JP2013250588A - 画像強調処理方法およびそれを用いた画像強調処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイパスフィルタにて高周波数成分を強調しても、負の方向の強調を防止した画像を作成する。
【解決手段】
元画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調してコントラスト強調画像を作成するコントラスト強調ステップＳ０１と、元画像とコントラスト強調画像との画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して強調画像を作成する強調画像作成ステップＳ０２とを備える画像強調処理。元画像とコントラスト強調画像との画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択することで、負の方法に強調されるのを防止する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、デジタルの画像信号を強調する画像強調処理方法およびそれを用いた画像強調処理装置に関する。

放射線を利用した核医学診断装置の中に、陽電子放出核種で標識された放射性薬剤の被検体内分布をコンピュータ断層画像として可視化するＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置がある。ＰＥＴ装置は、陽電子、すなわちポジトロン（Positron）の消滅によって発生するγ線を同時に検出した信号を用いて被検体の断層画像を再構成する。

具体的には、陽電子放出核種を含んだ放射性薬剤を被検体内に投与して、投与された被検体内から放出される対消滅γ線をシンチレータなどの検出素子群で構成される検出器で検出する。２つの検出素子で一定時間内にγ線を検出した場合に同時に検出したとして、それらを一対の対消滅γ線として計数し、さらに対消滅発生地点を、検出した検出素子を結ぶ直線上と特定する。このように、同時計数情報を蓄積して再構成処理を実施して、陽電子放出核種分布画像であるＰＥＴ画像を得る。

このＰＥＴ装置では、例えば特許文献１に記載されているように、放射性薬剤を被検体に投与した後、対象組織における薬剤蓄積の状況を測定することで、様々な生体機能の定量測定が可能である。したがって、ＰＥＴ装置によって得られるＰＥＴ画像は機能情報を有する。

特開２０００−２８４０５１号公報

しかしながら、ＰＥＴ画像は使用するイベント（係数）がＸ線画像に比べて少ないので、一般的にはざらついたＳ／Ｎの低い画像である。これを補うために、高周波数成分をカットしてなめらかな画像にして用いている。他方、ＰＥＴ画像はＸ線画像に比べて空間分解能が低いので、コントラストの強調を目的として高周波数成分を強く強調することもある。高周波数成分をカットあるいは強調する一手法としてフィルタ行列を用いたフィルタ処理がある。高周波数成分を強調する場合は、ハイパスフィルタが用いられているが、この方法によると、強調されるエッジ部の周辺が正の方向のみならず負の方向にも強調されるため、強調の度合いが強いと画素が欠落したような画像になる場合がある。

図１５〜１７を参照して、ハイパスフィルタを利用した信号処理を説明する。図１５は、再構成後の元画像５１を示した図であり、図１６は、元画像５１の直線５２上の画素値５３の分布を示している。この元画像５１にフィルタ行列を用いてハイパスフィルタ処理を実施すると、元画像５１のコントラスト強調画像を得ることができる。図１７に示すように、このコントラスト強調画像は正負の両方向に強調されるので、強調の度合いが強いとコントラスト強調画像の画素値５４の一部が負の値となる。通常、負の値はゼロ値に置き換えられて画像表示されるので、強調画像の一部に白抜きまたは黒抜きが発生してしまい、極端にコントラストのついた見にくい画像となる。また、フーリエ変換を利用するハイパスフィルタにおいても、同様な現象が発生する。また、この問題は、２次元の画像に限らず３次元の画像処理にも発生する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ハイパスフィルタにて高周波数成分を強調しても、負の方向の強調を防止した画像を作成する画像強調処理方法およびそれを用いた画像強調処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明の第１の発明は、元画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調して第１強調画像を作成する第１強調画像作成ステップと、前記元画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成ステップとを備えることを特徴とする画像強調処理方法。である。

上記方法によれば、第１強調画像作成ステップにて元画像の高周波数成分をハイパスフィルタを用いて強調し、第１強調画像を作成する。次に、第２強調画像作成ステップにて元画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する。これより、ハイパスフィルタを用いたコントラスト強調画像でありながら、負方向に強調された画素値が元画像の画素値に置き換えられるので、極端なコントラストによる画質の劣化を防ぐことができる。

第１の発明における前記第２強調画像作成ステップは、前記元画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記元画像の画素値に加算し、前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、前記元画像の画素値を選択して第２強調画像を作成してもよい。

上記方法によれば、第２強調画像の作成方法が、元画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、第１強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に予め定められた係数を乗算して元画像の画素値に加算し、第１強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、元画像の画素値を選択する。これより、係数を調節するだけでコントラスト強調の調整を容易に実施することができる。

また、本発明の第２の発明は、元画像を平滑化して平滑画像を作成する平滑画像作成ステップと、前記平滑画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調して第１強調画像を作成する第１強調画像作成ステップと、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成ステップとを備える画像強調処理方法である。

上記方法によれば、平滑画像作成ステップにて元画像を平滑化して平滑画像を作成する。次に、第１強調画像作成ステップにて、平滑画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調して第１強調画像を作成する。さらに、第２強調画像作成ステップにて、平滑画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する。これより、元画像にノイズが含まれる場合でも、平滑化することでノイズを除去することができる。さらに、第２強調画像は平滑画像に対してハイパスフィルタを用いたコントラスト強調画像でありながら、第１強調画像の負方向に強調された画素値が平滑画像の画素値に置き換えられるので、ざらつきの強調を抑えた上で、極端なコントラストによる画質の劣化を防ぐことができる。

第２の発明における前記第２強調画像作成ステップは、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記平滑画像の画素値に加算し、前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、前記平滑画像の画素値を選択して第２強調画像を作成してもよい。

上記方法によれば、第２強調画像の作成方法が、平滑画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、第１強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に予め定められた係数を乗算して平滑画像の画素値に加算し、第１強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、平滑画像の画素値を選択する。これより、係数を調節するだけでコントラスト強調の調整を容易に実施することができる。

また、前記元画像の画素値の総合計値と前記第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数を算出する補正係数算出ステップと、前記第２強調画像の各画素値に前記補正係数を乗算し定量強調画像を作成する定量強調画像作成ステップとを備えてもよい。

上記方法によれば、補正係数算出ステップにより、元画像の画素値の総合計値と第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数が算出される。次に、定量強調画像作成ステップにより、第２強調画像の各画素値に補正係数を乗算し定量強調画像が作成される。これより、定量強調画像の画素値の総合計値と元画像の画素値の総合計値とが等しくなるので、経時的に作成された定量強調画像を定量的に比較することができる。

また、本発明の第３の発明は、元画像の高周波数成分を強調して第１強調画像を作成するハイパスフィルタと、前記元画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成部とを備えることを特徴とする画像強調処理装置である。

上記構成によれば、ハイパスフィルタが元画像の高周波数成分を強調して第１強調画像を作成する。第２強調画像作成部は元画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する。これより、ハイパスフィルタを用いたコントラスト強調画像でありながら、負方向に強調された画素値が元画像の画素値に置き換えられるので、極端なコントラストによる画質の劣化を防ぐことができる。

また、前記第２強調画像作成部は、前記元画像と前記第１強調画像との画素値をそれぞれ画素ごとに比較し、前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記元画像の画素値に加算し、前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、前記元画像の画素値を選択して第２強調画像を作成してもよい。

上記構成によれば、第２強調画像作成部が元画像と第１強調画像との画素値をそれぞれ画素ごとに比較し、第１強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に予め定められた係数を乗算して元画像の画素値に加算し、第１強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、前記元画像の画素値を選択して第２強調画像を作成するので、係数を調節するだけでコントラストの強調の調整を容易に実施することができる。

また、本発明の第４の発明は、元画像を平滑化して平滑画像を作成する平滑部と、前記平滑画像の高周波数成分を強調して第１強調画像を作成するハイパスフィルタと、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成部とを備える画像強調処理装置である。

上記構成によれば、平滑部が元画像を平滑化して平滑画像を作成する。ハイパスフィルタは、平滑画像の高周波数成分を強調して第１強調画像を作成する。第２強調画像作成部は、平滑画像の画素値と第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する。これより、元画像にノイズが含まれる場合でも、平滑化することでノイズを除去することができる。また、第２強調画像が平滑画像に対してハイパスフィルタを用いたコントラスト強調画像でありながら、第１強調画像の負方向に強調された画素値が平滑画像の画素値に置き換えられるので、ざらつきの強調を抑えた上で、極端なコントラストによる画質の劣化を防ぐことができる。

また、前記第２強調画像作成部は、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記平滑画像の画素値に加算し、前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、前記平滑画像の画素値を選択して第２強調画像を作成してもよい。

上記構成によれば、第２強調画像作成部が、平滑画像と第１強調画像との画素値をそれぞれ画素ごとに比較し、第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に予め定められた係数を乗算して平滑画像の画素値に加算し、第１強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、平滑画像の画素値を選択して第２強調画像を作成するので、係数を調節するだけでコントラストの強調の調整を容易に実施することができる。

また、前記元画像の画素値の総合計値と前記第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数を算出する補正係数算出部と、前記第２強調画像の各画素値に前記比を乗算し定量強調画像を作成する定量強調画像作成部とを備えてもよい。

上記構成によれば、補正係数算出部が元画像の画素値の総合計値と第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数を算出する。定量強調画像作成部は第２強調画像の各画素値に前記比を乗算し定量強調画像を作成する。これより、画素値の総合計値が元画像と等しい定量強調画像を作成することができるので、定量強調画像を経時的に作成しても定量的に比較することができる。

また、前記ハイパスフィルタによる高周波数成分の強調を調節するフィルタ調整部を備えてもよい。この構成により、フィルタ調整部がハイパスフィルタによる高周波数成分の強調を調節することができるので、コントラストの強調を適切に調節することができる。

本発明によれば、ハイパスフィルタにて高周波数成分を強調しても、負の方向の強調を防止した画像を作成する画像強調処理方法およびそれを用いた画像強調処理装置を提供することができる。

実施例に係るＰＥＴ装置の全体構成を示すブロック図である。 実施例１に係る画像強調処理部の構成を示すブロック図である。 実施例１に係る画素値の分布を示す説明図である。 実施例１に係る画素値の分布を示す説明図である。 実施例に係る２次元の行列フィルタを示す図である。 実施例に係る３次元の行列フィルタを示す図である。 実施例に係る３次元の行列フィルタを示す図である。 実施例１に係る画像強調の流れを示すフローチャート図である。 実施例２に係る画像強調処理部の構成を示すブロック図である。 実施例２に係る画素値の分布を示す説明図である。 実施例２に係る画素値の分布を示す説明図である。 実施例２に係る画素値の分布を示す説明図である。 実施例２に係る画像強調の流れを示すフローチャート図である。 実施例３に係る画像強調処理部の構成を示すブロック図である。 従来例および実施例に係るＰＥＴ画像を示す説明図である。 従来例および実施例に係る画素値の分布を示す説明図である。 従来例および実施例に係る画素値の分布を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１はＰＥＴ装置の全体構成を示すブロック図である。

１．ＰＥＴ装置
図１に示すように、ＰＥＴ装置１は、被検体を載置する天板２を備えている。この天板２は、上下に昇降移動、被検体Ｍの体軸Ｚに沿って平行移動するように構成されている。このように構成することで、天板２に載置された被検体Ｍは、後述するガントリ３の開口部３ａを通って、頭部から順に腹部、足部へ、あるいは、その逆順で走査されて、被検体Ｍの投影データを得る。

また、ＰＥＴ装置１は、開口部３ａを有するガントリ３と、互いに近接配置された複数個のシンチレータブロック（図示省略）と複数個のフォトマルチプライヤ（図示省略）とで構成されるγ線検出器４を備えている。γ線検出器４は、被検体Ｍの体軸Ｚ周りを取り囲むようにリング状に配置されており、ガントリ３内に埋設されている。シンチレータブロックの配置として、例えば、被検体Ｍの体軸Ｚと平行な方向にはシンチレータブロックが３〜５個並び、被検体Ｍの体軸Ｚ周りにはシンチレータブロックが多数個並ぶ。γ線検出器４は後述する投影データ（『エミッションデータ』とも呼ばれる）を収集する。

さらに、ＰＥＴ装置１は、点線源５と吸収補正データ（『トランスミッションデータ』とも呼ばれる）を収集するγ線検出器６を備えている。吸収補正データ用のγ検出器６は、投影データ収集用のγ検出器４と同様にシンチレータブロック（図示省略）とフォトマルチプライヤ（図示省略）とで構成される。点線源５は、被検体Ｍに投与する放射線薬剤、すなわち放射線同位元素（ＲＩ）と同種の放射線（γ線）を照射させる線源である。点線源５は、ガントリ３内に埋設されている。点線源５は被検体Ｍの体軸Ｚ周りに回転する。

ＰＥＴ装置１は、その他にも、天板駆動部７と、コントローラ８と、入力部９と、表示部１０と、投影データ導出部１１と、吸収補正データ導出部１２と、吸収補正部１３と、再構成部１４と、画像強調処理部１５と、記憶部１６とを備えている。天板駆動部７は、天板２が上述した移動を行うように天板２を駆動する機構であって、図示を省略するモータなどで構成される。

コントローラ８はＰＥＴ装置１を構成する各部分を統括制御する。コントローラ８は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）などで構成されている。

入力部９は、操作者が入力したデータや命令をコントローラ８に送る。入力部９は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。表示部１０は液晶表示装置またはＣＲＴディスプレイなどが挙げられる。

記憶部１６は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などのメモリや、ハードディスク、ストレージなどの記憶媒体で構成されている。本実施例では、各種の核医学診断を実施するプログラムが予めＲＯＭに記憶され、そのプログラムをコントローラ８が実行することで、そのプログラムに応じた核医学診断を実施することができる。また、記憶部１６は、投影データ導出部１１、吸収補正データ導出部１２、吸収補正部１３、再構成部１４とも接続され、投影データ導出部１１や再構成部１４で処理された画像データや、吸収補正データ導出部１２で求められた吸収補正データについてはＲＡＭやハードディスクに保管され、必要に応じて読みだすことができる。

点線源５は被検体Ｍの体軸Ｚの周りを回転しながら被検体Ｍにむけてγ線を照射し、照射されたγ線を吸収補正データ用のγ線検出器６のシンチレータブロックが光に変換する。変換されたその光は、γ線検出器６のフォトマルチプライヤで光電変換されて電気信号として出力される。その電気信号はアナログの電気信号からデジタルの電気信号へと変換され画像情報として吸収補正データ導出部１２に送られる。

吸収補正データ導出部１２は、送られた画像情報に基づいて吸収補正データを求める。吸収補正データ導出部１２はγ線吸収計数の分布データを吸収補正データとして求める。導出された吸収補正データは吸収補正部１３へ送られる。

被検体Ｍにポジトロン放出型のＲＩで標識した放射性薬剤を投与すると、この薬剤が集積した場所から２本のポジトロン消滅γ線が発生する。γ線検出器４のシンチレータブロックが被検体Ｍから発生したγ線を光に変換する。変換された光はγ線検出器４のフォトマルチプライヤにより光電変換されて電気信号として出力される。変換された電気信号は、さらにアナログの電気信号からデジタルの電気信号へと変換され画像情報として投影データ導出部１１へ送られる。

投影データ導出部１１は、シンチレータブロックの位置とγ線の入射タイミングとをチェックし、被検体Ｍを挟んで互いに対向位置にある２つのシンチレータブロックでγ線が同時に入射したときのみ、送られた画像情報を適正なデータと判定する。一方のシンチレータブロックのみにγ線が入射したときには、投影データ導出部１１は、ポジトロンの消滅により生じたγ線ではなくノイズとして扱い、その際に送られた画像情報もノイズと判定して棄却する。

投影データ導出部１１に送られた画像情報を投影データとして、吸収補正部１３に送る。吸収補正部１３に送られた投影データに、吸収補正データ導出部１２から吸収補正部１３に送られた吸収補正データを用いて、被検体Ｍの体内でのγ線の吸収を考慮した投影データに補正する。

補正後の投影データは再構成部１４へ送られる。再構成部１４はその投影データをフーリエ変換などを利用して再構成し、被検体Ｍの体内でのγ線の吸収を補正した再構成画像を求める。このように、吸収補正部１３、再構成部１４を備えることで、吸収補正データに基づいて投影データを補正するので、体内でのγ線の吸収が補正された再構成画像を作成することができる。作成された再構成画像は画像強調処理部１５へ送られさらに画像処理が実施される。再構成部１４は、２次元の断層像を再構成してもよいし、３次元画像を再構成してもよい。また、再構成された画素値は、２次元のピクセル値でもよいし、３次元のボクセル値でもよい。なお、再構成部１４で再構成された画像を以下、元画像と称す。

２．画像強調処理部
次に図２を参照して画像強調処理部１５の構成を説明する。図２は、画像強調処理部の構成を示すブロック図である。画像強調処理部１５は、ハイパスフィルタ２１、強調画像作成部２２、補正係数算出部２３、定量強調画像作成部２４、フィルタ調整部２５を有する。画像強調処理部１５は、マイクロプロセッサまたはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）とメモリとから構成されるが、コントローラ８のＣＰＵと記憶部１６の記憶媒体とから構成してもよい。画像強調処理部は本発明における画像強調処理装置に相当する。

ハイパスフィルタ２１は、再構成部１４から送られる元画像のコントラストを強調する。具体的には、再構成部１４から送られる元画像が２次元であれば、元画像に例えば図５に示すような３×３のフィルタ行列によるフィルタリングを実施してコントラストを強調する。また、さらに大きなサイズの５×５や７×７などのサイズの行列フィルタを採用してもよい。また、再構成部１４から送られる元画像が３次元であれば、図６に示すような、３×３×３の３次元フィルタ１８を採用してもよいし、さらに大きなサイズの行列フィルタを採用してもよいし、図７に示すように、３×３の行列フィルタの前後を５画素の十字型のフィルタが挟む形の３次元フィルタ１９でもよい。このようなフィルタを用いて元画像のコントラストが強調された画像データをコントラスト強調画像とする。作成されたコントラスト強調画像は強調画像作成部２２へ送られる。また、ハイパスフィルタ２１は、フィルタ行列を用いる方法以外にも、フーリエ変換を用いて高周波数成分を強調してもよい。コントラスト強調画像は、本発明における第１強調画像に相当する。

強調画像作成部２２は、再構成部１４から送られる元画像の各画素値と、ハイパスフィルタ２１から送られるコントラスト強調画像の各画素値とを比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して新たな強調画像を作成する。図１７を用いて説明すると、元画像５１の画素値５３とコントラスト強調画像の画素値５４とを対応するそれぞれの画素ごとに比較する。そして図３の示すように、それぞれの画素値５３および５４の大きい方の画素値を選択して強調画像の画素値２６を得る。このように作成された強調画像は、定量強調画像作成部２４へ送られる。また、作成された強調画像は、コントローラ８を介して、表示部１０で表示されるか記憶部１６に保管されてもよい。この強調画像は、従来のコントラスト強調画像に比べて負方向に強調されていないので、画像に白抜きまたは黒抜きの発生がなく、極端なコントラストを抑えた見やすい画像である。強調画像は本発明における第２強調画像に相当し、強調画像作成部２２は第３の発明の第２強調画像作成部に相当する。

補正係数算出部２３は、再構成部１４から送られる元画像の画素値の総合計値Ｔ_１を算出する。また、強調画像作成部２２から送られる強調画像の画素値の総合計値Ｔ_２を算出する。さらに、補正係数算出部２３は、元画像の画素値の総合計値Ｔ_１と強調画像の画素値の総合計値Ｔ_２との比である補正係数α（α＝Ｔ_１／Ｔ_２）を算出し、この補正係数αを定量強調画像作成部２４へ送る。

定量強調画像作成部２４は、強調画像作成部２２から送られる強調画像の各画素値に、補正係数算出部２３から送られる補正係数αを乗算し、定量強調画像を作成する。図４に示すように、定量強調画像の画素値２７は、その画素値２７の合計値が元画像の画素値５３の合計値と等しく、画像全体での画素値の合計値が定量的に保たれているので、経時的に画像を見比べる際や診断に定量値が必要な場合に有効である。

強調画像作成部２２から得られた強調画像または定量強調画像作成部２４から得られた定量強調画像のコントラスト強調の度合いが好ましくない場合、操作者がこれらの画像を表示部１０で確認しながら入力部９から指示すると、フィルタ調整部２５は、その指示に基づいてハイパスフィルタ２１のフィルタの種類を変更する。フィルタ調節部２５は、行列フィルタのサイズを変更してもよいし、各行列フィルタの係数を変更してもよい。

３．ＰＥＴ画像撮像
次に、ＰＥＴ装置１によるＰＥＴ画像撮像および画像強調処理部１５による画像処理の流れを説明する。

まず、吸収補正データを取得するために、点線源５からのファンビームを被検体Ｍに照射させる。そして、被検体Ｍを透過したγ線はγ線検出器６によって検出され、被検体Ｍのγ線の透過率が計測される。点線源５は被検体の外周面に沿って回転し、このような検出を被検体Ｍの全周にわたって行うことで、被検体Ｍの吸収補正データを得る。

次に、吸収補正データ取得後、被検体に放射性薬剤を投与し、投影データの取得を行う。点線源５から放射されるγ線はコリメートされて吸収補正データ用のγ検出器６に入射するので、点線源５および被検体から入射されるγ線と、被検体からのみ入射されるγ線とを分離収集することが可能であり、被検体に放射性薬剤を投与した後に吸収補正データを収集する場合もある。被検体Ｍから放出される消滅γ線対は、γ検出器４によって検出される。得られた投影データと吸収補正データを基に、吸収補正部１３によって被検体Ｍによるγ線の吸収が補正される。再構成部１４がγ線の吸収補正後の投影データを基に再構成することで、２次元の断層画像または３次元の画像を得ることができる。

次に、図８を参照して説明する。図８は画像強調の流れを示すフローチャート図である。

ステップＳ０１（コントラスト強調）
再構成された２次元または３次元の画像、つまり元画像はハイパスフィルタ２１によってコントラストが強調される。高周波数成分を強調する行列フィルタを用いてフィルタリングすることで、元画像のコントラストが強調されたコントラスト強調画像を得ることができる。コントラスト強調画像は強調画像作成部２２へ送られる。ステップＳ０１は第１の発明の第１強調画像作成ステップに相当する。

ステップＳ０２（強調画像作成）
元画像は再構成部１４から強調画像作成部２２にも送られ、再構成画像の画素値とコントラスト強調画像の画素値とが、対応するそれぞれの画素ごとに比較され、それぞれの画素値の大きい方の画素値が選択され、選択された画素値で構成される強調画像が作成される。ステップＳ０２は第１の発明の第２強調画像作成ステップに相当する。

ステップＳ０３（補正係数算出）
次に、補正係数算出部２３は、再構成部１４から送られる元画像の画素値の総合計値Ｔ_１と、強調画像作成部２２から送られる強調画像の画素値の総合計値Ｔ_２とをそれぞれ算出し、それぞれの総合計値の比である補正係数αを算出する。算出された補正係数は、定量強調画像作成部２４へ送られる。ステップＳ０３は本発明の補正係数算出ステップに相当する。

ステップＳ４（定量強調画像作成）
次に、定量強調画像作成部２４は、強調画像作成部２２から送られる強調画像の各画素値に補正係数算出部２３から送られる補正係数αを乗算して、新たに定量強調画像を作成する。定量強調画像の画素値の総合計値は、再構成部１４で作成された元画像の画素値の総合計値Ｔ_１と同一であるので、画像全体での画素値の定量性が確保される。ステップＳ４は、本発明の定量強調画像作成ステップに相当する。

作成された強調画像または定量強調画像はコントローラ８を介して表示部１０で操作者に表示される。操作者が表示部１０に映し出された強調画像または定量強調画像のコントラストの強調程度を調節したい場合には、入力部９の操作により、フィルタ調整部２５に指令を出して、ハイパスフィルタ２１の行列フィルタのサイズ変更または係数変更を指示して、再度、強調画像または定量強調画像を作成することができる。

以上より、実施例１の画像強調処理方法によれば、強調画像および定量強調画像は負方向へのコントラスト強調が防止されているので、画像の白抜きまたは黒抜きの発生がなく、極端なコントラストによる画質の劣化を防止することができる。また、定量強調画像は、元画像に対して画素値の総合計値の定量性を保ったコントラスト強調画像であるので、経時的に画像を比較したり、定量値を用いて診断したりすることができる。

図９を参照して実施例２に係る画像強調処理部について説明する。
図９は実施例２に係る画像強調処理部３１の構成を示すブロック図である。図９において、実施例１に示した符号と同一の符号で示した部分は、実施例１と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。実施例２の画像強調処理部３１は、実施例１の画像強調処理部１５に、平滑部３２を加え、ハイパスフィルタへの元画像の入力を変更したものである。さらに、強調画像に関して、元画像とコントラスト強調画像から作成されていたのを、平滑化された元画像とコントラスト強調画像とによって作成されることへ変更している。なお、ここで記載した以外の画像強調処理部およびＰＥＴ装置の構成は実施例１と同様である。

実施例２の特徴は、再構成部１４から送られる元画像を直接ハイパスフィルタ３３へ入力するのではなく、平滑部３２へ入力する点にある。平滑部３２は、移動平均フィルタまたはメディアンフィルタなどを有する。平滑部３２に入力された元画像は、平滑化されて平滑画像が作成される。図１０に示すように、元画像の画素値５３が平滑化されて平滑画像の画素値３５になる。平滑画像はハイパスフィルタ３３に送られるとともに、強調画像作成部３４にも送られる。

ハイパスフィルタ３３は、平滑画像のコントラストを強調し、これをコントラスト強調画像として強調画像作成部３４へ送る。図１１には、平滑画像の画素値３５のコントラストが強調されたコントラスト強調画像の画素値３６が示されている。強調画像作成部３４は、平滑画像の各画素値とコントラスト強調画像の各画素値とを対応する画素ごとに比較して、大きい方の画素値を選択して新たな強調画像を作成する。図１２には、平滑画像の画素値３５とコントラスト強調画像の画素値３６とで、値の大きい方の画素値が選択されて構成された強調画像の画素値３７が図示されている。

図１３を参照して、実施例２における画像強調処理方法を説明する。図１３は、画像強調の流れを示すフローチャート図である。

ステップＳ１１（平滑化）
再構成された２次元または３次元の画像、つまり元画像は平滑部３２の平滑化フィルタにより平滑化されノイズが除去される。平滑化された平滑画像はハイパスフィルタ３３および強調画像作成部３４へ送られる。ステップＳ１１は本発明における平滑画像作成ステップに相当する。

ステップＳ１２（コントラスト強調）
ハイパスフィルタ３３により、平滑画像の高周波数成分が強調されてコントラストが強調されたコントラスト強調画像が作成される。平滑画像のコントラスト強調画像は強調画像作成部３４へ送られる。ステップＳ１２は第２の発明における第１強調画像作成ステップに相当する。

ステップＳ１３（強調画像作成）
平滑画像の画素値とコントラスト強調画像の画素値とがそれぞれ対応する画素ごとに比較され、それぞれの画素値の大きい方の画素値が選択され、選択された画素値で構成される強調画像が作成される。ステップＳ１３は第２の発明における第２強調画像作成ステップに相当する。なお、ステップＳ１３以降のステップＳ０３およびステップＳ０４は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

以上より、実施例２の画像強調処理方法によれば、元画像を平滑化することでノイズ成分を除去することができ、コントラストを強調する際に発生するノイズの強調を防止することができる。これより、元画像を直接ハイパスフィルタに処理させて高周波数強調処理ができないほど元画像にノイズが多い場合にも、極端なコントラストによって画質を劣化させることなく元画像のコントラストを強調することができる。また、ＰＥＴ画像の様に元画像が十分な統計精度のないＳ／Ｎの劣る画像である場合、平滑化してさらにコントラストを強調することは、却って画像を劣化させてしまう場合がある。しかしながら実施例２は、平滑画像の各画素値とコントラスト強調画像の各画素値と対応する画素ごとに比較して、大きい方の画素値を選択して強調画像を作成するので、画像の劣化を防ぐことができ、ざらつきの強調を抑えた上で、極端なコントラストによって画質を低下させることなくコントラストを強調させることができる。

図１４を参照して実施例３に係る画像強調処理部について説明する。図１４は実施例３に係る画像強調処理部４１の構成を示すブロック図である。図１４において、実施例１に示した符号と同一の符号で示した部分は、実施例１と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。実施例１の強調画像作成部２２が、元画像とコントラスト強調画像とにおいてそれぞれの画素値の大きい方を選択して新たな強調画像を作成しているのに対して、実施例３の強調画像作成部４２は、コントラスト強調画像の画素値（ｒ）から元画像の画素値（ｓ）を差し引いた差分（ｒ−ｓ）がゼロ以上（ｒ−ｓ≧0）の場合に、この差分に係数βを乗算して元画像の画素値に加算し、差分が負の場合（ｒ−ｓ＜0）には、元画像の画素値を選択して強調画像を作成する。

実施例３の特徴は、コントラスト強調画像から元画像を減算した差分に係数を乗算して元画像に加算する点である。また、係数調整部４３は、入力部９からの指示に対応してコントローラ８を介して、係数βを調節する。このような構成により、係数βを調節するだけでコントラスト強調画像および強調画像のコントラスト調節を容易にすることができる。なお、ここで記載した以外の画像強調処理部およびＰＥＴ装置の構成は実施例１と同様である。

実施例３における画像強調の流れは、実施例１のステップＳ０２が、以下のステップＳ２２に置き換わる。すなわち、ステップＳ２２では、元画像は再構成部１４から強調画像作成部２２にも送られ、再構成画像の画素値とコントラスト強調画像の画素値とが、それぞれの画素ごとに比較され、コントラスト強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に予め定められた係数βを乗算して元画像の画素値に加算し、コントラスト強調画像の画素値から元画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、元画像の画素値を選択して強調画像を作成する。また係数βは調節可能であるので、このような方法により、コントラスト強調の調節を容易にすることができる。

また、実施例３の構成は実施例２にも適応することができる。すなわち、実施例２では、強調画像作成部３４は、平滑画像の各画素値とコントラスト強調画像の各画素値とを対応する画素ごとに比較して、大きい方の画素値を選択して新たな強調画像を作成しているが、コントラスト強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合に、この差分に係数βを乗算して平滑画像の画素値に加算し、差分が負の場合には、平滑画像の画素値を選択して強調画像を作成してもよい。また、係数調整部４３を実施例２の画像強調処理部３１にも設けて、係数βの調節をできる構成にしてもよい。このような構成により、コントラスト強調の調節を容易にすることができる。

画像強調の流れは、実施例２のステップＳ１３が、以下のステップＳ３３に置き換わる。すなわち、平滑画像の画素値とコントラスト強調画像の画素値とがそれぞれ対応する画素ごとに比較され、コントラスト強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、差分に係数βを乗算して平滑画像の画素値に加算し、コントラスト強調画像の画素値から平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、平滑画像の画素値を選択して強調画像を作成する。このような方法により、コントラスト強調の調節を容易にすることができる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、上述した実施例では、ＰＥＴ画像装置１に画像強調処理部が備えられていたがこれに限らず、単一のγ線検出して被検体の断層画像を再構成するＳＰＥＣＴ装置またはＸ線撮像装置に備えられてもよい。

（２）上述した実施例では、画像強調処理部のハイパスフィルタを用いて元画像の高周波成分を強調していたが、再構成部１４において補正後の投影データを再構成する際に用いるフーリエ変換を利用して、再構成後の元画像の高周波成分を同時に強調する構成でもよい。

１５、３１、４１ … 画像強調処理部
２１、３３ … ハイパスフィルタ
２２、３４、４２ … 強調画像作成部
２３ … 補正係数算出部
２４ … 定量強調画像作成部
２５ … フィルタ調整部
４３ … 係数調整部

Claims (11)

1. 元画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調して第１強調画像を作成する第１強調画像作成ステップと、
   前記元画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成ステップと
   を備えることを特徴とする画像強調処理方法。
2. 請求項１に記載の画像強調処理方法において、
   前記第２強調画像作成ステップは、前記元画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、
   前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記元画像の画素値に加算し、
   前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、前記元画像の画素値を選択して第２強調画像を作成する
   ことを特徴とする画像強調処理方法。
3. 元画像を平滑化して平滑画像を作成する平滑画像作成ステップと、
   前記平滑画像の高周波数成分をハイパスフィルタにて強調して第１強調画像を作成する第１強調画像作成ステップと、
   前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成ステップと
   を備えることを特徴とする画像強調処理方法。
4. 請求項３に記載の画像強調処理方法において、
   前記第２強調画像作成ステップは、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較して、
   前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記平滑画像の画素値に加算し、
   前記第１強調画像の画素値から前記平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、前記平滑画像の画素値を選択して第２強調画像を作成する
   ことを特徴とする画像強調処理方法。
5. 請求項１から４いずれか１つに記載の画像強調処理方法において、
   前記元画像の画素値の総合計値と前記第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数を算出する補正係数算出ステップと、
   前記第２強調画像の各画素値に前記補正係数を乗算し定量強調画像を作成する定量強調画像作成ステップと
   を備えることを特徴とする画像強調処理方法。
6. 元画像の高周波数成分を強調して第１強調画像を作成するハイパスフィルタと、
   前記元画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成部と
   を備えることを特徴とする画像強調処理装置。
7. 請求項６に記載の画像処理装置において、
   前記第２強調画像作成部は、前記元画像と前記第１強調画像との画素値をそれぞれ画素ごとに比較し、
   前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記元画像の画素値に加算し、
   前記第１強調画像の画素値から前記元画像の画素値を差し引いた差分が負の場合、前記元画像の画素値を選択して第２強調画像を作成する
   ことを特徴とする画像強調処理装置。
8. 元画像を平滑化して平滑画像を作成する平滑部と、
   前記平滑画像の高周波数成分を強調して第１強調画像を作成するハイパスフィルタと、
   前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、それぞれの画素値の大きい方の画素値を選択して第２強調画像を作成する第２強調画像作成部と
   を備えることを特徴とする画像強調処理装置。
9. 請求項８に記載の画像処理装置において、
   前記第２強調画像作成部は、前記平滑画像の画素値と前記第１強調画像の画素値とをそれぞれ画素ごとに比較し、
   前記前記第１強調画像の画素値から前記前記平滑画像の画素値を差し引いた差分がゼロ以上の場合、前記差分に予め定められた係数を乗算して前記平滑画像の画素値に加算し、
   前記前記第１強調画像の画素値から前記前記平滑画像の画素値を差し引いた差分が負の値の場合、前記平滑画像の画素値を選択して第２強調画像を作成する
   ことを特徴とする画像強調処理装置。
10. 請求項６から９いずれか１つに記載の画像処理装置において、
    前記元画像の画素値の総合計値と前記第２強調画像の画素値の総合計値との比である補正係数を算出する補正係数算出部と、
    前記第２強調画像の各画素値に前記比を乗算し定量強調画像を作成する定量強調画像作成部と
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
11. 請求項６から１０いずれか１つに記載の画像処理装置において、
    前記ハイパスフィルタによる高周波数成分の強調を調節するフィルタ調整部
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
    
    

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