JP5464799B2 - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、動画像の各フレームに対して画像処理を行う画像処理装置及び画像処理方法、当該画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。

近年では、ディジタル技術の進歩により、例えば医療用のＸ線透視撮影で得られる画像においても、ディジタル処理を施すことが一般的となってきた。特に、従来のＸ線診断用のフィルムを用いたＸ線撮影に代わって、Ｘ線画像をディジタルデータとして出力可能な２次元Ｘ線センサも開発されてきている。また、このような２次元Ｘ線センサを用いたＸ線透視撮影装置においては、階調処理等のディジタル画像処理は、不可欠なものとなっている。

また、Ｘ線透視撮影では、被写体を透過するＸ線量を検出して当該Ｘ線量を過不足無く制御する放射線露出制御（ＡＥＣ：Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が行われている。この放射線露出制御では、Ｘ線発生装置から曝射されるパルス状のＸ線によって得られるＸ線透視画像の平均値等の特徴量を取り出し、その特徴量のレベルを基準値と比較することにより、所望の露出となるようにＸ線曝射条件を制御する。この際、Ｘ線曝射条件としては、例えば、Ｘ線発生装置の管電圧や管電流、Ｘ線パルス幅等が挙げられる。

上述したＸ線透視撮影装置における画像処理や放射線露出制御では、特に、診断上最も重要な画像部分である人体の解剖学的構造に対応した関心領域を適切に表示することを目的として、撮影した画像から当該関心領域の抽出を行う。そして、上述したＸ線透視撮影装置では、抽出した関心領域から画像処理や放射線露出制御に用いる特徴量を算出することが求められている。

ここで、関心領域は、撮影対象部位や撮影目的によって異なる。例えば、バリウムを使用した胃の透視撮影では胃壁に生じているポリープを検出するために胃壁が関心領域となる。また、例えば、胸部の動画撮影では肺野領域が関心領域となり、心臓カテーテル法による撮影では、カテーテルの先端及びその周辺領域が関心領域となる。

この際、例えば、Ｘ線発生装置に取り付けられているコリメータにより照射野領域が絞られている場合に、当該照射野領域以外の領域を関心領域に含めてしまうと、適切な特徴量の算出処理の弊害となるため、関心領域からは除かれるべきである。同様に、例えば、Ｘ線が被写体を通過せずに２次元Ｘ線センサに直接入射した素抜け領域や、その他、金属片等のＸ線吸収率が被写体と大きく異なる領域を関心領域に含めてしまうと、適切な特徴量の算出処理の弊害となるため、関心領域からは除かれるべきである。

ある画像から関心領域を抽出する方法としては、従来、関心領域とその他の領域とを区別する閾値を設定し、この閾値をもとに関心領域を抽出する閾値処理や、画像の濃淡分布形状に基づき物体の輪郭形状を抽出するエッジ抽出処理などが広く用いられてきた。

例えば、下記の特許文献１では、放射線画像中の被写体領域の濃度より算出される画像の特徴量に基づいて、放射線画像の階調補正を行う手法が開示されている。具体的に、特許文献１では、素抜け領域の除去や、被写体の軟部組織部等に相当する画像成分情報の抽出を行うことで、画像中の被写体領域における特徴量を安定して抽出できるようにしている。そして、特許文献１では、例えば、放射線画像中の被写体領域における最大画素濃度値が所定の画素濃度値よりも小さい場合でも、効果的な画像処理を可能としている。

また、下記の特許文献２では、画像処理パラメータを最適化するために照射野領域を抽出する手法が開示されている。この特許文献２の手法では、まず、円形、多角形などのコリメータ形状に対応するために、注目画素とその近傍画素のパターンから照射野端らしさを点数化して、照射野候補領域を算出している。そして、算出した照射野候補領域に関して、円形度等の形状特徴量を求めて形状を判定し、判定した形状に特化した照射野認識アルゴリズムによって照射野領域を抽出するようにしている。この際、形状に特化したアルゴリズムとしては、多角形に対してハフ変換等の直線検出処理を採用し、円形状に対して円形状とのテンプレートマッチング等を採用されており、精度を高めている。

また、下記の特許文献３では、毎秒３〜５フレームの比較的遅いフレームレートで画像を生成する透視撮影において、放射線露出制御及び画像濃度変換の少なくとも一方に関する処理を適切に行うために、特徴量の算出に用いる関心領域の抽出を行っている。この特許文献３の手法では、上下左右の方向に向かって画像データの２次微分を行って、各方向について最大値となる位置を照射野の外接線（境界線）として求め、得られた照射野の外接線に基づいて関心領域の抽出処理を行うようにしている。この際、特許文献３では、関心領域の抽出処理は、撮影対象部位情報又はオーダ（依頼）情報に基づいて、関心領域毎に抽出アルゴリズムを切替えて行うことが示されている。

特開２００１−３５１１０１号公報 特開２００５−２１８５８１号公報 特開２００３−２５０７８９号公報

しかしながら、関心領域を抽出するアルゴリズムは、一般に複雑である。特に、Ｘ線透視撮影装置に代表されるような大量の画像を処理する画像処理装置において、要求されている高いフレームレート（例えば、２５ｆｐｓ〜３０ｆｐｓ）で、例えばＸ線曝射から表示までの間に関心領域を高い精度で抽出することは、非常に難しい。

この点、上述した従来の技術は、静止画撮影や比較的低いフレームレートでの透視撮影で得られる画像に対して関心領域の抽出を行う際には好適かもしれないが、高いフレームレートで撮影される動画像に対して適切な関心領域を抽出することは困難である。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高いフレームレートで撮影される動画像においても、その各フレームに対して適切な関心領域の抽出ができるようにすることを目的とする。

本発明の画像処理装置は、放射線センサによる一連の動画像の撮影と並行して当該一連の動画像のフレーム画像を処理する画像処理装置であって、前記放射線センサから得られる第１のフレーム画像から特定領域を抽出するとともに、前記抽出の完了に引き続き前記第１のフレーム画像より後の第２のフレーム画像から特定領域を抽出する第１の画像解析手段と、少なくとも、前記第１のフレーム画像の後で且つ前記第２のフレーム画像よりも後ではないフレーム画像において、前記特定領域に対応する領域から特徴量を算出する算出領域を抽出する第２の画像解析手段と、前記第２の画像解析手段で抽出された算出領域の情報に基づいて特徴量を算出する特徴量算出手段とを有する。
また、本発明の画像処理装置における他の態様は、動画像の各フレームに対して、それぞれが異なる手法で前記各フレームの範囲内の関心領域を抽出する複数の画像解析処理を行うものであって、前記複数の画像解析処理によって前記動画像の連続する複数のフレームからそれぞれ前記関心領域を抽出する、複数の画像解析手段と、前記複数の画像解析手段との間で前記複数の画像解析処理により抽出された複数の関心領域のうちの少なくとも１つの結果情報の伝達処理を行う情報伝達処理手段と、前記複数の画像解析手段で抽出した複数の関心領域のうちの少なくとも１つに基づいて前記動画像の各フレームから特徴量を算出する特徴量算出手段とを有する。
本発明の画像処理方法は、第１の画像解析手段、第２の画像解析手段、及び、特徴量算出手段により行われ、放射線センサによる一連の動画像の撮影と並行して当該一連の動画像のフレーム画像を処理する画像処理方法であって、前記第１の画像解析手段が、前記放射線センサから得られる第１のフレーム画像から特定領域を抽出するとともに、前記抽出の完了に引き続き前記第１のフレーム画像より後の第２のフレーム画像から特定領域を抽出する第１の画像解析ステップと、前記第２の画像解析手段が、少なくとも、前記第１のフレーム画像の後で且つ前記第２のフレーム画像よりも後ではないフレーム画像において、前記第１のフレーム画像から抽出された特定領域に対応する領域から特徴量を算出する算出領域を抽出する第２の画像解析ステップと、前記特徴量算出手段が、前記第２の画像解析ステップで抽出された算出領域の情報に基づいて特徴量を算出する特徴量算出ステップとを有する。
また、本発明の画像処理方法における他の態様は、複数の画像解析手段、情報伝達処理手段、及び、特徴量算出手段により行われる画像処理方法であって、前記複数の画像解析手段が、動画像の各フレームに対して、それぞれが異なる手法で前記各フレームの範囲内の関心領域を抽出する複数の画像解析処理を行い、前記複数の画像解析処理によって前記動画像の連続する複数のフレームからそれぞれ前記関心領域を抽出する関心領域抽出ステップと、前記情報伝達処理手段が、前記複数の画像解析手段との間で前記複数の画像解析処理により抽出された複数の関心領域のうちの少なくとも１つの結果情報の伝達処理を行う情報伝達処理ステップと、前記特徴量算出手段が、前記複数の画像解析手段で抽出した複数の関心領域のうちの少なくとも１つに基づいて前記動画像の各フレームから特徴量を算出する特徴量算出ステップとを有する。
本発明のプログラムは、前記画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのものである。

本発明によれば、高いフレームレートで撮影される動画像においても、その各フレームに対して適切な関心領域の抽出を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明を行う。なお、以下に示す実施形態においては、本発明に係る画像処理装置の一例として、Ｘ線透視撮影装置を適用した場合について説明する。この際、以下に示す本発明に係る実施形態においては、Ｘ線を用いたＸ線透視撮影装置を適用した例を示すが、Ｘ線に限らず、例えば、α線、β線、γ線などの他の放射線を用いた放射線透視撮影装置を適用することも可能である。

（第１の実施形態）
以下に、本発明に係る第１の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の機能構成の一例を示すブロック図である。
Ｘ線透視撮影装置１００は、Ｘ線発生部１０１、２次元Ｘ線センサ１０２、前処理部１０３、パラメータ入力部１０４、関心領域抽出部１０５、特徴量算出部１０６、画像処理部１０７、画像出力部１０８、及び、Ｘ線制御部１０９を有して構成されている。

Ｘ線発生部１０１は、被写体２００に係る動画像を撮影する際に、被写体２００に対して放射線の一種であるＸ線１０１ａを発生させる放射線発生手段である。具体的に、Ｘ線発生部１０１は、例えば、毎秒３〜３０パルスのＸ線１０１ａを発生させて、当該Ｘ線１０１ａのパルスを被写体２００に対して照射（曝射）する。

２次元Ｘ線センサ１０２は、被写体２００を透過したＸ線１０１ａを受けて、当該Ｘ線１０１ａのパルスに同期した動画像を生成する。この２次元Ｘ線センサ１０２には、例えば、入射したＸ線を画像信号として検出するセンサ（画素）が、２次元行列状に配設されて構成されている。

前処理部１０３は、２次元Ｘ線センサ１０２から出力される動画像の各フレームに対して、前処理を行う。

パラメータ入力部１０４は、外部（例えば、操作者等）から入力された各種の設定パラメータを、関心領域抽出部１０５に対して入力する。

関心領域抽出部１０５は、前処理部１０３において前処理が行われた動画像の各フレームから関心領域を抽出する処理を行う。より具体的に、関心領域抽出部１０５は、動画像の各フレームから特徴量の算出に用いられる関心領域を抽出する処理を行う。

特徴量算出部１０６は、関心領域抽出部１０５で抽出した関心領域に基づいて、動画像の各フレームから特徴量を算出する処理を行う。具体的に、特徴量算出部１０６は、関心領域抽出部１０５で抽出した関心領域の位置、大きさ、形状、平均輝度値、最大輝度値、最小輝度値、重心位置、分散、及び、標準偏差のうち、少なくとも１つを表す特徴量を算出するものである。

画像処理部１０７は、特徴量算出部１０６で算出した特徴量を用いて、前処理部１０３において前処理が行われた動画像の各フレームに対して画像処理を行う。具体的に、画像処理部１０７は、動画像の各フレームに対して、階調変換処理、鮮鋭化処理、ノイズ抑制処理、及び、関心領域の切り出し処理のうち、少なくともいずれか１つの処理を用いた画像処理を行う。

画像出力部１０８は、画像処理部１０７において画像処理が行われた動画像の各フレームをＸ線透視画像として出力（例えば、表示等）する処理を行う。

Ｘ線制御部（放射線制御手段）１０９は、特徴量算出部１０６で算出した特徴量に基づいて、放射線発生手段であるＸ線発生部１０１から発生させるＸ線（放射線）１０１ａを制御する。具体的に、Ｘ線制御部１０９は、Ｘ線発生部１０１の次回のＸ線曝射時におけるＸ線曝射条件（放射線曝射条件）に係る制御を行う。この際、Ｘ線曝射条件としては、例えば、Ｘ線発生部１０１の管電圧や管電流、Ｘ線パルス幅等が挙げられる。

ここで、Ｘ線透視撮影装置１００において撮影される動画像は、Ｘ線発生部１０１から被写体２００に発生させたＸ線１０１ａに基づくＸ線透視撮影（放射線透視撮影）によって得られた一連の画像を含むものである。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の関心領域抽出部における内部構成の一例を示すブロック図である。
ここで、本実施形態の関心領域抽出部１０５は、動画像の各フレームに対して、それぞれが異なる手法で関心領域の抽出に係る画像解析処理を並列に行う複数の画像解析部（図２に示す例では、第１の画像解析部１０５１及び第２の画像解析部１０５２）を含む。この複数の画像解析部は、処理対象のフレームに対して、ヒストグラム解析処理、空間フィルタリングによるエッジ検出処理、ハフ変換処理、モルフォロジ演算処理及びパターンマッチング処理のうち、少なくともいずれか１つの処理を用いて画像解析処理を行う。

更に、本実施形態の関心領域抽出部１０５は、この複数の画像解析部の間で互いに画像解析処理の結果情報（解析情報）の伝達処理を行うために当該結果情報のうち、少なくとも一部の結果情報を記憶する解析情報記憶部１０５３ａを含む。

図２に示す例では、説明を簡単化するために、関心領域抽出部１０５には、複数の画像解析部として、第１の画像解析部１０５１及び第２の画像解析部１０５２の２つの画像解析部を有する場合の例を示す。

第１の画像解析部１０５１は、動画像の各フレームの全領域に対して、特徴量の算出に用いられる関心領域の抽出に係る画像解析処理を行う。即ち、第１の画像解析部１０５１は、処理に長時間を要するが、１枚の画像（フレーム）を詳細に解析して関心領域を高い精度で抽出する処理を行う。
第２の画像解析部１０５２は、動画像の各フレームの一部領域に対して、特徴量の算出に用いられる関心領域の抽出に係る画像解析処理を行う。具体的に、第２の画像解析部１０５２は、第１の画像解析部１０５１又は当該第２の画像解析部１０５２による前のフレームまでの解析情報に基づく一部領域に解析範囲を限定して、処理対象のフレームである現フレームの関心領域の抽出処理を行う。この第２の画像解析部１０５２では、現フレームからの関心領域の抽出処理に要する時間を短縮することができる。

また、関心領域抽出部１０５には、複数の画像解析部（図２に示す例では、第１の画像解析部１０５１及び第２の画像解析部１０５２）の間で互いに画像解析処理の結果情報の伝達処理を行う情報伝達処理部１０５３が設けられている。また、情報伝達処理部１０５３は、例えば、Ｘ線透視撮影の開始時には、パラメータ入力部１０４により入力される設定パラメータである所定領域のエッジ位置情報を、解析情報記憶部１０５３ａに保持（記憶）する。また、情報伝達処理部１０５３は、例えば、第１の画像解析部１０５１又は第２の画像解析部１０５２から、関心領域のエッジ位置情報（画像解析処理の結果情報）が出力される度に、当該エッジ位置情報を解析情報記憶部１０５３ａに上書きして保持（記憶）する。

ここで、第１の画像解析部１０５１に適用されるアルゴリズムについて説明する。
第１の画像解析部１０５１に適用されるアルゴリズムは、撮影対象部位、撮影目的によって決まる関心領域によって様々なアルゴリズムが考えられる。本実施形態では、撮影対象を被写体２００の胸部とした例で以下に説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）において、画像処理対象の画像の一例を示すイメージ図である。
図３（ａ）は、関心領域抽出部１０５による解析対象画像である胸部画像Ｉ３００を示している。また、図３（ｂ）は、例えば、胸部画像Ｉ３００のうち、Ｘ線発生部１０１に取り付けられたコリメータ（図示せず）によって照射野が絞られた照射野領域Ｉ３０１を示している。また、図３（ｃ）は、例えば、胸部画像Ｉ３００のうち、Ｘ線１０１ａが被写体２００を通過せずに２次元Ｘ線センサ１０２に直接入射した素抜け領域Ｉ３０２と、当該胸部画像Ｉ３００の関心領域である肺野領域Ｉ３０３を示している。また、図３（ｄ）は、例えば、胸部画像Ｉ３００のうち、パラメータ入力部１０４から入力される設定パラメータ（所定領域のエッジ位置情報）に基づく所定領域Ｉ３０４の一例を示している。

図４は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）において、第１の画像解析部による関心領域の抽出処理の一例を示すフローチャートである。具体的には、関心領域抽出部１０５の第１の画像解析部１０５１において、図３に示す胸部画像Ｉ３００から関心領域である肺野領域Ｉ３０３を抽出する処理について説明する。

まず、ステップＳ４０１において、第１の画像解析部１０５１は、図３に示す胸部画像Ｉ３００から、図３（ｂ）に示す照射野領域Ｉ３０１を抽出する。
一般に、照射野領域Ｉ３０１の内外では輝度値が大きく異なることを利用し、空間フィルタリング等によりエッジの検出後、例えばハフ変換で直線成分を検出すれば矩形の照射野領域におけるエッジは容易に抽出することが可能である。そして、第１の画像解析部１０５１は、具体的に、胸部画像Ｉ３００から照射野領域におけるエッジの上下左右の端を抽出し、抽出したエッジの内側を照射野領域として、胸部画像Ｉ３００から照射野領域Ｉ３０１を切り出す（抽出する）。

続いて、ステップＳ４０２において、第１の画像解析部１０５１は、切り出した照射野領域Ｉ３０１から、図３（ｃ）に示す素抜け領域Ｉ３０２を除去する。
ここで、図３（ｃ）に示す素抜け領域Ｉ３０２は、Ｘ線１０１ａが被写体２００を通過せずに２次元Ｘ線センサ１０２に直接入射した領域であるため、素抜け領域Ｉ３０２の輝度値は胸部画像Ｉ３００上で最大値をとり、その分散値は非常に小さくなる。また、素抜け領域Ｉ３０２は、被写体２００の胸部の撮影では、照射野領域１３０１の端部に隣接する領域となる。これらの特性を利用して、第１の画像解析部１０５１により素抜け領域Ｉ３０２を抽出してマスクを作成し、今後の解析に用いない領域とする。

続いて、ステップＳ４０３において、第１の画像解析部１０５１は、照射野領域Ｉ３０１から素抜け領域Ｉ３０２をマスクした領域のヒストグラムを作成し、ヒストグラム解析を行う。

図５は、図４のステップＳ４０３におけるヒストグラム解析の一例を示す模式図である。図５において、横軸は、胸部画像Ｉ３００の照射野領域１３０１における各画素の輝度値を示し、縦軸は、当該各画素の輝度値における頻度を示している。また、図５は、各輝度値における頻度のヒストグラムを線分で図示したものが示されている。

図５において、図３（ｃ）に示す素抜け領域Ｉ３０２は、ステップＳ４０２によりマスク（除去）されて解析範囲から除かれている。このため、関心領域である肺野領域Ｉ３０３は、このヒストグラム上の最大輝度値側から最初の谷間を閾値として２値化すればおおまかに抽出することができる。

続いて、ステップＳ４０４において、第１の画像解析部１０５１は、ステップＳ４０３で行ったヒストグラム解析の結果に基づいて、胸部画像Ｉ３００の素抜け領域Ｉ３０２を除去した照射野領域１３０１に対して２値画像処理を行う。その後、第１の画像解析部１０５１は、２値画像処理を行った画像領域を整形する。
具体的に、第１の画像解析部１０５１は、画像領域を整形する際に、例えば、モルフォロジ演算の膨張・収縮処理を施すことで細かな抽出漏れや過抽出領域を取り除き、肺野領域Ｉ３０３を１つの連結した領域として抽出することができる。こうして得られた肺野領域Ｉ３０３を関心領域とする。

なお、ここでは、肺野領域Ｉ３０３を胸部画像Ｉ３００の関心領域とした場合の関心領域抽出アルゴリズム示しているが、本実施形態においては、これに限られるものではない。例えば、バリウムを使用した胃の透視撮影において、胃壁を関心領域として抽出するのであれば、例えば特許文献３に開示されている手法を適用するなど、抽出対象に合わせて適切なアルゴリズムを選択すれば良い。

また、要求される関心領域の抽出精度によっても、第１の画像解析部１０５１による処理の内容は変わる。例えば、２値化するための閾値のみを必要とするのであれば、ステップＳ４０４の２値画像処理は不要である。また、例えば、より高い精度を求めるのであれば、抽出した関心領域の面積やその位置情報を求め、一般的な胸部組織の面積や位置情報をデータベースとして保持しておき、比較する等の処理を追加することも考えられる。

次に、第２の画像解析部１０５２に適用されるアルゴリズムについて説明する。
第２の画像解析部１０５２に適用されるアルゴリズムは、例えば、解析情報記憶部１０５３ａに保持（記憶）されている情報を用いて、現在の解析対象フレームの解析範囲を限定することで、Ｘ線曝射から画像出力（画像表示）までの間に解析を終了する。この際用いる情報としては、解析情報記憶部１０５３ａに保持（記憶）されている、以前のフレームにおける関心領域の抽出結果情報、或いは、パラメータ入力部１０４から入力された設定パラメータの情報（所定領域Ｉ３０４のエッジ位置情報）である。

図６は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）において、第２の画像解析部による関心領域の抽出処理の一例を示す模式図である。

まず、図６（ａ）に示すステップＳ６０１において、第２の画像解析部１０５２は、解析情報記憶部１０５３ａに保持（記憶）されている、以前のフレームＩ６１０の関心領域の抽出結果情報であるエッジ位置情報Ｉ６１１を読み出す。そして、第２の画像解析部１０５２は、読み出したエッジ位置情報Ｉ６１１に基づく領域を、現在の解析対象フレームＩ６２０上に投影する処理を行う。

ここで、エッジ位置情報Ｉ６１１は、関心領域のエッジ画素を５画素毎にサンプリングしたＮ個の制御点Ｃ_i＝（ｘ_i，ｙ_i）であるものとする。なお、関心領域は、閉曲線で表され、Ｃ_iとＣ₁は隣接する制御点である。

続いて、図６（ｂ）に示すステップＳ６０２において、第２の画像解析部１０５２は、現在の解析対象フレームＩ６２０において、投影されたエッジ位置情報Ｉ６１１の各制御点Ｃ_iに関して解析範囲Ｉ６２１を求める。
ここでは、Ｃ_i＝（ｘ_i，ｙ_i）に関する解析範囲Ｉ６２１は、画素（ｘ_i，ｙ_i）を通り、Ｃ_i-1＝（ｘ_i-1，ｙ_i-1）とＣ_i+1＝（ｘ_i+1，ｙ_i+1）を結ぶ直線に直交する直線上の画素（ｘ_i，ｙ_i）を中心とする７画素とする。

続いて、図６（ｃ）に示すステップＳ６０３において、第２の画像解析部１０５２は、各制御点Ｃ_iに関する解析範囲Ｉ６２１上の画素（ｘ，ｙ）における輝度勾配絶対値Ｇ（ｘ，ｙ）を算出する。ここでは、実験的に求まる閾値Ｔ_edgeを用いて、以下の数式（１）である画素（ｘ，ｙ）をエッジ候補点とし、エッジ候補点が複数ある場合はその最大値を持つ画素を選択し、この画素の座標で制御点Ｃ_iを更新する。

ただし、以前のフレームＩ６１０から現在の解析対象フレームＩ６２０の間に被写体２００の大きな動きが発生した場合には、制御点Ｃ_iに関する解析範囲Ｉ６２１上に数式（１）を満たす画素が１つも存在しないことがある。同様に、解析情報記憶部１０５３ａに保持されているエッジ位置情報Ｉ６１１がパラメータ入力部１０４により与えられた所定領域によるものであった場合には、制御点Ｃ_iに関する解析範囲Ｉ６２１上に数式（１）を満たす画素が１つも存在しないことがある。このような場合は、制御点Ｃ_iを新たな画素の座標で更新しない。第２の画像解析部１０５２は、こうして得られたＮ個の制御点Ｃ_iを直線補間したものを現在の解析対象フレームＩ６２０における関心領域の抽出結果とし、当該抽出結果をエッジ位置情報Ｉ６２２として出力する。

ここでは、解析範囲Ｉ６２１におけるエッジの輝度勾配絶対値Ｇのみを用いて、現在の解析対象フレームＩ６２０での関心領域のエッジを抽出しているが、本実施形態においては、この形態に限られるものではない。例えば、エッジ形状やエッジ成分の作る関心領域の面積や、予想されうる関心領域の変形を考慮した各種の設定パラメータ等を利用して抽出を行う形態でも良い。また、上述した説明では、処理時間を考慮して各制御点間を直線補間する形態としたが、例えば処理時間に余裕があり、より良好な抽出結果を求めるのであれば、スプライン補間などによる曲線で補間する形態であっても良い。

第１の画像解析部１０５１は、１枚の画像（フレーム）に対して詳細な解析を行うことができ、関心領域を高精度で抽出することができる。しかしながら、第１の画像解析部１０５１による解析処理では、一般に、関心領域の抽出結果を出力するまでに長い処理時間を要し、例えばフレームレートが３０ｆｐｓのＸ線透視撮影においては、Ｘ線曝射から画像表示までの間に解析処理が終了しないことがある。そこで、本実施形態では、第１の画像解析部１０５１の解析開始から解析終了までは、第２の画像解析部１０５２による解析結果を用いて特徴量の算出を行う。以降の説明においては、第１の画像解析部１０５１は、解析結果の出力までに２フレームの遅延が生ずる場合について説明する。

第２の画像解析部１０５２は、高速に関心領域を抽出し、被写体２００の微小な動きに対応して関心領域を抽出することができる。一方、第２の画像解析部１０５２による解析処理は、限られた範囲しか解析を行わないため、被写体２００に大きな動きが発生して解析範囲外に関心領域のエッジが移動するような場合に、関心領域の誤抽出が生じる可能性がある。仮に、誤抽出の関心領域の抽出結果に基づいて解析情報記憶部１０５３ａの情報を上書きした場合、それ以降のフレームでは、誤った関心領域の抽出結果情報を用いて画像解析が行われることになり、誤りが蓄積されてしまう。そこで、本実施形態では、第１の画像解析部１０５１の解析結果が出力されるタイミングで、解析情報記憶部１０５３ａに保持される解析結果情報を更新するものとする。

図７は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の処理動作の一例を示す模式図である。また、図８は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）で行われる関心領域の抽出処理の流れの一例を示すイメージ図である。

まず、Ｘ線透視撮影の開始の前に、図７のステップＳ７００において、情報伝達処理部１０５３は、パラメータ入力部１０４から入力された所定領域のエッジ位置情報に基づく所定領域Ｉ３０４を設定する。

所定領域Ｉ３０４は、医師（操作者）がマウス等の操作によって関心領域の形状に基づくエッジ位置情報を直接入力しても良いし、或いは、撮影画像の中央部のある形状・大きさを持つ領域として指定しても良い。この際、Ｘ線透視撮影のような被写体２００に動きの発生する動画撮影では、毎フレームごとに、動きに応じた適切な所定領域（関心領域）Ｉ３０４を、外部からパラメータ入力部１０４を介して入力して更新することは不可能である。通常は、この所定領域Ｉ３０４は、例えば、透視撮影の開始時に、撮影画像の中央部の当該撮影画像全体の５０％を占める矩形領域といった設定がなされ、透視撮影中のリアルタイムに更新されることはない。一般にＸ線撮影では、診断上重要な部位は、画像の中心に位置するように撮影が行われるため、この所定領域Ｉ３０４は関心領域から大きく外れることは無いが、必ずしも最適なものにはならない。ここでは、図３（ｄ）に示すように、胸部画像Ｉ３００の中央部の矩形領域として所定領域Ｉ３０４が設定されているものとする。

続いて、図７のステップＳ７１１において、Ｘ線透視撮影が開始されると、Ｘ線発生部１０１は、被写体２００に対して１パルス目のＸ線１０１ａを曝射する。この１パルス目のＸ線１０１ａは、被写体２００を減衰しながら透過し、２次元Ｘ線センサ１０２に到達する。そして、２次元Ｘ線センサ１０２は、１フレーム目のＸ線画像を出力する。前処理部１０３は、この２次元Ｘ線センサ１０２から出力された１フレーム目のＸ線画像に対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。そして、この前処理部１０３で前処理がなされた１フレーム目のＸ線画像を、図８に示すＸ線画像Ｉ３１０とする。

続いて、図７のステップＳ７１２において、関心領域抽出部１０５は、前処理部１０３において前処理がなされた１フレーム目のＸ線画像Ｉ３１０から関心領域を抽出する処理を開始する。具体的に、図７のステップＳ７１２では、以下に示す処理がなされる。

第１の画像解析部１０５１は、図４に示す画像解析処理を開始するが、関心領域の抽出結果が出力されるのは、図７に示すように２フレーム後（即ち、図８に示す２フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０の撮影後）である。

第２の画像解析部１０５２は、図８に示すように、解析情報記憶部１０５３ａに保持されている所定領域Ｉ３０４のエッジ位置情報を現フレーム（１フレーム目）のＸ線画像Ｉ３１０に投影し、その近傍領域を解析して１フレーム目の関心領域Ｉ３１４を抽出する。そして、第２の画像解析部１０５２は、例えば関心領域Ｉ３１４に基づくエッジ位置情報を、解析情報記憶部１０５３ａに書き込む。この際、第２の画像解析部１０５２は、例えば、関心領域Ｉ３１４に基づくエッジ位置情報を、所定領域Ｉ３０４のエッジ位置情報に上書きして解析情報記憶部１０５３ａに保持（記憶）する。そして、関心領域抽出部１０５は、この関心領域Ｉ３１４に係るエッジ位置情報を１フレーム目の関心領域抽出結果情報として特徴量算出部１０６に出力する。

ここで、第２の画像解析部１０５２は、図５で説明したアルゴリズムで関心領域の抽出処理を行うが、この際に用いる前フレームのエッジ位置情報は、パラメータ入力部１０４から入力された設定パラメータに基づく所定領域Ｉ３０４である。このため、各制御点の解析範囲に抽出すべきエッジがあることは保証されず、多くの制御点の座標は更新されない。その結果、図８に示す関心領域Ｉ３１４は、所定領域Ｉ３０４のエッジのうち、肺野領域におけるエッジ近傍のエッジのみが修正され、肺野領域から離れたエッジは所定領域Ｉ３０４のエッジから移動していないものとして出力される。

続いて、図７のステップＳ７１３において、特徴量算出部１０６は、関心領域抽出部１０５から出力された関心領域Ｉ３１４に係るエッジ位置情報（１フレーム目の関心領域抽出結果情報）に基づいて特徴量を算出する。

次いで、画像処理部１０７は、特徴量算出部１０６で算出された特徴量を用いて、１フレーム目のＸ線画像Ｉ３１０を画像処理する。そして、画像処理部１０７は、画像処理後のＸ線画像Ｉ３１０を１フレーム目のＸ線画像Ｉ３１０'として画像出力部１０８に出力し、画像出力部１０８において、当該１フレーム目のＸ線画像Ｉ３１０'の表示等の出力処理が行われる。一方、Ｘ線制御部１０９は、特徴量算出部１０６で算出された特徴量を用いて、２フレーム目のＸ線透視撮影に係るＸ線発生部１０１のＸ線曝射条件を算出する。以上により、１フレーム目のＸ線透視撮影の処理が終了する。

続いて、図７のステップＳ７２１において、Ｘ線発生部１０１は、ステップＳ７１３でＸ線制御部１０９により算出されたＸ線曝射条件に基づいて、被写体２００に対して２パルス目のＸ線１０１ａを曝射する。その後、ステップＳ７１１と同様の処理がなされて前処理部１０３による前処理までが行われ、図８に示す２フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０が生成される。

続いて、図７のステップＳ７２２において、関心領域抽出部１０５は、前処理部１０３において前処理がなされた２フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０から関心領域を抽出する処理を開始する。具体的に、図７のステップＳ７２２では、以下に示す処理がなされる。

第１の画像解析部１０５１は、１フレーム目のＸ線画像Ｉ３１０に対する画像解析処理が終了していないため、当該１フレーム目のＸ線画像Ｉ３１０における画像解析処理を続行する。

第２の画像解析部１０５２は、図８に示すように、解析情報記憶部１０５３ａに現時点で保持されている関心領域Ｉ３１４に係るエッジ位置情報を読み出して、２フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０に投影する。そして、第２の画像解析部１０５２は、２フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０に対して、図８に示す関心領域Ｉ３１４のエッジ位置の近傍領域を解析して、図８に示す２フレーム目の関心領域Ｉ３２４を抽出する。そして、第２の画像解析部１０５２は、例えば関心領域Ｉ３２４に基づくエッジ位置情報を、解析情報記憶部１０５３ａに書き込む。この際、第２の画像解析部１０５２は、例えば、関心領域Ｉ３２４に基づくエッジ位置情報を、関心領域Ｉ３１４に基づくエッジ位置情報に上書きして解析情報記憶部１０５３ａに保持（記憶）する。そして、関心領域抽出部１０５は、この関心領域Ｉ３２４に係るエッジ位置情報を２フレーム目の関心領域抽出結果情報として特徴量算出部１０６に出力する。

続いて、図７のステップＳ７２３において、特徴量算出部１０６は、関心領域抽出部１０５から出力された関心領域Ｉ３２４に係るエッジ位置情報（２フレーム目の関心領域抽出結果情報）に基づいて特徴量を算出する。

次いで、画像処理部１０７は、特徴量算出部１０６で算出された特徴量を用いて、２フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０を画像処理する。そして、画像処理部１０７は、画像処理後のＸ線画像Ｉ３２０を２フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０'として画像出力部１０８に出力し、画像出力部１０８において、当該２フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０'の表示等の出力処理が行われる。一方、Ｘ線制御部１０９は、例えば、特徴量算出部１０６で算出された特徴量を用いて、３フレーム目のＸ線透視撮影に係るＸ線発生部１０１のＸ線曝射条件を算出する。以上により、２フレーム目のＸ線透視撮影の処理が終了する。

続いて、図７のステップＳ７３０において、第１の画像解析部１０５１は、１フレーム目のＸ線画像Ｉ３１０に対する画像解析処理を終了すれば、当該画像解析結果による関心領域Ｉ３１３に基づくエッジ位置情報を、解析情報記憶部１０５３ａに書き込む。この際、第１の画像解析部１０５１は、例えば、関心領域Ｉ３１３に基づくエッジ位置情報を、関心領域Ｉ３２４に基づくエッジ位置情報に上書きして解析情報記憶部１０５３ａに保持（記憶）する。この関心領域Ｉ３１３は、１フレーム目のＸ線画像Ｉ３１０の全画素に対して詳細な画像解析処理を行ったものである。このため、この関心領域Ｉ３１３は、所定領域Ｉ３０４のエッジ位置の近傍領域に限定した画像解析処理の結果である関心領域Ｉ３１４及びＩ３２４よりも、望ましい関心領域が得られている。

続いて、図７のステップＳ７３１において、Ｘ線発生部１０１は、例えばステップＳ７２３でＸ線制御部１０９により算出されたＸ線曝射条件に基づいて、被写体２００に対して３パルス目のＸ線１０１ａを曝射する。その後、ステップＳ７１１（或いは、ステップＳ７２１）と同様の処理がなされて前処理部１０３による前処理までが行われ、図８に示す３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０が生成される。

続いて、図７のステップＳ７３２において、関心領域抽出部１０５は、前処理部１０３において前処理がなされた３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０から関心領域を抽出する処理を開始する。具体的に、図７のステップＳ７３２では、以下に示す処理がなされる。

第１の画像解析部１０５１は、１フレーム目のＸ線画像Ｉ３１０に対する画像解析処理を終了しているため、３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０における画像解析処理を開始する。ここで、第１の画像解析部１０５１による関心領域の抽出結果が出力されるのは、図７に示すように２フレーム後である。

第２の画像解析部１０５２は、図８に示すように、解析情報記憶部１０５３ａに現時点で保持されている関心領域Ｉ３１３に基づくエッジ位置情報を読み出して、３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０に投影する。そして、第２の画像解析部１０５２は、３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０に対して、図８に示す関心領域Ｉ３１３のエッジ位置の近傍領域を解析して、図８に示す３フレーム目の関心領域Ｉ３３３を抽出する。そして、第２の画像解析部１０５２は、例えば関心領域Ｉ３３３に基づくエッジ位置情報を、解析情報記憶部１０５３ａに書き込む。この際、第２の画像解析部１０５２は、例えば、関心領域Ｉ３３３に基づくエッジ位置情報を、関心領域Ｉ３１３に基づくエッジ位置情報に上書きして解析情報記憶部１０５３ａに保持（記憶）する。そして、関心領域抽出部１０５は、この関心領域Ｉ３３３に係るエッジ位置情報を３フレーム目の関心領域抽出結果情報として特徴量算出部１０６に出力する。

続いて、図７のステップＳ７３３において、特徴量算出部１０６は、関心領域抽出部１０５から出力された関心領域Ｉ３３３に係るエッジ位置情報（３フレーム目の関心領域抽出結果情報）に基づいて特徴量を算出する。

次いで、画像処理部１０７は、特徴量算出部１０６で算出された特徴量を用いて、３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０を画像処理する。そして、画像処理部１０７は、画像処理後のＸ線画像Ｉ３３０を３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０'として画像出力部１０８に出力し、画像出力部１０８において、当該３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０'の表示等の出力処理が行われる。一方、Ｘ線制御部１０９は、特徴量算出部１０６で算出された特徴量を用いて、４フレーム目のＸ線透視撮影に係るＸ線発生部１０１のＸ線曝射条件を算出する。以上により、３フレーム目のＸ線透視撮影の処理が終了する。

続いて、図７のステップＳ７４１において、Ｘ線発生部１０１は、ステップＳ７３３でＸ線制御部１０９により算出されたＸ線曝射条件に基づいて、被写体２００に対して４パルス目のＸ線１０１ａを曝射する。その後、ステップＳ７１１（或いは、ステップＳ７２１、ステップＳ７３１）と同様の処理がなされて前処理部１０３による前処理までが行われ、図８に示す４フレーム目のＸ線画像Ｉ３４０が生成される。

続いて、図７のステップＳ７４２において、関心領域抽出部１０５は、前処理部１０３において前処理がなされた４フレーム目のＸ線画像Ｉ３４０から関心領域を抽出する処理を開始する。具体的に、図７のステップＳ７４２では、以下に示す処理がなされる。

第１の画像解析部１０５１は、３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０に対する画像解析処理が終了していないため、当該３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０における画像解析処理を続行する。

第２の画像解析部１０５２は、図８に示すように、解析情報記憶部１０５３ａに現時点で保持されている関心領域Ｉ３３３に係るエッジ位置情報を読み出して、４フレーム目のＸ線画像Ｉ３４０に投影する。そして、第２の画像解析部１０５２は、４フレーム目のＸ線画像Ｉ３４０に対して、図８に示す関心領域Ｉ３３３のエッジ位置の近傍領域を解析して、図８に示す４フレーム目の関心領域Ｉ３４３を抽出する。そして、第２の画像解析部１０５２は、例えば関心領域Ｉ３４３に基づくエッジ位置情報を、解析情報記憶部１０５３ａに書き込む。この際、第２の画像解析部１０５２は、例えば、関心領域Ｉ３４３に基づくエッジ位置情報を、関心領域Ｉ３３３に基づくエッジ位置情報に上書きして解析情報記憶部１０５３ａに保持（記憶）する。そして、関心領域抽出部１０５は、この関心領域Ｉ３４３に係るエッジ位置情報を４フレーム目の関心領域抽出結果情報として特徴量算出部１０６に出力する。

続いて、図７のステップＳ７４３において、特徴量算出部１０６は、関心領域抽出部１０５から出力された関心領域Ｉ３４３に係るエッジ位置情報（４フレーム目の関心領域抽出結果情報）に基づいて特徴量を算出する。

次いで、画像処理部１０７は、特徴量算出部１０６で算出された特徴量を用いて、４フレーム目のＸ線画像Ｉ３４０を画像処理する。そして、画像処理部１０７は、画像処理後のＸ線画像Ｉ３４０を４フレーム目のＸ線画像Ｉ３４０'として画像出力部１０８に出力し、画像出力部１０８において、当該４フレーム目のＸ線画像Ｉ３４０'の表示等の出力処理が行われる。一方、Ｘ線制御部１０９は、例えば、特徴量算出部１０６で算出された特徴量を用いて、５フレーム目のＸ線透視撮影に係るＸ線発生部１０１のＸ線曝射条件を算出する。以上により、４フレーム目のＸ線透視撮影の処理が終了する。

続いて、図７のステップＳ７５０において、第１の画像解析部１０５１は、３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０に対する画像解析処理を終了すれば、当該画像解析結果による関心領域Ｉ３３３に基づくエッジ位置情報を、解析情報記憶部１０５３ａに書き込む。この際、第１の画像解析部１０５１は、例えば、関心領域Ｉ３３３に基づくエッジ位置情報を、関心領域Ｉ３４３に基づくエッジ位置情報に上書きして解析情報記憶部１０５３ａに保持（記憶）する。この関心領域Ｉ３３３は、３フレーム目のＸ線画像Ｉ３３０の全画素に対して詳細な画像解析処理を行ったものである。このため、この関心領域Ｉ３３３は、ステップＳ７３２において関心領域Ｉ３１３のエッジ位置の近傍領域に限定した画像解析処理の結果である関心領域Ｉ３３３と同等の結果が得られている。

上述したように、本実施形態のＸ線透視撮影装置１００では、動画像の各フレームから関心領域の抽出処理を行う際に、第１の画像解析部１０５１と第２の画像解析部１０５２による２つの画像解析処理を平行（並列）に行うようにしている。更に、第１の画像解析部１０５１及び第２の画像解析部１０５２は、それぞれの画像解析結果情報を情報伝達処理部１０５３の解析情報記憶部１０５３ａに保持し、画像解析処理を行う際に、当該画像解析結果情報を互いに補って処理を行うようにしている。
これにより、高いフレームレートの動画像の各フレームにおいて、より適切な関心領域をリアルタイムに抽出することが可能となる。また、関心領域に基づいた特徴量の算出により、画像処理部１０７による画像処理とＸ線制御部１０９によるＸ線制御とを、より適切に行うことができる。

図９は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
Ｘ線透視撮影装置１００は、情報処理装置１０００と、当該情報処理装置１０００に通信可能に接続された光磁気ディスク１０６０、マウス１０７０、キーボード１０８０、プリンタ１０９０、表示装置１１００、及び、撮像装置２０００を有して構成されている。

情報処理装置１０００は、例えば、一般的なパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、或いは、ワークステーション（ＷＳ）などのコンピュータ等で構成されている。また、情報処理装置１０００は、ＣＰＵ１０１０、ＲＡＭ１０２０、ＲＯＭ１０３０、アクセラレータ１０４０、ハードディスク１０５０、バス１１１０を有して構成されている。

ＣＰＵ１０１０は、例えば、ＲＯＭ１０３０、ハードディスク１０５０又は光磁気ディスク１０６０に格納（記憶）されているプログラムやデータを用いて情報処理装置１０００全体の制御を行う。即ち、ＣＰＵ１０１０は、本実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）１００が行う各処理を実行するものである。

ＲＡＭ１０２０は、ＲＯＭ１０３０、ハードディスク１０５０又は光磁気ディスク１０６０からロードされたプログラムやデータ等を一時的に記憶するためのメモリエリアを備えている。更に、ＲＡＭ１０２０は、撮像装置２０００から取得した画像データ等を一時的に記憶するためのメモリエリアを備えている。また、ＲＡＭ１０２０は、ＣＰＵ１０１０が各種の処理を実行する際に用いるワークエリアも備えている。

ＲＯＭ１０３０は、情報処理装置１０００の設定データやブートプログラムなどを格納する。アクセラレータ１０４０は、情報処理装置１０００の処理能力を向上させるためものであり、例えば、ＣＰＵ１０１０が行う処理の一部を肩代わりして、ＣＰＵ１０１０の負担を減らす役割を担う。

ハードディスク１０５０は、例えば、ＯＳ（オペレーティングシステム）や図１に示す各機能構成部が行う各処理をＣＰＵ１０１０に実行させるためのプログラムやデータを保持している。これらのプログラムやデータは、ＣＰＵ１０１０による制御に従って、適宜ＲＡＭ１０２０にロードされ、ＣＰＵ１０１０による処理対象となる。また、動画像に係る画像データをハードディスク１０５０に保存させておくようにしても良い。

光磁気ディスク１０６０は、例えば、動画像に係る画像データを記憶するものであり、また、この光磁気ディスク１０６０に、ハードディスク１０５０に保存されているプログラムやデータの一部若しくは全部を格納するようにしても良い。

マウス１０７０及びキーボード１０８０は、操作者等が情報処理装置１０００に対して入力を行う際に操作する入力装置である。

プリンタ１０９０は、画像データに基づく画像を印刷して出力するものである。表示装置１１００は、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイなどで構成されており、画像データに基づく画像や、その他、文字などを表示して出力するものである。

バス１１１０は、ＣＰＵ１０１０と、Ｘ線透視撮影装置１００における他の構成部とを通信可能に接続するものである。

ここで、本実施形態においては、例えば、撮像装置２０００が図１に示すＸ線発生部１０１及び２次元Ｘ線センサ１０２に相当する。また、例えば、ＣＰＵ１０１０、及び、ＲＯＭ１０３０、ハードディスク１０５０又は光磁気ディスク１０６０のプログラム等から、図１に示す前処理部１０３、特徴量算出部１０６、画像処理部１０７及びＸ線制御部１０９が構成される。また、例えば、マウス１０７０やキーボード１０８０から、パラメータ入力部１０４が構成される。また、例えば、ＣＰＵ１０１０、及び、ＲＯＭ１０３０、ハードディスク１０５０又は光磁気ディスク１０６０のプログラム等、並びに、ＲＡＭ１０２０、ハードディスク１０５０又は光磁気ディスク１０６０から、関心領域抽出部１０５が構成される。また、例えば、プリンタ１０９０や表示装置１１００が図１に示す画像出力部１０８に相当する。

撮像装置２０００は、被写体２００の動画像を撮像するものであり、撮像した動画像に係る画像データは、情報処理装置１０００に供給される。この際、撮像装置２０００は、画像データを複数まとめて情報処理装置１０００に供給するようにしても良いし、撮像の都度、画像データを順次に情報処理装置１０００に供給するようにしても良い。また、情報処理装置１０００からは、図１に示したＸ線制御部１０９による次フレームのＸ線曝射条件の設定や撮影コマンドが送られる。

（第２の実施形態）
以下に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の機能構成は、図１に示す第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置の機能構成と同様である。第２の実施形態に係るＸ線透視撮影装置では、第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置に対して、関心領域抽出部１０５の内部構成が異なるものである。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の関心領域抽出部における内部構成の一例を示すブロック図である。
具体的に、第２の実施形態の関心領域抽出部１０５は、図２に示す第１の実施形態の関心領域抽出部に対して、動画像の各フレームに基づいて被写体２００の動き（被写体動）の検出を行う動き検出部（第３の画像解析部）１０５４を更に追加したものである。動き検出部（第３の画像解析部）１０５４は、被写体２００の動画像に係る各フレームの画像解析処理を行って、被写体２００に動きが発生したか否かの検出処理を行う。

動き検出部１０５４は、被写体２００の動きの検出結果に応じて、第１の画像解析部１０５１及び第２の画像解析部１０５２に対して、画像解析処理の中断または開始の命令を行う。更に、動き検出部１０５４は、被写体２００の動きの検出結果に応じて、情報伝達処理部１０５３に対して、解析情報記憶部１０５３ａに保持されている解析情報を、パラメータ入力部１０４から入力される所定領域のエッジ位置情報で上書きする命令を行う。この際、解析情報記憶部１０５３ａに保持されている解析情報としては、第１の画像解析部１０５１又は第２の画像解析部１０５２による画像解析処理の結果得られた関心領域に係るエッジ位置情報が挙げられる。

以下の説明においては、現在の画像解析対象の画像をｎフレーム目の画像とし、また、ｎフレーム目の画像における第２の画像解析部１０５２の解析範囲をＡ_n、ｎフレーム目の画像上の座標（ｘ，ｙ）における輝度勾配絶対値をＧ_n（ｘ，ｙ）とする。この場合、前フレームの画像であるｎ−１フレーム目の画像に対する被写体動Ｍ_nは、以下の数式（２）で表すことができる。

この数式（２）は、第２の画像解析部１０５２の解析範囲に存在する関心領域のエッジの強度がフレーム間でどれだけ変化しているのかを表している。この被写体動Ｍ_nが大きい時には、関心領域のエッジが第２の画像解析部１０５２の解析範囲を超えて移動したことになる。ここで、本実施形態の動き検出部１０５４では、実験的に求まる閾値Ｔを用いて、以下の数式（３）となった時を、ｎフレーム目の画像に大きな被写体動が発生し、第２の画像解析部１０５２において関心領域の抽出処理が不可能であると判定する。

また、動き検出部１０５４では、第１の画像解析部１０５１がｎ−１フレーム目の画像よりも以前の画像に対して画像解析処理を実行中である時には、大きな被写体動が起きたｎフレーム目の画像以降、当該画像解析結果は意味をなさない旨の判定を行う。

動き検出部１０５４による画像解析結果が数式（３）を満たし、第１の画像解析部１０５１がｎ−１フレーム目より以前の画像に対する画像解析処理を実行中である場合、動き検出部１０５４は、当該画像解析処理を中断する命令を行う（１０５４ａ）。更に、動き検出部１０５４は、第１の画像解析部１０５１に対して、ｎフレーム目の画像に対する画像解析処理を開始させる命令を行う（１０５４ａ）。

この際、第２の画像解析部１０５２による画像解析結果は信頼性が置けないため、動き検出部１０５４は、第１の画像解析部１０５１に対して、画像解析処理の結果の出力を中断する命令を行う（１０５４ｂ）。また、動き検出部１０５４は、情報伝達処理部１０５３に対して、解析情報記憶部１０５３ａに保持されている解析情報を、パラメータ入力部１０４から入力される所定領域Ｉ３０４のエッジ位置情報で上書きする命令を行う（１０５４ｃ）。

上述したように、本実施形態のＸ線透視撮影装置１００では、動き検出部（第３の画像解析部）１０５４において予め設定された閾値Ｔよりも大きな被写体動を検出した場合、被写体動が発生する以前の画像の画像解析結果を消去するようにしている。これにより、当該被写体動が発生した後の重要度の高い画像解析処理を素早く開始することができる。また、被写体動が発生する以前の画像における関心領域を用いて不適切な特徴量の算出処理が行われ、誤った画像処理やＸ線制御が行なわれてしまうリスクを回避することができる。

（第３の実施形態）
以下に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の機能構成は、図１に示す第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置の機能構成と同様である。また、
第３の実施形態に係る関心領域抽出部１０５における内部構成は、例えば、図２に示す第１の実施形態に係る関心領域抽出部１０５における内部構成と同様である。なお、この際、第３の実施形態に係る関心領域抽出部１０５における内部構成は、例えば、図１０に示す第２の実施形態に係る関心領域抽出部１０５における内部構成と同様であっても良い。

第３の実施形態では、Ｘ線透視撮影において、当該Ｘ線透視撮影の開始前にテスト曝射によるテスト撮影を行うものである。即ち、第３の実施形態において撮影される動画像は、少なくとも最初のフレームが、関心領域の抽出を行うのに適したＸ線曝射条件（放射線曝射条件）でＸ線発生部１０１からＸ線１０１ａを発生させたテスト撮影により得られたものとなる。第３の実施形態におけるテスト曝射からＸ線透視撮影（本撮影）の開始までの画像解析処理の動作について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。

図１１は、本発明の第３の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の処理動作の一例を示す模式図である。また、図１２は、本発明の第３の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）で行われる関心領域の抽出処理の流れの一例を示すイメージ図である。

Ｘ線透視撮影の準備が完了すると、まず、図１１のステップＳ１１１１において、Ｘ線発生部１０１は、被写体２００に対してテストパルスに係るＸ線１０１ａを曝射し、テスト曝射を行う。このテスト曝射では、関心領域の抽出処理のみを目的としたＸ線曝射条件（例えば、Ｘ線発生部１０１の管電圧は高く、その管電流は低くする等）を設定し、被写体２００に対する被曝線量を抑えたものが望ましい。

このテスト曝射用のＸ線１０１ａは、被写体２００を減衰しながら透過して、２次元Ｘ線センサ１０２に到達し、２次元Ｘ線センサ１０２においてテスト曝射によるＸ線画像が生成されて出力される。前処理部１０３では、この２次元Ｘ線センサ１０２から出力されたＸ線画像に対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。そして、この前処理部１０３で前処理がなされたテスト撮影に係るＸ線画像を、図１２に示す初期のＸ線画像Ｉ３１０とする。

続いて、図１１のステップＳ１１１２において、関心領域抽出部１０５は、前処理部１０３において前処理がなされた初期のＸ線画像Ｉ３１０から関心領域を抽出する処理を開始する。具体的に、図１１のステップＳ１１１２では、以下に示す処理がなされる。

本実施形態では、この初期のＸ線画像Ｉ３１０に対する画像解析処理としては、第１の画像解析部１０５１による関心領域の抽出処理のみが行われ、第２の画像解析部１０５２による関心領域の抽出処理は行われない。従って、第１の画像解析部１０５１による関心領域の抽出処理の結果が出力されるのは２フレームに相当する時間後であり、この時点では、第１の画像解析部１０５１による画像解析処理の結果は出力されない。よって、当該時点では、特徴量算出部１０６、画像処理部１０７、画像出力部１０８、及び、Ｘ線制御部１０９は、動作しない。

なお、上述の説明では、ステップＳ１１１２において、第１の画像解析部１０５１のみを動作させるようにしているが、例えば、以下の形態であっても良い。具体的に、第２の画像解析部１０５２も同時にＸ線画像Ｉ３１０に対する画像解析処理を開始し、当該画像解析処理の結果を第１の画像解析部１０５１と分業する構成としても良い。この形態の場合には、Ｘ線画像Ｉ３１０に対する画像解析処理の時間を短縮することが可能である。

また、上述の説明では、ステップＳ１１１２において、特徴量算出部１０６、画像処理部１０７、画像出力部１０８を動作させないようにしているが、例えば、以下の形態であっても良い。具体的に、例えば、予めパラメータ入力部１０４において初期のＸ線画像用の特徴量を設定して、画像処理部１０７で画像処理を行い、その画像処理の結果を画像出力部１０８に出力（表示等）する形態であっても良い。或いは、例えば、画像出力部１０８に、テスト曝射中である旨を知らせる出力（表示）や、初期の画像解析処理が終了するまでの処理時間を出力（表示）する形態であっても良い。

続いて、図１１のステップＳ１１２０において、第１の画像解析部１０５１は、初期のＸ線画像Ｉ３１０に対する画像解析処理を終了すれば、当該画像解析結果による関心領域Ｉ３１３に基づくエッジ位置情報を、解析情報記憶部１０５３ａに書き込む。この関心領域Ｉ３１３は、初期のＸ線画像Ｉ３１０の全画素に対して詳細な画像解析を行ったものである。このため、望ましい関心領域を得ることができる。

続いて、図１１のステップＳ１１２１において、本実施形態のＸ線透視撮影装置１００は、本撮影であるＸ線透視撮影を開始する。具体的に、Ｘ線透視撮影が開始されると、Ｘ線発生部１０１は、被写体２００に対して本撮影に係る１パルス目のＸ線１０１ａを曝射する。その後、例えば、図７のステップＳ７１１と同様の処理がなされて前処理部１０３による前処理までが行われ、図１２に示す本撮影の１フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０が生成される。

続いて、図１１のステップＳ１１２２において、関心領域抽出部１０５は、前処理部１０３において前処理がなされた本撮影の１フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０から関心領域を抽出する処理を開始する。具体的に、図１１のステップＳ１１２２では、以下に示す処理がなされる。

第１の画像解析部１０５１は、初期のＸ線画像Ｉ３１０に対する画像解析処理を終了しているため、本撮影の１フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０における画像解析処理を開始する。ここで、第１の画像解析部１０５１による関心領域の抽出結果が出力されるのは、２フレーム後である。

第２の画像解析部１０５２は、図１２に示すように、解析情報記憶部１０５３ａに現時点で保持されている関心領域Ｉ３１３に基づくエッジ位置情報を読み出して、本撮影の１フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０に投影する。そして、第２の画像解析部１０５２は、本撮影の１フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０に対して、図１２に示す関心領域Ｉ３１３のエッジ位置の近傍領域を解析して、図１２に示す本撮影の１フレーム目の関心領域Ｉ３２３を抽出する。そして、第２の画像解析部１０５２は、関心領域Ｉ３２３に基づくエッジ位置情報を、解析情報記憶部１０５３ａに書き込む。この際、第２の画像解析部１０５２は、例えば、関心領域Ｉ３２３に基づくエッジ位置情報を、関心領域Ｉ３１３に基づくエッジ位置情報に上書きして解析情報記憶部１０５３ａに保持（記憶）する。そして、関心領域抽出部１０５は、この関心領域Ｉ３２３に係るエッジ位置情報を本撮影の１フレーム目の関心領域抽出結果情報として特徴量算出部１０６に出力する。

続いて、図１１のステップＳ１１２３において、特徴量算出部１０６は、関心領域抽出部１０５から出力された関心領域Ｉ３２３に係るエッジ位置情報（本撮影の１フレーム目の関心領域抽出結果情報）に基づいて特徴量を算出する。

次いで、画像処理部１０７は、特徴量算出部１０６で算出された特徴量を用いて、本撮影の１フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０を画像処理する。そして、画像処理部１０７は、画像処理後のＸ線画像Ｉ３２０を本撮影の１フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０'として画像出力部１０８に出力し、画像出力部１０８において、当該本撮影の１フレーム目のＸ線画像Ｉ３２０'の表示等の出力処理が行われる。一方、Ｘ線制御部１０９は、特徴量算出部１０６で算出された特徴量を用いて、本撮影の２フレーム目のＸ線透視撮影に係るＸ線発生部１０１のＸ線曝射条件を算出する。以上により、本撮影の１フレーム目のＸ線透視撮影の処理が終了する。

上述したように、本実施形態のＸ線透視撮影装置１００では、Ｘ線透視撮影において、本撮影の開始前にテスト曝射によるテスト撮影を行って初期のＸ線画像Ｉ３１０を生成するようにしている。そして、本実施形態のＸ線透視撮影装置１００では、初期のＸ線画像Ｉ３１０に対して第１の画像解析部１０５１による画像解析処理を行った後、本撮影を開始するようにしている。
これにより、本撮影の１フレーム目の画像から適切な関心領域の抽出処理が可能となり、当該関心領域に基づく特徴量の算出処理により、画像処理とＸ線制御とをより適切に行うことができる。また、テスト曝射に用いるＸ線曝射条件を、関心領域の抽出用に設定することで、被写体２００への被曝線量を抑えることができる。

前述した各実施形態に係るＸ線透視撮影装置１００の画像処理方法を示す図４、図６、図７及び図１１の各ステップは、ＲＯＭ１０３０、ハードディスク１０５０又は光磁気ディスク１０６０などに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。

具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体を用いることができる。また、この際の通信媒体としては、光ファイバ等の有線回線や無線回線などが挙げられる。

また、本発明は、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより各実施形態に係るＸ線透視撮影装置１００の機能が実現される態様に限られない。そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して各実施形態に係るＸ線透視撮影装置１００の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて各実施形態に係るＸ線透視撮影装置１００の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。

また、前述した本実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の機能構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の関心領域抽出部における内部構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）において、画像処理対象の画像の一例を示すイメージ図である。 本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）において、第１の画像解析部による関心領域の抽出処理の一例を示すフローチャートである。 図４のステップＳ４０３におけるヒストグラム解析の一例を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）において、第２の画像解析部による関心領域の抽出処理の一例を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の処理動作の一例を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）で行われる関心領域の抽出処理の流れの一例を示すイメージ図である。 本発明の第１の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の関心領域抽出部における内部構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）の処理動作の一例を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係るＸ線透視撮影装置（画像処理装置）で行われる関心領域の抽出処理の流れの一例を示すイメージ図である。

符号の説明

１００ Ｘ線透視撮影装置（画像処理装置）
１０１ Ｘ線発生部
１０１ａ Ｘ線
１０２ ２次元Ｘ線センサ
１０３ 前処理部
１０４ パラメータ入力部
１０５ 関心領域抽出部
１０６ 特徴量算出部
１０７ 画像処理部
１０８ 画像出力部
１０９ Ｘ線制御部
２００ 被写体
１０５１ 第１の画像解析部
１０５２ 第２の画像解析部
１０５３ 情報伝達処理部
１０５３ａ 解析情報記憶部
１０５４ 動き検出部（第３の画像解析部）

Claims (19)

1. 放射線センサによる一連の動画像の撮影と並行して当該一連の動画像のフレーム画像を処理する画像処理装置であって、
   前記放射線センサから得られる第１のフレーム画像から特定領域を抽出するとともに、前記抽出の完了に引き続き前記第１のフレーム画像より後の第２のフレーム画像から特定領域を抽出する第１の画像解析手段と、
   少なくとも、前記第１のフレーム画像の後で且つ前記第２のフレーム画像よりも後ではないフレーム画像において、前記第１のフレーム画像から抽出された特定領域に対応する領域から特徴量を算出する算出領域を抽出する第２の画像解析手段と、
   前記第２の画像解析手段で抽出された算出領域の情報に基づいて特徴量を算出する特徴量算出手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第２の画像解析手段は、前記第２のフレーム画像よりも後ではないフレーム画像としての当該第２のフレーム画像において前記算出領域を抽出することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記第１の画像解析手段は、前記第１のフレーム画像よりもｎ（ｎ≧２）フレーム後の前記第２のフレーム画像から前記特定領域を抽出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記第１の画像解析手段は、前記第１のフレーム画像から前記特定領域を抽出する処理に、所定のフレーム画像が撮影されてから当該所定のフレーム画像の直後のフレーム画像が撮影されるまでの期間よりも長い期間を要することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記第１の画像解析手段による特定領域の抽出処理及び前記第２の画像解析手段による算出領域の抽出処理が行われるごとに、前記特定領域の情報または前記算出領域の情報を更新して記憶する記憶手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記第１の画像解析手段及び前記第２の画像解析手段は、処理対象のフレーム画像に対して、ヒストグラム解析処理、空間フィルタリングによるエッジ検出処理、ハフ変換処理、モルフォロジ演算処理、及び、パターンマッチング処理のうち、少なくともいずれか１つの処理を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記第２の画像解析手段は、前記第１の画像解析手段または当該第２の画像解析手段による前のフレーム画像までの画像解析処理の結果情報を用いて、処理対象のフレーム画像における当該結果情報に基づく一部領域に対して画像解析処理を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 前記動画像の各フレーム画像に基づいて被写体の動きを検出する動き検出手段を更に有し、
   前記動き検出手段は、被写体の動きの検出結果に応じて、前記第１の画像解析手段及び前記第２の画像解析手段に対して、その処理の開始または中断の命令を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
9. 前記第１の画像解析手段と前記第２の画像解析手段との間で互いに抽出した領域の情報の伝達処理を行う情報伝達処理手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
10. 前記特徴量算出手段は、前記特徴量として、前記算出領域の位置、大きさ、形状、平均輝度値、最大輝度値、最小輝度値、重心位置、分散、及び、標準偏差のうち、少なくとも１つを表す特徴量を算出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
11. 前記特徴量算出手段で算出した特徴量に基づいて、前記動画像の各フレーム画像に対して、画像処理を行う画像処理手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. 前記画像処理手段は、前記動画像の各フレーム画像に対して、階調変換処理、鮮鋭化処理、ノイズ抑制処理、及び、前記関心領域の切り出し処理のうち、少なくともいずれか１つの処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
13. 前記動画像を撮影する際に、被写体に対して放射線を発生させる放射線発生手段と、
    前記特徴量算出手段で算出した特徴量に基づいて、前記放射線発生手段から発生させる放射線を制御する放射線制御手段と
    を更に有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像処理装置。
14. 前記動画像は、前記放射線発生手段から被写体に発生させた放射線に基づく放射線撮影によって得られた一連の画像を含むものであることを特徴とする請求項１３に記載の画像処理装置。
15. 前記動画像の少なくとも最初のフレームは、前記算出領域の抽出を行うのに適した放射線曝射条件で前記放射線発生手段から放射線を発生させたテスト撮影により得られたものであることを特徴とする請求項１３または１４に記載の画像処理装置。
16. 動画像の各フレームに対して、それぞれが異なる手法で前記各フレームの範囲内の関心領域を抽出する複数の画像解析処理を行うものであって、前記複数の画像解析処理によって前記動画像の連続する複数のフレームからそれぞれ前記関心領域を抽出する、複数の画像解析手段と、
    前記複数の画像解析手段との間で前記複数の画像解析処理により抽出された複数の関心領域のうちの少なくとも１つの結果情報の伝達処理を行う情報伝達処理手段と、
    前記複数の画像解析手段で抽出した複数の関心領域のうちの少なくとも１つに基づいて前記動画像の各フレームから特徴量を算出する特徴量算出手段と
    を有することを特徴とする画像処理装置。
17. 第１の画像解析手段、第２の画像解析手段、及び、特徴量算出手段により行われ、放射線センサによる一連の動画像の撮影と並行して当該一連の動画像のフレーム画像を処理する画像処理方法であって、
    前記第１の画像解析手段が、前記放射線センサから得られる第１のフレーム画像から特定領域を抽出するとともに、前記抽出の完了に引き続き前記第１のフレーム画像より後の第２のフレーム画像から特定領域を抽出する第１の画像解析ステップと、
    前記第２の画像解析手段が、少なくとも、前記第１のフレーム画像の後で且つ前記第２のフレーム画像よりも後ではないフレーム画像において、前記第１のフレーム画像から抽出された特定領域に対応する領域から特徴量を算出する算出領域を抽出する第２の画像解析ステップと、
    前記特徴量算出手段が、前記第２の画像解析ステップで抽出された算出領域の情報に基づいて特徴量を算出する特徴量算出ステップと
    を有することを特徴とする画像処理方法。
18. 複数の画像解析手段、情報伝達処理手段、及び、特徴量算出手段により行われる画像処理方法であって、
    前記複数の画像解析手段が、動画像の各フレームに対して、それぞれが異なる手法で前記各フレームの範囲内の関心領域を抽出する複数の画像解析処理を行い、前記複数の画像解析処理によって前記動画像の連続する複数のフレームからそれぞれ前記関心領域を抽出する関心領域抽出ステップと、
    前記情報伝達処理手段が、前記複数の画像解析手段との間で前記複数の画像解析処理により抽出された複数の関心領域のうちの少なくとも１つの結果情報の伝達処理を行う情報伝達処理ステップと、
    前記特徴量算出手段が、前記複数の画像解析手段で抽出した複数の関心領域のうちの少なくとも１つに基づいて前記動画像の各フレームから特徴量を算出する特徴量算出ステップと
    を有することを特徴とする画像処理方法。
19. 請求項１７または１８に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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