JP2001511570A - 放射線写真におけるインターバル変化を検出する方法 - Google Patents
放射線写真におけるインターバル変化を検出する方法Info
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Abstract
Description
るコンピュータ支援診断(CAD)技術に関する。また、本発明は、インターバ
ル変化の検出や画像の位置合わせ(マッチング)を必要とするあらゆる方法又は
プロセスに関する。
,555号、第4,851,984号、第4,875,165号、第4,907
,156号、第4,918,534号、第5,072,384号、第5,133
,020号、第5,150,292号、第5,224,177号、第5,289
,374号、第5,319,549号、第5,343,390号、第5,359
,513号、第5,452,367号、第5,463,548号、第5,491
,627号、第5,537,485号、第5,598,481号、第5,622
,171号、第5,638,458号、第5,657,362号、第5,666
,434号、第5,673,332号、第5,668,888号、第5,740
,268号、及び、米国特許出願第08/158,388号、第08/173,
935号、第08/220,917号、第08/398,307号、第08/4
28,867号、第08/523,210号、第08/536,149号、第0
8/536,450号、第08/515,798号、第08/562,087号
、第08/757,611号、第08/758,438号、第08/900,1
91号、第08/900,361号、第08/900,188号、第08/90
0,192号、第08/900,189号の一つ又は複数のものに開示されるよ
うに、デジタル画像中の異常の自動検出のためのCAD技術に関する。本発明は
、そこで参照され、そこに記述される種々の技術の使用を含み、それらの全ての
内容は、参照によってここに組み込まれる。
記述される技術の使用を含み、上にリストアップされた特許及び特許出願を含む
その全ての内容は、参照によりここに組み込まれる。
号の優先権を主張し、その内容は、参照によってここに組み込まれる。
は第2のオプションとして質的情報を提供することによって放射線技師に警告を
行うことである。1980年代の半ば以来、多くのCAD用計算形方式が、胸部
放射線写真、乳房撮影、血管造影、及び骨の放射線写真のために開発されている
。
検出と分類、肺瘤の検出、心臓のサイズの測定、気胸の検出に適用されている(
米国特許出願第08/174,175参照)。しかしながら、CADの開発は、
まだ初期の段階である。従って、放射線写真に表れる正常及び異常のパターンの
画像特徴の理解に基づいて、CADの性能を更に改良することが必要である。
射線写真を読取ることによって解釈される。現在の胸部放射線写真と前の胸部放
射線写真との間で検出された変化は、インターバル変化として知られており、且
つ肺浸潤の変化、腫瘍塊のサイズの変化、胸膜滲出の変化、及び心臓サイズと空
気流レベルと気胸の量とサイズの変化の決定に高い有効性を有する。A.Kan
o、K.Doi、H.MacMahon、D.D.Hassell、D.D.G
igerによる1994年の医療物理学、21:453乃至461頁の「インタ
ーバル変化の検出のための時間的に連続する胸部画像のデジタル画像減算(Di
gital image substraction of temporal
ly sequential chest images for detec
tion of interval change)」(以後これをA.Kan
o等と呼ぶ)、及びM.C.Difazio、H.MacMahon、X.W
Xu、P.Tsai、J.shiraishi、S.G.Armato III
、及びK.Doiの1977年の放射線学、202:447乃至452頁の「デ
ジタル放射線写真:時間的減算画像の検出精度への効果(Digital ch
est radiography:Effect of temporal s
ubtraction images on detection accur
acy)」(以降M.C.Difazio等と呼ぶ)を参照のこと。しかしなが
ら、障害が肋骨や血管や心臓のような臓器等の解剖学的構造と重なり合う場合が
あるので、放射線技師が胸部の放射線写真で微妙なインターバル変化を識別する
ことは困難なタスクである。また、普通の呼吸の間の横隔膜の運動のような筋肉
運動は、放射線写真におけるインターバル変化の診断をより困難にする。
助けとなる時間的減算は、連続胸部放射線写真間で利用されている(M.C.D
ifazio等を参照)。現在の時間的減算方法及び方式の性能(A.Kano
等を参照)において、理論的に良好な画像が減算画像の約70%において生ずる
ことが示されている(米国特許第5,359,513を参照)。
、連続する胸部放射線写真におけるインターバル変化の検出における性能低下が
生じることがある。既存の時間的減算方式(米国特許第5,359,513を参
照)において、現在と前の画像間の二つの座標系における差に対応するグローバ
ルシフト値は、各画像の肺の頂部と胸部の正中線との交差点を評価することによ
って決定される。従って、胸部の正中線又は肺の頂部を不正確に識別すると、厳
格な位置合わせのミスを生じる。
ンターバル変化の検出を改良することである。
することである。
ることである。
わされた時間的減算を利用して胸部放射線写真のインターバル変化を検出する新
規の方法を提供することにより達成され、この方法は、胸部画像をデジタル化す
るステップと、それらのデジタル化画像の濃度とコントラストを正規化するステ
ップと、横方向の傾斜を補正するステップと、画像プロファイル解析に基づいて
、胸郭エッジを検出するステップと、デジタル化画像を低解像度に変換するステ
ップと、低解像度画像をガウスフィルタを介してぼけさせるステップと、胸郭エ
ッジの使用を使用してセグメント化するステップと、相互相関技術を使用して低
解像度同士間のグローバルシフト値を決定するステップと、非線形幾何学的画像
ワーピング(A.Kano等を参照)を実行するステップと、画像減算を実行し
てインターバル変化を決定するステップと、を備える。
、非線形幾何学的ワーピング技術を適用する前にグローバルシフト値を決定する
初期画像位置合わせ技術に基づく時間的減算の改良された方法である。本発明の
方法は、時間的減算の全体の性能を改良し、胸部放射線写真における微妙な変化
の検出を向上する。減算方式により低品質減算となった場合に適用されると、こ
れらの場合の40%以上が、本発明の自動化初期画像位置合わせ技術を適用する
ことによって改良された。
し、特に、その図面の図1を参照する。改良された時間的減算方法の動作は、図
1に示されるように、ステップ100で開始し、このステップで、胸部放射線写
真画像がデジタル化される。デジタル化画像は、例えば、夫々現在の及び前の放
射線画像、図3(A)及び図3(B)、である。これらのデジタル化は、画像を
スキャナや他のデジタル化デバイスによって、又はフジ計算形放射線撮影法(F
uji Computed Radiography (FCR)システムのよ
うな画像生成マシンから直接にデータを検索することによって実行され得る。例
えば、M.Sonoda、M.Takano、J.Miyahara、及びH.
Katoによる1983年の放射線学、148:833乃至838頁の「スキャ
ンニング誘発ルミネッセンスを利用する計算形放射線写真(Computed−
radiography utilizing scanning stimu
lated luminescence)」を参照のこと。
る。画像が同様の方法又は同じシステムで生成される場合、濃度及びコントラス
トの正規化は必要無い。しかしながら、例えば、フィルムタイプの違いやデジタ
ル化処理における違いのようなデジタル化画像が生成される方法に違いがある場
合に正規化が必要である。
システムのためのHとD曲線及び各放射線写真画像毎に異なるセットのルックア
ップテーブルを使用する非線形濃度補正技術を使用することによって実行され得
る。H.Yoshimura、X.W.Xu、K.Doi、H.MacMaho
n、K.R.Hoffman、M.L. Giger、及びS.M.Montn
erによる1993年の医療物理学、20:179乃至186頁の「レーザーデ
ジタイザを使用する高品質フィルム複写システムの開発:計算形放射線写真との
比較(Development of a high quality fil
m duplication system using a lazer d
igitizer:Comparison with computed ra
diography)」を参照のこと。FCRのようなシステムは、露光データ
認識システムを介して画像の濃度及びコントラストを維持する。H.Takeo
、N.Nakajima、M.Ishida、H.Katoによる1994年の
SPIEの予稿、2163:98乃至109頁の「神経ネットワークを使用する
FCRシステムにおける濃度及びコントラストの自動化調節の改良(Impro
ved automatic adjustment of density
and contrast in FCR system using neu
ral network)」を参照のこと。従って、現在及び前の放射線写真画
像の各々に対してFCRシステムを利用する場合、濃度及びコントラストの正規
化が適用される必要はない。
ステムを使用して生成され、前の放射線写真画像、図3(B)、は、従来のスク
リーン/フィルムシステムを介して生成された。従って、正規化は、図3(B)
の画像に対して必要とされる。
補正される。横方向傾斜は、現在の及び前の放射線写真画像の露光の間の患者の
位置決めにおけるばらつきに起因する。補正のために、最初に、正中線が、各画
像において決定される。次に、画像(単数又は複数)は、横方向傾斜を修正する
ために、正中線同士間の角度に等しい量だけ回転される。X.W.Xu、K.D
oiによる1995年の医療物理学、22:617乃至627頁の「コンピュー
タ支援診断のための画像特徴解析:胸部放射線写真における胸郭エッジの正確な
決定(Image feature analysis for comput
er−aided diagnosis:Accurate determin
ation of ribcage boundary in chest r
adiographs)」(以降、X.W.Xu等と呼ぶ)を参照のこと。
胸郭検出は、例えば、画像プロファイル解析(X.W.Xu等を参照)のような
あらゆるエッジ検出方法によって実施され得る。
におけるシフトに対応するグローバルシフト値を決定するために、本発明は、低
解像度画像の相互相関に基づく新たな自動化初期画像位置合わせ技術を使用する
。このように、ステップ108において、デジタル化画像は、128×128マ
トリックスへの減少によって低解像度画像に変換される。この変換は、平均化を
介して実行される。あらゆる平均化方法が利用できる。128×128マトリッ
クスサイズが選択されたのは、それが更なる処理のために十分な解像度を提供す
ると共にCPUタイムの解像可能量内で更なる処理が実行できる程度に十分小さ
いからである。64×64マトリックスサイズ未満の画像解像度は、各画像中の
肺の形状を視覚的に歪ませることが発見された。
微細構造体が、初期画像位置合わせに対して要求される精度に影響を及ぼさない
と仮定する。ステップ110において、低解像度画像の平滑化即ちぼけさせるこ
とは、ガウスフィルタを介して実行され、これにより各画像の微細構造が除去さ
れる。9×9マトリックスサイズのガウスフィルタが使用されたが、13×13
マトリックスもまたテストされ、同様の結果を得た。しかしながら、5×5ガウ
スフィルタが低解像度画像をぼけさせるために使用された場合、時間的減算画像
の品質がわずかに低下した。これは、相互相関値が胸部画像に含まれる微細な解
剖学的構造に起因して信頼できなくなるためかもしれない。
像度画像ためのより小さいマトリックスサイズを使用して実験した。64×64
マトリックスサイズのぼかされた低解像度画像が128×128マトリックスサ
イズの画像の代わりに使用された。5×5ガウスフィルタが、より小さな画像サ
イズに起因して、ぼかすために使用された。減算画像品質は、128×128画
像で得られた減算画像よりも劣化した。品質の問題は、64×64画像上の視覚
的に歪まされた肺形状を含んだことであり、その結果、誤まった多いグローバル
シフト値が得られた。
×9ガウスフィルタ使用によるぼかしの後の画像、図3(A)と図3(B)、を
示す。図3(C)と図3(D)は、それらはサイズが縮小されている(それらが
低解像度画像に変換された時に発生した縮小)ので、図示を明瞭にするために4
倍だけ拡大される。
された胸郭エッジを使用して低解像度画像からセグメント化される。図4(A)
と図4(B)は、夫々上書きされた検出胸郭エッジを有する図3(C)と図3(
D)の低解像度画像を示す。
処理の集中を可能とする。従って、胸郭エッジの外側の領域は、現在と前の画像
間の相互相関値の計算を無視する。更に、前の画像の胸部の下部は、初期画像位
置合わせに使用されない。理由は、胸部画像の横隔膜の位置が胸部の拡大によっ
て変化する可能性があり、従って、画像位置合わせにとって信頼できないからで
ある。現在及び前の画像の検出胸郭エッジは、ぼかされた低解像度画像、図4(
A)と図4(B)上に重ねられた暗い線200によって強調されている。
。図4(D)のセグメント化ぼけ前画像のマトリックスサイズは、100(H)
×60(V)である。このセグメント化ぼけ前画像を使用して、相互相関値が図
4(C)と図4(D)の二つの画像間の最良の位置合わせ位置を検出するために
得られた。
シフト値は、図1(B)に示されるように計算される。ステップ200で、相互
相関値は、一つの画像の他の画像に相対する複数のx、yシフトに対するセグメ
ント化ぼけ低解像度画像マトリックス同士間で計算される。相互相関値は、二つ
の画像がx、yシフト後にどのように良好に位置合わせされたかを表すその二つ
の画像の平均の画素毎の積である。
他方の画像に相対する複数のx、yシフトに対して計算された相互相関値をプロ
ットする三次元グラフ300の例である。適切に位置合わせされた即ちオーバー
ラップされた画像に対応する最良相関位置合わせは、グラフ300上の最大で表
される。
ると考えられる。図5に示される例において、最良相関マッチは、正中線の前の
胸部画像に肺の頂部との交点から右側に4ピクセル上方に5ピクセルのシフトで
あると決定された。
画像が低解像度に変換された時に生じた画像サイズにおける縮小に基づいて補正
ファクタによってスケーリングされる。スケーリングされたx、y座標は、低解
像度変換に先立つデジタル化画像同士間のグローバルシフト値を表す。グローバ
ルシフト値に従って画像同士を互いにシフトすることによって、初期画像マッチ
を得る。
画像ワーピング技術は、二つの画像の画像位置合わせの更なる位置合わせを行う
ために実行される。非線形幾何学的画像ワーピングは、前述の研究(A.Kan
o等を参照)に詳細に記述されており、各画像における多数の対象となる領域(
ROI)を選択するステップと、ROIの位置合わせ対間で局所位置合わせを実
行するステップと、局所的に位置合わせされたROI間でシフト値をマッピング
するステップと、曲線当てはめ技術をマッピングされたシフト値へ適用するステ
ップと、曲線当てはめ技術(米国特許第5,359,513号のステップ41乃
至46に対応する直前のステップ)の結果に基づき、二つの画像の一方を非線形
ワーピングを行うステップと、を備える。本発明は、ステップ114に決定され
たグローバルシフト値だけオフセットされる複数のROIの局所位置合わせに基
づき、非線形ワーピングを実行する。
て決定された共通の基準点(例えば、画像の正中線の肺の頂部との交点)に相対
して選択される。一つのテンプレートROIが一つの画像中に選択され、対応す
るサーチROIが各画像中に独立して決定された共通の基準点に基づいて、他の
画像中に選択される。本発明に従う方法において、複数のテンプレートROIが
一つの画像において選択され、複数の対応するサーチ領域ROIが他の画像にお
いて選択され、各サーチ領域ROIの対応する中心がグローバルシフト値だけシ
フトされる。非線形ワーピングに先立ってグローバルシフト値に従って一つの画
像を第2の画像に相対してシフトし、次に、従ってグローバルシフト値に従って
すでにシフトされた共通の基準点に従って複数のROIを選択することを含む、
グローバルシフト値を考慮する他の方法及びバリエーションで、上記の方法が置
き換えられてもよい。
上述の非線形ワーピング技術に加えて、適用されてもよい。最後に、ステップ1
20で、画像減算は、位置合わせされたデジタル画像に実行される。
ォローアップを示す臨床ケースからのものである。図6(A)と図6(B)の各
々は、厳格な位置合わせミス誤差の結果生じる低品質減算画像を示す。図6(A
)において、ワーピング技術が利用され、図6(B)は、画像ワーピングを行う
ことなく生成された。
画像を示すが、本発明の初期画像位置合わせ技術が適用される。図6(C)はワ
ーピングを伴い、図6(D)はワーピングを伴わない。インターバル変化の改良
された明瞭さが肺フィールドの左上及び右上に見られる。前の胸部放射線写真に
存在する血腫のサイズが現在の画像で減少されていることを示す第3の胸椎の右
エッジ回りのぼんやりした白い陰がある。また、現在の胸部画像で認識され、本
ケースでの外科手術の結果として、第2の変化に起因して、柔組織線維形成を示
す右上(第3の胸椎の左エッジに近い)の暗い影がある。図6(A)と図6(B
)の図6(C)と図6(D)との比較は、本発明の新たな初期画像位置合わせ技
術が画像位置合わせ及び時間的減算画像の得られる品質を改良することを示す。
に相対する被写体評価を示すチャートである。従来の時間的減算方式で得られた
100個の時間的減算画像が評価され、良好な減算画像が16個のケースで得ら
れ、適切な減算画像が37個のケースで得られ、不良の減算画像が47個のケー
スで得られた。次に、本発明を利用して画像が得られた。
間的減算画像を得た。これらの画像は、独立の観察者(二人の放射線技師と一人
の物理学者)によって被写体採点スケールを使用して、5のカテゴリーに分類さ
れた。画像の臨床的有用性を表す+2ないし−2の採点スケールが使用された。
+2の採点は、減算画像の品質が臨床的有用性において明瞭に改良されている場
合に与えられ、+1の採点は、その品質が適度に改良された場合に与えられ、採
点0は、その品質に変化が無い場合に与えられた。−1の採点は、減算画像の品
質が臨床的有用性において適度に減少する場合に与えられ、−2の採点は、減算
画像の品質が臨床的有用性において減少する場合に与えられた。画像の各々に対
する最終採点は、各観察者からの採点の平均によって決定された。
性に対する品質に関して変化されなかった。しかしながら、図7は、元々低品質
減算画像となっていた47個のケースの内の19個のケース(40.4%)が本
発明の適用によって改良されたことを示す。
Rシステムを含む、二つの異なる画像記録システムの三つの異なる組合せによっ
て得られた画像を含む画像データベースを利用した。上述のように、減算画像が
異なる画像形成システムから得られる場合、異なるシステムから得られた画像の
品質の差に起因して、良好な品質の減算画像を得ることは困難である。例えば、
FCRシステムの画像品質は、例えば、FCR画像で利用される不鮮明マスキン
グ技術に起因して、通常スクリーン/フィルムシステムとは全くことなる。
スクリーン/フィルム対スクリーン/フィルム、スクリーン/フィルム対FCR
、及びFCR対FCR)から従来の時間的減算方式を利用する多くの減算画像を
比較した。比較された画像は、表1に示されるように、三つのグループ、A良好
、B適切、C不良に分類された。
び48%)は同様である。この結果は、本発明を利用する時間的減算方式が使用
された画像記録システムに依存しないことを示した。
由は、表2のカテゴリーによって示される。
された。この手作業による初期画像位置合わせ技術において、胸部放射線技師は
、現在及び前の胸部画像を適切に位置合わせするために、横方向傾斜の補正のた
めの回転角と、水平シフト(x)と垂直シフト(y)を含むグローバルシフト値
を決定する。このように、初期画像位置合わせのための各パラメータは、手作業
で決定され、次に、「理想的」減算画像が得られる。
う手作業による初期画像位置合わせによって得られた結果としての減算画像を示
す。ワーピングを伴わない手作業による初期画像位置合わせによる減算画像の品
質は、ワーピングを伴わない本発明の自動化初期画像位置合わせによる減算画像
よりも僅かに優れている(図8(A)と図8(C)を比較すること)。しかしな
がら、ワーピングを伴う自動化初期画像位置合わせによって得られた減算画像の
品質は、ワーピングを伴う手作業による初期画像位置合わせによって得られた「
理想的」減算画像と匹敵する(図8(B)と図6(D))を比較すること)。評
価された6つの他のケースにおいて、上述された結果は同様であった。
。このインターバル検出デバイス10は、図3(A)と図3(B)のような時間
的放射線写真画像をデジタイザ12へ入力する。デジタイザ12は、次に正規化
器14へ転送されるデジタル画像を生成する。
する。次に、正規化された画像は、横方向傾斜を補正するために、正規化された
画像の一つ又は複数を回転する位置合わせ装置16へ転送される。位置合わせさ
れた画像は、検出器18、平均化装置20及びシフター28へ入力される。
)が検出器18によって検出される。平均化装置20は、128×128マトリ
ックスの低解像度画像を生成する。次に、低解像度画像は、ガウス関数を実行し
て画像を平滑化するぼやかし装置22によってぼやかされる。次に、セグメント
化装置24は、検出器18によって検出されたエッジを利用して画像の各々から
対象となる特徴(例えば、肺)をセグメント化する。
間で相互相関を実行して、グローバルシフト値を表す最も高い相関の領域を検出
する。次に、グローバルシフト値と位置合わせされた画像は、グローバルシフト
値を考慮して、更なる位置合わせのために、画像の非線形幾何学的ワーピング(
A.Kano等を参照)を実行するワーピング装置30へ入力される。次に、ワ
ーピングされた画像は、図6(D)のような減算画像ハイライト化インターバル
変化を生成する減算器30へ入力される。
の場合において、新たな初期画像位置合わせ技術を使用することによって改良さ
れたことが理解される。しかしながら、グループAとBにおける少数のケースに
対して、減算画像の品質は、新たな初期画像位置合わせ技術を使用する臨床的に
有用性において、適度に低下した。本発明者等は、減算画像品質が自動的に推定
され得る場合、次に、初期画像位置合わせ技術は、Cと採点されたもののような
不良減算ケースに対してのみ利用され得ることを実現した。このように、時間的
減算方式の全体の性能が改良され得る。
代わりに)物理的尺度に基づいて、被写体画像の品質を推定するための自動化方
法を開発した。物理的尺度は、減算画像に対するピクセル値の平均コントラスト
とヒストグラムの幅である。
置合わせミスに起因して部分的に非常に暗い及び/又は明るい領域を部分的に含
む)ので、第1の物理的尺度は、減算画像の各肺フィールドにおいて別々にピク
セル値を平均化することによって得られた平均コントラストによって決定された
。図9と図10は、夫々良好な減算ケースと不良の減算ケースの左右の肺フィー
ルドにおけるヒストグラムを示す。図9と図10に示すように、不良の減算ケー
スに対するヒストグラム幅は、良好な減算ケースのヒストグラム幅よりの広い。
本発明者等は、ヒストグラムの下部が不良減算画像の検出において非常に高感度
であることを発見した。従って、最大レベルの10%におけるヒストグラムの幅
は、減算画像品質を評価するための他の物理的尺度として決定された。
12にプロットされている。図11と図12の水平軸と垂直軸は、夫々右と左の
肺フィールドの尺度に対応する。良好な減算画像(被写体採点:A)は、図11
と図12に示されるように、低い平均コントラストで及びヒストグラムの狭い幅
でクラスター化される傾向がある。適切な減算画像(被写体採点:B)に対する
平均コントラストの分布とヒストグラムの幅は、これらのグラフにおいて右上領
域へ若干シフトする。しかしながら、不良減算画像(被写体採点:C)の平均コ
ントラストとヒストグラム幅は、大きな平均コントラストと幅の広いヒストグラ
ム幅に亘って分布される。
破線は、不良減算画像の検出のための可能な閾値レベル(55の平均コントラス
トと150のヒストグラム幅)を示す。このように、時間的減算画像は、不良品
質画像の決定のために自動的に評価され得る。
トである。ステップ300において、第1の減算画像が初期画像位置合わせを行
うことなく生成される。ステップ302で、コントラストとヒストグラムデータ
が第1の減算画像に関して収集され、ステップ304で、第1の減算画像の品質
がそれに基づいて評価される。
される(ステップ306)。しかしながら、そのデータが不良品質減算画像を示
す場合、第2の減算画像が新たな初期画像位置合わせ技術を利用して生成される
(ステップ308)。
置合わせを伴わない場合及びそれを伴う場合の100個の減算画像の品質を研究
した。図14と図15は、夫々初期画像位置合わせ技術を伴わない場合とそれを
伴う場合の三つのグループの減算画像に対する平均コントラスト値の分布を示す
。図16と図17は、夫々初期画像位置合わせ技術を伴わない場合とそれを伴う
場合の三つのグループの減算画像に対するヒストグラム幅の分布を示す。初期画
像位置合わせを伴わない良好及び適切な減算ケース(被写体採点:AとB)に対
する分布は、初期画像位置合わせを伴うケースに対するものと同様である。しか
しながら、不良減算ケース(被写体採点:C)に対する分布は、初期画像位置合
わせで左にシフトされることに注目することが重要である。従って、新たな初期
画像位置合わせ技術の使用は、減算画像の平均コントラストとヒストグラム幅の
両方を減少する傾向があり、従って減算画像品質の改良を示す。
価される。第2の減算画像は、評価が良好品質を示す場合に利用される(ステッ
プ312)。しかしながら、減算画像品質初期画像位置合わせがまだ不良である
場合に、第2のワーピング技術がステップ314に示されるように使用される。
Y−方向に対するシフト値は、表面(曲線)当てはめ技術を使用することによっ
て当てはめられる。当てはめは、全体の肺フィールドに亘って対象となる領域(
ROI)の全てに対して得られるシフト値を使用して実行される。しかしながら
、第2のワーピング技術において、表面当てはめは、各肺フィールドに対して個
別に且つ独立して実行される。この方法は、おそらく表面当てはめ技術が両肺の
代わりに各肺フィールドに提供されるようなシフト値の小さな領域(又は少数の
データセット)上により効果的に働くので、僅かに改良された減算画像を提供す
る。
細書の教示に従ってプログラムされた従来の汎用デジタルコンピュータやマイク
ロプロセッサを使用して、便利に実施され得る。適切なソフトウエアコーディン
グは、ソフトウエア技術における熟練者には明瞭であるように、本明細書の開示
の教示に基づいて、熟練プログラマーによって容易に準備され得る。また、本発
明は、当業者には容易に理解されるように、アプリケーション指定集積回路を準
備することによって、或いは従来の構成要素回路の適切なネットワークを接続す
ることによって実施され得る。
に使用できる命令を含む記憶媒体であるコンピュータプログラム製品を含む。こ
の記憶媒体は、本発明を制限するものではないが、フロッピーディスク、光学デ
ィスク、CD−ROM、及び磁気光学ディスク、ROM、RAM、EPROM、
EEPROM、磁気カード又は光学カードを含むあらゆるタイプのディスクや電
子命令を記憶するための適切なあらゆるタイプの媒体を含むことが出来る。
みて可能である。従って、添付の特許請求の範囲内で、本発明は、特にここで記
述された以外でも実施出来ることが理解されるべきである。
部放射線写真のインターバル変化を検出する方法のフローチャート、(B)はグ
ローバルシフト値の決定を示すフローチャート。
adiography)で撮影された現在の胸部画像、(B)は従来のスクリー
ン/フィルムシステムで撮影された以前の胸部画像、(C)はガウスフィルタを
用いてぼけさせた図3(A)の低解像度画像、(D)はガウスフィルタを用いて
ぼけさせた図3(B)の低解像度画像。
C)のぼかされた低解像度画像、(B)は(黒のライン)が上に配された検出さ
れた胸郭エッジを有する図3(D)のぼかされた低解像度画像、(C)は自動化
初期画像位置合わせのために利用される図3(C)のぼかされた低解像度画像か
らセグメント化された肺画像、(D)は自動化初期画像位置合わせのために利用
される図3(D)のぼかされた低解像度画像からセグメント化された肺画像。
の胸部画像との間の公知時間的減算によって得られた減算画像を示す従来の技術
、(B)はワーピングを行なう図3(A)の現在の胸部画像と図3(B)の前の
胸部画像との間の時間的減算によって得られた減算画像を示す従来の技術、(C
)はワーピングを行わない本発明に従う自動化初期画像位置合わせを利用する、
図3(A)の現在の胸部画像と図3(B)の前の胸部画像との間の時間的減算に
よって得られた減算画像、(D)はワーピングを行なう本発明に従う自動化初期
画像位置合わせを利用する、図3(A)の現在の胸部画像と図3(B)の前の胸
部画像との間の時間的減算によって得られた減算画像。
像の実質的な評点を示すチャート。
期画像位置合わせを使用して、現在の胸部画像と前の胸部画像との間で得られた
減算画像を示す図、(B)は手作業による初期画像位置合わせを使用して、従来
の時間的減算方式によって得られたワーピングを伴う減算画像。
ラムを示すグラフ。
ラムを示すグラフ。
係を示すグラフ。
を示すグラフ。
の関係を示すグラフ。
トラストの分布を示すグラフ。
ループに対する平均コントラストの分布を示すグラフ。
ラム幅の分布を示すグラフ。
ループに対するヒストグラム幅の分布を示すグラフ。
Claims (18)
- 【請求項1】 第1と第2のデジタル画像間のインターバル変化を検出する
方法であって、 前記第1と第2のデジタル画像を所定のサイズの第1及び第2の低解像度画像
に変換する変換ステップと、 各低解像度画像をぼけさせて第1と第2のぼけ画像を生成するステップと、 前記第1のぼけ画像の複数のシフトされた位置に亘って前記第1のぼけ画像の
ピクセル値を前記第2のぼけ画像のピクセル値と相関させる相関ステップと、 前記相関ステップにおいて最大の相関を生成する前記第1のぼけ画像の位置に
おけるシフトを決定し、この決定に基づいて、前記第2のデジタル画像に対する
前記第1のデジタル画像のシフトを表すグローバルシフト値を決定するステップ
と、 前記第1及び第2のデジタル画像の一方に非線形ワーピングを実行して、更に
前記第1と前記第2のデジタル画像を位置合わせするステップと、 位置合わせされたデジタル画像上に画像減算を実行するステップと、 を備える方法。 - 【請求項2】 前記変換ステップに先立って、更に、 前記デジタル画像同士間の濃度とコントラストを正規化するステップと、 回転を介して前記デジタル画像中に存在する横方向傾斜を補正する補正ステッ
プと、を備え、前記補正ステップは、 各デジタル画像中の基準ラインを識別するステップと、 各画像中に識別された基準ライン同士間の角度を決定するステップと、 前記角度に従って前記デジタル画像の内の少なくとも一方を回転して、前記基
準ラインを位置合わせするステップと、 を備える請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 更に、前記変換ステップに先立って、前記デジタル画像の各
々に共通特徴のエッジを検出するステップと、 前記検出されたエッジに基づいて、各ぼけ画像の類似の部分をセグメント化す
るステップと、を備え、前記グローバルシフト値を決定するステップは、前記セ
グメント化された類似の部分に基づいて、グローバルシフト値を決定するサブス
テップを有する、請求項1乃至2のうちいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項4】 前記変換ステップは、前記デジタル画像を64×64よりも
大きいサイズを有する低解像度マトリックスへ変換するステップを備える、請求
項1乃至3のうちいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項5】 前記変換ステップは、前記デジタル画像を平均化によって低
解像度の128×128マトリックスへ減少するステップを備える、請求項1乃
至3のうちいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項6】 前記ぼけさせるステップは、各低解像度画像を所定マトリッ
クスサイズのガウスフィルタに入力するサブステップと、 前記ガウスフィルタによって実施されるガウス関数によって各低解像度画像を
平滑化するサブステップと、 を備える、請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項7】 前記グローバルシフト値を決定するステップは、前記グロー
バルシフト値を生成するために補正ファクタによって最大相関位置合わせを識別
する座標をスケーリングすることを含み、前記補正ファクタは、前記デジタル画
像が低解像度に変換される時に生じる画像サイズの減少に基づく、請求項1乃至
6のうちいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項8】 前記非線形ワーピングを実行するステップは、前記第1と第
2のデジタル画像に存在する対応する構造的特徴に関して、前記グローバルシフ
ト値によってオフセットされた、前記第1と第2のデジタル画像の対応する部分
を位置合わせすることと、 相互相関マッピングを実行して、前記第1と第2のデジタル画像の対応するピ
クセル位置に関して、前記第1と第2のデジタル画像の対応する構造的特徴同士
間に位置における差を指示する複数のシフト値を生成することと、 前記相互相関マッピングに導入される誤差を補償するために、所定の表面を前
記シフト値に機械的に当てはめることと、 前記補正されたシフト値に基づいて、前記第1と第2のデジタル画像の一方に
前記構造的特徴をシフトすること、 を備える、請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項9】 前記入力するステップは、各低解像度画像を5×5マトリッ
クスサイズよりも大きいサイズのガウスフィルタに入力するサブステップを備え
る、請求項6に記載の方法。 - 【請求項10】 前記入力するステップは、各低解像度画像を9×9マトリ
ックスサイズのガウスフィルタに入力するサブステップを備える、請求項6に記
載の方法。 - 【請求項11】 第1と第2のデジタル画像間のインターバル変化を検出す
る方法であって、 前記第1と第2のデジタル画像から第1の減算画像を生成するステップと、 前記第1の減算画像の品質の被写体測定を評価するステップと、 前記品質の被写体測定が前記第1の減算画像が不良品質の画像であることを示
す場合、初期の画像位置合わせを使用して、前記第1と第2のデジタル画像から
第2の減算画像を生成するステップと、 を備える方法。 - 【請求項12】 更に、前記第2の減算画像の品質の被写体測定を評価する
ステップと、 初期に位置合わせされた画像に基づく第3の減算画像を、前記初期の位置合わ
せされた画像の各々に存在する複数の選択されたフィールドの別個で独立のワー
ピングを含む前記初期の画像位置合わせから、生成するステップを備える、請求
項11に記載の方法。 - 【請求項13】 前記評価するステップは、前記減算画像の少なくとも一つ
のフィールド中のピクセル値に従って、平均コントラストとヒストグラムデータ
を収集するサブステップと、 前記平均コントラストとヒストグラムデータが夫々所定の閾値を越えるか否か
を決定するサブステップと、 を備える、請求項11乃至12のうちいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項14】 前記評価するステップは、前記減算画像の少なくとも一つ
のフィールド中のピクセル値に従って、平均コントラストとヒストグラムデータ
を収集するサブステップと、 前記平均コントラストとヒストグラムデータが所定の閾値を越えるか否かを決
定するサブステップと、 を備える、請求項11乃至12のうちいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項15】 前記第3の減算画像を生成するステップは、前記初期に位
置合わせされた画像に存在する複数の選択された肺フィールドの各々の別個で独
立したワーピングを実行して第3の減算画像を生成すること、を備える請求項1
1乃至14のうちいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項16】 画像処理システムにおいて、一つのデジタル画像の他のデ
ジタル画像に相対するシフトを決定する改良された方法であって、前記改良は、
第1と第2のデジタル画像が所定のサイズの第1と第2の低解像度画像に変換さ
れ、 各低解像度画像がぼかされて、第1と第2のぼけ画像を生成し、 前記第1のぼけ画像の複数のシフトされた位置に亘って前記第1のぼけ画像の
ピクセル値が前記第2のぼけ画像のピクセル値と相関され、 前記相関するステップにおいて最大相関を生成する前記第1のぼけ画像の位置
のシフトが決定され、この決定に基づいて、前記第2のデジタル画像に相対する
前記第1のデジタル画像のシフトを表す前記グローバルシフト値が決定される、
ことを特徴とする方法。 - 【請求項17】 コンピュータ記憶媒体と、このコンピュータ記憶媒体に埋
め込まれ、請求項1乃至15の何れか一項のステップを実行する事によって、コ
ンピュータに第1と第2のデジタル画像間のインターバル変化を検出させるコン
ピュータプログラムコードメカニズムと、を含むコンピュータプログラム製品。 - 【請求項18】 請求項1乃至15の何れか一項のステップを実行するため
の手段を備える、第1と第2のデジタル画像間のインターバル変化を検出するた
めのシステム。
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