JP2006068383A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二値化画像の部分的な出っ張り領域を、曲線状に切断することができる画像処理技術を提供することを目的とする。
【解決手段】画像処理装置は、断層像を閾値処理して得られた二値化画像からその一部の部分領域を切断する切断手段を備えた画像処理装置において、前記二値化画像の輪郭線上に、少なくとも一つの画素点を含む第一点列と、該第一点列から所定画素数隔てて少なくとも二つの画素点を含む第二点列とを前記輪郭線上に沿って順次移動させる点列設定手段と、この点列設定手段によって設定される第一及び第二点列の位置情報に基づいて、それらの第一及び第二点列を結ぶ曲線を算出する曲線算出手段と、この曲線算出手段によって算出された曲線及び前記輪郭線により囲まれた複数の部分領域を前記切断手段により切断する手段と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置に係り、特に、二値化画像の部分的な出っ張り領域を曲線状に削除する技術に関する。

特許文献１には、二値化画像の部分的な出っ張り領域を削除する画像処理技術が開示されている。特許文献１の画像処理技術は、図７（ａ）のように、複数の画素点からなるｘ軸に平行な点列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５を設定し、ａ１＝ａ５＝０ ならａ２＝ａ３＝ａ４＝０とする。また、複数の画素点からなるｙ軸に平行な点列ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４を設定し、ｂ１＝ｂ４＝０ならｂ２＝ｂ３＝０とする。これにより、点列ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５及び点列ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４を切断または削除し、二値化画像の部分的な出っ張り領域を削除していた。
特開２００２-３２５７６１号公報

しかし、特許文献１の画像処理技術により二値化画像の部分的な出っ張り領域を削除すると、図７（ｂ）に示すように、切断個所が直線状になるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、二値化画像の部分的な出っ張り領域を、曲線状に切断することができる画像処理技術を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る画像処理装置は、断層像を閾値処理して得られた二値化画像からその一部の部分領域を切断する切断手段を備えた画像処理装置において、前記二値化画像の輪郭線上に、少なくとも一つの画素点を含む第一点列と、該第一点列から所定画素数隔てて少なくとも二つの画素点を含む第二点列とを前記輪郭線上に沿って順次移動させる点列設定手段と、この点列設定手段によって設定される第一及び第二点列の位置情報に基づいて、それらの第一及び第二点列を結ぶ曲線を算出する曲線算出手段と、この曲線算出手段によって算出された曲線及び前記輪郭線により囲まれた複数の部分領域を前記切断手段により切断する手段と、を備えたことを特徴とする。

これにより、二値化画像の所定領域に含まれる不要な部分領域を、曲線状に削除することができる。

また、前記切断手段によって切断される部分領域毎に面積を算出し、その算出された面積のうちの最大となる第１の部分領域と、その第１の部分領域でない第２の部分領域と、を判別する領域判別手段と、この領域判別手段によって判別された第２の部分領域を削除する削除手段と、を備えたことを特徴とする。

また、前記曲線算出手段によって算出された曲線の重心を算出する重心算出手段と、この重心算出手段によって算出された重心と前記曲線算出手段によって算出された曲線を構成する各画素点とを結ぶ直線を設定する直線設定手段と、この直線設定手段によって設定された直線を延長し、その延長された線分と重なりかつ、前記重心算出手段によって算出された重心の反対側に位置する部分領域を所定の範囲で削除する削除手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明により、二値化画像の部分的な出っ張り領域を、曲線状に切断することができる画像処理技術を提供することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る画像処理装置及び方法の好ましい実施の形態について詳説する。

まず、図６に基づいて、本実施の形態に係る画像処理装置を用いた画像処理システムのハードウェア構成について説明する。

図６に示すように、本実施の形態に係る画像処理装置１は、病院等に設置されたＬＡＮ２に接続され、ＬＡＮ２に接続されたＸ線ＣＴ装置３等の画像撮影装置から取得した画像データに基づいて画像処理を行うものである。図６には、画像撮影装置としてＸ線ＣＴ装置３のみが記載されているが、その他の画像撮影装置、例えばＭＲＩ装置、ＰＥＴ装置等を用いてもよい。

画像処理装置１は、画像処理装置１の制御を行う中央演算装置（ＣＰＵ）６１と、制御プログラム等を格納する主メモリ６２と、画像処理プログラムや画像データを格納する磁気ディスク６３と、各種パラメータの入力を行うキーボード６４と、マウス６５やトラックボール等のポインティングデバイス及びコントローラ６６と、ＣＲＴ装置や液晶ディスプレイ装置からなる表示装置６７と、これらの表示装置６７に表示する表示用データを一時的に記録する表示用メモリ６８と、上記各構成要素を互いに接続する共通バス６９とを備える。画像処理装置１は、記憶媒体として主メモリ６２と磁気ディスク６３とを備えるが、その他の記憶装置、例えば、ＦＤＤ、ＣＤ−ＲＷドライブ、ＭＯドライブ、ＺＩＰドライブ等を備えてもよい。また、画像処理装置１は、ＬＡＮ２を経由してＸ線ＣＴ装置３から画像データを取得する他、上記の記憶装置に格納された画像データを読み出すことにより取得してもよい。

画像処理装置１は、Ｘ線ＣＴ装置３が撮影した画像データに基づいて二値化処理を行い、二値化画像を生成する。そして、二値化画像に含まれる不要な出っ張り領域を削除する領域削除処理を行う。

以下、図１及び図２に基づいて、第一の実施の形態に係る領域削除処理について説明する。図１は、第一の実施の形態に係る画像処理方法であって、二つの点列を用いた領域削除例を示す模式図である。図２は、第一の実施の形態に係る画像処理方法を示すフローチャートである。

図１は、Ｘ線ＣＴ装置３を用いて被検体の腰部を断層撮影して得た画像データに基づいて二値化処理を行った結果生成した二値化画像１０を示す。二値化画像１０は、値「１」が格納された大腰筋領域１１と、値「０」が格納された大腰筋領域以外の背景領域１２とにより構成される。大腰筋領域１１には、大腰筋領域１１を抽出する際に、大腰筋の周りの臓器領域、例えば肝臓領域や腎臓領域の影響を受けた結果生成された不要な出っ張り領域１３が含まれる。表示領域１４は、出っ張り領域１３を含む画面表示領域の一例を示す。また表示領域１５は、不要な出っ張り領域を含まない画面表示領域の一例を示す。

一般に、大腰筋は、足の上げ下ろしに利用する筋肉であり、この大腰筋の発達程度、すなわち、断層面積の大きさは、つまずき易さの判断資料に用いることができる。そこで、健康診断等において大腰筋の状態を調べたり、大腰筋を鍛えるリハビリ運動の成果を測ったりする際に、画像データから大腰筋領域のみを抽出する必要がある。本実施の形態に係る画像処理技術は、上記した不要な出っ張り領域を削除して、大腰筋領域のみを抽出するのに有用である。

次に図２のステップ順に、図１の大腰筋領域１１に含まれる出っ張り領域１３の削除処理の手順について説明する。

（ステップＳ２００）
まず、画像処理の対象となる二値化画像１０のうち、大腰筋領域１１の輪郭線を、所定の輪郭線抽出処理、例えばエッジ抽出フィルタ処理等を用いて抽出する。そして、出っ張り領域１３の削除処理を開始する。

（ステップＳ２１０）
図１の表示領域１４に示すように、三つの画素点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３からなる第一点列及び、同じく三つの画素点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３からなる第二点列を、輪郭線上の初期位置（例えば左上）に設定する。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＱ１、Ｑ２、Ｑ３は数画素ずつ離れ、Ｐ３とＱ１の間は、輪郭線に沿った数え方で一定の画素数（０も含む）だけ離す。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＱ１、Ｑ２、Ｑ３は、大腰筋領域１１（値「１」が格納されている）の輪郭線上にある。なお、値が「０」の背景領域１２の縁上にあっても、原理的な変更にはならない。また、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、数画素ずつ離れるとしたが、連続する三点にしてもよい。同様に、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３も、連続する三点にしても良い。

（ステップＳ２２０）
第一点列と第二点列との間を結ぶ曲線を、非線形補間演算、例えばスプライン補間演算により求める。具体的には、Ｐ３とＱ１の間の画素座標を、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＱ１、Ｑ２、Ｑ３の位置情報を基にして、非線形補間演算により求める。表示領域１４において、太線により描かれた曲線が、非線形補間演算により算出した曲線である。

（ステップＳ２３０）
曲線により領域を切断する。曲線と大腰筋領域１１の輪郭線とに囲まれた部分領域に切断処理する。表示領域１４の曲線は、出っ張り領域１３を横切るので、曲線を基準として、出っ張り領域１３と、出っ張り領域１３を除く大腰筋領域１１とに切断することができる。

（ステップＳ２４０）
処理が大腰筋領域１１の輪郭線上を一周したかどうか判定する。具体的には、第一点列及び第二点列を構成する各画素点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が、ステップＳ２１０の初期位置と同じか否かを判定する。初期位置と異なれば、一周していないと判定してステップＳ２５０へ進む。初期位置と同じであれば、一周したと判定してステップＳ２６０へ進む。

（ステップＳ２５０）
第一点列及び第二点列を構成する各画素点を、数（１を含む）画素進め、ステップＳ２２０に進む。

（ステップＳ２６０）
面積が最大の部分領域のみを残す。ステップＳ２３０で領域切断をした結果できた各部分領域の面積を算出する。そして、面積が最大の部分領域の値は「１」を格納する。面積が最大ではない部分領域に含まれる画素点の値は、「１」から「０」に変更する。そして、領域削除処理を終了する。

上記の実施の形態では、第一点列及び第二点列を構成する画素点の個数は、一定の状態で領域を一周するが、表示領域１５に示すように、出っ張りの少ない箇所では、第一点列及び第二点列を構成する画素点の個数を変えてもよい。

次に図３及び図４に基づいて第二の実施の形態に係る領域削除処理及び方法について説明する。図３は、第二の実施の形態に係る領域削除処理を示す模式図である。図４は、第二の実施の形態に係る領域削除方法を示すフローチャートである。以下、図４のステップ順に、図３の大腰筋領域１１に含まれる出っ張り領域１７の削除処理の手順について説明する。

（ステップＳ４００）
ステップＳ２００と同様、画像処理の対象となる図３の二値化画像１０のうち、大腰筋領域１１の輪郭線を、所定の輪郭線抽出処理、例えばエッジ抽出フィルタ処理等を用いて抽出する。そして、出っ張り領域１７の削除処理を開始する。

（ステップＳ４１０）
図３の表示領域１６に示すように、二つの画素点Ｐ１、Ｐ２からなる第一点列及び、同じく二つの画素点Ｑ１、Ｑ２からなる第二点列を、輪郭線上の初期位置（例えば左上）に設定する。第一点列と第二点列とは、所定の画素数（０を含む）離して設定する。

（ステップＳ４２０）
ステップＳ２２０と同様、第一点列と第二点列との間を結ぶ曲線を、非線形補間演算、例えばスプライン補間演算により求める。表示領域１６において、太線により描かれた曲線が、非線形補間演算により算出された曲線である。

（ステップＳ４３０）
曲線の重心を算出する。重心は、曲線を構成する各画素点のＸ座標及びＹ座標の各平均値を求めることにより算出する。

（ステップＳ４４０）
ステップＳ４３０で算出した重心と、曲線を構成する各画素点と、を結ぶ直線を設定する。その直線上において、直線と曲線との交点を基準として、重心とは反対側にあり、かつ所定距離Ｌの範囲内の領域を削除する。例えば、重心から曲線上の画素点Ｒ１を通る直線を引き、Ｒ１を基準として重心とは反対側にあり、かつ所定距離Ｌ内にある領域（太線）の画素点を削除する（値０を格納する）。他の点Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｑ１、Ｑ２についても同様である。なお、ステップＳ４４０において設定する直線には、重心を始点とし、輪郭線方向に延びる半直線も含む。所定距離Ｌは、大腰筋領域Ｓの関数とし、Ｓの値に応じて長さを調節してもよい。

（ステップＳ４５０）
処理が大腰筋領域１１の輪郭線上を一周したかどうか判定する。具体的には、第一点列及び第二点列を構成する各画素点Ｐ１、Ｐ２、Ｑ１、Ｑ２、が、ステップＳ４１０の初期位置と同じか否かを判定する。初期位置と異なれば、一周していないと判定してステップＳ４６０へ進む。初期位置と同じであれば、一周したと判定して処理を終了する。

（ステップＳ４６０）
第一点列及び第二点列を構成する各画素点を、数（１を含む）画素進め、ステップＳ４２０に進む。

次に、図５に基づき、第一の実施の形態及び第二の実施の形態に係る領域切断処理を行う画像処理装置の画面表示例を説明する。

表示装置６７の画面には、第一点列及び第二点列を構成する画素点の数を選択できるように、異なる画素数（２個、３個、４個）からなる点列ボックス５０、５１、５２が表示される。画素数が少ない点列は、画像処理のスピードがより速く、画素数が多い点列は、より滑らかな曲線により領域削除処理を行うことができる。

画像処理装置の操作者は、画面に表示されている点列ボックス５０，５１，５２の中から、所望する画素数からなる点列ボックスをマウス６５でクリックすることにより選択する。選択された点列ボックスは、大腰筋領域１１の輪郭線上に表示される。図５においては、第一点列５３ａ及び第二点列５３ｂは、２つの画素点からなる点列により構成されているが、第一点列５３ａと第二点列５３ｂとは、異なる画素数からなる点列により構成されても良い。例えば、第一点列５３ａを二つの画素点からなる点列とし、第二点列５３ｂを三つの画素点からなる点列としてもよい。

また、第一点列５３ａ及び第二点列５３ｂをマウス６５でドラッグすることにより、第一点列５３ａ及び第二点列５３ｂの間の距離を調整したり、初期位置を設定したりすることができる。領域切除を行いたい出っ張り領域の幅の広狭に合わせて、第一点列５３ａ及び第二点列５３ｂの間の距離の広狭を調節してもよい。

さらに、第一点列５３ａ及び第二点列５３ｂは、領域切断処理前の二値化画像１０上に仮に設定し、仮演算することもできる。

本実施の形態では、大腰筋領域に基づいて領域切断処理を行ったが、その他の被検体の部位の断層像に基づいて生成した二値化画像についても、同様の処理を行うことができる。

図１は、第一の実施の形態に係る画像処理方法を示す模式図である。 図２は、第一の実施の形態に係る画像処理方法を示すフローチャートである。 図３は、第二の実施の形態に係る画像処理方法を示す模式図である。 図４は、第二の実施の形態に係る画像処理方法を示すフローチャートである。 図５は、画面表示の一例を示す模式図である。 図６は、本発明に係る画像処理装置のハードウェア構成を示す概略構成図である。 従来の画像処理方法を示す模式図である。

符号の説明

１…画像処理装置、２…ＬＡＮ、３…Ｘ線ＣＴ装置、６１…ＣＰＵ、６２…主メモリ、６３…磁気ディスク、６４…キーボード、６５…マウス、６６…コントローラ、６７…表示装置、６８…表示メモリ、６９…共通バス

Claims (3)

1. 断層像を閾値処理して得られた二値化画像からその一部の部分領域を切断する切断手段を備えた画像処理装置において、
   前記二値化画像の輪郭線上に、少なくとも一つの画素点を含む第一点列と、該第一点列から所定画素数隔てて少なくとも二つの画素点を含む第二点列とを前記輪郭線上に沿って順次移動させる点列設定手段と、
   この点列設定手段によって設定される第一及び第二点列の位置情報に基づいて、それらの第一及び第二点列を結ぶ曲線を算出する曲線算出手段と、
   この曲線算出手段によって算出された曲線及び前記輪郭線により囲まれた複数の部分領域を前記切断手段により切断する手段と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記切断手段によって切断される部分領域毎に面積を算出し、その算出された面積のうちの最大となる第１の部分領域と、その第１の部分領域でない第２の部分領域と、を判別する領域判別手段と、
   この領域判別手段によって判別された第２の部分領域を削除する削除手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記曲線算出手段によって算出された曲線の重心を算出する重心算出手段と、
   この重心算出手段によって算出された重心と前記曲線算出手段によって算出された曲線を構成する各画素点とを結ぶ直線を設定する直線設定手段と、
   この直線設定手段によって設定された直線を延長し、その延長された線分と重なりかつ、前記重心算出手段によって算出された重心の反対側に位置する部分領域を所定の範囲で削除する削除手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
   

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