JP7022584B2 - 放射線撮影装置、画像処理装置及び画像判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射線を用いて撮影された放射線画像を処理する画像処理装置およびその制御方法、ならびに、画像処理装置を備えた放射線撮影装置に関する。

医療用の放射線撮影分野において、被検者の脊椎や下肢の全体といった広い観察領域に対する放射線撮影を長尺撮影と称し、長尺撮影により得られた放射線画像を長尺画像と称する。特許文献１には、複数の放射線検出装置を並べて撮影することで長尺撮影を行う放射線撮影システムが開示されている。この放射線撮影システムでは、複数の放射線検出装置が複数の放射線画像（部分画像）を撮影し、画像処理装置がそれら複数の放射線画像を合成することにより、広い観察範囲全体を描出した一枚の放射線画像（長尺画像）を生成する。この放射線撮影システムに用いられる複数の放射線検出装置の一つ一つは可搬型の放射線検出装置である。よって、専用の長尺撮影用の架台に複数台の放射線撮影装置を設置することで長尺撮影を行い、また架台から１台の放射線撮影装置を取り出して一般撮影を行う、といった使い回しが可能である。

放射線検出装置を個別に取り出して使い回すことを可能にすると、長尺撮影時に放射線検出装置の配置（並び順や向き）が変わる可能性がある。その場合、複数の放射線検出装置が出力する部分画像の並び順や向きも変わってしまい、これを考慮しないと正しく長尺画像を生成することはできない。特許文献２には、隣り合う放射線検出装置の端部を重ねて撮影し、得られる画像の端部の類似性に基づいて並び順を判断し合成する方法が開示されている。

特開２０１２－０４０１４０号公報 特開２０１２－０４５１７２号公報

ところで、放射線撮影全般において、撮影画像は診断に適した上下方向で画面表示することが求められており、長尺撮影により得られた撮影画像についても例外ではない。例えば、胸部、腹部等の体幹部の撮影においては、被検体の頭部側を上方向にして画面表示するのが一般的である。特許文献２では、複数の画像を正しく接続して長尺画像を生成することはできるが、長尺画像における被検体の方向までは判断できない。このような課題に対して、重力方向を検出可能な重力センサを備え、検出された重力方向に基づいて画像の上下方向を決定することが考えられる。しかしながら、上述のような複数の可搬型の放射線検出装置を用いた長尺撮影において、それぞれの放射線検出装置の上下方向の検出結果が異なる場合には、長尺画像の上下方向を決定することができない。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、複数の放射線検出装置を用いた長尺撮影により得られた長尺画像において、被検体の方向を精度よく判定することを目的とする。

本発明の一態様による画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
被検体に照射された放射線を複数の放射線検出装置で検出することにより生成された複数の放射線画像を取得する取得手段と、
前記複数の放射線画像を合成して長尺画像を生成する合成手段と、
前記複数の放射線画像の各々について、画像内の被検体の方向を推定する推定手段と、
前記複数の放射線画像の各々についての前記推定手段による方向の推定結果に基づいて、前記長尺画像における被検体の方向を判定する判定手段と、を備える。

本発明によれば、複数の放射線検出装置を用いた長尺撮影により得られた長尺画像において被検体の方向を精度よく判定することが可能である。

実施形態に係る放射線撮影装置の構成例を示すブロック図。 実施形態における放射線撮影装置の処理手順を示すフローチャート。 複数の放射線検出装置から得られる放射線画像と長尺画像の生成を説明する図。 長尺画像の上下方向を説明する図。 第一実施形態の上下方向判定部の処理手順を示すフローチャート。 第二実施形態の上下方向判定部の処理手順を示すフローチャート。 第三実施形態の上下方向判定部の処理手順を示すフローチャート。 第一実施形態による上下方向判定部の詳細を示すブロック図。 第三実施形態による上下方向判定部の詳細を示すブロック図。

以下、実施形態に係る放射線撮影装置について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、放射線検出装置として、照射された放射線を蛍光体（シンチレータ）により可視光に変換し、得られた可視光をフォトダイオードにより検出することで放射線撮影を行う間接型ＦＰＤを用いた例を説明する。但し、放射線を直接電子に変換する直接型ＦＰＤにも適用可能であることは言うまでもない。なお、ＦＰＤとは、フラットパネルディテクタ（Flat Panel Detector）である。

＜第一実施形態＞
図１は本実施形態に係る放射線撮影装置１００の機能構成を示す図である。放射線撮影装置１００は、放射線発生部１０１、放射線発生装置１０４、撮影制御装置１３０を有する。放射線発生部１０１は被検体１０３に放射線を照射する。放射線発生装置１０４は不図示の曝射スイッチの押下に応じて放射線発生部１０１に高電圧パルスを与え、放射線を発生させる。複数の放射線検出装置としてのＦＰＤ１０２ａ、１０２ｂは、被検体１０３を通過した放射線を蛍光体により可視光に変換し、変換された可視光をフォトダイオードで検出し、アナログの電気信号を得る。ＦＰＤ１０２ａ、１０２ｂで検出されたアナログの電気信号はデジタルデータに変換（Ａ／Ｄ変換）され、画像データとしてＦＰＤ制御部１０５ａ、１０５ｂに送信される。本実施形態では、ＦＰＤ１０２とＦＰＤ制御部１０５を２セット使用して長尺撮影を行う例を示す。

画像処理装置としての撮影制御装置１３０において、ＦＰＤ制御部１０５ａ、１０５ｂはＣＰＵバス１０６に接続されている。以下では、ＣＰＵバス１０６に１つのコンピュータ（ＣＰＵ１１４）が接続される構成を示すが、複数のコンピュータがＣＰＵバス１０６に接続された構成でもよい。ＦＰＤ制御部１０５ａ、１０５ｂは、被検体に照射された放射線を複数の放射線検出装置で検出することにより生成された複数の放射線画像を取得する取得部の一例である。取得部はこの例に限られるものではなく、例えば、後述のネットワークＩ／Ｆ１１８を介してＨＩＳまたはＲＩＳから放射線画像を取得する構成でもよい。ここでＨＩＳは病院情報システム（Hospital Information Systems）、ＲＩＳは放射線科情報システム（Radiology Information Systems）である。

ＣＰＵバス１０６にはさらに画像処理部１１０、画像保存部１１１、操作部１１２、表示部１１３が接続されている。また一般的なコンピュータに備えられているＣＰＵ１１４、ＲＯＭ１１５、ＲＡＭ１１６、表示制御部１１７、ネットワークＩ／Ｆ１１８などもＣＰＵバス１０６に接続されている。ＣＰＵ１１４は中央演算装置であり、ＲＯＭ１１５またはＲＡＭ１１６に記憶されたプログラムを実行することにより撮影制御装置１３０の全体を制御する。ＲＯＭ１１５は読み出し専用の不揮発性メモリ（Read Only Memory）であり、ＣＰＵ１１４が実行する各種プログラム、各種データを格納する。ＲＡＭ１１６は随時に読み書きが可能な揮発性のメモリ（Random Access Memory）であり、ＣＰＵ１１４により使用される作業領域を提供する。表示制御部１１７は、ＣＰＵ１１４の制御下で表示部１１３に各種の表示を行う。例えば、表示制御部１１７は、上下方向判定部１２３により判定された被検体の方向に基づいて、長尺画像を表示部１１３に表示する。ネットワークＩ／Ｆ１１８は、撮影制御装置１３０とネットワークとを接続する。放射線撮影装置１００は、ネットワークＩ／Ｆ１１８を介して、例えば、ＨＩＳ、ＲＩＳなどの情報システムと接続される。

画像処理部１１０は、画像補正部１２０、画像合成部１２１、診断用画像処理部１２２、上下方向判定部１２３を備える。画像補正部１２０はＦＰＤ１０２ａ、１０２ｂの固体撮影像素子の特性ばらつきを補正するためのオフセット補正、感度補正、欠損画素補正などのいわゆる前処理と呼ばれる各種補正処理を行う。画像合成部１２１は、複数の放射線画像を合成して長尺画像を生成する。本実施形態では、画像合成部１２１は、複数のＦＰＤ（ＦＰＤ１０２ａ、１０２ｂ）で撮像された複数の放射線画像を合成して一つの長尺画像を生成する。診断用画像処理部１２２は階調処理、ダイナミックレンジ処理、空間周波数処理などの診断用画像処理を行う。上下方向判定部１２３は、撮影画像である長尺画像における被検体の上下方向の判定を画像判定により行う。上下方向判定部１２３については図８により詳述する。なお、画像処理部１１０は、ＣＰＵ１１４が所定のプログラムを実行することにより実現されてもよいし、その一部またはすべてが専用のハードウエアにより実現されてもよい。

画像保存部１１１はＦＰＤ制御部１０５ａ、１０５ｂから出力された放射線画像や画像処理部１１０で処理された放射線画像を保存する大容量の記憶装置である。操作部１１２は画像処理部１１０やＦＰＤ制御部１０５ａ、１０５ｂへのユーザ指示を入力する。表示部１１３は、表示制御部１１７の制御下で、例えば画像処理部１１０で生成した長尺画像を表示する。このとき、表示制御部１１７は、上下方向判定部１２３による上下方向の判定結果に従って、例えば、被検体の頭部方向が上向きになるように長尺画像の表示方向を制御する。

以上のような構成を備えた放射線撮影装置１００による長尺画像の撮影動作について、図２に示すフローチャートと図３および図４に示す模式図を用いて具体的に説明する。

ステップＳ２０１において、放射線発生装置１０４は放射線発生部１０１を駆動し、被検体１０３に放射線を照射する。ここで、放射線発生装置１０４は不図示の曝射スイッチの押下により放射線発生部１０１に高電圧パルスを与え、放射線を発生させる。

次に、ステップＳ２０２において、ＦＰＤ制御部１０５ａとＦＰＤ制御部１０５ｂはそれぞれＦＰＤ１０２ａおよび１０２ｂを駆動して放射線画像を取得する。ここで、放射線照射を受けたＦＰＤ１０２ａ、１０２ｂは、放射線量に比例した電荷を検出素子に蓄積し、蓄積した電荷に基づく画像データを出力する。ＦＰＤ制御部１０５ａ、１０５ｂは、それぞれＦＰＤ１０２ａ、１０２ｂから画像データを受信し、放射線画像として画像保存部１１１またはＲＡＭ１１６に保存する。例えば、図３に示すように人体３００を被検体１０３とする放射線撮影において、ＦＰＤ制御部１０５ａは第一の撮影範囲３０１に配置されたＦＰＤ１０２ａから第一の放射線画像３０３を取得する。また、ＦＰＤ制御部１０５ｂは第二の撮影範囲３０２に配置されたＦＰＤ１０２ｂから第二の放射線画像３０４を取得する。

次にステップＳ２０３において、画像補正部１２０は、画像保存部１１１またはＲＡＭ１１６に記憶された第一の放射線画像３０３および第二の放射線画像３０４に対して画像補正を施す。具体的には、ＦＰＤ１０２ａとＦＰＤ１０２ｂのそれぞれが備える固体撮像素子の特性ばらつきを補正するためのオフセット補正、感度補正、欠損画素補正などいわゆる前処理と呼ばれる各種補正処理を行う。

次にステップＳ２０４において、画像合成部１２１は、ステップＳ２０３により画像補正を施された第一の放射線画像３０３および第二の放射線画像３０４から長尺画像３０５を合成する。例えば、画像合成部１２１は、第一の放射線画像３０３と第二の放射線画像３０４の接合位置を決定し、両画像を接合することにより長尺画像３０５を生成する。接合位置の決定方法は特に限定しないが、例えば、ＦＰＤ１０２ａおよびＦＰＤ１０２ｂの相対的な位置に関する情報を別途取得し、この情報に基づいて決定することが可能である。あるいは、第一の放射線画像３０３と第二の放射線画像３０４の重複領域に対してテンプレートマッチング等の画像解析技術を適用することにより接合位置を決定することも可能である。

次にステップＳ２０５において、診断用画像処理部１２２は、ステップＳ２０４において画像合成部１２１により合成された長尺画像３０５に対して診断用画像処理を施す。より具体的には、診断用画像処理部１２２は、長尺画像３０５に対して階調処理、ダイナミックレンジ処理、空間周波数処理などの診断用画像処理を行う。

次にステップＳ２０６において、上下方向判定部１２３は、ステップＳ２０５により合成された長尺画像３０５の上下方向を判定する。本例では、被検体の頭部の方向が上方向である長尺画像を上向きの長尺画像とし、被検体の頭部の方向が下方向である長尺画像を下向きの長尺画像とする。図３に示す長尺画像３０５は上向きの長尺画像の例であり、このような場合は、この向きのまま長尺画像を表示することにより診断に適した画像表示が得られると想定される。しかしながら、被検体１０３もしくはＦＰＤ１０２の配置によっては図４に示す長尺画像４０２のように下向きの場合も起こり得る。特に、撮影台に被検体１０３を載置するなどして撮影するいわゆる臥位撮影においては、制限なく自由な方向で撮影すると、上向きの長尺画像４０１、下向きの長尺画像４０２のいずれも同程度に起こり得る。このような状況において常に診断に適した画像表示を行うために、長尺画像３０５の上下方向を判定して診断に適した方向で画像を表示する必要がある。本実施形態では、上下方向判定部１２３が、第一の放射線画像３０３と第二の放射線画像３０４の上下方向をそれぞれ個別に推定し、それらの推定結果に基づいて最終的に長尺画像３０５の上下方向を判定する。上下方向判定部１２３のより詳細な構成および処理内容については後述する。

その後、ステップＳ２０７で、表示部１１３は、ステップＳ２０６において判定された長尺画像３０５の上下方向に従って、ステップＳ２０５により診断用画像処理を施された長尺画像３０５を表示部１１３に表示する。そして、放射線撮影装置１００における処理を終了する。

次に、ステップＳ２０６における、上下方向判定部１２３による上下方向判定の方法について、図５に示すフローチャートおよび図８のブロック図を用いて詳細に説明する。図５は、本実施形態の上下方向判定部１２３による上下方向判定処理を示すフローチャートである。図８は、上下方向判定部１２３のより詳細な構成と処理動作を示すブロック図である。

図８に示されるように、上下方向判定部１２３は、推定部８０１と判定部８２１を備える。推定部８０１は、複数の放射線画像の各々について、画像の上下方向を推定する。判定部８２１は、複数の放射線画像の各々についての推定部８０１による上下方向の推定結果に基づいて、長尺画像における上下方向を判定する。画像の上下方向の判定には、例えば画像内の被検体の方向を用いることができる。その場合、推定部８０１は複数の放射線画像の各々について、画像内の被検体の方向を推定する。また、判定部８２１は、複数の放射線画像の各々についての推定部８０１による推定結果に基づいて、長尺画像における被検体の方向を判定する。放射線画像内の被検体の方向、長尺画像における被検体の方向としては、例えば、被検体の足側から頭部側の方向、まはた、被検体の頭部側から足側の方向を用いることができる。

本実施形態では、推定部８０１は、放射線画像における被検体の頭部側の方向が、長尺画像３０５の長手方向に沿った第一の方向である可能性を示す第一の可能性と、第一の方向とは反対方向の第二の方向である可能性を示す第二の可能性を推定する。より具体的には、類似度計算部８０２ａ、８０２ｂが、第一の放射線画像３０３と第二の放射線画像３０４の上下方向の可能性（第一、第二の可能性）を個別に推定する。判定部８２１は、推定部８０１が各放射線画像について推定した第一の可能性と第二の可能性に基づいて、長尺画像３０５における被検体の方向（以下、画像の上下方向ともいう）を判定する。

以上のように、上下方向判定部１２３において、推定部８０１は、判定部８２１は、推定部８０１の推定結果に基づいて、長尺画像３０５の長手方向に沿った第一の方向８４１と第二の方向８４２のいずれが被検体の頭部側の方向であるかを判定する。図８では、第一の方向８４１が頭部側の方向となっている状態を示している。以下では、被検体の頭部側の方向が第一の方向８４１である場合、その画像は上方向の画像であるとし、被検体の頭部側の方向が第二の方向８４２である場合、その画像は下方向の画像であるとする。なお、推定部８０１による放射線画像の上下方向の推定方法については特に限定しないが、例えば次のような推定方法を適用することが可能である。

（１）放射線画像から解剖学的領域を検出し、検出された解剖学的領域の確からしさと、形状または相対的な位置関係とに基づいて被検体の方向を推定する。例えば、放射線画像において被検体の解剖学的領域として肺、心臓、肝臓などが認識されると、各々の認識の確からしさと、認識された各領域の形状および各領域の位置関係の少なくともいずれかに基づいて放射線画像の上下方向が推定される。

（２）放射線画像と、画像内の被検体の頭部側の方向が既知である教師用画像としての複数の参照画像との特徴量の比較により被検体が第一の方向である可能性と第二の方向である可能性を推定する。より具体的には、例えば、予め上下方向の正解が分かっている画像（以下、参照画像という）と推定対象の放射線画像との間で、特徴量を比較することにより、推定対象の画像データの上下方向を推定することが可能である。特徴量としては、エッジの強度、エッジの方向、画素値の統計量などを用いることができる。

（３）近年盛んに行なわれている機械学習による方法により各放射線画像の上下方向（第一の方向である可能性と第二の方向である可能性）を推定する。機械学習の一手法である教師あり学習は、画像データの特徴量と上下方向の正解を組み合わせた大量の教師用の画像データを事前に計算機に与えて学習させ、判定対象の画像データの特徴量を入力すると上下判定結果を出力するような仕組みを構築するものである。この場合、推定部８０１は、被検体の方向が既知である複数の教師用の画像を用いた機械学習により構築された判定器を有することになる。この判定器に放射線画像を入力として与えると、第一の方向の可能性を示す第一の可能性、第二の方向の可能性を示す第二の可能性が出力として得られる。

以下では、上記（２）の手法を適用した場合について説明する。推定部８０１の類似度計算部８０２ａ、８０２ｂは、放射線画像３０３、３０４と、画像内の被検体の頭部側の方向が既知である複数の参照画像８０３との特徴量の比較を行う。参照画像８０３は、例えば画像保存部１１１に記憶しておけばよい。類似度計算部８０２ａ、８０２ｂは、この比較により、上方向の参照画像との類似度Ｕ１、Ｕ２と、下方向の参照画像との類似度Ｄ１、Ｄ２を計算する。推定部８０１は、類似度Ｕ１、Ｕ２を、放射線画像における被検体の頭部側が長尺画像３０５の長手方向の第一の方向である第一の可能性を示す指標として用いる。また、推定部８０１は、類似度Ｄ１、Ｄ２を、第一の方向とは反対の第二の方向である第二の可能性を示す指標として用いる。

類似度計算部８０２ａ、８０２ｂは、放射線画像を複数のブロックに分割し、複数のブロックのブロックごとの特徴量を参照画像８０３の対応するブロックの特徴量と比較することで類似度を計算する。まず、ステップＳ５０１で、類似度計算部８０２ａは、第一の放射線画像３０３の特徴量を抽出する。具体的には、放射線画像３０３を予め定める適当な大きさの複数のブロックに分割し、例えば、各ブロック内の画素値の統計値（最小、最大、平均、分散など）と各ブロックを代表するエッジの強度とその方向を特徴量として抽出する。

次にステップＳ５０２で、類似度計算部８０２ａは、予め正解として与えた上向きの教師用画像である参照画像８０３の特徴量と第一の放射線画像３０３の特徴量との類似度Ｕ１を計算する。例えば、類似度計算部８０２ａは、第一の放射線画像３０３のブロックごとの特徴量と参照画像８０３の対応するブロックの特徴量との類似度を計算する。そして、類似度計算部８０２ａは、各ブロックに予め割り当てられている重みを適用して、ブロックごとの類似度の重み付き和を計算し、これを類似度Ｕ１として用いる。類似度Ｕ１は第一の放射線画像３０３の上向きらしさ（第一の可能性）を示す指標として使用できる。次にステップＳ５０３で、ステップＳ５０２と同様に、予め正解として与えた下向きの教師用画像である参照画像８０３の特徴量と第一の放射線画像３０３の特徴量との類似度Ｄ１を計算する。類似度Ｄ１は、第一の放射線画像３０３の下向きらしさ（第二の可能性）を示す指標として使用できる。

一方、第二の放射線画像３０４に対してもステップＳ５０４～Ｓ５０６においてステップＳ５０１～Ｓ５０３と同様の処理が実施され、類似度計算部８０２ｂが、類似度Ｕ２、Ｄ２を計算する。なお、図５では、２つの放射線画像について並列に類似度（類似度Ｕ１、Ｄ１と類似度Ｕ２、Ｄ２）を計算するようにしているが、２つの放射線画像の類似度の計算処理が直列に行われてもよい。その場合、類似度計算部８０２ａ、８０２ｂは１つでよい。また、第一の放射線画像に対する処理（ステップＳ５０１～Ｓ５０３）と第二の放射線画像に対する処理（ステップＳ５０４～Ｓ５０６）の処理順序は特に制限されない。例えば、第一の放射線画像に対する処理と第二の放射線画像データに対する処理のどちらが先に行われても構わない。

次にステップＳ５０７で、判定部８２１は、複数の放射線画像について生成された第一の可能性を統合した結果と、複数の放射線画像について生成された第二の可能性を統合した結果とに基づいて前記長尺画像における被検体の方向を判定する。本実施形態では、判定部８２１は、ステップＳ５０２、Ｓ５０３、Ｓ５０５、Ｓ５０６で推定部８０１が計算した類似度Ｕ１、Ｄ１、Ｕ２、Ｄ２に基づいて長尺画像の３０５の上下方向を判定する。より具体的には、例えば、判定部８２１において、加算器８２２ａが第一の放射線画像３０３と第二の放射線画像３０４の上向きらしさを示す第一の可能性の指標である類似度Ｕ１、Ｕ２の和を計算する。また、加算器８２２ｂは、第一の放射線画像３０３と第二の放射線画像３０４の下向きらしさを示す第二の可能性の指標である類似度Ｄ１、Ｄ２の和を計算する。比較部８２３は、加算器８２２ａから得られた結果（Ｕ１＋Ｕ２）と加算器８２２ｂから得られた結果（Ｄ１＋Ｄ２）を比較することで長尺画像３０５の上下方向を判定する。すなわち、比較部８２３は、Ｕ１＋Ｕ２＞Ｄ１＋Ｄ２の場合、長尺画像３０５は上向きと判定し、Ｕ１＋Ｕ２≦Ｄ１＋Ｄ２の場合、長尺画像３０５は下向きと判定する。

なお、本実施形態では、ＦＰＤ１０２とＦＰＤ制御部１０５を２セット使用して長尺撮影を行う構成を説明したが、３セット以上使用して長尺撮影を行う場合にも適用可能であることは言うまでもない。また、参照画像８０３の数が多く、類似度計算部８０２の処理負荷が大きい場合は、放射線画像との比較の対象となる参照画像を絞り込むようにしてもよい。例えば、推定部８０１は、複数の参照画像８０３のうち、放射線画像３０３、３０４のそれぞれとのマッチング度が所定値以上の参照画像を比較（類似度の計算）に用いるようにしてもよい。あるいは、推定部８０１は、参照画像８０３を撮影部位により分類しておき、比較対象の放射線画像から検出した撮影部位に基づいて比較に用いる参照画像を選択するようにしてもよい。放射線画像から撮影部位を検出する方法には、周知の方法を適用できる。あるいは、ＨＩＳやＲＩＳなどの情報システムからネットワークを介して放射線撮影装置１００に提供される撮影指示情報から撮影部位を判定するようにしてもよい。また、放射線画像と参照画像との比較の際に、放射線画像において放射線が照射されていない領域を除いて比較を行うようにしてもよい。放射線が照射されていない領域とは、主に放射線絞りにより生じる領域であり、その検出方法には周知の方法を適用することができる。

以上説明したように、第一実施形態によれば、複数の放射線検出装置を用いる長尺撮影において、長尺画像の上下方向を精度よく推定することが可能となる。結果として、安定的に、診断に適した方向で長尺画像を表示することが可能な放射線撮影装置１００を提供できる。

＜第二実施形態＞
第一実施形態では、複数の放射線画像（第一の放射線画像と第二の放射線画像）の各々について上方向である可能性と下方向である可能性の計算結果を用いることにより、合成された長尺画像の上下方向を判定した。第二実施形態では、複数の放射線画像の各々の上下方向の可能性の計算結果に、それら複数の放射線画像から生成された長尺画像についての上下方向の可能性の計算結果を加味して上下方向を判定する。すなわち、第二実施形態では、推定部８０１が、放射線画像における被検体の方向と画像合成部１２１により生成された長尺画像３０５における被検体の方向を推定する。そして、判定部８２１は、複数の放射線画像（例えば、放射線画像３０３，３０４）の各々と長尺画像についての推定部８０１による推定結果に基づいて、長尺画像３０５における被検体の方向、すなわち長尺画像の上下方向を判定する。なお、第二実施形態による放射線撮影装置１００の構成、長尺画像の撮影動作は、第一実施形態（図１、図２）と同様である。以下では、ステップＳ２０６における上下方向判定処理について説明する。

ステップＳ２０６において、上下方向判定部１２３は、第一の放射線画像３０３、第二の放射線画像３０４に加え、長尺画像３０５を上下方向の推定対象とし、それらの推定結果に基づいて長尺画像３０５の上下方向を判定する。以下、第二実施形態による上下方向判定部１２３による判定処理、即ちステップＳ２０６の処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ５０１～Ｓ５０３で、上下方向判定部１２３は、第一の放射線画像３０３の類似度Ｕ１、Ｄ１を計算し、ステップＳ５０４～Ｓ５０６で、第二の放射線画像３０４の類似度Ｕ２、Ｄ２を計算する。これらの処理は第一実施形態（図５）で説明した処理と様である。ステップＳ６０７～Ｓ６０９において、上下方向判定部１２３の推定部８０１は、長尺画像３０５に対してステップＳ５０１～Ｓ５０３と同様の処理を実施し、長尺画像３０５が上方向である可能性を示す類似度Ｕ０、下方向である可能性を示すＤ０を計算する。

なお、図６では、３つの画像（第一、第二の放射線画像３０３、３０４、長尺画像３０５）について並列に類似度（類似度Ｕ１、Ｄ１、類似度Ｕ２、Ｄ２、類似度Ｕ０、Ｄ０）を計算するようにしているが、これに限られるものではない。３つの画像の類似度の計算処理が直列に行われてもよい。その場合、第一の放射線画像に対する処理（ステップＳ５０１～Ｓ５０３）、第二の放射線画像に対する処理（ステップＳ５０４～Ｓ５０６）、長尺画像に対する処理（ステップＳ６０７～Ｓ６０９）の処理順序は特に制限されない。例えば、第一の放射線画像に対する処理、第二の放射線画像に対する処理、長尺画像に対する処理のどれが先に行われても構わない。

次にステップＳ６１０において、上下方向判定部１２３の判定部８２１は、ステップＳ５０２、Ｓ５０３、Ｓ５０５、Ｓ５０６、Ｓ６０８、Ｓ６０９で計算した類似度Ｕ１、Ｄ１、Ｕ２、Ｄ２、Ｕ０、ＤＯに基づいて長尺画像の３０５の上下方向を判定する。例えば、上下方向判定部１２３は、第一の放射線画像３０３、第二の放射線画像３０４および長尺画像３０５の上向きらしさを示す指標である類似度Ｕ１、Ｕ２、Ｕ０の和と、下向きらしさを示す指標である類似度Ｄ１、Ｄ２、ＤＯの和を比較する。そして、上下方向判定部１２３は、類似度Ｕ１、Ｕ２、Ｕ０の和が大きい場合は長尺画像が上向きであると判定し、そうでない場合は、長尺画像は下向きであると判定する。

以上のように、第二実施形態によれば、複数の放射線検出装置を用いる長尺撮影において、長尺画像の被検体の方向（長尺画像の上下方向）を精度よく推定することが可能となる。結果として診断に適した行下方向で長尺画像を表示することが可能な放射線撮影装置１００を提供できる。

＜第三実施形態＞
第三実施形態では、ＦＰＤ１０２とＦＰＤ制御部１０５を３セット使用して長尺撮影を行う構成を説明する。図７は、第三実施形態による上下方向の判定処理を示すフローチャートである。図９は、上下方向判定部１２３の詳細な構成と上下方向の判定処理を説明するブロック図である。第三実施形態では、３台のＦＰＤ１０２ａ～１０２ｃとＦＰＤ制御部１０５ａ～１０５ｃを備えた構成を説明する。

第一実施形態と同様にステップＳ２０６において、上下方向判定部１２３は、長尺画像９０４の上下方向を判定する。第三実施形態では第一の放射線画像９０１、第二の放射線画像９０２、第三の放射線画像９０３に基づいて上下方向を判定する。すなわち、判定部８２１は、複数の放射線画像９０１～９０３を撮影した複数の放射線検出装置としてのＦＰＤ１０２ａ～１０２ｃの相対的な位置関係に基づいて、上述した第一の可能性と第二の可能性に重みを適用する。例えば、放射線画像９０１～９０３を撮影するＦＰＤ１０２ａ～１０２ｃが長尺画像９０４の長尺方向に沿って図９のように並んでいるとする。この場合、判定部８２１は、端部に配置されたＦＰＤ１０２ａ、１０２ｃからの放射線画像について計算された類似度に適用する重みよりも、中央部に配置されたＦＰＤ１０２ｂからの放射線画像について計算された類似度に適用する重みを大きくする。

はじめにステップＳ５０１～Ｓ５０３で、上下方向判定部１２３の類似度計算部８０２ａは、第一の放射線画像９０１の類似度Ｕ１、Ｄ１を計算する。また、ステップＳ５０４～Ｓ５０６で、上下方向判定部１２３の類似度計算部８０２ｂは、第二の放射線画像９０２の類似度Ｕ２、Ｄ２を計算する。これらの処理は第一実施形態（図５）のステップＳ５０１～Ｓ５０６と同様である。ステップＳ７０７～Ｓ７０９において、類似度計算部８０２ｃは、第三の放射線画像９０３に対してステップＳ５０１～Ｓ５０３と同様の処理を実施し、類似度Ｕ３、Ｄ３を計算する。

なお、図７では、３つの放射線画像について並列に類似度（類似度Ｕ１、Ｄ１、類似度Ｕ２、Ｄ２、類似度Ｕ３、Ｄ３）を計算するようにしているが、３つの画像データの類似度を計算処理が直列に行われてもよい。その場合、第一の放射線画像９０１に対する処理（ステップＳ５０１～Ｓ５０３）、第二の放射線画像９０２に対する処理（ステップＳ５０４～Ｓ５０６）、第三の放射線画像９０３に対する処理（ステップＳ７０７～Ｓ７０９）の順序は特に制限されない。第一の放射線画像に対する処理、第二の放射線画像に対する処理、第三の放射線画像に対する処理のどれが先に行われても構わない。また、放射線画像の数（放射線検出装置の台数）は３つ以上であってもよい。

ステップＳ７１０で、判定部８２１は、ステップＳ５０２、Ｓ５０３、Ｓ５０５、Ｓ５０６、Ｓ７０８、Ｓ７０９で計算した類似度Ｕ１、Ｄ１、Ｕ２、Ｄ２、Ｕ３、Ｄ３に基づいて長尺画像の３０５の上下方向を判定する。ここで、判定部８２１は、複数の放射線画像を撮影した複数の放射線検出装置（ＦＰＤ１０２ａ～１０２ｃ）の相対的な位置関係に基づいて、推定部８０１が推定した可能性（類似度）に重みを適用して、画像内の被検体の方向を判定する。上述のように、本例では、端部に配置された放射線検出装置から取得された放射線画像に適用する重みよりも、中央部に配置された放射線検出装置から取得された放射線画像に適用する重みを大きくする。例えばＦＰＤ１０２ｂを中央に配置したとすると、ＦＰＤ１０２ｂから得られる第二の放射線画像３０４には被検体が確実に含まれ、上下方向を推定するための情報量が豊富であると想定される。そのため、以下のように他の画像データよりも重視した判定方法（例えば重みづけを行う）を用いることで判定精度の向上が可能である。

判定部８２１では、類似度計算部８０２ａから出力された類似度Ｕ１とＤ１に重みα１を乗算し、類似度計算部８０２ｂから出力された類似度Ｕ２とＤ２に重みα２を乗算し、類似度計算部８０２ｃから出力された類似度Ｕ３とＤ３に重みα３を乗算する。比較部９２１は、重みづけされた類似度を統合し、以下のように長尺画像９０４の上下方向を判定する。
Ｕ１×α１＋Ｕ２×α２＞Ｄ１×α１＋Ｄ２×α２の場合、上方向と判定
Ｕ１×α１＋Ｕ２×α２≦Ｄ１×α１＋Ｄ２×α２の場合、下方向と判定
例えば、重みα１と重みα３を１、重みα２を２とした場合、比較部９２１は以下のように長尺画像９０４の上下方向を判定する。
Ｕ１＋Ｕ２×２＋Ｕ３＞Ｄ１＋Ｄ２×２＋Ｄ３の場合、上方向と判定
Ｕ１＋Ｕ２×２＋Ｕ３≦Ｄ１＋Ｄ２×２＋Ｄ３の場合、下方向と判定

なお、上記第三実施形態では、放射線検出装置の相対的な位置関係に基づいて重みを決定したがこれに限られるものではない。例えば、判定部８２１が、放射線画像において放射線が照射されていない領域を検出し、検出された領域が大きいほど、推定結果に適用する重みを小さくして、長尺画像における被検体の方向を判定するようにしてもよい。ここで、放射線が照射されていない領域とは、例えば放射線絞りにより放射線が照射されない領域であり、周知の方法で検出することが可能である。また、例えば、放射線画像から抽出される特徴量の個数が多いほど放射線画像についての推定結果に適用する重みを大きくして、長尺画像における被検体の方向を判定するようにしてもよい。また、例えば、放射線画像における被検体の部位を判定し、判定された部位に応じた重みを複数の放射線画像の各々の推定結果に適用して長尺画像における被検体の方向を判定するようにしてもよい。この場合、例えば、撮影部位が頭部と判定された放射線画像に対する推定結果に適用する重みを大きくし、撮影部位が脚部と判定された放射線画像に対する推定結果に適用する重みを小さくする。なお、放射線画像における撮影部位の判定には周知の方法を用いることができる。あるいは、ＨＩＳやＲＩＳなどの情報システムからネットワークを介して放射線撮影装置１００に提供される撮影指示情報から撮影部位を判定するようにしてもよい。

以上のように、第三実施形態によれば、複数の放射線検出装置を用いる長尺撮影において、ＦＰＤの配置を考慮することで、長尺画像の上下方向を高精度で推定可能となる。その結果、第三実施形態によれば、診断に適した上下方向で画面表示することが可能な放射線撮影システムを提供できる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００：放射線撮影装置、１０１：放射線発生部、１０２：ＦＰＤ、１０３：被検体、１０４：放射線発生装置、１０５：ＦＰＤ制御部、１１０：画像処理部、１２０：画像補正部、１２１：画像合成部、１２２：診断用画像処理部、１２３：上下方向判定部、１３０：撮影制御装置

Claims (24)

1. 被検体に照射された放射線を複数の放射線検出装置で検出することにより生成された複数の放射線画像を取得する取得手段と、
   前記複数の放射線画像を合成して長尺画像を生成する合成手段と、
   前記複数の放射線画像の各々について、画像内の被検体の方向を推定する推定手段と、
   前記複数の放射線画像の各々についての前記推定手段による方向の推定結果に基づいて、前記長尺画像における被検体の方向を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記判定手段は、前記長尺画像における被検体の頭部側から足側の方向を判定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. 前記推定手段は、前記複数の放射線画像の各々について、被検体の頭部側から足側の方向を推定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. 前記推定手段は、放射線画像における被検体の頭部側の方向が、前記長尺画像の長手方向に沿った第一の方向である可能性を示す第一の可能性と、前記頭部側の方向が前記第一の方向とは反対方向の第二の方向である可能性を示す第二の可能性を推定し、
   前記判定手段は、前記複数の放射線画像の各々について推定された前記第一の可能性と前記第二の可能性とに基づいて、前記長尺画像における被検体の方向を判定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
5. 前記判定手段は、前記複数の放射線画像の各々について生成された前記第一の可能性を統合した結果と、前記複数の放射線画像の各々について生成された前記第二の可能性を統合した結果とに基づいて前記長尺画像における被検体の方向を判定することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記推定手段は、さらに、前記合成手段により生成された前記長尺画像の被検体の方向を推定し、
   前記判定手段は、前記複数の放射線画像の各々と前記長尺画像についての前記推定手段による推定結果に基づいて、前記長尺画像における被検体の方向を判定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
7. 前記推定手段は、前記複数の放射線画像の各々と前記長尺画像において、被検体の頭部側の方向が、前記長尺画像の長手方向に沿った第一の方向である可能性を示す第一の可能性と、前記頭部側の方向が前記第一の方向とは反対方向の第二の方向である可能性を示す第二の可能性を推定し、
   前記判定手段は、前記複数の放射線画像の各々と前記長尺画像について推定された前記第一の可能性と前記第二の可能性とに基づいて前記長尺画像における被検体の方向を判定することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記推定手段は、放射線画像と、画像内の被検体の頭部側の方向が既知である複数の参照画像との特徴量の比較により前記第一の可能性と前記第二の可能性を推定することを特徴とする請求項４または５または７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
9. 前記推定手段は、前記放射線画像を複数のブロックに分割し、前記複数のブロックのブロックごとの特徴量を参照画像の対応するブロックの特徴量と比較することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
10. 前記放射線画像において放射線が照射されていない領域を検出する検出手段をさらに備え、
    前記推定手段は、前記検出手段により検出された領域を除いて前記比較を行うことを特徴とする請求項８または９に記載の画像処理装置。
11. 前記推定手段は、複数の参照画像のうち、前記放射線画像とのマッチング度が所定値以上の参照画像を前記比較に用いることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. 前記推定手段は、放射線画像から解剖学的領域を検出し、検出された解剖学的領域の確からしさと、検出された解剖学的領域の形状または相対的な位置関係とに基づいて前記被検体の方向を推定する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。
13. 前記推定手段は、被検体の方向が既知である複数の教師用の画像を用いた機械学習により構築された判定器を有する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。
14. 前記判定手段は、前記複数の放射線画像を撮影した前記複数の放射線検出装置の相対的な位置関係に基づいて前記推定手段の推定結果に重みを適用して、前記被検体の方向を判定することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
15. 放射線画像において放射線が照射されていない領域を検出する検出手段をさらに備え、
    前記判定手段は、放射線画像における前記検出手段により検出された領域が大きいほど、前記放射線画像についての推定結果に適用する重みを小さくして、前記長尺画像における被検体の方向を判定することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
16. 前記判定手段は、放射線画像から抽出される特徴量の個数が多いほど前記放射線画像についての推定結果に適用する重みを大きくして、前記長尺画像における被検体の方向を判定することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
17. 前記判定手段は、放射線画像における被検体の部位を判定し、判定された部位に応じた重みを前記複数の放射線画像の各々の推定結果に適用して前記長尺画像における被検体の方向を判定することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
18. 前記判定手段により判定された被検体の方向に基づいて、前記長尺画像を表示部に表示する表示制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
19. 被検体に照射された放射線を複数の放射線検出装置で検出することにより生成された複数の放射線画像を取得する取得手段と、
    前記複数の放射線画像を合成して長尺画像を生成する合成手段と、
    前記複数の放射線画像の各々について、画像の上下方向を推定する推定手段と、
    前記複数の放射線画像の各々についての前記推定手段による上下方向の推定結果に基づいて、前記長尺画像における上下方向を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
20. 請求項１乃至１９のいずれか１項に記載された画像処理装置と、
    前記複数の放射線検出装置をさらに備えることを特徴とする放射線撮影装置。
21. 前記放射線を発生する放射線発生部をさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の放射線撮影装置。
22. 被検体に照射された放射線を検出することにより複数の放射線画像を取得する取得工程と、
    前記複数の放射線画像を合成して長尺画像を生成する合成工程と、
    前記複数の放射線画像の各々について、画像内の被検体の方向を推定する推定工程と、
    前記複数の放射線画像の各々についての前記推定工程による方向の推定結果に基づいて、前記長尺画像における被検体の方向を判定する判定工程と、を含むことを特徴とする画像判定方法。
23. 被検体に照射された放射線を検出することにより複数の放射線画像を取得する取得工程と、
    前記複数の放射線画像を合成して長尺画像を生成する合成工程と、
    前記複数の放射線画像の各々について、画像の上下方向を推定する推定工程と、
    前記複数の放射線画像の各々についての前記推定工程による上下方向の推定結果に基づいて、前記長尺画像における上下方向を判定する判定工程と、を含むことを特徴とする画像判定方法。
24. コンピュータを、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載された画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。

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