JP2013202299A - 照射野認識装置、照射野認識方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 照射野認識が誤った場合に、操作者にとって直観的に分かりやすくかつ簡便に照射野領域を修正可能とする方法を提供する。
【解決手段】 放射線センサによって得られた画像から放射線が照射された照射野領域の輪郭線の情報を取得する照射野認識装置であって、
操作者が入力した前記画像上の座標を取得する取得手段と、
前記座標で制限される前記画像上の範囲から前記輪郭線の情報を得る照射野認識手段と、
を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像データから放射線が照射された照射野領域を認識する技術に関する。

近年、医療用の放射線撮影装置では、デジタル技術の進歩に伴い、さまざまな方式を用いたデジタル放射線撮影装置が普及してきている。例えば、蛍光体と大面積アモルファスシリコンセンサを密着させた放射線センサである放射線検出器を使用し、光学系等を介さずに放射線像を直接デジタル化する方式が実用化されている。また、アモルファスセレン等を使用して放射線を直接光電変換して電子に変換し、該電子を大面積アモルファスシリコンセンサで検出する方式も同様に実用化されている。

ところで、放射線撮影においては、必要領域外への放射線による被曝を抑え、また必要領域外からの散乱によるコントラスト低下を防止するために、必要領域のみに放射線を照射する照射野絞りが行われるのが一般的である。この場合、放射線撮影装置で取得される画像データ上では放射線を直接受光している領域と、散乱線などの２次光以外の放射線を受けない領域が形成される。この画像データ上で放射線を直接受光している領域を照射野領域と呼び、散乱線などの２次光以外の放射線を殆ど受けない領域を非照射野領域と呼ぶものとする。

なお、画像データに対して画像処理を行う場合に、照射野領域を基準として処理を行うのが一般的である。そのため、予め画像データから照射野領域を自動的に認識する方法が提案されている。

特許文献１に記載の方法では照射野領域の境界を示すと想定される複数の候補線を抽出し、候補線の組合せで得られる輪郭線を評価し、評価値の最も高い輪郭線を照射野領域の境界として自動的に認識するものである。

ところで、上述のような照射野領域を自動的に認識する方法において、照射野領域を常に正確に認識することは困難であり、少なからず照射野領域を誤って認識する場合がある。そこで、照射野領域を誤って認識した場合の修正方法として、特許文献２の方法がある。この方法では、自動的に認識した照射野領域が誤っている場合は、マウス等を用いて照射野領域の境界に関する座標データを順次入力し、その座標データを結んだ境界内の領域を正しい照射野領域として設定するものである。

また、特許文献３の方法では、自動的に認識した照射野領域が誤っている場合は、照射野領域に関する補助情報を選択的に入力し、補助情報に基づき照射野領域を再度自動的に認識するものである。

特開２００６−３３３９２２号公報 特開平１０−１５４２２６号公報 特開平１０−２８６２４９号公報

ところで、上述のような照射野領域の修正方法において、特許文献２の方法は照射野認識が誤った場合に照射野領域の境界に関する複数の座標データを必ず入力する必要がある。具体的には、照射野領域が四角形であれば少なくとも４つの頂点の座標データを必ず入力する必要があり、操作が煩雑であり修正作業に時間がかかるという課題がある。

また、特許文献３の方法は照射野領域の境界に関する座標データを直接入力する代わりに、補助情報を選択的に入力することで簡便に照射野領域の修正が行えるものである。しかしながら、照射野領域が誤った場合に、適切な補助情報として何を入力すべきかが操作者にとって直観的にわかりづらく、適切でない補助情報が入力される場合がある。この場合、正しく照射野領域が修正されないため、再度別の補助情報を入力することとなり、逆に修正作業に時間がかかるという課題がある。

そこで、本発明の例示的な目的は、上記の課題を解決するためになされたもので、照射野認識が誤った場合に、操作者にとって直観的に分かりやすくかつ簡便に照射野領域を修正可能とする方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による照射野認識装置は、放射線センサによって得られた画像から放射線が照射された照射野領域の輪郭線の情報を取得する照射野認識装置であって、
ユーザーが入力した前記画像上の座標を取得する取得手段と、
前記座標で制限される前記画像上の範囲から前記輪郭線の情報を得る照射野認識手段と、
を備えることを特徴とする。

照射野認識が誤った場合に、操作者にとって直観的に分かりやすくかつ簡便に照射野領域を修正することができる。

実施例１および２による放射線撮影装置全体の構成図である。 実施例１による照射野認識部１１１の処理手順を示すフローチャートである。 実施例２による照射野認識部１１１の処理手順を示すフローチャットである。 第一の照射野認識部による複数の輪郭線を抽出する方法を説明する図である。 オーバレイ表示の方法を説明する図である。 座標の指定方法を説明する図である。 第二の照射野認識部による複数の輪郭線を抽出する方法を説明する図である。

［実施例１］
本発明は、例えば図１に示すような放射線撮影装置１００に適用される。即ち、放射線撮影装置１００は、照射野認識機能を有する放射線撮影装置であり、放射線発生部１０１、放射線センサである放射線検出器１０４、データ収集部１０５、前処理部１０６、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、操作部１１０、照射野認識部１１１、画像処理部１１６を備えており、これらはＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受が可能に接続されている。

また、照射野認識部１１１は、画像データから放射線が照射された照射野領域を認識するものであり、第一の照射野認識部１１２、表示部１１３、指定部１１４、第二の照射野認識部１１５を備えている。また、これらの各構成部はＣＰＵバス１０７に接続されている。

上述のような放射線撮影装置１００において、まず、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８での処理に必要な各種のデータを記憶すると共に、ＣＰＵ１０８のワーキング・メモリとして機能する。ＣＰＵ１０８は、メインメモリ１０９を用いて、操作部１１０からの操作にしたがった装置全体の動作制御等を行う。これにより放射線撮影装置１００は、以下のように動作する。

まず、操作部１１０を介してユーザから撮影指示が入力されると、この撮影指示はＣＰＵ１０８によりデータ収集部１０５に伝えられる。ＣＰＵ１０８は、撮影指示を受けると、放射線発生部１０１及び放射線検出器１０４を制御して放射線撮影を実行させる。

放射線撮影では、まず放射線発生部１０１が、被検体１０３に対して放射線ビーム１０２を照射する。放射線発生部１０１から照射された放射線ビーム１０２は、被検体１０３を減衰しながら透過して、放射線検出器１０４に到達する。そして、放射線検出器１０４は到達した放射線強度に応じた信号を出力する。なお、本実施の形態では被検体１０３を人体とする。よって、放射線検出器１０４から出力される信号は人体を撮影したデータとなる。

データ収集部１０５は、放射線検出器１０４から出力された信号を所定のデジタル信号に変換して画像データとして前処理部１０６に供給する。前処理部１０６は、データ収集部１０５から供給された画像データに対して、オフセット補正やゲイン補正等の前処理を行う。この前処理部１０６で前処理が行われた画像データは、ＣＰＵ１０７を介して、メインメモリ１０９、照射野認識部１１１に順次転送される。なお、本実施の形態では、照射野認識部１１１は前処理部１０６で処理された画像データを使用する構成としたが、前処理の行われていない画像データに対しても照射野認識回路１１１は同様の機能を有するものである。

照射野認識部１１１は、画像データから放射線が照射された照射野領域を認識し、照射野領域に関する情報を生成する。画像処理部１１６は、画像データに対して照射野領域に関する情報に基づいた各種画像処理を行う。画像処理としては、例えば照射野領域の画素値のヒストグラムを求め、関心領域の濃度とコントラストを最適化する階調処理がある。また、非照射野領域の濃度を黒く塗りつぶすマスク処理や照射野領域のみを切り出して図示しないプリンタに出力する処理等が行われる。

以上のような構成を備えた放射線撮影装置１００において、本実施の形態の特徴である照射野認識部１１１の動作について、図２に示すフローチャートを用いて具体的に説明する。

上述のごとく前処理部１０６によって得られた画像データは、ＣＰＵバス１０７を介して照射野認識部１１１に転送され、第一の照射野認識部１１２において照射野領域の境界を示すと想定される輪郭線を認識する。ここで照射野認識の具体的な方法は特に限定するものではないが、本実施の形態では、例えば、本出願人より既に提案されている特許文献１の方法を用いる。

この方法では、まず照射野領域の境界と想定される候補線を辺毎にグループ化し、各グループに属する候補線の組み合わせで構成される複数の輪郭線を抽出する（ｓ２０１）。例えば、図４（ａ）のように左右および下部の照射野絞りがなされた胸椎正面撮影の画像データにおいて、左辺のグループとして１つの候補線、右辺のグループとして２つの候補線、下辺のグループとして２つの候補線が抽出された場合は、各グループから１つ以下の候補線を選択（全グループで候補線を選択しない場合は除く）した場合の組み合わせで構成されるすべての輪郭線を抽出する（この場合は図４（ｂ）に示す１７通りの候補線を抽出する）。

次に、抽出した複数の候補線に対する評価値を算出し、評価値が最大となる。すなわち、最も照射野領域の境界である可能性が高い候補線を輪郭線として１つ選択する（ｓ２０２）。具体的には、例えば照射野領域の境界は比較的急峻なエッジとなる可能性が高い。そこで、各候補線線上のエッジの勾配値の総和を第一の評価値として算出し、この値が最大となる候補線を輪郭線として選択すれば良い。

なお、評価値の算出方法としてはこれに限らず、例えばエッジの勾配値の総和に加え、エッジの勾配値の平均、輪郭線で囲まれる領域の平均や面積等の複数の特徴に関する値を要素とする特徴ベクトルを求め、この特徴ベクトルを入力とする評価関数により第一の評価値を算出することもできる。

次に、不図示の表示制御手段としての表示制御部は、テレビモニタ、液晶画面、タッチパネルなどである表示部１１３において、選択された輪郭線を図５のように画像上にオーバレイ表示する（ｓ２０３）。

ここで、図５（ａ）のように選択された輪郭線が照射野領域の境界と一致する場合（認識結果が正しい場合）は処理を終了し、図５（ｂ）にように選択された輪郭線が照射野領域の境界と一致しない場合（認識結果が正しくない場合）は次のステップを実行する（ｓ２０４）。

次に、指定部１１４において、選択された輪郭線が照射野領域の境界と一致しない場合は、照射野領域の境界と輪郭線の両者が重複しない座標を入力する。本実施の形態では、例えば図６（ａ）のように正しい照射野領域の境界上であってオーバレイ表示された輪郭線上でない座標を指定部１１４としてのマウスやタッチパネルを介して操作者が入力することとする。不図示の取得手段としての取得部が操作者が入力した画像上の座標を取得する。ここで、画像上の座標からの距離を第二の評価値として候補線から輪郭線を再選択する。

また、これにより操作者に指示された座標に制限された範囲から候補線を優先的に選択することが可能となる。

この場合に、座標からの距離が大きくなるに従い第二の評価値を落とすようにする。また、第一の評価値と第二の評価値の重みづけした加算値を通常の場合には評価値として用いる。

ただし、座標を指定部１１４としてのマウスやタッチパネルを介して操作者が入力する回数が増えるに従い第二の評価値の重みづけを増やすう様にするようにする場合もある。操作者からの座標の指示数が増えるに従い第二の評価値の重みを増やすことでユーザの意図を反映しやすくなる。

次に、第二の照射野認識部１１５において、入力された座標に基づいた照射野認識を行う。ここでは、入力された座標に基づく制約条件を満たす複数の輪郭線を抽出する（ｓ２０６）。具体的には、複数の輪郭線をｓ２０１と同様に抽出し、抽出した複数の輪郭線から制約条件を満たす輪郭線のみを選定する。ここで、本実施の形態では、ｓ２０５において正しい照射野領域の境界上の座標を入力するものであるため、図４（ｂ）に示した複数の輪郭線の中から図７のように、入力された座標近傍を通る輪郭線のみを候補として選定する。

次に、選定された複数の輪郭線の中から評価値が最大となる。すなわち、最も照射野領域の境界である可能性が高い候補を１つ選択する（ｓ２０７）。ここで、評価値の算出方法はｓ２０２と同様に算出するが、ｓ２０２で誤って選択された輪郭線を含む複数の候補が事前に棄却されているため、ｓ２０２に比べ精度良く候補の選択を行うことができる。

なお、本実施の形態では、ｓ２０５にて操作者が１つの座標を入力する例を説明したが、２つ以上の座標を入力した場合も同様に実行可能であり、この場合、ｓ２０６では入力されたすべての座標近傍を通る輪郭線のみを候補として選定すればよい。また、入力した座標近傍を通る輪郭線が存在しない場合は、Ｈｏｕｇｈ変換等の公知の技術を用いて新たな候補線を求め、求めた候補線を含む組み合わせで構成される複数の輪郭線を再度抽出することも可能である。

さらに、本実施の形態では、図６（ａ）のように正しい照射野領域の境界上であってオーバレイ表示された輪郭線上でない座標を入力することとしたが、図６（ｂ）のように、オーバレイ表示された輪郭線上であって正しい照射野領域の境界上でない座標を入力する構成としてもよい。この場合は、ｓ２０６にて入力された座標近傍を通らない輪郭線のみを候補として選定すれば同様のことが実現可能である。また、座標の入力方法を別々のボタンに事前に設定しておくことで、両者の方法を同時に入力可能な構成も実現可能である。

以上、実施例１では照射野認識が誤った場合に、照射野領域の境界とオーバレイ表示された輪郭線の両者が重複しない座標を入力するものである。そのため、入力する座標は画像上で一目瞭然であり操作者にとって直観的に分かりやすい。また、入力された座標に基づいた制約条件を満たすように照射野認識を再度行うことで適切に照射野認識の修正が行える。

［実施例２］
本発明は、放射線撮影装置１００において、照射野認識部１１１の動作を実施例１とは異なる図３のフローチャートに従った動作とする。なお、図３に示すフローチャートにおいて、図２に示したフローチャートと同様に処理実行するステップは同じ符号を付し、ここでは、上述した実施例１とは異なる構成についてのみ具体的に説明する。なお、実施例２では、実施例１におけるｓ２０３〜ｓ２０７の動作を繰り返し実行できるように変更したものである。

まず、ｓ２０１〜ｓ２０３を実施例１と同様に実行し、選択された輪郭線を画像上にオーバレイ表示する。次に、認識結果が正しい場合は処理を終了し、認識結果が正しくない場合は、照射野領域の境界と輪郭線の両者が重複しない座標を１点入力する（ｓ２０５）。

次に、入力が１回目である場合は、ｓ２０６〜２０７を実行することで、入力された座標に基づいた照射野認識を実行する。ここで、ｓ２０７で選択された輪郭線を再度画像上にオーバレイ表示する（ｓ２０３）。

次に、再度オーバレイ表示された認識結果が正しい場合は処理を終了し、認識結果が正しくない場合は、照射野領域の境界と輪郭線の両者が重複しない座標を追加で１点入力する（ｓ２０５）。

ここで、２回目以降の入力の場合は、過去に入力された座標に加え、新たな座標を追加し（ｓ３０２）、ｓ２０６〜ｓ２０７を実行することで、入力されたすべての座標に基づいた照射野認識を実行する。

次に、ｓ２０７で選択された輪郭線に対し、ｓ２０３〜ｓ２０７の動作を認識結果が正しくなるまで繰り返し実行する。

以上、実施例２では照射野認識が誤った場合に、座標を１点入力する毎に照射野認識の修正結果を繰り返しオーバレイ表示するものである。そのため、操作者がオーバレイ表示された輪郭線をその都度確認しながら座標を入力することができ、実施例１よりも無駄な入力を減らし、適切に照射野認識の修正が行える。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

また、本発明は、前述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施例では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

プログラムを供給するためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体としては、例えば、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施例の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施例の機能が実現され得る。

１０４ 放射線検出器
１１１ 照射野認識部
１１２ 第一の照射野認識部
１１３ 表示部
１１４ 指定部
１１５ 第二の照射野認識部

Claims (16)

1. 放射線センサによって得られた画像から放射線が照射された照射野領域の輪郭線の情報を取得する照射野認識装置であって、
   操作者が入力した前記画像上の座標を取得する取得手段と、
   前記座標で制限される前記画像上の範囲から前記輪郭線の情報を得る照射野認識手段と、
   を備えることを特徴とする照射野認識装置。
2. 前記照射野認識手段は、前記座標からの距離及び画像の勾配を示す値の前記候補線上の総和を第一の評価値として候補線から前記輪郭線を選択することを特徴とする請求項１に記載の照射野認識装置。
3. 前記照射野認識手段は、前記座標からの距離を第二の評価値として輪郭線の候補である複数の候補線から前記輪郭線を選択することを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の照射野認識装置。
4. 前記照射野認識手段は、前記第一の評価値と前記第二の評価値を重みづけして新たな評価値として輪郭線の候補である複数の候補線から前記輪郭線を選択することを特徴とする請求項２又は３のいずれか一項に記載の照射野認識装置。
5. 前記操作者からの座標の指示数が増えるに従い前記第二の評価値の重みを増やすことを特徴とする請求項４に記載の照射野認識装置。
6. 前記照射野認識手段は、前記画像の勾配を示す情報に基づいて前記輪郭線の候補である複数の候補線から前記輪郭線を選択することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照射野認識装置。
7. 前記照射野認識手段は、画像の勾配を示す値の前記候補線上の総和を評価値として前記輪郭線を選択することを特徴とする請求項６に記載の照射野認識装置。
8. 更に、前記照射野認識手段で認識された輪郭線を前記画像上にオーバレイ表示する表示制御手段を、更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照射野認識装置。
9. 前記座標をユーザが指定する指定手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照射野認識装置。
10. 前記指定手段で新たな座標が追加で指定される毎に前記照射野認識手段は新たな輪郭線の情報を得ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照射野認識装置。
11. 前記指定手段は、前記照射野領域の境界上であって前記認識された輪郭線上でない座標を指定することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照射野認識装置。
12. 前記指定手段は、前記認識された輪郭線上であって前記照射野領域の境界上でない座標を指定することを特徴とする請求項９に記載の照射野認識装置。
13. 前記指定手段で指定された座標を通らないという制約で照射野領域の境界を示す輪郭線の情報を取得する第二の照射野認識手段を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の照射野認識装置。
14. 放射線センサによって得られた画像から放射線が照射された照射野領域の輪郭線の情報を取得する照射野認識方法であって、
    操作者が入力した前記画像上の座標を取得する取得工程と、
    前記座標で制限される前記画像上の範囲から前記輪郭線の情報を得る照射野認識工程と、
    を備えることを特徴とする照射野認識方法。
15. 請求項１４に記載の照射野認識方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
16. 請求項１５に記載の照射野認識方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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