JP6569733B2 - 画像再構成処理方法、画像再構成処理プログラム並びにそれを搭載した断層撮影装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明の画像再構成処理方法は、再構成処理を行う画像再構成処理方法であって、 逐次近似法により画像を更新する画像更新工程と、当該画像更新工程での画像更新毎,一定間隔毎,一定の基準を満たすタイミングあるいは任意のタイミングに再構成画像から、当該再構成画像に基づく画像の更新で生成される再構成画像のヒストグラム上の幅を持った画素値分布を急峻なピークへと近づける時に作用させる物質制約値を推定する物質制約値推定工程とを備え、当該物質制約値推定工程で推定された物質制約値を用いて画像更新工程での逐次近似法により画像を更新して再構成処理を行うことを特徴とするものである。
また、本発明の画像再構成処理プログラムによれば、これらの発明の画像再構成処理方法をコンピュータに実行させることによって、撮影サンプルの構成物質が既知・未知に関わらず適用可能で、信頼度が高い物質情報を推定して、それを用いてアーティファクトを低減することができる。
また、本発明の断層撮影装置によれば、画像再構成処理プログラムを実行する演算手段を備えることによって、撮影サンプルの構成物質が既知・未知に関わらず適用可能で、信頼度が高い物質情報を推定して、それを用いてアーティファクトを低減することができる。
各種の逐次近似法により画像を更新する。なお、X線管21(図1を参照)やX線検出器22(図1を参照)の物理的特性(例えばビームハードニング・散乱等)を補正する処理を含んでいるのが好ましい。本実施例では当該処理を行っているが、これらの特性が無視できるような場合には、この処理を行わなくてもよい。その他、物理的特性の補正の有無や順序を適宜変更する場合も、本発明に含まれる。
ただし、上記(1)式中のμは再構成画像ベクトルであり、yは投影データである。Dは「データ項」と呼ばれ、実測データとの適合度を表し、実測投影(X線検出器22で得られた実測の投影データ)および推定パラメータ(上記(1)式で推定された推定画像)から算出される尤度などで定義される。なお、μ,yはベクトルであるので、実際には太字で表記されることに留意されたい。
ステップS1で更新された再構成画像(推定画像)からヒストグラムを生成する。具体的には、図4に示すように、縦軸を画素数の最大値で正規化して、横軸を画素値相当のビン幅wとしたヒストグラムを生成する。上述したようにヒストグラムの横軸は右に向かうに従って画素値が高くなる。
ステップS2で生成されたヒストグラムから極値をピークとして検出する。具体的には、図4に示すように、ヒストグラムのk番目のビンの高さをh[k]とした時、h[k−1]<h[k]>h[k+1]を満たす全てのピークを極値とみなす(図4では「●」で図示)。
次に、ステップS3で検出された全てのピークについて、構成物質らしさを表す評価値を算出する。具体的には、図4に示すように、ピークとして検出されたk番目のビンの高さh[k](「ヒストグラム値」または「ピーク」とも呼ばれる)に対して、評価値e[k]を与える。この評価値e[k]が大きいほど、そのピークが撮影サンプルの構成物質を表していると考える。例えば、ピークとして検出されたヒストグラム値h[k]そのものを評価値e[k]とする方法が考えられる。
e[k]=h[k]×e−αd …(2)
以上のように、ピークとして検出されたヒストグラム値h[k]そのものを評価値e[k]としてもよいし、上記(2)式のように基準物質制約値からの距離dおよびヒストグラム値h[k]に基づいて評価値e[k]を定義してもよい。
次に、ステップS4で与えられた評価値e[k]、および必要であれば与えられたパラメータに基づいて、構成物質と思われるピークを選定する。例えば、撮影サンプルがN種類の物質で構成されているとすると、評価値が大きい順にN個のピークを抽出し、これらを選定されたピーク(選定ピーク)とする。構成物質の数が未知の場合(例えば御影石や自然鉱物(天然鉱物)の場合や、合金が完全に混じり合わない場合)には、一定の評価値以上のピークを選定ピークとする。
以上の処理により、N個の物質情報(物質制約値=各物質のX線吸収係数を表す画素値)であるm[1],…,m[N]が推定されて更新されたことになる。つまり、ステップS5で選定されたピーク(選定ピーク)に対応する画素値を、次のステップS1に戻る際のステップS1の逐次近似計算で使用する物質制約値として設定する。以上のように、ステップS2〜S6は、本発明における物質情報推定工程に相当する。
逐次近似式での繰り返し回数(反復回数)のカウンタ変数をインクリメントする。
逐次近似法による画像更新を終了する反復回数をNiterとし、カウンタ変数が反復回数Niterに達したか?否かを判断する。なお、反復回数Niterについてはオペレータが予め設定すればよい。カウンタ変数がNiter以下の場合にはステップS1〜S6を継続するために、ステップS1に戻る。カウンタ変数がNiterを超えた場合には一連の計算を終了する。
再構成結果について、図6〜図8を参照して説明する。図6は、物質情報がないときの再構成結果であり、図7は、物質情報を更新しないときの再構成結果であり、図8は、物質情報を更新したときの再構成結果である。図6や図7では、斜め方向のスジ状アーティファクト(ストリークアーティファクト)が観察される。これらに対して本発明のように物質情報を更新した場合には、図8ではアーティファクトがなくなり画質が改善したのが確認された。
7 … 再構成処理部
8A … 画像再構成処理プログラム
m[1],…,m[N] … 物質制約値
h[k] … ヒストグラムのk番目のビンの高さ(ヒストグラム値)(ピーク)
e[k] … 評価値
Claims (7)
- 再構成処理を行う画像再構成処理方法であって、
逐次近似法により画像を更新する画像更新工程と、
当該画像更新工程での画像更新毎,一定間隔毎,一定の基準を満たすタイミングあるいは任意のタイミングに再構成画像から、当該再構成画像に基づく画像の更新で生成される再構成画像のヒストグラム上の幅を持った画素値分布を急峻なピークへと近づける時に作用させる物質制約値を推定する物質制約値推定工程と
を備え、
当該物質制約値推定工程で推定された前記物質制約値を用いて前記画像更新工程での逐次近似法により画像を更新して再構成処理を行うことを特徴とする画像再構成処理方法。 - 請求項1に記載の画像再構成処理方法において、
(a)既知の構成物質の数に基づいて、前記物質制約値推定工程における前記物質制約値の推定がなされることを特徴とする画像再構成処理方法。 - 請求項1に記載の画像再構成処理方法において、
(b)パラメータとして与えられた構成物質の数に基づいて、前記物質制約値推定工程における前記物質制約値の推定がなされることを特徴とする画像再構成処理方法。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の画像再構成処理方法において、
(c)パラメータとして与えられた物質制約値に基づいて、前記物質制約値推定工程における前記物質制約値の推定がなされることを特徴とする画像再構成処理方法。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の画像再構成処理方法において、
再構成画像のヒストグラムあるいは再構成画像のクラスタリング結果に基づいて、前記物質制約値推定工程における前記物質制約値の推定がなされることを特徴とする画像再構成処理方法。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の画像再構成処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする画像再構成処理プログラム。
- 請求項6に記載の画像再構成処理プログラムを搭載した断層撮影装置であって、
当該画像再構成処理プログラムを実行する演算手段を備えることを特徴とする断層撮影装置。
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