JP2016022256A - 画像解析装置 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、従来構成に係る画像解析装置によれば、テクスチャ解析を用いた画像解析において被検体の体厚の影響を十分に配慮していない。
すなわち、本発明に係る画像解析装置は、被検体に対する放射線撮影により得られる放射線画像を解析する画像解析装置であって、放射線画像に含まれる画素値の階調を複数の階調区間に区分けするときの各々の階調幅を設定する階調幅設定手段と、画素値が互いに所定の階調区間に属している2つの画素のペアであって画素同士が所定の距離だけ離間しているものが放射線画像の一部に設けられた解析範囲に何回現れるかを階調区間の組み合わせごとに数えて同時生起行列を生成する同時生起行列生成手段と、同時生起行列に基づいてテクスチャ解析指標を算出する指標算出手段とを備え、階調幅設定手段は、放射線画像に含まれるノイズ成分の増加に応じて広くなるように階調幅を設定することを特徴とするものである。
本発明の構成のように、画像のノイズ成分が多くなるほど同時生起行列を構成する要素を少なくするようにすると、ノイズ成分に由来する画素値のバラつきの影響が解析途中の同時生起行列生成時に吸収されて、テクスチャ解析指標には現れない。したがって、本発明の画像解析装置によれば、より信頼性の高いテクスチャ解析指標を算出することができるのである。
断層画像Dは、まず背景処理部11に送出される。背景処理部11は、断層画像Dにアンシャープネスマスキング処理などの背景処理を施し、背景処理がされた断層画像Daを生成する。このような背景処理により異なる断層画像D同士で見られる撮影条件の相違による被検体像の写り込みの違いを消去することができる。背景処理部11が行う背景処理は、アンシャープネスマスキング処理に限られず他の処理としてもよい。
断層画像Daは、バラツキ算出部12に送出される。バラツキ算出部12は、断層画像Daを解析して断層画像Daに写り込む被検体Mの体厚を示す標準偏差SDを算出する。図3は、バラツキ算出部12が断層画像Daの解析を行っている様子を示している。バラツキ算出部12は、まず、術者が入力部13を通じて設定した解析領域Rを認識する。解析領域Rは、画像における被検体像のうち骨が写り込んでいない部分(被検体像の軟組織が写り込んでいる部分)が解析領域Rの全域となるように選択される。したがって、解析領域Rには、被検体像の軟組織が写り込んでいる。入力部13は、術者に入力値を入力させる構成であり、本発明の入力手段に相当する。
バラツキ算出部12は、断層画像Daにおける体厚値(標準偏差SD)を階調幅設定部14に送出する。階調幅設定部14は、送出された標準偏差SDに対応する幅値Waを図4に示すようなテーブルに基づいて取得し、取得した幅値Waを階調幅Wに設定する。テーブルにおける各幅値Waは、標準偏差SDが増えると例えば線形的に増加するように規定されている。したがって、階調幅設定部14は、断層画像Daに含まれる画素値の階調を複数の階調区間の各々に区分けするときの各々の階調幅Wをノイズ成分の増加に応じて広くなるように設定することになる。この際、階調幅設定部14は、体厚値(標準偏差SD)に基づいて放射線画像に含まれるノイズ成分の量の推定をしている。
テクスチャ解析を行う際に必要となる行列として同時生起行列(GLCM)がある。この行列は行列生成部15により生成される。背景処理部11が生成した断層画像Daは、行列生成部15に送出され、そこでGLCMに変換される。図5は、行列生成部15が断層画像Daに基づいてGLCMを生成する動作を説明している。図5の左側は、断層画像Daを画素値の2次元配列として表している。説明の簡単のため、断層画像Daを構成する各画素の画素値は、0から9までの10通りの値をとるものとする。
続いて、本発明の最も特徴的な構成である階調幅設定部14が設定した階調幅Wに基づいて行列生成部15の動作が変更される様子について説明する。すなわち、行列生成部15は、設定された階調幅Wに基づいて、生成するGLCMを変化させる。本発明に係るGLCMを構成する行列の要素は、階調幅Wに基づいて増減するように構成されている。
図10は、行列生成部15が生成するGLCMの規模を可変にしたことによる効果について説明している。図10の上段は、断層画像Daの一部について階調幅Wを1としてGLCMを生成するとどうなるかを示している。階調幅Wは1だから、階調はすべて区別されてGLCMが生成される。断層画像Daのうち図10の上段に示す縦3×横3の領域は、GLCMの生成時にどのような扱いを受けるかを考える。この領域には、縦方向に隣接する2つの画素のペアが6つあり、横方向に隣接する2つの画素のペアが6つある。そして、右斜め方向に隣接する2つの画素のペアが4つあり、左斜め方向に隣接する2つの画素のペアが4つある。これら20組のペアは、すべて画素値が500の画素の組み合わせだから、GLCMを生成するときにすべて同じ扱いを受けることになる。すなわち、20組のペアはすべてGLCMの要素p(500,500)のカウント数に加味される。
GLCMは、テクスチャ解析指標算出部16に送出される。テクスチャ解析指標算出部16は、GLCMに種々の演算を実行することでテクスチャ解析指標を算出することが可能である。テクスチャ解析指標算出部16が算出できるテクスチャ解析指標は、例えば次のようなものがある。式中のp(i,j)とは、GLCMにおけるi行j列目の要素の値、Σi,Σjは、それぞれi行、j列についての要素の合計、Ngは、断層画像Daの画素が取り得る画素値の数、μは平均値、μx,μyは、それぞれ行方向、列方向の平均値、σx,σyは、それぞれ行方向、列方向の標準偏差を表している。なお、これらテクスチャ解析指標ASM(Angular Second Moment:アングラーセカンドモーメント),CNT(Contrast:コントラスト),COR(Correlation:コリレーション),VAR(Variance:バリアンス),IDM(Inverse Difference Moment,インバースディファレンシャルモーメント),ENT(Entropy,エントロピー)の各々は、1973年にHarlickらが上述の非特許文献2で提唱した14種類のパラメータのうちの一部である。また、DISは非類似度またはディシミラレィティと呼ばれるテクスチャ解析指標で、HOMは、一様性またはホモジェネイティと呼ばれるテクスチャ解析指標である。テクスチャ解析指標算出部16は、本発明の指標算出手段に相当する。
続いて、本発明の効果の実証を実際に行ったので、その結果について説明する。本発明の効果を理解するには、まずは断層画像Dの撮影方法を簡単に知っておく必要があるのでこれについて説明する。
本発明の効果を確認するには、図4で説明したテーブルを生成する必要がある。このテーブルは、断層画像に含まれる体厚値(標準偏差SD)と階調幅Wとが関連したものである。したがって、テーブルを生成するには被検体Mの体厚の条件が異なる複数の断層画像を用意する必要がある。この断層画像は、次のような方法で用意することができる。まず図12の左側に示すように、天板2に被検体Mに見立てたファントムPhを載置し、図11で説明した原理に基づいて断層画像D0を撮影する。
このようにして得られた幅値Waと標準偏差SDの関連性に基づいて、実際にテクスチャ解析を行ったのでこの結果について説明する。テクスチャ解析は、図14に示す大腿骨の異なる3つの部位について行われた。3つの部位とは、具体的には、主抗圧骨梁の分布域、主抗張骨梁の分布域、およびward三角である。主抗圧骨梁とは圧力が強くかかる骨梁のことであり、主抗張骨梁とは張力が強くかかる骨梁のことである。ward三角とは、大腿骨において骨梁が空いている特定の部位のことである。
13 入力部(入力手段)
14 階調幅設定部(階調幅設定手段)
15 行列生成部(同時生起行列生成手段)
16 テクスチャ解析指標算出部(指標算出手段)
Claims (7)
- 被検体に対する放射線撮影により得られる放射線画像を解析する画像解析装置であって、
前記放射線画像に含まれる画素値の階調を複数の階調区間に区分けするときの各々の階調幅を設定する階調幅設定手段と、
画素値が互いに所定の階調区間に属している2つの画素のペアであって画素同士が所定の距離だけ離間しているものが前記放射線画像の一部に設けられた解析範囲に何回現れるかを階調区間の組み合わせごとに数えて同時生起行列を生成する同時生起行列生成手段と、
前記同時生起行列に基づいてテクスチャ解析指標を算出する指標算出手段とを備え、
前記階調幅設定手段は、前記放射線画像に含まれるノイズ成分の増加に応じて広くなるように前記階調幅を設定することを特徴とする画像解析装置。 - 請求項1に記載の画像解析装置において、
前記階調幅設定手段が前記被検体の体厚に基づいて前記ノイズ成分を推定することを特徴とする画像解析装置。 - 請求項2に記載の画像解析装置において、
術者に前記体厚を入力させる入力手段を備えることを特徴とする画像解析装置。 - 請求項2に記載の画像解析装置において、
前記放射線画像に写り込む被検体像を構成する画素値のバラツキの大きさに基づいて前記体厚を推定することを特徴とする画像解析装置。 - 請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の画像解析装置において、
前記階調幅設定手段が参照する前記階調幅と前記ノイズ成分との関連性を記憶する記憶手段を備え、
前記記憶手段が記憶する関連性は、ある体厚の被検体を写し込んだ放射線画像をテクスチャ解析すると得られるテクスチャ解析指標が基準となる放射線画像についてのテクスチャ解析指標と同じとなるように定められていることを特徴とする画像解析装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の画像解析装置によって算出された前記テクスチャ解析指標に基づいて、前記被検体の骨梁の指標を算出することを特徴とする骨梁解析装置。
- 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の画像解析装置において、
前記指標算出手段が算出する前記テクスチャ解析指標として、コリレーション、ディシミラレィティ、コントラスト、ホモジェネイティ、エントロピー、アングラーセカンドモーメント、バリアンス、インバースディファレンシャルモーメントのうちの1つまたは複数が選択されていることを特徴とする画像解析装置。
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