JP3002937B2 - エネルギーサブトラクション画像処理方法 - Google Patents
エネルギーサブトラクション画像処理方法Info
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- H—ELECTRICITY
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- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
- H04N5/32—Transforming X-rays
- H04N5/3205—Transforming X-rays using subtraction imaging techniques
Description
ーサブトラクションで得られた画像のノイズを低減する
ようにしたエネルギーサブトラクション画像処理方法に
関するものである。
ン処理が公知となっている。この放射線画像のサブトラ
クションとは、異なった条件で撮影した複数(基本的に
は2つ)の放射線画像を読み取ってデジタル画像信号を
得た後、これらのデジタル画像信号を両画像の各画素を
対応させて減算処理(サブトラクト)し、放射線画像中
の特定の構造物を抽出させる差信号を得る方法であり、
このようにして得た差信号を用いれば、特定構造物のみ
が抽出された放射線画像を再生することができる。
次の2つの方法がある。すなわち、(1) 造影剤注入によ
り特定の構造物が強調された放射線画像の画像信号か
ら、造影剤が注入されていない放射線画像の画像信号を
引き算することによって特定の構造物を抽出するいわゆ
る時間サブトラクション処理と、(2) 同一の被写体に対
して相異なるエネルギー分布を有する放射線を照射し、
あるいは被写体透過後の放射線をエネルギー分布状態を
変えて複数の放射線検出手段に照射して、それにより特
定の構造物が異なる複数の放射線画像を記録し、その後
これらの放射線画像を担持する画像信号間で適当な重み
づけをした上で引き算を行なって、特定の構造物の画像
を抽出するいわゆるエネルギーサブトラクション処理で
ある。
線、β線、γ線、紫外線、電子線等)を照射すると、こ
の放射線のエネルギーの一部がその蛍光体中に蓄積さ
れ、その後その蛍光体に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蛍光体が輝尽発光を
示す。このような性質を示す蛍光体を蓄積性蛍光体(輝
尽性蛍光体)と言う。
写体の放射線画像情報を一旦蓄積性蛍光体の層を有する
シート(以下、蓄積性蛍光体シートと称する)に記録
し、これを励起光で走査して輝尽発光させ、この輝尽発
光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号
を処理して診断適性の良い被写体の放射線画像を得る方
法が提案されている(例えば特開昭55−12429
号、同55−116340号、同55−163472
号、同56−11395号、同56−104645号な
ど)。
放射線画像情報記録再生システムにおいては、該シート
に記録されている放射線画像情報が直接電気的画像信号
の形で読み取られるから、このシステムによれば、上述
のサブトラクション処理を容易に行なうことが可能とな
る。また、その他、X線写真フィルム等に放射線画像を
撮影した場合でも、そのフィルム等からマイクロフォト
メータ等によって放射線画像を読み取って画像信号を得
ることができるので、上記のサブトラクション処理を実
施可能である。
サブトラクションで得られた画像においては、撮影時の
到達放射線量が少なかった低濃度部のノイズが多いとい
う問題が認められている。そこで、従来からよくなされ
ているようにエネルギーサブトラクション画像に対して
全体的に粒状性改善の処理を施すと、低濃度部において
高周波のノイズは低減するものの、低周波のノイズが残
るために、いわゆる「もこもこ」とした感じのアーチフ
ァクト(偽画像)が発生してしまう。
画像における椎体等であるので、このアーチファクトが
実際の診断に悪影響を及ぼすことは比較的少ないが、そ
れでもこのようなアーチファクトが発生しているエネル
ギーサブトラクション画像は非常に見苦しくて、悪印象
を与えるものとなってしまう。
であり、エネルギーサブトラクション画像の低濃度部の
ノイズを低減し、そしてアーチファクトが発生すること
も防止できるエネルギーサブトラクション画像処理方法
を提供することを目的とするものである。
サブトラクション画像処理方法は、前述したように同一
被写体の少なくとも一部の画像情報が互いに異なる放射
線画像が記録された複数の記録媒体から各々放射線画像
情報を読み取って複数組の原画像信号を得、これら複数
組の原画像信号について、相対応する画素についての信
号間で減算を行なって、上記被写体中の特定構造物の画
像を形成する差信号を得るエネルギーサブトラクション
において、上記原画像信号を平滑化処理にかけて平滑化
画像信号を得、上記原画像信号と差信号とを、相対応す
る各画素についての信号毎に、その画素に関する上記平
滑化画像信号が示す画像濃度が低くなるにつれて原画像
信号への重み付けを大きくして加重平均し、この加重平
均によって得られた合成画像信号に基づいて上記被写体
の放射線画像を再生することを特徴とするものである。
原画像信号への重み付けを大きくして」ということは、
画像濃度の全範囲において画像濃度低下に伴なって重み
付けを単調増大させることのみならず、画像濃度が低下
しても重み付けを変えない領域を一部設定する場合も含
むものとする。
加重平均によって得られる合成画像信号が担持する画像
は、いわばエネルギーサブトラクション画像に部分的に
原画像が、あるいは原画像に近い画像が組み合わされた
ものとなる。そしてこの合成画像信号は、原画像信号へ
の重み付けが大きいほど(つまり、差信号への重み付け
が小さいほど)、より原画像信号に近いものとなる。先
に述べたエネルギーサブトラクション画像の低濃度部の
ノイズは、サブトラクション処理を行なうために発生す
るものであって本来原画像には無いものであるから、こ
のような低濃度部に関する合成画像信号を上記のように
して原画像信号に近いものとすれば、この合成画像信号
により再生される画像において上記ノイズが低減するこ
とになる。
像信号への重み付けを大きくしているので、濃度勾配が
有る画像部分の相隣接する画素において、合成画像信号
が原画像信号に近いものから急に差信号に近いものとな
るように変化することがない。したがって、そのような
合成画像信号の急激な変化のために、再生画像において
濃度段差が生じることも防止できる。
ッジ部分等で濃度が急激に変化することもあるが、本発
明方法においてはこのような原画像を担う信号ではな
く、原画像信号を平滑化処理した信号が示す画像濃度に
基づいて加重平均の重み付けを変えているので、上記エ
ッジ部分等において合成画像信号が原画像信号に近いも
のから急に差信号に近いものとなるように変化すること
もない。そこで、そのような合成画像信号の急激な変化
のために、再生画像において濃度段差が生じることも防
止できる。
ーサブトラクション画像のノイズが発生しやすい部分
を、本質的にそのようなノイズを含まない原画像と、あ
るいはそれに近い画像と置き換えるという処理を行なっ
ているので、エネルギーサブトラクションに起因する低
周波のノイズが残ってアーチファクトとなることも確実
に防止できる。
いて説明する。なおここでは、前述した蓄積性蛍光体シ
ートを用いる例について説明する。
る。図2は、X線撮影装置の概略図である。このX線撮
影装置1のX線管2から発せられたX線3が被写体(人
体の胸部)4に照射される。被写体4を透過したX線3
aは第一の蓄積性蛍光体シート5に照射され、このX線
3aのうち比較的低エネルギーのX線が該第一の蓄積性
蛍光体シート5に蓄積され、これにより該シート5に被
写体4のX線画像が蓄積記録される。シート5を透過し
たX線3bはさらに低エネルギーのX線をカットするフ
ィルタ6を透過し、該フィルタ6を透過した高エネルギ
ーX線3cが第二の蓄積性蛍光体シート7に照射され
る。これにより該シート7にも被写体4のX線画像が蓄
積記録される。被写体4には、サブトラクション処理を
行なうにあたって2つのX線画像の位置合わせを行なう
ための基準となる2つのマーク8が付されている。
枚のシート5,7にX線画像を蓄積記録するものである
が、時間的に相前後した2つのタイミングでそれぞれ1
枚ずつ撮影を行なってもよい。
ルギーサブトラクション画像処理方法を実施するための
画像処理表示装置の斜視図である。図2に示したX線撮
影装置1で撮影が行なわれた後、第一および第二の蓄積
性蛍光体シート5,7が一枚ずつX線画像読取装置10の
所定位置にセットされる。ここでは、第一の蓄積性蛍光
体シート5に蓄積記録された第一のX線画像(低圧画
像)の読取りについて説明する。
ト5は、図示しない駆動手段によって駆動されるエンド
レスベルト等のシート搬送手段15により、励起光副走査
のために矢印Y方向に搬送される。一方、レーザ光源16
から発せられた励起光としての光ビーム17は、モータ18
により駆動され矢印Z方向に高速回転する回転多面鏡19
によって反射偏向され、fθレンズ等の集束レンズ20を
通過した後、ミラー21により光路を変えて蓄積性蛍光体
シート5に入射し、副走査の方向(矢印Y方向)と略直
角な矢印X方向に主走査する。
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22が発せられ、この輝尽発光
光22は光ガイド23によって導かれ、フォトマルチプライ
ヤ(光電子増倍管)24によって光電的に検出される。光
ガイド23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23aが蓄積性蛍光
体シート5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23bにフォトマルチプライ
ヤ24の受光面が結合されている。入射端面23aから光ガ
イド23内に入射した輝尽発光光22は、該光ガイド23の内
部を全反射を繰り返して進み、射出端面23bから射出し
てフォトマルチプライヤ24に受光され、放射線画像を表
わす輝尽発光光22がフォトマルチプライヤ24によって電
気信号に変換される。
ナログの光検出信号Sは、ログアンプ25で対数的に増幅
された後、A/D変換器26によってA/D変換され、デ
ィジタルの画像信号S0が得られる。この画像信号S0
は第一の蓄積性蛍光体シート5に蓄積記録されていた第
一のX線画像を表わすものであり、ここでは第一の画像
信号S01 と称する。この第一の画像信号S01 は画像
処理表示装置30内の内部メモリに一旦記憶される。
入力するキーボード31、指示のための補助情報や画像信
号に基づく可視画像を表示するCRTディスプレイ32、
補助記憶媒体としてのフロッピィディスクを駆動するフ
ロッピィディスク駆動装置33、およびCPUや内部メモ
リが内蔵された本体部34を備えている。
体シート7に蓄積記録された第二のX線画像(高圧画
像)を表わす第二の画像信号S02 が得られ、この第二
の画像信号S02 も画像処理表示装置30内の内部メモリ
に一旦記憶される。
リに記憶された第一および第二のX線画像を表わす2つ
の画像信号S01 ,S02 に基づいて、該画像処理表示
装置30内で行なわれる処理の流れを表わした図である。
画像処理表示装置30の内部メモリに記憶された、第一お
よび第二のX線画像信号S01 ,S02 は、この図1に
示す第一のX線画像41,第二のX線画像42を担持する信
号である。第一のX線画像41は比較的低エネルギーのX
線による低圧画像であり、第二のX線画像42は比較的高
エネルギーのX線による高圧画像であるが、互いに軟部
および骨部の濃度は異なるものの両者ともこれら軟部お
よび骨部の双方を記録している。
1 ,S02 が画像処理表示装置30の内部メモリから読み
出されると、先ずこれら2つの画像信号S01 ,S02
がそれぞれ担持する各X線画像41,42の相対的な位置合
わせが画像信号上で行なわれる(特開昭58−1633
38号公報参照)。この位置合わせは、図2に示した2
つのマーク8が重なるように、2つのX線画像を相対的
に直線移動および回転移動させて行なわれる。
る。ここでX線の吸収係数μを、被写体の軟部と骨部、
および低エネルギーX線と高エネルギーX線とに分けて
次のように定める。
する画素毎に、式
の陰影が抽出された骨部画像を表わす骨部画像信号が求
められる。
り、軟部画像43を表わす軟部画像信号S2を求めること
ができる。本実施例では上記2つの演算のうち、(2) 式
の演算のみを行なって、軟部画像信号S2を求める。
とにより、2つのX線画像41,42の重ね合わせ画像44が
生成される。この重ね合わせ画像44も軟部および骨部の
双方が記録された原画像である。
てX線画像(低圧画像)41もしくはX線画像(高圧画
像)42を用いることも可能であるが、重ね合わせ画像44
は2つのX線画像41,42を重ね合わせたものであるため
これら各X線画像のいずれと比べてもノイズ成分が低減
されており、したがってその後の処理に有利となる。た
だし、重ね合わせ画像44を用いる場合は計算量が増大す
るので、それを避けたい場合は低圧画像41(これは粒状
性の点で高圧画像42よりも優れている)を用いるのが好
ましい。
処理にかけて、平滑化画像信号S0’を得る。この平滑
化処理方法としては、例えば各画素に対し該画素を中心
とした所定領域内の各画素に関する画像信号の平均を求
め、この平均値を中心の画素の画像信号とする単純な平
均化処理(ボケマスク処理)方法、上記所定領域内の画
像信号の中央値(メジアン)を中心の画素の画像信号と
するメジアンフィルタを用いる方法、上記所定領域内を
さらに複数の小領域に分け、各小領域毎に分散を求めて
分散の最も小さい小領域の平均値を中央の画素の画像信
号の値とするエッジ保存フィルタ(V−フィルタ)を用
いる方法、画像信号をフーリエ変換し、ノイズ成分に対
応する高空間周波数成分を取り除いた後に逆フーリエ変
換する方法等を用いることができる。
0および軟部画像信号S2の、互いに対応する画素につ
いての信号間で、式 N=T(Lu)・S0+{1−T(Lu)}・S2 …(4) に従って加重平均処理がなされる。ここでT(Lu)
は、サブトラクション処理前の原画像信号の一種である
重ね合わせ画像信号S0に対する重み係数、1−T(L
u)は軟部画像信号S2に対する重み係数である。
化画像信号S0’が示す画素値(画像濃度を示すディジ
タル値)Luに基づいて、例えば図4に示すような特性
に従って決定される。つまりこの重み係数T(Lu)
は、画素値Luが最大値L3から所定値L2までの間に
ある場合はゼロとされ、画素値Luが所定値L2を下回
る場合はその値の低下つまり画像濃度の低下につれてよ
り大きく設定され、画素値Luが最小値L1のとき最大
の1とされるものである。
と重み係数T(Lu)との関係をテーブルの形で記憶手
段に記憶しておき、平滑化画像信号S0’が示す画素値
Luに従ってテーブル参照することにより重み係数T
(Lu)を決定するのが便利である。
号Nに基づいて、画像処理表示装置30のCRTディスプ
レイ32において該信号Nが担持する放射線画像が再生表
示される。この合成画像45は、サブトラクション処理の
ためにノイズが発生しやすい軟部画像43の椎体部Q等の
低濃度部が、濃度が低いほど重ね合わせ画像44への比率
を高くして、該重ね合わせ画像44と軟部画像43との中間
的な画像と(あるいは重ね合わせ画像44そのものと)置
き換えられた形のものとなる。このような合成画像45に
おいては、濃度段差を生じることなく上記ノイズの発生
が抑えられるようになる。その理由は、先に詳しく説明
した通りである。
施例について説明する。なお本実施例および後述の第3
実施例は、サブトラクション画像である軟部画像の求め
方が第1実施例と異なるものであり、その他の処理は本
質的に第1実施例と同様に行なえばよいので、以下は軟
部画像を求める点について説明する。またこの図5にお
いて、図1中と同等の要素には図1に付した番号,記号
を付し、図1を用いて説明した部分については重複説明
を避けるために、ここでの説明は省略する。
ては、前述の(1) 式に従ってサブトラクション処理がな
され、骨部の陰影が抽出された骨部画像46を表わす骨部
画像信号S1が求められる。またそれとともに、第1実
施例におけるのと同様にして、2つのX線画像41,42を
重ね合わせた重ね合わせ画像44を表わす重ね合わせ画像
信号S0が求められる。
され、平滑化骨部画像47を担持する平滑化骨部画像信号
S1’が求められる。この平滑化処理方法としては、先
に説明した重ね合わせ画像信号S0に対する平滑化処理
と同様に、平均化処理(ボケマスク処理)方法、メジア
ンフィルタを用いる方法、エッジ保存フィルタ(V−フ
ィルタ)を用いる方法、フーリエ変換および逆フーリエ
変換する方法等を用いることができるが、例えば特開平
3−285475号公報に示されるヒストグラム適応フ
ィルタを用いた平滑化処理を用いると、画像情報として
必要なエッジ(互いに異なる2つの組織の陰影の境界を
定めるステップ状の濃度変化)を保存したままかつアー
チファクトなしにノイズを除去することができ、また簡
単な演算で短時間にノイズを除去することができる。
と平滑化画像信号S1’との間で重みづけ引き算、すな
わちサブトラクション処理がなされる。それにより、画
像情報としては前記(2) 式で表わされる軟部画像信号S
2と略同一の情報を担持する一方、この(2) 式で表わさ
れる軟部画像信号S2よりもノイズ成分が低減された処
理済軟部画像信号S2’が求められる。
S2’を、図1に示した軟部画像信号S2に代えて、重
ね合わせ画像信号S0との加重平均処理にかければ、第
1実施例におけるのと同様に、低濃度部のノイズが低減
された軟部画像を担持する合成画像信号が得られる。
ション処理のために重ね合わせ画像信号S0が求められ
るので、この重ね合わせ画像信号S0を上記加重平均処
理および、重み係数T(Lu)を求める処理にそのまま
利用することができる。
について説明する。この実施例ではまず、X線画像41,
42をそれぞれ担持する画像信号S01 ,S02 から、前
述の(1) および(2) 式に基づいて、骨部画像46を示す骨
部画像信号S1と、軟部画像43を示す軟部画像信号S2
が求められる。
様にして平滑化処理することにより、骨部画像46に含ま
れるノイズ成分が低減された平滑化骨部画像信号S1’
が求められ、その後各画素毎に骨部画像信号S1から平
滑化骨部画像信号S1’を引き算することにより、ノイ
ズ成分のみが抽出されたノイズ画像48を示すノイズ信号
SN が求められる。
は、骨部画像のエッジの情報はたとえノイズ成分と同程
度の高空間周波数であっても保存されているため、骨部
画像信号S1と平滑化骨部画像信号S1’との差を求め
ることによりエッジの情報はきれいにキャンセルされ、
したがってエッジの情報を失わせるような平滑化処理を
行なった場合と比べ、ノイズ信号SN はより純粋に骨部
画像のノイズ成分のみを担持した信号となる。
SN と、軟部画像43を表わす軟部画像信号S2とが各画
素毎に重み付け加算され、これにより、画像情報として
は上記軟部画像43と略同一の情報を担持する一方、該軟
部画像43よりもノイズ成分が低減された処理済軟部画像
43’を示す処理済軟部画像信号S2’が求められる。
S2’を、図1に示した軟部画像信号S2に代えて、重
ね合わせ画像信号S0との加重平均処理にかければ、第
1実施例におけるのと同様に、低濃度部のノイズが低減
された軟部画像を担持する合成画像信号が得られる。
る前のサブトラクション画像を、予め全体的なノイズ低
減処理にかけるようにした2つの実施例について説明し
たが、このようなノイズ低減処理は例えば前記特開平3
−285475号公報等によりそれ以外のものが種々公
知となっており、本発明においてはそれら公知のノイズ
低減処理も適宜併せて実行可能である。
部のX線画像に基づいて軟部画像もしくは骨部画像を求
める例であるが、本発明は軟部画像もしくは骨部画像を
求める場合のみを対象とするものではなく、例えば、乳
腺が強調された画像もしくは悪性腫瘍が強調された画像
等にも適用可能であり、一般に被写体中の互いに異なる
2つの組織がそれぞれ強調もしくは抽出された2つの画
像のうちの一方、もしくは双方を求める際に広く適用す
ることができるものである。
トを用いた例であるが、本発明は蓄積性蛍光体シートを
用いる場合に限られるものではなく、X線フイルム(撮
影に際して一般に増感スクリーンと組合わされる)等を
用いる場合にも適用することができる。
の一例を示す概略図
T(Lu)との関係の一例を示すグラフ
れの一例を示す概略図
れの別の例を示す概略図
Claims (1)
- 【請求項1】 同一被写体の少なくとも一部の画像情報
が互いに異なる放射線画像が記録された複数の記録媒体
から各々放射線画像情報を読み取って複数組の原画像信
号を得、 これら複数組の原画像信号について、相対応する画素に
ついての信号間で減算を行なって、前記被写体中の特定
構造物の画像を形成する差信号を得るエネルギーサブト
ラクションにおいて、 前記原画像信号を平滑化処理にかけて平滑化画像信号を
得、 前記原画像信号と差信号とを、相対応する各画素につい
ての信号毎に、その画素に関する前記平滑化画像信号が
示す画像濃度が低くなるにつれて原画像信号への重み付
けを大きくして加重平均し、 この加重平均によって得られた合成画像信号に基づいて
前記被写体の放射線画像を再生することを特徴とするエ
ネルギーサブトラクション画像処理方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5226843A JP3002937B2 (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | エネルギーサブトラクション画像処理方法 |
DE69421867T DE69421867T2 (de) | 1993-09-13 | 1994-09-13 | Methode zur Verarbeitung von Energiesubtraktionsbildern |
US08/305,391 US5535289A (en) | 1993-09-13 | 1994-09-13 | Method for reducing noise in energy subtraction images |
EP94114366A EP0643534B1 (en) | 1993-09-13 | 1994-09-13 | Method for processing energy subtraction images |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5226843A JP3002937B2 (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | エネルギーサブトラクション画像処理方法 |
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