JP5588721B2 - X線画像診断装置、及び画像処理プログラム - Google Patents
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Description
長尺撮影を実施する検査に先立ち、長尺撮影画像の作成に必要なパラメータを設定する(S1)。より具体的には、第1撮影パラメータ設定部40に、1)長尺撮影の撮影枚数と、2)画像処理部30における位置合わせ、及び濃度補正の際、基準となる撮影画像、を設定する。ここで、基準となる撮影画像とは、例えば、長尺撮影画像の元となる撮影画像を3枚取得した場合、3枚の撮影画像のうち、基準となる画像である。他の撮影画像は基準となる撮影画像に合わせて濃度補正が行なわれる。更に、撮影画像を連結させて長尺撮影画像を作成する際、基準となる撮影画像に他の撮影画像の接合部が合うようにシフトさせて連結する。
X線撮像が行なわれる(S2)。図3を用いて、撮影画像4枚にて長尺撮影画像を構成する際のX線画像診断装置1の機構系動作を説明する。本実施形態に係るX線画像診断装置1は、長尺撮影画像の元となる撮影画像を取得する際、隣り合う撮影画像にて重複領域を有するように、かつ、隣り合う撮影画像中の重複領域におけるX線入射角が極力等しくなるように撮影可能な機構、及び制御方法を採る。理由は次の通りである。ある撮影対象物をX線入射角が異なる状態で撮影すると、撮影対象物のX線検出器20への投影角が異なり、画像中に異なる対象物として表れる可能性が高いからである。但し、撮影対象物が球の形状をしている場合にのみ、上記可能性から完全に回避される。
画像処理部30において、接合領域・濃度補正値検出処理が行なわれる(S3)。図4の撮影画像1、撮影画像2、撮影画像3、撮影画像4は、図3の撮影位置(1)、撮影位置(2)、撮影位置(3)、撮影位置(4)の各撮影位置で撮影された撮影画像に対応する。これら4枚の各撮影画像は、隣り合う撮影画像と重複させて接合するための重複領域(図4中、重複領域A〜C)を有している。長尺撮影画像を作成する際は、重複領域の情報を基に、接合箇所(接合領域ともいう)を探索・検出して、それらがマッチングするよう隣り合う撮影画像を接合し、長尺撮影画像を作成する。すなわち、撮影画像1が長尺撮影画像中の領域1に、撮影画像2が領域2に、撮影画像3が領域3に、撮影画像4が領域4に対応する。
まず、画像処理部30内の対数変換部31において、デジタル画像データに対して対数変換処理が行なわれる(S301)。一般的に、被検体への入射X線量と被検体を透過してX線検出器へ入射するX線量との間には一定の関係が成り立つ。すなわち、図6に示すように、被検体2への入射X線量をI1、X線検出部20への入射X線量をI2とすれば、次式が成り立つ。
I2=I1×exp(-μx)・・・(1)
但し、μを被検体2の組織吸収係数、xを被検体2の厚み、exp( )を指数関数とする。
接合箇所検出部32は、隣り合う撮影画像間の接合領域を求めるために、暫定的な位置(例えば、図7における重複位置1)に隣り合う撮影画像を重複させる(S302)。
接合箇所検出部32は、隣り合う撮影画像を重複させたときに対応(一致)する各撮影画像の画素位置の画素値(濃度情報)の差異を示す指標値を、重複領域内の各画素位置について求める。そして、その重複位置における指標値のばらつきを求める(S303)。図7の分布(1)は、重複位置1における各画素位置から求めた指標値の分布を示す。図7において、重複位置1、重複位置2、重複位置nのそれぞれに対応する分布(1)、分布(2)、分布(n)の形状が異なるように、指標値の分布は、重複位置によって異なる。そこで、接合箇所検出部32は、指標値の分布のばらつきの程度を示す値として、分散や標準偏差を用い、指標値のばらつきの程度を示す。また、指標値のばらつきの尺度として、{(各分布における指標値の最大値)−(各分布における指標値の最小値)}を用いてもよい。例えば、図7の分布(1)において、図中の指標値の最大値から指標値の最小値までの横軸(指標値)の幅が、上述の{(各分布における指標値の最大値)−(各分布における指標値の最小値)}に相当する。この値が小さいほど、指標値の分布の広がりが狭く、指標値のばらつきが少ないことと等価と考えられる。なお、本実施形態では、重複領域内の画素位置の全てにおいて指標値を求めることとしたため、図7中の各分布の度数の積分値は、各重複位置における重複領域(図7のグレー部分)の画素数と一致するが、所定の間引き数の画素位置で指標値を求めるとすると、分布の度数の積分値は、間引き後の画素位置の数と一致する。
I3=k×I3’ ・・・(2)
但し、上記でI3を高線量、I3’を低線量と仮定しているため、k>1である。高線量時のX線検出器20への入射X線量を対数変換すると、次のようになる。
Log[I4]
=Log[I3×exp(-μx)]
=Log[I3]+Log[exp (-μx)]
=Log[I3]+(-μx)
=Log[k×I3’]+(-μx)
=Log[k]+Log[I3’]+(-μx) ・・・(3)
一方、低線量時のX線検出器への入射X線量を対数変換すると、次のようになる。
Log[I4’]
=Log[I3’×exp(-μx)]
=Log[I3’]+Log[exp(-μx)]
=Log[I3’]+(-μx)・・・(4)
式(3)及び式(4)より、次式が成り立つ。
Log[I4]=Log[k]+Log[I4’]・・・(5)
X線検出器20への入射X線量とX線検出器20から出力されるデジタル値(画素値)との関係はリニアであるため、式(3)〜式(5)はX線検出器20から出力されるデジタル値にそのまま適用可能である。従って、同一被検体を異なるX線条件で撮影した場合、得られた画像のうち、補正を加える一方の画像に対して式(5)の右辺第一項分だけ加算(または減算)すれば、同一濃度を有する画像となる、すなわち、長尺撮影画像を構成する隣り合う撮影画像の重複領域から上記Log [k]に相当する値を求め、補正を加える一方の画像に対して加算/減算することで、隣り合う撮影画像間の濃度むらを抑えることが可能である。
全ての重複位置について指標値のばらつきを求めたか否かが判断され、否定であれば、ステップS305へ進み、肯定、すなわち全ての重複位置での指標値の分布を求めると、ステップS306へ進む。
接合箇所検出部32は、隣り合う撮影画像の重複位置をずらして、新たな重複位置(例えば図7の重複位置2)を設定する(S305)。そしてステップS303へ戻り、処理を繰り返す。
接合箇所検出部32は、全ての指標値の分布を用いて指標値のばらつきが最小となる重複位置を接合箇所として検出する(S306)。指標値のばらつきが最小となる場合の理想的な状態では、図7の重複位置nにおける分布(n)のように、指標値がある値、例えばLog[k]に集約する。この状態は、重複したときに一致する全画素位置において、画素値の差異が等しくなることを意味する。
接合箇所検出部32は、指標値のばらつきが最も少ない重複位置での指標値の代表値を求める(S307)。指標値は、度数の最頻値、中央値、平均値などを用いてもよいが、本実施形態では最頻値のLog[k]を指標値の代表値として求める。この代表値が、ステップS4で用いる濃度補正値となる。
そこで、濃度補正部33は、補正対象となる撮影画像の画素値に、接合箇所検出部32で接合領域を求めた際の基準領域内での画像間の差分値(濃度補正値に相当)、Log[k]を加算/減算することで濃度補正を行なう(S4)。
長尺撮影画像作成部34では、接合領域検出部32で検出された接合領域の情報に基づいて、濃度補正部33で濃度補正された画像を連結させることで1枚の長尺撮影画像を作成する(S5)。
表示画像最適化部35は、ステップS1において第2撮影パラメータ設定部50により設定されたパラメータに基づいて、長尺撮影画像作成部34において作成された長尺撮影画像に対して、DRC処理、鮮鋭化フィルタ処理、表示階調処理、等の画像処理を行ないViewerに合わせて画質を最適化する(S6)。
D/A変換器60は、画像処理部30にて各種画像処理が施されたデジタル画像データをアナログ信号へ変換し、画像表示部70にて処理された画像が表示される(S7)。
Claims (6)
- X線発生手段と、被検体を透過したX線を検出してデジタル画像データを出力するX線検出器と、を備え、前記被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成するX線画像診断装置において、
隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求める接合箇所検出手段と、
前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正する濃度補正手段と、
前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合した長尺撮影画像を作成する長尺画像撮影手段と、
を備えることを特徴とするX線画像診断装置。 - 前記デジタル画像データに対して対数変換を施す対数変換部を更に備え、
前記接合箇所検出手段は、前記指標値として、各重複位置において一致する画素位置の対数変換後のデジタル値間の差分を求め、
前記濃度補正手段は、前記差分のばらつきが最小となるときの差分の代表値を、少なくとも一方の前記デジタル画像データのデジタル値に加算又は減算する濃度補正を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線画像診断装置。 - 前記接合箇所検出手段は、前記指標値として、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値間を除算した商を求め、
前記濃度補正手段は、前記商のばらつきが最小となるときの商の代表値を、少なくとも一方の前記デジタル画像データのデジタル値に乗算又は除算する濃度補正を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線画像診断装置。 - 前記接合箇所検出手段は、一方の前記デジタル画像データに重複領域を設定し、他方の前記デジタル画像データに、前記重複領域よりも小さい領域からなる基準領域を設定し、その基準領域を前記重複領域内で移動させながら、前記指標値のばらつきを求める、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のX線画像診断装置。 - 前記接合箇所検出手段は、前記複数のデジタル画像データのうちの一のデジタル画像データを基準画像データとし、残りのデジタル画像データを、前記基準画像データの位置に合わせるように前記接合箇所を求め、
前記濃度補正手段は、前記残りのデジタル画像データを、前記基準画像データの濃度に合わせるように濃度補正を行う、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のX線画像診断装置。 - X線発生手段と、被検体を透過したX線を検出してデジタル画像データを出力するX線検出器と、を備えるX線画像診断装置において、
被検体の同一部位を重複させて撮像した複数の前記デジタル画像データのうち、隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求めるステップと、
前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正するステップと、
前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合するステップと、
をコンピュータに実行させ、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成することを特徴とする画像処理プログラム。
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