JP7436638B2 - 情報処理装置、情報処理方法、及び情報処理プログラム - Google Patents

情報処理装置、情報処理方法、及び情報処理プログラム Download PDF

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Description

本開示は、情報処理装置、情報処理方法、及び情報処理プログラムに関する。
一般に、放射線検出器を用いて放射線画像撮影装置により放射線画像の撮影を行う場合、放射線源と放射線検出器との間の距離の検出が行われる。例えば、特開2019-33829号公報に記載の技術によれば、電子カセッテの筐体に設けられたマーカを撮影したカメラ画像に基づいて、放射線源と放射線検出器との間の距離を測定することができる。
特開2019-33829号公報に記載の技術では、電子カセッテの筐体にマーカを設けるため、例えば、マーカが撮影対象である被検体によって隠れてしまった場合等では、放射線源と放射線検出器との間の距離の測定を適切に行うことができない場合があった。
本開示は、上記事情を考慮して成されたものであり、放射線源と放射線検出器との間の距離の測定を適切に行うことができる情報処理装置、情報処理方法、及び情報処理プログラムを提供する。
本開示の第1の態様の情報処理装置は、少なくとも1つのプロセッサと、プロセッサによって実行可能な命令を記憶するメモリと、を備え、プロセッサは、撮影装置により、放射線源と放射線検出器との間の距離を測定するための目印を撮影対象として撮影された撮影画像を取得し、取得した撮影画像における目印に対応する目印領域の画像から、撮影装置と目印との間の目印距離を導出し、導出した目印距離と、放射線検出器と目印との位置関係を表す情報と、に基づいて、放射線源と放射線検出器との間の距離を導出する。
本開示の第2の態様の情報処理装置は、第1の態様の情報処理装置において、プロセッサは、撮影装置と放射線源との位置関係を表す情報にさらに基づいて、放射線源と放射線検出器との間の距離を導出する。
本開示の第3の態様の情報処理装置は、第1の態様または第2の態様の情報処理装置において、撮影対象には、放射線源と放射線検出器との間にポジショニングされた被検体が、含まれており、プロセッサは、取得した撮影画像における、被検体に対応する被検体領域の画像から撮影装置と被検体との間の被検体距離を導出し、導出した被検体距離と、放射線源と放射線検出器との間の距離とに基づいて、被検体の体厚を導出する。
本開示の第4の態様の情報処理装置は、第1の態様または第2の態様の情報処理装置において、撮影対象には、放射線源と放射線検出器との間にポジショニングされた被検体が、含まれており、プロセッサは、取得した撮影画像における、被検体に対応する被検体領域の画像から撮影装置と被検体との間の被検体距離を導出し、導出した被検体距離と、放射線源と放射線検出器との間の距離と、放射線検出器と被検体との間の距離と、に基づいて、被検体の体厚を導出する。
本開示の第5の態様の情報処理装置は、第1の態様から第4の態様のいずれか1態様の情報処理装置において、撮影装置は、撮影画像として、撮影対象との間の距離を表す距離画像を撮影する距離画像撮影装置であり、プロセッサは、距離画像における目印に対応する目印領域の画像が表す距離を、目印距離として導出する。
本開示の第6の態様の情報処理装置は、第5の態様の情報処理装置において、プロセッサは、目印の形状に基づいて、距離画像における目印領域を特定する。
本開示の第7の態様の情報処理装置は、第5の態様の情報処理装置において、プロセッサは、撮影対象の可視光画像を撮影する可視光画像撮影装置により、目印を撮影対象として撮影された可視光画像を取得し、可視光画像における目印の画像によって特定される目印の位置に対応する、距離画像における画像の領域を目印領域とする。
本開示の第8の態様の情報処理装置は、第5の態様から第7の態様のいずれか1態様の情報処理装置において、距離画像撮影装置は、TOF(Time Of Flight)方式を用いて距離画像を撮影する。
本開示の第9の態様の情報処理装置は、第1の態様から第4の態様のいずれか1態様の情報処理装置において、撮影装置は、撮影画像として、撮影対象の可視光画像を撮影する可視光画像撮影装置であり、プロセッサは、可視光画像における目印領域の大きさと、目印距離の基準値に対応付けられた目印領域の基準の大きさと、に基づいて目印距離を導出する。
本開示の第10の態様の情報処理装置は、第1の態様から第9の態様のいずれか1態様の情報処理装置において、プロセッサは、導出した放射線源と放射線検出器との間の距離を記憶部に記憶させ、今回取得した撮影画像から特定した目印領域の位置が、前回取得した撮影画像から特定した目印領域の位置と同一である場合、目印距離の導出を行わず、放射線源と放射線検出器との間の距離を記憶部から取得することで、放射線源と放射線検出器との間の距離を導出する。
本開示の第11の態様の情報処理装置は、第1の態様から第9の態様のいずれか1態様の情報処理装置において、プロセッサは、導出した放射線源と放射線検出器との間の距離を記憶部に記憶させ、今回取得した撮影画像から特定した目印領域の位置が、前回取得した撮影画像から特定した目印領域の位置と異なる場合、今回取得した撮影画像により目印距離を導出するまでの期間、警告を表す情報を出力する。
また、本開示の第12の態様の情報処理方法は、撮影装置により、放射線源と放射線検出器との間の距離を測定するための目印を撮影対象として撮影された撮影画像を取得し、取得した撮影画像における目印に対応する目印領域の画像から、撮影装置と目印との間の目印距離を導出し、導出した目印距離と、放射線検出器と目印との位置関係を表す情報と、に基づいて、放射線源と放射線検出器との間の距離を導出する処理をコンピュータが実行するための方法である。
また、本開示の第13の態様の情報処理プログラムは、撮影装置により、放射線源と放射線検出器との間の距離を測定するための目印を撮影対象として撮影された撮影画像を取得し、取得した撮影画像における目印に対応する目印領域の画像から、撮影装置と目印との間の目印距離を導出し、導出した目印距離と、放射線検出器と目印との位置関係を表す情報と、に基づいて、放射線源と放射線検出器との間の距離を導出する処理をコンピュータに実行させるためのものである。
本開示によれば、放射線源と放射線検出器との間の距離の測定を適切に行うことができる。
第1実施形態の放射線画像撮影システムにおける全体の構成の一例を概略的に表した構成図である。 第1実施形態のコンソールの構成の一例を表したブロック図である。 第1実施形態のコンソールの機能的な構成の一例を表す機能ブロック図である。 X軸方向から見た放射線照射装置の焦点、TOFカメラの撮像素子、放射線検出器、及びマーカの位置関係の一例を示す概略図である。 Z軸方向から見た放射線照射装置の焦点、TOFカメラの撮像素子、放射線検出器、及びマーカの位置関係の一例を示す概略図である。 TOFカメラにより撮影された距離画像の一例を示す図である。 第1実施形態のコンソールにおけるSID導出処理の流れの一例を表したフローチャートである。 第2実施形態の放射線画像撮影システムにおける全体の構成の一例を概略的に表した構成図である。 第2実施形態のコンソールにおけるSID導出処理の流れの一例を表したフローチャートである。 実施形態の変形例を説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各実施形態は本発明を限定するものではない。
[第1実施形態]
まず、本実施形態の放射線画像撮影システムにおける、全体の構成の一例について説明する。図1には、本実施形態の放射線画像撮影システム1における、全体の構成の一例を表す構成図が示されている。図1に示すように、本実施形態の放射線画像撮影システム1は、コンソール10、放射線照射装置12、TOF(Time of Flight)カメラ14、及び放射線画像撮影装置16を備える。本実施形態のコンソール10が、本開示の情報処理装置の一例である。なお、図1では、被検体Wが起立している状態(立位状態)において、放射線画像を撮影する形態を示しているが、被検体Wの状態は限定されず、例えば、被検体Wが椅子(車椅子を含む)等に座った状態(座位状態)であってもよい。
本実施形態の放射線照射装置12は、例えばエックス線(X線)等の放射線Rを撮影対象の一例である被検体Wに照射する放射線源20、及び放射線源20から照射された放射線Rの照射野を制限するためのコリメータ24を備える。また、放射線照射装置12は、放射線源20及びコリメータ24を制御する線源制御部(図示省略)を備える。
医師及び技師等のユーザが放射線照射装置12に対して放射線Rの照射を指示する方法は、限定されない。例えば、放射線照射装置12が照射ボタン等を備えている場合は、放射線技師等のユーザが照射ボタンにより放射線Rの照射の指示を行うことで、放射線照射装置12から放射線Rを照射してもよい。また、例えば、放射線技師等のユーザが、コンソール10を操作して放射線Rの照射の指示を行うことで、放射線照射装置12から放射線Rを照射してもよい。
放射線照射装置12は、放射線Rの照射の指示を受け付けると、線源制御部の制御によって、設定された管電圧、管電流、及び照射期間等の曝射条件に従って、放射線源20の放射線管の焦点22から放射線Rを照射する。一例として本実施形態では、照射野の形状を矩形状としている。そのため、焦点22から照射された放射線Rは、焦点22を頂点、照射野を底面とした四角錐状の領域に照射される。
また、図1に示すように、放射線照射装置12の放射線Rが出射される出射口の近傍には、TOFカメラ14が設けられている。TOFカメラ14は、TOF方式を用いて、撮影対象との間の距離を表す距離画像を撮像素子28によって撮影するカメラである。本実施形態のTOFカメラ14が、本開示の撮影装置及び距離画像撮影装置の一例である。具体的には、TOFカメラ14は、撮影対象に赤外線等の光を照射し、その反射光を受光するまでの時間、または出射光と受光光との位相変化に基づいて、TOFカメラ14と撮影対象との間の距離を測定する。TOFカメラ14によって撮影される距離画像は、画素毎に、TOFカメラ14と撮影対象との間の距離を表す距離情報を有する。なお、本実施形態のTOFカメラ14では、TOFカメラ14と撮影対象との間の距離として、撮像素子28と撮影対象との間の距離を適用している。また、距離画像とは、その画像から、撮影対象までの距離を導出することが可能な画像のことをいう。
放射線画像撮影装置16は、放射線検出器30、制御部31A、記憶部31B、及びI/F(Interface)部31Cを備える。
放射線検出器30は、放射線画像を生成する機能を有する。図1に示すように、放射線検出器30は、撮影台32の内部に配置されている。本実施形態の放射線画像撮影装置16では、撮影を行う場合、撮影台32の撮影面32Aには、被検体Wがユーザによってポジショニングされる。
放射線検出器30は、被検体W及び撮影台32を透過した放射線Rを検出し、検出した放射線Rに基づいて放射線画像を生成し、生成した放射線画像を表す画像データを出力する。本実施形態の放射線検出器30の種類は、特に限定されず、例えば、放射線Rを光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出器であってもよいし、放射線Rを直接電荷に変換する直接変換方式の放射線検出器であってもよい。
制御部31Aは、コンソール10の制御に応じて、放射線画像撮影装置16の全体の動作を制御する。制御部31Aは、いずれも図示を省略した、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)を備える。ROMには、CPUで実行される、放射線画像の撮影に関する制御を行うための撮影処理プログラムを含む各種のプログラム等が予め記憶されている。RAMは、各種データを一時的に記憶する。
記憶部31Bには、放射線検出器30により撮影された放射線画像の画像データや、その他の各種情報等が記憶される。記憶部31Bの具体例としては、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等が挙げられる。I/F部31Cは、無線通信または有線通信により、コンソール10との間で各種情報の通信を行う。放射線検出器30により撮影された放射線画像の画像データは、I/F部31Cを介してコンソール10に無線通信または有線通信によって送信される。
なお、本実施形態の撮影台32の基台36には、放射線源20と放射線検出器30との間の距離(SID:Source to Image receptor Distance、以下、「SID」という)を測定するためのマーカ38が設けられている。本実施形態のマーカ38が、本開示の目印の一例である。マーカ38は、ポジショニングされた被検体Wによって隠されない位置に設けられている。より具体的には、TOFカメラ14による距離画像の撮影において、被検体Wによって隠されない位置に、マーカ38が設けられている。本実施形態では、マーカ38の大きさ及び形状が予め定められている。なお、本実施形態においてSIDとは、図1に示すように、放射線源20の焦点22から、放射線検出器30の検出面30Aに下ろした垂線の長さをいう。
一方、本実施形態のコンソール10は、無線通信LAN(Local Area Network)等を介してRIS(Radiology Information System、図示省略)等から取得した撮影オーダ及び各種情報等を用いて、放射線照射装置12、TOFカメラ14、及び放射線画像撮影装置16の制御を行う機能を有している。
本実施形態のコンソール10は、一例として、サーバーコンピュータである。図2に示すように、コンソール10は、制御部50、記憶部52、I/F部54、操作部56、及び表示部58を備えている。制御部50、記憶部52、I/F部54、操作部56、及び表示部58はシステムバスやコントロールバス等のバス59を介して相互に各種情報の授受が可能に接続されている。
本実施形態の制御部50は、コンソール10の全体の動作を制御する。制御部50は、CPU50A、ROM50B、及びRAM50Cを備える。ROM50Bには、CPU50Aで実行される、SID導出処理プログラム51を含む各種のプログラム等が予め記憶されている。RAM50Cは、各種データを一時的に記憶する。本実施形態のCPU50Aが、本開示のプロセッサの一例であり、本実施形態のROM50Bが、本開示のメモリの一例である。また、本実施形態のSID導出処理プログラム51が、本開示の情報処理プログラムの一例である。
記憶部52には、放射線画像撮影装置16で撮影された放射線画像の画像データや、その他の各種情報(詳細後述)等が記憶される。記憶部52の具体例としては、HDDやSSD等が挙げられる。
操作部56は、放射線Rの照射指示を含む放射線画像の撮影等に関する指示や各種情報等をユーザが入力するために用いられる。操作部56は特に限定されるものではなく、例えば、各種スイッチ、タッチパネル、タッチペン、及びマウス等が挙げられる。表示部58は、各種情報を表示する。なお、操作部56と表示部58とを一体化してタッチパネルディスプレイとしてもよい。
I/F部54は、無線通信または有線通信により、放射線画像撮影装置16及びRIS(図示省略)との間で各種情報の通信を行う。本実施形態の放射線画像撮影システム1では、放射線画像撮影装置16で撮影された放射線画像の画像データは、コンソール10が、I/F部54を介して無線通信または有線通信により放射線画像撮影装置16から受信する。
さらに、図3には、本実施形態のコンソール10の機能的な構成の一例の機能ブロック図を示す。図3に示すようにコンソール10は、取得部60及び導出部62を備える。一例として本実施形態のコンソール10は、制御部50のCPU50AがROM50Bに記憶されているSID導出処理プログラム51を実行することにより、CPU50Aが、取得部60及び導出部62として機能する。
取得部60は、TOFカメラ14により撮影された距離画像を取得する機能を有する。一例として本実施形態の取得部60は、TOFカメラ14により撮影された距離画像を表す画像データを、I/F部31C及びI/F部54を介して、TOFカメラ14から取得する。取得部60が取得した距離画像を表す画像データは。導出部62に出力される。
導出部62は、SIDを導出する機能を有する。具体的には、導出部62は、距離画像におけるマーカ38に対応する領域(以下、マーカ領域という)の画像から、TOFカメラ14とマーカ38との間の距離(以下、マーカ距離という)を導出する。本実施形態のマーカ領域が、本開示の目印領域の一例であり、本実施形態のマーカ距離が、本開示の目印距離の一例である。また、導出部62は、マーカ距離と、放射線検出器30とマーカ38との位置関係を表す情報と、に基づいて、SIDを導出する。
ここで、本実施形態の導出部62が、SIDを導出する方法について図4A~図5を参照して詳細に説明する。図4Aは、X軸方向から見た放射線照射装置12の焦点22、TOFカメラ14の撮像素子28、放射線検出器30、及びマーカ38の位置関係の一例を示す概略図である。また、図4Bは、Z軸方向(図4Aにおける矢印U側)から見た放射線照射装置12の焦点22、TOFカメラ14の撮像素子28、放射線検出器30、及びマーカ38の位置関係の一例を示す概略図である。図5は、TOFカメラ14により撮影された距離画像70の一例を示す。なお、図4A、図4B、及び図5では、図示省略の便宜上、被検体Wに関する記載を省略している。
長さがSIDと同一となる焦点22から放射線検出器30へのベクトルは、焦点22から撮像素子28へのベクトルと、撮像素子28からマーカ38へのベクトルrと、マーカ38から放射線検出器30へのベクトルとの加算で表される。従って、焦点22から撮像素子28へのベクトルと、撮像素子28からマーカ38へのベクトルrと、マーカ38から放射線検出器30へのベクトルとを加算して得られたベクトルの長さは、SIDとなる。
本実施形態では、TOFカメラ14の撮像素子28の位置を原点、座標(0,0,0)として、マーカ38の位置、放射線検出器30の位置、放射線源20の焦点22の位置を(r,θ,φ)の3つのパラメータで表した極座標系を用いてSIDを導出する。
焦点22と撮像素子28との位置関係を(x,y,z)とする。一例として、本実施形態の放射線画像撮影システム1では、位置関係(x,y,z)は、変化せず固定値とされている。また、本実施形態では、位置関係(x、y、z)を焦点22と撮像素子28との位置関係を表す情報として、例えば、放射線照射装置12内の記憶部(図示省略)等に予め記憶しておく。本実施形態の位置関係(x、y、z)が、本開示の撮影装置と放射線源との位置関係を表す情報の一例である。
一方、撮像素子28とマーカ38との位置関係を(x、y、z)とする。一例として、本実施形態の放射線画像撮影システム1では、位置関係(x,y,z)は、変化し、固定値とされていない。
さらに、マーカ38と放射線検出器30との位置関係を(x,y,z)とする。一例として、本実施形態の放射線画像撮影システム1では、位置関係(x,y,z)は、変化せず固定値とされている。また、本実施形態では、位置関係(x、y、z)を、マーカ38と放射線検出器30との位置関係を表す情報として、例えば、放射線画像撮影装置16内の記憶部31B(図4A及び図4Bでは図示省略)等に予め記憶しておく。本実施形態の位置関係(x、y、z)が、本開示の放射線検出器と目印との位置関係を表す情報の一例である。
さらに、撮像素子28(0,0,0)からマーカ38へのベクトルをrとし、撮像素子28とマーカ38との間の距離をrとする。また、撮像素子28(0,0,0)を通り、Z=0のX-Y平面に対してマーカ38から下ろした垂線の足と、X-Y平面の交点をHとする。また、撮像素子28から交点Hへのベクトルをhとする。なお、図4Bでは、ベクトルhが、ベクトルrに重なって見える。
極座標系を定義する角度θは、撮像素子28(0,0,0)とマーカ38とを結ぶベクトルrと、z軸との成す角度である。また、極座標系を定義する角度φは、ベクトルhと、x軸とのなす角度である。角度θ及び角度φは、距離画像70におけるマーカ38を表すマーカ画像72の位置から導出できる。例えば、図5に示すように、撮像素子28の位置に対応する距離画像70の中心82とマーカ画像72とを結ぶ直線と、中心82を通るz軸との成す角度θ1は、角度θを反映した角度になる。具体的には、距離画像70におけるマーカ画像72の縦方向(z方向)及び横方向(x方向)各々の画素数とTOFカメラ14の画角とから導出することができる。なお、本実施形態のマーカ画像72が、本開示の目印に対応する目印領域の画像の一例である。
極座標系におけるマーカ38の位置(r,θ,φ)は、下記(1)~(3)式により、直交座標系(x、y、z)に変換できる。
=r×sinθ×cosφ ・・・(1)
=r×sinθ×sinφ ・・・(2)
=r×cosθ ・・・(3)
これにより、焦点22と撮像素子28との位置関係(x,y,z)、撮像素子28とマーカ38との位置関係(、y、z)、及びマーカ38と放射線検出器30との位置関係(,y,z)から、下記(4)式によりSIDが導出できる。


但し、(x,y,z)=(x+x+x,y+y+y,z+z+z
なお、上述したように、SIDは、焦点22から放射線検出器30の検出面30Aまでの垂線の距離となるため、下記(5)式により導出してもよい。
SID=y+y+y ・・・(5)
また、本実施形態の導出部62は、ポジショニングされた被検体Wの体厚を導出する機能を有する。一例として、本実施形態では、導出したSIDから、撮像素子28と被検体Wとの間の距離、及び放射線検出器30の検出面30Aと撮影台32の撮影面32Aとの間の距離を減算した値を、被検体Wの体厚として導出する。放射線検出器30の検出面30Aと撮影台32の撮影面32Aとの間の距離は、放射線検出器30及び撮影台32の設計値等から得られる値であり、一例として本実施形態では、放射線画像撮影装置16の記憶部31Bに予め記憶されている。なお、放射線検出器30の検出面30Aと撮影台32の撮影面32Aとの間の距離が十分小さい場合等の予め定められた条件を満たす場合、体厚の導出において本距離を無視してもよい。
次に、本実施形態のコンソール10の作用について図面を参照して説明する。
本実施形態のコンソール10は、制御部50のCPU50Aが、ROM50Bに記憶されているSID導出処理プログラム51を実行することにより、図6に一例を示したSID導出処理を実行する。図6には、本実施形態のコンソール10において実行されるSID導出処理の流れの一例を表したフローチャートが示されている。なお、CPU50Aが、SID導出処理を実行するタイミングは、限定されず、任意のタイミングとすることができる。例えば、被検体Wのポジショニングの終了後に操作部56の操作によって行われたユーザの指示を受け付けたタイミングであってもよいし、ユーザによる放射線Rの照射指示を受け付けたタイミング等であってもよい。
図6のステップS100で取得部60は、TOFカメラ14から距離画像を取得する。具体的には、取得部60は、TOFカメラ14に距離画像の撮影を指示し、指示に基づいてTOFカメラ14によって撮影された距離画像をI/F部54を介して取得する。取得部60が取得した距離画像は、導出部62に出力される。
次のステップS102で導出部62は、距離画像70におけるマーカ38に対応するマーカ領域の位置を表す位置情報が記憶部52に記憶されているか否かを判定する。具体的には、マーカ領域の位置情報は、距離画像70内のマーカ画像72の位置と、マーカ画像72の大きさを表す情報である。一例として、本実施形態では、マーカ領域の位置情報として、マーカ画像72が含まれる距離画像70そのものを採用している。詳細は後述するが、本実施形態では、SIDを導出した場合、導出したSIDに対応付けてマーカ領域の位置情報を記憶部52に記憶する。そのため、導出部62は、前回使用したSIDに対応付けてマーカ領域の位置情報が記憶部52に記憶されているか否かを判定する。放射線画像撮影システム1を運用して初めて放射線画像の撮影を行う場合等、記憶部52にマーカ領域の位置情報が記憶されていない場合、ステップS102の判定が否定判定となり、ステップS112へ移行する。一方、マーカ領域の位置情報が記憶部52に記憶されている場合、ステップS102の判定が肯定判定となり、ステップS104へ移行する。
ステップS104で導出部62は、記憶部52からマーカ領域の位置情報を取得する。次のステップS106で導出部62は、前回の距離画像70におけるマーカ領域の位置が、今回の距離画像70におけるマーカ領域の位置と同じであるか否かを判定する。具体的には、上記ステップS104で取得したマーカ領域の位置情報である、前回のSIDの導出に用いられた距離画像70におけるマーカ画像72の位置及び大きさ(画素数)と、上記ステップS100で取得した今回、TOFカメラ14により撮影された距離画像70におけるマーカ画像72の位置及び大きさが同一であるか否かを判定する。
なお、本実施形態では導出部62が距離画像70からマーカ画像72を特定する方法として、距離画像70内におけるマーカ38の形状に応じた画像を抽出する方法を採用している。マーカ38の形状が例えば、三角形状等の特徴的な形状である場合、本特徴に応じた画像を距離画像70から抽出すればよい。また、マーカ38の形状が例えば、矩形状等の一般的な形状の場合であっても形状を規定する条件、例えば、矩形状であれば縦と横の比率を定めておくことにより、縦の長さと横の長さの比率が予め定められた比率である画像を距離画像70から抽出すればよい。
前回の距離画像70におけるマーカ領域の位置が、今回の距離画像70におけるマーカ領域の位置と同じである場合、ステップS106の判定が肯定判定となり、ステップS108へ移行する。前回の距離画像70におけるマーカ領域の位置が、今回の距離画像70におけるマーカ領域の位置と同じである場合、前回の距離画像70から導出されたSIDと、今回の距離画像70から導出されるSIDとは同一となる。そのため、新たにSIDを導出せずとも、前回導出した、SIDを今回の放射線画像の撮影にも適用することができる。そこで、ステップS108で導出部62は、マーカ領域の位置情報に対応付けて記憶部52に記憶されているSIDを記憶部52から取得した後、ステップS122へ移行する。
一方、前回の距離画像70におけるマーカ領域の位置が、今回の距離画像70におけるマーカ領域の位置と異なる場合、ステップS106の判定が否定判定となり、ステップS110へ移行する。ステップS110で導出部62は、予め定められた警告を表す情報の出力を開始する。なお、警告の具体的な内容、警告の出力先、及び警告方法は特に限定されない。例えば、警告の内容として準備中であることを、表示部58に、可視表示及び可聴表示の少なくとも一方で表示する形態としてもよい。
次のステップS112で導出部62は、TOFカメラ14と放射線源20との位置関係を表す情報を取得する。本実施形態では具体的には、上述したように、焦点22と撮像素子28との位置関係(x,y,z)を取得する。
次のステップS114で取得部60は、マーカ38と放射線検出器30との位置関係を表す情報を取得する。本実施形態では具体的には、上述したように、マーカ38と放射線検出器30との位置関係(x,y,z)を取得する。
次のステップS116で導出部62は、TOFカメラ14(撮像素子28)からマーカ38までのマーカ距離を導出する。具体的には、上記ステップS100で取得した距離画像70に含まれるマーカ画像72に対応する画像の画素値に基づいて、マーカ距離を導出する。次のステップS118で導出部62は、上述したように、上記(4)式または(5)式を用いて、SIDを導出する。
次のステップS120で導出部62は、上記ステップS118で導出したSIDと、マーカ領域の位置情報とを対応付けて記憶部52に記憶させる。上述したように、一例として本実施形態の導出部62は、上記ステップS100で取得した距離画像70に、上記ステップS118で導出したSIDを対応付けて、記憶部52に記憶させる。
ステップS108またはステップS120の次のステップS122で取得部60は、警告中であるか否かを判定する。上記ステップS110の処理により、警告を表す情報を出力した場合、ステップS122の判定が肯定判定となり、ステップS124へ移行する。ステップS124で導出部62は、警告を表す情報の出力を停止した後、ステップS126へ移行する。一方、警告を表す情報を出力していない場合、ステップS122の判定が否定判定となり、ステップS126へ移行する。
ステップS126で導出部62は、TOFカメラ14から被検体Wまでの被検体距離を導出する。具体的には、上記ステップS100で取得した距離画像70に含まれる被検体Wに対応する画像の画素値に基づいて、撮像素子28から、放射線照射装置12に対向する被検体Wの体表面までの距離を導出する。なお、ここで導出する被検体距離は、例えば、撮像素子28に対向する被検体Wの位置と撮像素子28との間の距離であってもよいし、放射線画像の撮影範囲内における被検体Wの最も厚みを有する位置と撮像素子28との間の距離であってもよい。被検体距離を被検体Wのいずれの位置までの距離とするかは限定されず、任意としてもよい。
次のステップS128で導出部62は、上述したように、放射線検出器30の検出面30Aと撮影台32の撮影面32Aとの間の距離を取得する。次のステップS130で導出部62は、上述したように、被検体Wの体厚を導出する。具体的には、導出部62は、上記ステップS108で取得したSID、または上記ステップS118で導出したSIDから、上記ステップS126で導出した被検体距離、及び上記ステップS128で取得した放射線検出器30の検出面30Aと撮影台32の撮影面32Aとの間の距離を減算する。
このようにして導出された被検体Wの体厚は、例えば、撮影条件の設定に用いられる。撮影条件としては、例えば、被検体Wの体厚及び撮影部位によって定められる撮影条件である、放射線照射装置12の放射線源20における管電圧及び管電流の値や、放射線Rの照射時間等が挙げられる。そのため、導出部62は、導出した体厚を表す情報を、撮影条件の設定を行うために予め定められた出力先に出力する。このようにしてステップS130が終了すると、本SID導出処理が終了する。
このように本実施形態では、導出部62は、TOFカメラ14により撮影された距離画像におけるマーカ38に対応するマーカ領域の画像から、TOFカメラ14とマーカ38との間のマーカ距離を導出する。また、導出部62は、導出したマーカ距離と、放射線検出器30とマーカ38との位置関係を表す情報と、に基づいて、SIDを導出する。従って、本実施形態のコンソール10によれば、放射線検出器30及び撮影台32から離れた位置に設けられたマーカ38によりSIDの測定を行うことができるため、SIDの測定を適切に行うことができる。
なお、本実施形態では導出部62が距離画像70からマーカ38の形状に応じた画像を抽出することでマーカ画像72及びマーカ領域を特定する形態について説明したが、距離画像70からマーカ画像72及びマーカ領域を特定する方法は、本形態に限定されない。例えば、TOFカメラ14と共に、可視光カメラ(第2実施形態、図7、可視光カメラ15参照)を設けておき、可視光カメラによって撮影された可視光画像を用いてマーカ画像72及びマーカ領域を特定する形態としてもよい。この場合、実空間上の位置に基づいて、距離画像70上の位置と、可視光カメラによって撮影された可視光画像上の位置との位置あわせを予め行っておく。そして、可視光カメラによって撮影された可視光画像に対して画像認識を適用し、可視光画像からマーカ38を表す画像を検出し、検出した画像によって特定されたマーカ画像72及びマーカ領域の位置に対応する距離画像70における画像及びその領域をマーカ画像72及びマーカ領域とする。
[第2実施形態]
第1実施形態では、TOFカメラ14により撮影された距離画像を用いてSIDを導出する形態について説明した。これに対して、本実施形態では、可視光カメラにより撮影した可視光画像を用いてSIDを導出する形態について説明する。なお、本実施形態のコンソール10、放射線照射装置12、及び放射線検出器30について、第1実施形態と同様の構成及び作用については詳細な説明を省略する。
図7には、本実施形態の放射線画像撮影システム1における、全体の構成の一例を表す構成図が示されている。図7に示すように本実施形態の放射線画像撮影システム1では、第1実施形態のTOFカメラ14に代わり、撮像素子29を有する可視光カメラ15を備える。可視光カメラ15は、いわゆる一般的なカメラであり、可視光画像を撮影するカメラである。本実施形態の可視光カメラ15が、本開示の撮影装置及び可視光画像撮影装置の一例である。具体的には、可視光カメラ15は、撮影対象によって反射した可視光を撮像素子29が受光し、受光した可視光に基づいて可視光画像を撮影する。
また、本実施形態の取得部60は、可視光カメラ15により撮影された可視光画像を取得する機能を有する。一例として本実施形態の取得部60は、可視光カメラ15により撮影された可視光画像を表す画像データを、I/F部54を介して、可視光カメラ15から取得する。取得部60が取得した可視光画像を表す画像データは。導出部62に出力される。
また、本実施形態の導出部62は、可視光画像に基づいて、SIDを導出する機能を有し、可視光画像におけるマーカ領域の画像から、マーカ距離を導出する。
具体的には、マーカ距離を基準値とした状態で、可視光カメラ15により撮影された可視光画像におけるマーカ領域の大きさ、より具体的には、可視光画像内におけるマーカ領域の位置及び領域の大きさ(画素数)を基準の大きさとして予め取得する。換言するとマーカ距離の基準値に対応付けられたマーカ領域の基準の大きさを予め取得し、例えば、放射線画像撮影装置16の記憶部31B等に記憶しておく。導出部62は、取得部60が取得した可視光画像におけるマーカ領域の大きさと、マーカ距離の基準値に対応付けられたマーカ領域の基準の大きさとに基づいてマーカ距離を導出する。例えば、導出部62は、取得部60が取得した可視光画像におけるマーカ領域の大きさが、マーカ領域の基準の大きさの1.5倍ならば、現在のマーカ距離として、マーカ距離の基準値の1/3倍の値を導出する。導出部62は、このようにして導出したマーカ距離を用いて、第1実施形態と同様にしてSIDを導出する。
また、本実施形態のコンソール10の作用、具体的には、コンソール10で実行されるSID導出処理について説明する。
図8には、本実施形態のコンソール10において実行されるSID導出処理の流れの一例を表したフローチャートが示されている。図8に示すように、本実施形態のSID導出処理は、第1実施形態のSID導出処理(図6参照)のステップS100に代わり、ステップS101の処理を含む。
図8のステップS101で取得部60は、上述したように、可視光カメラ15から可視光画像を取得する。具体的には、取得部60は、可視光カメラ15に可視光画像の撮影を指示し、指示に基づいて可視光カメラ15によって撮影された可視光画像をI/F部54を介して取得する。取得部60が取得した可視光画像は、導出部62に出力される。
また、本実施形態のSID導出処理は、第1実施形態のSID導出処理(図6参照)のステップS116に代わり、ステップS115及びS117の処理を含む。
ステップS115で導出部62は、上述したように、マーカ距離の基準値及びマーカ領域の基準の大きさを取得する。次のステップS117で導出部62は、上述したように、マーカ距離を導出する。具体的には、上記ステップS101で取得した可視光画像におけるマーカ領域の大きさを導出する。そして、導出したマーカ領域の大きさと、上記ステップS115で取得したマーカ領域の基準の大きさとを比較する。さらに、比較結果と、マーカ距離の基準値とに基づいてマーカ距離を導出する。
このように、本実施形態では、可視光カメラ15により撮影された可視光画像を用いて、SIDを導出することができる。従って、本実施形態のコンソール10によれば、放射線検出器30及び撮影台32から離れた位置に設けられたマーカ38によりSIDの測定を行うことができるため、SIDの測定を適切に行うことができる。
以上説明したように、上記各実施形態のコンソール10は、少なくとも1つのプロセッサとしてCPU50Aと、CPU50Aによって実行可能な命令を記憶するROM50Bと、を備える。CPU50Aは、TOFカメラ14または可視光カメラ15により、SIDを測定するためのマーカ38を撮影対象として撮影された距離画像または可視光画像を取得する。また、CPU50Aは、取得した距離画像または可視光画像におけるマーカ38に対応するマーカ領域の画像から、TOFカメラ14または可視光カメラ15とマーカ38との間のマーカ距離を導出する。また、CPU50Aは、導出したマーカ距離と、取得部60とマーカ38との位置関係を表す情報と、に基づいて、SIDを導出する。
このように、本実施形態のコンソール10によれば、マーカ38を撮影対象として撮影された距離画像または可視光画像に基づいてSIDを測定することができる。
従って、本実施形態のコンソール10によれば、放射線検出器30及び撮影台32から離れた位置に設けられたマーカ38によりSIDの測定を行うことができるため、SIDの測定を適切に行うことができる。例えば、被検体により放射線検出器30または撮影台32が隠れてしまう場合でも、SIDの測定を行うことができる。
なお、上記各実施形態では、放射線画像撮影システム1として、コンソール10、放射線照射装置12、及び放射線画像撮影装置16が据置型のシステムである形態について説明したが、放射線画像撮影システム1は本形態に限定されない。例えば、放射線画像撮影システム1として、モバイルカート、すなわち回診車を用いた形態であってもよい。なお、上記各実施形態では、マーカ38が撮影台32の基台36に固定されていたため、放射線検出器30に対するマーカ38の配置が固定されていた。一方、回診車等の場合、放射線検出器30及びマーカ38各々を単体で取り扱うため、放射線検出器30に対するマーカ38の配置が固定されていない場合がある。このような場合、放射線検出器30を内包する筐体等の取り付け位置に、マーカ38を配置した所定の長さの治具を取り付けることで、上記各実施形態と同様に、距離画像または撮影画像を用いてSIDを導出してもよい。
また例えば、図9に示した例のように、放射線検出器30または放射線検出器30の配置に相当する放射線検出器30の検出面30Aを撮影対象とした距離画像70が得られた場合、マーカ38と放射線検出器30との位置関係を距離画像70から導出してもよい。具体的には、第1実施形態において上述した極座標系において、マーカ38とTOFカメラ14との位置関係を(x,y,z)とし、放射線検出器30とTOFカメラ14との位置関係を(x,y,z)とする。これらは、距離画像におけるマーカ画像72及び放射線検出器30の検出器画像73から得られる。マーカ38と放射線検出器30との位置関係(x,y,z)は、下記(6)式により得られる。
(x,y,z)=(x,y,z)-(x,y,z) ・・・(6)
また、上記各実施形態では、距離画像を撮影する形態の一例として、TOFカメラを用い、TOF方式により距離画像を撮影する形態について説明したが、距離画像を撮影する距離画像撮影装置はTOFカメラに限定されない。例えば、パターンがついた赤外光を撮影対象に照射し、撮影対象からの反射光に応じた距離画像を撮影する距離画像撮影装置を用い、Structured Light方式を適用して距離画像を撮影する形態としてもよい。また、例えば、距離画像に写り込んでいるエッジ領域のボケ具合を基に距離を復元するDFD(Depth from Defocus)方式を適用した形態としてもよい。この形態の場合、例えば、カラー開口フィルタを用いて単眼のカメラで撮影した距離画像を用いる形態が知られている。
また、上記各実施形態では、放射線照射装置12にTOFカメラ14または可視光カメラ15を設ける形態について説明したが、TOFカメラ14または可視光カメラ15を設ける位置は、本形態に限定されない。TOFカメラ14または可視光カメラ15は、マーカ38を撮影対象とすることが可能な位置に配置されていればよく、その位置は限定されない。放射線照射装置12とは別途にTOFカメラ14または可視光カメラ15を設けてもよい。
また、上記各実施形態では、コンソール10が本開示の情報処理装置の一例である形態について説明したが、コンソール10以外の装置が本開示の情報処理装置の機能を備えていてもよい。換言すると、取得部60及び導出部62の機能の一部または全部をコンソール10以外の、例えば放射線照射装置12または放射線画像撮影装置16や、外部の装置が備えていてもよい。
また、上記各実施形態において、例えば、取得部60及び導出部62といった各種の処理を実行する処理部(processing unit)のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ(processor)を用いることができる。上記各種のプロセッサには、前述したように、ソフトウェア(プログラム)を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるCPUに加えて、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
1つの処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの1つで構成されてもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGAの組み合わせや、CPUとFPGAとの組み合わせ)で構成されてもよい。また、複数の処理部を1つのプロセッサで構成してもよい。
複数の処理部を1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアント及びサーバ等のコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組み合わせで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第2に、システムオンチップ(System On Chip:SoC)等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を1つのIC(Integrated Circuit)チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの1つ以上を用いて構成される。
更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路(circuitry)を用いることができる。
また、上記各実施形態では、SID導出処理プログラム51が記憶部52に予め記憶(インストール)されている態様を説明したが、これに限定されない。SID導出処理プログラム51は、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、及びUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、SID導出処理プログラム51は、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
2020年3月31日出願の日本国特許出願2020-064479号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
1 放射線画像撮影システム
2 RIS
10 コンソール
12 放射線照射装置
14 TOFカメラ
15 可視光カメラ
16 放射線画像撮影装置
20 放射線源
22 焦点
24 コリメータ
28 撮像素子
30 放射線検出器、30A 検出面
31A 制御部、31B 記憶部、31C I/F部
32 撮影台、32A 撮影面
36 基台
38 マーカ
50 制御部、50A CPU、50B ROM、50C RAM
51 SID導出処理プログラム
52 記憶部
54 I/F部
56 操作部
58 表示部
59 バス
60 取得部
62 導出部
70 距離画像
72 マーカ画像
73 検出器画像
82 中心
H 交点
r 距離
R 放射線
U 矢印
W 被検体
、h
θ、θ1、φ 角度

Claims (12)

  1. 少なくとも1つのプロセッサと、
    前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶するメモリと、を備え、
    前記プロセッサは、
    放射線源と放射線検出器との間にポジショニングされた被検体と、前記被検体によって隠されない位置に設けられ、前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離を測定するための目印と、を撮影対象として撮影装置により撮影された撮影画像を取得し、
    取得した前記撮影画像における前記目印に対応する目印領域の画像から、前記撮影装置を原点とした3次元極座標系で定義される、前記原点と前記目印とを結ぶベクトルの長さである目印距離と、前記ベクトルの天頂角及び方位角と、を導出し、
    導出した前記目印距離、前記天頂角、及び前記方位角に基づいて、3次元直交座標系における前記撮影装置と前記目印との位置関係を導出し、
    導出した前記撮影装置と前記目印との位置関係を表す情報と、前記放射線検出器と前記目印との位置関係を表す情報と、前記撮影装置と前記放射線源との位置関係を表す情報と、に基づいて、前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離を導出する
    情報処理装置。
  2. 前記プロセッサは、前記撮影画像における前記目印領域の画像の位置に基づいて、前記天頂角及び前記方位角を導出する
    請求項1に記載の情報処理装置。
  3. 記プロセッサは、
    取得した前記撮影画像における、前記被検体に対応する被検体領域の画像から前記撮影装置と前記被検体との間の被検体距離を導出し、
    導出した前記被検体距離と、前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離とに基づいて、前記被検体の体厚を導出する
    請求項1または請求項2に記載の情報処理装置。
  4. 記プロセッサは、
    取得した前記撮影画像における、前記被検体に対応する被検体領域の画像から前記撮影装置と前記被検体との間の被検体距離を導出し、
    導出した前記被検体距離と、前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離と、前記放射線検出器と前記被検体との間の距離と、に基づいて、前記被検体の体厚を導出する
    請求項1または請求項2に記載の情報処理装置。
  5. 前記撮影装置は、前記撮影画像として、撮影対象との間の距離を表す距離画像を撮影する距離画像撮影装置であり、
    前記プロセッサは、
    前記距離画像における前記目印に対応する目印領域の画像が表す距離を、前記目印距離として導出する
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の情報処理装置。
  6. 前記プロセッサは、
    前記目印の形状に基づいて、前記距離画像における前記目印領域を特定する
    請求項5に記載の情報処理装置。
  7. 前記プロセッサは、
    撮影対象の可視光画像を撮影する可視光画像撮影装置により、前記目印を撮影対象として撮影された可視光画像を取得し、
    前記可視光画像における前記目印の画像によって特定される前記目印の位置に対応する、前記距離画像における画像の領域を前記目印領域とする
    請求項5に記載の情報処理装置。
  8. 前記距離画像撮影装置は、TOF(Time Of Flight)方式を用いて前記距離画像を撮影する
    請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の情報処理装置。
  9. 前記プロセッサは、
    導出した前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離を記憶部に記憶させ、
    今回取得した前記撮影画像から特定した前記目印領域の位置が、前回取得した前記撮影画像から特定した前記目印領域の位置と同一である場合、前記目印距離の導出を行わず、
    前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離を前記記憶部から取得することで、前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離を導出する
    請求項1から請求項のいずれか1項に記載の情報処理装置。
  10. 前記プロセッサは、
    導出した前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離を記憶部に記憶させ、
    今回取得した前記撮影画像から特定した前記目印領域の位置が、前回取得した前記撮影画像から特定した前記目印領域の位置と異なる場合、今回取得した前記撮影画像により前記目印距離を導出するまでの期間、警告を表す情報を出力する
    請求項1から請求項のいずれか1項に記載の情報処理装置。
  11. 放射線源と放射線検出器との間にポジショニングされた被検体と、前記被検体によって隠されない位置に設けられ、前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離を測定するための目印と、を撮影対象として撮影装置により撮影された撮影画像を取得し、
    取得した前記撮影画像における前記目印に対応する目印領域の画像から、前記撮影装置を原点とした3次元極座標系で定義される、前記原点と前記目印とを結ぶベクトルの長さである目印距離と、前記ベクトルの天頂角及び方位角と、を導出し、
    導出した前記目印距離、前記天頂角、及び前記方位角に基づいて、3次元直交座標系における前記撮影装置と前記目印との位置関係を導出し、
    導出した前記撮影装置と前記目印との位置関係を表す情報と、前記放射線検出器と前記目印との位置関係を表す情報と、前記撮影装置と前記放射線源との位置関係を表す情報と、に基づいて、前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離を導出する
    処理をコンピュータが実行する情報処理方法。
  12. 放射線源と放射線検出器との間にポジショニングされた被検体と、前記被検体によって隠されない位置に設けられ、前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離を測定するための目印と、を撮影対象として撮影装置により撮影された撮影画像を取得し、
    取得した前記撮影画像における前記目印に対応する目印領域の画像から、前記撮影装置を原点とした3次元極座標系で定義される、前記原点と前記目印とを結ぶベクトルの長さである目印距離と、前記ベクトルの天頂角及び方位角と、を導出し、
    導出した前記目印距離、前記天頂角、及び前記方位角に基づいて、3次元直交座標系における前記撮影装置と前記目印との位置関係を導出し、
    導出した前記撮影装置と前記目印との位置関係を表す情報と、前記放射線検出器と前記目印との位置関係を表す情報と、前記撮影装置と前記放射線源との位置関係を表す情報と、に基づいて、前記放射線源と前記放射線検出器との間の距離を導出する
    処理をコンピュータに実行させるための情報処理プログラム。
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