JP4729860B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、被写体を撮影した医用画像に画像処理を施す画像処理装置に関する。

近年、医療の分野においては、例えば、コンピュータ断層画像撮影装置（以下、「ＣＴ（Computed Tomography）」と記す）やコンピュータ放射線画像撮影装置（以下、「ＣＲ（Computed Radiography）」と記す）、核磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）」と記す）等の各種医用画像入力装置によりデジタル画像として入力された医用画像に各種画像処理を施してＣＲＴ等のモニタに表示する、或いはフィルムに出力する医用画像処理装置が開発されている。このような医用画像処理装置により見やすく可視化された画像を観察することにより、医師は的確な診断を行うことができる。

上述した医用画像に施される画像処理としては、階調処理、ダイナミック圧縮処理、周波数強調処理等の各種処理がある。しかし、入力された画像データのすべての領域にこれらの各種処理を施すと、画像処理に多大な時間を要することとなる。そこで、例えば、画像データのうち被写体領域の占める割合が比較的小さい乳房画像にあっては、必要となる被写体領域のみに各種処理を施すことにより、画像処理の効率化を図っている。

以下、乳房画像を一例として、従来の医用画像処理装置により行われる画像処理について具体的に説明する。図３は、乳房画像に施される画像処理を説明する図である。図３に示すように、乳房画像の画像データから診断上重要となる被写体領域を認識し、これを関心領域として設定する。次いで、例えば、公知の画像抽出技術を利用して（例えば、特許文献１〜３参照）、関心領域を抽出し、又は非関心領域にマスク処理を行い、関心領域内の画像データに階調処理、ダイナミック圧縮処理、周波数強調処理等の各種画像処理を施す。また、非関心領域内の画像データには、当該領域を所定の濃度値以上、例えば、関心領域における最小濃度値より高濃度の値に変換する黒化処理を施す。この黒化処理は、観察時にフィルムを透過するシャウカステンの光の影響を抑えるために行われるものである。そして、各種画像処理を施した関心領域と、黒化処理を施した非関心領域とを合成し、画像データとして出力していた。
特開平８−１３０６２９号公報 特開平９−３７０５８号公報 特開２００３−１９０１２８号公報

しかしながら、上述した従来の画像処理方法にあっては、非関心領域の画像データについて、一律に黒化処理が施されるため、診断上必要となる医用画像に関する情報までもが失われてしまう場合がある。例えば、図３に示す乳房画像の場合、非関心領域には、医用画像に関する情報として、乳房の左右に関する情報（例えば、Ｒ又はＬ）、撮影方向に関する情報（例えば、乳房斜位方向：ＭＬＯ、乳房斜位方向：ＭＬＯ、乳房上下位方向：ＣＣ、乳房上下位方向：ＣＣ）、画像の上下方向に関する情報（例えば、↑，↓）等のマーカ情報が記録されているが、黒化処理を施すことにより、これらのマーカ情報が失われることとなる。黒化処理によりマーカ情報が消失すると、乳房画像の左右、撮影方向、画像データの上下方向の特定が困難となり、正確な診断が行えない場合が生じる。

本発明の課題は、必要な情報を保持したまま効率良く医用画像に画像処理を施すことが可能な画像処理装置及び画像処理方法を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
被写体を撮影した医用画像に画像処理を施す画像処理装置であって、
前記医用画像から被写体を含む領域を抽出し、被写体を含む領域と、医用画像に関する情報を含むその他の領域とに分割する分割手段と、
前記被写体を含む領域に対しては、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理のうち少なくとも１以上と階調処理とを含む画像処理を施し、前記その他の領域に対しては、前記医用画像に関する情報の濃度を保持したまま階調処理を施す画像処理手段と、
を備えることを特徴としている。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記被写体を含む領域は、被写体部分と、被写体の存在しないベタ部領域とを有し、
前記その他の領域は、被写体の存在しないベタ部領域を有し、
前記画像処理手段は、画像処理が施された前記被写体を含む領域のベタ部領域の濃度と、前記その他の領域のベタ部領域の濃度とが一致するように、前記その他の領域に対して、階調処理を施すことを特徴としている。
また、請求項３記載の発明は、
被写体を撮影した医用画像に画像処理を施す画像処理装置であって、
前記医用画像から被写体を含む領域を抽出し、被写体と被写体の存在しないベタ部領域とを含む領域と、被写体の存在しないベタ部領域を有するその他の領域とに分割する分割手段と、
前記被写体を含む領域に対して、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理のうち少なくとも１以上と階調処理とを含む画像処理を施し、
前記画像処理を施した後、前記画像処理が施された前記被写体を含む領域のベタ部領域の濃度と、前記その他の領域のベタ部領域の濃度とが一致するように、前記その他の領域に対して、階調処理を施す画像処理手段と、
前記被写体を含む領域と前記その他の領域とを合成して画像データを生成する手段と、
を有することを特徴としている。
また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３記載の何れか一項に記載の発明において、
前記その他の領域には、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理の何れも施さないことを特徴としている。
また、請求項５記載の発明は、
被写体を撮影した医用画像に画像処理を施す画像処理方法であって、
前記医用画像から被写体を含む領域を抽出し、被写体を含む領域と、医用画像に関する情報を含むその他の領域とに分割する工程と、
前記被写体を含む領域に対しては、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理のうち少なくとも１以上と階調処理とを含む画像処理を施し、前記その他の領域に対しては、前記医用画像に関する情報の濃度を保持したまま階調処理を施す工程と、
を含むことを特徴としている。
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、
前記被写体を含む領域は、被写体部分と、被写体の存在しないベタ部領域とを有し、
前記その他の領域は、被写体の存在しないベタ部領域を有し、
画像処理が施された前記被写体を含む領域のベタ部領域の濃度と、前記その他の領域のベタ部領域の濃度とが一致するように、前記その他の領域に対して、階調処理を施すことを特徴としている。
また、請求項７記載の発明は、
被写体を撮影した医用画像に画像処理を施す画像処理方法であって、
前記医用画像から被写体を含む領域を抽出し、被写体と被写体の存在しないベタ部領域とを含む領域と、被写体の存在しないベタ部領域を有するその他の領域とに分割する工程と、
前記被写体を含む領域に対しては、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理のうち少なくとも１以上と階調処理とを含む画像処理を施す工程と、
前記画像処理を施す工程の後、前記画像処理が施された前記被写体を含む領域のベタ部領域の濃度と、前記その他の領域のベタ部領域の濃度とが一致するように、前記その他の領域に対して、階調処理を施す工程と、
前記被写体を含む領域と前記その他の領域とを合成して画像データを生成する工程と、
を有することを特徴としている。
また、請求項８記載の発明は、請求項５〜７の何れか一項に記載の発明において、
前記その他の領域には、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理の何れも施さないことを特徴としている。

本発明によれば、被写体を撮影した医用画像に画像処理を施す画像処理装置であって、医用画像から被写体を含む領域を抽出し、被写体を含む領域と、その他の領域とに分割し、分割された被写体を含む領域と、その他の領域とに応じて、異なる画像処理を施すため、例えば、被写体を含む領域には、各種画像処理を施し、その他の領域には、簡易な画像処理を施すことにより、画像データに含まれる情報を保持したまま、画像処理全体の処理効率を向上させることができる。

また、本発明によれば、診断上高精細な画像が必要とされる被写体を含む領域に各種画像処理を施して、医用画像の画質を高めるとともに、その他の領域については、階調処理を施すことで、最低限必要な情報を保持することにより、画像処理に係る手間および時間を短縮して、診断に適した医用画像を提供することができる。

また、本発明によれば、他の領域に施される画像処理により医用画像に関する情報が失われることがなく、医用画像に関する情報に基づいて、的確な診断を行うことができる。

以下、図１、２、４、５を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。なお、本実施の形態において、医用画像の一例として、乳房画像に画像処理を施す場合を説明するが、医用画像はこれに限定されない。

まず、本実施の形態の構成を説明する。
本発明を適応した画像処理装置は、例えば、図１に示すような画像処理装置１に用いられる。図１に示すように、画像処理装置１は、制御部１１、入力部１２、表示部１３、通信部１４、ＲＡＭ１５、画像処理部１６、記憶部１７等を備えて構成され、各部はバスにより接続されている。

制御部１１は、記憶部１７に記憶されているシステムプログラムを読み出し、ＲＡＭ１５内に形成されたワークエリアに展開し、該システムプログラムに従って各部を制御する。具体的に、制御部１１は、記憶部１７に記憶されている本発明に係る画像処理プログラムを始めとする各種処理プログラム、各種アプリケーションプログラムを読み出してワークエリアに展開し、後述する画像処理（図２参照）を始めとする各種処理を実行する。

入力部１２は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部１１に出力する。また、入力部１２は、表示部１３の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部１１に出力する。

表示部１３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニタにより構成され、制御部１１から入力される表示信号の指示に従って、入力部１２からの入力指示やデータ等を表示する。

通信部１４は、ＬＡＮアダプタやルータやＴＡ等を備え、ネットワークＮに接続された各装置との間の通信を制御する。ここで、ネットワークＮは、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネット等の様々な回線形態を適用可能である。なお、病院等の医療機関内で許可されるのであれば、無線通信や赤外線通信であってもよいが、重要な患者情報を含むため、送受信される情報は暗号化することが好ましい。また、病院内の通信方式としては、一般的に、ＤＩＣＯＭ（Digital Image and Communications in Medicine）規格が用いられており、上述したネットワークＮ上の各装置間の通信では、ＤＩＣＯＭ ＭＷＭ(Modality Worklist Management）やＤＩＣＯＭ ＭＰＰＳ（Modality Performed Procedure Step）が用いられる。

具体的に、通信部１４は、ネットワークＮを介して、撮影オーダ情報、カセッテＩＤに対応付けられた撮影情報、カセッテＩＤに対応付けられた医用画像の画像データ等を受信する。また、画像処理が施された医用画像の画像データを図示しない画像記録装置等に送信する。

ＲＡＭ１５は、制御部１１により実行制御される各種処理において、記憶部１７から読み出された制御部１１で実行可能な各種プログラム、入力若しくは出力データ、及びパラメータ等の一時的に記憶するワークエリアを形成する。

画像処理部１６は、制御手段１１の制御に応じて、記憶部１７から画像データを読み出して、診断に適した医用画像となるように各種画像処理を施して、処理済みの医用画像データを記憶部１７に出力する。

具体的に、画像処理部１６は、画像データを読み込むと、画像データから被写体領域を抽出して、これを関心領域として設定し、その他の領域を非関心領域として、各領域を分割する。そして、関心領域又は非関心領域に応じて、各領域の画像データに画像処理を施す。この画像処理には、例えば、画像のコントラストを調整する階調処理、鮮鋭度を調整する周波数処理やダイナミックレンジの広い画像を被写体の細部のコントラストを低下させることなく見やすい濃度範囲に収めるためのダイナミックレンジ圧縮処理、特定の周波数成分を強調して画像を観察し易くする周波数強調処理等が含まれる。

記憶部１７は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）や不揮発性の半導体メモリ等により構成され、制御部１１で実行されるシステムプログラム、当該システムプログラムに対応する、画像合成処理プログラム、画像処理プログラムを始めとする各種処理プログラム、各種アプリケーションプログラム、各種データ等を記憶する。これらの各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部１１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。

次に、本実施の形態の動作を説明する。
なお、後述するフローチャートに記述されている各機能を実現するためのプログラムはコンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形態で画像処理装置１の記憶部１７に格納されており、画像処理装置１の制御部１１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。

図２及び図５を参照して、制御部１１により実行される画像処理について説明する。
図２は、画像処理装置１の制御部１１により実行される画像処理を示すフローチャートであり、図５は、画像データに施される画像処理例を示す図である。まず、図２に示すように、制御部１１の制御に応じて、画像処理部１６に画像データが入力されると（ステップＳ１）、画像処理部１６は画像データを読み込む。

ここで、図５（ａ）に示すように、画像データの一部には、医用画像に関する情報として、乳房の左右に関する情報、撮影方向に関する情報、画像の上下方向に関する情報等を示すマーカ情報１Ａが含まれている。具体的に、マーカ情報１Ａには、被写体である乳房の左右を示す情報として「Ｒ」の文字データ、被写体の撮影方向を示す情報として「ＭＬＯ」の文字データ、画像データ画像の上下方向に関する情報として「↑」の記号データが含まれている。

次いで、画像処理部１６は、読み込んだ画像データから被写体領域を認識して、これを関心領域に設定する（ステップＳ２）。続いて、画像処理部１６は、認識した関心領域を画像データから分割して抽出することにより、関心領域と非関心領域との分割処理を行う（ステップＳ３）。図５（ｂ）は、画像データから被写体領域が関心領域に設定され、関心領域２Ａと非関心領域３Ａが分割された例を示す図である。

図２に戻り、画像処理部１６は、分割した関心領域２Ａに、階調処理、ダイナミックレンジ圧縮処理、周波数強調処理等の各種画像処理を施す（ステップＳ４）。図５（ｃ）は、関心領域２Ａに各種画像処理が施された場合の一例を示す図である。続いて、画像処理部１６は、分割した非関心領域３Ａに階調処理を施す（ステップＳ５）。ここで、図４を参照して、階調処理について説明する。

図４（ａ）〜図４（ｅ）は、非関心領域に施される階調処理を説明する図である。図（ａ）は、関心領域２Ａと非関心領域３Ａが分割され、関心領域２Ａに各種画像処理が施された例を示す図であり、図４（ｂ）は、関心領域２Ａの信号ヒストグラムを示す図である。図４（ｂ）において、横軸は、画像データの濃度を示しており、縦軸は、画像データの対応する濃度の出現頻度を示している。図４（ｂ）に示すように、信号ヒストグラムには、２つのピークＳ₀，Ｓ₁が出現しており、ピークＳ₀は濃度の低い被写体部分の濃度に対応し、ピークＳ₁はその他の部分、つまり、被写体が存在しないために放射線が透過したベタ部領域の濃度に対応している。

また、図４（ｃ）は、非関心領域３Ａの信号ヒストグラムを示す図である。図４（ｂ）と同様図４（ｃ）においても、横軸は、画像データの濃度を示しており、縦軸は、画像データの対応する濃度の出現頻度を示している。図４（ｃ）に示すように、信号ヒストグラムには、２つのピークＳ₂，Ｓ₃が出現しており、ピークＳ₂はベタ部領域の濃度に対応し、ピークＳ₃はマーカ情報１Ａの濃度に対応している。

ここで、非関心領域に施す階調処理は、マーカ情報１Ａの濃度を保持したまま、関心領域のベタ部領域と、非関心領域のベタ部領域との濃度を一致させるために行うものである。具体的には、信号ヒストグラムに示す非関心領域のピークＳ₃を現在の濃度位置に保ったまま、非関領域のピークＳ₂を関心領域のピークＳ₁に一致させる処理である。この階調処理は、図４（ｅ）に示す信号値変換テーブルを用いて非関心領域の信号値を変換することにより行われる。この結果、図４（ｄ）に示すように、マーカ情報１Ａに対応するピークＳ₃を元の濃度位置に保ったまま、非関心領域のベタ部領域に対応するピークＳ₂を、関心領域のベタ部領域に対応するピークＳ₁に一致させた信号ヒストグラムが得られる。

図２に戻り、各種画像処理を施した関心領域２Ａと階調処理のみを施した非関心領域３Ａとを合成して、画像データを生成する（ステップＳ６）。図５（ｄ）は、生成された画像データ４Ａの一例を示す図である。そして、合成した画像データを記憶部１７に記憶させ（ステップＳ７）、本画像処理を終了する。

以上のように、本実施の形態によれば、画像データに各種画像処理を施す場合、診断対象となる被写体が含まれる領域を認識して関心領域に設定し、関心領域以外の領域を非関心領域に設定して各領域を分割し、分割したそれぞれの領域に対応する各種処理を施す。つまり、関心領域には、画像診断に耐え得る高精細な画像とするため、階調処理、ダイナミックレンジ圧縮処理、周波数強調処理等の各種画像処理を施し、非関心領域には、画像コントラストを調整するための階調処理を施す。

したがって、診断に必要となる被写体を含む関心領域のみに各種画像処理を施して高精細な画質とし、他の非関心領域には最低限必要となるマーカ情報を消失させることのない階調処理を施して、画像データ全体を効率よく処理することができる。これにより、画像処理後の画像データについて、診断上必要となる情報を保持したままその後の処理を行うことができるため、例えば、画像データをフィルムに記録して読影診断を行う場合、被写体の部位や撮影方向、画像データの方向等を容易に特定可能とし、正確な診断を行うことができる。

なお、上述した本実施の形態における記述は、本発明に係る好適な画像処理装置の一例であり、これに限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態においては、乳房画像に画像処理を施す場合を例として説明を行ったが、乳房画像に限らず、種々の医用画像に本発明を適用可能なことは勿論である。

また、上述した実施の形態においては、関心領域に施す画像処理の一例として、階調処理、ダイナミックレンジ圧縮処理、周波数強調処理を施す場合について説明を行ったが、行われる画像処理はこれらに限定されない。例えば、コントラスト補正処理、濃度補正処理等の各種処理を適用可能である。また、非関心領域に施される画像処理も階調処理に限られない。すなわち、非関心領域に施される画像処理は、必要な情報を保持可能な処理であって、少なくとも関心領域に施される画像処理よりも簡易な処理であればよい。

その他、本実施の形態における画像処理装置１の各構成要素の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

本発明を適用した実施の形態における画像処理装置１の要部構成を示すブロック図である。 図１に示す制御部１１により実行される画像処理を示すフローチャートである。 画像処理を施された画像データの一例を示す図である。 非関心領域に施される階調処理を説明する図である。 従来の画像処理方法を説明する図である。

符号の説明

１ 画像処理装置１
１１ 制御部
１２ 入力部
１３ 表示部
１４ 通信部
１５ ＲＡＭ
１６ 画像処理部
１７ 記憶部
Ｎ ネットワーク

Claims (8)

1. 被写体を撮影した医用画像に画像処理を施す画像処理装置であって、
   前記医用画像から被写体を含む領域を抽出し、被写体を含む領域と、医用画像に関する情報を含むその他の領域とに分割する分割手段と、
   前記被写体を含む領域に対しては、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理のうち少なくとも１以上と階調処理とを含む画像処理を施し、前記その他の領域に対しては、前記医用画像に関する情報の濃度を保持したまま階調処理を施す画像処理手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記被写体を含む領域は、被写体部分と、被写体の存在しないベタ部領域とを有し、
   前記その他の領域は、被写体の存在しないベタ部領域を有し、
   前記画像処理手段は、画像処理が施された前記被写体を含む領域のベタ部領域の濃度と、前記その他の領域のベタ部領域の濃度とが一致するように、前記その他の領域に対して、階調処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 被写体を撮影した医用画像に画像処理を施す画像処理装置であって、
   前記医用画像から被写体を含む領域を抽出し、被写体と被写体の存在しないベタ部領域とを含む領域と、被写体の存在しないベタ部領域を有するその他の領域とに分割する分割手段と、
   前記被写体を含む領域に対して、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理のうち少なくとも１以上と階調処理とを含む画像処理を施し、
   前記画像処理を施した後、前記画像処理が施された前記被写体を含む領域のベタ部領域の濃度と、前記その他の領域のベタ部領域の濃度とが一致するように、前記その他の領域に対して、階調処理を施す画像処理手段と、
   前記被写体を含む領域と前記その他の領域とを合成して画像データを生成する手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
4. 前記その他の領域には、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理の何れも施さないことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像処理装置。
5. 被写体を撮影した医用画像に画像処理を施す画像処理方法であって、
   前記医用画像から被写体を含む領域を抽出し、被写体を含む領域と、医用画像に関する情報を含むその他の領域とに分割する工程と、
   前記被写体を含む領域に対しては、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理のうち少なくとも１以上と階調処理とを含む画像処理を施し、前記その他の領域に対しては、前記医用画像に関する情報の濃度を保持したまま階調処理を施す工程と、
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
6. 前記被写体を含む領域は、被写体部分と、被写体の存在しないベタ部領域とを有し、
   前記その他の領域は、被写体の存在しないベタ部領域を有し、
   画像処理が施された前記被写体を含む領域のベタ部領域の濃度と、前記その他の領域のベタ部領域の濃度とが一致するように、前記その他の領域に対して、階調処理を施すことを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
7. 被写体を撮影した医用画像に画像処理を施す画像処理方法であって、
   前記医用画像から被写体を含む領域を抽出し、被写体と被写体の存在しないベタ部領域とを含む領域と、被写体の存在しないベタ部領域を有するその他の領域とに分割する工程と、
   前記被写体を含む領域に対しては、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理のうち少なくとも１以上と階調処理とを含む画像処理を施す工程と、
   前記画像処理を施す工程の後、前記画像処理が施された前記被写体を含む領域のベタ部領域の濃度と、前記その他の領域のベタ部領域の濃度とが一致するように、前記その他の領域に対して、階調処理を施す工程と、
   前記被写体を含む領域と前記その他の領域とを合成して画像データを生成する工程と、
   を有することを特徴とする画像処理方法。
8. 前記その他の領域には、ダイナミックレンジ圧縮処理および周波数強調処理の何れも施さないことを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の画像処理方法。