JP6552831B2 - 画像処理装置及びｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施の一形態は、画像データに対して空間フィルタを作用させる画像処理装置及びＸ線診断装置に関する。

従来、健康診断等の医療分野において、被検体の所要部位に放射線（代表的には、Ｘ線）を照射して、所要部位を透過した放射線の強度分布を検出し、所要部位の画像を得るＸ線診断装置が広く利用されている。

Ｘ線診断装置を用いて、血栓等により血管内に生じた狭窄部位に対して、血管内インターベンション治療と呼ばれる治療法が行なわれている。血管内インターベンション治療においては、医師によりバルーン付きカテーテルが狭窄部位まで挿入される。その後、カテーテルを通じてバルーン内に液体が注入されることにより、バルーンが拡張され、その結果、狭窄部位は機械的に拡張される。なお、バルーン付きカテーテルは、バルーン内の液体が吸引された上で、医師により体外に引き出される。

また、バルーンによって拡張された狭窄部位の再狭窄を防止するために、バルーンの外側に金属のメッシュ（ステントストラット）を密着させたバルーン付きカテーテルを用いた血管内インターベンション治療も行なわれている。この治療においては、バルーンの拡張に伴ってステントストラットを拡張させた後、バルーン内の液体を吸引させてバルーン付きカテーテルが体外に引き出される。これにより、拡張されたステントストラットが狭窄部位に留置され、狭窄部位の再狭窄率が低下される。なお、ステントストラット及びバルーン付きカテーテルの２つの部分を有するデバイスは、「ステント」と呼ばれる。

上述した血管内インターベンション治療は、Ｘ線診断装置により狭窄部位を含む領域のＸ線透視の間に行なわれるものである。医師は、バルーン付きカテーテルやステントを用いた一連の処理を、モニタに表示されたリアルタイムのＸ線透視画像を参照しながら実行する。

血管内インターベンション治療では、医師は、Ｘ線透視画像を参照しながら、血管内に挿入したバルーン付きカテーテルやステントを狭窄部位まで精度よく移動させることが必要となる。特に、ステントストラットを留置する際には、医師は、ステントの位置決めをミリ単位の精度で行なうことが必要となる。このため、バルーン部分には、バルーン付きカテーテルやステントの位置を示すステントマーカ（以下、単に「マーカ」という。）としてＸ線不透過の金属が２箇所（１箇所の場合もある）取り付けられている。医師は、表示されたＸ線透視画像上のマーカ像を参照してバルーン付きカテーテルやステントの位置を確認しながら治療を進める。

しかしながら、心臓のように常に拍動を行なう臓器の血管に血管内インターベンション治療を行なう場合、Ｘ線透視画像上でバルーン付きカテーテルやステントの像の位置が常に動いてしまう。よって、Ｘ線透視画像を参照しながら位置決めを行なうことは、医師にとって非常に困難な作業となる。

また、Ｘ線透視画像を参照して行なわれる治療実行時に、治療用機器の視認性を保証したＸ線透視画像を即時に表示する技術（例えば、特許文献１参照）が提案されている。この技術では、Ｘ線透視画像上のマーカ像の識別を略リアルタイムで行なう目的で、テンプレートマッチングの技術が利用される。テンプレートとは、マーカの典型的な教師画像であり、教師画像と最も良く似た部分をＸ線透視画像から検索する。このためには、テンプレートをフィルタとしてＸ線透視画像との畳み込み（コンボリューション）を行なうことによって、テンプレートと画像の相互相関関数を計算し、この関数が極大となる点をマーカ像の位置の候補として推定する。これを高速化するために、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使ってフィルタ処理を行なうことができる。

特開２０１０−１３１３７１号公報

しかしながら、従来技術で推定されるのはあくまでもマーカ像の位置の候補であるから、さらに絞り込んでマーカ像の識別を行なうための処理プロセスが必須である。このため、フィルタ処理が完了するまでの時間はせいぜい１／３０秒程度であることが要求されるが、そのようなフィルタ処理を行なうには高速な処理ができるプロセッサ（専用プロセッサなど）が必要となる。

また、従来技術では、マーカの典型的形状を予想してテンプレートを準備する必要がある。現実のマーカ像が予想のそれとあまり似ていない場合、検出性能が劣化する。

さらに、Ｘ線透視画像（２０００画素×２０００画素程度）のＦＦＴは比較的計算量が大きい処理である。従来技術では、ＦＦＴを短時間で行なうために、高速の制御部、又はＦＦＴを実行するハードウェアが必要となる。

加えて、従来技術では、テンプレートと高い相関を示した点をテンプレートマッチングの結果画像から拾い出すために、結果画像を構成する全画素に改めてアクセスして、画素値の高い順にソートする必要がある。

また、動画像において略リアルタイムで画像上の点状対象物の像を識別する技術は、従来から、例えば以下のような分野に利用されている。
・Ｘ線透視画像上マーカ像の検出
・スポーツの映像におけるボールの検出
・空の広角映像からの航空機の検出

画像上の点状対象物の像を識別する技術によると、直前のフレーム（動画像を構成する静止画）における検出結果から、次のフレームで対象物の像が発見されると予測されるおおよその範囲が予測できる。

しかしながら、ＦＦＴを上述の予測と組み合わせようとすると、画像の一部分を切り出してＦＦＴを行なうために、画像上で切り出す部分を、作業用メモリに複写する必要が生じる。また、切り出すのは矩形の領域でなくてはならず、特に一辺の画素数が２の冪乗、又は小さな素数の積であることが必要である。このため、予測を活用して処理を高速化することが難しい。

本実施形態に係る画像処理装置は、上述した課題を解決するために、初期画像を設定する初期画像設定手段と、原画像に対して空間フィルタを作用させて、前記原画像のフィルタ領域の注目画素の位置に対応する画素の画素値を、前記フィルタ領域における平均画素値より小さい値とする第１中間画像を生成するとともに、前記初期画像のうち前記原画像のフィルタ領域における平均画素値より大きい値をもつ画素の位置に対応する画素に、前記フィルタ領域における複数の画素値から前記小さい値をそれぞれ減算して得られる複数の減算値を加算することで第２中間画像を生成するフィルタ処理手段と、前記第１中間画像と前記第２中間画像とを画素ごとに加算して結果画像を生成する結果画像生成手段と、を有する。

本実施形態に係るＸ線診断装置は、上述した課題を解決するために、Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線から変換された電気信号を用いてＸ線画像を生成する画像生成部と、初期画像を設定する初期画像設定手段と、前記Ｘ線画像である原画像に対して空間フィルタを作用させて、前記原画像のフィルタ領域の注目画素の位置に対応する画素の画素値を、前記フィルタ領域における平均画素値より小さい値とする第１中間画像を生成するとともに、前記初期画像のうち前記原画像のフィルタ領域における平均画素値より大きい値をもつ画素の位置に対応する画素に、前記フィルタ領域における複数の画素値から前記小さい値をそれぞれ減算して得られる複数の減算値を加算することで前記第２中間画像を生成するフィルタ処理手段と、前記第１中間画像と前記第２中間画像とを画素ごとに加算して結果画像を生成する結果画像生成手段と、を有する。

本実施形態に係る画像処理装置のハードウェア構成の一例を示す図。 本実施形態に係る画像処理装置の機能を示すブロック図。 第２中間画像の生成方法を説明するための図。 本実施形態に係るＸ線診断装置のハードウェア構成の一例を示す図。 本実施形態に係るＸ線診断装置におけるＸ線画像の生成を説明するための図。 本実施形態に係るＸ線診断装置の機能を示すブロック図。 シミュレーションに基づく原画像と、結果画像との比較を説明するための図。 シミュレーションに基づく原画像と、結果画像との比較を説明するための図。 シミュレーションに基づく原画像と、結果画像との比較を説明するための図。 原画像と、ステントスタビライザ機能を利用して原画像から生成される補正画像とを示す図。

本実施形態に係る画像処理装置及びＸ線診断装置について、添付図面を参照して説明する。

（本実施形態に係る画像処理装置）
図１は、本実施形態に係る画像処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

図１は、本実施形態に係る画像処理装置１０を示す。画像処理装置１０は、大きくは、制御部１１、画像データ記憶部１２、入力部１３、及び表示部１４等の基本的なハードウェアから構成される。制御部１１は、共通信号伝送路としてのバスＢを介して、画像処理装置１０をそれぞれ構成する各ハードウェア構成要素に相互接続される。

制御部１１は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）及びＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）等によって構成され、画像処理装置１０全体の動作を制御する。制御部１１は、入力部１３を介して入力された各種コマンドに基づいて、図２を用いて後述する画像処理を実行する。さらに、制御部１１は、入力部１３を介してコマンドを受け付けるためのＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の操作画像や、画像データ記憶部１２に記憶された画像や、画像処理後の画像等を表示部１４に表示するように制御する。

画像データ記憶部１２は、メモリやＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）等によって構成される。画像データ記憶部１２は、制御部１１による制御の下、画像を記憶する。

入力部１３は、操作者が各種コマンドを入力するためのマウス、キーボード、ボタン、トラックボール、及びジョイスティック等を有する。入力部１３は、操作者から受け付けられた各種コマンドを、制御部１１に転送する。

表示部１４は、制御部１１による制御の下、入力部１３を介して入力された各種コマンドを受け付けるためのＧＵＩの操作画像を表示したり、画像データ記憶部１２に記憶された画像や、画像処理後の画像等を表示したりするモニタを含む。なお、表示部１４は、複数のモニタを含む場合であってもよい。

図２は、本実施形態に係る画像処理装置１０の機能を示すブロック図である。

制御部１１がプログラムを実行することによって、画像処理装置１０は、原画像取得（読み出し）手段２１、フィルタ処理手段２２、及び結果画像生成手段２３として機能する。なお、手段２１〜２３は、ソフトウェア的に機能する場合を例に挙げて説明するが、それら手段２１〜２３の一部又は全部は、画像処理装置１０にハードウェア的にそれぞれ設けられるものであってもよい。

原画像取得手段２１は、画像データ記憶部１２から原画像をデータとして取得する（読み出す）。原画像は、高周波ノイズ低減フィルタ処理及び低周波成分除去フィルタ処理が実行済みの画像である。さらに、原画像は、フィルタ処理済み画像を構成する各画素の画素値に対して対数値を算出して生成される対数画像である。

フィルタ処理手段２２は、ＧＰＵ等を利用して、原画像取得手段２１によって取得された原画像に対して空間フィルタを作用させて２種の中間画像を生成する。フィルタ処理手段２２は、原画像全体か、又は、原画像の部分に空間フィルタ処理を行なう。フィルタ処理手段２２は、第１中間画像生成手段２２ａ及び第２中間画像生成手段２２ｂを有する。

第１中間画像生成手段２２ａは、原画像取得手段２１によって取得された原画像Ｆ（ｘ，ｙ）に対して空間フィルタを作用させて、第１中間画像ａ（ｘ，ｙ）を生成する。

［第１中間画像の算出方法］
（１）原画像Ｆ（ｘ，ｙ）の各注目画素（ｘ，ｙ）を中心として、たとえば幅（２ｍ＋１）高さ（ｎ＋１）、あるいは直径（２ｍ＋１）[ｎ、ｍは正の整数値]のフィルタ領域Ｆａ（ｘ，ｙ）を設定する。フィルタ領域は、正方形、略円形、矩形などの形状である。
（２）フィルタ領域Ｆａ（ｘ，ｙ）の中の画素値の平均値（平均画素値）より小さい値、例えば画素値の最小値（最小画素値）を、第１中間画像ａ（ｘ，ｙ）の値とする。

上述の（１），（２）の処理を原画像Ｆ（ｘ，ｙ）の全画素に対して行なうことにより、第１中間画像ａ（ｘ，ｙ）を求める。

第２中間画像生成手段２２ｂは、原画像取得手段２１によって取得された原画像Ｆ（ｘ，ｙ）に対して空間フィルタを作用させて、第２中間画像ｂ（ｘ，ｙ）を生成する。以下、図３を用いて第２中間画像の算出方法を説明する。

［第２中間画像の算出方法］
（１）第２中間画像ｂ（ｘ，ｙ）の全画素の値を初期値（例えば０）にした初期画像を設定する。
（２）原画像Ｆ（ｘ，ｙ）の各注目画素（ｘ，ｙ）を中心として、たとえば幅（２ｍ＋１）高さ（２ｍ＋１）、あるいは直径（２ｍ＋１）のフィルタ領域Ｆｂ（ｘ，ｙ）を設定する。フィルタ領域Ｆｂ（ｘ，ｙ）は、第１中間画像におけるフィルタ領域Ｆａ（ｘ，ｙ）と同じ領域でも良いし、異なる領域でも良い。
（３）フィルタ領域Ｆｂ（ｘ，ｙ）の中に含まれる各画素値の最小値Ｍ（図３に示す場合は「２」）と、画素値が最大である画素（ｐ，ｑ）（図３に示す場合は画素（４，３））とを探す。画素（ｐ，ｑ）は、フィルタ領域Ｆｂ（ｘ，ｙ）の中の画素値の平均値（平均画素値）より大きい値をもつ画素であればよい。
（４）フィルタ領域Ｆｂ（ｘ，ｙ）に含まれる全ての画素（ｓ，ｔ）の画素値ｆ（ｓ，ｔ）について、差の値（画素値ｆ（ｓ，ｔ）−最小値Ｍ）を減算値として求め、初期画像に当該減算値を加算（単純加算、加算平均など）して第２中間画像ｂ（ｐ，ｑ）を生成する。

上述の（１）乃至（４）の処理を原画像Ｆ（ｘ，ｙ）の全画素に対して行なうことにより、第２中間画像ｂ（ｘ，ｙ）を求める。

結果画像生成手段２３は、第２中間画像ａ（ｘ，ｙ）及び第１中間画像ｇ（ｘ，ｙ）を画素ごとに加算して結果画像ｈ（ｘ，ｙ）として生成する。

上述の例では、第１中間画像、第２中間画像を求める際に最小画素値を用いたが、原画像の空間領域における平均画素値より小さい値であれば、最小画素値以外の値でも良い。例えば、空間領域における平均画素値より小さい複数の画素値に基づく平均画素値などを用いることができる。また、第２中間画像を求める際に最大画素値を用いたが、原画像の空間領域における平均画素値より大きい値であれば、最大画素値以外の値でもよい。

フィルタ処理手段２２及び結果画像生成手段２３による上述の処理は、計算順序を変えることによって、同等の計算を、より少ない記憶領域と繰り返しで実装することもできるが、処理の内容が分かり易くなるように、最も単純な計算順序を示した。

上述の処理は、結果画像を得るための１回のフィルタ処理である。原画像の代わりに、結果画像ｈ１（ｘ，ｙ）を入力画像として、フィルタ処理手段２２及び結果画像生成手段２３による処理を繰り返し行なうようにしても良い。

この処理を繰り返すことにより、各画素の値が、画素値の高い方へと集められて、最終的に得られる結果画像は、画像上の点状対象物の像のほぼ中央の位置で著しく高い画素値を持ち、他の位置では低い画素値をもつものとなる。

結果画像ｈ（ｘ，ｙ）の画素値によって形成される曲線は、原画像Ｆ（ｘ，ｙ）のそれと比較して、ピークの画素値がより大きくなる（ピーキーになる）。すなわち、結果画像ｈ（ｘ，ｙ）は、原画像Ｆ（ｘ，ｙ）と比較して、画像上の点状対象物の像のほぼ中央の位置で著しく高い画素値を持ち、他の位置では低い画素値をもつものとなる。

本実施形態に係る画像処理装置１０によると、原画像に簡単な空間フィルタを作用させることによって、コントラストが高い小さな対象物の像の重心に近い位置を容易に検出できる。

さらに、本実施形態に係る画像処理装置１０によると、原画像全体に空間フィルタを作用させる場合でも、フーリエ変換よりも高速に処理が行なえる。画像処理装置１０によると、原画像上の検出したい対象物の像の大体の位置が分かっている場合、それらの位置を含む範囲内のみに空間フィルタを作用させればよいので、さらに（典型的には数十倍〜数千倍の）高速化ができる。

（本実施形態に係るＸ線診断装置）
図４は、本実施形態に係るＸ線診断装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

図４は、本実施形態に係るＸ線診断装置３０を示す。Ｘ線診断装置３０は、高電圧発生部３１、Ｘ線管（Ｘ線源）３２、Ｘ線絞り装置３３、Ｘ線検出器３４、天板３５、Ｃアーム３６、Ｃアーム回転・移動機構３７、天板移動機構３８、システム制御部４１、入力部４２、表示部４３、及び画像データ記憶部４４を備える。

高電圧発生部３１は、システム制御部４１による制御の下、高電圧を発生して、発生した高電圧をＸ線管３２に供給する装置である。

Ｘ線管３２は、システム制御部４１による制御の下、高電圧発生部３１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する装置である。すなわち、高電圧発生部３１は、Ｘ線管３２に供給する電圧を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量の調整や、被検体ＰへのＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦの制御を行なう。

Ｘ線絞り装置３３は、Ｘ線管３２が発生したＸ線を被検体Ｐの関心領域に対して選択的に照射されるように絞り込むための装置である。例えば、Ｘ線絞り装置３３は、スライド可能な４枚の絞り羽根を有する。Ｘ線絞り装置３３は、システム制御部４１による制御の下、絞り羽根をスライドさせることで、Ｘ線管３２が発生したＸ線を絞り込む。

Ｘ線検出器３４は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するためのＸ線検出素子がマトリックス状に配列された装置であり、各Ｘ線検出素子は、被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号に変換して蓄積し、蓄積した電気信号を後述するシステム制御部４１に送信する。

天板３５は、被検体Ｐを載置するためのベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。

Ｃアーム３６は、Ｘ線管３２、Ｘ線絞り装置３３、及びＸ線検出器３４を保持するアームである。Ｘ線管３２及びＸ線絞り装置３３とＸ線検出器３４とは、Ｃアーム３６により被検体Ｐを挟んで対向するように配置される。なお、Ｘ線診断装置３０がＣアーム３６を備え、Ｃアーム３６がＸ線管３２及びＸ線検出器３４を一体として動作させる構成を例にとって説明するが、その場合に限定されるものではない。例えば、Ｘ線診断装置３０がＣアーム３６を備えずに、Ｘ線管３２及びＸ線検出器３４をそれぞれ独立して動作させる構成であってもよい。

Ｃアーム回転・移動機構３７は、システム制御部４１による制御の下、Ｃアーム３６を回転動、円弧動、及びスライド動をさせるための装置である。

天板移動機構３８は、システム制御部４１による制御の下、天板３５を移動させるための装置である。

システム制御部４１は、ＣＰＵ及びＧＰＵ等によって構成され、Ｘ線診断装置３０全体の動作を制御する。すなわち、システム制御部４１は、入力部４２を介して入力された各種コマンドに基づいて、高電圧発生部３１、Ｘ線管３２、Ｘ線絞り装置３３、Ｃアーム回転・移動機構３７、及び天板移動機構３８を制御することで、Ｘ線量の調整及びＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ制御と、Ｃアーム３６の回転動、円弧動、及びスライド動の調整と、天板３５の移動調整とを行なう。

また、システム制御部４１は、入力部４２を介して入力された各種コマンドに基づいて、図６を用いて後述する画像処理を実行する。さらに、システム制御部４１は、入力部４２を介してコマンドを受け付けるためのＧＵＩの操作画像や、画像データ記憶部４４に記憶されたＸ線画像（Ｘ線透視画像及びＸ線撮影画像）や、画像処理後のＸ線画像等を表示部４３に表示するように制御する。

入力部４２は、医師や技師等の操作者が各種コマンドを入力するためのマウス、キーボード、ボタン、トラックボール、及びジョイスティック等を有する。入力部４２は、操作者から受け付けたコマンドを、後述するシステム制御部４１に転送する。

表示部４３は、システム制御部４１による制御の下、入力部４２を介して各種コマンドを受け付けるためのＧＵＩの操作画像を表示したり、画像データ記憶部４４に記憶されたＸ線画像や、システム制御部４１による画像処理後のＸ線画像等を表示したりするモニタを含む。なお、表示部４３は、複数のモニタを含む場合であってもよい。

画像データ記憶部４４は、システム制御部４１による制御の下、Ｘ線検出器３４によって生成されたＸ線画像を記憶する。

ここで、Ｘ線診断装置３０は、被検体Ｐの心臓血管における狭窄部位に対してステントやバルーン付きカテーテルを用いた血管内インターベンション治療を行なう際に、入力部４２を介した各種コマンドに基づいて、ステントが挿入される狭窄部位を関心領域としてＸ線透視を時系列に沿って実行してＸ線透視画像を生成する。なお、Ｘ線診断装置３０では、ステントのバルーン部分両端に２つのＸ線不透過の金属がマーカとして取り付けられている場合について説明するが、本発明は、ステントのバルーン部分中央に１つのＸ線不透過の金属がマーカとして取り付けられている場合であっても適用可能である。

すなわち、Ｘ線診断装置３０は、図５に示すように、血管内インターベンション治療が施されている被検体Ｐの狭窄部位に対してＸ線管３２からＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線をＸ線検出器３４によって検出することで、時系列に沿って順次生成したＸ線透視画像を画像データ記憶部４４に格納する。なお、図５は、本実施形態に係るＸ線診断装置３０におけるＸ線画像の生成を説明するための図である。

図６は、本実施形態に係るＸ線診断装置３０の機能を示すブロック図である。

システム制御部４１がプログラムを実行することによって、Ｘ線診断装置３０は、原画像取得手段２１、フィルタ処理手段２２、結果画像生成手段２３、補正画像生成手段２４、及び表示制御手段２５として機能する。なお、手段２１〜２５は、ソフトウェア的に機能する場合を例に挙げて説明するが、それら手段２１〜２５の一部又は全部は、Ｘ線診断装置３０にハードウェア的にそれぞれ設けられるものであってもよい。

なお、図６において、図２に示す部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

図７〜図９は、シミュレーションに基づく原画像と、結果画像とを説明するための図である。図８及び図９は、図７に示す非常にノイズが強い原画像Ｆ（ｘ，ｙ）上の弱いコントラストの対象物の像（中央の白色部分）に対するフィルタ効果を示す結果画像である。これらの図は、画素値を等高線で表現している。

図７は、原画像Ｆ（ｘ，ｙ）の一例を示すものであり、中央部に比較的画素値が大きい部分（図では白い半円状）があり、原画像Ｆ（ｘ，ｙ）の至る所にノイズ（濃いグレーと淡いグレーとの斑）が存在する。図８は、フィルタ処理手段２２（図６に図示）による１回のフィルタ処理に基づく結果画像ｈ１（ｘ，ｙ）の一例を示すものである。図９は、フィルタ処理手段２２（図６に図示）による２回のフィルタ処理に基づく結果画像ｈ２（ｘ，ｙ）の一例を示すものである。

図８に示す結果画像ｈ１（ｘ，ｙ）は、図７の原画像Ｆ（ｘ，ｙ）に示す中央の対象物の像に近い３〜４個の画素が特に大きな画素値をもち、他の画素は相対的にごく小さい画素値をもつ。このため、結果画像ｈ１（ｘ，ｙ）からこれら３〜４個の画素を選抜するのは容易である。図９に示す結果画像ｈ２（ｘ，ｙ）は、図７の原画像Ｆ（ｘ，ｙ）に示す中央の対象物の像のほぼ中心位置の画素だけが大きな画素値をもつ。このため、結果画像ｈ２（ｘ，ｙ）からその画素を選抜するのは容易である。

原画像Ｆ（ｘ，ｙ）ではマーカ像の位置での画素値が最も大きいが、マーカ像以外の多数の点も大きな画素値をもつ。よって、原画像Ｆ（ｘ，ｙ）に基づいてマーカ像の識別を行なうための処理プロセスを行なうと、マーカ像候補の絞り込みの処理量が大きくなり時間がかかる。一方、結果画像ｈ１（ｘ，ｙ）では、マーカ像以外では僅かの画素だけが大きい画素値を持つので、上記絞り込みの処理量が著しく小さくなる。結果画像ｈ２（ｘ，ｙ）では、結果画像ｈ１（ｘ，ｙ）と比較してさらに効果が顕著に表れる。

図６の説明に戻って、補正画像生成手段２４は、結果画像生成手段２３によって生成された結果画像に基づくマーカ像の位置の候補から、結果画像の画素値が大きい順にソートするためのソート処理を施してマーカ像の識別を行なう（図１０のステップＳＴ２）。なお、フィルタ処理手段２２が、繰り返し処理における最終回に空間フィルタを作用させる際に、結果画像の画素値が大きい順にソートするためのソート処理を組み合わせて行なうことで、図１０のステップＳＴ２を省略してもよい。

また、補正画像生成手段２４は、時系列に沿って順次生成される結果画像のうち第ｔ（ｔは正の整数）フレームの結果画像上のマーカ像の位置を基準位置とし、第ｔ＋１フレームの結果画像上のマーカ像の位置が、第ｔフレームの結果画像に基づく基準位置と一致するように、第ｔ＋１フレームの結果画像に対して平行移動及び回転移動等の画像移動処理と、アフィン変換等の画像変形処理とのうち少なくとも１の処理を行なって（図１０のステップＳＴ３）、補正画像をそれぞれ生成する。なお、直前フレームの結果画像に基づくマーカ像の位置を基準位置として用いる場合に限定するものではなく、最初の第１フレームに基づくマーカ像の位置を基準位置に固定してもよい。

表示制御手段２５は、表示用画像（ｓｔｅｎｔ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｉｍａｇｅ）としての補正画像が時系列に沿って新規に生成されるごとに表示用画像を表示部４３に更新表示させる。すなわち、表示制御手段２５は、マーカ像の位置が一致した複数の表示用画像を動画表示するように制御する。これにより、マーカ像以外の背景部分がぶれた状態となるものの、マーカ像が動かない状態で複数の表示用画像を動画表示することができる。

なお、表示制御手段２５は、入力部４２を介して受け付けた表示形態指示コマンドに従って、表示用画像を様々な形態で表示するように制御する。具体的には、表示制御手段２５は、表示形態指示コマンドに従って、補正画像上のマーカ像の位置に基づいて設定される設定領域を表示用画像として表示させる。例えば、表示制御手段２５は、補正画像上の２のマーカ像の位置に基づく矩形を設定領域とし、設定領域以外の補正画像をマスクして表示させる。また、表示制御手段２５は、設定領域を拡大した拡大画像を表示用画像として表示させることもできる。

表示制御手段２５は、表示形態指示コマンドに従って、原画像及び表示用画像が時系列に沿って新規に生成されるごとに、最新の原画像及び表示用画像を表示部４３に更新表示するように制御する。図１０は、並列表示される原画像と表示用画像としての拡大画像とを並列表示する場合を示す。さらに、表示制御手段２５は、並列表示させる際に、設定領域又は拡大画像が表示用画像であるならば、設定領域に対応する領域を原画像にて表示させることもできる。

ここで、補正画像、設定領域、又は拡大画像を表示用画像とする場合について説明した。しかしながら、結果画像そのものが表示用画像とされてもよい。

本実施形態に係るＸ線診断装置３０によると、Ｘ線透視画像の原画像に簡単な空間フィルタを作用させることによって、コントラストが高い小さな対象物の像の重心に近い位置を容易に検出できる。また、Ｘ線診断装置３０によると、Ｘ線透視画像の原画像上のマーカの典型的形状を予想してテンプレートを準備することが不要である。例えば、テンプレートのマーカ像が半径ｒの円形であるとして、実際のマーカ像が短軸２ｒ、長軸４ｒの略楕円形であったとしても、Ｘ線診断装置３０では、テンプレートを使わずに、原画像上のマーカ像内の幾つかの点がマーカ像の位置の候補として選抜される。これらの候補位置は極めて近接しているので、容易に単一のマーカ像を示していることが判別できる。

さらに、本実施形態に係るＸ線診断装置３０によると、フィルタ処理手段２２（図６に図示）によって原画像全体に空間フィルタを作用させる場合でも、フーリエ変換よりも高速に処理が行なえる。Ｘ線診断装置３０によると、原画像上の検出したいマーカ像の大体の位置が分かっている場合、フィルタ処理手段２２（図６に図示）によってそれらの位置を含む範囲内のみに空間フィルタを作用させればよいので、さらに（典型的には数十倍〜数千倍の）高速化ができる。

加えて、本実施形態に係るＸ線診断装置３０によると、最終のｋ回目に、ｋ−１回目のフィルタ処理で得られた結果画像に対して空間フィルタを作用させる際に、ｋ回目のフィルタ処理で得られる結果画像ｈｋ（ｘ，ｙ）の画素値が大きい順にソートするためのソート処理を組み合わせることが容易にできる。こうすれば、結果画像ｈｋ（ｘ，ｙ）の生成後に改めてその結果画像ｈｋ（ｘ，ｙ）を構成する全画素にアクセスして画素値が大きい順にソートする必要がない。

また、本実施形態に係るＸ線診断装置３０によると、原画像の部分ごとにフィルタ処理手段２２（図６に図示）によるフィルタ処理を実行できるため、多数の演算回路で並列処理を行なうＧＰＵに実装するのに適している。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 画像処理装置
２１ 原画像取得（読み出し）手段
２２ フィルタ処理手段
２２ａ 第１中間画像生成手段
２２ｂ 第２中間画像生成手段
２３ 結果画像生成手段
２４ 補正画像生成手段
２５ 表示制御手段
３０ Ｘ線診断装置

Claims (8)

1. 初期画像を設定する初期画像設定手段と、
   原画像に対して空間フィルタを作用させて、前記原画像のフィルタ領域の注目画素の位置に対応する画素の画素値を、前記フィルタ領域における平均画素値より小さい値とする第１中間画像を生成するとともに、前記初期画像のうち前記原画像のフィルタ領域における平均画素値より大きい値をもつ画素の位置に対応する画素に、前記フィルタ領域における複数の画素値から前記小さい値をそれぞれ減算して得られる複数の減算値を加算することで第２中間画像を生成するフィルタ処理手段と、
   前記第１中間画像と前記第２中間画像とを画素ごとに加算して結果画像を生成する結果画像生成手段と、
   を有する画像処理装置。
2. 前記フィルタ処理手段は、前記原画像のフィルタ領域における最小画素値を、前記フィルタ領域の注目画素に対応する画素の画素値とする前記第１中間画像を生成するとともに、前記初期画像のうち前記原画像のフィルタ領域における画素値が最大である画素に対応する画素に、前記フィルタ領域の全画素から前記フィルタ領域の最小画素値をそれぞれ減算して得られる前記複数の減算値を加算して前記第２中間画像を生成する請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記フィルタ処理手段は、前記結果画像を前記原画像として、前記結果画像に基づいて前記第１中間画像を生成し、前記結果画像に基づいて前記第２中間画像を生成する請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. Ｘ線を発生するＸ線源と、
   前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線から変換された電気信号を用いてＸ線画像を生成する画像生成部と、
   初期画像を設定する初期画像設定手段と、
   前記Ｘ線画像である原画像に対して空間フィルタを作用させて、前記原画像のフィルタ領域の注目画素の位置に対応する画素の画素値を、前記フィルタ領域における平均画素値より小さい値とする第１中間画像を生成するとともに、前記初期画像のうち前記原画像のフィルタ領域における平均画素値より大きい値をもつ画素の位置に対応する画素に、前記フィルタ領域における複数の画素値から前記小さい値をそれぞれ減算して得られる複数の減算値を加算することで第２中間画像を生成するフィルタ処理手段と、
   前記第１中間画像と前記第２中間画像とを画素ごとに加算して結果画像を生成する結果画像生成手段と、
   を有するＸ線診断装置。
5. 前記フィルタ処理手段は、前記原画像のフィルタ領域における最小画素値を、前記フィルタ領域の注目画素に対応する画素の画素値とする前記第１中間画像を生成するとともに、前記初期画像のうち前記原画像のフィルタ領域における画素値が最大である画素に対応する画素に、前記フィルタ領域の全画素から前記フィルタ領域の最小画素値をそれぞれ減算して得られる前記複数の減算値を加算して前記第２中間画像を生成する請求項４に記載のＸ線診断装置。
6. 前記フィルタ処理手段は、前記結果画像を前記原画像として、前記結果画像に基づいて前記第１中間画像を生成し、前記結果画像に基づいて前記第２中間画像を生成する請求項４又は５に記載のＸ線診断装置。
7. 新規の前記結果画像である新規画像上の対象物の像の位置が、前記新規画像より前に生成された過去の前記結果画像である過去画像上の対象物の像の位置と一致するように、前記新規画像に対して画像移動処理及び画像変形処理の少なくとも１の処理を行なって補正画像を生成する補正画像生成手段と、
   前記原画像及び前記補正画像が時系列に沿って新規に生成されるごとに、最新の前記原画像及び前記補正画像を表示部に更新表示させる表示制御手段と、
   をさらに有する請求項４乃至６のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
8. 前記フィルタ処理手段は、前記原画像に対して前記空間フィルタを作用させる際に、前記結果画像の画素値が大きい順にソートするためのソート処理を組み合わせて行なって前記対象物の像の位置を識別する請求項７に記載のＸ線診断装置。