JP4546126B2

JP4546126B2 - 画像処理装置及びその制御方法、プログラム

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Publication number: JP4546126B2
Application number: JP2004096594A
Authority: JP
Inventors: 隆小倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-29
Also published as: JP2005278861A

Description

本発明は、被写体の撮影画像を用いて、前記被写体の状態を判別するための画像処理を行う画像処理装置及びその制御方法、プログラムに関するものである。

ある種の蛍光体に放射線（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蛍光体中に蓄積される。そして、この蛍光体に可視光等の励起光を照射すると、蓄積された放射線エネルギーに応じて蛍光体が輝尽発光を示すことが知られている。このような性質を示す蛍光体は、蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）と呼ばれている。

この蓄積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シートに一旦記録し、この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発生させ、これにより得られた輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得る。

そして、この画像信号に基づき写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等の表示装置に被写体の放射線画像を可視像として出力させる放射線画像情報記録再生システムが提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。

また、近年においては、半導体センサを使用してＸ線画像を撮影するデジタルＸ線画像撮影装置を用いたシステムが開発されている。これらのシステムは、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。

即ち、非常に広いダイナミックレンジのＸ線を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。
特開昭５５−１２４２９号公報特開昭５６−１１３９５号公報

上記のシステムで実行される画像処理として、被写体の放射線画像の濃度を、その出力先であるフィルム、表示装置（例えば、ＣＲＴやＬＣＤ）等で、観察しやすい濃度値に変換する階調変換処理がある。

具体的には、例えば、人体の胸部の撮影である場合、当該被写体をＸ線撮影して得られた放射線画像上において、注目領域である肺野領域の画素値を抽出し、当該肺野領域の画素値がフィルム上で、例えば、濃度１．８となるように、放射線画像の濃度値を変換する。

そして、このような階調変換処理では、放射線画像中の被写体の頭部がどちらの方向にあるかなど、被写体の体位を認識していることが前提とされている場合がある。また、Ｘ線撮影の方向にかかわらず、表示装置にて観察しやすいように頭部の方向が上になるように放射線画像を自動で回転させる必要がある場合がある。

このように、放射線画像中の被写体の状態（例えば、体位（撮像面に対する被写体の向き）を容易に判定したり、被写体の状態に依存しない撮影環境が要求されている。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、撮影画像中の被写体の状態を容易にかつ正確に判別可能な画像処理装置及びその制御方法、プログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明による画像処理装置は以下の構成を備える。即ち、
被写体の撮影画像を用いて、前記被写体の状態を判別するための画像処理を行う画像処理装置であって、
前記撮影画像中の関心領域を抽出する抽出手段と、
前記関心領域の重心に基づいて規定される始点と終点が一致する閉曲線もしくは多角形上の画素値分布に基づいて、前記撮影画像中の被写体の状態を判定する判定手段と
を備える。

また、好ましくは、前記被写体の状態は、前記撮影画像を出力する撮像部の撮像面に対する被写体の向きである。

また、好ましくは、前記判定手段は、前記閉曲線もしくは多角形の形状を規定する形状規定値に基づいて、該閉曲線もしくは多角形の画素値分布を算出する算出手段を備える。

また、好ましくは、前記形状規定値を入力する入力手段を更に備える。

また、好ましくは、前記形状規定値を記憶する記憶手段を更に備える。

また、好ましくは、前記形状規定値は、前記撮影画像中の前記関心領域の重心を水平に横切る直線において、０より大きい画素値の領域の所定値の線分の長さである。

また、好ましくは、前記形状規定値は、前記関心領域の重心を含み、かつその関心領域の所定割合の領域を囲む閉曲線を規定する値である。

また、好ましくは、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記撮影画像を回転して出力する出力手段を更に備える。

上記の目的を達成するための本発明による画像処理装置の制御方法は以下の構成を備える。即ち、
被写体の撮影画像を用いて、前記被写体の状態を判別するための画像処理を行う画像処理装置の制御方法であって、
前記撮影画像中の関心領域を抽出する抽出工程と、
前記関心領域の重心に基づいて規定される始点と終点が一致する閉曲線もしくは多角形上の画素値分布に基づいて、前記撮影画像中の被写体の状態を判定する判定工程と
を備える。

上記の目的を達成するための本発明によるプログラムは以下の構成を備える。即ち、
被写体の撮影画像を用いて、前記被写体の状態を判別するための画像処理を行う画像処理装置の制御を実現するプログラムであって、
前記撮影画像中の関心領域を抽出する抽出工程のプログラムコードと、
前記関心領域の重心に基づいて規定される始点と終点が一致する閉曲線もしくは多角形上の画素値分布に基づいて、前記撮影画像中の被写体の状態を判定する判定工程のプログラムコードと
を備える。

本発明によれば、撮影画像中の被写体の状態を容易にかつ正確に判別可能な画像処理装置及びその制御方法、プログラムを提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態のＸ線画像撮影装置のシステム構成の一例を示す図である。

尚、図中の矢印は、情報及びコマンドの流れを示している。

図１において、Ｘ線画像撮影装置は、立位センサユニット１０１と、臥位センサユニット１０２と、Ｘ線発生部１０３と、Ｘ線管球１０４と、システム制御部１０５と、表示部（例えば、ＣＲＴやＬＣＤ等）１０６と、操作部１０８とを備えて構成されている。

また、１０７はネットワークである。ここで、Ｘ線画像撮影装置は、ネットワーク１０７を介して、Ｘ線画像をフィルムにプリントするイメージャーや、そのＸ線画像を保存するファイルサーバ等の外部端末に接続されている。

また、ネットワーク１０７は、典型的にはインターネットやＬＡＮやＷＡＮや電話回線、専用デジタル回線、ＡＴＭやフレームリレー回線、通信衛星回線、ケーブルテレビ回線、データ放送用無線回線等のいずれか、またはこれらの組み合わせにより実現されるいわゆる通信ネットワークであり、データの送受信が可能であれば良い。

システム制御部１０５は、立位センサユニット１０１、臥位センサユニット１０２、Ｘ線発生部１０３及びＸ線画像撮影装置に係る撮影シーケンスの制御を行う。また、システム制御部１０５には、例えば、汎用コンピュータの構成要素（例えば、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）、ハードディスク、外部記憶装置（ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭドライブ等）、ネットワークインタフェース等）を有している。

立位センサユニット１０１と臥位センサユニット１０２は、それぞれ被写体Ｓを透過したＸ線量に相当する電荷を、ＡＤ変換して電子画像としてシステム制御部１０５に転送する。

表示部１０６は、Ｘ線発生部１０３や、Ｘ線撮影に関わる設定のための操作を操作者に行わせるためのグラフィックユーザインタフェースを表示する。操作部１０８は、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ボタン／ダイヤル等の各種操作要素で構成されており、システム制御部１０５に対し、各種処理の実行指示や、各種パラメータの入力を実現する。

当該Ｘ線画像撮影装置で実行される画像処理は、例えば、立位センサユニット１０１や臥位センサユニット１０２、システム制御部１０５、もしくは、ネットワーク１０７に接続された画像処理システム内で行われる。本実施形態では、システム制御部１０５内で画像処理を実行する場合を例に挙げて説明する。

システム制御部１０５内で行う画像処理としては、被写体の放射線画像の濃度を、その出力先である表示部１０６もしくは記録媒体（例えば、フィルムや）等にて観察しやすい濃度値に変換する階調変換処理がある。

具体的には、例えば、人体の胸部の撮影である場合、当該被写体をＸ線撮影して得られた放射線画像上において、肺野領域の画素値と縦隔領域の画素値を抽出し、当該肺野領域の画素値がフィルム上で、例えば、濃度１．８に、当該縦隔領域の画素値がフィルム上で、例えば、濃度０．２となるように、放射線画像（撮影画像）の階調を変換する。

また、システム制御部１０５内で行う別の画像処理としては、以下に示す図２の状態判定処理の判定結果に基づいて、撮影画像を回転する画像回転処理がある。

以下、本実施形態のＸ線画像撮影装置が実行する、対象画像の状態（例えば、被写体の体位）を判定する状態判定処理について、図２〜図７を用いて説明する。

図２は本発明の実施形態のＸ線画像撮影装置が実行する状態判定処理を示すフローチャートである。

尚、図２では、例えば、図３に示すような、胸部の放射線画像に対する状態判定処理を例に説明する。

図３は本発明の実施形態の胸部画像の一例を示す図である。

図３において、胸部画像は、関心領域を含む被写体領域３０１と、被写体領域３０１以外の非被写体領域３０２、いわゆる「す抜け」の２つに分けることができる。さらに、被写体領域３０１は、肺野領域３０３と、脊椎を含む縦隔領域３０４等に分けることができる。

ここで、図３の胸部画像に対する画素値のヒストグラムを図４を用いて説明する。

図４は本発明の実施形態の胸部画像に対応するヒストグラムを示す図である。

図４において、胸部画像のヒストグラムは、２つのピークを有する頻度分布に大まかに分けられる。ここで、画素値の頻度のピークが低い頻度分布が被写体領域３０１（図３）に対応する頻度分布４０１であり、画素値の頻度のピークが高い頻度分布が非被写体領域３０２の頻度分布４０２である。

関心領域を含む被写体領域３０１の抽出は、閾値Ｔ１以下の画素値の範囲を領域とする。非被写体領域３０２及び放射線が照射されていない照射野外の領域、そして、非被写体領域３０２と一定間隔内で接する被写体領域３０１を０画素で置き換える。これにより、０より大きい画素値の領域が関心領域を含む被写体領域となる（ステップＳ１０１）。

関心領域の重心算出（ステップＳ１０２）は、被写体領域の重心座標ＣｏＧ＿ｘ、ＣｏＧ＿ｙとすると、下記の数式１及び２によって算出される。

次に、算出された関心領域の重心を基準とした閉曲線上の画素値分布を算出する（ステップＳ１０３）。ここでは、関心領域の重心座標を、閉曲線である円の中心とする円周上の画素値分布を算出する例を示す。
尚、閉曲線としては、円以外にも、例えば、楕円、矩形等の始点と終点が一致する閉曲線もしくは多角形であっても良い。

円周上の画素値分布は、例えば、５度ずつ７２点の画素値Ｓ（ｉ）＝ｆ（ｘ（ｉ），ｙ（ｉ））０≦ｉ≦７１をもとに作成する。

そして、画素値分布関数Ｓ（ｉ）は、下記の数式３及び４で算出される。

ここで、円の半径に相当するＲ（閉曲線の形状を規定する形状規定値）は、被写体に応じて任意の値でよいが、例えば、図５に示すように関心領域の重心５０１を水平に横切る直線５０２で、０より大きい画素値の領域の所定値（例えば、１／４）の線分５０３の長さを用いてもよい。また、あるいは、形状規定値は、関心領域の重心を含み、かつその関心領域の所定割合（例えば、８０％）の領域を囲む閉曲線を規定する値であることが好ましい。

また、この形状規定値は、例えば、予めシステム制御部１０５内のメモリに記憶されている。あるいは、操作部１０８より、必要に応じて、オペレータが適宜、所望の値を入力することが可能である。

そして、得られた画素値Ｓ（ｉ）を移動平均して平滑化する（ステップＳ１０４）。

ここで、閉曲線である円周上をサンプリングしているため、始点（ｉ＝０）付近ではｉ＝６８〜７１の値を、終点（ｉ＝７１）付近ではｉ＝０〜３を移動平均できるので、始点と終点の値が滑らかにつながる。
ここでは、画素値分布の解析（ステップＳ１０５）は、まず、画素値分布の差分を算出する。

次に、差分が＋から−に変化する０交差点を算出する。
例えば、図６に、７２点の画素値Ｓ（ｉ）とその差分を示す。差分の点線は２６付近と６３付近で０交差している。

画素値分布では、この位置をほぼ中心にする凹形状の分布が得られ、これが胸部領域内の脊椎部に相当する。

尚、数式３及び４で、４５度座標位置をずらしているのは、凹形状の中心位置がｉ＝０やｉ＝７２などの始点終点位置にこないようにするためである。

胸部の放射線画像の場合、例えば、図７に示すようにｉ＝０からｉ＝１８とｉ＝３６からｉ＝５４とに差分が０交差する位置をほぼ中心にする凹形状が存在すれば、垂直方向に脊椎部がある判定する（ステップＳ１０６）。

また、ｉ＝５４からｉ＝０とｉ＝１８からｉ＝３６に差分が０交差する位置をぼぼ中心にする凹形状が存在すれば、水平方向に脊椎部があると判定する（ステップＳ１０６）。

更に、画素値の大きい凹形状（凹みが大）の画素値分布と、画素値の小さい凹（凹みが小）の画素値分布がどの範囲に存在するかで、センサユニット１０１やセンサユニット１０２のセンサ面（撮像面）に対する頭部方向を判定することができる（ステップＳ１０６）。

以上説明したように、本実施形態によれば、撮影画像の画素値分布において、特に、円形、楕円、矩形等の始点と終点が一致する閉曲線もしくは多角形上の画素値分布に基づいて、その撮影画像の状態（体位や、センサ面（撮像面）に対する被写体の向き）を容易に判定することができる。

特に、この閉曲線もしくは多角形上の画素値分布は、その閉曲線もしくは多角形の重心を中心とする角度方向における画素値分布となっているので、これに基づき、撮影画像の状態の角度方向の情報を取得することができる。換言すれば、撮影画像中の被写体の向きに関する情報を取得することができる。

これにより、例えば、センサユニットのセンサ面（撮像面）に対して、被写体の頭部がどちらの方向にあるか等の被写体の体位を容易にかつ精度良く認識することができる。また、被写体の体位を容易に認識することができるので、その認識した体位に応じて、表示部やフィルム等にて観察しやすいように、被写体の体位の向き（例えば、被写体の頭部の方向が所定方向（例えば、撮像面の天地方向に対して上方向になるように）に撮影画像を自動で変更（回転）させることができるようになる。

また、容易にかつ精度良く撮影画像中の被写体の状態を判定して、観察者が観察しやすい向きにその撮影画像の向きを変更して出力することができるので、被写体の向きに依存しない撮影環境を提供することができる。

以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

本発明の実施形態のＸ線画像撮影装置のシステム構成の一例を示す図である。本発明の実施形態のＸ線画像撮影装置が実行する状態判定処理を示すフローチャートである。本発明の実施形態の胸部画像の一例を示す図である。本発明の実施形態の胸部画像に対応するヒストグラムを示す図である。本発明の実施形態の閉曲線の形状を規定する形状規定値の一例を説明するための図である。本発明の実施形態の胸部画像の画素値及び画素値の差分の変化を示す図である。本発明の実施形態の撮影画像中の被写体の状態の判定例を説明するための図である。

符号の説明

１０１立体センサユニット
１０２臥位センサユニット
１０３Ｘ線発生部
１０４Ｘ線管球
１０５システム制御部
１０６表示手段
１０７ネットワーク
３０１被写体領域
３０２非被写体領域
３０３肺野
３０３脊椎
４０１被写体領域
４０２す抜け
５０１関心領域の重心
５０２重心を通る直線
５０３Ｒに相当する線分
Ｓ被写体

Claims

被写体の状態を判定するために前記被写体の撮影画像の画像処理を行う画像処理装置であって、
前記撮影画像中の関心領域を抽出する抽出手段と、
前記関心領域の重心に基づいて規定される始点と終点が一致する閉曲線もしくは多角形上の画素値分布に基づいて、前記撮影画像中の被写体の状態を判定する判定手段とを備え、
前記被写体の状態は、前記撮影画像を出力するセンサユニットの撮像面に対する被写体の向きである
ことを特徴とする画像処理装置。
前記判定手段は、前記閉曲線もしくは多角形の形状を規定する形状規定値に基づいて、該閉曲線もしくは多角形上の画素値分布を算出する算出手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
前記形状規定値を入力する入力手段を更に備える
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記形状規定値を記憶する記憶手段を更に備える
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記形状規定値は、前記撮影画像中の前記関心領域の重心を水平に横切る直線において、０より大きい画素値の領域の所定値の線分の長さである
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記形状規定値は、前記関心領域の重心を含み、かつその関心領域の所定割合の領域を囲む閉曲線を規定する値である
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記撮影画像を回転して出力する出力手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
被写体の状態を判定するために前記被写体の撮影画像の画像処理を行う画像処理装置の制御方法であって、
前記撮影画像中の関心領域を抽出する抽出工程と、
前記関心領域の重心に基づいて規定される始点と終点が一致する閉曲線もしくは多角形上の画素値分布に基づいて、前記撮影画像中の被写体の状態を判定する判定工程とを備え、
前記被写体の状態は、前記撮影画像を出力するセンサユニットの撮像面に対する被写体の向きである
ことを特徴とする画像処理装置の制御方法。
被写体の状態を判定するために前記被写体の撮影画像の画像処理を行う画像処理装置の制御をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記撮影画像中の関心領域を抽出する抽出工程と、
前記関心領域の重心に基づいて規定される始点と終点が一致する閉曲線もしくは多角形上の画素値分布に基づいて、前記撮影画像中の被写体の状態を判定する判定工程とをコンピュータに実行させ、
前記被写体の状態は、前記撮影画像を出力するセンサユニットの撮像面に対する被写体の向きである
ことを特徴とするコンピュータプログラム。