CN111050648A - 放射线摄影装置 - Google Patents

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Abstract

该放射线摄影装置(100)构成为：基于在不同时间点拍摄到的第一图像(11)和第二图像(12)，生成属于第一图像(11)的像素(21)的移动映射(30)，基于抑制了移动映射(30)的空间方向的高频成分的平滑化后移动映射(30a)，使第一图像(11)的像素(21)移动，从而生成变形图像(11a)，将变形图像(11a)和第二图像(12)进行合成。

Description

放射线摄影装置
技术领域
本发明涉及一种放射线摄影装置。
背景技术
以往，已知如下一种放射线摄影装置：针对同一被检体生成在不同时间点拍摄到的第一图像和第二图像，并生成将变形图像和第二图像合成得到的合成图像，其中，该变形图像是使第一图像的像素进行移动而得到的。这种放射线摄影装置例如在日本特开2007-215930号公报中被公开。
在日本特开2007-215930号公报中公开了一种具备摄影部的放射线摄影装置，该摄影部通过在投影剂注入的前后拍摄被检体，来拍摄造影剂注入前的掩模图像(第一图像)和造影剂注入后的对比度图像(第二图像)。日本特开2007-215930号公报的放射线摄影装置构成为：按照表示掩模图像与对比度图像之间的在任意的区域处的位置偏移的像素移位量，以使掩模图像和对比度图像中的一方的任意的区域整体一律进行平移的方式进行像素移位(生成变形图像)。而且，日本特开2007-215930号公报的放射线摄影装置构成为进行其中一方发生了像素移位的掩模图像与对比度图像的减法处理(生成合成图像)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-215930号公报
发明内容
发明要解决的问题
在如日本特开2007-215930号公报那样的放射线摄影装置中，如上所述，通过以任意的区域整体生成变形图像，减轻了在不同时间点拍摄到的两个图像间生成合成图像时产生的由被检体的动作引起的伪影。在此，对于被检体而言，有时不仅进行整体一律进行平移那样的运动，还进行扭曲和局部的运动。
然而，在如日本特开2007-215930号公报那样的放射线摄影装置中，以使第一图像和第二图像中的一方的任意的区域整体一律进行平移的方式生成变形图像。因而，在如日本特开2007-215930号公报那样的放射线摄影装置中，认为针对扭曲和局部的运动等区域整体不一律进行平移那样的被检体的非线性动作(在区域整体无法进行线性的图像处理的动作)难以适当地进行变形图像的生成。因此，在如日本特开2007-215930号公报那样的放射线摄影装置中，认为在存在被检体的非线性的动作的情况下难以将第一图像和第二图像适当地合成(生成适当的合成图像)。
本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，本发明的一个目的在于提供如下一种放射线摄影装置：能够以不仅考虑在不同时间点拍摄到的两个图像间的被检体的线性的动作还考虑非线性的动作的方式将两个图像适当地合成。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明的一个方面的放射线摄影装置具备：摄影部，其向被检体照射放射线，并且检测透过了被检体的放射线，从而拍摄被检体；图像生成部，其生成在不同时间点对同一被检体进行摄影得到的第一图像和第二图像；移动映射生成部，其基于第一图像和第二图像生成表示属于第一图像的各像素中的至少一部分像素的移动方向和移动量的移动映射；平滑化移动映射生成部，其通过抑制移动映射的空间方向的高频成分，来生成平滑化移动映射；像素移动处理部，其基于平滑化移动映射使第一图像的像素移动，从而生成变形图像；以及合成图像处理部，其生成将变形图像和第二图像进行合成得到的合成图像。此外，“移动映射”是指表示像素的移动方向和移动量的向量的概念。另外，“移动映射的空间方向的高频成分”是指因误差等而大幅偏离平均值的部分。即，“抑制移动映射的空间方向的高频成分”是指使产生大幅远离平均值的移动映射的情况减少(平滑化)，从而抑制移动映射所表示的移动方向和移动量大幅出现偏差。
如上所述，将本发明的一个方面的放射线摄影装置构成为：基于在不同时间点拍摄到的第一图像和第二图像来生成属于第一图像的像素的移动映射，基于移动映射使第一图像的像素移动，从而生成变形图像。由此，能够按属于第一图像的每个像素生成移动映射并生成变形图像，因此与使区域整体一律进行平移来生成变形图像的情况不同，能够生成只有第一图像中的区域的一部分发生了变形的变形图像。并且，如上所述那样构成为基于抑制了移动映射的空间方向的高频成分的平滑化移动映射来生成变形图像。由此，即使由于按每个像素生成移动映射而导致移动映射产生了误差，也能够通过抑制空间方向的高频成分来减小误差的影响。其结果，能够以不仅考虑在不同时间拍摄到的两个图像间的被检体的线性的动作还考虑非线性的动作的方式适当地合成两个图像。
在上述一个方面的放射线摄影装置中，优选地是，移动映射生成部构成为基于第二图像的像素的像素值与第一图像中的同该像素对应的像素及属于规定的周边区域的像素的像素值之间的像素值差，来生成表示第一图像的像素的移动方向和移动量的移动映射。在此，像素值是根据被检体的位置不同而不同的定量的值，因此在第一图像和第二图像中成为被检体的特定的位置的指标。因而，第二图像的像素的像素值与第一图像中的同该像素对应的像素及属于规定的周边区域的像素的像素值之间的像素值差定量地示出第二图像的规定的像素和求出了像素值差的第一图像的像素是否对应于被检体的特定的位置。由此，能够基于第一图像和第二图像容易地生成表示属于第一图像的各像素的移动方向和移动量的移动映射。
在该情况下，优选的是，移动映射生成部构成为：基于第二图像的像素的像素值和像素值差最小像素的像素值，来生成表示第一图像的像素的移动方向和移动量的移动映射，其中，所述像素值差最小像素是第一图像中的相对于第二图像的像素而言的像素值差最小的像素。如果像这样构成，则第一图像中的像素值差最小像素是在第一图像中的该像素及属于规定的周边区域的像素中的、与作为第二图像的基准的像素对应的像素的概率最高，因此通过使用像素值差最小像素，能够高精度地生成移动映射。
在上述一个方面的放射线摄影装置中，优选的是，像素移动处理部构成为：在第二图像的像素的像素值与第一图像中的同该像素对应的像素的像素值之间的像素值差为规定的第一阈值以下的情况下，将第一图像的像素的移动量设为0。如果像这样构成，则第二图像的像素和第一图像中的同该像素对应的像素几乎不移动，能够抑制使不需要移动的第一图像的像素移动。
在上述一个方面的放射线摄影装置中，优选的是，还具备：准直器，其用于缩小向被检体照射的放射线的照射区域；以及非照射区域提取部，其提取第一图像中的由准直器的动作产生的放射线的非照射区域，像素移动处理部构成为将第一图像的由非照射区域提取部提取出的非照射区域中的像素的移动量设为0。如果像这样构成，则能够抑制使第一图像中的未被照射放射线而不需要移动的非照射区域的像素在第一图像中移动。其结果，能够有效地降低在非照射区域大的情况下的像素移动处理部的控制负担。
在该情况下，优选的是，非照射区域提取部构成为：在第一图像的上下左右的端部附近，将与外侧邻接的像素的像素值为规定的第二阈值以上的像素设为边界像素，将第一图像的比边界像素靠外侧的区域判断为非照射区域。如果像这样构成，则在图像的上下左右的端部附近、邻接的像素之间的像素值差为规定的值(第二阈值)以上的情况下，是像素值高的照射区域与像素值接近0(零)的非照射区域的边界的可能性高，因此能够容易地判别第一图像中的非照射区域的像素。
在上述一个方面的放射线摄影装置中，优选的是，还具备直接线区域提取部，该直接线区域提取部提取第一图像中的直接线区域，像素移动处理部构成为将第一图像的由直接线区域提取部提取出的直接线区域中的像素的移动量设为0。如果像这样构成，则能够抑制使第一图像中的不存在被检体而不需要移动的直接线区域的像素在第一图像中移动。其结果，能够有效地降低在直接线区域大的情况下的像素移动处理部的控制负担。
在该情况下，优选的是，直接线区域提取部构成为：在构成第一图像的像素的像素值为规定的第三阈值以上的情况下，判断为直接线区域。如果像这样构成，则在第一图像中像素值为规定值(第三阈值)以上的情况下，是放射线不透过被检体而被直接检测出的直接线区域的可能性高，因此能够容易地判别第一图像中的直接线区域的像素。
在上述一个方面的放射线摄影装置中，优选的是，第一图像是在不向被检体的血管投放造影剂的状态下拍摄被检体所得到的放射线图像、即非造影图像，第二图像是在向被检体的血管投放了造影剂的状态下拍摄被检体所得到的放射线图像、即造影图像。如果像这样构成，则能够以不仅考虑在不同时间点拍摄到的造影图像与非造影图像之间的被检体的线性的动作还考虑非线性的动作的方式将造影图像和非造影图像进行合成。
在该情况下，优选的是，还具备血管像像素提取部，该血管像像素提取部提取在造影图像中构成血管像的像素，像素移动处理部构成为将非造影图像中的与构成血管像的像素相对应的像素的移动量设为0。如果像这样构成，则能够抑制由于在非造影图像中使与构成血管像的像素对应的像素移动而导致将造影图像和非造影图像合成得到的合成图像中的血管像变得不清晰。
在具备上述血管像像素提取部的结构中，优选的是，血管像像素提取部构成为：在构成造影图像的像素的像素值与非造影图像中的同该像素对应的像素的像素值之间的像素值差为规定的第四阈值以上的情况下，将构成造影图像的像素判断为构成血管像的像素。如果像这样构成，则在构成造影图像的像素的像素值与非造影图像中的同该像素对应的像素的像素值之间的像素值差为规定的值(第四阈值)以上的情况下，该造影图像中的像素是构成血管像的像素的可能性高，因此能够容易地判别造影图像中的血管像的像素。
在上述像素值差为规定的第四阈值以上的情况下将构成造影图像的像素判断为构成血管像的像素的结构中，优选的是，像素移动处理部构成为：在构成造影图像的像素的像素值与非造影图像中的同该像素对应的像素的像素值之间的像素值差小于规定的第四阈值的情况下，随着该像素值差变小，使非造影图像的像素的移动量逐渐增大。在此，在由于在构成血管像的像素中存在浓淡而导致构成造影图像的像素的像素值与非造影图像中的同该像素对应的像素的像素值之间的像素值差小于规定的值(第四阈值)的情况下，该造影图像中的像素也有可能是构成血管像的像素。另外，构成造影图像的像素的像素值与非造影图像中的同该像素对应的像素的像素值之间的像素值差越接近规定的值(第四阈值)，该造影图像中的像素是构成血管像的像素的可能性越高。因而，通过如上述那样构成，能够根据造影图像中的像素不是构成血管像的像素的可能性的大小，来调整非造影图像中的与该像素对应的像素的移动量。
在具备上述血管像像素提取部的结构中，优选的是，像素移动处理部构成为：不将非造影图像的与被血管像像素提取部判断为在造影图像中构成血管像的像素的像素相对应的像素中的、该像素的像素值为规定的第五阈值以下的像素的移动量设为0。在此，在不包含构成血管像的像素的非造影图像中，在像素值为规定的值(第五阈值)以下的情况下，认为该像素是与被检体的除血管像以外的部分相当的像素。因而，通过如上述那样构成，非造影图像中的与构成造影图像的像素被判断为构成血管像的像素的像素中的、是构成血管像的像素以外的像素的可能性高的像素对应的像素不移动，从而能够抑制生成变形图像。
发明的效果
根据本发明，如上所述，能够提供如下一种放射线摄影装置：能够以不仅考虑在不同时间点拍摄到的两个图像间的被检体的线性的动作还考虑非线性的动作的方式将两个图像适当地合成。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的放射线摄影装置的整体结构的图。
图2是示出本发明的一个实施方式的放射线摄影装置的图像处理部的结构的框图。
图3是用于说明生成将掩模图像和实时图像进行合成得到的DSA图像的图。
图4是用于说明使用移动向量生成DSA图像的流程的图。
图5是用于说明非照射区域和直接线区域的图。
图6是用于说明实时图像的像素与掩模图像中的同该像素对应的像素的比较的图。
图7是用于说明生成移动向量的图。
图8是用于说明基于实时图像的像素的像素值与掩模图像中的同该像素对应的像素的像素值之间的像素值差来调整掩模图像的像素的移动量(移动向量)的图。
图9是用于说明生成平滑化移动向量的图。
图10是用于说明通过移动向量的平滑化来抑制高频成分的图。
图11是使用移动向量生成DSA图像的处理的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明将本发明具体化的实施方式。
参照图1对本发明的一个实施方式的X射线摄影装置100的结构进行说明。此外，X射线摄影装置100是本发明的“放射线摄影装置”的一例。
(X射线摄影装置的结构)
如图1所示，本实施方式的X射线摄影装置100具备：顶板1，其用于载置被检体P；摄影部2，其用于对被检体P进行X射线摄影；控制部3，其用于控制X射线摄影装置100的各种结构；存储部4，其用于存储进行X射线摄影得到的图像等；以及显示部5，其用于显示进行X射线摄影得到的图像等。
摄影部2具有X射线管装置2a和X射线像接收器2b，其中，该X射线管装置2a具有X射线源，配置在顶板1的一侧，该X射线像接收器2b配置在顶板1的另一侧。
X射线管装置2a具有X射线源，能够通过被未图示的X射线管驱动部施加电压来照射X射线。X射线像接收器2b包括FPD(平板检测器)，构成为能够检测X射线。由此，X射线摄影装置100在顶板1上载置有被检体P的状态下利用X射线管装置2a照射X射线，并利用X射线像接收器2b检测透过了被检体P的X射线，由此能够对被检体P进行X射线摄影。此外，在X射线管装置2a的附近设置有用于对从X射线管装置2a照射的X射线的照射场进行调整的准直器2c。
控制部3是构成为包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等的计算机。控制部3包括图像处理部6，该图像处理部6能够基于从X射线像接收器2b发送来的检测信号生成对被检体P的内部构造进行X射线摄影得到的X射线图像10(参照图3)。此外，X射线图像10是本发明的“放射线图像”的一例。
图像处理部6是构成为包括GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)、FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等处理器的计算机，其中，FPGA构成为用于图像处理。图像处理部6通过执行存储部4中存储的图像处理程序来作为图像处理装置发挥功能。
在本实施方式中，如图3所示，图像处理部6构成为能够生成掩模图像11、实时图像12以及DSA(Digital Subtraction Angiography：数字减影血管造影)图像13来作为X射线图像10。掩模图像11是在不向被检体P投放造影剂的状态下对被检体P进行X射线摄影得到的X射线图像10。另外，实时图像12是在向被检体P投放了造影剂的状态下对被检体P进行X射线摄影得到的X射线图像10。即，掩模图像11和实时图像12是在不同时间点针对同一被检体P进行摄影得到的X射线图像10。另外，DSA图像13是基于掩模图像11的像素值与实时图像12的像素值之差的X射线图像10。此外，掩模图像11是本发明的“第一图像”和“非造影图像”的一例。另外，实时图像12是本发明的“第二图像”和“造影图像”的一例。另外，DSA图像13是本发明的“合成图像”的一例。
如图3所示，在掩模图像11中，由于在不向被检体P投放造影剂的状态下进行X射线摄影，因此只是不清晰地拍进了被检体P的血管(在图中，以完全没有拍进的方式进行了描绘)。另一方面，在实时图像12中，由于在向被检体P投放了造影剂的状态下进行了X射线摄影，因此清晰地拍进被检体P的血管来作为血管像B。然后，通过取掩模图像11的像素值与实时图像12的像素值之差(将掩模图像11与实时图像12进行合成)，来生成仅拍进了血管像B的X射线图像10，也就是DSA图像13。
存储部4例如包括非易失性存储器。而且，在存储部4中存储有在控制部3的处理中使用的程序，并且构成为能够存储由图像处理部6生成的X射线图像10(掩模图像11、变形图像11a、实时图像12以及DSA图像13)等。
显示部5例如构成为液晶显示器。而且，显示部5构成为能够显示由图像处理部6生成的X射线图像10。另外，构成为还能够通过连续地显示多张X射线图像10来以运动图像的方式进行显示。
根据上述结构，在X射线摄影装置100中能够使血管清晰地可视化。
在此，如上所述，在单纯地根据掩模图像11的像素值与实时图像12的像素值之差(像素值差)生成了DSA图像13的情况下，由于在拍摄掩模图像11时和拍摄实时图像12时被检体P随时间经过运动，因此掩模图像11中的被检体P的位置与实时图像12中的被检体P的位置发生不一致。此时，在DSA图像13中产生由被检体P的动作引起的伪影(运动伪影)，血管的可视性劣化。另外，在投放造影剂的前后，被检体P有时不仅进行如平移那样的线性运动，还进行扭曲和局部的运动等非线性的运动。
在此，图像处理部6构成为在生成DSA图像13时生成变形图像11a，该变形图像11a是通过基于实时图像12的像素值和掩模图像11的像素值按每个像素20(参照图6)校正实时图像12中的被检体P的位置与掩模图像11中的被检体P的位置之间的位置偏移(使掩模图像11的像素20移动)而变形得到的图像。也就是说，图像处理部6构成为能够基于掩模图像11和实时图像12生成变形图像11a。而且，图像处理部6构成为生成将变形图像11a和实时图像12进行合成得到的DSA图像13。因而，在X射线摄影装置100中，按每个像素20校正实时图像12中的被检体P的位置与掩模图像11中的被检体P的位置之间的位置偏移，由此即使在投放造影剂的前后被检体P存在非线性的运动的情况下，也能够抑制在DSA图像13中产生的伪影。
(由图像处理部进行的考虑到被检体的非线性的运动的DSA图像的生成)
首先，参照图4说明由图像处理部6进行的考虑到掩模图像11与实时图像12之间的被检体P的非线性的运动的、DSA图像的生成的大致流程。
如图4所示，首先，在图像处理部6中分别生成掩模图像11和实时图像12。接着，基于掩模图像11和实时图像12生成表示掩模图像11与实时图像12之间的像素20(参照图6)的移动方向和移动量的移动向量30。接着，生成抑制了移动向量30的空间方向的高频成分的平滑化移动向量30a。接着，针对平滑化移动向量30a生成使掩模图像11变形后的变形图像11a。然后，生成将变形图像11a和实时图像12进行合成得到的DSA图像。此外，移动向量30是本发明的“移动映射”的一例。另外，平滑化移动向量30a是本发明的“平滑化移动映射”的一例。
(图像处理部的结构)
接着，参照图2～图10说明图像处理部6的具体结构。
如图2所示，图像处理部6具备图像生成部61、移动映射生成部62、平滑化移动映射生成部63、图像移动处理部64、合成图像处理部65、非照射区域提取部66、直接线区域提取部67以及血管像像素提取部68。
图像生成部61通过将从X射线像接收器2b依次输出的X射线检测信号进行图像化，来以规定的帧速率生成X射线图像10。帧速率例如为15FPS～30FPS左右。X射线图像10例如是在灰度级上具有规定的灰度数(10比特～12比特等)的像素值的图像。
如图6和图7所示，移动映射生成部62构成为：基于实时图像12中的像素22的像素值与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21及属于规定的周边区域的像素21的像素值之间的像素值差，来生成表示掩模图像11的像素21的移动方向和移动量的移动向量30。更详细地说，移动映射生成部62构成为：基于实时图像12的像素22的像素值、以及掩模图像11中的相对于实时图像12的像素22而言的像素值差最小的像素21即像素值差最小像素21a的像素值，来生成表示掩模图像11的像素21的移动方向和移动量的移动向量30。
具体而言，如图6所示，移动映射生成部62将实时图像12的某个像素22与掩模图像11的同该像素22对应的(同一坐标的)像素21及对应的像素21的规定的周边区域(对应的像素21的上、右上、右、右下、下、左下、左以及左上共计8个)像素21这共计9个像素21以各自的像素值进行比较。然后，移动映射生成部62从掩模图像11的9个像素21中确定与实时图像12的某个像素22之间的像素值的差最小的像素(像素值差最小像素21a)。在此，由于像素值是根据被检体P的位置不同而不同的定量的值，因此在实时图像12和掩模图像11中成为被检体P的位置的指标。因而，如上所述，将实时图像12的某个像素22与掩模图像11中的同该像素22相同的坐标及其周围的9个像素21进行比较的情况相当于调查相对于实时图像12的像素22而言的掩模图像11的位置偏移。另外，掩模图像11的像素值差最小像素21a能够视为实时图像12的像素22发生了位置偏移的可能性最高的像素20。然后，如图7所示，移动映射生成部62将在使像素值差最小像素21a移动到掩模图像11的与实时图像12的像素22对应的(同一坐标的)像素21的位置的情况下的像素值差最小像素21a的移动方向和移动量设为与掩模图像11的像素21对应的移动向量30。
如图9所示，平滑化移动映射生成部63构成为通过抑制移动向量30的空间方向的高频成分来生成平滑化移动向量30a。
具体而言，平滑化移动映射生成部63计算平滑化移动向量30a，该平滑化移动向量30a是如图9所示那样使移动向量30按掩模图像11中的每个像素21在掩模图像11的像素21及掩模图像11的像素21的周围的像素21处进行平滑化得到的。即，平滑化移动映射生成部63计算将与掩模图像11中的各个像素21关联的移动向量30在该像素21和周围的8个像素21处进行平滑化得到的平滑化移动向量30a。此外，例如能够通过在9个像素21处简单地对移动向量30进行平均来进行平滑化。由此，如图10所示，即使在9个像素21内包含移动向量30过度不同的移动向量(移动向量30x)的情况下，也能够通过对移动向量30进行平均来降低过度不同的移动向量30x的影响。其结果，能够抑制移动向量30的空间方向的高频成分。此外，在图9中，为了纸面的方便，用与平滑化前的移动向量30相同的方向和大小的向量描绘了平滑化移动向量30a。此外，平滑化并不限于在9个像素21处单纯地将移动向量30进行平均的情况。例如，在将9个像素21的移动向量30按每个移动方向以移动量进行图表化后，通过进行傅立叶变换来提取高频成分。然后，可以通过去除高频成分来抑制移动向量30的空间方向的高频成分。
然后，平滑化移动映射生成部63将生成的平滑化移动向量30a与掩模图像11的同实时图像12的像素22对应的像素21关联起来。然后，平滑化移动映射生成部63通过针对掩模图像11的所有像素21进行该关联，而成为对掩模图像11的所有像素21关联了平滑化移动向量30a的状态。
如图4所示，图像移动处理部64构成为基于平滑化移动向量30a使掩模图像11的像素21移动来生成变形图像11a。
具体而言，图像移动处理部64基于平滑化移动向量30a使掩模图像11的像素21移动。即，图像移动处理部64以与掩模图像11中的某个像素21关联的平滑化移动向量30a的移动方向及移动量使该像素21在掩模图像11上移动。通过按掩模图像11的每个像素21在整个掩模图像11中进行基于该平滑化移动向量30a的像素21的移动，形成(进行了位置偏移校正的掩模图像)变形图像11a。
另外，如图8所示，图像移动处理部64构成为：在实时图像12的像素22的像素值与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21的像素值之间的像素值差为第一阈值T1以下的情况下，将掩模图像11的像素21的移动量(移动向量30的大小)设为0。即，在实时图像12的像素22与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21之间的像素值差为预先设定的第一阈值T1以下的情况下，图像移动处理部64视为在实时图像12的像素22与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21之间几乎没有位置偏移，从而不使掩模图像11的像素21移动。
另外，如图5所示，图像移动处理部64构成为将掩模图像11的由非照射区域提取部66提取出的非照射区域中的像素21的移动量设为0。具体而言，图像移动处理部64不使移动映射生成部62针对掩模图像11的由非照射区域提取部66提取出的非照射区域中的像素21生成移动向量30，由此从位置偏移校正的校正处理的对象中排除非照射区域(决定排除像素)。在此，非照射区域是由准直器(未图示)调整了X射线的照射场的区域，是在X射线图像10中实质上没有进行任何拍摄的区域。
另外，图像移动处理部64构成为将掩模图像11的由直接线区域提取部67提取出的直接线区域中的像素21的移动量设为0。具体而言，图像移动处理部64不使移动映射生成部62针对掩模图像11的由直接线区域提取部67提取出的直接线区域中的像素21生成移动向量30，由此从位置偏移校正的校正处理的对象中排除直接线区域(决定排除像素)。直接线区域是利用X射线像接收器2b直接检测从X射线管装置2a照射的X射线的区域。
另外，如图8所示，图像移动处理部64构成为将掩模图像11中的与由血管像像素提取部68提取出的构成血管像B的像素22对应的像素21的移动量设为0。具体而言，图像移动处理部64将由移动映射生成部62针对掩模图像11中的与由血管像像素提取部68提取出的被判断为构成血管像B的像素22的像素22对应的像素21生成的移动向量30的大小设为0，由此不使掩模图像11的像素21移动。
另外，如图8所示，图像移动处理部64构成为：在构成实时图像12的像素22的像素值与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21的像素值之间的像素值差小于第四阈值T4的情况下，随着该像素值差变小，使掩模图像11的像素21的移动量逐渐增大。具体而言，在构成实时图像12的像素22的像素值与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21的像素值之间的像素值差小于第四阈值T4时该像素值是接近第四阈值T4的值的情况下，图像移动处理部64根据实时图像12的像素22为构成血管像B的像素22的可能性是否高，来调整掩模图像11的像素21的移动量(移动向量30的大小)。
另外，图像移动处理部64构成为：不将掩模图像11的与被血管像像素提取部68判断为在实时图像12中构成血管像B的像素22的像素22对应的像素21中的、与该像素22的像素值为第五阈值以下的像素22对应的像素21的移动量设为0。具体而言，即使在被血管像像素提取部68判断为在实时图像12中构成血管像B的像素22的情况下，图像移动处理部64也使移动映射生成部62针对掩模图像11的与该像素22的像素值为第五阈值以下且不为构成血管像B的像素的可能性高的像素22对应的像素21生成移动向量30。此外，在不包含血管像B的掩模图像11中，像素值相对低(第五阈值以下)的部分S(参照图3)视为被检体P的除与血管像B相当的部分以外的部分(例如，骨骼的部分)。
此外，图像移动处理部64构成为：在由于基于平滑化移动向量30a使像素21移动而发生多个像素21的重复的情况下，对多个像素21的像素值进行平均化来校正平滑化移动向量30a。具体而言，构成为：在基于平滑化移动向量30a的像素21的移动目的地由于平滑化移动向量30a的移动量为0而导致像素21没有移动的情况、以及基于平滑化移动向量30a的多个像素21的移动目的地相同的情况下，将对重复的多个像素21的像素值进行平均化得到的像素值设为该移动目的地的像素值。
另外，图像移动处理部64构成为：在由于基于平滑化移动向量30a使像素21移动而产生空白的像素21的情况下，通过利用空白的像素21的周围的像素21对空白的像素21进行插值来校正平滑化移动向量30a。具体而言，在基于平滑化移动向量30a的像素21的移动源处由于其它像素21没有移动而产生了空白的像素21的情况下，利用与空白的像素21邻接的周围(附近的8个)的像素21，通过公知的图像插值法对该空白的像素21进行插值。
另外，图像移动处理部64构成为：在基于平滑化移动向量30a使像素21进行了移动且平滑化移动向量30a不是整数值的情况下，通过使掩模图像11的像素21的像素值以与平滑化移动向量30a相应的比例移动，来校正平滑化移动向量30a。具体而言，例如在平滑化移动向量30a的方向和大小分别是右方和0.5的情况下，使平滑化移动向量30a所关联的像素21的左侧的像素21的像素值的0.5倍的像素值移动到平滑化移动向量30a所关联的像素21。而且，平滑化移动向量30a所关联的像素21的左侧的像素21的像素值的与未移动的比例相当的(左侧的像素21的像素值的0.5倍(1倍-0.5倍)的)像素值不从左侧的像素21的位置起进行移动。
合成图像处理部65构成为生成将变形图像11a和实时图像12进行合成得到的DSA图像13。具体而言，如图4所示，合成图像处理部65将基于移动向量30(平滑化移动向量)的变形图像11a和实时图像12进行合成，该移动向量30基于掩模图像11和实时图像12来生成。
如图4所示，非照射区域提取部66构成为提取掩模图像11中的由准直器的动作产生的放射线的非照射区域。而且，非照射区域提取部66构成为：在掩模图像11的上下左右的端部附近，将与外侧邻接的像素21的像素值为第二阈值以上的像素21设为边界像素，将掩模图像11的比边界像素靠外侧的区域判断为非照射区域。具体而言，在X射线图像10的上下左右的附近、邻接的像素21之间的像素值差为第二阈值以上的情况下，非照射区域提取部66判断为像素值高的照射区域与像素值接近0(零)的非照射区域的边界。即，非照射区域提取部66通过邻接的像素21之间的像素值的差分运算(一次微分运算)来提取照射区域与非照射区域的边界。此外，在图4中，为了方便，仅在X射线图像10的左右描绘了准直器区域。
此外，图像处理部6构成为：将X射线的非照射区域与非照射区域的内侧的区域(照射区域)的边界设为模糊区域并进行模糊处理。模糊处理的目的在于，在使血管清晰地可视化的DSA图像13中，由于如果在非照射区域与照射区域之间拍进边界的线则外观不好等原因，而使非照射区域与照射区域的边界不显眼。例如通过利用与边界像素邻接的像素的像素值对边界像素的像素值进行平滑化来进行模糊处理。
如图4所示，直接线区域提取部67构成为提取掩模图像11中的直接线区域。而且，构成为在构成掩模图像11的像素21的像素值为第三阈值以上的情况下判断为直接线区域。具体而言，直接线区域相当于在X射线图像10中不存在被检体P的部分。因而，能够将直接线区域识别为接近像素值的上限(在n比特图像的情况下为2n)的规定的第三阈值以上的像素值。
血管像像素提取部68构成为提取在实时图像12中构成血管像B的像素22。而且，血管像像素提取部68构成为：在构成实时图像12的像素22的像素值与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21的像素值之间的像素值差为第四阈值T4以上(参照图4)的情况下，将构成实时图像12的像素22判断为构成血管像B的像素22。
此外，图像处理部6构成为：将X射线的非照射区域与非照射区域的内侧的区域(照射区域)的边界设为模糊区域并进行模糊处理。模糊处理的目的在于，在使血管清晰地可视化的DSA图像13中，由于如果在非照射区域与照射区域之间拍进边界的线则外观不好等原因，而使非照射区域与照射区域的边界不显眼。例如通过利用与边界像素邻接的像素的像素值对边界像素的像素值进行平滑化来进行模糊处理。
(使用移动向量生成合成图像的处理的流程)
接着，参照图11对由图像处理部6使用移动向量30生成DSA图像13的处理的流程进行说明。此外，设为在该流程之前生成了掩模图像11和实时图像12。
首先，在步骤S101中，非照射区域提取部66提取掩模图像11中的非照射区域。
接着，在步骤S102中，直接线区域提取部67提取掩模图像11中的直接线区域。
接着，在步骤S103中，血管像像素提取部68提取实时图像12中的构成血管像B的像素22。
接着，在步骤S104中，图像移动处理部64基于非照射区域和直接线区域决定除由移动映射生成部62生成移动向量30的像素以外的像素。
接着，在步骤S105中，移动映射生成部62基于实时图像12的像素22的像素值与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21及属于规定的周边区域的像素21的像素值之间的像素值差，来生成掩模图像11的像素21的移动向量30。
接着，在步骤S106中，图像移动处理部64基于构成血管像B的像素22及与实时图像12中的该像素22对应的像素21的像素值，来调整移动向量30。
接着，在步骤S107中，平滑化移动映射生成部63通过抑制移动向量30的空间方向的高频成分，来生成平滑化移动向量30a。
接着，在步骤S108中，图像移动处理部64基于平滑化移动向量30a使掩模图像11的像素21移动，来生成变形图像11a。
接着，在步骤S109中，合成图像处理部65生成将变形图像11a和实时图像12进行合成得到的DSA图像13。
此外，在上述流程中，步骤S101、步骤S102以及步骤S103的顺序能够相互替换。
(实施方式的效果)
在本实施方式中，能够得到如下的效果。
在本实施方式中，如上所述，将X射线摄影装置100构成为：基于在不同时间点拍摄到的掩模图像11和实时图像12来生成属于掩模图像11的像素21的移动向量30，基于移动向量30使掩模图像11的像素21移动，来生成变形图像11a。由此，能够按属于掩模图像11的每个像素21生成移动向量30并生成变形图像11a，因此与使区域整体一律进行平移来生成变形图像11a的情况不同，能够生成只有掩模图像11中的区域的一部分发生了变形的变形图像11a。并且，如上所述那样构成为基于抑制了移动向量30的空间方向的高频成分的平滑化移动向量30a生成变形图像11a。由此，即使由于按每个像素21生成移动向量30而导致移动向量30产生了误差，也能够通过抑制空间方向的高频成分来减小误差的影响。其结果，能够以不仅考虑在不同时间拍摄到的两个图像间的被检体P的线性的动作还考虑非线性的动作的方式将两个图像适当地合成。
另外，在本实施方式中，如上所述，将移动映射生成部62构成为：基于实时图像12的像素22的像素值与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21及属于规定的周边区域的像素21的像素值之间的像素值差，来生成表示掩模图像11的像素21的移动方向和移动量的移动向量30。由此，能够基于作为被检体P的特定的位置的指标的掩模图像11和实时图像12容易地生成表示属于掩模图像11的各像素21的移动方向和移动量的移动向量30。
另外，在本实施方式中，如上所述，将移动映射生成部62构成为：基于实时图像12的像素22的像素值、以及掩模图像11中的相对于实时图像12的像素22而言的像素值差最小的像素21即像素值差最小像素21a的像素值，来生成表示掩模图像11的像素21的移动方向和移动量的移动向量30。由此，掩模图像11中的像素值差最小像素21a是在掩模图像11中的该像素21和属于规定的周边区域的像素21中的、作为实时图像12的像素22的基准的像素21的概率最高，因此能够通过使用像素值差最小像素21a来高精度地生成移动向量30。
另外，在本实施方式中，如上所述，将图像移动处理部64构成为：在实时图像12的像素22的像素值与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21的像素值之间的像素值差为第一阈值T1以下的情况下，将掩模图像11的像素21的移动量设为0。由此，实时图像12的像素22及掩模图像11中的与该像素22对应的像素21几乎不移动，能够抑制使不需要移动的掩模图像11的像素21移动。
另外，在本实施方式中，如上所述，X射线摄影装置100具备：准直器，其用于缩小向被检体P照射的放射线的照射区域；以及非照射区域提取部66，其提取掩模图像11中的由准直器的动作产生的放射线的非照射区域，将图像移动处理部64构成为将掩模图像11的由非照射区域提取部66提取出的非照射区域中的像素21的移动量设为0。由此，能够抑制使掩模图像11中的未被照射放射线而不需要移动的非照射区域的像素21在掩模图像11中移动。其结果，能够有效地降低在非照射区域大的情况下的图像移动处理部64的控制负担。
另外，在本实施方式中，如上所述，将非照射区域提取部66构成为：在掩模图像11的上下左右的端部附近，将与外侧邻接的像素21的像素值为第二阈值以上的像素21设为边界像素，将掩模图像11的比边界像素靠外侧的区域判断为非照射区域。由此，在图像的上下左右的端部附近、邻接的像素21之间的像素值差为第二阈值以上的情况下，是像素值高的照射区域与像素值接近0(零)的非照射区域的边界的可能性高，因此能够容易地判别掩模图像11中的非照射区域的像素21。
另外，在本实施方式中，如上所述，X射线摄影装置100具备提取掩模图像11中的直接线区域的直接线区域提取部67，图像移动处理部64构成为：将掩模图像11的由直接线区域提取部67提取出的直接线区域中的像素21的移动量设为0。由此，能够抑制使掩模图像11中的不存在被检体P而不需要移动的直接线区域的像素21在掩模图像11中移动。其结果，能够有效地降低在直接线区域大的情况下的图像移动处理部64的控制负担。
另外，在本实施方式中，如上所述，将直接线区域提取部67构成为：在构成掩模图像11的像素21的像素值为第三阈值以上的情况下，判断为直接线区域。由此，在掩模图像11中像素值为第三阈值以上的情况下，是放射线不透过被检体P而被直接检测出的直接线区域的可能性高，因此能够容易地判别掩模图像11中的直接线区域的像素21。
另外，在本实施方式中，如上所述，将掩模图像11设为在不向被检体P的血管投放造影剂的状态下拍摄被检体P得到的放射线图像(X射线图像10)、即非造影图像，将实时图像12设为在向被检体P的血管投放了造影剂的状态下拍摄被检体P得到的放射线图像(X射线图像10)、即造影图像。由此，能够以不仅考虑在不同时间点拍摄到的造影图像(实时图像12)与非造影图像(掩模图像11)之间的被检体P的线性的动作还考虑非线性的动作的方式将造影图像(实时图像12)和非造影图像(掩模图像11)进行合成。
另外，在本实施方式中，如上所述，X射线摄影装置100具备提取在实时图像12中构成血管像B的像素22的血管像像素提取部68，将图像移动处理部64构成为将掩模图像11中的与构成血管像B的像素22对应的像素21的移动量设为0。由此，能够抑制由于在掩模图像11中使与构成血管像B的像素22对应的像素21移动而导致将实时图像12和掩模图像11合成得到的DSA图像13中的血管像B变得不清晰。
另外，在本实施方式中，如上所述，将血管像像素提取部68构成为：在构成实时图像12的像素22的像素值与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21的像素值之间的像素值差为第四阈值T4以上的情况下，将构成实时图像12的像素22判断为构成血管像B的像素22。由此，在构成实时图像12的像素22的像素值与掩模图像11中的该像素21的像素值之间的像素值差为第四阈值T4以上的情况下，该实时图像12中的像素22是构成血管像B的像素的可能性高，因此能够容易地判别实时图像12中的血管像B的像素22。
另外，在本实施方式中，如上所述，将图像移动处理部64构成为：在构成实时图像12的像素22的像素值与掩模图像11中的同该像素22对应的像素21的像素值之间的像素值差小于第四阈值T4的情况下，随着该像素值差变小，使掩模图像11的像素21的移动量逐渐增大。由此，能够根据由构成血管像B的像素22中存在浓淡引起的、实时图像12中的像素22不是构成血管像B的像素22的可能性的大小，来调整掩模图像11中的与该像素22对应的像素21的移动量。
另外，在本实施方式中，如上所述，将图像移动处理部64构成为：不将掩模图像11的与被血管像像素提取部68判断为在实时图像12中构成血管像B的像素22的像素22对应的像素21中的、与该像素22的像素值为第五阈值以下的像素22对应的像素21的移动量设为0。由此，掩模图像11中的与在构成实时图像12的像素22被判断为构成血管像B的像素22的像素22中的、像素值为第五阈值以下而是除构成血管像B的像素22以外的像素22的可能性高的像素22对应的像素21不被移动，能够抑制生成变形图像11a。
[变形例]
此外，本次公开的实施方式在所有方面都是例示性的内容而非限制性的内容。本发明的范围不是通过上述实施方式的说明示出，而是通过权利要求书来示出，还包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更(变形例)。
例如，在上述实施方式中示出图像移动处理部64基于按掩模图像11中的每个像素21在掩模图像11中的像素21和掩模图像11中的像素21的附近8个像素21处对移动向量30进行平均所得到的平滑化移动向量30a来生成变形图像11a的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以使图像移动处理部64不基于该平滑化移动向量30a，而基于进行平均化前的移动向量30生成变形图像11a。
另外，在上述实施方式中示出移动映射生成部62基于实时图像12的像素22与掩模图像11的同实时图像12的像素22对应的像素21及掩模图像11的像素21的附近8个像素21(共计9个像素)之间的像素值的差、即像素值差来计算移动向量30的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以使移动映射生成部62基于实时图像12的像素22与9个以外的个数的像素21之间的像素值差来计算移动向量30。在该情况下，例如也可以像加入掩模图像11的像素21的上下左右附近4个像素21后的5个像素21那样减少个数。另外，也可以像再加入附近8个像素21的周围的(上下左右各3个像素21以及右上、右下、左下、左上的像素21的)附近12个像素21后的25个像素21那样增加个数。这样，通过基于实时图像12的像素22与个数多的像素21之间的像素值差来计算移动向量30，能够提高计算移动向量30的精度。
另外，在上述实施方式中示出图像移动处理部64基于按掩模图像11中的每个像素21在掩模图像11中的像素21以及掩模图像11中的像素21的附近8个像素21(共计9个像素)处对移动向量30进行平均所得到的平滑化移动向量30a来生成变形图像11a的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以使图像移动处理部64基于对9个以外的个数的像素21进行平均得到的平滑化移动向量30a生成变形图像11a。在该情况下，例如也可以像加入掩模图像11的像素21的上下左右附近4个像素21后的5个像素21那样减少个数。另外，也可以像再加入附近8个像素21的周围的(上下左右各3个像素21以及右上、右下、左下、左上的像素21的)附近12个像素21后的25个像素21那样增加个数。这样，通过基于对实时图像12的像素22与个数多的像素21之间的像素值差进行平均得到的平滑化移动向量30a生成变形图像11a，能够提高生成变形图像11a的精度。
另外，在上述实施方式中示出将非照射区域提取部66以如下方式构成的例子：在X射线图像10的上下左右附近、邻接的像素21之间的像素值差为第二阈值以上的情况下，判断为像素值高的照射区域与像素值接近0(零)的非照射区域的边界，但本发明不限于此。在本发明中，也可以将非照射区域提取部66构成为：不仅使用如上述那样的基于邻接的像素21之间的像素值的差分运算(一次微分运算)的方法，还使用基于进一步进行像素值的差分运算的二次微分运算的边界提取方法。
另外，在上述实施方式中，为了便于说明，使用按照处理流程依次进行处理的流程驱动型的流程对由图像处理部6生成DSA图像13的处理进行了说明，但本发明不限于此。在本发明中，也可以通过以事件为单位执行处理的事件驱动型(Event driven型)的处理来进行由图像处理部6生成DSA图像13的处理。在该情况下，既可以完全用事件驱动型进行处理，也可以将事件驱动与流程驱动相组合来进行处理。
另外，在上述实施方式中，示出将图像处理部6构成为包括图像生成部61、移动映射生成部62、平滑化移动映射生成部63、图像移动处理部64、合成图像处理部65、非照射区域提取部66、直接线区域提取部67以及血管像像素提取部68的例子，但本发明不限于此。在本发明中，能够省略除图像生成部61、移动映射生成部62、平滑化移动映射生成部63、图像移动处理部64以及合成图像处理部65以外的图像处理部6的结构。
另外，在上述实施方式中，示出了使用了基于作为非造影图像的掩模图像11和作为造影图像的实时图像12生成DSA图像13时的移动向量30(以及平滑化移动向量30a)的位置偏移校正的例子，但本发明不限于此。本发明也能够应用于使用了将在不同的时间段拍摄同一被检体所得到的两个图像进行合成时的移动向量30(以及平滑化移动向量30a)的位置偏移校正的任一情况。例如，能够应用于全景图像的生成、累计图像的生成等。
附图标记说明
2：摄影部；10：X射线图像(放射线图像)；11：掩模图像(第一图像、非造影图像)；11a：变形图像；12：实时图像(第二图像、造影图像)；13：DSA图像(合成图像)；20(21、22)：像素；21a：像素值差最小像素；30：移动向量(移动映射)；30a：平滑化移动向量(平滑化移动映射)；61：图像生成部；62：移动映射生成部；63：平滑化移动映射生成部；64：图像移动处理部；65：合成图像处理部；66：非照射区域提取部；67：直接线区域提取部；68：血管像像素提取部；100：X射线摄影装置(放射线摄影装置)；B：血管像；P：被检体；T1：第一阈值；T4：第四阈值。

Claims (13)

1.一种放射线摄影装置，具备：
摄影部，其向被检体照射放射线，并且检测透过了被检体的放射线，从而拍摄被检体；
图像生成部，其生成在不同时间点对同一被检体进行摄影得到的第一图像和第二图像；
移动映射生成部，其基于所述第一图像和所述第二图像，生成表示属于所述第一图像的各像素中的至少一部分像素的移动方向和移动量的移动映射；
平滑化移动映射生成部，其通过抑制所述移动映射的空间方向的高频成分，来生成平滑化移动映射；
像素移动处理部，其基于所述平滑化移动映射使所述第一图像的像素移动，从而生成变形图像；以及
合成图像处理部，其生成将所述变形图像和所述第二图像进行合成得到的合成图像。
2.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述移动映射生成部构成为：基于所述第二图像的像素的像素值与所述第一图像中的同该像素对应的像素及属于规定的周边区域的像素的像素值之间的像素值差，来生成表示所述第一图像的像素的移动方向和移动量的所述移动映射。
3.根据权利要求2所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述移动映射生成部构成为：基于所述第二图像的像素的像素值和像素值差最小像素的像素值，来生成表示所述第一图像的像素的移动方向和移动量的所述移动映射，其中，所述像素值差最小像素是所述第一图像中的相对于所述第二图像的像素而言的所述像素值差最小的像素。
4.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述像素移动处理部构成为：在所述第二图像的像素的像素值与所述第一图像中的同该像素对应的像素的像素值之间的像素值差为规定的第一阈值以下的情况下，将所述第一图像的像素的移动量设为0。
5.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于，还具备：
准直器，其用于缩小向所述被检体照射的放射线的照射区域；以及
非照射区域提取部，其提取所述第一图像中的由所述准直器的动作产生的放射线的非照射区域，
其中，所述像素移动处理部构成为将所述第一图像的由所述非照射区域提取部提取出的所述非照射区域中的像素的移动量设为0。
6.根据权利要求5所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述非照射区域提取部构成为：在所述第一图像的上下左右的端部附近，将与外侧邻接的像素的像素值为规定的第二阈值以上的像素设为边界像素，将所述第一图像的比所述边界像素靠外侧的区域判断为所述非照射区域。
7.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于，
还具备直接线区域提取部，该直接线区域提取部提取所述第一图像中的直接线区域，
所述像素移动处理部构成为将所述第一图像的由所述直接线区域提取部提取出的所述直接线区域中的像素的移动量设为0。
8.根据权利要求7所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述直接线区域提取部构成为：在构成所述第一图像的像素的像素值为规定的第三阈值以上的情况下，判断为所述直接线区域。
9.根据权利要求1所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述第一图像是在不向所述被检体的血管投放造影剂的状态下拍摄所述被检体所得到的放射线图像即非造影图像，所述第二图像是在向所述被检体的血管投放了造影剂的状态下拍摄所述被检体所得到的放射线图像即造影图像。
10.根据权利要求9所述的放射线摄影装置，其特征在于，
还具备血管像像素提取部，该血管像像素提取部提取在所述造影图像中构成血管像的像素，
所述像素移动处理部构成为将所述非造影图像中的与构成所述血管像的像素相对应的像素的移动量设为0。
11.根据权利要求10所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述血管像像素提取部构成为：在构成所述造影图像的像素的像素值与所述非造影图像中的同该像素对应的像素的像素值之间的像素值差为规定的第四阈值以上的情况下，将构成所述造影图像的像素判断为构成所述血管像的像素。
12.根据权利要求11所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述像素移动处理部构成为：在构成所述造影图像的像素的像素值与所述非造影图像中的同该像素对应的像素的像素值之间的像素值差小于所述规定的第四阈值的情况下，随着该像素值差变小，使所述非造影图像中的像素的移动量逐渐增大。
13.根据权利要求10所述的放射线摄影装置，其特征在于，
所述像素移动处理部构成为：不将所述非造影图像的与被所述血管像像素提取部判断为在所述造影图像中构成所述血管像的像素的像素相对应的像素中的、该像素的像素值为规定的第五阈值以下的像素的移动量设为0。
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