JP6071144B2 - 放射線画像解析装置および方法並びにプログラム - Google Patents
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Description
Ip(x,y) = Io(x,y)×exp(-Tk(x,y)×μ) (13)
Is(x,y) = Io(x,y)*Sσ(Tk(x,y)) (14)
S(x,y) = Is(x,y)/(Is(x,y)+Ip(x,y)) (15)
R(x,y) = S(x,y)×Ts + (1-S(x,y))×Tp (16)
Ik′(x,y)=Σr{Ik(x,y,r)×R(x,y,r)}
=Σr{Ik(x,y,r)×(S(x,y)×Ts(r)+(1-S(x,y))×Tp(r))} (17)
Ts={0.7, 0.7, 0.7, 0.7, 0.3, 0.2}
Tp={0.7, 0.7, 0.7, 0.7, 0.7, 0.7} (18)
Is(x,y,r)= S(x,y)×Ik(x,y,r)
Ip(x,y,r)=(1-S(x,y))×Ik(x,y,r) (19)
Is′(x,y,r)=Is(x,y,r)×Ts(r)=S(x,y)×Ik(x,y,r)×Ts(r)
Ip′(x,y,r)=Ip(x,y,r)×Tp(r)=(1-S(x,y))×Ik(x,y,r)×Tp(r) (20)
Ik′(x,y)=Σr{Is′(x,y,r)+Ip′(x,y,r)}
=Σr{S(x,y)×Ik(x,y,r)×Ts(r)+(1-S(x,y))×Ik(x,y,r)×Tp(r)}
=Σr{Ik(x,y,r)×(S(x,y)×Ts(r)+(1-S(x,y))×Tp(r))} (21)
R′(x,y) = S(x,y)×(1-Ts(r)) + (1-S(x,y))×(1-Tp(r)) (22)
そして、下記の式(23)により、周波数帯域毎の除去成分ΔIk(x,y,r)を算出する。
ΔIk(x,y,r)=Ik(x,y,r)×R′(x,y,r)
=Ik(x,y,r)×{S(x,y)×(1-Ts(r))+(1-S(x,y))×(1-Tp(r))} (23)
そして、除去成分ΔIk(x,y,r)を周波数合成し、被写体画像Ik(x,y)から周波数合成した除去成分ΣrΔIk(x,y,r)を減算して、処理済みの被写体画像Ik′(x,y)を取得する。
Ik′(x,y)=Ik(x,y)-ΣrΔIk(x,y,r)
=Ik(x,y)-Σr{Ik(x,y,r)×{S(x,y)×(1-Ts(r))+(1-S(x,y))×(1-Tp(r))}}
(24)
ΔIs(x,y,r)=Is(x,y)×(1-Ts(r))=S(x,y)×Ik(x,y)×(1-Ts(r))
ΔIp(x,y,r)=Ip(x,y)×(1-Tp(r))=(1-S(x,y))×Ik(x,y)×(1-Tp(r)) (25)
Ik′(x,y)=Ik(x,y) -Σr(ΔIs(x,y,r)+ΔIp(x,y,r)) (26)
20 制御装置
30 画像解析装置(放射線画像解析装置)
31 画像取得部
32 仮想モデル取得部
33 推定画像生成部
34 修正部
35 体厚分布決定部
36 散乱線情報取得部
37 散乱線除去部
38 入力部
39 特性取得部
40 表示部
42 記憶部
K 被写体
Ik 被写体画像
Im モデル画像
M 仮想モデル
Tk 被写体画像の体厚分布
Tn モデル画像の体厚分布
Tp 一次線透過率
Ts 散乱線透過率
Claims (16)
- 被写体の放射線撮影により得られた被写体画像を解析して、前記被写体の体厚分布を推定する放射線画像解析装置であって、
前記被写体画像を取得する画像取得部と、
所定の体厚分布を有する前記被写体の仮想モデルを取得する仮想モデル取得部と、
前記仮想モデルの放射線撮影により得られる一次線画像を前記仮想モデルから推定した推定一次線画像と前記仮想モデルの放射線撮影により得られる散乱線画像を前記仮想モデルから推定した推定散乱線画像とを合成した画像を、前記被写体の放射線撮影により得られる放射線画像を推定した画像である推定画像として生成する推定画像生成部と、
前記推定画像と前記被写体画像の各対応する位置の画素の画素値の違いを表すエラー値が小さくなるように前記仮想モデルの前記体厚分布を修正する修正部と、
前記修正された前記仮想モデルの前記体厚分布を前記被写体の体厚分布として決定する体厚分布決定部とを備えたことを特徴とする放射線画像解析装置。 - 前記エラー値が、前記推定画像と前記被写体画像の各対応する位置の画素の画素値の違いの総和を表すものである請求項1記載の放射線画像解析装置。
- 前記体厚分布決定部は、前記エラー値が閾値以下であるかを判定し、前記エラー値が前記閾値以下である場合に、前記仮想モデルの前記体厚分布を前記被写体の体厚分布として決定する請求項1又は2に記載の放射線画像解析装置。
- 前記仮想モデル取得部が、前記修正された体厚分布を有する前記仮想モデルをさらに取得し、
前記推定画像生成部が、前記修正された体厚分布を有する前記仮想モデルから前記推定画像をさらに生成し、
前記修正部が、さらに生成された前記推定画像と前記被写体画像の違いが小さくなるように前記仮想モデルの前記体厚分布をさらに修正することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の放射線画像解析装置。 - 前記修正部は、前記推定画像と前記被写体画像の差分画像の画素値の絶対値の総和または前記差分画像の画素値の二乗和が小さくなるように、前記仮想モデルの前記体厚分布を修正することを特徴とする請求項1から4のいずれか1記載の放射線画像解析装置。
- 前記修正部は、前記仮想モデルの一画素以上の部分領域ごとに、前記仮想モデルの前記体厚分布を変動させて、前記推定画像と前記被写体画像との違いを小さくする前記部分領域の体厚を算出し、算出された各前記部分領域の体厚によって前記仮想モデルの前記体厚分布を修正することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の放射線画像解析装置。
- 前記エラー値が前記推定画像と前記被写体画像の違いを表すエラー関数の出力値であり、
前記修正部が、前記仮想モデルの一画素以上の部分領域ごとに、前記仮想モデルの当該部分領域の体厚を変動させて、前記体厚分布に関する前記エラー関数の一次偏微分を算出し、該エラー関数の一次偏微分に基づいて前記エラー関数の出力値を最小化し、該エラー関数の出力値が最小化された際の該部分領域の体厚を該部分領域の体厚の修正値とする請求項6記載の放射線画像解析装置。 - 前記所定の体厚分布が、前記被写体とは異なる比較用被写体を放射線撮影して得た比較用被写体画像と、前記比較用被写体を3次元撮影して得た3次元画像を取得し、取得された該3次元画像の各位置において、前記比較用被写体画像の放射線経路に対応する直線上の前記比較用被写体の体厚を計測することにより作成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の放射線画像解析装置。
- 前記仮想モデルが、該仮想モデルに含まれる構造物と該構造物の配置と該構造物の放射線に対する特性の少なくとも1つを表す特性情報をさらに有し、
前記推定画像生成部が、前記特性情報に基づいて前記仮想モデルの各位置に対応する構造物に応じて前記推定画像を算出するためのパラメータを選択して前記推定画像を生成することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の放射線画像解析装置。 - 前記推定画像生成部が、前記被写体画像に含まれる構造物と構造物の配置と該構造物の放射線に対する特性とを表す特性情報を前記仮想モデルの前記特性情報として取得し、該特性情報に基づいて、前記仮想モデルの各位置に対応する構造物に応じて前記推定画像を算出するためのパラメータを選択して前記推定画像を生成することを特徴とする請求項9に記載の放射線画像解析装置。
- 決定された前記被写体の前記体厚分布を用いて前記被写体画像の散乱線を推定した散乱線情報を取得する散乱線情報取得部と、
取得した前記散乱線情報に基づいて、前記被写体画像の散乱線の除去処理を行う散乱線除去部とをさらに備えたことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の放射線画像解析装置。 - 前記被写体画像が散乱線除去グリッドを用いないで撮影された画像であることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項記載の放射線画像解析装置。
- 前記被写体とは異なる比較用被写体を放射線撮影して得た比較用被写体画像を複数取得し、前記比較用被写体を測定して各々の前記比較用被写体の体厚分布を取得し、前記比較用被写体ごとに、該比較用被写体の体厚分布と、該比較用被写体の体格を表す第1の体格情報とを互いに対応付けし、前記被写体の体格を表す第2の体格情報を取得し、前記第2の体格情報と類似する前記第1の体格情報を有する前記比較用被写体の体厚分布を特定し、前記特定された比較用被写体の体厚分布を前記所定の体厚分布とする特定部をさらに備える、請求項1から12のいずれか1項記載の放射線画像解析装置。
- 前記第1の体格情報は、前記比較用被写体画像の濃度ヒストグラムであり、
前記第2の体格情報は、前記被写体画像の濃度ヒストグラムである、請求項13に記載の放射線画像解析装置。 - 放射線画像解析装置に実行される、被写体に放射線を照射することにより撮影された被写体画像を解析して、前記被写体の体厚分布を推定する放射線画像解析方法であって、
前記被写体画像を取得する画像取得ステップと、
所定の体厚分布を有する前記被写体の仮想モデルを取得する仮想モデル取得ステップと、
前記仮想モデルの放射線撮影により得られる一次線画像を前記仮想モデルから推定した推定一次線画像と前記仮想モデルの放射線撮影により得られる散乱線画像を前記仮想モデルから推定した推定散乱線画像とを合成した画像を、前記被写体の放射線撮影により得られる放射線画像を推定した画像である推定画像として生成する推定画像生成ステップと、
前記推定画像と前記被写体画像の各対応する位置の画素の画素値の違いを表すエラー値が小さくなるように前記仮想モデルの前記体厚分布を修正する修正ステップと、
前記修正された前記仮想モデルの前記体厚分布を前記被写体の体厚分布として決定する体厚分布決定ステップとを有することを特徴とする放射線画像解析方法。 - 被写体に放射線を照射することにより撮影された被写体画像を解析して、前記被写体の体厚分布を推定させる放射線画像解析プログラムであって、
コンピュータに、
前記被写体画像を取得する画像取得ステップと、
所定の体厚分布を有する前記被写体の仮想モデルを取得する仮想モデル取得ステップと、
前記仮想モデルの放射線撮影により得られる一次線画像を前記仮想モデルから推定した推定一次線画像と前記仮想モデルの放射線撮影により得られる散乱線画像を前記仮想モデルから推定した推定散乱線画像とを合成した画像を、前記被写体の放射線撮影により得られる放射線画像を推定した画像である推定画像として生成する推定画像生成ステップと、
前記推定画像と前記被写体画像の各対応する位置の画素の画素値の違いを表すエラー値が小さくなるように前記仮想モデルの前記体厚分布を修正する修正ステップと、
前記修正された前記仮想モデルの前記体厚分布を前記被写体の体厚分布として決定する体厚分布決定ステップとを実行させることを特徴とする放射線画像解析プログラム。
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