JPH07100060B2

JPH07100060B2 - 肺野部輪郭線を求める画像計測方法

Info

Publication number: JPH07100060B2
Application number: JP62077353A
Authority: JP
Inventors: 仁吉村; 安弘木下; 嘉純安田; 康文江森
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1995-11-01
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: JPS63240832A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、胸部放射線画像データから肺野部の輪郭線を
求める計測方法に関する。

〔従来技術〕

従来から、胸部Ｘ線画像の画像処理により肺野の輪郭線
を抽出し、得られた輪郭線の形状から被写体に異常があ
るか否かを判定する方法が提案されている（例えば特開
昭62−26047号公報）。このような処理を行う場合の輪
郭線の抽出は、画像の濃度データを適当な閾値を用いて
２値化し、『１』と『０』の境界を追跡して輪郭線とし
ている。或いは別に、現画像の濃度データに対しラプラ
シアンやエッジ抽出のオペレータを用いたフィルタリン
グ処理を施してエッジ画像を作成し、得られたエッジ画
像に対してノイズや不要な部分のエッジを除去した後
に、細線化処理を行うことにより輪郭線画像を求めてい
るところが、前者の輪郭線抽出方法は、胸部Ｘ線画像では
１つの部分であっても位置によって濃度レベルが異なる
ために、肺野とその他の部分とを分けるような完全な閾
値を求めることが困難乃至不可能である。また、後者の
方法では、原画像の種類、濃度レベル、画素の大きさ、
輪郭線を求める対象となる部位、その他の細かい条件に
より、オペレータの値等のフィルタリングの条件が大き
く異なり、最適の条件を求めるにはかなりの専門的知識
が必要とされる。また、人体のＸ線画像のように各種の
部位が複雑に重なっている場合には、単一のフィルタリ
ングのみで全ての輪郭線を抽出することは難しく、数種
類のフィルタリングを組み合わせる等の複雑な処理が必
要となってくる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、人体の胸部放射線画像のような複雑な
画像の中の特定の部位の輪郭線を容易にしかも正確に抽
出する方法を提供することである。

〔発明の構成〕

このために本発明は、行列で表現された胸部放射線画像
データを対象として、１つの行或いは列についてのみ注
目し、その１次元の全部の濃度データの統計量を計算し
ていくつかの濃度閾値を求め、該求めた濃度閾値いの範
囲内の値を持つ濃度データの中で、前後の濃度データの
値の関係が予め定めた特定のパターンとなる点をその行
或いは列における輪郭の点とし、必要な範囲の行或いは
列について該輪郭の点を求めてそれらの点を結んだ線を
肺野の輪郭線とするようにした。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。第１図は本発
明を実施するための装置の構成ブロックを示す図であ
る。１は被検体のＸ線写真画像を読み取るための画像入
力装置、２は読み取られたＸ線画像の濃度データを記憶
する画像記憶装置、３は画像記憶装置に記憶された濃度
データを読み出して輪郭線の抽出処理を行う画像解析装
置、４は解析された結果から被検体の異常を判定する判
定装置、５は判定された結果を使用者に報知する表示装
置である。

まず、画像入力装置１は、例えばポリゴンミラー等の光
偏向器を用いてレーザ光等を使用した光ビームのスポッ
トで胸部Ｘ線画像面（フィムル）をスキャンし、その時
の透過光の強度をフォトセンサ等の光検出器で光電変換
し、得られた電気信号を順次A/D変換してデジタル画像
の濃度データとして出力する装置である。ここでは光ビ
ームを機械的にスキャンしているがCCD等の固体撮像素
子や撮像管を使用して電子的にスキャンする方法を採用
することもできる。また、CCDラインセンサ等を用いれ
ば、複数の胸部Ｘ線画像フィルムを順次機械的に搬送し
ながら連続的に読み取ることも可能である。

画像記憶装置２は、処理の高速性から通常はRAM等の半
導体メモリが使用されるが、磁気ディスク、フロッピー
ディスク、或いは光ディスク等のディスクメモリ、又は
磁気テープ、磁気バブルメモリ等を用いることもでき
る。

画像解析装置３は本発明の要部を構成する部分である。
この装置３は画像記憶装置２内に記憶された画像の濃度
データを順次読み出して、肺野に相当する部分と周辺と
の輪郭線を示すデータを求める処理を行う。この装置３
においては、読み出された画像濃度データの少なくとも
１行分或いは１列分を記憶できるだけのラインメモリ、
解析を行うプロセッサ、抽出された輪郭線データを記憶
する輪郭線データメモリ、解析のアルゴリズム等を記憶
し、また解析時の作業領域となる主記憶装置、補助記憶
装置等からなる。ここでは、画像濃度データや輪郭線デ
ータを記憶するメモリを持つ構成にせずに、単一の主記
憶装置で全てを処理することもできる。

判定装置４は、画像解析装置３で得られた輪郭線データ
の各種の特徴量を計算して、検診の項目毎に標準値の範
囲から出たか否かを判定する。

表示装置５は判定装置４の出力によって、解析の行った
画像データの被検体に異常があることを医師に知らせ
る。

次に作用を説明する。

（Ｘ線写真画像の入力）Ｘ線画像は画像入力装置１によって約200μｍのサンプ
リングピッチで読み取られ、濃度範囲０〜３を256階調
に量子化される。このときＸ線画像は正位して入力さ
れ、第２図に示すように画像の左上が（1,1）、右下が
（m,n）としたｍ行ｎ列の行列形式により、画像記憶装
置２に格納される。

なお、サンプリングピッチは200μｍに固定されるもの
ではなく、場合に応じて25μｍから1000μｍの範囲で変
化させることができる。また読取濃度範囲や量子化レベ
ル数も変化させることができる。

（肺野輪郭線の抽出）肺野の輪郭線の抽出は、第２図に示すように、左右各肺
野のそれぞれについて外側輪郭線AL、AR、内側輪郭線B
L、BR、横隔膜輪郭線CL、CRについて行う。外側及び内
側輪郭線AL、AR、BL、BRについては、画像データの各行
における輪郭線の存在する列の値の配列として求めら
れ、横隔膜輪郭線CL、CRについては、各列における輪郭
線の存在する行の配列として求められる。

肺野の外側輪郭線AL、ARと内側輪郭線BL、BRの抽出は、
画像記憶装置２より横方向の１行分の画像濃度データを
画像解析装置３内に読み込み、読み込んだ全データの統
計量を計算して、それらの値からいくつかの濃度閾値を
求める。そして、それらの閾値の範囲内の値を持つ画像
濃度データ（点）の中で、ある点について前後の点との
値の関係が後記する特定のパターン（条件）を満たす場
合に、そのある点の位置をその行における肺野の輪郭の
列の位置として記憶する。特定のパターンとしては、極小となる点…例えば第３図（ｂ）のａ傾きが最小となる点…例えば第３図（ｂ）のｃ傾きが最大となる点…例えば第３図（ｂ）のｂ等があり、これらのパターンを満足する点をいくつか探
し出す。第３図は（ａ）で示す行m₁〜m₄の列方向のライ
ンの濃度変化を（ｂ）に示す。Ｄは濃度（透過率）であ
る。更に、解析の対象となっている行の画像上の位置求められた点の位置求められた点の濃度値求められた点における値の傾き用いた閾値の範囲等を総合的に判断し、いずれの輪郭の点であるか、或い
はノイズであるかを決定する。例えば、右肺野外側の輪
郭ARを構成する点であれば、『画像の向かって左側1/3
の範囲に存在し、全濃度データの平均値以下の値（濃度
を透過率で示した場合、高濃度部は小さい透過率を示
す。）をもち、前後の点との値の関係は極小或いは傾き
が０となる点』といった条件を満足する点を探索する。

このような探索のアルゴリズムは、従来からの手続き型
のプログラム言語、例えばFORTRANやPascal等によって
記述できることもできるが、最近のルール指向言語、例
えばOPS5、OPS83等によって更に容易に記述することが
できる。

このようにして画像データの各行についてそれぞれの輪
郭を構成する点の位置を求め、必要な部分について結び
合わせることにより、それぞれの輪郭線が得られる。

横隔膜の輪郭線については、画像読取装置１より縦方向
ｍの１列分の画像データを画像解析装置３のラインメモ
リに読み込み、上述した方法と同様にして列における輪
郭の存在する行の位置として輪郭線を得る。第４図は
（ａ）で示す列n₁〜n₅の行方向のラインの濃度変化を
（ｂ）に示す。探索の条件としては、主にある点から前
後に数点離れた２つの点の間の値の差が最大となるその
ある点を用いる。なお、第４図では傾きが最大となる点
を用いている（第４図（ｂ）のｄ参照）。

このようにして、左右各肺野について外側AL、AR、内側
BL、BR、横隔膜CL、CRの輪郭線を求め、画像解析装置３
内の輪郭線データメモリに格納する。輪郭線データは、
外側、内側のものについては、行の位置に対応した番地
のメモリ上に列の位置の値として記憶される。横隔膜輪
郭線データは列の位置に対応した番地のメモリ上に行の
位置の値として記憶される。なお、得られた輪郭線のそ
れぞれの点の行と列の値の組を、順次記憶させる方法を
用いることもできる。

以上のように、本実施例では、行列で表現された胸部Ｘ
線画像データを対象として、１つの行或いは列について
のみ注目し、その１次元の濃度データ列の中で前後のデ
ータの値の関係が予め定めた特定のパターンとなる点を
その行或いは列における輪郭の点とし、必要な範囲の行
或いは列について該輪郭の点を求めてそれらの点を結ん
だ線を肺野の輪郭線としている。

そして、上記特定のパターンとなる点として、所定の濃
度閾値の範囲内にあり且つある点から所定の距離だけ離
れた２点間の値の差が最大となるそのある点、或いは所
定の濃度閾値の範囲内にある極小の点その他を使用する
ことができる。

このような特定のパターンを複数用意して、計測を行っ
ている行或いは列の位置によって、又は目的とする輪郭
の部位によって、上記複数内から１つのパターンを選択
すること、又は特定のパターンを複数用意して行或いは
列における輪郭の点の候補を複数求め、該候補点の位置
よって、或いは計測を行っている行或いは列の位置によ
って、更には目的とする輪郭の部位によって、輪郭の点
を１つ選択することができる。

（輪郭線の形状による異常の判定）肺野の輪郭線の形状を計測することにより、下記の異常
を検出することができる。

心臓の肥大…肺野の内側輪郭線BL、BRの心臓部分の外
への張り出し具合から判定する。

大動脈の突出…左肺野内側輪郭線BLの上部の外への張
り出し具合から判定する。

横隔膜の異常…横隔膜輪郭線CL、CRの滑らかさから判
定する。

また、肺野の輪郭線の情報を利用することにより、肺
野の異常陰影、肺尖部の異常、脊椎の湾曲等の異常
の検出の探索範囲を限定することができる。

（判定結果の表示）以上のようにして求めた判定結果は、この支援装置を用
いている医師が判断できる形で表示される。ここでは、
操作を指示するためのCRT端末に、異常があった場合に
その胸部Ｘ線写真番号、被検体のデータ及び異常のあっ
た項目と計測した値とを表示する。ここで、表示方法と
しては、印字式の端末を用いることができる。表示項目
は変更することができる。

また、計測の対象となった画像データを画像表示端末に
表示し、異常と判定された部分に色をつけたり輝度を増
す等の表示を行うことも可能であり、更に視覚的な表示
だけではく、異常の際に警告音を発生させることもでき
る。また、胸部Ｘ線写真フィルムを自動的に搬送する機
構を持つ装置では、異常の見られたフィルムのみを正常
のフィルムとは別の搬送口から排出することにより、異
常を知らせることもできる。

なお、以上の説明では、Ｘ線写真のみを読み取って判定
を行う場合を述べたが、Ｘ線TVや輝尽性螢光体を用いた
Ｘ線撮影装置のように、撮影時に直接電気信号に変換さ
れる装置を用いる場合には、この信号を直接A/D変換し
て画像記憶装置２格納するとこができる。またＸ線写真
に限らずCT等の断層写真やMRI等の他のモダリティの画
像を用いることも可能である。更に、サブストラクショ
ン等の画像処理を行ない、骨の陰影を除去した画像等を
用いることも効果的である。

（実施例の検証）以上のように構成した装置を用いて、医師から提供され
た100例の胸部Ｘ線写真について肺野輪郭線の抽出の結
果を調べたところ、７例の写真を除いては、ほぼ良好な
輪郭であるとの評価を医師から得ることができた。７例
については、画像の濃度レベルの異常、腸のガスの像等
の影響、疾患による画像のボケ等の原因よっていた。ま
た、得られた輪郭線情報を用いて心臓肥大等の計測を行
ったところ、95％の異常例について、計測した値が標準
値の範囲を越え、異常と判定できる結果が得られた。

〔発明の効果〕

以上のように本発明を用いることにより、胸部Ｘ線写真
の肺野像のように複雑な部分が重なり合った画像データ
から、肺野部分等の輪郭線を容易且つ正確に抽出するこ
とができる。そして、従来から行われていた胸部Ｘ写真
について画像計測を行ない被検体に異常があるか否か
を、医師が読影を行う前に、表示することができる。

従って、異常の疑いのある写真のみについて細かく観察
し、疑いのない写真については確認のみを行うことで済
ますことができる。よって、従来のＸ線写真を１枚１枚
丁寧に観察することによって行っていたＸ線写真検診の
能率を向上させることができる。

また、被検体や撮影・現像の条件により写真の仕上がり
濃度にバラツキがあっても、画像処理により一定の条件
での計測が可能となるので、肉眼では読影が困難な写真
であっても異常の有無を判定でき、疾病の見落しを減少
させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置のブロック
図、第２図は画像データの行列による表現の説明図、第
３図は特定の行の列方向の濃度データを調べて肺野の内
外輪郭線を構成する点の抽出を行う説明図、第４図は特
定の列の行方向の濃度データを調べて肺野の横隔膜輪郭
線を構成する点の抽出を行う説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】行列で表現された胸部放射線画像データを
対象として、１つの行或いは列についてのみ注目し、そ
の１次元の全部の濃度データの統計量を計算していくつ
かの濃度閾値を求め、該求めた濃度閾値の範囲内の値を
持つ濃度データの中で、前後の濃度データの値との関係
が予め定めた特定のパターンとなる点をその行或いは列
における輪郭の点とし、必要な範囲の行或いは列につい
て上記輪郭の点を求めてそれらの点を結んだ線を肺野の
輪郭線とすることを特徴とする画像計測方法
【請求項２】上記特定のパターンとなる点を、所定の距
離だけ離れた２点間の濃度値の差が最大となる点とした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像計測
方法。
【請求項３】上記特定のパターンとなる点を、極小の点
としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画
像計測方法。
【請求項４】上記特定のパターンを複数用意して、計測
を行なっている行或いは列の位置によって、又は目的と
する輪郭の部位によって、上記複数内から１つのパター
ンを選択するようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項乃至第３項記載の画像計測方法。
【請求項５】上記特定のパターンを複数用意して計測を
行なっている行或いは列における輪郭の点の候補を複数
求め、該候補点の位置によって、或いは計測を行なって
いる行或いは列の位置によって、更には目的とする輪郭
の部位によって、輪郭の点を１つ選択するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項記載の
画像計測方法。