JP2021142132A - Image processing apparatus, x-ray imaging apparatus, and image processing method - Google Patents

Image processing apparatus, x-ray imaging apparatus, and image processing method Download PDF

Info

Publication number
JP2021142132A
JP2021142132A JP2020043177A JP2020043177A JP2021142132A JP 2021142132 A JP2021142132 A JP 2021142132A JP 2020043177 A JP2020043177 A JP 2020043177A JP 2020043177 A JP2020043177 A JP 2020043177A JP 2021142132 A JP2021142132 A JP 2021142132A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
dose
ray
unit
image processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020043177A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7451239B2 (en
Inventor
云 李
Yun Li
云 李
喜実 野口
Yoshimi Noguchi
喜実 野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2020043177A priority Critical patent/JP7451239B2/en
Publication of JP2021142132A publication Critical patent/JP2021142132A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7451239B2 publication Critical patent/JP7451239B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

To provide a technology to reduce exposure in an X-ray examination, and predict a high dose equivalent image from a low dose image acquired by an X-ray imaging apparatus.SOLUTION: X-ray generation has randomness and follows Poisson distribution, which is characteristic of an X-ray. An image processing apparatus predicts a high dose image from a low dose image by using correction processing and a learned model specialized in the characteristics of an X-ray. In the correction processing, the image processing apparatus executes correction processing for adjusting noise levels according to brightness for the low dose image, applying the learned model to data in which the noise levels are adjusted, and predicts a high quality image of high dose equivalent. In an X-ray imaging apparatus, when a low dose imaging mode is set in the settings of an imaging mode, an automatic control unit executes control to emit an X-ray with a lower dose than a standard irradiation dose, and low dose image is acquired. An image processing unit predicts a high dose image from the low dose image.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、マンモグラフィ装置、CT装置等の医用X線撮像装置に係り、特にX線撮像装置で取得したノイズを多く含む低線量画像に対し、学習済モデルを用いて低線量画像から高線量画像を予測する技術に関する。 The present invention relates to a medical X-ray image pickup device such as a mammography device and a CT device, and particularly for a low-dose image containing a large amount of noise acquired by the X-ray image pickup device, a low-dose image to a high-dose image using a trained model. Regarding the technology to predict.

医用X線撮像装置は、撮像対象にX線を照射し、撮像対象を通過したX線量を検出して、撮像対象の組織のX線吸収量の差異を利用して画像化する装置であり、組織の内部形態を観察可能とし、病気の検出や経過観察に用いられる。一般に、照射するX線量が多いほど診断画像の画質はよくなる。特に、X線発生装置から発生するX線は、発生自体が時間軸に沿って一様ではなくランダム性を有しているため、X線の照射時間を制御して線量を多くすることで、X線発生のランダム性の影響が緩和され、画質のよい診断画像が得られる。 The medical X-ray imaging device is a device that irradiates an imaging target with X-rays, detects the X-ray dose that has passed through the imaging target, and makes an image by utilizing the difference in the amount of X-ray absorption of the tissue to be imaged. It makes it possible to observe the internal morphology of tissues and is used for disease detection and follow-up. In general, the higher the X-ray dose to be irradiated, the better the image quality of the diagnostic image. In particular, the X-rays generated from the X-ray generator are not uniform along the time axis and have randomness. Therefore, by controlling the X-ray irradiation time and increasing the dose, it is possible to increase the dose. The influence of the randomness of X-ray generation is mitigated, and a diagnostic image with good image quality can be obtained.

一方、線量が多くなると、人体への被ばくが多くなるため、被ばくを抑えつつ良好な画質が得られる適切な線量を用いた撮像が求められている。このため、近年の診断装置では、患者と観察部位に合わせて、一定の画像の品質基準を保った上で、適切な撮像線量を自動制御する機能を搭載するようになっている(特許文献1等)。 On the other hand, as the dose increases, the exposure to the human body increases, so there is a need for imaging using an appropriate dose that can obtain good image quality while suppressing exposure. For this reason, recent diagnostic devices are equipped with a function of automatically controlling an appropriate imaging dose while maintaining a certain image quality standard according to the patient and the observation site (Patent Document 1). etc).

また、医用画像から病変の有無及び状態を観察しやすいように、画像処理システムにおいて様々な改良がなされている。例えば、深層学習(DL:Deep Learning)技術を適用して、画質の向上や特定疾患の判定などが行うことが提案されている(特許文献2等)。 In addition, various improvements have been made in the image processing system so that the presence / absence and state of lesions can be easily observed from medical images. For example, it has been proposed to apply a deep learning (DL) technique to improve image quality and determine a specific disease (Patent Document 2 and the like).

特開2013−233420号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-233420 特開2019−181226号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-181226

特許文献2に開示された技術は、MR診断装置の画像処理に学習済モデルを導入し、データ欠損のある画像から画像の復元を試みている。しかし、X線はMR装置が計測する磁気信号とは異なり、X線の発生にランダム性があり、強度(線量)に応じてノイズレベルのばらつきの程度が異なる。それによって、撮像した画像にも輝度に応じたノイズのばらつきを生じる。従って、単に低線量画像と高線量画像とをセットとして学習したモデルを用いても、良好な学習効果を得ることができない。また、撮像対象毎の厚みや硬さ等に合わせて撮像電圧や電流などを制御しているため、学習済モデルをそのまま適用すると、予測不足や過予測が発生しやすい。 The technique disclosed in Patent Document 2 introduces a trained model into the image processing of an MR diagnostic apparatus and attempts to restore an image from an image with data loss. However, unlike the magnetic signal measured by the MR device, X-rays have randomness in the generation of X-rays, and the degree of variation in noise level varies depending on the intensity (dose). As a result, the captured image also has noise variation according to the brightness. Therefore, even if a model trained by simply using a low-dose image and a high-dose image as a set is used, a good learning effect cannot be obtained. Further, since the imaging voltage and current are controlled according to the thickness and hardness of each imaging target, if the trained model is applied as it is, insufficient prediction or over-prediction is likely to occur.

本発明は、低被ばく且つ高画質の診断画像を得られるX線診断装置を提供することを課題とする。具体的には、画像処理によって、X線医用撮像装置で取得した低線量画像から高線量相当の画像を精度よく予測し、それによりX線検査の際の被ばくの低減を図ることを課題とする。 An object of the present invention is to provide an X-ray diagnostic apparatus capable of obtaining a low-exposure and high-quality diagnostic image. Specifically, it is an object to accurately predict an image equivalent to a high dose from a low dose image acquired by an X-ray medical imaging apparatus by image processing, thereby reducing exposure during an X-ray examination. ..

上記課題を解決するため、本発明は、X線の特性に特化した補正処理と学習済モデルとを用いて、低線量画像から高線量画像を予測する。補正処理は、輝度に応じたノイズレベルを揃える処理を含む。 In order to solve the above problems, the present invention predicts a high-dose image from a low-dose image by using a correction process specialized for X-ray characteristics and a trained model. The correction process includes a process of aligning the noise level according to the brightness.

すなわち、本発明の画像処理装置は、X線撮像装置で取得したX線画像を補正する補正処理部と、補正処理部による補正後の画像を入力し、低線量画像と高線量画像とを学習データとして用いて学習した学習済モデルを用いて、入力画像を撮像した際の線量よりも高線量で撮像可能な画像を出力する高線量画像予測部と、を備え、補正処理部は、前記入力画像に対し、低線量画像と高線量画像との線量の相違に起因するノイズレベルの差を補正する。
この学習済モデルは、学習データとして、入力画像と同じ補正処理を施した低線量画像を用いて学習した学習済モデルである。
That is, the image processing device of the present invention inputs a correction processing unit that corrects the X-ray image acquired by the X-ray imaging device and an image after correction by the correction processing unit, and learns a low-dose image and a high-dose image. Using the trained model learned by using it as data, a high-dose image prediction unit that outputs an image that can be imaged at a higher dose than the dose at which the input image is imaged is provided, and the correction processing unit is the input. The difference in noise level due to the difference in dose between the low-dose image and the high-dose image is corrected for the image.
This trained model is a trained model trained using a low-dose image that has undergone the same correction processing as the input image as training data.

また本発明のX線撮像装置は、被検体の画像データを収集する撮像部と、撮像部における撮像モードに応じて撮像部を制御する制御部と、前記撮像部が収集した画像データを用いて画像処理を行う画像処理部とを備え、画像処理部は、本発明の画像処理装置の機能を含んでいる。 Further, the X-ray imaging apparatus of the present invention uses an imaging unit that collects image data of a subject, a control unit that controls the imaging unit according to an imaging mode in the imaging unit, and image data collected by the imaging unit. It includes an image processing unit that performs image processing, and the image processing unit includes the functions of the image processing apparatus of the present invention.

具体的には、本発明のX線撮像装置は、X線を照射するX線照射部、及び前記X線照射部から照射され被検体と透過したX線を検出するX線検出部を有するX線撮像部と、前記X線検出部が検出したX線データを用いてX線画像を作成する画像処理部と、X線の線量が異なる複数の撮像モードのいずれかを設定するモード設定部と、前記モード設定部が設定した撮像モードに従って、前記X線照射部、前記X線検出部及び前記画像処理部を制御する自動制御部と、を備え、画像処理部は、上述した画像処理装置であって、自動制御部は、撮像モードが低線量撮像モードに設定されたときに、補正処理部及び高線量画像予測部による処理を行うよう画像処理部を制御する。 Specifically, the X-ray imaging apparatus of the present invention has an X-ray irradiation unit that irradiates X-rays and an X-ray detection unit that detects X-rays that are irradiated from the X-ray irradiation unit and transmitted through the subject. A line imaging unit, an image processing unit that creates an X-ray image using the X-ray data detected by the X-ray detection unit, and a mode setting unit that sets one of a plurality of imaging modes having different X-ray doses. The X-ray irradiation unit, the X-ray detection unit, and an automatic control unit that controls the image processing unit are provided according to the imaging mode set by the mode setting unit, and the image processing unit is the image processing device described above. Therefore, the automatic control unit controls the image processing unit to perform processing by the correction processing unit and the high-dose image prediction unit when the imaging mode is set to the low-dose imaging mode.

さらに本発明の画像処理方法は、X線撮像装置において標準として設定された線量よりも低線量で撮像されたX線画像から、標準線量または前記標準線量よりも線量が高い撮像で得られるX線画像を予測する画像処理方法であって、処理対象のX線画像に対し、低線量画像と高線量画像との線量の相違に起因するノイズレベルの差を補正する処理を行った後、低線量画像と高線量画像とを学習データとして用いて学習した学習済モデルを用いて、前記補正処理後のX線画像を入力し、画像を撮像した際の線量よりも高線量で撮像可能な画像を出力することを特徴とする。 Further, the image processing method of the present invention is an X-ray image obtained by imaging a standard dose or a dose higher than the standard dose from an X-ray image captured at a dose lower than the dose set as a standard in the X-ray image pickup apparatus. This is an image processing method that predicts an image. After performing processing on the X-ray image to be processed to correct the difference in noise level due to the difference in dose between the low-dose image and the high-dose image, the low dose Using a trained model trained using an image and a high-dose image as training data, an X-ray image after the correction process is input, and an image that can be imaged at a higher dose than the dose at which the image was imaged is obtained. It is characterized by outputting.

本発明によれば、現状の標準撮影モードのX線量より低い線量で高線量相当の画像を予測し、被検者の被ばく量の低減、期診断や早期発見が期待できる。また、線量の制御は時間による制御が多いため、低線量の撮像は撮影の時間の短縮にもつながり、撮像際の患者の圧迫による痛みの緩和、検査技師の効率化を図ることができる。 According to the present invention, an image corresponding to a high dose can be predicted at a dose lower than the X dose in the current standard imaging mode, and the reduction of the exposure dose of the subject, the period diagnosis and the early detection can be expected. In addition, since dose control is often time-based, low-dose imaging can shorten the imaging time, alleviate pain caused by patient pressure during imaging, and improve the efficiency of examination technicians.

X線撮像装置の全体構成を示す図The figure which shows the whole structure of the X-ray image pickup apparatus X線撮像装置の一例としてマンモグラフィ装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the mammography apparatus as an example of an X-ray imaging apparatus. 画像処理装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the image processing apparatus 第1の実施形態の画像処理部の要部の構成と処理の流れを示す図The figure which shows the structure of the main part of the image processing part of 1st Embodiment, and the flow of processing X線撮像装置の処理工程を示すフローチャートFlow chart showing the processing process of the X-ray imaging device 学習済モデルの構造を示す図Diagram showing the structure of the trained model (A)〜(C)は、補正処理によるノイズレベルを揃える処理を説明する図(A) to (C) are diagrams for explaining the process of aligning the noise levels by the correction process. 補正処理部の処理を説明する図The figure explaining the processing of the correction processing part 第1の実施形態の変形例の処理を示す図The figure which shows the processing of the modification of 1st Embodiment 第2の実施形態のX線検出部の検出タイミングを説明する図The figure explaining the detection timing of the X-ray detection part of the 2nd Embodiment 第2の実施形態の補正及び高画質化処理の一例を説明する図The figure explaining an example of the correction and image quality improvement processing of 2nd Embodiment 第2の実施形態の補正及び高画質化処理の別の例を説明する図The figure explaining another example of the correction and image quality improvement processing of 2nd Embodiment X線撮像装置の一例としてCT装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the CT apparatus as an example of the X-ray imaging apparatus.

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
<第1の実施形態>
最初に、本発明の画像処理装置が適用されるX線撮像装置の実施形態を説明する。X線撮像装置としては、マンモグラフィ、X線CT装置、X線撮影装置など、被検体を透過したX線を用いて画像化する装置であればすべて適用することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
First, an embodiment of an X-ray imaging apparatus to which the image processing apparatus of the present invention is applied will be described. As the X-ray imaging device, any device such as a mammography, an X-ray CT device, an X-ray imaging device, or the like that images an image using X-rays transmitted through a subject can be applied.

図1に示すように、X線撮像装置10は、被検体20に対しX線を照射するX線照射部11、被検体20を透過したX線を検出するX線検出部12、X線照射部11及びX線検出部12の動作をそれぞれ制御する照射制御部13及び検出制御部14、X線の線量が異なる複数の撮像モードのいずれかを設定するモード設定部16、モード設定部16が設定したモードに従って照射制御部13及び検出制御部14を制御する自動制御部15、及び、X線検出部12が検出したX線信号を入力し、X線画像を作成する画像処理部30を備えている。照射部11、X線検出部12及びそれらの制御部13,14を総称して、撮像部ともいう。 As shown in FIG. 1, the X-ray imaging apparatus 10 includes an X-ray irradiation unit 11 that irradiates the subject 20 with X-rays, an X-ray detection unit 12 that detects X-rays that have passed through the subject 20, and X-ray irradiation. The irradiation control unit 13 and the detection control unit 14, which control the operations of the unit 11 and the X-ray detection unit 12, respectively, the mode setting unit 16 and the mode setting unit 16 for setting any of a plurality of imaging modes having different X-ray doses. It includes an automatic control unit 15 that controls the irradiation control unit 13 and the detection control unit 14 according to a set mode, and an image processing unit 30 that inputs an X-ray signal detected by the X-ray detection unit 12 and creates an X-ray image. ing. The irradiation unit 11, the X-ray detection unit 12, and their control units 13 and 14 are collectively referred to as an imaging unit.

X線撮像装置10は、さらに、X線画像を表示する表示部17やユーザが所望の撮像条件の設定やモード選択を行うための操作入力部18を備えている。さらに図示を省略しているが、画像処理に必要なプログラムやデータを格納する記憶装置を備えていてもよい。 The X-ray imaging apparatus 10 further includes a display unit 17 for displaying an X-ray image and an operation input unit 18 for a user to set desired imaging conditions and select a mode. Further, although not shown, a storage device for storing programs and data required for image processing may be provided.

撮像部の構成は、X線撮像装置10の種類によって異なるが、それぞれ、公知のX線撮像装置の構成と同様である。 The configuration of the imaging unit differs depending on the type of the X-ray imaging device 10, but is the same as the configuration of a known X-ray imaging device.

例えば、X線撮像装置10がマンモグラフィ装置10Aの場合には、図2に示すように、X線照射部11は、電子ビームを発生する陰極111、陰極111からの電子ビームが衝突することによりX線が発生する陽極(ターゲット)112、照射角度や照射パターンを制御するフィルタ113等を備えたX線発生装置であり、X線検出部12は、シンチレータと光電変換素子を組み合わせたFPD(Flat Panel Detector)やII(Image Intensifier)などで構成される。図2では自動露出制御AEC(Automatic Exposure Control)機能を備えたFPDを例示しているが、これに限定されるものではない。またFPDの被検体(乳房)側には、X線の入射方向を制限するグリッド122が固定されている。さらにX線照射部11とX線検出部12との間には、被検体である乳房を検出器側に押圧する圧迫板121が図中上下方向に移動可能に取り付けられている。 For example, when the X-ray imaging device 10 is a mammography device 10A, as shown in FIG. 2, the X-ray irradiation unit 11 X-rays due to collision of electron beams from the cathode 111 and the cathode 111 that generate electron beams. It is an X-ray generator equipped with an anode (target) 112 that generates rays, a filter 113 that controls an irradiation angle and an irradiation pattern, and the X-ray detection unit 12 is an FPD (Flat Panel) that combines a scintillator and a photoelectric conversion element. It is composed of Detector) and II (Image Intensifier). FIG. 2 illustrates an FPD having an automatic exposure control AEC (Automatic Exposure Control) function, but the present invention is not limited to this. Further, a grid 122 that limits the incident direction of X-rays is fixed on the subject (breast) side of the FPD. Further, a compression plate 121 that presses the breast as a subject toward the detector side is attached between the X-ray irradiation unit 11 and the X-ray detection unit 12 so as to be movable in the vertical direction in the drawing.

マンモグラフィは乳がん検査の重要な手法であり、交わった乳腺の中から腫瘤や石灰化の有無を診断する必要があるため、画質の要求が非常に高い。本実施形態は、このような高い画質が要求されるマンモグラフィに好適である。 Mammography is an important method for breast cancer examination, and since it is necessary to diagnose the presence or absence of a mass or calcification in the intersecting mammary glands, the demand for image quality is very high. This embodiment is suitable for mammography that requires such high image quality.

モード設定部16は、操作入力部18からの指示に従い、たとえば標準の撮像モードのほかに、自動低線量撮像モードを設定することができる。標準の撮像モードは、被検体20の厚み(X線が透過する部分の厚み)や被検体の大きさ、年齢等に応じて適切な線量を自動的に決定し、撮像するモードであり、この標準撮像モードで決まる線量を、ここでは100%線量とし、それに対する所定の割合(50%、30%など)で低線量撮像モードの線量が決定される。低線量撮像モードは、割合の異なる複数の低線量モードを設定可能にしてもよい。なお、低線量撮像モードはユーザ操作による設定でもよいし、デフォルトで設定されていてもよい。 The mode setting unit 16 can set an automatic low-dose imaging mode in addition to the standard imaging mode, for example, according to the instruction from the operation input unit 18. The standard imaging mode is a mode in which an appropriate dose is automatically determined according to the thickness of the subject 20 (thickness of the portion through which X-rays are transmitted), the size of the subject, the age, and the like, and imaging is performed. The dose determined in the standard imaging mode is defined as 100% dose here, and the dose in the low dose imaging mode is determined at a predetermined ratio (50%, 30%, etc.) to the dose. The low-dose imaging mode may be capable of setting a plurality of low-dose modes having different proportions. The low-dose imaging mode may be set by user operation or may be set by default.

画像処理部30は、X線検出部12が検出した信号を用いて、医師が診断可能な組織の内部構造を表す診断画像を作成し、表示部17に表示させる。このため、画像処理部30には、X線検出部12の検出信号を用いて画像データ等を作成するデータ構成部31、データ構成部31が作成した画像データ等を保存するデータ保存部32、データ保存部32に保存された画像データから表示あるいはさらなる画像処理が必要な画像データを選出する画像データ選出部33、画像データ選出部33から送られる画像データ(低線量画像データ)を入力し、高画質化のための処理を行う高画質処理部34、画像データを表示用画像に変換する表示変換部35、及び、操作入力部18からのユーザ指定に従い、表示変換のパラメータ、例えば、表示の明るさ、大きさ、角度等や、表示形態を調整する調整処理部36を備えている。なお図示する画像処理部30の構成は、一例であり、いくつかの要素を省略したり、図示していない別の要素を追加する場合もあり得る。 The image processing unit 30 creates a diagnostic image showing the internal structure of the tissue that can be diagnosed by a doctor using the signal detected by the X-ray detection unit 12, and displays it on the display unit 17. Therefore, the image processing unit 30 includes a data configuration unit 31 that creates image data and the like using the detection signal of the X-ray detection unit 12, and a data storage unit 32 that stores the image data and the like created by the data configuration unit 31. Image data selection unit 33 that selects image data that needs to be displayed or further image processing from the image data saved in the data storage unit 32, and image data (low dose image data) sent from the image data selection unit 33 are input. According to user specifications from the high image quality processing unit 34 that performs processing for high image quality, the display conversion unit 35 that converts image data into display images, and the operation input unit 18, display conversion parameters, for example, display The adjustment processing unit 36 for adjusting the brightness, size, angle, etc., and the display form is provided. The configuration of the image processing unit 30 shown is an example, and some elements may be omitted or another element (not shown) may be added.

このような画像処理部30の機能の一部又は全部は、CPUが実行するソフトウェアとして実現することができる。また画像データ作成に係る部分や画像処理部30の一部はASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programable Gate Arry)などのハードウェアで実現してもよい。 A part or all of the functions of the image processing unit 30 can be realized as software executed by the CPU. Further, a part related to image data creation and a part of the image processing unit 30 may be realized by hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array).

本実施形態のX線撮像装置10は、自動低線量撮像モードを設定するモード設定部16を備えること、および、低線量撮像モードで取得した画像に対し画像処理部30の高画質処理部34が、標準撮像モードで得られるであろう画像(高線量画像)を予測すること、が特徴であり、それ以外の構成は公知の医用撮像装置10とそれに付随する画像処理部30と同様である。 The X-ray imaging apparatus 10 of the present embodiment includes a mode setting unit 16 for setting an automatic low-dose imaging mode, and a high-quality processing unit 34 of the image processing unit 30 for an image acquired in the low-dose imaging mode. It is characterized by predicting an image (high-dose image) that will be obtained in the standard imaging mode, and other configurations are the same as those of the known medical imaging apparatus 10 and the image processing unit 30 associated therewith.

なお図1では、画像処理部30がX線撮像装置10の一部に組み込まれている構成を示したが、図3に示すように、画像処理部30はX線撮像装置10とは独立した画像処理装置であってもよく、その場合には、インターネット、イントラネット等のネットワークや専用の通信手段等を介してX線撮像装置10と画像処理装置30とが接続される構成としてもよい。この場合、画像処理装置30には、専用のユーザーインターフェイス(UI)50や記憶装置40が接続されていてもよい。UIには、画像処理結果を表示する表示部51や画像処理に必要な条件等を入力するための操作入力部52が備えられている。記憶装置40には、画像処理装置30が用いることのできる各種プログラムや学習モデル(学習済モデルを含む)が格納されている。以下、図1に示す画像処理部30の機能を説明するが、特記しない限り、その機能は図3に示す画像処理装置も同様であり、図1の表示部17や操作入力部18の参照は、図3の表示部51や操作入力部52も含むものとする。 Note that FIG. 1 shows a configuration in which the image processing unit 30 is incorporated in a part of the X-ray imaging device 10, but as shown in FIG. 3, the image processing unit 30 is independent of the X-ray imaging device 10. It may be an image processing device, and in that case, the X-ray imaging device 10 and the image processing device 30 may be connected via a network such as the Internet or an intranet or a dedicated communication means. In this case, the image processing device 30 may be connected to a dedicated user interface (UI) 50 or a storage device 40. The UI is provided with a display unit 51 for displaying the image processing result and an operation input unit 52 for inputting conditions and the like necessary for image processing. The storage device 40 stores various programs and learning models (including trained models) that can be used by the image processing device 30. Hereinafter, the function of the image processing unit 30 shown in FIG. 1 will be described, but unless otherwise specified, the function is the same as that of the image processing device shown in FIG. 3, and the display unit 17 and the operation input unit 18 in FIG. 1 can be referred to. , The display unit 51 and the operation input unit 52 in FIG. 3 are also included.

次に、高画質処理部34の詳細を含む画像処理部30の構成について、図3及び図4を参照して説明する。図3及び図4では、画像処理部30の諸機能のうち、主に高画質処理にかかわる要素のみを示し、図1に示す要素の一部は省略している。 Next, the configuration of the image processing unit 30 including the details of the high image quality processing unit 34 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 and 4 show only the elements mainly related to the high image quality processing among the various functions of the image processing unit 30, and some of the elements shown in FIG. 1 are omitted.

高画質処理部34は、図3及び図4に示すように、画像選出部33が選出した画像に対し、X線画像特有の輝度依存ノイズを平準化する補正処理部341、学習モデルを導入するモデル導入部342、及びモデル導入部342が導入した学習モデルの出力をもとに高線量画像を予測する高画像予測部343を備えている。学習モデルは、画像処理部30に接続された記憶装置40に格納されている。記憶装置40は、画像処理部30を構成するCPUに接続された外部記憶装置、HDD、可搬性媒体、或いはインターネット上のクラウド内に設けられた記憶装置でもよい。高画質処理部34の処理の詳細は後述する。 As shown in FIGS. 3 and 4, the high image quality processing unit 34 introduces a correction processing unit 341 and a learning model that level the brightness-dependent noise peculiar to the X-ray image to the image selected by the image selection unit 33. It includes a model introduction unit 342 and a high image prediction unit 343 that predicts a high-dose image based on the output of the learning model introduced by the model introduction unit 342. The learning model is stored in the storage device 40 connected to the image processing unit 30. The storage device 40 may be an external storage device connected to a CPU constituting the image processing unit 30, an HDD, a portable medium, or a storage device provided in a cloud on the Internet. The details of the processing of the high image quality processing unit 34 will be described later.

次にX線撮像装置10の低線量撮像モード時の動作の概要を、図5のフローを参照して説明する。モード設定部16により自動低線量モードが設定されると(S501)、自動制御部15は設定モードに応じて、被検体に応じた標準撮影モードより低い照射線量を算出し、照射線量に関与する照射電圧、照射電流、照射時間、フィルタ種類などパラメータを照射制御部13に引き渡す(S502)。また、自動制御部15は検出のタイミングや回数などパラメータを検出制御部14に引き渡す。照射制御部13は受け取った撮像条件でX線照射部11を制御し、X線を発生させ、被検体にX線を照射する。X線検出部12は検出制御部14の制御のもと、被検体を透過したX線を検出する。 Next, an outline of the operation of the X-ray imaging apparatus 10 in the low-dose imaging mode will be described with reference to the flow of FIG. When the automatic low dose mode is set by the mode setting unit 16 (S501), the automatic control unit 15 calculates an irradiation dose lower than the standard imaging mode according to the subject according to the setting mode and is involved in the irradiation dose. Parameters such as irradiation voltage, irradiation current, irradiation time, and filter type are passed to the irradiation control unit 13 (S502). Further, the automatic control unit 15 passes parameters such as the detection timing and the number of times to the detection control unit 14. The irradiation control unit 13 controls the X-ray irradiation unit 11 under the received imaging conditions to generate X-rays and irradiate the subject with X-rays. The X-ray detection unit 12 detects the X-rays that have passed through the subject under the control of the detection control unit 14.

画像処理部30のデータ構成部31は、X線検出部12が検出したデータをデジタル画像に構成し、データ保存部32に保存する。それに伴い、画像選出部33はデータ保存部32から処理対象となる1枚、または複数枚の画像、すなわち低線量で撮像された画像を選出し、高画質処理部33に渡す(S503)。高画質処理部33は、学習モデルの読み出し(S504)、データ選出部33から受け取った画像の補正処理(S505)及び学習モデルを用いた高線量画像の予測(S506)を行い、高画質化する。 The data composition unit 31 of the image processing unit 30 configures the data detected by the X-ray detection unit 12 into a digital image and stores it in the data storage unit 32. Along with this, the image selection unit 33 selects one or a plurality of images to be processed from the data storage unit 32, that is, images captured at a low dose, and passes them to the high image quality processing unit 33 (S503). The high image quality processing unit 33 reads out the learning model (S504), corrects the image received from the data selection unit 33 (S505), and predicts the high-dose image using the learning model (S506) to improve the image quality. ..

表示変換部36は高画質化した画像を、表示モニタ上で確認しやすい画像に変換する(S507)。この際、操作入力部18に対するユーザ操作を受け付けた場合は、調整処理部36により、表示変換のパラメータや表示形態の変更を行う(S508、S509)。画像処理部30は以上のような各処理を経た診断画像を、必要に応じて、処理前の画像やその他の付帯情報とともに表示部17を表示する。 The display conversion unit 36 converts the high-quality image into an image that can be easily confirmed on the display monitor (S507). At this time, when the user operation for the operation input unit 18 is accepted, the adjustment processing unit 36 changes the display conversion parameters and the display form (S508, S509). The image processing unit 30 displays the diagnostic image that has undergone each of the above processes, if necessary, together with the image before processing and other incidental information.

次に上記処理S504〜S506の詳細、すなわち画像処理部30の高画質処理部33の処理の詳細を説明する。 Next, the details of the above processes S504 to S506, that is, the details of the processing of the high image quality processing unit 33 of the image processing unit 30 will be described.

[S504:学習済モデルの導入]
モデル導入部341は、記憶装置40から学習済モデルを読み出す。学習済モデルは、低線量画像と高線量画像とのセットを学習データとして学習されたモデルである。学習済モデルは、基本的に畳み込み層やプーリング層などを組み合わせたものであり、学習後に各層のパラメータが確定する。
[S504: Introduction of trained model]
The model introduction unit 341 reads the trained model from the storage device 40. The trained model is a model trained using a set of a low-dose image and a high-dose image as training data. The trained model is basically a combination of a convolution layer, a pooling layer, and the like, and the parameters of each layer are determined after training.

図6に学習モデルの構造の一例を示す。図示するように、学習モデルの構築には、CNN(Comvolutionalo Neural Netword)を基本とするアーキテクチュアが用いられる。CNNでは、入力画像を多数のパッチに分けて、パッチ毎に処理し、複数次元からなる低線量画像の特徴量を非線形マッピングにより高線量画像の特徴量に変換し、高線量画像を出力する。出力と学習データの高線量画像との誤差が所定のレベル以下になるようにCNNの各層のパラメータを決定する。但し、学習データに用いる画像データは、線量の違いに起因するノイズレベルや分散の違いを補正したデータである。 FIG. 6 shows an example of the structure of the learning model. As shown in the figure, a CNN-based architecture is used to construct the learning model. In CNN, the input image is divided into a large number of patches, processed for each patch, the features of the low-dose image composed of a plurality of dimensions are converted into the features of the high-dose image by non-linear mapping, and the high-dose image is output. The parameters of each layer of the CNN are determined so that the error between the output and the high-dose image of the training data is below a predetermined level. However, the image data used for the training data is data in which the difference in noise level and dispersion due to the difference in dose is corrected.

X線画像は、輝度に依存してノイズのばらつきが変化し、線量の低い画像と高い画像とでは、ノイズレベルやその分散が異なる。X線画像のノイズのばらつきは、図7(A)に示すように、輝度値を横軸、ノイズの分散を縦軸にとってみると、輝度値によって変化し、輝度値が高いほどばらつきが多い。このようなノイズのばらつきが輝度値によって異なる画像を用いて、例えば、低線量画像から高線量画像を予測するように学習した学習済モデルを用いて高線量画像を予測しても、画像おける位置毎に過補正や補正不足を生じ、有効な学習を行うことができない。また学習する際に用いる真値である高線量画像にもノイズがあり、それは低線量画像のノイズとは異なるばらつきを持っているため、両者の関係性自体がランダムに変化してしまい、学習がうまくいかない。 In the X-ray image, the variation in noise changes depending on the brightness, and the noise level and its dispersion differ between the low-dose image and the high-dose image. As shown in FIG. 7A, the variation in noise of the X-ray image changes depending on the luminance value when the luminance value is on the horizontal axis and the noise dispersion is on the vertical axis, and the higher the luminance value, the greater the variation. Even if a high-dose image is predicted using an image in which such noise variation differs depending on the brightness value, for example, using a trained model trained to predict a high-dose image from a low-dose image, the position in the image can be predicted. Overcorrection and undercorrection occur every time, and effective learning cannot be performed. In addition, the high-dose image, which is the true value used for learning, also has noise, which has a variation different from the noise of the low-dose image, so the relationship between the two changes randomly, and learning becomes difficult. It doesn't work.

本実施形態では、まず、学習モデルの学習の際に、X線画像(低線量画像及び高線量画像)を直接予測の入力画像とせず、ぼかし補正と傾き補正の二つの補正処理で、両画像の画像信号のノイズを揃えた後、入力画像とする。同様に、学習済モデルを用いた予測の際にも、低線量画像に対し、同じぼかし補正と傾き補正を行った上で、学習済モデルに入力画像し、高線量画像の予測を行う。 In the present embodiment, first, when learning the training model, the X-ray image (low-dose image and high-dose image) is not used as the input image for direct prediction, but both images are subjected to two correction processes of blur correction and tilt correction. After aligning the noise of the image signal of, the input image is used. Similarly, when making a prediction using the trained model, the same blur correction and tilt correction are performed on the low-dose image, and then the input image is input to the trained model to predict the high-dose image.

これにより、予測の過不足を抑え、高線量画像に相当の画像を予測することができる。学習データに対する補正処理は、学習済モデルを用いて高線量画像の予測を行う際に、補正処理部342が入力データに対して行う補正処理と同じ処理であり、X線撮像装置10内の、或いはX線撮像装置10と接続された画像処理部30の補正処理部342で行ってもよいし、そのような画像処理部30とは別の計算機等を用いて行ってもよい。また、学習に用いる低線量画像は、画像選出部33が選出する低線量画像と、線量(通常モードの線量に対する%)が同じであることが好ましい。 As a result, it is possible to suppress excess or deficiency of prediction and to predict an image corresponding to a high-dose image. The correction processing for the training data is the same processing as the correction processing for the input data when the high-dose image is predicted using the trained model, and is the same processing as the correction processing for the input data. Alternatively, it may be performed by the correction processing unit 342 of the image processing unit 30 connected to the X-ray imaging apparatus 10, or may be performed by using a computer or the like different from such an image processing unit 30. Further, the low-dose image used for learning preferably has the same dose (% with respect to the dose in the normal mode) as the low-dose image selected by the image selection unit 33.

モデル導入部341が記憶装置40から読みだした学習済モデルは、高画質画像予測部343において、高画質画像を予測する際に用いられる。 The trained model read from the storage device 40 by the model introduction unit 341 is used in the high-quality image prediction unit 343 when predicting a high-quality image.

[S505:補正処理]
補正処理部342は、画像選出部33から低線量撮像で取得した画像を受け取ると、低線量画像に対し、学習データの補正処理と同様の補正処理を行う。
[S505: Correction process]
When the correction processing unit 342 receives the image acquired by the low-dose imaging from the image selection unit 33, the correction processing unit 342 performs the same correction processing as the correction processing of the learning data on the low-dose image.

補正処理部342における処理は、上述したように、低線量画像と高線量画像とのノイズレベルの違いを揃えるための処理である。具体的には、図8に示すように、低線量画像80に対し、ローパスフィルタ等の平滑フィルタを用いてぼかし処理S801を行い、低線量画像のぼかし画像81を形成する。次いで、元の低線量画像80をぼかし画像81で割り(S802)、ノイズとエッジを抽出した画像(特徴画像)82を得る。このようなぼかし補正後の画像のノイズ特性は、図7(B)に示すように、処理前(図7(A))に比べると、低輝度におけるノイズのばらつきが多くなるが、高輝度におけるノイズのばらつきが大幅に改善され、全体として輝度に依存したノイズのばらつきが解消される。 As described above, the process in the correction processing unit 342 is a process for aligning the difference in noise level between the low-dose image and the high-dose image. Specifically, as shown in FIG. 8, the low-dose image 80 is subjected to the blurring process S801 using a smoothing filter such as a low-pass filter to form a blurred image 81 of the low-dose image. Next, the original low-dose image 80 is divided by the blurred image 81 (S802) to obtain an image (feature image) 82 from which noise and edges are extracted. As shown in FIG. 7B, the noise characteristics of the image after such blur correction have more variation in noise at low luminance than before processing (FIG. 7A), but at high luminance. The noise variation is greatly improved, and the noise variation depending on the brightness is eliminated as a whole.

またX線画像の信号値には、線量に応じた傾きがあることが知られており、その傾きは統計的に求められている。補正処理部342は、線量に応じた信号値の傾きを補正し(S803)、入力される画像と予測する高線量画像との間で傾きの不整合に起因する予測精度の低下を防止する。傾きの補正は、統計的に求められている傾きを表す関数の逆関数を、ぼかし処理後に抽出した特徴画像(ノイズとエッジを抽出した画像)82にかけて、信号の中央値を中心として逆の傾きとする処理である。傾き補正後の画像のノイズ特性(輝度値分散値)は、図7(C)のようになる。
以上のステップS801〜S803が低線量画像に対し補正処理部342が行う補正処理S505である。
Further, it is known that the signal value of the X-ray image has a slope according to the dose, and the slope is statistically obtained. The correction processing unit 342 corrects the inclination of the signal value according to the dose (S803), and prevents the prediction accuracy from being lowered due to the inconsistency of the inclination between the input image and the predicted high-dose image. To correct the slope, the inverse function of the statistically obtained slope function is applied to the feature image (image with noise and edges extracted) 82 extracted after the blurring process, and the slope is reversed around the center value of the signal. It is a process to be. The noise characteristics (luminance value dispersion value) of the image after the tilt correction are as shown in FIG. 7 (C).
The above steps S801 to S803 are the correction processing S505 performed by the correction processing unit 342 on the low-dose image.

[S506:高線量画像の予測]
高線量画像予測部343は、まず、上述したステップS503で読みだした学習済モデル45を用いて、補正処理後の画像を入力として、ノイズを除去した予測画像83を出力する(S804)。予測画像は、主としてエッジのみが抽出された高線量特徴画像である。この予測結果に対し、ぼかし補正S801によって得たぼかし画像81(直流の信号成分)を乗算することで(S805)ノイズが低減された高画質の予測画像(高線量予測画像)84が得られる。
[S506: Prediction of high-dose images]
First, the high-dose image prediction unit 343 outputs a prediction image 83 from which noise has been removed by using the trained model 45 read out in step S503 described above as an input image after correction processing (S804). The predicted image is a high-dose feature image in which only the edges are extracted. By multiplying this prediction result by the blur image 81 (DC signal component) obtained by the blur correction S801 (S805), a high-quality prediction image (high dose prediction image) 84 with reduced noise can be obtained.

[S507、S508:画像表示]
画像処理部30は、高画質処理部34が作成した高線量予測画像84を表示部17に表示させる。表示の態様は、特に限定されるものではないが、例えば、高線量予測画像のみを表示してもよいし、予測に用いた低線量画像と並べて表示してもよい。画像以外の情報、例えばノイズやその輝度特性などを表示してもよい。さらに、表示された画像に対するユーザ変更等を、操作入力部18を介して受け付けてもよい。その場合には、調整処理部36が操作入力部18から入力された指令に従い、調整するパラメータを算出して表示変換部37に渡し、表示変換部37が表示の変更を行う。
[S507, S508: Image display]
The image processing unit 30 causes the display unit 17 to display the high dose prediction image 84 created by the high image quality processing unit 34. The mode of display is not particularly limited, but for example, only the high-dose prediction image may be displayed, or the low-dose image used for the prediction may be displayed side by side. Information other than images, such as noise and its luminance characteristics, may be displayed. Further, a user change or the like for the displayed image may be accepted via the operation input unit 18. In that case, the adjustment processing unit 36 calculates the parameters to be adjusted according to the command input from the operation input unit 18, and passes them to the display conversion unit 37, and the display conversion unit 37 changes the display.

本実施形態によれば、異なる線量で撮像した画像間のノイズレベルの違いを除いた特徴量のみの画像を用いて、学習済モデルを用いた画像予測を行うので、学習モデルの構築において高い学習効果を得ることができる。そのような学習済モデルを用いることにより、予測の精度を向上することができる。 According to this embodiment, since image prediction using a trained model is performed using only images of features excluding differences in noise levels between images captured at different doses, high learning in the construction of a learning model is performed. The effect can be obtained. By using such a trained model, the accuracy of prediction can be improved.

さらに、X線画像は線量によって信号値の傾斜が異なるが、本実施形態によれば、 補正処理において傾斜補正を行うことにより、標準線量以外の条件で撮像した画像であっても補正の過不足を生じることなく予測の精度を向上することができる。本実施形態を、マンモグラフィに適用することにより、その高い画質の要求に応えることができ、乳腺中の腫瘤や石灰化の有無の診断に資する情報を提供することができる。 Further, the inclination of the signal value of the X-ray image differs depending on the dose, but according to the present embodiment, by performing the inclination correction in the correction process, the correction is excessive or insufficient even if the image is captured under conditions other than the standard dose. The accuracy of prediction can be improved without causing the above. By applying this embodiment to mammography, it is possible to meet the demand for high image quality and provide information useful for diagnosing the presence or absence of a mass or calcification in the mammary gland.

<変形例>
第1実施形態では、高画質処理部34の処理対象は、X線検出部が検出した信号をデータ構成部31において散乱線補正やビームハードニング補正などの補正を施した後の画像データであったが、このような補正処理を行っていない未処理の画像データ(Rawデータ)であってもよい。この場合には、図9に示すように、Rawデータを用いて学習した学習済モデル45Bを用いるとともに、学習済モデル45Bを用いた高画質処理部34の出力である高線量予測Raw画像に対し、表示変換部35においてRawデータを補正後の画像データとする処理を行う。あるいは学習済モデルに補正自体を組み込むことも可能である。すなわち学習データとして、Rawデータと補正後の高線量画像とのセットを用いることで、予測高線量画像を得ることができる。
<Modification example>
In the first embodiment, the processing target of the high image quality processing unit 34 is the image data after the signal detected by the X-ray detection unit is corrected by the data configuration unit 31, such as scattered ray correction and beam hardening correction. However, it may be unprocessed image data (Raw data) that has not been subjected to such correction processing. In this case, as shown in FIG. 9, the trained model 45B trained using the Raw data is used, and the high dose prediction Raw image which is the output of the high image quality processing unit 34 using the trained model 45B is used. , The display conversion unit 35 performs a process of converting Raw data into corrected image data. Alternatively, the correction itself can be incorporated into the trained model. That is, a predicted high-dose image can be obtained by using a set of Raw data and a corrected high-dose image as learning data.

<第2の実施形態>
第1の実施形態では、一つの低線量画像から高線量画像を予測したが、本実施形態では線量の異なる複数の低線量画像を用いて高線量画像を予測する。装置の構成は、図1及び図3に示す構成と同様であり、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に本実施形態を説明する。
<Second embodiment>
In the first embodiment, the high-dose image is predicted from one low-dose image, but in the present embodiment, the high-dose image is predicted by using a plurality of low-dose images having different doses. The configuration of the device is the same as the configuration shown in FIGS. 1 and 3, and the present embodiment will be described below focusing on the differences from the first embodiment.

本実施形態では、モード設定部16において低線量撮像モードが設定されると、自動制御部15は検出制御部14を介してX線検出部12を制御し、X線検出部12が複数の異なるタイミングでX線信号を検出するように検出時間を制御する。例えば、図10に示すように、標準線量に対し50%の低線量を検出する時点がtnだとすると、それより早い複数の時点t1、t2・・・で、それまでにX線検出器に蓄積されたデータを読み出し、中間蓄積データd1、d2・・・を取得する。中間蓄積データは、例えば、線量が10%、20%、30%、・・・など最終蓄積データ(50%)よりも低線量である。 In the present embodiment, when the low-dose imaging mode is set in the mode setting unit 16, the automatic control unit 15 controls the X-ray detection unit 12 via the detection control unit 14, and the X-ray detection unit 12 is different in plurality. The detection time is controlled so that the X-ray signal is detected at the timing. For example, as shown in FIG. 10, if the time point at which a low dose of 50% with respect to the standard dose is detected is tun, it is accumulated in the X-ray detector at a plurality of time points t1, t2 ... The data is read out, and the intermediate accumulated data d1, d2 ... Are acquired. The intermediate accumulated data has a lower dose than the final accumulated data (50%), for example, the dose is 10%, 20%, 30%, and so on.

データ構成部31は、これら中間蓄積データを用いて、それぞれの画像を作成し、データ保存部32に渡す。画像選出部33は、これら線量が異なる複数の低線量画像を選出し、高画質処理部34に渡す。この際、画像選出部33が高画質処理部34に渡す低線量画像は、データ保存部32に蓄積された複数の低線量画像すべてでもよいが、所定の低線量画像を組み合わせたものでもよい。例えば、20%と30%の低線量画像の組み合わせ、20%、30%及び50%の低線量画像の組み合わせなどを選出する。選出の基準は、予めデフォルトで設定しておいてもよいし、ユーザが低線量撮像モードを選択する際に、複数の組み合わせから選択可能にしたり、任意に選択可能にしたりユーザ設定するようにしてもよい。 The data configuration unit 31 creates each image using these intermediate accumulated data and passes it to the data storage unit 32. The image selection unit 33 selects a plurality of low-dose images having different doses and passes them to the high-quality processing unit 34. At this time, the low-dose image passed by the image selection unit 33 to the high-quality processing unit 34 may be all of the plurality of low-dose images stored in the data storage unit 32, or may be a combination of predetermined low-dose images. For example, a combination of 20% and 30% low-dose images, a combination of 20%, 30% and 50% low-dose images, and the like are selected. The selection criteria may be set in advance by default, or when the user selects the low-dose imaging mode, the selection can be selected from a plurality of combinations, can be arbitrarily selected, or can be set by the user. May be good.

モデル導入部341が導入する学習済モデルは、第1の実施形態と同様の学習済モデルであって、線量の異なる複数の低線量画像をそれぞれ入力学習データとして学習させた複数の学習済モデルでもよいし、複数の低線量画像を入力学習データとして一つの高線量画像を出力するように学習させた学習済モデル(複数の入力チャンネルを持つ学習モデル)でもよい。このような学習済モデル45Aを記憶装置40に格納しておき、モデル導入部341はこの学習済モデル45Aを高画質処理部34(高線量画像予測部343)に読み込んでおく。 The trained model introduced by the model introduction unit 341 is a trained model similar to the first embodiment, and may be a plurality of trained models in which a plurality of low-dose images having different doses are trained as input training data. Alternatively, a trained model (a learning model having a plurality of input channels) may be used in which a plurality of low-dose images are trained to output one high-dose image as input learning data. Such a trained model 45A is stored in the storage device 40, and the model introduction unit 341 reads the trained model 45A into the high image quality processing unit 34 (high dose image prediction unit 343).

高画質処理部34は、画像選出部33から複数の画像を受け取ると、図11に示すように、まず補正処理部341が、それぞれの画像I1、I2、・・・Inに対し、補正処理を実行する。すなわち、図8に示したような、ぼかし処理及び傾き補正を行い、エッジとノイズのみの低線量特徴画像を形成する。高画像予測部345は、学習済モデル45Aに補正処理後の複数の画像データ(低線量特徴画像)を入力し、エッジのみが抽出された画像データ(高線量特徴画像)を出力し、それにぼかし処理で得られたぼかし画像をかけて高線量予測画像を得る。 When the high image quality processing unit 34 receives a plurality of images from the image selection unit 33, as shown in FIG. 11, the correction processing unit 341 first corrects the images I1, I2, ... In, respectively. Run. That is, as shown in FIG. 8, blurring processing and tilt correction are performed to form a low-dose feature image containing only edges and noise. The high image prediction unit 345 inputs a plurality of corrected image data (low dose feature image) to the trained model 45A, outputs image data (high dose feature image) in which only edges are extracted, and blurs the image data (high dose feature image). A high dose prediction image is obtained by multiplying the blurred image obtained by the processing.

なお、線量が異なる低線量画像毎に学習した学習済モデルが用意されている場合には、高画質処理部34は、図12に示すように、補正処理後の低線量画像I1、I2、・・・Inを、それぞれ、対応する学習済モデル45a、45b、・・・に入力し、複数の学習済モデルの出力を融合した後、例えば最も線量の高い画像から得たぼかし画像をかけて最終的な予測高線量画像とする。あるいは、各学習済モデルの出力であるエッジ画像にそれぞれのぼかし画像をかけたのち、それらを融合して最終的な予測高線量画像とする。 When a trained model trained for each low-dose image having a different dose is prepared, the high-quality processing unit 34 uses the corrected low-dose images I1, I2, as shown in FIG.・ ・ In is input to the corresponding trained models 45a, 45b, ..., Respectively, the outputs of the plurality of trained models are fused, and then, for example, a blurred image obtained from the image having the highest dose is applied to make the final result. Predictive high-dose image. Alternatively, after applying each blurred image to the edge image that is the output of each trained model, they are fused to obtain a final predicted high-dose image.

画像処理部30は、予測した高線量画像を表示部17に表示させる。表示の態様は第1実施形態と同様であるが、予測高線量画像の表示とともに、予測に用いた低線量画像を併せて表示したり、何%の低線量画像を予測に用いたのかを表示したりしてもよい。この結果を見てユーザは、組み合わせる低線量画像を変えて、画像処理のみを繰り返し、最も画質の良い画像が得られるようにすることも可能である。すなわち、本実施形態によれば、再度撮像を行わなくても、画像の組み合わせを異ならせるという画像処理のみで高画質化を実現できる。 The image processing unit 30 causes the display unit 17 to display the predicted high-dose image. The display mode is the same as that of the first embodiment, but the predicted high-dose image is displayed together with the low-dose image used for the prediction, and the percentage of the low-dose image used for the prediction is displayed. You may do it. Upon seeing this result, the user can change the low-dose image to be combined and repeat only the image processing so that the image with the best image quality can be obtained. That is, according to the present embodiment, it is possible to achieve high image quality only by image processing in which the combination of images is different without performing imaging again.

なお図10では、検出時点を異ならせて線量の異なる複数の画像を取得する例を示したが、線量の異なる複数の画像を取得する制御は、検出時間の制御だけでなく、例えば、照射制御部13を介した照射量の制御や、フィルタ(113:図2)による一時遮断と検出制御部14との組み合わせた制御や、撮像時間内で連続記録した検出線量をデジタル処理により再分割する制御なども可能である。 Note that FIG. 10 shows an example of acquiring a plurality of images having different doses at different detection points, but the control of acquiring a plurality of images having different doses is not limited to the control of the detection time, for example, the irradiation control. Control of the irradiation amount via the unit 13, control of the combination of temporary blocking by the filter (113: FIG. 2) and the detection control unit 14, and control of subdividing the detected dose continuously recorded within the imaging time by digital processing. Etc. are also possible.

また低線量画像の組み合わせとして、異なる低線量画像を組み合わせる場合を説明したが、一つの低線量画像(補正処理後)を複数用いてもよいし、複数の同一線量画像とそれ以外の線量画像とを組み合わせてもよい。このような組み合わせは、複数の入力チャンネルの学習済モデル45Aの場合、学習済モデル45Aへの入力時に行うことができ、また図12に示したように、線量ごとに異なる学習済モデルを用いた場合には、その出力を合成する際に、適宜重み付けを行うことで実現できる。 Further, as a combination of low-dose images, a case of combining different low-dose images has been described, but one low-dose image (after correction processing) may be used, or a plurality of same-dose images and other dose images may be used. May be combined. In the case of the trained model 45A of a plurality of input channels, such a combination can be performed at the time of input to the trained model 45A, and as shown in FIG. 12, a different trained model is used for each dose. In this case, it can be realized by appropriately weighting the output when synthesizing the output.

本実施形態によれば、複数の線量が異なる低線量画像データを用いることにより、さらに予測の精度を高めることができる。また予測結果に応じて、画像処理のみを繰り返すことで、高画質化を図ることができる。 According to this embodiment, the accuracy of prediction can be further improved by using low-dose image data having a plurality of different doses. Further, the image quality can be improved by repeating only the image processing according to the prediction result.

<第3の実施形態>
第1の実施形態では、主としてマモンモグラフィを例に挙げて、本発明を適用したX線撮像装置を説明したが、本実施形態は、CT装置に適用した実施形態である。
<Third embodiment>
In the first embodiment, the X-ray imaging apparatus to which the present invention is applied has been described mainly by taking mamonmography as an example, but the present embodiment is an embodiment applied to a CT apparatus.

CT装置10Cは、図13に示すように、であるX線発生器(X線照射部11)11Cと、円弧状に検出素子を配列したX線検出器(X線照射部12)12Cとを対向配置し、中央に被検体20を挿入する開口が形成された回転板19と、回転板19を回転させる機構(不図示)や被検体20が寝かせられたベッド21と回転板19との相対位置を変化させる移動機構(不図示)とを備えている。 As shown in FIG. 13, the CT apparatus 10C comprises an X-ray generator (X-ray irradiation unit 11) 11C and an X-ray detector (X-ray irradiation unit 12) 12C in which detection elements are arranged in an arc shape. Relative between the rotating plate 19 which is arranged so as to face each other and has an opening for inserting the subject 20 in the center, the mechanism for rotating the rotating plate 19 (not shown), the bed 21 on which the subject 20 is laid down, and the rotating plate 19. It is equipped with a moving mechanism (not shown) that changes the position.

CT装置10Cでは、回転板19を回転させて、被検体20の撮像範囲を少しずつ変えながらX線を照射し、得られる透過X線データをコンボリューション等の演算を用いて融合することで被検体の断面の画像(CT)画像を撮像できる。また、回転板19の回転とともにベッド21を前後に進行させることで、スライド方向の撮像を行うことができ、三次元の画像データが得られる。 In the CT apparatus 10C, the rotating plate 19 is rotated to irradiate X-rays while gradually changing the imaging range of the subject 20, and the obtained transmitted X-ray data is fused by using a calculation such as convolution. An image (CT) image of a cross section of a sample can be taken. Further, by moving the bed 21 back and forth with the rotation of the rotating plate 19, it is possible to take an image in the slide direction, and three-dimensional image data can be obtained.

このようなCT装置10Cでは、X線発生器11Cからの照射量のほかに、時間当たりの回転数(回転速度)やベッド21の移動速度を制御することで、被検体20に照射されるX線の線量を制御することができる。自動制御部15は、低線量モードでは、例えばベッド移動速度を通常モードよりも速く設定する。これにより得られるCT画像は、スライド方向の断面の密度が低くなるため画質が低下する。 In such a CT device 10C, in addition to the irradiation amount from the X-ray generator 11C, the X-ray to be irradiated to the subject 20 is controlled by controlling the number of rotations (rotational speed) per hour and the moving speed of the bed 21. The dose of the line can be controlled. In the low dose mode, the automatic control unit 15 sets, for example, the bed moving speed faster than in the normal mode. The image quality of the CT image obtained as a result is deteriorated because the density of the cross section in the slide direction is low.

学習モデルは、このような低画質CT画像と、通常モードの高画質CT画像とを学習データとして用いて学習させたものを用意しておく。その他の処理は、第1の実施形態と同様であり、線量の違いに起因するノイズレベルを平準化する補正処理を行った上で、学習モデルを用いた高画質化を行う。なお学習データについても同様の補正処理を行ったものを用いることは第1の実施形態と同様である。 As the learning model, a low-quality CT image and a high-quality CT image in the normal mode are used as training data to be trained. Other processing is the same as that of the first embodiment, and after performing correction processing for leveling the noise level due to the difference in dose, high image quality is performed using the learning model. It should be noted that it is the same as in the first embodiment that the learning data to which the same correction processing is performed is used.

またCT画像ではなく、CT画像に再構成する前の投影データに対し処理を行うことも可能である。この場合には、低線量の投影データを高線量化した後、コンボリューション等によりCT画像を再構成する。 It is also possible to process the projection data before reconstructing it into a CT image instead of the CT image. In this case, after increasing the dose of the low-dose projection data, the CT image is reconstructed by convolution or the like.

10 X線撮像装置
11 X線照射部
12 X線検出部
13 照射制御部
14 検出制御部
15 自動制御部
16 モード設定部
17 表示部
16 操作入力部
20 被検体
30 画像処理部(画像処理装置)
31 データ選出部
32 データ保存部
33 画像選出部
34 高画質処理部
341 モデル導入部
342 補正処理部
343 高線量画像予測部
35 表示変換部
36 調整処理部
40 記憶装置
45 学習済モデル
50 UI
51 表示部
52 操作入力部
10 X-ray imaging device 11 X-ray irradiation unit 12 X-ray detection unit 13 Irradiation control unit 14 Detection control unit 15 Automatic control unit 16 Mode setting unit 17 Display unit 16 Operation input unit 20 Subject 30 Image processing unit (image processing device)
31 Data selection unit 32 Data storage unit 33 Image selection unit 34 High image quality processing unit 341 Model introduction unit 342 Correction processing unit 343 High-dose image prediction unit 35 Display conversion unit 36 Adjustment processing unit 40 Storage device 45 Learned model 50 UI
51 Display unit 52 Operation input unit

Claims (13)

X線撮像装置で取得したX線画像を補正する補正処理部と、
前記補正処理部による補正後の画像を入力し、低線量画像と高線量画像とを学習データとして用いて学習した学習済モデルを用いて、入力画像を撮像した際の線量よりも高線量で撮像可能な画像を出力する高線量画像予測部と、を備え、
前記補正処理部は、前記入力画像に対し、低線量画像と高線量画像との線量の相違に起因するノイズレベルの差を補正することを特徴とする画像処理装置。
A correction processing unit that corrects the X-ray image acquired by the X-ray imaging device, and
Using the trained model that was trained by inputting the image corrected by the correction processing unit and using the low-dose image and the high-dose image as training data, the image was imaged at a higher dose than the dose when the input image was imaged. Equipped with a high-dose image prediction unit that outputs possible images,
The correction processing unit is an image processing device that corrects a difference in noise level due to a difference in dose between a low-dose image and a high-dose image with respect to the input image.
請求項1に記載の画像処理装置であって、
前記学習済モデルは、前記学習データとして、前記入力画像と同じ補正処理を施した低線量画像を用いて学習した学習済モデルであることを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1.
The trained model is an image processing apparatus characterized in that the trained model is a trained model trained using a low-dose image subjected to the same correction processing as the input image as the training data.
請求項1に記載の画像処理装置であって、
前記補正処理部が行う処理は、前記入力画像に対しぼかし処理を施し、ぼかし画像を作成する処理と、前記ぼかし画像と前記入力画像とを用いて、前記入力画像のエッジとノイズを抽出した特徴画像を作成する処理と、を含み、
前記高線量画像予測部は、前記特徴画像を、前記学習済モデルに入力して、高線量特徴画像を得、当該高線量特徴画像と前記ぼかし画像とを用いて高線量予測画像を作成することを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1.
The processing performed by the correction processing unit includes a process of creating a blurred image by performing a blurring process on the input image, and a feature of extracting edges and noise of the input image using the blurred image and the input image. Including the process of creating an image
The high-dose image prediction unit inputs the feature image into the trained model, obtains a high-dose feature image, and creates a high-dose prediction image using the high-dose feature image and the blurred image. An image processing device characterized by.
請求項1に記載の画像処理装置であって、
前記高線量画像予測部は、撮像時の線量が異なる複数の画像を入力画像として、一つの高線量予測画像を作成することを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1.
The high-dose image prediction unit is an image processing device characterized in that one high-dose prediction image is created by using a plurality of images having different doses at the time of imaging as input images.
請求項4に記載の画像処理装置であって、
前記学習済モデルは、複数の低線量画像と一つの高線量画像とを学習データとして学習した学習済モデルであることを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 4.
The trained model is an image processing device characterized in that it is a trained model in which a plurality of low-dose images and one high-dose image are trained as training data.
請求項4に記載の画像処理装置であって、
前記高線量画像予測部は、前記学習データとして、線量の異なる低線量画像を用いて、それぞれ学習した複数の学習済モデルを用い、複数の前記入力画像をそれぞれ対応する学習済モデルで処理し、処理結果を融合することにより、一つの高線量予測画像を作成することを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 4.
The high-dose image prediction unit uses a plurality of trained models learned from each of the low-dose images having different doses as the training data, and processes the plurality of input images with the corresponding trained models. An image processing device characterized in that one high-dose prediction image is created by fusing the processing results.
請求項1に記載の画像処理装置であって、
前記X線画像は、前記X線撮像装置が取得したロー(Raw)画像データまたは前記X線撮像装置において補正処理された画像データのいずれかであることを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1.
An image processing apparatus characterized in that the X-ray image is either raw image data acquired by the X-ray imaging apparatus or image data corrected by the X-ray imaging apparatus.
請求項1に記載の画像処理装置であって、
前記X線撮像装置がマンモグラフィ装置であることを特徴とする画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1.
An image processing device characterized in that the X-ray imaging device is a mammography device.
X線を照射するX線照射部、及び前記X線照射部から照射され被検体と透過したX線を検出するX線検出部を有するX線撮像部と、
前記X線検出部が検出したX線データを用いてX線画像を作成する画像処理部と、
X線の線量が異なる複数の撮像モードのいずれかを設定するモード設定部と、
前記モード設定部が設定した撮像モードに従って、前記X線照射部、前記X線検出部及び前記画像処理部を制御する自動制御部と、
を備えたX線撮像装置であって、
前記画像処理部は、請求項1ないし5のいずれか一項に記載の画像処理装置であって、前記自動制御部は、前記撮像モードが低線量撮像モードに設定されたときに、前記補正処理部及び前記高線量画像予測部による処理を行うよう前記画像処理部を制御することを特徴とするX線撮像装置。
An X-ray irradiation unit that irradiates X-rays, an X-ray imaging unit that has an X-ray detection unit that detects X-rays that are irradiated from the X-ray irradiation unit and transmitted through the subject, and an X-ray imaging unit.
An image processing unit that creates an X-ray image using the X-ray data detected by the X-ray detection unit, and an image processing unit.
A mode setting unit that sets one of multiple imaging modes with different X-ray doses,
An automatic control unit that controls the X-ray irradiation unit, the X-ray detection unit, and the image processing unit according to the imaging mode set by the mode setting unit.
It is an X-ray imaging apparatus equipped with
The image processing unit is the image processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, and the automatic control unit performs the correction processing when the imaging mode is set to the low-dose imaging mode. An X-ray imaging apparatus characterized in that the image processing unit is controlled so as to perform processing by the unit and the high-dose image prediction unit.
請求項9に記載のX線撮像装置であって、
前記自動制御部は、前記撮像モードが低線量撮像モードに設定されたときに、前記X線検出部が、設定された低線量の画像データを収集するまでに、複数の異なるタイミングで中間データを出力する制御を行い、
前記画像処理部は、前記低線量の画像データ及び前記中間データの少なくとも2以上のデータを用いて、高線量画像を予測する処理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 9.
When the imaging mode is set to the low-dose imaging mode, the automatic control unit collects intermediate data at a plurality of different timings before the X-ray detector collects the set low-dose image data. Control the output and
The image processing unit is an X-ray imaging apparatus characterized in that it performs processing for predicting a high-dose image by using at least two or more data of the low-dose image data and the intermediate data.
請求項9に記載のX線撮像装置であって、
前記画像処理部は、前記高線量画像予測部が作成した高線量予測画像を、表示用画像に変換する表示変換部をさらに備えることを特徴とするX線撮像装置。
The X-ray imaging apparatus according to claim 9.
The image processing unit is an X-ray imaging apparatus further comprising a display conversion unit that converts a high-dose prediction image created by the high-dose image prediction unit into a display image.
X線撮像装置において標準として設定された線量よりも低線量で撮像されたX線画像から、標準線量または前記標準線量よりも線量が高い撮像で得られるX線画像を予測する画像処理方法であって、
処理対象のX線画像に対し、低線量画像と高線量画像との線量の相違に起因するノイズレベルの差を補正する処理を行った後、
低線量画像と高線量画像とを学習データとして用いて学習した学習済モデルを用いて、前記補正処理後のX線画像を入力し、画像を撮像した際の線量よりも高線量で撮像可能な画像を出力することを特徴とする画像処理方法。
It is an image processing method that predicts an X-ray image obtained by imaging with a standard dose or a dose higher than the standard dose from an X-ray image captured at a dose lower than the dose set as a standard in an X-ray imaging device. hand,
After processing the X-ray image to be processed to correct the difference in noise level due to the difference in dose between the low-dose image and the high-dose image,
Using a trained model trained using a low-dose image and a high-dose image as training data, the corrected X-ray image can be input and imaged at a higher dose than when the image was imaged. An image processing method characterized by outputting an image.
請求項12に記載の画像処理方法であって、
前記補正する処理は、前記入力画像に対しぼかし処理を施し、ぼかし画像を作成する処理と、前記ぼかし画像と前記入力画像とを用いて、前記入力画像のエッジとノイズを抽出した抽出画像を作成する処理とを含むことを特徴とする画像処理方法。
The image processing method according to claim 12.
In the correction process, the input image is blurred to create a blurred image, and the blurred image and the input image are used to create an extracted image obtained by extracting edges and noise of the input image. An image processing method characterized by including processing to be performed.
JP2020043177A 2020-03-12 2020-03-12 Image processing device, X-ray imaging device, and image processing method Active JP7451239B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020043177A JP7451239B2 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Image processing device, X-ray imaging device, and image processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020043177A JP7451239B2 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Image processing device, X-ray imaging device, and image processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021142132A true JP2021142132A (en) 2021-09-24
JP7451239B2 JP7451239B2 (en) 2024-03-18

Family

ID=77766672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020043177A Active JP7451239B2 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Image processing device, X-ray imaging device, and image processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7451239B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013254373A (en) * 2012-06-07 2013-12-19 Nec Corp Image processing device, control method of image processing device and program
JP2019181226A (en) * 2017-11-24 2019-10-24 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 Medical data processing device, magnetic resonance imaging apparatus, and learned model generation method
JP2019202087A (en) * 2018-05-25 2019-11-28 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 Medical information processing system, medical information processing device, radiation diagnostic device, ultrasonic diagnostic device, learning data production method, and program
JP2019211475A (en) * 2018-05-31 2019-12-12 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 Medical image processor and program

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019019199A1 (en) 2017-07-28 2019-01-31 Shenzhen United Imaging Healthcare Co., Ltd. System and method for image conversion

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013254373A (en) * 2012-06-07 2013-12-19 Nec Corp Image processing device, control method of image processing device and program
JP2019181226A (en) * 2017-11-24 2019-10-24 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 Medical data processing device, magnetic resonance imaging apparatus, and learned model generation method
JP2019202087A (en) * 2018-05-25 2019-11-28 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 Medical information processing system, medical information processing device, radiation diagnostic device, ultrasonic diagnostic device, learning data production method, and program
JP2019211475A (en) * 2018-05-31 2019-12-12 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 Medical image processor and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP7451239B2 (en) 2024-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5229865B2 (en) X-ray CT system
JP6523825B2 (en) X-ray CT apparatus and image processing apparatus
US8913713B2 (en) Radiographic image generation device and method
KR101576703B1 (en) Image processing apparatus, image processing method, and computer-readable storage medium
CN107530040B (en) X-ray CT apparatus, reconstruction operation apparatus, and X-ray CT image generation method
JP2017143943A (en) Radiation image processing device, method, and program
JP5184784B2 (en) X-ray CT system
US20080108895A1 (en) Method and system for defining at least one acquisition and processing parameter in a tomosynthesis system
US9084543B2 (en) X-ray diagnostic apparatus
US20220414832A1 (en) X-ray imaging restoration using deep learning algorithms
EP3348195A1 (en) Image processing device, radiation image image pickup system, image processing method, and image processing program
CN102970932A (en) Image processing apparatus and method, and x-ray diagnosis apparatus
US11288775B2 (en) Methods and systems for parametric noise modulation in x-ray imaging
JP2021019714A (en) Image processing device, image processing method, and x-ray ct device
JP5912237B2 (en) X-ray CT apparatus and signal processing program for X-ray CT apparatus
JP5097355B2 (en) Radiation tomography equipment
JP4316335B2 (en) X-ray scattered ray component correction method and program, and X-ray CT apparatus
JP5329204B2 (en) X-ray CT system
US20230363724A1 (en) X-ray ct apparatus and high-quality image generation device
JP2018020112A (en) X-ray CT apparatus
US20080075379A1 (en) Image processing device and image processing method
JP7451239B2 (en) Image processing device, X-ray imaging device, and image processing method
US12048576B2 (en) Method and apparatus for generating a panoramic layer image
JP2015019863A (en) Radiation tomography apparatus and program
JP6146907B2 (en) Image processing apparatus and method

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20211013

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230929

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231010

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231121

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240306

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7451239

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350