JP2007075150A - 画像データ処理装置および画像データ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる時点で撮影された２枚の原画像データの位置合わせをして、差分画像データを得る。
【解決手段】２枚の原画像データのそれぞれに複数の関心領域を設定し、設定された関心領域の周辺に複数の画素を含む周辺領域を設定し、設定された周辺領域間の特徴量に基づき関心領域毎に２枚の原画像データのずれ量を表すシフトベクトルを求め、得られたシフトベクトルを補間し、補間されたシフトベクトルに基づいて２枚の原画像データを位置合わせをした後に、位置合わせされた画像データと、一方の原画像データの対応する画素間で差分演算を行って差分画像データを出力する画像データ処理装置。
【選択図】図１

Description

本発明は複数枚の原画像データの位置合わせして差分処理を行う画像データ処理装置、画像データ処理方法に関し、特に複数枚の医用原画像データの位置合わせして差分処理を行う画像データ処理装置に関する。

近年、医用画像診断の分野におけるディジタル画像の利用が進み、医用画像をディジタル化することで従来の銀塩写真で得られた画像では困難であった診断形態の可能性が生まれている。

すなわち、従来、患者の病状の経過観察などの目的で、異なる時点（たとえば、現在と１年前等）で撮影された２枚のＸ線フィルム画像を比較する際には、２枚のＸ線フィルムをシャウカステンに架けて医師により比較読影することが一般的に行われている。

一方ディジタル画像データを用いる場合には、先ず、患者の病状の経過観察などの目的で異なる時点で撮影された２枚のディジタルＸ線画像を正常な解剖学的構造が一致するよう位置合わせを行う。その後、２枚のディジタルＸ線画像の差分処理を行うことにより差分画像データを生成して出力することが一般的に行われている。このようにして出力された差分画像データを表示装置で表示すると共に、同時に、元となった２枚のディジタルＸ線画像データも表示装置に表示する。これらの画像を医師が比較読影することにより、２枚のディジタルＸ線画像間の経時変化をより正確に把握し、より性格な診断を行うことが可能となる。

このような比較読影用の差分ディジタルＸ線画像データを生成する処理方法については、例えば、下記に示す特許文献１に開示されている。すなわち特許文献１においては、異なる時点で撮影された２枚の胸部Ｘ線原画像データの位置合わせをした後に差分画像データを生成することが開示されている。このような差分処理は経時サブトラクション処理と呼ばれることもある。

図１０は特許文献１で開示された経時サブトラクション処理装置の構成の概略を示した図である。図１０において、画像データ入力部１で入力された２枚の医用ディジタル原画像データは、先ず前処理部２において濃度補正処理が行われる。次に、ＲＯＩマッチング部３において設定された複数の関心領域（ＲＯＩ（Region Of Interest））毎に相互相関係数の算出によるマッチング処理が行われる。これにより、関心領域（ＲＯＩ）毎に２枚の画像データのずれ量を表すシフトベクトルが計算される。

次に、多項式補間部４において、計算されたシフトベクトルが２次元のｎ次多項式により近似補間される。その後、位置合わせ部５において、いずれか一方の画像データに対してのみに近似補間されたシフトベクトルに基づき非線形歪みが与えられる。さらに、近似補間された画像データと、一方の原画像データに関し、差分演算部６により、対応する位置の画素同士が減算されて差分画像データ信号が生成される。その後、後処理部７において階調処理等が行われて出力部８に出力される。この出力部８には、表示装置、印刷装置等が含まれる。

上述した特許文献１で開示された従来の方法によれば、関心領域（ＲＯＩ）毎に最も相関の大きい位置がシフト量として求めることが出来る。しかし、対象となる原画像データに存在するノイズ等の原因により、シフトベクトルには誤差が混入する可能性がある。シフトベクトルの誤差は、後段の多項式補間部４により、ある程度抑制することは可能である。ただし、部分的に大きな誤差が混入する場合には、シフトベクトルの補間処理範囲に渡り誤差が拡散することにより、全体的に位置合わせの精度が低下することがあった。また、この２次元多項式補間によるシフトベクトルの補間処理は、計算量が多く処理時間が多く掛かるという問題もある。
特開平７−３７０７４号公報

本発明は、経時サブトラクション処理における差分データ画像信号を得るにあたり、ノイズ等の影響によりシフトベクトルに混入した誤差の影響を少なくし、位置合わせ精度の低下を防止することが可能な画像データ処理装置を提供する。さらに、本発明は、経時サブトラクション処理における差分データ画像信号を得るにあたり、シフトベクトルの補間処理計算の計算量を少なくして、より高い画質の差分画像データを、より高速に生成可能な画像データ処理装置を提供する。

実施形態においては、２枚の原画像データを入力する画像データ入力部と、２枚の原画像データのそれぞれに複数の関心領域を設定し、関心領域の周辺に複数の画素を含む周辺領域を設定する領域設定部と、２枚の原画像データの対応する周辺領域間の特徴量に基づいて、関心領域毎に２枚の原画像データのずれ量を表すシフトベクトルを求めるシフトベクトル計算部と、シフトベクトルを補間する補間部と、補間部で補間されたシフトベクトルに基づいて、一方の原画像データを変形し、他方の原画像データとの位置合わせをする位置合わせ部と、変形され、位置合わせされた画像データと、他方の原画像データの対応する画素間で差分演算を行う差分演算部と、差分演算による差分画像データを出力する差分画像データ出力部と、を備えることを特徴とする画像データ処理装置を提供する。

本発明の他の実施形態においては、制御部を更に備え、この制御部は、シフトベクトル計算部と、補間部と、位置合わせ部と、による処理を所定回数繰り返すように制御することを特徴とする画像データ処理装置を提供する。

本発明の、更に他の実施形態においては、領域設定部は、更に２枚の原画像データの少なくとも一方に対し被写体の部分にかかる複数の部分領域を設定し、部分領域に対応して異なる周辺領域を設定することを特徴とする画像データ処理装置を提供する。

本発明の更に他の実施形態においては、２枚の原画像データを入力する画像データ入力ステップと、２枚の原画像データのそれぞれに複数の関心領域を設定し、関心領域の周辺に複数の画素を含む周辺領域を設定する領域設定ステップと、周辺領域間の特徴量に基づいて関心領域毎に２枚の原画像データのずれ量を表すシフトベクトルを求めるシフトベクトル計算ステップと、シフトベクトルを補間する補間ステップと、補間ステップで補間されたシフトベクトルに基づいて一方の原画像データを変形し、他方の原画像データとの位置合わせをする位置合わせステップと、変形され、位置合わせされた画像データと、他方の原画像データの対応する画素間で差分演算を行う差分演算ステップと、差分演算による差分画像データを出力する差分画像データ出力ステップと、を備えることを特徴とする画像データ処理方法を提供する。

本発明の、更に他の実施形態においては、制御ステップを更に備え、この制御ステップは、シフトベクトル計算ステップと、補間ステップと、位置合わせステップと、による処理を所定回数繰り返すように制御することを特徴とする画像データ処理方法を提供する。

本発明の、更に他の実施形態においては、領域設定ステップは、更に２枚の原画像データの少なくとも一方に対し被写体の部分にかかる複数の部分領域を設定し、部分領域に対応して異なる周辺領域を設定することを特徴とする画像データ処理方法を提供する。

本発明によれば、シフトベクトル計算においてより高い精度のシフトベクトルを求めることが出来るため、位置合わせ精度が向上し、より高画質の差分画像データを得ることが出来る。

＜実施形態１＞
図１は本発明による画像データ処理装置の機能動作を示す機能ブロック図である。このような画像データ処理装置を実現する方法として、各部を専用のハードウェア装置として構成することも可能である。また、さらには、汎用コンピュータ上で動作するプログラムとして実現することも可能である。この場合、図１における各部はプログラムのモジュールにより実現することが出来る。

図２は本発明を実施可能なコンピュータを中心とした画像データ処理システムの一例である。図においては、コンピュータ１００、このコンピュータ１００とネットワーク４００を介して接続された医用Ｘ線画像データを生成する画像データ生成装置２００、ファイルサーバ３００で構成された画像データ処理システムを示している。

コンピュータ１００においては、中央演算装置１０１に様々な周辺装置がバス１０２を介して接続されている。さらに、インタフェース（図示せず）を通じて接続されたネットワーク４００を介して外部の画像データ生成装置２００や、ファイルサーバ３００との間で、画像データを送受信することができる。また制御装置５００はインタフェース（図示せず）によりコンピュータ１００と接続され、画像データ処理システム全体を制御する。

この構成において、本発明の実施形態を実行するためのプログラムはハードディスク１０３、ＲＯＭ１０５、あるいはネットワーク４００を介して接続されたファイルサーバ３００に格納される。図２に示す画像データ処理システムの動作の開始にあたり、マウス１０７、キーボード１０８等を用いたユーザの指示等により、この実行するためのプログラムはコンピュータ１００の内部に設けたＲＡＭ１０４に読み込まれる。そして、中央演算装置１０１がプログラムを順次実行することにより、図２に示した画像データ処理システムは、図１に示した機能ブロックで示す動作を行う。また、図２に示した制御装置５００は、図２に示した画像データ処理システムの色々な制御を行う。

以下、図 １に示した本発明の第１の実施形態である画像データ処理装置の機能ブロックの、各部の機能動作について図３に示したフローチャートを参照して詳細に説明する。先ず、ステップＳ１００において、画像データ入力部１０はユーザからの指示等、所定の指示入力に基づいて、差分処理の対象となる複数枚（以下、２枚で説明する）の原画像データ（時系列画像データ）を取り込む。この場合、２枚の原画像データは、２枚の胸部Ｘ線正面画像データである。かくして、取り込んだ２枚の原画像データに対して、縮小処理等を行ってＲＯＩ設定部１１に出力する。画像データ入力部１０としては、例えばコンピュータ１００に内臓されたハードディスク１０３、又は間接的にケーブルを介して接続されたハードディスク（図示せず）、光磁気ディスク等の記憶媒体１０６等が使用される。さらには、ネットワーク４００を介して接続されている画像データ生成装置２００等も使用することが可能である。

画像データ入力部１０に対する時系列画像データの入力指示は、画像データ処理装置を操作するユーザの指示、あるいは外部からの指示等を受けて、この画像データ処理装置を制御する制御装置５００により行われる。

画像データの縮小比率としては、例えば水平及び垂直方向の画素数が、1/4 X 1/4 のサイズとなるように縮小すると、差分画像データに必要な解像度を保持しながら、処理速度を向上させ得る観点から好ましい。ここに示したこの縮小比率の値は１つの例であり、他の縮小比率であっても良い。基本的に、この縮小比率は処理速度と解像度とを考慮して決定される。

さらに、画像データ入力部１０から、後述する画像データ処理部１９に直接出力されて読影対象となる原画像データに対しては縮小処理等を行わず、もとのままのサイズで画像データ処理部１９に出力するようにしても良い。このようにすることにより、画像データ処理部１９に与えられて読影対象となる画像データは高い解像度を維持して表示されるので、変化を強調した差分画像データとの比較読影が表示装置上で可能となる。

時系列原画像データは、たとえば、異なる時点（たとえば、現在と３ヶ月前）で撮影された同一患者の複数枚数の胸部Ｘ線正面画像データである。本実施の形態においては説明を簡略化するため、第１および第２の原画像データからなる２枚で１組の画像データとする。但し、原画像データの枚数がそれ以上である場合も、その中から２枚１組の原画像データを選択し、後述する各種処理を各組に対して適用すればよい。

図１に示す機能ブロック図において、第１原画像データＩＭ１、第２原画像データＩＭ２は画像データ入力部１０から入力される時系列の原画像データである。そして、本実施の形態においては、第１原画像データＩＭ１を最近に撮影された画像データ、第２原画像データＩＭ２を過去（たとえば、３ヶ月前）に撮影された画像データとする。なお、以降の説明では、これらの原画像データは、たとえば胸部Ｘ線正面画像データとするが、必ずしもこれに限定されるものではない。本発明はその趣旨を変更することなく他の種類の画像データに対しても適用することが可能である。

また、第１原画像データＩＭ１および第２原画像データＩＭ２はフラットパネル検出器あるいは輝尽性蛍光体を用いるＣＲ（Computed Radiography）など、ディジタルラジオグラフィシステムにより生成された画像データである。その画像データの特性は被写体撮影時の相対Ｘ線量の対数に比例するものである。

すなわち、通常ディジタルラジオグラフィシステムにより撮影されて得られた医用画像データは、シャウカステンに架けて読影していた従来の銀塩Ｘ線フィルムの特性に合わせ、非線形な階調変換処理が施される。本発明の実施形態においては、この非線形な階調変換処理を行う前の画像データを用いる。

一方、第１原画像データＩＭ１および第２原画像データＩＭ２は、先に述べたように画像データ処理部１９に対しても出力される。画像データ処理部１９は上述した階調変換処理を行い読影に最適な処理画像データを生成して出力部１８に出力する。画像データ処理部１９の処理としては、例えば図４に示すような従来の銀塩Ｘ線フィルムと類似した変換特性を持つものでも良い。また、これに加えてボケマスク処理等の周波数強調処理を行うものであっても良い。

なお、上述の画像データ処理部１９における処理を予め行い、処理後の画像データを処理前の画像データと関連付けて所定の記憶装置に記憶しておき、第１原画像データＩＭ１および第２原画像データＩＭ２が指定された時に、第１原画像データＩＭ１および第２原画像データＩＭ２と共に読み出すように構成することも可能である。

ステップＳ２００において、ＲＯＩ設定部１１は第１原画像データＩＭ１および第２原画像データＩＭ２の略対応する位置に、複数の関心領域（ＲＯＩ）を設定して拡張領域設定部１２に出力する。まずＲＯＩ設定部１１は第１原画像データＩＭ１および第２原画像データＩＭ２を解析し、この原画像データの解析に基づいて検出された被写体の複数の基準点を検出し、差分処理対象となる領域を決定する。図５（Ａ）は検出された複数の基準点と差分処理対象となる領域の例を図示したものである。図５（Ａ）において、左側が第１原画像データＩＭ１に対応する表示画面であり、右側が第２原画像データＩＭ２に対応する表示画面である。

これらの基準点は被写体の画像が有する固有の特徴に基づいて決定され、例えば図示した胸部正面画像では肺尖部（Ｌｍ１１、Ｌｍ１５、Ｌｍ２１、Ｌｍ２５）、ＣＰ角（Ｌｍ１４、Ｌｍ１８、Ｌｍ２４、Ｌｍ２８）、胸郭外縁（Ｌｍ１２、Ｌｍ１３、Ｌｍ１６、Ｌｍ１７、Ｌｍ２２、Ｌｍ２３、Ｌｍ２６、Ｌｍ２７）を検出する。そして、第１原画像データＩＭ１および第２原画像データＩＭ２について、これらの基準点を包含する矩形の差分対象領域Ｒ１およびＲ２が決定される。

これらの基準点の検出方法としては、被写体の種類に応じて所定の大きさの部分領域を設定し、この部分領域内の画像データを積算したプロファイルデータを解析することにより、被写体に固有の特徴的な点を特定して基準点としてもよい。

次にＲＯＩ設定部１１は、第１原画像データＩＭ１と第２原画像データＩＭ２に対して、差分対象領域Ｒ１の座標、全体的な位置ずれ量Ｇおよび倍率変化値Ｍから複数の関心領域を設定する。すなわち、ＲＯＩ設定部１１は差分対象領域Ｒ１およびＲ２の中心座標値（ｘｃ１、ｙｃ１）および（ｘｃ２、ｙｃ２）を計算し、第１原画像データＩＭ１と第２原画像データＩＭ２の間の全体的な位置ずれ量Ｇを式１により計算する。

また、図５（Ａ）に示す差分対象領域Ｒ１およびＲ２の左上及び右下の座標から第１原画像データＩＭ１と第２原画像データＩＭ２で表示される被写体の倍率変化値Ｍを式２により計算する。

図５（Ｂ）は第１原画像データＩＭ１および第２原画像データＩＭ２に対して設定される関心領域のうち、簡略化のため、左上の３つのみを図示したもので、図中、左側が第１原画像データＩＭ１に対応し、右側が第２原画像データＩＭ２に対応する。同図において、第１原画像データＩＭ１に対しては、サイズがＮ１×Ｎ１、第２原画像データＩＭ２に対してはＭ１×Ｍ１の矩形の関心領域（ＲＯＩ）が設定されている。ここで、第１原画像データＩＭ１に設定された関心領域（ＲＯＩ）をテンプレートＲＯＩ、第２原画像データＩＭ２に設定された関心領域（ＲＯＩ）をサーチＲＯＩと呼ぶこととする。

ＲＯＩ設定部１１は、第１原画像データＩＭ１に対し差分対象領域Ｒ１の左上に相当する位置に、最初のテンプレートＲＯＩの中心が重ね合わされるよう配置する。その後は、水平方向にΔｘ、垂直方向にΔｙの間隔で差分対象領域Ｒ１の全領域をカバーする範囲にテンプレートＲＯＩを設定する。

次に、ＲＯＩ設定部１１は、第１原画像データＩＭ１に設定されたテンプレートＲＯＩの位置と全体的な位置ずれ量Ｇおよび倍率変化値Ｍに基づいてサーチＲＯＩを設定する。すなわち、対応するｎ番目のテンプレートＲＯＩの中心座標値を（ｘ_ｎ ^ｔ、ｙ_ｎ ^ｔ）サーチＲＯＩの中心座標値を（ｘ_ｎ ^ｓ、ｙ_ｎ ^ｓ）とすると、ｎ番目のサーチＲＯＩの中心座標位置は次の式３、４で計算される。

ここで、ＮはテンプレートＲＯＩおよび対応するサーチＲＯＩの個数である。この個数は第１原画像データＩＭ１の差分対象領域Ｒ１に対してテンプレートＲＯＩが設定可能な個数から決定される。

テンプレートＲＯＩおよびサーチＲＯＩの大きさと設定間隔Δｘ、Δｙは予め決定されており、ＲＯＩ設定部１１内のメモリ（図示せず）に記憶されているものとする。これらの値は、差分対象となる被写体の種類に合わせて予め適切な値が選択されている。

例えば、対象が胸部正面画像データである場合は、テンプレートＲＯＩのサイズとして２０×２０ｍｍ、サーチＲＯＩのサイズとして２５×２５ｍｍ、設定間隔として３ｍｍ程度に相当することが好ましい。しかしながら、本発明はこれに限定されることはなく、他の値であっても適用可能である。また、関心領域（ＲＯＩ）の形状は上記のような正方形である必要はなく、矩形や他の形状であっても良い。

ＲＯＩ設定部１１は、このようにして設定された各テンプレートＲＯＩおよびサーチＲＯＩの位置およびサイズを拡張領域設定部１２に出力する。

さらに、ステップＳ３００において、拡張領域設定部１２はＲＯＩ設定部１１から入力されたテンプレートＲＯＩの周辺に拡張領域を設定し、テンプレートＲＯＩ、サーチＲＯＩの位置情報と共にシフトベクトル計算部１３に出力する。

図６（Ａ）は本実施の形態において設定された４つの拡張領域ＰＲａ、ＰＲｂ、ＰＲｃ、ＰＲｄと、テンプレートＲＯＩ、サーチＲＯＩを図示したものである。拡張領域設定部１２は拡張領域の大きさを、図に示すように長手方向にｌ、それと直交する方向にｔとし、テンプレートＲＯＩの縁との距離をｄとなるように設定する。

本実施形態において、拡張領域の大きさは被写体の種類によって予め適切な値が決定され、拡張領域設定部１２の有するメモリ（図示せず）に記憶されている。例えば、胸部Ｘ線正面画像データの場合はｌの値としてテンプレートＲＯＩのサイズＷｔ又はＨｔの５倍、ｔの値として３を選択すればよいが、必ずしもこれらの値に限定されるものではない。

また、ｄについては、図６（Ｂ）に示すように後述するシフトベクトル計算においてテンプレートＲＯＩがサーチＲＯＩの周辺に重ねて配置された時に、拡張領域とサーチＲＯＩの領域がオーバーラップしないような大きさに設定することが好ましい。すなわち、次に示す、式５及び式６を満たすように設定される。

次に、ステップＳ４００において、シフトベクトル計算部１３は拡張領域設定部１２から入力した、各関心領域（ＲＯＩ）の位置情報と拡張領域に基づいて、シフトベクトルを計算しシフトベクトル補間部１４に出力する。まずシフトベクトル計算部１３は、対応するテンプレートＲＯＩ及びサーチＲＯＩの間で正規化相互相関係数ＣＣ（ｘ、ｙ）式７、式８及び式９に従って計算する。

さらに、ステップＳ４００において、シフトベクトル計算部１３は、各テンプレートＲＯＩの周辺に設定された拡張領域と対応する位置のサーチＲＯＩ周辺の画像データから、式１０により重み係数ｗ（ｘ、ｙ）を計算する。

ここで、Ｐ_ｔ ^j(i）は第１原画像データＩＭ１において、テンプレートＲＯＩの周辺に設定された拡張領域の画像データを長手方向と直交する方向に積算したデータである。すなわち、図６（Ａ）において、ＰＲ^４およびＰＲ³は水平方向に積算し、ＰＲ^２およびＰＲ^１は垂直方向に積算したデータとなる。また、Ｐ_ｓ ^j(i）は上記の拡張領域に対応する第２原画像データＩＭ２内の同位置から計算される積算データである。また、Ｒは画像データの持つ精度から計算されるデータ範囲であり、例えば第１原画像データＩＭ１および第２原画像データＩＭ２の画素精度が１２ビットの場合は、２^１２＋１＝８１９２とすればよい。

次に、シフトベクトル計算部はＣＣ（ｘ、ｙ）とｗ（ｘ、ｙ）の積が最大となる位置（ｘ_ｍａｘ、ｙ_ｍａｘを最も相関の高い位置としてこれを元に当該ｎ番目のＲＯＩペアのシフトベクトルn_ｎとし、シフトベクトル補間部１４に出力する。

なお、上述した重み係数ｗ（ｘ、ｙ）の計算は、第１原画像データＩＭ１および第２原画像データＩＭ２における拡張領域の差分の絶対値に基づいて行われたが、これに限定される必要は無く、差分の２乗に基づいて行ってもよい。また、この場合はＲの値を２乗に対応するように変更することは言うまでもない。

このように、本発明の実施形態によれば、相互相関係数に対してその周辺の領域の画像データの異なる方法により計算される類似性により重み付けしてシフトベクトルを計算している。かつ図６に示したように水平、垂直方向に長い領域を参照して重み付けを行い広い範囲の類似性を反映している。そのため、単に関心領域（ＲＯＩ）同士の相関では局所的に類似のパターンが複数存在するような場合において、誤ったマッチング結果が得られる可能性が低減され、より精度の高いシフトベクトルを得ることができる。

さらにステップＳ６００において、シフトベクトル補間部１４は入力したシフトベクトルν＝（ν_０、ν_１、．．．ν_Ｎ−１）に対して公知のキュービックスプライン補間を用いて補間処理し、補間されたシフトベクトルν_ｆを位置合わせ部１５に出力する。シフトベクトル補間部１４は補間されたシフトベクトルν_ｆの水平、垂直方向の各ラインに渡り、それぞれの成分ごとにキュービックスプライン補間を適用する。キュービックスプライン補間については、例えば"Digital Image Warping", G. Wolberg, IEEE Computer Society Press, 1990等の文献に記載された方法に従って行えばよく、公知の技術であるので詳細説明は省略する。

なお、本発明の実施形態においては、シフトベクトルの補間方法としてキュービックスプライン補間に限定されるものではなく、上記文献に記載された他の方法によってもよい。例えば、多項式補間法との組み合わせにおいては、処理時間がかかるが、シフトベクトルに混入する誤差を抑制することが可能となり、高い位置合わせ精度を得ることができる。

さらにステップＳ７００において、位置合わせ部１５は、シフトベクトル補間部１４から入力した補間されたシフトベクトルν_ｆを用いて第２原画像データＩＭ２を変形し、第１原画像データＩＭ１と位置合わせがなされたワープ画像データＩＭ３を生成して差分演算部１６に出力する。すなわち、補間されたシフトベクトルν_ｆは第１画像データＩＭ１および第２画像データＩＭ２で表される共通の構造物間の精密な位置ずれ量を表している。従って、ワープ処理後の第２原画像データ、すなわちワープ画像データＩＭ３の各画素の位置に対して補間されたシフトベクトルν_ｆを逆方向に適用することにより、第１原画像データＩＭ１の対応する位置を求め、内挿補間処理によりリサンプリングを行って画素値を決定すればよい。この方法の詳細についても、上記の文献に記載されているため詳細説明は省略するが、リサンプリング時の内挿補間方法としては、例えば３次内挿補間等によることが差分画像データの画質上好ましい。

次にステップＳ８００において、差分演算部１６は、入力した第１原画像データＩＭ１と変形された第２原画像データ、すなわちワープ画像データＩＭ３の各画素同士を減算し、差分画像データＩＭＳを生成して後処理部１７に出力する。

さらにステップＳ９００において、後処理部１７は、入力した差分画像データＩＭＳに対して階調変換を行い、画素値を表示に適する範囲に変換した差分画像データＩＭＳ‘を生成して出力部１８に出力する。この変換は、差分処理前後の画像データの精度によって決定すればよい。

例えば、差分演算前の画像データの画素値精度が符号なしの１２ビットであった場合、差分処理により符号付の１３ビットの範囲を持つ差分画像データが生成される。ここで出力部１８の表示可能な画素値の範囲が符号なしの８ビットである場合は、１３ビットの範囲を８ビットに線形に変換すればよい。

または、差分画像データのヒストグラムを求め、その最頻値に相当する画素値を中心として所定の範囲を出力の８ビットに線形に変換しても良い。なお、入力範囲と出力範囲の変換関数は必ずしも線形である必要はなく、例えば図４に示すように非線形なものであってもよい。

さらにステップＳ１０００において、出力部１８は入力した階調変換後の差分画像データＩＭＳ‘を、その元となる第１原画像データＩＭ１、第２原画像データＩＭ２に対して読影に適した階調補正を施された画像と共に、読影に適した形態で表示する表示デバイスに出力する。このような表示デバイスとしては、例えばＣＲＴモニタ、液晶ディスプレイなどが適している。又は、電子的な表示装置に限らず、画像をハードコピー出力するレーザプリンタ等の画像出力装置であってもよい。さらに、本発明の実施形態において、出力部１８は表示デバイスである必要はなく、コンピュータに付属したハードディスクやネットワーク入出力装置であっても構わない。

以上説明したように本発明の実施形態によれば、シフトベクトルを求めるマッチング処理において、局所的な関心領域（ＲＯＩ）による相関演算に加えその周辺において異なる尺度により計算した重み付けを行っている。これにより被写体に類似のパターンが多く存在するような場合において、誤ったマッチングが行われることを抑制し、結果としてより高画質の差分画像データを得ることができる。

＜実施形態２＞
前述した第１の実施形態においては、位置合わせ処理を１回のみ行ったが、本発明の実施形態においては、複数回の位置合わせ処理を行う場合においても適用することができる。

図７は第２の実施形態による画像データ処理装置の動作フローチャートである。第２の実施形態においても、全体の構成は図１と同様である.ただし、２回目以降は前回ワープされたワープ画像ＩＭ３を、新たな処理における第２元画像データＩＭ２として処理を行う。第２の実施形態においては、第１の実施形態と異なり、新たに追加されたステップＳ１１００において、制御装置５００がステップＳ７００のワープ処理を所定回数実行したかどうかを確認する。もしここで実行済みの場合はステップＳ８００に進み、まだ実行されていない場合はステップＳ２００に戻るよう全体の処理の流れを制御する。この場合、ワープの繰り返し数は被写体の特徴等に応じて予め決定されており、制御装置５００に設けたメモリ（図示せず）おいて記憶しておけばよい。

また、２回目以降の実行においては、ステップＳ２００において画像内の基準点を検出する必要はなく、前回の位置合わせ処理で得られたシフトベクトルに基づいて新しい関心領域（ＲＯＩ）の位置を設定すればよい。

この第２の実施形態においては、ステップＳ３００において、ワープの繰り返し数に依存してテンプレートＲＯＩの拡張領域の大きさを変更する。すなわち、図６（Ａ）に示した拡張領域の長さｌをワープ回数が増えるに従い小さく設定する。

通常、ワープを行った画像データに対して再度位置合わせをする場合は、１回目と異なり位置ずれは小さくなっている。そのため、関心領域（ＲＯＩ）周辺の画像データに基づいて重み付けをするよりも、局所的な位置ずれのみを考慮することで、位置合わせ精度を確保することが出来る。例えば、１回目のワープに係るシフトベクトル計算では長さをｌとし、２回目以降を１/２、１/４としてもよいし、２回目以降は拡張領域を設定しないようにしてもよい。

＜実施形態３＞
前述した第２の実施形態では、１回の位置合わせ動作で同じ大きさの拡張領域を設定したが、画像データの部分領域ごとに異なる大きさの拡張領域を設定するようにしても良い。第３の実施形態においては、拡張領域設定部１２は第１画像データＩＭ１を入力して解析を行い、例えば図８に示すように６つの領域に分割する。同図においてＡ１、Ａ２は被写体外の領域に、Ａ３，Ａ４は肺野に、Ａ５は縦隔に、Ａ６は腹腔部に略対応する矩形領域である。

このような領域分割を行うには様々な公知の方法が利用できる。例えば簡単には入力画像データのヒストグラムを解析し、被写体に応じて予め設定された画素値に相当する部分に基づいて分割を行っても良い。さらに、これに加えて第１の実施形態で説明したように画像データのプロファイルを解析することにより、領域を特定するようにしても良い。

第３の実施形態においては、拡張領域設定部１３はＡ５、Ａ６に対して、Ａ３及びＡ４と比較して拡張領域の長さlを相対的に大きく取るようにする。縦隔や腹腔部分ではコントラストが低いためマッチングに適した構造物が十分に表示されていない。そのため、より広く周辺部分の重みをつけることにより、よりシフトベクトルの精度を上げることが可能となる。

なお、以上の実施形態においては、拡張領域の形として図６に示したものに限ることなく、例えば図９に示すような放射状に延びた形であっても良い。

本発明の実施形態における画像データ処理装置の基本機能ブロック構成図を示す。 本発明の実施形態を実行可能なコンピュータを利用したシステムの一例を示す構成図を示す。 本発明の第１の実施形態における画像データ処理装置の動作フローチャートを示す。 階調変換特性の説明図である。 本発明の実施形態における関心領域（ＲＯＩ）の設定の説明図である。 本発明の実施形態における拡張領域の設定の説明図である。 本発明の第２の実施形態における画像データ処理装置の動作フローチャートを示す。 領域分割の説明図である。 その他の拡張領域の形状図を示す。 従来例における画像データ処理装置の基本機能ブロック構成図を示す。

符号の説明

１０ 画像データ入力部
ＩＭ１ 第１原画像データ
ＩＭ２ 第２原画像データ
ＩＭ３ ワープ画像データ
１１ ＲＯＩ設定部
１２ 拡張領域設定部
１３ シフトベクトル計算部
１４ シフトベクトル補間部
１５ 位置合わせ部
１６ 差分演算部
１７ 後処理部
１８ 出力部
１９ 画像データ処理部

Claims (10)

1. ２枚の原画像データを入力する画像データ入力部と、
   前記２枚の原画像データのそれぞれに複数の関心領域を設定し、前記関心領域の周辺に複数の画素を含む周辺領域を設定する領域設定部と、
   前記２枚の原画像データの対応する周辺領域間の特徴量に基づいて、前記関心領域毎に前記２枚の原画像データのずれ量を表すシフトベクトルを求めるシフトベクトル計算部と、
   前記シフトベクトルを補間する補間部と、
   前記補間部で補間されたシフトベクトルに基づいて、前記一方の原画像データを変形し、前記他方の原画像データとの位置合わせをする位置合わせ部と、
   前記変形され、位置合わせされた画像データと、前記他方の原画像データの対応する画素間で差分演算を行う差分演算部と、
   前記差分演算による差分画像データを出力する差分画像データ出力部と、を備えることを特徴とする画像データ処理装置。
2. 前記シフトベクトル計算部は、
   前記関心領域に対応する画像データに基づき相互相関係数を計算し、該相互相関係数を前記周辺領域に対応する画像データに基づいて重み付けした結果から前記シフトベクトルを決定する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。
3. 制御部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記シフトベクトル計算部と、前記補間部と、前記位置合わせ部と、による処理を所定回数繰り返すように制御す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。
4. 前記領域設定部は、
   前記制御部による繰り返し数に基づいて前記周辺領域の大きさを変更す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。
5. 前記領域設定部は、
   更に前記２枚の原画像データのいずれかの原画像データに対して被写体の部分にかかる複数の部分領域を設定し、前記部分領域に対応して異なる前記周辺領域を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像データ処理装置。
6. ２枚の原画像データを入力する画像データ入力ステップと、
   前記２枚の原画像データのそれぞれに複数の関心領域を設定し、前記関心領域の周辺に複数の画素を含む周辺領域を設定する領域設定ステップと、
   前記周辺領域間の特徴量に基づいて前記関心領域毎に前記２枚の原画像データのずれ量を表すシフトベクトルを求めるシフトベクトル計算ステップと、
   前記シフトベクトルを補間する補間ステップと、
   前記補間ステップで補間されたシフトベクトルに基づいて前記一方の原画像データを変形し、前記他方の原画像データとの位置合わせをする位置合わせステップと、
   前記変形され、位置合わせされた画像データと、前記他方の原画像データの対応する画素間で差分演算を行う差分演算ステップと、
   前記差分演算による差分画像データを出力する差分画像データ出力ステップと、を備えることを特徴とする画像データ処理方法。
7. 前記シフトベクトル計算ステップは、
   前記関心領域に対応する画像データに基づき相互相関係数を計算し、該相互相関係数を前記周辺領域に対応する画像データに基づいて重み付けした結果から前記シフトベクトルを決定することを特徴とする請求項６に記載の画像データ処理方法。
8. 制御ステップを更に備え、
   前記制御ステップは、
   前記シフトベクトル計算ステップと、前記補間ステップと、前記位置合わせステップと、による処理を所定回数繰り返すように制御することを特徴とする請求項７に記載の画像データ処理方法。
9. 前記領域設定ステップは、
   前記制御ステップによる繰り返し数に基づいて前記周辺領域の大きさを変更することを特徴とする請求項８に記載の画像データ処理方法。
10. 前記領域設定ステップは、
    更に前記２枚の原画像データのいずれかの原画像データに対し被写体の部分にかかる複数の部分領域を設定し、前記部分領域に対応して異なる前記周辺領域を設定することを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか1項に記載の画像データ処理方法。
    

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