JP2006102091A - 乳房画像位置合わせ装置およびそのプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】 乳房画像の読影性能を向上させるための乳房画像位置合わせ装置を提供する。
【解決手段】 異なる2つの乳房画像Sl,Srの各々より乳頭部上の点または乳房領域の頂点を位置合せ基準点Kl,Krとして検出し、異なる2つの乳房画像上の互いに対応する対応点(P1l,P1r),(P2l,P2r)を各々の乳房画像より少なくとも2つ取得して、一方の乳房画像における前記基準点Kl,Krと対応点(P1l,P1r),(P2l,P2r)とを他方の乳房画像における前記基準点と対応点とに一致するように一方の乳房画像の乳房領域を変形する。
【選択図】 図9
【解決手段】 異なる2つの乳房画像Sl,Srの各々より乳頭部上の点または乳房領域の頂点を位置合せ基準点Kl,Krとして検出し、異なる2つの乳房画像上の互いに対応する対応点(P1l,P1r),(P2l,P2r)を各々の乳房画像より少なくとも2つ取得して、一方の乳房画像における前記基準点Kl,Krと対応点(P1l,P1r),(P2l,P2r)とを他方の乳房画像における前記基準点と対応点とに一致するように一方の乳房画像の乳房領域を変形する。
【選択図】 図9
Description
本発明は、比較対照となる2つの乳房画像の位置合わせ装置およびそのプログラムの改良に関するものである。
従来、乳房を放射線撮影して得られたデジタル画像信号を、コンピュータを用いて解析し、画像中に現れた腫瘤陰影や微小石灰化陰影等の異常陰影を自動的に検出することにより、画像読影者の読影熟達度が低い場合にも一定の検出レベルを確保し、診断に役立てるシステム(異常陰影候補検出システム)が開発されている(例えば、特許文献1)。
このシステムは、主として乳ガン検診で得られた乳房の放射線画像(マンモグラフィ)を表すデジタル画像信号の濃度(信号値)勾配ベクトルの集中度を評価することにより画像中の腫瘤陰影の候補を自動的に検出したり、デジタル画像信号にモフォロジー演算(ダイレーション処理,イロージョン処理,オープニング処理,クロージング処理等)を施すことにより微小石灰化陰影の候補を自動的に検出するなどのアルゴリズムによって、腫瘤陰影や微小石灰化等の異常陰影の候補を検出するものであり、このシステムで検出された異常陰影候補を、マンモグラフィ上で、例えば矩形のROI(関心領域)枠でマーキングするなどしてCRTや液晶表示装置等に表示したり、診断用のフイルムにプリントすることにより診断に供することができる。
ところで上述した異常陰影候補検出システムにより検出された異常陰影候補を含むマンモグラフィを画像表示装置の画像表示面上に表示して、医師等が観察読影する場合、左右1組の乳房画像を背中合わせにして同時に表示することが、しばしば行われている。これは、左右の乳房における正常構造は略同じであるため、それらを比較して診断に利用することができるからである。例えば、一方の画像において異常と疑われる陰影を発見した場合に、他方の画像の対応する位置においても同様な陰影が存在するか否かによって、それが異常な陰影なのか否かを確認したりする。また、マンモグラフィは、乳房を上下方向から撮影したいわゆる正面画像(MLview(またはMLOview);Medio-lateral view(またはMedio-lateral oblique view))と、左右方向から撮影したいわゆる側面画像(CCview;Cranio-caudal view)が撮影されるため、左右乳房のうち一方の乳房の正側2つの画像を並べて表示し、これらを比較対照して観察読影する場合もある。
しかし、上述したように比較対照される2つの乳房の画像を背中合わせに同時に表示する場合、両被写体の対応位置が横方向または縦方向で不揃いで表示されることがあり、この場合、比較読影を行ないにくいという問題がある。そこで、比較対照される2つの乳房の画像より乳房領域を抽出して、乳房領域の底辺の中心位置が一致するように位置合わせして比較対照する2つの乳房の画像をその表示画面上に表示させをするものが提案されている(例えば、特許文献2)。
あるいは、比較対照される2つの乳房の画像を、左右乳房のニップル位置が、縦方向に揃うように位置合わせをするものが提案されている(例えば、特許文献3)。
特開平8−294479号公報
特開平9−215684号公報
特開2002−65613公報
しかしながら、上述の各方法は比較対照される乳房画像が略同じ条件となるように撮影が行われ、例えば、左右乳房の画像が対象に現れるように撮影が行われた場合には有効であるが、乳房の傾きが異なって撮影されたような場合や、撮影方向が異なって撮影されたような場合には上述の方法を用いてもあまり有効ではなかった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、比較対照される2つの被写体の画像を表示するに際して、これら2つの乳房画像の比較読影性能を向上させるための乳房画像位置合わせ装置を提供することを目的とするものである。
本発明の乳房画像位置合わせ装置は、異なる2つの乳房画像の各々より乳頭部上の点または乳房領域の頂点を位置合せ基準点として検出する基準点検出手段と、
前記異なる2つの乳房画像上の互いに対応する対応点を各々の乳房画像より少なくとも2つ取得する対応点取得手段と、
一方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とを他方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とに一致するように少なくとも前記一方の乳房画像の乳房領域を変形する変形手段とを備えたことを特徴とするものである。
前記異なる2つの乳房画像上の互いに対応する対応点を各々の乳房画像より少なくとも2つ取得する対応点取得手段と、
一方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とを他方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とに一致するように少なくとも前記一方の乳房画像の乳房領域を変形する変形手段とを備えたことを特徴とするものである。
本発明のプログラムは、コンピュータを、
異なる2つの乳房画像の各々より乳頭部上の点または乳房領域の頂点を位置合せ基準点として検出する基準点検出手段と、
前記異なる2つの乳房画像上の互いに対応する対応点を各々の乳房画像より少なくとも2つ取得する対応点取得手段と、
一方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とを他方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とに一致するように少なくとも前記一方の乳房画像の乳房領域を変形する変形手段として機能させるものである。
異なる2つの乳房画像の各々より乳頭部上の点または乳房領域の頂点を位置合せ基準点として検出する基準点検出手段と、
前記異なる2つの乳房画像上の互いに対応する対応点を各々の乳房画像より少なくとも2つ取得する対応点取得手段と、
一方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とを他方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とに一致するように少なくとも前記一方の乳房画像の乳房領域を変形する変形手段として機能させるものである。
「一方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とを他方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とに一致するように」とは、一方の乳房画像の基準点の位置と他方の乳房画像の基準点の位置とを一致させ、対応点取得手段により対応するように指示された対応点各々の位置を両方の乳房画像で一致させることをいう。
また、前記対応点取得手段は、乳房画像上の乳房領域の底面側の端点を前記対応点として検出するものであることを特徴とするものである。
「乳房領域の底面側の端点」とは、被写体の輪郭上の乳房領域の開始点と終了点のことをいう。
前記対応点取得手段は、指示入力された点を前記対応点として取得するものであることを特徴とするものである。
前記対応点取得手段は、少なくとも3つの対応点を取得するものであれば、
前記変形手段は、前記乳房画像中に前記基準点と前記対応点のうちの3つの点からなる三角領域を複数設定し、各三角領域ごとに変形して前記基準点と前記対応点とを一致させるものが望ましい。
前記変形手段は、前記乳房画像中に前記基準点と前記対応点のうちの3つの点からなる三角領域を複数設定し、各三角領域ごとに変形して前記基準点と前記対応点とを一致させるものが望ましい。
本発明によれば、撮影された乳房画像の対応点が一致するように変形することによって、撮影条件が異なって撮影された画像を略同じ形状にすることができ観察しやすくすることができる。
また、変形する対応位置を乳房領域の底面側の端点とすることによって、傾きが異なって撮影された画像の傾きを略同じ傾きにすることができる。
また、必要に応じて対応する点を入力して変形することによって、対比観察すべき箇所の相違点がわかりやすくなる。
さらに、複数の三角領域に分けて変形することによって、基準点と3つ以上ある対応点とが一致するように乳房領域の変形することが可能になる。
以下、図面を参照して本発明の乳房画像位置合わせ装置の第1の実施の形態について説明する。
図1に示すように、乳房画像位置合わせ装置1は、異なる2つの乳房画像の各々より乳頭部上の点または乳房領域の頂点を位置合せ基準点として検出する基準点検出手段2と、前記異なる2つの乳房画像が対応する対応点を各々乳房画像より少なくとも2つ取得する対応点取得手段3と、基準点と対応点取得手段3により取得した対応点が一致するように前記乳房画像の乳房領域を変形する変形手段4とを備える。
本実施の形態では、右乳房を撮影した右乳房画像Srと左乳房を撮影した左乳房画像Slとの位置合せを行う場合について以下説明する。
基準点検出手段2は、各乳房画像S(以下、右乳房画像Srと左乳房画像Slとを区別しない場合には単に乳房画像Sという)より、乳房の輪郭を輪郭検出手段10と、輪郭検出手段10により検出された輪郭に基づいて乳頭部を検出する乳頭検出手段20を備え、検出された乳頭部上の点を検出する。
輪郭検出手段10は、乳房画像SのヒストグラムHに基づいて、撮影された被写体の輪郭を検出する。乳房画像SのヒストグラムHを作成すると、図3に示すように被写体領域と背景領域で表れる画素値のピークは異なり、被写体領域のピークは真中あたりに現れ、背景領域のピークは右側に現れる。そこで、被写体領域と背景領域との境界信号を示す閾値Thにより二値化処理をして、図2に示すように乳房画像Sを被写体領域(斜線部)と背景領域とに分離する。
次に、図4に示すように、胸壁が画像の下側にある場合には、画像の幅Wの中心(W/2)を通る線に沿って下から上に探索し(破線)、被写体領域から背景領域に変わった点をAとし、Aから左右の両方向に探索して輪郭R(以下、スキンラインという)を検出する。具体的には、例えばAを開始点として、左右両方向に進むようにAに隣接する画素の中から二値化画像の境となる画素を順次探索し、探索した画素をつないでスキンラインRとする。
そこで、乳頭検出手段20は、図5に示すように、スキンラインRに沿って長さLの曲線を設定し、この曲線の中心から曲線の両端を結ぶ直線までの距離Hを求める。長さLの曲線を徐々にずらしながら複数設定し、各曲線の中心点Pから直線までの距離Hを求め、H/Lの値が最も大きい中心点Pの近傍に乳頭部Dが存在するものとし、この中心点Pを乳頭上の点として検出する。このとき、長さLの曲線をずらす幅は、乳頭の統計的な大きさから乳頭部のスキンラインR上に曲線の中心点が少なくとも1箇所は設定されるような間隔で設定する。
あるいは、図6に示すように、輪郭検出手段10により検出されたスキンラインRに対して、統計的に得られた乳頭の大きさより乳頭部に内に入り込まない円形の構造要素Bを用いてトップハット変換を施すと(同図(A)参照)、同図(B)に示すように、乳頭の部分のみがy方向の座標値を持つような形状が得られる。この方向の座標値を持つ凸部を乳頭部Dとして検出し、検出した乳頭部Dの輪郭上の中心点を乳頭上の点として検出してもよい。
また、図7に示めすように、輪郭検出手段10により検出されたスキンラインに対して2次微分の値を求めると、同図(B)に示すように、乳頭以外では略一定の値となるが、乳頭に変わる前後(Q1、Q2)では2次微分の値が急激に変化する。この2次微分が変化するところを乳頭の開始Q1と終了Q2として乳頭部Dを検出し、検出した乳頭部Dの輪郭上の中心点を乳頭上の点として検出してもよい。
上述の各手法によって検出された乳頭上の点を乳房領域の位置合せを行う基準点とする。
対応点取得手段3は、右乳房画像Srと左乳房画像Slの各々より乳房領域の底面側にある端点、つまり、輪郭Rをたどっていったときの乳房領域の開始位置と終了位置とを対応点として検出する(図8参照)。まず、乳房画像Sの下端のX方向の中心点から左方向を走査し、乳房画像Sを被写体領域と背景領域とに分ける閾値Thより小さい画素値を持つ画素が見つかればその点を乳房の左側の端点とする。見つからなければ画像下端からY軸方向(図8の矢印の走査方向)に走査開始点を1画素ずつずらしながら走査開始点から左方向の走査を繰り返す。乳房の右側の端点も、左側の端点の検索と同様に、画像下端のX方向の中心点から右方向に走査を行って検出する。
あるいは、医師等の読影者が、CRT等の表示装置の画面上に表示されている乳房画像Sを観察して、左右の乳房画像Sの対応する位置をポインティングデバイなどを用いて指示し対応点として入力するようにしてもよい。
変形手段4は、右乳房画像Srと左乳房画像Slの基準点と対応点が一致するように変形する。まず、右乳房画像Srと左乳房画像Slでは、乳房が撮影されている向きが左右対称になっているため、左右の乳房画像Sの向きを一致するように一方の画像を反転させる。次に、左右の乳房画像Sの基準点が一致するように、左の乳房画像Slの基準点Klを乳房画Srの基準点Krの位置まで平行移動し、さらに、対応点取得手段3により検出した左の乳房画像Slの対応点P1l、P2lと右の乳房画像Srの対応点P1r、P2rとが一致するように回転を行う。回転して一致しない場合には射影変換する関数を求める(図9参照)。あるいは、ワーピングする関数を求め、この関数を用いて左の乳房画像Slの乳房領域を変形する。
上述では、左の乳房画像Slを右の乳房画像Srに一致するように変形する場合について説明したが、右の乳房画像Srを左の乳房画像Slに一致するように変形するようにしてもよい。
また、乳房領域の端点のみを対応点とするのではなく、医師等の読影者が表示装置上に表示された左右の乳房画像を観察して、解剖学的な特徴に基づいて対応点を追加指示することが可能である。例えば、図10に示すように、右の乳房画像Srに腫瘤が観察される場合、右の乳房画像Srの腫瘤が現れている位置P3r(クロスハッチ部分)とその位置に対応する左の乳房画像Sl上の位置P3lを、画像を表示してポインティングデバイス等を用いて入力して対応点とする。あるいは、乳腺の走行の状態などを観察して乳房領域の中央付近に対応点を設定するようにしてもよい。対応点を追加して3つ以上設定した場合には、図10に示すように、乳房領域を基準点と対応点のうちの3つの点を結んだ三角領域を3つ設定して、各三角領域ごとに変形する関数を求めて左右の乳房画像の基準点と各対応点の位置が一致するように変形する。三角領域に含まれない乳房領域は隣接する三角領域と同じ関数を用いて、隣接する領域と画像が連続するように変形を行う。
上述では、基準点を乳頭部を検出してその輪郭上にある点を基準点として検出したが、ガン等の疾病により乳頭が切除されている場合には、乳房画像Sから乳頭の自動検出が不可能なため、その場合には乳房領域の頂点を基準点として検出するようにしてもよい。具体的には、乳房画像SよりスキンラインRのY方向の座標がもっとも高い位置を頂点として検出する(図8参照)。あるいは、乳房領域の端点を結んだ線分より最も離れている乳房領域の輪郭上の点を頂点として検出してもよい。左右の乳房画像Sのうち一方が乳頭が切除された画像の場合には、一方の乳房画像Sは乳頭上の点を基準点とし、他方の乳房画像Sは乳房の頂点を基準点とするようにしてもよい。さらに、自動検出した基準点が適当ではないと思われる場合には、読影者が基準点を指示して入力するようにしてもよい。
上述では、左右の乳房画像について変形して位置合せを行う方法について説明したが、撮影方向が異なる画像を変形するようにしてもよい。例えば、腫瘤が存在する位置は、撮影方向が異なる場合でも、乳頭からの距離は略同じと考えられるが、撮影方向を変えて撮影を行う場合には、被写体の体位を変えて撮影をおこなうため同じ条件で撮影が行われず、乳頭からの距離が撮影方向によって異なる場合がある。そこで、MLO方向の画像とCC方向の画像に現れた腫瘤の位置が対応するように読影者が対応点を指示し、乳頭上の点と乳房の端点と読影者によって指示された対応点が一致するように3つの三角領域に分けて変形する。
以上、詳細に説明したように、2枚の乳房画像の対応点の位置が同じ位置になるように画像を変形することにより、乳房領域の対応関係がわかりやすくなり、熟練していない読影者であっても読影を行いやすくなる。また、このように変形して対応する位置を確認した後に、再度原画像を観察することによってより正確な読影をおこなうことが可能になる。
1 乳房画像位置合わせ装置
2 基準点検出手段
3 対応点取得手段
4 変形手段
10 輪郭検出手段
20 乳頭検出手段
Sr 右乳房画像
Sl 左乳房画像
S 乳房画像
H ヒストグラム
R スキンライン
Kr,Kl 基準点
P1r,P1l,P2r,P2l,P3r,P3l 対応点
2 基準点検出手段
3 対応点取得手段
4 変形手段
10 輪郭検出手段
20 乳頭検出手段
Sr 右乳房画像
Sl 左乳房画像
S 乳房画像
H ヒストグラム
R スキンライン
Kr,Kl 基準点
P1r,P1l,P2r,P2l,P3r,P3l 対応点
Claims (5)
- 異なる2つの乳房画像の各々より乳頭部上の点または乳房領域の頂点を位置合せ基準点として検出する基準点検出手段と、
前記異なる2つの乳房画像上の互いに対応する対応点を各々の乳房画像より少なくとも2つ取得する対応点取得手段と、
一方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とを他方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とに一致するように少なくとも前記一方の乳房画像の乳房領域を変形する変形手段とを備えたことを特徴とする乳房画像位置合わせ装置。 - 前記対応点取得手段が、乳房画像上の乳房領域の底面側の端点を前記対応点として検出するものであることを特徴とする請求項1記載の乳房画像位置合わせ装置。
- 前記対応点取得手段が、指示入力された点を前記対応点として取得するものであることを特徴とする請求項1記載の乳房画像位置合わせ装置。
- 前記対応点取得手段が、少なくとも3つの対応点を取得するものであり、
前記変形手段が、前記乳房画像中に前記基準点と前記対応点のうちの3つの点からなる三角領域を複数設定し、各三角領域ごとに変形して前記基準点と前記対応点とを一致させるものであることを特徴とする請求項1記載の乳房画像位置合わせ装置。 - コンピュータを、
異なる2つの乳房画像の各々より乳頭部上の点または乳房領域の頂点を位置合せ基準点として検出する基準点検出手段と、
前記異なる2つの乳房画像上の互いに対応する対応点を各々の乳房画像より少なくとも2つ取得する対応点取得手段と、
一方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とを他方の前記乳房画像における前記基準点と前記対応点取得手段により得られた対応点とに一致するように少なくとも前記一方の乳房画像の乳房領域を変形する変形手段として機能させるプログラム。
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2004
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