JP2018019874A - 放射線撮影装置、放射線撮影システム、放射線撮影方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 長尺撮影における照射野認識の、プレビュー表示用の処理速度と、診断用の認識精度を両立する放射線撮影システム及び放射線撮影方法を提供する。【解決手段】 本発明に係る放射線撮影装置は、空間的に異なる位置に配置された放射線検出部に放射線を照射して得られる複数の部分画像を生成する第１の画像生成手段と、前記複数の部分画像における放射線照射野の輪郭候補を抽出する抽出手段と、前記複数の部分画像の相対位置関係を算出する算出手段と、前記相対位置関係に基づいて、前記部分画像を合成して長尺画像を生成する第２の画像生成手段と、前記相対位置関係に基づいて、前記輪郭候補から前記長尺画像の放射線照射野を特定する特定手段と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、放射線画像の撮影を行う放射線撮影装置、放射線撮影システム、放射線撮影方法、及びプログラムに関する。

近年の医療分野では、被検者の脊髄や下肢などの全体や被検者の全身を撮影するといった、広い観察領域の撮影（以下、長尺撮影と称する）が行われている。特許文献１には、複数の放射線検出器（放射線撮影装置）を並べて撮影することで、長尺撮影を行うことができる放射線撮影システムが開示されている。この複数の放射線検出器は、それぞれが入射された放射線に基づいて放射線データを出力し、これを複数の画像データに変換した後で合成することにより長尺画像を生成する。

一方、放射線撮影では診断などに関係ない被検者の部分への放射線照射を防ぐため、放射線発生部に鉛版などの放射線遮蔽物質を照射野絞りとして設置することが行われている。この照射野絞りは、放射線撮影時の放射線の照射野領域を設定することで、生成される放射線画像に、放射線の照射された領域（照射野）と放射線の遮蔽された領域（遮蔽野）を生じさせる。また、特許文献２には、入力された照射野候補領域の形状に関する情報に基づいて照射野認識を行うことが記載されている。

特開２０１２−０４０１４０号公報 特開２００５−２１８５８１号公報

しかしながら、長尺撮影においても照射野絞りによる照射野領域の設定は行われるが、複数の画像データを合成して長尺画像を生成するため、画像データ間の位置合わせに処理時間を要する。したがって、長尺画像の照射野認識を迅速に行うことは難しい。

本発明に係る放射線撮影装置は、空間的に異なる位置に配置された放射線検出部に放射線を照射して得られる複数の部分画像を生成する第１の画像生成手段と、前記複数の部分画像における放射線照射野の輪郭候補を抽出する抽出手段と、前記複数の部分画像の相対位置関係を算出する算出手段と、前記相対位置関係に基づいて、前記部分画像を合成して長尺画像を生成する第２の画像生成手段と、前記相対位置関係に基づいて、前記輪郭候補から前記長尺画像の放射線照射野を特定する特定手段と、を備える。

本発明によれば、長尺画像における照射野認識を迅速に行うことができる。

本発明に係る実施形態が適用される放射線撮影システムの概略構成を示す図である。 複数の部分画像から長尺画像を生成することを示す図である。 複数の部分画像と相対位置関係の例を示す図である。 複数の部分画像と長尺画像との関係の例を示す図である。 長尺照射野認識部の動作の一例を示すフローチャートである。 部分画像と長尺画像における照射野の輪郭候補の一例を示す図である。 長尺画像を複数の部分画像に分離することを示す図である。 画像処理部の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る実施形態が適用される放射線撮影システムの処理の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

（放射線撮影システム１００の概略構成）
図１は、本発明が適用される長尺撮影可能な放射線撮影システム１００の概略構成を示す図である。放射線撮影システム１００は、放射線発生部１０１、放射線検出部１０２、データ収集部１０３、前処理部１０４、ＣＰＵ１０５、メインメモリ１０６、操作部１０７、表示部１０８、及び画像処理部１０９を備えている。さらに、これらは、ＣＰＵバス１１０を介して互いにデータ授受が可能となるように接続されている。

放射線検出部１０２は、例えば、２つ以上の複数の放射線検出器を被写体の長手方向に並べたものであり、１枚の放射線検出器には収まりきらない大きな被写体１４０を対象とする長尺撮影を行うことができる。また、放射線発生部１０１の照射面には、放射線を遮蔽する絞り１１１が設置されている。操作者は、絞り１１１により、照射範囲１１２の大きさを調整することが可能である。

（放射線撮影時の動作）
上述した放射線撮影システム１００において、メインメモリ１０６は、ＣＰＵ１０５での処理に必要な各種データを記憶するとともに、ＣＰＵ１０５のワーキング・メモリとして機能する。ＣＰＵ１０５は、メインメモリ１０６を用いて、操作部１０７からの操作に従い、装置全体の動作制御などを行う。これにより、放射線撮影装置を含む放射線撮影システム１００は、以下のように動作する。

まず、操作部１０７を介してユーザから撮影指示が入力されると、この撮影指示は、ＣＰＵ１０５によりデータ収集部１０３に伝えられる。ＣＰＵ１０５は、撮影指示を受けると、放射線発生部１０１及び放射線検出部１０２を制御して放射線撮影を実行させる。

放射線撮影では、放射線発生部１０１が放射線ビームを照射し、放射線ビームは絞り１１１によって制限された照射範囲１１２内に照射される。放射線ビームは、照射範囲１１２内の被写体１４０を減衰しながら透過し、放射線検出部１０２に到達する。

（放射線検出部）
上述した通り、本実施の形態では、被写体１４０は、１つの放射線検出器に収まりきらない大きさ（広い観察領域）であることを想定している。これは、例えば、人体の全脊椎領域である。この全脊椎領域を撮影するために、放射線検出部１０２は、図１に示すように、一部分が空間的に重複するように並べて配置された複数の放射線検出器（放射線検出部）１０２−１，１０２−２，１０２−３を含む。

複数の放射線検出器１０２−１，１０２−２，１０２−３は、被写体１４０を透過してきた放射線ビームを受けて、放射線強度に応じた信号を個別に出力する。すなわち、放射線検出部１０２全体で見れば、１度の放射線照射で、複数の放射線検出器１０２−１，１０２−２，１０２−３から複数の放射線強度信号が出力される。この複数の放射線強度信号の数は、放射線検出部１０２を構成する放射線検出器の数である。

データ収集部（第１の画像生成部）１０３は、空間的に異なる位置に配置された放射線検出器１０２−１，１０２−２，１０２−３に放射線を照射して得られる複数の部分画像を生成する。第１の画像生成部は、空間的に異なる位置に配置された複数の放射線検出器１０２−１，１０２−２，１０２−３に放射線を照射することにより、複数の部分画像を取得する。

また、第１の画像生成部は、放射線の照射ごとに、空間的に異なる位置に放射線検出器を移動させて配置することにより、複数の部分画像を取得してもよい。例えば、放射線検出部１０２は、空間的配置を変更可能な単一の放射線検出器であって、人体の全脊椎領域を撮影するために、放射線検出器の空間的配置を変えながら複数回放射線照射を行ってもよい。

放射線検出器は、放射線照射ごとにその放射線強度に応じた信号を出力する。配置を変更しながら放射線撮影する場合も、放射線検出器の一部は、空間的に重複する部分を有する。この場合、複数の放射線強度信号の数は、放射線検出器に放射線が照射された回数である。すなわち、放射線検出部１０２は、放射線照射の回数の異なる複数の放射線強度信号を出力する。

以上、放射線検出部１０２は、複数の放射線強度信号をデータ収集部１０３に出力する。データ収集部１０３は、複数の信号をデジタル信号に変換し、複数の画像データとして前処理部１０４に供給する。前処理部１０４は、データ収集部１０３から供給された複数の画像データに対して、オフセット補正やゲイン補正などの前処理を行う。この前処理部１０４で前処理が行われた複数の画像データは、ＣＰＵ１０５を介して、メインメモリ１０６、画像処理部１０９に順次転送される。

（長尺画像と部分画像）
画像処理部１０９は、相対位置算出部１１３と、長尺画像合成部１１４とを含む。

相対位置算出部（算出部）１１３は、複数の部分画像の相対位置関係を算出する。相対位置算出部１１３は、一部分が空間的に重なり合うように配置された放射線検出器の出力から生成される画像データセット間の相対位置関係を計算する。また、長尺画像合成部（第２の画像生成部）１１４は、相対位置関係に基づいて、部分画像を合成して長尺画像を生成する。

長尺画像合成部１１４は、相対位置算出部１１３が求めた相対位置関係に基づいて、画像データセットを合成して長尺画像を生成する。以下の説明では、１つの放射線検出器が１回の放射線撮影で出力する放射線強度信号から生成される画像データを、「部分画像」と表記し、複数の部分画像の画像データセットを合成することで被写体１３０の全域を描出した画像を、「長尺画像」と表記する。

画像データセット（部分画像Ｉ１，Ｉ２）の相対位置関係に基づいて、相対位置算出部１１３と長尺画像合成部１１４により、長尺画像ＩＬが生成されることを、図２を用いて説明する。

（相対位置算出部）
相対位置算出部１１３が行う画像データセットの相対位置関係の計算方法は、従来の手法を用いればよく、特に限定されない。例えば、画像データセットの相対位置関係を変えながら、画像データセットの重複領域の相違度（又は、類似度）を求め、その相違度が最小（又は、類似度が最大）となる相対位置関係の計算方法が用いられる。

この方法で画像データセット（部分画像Ｉ１，Ｉ２）を合成する場合、図３に示すように、画像データセットの一方（部分画像Ｉ１）の１点（図３では左上端）を原点Ｏとする座標系（ｘ_１，ｙ_１）を考える。また、他方（部分画像Ｉ２）の座標系（ｘ_２，ｙ_２）を座標系（ｘ_１，ｙ_１）で表す。この場合、他方（部分画像Ｉ２）の座標系（ｘ_２，ｙ_２）の原点位置は、（ｘ_１，ｙ_１）＝（ｓｘ，ｓｙ）で表され、部分画像Ｉ１，Ｉ２の重複領域から計算される相違度Ｓは、式（１）で定義される。

上式において、ｏｈは重複領域の高さであり、ｏｗは重複領域の幅である。相違度Ｓは、部分画像Ｉ１，Ｉ２の重複領域における画像信号の差が小さいほど小さくなる。画像信号とは、被写体を透過して放射線検出部に入射した放射線を変換して得られる信号であり、画像信号の差が小さいことは同じ被写体を透過してきた放射線を変換した画像信号であると考えられる。したがって、この場合、所定の範囲で位置（ｓｘ,ｓｙ）を変えながら相違度Ｓを計算する。そして、相違度Ｓが最小となる位置（ｓｘ，ｓｙ）に基づいて、相対位置算出部１１３は、部分画像Ｉ１，Ｉ２の相対位置関係を算出すればよい。

また、部分画像Ｉ１，Ｉ２の相対位置関係として、例えば、放射線検出器の傾きや放射線発生部からの距離に起因する部分画像Ｉ１に対する部分画像Ｉ２の相対回転角度ｒ及び相対拡大縮小率ｓも調整されることが望ましい。この場合、部分画像Ｉ２を回転角度ｒで回転し、拡大縮小率ｓで拡大縮小した画像をＩ２ｒｓとして、部分画像Ｉ１に対する画像Ｉ２ｒｓの原点位置を（ｘ_１，ｙ_１）＝（ｓｘ，ｓｙ）としたときの相違度Ｓは、式（２）で定義される。

上式によれば、所定の範囲で回転角度ｒ、拡大縮小率ｓ、及び原点位置（ｓｘ，ｓｙ）を変えながら相違度Ｓを計算し、相違度Ｓが最小となるパラメータｒ，ｓ，ｓｘ，ｓｙに基づいて、相対位置算出部１１３は、部分画像Ｉ１，Ｉ２の相対位置を算出すればよい。

このように、相対位置関係を変化させながら、複数の部分画像における重複領域の類似度又は相違度に基づいて、相対位置関係を決定する。相対位置算出部１１３は、相対位置算出部１１３は、相対位置関係として、複数の部分画像の相対位置、相対回転角度、及び相対拡大縮小率の少なくとも１つを算出する。

（長尺画像合成部）
長尺画像合成部１１４は、相対位置算出部１１３が出力する部分画像Ｉ１，Ｉ２の相対位置関係に基づいて、画像データセットを合成し、長尺画像ＩＬを生成する。長尺画像ＩＬの生成方法は、従来の手法を用いればよく、特に限定されない。

ここでは、部分画像Ｉ１に対する部分画像Ｉ２の原点位置（ｓｘ，ｓｙ）に基づいて、部分画像Ｉ１，Ｉ２の相対位置関係を表した場合における画像データセットの合成方法について説明する。

部分画像Ｉ１の画像サイズを、高さＨ１及び幅Ｗ１とする。また、部分画像Ｉ２の画像サイズを、高さＨ２及び幅Ｗ２とする。このとき、部分画像Ｉ１，Ｉ２の相対位置関係（ｓｘ，ｓｙ）を考慮して合成することにより得られる長尺画像ＩＬのサイズを、高さＨＬ及び幅ＷＬとすると、高さＨＬ及び幅ＷＬは、図４に示すように、式（３）で表される。

図４に示すように、長尺画像ＩＬは、このサイズの領域に相対位置関係（ｓｘ，ｓｙ）を保ちつつ部分画像Ｉ１，Ｉ２を貼り付けた画像である。部分画像Ｉ１，Ｉ２のいずれも存在しない領域ＩＢは、例えば、画素値ゼロで埋められる。また、重複領域ＩＤの画素値は、部分画像Ｉ１，Ｉ２の対応する画素値の平均値とする。

（部分照射野認識）
画像処理部１０９は、輪郭候補抽出部１１５、部分照射野認識部１１６、長尺照射野認識部１１７、及び長尺照射野分解部１１８を含む。

輪郭候補抽出部（抽出部）１１５は、複数の部分画像における放射線照射野の輪郭候補を抽出する。輪郭候補抽出部１１５は、それぞれの部分画像から、部分画像に含まれる照射範囲１１２に相当する照射野の輪郭候補（照射野輪郭候補）を抽出する。照射野輪郭候補の抽出方法は、従来の手法を用いればよく、特に限定されない。例えば、輪郭候補抽出部（抽出部）１１５は、部分画像をハフ変換して得られる直線を照射野輪郭候補として抽出すればよい。

部分照射野認識部（選択部）１１６は、部分画像の画像サイズに基づいて、輪郭候補の長さ、角度、位置、及び長さ比の少なくとも１つの基準を設定し、この基準に合致する輪郭を選択する。部分照射野認識部１１６は、輪郭候補抽出部１１５が抽出した照射野輪郭候補から部分照射野の輪郭として適切なものを選択し、輪郭に囲まれる領域を部分照射野として認識する。

適切な輪郭の選択方法は、従来の手法を用いればよく、特に限定されない。ここでは、部分照射野の輪郭らしさを表す評価値を定義し、評価値に基づいて上下左右の適切な輪郭を選択し、選択された輪郭で囲まれる領域を部分照射野として認識する方法について説明する。

部分画像Ｉから抽出されたＮ本の輪郭候補の内ｎ番目の輪郭候補Ｌｎを式（４）で表す。

直線である輪郭候補Ｌｎは、|ａｎ|が|ｂｎ|よりも大きければ、ｙ軸方向に対する傾きが±４５度範囲内の縦方向の直線であり、|ａｎ|が|ｂｎ|よりも小さければ、ｘ軸方向に対する傾きが±４５度範囲内の横方向の直線である。この式を用いて、照射野の輪郭が急峻なエッジであることを考慮した評価値Ｓｎを式（５）で定義する。ｎ番目の輪郭候補Ｌｎの輪郭らしさを表す評価値Ｓｎは、例えば次のように定義される。

この式は、直線である輪郭候補Ｌｎ上の画素の左右の画素の差の二乗和したものであり、輪郭の左右端において大きな値をとる。また、直線である輪郭候補Ｌｎ上の画素の上下の画素の差の二乗和を用いて評価式を定義すれば、輪郭の上下端において大きな値をとる。したがって、部分画像の上下左右について、これらの評価値が最大となる輪郭候補Ｌｎを４辺求め、４辺に囲まれる領域を部分照射野とすれば、最も部分照射野の輪郭らしい輪郭に囲まれる領域を部分照射野として認識することができる。

（長尺照射野認識）
長尺照射野認識部（特定部）１１７は、相対位置関係に基づいて、輪郭候補から長尺画像の放射線照射野を特定する。長尺照射野認識部１１７は、輪郭候補抽出部１１５が抽出した部分照射野の輪郭候補を、相対位置算出部１１３が出力した相対位置関係に基づいて合成し、長尺照射野の輪郭として適切に選択された輪郭で囲まれる領域を長尺照射野として認識（特定）する。

この場合、長尺照射野認識部１１７は、選択部として機能し、長尺画像の画像サイズに基づいて、輪郭候補の長さ、角度、位置、及び長さ比の少なくとも１つの基準を設定し、この基準に合致する輪郭を選択してもよい。

長尺照射野の認識方法は、従来の手法を用いればよく、特に限定されない。ここでは、例として図５に示すようなステップで長尺照射野を認識する方法を説明する。

ステップＳ５０１において、部分画像ごとに抽出されている輪郭候補を、部分画像Ｉ１，Ｉ２の相対位置関係に基づいて変形する。これは、部分画像ごとの座標系（ｘ_１，ｙ_１），（ｘ_２，ｙ_２）で表されている輪郭候補を、長尺画像の座標系（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）に変換することを意味している。ここでは、式（６）で表される部分画像Ｉ１上の輪郭候補Ｌ１と、部分画像Ｉ２上の輪郭候補Ｌ２を用いて説明する。

これらの輪郭候補Ｌ１、Ｌ２の式は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、それぞれの部分画像Ｉ１，Ｉ２の左上端座標を原点Ｏ１，Ｏ２とする座標系（ｘ_１，ｙ_１），（ｘ_２，ｙ_２）で表されているものとする。説明を簡単にするために、部分画像Ｉ１，Ｉ２の相対位置関係が、上で用いた説明と同様、部分画像Ｉ１に対する部分画像Ｉ２の原点位置（ｓｘ，ｓｙ）に基づいて相対位置関係が算出される。なお、ｓｘ及びｓｙは共に非負の値であるとする。

このとき、図６（ｃ）に示すように、部分画像Ｉ１の原点Ｏ１は、部分画像Ｉ１，Ｉ２を合成して得られる長尺画像ＩＬの左上端の座標と一致し、長尺画像ＩＬの座標系（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）は、部分画像Ｉ１と同様、座標Ｏ１を原点とする座標系（ｘ_１，ｙ_１）で表す。したがって、輪郭候補Ｌ１を表す式は、長尺画像ＩＬの座標系でも同じ式になる。一方、輪郭候補Ｌ２を表す式は、長尺画像ＩＬの座標系（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）に変換し、座標系（ｘ_１，ｙ_１）で表すと式（７）のようになる。

式（７）は、部分画像Ｉ２の座標系での原点Ｏ２（ｘ_２，ｙ_２）＝（０，０）が、長尺画像ＩＬの座標系（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）では（ｘ_１＋ｓｘ，ｙ_１＋ｓｙ）と表されることを示している。ここでは簡単な相対位置関係（ｓｘ，ｓｙ）を例に説明したが、例えば、部分画像Ｉ２が部分画像Ｉ１に対して相対回転角度ｒで回転され、相対拡大縮小率ｓで拡大縮小される場合は、これらに合わせた座標変換を輪郭候補に適用する。

ステップＳ５０２において、ステップＳ５０１により相対位置関係に基づいて長尺画像ＩＬの座標系で変換された各部分画像の輪郭候補のうち、同一の輪郭と推定されるものを統合する。例えば、図６（ｃ）に示す輪郭候補Ｌ１，Ｌ２のように、部分画像Ｉ１，Ｉ２を合成して長尺画像としたとき、略同一直線を構成するものを同一の輪郭であると推定し、一体として輪郭候補として扱う。

具体的には、上述した長尺画像ＩＬの座標系で表現された輪郭候補Ｌ１，Ｌ２を例とすれば、式（８）により、直線の傾きと切片が略等しい（差が所定の範囲内）と評価することで、輪郭候補Ｌ１，Ｌ２は同一の輪郭であるとして統合される。

ステップＳ５０３において、ステップＳ５０２により統合された長尺画像ＩＬの輪郭候補から、長尺照射野の輪郭として適切なものを選択し、輪郭に囲まれる領域を長尺照射野として認識する。ここでは、部分照射野認識方法と同様に、長尺照射野の輪郭らしさを表す評価値を定義し、評価値に基づいて上下左右の輪郭候補を選択し、輪郭候補に囲まれる領域を長尺照射野として認識するものとする。

適切な輪郭の選択方法は、従来の手法を用いればよく、特に限定されない。例えば、部分照射野の評価値と同様に、照射野のエッジが急峻であることも利用することにより、評価値に基づいて上下左右の適切な輪郭を選択し、選択された輪郭で囲まれる領域を長尺照射野として認識してもよい。

また、長尺画像の特徴的な情報を用いることにより、より精密な認識処理が可能である。長尺照射野認識部（選択部）１１７は、相対位置関係に基づいて、部分画像における輪郭候補を座標変換し、輪郭候補の長辺長さと短辺長さの比に基づいて、長尺画像の輪郭を選択する。

例えば、長尺照射野は、長辺の長さと短辺の長さの比が部分画像と比較して大きいことを利用すれば、長辺に位置しながら（例えば、|ａ１|＜１又は|ａ２|＜１）、所定の閾値より短い輪郭候補は、縦の輪郭としては誤りであるため、輪郭候補から除外される。言い換えれば、ステップＳ５０２で統合された輪郭候補は、正しい長尺照射野輪郭である可能性が高い。

また、長尺照射野認識部（選択部）１１７は、相対位置関係に基づいて、部分画像における輪郭候補を座標変換し、複数の部分画像の重複領域に含まれる輪郭を輪郭候補から除外する。相対位置関係が計算された画像データセットにおいて、その画像データセット間（例えば、部分画像Ｉ１，Ｉ２の重複領域）に位置するような輪郭候補は、長尺照射野を途中で分割するような輪郭であると推定され、輪郭候補から除外されてもよい。

このように、長尺照射野認識では、部分照射野輪郭の評価値とは異なる長尺照射野輪郭らしさを示す評価値を用いて、改めて輪郭候補を評価し直すことで長尺照射野輪郭を確定してもよい。

（長尺照射野分解）
長尺照射野分解部（分離部）１１８は、長尺照射野認識部（特定部）１１７により特定された長尺画像の放射線照射野を、相対位置関係に基づいて、複数の部分画像の放射線照射野に分離し、分離された放射線照射野を更新照射野として出力する。長尺照射野分解部１１８は、長尺照射野認識部１１７が認識した長尺照射野を相対位置算出部１１３が出力する相対位置関係に基づいて分解し、更新部分照射野として出力する。

この処理は、長尺画像ＩＬの座標系（ｘ_Ｌ，ｙ_Ｌ）で表されている長尺照射野が、部分画像Ｉ１，Ｉ２それぞれの座標系（ｘ_１，ｙ_１），（ｘ_２，ｙ_２）ではどのような位置になるかを、上述のステップ５０１の逆変換により求めるものである。ここでは、簡単な例として、部分画像間Ｉ１，Ｉ２の相対位置関係が、上で用いた説明と同様、部分画像Ｉ１に対する部分画像Ｉ２の原点位置が（ｓｘ，ｓｙ）であり、且つｓｘ及びｓｙが共に非負の値である場合を、図７を用いて説明する。

図７は、部分画像Ｉ１，Ｉ２を相対位置関係（ｓｘ，ｓｙ）に基づいて合成した長尺画像ＩＬ及び長尺照射野ＲＬを模式的に示したものである。長尺照射野ＲＬは、例えば、長尺画像ＩＬと同じサイズの長尺照射野内を１とし、長尺照射野外を０とする二値画像ＩＢを用いて次のように表すことができる。

このとき、部分画像Ｉ１の更新部分照射野Ｒ１は、長尺照射野ＲＬのうち、部分画像Ｉ１に相当する範囲で切り取られる領域であり、この例では部分画像Ｉ１の座標系と長尺画像ＩＬ及び二値画像ＩＢの座標系が一致しているため、次のように表すことができる。

一方、部分画像Ｉ２の更新部分照射野Ｒ２は、長尺照射野ＲＬのうち、部分画像Ｉ２に相当する範囲で切り取られる領域である。この例では部分画像Ｉ２の座標系と長尺画像ＩＬ及び二値画像ＩＢの座標系が異なることを考慮し、次のように表す。

すなわち、長尺照射野分解部１１８は上式のように、相対位置関係を考慮した座標系の変換を行うことで部分画像Ｉ１，Ｉ２ごとの部分照射野を再定義して、更新部分照射野Ｒ１，Ｒ２を得る。ここでは簡単な相対位置関係（ｓｘ，ｓｙ）を例に説明したが、例えば、部分画像Ｉ２が部分画像Ｉ１に対して相対回転角度ｒで回転され、相対拡大縮小率ｓで拡大縮小される場合は、これらに合わせた座標変換が適用される。

（部分照射野と更新部分照射野の違い）
ここで、部分照射野、長尺照射野、及び更新部分照射野について詳説する。部分照射野認識部１１６は、照射野の輪郭候補から、部分画像それぞれの情報を利用して、部分画像に対応する部分照射野を認識する。また、長尺照射野認識部１１７は、照射野の輪郭候補から、長尺画像全体の情報を利用して、長尺照射野を認識する。さらに、長尺照射野分解部１１８は、長尺照射野から、部分画像ごとの照射野へと分解することで、長尺画像全体の情報も含む更新部分照射野を得る。

すなわち、部分照射野が、対応する１枚の部分画像の情報から生成されたものであるのに対し、更新部分照射野は、長尺画像全体の情報を利用して生成されたものである。後述する通り、部分照射野認識部１１６が行う部分照射野認識は、プレビュー表示に用いることができるよう、高速に処理でき且つ大きな失敗を生じないロバストな方法であることが望ましい。一方、長尺照射野認識部１１７が行う長尺照射野の認識は、診断用画像生成に用いることができるよう、高速に処理できなくとも、精密な照射野が認識できる方法であることが望ましい。

このように、長尺照射野認識は、好適には、部分画像照射野認識では用いない相対位置情報を使い、高精度の照射野認識を行う。したがって、部分照射野認識よりも、長尺照射野認識結果の方が精度の高い照射野を出力することができており、これにより生成される更新部分照射野は、診断用に用いることのできる高精度の照射野認識結果である。

（プレビュー用画像処理部及び診断用画像処理部）
画像処理部１０９は、プレビュー用画像処理部１１９と診断用画像処理部１２０とを含む。

プレビュー用画像処理部（第１の画像処理部）１１９は、データ収集部（第１の画像生成部）１０３により生成された複数の部分画像を、プレビュー用画像として処理する。プレビュー用画像処理部１１９は、例えば、照射された放射線が適切であるか、被写体が適切な姿勢で撮影範囲に収まっているかなどを、ユーザが迅速に確認するために必要なプレビュー用部分画像を生成する。ここでは、その具体的な方法は限定しないが、好適には、部分照射野認識部１１６の出力する部分照射野内の画素値分布に基づいた階調変換を部分画像に適用することで、プレビュー用部分画像を出力する。

一方、診断用画像処理部（第２の画像処理部）１２０は、長尺画像合成部（第２の画像生成部）１１４により生成された長尺画像を、診断用画像として処理する。診断用画像処理部１２０は、一般に診断用の放射線画像に求められる高度なノイズ低減やエッジ強調処理、撮影部位ごとに最適化されたダイナミックレンジ圧縮、拡大縮小処理や回転、及びトリミングなどを施すことで、診断用画像を出力する。

診断用画像処理は、部分画像と長尺画像の両方に適用され、表示部への最終的な表示又は外部記憶装置やプリンタなどへの転送を目的とした診断用部分画像及び診断用長尺画像を生成する。長尺照射野認識部１１７が出力する長尺照射野及び長尺照射野分解部１１８が出力する更新部分照射野に対して診断用画像処理を行うことで、適切な画像を生成することが可能になる。

（画像処理部の動作フロー）
以上のような構成を備えた放射線撮影システム１００において、本実施の形態の特徴である画像処理部１０９の長尺画像撮影時の動作を、図８に示すフローチャートを用いて具体的に説明する。

ステップＳ８０１において、前処理部１０４が出力する複数の部分画像は、ＣＰＵバス１１０を介して画像処理部１０９に転送される。画像処理部１０９は、輪郭候補抽出部１１５に複数の部分画像を１枚ずつ入力し、部分画像それぞれの照射野領域の輪郭であると推定される輪郭候補を抽出する。

ステップＳ８０２において、画像処理部１０９は、輪郭候補抽出部１１５にて抽出した複数の輪郭候補を部分照射野認識部１１６に入力し、部分画像ごとに１つの照射野領域を、部分照射野として生成する。

ステップＳ８０３において、画像処理部１０９は、前処理部１０４が出力する複数の部分画像を１枚ずつと、部分照射野認識部１１６にて認識された各部分画像の部分照射野とを、プレビュー用画像処理部１１９に入力し、プレビュー用部分画像を生成する。プレビュー用部分画像は、生成され次第、ＣＰＵバス１１０を介して表示部１０８に転送され、１枚ずつプレビュー表示される。ここで、プレビュー表示は、以下に続くステップＳ８０４以降の処理時間を要する処理の前に行うことができ、高速な表示が実現できる。

ステップＳ８０４において、画像処理部１０９は、前処理部１０４が出力する複数の部分画像のうち、撮影時の放射線検出器が空間的に隣接関係にあった画像データセットを相対位置算出部１１３に入力し、画像間相対位置情報を出力する。なお、部分画像が３枚以上の場合は、画像データセットを変えながら相対位置算出部１１３に入力し、隣接する画像データセットに関する相対位置情報をそれぞれ求める。すなわち、３枚の場合は２つ、４枚の場合は３つというように、繋ぎ合せ位置（重複）の数だけ部分画像間の相対位置情報を求める。

ステップＳ８０５において、画像処理部１０９は、前処理部１０４が出力する複数の部分画像と、相対位置算出部１１３が出力する相対位置情報とを、長尺画像合成部１１４に入力し、長尺画像を出力する。

ステップＳ８０６において、画像処理部１０９は、部分照射野認識部１１６が出力する複数の部分画像それぞれの部分照射野と、相対位置算出部１１３が出力する相対位置情報とを、長尺照射野認識部１１７に入力し、長尺照射野を出力する。

ステップＳ８０７において、画像処理部１０９は、長尺画像合成部１１４が出力する長尺画像と、長尺照射野認識部１１７が出力する長尺照射野とを、診断用画像処理部１２０に入力し、診断用長尺画像を出力する。

ステップＳ８０８において、画像処理部１０９は、長尺照射野認識部１１７が出力する長尺照射野と、相関位置算出部１１３が出力する相対位置情報とを、長尺照射野分解部１１８に入力し、更新部分照射野を出力する。

ステップＳ８０９において、画像処理部１０９は、前処理部１０４が出力する複数の部分画像と、長尺照射野分解部１１８が出力する更新部分照射野とを、診断用画像処理部１２０に入力し、診断用部分画像を出力する。診断用画像処理部（第２の画像処理部）１２０、長尺画像合成部（第２の画像生成部）１１４により生成された長尺画像を、相対位置関係に基づいて分離された複数の部分画像を診断用部分画像として処理する。ここで、診断用部分画像は、更新部分照射野に基づいて改めて生成された部分画像であり、プレビュー表示の時点で行うことができなかった高精度な診断用画像生成が実現できる。

（間引き画像について）
なお、以上で説明した放射線撮影システム１００において、データ収集部１０３は、放射線検出部１０２からの画像データの収集を複数に分けて行ってもよい。データ収集部（第１の画像生成部）１０３は、部分画像を所定のデータ量以下で生成する。プレビュー用画像処理部（第１の画像処理部）１１９は、所定のデータ量以下の部分画像を、プレビュー用画像として処理する。

例えば、１度目は画像データの１／４に相当する量を間引いて収集し、２度目に残りの３／４に相当する量を収集する。そして、１度目の１／４に相当するデータから間引き画像データを生成し、これを用いてステップＳ８０３までを実行すれば、さらに高速なプレビュー表示を行うことができる。また、ステップＳ８０４の相対位置情報の算出は、２度目に収集されたデータと合わせた画像データ全体を用いて行われるように構成することで、相対位置情報算出の精度低下を防ぐことができる。

図９は、本実施形態が適用される放射線撮影システムの処理の一例を示す図である。相対位置算出部（算出部）１１３は、複数の部分画像１〜３の相対位置関係を算出し、相対位置情報を出力する。長尺画像合成部（第２の画像生成部）１１４は、相対位置関係に基づいて、部分画像１〜３を合成して長尺画像を生成する。

輪郭候補抽出部（抽出部）１１５は、複数の部分画像１〜３における放射線照射野の輪郭候補を抽出する。部分照射野認識部（選択部）１１６は、輪郭候補抽出部１１５が抽出した照射野輪郭候補から部分照射野の輪郭として適切なものを選択し、輪郭に囲まれる領域を部分照射野として認識する。

長尺照射野分解部（分離部）１１８は、長尺照射野認識部（特定部）１１７により特定された長尺画像の放射線照射野を、相対位置関係に基づいて、複数の部分画像１〜３の放射線照射野に分離し、分離された放射線照射野を更新照射野として出力する。

本実施形態によれば、放射線検出部により取得される複数の放射線画像を合成して合成画像（長尺画像）を生成する放射線撮影装置において、相対位置算出部１１３と部分照射野認識部１１６と長尺照射野認識部１１７とが備えられる。部分照射野認識部１１６は、部分画像から個別に照射野を認識することで、プレビュー用画像処理に利用可能な部分照射野を高速で生成することができる。

長尺照射野認識部１１７は、相対位置算出部１１３が生成する位置合わせ情報に基づいて、診断用画像処理に利用可能な長尺照射野を高精度に生成することができる。これにより、長尺撮影を行う放射線撮影装置の照射野認識における、プレビュー用画像の高速化と診断用画像の精度向上の両立を実現させることができる。

このように、本実施形態によれば、長尺画像の放射線照射野の認識精度を高めることができる。また、診断に必要な精度で診断用画像を表示させるとともに、プレビュー用画像を迅速に表示させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

また、本発明は、上記処理を実行するソフトウェアのプログラムを、システム又は装置に直接又は遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

プログラムを供給するためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体としては、以下のものがある。例えば、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、及びＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などである。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、ホームページから本発明のコンピュータそのものにダウンロードすることによっても供給できる。また、自動インストール機能を含む圧縮されたファイルをハードディスクなどの記録媒体にダウンロードすることによっても、プログラムを供給できる。

また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

本発明のプログラムを暗号化して記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介して暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行することも可能である。

コンピュータが、読み出したプログラムを実行することにより、実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行なうことによっても実施形態の機能が実現され得る。

１００ 放射線撮影システム
１０１ 放射線発生部
１０２ 放射線検出部
１０３ データ収集部
１０４ 前処理部
１０５ ＣＰＵ
１０６ メインメモリ
１０７ 操作部
１０８ 表示部
１０９ 画像処理部
１１０ ＣＰＵバス
１１１ 絞り
１１２ 照射範囲
１１３ 相対位置算出部
１１４ 長尺画像合成部
１１５ 輪郭候補抽出部
１１６ 部分照射野認識部
１１７ 長尺照射野認識部
１１８ 長尺照射野分解部
１１９ プレビュー用画像処理部
１２０ 診断用画像処理部
１３０，１４０ 被写体

Claims (18)

1. 空間的に異なる位置に配置された放射線検出部に放射線を照射して得られる複数の部分画像を生成する第１の画像生成手段と、
   前記複数の部分画像における放射線照射野の輪郭候補を抽出する抽出手段と、
   前記複数の部分画像の相対位置関係を算出する算出手段と、
   前記部分画像を合成して長尺画像を生成する第２の画像生成手段と、
   前記相対位置関係に基づいて、前記輪郭候補から前記長尺画像の放射線照射野を特定する特定手段と、
   を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記第１の画像生成手段は、空間的に異なる前記位置に配置された複数の前記放射線検出部に前記放射線を照射することにより、前記複数の部分画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 前記第１の画像生成手段は、前記放射線の照射ごとに、空間的に異なる前記位置に前記放射線検出器を移動させて配置することにより、前記複数の部分画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
4. 前記特定手段により特定された前記長尺画像の前記放射線照射野を、前記相対位置関係に基づいて、前記複数の部分画像の前記放射線照射野に分離し、分離された前記放射線照射野を更新照射野として出力する分離手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
5. 前記第１の画像生成手段により生成された前記複数の部分画像を、プレビュー用画像として処理する第１の画像処理手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
6. 前記第２の画像生成手段により生成された前記長尺画像を、診断用画像として処理する第２の画像処理手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
7. 前記第２の画像生成手段により生成された前記長尺画像を、前記相対位置関係に基づいて分離された前記複数の部分画像を診断用部分画像として処理する第２の画像処理手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
8. 前記第１の画像生成手段は、前記部分画像を所定のデータ量以下で生成し、
   前記第１の画像処理手段は、前記所定のデータ量以下の前記部分画像を、前記プレビュー用画像として処理することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
9. 前記抽出手段は、ハフ変換により前記輪郭候補を抽出することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
10. 前記部分画像又は前記長尺画像の画像サイズに基づいて、前記輪郭候補の長さ、角度、位置、及び長さ比の少なくとも１つの基準を設定し、前記基準に合致する輪郭を選択する選択手段を備えることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
11. 前記複数の部分画像の重複領域又は前記相対位置関係に基づいて、前記長尺画像における前記輪郭候補の長さ、角度、位置、及び長さ比の少なくとも１つの基準を設定し、前記基準に合致する前記長尺画像の輪郭を選択する選択手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
12. 前記相対位置関係に基づいて、前記部分画像における前記輪郭候補を座標変換し、前記輪郭候補の長辺長さと短辺長さの比に基づいて、前記長尺画像の輪郭を選択する選択手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
13. 前記相対位置関係に基づいて、前記部分画像における前記輪郭候補を座標変換し、前記複数の部分画像の重複領域に含まれる輪郭を前記輪郭候補から除外する選択手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
14. 前記算出手段は、前記相対位置関係として、前記複数の部分画像の相対位置、相対回転角度、及び相対拡大縮小率の少なくとも１つを算出することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
15. 前記算出手段は、前記相対位置関係を変化させながら、前記複数の部分画像における重複領域の類似度又は相違度に基づいて、前記相対位置関係を決定することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の放射線撮影装置。
16. 放射線を発生させる放射線発生手段と、
    前記放射線を検出する放射線検出手段と、
    空間的に異なる位置に配置された前記放射線検出手段に放射線を照射して得られる複数の部分画像を生成する第１の画像生成手段と、
    前記複数の部分画像における放射線照射野の輪郭候補を抽出する抽出手段と、
    前記複数の部分画像の相対位置関係を算出する算出手段と、
    前記相対位置関係に基づいて、前記部分画像を合成して長尺画像を生成する第２の画像生成手段と、
    前記相対位置関係に基づいて、前記輪郭候補から前記長尺画像の放射線照射野を特定する特定手段と、
    を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
17. 空間的に異なる位置に配置された放射線検出部に放射線を照射して得られる複数の部分画像を生成する工程と、
    前記複数の部分画像における放射線照射野の輪郭候補を抽出する工程と、
    前記複数の部分画像の相対位置関係を算出する工程と、
    前記相対位置関係に基づいて、前記部分画像を合成して長尺画像を生成する工程と、
    前記相対位置関係に基づいて、前記輪郭候補から前記長尺画像の放射線照射野を特定する工程と、
    を備えることを特徴とする放射線撮影方法。
18. コンピュータを請求項１乃至１５の何れか１項に記載の放射線撮影装置の各手段として機能させるためのプログラム。