第2图像处理。
更具体而言，作为第1图像处理，第1图像处理部83A对照射场相应部分60实施多频处理以及动态范围压缩处理。并且，作为第2图像处理，第2图像处理部83B对非照射场相应部分61实施黑化处理。
多频处理首先对图像处理之前的X射线图像40制作多个平滑图像。然后，求出各个平滑图像之间的差分图像，并对该差分图像进行非线型转换处理。接下来，利用经非线型转换处理的各差分图像的总和进行频率强调，从而强调骨骼等结构物的边缘。动态范围压缩处理是多频处理的功能的一部分。动态范围压缩处理是以下处理：利用在多频处理中经非线型转换处理的各差分图像的总和，使X射线图像40的暗的部分明亮而容易观察，或者相反地使X射线图像40的明亮的部分发暗而容易观察。黑化处理是用黑色填满非照射场相应部分61的处理。
接下来，参考图10以及图11的流程图对基于上述结构的作用进行说明。首先，操作员经由控制台16的输入设备31设定所希望的摄影菜单。由此，包含被设定的摄影菜单以及与此对应的照射条件等的条件设定信号从控制台16发送到电子暗盒15。在设定摄影菜单之后，操作员经由触摸面板25对线源控制装置14设定与对应于已设定的摄影菜单的照射条件相同的照射条件。之后，开始进行X射线源13、电子暗盒15以及被摄体H的相对定位。
例如，在拍摄手的情况下，如图1等所示，操作员在工作台17上载置电子暗盒15，将被摄体H的手放到电子暗盒15上，再将X射线源13设定到被摄体H的手的正上方。并且，此时，操作员经由触摸面板25对线源控制装置14设定照射场准直器21的照射开口的大小、即照射场IF。
操作员使照射场显示光源22工作，使照射场显示光LIF朝向电子暗盒15照射。操作员以该照射场显示光LIF为线索对X射线源13、电子暗盒15以及被摄体H的位置进行微调，以使它们之间的位置关系成为所希望的关系。
在结束定位之后，操作员经由控制台16的输入设备31输出相机图像63的摄影指示。由此，相机图像63的摄影指示信号从控制台16无线发送到相机23。
在相机23中，根据来自控制台16的摄影指示信号拍摄相机图像63。相机图像63从相机23无线发送到控制台16。
如图10的步骤ST100所示，由相机图像获取部80获取来自相机23的相机图像63(相机图像获取步骤)。相机图像63从相机图像获取部80输出到检测部82。
操作员操作照射开关28，使X射线源13产生X射线。从X射线源13照射并透射被摄体H的X射线照射到电子暗盒15的前表面52A。由此，由电子暗盒15检测X射线图像40。X射线图像40从电子暗盒15无线发送到控制台16。
如步骤ST110所示，由X射线图像获取部81获取来自电子暗盒15的X射线图像40(相当于X射线图像获取步骤、放射线图像获取步骤)。X射线图像40从X射线图像获取部81输出到图像处理部83。
如步骤ST120所示，在检测部82中，根据来自相机图像获取部80的相机图像63检测电子暗盒15的位置和照射场IF的位置(检测步骤)。作为检测出的电子暗盒15的位置的信息的暗盒位置信息和作为照射场IF的位置信息的照射场位置信息输出到图像处理部83。
如步骤ST130所示，在图像处理部83中，对来自X射线图像获取部81的X射线图像40实施基于来自检测部82的暗盒位置信息和照射场位置信息的图像处理(图像处理步骤)。
在图11中示出了基于图像处理部83的图像处理步骤的一连串流程。如图9所示，作为第1图像处理，通过第1图像处理部83A对照射场相应部分60实施多频处理以及动态范围压缩处理(步骤ST1301)。接下来，作为第2图像处理，通过第2图像处理部83B对非照射场相应部分61实施黑化处理(步骤ST1302)。被实施了这样的图像处理的已图像处理的X射线图像40从图像处理部83输出到显示控制部84。另外，步骤ST1301的第1图像处理和步骤ST1302的第2图像处理也可以颠倒顺序。
在图10的步骤ST140中，已图像处理的X射线图像40通过显示控制部84显示于显示器30。X射线图像40进一步在控制台16中成为图像文件41而发送到PACS，供拍摄请求者阅览。
控制台16并非如以往通过对X射线图像40进行图像解析来检测照射场IF的位置，而是根据从相机23输出的相机图像63检测照射场IF的位置。因而，与根据照射场IF的轮廓有时不清晰的X射线图像40进行的检测相比，能够检测更准确的照射场IF的位置。而且，能够根据这样检测出的照射场IF的位置的信息对X射线图像40实施适当的图像处理。
关于本发明的效果，与对X射线图像40进行图像解析的以往例对比说明。如图12A所示，考虑以下情况：以照射场IF的各边与摄影区域RX的各边不平行的方式相对于摄影区域RX倾斜地设定照射场IF，并且是腕部等比较大量包含直线分量的摄影部位。
在以往的X射线图像40的图像解析中，例如将像素值急剧变化的部分提取为照射场IF与非照射场NIF的边界。然后，将在所提取的边界处形成的矩形区域检测为照射场。因此，在如图12A所示那样照射场IF不是矩形的情况下，很难检测照射场IF的位置。
并且，如图12B所示，在摄影部位为腕部的情况下，腕部的轮廓90或骨骼(尺骨以及桡骨)的轮廓91之类的直线分量多。由于这些轮廓90、91也是像素值急剧变化的部分，因此容易错误地提取为照射场IF与非照射场NIF的边界。并且，由于这些轮廓90、91呈线性，因此同样错误地提取为线性的照射场IF与非照射场NIF的边界的可能性进一步增加。
与此相对，在根据从相机23输出的相机图像63检测照射场IF的位置的本发明中，由于能够与X射线图像40无关地检测照射场IF的位置，因此即使在如图12A及图12B那样相对于摄影区域RX倾斜地设定照射场IF并且是比较大量包含直线分量的摄影部位的情况下，也能够检测准确的照射场IF的位置。
即，由于检测部82根据映射在相机图像63内的来自照射场显示光源22的照射场显示光LIF检测照射场IF的位置，因此只通过利用周知的图像识别技术便能够简单地检测照射场IF的位置。由于照射场显示光源22标配于大量的X射线源，因此能够有效地活用原有的装备。
由于第1图像处理部83A对X射线图像40的照射场相应部分60实施多频处理以及动态范围压缩处理，因此骨骼等结构物的边缘被强调，从而能够得到整体上对比度均匀的适合于诊断的画质的X射线图像40。并且，由于只对照射场相应部分60实施这些第1图像处理即可，因此能够减轻第1图像处理部83A的处理负担。
并且，由于第2图像处理部83B对非照射场相应部分61实施黑化处理，因此非照射场相应部分61不会被发白地显示而阻碍观察。
对非照射场相应部分61实施的第2图像处理并不限于上述的黑化处理。也可以如图13所示的图像处理部95的第2图像处理部95B那样，实施去除非照射场相应部分61而只留下照射场相应部分60的修整处理。在该情况下，也与黑化处理相同地去除非照射场相应部分61自身，因此非照射场相应部分61不会被发白地显示而阻碍观察。
另外，为方便起见，第1图像处理部95A虽然符号不同，但是功能与第1图像处理部83A相同。
[第2实施方式]
在图14以及图15所示的第2实施方式中，计算X射线摄影时的相机图像63内的照射场IF的大小(以下，图像内尺寸)。
在图14中，在本实施方式的控制台16的CPU67中除了设置有上述第1实施方式的图8所示的各部80、81、83、84(图14中未图示)之外，还设置有第1获取部100和第2获取部101。并且，代替检测部82而设置有检测部102。以下，还参考图15对第1获取部100、第2获取部101以及检测部102的功能进行说明。
第1获取部100获取相机图像63内的照射场IFO在基准距离SID(Source to Imagereceptor Distance)0中的基准大小(以下，基准图像内尺寸)LIMO，该基准距离是以X射线源13的X射线管20的焦点位置FP为端点预先设定的距离。
更详细而言，第1获取部100首先获取X射线摄影时的照射场准直器21的照射开口的大小(照射开口的纵横长度)x、y。然后，根据存储设备65中存储的运算式103(LIMO＝F(x、y))获取与所获取的照射开口的大小X、y对应的基准图像内尺寸LIMO。运算式103是以照射开口的大小x、y为变数的基准图像内尺寸LIMO的函数。第1获取部100通过将所获取的照射开口的大小x、y代入运算式103进行运算而获取基准图像内尺寸LIMO。第1获取部100将所获取的基准图像内尺寸LIMO和基准距离SIDO输出到检测部102。
在此，基准图像内尺寸LIMO是指投影到以连结以下两个部分的线为法线的平面的照射场IFO的纵横长度X0、Y0，该两个部分是焦点位置FP和距离焦点位置FP基准距离SIDO的点CPO。
第2获取部101获取X射线摄影时的焦点位置FP与摄影区域RX之间的距离SID1。距离SID1是从焦点位置FP向摄影区域RX下降的垂线的长度。第2获取部101将所获取的距离SID1输出到检测部102。
检测部102根据来自第1获取部100的基准图像内尺寸LIMO和基准距离SIDO以及来自第2获取部101的距离SID1，计算X射线摄影时的相机图像63内的照射场IF1的图像内尺寸LIM1。即，通过利用下述式(1)所示的相似比SID1/SIDO的计算而求出图像内尺寸LIM1。
LIM1＝(SID1/SIDO)·LIMO……(1)
与基准图像内尺寸LIMO相同，图像内尺寸LIM1也是投影到以连结以下两个部分的线为法线的平面的照射场IF1的纵横长度X1、Y1，该两个部分是焦点位置FP和距离焦点位置FP距离SID1的点CP1。因此，上述式(1)能够改写成以下式(2)、(3)。
X1＝(SID1/SIDO)·X0……(2)
Y1＝(SID1/SIDO)·Y0……(3)
例如，在基准距离SIDO＝5m、X0＝1m、Y0＝50cm且距离SID1＝2.5m的情况下，相似比SID1/SIDO＝2.5/5＝0.5，因此X1＝50em，Y1＝25cm。
检测部102将计算出的图像内尺寸LIM1转换为照射场IF1的轮廓在相机图像63内的位置坐标。然后，将转换后的位置坐标作为照射场位置信息输出到图像处理部83。后面的处理与上述第1实施方式相同，因此省略说明。
这样，由于获取相机图像63内的照射场IFO在基准距离SIDO中的基准图像内尺寸LIMO和X射线摄影时的焦点位置FP与摄影区域RX之间的距离SID1，并根据基准图像内尺寸LIMO、基准距离SIDO以及距离SID1计算X射线摄影时的相机图像63内的照射场IF1的图像内尺寸LIM1，因此即使在照射场显示光源22故障而无法进行照射场显示光LIF的照射的情况或X射线源未内置有照射场显示光源22自身的情况下，也能够毫无问题地检测照射场IF1的位置。
另外，X射线摄影时的照射开口的大小x、y例如由操作员经由输入设备31直接输入到控制台16。或者，也可以从线源控制装置14向控制台16发送X射线摄影时的照射开口的大小x、y。
与X射线摄影时的焦点位置FP与摄影区域RX之间的距离SID1也同样由操作员经由输入设备31直接输入到控制台16。或者，也可以在X射线源13安装测量距离SID1的测距传感器，并从测距传感器向控制台16发送已测量的距离SID1。测距传感器能够使用飞行时间(Time of Flight)相机、超声波传感器以及雷达传感器等。
并且，也可以根据映射在相机图像63内的电子暗盒15的大小求出距离SID1。在该情况下，将基准距离SIDO中的映射在相机图像63内的电子暗盒15的大小预先存储于存储设备65。然后，与X射线摄影时的相机图像63内的照射场IF1的图像内尺寸LIM1相同地通过利用相似比的计算而求出距离SID1。
利用运算式103运算与照射开口的大小x、y对应的基准图像内尺寸LIMO，但是本发明并不限定于此。也可以将与照射开口的大小x、y对应的基准图像内尺寸LIMO数据表化并存储于存储设备65。在该情况下，第1获取部100从存储设备65的数据表中读出与所获取的照射开口的大小x、y对应的基准图像内尺寸LIMO。
[第3实施方式]
在图16所示的第3实施方式中，将照射场相应部分的信息作为X射线图像40的附带信息42与X射线图像40建立关联。
在图16中，在本实施方式的控制台16的CPU67中除了设置有上述第1实施方式的图8所示的各部80～84(只图示检测部82)之外，还设置有关联建立处理部110。
检测部82将暗盒位置信息以及照射场位置信息输出到关联建立处理部110。关联建立处理部110根据来自检测部82的暗盒位置信息以及照射场位置信息确定X射线图像40的照射场相应部分60。关联建立处理部110将已确定的照射场相应部分60的信息(以下，照射场相应部分信息)包含于图像文件41的附带信息42。照射场相应部分信息具体为照射场相应部分6()在X射线图像40内的位置坐标。
这样，由于将照射场相应部分信息作为附带信息42与X射线图像40建立关联，因此在通过控制台16以外的其他设备、例如拍摄请求者的客户终端对照射场相应部分60实施图像处理的情况下，能够参考照射场相应部分信息。
另外，代替照射场相应部分信息，也可以将作为非照射场相应部分61的信息的非照射场相应部分信息作为附带信息42与X射线图像40建立关联。并且，在图16中例示了上述第1实施方式的检测部82，但是也可以是上述第2实施方式的检测部102。
只要在图像处理部包含第1图像处理部以及第2图像处理部中的至少任1个即可。
也可以以动态图像拍摄相机图像63，并根据在将要开始照射X射线之前拍摄的相机图像63检测电子暗盒15的位置和照射场IF的位置。
在上述各实施方式中，将相机图像63只为了检测电子暗盒15的位置和照射场IF的位置而使用，但是也可以在作为相机图像63拍摄动态图像并由操作员进行X射线源13、电子暗盒15以及被摄体H的相对定位时，将相机图像63显示于显示器30来支援定位。
在上述各实施方式中，例如相机图像获取部80、X射线图像获取部81、检测部82、102、图像处理部83、95(第1图像处理部83A、95A、第2图像处理部83B、95B)、显示控制部84、第1获取部100、第2获取部101以及关联建立处理部110之类的执行各种处理的处理部(processing unit)的硬件结构是如下各种处理器(processor)。
各种处理器包含CPU、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device：PLD)以及专用电子电路等。众所周知，CPU是执行软件(程序)而作为各种处理部发挥功能的通用处理器。PLD是FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等制造之后能够改变电路结构的处理器。专用电子电路是ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)等具有为了执行特定的处理而专门设计的电路结构的处理器。
1个处理部可以由这些各种处理器中的1个构成，也可以由同种或不同种的2个以上处理器的组合(例如，多个FPGA或CPU和FPGA的组合)构成。并且，也可以由1个处理器构成多个处理部。作为由1个处理器构成多个处理部的例子，第1方式是：由1个以上的CPU和软件的组合构成1个处理器并使该处理器作为多个处理部发挥功能。第2方式是，以片上系统(System On Chip：SoC)等为代表，使用利用1个IC芯片实现包含多个处理部的系统整体的功能的处理器。这样，各种处理部使用1个以上的上述各种处理器作为硬件结构而构成。
而且，更具体而言，这些各种处理器的硬件结构是组合半导体元件等电路元件而成的电子电路(circuitry)。
根据上述记载，能够掌握以下附记项1中记载的图像处理装置。
[附记项1]
一种图像处理装置，其具备：
放射线图像获取处理器，获取由电子暗盒检测出的放射线图像，所述放射线图像是基于从放射线源照射并透射被摄体的放射线的放射线图像；
相机图像获取处理器，获取从相机输出的相机图像，所述相机安装于所述放射线源并至少拍摄所述电子暗盒；
检测处理器，根据所述相机图像检测所述电子暗盒的位置和照射场的位置，所述照射场是所述放射线照射到的区域；以及
图像处理处理器，对所述放射线图像实施基于所述电子暗盒的位置的信息和所述照射场的位置的信息的图像处理。
在上述各实施方式中，例示了利用配置于摄影室的X射线摄影系统10进行自由位摄影的情况，但是利用作为便携式X射线产生装置的巡诊车在被摄体H的床所在的病房内进行自由位摄影的情况也能够适用本发明。
并不限于X射线，在使用γ线等其他放射线的情况下，也能够适用本发明。
本发明并不限于上述各实施方式，只要不脱离本发明的主旨，当然能够采用各种各样的结构。而且，本发明除了涉及程序之外，还涉及存储程序的存储介质。

Claims (8)

1.一种图像处理装置，其具备：
放射线图像获取部，其获取由电子暗盒检测出的放射线图像，所述放射线图像是基于从放射线源照射并透射被摄体的放射线的放射线图像；
相机图像获取部，其获取从相机输出的相机图像，所述相机安装于所述放射线源并至少拍摄所述电子暗盒；
检测部，其根据所述相机图像检测所述电子暗盒的位置和照射场的位置，所述照射场是所述放射线照射到的区域；以及
图像处理部，其对所述放射线图像实施基于所述电子暗盒的位置的信息和所述照射场的位置的信息的图像处理，
在所述电子暗盒设置有检测所述放射线图像的摄影区域，
所述图像处理装置具备：
第1获取部，其获取所述相机图像内的所述照射场在基准距离(SID0)中的基准大小(LIM0)，所述基准距离(SID0)是以所述放射线源的放射线管的焦点位置为端点预先设定的距离；以及
第2获取部，其获取放射线摄影时的所述焦点位置与所述摄影区域之间的距离(SID1)，
所述检测部根据由所述第1获取部获取的所述基准大小(LIM0)、所述基准距离(SID0)以及由所述第2获取部获取的所述距离(SID1)计算放射线摄影时的所述相机图像内的所述照射场的大小(LIM1)。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，
所述放射线源具有照射场显示光源，所述照射场显示光源发出表示所述照射场的照射场显示光，
所述检测部根据映射在所述相机图像内的所述照射场显示光检测所述照射场的位置。
3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，
在所述放射线源设置有照射场准直器，所述照射场准直器具有设定所述照射场的照射开口，
所述第1获取部获取放射线摄影时的所述照射开口的大小，并获取与所获取的所述照射开口的大小对应的所述基准大小(LIM0)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理装置，其中，
所述图像处理部包含第1图像处理部和/或第2图像处理部，该第1图像处理部对照射场相应部分实施第1图像处理作为所述图像处理，所述照射场相应部分为与所述照射场相应的所述放射线图像的部分，该第2图像处理部对非照射场相应部分实施第2图像处理作为所述图像处理，所述非照射场相应部分为与非照射场相应的所述放射线图像的部分，所述非照射场是所述放射线照射不到的除所述照射场以外的区域。
5.根据权利要求4所述的图像处理装置，其中，
所述第1图像处理部对所述照射场相应部分实施多频处理以及动态范围压缩处理作为所述第1图像处理。
6.根据权利要求4所述的图像处理装置，其中，
所述第2图像处理部实施黑化处理或修整处理作为所述第2图像处理，所述黑化处理是用黑色填满所述非照射场相应部分的处理，所述修整处理是去除所述非照射场相应部分而只留下所述照射场相应部分的处理。
7.根据权利要求4所述的图像处理装置，其中，
所述图像处理装置具备关联建立处理部，所述关联建立处理部将所述照射场相应部分或所述非照射场相应部分中的任1个信息作为所述放射线图像的附带信息与所述放射线图像建立关联。
8.一种图像处理装置的工作方法，其具备：
放射线图像获取步骤，获取由电子暗盒检测出的放射线图像，所述放射线图像是基于从放射线源照射并透射被摄体的放射线的放射线图像；
相机图像获取步骤，获取从相机输出的相机图像，所述相机安装于所述放射线源并至少拍摄所述电子暗盒；
检测步骤，根据所述相机图像检测所述电子暗盒的位置和照射场的位置，所述照射场是所述放射线照射到的区域；以及
图像处理步骤，对所述放射线图像实施基于所述电子暗盒的位置的信息和所述照射场的位置的信息的图像处理，
在所述电子暗盒设置有检测所述放射线图像的摄影区域，
所述图像处理装置的工作方法具备：
第1获取步骤，其获取所述相机图像内的所述照射场在基准距离(SID0)中的基准大小(LIM0)，所述基准距离(SIDO)是以所述放射线源的放射线管的焦点位置为端点预先设定的距离；以及
第2获取步骤，其获取放射线摄影时的所述焦点位置与所述摄影区域之间的距离(SID1)，
所述检测步骤根据由所述第1获取步骤获取的所述基准大小(LIM0)、所述基准距离(SIDO)以及由所述第2获取步骤获取的所述距离(SID1)计算放射线摄影时的所述相机图像内的所述照射场的大小(LIM1)。
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