JP2008307184A - 画像処理装置および画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】２つの画像を高精度で一致させる画像処理を実行する。
【解決手段】同一の被検体に対する、互いに撮影時刻が異なる２つの医用画像を入手する画像入手部１１０と、２つの医用画像における撮影時刻の差を知得する時刻差知得部１２０と、２つの画像の一方を移動又は変形してそれら２つの画像を一致させる、一致に要する移動量又は変形量の適用範囲がパラメータの値に依存している一致処理を、そのパラメータの値の設定を受けて２つの医用画像に対して施すグローバルマッチング部１４０およびローカルマッチング部１５０と、それらのマッチング部に対し、上記のパラメータの値として、時刻差知得部１２０で知得された撮影時刻の差に応じた値を設定するパラメータ設定部１３０とを備えた。
【選択図】 図６

Description

本発明は、２つの画像を一致させる画像処理を実行する画像処理装置と、コンピュータをそのような画像処理装置として動作させる画像処理プログラムに関する。

医療の分野においては、Ｘ線等を使って被検体の体内を撮影した医用画像を、被検体の病状の診断等に利用することが広く行われている。医用画像を診断に利用することにより、被検体に外的なダメージを与えることなく、被検体の病状の進行状態などを把握することができ、治療方針の決定などに必要な情報を手軽に得ることができる。

また、近年では、Ｘ線を使ってデジタルの医用画像を得るＣＲ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）装置や、Ｘ線を使って被検体の断層像を得るＣＴ装置（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、および強磁場を使って被検体の断層像を得るＭＲＩ装置（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）などが広く用いられてきており、従来のＸ線フィルム等を使った医用画像に替えて、デジタルの医用画像が一般的に利用されてきている。

医用画像がデジタル化されたことにより、医用画像に画像処理を施して従来よりも効果的な診断が行えるようにすることが可能となってきているが、このような医用画像に対する画像処理のうち、近年注目されているものの一つにエネルギーサブトラクション（ＥＳ）処理と呼ばれる画像処理がある。ＥＳ処理とは、エネルギーが互いに異なる２種類のＸ線を使って撮影された２つの医用画像のうちの一方の医用画像における画素値から他方の医用画像における画素値を所定の重みを付けて減算することにより、前者の医用画像に写っている被検体の身体構造のうち、Ｘ線に対して特定の吸収特性を持った部位の画像を消去するという画像処理である。このＥＳ処理によれば、医用画像の中から骨の画像を消去して軟組織の画像のみからなる軟部画像を得たり、逆に医用画像の中から軟組織の画像を消去して骨の画像のみからなる骨部画像を得たりすることができる。その結果、骨に隠れていた病巣や、骨にある病巣等が読影しやすくなり効果的な診断が行える。

ここで、ＥＳ処理が高精度で行われるためには、２つの医用画像が一致していることが望ましいが、近年、Ｘ線撮影の分野では、Ｘ線検出素子が２次元的に配列されて構成されたいわゆるフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）を用いた撮影が盛んに行われるようになっており、このようなＦＰＤを用いた撮影では、１度の撮影で１つの医用画像が撮られることとなるので、２つの医用画像を得たときにはどうしても撮影時刻が互いに異なってしまう。そのため、各撮影時刻における被検体の姿勢や呼吸等に起因して、２つの医用画像が必ずしも一致しない場合がある。両画像が一致していない場合にＥＳ処理を無理に施すと、両画像におけるズレの部分に、本来存在しない虚像（アーチファクト）が現れ、読影の妨げとなってしまう。

そこで、ＥＳ処理等に供される２つの医用画像に対して、両画像のうちの一方を変形して他方の画像に一致させる画像処理を施す技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
特開２００２−３２７３５号公報 特開２００２−３２７６４号公報 特開２００３−２４４５４２号公報

しかしながら、現状では、このような画像処理によっても、２つの医用画像の間で十分な画像の一致が得られず、ＥＳ処理においてアーチファクトが発生してしまうことがしばしば生じている。

本発明は、上記事情に鑑み、２つの画像を高精度で一致させる画像処理を実行することができる画像処理装置と、コンピュータをそのような画像処理装置として動作させる画像処理プログラムとを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の画像処理装置は、
同一の被検体に対する、互いに撮影時刻が異なる複数の撮影画像を入手する画像入手部と、
上記複数の撮影画像における撮影時刻の差を知得する時刻差知得部と、
２つの画像の一方又は両方を所定のパラメータの値に基づいて移動又は変形してそれら２つの画像を一致させる、一致に要する移動量又は変形量の適用範囲がそのパラメータの値に依存している一致処理を、そのパラメータの値の設定を受けて上記複数の撮影画像のうちの２つの撮影画像に対して施す処理部と、
上記処理部に対し、上記パラメータの値として、上記時刻差知得部で知得された撮影時刻の差に応じた値を設定するパラメータ設定部とを備えたことを特徴とする。

上記撮影時刻の差が大きい程、上記被検体の動き等により上記複数の撮影画像間での画像のズレが大きくなる可能性が高まる。この事が、例えば、上述した従来の画像処理によっても、２つの医用画像の間で十分な画像の一致が得られないことの一因となっている。上記の本発明の画像処理装置によれば、上記時刻差知得部で知得された撮影時刻の差に応じた値が上記パラメータの値として設定され、そのパラメータの値に依存する適用範囲の移動量又は変形量による画像の移動又は変形によって上記２つの画像の一致が行われる。このため、本発明の画像処理装置によれば、撮影時刻の差に応じた画像のズレを見越して２つの画像を高精度で一致させることができる。

ここで、本発明の画像処理装置において、「上記処理部が、上記２つの画像のうちの一方の画像中の各所定箇所に対し、他方の画像中で映像的に一致する各一致箇所を探索し、その２つの画像の一方又は両方を画像中の各部で変形してその所定箇所の位置とその一致箇所の位置とを一致させる、その所定箇所の広さを上記パラメータの値として設定されて、その設定された広さの所定箇所を探索に用いるものであり、
上記パラメータ設定部が、上記所定箇所の広さを、上記撮影時刻の差が大きいほど狭く設定するものである」という形態は好ましい形態である。

この好ましい形態の画像処理装置によれば、上記２つの画像を上記所定箇所それぞれについて一致させる一致処理が行われるが、その一致処理が上記撮影時刻の差に応じた適切な広さの所定箇所を使って行われる。

図１４は、２つの画像についての一致処理が撮影時刻の差に応じた適切な広さの所定箇所を使って行われる様子の一例を示す図である。

この図１４のパート（ａ）には、撮影時刻の差が小さく２つの画像Ａ１，Ａ２間のズレが小さい場合に相当する図が示され、パート（ｂ）には、撮影時刻の差が相対的に大きく２つの画像Ａ１，Ａ２間のズレが大きい場合に相当する図が示されている。

例えば、図１４のパート（ｂ）に示すように、上記撮影時刻の差が大きく画像のズレが大きいときには、ズレ方が画像中の各所で異なっている可能性もあり、より局所的で非線形な変形による一致処理が望ましい。一方、図１４のパート（ａ）に示すように、上記撮影時刻の差が小さく画像のズレが小さいときには、画像中に同じようなズレ方をしている部分が多く、より包括的な変形による一致処理が望ましい。この好ましい形態の画像処理装置によれば、上記撮影時刻の差が大きいときに、例えば図１４のパート（ｂ）に示すように狭めの所定箇所Ｂ１を使うことにより局所的で非線形な変形による一致処理を行い、上記撮影時刻の差が小さいときに、例えば図１４のパート（ａ）に示すように広めの所定箇所Ｂ２を使うことにより包括的な変形による一致処理を行うことができる。

このように、この好ましい形態の画像処理装置によれば、上記撮影時刻の差に応じた適切な広さの所定箇所を使った一致処理により、上記撮影時刻の差による画像のズレ方の多様性に対応することができ、より高精度の一致処理を行うことができる。また、この一致処理に要する処理時間は、上記所定箇所の広さに依存するので、この一致処理を適切な処理時間で行うことが出来る。

また、本発明の画像処理装置において、「上記処理部が、上記２つの画像のうちの一方の画像中の各所定箇所に対し、他方の画像中で映像的に一致する各一致箇所を探索し、その２つの画像の一方又は両方を画像中の各部で変形してその所定箇所の位置とその一致箇所の位置とを一致させる、その一致箇所を探索する探索範囲の広さを上記パラメータの値として設定され、その設定された広さの探索範囲内を探索するものであり、
上記パラメータ設定部が、上記一致箇所を探索する探索範囲を、上記撮影時刻の差が大きいほど広く設定するものである」という形態も好ましい形態である。

この好ましい形態の画像処理装置によっても、上記２つの画像を上記所定箇所それぞれについて一致させる一致処理が行われるが、その一致処理における上記一致箇所の探索が上記撮影時刻の差に応じた適切な広さの探索範囲内で行われる。

以下、２つの画像についての一致処理が撮影時刻の差に応じた適切な広さの探索範囲内で行われることについて、上記の図１４を参照して説明する。

例えば、図１４のパート（ｂ）に示すように、上記撮影時刻の差が大きく画像のズレが大きいときには、見つけ出すべき一致箇所が、上記所定箇所の位置とは大きく離れた箇所にある可能性が高く、より広範囲の探索が望ましい。一方、図１４のパート（ａ）に示すように、上記撮影時刻の差が小さく画像のズレが小さいときには、そのような一致箇所は、上記所定箇所の位置の近傍にある可能性が高く、より限定された範囲の探索が望ましい。この好ましい形態の画像処理装置によれば、上記撮影時刻の差が大きいときに、例えば図１４のパート（ｂ）に示すように広めの探索範囲Ｃ１での探索を行い、上記撮影時刻の差が小さいときに、例えば図１４のパート（ａ）に示すように狭めの探索範囲Ｃ２での探索を行うことができる。

このように、この好ましい形態の画像処理装置によれば、上記撮影時刻の差に応じた適切な広さの探索範囲での探索により、見つけ出すべき一致箇所が探索範囲外に出てしまうことや、見つけ出すべき一致箇所よりも偶然に一致性が良い別箇所が探索範囲内で見つかってしまうこと等が回避され、より高精度の一致処理を行うことができる。また、このような一致処理に要する処理時間は、探索領域の広さに依存するので、この一致処理を適切な処理時間で行うことが出来る。

また、本発明の画像処理装置において、「上記処理部が、上記２つの画像のうちの一方の画像中の各所定箇所に対し、他方の画像中で映像的に一致する各一致箇所を探索する、その所定箇所の広さを変えながら探索を重ねる、その２つの画像の一方又は両方を画像中の各部で変形して、その所定箇所の位置と、最終的に探索で得られた一致箇所の位置とを一致させる、その一致箇所の探索の回数を上記パラメータの値として設定され、その設定された回数だけ探索を重ねるものであり、
上記パラメータ設定部が、上記一致箇所の探索の回数を、上記撮影時刻の差が大きいほど多く設定するものである」という形態も好ましい。

この好ましい形態の画像処理装置によっても、上記２つの画像を上記所定箇所それぞれについて一致させる一致処理が行われるが、この好ましい形態の画像処理装置では、上記一致箇所の探索を上記所定箇所の広さを変えながら重ねることで処理精度の向上が図られており、さらに、その探索は上記撮影時刻の差に応じた適切な回数だけ重ねられる。

図１５は、２つの画像についての一致処理が、撮影時刻の差に応じた適切な適切な回数の一致箇所の探索を経て行われる様子の一例を示す図である。

この図１５のパート（ａ）には、撮影時刻の差が小さく２つの画像Ａ１，Ａ２間のズレが小さい場合に相当する図が示され、パート（ｂ）には、撮影時刻の差が相対的に大きく２つの画像Ａ１，Ａ２間のズレが大きい場合に相当する図が示されている。

例えば、図１５のパート（ｂ）に示すように上記撮影時刻の差が大きく画像のズレが大きいときには、上述したように局所的な一致処理が望ましい。しかし、上記所定箇所として始めから局所的な箇所を設定して、その局所的な箇所に一致する一致箇所を探索しようとすると、本来見つけ出すべき一致箇所よりも偶然に一致性が良い別の箇所が見つかってしまうことがある。上記の好ましい形態では、上記一致箇所の探索を上記所定箇所の広さを変えながら重ねるので、始めは広めの所定箇所を設定して、一致箇所を粗く探索し、徐々に上記所定箇所の広さを狭めながら見つけ出すべき局所的な一致箇所に到達することができる。図１５のパート（ｂ）には、始めに設定された広めの所定箇所Ｂ３と、その所定箇所Ｂ３について探索された広めの一致箇所Ｄ１＿１と、広めの所定箇所Ｂ３よりも若干狭い不図示の所定箇所について探索された若干狭めの一致箇所Ｄ１＿２と、さらに広さが狭い不図示の所定箇所について探索された局所的な一致箇所Ｄ１＿３とが示されている。このように、図１５のパート（ｂ）の例では、局所的な一致箇所が３回の探索によって高精度に見つけ出されている。このような探索の回数は、上記撮影時刻の差が大きく画像のズレが大きいほど多いことが望ましい。一方、図１５のパート（ａ）に示すように上記撮影時刻の差が小さく画像のズレが小さいときには、上述したように包括的な一致処理が望ましい。そのような一致処理では、広めの所定箇所についての探索で見つけ出すべき一致箇所が得られることが多く、少ない回数で効率的に探索することが望ましい。上記の好ましい形態の画像形成装置によれば、上記撮影時刻の差が大きいときに多めの回数（図１５のパート（ｂ）の例では３回）で探索を行い、上記撮影時刻の差が小さいときに少なめの回数（図１５のパート（ａ）の例では１回）で探索を行うことができる。

このように、この好ましい形態の画像形成装置によれば、上記撮影時刻の差が大きく画像のズレが大きいときの探索不足や、逆に、上記撮影時刻の差が小さく画像のズレが小さいときの無駄な探索の繰返し等が回避され、上記のような一致処理を高精度かつ効率的に行うことが出来る。

また、本発明の画像処理装置において、「上記処理部が、画像に対する線形な座標変換を用いて画像を移動又は変形して上記２つの画像を一致させる、移動量又は変形量の許可範囲を上記パラメータの値として設定され、上記２つの画像の一方又は両方をその許可範囲内で移動又は変形するものであり、
上記パラメータ設定部が、上記許可範囲を、上記撮影時刻の差が大きい程広く設定するものである」という形態も好ましい形態である。

この好ましい形態の画像形成装置によれば、上記線形な座標変換を用いた画像の移動又は変形による一致処理が行われるが、その移動や変形が上記撮影時刻の差に応じた適切な許可範囲内で行われる。

図１６は、２つの画像についての一致処理が、撮影時刻の差に応じた適切な許可範囲内での移動によって行われる様子の一例を示す図である。

この図１６では、説明を簡単にするために、２つの画像Ａ１，Ａ２間のズレの一例として、一方の画像に対して他方の画像が、図中の横方向にスライドした形態のズレが示されている。また、この図１６のパート（ａ）には、撮影時刻の差が小さく２つの画像Ａ１，Ａ２間のズレが小さい場合に相当する図が示され、パート（ｂ）には、撮影時刻の差が相対的に大きく２つの画像Ａ１，Ａ２間のズレが大きい場合に相当する図が示されている。

例えば、図１５のパート（ｂ）に示すように上記撮影時刻の差が大きく画像のズレが大きいときには、一方の画像を広範囲に亘って移動させて他方の画像と一致する位置を確実に探ることが望ましく、例えば、図１５のパート（ａ）に示すように上記撮影時刻の差が小さく画像のズレが小さいときには、移動範囲を絞ることにより他方の画像と一致する位置を効率的に探ることが望ましい。この好ましい形態の画像形成装置によれば、上記撮影時刻の差が大きいときに、例えば図１６のパート（ｂ）に示すように広めの許可範囲Ｄ１内で画像の移動等を行い、上記撮影時刻の差が小さいときに、例えば図１６のパート（ａ）に示すように狭めの許可範囲Ｄ２で画像の移動等を行うことができる。

このように、この好ましい形態の画像形成装置によれば、画像の移動や変形の不足や過剰等といった事態が回避され一致処理を高精度かつ効率的に行うことが出来る。

また、上記目的を達成する本発明の画像処理プログラムは、
コンピュータに組み込まれ、そのコンピュータ上で、
同一の被検体に対する、互いに撮影時刻が異なる複数の撮影画像を入手する画像入手部と、
上記複数の撮影画像における撮影時刻の差を知得する時刻差知得部と、
２つの画像の一方又は両方を移動又は変形してそれら２つの画像を一致させる、一致に要する移動量又は変形量の適用範囲がパラメータの値に依存している一致処理を、そのパラメータの値の設定を受けて上記複数の撮影画像のうちの２つの撮影画像に対して施す処理部と、
上記処理部に対し、上記パラメータの値として、上記時刻差知得部で知得された撮影時刻の差に応じた値を設定するパラメータ設定部とを構築することを特徴とする。

この本発明の画像処理プログラムによれば、２つの画像を高精度で一致させる画像処理を実行する上記の画像処理装置を容易に実現することができる。

尚、本発明の画像処理プログラムについては、ここではその基本形態のみを示すに止めるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明の画像処理プログラムには、上記の基本形態のみではなく、前述した画像処理装置の各形態に対応する各種の形態が含まれる。

また、本発明の画像処理プログラムがコンピュータ上に構築する画像入手部などといった要素は、１つの要素が１つのプログラム部品によって構築されるものであっても良く、１つの要素が複数のプログラム部品によって構築されるものであっても良く、複数の要素が１つのプログラム部品によって構築されるものであっても良い。また、これらの要素は、そのような作用を自分自身で実行するものとして構築されても良く、あるいは、コンピュータに組み込まれている他のプログラムやプログラム部品に指示を与えて実行するものとして構築されても良い。

以上、説明したように、本発明によれば、２つの画像を高精度で一致させる画像処理を実行することができる画像処理装置と、コンピュータをそのような画像処理装置として動作させる画像処理プログラムとを得ることができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態が適用される医用画像取得システムの概略構成図である。

図１に示す医用画像取得システム１は、被検体の体内を撮影して医用画像を生成する画像生成システム１０と、この画像生成システム１０を制御するシステム制御装置２０と、医用画像を表示する医用画像表示装置３０とで構成されており、システム制御装置２０と医用画像表示装置３０は、ネットワーク回線を介して接続されている。

画像生成システム１０は、Ｘ線を照射するＸ線照射装置１１と、被検体Ｐの体内を透過してきたＸ線を検出することで撮影を行い医用画像を得る検出装置１２とで構成されている。

Ｘ線照射装置１１には、Ｘ線を発する管球などが収容された収容部１１ａと、収容部１１ａを上下に移動させる移動部１１ｂと、収容部１１ａおよび移動部１１ｂを支持する支持部１１ｃとが備えられている。

また、検出装置１２は、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）１２ａを搭載した立位タイプの装置であり、そのＦＰＤ１２ａと、ＦＰＤ１２ａを上下に移動させる移動部１２ｂと、ＦＰＤ１２ａおよび移動部１２ｂを支持する支持部１２ｃとが備えられている。

この画像生成システム１０では、被検体Ｐは、Ｘ線照射装置１１とＦＰＤ１２ａとの間に、ＦＰＤ１２ａの方を向いて立つ。

そして、ユーザが、システム制御装置２０を操作して被検体Ｐの撮影部位に応じた収容部１１ａおよびＦＰＤ１２ａの位置を入力すると、システム制御装置２０が、Ｘ線照射装置１１の移動部１１ｂおよび検出装置１２の移動部１２ｂそれぞれに対して、収容部１１ａおよびＦＰＤ１２ａをユーザから入力された位置に配置するための指示信号を送信する。その結果、収容部１１ａおよびＦＰＤ１２ａが、ユーザから入力された、被検体Ｐの撮影部位に応じた位置に配置される。

続いて、単発撮影および、後述のＥＳ処理のための連写撮影という２種類の撮影モードのうち何れかの撮影モード、撮影時に照射するＸ線のエネルギー等が撮影条件として、ユーザによってシステム制御装置２０に入力される。また、撮影モードとして連写撮影が入力されるときには、後述の撮影間隔および各撮影におけるＸ線のエネルギー等が連写撮影用の撮影条件として入力される。入力された撮影条件は、システム制御装置２０によって、Ｘ線照射装置１１の収容部１１ａにおけるＸ線を発する管球の制御回路や、検出装置１２のＦＰＤ１２ａにおける撮影用の制御回路等に設定される。

そして、ユーザが、システム制御装置２０を操作して撮影の開始を指示すると、システム制御装置２０が、Ｘ線照射装置１１と検出装置１２との双方に所定のトリガ信号を互いに同期させて送信する。Ｘ線照射装置１１の収容部１１ａでは、そのトリガ信号を受信すると管球が上記の撮影条件におけるエネルギーのＸ線を発し、検出装置１２のＦＰＤ１２ａではトリガ信号を受信するとＸ線の検出が行われる。これにより、被検体Ｐの体内を透過してきたＸ線がＦＰＤ１２ａで検出されて撮影が行われ、その被検体Ｐの内部を表わすデジタルの医用画像が画像生成システム１０で得られる。

また、ユーザが、撮影モードとして連写撮影を指定していた場合には、システム制御装置２０からの１回のトリガ信号の送信に対して、撮影条件における撮影間隔を挟んだ２回の撮影が、それぞれ撮影条件におけるエネルギーのＸ線によって行われる。この連写撮影により、後述のＥＳ処理に用いる、エネルギーが互いに異なる２種類のＸ線を使って撮影された２つの医用画像が得られる。

この撮影によって得られた医用画像は画像生成システム１０からシステム制御装置２０に送られ、システム制御装置２０において所定のモニタ上に表示される。また、このシステム制御装置２０には、ユーザの操作によって、被検体Ｐを識別するための識別番号や撮影年月日や撮影時刻等が管理情報として入力される。そして、システム制御装置２０では、画像生成システム１０から送られてきた医用画像に、その管理情報とその医用画像の撮影に使われた撮影条件とが添付される。また、連写撮影によって得られた２つの医用画像は、各々に管理情報と撮影条件とが添付されるとともに、互いに対応付けがなされる。そして、システム制御装置２０は、管理情報と撮影条件とが添付された医用画像をネットワーク回線を介して医用画像表示装置３０に送る。

医用画像表示装置３０は、外観構成上、本体装置３１、その本体装置３１からの指示に応じて表示画面３２ａ上に画像を表示する画像表示装置３２、本体装置３１に、キー操作に応じた各種の情報を入力するキーボード３３、および、表示画面３２ａ上の任意の位置を指定することにより、その位置に表示された、例えばアイコン等に応じた指示を入力するマウス３４を備えている。

医用画像表示装置３０では、ユーザが医用画像表示装置３０を操作して被検体の識別番号等を入力すると、表示画面３２ａ上に、その入力された識別番号等に対応した医用画像等が表示される。医用画像表示装置３０の表示画面３２ａ上に表示された医用画像等を確認することにより、ユーザは、被検体に外的なダメージを与えることなく、被検体の病状を診断することができる。

図１に示す医用画像取得システム１は、基本的には以上のように構成されている。

ここで、医用画像取得システム１における特徴は、医用画像表示装置３０で実行される処理内容にある。以下、医用画像表示装置３０について詳しく説明する。

図２は、医用画像表示装置３０のハードウェア構成図である。

医用画像表示装置３０の本体装置３１の内部には、図２に示すように、各種プログラムを実行するＣＰＵ３０１、ハードディスク装置３０３に格納されたプログラムが読み出されＣＰＵ３０１での実行のために展開される主メモリ３０２、各種プログラムやデータ等が保存されたハードディスク装置３０３、ＦＤ３５が装填され、そのＦＤ３５をアクセスするＦＤドライブ３０４、ＣＤ−ＲＯＭ３６をアクセスするＣＤ−ＲＯＭドライブ３０５、システム制御装置２０と医用画像等の各種情報をやり取りするＩ／Ｏインタフェース３０６が内蔵されており、これらの各種要素と、さらに図１にも示す画像表示装置３２、キーボード３３、マウス３４は、バス３０７を介して相互に接続されている。

ここで、この医用画像表示装置３０は、いわゆるエネルギーサブトラクション（ＥＳ）処理を実行するＥＳ処理装置として動作する機能を有している。このＥＳ処理では、上記の連写撮影によって得られた、エネルギーが互いに異なる２種類のＸ線を使って撮影された２つの医用画像のうちの一方の医用画像における画素値から、他方の医用画像における画素値が、所定の重みを付けて減算される。これにより、前者の医用画像に写っている被検体の身体構造のうち、Ｘ線に対して特定の吸収特性を持った部位の画像が消去されることとなる。

ＥＳ処理が高精度で行われるためには、２つの医用画像が一致していることが望ましい。しかし、図１の画像生成システム１０ではこれら２つの医用画像は互いに撮影時刻が異なっており、各撮影時刻における被検体の姿勢や呼吸等に起因して、２つの医用画像が必ずしも一致しない場合がある。両画像が一致していない場合にＥＳ処理を無理に施すと、両画像におけるズレの部分に、本来存在しない虚像（アーチファクト）が現れ、読影の妨げとなってしまう。

そこで、この医用画像表示装置３０は、ＥＳ処理に供される２つの医用画像に対して、両画像のうちの一方を変形して他方の画像に一致させる画像処理を施す画像処理装置として動作する機能も有している。

図３は、ＥＳ処理を行うＥＳ処理装置と、そのＥＳ処理のための画像処理を行う画像処理装置との関係を示すブロック図である。

図１に示す画像生成システム１０での連写撮影によって得られる第１の医用画像Ｇ１および第２の医用画像Ｇ２に基づいて、ＥＳ処理は実行される。ここで、第１の医用画像Ｇ１は、そのままＥＳ処理装置５０に入力される。一方、第２の医用画像Ｇ２については、画像処理装置１００において、第１の医用画像Ｇ１に一致させる画像処理を施され、処理済みの第２の医用画像Ｇ２’がＥＳ処理装置５０に入力される。画像処理装置１００で実行される画像処理については後にまわし、ここでは、まず、ＥＳ処理について説明する。

図４は、ＥＳ処理を説明する説明図である。

上述したように、ＥＳ処理で使われる２つの医用画像は、エネルギーが互いに異なる２種類のＸ線を使った連写撮影によって得られる撮影画像である。図４には、相対的にエネルギーが低いＸ線での撮影による低エネルギー画像Ｌと、相対的にエネルギーが高いＸ線での撮影による高エネルギー画像Ｈとを使い、低エネルギー画像Ｌから所望の部位の画像を消去するというＥＳ処理の原理が模式的に示されている。

ここで、被検体の体内を透過してきたＸ線を検出して、その被検体の体内像を得るという上記の画像生成システム１０（図１参照）で得られる医用画像では、透過してきたＸ線の量が多い部分が濃く写り、透過してきたＸ線の量が少ない部分が薄く写る。このような医用画像では、被検体の体内における骨部については、骨によってＸ線の透過が妨げられるので、Ｘ線の透過量が少なく薄く写る。一方、筋組織等といった軟部についてはＸ線の透過量が骨部に比べると多く濃く写る。また、軟部については組織の種類等に応じてＸ線の透過量が異なるため、各軟部は、その軟部の組織の種類等に応じた濃度となる。

また、Ｘ線はエネルギーが高いほど透過力が強いため、骨によるＸ線の透過の妨げ効果は、撮影に使われるＸ線のエネルギーが高いほど小さい。その結果、高エネルギー画像Ｈと低エネルギー画像Ｌとでは、骨部と軟部との間の濃さの比率（コントラスト）が互いに異なることとなる。ＥＳ処理では、この２種類の画像間のコントラストの違いを利用して、骨部の消去や軟部の消去等が行われる。

上述したように、この図４の例におけるＥＳ処理では、低エネルギー画像Ｌから、所望の部位の画像が消去される。この図４には、低エネルギー画像Ｌから骨部の画像を消去して軟部のみが写った軟部画像Ｓを作成する例と、低エネルギー画像Ｌから軟部の画像を消去して骨部のみが写った骨部画像Ｂを作成する例とが示されている。

軟部画像Ｓを作成する例では、まず、２つの医用画像の間で、骨部の濃度が合わされた後、両者の差が算出される。その結果、骨部の濃度が「０」、即ち、骨部が消去された画像が得られる。このとき、高エネルギー画像Ｈと低エネルギー画像Ｌとでは、骨部と軟部との間のコントラストが互いに異なることから、骨部が消去されても軟部は残ることとなる。その後、軟部の濃度についての差の結果に、この差の値を、低エネルギー画像Ｌにおける軟部の濃度に一致させるための係数が乗ぜられる。これにより、低エネルギー画像Ｌから骨部の画像が消去され軟部のみが写った軟部画像Ｓが得られることとなる。

一方、骨部画像Ｂを作成する例では、２つの医用画像の間で、軟部の濃度が合わされた後、両者の差が算出され、軟部の濃度が「０」、即ち、軟部が消去された画像が得られる。その後、骨部の濃度についての差が、係数の乗算によって低エネルギー画像Ｌにおける骨部の濃度に合わされる。これにより、低エネルギー画像Ｌから軟部の画像が消去され骨部のみが写った骨部画像Ｂが得られることとなる。

以上、説明したように、ＥＳ処理では、所望の部位の画像の消去については、２つの医用画像の間での差の算出で行われる。このため、例えば骨部の画像を消去する場合に、２つの医用画像の間で骨部の位置がズレていると、そのズレの部分については濃度が「０」とはならず、本来存在しない虚像（アーチファクト）が現れてしまう。このため、ＥＳ処理が高精度で行われるためには、２つの医用画像が高精度で一致している必要がある。上述したように、図１に示す医用画像取得システム１の医用画像表示装置３０では、このＥＳ処理に供される２つの医用画像の一致が、図４に示す画像処理装置１００によって図られる。以下、この画像処理装置１００について詳細に説明する。

この画像処理装置１００は、図１の医用画像表示装置３０が、この画像処理装置に対応した画像処理プログラムに従って動作することによりこの医用画像表示装置３０内に構築されるものである。この画像処理プログラムは、図２に示すＣＤ−ＲＯＭ３６に記憶されて、このＣＤ−ＲＯＭ３６を介して医用画像表示装置３０に供給される。

尚、上記では、画像処理プログラムを記憶する記憶媒体としてＣＤ−ＲＯＭ３６が例示されているが、画像処理プログラムを記憶する記憶媒体はＣＤ−ＲＯＭに限られるものではなく、それ以外の光ディスク、ＭＯ、ＦＤ、磁気テープなどの記憶媒体であってもよい。また、画像処理プログラムは、記憶媒体を介さずに、Ｉ／Ｏインタフェース３０６を介して直接に医用画像表示装置３０に供給されるものであってもよい。

図５は、画像処理プログラムが記憶されたＣＤ−ＲＯＭ３６を示す概念図である。

図５に示すように、ＣＤ−ＲＯＭ３６に記憶された画像処理プログラム２００は、画像入手部２１０、時刻差知得部２２０、パラメータ決定部２３０、グローバルマッチング部２４０、およびローカルマッチング部２５０で構成されている。

この画像処理プログラム２００の各部の詳細については、画像処理装置１００の各部の作用と一緒に説明する。

図６は、画像処理装置１００の機能ブロック図である。

画像処理装置１００は、画像入手部１１０と、時刻差知得部１２０と、パラメータ決定部１３０と、グローバルマッチング部１４０と、ローカルマッチング部１５０とを有している。

ここで、この図６に示す画像入手部１１０、時刻差知得部１２０、およびパラメータ決定部１３０、それぞれ本発明にいう画像入手部、時刻差知得部、およびパラメータ決定部の各一例に相当する。またグローバルマッチング部１４０およびローカルマッチング部１５０は、両方とも、本発明にいう処理部の一例に相当する。

また、図６の画像処理装置１００を構成する、画像入手部１１０、時刻差知得部１２０、パラメータ決定部１３０、グローバルマッチング部１４０、およびローカルマッチング部１５０は、図５の画像処理プログラム２００を構成する、画像入手部２１０、時刻差知得部２２０、パラメータ決定部２３０、グローバルマッチング部２４０、およびローカルマッチング部２５０にそれぞれ対応する。

さらに、図６の各要素は、コンピュータのハードウェアとそのコンピュータで実行されるＯＳやアプリケーションプログラムとの組合せで構成されているのに対し、図５に示す画像処理プログラム２００の各要素はそれらのうちのアプリケーションプログラムのみにより構成されている点が異なる。

図７は、図５に示す画像処理装置１００において、２つの医用画像を入手し、それらの医用画像のうち、第２の医用画像Ｇ２を第１の医用画像に一致させる一連の処理の流れを示すフローチャート図である。

以下、図７のフローチャートに従って、図６に示す画像処理装置１００の各要素の動作について説明することによって、図５に示す画像処理プログラム２００の各要素も併せて説明する。尚、以下の説明では、図６に示す各要素を特に図番を断らずに参照する。

この図７のフローチャートが示す画像処理は、ユーザが、図１の医用画像表示装置３０において所定の操作によってＥＳ処理に施すべき２つの医用画像Ｇ１，Ｇ２を指定し、ＥＳ処理の実行を指示すると、そのＥＳ処理の前に、ＥＳ処理の準備処理としてスタートする。

処理がスタートすると、まず、画像入手部１１０が、ユーザによって指定された２つの医用画像Ｇ１，Ｇ２を、所定のメモリから読み出すことで入手する（ステップＳ１０１）。

ここで、２つの医用画像Ｇ１，Ｇ２は、連写撮影によって得られた撮影画像であるが、１ショット目に撮影された撮影画像を第１の医用画像Ｇ１とし、２ショット目に撮影された撮影画像を第２の医用画像Ｇ２とする。この図７のフローチャートが示す画像処理では、第２の医用画像Ｇ２が、第１の医用画像Ｇ１に一致するように変形される。

画像入手部２１０は、入手した２つの医用画像Ｇ１，Ｇ２を、時刻差知得部１２０とグローバルマッチング部１４０とに渡す。

まず、時刻差知得部１２０が、渡された２つの医用画像Ｇ１，Ｇ２それぞれに上述したように添付されている撮影条件から、これら２つの医用画像Ｇ１，Ｇ２を得たときの連写撮影における撮影間隔を得る（ステップＳ１０２）。

この撮影間隔は、上述したように、連写撮影用の撮影条件として各撮影におけるＸ線のエネルギー等と共にユーザによってシステム制御装置２０に対して入力されたものである。以下、ユーザによる撮影間隔の入力について補足説明を行う。

本実施形態では、連写撮影が可能な撮影間隔として、「０．２秒」、「０．５秒」、「０．７秒」等といった複数種類の撮影間隔が用意されている。そして、ユーザが撮影モードとして連射撮影を入力すると、システム制御装置２０におけるモニタ上にこれら複数種類の撮影間隔が表示される。そして、ユーザが、所定操作により、それら表示された撮影間隔の中から所望の撮影間隔を選択することで入力される。

ここで、ユーザによる撮影間隔の選択は、例えば、以下に説明するように被検体の体格等に基づいて行われる。

図８は、被検体の体格と撮影間隔との関係を示す図である。

この図８には、やせた被検体Ｐ１に対して連写撮影が行われる様子と、太った被検体Ｐ２に対して連写撮影が行われる様子とが示されている。この図８の例ではやせた被検体Ｐ１については、「１２０ｋＶ」のエネルギーのＸ線を使って上記の高エネルギー画像の撮影が行われ、「６０ｋＶ」のエネルギーのＸ線を使って上記の低エネルギー画像の撮影が行われる。

一方、太った被検体Ｐ２については、その体格のために、Ｘ線が被検体の体内を透過し難く、ＦＰＤ１２ａに到達するＸ線の量が不足がちとなってしまう。その結果、高エネルギー画像における骨部と軟部との間のコントラストと、低エネルギー画像における骨部と軟部との間のコントラストとが余り変わらなくなり、良好なＥＳ処理が行えなくなってしまう。ＥＳ処理が良好に行われるためには、これら２種類の画像のコントラストが互いに異なっているほど良く、良好なＥＳ処理のためには、高エネルギー画像の撮影の際にＦＰＤ１２ａに到達するＸ線の量の不足を補って、低エネルギー画像とはコントラストがなるべく異なった好ましい高エネルギー画像を得る必要がある。

本実施形態では、太った被検体Ｐ２について、このような好ましい高エネルギー画像を撮影するために、次のような方法による撮影が可能である。即ち、高エネルギー画像の撮影を、太った被検体Ｐ２を透過するのに十分な程度に高いエネルギーのＸ線を使って行うという方法である。この方法によれば、撮影に使われるＸ線の透過力が高いので十分な量のＸ線がＦＰＤ１２ａに到達することができ、低エネルギー画像とはコントラストが異なった好ましい高エネルギー画像を得ることができる。図８のパート（ａ）には、この方法を採用した太った被検体Ｐ２についての連写撮影の一例が示されている。この図８の例では、太った被検体Ｐ２について、「１４０ｋＶ」のエネルギーのＸ線を使って上記の高エネルギー画像の撮影が行われ、「６０ｋＶ」のエネルギーのＸ線を使って上記の低エネルギー画像の撮影が行われる。ここで、この方法では、太った被検体Ｐ２を透過するのに十分な程度に高いエネルギーのＸ線が、高エネルギー画像の撮影に使われるために、高エネルギー画像の撮影におけるＸ線と低エネルギー画像の撮影におけるＸ線とで、エネルギーの差が大きくなる。ところが、エネルギーの差が大きい２種類のＸ線を、連写撮影のために短時間で連続照射すると、照射される各Ｘ線のエネルギーが不安定となってしまう。また、そのような２種類のＸ線の短時間での連続照射は、上記のＸ線照射装置１１に大きな負荷をかけてしまう。このため、ユーザは、太った被検体Ｐ２についての連写撮影用の撮影条件として、１ショット目と２ショット目とで差が大きくなるようなＸ線のエネルギーを入力した場合には、若干長めの撮影間隔を入力することとなる。

また、太った被検体Ｐ２について、このような好ましい高エネルギー画像を撮影するための方法として、本実施形態で実行可能な上記の方法とは別の、次のような方法による撮影も考えられる。即ち、やせた被検体Ｐ１について高エネルギー画像の撮影に使うＸ線のエネルギーと同じエネルギーのＸ線を用い、高エネルギー画像の撮影を、太った被検体Ｐ２を十分な量のＸ線が透過するのに十分な程度に長い照射時間で行うという方法である。この方法によれば、撮影に使われるＸ線の透過力が低いが長い照射時間をかけて十分な量のＸ線がＦＰＤ１２ａに到達することができ、低エネルギー画像とはコントラストが異なった好ましい高エネルギー画像を得ることができる。図８のパート（ｂ）には、この方法を採用した太った被検体Ｐ２についての連写撮影の一例が示されている。この図８の例では、太った被検体Ｐ２について、「１２０ｋＶ」のエネルギーのＸ線を使って長い照射時間をかけて上記の高エネルギー画像の撮影が行われ、「６０ｋＶ」のエネルギーのＸ線を使って上記の低エネルギー画像の撮影が行われる。この方法では、高エネルギー画像の撮影におけるＸ線の照射時間が長くなるため、連写を行うためにはそれなりに長めの撮影間隔が必要となる。

上述したように、本実施形態では、図８のパート（ａ）に示すように、連写撮影における高エネルギー画像の撮影についての被検体の体格によるＦＰＤ１２ａへのＸ線の到達量の不足を、撮影条件において高めのエネルギーを入力することで補うことが可能であり、その場合には、その撮影条件において長めの撮影間隔が入力されることとなる。また、撮影条件においてどの程度高めのエネルギーを入力するかは、ユーザが、被検体の体格を見て判断し、撮影間隔については、そのときのエネルギーの高さに応じて、ユーザの判断によって上記の複数の撮影間隔の中から選択されることとなる。

このような撮影条件は、上述したように、撮影によって得られた医用画像に添付され、図７のフローチャートにおけるステップＳ１０２の処理では、時刻差知得部１２０によってこの添付されている撮影条件から２つの医用画像Ｇ１，Ｇ２を得たときの連写撮影における撮影間隔が得られることとなる。得られた撮影間隔は、パラメータ設定部１３０に伝えられる。

続いて、このパラメータ設定部１３０において、後述のグローバルマッチング処理およびローカルマッチング処理それぞれの処理で使われる次のようなパラメータの値として、上記の撮影間隔に応じた値が、グローバルマッチング処理を実行するグローバルマッチング部１４０およびローカルマッチング処理を実行するローカルマッチング部に設定される（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３におけるパラメータの値の設定の詳細については、説明を後に回し、先に、この設定に続いて行われるグローバルマッチング処理（ステップＳ１０４）およびローカルマッチング処理（ステップＳ２００）の内容について説明する。

このグローバルマッチング処理（ステップＳ１０４）は、第２の医用画像Ｇ２を第１の医用画像Ｇ１に対して相対的に回転移動しあるいは平行移動することにより、この第２の医用画像Ｇ２を第１の医用画像Ｇ１に概略的に一致させる処理である。このグローバルマッチング処理により、第２の医用画像Ｇ２の第１の医用画像Ｇ１に対する概略的な位置合せが行われ、上記の連写撮影の１ショット目と２ショット目との間での例えば被検体の姿勢の変動等といった画像全体に一様に現れるズレ等が概略的に解消される。

本実施形態では、このグローバルマッチング処理における回転移動が、画像に対する線形な座標変換の一例であるアフィン変換によって行われる。また、画像に対する線形な座標変換の別例である平行移動については、以下に示すような方向に行われる。

図９は、第２の医用画像Ｇ２が第１の医用画像Ｇ１に対して相対的に回転移動あるいは平行移動される様子を模式的に示す図である。

この図９のパート（ａ）には、第２の医用画像Ｇ２が第１の医用画像Ｇ１に対して相対的に回転移動される様子が示されており、パート（ｂ）には、第２の医用画像Ｇ２が第１の医用画像Ｇ１に対して相対的に平行移動される様子が示されている。

グローバルマッチング処理では、図９のパート（ａ）に示すように、矩形状を有する第２の医用画像Ｇ２における、図中の下辺上の中点Ｇ２＿１を中心として、第２の医用画像Ｇ２が回転移動される。このとき、この回転移動はある角度範囲Ｄ１内に制限され、第２の医用画像Ｇ２は、その角度範囲Ｄ１内で、第１の医用画像Ｇ１と最も良く一致する角度まで回転移動される。ここで、本実施形態では、第２の医用画像Ｇ２と第１の医用画像Ｇ１との一致の程度は、両者における画素値の差の総和で表される。そして、この回転移動では、第２の医用画像Ｇ２は、この画素値の差の総和が上記の角度範囲Ｄ１内で最小となる角度まで回転移動される。

また、グローバルマッチング処理では、図９のパート（ｂ）に示すように、矩形状を有する第２の医用画像Ｇ２における、図中の下辺に平行な方向に第２の医用画像Ｇ２が平行移動される。このとき、この平行移動はある移動範囲Ｄ２内に制限され、第２の医用画像Ｇ２は、第１の医用画像Ｇ１との画素値の差の総和が上記の移動範囲Ｄ２内で最小となる位置まで平行移動される。

図７のフローチャートにおけるグローバルマッチング処理（ステップＳ１０４）では、以上に説明した回転移動と平行移動によって第２の医用画像Ｇ２の第１の医用画像Ｇ１に対する概略的な位置合せが行われるが、このグローバルマッチング処理に先立つステップＳ１０３の処理では、上記の角度範囲Ｄ１と移動範囲Ｄ２とが、グローバルマッチング処理についてのパラメータとして、後述するように、上記の撮影間隔に応じた値に設定される。

グローバルマッチング処理（ステップＳ１０４）が終了すると、そのグローバルマッチング処理後の概略位置合せ済みの第２の医用画像Ｇ２ａがローカルマッチング部１５０に渡される。

このローカルマッチング部１５０は、概略位置合せ済みの第２の医用画像Ｇ２ａを、以下に説明する変形によって第１の医用画像に一致させるローカルマッチング処理（ステップＳ２００）を実行する。このローカルマッチング処理は、上述したグローバルマッチング処理による一様なマッチング処理では解消しきれない局所的なズレの解消を目的とした処理である。

図１０は、図７のローカルマッチング処理（ステップＳ２００）の詳細を示すフローチャートである。

このローカルマッチング処理では、まず、以下に説明するシフトベクトルが算出される（ステップＳ２１０）。

図１１は、シフトベクトルの算出処理を模式的に示す図である。

このシフトベクトルの算出処理では、まず、図１１のパート（ａ）に示すように、第１の医用画像Ｇ１に、Ｎ画素×Ｎ画素のサイズの正方形状の関心領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）が等間隔で設定される。以下、このステップＳ２２１の処理で設定されるＲＯＩのことを初期テンプレート１５１と呼ぶ。

次に、図１１のパート（ｂ）に示すように、概略位置合せ済みの第２の医用画像Ｇ２ａに、各初期テンプレート１５１の中心に対応する位置を中心とし、（Ｎ＋Ａ１）画素×（Ｎ＋Ａ１）画素のサイズの初期探索範囲１５２が設定される。

続いて、この初期探索範囲１５２内において、第１の医用画像Ｇ１の初期テンプレート１５１と最も一致する初期一致箇所１５３が探索される。ここでの一致は、初期テンプレート１５１と比較対象の画像部分との画素値の差の総和で表される。そして、この初期一致箇所１５３の探索では、この画素値の差の総和が上記の初期探索範囲１５２内において最小となる画像部分がこの初期一致箇所１５３として探索される。

ここで、ローカルマッチング部１５０では、後述の繰返し回数が２回以上に設定されている場合に、初期一致箇所１５３の探索に続いて以下の処理が行われる。

この場合、初期一致箇所１５３が探索されると、次に、図１１のパート（ａ）に示すように、第１の医用画像Ｇ１において、その初期一致箇所１５３に対応する初期テンプレート１５１と中心が同じでサイズが所定量だけ縮小された（Ｎ−Ａ２）画素×（Ｎ−Ａ２）画素のサイズの２次テンプレート１５４が設定される。さらに、初期一致箇所１５３の中心の周りに、（Ｎ−Ａ２＋Ａ１）画素×（Ｎ−Ａ２＋Ａ１）画素のサイズの２次探索範囲１５５が設定される。そして、図１１のパート（ｂ）に示すように、この２次探索範囲１５５内において、第１の医用画像Ｇ１の２次テンプレート１５４と最も一致する２次一致箇所１５６が探索される。

図１０のフローチャートにおけるシフトベクトルの算出処理（ステップＳ２１０）では、以上に説明した、テンプレートのサイズの縮小および設定、探索範囲の設定、および一致箇所の探索が繰り返されるが、このシフトベクトルの算出処理に先立つ図７のフローチャートにおけるステップＳ１０３の処理では、その探索等の繰返し回数と、上記の初期テンプレートのサイズと、探索範囲のサイズとが、ローカルマッチング処理についてのパラメータとして、後述するように、上記の撮影間隔に応じた値に設定される。

ここで、図１１のパート（ｂ）の例は、上記の繰返し回数が２回に設定されている例である。この場合には、上記の２次一致箇所１５６が探索されると、その２次一致箇所１５６の中心から上記の初期探索範囲１５２の中心に向かうベクトルが、初期テンプレート１５１に対するシフトベクトルＳｂとして算出される。このシフトベクトルＳｂは、初期テンプレート１５１について概略位置合せ済みの第２の医用画像Ｇ２ａを第１の医用画像Ｇ１に一致させるために要する局所的な変形方向および変形量を示している。

図１０のフローチャートにおけるシフトベクトルの算出処理（ステップＳ２１０）では、このようなシフトベクトルＳｂの算出が、第１の医用画像Ｇ１における全ての初期テンプレート１５１について行われる。

シフトベクトルＳｂの算出が終了すると、概略位置合せ済みの第２の医用画像Ｇ２ａを構成する各画素のシフトベクトルの算出が後述の補間計算によって算出される（ステップＳ２２０）。そして、算出された画素のシフトベクトルに基づく後述のワーピング処理（ステップＳ２３０）によって概略位置合せ済みの第２の医用画像Ｇ２ａが変形される。

図１２は、画素のシフトベクトルの算出処理と、画素のシフトベクトルに基づくワーピング処理とを模式的に表わす図である。

この図１２のパート（ａ）には、補間計算による画素のシフトベクトルの算出処理が示され、図１２のパート（ｂ）には、ワーピング処理が示されている。

図１２のパート（ａ）に示すように、画素のシフトベクトルの算出処理（ステップＳ２２０）では、４つの初期テンプレート１５１それぞれについて求められた４つのシフトベクトルＳｂ＿１，Ｓｂ＿２，Ｓｂ＿３，Ｓｂ＿４を使った４点補間計算によって、概略位置合せ済みの第２の医用画像Ｇ２ａにおいてそれら４つの初期テンプレート１５１の中心に対応する４点によって囲まれる四角形の領域内の各画素Ｐ１のシフトベクトルＰｂが算出される。このシフトベクトルＰｂは、そのシフトベクトルＰｂの起点に対応する画素Ｐ１’をそのシフトベクトルＰｂの終点に相当する画素Ｐ１の位置まで移動するのに要する移動方向と移動量を表している。

ここで、このような４点補間計算によって求められる各画素のシフトベクトルには、医用画像の画像状態や、一致箇所の探索における計算上の探索誤差や、４点補間計算における計算誤差等が含まれており、シフトベクトル間の連続性に乱れや不整合が生じている可能性がある。

そこで、画素のシフトベクトルの算出処理（ステップＳ２２０）によって概略位置合せ済みの第２の医用画像Ｇ２ａを構成する全画素についてシフトベクトルが算出されると、この算出処理に続くワーピング処理（ステップＳ２３０）において、まず、多項式近似の手法を用いた補正によって各画素のシフトベクトルの並びが整えられる。

そして、ワーピング処理（ステップＳ２３０）では、このような補正の後に、補正後のシフトベクトルに基づいて各シフトベクトルの起点の画素が動かされる。その結果、図１１のパート（ｂ）に示すように、第２の医用画像Ｇ２ａが全体的に滑らかに変形されて、その第２の医用画像Ｇ２ａが画素単位で第１の医用画像Ｇ１に合わされた処理済の第２の医用画像Ｇ２’が得られる。

以上に説明したように、図１０のフローチャートにおけるワーピング処理（ステップＳ２３０）までが終了すると、図７のフローチャートにおけるローカルマッチング処理（ステップＳ２００）が完了し、この図７のフローチャートが示す処理が終了する。

そして、このような処理を経て得られた処理済の第２の医用画像Ｇ２’が、第１の医用画像Ｇ１と共に図３に示すＥＳ処理装置５０に渡されてＥＳ処理に供されることとなる。

ここで、上述したように、この図７のフローチャートにおけるステップＳ１０３の処理では、グローバルマッチング処理についてのパラメータとして、アフィン変換による回転移動の角度範囲Ｄ１（図９参照）と、平行移動処理による平行移動の移動範囲Ｄ２（図９参照）とが、連写撮影における撮影間隔に応じた値に設定される。また、ローカルマッチング処理についてのパラメータとしては、探索の繰返し回数と、初期テンプレートのサイズと、探索範囲のサイズとが、撮影間隔に応じた値に設定される。以下、これら各パラメータの値の設定について説明する。

本実施形態では、撮影間隔と各パラメータの値とを互いに対応付ける対応テーブルが所定のメモリ内に記憶されている。そして、図７のフローチャートにおけるステップＳ１０３の処理では、パラメータ設定部１３０が、この対応テーブルを読み出し、この対応テーブルにおいて、時刻差知得部１２０から伝えられる撮影間隔に対応付けられている各パラメータの値を、グローバルマッチング部１４０とローカルマッチング部１５０とに設定する。

図１３は、撮影間隔と各パラメータの値とを互いに対応付ける対応テーブルを示す図である。

この図１３に示す対応テーブルＴ１から分かるように、まず、グローバルマッチング処理についてのパラメータである回転移動の角度範囲と平行移動の移動範囲とは、共に、撮影間隔が長いほど値が大きくなるように、つまり、撮影間隔が長いほど範囲が広くなるように撮影間隔に対応付けられている。これは、撮影間隔が長いほど、被検体の動き等が大きくなり、その結果として２つの医用画像の間における画像のズレも大きくなる可能性が高く、そのような大きなズレを解消するためには、第２の医用画像を広い範囲に亘って動かす方が効果的だからである。また、この対応テーブルＴ１において、撮影間隔に対して広い範囲が画一的には対応付けられていないのは、画像の状態によっては、本来見つけ出すべき位置よりも偶然に一致性が良い別の位置が不要に広い範囲で見つかってしまうこと等を回避するためである。また、グローバルマッチング処理に要する処理時間は、上記の角度範囲や移動範囲との広さに依存するので、本実施形態では、このグローバルマッチング処理が撮影間隔に応じた適切な処理時間で行われることとなる。

また、ローカルマッチング処理についてのパラメータのうち初期テンプレートのサイズについては、この対応テーブルＴ１において、撮影間隔が長いほど小さくなるように撮影間隔に対応付けられている。撮影時刻の差が大きく画像のズレが大きいときには、ズレ方が画像中の各所で異なっている可能性もあり、より局所的で非線形な変形による一致処理が望ましい。一方、撮影時刻の差が小さく画像のズレが小さいときには、画像中に同じようなズレ方をしている部分が多く、より包括的な変形による一致処理が望ましい。本実施形態では、ローカルマッチング処理が、撮影間隔が長いほど小さい初期テンプレートを使って行われるので、撮影時刻の差による画像のズレ方の多様性に効果的に対応した一致処理を行うことができる。また、ローカルマッチング処理に要する処理時間は、初期テンプレートの広さに依存するので、本実施形態では、このローカルマッチング処理が撮影間隔に応じた適切な処理時間で行われることとなる。

また、ローカルマッチング処理についてのパラメータのうち探索範囲のサイズについては、この対応テーブルＴ１において、撮影間隔が長いほど大きくなるように撮影間隔に対応付けられている。撮影時刻の差が大きく画像のズレが大きいときには、見つけ出すべき一致箇所が、探索の出発点から大きく離れた箇所にある可能性が高く、より広範囲の探索が望ましい。一方、撮影時刻の差が小さく画像のズレが小さいときには、そのような一致箇所は、探索の出発点の近傍にある可能性が高く、より限定された範囲の探索が望ましい。本実施形態では、対応テーブルＴ１に示されている撮影時刻の差に応じた適切な広さの探索範囲での探索により、見つけ出すべき一致箇所が探索範囲外に出てしまうことや、見つけ出すべき一致箇所よりも偶然に一致性が良い別箇所が探索範囲内で見つかってしまうこと等が回避され、より高精度の一致処理を行うことができる。また、ローカルマッチング処理に要する処理時間は、探索範囲の広さにも依存するので、本実施形態では、このローカルマッチング処理が撮影間隔に応じた適切な処理時間で行われることとなる。

また、ローカルマッチング処理についてのパラメータのうち繰返し回数については、この対応テーブルＴ１において、撮影間隔が長いほど多くなるように撮影間隔に対応付けられている。これにより、撮影時刻の差が大きく画像のズレが大きいときの探索不足や、逆に、撮影時刻の差が大きく画像のズレが小さいときの無駄な探索の繰返し等が回避され、ローカルマッチング処理を高精度かつ効率的に行うことが出来る。

本実施形態では、各パラメータが、撮影間隔に応じて適切な値に設定されるので、２つの医用画像を高精度で一致させることができる。

尚、上記では、本発明の画像処理装置の一実施形態として、２つの医用画像のうちの一方の画像のみを変形して、その一方の画像を他方の画像に一致させる画像処理装置を例示したが、本発明はこれに限るものではない。本発明の画像処理装置は、例えば、２つの医用画像の両方を変形して、それら２つの画像を互いに一致させるもの等であっても良い。

また、上記では、本発明の画像処理装置の一実施形態として、ＥＳ処理に供する２つの医用画像を互いに一致させる画像処理装置を例示したが、本発明はこれに限るものではない。本発明はこれに限らず、連写撮影された２つの医用画像を互いに一致させる処理に一般に適用することができる。

また、上記では、本発明の画像処理装置の一実施形態として、回転移動と平行移動とによって画像の概略的な一致を行うグローバルマッチング部を備えた画像処理装置を示したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、画像を線形的に変形して画像の概略的な一致を行うグローバルマッチング部を備えたもの等であっても良い。

本発明の一実施形態が適用される医用画像取得システムの概略構成図である。 診断装置３０のハードウェア構成図である。 ＥＳ処理を行うＥＳ処理装置と、そのＥＳ処理のための画像処理を行う画像処理装置との関係を示すブロック図である。 ＥＳ処理を説明する説明図である。 画像処理プログラムが記憶されたＣＤ−ＲＯＭ３６を示す概念図である。 画像処理装置１００の機能ブロック図である。 図５に示す画像処理装置１００において、２つの医用画像を入手し、それらの医用画像のうち、第２の医用画像Ｇ２を第１の医用画像に一致させる一連の処理の流れを示すフローチャート図である。 被検体の体格と撮影間隔との関係を示す図である。 第２の医用画像Ｇ２が第１の医用画像Ｇ１に対して相対的に回転移動あるいは平行移動される様子を模式的に示す図である。 図７のローカルマッチング処理（ステップＳ２００）の詳細を示すフローチャートである。 シフトベクトルの算出処理を模式的に示す図である。 画素のシフトベクトルの算出処理と、画素のシフトベクトルに基づくワーピング処理とを模式的に表わす図である。 撮影間隔と各パラメータの値とを互いに対応付ける対応テーブルを示す図である。 ２つの画像についての一致処理が撮影時刻の差に応じた適切な広さの所定箇所を使って行われる様子の一例を示す図である。 ２つの画像についての一致処理が、撮影時刻の差に応じた適切な適切な回数の一致箇所の探索を経て行われる様子の一例を示す図である。 ２つの画像についての一致処理が、撮影時刻の差に応じた適切な許可範囲内での移動によって行われる様子の一例を示す図である。

符号の説明

１ 医用画像取得システム
１０ 画像生成システム
１１ Ｘ線照射装置
１１ａ 収容部
１１ｂ 移動部
１１ｃ 支持部
１２ 検出装置
１２ａ フラットパネルディテクタ
１２ｂ 移動部
１２ｃ 支持部
２０ システム制御装置
３０ 診断装置
３１ 本体装置
３２ 画像表示装置
３２ａ 表示画面
３３ キーボード
３４ マウス
３５ ＦＤ
３６ ＣＤ−ＲＯＭ
３０１ ＣＰＵ
３０２ 主メモリ
３０３ ハードディスク装置
３０４ ＦＤドライブ
３０５ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
３０６ Ｉ／Ｏインタフェース
３０７ バス
５０ ＥＳ処理装置
１００ 画像処理装置
１１０ 画像入手部
１２０ 時刻差知得部
１３０ パラメータ決定部
１４０ グローバルマッチング部
１５０ ローカルマッチング部
１５１ 初期テンプレート
１５２ 初期探索範囲
１５３ 初期一致箇所
１５４ ２次テンプレート
１５５ ２次探索範囲
１５６ ２次一致箇所
２００ 画像処理プログラム
２１０ 画像入手部
２２０ 時刻差知得部
２３０ パラメータ決定部
２４０ グローバルマッチング部
２５０ ローカルマッチング部

Claims (6)

1. 同一の被検体に対する、互いに撮影時刻が異なる複数の撮影画像を入手する画像入手部と、
   前記複数の撮影画像における撮影時刻の差を知得する時刻差知得部と、
   ２つの画像の一方又は両方を所定のパラメータの値に基づいて移動又は変形してそれら２つの画像を一致させる、一致に要する移動量又は変形量の適用範囲が該パラメータの値に依存している一致処理を、該パラメータの値の設定を受けて前記複数の撮影画像のうちの２つの撮影画像に対して施す処理部と、
   前記処理部に対し、前記パラメータの値として、前記時刻差知得部で知得された撮影時刻の差に応じた値を設定するパラメータ設定部とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記処理部が、前記２つの画像のうちの一方の画像中の各所定箇所に対し、他方の画像中で映像的に一致する各一致箇所を探索し、該２つの画像の一方又は両方を画像中の各部で変形して該所定箇所の位置と該一致箇所の位置とを一致させる、該所定箇所の広さを前記パラメータの値として設定されて、その設定された広さの所定箇所を探索に用いるものであり、
   前記パラメータ設定部が、前記所定箇所の広さを、前記撮影時刻の差が大きいほど狭く設定するものであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記処理部が、前記２つの画像のうちの一方の画像中の各所定箇所に対し、他方の画像中で映像的に一致する各一致箇所を探索し、該２つの画像の一方又は両方を画像中の各部で変形して該所定箇所の位置と該一致箇所の位置とを一致させる、該一致箇所を探索する探索範囲の広さを前記パラメータの値として設定され、その設定された広さの探索範囲内を探索するものであり、
   前記パラメータ設定部が、前記一致箇所を探索する探索範囲を、前記撮影時刻の差が大きいほど広く設定するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
4. 前記処理部が、前記２つの画像のうちの一方の画像中の各所定箇所に対し、他方の画像中で映像的に一致する各一致箇所を探索する、該所定箇所の広さを変えながら探索を重ねる、該２つの画像の一方又は両方を画像中の各部で変形して、該所定箇所の位置と、最終的に探索で得られた一致箇所の位置とを一致させる、該一致箇所の探索の回数を前記パラメータの値として設定され、その設定された回数だけ探索を重ねるものであり、
   前記パラメータ設定部が、前記一致箇所の探索の回数を、前記撮影時刻の差が大きいほど多く設定するものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の画像処理装置。
5. 前記処理部が、画像に対する線形な座標変換を用いて画像を移動又は変形して前記２つの画像を一致させる、移動量又は変形量の許可範囲を前記パラメータの値として設定され、前記２つの画像の一方又は両方を該許可範囲内で移動又は変形するものであり、
   前記パラメータ設定部が、前記許可範囲を、前記撮影時刻の差が大きい程広く設定するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の画像処理装置。
6. コンピュータに組み込まれ、該コンピュータ上で、
   同一の被検体に対する、互いに撮影時刻が異なる複数の撮影画像を入手する画像入手部と、
   前記複数の撮影画像における撮影時刻の差を知得する時刻差知得部と、
   ２つの画像の一方又は両方を移動又は変形してそれら２つの画像を一致させる、一致に要する移動量又は変形量の適用範囲がパラメータの値に依存している一致処理を、該パラメータの値の設定を受けて前記複数の撮影画像のうちの２つの撮影画像に対して施す処理部と、
   前記処理部に対し、前記パラメータの値として、前記時刻差知得部で知得された撮影時刻の差に応じた値を設定するパラメータ設定部とを構築することを特徴とする画像処理プログラム。

Images