JP2000316844A - 輪郭抽出方法および装置並びに放射線断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環状に連続する画像について外周輪郭だけを
求める輪郭抽出方法および装置並びにそのような輪郭抽
出装置を備えた放射線断層撮影装置を実現する。 【解決手段】 ２値画像（５２２）において環状に連続
する画像で囲まれた地の部分について画素値を２値画像
の画素値と同じにし（５５０）、そのような２値画像の
輪郭を求める（５６２）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、輪郭抽出方法およ
び装置並びに放射線断層撮影装置に関し、特に、中間調
画像の輪郭を抽出する方法および装置並びに放射線断層
撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線断層撮影装置の一例として、例え
ば、Ｘ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈ
ｙ）装置がある。放射線断層撮影装置においては、放射
線としてはＸ線が利用される。Ｘ線発生にはＸ線管が使
用される。Ｘ線管を含むＸ線照射装置は、撮影範囲を包
含する幅を持ちそれに垂直な方向に厚みを持つＸ線ビー
ム（ｂｅａｍ）を照射する。Ｘ線ビームの厚みはコリメ
ータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）のＸ線通過開口（アパー
チャ：ａｐｅｒｔｕｒｅ）の開度を調節することにより
変更できるようになっており、これによって撮影のスラ
イス（ｓｌｉｃｅ）厚を調節する。

【０００３】Ｘ線検出装置は、Ｘ線ビームの幅の方向に
多数（例えば１０００個程度）のＸ線検出素子をアレイ
（ａｒｒａｙ）状に配列した多チャンネル（ｃｈａｎｎ
ｅｌ）のＸ線検出器を有し、それによってＸ線を検出す
るようになっている。Ｘ線照射・検出装置を撮像対象の
周りで回転（スキャン：ｓｃａｎ）させて、撮像対象の
周囲の複数のビュー（ｖｉｅｗ）方向でそれぞれＸ線に
よる撮像対象の投影像（プロジェクション：ｐｒｏｊｅ
ｃｔｉｏｎ）を測定し、それらプロジェクションに基づ
いて断層像を生成（再構成）する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】腹部の体軸断層像に含
まれる皮下脂肪像の外周輪郭を抽出し、その長さを計測
すれば撮像対象の腹囲を求めることができるが、皮下脂
肪像のように環状をなす画像について通常の輪郭抽出処
理を行うと、外周および内周の輪郭を抽出してその和を
輪郭長とするので、撮像対象の腹囲すなわち外周の輪郭
長だけを得ることはできないという問題があった。

【０００５】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、環状に連続する画像につい
て外周輪郭だけを求める輪郭抽出方法および装置、並び
に、そのような輪郭抽出装置を備えた放射線断層撮影装
置を実現することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決
する第１の観点での発明は、原画像を予め定めた閾値に
基づいて２値画像化し、前記２値画像において環状に連
続する画像で囲まれた地の部分につきその画素値を前記
環状に連続する画像の画素値と同じにし、前記２値画像
の輪郭を求めることを特徴とする輪郭抽出方法である。

【０００７】（２）上記の課題を解決する第２の観点で
の発明は、原画像を予め定めた閾値に基づいて２値画像
化する２値化手段と、前記２値画像において環状に連続
する画像で囲まれた地の部分につきその画素値を前記環
状に連続する画像の画素値と同じにする画素値変更手段
と、前記２値画像の輪郭を求める輪郭抽出手段とを具備
することを特徴とする輪郭抽出装置である。

【０００８】（３）上記の課題を解決する第３の観点で
の発明は、放射線照射手段と、放射線検出手段と、前記
放射線検出手段で検出した複数ビューの放射線検出信号
に基づいて断層像を生成する断層像生成手段とを有する
放射線断層撮影装置であって、前記断層像を予め定めた
閾値に基づいて２値画像化する２値化手段と、前記２値
画像において環状に連続する画像で囲まれた地の部分に
つきその画素値を前記環状に連続する画像の画素値と同
じにする画素値変更手段と、前記２値画像の輪郭を求め
る輪郭抽出手段とを具備することを特徴とする放射線断
層撮影装置である。

【０００９】（４）上記の課題を解決する第４の観点で
の発明は、前記輪郭の長さを求める輪郭長算出手段を具
備することを特徴とする（３）に記載の放射線断層撮影
装置である。

【００１０】（５）上記の課題を解決する他の観点での
発明は、前記輪郭の長さを求めることを特徴とする
（１）に記載の輪郭抽出方法である。（６）上記の課題
を解決する他の観点での発明は、前記輪郭の長さを求め
る輪郭長算出手段を具備することを特徴とする（２）に
記載の輪郭抽出装置である。

【００１１】（作用）本発明では、２値画像において環
状に連続する画像で囲まれた地の部分の画素値を連続画
像の画素値と同じにして２値画像が外周輪郭だけを持つ
ようにし、そのような２値画像について輪郭抽出を行
う。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図１に放射線断層撮影装置
のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の
実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発
明の装置に関する実施の形態の一例が示される。

【００１３】図１に示すように、本装置は、走査ガント
リ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４
および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えてい
る。走査ガントリ２は、放射線源としてのＸ線管２０を
有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、
コリメータ２２により例えば扇状のＸ線ビームすなわち
ファンビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）となるように成形さ
れ、検出器アレイ２４に照射される。検出器アレイ２４
は、扇状のＸ線ビームの幅の方向にアレイ状に配列され
た複数のＸ線検出素子を有する。検出器アレイ２４の構
成については後にあらためて説明する。

【００１４】Ｘ線管２０およびコリメータ２２は、本発
明における放射線照射手段の実施の形態の一例である。
検出器アレイ２４は、本発明における放射線検出手段の
実施の形態の一例である。Ｘ線管２０、コリメータ２２
および検出器アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成
する。Ｘ線照射・検出装置については、後にあらためて
説明する。検出器アレイ２４にはデータ収集部２６が接
続されている。データ収集部２６は検出器アレイ２４の
個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。

【００１５】Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コン
トローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御さ
れる。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接
続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、
コリメータコントローラ３０によって制御される。な
お、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との
接続関係については図示を省略する。

【００１６】以上のＸ線管２０からコリメータコントロ
ーラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３２に
搭載されている。回転部３２の回転は、回転コントロー
ラ３４によって制御される。なお、回転部３２と回転コ
ントローラ３４との接続関係については図示を省略す
る。

【００１７】撮影テーブル４は、図示しない撮像対象を
走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するよ
うになっている。撮像対象とＸ線照射空間との関係につ
いては後にあらためて説明する。

【００１８】操作コンソール６は、中央処理装置６０を
有している。中央処理装置６０は、例えばコンピュータ
（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。中央処理
装置６０は、本発明における断層像生成手段の実施の形
態の一例である。中央処理装置６０には、制御インタフ
ェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。
制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テ
ーブル４が接続されている。中央処理装置６０は制御イ
ンタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テ
ーブル４を制御する。

【００１９】走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ
線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０およ
び回転コントローラ３４が制御インタフェース６２を通
じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェー
ス６２との個別の接続については図示を省略する。

【００２０】中央処理装置６０には、また、データ収集
バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６
４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続され
ている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ
収集バッファ６４に入力される。データ収集バッファ６
４は、入力データを一時的に記憶する。

【００２１】中央処理装置６０は、データ収集バッファ
６４を通じて収集した複数ビューのプロジェクションに
基づいて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフ
ィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅ
ｄ ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等が用いられ
る。中央処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続
されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画
像およびプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶する。

【００２２】中央処理装置６０には、また、表示装置６
８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置
６８は、中央処理装置６０から出力される再構成画像や
その他の情報を表示するようになっている。操作装置７
０は、操作者によって操作され、各種の指示や情報等を
中央処理装置６０に入力するようになっている。

【００２３】図２に、検出器アレイ２４の模式的構成を
示す。検出器アレイ２４は、多数のＸ線検出素子２４
（ｉ）を配列した、多チャンネルのＸ線検出器となって
いる。多数のＸ線検出素子２４（ｉ）は、全体として、
円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。ｉはチャ
ンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。

【００２４】Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、例えばシンチ
レータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオー
ド（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構
成される。なお、これに限るものではなく、例えばカド
ミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検
出素子、あるいは、キセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電
離箱型のＸ線検出素子であって良い。

【００２５】図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線
管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係
を示す。なお、図３の（ａ）は正面から見た状態を示す
図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。同図に
示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメ
ータ２２により扇状のＸ線ビーム４０となるように成形
され、検出器アレイ２４に照射されるようになってい
る。

【００２６】図３の（ａ）では、扇状のＸ線ビーム４０
の広がりすなわちＸ線ビーム４０の幅を示す。Ｘ線ビー
ム４０の幅方向は、検出器アレイ２４におけるチャンネ
ルの配列方向に一致する。（ｂ）ではＸ線ビーム４０の
厚みを示す。

【００２７】このようなＸ線ビーム４０の扇面に体軸を
交差させて、例えば図４に示すように、撮影テーブル４
に載置された撮像対象８がＸ線照射空間に搬入される。
走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含す
る筒状の構造になっている。

【００２８】Ｘ線照射空間は、走査ガントリ２の筒状構
造の内側空間に形成される。Ｘ線ビーム４０によってス
ライスされた撮像対象８の像が検出器アレイ２４に投影
される。検出器アレイ２４によって撮像対象８のプロジ
ェクションが得られる。撮像対象８に照射するＸ線ビー
ム４０の厚みｔは、コリメータ２２のアパーチャの開度
調節により設定される。

【００２９】図５に、輪郭抽出機能の観点から見た中央
処理装置６０の構成を示す。中央処理装置６０は、本発
明の輪郭抽出装置の実施の形態の一例である。本装置の
構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例
が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関
する実施の形態の一例が示される。

【００３０】図５に示すように、中央処理装置６０は２
値化部５０２を有する。２値化部５０２は、本発明にお
ける２値化手段の実施の形態の一例である。２値化部５
０２の機能は例えばコンピュータプログラム等によって
実現される。それに限らず、専用のハードウェア（ｈａ
ｒｄｗａｒｅ）等によって実現しても良いのはもちろん
である。以下の各部も同様である。

【００３１】２値化部５０２は、記憶装置６６から読み
出した断層像を所定の閾値に基づいて２値化処理し、２
値画像を得るものである。閾値としては例えば脂肪像の
ＣＴ値が用いられ、脂肪像の画素値を論理値１、他の画
像の画素値を論理値０とする。以下、論理値１および論
理値０を単に１，０で表す。

【００３２】２値化処理した断層像について画素値変更
部５０４で画素値変更処理を行う。画素値変更部５０４
は、本発明における画素値変更手段の実施の形態の一例
である。画素値変更処理についてはのちにあらためて説
明する。画素値変更処理をした画像について輪郭抽出部
５０６で輪郭抽出を行う。輪郭抽出部５０６は、本発明
における輪郭抽出手段の実施の形態の一例である。抽出
した輪郭について輪郭長算出部５０８で輪郭長を求め
る。輪郭長算出部５０８は、本発明における輪郭長算出
手段の実施の形態の一例である。

【００３３】輪郭抽出機能の観点から見た中央処理装置
６０の動作を図６によって説明する。同図に示すよう
に、２値化部５０２は記憶装置６６から読み出した中間
調画像から２値画像５２２を生成する。２値画像５２２
において、黒い正方形のドット（ｄｏｔ）が画素値１の
ピクセル（ｐｉｘｅｌ）を表し、白いドットすなわち無
地の部分が画素値０のピクセルを表す。以下同様であ
る。なお、説明の便宜上、画面のピクセルのマトリクス
サイズ（ｍａｔｒｉｘ ｓｉｚｅ）を実際よりもかなり
小さくしている。以下、２値画像を単に画像という。

【００３４】画素値変更部５０４は画像５２２の無地部
分のうち、画素値１の画像で環状に連続的に囲まれた部
分の画素値を０から１に変更する。それには、先ず、画
面のｘ方向において両側が画素値１で挟まれた無地領域
の画素値を１に変更する。これによって画像５４２を得
る。画像５４２において白丸が画素値を１に変更したピ
クセルを表す。

【００３５】次に、画面のｙ方向において両側が画素値
１で挟まれた無地領域の画素値を１に変更する。これに
よって画像５４４を得る。画像５４４において三角形が
画素値を１に変更したピクセルを表す。なお、両画像に
おいて斜線を付した像は元の画像のピクセル位置を示す
ためのもので、それらの画面上での画素値は０である。
本図において以下同様である。

【００３６】次に、画像５４２と画像５４４の論理積
（ＡＮＤ）をピクセルごとに求め画像５４６を得る。画
像５４６における黒丸のドットは画素値１のピクセルを
表す。以下同様である。次に、画像５４６と画像５２２
の倫理和（ＯＲ）により画像５４８を得る。

【００３７】画像５４８において、黒い正方形のドット
は元の画像の画素値を表し、黒丸のドットは０から１に
変更された画素値を表す。画素値が変更されたピクセル
群は、概ね６の字状の形状を持つ元の像の上半分の湾曲
した腕部の内側と、下半分の閉じた環状部の内側にそれ
ぞれ存在する。

【００３８】次に、画像５４８における黒丸のドットに
ついてｘ方向およびｙ方向に隣り合う画素値が１つでも
０になっているものを検索し、該当するものは画素値を
０に戻す。これによって、元画像の湾曲腕に抱え込まれ
た黒丸ドット群は、１回目の処理で一番下の１列が０に
戻され、２回目の処理で次の列が０に戻されて、湾曲腕
の内側の黒丸ドットは全て０なる。一方、元画像の環状
部の内側の黒丸ドット群はどれも０に戻されることなく
１のままであり続ける。したがって、以上の処理によ
り、環状部の内側だけを１で埋めた画像５５０が得られ
る。

【００３９】輪郭抽出部５０６は画像５５０について輪
郭抽出を行う。画像５５０は環状部を持たないので、画
像５６２で示すように外周輪郭だけが抽出される。この
外周輪郭の長さが輪郭長算出部５０８で算出される。輪
郭長の算出は、輪郭を形成するピクセルの数と予めわか
っている１ピクセル当たりの画像寸法との積によって求
められる。輪郭長の算出値は表示装置６８によって表示
され、また、記憶装置６６に記憶される。

【００４０】本装置の動作を説明する。図７に、本装置
の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すよう
に、ステップ（ｓｔｅｐ）６０２で、操作者が操作装置
７０を通じてスキャン計画を入力する。スキャン計画に
は、Ｘ線照射条件、スライス厚、スライス位置等が含ま
れる。以下、本装置は、入力されたスキャン計画に従
い、操作者の操作および中央処理装置６０による制御の
下で動作する。

【００４１】ステップ６０４ではスキャン位置決めを行
う。すなわち、操作者が操作装置７０の図示しないテー
ブル送りスイッチを押して撮影テーブル４を移動させ、
撮像対象８の撮影部位（例えば腹部等）の中心をＸ線照
射・検出装置の回転の中心（アイソセンタ：ｉｓｏｃｅ
ｎｔｅｒ）に一致させる。

【００４２】このようなスキャン位置決めを行った後に
ステップ６０６でスキャンを行う。すなわち、Ｘ線照射
・検出装置を撮像対象８の周囲で回転させて、例えば１
０００ビューのプロジェクションをデータ収集バッファ
６４に収集する。

【００４３】スキャンに平行してあるいはスキャン後
に、ステップ６０８で画像再構成を行う。すなわち、デ
ータ収集バッファ６４に収集した複数ビューのプロジェ
クションに基づき、中央処理装置６０が、例えばフィル
タード・バックプロジェクション法等によって画像再構
成を行い断層像を生成する。再構成した断層像はステッ
プ６１０で表示装置６８に表示する。

【００４４】次に、ステップ６１２で、操作者からの指
令に基づき断層像から腹囲の計測を行う。腹囲計測を行
うに当たり、２値化部５０２で断層像から脂肪像の２値
画像を生成する。これによって、例えば図８の（ａ）に
示すような環状の皮下脂肪像を得る。このような皮下脂
肪像について画素値変更部５０４で前述のような画素値
変更処理を行うことにより、図８の（ｂ）に示すように
環状の脂肪像の内側の画素値を全て１とした画像を得
る。この画像について、輪郭抽出部５０６で輪郭を抽出
し輪郭長算出部５０８で輪郭長算出を行う。環状の脂肪
像の内側の画素値を全て１としたことにより、輪郭抽出
により外周輪郭を抽出することができる。また、その長
さを計測することにより腹囲を求めることができる。算
出した腹囲をステップ６１４で表示装置６８に数値とし
て表示する。

【００４５】以上、放射線としてＸ線を用いた例につい
て説明したが、放射線はＸ線に限るものではなく、例え
ばγ線等の他の種類の放射線であっても良い。ただし、
現時点では、Ｘ線がその発生、検出および制御等に関し
実用的な手段が最も充実している点で好ましい。

【００４６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、環状に連続する画像について外周輪郭だけを求め
る輪郭抽出方法および装置、並びに、そのような輪郭抽
出装置を備えた放射線断層撮影装置を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】図１に示した装置における検出器アレイの模式
的構成図である。

【図３】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置
の模式的構成図である。

【図４】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置
の模式的構成図である。

【図５】図１に示した装置における輪郭抽出装置のブロ
ック図である。

【図６】図５に示した輪郭抽出装置の動作を示す図であ
る。

【図７】図１に示した装置の動作のフロー図である。

【図８】図５に示した輪郭抽出装置装置の動作により得
られる画像を模式的示す図である。

【符号の説明】

２ 走査ガントリ ４ 撮影テーブル ６ 操作コンソール ８ 撮像対象 ２０ Ｘ線管 ２２ コリメータ ２４ 検出器アレイ ２６ データ収集部 ２８ Ｘ線コントローラ ３０ コリメータコントローラ ３２ 回転部 ３４ 回転コントローラ ４０ Ｘ線ビーム ６０ 中央処理装置 ６２ 制御インタフェース ６４ データ収集バッファ ６６ 記憶装置 ６８ 表示装置 ７０ 操作装置 ５０２ ２値化部 ５０４ 画素値変更部 ５０６ 輪郭抽出部 ５０８ 輪郭長算出部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F067 AA21 AA52 CC19 HH04 HH12 LL04 LL11 LL14 NN05 QQ11 RR04 RR12 RR24 RR30 RR36 SS02 SS13 UU02 4C093 AA22 BA03 CA50 EA14 EB12 EB13 EB15 EE01 FD09 FE06 FF16 FF22

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原画像を予め定めた閾値に基づいて２値
   画像化し、 前記２値画像において環状に連続する画像で囲まれた地
   の部分につきその画素値を前記環状に連続する画像の画
   素値と同じにし、 前記２値画像の輪郭を求める、ことを特徴とする輪郭抽
   出方法。
2. 【請求項２】 原画像を予め定めた閾値に基づいて２値
   画像化する２値化手段と、 前記２値画像において環状に連続する画像で囲まれた地
   の部分につきその画素値を前記環状に連続する画像の画
   素値と同じにする画素値変更手段と、 前記２値画像の輪郭を求める輪郭抽出手段と、を具備す
   ることを特徴とする輪郭抽出装置。
3. 【請求項３】 放射線照射手段と、放射線検出手段と、
   前記放射線検出手段で検出した複数ビューの放射線検出
   信号に基づいて断層像を生成する断層像生成手段とを有
   する放射線断層撮影装置であって、 前記断層像を予め定めた閾値に基づいて２値画像化する
   ２値化手段と、 前記２値画像において環状に連続する画像で囲まれた地
   の部分につきその画素値を前記環状に連続する画像の画
   素値と同じにする画素値変更手段と、 前記２値画像の輪郭を求める輪郭抽出手段と、を具備す
   ることを特徴とする放射線断層撮影装置。
4. 【請求項４】 前記輪郭の長さを求める輪郭長算出手
   段、を具備することを特徴とする請求項３に記載の放射
   線断層撮影装置。