JPH0572795B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 この発明は例えば被検体への造影剤の注入前後
に得られる異なる２枚のＸ線診断像から高コント
ラストの診断画像を得るものにおいて、特に体動
などにより生ずる画像位置ずれを修正する機能を
有する画像修正装置に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 最近、Ｘ線イメージインテンシフアイアを用い
たＸ線テレビジヨンカメラの映像信号を得て被検
体のＸ線診断像を得ることが注目されている。 ところが、このような方法により得られたＸ線
診断像には診断に不必要な部分の画像も一諸に映
し出されるため診断画像として不適当である。 そこで、例えば被検体への造影剤の注入前後に
夫々得られた異なる２枚のＸ線診断像をサブトラ
クシヨン（減算）処理し、不必要な部分を相殺す
ることにより所望する領域においてコントラスト
の良好な診断画像を得るような所謂サブトラクシ
ヨン法が考えられている。 すなわち、かかるサブトラクシヨン法は造影剤
注入前のマスク像を第１位相像として得るととも
に造影剤注入後に得られる造影像を第２位相像と
して、これら第１および第２位相像を減算し所望
する画像を得るもので、例えば脳血管造影におい
てはマスク像として頭骨の単純撮影像を得たのち
血管像および頭骨像の重複像を得この重複像から
上記頭骨像を相殺することによつて血管造影像の
みを高コントラストに得るようにしている。 したがつて、このようなサブトラクシヨン法を
用いれば経静脈造影法などにおいて血管像のリア
ルタイム抽出を可能にするばかりか患者への危険
度が極めて小さく、診断医療上多大の効果を奏す
る。 ところで、このようなサブトラクシヨン法を採
用するに際して被検体に注入される造影剤は静脈
から心臓、動脈へと流れる。したがつて造影剤注
入前に所望診断部位の第１位相像を得たのち造影
剤を注入し第２位相像を得るには造影剤の移動速
度を考慮し造影剤が所望診断部位に達する所定時
間経過時点で造影像を得るようにしている。 ところが、このように第１位相像と第２位相像
との撮影に時間的ずれがあると、この間に被検体
つまり患者が体を動かしたりする所謂体動などに
より診断部位の位置に変動を生じ、この位置ずれ
がサブトラクシヨン画像の劣化原因となる欠点が
ある。 具体例として位置ずれのある第１図ａに示す造
影により得られた血管像Ａおよび頭骨などの背影
像Ｂを重複した造影像と同図ｂに示す背影像Ｃの
みのマスク像とをそのままサブトラクシヨン演算
すると、その位置ずれにより同図ｃに示すように
背影像Ｂを全て効果的に相殺することができず、
依然としてコントラストの良好な診断画像が得ら
れない欠点があつた。 〔発明の目的〕 この発明は上記欠点を除去するためなされたも
ので、被検体の体動などにより生ずる第１位相像
と第２位相像の間の位置ずれを修正し得、所望す
る画像を高コントラストに得られる画像修正装置
を提供することを目的とする。 〔発明の概要〕 この発明は、第１位相像または第２位相像また
はサブトラクシヨン処理された画像中で、例えば
骨の境界部分のように変化を受けにくい部位に関
心領域を設定し、この関心領域を細分割し、それ
ぞれの分割領域毎に第１位相像と第２位相像の間
の誤差評価量を最小とする位置修正量を演算し、
これら修正量のうち最大頻度の修正量を求めて相
対的な位置修正を行うようにしたものである。 ここで、この発明の原理を説明すると、いま第
２図ａに示すように第１位相像としてマスク像が
与えられ、また同図ｂに示すように第２位相像と
して造影像が与えられた場合、第２図ｂに示す第
２位相像中で造影剤注入により変化を受けにくい
部位例えば血管部分と重ならない骨部などを関心
領域Ｄとしてカソールなどにて設定する。そし
て、この関心領域Ｄを第４図に示すように更に水
平巾△Ｘ、垂直巾△Ｙの大きさに多分割し、これ
ら分割領域（セル）について第１位相像と第２位
相像の間の誤差評価関数を最少とするような位置
修正量を演算する。この場合位置修正アルゴリズ
ムとして総当り法、或いは山登り法などが一般に
用いられるが、ここで山登り法を簡単に説明する
と、まず画像Ｂに対応する画像Ａについてアフイ
ン変換像A′を求める。この場合、アフイン変換
式は x′＝ax＋by＋ｃ y′＝dx＋ey＋ｆ ……(4) で与えられる。ここで（x′，y′）は変換式の座
標、（ｘ，ｙ）は変換前の座標、またａ〜ｆは拡
大、縮少率、回転角、ｘ方向平行移動量、ｙ方向
平行移動量などを示すものである。次にアフイン
変換像A′に対し濃度（ゲイン）変換量ｇを与え
濃度変換像A″を求める。つまりgA′（ｘ，ｙ）＝
A″（ｘ，ｙ）を求める。そして、このA″（ｘ，ｙ）
と画像Ｂ（ｘ，ｙ）の差より得られる誤差評価関
数を表わす式 Ｅ(s)＝１／ＭΣ｜A″（ｘ，ｙ）−Ｂ（ｘ，ｙ）｜ ……(2) （ｘ，ｙ）∈WINDOW より上述のａ〜ｇを少しずつ変えたとき、Ｅ(s)が
最少になるようなａ〜ｇを求めるようにする。 これを図示すると第３図に示すようになる。ま
ず計算領域、ａ〜ｇの初期値、これらａ〜ｇの変
化巾△ａ〜△ｇ、評価関数Ｅ(s)、打切り回数など
を夫々設定し、ａ〜ｇにより(1)式のアフイン変換
を実行するとともにｇにより濃度変換を実行した
のち(2)式にて差の計算を行ない最初の差およびａ
〜ｇをセーブする。次いでパラメータを所定の変
化巾だけ変位したのち上述と同様の操作を繰返
し、これにより得られた新差を上述の旧差と比較
する。そして、この結果として新差＜旧差が成立
すればこのときの差およびａ〜ｇをセーブし、こ
の状態でさらにパラメータを再び変位させ上述の
操作を予め設定した打切り回数だけ繰返し最終的
に(2)式のＥ(s)を最少にするようなａ〜ｇを求め
る。その後これらａ〜ｆによりＡをアフイン変換
しA′を得たのちｇにより濃度変換しA″を得Ｂ−
A″を実行すればサブトラクシヨン画像が得られ
る。この場合シフトビツト数の入力はサブトラク
シヨン画像の輝度を補正するためのものである。 このような山登り法にもとついですべての分割
セルについて評価関数Ｅ(s)を最少にするような値
つまり修正量を求める。そしてその後これらのう
ちから最大頻度の修正量（xm，ym）を求めるよ
うにする。いま修正量の単位を１画素、１ライン
としたとき第４図に示す分割セルについて例えば
下表の結果が得られたとする。

〔発明の効果〕

第１位相像と第２位相像の間の相対的位置ずれ
が補正されたサブトラクシヨン画像により所望す
る画像を高コントラストに得られ、しかも造影剤
注入により得られる画像中に設定される関心領域
は細分割されるとともにこれら分割領域毎に位置
修正量を求めこのうち最大頻度のものを修正量と
して採用することにより修正誤差が小さく高精度
の画像修正をも得られる。 〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例を図面に従い説明す
る。 この場合実施例では第１位相像として造影剤注
入前のマスク像が与えられ、第２位相像として造
影剤注入後の造影像が与えられるものとする。 第５図において１はマスク像メモリ、２は造影
像メモリで、マスク像メモリ１はＸ線テレビジヨ
ンカメラにより撮像入力された被検体への造影剤
注入前のマスク像を記憶し、また造影像メモリ２
は同様に被検体への造影剤注入後の造影像を記憶
するようにしている。 また、これらマスク像メモリ１および造影像メ
モリ２にはアドレス発生回路３を接続し、同アド
レス発生回路３のアドレス制御によりメモリ１お
よび２の記憶内容を読み出すようにしている。 マスク像メモリ１および造影像メモリ２にサブ
トラクシヨン演算回路４を接続し、このサブトラ
クシヨン演算回路４にデイスプレイ５を接続して
いる。ここでサブトラクシヨン演算回路４は上記
メモリ１のマスク像と上記メモリ２の造影像とを
サブトラクシヨン処理するものである。 造影像メモリ２に混合回路６を接続し、この混
合回路６にデイスプレイ７を接続している。また
混合回路６には２次元アドレス入力装置８を有す
るカーソル発生制御回路９を接続している。この
場合、２次元アドレス入力装置８としてカーソル
サイズ／位置を指定するトラツクボールなどが用
いられ、かかる入力装置８の制御によりカーソル
発生制御回路９よりカーソル情報つまりカーソル
信号を発生し、混合回路６を介して造影像中に関
心領域を設定するようにしている。 サブトラクシヨン演算回路４およびカーソル発
生制御回路９に位置修正演算回路１０を接続して
いる。この位置修正演算回路１０は上記カーソル
発生制御回路９のカーソル信号により設定された
関心領域を第４図に示す領域で多分割するととも
に各分割セル毎に位置ずれ修正量を演算するもの
である。 位置修正演算回路１０に修正量最大頻度計数回
路１１を接続している。この計数回路１１は分割
セルに相当する数の位置ずれ修正量のうちから最
大頻度のものを求めるとともにこの最大頻度修正
量をアドレス発生回路３に出力し、造影像メモリ
２の読み出しアドレスを修正するようにしてい
る。 次にその作用を説明する。 いま、Ｘ線テレビジヨンカメラにより撮影され
た被検体への造影剤注入前のマスク像がメモリ１
に記憶され、また同様にＸ線テレビジヨンカメラ
により撮像された被検体への造影剤注入後の造影
像がメモリ２に記憶されているものとする。 この状態で、アドレス発生回路３のアドレス制
御によりメモリ２の記憶内容を読み出し、これを
デイスプレイ７に表示し、次いで２次元アドレス
入力装置８によりカーソル発生制御回路９を介し
てカーソル信号を出力し混合回路６を介してデイ
スプレイ７に表示された造影像の任意の部位つま
り造影剤により変化を受けにくい部位に関心領域
を設定する。この場合関心領域の大きさおよび位
置は２次元アドレス入力装置８として用いられる
トラツクボールの操作により設定される。 したがつて、この状態にてデイスプレイ７に表
示される画像は上述した第２図ｂに相当するもの
が得られる。 一方、上記アドレス発生回路３のアドレス制御
によりマスク像メモリ１および造影像メモリ２の
記憶内容が読み出され、サブトラクシヨン演算回
路４に与えられ、ここでサブトラクシヨン処理さ
れたのちデイスプレイ５に表示される。また、こ
れと同時に上記カーソル発生制御回路９のカーソ
ル信号と上記サブトラクシヨン演算回路４の出力
が位置修正演算回路１０に与えられる。すると同
演算回路１０にて上記カーソル信号により設定さ
れた関心領域が第４図に示す要領で多分割される
とともに各分割セルについて上記サブトラクシヨ
ン演算回路４の出力をもとに位置ずれ修正量が求
められる。この場合、位置修正演算回路１０はサ
ブトラクシヨン演算回路４の出力つまりサブトラ
クシヨン情報Ｓから修正量に関する評価関数Ｅを
求めている。すなわち、上記情報Ｓはサブトラク
シヨン処理によつて残存する背影データを示して
おり、ここでＭをマスク像／造影像の誤差平均化
量を求める係数とすると、 Ｅ(s)＝１／ＭΣ｜ｓ｜ 又はＥ(s)＝１／ＭΣs² となり評価関数Ｅが求められる。この誤差評価量
Ｅ(s)は位置ずれ量を表わす評価値であり、この値
を最少にするような位置修正量が関心領域の各分
割セルについて求められる。 その後位置修正演算回路１０の出力は修正量最
大頻度計数回路１１に与えられる。すると同計数
回路１１は上記演算回路１０より与えられる各分
割セル毎の修正量のうちから最大頻度のものを求
め、これを位置ずれ修正量（xm，ym）として出
力する。 したがつて、アドレス発生回路３により同時点
で指定されるマスク像メモリ１および造影像メモ
リ２への読み出しアドレスはメモリ１へのアドレ
ス（Ｘ，Ｙ）に対し、メモリ２へのアドレスが上
記最大頻度修正量（xm，ym）に対応する修正差
（xi，yi）とすると（Ｘ＋xi，Ｙ＋yi）となり、
これによりマスク像および造影像は相対的位置を
ずらした状態で読み出されることになり、これが
サブトラクシヨン演算回路４でサブトラクシヨン
処理されたのちデイスプレイ５に表示される。こ
の結果被検体の体動などにより生ずるマスク像お
よび造影像の間の相対的位置ずれが確実に修正さ
れるようになり、これにより常に所望する造影像
を高コントラストに得られることになる。 以下、同様にしてマスク像に対し異なる造影像
を用いる毎に上述と同様の操作を繰返すことによ
り相対的位置ずれが修正された良質のサブトラク
シヨン画像が得られ、所望する造影像を高コント
ラストに得ることができる。 したがつて、このような構成によればマスク像
に対し造影像の読み出しアドレスを修正すること
によつて相対的位置ずれが補正されたサブトラク
シヨン画像が得られるので所望する造影像を高コ
ントラストに表示し得、診断に有効な良質の診断
画断を得ることができる。しかも、造影像を読み
出しアドレスを修正する修正量は造影像中に設定
した関心領域を細分割し、これら分割領域につい
て位置修正量を求めるとともにこのうちの最大頻
度のものを修正量として採用するようにしている
ので修正誤差が小さく、高精度の画像修正をも得
られる。 なお、この発明は上記実施例にのみ限定されず
要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。例えば上述では造影剤注入前のマスク像と造
影剤注入後の造影像をサブトラクシヨン処理する
場合について述べたが、時間をおいて撮像した２
枚の造影像をサブトラクシヨン処理する場合にも
適用できる。また、上述の実施例では造影像の所
定部位に関心領域を設定したが、この関心領域は
サブトラクシヨン処理された位置修正前の画像上
で血管などを含ない部位に設定するようにしても
よい。さらに上述では関心領域の設定を１個所と
したが複数個所に離散的に設定し、総合的に修正
量を決定するようにしてもよい。このようにすれ
ば修正量の精度を一層高めることができる。ここ
で、複数の関心領域を設定すると夫々の領域毎に
最大頻度の修正量に違いが生じることがあるが、
この場合関心領域以外の領域については内挿およ
び外挿の手法を用いて修正量を求めるようにして
もよい。さらに、上述の実施例ではマスク像に対
し造影像の読み出しアドレスを修正するようにし
たがマスク像の読み出しアドレスを修正してもよ
い。要は相対的に位置ずれが補正できるのであれ
ばよい。 前記説明したＸ線診断像における体動補正だけ
で無く、相対的に移動する対象像をTVカメラ等
で入力し、マクロ的なずれ量を補正するシステム
においてもこの発明は適用される。さらにこの発
明の第１、第２位相像は時系列的に連続して処理
しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃは周知のサブトラクシヨン処
理を説明するための図、第２図ａ，ｂ乃至第４図
はこの発明の原理を説明するための図、第５図は
この発明の一実施例を示すブロツク図である。 １……マスク像メモリ、２……造影像メモリ、
３……アドレス発生装置、４……サブトラクシヨ
ン演算回路、５，７……デイスプレイ、６……混
合回路、８……２次元アドレス入力装置、９……
カーソル発生制御回路、１０……位置修正演算回
路、１１……修正量最大頻度計数回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 時間をおいて得られた第１位相像および第２
   位相像を夫々記憶する第１および第２のメモリ
   と、これら第１および第２のメモリの読み出しア
   ドレスを発生するアドレス発生手段と、上記第１
   および第２のメモリより読み出される第１位相像
   と第２位相像の間でサブトラクシヨン処理する手
   段と、上記第１位相像または第２位相像または上
   記サブトラクシヨン処理された画像中で変化を受
   けにくい部位に関心領域を設定する手段と、上記
   関心領域を細分割し各分割領域毎に上記第１位相
   像と第２位相像の間の誤差評価量を最小とするよ
   うな位置修正量を演算するとともにこれら修正量
   のうち最大頻度の修正量を求めこの修正量により
   上記アドレス発生手段の読み出しアドレスを相対
   的にずらすように制御する手段とを具備したこと
   を特徴とする画像修正装置。 ２ 上記関心領域を設定する手段は複数箇所に離
   散的に関心領域を設定可能にしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の画像修正装置。 ３ 上記関心領域を設定する手段は２次元アドレ
   スを発生する手段およびこの２次元アドレスによ
   りカーソル情報を発生する手段を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   画像修正装置。 ４ 上記第１のメモリは被検体への造影剤注入前
   のマスク像を記憶し、上記第２のメモリは被検体
   への造影剤注入後の造影像を記憶するものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
   項のいずれかに記載の画像修正装置。