JP2005204959A - 連続フレーム画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮影時に被験者を固定することなく被験者の輪郭が静止し、注目臓器のみが動く動画像を取得する。
【解決手段】 複数フレームから構成される動画像において、被験者の体の一部、あるいは体につけられたマーカーの位置、大きさを認識する機能を持ち、その部分を画面上で所定の位置、大きさになるように各々のフレームの画像を表示する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、被写体を撮影するための撮像素子によって撮影された画像を表示する表示装置に係り、特に撮影された動画像を表示するための連続フレーム画像表示装置及び表示方法に関する。

被写体を透過した放射線像を撮影する放射線撮影装置として、従来は放射線を蛍光に変換する増感紙と、蛍光で感光するフィルムを密着させた、スクリーン・フィルム系と呼ばれる撮影装置が使用されてきた。また蛍光体とイメージ・インテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）を組み合わせて放射線画像の増倍を行い、この増倍された画像を光学系を介して撮像管で撮影する、Ｉ．Ｉ．−ＴＶ撮影装置も使用されてきた。前者は一般撮影と呼ばれる静止画撮影に、また後者は透視撮影と呼ばれる動画撮影に主に使用されてきた。

一方、近年画像デジタル化の要求から、デジタル画像出力を有するデジタル撮影装置が使用され始めている。一般撮影では、スクリーン・フィルム系に代わって、放射線像を潜像として蓄積するイメージングプレートを使用し、このイメージングプレートをレーザ走査することにより潜像を励起し、発生する蛍光を光電子増倍管で読み取る、コンピューテッド・ラジオグラフィ装置も使用されている。また透視撮影では、撮像管に代わってＣＣＤ等の固体撮像素子を使用する、Ｉ．Ｉ．−ＤＲ撮影装置も使用されている。コンピューテッド・ラジオグラフィ装置とＩ．Ｉ．−ＤＲ撮影装置の両者は、デジタル画像出力を有しており、医療画像のデジタル化に貢献し始めている。

また、最近では、蛍光体と大面積固体撮像素子を密着させた放射線平面検出器、いわゆるフラットパネルディテクタを使用し、光学系等を介さずに放射線像を直接デジタル化する、デジタル撮影装置が実用化されている。フラットパネルディテクタは、原理的に静止画のみならず動画も撮影可能なことから、次世代のデジタル撮影装置として期待されており、当該デジタル撮影装置によって撮影された動画像をテレビモニタなどの表示装置に表示する連続フレーム画像表示装置によって、例えば呼吸時における胸部の変化を撮影して診断に供するといった応用、またそのためのシステムも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００２−３０１０５３号公報（第４−６頁、第１−６図）

従来の連続フレーム画像表示装置においては撮影時に被験者が動いた場合は、その動きを忠実に再現して表示装置等に画像として送っていたが、診断時には画像全体の輪郭は静止し、注目する臓器のみが動くことが好ましい。このため、撮影時に被験者を固定することによって被験者の輪郭画像を固定し、注目する臓器のみが動く画像を取得していた。

しかしながら、撮影時に被験者を固定するためには、固定するための機能を撮影装置に設なければならず、撮影装置の価格が増大する、また、固定されることによる被験者への精神的負担が生ずる。という問題点があった。

そこで本発明は、撮影時に被験者を固定することなく、診断時に被験者の輪郭画像は静止し、注目臓器のみが動く画像を取得できる連続フレーム画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の請求項１に係る連続フレーム画像表示装置においては体の一部もしくは体に付けられたマーカーを認識する機能を持ち、その部分を画面上で所定の位置になるように、各々のフレームの画像を表示することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る連続フレーム画像表示装置においては、請求項１記載の連続フレーム画像表示装置において、体全体を固定したときに、切れた部分を前フレームの画像で補間することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る連続フレーム画像表示装置においては、請求項１記載の連続フレーム画像表示装置において、切れた部分は他フレームの画像も切ることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る連続フレーム画像表示装置においては、請求項１記載の連続フレーム画像表示装置において、体の部分もしくは体に付けられたマーカーの認識方法は、位置だけでなく、回転も認識して、画面内での位置を決定して表示することを特徴とする。

以上説明したように本発明の連続フレーム画像表示装置によれば、撮影装置によって撮影された複数のフレーム画像を連続して表示する連続フレーム画像表示装置において、
連続フレーム画像表示装置において、体の一部もしくは体に付けられたマーカーの位置を認識する機能を持ち、その部分をモニタ上で前フレームと同一領域に表示するよう画像を位置調整するため、撮影時に被験者を固定することなく、被験者が撮影中移動した場合でも診断時に被験者の輪郭画像は静止し、注目臓器のみが動く画像を取得できる。

（実施例１）
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は本発明を実施する連続フレーム画像表示装置（以下表示装置と称する）の概略構成を示す模式図であり、１は表示装置であり、２は表示装置に画像を送る放射線画像撮影装置（以下撮影装置と称する）である。表示装置１と撮影装置２は有線、あるいは無線通信路を介して接続されており、該通信路を通じて画像の転送が行われる。表示装置１は画像を表示するためのモニタ３、モニタ３への画像表示を制御する表示制御ＰＣ４、撮影画像を保存するためのフレームメモリ５から構成されており、表示制御ＰＣ４は撮影装置から取得した画像のフレームメモリ５への格納処理とフレームメモリに格納した画像のモニタ３への表示、モニタ３への画像表示位置の制御、モニタ特性に合わせた画像の変換などを行う。なお、図１中、フレームメモリ５は表示制御ＰＣ４とは別に構成しているが、機器構成の簡略化のためにフレームメモリとして表示制御ＰＣ４に内蔵されたメモリを使用することも可能である。撮影装置２はＸ線を照射するためのＸ線管球７、およびＸ線管球７から照射され、被写体を透過した放射線を電気信号に変換し、画像を作成するフラットパネルＸ線検出器６と、フラットパネルＸ線検出器６の動作制御とＸ線管球７の駆動制御を行うとともに、画像を表示制御ＰＣ４に転送する撮影制御ＰＣ８から構成され、Ｘ線管球７、フラットパネルＸ線検出器６はそれぞれ有線、あるいは無線通信路を介して撮影制御ＰＣ８に接続されている。

図２は図１で説明を行った撮影装置２によって撮影を実施し、表示装置１に転送された複数フレームの画像をモニタ３に表示する動作を示すフローチャートである。表示装置１が撮影装置２から画像を受信すると、Ｓ１０１で、フレームメモリ５内に画像が存在するか否かによって前フレームの画像を受け取っているかを判断し、フレームメモリ５内に画像が存在しない場合には１フレーム目の画像であると判断してＳ１０４でモニタ３へ画像を表示して処理を終了する。Ｓ１０１、フレームメモリ５内に画像が存在する場合には、前フレームの画像を受け取っていると判断し、Ｓ１０２で受信画像が前フレームの画像から移動した量を取得する。次にＳ１０３で、受信した画像と、前フレームの画像とモニタ上での表示位置を合わせるように受信画像を移動し、Ｓ１０４で受信画像をモニタ３に表示して処理を終了する。

ここで、Ｓ１０２における受信画像が前フレームの画像から移動した量を取得する手順について図３、図４、図５を用いて説明する。図３は連続した２つのフレームにおける画像の例を示している。図中（ア）に示す画像の次フレームが（イ）であり、被験者の移動により、画像が中心線Ａ−Ａ´、Ｂ−Ｂ´に対して（ア）から（イ）で移動していることを示している。図３中、（イ）画像の（ア）画像に対する移動量は、画像内の特定領域の形を認識し、２つの画像間での当該領域の位置の差によって求める。領域の認識の方法の１例について、図４を用い説明を行う。図４は表示装置１が受信した画像の１例を示しており、図中１０〜１３は、画像を１４に示す矢印の方向に１画素ずつ読み取り、１画素前との画素値の差を絶対値で表し、グラフ化した概略図である。１１、１２、１３に示すように、画像の領域端部では画素値の差が大きくなることにより、画像の領域端部を画素値から判断することができる。領域端部が認識できることによって、画像を１５に示す矢印の方向に１ラインずつ、前記説明したように１４に示す矢印の方向に１画素ずつ読み取ることによりＣ−Ｃ´のラインで１０、Ｄ−Ｄ´のラインで１１、Ｅ−Ｅ´のラインで１２、Ｆ−Ｆ´のラインで１３に示すような画像領域端部の位置情報を得ることができる。１０〜１３においては、１０では画像領域端部がなく、１１から１２にかけて画像領域の端部の間隔、すなわち１４に示す矢印方向に画像を読み取った場合に最初に端部が現れ、最後に端部が現れる点までの幅が広くなり、１２から１３にかけて画像領域の端部の間隔が狭くなっている。ここで、１５に示す矢印の始点方向から画像を読み取った場合に、最初に画像領域の端部の間隔が最大になる位置、図４においてはＥ−Ｅ´の位置を保持する。表示装置１が次フレームの画像を受信した場合には、受信画像に対して、前記説明したように１４、１５に示す矢印方向に画像読み取り処理を行い、最初に画像領域の端部の間隔が最大になる位置を取得する。以上の処理を２つのフレームの画像に対して実施することにより、図５に示すように、２つのフレームの画像で最初に画像領域の端部の間隔が最大になる位置が取得できる。ここで、図５、２０が２つのフレームの画像の上下方向の移動量であり、２１と２２の差が左右方向の移動量となる。この移動量を元にステップＳ１０３において、表示装置１が新たに受信した画像を移動することにより、２つのフレームの画像をモニタ３上で同一の位置に表示することができる。

以上説明した処理によって画像の表示位置を変更した場合のモニタ３への表示例を図６に示す。図６中、（ア）に示す画像の次に受信した画像が（イ）であり、（イ）の画像を（ア）の画像に合わせて位置を調整したものが（ウ）となる。ここで、２３に示す領域については画像（イ）中には存在しない。このため、（ア）の画像内に存在する同一の領域を合成し、（エ）の画像を得、モニタ３に表示する。

以上説明した構成、及び処理によれば、撮影装置によって撮影された動画像を表示するための連続フレーム画像表示装置において、画像上の特定の領域の位置を認識し、複数フレームの画像において画像を移動することによって、特定の領域の位置を合わせてモニタに表示することが可能となり、撮影時に被験者を固定することなく、診断時に被験者の輪郭画像は静止し、注目臓器のみが動く画像を取得できる。

（実施例２）
上記実施例１においては、画像上の特定の領域の位置を認識するための方法として、最初に画像領域の端部の間隔が最大になる位置から認識するよう構成しているが、図７、（ア）に示す画像の撮影後に被験者が頭部を傾け、（イ）に示す画像を受信した場合、上記実施例１に示す認識方法を用いると、３０が２つのフレームの画像の上下方向の移動量、３１と３２の差が左右方向の移動量となって、図中（イ）の画像を（ウ）に示すように位置調整を行ってしまい、被験者の輪郭画像が前のフレームである画像（ア）から移動してしまうという問題がある。そのため、画像の中で注目する臓器の移動とともに同時に移動する領域、例えば注目臓器近傍の画像領域の左右端部を認識するという方法を行うこともできるが、注目臓器の形、位置を認識する、その近傍の画像領域の左右端部を認識するという２つのステップで領域を認識する必要が生じ、処理が複雑になる。

このため、注目臓器の近傍で、注目臓器の移動に伴い同時に移動する領域に被写体との放射線透過量の差が大きい物質を被験者自体に貼り付けて、各フレームで被験者に貼り付けた物質の位置を検出し、被験者の移動量を求めるよう構成することも可能である。前記被写体との放射線透過量の差が大きい物質とは、例えば人体に比べて放射線透過量の低い、鉄を用いたプレート等があるが、鉄に限らずＸ線遮蔽物質として利用されているものを用いても良い。

上記実施例１と同様の構成、手順によって、本実施例を実施した場合に被験者に貼り付けた物質の位置を検出する方法について図８を用いて説明する。図８は被験者にＸ線遮蔽物質を貼りつけ、撮影装置２によって撮影を行った画像の例であり、図中３５、３６、３７はそれぞれ、画像を３３に示す矢印の方向に１画素ずつ読み取った場合に、Ｇ−Ｇ´、Ｈ−Ｈ´、Ｉ−Ｉ´で示す断面で１画素前との画素値の差を絶対値で表し、グラフ化した概略図である。画像を３４に示す矢印の方向に１ラインずつ読み取ると、３８、３９に示すような一定の間隔で、画素値が前の画素とは大きく異なる点がＨ−Ｈ´近傍に一定のライン数現れる。ここで、一定間隔で画素値が前の画素とは大きく異なる点が３４に示す矢印の方向に一定数出現することを認識することで画像上のＸ線遮蔽物質の位置を特定することが可能となる。前記一定数とは、Ｘ線遮蔽物質の大きさから求められる特定数でもよく、また被験者とフラットパネルＸ線検出器６との距離が変化することによって画像が拡大される場合があることを加味して、特定数以上としても良い。

以上の処理によって２つのフレームの画像について、図９に示すように、Ｘ線遮蔽物質の左上位置が取得される。ここで、図９、４１が２つのフレームの画像の上下方向の移動量であり、４２と４３の差が左右方向の移動量となる。この移動量を元に図２、ステップＳ１０３において、表示装置１が新たに受信した画像を移動することにより、２つのフレームの画像をモニタ３上で同一の位置に表示することができる。

以上説明した処理によって画像の表示位置を変更した場合のモニタ３への表示例を図１０に示す。図１０中、（ア）に示す画像の次に受信した画像が（イ）であり、（イ）の画像を（ア）の画像に合わせて位置を調整し、実施例１で説明したように、画像（イ）中には画像が存在しない領域について（ア）の画像内に存在する同一の領域を合成し、（ウ）の画像を得、モニタ３に表示する。

以上説明した処理によれば、上記実施例１に示した効果に加えて、注目臓器の近傍に存在し、臓器の移動にともなって同時に移動する特定の領域の位置を認識し、複数のフレーム画像において画像を移動することによって、注目臓器の表示位置を確実に固定することができる。

（実施例３）
上記実施例１、および実施例２においては、表示装置１が受信した画像の表示位置を変更し、モニタ３へ表示する場合に、位置調整によって前フレームの画像に存在し、位置調整したフレームの画像に存在しない領域があった場合に、前フレームの画像の該領域を合成して表示するよう構成しているが、画像を合成するための処理が必要となり、処理が複雑化するという問題がある。このため、位置調整したフレームの画像に存在しない領域を表示しないように構成することも可能である。

図１１に位置調整したフレームの画像に存在しない領域を表示しないよう構成した場合のモニタ３への表示例を示す。図１１中、（ア）に示す画像の次に受信した画像が（イ）であり、（イ）の画像を（ア）の画像に合わせて位置を調整したものが（ウ）となる。ここで、２４に示す領域については画像（イ）中には存在しない。このため、２４に示す領域を空白にしたままの画像（エ）をモニタ３に表示する。

以上説明した処理によれば、上記実施例１に示した効果に加えて画像を合成するための処理が不要となり、処理を簡略化することができる。

（実施例４）
上記実施例１および実施例２においては被験者が撮影中に上下、左右方向に移動した場合の実施例について説明を行っているが、被験者の体全体が傾いた場合など回転方向に画像が移動することも考えられる。

このような場合に、画像の回転角度を求め、画像全体を回転させることによって注目臓器が前フレームの画像と同一の位置に表示されるよう構成することも可能である。

上記実施例２と同様の構成、手順を実施する場合に、画像の回転角度を求める方法について図１２を用いて説明する。図１２は被験者にＸ線遮蔽物質を貼りつけ、撮影装置２によって撮影を行った画像の例である。画像を５０に示す矢印の方向に１画素ずつ読み取りながら、５１に示す矢印の方向に１ラインずつ読み取ると、５２に示すＸ線遮蔽物質の輪郭部分で、画素値が前の画素とは大きく異なる点が現れる。この領域に対してＫ−Ｋ’、Ｊ−Ｊ’のようにフレームの垂直、水平方向に平行な線を引くと、画像の回転角度は図中５３に示すように、θ＝Ｔａｎ^−１ｙ／ｘの関係から求めることができる。具体的には画像の原点を５０、５１に示す矢印の開始点方向、すなわち画像の左上とすると、Ｘ線遮蔽物質の輪郭画像５２の左上の座標を（ＬＴｘ、ＬＴｙ）、右上の座標を（ＲＴｘ、ＲＴｙ）としたとき、ｘ＝ＲＴｘ−ＬＴｘ、ｙ＝ＲＴｙＬｔｙによってｘ、ｙ値を求め、５３の式から回転角度を求める。

求められた回転角度から画像回転を行う例として、画像の中心を元に画像回転を行う場合、図１３、５４式に示すように回転前の画素位置を（Ｏｘ、Ｏｙ）、とすると、Ｔｘ＝ＯｘｃｏｓΘ−ＯｙｓｉｎΘ、Ｔｙ＝ＯｘｓｉｎΘ＋ＯｙｃｏｓΘから回転後の画素位置（Ｔｘ、Ｔｙ）が求められる。回転対象となる画像の全画素に対して回転処理を行い、元の画素位置を回転後の新しい画素位置で置き換えることによって画像の回転処理が行える。以上説明した画素座標位置の変換に加え、実施例２で行った画像の上下、左右への移動処理を行うことによって、２つのフレームの画像をモニタ３上で同一の位置に表示することができる。

以上説明した処理によって画像の表示位置を変更した場合のモニタ３への表示例を図１４に示す。図１４中、（ア）に示す画像の次に受信した画像が（イ）であり、（イ）の画像を（ア）の画像に合わせて位置を調整し、実施例１で説明したように、画像（イ）中には画像が存在しない領域について（ア）の画像内に存在する同一の領域を合成し、（ウ）の画像を得、モニタ３に表示する。

以上説明した処理によれば、上記実施例１に示した効果に加えて、注目臓器の近傍に存在し、臓器の移動にともなって同時に移動する特定の領域の回転を認識し、複数フレームの画像において画像を移動することによって、輪郭画像が回転した場合であっても、注目臓器の表示位置を確実に固定することができる。

（実施例５）
上記実施例１、実施例２および実施例４においては被験者とフラットパネルＸ線検出器６との相対角度が複数フレーム間で移動しない場合について説明を行っているが、被験者とフラットパネルＸ線検出器６との相対角度が移動し、撮影画像の大きさが変化する場合も考えられる。このような場合に、画像を伸縮させることによって注目臓器が前フレームの画像と同一の位置、大きさで表示されるよう構成することも可能である。

図１５は２つのフレーム間で被験者とフラットパネルＸ線検出器６との相対角度が移動した場合の画像の例である。図中、６はフラットパネルＸ線検出器、７はＸ線管球、６２は被験者を表しており、図中（ア）に示す画像に対して、（イ）に示す画像が被験者の移動によって変化していることを示している。

画像表示装置１が、（ア）に示す画像の次に、（イ）の画像を受信した場合には、６０に示す（ア）の画像上に存在するＸ線遮蔽物質の輪郭部分の幅Ｗ１、６１に示す（イ）の画像上に存在するＸ線遮蔽物質の輪郭部分の幅Ｗ２を求め、（イ）の画像全体を左右方向にＷ１／Ｗ２倍に拡大することによって（ア）と（イ）の２つのフレームで注目臓器の大きさが同じ画像を得る。なお、上記説明では左右方向対して画像を拡大する方法について説明を行っているが、上下方向についても同様に、Ｘ線遮蔽物質の輪郭部分の高さを求めることで前フレームの画像との高さを調整することが可能となる。以上の画像調整処理に加え、実施例２で行った画像の上下、左右への移動処理を行うことによって、２つのフレームの画像をモニタ３上で同一の位置に表示することができる。

以上説明した処理によって画像の表示位置を変更した場合のモニタ３への表示例を図１６に示す。図１６中、（ア）に示す画像の次に受信した画像が（イ）であり、（イ）の画像を（ア）の画像に合わせて位置を調整し、実施例１で説明したように、画像（イ）中には画像が存在しない領域について（ア）の画像内に存在する同一の領域を合成し、（ウ）の画像を得、モニタ３に表示する。

以上説明した処理によれば、上記実施例１に示した効果に加えて、注目臓器の近傍に存在し、臓器の移動にともなって同時に移動する特定領域の複数フレームでの幅、高さの変化を認識し、画像調整を行うとともに、各々のフレームの画像において画像を移動することによって、被験者とフラットパネルＸ線検出器との相対角度が変化し、画像の大きさが変化した場合であっても、注目臓器の表示位置、および大きさを確実に固定することができる。

本発明の実施例に係る連続フレーム画像表示装置の概略構成を示す模式図 本発明の実施例において、複数フレームの画像をモニタに表示する動作を示すフローチャート 本発明の第１の実施例における、受信画像が前フレームの画像から移動した画像例 本発明の第１の実施例における、表示装置１が受信した画像の１例の図 本発明の第１の実施例における、複数フレームの画像で画像内の特定領域の位置を認識した例を示す図 本発明の第１の実施例における、画像の表示位置を変更した場合のモニタへの表示例を示す図 本発明の第１の実施例において、画像の表示位置を変更した場合のモニタへの表示例を示す図 本発明の第２の実施例において、被験者にＸ線遮蔽物質を貼りつけて撮影を行った画像例を示す図 本発明の第２の実施例において、複数フレームの画像でＸ線遮蔽物質の左上位置を取得した例を示す図 本発明の第２の実施例における、画像の表示位置を変更した場合のモニタへの表示例を示す図 本発明の第３の実施例における、位置調整した画像に存在しない領域を表示しないよう構成した場合のモニタへの表示例を示す図 本発明の第４の実施例における、被験者が回転した場合に撮影した画像の例、および画像の回転角度を求めるための説明図 本発明の第４の実施例における、回転角度を基にした画像の回転調整を説明するための図 本発明の第４の実施例における、画像の表示位置を変更した場合のモニタへの表示例を示す図 本発明の第５の実施例における、２つのフレーム間で被験者とフラットパネルＸ線検出器との相対関係が移動した場合の画像の例を示す図 本発明の第５の実施例における、画像の表示位置を変更した場合のモニタへの表示例を示す図

符号の説明

１ 連続フレーム画像表示装置
２ 放射線画像撮影装置
３ 画像表示モニタ
４ 表示制御ＰＣ４
５ フレームメモリ
６ フラットパネルＸ線検出器
７ Ｘ線管球
８ 撮影制御ＰＣ

Claims (4)

1. 撮影装置によって撮影された複数フレームの画像を連続して表示する連続フレーム画像表示装置において、
   体の一部もしくは体に付けられたマーカーを認識する機能を持ち、その部分を画面上で所定の位置になるように、各々のフレームの画像を表示する、
   ことを特徴とした連続フレーム画像表示装置。
2. 体全体を固定したときに、切れた部分を前フレームの画像で補間することを特徴とした前記請求項１記載の連続フレーム画像表示装置。
3. 切れた部分は他フレームの画像も切ることを特徴とした前記請求項１記載の連続フレーム画像表示装置。
4. 体の部分もしくは体に付けられたマーカーの認識方法は、位置だけでなく、回転も認識して、画面内での位置を決定して表示することを特徴とした前記請求項１記載の連続フレーム画像表示装置。

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