JP2003126071A

JP2003126071A - 部分的な放射線画像をステッチして全体画像を復元する方法

Info

Publication number: JP2003126071A
Application number: JP2002262948A
Authority: JP
Inventors: Xiaohui Wang; ワンシャオフィ; David H Foos; エイチフースデイビッド; James Doran; ドランジェームズ; Michael K Rogers; ケイロジャースマイケル
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2003-05-07
Also published as: US20030048938A1; EP1291677A2; US6895106B2; EP1291677A3

Abstract

(57)【要約】【課題】合成デジタル画像を形成する方法を提供す
る。【解決手段】連続した画像の重複領域部分の画像内容
は同一であってＸ線源に最も近いスクリーンの端縁が両
隣の連続した画像内に存在するN(N≧２)のデジタル画像
を供給する。連続したデジタル画像ペアのうち一方の画
像が他方の画像よりＸ線源に近いデジタル画像ペアを選
択し、Ｘ線源および蓄積蛍光体スクリーンの間の距離に
基づいてデジタル画像ペア中の形状的な歪みを補正す
る。デジタル画像ペアの間に回転変位および垂直変位が
あれば測定し、回転変位に基づいて画像の向きを補正す
る。デジタル画像ペアの間に水平変位があれば測定し、
水平変位および垂直変位に基づいて一方の画像の縁に沿
って比較的大きい合成デジタル画像を形成するためにデ
ジタル画像ペアをステッチする。Ｎ枚のデジタル画像す
べてをステッチして全体合成画像を形成するまで、上記
歪み補正ステップから上記ステッチステップまでを繰り
返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、デジタル
ラジオグラフィに関する。特に、蛍光体を用いた蓄積コ
ンピューテッドラジオグラフィシステムによる脊柱や脚
のような人体の長尺部位の画像化に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクリーン・フィルム技術により
人体の長尺部分を画像化する場合、例えば、３０×９０
ｃｍや３５×１０５ｃｍのような、伸長された特別なカ
セットおよびフィルムが用いられる。医療機関がアナロ
グのスクリーン・フィルムシステムからコンピューテッ
ドラジオグラフィ（ＣＲ：Computed Radiography）のよ
うなデジタル方式に移行するにつれて、この種の検査に
より著しい難題が課されている。これは、デジタル検出
器の寸法が限られているためである。例えば、大手のＣ
Ｒメーカ数社が供給するＣＲ蓄積蛍光体カセットのうち
最大のものでも、３５×４３ｃｍまでである。これで
は、一度に、長尺の身体部位のうちの一部しか画像化す
ることができない。このような問題に対処するため、す
でにいくつかの方法が提案されている。欧州特許出願公
開第０９１９８５６号（EP0919856A1：特許文献１）
は、複数の蓄積蛍光体カセットを一緒に互い違いに配置
する方法を開示する。カセットは、交互（図１
（ａ））、階段状（図１（ｂ））、または斜め（図１
（ｃ））に配置することができる。Ｘ線照射中、部分的
に重複するカセットはすべて同時に露光される。従っ
て、対応するカセット内にある蓄積蛍光体スクリーン
は、各々、長尺の身体部位の画像の一部を記録する。こ
の手法の欠点は、前方（Ｘ線源に近い方）のカセットの
金属フレームが後方のカセットに記録された画像に影を
落とすということである。この影は、除去できないの
で、その取得した画像を診断用に読み取ることを妨げる
場合がある。欧州特許出願公開第０８６６３４２号（EP
0866342A1：特許文献２）（また、米国特許第５９８６
２７９号、１９９９年１１月１６日発行、発明者デュア
ーレ（Dewaele）：特許文献３）は、画像化できる範囲
を伸長するために複数の蓄積蛍光体スクリーンを部分的
に重複させることによる方法を提示する。スクリーンも
また、交互（図１（ｄ））、階段状（図１（ｅ））、ま
たは斜め（図１（ｆ））に重複する配置で構成すること
ができる。さらに、その複数のスクリーンを、使用のた
めの便宜上、伸長された単一のカセットに収めることが
できる。この手法により、Ｘ線の経路にカセットの金属
フレームが全く存在しないので、カセット積み重ね方式
の欠点が克服される。しかしながら、実際には、この方
法では、蓄積蛍光体スクリーンをカセットから外して画
像化するとともにＸ線照射後に暗室内でカセットのなか
に戻すことが必要となる。これは、臨床環境において煩
雑なことである。

【０００３】個々の蓄積蛍光体スクリーンにより取得し
た部分画像は、ステッチ（stitch：複数の画像をつなぎ
合わせること）して合成全体画像を生成しなければなら
ない。そのステッチされた全体画像は、診断用に読み取
るとともに形状を測定するという目的のために歪みがあ
ってはならない。米国特許第４６１３９８３号（１９８
６年９月２３日発行、発明者イエディド他（Yedid et a
l.）：特許文献４）は、１組の部分画像から合成ラジオ
グラフィ画像を復元する方法を開示する。しかしなが
ら、この方法は、部分画像間の相対的な位置が検出ハー
ドウェアにより正確に制御される場合にのみ適用可能で
ある。図１に示した構成のいずれにおいても、Ｘ線照射
中のカセットまたは蛍光体スクリーンの配置のばらつ
き、または蛍光体スクリーンを走査中のＣＲ読み取り装
置の変動は、取得した部分画像間の非確定的な平行変位
および回転変位の原因となる。変位は、検査ごとにわず
かに変化する場合があるので、回転変位および平行変位
に対する補正を施すために形状補償が必要である。さら
に、Ｘ線源からカセットおよび蓄積蛍光体スクリーンま
での距離のばらつきに起因する拡大歪みに対する補正を
施すためにも形状補償が必要である。このような問題に
対処するため、欧州特許出願公開第０９１９８５８号
（EP0919858A1：特許文献５）は、取得した部分画像の
各々に診断用の画像と同時に影をつける参照マーカーの
パターンを利用する方法を提案する。参照マーカーが各
々の部分画像中で特定された後に、画像歪みが既知のマ
ーカー位置に基づいて補正される。また、部分画像間の
平行変位および回転変位も、その既知のマーカー位置を
用いて算出される。形状補償処理が完了すると、合成全
体画像が復元される。この方法の欠点は、部分画像の正
確な形状位置合わせを達成するために、精密に加工され
た参照マーカーのパターンを患者と同時に画像化しなけ
ればならないということである。参照マーカーの影は、
ステッチ画像中の診断上重要な情報を見えにくくする場
合がある。

【０００４】

【特許文献１】欧州特許出願公開第０９１９８５６号明
細書

【特許文献２】欧州特許出願公開第０８６６３４２号明
細書

【特許文献３】米国特許第５９８６２７９号明細書

【特許文献４】米国特許第４６１３９８３号明細書

【特許文献５】欧州特許出願公開第０９１９８５８号明
細書

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、（１）自動的
に画像に縮小（demagnification）を施すこと、（２）
自動的に部分画像間の平行変位および回転変位を検出す
るとともに補正すること、（３）外部の参照マーカーに
依拠することなく形状的に忠実度の高い合成全体画像を
形成すること、が可能である画像処理アルゴリズムを開
発することが望まれている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
ような課題に対する解決手段が提供される。

【０００７】本発明の一つの特徴によれば、合成デジタ
ル画像を形成する方法であって、１からＮまでの重複す
る蓄積蛍光体スクリーンに記録された比較的大きいラジ
オグラフィ画像の１からＮまでの連続した部分からなる
１からＮまでのデジタル画像であって、Ｎが２以上であ
り、連続した画像の重複する領域の画像内容は同一であ
り、Ｘ線源に最も近いスクリーンの端縁が両隣の連続し
た画像内に存在する１からＮまでのデジタル画像を供給
するステップと、連続したデジタル画像ペアであって、
一方の画像が他方の画像より前記Ｘ線源に近いデジタル
画像ペアを選択するステップと、Ｘ線源および前記蓄積
蛍光体スクリーンの間の距離に基づいて前記デジタル画
像ペアに適用可能であれば形状的な歪みを補正する歪み
補正ステップと、前記画像ペアに存在する前記一方の画
像の前記端縁を照合することにより前記デジタル画像ペ
アの間の回転変位および垂直変位を測定する第一の測定
ステップと、前記回転変位に基づいて適用可能であれば
画像の向きを補正する画像向き補正ステップと、前記デ
ジタル画像ペアの前記重複する領域の画像内容の相関を
とることにより前記デジタル画像ペアの間の水平変位を
測定する第二の測定ステップと、前記水平変位および垂
直変位に基づいて前記一方の画像の縁に沿って比較的大
きい合成デジタル画像を形成するために前記デジタル画
像ペアをステッチするステッチステップとを含み、Ｎ枚
のデジタル画像すべてをステッチして全体合成画像を形
成するまで、前記歪み補正ステップから前記より大きい
合成画像と次に連続する重複するデジタル画像をステッ
チする前記ステッチステップまでを繰り返すことを特徴
とする。

【０００８】また、記録する時に、前記重複する蓄積蛍
光体スクリーンは、（ａ）交互の配置、（ｂ）階段状の
配置、または（ｃ）斜めの配置のうちの１つで互い違い
に並べられた複数の互い違いのカセット内に収容されて
いることを特徴とする。

【０００９】また、記録する時に、前記重複する蓄積蛍
光体スクリーンは、（ａ）交互の配置、（ｂ）階段状の
配置、または（ｃ）斜めの配置のうちの１つで、単一の
カセット内に収容されていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、数種類の複数のカセット
・スクリーンの配置を示した概略図である。このうち、
図１（ａ）〜（ｃ）は、複数の蓄積蛍光体カセットであ
って、各カセットが１枚の蓄積蛍光体スクリーンを収容
しており、各々が、交互、階段状、および斜めの配置で
並べられている複数の蓄積蛍光体カセットを示す。蓄積
蛍光体スクリーンは、カセット内の垂直な実線で表され
る。図１（ｄ）〜（ｆ）は、複数の蓄積蛍光体スクリー
ンであって、各々が、交互、階段状、および斜めの配置
で並べられている複数の蓄積蛍光体スクリーンを示す。
スクリーンは、単一の伸長されたカセット内に収容する
ことが可能である。図１（ｇ）は、１組の蓄積蛍光体ス
クリーン／カセットであって、スクリーンがカセットの
前方（Ｘ線源に近い方）に置かれており、交互に配置さ
れている１組の蓄積蛍光体スクリーン／カセットからな
る構成を示す。

【００１１】図２は、図１（ｇ）に具体例として示した
交互の蛍光体スクリーン／カセットの構成により画像を
取得する方法を示す線図である。図１に示したその他の
構成のうちのいずれを用いても画像を取得することが可
能である。

【００１２】図３は、図１に示した構成のいずれかを用
いて取得した３枚の部分画像を示す概略図である。中間
画像３０２は、Ｘ線源に近い方の蓄積蛍光体スクリーン
（むき出しのスクリーン、またはカセットに入れられた
スクリーンのいずれか）に記録される。上部画像３０１
および下部画像３０３は、中間スクリーンの後ろの２枚
の蓄積蛍光体スクリーン（むき出しのスクリーン、また
はカセットに入れられたスクリーンのいずれか）に記録
される。中間スクリーン上端部の影は画像３０１に記録
され、下端部の影は画像３０３に記録される。図４は、
図３の中間画像の修正版である。

【００１３】一般に、本発明は、患者の脚、または、例
えば、脊柱側湾症の診断のために、脊柱全体のような細
長い物体のラジオグラフィによる画像化に関する。

【００１４】ブラーム（Brahm）、オディア（Odea）、
ロジャーズ（Rogers）、ワン（Wang）らによる米国特許
出願は、カセット積み重ね方式と蓄積蛍光体スクリーン
積み重ね方式の混合タイプの方法を提案している。図１
（ｇ）に示すように、カセットと蓄積蛍光体スクリーン
は、部分的に重複するとともに交互になるような配置で
設けられる。このとき、スクリーンは常にカセットより
前方に位置するようにする。この方法によれば、取得し
た画像からカセットの金属フレームの影が無くなるとと
もに、カセットから取り外してカセットにまた戻すとい
うことが必要な蓄積蛍光体スクリーンの数が減る。

【００１５】図１（ａ）〜図１（ｇ）に示したカセット
／蛍光体スクリーンの設定のうちのいずれかに対してＸ
線照射を行う場合、複数の部分画像が得られる。その各
々が、細長い物体の部分的な画像を含む。蛍光体スクリ
ーンは、基本的な画像化記録手段であるので、スクリー
ンが個々のカセットのなかに包装されているか否かにか
かわらず、「蓄積蛍光体スクリーン」、「蛍光体スクリ
ーン」、または「スクリーン」という用語を用いて、以
下、蛍光体スクリーン自体またはカセットの内部で搬送
される蛍光体スクリーンのいずれかを表す。従って、図
１中の異なる事例は、重複する蛍光体スクリーンの交
互、階段状、および斜めの配置に縮約される。但し、ス
クリーン面の間の隔たりは、スクリーンがカセットの内
部に包含されているか否かにより事例ごとに異なる場合
がある。

【００１６】図２に、Ｘ線照射を施すためのプロセスを
示す。患者２０３は、Ｘ線源２０１と複数のスクリーン
２０５の間に置かれる。図１（ａ）〜図１（ｇ）に示し
たスクリーン配置方法のいずれを使って画像化してもよ
い。任意の散乱Ｘ線除去用グリッド２０４を患者とスク
リーンの間に設けるようにしてもよい。グリッドは、固
定タイプでもよいし、往復動タイプでもよい。Ｘ線照射
中、Ｘ線を平行化して、診断に直接関連しない患者の人
体への放射線を最小限にすることが可能である。Ｘ線発
生器が始動してカセットが露光された後に、患者の画像
が複数のスクリーンに潜在的なラジオグラフィ信号とし
て記録される。各スクリーンは、患者の画像の一部分の
みを捕捉する。スクリーンは、ＣＲ読み取り装置に供給
され、潜在的なラジオグラフィ信号は電子画像に変換さ
れる。

【００１７】図３に、３枚の蓄積蛍光体スクリーンを露
光する場合の具体例を示す。第１の画像３０１および第
３の画像３０３を捕捉する２枚の蛍光体スクリーンは、
第２の画像３０２を捕捉するスクリーンの後ろに設けら
れる。第１のスクリーン３０１および第２のスクリーン
３０２は部分的に重複しており、第２のスクリーン３０
２は入射するＸ線を全く通さないというわけではないの
で、第１のスクリーン３０１もやはりスクリーン重複領
域３０７の患者の画像を捕捉する。しかしながら、第２
のスクリーン３０２によりＸ線が減衰するため、重複領
域において第１のスクリーン３０１に捕捉される画像の
信号とノイズの比率は比較的低くなる。また、第２のス
クリーン３０２の上端部は、符号３０５で示すように第
１の画像に明瞭な影をつける。同様に、第２のスクリー
ン３０２の下端部は、スクリーン３０３中の符号３０６
で示すように、第３の画像に影をつける。３つの画像の
全てにおいて、Ｘ線を平行化した露光領域と平行化して
いない露光領域の間の境界は符号３０４で示す。

【００１８】いずれか２枚の連続するスクリーンの間の
関係は、図１（ａ）〜図１（ｇ）に示したスクリーン構
成に相当する。スクリーンは部分的に重複しており、１
枚のスクリーンがＸ線源に対してより近くに配置されて
いる。「前方スクリーン」という用語を用いて、Ｘ線源
に対してより近くに配置されているスクリーンを指す。
「前方画像」という用語を用いて、前方スクリーンによ
り捕捉された画像を指す。同様に、「後方スクリーン」
および「後方画像」という用語を用いる。「後方スクリ
ーン」は、Ｘ線源から離れて配置されているスクリーン
を指し、「後方画像」は、「後方スクリーン」により捕
捉された画像を指す。Ｎ枚のスクリーン群がＸ線照射に
使われる場合（Ｎ≧２）、スクリーンは、Ｎ−１組のス
クリーンペアに分けることが可能である。各スクリーン
ペアは、２枚の連続するスクリーン、すなわち、１枚の
前方スクリーンおよび１枚の後方スクリーンからなる。
この定義により、あるスクリーンは、ある「スクリーン
ペア」の前方スクリーンであるとともに隣接するスクリ
ーンペアの後方スクリーンまたは前方スクリーンである
こともある。合成全体画像を復元する際の問題は、スク
リーンペアにより取得した前方画像および後方画像をス
テッチすることにある。第１の画像ペアがステッチされ
ると、その結果得られた合成画像が、隣接して連続する
画像とまとめられ、新しい前方／後方画像ペアとなる。
同様のステッチ方法を再度用いて、新しいより大きい合
成画像が生成される。このようなプロセスが、すべての
画像がステッチされるまで繰り返される。本発明の以下
の説明において、「垂直」という用語を用いて、蛍光体
スクリーンが積み重ねられる方向を意味する。また、
「水平」という用語を用いて、「垂直」に対して直角な
方向を意味する。スクリーンがＸ線照射中にどの方向で
も向く可能性があるということは言うまでもないであろ
う。

【００１９】図５（ａ）および図５（ｂ）により、本発
明の説明において用いられる用語法をさらに説明する。
ここで、前方スクリーン重複端部および後方スクリーン
重複端部は、符号４０６および符号４０７により示す。
本発明において、図１のいずれかの配置である複数のス
クリーンにより捕捉された１組の画像からの全体合成画
像の生成は、以下のステップを備える。すなわち、
（１）前方画像および後方画像からなる第１の連続する
画像ペアを選択するステップ、（２）Ｘ線源および蛍光
体スクリーンの間の距離に基づいて、適用可能な場合に
は画像の画素を縮小するステップ、（３）前方画像中の
前方スクリーン重複端部を後方画像中のその影と対応さ
せて、前方画像と後方画像の間の回転変位および垂直変
位を確定するステップ、（４）回転変位に基づいて、適
用可能な場合には画像の向きを補正するステップ、
（５）重複するスクリーン領域内の画像情報の相関をと
ることにより、前方画像と後方画像の間の水平変位を確
定するステップ、（６）水平変位および垂直変位に基づ
いて、前方スクリーン重複端部に沿って、前方画像およ
び後方画像をステッチして比較的大きい合成画像を生成
するステップ、および（７）その比較的大きい合成画像
および隣接して連続する画像を用いてステップ２〜６を
すべての画像がステッチされるまで繰り返すステップを
備える。

【００２０】前方スクリーン重複端部は、従来のＣＲ読
み取り装置においては通常入手できなかったり保証され
ていなかったりするものであるが、前方画像に完全に現
れるようにするために、ＣＲ読み取り装置は、重複端部
を越えて前方蛍光体スクリーンを余分に走査することが
可能でなければならない。図４の修正画像を具体例とし
て用いると、蛍光体スクリーンの上端部および下端部は
余分に走査されており、その結果得られた画像は符号３
１０で示されており、上端部および下端部は完全に目視
可能である（符号３１１，３１２）。端部３１１および
端部３１２の位置および向きは、第１の画像および第２
の画像の間ならびに第２の画像および第３の画像の間の
相対的な向きと垂直変位を算出する方法に基づいて、対
応する影（図３中の符号３０５，３０６）と比較される
こととなる。

【００２１】図６は、すべての蛍光体スクリーンの上端
部および下端部の両方を余分に走査するＣＲ読み取り装
置を用いる本発明の基本的なステップを説明するフロー
チャートである。本発明の真意に基づいて、数多くの変
形を導き出すことが可能であるということは言うまでも
ない。

【００２２】符号５０５〜５０８において画像の縮小
（de-magnification）が施される前に、患者は露光され
（ボックス５００）、複数の蓄積蛍光体スクリーンが読
み取られた上でデジタル方式で保存されて、画像１…Ｎ
（Ｎ≧２）が生成される。蛍光体スクリーンが厳密には
同一平面上ではないため、わずかなスクリーン位置によ
る形状的な歪み（拡大（magnification））が捕捉され
た画像に発生している。スクリーンがＸ線源から離れる
ほど、拡大要因は大きくなる。例えば、１８０ｃｍをＸ
線源からスクリーンまでの基準距離として用いると、１
８１ｃｍのところに設けられたスクリーンにより取得さ
れた画像は０．６％大きくなる。この歪みは、ステッチ
精度に影響を及ぼし、もし補正されない場合は、ステッ
チ画像の境界線に隣接して、つながりの悪い部分（disc
ontinuity）を発生させる場合がある。従って、画像の
縮小を施すことが必要である。この補正は、Ｘ線源から
スクリーンまでの距離が狭まるほど、より重要となる。
拡大歪みに補正を施すために、仮想的な基準検出器配設
面を定めた上で、捕捉された画像すべてをこの配設面に
標準化する。この基準検出器配設面は、例えば、散乱Ｘ
線除去用グリッド配設面のように、Ｘ線の経路中であれ
ばどこでも定めることが可能である。画像を縮小した上
でその縮小した画像を仮想的な検出器配設面に標準化す
るための式は次の通りである。ｘ’＝ｇｘｙ’＝ｇｙｇ＝Ｄ／Ｄ₀ （１）パラメータｘおよびパラメータｙは、各々、垂直軸およ
び水平軸の画像画素の座標である。ｘ’およびｙ’は、
各々、新しい画像画素の座標である。ｇは、定数であ
る。Ｄ₀は、Ｘ線源から基準検出器配設面までの距離で
あり、Ｄは、Ｘ線源から画像を捕捉する実際の蓄積蛍光
体スクリーンまでの距離である。図２に示すように、基
準検出器配設面（ＲＤＰ：Reference Detector Plane）
が、前方蓄積蛍光体の配設面と一致する一方で、後方蓄
積蛍光体配設面（ＳＰＰ：StoragePhosphor Plane）
は、後方蓄積蛍光体の配設面と一致する。距離Ｄ₀およ
び距離Ｄは、前方蓄積蛍光体配設面に関しては同一であ
り、後方蓄積蛍光体配設面に関しては異なる。

【００２３】この１組の式は、図１（ａ）〜図１（ｇ）
に示したスクリーン構成すべてについて適用可能であ
る。但し、図１（ｃ）および図１（ｆ）は除く。これら
においては、Ｘ線源からスクリーンまでの距離が一様で
はなく、その結果、拡大要因が上部から下部へゆるやか
に変化している。このような構成のためには、１組の新
しい公式を使わなければならない。ｘ’＝ｇ（ｘ）×ｘｙ’＝ｇ（ｘ）×ｙｇ（ｘ）＝（（Ｄ_b−Ｄ_t）×（ｘ−ｘ_min）／（ｘ_max−ｘ_min）＋Ｄ_t）／Ｄ₀ （２）パラメータＤ_tおよびパラメータＤ_bは、各々、Ｘ線源か
らスクリーンの上部および下部までの距離である。ｘ
_minおよびｘ_maxは、垂直軸における画像画素の最小座標
および最大座標である。式２により、そのＸ線源からの
実際の距離に基づいて各画像画素を基準検出器配設面に
配列しなおすことを確保する。図１（ａ）、図１（ｄ）
および図１（ｇ）のスクリーン設定においては、基準検
出器配設面をＸ線源に対してより近くに配置されたスク
リーンと同一の位置に設けるように定めることにより、
画像縮小のための計算量を、ほぼ半分に減らすことが可
能である。この基準検出器配設面位置を用いることによ
り、式１中の係数ｇが１の値、すなわち、前方画像に関
しては縮小が全く必要ない値をとるようになる。Ｘ線源
から蛍光体スクリーンまでの距離がスクリーン間の距離
よりも相当大きくなる場合は、拡大要因により発生する
歪みが無視できるほどごくわずかであるので、この縮小
ステップを完全になくすことも可能である。

【００２４】次のステップである符号５０９（図６）で
は、２枚の連続するスクリーンにより取得された前方画
像および後方画像を識別する。前方画像および後方画像
をステッチするために使われるパラメータを計算するた
めに、スクリーン重複端部を、前方画像および後方画像
から相応じて割り出さなければならない（符号５１０，
５１１）。続いて、前方スクリーン重複端部の影が後方
画像中に検出される（符号５１２）。これらのステップ
は、図７においてさらに説明する。スクリーン重複端部
を越える画像領域中の画素値は、ＣＲ読み取り装置のベ
ースラインのノイズレベルを反映する。これは、蛍光体
スクリーンから信号が全く与えられないためである。そ
の結果として、これらの領域の画素値は通常どおり露光
された画像領域の画素値に比べて相対的に低く、ゆえ
に、画像中のスクリーン重複端部を横切って急激な画素
値の減少／つながりの悪い部分が見られる。この画素値
のつながりの悪い部分を用いて、スクリーン重複端部の
位置および向きが検出されるが、これは、数々の方法に
より達成することが可能である。本発明の好適な実施の
形態においては、（１）スクリーン重複端部近くの有効
な端部の継ぎ目画素（transition pixels）をすべて算
出すること、および（２）スクリーン重複端部の継ぎ目
画素候補を線で表現することにより、検出が実施され
る。

【００２５】前方画像を具体例として用いて、図７によ
り、検出プロセスの好適な実施の形態を説明する。第１
に、細長い帯状部分６０２が、前方画像６００の終端か
ら抜き出される。蛍光体スクリーンがＣＲ読み取り装置
内でどのように走査されているかにより、スクリーン終
端部６０１の向きは、取得された画像中で走査ごとにあ
る程度のばらつきを有する場合がある。従って、細長い
帯状部分の寸法は、スクリーン終端部全体を確実に抜き
出すことができるように十分大きいものでなければなら
ない。幅２０４８画素を有する画像の場合は、細長い帯
状部分の寸法は、おおよそ２００×２０４８画素である
べきである。

【００２６】第２に、画像の一次導関数を垂直方向で算
出する。例えば、［−１，０，１］、［−１，０，０，
０，１］、または［−１，０，０，０，０，０，１］等
のような一次導関数作用素（one-dimensional derivati
ve operator）が好適である。なぜなら、画素値のつな
がりの悪い部分は、常にほぼ水平な端部方向を横切って
のみ起きるからであり、加えて、計算効率上の利点のた
めである。所定の閾値を用いて、絶対値がより大きいと
ともに傾きが下向きである端部継ぎ目画素候補のみを選
択する。符号６０３は、このステップによる結果を示
す。

【００２７】第３に、線形関数を端部画素候補にあては
めて、最小２乗誤差に達するときに最適なパラメータが
得られる。符号６０４は、端部継ぎ目画素の上に重ね合
わされた、あてはめられた線形関数を示す。適当なパラ
メータは、終端部の位置および向きを表す。ｘ＝ｋ_f×ｙ＋ａ_f （３）式中、ｋ_fおよびａ_fは適当なパラメータであり、ｋ_fが
前方画像の前方スクリーン重複端部の向きを表し、ａ_f
がオフセットを表す。同様に、このプロセスが後方画像
６１０に対して行われる。但し、後方画像の始端にある
細長い帯状部分６１４の中から上向きの端部継ぎ目画素
を代わりに探す。新しい関数が、最小２乗誤差をあては
めることにより得られる。ｘ＝ｋ_b×ｙ＋ａ_b （４）式中、ｋ_bおよびａ_bは適当なパラメータであり、ｋ_bが
後方画像の後方スクリーン重複端部の向きを表し、ａ_b
がオフセットを表す。符号６１６は、端部継ぎ目画素の
上に重ね合わされた、あてはめられた線形関数を示す。

【００２８】スクリーン重複端部の位置が前方画像中に
正常に見つけられると、画像位置合わせのために、後方
画像中のその影と比較される。後方画像中の前方スクリ
ーン重複端部の影を割り出すために、符号５１１と同様
の手法が用いられる。これは、Ｘ線照射中、前方スクリ
ーンによって入射Ｘ線が著しく減衰するため、後方画像
の画素値も、スクリーン重複領域において激しい信号強
度の減少を経ることから可能である。前方スクリーン重
複端部の影を割り出すために、細長い帯状部分の位置を
後方画像中に画定する必要がある。これは、演繹的（a
priori）な重複領域の寸法（Ｓ（単位：ｍｍ））、画像
画素の寸法（ｐｓｉｚｅ（単位：ｍｍ））、および識別
された後方スクリーン重複端部の平均的な位置に基づい
て算出することが可能である。細長い帯状部分の中心か
ら後方画像の始端までの距離は以下により与えられる。ｄ＝Ｓ／ｐｓｉｚｅ＋（ｋ_b×ｙ_c＋ａ_b）（５）式中、ｙ_cは水平軸における中心画像画素座標である。
後方画像中の前方スクリーン重複端部の影を表すため
に、最小２乗誤差をあてはめることにより得られる関数
は以下のように表すことが可能である。ｘ＝ｋ×ｙ＋ａ（６）式中、ｋおよびａは適当なパラメータであり、ｋが向き
を、ａがオフセットを表す。（図７中、符号６２２、６
２３、および６２４を参照）。

【００２９】理論上は、パラメータｋ_fおよびｋは、両
方とも前方スクリーン重複端部の向きを表しているので
あるから等しいはずである。しかしながら、例えば、Ｘ
線照射中の２枚の蛍光体スクリーンの間の調整不良、ま
たは読み取りプロセス中のＣＲ読み取り装置におけるス
クリーン配置のばらつきのような幾つかの理由により、
実践上は、ある程度は異なる場合がある。ｋ_fおよびｋ
の間のずれは、前方画像および後方画像の間の向きの調
整不良を表す。ステッチした後に継ぎ目のない合成画像
を確実なものとするために、そして形状的に高い忠実度
を保つために、この調整不良を補正しなければならな
い。但し、調整不良がかなり小さい場合は、その補正を
無視することも可能である。例えば、それにより、個別
の画素ギャップの最大値が生成されるにすぎない場合に
である。すなわち、ｋ_f−ｋ×ｙ_max＜３であり、式中、
ｙ_maxが水平方向における最大画像画素座標である場合
にである。

【００３０】調整不良の補正は、前方画像または後方画
像の少なくともいずれか一方を回転させることにより達
成される。前方画像を回転する場合、回転角度は、θ＝
ａｔａｎ（ｋ）−ａｔａｎ（ｋ_f）である。後方画像を
回転する場合、角度は、θ＝ａｔａｎ（ｋ_f）−ａｔａ
ｎ（ｋ）である。両方の画像を回転する場合、角度は、
前方画像および後方画像に対して、各々、−ａｔａｎ
（ｋ_f）およびａｔａｎ（ｋ）である。要素５１３（図
５）は、回転角度を計算するとともに垂直変位を計算す
るプロセスを表している。符号５１４（図６）は、画像
回転操作を表している。前方画像および後方画像を調整
するために使われるパラメータ、例えば、ｋ_a、ｋ_b、
ｋ、ａ_a、ａ_b、およびａは画像の回転前に計算されるの
で、それに応じて変換して、回転後の画像において新し
い値を反映しなければならない。パラメータは、式３、
式４、および式６を以下に与える変換式に入れることに
より修正される。ｘ’＝ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ ｙ’＝−ｘｓｉｎθ＋ｙｃｏｓθ （７）式中、（ｘ’，ｙ’）は回転後の画像における新しい座
標であり、θは回転角度である。説明を簡単にするため
に、記号ｋ_a、ｋ_b、ｋ、ａ_a、ａ_b、およびａを用いて、
新しい変換後の値を表すようにする。

【００３１】前方画像および後方画像の間の垂直変位、
つまり、ｘ＿ｏｆｆｓｅｔは、後方画像における各画素
から前方画像の原点までの垂直距離として定義され、以
下により与えられる。ｘ＿ｏｆｆｓｅｔ＝ａ_f−ａ_b （８）

【００３２】垂直変位を用いることにより、前方画像お
よび後方画像を前方スクリーンの重複端部に沿ってステ
ッチすることを保証する。

【００３３】ｋ_bおよびａ_bにより述べてきた後方スクリ
ーン重複端部およびｋ_aおよびａ_aにより述べてきた前方
スクリーン重複端部の影が正常に識別されると、後方画
像におけるスクリーン重複領域の位置を画定することが
可能である。後方画像におけるスクリーン重複領域は、
後方スクリーン重複端部および前方スクリーン重複端部
の影の間に位置する。その領域の寸法は、以下に与えら
れる式に基づいて計算される。ｏｖｅｒｌａｐ＿ｓｉｚｅ＝（ｋ×ｙ_c＋ａ）−（ｋ_b×ｙ_c＋ａ_b）（９）後方画像の原点からの垂直変位は以下のとおりである。ｏｖｅｒｌａｐ＿ｏｆｆｓｅｔ_b＝（ｋ_b×ｙ_c＋ａ_b）（１０）

【００３４】ｏｖｅｒｌａｐ＿ｓｉｚｅの算出した値に
より、前方画像における対応する領域が導き出される。
これは、同一の寸法であるが、以下に定義する画像原点
からの垂直変位を伴う領域である。ｏｖｅｒｌａｐ＿ｏｆｆｓｅｔ_f＝ｘ_max−（ｋ_a×ｙ_c＋ａ_a）−ｏｖｅｒｌａｐ＿ｓｉｚｅ（１１）

【００３５】画像重複領域を抜き出すプロセスは、符号
５１５（図６）により表される。スクリーン重複領域
が、図８中、符号７０２，７０３により示すように、両
方の画像から抜き出される。その後、それらは、次のス
テップ５１６において比較されて、前方画像と後方画像
の間のオフセットあるいは水平変位を求める。

【００３６】重複領域に記録された画像内容は、対応す
る画素間の多少の水平変位（ｙ＿ｏｆｆｓｅｔ）を除け
ば同一である。以下に与えられる式により、一次元相関
関数を算出して変位を求める。ｃ（Δ）＝Σ_i,jＦ（ｘ_i，ｙ_j）×Ｂ（ｘ_i，ｙ_j＋Δ）（１２）式中、Ｆ（ｘ_i，ｙ_j）およびＢ（ｘ_i，ｙ_j）は、各々、
前方画像および後方画像から抜き出した重複領域の（ｘ
_i，ｙ_j）における画素値である。Δは、水平変位の相関
パラメータである。ｃ（Δ）が最大値に達するΔ値は、
ｙ＿ｏｆｆｓｅｔにとっての最適値である。

【００３７】図８により、この演算の好適な実施につい
て説明する。第１に、重複領域７０２および重複領域７
０３が、各々、前方画像および後方画像から抜き出され
る。第２に、符号７０４が、符号７０２の一部を抜き出
すことにより得られる。続いて、符号７０３と相関をと
って相関関数ｃ（Δ）を生成する（符号７０６）。符号
７０３の一部と符号７０２との相関をとることによって
も、同様の結果を達成することが可能である。第３に、
関数ｃ（Δ）の最大値が求められ、それに対応するΔの
値がｙ＿ｏｆｆｓｅｔとして識別される（符号７０
７）。符号７０２および符号７０３の端部情報、例え
ば、皮膚の線、組織の境界、骨の輪郭、平行化の境界
（図３中、符号３０４）、およびハードウェアのラベル
等は、相関に最も有用な情報をもたらすので、本発明の
好適な実施の形態において、相関の強固さ（correlatio
n robustness）を向上させるために低周波数の内容は符
号７０２および符号７０３から取り除かれる。平行化の
影（符号３０４）の存在が、ｙ＿ｏｆｆｓｅｔを求める
際のアルゴリズムの強固さ（algorithm robustness）を
向上するのに役立つということが分かっている。従っ
て、Ｘ線照射中に平行化を利用することが推奨される。
通常、相関関数は滑らかであるが、固定グリッドがＸ線
照射中に使われる場合、それによって周期的な線状パタ
ーンのアーティファクトが、取得された画像に加えられ
る。このアーティファクトは、グリッドが垂直方向に向
いている場合に特に顕著であり、それ自体と相関をとる
ことが可能である。このため、周期的な小さなスパイク
が、背後の相関関数の上に発生することとなる。このア
ーティファクトは、関数の真の最大値の位置を割り出す
際の精度に悪影響を与えるものである。この課題に対処
するため、最大値を求める前に相関関数のローパスフィ
ルタリングを用いる。この段落で説明したプロセスは、
符号５１６（図６）で示す。

【００３８】該当する場合には、前方画像および後方画
像を縮小および回転した上で、ｘ＿ｏｆｆｓｅｔおよび
ｙ＿ｏｆｆｓｅｔを求めた後に、後方画像を前方画像に
ステッチする。前方画像の各画素は、スクリーン重複端
部線を越えた画素を除いて、ステッチ画像バッファにコ
ピーされる。後方画像の各画素は、前方スクリーン重複
端部の影より手前の画素を除いて、ｘ＿ｏｆｆｓｅｔお
よびｙ＿ｏｆｆｓｅｔで定義された変位とともに、ステ
ッチ画像バッファにコピーされる。その結果得られるよ
り大きい画像を図８Ａに示す。この段落で行われたプロ
セスは、符号５１７（図６）で示す。

【００３９】第１の２つの連続する画像がステッチされ
ると、その結果得られるより大きい画像が、その次に連
続する画像とまとめられる。そして、再度、前方画像と
後方画像が識別されて、符号５０９から符号５１７まで
の同様のプロセス（図６）が、最後の画像がステッチさ
れる（図６中、符号５１８）まで繰り返される。図９
（ｂ）に、３枚のスクリーンから取得されたステッチ画
像を示す。続いて、合成全体画像が出力される（図６
中、符号５１９）。

【００４０】本発明は、ラジオグラフィ技術により生成
された重複した画像であれば何枚でもステッチすること
に適用することができるということは言うまでもない。
また、本発明は、デジタル化されている従来のラジオグ
ラフィフィルム画像を重複させることによるデジタル画
像にも適用することが可能である。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以下のような効果を備える。１．形状的な歪みを補正するために外部の参照マーカ
ーを用いることを必要とせず、複数の部分画像から合成
全体画像を生成することを可能にする。２．ステッチ画像の形状的な精度を高度に保つ。３．対象となっている解剖学的領域に重なり合う非解
剖学的構造の影の存在を最小限にすることにより、復元
された（合成）画像の画質を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】数種類の複数のカセット・スクリーンの配置
を示した概略図である。

【図２】図１（ｇ）に具体例として示した交互の蛍光
体スクリーン／カセットの構成により画像を取得する方
法を示す線図である。

【図３】図１に示した構成のいずれかを用いて取得し
た３枚の部分画像を示す概略図である。

【図４】図３の中間画像の修正版を示した図である。

【図５】前方スクリーン、後方スクリーン、前方スク
リーン重複端部、および後方スクリーン重複端部の定義
を示す説明図である。

【図６】本発明による複数の画像から合成画像を自動
的に形成する画像処理ステップを示したフローチャート
である。

【図７】前方画像および後方画像の両方のなかのスク
リーン重複端部の位置および向きを自動的に見つけると
ともに、後方画像中の前方スクリーン重複端部の影の位
置および向きを見つけるために用いる主要な画像処理ス
テップを示す概略図である。

【図８】画像の相関性により前方画像および後方画像
の間の水平変位を見つけるために用いる主要な画像処理
ステップを示す概略図である。

【図９】２枚のスクリーンおよび３枚のスクリーンの
各々からの合成ステッチ画像の具体例を示した概略図で
ある。

【符号の説明】

２０１Ｘ線源、２０３患者、２０４散乱Ｘ線除去
用グリッド、２０５スクリーン、３０１第１の画像
（第１のスクリーン）、３０２第２の画像（第２のス
クリーン）、３０３第３の画像（第３のスクリー
ン）、３０４平行化の境界、３０５，３０６影、３
０７スクリーン重複領域、３０８スクリーン重複領
域、３１０修正画像、３１１上端部、３１２下端
部、４０６前方スクリーン重複端部、４０７後方スク
リーン重複端部、６００前方画像、６０１スクリー
ン終端部、６０２帯状部分、６０３継ぎ目画素、６
０４線形関数、６１０後方画像、６１４帯状部分、
６１６線形関数、７０２スクリーン重複領域、７０３
スクリーン重複領域、７０６相関関数、７０７水
平変位（ｙ＿ｏｆｆｓｅｔ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジェームズドランアメリカ合衆国ニューヨークロチェスターウッディレーン 136 (72)発明者マイケルケイロジャースアメリカ合衆国ニューヨークメンドンドラムリンビュー 145 Ｆターム(参考） 4C093 AA03 AA16 CA13 CA50 DA10 EB05 EB18 FF35 FF37 5B047 AA17 AB02 BC14 CB09 CB23 DC09 5B057 AA08 BA03 BA11 CD12 CE08 DA07 DC08 5C072 AA01 BA04 LA04 RA04 VA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成デジタル画像を形成する方法であっ
て、１からＮまでの重複する蓄積蛍光体スクリーンに記録さ
れた比較的大きいラジオグラフィ画像の１からＮまでの
連続した部分からなる１からＮまでのデジタル画像であ
って、Ｎが２以上であり、連続した画像の重複する領域
の画像内容は同一であり、Ｘ線源に最も近いスクリーン
の端縁が両隣の連続した画像内に存在する１からＮまで
のデジタル画像を供給するステップと、連続したデジタル画像ペアであって、一方の画像が他方
の画像より前記Ｘ線源に近いデジタル画像ペアを選択す
るステップと、Ｘ線源および前記蓄積蛍光体スクリーンの間の距離に基
づいて前記デジタル画像ペアに適用可能であれば形状的
な歪みを補正する歪み補正ステップと、前記画像ペアに存在する前記一方の画像の前記端縁を照
合することにより前記デジタル画像ペアの間の回転変位
および垂直変位を測定する第一の測定ステップと、前記回転変位に基づいて適用可能であれば画像の向きを
補正する画像向き補正ステップと、前記デジタル画像ペアの前記重複する領域の画像内容の
相関をとることにより前記デジタル画像ペアの間の水平
変位を測定する第二の測定ステップと、前記水平変位および垂直変位に基づいて前記一方の画像
の縁に沿って比較的大きい合成デジタル画像を形成する
ために前記デジタル画像ペアをステッチするステッチス
テップと、を含み、Ｎ枚のデジタル画像すべてをステッチして全体合成画像
を形成するまで、前記歪み補正ステップから前記より大
きい合成画像と次に連続する重複するデジタル画像をス
テッチする前記ステッチステップまでを繰り返すことを
特徴とする方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法であって、記録する時に、前記重複する蓄積蛍光体スクリーンは、
（ａ）交互の配置、（ｂ）階段状の配置、または（ｃ）
斜めの配置のうちの１つで互い違いに並べられた複数の
互い違いのカセット内に収容されていることを特徴とす
る方法。
【請求項３】請求項１に記載の方法であって、記録する時に、前記重複する蓄積蛍光体スクリーンは、
（ａ）交互の配置、（ｂ）階段状の配置、または（ｃ）
斜めの配置のうちの１つで、単一のカセット内に収容さ
れていることを特徴とする方法。