JPH0466148B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、比較法及び／もしくは自動的な画像
位置合せ法よる画像像強調、及び比較される画像
の有効な位置合せを確実に行い、アーチフアクト
を最少にす画像強調を行うための方法及び装置に
関する。

〔従来の技術及び問題点〕

多くの画像強調法は画像比較法を採用してお
り、これによれば同一対象の二乃至それ以上の画
像が比較される。比較法の例は減算、マージ及び
加算である。画像減算（サブトラクシヨン）法は
動きのある特性に興味がある場合、例えばある種
の診断医療用画像、即ちデイジタル透撮法（DF）
の場合に特に使用される。主として二つの減算
法、即ち一時的減算比較法及びエネルギー減算比
較法が流行している。二つの方法のうち一時的減
算法は医学分野で極めて一般的に適用されてお
り、一方エネルギー比較法は土壌及び作物の監視
により広く適用されている。両方の減算法におい
て比較される画像はずれが生じていないようにし
ていなければならない。

一時的減算は一般的に“マスク”法または
“TID”（time interval diffenence）”法により行
われる。“マスク”法においては選ばれた先の画
像が後の画像から減算される。“TID”法におい
ては連続する先の画像のうち選ばれた画像が、連
続する後の画像のうちの選ばれた画像から減算さ
れる。いずれの場合でも、減算に使用される画像
はアーチフアクトのない結果をもたらすように位
置合せされていなければならないことは明らかで
ある。

デイジタル蛍光透撮法（DF）において、該位
置合せにかかわる問題は、例えば“マスク”画像
とその後の画像との間の対象の動きによりいつそ
う悪くなる。DFにおける画像化時間は通常約15
秒である。被検対象者は息をとめるように指示さ
れ、この時間間隔では息を吸わないように指示さ
れる。それにもかかわらずしばしば結果的にうご
きのある状態を生起し誤位置合せを招来する。

今日得ることの可能な再位置合せ法、即ち誤位
置合せを修正する方法は、エツジ認識及び比較、
もしくは点識及び比較、の手順を採用することが
一般的である。エツジはある種の相違点或いはそ
の誘導式を用いることにより、それを認識するこ
とが比較的容易である。しかしエツジと平行する
動きについては認別することが難しい。

点は認識することが比較的困難である。最大或
いは最少の点は僅かな平均グラジエントに位置し
ている。局部的な“ノイズ”もまたシステムの一
体性に悪影響を与え、従つて測定点をその実際上
の位置から見かけ上の位置へ移動させる役割をな
す。低減通過フイルタはノイズのレベルを減少さ
せるために使用することができるが、このような
フイルタは誘導式も減少し、従つて点の実際の位
置に不安定性を付与することになる。

“球的”な点、例えばある関心領域（“ROI”：
region of interest）におけるデータの重心
（“COG”：center of gravity）はROIの定義に依
存し、従つて、再位置合せに使用する点位置を十
分に定義ずけるものではない。例えばデータがス
テツプの函数であり、このステツプがマスクでは
点X0に、画像ではX1にあるとする；この場合、
両方の点を含むROIは、点のシフトが（X1−
X0）である時には（X1−X0）／２のCOGのシ
フトを結果する。シフを正確に定義するために
は、逆のステツプを含むより大きなROIが必要で
ある。このような大きなROIは器官全体を包含す
るものであり、従つて、例えばコントラスト材料
（造影材）の注入により実際に変化したデータを
包含するものである。誤位置合せの修正は従つて
正しいものではない。

かくして現在知られている技術は画像シフトの
量を認識する実際的な方法及び装置を与えるもの
ではなく、従つて画像シフトにより生ずる誤位置
合せを修正する信頼できる方法は知られていな
い。

（本発明の要約） 本発明は、画像間の位置ずれ修正方法及び装置
を提供する。修正は、第一画像と第二画像との間
の動きを示すベクトルを使用することにより行わ
れる。ベクトルは、各画像における同じ、通常動
きのない点、を用いて得られる。各画像上の前記
の点を結ぶ線がベクトルである。

実施例において、画像化により得られる組織放
射線透過率あるいは放射線濃度値の分析により濃
度グラジエント（距離あたりの濃度変化）が計算
され、それにより前記点が選ばれ、位置が定めら
れる。計算されたグラジエント値は、操作により
正の値のみをもつように、使用される。正の値の
グラジエントは、画像それぞれにおけるグラジエ
ントの重心（COG）を設定するように使用され
る。COGは点である。ベクトルは二つの画像そ
れぞれのCOG位置相互の間の直線である。この
ベクトルが両画像の誤位置合せ（ずれ）を修正す
るように使用される。このCOGを決定するため
には関心領域（ROI）が使用される。

上記のように、ベクトルは、通常変化しない部
位の点を選ぶことにより、両画像間に得られる。
上記の点は両画像間の位置ずれベクトルを選ぶた
めに使用される。すなわち、二つの画像を重ねあ
わせると、第一画像と第二画像の点の間に線が引
かれる。この線がベクトルである。これは両画像
間の位置あわせのために必要な移動方向及び量を
決定する。ベクトルはもちろん大きさと方向を有
する物理的な量を示す数字上の概念である。この
ような量を示す線セグメントがベクトルである。
本発明においては、ベクトルは、二つの画像間の
ずれを修正するか、位置合せのために必要な方向
及び量を決定する。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、比較され及び／もしくは一方
から他方が減算される画像相互の間の画像シフト
を、ベクトル的に決定する手段及び方法を提供す
ることである。

本発明によれば被検対象の第一画像と第二画像
の間の対象の動きを決定する方法であつて： イ） 前記画像それぞれの通常動きのない部位の
点を見つけ； ロ） 動きのベクトル値を得るため画像それぞれ
における位置の差違を決定し；そして ハ） 前記ベクトル値を使用して、ベクトル値に
示される量だけ、第一及び第二画像を移動する
ことにより、両画像間の動きを修正する方法が
提供される。

より詳しくは、一時的に分離した前記第一及
び第二画像相互の画像間で生ずる好ましくない
動きを決定する方法であつて、下記ステツプ： イ） 減算画像を得るため前記一時的に分離した
画像のうちの第二画像から第一画像を減算し； ロ） 動きのアーチフアクトを含んでいるが真画
像でない減算画像上にROIを選択し； ハ） 第一及び第二画像上に前記ROIを使用し； ニ） 両画像上の前記ROIのグラジエント振幅を
得； ホ） 前記振幅を二乗し； ヘ） 両画像上の二乗振幅のCOGを決定し；そ
して、 ト） 両画像のCOG相互間のベクトル値であつ
て、一時的に分離した両画像相互間の動きの量
及び方向を示すベクトル値、を決定するステツ
プ、 を含む。

本発明の一つの特徴は、第一もしくは第二画像
を得るためまたは第一及び第二画像の両方を得る
ため、複数の画像を組みあわせることを含む。

本発明の別の特徴は、グラジエント振幅を二乗
するステツプとCOGを決定するステツプ、との
間に画像ノイズ効果を減ずるステツプを含む。こ
れは、好ましくはカツトオフ技法を用いて達成さ
れる。

本発明の別の重要な特徴は、ベクトル値情報を
用いて第一及び第二画像を再位置合せすることで
ある。

本発明によれば、更に、上記方法を実施するた
めの装置が提供される。

上述の目的及びその他の目的及び特徴は、本発
明概念を実現するための装置を示すブロツク図を
参照しつつ、本発明の好ましい実施態様について
の以下の説明を読むことにより更によく理解され
るであろう。

（実施例） 図面の装置１１は、このような装置においてよ
く知られた画像取得部を取得ブロツク１２として
表示している。

例えばマトリツクス１４などのマトリツクスの
形で番号１３に示した多数のピクセル画像のデー
タは、濃度データの行及び列からなる。マトリツ
クスの行及び列は、装置１１の取得ブロツク１２
の一部である画像インテンシフアイア（図示せ
ず）上の仮想的な、画像直角座標軸ｘ，ｙに対応
する。

画像強調目的のための減算（サブストラクシヨ
ン）手段が設けられている。即ち、データについ
て処理を行いうるよう、マトリツクスから画像デ
ータを読取る読取ユニツト１６及び１７が設けら
れている。読取ユニツト１６はスイツチ手段１９
を通じ減算ユニツト１８と接続するように示され
ている。読取ユニツト１７はオペレータ２１にマ
トリツクスの濃度データを付与する。オペレータ
２１はある態様におけるマトリツクスを組合わ
せ、マトリツクス２２に“マスク”画像データを
形成する。

本発明は“マスク”画像減算に限定されるもの
ではなく、減数が複数の画像からなるTID減算系
をも含むことが理解されるべきである。本発明は
むしろ、単一画像の減数をも含むほどに広い範囲
のものである。本発明は更に、一般的な画像比較
法を含み、この場合減算が特定の例である。

減算ユニツト１８の出力は、減算により生ずる
マトリツクス２３の画像データである。マトリツ
クス２３のデイジタル濃度データは、当業者には
よく知られたCRTユニツト２６で表示されるよ
う、アナログコンバータ２４でデイジタルのビデ
オ信号に変換される。

ユニツト２６で表示される画像は通常マトリツ
クス２３の、マスク画像と異なる画像である。表
示画像は、もしマスク２２が減算ユニツトの入力
に移されなければ勿論いずれの画像であつてもよ
い。それにも拘らず本発明による表示画像は、時
間の経過と共に動きをしない身体部分である関心
領域（ROI）を決定するのに使用される。例えば
骨は時間の経過があつても動きがない：一方血管
は、注入されたコントラスト材料（造影材）が
ROI中に流れると動きを示す。もし表示画像が減
算画像からなるなら、動きによるアーチフアクト
に焦点をあてるようROIを選択することができ
る。選択されたROIは制御ユニツト２７に記憶さ
れる。

同じROIは、ROIセレクタユニツト２８及び２
９により、被検対象の動きのため一時的に分離し
た画像における誤位置合せの量を決定するのに使
用される。

誤位置合せにより生ずる動きの量を決定するた
め、減算プロセスに使用される画像を操作する手
段が設けられている。即ちスイツチ手段１９は、
画像、例えばマトリツクス群１３のマトリツクス
１４を、ROIセレクタ２９を経由して濃度グラジ
エント振幅決定ユニツト３１（これは濃度グラジ
エント振幅マトリツクス１４ａのデータ記憶を行
う）に導くように操作する。濃度グラジエントベ
クターはROI濃度の誘導式であり、下記の直角座
標函数として表わされる： ∇Ｄ＝〔δ/δx；δ/δy）Ｄ 式中Ｄは体胴部を通過するＸ線の強度により決
定される体胴部濃度；ｘ及びｙは共に画像インテ
ンシフアイアにおける座標及びマトリツクスにお
ける濃度データの位置座標である。従つてグラジ
エントの二乗化振幅は： ∇²D(δ/δx)²D＋(δ/δy)²D スイツチ２２も、ユニツト２７の制御下に操作
され、マスクデータを、ROIセレクタ２８を経由
して濃度グラジエント振幅決定ユニツト３３に送
る。ユニツト３３は、マスク濃度グラジエント振
幅マトリツクス２２ａに記憶されるデータを提供
する。

グラジエントを決定する前に画像を平滑するた
めの手段を設けてもよい。詳しくいうと図面にお
いてフイルタ３４及び３６は、マスク画像及び画
像１４のそれぞれを平滑化するために使用され
る。これらフイルタは基本的に画像のノイズ部分
を減ずる。

また対象の好ましくない動きの量と方向を決定
するため、画像の一部を処理する手段が設けられ
る。図面においてマトリツクス１４ａ及び２２ａ
における濃度振幅グラジエントは、それぞれ二乗
化ユニツト３７，３８により二乗化される。二乗
化された濃度振幅グラジエントは、それぞれ画像
及びマスクデータのマトリツクス１４ｂ及び２２
ｂに記憶される。夫々のマトリツクスは、濃度振
幅グラジエント及び二乗化濃度振幅グラジエント
について図示され記憶されたけれども、同マトリ
ツクスは両種のデータについて使用することがで
きよう。

グラジエント函数は、COGを設定するために
使用されるグラジエント値がROIを通じ同じ信号
であることを確認するため、二乗化される。例え
ばグラジエントの絶対値を見つけるなどの別の確
認方法は本発明の範囲に入ると理解されるべきで
あり、ここで使用される用語“グラジエント値を
二乗化する”は、前記別の方法を含むと定義され
るべきである。

二乗化グラジエント値により決定される代表点
を位置させるための手段、が設けられている。即
ち、COG（center of gravity、重心）決定ユニツ
ト３９及び４１が、マトリツクス２２ｂにおける
“マスク”データ上またマトリツクス１４ｂにお
ける画像データを操作するため設けられている。
COはもちろん点であり、COGの一つから他へ延
びる“線”はベクトル値である。何故ならCOG
は、関係する座標値を有する限定された点である
からである。

他のノイズ減少手段、例えばデータカツトオフ
（低域レベルしきい値）フイルターを使用するこ
とが好ましい。好ましい実施態様においては、一
定の固定値以下のすべてのグラジエント値は、
COGが計算される前は、ゼロに設定される。こ
の方法は多くの効果を有する。第一に、ノイズの
グラジエント値は（一般的に骨である）アーチフ
アクトに較べ低いため、結果的に画像におけるノ
イズを減少させる。第二に、しきい値は、動脈グ
ラジエントの影響も除去するように選ぶことがで
き、ROIの設定を容易にする。

512×512の画像のための約30×30ピクセルの
ROIの大きさが好ましい結果をもたらすが、20×
64であつてもよい。

ROIの二つのCOGに関わるベクトル値を設定
するための手段として、減算ユニツト４２が、ユ
ニツトト３９，４１により決定されるCOG間の
ｘ，ｙベクトル値関係を決定する。

もとの画像もしくはもとのマスクをシフトし
て、ユニツト４２のベクトル値出力により決定さ
れるベクトル値を得るようにする手段が設けられ
ている。すなわち、ユニツト４２の出力は、ユニ
ツト２７の制御下で、スイツチ４３の操作に応動
して、最初の画像もしくは最初のマスクを減算ユ
ニツト１８の入力４４もしくは４６にシフトさせ
る。

結果する画像データはマトリツクス２３の修正
マトリツクスである。ユニツト２６で表示される
と、少なくともROIでは動きによるアーチフアク
トが実質的に存在しない。

（発明の効果） かくしてこれまで至るところに存在していた誤
位置合せの問題を実質的に除去する装置及び方法
が提供される。この解決法は比較的安価であり、
容易に達成することができ、かつ効果的である。

上述の説明は特定の実施態様について行われた
けれども、この実施態様は説明のたに呈示された
ものであつて、特許請求の範囲に示される本発明
の範囲を限定するものでないことが理解されるべ
きである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明を実施するための装置を示すブ
ロツク図である。 図中、番号１４は画像マトリツクス、１４ａは
濃度グラジエント振幅マトリツクス、１４ｂは二
乗化濃度グラジエント振幅マトリツクス、１８は
減算ユニツト、２２はマスク画像マトリツクス、
２３はマスク減算画像マトリツクス、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検対象の動きが原因となつて、同一対象の
   異なる画像間の誤位置決めによつて生じたアーチ
   フアクトを修正するための、誤位置合せ（画像間
   位置ずれ）修正方法であつて、下記ステツプ： イ） 通常動く部位と通常動かない部位を含む同
   一対象の第一及び第二画像のデータを得； ロ） 通常動かない部位における点を選択し； ハ） 選択された点を前記画像のそれぞれに位置
   させるステツプであつて、下記ステツプ： 第一及び第二画像それぞれの通常動かない部位
   を含むよう関心領域（ROI）を設定し； 両画像それぞれのROIの濃度を決定し； 両画像それぞれのROIの濃度グラジエント（勾
   配）振幅を決定し； 両画像それぞれのROIの濃度グラジエント振幅
   を、正の量に変換し、そして、 第一及び第二画像それぞれの点として、両画像
   それぞれのROI内の重心（COG）に位置させる
   ステツプからなり；次いで ニ） 両画像のうちの一方のCOG座標を、両画
   像のうちの他方のCOG座標から減算して、両
   画像それぞれの点の間のベクトルを得； ホ） このベクトルを用いて、このベクトルで決
   定される距離及び方向に、両画像相互を移動さ
   せるステツプ； を含む方法。 ２ 相異なる両画像が一時的に相互に分離される
   請求項１記載の方法。 ３ 相異なる両画像がエネルギー的に相互に分離
   される請求項１記載の方法。 ４ ROIを設定する前記ステツプが下記ステツ
   プ： ａ） 第一及び第二画像を比較して、対象の通常
   動く部位及び動きによるアーチフアクトを含む
   第三の画像を得； ｂ） アーチフアクトの一つにROIを合わせ； ｃ） 同じROIを第一及び第二画像に用いる； ステツプを含む請求項１記載の方法。 ５ 画像を平滑化するステツプを含む請求項１記
   載の方法。 ６ 平滑化が、ノイズを減少させるため、画像に
   フイルタ処理をすることからなる請求項５記載の
   方法。 ７ 対象の通常動く部位が、コントラスト材料
   （造影材）を注入された血管系部分である請求項
   １記載の方法。 ８ 通常動かない部位が、骨部分である請求項１
   記載の方法。 ９ 第一画像が複数の画像からなる請求項１記載
   の方法。 １０ ベクトル値を使用する前記ステツプが、同
   じ対象の第一と第二画像を加えて得られる画像中
   の、対象の動きにより生じるアーチフアクトを最
   少にするよう、両画像を再位置合せするためにベ
   クトル値を使用することからなる請求項１記載の
   方法。 １１ ベクトル値を使用する前記ステツプが、同
   じ対象の第一と第二画像をマージして得られる画
   像中の、対象の動きにより生じるアーチフアクト
   を最少にするよう、両画像を再位置合せするため
   にベクトル値を使用することからなる請求項１記
   載の方法。 １２ ベクトル値を使用する前記ステツプが、第
   一及び第二画像の間で減算処理を行うことによ
   り、対象の動きにより生じるアーチフアクトを最
   少にするよう、ベクトル値を使用することからな
   る請求項１記載の方法。 １３ 両画像の一方が複数の画像からなる請求項
   １記載の方法。 １４ 被検対象の動きが原因となつて、同一対象
   の第一及び第二画像間の誤位置合せによつて生じ
   たアーチフアクトであつて、両画像を加算するこ
   とにより得られる第三画像にあらわれるアーチフ
   アクト、を修正する誤位置合せ修正方法におい
   て、前記方法が下記ステツプ： イ） 通常動く部位と動かない部位を含む同一対
   象の第一及び第二画像のデータを得； ロ） 通常動かない部位に点を選び； ハ） 選ばれた点を両画像それぞれに位置させる
   ステツプであつて、下記ステツプ： 第三画像にアーチフアクトを位置させ； アーチフアクトを含む第三画像の一部を選択
   し； 第一及び第二画像の対応する部分を選択し； 両画像の対応する部分の濃度を得； 得られた濃度のグラジエントを得； 両画像の濃度グラジエントの振幅を得； 前記振幅を正の値に変換する；ステツプから
   なり、 ニ） 正の振幅の重力中心（COG）を対応する
   部分内に決定し； ホ） 両画像それぞれのCOGの位置相互の差を
   決定して、誤位置合せを生じさせる対象の動き
   のベクトルを得、このベクトルを用いて、両画
   像間の、動きに起因する誤位置合せを修正す
   る、ステツプを含む方法。 １５ ノイズ減少ステツプを含む請求項１４記載
   の方法。 １６ ノイズ減少ステツプが、グラジエントの比
   較的低域値をゼロに設定することからなる請求項
   １５記載の方法。 １７ 被検対象の動きが原因となつて、同一対象
   の異なる画像間の誤位置決めによつて生じたアー
   チフアクトを修正するための、誤位置合せ修正装
   置であつて、下記： イ） 通常動く部位と動かない部位を含む同一対
   象の第一及び第二画像の濃度データを得る手
   段； ロ） 通常動かない部位の点を選ぶ手段； ハ） 選ばれた点を両画像それぞれに位置させる
   手段であつて、下記手段： 両画像の関心領域（ROI）の濃度データから
   濃度グラジエントを得る手段； 両画像のROIの濃度グラジエントから濃度グ
   ラジエント振幅を決定する手段； 両画像それぞれのROIの濃度グラジエント振
   幅を、正の量に変換する手段；及び 両座標のROI内の、正の量の重心（COG）
   の座標を決定する手段；からなり、 ニ） 前記両座標に減算処理を行い、COGで限
   定される点の間のベクトル成分を得る手段；及
   び ホ） このベクトルを用いて、このベクトルで決
   定される量及び方向に、両座標を移動させる手
   段： を有する装置。