JP2015089452A - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】煩雑な処理を要することなく、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のＳＮ低下や、アーチファクトの発生を防ぐことを目的とする。
【解決手段】被検体を撮影して得られる複数の投影画像から一部の投影画像を選択する選択手段と、一部の投影画像に基づき再構成される第１の断層画像と、複数の投影画像のうち一部の投影画像と異なる投影画像と、に基づいて、複数の投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出手段と、検出された動きに基づいて被検体の第２の断層画像を得る画像生成手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。

従来、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ）は、有力な画像診断手段として広く用いられている。Ｘ線ＣＴでは、撮影対象の周りを、１８０度以上の角度に渡って、複数の角度で画像を取得し、得られた複数の画像に基づいて、断層画像を作成する。

一方、Ｘ線ＣＴにおいて、動きのある被写体を撮影する場合には、撮影対象の動きに起因するアーチファクトや画像のぼけの発生が問題となる。そのため、こうした動きによるアーチファクトや画像のぼけを推測し、これを補正する必要があり、アーチファクトや画像のぼけの推測や補正に関し、様々な方法が考案されてきた。

例えば、特許文献１には、放射線の投影画像の再構成画像についてフォワードプロジェクションを行うことにより得られた再投影画像と、先の投影画像との差異を計算することで動きマップを作成し、動きの有無や動きの振幅を見積もる技術が開示されている。
また、特許文献２には、一連の透過Ｘ線像を複数組に分け、各組の透過Ｘ線像からＸ線分布像を再構成し、鮮鋭度が最大の組の透過Ｘ線像に基づいてＸ線断層像等を表示する技術が開示されている。
また、非特許文献１には、ＳＩＦＴ法を用いた特徴点抽出と特徴点マッチングの方法が記載されている。非特許文献２には、経時差分法において、画像全体の回転、移動の検出や補正を行う大域的レジストレーションと、局所的な変形の検出等を行う局所的レジストレーションにより、２枚の画像の幾何学的構造を合わせる技術が開示されている。

特表２０１２−５１５５９２号公報 特開２０００−２１７８１０号公報

藤吉弘亘．"Ｇｒａｄｉｅｎｔベースの特徴抽出−ＳＩＦＴとＨＯＧ−"情報処理学会 研究報告 ＣＶＩＭ １６０、ｐｐ．２１１−２２４、２００７. 石田隆行、桂川茂彦、藤田広志、竹生修己著、「医用画像ハンドブック」、オーム社、２０１０

しかしながら特許文献１のように、撮影により得られる複数の投影画像の全体を逆投影しかつそれを再投影すると、仮に複数の投影画像が撮影されている最中に被写体の動きがあった場合、逆投影された画像の画質が劣化する。このため、動きを適切に見積もれない場合がある。

そこで、本発明は、被検体を撮影して得られる複数の投影画像から一部の投影画像を選択する選択手段と、前記一部の投影画像に基づき再構成される第１の断層画像と、前記複数の投影画像のうち前記一部の投影画像と異なる投影画像と、に基づいて、前記複数の投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出手段と、前記検出された動きに基づいて前記被検体の第２の断層画像を得る画像生成手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のＳＮ低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。

第１の実施形態にかかる断層画像撮影装置を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像処理装置のハードウェア構成例を示す図である。 第１の実施形態にかかる断層画像生成処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態にかかる断層画像撮影装置を示す図である。 第３の実施形態にかかる断層画像撮影装置を示す図である。 第３の実施形態にかかる断層画像生成処理を示すフローチャートである。 第４の実施形態にかかる断層画像撮影装置を示す図である。 第４の実施形態にかかる断層画像生成処理を示すフローチャートである。 第５の実施形態にかかる断層画像撮影装置を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる撮影装置を示す図である。本実施形態にかかる撮影装置は、１管球Ｘ線ＣＴ撮影装置であるものとするが、他の例としては、撮影装置は、２管球以上のＸ線ＣＴ撮影装置であってもよい。さらに、撮影装置は、被検体の断層を撮影する装置であればよく、他の例としては、トモシンセシス、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、ＭＲＩ、超音波装置等であってもよい。
撮影装置は、Ｘ線管球１０１と、架台１０２と、Ｘ線検出器１０３と、装置制御部１０４と、画像処理装置１０５とを有している。Ｘ線管球１０１は、複数の角度からＸ線を照射する。Ｘ線検出器１０３は、架台１０２上の撮影対象（被検体）Ａを透過したＸ線を検出し、Ｘ線像の投影画像を得る。装置制御部１０４は、Ｘ線管球１０１、架台１０２及びＸ線検出器１０３を制御する。
上記構成において、装置制御部１０４は、Ｘ線管球１０１及びＸ線検出器１０３を撮影対象Ａの周りに一周させ、３６０度に渡って、投影画像の撮影を行う（撮影処理）。これにより、装置制御部１０４は、撮影対象Ａ周りの複数の投影画像を含む投影画像群を得る。なお、投影画像群を得る際の回転角度は、３６０度に限定されるものではない。他の例としては、装置制御部１０４は、管球の性能が不足する場合は、２回転（７２０度）に渡って投影画像の撮影を行い、投影画像群を得てもよい。

画像処理装置１０５は、一連の投影画像に基づいて、被検体Ａの断層画像を生成する。画像処理装置１０５は、画像処理部１０６と、画像記憶部１０７と、画像選択部１０８と、再構成部１０９と、フォワードプロジェクション部１１０と、動き検出部１１１と、動き補正部１１２とを有している。
画像処理部１０６は、Ｘ線検出器１０３から取得した投影画像を処理する。画像処理部１０６は、具体的には、オフセット補正、ゲイン補正、欠陥補正、対数変換等、再構成を行うために必要な前処理を行う。画像記憶部１０７は、画像処理部１０６による処理後の投影画像を記憶する。

画像選択部１０８は、Ｘ線検出器１０３により得られた複数の投影画像の中から、先験的知識をもとに予め定められた条件に従い、一部の投影画像を選択する。ここで、条件は、例えば、撮影対象Ａの動きが少ないと推測されるタイミングにおいて、撮影された投影画像を選択するような条件であるものとする。なお、条件は、後述のＲＯＭ２０２等に予め設定されているものとする。本実施形態においては、胸部ＣＴ撮影においては、撮影開始直後の一定時間、すなわち撮影開始直後の一定の撮影順番において得られたことが条件として設定されている。
これは、胸部ＣＴ撮影においては、検査対象者の呼吸が動きの要因となるところ、撮影初期程、検査対象者が息を止めていられる可能性が高いためである。このように、条件は、例えば一連の投影画像群を得る撮影順番のうち、一部の撮影順番を定めるものであってもよい。
なお、画像選択部１０８が選択する投影画像の数は、２以上であり、かつ一連の投影画像群に含まれる投影画像の数よりも少ない数であればよく、任意であるが、全投影画像の数の半数以下であることが好ましい。以下、画像選択部１０８により選択された投影画像を、選択投影画像と称する。また、画像選択部１０８により選択されなかった投影画像を、非選択投影画像と称する。

再構成部１０９は、選択投影画像を再構成し、断層画像を得る。以下、選択投影画像を用いて再構成された断層画像を参照画像と称する。再構成部１０９はまた、選択投影画像と、後述する動き補正が行われた後の非選択投影画像とを再構成し、最終的な断層画像を得る。なお、再構成部１０９が再構成に用いるアルゴリズムは特に限定されるものはなく、フィルタードバックプロジェクション法等の解析的再構成、逆行列や逐次的な方法を用いる代数的な再構成等一般的な方法を用いることができる。
フォワードプロジェクション部１１０は、参照用断層画像をフォワードプロジェクション（再投影）し、再投影画像を得る。ここで、再投影画像は、後述の処理において、処理対象の投影画像と比較される。そこで、フォワードプロジェクション部１１０は、処理対象の投影画像の投影角度に一致するように、フォワードプロジェクションを行うこととする。なお、フォワードプロジェクション部１１０は、非選択投影画像を処理対象の投影画像として選択する。

動き検出部１１１は、処理対象の投影画像と、処理対象の投影画像と投影角度の等しい再投影画像とを比較する。一連の投影画像を撮影中に被検体が動いた場合には、画像間に差異が生じる。動き検出部１１１は、この差異を動きとして検出する。
動き検出の方法は、特徴点抽出、特徴点マッチング、動きベクトル導出で構成される。特徴点抽出と特徴点マッチングの方法としては、たとえばＳＩＦＴ法による方法が公知であり、たとえば非特許文献１にこのＳＩＦＴ法による特徴点マッチングの方法が記載されている。本実施形態にかかる動き検出部１１１は、こうした方法を用いて、投影画像と再投影画像の特徴点、特徴量を抽出し、投影画像と再投影画像の特徴点をマッチングさせる。動き検出部１１１は、次に、動きベクトルを導出する。動き検出部１１１は、具体的には、対応させた投影画像と再投影画像の特徴点のｘ座標とｙ座標をそれぞれ減算することで、動きベクトルを求めることができる。
動き検出部１１１はさらに、画像のぼけなどのため、特徴点の抽出個数が閾値を下回った場合など特徴点の抽出に失敗した場合は、特徴量の抽出方法を、たとえば重心検出による方法など別の方法に変更することができる。こうした場合、次の動き補正部における動き補正に一部制限が加わる場合がある。
動き補正部１１２は、検出された動きに基づいて、処理対象の投影画像を、動きがなかった場合の画像になるように補正する。動き補正部１１２は、例えば、大域的レジストレーションや局所的レジストレーションを行って、投影画像に変形を加える。なお、この処理の詳細については、非特許文献２を参照することができる。なお特徴点の抽出方法によっては、これらの動き補正の方法に制限が加わる。

図２は、画像処理装置１０５のハードウェア構成を示す図である。画像処理装置１０５は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、ＨＤＤ２０４と、表示部２０５と、操作部２０６とを有している。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶された制御プログラムを読み出して各種処理を実行する。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１の主メモリ、ワークエリア等の一時記憶領域として用いられる。ＨＤＤ２０４は、画像データや各種プログラム、後述する各種情報等を記憶する。表示部２０５は、各種情報を表示する。表示部２０５は、例えば最終的に得られた断層画像を表示する。操作部２０６は、操作者からの各種操作を受け付ける。
図１を参照しつつ説明した画像処理装置１０５の機能は、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２又はＨＤＤ２０４に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。同様に、図３を参照しつつ説明する画像処理装置１０５の処理は、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２又はＨＤＤ２０４に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。

図３は、画像処理装置１０５により実行される、断層画像生成処理を示すフローチャートである。まず、Ｓ３０１において、画像選択部１０８は、画像記憶部１０７から投影画像群、すなわち複数の投影画像を取得する。次に、Ｓ３０２において、画像選択部１０８は、投影画像群の中から、予め定められた条件に従い、投影画像を選択する（選択処理）。本実施形態においては、画像選択部１０８は、撮影開始直後の一定の撮影順番（予め定められた撮影順番）において撮影された２以上の所定枚数の投影画像を選択するという条件に従い、条件に合う投影画像を選択する。
次に、Ｓ３０３において、再構成部１０９は、複数の選択投影画像を用いて、断層画像を再構成し、参照画像を得る。ここで、参照画像は、第１の断層画像の一例である。また、Ｓ３０３の処理は、再構成処理の一例である。

次に、Ｓ３０４において、フォワードプロジェクション部１１０は、参照画像に対し、フォワードプロジェクション（再投影）を行い、再投影画像を生成する（再投影処理）。ここで、フォワードプロジェクション部１１０は、まず処理対象の非選択投影画像を特定する。そして、フォワードプロジェクション部１１０は、特定した非選択投影画像の投影角度と等しい投影角度における再投影画像を生成する。
再投影画像は、動きが少ないことが推測される投影画像に基づいて生成されたものである。このため、再投影画像と同一投影角度の非選択投影画像とを比較することにより、非選択投影画像に動きが含まれているか否かを検出することができる。再投影画像は、呼吸などの動きの少ない状態が非選択投影画像の撮影まで継続した場合の非選択投影画像の予測となる。つまり再投影画像にある被検体の特徴点の座標は、動きの少ない場合が継続した場合に被検体の特徴点の予測される座標となる。本件では特徴点ごとの座標の移動を求めることができることから、特許文献１に記載の動きの振幅だけでなく、動きの向きや変形の情報なども取得することができ、ゆえに画像の補正をより正確に行うことができる。

次に、Ｓ３０５において、動き検出部１１１は、処理対象の非選択投影画像と、再投影画像とを比較し、比較結果に基づいて、処理対象の非選択投影画像の動きを検出する（動き検出処理）。次に、Ｓ３０６において、動き補正部１１２は、検出された動きに基づいて、処理対象の非選択投影画像を補正する（補正処理）。
次に、Ｓ３０７において、再構成部１０９は、選択投影画像と、動き補正後の非選択投影画像とを用いて、最終的な断層画像を再構成する。ここで、再構成部１０９は、投影画像群に含まれるすべての投影画像（選択投影画像又は非選択投影画像）を用いて断層画像を再構成する。なお、Ｓ３０７において再構成される断層画像は、第２の断層画像の一例である。また、Ｓ３０７における断層画像を再構成する処理（再構成処理）は、画像生成処理の一例である。

このように、本実施形態にかかる撮影装置は、投影画像群が動きを含む場合であっても、より多くの投影画像を用いて断層画像を再構成する。さらに、撮影装置は、動きが検出された投影画像については、動きを補正した上で、断層画像の再構成に用いることとしている。
これにより、撮影装置は、ＳＮ低下やアーチファクトの発生を防ぐことができる。撮影装置は、動きが検出された投影画像をそのまま用いて断層画像を生成したりする場合に比べて、動きに起因するアーチファクトの発生を低減することができる。また動きが検出されない投影画像のみを用いて断層画像を生成した場合と比べて、投影画像の枚数が増加することからＳＮが向上する。

次に、第１の実施形態にかかる撮影装置の第１の変更例について説明する。撮影装置は、補正後の非選択投影画像を用いて、最終的な断層画像を得ればよく、そのための処理は、実施の形態に限定されるものではない。第２の変更例においては、撮影装置は、投影画像群の一部の投影画像のみを用いて、最終的な断層画像を再構成してもよい。
また、他の例としては、撮影装置は、選択投影画像についても、再投影画像との比較により、動き検出及び動き補正を行ってもよい。この場合、撮影装置は、補正後の選択投影画像及び補正後の非選択投影画像を用いて断層画像を再構成することとする。
また、他の例としては、撮影装置は、補正後の非選択投影画像を用いて断層画像を再構成し、参照用断層画像と合成して、最終的な断層画像を生成してもよい（画像生成処理）。

次に、第２の変更例について説明する。実施形態に係る画像選択部１０８は、予め定められた条件に従い画像を選択することにより、撮影対象Ａの動きが少ないと推測されるタイミングにおいて撮影された投影画像を選択したが、これに限定されるものではない。第２の変更例においては、画像選択部１０８は、無作為に画像を選択してもよい。この場合も、一連の投影画像をそのまま用いて断層画像を生成する場合に比べて、ＳＮ低下やアーチファクトの発生を低減することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる撮影装置について説明する。第２の実施形態にかかる撮影装置は、撮影対象Ａの動きを監視し、監視結果に基づいて、動きが少ない投影画像を選択する。以下、第２の実施形態にかかる撮影装置について、第１の実施形態にかかる撮影装置と異なる点について説明する。
図４は、第２の実施形態にかかる撮影装置を示す図である。撮影装置は、動き監視部４０１をさらに有している。動き監視部４０１は、例えば、動画撮影用のカメラ、加速度センサ、心電計、呼吸監視装置等である。

動き監視部４０１は、投影画像の撮影が行われている間、被検体としての撮影対象Ａの動きを監視する（監視処理）。
画像選択部４０２は、動き監視部４０１の監視結果に基づいて、動きの少ない期間を特定する。具体的には、画像選択部４０２は、具体的には、一定時間に得られた動き量が閾値以下の範囲を動きの少ない期間として特定する。そして、画像選択部４０２は、動きの少ない期間に得られた投影画像を選択する。すなわち、画像選択部４０２は、動きが閾値以下のタイミングにおいて得られた投影画像を選択する（選択処理）。この動きが閾値以下のタイミングを条件とするのは先験的知識を用いる一例である。
これにより、撮影装置は、図３に示す参照画像再構成処理（Ｓ３０３）において、動きの少ない投影画像を用いて参照画像を再構成することができる。
なお、第２の実施形態にかかる撮影装置のこれ以外の構成及び処理は、第１の実施形態にかかる撮影装置の構成及び処理と同様である。

以上のように、第２の実施形態にかかる撮影装置は、より鮮明な再投影画像を用いて、動き検出及び動き補正を行うことができる。また、撮影装置は、投影画像群に応じて、選択すべき投影画像を決定する。したがって、不規則な動きを含む投影画像群においても、動きの少ない投影画像を選択することができる。これにより、撮影装置は、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のＳＮ低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。

なお、他の例としては、撮影装置は、被検体の動きの監視結果に替えて、サイノグラムに基づいて、被検体の動きの有無を判定してもよい。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態にかかる撮影装置について説明する。第３の実施形態にかかる撮影装置は、複数の断層画像を再構成し、再構成した断層画像の中から、参照画像を特定する。以下、第３の実施形態にかかる撮影装置について、第１の実施形態にかかる撮影装置と異なる点について説明する。
図５は、第３の実施形態にかかる撮影装置を示す図である。なお、第１の実施形態にかかる撮影装置と同一の構成には同一の番号を付している。第３の撮影装置の画像処理装置１０５は、画像処理部１０６と、画像記憶部１０７と、フォワードプロジェクション部１１０と、動き検出部１１１と、動き補正部１１２とを有している。画像処理装置１０５はさらに、組作成部５０１と、再構成部５０２と、参照画像特定部５０３とを有している。

組作成部５０１は、投影画像群に含まれる投影画像を構成要素とする複数の組を作成する。ここで、各組に含まれる投影画像は重複してもよい。組作成部５０１は、例えば、投影画像群に含まれるすべての画像の投影画像の組み合わせとして考え得るすべての組を特定する。なお、組作成部５０１により作成される組を構成する投影画像の数及び組み合わせのルールは、予め設定されているものとする。なお、作成される組を構成する投影画像の数及び組み合わせのルールは任意である。
再構成部５０２は、組作成部５０１により作成された組を構成する投影画像を用いて、断層画像を再構成する。再構成部５０２は、複数の組それぞれに対応する複数の断層画像を得る。参照画像特定部５０３は、再構成部５０２により得られた複数の断層画像の中から、一の断層画像を、参照画像として特定する。参照画像は、動き検出の際の参照用として用いられる。

図６は、第３の実施形態にかかる撮影装置により実行される断層画像生成処理を示すフローチャートである。図６において、第１の実施形態にかかる断層画像生成処理における各処理と同一の処理には、同一番号を付している。Ｓ３０１において、投影画像が取得された後、Ｓ６０１において、組作成部５０１は、複数の投影画像を含む組を複数作成する（組作成処理）。次に、Ｓ６０２において、再構成部５０２は、作成された各組に含まれる投影画像を用いて、断層画像を再構成する。Ｓ６０２において得られた断層画像は、第１の断層画像の一例である。また、Ｓ６０２の処理は、再構成処理の一例である。
次に、Ｓ６０３において、参照画像特定部５０３は、各組から得られた断層画像の鮮鋭度を算出する。参照画像特定部５０３は、画像中の特定の領域（例えば関心領域）の鮮鋭度を算出する。より好ましくは、参照画像特定部５０３は、複数の領域の鮮鋭度から総合的な鮮鋭度を算出してもよい。ここで、鮮鋭度とは、画像のコントラストを示す値であり、例えば、断層画像の画素値や、画像レベル値等である。なお、鮮鋭度を算出する処理については、特許文献２を参照することができる。
そして、参照画像特定部５０３は、鮮鋭度が最大となる断層画像を参照画像として特定する（特定処理）。なお、参照画像特定部５０３は、鮮鋭度に基づいて、参照画像を特定すればよく、他の例としては、鮮鋭度が閾値以上となる断層画像を参照画像として特定してもよい。

続いて、Ｓ３０４において、フォワードプロジェクション部１１０は、Ｓ６０３において特定された参照画像を用いて、再投影画像を生成する。以降の処理において、撮影装置は、参照画像の再構成に用いられた投影画像を選択投影画像、参照画像の再構成に用いられなかった投影画像を非選択投影画像として、処理を進める。なお、第３の実施形態にかかる撮影装置のこれ以外の構成及び処理は、第１の実施形態にかかる撮影装置の構成及び処理と同様である。

このように、第３の実施形態にかかる撮影装置は、断層画像の鮮鋭度に基づいて、動きの少ない投影画像を選択することができるので、精度よく動き補正を行うことができる。すなわち、撮影装置は、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のＳＮ低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態にかかる撮影装置について説明する。第４の実施形態にかかる撮影装置は、複数の断層画像を再構成し、複数の断層画像の鮮鋭度に基づいて、動き検出を行う。そして、撮影装置は、動き補正後の複数の断層画像を合成し、最終的な断層画像を得る。以下、第４の実施形態にかかる撮影装置について、他の実施形態にかかる撮影装置と異なる点について説明する。
図７は、第４の実施形態にかかる撮影装置を示す図である。なお、他の実施形態にかかる撮影装置と同一の構成には、同一の番号を付している。第４の実施形態にかかる撮影装置の画像処理装置１０５は、画像処理部１０６と、画像記憶部１０７と、組作成部５０１と、再構成部５０２とを有している。画像処理装置１０５はさらに、参照画像特定部７０１と、動き検出部７０２と、画像合成部７０３とを有している。

参照画像特定部７０１は、再構成部５０２により得られた複数の断層画像の中から、先験的知識をもとに予め定められた条件に従い、一の断層画像を参照画像として特定する。ここで、条件は、例えば、撮影対象Ａの動きが少ないと推測されるタイミングにおいて、撮影された投影画像を用いて再構成された断層画像を選択するような条件であるものとする。なお、条件は、後述のＲＯＭ２０２等に予め設定されているものとする。本実施形態においては、胸部ＣＴ撮影においては、撮影開始直後の一定時間、すなわち撮影開始直後の一定の撮影順番において得られたことが条件として設定されている。
参照画像特定部７０１は、条件に従い撮影開始直後の一定の撮影順番において撮影された２以上の所定枚数の投影画像を用いて再構成された断層画像を参照画像として特定する。

動き検出部７０２は、参照画像と、対象画像とを比較し、動き検出を行う。ここで、対象画像とは、参照画像として特定されなかった断層画像であり、動き検出の処理の対象となっている断層画像である。すなわち、対象画像は、参照画像として特定された断層画像以外の断層画像である。動き検出部７０２は、参照画像との比較により、対象画像のぼけを検出する。
具体的には、動き検出部７０２は、まず参照画像及び断層画像を、同一サイズ及び同一形状の小領域に分割する。次に、動き検出部７０２は、断層画像及び対象画像から同一位置の小領域を選択し、各小領域の鮮鋭度を算出する。そして、動き検出部７０２は、各小領域の鮮鋭度の差分を算出する。ここで、鮮鋭度の差分は、動きの有無を示す指標値である。
動き検出部７０２は、鮮鋭度の差分に基づいて、重み係数αｉを算出する。ここで、αｉは、対象画像のｉ番目の小領域の重み付け係数である。例えば、動き検出部７０２は、鮮鋭度の差が小さい程、αｉの値が大きくなるような関数を用いて、αｉを算出する（ただし０≦αｉ≦１である）。動き検出部７０２は、すべての小領域に対し、上述のような鮮鋭度の算出及び比較を行うことにより、すべての小領域の重み付け係数を算出する。
参照画像と断層画像の被検体の重心ずれが大きい場合は、適宜調整される。
動き検出部７０２は、小領域内での重み係数αｉを求めた後に、各画素での重み係数を求める。そのために、各小領域内でのある座標(たとえば重心)における重み係数を、小領域内で求めた重み係数αｉとする。その上で、動き検出部７０２は、画像の各座標における重み係数をバイリニア補間などの補間方法を用いて求める。補間により求めた重み係数α（ｘ，ｙ）とする。（ｘ，ｙ）は画像のｘ座標、ｙ座標を表す。補間により求めることのできない部分の重み係数は、補間で求めた重み係数のうち最近接の値を採用するなどすればよい。各画素の重み係数を求めずに、小領域全体で単一の重み係数を採用することもできる。その場合、バイリニア補間の処理が不要な分処理が高速となるが、小領域境界で合成の割合が異なり、合成の境界でＳＮが不連続になるなどの問題が生じる。

画像合成部７０３は、重み係数を加味し、参照画像と断層画像とを合成し、最終的な断層画像を得る。画像合成部７０３は、具体的には、画素単位で画像を合成する。例えば、参照画像Ｉｒの画素Ｉｒ（ｘ，ｙ）と、断層画像Ｉａの画素Ｉａ（ｘ，ｙ）とを合成するとする。（ｘ，ｙ）は画像のｘ座標、ｙ座標を表す。この場合、画像合成部７０３は、（式１）により最終的な断層画像の小領域Ｉｏ（ｘ，ｙ）を得る。
Ｉｏ（ｘ，ｙ）
＝α（ｘ，ｙ）×Ｉａ（ｘ，ｙ）／２＋（１−α（ｘ，ｙ）／２）×Ｉｒ（ｘ，ｙ）
…（式１）
ここで、α（ｘ，ｙ）は、動き検出部７０２により算出された重み係数である。
（式１）は、参照画像Ｉｒの画素Ｉｒ（ｘ、ｙ）に係る係数が０．５以上１以下であり、
断層画像Ｉａの画素Ｉａ（ｘ、ｙ）に係る係数が０以上０．５以下であることを表している。つまりこの式は、動きの少ないと思われる参照画像を大きく重みづけすることを意味し、先験的情報が合成結果に反映されることとなる。

図８は、第４の実施形態にかかる撮影装置により実行される断層画像生成処理を示すフローチャートである。図８において、他の実施形態にかかる断層画像生成処理における各処理と同一の処理には、同一番号を付している。
Ｓ６０１、Ｓ６０２の処理により、２以上の投影画像の組が複数作成され（組作成処理）、複数の断層画像が再構成される（再構成処理）。その後、Ｓ８０１において、参照画像特定部７０１は、複数の断層画像の中から参照画像を特定する（特定処理）。本実施形態においては、参照画像特定部７０１は、撮影開始直後の一定の撮影順番（予め定められた撮影順番）において撮影された２以上の所定枚数の投影画像を用いて再構成された断層画像を参照画像として特定する。

次に、Ｓ８０２において、動き検出部７０２は、Ｓ８０１において特定された参照画像を用いて、動き検出を行う。具体的には、動き検出部７０２は、処理対象の断層画像（対象画像）及び参照画像それぞれの小領域毎の鮮鋭度を算出し、対象画像と参照画像の鮮鋭度の差分を算出する。そして、動き検出部７０２は、差分に基づいて、重み付け係数を算出する。ここで、重み付け係数は、重み値の一例である。また、Ｓ８０２の処理は、動きに基づいて、対象画像の重み値を算出する重み値算出処理の一例である。
次に、Ｓ８０３において、画像合成部７０３は、再構成部５０２により生成されたすべての断層画像（参照画像と、参照画像として特定されなかった断層画像とを含む）と、重み係数とに基づいて、最終的な断層画像を合成する（合成処理）。なお、第４の実施形態にかかる撮影装置のこれ以外の構成及び処理は、他の実施形態にかかる撮影装置の構成及び処理と同様である。

このように、第４の実施形態にかかる撮影装置は、断層画像間の鮮鋭度の比較により、動きを検出する。そして、撮影装置は、各断層画像に重み係数を乗じることにより動きを補正し、動き補正後の断層画像を合成して、最終的な断層画像を得る。したがって、撮影装置は、精度よく動き検出を行うことができ、また精度よく動き補正を行うことができる。すなわち、撮影装置は、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のＳＮ低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。

なお、第４の実施形態の第１の変更例としては、参照画像特定部７０１は、各断層画像の鮮鋭度に基づいて、参照画像を特定してもよい。具体的には、参照画像特定部７０１は、鮮鋭度が最大の断層画像、すなわち動きの少ない断層画像を参照画像として特定する。なお、参照画像特定部７０１は、例えば関心領域内の鮮鋭度により判定してもよく、また他の例としては、複数の関心領域内の鮮鋭度により判定してもよい。参照画像特定部７０１は、また、鮮鋭度が閾値以上となる断層画像を、参照画像として特定してもよい。

次に、第４の実施形態の第２の変更例について説明する。実施形態に係る参照画像特定部７０１は、予め定められた条件に従い参照画像を特定したが、これに限定されるものではない。第２の変更例においては、参照画像特定部７０１は、無作為に画像を選択してもよい。この場合も、一連の投影画像をそのまま用いて断層画像を生成する場合に比べて、ＳＮやアーチファクトの発生を低減することができる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態にかかる撮影装置について説明する。第５の実施形態にかかる撮影装置は、第４の実施形態にかかる撮影装置と同様に、断層画像の合成により最終的な断層画像を得る。さらに、本実施形態にかかる撮影装置は、第２の実施形態にかかる撮影装置と同様に、撮影対象Ａの動き監視を行い、監視結果に基づいて、対象画像を特定する。監視結果を用いるというのは、先験的知識を用いる一例である。
図９は、第５の実施形態にかかる撮影装置を示す図である。なお、他の実施形態にかかる撮影装置と同一の構成には、同一の番号を付している。撮影装置は、動き監視部４０１を有している。また、画像処理装置１０５の参照画像特定部９０１は、動き監視部４０１の監視結果に基づいて、動きの少ない期間に得られた投影画像を用いて再構成された断層画像を参照画像として特定する。これにより、撮影装置は、図８に示す動き検出処理（Ｓ８０２）において、動きの少ない投影画像により得られた断層画像を基準として、各断層画像の動き検出を行うことができる。なお、第５の実施形態にかかる撮影装置のこれ以外の構成及び処理は、他の実施形態にかかる撮影装置の構成及び処理と同様である。

以上のように、第５の実施形態にかかる撮影装置は、他の実施形態にかかる撮影装置と同様に、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のＳＮ低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。

なお、他の例としては、撮影装置は、動き監視部４０１を有するのに替えて、サイノグラムに基づいて、動きの有無を判定してもよい。

＜その他の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

以上、上述した各実施形態によれば、一定期間において得られた一連の投影画像から得られる断層画像のＳＮ低下や、アーチファクトの発生を防ぐことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０１ Ｘ線管球、１０２ 架台、１０３ Ｘ線検出器、１０４ 装置制御部、１０５ 画像処理装置、１０６ 画像処理部、１０７ 画像記憶部、１０８ 画像選択部、１０９ 再構成部、１１０ フォワードプロジェクション部、１１１ 動き検出部、１１２ 動き補正部

Claims (20)

1. 被検体を撮影して得られる複数の投影画像から一部の投影画像を選択する選択手段と、
   前記一部の投影画像に基づき再構成される第１の断層画像と、前記複数の投影画像のうち前記一部の投影画像と異なる投影画像と、に基づいて、前記複数の投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出手段と、
   前記検出された動きに基づいて前記被検体の第２の断層画像を得る画像生成手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第１の断層画像を再投影することにより再投影画像を生成する再投影手段をさらに有し、
   前記動き検出手段は、前記投影画像と前記再投影画像とに基づいて前記投影画像における被検体の動きを検出することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記選択手段は、予め定められた条件に従い、前記一部の投影画像を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記選択手段は、予め定められた撮影順番に撮影された前記一部の投影画像を選択することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記選択手段は、被検体の投影画像に基づいて、前記被検体の動きを監視する監視手段により監視された前記被検体の動きが閾値以下のタイミングで得られた前記一部の投影画像を選択することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
6. 被検体を撮影して得られる複数の投影画像から、前記投影画像の少なくともいずれかの画素値に基づいて一部の投影画像を選択する選択手段と、
   前記選択された一部の投影画像に基づき再構成される第一の断層画像と、前記複数の投影画像の少なくともいずれか１つと、に基づいて、前記複数の投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出手段と、
   前記検出された動きに基づいて前記被検体の第二の断層画像を得る画像生成手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
7. 被検体を撮影して得られる複数の投影画像の中から２以上の投影画像の組を複数作成する組作成手段と、
   各組に含まれる前記２以上の投影画像に基づいて、複数の第１の断層画像を得る画像生成手段と、
   複数の第１の断層画像の中から一の第１の断層画像を特定する特定手段と、
   前記特定された第１の断層画像と、前記複数の投影画像のうち前記特定された第１の断層画像に対応する組と異なる組の投影画像と、に基づいて、前記複数の投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出手段と
   を有し、
   前記画像生成手段は、前記検出された動きに基づいて、前記被検体の第２の断層画像を得ることを特徴とする画像処理装置。
8. 前記特定された前記第１の断層画像を再投影し、再投影画像を生成する再投影手段をさらに有し、
   前記動き検出手段は、前記投影画像と前記再投影画像とを比較し、比較結果に基づいて、前記投影画像における前記被検体の動きを検出することを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記特定手段は、予め定められた条件に従い、前記第１の断層画像を特定することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像処理装置。
10. 前記特定手段は、予め定められた撮影順番に撮影された前記２以上の投影画像に基づいて再構成された前記第１の断層画像を特定する請求項９に記載の画像処理装置。
11. 前記特定手段は、前記複数の第１の断層画像の鮮鋭度に基づいて、前記第１の断層画像を特定することを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
12. 前記特定手段は、被検体の投影画像に基づいて、前記被検体の動きを監視する監視手段により監視された前記被検体の動きが閾値以下のタイミングで得られた前記２以上の投影画像に基づいて再構成された前記第１の断層画像を特定することを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
13. 前記動き検出手段は、前記特定された第１の断層画像の鮮鋭度と、前記特定された第１の断層画像以外の前記第１の断層画像の鮮鋭度とを比較し、比較結果に基づいて、前記第１の断層画像の動きを検出し、
    検出された動きに基づいて、前記第１の断層画像の重み値を算出する重み値算出手段をさらに有し、
    前記画像生成手段は、前記特定された第１の断層画像と、前記第１の断層画像と、前記重み値とに基づいて、前記第２の断層画像を得ることを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
14. 請求項１乃至１３何れか１項に記載の画像処理装置と、
    被検体の投影画像を撮影する撮影手段と、
    前記撮影手段による撮影中の前記被検体の動きを監視する監視手段と
    を有することを特徴とする撮影装置。
15. 画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
    被検体を撮影して得られる複数の投影画像から一部の投影画像を選択する選択ステップと、
    前記一部の投影画像に基づき再構成される第１の断層画像と、前記複数の投影画像のうち前記一部の投影画像と異なる投影画像と、に基づいて、前記複数の投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出ステップと、
    前記検出された動きに基づいて前記被検体の第２の断層画像を得る画像生成ステップと、
    を含むことを特徴とする画像処理方法。
16. 画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
    被検体を撮影して得られる複数の投影画像から、前記投影画像の少なくともいずれかの画素値に基づいて一部の投影画像を選択する選択ステップと、
    前記選択された一部の投影画像に基づき再構成される第一の断層画像と、前記複数の投影画像の少なくともいずれか１つと、に基づいて、前記複数の投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出ステップと、
    前記検出された動きに基づいて前記被検体の第二の断層画像を得る画像生成ステップと
    を含むことを特徴とする画像処理方法。
17. 画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
    被検体を撮影して得られる複数の投影画像の中から２以上の投影画像の組を複数作成する組作成ステップと、
    各組に含まれる前記２以上の投影画像に基づいて、複数の第１の断層画像を得る画像生成ステップと、
    複数の第１の断層画像の中から一の第１の断層画像を特定する特定ステップと、
    前記特定された第１の断層画像と、前記複数の投影画像のうち前記特定された第１の断層画像に対応する組と異なる組の投影画像と、に基づいて、前記複数の投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出ステップと
    を含み、
    前記画像生成ステップでは、前記検出された動きに基づいて、前記被検体の第２の断層画像を得ることを特徴とする画像処理方法。
18. コンピュータを、
    被検体を撮影して得られる複数の投影画像から一部の投影画像を選択する選択手段と、
    前記一部の投影画像に基づき再構成される第１の断層画像と、前記複数の投影画像のうち前記一部の投影画像と異なる投影画像と、に基づいて、前記複数の投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出手段と、
    前記検出された動きに基づいて前記被検体の第２の断層画像を得る画像生成手段と
    して機能させるためのプログラム。
19. コンピュータを、
    被検体を撮影して得られる複数の投影画像から、前記投影画像の少なくともいずれかの画素値に基づいて一部の投影画像を選択する選択手段と、
    前記選択された一部の投影画像に基づき再構成される第一の断層画像と、前記複数の投影画像の少なくともいずれか１つと、に基づいて、前記複数の投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出手段と、
    前記検出された動きに基づいて前記被検体の第二の断層画像を得る画像生成手段と
    して機能させるためのプログラム。
20. コンピュータを、
    被検体を撮影して得られる複数の投影画像の中から２以上の投影画像の組を複数作成する組作成手段と、
    各組に含まれる前記２以上の投影画像に基づいて、複数の第１の断層画像を得る画像生成手段と、
    複数の第１の断層画像の中から一の第１の断層画像を特定する特定手段と、
    前記特定された第１の断層画像と、前記複数の投影画像のうち前記特定された第１の断層画像に対応する組と異なる組の投影画像と、に基づいて、前記複数の投影画像における前記被検体の動きを検出する動き検出手段と
    して機能させ、
    前記画像生成手段は、前記検出された動きに基づいて、前記被検体の第２の断層画像を得ることを特徴とするプログラム。

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