JP4485607B2 - 副画像から画像を合成する方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、連続する副画像の相互シフトのための第１シフト値がこれら副画像の第１部分から得られ、連続するこれら副画像のそれぞれの第１部分は、結合された第１部分を形成するために、この第１シフト値に基づいて結合される画像合成方法に関する。
背景技術
この種類の方法は、ヨーロッパ特許公報第EP 0 655 861号から既知である。
副画像からの画像の合成は、長すぎて１つの工程で再生することができない細長いシーンの合成画像を形成するのに通例使用される。医学的Ｘ線診断において、このような状態は、特に末梢のＸ線血管撮影に対し、Ｘ線画像は肢部内の血管で形成される所、例えば脊髄の画像が作られる場合もまた発生する。現代のＸ線検査装置を用いる場合、１回の露光において検査すべき患者の腕部又は脚部の完全な部位のＸ線画像を形成することは難しいか、それどころか不可能である。検査すべき部位の部分の連続する多くのＸ線画像が形成され、これら画像は全部位を一緒に覆う。Ｘ線イメージインテンシファイア（X-ray image intensifier）は、前記Ｘ線画像から光学画像を形成し、例えばテレビカメラのような画像ピックアップ装置が、これら光学画像から画像信号を得る。これら画像信号は、合成画像を形成するのに使用される副画像を表す。
この既知の方法は、連続する副画像の相互シフトを連続する副画像の重なり合う部分のピクセル値間の相互関係から得るための手順を含む。前記副画像の結合に関し、連続する副画像の相互に重なり合う部分のピクセル値及び前記細長いシーンにおける同じ位置に関係するピクセル値は、合成画像のピクセル値を形成するために補間される。この既知の方法は、特に連続する副画像の重なり合う部分における輝度値の相互の差がこの合成画像に乱れを生じさせるのを防ぐことができる。しかしながら、前記副画像における視差の場合、この既知の方法は合成画像において、結果生じる乱れを打ち消すには不十分である。特に、Ｘ線画像が形成される場合、前記Ｘ線源とは異なる距離に置かれる物体が同じ画像平面で結合される陰影画像（shadow image）で表される。視差が原因によって、この差が前記Ｘ線源とは異なる距離に置かれた物体の画像内及び異なる副画像内で起こる。既知の方法において、この様な差は、いまだ患者の脚部における血管組織を示す細長いシーンの合成画像に乱れを引き起こす。
発明の開示
本発明の目的は、副画像の結合が原因である合成画像の乱れが既知の方法よりもさらに打ち消された副画像から画像を合成する方法を提供することである。
前記シーンに関して連続する副画像の相互シフトのための第２シフト値が、これら副画像の第２部分から得られ、連続するこれら副画像のそれぞれの第２部分が、結合された第２部分を形成するためにこの第２シフト値に基づいて結合され、前記結合された第１部分が、前記結合された第１及び第２部分の大きさに基づいて変形し、この合成画像は、このようにして得られた変形して結合された第１部分及び結合された第２部分に基づいて形成されることを特徴とする本発明による方法を用いて実現される。
連続する副画像の別個の第１及び第２部分は、しばしば前記細長いシーンに関する異なる相互のシフトを持つ。例えば、視差はこのような差の一つの原因である。これら副画像がＸ線画像の画像情報を含む場合、又はこれら副画像がＸ線画像である場合、視差は、前記細長いシーンの個々の部分は、前記Ｘ線源とは異なる距離に置かれ、このＸ線源の異なる位置とは異なる方向に見られることで起こる。末梢のＸ線血管撮影において、差はＸ線源と例えば患者の腕部又は脚部における血管及び腕部又は脚部における骨との間の距離に存在する。このＸ線源からの距離及び方向におけるこれら差のために、連続する副画像の相互のシフトが当該副画像の個々の部分とは異なる。これら第１及び第２シフト値は、連続する副画像の個々の部分の相互シフト間の差を考慮するために得られる。これら第１及び第２シフト値は、それぞれ細長いシーンに関して連続する副画像の第１及び第２部分の相互シフトを表す。前記副画像の第１及び第２部分は、好ましくは、連続する副画像の相互シフトは、このような第１又は第２部分内でほぼ一定であるように、すなわち前記視差が上記第１又は第２部分内で同じであるように選択される。
副画像の相互シフトは、これら副画像において（部分的に）結合されるシーンにおける特徴の関連位置に対応する副画像の関連位置を表す。
前記第１及び第２シフト値は、例えば連続する副画像の第１又は第２部分の重なり合う部分において対応する部分のピクセル値間の相互関係に基づいて、ヨーロッパ特許公報第EP 0 655 861号からとりわけ既知であるような第１及び第２部分から別々に得られる。これら第１及び第２結合部分は、副画像の部分の結合が原因となる乱れは殆ど無いが、これら第１及び第２シフト値間の差は、これら第１及び第２結合部分の大きさの間の差をもたらす。細長いシーンが再生される場合、差は特に前記第１及び第２結合される部分の長さの間で発生する。変形した第１結合部分及び第２結合部分の大きさは、全く同じ方法で細長いシーンにおいて対応する部分の大きさに関係するように変形が選択される。前記第１及び第２結合部分の長さに基づく当該第１部分の変形のために、特に前記変形した第１結合部分は、前記結合された第２部分と同じ大きさを実質的に持つことを達成する。よってこの合成画像は、前記副画像の結合による乱れは殆ど無くなる。特に、例えば前記副画像がＸ線陰影画像からの画像情報を表す場合、これら副画像の異なる部分間の視差における差に関係する乱れは避けられる。前記合成画像は乱れの無い全体の細長いシーンを本質的に単一の画像で再生する。どんな乱れも殆ど起こらないので、前記合成画像において、細部を鮮明に見ることができる。本発明が末梢のＸ線血管撮影のために使用される場合、前記方法は患者の血管組織の本質的な部分を示す高い診断の質の合成画像を作成する。例えば、鼠蹊部から足部への患者の脚部の全体の血管組織をほぼ再生する合成画像が形成される。この合成画像は、示されるシーンにおいて大きさを正確に抽出するのにも適する。特に、例えば骨のような脚部の大きさ、脊髄の大きさ又は脊髄間の距離は、前記合成画像から得ることができる。
特に、前記副画像は、当該画像システムによってピックアップされる最大のシーンよりも大きいシーンを表す。このシーンはより大きな患者の一部であるように、当該Ｘ線検査装置の範囲は、１回の照射でＸ線画像を形成することができる。特に、本発明による方法は、患者の腕部又は脚部の一式のＸ線画像のような、細長いシーンの副画像を組み立てるのに有効に用いられる。
本発明による画像合成方法の好ましい形は、前記結合された第１部分が、これら結合された第１及び第２部分の大きさの比率に基づいて変形することを特徴とする。
前記第１及び第２結合部分の大きさの比率は、個々の結合された第１及び第２部分の大きさの瞬間の相互偏差を表す。
本発明による画像合成方法の他の好ましい形は、この方法は、前記結合された第１部分の長軸方向に圧縮又は伸張することによって当該結合される第１部分の変形を含むことを特徴とする。
これら個々の結合部分は、前記細長いシーンにおけるほぼ同じ大きさの部分を表す。前記第１及び第２結合部分の大きさの比率に基づく当該第１部分の変形は、合成画像に対し非常に良好な結果を提供する。多くの実用的な場合において、前記比率に基づく前記第１結合部分の前記長軸方向への伸張及び圧縮は、この変形（伸張又は圧縮された）第１結合部分の長さは、前記結合される第２部分の長さとほぼ等しいことを保証するのに十分であることがわかる。明らかに、前記変形された結合部分の長さとほぼ等しくするために、一方の部分が圧縮されるのに対し、他方の部分が伸張されるというように、ある程度まで第１及び第２結合部分が変形することも可能である。
本発明による画像合成方法の他の好ましい形は、前記第１部分が主に画像情報を含み、前記第２部分が主に尺度目盛を表すことを特徴とする。
多くの場合、特に末梢のＸ線血管撮影において、前記細長いシーンに尺度目盛を加えることが利点である。このような尺度目盛は、例えば患者台上又は下に取り付けられたＸ線吸収ルーラーで拾われる。このようなルーラーは、患者台に加えられてもよい。Ｘ線吸収ルーラーは、ヨーロッパ特許公報第EP 0 655 861号からとりわけ既知であるが、ここに記載されている方法は、前記細長いシーンにおいて距離を測定するためであるが、連続する副画像の重なり合う部分間の相互関係を単に形成するこのようなルーラーを利用していない。本発明による方法は、この細長いシーンの再生だけでなく前記尺度目盛の再生も乱れが無い又は殆ど乱れが無い、当該細長いシーンの合成画像を形成する。結果として、この合成画像は、前記尺度目盛のほぼ欠損の無い又は全く欠損の無い再生を用いて、この細長いシーンにおける実際の大きさを抽出するのに適する。
本発明による画像合成方法の他の好ましい形は、第１及び／又は第２部分は前記副画像の画像情報の目視検査に基づいて、前記副画像から選択されることを特徴とする。
実際の状態において、差はこれら副画像の様々な位置における個々の副画像間のシフトで発生する。例えば視差のために、これらシフトが異なる部分に向かうことは難しい。前記副画像の画像情報の検査は、異なるシフトが発生したところに示すことができる。このような検査は、連続する副画像の個々の組に対する単一の値のみを考慮するのに対し、例えば副画像の結合によって形成される画像上で行われる。
本発明による方法の同様の利点は、個々の副画像において異なるシフト値を持つ２つ以上の部分が存在する場合及び／又は合成画像が２つ以上の副画像から形成される場合に達成される。
前記方法は、異なる方向へのシフトが副画像の個々の組の間で起こる場合にも使用される。この場合、副画像の個々の組の結合部分の長さは、異なる方向に延在する。
本発明による画像合成方法の他の好ましい形は、前記シーンに関する相互シフトは、それぞれの副画像の個々の部分から得られ、それぞれの副画像の対応する部分は、当該副画像の相互シフトに基づいて結合部分を形成するために結合され、結合部分は、変形した部分を形成するために変形され、変形された部分は、合成画像を形成するために結合されることを特徴とする。
前記第１結合部分の変形のために、前記合成画像は、前記第１及び第２結合部分が前記副画像から形成される当該副画像が、再生されたシーンに関して異なる距離にわたって相互にシフトされる事実によって生じる乱れを含まないことを達成する。個々の副画像は、それぞれのシフト値及び変形が得られた多くの別々の部分に再分割される。結果として、乱れは合成画像の至る所で事実上避けられ、殆ど変形することはないだろう。個々のシフト値に基づいて、概算は、前記細長いシーンにおける個々の部分で再生されるものの深さで作られる。
本発明は、第１結合画像は副画像から構成され、第２結合画像は副画像から構成され、この第１結合画像は当該第１及び第２結合画像の大きさに基づいて変形し、この変形した第１結合画像及び第２結合画像は、合成画像を形成するために結合される画像合成方法にも関する。
本発明による方法は、前記第１及び第２シフト値を得るため、連続する副画像の部分から結合部分を形成するため、結合部分を変形させるため、この変形し結合第１部分及び結合第２部分に基づいて結合することによって合成画像を形成するために置かれる画像処理システムを用いて好ましくは行われる。このような画像処理システムは、好ましくは、副画像の輝度値を表す例えば電気ビデオ信号のような画像信号上で当該方法を実行する。本発明による方法を実行するための画像処理システムは、適切にプログラムされたコンピュータ又はこの方法のステップを画像情報上で行うように適切に設計された集積回路を備える（マイクロ）プロセッサの形で供給することができる。
本発明のこれら及び他の特徴は、以下の実施例及び関連する図面を参照して説明され、明らかとなるだろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による方法に従ってＸ線画像を形成するためのＸ線検査装置の側面図であり、
第２図は、結合される第１及び第２の部分の形式に関する画像処理ステップを幾つか概念的に示し、及び
第３図は、この合成された画像を形成するために、これら結合される第１及び第２の部分を結合せるための幾つかの画像処理ステップを概念的に示す。
発明を実施するための最良の形態
第１図は、検査すべき患者のＸ線画像を形成するための本発明による方法に従うＸ線検査装置の側面図である。例えばＸ線イメージインテンシファイアのようなＸ線源１及びＸ線検知器２は、Ｃ形アームのような担体３に接続されている。このＣ形アーム３は、スリーブ４を用いて垂直な支持体５に可動的に接続される。この垂直支持体は、ほぼ垂直な回転軸６の周りを回転することができ、前記Ｘ線検査装置が設置される部屋の天井に取り付けられる一式のレール７に吊される。患者台８は支柱１０に取り付けられたフレーム９に可動的に接続される。このＸ線源１に対して前記台の高さを調節するために、このフレーム９は支柱１０を上下に動かすことができる。患者が置かれる患者台８の長軸方向に移動可能にするため、この患者台８は前記フレームに対して移動可能である。この構成において、検査中、患者は患者台８の上に位置し、Ｘ線源１及びＸ線検知器２に対してフレーム９及び患者１２に対して患者台８は、相関して移動し、別々の相互位置で別々のＸ線画を形成する。検査中、患者がまっすぐ立つことも代わりとして可能であり、この場合、Ｘ線源１及びＸ線検知器２に対してフレーム９は、この患者に沿って垂直に移動することが可能である。
Ｘ線画像は、Ｘ線源１で放射されるＸ線ビームを用いて検査すべき患者（の一部）に照射することで形成される。この患者内のＸ線吸収における局部的差のために、Ｘ線画像は当該Ｘ線画像から光学画像を得る前記Ｘ線イメージインテンシファイア２の入射スクリーン上に形成され、この光学画像は出口窓上に現れる。この光学画像は、テレビカメラ１３でピックアップされる。このテレビカメラは、画像信号を電気ビデオ信号形式で供給する。この画像信号の信号レベルは、Ｘ線画像における輝度値を表す。個々のＸ線画像は、本発明による合成画像を形成するために結合される副画像として働く。個々のＸ線画像に対し、これら画像信号は、合成画像を形成するために、当該画像信号によって示される前記副画像をマージする画像処理システム２０に送られる。この画像処理システムは、前記合成画像のための画像信号を前記結合された副画像の画像情報が表示されるモニターに送るが、前記合成画像に対する画像信号を代わりに前記画像情報を透明紙又は紙上にプリントする、いわゆるレーザカメラのようなプリントユニット２２に供給することも可能である。
末梢のＸ線血管撮影、すなわち患者の腕部又は脚部内の血管の可視化のために、コントラスト液（contrast liquid）が動脈に注射され、この血管組織を通るコントラスト液の進行は、このコントラスト液の動きに従って、患者が乗った患者台８を移動することによって監視される。Ｘ線源１及びＸ線検知器２を備える支持体５を患者１２に沿って移動することも同様に可能である。多くのＸ線画像は、これらＸ線源及びＸ線検知器に対する患者の移動中に形成される。つまり、常に前記コントラスト液が届いている範囲である。これらＸ線画像は、関連する肢部の血管組織における血流に関する画像情報も一緒に含む。本発明によって副画像から形成される合成画像は、画像情報を個々の副画像よりも放射線技師が診断に対しより素早く評価できる単一の合成画像で示す。
患者台８は、例えばルーラー形式であるＸ線吸収尺度目盛３０を備える。このルーラーも患者のＸ線画像で再生される。この結果、解剖学的構造、例えば血管又は骨格構造の大きさは、Ｘ線画像から正確に得ることができる。副画像間の相互関係を確立するために、Ｘ線診断、特に末梢のＸ線血管撮影での使用に適するルーラーの詳細は、ヨーロッパ特許公報第EP 0 655 861号から既知である。このようなルーラーは尺度目盛を備えてもよいので、検査すべき患者の解剖部分の大きさがすぐに、且つ、正確に読み取ることができる。
第２図は、合成画像を結合するために、結合された第１及び第２部分上で実行される幾つかの画像処理ステップを概念的に示す。前記副画像とこれら副画像から得られた結合部分と前記合成画像との各々は、ピクセルのマトリックスを含み、各ピクセルはグレー又はカラーの値を持つ、いわゆるピクセル値である。第２図は、尺度目盛３０が再生された結合される第１部分４０を特に示す。この結合される第１部分４０は、前記尺度目盛の一部が再生される個々の副画像の第１部分の副画像を結合することで形成される画像に含まれる。これら副画像は、個々のＸ線画像からの画像情報を含むか又は、個々のＸ線画像は前記副画像を構成する。この結合される第１部分は、連続する副画像から結合され、副画像の別々の組に対する第１シフト値に基づいている。これら第１シフト値は、前記尺度目盛の部分が再生される副画像の第１部分から得られる。これらシフト値は、特に前記第１部分におけるピクセル値の相互関係、つまりこれらピクセル値が前記尺度目盛の部分の再生に関係することから得られる。よってこの尺度目盛は、重大な乱れが無くこの結合される第１部分で再生されることを実現する。前記第１シフト値に基づく副画像のマージに関し、乱れは解剖学的情報の再生において特に視差が原因で起こる。これは、患者、特に関連する肢部が前記尺度目盛より前記Ｘ線源とは僅かに異なる距離で置かれるからである。というのも患者は前記患者台上に置かれ、ルーラー３０は患者台上に取り付けられるからである。患者は、前記患者台のルーラー３０上に乗っている。結合される第１部分４１において乱れのある再生は、４個の変形された楕円によって概念的に示される。第２図は、解剖学的情報が再生された結合される第２部分４１も示す。つまり４個の楕円形で第２図に概念的に示される。これら楕円は、例えば検査すべき患者の脚の上部及び下部を表す。この結合される第２部分は、連続する副画像からなり、個々の連続する組の副画像に対する第２シフト値に基づいている。これら第２シフト値は、特に解剖学的情報に関するピクセル値の相互関係から得られる。よって、この結合された第２部分における解剖学的情報は、重大な乱れが無く当該結合される第２部分で再生される。しかしながら、前記連続する副画像のマージに関し、特に視差が原因による前記尺度目盛に関する部分に乱れが起こる。特に、ぶれ、ダブリング又はこの尺度目盛の目盛の増加さえも起こる。これは前記尺度目盛の結合された第２部分４３において乱れた再生で概念的に示される。例えば、患者の脚又は脊髄及び尺度目盛は、主に副画像の別々の部分で再生される。このことは患者の脚部間にルーラーを再生することで達成される。このルーラー及び患者の脚部は、Ｘ線源から異なる距離で置かれるが、副画像の個々の部分、すなわち第１及び第２部分で再生される。よって別々の第１及び第２シフト値を得ることができる。
第３図は、前記合成画像を形成するために結合される第１及び第２部分を結合するための幾つかの画像処理ステップを概念的に示す。前記尺度目盛が再生される第１結合部分４０は、分離され、長軸方向に圧縮される。実際の状態に従って、明らかに、この第１結合部分も伸張される。この変形した、即ち圧縮された、結合された第１部分４３は、前記合成画像を形成するために、結合された第２部分４２と結合される。前記第１及び第２結合部分を形成するために前記副画像の結合に関し、当該副画像の重なり合う部分に置かれ、必要ならば、これら重なり合う部分におけるピクセル値は、個々の副画像のピクセル値の補間によって得られる。前記第１結合部分の形式に関し、前記重なり合う部分は、前記第２結合部分の重なり合う部分とは僅かに異なる。このことは、前記第２結合部分のために使用される相互関係以外の相互関係に基づいて結合されるからである。この第２結合部分の長さは、当該第２結合部分の長さに対する前記第１結合部分の比率に基づいて、当該結合された第１部分を圧縮又は伸張することで、圧縮又は伸張された第１結合部分に知らせる。前記尺度目盛は、視差が原因である乱れが無い、すなわち、前記第２結合部分の長さに対応する長さで、前記第２結合部分において再生することができる。これら第１及び第２結合部分の長さは、当該結合部分を構成するピクセルのそれぞれマトリックスの行数に基づいて容易に決めることができる。

Claims (5)

1. 一つのシーンの個々の部分の画像情報をそれぞれ含む複数の連続する副画像から単一の合成画像を形成するための方法であって、
   各々の前記副画像から各第１部分及び各第２部分を選択するステップと、
   前記副画像の第１部分から、前記シーンに対する前記連続する副画像の相互のシフトを表す第１シフト値を得るステップと、
   前記第１シフト値に基づいて、前記連続する副画像の前記各第１部分を結合して、結合された第１部分を形成するステップと、
   前記副画像の第２部分から、前記シーンに対する前記連続する副画像の相互のシフトを表す第２シフト値を得るステップと、
   前記第２シフト値に基づいて、前記連続する副画像の前記各第２部分を結合して、結合された第２部分を形成するステップと、
   前記結合された第１部分の長さを前記結合された第２部分の長さと等しくするために前記結合された第１部分を変形するステップと、
   このようにして得られた前記変形された、結合された第１部分と前記結合された第２部分とを結合することによって前記合成画像を形成するステップと
   を有する方法。
2. 前記第１部分は主に画像情報を含み、前記第２部分は主に尺度目盛を表す請求項１に記載の方法。
3. 前記変形するステップは、前記結合された第１部分の長軸方向への圧縮又は伸張によることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記選択するステップは、前記副画像の画像情報の目視検査に基づいて選択することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記副画像がそれぞれのＸ線画像の画像情報を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。

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