JP2013119021A - X-ray ct device and image processing method - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、X線を被検体に照射し、被検体を透過したX線をX線検出器により計測し、多方向からの計測データ(投影データ)を再構成することにより被検体の断層像を得るX線CT装置等に関する。特に、投影データを修正し、修正された投影データを用いて再構成した画像のコントラスト回復処理を行うX線CT装置等に関する。 The present invention irradiates a subject with X-rays, measures X-rays transmitted through the subject with an X-ray detector, and reconstructs measurement data (projection data) from multiple directions, thereby tomographic images of the subject. The present invention relates to an X-ray CT apparatus for obtaining In particular, the present invention relates to an X-ray CT apparatus or the like that corrects projection data and performs contrast recovery processing on an image reconstructed using the corrected projection data.
X線CT装置では、被検体の周囲からX線を照射し、複数の投影角度において取得した実投影データを逆投影することにより、被検体の断層像が画像化される。 In the X-ray CT apparatus, X-rays are irradiated from around the subject, and real projection data acquired at a plurality of projection angles are back-projected, whereby a tomographic image of the subject is imaged.
前述のようなX線CT装置において、投影データを修正し、修正された投影データを用いてノイズ低減された再構成画像を生成する技術が提案されている。その技術の一つとして、逐次近似投影データフィルタを用いる技術がある。これは、投影データの評価指標を事前に設定しておき、評価指標を数値化した評価値が最大値もしくは最小値をとるように投影データを逐次更新する技術である。評価指標には、更新の対象である暫定投影データと実投影データ間の矛盾や確率的な尤もらしさなどが用いられる。非特許文献1には、罰則付き加重二乗誤差関数を評価関数として用いる逐次近似投影データフィルタが提案されている。逐次近似再構成および逐次近似投影データフィルタを適用することで、検出器出力が少ない場合に画像上で生ずるストリーク状のアーチファクトや量子ノイズを効果的に低減することができる。
In the X-ray CT apparatus as described above, a technique for correcting projection data and generating a reconstructed image with reduced noise using the corrected projection data has been proposed. One of the techniques is a technique using a successive approximation projection data filter. This is a technique in which projection data evaluation indexes are set in advance, and projection data is sequentially updated so that an evaluation value obtained by quantifying the evaluation index takes a maximum value or a minimum value. As the evaluation index, a contradiction between the temporary projection data to be updated and the actual projection data, probabilistic likelihood, or the like is used. Non-Patent
以降、このように修正された投影データを用いて再構成された画像をSS(Sinogram
Smoothing)再構成画像、修正されていない投影データを用いて再構成された画像をNSS(Non Sinogram
Smoothing)再構成画像と呼ぶことにする。
Thereafter, an image reconstructed using the projection data corrected in this way is referred to as SS (Sinogram).
Smoothing) Reconstructed image, NSS (Non Sinogram)
Smoothing) This is called a reconstructed image.
ところで、SS再構成画像は、構造物の輪郭がぼけてしまうことによってコントラストが低下するという問題が発生する。このような構造物のぼけは、診断対象物の視認性を低下させ、特に微細でコントラストが低い構造の診断対象物に対する診断の精度を低下させる可能性があるため、望ましくない。特に、逐次近似投影データフィルタをはじめ、投影データを修正してノイズ低減を行う場合、検出器出力が少ない素子に対応するデータの平滑化度合いが大きい。そのため、骨などのCT値が高い構造物の輪郭のぼけが大きくなる。 By the way, the SS reconstructed image has a problem that the contrast is lowered due to the outline of the structure being blurred. Such blurring of the structure is not desirable because it may reduce the visibility of the diagnostic object, and in particular, may reduce the accuracy of diagnosis for a diagnostic object having a fine and low contrast structure. In particular, in the case of performing noise reduction by correcting projection data such as a successive approximation projection data filter, the degree of smoothing of data corresponding to an element having a small detector output is large. Therefore, the blur of the outline of a structure having a high CT value such as a bone becomes large.
他方、特許文献1では、鮮鋭化した画像(エッジ強調処理を施した画像)について、各画素をそれぞれ取り巻く任意の大きさのマトリクス毎に、マトリクス内の複数のCT値に関する分析量に応じて混合することによって、雑音を除去しつつ画像の解像度の低下を抑制する方法が提案されている。
On the other hand, in
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、強いストリークアーチファクトや強いノイズに対しては、構造物とノイズが同等に扱われ、低減しない場合があるという問題がある。
However, the method described in
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、修正された投影データを用いて再構成された画像(SS再構成画像)のノイズ低減効果を保持しつつ、構造物の輪郭に画質の隔たりや凹凸が発生させずに、ぼけてしまった構造物のコントラストを回復させることが可能なX線CT装置等を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to maintain the noise reduction effect of an image reconstructed using the corrected projection data (SS reconstructed image). On the other hand, it is an object of the present invention to provide an X-ray CT apparatus or the like that can restore the contrast of a blurred structure without causing a gap in image quality or unevenness in the outline of the structure.
前述した目的を達成するために第1の発明は、X線を照射するX線源と、前記X線を検出するX線検出器と、被検体を戴置する寝台と、前記X線源と前記X線検出器を搭載して前記被検体の周囲を回転する回転円盤と、前記X線検出器によって検出された前記X線が変換された実投影データを記憶する記憶装置と、を備えるX線CT装置であって、前記実投影データに対して第1ノイズ低減処理を施したデータを用いて第1画像を再構成し、更に、前記実投影データに対して前記第1ノイズ低減処理よりもノイズ低減度合が低い第2ノイズ低減処理を施したデータ、又は前記実投影データを用いて第2画像を再構成する画像再構成部と、前記第1画像及び前記第2画像の両方に含まれる所定の構造物について、前記第1画像から前記構造物の境界である第1境界を抽出し、更に、前記第2画像から前記構造物の境界である第2境界を抽出する境界抽出部と、前記第1境界及び前記第2境界の間の領域について、少なくとも前記第1画像及び前記第2画像を用いて合成処理を行い、合成画像を生成する画像合成部と、を備えるX線CT装置である。 In order to achieve the above-described object, the first invention includes an X-ray source for irradiating X-rays, an X-ray detector for detecting the X-rays, a bed for placing a subject, and the X-ray source. A rotating disk mounted with the X-ray detector and rotating around the subject; and a storage device for storing actual projection data obtained by converting the X-ray detected by the X-ray detector. A line CT apparatus, wherein a first image is reconstructed using data obtained by performing a first noise reduction process on the actual projection data, and further, the actual projection data is compared with the first noise reduction process. Also included in both the first image and the second image, the data subjected to the second noise reduction processing with a low noise reduction degree, or the image reconstruction unit for reconstructing the second image using the actual projection data A predetermined structure to be obtained from the first image of the structure. A boundary extraction unit that extracts a first boundary that is a boundary, and extracts a second boundary that is a boundary of the structure from the second image, and a region between the first boundary and the second boundary, An X-ray CT apparatus comprising: an image composition unit that performs composition processing using at least the first image and the second image and generates a composite image.
第2の発明は、X線を照射するX線源と、前記X線を検出するX線検出器と、被検体を戴置する寝台と、前記X線源と前記X線検出器を搭載して前記被検体の周囲を回転する回転円盤と、前記X線検出器によって検出された前記X線が変換された実投影データを記憶する記憶装置と、を備えるX線CT装置が実行する画像処理方法であって、前記実投影データに対して第1ノイズ低減処理を施したデータを用いて第1画像を再構成し、更に、前記実投影データに対して前記第1ノイズ低減処理よりもノイズ低減度合が低い第2ノイズ低減処理を施したデータ、又は前記実投影データを用いて第2画像を再構成するステップと、前記第1画像及び前記第2画像の両方に含まれる所定の構造物について、前記第1画像から前記構造物の境界である第1境界を抽出し、更に、前記第2画像から前記構造物の境界である第2境界を抽出するステップと、前記第1境界及び前記第2境界の間の領域について、少なくとも前記第1画像及び前記第2画像を用いて合成処理を行い、合成画像を生成するステップと、を含む画像処理方法である。 A second invention is equipped with an X-ray source for irradiating X-rays, an X-ray detector for detecting the X-rays, a bed for placing a subject, the X-ray source and the X-ray detector. Image processing executed by an X-ray CT apparatus comprising: a rotating disk that rotates around the subject; and a storage device that stores actual projection data obtained by converting the X-rays detected by the X-ray detector. A first image is reconstructed using data obtained by subjecting the actual projection data to a first noise reduction process; and further, the actual projection data is subjected to noise more than the first noise reduction process. A step of reconstructing the second image using the data subjected to the second noise reduction processing having a low degree of reduction or the actual projection data, and a predetermined structure included in both the first image and the second image Is the boundary of the structure from the first image Extracting one boundary, and further extracting a second boundary, which is a boundary of the structure, from the second image; and at least the first image and the region between the first boundary and the second boundary; Performing a synthesis process using the second image to generate a synthesized image.
本発明により、修正された投影データを用いて再構成された画像(SS再構成画像)のノイズ低減効果を保持しつつ、構造物の輪郭に画質の隔たりや凹凸が発生させずに、ぼけてしまった構造物のコントラストを回復させることができる。また、コントラストの回復度合を調整することができる。 According to the present invention, while maintaining the noise reduction effect of an image reconstructed using the corrected projection data (SS reconstructed image), the outline of the structure is blurred without causing image quality gaps or irregularities. It is possible to restore the contrast of the structure that has been closed. In addition, the degree of contrast recovery can be adjusted.
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。最初に、図1、図2を参照しながら、X線CT装置1の構成を説明する。
図1に示すように、X線CT装置1は、X線管11や検出器12が搭載されるスキャナ2、被検体10を載置する寝台4、検出器12から得られるデータの処理を行う演算装置5、マウス、トラックボール、キーボード、タッチパネルなどの入力装置6、及び再構成画像などを表示する表示装置7などを含む。
操作者は、入力装置6を介して、撮影条件や再構成パラメータなどを入力する。撮影条件は、例えば、寝台送り速度、管電流、管電圧、スライス位置などである。また、再構成パラメータは、例えば、関心領域、再構成画像サイズ、逆投影位相幅、再構成フィルタ関数などである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of the
As shown in FIG. 1, the
The operator inputs imaging conditions, reconstruction parameters, and the like via the
図2に示すように、X線CT装置1は、大きく分けて、スキャナ2、操作ユニット3、寝台4から構成される。
スキャナ2は、X線管11(X線源)、検出器12(X線検出器)、コリメータ13、駆動装置14、中央制御装置15、X線制御装置16、高電圧発生装置17、スキャナ制御装置18、寝台制御装置19、寝台移動計測装置20、コリメータ制御装置21、プリアンプ22、A/Dコンバータ23などから構成されている。
As shown in FIG. 2, the
The
中央制御装置15は、操作ユニット3における入力装置6から撮影条件や再構成パラメータを入力し、撮影に必要な制御信号を、コリメータ制御装置21、X線制御装置16、スキャナ制御装置18、寝台制御装置19に送信する。
コリメータ制御装置21は、制御信号に基づいてコリメータ13の位置を制御する。
撮影スタート信号を受けて撮影が開始されると、X線制御装置16は、制御信号に基づいて高電圧発生装置17を制御する。高電圧発生装置17は、X線管11に管電圧、管電流を印加する。X線管11では、印加された管電圧に応じたエネルギーの電子が陰極から放出され、放出された電子がターゲット(陽極)に衝突することによって電子エネルギーに応じたエネルギーのX線が被検体10に照射される。
また、スキャナ制御装置18は、制御信号に基づいて駆動装置14を制御する。駆動装置14は、X線管11、検出器12、プリアンプ22等が搭載されているガントリ部を被検体10の周りに周回させる。
寝台制御装置19は、制御信号に基づいて寝台4を制御する。
The
The
When imaging is started in response to the imaging start signal, the
The
The
X線管11から照射されるX線は、コリメータ13によって照射領域が制限され、被検体10内の各組織においてX線減弱係数に応じて吸収(減衰)され、被検体10を通過し、X線管11に対向する位置に配置された検出器12によって検出される。検出器12は、2次元方向(チャネル方向およびこれに直交する列方向)に配置された複数の検出素子によって構成される。各検出素子によって受光したX線は、実投影データに変換される。すなわち、検出器12によって検出されるX線は、電流に変換され、プリアンプ22によって増幅され、A/Dコンバータ23によってデジタルデータに変換され、LOG変換され、キャリブレーションが行われて実投影データとして演算装置5に入力される。
The X-ray irradiated from the
このとき、互いに対向するX線管11と検出器12が、被検体10の周囲を回転するので、実投影データは、回転方向の離散的なX線管位置(および対応する検出器位置)において収集される。各々のX線管位置における実投影データの取得単位が、「ビュー」と呼ばれている。
At this time, since the
演算装置5は、再構成演算装置31、画像処理装置32等から構成される。また、入出力装置9は、入力装置6、表示装置7、記憶装置8(記憶部)等から構成される。
再構成演算装置31は、実投影データを用いて画像再構成処理を行い、再構成画像を生成する。再構成演算装置31は、各ビューの実投影データに再構成フィルタを重畳してフィルタ補正投影データを生成し、フィルタ補正投影データに対して、ビュー方向に重み(以降、「ビュー方向重み」という。)を加重して逆投影処理を行うことによって、被検体10内部のX線減弱係数の分布図として非破壊的に断層像を画像化する。
再構成演算装置31は、生成される再構成画像を記憶装置8に保存する。また、再構成演算装置31は、表示装置7にCT画像として表示する。あるいは、画像処理装置32が、記憶装置8に保存される再構成画像に対して画像処理を行い、表示装置7にCT画像として表示する。
The
The
The
X線CT装置1は、2次元方向に検出素子が配列された検出器12を用いるマルチスライスCT、検出素子が1列すなわち1次元方向(チャネル方向のみ)に配列された検出器12を用いるシングルスライスCTに大別される。マルチスライスCTでは、検出器12に合わせてX線源であるX線管11から円錐状、もしくは角錐状に広がるX線ビームが照射される。シングルスライスCTでは、X線管11から扇状に広がるX線ビームが照射される。通常、X線CT装置1による撮影では、ガントリ部が、寝台4に載置された被検体10の周りを周回しながら、X線の照射が行われる。
The
はじめに、図3を参照しながら、本実施形態の概要を述べる。本実施形態では、演算装置5が、実投影データに対してノイズ低減処理を施したデータを用いてSS再構成画像50を再構成し、更に、実投影データに対して、SS再構成画像50の再構成時よりもノイズ低減度合が低いノイズ低減処理を施したデータ、又は実投影データを用いてNSS再構成画像60を再構成する。例えば、演算装置5は、逐次近似投影データフィルタを用いて実投影データを修正し、修正されたデータを用いて再構成された画像をSS再構成画像50とし、逐次近似投影データフィルタを用いた修正を行っていないデータ(=実投影データ)を用いて再構成された画像をNSS再構成画像60とする。逐次近似投影データフィルタを用いた実投影データの修正処理としては、例えば、X線検出器の検出器出力に応じたフォトン重み、及び罰則項を評価関数に含む逐次近似法によって実投影データを修正する処理が挙げられる。例えば、非特許文献1に記載の次式を、以下の説明のように用いる。
First, an outline of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the
1、・・・、i、・・・、Iは、チャネルおよび列、ビューの通し番号である。piおよびyiは、i番目の検出素子における暫定投影データおよび実投影データである。p=(p1、・・・、pi、・・・、pI)は、暫定投影データのベクトルである。κiは、i番目の検出素子の近接素子の集合である。νikは、i番目の検出素子とk番目の検出素子の相関性を決定する定数である。非特許文献1では、チャネルおよび列、ビュー方向でνikを経験的に決定している。Ψ(pi−pk)は、i番目の暫定投影データとk番目の暫定投影データ間のコントラストを変数とするポテンシャル関数である。非特許文献1では、ポテンシャル関数として2次関数を使用している。diは、i番目の実投影データと順投影データの差分値に加重される重み係数(以降、「フォトン重み」よいう。)である。X線CT装置の画像再構成では、i番目の検出素子における検出器出力を反映した値である。
1,..., I,..., I are channel and column, view serial numbers. p i and y i are provisional projection data and actual projection data in the i-th detection element. p = (p 1 ,..., p i ,..., p I ) is a vector of provisional projection data. κ i is a set of proximity elements of the i-th detection element. ν ik is a constant that determines the correlation between the i th detection element and the k th detection element. In
(1)式から種々の数値解析法により導出される更新式において、更新の過程における暫定投影データは、第一項により実投影データおよびフォトン重みによる制約を受けながら、第二項により近接の暫定投影データ間のコントラストに応じて平滑化される。よって、第一項と第二項のバランスを調整する役目を果たす(1)式の任意の定数βは、暫定投影データの平滑化の度合いを調整するパラメータである。 In the update formula derived from the formula (1) by various numerical analysis methods, the provisional projection data in the update process is limited by the second term while being constrained by the actual projection data and the photon weight by the first term. Smoothing is performed according to the contrast between the projection data. Therefore, the arbitrary constant β in the equation (1) that plays the role of adjusting the balance between the first term and the second term is a parameter for adjusting the degree of smoothing of the provisional projection data.
逐次近似再構成および逐次近似投影データフィルタにおいて、フォトン重みは重要な役割を持つ。説明を分かり易くするため、ここではビュー方向およびチャネル方向の2次元として考える。水平方向のビュー(X線管位置が被写体の左または右になるビュー)では、人体の体幅方向にX線が透過する為、鉛直方向のビュー(X線管位置が被写体の上又は下になるビュー)と比較して人体における透過長が長く、検出器出力が小さなチャネルが多い。これにより、断層像において主に水平方向にストリーク状のアーチファクトが生ずる。(1)式のフォトン重みは検出器出力に応じた値となるため、鉛直方向のビューのチャネルより水平方向のビューのチャネルで小さな値となる。これに応じて、鉛直方向のビューより水平方向のビューにおいて、(1)式の第一項による制約は相対的に弱くなり、第二項による平滑化効果を強く受ける。 Photon weights play an important role in successive approximation reconstruction and successive approximation projection data filters. In order to make the explanation easy to understand, it is assumed here that the view direction and the channel direction are two-dimensional. In a horizontal view (a view in which the X-ray tube position is to the left or right of the subject), X-rays are transmitted in the body width direction of the human body, so a vertical view (the X-ray tube position is above or below the subject). There are many channels with a long transmission length in the human body and a small detector output. As a result, streak-like artifacts are generated mainly in the horizontal direction in the tomographic image. Since the photon weight in equation (1) is a value corresponding to the detector output, it is smaller in the horizontal view channel than in the vertical view channel. Accordingly, in the view in the horizontal direction rather than the view in the vertical direction, the restriction by the first term of the expression (1) is relatively weak and the smoothing effect by the second term is strongly received.
図3に示すSS再構成画像50及びNSS再構成画像60は、同一の構造物40(例えば、骨など)の部分を拡大した模式図である。斜線が付された領域が構造物40の本来の位置を示している。
The SS reconstructed image 50 and the NSS reconstructed image 60 shown in FIG. 3 are schematic diagrams in which a portion of the same structure 40 (for example, a bone) is enlarged. A hatched area indicates the original position of the
SS再構成画像50は、構造物40のエッジ(輪郭)がぼけてしまうので、エッジ抽出処理(境界抽出処理)を行うと、本来の構造物40よりも広がったエッジが抽出される。図3に示すSS再構成画像50では、実線にて図示されているSSエッジ51が、エッジ抽出処理によって抽出されたエッジを示している。
Since the edge (contour) of the
一方、NSS再構成画像60は、構造物40のエッジ(輪郭)が鮮明ではあるが、ストリークアーチファクト62に代表されるノイズを含んでいる。NSS再構成画像60に対してエッジ抽出処理(境界抽出処理)を行うと、本来の構造物40に近いエッジが抽出される。図3に示すNSS再構成画像60では、実線にて図示されているNSSエッジ61が、エッジ抽出処理によって抽出されたエッジを示している。しかし、NSS再構成画像60ではストリークアーチファクト62が含まれており、構造物40のエッジ周辺の画質に問題がある。
On the other hand, the NSS reconstructed image 60 includes the noise represented by the
そこで、本実施形態では、演算装置5が、SS再構成画像50及びNSS再構成画像60の両方に含まれる構造物40について、SS再構成画像50から構造物40のエッジ(境界)を抽出し、更に、NSS再構成画像60から構造物40のエッジ(境界)を抽出する。そして、演算装置5が、SS再構成画像50から抽出されたSSエッジ51及びNSS再構成画像60から抽出されたNSSエッジ61の間の領域について、少なくともSS再構成画像50及びNSS再構成画像60の合成処理を行い、合成画像70を生成する。このように生成された合成画像70は、SS再構成画像50のノイズ低減効果を保持しつつ、構造物40の輪郭に画質の隔たりや凹凸が発生させずに、ぼけてしまった構造物40のコントラストが回復されている。
Therefore, in the present embodiment, the
尚、後述するように、SSエッジ51の外側、及びNSSエッジ61の内側については、演算装置5は、SS再構成画像50、NSS再構成画像60、或いはNSS再構成画像60を平滑化した画像、のいずれかのうち、適切な画像のCT値を用いて合成画像70を生成する。また、演算装置5は、SSエッジ51及びNSSエッジ61の間の領域の一部についても、NSS再構成画像60を平滑化した画像のCT値を用いて合成画像70を生成する。
As will be described later, for the outer side of the SS edge 51 and the inner side of the NSS edge 61, the
次に、図4を参照しながら、本実施形態における画像処理の特徴とその効果を説明する。本実施形態における画像処理は、図4に示すように、10のステップに分かれている。 Next, the features and effects of image processing in this embodiment will be described with reference to FIG. The image processing in this embodiment is divided into 10 steps as shown in FIG.
S401では、演算装置5は、円形などの再構成FOV範囲を示す再構成領域マップを生成する。
S402では、演算装置5は、エアの領域を示すマップ(=エアマップ)を生成する。
S403では、演算装置5は、SS再構成画像のエッジ強度を示すエッジデータとそれらを2値化して得られた領域を表すエッジマップ(=SSエッジマップ)を生成する。
S404では、演算装置5は、SSエッジマップから、SS再構成画像にNSS再構成画像を合成する境界を示す合成マップ(=SS合成マップ)を生成する。
S405では、演算装置5は、NSS再構成画像のエッジ領域を表すエッジマップ(=NSSエッジマップ)を生成する。
S406では、演算装置5は、NSS再構成画像に対してエッジ保存型の平滑化処理が施された画像(=SM(SMoothed)−NSS再構成画像)を生成する。
S407では、演算装置5は、NSSエッジマップを用いてSS合成マップを修正し、NSS合成マップを生成する。
S408では、演算装置5は、NSS合成マップをもとに、SS再構成画像とNSS再構成画像とSM−NSS再構成画像が合成された画像(=合成画像)を生成する。
S409では、演算装置5は、合成画像中にあるSS再構成画像を用いた領域とSM−NSS再構成画像を用いた領域の境界周辺の画素について、合成画像の値を、SS再構成画像の値とSM−NSS再構成画像の値を重み付加算した値に変換する。
S410では、演算装置5は、SS再構成画像と合成画像の全面において、操作者によって指定された重みの値によって重み付加算した画像を生成する。
In S401, the
In S402, the
In S403, the
In S404, the
In S405, the
In S406, the
In S407, the
In S408, the
In S409, the
In S410, the
本実施形態における画像処理の特徴とその効果は、少なくとも以下の5つが挙げられる。 The features and effects of image processing in this embodiment include at least the following five.
1つ目は、S404によって、SS再構成画像のエッジマップから、SS再構成画像にNSS再構成画像を合成する境界を示すSS合成マップを生成し、S407によって、NSSエッジマップを用いてSS合成マップの修正を行い、NSS合成マップを生成することである。これは、はじめにSS再構成画像を用いることで、ストリークアーチファクトの影響を少なくした境界抽出を行い、その境界の内側でNSS再構成画像を用いたぼけの影響の少ない境界を抽出することに相当する。そのため、ストリーク状のアーチファクトの影響が少なく、ぼけの影響の少ない境界を捕らえられるようになる。 First, in S404, from the edge map of the SS reconstructed image, an SS composite map indicating a boundary for compositing the NSS reconstructed image with the SS reconstructed image is generated, and in S407, SS synthesis is performed using the NSS edge map. Modifying the map to generate an NSS composite map. This is equivalent to extracting the boundary with less influence of streak artifact by first using the SS reconstruction image and extracting the boundary with less blur using the NSS reconstruction image inside the boundary. . For this reason, the influence of streak-like artifacts is small, and a boundary with little influence of blur can be captured.
2つ目は、S404及びS407によって、エッジ強度だけでなく、CT値の参照とエア領域に隣接するかどうかの判定をすることである。これにより、ボケの多い骨などのハイコントラストな構造物のみにコントラスト回復を行い、逐次近似投影データフィルタによるノイズ低減効果を保持できる。 Second, in S404 and S407, not only the edge strength but also the reference of the CT value and whether or not it is adjacent to the air region are determined. As a result, only the high-contrast structure such as a blurred bone can be restored, and the noise reduction effect by the successive approximation projection data filter can be maintained.
3つ目は、S408によって、NSS再構成画像中の構造物の輪郭に対し、SS再構成画像の方向を用いて方向依存フィルタを施すことである。これにより、NSS再構成画像の構造物の輪郭のボケが少なく、その輪郭にある凹凸が軽減される。 The third is to apply a direction-dependent filter to the contour of the structure in the NSS reconstructed image using the direction of the SS reconstructed image in S408. Thereby, there is little blur of the outline of the structure of the NSS reconstructed image, and the unevenness in the outline is reduced.
4つ目は、S409によって、合成画像中にあるSS再構成画像を用いた領域とSM−NSS再構成画像を用いた領域の境界周辺の値を、SS再構成画像の値とSM−NSS再構成画像の値を重み付加算した値に変換することである。これは、構造物の境界位置周辺にSS再構成画像とSM−NSS再構成画像の重み付き加算を行うことに相当する。そのため、合成画像の構造物の輪郭の隔たりや凹凸が軽減される。 Fourth, in S409, the values around the boundary between the region using the SS reconstructed image and the region using the SM-NSS reconstructed image in the composite image are changed to the values of the SS reconstructed image and the SM-NSS reconstructed image. This is to convert the value of the component image into a value obtained by weighted addition. This is equivalent to performing weighted addition of the SS reconstructed image and the SM-NSS reconstructed image around the boundary position of the structure. For this reason, the separation and unevenness of the outline of the structure of the composite image are reduced.
5つ目は、S410によって、SS再構成画像と合成画像の全面において、操作者によって指定された重みの値によって重み付加算した画像を生成することである。これによって、操作者が、合成画像に近い画像を生成するのか、或いはSS再構成画像に近い画像を生成するのかについて、調整できるようになる。すなわち、コントラスト回復の度合を調整できるようになる。 The fifth is to generate an image weighted and added by the weight value designated by the operator over the entire surface of the SS reconstructed image and the synthesized image in S410. Accordingly, the operator can adjust whether to generate an image close to the composite image or to generate an image close to the SS reconstructed image. That is, the degree of contrast recovery can be adjusted.
以下では、図5〜図19を参照しながら、S401〜S410の詳細を説明する。 Below, the detail of S401-S410 is demonstrated, referring FIGS.
<S401>
S401の再構成範囲抽出処理では、演算装置5は、2次元の画像平面の中で、再構成画像が出力されているFOV範囲を示す再構成領域マップを生成する。通常は円形の範囲となる。
<S401>
In the reconstruction range extraction process of S401, the
<S402>
S402のエア領域判定処理では、演算装置5は、SS再構成画像を入力し、エア領域となる画素、及びエア領域と構造物の境界となる中間的なCT値をもつ画素を含むエアマップを生成する。図5に示すように、エア領域判定処理のフローは、4つのステップに分けられる。
<S402>
In the air region determination process of S402, the
S501では、演算装置5は、エアマップの全ての画素を「0」に初期化する。
S502では、演算装置5は、エアマップの全ての画素を1つずつ走査していき、SS再構成画像におけるCT値が所定のパラメータD_AIR_CTVAL_1以下の画素と同じ位置のエアマップの画素に「1」を設定する。
S503では、演算装置5は、S502の結果、依然としてエアマップの値が「0」の画素に対して、エアマップの値が「1」の画素と隣接する位置、かつSS再構成画像における同じ位置の画素のCT値が所定のパラメータD_AIR_CTVAL_2以下、の条件を満たすか否かを判定し、条件を満たすエアマップの画素に「2」を設定する。
S504では、演算装置5は、S503の結果、依然としてエアマップの値が「0」の画素に対して、エアマップの値が「2」の画素と隣接する位置、かつSS再構成画像における同じ位置の画素のCT値が所定のパラメータD_AIR_CTVAL_2以下、の条件を満たすか否かを判定し、条件を満たすエアマップの画素に「3」を設定する。
In S501, the
In S502, the
In S <b> 503, as a result of S <b> 502, the
In S <b> 504, as a result of S <b> 503, the
図5に示す処理によって、確実に、エア領域となる画素、及びエア領域に隣接する画素を抽出し、エアマップを生成することができる。そして、このように生成されたエアマップによって、エア領域と接する体表や肺野内血管のエッジと、所望の構造物のエッジとを区別することができる。 With the processing shown in FIG. 5, it is possible to reliably extract pixels that become air regions and pixels adjacent to the air regions, and generate an air map. Then, by using the air map generated in this way, it is possible to distinguish the edge of the body surface or lung blood vessel in contact with the air region from the edge of the desired structure.
<S403>
S403のSSエッジマップ生成処理では、演算装置5は、SS再構成画像と再構成領域マップとエアマップを入力し、エッジが高い領域を示すSSエッジマップを生成する。図6に示すように、SSエッジマップ生成処理のフローは、2つのステップに分けられる。
<S403>
In the SS edge map generation process of S403, the
S601のエッジ抽出処理では、演算装置5は、Sobelフィルタの値を算出し、これらをエッジ強度としたエッジデータを生成する。Sobelフィルタの値「G」は、各画素に対して、図7に示す水平方向の係数行列を乗算した値「Gh」、及び垂直方向の係数行列を乗算した値「Gv」を用いて、以下の式となる。尚、S601の処理は、エッジの強度が算出される他の方法を用いてもよい。
In the edge extraction process of S601, the
S602のエッジ領域2値化処理では、演算装置5は、S601によって生成されたエッジデータ中にあるエッジ強度が高い画素が2値化されたSSエッジマップを生成する。このエッジ領域2値化処理は、図8に示すように、3つのステップに分けられる。
In the edge region binarization processing in S602, the
S801では、演算装置5は、再構成領域マップの値が「1」、かつエアマップの値が「0」の画素(=エアではない画素)の位置におけるエッジデータの値のヒストグラムを作成する。
S802では、演算装置5は、S801によって作成されたヒストグラムにおいて、エッジ強度が高い方から頻度を積分し、全頻度×D_EDGE_RATEとなる閾値thHistを算出する。D_EDGE_RATEは所定のパラメータである。
S803では、演算装置5は、S601によって生成されたエッジデータにおいて、S802によって算出された閾値thHist以上となるSSエッジマップの画素に「1」を設定する。
例えば、D_EDGE_RATEが「0.4」であれば、SSエッジマップにおいて、エッジ強度の値が高い方から全体の40%に入る画素にエッジ領域であることを示す「1」が設定される。
In step S <b> 801, the
In S802, the
In S803, the
For example, if D_EDGE_RATE is “0.4”, “1” indicating an edge region is set in the SS edge map in pixels that fall in 40% of the entire edge strength value.
<S404>
S404のSS再構成画像によるSS合成マップ生成処理では、演算装置5は、SS再構成画像とSSエッジデータとSSエッジマップとエアマップを入力し、SS再構成画像とNSS再構成画像をどの位置に合成するかを表すSS合成マップを生成する。S404の処理では、演算装置5は、1画素毎に、図9に示す条件判定を行う。
<S404>
In the SS composite map generation process using the SS reconstructed image in S404, the
はじめに、演算装置5は、SS再構成画像のCT値が所定のパラメータCTV_TH2以上であるかを判定し(S901)、CTV_TH2以上であれば(S901のYes)、SS合成マップに「1」を設定する(S902)。このように判定された画素は、CT値が高い画像である。そして、このような画素については、基本的にNSS再構成画像のCT値を用いて合成画像が生成されることになる。例えば、図3の例における構造物40が、CT値が高い骨のような場合、演算装置5は、図3に示す合成画像70の斜線領域については、基本的には、NSS再構成画像のCT値を用いて合成画像を生成する。但し、後述するS407の処理によって再判定が行われ、NSS再構成画像のCT値を用いない場合もある。
First, the
SS再構成画像のCT値がCTV_TH2よりも小さい場合(S901のNo)、演算装置5は、SSエッジマップの値が「1」であるかを判定し(S903)、SSエッジマップの値が「1」でない場合(S903のNo)、SS合成マップに「5」を設定する(S904)。このように判定された画素は、エッジではない画素である。
When the CT value of the SS reconstructed image is smaller than CTV_TH2 (No in S901), the
SSエッジマップの値が「1」である場合(S903のYes)、演算装置5は、SS再構成画像のCT値が所定のパラメータCTV_TH以上であるかを判定し(S905)、CTV_TH以上であれば(S905のYes)、SS合成マップに「1」を設定する(S906)。このように判定された画素は、所望の構造物、或いは所望の構造物のエッジに相当する画素である。
When the value of the SS edge map is “1” (Yes in S903), the
SS再構成画像のCT値がCTV_THより小さい場合(S905のNo)、演算装置5は、エアマップの値が「0」より大きいかを判定する(S907)。
When the CT value of the SS reconstructed image is smaller than CTV_TH (No in S905), the
エアマップの値が「0」の場合、すなわちエア領域ではない場合(S907のNo)、演算装置5は、SSエッジデータの値が所定のパラメータEDV_TH以上であるかを判定し(S908)、EDV_TH以上であれば(S907のYes)、SS合成マップに「2」を設定する(S909)。このように判定された画素は、CT値が高くなく、かつエッジの強度が高い画素である。そして、このような画素については、基本的にNSS再構成画像のCT値を用いて合成画像が生成されることになる。但し、後述するS407の処理によって再判定が行われ、NSS再構成画像のCT値を用いない場合もある。
When the value of the air map is “0”, that is, when it is not the air region (No in S907), the
SSエッジデータの値がEDV_THより小さい場合(S908のNo)、演算装置5は、SS合成マップに「3」を設定する(S910)。
When the value of the SS edge data is smaller than EDV_TH (No in S908), the
一方、エアマップの値が「1」以上の場合、すなわちエア領域と判定された画素の場合(S907のYes)、演算装置5は、SSエッジデータの値がEDV_TH以上であるかを判定し(S911)、EDV_TH以上である場合(S911のYes)、SS合成マップに「4」を設定する(S912)。このように判定された画素は、基本的には、体表や肺野内血管のエッジに相当する画素である。そして、このような画素については、エッジを保存するために、NSS再構成画像のCT値を用いて合成画像が生成されることになる。
On the other hand, when the value of the air map is “1” or more, that is, in the case of the pixel determined as the air region (Yes in S907), the
SSエッジデータの値がEDV_THより小さい場合(S911のNo)、演算装置5は、SS合成マップに「2」を設定する(S913)。このように判定された画素は、エア領域の境界においてエッジ強度が低い画素である。そして、このような画素については、後述するS407において再判定が行われる。
When the value of the SS edge data is smaller than EDV_TH (No in S911), the
<S405>
S405のNSSエッジマップ生成処理では、演算装置5は、S403のSSエッジマップ生成処理と同じ処理を行い、NSSエッジデータとNSSエッジマップを生成する。
<S405>
In the NSS edge map generation process of S405, the
<S406>
S406のNSS再構成画像のエッジ保存型平滑化処理では、演算装置5は、図10に示す条件判定処理により、特定の領域においてSS再構成画像に基づいて方向が決定された方向依存フィルタが施された画像(=SM-NSS再構成画像)を生成する。はじめに、図10に示す条件判定処理について説明する。次に、図11に示す方向依存フィルタ処理について説明する。
<S406>
In the edge preserving smoothing process of the NSS reconstructed image in S406, the
図10に示す条件判定処理では、演算装置5は、エア領域と接する位置にあるか否かを判定する(S1001)。エア領域に接する位置にある場合(S1001のYes)、演算装置5は、何も処理を施さない(S1002)。これは、エア領域に接する画素については、体表や肺野内血管に接する画素であるため、平滑化を行わない。
In the condition determination process shown in FIG. 10, the
エア領域と接する位置にない場合(S1001のNo)、演算装置5は、NSS再構成画像のCT値が所定のパラメータD_SM_CTVALより大きい、或いは、NSS再構成画像のエッジ強度が所定のパラメータD_SM_EVALより大きいかを判定する(S1003)。
When the position is not in contact with the air region (No in S1001), the
NSS再構成画像のCT値がD_SM_CTVALよりも大きい、或いはNSS再構成画像のエッジ強度が所定のパラメータD_SM_EVALよりも大きい場合(S1003のYes)、演算装置5は、SS再構成画像のCT値がD_SM_CTVALよりも大きい、かつ、NSS再構成画像のエッジ強度がD_SM_EVALよりも小さいかを判定する(S1004)。
When the CT value of the NSS reconstructed image is greater than D_SM_CTVAL, or when the edge strength of the NSS reconstructed image is greater than the predetermined parameter D_SM_EVAL (Yes in S1003), the
SS再構成画像のCT値がD_SM_CTVALよりも大きく、かつ、NSS再構成画像のエッジ強度がD_SM_EVALよりも小さい場合(S1004のYes)、演算装置5は、何も処理を施さない(S1005)。このように判定された画素は、骨の内部や臓器の輪郭の画素であるため、平滑化を行わない。
When the CT value of the SS reconstructed image is larger than D_SM_CTVAL and the edge strength of the NSS reconstructed image is smaller than D_SM_EVAL (Yes in S1004), the
SS再構成画像の値がD_SM_CTVAL以下、或いはNSS再構成画像のエッジ強度がD_SM_EVAL以上である場合(S1004のNo)、演算装置5は、SS再構成画像に基づいて方向が決定された方向依存フィルタ処理を施す(S1006)。このように判定された画素は、骨の輪郭の画素などであるため、そのままNSS再構成画像のCT値を用いると、ストリークアーチファクトの影響によって、骨などの輪郭に凹凸が発生してしまう可能性がある。従って、方向依存フィルタ処理を施す。
When the value of the SS reconstructed image is equal to or less than D_SM_CTVAL, or the edge strength of the NSS reconstructed image is equal to or greater than D_SM_EVAL (No in S1004), the
一方、NSS再構成画像のCT値がD_SM_CTVAL以下、かつNSS再構成画像のエッジ強度がD_SM_EVAL以下の場合(S1003のNo)、演算装置5は、NSS再構成画像のCT値がD_SM_CTVAL_MTHより小さいかを判定する(S1007)。
On the other hand, when the CT value of the NSS reconstructed image is D_SM_CTVAL or less and the edge strength of the NSS reconstructed image is D_SM_EVAL or less (No in S1003), the
NSS再構成画像のCT値がD_SM_CTVAL_MTHよりも小さい場合(S1007のYes)、演算装置5は、何も処理を施さない(S1008)。このように判定された画素は、主にエア領域の画素であるため、平滑化を行わない。
When the CT value of the NSS reconstructed image is smaller than D_SM_CTVAL_MTH (Yes in S1007), the
NSS再構成画像のCT値がD_SM_CTVAL_MTH以上である場合(S1007のNo)、演算装置5は、SS再構成画像に基づいて方向が決定された方向依存フィルタ処理を施す(S1009)。このように判定された画素は後述する重み付加算領域となるため、ノイズによる凹凸を軽減しておく必要がある。従って、方向依存フィルタ処理を施す。
When the CT value of the NSS reconstructed image is greater than or equal to D_SM_CTVAL_MTH (No in S1007), the
図11に示す方向依存フィルタ処理では、演算装置5は、ストリークアーチファクトが軽減されたSS再構成画像のエッジの方向を利用して、NSS再構成画像の平滑化を行う。方向依存フィルタ処理のフローは、図11に示すように、2つのステップからなる。
In the direction-dependent filter processing illustrated in FIG. 11, the
S1101のSS再構成画像を用いた平滑化方向の決定処理では、演算装置5は、例えば、左右方向、上下方向、右上がり方向、及び左上がり方向の4方向の隣接画素(それぞれ、2つずつの画素)との差の絶対値を算出する。そして、S1102において、演算装置5は、4つの値の中で最も小さい値となる方向の画素を用いて平滑化を行う。具体的な算出式は、以下の通りである。まず、演算装置5は、式(3)〜式(6)によって、注目画素と各方向の隣接画素との差の絶対値を算出する。
In the smoothing direction determination process using the SS reconstructed image in S1101, the
但し、X軸の負方向が左方向、X軸の正方向が右方向、Y軸の負方向が上方向、Y軸の正方向が下方向とし、Pif(x,y):SS画像のCT値、F1if:左右方向の隣接画素との差の絶対値、F2if:上下方向の隣接画素との差の絶対値、F3if:右上がり方向の隣接画素との差の絶対値、F4if:左上がり方向の隣接画素との差の絶対値、である。 However, the negative direction of the X axis is the left direction, the positive direction of the X axis is the right direction, the negative direction of the Y axis is the upward direction, the positive direction of the Y axis is the downward direction, and P if (x, y): SS image CT value, F1 if : absolute value of the difference with the adjacent pixel in the horizontal direction, F2 if : absolute value of the difference with the adjacent pixel in the vertical direction, F3 if : absolute value of the difference with the adjacent pixel in the upward direction, F4 if : absolute value of the difference from the adjacent pixel in the upward left direction.
次に、Min(F1if,F2if,F3if,
F4if)=F1ifであれば、演算装置5は、式(7)に示す左右方向の隣接画素を用いた方向依存フィルタによって、NSS画像の平滑化処理を行う。
Next, Min (F1 if , F2 if , F3 if ,
If F4 if ) = F1 if , the
但し、Pf(x,y):NSS画像のCT値、Psm(x,y):平滑化後のCT値(=SM−NSS再構成画像のCT値)、である。 However, P f (x, y): CT value of NSS image, P sm (x, y): CT value after smoothing (= CT value of SM-NSS reconstructed image).
また、Min(F1if,F2if,F3if,
F4if)=F2ifであれば、演算装置5は、式(8)に示す上下方向の隣接画素を用いた方向依存フィルタによって、NSS画像の平滑化処理を行う。
Also, Min (F1 if , F2 if , F3 if ,
If F4 if ) = F2 if , the
また、Min(F1if,F2if,F3if,
F4if)=F3ifであれば、演算装置5は、式(9)に示す右上がり方向の隣接画素を用いた方向依存フィルタによって、NSS画像の平滑化処理を行う。
Also, Min (F1 if , F2 if , F3 if ,
If F4 if ) = F3 if , the
また、Min(F1if,F2if,F3if,
F4if)=F4ifであれば、演算装置5は、式(10)に示す左上がり方向の隣接画素を用いた方向依存フィルタによって、NSS画像の平滑化処理を行う。
Also, Min (F1 if , F2 if , F3 if ,
If F4 if ) = F4 if , the
前述の式(7)〜式(10)では、単純平均によるフィルタとしたが、加重平均によるフィルタとしても良い。このように、SS再構成画像の情報に基づいて決定した方向を利用した方向依存フィルタを用いて、NSS再構成画像を平滑化することによって、NSS再構成画像の構造物の輪郭のボケが少なく、その輪郭にある凹凸(例えば、ストリークアーチファクトなど)が軽減された、SM−NSS再構成画像を生成することができる。 In the above formulas (7) to (10), a simple average filter is used, but a weighted average filter may be used. As described above, by smoothing the NSS reconstructed image using the direction-dependent filter using the direction determined based on the information of the SS reconstructed image, the outline of the structure of the NSS reconstructed image is less blurred. The SM-NSS reconstructed image in which the unevenness (for example, streak artifact etc.) in the contour is reduced can be generated.
但し、本実施の形態における平滑化処理はこれに限られるものではなく、既存の平滑化フィルタを用いてNSS再構成画像を平滑化しても良い。 However, the smoothing process in the present embodiment is not limited to this, and the NSS reconstructed image may be smoothed using an existing smoothing filter.
<S407>
S407のNSSエッジマップによるSS合成マップ修正処理では、演算装置5は、図12の条件判定に基づいて、S404によって生成されたSS合成マップを修正し、NSS合成マップを生成する。S407の処理では、演算装置5は、1画素毎に、図12に示す条件判定を行う。
<S407>
In the SS composite map correction process using the NSS edge map in S407, the
はじめに、演算装置5は、SS合成マップが「4」であるかを判定する(S1201)。SS合成マップが「4」である場合(S1201のYes)、演算装置5は、NSS合成マップに「4」をそのまま設定する。
First, the
SS合成マップが「4」でない場合(S1201のNo)、演算装置5は、SS合成マップが「2」以下であるかを判定する(S1203)。SS合成マップが「2」より大きい場合(S1203のNo)、演算装置5は、NSS合成マップに「5」を設定する。
When the SS composite map is not “4” (No in S1201), the
SS合成マップが「2」以下の場合(S1203のNo)、演算装置5は、SS再構成画像のCT値がCTV_TH2_NSS以上であるかを判定し(S1205)、CTV_TH2_NSS以上であれば(S1205のYes)、NSS合成マップに「1」を設定する(S1206)。このように判定された画素は、CT値が高い画素である。
When the SS composite map is “2” or less (No in S1203), the
SS再構成画像のCT値がCTV_TH2_NSSよりも小さい場合(S1205のNo)、演算装置5は、NSSエッジマップの値が「1」であるかを判定し(S1207)、「1」でない場合(S1207のNo)、NSS合成マップに「5」を設定する(S1208)。このように判定された画素は、エッジではない画素である。
When the CT value of the SS reconstructed image is smaller than CTV_TH2_NSS (No in S1205), the
NSSエッジマップの値が「1」である場合(S1207のYes)、演算装置5は、SM-NSS再構成画像のCT値がCTV_TH_NSS以上であるかを判定し(S1209)、CTV_TH_NSS以上であれば(S1209のYes)、NSS合成マップに「1」を設定する(S1210)。
When the value of the NSS edge map is “1” (Yes in S1207), the
SM-NSS再構成画像のCT値がCTV_TH_NSSより小さい場合(S1209のNo)、演算装置5は、NSSエッジデータの値がEDV_TH_NSS以上であるかを判定し(S1211)、EDV_TH_NSSより小さい場合(S1211のNo)、NSS合成マップに「3」を設定する(S1212)。
When the CT value of the SM-NSS reconstructed image is smaller than CTV_TH_NSS (No in S1209), the
NSSエッジデータの値がEDV_TH_NSS以上の場合(S1211のYes)、演算装置5は、エアマップの値が「0」より大きいかを判定する(S1213)。エアマップの値が「0」以下の場合、すなわちエア領域に接しない場合(S1213のNo)、演算装置5は、NSS合成マップに「2」を設定する(S1214)。
When the value of the NSS edge data is equal to or greater than EDV_TH_NSS (Yes in S1211), the
エアマップの値が「1」以上の場合(S1213のYes)、演算装置5は、NSS合成マップに「4」を設定する(S1215)。このように判定された画素は、体表や肺野内血管のエッジに相当する画素である。
When the value of the air map is “1” or more (Yes in S1213), the
<S408>
S408の合成処理では、演算装置5は、NSS合成マップに従って、SS再構成画像、NSS再構成画像、及びSM−NSS再構成画像の中から適切な画像を用いて合成画像を生成する。
<S408>
In the combining process of S408, the
図12の判定結果と合成処理に用いられる画像の組合せを纏めると、以下の通りである。
(1)NSS合成マップの値が「1」(CT値が高い画素=所望の構造物に相当する画素)・・・SM−NSS再構成画像
(2)NSS合成マップの値が「2」(所望の構造物のエッジに相当する画素)・・・SM−NSS再構成画像
(3)NSS合成マップの値が「3」(所望の構造物でもなく、エッジでもない画素)・・・SS再構成画像
(4)NSS合成マップの値が「4」(体表や肺野内血管のエッジに相当する画素)・・・NSS再構成画像
(5)NSS合成マップの値が「5」(所望の構造物でもなく、エッジでもない画素)・・・SS再構成画像
The combinations of the determination results in FIG. 12 and the images used for the synthesis process are summarized as follows.
(1) The value of the NSS composite map is “1” (pixel having a high CT value = pixel corresponding to a desired structure)... SM-NSS reconstructed image (2) The value of the NSS composite map is “2” ( Pixel corresponding to the edge of the desired structure) ... SM-NSS reconstructed image (3) The value of the NSS composite map is "3" (pixel that is neither the desired structure nor the edge) ... SS re Composition image (4) The value of the NSS composite map is “4” (pixel corresponding to the edge of the body surface or blood vessel in the lung field)... NSS reconstructed image (5) The value of the NSS composite map is “5” (desired Pixel that is neither a structure nor an edge) ... SS reconstruction image
<S409>
S409の境界領域重み付加算処理では、演算装置5は、構造物の外側にSS再構成画像とNSS再構成画像の値の重み付加算によって算出する領域(重み付加算領域)を設けることによって、境界の隔たりと構造物外側のぼけを軽減する。演算装置5は、構造物の境界からスタートし、NSS再構成画像とSS再構成画像のCT値差が閾値よりも小さくなる境界(=CT値差境界)を抽出する。そして、演算装置5は、合成画像における構造物の境界からCT値差境界までのCT値を、構造物の境界からの距離とCT値差境界からの距離を用いて、NSS再構成画像のCT値とSS再構成画像のCT値の重み付け加算値とする。S409の処理は、図13に示すように、4つのステップに分けられる。
<S409>
In the boundary area weighted addition process of S409, the
S1301では、演算装置5は、SS再構成画像とNSS再構成画像の差分の絶対値を算出し、その値がDIFMAP_TH以上の画素に「1」を設定し、それ以外の画素に「0」を設定することによって、差分大マップを生成する。
In S1301, the
S1302では、演算装置5は、SM-NSS再構成画像領域との境界からの距離を表す距離画像を生成する。合成画像の例を図14、差分大マップの例を図15に示し、これらを入力とした場合のS1302におけるSM-NSS再構成画像領域との境界からの距離画像の生成処理過程を図16に示す。
In S1302, the
プロセス1では、演算装置5は、SM-NSS再構成画像利用領域の輪郭となる画素に「−1」、SM-NSS再構成画像利用領域の輪郭よりも内側の画素に「−2」、NSS再構成画像利用領域の画素に「−10」を設定する。
In the
プロセス2では、演算装置5は、SS再構成画像領域においてSM-NSS再構成画像領域と隣接する画素に「1」を設定する。これが重み付加算領域とSM-NSS再構成画像領域との境界であり、「1」は境界からの距離となる。尚、図16の例では、「隣接する画素」は、注目画素の上、下、右、左、右上、右下、左上、左下の8つの画素である。
In the
プロセス3では、演算装置5は、「1」が設定された画素から差分大マップ上でフラグが立っている領域の範囲内、かつ所定の距離D_MAX_DIST以内を表す距離画像を生成する。図16の例では、D_MAX_DISTを「6」としている。
In process 3, the
距離画像の生成の方法は様々あるが、例えば次のように行う。はじめに、演算装置5は、現時点で「0」が設定されている画素のうち、「1」が設定されている画素と隣接する画素に「2」を設定する。次に、演算装置5は、現時点で「0」が設定されている画素のうち、「2」が設定された画素に隣接する画素に「3」を設定する。演算装置5は、このような処理を、設定される値がD_MAX_DISTになるまで繰り返す。このようにして得られたプロセス3の画像が、SM-NSS再構成画像領域との境界からの距離画像となる。
There are various methods for generating a distance image. For example, the following method is used. First, the
S1303では、演算装置5は、重み付加算領域におけるSS再構成画像領域との境界からの距離を表す距離画像を生成する。この処理過程を図17及び図19に示す。
In S1303, the
プロセス1では、演算装置5は、SM-NSS再構成画像領域との境界からの距離画像において、距離値が割り当てられた画素と割り当てられていない画素の境界に「1」を設定する。つまり、「1」が設定された画素群が、重み付加算領域とSS再構成画像領域の境界となる。
In the
プロセス2では、演算装置5は、SS再構成画像領域との境界からSM-NSS再構成画像領域の境界までの距離を表す距離画像を生成する。演算装置5は、SM-NSS再構成画像領域との境界からの距離画像の「1」以上の画素に対して、基本的にはSM-NSS再構成画像領域との境界からの距離画像生成処理と同じ処理を行う。これによって、SS再構成画像領域との境界からの距離画像が生成される。
In the
但し、プロセス2におけるSS再構成画像領域との境界からの距離画像生成処理において、前述の算出処理では距離が算出できない場合がある。例えば、合成画像、差分大マップ、及びSM-NSS再構成画像領域との境界からの距離画像が図18に示す例の場合、SM-NSS再構成画像領域との境界からの距離画像において、距離値が割り当てられた画素と割り当てられていない画素の境界、すなわち重み付加算領域とSS再構成画像領域の境界がない。このような場合、前述の算出処理では、SS再構成画像領域との境界からの距離を算出できない。
However, in the distance image generation process from the boundary with the SS reconstructed image area in the
これに対して、図19に示すプロセス3では、演算装置5は、SM-NSS再構成画像領域との境界からの距離画像において、隣接する8近傍のすべての画素の値以上の画素値をもつ画素(図19における斜線部の画素)を抽出し、SS再構成画像との境界からの距離画像中の該当画素に「1」を設定する。
On the other hand, in the process 3 shown in FIG. 19, the
プロセス4では、演算装置5は、SM-NSS再構成画像境界からの距離画像において「1」以上の画素に対し、SM-NSS再構成画像領域との境界からの距離画像生成と同じ処理を行うことによって、SS再構成画像領域からの距離画像を生成する。このようにして得られたプロセス4の画像が、SS再構成画像領域との境界からの距離画像となる。
In the process 4, the
S1304では、演算装置5は、SM-NSS再構成画像領域との境界からの距離画像の値とSS再構成画像領域との境界からの距離画像の値を重み係数に用いて、SM-NSS再構成画像の値とSS再構成画像の値との重み付け和を算出する。算出式の例を以下に示す。
In S1304, the
但し、ds(x,y):SM−NSS画像領域との境界からの距離、di(x,y):SS画像領域との境界からの距離、Ps(x,y):SM−NSS画像のCT値、Pi(x,y):SS画像のCT値、Pm(x,y):重み付加算した画素値、である。 Where ds (x, y): distance from the boundary with the SM-NSS image area, di (x, y): distance from the boundary with the SS image area, Ps (x, y): SM-NSS image CT value, Pi (x, y): CT value of SS image, Pm (x, y): Pixel value obtained by weighted addition.
<S410>
S410の全面重み付加算処理では、演算装置5は、SS再構成画像と合成画像の全面において、操作者によって指定された重みの値によって重み付加算した画像を生成する。算出式の例を以下に示す。
<S410>
In the entire weighted addition process of S410, the
但し、w:操作者が指定した重み、Pa(x,y):合成画像の画素値、Pb(x,y):SS画像の画素値、Pc(x,y):重み付加算した画素値、である。重みwは、0.0〜1.0までの値である。wを大きい値とするほど合成画像に近い画像が生成され、小さい値とするほどSS再構成画像に近い画像が生成される。これによって、コントラスト回復の度合を調整できるようになる。 Where w: weight specified by the operator, Pa (x, y): pixel value of the composite image, Pb (x, y): pixel value of the SS image, Pc (x, y): pixel value obtained by weighted addition . The weight w is a value from 0.0 to 1.0. An image closer to the composite image is generated as w is increased, and an image closer to the SS reconstructed image is generated as the value is decreased. As a result, the degree of contrast recovery can be adjusted.
なお、本実施形態では逐次近似投影データフィルタを適用した画像と適用していない画像を用いたが、非特許文献2に提案されているような逐次近似画像再構成によって生成された画像をSS再構成画像とし、逐次近似再構成を行う前の画像や従来の再構成法にて生成された画像をNSS再構成画像として、同じように適用することが可能である。
In this embodiment, an image to which the successive approximation projection data filter is applied and an image to which the successive approximation projection data filter is applied are used. However, an image generated by successive approximation image reconstruction as proposed in
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係るX線CT装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the X-ray CT apparatus and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
1………X線CT装置
2………スキャナ
3………操作ユニット
4………寝台
5………演算装置
6………入力装置
7………表示装置
8………記憶装置
10………被検体
11………X線管
40………構造物
50………SS再構成画像
51………SSエッジ
60………NSS再構成画像
61………NSSエッジ
62………ストリークアーチファクト
70………合成画像
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記実投影データに対して第1ノイズ低減処理を施したデータを用いて第1画像を再構成し、更に、前記実投影データに対して前記第1ノイズ低減処理よりもノイズ低減度合が低い第2ノイズ低減処理を施したデータ、又は前記実投影データを用いて第2画像を再構成する画像再構成部と、
前記第1画像及び前記第2画像の両方に含まれる所定の構造物について、前記第1画像から前記構造物の境界である第1境界を抽出し、更に、前記第2画像から前記構造物の境界である第2境界を抽出する境界抽出部と、
前記第1境界及び前記第2境界の間の領域について、少なくとも前記第1画像及び前記第2画像を用いて合成処理を行い、合成画像を生成する画像合成部と、
を備えるX線CT装置。 An X-ray source that irradiates X-rays, an X-ray detector that detects the X-rays, a bed on which the subject is placed, the X-ray source and the X-ray detector, and the surroundings of the subject An X-ray CT apparatus comprising: a rotating disk that rotates a rotating disk; and a storage device that stores actual projection data obtained by converting the X-ray detected by the X-ray detector,
A first image is reconstructed using data obtained by subjecting the actual projection data to a first noise reduction process, and the noise reduction degree of the actual projection data is lower than that of the first noise reduction process. 2 an image reconstruction unit that reconstructs the second image using the data subjected to noise reduction processing or the actual projection data;
For a predetermined structure included in both the first image and the second image, a first boundary that is a boundary of the structure is extracted from the first image, and further, the structure of the structure is extracted from the second image. A boundary extraction unit for extracting a second boundary which is a boundary;
An image composition unit that performs composition processing using at least the first image and the second image for a region between the first boundary and the second boundary, and generates a composite image;
An X-ray CT apparatus comprising:
を更に備え、
前記画像合成部は、更に、前記第3画像を用いて合成処理を行う
請求項1に記載のX線CT装置。 An image smoothing unit that determines a direction of a direction-dependent filter based on the first image, applies the direction-dependent filter to the second image, performs a smoothing process, and generates a third image;
Further comprising
The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the image synthesis unit further performs a synthesis process using the third image.
請求項2に記載のX線CT装置。 The image smoothing unit calculates an absolute value of a difference between the target pixel and the adjacent pixel with respect to adjacent pixels in a plurality of directions adjacent to the target pixel of the first image, and the calculated value is the largest. The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein a direction of the small adjacent pixel is determined as a direction of the direction-dependent filter.
請求項1に記載のX線CT装置。 The image reconstruction unit, as the first noise reduction processing and the second noise reduction processing, by a successive approximation method including a photon weight corresponding to a detector output of the X-ray detector and a penalty term in an evaluation function. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the actual projection data is corrected.
少なくとも前記第2画像に基づいて前記第1合成マップを修正し、前記第1画像、前記第2画像、及び前記第3画像をどのように合成するかを示す第2合成マップを生成する第2合成マップ生成部と、
を更に備え、
前記画像合成部は、前記第2合成マップに従って合成処理を行う
請求項2に記載のX線CT装置。 A first composite map generation unit that generates a first composite map indicating how to combine the first image and the second image based on the first image;
A second composition map that corrects the first composition map based on at least the second image and generates a second composition map that indicates how to compose the first image, the second image, and the third image; A composite map generator;
Further comprising
The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein the image composition unit performs composition processing according to the second composition map.
を更に備える請求項5に記載のX線CT装置。 For the pixels around the boundary between the region using the first image and the region using the third image indicated by the second composite map, the value of the composite image, the value of the first image, and the value of the third image A boundary area weighted adder for converting the value into a weighted value;
The X-ray CT apparatus according to claim 5, further comprising:
を更に備える請求項1に記載のX線CT装置。 An image weighted addition unit that generates an image weighted and added according to a weight value designated by an operator over the entire surface of the first image and the composite image;
The X-ray CT apparatus according to claim 1, further comprising:
を更に備え、
前記第1合成マップ生成部は、更に、前記エアマップに基づいて前記第1合成マップを生成し、
前記第2合成マップ生成部は、更に、前記エアマップに基づいて前記第1合成マップを修正し、前記第2合成マップを生成する
請求項5に記載のX線CT装置。 An air map generating unit that generates an air map indicating an air region in the first image and a region in contact with the air region;
Further comprising
The first composite map generation unit further generates the first composite map based on the air map,
The X-ray CT apparatus according to claim 5, wherein the second composite map generation unit further corrects the first composite map based on the air map to generate the second composite map.
前記実投影データに対して第1ノイズ低減処理を施したデータを用いて第1画像を再構成し、更に、前記実投影データに対して前記第1ノイズ低減処理よりもノイズ低減度合が低い第2ノイズ低減処理を施したデータ、又は前記実投影データを用いて第2画像を再構成するステップと、
前記第1画像及び前記第2画像の両方に含まれる所定の構造物について、前記第1画像から前記構造物の境界である第1境界を抽出し、更に、前記第2画像から前記構造物の境界である第2境界を抽出するステップと、
前記第1境界及び前記第2境界の間の領域について、少なくとも前記第1画像及び前記第2画像を用いて合成処理を行い、合成画像を生成するステップと、
を含む画像処理方法。 An X-ray source that irradiates X-rays, an X-ray detector that detects the X-rays, a bed on which the subject is placed, the X-ray source and the X-ray detector, and the surroundings of the subject An image processing method executed by an X-ray CT apparatus, comprising: a rotating disk that rotates a rotating disk; and a storage device that stores actual projection data obtained by converting the X-rays detected by the X-ray detector,
A first image is reconstructed using data obtained by subjecting the actual projection data to a first noise reduction process, and the noise reduction degree of the actual projection data is lower than that of the first noise reduction process. Reconstructing the second image using the data subjected to two noise reduction processing or the actual projection data;
For a predetermined structure included in both the first image and the second image, a first boundary that is a boundary of the structure is extracted from the first image, and further, the structure of the structure is extracted from the second image. Extracting a second boundary which is a boundary;
Performing a combining process on the region between the first boundary and the second boundary using at least the first image and the second image to generate a combined image;
An image processing method including:
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WO2015020072A1 (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-12 | 株式会社 日立メディコ | X-ray ct device and correction process device |
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