JP7352382B2 - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents
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Description
次に、ステップS208の物質にかかわる平面分布の算出処理方法を詳細に説明する。ここでは、物質にかかわる平面分布算出の一例として、2色(高エネルギー放射線画像と低エネルギー放射線画像の2種類)の画像から、物質ごとの厚さの分布を示す画像(物質分離画像)を出力するプロセスについて説明するが、画像が3色以上の場合においても同様に平面分布の算出処理を適用することができる。
(物質の厚さと画像(出力画像)の関係f(d)について)
次に、具体的な数式を用いた処理の例について説明する。まず、数1式、数2式などに現れる物質の厚さと画像(出力画像)の関係f(d)については、以下の数9式、あるいは数10式に示した透過に関するランベルト・ベールの法則の式を用いることができる。数9式、数10式において、I'/I0は減弱率、μは線減弱係数、dは物質の厚さであり、Eは放射線のエネルギー、Φ(E)は放射線のスペクトルを示す。Iは入力画像であり、異なる2つの放射線エネルギーで撮影した画像(低エネルギー放射線画像、高エネルギー放射線画像)である。独立した2つの連立方程式を解くことで、未知の変数である物質の厚さd1、d2の値を求めることができる。
入力される値が平面分布の値(物質の厚さd)のときに、入力に対応する画像が入力画像となる確率を示す尤度の項について説明する。平面分布取得部112は、尤度の確率分布として、正規分布またはポアソン分布のいずれかを用いる。
平面分布取得部112は、異なる放射線エネルギーで撮影した複数の放射線画像を入力画像とし、入力画像に含まれる物質について平面分布を示す出力画像を取得し、出力画像における注目画素の画素値と周囲の画素の画素値との差分により平面分布の連続性を評価する。
数1式、数8式から数13式を、数7式に代入することで、数7式の逐次近似解(更新解)を求めることができるが、式の変形により解析解をもとめることが可能となり、結果演算をより高速化することができる。
尤度の確率分布を正規分布で近似した数11式に現れるfi(d)、あるいは尤度の確率分布をポアソン分布で近似した数12式に現れるλi(d)(i=1、2)は平均画素値となる。これはノイズがないときの平均画素値であり、数9式に基づいて決定することができる。数9式あるいは数10式を、数21式、数24式に代入することで最急降下法による逐次近似解を数7式から求めることができる。数9式及び数10式における放射線のスペクトル(Φ(E))の幅を考慮することで、放射線が透過したときのエネルギー変化の影響(ビームハードニング)を抑制することが可能になる。
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。
Claims (16)
- 異なる放射線エネルギーで撮影した複数の放射線画像を入力画像とし、前記入力画像に含まれる物質について平面分布を示す出力画像を取得する平面分布取得手段を備え、
前記平面分布取得手段は、尤度と、注目画素の画素値または周囲の画素の画素値を入力とする事前確率とから、入力が前記入力画像であるときに、出力が前記平面分布の値となる確率が最大となるように前記出力画像を決定する画像処理装置。 - 前記平面分布取得手段は、前記事前確率を、前記出力画像における前記注目画素の画素値と前記周囲の画素の画素値との差分に基づいて取得する、又は、前記出力画像における前記注目画素の画素値に基づいて取得する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記平面分布取得手段は、前記差分により前記平面分布の連続性を評価し、前記評価に基づいて前記出力画像におけるノイズを低減する請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記平面分布取得手段は、前記出力画像を反復演算による逐次近似解により取得する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記平面分布取得手段は、前記反復演算の繰り返し回数に応じて、反復の速度を表す係数が小さくなるように前記係数の設定を更新する請求項4に記載の画像処理装置。
- 前記平面分布取得手段は、ノイズがないと仮定したときの平面分布の値を初期値として前記反復演算を行う、又は、前記出力画像に対する平滑化処理により取得した平面分布の値を初期値として前記反復演算を行う請求項4または5に記載の画像処理装置。
- 前記平面分布取得手段は、前記異なる放射線エネルギーに対応した放射線スペクトルに基づいて取得された各画像の画素値を加算して前記出力画像を取得する、又は、前記異なる放射線エネルギーに対応した放射線スペクトルを単色の放射線スペクトルとして近似して前記出力画像を取得する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記平面分布取得手段は、前記尤度の確率分布として、正規分布またはポアソン分布のいずれかを用いる請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記平面分布取得手段は、前記出力画像として、前記複数の放射線画像に含まれる複数の物質に分離した画像を取得する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記平面分布取得手段は、前記出力画像として、被写体を構成する軟部組織の厚さ画像と、前記被写体を構成する硬部組織の厚さ画像を取得する請求項9に記載の画像処理装置。
- 前記平面分布取得手段は、前記軟部組織の厚さ画像における、注目画素の画素値と周囲の画素の画素値との差分により前記軟部組織の厚さ画像における連続性の評価を行う請求項10に記載の画像処理装置。
- 前記平面分布取得手段は、前記事前確率の影響の度合いを表す正則係数を、撮影条件と、放射線の照射条件と、被写体の体形に関する情報との少なくとも一つに基づいて変更する請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 異なる放射線エネルギーで撮影した被写体の複数の放射線画像における注目画素の画素値または周囲の画素の画素値を入力とする事前確率と尤度とを用いて、前記被写体に含まれる物質について平面分布を取得する平面分布取得手段を備える画像処理装置。
- 異なる放射線エネルギーで撮影した複数の放射線画像を入力画像とし、前記入力画像に含まれる物質について平面分布を示す出力画像を取得する工程と、
尤度と、注目画素の画素値または周囲の画素の画素値を入力とする事前確率とから、入力が前記入力画像であるときに、出力が前記平面分布の値となる確率が最大となるように前記出力画像を決定する工程と、を有する画像処理方法。 - 異なる放射線エネルギーで撮影した被写体の複数の放射線画像における注目画素の画素値または周囲の画素の画素値を入力とする事前確率と尤度とを用いて、前記被写体に含まれる物質について平面分布を取得する工程を有する画像処理方法。
- コンピュータを、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の画像処理装置の手段として機能させるプログラム。
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