JP2004195050A - 再投影方法、画像作成方法および画像処理装置 - Google Patents
再投影方法、画像作成方法および画像処理装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】画像を基に投影データを高速に作成する。
【解決手段】画像の画素間を補間して画素密度を増やしておく。次いで、再投影線Ｐ上に位置する画素を抽出する。そして、それら抽出した画素の画素値を加算し、再投影線Ｐに対応する再投影データＲ(θ)を得る。
【効果】画像から投影データを高速に作成できる。
【選択図】 図８
【解決手段】画像の画素間を補間して画素密度を増やしておく。次いで、再投影線Ｐ上に位置する画素を抽出する。そして、それら抽出した画素の画素値を加算し、再投影線Ｐに対応する再投影データＲ(θ)を得る。
【効果】画像から投影データを高速に作成できる。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再投影方法、画像作成方法および画像処理装置に関し、さらに詳しくは、画像を基に投影データを高速に作成することが出来る再投影方法、骨と実質部の境界をはっきり区別できる画像を高速に作成することが出来る画像作成方法およびそれら方法を好適に実施しうる画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
断層像から投影データを作成する再投影方法の第１の従来例では、各画素に対応する小領域に断層像を区画し、再投影線が通過する複数の小領域に対応する画素値を、各小領域が含む再投影線の長さに応じた荷重を用いて加重加算することで、再投影線に対応する再投影データを得ている（例えば、非特許文献１参照。）。
再投影方法の第２の従来例は、２ＤＢＰ（2-Dimensional BackProjection）法と呼ばれるものであり、断層像を２ＤＦＦＴ（2-Dimensional Fast Fourier Transform）し、次いで極座標変換後、再投影方向に垂直な方向の２ＤＦＦＴ成分を取り出し、それを１ＤＦＦＴすることで、再投影方向の再投影データを得ている。
【０００３】
【非特許文献１】
"Reprojection using a parallel backprojector" Carl R. Crawford, Medical Physics, Vol.13, No.4, Jul/Aug 1986, page 480-483
【０００４】
また、従来、骨と実質部分の境界をはっきり区別できる画像を得るために、骨と実質部分とを別々に計算して合成する画像作成方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、乗算量が非常に多くなるため、長い処理時間がかかる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、画像を基に投影データを高速に作成することが出来る再投影方法、骨と実質部の境界をはっきり区別できる画像を高速に作成することが出来る画像作成方法およびそれら方法を好適に実施しうる画像処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、画像の画素間を補間して画素密度を増やしておき、次いで再投影線上に位置する画素を抽出し、それら抽出した画素値を加算し、前記再投影線に対応する再投影データを得ることを特徴とする再投影方法を提供する。
上記第１の観点による再投影方法では、最初に画像の画素間を補間して画素密度を増やす。この補間により増やした画素の画素値は、補間演算の結果、荷重が付けられた画素値となる。次に、再投影線上に位置する画素を抽出するが、画素密度を増やしているため、再投影線の最近傍の画素を、再投影線上に位置する画素と見なすことが出来る。つまり、乗算は不要になる。次に、抽出した画素値を加算するが、既に画素値には荷重が付けられているため、単に加算すればよい。つまり、乗算は不要になる。結局、補間演算だけで乗算すれば済むため、乗算量が減り、画像を基に投影データを高速に作成することが出来る。
【０００７】
第２の観点では、本発明は、上記構成の再投影方法において、画像の画素が直交するｉ方向およびｊ方向の格子状に並んでおり、再投影線とｊ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｉ方向に補間してｉ方向の画素密度を増やし、再投影線とｉ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｊ方向に補間してｊ方向の画素密度を増やすことを特徴とする再投影方法を提供する。
上記第２の観点による再投影方法では、ｉ方向またはｊ方向の一方のみ画素密度を増すため、ｉ方向およびｊ方向の両方の画素密度を増す場合に比べて、演算量を減らすことが出来る。また、画素密度を増した方向と投影線の成す角度が４５゜以上となるので、再投影線上に位置する画素の抽出精度を高く保つことが出来る。
【０００８】
第３の観点では、本発明は、上記構成の再投影方法において、補間が線形補間であることを特徴とする再投影方法を提供する。
上記第３の観点による再投影方法では、線形補間を行うため、増やした画素の画素値に、元々存在した画素までの距離が近いほど大きな荷重を付けることが出来る。
【０００９】
第４の観点では、本発明は、断層画像から対象部分を抽出した対象抽出画像を作成し、対象抽出画像に対して上記構成の再投影方法を施して再投影データを求め、再投影データを加工処理し、加工処理した再投影データを基に画像再構成して新対象画像を作成し、新対象画像と断層画像とを加重加算して新断層画像を作成することを特徴とする画像作成方法を提供する。
上記第４の観点による再投影方法では、元の断層画像よりも対象部分を目立つようにしたり，目立たないようにした新断層画像を作成できる。そして、上記構成の再投影方法により再投影データを得るため、対象と非対象の境界をはっきり区別できる画像を高速に作成することが出来る。
【００１０】
第５の観点では、本発明は、上記構成の画像作成方法において、対象が頭蓋骨もしくは環状に骨が存在する部位であることを特徴とする画像作成方法を提供する。
上記第５の観点による再投影方法では、頭蓋骨もしくは環状に骨が存在する部位と実質部の境界をはっきり区別できる画像を高速に作成することが出来る。
【００１１】
第６の観点では、本発明は、上記構成の画像作成方法において、加工処理が、非線型データ変換処理であることを特徴とする画像作成方法を提供する。
上記第６の観点による再投影方法では、再投影データを例えば２乗処理のような非線型データ変換処理するため、対象（例えば骨）を強調した画像を作成することが出来る。
【００１２】
第７の観点では、本発明は、画像の画素間を補間して画素密度を増やす補間手段と、再投影線上に位置する画素を抽出しそれら抽出した画素値を加算して前記再投影線に対応する再投影データを得る再投影データ算出手段とを具備したことを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第７の観点による画像処理装置では、上記第１の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１３】
第８の観点では、本発明は、断層画像から対象部分を抽出した対象抽出画像を作成する抽出手段と、対象抽出画像の直交する座標の片方の座標軸に沿って画素間を補間して画素密度を増やす補間手段と、再投影線上に位置する画素を抽出しそれら抽出した画素値を加算して前記再投影線に対応する再投影データを得る再投影データ算出手段と、再投影データを加工処理する加工処理手段と、加工処理した再投影データを基に画像再構成して新対象画像を作成する画像再構成手段と、新対象画像と断層画像とを加重加算して新断層画像を作成する加算手段とを具備したことを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第８の観点による画像処理装置では、上記第４の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１４】
第９の観点では、本発明は、上記構成の画像処理装置において、対象が頭蓋骨もしくは環状に骨が存在する部位であることを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第９の観点による画像処理装置では、上記第５の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１５】
第１０の観点では、本発明は、上記構成の画像処理装置において、前記加工処理手段が非線型データ変換処理を行うことを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第１０の観点による画像処理装置では、上記第６の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１６】
第１１の観点では、本発明は、上記構成の画像処理装置において、前記補間手段は、画像の画素が直交するｉ方向およびｊ方向の格子状に並んでおり、再投影線とｊ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｉ方向に補間してｉ方向の画素密度を増やし、再投影線とｉ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｊ方向に補間してｊ方向の画素密度を増やすことを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第１１の観点による画像処理装置では、上記第２の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１７】
第１２の観点では、本発明は、上記構成の画像処理装置において、前記補間手段が線形補間を行うことを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第１２の観点による画像処理装置では、上記第３の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ（Ｃomputed Ｔomograhy）装置のブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。
【００２０】
前記操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、本発明に係る再投影処理や画像作成処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ５と、前記データから再構成したＣＴ画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＣＴ画像を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００２１】
前記撮影テーブル１０は、被検体を乗せて前記走査ガントリ２０のボア（空洞部）に入れ出しするクレードル１２を具備している。クレードル１２は、テーブル装置１０に内蔵するモータで駆動される。
【００２２】
前記走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、検出器２４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、被検体の体軸の回りにＸ線管２１などを回転させる回転コントローラ２６と、制御信号などを前記操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御インタフェース２９とを具備している。
【００２３】
図２は、Ｘ線ＣＴ装置１００の再投影処理の流れを示すフロー図である。
ステップＳ１では、断層画像データｇ(i,j)をｉ方向に補間処理して補間画像データｇ(x,j)を作成する。補間処理は、例えば線形補間である。補間により増やす画素数は、元々存在する画素間にｍ（例えばｍ＝２〜８）個とする。
図５に、断層画像データｇ(i,j)を例示する。
この断層画像データｇ(i,j)では、直交するｉ方向およびｊ方向の格子状に画素ｇ(i,j)が並んでいる。０≦ｉ≦Ｉ（例えばＩ＝５１１），０≦ｊ≦Ｊ（例えばＪ＝５１１）である。画素間隔は、Δｄである。最も外側の画素よりΔ／２だけ外側に画像枠Ｗを想定する。
図６に、ｉ方向に補間処理した補間画像データｇ(x,j)を例示する。
ｘは、画像枠Ｗの左端からのｉ方向の距離であり、右方向を正方向とする。
０≦ｘ≦Δｄ（Ｉ＋０.５）である。
【００２４】
ステップＳ２では、断層画像データｇ(i,j)をｊ方向に補間処理して補間画像データｇ(i,y)を作成する。補間処理は、例えば線形補間である。補間により増やす画素数は、元々存在する画素間にｍ（例えばｍ＝２〜８）個とする。
図７に、ｊ方向に補間処理した補間画像データｇ(i,y)を例示する。
ｙは、画像枠Ｗの上端からのｊ方向の距離であり、下方向を正方向とする。
０≦ｙ≦Δｄ（Ｊ＋０.５）である。
【００２５】
ステップＳ３では、ビュー角度θ＝−４５°に初期設定する。なお、ビュー角度θ＝−４５゜，−４５゜＋Δθ，−４５゜＋２Δθ，…，３１５゜−Δθの再投影データを求める場合を想定している。また、ｊ方向に平行で上から下への投影線Ｐをθ＝０゜とし、時計回りをθの正方向とする。
【００２６】
ステップＳ４では、図８に示すように、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する上辺の左端から入射位置までの距離ｘｏ＝Ｘｓ(θ)に初期設定する。ここで、Ｘｓ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も左側の投影線Ｐに対応した距離ｘｏであり、予め設定しておく。
【００２７】
ステップＳ５では、次式により投影データＲ(θ,xo)を算出する。
上式の根拠は、図８に示す幾何学的関係から理解されよう。
【００２８】
ステップＳ６では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する上辺の左端から入射位置までの距離ｘｏ＝Ｘｅ(θ)でないならステップＳ７へ進み、ｘｏ＝Ｘｅ(θ)ならステップＳ８へ進む。ここで、Ｘｅ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も右側の投影線Ｐに対応した距離ｘｏであり、予め設定しておく。
【００２９】
ステップＳ７では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する上辺の左端から入射位置までの距離ｘｏをΔｐ／cosθだけ増加させる。そして、ステップＳ５に戻る。
【００３０】
ステップＳ８では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
ステップＳ９では、−４５゜≦θ＜４５゜ならステップＳ４に戻り、そうでないなら図３のステップＳ１４へ進む。
【００３１】
ステップＳ１４では、図９に示すように、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する右辺の上端から入射位置までの距離ｙｏ＝Ｙｓ(θ)に初期設定する。ここで、Ｙｓ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も上側の投影線Ｐに対応した距離ｙｏであり、予め設定しておく。
【００３２】
ステップＳ１５では、次式により投影データＲ(θ,yo)を算出する。
上式の根拠は、図９に示す幾何学的関係から理解されよう。
【００３３】
ステップＳ１６では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する右辺の上端から入射位置までの距離ｙｏ＝Ｙｅ(θ)でないならステップＳ１７へ進み、ｙｏ＝Ｙｅ(θ)ならステップＳ１８へ進む。ここで、Ｙｅ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も下側の投影線Ｐに対応した距離ｙｏであり、予め設定しておく。
【００３４】
ステップＳ１７では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する右辺の上端から入射位置までの距離ｙｏをΔｐ／cos(θ-90゜)だけ増加させる。そして、ステップＳ１５に戻る。
【００３５】
ステップＳ１８では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
ステップＳ１９では、４５゜≦θ＜１３５゜ならステップＳ１４に戻り、そうでないならステップＳ２４へ進む。
【００３６】
ステップＳ２４では、図１０に示すように、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する下辺の左端から入射位置までの距離ｘｏ＝Ｘｓ(θ)に初期設定する。ここで、Ｘｓ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も左側の投影線Ｐに対応した距離ｙｏであり、予め設定しておく。
【００３７】
ステップＳ２５では、次式により投影データＲ(θ,xo)を算出する。
上式の根拠は、図１０に示す幾何学的関係から理解されよう。
【００３８】
ステップＳ２６では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する下辺の左端から入射位置までの距離ｘｏ＝Ｘｅ(θ)でないならステップＳ２７へ進み、ｘｏ＝Ｘｅ(θ)ならステップＳ２８へ進む。ここで、Ｘｅ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も右側の投影線Ｐに対応した距離ｘｏであり、予め設定しておく。
【００３９】
ステップＳ２７では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する下辺の左端から入射位置までの距離ｘｏをΔｐ／cos(θ-180゜)だけ増加させる。そして、ステップＳ２５に戻る。
【００４０】
ステップＳ２８では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
ステップＳ２９では、１３５゜≦θ＜２２５゜ならステップＳ２４に戻り、そうでないなら図４のステップＳ３４へ進む。
【００４１】
ステップＳ３４では、図１１に示すように、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する左辺の上端から入射位置までの距離ｙｏ＝Ｙｓ(θ)に初期設定する。ここで、Ｙｓ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も上側の投影線Ｐに対応した距離ｙｏであり、予め設定しておく。
【００４２】
ステップＳ３５では、次式により投影データＲ(θ,yo)を算出する。
上式の根拠は、図１１に示す幾何学的関係から理解されよう。
【００４３】
ステップＳ３６では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する左辺の上端から入射位置までの距離ｙｏ＝Ｙｅ(θ)でないならステップＳ３７へ進み、ｙｏ＝Ｙｅ(θ)ならステップＳ３８へ進む。ここで、Ｙｅ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も下側の投影線Ｐに対応した距離ｙｏであり、予め設定しておく。
【００４４】
ステップＳ３７では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する左辺の上端から入射位置までの距離ｙｏをΔｐ／cos(θ-270゜)だけ増加させる。そして、ステップＳ３５に戻る。
【００４５】
ステップＳ３８では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
ステップＳ３９では、２２５゜≦θ＜３１５゜ならステップＳ３４に戻り、そうでないなら処理を終了する。
【００４６】
図１２は、Ｘ線ＣＴ装置１００の画像作成処理の流れを示すフロー図である。
ステップＢ１では、如き断層画像データｆ(i,j)を読み込む。
図１３に、断層画像データｆ(i,j)を例示する。
この断層画像データｆ(i,j)は、Ｘ線ＣＴ装置１００で撮影した頭部のアキシャル断層画像であるが、実質部ａと骨部ｂの境界が明確でない。そこで、本画像作成処理により、実質部ａと骨部ｂの境界を明確化する。
【００４７】
ステップＢ２では、断層画像データｆ(i,j)の画素のうちで画素値が閾値より小さい画素の画素値を「０」にする。例えば、ＣＴ値が「５００」より小さい画素のＣＴ値を「０」にする。これにより、図１４に示すように、骨部ｂを抽出した骨抽出画像ｇ(i,j)が得られる。
【００４８】
ステップＢ３では、図２〜図１１を参照して先に説明した再投影処理を骨抽出画像ｇ(i,j)に適用し、図１５に示す如き再投影データＲ(θ)を得る。
【００４９】
ステップＢ４では、骨部ｂを強調する加工処理を再投影データＲ(θ)に施す。例えば、図１６に示すように、再投影データＲ(θ)を２乗する。
【００５０】
ステップＢ５では、図１６に示すＲ(θ)×Ｒ(θ)のように強調加工処理した再投影データを基に画像再構成を行い、図１７に示す如き新骨画像ｂ(i,j)を作成する。
【００５１】
ステップＢ６では、新断層画像Ｆ(i,j)を次式により作成し、処理を終了する。
Ｆ(i,j)＝ｆ(i,j)＋ｋ・ｂ(i,j)
ここで、ｋは、経験的に設定される係数であり、例えばｋ＝０.７である。
図１８に、新断層画像データＦ(i,j)を例示する。
この新断層画像データＦ(i,j)では、元の断層画像データｆ(i,j)よりも実質部ａと骨部ｂの境界が明確化されている。
【００５２】
−他の実施形態−
（１）補間処理を例えば３点補間または４点補間またはそれ以上の多点補間により行ってもよい。
（２）加工処理を例えばＲ(θ)の４乗処理としてもよい。
（３）Ｘ線ＣＴ装置とは別体のコンピュータで上記再投影処理や上記画像作成処理を行ってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の再投影方法および画像処理装置によれば、画像を基に投影データを高速に作成することが出来る。
また、本発明の画像作成方法および画像処理装置によれば、骨と実質部の境界をはっきり区別できる画像を高速に作成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図２】本発明に係る再投影処理を示すフロー図である。
【図３】図２の続きのフロー図である。
【図４】図３の続きのフロー図である。
【図５】断層画像データｇ(i,j)の例示図である。
【図６】ｉ方向に補間処理した断層画像データｇ(x,j)の例示図である。
【図７】ｊ方向に補間処理した断層画像データｇ(i,y)の例示図である。
【図８】−４５゜≦θ＜４５゜における投影線と断層画像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図９】４５゜≦θ＜１３５゜における投影線と断層画像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図１０】１３５゜≦θ＜２２５゜における投影線と断層画像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図１１】２２５゜≦θ＜３１５゜における投影線と断層画像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る画像作成処理を示すフロー図である。
【図１３】頭部の断層画像データｆ(i,j)の例示図である。
【図１４】骨抽出画像データｇ(i,j)の例示図である。
【図１５】一つのビュー角度θにおける再投影データＲ(θ)の概念図である。
【図１６】一つのビュー角度θにおける２乗処理した再投影データＲ(θ)×Ｒ(θ)の概念図である。
【図１７】新しく補正された頭蓋骨もしくは環状の骨の部位の画像データｂ(i,j)の例示図である。
【図１８】新断層画像データＦ(i,j)の例示図である。
【符号の説明】
１ 操作コンソール
３ 中央処理装置
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２４ 検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、再投影方法、画像作成方法および画像処理装置に関し、さらに詳しくは、画像を基に投影データを高速に作成することが出来る再投影方法、骨と実質部の境界をはっきり区別できる画像を高速に作成することが出来る画像作成方法およびそれら方法を好適に実施しうる画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
断層像から投影データを作成する再投影方法の第１の従来例では、各画素に対応する小領域に断層像を区画し、再投影線が通過する複数の小領域に対応する画素値を、各小領域が含む再投影線の長さに応じた荷重を用いて加重加算することで、再投影線に対応する再投影データを得ている（例えば、非特許文献１参照。）。
再投影方法の第２の従来例は、２ＤＢＰ（2-Dimensional BackProjection）法と呼ばれるものであり、断層像を２ＤＦＦＴ（2-Dimensional Fast Fourier Transform）し、次いで極座標変換後、再投影方向に垂直な方向の２ＤＦＦＴ成分を取り出し、それを１ＤＦＦＴすることで、再投影方向の再投影データを得ている。
【０００３】
【非特許文献１】
"Reprojection using a parallel backprojector" Carl R. Crawford, Medical Physics, Vol.13, No.4, Jul/Aug 1986, page 480-483
【０００４】
また、従来、骨と実質部分の境界をはっきり区別できる画像を得るために、骨と実質部分とを別々に計算して合成する画像作成方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、乗算量が非常に多くなるため、長い処理時間がかかる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、画像を基に投影データを高速に作成することが出来る再投影方法、骨と実質部の境界をはっきり区別できる画像を高速に作成することが出来る画像作成方法およびそれら方法を好適に実施しうる画像処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、画像の画素間を補間して画素密度を増やしておき、次いで再投影線上に位置する画素を抽出し、それら抽出した画素値を加算し、前記再投影線に対応する再投影データを得ることを特徴とする再投影方法を提供する。
上記第１の観点による再投影方法では、最初に画像の画素間を補間して画素密度を増やす。この補間により増やした画素の画素値は、補間演算の結果、荷重が付けられた画素値となる。次に、再投影線上に位置する画素を抽出するが、画素密度を増やしているため、再投影線の最近傍の画素を、再投影線上に位置する画素と見なすことが出来る。つまり、乗算は不要になる。次に、抽出した画素値を加算するが、既に画素値には荷重が付けられているため、単に加算すればよい。つまり、乗算は不要になる。結局、補間演算だけで乗算すれば済むため、乗算量が減り、画像を基に投影データを高速に作成することが出来る。
【０００７】
第２の観点では、本発明は、上記構成の再投影方法において、画像の画素が直交するｉ方向およびｊ方向の格子状に並んでおり、再投影線とｊ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｉ方向に補間してｉ方向の画素密度を増やし、再投影線とｉ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｊ方向に補間してｊ方向の画素密度を増やすことを特徴とする再投影方法を提供する。
上記第２の観点による再投影方法では、ｉ方向またはｊ方向の一方のみ画素密度を増すため、ｉ方向およびｊ方向の両方の画素密度を増す場合に比べて、演算量を減らすことが出来る。また、画素密度を増した方向と投影線の成す角度が４５゜以上となるので、再投影線上に位置する画素の抽出精度を高く保つことが出来る。
【０００８】
第３の観点では、本発明は、上記構成の再投影方法において、補間が線形補間であることを特徴とする再投影方法を提供する。
上記第３の観点による再投影方法では、線形補間を行うため、増やした画素の画素値に、元々存在した画素までの距離が近いほど大きな荷重を付けることが出来る。
【０００９】
第４の観点では、本発明は、断層画像から対象部分を抽出した対象抽出画像を作成し、対象抽出画像に対して上記構成の再投影方法を施して再投影データを求め、再投影データを加工処理し、加工処理した再投影データを基に画像再構成して新対象画像を作成し、新対象画像と断層画像とを加重加算して新断層画像を作成することを特徴とする画像作成方法を提供する。
上記第４の観点による再投影方法では、元の断層画像よりも対象部分を目立つようにしたり，目立たないようにした新断層画像を作成できる。そして、上記構成の再投影方法により再投影データを得るため、対象と非対象の境界をはっきり区別できる画像を高速に作成することが出来る。
【００１０】
第５の観点では、本発明は、上記構成の画像作成方法において、対象が頭蓋骨もしくは環状に骨が存在する部位であることを特徴とする画像作成方法を提供する。
上記第５の観点による再投影方法では、頭蓋骨もしくは環状に骨が存在する部位と実質部の境界をはっきり区別できる画像を高速に作成することが出来る。
【００１１】
第６の観点では、本発明は、上記構成の画像作成方法において、加工処理が、非線型データ変換処理であることを特徴とする画像作成方法を提供する。
上記第６の観点による再投影方法では、再投影データを例えば２乗処理のような非線型データ変換処理するため、対象（例えば骨）を強調した画像を作成することが出来る。
【００１２】
第７の観点では、本発明は、画像の画素間を補間して画素密度を増やす補間手段と、再投影線上に位置する画素を抽出しそれら抽出した画素値を加算して前記再投影線に対応する再投影データを得る再投影データ算出手段とを具備したことを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第７の観点による画像処理装置では、上記第１の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１３】
第８の観点では、本発明は、断層画像から対象部分を抽出した対象抽出画像を作成する抽出手段と、対象抽出画像の直交する座標の片方の座標軸に沿って画素間を補間して画素密度を増やす補間手段と、再投影線上に位置する画素を抽出しそれら抽出した画素値を加算して前記再投影線に対応する再投影データを得る再投影データ算出手段と、再投影データを加工処理する加工処理手段と、加工処理した再投影データを基に画像再構成して新対象画像を作成する画像再構成手段と、新対象画像と断層画像とを加重加算して新断層画像を作成する加算手段とを具備したことを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第８の観点による画像処理装置では、上記第４の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１４】
第９の観点では、本発明は、上記構成の画像処理装置において、対象が頭蓋骨もしくは環状に骨が存在する部位であることを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第９の観点による画像処理装置では、上記第５の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１５】
第１０の観点では、本発明は、上記構成の画像処理装置において、前記加工処理手段が非線型データ変換処理を行うことを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第１０の観点による画像処理装置では、上記第６の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１６】
第１１の観点では、本発明は、上記構成の画像処理装置において、前記補間手段は、画像の画素が直交するｉ方向およびｊ方向の格子状に並んでおり、再投影線とｊ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｉ方向に補間してｉ方向の画素密度を増やし、再投影線とｉ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｊ方向に補間してｊ方向の画素密度を増やすことを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第１１の観点による画像処理装置では、上記第２の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１７】
第１２の観点では、本発明は、上記構成の画像処理装置において、前記補間手段が線形補間を行うことを特徴とする画像処理装置を提供する。
上記第１２の観点による画像処理装置では、上記第３の観点による再投影方法を好適に実施できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ（Ｃomputed Ｔomograhy）装置のブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。
【００２０】
前記操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、本発明に係る再投影処理や画像作成処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ５と、前記データから再構成したＣＴ画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＣＴ画像を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００２１】
前記撮影テーブル１０は、被検体を乗せて前記走査ガントリ２０のボア（空洞部）に入れ出しするクレードル１２を具備している。クレードル１２は、テーブル装置１０に内蔵するモータで駆動される。
【００２２】
前記走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、検出器２４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、被検体の体軸の回りにＸ線管２１などを回転させる回転コントローラ２６と、制御信号などを前記操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御インタフェース２９とを具備している。
【００２３】
図２は、Ｘ線ＣＴ装置１００の再投影処理の流れを示すフロー図である。
ステップＳ１では、断層画像データｇ(i,j)をｉ方向に補間処理して補間画像データｇ(x,j)を作成する。補間処理は、例えば線形補間である。補間により増やす画素数は、元々存在する画素間にｍ（例えばｍ＝２〜８）個とする。
図５に、断層画像データｇ(i,j)を例示する。
この断層画像データｇ(i,j)では、直交するｉ方向およびｊ方向の格子状に画素ｇ(i,j)が並んでいる。０≦ｉ≦Ｉ（例えばＩ＝５１１），０≦ｊ≦Ｊ（例えばＪ＝５１１）である。画素間隔は、Δｄである。最も外側の画素よりΔ／２だけ外側に画像枠Ｗを想定する。
図６に、ｉ方向に補間処理した補間画像データｇ(x,j)を例示する。
ｘは、画像枠Ｗの左端からのｉ方向の距離であり、右方向を正方向とする。
０≦ｘ≦Δｄ（Ｉ＋０.５）である。
【００２４】
ステップＳ２では、断層画像データｇ(i,j)をｊ方向に補間処理して補間画像データｇ(i,y)を作成する。補間処理は、例えば線形補間である。補間により増やす画素数は、元々存在する画素間にｍ（例えばｍ＝２〜８）個とする。
図７に、ｊ方向に補間処理した補間画像データｇ(i,y)を例示する。
ｙは、画像枠Ｗの上端からのｊ方向の距離であり、下方向を正方向とする。
０≦ｙ≦Δｄ（Ｊ＋０.５）である。
【００２５】
ステップＳ３では、ビュー角度θ＝−４５°に初期設定する。なお、ビュー角度θ＝−４５゜，−４５゜＋Δθ，−４５゜＋２Δθ，…，３１５゜−Δθの再投影データを求める場合を想定している。また、ｊ方向に平行で上から下への投影線Ｐをθ＝０゜とし、時計回りをθの正方向とする。
【００２６】
ステップＳ４では、図８に示すように、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する上辺の左端から入射位置までの距離ｘｏ＝Ｘｓ(θ)に初期設定する。ここで、Ｘｓ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も左側の投影線Ｐに対応した距離ｘｏであり、予め設定しておく。
【００２７】
ステップＳ５では、次式により投影データＲ(θ,xo)を算出する。
【００２８】
ステップＳ６では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する上辺の左端から入射位置までの距離ｘｏ＝Ｘｅ(θ)でないならステップＳ７へ進み、ｘｏ＝Ｘｅ(θ)ならステップＳ８へ進む。ここで、Ｘｅ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も右側の投影線Ｐに対応した距離ｘｏであり、予め設定しておく。
【００２９】
ステップＳ７では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する上辺の左端から入射位置までの距離ｘｏをΔｐ／cosθだけ増加させる。そして、ステップＳ５に戻る。
【００３０】
ステップＳ８では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
ステップＳ９では、−４５゜≦θ＜４５゜ならステップＳ４に戻り、そうでないなら図３のステップＳ１４へ進む。
【００３１】
ステップＳ１４では、図９に示すように、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する右辺の上端から入射位置までの距離ｙｏ＝Ｙｓ(θ)に初期設定する。ここで、Ｙｓ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も上側の投影線Ｐに対応した距離ｙｏであり、予め設定しておく。
【００３２】
ステップＳ１５では、次式により投影データＲ(θ,yo)を算出する。
【００３３】
ステップＳ１６では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する右辺の上端から入射位置までの距離ｙｏ＝Ｙｅ(θ)でないならステップＳ１７へ進み、ｙｏ＝Ｙｅ(θ)ならステップＳ１８へ進む。ここで、Ｙｅ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も下側の投影線Ｐに対応した距離ｙｏであり、予め設定しておく。
【００３４】
ステップＳ１７では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する右辺の上端から入射位置までの距離ｙｏをΔｐ／cos(θ-90゜)だけ増加させる。そして、ステップＳ１５に戻る。
【００３５】
ステップＳ１８では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
ステップＳ１９では、４５゜≦θ＜１３５゜ならステップＳ１４に戻り、そうでないならステップＳ２４へ進む。
【００３６】
ステップＳ２４では、図１０に示すように、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する下辺の左端から入射位置までの距離ｘｏ＝Ｘｓ(θ)に初期設定する。ここで、Ｘｓ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も左側の投影線Ｐに対応した距離ｙｏであり、予め設定しておく。
【００３７】
ステップＳ２５では、次式により投影データＲ(θ,xo)を算出する。
【００３８】
ステップＳ２６では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する下辺の左端から入射位置までの距離ｘｏ＝Ｘｅ(θ)でないならステップＳ２７へ進み、ｘｏ＝Ｘｅ(θ)ならステップＳ２８へ進む。ここで、Ｘｅ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も右側の投影線Ｐに対応した距離ｘｏであり、予め設定しておく。
【００３９】
ステップＳ２７では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する下辺の左端から入射位置までの距離ｘｏをΔｐ／cos(θ-180゜)だけ増加させる。そして、ステップＳ２５に戻る。
【００４０】
ステップＳ２８では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
ステップＳ２９では、１３５゜≦θ＜２２５゜ならステップＳ２４に戻り、そうでないなら図４のステップＳ３４へ進む。
【００４１】
ステップＳ３４では、図１１に示すように、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する左辺の上端から入射位置までの距離ｙｏ＝Ｙｓ(θ)に初期設定する。ここで、Ｙｓ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も上側の投影線Ｐに対応した距離ｙｏであり、予め設定しておく。
【００４２】
ステップＳ３５では、次式により投影データＲ(θ,yo)を算出する。
【００４３】
ステップＳ３６では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する左辺の上端から入射位置までの距離ｙｏ＝Ｙｅ(θ)でないならステップＳ３７へ進み、ｙｏ＝Ｙｅ(θ)ならステップＳ３８へ進む。ここで、Ｙｅ(θ)は、ビュー角度θのΔｐ間隔の複数の投影線Ｐのうちで最も下側の投影線Ｐに対応した距離ｙｏであり、予め設定しておく。
【００４４】
ステップＳ３７では、投影線Ｐが画像枠Ｗに入射する左辺の上端から入射位置までの距離ｙｏをΔｐ／cos(θ-270゜)だけ増加させる。そして、ステップＳ３５に戻る。
【００４５】
ステップＳ３８では、ビュー角度θをΔθだけ増加させる。
ステップＳ３９では、２２５゜≦θ＜３１５゜ならステップＳ３４に戻り、そうでないなら処理を終了する。
【００４６】
図１２は、Ｘ線ＣＴ装置１００の画像作成処理の流れを示すフロー図である。
ステップＢ１では、如き断層画像データｆ(i,j)を読み込む。
図１３に、断層画像データｆ(i,j)を例示する。
この断層画像データｆ(i,j)は、Ｘ線ＣＴ装置１００で撮影した頭部のアキシャル断層画像であるが、実質部ａと骨部ｂの境界が明確でない。そこで、本画像作成処理により、実質部ａと骨部ｂの境界を明確化する。
【００４７】
ステップＢ２では、断層画像データｆ(i,j)の画素のうちで画素値が閾値より小さい画素の画素値を「０」にする。例えば、ＣＴ値が「５００」より小さい画素のＣＴ値を「０」にする。これにより、図１４に示すように、骨部ｂを抽出した骨抽出画像ｇ(i,j)が得られる。
【００４８】
ステップＢ３では、図２〜図１１を参照して先に説明した再投影処理を骨抽出画像ｇ(i,j)に適用し、図１５に示す如き再投影データＲ(θ)を得る。
【００４９】
ステップＢ４では、骨部ｂを強調する加工処理を再投影データＲ(θ)に施す。例えば、図１６に示すように、再投影データＲ(θ)を２乗する。
【００５０】
ステップＢ５では、図１６に示すＲ(θ)×Ｒ(θ)のように強調加工処理した再投影データを基に画像再構成を行い、図１７に示す如き新骨画像ｂ(i,j)を作成する。
【００５１】
ステップＢ６では、新断層画像Ｆ(i,j)を次式により作成し、処理を終了する。
Ｆ(i,j)＝ｆ(i,j)＋ｋ・ｂ(i,j)
ここで、ｋは、経験的に設定される係数であり、例えばｋ＝０.７である。
図１８に、新断層画像データＦ(i,j)を例示する。
この新断層画像データＦ(i,j)では、元の断層画像データｆ(i,j)よりも実質部ａと骨部ｂの境界が明確化されている。
【００５２】
−他の実施形態−
（１）補間処理を例えば３点補間または４点補間またはそれ以上の多点補間により行ってもよい。
（２）加工処理を例えばＲ(θ)の４乗処理としてもよい。
（３）Ｘ線ＣＴ装置とは別体のコンピュータで上記再投影処理や上記画像作成処理を行ってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の再投影方法および画像処理装置によれば、画像を基に投影データを高速に作成することが出来る。
また、本発明の画像作成方法および画像処理装置によれば、骨と実質部の境界をはっきり区別できる画像を高速に作成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図２】本発明に係る再投影処理を示すフロー図である。
【図３】図２の続きのフロー図である。
【図４】図３の続きのフロー図である。
【図５】断層画像データｇ(i,j)の例示図である。
【図６】ｉ方向に補間処理した断層画像データｇ(x,j)の例示図である。
【図７】ｊ方向に補間処理した断層画像データｇ(i,y)の例示図である。
【図８】−４５゜≦θ＜４５゜における投影線と断層画像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図９】４５゜≦θ＜１３５゜における投影線と断層画像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図１０】１３５゜≦θ＜２２５゜における投影線と断層画像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図１１】２２５゜≦θ＜３１５゜における投影線と断層画像データの幾何学的関係を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る画像作成処理を示すフロー図である。
【図１３】頭部の断層画像データｆ(i,j)の例示図である。
【図１４】骨抽出画像データｇ(i,j)の例示図である。
【図１５】一つのビュー角度θにおける再投影データＲ(θ)の概念図である。
【図１６】一つのビュー角度θにおける２乗処理した再投影データＲ(θ)×Ｒ(θ)の概念図である。
【図１７】新しく補正された頭蓋骨もしくは環状の骨の部位の画像データｂ(i,j)の例示図である。
【図１８】新断層画像データＦ(i,j)の例示図である。
【符号の説明】
１ 操作コンソール
３ 中央処理装置
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２４ 検出器
Claims (12)
- 画像の画素間を補間して画素密度を増やしておき、次いで再投影線上に位置する画素を抽出し、それら抽出した画素値を加算し、前記再投影線に対応する再投影データを得ることを特徴とする再投影方法。
- 請求項１に記載の再投影方法において、画像の画素が直交するｉ方向およびｊ方向の格子状に並んでおり、再投影線とｊ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｉ方向に補間してｉ方向の画素密度を増やし、再投影線とｉ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｊ方向に補間してｊ方向の画素密度を増やすことを特徴とする再投影方法。
- 請求項１または請求項２に記載の再投影方法において、補間が線形補間であることを特徴とする再投影方法。
- 断層画像から対象部分を抽出した対象抽出画像を作成し、対象抽出画像に対して請求項１から請求項３のいずれかに記載の再投影方法を施して再投影データを求め、再投影データを加工処理し、加工処理した再投影データを基に画像再構成して新対象画像を作成し、新対象画像と断層画像とを加重加算して新断層画像を作成することを特徴とする画像作成方法。
- 請求項４に記載の画像作成方法において、対象が頭蓋骨もしくは環状に骨が存在する部位であることを特徴とする画像作成方法。
- 請求項４または請求項５に記載の画像作成方法において、加工処理が、非線型データ変換処理であることを特徴とする画像作成方法。
- 画像の画素間を補間して画素密度を増やす補間手段と、再投影線上に位置する画素を抽出しそれら抽出した画素値を加算して前記再投影線に対応する再投影データを得る再投影データ算出手段とを具備したことを特徴とする画像処理装置。
- 断層画像から対象部分を抽出した対象抽出画像を作成する抽出手段と、対象抽出画像の直交する座標の片方の座標軸に沿って画素間を補間して画素密度を増やす補間手段と、再投影線上に位置する画素を抽出しそれら抽出した画素値を加算して前記再投影線に対応する再投影データを得る再投影データ算出手段と、再投影データを加工処理する加工処理手段と、加工処理した再投影データを基に画像再構成して新対象画像を作成する画像再構成手段と、新対象画像と断層画像とを加重加算して新断層画像を作成する加算手段とを具備したことを特徴とする画像処理装置。
- 請求項８に記載の画像処理装置において、対象が頭蓋骨もしくは環状に骨が存在する部位であることを特徴とする画像処理装置。
- 請求項８または請求項９に記載の画像処理装置において、前記加工処理手段が非線型データ変換処理を行うことを特徴とする画像処理装置。
- 請求項７から請求項１０のいずれかに記載の画像処理装置において、前記補間手段は、画像の画素が直交するｉ方向およびｊ方向の格子状に並んでおり、再投影線とｊ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｉ方向に補間してｉ方向の画素密度を増やし、再投影線とｉ方向の成す角度が４５°以内の場合は、画像の画素間をｊ方向に補間してｊ方向の画素密度を増やすことを特徴とする画像処理装置。
- 請求項７から請求項１１のいずれかに記載の画像処理装置において、前記補間手段が線形補間を行うことを特徴とする画像処理装置。
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