JPH01212570A

JPH01212570A - 画像認識方法

Info

Publication number: JPH01212570A
Application number: JP63035186A
Authority: JP
Inventors: Michitaka Honda; 道隆本田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-02-19
Filing date: 1988-02-19
Publication date: 1989-08-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は線状又は管状の物体を被写体としてＸ線撮影、
又はＸ線透視を行なうに際して、その先端部付近に設け
られた少なくとも１つ以上のＸ線不透過性の物質を容易
に画像認識可能にした画像認識方法に関する。

（従来の技術）Ｘ線診断装置を使ってカテーテル検査を行なう場合、医
師は患者の血管内にカテーテルやバルーンカテーテルを
手短かに、しかも安全に挿入することが必要である。ま
た、最近急速に普及してきた経皮的血管形成術（Ｐｅｒ
ｃｕｔａｎｅｏｕｓ　　Ｔｒａｎｓｌｕｍｉｎａｌ　　
Ａｎｇｉｏｐｌａｓｔｙ　　以下単にＰＴＡと略称する
）においては、カテーテルの他にガイドワイヤ（径が０
．３ｍｍ程度）を挿入する必要がある。

ところで、このようなカテーテルやバルーンカテーテル
、あるいはガイドワイヤを血管内に挿入し、これを父線
診断装置のモニタに画像表示させた場合、これらカテー
テルやガイドワイヤ自体は透視Ｘ線のような弱いＸ線に
対して写し出されにくいため、その先端が血管内の目め
とする位置まで挿入されたかどうかを確認することは困
難である。

このため、従来ではカテーテルやバルーンカテーテル、
あるいはガイドワイヤに第５図（ａ）〜（Ｃ）に示すよ
うにその先端部付近に金、白金などのＸ線不透過性物質
（減衰係数の大きな物質。

以下をこれをマーカと称する）を設け、少しでもその先
端位置がモニタの表示画面上で認識し易いようにしてい
た。この場合、通常マーカとして使用されている金のＸ
線吸収係数は線吸収係数で約１６０〜１７０にも達し、
非常に強くＸ線を吸収する。例えば０．２ｍｍ位の厚み
のものでも金を通ったＸ線は０．０４　（４％）に減弱
される。これはＸ線減弱としては等価な水の厚みに換算
すれば、約１５ｃｍ近くの厚みにもなる。しかも、マー
カの空間的な大きさは幅１龍程度かそれ以下、高さ２〜
３　ｍｍかそれ以下の小さいものである。したがって、
このようなマーカを画像表示すると、その画素濃度は極
めて小さく、視野内で最も小さい画素濃度となることが
多い。

（発明が解決しようとする課題）しかるに、現在のカテーテルやガイドワイヤはその径が
ますます小さくなってきており、これに応じてその先端
部付近に設けられるマーカも小さくなるため、体厚のあ
る患者などの場合には透視線量下でマーカをモニタの画
面上に表示させても、こ？マーカを見分けやことは困難
である。特にカテーテルやガイドワイヤの先端位置が確
認できないと、医師は適切にカテーテルやガイドワイヤ
を操作することができない。

本発明は線状又は管状の物体を被写体としてＸ線撮影又
はＸ線透視撮影しても、その先端部付近に設けられたＸ
線不透過性の物質を自動的に識別して画面上にその位置
を見易く表示させることができる画像認識方法を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明はかかる目的を達成するため、先端部付近に少な
くとも１つ以上のＸ線不透過性の物質を設けた線状又は
管状の物体を被写体としてＸ線撮影、又はＸ線透視を行
なうに際して、このＸ線画像中の最小画素濃度を検出し
、次にその検出された最小値に基いて画素濃度のスレッ
シホールドレベルを設定し、前記Ｘ線画像の画素濃度が
このスレッシホールドレベル以下の領域の時、この領域
に被写体の先端部付近に設けられたＸ線不透過性の物質
があることを認識するものである。

（作用）このような画像認識方法にあっては、Ｘ線画像の画素濃
度がＸ線画像中の最小画素濃度値に基いて設定されたス
レッシホールドレベル以下の領域の時、この領域に線状
又は管状の物体の先端部付近に設けられた少なくとも１
つ以上のＸ線不透過性の物質があることを認識してこれ
を画像表示することが可能となるので、線状又は管状の
物体の先端部の位置が確認し易くなり、医師は線状又は
管状の物体の操作を迅速且つ容易に行なうことが可能と
なる。

（実施例）以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による画像認識方法を説明するための構
成例をブロック回路にて示すものである。第１図におい
て、１は先端部付近にマーカとして金を設けたカテーテ
ルを血管内に挿入しながら例えばＸ線透視により得られ
る透視Ｘ線像が入力される画像入力装置で、この画像入
力装置１はこの透視Ｘ線像をＡ／Ｄ変換器によりディジ
タル変換して画像データを得るものである。２はこの画
像入力装置１から得られる画像データを格納する画像メ
モリである。また、３はこの画像メモリ２から読み出さ
れた画像データが入力されるヒストグラム演算回路で、
このヒストグラム演算回路３はその画像データの画素濃
度分布を計算して、その最小画素濃度値を検出するもの
である。この最小画素濃度値の検出はヒストグラム演算
を行なわなくても可能であるが、ここでは汎用的な構成
を例として示している。４はヒストグラム演算回路３で
最小画素濃度値が検出されると、この最小画素濃度値よ
りも少し大きい値１例えば画像のノイズ量の実行値分だ
け上乗せ・されたスレッシホールドレベルが設定される
スレッシホールドレベル決定回路である。この場合、ス
レッシホールドレベルの決定方法としてはこの他にも種
々あり、例えば最小画素濃度値を１．１倍するというよ
うに実験的に予め求め−られた倍率をかけてもよい。５
はこのスレッシホールドレベル決定回路４に設定された
スレッシホールドレベルと画像メモリ２から読み出され
た画像データの画素濃度とを比較して２値化処理する２
値化処理回路で、この２値化処理回路５はスレッシホー
ルドレベルよりも大きい濃度の画素に対しては“０”、
小さい濃度の画素に対しては“１ｍとして２値化処理す
るものである。６はこの２値化処理回路５での処理結果
を格納する第１のブレーンメモリである。さらに７及び
８は第１のブレーンメモリ６に格納された処理データを
読み出して画面の水平方向及び垂直方向の各々全てのラ
インの画素データをフィルタ処理し、マーカの候補点を
残して他のノイズなどの不要な部分を除去する論理フィ
ルタ回路で、その一方の論理フィルタ回路７としてはフ
ィルタサイズが５位の大きい（スレッシホールドレベル
以下の画素濃度である領域の面積の上限用）ものが用い
られ、また他方の論理フィルタ回路８としてはフィルタ
サイズが２位の小さい（スレッシホールドレベル以下の
画素濃度である領域の面積の下限用）ものが用いられる
。９及び１ｏは論理フィルタ回路７及び８でそれぞれフ
ィルタ処理された画素データを元の画素データに戻す逆
論理フィルタで、これら逆論理フィルタ９及び１０とし
てはフィルタサイズが３〜４のものがそれぞれ用いられ
る。１１は一方の逆論理フィルタ９から出力される画素
データを反転させる白黒反転回路、１２はこの白黒反転
回路１１で反転された画素データと他方の逆論理フィル
タ１ｏから得られる画素データの論理積をとる論理積回
路、１３はこの論理積回路１２で求められた画素データ
を格納する第２のブレーンメモリである。

これらヒストグラム演算回路３、スレッシホールドレベ
ル決定回路４．２値化処理回路５、第１のブレーンメモ
リ６、論理フィルタ回路７，８、逆論理フィルタ回路９
，１０、白黒反転回路１１、論理積回路１２及び第２の
ブレーンメモリ１３はマーカ自動認識回路を構成してい
る。

１４は画像メモリから読み出された画像データと第２の
ブレーンメモリ１３から読み出されたマーカのみのデー
タをカラー表示するモニタである。

次に上記のように構成されたマーカ自動認識回路の作用
について説明する。

まず、カテーテルの先端部付近に一個の金がマーカとし
て設けられている場合について述べる。

いま、画像入力装置１から画像メモリ２に格納された画
像データが読み出され、ヒストグラム演算回路３に入力
されると、このヒストグラム演算回路３では画像データ
の画素濃度分布を計算してその画素濃度最小値を検出す
る。このヒストグラム演算回路３で画素濃度最小値が検
出されると、スレッシホールドレベル決定回路４ではそ
の画素濃度最小値よりも少し大きい餌１例えば画素濃度
最小値に画像のノイズ量の実行値骨だけ上乗せされたス
レッシホールドレベルを設定する。このスレッシホール
ドレベルが設定されると、２値化処理回路５により画像
メモ！２から読み出された画像データの画素濃度をスレ
ッシホールドレベルと比較し、スレッシホールドレベル
よりも大きい画素は“０”、小さい画素は“１”として
２値化処理され、その結果を第１のブレーンメモリ６に
格納する。この場合、スレッシホールドレベルによりマ
ーカの候補点がｍｌ”となるように設定されるので、第
１のブレーンメモリ６にはこのマーカの候補点が“１１
として含まれていることは言うまでもない。しかし、こ
のマーカの候補点以外にノイズ又は人体で減衰の大きな
骨の重なった部分のように２値化処理により“１”とな
る点も含まれている可能性がある。そこで、２値化処理
されて第１のブレーンメモリ６に格納された画素データ
を論理フィルタ回路７及び８にそれぞれ加えてフィルタ
処理を行ない、さらにフィルタ処理された画素データを
逆論理フィルタ９及び１ｏに与えて。

逆フイルタ処理を行なっている。

二こで、論理フィルタ回路の機能について第２図及び第
３図を参照しながら述べる。第１のブレーンメモリ６か
ら“１”、“０′像を読み出して論理フィルタを施すと
、第２図に示すＡの部分は減衰するが、Ｂの部分゛は′
残る。このときのフィルタ機能をｉＪＢ図により一次元
で説明すると、次の通りである。すなわち、いまフィル
タサイズが３　（ａ、ｂ、ｃの全てが“１１）のフィル
タにＮ００１〜Ｎｏ、１０までのデータを施すというこ
とは、これらＮ００１〜Ｎ０．１０のデータのうち少な
くとも“１゛が３つ連続して続かなければ“１“を出力
しないということである。したがって、第３図ではＮＯ
６２が１”であるにもかかわ゛らず、これらが３つ続い
ていない（１つだけ独立）ので、このＮｏ、２のデータ
をフィルタを通した後の出力は“０”となる。一方、Ｎ
ｏ、４゜５．６と連なるデータはＮｏ、４が“０”、Ｎ
００５が“１″、Ｎｏ、６が“１”なので、やはり中心
位置のＮｏ、５のデータは“０”として出力される。し
かし、Ｎｏ、５．６．７と連なるデータはすべて“１”
なので、その中心位置のＮ００６の出力が“１”となる
。仮にフィルタサイズがｎであれば、ｎ個の連なるデー
タが“１′″のとき始めてｍｌ“なる出力となる。

また、これを２次元にするには画面の水平方向の各々全
てのライン（■、■、・・・・・・）にまず第４図のよ
うなフィルタをかける。その結果、フィルタ出力は第２
図の右側の図示上部のように（■。

７）、（■、７）、（■、６）、（■、７）の４画素が
“１°となる。さらに今度は垂直方向のライン列（１，
２，３，・・・・・・）のデータに対しても同様にフィ
ルタをかけると、その結果としてフィルタ出力は第２図
め右側の図示下部のように（■。

８°）、（■、６）、（■、７）、（■、８）の４画”
素が“１°となる。

した′がって、このように画面の水平方向の各々全ての
ライン及び垂直方向の各々全てのライン対してフィルタ
をかけることにより、第２図の左側に示されているＡの
ようにフィルタサイズよりも小さい部分□は消去される
ことになる。

次に逆論理フィルタ回路の機能を第４図を参照しながら
述べる。ここではフィルタサイズとして３の場合を例に
して示してい□る。すなわち、逆論理フィルタにより論
理フィルタ１路からの画素データに対して逆フィルタを
かけるということは、戻すような操作がなされる。しか
し、論理フィルタ回路の□操作（第３図の左側から右側
への操作）で消滅したものは元へ戻らないので、逆フィ
ルタをかけた画素データとしては鰯３図の左側のパター
ンのＮ００２の“１′なる画素は消去される。

つまり、逆論理フィルタ回路は□対象□となるパターン
上の“１”のまわりにフィルタサイ・ズだけ“１”の領
域を拡張する機能を有している。−したがって、逆論理
フィルタ回路により画面の水平方向及び垂直方向の６全
てのラインについて逆論理フィルタ操作を行なうことに
より、第４図の左側に示すようなパターンの画素データ
は右側のようなパターンの画素デー夕になり、これらの
論理和をとれば第２図に示すＢ部分に示すようなパター
ンのみの画素データに完全に復元される。

以上が論理フィルタ及び逆論理フィルタの門能であるが
、本実施例のように一方の論理フィルタ回路７のように
フィルタサイズが５と大きい場合には、今度は第２図の
Ｂ部分のようなパターンが消去され、フィルタサイズ５
以上のものが画面゛の水平方向、垂直”方向の何れかの
広がりを有する部分として残ることになる。また、他方
の論理フィ）レタ８のフィルタサイズが３と小さい場合
には第２図のＡ部分が除去されてＢ部分のようなパター
ンめ画素データが挨ることになる。

本実施例のようにフィルタサイズの大きい論理゛フィル
タ回路７とフィルタサイズの小さい論理フィルタ回路８
を設けると共にフィルタサイズが３程度の逆論理フィル
タ回路９及び１０を設けているのは次のような理由′に
よ−るものである。つまり、目的とするマーカ影は予め
物理的なサイズが分っているので□、Ｘ線′撮影した際
の画像の大きさは拡大率などから計算が可−であり、し
たがってマーカのビクセルサイズを知ることができる。

しかし、ボケなどの影響が加わるためピクセルサイズと
しては例えば画面の水平方向及び垂直方向共に３〜４ピ
クセル程度の幅を持たせなければならない。そこで、２
ピクセル以下の大きさのノイズを消去し、さらに５ビク
セル以上の物体形も消去する必要がある。

したがって、第１のプレーンメモリ６から読み出された
画素データがフィルタサイズの大きい論理フィルタ回路
７によりフィルタ処理されると、この論理フィルタ回路
７よりフィルタサイズ５以上の画素データが抽出され、
また画素データがフィルタサイズの小さい論理フィルタ
回路８によりフィルタ処理されると、フィルタサイズ３
以上の画素データが抽出される。これら論理フィルタ回
路７及び８より抽出された画像データが逆論理フィルタ
回路９及び１０にそれぞれ加えられると、その逆フイル
タ機能により逆論理フィルタ回路９からは物体形だけの
画素データが抽出され、また逆論理フィルタ回路１０か
らはマーカ影及び物体形両者の画素データに復元される
。そして、逆論理フィルタ回路９から抽出された物体形
のみの画素データを白黒反転回路１１によりそのデータ
の“０“、“１°を反転させて逆論理フィルタ回路１０
から抽出されたマーカ影及び物体形両者の画素データと
論理積回路１２で論理積をとることにより、物体形とノ
イズが除かれたマーカ影のみの画素データが得られ、こ
のデータは第２のプレーンメモリ１３に格納される。

これにより、第２のプレーンメモリ１３に格納されたマ
ーカ影に対応する画像データと画像メモリ２に格納され
た画像データとを読み出してモニタ１４にこれらを重ね
てカラー表示することで、マーカ影の部分が強調されて
表示させることができる。

このように本実施例ではカテーテルやガイドワイヤの先
端付近に１つの金を設けた被写体をＸ線撮影して得られ
る画像データを画像メモリ２から読み出してヒストグラ
ム演算回路３により画素濃度最小値を検出し、この画素
濃度最小値に基いてスレッシホールドレベル決定回路４
にスレッシホールドレベルを設定すると共に２値化処理
回路５により画像メモリから読み出された画像データの
画素濃度がこのスレッシホールドレベル以下の領域の画
素濃度であるか否かによって２値化処理し、これを第１
のプレーンメモリ６に格納するようにしている。そして
、この第１のプレーンメモリ６に格納された画素データ
をフィルタサイズの大きい論理フィルタ回路７及びフィ
ルタサイズの小さい論理フィルタ回路８、逆論理フィル
タ回路９及び１０を順に通して物体形だけの画素データ
と物体形及びマーカ影の画素データを抽出し、逆論理フ
ィルタ回路９から抽出される物体形の画素パターンのデ
ータを白黒反転回路１１により反転してこれを逆論理フ
ィルタ回路１０から抽出される物体形及びマーカ影の画
素データとの論理積をとることにより、物体形とノイズ
が除去されたマーカ影に対応する画像データを得るよう
にしたものである。

したがって、このマーカ影に対応する画素データを画像
メモリに格納された画像データと重ねてカラー表示する
ことにより、操作のやり易い表示像を得ることができ、
カテーテルやガイドワイヤなどの先端部を迅速且つ高精
度に認識することが可能となる。

なお、上記実施例ではカテーテルやガイドワイヤの先端
部付近に１つの金をマーカとして設けたものについて述
べたが、第５図に示すように２つのマーカが設けられて
いる場合にも適用実施することができるものである。こ
の場合、マーカの影は２つ抽−出されるが、この２領域
間の距離を予め分っている距離（々チーチル上のマーカ
間の距離と拡大率から既知）よりも小さいものだけを選
択するようにしておけば、仮にノイズが除去されないよ
うな場合でもマーカとノイズとの見分けが明確になると
共に高精度になる。また、残った２領域を直線で結びそ
の直線を表示するようにすれば、カテーテルの先端部位
置だけでなく、その方向も認識することができ、術者に
対し操作のやり易い表示画像を得ることができる。

また、上記実施例ではスレッシホールドレベル以下の画
素濃度である領域のパターンデータを抽出するようにし
たが、スレッシホールドレベル以下の画素濃度である領
域のそれぞれの面積が予め設定された面積の範囲内であ
るもののみを抽出し、これを改めて検ｉ領域とするよう
にしてもよい。

さらに、画像入力装置１に入力されるＸ線撮影された被
写体の画像信号から散乱Ｘ線を前処理により除去するよ
うにしておけば、画素濃度最小値の検出を高精度に行な
うことができる。

［発明の効果］′ 以上述べたように本発明によれば、線状又は管状の物体
を一写体としてＸ線撮影又はＸ線透視撮影しても、その
先端部付近に設けられたＸ線不透過性の物質を自動的に
識別して画面上にその位置を見易く表示させることがで
きる画像認識方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するためのブロック構
成図、第２図乃至第４図は論理フィルタ回路及び逆論理
フィルタ回路の機能説明図、第５図はガイドワイヤ、カ
テーテル、バルーンカテーテルの例を示す図である。１・・・・・・画像入力装置、２・・・・・・画像メモ
リ、３・・・・・・ヒストグラム演算回路、４・・・・
・・スレッシホー。ルド°レベル決定回路、５・・・・・・２値化処理回路
、６・・・・・・第１のブレーンメモリ、７，８・・・
・・・論理フィルタ回路、９，１０・・・・・・逆論理
フィルタ回路、１１・・・・・・ｉ黒反転回路、１２・
・・・・・論理積回路、１３・・・・・・第２のプレー
ンメモリ、１４・・・・・・モニタ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第３図第４　図

Claims

【特許請求の範囲】

先端部付近に少なくとも１つ以上のＸ線不透過性の物質
を設けた線状又は管状の物体を被写体としてＸ線撮影、
又はＸ線透視を行なうに際して、このＸ線画像中の最小
画素濃度を検出し、次にその検出された最小値に基いて
画素濃度のスレッシホールドレベルを設定し、前記Ｘ線
画像の画素濃度がこのスレッシホールドレベル以下の領
域の時、この領域に被写体の先端部付近に設けられたＸ
線不透過性の物質があることを認識するようにしたこと
を特徴とする画像認識方法。