JP2867055B2

JP2867055B2 - エッジ判定方法および装置

Info

Publication number: JP2867055B2
Application number: JP2018205A
Authority: JP
Inventors: 渡伊藤
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JPH03222076A; US5115476A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）被写体の放射線画像の各画素の濃度を表わす画像デー
タに基づいて、前記放射線画像内の所定の画素P₀が、該
放射線画像中のエッジに相当する画素であるか否かを判
定するエッジ判定方法および装置に関するものである。

（従来の技術）記録された放射線画像を読み取って各画素の濃度を表
わす画像データを得、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
なわれている。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（特公昭61-5193号公報参
照）。

また本願出願人により、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
写体の放射線画像情報をシート状の蓄積性蛍光体に一旦
記録し、この蓄積性蛍光体シートをレーザー光等の励起
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、CRT等に可視像として出力させる放射線画像記録
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55-163472号，同56-104645号，同
55-116340号等）。

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、蓄積性蛍光体においては、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光の光量が極
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より放射される
輝尽発光光の光量を読取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に変換し、この電
気信号を用いて写真感光材料等の記録材料、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。

上記Ｘ線フイルムや蓄積性蛍光体シート等の記録シー
トを用いたシステム、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、画像データに基づいて画像中
のエッジを検出することが良く行なわれている。ここで
エッジとは、画像中の濃度（画像データの値）が急激に
変化する部分をいう。ただしどの程度の濃度変化がある
場合をエッジとするか等はそのエッジを求める目的によ
り種々に異なっていてもよい。

例えば、放射線画像を撮影記録するに際して、被写体
の観察に必要の無い部分に放射線を照射しないようにす
るため、あるいは観察に不要な部分に放射線を照射する
とその部分から観察に必要な部分に散乱線が入り画質性
能が低下するため、放射線が被写体の必要な部分および
記録シートの一部のみに照射されるように放射線の照射
域を制限する照射野絞りを使用して撮影を行なうことが
ある。この場合に照射野内の放射線画像を再度最適な読
取条件の下で読取るため（例えば特開昭58-67240号公
報，同58-67241号公報，同58-67242号公報参照）および
／または該照射野内の放射線画像に最適な画像処理を施
すために照射野を認識する必要があるが、この際に照射
野内外の濃度差（画像データの値の差）を利用して照射
野の境界のエッジを検出することが行なわれる（例えば
特願昭62-93633号参照）。

また、例えば骨部と複数の軟部組織とからなる人体の
Ｘ線画像において骨部や各軟部組織のそれぞれに適合し
た画像処理を施す場合がある。また近年行なわれている
複雑なＸ線画像から目的とするパターン（例えば腫瘍に
対応するパターン）を抽出する場合において各画像中の
各領域毎に異なる抽出方法を採用する場合がある。これ
らの場合に骨部と軟部組織との境界、複数の軟部組織ど
おしの境界を認識する必要があるが、この認識の際にも
エッジ検出を利用することがある。

（発明が解決しようとする課題）画像データに基づいて画像中のエッジを検出する方法
として一般に微分オペレータが利用されている（例え
ば、「画像処理の基本技法」〈技法入門編〉長谷川純
一，輿水大和，中山晶，横井茂樹共著技術評論社第
35頁参照）。この微分オペレータは、画像上の所定の方
向に沿って画像データを微分（差分）し、そのピークを
検出するものである。

しかし、放射線画像は一般に撮影の際の放射線のゆら
ぎ等に起因する高周波ノイズが非常に大きく上記微分オ
ペレータを用いてエッジを検出するとエッジの正確な検
出が難しいという問題がある。

第５図はこの問題点を説明するための図である。

第５図（ａ）の略平行な２本の曲線に挾まれた領域１
はそれ以外の領域と比べ濃度が比較的低い（画像データ
の値が比較的小さい）領域であるとする。この場合に第
５図（ａ）に示す一点鎖線ｙに沿う各画素に対応する濃
度（画像データの値）をプロットすると、例えば第５図
（ｂ）に示すように高周波ノイズが非常に大きく、単純
に微分オペレータを用いてもエッジ（領域１と領域２と
の境界）を検出することが難しいという問題がある。一
方、この高周波ノイズを減らすため、画像を平滑化した
上で微分オペレータを用いることが考えられる。しかし
画像を平滑化すると例えば第５図（ｃ）に示すようにエ
ッジ部分も平滑化されてエッジの境界がはっきりしなく
なり、この平滑化された画像データに微分オペレータを
適用するとエッジの位置ずれが生じることがあるという
問題が発生する。

また微分オペレータを用いる方法のほか、画像の濃度
値（画像データの値）がある関数の関数値となるように
適当な関数を定め、この関数の傾き等から画像中のエッ
ジを求めるいわゆるモデル・フィットによる方法も知ら
れている（上記「画像処理の基本技法」第37頁参照）
が、この方法もエッジの位置ずれを生じるという問題が
ある。

本発明は、上記問題点に鑑み、高周波ノイズの大きい
放射線画像であっても、該放射線画像内に任意に指定し
た画素が該放射線画像中のエッジに相当する画素である
か否かを、該高周波ノイズの影響を押え、かつエッジの
位置ずれを生じることなく判定することのできるエッジ
判定方法、および該方法を実施する装置を提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明のエッジ判定方法は、被写体の放射線画像の各画素の濃度を表わす画像デー
タに基づいて、前記放射線画像内の所定の画素P₀が、該
放射線画像中のエッジに相当する画素であるか否かを判
定するエッジ判定方法において、前記放射線画像内の、前記所定の画素P₀を中心とした
所定領域内の各画素の画像データに基づいて、該放射線
画像上の所定の一方向もしくは互いに異なる二方向につ
いて、前記所定の画素P₀のまわりの画像データのモーメ
ントを求め、該モーメントに基づいて、前記所定の画素P₀が前記放
射線画像中のエッジに相当する画素であるか否かを判定
することを特徴とするものである。

また本発明のエッジ判定装置は、被写体の放射線画像の各画素の濃度を表わす画像デー
タに基づいて、前記放射線画像内の所定の画素P₀が、該
放射線画像中のエッジに相当する画素であるか否かを判
定するエッジ判定装置において、前記放射線画像内の、前記所定の画素P₀を中心とした
所定領域内の各画素の画像データに基づいて、該放射線
画像上の所定の一方向もしくは互いに異なる二方向につ
いて、前記所定の画素P₀のまわりの画像データのモーメ
ントを求めるモーメント演算手段と、該モーメントに基づいて、前記所定の画素P₀が前記放
射線画像中のエッジに相当する画素であるか否かを判定
するエッジ判定手段を備えたことを特徴とするものであ
る。

ここで、前記「放射線画像の各画素の濃度」における
「濃度」とは、放射線量に対応した信号値をいい、具体
的には、例えばＸ線写真フィルムの濃度や、蓄積性蛍光
体からの輝尽発光光の強度等をいう。

また、「画像データのモーメント」は、一次モーメン
トであってもよく、二次モーメントであってもよい。

（作用）画像データのモーメントは画素の平坦な部分ではその
値が小さくエッジの部分で値が大きくなるという性質を
有し、しかも高周波ノイズが大きくてもそのノイズが不
規則なものである限りその値にほどんど影響を及ぼさな
いという性質を有する。本発明者は画像データのモーメ
ントのこの性質に着目してエッジ検出に用いることに想
到したものである。

本発明は放射線画像上の所定の画素P₀について画像デ
ータのモーメントを求め、このモーメントに基づいて上
記所定の画素P₀が放射線画像中のエッジに相当する画素
であるか否かを判定するようにしたため、高周波ノイズ
に影響されずに正確に判定することができる。

尚、上記所定の画素P₀は、例えば画像データに基づく
可視画像をCRTディスプレイ装置に表示し、それを観察
した観察者が上記所定の画素P₀を指定するようにしても
よく、自動的に指定するようにしてもよく、また上記所
定の画素P₀を画像上で順次移動させながら本発明を適用
してエッジの位置を自動的に検出するようにしてもよ
い。

また、画像データのモーメントを求めた後、エッジに
相当する画素であるか否かを判定するアルゴリズムは特
定のものに限られるものではなく、例えば所定の一方向
に濃度が急激に変化したエッジを求める場合等におい
て、所定の一方向のモーメントＡを求め該モーメントＡ
の値の大きさによりエッジに相当する画素であるか否か
を判定してもよく、濃度の変化の方向が不明の場合等に
おいて、互いに異なる二方向について各モーメントA,B
を求め、これら各モーメントA,Bを組み合わせた、例え
ば等の関数値に基づいて判定してもよいものである。

（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に撮影
記録される人体の胸部のＸ線画像を例として説明する。

第１図は、Ｘ線撮影装置の一例の概略図である。

このＸ線撮影装置10のＸ線源11からＸ線12が人体13の
胸部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
胸部13aの透過Ｘ線画像がシート14に蓄積記録される。

第２図は、蓄積性蛍光体シート上に蓄積記録された胸
部Ｘ線画像の一例を模式的に表わした図である。

中央に肺のＸ線画像15（以下肺部15と呼ぶ。以下同
様）、その両側に皮膚部16、さらにその両側にＸ線が被
写体13を透過せずに直接シート14に照射された直接Ｘ線
部17が形成されている。肺部15は、骨部と軟部とからな
り、骨部は背骨の陰影15a（以下単に背骨15aと呼ぶ。他
の陰影についても同様）と肋骨15bとから構成され、軟
部は、右肺野部15c（肋骨15bを除く）と左肺野部15d
（肋骨15bを除く）、心臓部15e、右横隔膜部15f、およ
び左横隔膜部15gの各部から構成されている。本実施例
では骨部、特に肋骨15bのエッジを求めるものとする。

第３図は、Ｘ線画像読取装置の一例と、本発明のエッ
ジ判定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。

胸部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。

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SO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
（各画素の濃度を表わす画像データ）S1が得られる。

得られた画像データS1は、コンピュータシステム40に
入力される。このコンピュータシステム40は、本発明の
エッジ判定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ディスクプレイ44から構成さ
れている。

コンピュータシステム40に入力された画像データS1に
基づいて、Ｘ線画像上のエッジの検出が行なわれる。

ここで先ず、コンピュータシステム40内に記憶され
た、エッジ検出のための実空間フィルタについて説明す
る。本実施例はこ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該Ｘ線画像中のエッジの検出を行
なうように構成されている。

第４図は、エッジ検出のための実空間フィルタを説明
するために、Ｘ線画像上の所定の画素P₀とこの所定の画
素P₀を中心とした各画素を表わした図である。図の横方
向は第３図に示した主走査方向（Ｘ方向）に対応し、図
の縦方向は第３図に示した副走査方向（Ｙ方向）に対応
している。また、図の◎印の画素が所定の画素P₀であ
り、その座標を（I,J）とする。また〇印は他の各画素
を示し、該各画素にはその各〇印に示した各座標が付さ
れているものとし、各座標の画素の画像データをＰ（l,
m）（l,m＝1,2,……）とする。

ここで、Ｘ方向,Y方向についての各一次モーメントA,
Bを、図の一点鎖線で囲まれた領域内の各画素の画像デ
ータを用いて、式に従って求める。

ここで一次モーメントA,BはそれぞれＸ方向（主走査
方向）にＹ方向（副走査方向）に濃度（画像データの
値）が変化しているエッジに相当する画素上でその値が
ピークとなる。本実施例では、この（１），（２）式に
従って一次モーメントA,Bを求めるためのハードウェ
ア，ソフトウェアの組合せがモーメント演算手段と観念
される。

ここではエッジの方向（濃度値（画像データの値）の
変化する方向）に拘らずエッジを検出するため、特性値
C₁としてを求める。本実施例では上記（１）〜（３）式の演算
を各画素について順次行ない、特性値C₁の値が所定のし
きい値Th以上であって、かつピークを示す位置をエッジ
と判定する。本実施例では（３）式に従って特性値C₁を
求めてエッジを判定する、ハードウェア，ソフトウェア
の組合せがエッジ判定手段と観念される。

このようにして肋骨15bのエッジを求めた後、骨部
（背骨15aと肋骨15b）と軟部とに互いに異なる画像処理
が施され観察（診断）に適した画像を担持する画像デー
タS2が生成される。この画像データS2は図示しない画像
表示装置に送られ、画像データS2に基づく観察（診断）
適性の良好な可視画像が再生表示される。

尚、第２図に示すように肋骨15bの延びる方向は画像
上の各領域毎にほぼ定まっているため、画像上の各領域
毎に肋骨15bの延びる方向と略直角方向と考えられる方
向の一次モーメントを求めてエッジを判定してもよく、
また上記各領域毎に上記一次モーメントA,Bのうち肋骨1
5bの延びる方向とより直角に近い方向の一次モーメント
を単独で用いてもよく、あるいは特性値C₂として C₂＝W₁Ａ＋W₂Ｂ …（４）ただし、W₁,W₂は重みづけを表わす。

を求めこの特性値C₂を用いてもよく、また各特性値C₃
としてを求めこの特性値C₃を用いてもよい。このようにエッ
ジを求めようとしている対象が画像中の何と何の境界の
エッジであるかということや、そのエッジの想定される
方向等に応じて種々の特性値を採用することができる。

また上記一次モーメントA,Bに代えて、二次モーメン
トＡ′,B′を式に従って求め、上記一次モーメントA,Bに代えてこの
二次モーメントＡ′,B′を用いてもよく、さらに高次の
モーメント用いてもよい。

さらに、上記実施例では肋骨15bのエッジを求める場
合についてて述べたが、例えば第２図に示す画像におい
ても肋骨15bのエッジを求めることに限られるものでは
なく、例えば心臓部15eを他の領域から区別するため
に、心臓部15eの臨界のエッジを求めることもできる。
また、本発明は、肺のＸ線画像中のエッジを求めるもの
に限られるものではなく、種々の放射線画像中のエッジ
を求める場合にも適用することができる。

また、エッジを求める目的も特定の目的に限られるも
のではなく、例えば画像中のある領域を単に抽出して表
示するためであってもよく、また画像中の複数の各領域
毎に互いに異なる画像処理を施すためであってもよく、
画像中の特定の領域内のみをサーチして例えば腫瘍影等
を求めるためであってもよい。

また、上記実施例は画像上をサーチしてエッジを検出
したが、本発明は画像上をサーチすることに限られるも
のではなく、例えば画像中の所定の画素P₀をオペレータ
が指定し、その指定された画素P₀がエッジに対応してい
るか否かを判定してもよい。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明のエッジ判定方法
および装置は、画像データのモーメントを求めて、この
モーメントに基づいて放射線画像中のエッジを判定する
ようにしたため、高周波ノイズの影響を受けることが少
なく、エッジの位置を正確に求めることができる。

また、放射線画像を構成する画素の数が厖大であって
演算に要する時間がかかりすぎる場合、所定領域内の画
素の画像データを適当に間引いて計算しても、本発明に
よれば、微分オペレータ等を用いる場合と比べて間引い
たことによるエッジ検出の精度の低下や位置ずれを起こ
すことが少ないという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｘ線画像撮影装置の一例の概略図、第２図は、蓄積性蛍光体シート上に蓄積記録された胸部
Ｘ線画像の一例を模式的に表わした図、第３図は、Ｘ線画像読取装置の一例と、本発明のエッジ
判定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、エッジ検出のための実空間フィルタを説明す
るために、Ｘ線画像上の所定の画素P₀とこの所定の画素
P₀を中心とした各画素を表わした図、第５図は、微分オペレータを用いたエッジ検出の問題点
を説明するための図である。 10……Ｘ線撮影装置 14……蓄積性蛍光体シート 15……肺部、15a……背骨 15b……肋骨、15c,15d……肺野部 15e……心臓部、15f,15g……横隔膜部 16……皮膚部、17……直接Ｘ線部 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

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体の放射線画像の各画素の濃度を表わ
す画像データに基づいて、前記放射線画像内の所定の画
素P₀が、該放射線画像中のエッジに相当する画素である
か否かを判定するエッジ判定方法において、前記放射線画像内の、前記所定の画素P₀を中心とした所
定領域内の各画素の画像データに基づいて、該放射線画
像上の所定の一方向もしくは互いに異なる二方向につい
て、前記所定の画素P₀のまわりの画像データのモーメン
トを求め、該モーメントに基づいて、前記所定の画素P₀が前記放射
線画像中のエッジに相当する画素であるか否かを判定す
ることを特徴とするエッジ判定方法。
【請求項２】被写体の放射線画像の各画素の濃度を表わ
す画像データに基づいて、前記放射線画像内の所定の画
素P₀が、該放射線画像中のエッジに相当する画素である
か否かを判定するエッジ判定装置において、前記放射線画像内の、前記所定の画素P₀を中心とした所
定領域内の各画素の画像データに基づいて、該放射線画
像上の所定の一方向もしくは互いに異なる二方向につい
て、前記所定の画素P₀のまわりの画像データのモーメン
トを求めるモーメント演算手段と、該モーメントに基づいて、前記所定の画素P₀が前記放射
線画像中のエッジに相当する画素であるか否かを判定す
るエッジ判定手段を備えたことを特徴とするエッジ判定
装置。