JP2007105196A - Image processor, image processing method and its program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、胸部撮影画像に撮影された被写体の肋骨領域を検出する画像処理装置、画像処理方法およびそのプログラムに関するものである。 The present invention relates to an image processing device, an image processing method, and a program for detecting a rib region of a subject imaged in a chest image.
従来、医療分野においては、デジタル医用画像に基づいて、その画像における異常陰影を、計算機を用いて自動的に検出する診断支援装置(CAD:Computer Aided Diagnose)が提供されており、その1つとして、デジタル胸部X線画像に基づいて、その胸部の画像における腫瘤陰影を検出する胸部CADがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, in the medical field, based on a digital medical image, a diagnostic support device (CAD: Computer Aided Diagnose) that automatically detects an abnormal shadow in the image using a computer has been provided. There is a chest CAD that detects a mass shadow in an image of the chest based on the digital chest X-ray image.
胸部X線画像には、肋骨や鎖骨など様々な解剖学的特徴を有する構造物が現れた画像である、いわゆる「背景画像」が存在するが、この背景画像は、異常陰影を検出する上で障害となり、検出能力を低下させる原因となっている。そこで、このような背景画像をフィルタリング処理によって除去し、胸部CAD処理を行う手法が提案されている(例えば、特許文献1)。 The chest X-ray image includes a so-called “background image” which is an image in which structures having various anatomical features such as ribs and clavicles appear. This background image is used to detect abnormal shadows. It becomes an obstacle and causes a decrease in detection ability. Thus, a method has been proposed in which such background images are removed by filtering processing and chest CAD processing is performed (for example, Patent Document 1).
また、胸部の解剖学的構造は複雑であり、上記のフィルタリング処理を用いた胸部CADでは、背景特徴画像を十分に除去することができず、異常陰影の検出性能が向上しないという問題があった。そこで、人工画像を生成して、背景画像となる骨などの解剖学的な構造物を除去する方法が提案されている(例えば、特許文献2)。
しかしながら、胸部画像から被写体の肋骨形状を抽出しようとすると、心臓や血管など肋骨以外の構造物に影響されて肋骨形状を正確に把握することは困難であった。そのため、胸部CAD処理で異常陰影の検出を行う上で障害になっていた。 However, when trying to extract the rib shape of the subject from the chest image, it is difficult to accurately grasp the rib shape because of being affected by structures other than the ribs such as the heart and blood vessels. Therefore, it has been an obstacle to detect abnormal shadows in the chest CAD process.
本発明は、上記事情に鑑み、異常陰影の検出性能をより向上させることが可能な画像処理装置、画像処理方法およびそのプログラムを提供することを目的とするものである。 In view of the circumstances described above, an object of the present invention is to provide an image processing apparatus, an image processing method, and a program thereof that can further improve the detection performance of abnormal shadows.
本発明の画像処理装置は、被写体の胸部を単純X線撮影して得られた胸部撮影画像を記憶する胸部撮影画像記憶手段と、
前記胸部撮影画像より肋骨領域を推定する肋骨領域推定手段と、
前記胸部撮影画像上の肺野領域より前記肋骨領域を除いた肋骨外領域を抽出する肋骨外領域抽出手段と、
前記肋骨外領域の画像に基づいて、前記胸部撮影画像上の前記肺野領域内の軟部に寄与する画素値成分を推定した軟部推定画像を生成する軟部画像推定手段と、
前記胸部撮影画像より前記軟部推定画像を除去して、前記胸部撮影画像の画素値のうち肋骨に寄与する画素値成分からなる骨部推定画像を生成する骨部推定画像生成手段と、
前記骨部推定画像から肋骨領域を検出する肋骨領域検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
An image processing apparatus according to the present invention includes a chest radiograph storage unit that stores a chest radiograph obtained by simple X-ray imaging of a subject's chest,
Rib area estimation means for estimating a rib area from the chest radiograph,
Extra-radial region extraction means for extracting an extra-costal region excluding the rib region from a lung field region on the chest radiograph,
Soft part image estimation means for generating a soft part estimation image that estimates a pixel value component that contributes to a soft part in the lung field area on the chest radiograph based on the image of the extracostal area;
Bone estimated image generating means for removing the soft part estimated image from the chest captured image and generating a bone estimated image composed of pixel value components contributing to the ribs among the pixel values of the chest captured image;
And a rib area detecting means for detecting a rib area from the bone part estimation image.
また、本願発明の画像処理方法は、被写体の胸部を単純X線撮影して得られた胸部撮影画像を胸部撮影画像記憶手段に記憶する胸部撮影画像記憶ステップと、
前記胸部撮影画像より肋骨領域を推定する肋骨領域推定ステップと、
前記胸部撮影画像上の肺野領域より前記肋骨領域を除いた肋骨外領域を抽出する肋骨外領域抽出ステップと、
前記肋骨外領域の画像に基づいて、前記胸部撮影画像上の前記肺野領域内の軟部に寄与する画素値成分を推定した軟部推定画像を生成する軟部画像推定ステップと、
前記胸部撮影画像より前記軟部推定画像を除去して、前記胸部撮影画像の画素値のうち肋骨に寄与する画素値成分からなる骨部推定画像を生成する骨部推定画像生成ステップと、
前記骨部推定画像から肋骨領域を検出する肋骨領域検出ステップとを備えたことを特徴とするものである。
The image processing method of the present invention includes a chest radiograph storage step for storing a chest radiograph obtained by simple X-ray imaging of a subject's chest in a chest radiograph storage unit;
A rib region estimation step for estimating a rib region from the chest radiograph,
An extra-rib area extraction step for extracting an extra-rib area excluding the rib area from a lung field area on the chest radiograph; and
A soft part image estimation step for generating a soft part estimation image that estimates a pixel value component that contributes to a soft part in the lung field area on the chest radiograph based on the image of the extracostal area;
A bone estimated image generation step for generating a bone estimated image composed of pixel value components contributing to the ribs among the pixel values of the chest captured image by removing the soft portion estimated image from the chest captured image;
A rib region detecting step of detecting a rib region from the bone part estimation image.
また、本願発明のプログラムは、コンピュータを、
被写体の胸部を単純X線撮影して得られた胸部撮影画像を記憶する胸部撮影画像記憶手段と、
前記胸部撮影画像より肋骨領域を推定する肋骨領域推定手段と、
前記胸部撮影画像上の肺野領域より前記肋骨領域を除いた肋骨外領域を抽出する肋骨外領域抽出手段と、
前記肋骨外領域の画像に基づいて、前記胸部撮影画像上の前記肺野領域内の軟部に寄与する画素値成分を推定した軟部推定画像を生成する軟部画像推定手段と、
前記胸部撮影画像より前記軟部推定画像を除去して、前記胸部撮影画像の画素値のうち肋骨に寄与する画素値成分からなる骨部推定画像を生成する骨部推定画像生成手段と、
前記骨部推定画像から肋骨領域を検出する肋骨領域検出手段として機能させることを特徴とするものである。
Further, the program of the present invention provides a computer,
A chest radiograph storage means for storing a chest radiograph obtained by simple X-ray imaging of the subject's chest;
Rib area estimation means for estimating a rib area from the chest radiograph,
Extra-radial region extraction means for extracting an extra-costal region excluding the rib region from a lung field region on the chest radiograph,
Soft part image estimation means for generating a soft part estimation image that estimates a pixel value component that contributes to a soft part in the lung field area on the chest radiograph based on the image of the extracostal area;
Bone estimated image generating means for removing the soft part estimated image from the chest captured image and generating a bone estimated image composed of pixel value components contributing to the ribs among the pixel values of the chest captured image;
It is made to function as a rib area | region detection means to detect a rib area | region from the said bone part estimation image.
「肋骨領域」とは、胸部撮影領域上に肋骨が撮影されている領域をいい、「肋骨外領域」とは、胸部撮影画像上の肺野領域から「肋骨領域」を除いた領域をいう。 The “radial area” refers to an area where the ribs are imaged on the chest radiographing area, and the “external rib area” refers to an area obtained by removing the “radial area” from the lung field area on the chest radiographed image.
「胸部撮影画像」上の画素値は、撮影されている肋骨や心臓や肺野などの解剖学的な構造物に応じた濃度を表す画素値となり、心臓や肺野などの軟部と肋骨が重なったところは、軟部による濃度と肋骨による濃度に影響された濃度を表わす画素値となる。 The pixel value on the “chest image” is a pixel value that represents the density according to the anatomical structure such as the rib or heart or lung field being photographed, and the soft part such as the heart or lung field overlaps the rib. In other words, the pixel value represents the density influenced by the density due to the soft part and the density due to the rib.
「胸部撮影画像上の肺野領域内の軟部に寄与する画素値成分」とは、胸部撮影画像上の肺野領域内の画素値のうち肋骨の影響を除いた軟部の解剖学的な構造物に寄与する画素値成分をいう。 “A pixel value component that contributes to the soft part in the lung region on the chest radiograph” refers to the anatomical structure of the soft part excluding the influence of the ribs among the pixel values in the lung field on the chest radiograph The pixel value component that contributes to
「胸部撮影画像の画素値のうち肋骨に寄与する画素値成分」とは、「胸部撮影画像を構成する画素の画素値」から肋骨以外の解剖学的な構造物の影響を除いた肋骨に寄与する画素値成分をいう。 “The pixel value component that contributes to the ribs among the pixel values of the chest radiograph image” refers to “the pixel value of the pixels constituting the chest radiograph image” that contributes to the rib excluding the influence of anatomical structures other than the ribs This is a pixel value component.
また、軟部画像推定手段は、多数の被写体を撮影して得られた胸部撮影画像の軟部の画素値を統計的な分析手段を用いて分析した結果に基づいて推定するものが望ましい。 Further, it is desirable that the soft part image estimation means estimates based on the result of analyzing the soft part pixel value of the chest radiograph obtained by photographing a large number of subjects using a statistical analysis means.
また、前記分析手段が主成分分析であり、
前記結果として前記軟部の主成分画像を得るものであれば、
前軟部画像推定手段は、前記得られた主成分画像の重み付け加算により前記所定の被写体の軟部の画素値を推定した軟部推定画像を生成するものであることを特徴とするものであってもよい。
The analysis means is principal component analysis,
If the main component image of the soft part is obtained as a result,
The pre-soft part image estimation means may generate the soft part estimation image in which the pixel value of the soft part of the predetermined subject is estimated by weighted addition of the obtained principal component images. .
「主成分画像」は、軟部の画素値を主成分分析した結果得られた主成分を表わす画像をいう。 A “principal component image” refers to an image representing a principal component obtained as a result of principal component analysis of pixel values of a soft part.
本発明によれば、胸部撮影画像上の肋骨領域を除いた肋骨外領域から軟部画像を推定し、胸部撮影画像より推定した軟部画像除去して骨部推定画像を生成し、軟部の影響が除去された骨部推定画像から肋骨領域を検出することにより、肋骨領域の精度よく検出することができる。 According to the present invention, the soft part image is estimated from the extracostal area excluding the rib area on the chest radiographed image, the soft part image estimated from the chest radiograph image is removed, and the bone part estimation image is generated, and the influence of the soft part is removed. By detecting the rib region from the estimated bone part estimation image, the rib region can be detected with high accuracy.
また、主成分分析により肋骨領域を除いた肋骨外領域から軟部画像を推定することにより、肋骨と重なって撮影された軟部の画像を推定することが可能になり、軟部の影響を除いた骨部画像から肋骨領域を正確に推定することが可能になる。 In addition, by estimating the soft part image from the extracostal area excluding the rib area by principal component analysis, it becomes possible to estimate the soft part image that was taken over the rib, and the bone part excluding the influence of the soft part It is possible to accurately estimate the rib area from the image.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図1は本発明の画像処理装置の概略構成を示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image processing apparatus according to the present invention.
図1に示すように画像処理装置1は、被写体の胸部を単純X線撮影して得られた胸部撮影画像100を記憶する胸部撮影画像記憶手段10と、胸部撮影画像より肋骨領域を推定する肋骨領域推定手段20と、胸部撮影画像上の肺野領域より前記肋骨領域を除いた肋骨外領域を抽出する肋骨外領域抽出手段30と、肋骨外領域の画像に基づいて、前記胸部撮影画像上の前記肺野領域内の軟部に寄与する画素値成分を推定した軟部推定画像を生成する軟部画像推定手段40と、胸部撮影画像より前記軟部推定画像を除去して、前記胸部撮影画像の画素値のうち肋骨に寄与する画素値成分からなる骨部推定画像を生成する骨部推定画像生成手段50と、骨部推定画像から肋骨領域を検出する肋骨領域検出手段60とを備える。 As shown in FIG. 1, the image processing apparatus 1 includes a chest photographed image storage unit 10 that stores a chest photographed image 100 obtained by performing simple X-ray photography of a subject's chest, and a rib that estimates a rib region from the chest photographed image. Based on the region estimation means 20, the extracostal region extraction means 30 for extracting the extracostal region from the lung field region on the chest radiograph image, and the extracostal region image, A soft part image estimating means 40 for generating a soft part estimated image in which a pixel value component contributing to a soft part in the lung field region is estimated; and removing the soft part estimated image from the chest photographed image; Of these, a bone portion estimated image generating means 50 for generating a bone portion estimated image composed of pixel value components contributing to the ribs and a rib region detecting means 60 for detecting a rib region from the bone portion estimated image are provided.
胸部撮影画像100は、CR装置などを用いて、被写体を単純X線撮影して得られる画像である。単純X線撮影して取得された画像には、被写体の胸部内の解剖学的な組織のX線透過率(あるいは吸収率)に応じた濃度の画素値で各組織が現れる。肋骨などはX線の吸収率が高いために、肋骨が存在する部位は胸部撮影画像100上に白く表れるが、胸部撮影画像100上に現れる濃度はX線が透過した全ての臓器の吸収率に影響されるため、肋骨を撮影した箇所であっても、その肋骨に重なって撮影された肋骨以外の肺野や心臓などの他の臓器に影響された濃度になる。そのため、同じ厚さの肋骨であっても、肋骨下にある臓器が肺野であるか心臓であるかによって異なる濃度で胸部撮影画像100上に現れる。 The chest image 100 is an image obtained by performing simple X-ray imaging of a subject using a CR device or the like. In an image obtained by simple X-ray imaging, each tissue appears with a pixel value having a density corresponding to the X-ray transmittance (or absorption rate) of the anatomical tissue in the subject's chest. Since ribs and the like have a high X-ray absorption rate, the site where the ribs are present appears white on the chest radiograph image 100, but the concentration appearing on the chest radiograph image 100 is the absorption rate of all organs through which X-rays have passed. Therefore, even at the location where the rib is imaged, the density is affected by other organs such as the lung field and heart other than the rib imaged over the rib. Therefore, even if the ribs have the same thickness, they appear on the chest radiograph 100 at different concentrations depending on whether the organ under the ribs is the lung field or the heart.
ここで、画像処理装置1で検査対象の被写体の胸部撮影画像100より肋骨下にある臓器の影響を除いて肋骨領域を検出する処理の流れについて、図8のフローチャートに従って説明する。 Here, the flow of processing for detecting a rib region by removing the influence of an organ under the rib from the chest image 100 of the subject to be inspected by the image processing apparatus 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、骨領域推定手段20で、胸部撮影画像記憶手段10に記憶されている被写体の胸部撮影画像100から、エッジ抽出フィルタを用いて胸部撮影画像よりエッジ画像を生成して、エッジ画像から放物線検出するハフ変換などを用いて肋骨らしい放物線を見つけて、肋骨形状を検出する方法(例えば、Peter de Souza, “Automatic Rib Detection in Chest Radiographs”, Computer Vision, Graphics and image Processing 23, 129-161 (1983)を参照)を用いて肋骨形状を認識した後、この肋骨形状から肋骨領域を推定する(S100)。このようにして胸部撮影画像100から推定した肋骨領域は、胸部撮影画像100上の心臓や血管など軟部の構造物に影響されるため低精度のものとなる。 First, the bone region estimation means 20 generates an edge image from the chest radiograph image using the edge extraction filter from the chest radiograph image 100 of the subject stored in the chest radiograph image storage means 10, and detects a parabola from the edge image. A method of detecting rib shape by detecting a parabola that seems to be ribs using Hough transform (eg Peter de Souza, “Automatic Rib Detection in Chest Radiographs”, Computer Vision, Graphics and image Processing 23, 129-161 (1983 )), The rib area is estimated from the rib shape (S100). The rib region estimated from the chest image 100 in this manner is affected by the structure of soft parts such as the heart and blood vessels on the chest image 100, and thus has a low accuracy.
次に、胸部撮影画像100上の肺野領域から肋骨領域を除いた肋骨外領域から、軟部を推定した軟部推定画像を生成して、この軟部推定画像を胸部撮影画像100から削除した骨部推定画像から正確な肋骨領域を検出する。 Next, a soft part estimation image in which the soft part is estimated is generated from the extracostal area obtained by removing the rib area from the lung field area on the chest photographed image 100, and the soft part estimation image is deleted from the chest photographed image 100. An accurate rib area is detected from the image.
さらに、肋骨外領域抽出手段30で、胸部撮影画像100から肺野領域を検出し(具体的には、例えば、本出願人により提案されている特開2003-6661などに開示しているように、胸部画像の心胸郭の略中心となる点を規準にして極座標変換し、平均的な心胸郭の輪郭と略相似形となるテンプレートを用いて、極座標平面上でテンプレートマッチング処理を行なうことにより心胸郭の輪郭を自動抽出する手法を用いることができる。)、検出した肺野領域から骨領域推定手段20により推定した肋骨領域を除いた肋骨外領域を抽出する(S101)。図4(a)に示すような胸部撮影画像100の肺野から肋骨領域をくり抜くと、同図(b)に示すように、肋骨外領域の画像110は軟部の画像となる。 Further, the extra-radial region extraction means 30 detects the lung field region from the chest image 100 (specifically, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-6661 proposed by the present applicant). Then, polar coordinates are converted with reference to the approximate center point of the chest image of the chest image, and template matching is performed on the polar coordinate plane using a template that is approximately similar to the average cardiothoracic contour. A method of automatically extracting the outline of the ribs can be used.) An extra-radial region excluding the rib region estimated by the bone region estimating means 20 is extracted from the detected lung field region (S101). When the rib region is cut out from the lung field of the chest radiograph 100 as shown in FIG. 4A, the image 110 in the extra-rib region becomes a soft part image as shown in FIG. 4B.
軟部画像推定手段40は、抽出した肋骨外領域の画像110から軟部全体の画像を推定して軟部推定画像を人工的に生成する(S102)。具体的に、軟部画像推定手段40は、エネルギーサブトラクショにより得られえた多数の軟部画像を統計的に分析した結果を用いて、軟部推定画像を生成する。具体的には、エネルギーサブトラクショにより得られえた多数の軟部画像に対して、主成分分析(PCA:Principal Component Analysis)処理を施して軟部画像の主成分(ベクトル成分)を求め、主成分を用いることにより軟部推定画像を人工的に再現することができる。 The soft part image estimation means 40 estimates an image of the entire soft part from the extracted image 110 of the extracostal region, and artificially generates a soft part estimated image (S102). Specifically, the soft part image estimation unit 40 generates a soft part estimation image using a result of statistical analysis of a large number of soft part images obtained by energy subtraction. Specifically, a principal component analysis (PCA: Principal Component Analysis) process is performed on a large number of soft part images obtained by energy subtraction to obtain a principal part (vector component) of the soft part image, and the principal component is used. Thus, the soft part estimation image can be artificially reproduced.
そこで、まず、図2のような軟部画像を長方形などの規格化形状に変形する。 Therefore, first, the soft part image as shown in FIG. 2 is transformed into a standardized shape such as a rectangle.
変形する際には、変形前の座標をB(xB,yB)、変形後の対応する位置の座標をA(xA,yA)としたときに、肺野の最高部と最低部のy座標をそれぞれyB,up,yB,down,yA,up,yA,downとして、式(1)のようにBのy座標と対応するAのy座標に変換する。
また、yBにおける肺野左右の位置をxB,left,xB,rightとし、yAにおける肺野左右の位置をxA,left,xA,rightとしたとき、yBにおける肺野左右の位置がAにおける肺野左右の位置に一致するように式(2)のように変形する。
このようにして長方形に変形した軟部画像の平均画像(平均軟部濃度画像)Xaveと(図2(a)参照))、軟部画像と平均軟部濃度画像との差分画像を主成分分析することによって得られた第1〜第nの主成分(主成分画像)である軟部主成分濃度画像Xi(i=1,2,3,…,n)を求め(同図(b)参照、この図では、第7番目までの主成分を求めている)、平均軟部濃度画像Xaveと軟部主成分濃度画像Xi(i=1,2,…,n)の重み付き和により軟部推定画像Xを式(3)のように表すことができる。
X=Xave+Σi ai・Xi (3)
X : 軟部画像上の画素の画素値を成分に持つベクトル
Xave : 平均軟部濃度画像上の画素の画素値を成分に持つベクトル
Xi : i番目の軟部主成分濃度画像を表す主成分ベクトル
ai : i番目の主成分ベクトルに対する重み係数
By performing principal component analysis on the average image (average soft part density image) X ave of the soft part image transformed into a rectangle in this way (see FIG. 2 (a)) and the difference image between the soft part image and the average soft part density image The soft part principal component density image X i (i = 1, 2, 3,..., N), which is the obtained first to n-th principal components (principal component images), is obtained (see FIG. 5B). In this case, the seventh principal component is obtained), and the soft part estimated image X is obtained by the weighted sum of the average soft part density image X ave and the soft part principal component density image X i (i = 1, 2,..., N). It can be expressed as equation (3).
X = X ave + Σ i a i · X i (3)
X: Vector with the pixel values of the pixels on the soft part image as components
X ave : A vector whose component is the pixel value of the pixel on the average soft part density image
X i : principal component vector representing the i-th soft principal component density image
a i : Weight coefficient for the i-th principal component vector
そこで、検査対象の被写体の胸部撮影画像100の軟部画像を推定する際には、上記(3)式の関係を用いて、肋骨外領域の画素値と一致するように重み係数を決定して、図5に示すような検査対象の被写体の軟部推定画像を生成する。 Therefore, when estimating the soft part image of the chest image 100 of the subject to be inspected, the weighting coefficient is determined so as to match the pixel value of the region outside the rib, using the relationship of the above equation (3), A soft part estimation image of the subject to be inspected as shown in FIG. 5 is generated.
あるいは、図3に示すように、軟部の平均形状に規格化して、図3(a)に示すような平均軟部濃度画像と図3(b)に示すような主成分濃度画像とを生成して、被写体の胸部撮影画像100から肋骨以外の軟部の濃度と一致するように重み係数を決定して、その被写体の軟部推定画像X(例えば、図5に示すような画像)を生成するようにしてもよい。 Alternatively, as shown in FIG. 3, the average shape of the soft part is normalized to generate an average soft part density image as shown in FIG. 3 (a) and a main component density image as shown in FIG. 3 (b). Then, the weight coefficient is determined from the chest image 100 of the subject so as to match the density of the soft part other than the ribs, and the soft part estimation image X (for example, an image as shown in FIG. 5) of the subject is generated. Also good.
次に、骨部推定画像生成手段50で、胸部撮影画像100から軟部推定画像を差し引くことにより胸部撮影画像100のうち軟部に寄与する濃度を除去して、胸部撮影画像100の画素値のうち肋骨に寄与する画素値成分からなる図6に示すような骨部推定画像を生成する(S103)。 Next, the bone estimated image generating means 50 removes the density contributing to the soft part from the chest photographed image 100 by subtracting the soft part estimated image from the chest photographed image 100, and the rib of the pixel value of the chest photographed image 100 is removed. A bone estimation image as shown in FIG. 6 composed of pixel value components contributing to the above is generated (S103).
そこで、肋骨領域検出手段60で、骨部推定画像から再度、骨領域推定手段20と同様にエッジ抽出フィルタや放物線検出するハフ変換などにより肋骨形状を認識して、この肋骨形状から肋骨領域を検出する(S104)。 Therefore, the rib area detection unit 60 recognizes the rib shape from the bone part estimation image again by the edge extraction filter or the Hough transform for detecting the parabola as in the bone region estimation unit 20 and detects the rib area from the rib shape. (S104).
あるいは、肋骨領域検出手段60では、被写体を撮影して得た胸部撮影画像から肋骨形状を抽出し、撮影して得られた複数の胸部撮影画像の肋骨形状に対して主成分分析をした結果を用いて数の肋骨モデル形状Mを生成し、生成した複数の肋骨モデル形状Mの中から、抽出された被写体肋骨形状と最も類似した肋骨モデル形状Mを探索し、探索された肋骨モデル形状Mを被写体の肋骨形状であると推定して、この肋骨形状に基づいて肋骨領域を検出するようにしてもよい。 Alternatively, the rib region detection means 60 extracts the rib shape from the chest image obtained by photographing the subject, and performs the principal component analysis on the rib shapes of the plurality of chest images obtained by photographing. A number of rib model shapes M are generated, and a rib model shape M most similar to the extracted subject rib shape is searched from among the generated plurality of rib model shapes M, and the searched rib model shapes M are searched. It is also possible to estimate the rib shape of the subject and detect the rib area based on the rib shape.
具体的には、肋骨形状を以下のように主成分分析をして肋骨モデル形状を生成する。 Specifically, the rib shape is subjected to principal component analysis as follows to generate a rib model shape.
まず、事前に、図7(A)に示すように多くの正常な胸部を表す胸部画像Sから、肋骨の形状(同図(B))を抽出する。肋骨の全体の形状は、肋骨の輪郭を形成する肋骨上の多数の点(特徴点、同図(B)の黒丸)を用いて表す。この肋骨の全体の形状を表す形状ベクトルXは、例えば、非特許文献1に記載されているような手法を用いて肋骨上の100個の点を抽出し、この100個の点の座標(x,y)を順次並べたベクトルを肋骨形状ベクトルとして、式(4)のように表すことができる。
そこで、過去撮影された正常な胸部を表す胸部撮影画像Sを数多く集めたものから、上記式(4)で表される形状ベクトルを抽出して、形状ベクトルに対して主成分分析を行って主成分ベクトルを求めることにより、蓄積されている胸部撮影画像Sの肋骨形状を独立した少数のベクトル成分であらわすことができる。具体的には平均形状と蓄積されている胸部撮影画像Sの肋骨形状との差分ベクトルを主成分分析して第1〜第nの主成分ベクトルAi(i=1,2,・・・,n)を得た場合には、肋骨の平均形状ベクトルと主成分ベクトルAiを用いて(図7(C)参照)、肋骨モデル形状Mは式(5)のように表される。
式(5)の係数を変えることにより複数の肋骨モデル形状Mを生成し、この複数の肋骨モデル形状Mのなかから、撮影した肋骨形状に最も近いものを被写体の肋骨形状とし、この肋骨形状に基づいて肋骨領域を検出する。 A plurality of rib model shapes M are generated by changing the coefficient of equation (5), and the rib shape closest to the photographed rib shape is selected from among the plurality of rib model shapes M, and this rib shape is Based on this, the rib area is detected.
このようにして軟部画像を除去した胸部撮影画像から検出された肋骨領域は、肋骨領域推定手段20で推定した肋骨領域より精度の高いものとなる。 The rib area detected from the chest image obtained by removing the soft part image in this way is more accurate than the rib area estimated by the rib area estimation means 20.
以上、詳細に説明したように、肋骨領域を軟部組織の撮影されている背景画像を除去して検出するようにすることで、肋骨領域を正確に検出することが可能になる。このようにして得られた肋骨画像を用いて、原画像から肋骨を除去するようにすれば、軟部画像が正確に抽出することができ、ガン等による異常な陰影を正確に検出することが可能になる。 As described above in detail, the rib area can be accurately detected by detecting the rib area by removing the background image of the soft tissue imaged. If the rib image is removed from the original image using the rib image obtained in this way, the soft part image can be accurately extracted, and an abnormal shadow due to cancer or the like can be accurately detected. become.
また、肋骨領域推定手段20においても、肋骨領域検出手段60で説明した主成分分析の手法を用いて肋骨領域を推定するようにしてもよい。 Also, the rib area estimation means 20 may estimate the rib area using the principal component analysis method described in the rib area detection means 60.
また、上述の各手段を備えたプログラムをコンピュータにインストールすることにより、コンピュータを画像処理装置として動作させることができる。 In addition, by installing a program including the above-described units in a computer, the computer can be operated as an image processing apparatus.
1 画像処理装置
10 胸部撮影画像記憶手段
20 肋骨領域推定手段
30 肋骨外領域抽出手段
40 軟部画像推定手段
50 骨部推定画像生成手段
60 肋骨領域検出手段
100 胸部撮影画像
M 肋骨モデル形状
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image processing apparatus 10 Chest radiograph image storage means 20 Radius area estimation means 30 Extra rib area extraction means 40 Soft part image estimation means 50 Bone estimation image generation means 60 Radius area detection means 100 Chest radiograph M M rib model shape
Claims (5)
前記胸部撮影画像より肋骨領域を推定する肋骨領域推定手段と、
前記胸部撮影画像上の肺野領域より前記肋骨領域を除いた肋骨外領域を抽出する肋骨外領域抽出手段と、
前記肋骨外領域の画像に基づいて、前記胸部撮影画像上の前記肺野領域内の軟部に寄与する画素値成分を推定した軟部推定画像を生成する軟部画像推定手段と、
前記胸部撮影画像より前記軟部推定画像を除去して、前記胸部撮影画像の画素値のうち肋骨に寄与する画素値成分からなる骨部推定画像を生成する骨部推定画像生成手段と、
前記骨部推定画像から肋骨領域を検出する肋骨領域検出手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。 A chest radiograph storage means for storing a chest radiograph obtained by simple X-ray imaging of the subject's chest;
Rib area estimation means for estimating a rib area from the chest radiograph,
Extra-radial region extraction means for extracting an extra-costal region excluding the rib region from a lung field region on the chest radiograph,
Soft part image estimation means for generating a soft part estimation image that estimates a pixel value component that contributes to a soft part in the lung field area on the chest radiograph based on the image of the extracostal area;
Bone estimated image generating means for removing the soft part estimated image from the chest captured image and generating a bone estimated image composed of pixel value components contributing to the ribs among the pixel values of the chest captured image;
An image processing apparatus comprising: a rib area detecting means for detecting a rib area from the bone part estimation image.
前記結果として前記軟部の主成分画像を得るものであり、
前軟部画像推定手段が、前記得られた主成分画像の重み付け加算により前記所定の被写体の軟部の画素値を推定した軟部推定画像を生成するものであることを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。 The analysis means is principal component analysis;
As a result, a principal component image of the soft part is obtained,
3. The image according to claim 2, wherein the pre-soft part image estimation unit generates a soft part estimation image in which a pixel value of a soft part of the predetermined subject is estimated by weighted addition of the obtained principal component images. Processing equipment.
前記胸部撮影画像より肋骨領域を推定する肋骨領域推定ステップと、
前記胸部撮影画像上の肺野領域より前記肋骨領域を除いた肋骨外領域を抽出する肋骨外領域抽出ステップと、
前記肋骨外領域の画像に基づいて、前記胸部撮影画像上の前記肺野領域内の軟部に寄与する画素値成分を推定した軟部推定画像を生成する軟部画像推定ステップと、
前記胸部撮影画像より前記軟部推定画像を除去して、前記胸部撮影画像の画素値のうち肋骨に寄与する画素値成分からなる骨部推定画像を生成する骨部推定画像生成ステップと、
前記骨部推定画像から肋骨領域を検出する肋骨領域検出ステップとを備えたことを特徴とする画像処理方法。 A chest-captured image storage step for storing a chest-captured image obtained by simple X-ray imaging of the subject's chest in a chest-captured image storage means;
A rib region estimation step for estimating a rib region from the chest radiograph,
An extra-rib area extraction step for extracting an extra-rib area excluding the rib area from a lung field area on the chest radiograph; and
A soft part image estimation step for generating a soft part estimation image that estimates a pixel value component that contributes to a soft part in the lung field area on the chest radiograph based on the image of the extracostal area;
A bone estimated image generation step for generating a bone estimated image composed of pixel value components contributing to the ribs among the pixel values of the chest captured image by removing the soft portion estimated image from the chest captured image;
An image processing method comprising: a rib area detecting step of detecting a rib area from the bone portion estimation image.
被写体の胸部を単純X線撮影して得られた胸部撮影画像を記憶する胸部撮影画像記憶手段と、
前記胸部撮影画像より肋骨領域を推定する肋骨領域推定手段と、
前記胸部撮影画像上の肺野領域より前記肋骨領域を除いた肋骨外領域を抽出する肋骨外領域抽出手段と、
前記肋骨外領域の画像に基づいて、前記胸部撮影画像上の前記肺野領域内の軟部に寄与する画素値成分を推定した軟部推定画像を生成する軟部画像推定手段と、
前記胸部撮影画像より前記軟部推定画像を除去して、前記胸部撮影画像の画素値のうち肋骨に寄与する画素値成分からなる骨部推定画像を生成する骨部推定画像生成手段と、
前記骨部推定画像から肋骨領域を検出する肋骨領域検出手段として機能させるプログラム。 Computer
A chest radiograph storage means for storing a chest radiograph obtained by simple X-ray imaging of the subject's chest;
Rib area estimation means for estimating a rib area from the chest radiograph,
Extra-radial region extraction means for extracting an extra-costal region excluding the rib region from a lung field region on the chest radiograph,
Soft part image estimation means for generating a soft part estimation image that estimates a pixel value component that contributes to a soft part in the lung field area on the chest radiograph based on the image of the extracostal area;
Bone estimated image generating means for removing the soft part estimated image from the chest photographed image and generating a bone estimated image composed of pixel value components contributing to the ribs among the pixel values of the chest photographed image;
A program that functions as a rib area detecting unit that detects a rib area from the bone part estimation image.
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