JP5066386B2 - Image processing apparatus, method, and program thereof - Google Patents
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Images
Description
本発明は、3次元のボリュームデータに対して画像処理をする画像生成装置、方法およびそのプログラムに関するものである。 The present invention relates to an image generation apparatus, method, and program for performing image processing on three-dimensional volume data.
近年、コンピュータの処理能力の向上に伴って、3次元ボリュームデータを投影した画像を生成して視覚化する3次元画像表示装置が普及してきた。3次元ボリュームデータを視覚化して表示する手法として、ボリュームレンダリング(Volume Rendering)が良く知られている。このボリュームレンダリングには、レイキャスティング(Ray Casting)法と呼ばれる手法があり、この手法では観察する側の投影面を基準に画像を生成している。 2. Description of the Related Art In recent years, three-dimensional image display devices that generate and visualize an image obtained by projecting three-dimensional volume data have become widespread with the improvement of computer processing capability. As a technique for visualizing and displaying three-dimensional volume data, volume rendering is well known. In this volume rendering, there is a method called a ray casting method. In this method, an image is generated based on a projection plane on the observation side.
レイキャスティングは、図9に示すように、3次元空間内に仮想的な投影面Pを配置し、投影面Pの各ピクセルからレイlと呼ばれる仮想的な光線を照射して、ボリュームデータ100内部からの仮想的な反射光の画像を形成することにより、投影面P上にボリュームデータ100内部の3次元構造を透視する投影画像を生成する方法である。具体的には、投影面Pから光が照射され、その光がボクセル値によって表現されるボリュームデータ100によって反射・減衰・吸収される光のシミュレーションを行う。このようなボリュームレンダリングを用いて、ボリュームデータから物体構造を描画することができる。骨や内蔵などの組織が複雑に入り組んでいる人体の構造を現すボリュームデータ100である場合には、透過率を調整(不透明度(オパシティ)を調整)することにより、これらの組織を分離して描画することができる。つまり、透視する部位については、その部位を構成する各ボクセルのオパシティを高める一方、透視しない部位についてはオパシティを低下させて観察したい部位のみを観察することができる投影画像を生成することができる。例えば、表皮などのオパシティを低く設定すれば、血管や骨や内臓などの各臓器を透かして観察することが可能になる。
In the ray casting, as shown in FIG. 9, a virtual projection plane P is arranged in a three-dimensional space, and a virtual ray called a ray l is emitted from each pixel of the projection plane P. This is a method of generating a projection image that sees through the three-dimensional structure inside the
しかし、このような3次元ボリュームデータはデータ量が膨大であり、三次元画像表示装置では磁気ディスク容量、磁気ディスクからメモリへの転送時間、メモリの所要量などに問題が発生している。そこで、画像データを圧縮して圧縮画像データとして保持して,三次元画像処理が指定するボクセルデータを順次部分的に解凍しながら,圧縮画像データから直接三次元画像を作成することで、上記の問題に対応する方法を提案したものがある(例えば、特許文献1など)。 However, such 3D volume data has an enormous amount of data, and the 3D image display apparatus has problems in the capacity of the magnetic disk, the transfer time from the magnetic disk to the memory, the required amount of memory, and the like. Therefore, by compressing the image data and holding it as compressed image data, and creating the three-dimensional image directly from the compressed image data while partially decompressing the voxel data specified by the three-dimensional image processing sequentially, the above-mentioned There has been proposed a method for dealing with the problem (for example, Patent Document 1).
前述のように3次元ボリュームデータを観察する際、3次元ボリュームデータに含まれる構造物のうち注目する構造物(オブジェクト)だけを抽出して観察することが行なわれる。この抽出した結果を一旦記憶しておくようにすれば、毎回抽出処理を行なう必要がない。そこで、各オブジェクトを識別するには、図10に示すように、画像を現す3次元ボリュームデータ100の各ボクセルが血管や骨や内臓のどのオブジェクトに該当するかを表す識別用のボリュームデータ110を持たせている。例えば、各ボクセルの画素値が2byteで表されるとき、その2byteとは別に各ボクセルに対して1byteの識別用データを持たせ、各bit毎にオブジェクトを対応させて、各bitのon/offを切り替えることによって、各ボクセルがどのオブジェクトに対応しているかを表すようにしている。
しかしながら、上述のように1ボクセルに対して1byte分の識別用データを持たせると、データ量がさらに多くなり、磁気ディスク容量、磁気ディスクからメモリへの転送時間、メモリの所要量に問題が出てくる。また、1byteの識別用データでは、最大8個分のオブジェクトにしか分けることができない。 However, if one voxel has 1 byte of identification data as described above, the amount of data further increases, causing problems in the magnetic disk capacity, the transfer time from the magnetic disk to the memory, and the required amount of memory. Come. Further, 1-byte identification data can be divided only into a maximum of 8 objects.
そこで、本発明では、ボリュームデータに含まれる複数のオブジェクトの管理をデータ量を増やすことなく行なうことができる画像処理装置、方法およびそのプログラムを提供することを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an image processing apparatus, method, and program for managing a plurality of objects included in volume data without increasing the amount of data.
本発明の画像処理装置は、複数のオブジェクトを含む3次元ボリュームデータの各オブジェクトを識別して画像処理を施す画像処理装置において、
前記3次元ボリュームデータから抽出された各オブジェクトを構成するボクセルの画素値から、各オブジェクト内に現れる画素値のうち出現頻度の高い画素値の範囲を各オブジェクト毎に求める画素値範囲算出手段と、
前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲を超えるボクセルの画素値を該範囲内の値に置き換える画素値置き換え手段と、
該画素値置き換え手段によって置き換えられた前記各オブジェクトを構成する全てのボクセルの画素値を、異なるオブジェクトを構成するボクセルの画素値の範囲が互いに重ならないように各オブジェクト毎に一括してシフトする画素値シフト手段とを備え、
前記画素値置き換え手段が、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最大値を超えるボクセルの画素値を前記最大値もしくは最大値近傍の値に置き換え、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最小値を下回るボクセルの画素値を前記最小値もしくは最小値近傍の値に置き換えるものであることを特徴とするものである。
An image processing apparatus according to the present invention is an image processing apparatus that performs image processing by identifying each object of three-dimensional volume data including a plurality of objects.
A pixel value range calculation means for obtaining, for each object, a range of pixel values having a high appearance frequency among pixel values appearing in each object, from pixel values of voxels constituting each object extracted from the three-dimensional volume data;
Pixel value replacement means for replacing a pixel value of a voxel whose pixel value exceeds the range of each object among the voxels constituting each object with a value within the range;
Pixels that collectively shift the pixel values of all voxels constituting each object replaced by the pixel value replacement means for each object so that the ranges of pixel values of voxels constituting different objects do not overlap each other Value shifting means,
The pixel value replacement means replaces the pixel value of a voxel whose pixel value exceeds the maximum value of the range of each object among the voxels constituting each object with the maximum value or a value in the vicinity of the maximum value, Among the voxels to be configured, the pixel value of a voxel whose pixel value is lower than the minimum value of the range of each object is replaced with the minimum value or a value near the minimum value.
また、本願発明のプログラムは、複数のオブジェクトを含む3次元ボリュームデータの各オブジェクトを識別して画像処理を施す画像処理装置のコンピュータを、
前記3次元ボリュームデータから抽出された各オブジェクトを構成するボクセルの画素値から、各オブジェクト内に現れる画素値のうち出現頻度の高い画素値の範囲を各オブジェクト毎に求める画素値範囲算出手段と、
前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲を超えるボクセルの画素値を該範囲内の値に置き換える画素値置き換え手段と、
該画素値置き換え手段によって置き換えられた前記各オブジェクトを構成する全てのボクセルの画素値を、異なるオブジェクトを構成するボクセルの画素値の範囲が互いに重ならないように各オブジェクト毎に一括してシフトする画素値シフト手段として機能させるプログラムであり、
前記画素値置き換え手段が、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最大値を下回るボクセルの画素値を前記最大値もしくは最大値近傍の値に置き換え、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最小値を超えるボクセルの画素値を前記最小値もしくは最小値近傍の値に置き換えることを特徴とするものである。
In addition, the program of the present invention provides a computer of an image processing apparatus that performs image processing by identifying each object of three-dimensional volume data including a plurality of objects.
A pixel value range calculation means for obtaining, for each object, a range of pixel values having a high appearance frequency among pixel values appearing in each object, from pixel values of voxels constituting each object extracted from the three-dimensional volume data;
Pixel value replacement means for replacing a pixel value of a voxel whose pixel value exceeds the range of each object among the voxels constituting each object with a value within the range;
Pixels that collectively shift the pixel values of all voxels constituting each object replaced by the pixel value replacement means for each object so that the ranges of pixel values of voxels constituting different objects do not overlap each other It is a program that functions as a value shift means,
The pixel value replacement means replaces the pixel value of a voxel whose pixel value is lower than the maximum value of the range of each object among the voxels constituting each object with the maximum value or a value near the maximum value, Among the voxels to be configured, the pixel value of a voxel whose pixel value exceeds the minimum value of the range of each object is replaced with the minimum value or a value near the minimum value.
また、本発明の画像処理装置の動作方法は、複数のオブジェクトを含む3次元ボリュームデータから各オブジェクト毎に画素値の範囲を求める画素値範囲算出手段と、各オブジェクトを構成する画素値を置き換える画素値置き換え手段と、各オブジェクト毎に画素値を一括してシフトする画素値シフト手段とを備えた画像処理装置の動作方法であって、
前記画素値範囲算出手段により、前記3次元ボリュームデータから抽出された各オブジェクトを構成するボクセルの画素値から、各オブジェクト内に現れる画素値のうち出現頻度の高い画素値の範囲を各オブジェクト毎に求める画素値範囲算出ステップと、
前記画素値置き換え手段により、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲を超えるボクセルの画素値を該範囲内の値に置き換える画素値置き換えステップと、
前記画素値シフト手段により、前記画素値置き換えステップによって置き換えられた前記各オブジェクトを構成する全てのボクセルの画素値を、異なるオブジェクトを構成するボクセルの画素値の範囲が互いに重ならないように各オブジェクト毎に一括してシフトする画素値シフトステップとを備え、
前記画素値置き換えステップが、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最大値を超えるボクセルの画素値を前記最大値もしくは最大値近傍の値に置き換え、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最小値を下回るボクセルの画素値を前記最小値もしくは最小値近傍の値に置き換えるものであることを特徴とするものである。
The operation method of the image processing apparatus according to the present invention includes a pixel value range calculation unit that obtains a range of pixel values for each object from three-dimensional volume data including a plurality of objects, and a pixel that replaces a pixel value constituting each object. An operation method of an image processing apparatus comprising value replacement means and pixel value shift means for collectively shifting pixel values for each object ,
From the pixel values of voxels constituting each object extracted from the three-dimensional volume data by the pixel value range calculation means, a range of pixel values having a high appearance frequency among pixel values appearing in each object is determined for each object. A pixel value range calculation step to be obtained;
A pixel value replacement step of replacing, by the pixel value replacement means, a pixel value of a voxel whose pixel value exceeds the range of each object among the voxels constituting each object, with a value in the range;
The pixel value shifting means replaces the pixel values of all the voxels constituting each object replaced by the pixel value replacing step for each object so that the pixel value ranges of the voxels constituting different objects do not overlap each other. And a pixel value shift step for collectively shifting to
The pixel value replacing step replaces a pixel value of a voxel whose pixel value exceeds a maximum value of the range of each object among voxels constituting each object with the maximum value or a value near the maximum value, and Among the voxels to be configured, the pixel value of a voxel whose pixel value is lower than the minimum value of the range of each object is replaced with the minimum value or a value near the minimum value.
「最大値近傍の値」とは、投影画像の生成など種々の画像処理を施す際に最大値でなくとも差し障りのない範囲の値をいい、「最小値近傍の値」とは、投影画像の生成など種々の画像処理を施す際に最小値でなくとも差し障りのない範囲の値をいう。「最大値近傍の値」および「最小値近傍の値」は、オブジェクトの種類や画像処理に応じて変えてもよい。 “A value near the maximum value” means a value within a range that does not interfere with the maximum value when performing various image processing such as the generation of a projection image, and “a value near the minimum value” means a value near the minimum value. A value in a range that does not interfere with the minimum value when performing various image processing such as generation. The “value in the vicinity of the maximum value” and the “value in the vicinity of the minimum value” may be changed according to the type of the object and the image processing.
「オブジェクト」とは、画像処理の対象となる3次元ボリュームデータを構成する構造物をいい、例えば、3次元ボリュームデータが人体を撮影した画像のデータである場合には、各臓器や各組織、あるいは、各臓器を解剖学的な構造や機能などに応じて分けた各区域それぞれをオブジェクトとすることができる。 An “object” refers to a structure that constitutes three-dimensional volume data to be subjected to image processing. For example, when the three-dimensional volume data is image data obtained by photographing a human body, each organ, tissue, Or each area which divided each organ according to anatomical structure, a function, etc. can be made into an object.
本発明によれば、各オブジェクトごとに画素値の範囲を求め、各オブジェクトを構成する全てのボクセルの画素値を、異なるオブジェクトの画素値の範囲が互いに重ならないように各オブジェクト毎に画素値を一括してシフトすることにより、ボクセルの画素値がどの範囲にあるかによって、各ボクセルがどのオブジェクトを表しているかを識別することができ、別の識別データを参照する必要がないため識別用のデータのデータ量を節約することができる。 According to the present invention, a range of pixel values is obtained for each object, and the pixel values of all voxels constituting each object are determined for each object so that the pixel value ranges of different objects do not overlap each other. By shifting in a batch, it is possible to identify which object each voxel represents depending on which range the pixel value of the voxel is in, and it is not necessary to refer to different identification data, so that The amount of data can be saved.
以下、図面を参照して本発明の画像処理装置の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の画像処理装置の概略構成図である。なお、図1のような画像処理装置1の構成は、補助記憶装置に読み込まれた画像処理装置プログラムをコンピュータ上で実行することにより実現される。このとき、この画像処理装置プログラムは、CD−ROM等の記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされる。
Embodiments of an image processing apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image processing apparatus according to the present invention. The configuration of the
画像処理装置1は、3次元ボリュームデータ100を記憶する記憶手段10と、3次元ボリュームデータの各オブジェクトを抽出する抽出手段20と、3次元ボリュームデータ100から抽出された各オブジェクトを構成するボクセルの画素値から、各オブジェクト内に現れる画素値のうち出現頻度の高い画素値の範囲を各オブジェクト毎に求める画素値範囲算出手段30と、各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲を超えるボクセルの画素値をその範囲内の値に置き換える画素値置き換え手段40と、各オブジェクトを構成する全てのボクセルの画素値を、異なるオブジェクトを構成するボクセルの画素値の範囲が互いに重ならないように各オブジェクト毎に一括してシフトする画素値シフト手段50とを備える。
The
記憶手段10は、ハードディスクなどの大容量の記憶装置である。記憶手段には3次元のボリュームデータ100が記憶される。
The storage means 10 is a large-capacity storage device such as a hard disk. The storage means stores three-
3次元のボリュームデータ100は、3次元空間をさいの目に細かく区切ったボクセルの集合で表され、3次元空間内の画像の濃度や密度分布を3次元データ配列で表現したものである。具体的には、ボリュームデータ100は、対象とする物体の断層面に垂直な方向に沿って順に得られる2次元の断層像データを積層することによって得られ、CT装置やMRI装置などで撮影された複数の断層画像を重ね合わせて生成される。例えば、CT装置を用いて得られたボリュームデータ100には、ボクセルごとにX線の吸収量を蓄えたデータが得られ、各ボクセルに対して1つの画素値(CT装置では、X線の吸収量を示す値)が与えられたデータとなる。
The three-
3次元のボリュームデータ100は複数のオブジェクトから構成される。例えば、人体をCT装置で撮影したて得られた断層画像から生成されたボリュームデータの場合には、オブジェクトは、心臓、腎臓、骨、血管などの臓器や組織をいう。さらに、臓器を解剖学的な機能や位置によって分けた各区域を1つのオブジェクトとする。例えば、肝臓は、解剖学的に、肝鎌状間膜Mと呼ばれる索状物様構造を境に左右の2の区域D1,D2に分けたり(図2参照)、血管支配や胆管の走行に基づいて、Cantlie(カントリー)線C(胆嚢底と肝背面の下大静脈を結ぶ線)を境に左右二葉の区域D3,D4に分ける(図3参照)。あるいは、位置的関係を明らかにするにためにいくつかの区域というものに分けることができる。例えば、Healey&Schrony(図4参照)およびCouinaud (図5参照)の分類法が広く使用されて、前者は左右両葉を分けた2区域(外側区域・内側区域、および前区域・後区域)と尾状葉を合わせ5区域に分け、後者は、外側区域、前区域、後区域を上下に分け、8つの亜区域(S1〜8)に分けている。このように分けられたそれぞれの区域を1つのオブジェクトとする。
The three-
抽出手段20は、CAD(Computer Aided Diagnose)機能を用いて、各臓器に表れる画素値や形状に基づいて各臓器を抽出してオブジェクトとする。抽出した臓器を、さらに、各臓器の機能、形状、血管の走行、他の臓器との位置関係などから各臓器を複数の区域に分けた各区域をそれぞれオブジェクトとして抽出してもよい。 The extraction means 20 uses a CAD (Computer Aided Diagnose) function to extract each organ based on the pixel value and shape appearing in each organ and make it an object. The extracted organ may be further extracted as an object by dividing each organ into a plurality of sections based on the function, shape, blood vessel running, positional relationship with other organs, and the like.
画素値範囲算出手段30は、抽出された各オブジェクトを構成するボクセルの画素値から、統計的に見て各オブジェクト内で出現頻度が高い画素値の範囲を求める。抽出したオブジェクトに含まれるボクセルの画素値の最大値から最小値の範囲を画素値の範囲とすると、必ずその範囲内に各オブジェクトの画素値が含まれることになるが、被写体を撮影して得られた画素値には各臓器に表れる画素値の範囲を超えた外れ値をもつボクセルが含まれるため、画素値の範囲が必要以上に大きくなる。そこで、抽出したオブジェクト内の出現頻度が高い画素値の範囲を、各オブジェクトの画素値の範囲として求める。具体的には、例えば、1つのオブジェクトを構成する全てのボクセルの画素値の平均aとその標準偏差σから、オブジェクトの画素値の範囲をa±n×σ(nは常数)とする。通常は、n=2程度が望ましい。 The pixel value range calculation means 30 obtains a range of pixel values having a high appearance frequency in each object from a statistical point of view, from the pixel values of voxels constituting each extracted object. If the range from the maximum value to the minimum value of the voxel pixel values included in the extracted object is the pixel value range, the pixel value of each object is always included in the range, but it can be obtained by shooting the subject. Since the obtained pixel value includes voxels having outliers exceeding the range of pixel values appearing in each organ, the range of pixel values becomes larger than necessary. Therefore, a range of pixel values having a high appearance frequency in the extracted object is obtained as a range of pixel values of each object. Specifically, for example, a range of pixel values of an object is a ± n × σ (n is a constant) from an average a of pixel values of all voxels constituting one object and its standard deviation σ. Usually, n = 2 is desirable.
画素値置き換え手段40は、画素値範囲算出手段30により決定された各オブジェクトの画素値の範囲を超えた画素値を持つ画素は、各オブジェクトの画素値の範囲に入るように値を置き換える。各オブジェクト内の画素値には、そのオブジェクト中に通常の表れる画素値の範囲を超えた外れ値を含んでいるが、それらを各オブジェクトの画素値の範囲内に収まるようにクリップする。具体的には、各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最大値を超えるボクセルの画素値は最大値もしくは最大値付近の値に置き換え、最小値を下回るボクセルの画素値を最小値もしくは最小値付近の値に置き換える。このような外れ値を、最大値や最小値に置き換えても、投影画像を作成して表示したときには画像に違いは現れず、観察をする上で大きな問題となることはない。
The pixel
画素値シフト手段50は、各オブジェクトを構成する全てのボクセルの画素値を、異なるオブジェクトを構成するボクセルの画素値の範囲が互いに重ならないように各オブジェクト毎に一括してシフトする。 The pixel value shifting means 50 collectively shifts the pixel values of all the voxels constituting each object for each object so that the pixel value ranges of the voxels constituting the different objects do not overlap each other.
各ボクセルの画素値を2byteで表したとき、画素値の範囲は0〜65535となるが、実際に人体をCT装置で撮影した3次元ボクセルデータに含まれる画素値は、通常、O〜4096の範囲内で表される。そこで、図6に示すように、2byteで表される数値0〜65535を数値の幅を4096で区切っていくと、O〜4096、4097〜8192、8193〜10292、・・・の16個の区間に分けることができる。そこで、各オブジェクトに対して1つの区間を割り当てるようにすれば、オリジナル(元画像)のボリュームデータ100に含まれる全画素値の範囲O〜4096を除くと15個のオブジェクトの画素値がお互いに重ならないように記憶することができる。
When the pixel value of each voxel is represented by 2 bytes, the range of the pixel value is 0 to 65535, but the pixel value included in the three-dimensional voxel data obtained by actually photographing the human body with the CT apparatus is usually O to 4096. Expressed in range. Therefore, as shown in FIG. 6, when a
ところで、各臓器ごとにその臓器の画素値が現れる範囲を見ると数百程度の幅しかならない。そこで、上述の画素値範囲算出手段30で決められた各オブジェクトの画素値の範囲に応じて、2byteで表される数値0〜65535を区切っていくと16個以上の区間に分けることができる。このように複数の区間に分けて、各オブジェクトの画素値の範囲が重ならないように、図7に示すように各オブジェクトに含まれる全てのボクセルの画素値を一括してシフトさせて、それぞれの区間の画素値に変換する。
By the way, looking at the range in which the pixel value of each organ appears for each organ, the width is only about several hundreds. In view of this, according to the pixel value range of each object determined by the above-described pixel value range calculation means 30, the
次に本発明の画像処理装置のボリュームデータの画素値の変換方法について、図8のフローチャートに従って具体的に説明する。 Next, a method for converting the pixel value of the volume data in the image processing apparatus of the present invention will be specifically described with reference to the flowchart of FIG.
CT装置などで撮影した断層画像からボリュームデータ100を生成し、ハードディスク(記憶手段10)に記憶する(S100)。
まず、抽出手段20で、CAD(Computer Aided Diagnose)機能を用いて、N個のオブジェクトを抽出する(S101)。 First, the extraction means 20 extracts N objects using a CAD (Computer Aided Diagnose) function (S101).
次に、画素値範囲算出手段30で、抽出された各オブジェクトobjecti(i=0,1,2,・・・)毎に、オブジェクトobjecti内のボクセルの画素値の平均値aiと標準偏差σiを求め、各オブジェクトobjectiの画素値の範囲をai±n*σiに限定する。nは定数であり、各オブジェクトobjectiに現れる大半の画素値を含むように決められればよい。まず、1つ目のオブジェクトobject0(i=0)として抽出された領域の画素値の平均値がa0、標準偏差がσ0であるとき、画素値の範囲はa0±n*σ0になる(S102、S103)。この範囲内に、オブジェクトobject0内の画素値をクリップして、オブジェクトobject0内でa0-n*σ0以下の画素値はa0-n*σ0に、a0+n*σ0以上の画素値はa0+n*σ0となるように、画素値置き換え手段40で画素値を置き換える(S104)。
Next, the pixel value
さらに、各オブジェクトobjectiに含まれるボクセルの画素値の範囲が重ならないようにオブジェクトごとに画素値をシフトする。例えば、図7に示すように、オリジナル(元画像)のボリュームデータ100の最大画素値がVmaxであるときには、画素値シフト手段50でオブジェクトobject0内の画素値VをVmax+(V-(a0-n*σ0)に変換して、画素値を一括してシフトする。このシフトにより、オブジェクトobject0の持つ画素値がVmaxからVmax+2* n*σ0の範囲に変換される(S105)。
Further, the pixel value is shifted for each object so that the range of pixel values of voxels included in each object object i does not overlap. For example, as shown in FIG. 7, when the maximum pixel value of the original (original image)
次に、2つ目のオブジェクトobject1(i=1)についても同様に(S107)、オブジェクトobject1として抽出される領域の画素値の平均値がa1、標準偏差がσ1であるとき、先ほど同様にオブジェクトobject1内の画素値がa1±n*σ1の範囲内に収まるように画素値を置き換えて、画素値をシフトさせるときは、オリジナルのボリュームデータと1つ目のオブジェクトobject0のもつ画素値に被らないようにVmax+2*n*σ0+(V−(a1−n*σ1))に変換する(S102〜S105)。 Next, similarly for the second object object 1 (i = 1) (S107), when the average value of the pixel values of the region extracted as the object object 1 is a 1 and the standard deviation is σ 1 , Similarly, when the pixel value is replaced so that the pixel value in the object object 1 falls within the range of a 1 ± n * σ 1 and the pixel value is shifted, the original volume data and the first object object are changed. as not suffer the pixel value with the 0 Vmax + 2 * n * σ 0 + (V- (a 1 -n * σ 1)) to convert (S102 to S105).
この計算をオブジェクトN個分繰り返すことで(S103〜S107)、画素値をシフトさせて複数のオブジェクトの画素値を画素値の範囲が重ならないように格納することができる。 By repeating this calculation for N objects (S103 to S107), it is possible to store the pixel values of a plurality of objects so that the pixel value ranges do not overlap by shifting the pixel values.
このように変換したボクセルデータを用いて、画像処理装置1では投影画像の生成など種々の画像処理を行なう。
Using the voxel data thus converted, the
従来の8bit(1byte)識別用マスクデータを用いてオブジェクトを分ける方法では、bit数分のオブジェクトにしか分けられない。そのため、8個以上のオブジェクトに分けるためには、16bit(2byte)以上の識別用データを1ボクセルに対して持つ必要があるが、現状の計算機環境では16bit,32bitの識別用データをボクセルごとに持たせるのは困難である。 In the conventional method of dividing an object using 8-bit (1 byte) identification mask data, the object can be divided into only the number of bits. Therefore, in order to divide into 8 or more objects, it is necessary to have identification data of 16 bits (2 bytes) or more for one voxel. However, in the current computer environment, 16 bits and 32 bits of identification data are provided for each voxel. It is difficult to have.
そこで、上述で説明したように、このような平均値と標準偏差を用いて、オブジェクトの画素値の範囲を決めて、その範囲内に各オブジェクトの画素値をシフトさせることにより、1ボクセルの画素値をあらわす16bitの数値をいくつかの区間に分けて、15個以上のオブジェクトを管理することができる。 Therefore, as described above, by using such an average value and standard deviation, the range of the pixel value of the object is determined, and the pixel value of each object is shifted within the range, so that one voxel pixel A 16-bit number representing a value can be divided into several sections to manage more than 15 objects.
上述では、オブジェクトをCADの機能を用いて自動抽出する方法について説明したが、操作者が画像を見ながら、手動で臓器を抽出したり、複数の区域に分割して、それぞれをオブジェクトとして抽出するようにしてもよい。 In the above description, the method of automatically extracting objects using the CAD function has been described. However, the operator can manually extract an organ while viewing the image, or divide the image into a plurality of areas and extract each as an object. You may do it.
上述では全てのオブジェクトを抽出した後に、一度に画素値シフトを行う場合について説明したが、オブジェクトが抽出される度に画素値のシフト処理を行なうようにしてもよい。 In the above description, the pixel value shift is performed at a time after extracting all the objects. However, the pixel value shift process may be performed every time the object is extracted.
あるいは、すでに画素値をシフトさせたオブジェクトに対して再度抽出処理を行なって、画素値をシフトさせたオブジェクトを複数のオブジェクトにさらに分割して、分割した各オブジェクト毎にもう一度画素値のシフト処理を行なうようにしてもよい。 Alternatively, the extraction process is performed again on the object whose pixel value has already been shifted, the object whose pixel value is shifted is further divided into a plurality of objects, and the pixel value is shifted again for each divided object. You may make it perform.
10 記憶手段
20 抽出手段
30 画素値範囲算出手段
40 画素値置き換え手段
50 画素値シフト手段
100 3次元ボリュームデータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記3次元ボリュームデータから抽出された各オブジェクトを構成するボクセルの画素値から、各オブジェクト内に現れる画素値のうち出現頻度の高い画素値の範囲を各オブジェクト毎に求める画素値範囲算出手段と、
前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲を超えるボクセルの画素値を該範囲内の値に置き換える画素値置き換え手段と、
該画素値置き換え手段によって置き換えられた前記各オブジェクトを構成する全てのボクセルの画素値を、異なるオブジェクトを構成するボクセルの画素値の範囲が互いに重ならないように各オブジェクト毎に一括してシフトする画素値シフト手段とを備え、
前記画素値置き換え手段が、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最大値を超えるボクセルの画素値を前記最大値もしくは最大値近傍の値に置き換え、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最小値を下回るボクセルの画素値を前記最小値もしくは最小値近傍の値に置き換えるものであることを特徴とする画像処理装置。 In an image processing apparatus that performs image processing by identifying each object of three-dimensional volume data including a plurality of objects,
A pixel value range calculation means for obtaining, for each object, a range of pixel values having a high appearance frequency among pixel values appearing in each object, from pixel values of voxels constituting each object extracted from the three-dimensional volume data;
Pixel value replacement means for replacing a pixel value of a voxel whose pixel value exceeds the range of each object among the voxels constituting each object with a value within the range;
Pixels that collectively shift the pixel values of all voxels constituting each object replaced by the pixel value replacement means for each object so that the ranges of pixel values of voxels constituting different objects do not overlap each other Value shifting means,
The pixel value replacement means replaces the pixel value of a voxel whose pixel value exceeds the maximum value of the range of each object among the voxels constituting each object with the maximum value or a value in the vicinity of the maximum value, An image processing apparatus that replaces a pixel value of a voxel whose pixel value is lower than a minimum value of the range of each object among constituent voxels with a value near the minimum value or the minimum value.
前記3次元ボリュームデータから抽出された各オブジェクトを構成するボクセルの画素値から、各オブジェクト内に現れる画素値のうち出現頻度の高い画素値の範囲を各オブジェクト毎に求める画素値範囲算出手段と、
前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲を超えるボクセルの画素値を該範囲内の値に置き換える画素値置き換え手段と、
該画素値置き換え手段によって置き換えられた前記各オブジェクトを構成する全てのボクセルの画素値を、異なるオブジェクトを構成するボクセルの画素値の範囲が互いに重ならないように各オブジェクト毎に一括してシフトする画素値シフト手段として機能させるプログラムであり、
前記画素値置き換え手段が、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最大値を超えるボクセルの画素値を前記最大値もしくは最大値近傍の値に置き換え、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最小値を下回るボクセルの画素値を前記最小値もしくは最小値近傍の値に置き換えるものであることを特徴とするプログラム。 A computer of an image processing apparatus that performs image processing by identifying each object of three-dimensional volume data including a plurality of objects,
A pixel value range calculation means for obtaining, for each object, a range of pixel values having a high appearance frequency among pixel values appearing in each object, from pixel values of voxels constituting each object extracted from the three-dimensional volume data;
Pixel value replacement means for replacing a pixel value of a voxel whose pixel value exceeds the range of each object among the voxels constituting each object with a value within the range;
Pixels that collectively shift the pixel values of all voxels constituting each object replaced by the pixel value replacement means for each object so that the ranges of pixel values of voxels constituting different objects do not overlap each other It is a program that functions as a value shift means,
The pixel value replacement means replaces the pixel value of a voxel whose pixel value exceeds the maximum value of the range of each object among the voxels constituting each object with the maximum value or a value in the vicinity of the maximum value, A program characterized by replacing a pixel value of a voxel whose pixel value is lower than a minimum value of the range of each object among constituent voxels with a value near the minimum value or the minimum value.
前記画素値範囲算出手段により、前記3次元ボリュームデータから抽出された各オブジェクトを構成するボクセルの画素値から、各オブジェクト内に現れる画素値のうち出現頻度の高い画素値の範囲を各オブジェクト毎に求める画素値範囲算出ステップと、
前記画素値置き換え手段により、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲を超えるボクセルの画素値を該範囲内の値に置き換える画素値置き換えステップと、
前記画素値シフト手段により、前記画素値置き換えステップによって置き換えられた前記各オブジェクトを構成する全てのボクセルの画素値を、異なるオブジェクトを構成するボクセルの画素値の範囲が互いに重ならないように各オブジェクト毎に一括してシフトする画素値シフトステップとを備え、
前記画素値置き換えステップが、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最大値を超えるボクセルの画素値を前記最大値もしくは最大値近傍の値に置き換え、前記各オブジェクトを構成するボクセルのうち画素値が各オブジェクトの前記範囲の最小値を下回るボクセルの画素値を前記最小値もしくは最小値近傍の値に置き換えるものであることを特徴とする画像処理装置の動作方法。 Pixel value range calculation means for obtaining a range of pixel values for each object from three-dimensional volume data including a plurality of objects, pixel value replacement means for replacing pixel values constituting each object, and pixel values for each object collectively And an operation method of an image processing apparatus provided with a pixel value shifting means for shifting ,
From the pixel values of voxels constituting each object extracted from the three-dimensional volume data by the pixel value range calculation means, a range of pixel values having a high appearance frequency among pixel values appearing in each object is determined for each object. A pixel value range calculation step to be obtained;
A pixel value replacement step of replacing, by the pixel value replacement means, a pixel value of a voxel whose pixel value exceeds the range of each object among the voxels constituting each object, with a value in the range;
The pixel value shifting means replaces the pixel values of all the voxels constituting each object replaced by the pixel value replacing step for each object so that the pixel value ranges of the voxels constituting different objects do not overlap each other. And a pixel value shift step for collectively shifting to
The pixel value replacing step replaces a pixel value of a voxel whose pixel value exceeds a maximum value of the range of each object among voxels constituting each object with the maximum value or a value near the maximum value, and An operation method of an image processing apparatus, wherein a pixel value of a voxel whose pixel value is lower than a minimum value of the range of each object among the voxels to be configured is replaced with a value near the minimum value or the minimum value.
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