JP2017018417A - X-ray imaging apparatus and medical image processing device - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、X線画像等医用画像における画像処理技術に関し、特にダイナミックレンジ圧縮や周波数強調処理を高速化する技術に関する。 The present invention relates to an image processing technique for medical images such as X-ray images, and more particularly to a technique for speeding up dynamic range compression and frequency enhancement processing.
X線撮像装置は、被検体にX線を照射し、被検体を透過したX線をX線検出器で検出することで被検体のX線信号を得る。このX線信号を画像処理することで、表示装置に表示されるX線画像(静止画像)や透視画像(動画)が得られる。 The X-ray imaging apparatus obtains an X-ray signal of the subject by irradiating the subject with X-rays and detecting the X-ray transmitted through the subject with an X-ray detector. By performing image processing on the X-ray signal, an X-ray image (still image) or a fluoroscopic image (moving image) displayed on the display device can be obtained.
X線信号に対する画像処理には、基本的なものとしてガンマ補正や輝度調整があり、さらにダイナミックレンジ圧縮や周波数強調がある。ダイナミックレンジ圧縮は、X線信号の低周波成分を抽出し、抽出した情報に基づいてX信号を補正する技術であり、また周波数強調は注目する部位の構造の細かさに応じて、所定の周波数成分を高コントラストで描出する技術である。これらの技術を用いることにより、より高画質のX線画像を得ることができる。ダイナミックレンジ圧縮や周波数強調では、ともに、ボケマスク或いは非鮮鋭マスク信号等とも呼ばれるボケ画像信号が利用される。 Basic image processing for X-ray signals includes gamma correction and brightness adjustment, and dynamic range compression and frequency enhancement. Dynamic range compression is a technique for extracting a low-frequency component of an X-ray signal and correcting the X signal based on the extracted information, and frequency enhancement is performed at a predetermined frequency according to the fineness of the structure of the part of interest. This is a technique for rendering components with high contrast. By using these techniques, a higher-quality X-ray image can be obtained. In both dynamic range compression and frequency enhancement, a blurred image signal called a blurred mask or a non-sharp mask signal is used.
例えば、特許文献1には、元画像を表す画像信号(X線信号)に対して、互いに周波数応答特性の異なる多重解像度のボケ画像信号を作成し、ボケ画像信号と元画像とから複数の周波数帯域ごとの信号である帯域制限画像信号を算出し、帯域制限画像信号に所定の係数(強調係数)を乗じたものを加算する周波数強調処理の手法が開示されている。また特許文献1の技術では、ローパスフィルタ(LPF)によるフィルタリングを用いてボケ画像信号の作成することが記載されている。具体的には、複数回のLPF処理を繰り返し、得られたフィルタリング処理済画像信号に補間演算を施すことで元画像と同じサイズの多重解像度のボケ画像信号を取得する。
For example, in
一般にX線撮像装置のような医用撮像装置では、連続した撮像を行い、得られた画像を表示装置に動画として表示させる場合がある。X線撮像装置では特にこのような連続撮像を透視と呼び、高いフレームレートで撮像・表示を行うことでリアルタイムの透視画像表示が得られる。 In general, a medical imaging apparatus such as an X-ray imaging apparatus may perform continuous imaging and display an obtained image as a moving image on a display device. In the X-ray imaging apparatus, such continuous imaging is called fluoroscopy, and real-time fluoroscopic image display can be obtained by imaging and displaying at a high frame rate.
この透視画像において、画質を高めるために、上述した多重解像度のボケ画像信号を用いた周波数強調処理を行った場合、ボケ画像信号の取得に要する時間が長くなるため、リアルタイム性が損なわれる。従ってリアルタイム性を重視する透視では、ダイナミックレンジ圧縮や周波数強調を採用することは困難であり、画質を犠牲にせざるを得ない。 In the fluoroscopic image, when the frequency enhancement processing using the multi-resolution blurred image signal described above is performed in order to improve the image quality, the time required for obtaining the blurred image signal becomes long, and thus the real-time property is impaired. Therefore, it is difficult to adopt dynamic range compression and frequency enhancement in perspective that emphasizes real-time characteristics, and image quality must be sacrificed.
本発明は、透視画像のように高速処理が必要な画像であっても、周波数強調処理を行うことが可能な画像処理技術を提供することを課題とする。また通常のX線画像についても、従来、別に行われていたダイナミックレンジ圧縮と周波数強調処理を同時に行うことができ、それによって画像処理の負担を軽減可能な画像処理技術を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an image processing technique capable of performing frequency enhancement processing even for an image that requires high-speed processing such as a fluoroscopic image. Also, it is an object to provide an image processing technology that can simultaneously perform dynamic range compression and frequency enhancement processing that have been performed separately for normal X-ray images at the same time, thereby reducing the burden of image processing. To do.
上記課題を解決するため、本発明は、複数の周波数毎のボケ画像信号を作成しておくのではなく、一つの範囲総和テーブルを作成し、その範囲総和テーブルから必要な周波数のボケ画像信号だけを作成することにより、複数のボケ画像信号を作成するのに要する時間を短縮する。 In order to solve the above-described problem, the present invention does not create a blur image signal for each of a plurality of frequencies, but creates one range sum table, and from the range sum table, only a blur image signal of a necessary frequency is generated. The time required to create a plurality of blurred image signals is shortened.
すなわち本発明のX線撮像装置は、X線を照射するX線源と、前記X線源に対向して配置され、検査対象を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X検出器から出力されるX線信号を処理しX線画像を作成する画像処理部と、を備え、前記画像処理部は、前記X線信号を用いて、前記X線画像のうち特定周波数のX線画像を強調する周波数強調処理部を有し、前記周波数強調処理部は、前記X線信号を用いて、範囲総和テーブルを作成するテーブル作成部と、前記範囲総和テーブルを用いて、1ないし複数の周波数のボケ画像信号を作成するマスク作成部と、を備え、前記X線信号と前記ボケ画像信号とを用いて周波数強調を行う。 That is, the X-ray imaging apparatus of the present invention includes an X-ray source that irradiates X-rays, an X-ray detector that is disposed to face the X-ray source and detects X-rays that have passed through an inspection object, and the X detection. An image processing unit that processes an X-ray signal output from the scanner and creates an X-ray image, and the image processing unit uses the X-ray signal to generate an X-ray having a specific frequency in the X-ray image. A frequency enhancement processing unit for enhancing an image, wherein the frequency enhancement processing unit uses the X-ray signal to create a range summation table, and uses the range summation table to create one or more A mask creation unit that creates a blurred image signal of frequency, and performs frequency enhancement using the X-ray signal and the blurred image signal.
本発明によれば、検査対象の部位や診断の目的などに応じて必要とされる周波数のボケ画像信号だけを作成し周波数強調処理を行うので、画像処理の負担を軽減し、周波数強調処理の画像が透視画像のような動画である場合には、そのフレームレートを大幅に向上させることができる。また静止画像やフレームレートに余裕がある場合には、作成するボケ画像信号の種類を増やすことで画質の向上を図ることができる。 According to the present invention, only a blurred image signal having a frequency required according to a region to be inspected or a purpose of diagnosis is generated and the frequency enhancement processing is performed. Therefore, the burden of the image processing is reduced and the frequency enhancement processing is reduced. When the image is a moving image such as a perspective image, the frame rate can be greatly improved. In addition, when there is a margin in the still image or the frame rate, the image quality can be improved by increasing the types of blurred image signals to be created.
また作成したボケ画像信号をダイナミックレンジ圧縮処理にも利用することで、ダイナミックレンジ圧縮と周波数強調処理とを同時に行うことができ、少ない画像処理時間で画質の良好な画像を提供することができる。 Also, by using the created blurred image signal for dynamic range compression processing, dynamic range compression and frequency enhancement processing can be performed at the same time, and an image with good image quality can be provided in a short image processing time.
以下、本発明をX線撮像装置に適用した実施形態を説明する。
本実施形態のX線撮像装置は、X線を照射するX線源と、X線源に対向して配置され、検査対象を透過したX線を検出するX線検出器と、X線検出器から出力されるX線信号を処理しX線画像を作成する画像処理部と、を備える。画像処理部は、X線信号を用いて、X線画像のうち特定周波数のX線画像を強調する周波数強調処理部を有し、前記周波数強調処理部は、前記X線信号を用いて、範囲総和テーブルを作成するテーブル作成部と、前記範囲総和テーブルを用いて、1ないし複数の周波数のボケ画像信号を作成するマスク作成部と、を備え、前記X線信号と前記ボケ画像信号とを用いて周波数強調を行う。
Hereinafter, embodiments in which the present invention is applied to an X-ray imaging apparatus will be described.
An X-ray imaging apparatus according to the present embodiment includes an X-ray source that irradiates X-rays, an X-ray detector that is disposed opposite to the X-ray source and detects X-rays that have passed through an inspection target, and an X-ray detector An image processing unit that processes an X-ray signal output from the image processing unit and generates an X-ray image. The image processing unit includes a frequency enhancement processing unit that enhances an X-ray image of a specific frequency in the X-ray image using the X-ray signal, and the frequency enhancement processing unit uses the X-ray signal to A table creation unit that creates a sum table, and a mask creation unit that creates a blur image signal of one or more frequencies using the range sum table, and uses the X-ray signal and the blur image signal Frequency emphasis.
図1に本発明が適用されるX線撮像装置の一例の全体概要を示す。このX撮像装置は、被写体100を載せる天板106と、被写体100にX線を照射するX線源102と、被写体100に対するX線照射領域を設定する絞り装置104と、X線源102に電力を供給する高電圧発生部108と、X線源102に対向する位置に配置され、被写体100を透過したX線を検出するX線検出器110と、X線検出器110から出力されたX線信号に対して画像処理を行い、X線画像を出力する画像処理部130と、X線画像を表示する表示部160、上述した高電圧発生部108、画像処理部130及び表示部160の動作を制御する制御部120と、制御部120に対し操作者(検査者)が必要な指令を入力するための操作部170と、画像処理部130から出力されたX線画像を格納する画像格納部180とを備えている。
FIG. 1 shows an overall outline of an example of an X-ray imaging apparatus to which the present invention is applied. The X imaging apparatus includes a
X線源102は、例えば、回転陽極X線管等のX線管とその支持装置からなり、高電圧発生器108から電力供給を受けてX線を発生させる。X線管に供給される管電流や管電圧は、操作者が操作部170を介して制御部120に指令を送り、高電圧発生部108を制御することによって調整することができる。X線源102は、特定のエネルギーのX線を選択的に透過させるX線フィルタなどを有していてもよい。
The
絞り装置104は、X線源102から照射されるX線を遮蔽するX線遮蔽用鉛板を複数有し、複数の鉛板をそれぞれ移動することにより、開口位置や面積が変更し、被検体100に対するX線照射領域を決定する。
The
X線検出器110は、X線を検出する複数の検出素子が二次元アレイ状に配置された構造を有し、各検出素子に入射したX線量に応じたX線信号を出力する機器である。具体的には、FPD(Flat Panel Detector)などが用いられる。被写体に対する一回のX線照射によってX線検出器110が出力するX線信号は、一枚のX線画像に相当し、二次元アレイの大きさで決まる画素数の元画像データである。透視用のFPDの場合、例えば、サイズ1024×1024等の画像データとなる。
The
画像処理部130は、X線検出部110から出力されたX線信号を画像処理し、画像処理されたX線画像を出力する。画像処理部130が行う画像処理には、ガンマ変換、階調変換、画像の拡大・縮小などが含まれるが、本実施形態の画像処理部130は、これらの処理に加えて、ダイナミックレンジ圧縮や周波数強調処理を行う。画像処理を実現する画像処理部130の機能は後に詳述するが、ソフトウェアで実現することができる。その場合、X線検出部110から出力されたX線信号は図示しないA/D変換回路によってデジタル信号に変換されて画像処理部130に入力される。なお画像処理部130の機能の一部をソフトウェアに代えて、ASIC(application specific integrated circuit)やFPGA(field−programmable gate array)などのアナログ回路で構成することも可能である。
The
画像格納部180は、画像処理部130から出力されたX線画像やX線画像に付帯する情報などを格納する。表示部160は、画像処理部130から出力されたX線画像を入力し、或いは画像格納部180からX線画像を読出し、表示するもので、CRT、液晶ディスプレイなどの表示装置からなる。また表示部160がタッチパネル付き表示装置の場合には、操作部170の機能の一部或いは全部を備えることができる。
The
操作部170は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの1ないし複数の入力装置からなり、操作者による操作を受け付け、操作に応じた信号を制御部120に送る。
The
制御部120は、上述したX線撮像装置を構成する各部を制御するものであり、CPUとそれに付随する内部記憶装置などからなる。各部の制御には、具体的には、高電圧発生部108の制御、表示部160の制御などがあり、いずれもCPUに搭載されるソフトウェアで実現することができる。
The
図2に画像処理部130及び制御部120をソフトウェアで構成した場合の構成例である機能ブロック図を示す。この構成例では、制御部120は、主制御部121、撮影制御部123、表示制御部125を有する。撮影制御部123は高電圧発生部108を制御する機能であり、撮影条件(管電流、管電圧)、撮影のタイミングなどを制御する。表示制御部125は表示部160における表示を制御する機能であり、画像処理部130を制御して、表示部160に表示させるためにX線画像のサイズ変換、ファイル形式変更などを行わせたり、X線画像に重畳して表示されるキャラクタやアノテーション画像などの表示制御、即ち表示位置や表示サイズなどの制御を行う。なおキャラクやアノテーション画像は、例えば、画像格納部180に予め格納されていてもよいし、画像格納部180にX線画像の付帯情報として格納された情報から作成することも可能である。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration example when the
画像処理部130は、図2に示すように、X線検出器110から入力したX線信号を一時的に保存する記憶部131、入力したX線信号のうち特定周波数のX線信号を強調したX線信号を出力する周波数強調処理部133、周波数強調処理部133が用いるボケ画像信号を作成するマスク作成部135、及び、マスク作成部135がボケ画像信号を作成するための範囲総和テーブルを作成するテーブル作成部137を備える。画像処理部130は、さらに所定周波数成分のダイナミックレンジ圧縮を行うダイナミックレンジ圧縮処理部134、X線信号に対しガンマ補正を行うガンマ補正部132などを備えることができる。本実施形態の画像処理部130は、周波数強調処理部133が周波数強調処理を行うと同時にダイナミックレンジ圧縮処理を行う構成であり、ダイナミックレンジ圧縮処理部134は周波数強調処理部133の一部として記載されている。
As shown in FIG. 2, the
周波数強調処理部133は、複数の周波数成分を含むX線信号の、所定の周波数成分を強調する処理を行う。どの周波数成分を強調するかは検査者が操作部170を介して設定することができ、また撮像対象である部位が決まるとそれによって自動的に設定することも可能である。
The frequency
周波数強調処理は、具体的には、X線信号に含まれる周波数成分をFnとし、強調度をαnとするとき、次の式(1)を用いた演算により周波数強調画像を作成する処理である。
周波数強調画像=元画像+Σαn×周波数成分Fn (1)
式中、Fn及びαnの「n」は、1〜Nまでの整数で、Nは含まれる周波数成分の数である(以下、同じ)。また式(1)の周波数成分Fnは、元画像(入力したX線信号)に所定の周波数のボケ画像信号を乗じることにより得られる。
Specifically, the frequency enhancement process is a process of creating a frequency enhanced image by calculation using the following equation (1) when the frequency component included in the X-ray signal is Fn and the enhancement degree is αn. .
Frequency-enhanced image = original image + Σα n × frequency component Fn (1)
In the formula, “n” of Fn and αn is an integer from 1 to N, where N is the number of frequency components included (hereinafter the same). Further, the frequency component Fn of Expression (1) is obtained by multiplying the original image (input X-ray signal) by a blurred image signal having a predetermined frequency.
ダイナミックレンジ圧縮処理部134は、検査部位に応じて所定の周波数領域のX線信号に対し補正係数をかけて、当該周波数領域についてコントラストを維持しながらダイナミックレンジ圧縮を行う。所定の周波数領域に応じた補正係数は、所定の周波数のボケ画像信号から算出される。具体的には、所定の周波数のボケ画像信号をBMとしたとき、補正係数fは例えば式(2)で表されるようなBMの関数f(BM)である。
f=a×BM+b (2)
式(1)中、a,bはそれぞれマイナスの値を含みうる調整可能な定数である。
The dynamic range
f = a × BM + b (2)
In equation (1), a and b are adjustable constants that can each include a negative value.
マスク作成部135は、ダイナミックレンジ圧縮処理に用いられるボケ画像信号や周波数強調処理部133が周波数成分を算出する際に用いるボケ画像信号を作成する。強調周波数は、画像処理部130が操作部(入力部)170を介して受け付けてもよいし、撮影対象の部位が決まると、それに応じて予め決められた強調周波数を選択するようにしてもよい。
The
ボケ画像信号は、ボケマスクとも呼ばれるもので、X線画像に対応する二次元画像データで表現した場合、画像データ内を小領域(マスク)に分割し、その小領域内の画素の単純平均値を小領域内の画素値とする単純平均フィルタである。小領域の縦横の画素数でマスクサイズが決まり、マスクサイズの大きさによって周波数成分が異なる。ボケ画像信号は、マスクサイズが小さいほど、より高周波成分を含みやすくなり、マスクサイズが大きいほど、より低周波数成分を含みやすくなる。またマスクサイズが大きいほど、その作成に要する時間がかかる。周波数強調処理部133において、設定可能な複数の周波数成分のすべてについてボケマスクを用意しておこうとすると、マスク作成の負担は非常に大きくなる。
The blurred image signal is also called a blurred mask. When expressed by two-dimensional image data corresponding to an X-ray image, the image data is divided into small areas (masks), and a simple average value of pixels in the small areas is calculated. It is a simple average filter that uses pixel values in a small area. The mask size is determined by the number of pixels in the vertical and horizontal directions of the small area, and the frequency component varies depending on the size of the mask. The blurred image signal is likely to include a higher frequency component as the mask size is smaller, and more likely to include a lower frequency component as the mask size is larger. The larger the mask size, the longer it takes to create it. If the frequency
マスク作成部135は、設定された周波数成分に応じて、テーブル作成部137が作成した範囲総和テーブル(SAT:Summed Area Table、以下SATと記す)を用いて、その周波数に対応するボケ画像信号をオンデマンドで作成する。テーブル作成部137が作成するSATの構造については、以下説明する画像処理部の各実施形態において説明する。
The
<第一実施形態>
上記構成を踏まえて、X線撮像装置の画像処理部の処理手順の第一実施形態を説明する。図3に処理の流れを示す。
<First embodiment>
Based on the above configuration, a first embodiment of the processing procedure of the image processing unit of the X-ray imaging apparatus will be described. FIG. 3 shows the flow of processing.
まず検査が開始されると、X線源102から照射され、被検体100を透過したX線は、X線検出器110で検出されX線信号として出力される。画像処理部130は、このX線信号をX画像データとして入力する(S301)。
First, when examination is started, X-rays irradiated from the
画像処理部130のテーブル作成部137は、入力されたX線画像データ(元画像データ)を用いてSATを作成する(S302)。SATの作成手順を、図4を参照して説明する。ここでは説明を簡単にするために、1辺の画素数が8画素の画像をもとにSAT200を作成する場合を示す。また元画像(入力X線信号)210の画素値を「1」として説明する。
The
まず元画像210の画素値を行方向(図では左から右に向かって)に順次加算し、加算した総和をその画素の値とする行方向総和テーブル230を得る。例えば、行方向総和テーブル230においては、左から2番目の画素の画素値は「1+1=2」、3番目の画素の画素値は「2+1=3」となり、最も右側の画素の画素値は、その行の画素値の合計(図4の例では「4」)となる。次に、こうして得られる行方向総和テーブル230に対し、列方向方向(図では上から下に向かって)に順次加算し、加算した総和をその画素の値とする列方向総和テーブル250を得る。例えば、列方向総和テーブル250においては、行方向総和テーブル230の左から2番目の列の画素値は、いずれも「2」であるので、上の画素から順に「2」、「2+2=4」、「2+2+2=6」、・・・「2×8=16」となる。
First, the pixel values of the
このように画素毎に行方向の総和と列方向の総和を行った結果であるテーブル250がSAT200となる。なお図4では、最初に行方向総和テーブルを作成し、次いで列方向総和テーブルを作成する場合を示したが、逆であってもよくその場合は、列方向総和テーブルに対し行方向の総和を行って作成したテーブルがSAT200となる。
Thus, the table 250 that is the result of performing the summation in the row direction and the summation in the column direction for each pixel is the
SAT200は、その性質上、図5に示すように所定のサイズの領域201(図では点線で囲ったグレーで示す領域)を切り取った場合、その領域の四隅に位置する4つ画素の画素値の平均値が、その領域201の画素全体の平均値と等しい。また所定の領域を4分割した領域A〜Dのうち右下に位置する領域Dの画素値は、当該領域Dの画素値とそれの左上にある領域Aの画素値との合計から、領域Dの上及び左に隣接する領域B、Cの画素値の合計を差し引いたものなる。これは領域のサイズの如何に関わらず成り立つSATの性質である。このSAT200の性質を用いることで、任意のマスクサイズ(周波数で表現するとフィルタサイズ)のボケ画像信号を作成することができる。
When the
具体的には、ボケ画像信号BMは、SATをSsat、ボケ画像信号作成のためのフィルタサイズをMとしたとき、次式(3)を用いて算出することができる。
マスク作成部135は、周波数帯域に応じて、式(3)のフィルタサイズMを異ならせることで、任意の数のボケ画像信号を作成する(S303)。
The
ダイナミックレンジ圧縮部処理部134は、マスク作成部135が作成した所定のボケ画像信号を用いて、例えば前掲の式(1)を用いて、ダイナミックレンジ圧縮テーブル(補正係数)fを作成する(S304)。
The dynamic range compression
周波数強調処理部133は、マスク作成部135が作成したボケ画像信号と、ダイナミックレンジ圧縮テーブルを用いて、周波数強調処理を行う(S305)。
The frequency
ここで、マスク作成部135が作成する複数のボケ画像信号のフィルタサイズをM1、M2(M1>M2)とした場合、そのボケ画像信号BM1(i,j)、BM2(i,j)から求められる周波数帯域はBM1(i,j)−BM2(i,j)で求めることができる。従って、多重周波数帯域に分割するフィルタサイズをM1〜Mn、および各周波数帯域の強調係数をβ1〜βn-1、ダイナミックレンジ圧縮テーブル(補正係数)をfとした場合、マルチ周波数処理およびダイナミックレンジ圧縮処理による出力画像D(i,j)は以下の式(4)で求めることができる。
このようにダイナミックレンジ圧縮処理及び周波数強調処理が施された画像データは、出力画像データとして画像処理部130から出力され、表示部160に表示される(S306)。
The image data that has been subjected to dynamic range compression processing and frequency enhancement processing in this way is output from the
本実施形態によれば、多重解像度のボケ画像信号を作成することなく、SATによりダイナミックレンジ圧縮とともに周波数強調処理を行うことができ、出力画像データ作成に係る演算コストを大幅に低減できる。また一度、SATを作成してしまえば、任意の周波数帯域やフィルタサイズのボケ画像信号を作成することができるので、演算コストの増加を招くことなく、操作者が観察したい部位に応じて周波数強調の処理内容の変更することも可能である。 According to this embodiment, it is possible to perform frequency enhancement processing together with dynamic range compression by SAT without creating a multi-resolution blurred image signal, and it is possible to greatly reduce the calculation cost for creating output image data. Also, once the SAT is created, a blurred image signal with an arbitrary frequency band and filter size can be created. Therefore, frequency enhancement is performed according to the part that the operator wants to observe without increasing the calculation cost. It is also possible to change the processing contents.
本実施形態は、単発で撮影するX線画像のみならず、1秒間で数フレームを処理する必要のある連続撮影画像や、所定のフレームレートで動画表示する透視撮像についても適用することができ、処理時間の短縮やフレームレートの向上を図ることができる。一例として、入力画像データのサイズが1024×1024程度の透視画像の場合、従来のフィルタリング処理では1画像の処理に33mS程度を要し、30sps(フレーム/秒)以上の画像表示フレームレートを実現することが困難であったが、本実施形態によれば同程度のサイズであれば30sps〜60spsのフレームレートで透視画像表示を行うことができる。 The present embodiment can be applied not only to X-ray images shot in a single shot, but also to continuous shot images that need to process several frames in one second, and perspective imaging that displays a moving image at a predetermined frame rate. The processing time can be shortened and the frame rate can be improved. As an example, in the case of a fluoroscopic image having a size of input image data of about 1024 × 1024, the conventional filtering processing requires about 33 mS for processing one image, and an image display frame rate of 30 sps (frame / second) or more is realized. However, according to the present embodiment, it is possible to display a fluoroscopic image at a frame rate of 30 to 60 sps if the sizes are comparable.
<第二実施形態>
本実施形態は、周波数処理部が、検査中の部位によって分割する周波数帯域数を可変とする点が特徴である。即ち周波数処理部のマスク作成部は、部位に応じた周波数のボケ画像信号を作成する。部位に応じた周波数のボケ画像信号は、例えば、予め決められた検査対象の部位と強調周波数との関係を参照して決定できる。部位と周波数との関係は、例えば参照テーブルとして格納してもよいし、X線撮影の部位コードごとに予め周波数帯域数を決めておいてもよい。また操作者が撮影部位に応じて分割する周波数帯域数を指定することも可能である。
<Second embodiment>
The present embodiment is characterized in that the frequency processing unit can vary the number of frequency bands to be divided depending on the part under examination. That is, the mask creation unit of the frequency processing unit creates a blurred image signal having a frequency corresponding to the part. The blurred image signal having a frequency corresponding to the part can be determined with reference to, for example, a predetermined relationship between the part to be examined and the enhancement frequency. The relationship between the part and the frequency may be stored as a reference table, for example, or the number of frequency bands may be determined in advance for each part code of X-ray imaging. It is also possible for the operator to specify the number of frequency bands to be divided according to the imaging region.
部位コードとは、胸部、頭部、腹部、脚部等の撮影部位を示すコードで、一般にX線撮像装置では、部位コードに応じて、各部位に適した撮影条件や撮影モードが選択される。ボケ画像信号の周波数帯域或いは参照テーブルは、例えば、このような部位コードに付属する情報として格納しておくことができる。このような情報を格納する記憶装置は、図2に示す画像格納部180でもよいし、それ以外の外部装置を含む記憶装置でもよい。
The part code is a code indicating an imaging part such as the chest, head, abdomen, leg, etc. Generally, in an X-ray imaging apparatus, an imaging condition and an imaging mode suitable for each part are selected according to the part code. . The frequency band of the blurred image signal or the reference table can be stored as information attached to such a part code, for example. The storage device for storing such information may be the
本実施形態の画像処理部130の構成例を、図6に示す。図6において、図2に示す機能ブロック図と共通する要素は同一の符号で示し、重複する説明は省略する。本実施形態の画像処理部130は、入力されるX線信号(元画像)を一時的に格納する記憶部131、X線信号に周波数強調処理を行うとともにダイナミックレンジ圧縮処理を行う周波数強調処理部133及びダイナミックレンジ圧縮処理部134、ボケ画像信号を作成するマスク作成部135、SATを作成するテーブル作成部137、及び、元画像の部位を判定する部位判定部139を備える。マスク作成部135は、部位判定部139が判定した部位に応じて、作成するボケ画像信号の数(周波数帯域の数)を異ならせる。
A configuration example of the
以下、図7を参照して、本実施形態の画像処理部の処理手順を説明する。 Hereinafter, with reference to FIG. 7, the processing procedure of the image processing unit of the present embodiment will be described.
撮像開始後、画像処理部130はX線検出器110からX線画像データを入力する(S401)。テーブル作成部137は、X線画像データを用いてSATを作成し、記憶部133に格納する(S402)。一方、部位判定部139は、X線画像データに付帯情報として部位コードが追加されている場合には、その部位コードを読み取る。或いは撮影に際し操作部170を介して部位コードが入力された場合には、その情報を制御部120から受け取る。
After the start of imaging, the
マスク作成部135は、部位判定部139が判定した部位に応じて、分割する周波数帯域の数を変化させる(S403)。具体的には、例えば基本となる周波数帯域がデフォルトで設定されており、通常はその基本の周波数帯域のボケ画像信号とダイナミックレンジ圧縮に用いられるボケ画像信号とが作成されるが(S404)、細かな構造物が含まれる部位を示す部位コードの場合には、分割する周波数帯域において高周波数帯域を細かく指定する(S405)。また大まかな構造の変化がわかればよい部位については、周波数強調処理に用いるボケ画像信号の周波数帯域数を減らす(S406)。
The
マスク作成部135は、式(3)に従い、設定された周波数帯域のボケ画像信号を作成する。その後、周波数強調処理部133は、マスク作成部135が作成したボケ画像信号を用いて、式(4)に従い、出力画像信号を作成し、出力すること(S407)、画像を表示すること(S408)は第一実施形態と同様である。
The
なお上記説明では、部位判定部139が部位コードを判定して周波数強調処理の内容を変更する場合を説明したが、操作者が操作部170を介して、視認したい部位の構造に応じて所望の周波数帯域を細かく指定することも可能である。その場合は、部位判定部139は操作部170からの指定を受け付け、それに応じてマスク作成部135の処理内容を変更する。
In the above description, the case where the
一般に検査を行う部位によって、X線画像又は透視画像において求められる画質は異なるが、本実施形態によれば、部位に応じて強調度合いを変更できるので、求める画質の画像を表示することができる。 In general, the image quality required for an X-ray image or a fluoroscopic image differs depending on the part to be examined, but according to the present embodiment, the degree of emphasis can be changed according to the part, so that an image with the required image quality can be displayed.
<第三実施形態>
本実施形態の画像処理部は、撮影から画像表示までのリアルタイム性、透視画像であればフレームレートと、表示される画像の画質との優先性を選択できるようにしたことが特徴である。即ち本実施形態の画像処理部は、透視画像のフレームレート及び/又は透視画像の画素数に応じて、周波数帯域数を調整する。
<Third embodiment>
The image processing unit of the present embodiment is characterized in that the real-time property from shooting to image display and the priority between the frame rate and the image quality of the displayed image can be selected for a fluoroscopic image. That is, the image processing unit of the present embodiment adjusts the number of frequency bands according to the frame rate of the fluoroscopic image and / or the number of pixels of the fluoroscopic image.
本実施形態も、撮影画像と透視画像の両方に適用することが可能であるが、以下、透視を例に、図8を参照して本実施形態の画像処理部の動作を説明する。なお本実施形態の画像処理部の構成は、処理時間算出・判定機能を備えていること以外は、図2又は図6に示す機能ブロック図とほぼ同様であるので、以下の説明では適宜これらの図に示す要素を用いて説明する。 Although this embodiment can also be applied to both a photographed image and a fluoroscopic image, the operation of the image processing unit of the present embodiment will be described below with reference to FIG. The configuration of the image processing unit of the present embodiment is substantially the same as the functional block diagram shown in FIG. 2 or 6 except that it has a processing time calculation / determination function. This will be described using the elements shown in the figure.
まず画像処理部130は、撮像が開始され、X線画像データを入力すると(S501)、図3に示す手順S302〜S305を実行し、SAT加算処理による周波数強調処理及びダイナミックレンジ圧縮処理を行う(S502)。この時の周波数強調処理は、デフォルトとして設定されている基準の周波数帯域及び帯域数のボケ画像信号を用いた処理でもよいし、第二実施形態で行ったように、部位に応じて設定された周波数強調処理でもよい。
First, when imaging is started and X-ray image data is input (S501), the
画像処理部130は、一画像の処理に要した時間(処理時間)をカウントし(処理時間算出機能)、それが許容範囲か否かを判断する(判定機能)(S503)。一画像の処理時間は、主として、SAT作成とそれを用いたボケ画像作成に要する時間である。また許容範囲は、透視画像のフレームレートが設定されている場合には、フレーム間隔である。
The
処理時間が許容範囲内の場合には、そのままの周波数強調処理内容及びフレームレートで透視が継続され、透視画像が表示部160に動画表示される(S507)。 If the processing time is within the allowable range, the fluoroscopy is continued with the frequency enhancement processing content and the frame rate as they are, and the fluoroscopic image is displayed as a moving image on the display unit 160 (S507).
一方、処理時間が許容範囲を超える場合には、操作部170を介して設定されたフレームレートと画質との優先性の情報に従い、処理を行う(S504)。優先性の設定は、例えば、図9に示すような撮像条件等を設定する表示部160の画面900において、「画質」または「リアルタイム」のいずれかを選択することにより、操作者が設定することができる。
On the other hand, if the processing time exceeds the allowable range, the processing is performed according to the priority information between the frame rate and the image quality set via the operation unit 170 (S504). The priority setting is set by the operator by selecting either “image quality” or “real time” on the
ここで「画質優先」が設定されている場合には、制御部120はX線源(高電圧発生部108)を制御してX線照射レートを低減し、時間当たりの撮影画像数を低減する(S505)。即ち、画像処理部130における処理内容は変更せずに、フレームレートを落として、表示部160における透視画像を表示する(S507)。「画質優先」が設定されていない場合、或いは「リアルタイム優先」が設定されている場合には、周波数強調処理における周波数帯域を減少させる(S506)。これにより表示部160に表示される透視画像のフレームレートが維持される(S507)。
Here, when “image quality priority” is set, the
なお優先性については、リアルタイム性か画質かの二者択一ではなく、それぞれに段階を設けて、それぞれの段階に応じて、X線照射レート或いは周波数帯域数を調整することも可能である。 Note that the priority is not an alternative between real time and image quality, but it is also possible to provide a stage for each and adjust the X-ray irradiation rate or the number of frequency bands according to each stage.
例えば、画質優先度Iの場合には、周波数帯域数を変化させることなくX線照射レートの低減を行い、それより画質を高くした画質優先度IIの場合には、周波数帯域を増加とX線照射レートの低減をともに行う。またリアルタイム優先度Iの場合には、フレームレートを変化させることなく周波数帯域を低減し、それより優先度の高いリアルタイム優先度IIの場合には、フレームレートの上昇と周波数帯域の低減をともに行う。 For example, in the case of image quality priority I, the X-ray irradiation rate is reduced without changing the number of frequency bands, and in the case of image quality priority II with higher image quality, the frequency band is increased. Reduce the irradiation rate together. In the case of real-time priority I, the frequency band is reduced without changing the frame rate. In the case of real-time priority II having a higher priority than that, both the frame rate is increased and the frequency band is reduced. .
本実施形態によれば、撮影像に比べて表示のリアルタイム性が求められるX線透視において、例えば検査中にカテーテルを操作している場合など、透視像の表示が遅れることで、操作者の意図している停止位置を通過してしまい、体内の構造物を破壊してしまう可能性があるような場合、帯域数を減らすことで画像処理遅延による時遅れを回避し、レートを維持し、表示のリアルタイム性を担保することが可能となる。 According to this embodiment, in X-ray fluoroscopy that requires real-time display compared to a captured image, for example, when a catheter is being operated during an examination, the display of the fluoroscopic image is delayed, and the operator's intention If there is a possibility of passing through the current stop position and destroying structures inside the body, reducing the number of bands avoids time delay due to image processing delay, maintains the rate, and displays It is possible to ensure real-time performance.
また画質を優先する場合は、帯域数を保持して、透視レートを減らしても良い。操作者による優先度の設定は、撮像開始前に行ってもよいし、撮像中であっても行うことができる。 When priority is given to image quality, the number of bands may be maintained to reduce the perspective rate. The priority setting by the operator may be performed before the start of imaging or during imaging.
<変形例その1>
第三実施形態では、実際に撮像した画像についてその処理時間を算出し、許容範囲か否かを判断したが、処理時間は実際に撮像する画像の画像サイズがわかればシミュレーションで算出することも可能である。その場合には、フレームレート等の基準の設定に対し、画像とリアルタイム性との優先性を考慮した上で、撮像条件或いは画像処理条件を設定し、撮像を開始することが可能である。
<
In the third embodiment, the processing time of an actually captured image is calculated and it is determined whether or not it is within an allowable range. However, the processing time can be calculated by simulation if the image size of the actually captured image is known. It is. In that case, imaging conditions or image processing conditions can be set and imaging can be started in consideration of the priority between the image and the real-time property with respect to the reference setting such as the frame rate.
<変形例その2>
第三実施形態では、初期条件としてフレームレート及び周波数強調処理の条件が設定されているという前提で、操作者による画質かリアルタイム性かの優先性を考慮して、撮像条件或いは画像処理条件を変更したが、本変形例では、操作者が例えば図9の画面900において任意のフレームレートを設定し、設定されたフレームレートで決まる一枚の画像の処理時間から、周波数帯域数を決定する。
<
In the third embodiment, on the premise that the frame rate and frequency enhancement processing conditions are set as the initial conditions, the imaging conditions or the image processing conditions are changed in consideration of the priority of the image quality or real-time characteristics by the operator. However, in this modification, the operator sets an arbitrary frame rate on the
フレームレートと処理時間とは逆数の関係にあるので、フレームレートが決まれば、そのフレームレート条件で許容される処理時間が算出される。一方、処理時間は、概ね[SAT作成時間+ボケ画像信号作成時間]であり、[ボケ画像信号作成時間]は周波数帯域数(作成するボケ画像信号の数)に比例する。従って[SAT作成時間]と[1枚のボケ画像信号作成時間]とがわかっていれば、周波数帯域数を算出することができる。 Since the frame rate and the processing time have an inverse relationship, when the frame rate is determined, the processing time allowed under the frame rate condition is calculated. On the other hand, the processing time is approximately [SAT creation time + blur image signal creation time], and [blur image signal creation time] is proportional to the number of frequency bands (the number of blur image signals to be created). Therefore, if [SAT creation time] and [one blur image signal creation time] are known, the number of frequency bands can be calculated.
本変形例によれば、操作者が任意のフレームレートを設定することにより、そのフレームレートの範囲内で最も画質のよい画像を取得することが可能となる。 According to this modified example, when the operator sets an arbitrary frame rate, it is possible to acquire an image with the highest image quality within the range of the frame rate.
以上、本発明をX線撮像装置に適用した実施形態を説明したが、本発明は画像処理部がボケ画像信号作成のためのSATを作成し、SATを用いて周波数強調処理を行うことが特徴であり、X線撮像装置以外の医用撮像装置や医用画像処理装置に適用することができる。従って、本発明の構成は各実施形態や図面に示す実施形態に限定されることなく、一部の要素を省いたものや図面に示されていない要素を追加したものも本発明に包含される。また画像処理の機能を実現する手段は、ソフト或いはハード面で種々の変更が可能である。さらに上述した各実施形態や変形例は、適宜組み合わせることが可能である。 As described above, the embodiment in which the present invention is applied to the X-ray imaging apparatus has been described. However, the present invention is characterized in that the image processing unit creates a SAT for creating a blurred image signal and performs a frequency enhancement process using the SAT. Therefore, the present invention can be applied to medical imaging apparatuses and medical image processing apparatuses other than X-ray imaging apparatuses. Accordingly, the configuration of the present invention is not limited to the embodiments shown in the respective embodiments and drawings, and those in which some elements are omitted and elements not shown in the drawings are also included in the present invention. . The means for realizing the image processing function can be variously changed in software or hardware. Furthermore, each embodiment and modification which were mentioned above can be combined suitably.
102・・・X線源、104・・・絞り装置、106・・・天板、108・・・高電圧発生部、110・・・X線検出器、120・・・制御部、121・・・撮影制御部、123・・・表示制御部、130・・・画像処理部、131・・・記憶部、133・・・周波数強調処理部、134・・・ダイナミックレンジ処理部、135・・・マスク作成部、137・・・テーブル作成部、160・・・表示部、170・・・操作部(入力部)、180・・・画像格納部、200・・・範囲総和テーブル(SAT)。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記画像処理部は、前記X線信号に対し、特定の周波数成分を強調する処理を行う周波数強調処理部を有し、
前記周波数強調処理部は、前記X線信号を用いて、範囲総和テーブルを作成するテーブル作成部と、前記範囲総和テーブルを用いて、1ないし複数の周波数のボケ画像信号を作成するマスク作成部と、を備え、前記X線信号と前記ボケ画像信号とを用いて周波数強調を行うことを特徴とするX線撮像装置。 An X-ray source that irradiates X-rays, an X-ray detector that is arranged opposite to the X-ray source and detects X-rays that have passed through the inspection object, and an X-ray signal output from the X detector is processed And an image processing unit for creating an X-ray image,
The image processing unit includes a frequency enhancement processing unit that performs a process of enhancing a specific frequency component on the X-ray signal,
The frequency enhancement processing unit includes a table creation unit that creates a range sum table using the X-ray signal, and a mask creation unit that creates a blurred image signal of one or more frequencies using the range sum table. , And performing frequency enhancement using the X-ray signal and the blurred image signal.
前記周波数強調処理部は、前記ボケ画像信号を用いて、前記X線信号のダイナミックレンジを圧縮するダイナミックレンジ圧縮処理部をさらに備え、周波数強調と同時にダイナミックレンジ圧縮を行うことを特徴とするX線撮像装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1,
The frequency enhancement processing unit further includes a dynamic range compression processing unit that compresses the dynamic range of the X-ray signal using the blurred image signal, and performs dynamic range compression simultaneously with frequency enhancement. Imaging device.
前記マスク作成部は、検査対象の部位と強調周波数との関係に基き、前記部位に応じた周波数帯域のボケ画像信号を作成することを特徴とするX線撮像装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1 or 2,
The X-ray imaging apparatus, wherein the mask creating unit creates a blurred image signal in a frequency band corresponding to the part based on a relationship between a part to be inspected and an emphasis frequency.
検査対象の部位または強調周波数の入力を受け付ける入力部をさらに備え、
前記マスク作成部は、前記入力部が受け付けた前記検査対象の部位または強調周波数に応じて、前記ボケ画像信号を作成することを特徴とするX線撮像装置。 In the X-ray imaging device according to any one of claims 1 to 3,
It further includes an input unit that receives an input of a region to be examined or an emphasis frequency,
The X-ray imaging apparatus, wherein the mask creating unit creates the blurred image signal in accordance with the inspection target region or the emphasis frequency received by the input unit.
前記X線源、前記X線検出器及び前記画像処理部の動作を制御し、所定のフレームレートの透視画像を取得する制御部をさらに備え、
前記マスク作成部は、前記透視画像のフレームレート及び/又は前記透視画像の画素数に応じて、作成するボケ画像信号の数を調整することを特徴とするX線撮像装置。 In the X-ray imaging device according to any one of claims 1 to 4,
A control unit that controls operations of the X-ray source, the X-ray detector, and the image processing unit, and acquires a fluoroscopic image at a predetermined frame rate;
The X-ray imaging apparatus, wherein the mask creating unit adjusts the number of blurred image signals to be created according to a frame rate of the fluoroscopic image and / or a number of pixels of the fluoroscopic image.
前記透視画像のフレームレートの入力を受け付ける入力部をさらに備え、
前記制御部は、前記入力部が受け付けたフレームレートで撮像を制御することを特徴とするX線撮像装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 5,
An input unit that receives an input of a frame rate of the fluoroscopic image;
The X-ray imaging apparatus, wherein the control unit controls imaging at a frame rate received by the input unit.
前記医用画像の元画像信号について周波数強調処理を行う周波数強調処理部を備え、
前記周波数強調処理部は、前記元画像信号を用いて、範囲総和テーブルを作成するテーブル作成部と、前記範囲総和テーブルを用いて、1ないし複数の周波数のボケ画像信号を作成するマスク作成部と、を備え、前記元画像信号と前記ボケ画像信号とを用いて周波数強調を行うことを特徴とする医用画像処理装置。 A medical image processing apparatus for processing a medical image acquired by a medical imaging apparatus,
A frequency enhancement processing unit that performs frequency enhancement processing on the original image signal of the medical image;
The frequency enhancement processing unit includes a table creation unit that creates a range sum table using the original image signal, and a mask creation unit that creates a blur image signal of one or more frequencies using the range sum table. , And performing frequency enhancement using the original image signal and the blurred image signal.
前記医用画像が、X線撮像装置で撮像された静止画像または透視画像であることを特徴とする医用画像処理装置。
The medical image processing apparatus according to claim 7,
The medical image processing apparatus, wherein the medical image is a still image or a fluoroscopic image captured by an X-ray imaging apparatus.
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