JP2002032764A

JP2002032764A - 画像の位置合わせ方法および装置

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Publication number: JP2002032764A
Application number: JP2001105537A
Authority: JP
Inventors: Satoru Osawa; 哲大沢
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2021-04-04
Also published as: US6751341B2; US20010048758A1; JP4274400B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像の位置合わせ装置において、比較対象と
なる２つの画像の位置ずれを従来よりもさらに抑制可能
としつつ、画像自体の不自然に歪むことを防止する。【解決手段】同一被写体についての２つの画像Ｐ１，
Ｐ２に対して、テンプレート領域およびそのテンプレー
ト領域の画像と一致程度が高い部分領域を探索するため
の探索領域を、順次小さくして、段階的にシフト量（移
動量）を算出し、最終的に得られたテンプレート領域と
部分領域との対応位置関係（シフト量）に基づいて、両
画像が略一致するように位置合わせ処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像の位置合わせ方
法および位置合わせ装置に関し、詳細には、同一被写体
についての２つの画像の位置合わせの改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、同一被写体についての２以上
の画像を比較読影して、両画像間の差異を調べ、その差
異に基づいて被写体の検査などを行うことが、種々の分
野において行われている。

【０００３】例えば工業製品の製造分野においては、あ
る製品について新品の状態の時に撮影された画像と、当
該製品の耐久試験後に撮影された画像とを比較読影し
て、両者の差異の大きな部位に注目することにより、製
品の耐久性を向上させるべき部位を検討することが行わ
れており、また医療分野においては、ある患者の疾患部
位について時系列的に撮影された複数枚の放射線画像を
医師が比較読影することにより、当該疾患の進行状況や
治癒状況を把握して治療方針を検討することが行われて
いる。

【０００４】このように２以上の画像を比較読影するこ
とが日常的に各種の分野で行われているが、その比較読
影のために、これら２以上の画像を画像表示装置等に表
示させる場合がある。すなわち画像を濃度信号や輝度信
号に変換したうえで、画像表示装置等に表示し、または
プリンターによりフイルム等の媒体に出力するのであ
る。

【０００５】ここで比較読影の対象となる２以上の画像
を出力する場合、それらの画像を単に並べて出力するの
が一般的であるが、比較読影を行なう場合に読影者にと
って最も関心があるのはこれらの画像間の差異である。
しかし、上述したように例えば２つの画像を単に並べて
この差異を発見するのは、その差異が小さい程困難であ
り、比較読影の性能向上が求められている。

【０００６】そこで一般的には、比較読影の対象とされ
る２以上の画像間で画素を対応させた減算処理をはじめ
とした画像間演算を行なって、上記差異を抽出・強調す
ることが行われる。このように画像間の差異のみが抽出
・強調されることにより、読影者に対して画像間の差異
を確実に視認させることができるため、進行または治癒
する病変部の見落としを防止することができると考えら
れる。

【０００７】ところでこの画像間演算の前提となるの
は、比較対象すなわち画像間演算の対象となる２つの画
像間で精度良く位置合わせがなされている必要がある。
精度よく位置合わせがなされていないと、画素を対応さ
せた画像間演算により画像中の構造物のアーティファク
トが生じるからである。

【０００８】一方、比較対象となる２つの画像は、時系
列的に同時に撮影された画像だけでなく、時間的に離れ
た２つの時点でそれぞれ取得されたものである場合も多
く、それぞれの取得時における被写体の撮影体位のずれ
や誤差等により、２つの画像間には特に位置ずれを有し
ていることが多い。したがって、画像間演算に先立っ
て、これらの位置ずれを予め補正する必要がある。

【０００９】そこで比較対象となる同一被写体について
の２つの画像のうち少なくとも一方の画像に多数の小領
域であるテンプレート領域を設定するとともに、他方の
画像に、前記各テンプレート領域にそれぞれ対応する、
該各テンプレート領域よりも大きい領域の探索領域を設
定し、互いに対応する前記テンプレート領域および前記
探索領域の各組において、前記テンプレート領域と画像
が略一致する、探索領域内の部分領域を求め、前記一方
の画像における各テンプレート領域と前記他方の画像に
おける各部分領域との対応位置関係に基づいて、両領域
が略一致するように、両画像のうちいずれか一方の画像
に対して非線形歪変換（例えば２次元多項式によるカー
ブフィッティングを用いた非線形歪み変換等）処理（ワ
ーピング）を施す画像の位置合わせ方法が提案されてい
る（特開平7-37074 号、同8-335721号等）。

【００１０】またこの位置合わせ方法においては、局所
的な位置合わせを行なうのに先立って、回転および／ま
たは平行移動するアフィン変換等の線形変換を施すこと
により、予めある程度の位置合わせを行なうことも提案
されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
胸部放射線画像における肋骨のように、近接する局所間
に類似のテクスチャーが存在する場合には、上述した位
置合わせによってもなお局所領域において位置ずれが残
る場合がある。

【００１２】また、上述した局所領域ごとに対応する位
置を求める場合、テンプレート領域を小さく設定するほ
ど位置合わせ精度を高めることができるため、テンプレ
ート領域を可及的に小さく設定することが好ましいが、
位置合わせ状態の良い部分領域（最適対応位置）を求め
るのに、単純に小さい領域を用いた場合には、探索領域
内で、本来の最適対応位置ではない部分領域と偶然に最
高の一致程度が得られる場合があり、この場合、その局
所領域において画像が不自然に歪む可能性がある。

【００１３】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、２つの画像の位置ずれを従来よりもさらに抑制可
能としつつ、画像自体が不自然に歪むことを防止して、
高精度に位置ずれを解消することができる、画像の位置
合わせ方法および装置を提供することを目的とするもの
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の画像の位置合わ
せ方法および装置は、２つの画像について、テンプレー
ト領域および探索領域を順次小さくしながら、一致程度
が高くなるような対応位置関係を順次求め、各対応位置
関係に基づいて最終的な対応位置関係を求めて、この最
終的な対応位置関係に基づいて位置合わせを行なうこと
により、画像自体が不自然に歪むのを防止しつつ、従来
よりも位置ずれを抑制し、高精度に位置ずれを解消させ
るものである。

【００１５】すなわち本発明の画像の位置合わせ方法
は、同一被写体についての２つの画像を位置合わせする
画像の位置合わせ方法であって、前記２つの画像にそれ
ぞれ対応する多数のテンプレート領域および探索領域を
設定して前記探索領域内にテンプレート領域と画像の一
致程度の高い部分領域（対応テンプレート領域）を求
め、前記各テンプレート領域および対応する前記各部分
領域の各対応位置関係を求め、前記探索領域と探索範囲
とのうち少なくとも１つを段階的に小さくしつつ、前記
テンプレート領域および前記探索領域を前記各対応位置
関係に基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求め
る操作を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、該求
められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの
画像のうち少なくとも一方の画像に変換処理（例えば２
次元多項式による画像全体についてのカーブフィッティ
ング等による非線形歪変換処理や局所領域ごとの線形補
間による変換処理など）を施すことにより両画像の位置
合わせを行なうことを特徴とするものである。

【００１６】ここで、探索範囲とは、探索領域内におい
てテンプレート領域が移動可能な範囲を意味するもので
ある。すなわち、例えば、テンプレート領域と探索領域
を矩形領域とし、テンプレート領域の大きさを（Ｗｔ，
Ｗｔ）、探索領域の大きさを（Ｗｓ，Ｗｓ）とすると、
探索範囲の大きさは（Ｗｓ−Ｗｔ，Ｗｓ−Ｗｔ）となる
（但し、Ｗｓ≧Ｗｔ）。つまり、探索範囲を小さくする
とは、例えば、探索領域の大きさを変えずにテンプレー
ト領域を大きく設定した場合や、テンプレート領域の大
きさを変えずに探索領域を小さく設定した場合などを含
むことを意味するものである。

【００１７】また、前記探索領域と前記探索範囲とのう
ち少なくとも１つを段階的に小さくしつつ、前記テンプ
レート領域および前記探索領域を設定する際に、さら
に、前記テンプレート領域を段階的に小さくするものと
してもよい。すなわち、探索領域と探索範囲とのうち少
なくとも１つを段階的に小さくすることを前提として、
さらに、その際に、テンプレート領域を小さくするもの
でもよいことを意味するものであり、テンプレート領域
のみを小さくするものを含まないことを意味する。

【００１８】なお、被写体には、人体等の他、動植物、
工業製品、地形、天体、風景等あらゆるものが含まれ
る。位置合わせの対象となる２つの画像は、高度な位置
合わせ精度が求められる画像間演算に供されるものを適
用するのが好ましく、この画像間演算としては、特に、
２つの画像をそれぞれ表す画像情報間の画素を対応させ
た減算処理が適用されるものが好ましい。この場合、単
純な減算であってもよいし、重み付けを行なったうえで
の減算であってもよい。減算処理によって得られた画像
間演算画像は一般にサブトラクション画像と称され、こ
のサブトラクション画像としては、時系列的に略同時に
撮影して得られたエネルギー分布の互いに異なる２つの
原画像（＝オリジナルの画像；高圧画像（通常の放射線
画像）および低圧画像（高圧抑制画像））に基づいて
（単純減算または荷重減算によって）得られるエネルギ
サブトラクション画像、時系列的に異なる時期に撮影し
て得られた２つの原画像に基づいて得られる経時サブト
ラクション画像、造影剤の注入前後にそれぞれ撮影して
得られる血管の２つの原画像に基づいて得られるＤＳＡ
（デジタルサブトラクション・アンギオグラフィ）画像
等が含まれる。

【００１９】なお、上記「同一被写体についての２つの
画像」とは、例えば、同一被写体の同一部位を時系列的
に異なる時期に撮影して得られた２つの放射線画像が挙
げられるが、これに限られるものではなく、同一日時に
撮影された画像中のほぼ同一の形状を有する部位（例え
ば、左右肺、左右乳房など）を表わす各画像部分をも含
む。すなわち、２つの画像とは、互いに異なる画像に限
るものではなく、同一画像中の異なる画像部分をも意味
するものである。

【００２０】また、上記画像としては、特に医療用放射
線画像を適用するのが好ましい。

【００２１】位置合わせのためのテンプレート領域と探
索領域との設定は、位置合わせの対象となる両画像の全
体に亘って設定してもよいし、位置ずれが生じている
（位置ずれ程度が高い）局所領域についてのみ設定して
もよい。

【００２２】一部の局所領域についてのみ設定する場合
は、テンプレート領域および探索領域の設定に先立っ
て、両画像間で位置ずれ程度が高い局所領域を任意に手
動で設定してその設定された局所領域についてのみ、テ
ンプレート領域および探索領域を設定してもよいし、両
画像の全体に亘って設定する場合は、テンプレート領域
および探索領域の設定に先立って、位置ずれ程度の高低
に拘わらず両画像にそれぞれ多数の局所領域を自動的に
設定して対応する局所領域間で位置ずれ程度をそれぞれ
各別に求め、その求められた位置ずれ程度に基づいて位
置ずれ程度の高い局所領域を自動的に選定して、その選
定された局所領域についてのみ、テンプレート領域およ
び探索領域を設定してもよい。

【００２３】ここで、「テンプレート領域および探索領
域の設定に先立って」とは、２つの画像に対してテンプ
レート領域および探索領域を設定する全ての時点を対象
としたものであり、最初にテンプレート領域および探索
領域を設定する時点だけでなく、探索領域や探索範囲を
段階的に小さくしつつテンプレート領域および探索領域
を設定する時点を含むものである。すなわち、「設定
（或いは選定）された局所領域についてのみ、テンプレ
ート領域および探索領域を設定する」とは、局所領域の
設定を行なった時点に応じたテンプレート領域および探
索領域を設定して、さらに、その局所領域において、探
索領域や探索範囲を段階的に小さくしつつテンプレート
領域および探索領域を設定して順次前記各対応位置関係
を求める操作を繰り返すことを意味するものである。つ
まり、例えば、第２段階目におけるテンプレート領域お
よび探索領域の設定に先立って局所領域を設定（或いは
選定）した場合には、設定（或いは選定）された局所領
域についてのみ、第２段階目のテンプレート領域および
探索領域を設定して順次前記各対応位置関係を求める操
作を繰り返すことを意味する。これらの場合、その後、
最終的な対応位置関係は、当該設定または選定された局
所領域についてのみ求めるようにすればよい。

【００２４】なお、画像全体に亘って自動的に局所領域
を設定したうえで、テンプレート領域および探索領域を
設定する局所領域を自動的に選定する方法としては、画
像の位置ずれ程度として画素値差の絶対値の総和値を適
用し、この総和値について閾値処理することにより当該
局所領域を選定すればよい。

【００２５】両画像の対応する局所領域は、両画像にお
いて同一中心、同一形状の領域（例えば矩形形状の領
域）を適用すればよい。

【００２６】以上のように、画像の一部の局所領域につ
いてのみテンプレート領域等を設定可能とすることによ
り、位置合わせに先立って、例えば前述した特開平7-37
074号、同8-335721号等により提案されている位置合わ
せや、アフィン変換等の線形変換の概略位置合わせを予
め施し、その概略位置合わせによっては良好に位置合わ
せすることができなかった局所領域の対応位置ずれに基
づいて再度の位置合わせとして適用することもできる。

【００２７】また、本発明による画像の位置合わせ方法
を、前記部分領域を求める対象の局所領域の対のうち、
一方の画像には第１テンプレート領域を設定し、他方の
画像には、第１テンプレート領域よりも大きい領域の第
１探索領域を設定し、互いに対応する第１テンプレート
領域および第１探索領域の各組において、第１テンプレ
ート領域と画像の一致程度が高い、第１探索領域内の第
１部分領域を求め、これらに基づいて各第１テンプレー
ト領域と各第１部分領域との対応位置関係である第１位
置関係を求め、さらに第１位置関係に基づいて、一方の
画像には、第１テンプレート領域よりも小さい領域の第
２テンプレート領域を設定し、他方の画像には、第２テ
ンプレート領域よりも大きくかつ前記第１探索領域より
も小さい第２探索領域を設定し、互いに対応する前記第
２テンプレート領域および前記第２探索領域の各組にお
いて、前記第２テンプレート領域と画像の一致程度が高
い、第２探索領域内の第２部分領域を求め、前記各第２
テンプレート領域と前記各第２部分領域との対応位置関
係である第２位置関係を求め、以下、必要に応じて同様
の操作を繰り返して第ｎ（ｎ≧３）位置関係を求めるこ
とにより、前記各テンプレート領域と各部分領域との最
終的な対応位置関係を求め、求められた最終的な対応位
置関係に基づいて両画像の位置合わせを行なうものとし
てもよい。もちろん第２位置関係まで求めた処理で終了
して、各テンプレート領域と各部分領域との最終的な対
応位置関係を求めるようにしてもよい。

【００２８】この場合、第１テンプレート領域および第
１部分領域についての一致程度は正規化相互相関値によ
り求め、第２テンプレート領域および第２部分領域以後
についての一致程度は画素値の差の絶対値総和値により
求めるのが、実用上好ましいが、必ずしもこの態様に限
るものではなく、全ての段階における一致程度をそれぞ
れ正規化相互相関値により求めたり、それぞれ画素値の
差の絶対値総和値により求めるものであってもよい。

【００２９】なお上述した本発明の画像の位置合わせ方
法および以下に説明する本発明の画像位置合わせ装置に
おいては、探索領域と探索範囲とのうち少なくとも１つ
を段階的に小さくしつつテンプレート領域および探索領
域を設定してそれぞれ対応位置関係を求める一連の処理
の間、すなわち例えば第１対応位置関係を求めた後か
ら、第２テンプレート領域および第２探索領域を設定す
る前までの間に、第１対応位置関係に基づいて一方の画
像を他方の画像に位置合わせするする処理を行うように
してもよい（同様に、第２対応位置関係を求めた後か
ら、第３テンプレート領域および第３探索領域を設定す
る前までの間に、第１対応位置関係に基づいて位置合わ
せされた画像同士を、第２対応位置関係に基づいて位置
合わせを行なうなど、各段階でテンプレート領域および
探索領域を設定する前に、その前段階で得られた対応位
置関係に基づいて位置合わせを行なうようにしてもよ
い。）。この場合、最終的な対応位置関係は、各段階の
対応位置関係を集積したものではなくなり、最終的に設
定された第ｎテンプレート領域および第ｎ探索領域によ
り得られた第ｎ部分領域と、第ｎテンプレート領域との
対応位置関係である第ｎ位置関係がそのまま最終的な対
応位置関係となる。

【００３０】本発明の画像の位置合わせ装置は、本発明
の画像の位置合わせ方法を実施するための装置であり、
同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像
の位置合わせ装置であって、前記２つの画像にそれぞれ
対応する多数のテンプレート領域および探索領域を設定
し、前記探索領域内に前記テンプレート領域と画像の一
致程度の高い部分領域を求め、前記各テンプレート領域
および対応する前記各部分領域の各対応位置関係を求
め、前記探索領域と探索範囲とのうち少なくとも１つを
段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前
記探索領域を前記各対応位置関係に基づいて設定し、順
次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的
な対応位置関係を求め、該求められた最終的な対応位置
関係に基づいて、前記２つの画像のうち少なくとも一方
の画像に変換処理を施して、両画像の位置合わせを行な
う位置合わせ手段を備えたことを特徴とするものであ
る。

【００３１】ここで、探索範囲とは、上述したように、
探索領域内においてテンプレート領域が移動可能な範囲
を意味するものである。

【００３２】また、本発明の画像の位置合わせ装置を、
同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像
の位置合わせ装置であって、前記２つの画像のうち少な
くとも一方の画像全体に対して、回転、平行移動および
拡大・縮小のうち少なくとも１つからなる変換処理を施
すことにより前記２つの画像全体の概略位置合わせを行
なう概略位置合わせ手段と、該概略位置合わせ手段によ
り概略位置合わせされた前記２つの画像にそれぞれ対応
する多数のテンプレート領域および探索領域を設定し、
前記探索領域内に前記テンプレート領域と画像の一致程
度の高い部分領域を求め、前記各テンプレート領域およ
び対応する前記各部分領域の各対応位置関係を求め、前
記テンプレート領域および前記探索領域を、該探索領域
と探索範囲とのうち少なくとも１つを段階的に小さくし
つつ、前記各対応位置関係に基づいて設定し、順次前記
各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的な対応
位置関係を求め、該求められた最終的な対応位置関係に
基づいて、前記２つの画像のうち少なくとも一方の画像
に変換処理を施して、両画像の位置合わせを行なう位置
合わせ手段とを備えたものとしてもよい。

【００３３】また、前記位置合わせ手段を、前記探索領
域と前記探索範囲とのうち少なくとも１つを段階的に小
さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域
を設定する際に、さらに、前記テンプレート領域を段階
的に小さくするものとしてもよい。

【００３４】ここで、位置合わせ手段によるテンプレー
ト領域と探索領域との設定は、位置合わせの対象となる
両画像の全体に亘って設定してもよいし、位置ずれが生
じている（位置ずれ程度が高い）局所領域についてのみ
設定してもよい。すなわち、一部の局所領域についての
み設定する場合は、テンプレート領域および探索領域の
設定に先立って、両画像の位置ずれ程度が高い局所領域
を任意に手動で設定する位置合わせ領域設定手段をさら
に備え、位置合わせ手段が、その位置合わせ領域設定手
段により設定された局所領域についてのみ、テンプレー
ト領域および探索領域を設定して最終的な対応位置関係
を求めるものとし、または両画像の全体に亘って設定す
る場合は、テンプレート領域および探索領域の設定に先
立って、位置ずれ程度の高低に拘わらず両画像にそれぞ
れ多数の局所領域を自動的に設定して対応する局所領域
間で位置ずれ程度をそれぞれ各別に求め、その求められ
た位置ずれ程度に基づいて位置ずれ程度の高い局所領域
を自動的に選定する位置合わせ領域選定手段をさらに備
え、位置合わせ手段が、その位置合わせ領域選定手段に
より選定された局所領域についてのみ、テンプレート領
域および探索領域を設定して最終的な対応位置関係を求
めるものとすればよい。

【００３５】ここで、「テンプレート領域および探索領
域の設定に先立って」とは、上述したように、２つの画
像に対してテンプレート領域および探索領域を設定する
全ての時点を対象としたものであり、「設定（或いは選
定）された局所領域についてのみ、テンプレート領域お
よび探索領域を設定する」とは、局所領域の設定を行な
った時点に応じたテンプレート領域および探索領域を設
定して、さらに、その局所領域において、探索領域や探
索範囲を段階的に小さくしつつテンプレート領域および
探索領域を設定して順次前記各対応位置関係を求める操
作を繰り返すことを意味するものである。

【００３６】なお、位置合わせ領域選定手段による、画
像全体に亘って自動的に局所領域を設定したうえで、テ
ンプレート領域および探索領域を設定する局所領域を自
動的に選定する方法としては、画像の位置ずれ程度とし
て画素値差の総和値を適用し、この総和値について閾値
処理することにより当該局所領域を選定すればよい。

【００３７】以上のように、画像の一部の局所領域につ
いてのみテンプレート領域等を設定可能とすることによ
り、位置合わせに先立って、例えば前述した特開平7-37
074号、同8-335721号等により提案されている位置合わ
せや、アフィン変換等の線形変換の概略位置合わせなど
を予め施す前処理手段をさらに備えた構成を採用して、
この前処理手段による概略位置合わせによっては良好に
位置合わせすることができなかった局所領域の対応位置
ずれに基づいた再度の位置合わせを行なうことで、より
精度の高い位置合わせが可能となり好ましい。

【００３８】また、前記位置合わせ手段を、前記テンプ
レート領域および前記探索領域を設定する各段階のうち
少なくとも１つの段階において、全ての前記テンプレー
ト領域および対応する前記部分領域を中心領域としたと
きの該中心領域についての前記対応位置関係と、前記中
心領域の周囲の複数の前記テンプレート領域および対応
する前記部分領域を周囲領域としたときの該複数の周囲
領域それぞれについての前記対応位置関係とを、前記中
心領域についての前記対応位置関係と前記周囲領域につ
いての前記対応位置関係とに応じた拘束力で拘束させ、
該拘束力に応じて、前記中心領域についての新たな相対
的対応位置関係を求めるバネ拘束手段をさらに備えたも
のとし、該バネ拘束手段により求められた前記各中心領
域についての新たな相対的対応位置関係を、前記段階に
おける前記各対応位置関係とするものとしてもよい。

【００３９】ここで、「テンプレート領域および探索領
域を設定する各段階」とは、探索領域や探索範囲を段階
的に小さくしつつテンプレート領域および探索領域を設
定する段階だけでなく、最初にテンプレート領域および
探索領域を設定する段階を含むものである。

【００４０】また、上記位置合わせ手段を、部分領域を
求める対象の局所領域の対のうち、一方の画像には第１
テンプレート領域を設定し、他方の画像には、前記第１
テンプレート領域よりも大きい領域の第１探索領域を設
定し、互いに対応する前記第１テンプレート領域および
前記第１探索領域の各組において、前記第１テンプレー
ト領域と画像の一致程度が高い、第１探索領域内の第１
部分領域を求め、これらに基づいて前記各第１テンプレ
ート領域と前記各第１部分領域との対応位置関係である
第１位置関係を求め、さらに前記第１位置関係に基づい
て、前記一方の画像には、前記第１テンプレート領域よ
りも小さい領域の第２テンプレート領域を設定し、前記
他方の画像には、前記第２テンプレート領域よりも大き
くかつ前記第１探索領域よりも小さい第２探索領域を設
定し、互いに対応する前記第２テンプレート領域および
前記第２探索領域の各組において、前記第２テンプレー
ト領域と画像の一致程度が高い、第２探索領域内の第２
部分領域を求め、前記各第２テンプレート領域と前記各
第２部分領域との対応位置関係である第２位置関係を求
め、以下、必要に応じて同様の操作を繰り返して第ｎ位
置関係を求めて、前記各テンプレート領域と各部分領域
との最終的な対応位置関係を求めることにより、前記両
画像の位置合わせを行なうものとしてもよい。

【００４１】この場合、前記第１テンプレート領域およ
び前記第１部分領域についての前記一致程度は正規化相
互相関値により求め、前記第２テンプレート領域および
前記第２部分領域以後についての前記一致程度は画素値
の差の絶対値総和値により求めるのが、実用上さらに好
ましいが、この態様に限らず、全ての段階における一致
程度を正規化相互相関値により求めたり、画素値差の絶
対値の総和値により求めるようにしてもよい。

【００４２】なお、上記テンプレート領域および探索領
域を段階的に小さくして最終的な対応位置関係を求める
処理において、第ｎ位置関係に基づいて第ｎ＋１テンプ
レート領域および第ｎ＋１探索領域を設定する際には、
既に設定されている第ｎテンプレート領域および第ｎ探
索領域と略同じ位置に、同数の第ｎ＋１テンプレート領
域および第ｎ＋１探索領域を設定する形態でもよいし、
第ｎテンプレート領域および第ｎ探索領域よりも数を増
やして第ｎ＋１テンプレート領域および第ｎ＋１探索領
域を設定する形態でもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明の画像の位置合わせ方法および位
置合わせ装置によれば、位置合わせの対象となる２つの
画像について、探索領域と探索範囲とのうち少なくとも
１つを段階的に小さくしつつテンプレート領域および探
索領域を順次設定しながら、一致程度が高くなるような
対応位置関係を順次求め、この対応位置関係に基づいて
位置合わせを行なうことにより、画像自体が不自然に歪
むのを防止しつつ、従来よりも位置ずれを抑制し、高精
度に位置ずれを解消させることができる。

【００４４】すなわち、探索領域或いは探索範囲を段階
的に小さくしつつテンプレート領域および探索領域を設
定するから、段階的に位置合わせの対象範囲が絞られる
ことになり、当該局所領域についての位置合わせ精度を
高めることができる。

【００４５】この場合、用いる領域は小さければ小さい
ほど、位置合わせ精度を高めることができるので好まし
いが、位置合わせ状態の良い対応位置（最適対応位置）
を求めるのに、単純に小さい領域を用いた場合には、探
索領域内で、本来の最適位置対応位置ではない部分領域
と偶然に最高の一致程度が得られるというローカルミニ
マムに陥る場合があり、各局所領域ごとに求められる最
適対応位置が、近接する局所領域間で全く異なる方向に
移動させなければ得られない位置になる事態が生じ、局
所領域中の画像部分が不自然に歪む可能性がある。

【００４６】そこで本発明の画像の位置合わせ方法およ
び位置合わせ装置においては、最適対応位置を求めるの
に、大きい領域から順次段階的に小さい領域を用いて段
階的に対応位置関係を求めることにより、ローカルミニ
マムに陥るのを防止して、局所領域中の画像部分が不自
然に歪むのを防止することができる。

【００４７】なお、位置合わせ手段がバネ拘束手段を備
えた場合には、各領域の対応位置関係が周囲の領域の対
応位置関係に基づいて平滑化されるから、さらに位置合
わせ精度を向上させることができる。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
位置合わせ方法および位置合わせ装置の具体的な実施の
形態について説明する。図１は本発明の位置合わせ方法
の一実施態様の処理フローを示すフローチャート、図２
は図１に示した処理フローを実施する画像位置合わせ装
置の一実施態様を示す図である。また図３は、図２に示
した実施形態の画像位置合わせ装置１０により位置合わ
せがなされる２つの画像Ｐ１，Ｐ２を示すものであり、
同一患者についての、撮影時期を異にして撮影された胸
部画像（放射線画像）である。なお第１画像Ｐ１は時系
列的に第２画像Ｐ２よりも古い時期に撮影された画像で
あって、いわゆる過去画像であり、第２画像Ｐ２は第１
画像Ｐ１よりも新しい現在画像である。

【００４９】これら２つの画像Ｐ１，Ｐ２を比較読影す
る場合、医師等の読影者は、現在画像である第２画像Ｐ
２を基準にして比較する場合が多いため、本実施形態の
画像位置合わせ装置においては、第２画像Ｐ２が基準と
なるように作用するものとして以下に説明するが、第１
画像Ｐ１が基準となるように、第１画像Ｐ１と第２画像
Ｐ２とを入れ替えて作用するものとしてもよい。

【００５０】図２に示した画像位置合わせ装置１０は、
比較対象となる同一被写体についての２つの画像Ｐ１，
Ｐ２の全面に亘ってそれぞれ対応するＲＯＩ（局所領
域）を設定し、各局所領域についてさらに、テンプレー
ト領域（テンプレートＲＯＩ）および探索領域（探索Ｒ
ＯＩ）を用いて一致程度の高い部分領域を求め、このテ
ンプレート領域と部分領域とに基づいてこれらの対応位
置関係（シフト量）を求め、テンプレート領域および探
索領域を、段階的に小さくしつつ、前段階の各対応位置
関係に基づいて設定して順次各段階ごとの対応位置関係
を求める操作を繰り返し、最終的に得られた対応位置関
係（本実施形態においては、各段階での対応位置関係
（シフト量）を集積した集積対応位置関係）に基づいて
両画像のすべての局所領域をそれぞれ略一致させるよう
に、第１画像Ｐ１に対して非線形歪変換処理を施す位置
合わせ手段１３を備えた構成である。

【００５１】位置合わせ手段１３は、両画像Ｐ１，Ｐ２
にそれぞれ、図３に示すように、互いに対応する同一位
置を中心とする同一形状（例えば、縦１６画素×横１６
画素の矩形形状）の多数のＲＯＩ（ＲＯＩ１，ＲＯＩ
１′、ＲＯＩ２，ＲＯＩ２′、ＲＯＩ３，ＲＯＩ３′、
…）を設定し、図４の処理フローに示すように、（１）
基準となる第２画像Ｐ２には、そのＲＯＩの中心（ｘ
０，ｙ０）を中心とする第１テンプレート領域（例え
ば、縦８０画素×横８０画素の矩形形状）ＴＲ（ＴＲ
１，ＴＲ２，…）を設定し、第１画像Ｐ１には、第１テ
ンプレート領域ＴＲと同一の中心（ｘ０，ｙ０）を有
し、第１テンプレート領域ＴＲより大きい領域（例え
ば、縦９２画素×横９２画素の矩形形状）の第１探索領
域ＲＲ（ＲＲ１，ＲＲ２，…）を設定し、互いに対応す
る第１テンプレート領域ＴＲおよび第１探索領域ＲＲの
各組（ＴＲ１とＲＲ１の組，ＴＲ２とＲＲ２の組等）に
おいて、第１テンプレート領域ＴＲと画像の一致程度
（例えば正規化相互相関値を指標とする）が高い、第１
探索領域ＲＲ内の第１部分領域ｔＲを求め、各第１テン
プレート領域ＴＲと各第１部分領域ｔＲとの対応位置関
係である第１位置関係を求め、この第１位置関係に基づ
いて第１テンプレート領域ＴＲを第１部分領域ｔＲに一
致させるための移動量である第１シフト量（＋Δｘ，＋
Δｙ）を算出し、（２）次にこの第１シフト量（＋Δ
ｘ，＋Δｙ）に基づいて、第２画像Ｐ２には、元の中心
（ｘ０，ｙ０）を中心とする第２テンプレート領域（例
えば、縦４８画素×横４８画素の矩形形状）ＴＲ′（Ｔ
Ｒ′１，ＴＲ′２，…）を設定し、第１画像Ｐ１には、
第１部分領域ｔＲの中心（ｘ０，ｙ０）から第１シフト
量（＋Δｘ，＋Δｙ）だけ移動した位置（ｘ′，ｙ′）
（＝（ｘ０＋Δｘ，ｙ０＋Δｙ））に中心を有し、第２
テンプレート領域ＴＲ′より大きく、かつ第１探索領域
ＲＲより小さい領域（例えば、縦５６画素×横５６画素
の矩形形状）の第２探索領域ＲＲ′（ＲＲ′１，ＲＲ′
２，…）を設定し、互いに対応する第２テンプレート領
域ＴＲ′および第２探索領域ＲＲ′の各組（ＴＲ′１と
ＲＲ′１の組，ＴＲ′２とＲＲ′２の組等）において、
第２テンプレート領域ＴＲ′と画像の一致程度（例えば
画素値の差の絶対値の総和を指標とする）が高い、第２
探索領域ＲＲ′内の第２部分領域ｔＲ′を求め、各第２
テンプレート領域ＴＲ′と各第２部分領域ｔＲ′との対
応位置関係である第２位置関係を求め、この第２位置関
係に基づいて第２テンプレート領域ＴＲ′を第２部分領
域ｔＲ′に一致させるための移動量である第２シフト量
（＋Δｘ′，＋Δｙ′）を算出し、（３）次に第２シフ
ト量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）に基づいて、第２画像Ｐ２
には、元の中心（ｘ０，ｙ０）を中心とする第３テンプ
レート領域（例えば、縦１６画素×横１６画素の矩形形
状）ＴＲ″（ＴＲ″１，ＴＲ″２，…）を設定し、第１
画像Ｐ１には、第２部分領域ｔＲ′の中心（ｘ′，
ｙ′）から第２シフト量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）だけ移
動した位置（ｘ″，ｙ″）（＝（ｘ′＋Δｘ′，ｙ′＋
Δｙ′）＝（ｘ０＋Δｘ＋Δｘ′，ｙ０＋Δｙ＋Δ
ｙ′））に中心を有し、第３テンプレート領域ＴＲ″よ
り大きく、かつ第２探索領域ＲＲ′より小さい領域（例
えば、縦２０画素×横２０画素の矩形形状）の第３探索
領域ＲＲ″（ＲＲ″１，ＲＲ″２，…）を設定し、互い
に対応する第３テンプレート領域ＴＲ″および第３探索
領域ＲＲ″の各組（ＴＲ″１とＲＲ″１の組，ＴＲ″２
とＲＲ″２の組等）において、第３テンプレート領域Ｔ
Ｒ″と画像の一致程度（例えば画素値の差の絶対値の総
和を指標とする）が高い、第３探索領域ＲＲ″内の第３
部分領域ｔＲ″を求め、各第３テンプレート領域ＴＲ″
と各第３部分領域ｔＲ″との対応位置関係である第３位
置関係を求め、この第３位置関係に基づいて第３テンプ
レート領域ＴＲ″を第３部分領域ｔＲ″に一致させるた
めの移動量である第３シフト量（＋Δｘ″，＋Δｙ″）
を算出し、（４）各ＲＯＩ（ＲＯＩ１，ＲＯＩ２，…）
の中心ごとの移動量（＋Δｘｉ（ｉ＝１，２，…），＋
Δｙｉ）（＝第１シフト量＋第２シフト量＋第３シフト
量）を算出する作用をなす。

【００５２】さらに位置合わせ手段１３は、上述した各
ＲＯＩごとに算出された中心の移動量（＋Δｘｉ，＋Δ
ｙｉ）に基づいて、第２画像Ｐ２中の各ＲＯＩ内の全画
素の移動量を、例えば近傍４点（各ＲＯＩの中心点）の
移動量を用いた補間演算（線形補間、スプライン補間、
ベジェ補間等）により求める作用をなし、これら第２画
像Ｐ２の画素の移動量に基づいて、第１画像Ｐ１の選定
されたＲＯＩに対してワーピング（ Warping）を施し
て、両画像Ｐ１′（第１画像Ｐ１をワーピングして得ら
れた画像；以下、第１ワーピング画像という），Ｐ２の
位置合わせを行なう作用をなす。

【００５３】次に本実施形態の画像位置合わせ装置の作
用について説明する。

【００５４】まず時系列的に取得された２つの画Ｐ１お
よびＰ２が、位置合わせ手段１３に入力され、位置合わ
せ手段１３は、入力された両画像Ｐ１，Ｐ２にそれぞ
れ、図３に示すように、互いに対応する同一位置を中心
とする同一形状の多数のＲＯＩを設定する。つまり、第
１画像Ｐ１に対しては、ＲＯＩ１′、ＲＯＩ２′、ＲＯ
Ｉ３′、…というＲＯＩを設定し、第２画像Ｐ２に対し
ては、ＲＯＩ１、ＲＯＩ２、ＲＯＩ３、…というＲＯＩ
を設定する。そして、位置合わせ手段１３は、入力され
た両画像Ｐ１，Ｐ２に対して、図４の処理フローに示す
ように、まず第１に基準となる第２画像Ｐ２には、その
ＲＯＩの中心（ｘ０，ｙ０）を中心とする第１テンプレ
ート領域（例えば、縦８０画素×横８０画素の矩形形
状）ＴＲ（ＴＲ１，ＴＲ２，…）を設定し、第１画像Ｐ
１には、第１テンプレート領域ＴＲと同一の中心（ｘ
０，ｙ０）を有し、第１テンプレート領域ＴＲより大き
い領域（例えば、縦９２画素×横９２画素の矩形形状）
の第１探索領域ＲＲ（ＲＲ１，ＲＲ２，…）を設定し、
互いに対応する第１テンプレート領域ＴＲおよび第１探
索領域ＲＲの各組において、第１テンプレート領域ＴＲ
と画像の一致程度（例えば正規化相互相関値を指標とす
る）が最も高い、第１探索領域ＲＲ内の第１部分領域ｔ
Ｒを求める。そして、位置合わせ手段１３は、各第１テ
ンプレート領域ＴＲと各第１部分領域ｔＲとの対応位置
関係である第１位置関係を求め、この第１位置関係に基
づいて第１テンプレート領域ＴＲを第１部分領域ｔＲに
一致させるための移動量である第１シフト量（＋Δｘ，
＋Δｙ）を算出する。

【００５５】例えば図５に示すように、１つの第１テン
プレート領域ＴＲ２（中心（ｘ０，ｙ０）；同図
（１））を対応する第１探索領域ＲＲ２（中心（ｘ０，
ｙ０）；同図（２））内で探索し、最も一致程度が高い
第１部分領域ｔＲ２の中心が（ｘ′，ｙ′）であるとす
ると、第１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）は、（＋Δｘ，＋Δｙ）＝（ｘ′−ｘ０，ｙ′−ｙ０）となる。

【００５６】位置合わせ手段１３は次に、第２画像Ｐ２
には、その中心（ｘ０，ｙ０）を中心とし、第１テンプ
レート領域ＴＲより小さい領域である第２テンプレート
領域（例えば、縦４８画素×横４８画素の矩形形状）Ｔ
Ｒ′（ＴＲ′１，ＴＲ′２，…）を設定し、第１画像Ｐ
１には、第１部分領域ｔＲの中心（ｘ０，ｙ０）から第
１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）だけ移動した位置
（ｘ′，ｙ′）（＝（ｘ０＋Δｘ，ｙ０＋Δｙ））に中
心を有し、第２テンプレート領域ＴＲ′より大きく、か
つ第１探索領域ＲＲより小さい領域（例えば、縦５６画
素×横５６画素の矩形形状）の第２探索領域ＲＲ′（Ｒ
Ｒ′１，ＲＲ′２，…）を設定し、互いに対応する第２
テンプレート領域ＴＲ′および第２探索領域ＲＲ′の各
組（ＴＲ′１とＲＲ′１の組，ＴＲ′２とＲＲ′２の組
等）において、第２テンプレート領域ＴＲ′と画像の一
致程度（例えば画素値の差の絶対値の総和を指標とす
る）が最も高い、第２探索領域ＲＲ′内の第２部分領域
ｔＲ′を求める。そして、位置合わせ手段１３は、各第
２テンプレート領域ＴＲ′と各第２部分領域ｔＲ′との
対応位置関係である第２位置関係を求め、この第２位置
関係に基づいて第２テンプレート領域ＴＲ′を第２部分
領域ｔＲ′に一致させるための移動量である第２シフト
量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）を算出する。

【００５７】例えば図６に示すように、１つの第２テン
プレート領域ＴＲ′２（中心（ｘ０，ｙ０）；同図
（１））を対応する第２探索領域ＲＲ′２（中心
（ｘ′，ｙ′）；同図（２））内で探索し、最も一致程
度が高い第２部分領域ｔＲ′２の中心が（ｘ″，ｙ″）
であるとすると、第２シフト量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）
は、（＋Δｘ′，＋Δｙ′）＝（ｘ″−ｘ′，ｙ″−ｙ′）＝（ｘ″−ｘ０−Δｘ，ｙ″−ｙ０−Δｙ）となる。

【００５８】位置合わせ手段１３はさらに同様に、第２
画像Ｐ２には、その中心（ｘ０，ｙ０）を中心とし、第
２テンプレート領域ＴＲ′より小さい領域である第３テ
ンプレート領域（例えば、縦１６画素×横１６画素の矩
形形状）ＴＲ″（ＴＲ″１，ＴＲ″２，…）を設定し、
第１画像Ｐ１には、第２部分領域ｔＲの中心（ｘ′，
ｙ′）から第２シフト量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）だけ移
動した位置（ｘ″，ｙ″）（＝（ｘ′＋Δｘ′，ｙ′＋
Δｙ′））に中心を有し、第３テンプレート領域ＴＲ″
より大きく、かつ第２探索領域ＲＲ′より小さい領域
（例えば、縦２０画素×横２０画素の矩形形状）の第３
探索領域ＲＲ″（ＲＲ″１，ＲＲ″２，…）を設定し、
互いに対応する第３テンプレート領域ＴＲ″および第３
探索領域ＲＲ″の各組（ＴＲ″１とＲＲ″１の組，Ｔ
Ｒ″２とＲＲ″２の組等）において、第３テンプレート
領域ＴＲ″と画像の一致程度（例えば画素値の差の絶対
値の総和を指標とする）が最も高い、第３探索領域Ｒ
Ｒ″内の第３部分領域ｔＲ″を求める。そして、位置合
わせ手段１３は、各第３テンプレート領域ＴＲ″と各第
３部分領域ｔＲ″との対応位置関係である第３位置関係
を求め、この第３位置関係に基づいて第３テンプレート
領域ＴＲ″を第３部分領域ｔＲ″に一致させるための移
動量である第３シフト量（＋Δｘ″，＋Δｙ″）を算出
する。

【００５９】例えば、１つの第３テンプレート領域Ｔ
Ｒ″２（中心（ｘ０，ｙ０））を対応する第３探索領域
ＲＲ″２（中心（ｘ″，ｙ″））内で探索し、最も一致
程度が高い第３部分領域ｔＲ″２の中心が（ｘ°，ｙ
°）であるとすると、第３シフト量（＋Δｘ″，＋Δ
ｙ″）は、（＋Δｘ″，＋Δｙ″）＝（ｘ°−ｘ″，ｙ°−ｙ″）
＝（ｘ°−ｘ０−Δｘ−Δｘ′，ｙ°−ｙ０−Δｙ−Δ
ｙ′）となる。

【００６０】以上のように、各局所領域について段階的
に小さく設定されたテンプレート領域および探索領域に
基づいて、両画像Ｐ１，Ｐ２の各局所領域ごと（ｉ＝
１，２，…）の、それらの中心のシフト量（＋Δｘｉ
（ｉ＝１，２，…），＋Δｙｉ）は、（＋Δｘｉ，＋Δｙｉ）＝（ｘ°ｉ−ｘ０ｉ，ｙ°ｉ−
ｙ０ｉ）＝（Δｘｉ＋Δｘ′ｉ＋Δｘ″ｉ，Δｙｉ＋Δ
ｙ′ｉ＋Δｙ″ｉ）となり、位置合わせ手段１３は、この第２画像Ｐ２につ
いての各局所領域中心ごとの最終的なシフト量（＋Δｘ
ｉ，＋Δｙｉ）を算出する。

【００６１】さらに位置合わせ手段１３は、上述した各
ＲＯＩごとに算出された中心のシフト量（＋Δｘｉ，＋
Δｙｉ）に基づいて、第２画像Ｐ２中の各ＲＯＩ内の全
画素のシフト量を、例えば近傍４点（各ＲＯＩの中心
点）のシフト量を用いた線形補間により求める。なお、
線形補間以外の補間演算（スプライン補間、ベジェ補
間、ＮＵＲＢＳ補間（重み付けＢスプライン補間）等）
を適用してもよく、また、補間演算に用いる近傍点数も
４点に限られるものではなく、補間演算の種類等に合わ
せて適宜設定することができる（例えば、近傍１６点
等）。

【００６２】すなわち、図７に示すように第２画像中の
テンプレート領域ＴＲ１，ＴＲ２，…，ＴＲ１１，ＴＲ
１２，…が並んでいる場合、テンプレート領域ＴＲ１の
中心のシフト量は、上述したように（＋Δｘ１，＋Δｙ
１）（＋Δｘｉにおいてｉ＝１、＋Δｙｉにおいてｉ＝
１としたもの；以下、同様。）、テンプレート領域ＴＲ
２の中心のシフト量は（＋Δｘ２，＋Δｙ２）、テンプ
レート領域ＴＲ１１の中心のシフト量は（＋Δｘ１１，
＋Δｙ１１）、テンプレート領域ＴＲ１２の中心のシフ
ト量は（＋Δｘ１２，＋Δｙ１２）であり、この４つの
テンプレート領域ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ１１，ＴＲ１２
の４つの中心点で囲まれる範囲内に存在する各画素
（ｘ，ｙ）についてのシフト量（＋Δｘ（ｘ），＋Δｙ
（ｙ））は、図８に示すように、２次元面内における線
形補間演算を適用することにより、 Δｘ（ｘ）＝(1-u)(1-v)Δｘ１＋u(1-v)Δｘ２＋(1-u)v
Δｘ１１＋uvΔｘ１２ Δｙ（ｙ）＝(1-u)(1-v)Δｙ１＋u(1-v)Δｙ２＋(1-u)v
Δｙ１１＋uvΔｙ１２と求められる。

【００６３】位置合わせ手段１３は、このようにして求
められた第２画像Ｐ２中の選定されたＲＯＩ内の各画素
（ｘ，ｙ）のシフト量（＋Δｘ（ｘ），＋Δｙ（ｙ））
に基づいて、第１画像Ｐ１のＲＯＩに対してワーピング
（ Warping）を施して第１ワーピング画像Ｐ１′を得
る。

【００６４】このようにして得られた第１ワーピング画
像Ｐ１′は、第２画像Ｐ２とは画素配列が異なるため、
後に画素を対応させたサブトラクション処理がなされる
場合や、表示等されることを考慮して、基準となる第２
画像Ｐ２と画素配列を一致させる必要がある。そこで、
位置合わせ手段１３は図９に示すように、第１ワーピン
グ画像Ｐ１′の画素に対して２次元面内での線形補間処
理を施して、下記の通りの画素値を算出する。

【００６５】ｇ（ｘ＋Δｘ，ｙ＋Δｙ）＝(1-u)(1-v)ｇ
（ｘ１，ｙ１）＋u(1-v)ｇ（ｘ２，ｙ２）＋(1-u)vｇ
（ｘ１１，ｙ１１）＋uvｇ（ｘ１２，ｙ１２）以上のように、本実施形態の画像位置合わせ装置によれ
ば、位置合わせの対象となる２つの画像について、テン
プレート領域および探索領域を順次小さくしながら、一
致程度が高くなるような対応位置関係を順次求め、この
対応位置関係に基づいて位置合わせを行なうことによ
り、画像自体が不自然に歪むのを防止しつつ、従来より
も位置ずれを抑制し、高精度に位置ずれを解消させるこ
とができる。

【００６６】なお、上記実施形態においては、テンプレ
ート領域および探索領域を段階的に小さくして各段階ご
との対応位置関係を求める際に、前段階のテンプレート
領域および探索領域と同じ位置に小さいサイズのテンプ
レート領域および探索領域を設定する形態を示したが、
小さいサイズのテンプレート領域および探索領域を設定
する際に設定数を増加させて前段階とは異なる位置に設
ける形態でもよい。以下、図１９を参照して、第２テン
プレート領域および第２探索領域の設定方法について例
示する。

【００６７】第２テンプレート領域ＴＲ′は、第１テン
プレート領域ＴＲよりもサイズが小さく、第１テンプレ
ート領域ＴＲの中心（ｘ０，ｙ０）と同じ中心を有する
領域として設定され（図１９（ｃ）の実線領域）、さら
に各領域の間に同サイズの第２テンプレート領域ＴＲ′
を新しく設定する（同図（ｃ）の点線領域）。また、第
２探索領域ＲＲ′は、上述の前段階と同じ位置に設定す
る形態と同様に、第１部分領域ｔＲの中心（ｘ０，ｙ
０）から第１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）だけ移動した
位置（ｘ′，ｙ′）（＝（ｘ０＋Δｘ，ｙ０＋Δｙ））
に中心を有し、第２テンプレート領域ＴＲ′より大き
く、かつ第１探索領域ＲＲより小さい領域として設定さ
れ（図１９（ｄ）の実線領域）、さらに各領域の間に同
サイズの第２探索領域ＲＲ′を新しく設定する（同図
（ｄ）の点線領域）。この際、新しく設定される第２探
索領域ＲＲ′の第１シフト量は、第１シフト量が存在し
ている４近傍の探索領域ＲＲ′の第１シフト量を用いた
補間演算により求める。すなわち、新しく設定される第
２探索領域ＲＲ′１２のシフト量は、第２探索領域Ｒ
Ｒ′１，ＲＲ′３，ＲＲ′２１，ＲＲ′２３のシフト量
から内挿して求める。また、４近傍が存在しない新しく
設定される第２探索領域ＲＲ′１１のシフト量は、探索
領域ＲＲ′１とＲＲ′２１のシフト量から内挿して求め
る。

【００６８】なお、具体的な、テンプレート領域および
探索領域の設定の例としては、第１テンプレート領域を
縦９０画素×横９０画素、第１探索領域を縦１６０画素
×横１６０画素、第１ステップ数（ＲＯＩ中心の間隔）
を２００画素とし、第２テンプレート領域を縦４８画素
×横４８画素、第２探索領域を縦７８画素×横７８画
素、第２ステップ数を１００画素とすることもできる。

【００６９】また、テンプレート領域および探索領域の
設定例としては、上記のような方法の他、種々の組み合
わせが可能である。例えば、各領域の設定数としては
（ａ）増加、（ｂ）同等、（ｃ）減少の形態が可能であ
り、また、各領域のサイズとしては（ｄ）テンプレート
領域および探索領域ともにサイズを小さくする、（ｅ）
テンプレート領域のサイズは同等とし、探索領域のサイ
ズのみ小さくする等の形態が可能であり、これらを種々
組み合わせて採用することもできる。なお、位置合わせ
精度が高い組み合わせの例としては、第１テンプレート
領域が縦９０画素×横９０画素、第１探索領域が縦１６
０画素×横１６０画素、第１ステップ数が９０画素、第
２テンプレート領域が縦４８画素×横４８画素、第２探
索領域が縦７８画素×横７８画素、第２ステップ数が４
８画素、第３テンプレート領域が縦４８画素×横４８画
素、第３探索領域が縦５８画素×横５８画素、第３ステ
ップ数が４８画素などである。

【００７０】なお、テンプレート領域および探索領域
は、図１９のように重ならないように設定する形態でも
よいし、上記例のように隣接する領域と重なるように設
定してもよい。

【００７１】なお本実施形態の画像位置合わせ装置は、
位置合わせ手段１３が第１画像Ｐ１および第２画像Ｐ２
の全体に亘って局所領域（ＲＯＩ，ＲＯＩ′）を設定す
る機能を有するものとして説明したが、これは両画像の
テンプレート領域と探索領域との対応関係を明確にする
ための付加的事項であり、第１画像Ｐ１のテンプレート
領域と第２画像Ｐ２の探索領域との中心位置を対応させ
るように、当該テンプレート領域および探索領域を、画
像の全体に亘って設定するようにすれば、位置合わせ手
段１３が、予めそのような局所領域を設定することを必
須の機能とするものである必要はない。

【００７２】また本実施形態の画像位置合わせ装置は、
位置合わせ手段１３が、第１画像Ｐ１の全体に亘ってテ
ンプレート領域を設定し、第２画像Ｐ２の全体に亘っ
て、テンプレート領域に対応する探索領域を設定する機
能を有するものとして説明したが、段階的に対応位置関
係を求める内の少なくとも１つの段階において、両画像
Ｐ１，Ｐ２間の位置ずれ程度が高い領域についてのみ、
テンプレート領域および探索領域を設定するようにして
もよい。この場合、図１０に示すように、位置合わせ手
段１３によるテンプレート領域および探索領域の設定に
先立って、両画像Ｐ１，Ｐ２の全体に亘ってそれぞれ対
応する多数の局所領域（ＲＯＩ）を設定し、両画像Ｐ
１，Ｐ２の対応するＲＯＩ間で画像の位置ずれ程度をそ
れぞれ各別に求め、求められた位置ずれ程度に基づいて
位置ずれ程度が高い局所領域を自動的に選定する位置合
わせ領域選定手段１２をさらに備え、位置合わせ手段１
３を、位置合わせ領域選定手段１２により選定されたＲ
ＯＩについてのみ、テンプレート領域および探索領域を
設定して部分領域を求めるものとする構成や、図１１に
示すように、位置合わせ手段１３によるテンプレート領
域および探索領域の設定に先立って両画像Ｐ１，Ｐ２に
それぞれ、両画像の位置ずれ程度が高い、対応する局所
領域（ＲＯＩ）を手動で設定する位置合わせ領域設定手
段１２′をさらに備え、位置合わせ手段１３を、位置合
わせ領域設定手段１２′により設定されたＲＯＩについ
てのみ、テンプレート領域および探索領域を設定して部
分領域を求めるものとする構成を採用することもでき
る。

【００７３】図１０に示した位置合わせ領域選定手段１
２を備えた構成の実施形態の画像位置合わせ装置１０′
による処理フローを図１２に示す。すなわち、画像位置
合わせ装置１０′に入力された２つの画像Ｐ１，Ｐ２は
位置合わせ領域選定手段１２に入力され、この位置合わ
せ領域選定手段１２は、入力された両画像Ｐ１，Ｐ２に
それぞれ、図３、１２および１３に示すように、互いに
対応する同一位置を中心とする同一形状（例えば、縦１
６画素×横１６画素の矩形形状）の多数のＲＯＩ（ＲＯ
Ｉ１，ＲＯＩ１′、ＲＯＩ２，ＲＯＩ２′、ＲＯＩ３，
ＲＯＩ３′、…）を設定し、対応するＲＯＩ（例えばＲ
ＯＩ１とＲＯＩ１′、ＲＯＩ２とＲＯＩ２′など）間で
それぞれ、そのＲＯＩ内に含まれる画素（位置が対応す
る画素）同士の値（第２画像Ｐ２におけるＲＯＩ内の画
素の画素値Ａ（ｉ，ｊ）、第１画像Ｐ１におけるＲＯＩ
内の画素Ｂ（ｉ，ｊ））の差の絶対値（＝｜Ａ（ｉ，
ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）｜）の総和値Ｄｓ（＝ΣΣ｜Ａ
（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）｜）を、各ＲＯＩ間の一致程
度を表す指標として求め、得られた総和値Ｄｓを予め設
定した閾値Ｔと比較処理し、閾値Ｔよりも総和値Ｄｓが
大きい（Ｄｓ＞Ｔ）ＲＯＩを、位置合わせのレベルが低
い（位置ずれ程度が高い）ものとして、位置合わせ手段
１３による位置合わせ処理の対象として選定し、閾値Ｔ
よりも総和値Ｄｓが大きくない（Ｄｓ≦Ｔ）ＲＯＩを、
位置合わせのレベルが高いものとして、位置合わせ処理
の対象としては選定しない作用をなす。

【００７４】なおこのように位置合わせ手段１３が、位
置ずれ程度の高いＲＯＩ，ＲＯＩ′についてのみ、テン
プレート領域および探索領域を設定する作用をなすもの
とした場合、位置ずれ程度の低いＲＯＩの中心の最終的
な対応位置のシフト量（＋Δｘｉ，＋Δｙｉ）を（０，
０）と見なして、第２画像Ｐ２の全ＲＯＩの中心点のシ
フト量を設定し、これらに基づいて、上述した近傍４点
（各ＲＯＩの中心点）のシフト量を用いた補間演算によ
り、第２画像Ｐ２の各画素のシフト量を求めるようにす
ればよい。

【００７５】図１１に示した位置合わせ領域設定手段１
２′を備えた構成の実施形態の画像位置合わせ装置１
０″による処理フローを図１４に示す。すなわち図１１
に示した画像位置合わせ装置１０′は、図１０に示した
画像位置合わせ装置１０′と同様に、位置合わせ手段１
３が、一部のＲＯＩ，ＲＯＩ′についてのみ、テンプレ
ート領域および探索領域を設定するものであるが、図１
０に示した画像位置合わせ装置１０′が、テンプレート
領域および探索領域を設定すべきＲＯＩを自動的に選定
する作用をなすのに対して、図１１に示した画像位置合
わせ装置１０″は、テンプレート領域および探索領域を
設定すべきＲＯＩを、位置合わせ領域設定手段１２′に
より、読影者等が、位置ずれ程度が高い局所領域である
と認識して手動で設定しうる作用をなし、位置合わせ手
段１３が、この位置合わせ領域設定手段１２′により手
動で設定されたＲＯＩ，ＲＯＩ′についてのみ、テンプ
レート領域および探索領域を設定する作用をなすもので
ある。なお、位置合わせ領域設定手段１２′は、読影者
が一方の画像（例えば、第２画像Ｐ２）において、一致
程度が低いとして一部の局所領域（ＲＯＩ）を、位置合
わせ領域設定手段１２′により手動設定することによ
り、位置合わせ領域設定手段１２′が、その手動設定さ
れたＲＯＩと同一中心および同一形状の局所領域（ＲＯ
Ｉ′）を、他方の画像（同、第１画像Ｐ１）において自
動的に設定する作用をなすものとするのが好ましい。同
一中心、同一形状の領域を２つ（ＲＯＩとＲＯＩ′）手
動で設定するのは困難だからである。

【００７６】なお、本実施形態においては、最初の段階
のＲＯＩ設定前に位置ずれ程度の高い領域を選定（或い
は設定）しているが、これに限るものではなく、任意の
段階のＲＯＩ設定前に前記選定（或いは設定）を行なう
ようにしてもよい。

【００７７】次に、本発明の画像の位置合わせ装置の別
の実施形態について以下に説明する。なお、その構成お
よび作用は上記第１の実施形態（図１および図２に係る
実施形態）とほぼ同様であるため、上記第１の実施形態
と異なる部分についてのみ説明する。また、全体構成図
としては図２を採用し、図１５に本実施形態による位置
合わせ手段１３における段階的なシフト量の計算処理の
フローを示す。

【００７８】本実施形態において、位置合わせ手段１３
は、テンプレート領域および探索領域を小さくする各段
階において各段階ごとの対応位置関係を求めた後に、バ
ネ拘束処理を行って段階ごとにバネ拘束後対応位置関係
を求め、この求められたバネ拘束後対応位置関係を各段
階ごとの対応位置関係として、順次各段階ごとのバネ拘
束後対応位置関係を求める操作を繰り返し、最終的な対
応位置関係を求める。すなわち、本実施形態の位置合わ
せ手段１３における段階的なシフト量の計算処理は図１
５の処理フローに示すように、（１）基準となる第２画
像Ｐ２には、そのＲＯＩの中心（ｘ０，ｙ０）を中心と
する第１テンプレート領域（例えば、縦８０画素×横８
０画素の矩形形状）ＴＲ（ＴＲ１，ＴＲ２，…）を設定
し、第１画像Ｐ１には、第１テンプレート領域ＴＲと同
一の中心（ｘ０，ｙ０）を有し、第１テンプレート領域
ＴＲより大きい領域（例えば、縦９２画素×横９２画素
の矩形形状）の第１探索領域ＲＲ（ＲＲ１，ＲＲ２，
…）を設定し、互いに対応する第１テンプレート領域Ｔ
Ｒおよび第１探索領域ＲＲの各組（ＴＲ１とＲＲ１の
組，ＴＲ２とＲＲ２の組等）において、第１テンプレー
ト領域ＴＲと画像の一致程度（例えば正規化相互相関値
を指標とする）が高い、第１探索領域ＲＲ内の第１部分
領域ｔＲを求め、各第１テンプレート領域ＴＲと各第１
部分領域ｔＲとの対応位置関係である第１位置関係を求
め、この第１位置関係に基づいて第１テンプレート領域
ＴＲを第１部分領域ｔＲに一致させるための移動量であ
る第１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）を算出するととも
に、第１テンプレート領域ＴＲと第１部分領域ｔＲの周
囲の各小領域についても同様にシフト量を求め、これら
のシフト量に基づいてバネ拘束処理を行ない第１バネ拘
束後シフト量（＋ΔＸ，＋ΔＹ）を求め、（２）次に第
１バネ拘束後シフト量（＋ΔＸ，＋ΔＹ）に基づいて、
第２画像Ｐ２には、元の中心（ｘ０，ｙ０）を中心とす
る第２テンプレート領域（例えば、縦４８画素×横４８
画素の矩形形状）ＴＲ′（ＴＲ′１，ＴＲ′２，…）を
設定し、第１画像Ｐ１には、第１部分領域ｔＲの中心
（ｘ０，ｙ０）から第１バネ拘束後シフト量（＋ΔＸ，
＋ΔＹ）だけ移動した位置（ｘ′，ｙ′）（＝（ｘ０＋
ΔＸ，ｙ０＋ΔＹ））に中心を有し、第２テンプレート
領域ＴＲ′より大きく、かつ第１探索領域ＲＲより小さ
い領域（例えば、縦５６画素×横５６画素の矩形形状）
の第２探索領域ＲＲ′（ＲＲ′１，ＲＲ′２，…）を設
定し、互いに対応する第２テンプレート領域ＴＲ′およ
び第２探索領域ＲＲ′の各組（ＴＲ′１とＲＲ′１の
組，ＴＲ′２とＲＲ′２の組等）において、第２テンプ
レート領域ＴＲ′と画像の一致程度（例えば画素値の差
の絶対値の総和を指標とする）が高い、第２探索領域Ｒ
Ｒ′内の第２部分領域ｔＲ′を求め、各第２テンプレー
ト領域ＴＲ′と各第２部分領域ｔＲ′との対応位置関係
である第２位置関係を求め、この第２位置関係に基づい
て第２テンプレート領域ＴＲ′を第２部分領域ｔＲ′に
一致させるための移動量である第２シフト量（＋Δ
ｘ′，＋Δｙ′）を算出するとともに、第２テンプレー
ト領域ＴＲ′と第２部分領域ｔＲ′の周囲の各小領域に
ついても同様にシフト量を求め、これらのシフト量に基
づいてバネ拘束処理を行ない第２バネ拘束後シフト量
（＋ΔＸ′，＋ΔＹ′）を求め、（３）次に第２バネ拘
束後シフト量（＋ΔＸ′，＋ΔＹ′）に基づいて、第２
画像Ｐ２には、元の中心（ｘ０，ｙ０）を中心とする第
３テンプレート領域（例えば、縦１６画素×横１６画素
の矩形形状）ＴＲ″（ＴＲ″１，ＴＲ″２，…）を設定
し、第１画像Ｐ１には、第２部分領域ｔＲ′の中心
（ｘ′，ｙ′）から第２バネ拘束後シフト量（＋Δ
Ｘ′，＋ΔＹ′）だけ移動した位置（ｘ″，ｙ″）（＝
（ｘ′＋ΔＸ′，ｙ′＋ΔＹ′）＝（ｘ０＋ΔＸ＋Δ
Ｘ′，ｙ０＋ΔＹ＋ΔＹ′））に中心を有し、第３テン
プレート領域ＴＲ″より大きく、かつ第２探索領域Ｒ
Ｒ′より小さい領域（例えば、縦２０画素×横２０画素
の矩形形状）の第３探索領域ＲＲ″（ＲＲ″１，ＲＲ″
２，…）を設定し、互いに対応する第３テンプレート領
域ＴＲ″および第３探索領域ＲＲ″の各組（ＴＲ″１と
ＲＲ″１の組，ＴＲ″２とＲＲ″２の組等）において、
第３テンプレート領域ＴＲ″と画像の一致程度（例えば
画素値の差の絶対値の総和を指標とする）が高い、第３
探索領域ＲＲ″内の第３部分領域ｔＲ″を求め、各第３
テンプレート領域ＴＲ″と各第３部分領域ｔＲ″との対
応位置関係である第３位置関係を求め、この第３位置関
係に基づいて第３テンプレート領域ＴＲ″を第３部分領
域ｔＲ″に一致させるための移動量である第３シフト量
（＋Δｘ″，＋Δｙ″）を算出するとともに、第３テン
プレート領域ＴＲ″と第３部分領域ｔＲ″の周囲の各小
領域についても同様にシフト量を求め、これらのシフト
量に基づいてバネ拘束処理を行ない第３バネ拘束後シフ
ト量（＋ΔＸ″，＋ΔＹ″）を求め、（４）各ＲＯＩ
（ＲＯＩ１，ＲＯＩ２，…）の中心ごとの最終的な移動
（シフト）量（＋ΔＸｉ（ｉ＝１，２，…），＋ΔＹ
ｉ）（＝第１シフト量＋第２シフト量＋第３シフト量）
を算出する作用をなす。

【００７９】ここで、バネ拘束処理の具体的な処理につ
いて以下に説明する。

【００８０】図１６に示すように、各テンプレートＲＯ
Ｉをそれぞれ中心領域とし、その中心領域を取り囲む一
重の周囲テンプレートＲＯＩ群（ここでは、ＴＲ１，Ｔ
Ｒ２，ＴＲ３，ＴＲ１１，ＴＲ１３，ＴＲ２３，ＴＲ２
２，ＴＲ２１の８領域）について、各周囲テンプレート
ＲＯＩの各シフトベクトル（シフト量）と中心領域であ
るテンプレートＲＯＩ（ＴＲ１２）のシフトベクトル
（シフト量）とを、仮想的なバネで拘束し、それぞれの
バネの拘束力で各周囲テンプレートＲＯＩのシフトベク
トル間で平衡させる。

【００８１】具体的には、中心領域であるテンプレート
ＲＯＩ（ＴＲ１２）のシフトベクトルを（ｘ（２，
２），ｙ（２，２））とし、周囲のテンプレートＲＯＩ
の各シフトベクトルを（ｘ（２＋ｋ，２＋ｌ），ｙ（２
＋ｋ，２＋ｌ））とし、中心領域のテンプレートＲＯＩ
（ＴＲ１２）のシフトベクトルと各周囲テンプレートＲ
ＯＩのシフトベクトルとの間の各バネ定数をａ（ｋ，
ｌ）とすれば、この中心領域のテンプレートＲＯＩ（Ｔ
Ｒ１２）は、各バネ拘束力の平衡により、ｘ方向につい
てΔｘ（２，２）、ｙ方向についてΔｙ（２，２）だけ
シフト量が修正される。すなわち、中心領域のテンプレ
ートＲＯＩ（ＴＲ１２）の本来のシフトベクトルは（ｘ
（２，２），ｙ（２，２））であるが、周囲８個のテン
プレートＲＯＩのシフトベクトル（ｘ（２＋ｋ，２＋
ｌ），ｙ（２＋ｋ，２＋ｌ））とのバネ拘束力により、
シフトベクトルの差に応じた引っ張り合いが生じ、ベク
トル(Δｘ（２，２），Δｙ（２，２）)だけ修正され
る。そして、この修正量Δｘ（２，２），Δｙ（２，
２）は以下の式により得られる。

【００８２】

【数１】この結果、修正量による修正後のシフトベクトル（ｎｘ
（２，２），ｎｙ（２，２））は下記式により算出され
る。

【００８３】

【数２】以上は、テンプレートＲＯＩ（ＴＲ１２）を中心領域と
した場合のテンプレートＲＯＩ（ＴＲ１２）のシフトベ
クトルの修正量（Δｘ（２，２），Δｙ（２，２））を
表したものであるが、テンプレートＲＯＩ（ＴＲｉｊ）
のシフトベクトル（ｘ（ｉ，ｊ），ｙ（ｉ，ｊ））の修
正量（Δｘ（ｉ，ｊ），Δｙ（ｉ，ｊ））は下記式によ
り与えられる。

【００８４】

【数３】この結果、各テンプレートＲＯＩの修正量（Δｘ（ｉ，
ｊ），Δｙ（ｉ，ｊ））による修正後のシフトベクトル
（ｎｘ（ｉ，ｊ），ｎｙ（ｉ，ｊ））は、下記式により
算出される。

【００８５】

【数４】なお、１つの中心領域についての８つのバネのバネ定数
ａ（ｋ，ｌ）の総和Σａ（ｋ，ｌ）を、１に規格化する
のが好ましい。

【００８６】また、上記では、１つの中心領域のテンプ
レートＲＯＩを拘束する周囲のテンプレートＲＯＩを、
中心領域を一重に取り囲む８つのテンプレートＲＯＩと
したが、さらに外側の１６個のテンプレートＲＯＩまで
含めて、合計２４個のテンプレートＲＯＩと拘束するよ
うにしてもよく、一般に拘束するテンプレートＲＯＩの
数をＮｃとすれば、式（５）、（６）はそれぞれ、下記
式（９）、（10）と表すことができる。

【００８７】

【数５】以上のように、各テンプレートＲＯＩのシフトベクトル
を周囲のテンプレートＲＯＩのシフトベクトルとの間
で、バネ拘束力による引っ張り合いをさせて平衡させる
ことにより、シフトベクトルを平滑化させることがで
き、テンプレートＲＯＩのシフトベクトルが周囲のテン
プレートＲＯＩのシフトベクトルに対して全く異なる方
向に向いていたり、シフト量が大きくなったりするな
ど、突発的なものとなっても、それを抑えることができ
る。

【００８８】なお、本実施形態では、段階的なシフト量
の計算の全段階においてバネ拘束処理を採用した例を示
したが、本発明の画像位置合わせ装置はこの形態に限る
ものではなく、各段階のうちのいずれか１つ若しくは２
つの段階においてバネ拘束処理を採用する形態でもよ
い。例えば、第３位置関係を求めた後（第３段階）にバ
ネ拘束処理を行なうと平滑化のために位置合わせ精度が
低下してしまう可能性があることから、第１位置関係を
求めた後（第１段階）と第２位置関係を求めた後（第２
段階）のみにおいてバネ拘束処理を行なう形態を採用す
ることもできる。なお、この形態においては、例えば、
第１テンプレート領域を縦９０画素×横９０画素、第１
探索領域を縦１６０画素×横１６０画素とし、第２テン
プレート領域を縦４８画素×横４８画素、第２探索領域
を縦７８画素×横７８画素とし、第３テンプレート領域
を縦６８画素×横６８画素、第２探索領域を縦７６画素
×横７６画素などとすることが望ましい。すなわち、バ
ネ拘束処理を行なわないとシフト量の算出時にノイズに
影響される確率が高くなるため、第３段階のテンプレー
ト領域のサイズを第２段階より大きくすることが望まし
い。

【００８９】上述したようなバネ拘束処理を用いた手法
によれば、従来の手法（特開平7-37074、米国特許6,06
7,373）では位置合わせの精度が悪いために繰り返し行
なわなければならなかったワーピングを、１回実施する
だけで、同等以上の位置合わせ精度が得られるようにな
った。

【００９０】なお、本実施形態においても、上記第１の
実施形態と同様に、両画像Ｐ１，Ｐ２間の位置ずれ程度
が高い領域についてのみ、テンプレート領域および探索
領域を設定するようにしてもよい。

【００９１】また、図１７および図１８に示すように、
上記各実施形態において、位置合わせ手段１３による段
階的なシフト量の計算の前に、概略位置合わせ手段を設
け、概略位置合わせ手段が、両画像Ｐ１，Ｐ２のうち取
得時期が古い方の第１画像Ｐ１全体に対して、回転、平
行移動および拡大・縮小等のアフィン変換を施すことに
より、両画像Ｐ１，Ｐ２を大局的に位置合わせ（グロー
バルマッチング）する概略位置合わせ処理を施すように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像の位置合わせ方法の一実施形態の
処理を示すフローチャート

【図２】図１に示した処理フローを実施する画像位置合
わせ装置の一実施形態を示す図

【図３】図２に示した実施形態の画像位置合わせ装置に
より位置合わせされる２つの画像Ｐ１，Ｐ２を示す図

【図４】図１に示した処理フローの一部分の詳細を示す
フローチャート

【図５】第１テンプレート領域ＴＲ２、第１探索領域Ｒ
Ｒ２および第１部分領域ｔＲ２の対応関係を示す図

【図６】第２テンプレート領域ＴＲ′２、第２探索領域
ＲＲ′２および第２部分領域ｔＲ′２の対応関係を示す
図

【図７】第２画像Ｐ２中の各テンプレート領域ＴＲを示
す図

【図８】近傍４点を用いた線形補間を説明する図

【図９】第２ワーピング画像Ｐ１′の画素に対する近傍
４点を用いた２次元面内での線形補間処理を説明する図

【図１０】本発明の画像位置合わせ装置の他の実施形態
を示す図（その１）

【図１１】本発明の画像位置合わせ装置の他の実施形態
を示す図（その２）

【図１２】図１０に示した画像位置合わせ装置の処理を
示すフローチャート

【図１３】図１２に示した一部の処理の詳細を示すフロ
ーチャート

【図１４】図１１に示した画像位置合わせ装置の処理を
示すフローチャート

【図１５】バネ拘束処理を加えた処理フローの一部分の
詳細を示すフローチャート

【図１６】各周囲テンプレート領域の各シフトベクトル
と中心領域のテンプレート領域のシフトベクトルとを、
仮想的なバネで拘束した概念を示す図

【図１７】図１８に示した画像位置合わせ装置の処理を
示すフローチャート

【図１８】本発明の画像位置合わせ装置の他の実施形態
を示す図（その３）

【図１９】第２テンプレート領域および第２探索領域の
設定形態の一例を示す図

【符号の説明】

10 画像位置合わせ装置 11 前処理手段 12 位置合わせ領域選定手段 13 位置合わせ手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一被写体についての２つの画像を位置
合わせする画像の位置合わせ方法であって、前記２つの画像にそれぞれ対応する多数のテンプレート
領域および探索領域を設定して前記探索領域内に前記テ
ンプレート領域と画像の一致程度の高い部分領域を求
め、前記各テンプレート領域および対応する前記各部分
領域の各対応位置関係を求め、前記探索領域と探索範囲とのうち少なくとも１つを段階
的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探
索領域を前記各対応位置関係に基づいて設定し、順次前
記各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的な対
応位置関係を求め、該求められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２
つの画像のうち少なくとも一方の画像に変換処理を施し
て、両画像の位置合わせを行なうことを特徴とする画像
の位置合わせ方法。
【請求項２】前記探索領域と前記探索範囲とのうち少
なくとも１つを段階的に小さくしつつ、前記テンプレー
ト領域および前記探索領域を設定する際に、さらに、前
記テンプレート領域を段階的に小さくすることを特徴と
する請求項１記載の画像の位置合わせ方法。
【請求項３】前記テンプレート領域および前記探索領
域の設定に先立って、前記２つの画像間で画像の位置ず
れ程度が高い局所領域を設定し、該設定された局所領域
についてのみ、前記テンプレート領域および前記探索領
域を設定して、前記最終的な対応位置関係を求めること
を特徴とする請求項１または２記載の画像の位置合わせ
方法。
【請求項４】前記テンプレート領域および前記探索領
域の設定に先立って、前記２つの画像にそれぞれ対応す
る多数の局所領域を設定し、該両画像の対応する局所領
域間で画像の位置ずれ程度をそれぞれ各別に求め、前記
求められた位置ずれ程度に基づいて、該位置ずれ程度が
高い局所領域を選定し、前記選定された局所領域につい
てのみ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設
定して、前記最終的な対応位置関係を求めることを特徴
とする請求項１または２記載の画像の位置合わせ方法。
【請求項５】前記局所領域間の画像の位置ずれ程度
は、前記対応する局所領域間でそれぞれ各画素値差の絶
対値の総和値により求め、前記位置ずれ程度が高い局所領域の選定は、前記画素値
差の絶対値の総和値について閾値処理することにより行
なうものであることを特徴とする請求項４記載の画像の
位置合わせ方法。
【請求項６】前記部分領域を求める対象の局所領域の
対のうち、一方の画像には第１テンプレート領域を設定
し、他方の画像には、前記第１テンプレート領域よりも
大きい領域の第１探索領域を設定し、互いに対応する前
記第１テンプレート領域および前記第１探索領域の各組
において、前記第１テンプレート領域と画像の一致程度
が高い、第１探索領域内の第１部分領域を求め、前記各
第１テンプレート領域と前記各第１部分領域とに基づい
てこれらの対応位置関係である第１位置関係を求め、前記第１位置関係に基づいて、前記一方の画像には、前
記第１テンプレート領域よりも小さい領域の第２テンプ
レート領域を設定し、前記他方の画像には、前記第２テ
ンプレート領域よりも大きくかつ前記第１探索領域より
も小さい第２探索領域を設定し、互いに対応する前記第
２テンプレート領域および前記第２探索領域の各組にお
いて、前記第２テンプレート領域と画像の一致程度が高
い、第２探索領域内の第２部分領域を求め、前記各第２
テンプレート領域と前記各第２部分領域とに基づいてこ
れらの対応位置関係である第２位置関係を求め、以下、必要に応じて同様の操作を繰り返して第ｎ位置関
係を求めることにより、前記各テンプレート領域と各部
分領域との最終的な対応位置関係を求め、前記最終的な対応位置関係に基づいて前記両画像の位置
合わせを行なうことを特徴とする請求項１から５のうち
いずれか１項に記載の画像の位置合わせ方法。
【請求項７】前記第１テンプレート領域および前記第
１部分領域についての前記一致程度は正規化相互相関値
により求め、前記第２テンプレート領域および前記第２
部分領域以後についての前記一致程度は画素値の差の絶
対値総和値により求めることを特徴とする請求項６記載
の画像の位置合わせ方法。
【請求項８】前記２つの画像が、撮影時点が互いに異
なる時系列の画像であることを特徴とする請求項１から
７のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わせ方法。
【請求項９】前記画像が医療用放射線画像であること
を特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項に記載
の画像の位置合わせ方法。
【請求項１０】同一被写体についての２つの画像を位
置合わせする画像の位置合わせ装置であって、前記２つの画像にそれぞれ対応する多数のテンプレート
領域および探索領域を設定し、前記探索領域内に前記テ
ンプレート領域と画像の一致程度の高い部分領域を求
め、前記各テンプレート領域および対応する前記各部分
領域の各対応位置関係を求め、前記探索領域と探索範囲
とのうち少なくとも１つを段階的に小さくしつつ、前記
テンプレート領域および前記探索領域を前記各対応位置
関係に基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求め
る操作を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、該求
められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの
画像のうち少なくとも一方の画像に変換処理を施して、
両画像の位置合わせを行なう位置合わせ手段を備えたこ
とを特徴とする画像の位置合わせ装置。
【請求項１１】同一被写体についての２つの画像を位
置合わせする画像の位置合わせ装置であって、前記２つの画像のうち少なくとも一方の画像全体に対し
て、回転、平行移動および拡大・縮小のうち少なくとも
１つからなる変換処理を施すことにより前記２つの画像
全体の概略位置合わせを行なう概略位置合わせ手段と、該概略位置合わせ手段により概略位置合わせされた前記
２つの画像にそれぞれ対応する多数のテンプレート領域
および探索領域を設定し、前記探索領域内に前記テンプ
レート領域と画像の一致程度の高い部分領域を求め、前
記各テンプレート領域および対応する前記各部分領域の
各対応位置関係を求め、前記探索領域と探索範囲とのう
ち少なくとも１つを段階的に小さくしつつ、前記テンプ
レート領域および前記探索領域を前記各対応位置関係に
基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求める操作
を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、該求められ
た最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの画像の
うち少なくとも一方の画像に変換処理を施して、両画像
の位置合わせを行なう位置合わせ手段とを備えたことを
特徴とする画像の位置合わせ装置。
【請求項１２】前記位置合わせ手段が、前記探索領域
と前記探索範囲とのうち少なくとも１つを段階的に小さ
くしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を
設定する際に、さらに、前記テンプレート領域を段階的
に小さくするものであることを特徴とする請求項１０ま
たは１１記載の画像の位置合わせ装置。
【請求項１３】前記テンプレート領域および前記探索
領域の設定に先立って、前記２つの画像間で画像の位置
ずれ程度が高い局所領域を設定する位置合わせ領域設定
手段をさらに備え、前記位置合わせ手段が、前記位置合わせ領域設定手段に
より設定された局所領域についてのみ、前記テンプレー
ト領域および前記探索領域を設定して前記最終的な対応
位置関係を求めるものであることを特徴とする請求項１
０から１２のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わ
せ装置。
【請求項１４】前記テンプレート領域および前記探索
領域の設定に先立って、前記２つの画像にそれぞれ対応
する多数の局所領域を設定し、該両画像の対応する局所
領域間で画像の位置ずれ程度をそれぞれ各別に求め、前
記求められた位置ずれ程度に基づいて、該位置ずれ程度
が高い局所領域を選定する位置合わせ領域選定手段をさ
らに備え、前記位置合わせ手段が、前記位置合わせ領域選定手段に
より選定された局所領域についてのみ、前記テンプレー
ト領域および前記探索領域を設定して前記最終的な対応
位置関係を求めるものであることを特徴とする請求項１
０から１２のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わ
せ装置。
【請求項１５】前記位置合わせ領域選定手段が、前記
局所領域間の画像の位置ずれ程度を、前記対応する局所
領域間でそれぞれ各画素値差の絶対値の総和値により求
め、前記局所領域の選定を、前記画素値差の絶対値の総
和値について閾値処理することにより行なうものである
ことを特徴とする請求項１４記載の画像の位置合わせ装
置。
【請求項１６】前記位置合わせ手段が、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定する各
段階のうち少なくとも１つの段階において、全ての前記テンプレート領域および対応する前記部分領
域を中心領域としたときの該中心領域についての前記対
応位置関係と、前記中心領域の周囲の複数の前記テンプ
レート領域および対応する前記部分領域を周囲領域とし
たときの該複数の周囲領域それぞれについての前記対応
位置関係とを、前記中心領域についての前記対応位置関
係と前記周囲領域についての前記対応位置関係とに応じ
た拘束力で拘束させ、該拘束力に応じて、前記中心領域
についての新たな相対的対応位置関係を求めるバネ拘束
手段をさらに備え、該バネ拘束手段により求められた前記各中心領域につい
ての新たな相対的対応位置関係を、前記段階における前
記各対応位置関係とするものであることを特徴とする請
求項１０から１５のうちいずれか１項に記載の画像の位
置合わせ装置。
【請求項１７】前記位置合わせ手段が、前記部分領域を求める対象の局所領域の対のうち、一方
の画像には第１テンプレート領域を設定し、他方の画像
には、前記第１テンプレート領域よりも大きい領域の第
１探索領域を設定し、互いに対応する前記第１テンプレ
ート領域および前記第１探索領域の各組において、前記
第１テンプレート領域と画像の一致程度が高い、第１探
索領域内の第１部分領域を求め、前記各第１テンプレー
ト領域と前記各第１部分領域とに基づいてこれらの対応
位置関係である第１位置関係を求め、前記第１位置関係
に基づいて、前記一方の画像には、前記第１テンプレー
ト領域よりも小さい領域の第２テンプレート領域を設定
し、前記他方の画像には、前記第２テンプレート領域よ
りも大きくかつ前記第１探索領域よりも小さい第２探索
領域を設定し、互いに対応する前記第２テンプレート領
域および前記第２探索領域の各組において、前記第２テ
ンプレート領域と画像の一致程度が高い、第２探索領域
内の第２部分領域を求め、前記各第２テンプレート領域
と前記各第２部分領域とに基づいてこれらの対応位置関
係である第２位置関係を求め、以下、必要に応じて同様
の操作を繰り返して第ｎ位置関係を求めて、前記各テン
プレート領域と各部分領域との最終的な対応位置関係を
求めることにより、前記両画像の位置合わせを行なうも
のであることを特徴とする請求項１０から１６のうちい
ずれか１項に記載の画像の位置合わせ装置。
【請求項１８】前記位置合わせ手段が、前記第１テン
プレート領域および前記第１部分領域についての前記一
致程度は正規化相互相関値により求め、前記第２テンプ
レート領域および前記第２部分領域以後についての前記
一致程度は画素値の差の絶対値総和値により求めるもの
であることを特徴とする請求項１７記載の画像の位置合
わせ装置。
【請求項１９】前記２つの画像が、撮影時点が互いに
異なる時系列の画像であることを特徴とする請求項１０
から１８のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わせ
装置。
【請求項２０】前記画像が医療用放射線画像であるこ
とを特徴とする請求項１０から１９のうちいずれか１項
に記載の画像の位置合わせ装置。