JP2005058760A - Image data processing apparatus and image data processing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely reduce blur components of each pixel caused by basic performances and photographing conditions of a photographic device from the photographed three-dimensional image data, and to make the result of the image processing, which uses the three-dimensional image data, high accuracy and high quality. <P>SOLUTION: A blur function for reducing the blur of each pixel of the three-dimensional image data of the real space, which is obtained by photographing the inside structure of a subject under the given photography parameter, is set according to at least one of the parameter showing the basic performances of the photographic device and the photography parameter, and a correcting processing is done for reducing the blur of the image data by using of the set blur function. For instance, the blur function is a PSF (point spread function) and the correcting processing is a de-convolution processing. This correcting processing can be done in each axis direction of X, Y and Z. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、画像データ処理装置及び画像データ処理方法に係り、とくにX線CT(コンピュータ断層撮影)スキャナなどのモダリティで収集された3次元画像データに、後処理としての、画像ボケ低減のための補正を施すようした画像データ処理装置及び画像データ処理方法に関する。   The present invention relates to an image data processing apparatus and an image data processing method, and more particularly to post-processing image blur reduction for 3D image data collected by a modality such as an X-ray CT (Computer Tomography) scanner. The present invention relates to an image data processing apparatus and an image data processing method that perform correction.

近年、コンピュータ断層撮影(CT)装置として、X線CT装置が広く普及してきており、医療用のみならず、工業用にもその用途を広げている。   In recent years, X-ray CT apparatuses have become widespread as computed tomography (CT) apparatuses, and their uses are expanded not only for medical purposes but also for industrial purposes.

このX線CT装置の進歩は目覚しく、より高精細(高解像度)且つ広範囲に撮影したいという医療現場からの強い要望に応えて、近年、マルチスライスX線CT装置が開発され、これがかなり普及してきている。   In recent years, in response to the strong demand from the medical field to capture images with a higher definition (high resolution) and a wider range, multi-slice X-ray CT apparatuses have been developed and have become quite popular. Yes.

このマルチスライスX線CT装置は、スライス方向(寝台の長手方向)に広がり幅を有するファンビームX線を曝射するX線源と、複数列(例えば4列、8列など)の検出素子列をスライス方向に並べた構造の2次元検出器とを備え、これをマルチスキャン又はヘリカルスキャンで動作させるスキャナである。これにより、シングルスライスX線CT装置に比べて、被検体の広範囲にわたる3次元画像データを高精度に且つ短時間のうちに得ることができる。   This multi-slice X-ray CT apparatus includes an X-ray source that radiates a fan beam X-ray having a spread width in the slice direction (longitudinal direction of the bed), and a plurality of detection element arrays (for example, 4 columns, 8 columns, etc.) Are two-dimensional detectors arranged in the slice direction, and operate with multi-scan or helical scan. Thereby, compared with a single slice X-ray CT apparatus, three-dimensional image data over a wide range of a subject can be obtained with high accuracy and in a short time.

このようにして得られる3次元画像データは、単に表示させて観察するだけでは無く、近年では様々な用途がある。   The three-dimensional image data obtained in this way is not only displayed and observed, but has various uses in recent years.

例えば、医用の場合、血管の狭窄率や瑠の測定がある。具体的には、X線造影剤を被検体に投与してX線CT装置による撮影を行うことで、血管を流れる造影剤の分布状態を画像化した3次元画像データを得ることができる。このため、この3次元画像データに写り込んだ造影剤のCT値の分布から血管の狭窄率や瑠の大きさを測定することが行われている。例えば、狭窄率の測定の場合、3次元画像データ(ボリュームデータとも呼ばれる)から血管内壁(造影剤が占める範囲)の太さを測定し、正常と見做される部分の血管の太さと細くなっている部分の血管の太さとを比較して求められる。血管の太さの測定には、通常、CT値に対する閾値が設定される。   For example, in the case of medical use, there is a measurement of a stenosis rate of a blood vessel and a wrinkle. Specifically, three-dimensional image data in which the distribution state of the contrast agent flowing through the blood vessel is imaged can be obtained by administering the X-ray contrast agent to the subject and performing imaging with the X-ray CT apparatus. For this reason, the stenosis rate of the blood vessel and the size of the wrinkle are measured from the distribution of the CT value of the contrast agent reflected in the three-dimensional image data. For example, in the case of measuring the stenosis rate, the thickness of the inner wall of the blood vessel (the range occupied by the contrast agent) is measured from three-dimensional image data (also called volume data), and the thickness of the blood vessel in the portion considered normal is reduced. It is obtained by comparing with the thickness of the blood vessel of the part. In the measurement of the thickness of the blood vessel, a threshold value for the CT value is usually set.

一方、X線CT装置に限らず、超音波診断装置や磁気共鳴イメージング装置などを含む様々な医用装置から得られた3次元画像データの他の処理例が特許文献1,2に示されている。特許文献1に記載のものは、表示画像に基づいて確実な血管計測を行うことを目的とし、血管の断層像上で血管壁を垂直に横切る関心領域を設定し、この領域における画素値のプロファイルに基づいて血管に関する寸法値を計測するようにしている。一方、特許文献2に記載のものは、MIP画像を利用して投影面と平行でない方向に曲率を有する関心対象(血管、腸など)の長さを正確に計測することを目的としている。
特開平11−342132号公報 特開2000−350726号公報
On the other hand, Patent Documents 1 and 2 show other processing examples of three-dimensional image data obtained from various medical apparatuses including not only an X-ray CT apparatus but also an ultrasonic diagnostic apparatus and a magnetic resonance imaging apparatus. . An object of Patent Document 1 is to perform reliable blood vessel measurement based on a display image, and sets a region of interest that crosses a blood vessel wall vertically on a tomographic image of a blood vessel, and a profile of pixel values in this region The dimension value related to the blood vessel is measured based on the above. On the other hand, the object described in Patent Document 2 is intended to accurately measure the length of an object of interest (blood vessel, intestine, etc.) having a curvature in a direction not parallel to the projection plane using an MIP image.
JP-A-11-342132 JP 2000-350726 A

しかしながら、上述した血管の狭窄率や瑠の測定を行う場合、3次元画像データ自体に、X線スキャナで撮影(スキャン)を行うときのスキャナ自体の基本性能や撮影(スキャン)の条件に依存する空間分解能(具体的に、画素値の「ボケ」成分に因る空間分解能)の低下の問題がある。   However, when measuring the stenosis rate or wrinkle of the blood vessels described above, the three-dimensional image data itself depends on the basic performance of the scanner itself and the imaging (scanning) conditions when imaging (scanning) with the X-ray scanner. There is a problem of reduction in spatial resolution (specifically, spatial resolution due to the “blurred” component of the pixel value).

例えばスライス厚の如何によって被検体の体軸方向(通常、寝台の長手方向:Z軸方向)の分解能が変化する。スライス厚を厚くすると、かかる体軸方向に「ボケ」が生じて、その体軸方向の分解能が低下し、画質が劣化する。「ボケ」は高X線吸収率の小粒をスキャンして空間周波数成分の振幅をPSF(point spread function)で調べることにより求められる。狭窄率の測定において、画像データに「ボケ」成分が生じていると、血管が実際の太さよりも太い値に測定されるので、狭窄率の測定値の誤差が大きくなって、測定に対する信頼度が低下していた。   For example, the resolution of the subject in the body axis direction (usually the longitudinal direction of the bed: the Z-axis direction) varies depending on the slice thickness. When the slice thickness is increased, “blur” occurs in the body axis direction, the resolution in the body axis direction decreases, and the image quality deteriorates. “Bokeh” is obtained by scanning small particles having a high X-ray absorption rate and examining the amplitude of the spatial frequency component by a PSF (point spread function). In the measurement of the stenosis rate, if there is a “blurred” component in the image data, the blood vessel is measured to be thicker than the actual thickness, so the error in the measurement value of the stenosis rate increases and the reliability of the measurement Had fallen.

しかも、上述したボケ成分に因る空間分解能は、上述したZ軸方向と、これに直交するX軸方向及びY軸方向とでは更に異なるという問題ある。つまり、X線CT装置により得られた3次元画像データに空間分解能の指向性が存在することから、誤差成分が方向に応じてばらついて、画質が不安定になっていた。   In addition, there is a problem that the spatial resolution due to the above-described blur component is further different between the Z-axis direction described above and the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal thereto. That is, since the spatial resolution directivity exists in the three-dimensional image data obtained by the X-ray CT apparatus, the error component varies depending on the direction, and the image quality becomes unstable.

なお、前述した特許文献1,2においても、X線CT装置を含む医用装置で得られた3次元画像データを用いているにも関わらず、上述した「ボケ」成分に対する配慮はなされていない。   In Patent Documents 1 and 2 described above, no consideration is given to the above-mentioned “blur” component, even though three-dimensional image data obtained by a medical apparatus including an X-ray CT apparatus is used.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、異なる撮影装置や種々の撮影条件で撮影された3次元画像データであっても、その3次元画像データから各画素のボケ成分を確実に減らし、その3次元画像データに実施する画像処理の結果の高精度化及び高品質化を図ることを、その目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances. Even for three-dimensional image data photographed under different photographing apparatuses and various photographing conditions, the blur component of each pixel can be reliably detected from the three-dimensional image data. The purpose is to improve the accuracy and quality of the results of image processing performed on the three-dimensional image data.

上記目的を達成するため、本発明の1つの側面として、画像処理装置が提供される。この画像処理装置は、対象物の内部構造を、与えられた撮影パラメータの下で撮影して得た実空間の3次元画像データを処理する装置であり、前記画像データの画素毎のボケを軽減するためのボケ関数を撮影装置の基本性能を表すパラメータ及び前記撮影パラメータの少なくとも一方に応じて設定するボケ関数設定手段と、このボケ関数設定手段により設定されたボケ関数を用いて前記画像データにボケ軽減のための補正処理を施す補正手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an image processing apparatus is provided as one aspect of the present invention. This image processing device is a device for processing real space three-dimensional image data obtained by photographing the internal structure of an object under given photographing parameters, and reduces blur for each pixel of the image data. A blur function for setting a blur function according to at least one of the parameter representing the basic performance of the photographing apparatus and the photographing parameter, and the image data using the blur function set by the blur function setting means. Correction means for performing correction processing for blur reduction.

例えば、前記3次元画像データは、放射線CT装置を用いて前記対象物としての被検体をスキャンして収集されたデータを再構成することで得られた3次元画像データであって、前記撮影パラメータは、前記放射線CT装置の基本性能に関するパラメータと前記データ収集時に任意に設定される撮影に関するパラメータとを含む。   For example, the 3D image data is 3D image data obtained by reconstructing data collected by scanning a subject as the object using a radiation CT apparatus, Includes parameters relating to the basic performance of the radiation CT apparatus and parameters relating to imaging arbitrarily set at the time of data collection.

前記撮影パラメータは、好適には、スキャン時及び再構成時のスライス厚、及び、再構成アルゴリズムの種類を少なくとも含む。   The imaging parameters preferably include at least the slice thickness during scanning and reconstruction, and the type of reconstruction algorithm.

前記撮影パラメータは、例えば、スキャン時及び再構成時のスライス厚、再構成アルゴリズムの種類、再構成条件、再構成関数、ピクセルサイズ、ヘリカルスキャン時のヘリカルピッチを含む。   The imaging parameters include, for example, a slice thickness at the time of scanning and reconstruction, a type of reconstruction algorithm, a reconstruction condition, a reconstruction function, a pixel size, and a helical pitch at the time of helical scanning.

また、一例として、前記ボケ関数設定手段は、少なくとも、前記3次元画像データにおける前記被検体の体軸方向に前記ボケ関数を設定するように構成されている。   For example, the blur function setting unit is configured to set the blur function at least in the body axis direction of the subject in the three-dimensional image data.

また、本発明の別の態様に係る装置は、スキャンして得た画像データのボケを実質的に最小化する装置である。この装置は、既知の対象をスキャンして第1の画像データを生成するとともに関心対象をスキャンして第2の画像データを生成するスキャンユニットと、前記スキャンユニットに接続され、且つ、前記既知の対象からの前記第1の画像データに基づいてPSF(point spread function:点像分布関数)を決め、このPSFをパラメータの組合せに応じて補正して改善されたPSFを生成し、この改善されたPSFで前記第2の画像データをデ・コンボリューションの処理に処して当該第2の画像データのボケを実質的に最小化するデータ処理ユニットとを、を備えたことを特徴とする。   An apparatus according to another aspect of the present invention is an apparatus that substantially minimizes blurring of image data obtained by scanning. The apparatus scans a known object to generate first image data and scans an object of interest to generate second image data, and is connected to the scan unit, and the known unit A PSF (point spread function) is determined based on the first image data from the object, and the PSF is corrected according to a combination of parameters to generate an improved PSF. A data processing unit that processes the second image data by deconvolution with PSF to substantially minimize the blur of the second image data.

さらに、本発明の別の態様に係る装置は、画像データのボケを実質的に最小化する装置であり、既知の対象をスキャンして第1の3次元画像データを生成するとともに関心対象をスキャンして第2の3次元画像データを生成するスキャンユニットと、前記スキャンユニットに接続され、且つ、前記既知の対象からの前記第1の3次元画像データに基づいてPSF(point spread function:点像分布関数)を決め、このPSFをパラメータの組合せに応じて補正して改善されたPSFを生成し、この改善されたPSFで前記第2の3次元画像データをデ・コンボリューションの処理に処して当該第2の3次元画像データのボケを実質的に最小化するデータ処理ユニットとを、を備える。   Furthermore, an apparatus according to another aspect of the present invention is an apparatus that substantially minimizes blurring of image data, scans a known object to generate first three-dimensional image data, and scans an object of interest. A second unit for generating second three-dimensional image data; and a PSF (point spread function: point image) connected to the scan unit and based on the first three-dimensional image data from the known object Distribution function) and correcting the PSF according to the combination of parameters to generate an improved PSF, and subjecting the second three-dimensional image data to a deconvolution process with the improved PSF. And a data processing unit that substantially minimizes the blur of the second three-dimensional image data.

一方、本発明に係る画像データ処理方法は、与えられた撮影パラメータの下で対象物の内部構造を撮影して得た実空間の3次元画像データの画素毎のボケを軽減するためのボケ関数を撮影装置の基本性能を表すパラメータ及び前記撮影パラメータの少なくとも一方に応じて設定し、この設定されたボケ関数を用いて前記画像データにボケ軽減のための補正処理を施す、ことを特徴とする。   On the other hand, the image data processing method according to the present invention is a blur function for reducing blur for each pixel of real space three-dimensional image data obtained by photographing the internal structure of an object under given photographing parameters. Is set in accordance with at least one of a parameter representing the basic performance of the photographing apparatus and the photographing parameter, and the image data is subjected to correction processing for blur reduction using the set blur function. .

本発明は、以上のように、典型的な構成及び基本的な作用効果を有するが、その他の作用効果は添付の図面の記載及び以下に説明する発明の実施の形態を通して明らかになる。   The present invention has a typical configuration and basic functions and effects as described above, but other functions and effects will become apparent through the description of the accompanying drawings and the embodiments of the invention described below.

本発明によれば、撮影された3次元画像データから、撮影装置の基本性能や撮影条件に因るボケ成分を画素毎に確実に減らし、その3次元画像データを用いる画像処理の結果を高精度化及び高品質化させることができる画像データ処理装置及び画像データ処理方法を提供することができる。   According to the present invention, the blur component due to the basic performance of the photographing apparatus and photographing conditions is reliably reduced for each pixel from the photographed three-dimensional image data, and the result of image processing using the three-dimensional image data is highly accurate. An image data processing apparatus and an image data processing method that can be improved in quality and quality can be provided.

以下、本発明の1つの実施の形態を、図1〜3に基づいて説明する。   Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1には、この実施形態に係る、放射線CT装置としての、X線CT装置の一形態であるマルチスライスCT装置の構成を示している。このマルチスライスCT装置は、マルチスライスのヘリカルスキャンを行うことができるのみならず、コンベンショナルスキャン(シングルスライススキャン及びマルチスライススキャン)を実行できるようになっている。   FIG. 1 shows the configuration of a multi-slice CT apparatus as an embodiment of an X-ray CT apparatus as a radiation CT apparatus according to this embodiment. This multi-slice CT apparatus can perform not only a multi-slice helical scan but also a conventional scan (single-slice scan and multi-slice scan).

このマルチスライスCT装置10は、図1に示すように、被検体(例えば患者)Pを載置させる図示しない寝台と、被検体Pを挿入して診断を行うための診断用開口部OPを有し、被検体Pの投影データの収集を行う架台Gと、架台Gの全体の動作を制御するとともに、投影データを収集して画像再構成処理や画像表示等を行うデータ処理ユニットUとを備えている。   As shown in FIG. 1, the multi-slice CT apparatus 10 has a bed (not shown) on which a subject (for example, a patient) P is placed and a diagnostic opening OP for inserting the subject P to make a diagnosis. A gantry G that collects projection data of the subject P, and a data processing unit U that controls the overall operation of the gantry G and collects projection data and performs image reconstruction processing, image display, and the like. ing.

寝台は、図示しない寝台駆動部の駆動により、その長手方向にスライド可能な天板を有する。通常、被検体Pは、その体軸方向が長手方向に一致するように載置される。   The bed has a top plate that is slidable in the longitudinal direction by driving a bed driving unit (not shown). Usually, the subject P is placed so that the body axis direction coincides with the longitudinal direction.

架台Gは、その診断用開口部OPに挿入された被検体Pを挟んで対向配置された放射線源としてのX線管11と、放射線検出器としての2次元X線検出器12及びデータ収集装置(DAS13)を含むX線検出器システム14とを備えるほか、非接触のデータ伝送装置15、架台駆動部16、及びスリップリング17を備えている。   The gantry G includes an X-ray tube 11 as a radiation source disposed opposite to the subject P inserted into the diagnostic opening OP, a two-dimensional X-ray detector 12 as a radiation detector, and a data acquisition device. In addition to an X-ray detector system 14 including (DAS 13), a non-contact data transmission device 15, a gantry driving unit 16, and a slip ring 17 are provided.

X線管11及びX線検出器システム14(X線検出器12及びDAS13を含む)は、架台G内で回転可能な回転リング21に設けられており、架台駆動部16からの駆動制御により回転リング21が回転する。これにより、X線管11及びX線検出器システム14は、架台Gの診断用開口OP内に挿入された被検体Pの体軸方向に平行な回転中心軸の周りに両者が一体で回転可能になっている。回転リング21は、1回転あたり1秒以下という高速速度で回転駆動される。   The X-ray tube 11 and the X-ray detector system 14 (including the X-ray detector 12 and the DAS 13) are provided on a rotating ring 21 that can rotate within the gantry G, and are rotated by drive control from the gantry driving unit 16. The ring 21 rotates. As a result, the X-ray tube 11 and the X-ray detector system 14 can rotate together around a rotation center axis parallel to the body axis direction of the subject P inserted into the diagnostic opening OP of the gantry G. It has become. The rotating ring 21 is driven to rotate at a high speed of 1 second or less per rotation.

X線管11は、有効視野領域FOV内に載置された被検体Pに対してコーンビーム(四角錐)状又はファンビーム状のX線を発生する。X線管11には、X線の曝射に必要な電力(管電圧、管電流)が高電圧発生装置18からスリップリング17を介して供給される。これにより、X線管11は、回転中心軸に並行なスライス方向及びこのスライス方向に直交するチャンネル方向の2方向に広がる、いわゆるコーンビームX線又はファンビームX線を発生させることができる。通常の診断では、被検体Pが寝台の長手方向に沿って天板に載るので、スライス方向は被検体Pの体軸方向に一致する。   The X-ray tube 11 generates a cone beam (quadrangular pyramid) shape or a fan beam shape X-ray with respect to the subject P placed in the effective visual field region FOV. The X-ray tube 11 is supplied with electric power (tube voltage, tube current) necessary for X-ray exposure from the high voltage generator 18 through the slip ring 17. As a result, the X-ray tube 11 can generate so-called cone beam X-rays or fan beam X-rays that spread in two directions: a slice direction parallel to the rotation center axis and a channel direction orthogonal to the slice direction. In normal diagnosis, the subject P is placed on the top plate along the longitudinal direction of the bed, so that the slice direction coincides with the body axis direction of the subject P.

なお、架台G内において、X線管101と被検体Pとの間には、X線管101のX線焦点から曝射されたコーン状又はファン状のX線ビームを整形し、所要の大きさのX線ビームを形成するためのコリメータ19が設けられている。   In the gantry G, between the X-ray tube 101 and the subject P, a cone-shaped or fan-shaped X-ray beam exposed from the X-ray focal point of the X-ray tube 101 is shaped to have a required size. A collimator 19 for forming the X-ray beam is provided.

また、データ処理ユニットUは、ホストコントローラ20を中心として、データ補正等の前処理を行う前処理装置21、記憶装置22、補助記憶装置23、データ処理装置24、再構成装置25、入力装置26、及び表示装置27がデータ/制御バス28を介して相互に接続されている。   The data processing unit U is a preprocessing device 21 that performs preprocessing such as data correction with the host controller 20 as the center, a storage device 22, an auxiliary storage device 23, a data processing device 24, a reconstruction device 25, and an input device 26. , And a display device 27 are connected to each other via a data / control bus 28.

さらに、このバス28は外部の画像処理装置30に接続されている。この画像処理装置30は、補助記憶装置31、データ処理装置32、再構成装置33、入力装置34、及び表示装置35を備えている。   Further, the bus 28 is connected to an external image processing device 30. The image processing device 30 includes an auxiliary storage device 31, a data processing device 32, a reconstruction device 33, an input device 34, and a display device 35.

X線検出器12による検出動作は、その1回転(約1秒)の間に、例えば1000回程度繰り返される。これにより、M×Nチャンネル分の膨大な2次元投影データが1秒(1回転)あたり例えば1000回発生する。そのため、この膨大でしかも高速に発生する2次元投影データを殆ど時間遅れなく伝送するために、DAS13及び非接触データ伝送装置15の動作は超高速で実行される。   The detection operation by the X-ray detector 12 is repeated, for example, about 1000 times during one rotation (about 1 second). As a result, enormous 2D projection data for M × N channels is generated, for example, 1000 times per second (one rotation). Therefore, the operations of the DAS 13 and the non-contact data transmission device 15 are executed at an extremely high speed in order to transmit the enormous and high-speed generated two-dimensional projection data with almost no time delay.

データ処理装置Uに送られたデジタル量の投影データは前処理装置21に送られる。前処理装置21は、この投影データに感度補正やX線強度補正等を施す。前処理装置21で感度補正やX線強度補正等を受けた360゜分、例えば1000セット(1000ビュー)の2次元投影データは補助記憶装置23に一旦記憶される。再構成装置25は、補助記憶装置23に記憶された投影データにファンビーム再構成方式又はコーンビーム再構成方式の再構成処理を施して各スライスの断層像データを生成(再構成)する。これにより、実空間の3次元画像データが得られ、この3次元画像データが記憶装置22に格納される。   The digital amount of projection data sent to the data processing device U is sent to the preprocessing device 21. The preprocessing device 21 performs sensitivity correction, X-ray intensity correction, and the like on the projection data. For example, 1000 sets (1000 views) of two-dimensional projection data for 360 ° subjected to sensitivity correction, X-ray intensity correction, and the like in the preprocessing device 21 are temporarily stored in the auxiliary storage device 23. The reconstruction device 25 generates (reconstructs) tomographic image data of each slice by performing reconstruction processing of the fan beam reconstruction method or cone beam reconstruction method on the projection data stored in the auxiliary storage device 23. Thereby, three-dimensional image data in real space is obtained, and this three-dimensional image data is stored in the storage device 22.

本実施形態にあっては、上述のように再構成された3次元画像データに対して、データ処理装置24が本発明に係るボケ軽減のための画像データ処理を後処理として実行するようになっている。   In the present embodiment, the data processing device 24 performs image data processing for blur reduction according to the present invention as post-processing on the three-dimensional image data reconstructed as described above. ing.

以下、この画像データ処理の内容を説明する。なお、今の説明では、かかる画像データ処理をマルチスライスCT装置10と一体のデータ処理装置24で実行するとしているが、この画像データ処理はマルチスライスCT装置10と一体の再構成装置25で実行するようにしてもよいし、さらには、外部の画像処理装置30におけるデータ処理装置32や再構成装置33で実行するようにしてもよい。さらに、かかる画像データ処理を、マルチスライスCT装置10とは別体のコンピュータ装置で実行するようにしてもよい。このため、これらのデータ処理装置24,32、再構成装置25,33、及び別体のコンピュータ装置は、本発明に係る画像データ処理装置を機能的に実現することができる。   The contents of this image data processing will be described below. In the present description, such image data processing is executed by the data processing device 24 integrated with the multi-slice CT apparatus 10, but this image data processing is executed by the reconstruction device 25 integrated with the multi-slice CT apparatus 10. Alternatively, it may be executed by the data processing device 32 or the reconstruction device 33 in the external image processing device 30. Further, such image data processing may be executed by a computer device separate from the multi-slice CT apparatus 10. Therefore, the data processing devices 24 and 32, the reconstruction devices 25 and 33, and the separate computer device can functionally realize the image data processing device according to the present invention.

図2に示すように、画像データ処理装置としてのデータ処理装置24は、まず、前述のように収集・保管されている、例えば造影剤投与の元で撮影された3次元画像データを記憶装置22から読み出す(ステップS1)。   As shown in FIG. 2, the data processing device 24 as an image data processing device first stores the three-dimensional image data collected and stored as described above, for example, taken under the administration of contrast medium, as a storage device 22. (Step S1).

次いで、データ処理装置24は、医用装置としてのマルチスライスCT装置10の基本性能を示す基本性能情報(例えばX線焦点サイズ、検出器開口幅、焦点−中心間距離など)及び撮影時に計画した撮影条件(例えばスキャン時及び再構成時のスライス厚、再構成アルゴリズムの種類、再構成条件、再構成関数、ピクセルサイズ、ヘリカルスキャン時のヘリカルピッチ、撮影対象が血管であるときの血管の角度などのパラメータを含む)を記憶装置22から読み出す(ステップS2)。このとき、撮影条件には、少なくともキャン時及び再構成時のスライス厚を表す情報が含まれることが好適である。さらに、この撮影条件には、少なくともスキャン時及び再構成時のスライス厚、及び、再構成アルゴリズムの種類を表す情報が含まれることが好適である。   Next, the data processing device 24 has basic performance information (for example, X-ray focus size, detector aperture width, focus-center distance, etc.) indicating the basic performance of the multi-slice CT device 10 as a medical device, and imaging planned at the time of imaging. Conditions (for example, slice thickness at the time of scanning and reconstruction, reconstruction algorithm type, reconstruction condition, reconstruction function, pixel size, helical pitch at the time of helical scanning, blood vessel angle when the imaging target is a blood vessel, etc. (Including parameters) is read from the storage device 22 (step S2). At this time, it is preferable that the imaging conditions include at least information indicating the slice thickness at the time of canning and reconstruction. Furthermore, it is preferable that the imaging conditions include at least information indicating the slice thickness at the time of scanning and reconstruction, and the type of reconstruction algorithm.

この準備が済むと、データ処理装置24は、上述の如く読み込んだ基本性能情報及び撮影条件を反映させた画素毎のボケ補正関数を設定する。   When this preparation is completed, the data processing device 24 sets a blur correction function for each pixel reflecting the basic performance information and the photographing conditions read as described above.

ここで、「ボケ」とは前述したように、PSF(point spread function)でその程度を知ることができる空間分解能の状態を表している。   Here, as described above, “blur” represents a state of spatial resolution in which the degree can be known by a PSF (point spread function).

いま、ボケが無い真の3次元画像データD1を想定すると(図3(a)参照)、装置の基本性能や撮像条件の状態に応じて収集データにボケ成分が重畳(コンボリューション)し、このボケ成分を含んだ3次元画像データD2が得られていると考えられる(図3(c)参照:図3の矢印A1,A2参照)。このため、ボケ成分を含んだ3次元画像データD2に何等かのボケ成分除去用の補正処理を施すことができれば、ボケが無い(又はボケ成分が少ない)3次元画像データD1´を得ることができる筈である。しかし、かかる補正処理をどのように行うかが問題である。   Now, assuming true three-dimensional image data D1 with no blur (see FIG. 3 (a)), a blur component is superimposed (convolution) on the collected data according to the basic performance of the apparatus and the state of the imaging condition. It is considered that three-dimensional image data D2 including a blur component is obtained (see FIG. 3C: see arrows A1 and A2 in FIG. 3). Therefore, if any blur component removal correction process can be applied to the three-dimensional image data D2 including the blur component, three-dimensional image data D1 ′ having no blur (or few blur components) can be obtained. I can do it. However, how to perform such correction processing is a problem.

本発明者は、X線CT装置で収集される3次元データは、体軸方向(Z軸方向)とアキシャル方向(X,Y軸方向)とで空間分解能が異なり、この空間分解能はX線CT装置の基本性能や撮影条件により変化するということに着目して、ボケ補正関数を、装置の基本性能情報及び撮影条件を反映させて画素毎に設定するようにした。   The present inventor has found that the spatial resolution of the three-dimensional data collected by the X-ray CT apparatus differs in the body axis direction (Z-axis direction) and the axial direction (X and Y-axis directions). Focusing on the fact that it varies depending on the basic performance of the apparatus and the shooting conditions, the blur correction function is set for each pixel reflecting the basic performance information of the apparatus and the shooting conditions.

このボケ補正関数は、一種のフィルタリング関数であっても、撮影された3次元画像データを、このボケ補正関数で補正(具体的にはデコンボリューション)することで、装置の基本性能や撮影条件の如何に因って生じているボケ(blur)及び/又は染み(smear)が軽減された又は大幅に除去された画像を得るために設定される。   Even if this blur correction function is a kind of filtering function, by correcting (specifically, deconvolution) the captured three-dimensional image data with this blur correction function, the basic performance of the apparatus and the shooting conditions can be reduced. It is set to obtain an image in which the blur and / or smear caused is reduced or greatly eliminated.

このボケ補正関数は、少なくとも被検体の体軸方向と一致させるZ軸方向を含み、好適には3次元のX,Y,Z軸方向にそれぞれに設定される。必要に応じて、Z軸方向のみであってもよい。   This blur correction function includes at least the Z-axis direction that matches the body axis direction of the subject, and is preferably set in each of the three-dimensional X, Y, and Z-axis directions. If necessary, it may be only in the Z-axis direction.

このボケ補正関数は、概念的には、例えば図3(b´)に示すように、各画素に高い重みを付けたものになる。   This blur correction function conceptually has a high weight applied to each pixel, for example, as shown in FIG.

そこで図2に戻って説明を続けると、データ処理装置24は上述のように定義したボケ関数を用いて、再構成されている3次元画像データにデ・コンボリューション処理を施す(ステップS4)。これにより、装置の基本性能や撮影条件に因り生じていたボケ成分を含んだ3次元データD2からボケ成分が除去或いは大幅に軽減された3次元画像データD1´が得られる(図3の矢印B1、B2の流れ参照)。ボケ補正された3次元画像データD1´はた例えば記憶装置22に保管される。   Therefore, returning to FIG. 2 and continuing the description, the data processing device 24 performs deconvolution processing on the reconstructed three-dimensional image data using the blur function defined as described above (step S4). As a result, the three-dimensional image data D1 ′ from which the blur component is removed or greatly reduced is obtained from the three-dimensional data D2 including the blur component caused by the basic performance of the apparatus and the photographing conditions (arrow B1 in FIG. 3). , B2 flow). The blurred three-dimensional image data D1 ′ is stored in the storage device 22, for example.

さらに、データ処理装置24は、例えばユーザからの指令に応答して記憶装置22に保管されている3次元データD1´を読み出し、このD1´から血管の狭窄率や瑠の測定、骨(耳小骨)のサイズ測定などが実行される(ステップS5)。   Further, the data processing device 24 reads, for example, the three-dimensional data D1 ′ stored in the storage device 22 in response to a command from the user, and from this D1 ′, measures the stenosis rate of the blood vessel, the wrinkles, and the bone (the ossicle). ) And the like are executed (step S5).

このため、本実施形態によれば、血管の狭窄率や瑠の測定を行う場合、その測定対象となる画像データから装置の基本性能や撮影条件に因るボケ成分が少なくとも大幅に軽減されることから、かかる測定の精度が著しく向上し、その信頼性を高めることができる。   Therefore, according to the present embodiment, when measuring the stenosis rate or wrinkles of blood vessels, at least the blur component due to the basic performance of the apparatus and the imaging conditions is greatly reduced from the image data to be measured. Therefore, the accuracy of the measurement is remarkably improved and the reliability can be increased.

例えば、3次元画像データを構成するスライスの厚さがZ軸方向(被検体の体軸方向)において異なる場合でも、Z軸方向の各画素位置を考慮したボケ補正関数を設定すれば、かかるボケ補正により、少なくともスライス厚の影響に因るZ軸方向のボケ成分は大幅に軽減且つ均一化される。つまり、Z軸方向の誤差要因のばらつきも、ボケ成分が除去又は軽減されるのと一緒に、排除される。このため、心臓の血管のように3次元的に複雑な角度で走行する場合でも、3次元画像データからCurved MPR(断面変換)を行って得た断面画像には、その血管が少なくともZ軸方向には高精度に描出されている。当然に、かかるボケ補正をX軸及びY軸(すなわちXY断面)について行うことで、かかる複雑に走行する血管などが3次元の各方向に依存せずに高精度に描出される。   For example, even when the thicknesses of slices constituting the three-dimensional image data are different in the Z-axis direction (the body axis direction of the subject), if a blur correction function considering each pixel position in the Z-axis direction is set, the blur is set. By the correction, the blur component in the Z-axis direction due to at least the influence of the slice thickness is greatly reduced and made uniform. That is, variations in error factors in the Z-axis direction are eliminated together with removal or reduction of the blur component. For this reason, even when traveling at a three-dimensionally complex angle, such as a blood vessel of the heart, the cross-sectional image obtained by performing Curved MPR (cross-sectional transformation) from the three-dimensional image data includes at least the blood vessel in the Z-axis direction Is drawn with high precision. Naturally, by performing such blur correction on the X-axis and the Y-axis (that is, the XY cross section), the blood vessels that travel in a complicated manner are rendered with high accuracy without depending on the three-dimensional directions.

この結果、医用装置などで撮影した画像データから後処理により各種の計測を行う場合でも、その計測精度を格段に向上させて、より正確且つ迅速な診断に寄与するとともに、かかる計測に対する信頼性を向上させることができる。また、このような補正処理を行うことで、画像データ収集のやり直しも少なくなるので、患者の負担も軽減できる。   As a result, even when various measurements are performed by post-processing from image data captured by a medical device or the like, the measurement accuracy is greatly improved, contributing to more accurate and quick diagnosis, and reliability for such measurement. Can be improved. Further, by performing such correction processing, it is possible to reduce the burden of the patient because image data collection is not repeated again.

(別の実施形態)
図2及び図4を参照して、本発明に係る別の実施形態を説明する。この実施形態は、前述した実施形態を更に詳細に説明するものである。
(Another embodiment)
With reference to FIGS. 2 and 4, another embodiment of the present invention will be described. This embodiment will describe the above-described embodiment in more detail.

ここで、前述した説明と一部重複するが、以下の説明で使用する用語を整理しておく。まず、「ボケ最小化関数(blur minimization function)」を、収集したCT画像データを再構成して得た3次元画像のボケ(blur)、染み(smear)、不明瞭さ(fuzziness)を実質的に最小化する「補正関数」(すなわち、「改善PSF(improved PSF)」)として定義する。また、「ボケ最小化処理(blur minimization process)」(すなわち、「デ・コンボリューション処理(de-convolution process)」)を、ボケ最小化関数を適用する処理として定義する。さらに、「ボケ関数(blur function)」及び「PSF」は同一の従来手法を指す同意語として使用し、「補正関数(corrective function)」、「ボケ補正関数(blur correction function)」、「ボケ最小化関数(blur minimization function)」、及び、「改善されたPSF(improved PSF)」は、本発明においては、同一手法を示す実質的に交換可能な用語であるとする。   Here, although partially overlapping with the above description, terms used in the following description are organized. First, the “blur minimization function” is used to effectively determine the blur, smear, and fuzziness of the 3D image obtained by reconstructing the acquired CT image data. Defined as a “correction function” (ie, “improved PSF”). Further, “blur minimization process” (that is, “de-convolution process”) is defined as a process for applying a blur minimization function. Furthermore, “blur function” and “PSF” are used as synonyms for the same conventional method, and “corrective function”, “blur correction function”, “blur minimum” In the present invention, “blur minimization function” and “improved PSF” are substantially interchangeable terms indicating the same technique.

ステップS3で、補正関数を決めるために、PSFを以下のパラメータのセットに基づいて改善する。このパラメータのセットは、一般に、基本情報及び撮影条件(scanning conditions)を含む2つのグループに分けられ、特定の3次元再構成画像に関連付けられる。これらのパラメータは通常、互いに独立しているが、各パラメータが必ずも独立していなくてもよい。   In step S3, the PSF is improved based on the following set of parameters to determine the correction function. This set of parameters is generally divided into two groups, including basic information and scanning conditions, and associated with a particular 3D reconstructed image. These parameters are usually independent of each other, but each parameter does not necessarily have to be independent.

上述した基本情報は、画像データを収集する装置に依存した装置依存情報、すなわち特定のCT装置に本質的に関連する情報である。一例として、この基本情報には、X線焦点サイズ、検出器幅、及び焦点中心処理が含まれる。撮影条件は、特定の3次元再構成画像データのセットを収集するための条件である。一例として、この撮影条件には、スキャン時及び再構成時のスライス厚、使用する再構成アルゴリズムの種類、再構成条件、再構成関数、画素サイズ、ヘリカルスキャンのヘリカルピッチ、及び、対象が管状体であるときの角度が含まれる。好適な態様は、撮影条件が、最低限、再構成時及びスキャン時のスライス厚の情報を含むことである。別の態様は、撮影条件が、最低限、再構成用のアルゴリズムの種類のほかに、再構成時及びスキャン時のスライス厚の情報を含むことである。これらのパラメータを用いて、既知のPSFを改善する。この既知のPSFは、既知の対象を収集するトレーニング処理の間に事前にセットされる情報である。   The basic information described above is device-dependent information that depends on a device that collects image data, that is, information that is essentially related to a specific CT device. As an example, this basic information includes X-ray focus size, detector width, and focus center processing. The imaging condition is a condition for collecting a specific set of three-dimensional reconstructed image data. As an example, the imaging conditions include the slice thickness at the time of scanning and reconstruction, the type of reconstruction algorithm to be used, the reconstruction condition, the reconstruction function, the pixel size, the helical pitch of the helical scan, and the object is a tubular body The angle when is is included. A preferable aspect is that the imaging condition includes information on slice thickness at the time of reconstruction and scanning at a minimum. Another aspect is that the imaging condition includes, at a minimum, information on the slice thickness at the time of reconstruction and scanning, in addition to the type of algorithm for reconstruction. These parameters are used to improve the known PSF. This known PSF is information that is preset during the training process of collecting known subjects.

上述した装置依存パラメータの例を表1に要約して示す。この表では、各パラメータについての詳細情報を示す。各パラメータは、表1において、パラメータ名として記述されている。このパラメータ名は変数として機能させる。各パラメータは、典型的なCTスキャナに対して設定された一定範囲の値を有している。この一定範囲はあくまで一例である。表1における個別重み指標は整数値を採り、この整数値は、対応レンジ及び関連重みを有する個別的なサブレンジを示している。このうち、関連する重みを用いて既知PSFが重み付けされ、この重み付けされた既知PSFを用いて、撮影されたCT画像データから再構成された3次元画像データのボケ、染み、又は不明瞭さが実質的に最小化される。この数値的なレンジ値はスキャナ装置が何であるかに拠るが、1つの好適な実施形態としては、サブレンジの数、すなわち個別的な重み指標の数は変わらないものと設定できる。

Figure 2005058760
Examples of the device dependent parameters described above are summarized in Table 1. This table shows detailed information about each parameter. Each parameter is described as a parameter name in Table 1. This parameter name functions as a variable. Each parameter has a range of values set for a typical CT scanner. This certain range is merely an example. The individual weight index in Table 1 takes an integer value, which indicates an individual sub-range having a corresponding range and associated weight. Among these, the known PSF is weighted using the related weight, and the blur, stain, or ambiguity of the three-dimensional image data reconstructed from the captured CT image data using the weighted known PSF. Is substantially minimized. This numerical range value depends on what the scanner device is, but in one preferred embodiment, the number of sub-ranges, i.e. the number of individual weight indicators, can be set unchanged.
Figure 2005058760

前述した撮影条件パラメータの例を表2に要約して示す。この表では、各パラメータについての詳細情報を示す。各パラメータは、表2において、パラメータ名として記述されている。このパラメータ名は変数として機能させる。各パラメータは、典型的なCTスキャナ又は処理環境に対して設定された一定範囲の値を有している。個別重み指標は、対応レンジの個別的なサブレンジ、特定のアルゴリズム、又は特定の再構成モードを表す整数を採る。各個別重み指標は、特定の重み値とも関連付けられている。この関連付けられた重み値を用いて、既知のPSFを重み付けする。重み付けされた既知のPSFを用いて、撮影されたCT画像データから再構成された3次元画像データのボケ、染み、又は不明瞭さを実質的に最小化する。この数値的なレンジの値はスキャナ装置が何であるかに拠るが、1つの好適な実施形態としては、サブレンジの数、すなわち個別的な重み指標の数は変わらないものと設定できる。

Figure 2005058760
Examples of the above-described photographing condition parameters are summarized in Table 2. This table shows detailed information about each parameter. Each parameter is described as a parameter name in Table 2. This parameter name functions as a variable. Each parameter has a range of values set for a typical CT scanner or processing environment. The individual weight index takes an integer representing an individual subrange of the corresponding range, a specific algorithm, or a specific reconstruction mode. Each individual weight index is also associated with a specific weight value. This associated weight value is used to weight the known PSF. A weighted known PSF is used to substantially minimize blurring, smearing, or ambiguity in the 3D image data reconstructed from the captured CT image data. This numerical range value depends on what the scanner device is, but in one preferred embodiment, the number of sub-ranges, i.e. the number of individual weight indicators, can be set unchanged.
Figure 2005058760

コンボリューションフィルタの種類は、パラメータ「typeconv.filter」により表されている。このパラメータは、スキャンされたCT画像データから3次元画像を再構成する方法であるアルゴリズムについて、約40個の既知のアルゴリズムを有している。これらのアルゴリズムは、3次元再構成を行なうときの画質を調整するフィルタとして機能する。例えば、スキャンされたボディ画像データの特定の部位には別のフィルタを使用できる。 The type of convolution filter is represented by the parameter “type conv.filter ”. This parameter has about 40 known algorithms for an algorithm that is a method for reconstructing a 3D image from scanned CT image data. These algorithms function as filters that adjust the image quality when performing three-dimensional reconstruction. For example, another filter can be used for a specific part of the scanned body image data.

再構成の種類は、パラメータ「treconstruction」により表されている。このパラメータは、予め定めた、3次元再構成が実行される4つの条件を有している。一例としては、ハーフ再構成モード、フル再構成モード、ファンビーム再構成モード、及びコーンビーム再構成モードの4つから成る。 The type of reconstruction is represented by the parameter “t reconstruction ”. This parameter has four conditions under which predetermined three-dimensional reconstruction is executed. As an example, there are four modes: a half reconstruction mode, a full reconstruction mode, a fan beam reconstruction mode, and a cone beam reconstruction mode.

ヘリカルピッチを表すパラメータは「Phelical」である。このパラメータは、ヘリカルピッチが1回転当たりの寝台の移動距離に等しいという仮定の元で設定されている。4枚のスライスを同時にヘリカルスキャンする場合、例えば、X線ビームは4mmとし、ビームピッチは0.5mm〜2mmの範囲で且つヘリカルピッチは2mm〜8mmの範囲に及ぶという仮定がなされる。 The parameter representing the helical pitch is “P helical ”. This parameter is set on the assumption that the helical pitch is equal to the movement distance of the bed per rotation. In the case where four slices are simultaneously helically scanned, for example, it is assumed that the X-ray beam is 4 mm, the beam pitch is in the range of 0.5 mm to 2 mm, and the helical pitch is in the range of 2 mm to 8 mm.

このため、改善PSFは上述した各パラメータを組み合わせて決定される。すなわち、改善PSFをPSFimprovedと表記すると、PSFimprovedはおよそ以下の(1)式で定義される。 For this reason, the improved PSF is determined by combining the above-described parameters. That is, when the improved PSF is expressed as PSF improved , the PSF improved is approximately defined by the following equation (1).

[数1]
PSFimproved
=PSF(dfocus-x, dfocus-z, adct-x, dfocus to focus, tdetector collimation, treconstruction, typeconv.filter, typereconstruction, sizepixel, Phelical) ……(1)
[Equation 1]
PSF improved
= PSF (d focus-x , d focus-z , a dct-x , d focus to focus , t detector collimation , t reconstruction , type conv.filter , type reconstruction , size pixel , P helical ) …… (1)

この改善PSFを求める上で、PSFを重み付けするパラメータの組合せは任意であるが、撮影条件としては最低限、「再構成の種類」を表すパラメータ「treconstruction」を含むことが望ましい。また、別の好適な例は、撮影条件に、「コンボリューションフィルタの種類」を表すパラメータ「typeconv.filter」と「再構成の種類」を表すパラメータ「treconstruction」とを最低限、含めることである。 In obtaining this improved PSF, the combination of parameters for weighting the PSF is arbitrary, but it is desirable that the imaging condition includes at least a parameter “t reconstruction ” representing “ reconstruction type”. Another suitable example is that the imaging condition includes at least a parameter “type conv.filterindicating “convolution filter type” and a parameter “t reconstruction ” indicating “ reconstruction type”. It is.

実際の重み付け処理は様々な方法で実行される。一例としては、上述したパラメータの夫々を、個別重み指標、及び、既知のPSFの効果を向上させるために使用する対応する重み値を記述した別々のテーブルを用いて導入することが好ましい。これらの重み値の組合せの合計数は、前述したパラメータの全てに対応した個別重み指標の数の積に等しい。   The actual weighting process is performed in various ways. As an example, it is preferable to introduce each of the above-described parameters using separate tables describing individual weight indices and corresponding weight values used to improve the effect of a known PSF. The total number of combinations of these weight values is equal to the product of the number of individual weight indexes corresponding to all the above-described parameters.

Figure 2005058760
Figure 2005058760
Figure 2005058760
Figure 2005058760
Figure 2005058760
Figure 2005058760

この方法を反復実行することにより、誤差Eが最小にする対象画像Oが得られる。誤差Eの傾きに基づいて、補正ベクトルdE/dOが決められ、この補正ベクトルdE/dOを用いることで、以下の(5)式で表されるように、反復を実施していくにつれて対象画像Oを収束させることができる。   By repeatedly executing this method, the target image O that minimizes the error E is obtained. Based on the slope of the error E, the correction vector dE / dO is determined. By using the correction vector dE / dO, the target image is obtained as the iteration is performed as represented by the following equation (5). O can be converged.

[数5]
N+1=(ON−a)dE/dO ……(5)
[Equation 5]
O N + 1 = (O N−a ) dE / dO (5)

この(5)式において「a」は定数である。収束速度を最高値まで上げるには、「maximum diving method」や「conjugate gradient method」のような他の手法を用いて、定数a及び補正ベクトルを最適値に選択することが好ましい。その一方で、収束速度を上げるにつれて、収束、すなわちデ・コンボリューションには画像ノイズの影響を受け易くなるというマイナスの面もあるので、画質の収束速度とのバランスを考慮することは必要である。   In the formula (5), “a” is a constant. In order to increase the convergence speed to the maximum value, it is preferable to select the constant a and the correction vector as optimum values using other methods such as “maximum diving method” and “conjugate gradient method”. On the other hand, as the convergence speed is increased, there is a negative aspect that convergence, that is, deconvolution, is more susceptible to image noise, so it is necessary to consider the balance with the convergence speed of image quality. .

図2の好適な例に示したように、本発明にしたがって3次元再構成画像データのボケ、染み、不明瞭さを実質的に除去する上述の処理において、改善PSF、すなわちボケ最小化関数が(3)式及び(4)式における「PSF」の代わりに用いられる。このPSFimproved、すなわちボケ最小化関数を使用すると、実質的に真の画像Oとも言える、コンボリューションされた画像O´上の不要なボケを最小化することができる。 As shown in the preferred example of FIG. 2, in the above process that substantially removes the blur, smear, and obscuration of the 3D reconstructed image data according to the present invention, an improved PSF, i.e., a blur minimization function, is obtained. Used in place of “PSF” in equations (3) and (4). By using this PSF improved , that is, the blur minimization function, unnecessary blur on the convolved image O ′, which can be said to be a true image O, can be minimized.

上述では、撮影された画像データの3方向に均一に適用可能なPSFimprovedについて説明したが、このPSFimprovedはX,Y,Z軸方向それぞれに対して独立に設定してもよい。これは、通常、ボケの量がスキャンに関して方向依存性を有しているからである。このため、PSFimprovedに方向を表す別のパラメータを付加して、以下の(6)式のように、方向性を有したPSFimproved(x1, y1, z1)を設定するようにしてもよい。 In the above description, PSF improved that can be applied uniformly in three directions of captured image data has been described. However, this PSF improved may be set independently for each of the X, Y, and Z axis directions. This is because the amount of blur is usually direction dependent with respect to scanning. Therefore, another parameter indicating the direction is added to PSF improved , and PSF improved (x 1 , y 1 , z 1 ) having directionality is set as shown in the following equation (6). Also good.

[数6]
PSFimproved(xi, yi, zi)
=PSF(dfocus-x, dfocus-z, adct-x, dfocus to focus, tdetector collimation, treconstruction, typeconv.filter, typereconstruction, sizepixel, Phelical) ……(6)
[Equation 6]
PSF improved (x i , y i , z i )
= PSF (d focus-x , d focus-z , a dct-x , d focus to focus , t detector collimation , t reconstruction , type conv.filter , type reconstruction , size pixel , P helical ) …… (6)

この(6)式において、xi, yi, ziはそれぞれの座標位置、すなわち、換言すれば、スキャンの方向に対応する。さらに、既知のPSFに対する上述の改善法はまた、予め定めた斜め方向など、どのような方向を考慮して実施できる。すなわち、対象とする物体の真の画像は理想的な収集できず、それは機械的及び光学的な要素を含む各種の不正確さソースに因るものであることが分っている。このことは、PSFimprovedを用いると、以下の(7)式のように表記される。 In this equation (6), x i , y i , and z i correspond to the respective coordinate positions, that is, in other words, the scan direction. Furthermore, the above-described improvement method for known PSFs can also be implemented taking into account any direction, such as a predetermined diagonal direction. That is, it has been found that a true image of the object of interest cannot be ideally collected and is due to various inaccuracies including mechanical and optical elements. This is expressed by the following equation (7) when PSF improved is used.

[数7]
V(x、y、z)=PSFimproved(xi, yi, zi)|v(x、y、z) ……(7)
[Equation 7]
V (x, y, z) = PSF improved (x i , y i , z i ) | v (x, y, z) (7)

この(7)式において、v(x、y、z)は3次元の理想的、すなわち真の画像データであり、V(x、y、z)は収集された3次元画像データである。このため、この収集CT画像データV(x、y、z)から、殆ど理想に近くまで補正された3次元画像データv´(x、y、z)を決めることができ、この3次元画像データv´(x、y、z)は以下の式(8)のようにデ・コンボリューション処理を使って表される。   In this equation (7), v (x, y, z) is three-dimensional ideal, that is, true image data, and V (x, y, z) is collected three-dimensional image data. For this reason, the three-dimensional image data v ′ (x, y, z) corrected almost to the ideal can be determined from the acquired CT image data V (x, y, z). v ′ (x, y, z) is expressed using a deconvolution process as shown in the following equation (8).

[数8]
v´(x、y、z)=PSFimproved -1(xi, yi, zi)|v(x、y、z) ……(8)
[Equation 8]
v ′ (x, y, z) = PSF improved −1 (x i , y i , z i ) | v (x, y, z) (8)

この式(8)は前述したようにノイズの影響を受け易い形であるが、適当な反復法を使うことで、ノイズの影響を実質的に無視でき、精度を上げることができる。また、前述したように、一例として、(8)式に基づく処理は画素毎に実行することが好ましい。   This equation (8) is susceptible to noise as described above, but by using an appropriate iterative method, the influence of noise can be substantially ignored and the accuracy can be improved. As described above, as an example, it is preferable to execute the processing based on the equation (8) for each pixel.

図4を参照して、収集されたCT画像データのボケを最小化するという基本的な効果を含む好適な処理を視覚的に総括する。   With reference to FIG. 4, the preferred process including the basic effect of minimizing the blur of the collected CT image data is visually summarized.

図4(a)は、あるPSFをワイヤーモデルのような既知の対象に基づいて決めるサブ処理を示している。例えば、2本のワイヤーの長さは、使用する特定のCTスキャナに搭載している検出器の空間解像度よりも小さい。このため、図4(b)に示す如く、X,Y,Z方向で3つのPSFから成るPSFの組が得られる。この3つのPSFはそれぞれ、かなり広い点分布範囲を呈するベル型の曲線を画いている。   FIG. 4A shows a sub-process for determining a certain PSF based on a known object such as a wire model. For example, the length of the two wires is smaller than the spatial resolution of the detector mounted on the specific CT scanner used. Therefore, as shown in FIG. 4B, a set of PSFs including three PSFs in the X, Y, and Z directions is obtained. Each of the three PSFs draws a bell-shaped curve having a fairly wide point distribution range.

次いで、同一のCTスキャナに血管などの対象をスキャンさせ、図4(e)に示されるような3次元画像を再構成させる。この血管の3次元再構成画像には、血管の物理的特性を測定するときにその不正確さを誘う傾向にあるボケ部分や染み部分が含まれている。このボケや染みを含む画像は、ボケ及び染みと対象とするオリジナル又は理想的な画像とのコンボリューションの結果であると考えられる。   Next, an object such as a blood vessel is scanned by the same CT scanner, and a three-dimensional image as shown in FIG. 4E is reconstructed. The three-dimensional reconstructed image of the blood vessel includes a blurred portion or a stain portion that tends to induce inaccuracy when measuring the physical characteristics of the blood vessel. The image including the blur and the stain is considered to be a result of convolution of the blur and the stain with the target original or ideal image.

上述した撮像された特定の画像データに供するため、一組の情報が収集され、保存される。この情報には、使用するCTスキャナの装置特性に関する情報、及び、特定の画像データを収集するために実行するスキャンの条件(撮影条件)に関する情報が含まれる。図4(c)に示すように、装置情報及び撮影条件の両方の情報をパラメータとして用いられ、血管のCT撮影画像上のボケや染みを実質的に消去するためのPSFが改善される。かかるパラメータには、前述した表1及び表2を用いて説明したように、dfocus-x, dfocus-z, adct-x, dfocus to focus, tdetector collimation, treconstruction, typeconv.filter, typereconstruction, sizepixel, 及び、Phelicalから成る組み合わせが含まれる。 A set of information is collected and stored for use in the specific image data that has been imaged as described above. This information includes information related to device characteristics of the CT scanner to be used and information related to scanning conditions (imaging conditions) executed to collect specific image data. As shown in FIG. 4C, both the apparatus information and the imaging condition information are used as parameters, and the PSF for substantially eliminating the blur and stain on the CT image of the blood vessel is improved. The parameters include d focus-x , d focus-z , a dct-x , d focus to focus , t detector collimation , t reconstruction , type conv. A combination consisting of filter , type reconstruction , size pixel , and P helical is included.

この改善処理の結果として、図4(d)に模式的に示したように、図4(b)に示したPSFよりも狭い範囲を3つのPSFが得られる。この3つのPDFは、より狭い(限定された)点分布を示しており、空間解像度をより向上させている。この改善されたPDFを用いた、図4(e)に示した再構成3次元画像がデ・コンボリューション処理を受け、その結果、ボケや染みが実質的に消去される。   As a result of this improvement processing, as schematically shown in FIG. 4D, three PSFs in a narrower range than the PSF shown in FIG. 4B can be obtained. The three PDFs show a narrower (limited) point distribution, further improving the spatial resolution. The reconstructed three-dimensional image shown in FIG. 4E using this improved PDF is subjected to deconvolution processing, and as a result, blur and stain are substantially eliminated.

このボケ及び染みに対する実質的な消去(最小化)により、図4(f)に示すように、かかる血管の3次元再構成画像が明瞭は輪郭線を持って視覚化される。この結果、この血管像から物理的な特徴を測定したときに、その測定精度は格段に向上することになる。つまり、図4(e)に示すボケや染みのある血管像を用いるよりも、図4(f)に示す明瞭な改善された血管像を用いた方が遥かに優れた測定精度が得られる。   Due to the substantial erasure (minimization) with respect to the blur and the stain, the three-dimensional reconstructed image of the blood vessel is clearly visualized with a contour line as shown in FIG. As a result, when a physical feature is measured from the blood vessel image, the measurement accuracy is greatly improved. That is, much better measurement accuracy can be obtained by using the clearly improved blood vessel image shown in FIG. 4F than using the blurred or stained blood vessel image shown in FIG.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。なお、上述した実施形態は、本発明に係る画像データ処理法を医用装置に適用した場合について説明したが、リバースデザインなどの工業用の分野にも応用できる。なお、この医用装置についても、X線CTスキャナに限定されることなく、磁気共鳴イメージング装置や超音波診断装置なども含まれ、そのような医用モダリティから収集された画像データを本発明の処理の対象とすることができる。また、前述した改善PSFは、3次元画像データや3次元の再構成画像データのみならず、2次元画像データにも適用できるとともに、3次元及び2次元を組み合わせた画像データ処理法にも適用できる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention when it is practiced. In the above-described embodiment, the case where the image data processing method according to the present invention is applied to a medical device has been described. However, the embodiment can also be applied to industrial fields such as reverse design. Note that this medical apparatus is not limited to the X-ray CT scanner, and includes a magnetic resonance imaging apparatus and an ultrasonic diagnostic apparatus. Image data collected from such a medical modality is used for the processing of the present invention. Can be targeted. Further, the improved PSF described above can be applied not only to 3D image data and 3D reconstructed image data, but also to 2D image data, and also to an image data processing method combining 3D and 2D. .

本発明の一つの実施形態に係るX線CT装置の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an X-ray CT apparatus according to one embodiment of the present invention. 実施形態のX線CT装置において実行される、3次元画像データのボケ成分の補正処理の流れを示す概略フローチャート。3 is a schematic flowchart showing a flow of blur component correction processing of three-dimensional image data executed in the X-ray CT apparatus of the embodiment. 本発明で実施される3次元画像データのボケ成分の補正処理の原理を、実施形態の中で説明する図。The figure explaining the principle of the correction | amendment process of the blur component of the three-dimensional image data implemented by this invention in embodiment. 本発明で実施される3次元画像データのボケ成分の補正処理の原理を、別の実施形態の中で説明する図。The figure explaining the principle of the correction | amendment process of the blur component of the three-dimensional image data implemented by this invention in another embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11 X線管
12 X線検出器
13 DAS(データ収集装置)
14 X線検出器システム
22 記憶装置
24、32 データ処理装置
25、33 再構成装置
11 X-ray tube 12 X-ray detector 13 DAS (data collection device)
14 X-ray detector system 22 Storage device 24, 32 Data processing device 25, 33 Reconfiguration device

Claims (31)

対象物の内部構造を、与えられた撮影パラメータの下で撮影して得た実空間の3次元画像データを処理する画像データ処理装置において、
前記画像データの画素毎のボケを軽減するためのボケ関数を撮影装置の基本性能を表すパラメータ及び前記撮影パラメータの少なくとも一方に応じて設定するボケ関数設定手段と、
このボケ関数設定手段により設定されたボケ関数を用いて前記画像データにボケ軽減のための補正処理を施す補正手段と、を備えたことを特徴とする画像データ処理装置。
In an image data processing apparatus for processing 3D image data of real space obtained by photographing the internal structure of an object under given photographing parameters,
A blur function setting means for setting a blur function for reducing blur for each pixel of the image data according to at least one of a parameter representing basic performance of the photographing apparatus and the photographing parameter;
An image data processing apparatus comprising: correction means for performing correction processing for blur reduction on the image data using the blur function set by the blur function setting means.
前記3次元画像データは、放射線CT装置を用いて前記対象物としての被検体をスキャンして収集されたデータを再構成することで得られた3次元画像データであって、
前記撮影パラメータは、前記放射線CT装置の基本性能に関するパラメータと前記データ収集時に任意に設定される撮影に関するパラメータとを含むことを特徴とする請求項1に記載の画像データ処理装置。
The three-dimensional image data is three-dimensional image data obtained by reconstructing data collected by scanning a subject as the object using a radiation CT apparatus,
The image data processing apparatus according to claim 1, wherein the imaging parameters include a parameter relating to basic performance of the radiation CT apparatus and a parameter relating to imaging arbitrarily set at the time of data collection.
前記ボケ関数設定手段は、少なくとも、前記3次元画像データにおける前記被検体の体軸方向に前記ボケ関数を設定するように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の画像データ処理装置。 The image data processing apparatus according to claim 2, wherein the blur function setting unit is configured to set the blur function in at least a body axis direction of the subject in the three-dimensional image data. . 前記ボケ関数設定手段は、前記3次元画像データにおける前記被検体の体軸方向、及び、この体軸方向に直交する面に沿った2つの直交方向の合計3方向それぞれに前記ボケ関数を各別に設定するように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の画像データ処理装置。 The blur function setting means separately sets the blur function in each of a total of three directions including a body axis direction of the subject in the three-dimensional image data and two orthogonal directions along a plane orthogonal to the body axis direction. The image data processing apparatus according to claim 3, wherein the image data processing apparatus is configured to be set. 前記撮影に関するパラメータは、スキャン時及び再構成時のスライス厚を少なくとも含むことを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載の画像データ処理装置。 The image data processing apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the imaging parameter includes at least a slice thickness during scanning and reconstruction. 前記撮影に関するパラメータは、スキャン時及び再構成時のスライス厚、及び、再構成アルゴリズムの種類を少なくとも含むことを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載の画像データ処理装置。 The image data processing apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the parameters relating to imaging include at least a slice thickness at the time of scanning and reconstruction, and a type of reconstruction algorithm. 前記撮影に関するパラメータは、スキャン時及び再構成時のスライス厚、再構成アルゴリズムの種類、再構成条件、再構成関数、ピクセルサイズ、ヘリカルスキャン時のヘリカルピッチを含むことを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載の画像データ処理装置。 The imaging parameters include a slice thickness at the time of scanning and reconstruction, a type of reconstruction algorithm, a reconstruction condition, a reconstruction function, a pixel size, and a helical pitch at the time of helical scanning. 5. The image data processing device according to any one of 4. 前記補正手段は、前記画像データに、前記ボケ関数に対応した特性のデ・コンボリューション処理を施す手段であることを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1, wherein the correction unit is a unit that performs a deconvolution process with a characteristic corresponding to the blur function on the image data. 与えられた撮影パラメータの下で対象物の内部構造を撮影して得た実空間の3次元画像データの画素毎のボケを軽減するためのボケ関数を撮影装置の基本性能を表すパラメータ及び前記撮影パラメータの少なくとも一方に応じて設定し、
この設定されたボケ関数を用いて前記画像データにボケ軽減のための補正処理を施す、ことを特徴とする画像データ処理方法。
A parameter indicating the basic performance of the imaging apparatus and a blur function for reducing blur for each pixel of the three-dimensional image data in real space obtained by imaging the internal structure of the object under given imaging parameters and the imaging Set according to at least one of the parameters,
An image data processing method, wherein correction processing for blur reduction is performed on the image data using the set blur function.
スキャンして得た画像データのボケを実質的に最小化する装置において、
既知の対象をスキャンして第1の画像データを生成するとともに関心対象をスキャンして第2の画像データを生成するスキャンユニットと、
前記スキャンユニットに接続され、且つ、前記既知の対象からの前記第1の画像データに基づいてPSF(point spread function:点像分布関数)を決め、このPSFをパラメータの組合せに応じて補正して改善されたPSFを生成し、この改善されたPSFで前記第2の画像データをデ・コンボリューションの処理に処して当該第2の画像データのボケを実質的に最小化するデータ処理ユニットとを、を備えたことを特徴とする装置。
In an apparatus that substantially minimizes blurring of image data obtained by scanning,
A scan unit that scans a known object to generate first image data and scans an object of interest to generate second image data;
A PSF (point spread function) is determined based on the first image data from the known object connected to the scan unit, and the PSF is corrected according to a combination of parameters. A data processing unit for generating an improved PSF and subjecting the second image data to a deconvolution process with the improved PSF to substantially minimize blur of the second image data; A device comprising:
前記スキャンユニット及び前記データ処理ユニットに接続され、且つ、前記パラメータ、前記第1の画像データ、及び前記第2の画像データを格納するメモリユニットを備えたことを特徴とする請求項10に記載の装置。 The memory unit for storing the parameter, the first image data, and the second image data, the memory unit being connected to the scan unit and the data processing unit. apparatus. 前記データ処理ユニットは、前記改善されたPSFに基づいて前記第2の画像データの前記スキャン時のX軸方向のボケを実質的に最小化するように構成したことを特徴とする請求項10に記載の装置。 11. The data processing unit according to claim 10, wherein the data processing unit is configured to substantially minimize blur in the X-axis direction during the scanning of the second image data based on the improved PSF. The device described. 前記データ処理ユニットは、前記改善されたPSFに基づいて前記第2の画像データの前記スキャン時のY軸方向のボケを実質的に最小化するように構成したことを特徴とする請求項10に記載の装置。 11. The data processing unit according to claim 10, wherein the data processing unit is configured to substantially minimize blur in the Y-axis direction during the scanning of the second image data based on the improved PSF. The device described. 前記データ処理ユニットは、前記改善されたPSFに基づいて前記第2の画像データの前記スキャン時のZ軸方向のボケを実質的に最小化するように構成したことを特徴とする請求項10に記載の装置。 The said data processing unit is comprised so that the blur of the Z-axis direction at the time of the said scan of the said 2nd image data might be substantially minimized based on the said improved PSF. The device described. 前記データ処理ユニットは、前記改善されたPSFを前記第2の画像データの各画素に適用するように構成したことを特徴とする請求項10に記載の装置。 The apparatus of claim 10, wherein the data processing unit is configured to apply the improved PSF to each pixel of the second image data. 前記メモリユニットは、前記パラメータとして、前記スキャンを行う装置に依存した装置依存パラメータの組み合わせ及び撮影条件パラメータを含むパラメータを格納したことを特徴とする請求項11に記載の装置。 12. The apparatus according to claim 11, wherein the memory unit stores, as the parameter, a parameter including a combination of apparatus-dependent parameters depending on an apparatus that performs the scan and an imaging condition parameter. 前記メモリユニットは、前記パラメータのそれぞれを重み付けする所定組の重み値を格納したことを特徴とする請求項16に記載の装置。 The apparatus of claim 16, wherein the memory unit stores a predetermined set of weight values for weighting each of the parameters. 前記装置依存パラメータは、前記X軸方向の焦点サイズを示すパラメータdfocus-x、前記Z軸方向の焦点サイズを示すパラメータdfocus-z、前記X軸方向における検出器開口を示すパラメータadct-x、及び、焦点と回転中心との間の距離を示すパラメータdfocus to focusを含むことを特徴とする請求項16に記載の装置。 The device-dependent parameters include a parameter d focus-x indicating the focus size in the X-axis direction, a parameter d focus-z indicating the focus size in the Z-axis direction, and a parameter a dct- indicating the detector aperture in the X-axis direction. 17. The apparatus according to claim 16, comprising x and a parameter d focus to focus indicating a distance between the focus and the center of rotation. 前記撮影条件パラメータは、検出器のコリメータによるスライス厚を示すパラメータtdetector collimation、再構成時のスライス厚を示すパラメータtreconstruction、前記再構成用のコンボリューション・フィルタの種類を示すパラメータtypeconv.filter、再構成モードの種類を示すパラメータtypereconstruction、画素サイズを示すパラメータsizepixel、及び、ヘリカルピッチを示すパラメータPhelicalを含むことを特徴とする請求項16に記載の装置。 The imaging condition parameter includes a parameter t detector collimation indicating a slice thickness by a collimator of the detector , a parameter t reconstruction indicating a slice thickness at the time of reconstruction , and a parameter type conv.filter indicating a type of the convolution filter for the reconstruction . The apparatus according to claim 16, further comprising: a parameter type reconstruction indicating a type of reconstruction mode; a parameter size pixel indicating a pixel size; and a parameter P helical indicating a helical pitch. 前記データ処理ユニットは、前記第1の画像データ及び前記第2の画像データを2次元で再構成するユニットである請求項10に記載の装置。 The apparatus according to claim 10, wherein the data processing unit is a unit that reconstructs the first image data and the second image data in two dimensions. 前記データ処理ユニットは、前記第1の画像データ及び前記第2の画像データを2次元で再構成するユニットである請求項10に記載の装置。 The apparatus according to claim 10, wherein the data processing unit is a unit that reconstructs the first image data and the second image data in two dimensions. 前記データ処理ユニットは、デ・コンボリューション処理を前記第2の画像データの各画素に適用するように構成したことを特徴とする請求項10に記載の装置。 The apparatus according to claim 10, wherein the data processing unit is configured to apply a deconvolution process to each pixel of the second image data. 前記スキャンユニットはX線CTスキャナである請求項10に記載の装置。 The apparatus according to claim 10, wherein the scanning unit is an X-ray CT scanner. 前記関心対象は人体であり、前記X線CTスキャナは前記人体をX軸方向に沿った体軸方向にスキャンし、前記データ処理ユニットは前記改善されたPSFに基づいて前記Z軸方向のボケを実質的に最小化するように構成するユニットである請求項23に記載の装置。 The object of interest is a human body, the X-ray CT scanner scans the human body in a body axis direction along the X-axis direction, and the data processing unit defocuses the blur in the Z-axis direction based on the improved PSF. 24. The apparatus of claim 23, wherein the apparatus is configured to be substantially minimized. 前記データ処理ユニットは、前記改善されたPSFに基づいて前記Z軸方向に直交するX軸及びY軸の方向それぞれのボケを実質的に最小化するユニットである請求項24に記載の装置。 25. The apparatus of claim 24, wherein the data processing unit is a unit that substantially minimizes blur in each of the X-axis and Y-axis directions orthogonal to the Z-axis direction based on the improved PSF. 前記パラメータは、前記再構成時のスライス厚を示すパラメータtreconstructionを含むことを特徴とする請求項25に記載の装置。 The apparatus according to claim 25, wherein the parameter includes a parameter t reconstruction indicating a slice thickness at the time of the reconstruction . 前記パラメータは、前記再構成のモードの種類を示すパラメータtypereconstructionを含むことを特徴とする請求項26に記載の装置。 27. The apparatus according to claim 26, wherein the parameter includes a parameter type reconstruction indicating a type of the reconstruction mode. 前記データ処理ユニットは、前記第2の画像データの各画素にデ・コンボリューション処理を実行するユニットである請求項27に記載の装置。 28. The apparatus according to claim 27, wherein the data processing unit is a unit that performs a deconvolution process on each pixel of the second image data. 画像データのボケを実質的に最小化する装置において、
既知の対象をスキャンして第1の3次元画像データを生成するとともに関心対象をスキャンして第2の3次元画像データを生成するスキャンユニットと、
前記スキャンユニットに接続され、且つ、前記既知の対象からの前記第1の3次元画像データに基づいてPSF(point spread function:点像分布関数)を決め、このPSFをパラメータの組合せに応じて補正して改善されたPSFを生成し、この改善されたPSFで前記第2の3次元画像データをデ・コンボリューションの処理に処して当該第2の3次元画像データのボケを実質的に最小化するデータ処理ユニットとを、を備えたことを特徴とする装置。
In an apparatus that substantially minimizes blurring of image data,
A scan unit that scans a known object to generate first 3D image data and scans an object of interest to generate second 3D image data;
A PSF (point spread function) is determined based on the first three-dimensional image data connected to the scan unit and from the known object, and the PSF is corrected according to a combination of parameters. And generating an improved PSF, and subjecting the second 3D image data to deconvolution processing with the improved PSF to substantially minimize the blur of the second 3D image data. And a data processing unit.
前記パラメータは、前記再構成時のスライス厚を示すパラメータtreconstructionを含むことを特徴とする請求項29に記載の装置。 30. The apparatus according to claim 29, wherein the parameter includes a parameter t reconstruction indicating a slice thickness at the time of the reconstruction . 前記パラメータは、前記再構成のモードの種類を示すパラメータtypereconstructionを含むことを特徴とする請求項29に記載の装置。 The apparatus according to claim 29, wherein the parameter includes a parameter type reconstruction indicating a type of the reconstruction mode.
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