JP4068197B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば医用イメージングシステム等に設けて好適な画像処理装置に関し、特に3次元画像及び断面表示画像の空間分解能の向上等を図った画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えばX線CT装置や磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)等により撮影された複数の断層像に基づいて画像を再構成して3次元表示(3D表示)或いは断面変換表示(MPR:Multi Planer Reconstruction)を行う医用イメージングシステムが知られている。
【0003】
このシステムは、3D表示を行う場合は、各断層像のCT値(MRI装置の断層像の場合はプロトン値)を、例えば図3に示すXY方向がそれぞれ0.5mm、Z方向が1〜5mmのボクセル(Voxel:Volume element)に嵌め込むことで各断層像(1スライス〜nスライス)毎の3次元データ構造を形成する。
【0004】
次に、この3次元構造データから例えば臓器の境界を立体的に抽出するために、例えば図4(a)に示す6点近傍の空間フィルタ、同図(b)に示す18点近傍の空間フィルタ、或いは同図(c)に示す26点近傍の空間フィルタを用いてフィルタリング処理を施すことにより、図5(a)に示すような画質を改善したボクセル構造データを形成する。
【0005】
次に、このフィルタリング処理を施したボクセル構造データを、例えば骨や血液等のCT値である一定のしきい値でしきい値処理することにより、図5(b)に示すような2値化したボクセル構造データを形成する。そして、3次元論理フィルタによりこの2値化したボクセル構造データをフィルタリング処理して表示する。これにより、例えば表面が平滑化された臓器や頭骨等を3次元表示することができる。
【0006】
一方、断面変換表示を行う場合は、アキシャル面、コロナル面、サジタル面、オブリーク面の中から指定された断面に対してフィルタリング処理を行い、これを表示する。これにより、指定された断面の断層像を表示することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、このようなボクセルの加算処理は、表示画像の空間分解能の改善のために行うのであるが、この加算処理される各ボクセルは、前述のようにXY方向がそれぞれ0.5mmで、Z方向が1〜5mmとなっており、XY方向の空間分解能とZ方向の空間分解能とがそれぞれ異なるものとなっている。
【0008】
このため、前記3D表示或いは断面変換表示の際に前記フィルタリング処理を行うと、ボクセルの各方向の空間分解能が異なることから、逆に表示画像の空間分解能が劣化する問題があった。
【0009】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、3D表示或いは断面変換表示等の次に行う画像処理内容に応じて、表示画像の空間分解能の向上を図ることができるような画像処理装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる画像処理装置は、非等方的な空間分解能を有する複数のボクセルに基づいて、少なくとも3次元画像、及び/又は、断面表示画像を形成する画像処理装置であって、前記非等方的なボクセル構造のデータに対して空間フィルタリング処理を施すフィルタリング手段と、前記非等方的なボクセルの空間分解能と、前記フィルタリング手段により得るボクセルの空間分解能に基づいて、非等方的な空間分解能を有するボクセル構造のデータを空間分解能が等方的なボクセル構造のデータにするようにフィルタ幅及びフィルタ形状を変更して、前記フィルタリング手段のフィルタリング処理を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【0014】
具体的には、前記制御手段は、3次元画像を形成する際にボクセル構造のデータに対して6点近傍のフィルタリング処理を施すように前記フィルタリング手段を制御する。また、3次元画像を形成する際にボクセル構造のデータに対して26点近傍のフィルタリング処理を施すように前記フィルタリング手段を制御する。さらに、断面表示画像を形成する際にボクセル構造のデータに対して、その断面に応じた方向に沿って所定数のボクセルを加算処理するフィルタリング処理を施すように前記フィルタリング手段を制御する。
【0015】
これにより、非等方的な空間分解能を有するボクセルの空間分解能の劣化を最小限に抑制し、目的に適した空間分解能を維持したうえで表示画像の空間分解能の向上を図ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像処理装置の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】
本発明に係る画像処理装置は、例えばX線CT装置で撮影された撮影画像の表示を行う医用イメージングシステムに適用することができる。
【0018】
この医用イメージングシステムの要部は、図1に示すようにX線CT装置で撮影された断層像をボクセル化したボクセル構造データを記憶する記憶部1と、この記憶部1に記憶されたボクセル構造データに3次元表示(3D表示)或いは断面変換表示(MPR表示)等の画像処理内容に応じたフィルタリング処理を施してモニタ装置に表示するボクセルフィルタ処理部2と、記憶部1の記憶読出制御及びボクセルフィルタ処理部2のフィルタリング制御を行うシステムコントローラ3とを相互にバスライン4を介して接続することにより構成されている。
【0019】
なお、記憶部1には、オペレータにより指示された部位に対応する複数の断層像が、予めボクセル化されて記憶されているものとする。また、一つのボクセルは、例えばXY方向が0.5mmで、Z方向が1mmの非等方的な空間分解能を有するものとする。
【0020】
このような要部を有する医用イメージングシステムは、まず、オペレータが図示しない操作部を操作して入力やスキャン等の指示と共に、所望の画像処理内容を指示すると、このコマンドがバスライン4を介してシステムコントローラ3に供給される。システムコントローラ3は、オペレータにより画像処理内容が指示されると、記憶部1に記憶されているボクセル構造データを読み出し、これをボクセルフィルタ処理部2に供給すると共に、オペレータにより指示された画像処理内容に応じて、各方向のフィルタ幅やフィルタ形状を変更制御し、元のボクセルの空間分解能(XY:0.5mm、Z:1mm)が最終的に等方的な空間分解能(XYZ:0.5mm)となるように空間フィルタリング処理を制御する。
【0021】
すなわち、システムコントローラ3は、オペレータにより画像処理内容が指示されると、元のボクセルの空間分解能を「X1、X2、X3」、目的とする(最終的な)ボクセルの空間分解能「V1、V2、V3」、フィルタ幅を「N1、N2、N3」、フィルタ形状を「W1(N1)、W2(N2)W3(N3)」として以下のプログラムに基づいて演算を行い、ボクセルフィルタ処理部2で用いられる空間フィルタの最適なフィルタ幅及びフィルタ形状を算出する。
【0022】
なお、このプログラムは、画像処理内容としてオペレータにより3D表示が指示された場合に実行されるプログラムの一例である。
【0023】
システムコントローラ3は、このようにして求めたフィルタ幅N及びフィルタ形状Wの空間フィルタを用いて、前記ボクセル構造データにフィルタリング処理を施すようにボクセルフィルタ処理部2を制御する。
【0024】
言い換えれば、例えば幅W(幅=ボクセル数)のボクセルがピッチPで並んでいる場合において、「幅W>ピッチP」であるとき、このデータをN個加算したときのデータの幅DWが「DW=N×P+W」であるとすれば、「N=(DW−W)/P」であるため、X方向、Y方向、Z方向の各方向にそれぞれ加算すべきボクセル数は、
X方向:Nx=(DW−Wx)/Px
Y方向:Ny=(DW−Wy)/Py
Z方向:Nz=(DW−Wz)/Pz
となる。
【0025】
システムコントローラ3は、このようにして各方向毎に加算すべきボクセル数を求め、この求めた数分、各方向のボクセルを加算するようにボクセルフィルタ処理部2を制御する。これにより、最終的なボクセル構造データを、各方向に全て幅DWを有する等方的なデータとすることができる。
【0026】
システムコントローラ3は、このようにしてフィルタリング処理が施されたデータを記憶部1に転送制御して一旦記憶制御すると共に、これを読み出して図示しないモニタ装置に供給する。これにより、等方的なボクセルにより形成された画像を表示することができ、目的(画像処理内容)に応じた最小の空間分解能の劣化で最大の空間分解能を有する画像を表示することができる。
【0027】
具体的には、例えば当該医用イメージングシステムにおける3D表示には、6点近傍の空間フィルタによりフィルタリング処理を行う第1の3D表示モードと、26点近傍の空間フィルタによりフィルタリング処理を行う第2の3D表示モードとが設けられており、それぞれオペレータが選択するようになっている。また、MPR表示は、アキシャル面、コロナル面、サジタル面、オブリーク面の中から所望の断面をオペレータが選択するようになっている。
【0028】
このうち、オペレータにより第1の3D表示モードが選択された場合、システムコントローラ3は、図2に示すように25個(=1+6×4、4.5mm)のボクセルを、各方向共4.5mmの等方的とする6点近傍のフィルタリング処理を行うように、前記ボクセルフィルタ処理部2を制御する。
【0029】
また、オペレータにより第2の3D表示モードが選択された場合、システムコントローラ3は、図2に示すように27個(=3×3×3、1.5mm)のボクセルを、各方向共1.5mmの等方的とする26点近傍のフィルタリング処理を行うように、前記ボクセルフィルタ処理部2を制御する。
【0030】
一方、オペレータは、MPR表示を指定する場合、これと共に表示を所望する断面を指定する。システムコントローラ3は、指定された断面に応じて等方的ボクセル分解能となるように前記ボクセルフィルタ処理部2を制御する。なお、MPR表示の場合、断面分解能が重要となるため、例えば図2に示すようにその断面に垂直な方向に25個(=1×25、12.5mm)のボクセルを加算するフィルタリング処理を行う等のように、前記等方性を無視してフィルタリング処理を行うように前記ボクセルフィルタ処理部2を制御する場合もある。
【0031】
このように当該医用イメージングシステムは、3D表示やMPR表示等の画像処理内容に応じてボクセルフィルタ処理部2のフィルタリング制御を行う。これにより、目的に応じた空間分解能を維持したうえで、最小の空間分解能の劣化で3D画像及び断面表示画像の空間分解能の向上を図ることができ、医師等の診断に大きく貢献することができる。
【0032】
なお、上述の各実施の形態は本発明のほんの一例である。このため、本発明は、上述の各実施の形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【0033】
【発明の効果】
本発明に係る画像処理装置は、非等方的な空間分解能を有するボクセルの空間分解能の劣化を最小限に抑制して、表示画像の空間分解能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像処理装置を適用した実施の形態の医用イメージングシステムの要部のブロック図である。
【図2】前記実施の形態の医用イメージングシステムにおいて行われる表示形態に応じたフィルタリング処理を説明するための図である。
【図3】ボクセル法による3D表示を説明するための図である。
【図4】ボクセル法におけるフィルタリング処理を説明するための図である。
【図5】ボクセル法によるボクセル構造化処理及び2値化処理を説明するための図である。
【符号の説明】
1…記憶部、2…ボクセルフィルタ処理部、3…システムコントローラ
4…バスライン
Claims (4)
- 非等方的な空間分解能を有する複数のボクセルに基づいて、少なくとも3次元画像、及び/又は、断面表示画像を形成する画像処理装置であって、
前記非等方的なボクセル構造のデータに対して空間フィルタリング処理を施すフィルタリング手段と、
前記非等方的なボクセルの空間分解能と、前記フィルタリング手段により得るボクセルの空間分解能に基づいて、非等方的な空間分解能を有するボクセル構造のデータを空間分解能が等方的なボクセル構造のデータにするようにフィルタ幅及びフィルタ形状を変更して、前記フィルタリング手段のフィルタリング処理を制御する制御手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記制御手段は、3次元画像を形成する際にボクセル構造のデータに対して6点近傍のフィルタリング処理を施すように前記フィルタリング手段を制御することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記制御手段は、3次元画像を形成する際にボクセル構造のデータに対して26点近傍のフィルタリング処理を施すように前記フィルタリング手段を制御することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の画像処理装置。
- 前記制御手段は、断面表示画像を形成する際にボクセル構造のデータに対して、その断面に応じた方向に沿って所定数のボクセルを加算処理するフィルタリング処理を施すように前記フィルタリング手段を制御することを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれか1項記載の画像処理装置。
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