JP2006325616A

JP2006325616A - 画像表示補正方法

Info

Publication number: JP2006325616A
Application number: JP2005149003A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shiromaru; 淳白丸
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】被検体の撮像時における位置や姿勢の傾き、或いは不正確な撮像位置の指定による画像の表示位置の偏り又は表示方向の傾きを自動的に補正する。
【解決手段】本発明の画像表示補正方法は、被検体を撮像して取得された３次元画像データの中心軸を求めるステップと、前記中心軸と所定の基準軸とがなす第１の補正角、及び、前記中心軸の周りに前記３次元画像データを回転させるための第２の補正角とを求めるステップと、前記３次元画像データを、前記中心軸と前記基準軸とが平行となる様に前記第１の補正角だけの逆回転と、前記中心軸の周りに前記第２の補正角だけの逆回転とを行うステップと、前記中心軸が前記基準軸と一致する様に前記３次元画像データを平行移動させるステップとを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像表示を補正する方法に関し、特に画像の位置と角度を所望の状態に補正する方法に関する。

MRI装置やX線CT装置等の医用画像診断装置では、被検体の2次元断層像(以下、単に断層像という)を撮像することができ、複数の断層像をスライス面に垂直な方向に積み重ねることにより3次元画像データを得ることも可能である。

断層像を診断しやすく表示する為には、断層像を表示する際にディスプレイの中央部に画像が配置され、且つ、画像の対称軸がディスプレイの左右対称軸(鉛直方向軸)又は上下対称軸(水平方向軸)と一致していることが望ましい。しかし、被検体を撮像する際に、被検体の関心領域の中心が撮像領域の中心から偏心していると、表示される画像も同じようにディスプレイの中央部に対して偏ってしまう。また、関心領域の中心軸が撮像領域の中心軸に対して傾いていると、ディスプレイの対称軸に対して画像の対称軸が傾いてしまう。このような場合は、見た目に診断し難くなる。特に3次元画像の場合に、画像の回転軸とディスプレイの対称軸とが異なっていると、3次元画像はディスプレイ上での対称軸の周りに回転(自転)しながら公転することになり、所望の回転を行うことが困難となってしまう。

(特許文献1)には、被検体の3次元画像データから作成した投影像或いは断層像を表示するとともに、複数方向に投影するときの回転軸を表すマークをGUIに表示し、オペレータがGUIに表示されたマークをドラッグして被検体の体軸と回転軸を一致させることによって、3次元画像データの回転変換を行う方法が開示されている。
特開2005-46394号公報

しかし、(特許文献1)に記載の方法では、手動で断層像の回転軸を設定する必要があり、操作が煩雑になる課題がある。
そこで本発明の目的は、被検体の撮像時における位置や姿勢の傾き、或いは不正確な撮像位置の指定による画像の表示位置の偏り又は表示方向の傾きを自動的に補正する画像表示補正方法を実現することである。

上記課題を解決して、上記目的を達成するために、本発明の画像表示補正方法は以下の様に構成される。即ち、被検体を撮像して取得された3次元画像データの中心軸を求めるステップと、前記中心軸と所定の基準軸とがなす第1の補正角、及び、前記中心軸の周りに前記3次元画像データを回転させるための第2の補正角とを求めるステップと、前記3次元画像データを、前記中心軸と前記基準軸とが平行となる様に前記第１の補正角だけの逆回転と、前記中心軸の周りに前記第2の補正角だけの逆回転とを行うステップと、前記中心軸が前記基準軸と一致する様に前記3次元画像データを平行移動させるステップとを有する。

好ましくは、前記補正角を求めるステップは、前記被検体の体軸に垂直なアキシャル断層像を取得して、該アキシャル断層像が有する対称性に基づいて前記第2の補正角を求める。
この画像表示補正方法は、人体の構造には左右対称性があり、特に被検体の体軸に垂直なアキシャル断層像がこの左右対称性を有する場合が多いことを利用して、3次元画像表示を診断しやすい表示とするために、その位置と角度を補正するものである。

本発明によれば、ユーザが3次元画像の位置や角度を手動で補正する必要がないので、客観的な判断に基づいて迅速に画像表示を補正して、診断しやすい画像を表示することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の画像表示補正方法を実施する画像表示装置の一例の全体構成を示す図であり、この画像表示装置100は、MRI装置、X線CT装置などの撮像装置200から送られる画像データを入力し、画像処理し、画像として表示させるとともにオペレータへの操作手段を提供するGUIを表示させる画像処理部(CPU)101と、画像やその他のデータを一時的に記憶するメモリ102と、撮像装置200から送られる画像や画像処理部101で作成された投影像、画像データを含む各種情報を保存する磁気ディスク等の記憶装置103と、操作パネルや画像を表示するディスプレイ104と、ディスプレイ104に表示された操作パネルの操作を行うポインティングデバイス等の入力手段105とを備えている。

本実施形態においては、撮像装置200はMRI装置であり、図示しないが、一般的な構成として垂直方向或いは水平方向に均一な磁場を発生する静磁場磁石と、静磁場に対しX，Y及びZの3軸方向に傾斜磁場を付与する3組の傾斜磁場発生コイルと、被検体に高周波磁場を照射するRF照射コイルと、被検体から発生するNMR信号を検出するRF受信コイルと、NMR信号を信号処理する信号処理系と、傾斜磁場発生コイルおよびRF照射コイルの動作を所定の撮像シーケンスに従い制御するシーケンサと、信号処理系及びシーケンサに指令を送りその動作を制御するとともに撮像に必要な種々の計算を行う制御系とを備えている。画像表示装置100は、撮像装置(MRI装置)200と一体の画像診断装置の一部であってもよいし、撮像装置200とケーブル或いは無線で接続された独立の表示装置であってもよい。画像診断装置の一部である場合には、上記画像処理部101は画像診断装置が備える制御系(装置の制御や各種演算を行う部分)がそれを兼ねることができる。

次に、以上の画像表示装置において実施される本発明の画像表示補正方法の一実施例を図3と図4に基づいて説明する。図3は、画像表示補正方法の処理フローを示すフローチャートであり、図4は各処理ステップで行う処理の具体例を示す図である。以下の各処理ステップは、主に画像処理部101で行われる。

ステップ301で、3次元画像データ(ボリュームデータ)を記憶装置103から画像処理部101に読み込む。
3次元画像データは、例えば、複数の2次元画像データを2次元平面に垂直な方向に積み重ねて構成されたものである。この3次元画像データをディスプレイ104に表示する例を図2に示す。図2は、3次元画像データから直交三方向(その一方向が体軸方向と一致する)のMIP(Maximum Intensity Projection)画像(アキシャル画像201、サジタル画像202、コロナル画像203)を再構成して表示した例を示している。この直交三方向のMIP画像を３次元画像データから再構成することによって、たとえ３次元画像データの元データである複数の２次元画像データがオブリーク撮影されたものであっても、ほぼ体軸に沿った面又は体軸に直交する面に投影されたMIP画像を再構成することが可能になる。

ステップ302で、3次元画像データからアキシャル断層像を作製する。
図2の例では、コロナルMIP画像202上で複数の平行線204を等間隔で描画し、この平行線204に垂直な面のアキシャル断層像205を再構成(MPR;Multi Planar Reconstruction)する。このようにして再構成されたアキシャル断層像205も、ほぼ体軸に垂直な断層像となる。一般的に、人体の体軸に垂直なアキシャル断層像には、左右対称性を有する場合が多いので、この対称性を利用して、後述するような方法で画像の表示位置を補正するのが本発明の画像表示補正方法である。
図4(a)に頭部の3次元画像データから再構成したアキシャル断層像401の例を示す。この画像では、重心が偏心しており、かつ、対称軸が左側に傾いている。

ステップ303で、ステップ302で求めアキシャル断層像のピクセル情報からオブジェクト、つまり被検体画像の存在する領域を抽出する。例えば、所定の閾値を設定して、この閾値以上の値を有するピクセルを被検体画像が存在するピクセルとして、全てのピクセルを調べることによって被検体画像の存在領域を抽出する。

ステップ304で、初期の基準位置としてオブジェクトの存在領域の重心を求める。図4(b)では、頭部画像内の点402が重心を示している。

ステップ305で、重心を通る中心線の上下方向に対する角度の初期値を設定する。
尚、上下方向でなく左右方向でも、いずれかの固定した基準方向でも良い。以下同様である。

ステップ306で、ステップ304で求めた重心を通り、設定された角度の中心線を求める。図4(c)では、重心402を通る線403が中心線である。

ステップ307で、ステップ306で求めた中心線に関するオブジェクト存在領域の境界点を取得する。つまり、中心線に直交する直線(垂線)とオブジェクト境界(つまり、オブジェクト領域と背景領域との境界)との交点を境界点として取得する。この境界点は通常中心線の両側に存在する。そして、垂線を中心線方向に等間隔に移動させながら中心線の両側の境界点を取得していく。図4(d)は、中心線403に垂直な垂線と頭部画像の境界との交点404を複数求めた例を示している。

ステップ308で、両側の境界点の中心線からの距離平均が等しくなるように、中心線を平行移動させる。図4(e)では、中心線403を左側に平行移動した例を示している。

ステップ309で、一対の両側境界点と中心線との距離の差を求め、一対の両側境界点毎の距離差の平均二乗誤差を求める。図4(f)では、同じ垂線上にある2つの境界点と中心線403との各々の距離を求める様子を示している。この距離の差を複数の垂線に関して求め、それらの差の平均二乗誤差を求める。

ステップ310で、ステップ306〜309を、中心線の角度を変えて複数回繰り返す。たとえば、−180°〜＋179°の範囲を1°ずつ角度を変えて繰り返す。図4(g)では、重心402を通る複数の中心線の例を示している。

ステップ311で、ステップ310で求めた平均二乗誤差が最小の中心線(第1の中心線)がもつ上下方向(つまり、基準方向)との角度を求め、これを本断層像での最適補正角とする。図4(h)では、第1の中心線405と最適補正角θ(406)の例を示している。

ステップ312で、重心を通り、ステップ311で求めた第1の中心線に対する垂線を求める。図4(i)では、第1の中心線405に直交し、重心402に通る垂線407の例を示している。

ステップ313で、ステップ307，308と同様の処理により、ステップ312で求めた垂線を、両側の境界点の垂線からの距離の平均が等しくなるように、垂線を平行移動させる。平行移動された垂線を第2の中心線という。図4(j)では、重心402に対して垂線407を上側に平行移動させた第2の中心線408の例を示している。

ステップ314で、第1の中心線と第2の中心線との交点をこの画像の最適中心点とする。図4(k)では、点409が最適中心点である。

ステップ315で、ステッ303〜314を複数のアキシャル断層像に対して実行し、各アキシャル断層像に対して最適補正角と最適中心点を取得する。図4(l)では、複数のアキシャル断層像において、最適補正角と最適中心点を取得する例を示している。

ステップ316で、ステップ315で求めた最適中心点の集合から、それらの最適中心点に最も近い中心軸を求める。具体的には、最小二乗近似を用いて、全ての最適中心中点に最近の中心軸を求める。図4(m)では、複数のアキシャル断層像の最適中心点に最近の中心軸を求める例を示している。この中心軸と鉛直方向又は水平面とのなす角を第1の補正角とする。

ステップ317で、ステップ311及び315で求めた最適補正角の中央値を求めて、これを第2の補正角とする。

ステップ318で、ステップ316と317でそれぞれ求めた第1及び第2の補正角を用いて、3次元画像データを回転して、表示位置の補正を行う。つまり、ステップ316で求めた中心軸が基準軸としての鉛直方向と平行となるように3次元画像データを第1の補正角だけ逆回転し、その後に、3次元画像データを中心軸(つまり鉛直方向軸)の周りに第2の補正角だけ逆回転する。或いは逆に、3次元画像データを中心軸の周りに第2の補正角だけ逆回転し、その後に、3次元画像データの中心軸が鉛直方向と平行となるように第1の補正角だけ逆回転してもよい。尚、第1の補正角の逆回転の際の回転軸は、中心軸と鉛直方向軸とを含む平面に垂直な軸であれば、何れの軸でも良い。

ステップ319で、ステップ316で求めた中心軸が、鉛直方向と一致するように、3次元画像の位置を平行移動させる。この結果、3次元画像データの中心軸が、ディスプレイ104の対称軸(鉛直方向軸又は水平方向軸)に一致するとともに、左右対称又は上下対称な画像が表示されるようになる。
なお、上記ステップ318と319では、鉛直方向軸を基準軸としたが、鉛直方向に限定されず、直交三軸の何れを基準軸としても良い。

以上説明したように、本実施例によれば、ユーザが画像の位置や角度を手動で補正する必要がないので、客観的な判断に基づいて迅速な画像表示の補正が可能となる。本発明の画像表示方法は、特に表示された画像に対称性がある場合に有効である。人体構造には元々左右対称性があり、その画像にも対称性がある場合が多い。このような場合に、画像の対称性という特徴を利用して、撮像された画像の位置や方向を自動的に補正することが可能となる。

本発明の画像表示補正方法を実施する画像表示装置の一例を示す図。 3次元画像の表示の一例を示す図。本発明の画像表示補正方法の一例の処理フローを示すフローチャート図。図3のフローチャートの各処理ステップにおける処理内容の具体例を示す図。

符号の説明

100 画像表示装置
101 制御部
102 メモリ
103 磁気ディスク(記憶装置)
104 ディスプレイ

Claims

被検体を撮像して取得された３次元画像データの表示を補正する方法であって、
前記３次元画像データの中心軸を求めるステップと、
前記中心軸と所定の基準軸とがなす第１の補正角、及び、前記中心軸の周りに前記３次元画像データを回転させるための第２の補正角とを求めるステップと、
前記３次元画像データを、前記中心軸と前記基準軸とが平行となる様に前記第１の補正角だけの逆回転と、前記中心軸の周りに前記第２の補正角だけの逆回転とを行うステップと、
前記中心軸が前記基準軸と一致する様に前記３次元画像データを平行移動させるステップと、
を有することを特徴とする画像表示補正方法。
請求項１記載の画像表示補正方法において、
前記補正角を求めるステップは、前記被検体の体軸に垂直なアキシャル断層像を取得して、該アキシャル断層像が有する対称性に基づいて前記第２の補正角を求めることを特徴とする画像表示補正方法。