JPH06175245A - 放射線画像の位置合せ方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射線画像の位置合せ方法および装置におい
て、位置合せのためにマーカー等を被写体とともに記録
することなく、迅速で精度の高い位置合せをする。 【構成】 所望とする被写体像を含む複数の放射線画像
毎に、各放射線画像を表す各画像信号50に基づいて被写
体像の範囲51を求める。次いで、被写体像の範囲51の中
から各放射線画像に共通する複数の対応点52を求め、各
放射線画像の複数の対応点52を一致させることにより複
数の放射線画像の位置合せ53を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は重ね合せ処理またはサブ
トラクション処理を施す際の位置合せを行う放射線画像
位置合せ方法および装置に関し、さらに詳しくは、位置
合せ用のマーカーを用いることなく、画像の読取条件お
よび／または画像処理条件を求める際に各放射線画像の
位置合せを行い重ね合せ処理またはサブトラクション処
理を行う放射線画像位置合せ方法および装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】記録された放射線画像を読み取って画像
信号を得、この画像信号に適切な画像処理を施した後、
画像を再生記録することは種々の分野で行われている。
たとえば、後の画像処理に適合するように設計されたガ
ンマ値の低いＸ線フィルムを用いてＸ線画像を記録し、
このＸ線画像が記録されたフィルムからＸ線画像を読み
取って電気信号に変換し、この電気信号（画像信号）に
画像処理を施した後コピー写真等に可視像として再生す
ることにより、コントラスト，シャープネス，粒状性等
の画質性能の良好な再生画像を得ることが行われている
（特公昭61-5193号公報参照）。

【０００３】また本願出願人により、放射線（Ｘ線，α
線，β線，γ線，電子線，紫外線等）を照射するとこの
放射線エネルギーの一部が蓄積され、その後可視光等の
励起光を照射すると蓄積されたエネルギーに応じて輝尽
発光を示す蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、
人体等の被写体の放射線画像情報を一旦シート状の蓄積
性蛍光体に記録し、この蓄積性蛍光体シートをレーザー
光等の励起光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られ
た輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この
画像データに基づき被写体の放射線画像を写真感光材料
等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力させる放射
線画像記録再生システムがすでに提案されている（特開
昭55-12429号，同56-11395号，同55-163472 号，同56-1
04645 号，同55- 116340号等）。

【０００４】このシステムは、従来の銀塩写真を用いる
放射線写真システムと比較して極めて広い放射線露出域
にわたって画像を記録しうるという実用的な利点を有し
ている。すなわち、蓄積性蛍光体においては、放射線露
光量に対して蓄積後に励起によって輝尽発光する発光光
の光量が極めて広い範囲にわたって比例することが認め
られており、従って種々の撮影条件により放射線露光量
がかなり大幅に変動しても、蓄積性蛍光体シートより放
射される輝尽発光光の光量を読取ゲインを適当な値に設
定して光電変換手段により読み取って電気信号に変換
し、この電気信号を用いて写真感光材料等の記録材料、
ＣＲＴ等の表示装置に放射線画像を可視像として出力さ
せることによって、放射線露光量の変動に影響されない
放射線画像を得ることができる。

【０００５】上記システムにおいて、蓄積性蛍光体シー
トに照射された放射線の線量等に応じて最適な読取条件
で読み取って画像信号を得る前に、予め低レベルの光ビ
ームにより蓄積性蛍光体シートを走査してこのシートに
記録された放射線画像の概略を読み取る先読みを行い、
この先読みにより得られた先読画像信号を分析し、その
後上記シートに高レベルの光ビームを照射して走査し、
この放射線画像に最適な読取条件で読み取って画像信号
を得る本読みを行うように構成されたシステムもある。

【０００６】また、この先読みを行うシステムか先読み
を行わないシステムかによらず、得られた画像信号（先
読画像信号を含む）を分析し、画像信号に画像処理を施
す際の最適な画像処理条件を決定するようにしたシステ
ムもある。ここで画像処理条件とは、画像信号に基づく
再生画像の階調や感度等に影響を及ぼす処理を該画像信
号に施す際の各種の条件を総称するものである。この画
像信号に基づいて最適な画像処理条件を決定する方法
は、蓄積性蛍光体シートを用いるシステムに限られず、
たとえば従来のＸ線フィルム等の記録シートに記録され
た放射線画像から画像信号を得るシステムにも適用され
ている。

【０００７】上記画像信号（先読画像信号を含む）に基
づいて読取条件および／または画像処理条件（以下、読
取条件等と呼ぶ。）を求める演算は、あらかじめ多数の
放射線画像を統計的に処理した結果からそのアルゴリズ
ムが定められている（たとえば、特開昭60-185944 号公
報，特開昭61-280163 号公報参照）。

【０００８】この従来採用されているアルゴリズムのひ
とつとして、画像信号のヒストグラムを求め、このヒス
トグラムに基づいて読取条件等を求める方法が知られて
いる。

【０００９】一方、従来より放射線画像の重ね合せ処理
が公知となっている（例えば特開昭56-11399号参照）。
一般に、放射線画像は診断用その他の目的に使われる
が、その使用に当たっては被写体の微小な放射線吸収差
を良好に検出することが要求される。放射線画像におけ
るこの検出の程度をコントラスト検出能または単に検出
能と呼ぶが、この検出能の高いもの程診断性能も高く、
実用的価値が高い放射線画像であると言うことができ
る。したがって診断性能を高めるため、この検出能を高
くすることが望まれるが、その最も大きな障害要因は各
種ノイズである。重ね合せ処理は、その各種ノイズを大
幅に減少させ、被写体の僅かな放射線吸収差も最終画像
において明確に観察可能にして、検出能を大幅に向上さ
せる方法である。すなわち、複数枚重ねた蓄積性蛍光体
シートに放射線画像を撮影（蓄積記録）し、この複数枚
のシートを読取処理にかけて得た複数の画像信号を重ね
合わせ、このことにより、前述の各種ノイズを減少させ
る。

【００１０】従来、実際にこの重ね合せ処理を行うため
には、例えば、カセッテに蓄積性蛍光体シートを２枚重
ねて入れて被写体の撮影を行い、２枚の蓄積性蛍光体シ
ートに対して通常の読取処理を逐次行って２組の画像信
号を得、この２組の画像信号を加算処理する方法が用い
られている。

【００１１】また一方、従来より放射線画像のサブトラ
クション処理が公知となっている。この放射線画像のサ
ブトラクションとは、異なった条件で撮影した２つの放
射線画像を光電的に読み出してデジタル画像信号を得た
後、これらのデジタル画像信号を両画像の各画素を対応
させて減算処理し、放射線画像中の特定の構造物を抽出
させる差信号を得る方法であり、このようにして得た差
信号を用いれば、特定構造物のみが抽出された放射線画
像を再生することができる。

【００１２】このサブトラクション処理には、基本的に
次の２つの方法がある。すなわち、(1) 造影剤注入によ
り特定の構造物が強調された放射線画像の画像信号か
ら、造影剤が注入されていない放射線画像の画像信号を
引き算（サブトラクト）することによって特定の構造物
を抽出するいわゆる時間サブトラクション処理と、(2)
同一の被写体に対して相異なるエネルギー分布を有する
放射線を照射し、あるいは被写体透過後の放射線をエネ
ルギー分布状態を変えて２つの放射線検出手段に照射し
て、それにより特定の構造物が異なる画像を２つの放射
線画像間に存在せしめ、その後この２つの放射線画像の
画像信号間で適当な重みづけをした上で引き算（サブト
ラクト）を行って、特定の構造物の画像を抽出するいわ
ゆるエネルギーサブトラクション処理である。

【００１３】このサブトラクション処理は特に医療診断
上きわめて有効な方法であるため、近年大いに注目さ
れ、電子工学技術を駆使してその研究、開発が盛んに進
められている。

【００１４】しかしながら、上述したような蓄積性蛍光
体シートを用いた放射線画像の重ね合せ処理方法および
サブトラクション処理方法においては以下のような問題
が生じる。

【００１５】すなわち、蓄積性蛍光体シートを用いた前
記各処理方法においては、２枚（３枚以上の場合もあ
る）の蓄積性蛍光体シートを順次もしくは同時に撮影台
に挿入して重ね合わせまたはサブトラクションすべき放
射線画像を撮影し、その後に蓄積性蛍光体シートを個別
に読取装置に挿入し、その都度蓄積性蛍光体シートに励
起光を照射することにより発せられた輝尽発光光を検出
することにより前記放射線画像を読み出す過程におい
て、撮影および読取りに関わる全ての装置の機械的精度
を上昇させたとしても、重ね合わせまたはサブトラクシ
ョンされるべき画像間で位置ズレおよび回転ズレが生じ
ることとなる。この結果、重ね合せ処理においては各種
ノイズがこの処理により平均化されて減少するものの、
画像中の構造物の縁の部分をはじめ画像全体にボケが生
じ、観察すべき画像が観察に適さなくなり、またサブト
ラクション処理においては消去されるべき画像が消去さ
れなかったり、逆に抽出すべき画像が消去されて偽画像
が生じて正確なサブトラクション像を得ることができな
くなる。このように前述した位置ズレおよび回転ズレに
より、診断上重大な支障が生じるということが見出され
た。

【００１６】このようなズレが蓄積性蛍光体シートに蓄
積記録された放射線画像情報間に生じると放射線画像は
潜像として蓄積性蛍光体中に蓄積記録されているので、
Ｘ線画像を可視像としてとらえることのできるＸ線写真
フイルムの場合と異なって、目視によって２枚のＸ線写
真を合わせるといったことができず、ズレ補正は極めて
困難なものとなる。

【００１７】本出願人は特開昭58-163338 号に、基準点
または基準線を提供するような形状をもつマーカーを用
いた放射線画像のサブトラクション処理方法を提案して
いる。この方法は、前記マーカーを放射線画像に対し固
定した位置で２枚の蓄積性蛍光体シートに記録し、この
放射線画像の読取りの際に前記マーカーを検出し、位置
ズレおよび回転ズレを計算してサブトラクションすべき
放射線画像のいずれか一方をデジタルデータ上で回転お
よび／または移動し、該放射線画像の対応する各画素間
で画像データの引き算を行うものである。

【００１８】なお、この方法におけるマーカーを用いた
位置合せは、放射線画像の重ね合せ処理方法にも利用す
ることができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
58-163338 号記載の方法においては、放射線画像の撮影
の都度、上述したようなマーカーを被写体とともに蓄積
性蛍光体シートに蓄積記録しなければならない。そし
て、この蓄積記録した放射線画像のマーカーの位置と重
なる部分からは被写体の画像情報を得ることができない
という問題がある。

【００２０】本発明は、上記事情に鑑み、位置合せのた
めにマーカー等を被写体とともに記録することなく精度
良く放射線画像の位置合せを行うことのできる放射線画
像処理方法および装置を提供することを目的とするもの
である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明による放射線画像
の位置合せ方法は、所望とする被写体像を含む複数の放
射線画像の重ね合せ処理またはサブトラクション処理の
ために、前記複数の放射線画像の位置合せを行う方法に
おいて、前記複数の放射線画像毎に、該複数の放射線画
像を表す各画像信号に基づいて前記被写体像の範囲を求
め、該各被写体像の範囲の中から前記各放射線画像に共
通する複数の対応点を求め、前記各放射線画像の前記複
数の対応点を一致させることにより前記複数の放射線画
像の位置合せを行うことを特徴とするものである。

【００２２】また、本発明による放射線画像の位置合せ
装置は、上述した本発明による放射線画像の位置合せ方
法を実施するためのものであり、所望とする被写体像を
含む複数の放射線画像の重ね合せ処理またはサブトラク
ション処理のために、前記複数の放射線画像の位置合せ
を行う装置において、前記複数の放射線画像毎に、該複
数の放射線画像を表す各画像信号に基づいて前記被写体
像の範囲を求める被写体像範囲決定手段と、該被写体像
範囲決定手段によって求められた前記各被写体像の範囲
の中から前記各放射線画像に共通する複数の対応点を求
める対応点決定手段と、該対応点決定手段によって求め
られた前記各放射線画像の前記複数の対応点を一致させ
ることにより前記複数の放射線画像の位置合せを行う位
置合せ手段とからなることを特徴とするものである。

【００２３】さらに、上述した本発明による放射線画像
の位置合せ方法において用いられる対応点を決定する方
法は、所望とする被写体像を含む複数の放射線画像毎
に、該複数の放射線画像を表す各画像信号から前記被写
体像の範囲を求め、該各被写体像の範囲の中から前記各
放射線画像に共通する複数の対応点を求めることを特徴
とするものである。

【００２４】また、上述した本発明による放射線画像の
位置合せ装置において用いられる対応点を決定する装置
は、所望とする被写体像を含む複数の放射線画像毎に、
該複数の放射線画像を表す各画像信号から前記被写体像
の範囲を求める被写体像範囲決定手段と、該被写体像範
囲決定手段によって求められた前記各被写体の位置から
前記各放射線画像に共通する複数の対応点を求める対応
点決定手段とからなることを特徴とするものである。

【００２５】

【作用】本発明の放射線画像の位置合せ方法および装置
では、放射線画像を表す画像信号に基づいて被写体像の
範囲を求め、この範囲の中から複数の放射線画像に共通
する複数の対応点を求め、この複数の対応点を一致させ
ることにより複数の放射線画像の位置合せを行うように
したため、被写体上に確実に位置合せを行うための対応
点を設定することができ、精度の高い位置合せを行うこ
とができる。さらに、位置合せのためのマーカーを用い
ることなく放射線画像の位置合せを行うことができ、従
来マーカーと重複していた部分の放射線画像情報を得る
ことができる。そしてこれにより、位置ズレのない重ね
合せ処理またはサブトラクション処理を行うことができ
る。

【００２６】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。

【００２７】図１は本発明による放射線画像の位置合せ
装置の基本的概念を表す図である。図１に示すように、
本発明による放射線画像の位置合せ装置はその特徴とし
て、画像信号50を入力とし、該画像信号50から所望とす
る被写体像の範囲を求めてその被写体像の範囲を出力す
る被写体像範囲決定手段51と、この被写体像の範囲の情
報を入力とし、位置合せに用いる複数の放射線画像に共
通の複数の対応点を決定する対応決定手段52と、この複
数の対応点を一致させることにより複数の放射線画像の
位置合せを行う位置合せ手段53とから構成されているも
のである。

【００２８】図２は、本発明に用いられる放射線画像を
記録する装置の一実施例であるＸ線撮影装置の概略図で
ある。この撮影により得られるＸ線画像は、エネルギー
サブトラクション処理に用いられるものである。

【００２９】フィルタ６を間に挟み蓄積性蛍光体シート
５および７が該シート７を下にして重ねられている。こ
の上には、被写体４を介してＸ線３を発するＸ線管２が
配置されている。以上のように、Ｘ線撮影装置１が構成
されている。

【００３０】このＸ線管２から発せられたＸ線３により
被写体４が照射される。被写体４を透過したＸ線3aは第
１の蓄積性蛍光体シート５に照射され、Ｘ線3aのエネル
ギーの一部が該第１の蓄積性蛍光体シート５に記録さ
れ、これにより該シート５に被写体４のＸ線画像が蓄積
記録される。シート５を透過したＸ線3bはさらにフィル
タ６を透過し、該フィルタ６を透過したＸ線3cが第２の
蓄積性蛍光体シート７に照射される。これにより該シー
ト７にも被写体４のＸ線画像が蓄積記録される。

【００３１】図３は、各蓄積性蛍光体シート５および７
に蓄積記録されたＸ線画像を模式的に表した図である。
各蓄積性蛍光体シート５および７のほぼ全面に被写体４
の各Ｘ線画像4a、4bが蓄積記録されている。

【００３２】図４は、本発明に用いる放射線画像を読取
る読取ユニットの一実施例であるＸ線画像読取装置およ
び本発明の位置合せ方法を実施し、サブトラクション処
理を行う演算ユニットの一実施例である画像処理表示装
置の斜視図である。

【００３３】図２に示すＸ線撮影装置１で撮影が行われ
た後、第１および第２の蓄積性蛍光体シート５、７が１
枚ずつＸ線画像読取装置10の所定位置にセットされる。
ここでは、第１の蓄積性蛍光体シート５に蓄積記録され
た第１のＸ線画像の読取りの場合について説明する。

【００３４】所定位置にセットされた、第１のＸ線画像
が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート５は、図示しない
駆動手段により駆動されるエンドレスベルト等のシート
搬送手段15により、矢印Ｙ方向に搬送（副走査）され
る。一方、レーザ光源16から発せられた光ビーム17はモ
ータ18により駆動され矢印Ｚ方向に高速回転する回転多
面鏡19によって反射偏向され、ｆθレンズ等の集束レン
ズ20を透過した後、ミラー21により光路を変えて蓄積性
蛍光体シート５に入射し、副走査の方向（矢印Ｙ方向）
と略垂直な矢印Ｘ方向に主走査する。蓄積性蛍光体シー
ト５の光ビーム17が照射されたか所からは、蓄積記録さ
れているＸ線画像情報に応じた光量の輝尽発光光22が発
せられ、この輝尽発光光22は光ガイド23によって導か
れ、フォトマルチプライヤ（光電子増倍管）24によって
光電的に検出される。光ガイド23はアクリル板等の導光
性材料を成形して作られたものであり、直線状をなす入
射端面23a が蓄積性蛍光体シート５上の主走査線にそっ
て延びるように配され、円環状に形成された射出端面23
b にフォトマルチプライヤ24の受光面が結合されてい
る。入射端面23a から光ガイド23内に入射した輝尽発光
光22は、該光ガイド23の内部を全反射を繰り返して進
み、射出端面23b から射出してフォトマルチプライヤ24
に受光され、放射線画像を表す輝尽発光光22がフォトマ
ルチプライヤ24によって電気信号に変換される。フォト
マルチプライヤ24から出力されたアナログ信号Ｓは、ロ
グアンプ25で対数的に増幅された後、Ａ／Ｄ変換器26に
入力され、サンプリングされてデジタルの画像信号ＳＯ
が得られる。この画像信号ＳＯは第１の蓄積性蛍光体シ
ート５に蓄積記録された第１のＸ線画像を表すものであ
り、第１の画像信号ＳＯ₁ と呼ぶ。この第１の画像信号
ＳＯ₁ はコンピュータシステム30内の内部メモリーに一
旦記録される。

【００３５】このコンピュータシステム30は、種々の指
示を入力するキーボード31、指示のための補助情報や画
像信号に基づく可視画像を表示するＣＲＴディスプレイ
32、補助記憶媒体としてのフロッピィディスクが装填さ
れ駆動されるフロッピィディスク駆動装置33、およびＣ
ＰＵや内部メモリが内蔵された本体部34が備えられてい
る。

【００３６】次に上記と同様にして、第２の蓄積性蛍光
体シート７に蓄積記録された第２のＸ線画像を表す第２
の画像信号ＳＯ₂ が得られ、この第２の画像信号ＳＯ₂
もコンピュータシステム30内の内部メモリに一旦記憶さ
れる。

【００３７】このようにしてサブトラクション演算を行
うべき２つの画像信号ＳＯ₁ 、ＳＯ₂ が内部メモリに記
憶されると、これら２つの画像信号ＳＯ₁ 、ＳＯ₂ が読
み出されて、これら２つの画像信号ＳＯ₁ 、ＳＯ₂ が担
持する各Ｘ線画像の各画素間で対応したサブトラクショ
ン演算が行われるように、画像の位置合せが行われる。

【００３８】ここで、本実施例における、画像信号ＳＯ
₁ ，ＳＯ₂ ，が表す２つのＸ線画像の位置合せ方法につ
いて説明する。この位置合せ方法は、特願平4-318534号
に記載されている方法である。

【００３９】まず、２つの画像信号ＳＯ₁ ，ＳＯ₂ から
被写体像の範囲が求められ、この被写体像の範囲の中か
ら位置合せに用いる対応点が求められる。

【００４０】例えば、画像信号ＳＯ₁ ，ＳＯ₂ に基づい
て図５に示すようなヒストグラムが求められ、このヒス
トグラムについて、あるしきい値に基づいて２値化が行
われて被写体像の範囲が求められる。ここで、図５(a)
に示すヒストグラム60の場合、所定のしきい値Ｔｈ₁ よ
り小さい画像信号レベルのヒストグラムの範囲が被写体
像の範囲として求められる。また、図５(b) に示すヒス
トグラム61の場合は、所定のしきい値Ｔｈ₂ とＴｈ₃ と
に挟まれた画像信号レベルのヒストグラムの範囲が被写
体像の範囲として求められる。なお、放射線画像が照射
野絞りを用いて撮影された場合は、被写体像を含む照射
野が認識され、照射野内に対応する画像信号に基づいて
ヒストグラムが求められ、被写体像の範囲が求められ
る。このように、放射線画像が照射野絞りを用いて撮影
された場合には、照射野を認識して照射野内の画像信号
にのみ基づいてヒストグラムを求めることにより、より
精度良く被写体像の範囲を求めることができる。

【００４１】また、放射線画像内に直接放射線が照射さ
れたすぬけ部が存在しないような場合は、放射線画像全
体が被写体像であるといえるため、ヒストグラム解析を
行うことなく、放射線画像のエッジに囲まれる部分が被
写体像の範囲となる。

【００４２】このようにして、被写体像の範囲が求めら
れると、この被写体像の範囲内に位置合せ用の対応点が
求められる。この対応点の求め方としては、例えば被写
体像の範囲内の画像信号値を差分処理し、この差分処理
によって求められた差分値が最大値となるような地点を
対応点として求める方法が挙げられる。この場合、被写
体像の範囲内をいくつかの領域に区切り、その区切られ
た領域内の最大差分値を求めるようにすれば、複数の対
応点をより確実に求めることができるため好ましい。

【００４３】また、対応点を求める別の方法として、被
写体像の範囲の画像信号を無方向性の差分オペレータを
用いて差分処理し、被写体の線のみからなる放射線画像
を作成し、この差分により求められた線の交点を求め、
この交点を対応点として求めるようにしてもよい。

【００４４】なお、本発明の方法における被写体像の範
囲、対応点を求める方法は、上述したヒストグラム解
析、差分処理に限られるものではなく、他に被写体内の
ある値の画像信号にラベリングを行い、このラベリング
された画像信号に基づいた画像の形状を用いて対応点を
求めてもよく、読み取られた画像信号に基づいて位置合
せ用の対応点が求められるのであれば、いかなる方法に
より求められてもかまわない。

【００４５】なお、ここでは、上述した方法により、図
３に示すように、２つの放射線画像のそれぞれについて
２つの対応点８，８′，９，９′を求めるものとする。

【００４６】次いで、この対応点８，８′，９，９′の
周囲にある閉領域を設定する。このようにして設定した
２つの閉領域を図３に示す。図３において、それら閉領
域は対応点を中心として四角形で囲んだ部分である。す
なわち、Ｘ線画像4aに閉領域8a、8bを、Ｘ線画像4bに閉
領域9a、9bを設定することとなる。また各シート５，７
において、共通する直行座標として、シート５にはｘ
軸、ｙ軸の座標系を、シート７にはｕ軸、ｖ軸の座標系
を設定する。このｘ軸、ｕ軸は、図３の紙面の左右方向
であり、ｙ軸、ｖ軸は、図３の紙面に垂直な方向であ
る。また、このときＸ線画像4aの各閉領域8a、8bをテン
プレート領域、Ｘ線画像4bの各閉領域9a、9bを基準領域
と称することとする。そして、閉領域内の対応点の座標
を用いて、テンプレート領域の座標と基準領域の座標と
が同一となるようにＸ線画像4aを回転移動、拡大または
縮小および平行移動せしめる。この実施例においては、
Ｘ線画像4aをＸ線画像4bに合わせるものとする。

【００４７】第１の画像信号ＳＯ₁ が担持する第１のＸ
線画像上における２つの対応点８，８′およびその対応
点を結ぶ線分上の各サンプリング点の座標を（Ｘ₁ ，Ｙ
₁ ）、第２の画像信号ＳＯ₂ が担持する第２のＸ線画像
上における２つの対応点９，９′およびその対応点を結
ぶ線分上の上記（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）に対応する各サンプリン
グ点の座標を（Ｘ₂ ，Ｙ₂ ）とし、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、
ｅ、ｆを係数としたとき、アフィン変換

【００４８】

【数１】

【００４９】（但しａ，ｂ，ｃ，ｄは回転移動補正およ
び拡大または縮小率補正を示す係数、ｅ，ｆは平行移動
補正を示す係数）に従って第１のＸ線画像4aの座標を変
換することにより、第１のＸ線画像4aと第２のＸ線画像
4bとを重ね合わせる。ここで(1) 式に基づく座標変換で
は、第１のＸ線画像全体をＸ方向とＹ方向とで互いに独
立に拡大もしくは縮小すること、該Ｘ線画像4a全体を回
転移動すること、および該Ｘ線画像4aをＸ方向，Ｙ方向
に平行移動すること、の全てが同時に行われる。しかし
ながら、本発明の放射線画像の位置合せ方法の実施例に
おいては、１度のアフィン変換だけでその位置合せを行
うわけではないので、ここでは回転移動および拡大また
は縮小率の変換を行うものとする。

【００５０】次に(1) 式に含まれる係数ａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅ，ｆの求め方について説明する。

【００５１】(1) 式は、

【００５２】

【数２】

【００５３】

【数３】

【００５４】に分けられる。ここでＸ線画像4a上におけ
る対応点８，８′、この対応点８，８′を結ぶ線分上の
１点の各座標をそれぞれ（Ｘ₁₁，Ｙ₁₁），（Ｘ₁₂，
Ｙ₁₂），（Ｘ₁₃，Ｙ₁₃）とし、Ｘ線画像4b上における対
応点９，９′を結ぶ線分上の１点の各座標をそれぞれ
（Ｘ₂₁，Ｙ₂₁），（Ｘ₂₂，Ｙ₂₂），（Ｘ₂₃，Ｙ₂₃）とす
る。このとき、(2) 式，(3) 式より、

【００５５】

【数４】

【００５６】

【数５】

【００５７】

【数６】

【００５８】

【数７】

【００５９】

【数８】

【００６０】

【数９】

【００６１】となる。ここで求めるべき係数はａ，ｂ，
ｃ，ｄ，ｅ，ｆの６つであるため、上記(2a)，(2b)，(2
c)；(3a)，(3b)，(3c)の６つの式に基づいて求めること
ができ、

【００６２】

【数１０】

【００６３】

【数１１】

【００６４】

【数１２】

【００６５】

【数１３】

【００６６】

【数１４】

【００６７】

【数１５】

【００６８】となる。

【００６９】しかしながら、上述したように、最初のア
フィン変換では回転移動および拡大または縮小のみの変
換を行えばよいので、ここではｅ，ｆを求める必要はな
いが、最終的なアフィン変換では必要となるのでｅ，ｆ
の求め方をここに記載した。

【００７０】このようにして(4) 〜(7) 式にしたがって
求められた係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを用い、(1) 式に従って
座標変換を行うことにより、Ｘ線画像4aの傾きをＸ線画
像4bとほぼ等しくすることができる。

【００７１】本発明の位置合せ方法の実施例において
は、その精度をさらに高めるためにこの第１のアフィン
変換の後にさらにもう１回アフィン変換を行う。２回目
のアフィン変換は、第１のアフィン変換を行った第１の
Ｘ線画像におけるテンプレート領域を第２のＸ線画像に
おける基準領域に一致させるテンプレートマッチングを
行うものである。

【００７２】ここで、テンプレートマッチングとは、上
述したようなテンプレート領域および基準領域を設定し
た場合、該テンプレート領域を該基準領域を含む画像上
で動かすことにより最もマッチングのとれる場所を探し
出す処理で、その場所を表す点が対応点の座標を与える
ものである。

【００７３】このようなテンプレートマッチングにおい
て、そのマッチング度を表す評価尺度には、相関法およ
びＳＳＤＡ（Sequential Similarity Detection Algoli
thms）が挙げられる。

【００７４】この相関法とは、対応する各画素ごとに積
を算出し、その積の和を標準化した値（以下標準化値と
称する）を重ね合せの尺度とするものである。この標準
化は、それぞれの領域に於いて画素自身の積（２乗）の
和を算出してさらにそれぞれの和の積を算出し、この積
の平方根を前記対応する各画素ごとの積の和の分母とす
ることにより行われる。重ね合せが完全な場合、雑音
（ノイズ）などによって分子である各画素ごとの積が画
素自身の２乗とはならず、このため標準化値は１にはな
らなくても１に最も近い最大値になると考えられる。よ
って、テンプレート領域を標準領域を含む画像上でいろ
いろ移動させて、上述した標準化値が最大になる移動を
もって重ね合せが達成されたと考えられる。しかしなが
ら、この標準化値が最大となる移動は、全ての移動が終
了しなければ判定することができない。この方法の詳細
は、例えばSmith らの「Automated cloud tracking usi
ng precisely aligned digital ATS pictures 」ibi
d．、1972年 7月c-21巻、715-729 頁に記載されてい
る。

【００７５】また、ＳＳＤＡとは、各画素ごとに差の絶
対値の和（残差）を重ね合せの尺度とするものである。
重ね合せが完全な場合、雑音（ノイズ）などによって残
差は０にはならなくても最小にはなると考えられる。よ
って、テンプレート領域を基準領域を含む画像上でいろ
いろ移動させて、残差が最小になる移動をもって重ね合
せが達成されたと考える。この際、重ね合せがずれてい
ると、各画素について順次に加算していくとき残差が急
激に増大する。そこで加算の途中で残差があるしきい値
を超えたら早々に加算を打ち切り次の移動に移る方法が
このＳＳＤＡである。用いる計算は加算だけであり、し
かも多くの場合途中で打ち切られるため、大幅に計算時
間が短縮される。この方法の詳細は、例えばBarneaらの
「A class of algorithms for fast digital image reg
istration 」IEEE．Trans ．、1972年 2月c-21巻、179-
186 頁に記載されている。

【００７６】ここで、相関法またはＳＳＤＡを用いて前
述したようにテンプレート領域を基準領域にマッチング
させるテンプレートマッチングを行う。相関法において
は前述したように標準化値が最大となる点が上述したよ
うなサンプリング点の座標を与える。または、ＳＳＤＡ
においても前述したように残差の和が最小となる点がサ
ンプリング点の座標を与える。これらの方法により得ら
れたサンプリング点の座標を用いて上述したアフィン変
換を行う。すなわち、(1) 式に示すアフィン変換の各係
数を求める。これは、(4) 〜(9) 式に上記サンプリング
点を代入して係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの６つを求め
ればよい。

【００７７】なお、上記実施例の第１のアフィン変換に
おいては、回転移動および拡大または縮小率のみの変換
を行っているが、この変換において平行移動を同時に行
ってもよい。

【００７８】ここで、アフィン変換を複数回繰り返すこ
とで位置合せ精度が向上する原理について図６および図
７を用いて説明する。

【００７９】図６は複数の画像間の相対的な傾きとテン
プレートマッチングで得られた対応点の位置と真の対応
点の位置の誤差との関係を示したグラフである。このグ
ラフは、画像の傾きを小さくすればするほどそれら対応
点の位置ズレも減少することを示すものである。また、
例えば画像の相対的な傾きが２°である場合、上述した
ようなテンプレートマッチングで得られた対応点と真の
対応点との誤差は約１画素であることを示している。実
際の画像間のズレはカセッテ、撮影装置、読取装置内部
で生じるものであるので±３°内外であるが、図７に示
す関係はほぼ±５°の範囲に亘り有効であることが確認
されている。

【００８０】図７は対応点がＸ方向およびＹ方向に100
画素ずつ離れた位置にある場合の真の対応点とテンプレ
ートマッチングで得られた対応点の位置とを示した図で
ある。

【００８１】この図７(a) が真の対応点を示し、図７
(b) が得られた対応点を示している。この図７(b) に示
す対応点は、上述したように画像の相対的な傾きが２°
である場合で真の対応点から１画素だけ位置ずれした様
子を示している。

【００８２】ここで、図７(a) において、真の対応点を
結ぶ直線の傾きは、 θｒ＝ｔａｎ^-1（100 ／100 ）＝45° である。これに対し、図７(b) において、テンプレート
マッチングにより推定された対応点を結ぶ直線の傾き
は、最悪な場合においても、 θｍ＝ｔａｎ^-1（101 ／99）＝45.6° となり、これは真の対応点を結ぶ直線の傾きとのずれは
最大でも0.6 °であることを示している。すなわち、も
ともと画像の相対的な傾きが２°であったものが、１度
のアフィン変換により0.6 °に改善されたことを示して
いる。次いで、本発明の方法によりテンプレートマッチ
ングを行ってさらに第２のアフィン変換を行うと図７に
より、対応点のずれを0.3 画素以内におさめられるのが
分かる。このときのテンプレートマッチングにより推定
された対応点を結ぶ直線の傾きは、最悪な場合において
も、 θｍ′＝ｔａｎ^-1（100.3 ／99.7）＝45.2° となり、これは真の対応点を結ぶ直線の傾きとのずれは
最大でも0.2 °であることを示している。すなわち、２
度のアフィン変換により0.2 °に改善されたことを示し
ている。よって上述したようにアフィン変換を複数回繰
り返すことにより、画像の回転移動に関する相対的なず
れが次第に減少せしめられる、すなわち位置合せの精度
が次第に向上することが理解されよう。

【００８３】ここでは、対応点がＸ方向およびＹ方向に
100 画素ずつ離れた位置にある場合の例を示したが、本
発明はこれに限定されるものではない。もう１つの例と
して対応点がＸ方向およびＹ方向に1000画素ずつ離れた
位置にあり、画像の相対的な傾きが２°である場合につ
いて説明する。真の対応点を結ぶ直線のの傾きは同様に
45°である。一方、テンプレートマッチングにより推定
された対応点を結ぶ直線の傾きは、最悪な場合において
も、 θｍ＝ｔａｎ^-1（1001／999 ）＝45.06 ° となり、これは真の対応点を結ぶ直線の傾きとのずれは
最大でも0.06°であることを示している。すなわち、画
像の相対的な傾きが２°であったものが、１度のアフィ
ン変換により0.06°に改善されたことを示している。こ
れより、対応点間の距離が大きいほど位置合せの精度が
向上することが分かる。

【００８４】この後、位置合せされた２つの画像信号Ｓ
Ｏ₁ 、ＳＯ₂ がサブトラクション演算回路に入力されて
対数変換され、２つの画像信号 logＳＯ₁ 、 logＳＯ₂
を適当な重み付けをした上で対応する画素毎に減算し
て、デジタルの差信号 Ｓsub ＝ａ・ logＳＯ₁ −ｂ・ logＳＯ₂ ＋ｃ ［ａ、ｂは重み付け係数、ｃはバイアス成分である］ を求める。この差信号Ｓsub は画像処理回路において階
調処理、周波数処理等の画像処理を受けた後、画像再生
装置に送られて、放射線画像の再生に供せられる。

【００８５】上記実施例においては、蓄積性蛍光体シー
トに記録された画像を読み取ることを前提としている
が、本発明は蓄積性蛍光体シートに記録された放射線画
像のみならず、その他、従来のＸ線フイルムに記録され
た医用画像等の画像を適宜の方法で読み取った信号に画
像処理を施す場合についても適用可能なことは勿論であ
る。

【００８６】以上本発明の実施例は、サブトラクション
処理を行うものを説明したが、図２においてフィルタ６
を取り除いてＸ線撮影を行い、図４に示す装置内でサブ
トラクション処理の代わりに重ね合せ処理を行うことも
できる。

【００８７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の放
射線画像処理方法によれば、放射線画像の被写体像の範
囲内に対応点を設定するようにしたため、複数の放射線
画像におけるこの対応点を一致させることにより、高精
度の位置合せを行うことができる。また位置合せのため
にマーカー等を被写体とともに記録することをなくした
ため、従来得られなかったマーカーと重なる部分の情報
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による放射線画像位置合せ装置の基本概
念を説明するブロック図

【図２】本発明に用いられる放射線画像を記録する装置
の一実施例であるＸ線撮影装置の概略図

【図３】各蓄積性蛍光体シート５および７に蓄積記録さ
れたＸ線画像を模式的に表した図

【図４】Ｘ線画像読取装置の一例、および本発明の実施
例による放射線画像処理装置を内包したコンピュータシ
ステムの一例を示した斜視図

【図５】画像信号のヒストグラムを表す図

【図６】複数の画像間の相対的な傾きとテンプレートマ
ッチングで得られた対応点の位置と真の対応点の位置の
誤差との関係を示したグラフ

【図７】対応点がＸ方向およびＹ方向に100 画素ずつ離
れた位置にある場合の真の対応点の位置とテンプレート
マッチングで得られた対応点位置とを示した図

【符号の説明】

１ Ｘ線撮影装置 ２ Ｘ線管 ３ Ｘ線 ４ 被写体 ５ 第１の蓄積性蛍光体シート ６ フィルタ ７ 第２の蓄積性蛍光体シート ８ 閉領域 ９ 重心 10 Ｘ線画像読取装置 15 シート搬送手段 16 レーザ光源 17 光ビーム 18 モータ 19 回転多面鏡 20 集束レンズ 21 ミラー 22 輝尽発光光 23 光ガイド 24 フォトマルチプライヤ 25 ログアンプ 26 Ａ／Ｄ変換器 30 コンピュータシステム 31 キーボード 32 ＣＲＴディスプレイ 33 フロッピィディスク駆動装置 34 本体部 60，61 ヒストグラム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所望とする被写体像を含む複数の放射線
   画像の重ね合せ処理またはサブトラクション処理のため
   に、前記複数の放射線画像の位置合せを行う方法におい
   て、 前記複数の放射線画像毎に、該複数の放射線画像を表す
   各画像信号に基づいて前記被写体像の範囲を求め、 該各被写体像の範囲の中から前記各放射線画像に共通す
   る複数の対応点を求め、 前記各放射線画像の前記複数の対応点を一致させること
   により前記複数の放射線画像の位置合せを行うことを特
   徴とする放射線画像の位置合せ方法。
2. 【請求項２】 所望とする被写体像を含む複数の放射線
   画像の重ね合せ処理またはサブトラクション処理のため
   に、前記複数の放射線画像の位置合せを行う装置におい
   て、 前記複数の放射線画像毎に、該複数の放射線画像を表す
   各画像信号に基づいて前記被写体像の範囲を求める被写
   体像範囲決定手段と、 該被写体像範囲決定手段によって求められた前記各被写
   体像の範囲の中から前記各放射線画像に共通する複数の
   対応点を求める対応点決定手段と、 該対応点決定手段によって求められた前記各放射線画像
   の前記複数の対応点を一致させることにより前記複数の
   放射線画像の位置合せを行う位置合せ手段とからなるこ
   とを特徴とする放射線画像の位置合せ装置。
3. 【請求項３】 所望とする被写体像を含む複数の放射線
   画像毎に、該複数の放射線画像を表す各画像信号から前
   記被写体像の範囲を求め、 該各被写体像の範囲の中から前記各放射線画像に共通す
   る複数の対応点を求めることを特徴とする請求項１記載
   の放射線画像の位置合せ方法に用いる対応点決定方法。
4. 【請求項４】 所望とする被写体像を含む複数の放射線
   画像毎に、該複数の放射線画像を表す各画像信号から前
   記被写体像の範囲を求める被写体像範囲決定手段と、 該被写体像範囲決定手段によって求められた前記各被写
   体の位置から前記各放射線画像に共通する複数の対応点
   を求める対応点決定手段とからなることを特徴とする請
   求項１記載の放射線画像の位置合せ方法に用いる対応点
   決定装置。