JP2017104277A - 画像処理装置、プログラムおよび放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像に写り込む肺野の位置を確実に認識することにより、肺野の視認性を確実に向上させる。【解決手段】本願発明によれば、肺野端部の探索に用いる合計値プロファイルが放射線画像に基づいて生成される。放射線画像に写り込むペースメーカやアノテーションは、画像上で暗めに写り込んでいるだけであり、エッジ強調によりその存在が特に強調されているわけではない。したがって、本発明に係る合計値プロファイルは、ペースメーカやアノテーションにさほど影響されない。したがって、本発明によれば、ペースメーカやアノテーションにより肺野端部の誤認が生じてしまうことがない。【選択図】図９

Description

本発明は、放射線画像の一部の視認性を向上させる画像処理装置、プログラムおよび放射線撮影装置に関する。

図５１は、放射線撮影装置で撮影された放射線画像を示している。この様な放射線画像に写り込む被検体の肺野を観察したい場合、肺野のコントラストを調整して、肺野の視認性を向上させるような画像処理が必要となる。

放射線画像には肺野の他、被検体の骨部など様々な被検体の部分が写り込んでいる。被検体の骨部は、放射線を透過させにくいので放射線画像において暗く写り込む。更に、放射線画像に写り込む被検体の輪郭の外側は、被検体が写り込んでいない部分で、空気が写り込んでいる部分となっている。被検体が写り込んでいない部分は放射線を透過させるものがないので放射線画像において明るく写り込む。放射線画像において肺野は被検体の骨部よりも明るく空気が写り込んでいる部分である被検体の輪郭外よりも暗い。

放射線画像の肺野は全体的に濃淡の乏しいグレーで塗りつぶされたように見える。放射線画像に写り込む肺野に位置する画素は、互いに似通った画素値を有しているからである。

肺野の視認性を高めようとして放射線画像全体に対してコントラスト調整を行うと、放射線画像に含まれる骨部および空気が写り込んでいる部分も含めてコントラスト調整がなされてしまう。このようなコントラスト調整により放射線画像全体としての視認性は高くなることはあるかもしれないが、肺野に限って見ればさほど視認性の改善が見られない。コントラスト調整後の肺野は全体的に濃淡の乏しいままである。肺野の濃淡を表現しようにも、低い画素値は、被検体の骨部を表現するのに使われるし、高い画素値は、空気が写り込んでいる部分を表現するのに使われ、肺野は残った中庸的な画素値で表現せざるを得ないからである。

したがって、従来から放射線画像における肺野のみにコントラスト調整を行う方法が考え出されている。この方法によれば、肺野をより多様な色調で表現できるので肺野の視認性が確実に高まる。この方法は、放射線画像における肺野を抜き出すトリミングを実行し、肺野を大きく写し込んだトリミング画像に対してコントラスト調整を実行するというものである。トリミング画像には、暗い被検体の骨部や明るい空気が写り込んでいる部分が排除されているので、これら部分の影響を受けることがない。

従来の肺野のトリミング方法について説明する。従来の方法では、まず、図５２に示すように放射線画像にエッジ強調処理を行う。エッジ強調処理とは、空間的な例えば微分処理で実現でき、画像における画素値が極端に変わる場所を濃く現わす画像処理である。このエッジ強調処理を用いれば被検体輪郭を知ることができる。エッジ強調については、特許文献１に詳しい。

従来方法によれば、肺野輪郭に基づいて図５３に示すように肺野を含む領域を切り出すトリミング処理がなされる。このときのトリミング処理は、エッジ強調画像に基づいて肺野領域を認識して、放射線画像から肺野がその周辺ごと大まかに切り出される。

エッジ強調画像を利用した従来のトリミング処理は、エッジ強調画像に基づいて図５４に示すプロファイルを生成することで行われる。プロファイルはエッジ強調画像を画素１つ分の幅を有する画素配列に分解して、各画素配列の画素値を合計した合計値と各画素配列の位置の関連性を示すプロファイルとなっている。プロファイルは、エッジ強調画像を縦方向に伸びた画素配列に分解することで生成されるもので、画像における横方向についての位置と画素値の合計値が関連したものとなっている。

このプロファイルを観察すると、合計値が極端に高い部分があることに気がつく。この部分は、エッジ強調画像において、高輝度の画素値を有している画素が数多く存在していた画素配列の存在位置を示している。エッジ強調画像において、高輝度の画素値は、元画像において、画素値の変化が激しい部分を意味している。従って、プロファイルにおいて、合計値が極端に高い部分を見つければ、元画像においてどの部分で画素の画素値が急に変化しているかを知ることができる。

実は、元画像において肺野輪郭付近は画素値の変化が激しい部分である。プロファイルの合計値が極端に高い部分は、元画像における肺野輪郭の位置を表しているのである。プロファイルに現れる合計値が極端に高い部分は、肺野輪郭の右端、左端を表している。この様なプロファイルの解析により、元画像から肺野領域を大まかに切り出したトリミング画像を得ることができる。

なお、肺野輪郭の上端および下端の位置もエッジ強調画像を解析することで得ることができる。

そして、図５５に示すように探索された肺野の矩形領域の輝度情報を用いてコントラスト調整を行えば、肺野の真性は確実に向上する。

特開２０１５−１００５９３号公報

しかしながら、従来の画像処理には、次のような問題がある。すなわち、従来構成によれば肺野輪郭の誤認識が生じ、図５３で説明したトリミング画像の生成処理で失敗してしまう。

エッジ強調画像を利用した従来の画像処理は、被検体像が予想されており、この予想に基づいて肺野の周辺の切り出しを行っている。したがって、従来の方法では、通常の被検体像が写り込んだ放射線画像に対して正常に動作することができる。

しかし、従来構成では、放射線画像に予期しない像が写り込んでいると肺野輪郭の誤認識が生じやすくなる。予期しない像とは、例えば図５６の放射線画像に示すような被検体に埋め込まれた心臓ペースメーカの投影像である。心臓ペースメーカは金属を含んでおり、放射線画像に比較的暗く写り込む。心臓ペースメーカは、肺野に重なって写り込むことが普通である。

この様な放射線画像にエッジ強調処理を行うと、図５６に示すように心臓ペースメーカの輪郭が強調されてしまう。従来方法では、放射線画像に心臓ペースメーカが写り込んでいると、この部分が被検体輪郭だという誤認が生じ、図５７に示すように肺野の一部が途切れたトリミング画像が生成されてしまう。このようなトリミング画像から肺野全体の輪郭を得るのは不可能である。

また、放射線画像にアノテーションが写り込んでいると、放射線画像のトリミングがうまくいかない。アノテーションとは、図５８に示すように撮影により得られた放射線画像の上部に合成で付加される例えば「Ｒ」などの文字である。このアノテーションは、肺野外に写り込んでいることが普通である。

この様な放射線画像にエッジ強調処理を行うと、図５８に示すようにアノテーションの輪郭が強調されてしまう。従来方法では、放射線画像にアノテーションが写り込んでいると、この部分が被検体輪郭だという誤認が生じ、図５９に示すように被検体輪郭の外部まで含んだトリミング画像が生成されてしまう。このようなトリミング画像から肺野の輪郭を正確に得るのは難しい。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は放射線画像に写り込む肺野の位置を確実に認識することにより、肺野の視認性を確実に向上できる画像処理装置を提供することにある。

本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る画像処理装置は、被検体の肺野が縦方向に写り込んだ放射線画像中の肺野領域を特定する画像処理装置において、（Ａ１）放射線画像の各画素列に属する画素値を画素列毎に合計または平均することにより横方向プロファイルを生成する横方向プロファイル生成手段と、（Ｂ１）放射線画像から所定幅の中央付近を除いた右側領域又は左側領域において横方向プロファイルの値が最小となる位置を肺野領域の右端又は左端として特定する肺野端特定手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明によれば、放射線画像に写り込む肺野の位置を確実に認識することにより、肺野の視認性を確実に向上することができる。すなわち、本発明によれば、従来のようにエッジ強調画像に基づいて合計値プロファイルを生成するのではなく、放射線画像に基づいて合計値プロファイルを生成する構成となっているのである。
エッジ強調画像には、画像上のペースメーカの輪郭やアノテーションの輪郭が極めて強く強調されている。したがって、エッジ強調画像に基づいて合計値プロファイルは、ペースメーカやアノテーションに大きく影響される。このことは、ペースメーカやアノテーションの有無で合計値プロファイルの形状が大きく変化することを意味する。ペースメーカやアノテーションは、肺野の端部の誤認の原因となる。
これに比べて、本願発明によれば、放射線画像に基づいて合計値プロファイルが生成される。放射線画像に写り込むペースメーカやアノテーションは、画像上で暗めに写り込んでいるだけであり、エッジ強調によりその存在が特に強調されているわけではない。したがって、本発明に係る合計値プロファイルは、ペースメーカやアノテーションにさほど影響されない。したがって、本発明によれば、ペースメーカやアノテーションにより肺野端部の誤認が生じてしまうことがない。

また、上述の画像処理装置において、肺野端特定手段における所定幅は、放射線画像の中央付近に縦長の線として写り込む被検体の椎骨を避けた幅であればより望ましい。

［作用・効果］上述の記載は本発明のより具体的な構成を説明している。領域が被検体の椎骨を避けるように設定されれば、椎骨の影響で肺野端部の誤認が生じることがない。

また、本発明に係る画像処理装置は、被検体の肺野が縦方向に写り込んだ放射線画像中の肺野領域を特定する画像処理装置において、（Ａ２）放射線画像の各画素行に属する画素値を画素行毎に合計または平均することにより縦方向プロファイルを生成する縦方向プロファイル生成手段と、（Ｂ２）放射線画像の上側領域において縦方向プロファイルの値が最小となる位置を、肺野領域の上端として特定する肺野端特定手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明は、肺野上端の認識についても適用することができる。

また、上述の画像処理装置において、肺野端特定手段は、被検体のあご部を除外して上側領域を設定すればより望ましい。

［作用・効果］上述の記載は、本発明の構成をより具体的に示したものとなっている。被検体のあご部を除外して上側領域を設定すれば、被検体のあご部の影響で肺野上端の誤認が生じることがない。

また、本発明に係る画像処理装置は、被検体の肺野が縦方向に写り込んだ放射線画像中の肺野領域を特定する画像処理装置において、（Ａ２）放射線画像の各画素行に属する画素値を画素行毎に合計または平均することにより縦方向プロファイルを生成する縦方向プロファイル生成手段と、（Ｂ３）放射線画像に写り込む肺野の下端を含んだ下側領域において縦方向プロファイルの値の変化が最大となる位置を肺野領域の下端として特定する肺野端特定手段とを備え、肺野端特定手段は、左肺の下端を認識するとともに右肺の下端を認識し、画像における左肺の下端の位置と右肺の下端の位置とを比較して、より画像の下側にあるものを肺野の下端であるものと認識することを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明は、肺野下端の認識についても適用することができる。肺野の下端は、右肺の下端と左肺の下端の位置が必ずしも一致しているとは限らないという問題点がある。上述の構成は、右肺の下端と左肺の下端の両方を認識して、より画像の下側にあるものを肺野の下端としている。これにより、左右いずれの肺の下部も途切れることなく画像のトリミングをすることができる。

また、上述の肺野端特定手段によって特定された肺や領域の端の位置に基づいて、放射線画像から肺野領域の画像が抽出されたトリミング画像を生成するトリミング手段を備えればより望ましい。

また、上述の画像処理装置において、トリミング画像についてコントラストを調整する肺野輝度調整手段を備えればより望ましい。

本発明によれば、放射線画像に写り込む肺野の位置を確実に認識することにより、肺野の視認性を確実に向上することができる。すなわち、本願発明によれば、肺野端部の探索に用いる合計値プロファイルが放射線画像に基づいて生成される。放射線画像に写り込むペースメーカやアノテーションは、画像上で暗めに写り込んでいるだけであり、エッジ強調によりその存在が特に強調されているわけではない。したがって、本発明に係る合計値プロファイルは、ペースメーカやアノテーションにさほど影響されない。したがって、本発明によれば、ペースメーカやアノテーションにより肺野端部の誤認が生じてしまうことがない。

実施例１に係る画像処理装置が行う画像処理について説明する模式図である。 実施例１に係る画像処理装置の全体像を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る合計値プロファイル生成部を説明する機能ブロック図である。 実施例１の肺野右端認識に係る構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１の肺野左端認識に係る構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１の肺野上端認識に係る構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１の肺野下端認識に係る構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る横方向プロファイルを説明する模式図である。 実施例１に係る横方向プロファイルを説明する模式図である。 実施例１の肺野右端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野右端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野右端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野左端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野左端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野認識に係る動作の途中段階を説明する模式図である。 実施例１に係る縦方向プロファイルを説明する模式図である。 実施例１に係る縦方向プロファイルを説明する模式図である。 実施例１に係る肺野上端認識の際生じる問題点を説明する模式図である。 実施例１に係る肺野上端認識の動作を説明する模式図である。 実施例の肺野上端認識に係る構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１に係る上部領域設定部の動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野上端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野上端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野認識に係る動作の途中段階を説明する模式図である。 実施例１に係る肺野下端認識の際生じる問題点を説明する模式図である。 実施例１の肺野下端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野下端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野下端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野下端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野下端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１の肺野下端認識に係る動作を説明する模式図である。 実施例１に係るトリミング動作を説明する模式図である。 実施例１に係る効果を説明する模式図である。 従来の画像処理について説明する模式図である。 従来の画像処理について説明する模式図である。 従来の画像処理について説明する模式図である。 従来の画像処理について説明する模式図である。 従来の画像処理について説明する模式図である。 従来の画像処理で生じる問題点について説明する模式図である。 従来の画像処理で生じる問題点について説明する模式図である。 従来の画像処理で生じる問題点について説明する模式図である。 従来の画像処理で生じる問題点について説明する模式図である。

続いて、本発明に係る実施例について説明する。本発明の画像処理装置は、被検体の肺野が写り込んだ放射線画像における肺野に相当する部分に輝度調整を施す装置である。すなわち、本発明に係る画像処理装置は、図１に示すようにＸ線撮影装置で撮影された被検体の胸部Ｘ線画像（元画像Ｐ０）を入力すると被検体の肺野のコントラストが調整された画像が出力される構成となっている。

図２は、画像処理装置１が行う画像処理の全体を示した機能ブロック図である。図２によれば、合計値プロファイル生成部１１，領域設定部１２，端部認識部１３により元画像Ｐ０上の肺野の大まかな位置が特定され、トリミング部１４により元画像Ｐ０から肺野がその周辺領域ごと抜き出されたトリミング画像が生成される。肺野輝度調整部１５は、トリミング画像についてコントラストを調整する。この様にして本発明に係る画像処理装置は、元画像Ｐ０の肺野のみにコントラストの調整を実行する構成となっている。トリミング部１４は本発明のトリミング手段に相当し、肺野輝度調整部１５は、本発明の肺野輝度調整手段に相当する。

本発明における画像処理装置１は、合計値プロファイル生成部１１，領域設定部１２，端部認識部１３，トリミング部１４により肺野の認識が実行される。

すなわち、従来構成では、元画像にエッジ強調処理を施すことにより肺野認識を行っていた一方、本発明は、合計値プロファイルを解析することで肺野認識を実行する構成となっている。各部１１，１２，１３，１４は協働して、できるだけ肺野のみを取り出してトリミング画像を生成する。以降、各部１１，１２，１３，１４について説明する。

図３は、合計値プロファイル生成部１１をより具体的に示している。合計値プロファイル生成部１１は、横方向プロファイル生成部１１Ｘと縦方向プロファイル生成部１１Ｙとを備えている。横方向プロファイル生成部１１Ｘが生成する合計値プロファイルＰＸは、元画像Ｐ０中の肺野の右端および左端を発見するのに用いられ、縦方向プロファイル生成部１１Ｙが生成する合計値プロファイルＰＹは、元画像Ｐ０中の肺野の上端および下端を発見するのに用いられる。合計値プロファイル生成部１１は、元画像Ｐ０に基づいて合計値プロファイルＰＸ，ＰＹを生成する。合計値プロファイルはどのようなものであるかは後述する。横方向プロファイル生成部１１Ｘは本発明の横方向プロファイル生成手段に相当し、縦方向プロファイル生成部１１Ｙは本発明の縦方向プロファイル生成手段に相当する。

端部認識部１３は、元画像Ｐ０に写り込む肺野の右端、左端、上端、下端の４つの端部を認識する構成である。従って、端部認識部１３は、肺野の右端を認識する肺野右端認識部、左端を認識する肺野左端認識部、上端を認識する肺野上端認識部、下端を認識する肺野下端認識部の４つの各部から構成されていると捉えることもできる。図４ないし図７はこの考えに基づき、端部認識部１３を肺野右端認識部１３Ｒ，肺野左端認識部１３Ｌ，肺野上端認識部１３Ｔ，肺野下端認識部１３Ｕの４つの各部のそれぞれについての機能ブロック図を示している。これら機能ブロック図は、図２の機能ブロック図をより詳細に表したものとなっている。とはいえ、図４ないし図７では、図２で示されているトリミング部１４，肺野輝度調整部１５の各部は省略されている。肺野右端認識部１３Ｒは本発明の肺野右端認識手段に相当し、肺野左端認識部１３Ｌは本発明の肺野左端認識手段に相当する。また、肺野上端認識部１３Ｔは本発明の肺野上端認識手段に相当し、肺野下端認識部１３Ｕは本発明の肺野下端認識手段に相当する。

図４は、元画像Ｐ０上の肺野の右端を認識する肺野右端認識部１３Ｒを示している。肺野右端認識部１３Ｒは、横方向プロファイル生成部１１Ｘより合計値プロファイルＰＸを受信するとともに、右側領域設定部１２Ｒより探索範囲を示すデータを受信する。そして、肺野右端認識部１３Ｒは合計値プロファイルＰＸ上の探索範囲の中から肺野右端の位置を認識する。右側領域設定部１２Ｒは本発明の右側領域設定手段に相当する。

図５は、元画像Ｐ０上の肺野の左端を認識する肺野左端認識部１３Ｌを示している。肺野左端認識部１３Ｌは、横方向プロファイル生成部１１Ｘより合計値プロファイルＰＸを受信するとともに、左側領域設定部１２Ｌより探索範囲を示すデータを受信する。そして、肺野左端認識部１３Ｌは合計値プロファイルＰＸ上の探索範囲の中から肺野左端の位置を認識する。左側領域設定部１２Ｌは本発明の左側領域設定手段に相当する。

図６は、元画像Ｐ０上の肺野の上端を認識する肺野上端認識部１３Ｔを示している。肺野上端認識部１３Ｔは、縦方向プロファイル生成部１１Ｙより合計値プロファイルＰＹを受信するとともに、上側領域設定部１２Ｔより探索範囲を示すデータを受信する。そして、肺野上端認識部１３Ｔは合計値プロファイルＰＹ上の探索範囲の中から肺野上端の位置を認識する。上側領域設定部１２Ｔは本発明の上側領域設定手段に相当する。

図７は、元画像Ｐ０上の肺野の下端を認識する肺野下端認識部１３Ｕを示している。肺野下端の認識は、上述の肺野右端認識部１３Ｒ，肺野左端認識部１３Ｌ，肺野上端認識部１３Ｔよりも複雑な処理により実現される。まず、元画像Ｐ０は、画像分割部１０により元画像Ｐ０が左右に分割されて２枚の画像が生成される。生成された右画像および左画像に基づいて２つの縦方向プロファイルが生成される。肺野上端認識部１３Ｔは、縦方向プロファイル生成部１１Ｙより合計値プロファイルＰＹを２つとも受信するとともに、下側領域設定部１２Ｕより探索範囲を示すデータをそれぞれの合計値プロファイルごとに受信する。そして、肺野下端認識部１３Ｕは合計値プロファイルＰＹ上の探索範囲の中から肺野下端の位置の認識を２つのプロファイルについて実行する。結果として肺野下端の位置は、右画像についてのものと左画像のついてのものの２つが認識される。肺野下端認識部１３Ｕは、認識された２つの位置のうちの１つを選択して元画像Ｐ０における肺野下端の位置を認識する。下側領域設定部１２Ｕは本発明の下側領域設定手段に相当する。

なお、図４ないし図７における右側領域設定部１２Ｒ，左側領域設定部１２Ｌ，上側領域設定部１２Ｔ，下側領域設定部１２Ｕは、各部１３Ｒ，１３Ｌ，１３Ｔ，１３Ｕに合わせて図２における領域設定部１２を４つに分けて表現したものである。図７における画像分割部１０は、図２においては省略されている。

＜肺野右端の認識＞
以下、元画像Ｐ０より肺野の右端を認識するときの動作を説明する。

肺野の右端の認識には、合計値プロファイルＰＸが必要となる。図８は、横方向プロファイル生成部１１Ｘが元画像Ｐ０に基づいて生成する合計値プロファイルＰＸについて説明している。元画像Ｐ０は、画素が縦横に配列して構成される。元画像Ｐ０上において画素が縦一列に並んだ画素列Ａを考えてみる。この画素列Ａを構成する画素には画素値が割り当てられている。この画素列Ａを構成する全ての画素についての画素値を合計して得られた値を合計値と呼ぶことにする。このとき算出される合計値は画素列Ａに対応している。

元画像Ｐ０には、画素が縦横に並んでいるのであるから、元画像Ｐ０には、図８の画素列Ａのような画素列が横方向に配列していると捉えることができる。横方向プロファイル生成部１１Ｘは、これら画素列について合計値の算出を行い、図９に示すように画素列の位置と合計値とが関連したプロファイルを生成する。このプロファイルが合計値プロファイルＰＸである。このように、横方向プロファイル生成部１１Ｘは、画素が縦方向に画素１つの幅で配列した画素配列が横方向に配列することで元画像Ｐ０が生成されているものと認識し、縦方向に伸びた画素配列に属する画素の画素値を合計した合計値の算出を画素配列の各々について行い、画素配列の位置と合計値とが関連した横方向に伸びるプロファイルである合計値プロファイルＰＸを生成する。

合計値プロファイルＰＸは、肺野右端認識部１３Ｒに送出される。肺野右端認識部１３Ｒは、合計値プロファイルＰＸの中から肺野の右端に相当する部分を探索する。しかし、合計値プロファイルＰＸは、元画像Ｐ０全体についてのプロファイルであるから、肺野の右端の探索に必要のない領域も含んでいる。

そこで、本発明では、図１０に示すように右側領域設定部１２Ｒが肺野の右端の大まかな位置を予測して、元画像Ｐ０上における肺野の右端を含む領域を設定するようになっている。この右端を含む領域を右側領域と呼ぶことにする。右側領域の右辺、上辺、下辺は元画像Ｐ０の右辺、上辺、下辺のそれぞれと一致し、右側領域の左辺は、元画像Ｐ０に写り込む右肺を通過する位置（縦断する位置）に設定される。したがって、右側領域写り込む右肺は、上側が途切れている。元画像Ｐ０において右側領域以外の領域は除外領域と呼ぶことにし、特に被検体の脊柱が属している。したがって、右側領域には脊柱が含まれていない。この右側領域の画像上の位置は、元画像Ｐ０の取得前に予め設定しておくことができる。右側領域設定部１２Ｒは、画像の右端にある肺野の端部である右端を含んだ右側領域を設定する。右側領域設定部１２Ｒは、画像の中央付近に縦長の線として写り込む被検体の椎骨を避けて領域を設定する。

右側領域の位置を示すデータは、肺野右端認識部１３Ｒに送出される。肺野右端認識部１３Ｒは、図１１に示すように右側領域に相当する合計値プロファイルＰＸ上の範囲を肺野の右端を探索するときの範囲である探索範囲と認識し、図１０で説明した除外領域に相当する合計値プロファイルＰＸ上の範囲については探索を実行しない。

肺野右端認識部１３Ｒは、図１１に示すように、右側領域に対応する合計値プロファイルＰＸ上の探索範囲内で合計値が最低となっている位置Ｒを探索し、位置Ｒを肺野の右端と認定する。

この位置Ｒは、確実に元画像Ｐ０において肺野の右端になる。この理由について説明する。図１２は、図１０で説明した右側領域に位置する３つの画素列について説明している。このうち画素列Ａ１，Ａ２は、に示すようにいずれも被検体の体幹部に属する画素列であり、画素列Ａ１は肺野を通過し、画素列Ａ２は、肺野の外側に位置する。画素列Ａ３は、被検体の体幹外に位置している。

画素列Ａ１，Ａ２の構成を考えてみる。画素列Ａ１，Ａ２の上部には空気が写り込んでいる領域が位置し、その領域の下には被検体が写り込んでいる領域が位置している。いずれの画素列も被検体の体幹部に位置しているので、被検体が写り込む領域が画素列の大半を占める。この点、画素列Ａ３は、体幹部に位置してはいないので、空気が写り込んでいる領域が画素列の大半を占める。

画素列Ａ１に係る合計値は、画素列Ａ２に係る合計値よりも高くなる。画素列Ａ１は、被検体が写り込んでいる領域の中に明るい肺野を含むが、画素列Ａ２には、これがなく、暗い部位（被検体の筋肉や皮膚、骨等）が写り込んでいるからである。また、画素列Ａ３に係る合計値は、画素列Ａ２に係る合計値よりも高くなる。画素列Ａ３は、明るい空気が写り込んでいる領域を多く含むが、画素列Ａ２には、これが上部にわずかにあるだけだからである。つまり、合計値プロファイルＰＸ上において合計値が最も低い位置は、図１２の画素列Ａ２のように、配列全体に亘って被検体の体幹部が写り込み、かつ、肺野が含まれていない画素列の位置を表しているのである。この位置は、肺野の外側でありながら、肺野に極めて近い位置となっている。この様な事情は肺野全体をトリミングしようとする際に都合がよいのである。肺野右端認識部１３Ｒはこの様な原理に基づいて肺野の右端を認識している。

もっとも、合計値プロファイルＰＸ上における合計値が最低となっている位置が、肺野の右端を表すとは限らない。合計値プロファイルＰＸ上において被検体の椎骨に相当する位置では、やはり合計値が低くなるし、被検体の肺野の左端にも合計値が低い部分が現れるからである。

この点、本発明によれば、被検体の椎骨、および検体の肺野の左端に相当する範囲を合計値プロファイルＰＸ上から除外して合計値が最低となっている位置を探索する構成となっている。したがって、肺野右端認識部１３Ｒは、誤って被検体の椎骨や肺野の左端を肺野の右端と認識してしまうことがない。この様な構成は、右側領域設定部１２Ｒが画像の中央付近に縦長の線として写り込む被検体の椎骨を避けて領域を設定することで実現される。

＜肺野左端の認識＞
肺野の左端の認識は、上述した右端の認識と同様である。すなわち、肺野左端認識部１３Ｌは、合計値プロファイルＰＸの中から肺野の左端に相当する部分を探索する。しかし、合計値プロファイルＰＸは、元画像Ｐ０全体についてのプロファイルであるから、肺野の左端の探索に必要のない領域も含んでいる。

そこで、本発明では、図１３に示すように左側領域設定部１２Ｌが肺野の左端の大まかな位置を予測して、元画像Ｐ０上における肺野の左端を含む領域を設定するようになっている。この左端を含む領域を左側領域と呼ぶことにする。左側領域の左辺、上辺、下辺は元画像Ｐ０の左辺、上辺、下辺のそれぞれと一致し、左側領域の右辺は、左肺を通過する位置（縦断する位置）に設定される。したがって、左側領域写り込む左肺は、右側が途切れている。元画像Ｐ０において左側領域以外の領域は除外領域と呼ぶことにし、特に被検体の脊柱が属している。したがって、左側領域には脊柱が含まれていない。この左側領域の画像上の位置は、元画像Ｐ０の取得前に予め設定しておくことができる。左側領域設定部１２Ｌは、画像の左端にある肺野の端部である左端を含んだ左側領域を設定する。左側領域設定部１２Ｌは、画像の中央付近に縦長の線として写り込む被検体の椎骨を避けて領域を設定する。

左側領域の位置を示すデータは、肺野左端認識部１３Ｌに送出される。肺野左端認識部１３Ｌは、図１４に示すように左側領域に相当する合計値プロファイルＰＸ上の範囲を肺野の左端を探索するときの範囲である探索範囲と認識し、図１３で説明した除外領域に相当する合計値プロファイルＰＸ上の範囲については探索を実行しない。

肺野左端認識部１３Ｌは、図１４に示すように、左側領域に対応する合計値プロファイルＰＸ上の探索範囲内で合計値が最低となっている位置Ｌを探索し、位置Ｌを肺野の左端と認定する。

肺野左端認識部１３Ｌは、被検体の椎骨、および検体の肺野の右端に相当する範囲を合計値プロファイルＰＸ上から除外して合計値が最低となっている位置を探索する構成となっている。この様な構成により、肺野左端認識部１３Ｌは、誤って被検体の椎骨や肺野の右端を肺野の左端と認識してしまうことがない。

図１５は、ここまでの説明でなされた肺野端部の認識をまとめて描いている。肺野右端認識部１３Ｒおよび肺野左端認識部１３Ｌにより、元画像Ｐ０における肺野の端が左右方向について認識された。

＜肺野上端の認識＞
続いて、本発明における肺野上端の認識について説明する。肺野上端の認識については、新たな合計値プロファイルが必要となる。すなわち、肺野の左右端で使った画像の横方向に伸びる合計値プロファイルＰＸではなく、画像の縦方向に伸びる合計値プロファイルＰＹが必要である。肺野の上下端を発見しようとするとき、図８ないし図１５で説明した画像の横方向についての処理ではなく、当該処理を９０°回転させた縦方向についての処理が必要となるからである。

図１６は、縦方向プロファイル生成部１１Ｙが元画像Ｐ０に基づいて生成する合計値プロファイルＰＹについて説明している。元画像Ｐ０は、画素が縦横に配列して構成される。元画像Ｐ０上において画素が横一列に並んだ画素列Ｂを考えてみる。この画素列Ｂを構成する画素には画素値が割り当てられている。この画素列Ｂを構成する全ての画素についての画素値を合計して得られた値を合計値と呼ぶことにする。このとき算出される合計値は画素列Ｂに対応している。

元画像Ｐ０には、画素が縦横に並んでいるのであるから、元画像Ｐ０には、図１６の画素列Ｂのような画素列が縦方向に配列していると捉えることができる。縦方向プロファイル生成部１１Ｙは、これら画素列について合計値の算出を行い、図１７に示すように画素列の位置と合計値とが関連したプロファイルを生成する。このプロファイルが合計値プロファイルＰＹである。縦方向プロファイル生成部１１Ｙは、画素が横方向に画素１つの幅で配列した画素配列が縦方向に配列することで画像が生成されているものと認識し、横方向に伸びた画素配列に属する画素の画素値を合計した合計値の算出を画素配列の各々について行い、画素配列の位置と合計値とが関連した縦方向に伸びるプロファイルである縦方向プロファイルを生成する。

合計値プロファイルＰＹは、肺野上端認識部１３Ｔに送出される。肺野上端認識部１３Ｔは、合計値プロファイルＰＹの中から肺野の上端に相当する部分を探索する。しかし、合計値プロファイルＰＹは、元画像Ｐ０全体についてのプロファイルであるから、肺野の上端の探索に必要のない領域も含んでいる。そこで、本発明では、上側領域設定部１２Ｔが肺野の上端（画像の上端側にある肺野の端部）の大まかな位置を予測して、元画像Ｐ０上における肺野の上端を含む領域を設定するようになっている。このように、肺野の上側の認識は、肺野右端および肺野左端の認識と同様に合計値プロファイルの一部を探索領域に設定する構成になっている。

肺野の右端の探索時には図１０に示すように、肺野の右端を含む領域が右側領域として設定される。肺野右端認識部１３Ｒは、この領域内から肺野の右端を探すわけである。実は、肺野の上端も似たような動作を実行する。すなわち、上側領域設定部１２Ｔは、元画像Ｐ０における肺野の上端を含む領域を上側領域に設定して、肺野上端認識部１３Ｔは、この上側領域内で探索を行うことで肺野の上端の位置を認識する。

ところで、肺野右端探索に係る図１０に示した右側領域は、元画像Ｐ０の右端を含む領域となっている。この例でいくと、肺野上端探索に係る上側領域も元画像Ｐ０の上端を含む領域を設定すれば良さそうである。

しかしながら、肺野上端の探索には、肺野右端のときとは異なる特別な事情がある。図１８はこの事情を説明している。これまで図示された元画像Ｐ０には省略されていたが、元画像Ｐ０には、図１８左側に示すように被検体のあご部が写り込んでいることがある。画像上のあご部は、被検体の骨部が重なりあって写り込んでいるので、画像上ではかなり暗い画素が集中している。したがって、被検体のあご部の位置に相当する合計値プロファイルＰＹ上の部分における合計値は、かなり低いものとなる。元画像Ｐ０から肺野上端を発見しようとするとき、図１１で説明したように合計値プロファイルＰＹで定めた探索範囲内で合計値が最低となっている場所を探す。その際に探索範囲から被検体のあご部が写り込んでいる部分を除外しておかないと、あご部を肺野上端と誤認してしまう可能性がでてきてしまう。

そこで、上側領域設定部１２Ｔは、被検体のあご部を除外した領域を上側領域と認識し、肺野上端認識部１３Ｔは、上側領域の範囲内で肺野上端を探索する構成となっている。具体的には、上側領域設定部１２Ｔは、元画像Ｐ０を解析することにより、図１９の太線で示す被検体の肩の輪郭の位置を認識して、この位置よりも上部は肺野上端認識部１３Ｔに上端の探索をさせないようにしている。

図２０は、図６で説明した機能ブロック図を書き換えたものであり、上側領域設定部１２Ｔがより詳細に示されている。上側領域設定部１２Ｔは、画素値プロファイル生成部１２Ｔ１と移動平均プロファイル生成部１２Ｔ２と交点特定部１２Ｔ３とシフト部１２Ｔ４を備えている。

図２１は、画素値プロファイル生成部１２Ｔ１の動作を示している。画素値プロファイル生成部１２Ｔ１は、元画像Ｐ０において縦方向に画素が一列に配列した画素配列Ｍを設定する。この画素配列Ｍは、縦方向に伸びており、上端は、元画像Ｐ０における空気が写り込んでいる部分、中心部は、肺野が写り込んでいる部分である、二つの部分の間は、被検体の肩が写り込んでいる部分となっている。各部分に属する画素は、それぞれ明るさが異なっており、概して空気が写り込んでいる部分が最も明るく、肺野が写り込んでいる部分が次に明るい。そして、肩が写り込んでいる部分が最も暗い。

画素値プロファイル生成部１２Ｔ１は、画素配列Ｍに属する各画素の画素値と、各画素の位置を関連づけたプロファイルを生成する。このプロファイルを画素値プロファイルと呼ぶことにする。この画素値プロファイルは上述の合計値プロファイルとは異なるものである。合計値プロファイルは元画像Ｐ０について１つしかないが、画素値プロファイルは、画素配列Ｍに対応したプロファイルである。したがって、元画像Ｐ０に複数の画素配列を考えたとき、画素値プロファイルも画素配列と同数だけ存在することになる。

図２２は、移動平均プロファイル生成部１２Ｔ２の動作を説明している。移動平均プロファイル生成部１２Ｔ２は、画素値プロファイル生成部１２Ｔ１が指定した画素配列Ｍについて画素値プロファイルとは異なる新たなプロファイルを生成する。すなわち、移動平均プロファイル生成部１２Ｔ２は、画素配列Ｍ上に画素群を設けて、この画素群に属する画素の画素値の平均値と画素群の位置とを関連づけたプロファイルを生成するのである。このプロファイルを移動平均プロファイルと呼ぶことにする。画素群は、画素配列Ｍに属する画素が所定数個だけ連続的に並んで構成されている。この移動平均プロファイルは上述の合計値プロファイルとは異なるものである。合計値プロファイルは元画像Ｐ０について１つしかないが、移動平均プロファイルは、画素配列Ｍに対応したプロファイルである。したがって、元画像Ｐ０に複数の画素配列を考えたとき、移動平均プロファイルも画素配列と同数だけ存在することになる。

画素配列Ｍにおける肩側の端を前端とし、画素配列Ｍにおける腰側の端を後端とする。元画像Ｐ０における被検体像と空気領域との境目（被検体の輪郭）は、画素配列Ｍの前端側にある。画素群は、画素配列Ｍの前端側に向いた先頭と画素配列Ｍの後端側に向いた後尾とを有している。

図２３は、画素群の構造の詳細を説明している。図５の例では、画素群は連続して並んだ８個の画素ｐ１〜画素ｐ８から構成される。この画素群の先頭に位置する画素ｐ１は、注目画素と呼ばれる画素であり、元画像Ｐ０上における画素群の位置を代表して示す画素となっている。画素群は、元画像Ｐ０上においては注目画素の位置に存在しているものとして扱われる。

図２４は、移動平均プロファイル生成部１２Ｔ２が画素群の平均値を算出している様子を示している。移動平均プロファイル生成部１２Ｔ２は、画素群を構成する８個の画素ｐ１〜画素ｐ８の画素値を平均して、平均値Ａｖｅを算出する。この平均値Ａｖｅは、画素群における画素の平均値を示すわけであるが、画素群の位置は、注目画素を基準にしているので、平均値Ａｖｅは、注目画素ｐ１に関連する値であると考えることができる。そこで、この平均値を関数Ａｖｅ（ｐ１）として表すことができる。

図２５は、移動平均プロファイル生成部１２Ｔ２が画素配列Ｍ上で画素群の位置を変えながら平均値Ａｖｅ（ｐ１）を算出する様子を示している。この平均値の算出は、図中の矢印が示すように画素配列Ｍの後端から前端に向かう方向に画素群を動かしながら実行される。この操作により画素配列Ｍ上における画素値の移動平均が算出されたことになる。なお、この平均値の算出は、画素配列Ｍの全てに亘って実行する必要はない。画素配列Ｍの中心から前端にかけて実行すれば十分である。この区間にこれから見つけようとする被検体の肩部にある被検体の輪郭が確実に含まれているからである。移動平均プロファイル生成部１２Ｔ２は、画素配列の後端から前端に向けて画素群を移動させながら移動平均プロファイルを作成する。

図２６は、移動平均プロファイル生成部１２Ｔ２が画素配列Ｍに属する画素群に係る平均値と、各画素群の位置を関連づけたプロファイルを生成する様子を示している。このプロファイルを移動平均プロファイルと呼ぶことにする。各画素群の位置とは、具体的には各画素群に対応する各注目画素の位置のことである。

移動平均プロファイル生成部１２Ｔ２は、画素群のうちの先頭部に位置する注目画素を設定し、画素群を構成する画素の画素値を平均することで注目画素に係る画素値の移動平均を算出し、以降、画素群を画素配列上で移動させながら次々と注目画素に対応する画素値の移動平均を算出することにより、各注目画素の位置と対応する画素値の移動平均との関連性を示す移動平均プロファイルを生成する。

＜肺野上端の認識：交点特定部１２Ｔ３について＞
各生成部１２Ｔ１，１２Ｔ２が生成した画素値プロファイルおよび移動平均プロファイルは、交点特定部１２Ｔ３に送出される。交点特定部１２Ｔ３は、各プロファイルの交点を探索する構成となっている。この交点は、元画像Ｐ０に写り込む被検体の輪郭の位置を表したものとなっているので、この点について説明する。

図２７は、画素配列Ｍ上の画素の配列の構成を具体的に示している。画素配列Ｍは、空気が写り込んだ空気領域と被検体の肺野が写り込んだ肺野領域と、空気領域と肺野領域との間にある被検体の肩部が写り込んだ中間領域の３つの領域を有している。空気領域は、被検体が写り込んでいないので画素配列Ｍ上で最も明るい。肺野領域は、虚ろな被検体の肺が写り込んでいるので画素配列Ｍ上で次に明るい。中間領域は、被検体の鎖骨や筋肉などが写り込んでいるので最も暗い。交点特定部１２Ｔ３の動作の目的は空気領域と中間領域との境目を見つけることにある。

図２８は、注目画素の位置によって各プロファイルの大小関係がどのように変遷するかを示している。図２８において注目画素は星印で示し、画素群は太枠で示すことにする。画素群の幅は、中間領域の幅よりも長くなるように設定がなされている。したがって、中間領域の全域を含む位置にある画素群は、中間領域の隣の領域にはみ出すことになる。

まずは、図２８の上段に示すように、画素群のほとんどが肺野領域に位置し、先頭が中間領域に位置している状態を考える。このとき、注目画素は暗い中間領域に位置しているので画素値は低い。一方、移動平均は高くなる。画素群を構成する画素のほとんどは明るい肺野領域に位置しているからである。従って、図２８上段の場合、注目画素の画素値は、移動平均よりも小さくなる。

以降、画素群を画素配列Ｍの前端に向けて移動させながら移動平均の算出を続けてみる。しばらくすると、図２８中段に示すように注目画素が中間領域の端部にさしかかる。このとき、注目画素は暗い中間領域に位置しているので画素値は低い。一方、移動平均は、次第に低下するものの依然として高いままである。中間領域よりも幅広の画素群は後尾部が中間領域からはみ出して明るい肺野領域に位置しているからである。従って、図２８中段の場合、注目画素の画素値は、移動平均よりも小さいままである。

更に移動平均の算出を続けていくと、図２８下段に示すように注目画素が空気領域に達する。このととき、注目画素の画素値は急に高くなる。一方、移動平均はあまり変わらない。画素群を構成する画素のほとんどは暗い中間領域に位置しているからである。従って、図２８下段の場合、注目画素の画素値は、移動平均よりも大きくなる。

したがって、空気領域と中間領域との境目を見つけるには、注目画素の画素値と移動平均との大小関係が逆転する位置を発見すればよいということになる。この位置が画素配列Ｍ上のどこに来るのかは、２つのプロファイルを比較すればわかる。すなわち、画素値プロファイルと移動平均プロファイルを重ね合わせたときに現れるプロファイルの交点が空気領域と中間領域との境目になるはずである。画素値プロファイルは、画素配列Ｍの位置と注目画素の画素値とが関連したものに他ならないからである。

図２９は、この考えに基づいて実際の画素値プロファイルと実際の移動平均プロファイルとを重ね合わせた状態を示している。図２９において画素値プロファイルは、実線、移動平均プロファイルは破線で表されている。図２９における符号ａが問題の交点である。

図２９を見れば分かるように、交点ａは、厳密には中間領域に位置してしまっている。つまり、実際は図１０の説明そのままにはならない。図３０は、この様な現象が生じる理由について説明している。図３０は、被検体の肩部についてＸ線撮影を行っている様子を示している。Ｘ線は、左側から右側に向けて被検体に照射され被検体の肩部を通過して検出器で検出される。被検体は腹側が左に向いており背側が右に向いている。被検体の肩部は先端が肉薄となっているので、得られたＸ線画像は、下側から上側に行くほど明るくなるグラデーションがかかったような画像となる。つまり図２９で示す画素配列Ｍの中間領域における空気領域との境目の周辺は、空気領域に向かうに従って次第に明るくなる。実際の元画像Ｐ０を扱う上でこの点が図２８で説明した単純なモデルとは違のである。したがって、交点ａは、空気領域と中間領域の境目そのものではなく、わずかに中間領域の方にずれた位置に現れるのである。

本発明の構成はこの様な事情を鑑みて、図３１に示すように、交点ａよりも所定の距離Ｄだけ空気領域の方向にずれた位置を空気領域と中間領域の境目と認定するように構成されている。この点については、後述する。

ところで、図２９を見ると、画素値プロファイルと移動平均プロファイルとの交点は、２つあることに気がつく。１つは、交点ａであり、空気領域と中間領域の境目付近に現れる。もう１つは中間領域と肺野領域の境目付近に現れる交点である。この２つの交点を正確に区別しないと、目的の空気領域と中間領域の境目を正確に知ることができないということになる。

本発明の交点特定部１２Ｔ３は、被検体の内部から空気領域に向かう方向（図２９における矢印参照）に２つのプロファイルを比較したとき、移動平均プロファイルを下回っていた画素値プロファイルが追い抜いて移動平均プロファイルを上回るようになるプロファイルの逆転が生じている交点のみを探索する構成となっている。このような交点は、図３０で説明した原理に合致する空気領域と中間領域の境目付近に現れる交点となる。交点特定部１２Ｔ３は、この様な原理に基づいて中間領域と肺野領域の境目と空気領域と中間領域の境目とを区別している。

＜肺野上端の認識：交点とペースメーカ像との関係＞
上述の交点特定部１２Ｔ３の動作は、Ｘ線画像における空気領域と中間領域の境目を発見する構成としては十分なものである。しかしながら、Ｘ線画像に心臓ペースメーカが写り込んでいると、交点特定部１２Ｔ３で探索した交点が空気領域と中間領域の境目付近に現れないことが起こりうる。この様な現象が起こる理由について説明する。

ペースメーカ像は、図３２に示すように、肺野に囲まれる位置に写り込む。従って、ペースメーカ像の上部も下部も肺野となる。このペースメーカ像を貫くように画素配列Ｎが設定された場合について考えてみる。

図３３は、画素配列Ｎ上の画素の配列の構成を具体的に示している。画素配列Ｎは、図９と同じように空気が写り込んだ空気領域と被検体の肺野が写り込んだ肺野領域と、空気領域と肺野領域との間にある被検体の肩部が写り込んだ中間領域を有している。図２７と異なる点は、肺野領域にペースメーカ像に係るペースメーカ領域が挿入されていることにある。画素配列Ｎ上の各領域を暗い順に並べると、ペースメーカ領域、中間領域、肺野領域、空気領域となる。肺野領域は、ペースメーカ領域によって分断される。分断された肺野領域のうち、中間領域に近い側の領域断片を肺野領域Ｌ１と呼び、中間領域に遠い側の領域断片を肺野領域Ｌ２と呼ぶことにする。

図３４は、画素配列Ｎに関する画素値プロファイルと移動平均プロファイルとを重ねて表示している。このとき注目すべきは、肺野領域Ｌ１と、ペースメーカ領域との境目である。ペースメーカ領域における画素値プロファイルは、移動平均プロファイルよりも低い。画素値プロファイルは、暗いペースメーカ領域を示す低い値を示す一方、移動平均プロファイルは、明るい肺野領域Ｌ２に引きずられて高い値をとる。ところが、肺野領域Ｌ１における画素値プロファイルは、移動平均プロファイルよりも高い。画素値プロファイルは、明るい肺野領域Ｌ１を示す高い値を示す一方、移動平均プロファイルは、暗いペースメーカ領域に引きずられて低い値をとる。したがって、肺野領域Ｌ１と、ペースメーカ領域との境目においては画素値プロファイルと移動平均プロファイルとの間での逆転が生じる。

被検体の内部から空気領域に向かう方向（図３４における矢印参照）に２つのプロファイルを比較したとき、移動平均プロファイルを下回っていた画素値プロファイルが追い抜いて移動平均プロファイルを上回るようになるプロファイルの逆転が生じている。したがって、交点ｂは、交点特定部１２Ｔ３が有している探索の条件を全て満たしてしまう。

この様な事情から、Ｘ線画像にペースメーカ像が写り込んでいると、交点特定部１２Ｔ３が肺野領域Ｌ１とペースメーカ領域との境目付近にある交点ｂを探索してきてしまう可能性がある。そこで、本発明によれば、位置の異なる複数の画素配列のそれぞれについて交点の探索を行い、これら交点のうち最も被検体の頭部側（空気領域側）に位置するものを空気領域と中間領域の境目付近にある交点と認定することにより、この様な誤認が生じないような構成になっている。

図３５は、交点特定部１２Ｔ３が複数の交点から最終的に一つの交点を選出する様子を説明している。互いに平行な画素配列Ｍと画素配列Ｎとについて、交点の探索を行い、画素配列Ｍについては交点ａ，画素配列Ｎについては交点ｂが発見されたとする。交点特定部１２Ｔ３は、交点ａ，ｂのうち、空気領域に近い側の交点ａが最終的な探索結果であるものと認識し、交点ｂは、発見しなかったものとして処理する。交点特定部１２Ｔ３は、当該探索動作を互いに平行となっている複数の画素配列について実行することにより、由来の画素配列が異なる各交点のうち最も画素配列の前端側にあるものを特定する。

この様な動作を行うことにより、交点特定部１２Ｔ３は、肺野領域Ｌ１とペースメーカ領域との境目を空気領域と中間領域との境目と誤認してしまうことがない。肺野領域Ｌ１とペースメーカ領域との境目は、空気領域と中間領域との境目と比較して空気領域から遠い位置に現れるはずであり、交点特定部１２Ｔ３により選出の対象とならないからである。

＜肺野上端の認識：交点とアノテーション像との関係＞
続いて、交点とアノテーションとの関係について説明する。アノテーションとは、図５８の文字「Ｒ」のような、Ｘ線画像の空気領域に挿入される図形である。このアノテーションの付近において画素値プロファイルと移動平均プロファイルとの間で逆転が生じることが起こりえる。従って、アノテーション像がＸ線画像に写り込んでいるとアノテーション像と空気領域との境目で、図３４で説明したように両プロファイルの交点が発生し、この交点が空気領域と中間領域との境目で発生する交点と区別がつかなくなるのではないかと思われる。

この点、本発明によれば、ある画素配列Ｍについて、被検体の内部から空気領域に向かう方向（図１１における矢印参照）に２つのプロファイルを比較したとき、移動平均プロファイルを下回っていた画素値プロファイルが追い抜いて移動平均プロファイルを上回るようになるプロファイルの逆転が生じている交点が複数ある場合、交点特定部１２Ｔ３は、これらの交点のうち肺野領域に近い側の交点が画素配列Ｍについての探索結果であるものと認識し、その他の交点は発見しなかったものとして処理するようにしている。

図３６の例でいえば、交点ａ１の方が交点ａ２よりも肺野領域に近いので、交点特定部１２Ｔ３は、交点ａ２が画素配列Ｍに係る交点であると認定する。この様な動作を行うことにより、交点特定部１２Ｔ３は、空気領域とアノテーションとの境目を空気領域と中間領域との境目と誤認してしまうことがない。空気領域とアノテーションとの境目は、空気領域と中間領域との境目と比較して肺野領域から遠い位置に現れるはずであり、交点特定部１２Ｔ３の認識の対象とならないからである。交点特定部１２Ｔ３は、画素配列における後端から前端に向かう方向から画素値プロファイルが移動平均プロファイルを追い抜いている位置に現れる両プロファイルの交点が同じ画素配列上に現れる場合、最も画素配列の後端側の交点を探索する。

交点特定部１２Ｔ３の実際の動作としては、両プロファイルの比較を画素配列Ｍの後端から前端に向けて（肺野領域から空気領域に向かう方向に）逐次行い、初めて見つかった交点を探索結果と認定し、この時点で探索を切り上げる構成とすることができる。したがって、図３６に示す交点ａ１が実際に交点特定部１２Ｔ３により発見されるとは限らない。この構成の場合、交点特定部１２Ｔ３は、交点ａ１の存在すら認識せずに、動作を終了することになる。

交点特定部１２Ｔ３は、この様な探索条件に基づいて交点ａを特定し、画素配列Ｍにおける交点ａの位置情報をシフト部１２Ｔ４に送出する。シフト部１２Ｔ４は、図３１に示すように、交点ａの位置から中間領域から空気領域に向かう方向に所定の距離Ｄだけ移動した位置をトリミング位置に設定する。シフト部１２Ｔ４は、交点よりも所定幅だけ画素配列の前端側にある放射線画像上の位置を元画像Ｐ０に写り込む被検体の輪郭の上端に係る位置に設定する。

図３７は、シフト部１２Ｔ４により設定された胴体部上端を示している。この胴体部上端は、被検体の肩部の位置を表しており、肺野よりも上側に現れる。元画像Ｐ０において被検体の肩は、肺野よりも上側に写り込んでいるからである。また、胴体部上端は、被検体のあご部よりも下側に現れる。元画像Ｐ０において被検体の肩は、あご部よりも下側に写り込んでいるからである。つまり、胴体部上端は、被検体のあご部と肺野とを分断するような位置にあることになる。

図３８は、上側領域設定部１２Ｔがシフト部１２Ｔ４の設定した胴体部上端に基づいて上側領域を設定する様子を示している。上側領域の上辺は、胴体部上端の位置に設定される。上側領域の下辺の位置は、元画像Ｐ０の取得前に予め設定しておくことができる。

肺野上端認識部１３Ｔは、合計値プロファイルＰＹの中から肺野の上端に相当する部分を探索する。しかし、合計値プロファイルＰＹは、元画像Ｐ０全体についてのプロファイルであるから、肺野の上端の探索に必要のない領域も含んでいる。そこで、本発明では、図３８に示すように上側領域設定部１２Ｔが肺野の上端の大まかな位置を予測して、元画像Ｐ０上における肺野の上端を含む領域を設定するようになっている。この上端を含む領域が上側領域である。上側領域の右辺、左辺は元画像Ｐ０の右辺、左辺のそれぞれと一致し、下辺は、肺野を通過する位置（横断する位置）に設定される。したがって、下側領域に写り込む肺野は、下側が途切れている。この下辺の画像上の位置は、元画像Ｐ０の取得前に予め設定しておくことができる。

図３８を見ると、上側領域の上辺が元画像の上辺に一致していないことに気がつく。このような現象が起こるのは、上側領域設定部１２Ｔがシフト部１２Ｔ４の認識した胴体部上端を上側領域の上辺に設定したからである。これにより上側領域に被検体のあご部を除外することができる。このようにして上側領域設定部１２Ｔは、被検体のあご部を除外して上側領域を設定する。本発明に係る構成によれば、被検体のあご部を肺野上端と誤認してしまうことがない。被検体のあご部には肺野の上端が存在しないという扱いで上端の探索が行われるからである。なお、肺野上端の認識の際生じる誤認の詳細については、図１８を用いて説明済みである。

元画像Ｐ０において右側領域以外の領域は除外領域と呼ぶことにする。この除外領域は、元画像Ｐ０において、上と下に分かれて分布する。したがって、上側領域は、２つの除外領域から上下方向に挟まれた位置に存在する。

上側領域の位置を示すデータは、肺野上端認識部１３Ｔに送出される。肺野上端認識部１３Ｔは、図３９に示すように上側領域に対応する合計値プロファイルＰＹ上の範囲を肺野の上端を探索するときの範囲である探索範囲と認識し、図３８で説明した除外領域に相当する合計値プロファイルＰＹ上の範囲については探索を実行しない。

肺野上端認識部１３Ｔは、図３９に示すように、合計値プロファイルＰＹ上の探索範囲内で合計値が最低となっている位置Ｔを探索し、位置Ｔを肺野の上端と認定する。合計値プロファイルＰＹ上において合計値が最も低い位置は、配列全体に亘って被検体の体幹部が写り込み、かつ、肺野が含まれていない画素列の位置を表している。この位置は、肺野の外側でありながら、肺野に極めて近い位置となっている。この様になる理由については、図４０に説明されている。図４０は、図１６で説明した画素列Ｂが位置Ｔにある場合を説明している。画素列Ｂを位置Ｔから上側に動かすと、画素列Ｂに対応する合計値は次第に大きくなる。画素列Ｂが被検体の頭部に向かうに従って、次第に暗い肩の部分が減り、代わりに明るい空気の部分が増えるからである。また、画素列Ｂを位置Ｔから下側に動かすと、画素列Ｂに対応する合計値は次第に大きくなる。画素列Ｂが肺野に向かうに従って次第に暗い肩の部分が減り、代わりに明るい肺野の部分が増えるからである。

図４１は、ここまでの説明でなされた肺野端部の認識をまとめて描いている。肺野右端認識部１３Ｒ，肺野左端認識部１３Ｌ，肺野上端認識部１３Ｔにより、元画像Ｐ０における肺野の端が左右上方向について認識された。

＜肺野下端の認識＞
最後に、本発明における肺野下端の認識について説明する。肺野下端の認識については、合計値プロファイルＰＹが使用される。肺野の上下端を発見しようとするとき、図８ないし図１５で説明した画像の横方向についての処理ではなく、当該処理を９０°回転させた縦方向についての処理が必要となるからである。

肺野下端の認識は、これまでの肺野右端、左端、上端とは異なる特別な事情がある。すなわち、図４２に示すように、右肺の下端と左肺の下端が必ずしも一致しないのである。この様な事情は、元画像Ｐ０から肺野全体を取り出そうするときには都合がよくない。図４２の場合は、右肺が左肺よりも下側に伸びている。したがって、右肺の下端を肺野の下端にする必要がある。仮に、左肺の下端を肺野の下端にしてしまうと、元画像Ｐ０から肺野を切り出すときに右肺の下側が途切れてしまう。

そこで、肺野の下端の認識には、元画像Ｐ０を右半分と左半分とに分断する構成となっている。図４３は、画像分割部１０（図７参照）が元画像Ｐ０を縦に二等分して右肺が写り込んだ右画像と左肺が写り込んだ左画像を生成する様子を示している。

＜肺野下端の認識：左画像についての画像処理＞
以降、左肺を写し込んだ左画像についての画像処理を説明する。図４４は、左画像に基づいて合計値プロファイルＰＹＬを生成する様子を示している。左画像には、画素が縦横に並んでいるのであるから、左画像には、横に伸びる画素列が縦方向に配列していると捉えることができる。縦方向プロファイル生成部１１Ｙは、これら画素列について合計値の算出を行い、図１７に示すように画素列の位置と合計値とが関連したプロファイルを生成する。このプロファイルが合計値プロファイルＰＹＬである。合計値プロファイルＰＹＬは、肺野下端認識部１３Ｕに送出される。

肺野下端認識部１３Ｕは、合計値プロファイルＰＹＬの中から左肺の下端に相当する部分を探索する。しかし、合計値プロファイルＰＹＬは、左画像全体についてのプロファイルであるから、左肺の下端の探索に必要のない領域も含んでいる。そこで、本発明では、図４５に示すように下側領域設定部１２Ｕが肺野の下端の大まかな位置を予測して、左画像上における左肺の下端（画像の下端側にある肺野の端部）を含む領域を設定するようになっている。この下端を含む領域を下側領域と呼ぶことにする。下側領域の下辺、右辺、左辺は左画像の下辺、右辺、左辺のそれぞれと一致し、上辺は、左肺を通過する位置（横断する位置）に設定される。したがって、下側領域に写り込む左肺は、上側が途切れている。元画像Ｐ０において下側領域以外の領域は除外領域と呼ぶことにし、特に被検体のあご部、肩部が属している。この下側領域の画像上の位置は、元画像Ｐ０の取得前に予め設定しておくことができる。

下側領域の位置を示すデータは、肺野下端認識部１３Ｕに送出される。肺野下端認識部１３Ｕは、図４６に示すように下側領域に対応する合計値プロファイルＰＹＬ上の範囲を肺野の上端を探索するときの範囲である探索範囲と認識し、図４５で説明した除外領域に相当する合計値プロファイルＰＹＬ上の範囲については探索を実行しない。

ここで、肺野下端の認識に関する特別な事情について説明する。肺野右端、左端、上端の探索は、合計値プロファイル上で定められた範囲から合計値が最低となっている位置を探すことでなされた。このような探索方法は、肺野下側の探索には通用しない。その理由は図４６に示す合計値プロファイルＰＹＬの右側に合計値の低い値が集まっていることにある。この部分は、左画像における肺野の下側の部分に相当する。この部分は、被検体の内蔵が充填している部分である。被検体の内蔵は肺野に比べて放射線を通過させにくく、左画像の下側に広く暗い影となって分布している。したがって、図４６における合計値プロファイルＰＹＬの右側は、低い合計値が連続し、どの部分が肺野下端にあたるか見分けがつかない。

したがって、肺野の下端は、合計値プロファイルＰＹＬの微分値に基づいて決定される。すなわち、肺野下端認識部１３Ｕは、合計値プロファイルＰＹＬを位置で微分して、微分値が最低となっている位置を探し出しこの位置を下端ＵＬとして認識する。微分値が最低となっている位置は、肺野と横隔膜の境目に現れる。これを一見するとペースメーカやアノテーションの影響が懸念される。しかし、肺野の下端は、上端、右端、左端とは異なり、付近にペースメーカやアノテーションが位置しない。したがって、下端についてはこの様な認識の方法でもペースメーカやアノテーションの影響を受けて誤認が生じることがない。

＜肺野下端の認識：右画像についての画像処理＞
縦方向プロファイル生成部１１Ｙ，下側領域設定部１２Ｕ，および肺野下端認識部１３Ｕは、図４３で説明した右画像についても左画像でしたのと同様の画像処理を施す。これにより、右画像に写り込む右肺についても肺野下端が認識される。図４７は、左画像で左肺の下端ＵＬが認識される様子と、右画像で右肺の下端ＵＲが認識される様子とを表している。

＜肺野下端の認識：肺野全体についての下端の認識＞
肺野下端認識部１３Ｕは、左肺の下端ＵＬと右肺の下端ＵＲに基づいて肺野全体の下端を認識する。すなわち、図４８に示すように肺野下端認識部１３Ｕは、左肺の下端ＵＬと右肺の下端ＵＲとを比較して、より元画像Ｐ０の下側に位置するものを肺野の下端Ｕとして認識する。本発明の肺野下端認識部１３Ｕは、左肺の下端ＵＬを認識するとともに、右肺の下端ＵＲを認識し、元画像Ｐ０画像における左肺の下端ＵＬの位置と右肺の下端ＵＲの位置とを比較して、より画像の下側にあるものを肺野の下端Ｕであるものと認識する。

肺野下端認識部１３Ｕがこのような動作をすることにより、肺野を構成する両肺のうち、より元画像Ｐ０の下側に伸びているものを基準に肺野の下端が決定されるので、トリミングをしたときに肺野の一部が欠損してしまうことがない。

図４９左側は、ここまでの説明でなされた肺野端部の認識をまとめて描いている。肺野右端認識部１３Ｒ，肺野左端認識部１３Ｌ，肺野上端認識部１３Ｔ，肺野下端認識部１３Ｕにより、元画像Ｐ０における肺野の端が左右上下方向について認識された。この様な肺野の端部の認識方法は、肺野全体を元画像Ｐ０から切り出すトリミング処理を実行するときに都合がよい。右端Ｒ，左端Ｌ，上端Ｔ，下端Ｕはいずれも、肺野外部にあり、この位置で画像の切り出しを行っても、肺野の一部が途切れてしまうことがないからである。

＜トリミング部１４＞
端部認識部１３が認識した肺野の上下左右端の位置を示すデータは、トリミング部１４に送出される。トリミング部１４は、図４９に示すように、肺野の４端に基づいて元画像Ｐ０の切り出し処理を行い、肺野の４端が画像の端になるようなトリミング画像を生成する。トリミング画像は、元画像Ｐ０から周辺部ごと肺野を取り出したものとなっている。トリミング部１４は、肺野左端認識部１３Ｌ，肺野右端認識部１３Ｒ，肺野上端認識部１３Ｔ，肺野下端認識部１３Ｕによって特定された肺や領域の端の位置に基づいて、元画像Ｐ０から肺野領域の画像が抽出されたトリミング画像を生成する。

トリミング画像は、肺野輝度調整部１５に送出される。肺野輝度調整部１５は、トリミング画像全体に対して輝度調整を実行する。この動作により、肺野は、濃淡が確実に強調され視認性が改善される。

＜本発明の効果＞
図５０は、本発明の効果について説明している。本発明に係る肺野端部の決定方法によれば、元画像Ｐ０に写り込むペースメーカやアノテーションにより肺野端部の認識に誤認が生じることがない。

図５０は、図１２の画素列Ａ１にペースメーカが、画素列Ａ３にアノテーションが写り込んでいる場合を説明している。このうち画素列Ａ１，Ａ２は、図１２左側に示すようにいずれも被検体の体幹部に属する画素列であり、画素列Ａ１は肺野を通過し、画素列Ａ２は、肺野の外側に位置する。画素列Ａ３は、被検体の体幹外に位置している。

図５０の画素列Ａ１には、図１２の場合と異なり、ペースメーカが写り込んでいる。ではあるものの、図５０の画素列Ａ１には明るい肺野が十分に広く写り込んでいるので、画素列Ａ１の合計値は図１２の画素列Ａ１のものと比べてさほど変化はない。同様に、図５０の画素列Ａ３には、図１２の場合と異なり、アノテーションが写り込んでいる。ではあるものの、図５０の画素列Ａ３には明るい空気が写り込んでいる領域が十分に広いので、画素列Ａ３の合計値は図１２の画素列Ａ３のものと比べてさほど変化はない。したがって、図５０の場合でも図１２と同様、画素列Ａ２の部分が肺野の端部と認識される。

このように、本発明によれば元画像Ｐ０にペースメーカやアノテーションが写り込んでいたとしても、その影響により肺野端部が誤認されることがない。

以上のように、本発明によれば、放射線画像に写り込む肺野の位置を確実に認識することにより、肺野の視認性を確実に向上することができる。すなわち、本発明によれば、従来のようにエッジ強調画像に基づいて合計値プロファイルを生成するのではなく、放射線画像に基づいて合計値プロファイルを生成する構成となっているのである。

エッジ強調画像には、画像上のペースメーカの輪郭やアノテーションの輪郭が極めて強く強調されている。したがって、エッジ強調画像に基づいて合計値プロファイルは、ペースメーカやアノテーションに大きく影響される。このことは、ペースメーカやアノテーションの有無で合計値プロファイルの形状が大きく変化することを意味する。ペースメーカやアノテーションは、肺野の端部の誤認の原因となる。

これに比べて、本願発明によれば、放射線画像に基づいて合計値プロファイルが生成される。放射線画像に写り込むペースメーカやアノテーションは、画像上で暗めに写り込んでいるだけであり、エッジ強調によりその存在が特に強調されているわけではない。したがって、本発明に係る合計値プロファイルは、ペースメーカやアノテーションにさほど影響されない。したがって、本発明によれば、ペースメーカやアノテーションにより肺野端部の誤認が生じてしまうことがない。

本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。

（１）本発明に係る画像処理装置は、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し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（または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。

（２）本発明に係る画像処理装置は、放射線撮影装置に搭載することができる。

（３）横方向プロファイル生成部１１Ｘは、画素が縦方向に画素１つの幅で配列した画素配列が横方向に配列することで元画像Ｐ０が生成されているものと認識し、縦方向に伸びた画素配列に属する画素の画素値を平均した平均値の算出を画素配列の各々について行い、画素配列の位置と平均値とが関連した横方向に伸びるプロファイルである平均値プロファイルを生成するように構成しても良い。この場合、各部１３Ｌ，１３Ｒは、この平均値プロファイルの最小値を探索することにより動作することになる。

（４）縦方向プロファイル生成部１１Ｙは、画素が横方向に画素１つの幅で配列した画素配列が縦方向に配列することで画像が生成されているものと認識し、横方向に伸びた画素配列に属する画素の画素値を平均した平均値の算出を画素配列の各々について行い、画素配列の位置と平均値とが関連した縦方向に伸びるプロファイルである縦方向プロファイルを生成するように構成しても良い。この場合、各部１３Ｔ，１３Ｕは、この平均値プロファイルの最小値を探索することにより動作することになる。

１１Ｙ 縦方向プロファイル生成部（縦方向プロファイル生成手段）
１１Ｘ 横方向プロファイル生成部（横方向プロファイル生成手段）
１２Ｌ 左側領域設定部（左側領域設定手段）
１２Ｒ 右側領域設定部（右側領域設定手段）
１２Ｔ 上側領域設定部（上側領域設定手段）
１２Ｕ 下側領域設定部（下側領域設定手段）
１３Ｌ 肺野左端認識部（肺野左端認識手段）
１３Ｒ 肺野右端認識部（肺野右端認識手段）
１３Ｔ 肺野上端認識部（肺野上端認識手段）
１３Ｕ 肺野下端認識部（肺野下端認識手段）
１４ トリミング部（トリミング手段）
１５ 肺野輝度調整部（肺野輝度調整手段）

Claims (7)

1. 被検体の肺野が縦方向に写り込んだ放射線画像中の肺野領域を特定する画像処理装置において、
   （Ａ１）前記放射線画像の各画素列に属する画素値を画素列毎に合計または平均することにより横方向プロファイルを生成する横方向プロファイル生成手段と、
   （Ｂ１）前記放射線画像から所定幅の中央付近を除いた右側領域又は左側領域において前記横方向プロファイルの値が最小となる位置を、前記肺野領域の右端又は左端として特定する肺野端特定手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   前記肺野端特定手段における前記所定幅は、前記放射線画像の中央付近に縦長の線として写り込む被検体の椎骨を避けた幅であることを特徴とする画像処理装置。
3. 被検体の肺野が縦方向に写り込んだ放射線画像中の肺野領域を特定する画像処理装置において、
   （Ａ２）前記放射線画像の各画素行に属する画素値を画素行毎に合計または平均することにより縦方向プロファイルを生成する縦方向プロファイル生成手段と、
   （Ｂ２）前記放射線画像の上側領域において前記縦方向プロファイルの値が最小となる位置を、前記肺野領域の上端として特定する肺野端特定手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項３に記載の画像処理装置において、
   前記肺野端特定手段は、前記被検体のあご部を除外して上側領域を設定することを特徴とする画像処理装置。
5. 被検体の肺野が縦方向に写り込んだ放射線画像中の肺野領域を特定する画像処理装置において、
   （Ａ２）前記放射線画像の各画素行に属する画素値を画素行毎に合計または平均することにより縦方向プロファイルを生成する縦方向プロファイル生成手段と、
   （Ｂ３）前記放射線画像に写り込む肺野の下端を含んだ下側領域において前記縦方向プロファイルの値の変化が最大となる位置を前記肺野領域の下端として特定する肺野端特定手段とを備え、
   前記肺野端特定手段は、左肺の下端を認識するとともに右肺の下端を認識し、画像における左肺の下端の位置と右肺の下端の位置とを比較して、より画像の下側にあるものを肺野の下端であるものと認識することを特徴とする画像処理装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の肺野端特定手段によって特定された前記肺や領域の端の位置に基づいて、前記放射線画像から肺野領域の画像が抽出されたトリミング画像を生成するトリミング手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
7. 請求項６に記載の画像処理装置において、
   前記トリミング画像についてコントラストを調整する肺野輝度調整手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
   

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