JP2007275346A - 放射線画像処理装置、放射線画像処理方法及び放射線画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 抽出対象の走行方向以外への領域成長を抑制し、高い精度で領域抽出が可能な放射線画像処理装置、放射線画像処理方法及び放射線画像処理プログラムを提供する。
【解決手段】 入力画像Ｉの画素ｓと複数のテンプレート画像Ｔｉの間の相関値Ｃｉを求め、この相関値Ｃｉの最大値を画素ｓの尤度Ｌとし、このときのテンプレート画像Ｔｉの走行方向を画素ｓの走行方向θｓとする。そして、入力画像Ｉの画素毎の尤度Ｌ及び走行方向θを求める。次に、入力画像Ｉから抽出対象である線状陰影を抽出する際、抽出した画素ｓの走行方向θｓとこれに隣接する画素ｎの走行方向θｎの間の角度ωを求め（ステップＳ３０３）、この角度ωを予め定めた閾値Ｔｈ＿ωと比較し（ステップＳ３０４）、閾値Ｔｈ＿ωより小さい場合のみ、画素ｎを新たな抽出領域と判定する（ステップＳ３０５）。
【選択図】 図５

Description

本発明は、放射線画像処理装置、放射線画像処理方法及び放射線画像処理プログラムに関し、特に放射線を用いて撮影された透視画像を処理する放射線画像処理装置、放射線画像処理方法及び放射線画像処理プログラムに関する。

近年、カテーテル手技の発展に伴い、循環器分野を中心に放射線を利用した診断が盛んに行われている。放射線診断の場合、患者の被爆量を低減するため、放射線による撮像は、放射線量を極力低減して行われる。そのため、撮像画像上に重畳するノイズが大きくなってしまい、撮像対象であるガイドワイヤ、血管などが見えにくくなるという問題がある。

そこで、従来の放射線診断において、この画像が見えにくくなるという問題を改善するために、撮像画像に対して血管などの線状陰影を抽出する画像処理が行われている。この線状陰影領域の抽出方法として、まず撮像画像の中から画素値が一定値以上である画素を抽出し、次にこれに隣接する画素の画素値を閾値判定し、抽出領域として新たに抽出するか否かを決定することで、線状陰影領域を抽出する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。

撮像画像から抽出する対象は、ガイドワイヤ、血管などの連続した線状陰影であるため、既に線状陰影として抽出されている領域から、この領域に隣接する領域へと抽出対象を広げることにより、線状領域を精度よく抽出することができる。また、既に抽出した領域に隣接した領域を閾値判定する際、各画素の画素値を大域閾値と局所閾値の２つを用いて閾値判定することにより、誤抽出を低減し精度よく対象を抽出することができる。
特開２００４−８３０４公報（７−９頁）

しかしながら、特許文献１に記載される方法は、既に抽出されている領域に隣接する領域を閾値判定するため、ノイズの影響によっては、例えば抽出した線状陰影の走行方向と垂直な方向など、ガイドワイヤ、血管などの走行方向とは考えにくい方向に対しても領域が過度に成長してしまうという問題がある。その結果、抽出対象ではない領域まで誤抽出してしまい、抽出精度が低下してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、抽出対象の走行方向以外への領域成長を抑制し、高い抽出精度で領域抽出が可能な放射線画像処理装置、放射線画像処理方法及び放射線画像処理プログラムの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の放射線画像処理装置は、放射線画像から線状陰影を抽出する放射線画像処理装置であって、前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出する尤度・走行方向算出部と、前記尤度・走行方向算出部で算出された前記尤度及び前記走行方向を元に前記線状陰影を抽出する領域抽出部とを備え、前記領域抽出部は、前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出し、前記線状陰影の画素中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択し、前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａの走行方向と前記画素ｂの走行方向の間の角度が予め定められた第３の閾値以下である場合、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定することを特徴とする。

また、本発明の放射線画像処理装置は、放射線画像から線状陰影を抽出する放射線画像処理装置であって、前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出する尤度・走行方向算出部と、前記尤度・走行方向算出部で算出された前記尤度及び前記走行方向を元に前記線状陰影を抽出する領域抽出部とを備え、前記領域抽出部は、前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出し、前記線状陰影の画素中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択し、前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａと前記画素ｂを結ぶ直線と前記画素ａの走行方向との間の角度が予め定められた第４の閾値以下である場合、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定することを特徴とする。

また、本発明の放射線画像処理方法は、放射線画像から線状陰影を抽出する放射線画像処理方法であって、前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出するステップと、前記ステップで算出された前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出するステップと、前記線状陰影の画素中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択するステップと、前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａの走行方向と前記画素ｂの走行方向の間の角度が予め定められた第３の閾値以下である場合、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定するステップとを有することを特徴とする。

また、本発明の放射線画像処理方法は、放射線画像から線状陰影を抽出する放射線画像処理方法であって、前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出するステップと、前記ステップで算出された前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出するステップと、前記線状陰影の画素中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択するステップと、前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａと前記画素ｂを結ぶ直線と前記画素ａの走行方向との間の角度が予め定められた第４の閾値以下である場合、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定するステップとを有することを特徴とする。

また、本発明の放射線画像処理プログラムは、コンピュータに放射線画像から線状陰影を抽出する機能を実現させるための放射線画像処理プログラムであって、前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出する機能と、前記機能で算出された前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出する機能と、前記線状陰影の画素の中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択する機能と、前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａの走行方向と前記画素ｂの走行方向の間の角度が予め定められた第３の閾値以下である場合、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定する機能とを有することを特徴とする。

また、本発明の放射線画像処理プログラムは、コンピュータに放射線画像から線状陰影を抽出する機能を実現させるための放射線画像処理プログラムであって、前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出する機能と、前記機能で算出された前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出する機能と、前記線状陰影の画素の中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択する機能と、前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａと前記画素ｂを結ぶ直線と前記画素ａの走行方向との間の角度が予め定められた第４の閾値以下である場合に、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定する機能とを有することを特徴とする。

本発明によれば、抽出対象の走行方向以外への領域成長を抑制し、高い抽出精度で領域抽出が可能な放射線画像処理装置、放射線画像処理方法及び放射線画像処理プログラムを提供することができる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

まず、図１を用いて本発明に係る放射線画像処理システムの構成について説明する。図１は、本実施例に係る放射線画像処理システムの構成を示すブロック図である。

この放射線画像処理システムは、例えばX線などの放射線を放射する放射線源１と、この放射線源１から被検体に放射された放射線を撮像する撮像装置２と、撮像装置２によって撮像された画像を処理し、撮像対象である線状陰影を抽出する放射線画像処理装置３と、線状陰影を抽出した画像情報を表示部（図示せず）に表示するための処理等を行う処理部４を備えている。

本発明は、上述した放射線画像処理装置３に関するものであり、以下、放射線画像処理装置３を中心にその構成及び動作について、図１乃至図１０を用いて詳細に説明する。

図１に示す放射線画像処理装置３は、撮像装置２から入力される入力画像Ｉの各画素に対する尤度Ｌ及び走行方向θを算出する尤度・走行方向算出部１１と、尤度Ｌ及び走行方向θを元に、抽出対象を抽出する領域抽出部１２を有している。

ここで、放射線画像処理装置３に入力される画像Iは、放射線源１から照射された放射線を撮像装置２により撮像した画像であり、抽出対象とする線状陰影が写った画像である。

次に、図２を用いて尤度・走行方向算出部１１の詳細を説明する。
図２は、尤度・走行方向算出部１１の構成を示すブロック図である。図２に示す尤度・走行方向算出部１１は、予め記憶している複数のテンプレート画像Ｔｉ（ｉは１，２，３、４、‥。以下も同じ。）と入力画像Ｉの画素ｐとの相関値Ｃｉ、及び各テンプレート画像に対応する走行方向θｉを算出する相関値算出部１３と、相関値算出部１３で算出した相関値Ｃｉを元に、画素ｐの尤度Ｌ及び走行方向θを算出する尤度算出部１４を有している。

なお、尤度Ｌとは、もっともらしさを表す指標であり、ここでは、入力画像Ｉの線状陰影としてのもっともらしさを尤度Ｌと呼ぶ。

図２に示す尤度・走行方向算出部１１は、入力画像Ｉの全画素に対して相関値算出部１３及び尤度算出部１４に尤度Ｌと走行方向θを算出させ、結果を領域抽出部１２へと出力する。

以下、相関値算出部１３及び尤度算出部１４の詳細を説明する。
図２に示す相関値算出部１３は、入力画像Ｉ中の１画素毎の相関値Ｃｉと走行方向θｉを算出する。ここでは、入力画像Ｉ中の画素ｐの相関値Ｃｉと走行方向θｉの算出方法について説明する。相関値算出部１３は、この画素ｐを含む入力画像Ｉの一部（以下、ブロックＰと称する。）と、予め記憶している複数のテンプレート画像Ｔｉとの相関値Ｃｉを算出する。この複数のテンプレート画像Ｔｉは、それぞれθｉ（図２ではｉ＝１〜４）の異なる走行方向を持つ線状陰影を有している。

相関値算出部１３は、この複数のテンプレート画像Ｔｉに対しブロックＰとの相関値Ｃｉを算出し、相関値Ｃｉの算出に使用したテンプレート画像Ｔｉが有する線状陰影の走行方向θｉを、画素ｐのテンプレート画像Ｔｉに対応する走行方向θｉとする。相関値算出部１３は、算出した相関値Ｃｉ及び走行方向θｉを、尤度算出部１４へと出力する。

次に、尤度算出部１４は、相関値算出部１３から受け取った複数の相関値Ｃｉの中から最大相関値を求め、これを画素ｐの尤度Ｌとする。さらに、尤度算出部１４は、相関値Ｃｉが最大となるテンプレート画像Ｔｉが有する走行方向θｉを、画素ｐの走行方向θとする。

領域抽出部１２は、尤度・走行方向算出部１１から受け取った尤度Ｌと走行方向θを元に、入力画像Ｉから線状陰影を抽出する。

次に、図３乃至図９を用いて、本実施例に係る放射線画像処理装置３の動作を説明する。

図１に示す撮像装置２によって撮像された画像は、尤度・走行方向算出部１１の相関値算出部１３に入力される。この相関値算出部１３では、入力画像Ｉの画素ｐに対して相関算出処理が行われ、複数のテンプレート画像Ｔｉに対する相関値Ｃｉ及び走行方向θｉが算出される。

以下、図３を用いて、相関値算出処理を説明する。

図３は、相関値算出処理の動作を示すフローチャートである。

相関値算出部１３は、まずブロックＰの正規化を行う（ステップＳ１０１）。ブロックＰは、放射線画像の一部であり、撮像された線状陰影の画素値は、
（線状陰影の画素値）＝（背景画素値）×（線状陰影の放射線透過率）
となるため、同じ線状物体を撮像しても、物体の位置する場所の背景画素値に応じて線状陰影の画素値が異なる。

そこで、放射線画像を入力としてテンプレート画像との相関値を算出する場合は、ブロックＰの画素値からブロックＰ内の画素の平均画素値を差し引く、又は画素値をブロックＰの最大画素値差（最大振幅）で除算する等の正規化を行う。

なお、テンプレート画像Ｔｉに対しても、同様の正規化を行う（ステップＳ１０２）。ただし、テンプレート画像Ｔｉは、一度正規化を行えばよく、ブロックＰとの相関値Ｃｉを算出するたびに正規化を行う必要はない。

続いて、正規化を行ったブロックＰとテンプレート画像Ｔｉの相関値Ｃｉを算出する。

即ち、相関値算出部１３は、まず複数のテンプレート画像Ｔｉの中から、まだブロックＰとの相関値を算出していないテンプレート画像を選択する（ステップＳ１０３）。ここでは、走行方向θ１を有するテンプレート画像Ｔ１を選んだものとして説明をする。

相関値算出部１３は、選択したテンプレート画像Ｔ１とブロックＰとの相関を、ＳＳＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）と呼ばれる相関値算出手法を用いて算出する（ステップＳ１０４）。ＳＳＤとは、テンプレート画像Ｔ１の画素値とブロックＰの画素値の差を２乗したものの総和を算出する手法であり、このとき算出される値をＳと称する。

ＳＳＤは、２つの画像間の非類似度を表す尺度であり、テンプレート画像Ｔ１とブロックＰが似ているほど、算出される値Ｓは小さくなる。従って、ステップＳ１０４にて算出される値Ｓを、この値Ｓの逆数をとる又は正負の符号を逆転させる等の処理をして相関値Ｃ１に変換する（ステップＳ１０５）。

次に、全てのテンプレート画像Ｔｉに対してブロックＰの相関値Ｃｉを算出したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。まだ相関値Ｃｉを算出していないテンプレート画像Ｔｉがある場合は、ステップＳ１０３乃至Ｓ１０６を繰り返し実行して、算出していないテンプレート画像Ｔｉの相関値Ｃｉを算出する。一方、全てのテンプレート画像Ｔｉに対してブロックＰとの相関値Ｃｉを算出している場合は、算出した相関値Ｃｉとこの相関値Ｃｉに対応する走行方向θｉを尤度算出部１４へ出力する。

なお、この相関値算出処理では、相関値を算出するためにＳＳＤを用いたが、これ以外にも、テンプレート画像Ｔｉの画素値とブロックＰの画素値の差の絶対値の総和を計算するＳＡＤ（Ｓｕｍ ｏｆ Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を元に相関値を算出してもよく、確率的増分符号相関（例えば、電子情報通信学会論文誌 Ｖｏｌ．Ｊ８８−Ｄ−ＩＩ Ｎｏ．８ Ａｕｇｕｓｔ ２００５ ｐ．１６１５ を参照。）を用いて算出してもよい。

尤度算出部１４は、相関値算出部１３から入力された相関値Ｃｉと走行方向θｉを元に、画素ｐの尤度Ｌ及び走行方向θを算出する。

尤度算出部１４は、入力された全ての相関値Ｃｉの中から最大相関値Ｃを求め、これを画素ｐの尤度Ｌとする。また尤度算出部１４は、最大相関値Ｃに対応する走行方向θｉを求め、これを画素ｐに対する走行方向θとする。

尤度・走行方向算出部１１は、入力画像Ｉの全ての画素に対して相関値算出部１３に相関算出処理を行わせ、続く尤度算出部１４に尤度Ｌと走行方向θを算出させる。そして、入力画像Ｉの全ての画素について尤度Ｌと走行方向θを求めた尤度・走行方向算出部１１は、結果を例えば配列データとして領域抽出部１２へ出力する。

なお、尤度・走行方向算出部１１における尤度Ｌ及び走行方向θの算出方法は、上述した方法に限られるものではなく、本実施例における尤度Ｌのように、入力画像Ｉが線状陰影であるほど値が大きくなるような何らかの値や、走行方向θのように、線状陰影の走行方向を表す何らかの値が求められる手法であればよい。

次に、図４乃至図８を用いて領域抽出部１２の動作を説明する。
図４は、領域抽出処理の動作を示すフローチャートである。

領域抽出部１２は、まず後述する領域成長処理の開始点となる領域（以下、シード領域と称する。）の抽出を行う（ステップＳ２０１）。領域抽出部１２は、尤度・走行方向算出部１１から入力された各入力画素の尤度Ｌと予め決められた閾値Ｔｈ＿Ｈとを比較し、各入力画素の尤度Ｌが閾値Ｔｈ＿Ｈより大きくなる画素をシード領域とする。

次に、領域抽出部１２は、領域成長処理を行い、１回の処理によって新たに抽出した領域及び抽出した画素数を求める（ステップＳ２０２）。この領域成長処理の詳細は後述する。

領域成長処理を行った領域抽出部１２は、その処理の結果から抽出領域が成長したか否かを判断する（ステップＳ２０３）。この判断は、領域成長処理において新たに抽出領域とした画素数が「０」であるか否かによって行う。新たに抽出領域とされた画素数が「０」でないならば抽出領域は成長したと判断し、ステップＳ２０２に戻って再度領域成長処理を行う（ステップＳ２０２）。同様にして、ステップＳ２０３で、抽出領域は成長したと判断する場合は、領域成長処理を繰り返し実行する。一方、カウントされた画素数が「０」であるならば、領域は成長しなかったとみなす。そして、線状陰影は抽出し終ったと判断して領域抽出処理を終了する。

なお、領域抽出処理を終了するか否かの判断は、抽出領域が成長したか否かによって判断するのではなく、領域成長処理を所定の回数繰り返したか否かによって判断してもよい。

続いて、図５乃至図８を用いて、ステップＳ２０２の領域成長処理の詳細を説明する。領域成長とは、既に抽出された画素ｓからその近傍の画素へと、抽出領域を広げていく手法である。

図５は、領域抽出部１２による領域成長処理の動作を示すフローチャートである。
まず、領域抽出処理のステップＳ２０１にて抽出したシード領域（繰り返し領域成長処理を行う場合は、１つ前の領域成長処理で新たに線状陰影であると抽出した画素）の中から画素ｓを選択する（ステップＳ３０１）。次に、この画素ｓに隣接する画素ｎを選択する（ステップＳ３０２）。

次に、相関値算出処理で求めた画素ｎの尤度Ｌｎと予め決められた閾値Ｔｈ＿Ｌを比較する（ステップＳ３０３）。比較の結果、画素ｎの尤度Ｌｎが閾値Ｔｈ＿Ｌより小さければ、次のステップには進まずに、後述するステップＳ３０８へ進む。

一方、画素ｎの尤度Ｌｎが閾値Ｔｈ＿Ｌ以上であれば、画素ｓの走行方向θｓと画素ｎの走行方向の間の角度ωを算出する（ステップＳ３０４）。例えば、図６に示すように、画素ｓに対して右斜め上の画素を画素ｎとした場合、画素ｓの走行方向θｓと画素ｎの走行方向θｎの間の角度ωは、ω＝θｎ−θｓとして求められる。

次に、ステップＳ３０２で求めた角度ωと、予め決められた閾値Ｔｈ＿ωとを比較する（ステップＳ３０５）。比較の結果、角度ωが閾値Ｔｈ＿ω以上であれば（ステップＳ３０５のＮｏ）、当該画素ｎを新たな抽出領域であるとは判定せずに、後述するステップＳ３０８へ進む。一方、角度ωが閾値Ｔｈ＿ωより小さければ（ステップＳ３０５のＹｅｓ）、当該画素ｎは、画素ｓと同じ線状陰影であると判定して、これを新たな抽出領域とする（ステップＳ３０６）。

画素ｎを新たな抽出領域とした場合、カウントしている新たに抽出した画素数を「１」増やす（ステップＳ３０７）。この画素数は、上述した領域抽出処理のステップＳ２０３において、領域が成長したか否かの判断に使用する。

以上のようにして、画素ｎを陰影領域として新たに抽出するか否かを判定した後、画素ｓに隣接する全ての画素について、この判定を行ったか否かを判断する（ステップＳ３０８）。その判断結果、画素ｓに隣接する画素で未判定の画素が存在すれば、ステップＳ３０２に戻る。以降、画素ｓに隣接する全ての画素についてこの判定が行なわれる間、この処理を繰り返し実行する。一方、画素ｓに隣接する全ての画素について新たに抽出するか否かを判定した場合は、領域抽出処理のステップＳ２０１にて抽出したシード領域の全画素（繰り返し領域成長処理を行う場合は、１つ前の領域成長処理で新たに線状陰影であると抽出した全画素）に対して、この判定を行ったか否かを判断する（ステップＳ３０９）。

判断結果、未判定の画素が存在すれば、ステップＳ３０１に戻る。一方、全ての画素について判定を行った場合は、領域成長処理を終了し、領域抽出処理のステップＳ２０３へ移る。

（領域成長処理の変形例）
次に、図７及び図８を用いて、領域成長処理の変形例を説明する。
上述した領域成長処理では、画素ｓに隣接する画素ｎの尤度Ｌｎが閾値Ｔｈ＿Ｌより大きい値であったとしても（即ち、ステップＳ３０３のＹｅｓの判定）、画素ｓの走行方向θｓと画素ｎの走行方向θｎが似通った方向（類似方向）でなければ、画素ｎを新たな領域として抽出しない（即ち、ステップＳ３０５のＮｏの判定）。

一方、本変形例では、例えば図７に示すように、画素ｎの尤度Ｌｎが閾値Ｔｈ＿Ｌより大きい値であったとしても、画素ｎが、画素ｓから見て走行方向θｓの方向になれければ新たな領域として抽出しない。

図８は、領域抽出部１２による領域成長処理の変形例の動作を示すフローチャートである。なお、図８に示す領域成長処理は、画素ｓから見た画素ｎの方向θｎ’と画素ｓの走行方向θｓの間の角度τを求めるステップ、及びこの角度τと閾値Ｔｈ＿τを比較するステップ以外は、図５に示す領域成長処理と同じであるため、同一符号を付し説明を省略する。

この変形例では、図５のステップＳ３０４の代わりに、画素ｓから見た画素ｎの方向θｎ’と画素ｓの走行方向θｓの間の角度τを求める（ステップＳ３１１）。例えば、図７に示すように、画素ｓに対して右斜め上の画素を画素ｎとした場合、画素ｓと画素ｎを結ぶ直線と画素ｓの走行方向θｓの間の角度τは、τ＝θｎ’−θｓとして求められる。

次に、このステップＳ３１１で求めた角度τと予め決められた閾値Ｔｈ＿τを比較する（ステップＳ３１２）。比較の結果、角度τが閾値Ｔｈ＿τ以上であれば（ステップＳ３１２のＮｏ）、当該画素ｎを新たな抽出領域であるとは判定せずに、ステップＳ３０８へ進む。また、角度τが閾値Ｔｈ＿τより小さければ（ステップＳ３１２のＹｅｓ）、当該画素ｎは画素ｓと同じ線状陰影であると判定して、これを新たな抽出領域とする（ステップＳ３０６）。

なお、図３に示す相関値算出処理のステップＳ１０１及びステップＳ１０２では、相関値を算出する前にブロックＰ及びテンプレート画像Ｔｉの正規化を行うとしたが、これを省略することができる。即ち、図９に示すように、撮像装置２と放射線画像処理装置３の間に前処理部５を設け、この前処理部５によって入力画像Ｉの前処理を行えば、入力画像Ｉ及びテンプレート画像Ｔｉの正規化が省略できる。

これを実現するため前処理部５は、撮像装置２から入力される入力画像Ｉに対して対数変換を施す対数変換部１５と、この対数変換部１５において対数変換された画像の背景値を求め、この背景値を、同じく対数変換部１５にて対数変換された画像から差分をとる背景差分部１６とによって構成される。

上述したように、放射線画像上の線状陰影は（背景画素値）×（線状陰影の放射線透過率）の画素値を持っており、同一の線状物体であってもその物体の位置する場所の背景値に応じてその画素値は異なる。線状陰影が（背景画素値）×（線状陰影の放射線透過率）の画素値を持っているとすると、対数変換部１５において対数変換された画像はＬｏｇ｛（背景画素値）×（線状陰影の放射線透過率）｝の値をもつこととなる。

背景差分部１６において、この値から背景値を差分すると、Ｌｏｇ｛（背景画素値）×（線状陰影の放射線透過率）｝−Ｌｏｇ（背景画素値）＝Ｌｏｇ（線状陰影の放射線透過率）となり背景の画素値によらず線状物体固有の値を得る。したがって、相関値算出処理において、相関値を算出する前に入力画像Ｉ及びテンプレート画像を正規化する必要はなくなる。

図１０は、第１の実施例に係る放射線画像処理装置３のハードウェア構成を示す図である。放射線画像処理装置３は、放射線画像処理を実行する放射線画像処理プログラムなどが格納されているＲＯＭ２１と、ＲＯＭ２１内のプログラムに従って放射線画像処理装置の各部を制御するＣＰＵ２２と、放射線画像処理装置の制御に必要な種々のデータを記憶するＲＡＭ２３と、ネットワークに接続して通信を行う通信Ｉ／Ｆ２４と、各部を接続するバス２５を備えている。

また放射線画像処理プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。

この場合には、放射線画像処理プログラムは、上記記憶媒体から読み出して実行することにより放射線画像処理装置３の主記憶装置上にロードされ、図１０に示すソフトウェア構成の各部が、主記憶装置上に形成されるようになっている。

また、本実施例の放射線画像処理プログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク、通信Ｉ／Ｆ２４経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。

以上のように第１の実施例によれば、領域成長処理において、画素ｎを新たな領域として抽出するか否かを、画素ｎの尤度Ｌｎだけでなく、画素ｓの走行方向θｓと画素ｎの走行方向θｎの間の角度、又は画素ｓからみた画素ｎの方向と画素ｓの走行方向θｓの間の角度を用いて決定することによって、抽出対象の走行方向以外への領域成長を抑制することができ、高い抽出精度で領域抽出が可能となる。

次に、図１１乃至図１３を用いて、本発明の第２の実施例に係る放射線画像処理装置３を説明する。

図１１に、第２の実施例に係る放射線画像処理装置３の構成を示す。本実施例における放射線画像処理装置３は、図１に示す放射線画像処理装置３の構成とほぼ同じであるが、尤度・走行方向算出部１１と領域抽出部１２の間に新たに尤度補正部１７を有する点が異なっている。従って、尤度補正部１７以外の構成及び動作は、同一符号を付してその説明を省略する。

尤度補正部１７は、尤度・走行方向算出部１１と領域抽出部１２の間にあり、尤度・走行方向算出部１１から入力される入力画像Ｉの画素毎の尤度Ｌ及び走行方向θを元に尤度Ｌを補正し、走行方向θ及び補正後の尤度Ｌ’を領域抽出部１２へ出力する。

次に、図１２及び図１３を用いて、尤度補正部１７の動作を説明する。
尤度補正部１７では、尤度・走行方向算出部１１から入力される入力画像Ｉの画素毎の尤度Ｌ及びθを元に尤度補正処理を行い、尤度Ｌを補正する。

図１２は、尤度補正部１７による尤度補正処理の動作を示すフローチャートであり、図１３は、画素ｓにおける尤度補正処理を説明する図である。

まず、尤度補正部１７は、入力画像Ｉから尤度補正を行っていない画素ｓを選択する（ステップＳ４０１）。次に、選択した画素ｓから、画素ｓの走行方向θｓの方向に距離Ｄだけ離れた点ｓ１及び点ｓ２を求める（ステップＳ４０２）。

続いて、点ｓ１を中心とし、一辺がＲである正方形を点ｓ１の周辺領域Ａ１とし、この周辺領域Ａ１において、領域内の最大尤度Ｌｍａｘ１を求める（ステップＳ４０３）。同様に、点ｓ２を中心とし、一辺がＲである正方形を点ｓ２の周辺領域Ａ２とし、この周辺領域Ａ２において、領域内の最大尤度Ｌｍａｘ２を求める（ステップＳ４０４）。

尤度補正部１７は、この周辺領域Ａ１内の最大尤度Ｌｍａｘ１、周辺領域Ａ２内の最大尤度Ｌｍａｘ２、及び画素ｓの尤度Ｌｓの平均値＝（Ｌｍａｘ１＋Ｌｍａｘ２＋Ｌｓ）／３を求め、これを画素ｓの補正後の尤度Ｌ’ｓとする（ステップＳ４０５）。

続いて、入力画像Ｉの全画素に対して上記補正を行ったか否かを判断し（ステップＳ４０６）、補正を行っていない画素がある場合は、補正を行っていない画素が無くなるまでステップＳ４０１乃至Ｓ４０６の処理を繰り返し実行する。一方、全画素に対して尤度Ｌの補正を行った場合は、尤度補正処理を終了し、補正後の尤度Ｌ’及び走行方向θを領域抽出部１２へ出力する。

例えば、画素ｓが線状陰影領域内にある場合は、周辺領域Ａ１，Ａ２内にも線状陰影が存在している確率が高く、周辺領域Ａ１，Ａ２内の最大尤度Ｌｍａｘ１，Ｌｍａｘ２が大きい値となる確率が高い。そのため、画素ｓの尤度Ｌｓとこれら最大尤度Ｌｍａｘ１，Ｌｍａｘ２の平均値を取った画素ｓの補正後の尤度Ｌ’ｓも高い値となる。

一方、画素ｓが線状陰影領域内にない場合は、周辺領域Ａ１，Ａ２内には線状陰影が存在していない確率が高く、周辺領域Ａ１，Ａ２内の最大尤度Ｌｍａｘ１，Ｌｍａｘ２が小さい値となる確率が高い。そのため、画素ｓの尤度Ｌｓとこれら最大尤度Ｌｍａｘ１，Ｌｍａｘ２の平均値を取った画素ｓの補正後の尤度Ｌ’ｓも小さい値となる。その結果、入力画像Ｉの全画素の尤度Ｌに対して補正を行うことで、尤度Ｌのノイズが小さくなる。

なお、ここでは、入力画像Ｉの全画素に対して、尤度補正処理を１回しか行っていないが、この尤度補正処理を所定の回数繰り返し行ってもよい。また、周辺領域Ａ１，Ａ２は、一辺がＲである正方形の領域としたが、これに限定されるものではなく例えば長方形や楕円形の領域であってもよい。

以上のように第２の実施例によれば、第１の実施例と同様の効果が得られるとともに、入力画像Ｉの全画素に対して尤度Ｌの補正を行うことで、線状陰影以外の領域における尤度Ｌのノイズを低減することができるため、抽出対象である線状陰影をさらに精度よく抽出することができる。

なお、本発明は上記実施例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施例に係る放射線画像処理システムの概略構成を示すブロック図。 本発明の第１の実施例に係る尤度・走行方向算出部１１の構成を示すブロック図。 本発明の第１の実施例に係る相関算出処理の動作を示すフローチャート。 本発明の第１の実施例に係る領域抽出処理の動作を示すフローチャート。 本発明の第１の実施例に係る領域成長処理の動作を示すフローチャート。 本発明の第１の実施例に係る画素ｎの走行方向θｎと画素ｓの走行方向θｓ間の角度ωを示す図。 本発明の第１の実施例に係る画素ｓから見た画素ｎの方向と画素ｓの走行方向θｓ間の角度τを示す図。 本発明の第１の実施例に係る領域成長処理の変形例の動作を示すフローチャート。 本発明の第１の実施例に係る放射線画像処理システムの変形例を示すブロック図。 本発明の第１の実施例に係る放射線画像処理装置３のハードウェア構成を示す図。 本発明の第２の実施例に係る放射線画像処理システムを示すブロック図。 本発明の第２の実施例に係る尤度補正処理の動作を示すフローチャート。 本発明の第２の実施例に係る画素ｓにおける尤度補正処理を説明する図。

符号の説明

１・・・放射線源
２・・・撮像装置
３・・・放射線画像処理装置
４・・・処理部
５・・・前処理部
１１・・・尤度・走行方向算出部
１２・・・領域抽出部
１３・・・相関値算出部
１４・・・尤度算出部
１５・・・対数変換部
１６・・・背景差分部
１７・・・尤度補正部

Claims (12)

1. 放射線画像から線状陰影を抽出する放射線画像処理装置であって、
   前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出する尤度・走行方向算出部と、
   前記尤度・走行方向算出部で算出された前記尤度及び前記走行方向を元に前記線状陰影を抽出する領域抽出部とを備え、
   前記領域抽出部は、
   前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出し、
   前記線状陰影の中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択し、
   前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａの走行方向と前記画素ｂの走行方向の間の角度が予め定められた第３の閾値以下である場合、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定する
   ことを特徴とする放射線画像処理装置。
2. 放射線画像から線状陰影を抽出する放射線画像処理装置であって、
   前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出する尤度・走行方向算出部と、
   前記尤度・走行方向算出部で算出された前記尤度及び前記走行方向を元に前記線状陰影を抽出する領域抽出部とを備え、
   前記領域抽出部は、
   前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出し、
   前記線状陰影の中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択し、
   前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａと前記画素ｂを結ぶ直線と前記画素ａの走行方向との間の角度が予め定められた第４の閾値以下である場合、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定する
   ことを特徴とする放射線画像処理装置。
3. 前記尤度・走行方向算出部は、
   走行方向の異なる線状陰影を持つ複数のテンプレート画像毎に前記放射線画像から選択された画素ｃを含む画像との相関値をそれぞれ算出する相関値算出部と、
   前記相関値算出部で算出した複数の相関値の中から最大相関値となるものを求め、その最大相関値を前記画素ｃの尤度とし、前記最大相関値に対応する画像が持つ線状陰影の走行方向を前記画素ｃの走行方向として求める尤度算出部と
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線画像処理装置。
4. 前記尤度・走行方向算出部と前記領域抽出部との間に、前記尤度及び走行方向を元に前記尤度を補正する尤度補正部をさらに備え、
   前記尤度補正部は、前記放射線画像から選択した画素ｄの走行方向に沿って距離Ｌ離れた第１点Ａ及び第２点Ｂをそれぞれ選択し、前記第１点Ａの周辺領域内の画素の尤度の最大値と、前記第２点Ｂの周辺領域内の画素の尤度の最大値と、及び前記画素ｄの尤度の平均値を前記画素ｄの尤度とし、
   この処理を前記放射線画像の全ての画素に対し実行する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放射線画像処理装置。
5. 放射線画像から線状陰影を抽出する放射線画像処理方法であって、
   前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出するステップと、
   前記ステップで算出された前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出するステップと、
   前記線状陰影の中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択するステップと、
   前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａの走行方向と前記画素ｂの走行方向の間の角度が予め定められた第３の閾値以下である場合、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定するステップと
   を有することを特徴とする放射線画像処理方法。
6. 放射線画像から線状陰影を抽出する放射線画像処理方法であって、
   前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出するステップと、
   前記ステップで算出された前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出するステップと、
   前記線状陰影の中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択するステップと、
   前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａと前記画素ｂを結ぶ直線と前記画素ａの走行方向との間の角度が予め定められた第４の閾値以下である場合、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定するステップと
   を有することを特徴とする放射線画像処理方法。
7. 前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出するステップはさらに、
   前記放射線画像から画素ｃを選択するステップと、
   走行方向の異なる線状陰影を持つ複数のテンプレート画像毎に前記選択された前記画素ｃを含む画像との相関値をそれぞれ算出するステップと、
   前記算出した複数の相関値の中から最大相関値を前記画素ｃの尤度として求めるステップと、
   前記最大相関値に対応するテンプレート画像が持つ線状陰影の走行方向を前記画素ｃの走行方向として求めるステップと
   を有することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の放射線画像処理方法。
8. 前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出するステップの後に、
   前記放射線画像から画素ｄを選択するステップと、
   前記画素ｄの走行方向に沿って距離Ｌ離れた第１点Ａ及び第２点Ｂをそれぞれ選択するステップと、
   前記第１点Ａの周辺領域内の画素の尤度の最大値と、前記第２点Ｂの周辺領域内の画素の尤度の最大値と、及び前記画素ｄの尤度の平均値を前記画素ｄの尤度として補正するステップと、
   これらのステップを前記放射線画像の全ての画素に対し実行するステップと
   を有することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の放射線画像処理方法。
9. コンピュータに放射線画像から線状陰影を抽出する機能を実現させるための放射線画像処理プログラムであって、
   前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出する機能と、
   前記機能で算出された前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出する機能と、
   前記線状陰影の中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択する機能と、
   前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａの走行方向と前記画素ｂの走行方向の間の角度が予め定められた第３の閾値以下である場合、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定する機能と
   を有することを特徴とする放射線画像処理プログラム。
10. コンピュータに放射線画像から線状陰影を抽出する機能を実現させるための放射線画像処理プログラムであって、
    前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出する機能と、
    前記機能で算出された前記尤度が予め定められた第１の閾値以上である前記放射線画像の画素を前記線状陰影として抽出する機能と、
    前記線状陰影の中から選択した画素ａに隣接する画素ｂを選択する機能と、
    前記画素ｂの前記尤度が予め定められた第２の閾値以上であり、かつ前記画素ａと前記画素ｂを結ぶ直線と前記画素ａの走行方向との間の角度が予め定められた第４の閾値以下である場合に、当該画素ｂを前記線状陰影であると判定する機能と
    を有することを特徴とする放射線画像処理プログラム。
11. 前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出する機能はさらに、
    前記放射線画像から画素ｃを選択する機能と、
    走行方向の異なる線状陰影を持つ複数のテンプレート画像毎に前記選択された前記画素ｃを含む画像との相関値をそれぞれ算出する機能と、
    前記算出した複数の相関値の中から最大相関値を前記画素ｃの尤度として求める機能と、
    前記最大相関値に対応するテンプレート画像が持つ線状陰影の走行方向を前記画素ｃの走行方向として求める機能と
    を有することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の放射線画像処理プログラム。
12. 前記線状陰影の線状らしさを表す尤度及び前記線状陰影の走行方向を前記放射線画像の画素毎に算出する機能の後に、
    前記放射線画像から画素ｄを選択する機能と、
    前記画素ｄの走行方向に沿って距離Ｌ離れた第１点Ａ及び第２点Ｂをそれぞれ選択する機能と、
    前記第１点Ａの周辺領域内の画素の尤度の最大値と、前記第２点Ｂの周辺領域内の画素の尤度の最大値と、及び前記画素ｄの尤度の平均値を前記画素ｄにおける尤度として補正する機能と
    が設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の放射線画像処理プログラム。

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