JP2014006246A - 断層画像の輪郭抽出方法、プログラム、および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】散乱補正及び吸収補正を行っていない被験者の核医学プロジェクションデータを用い、閾値法にて画素値を二値化処理し、輪郭情報を抽出する。所望により補間処理を行った後、画像再構成処理を行って再構成画像を得る。得られた再構成画像につき、第2の二値化処理を行い、輪郭画像を得る。
【選択図】図2
Description
本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであり、被験者の核医学画像を用いて正確な輪郭抽出を行う方法、当該方法を実施するためのプログラム、並びに画像処理装置を提供することを目的とした。
また、サイノグラムとは、投影データセットを構成する各投影画像を投影角度の順に並べて表示したデータを指す。
また、収集角度範囲は、データ収集を行う投影角度の範囲を指す。例えば、収集角度0°から2°ステップで180°までの投影を行った場合は、収集角度範囲0〜180°となる。なお、例えば収集角度範囲の下限値を0°とし、上限値を180°以上とした場合は、収集角度範囲を0〜180°以上と表現する事とする。
第1の二値化後の前記サイノグラムを逆投影して画像を再構成する画像再構成ステップと、再構成された画像につき第2の二値化処理を行う第2の二値化ステップと、を順次実行させる。
また、第1の二値化処理において用いられる閾値は、二値化処理後の投影データセットを用いて再構成された画像と、二値化処理を行わずに作成した再構成画像との比較に基づいて決定された値を用いることができる。当該閾値の決定方法については、後述する。
この様な構成とすることにより、抽出された輪郭が滑らかな形状となり、より良好な輪郭画像を得ることが可能となる。
また、輪郭画像形成装置における補間処理部は、上述したような補間処理を実行できる機能を備えているものであれば良い。
同様に、本発明に係る輪郭画像形成プログラムは、データ取得ステップにおいて取得する投影データセットの収集角度範囲を0〜360°以上(好ましくは0〜360°)とし、収集角度範囲0〜180°の範囲における投影データセットを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと180°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをコンピュータにさらに実行させ、サイノグラム作成ステップは、平均化ステップ完了後の収集角度範囲0〜180°の範囲における投影データセットを用いて行うといった構成としても良い。この場合においても、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いるのは、いうまでも無い。
同様に、本発明に係る輪郭画像形成装置は、投影データセットを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと180°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える機能を有する画素値平均化部をさらに備えた構成としても良い。この場合も上記と同様、平均化部において用いる演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いる。
この様な構成とすることにより、輪郭がより鮮明となるため、作成された輪郭画像の精度をより向上させることが可能となる。
すなわち、本発明に係る輪郭画像形成方法において、データ取得ステップにおいて取得する投影データセットの収集角度範囲を0〜360°とし、収集角度範囲0〜180°の範囲におけるサイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと180°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをさらに実行し、投影角度180°以上の投影データをサイノグラムから削除し、第1の二値化ステップは、平均化ステップ完了後のサイノグラムを用いて行うといった構成としても良い。この場合、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いる。すなわち、例えばある画素について相乗平均にて画素値の平均化処理を実行した場合は、残りの全ての画素についても、同様に、相乗平均を行う。
同様に、本発明に係る輪郭画像形成プログラムは、データ取得ステップにおいて取得する投影データセットの収集角度範囲を0〜360°とし、収集角度範囲0〜180°の範囲におけるサイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと180°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをコンピュータにさらに実行させ、投影角度180°以上の投影データをサイノグラムから削除し、第1の二値化ステップは、平均化ステップ完了後のサイノグラムを用いて行うといった構成としても良い。この場合においても、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いるのは、いうまでも無い。
同様に、本発明に係る輪郭画像形成装置は、サイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと180°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える機能を有する画素値平均化部をさらに備えた構成としても良い。この場合も上記と同様、平均化部において用いる演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いる。
好ましい態様において、輪郭画像形成装置10は、データ取得部20、サイノグラム作成部30、第1の二値化処理部40、輪郭抽出部50、データ補間処理部60、画像再構成部70、第2の二値化処理部80、及び出力部90とにより構成される。そして、好ましい態様において、輪郭画像形成装置10は、SPECT装置等の核医学画像撮像装置100と、電気通信回線を通じて接続される。
図3は、本発明に係る輪郭画像形成装置10の最も好ましい態様におけるシステム構成である。好ましい態様において、輪郭画像形成装置10は、CPU230と、メモリ240と、モニタ等の出力機器250と、通信インターフェース260と、キーボード等の入力装置270とが、バス280を介して接続されている。輪郭画像形成装置10は、この他にもCD−ROMドライブやUSBインターフェース等を備えていても良い。通信インターフェース260は、核医学画像撮像装置100と接続するために用いられる。また、メモリ240には、本発明に係る輪郭画像形成プログラム300が記憶されている。
投影データセットは、SPECT装置やPET装置といった、通常の核医学画像撮像装置にて撮像されたものを用いる事ができる。投影データセットは、DICOM形式等の、コンピュータで読み取り可能な形式で保存されたものを、核医学画像撮像装置100から、ネットワークを通じて直接入力することにより、輪郭画像形成装置10に取り込まれる。なお、当該投影データセットは、ハードディスク、CD−ROM、DVD等といった、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納された状態で取得したものを、コンピュータシステムに備え付けられた読取装置により読み込むといった方法で取り込まれるものであっても良い。
画像の再構成処理が完了したら、別に作成した被験者の再構成画像との比較を行い(ステップS13)両者の画像間における形状の誤差が許容範囲以内か否かを判定する(ステップS14)。ここで用いる再構成画像は、処理に用いている投影データセットから、散乱、吸収補正を伴わない公知の画像再構成法にて生成される。この場合の画像再構成法の一例としては、Filtered back projection法等が挙げられる。また、誤差の判定は、両者の重ね合わせ画像を用いて、ユーザーが目視にて判断することができる。もちろん、残差平方和等の誤差の指標となる値を計算してその許容値との比較を行うといった方法を用いても良い。そして、誤差が許容範囲よりも大きいと判断された場合(ステップS14でno)は、閾値の値を変化させ(ステップS15)、ステップS11〜S14の処理を繰り返す。誤差が許容範囲内であると判断された場合(ステップS14でyes)は、そのときの閾値を、処理に用いる閾値として採用する。
第2の二値化処理ステップが完了したら、出力部90により、輪郭画像をディスプレイといった出力機器に出力する(ステップS08)。これら一連の処理を実行する事により、輪郭画像を形成することができる。
画素値平均化部は、後述する画素値平均化モジュール(図示せず)を組み込んだ輪郭画像形成プログラムをコンピュータに読み込ませることにより、構成される。
以上、本発明に係る輪郭画像形成装置10の好ましい態様における構成と動作について説明した。
図6に、本発明に係る輪郭画像形成プログラム300の好ましい態様における構成を示す。好ましい態様において、輪郭画像形成プログラム300は、処理を統括するメインモジュール310と、データ取得モジュール320と、サイノグラム作成モジュール330と、第1の二値化処理モジュール340と、輪郭抽出モジュール350と、データ補間処理モジュール360と、画像再構成モジュール370と、第2の二値化処理モジュール380と、出力モジュール390と、により構成される。
サイノグラム作成モジュール330は、ステップS02に係る処理を、コンピュータに実行させる。
第1の二値化モジュール340は、ステップS03に係る処理を、コンピュータに実行させる。
輪郭抽出モジュール350は、ステップS04に係る処理を、コンピュータに実行させる。
データ補間処理モジュール360は、ステップS05に係る処理を、コンピュータに実行させる。
画像再構成モジュール370は、ステップS06に係る処理を、コンピュータに実行させる。
第2の二値化処理モジュール380は、ステップS07に係る処理を、コンピュータに実行させる。
出力モジュール390は、ステップS08に係る処理を、コンピュータに実行させる。
20 データ取得部
30 サイノグラム作成部
40 第1の二値化処理部
50 輪郭抽出部
60 データ補間処理部
70 画像再構成部
80 第2の二値化処理部
90 出力部
100 核医学画像撮像装置
120 投影像A
130 投影像B
150 被験者
230 CPU
240 メモリ
250 モニタ
260 通信インターフェース
270 キーボード
280 バス
300 輪郭画像形成プログラム
310 メインモジュール
320 データ取得モジュール
330 サイノグラム作成モジュール
340 第1の二値化モジュール
350 輪郭抽出モジュール
360 データ補間処理モジュール
370 画像再構成モジュール
380 第2の二値化処理モジュール
390 出力モジュール
Claims (13)
- 被験者の投影データから散乱及び吸収補正を行わずに輪郭画像を生成する方法であって、
収集角度範囲0〜180°以上の核医学画像の投影データセットを取得するデータ取得ステップと、
取得した前記投影データセットからサイノグラムを作成する、サイノグラム作成ステップと、
作成したサイノグラムにつき、第1の二値化処理を行う第1の二値化ステップと、
前記第1の二値化処理後の前記サイノグラムを逆投影して画像を再構成する画像再構成ステップと、
再構成された画像につき第2の二値化処理を行う第2の二値化ステップと、
をコンピュータが順次実行する事を特徴とする、輪郭画像形成方法。 - 第1の二値化ステップ後のサイノグラムにつきデータ補間を行う補間ステップをさらに含み、
画像再構成ステップは、補間ステップ完了後のサイノグラムを用いて逆投影を行うものである、請求項1に記載の輪郭画像形成方法。 - 投影データセットにおける収集角度範囲の上限値が360°以上である、請求項1または2に記載の輪郭画像形成方法。
- データ取得ステップ後、サイノグラム作成ステップ前において、収集角度範囲0〜180°までの範囲における投影データセットを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと180°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをさらに実行し、ここで、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものであり、
サイノグラム作成ステップは、平均化ステップ完了後の収集角度0°〜180°までの投影データセットを用いて行うものである、請求項3に記載の輪郭画像形成方法。 - サイノグラム作成ステップ後、第1の二値化ステップ前において、収集角度範囲0〜180°までの範囲におけるサイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと180°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをさらに実行し、さらに、収集角度180°以上の投影データを該サイノグラムから削除し、ここで、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものであり、
第1の二値化ステップは、平均化ステップ完了後のサイノグラムを用いて行うものである、請求項3に記載の輪郭画像形成方法。 - コンピュータに読み込まれて当該コンピュータを、被験者の投影データから散乱及び吸収補正を行わずに輪郭画像を生成する輪郭画像生成装置として動作させるためのプログラムであって、
コンピュータに、
収集角度範囲0〜180°以上の核医学画像の投影データセットを取得するデータ取得ステップと、
取得した前記投影データセットからサイノグラムを作成する、サイノグラム作成ステップと、
前記サイノグラムにつき、第1の二値化処理を行う第1の二値化ステップと、
第1の二値化後の前記サイノグラムを逆投影して画像を再構成する画像再構成ステップと、
再構成された画像につき第2の二値化処理を行う第2の二値化ステップと、
を順次実行させることを特徴とする、輪郭画像形成プログラム。 - コンピュータに、
第1の二値化ステップ後のサイノグラムにつきデータ補間を行う補間ステップをさらに実行させ、
画像再構成ステップは、補間ステップ完了後のサイノグラムを用いて逆投影を行うものである、請求項6に記載の輪郭画像形成プログラム。 - 投影データセットにおける収集角度範囲の上限値が360°以上である、請求項6または7に記載の輪郭画像形成プログラム。
- データ取得ステップ後、サイノグラム作成ステップ前において、コンピュータに、収集角度範囲0〜180°までの範囲における投影データセットを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと180°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをさらに実行させ、ここで、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものであり、
コンピュータが、平均化ステップ完了後の収集角度0°〜180°までの投影データセットを用いてサイノグラム作成ステップを実行させるものである、請求項8に記載の輪郭画像形成プログラム。 - サイノグラム作成ステップ後、第1の二値化ステップ前において、コンピュータに、収集角度範囲0〜180°までの範囲におけるサイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと180°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える平均化ステップをさらに実行させ、さらに、収集角度180°以上の投影データを該サイノグラムから削除し、ここで、平均化ステップにおいて行う演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものであり、
コンピュータが、平均化ステップ完了後のサイノグラムを用いて第1の二値化ステップを実行させるものである、請求項8に記載の輪郭画像形成プログラム。 - 被験者の投影データから散乱及び吸収補正を行わずに輪郭画像を生成するための輪郭画像形成装置であって、
核医学画像の投影データセットを取得する機能を有するデータ取得部と、
投影データセットからサイノグラムを作成するサイノグラム作成部と、
サイノグラムにつきデータの二値化処理を行う機能を有する第1の二値化処理部と、
サイノグラムを逆投影して画像を再構成する機能を有する画像再構成処理部と、
再構成された画像につき画像の二値化処理を行う機能を有する第2の二値化処理部と、を備えた事を特徴とする、輪郭画像形成装置。 - サイノグラムのデータ補間を行う機能を有する補間処理部をさらに含んだものである、請求項11に記載の輪郭画像形成装置。
- 投影データセット又はサイノグラムを構成するそれぞれの投影データの各画素につき、該投影データと180°対向する投影データにおける対応する画素との間で画素値の和、相乗平均、または、相加平均を算出し、得られた値を該投影データにおける画素値と置き換える機能を有する画素値平均化部をさらに備えたものであり、ここで、平均化部において用いる演算は、投影データセットに含まれる全ての画素について、全て同一のものを用いるものである、請求項11または12に記載の、輪郭画像形成装置。
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