JP7366665B2 - 画像処理装置、方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、動きを持つ画像領域を追尾する、画像処理技術に関する。

重粒子線、Ｘ線、電子線等の放射線を患者に照射して腫瘍を治療する放射線治療では、この腫瘍を含むよう設定した関心領域に対し、放射線を正確に照射する必要がある。この関心領域が、患者の体動、呼吸、心臓の鼓動などに伴って移動する場合、放射線を正確に照射することが困難となる。

そこで、関心領域の近傍に金属製マーカーを挿入し、このマーカー位置をＸ線透視装置により検出し、治療放射線の照射を制御するマーカートラッキングが提案されている。また、このようなマーカーの挿入を不要とし、関心領域とは別個に設定した特徴部位を画像認識して、治療放射線の照射を制御するマーカーレストラッキングも提案されている。

特許第３０５３３８９号公報 特開２００８－８０１３１号公報

上述したマーカートラッキングは、関心領域の動きがマーカーの動きと同期していることを前提として治療計画が立案される。しかし、例えば横隔膜周辺では、横隔膜の回転や併進運動の結果、関心領域の動きが必ずしもマーカーの動きに同期しない場合もある。また従来のマーカーレストラッキングでは、画像中の特徴部位の抽出が不明確だと関心領域の動きの事前予測が困難となり、治療計画の立案に支障をきたす場合がある。

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、特徴部位の変位を動画から正確に検出し、動きを持つ関心領域の追尾精度の向上を図る医用画像処理技術を提供する。

実施形態に係る画像処理装置は、閉じた輪郭線で表すことができ周期的に変位する特徴領域が含まれる動画のフレームを取得する取得部と、各々の前記フレームに含まれる少なくとも一周期分の前記特徴領域を包含する変位領域を特定する特定部と、各々の前記フレームにおける前記変位領域を照合画像として抽出する抽出部と、いずれか一つの前記照合画像を基準画像に指定する指定部と、前記基準画像と前記照合画像との相関性に基づき演算される相対変位に基づいて前記フレームにおける前記特徴領域の位置情報を出力する位置出力部と、を備えている。

本発明の実施形態により、特徴部位の変位を動画から正確に検出し、動きを持つ関心領域の追尾精度の向上を図る医用画像処理技術が提供される。

本発明の第１実施形態に係る画像処理装置のブロック図。 各実施形態に係る画像処理装置で取得される動画のフレームを示す図。 各々のフレームの変位領域から抽出された照合画像及び基準画像を示す図。 各実施形態の演算部で採用される位相限定相関法の説明図。 第２実施形態に係る画像処理装置のブロック図。 （Ａ）～（Ｆ）第２実施形態においてフレームに設定したタイル領域を拡張して変位領域を特定する方法の説明図。 （Ａ）前後するフレームにおいて注目するタイル領域の相関性が低い場合の類似度のピーク形状を示すグラフ、（Ｂ）相関性が高い場合の類似度のピーク形状を示すグラフ。 第３実施形態に係る画像処理装置のブロック図。 第３実施形態において関心領域が描画されたフレームの説明図。 実施形態に係る画像処理方法及び画像処理プログラムの動作を示すフローチャート。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る画像処理装置１０Ａのブロック図である。図２は各実施形態に係る画像処理装置１０で取得される動画３６のフレーム３０を示す図である。図３は各々のフレーム３０の変位領域３１から抽出された照合画像３７₁～３７₅及び基準画像３８を示す図である。

図１に示すように画像処理装置１０Ａ（１０）は、閉じた輪郭線で表すことができ周期的に変位する特徴領域３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）（図２）が含まれる動画３６のフレーム３０を取得する取得部１１と、各々のフレーム３０に含まれる少なくとも一周期分の特徴領域３５を包含する変位領域３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）（図２）を特定する特定部２０と、各々のフレーム３０における変位領域３１を照合画像３７（３７₁～３７₅）（図３）として抽出する抽出部１２と、いずれか一つの照合画像３７₁を基準画像３８に指定する指定部１５と、基準画像３８と照合画像３７（３７₁～３７₅）との相関性に基づき演算される相対変位（ｘ，ｙ）（図４）に基づいてフレーム３０における特徴領域３５の位置情報（Ｘ，Ｙ）を出力する位置出力部１７と、を備えている。

図１に示すように画像処理装置１０Ａ（１０）は、さらに、フレーム３０に含まれる複数の特徴領域３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）の位置情報（Ｘ，Ｙ）を関心領域３２（図２）に変換する変換部１８と、この関心領域３２をフレーム３０に描画させる描画部１９と、を備えている。

取得部１１により取得される動画３６は、Ｘ線透視撮像機器５０により、患者５１を撮像してリアルタイムに生成される。この動画３６は、患者５１の呼吸周期の動きに対し、ブレのない静止画のフレーム３０が得られる程度に、充分に高速なフレームレートで撮像されるものとする。

このＸ線透視撮像機器５０は、患者５１を横臥させるベッド５２と、患者５１の病巣（関心領域３２）（図３）にＸ線がクロスするように配置される二対のＸ線発生部５５（５５ａ，５５ｂ）及びＸ線受像部５６（５６ａ，５６ｂ）と、から構成される。Ｘ線受像部５６は、Ｘ線の検出素子が２次元アレイ状に配置され、Ｘ線発生部５５から照射され患者５１を透過してそれぞれの検出素子に到達したＸ線のエネルギーの減衰量に応じ、透視像をリアルタイム出力する。そして、画像合成部５７は、Ｘ線受像部５６（５６ａ，５６ｂ）から出力された二つの透視像を入力して合成し、患者５１を予め定めた任意方向から透視した動画３６を出力する。

Ｘ線発生部５５（５５ａ，５５ｂ）の挟む位置又はＸ線受像部５６（５６ａ，５６ｂ）の挟む位置には、患者５１の病巣（関心領域３２）に対し、治療ビームを照射するビーム照射ポート（図示略）が配置されている。治療ビームとしては、高い運動エネルギーをもって流れる物質粒子（電子線、陽子線、重イオン線）や高エネルギーの電磁波（ガンマ線）が挙げられる。

ところで、Ｘ線透視撮像機器５０のＸ線発生部５５が出力するＸ線は、患者５１の被ばくを低減するためその強度が抑えられている。

このために、図２に示すように、動画３６のフレーム３０に写し出される病巣（関心領域３２）は、不鮮明である場合が多く、この病巣（関心領域３２）の変位を正確に追跡することが困難である。しかし、フレーム３０には、関心領域３２と同期して周期的に変位し、周囲とのコントラストが明確で閉じた輪郭線で表すことができる特徴領域３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）も写し出されている。この特徴領域３５は、臓器（例えば横隔膜）や骨の一部である他に、臓器と臓器との間隙部であったり、病巣近傍に埋め込んだ金属製のマーカーであったりする。また特徴領域３５は、関心領域３２の外部に位置する場合を例示しているが、関心領域３２の内部に位置する場合もある。

このように、フレーム３０に鮮明に写し出される特徴領域３５の変位を追尾することにより、不鮮明に写し出される関心領域３２の変位を推測することができる。なお実施形態において動画３６は、Ｘ線透過の原理を利用して撮像されたものを例示しているが、これに限定されることはなく、核磁気共鳴、超音波エコー、可視光線反射、赤外線反射の原理を利用して撮像されたものも採用することができる。このため、関心領域３２は、体内の腫瘍や結石等に留まらず、皮膚表面等といった人体の表面の腫瘍等、動きを伴うものであればすべて対象となる。

特定部２０（図１）は、取得部１１から動画３６を入力し、この動画３６を構成する各々のフレーム３０を解析し、コマ送りした際に周期的に変位する特徴領域３５を認定する。そして図２に示すように、周期的に変位する特徴領域３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）を全て包含する変位領域３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）を特定する。そしてフレーム３０で特定された変位領域３１の位置・大きさの情報が、抽出部３１に送られる。なお図２において、フレーム３０から三つの変位領域３１が特定されているが、一つである場合もあるし、それ以上である場合もある。

抽出部１２（図１）は、特定部２０から送られた変位領域３１の位置・大きさの情報に基づいて、取得部１１より入力したフレーム３０から照合画像３７（３７₁～３７₅）（図３）を抽出する。そして、指定部１５により、いずれか一つの照合画像３７₁が基準画像３８として指定される。なお実施形態において基準画像３８は、変位領域３１が特定された後、最初に取得された照合画像３７₁を指定したが、特に限定されず、任意の照合画像３７が指定される。

指定された基準画像３８は、刻々と送られてくるフレーム３０から抽出される照合画像３７に、閉じた輪郭線で表される特徴領域３５が含まれている限り、変更されずに継続される。そして、特徴領域３５の輪郭線が照合画像３７から外れた場合は、変位領域３１の特定を再度やり直し、基準画像３８の指定も再度やり直される。

演算部１６は、変位領域３１の変更がない限り指定された基準画像３８を基本的に一回だけ入力する。そして演算部１６は、その後、フレーム３０から連続的に抽出される照合画像３７（３７₁～３７₅）を入力し、基準画像３８との相関性に基づき特徴領域３５（３５₁～３５₅）の相対変位（ｘ，ｙ）を演算する。

図４は、演算部１６で採用される位相限定相関法（ＰＯＣ：Phase Only Correction）の説明図である。演算部１６に入力された基準画像３８及び照合画像３７の各々は、フーリエ変換により数学的に処理されると、振幅画像（濃淡情報）と位相画像（輪郭情報）とにそれぞれ分解される。このうち位相画像は、高周波成分に含まれる輪郭情報が強調されることにより、エッジ画像に類似した画像となる。

そして演算部１６は、基準画像３８の位相画像と照合画像３７の位相画像とを合成し、これを逆フーリエ変換して、位相限定相関関数（ＰＯＣ関数）を出力する。この位相限定相関関数（ＰＯＣ関数）は、相対変位（ｘ，ｙ）の座標と類似度Ｒとを組み合わせたデータの集合体である。このＰＯＣ関数のピークＰの波高値は対比する二つの画像の類似度を表し、この二つの画像が類似している場合、ピークＰは鋭く高い値を示す。

基準画像３８と照合画像３７は、形状や大きさが同一の特徴領域３５が共通に写り込んでいるために、照合画像３７（３７₁～３７₅）に由来する全てのピークＰ（Ｐ₁～Ｐ₅）（図４）は、波高値が大きく鋭い形状を示している。さらにそれぞれのピークＰ（Ｐ₁～Ｐ₅）の座標は、基準画像３８の特徴領域３５₁から照合画像３７（３７₁～３７₅）の特徴領域３５（３５₁～３５₅）までの相対変位（ｘ，ｙ）に相当する。

なお、実施形態では位相限定相関法を用いて、基準画像３８と照合画像３７との相対変位（ｘ，ｙ）及び類似度Ｒを演算したが、これらの演算方法は特に限定されることなく、発明の実施時において公知の演算方法を採用することができる。

位置出力部１７（図１）は、演算部１６から入力したピークＰの座標を、変位領域３１における特徴領域３５の相対変位（ｘ，ｙ）とみなす。そして、この相対変位（ｘ，ｙ）に、フレーム３０における変位領域３１の座標情報を加算して、フレーム３０における特徴領域３５の位置情報（Ｘ，Ｙ）を出力する。

変換部１８（図１）は、フレーム３０（図２）に含まれる複数の特徴領域３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）の位置情報（Ｘ，Ｙ）を関心領域３２に変換する。上述したようにＸ線透視撮像機器５０から取得する動画３６の解像度が低い場合、フレーム３０に写っている関心領域３２は、不鮮明である。そこで、Ｘ線透視撮像機器５０から動画３６を取得するのに先立って、より高解像度な撮像機器（例えば、Ｘ線ＣＴ装置等）で関心領域３２を立体動画撮像しておく。この立体動画撮像から再構成された平面動画には、関心領域３２が鮮明に描写されている。

そこで、この立体動画撮像から再構成された平面動画において、特徴領域３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）の位置情報（Ｘ，Ｙ）と関心領域３２の位置・形状情報との関係を予め学習して記憶しておく。そして変換部１８は、位置出力部１７から入力した特徴領域３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）の位置情報（Ｘ，Ｙ）を、学習により関連付けした関心領域３２に変換する。描画部１９は、変換部１８で変換された関心領域３２を、フレーム３０に追加して画面表示する。

（第２実施形態）
次に図５を参照して本発明における第２実施形態について説明する。図５は第２実施形態に係る画像処理装置１０Ｂのブロック図である。なお、図５において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。画像処理装置１０Ｂ（１０）は、動画３６のフレーム３０を取得する取得部１１と、変位領域３１の特定部２０と、照合画像３７の抽出部１２と、基準画像３８の指定部１５と、特徴領域３５の位置情報（Ｘ，Ｙ）を出力する位置出力部１７と、を備えている。

そして画像処理装置１０Ｂの特定部２０は、フレーム３０にタイル領域３９（図６）を設定する設定部２１と、動きが前後するフレーム３０において注目するタイル領域３９の相関性に基づき演算される類似度Ｒが閾値ｍより小さいタイル領域３９を拡張する拡張部２５と、拡張したことにより類似度Ｒが閾値ｍを超えたタイル領域３９を変位領域３１に決定する決定部２６と、を有している。

図６（Ａ）～（Ｆ）は第２実施形態においてフレーム３０に設定したタイル領域３９（３９₁，３９₂，３９₃，３９₄，３９₅）を拡張して変位領域３１を特定する方法の説明図である。図７（Ａ）は前後するフレーム３０において注目するタイル領域３９の相関性が低い場合の類似度ＲのピークＰの形状を示すグラフである。図７（Ｂ）は相関性が高い場合の類似度ＲのピークＰの形状を示すグラフである。

図６（Ａ）に示すように、取得部１１（図５）から設定部２１に、特徴領域３５₁の写り込んだ一枚目のフレーム３０₁が入力すると、このフレーム３０₁に、単位サイズのタイル領域３９₁が割り振られる。なお、図６（Ａ）においてタイル領域３９₁は、互いに外接するように割り振られているが、互いに一部領域が重複するように割り振られる場合もある。そして、各々のタイル領域３９₁によりフレーム３０₁から抽出された分割画像は、指定部１５（図５）により基準画像として演算部１６に送られる。

次に図６（Ｂ）に示すように、特徴領域３５₂の写り込んだ二枚目のフレーム３０₂が設定部２１（図５）に入力すると、タイル領域３９₁により抽出されたフレーム３０₂の分割画像は、照合画像として演算部１６に送られる。この演算部１６は、動きが前後するフレーム３０₁とフレーム３０₂において、注目するタイル領域３９₁の相関性を演算する。

図６（Ｂ）に示すように、変位した特徴領域３５₁，３５₂に位置するタイル領域３９₁は画像が変化しているので、演算部１６からは、図７（Ａ）に示すように、類似度Ｒが閾値ｍよりも小さい波高値のピークＰが出力される。判定部２２（図５）は、全てのタイル領域３９₁に対して類似度Ｒの判定を行い、閾値ｍよりも小さいものについては拡張部２５で拡張したタイル領域３９₂にする。そして、判定部２２は、図７（Ｂ）に示すように、閾値ｍよりも大きい波高値のピークＰを持つものについては、タイル領域３９₁を消滅させ、以降演算の対象にしない。

図６（Ｃ）～図６（Ｄ）についても、同じように、動きが前後するフレーム３０_n，３０_n+1において注目するタイル領域３９_nの相関性が演算される。そして、図７（Ａ）に示すように、このタイル領域３９_nの類似度Ｒが閾値ｍより小さいものについては拡張したタイル領域３９_n+1にする。そして、図６（Ｅ）に示すように、拡張した結果、図７（Ｂ）のように類似度Ｒが閾値ｍを超えたタイル領域３９₅は、図６（Ｆ）に示すように、変位領域３１に決定される。

特定部２０で変位領域３１が決定された後は、第１実施形態で既に説明したように、連続的に取得されるフレーム３０から特徴領域３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）の相対位置（ｘ、ｙ）を演算し、その位置情報（Ｘ，Ｙ）を出力する。第２実施形態によれば、演算部１６を用いて、変位領域３１の決定から特徴領域３５の位置情報（Ｘ，Ｙ）の出力までをシームレスに行うことができる。

（第３実施形態）
次に図８を参照して本発明における第３実施形態について説明する。図８は第３実施形態に係る画像処理装置１０Ｃのブロック図である。図９は第３実施形態において関心領域３２が描画されたフレーム３０の説明図である。なお、図８において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。

画像処理装置１０Ｃ（１０）は、動画３６のフレーム３０を取得する取得部１１と、変位領域３１の特定部２０と、照合画像３７の抽出部１２と、基準画像３８の指定部１５と、特徴領域３５の位置情報（Ｘ，Ｙ）を出力する位置出力部１７と、を備えている。

さらに画像処理装置１０Ｃは、Ｘ線透視撮像機器５０の動画３６よりも高解像撮像された参照動画の参照フレーム４０を取得する取得部４１と、この参照フレーム４０に描画されている関心領域（図示略）の画像を切り取って参照フレーム４０に描画されている特徴領域の位置情報に関連付けて保存する保存部４５とを備えている。

変換部１８は、フレーム３０の複数の特徴領域３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）の位置情報（Ｘ，Ｙ）を、位置出力部１７から入力する。そして変換部１８は、この位置情報（Ｘ，Ｙ）に対応する参照フレーム４０の関心領域の画像を保存部４５から取り出す。これにより、図９に示すように描画部１９は、フレーム３０に参照フレーム４０の鮮明な関心領域３２を重畳して描画させる。

Ｘ線透視撮像機器５０よりも高解像撮像できる機器としては、Ｘ線ＣＴ装置が挙げられるが、特に限定されない。また一般に、高解像撮像機器は、低解像撮像機器よりも動画のフレームレートが小さく、前後するフレームの撮像のインターバルが長い。

そこで画像処理装置１０Ｃは、実際に撮像された参照フレーム４０に基づいて、インターバル期間中に仮想される参照フレームを生成する仮想生成部４２を備えている。そして、仮想した参照フレームに描画されている関心領域の画像、及び特徴領域の位置情報も保存部４５に保存される。これにより、高速で撮像されるＸ線透視撮像機器５０の動画３６と同じインターバルで参照フレームを得ることができる。

図１０のフローチャートを参照して、実施形態に係る画像処理方法及び画像処理プログラムの動作を示す（適宜、図２参照）。まず、特徴領域３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）が含まれる動画３６のフレーム３０を取得する（Ｓ１１）。次に、各々のフレーム３０に含まれる少なくとも一周期分の特徴領域３５を包含する変位領域３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）を特定する（Ｓ１２ Ｙｅｓ）。

具体的には、最初（ｎ＝１）に取得したフレーム３０₁に単位サイズのタイル領域３９₁（図９）が設定される（Ｓ１３ Ｎｏ，Ｓ１４）。そして次（ｎ→ｎ＋１，Ｓ１１）に取得された動きが前後するフレーム３０_n+1，３０_nにおいて、注目するタイル領域３９に対し相関性に基づく演算を行う（Ｓ１３ Ｙｅｓ，Ｓ１５）。そして、演算された類似度Ｒが閾値ｍより小さい場合（Ｓ１６ Ｎｏ）、タイル領域３９を拡張する（Ｓ１７）。

さらに次のフレーム３０を取得して（ｎ→ｎ＋１，Ｓ１１）、相関性の演算を繰り返し、演算された類似度Ｒが閾値ｍを超えたところで（Ｓ１６ Ｙｅｓ）、そのときのタイル領域３９を変位領域３１に決定する（Ｓ１８）。そして、決定した変位領域３１における照合画像３７を抽出し（Ｓ１９）、基準画像３８に指定する（Ｓ２０）。

そして、次（ｎ→ｎ＋１，Ｓ１１）に取得されるフレーム３０から抽出した照合画像３７に対し（Ｓ１２ Ｎｏ，Ｓ２１）、基準画像３８との相関性を演算する（Ｓ２２）。この演算から得られた相対変位（ｘ，ｙ）に基づいてフレーム３０における特徴領域３５の位置情報（Ｘ，Ｙ）を出力する（Ｓ２３）。

そして、複数の特徴領域３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）の位置情報（Ｘ，Ｙ）から変換した関心領域３２をフレーム３０に描画させる（Ｓ２４）。そして治療ビームが照射されるまで、上述した（Ｓ１１）～（Ｓ２４）のフローが繰り返される（Ｓ２５ Ｎｏ Ｙｅｓ ＥＮＤ）。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の画像処理装置によれば、動画のフレームに含まれる一周期分の特徴領域を包含する変位領域を特定し、演算により画像相関性を定量的に評価する。これにより、この特徴部位の変位を正確に検出し、動きを持つ関心領域の追尾精度を向上させることが可能となる。

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、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。また、画像処理装置の構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能であり、画像処理プログラムにより動作させることが可能である。

以上説明した画像処理装置は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスやキーボードなどの入力装置と、通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。

また画像処理装置で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供するようにしてもよい。

また、本実施形態に係る画像処理装置で実行されるプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしてもよい。また、装置は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワーク又は専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。

１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）…画像処理装置、１１…取得部、１２…抽出部、１５…指定部、１６…演算部、１７…位置出力部、１８…変換部、１９…描画部、２０…特定部、２１…設定部、２２…判定部、２５…拡張部、２６…決定部、３０…フレーム、３１…抽出部、３１…変位領域、３２…関心領域、３５…特徴領域、３６…動画、３７…照合画像、３８…基準画像、３９…タイル領域、４０…参照フレーム、４１…取得部、４２…仮想生成部、４５…保存部、５０…Ｘ線透視撮像機器、５１…患者、５２…ベッド、５５（５５ａ，５５ｂ）…Ｘ線発生部、５６（５６ａ，５６ｂ）…Ｘ線受像部、５７…画像合成部、Ｒ…類似度、ｍ…閾値、Ｐ…ピーク。

Claims (11)

1. 閉じた輪郭線で表すことができ周期的に変位する特徴領域が含まれる動画のフレームを取得する取得部と、
   各々の前記フレームに含まれる少なくとも一周期分の前記特徴領域を包含する変位領域を特定する特定部と、
   各々の前記フレームにおける前記変位領域を照合画像として抽出する抽出部と、
   いずれか一つの前記照合画像を基準画像に指定する指定部と、
   前記基準画像と前記照合画像との相関性に基づき演算される相対変位に基づいて前記フレームにおける前記特徴領域の位置情報を出力する位置出力部と、を備える画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   前記特定部は、
   前記フレームにタイル領域を設定する設定部と、
   動きが前後する前記フレームにおいて、注目する前記タイル領域の相関性に基づき演算される類似度が閾値より小さい前記タイル領域を拡張する拡張部と、
   前記拡張したことにより前記類似度が前記閾値を超えた前記タイル領域を前記変位領域に決定する決定部と、を有する画像処理装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置において、
   前記フレームに含まれる複数の前記特徴領域の前記位置情報を関心領域に変換する変換部と、
   前記関心領域を前記フレームに描画させる描画部と、を備える画像処理装置。
4. 請求項３に記載の画像処理装置において、
   前記動画よりも高解像撮像された参照動画の参照フレームに描画されている前記関心領域の画像を切り取って、前記参照フレームの前記特徴領域の前記位置情報に関連付けて保存する保存部を備え、
   前記描画部は、前記フレームの複数の前記特徴領域の前記位置情報に対応する前記参照フレームの前記関心領域の画像を、前記フレームに重畳して描画させる画像処理装置。
5. 請求項４に記載の画像処理装置において、
   実際に撮像された前記参照フレームに基づいて、撮像のインターバル期間において仮想される前記参照フレームを生成する仮想生成部を備え、
   前記保存部は、仮想した前記参照フレームに描画されている前記関心領域の画像、及び前記特徴領域の前記位置情報も保存する画像処理装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置において、
   前記演算は、位相限定相関法が採用される画像処理装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像処理装置において、
   前記動画は、Ｘ線透過、核磁気共鳴、超音波エコー、可視光線反射、赤外線反射のうち少なくとも一つを利用して撮像されたものである画像処理装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置において、
   前記特徴領域は、前記動画の撮像領域に設置されたマーカー、骨の一部及び横隔膜のいずれかである画像処理装置。
9. 請求項３に記載の画像処理装置において、
   前記特徴領域の位置情報と前記関心領域の位置・形状情報との関係を予め学習して記憶しておく記憶部を備え、
   前記変換部は、入力した前記特徴領域の前記位置情報を、前記学習により関連付けした前記関心領域に変換する画像処理装置。
10. 閉じた輪郭線で表すことができ周期的に変位する特徴領域が含まれる動画のフレームを取得するステップと、
    各々の前記フレームに含まれる少なくとも一周期分の前記特徴領域を包含する変位領域を特定するステップと、
    各々の前記フレームにおける前記変位領域を照合画像として抽出するステップと、
    いずれか一つの前記照合画像を基準画像に指定するステップと、
    前記基準画像と前記照合画像との相関性に基づき演算される相対変位に基づいて前記フレームにおける前記特徴領域の位置情報を出力するステップと、を含む画像処理方法。
11. コンピュータに。
    閉じた輪郭線で表すことができ周期的に変位する特徴領域が含まれる動画のフレームを取得するステップ、
    各々の前記フレームに含まれる少なくとも一周期分の前記特徴領域を包含する変位領域を特定するステップ、
    各々の前記フレームにおける前記変位領域を照合画像として抽出するステップ、
    いずれか一つの前記照合画像を基準画像に指定するステップ、
    前記基準画像と前記照合画像との相関性に基づき演算される相対変位に基づいて前記フレームにおける前記特徴領域の位置情報を出力するステップ、を実行させる画像処理プログラム。

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