JP2561158B2 - Pattern recognizer - Google Patents

Pattern recognizer

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JP2561158B2
JP2561158B2 JP1272223A JP27222389A JP2561158B2 JP 2561158 B2 JP2561158 B2 JP 2561158B2 JP 1272223 A JP1272223 A JP 1272223A JP 27222389 A JP27222389 A JP 27222389A JP 2561158 B2 JP2561158 B2 JP 2561158B2
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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、被写体の放射線画像を表わす画像データに
基づいて、前記放射線画像上に指定された前記被写体の
腫瘍に対応する腫瘍影が悪性腫瘍の腫瘍影である蓋然性
を求めるパターン認識装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention is based on image data representing a radiation image of a subject, and a tumor shadow corresponding to the tumor of the subject specified on the radiation image is a malignant tumor. The present invention relates to a pattern recognition device that seeks the probability of being a tumor shadow.

(従来の技術) 記録された放射線画像を読み取って画像データを得、
この画像データに適切な画像処理を施した後、画像を再
生記録することは種々の分野で行われている。たとえ
ば、後の画像処理に適合するように設計されたガンマ値
の低いX線フイルムを用いてX線画像を記録し、このX
線画像が記録されたフイルムからX線画像を読み取って
電気信号(画像データ)に変換し、この画像データに画
像処理を施した後コピー写真等に可視像として再生する
ことにより、コントラスト,シャープネス,粒状性等の
画質性能の良好な再生画像を得ることが行なわれている
(特開昭61−5193号公報参照)。
(Prior Art) Read the recorded radiation image to obtain image data,
It has been performed in various fields to reproduce and record an image after performing appropriate image processing on the image data. For example, an X-ray image is recorded using an X-ray film having a low gamma value designed to be compatible with later image processing, and this X-ray image is recorded.
Contrast and sharpness are obtained by reading an X-ray image from a film on which a line image is recorded, converting it into an electric signal (image data), performing image processing on this image data, and then reproducing it as a visible image on a copy photograph or the like. A reproduced image having good image quality performance such as graininess has been obtained (see Japanese Patent Laid-Open No. 61-5193).

また本出願人により、放射線(X線,α線,β線,γ
線,電子線,紫外線等)を照射するとこの放射線エネル
ギーの一部が蓄積され、その後可視光等の励起光を照射
すると蓄積されたエネルギーに応じて輝尽発光を示す蓄
積性蛍光体(輝尽性蛍光体)を利用して、人体等の被写
体の放射線画像を一旦シート状の蓄積性蛍光体に撮影記
録し、蓄積性蛍光体シートをレーザ光等の励起光で走査
して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発光光を光電
的に読み取って画像データを得、この画像データに基づ
き被写体の放射線画像を写真感光材料等の記録材料、CR
Tディスプレイ装置等に可視像として出力させる放射線
記録再生システムがすでに提案されている(特開昭55−
12429号,同56−11395号,同55−0163472号,同56−164
645号,同55−116340号等)。
In addition, according to the applicant, radiation (X-ray, α-ray, β-ray, γ
Ray, electron beam, ultraviolet ray, etc.) causes a part of this radiation energy to be accumulated, and then irradiation with excitation light such as visible light causes stimulated emission depending on the accumulated energy. The radiation image of a subject such as a human body is temporarily photographed and recorded on a sheet-shaped stimulable phosphor using a fluorescent substance), and the stimulable luminescent light is scanned by scanning the stimulable phosphor sheet with excitation light such as laser light. Then, the resulting stimulated emission light is photoelectrically read to obtain image data, and the radiation image of the subject is recorded on the basis of this image data, a recording material such as a photographic light-sensitive material, or a CR.
A radiation recording / reproducing system for outputting a visible image on a T display device or the like has already been proposed (JP-A-55-55).
12429, 56-11395, 55-0163472, 56-164
No. 645, No. 55-116340, etc.).

このシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真
システムと比較して極めて広い放射線露出域にわたって
画像を記録しうるという実用的な利点を有している。す
なわち、放射線露光量に対して蓄積後に励起によって輝
尽発光する発光量が極めて広い範囲にわたって比例する
ことが認められており、従って種々の撮影条件により放
射線露光量がかなり大幅に変動しても、蓄積性蛍光体シ
ートから放射される輝尽発光光の光量を読取りゲインを
適当な値に設定して光電変換手段により読み取って電気
信号(画像データ)に変換し、この画像データを用いて
写真感光材料、CRT等の表示装置に放射線画像を可視像
として出力させることによって、放射線露光量の変動に
影響されない放射線画像を得ることができる。
This system has the practical advantage of being able to record images over a very wide radiation exposure area compared to conventional radiographic systems using silver halide photography. In other words, it has been recognized that the amount of light emitted by stimulated emission after storage is proportional to the amount of radiation exposure over a very wide range. Therefore, even if the amount of radiation exposure varies considerably under various imaging conditions, The amount of stimulated emission light emitted from the stimulable phosphor sheet is read and the gain is set to an appropriate value to be read by the photoelectric conversion means to be converted into an electric signal (image data), and this image data is used for photographic exposure. By outputting a radiation image as a visible image on a display device such as a material or a CRT, it is possible to obtain a radiation image that is not affected by variations in radiation exposure dose.

上記X線フイルムや蓄積性蛍光体シート等を用いたシ
ステム、特に人体の医療診断用として構成されたシステ
ムにおいて、近年、単に観察(診断)に適した良好な画
質性能を備えた再生画像を得ることに加えて、画像の自
動認識が行なわれてきている(たとえば特開昭62−1254
81号公報参照)。ここで、画像の自動認識とは、画像デ
ータに種々の処理を施すことにより、複雑な放射線画像
から目的とするパターンを抽出する操作をいい、たとえ
ば人体の胸部X線画像のような種々の線状,円形状のパ
ターンの入り混じった非常に複雑な画像から、たとえば
腫瘍に対応する陰影を抽出する操作等をいう。
In a system using the above X-ray film, a stimulable phosphor sheet, etc., particularly in a system configured for medical diagnosis of the human body, recently, a reproduced image having good image quality performance suitable for observation (diagnosis) is obtained. In addition to this, automatic image recognition has been carried out (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-1254).
No. 81). Here, automatic image recognition refers to an operation of extracting a target pattern from a complicated radiographic image by performing various processes on the image data, for example, various lines such as a chest X-ray image of a human body. It refers to an operation to extract a shadow corresponding to a tumor from a very complicated image in which circular and circular patterns are mixed.

このように複雑な放射線画像(たとえば人体の胸部X
線画像または乳房X線画像等)において目的とするパタ
ーン(たとえば腫瘍影)を抽出し、その抽出したパター
ンを明示した可視画像を再生表示することにより、観察
者の観察の補助(たとえば医師の診断の補助)を行わせ
ることができる。
Such a complicated radiographic image (for example, chest X of a human body)
A target pattern (for example, tumor shadow) is extracted from a line image or a breast X-ray image, and a visible image that clearly shows the extracted pattern is reproduced and displayed to assist the observer in observing (for example, a doctor's diagnosis). Assistance).

(発明が解決しようとする課題) 上記特開昭62−125481号公報には、たとえば人体のX
線画像上を特定の実空間フィルタを用いて走査し、円形
パターンと線形パターンを抽出し、抽出した円形パター
ンを腫瘍影、線形パターンを血管影として表示する装置
が記載されている。
(Problems to be Solved by the Invention) Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-125481 discloses, for example,
There is described an apparatus that scans a line image using a specific real space filter, extracts a circular pattern and a linear pattern, and displays the extracted circular pattern as a tumor shadow and the linear pattern as a blood vessel shadow.

ところで、人体の放射線画像は通常であっても非常に
複雑であるとともに、たとえば胸部X線画像や乳房X線
画像等に現れる腫瘍影も、その大きさが区々異なってお
り、また、腫瘍影が現れるX線画像の位置によってその
形状や濃度が異なっている等、種々に変形した腫瘍影が
現れる。従って腫瘍影を求める、たとえば上記特開昭62
−125481号公報に記載されたような円形パターン抽出フ
ィルタとしては、種々に変形された腫瘍影であっても求
めることができるように、ある程度許容度の大きなフィ
ルタを用いる必要がある。
By the way, the radiation image of the human body is usually very complicated, and the tumor shadows appearing in, for example, a chest X-ray image or a breast X-ray image also have different sizes, and the tumor shadows are different. A tumor shadow that is variously deformed, such as the shape and density of which differs depending on the position of the X-ray image in which appears. Therefore, the tumor shadow is determined, for example, in the above-mentioned JP-A-62.
As the circular pattern extraction filter as described in Japanese Patent No. -125481, it is necessary to use a filter having a certain degree of tolerance so that even a tumor shadow that is variously deformed can be obtained.

しかしながら、その一方で、許容度の大きな腫瘍影抽
出フィルタを用いると、本来抽出する必要のある悪性腫
瘍の腫瘍影のみならず、抽出する必要の泣い良性腫瘍の
腫瘍影も抽出されてしまう結果となる。
However, on the other hand, if a tumor shadow extraction filter with a large tolerance is used, not only the tumor shadow of the malignant tumor that originally needs to be extracted but also the tumor shadow of the crying benign tumor that needs to be extracted will be extracted. Become.

本発明は、上記事情に鑑み、たとえば実空間フィルタ
を用いて放射線画像上を走査すること等により求められ
た腫瘍影が、悪性腫瘍の腫瘍影である蓋然性を求めるパ
ターン認識装置を提供することを目的とするものであ
る。
In view of the above circumstances, the present invention provides a pattern recognition device that seeks a probability that a tumor shadow obtained by scanning on a radiation image using a real space filter is a tumor shadow of a malignant tumor. It is intended.

(課題を解決するための手段) 第1図は、本発明のパターン認識装置の構成を明示し
たブロック図である。
(Means for Solving the Problem) FIG. 1 is a block diagram clearly showing the configuration of the pattern recognition apparatus of the present invention.

先ずスペクトル演算手段1において被写体の放射線画
像を表わす画像データを、放射線画像上に指定された前
記被写体の腫瘍に対応する腫瘍影の略中心を原点とした
極座標(r,θ)(但し、rは動径,θは傾角を表わ
す。)で表わし、この画像データD(r,θ)にrとθを
変数とした周波数解析を行なうことにより前記データD
(r,θ)のスペクトル分布が求められる。
First, the image data representing the radiation image of the subject in the spectrum calculation means 1 is polar coordinates (r, θ) with the approximate center of the tumor shadow corresponding to the tumor of the subject specified on the radiation image as the origin (where r is The radius vector, θ represents the tilt angle.), And the image data D (r, θ) is subjected to frequency analysis using r and θ as variables to obtain the data D.
The spectral distribution of (r, θ) is obtained.

ここで「rとθを変数とした周波数解析」とは、rと
θとが互いに直交する座標軸であるとみなした場合の、
r方向およびθ方向のスペクトル分布を求めることをい
い、特定の演算方法に限られるものではないが、たとえ
ばr方向とθ方向のそれぞれについて一次元フーリエ変
換を施すこと、最大エントロピー法(MEM法)(例え
ば、「統計ライブラリー スペクトル解析」日野幹雄著
(株)朝倉書店発行 を参照)を用いてr方向とθ方
向のスペクトルを求めること、rとθについて2次元フ
ーリエ変換を施すこと等をいう。
Here, “frequency analysis using r and θ as variables” means that r and θ are coordinate axes orthogonal to each other.
It means obtaining the spectral distributions in the r direction and the θ direction, and is not limited to a specific calculation method, but for example, one-dimensional Fourier transform is performed in each of the r direction and the θ direction, and the maximum entropy method (MEM method) (For example, refer to "Statistical Library Spectral Analysis" by Mikio Hino, published by Asakura Shoten Co., Ltd.) to obtain spectra in the r and θ directions, and to perform two-dimensional Fourier transform on r and θ. .

つぎにこのスペクトル分布が特徴量演算手段2に入力
され、特徴量演算手段2ではこのスペクトル分布に基づ
いてこのスペクトル分布を代表する特徴量が求められ
る。
Next, this spectral distribution is input to the characteristic amount computing means 2, and the characteristic amount computing means 2 obtains a characteristic amount representing this spectral distribution based on this spectral distribution.

ここで、「特徴量」とは、このスペクトル分布に対応
する腫瘍影が良性腫瘍であるか悪性腫瘍であるかを表わ
すようにスペクトル分布が代表された量をいい、たとえ
ば具体的には、スペクトル空間におけるスペクトル分布
の重心(一次モーメント),二次モーメント等をいう。
Here, the “feature amount” refers to an amount represented by the spectral distribution so that the tumor shadow corresponding to this spectral distribution is a benign tumor or a malignant tumor. Refers to the centroid (first moment), second moment, etc. of the spectral distribution in space.

上記特徴量演算手段2で特徴量が求められると、この
特徴量は、判定手段3に入力される。判定手段3では、
この特徴量に基づいて上記腫瘍影が悪性腫瘍の腫瘍影で
ある蓋然性が求められる。
When the feature quantity is calculated by the feature quantity calculation means 2, the feature quantity is input to the determination means 3. In the judging means 3,
Probability that the tumor shadow is a tumor shadow of a malignant tumor is required based on this feature amount.

(作用) 良性腫瘍の腫瘍影は、典型的には略点対称のほとんど
円形に近い形状を有し、また腫瘍影内の濃度が均質、即
ち画像データの値がなめらかに変化しており、一方、悪
性腫瘍の腫瘍影は、腫瘍影内の濃度が不均質、即ち画像
データの値が激しく変化していると共にその形状が不整
形であるという特徴を有している。本発明は、この特徴
を生かしたものである。
(Effect) The tumor shadow of a benign tumor typically has a shape close to a circle that is approximately point-symmetrical, and the density in the tumor shadow is uniform, that is, the value of image data changes smoothly. The tumor shadow of a malignant tumor is characterized in that the density in the tumor shadow is inhomogeneous, that is, the value of image data changes drastically and its shape is irregular. The present invention takes advantage of this feature.

本発明のパターン認識装置は、スペクトル演算手段1
において、腫瘍影の画像データを先ず腫瘍影の略中心を
原点とした極座標(r,θ)で表わし、このrとθとがあ
たかも互いに直交する座標軸であるかのようにみなして
腫瘍影の画像データD(r,θ)にrとθを変数とした周
波数解析を施してそのスペクトル分布を求めるようにし
たため、腫瘍影内の濃度の均質,不均質の程度、腫瘍影
の形状の整形,不整形の程度がこのスペクトル分布に顕
著に表れることになる。
The pattern recognition device of the present invention is a spectrum calculation means 1
First, the image data of the tumor shadow is represented by polar coordinates (r, θ) with the origin approximately at the center of the tumor shadow, and the image of the tumor shadow is considered by assuming that r and θ are mutually orthogonal coordinate axes. The data D (r, θ) was subjected to frequency analysis using r and θ as variables, and its spectral distribution was determined. Therefore, the density of the tumor shadow is uniform or inhomogeneous, the shape of the tumor shadow is not shaped, and The degree of shaping will be noticeable in this spectral distribution.

また本発明のパターン認識装置では、特徴量演算手段
2によりスペクトル分布を代表する特徴量を求め、判断
手段3によりこの特徴量に基づいて腫瘍影が悪性腫瘍の
腫瘍影である蓋然性を求めるようにしたため、スペクト
ル分布に表れた良性腫瘍である悪性腫瘍であるかという
特徴が上記特徴量に集約され、対象としている腫瘍影が
悪性腫瘍の腫瘍影である蓋然性を容易に求めることがで
きる。
Further, in the pattern recognition apparatus of the present invention, the feature amount calculating unit 2 obtains the feature amount representing the spectral distribution, and the determining unit 3 obtains the probability that the tumor shadow is the tumor shadow of the malignant tumor based on the feature amount. Therefore, the feature of whether the tumor is a benign tumor or a malignant tumor, which is shown in the spectral distribution, is summarized in the above feature amount, and the probability that the target tumor shadow is the tumor shadow of the malignant tumor can be easily obtained.

(実 施 例) 以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明
する。尚、ここでは前述した蓄積性蛍光体シートを用
い、人体の乳房内に典型的には略球形として生じる腫瘍
の陰影を検出する例について説明する。この腫瘍は後述
する画像データS1に基づく可視画像上では周囲と比べ白
っぽい(濃度が低い)略円形の腫瘍影として現われる。
(Examples) Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, an example will be described in which the above-described stimulable phosphor sheet is used to detect the shadow of a tumor that typically occurs in the human breast in a substantially spherical shape. This tumor appears as a generally circular tumor shadow that is whitish (low in density) on the visible image based on the image data S1 to be described later.

第2図は、X線撮影装置の一例の概略図である。 FIG. 2 is a schematic diagram of an example of an X-ray imaging apparatus.

このX線撮影装置10のX線源11からX線12が人体13の
乳房13aに向けて照射され、人体13を透過したX線12aが
蓄積性蛍光体シート14に照射されることにより、人体の
乳房13aを透過X線画像がシート14に蓄積記録される。
The X-ray source 11 of the X-ray imaging apparatus 10 emits X-rays 12 toward the breast 13a of the human body 13, and the X-rays 12a that have passed through the human body 13 are emitted to the stimulable phosphor sheet 14. A transmission X-ray image of the breast 13a is accumulated and recorded on the sheet 14.

第3図は、X線画像読取装置の一例と、本発明のパタ
ーン認識装置の一実施例であるコンピュータシステムと
を表わした斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the X-ray image reading apparatus and a computer system which is an example of the pattern recognition apparatus of the present invention.

乳房X線画像が記録された蓄積性蛍光体シート14がX
線画像読取装置20の所定位置にセットされる。この所定
位置にセットされた蓄積性蛍光体シート14は、モータ21
により駆動されるエンドレスベルト等のシート搬送手段
22により、矢印Y方向に搬送(副走査)される。一方、
レーザー光源23から発せられた光ビーム24はモータ25に
より駆動され矢印方向に高速回転する回転多面鏡26によ
って反射偏向され、fθレンズ等の集束レンズ27を通過
した後、ミラー28により光路を変えて前記シート14に入
射し副走査の方向(矢印Y方向)と略垂直な矢印X方向
に主走査する。シート14の励起光24が照射された箇所か
らは、蓄積記録されているX線画像情報に応じた光量の
輝尽発光光29が発散され、この輝尽発光光29は光ガイド
30によって導かれ、フォトマルチプライヤ(光電子増倍
管)31によって光電的に検出される。上記光ガイド30は
アクリル板等の導光性材料を成形して作られたものであ
り、直線状をなす入射端面30aが蓄積性蛍光体シート14
上の主走査線に沿って延びるように配され、円環状に形
成された射出端面30bにフォトマルチプライヤ31の受光
面が結合されている。入射端面30aから光ガイド30内に
入射した輝尽発光光29は、該光ガイド30の内部を全反射
を繰り返して進み、射出端面30bから射出してフォトマ
ルチプライヤ31に受光され、X線画像を表わす輝尽発光
光29がフォトマルチプライヤ31によって電気信号に変換
される。
The stimulable phosphor sheet 14 on which the breast X-ray image is recorded is X
The line image reading device 20 is set at a predetermined position. The stimulable phosphor sheet 14 set at this predetermined position is the motor 21
Sheet conveying means such as endless belt driven by
By 22 the sheet is conveyed (sub-scanned) in the direction of arrow Y. on the other hand,
A light beam 24 emitted from a laser light source 23 is reflected and deflected by a rotating polygon mirror 26 driven by a motor 25 and rotating at a high speed in the arrow direction, and after passing through a focusing lens 27 such as an fθ lens, the optical path is changed by a mirror 28. The light is incident on the sheet 14 and the main scanning is performed in the arrow X direction substantially perpendicular to the sub-scanning direction (arrow Y direction). From the portion of the sheet 14 irradiated with the excitation light 24, the stimulated emission light 29 of a light amount corresponding to the accumulated and recorded X-ray image information is emitted, and this stimulated emission light 29 is used as a light guide.
It is guided by 30 and is detected photoelectrically by a photomultiplier (photomultiplier tube) 31. The light guide 30 is formed by molding a light guide material such as an acrylic plate, and the incident end face 30a having a linear shape has a stimulable phosphor sheet 14.
The light receiving surface of the photomultiplier 31 is coupled to the emission end face 30b which is arranged so as to extend along the upper main scanning line and is formed in an annular shape. The photostimulated luminescent light 29 that has entered the light guide 30 from the incident end face 30a proceeds by repeating total reflection inside the light guide 30, is emitted from the emitting end face 30b, is received by the photomultiplier 31, and is an X-ray image. Photostimulated luminescent light 29 representing the light is converted into an electric signal by the photomultiplier 31.

フォトマルチプライヤ31から出力されたアナログ出力
信号S0は対数増幅器32で対数的に増幅され、A/D変換器3
3でディジタル化され、電気信号としての画像データS1
が得られる。
The analog output signal S0 output from the photomultiplier 31 is logarithmically amplified by a logarithmic amplifier 32, and the A / D converter 3
Image data S1 digitized by 3 and as an electrical signal
Is obtained.

得られた画像信号S1は、コンピュータシステム40に入
力される。このコピュータシステム40は、本発明のパタ
ーン認識装置の一例を構成するものであり、CPUおよび
内部メモリが内蔵された本体部41,補助メモリとしての
フロッピィディスクが挿入されドライブされるドライブ
部42,オペレータがこのコンピュータシステム40に必要
な指示等を入力するためのキーボード43および必要な情
報を表示するためのCRTディスプレイ44から構成されて
いる。
The obtained image signal S1 is input to the computer system 40. The computer system 40 constitutes an example of the pattern recognition device of the present invention, and includes a main body 41 having a CPU and an internal memory built therein, a drive unit 42 into which a floppy disk as an auxiliary memory is inserted and driven, and an operator. Is composed of a keyboard 43 for inputting necessary instructions and the like to the computer system 40 and a CRT display 44 for displaying necessary information.

第4図は、第3図に示すコンピュータシステム40にお
ける、画像データS1に基づく処理を示したブロック図で
ある。ここで、本実施例では、各ブロック40a〜40hに示
す各手段は、コンピュータシステム40においてソフトウ
ェアを用いて行なわれるが、各ブロック40a〜40hに示す
各手段の機能を満足するためのハードウェア,ソフトウ
ェアの組合せが各ブロック40a〜40hに示す各手段と観念
される。
FIG. 4 is a block diagram showing processing based on the image data S1 in the computer system 40 shown in FIG. Here, in the present embodiment, each means shown in each block 40a-40h is performed using software in the computer system 40, but hardware for satisfying the function of each means shown in each block 40a-40h, A combination of software is considered as each means shown in each block 40a to 40h.

画像データS1は、先ずコンピュータシステム40の雑音
除去手段40aに入力され、X線画像を表わすためには不
必要な高周波ノイズの除去が行なわれる。この除去の処
理は、たとえば、所定点P0の画像データS10を含む、該
所定点P0の周囲の画素点の画像データS1i(i=0,1,2,
…,n)を平均化処理 して、この平均化処理後の画像データを所定点P0のあら
たな画像データS20とするフィルタを用いて、X線画像
上を走査すること等により行なわれる。
The image data S1 is first input to the noise removing means 40a of the computer system 40, and high frequency noise unnecessary for representing an X-ray image is removed. Process of removal includes, for example, image data S1 0 of the predetermined point P 0, the image data of the pixel points around the said predetermined fixed point P 0 S1 i (i = 0,1,2 ,
..., n) is averaged Then, the X-ray image is scanned by using a filter that sets the image data after the averaging process as the new image data S2 0 at the predetermined point P 0 .

高周波ノイズの除去の行なわれた画像データS2は、次
にトレンド除去手段40bに入力される。トレンド除去手
段40bでは、入力された画像データS2の低周波ノイズの
除去が行なわれる。この低周波ノイズの除去には、腫瘍
影が濃度勾配のある領域に存在する場合にその濃度勾配
をなくし、濃度の平坦な領域に腫瘍影が存在するかのよ
うに画像データを変換することも含まれる。この除去の
処理は、たとえば所定点P0の画像データS20を含む、該
所定点P0の周囲のかなり広い範囲にわたる多数の画素点
の画像データS2j(j=0,1,2,…,m)の平均化処理 を行ない、所定点P0の画像データS20からこの平均化処
理により求めた値を減算し、この減算後の画像データを
所定点P0のあらたな画像データS30とするフィルタ、即
ち、 の演算を行なうフィルタを用いて、X線画像上を走査す
ること等により行なわれる。
The image data S2 from which the high frequency noise has been removed is then input to the trend removing means 40b. The trend removing means 40b removes low frequency noise of the input image data S2. To remove this low-frequency noise, if the tumor shadow exists in an area with a density gradient, the density gradient can be eliminated and the image data can be converted as if the tumor shadow exists in a flat density area. included. Process of removal include, for example, image data S2 0 of the predetermined point P 0, the image data S2 j of a number of pixel points over a fairly wide range around the said predetermined fixed point P 0 (j = 0,1,2, ... , m) averaging process The performed, subtracting the value obtained by the averaging processing from the image data S2 0 of the predetermined point P 0, the image data after the subtraction as a new image data S3 0 of a predetermined point P 0 filter, i.e., This is performed by scanning the X-ray image using a filter that performs the calculation of.

上記のようにして、高周波ノイズ,低周波ノイズ除去
の行なわれた画像データS3は、次に腫瘍影抽出手段40c
に入力される。腫瘍影抽出手段40aでは、以下のように
して腫瘍影の抽出が行なわれる。
The image data S3 from which the high-frequency noise and the low-frequency noise have been removed as described above is then processed by the tumor shadow extraction means 40c.
Is input to The tumor shadow extraction means 40a extracts the tumor shadow as follows.

第5図は、腫瘍影を抽出する実空間フィルタの一例を
説明するために、X線画像上の所定の画素P0を中心に該
画像上に仮想的に描いた図である。該所定の画素P0が上
記腫瘍影内の画素であるか否かが判断される。腫瘍影抽
出手段1において、ここで示すようなフィルタを用いて
X線画像上を走査することにより、X線画像上の腫瘍影
が抽出される。
FIG. 5 is a view virtually drawn on a predetermined pixel P 0 on the X-ray image centering on the image in order to explain an example of the real space filter for extracting the tumor shadow. It is determined whether the predetermined pixel P 0 is a pixel in the tumor shadow. In the tumor shadow extraction means 1, the tumor shadow on the X-ray image is extracted by scanning the X-ray image using the filter shown here.

第5図に示すように、X線画像内の所定の画素P0から
該X線画像の周囲に延びる複数(ここでは8本)の線分
Li(i=1,2,…,8)を想定し、さらに所定の画素P0を中
心とした、それぞれ半径r1,r2,r3の円Rj(j=1,2,3)
を想定する。所定の画素P0の画像データをf0とし、各線
分Liと各円Rjとの各交点に位置する各画素Pij(第5図
にはP11,P12,P13,P51,P52,P53について記号を示してあ
る。)の画像データをfijとする。
As shown in FIG. 5, a plurality of (here, eight) line segments extending from a predetermined pixel P 0 in the X-ray image to the periphery of the X-ray image.
Assuming L i (i = 1, 2,..., 8), a circle R j (j = 1 , 2 , 3) with a radius r 1 , r 2 , and r 3 centered on a predetermined pixel P 0 )
Assume Image data of a predetermined pixel P 0 is set to f 0, and each pixel P ij (P 11 , P 12 , P 13 , P 51 in FIG. 5) located at each intersection of each line segment L i and each circle R j . , the image data of are shown symbols for P 52, P 53.) and f ij.

ここで、所定の画素P0の画像データf0と各画素Pij
画像データfijとの差分Δijが下記(2)式に従って求
められる。
Here, the difference delta ij between the image data f 0 of a given pixel P 0 and the image data f ij of each pixel P ij is calculated according to the following equation (2).

Δij=fij−f0 ……(2) (i=1,2,…,8;j=1,2,3) 次に各線分Li毎に、(2)式で求められた差分Δij
最大値が求められる。即ち、線分L1,L5について例を示
すと、線分L1については、画素P11,P12,P13に対応する
各差分 Δ11=f11−f0 Δ12=f12−f0 Δ13=f13−f0 のうち最大値が求められる。この例では、たとえばΔ11
が最大値とされる。また線分L5については画素P51,P52,
P53に対応する各差分 Δ51=f51−f0 Δ52=f52−f0 Δ53=f53−f0 のうち最大値、たとえばΔ53が求められる。
Δ ij = f ij -f 0 ...... (2) (i = 1,2, ..., 8; j = 1,2,3) then for each line segment L i, difference calculated by the equation (2) The maximum value of Δ ij is obtained. That is, when an example line segments L 1, L 5, for the line segment L 1, pixel P 11, P 12, P each difference corresponding to 13 Δ 11 = f 11 -f 0 Δ 12 = f 12 - The maximum value of f 0 Δ 13 = f 13 −f 0 is obtained. In this example, for example, Δ 11
Is the maximum value. For line segment L 5 , pixels P 51 , P 52 ,
The maximum value of each difference corresponding to P 53 Δ 51 = f 51 −f 0 Δ 52 = f 52 −f 0 Δ 53 = f 53 −f 0 , for example, Δ 53 is obtained.

このように所定の画素P0と、各線分Li毎に複数の画素
との差分の最大値を求めるようにすることにより、種々
のサイズの腫瘍影に対処することができる。
Thus the predetermined pixels P 0, by to obtain the maximum value of the difference between the plurality of pixels for each line segment L i, it is possible to cope with the tumor shadow of various sizes.

次に、所定の画素P0から互いに反対方向に延びる2本
の線分をひと組として、即ち線分L1と線分L5、線分L2
線分L6、線分L3と線分L7、および線分L4と線分L8のそれ
ぞれをひと組として、各組毎に2つの最大値の平均値
(それぞれM15,M26,M37,M48)が求められる。線分L1
線分L5との組については、その平均値M15は、 として求められる。
Next, the person sets the two line segments extending in opposite directions from a given pixel P 0, i.e. the line segment L 1 and the line segment L 5, a line segment L 2 and the line segment L 6, a line segment L 3 With the line segment L 7 and each of the line segment L 4 and the line segment L 8 as one set, the average value of the two maximum values (M 15 , M 26 , M 37 , and M 48 , respectively) is obtained for each set. . For the set of line segment L 1 and line segment L 5 , the average value M 15 is Is required.

このように所定の画素P0から互いに反対方向に延びる
2本の線分をひと組として取り扱うことにより、腫瘍影
がたとえばトレンド除去手段40bで除去しきれないほど
濃度が傾斜した領域にあってその画像データの分布が非
対称となっていても腫瘍影を確実に検出することができ
る。
In this way, by treating two line segments extending in the opposite directions from the predetermined pixel P 0 as one set, the tumor shadow is present in a region where the density is too high to be removed by the trend removing means 40b. Even if the distribution of image data is asymmetric, the tumor shadow can be reliably detected.

上記のようにして平均値M15,M26,M37,M48が求められ
ると、これらの平均値M15,M26,M37,M48に基づいて、以
下のようにして、所定の画素P0が腫瘍影内の画素である
か否かの判定に用いる特性値C1が求められる。
If the average value M 15, M 26, M 37 , M 48 as described above is determined, on the basis of these average values M 15, M 26, M 37 , M 48 , as described below, predetermined characteristic value C 1 of the pixel P 0 is used for determining whether or not a pixel of tumor Kagenai is required.

第6図は、この特性値C1の求め方を説明するための図
である。横軸は上記のようにして求めた平均値M15,M26,
M37,M48、縦軸はこれらの平均値に対応する各評価値
C15,C26,C37,C48である。
FIG. 6 is a diagram for explaining how to obtain the characteristic value C 1 . The horizontal axis represents the average values M 15 , M 26 ,
M 37 , M 48 , the vertical axis is each evaluation value corresponding to these average values
C 15 , C 26 , C 37 , and C 48 .

平均値M15,M26,M37,M48がある値M1より小さい場合評
価値は零、ある値M2より大きい場合評価値は1.0、M1〜M
2の中間では、その値の大きさに応じて0.0〜1.0の間の
値が評価値となる。このようにして、各平均値M15,M26,
M37,M48にそれぞれ対応する評価値C15,C26,C37,C48が求
められ、これらの評価値C15,C26,C37,C48の和 C1=C15+C26+C37+C48 ……(4) が特性値C1とされる。即ち、この特性値C1は最小値0.0
と最大値4.0との間のいずれかの値を有する。
If the average value M 15 , M 26 , M 37 , M 48 is smaller than a certain value M 1, the evaluation value is zero, and if it is larger than a certain value M 2, the evaluation value is 1.0, M 1 to M 1
In the middle of 2, the evaluation value is a value between 0.0 and 1.0 depending on the magnitude of the value. In this way, the average values M 15 , M 26 ,
Evaluation values C 15 , C 26 , C 37 , C 48 corresponding to M 37 , M 48 , respectively, are obtained, and the sum of these evaluation values C 15 , C 26 , C 37 , C 48 C 1 = C 15 + C 26 + C 37 + C 48 …… (4) is regarded as the characteristic value C 1 . That is, this characteristic value C 1 is the minimum value 0.0
And any value between 4.0 and the maximum value of 4.0.

この特性値C1が所定しきい値Th1と比較され、C1≧Th1
であるか、C1<Th1であるかにより、所定の画素P0がそ
れぞれ腫瘍影内の画素であるか否かが判定される。
This characteristic value C 1 is compared with a predetermined threshold value Th 1 , and C 1 ≧ Th 1
Or C 1 <Th 1 , it is determined whether or not the predetermined pixel P 0 is a pixel in the tumor shadow.

以上の実空間フィルタを用いてX線画像上を走査する
ことによりX線画像に現われた腫瘍影が抽出される。こ
のようにして腫瘍影が求められると、各腫瘍影中の最も
小さな値を有する画像データS3がサーチされ、この画像
データS3に対応する画素がその腫瘍影の中心とされる。
The tumor shadow appearing in the X-ray image is extracted by scanning the X-ray image using the above real space filter. When the tumor shadow is obtained in this way, the image data S3 having the smallest value in each tumor shadow is searched, and the pixel corresponding to this image data S3 is set as the center of the tumor shadow.

第7A図,第7B図は、上記実空間フィルタを用いて求め
られた、それぞれ良性腫瘍、悪性腫瘍の典型的な形状を
表わした図である。ただし、この段階では良性腫瘍であ
るか悪性腫瘍であるかの判定は行なわれていない。各図
において、x軸とy軸とが交叉する原点0が、上記のよ
うにして求められた中心点である。
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing typical shapes of a benign tumor and a malignant tumor, respectively, obtained by using the real space filter. However, at this stage, it has not been determined whether the tumor is a benign tumor or a malignant tumor. In each figure, the origin 0 where the x axis and the y axis intersect is the center point obtained as described above.

良性腫瘍は、前述したように、典型的には第7A図に示
すように中心点0を中心とするほとんど円形に近い形状
を有しており、また、腫瘍影内の画像データS3はなめら
かに変化している。また悪性腫瘍は、第7B図に示すよう
に、その形状は不整形であり、腫瘍影内の画像データS3
はその値が著しく変化している。
As described above, a benign tumor typically has a nearly circular shape centered on the center point 0 as shown in FIG. 7A, and the image data S3 in the tumor shadow is smooth. Is changing. Further, the malignant tumor has an irregular shape as shown in FIG. 7B, and the image data S3
Has changed significantly.

腫瘍影抽出手段40cにおいて腫瘍影が抽出され、その
中心点が求められると、画像データS3は、腫瘍影の位置
情報とともに極座標変換手段40dに入力される。極座標
変換手段40dでは少なくとも腫瘍影の近傍の画像データS
3の極座標表示が行なわれる。
When the tumor shadow is extracted by the tumor shadow extraction unit 40c and the center point thereof is obtained, the image data S3 is input to the polar coordinate conversion unit 40d together with the position information of the tumor shadow. In the polar coordinate conversion means 40d, at least the image data S near the tumor shadow
The polar coordinates of 3 are displayed.

第8A図,第8B図は、それぞれ第7A図,第7B図に示した
腫瘍影を極座標(r,θ)で表わし、その極座標における
各変数r,θを互いに直交する座標軸として表わした図で
ある。
FIGS. 8A and 8B show the tumor shadows shown in FIGS. 7A and 7B in polar coordinates (r, θ), and the variables r and θ in the polar coordinates are shown as coordinate axes orthogonal to each other. is there.

良性腫瘍の画像データS3の場合は典型的にはθの値に
よらずほぼ一定であるため、第8A図に示すようにθ方向
にほぼ一定に延びた形状となる。悪性腫瘍の画像データ
S3はθ方向にも変化し、したがって第8B図に示すように
θ軸に沿って変動する形状となる。
In the case of the image data S3 of a benign tumor, it is typically almost constant irrespective of the value of θ, so that it has a shape that extends substantially uniformly in the θ direction as shown in FIG. Image data of malignant tumor
S3 also changes in the θ direction, and thus has a shape that changes along the θ axis as shown in FIG. 8B.

極座標表示された画像データS3(各腫瘍影の近傍の画
像データS3をいう。)は、次に周波数解析手段40eに入
力される。本実施例では、周波数解析手段40eにおい
て、画像データS3にrとθとを変数とした二次元フーリ
エ変換が施され、各腫瘍影毎に画像データS3のスペクト
ル分布F(u,v)が求められる。尚、本実施例において
は、極座標変換手段40dと周波数解析手段40eとを合わせ
た機能が本発明にいうスペクトル演算手段と観念され
る。
The image data S3 displayed in polar coordinates (the image data S3 in the vicinity of each tumor shadow) is then input to the frequency analysis means 40e. In the present embodiment, the frequency analysis means 40e subjects the image data S3 to a two-dimensional Fourier transform with r and θ as variables, and obtains the spectral distribution F (u, v) of the image data S3 for each tumor shadow. To be In the present embodiment, the combined function of the polar coordinate conversion means 40d and the frequency analysis means 40e is regarded as the spectrum calculation means in the present invention.

上記のようにして各腫瘍影毎のスペクトル分布F(u,
v)が求められると、このスペクトル分布F(u,v)が特
徴量演算手段40fに入力され、下記(5),(6)式 に従ってスペクトル分布F(u,v)のu−v空間上の、
u方向とv方向のそれぞれの二次モーメントU,Vが求め
られる。本実施例ではこの二次モーメント(U,V)が本
発明にいう特徴量に該当する。
As described above, the spectral distribution F (u,
When v) is obtained, this spectral distribution F (u, v) is input to the feature amount calculation means 40f, and the following equations (5) and (6) are obtained. On the u-v space of the spectral distribution F (u, v) according to
The respective second moments U and V in the u direction and the v direction are obtained. In this embodiment, the second moment (U, V) corresponds to the feature amount of the present invention.

第9A図,第9B図は、U−V座標上にプロットした、そ
れぞれ良性腫瘍(第7A図,第8A図参照)、悪性腫瘍(第
7B図,第8B図参照)の二次モーメントの座標(U,V)を
示した図である。
9A and 9B are benign tumors (see FIGS. 7A and 8A) and malignant tumors (see FIGS. 7A and 8A) plotted on U-V coordinates.
FIG. 7B is a diagram showing the coordinates (U, V) of the second moment of FIG. 7B and FIG. 8B).

第8A図に示す良性腫瘍のパターンにおいては、r方向
にはゆるやかな変化があり、θ方向にはほとんど変化が
ないのでU−V座標上において、ほぼU軸上の原点0に
近い位置にその二次モーメントの座標(U,V)が存在す
る。第8B図に示す悪性腫瘍のパターンにおいては、r方
向,θ方向とも画像データS3は激く変化しており、した
がってu−v空間上でその二次モーメントの座標(U,
V)は原点0から離れた位置に存在する。
In the pattern of the benign tumor shown in FIG. 8A, there is a gradual change in the r direction and almost no change in the θ direction, so that the position is near the origin 0 on the U axis on the UV coordinate. There are coordinates (U, V) of the second moment. In the malignant tumor pattern shown in FIG. 8B, the image data S3 changes drastically in both the r direction and the θ direction, and therefore the coordinates of the second moment (U,
V) exists at a position away from the origin 0.

特徴量演算手段40fで二次モーメント(U,V)が求めら
れると、この二次モーメント(U,V)の情報が特徴量判
別手段40gに入力される。特徴量判別手段40gでは、二次
モーメント(U,V)の情報に基づいて、対象としている
腫瘍影が悪性腫瘍の腫瘍影である蓋然性が求められしき
い値処理されて、その腫瘍影が悪性腫瘍の腫瘍影である
か良性腫瘍の腫瘍影であるかの判別が行なわれる。
When the secondary moment (U, V) is obtained by the characteristic amount calculating means 40f, information on the secondary moment (U, V) is input to the characteristic amount determining means 40g. Based on the information of the second moments (U, V), the feature amount discriminating means 40g calculates the probability that the target tumor shadow is a tumor shadow of a malignant tumor, thresholds it, and the tumor shadow becomes malignant. It is determined whether the tumor shadow is a tumor shadow or a benign tumor shadow.

第10図は、人体の乳房のX線画像に現われた悪性腫瘍
14例および良性腫瘍15例について上記と同じプロセスで
二次モーメント(U,V)を求め、U−V座標上にプロッ
トした実験データを表わした図である。○印は良性腫瘍
の腫瘍影の二次モーメントの座標点(U,V)であり、●
印は悪性腫瘍の腫瘍影の二次モーメントの座標点(U,
V)である。
Figure 10 shows the malignant tumor that appeared in the X-ray image of the human breast.
It is a figure showing the experimental data which calculated | required the 2nd moment (U, V) by the same process as the above about 14 cases and 15 benign tumors, and was plotted on the UV coordinate. The circles are the coordinate points (U, V) of the second moment of the tumor shadow of a benign tumor, and ●
The mark indicates the coordinate point (U,
V).

この図に示すように良性腫瘍の腫瘍影の座標点(U,
V)は原点Oの近傍に位置し、悪性腫瘍の腫瘍影の座標
点(U,V)は原点Oから離れて位置する。
As shown in this figure, the coordinate points (U,
V) is located near the origin O, and the coordinate point (U, V) of the tumor shadow of the malignant tumor is located away from the origin O.

ここで原点Oから図に破線で示す所定の半径rの円弧
内にその座標点(U,V)の位置が存在するか否かによ
り、ほとんどの場合、それぞれ良性腫瘍であるか悪性腫
瘍であるかを判別することができる。
Here, in most cases, it is a benign tumor or a malignant tumor depending on whether or not the position of the coordinate point (U, V) exists within an arc of a predetermined radius r shown by a broken line from the origin O. Can be determined.

ここでは各腫瘍が良性腫瘍であるか悪性腫瘍であるか
の判別を行なうために、座標点(U,V)の各座標点(二
次モーメント)U,Vから、特性値C2が、 に従って求められる。このC2は原点Oから座標点(U,
V)までの距離を表わしており原点Oから外れるほど大
きな値を有している。
Here, in order to determine whether each tumor is a benign tumor or a malignant tumor, the characteristic value C 2 is calculated from each coordinate point (second moment) U, V of the coordinate point (U, V). Sought according to. This C 2 is a coordinate point (U,
It represents the distance to V) and has a large value as it deviates from the origin O.

特徴量判別手段40gでは、次に、上記のようにして求
めた特性値C2を所定のしきい値Th2(第10図に示す半径
r)と比較し、C2≧Th2のときはこの特性値C2に対応す
る腫瘍は悪性腫瘍であると判定され、C2<Th2のときは
良性腫瘍であるとされる。なお(7)式による特性値C2
の演算およびしきい値Th2との比較演算は、対象とする
腫瘍影の二次モーメントの座標点(U,V)が第10図に示
す円弧のどちら側にあるかにより良性腫瘍と悪性腫瘍と
の判別を行なうことと等価である。
In the characteristic amount discriminating means 40g, next, the characteristic value C 2 obtained as described above is compared with a predetermined threshold value Th2 (radius r shown in FIG. 10), and when C 2 ≧ Th2, this characteristic The tumor corresponding to the value C 2 is determined to be a malignant tumor, and when C 2 <Th2, it is considered to be a benign tumor. Note that the characteristic value C 2 according to equation (7)
And the comparison with the threshold Th2, the benign tumor and the malignant tumor are determined depending on which side of the arc (U, V) of the second moment of the target tumor shadow is on the arc shown in FIG. It is equivalent to making a distinction.

このようにして悪性腫瘍と判定された腫瘍影の位置情
報は、画像データSとともに表示手段40h(第3図に示
すCRTディスプレイ44)に入力され、悪性腫瘍の位置を
明示した可視画像が再生表示され観察に供される。
The position information of the tumor shadow determined as a malignant tumor is input to the display unit 40h (CRT display 44 shown in FIG. 3) together with the image data S, and a visible image clearly indicating the position of the malignant tumor is reproduced and displayed. And is used for observation.

第11図は、本発明の有効性を検証するために、第10図
を求めた場合と同一の腫瘍影(悪性腫瘍14例,良性腫瘍
15例)について、第4図に破線で示すように極座標変換
手段40dをバイパスした場合の、第10図と同様な二次モ
ーメントの座標(U,V)をプロットした実験データを表
わした図である。第10図の場合と同様に、○印は良性腫
瘍の腫瘍影の座標点を表わし、●印は悪性腫瘍の腫瘍影
の座標点を表わしている。
FIG. 11 shows the same tumor shadow as that obtained in FIG. 10 in order to verify the efficacy of the present invention (14 malignant tumors, benign tumors).
FIG. 14 is a diagram showing experimental data obtained by plotting the coordinates (U, V) of the second moment similar to FIG. 10 when the polar coordinate conversion means 40d is bypassed as shown by the broken line in FIG. is there. Similar to the case of FIG. 10, the circles represent the coordinate points of the tumor shadow of the benign tumor, and the circles represent the coordinate points of the tumor shadow of the malignant tumor.

ここで極座標変換手段40dをバイパスするとは、第7A
図,第7B図に示す腫瘍影を上記のように第8A図,第8B図
のように極座標変換することなしに、第7A図,第7B図に
示す状態で二次元フーリエ変換を行ない、その後同様に
して周波数空間において二次モーメントを求め、その座
標点をプロットすることを意味する。なおこの極座標変
換を行なわない方法は、例えば特開平1−125675号公報
に記載されている方法を応用したものである。
Bypassing the polar coordinate conversion means 40d here means that
The two-dimensional Fourier transform was performed in the state shown in FIGS. 7A and 7B without the polar coordinate transformation of the tumor shadow shown in FIGS. 7A and 7B as described above as shown in FIGS. 8A and 8B. Similarly, it means to obtain the second moment in the frequency space and plot the coordinate points. The method without polar coordinate conversion is an application of the method described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 125675/1989.

ここで、上記極座標変換の有効性を確認するために、
第10図,第11図のそれぞれについて、原点Oから各座標
点までの距離を求め、良性腫瘍と悪性腫瘍とに分けてそ
の距離の平均値と分散とを求め、良性腫瘍の座標点の原
点Oからの距離の平均値および分散をそれぞれ1,
σ1 2、悪性腫瘍の座標点の原点Oからの距離の平均値お
よび分散をそれぞれ22 2としたとき、分離度Dを、
次式 と定義する。この定義より分離度Dはその値が小さいほ
ど良性腫瘍と悪性腫瘍との分離性がよいことを表わして
いる。
Here, in order to confirm the effectiveness of the polar coordinate conversion,
For each of FIG. 10 and FIG. 11, the distance from the origin O to each coordinate point is calculated, the average value and the variance of the distance are calculated for benign tumor and malignant tumor, and the origin of the coordinate point of the benign tumor is calculated. The average value of the distance from O and the variance are 1 , and
Let σ 1 2 be the mean value and the variance of the distance from the origin O of the coordinate point of the malignant tumor to be 2 and σ 2 2 , respectively, and then the degree of separation D,
The following formula Is defined. According to this definition, the smaller the separation degree D, the better the separation between benign tumor and malignant tumor.

第10図に示した、極座標変換を行なった場合について
上記分離度Dを求めると、 D=1.66 ……(9) であり、一方第11図に示した極座標変換を行なわなかっ
た場合について上記分離度Dを求めると、 D=5.28 ……(10) であった。
When the above-mentioned degree of separation D is calculated in the case of polar coordinate conversion shown in FIG. 10, it is D = 1.66 (9), while in the case of not performing polar coordinate conversion shown in FIG. When the degree D was obtained, it was D = 5.28 (10).

(9)式と(10)式とを比較することにより、上記極
座標変換を行なうことが良性腫瘍と悪性腫瘍とを判別す
ることに大きく寄与していることが解る。これは、ここ
で対象としている悪性腫瘍の腫瘍影は、典型的にはいわ
ゆる髭状陰影(spicula)であり、上記極座標変換を行
なうことによりこの髭状陰影(spicula)の特徴が生か
されるためである。
By comparing the equations (9) and (10), it can be seen that the polar coordinate conversion greatly contributes to the discrimination between benign tumor and malignant tumor. This is because the tumor shadow of the target malignant tumor is typically a so-called whiskers shadow (spicula), and the characteristics of the whiskers shadow (spicula) are utilized by performing the polar coordinate transformation. is there.

尚、上記実施例では、雑音除去手段40a,トレンド除去
手段40bで高周波ノイズ,低周波ノイズの除去が行なわ
れているが、このような処理は必要に応じて適宜行なえ
ばよいものであり、したがって本発明においては必須の
構成要件ではない。また上記実施例では、腫瘍影抽出手
段40cにおいて実空間フィルタを用いてX線画像上を走
査して腫瘍影が抽出されたが、腫瘍影を抽出するフィル
タは上記実施例で説明したフィルタに限られるものでは
なく、また、たとえば先ずCRTディスプレイ44に可視画
像を再生表示し、観察者がCRTディスプレイ44上の可視
画像に表われた腫瘍影の位置情報をキーボード43を用い
て入力し、本発明ではこのようにして指定された腫瘍影
についてこの腫瘍影が良性腫瘍の腫瘍影であるか悪性腫
瘍の腫瘍影であるかを判別してもよいものである。 ま
た、上記実施例においては、特徴量演算手段40fにおい
て、スペクトル分布F(u,v)の二次モーメント(U,V)
が求められたが、次式(11),(12) に従って重心U′,V′を求め、上記二次モーメント(U,
V)に代えて、この重心(U′,V′)を用いてもよく、
その他種々の演算によりスペクトル分布F(u,V)を代
表する種々の特徴量を求めてもよいものである。
In the above embodiment, the noise removing means 40a and the trend removing means 40b remove high-frequency noise and low-frequency noise, but such processing may be appropriately performed as necessary. The present invention is not an essential constituent element. Further, in the above embodiment, the tumor shadow is extracted by scanning the X-ray image using the real space filter in the tumor shadow extracting means 40c, but the filter for extracting the tumor shadow is limited to the filter described in the above embodiment. In addition, the visible image is first reproduced and displayed on the CRT display 44, and the observer inputs the position information of the tumor shadow shown in the visible image on the CRT display 44 using the keyboard 43. Then, it is possible to determine whether the tumor shadow designated in this way is a benign tumor shadow or a malignant tumor shadow. Further, in the above embodiment, the feature quantity calculating means 40f causes the second moment (U, V) of the spectral distribution F (u, v) to be calculated.
Was calculated, the following equations (11), (12) The center of gravity U ′, V ′ is calculated in accordance with
This center of gravity (U ′, V ′) may be used instead of V),
Various other characteristic quantities representing the spectral distribution F (u, V) may be obtained by various other calculations.

また、上記実施例においては、rとθとを変数とした
2次元フーリエ変換を行なうことにより各腫瘍影毎の画
像データS3のスペクトル分布F(u,v)を求めたが、2
次元フーリエ変換を行なうことに代えて、画像データS3
を極座標(r,θ)で表わし、その極座標における各変数
r,θを互いに直交する座標軸とみなした場合(第8A図,
第8B図)の、画像のr方向に沿った各行、θ方向に沿っ
た各列毎に前述した最大エントロピー法、もしくは一次
元フーリエ変換法を用いて上記各行,各列毎のスペクト
ルを求めるようにしてもよい。この場合それ以後の処理
としては、たとえば以下のように行なえばよい。上記各
行各列毎のスペクトル分布を代表する特徴量(例えば、
一次モーメント(重心),二次モーメント,スペクトル
総和(横軸を周波数,縦軸を各周波数のパワーとしたグ
ラフにおける全面積(各周波数のパワーの和)をい
う。)等)が求められ、上記各行毎の特徴量の平均値を
r方向の特徴量U″,上記各列毎の特徴量の平均値をθ
方向の特徴量V″としてその座標点(U″,V″)を求
め、その後前述した実施例における座標点(U,V)また
は(U′,V′)に代えて座標点(U″,V″)を用いるこ
とにより前述した実施例と同様にして良性腫瘍と悪性腫
瘍とが判別される。
Further, in the above embodiment, the spectral distribution F (u, v) of the image data S3 for each tumor shadow was obtained by performing a two-dimensional Fourier transform with r and θ as variables.
Instead of performing the three-dimensional Fourier transform, the image data S3
Is expressed in polar coordinates (r, θ), and each variable in the polar coordinates
When r and θ are regarded as mutually orthogonal coordinate axes (Fig. 8A,
8B), to obtain the spectrum for each row and each column using the maximum entropy method or the one-dimensional Fourier transform method described above for each row along the r direction and each column along the θ direction of the image. You may In this case, the subsequent processing may be performed as follows, for example. A feature amount representing the spectral distribution of each row and each column (for example,
The first moment (center of gravity), the second moment, the total sum of spectra (total area (sum of power of each frequency) in a graph in which the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents power of each frequency), etc.) are obtained, and the above is obtained. The average value of the feature amounts for each row is the feature amount U ″ in the r direction, and the average value of the feature amounts for each column is θ.
The coordinate point (U ″, V ″) is obtained as the directional feature amount V ″, and then the coordinate point (U ″, V ′) in place of the coordinate point (U, V) or (U ′, V ′) in the above-described embodiment. By using V ″), a benign tumor and a malignant tumor can be discriminated in the same manner as in the above-mentioned embodiment.

さらに上記各実施例においては対象としている腫瘍影
が悪性腫瘍の腫瘍影であるか良性腫瘍の腫瘍影であるか
の判別を行なっているが、この判別を行なう前段階、即
ち上記特性値C2(この値が大きいほど悪性腫瘍らしさを
表わす。)の数値そのものを明示した可視画像を表示
し、その後の判断は観察者に委ねてよいものである。
Furthermore, in each of the above-mentioned examples, it is determined whether the target tumor shadow is a tumor shadow of a malignant tumor or a tumor shadow of a benign tumor, but before the determination, that is, the characteristic value C 2 It is possible to display a visible image in which the numerical value itself of (the larger this value is, the more likely it is to be a malignant tumor) is, and to leave the subsequent judgment to the observer.

また、対象としている腫瘍影について上記特徴量(U,
V)等を求めた後、又は悪性腫瘍であるか否かの自動判
別を行なった後、可視画像を表示することに代えて、た
とえばこののようにして求めた特徴量または判別結果を
画像データS3とともに記憶手段に格納してもよいもので
ある。
In addition, the above-mentioned feature amount (U,
V), etc., or after automatically determining whether or not it is a malignant tumor, instead of displaying a visible image, for example, the feature amount or the determination result obtained in this way is used as image data. It may be stored in the storage means together with S3.

さらに、上記実施例は、蓄積性蛍光体を用いて得られ
た人体の乳房X線画像に現われる腫瘍影を抽出する例で
あるが、本発明は乳房X線画像に限られるものでもなく
胸部X線画像等にも適用することができ、さらに蓄積性
蛍光体を用いるシステムに限られるものでもなく、被写
体の放射線画像を表わす画像データに基づいて該放射線
画像上に指定された腫瘍影が悪性腫瘍の腫瘍影である蓋
然性を求める際に広く用い得るものである。
Further, although the above-mentioned embodiment is an example of extracting a tumor shadow appearing in a breast X-ray image of a human body obtained by using the stimulable phosphor, the present invention is not limited to the breast X-ray image and the chest X-ray image is not limited. It can be applied to line images and the like, and is not limited to a system using a stimulable phosphor, and the tumor shadow specified on the radiation image based on the image data representing the radiation image of the subject is a malignant tumor. It can be widely used to determine the probability of the tumor shadow.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明のパターン認識装
置は、スペクトル演算手段において、腫瘍影の画像デー
タを腫瘍影の略中心を原点とした極座標(r,θ)で表わ
し、腫瘍影の画像データD(r,θ)にrとθを変数とし
た周波数解析を行なうことによりそのスペクトル分布を
求め、特徴量演算手段においてスペクトル分布を代表す
る特徴量を求め、判断手段においてこの特徴量に基づい
て対象としている腫瘍影が悪性腫瘍の腫瘍影である蓋然
性を求めるようにしたため、スペクトル分布に表れた良
性腫瘍であるか悪性腫瘍であるかという特徴が上記特徴
量に集約され、対象とする腫瘍影が悪性腫瘍の腫瘍影で
ある蓋然性を容易に求めることができる。
(Effect of the Invention) As described in detail above, the pattern recognition device of the present invention, in the spectrum calculation means, represents the image data of the tumor shadow in polar coordinates (r, θ) with the approximate center of the tumor shadow as the origin, The spectral distribution of the image data D (r, θ) of the tumor shadow is obtained by performing frequency analysis with r and θ as variables, the characteristic amount calculating means obtains the characteristic amount representative of the spectral distribution, and the determining means uses this. Since the target tumor shadow based on the feature amount is the probability of being a tumor shadow of a malignant tumor, the feature indicating whether it is a benign tumor or a malignant tumor represented in the spectral distribution is aggregated in the feature amount, The probability that the target tumor shadow is a tumor shadow of a malignant tumor can be easily obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明のパターン認識装置の構成を明示した
ブロック図、 第2図は、X線画像撮影装置の一例の概略図、 第3図は、X線画像読取装置の一例と、本発明のパター
ン認識装置の一実施例であるコンピュータシステムとを
表わした斜視図、 第4図は、第3図に示すコンピュータシステムにおけ
る、画像データに基づく処理を示したブロック図、 第5図は、腫瘍影を抽出する実空間フィルタの一例を説
明するために、X線画像上の所定の画素P0を中心に該画
像上に仮想的に描いた図、 第6図は、所定の画素P0が腫瘍影内の画素であるか否か
の判定に用いる特性値の求め方を説明するための図、 第7A図,第7B図は、それぞれ良性腫瘍、悪性腫瘍の典型
的な形状を表した図、 第8A図,第8B図は、それぞれ第7A図、第7B図に示した腫
瘍影を極座標(r,θ)で表わし、その極座標における変
数r,θを互いに直交する座標軸として腫瘍影を表わした
図、 第9A図,第9B図は、U−V座標上にプロットした、それ
ぞれ良性腫瘍(第7A図,第8B図参照),悪性腫瘍(第7B
図,第8B図参照)の二次モーメントを示した図、 第10図は、人体の乳房まX線画像に現われた悪性腫瘍14
例および良性腫瘍15例について、二次モーメントを求
め、U−V座標上にプロットした、実験データを表わし
た図 第11図は、本発明の有効性を検証するために、第10図を
求めた場合と同一の腫瘍影について、極座標変換を行な
わずに二次モーメントを求め、U−V座標上にプロット
した、実験データを表わした図である。 1……スペクトル演算手段 2……特徴量演算手段 3……判断手段、10……X線撮影装置 14……蓄積性蛍光体シート 20……X線画像読取装置 23……レーザ光源、26……回転多面鏡 29……輝尽発光光、30……光ガイド 31……フォトマルチプライヤ 40……コンピュータシステム
FIG. 1 is a block diagram clearly showing the configuration of a pattern recognition apparatus of the present invention, FIG. 2 is a schematic view of an example of an X-ray image capturing apparatus, and FIG. 3 is an example of an X-ray image reading apparatus and a book. FIG. 4 is a perspective view showing a computer system which is an embodiment of the pattern recognition apparatus of the invention, FIG. 4 is a block diagram showing processing based on image data in the computer system shown in FIG. 3, and FIG. In order to explain an example of a real space filter for extracting a tumor shadow, a diagram virtually drawn on a predetermined pixel P 0 on the X-ray image, and FIG. 6 shows a predetermined pixel P 0. Figures 7A and 7B are diagrams for explaining how to determine the characteristic value used to determine whether or not a pixel is in a tumor shadow. Figures 7A and 7B show typical shapes of benign tumor and malignant tumor, respectively. Figures 8A and 8B show the tumor shadows shown in Figures 7A and 7B, respectively. Figures showing the tumor shadows with the coordinates (r, θ) and the variables r and θ in the polar coordinates as mutually orthogonal coordinate axes. FIGS. 9A and 9B are benign tumors plotted on the UV coordinates. (See Figures 7A and 8B), Malignant tumor (Figure 7B)
Fig., Fig. 8B) showing the second moment, Fig. 10 shows the malignant tumor appearing in the X-ray image of the human breast.
Fig. 11 showing the experimental data in which the second moments were obtained and plotted on the U-V coordinates for the 15 examples and the benign tumor. Fig. 11 was obtained to verify the effectiveness of the present invention. It is a figure showing the experimental data which calculated | required the 2nd moment without performing polar coordinate conversion about the same tumor shadow as the case, and was plotted on the UV coordinate. 1 ... Spectrum calculating means 2 ... feature amount calculating means 3 ... judging means, 10 ... X-ray imaging device 14 ... accumulative phosphor sheet 20 ... X-ray image reading device 23 ... laser light source, 26 ... … Rotating polygon mirror 29 …… stimulated emission light, 30 …… light guide 31 …… photomultiplier 40 …… computer system

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被写体の放射線画像を表わす画像データに
基づいて、前記放射線画像上に指定された前記被写体の
腫瘍に対応する腫瘍影が悪性腫瘍の腫瘍影である蓋然性
を求めるパターン認識装置であって、 前記腫瘍影の略中心を原点とした極座標(r,θ)(但
し、rは動径,θは傾角を表わす。)で表わした前記腫
瘍影の画像データD(r,θ)にrとθを変数とした周波
数解析を行なうことにより前記画像データD(r,θ)の
スペクトル分布を求めるスペクトル演算手段、 該スペクトル演算手段で求められた前記スペクトル分布
に基づいて該スペクトル分布を代表する特徴量を求める
特徴量演算手段、 およびこの特徴量に基づいて前記腫瘍影が悪性腫瘍の腫
瘍影である蓋然性を求める判断手段を備えたことを特徴
とするパターン認識装置。
1. A pattern recognition device for determining the probability that a tumor shadow corresponding to a tumor of the subject specified on the radiation image is a tumor shadow of a malignant tumor, based on image data representing a radiation image of the subject. Then, in the image data D (r, θ) of the tumor shadow represented by polar coordinates (r, θ) (where r is the radius vector and θ is the tilt angle) with the origin approximately at the center of the tumor shadow. Spectrum calculation means for obtaining a spectral distribution of the image data D (r, θ) by performing frequency analysis with .theta. And .theta. As variables, and representing the spectral distribution based on the spectral distribution obtained by the spectrum calculation means. A pattern recognition apparatus comprising: a feature amount calculating unit that obtains a feature amount; and a determination unit that obtains a probability that the tumor shadow is a tumor shadow of a malignant tumor based on the feature amount.
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