JP2000070243A

JP2000070243A - 照射領域抽出装置、照射領域抽出方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

Info

Publication number: JP2000070243A
Application number: JP24302098A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Arahata; 弘之新畠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2000-03-07
Anticipated expiration: 2018-08-28
Also published as: JP4164166B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像中の照射領域を簡単にかつ精度よく抽出
する。【解決手段】計算域入力部２００と計算域決定部２０
１で決定された画像上の平行に並ぶ方形状の３領域内の
各領域を代表する濃度値の２次差分値を、計算部２０２
により隣接する方形領域間で計算し、この計算された２
次差分値を記憶部２０３に記憶する。次に、上記記憶さ
れた２次差分値から判定部２０４により照射領域の一端
点を判定し、照射領域決定部２０５は、判定された複数
の端点に基づいて照射領域を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線の照射領域
絞りを行って撮影された画像等からその照射領域を抽出
する装置、方法及びそれに用いられるコンピュータ読み
取り可能な記憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のディジタル技術の進歩により放射
線画像をディジタル画像信号に変換し、このディジタル
画像信号を画像処理してＣＲＴ等に表示、あるいはプリ
ント出力することが行われている。放射線画像の撮影に
おいては、人道上の理由より、また不要領域からの散乱
を防ぎコントラストの低下を防止するために、放射線を
人体の必要領域のみにしか照射しない照射領域絞りが行
われるのが一般的である。また、画像処理を行うにあた
り、画像の濃度値の分布から処理パラメータを決定し、
決定されたパラメータに基づいて画像処理を行うのが普
通である。しかしながら照射領域が限定されない場合に
は、関心領域外のいわば不要情報を画像処理パラメータ
の決定に使用することになり、適切な画像処理が行えな
いという問題が生じる。

【０００３】そこで照射領域を抽出し、関心領域のみの
情報から画像処理パラメータを決定する必要がある。こ
のような照射領域の抽出方法として、例えば特開平０５
−００７５７９号公報には、画像領域を小領域に分割
し、この小領域内の濃度分散値の値に基づいて照射領域
を抽出する方法が記載されている。また、例えば特公平
６−９０４１２号公報には、画像領域端部近傍の所定数
画素間の画像濃度変化を、実質的に１次式からなる近似
式で表し、この近似式による想定画像濃度値とサンプル
画像信号が示す実際の濃度値との差から照射領域を抽出
する方法が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記特開
平０５−００７５７９号公報の方法では、各小領域内の
濃度分散値を求める必要があり、このため計算量が増
え、計算時間がかかるという問題があった。また関心領
域内でも、例えば肺野端部では急激に濃度値が変化して
おり、照射領域端部より濃度の変化率が高い場合があり
得る。特に肺野端部とろっ骨と肺野とが接する領域では
分散値が高くなる。そのため照射領域の候補点は照射領
域端部外からも抽出され、その判定が難しくなるという
問題もあった。

【０００５】また上記特公平６−９０４１２号公報の方
法では、一次近似式を計算するために照射領域外のすそ
野の領域を想定しており、このすそ野がうまく抽出でき
ない場合には成り立たないという問題があった。さらに
照射領域外のすそ野がなだらかな部分と急激に立ち上が
る部分との２領域であることを想定しており、すそ野が
全てなだらかであったり、３つ以上の濃度勾配の変化が
あった場合には成り立たないという問題もあった。

【０００６】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたもので、照射領域を正確に抽出することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明によ
る照射領域抽出装置は、画像上の所定方向に並ぶそれぞ
れ所定形状を有する複数の領域を決定する決定手段と、
上記決定手段で決定された上記複数の領域内の各領域を
代表する濃度値の２次差分値を計算する計算手段と、上
記計算手段で計算された上記２次差分値から放射線の照
射領域の一端点を判定する判定手段とを設けている。

【０００８】請求項９記載の発明による照射領域抽出方
法は、画像上の所定方向に並ぶそれぞれ所定形状を有す
る複数の領域を決定する工程と、上記複数の領域内の各
領域を代表する濃度値の２次差分値を計算する工程と、
上記計算された上記２次差分値から放射線の照射領域の
一端点を判定する工程とを設けている。また、請求項１
７に記載の照射領域抽出方法は、放射線画像上で所定方
向に整列する異なる位置から抽出された複数の特徴値を
２次差分することにより、放射線照射領域を決定するこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項１９記載の発明によるコンピュータ
読み取り可能な記憶媒体は、上記照射領域抽出方法を構
成する各工程を実行するためのプログラムを記憶してい
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面と共に説明する。図１はこの発明の実施の形態による
照射領域抽出装置の構成を示すブロック図であり、図に
おいて、１０１は外部より画像を入力する画像入力部、
１０２は画像入力部１０１で入力された画像から放射線
の照射領域を抽出する照射領域抽出部、１０３は照射領
域抽出部１０２で抽出された照射領域に基づき画像処理
を行う画像処理部、１０４は画像処理部１０３で処理さ
れた画像を表示する表示部である。

【００１１】図２は照射領域抽出部１０２の内部構成を
示すブロック図であり、２００は計算域を決定するため
の方向、開始点、終了点を入力する計算域入力部、２０
１は画像入力部１０１から入力された入力画像から、計
算部２０２が計算する領域を計算域入力部２０１で入力
された情報に基づいて決定する計算域決定部である。２
０２は計算域入力部２０１で決定された計算域から後述
する１次差分値と２次差分値とを計算する計算部、２０
４は照射領域端を判定する判定部、２０３は計算部２０
２で計算された値と、判定部２０４で判定された照射領
域端を記憶する記憶部、２０５は記憶部２０３に記憶さ
れ判定部２０４で判定された照射領域端から照射領域を
決定する照射領域決定部である。

【００１２】図３は照射領域抽出部１０２の処理の流れ
を示すフローチャートを示す。図４は計算域決定部２０
１で決定される計算域を示す図である。図５（ａ）は放
射線画像を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ₀〜Ｘ₃
線上の濃度値を示す図である。横軸にＸ₀〜Ｘ₃の位置
を、縦軸に上記線上の濃度値を示す。図６（ａ）は図５
（ｂ）の一部を拡大したものである。図６（ｂ）は上記
Ｘ₀、Ｘ₃間上の点に対する計算部２０２で計算された
２次差分値の値をプロットしたものである。

【００１３】次に動作について説明する。図１におい
て、不図示の外部装置からの画像が画像入力部１０１を
介して照射領域抽出部１０２に入力される。照射領域抽
出部１０２は入力された画像から照射領域を抽出し、画
像処理部１０３に照射領域の情報を引き渡す。画像処理
部１０３は、照射領域抽出部１０２で抽出された照射領
域の情報に基づいて画像処理を施し、画像処理された画
像は表示部１０４に表示される。

【００１４】次に、図２の照射領域抽出部１０２の処理
を図３の流れに従い説明する。計算域入力部２００で計
算域を決定するために必要となる計算方向、計算開始
点、計算終了点を入力する（ステップＳ３０１）。ただ
し、ここでの入力は初期入力画面のみであり、次の入力
画面以降は設定する必要はない。次に計算域決定部２０
１では計算域入力部２００からの情報に基づき計算域を
決定していく。ここで計算域とは、図４に示すように、
画像上のＡ、Ｂ、Ｃの平行に並ぶ方形状の３領域を指
し、（ｘ，ｙ）で示す計算点に対する２次差分値を計算
する時の計算域として用いられる。これらのＡ、Ｂ、Ｃ
の３面積は等しく、ａ、ｂの２つのパラメータでその面
積は決定され、かつ各領域間の距離はｄで示される。こ
れらのパラメータａ、ｂ、ｄは実験的に決定される。計
算域決定部２０１では予め全ての計算点について計算域
を決定し、記憶部２０３に重複する計算域の情報ととも
に記憶しておく（ステップＳ３０２）。

【００１５】次に計算部２０２は、上記計算域Ａ、Ｂ、
Ｃ内の濃度値の代表値を後述する方法により計算し、さ
らに１次差分値と２次差分値とを計算する。１次差分値
としては、領域Ｃ内の濃度代表値から領域Ｂ内の濃度代
表値を引いた値ｅと、領域Ｂ内の濃度代表値から領域Ａ
内の濃度代表値を引いた値ｆとの２値とする。また２次
差分値としては値ｅから値ｆを引いた値とする。このよ
うにして計算した１次差分値と２次差分値とを記憶部２
０３に記憶する。記憶部２０３に記憶される計算域の重
複情報より、重複する計算域に対する１次差分値は記憶
部２０３に記憶される値を用い、この２次差分値を計算
する（ステップＳ３０３、Ｓ３０４）。

【００１６】次に判定部２０４は記憶部２０３に記憶さ
れた１次差分値と２次差分値とから照射領域端を判定す
る。図６（ｂ）は計算部２０２で計算された２次差分値
を示す。濃度値が急変するＸ₁、Ｘ₂点で２次差分値は
−方向に大きな値を示し、濃度値が上昇する方向（Ｘ₀
点方向から見る）で前記１次差分値ｆは＋の値を示し、
濃度値が下がる方向で−の値を示す。判定部２０４はこ
の性質から、上記２次差分値の値が設定パラメータ以下
の領域でかつ最小値の点であり、１次差分値の値がプラ
スである点を、照射領域端点の候補とする。候補点が複
数である場合は、最初に現われた候補点を照射領域の端
点と判定する（ステップＳ３０５）。次に上記照射領域
端点を記憶部２０３に記憶する（ステップＳ３０６）。

【００１７】さらに、判定部２０４は計算域入力部２０
０から入力された全方向についての処理が終了したかを
判定し、終了してない場合はステップＳ３０２からの処
理を繰り返す（ステップＳ３０７）。全方向の照射領域
端点が決定されたら、照射領域決定部２０５は照射領域
を決定する。ここでは、上記照射領域の端点を通過し、
２次差分値の計算方向（例えば図５のＸ₀からＸ₃に向
かう方向）に垂直な線を全照射領域の端点に対して計算
し、その全ての線に囲まれる領域を照射領域とする（ス
テップＳ３０８）。

【００１８】本実施の形態によれば、計算部２０２は、
計算域内Ａ、Ｂ、Ｃ内の濃度値の代表値を計算し、その
値に基づく２次差分値を計算するようにしたので、計算
量が少なく、簡易に照射領域の端点を抽出できるという
効果がある。

【００１９】また、照射領域を決定する照射領域決定部
２０５を有するため、照射領域が方形でも多角形や円形
であっても、照射領域を抽出できるなどの効果が得られ
る。また、照射領域が多角形である場合は、それよりも
低次元の方向を選択することで、略外接領域を抽出する
ことができる効果が得られる。以下、上記各計算域Ａ，
Ｂ，Ｃ内の代表値を計算する方法について説明する。簡
単な方法としては、計算域内の全ての濃度値（全ての画
素値）の平均値を計算する方法、計算域内の全ての濃度
値をその濃度値でソートしその中間位置の画素の濃度
値、即ち中間値を用いる方法などがある。また、全ての
画素ではなく、各計算域内の画素を適宜サブサンプリン
グなどにより限定し、その限定された画素の濃度値の平
均値やその限定された画素の中間値などを用いる方法が
ある。

【００２０】ここで、計算域内の濃度値の代表値を計算
する方法として、計算域内の全濃度値の平均値を用いる
ことにより、雑音に強いという効果が得られる。また、
計算域内の全濃度値をその濃度値でソートし、その中間
位置の画素の濃度値を用いる場合も計算が簡易で雑音に
強いという効果が得られる。さらに計算域内の限定され
た点の平均値、またはその限定された点の濃度値をソー
トし、その中間位置の濃度値を代表値とする場合は計算
量をさらに減らすことができるという効果がある。次
に、上記図４に示す各計算域Ａ，Ｂ，Ｃの代表値を決め
る他の手法について説明する。まず、図４に示すような
垂直方向の高さがａ、水平方向の長さがｂの計量域を想
定し、各領域間の距離をｄとし、各計算点を（ｘ，ｙ）
で示すものとする。本実施例では、各領域Ａ，Ｂ，Ｃの
代表値をＳ（Ａ）、Ｓ（Ｂ）、Ｓ（Ｃ）としたとき、２
次差分値ＳＳ（Ｘ）を以下の（１）式で求める。ＳＳ（Ｘ）＝Ｓ（Ａ）−２×Ｓ（Ｂ）＋Ｓ（Ｃ）・・・（１）次に、一般に各領域の代表値をＳ（Ｘ）としたときの、
本手法における代表値の計算方法について説明する。ま
ず、各計算点（ｘ，ｙ）の画素値をｆ（ｘ，ｙ）とし、
値Ｆ１（ｘ）を以下の（２）式で求める。

【００２１】

【数１】

【００２２】ここで、積分範囲は上記矩形領域の垂直方
向の高さａとしており、（２）式ではその記載の簡便の
ために０〜ａの範囲で積分すると表示している。また次
に、値Ｆ２（ｘ）を以下の（３）式で求める。Ｆ２（ｘ）＝ｍｉｎ｛Ｆ１（ｘ＋ｘ１）−ｈ（ｘ１）｜ｘ１∈Ｋ｝・・・（３）そしてこのＦ２（ｘ）を用いてＳ（Ｘ）を以下の式
（４）によって求める。Ｓ（Ｘ）＝ｍａｘ｛Ｆ２（ｘ−ｘ１）十ｈ（ｘ１）｜ｘ１∈Ｋ｝・・・（４）ここで、ｈ（ｘ）は以下の式（５）に示される関数で、
Ｋはその定義式である。ｈ（ｘ）＝０ −ｂ／４≦ｘ≦ｂ／４＝−∞ その他の時・・・（５）そして、左右の照射端を、画像の左半分及び右半分中に
おけるのｍｉｎＳＳ（Ｘ）をとるｘの値から求める。上
下端についても同様に求めることができる。つまり、上
記手法は領域の所定方向（垂直方向）に対して画素値の
プロジェクションをとり、一次元モルフォロジフィルタ
を用いてそのプロジェクションをとった値を平滑化し、
その平滑化した値に対して、間隔ｃにて２次差分値を計
算したことに他ならない。このような計算方法によれ
ば、上記平均値や中間値を用いる場合に比べ照射量域を
より誤りなく検出することができる。

【００２３】尚、図１、図２の各機能ブロック１０１〜
１０４、２００〜２０５は、ハード的に構成してもよ
く、また、ＣＰＵやメモリ等から成るマイクロコンピュ
ータシステムに構成してもよい。マイクロコンピュータ
システムに構成する場合、上記メモリは本発明による記
憶媒体を構成し、この記憶媒体には、図３のフローチャ
ートに示す処理を実行するためのプログラムが記憶され
る。またこの記憶媒体としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半
導体メモリや、光ディスク、光磁気ディスク、磁気媒体
等を用いてよく、これらをＣＤ−ＲＯＭ、フロッピディ
スク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等に構成し
て用いてよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、９記載
の発明によれば、所定方向に並ぶ所定形状の複数の領域
から成る計算域を決定し、この複数の領域内の各領域を
代表する濃度値の２次差分値を計算し、この計算された
２次差分値から照射領域の一端点を判定するように構成
したので、計算量を減らし計算時間を短縮することがで
き、さらに正確に照射領域端部を抽出できるという効果
がある。

【００２５】また、請求項２、１０記載の発明によれ
ば、判定された複数の照射領域の端点より照射領域を決
定するように構成したので、照射領域が方形でも多角形
や円形であっても照射領域を抽出できるなどの効果が得
られる。また、照射領域が多角形である場合に、それよ
りも低次元の方向を選択することで、略外接領域を抽出
することができるという効果が得られる。

【００２６】請求項３、１１記載の発明によれば、上記
複数の領域内の各領域を代表する濃度値を、各領域内の
平均濃度値としたので、雑音がある画像に対しても精度
良く照射領域の端部を抽出できるという効果が得られ
る。

【００２７】請求項４、１２記載の発明によれば、上記
複数の領域内の各領域を代表する濃度値を、各領域内の
平均濃度値としたので、計算が簡便であり、かつ雑音が
ある画像に対しても精度良く照射領域の端部を抽出でき
るという効果が得られる。

【００２８】請求項５、１３記載の発明によれば、上記
複数の領域内の各領域を代表する濃度値を、各領域内の
限定された点の濃度値の平均値としたので、計算量を減
らし、雑音がある画像に対しても精度良く照射領域の端
部を抽出できるという効果が得られる。

【００２９】請求項６、１４記載の発明によれば、上記
複数の領域内の各領域を代表する濃度値を、各領域内の
限定された点の濃度値の濃度値の中間値としたので、計
算量をさらに減らすことができ、雑音がある画像に対し
ても精度良く照射領域の端部を抽出できるという効果が
得られる。請求項７，１５に記載の発明によれば、比較
的少ない計算量により、照射量域を誤りなく検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による照射領域抽出装置の
ブロック図である。

【図２】照射領域抽出部内の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】照射領域抽出部内の処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図４】計算域を示す構成図である。

【図５】放射線画像と、この放射線画像上の１線分の濃
度値を示す構成図である。

【図６】図５上の１線分の濃度値とこの１線分上の２次
差分値の値を示す特性図である。

【符号の説明】

１０２照射領域抽出部２０２計算部２０１計算域決定部２０４判定部２０５照射領域決定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像上の所定方向に並ぶそれぞれ所定形
状を有する複数の領域を決定する決定手段と、上記決定手段で決定された上記複数の領域内の各領域を
代表する濃度値の２次差分値を計算する計算手段と、上記計算手段で計算された上記２次差分値から照射領域
の一端点を判定する判定手段とを備えことを特徴とする
照射領域抽出装置。
【請求項２】上記判定手段で判定された複数の照射領
域の端点より上記照射領域を決定する照射領域決定手段
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の照射領域抽
出装置。
【請求項３】上記複数の領域内の各領域を代表する濃
度値を、各領域内の平均濃度値としたことを特徴とする
請求項１に記載の照射領域抽出装置。
【請求項４】上記複数の領域内の各領域を代表する濃
度値を、各領域内の濃度値の中間値としたことを特徴と
する請求項１に記載の照射領域抽出装置。
【請求項５】上記複数の領域内の各領域を代表する濃
度値を、各領域内の限定された点の濃度値の平均値とし
たことを特徴とする請求項１に記載の照射領域抽出装
置。
【請求項６】上記複数の領域内の各領域を代表する濃
度値を、各領域内の限定された点の濃度値の中間値とし
たことを特徴とする請求項１に記載の照射領域抽出装
置。
【請求項７】上記複数の領域内の各領域を代表する濃
度値を上記複数の領域内の画素の所定方向についての積
分値を用いて算出することを特徴とする請求項１に記載
の照射領域抽出装置。
【請求項８】上記積分値を平滑化することにより上記
複数の領域内の各領域を代表する濃度値とすることを特
徴とする請求項７に記載の照射領域抽出装置。
【請求項９】画像上の所定方向に並ぶそれぞれ所定形
状を有する複数の領域を決定する工程と、上記複数の領域内の各領域を代表する濃度値の２次差分
値を計算する工程と、上記計算された上記２次差分値から照射領域の一端点を
判定する工程とを備えことを特徴とする照射領域抽出方
法。
【請求項１０】上記判定された複数の照射領域の端点
より上記照射領域を決定する工程を備えたことを特徴と
する請求項９に記載の照射領域抽出方法。
【請求項１１】上記複数の領域内の各領域を代表する
濃度値を、各領域内の平均濃度値としたことを特徴とす
る請求項９に記載の照射領域抽出方法。
【請求項１２】上記複数の領域内の各領域を代表する
濃度値を、各領域内の濃度値の中間値としたことを特徴
とする請求項９に記載の照射領域抽出方法。
【請求項１３】上記複数の領域内の各領域を代表する
濃度値を、各領域内の限定された点の濃度値の平均値と
したことを特徴とする請求項９に記載の照射領域抽出方
法。
【請求項１４】上記複数の領域内の各領域を代表する
濃度値を、各領域内の限定された点の濃度値の中間値と
したことを特徴とする請求項９に記載の照射領域抽出方
法。
【請求項１５】上記複数の領域内の各領域を代表する
濃度値を上記複数の領域内の画素の所定方向についての
積分値を用いて算出することを特徴とする請求項９に記
載の照射領域抽出方法。
【請求項１６】上記積分値を平滑化することにより上
記複数の領域内の各領域を代表する濃度値とすることを
特徴とする請求項９に記載の照射領域抽出方法。
【請求項１７】放射線画像上で所定方向に整列する異
なる位置から抽出された複数の特徴値を２次差分するこ
とにより、放射線照射領域を決定することを特徴とする
照射領域抽出方法。
【請求項１８】上記複数の特徴値は画像上の所定方向
に並ぶ複数の領域を代表する濃度値であることを特徴と
する請求項１７に記載の照射領域抽出方法。
【請求項１９】請求項９〜１８に記載の照射領域抽出
方法を構成する上記各工程を実行するためのプログラム
を記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。