JPH0883336A - 放射線画像の位置合せ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射線画像の位置合わせ方法において、クロ
スエッジのような画像の特徴的な点を検出して、この点
に基づいて放射線画像の位置合わせを精度良く行う。 【構成】 放射線画像4aを下記の式 【数６】 で表されるクロス型フィルタによりフィルタリング処理
し、放射線画像上に基準対応点40A 〜40D を設定し、こ
の基準対応点を中心としたテンプレート領域41A〜41D
を設定する。このテンプレート領域41A 〜41D を用いて
放射線画像4b上においてテンプレートマッチングを行
い、放射線画像4b上に対応点44A 〜44D を設定する。次
いでアフィン変換など行うことにより対応点44A 〜44D
を基準対応点40A 〜40D に合わせることにより放射線画
像の位置合せを行う。

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を施す複数の画像の位置
ずれを補正して画像の位置合せをする方法に関し、さら
に詳しくはその位置合せに利用する特徴的な点として放
射線画像中のクロスエッジの部分を容易に求めることが
できる放射線画像の位置合せを行う方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】蓄積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蓄積性蛍光体のシート（以
下、蓄積性蛍光体シートと称する）に記録し、これを励
起光で走査して輝尽発光させ、この輝尽発光光を光電的
に読み取って画像信号を得、この画像信号を処理して診
断適性の良い被写体の放射線画像を得る方法が知られて
いる。この最終的な画像はハードコピーとして再生した
り、あるいはＣＲＴ上に再生したりすることができる。

【０００３】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加算
処理し、このことにより、前述の各種ノイズを減少させ
る。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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付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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】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
することにより放射線画像を読み出すが、この過程にお
いては、撮影および読取りに関わるすべての装置の機械
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。

【００１０】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。

【００１１】さらに、何らかの手段により２つの放射線
画像間に生じる位置ズレおよび回転ズレを検出しえたと
しても読み取られた放射線画像のデータを補正すべく従
来公知の演算処理を行うと、特に回転ズレの補正の際に
多大な時間が費やされ、実用上非常に大きな問題とな
る。

【００１２】そこで本出願人により特開昭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、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ズレか一方をデジタルデータ上で回
転および／または移動し、この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。このマ
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
における位置合せの工程は、上述した重ね合せ処理方法
にも適応することもできる。その場合、位置合せを行っ
た後に放射線画像の対応する各画素間で画像データの加
算処理を行えばよい。

【００１３】しかしながら、こ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。

【００１４】そこで、本願出願人により位置合せのため
にマーカー等を用いることなく放射線画像の位置合せを
行う方法が提案されている（特願平4-318533号）。この
方法は、位置合せを行う複数の放射線画像のうちの１つ
の放射線画像にテンプレート領域を設定し、このテンプ
レート領域を用いて他の放射線画像についてテンプレー
トマッチングを行って各放射線画像に少なくとも２つの
対応点を求め、各放射線画像の対応点が一致するように
各対応点をアフィン変換して、各放射線画像について回
転移動補正、拡大または縮小率補正および平行移動補正
を行う方法である。

【００１５】この方法によれば、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ことができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述した方位置合せ方
法においては、放射線画像中において被写体の構造が複
雑な部分に含まれる特徴的な点を中心としてテンプレー
ト領域を設定するようにしているが、位置ズレを小さく
するためにはこのような特徴的な点として、放射線画像
中において骨と骨とが交わる点、関節、あるいは構造物
が交わる点等のクロスエッジを用いることが好ましいも
のである。

【００１７】本発明は上記事情に鑑み、このようなクロ
スエッジ等の放射線画像中の特徴的な点を精度良く求め
ることができる放射線画像の位置合せ方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１８】

【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、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複数の放射線画像の位置合
せを行う方法において、前記放射線画像のうち１つの放
射線画像をクロス型フィルタによりフィルタリング処理
し、該フィルタリング処理により得られた処理値が所定
値以上となる前記１つの放射線画像上の点を基準点と
し、該基準点を中心としてテンプレート領域を設定し、
該テンプレート領域を前記１つの放射線画像以外の他の
放射線画像にマッチングさせるテンプレートマッチング
を行うことにより、該他の放射線画像において前記基準
点に対応する対応点を求め、前記基準点と該対応点とを
互いに一致させることにより位置合せを行うことを特徴
とするものである。

【００１９】また、前記テンプレート領域の設定を、前
記フィルタリング処理により得られた処理値が所定値以
上となる点であって、かつ該点周辺の前記放射線画像の
濃度値が所定範囲内の値となる点を基準点とし、該基準
点を中心として行うことが好ましい。

【００２０】ここで、クロス型フィルタとは、フィルタ
マトリックスＡi,j の要素をａ= Ａi,j （i=j or i=n-j
-1）、ｂ= Ａi,j （i ≠j and i ≠n-j-1 ）としたとき
ａ≠ｂ（ａ＞ｂ）であるようなフィルタ、あるいはａ=
Ａi,j （i=(n+1)/2 or j=(n+1)/2）、ｂ= Ａi,j （i ≠
(n+1)/2 and j ≠(n+1)/2 ）としたときａ≠ｂ（ａ＞
ｂ）であるようなフィルタ等、フィルタマトリックスの
要素のうち他の値よりも大きいある値の要素がマトリッ
クス内でクロスするように並べられているフィルタをい
う。

【００２１】なおここで、テンプレートマッチングと
は、上述したように１の放射線画像上にテンプレート領
域を設定した場合、このテンプレート領域を他の放射線
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。

【００２２】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。

【００２３】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）などによって分子の積が全て２乗の和とはならず、
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
放射線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 using precisely aligned digital ATS
pictures 」ibid．、1972年 7月c-21巻、715-729 頁に
記載されている。

【００２４】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、重ね合せがズレていると、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ＳＳＤ
Ａ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 registration
」IEEE．Trans ．、1972年 2月c-21巻、179-186 頁に
記載されている。

【００２５】

【作用】本発明による放射線画像の位置合せ方法は、ク
ロス型フィルタにより放射線画像をフィルタリング処理
するようにしたため、例えば放射線画像に含まれる骨と
骨とがクロスする部分や、胸部画像の肺野部と横隔膜と
の境界等の他の部分と比較して濃度が急激に変化してい
るクロスエッジの部分を基準点として容易に検出するこ
とができる。そしてそのような基準点を中心としてテン
プレート領域を設定し、他の放射線画像においてテンプ
レートマッチングを行うようにしたため、各放射線画像
で共通するクロスエッジの部分を基準点に対応する対応
点として容易に求めることができる。

【００２６】また、画像の濃度が低い場合は放射線の量
が少なくフォトンノイズが目立ってしまうため、このよ
うな低濃度の領域に基準点が設定されても、テンプレー
トマッチングを行ったときに他の放射線画像との相関値
が低くなり、位置合せを行う際にずれが生じ易く基準点
としては適当でない。また、放射線画像内の被写体とＸ
線が直接照射されて高濃度となっているすぬけ部との境
界に基準点が設定されると、テンプレートマッチングを
行ったときに他の放射線画像における相関値の分布が尾
根状となり、境界に沿って基準点と対応点とのずれが生
じ易い。したがって、基準点をクロス型フィルタによる
フィルタリング処理により得られた処理値が所定値以上
となる点であって、かつこの点の周辺の放射線画像の濃
度値が低濃度でも高濃度でもない所定範囲内の値となる
点を基準点とすることにより、他の放射線画像との相関
値が低くなる低濃度の部分や、相関値が尾根状となる部
分が基準点として排除されることとなり、求められる基
準点は位置ずれが生じることがない、位置合せに適した
ものとなる。

【００２７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
説明する。

【００２８】図１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放射線撮影装置の概略図
である。この撮影により得られる放射線画像は、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を介して放射線３を発する放射線源２
が配置されている。以上のように、放射線撮影装置１が
構成されている。

【００３０】この放射線源２から発せられた放射線３が
被写体４に照射される。被写体４を透過した放射線3aは
第１の蓄積性蛍光体シート５に照射され、放射線3aのエ
ネルギーの一部が第１の蓄積性蛍光体シート５に記録さ
れ、これによりシート５に被写体４の放射線画像が蓄積
記録される。シート５を透過した放射線3bはさらにフィ
ルタ６を透過し、フィルタ６を透過した放射線3cが第２
の蓄積性蛍光体シート７に照射される。これによりシー
ト７にも被写体４の放射線画像が蓄積記録される。

【００３１】図２は、各蓄積性蛍光体シート５および７
に蓄積記録された放射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の略全面に被写体
４の各放射線画像4a、4bが蓄積記録されている。すなわ
ち、放射線画像4aは上側の蓄積性蛍光体シート５から、
放射線画像4bは下側の蓄積性蛍光体シート７から得られ
た放射線画像となる。

【００３２】図３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放射線画像読取装置お
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１に示す放射線撮影装置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枚ずつ放射線画像読取装置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の放射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の放射線画
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
れている放射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の放射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 は画像処理表示装置30内の内部メモリーに一旦
記録される。

【００３５】この画像処理表示装置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ー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ＣＰＵ
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の放射線画像を表す第
２の画像信号ＳＯ₂ が得られ、この第２の画像信号ＳＯ
₂ も画像処理表示装置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
持する各放射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つの放射線画像の位置合せ方法につ
いて説明する。

【００３９】本発明による放射線画像の位置合せ方法に
おいては、図１における放射線源２に近い位置にある蓄
積性蛍光体シート５より得られた放射線画像4aを図４に
示すように４等分して４つの領域14Ａ，14Ｂ，14Ｃ，14
Ｄを定める。そして各領域について、クロス型のフィル
タを用いて画像をフィルタリング処理してフィルタの出
力最大値を与える点を検出する。

【００４０】ここで、フィルタのマトリクスをＡi,j
（i=1,2,……n 、j=1,2,……n ）としたとき、フィルタ
を表す式は

【００４１】

【数１】

【００４２】となるが、本実施例におけるクロス型フィ
ルタとは、要素ａ＝Ａi,j(i=j or i=n-j-1),ｂ＝Ａi,j
(i ≠j and i ≠n-j-1)としたときにａ≠ｂ（ａ＞ｂ）
であるようなマトリクスをいうものであり、本実施例に
おいては、例えば

【００４３】

【数２】

【００４４】というマトリクスを用いる。

【００４５】このようなクロス型のフィルタを用いるこ
とによって、図４に示すように、肋骨と肋骨とが交わる
クロスエッジのような構造の複雑な部分、すなわち、そ
の周囲の領域からみて極端に濃度が変化する点を検出す
ることができ、本実施例においては４つの点40Ａ，40
Ｂ，40Ｃ，40Ｄを検出することができる。なお、このよ
うなクロスエッジは４つの領域14Ａ〜14Ｄ中に複数存在
するが、本実施例においては各領域においてフィルタの
出力が最大値となった点を基準点40Ａ，40Ｂ，40Ｃ，40
Ｄとして検出するものとする。

【００４６】このようにして４つの基準点40Ａ〜40Ｄが
検出されると、各基準点を中心としたテンプレート領域
を放射線画像4a上に設定する。すなわち、図５に示すよ
うに４等分した各領域14Ａ〜14Ｄに基準点を40Ａ〜40Ｄ
を中心としたテンプレート領域41Ａ〜41Ｄを設定する。

【００４７】次いで各テンプレート領域41Ａ〜41Ｄを放
射線画像4b上において所定範囲内で移動させてテンプレ
ートマッチングを行う。ここで、テンプレートマッチン
グは上述した相関法またはＳＳＤＡを用いて行う。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
以下に記載する対応点の座標を与える。また、ＳＳＤＡ
においても上述したように残差の和が最小となる点が対
応点の座標を与える。

【００４８】このようにしてテンプレートマッチングを
行うことにより、図６に示すように放射線画像4bの４つ
の領域43Ａ〜43Ｄのそれぞれに４つの対応点44Ａ〜44Ｄ
が求められる。

【００４９】次いで、放射線画像4a上における各基準点
40Ａ〜40Ｄの座標を（ｕi ，ｖi ）(i=1〜4)として、ア
フィン変換

【００５０】

【数３】

【００５１】但し、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは係数にしたがっ
て、各対応点（ｘi ，ｙi ）の座標を変換することによ
り第１の放射線画像4aと第２の放射線画像4bとを重ね合
せる。ここで式(3) に基づく座標変換では、第１の放射
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、第１の放射線画像全体を回転移動す
ること、および第１の放射線画像をＸ方向，Ｙ方向に平
行移動すること、のすべてが同時に行われる。

【００５２】ここで、式(3) に含まれる係数Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの求め方について説明する。

【００５３】本発明においては、最小二乗法により係数
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを決定するものであり、まず、基準点
（ｕi ，ｖi ）と対応点（ｘi ，ｙi ）との位置的な誤
差Ｅを、 Ｅ＝Σ（ｕ−ｕi ）² ＋Σ（ｖ−ｖi ）² ＝Σ（Ａ・ｘi −Ｂ・ｙi ＋Ｃ−ｕi ）² ＋Σ（Ｂ・ｘi ＋Ａ・ｙi ＋Ｄ−ｖi ）² …(4) とし、誤差Ｅの二乗誤差を最小にするために式(4) を解
くと、

【００５４】

【数４】

【００５５】となる。よって、式(5) から１次方程式を
解くと、係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは以下のように求められ
る。

【００５６】 Ａ＝［ｄ・（ｅ＋ｆ）−ｂ・i −ｃ・j ］／Δ Ｂ＝［ｄ・（ｇ＋ｈ）＋ｃ・ｉ−ｂ・ｊ］／Δ Ｃ＝［−ｂ・（ｅ＋ｆ）＋ｃ・（−ｇ＋ｈ）＋ａ・ｉ］／Δ Ｄ＝［−ｃ・（ｅ＋ｆ）−ｂ・（−ｇ＋ｈ）＋ａ・ｊ］／Δ 但し、Δ＝ａ・ｄ−ｂ² −ｃ² ａ＝Σ（ｘi ² ＋ｙi ² ），ｂ＝Σｘi ，ｃ＝Σｙi ，ｄ＝Σ ｅ＝Σｘi ・ｕi ，ｆ＝Σｙi ・ｖi ， ｇ＝Σｙi ・ｕi ，ｈ＝Σｘi ・ｖi ，ｉ＝Σｕi ，ｊ＝Σｖi …(6 ) このようにして求められた係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用い
て式(3) により座標変換を行うことにより、各対応点44
Ａ〜44Ｄと基準点40Ａ〜40Ｄとの誤差が最小となるよう
に第２の放射線画像4bを第１の放射線画像4aに略等しく
合せることができる。すなわち、図７に示すように、本
発明の位置合せ方法により55組の放射線画像の位置合せ
を行ったデータでみてみると、基準レベルを｜Ｒ｜＝4.
5 、 max｜Ｒi ｜＝1.00とした場合、すべてのデータが
基準レベル以内、しかも｜Ｒ｜＝3.15、 max｜Ｒi ｜＝
0.7 内に入っており、図８に示す従来の方法による位置
合せ結果と比較して、非常に高精度に位置合せが行われ
ていることがわかる。

【００５７】このようにしてアフィン変換が行われた
後、サブトラクション処理、すなわち画像信号ＳＯ₂ の
位置合せ後の画像信号をＳＯ₂ ′としたとき、 Ｓ１＝Ｗａ・ＳＯ₁ −Ｗｂ・ＳＯ₂ ′＋Ｃ …(7) 但し、Ｗａ，Ｗｂは重み付け係数、Ｃはバイアス分を表
す。

【００５８】により重み付け引き算が行われ、これによ
り２つの放射線画像の差の画像に対応する画像信号Ｓ１
が生成される。この画像信号Ｓ１は画像処理表示装置30
のＣＲＴディスプレイ32に送られ、この画像信号Ｓ１に
基づく可視画像（エネルギーサブトラクション画像）が
ＣＲＴディスプレイ32に再生表示される。なお、本体部
34で実行される上記サブトラクション処理を行う機能
（ハードウェアとソフトウェアとの組合せ）が本発明の
演算ユニットの一例と観念される。

【００５９】なお、上記実施例においては、図１におけ
る放射線源２からみて遠い位置にある蓄積性蛍光体シー
ト７より得られる放射線画像からテンプレートマッチン
グにより検出された対応点をアフィン変換するようにし
ているが、これは以下の理由によるものである。すなわ
ち、図１に示すようないわゆるワンショットで２枚の蓄
積性蛍光体シートに放射線画像を蓄積記録するような場
合は、２枚のシート５，７はフィルタ６を挟んで空間的
に互いに異なる位置に配置されることとなり、これによ
り２枚のシートの放射線源２および被写体４からの距離
が異なり、このため各シート５，７に記録される放射線
画像の寸法が異なり放射線源２からみて遠い位置にある
シート７に蓄積記録される放射線画像4bはシート５に蓄
積記録される放射線画像4aと比較してボケたり、散乱線
が多い画像となる。また、上述したアフィン変換を行っ
た場合、変換された画像については、各画素間は何らか
の補間をする必要があるため多少なりとも画質が劣化す
るものである。したがって、画質のよい放射線画像4aを
アフィン変換し画質を劣化させるよりも、放射線画像4a
と比較して画質が劣る放射線画像4bを変換した方が、結
果として得られるサブトラクション画像の画質が担保さ
れることとなる。したがって、放射線源２からみて遠い
位置にある蓄積性蛍光体シート７から得られた放射線画
像4bをアフィン変換することとしたものである。

【００６０】また、上述した実施例においては、放射線
画像上に４つの対応点を設定してアフィン変換を行うよ
うにしているが、この点の数は３点以上であればいくつ
でもよく、また対応点が多いほど位置合せの精度も向上
するものである。しかしながら、対応点の数が多いと演
算時間が長くなるため、位置合せ精度と演算時間との兼
ね合いから対応点の数を設定するのが好ましい。

【００６１】さらに、上述した実施例においては、エネ
ルギーサブトラクション処理を行うために２つの放射線
画像の位置合せを行うようにしているが、重ね合せ処理
を行うために２つの放射線画像の位置合せを行うように
してもよい。すなわち、図９に示すように図２と同様の
放射線画像撮影装置１においてフィルタ６を用いること
なく２枚の蓄積性蛍光体シート５′，７′に被写体４の
放射線画像を蓄積記録し、蓄積性蛍光体シート５′，
７′から図３に示す放射線画像読取装置により２つの放
射線画像を表す画像信号ＳＯ₁ ，ＳＯ₂ を得、２枚の蓄
積性蛍光体シート５′，７′から得られた放射線画像の
うち、シート７′から得られた放射線画像を上述した実
施例と同様にアフィン変換を施して位置合せを行った
後、重ね合せ処理、すなわち画像信号ＳＯ₂ の位置合せ
後の画像信号ＳＯ₂ ′としたとき、 Ｓ２＝Ｗｃ・ＳＯ₁ ＋Ｗｄ・ＳＯ₂ ′ …(8) 但し、Ｗｃ，Ｗｄは重み付け係数 により、重み付け加算が行われ、これにより２つの放射
線画像の和の画像に対応する画像信号Ｓ２を生成するも
のである。

【００６２】また、上述した実施例においては、式(2)
に示すクロス型フィルタを用いて放射線画像をフィルタ
リング処理しているが、これに限定されるものではな
く、フィルタのマトリクスをＡijとしたときに要素ａ＝
Ａi,j （ｉ＝(n+1) /2 or ｊ＝(n+1) /2）、ｂ＝Ａi,j
（ｉ≠(n+1) /2 and ｊ≠(n+1) /2）としたときにａ≠
ｂ（ａ＞ｂ）である十字型のフィルタを用いるようにし
てもよいものである。

【００６３】このような十字型フィルタとしては、例え
ば

【００６４】

【数５】

【００６５】というようなマトリクスを用いることがで
きる。

【００６６】このような十字型のフィルタを用いること
によって、胸部放射線画像における肺野部と横隔膜とが
交わるような部分を検出することができ、図10に示すよ
うな２つの点を基準点45Ａ，45Ｂとして検出することが
できる。なお、このような点は、放射線画像4a中に複数
存在するが、本実施例においては、フィルタの出力が最
大値となった点を基準点45Ａ，45Ｂとして検出するもの
とする。

【００６７】さらに、上述した実施例においては、放射
線画像の４つの領域14Ａ〜14Ｄにおいてクロス型フィル
タの出力が最大値となった点を基準点として検出するよ
うにしているが、基準点の検出の際、さらに基準点の周
囲の放射線画像の濃度値が所定範囲内にあるもののみを
基準点とし検出するようにしてもよい。すなわち、基準
点の周囲の画像の濃度が低い場合は放射線の量が少なく
フォトンノイズが目立ってしまうため、このような低濃
度の領域に基準点が設定されても、テンプレートマッチ
ングを行ったときに他の放射線画像との相関値が低くな
り、位置合せを行う際にずれが生じ易く基準点としては
適当でない。また、放射線画像内の被写体とＸ線が直接
照射されて高濃度となっているすぬけ部との境界に基準
点が設定されると、テンプレートマッチングを行ったと
きに他の放射線画像における相関値の分布が尾根状とな
り、境界に沿って基準点と対応点とのずれが生じ易い。
したがって、基準点をクロス型フィルタによるフィルタ
リング処理により得られた処理値が所定値以上となる点
であって、かつこの点の周辺の放射線画像の濃度値が低
濃度でも高濃度でもない所定範囲内の値となる点を基準
点とすることにより、他の放射線画像との相関値が低く
なる低濃度の部分や、相関値が尾根状となるすぬけ部と
被写体との境界部分が基準点として排除されることとな
り、求められる基準点は位置ずれが生じることがない、
位置合せに適したものとなる。

【００６８】例えば、上述した実施例においては、放射
線画像の４つの領域14Ａ〜14Ｄにおいて、クロス型フィ
ルタの出力が最大値となった点を中心としてクロス型フ
ィルタの大きさの範囲に含まれる画素（本実施例におい
ては５×５＝25画素）の濃度値が、ＴＨ１＜濃度値＜Ｔ
Ｈ２となる所定範囲に含まれるか否かを画像処理表示装
置30において判断する。そして、濃度値が上記所定範囲
内の値である場合には、その点を基準点として検出する
ものである。一方、濃度値が上記所定範囲内の値でなか
った場合には、濃度値が上記所定範囲内の値でなかった
点を除いて再度クロス型フィルタによりフィルタリング
処理を行い、フィルタ出力が最大値となった点を中心と
して再度上記濃度値の判断を行い、これを濃度値が上記
所定範囲の値となる点が検出されるまで繰り返し行う。
なお、上記所定範囲のしきい値としては、ＴＨ１＝360
ＱＬ，ＴＨ２＝860 ＱＬ程度とすることが好ましい（画
像信号値を０〜1023の10bit とした場合）。

【００６９】このように、濃度の情報をも利用して基準
点を検出することにより、他の放射線画像との相関値が
低くなる低濃度の部分や、相関値が尾根状となる部分が
基準点として排除されることとなり、求められる基準点
は位置合せずれが生じることがない位置合せに適したも
のとなり、より位置合せの精度を向上させることができ
る。

【００７０】さらに、上述した実施例においては、単一
のクロス型フィルタにより放射線画像をフィルタリング
処理するようにしているが、複数種類のフィルタにより
放射線画像をフィルタリング処理するようにしてもよい
ものである。例えば、上述した胸部の放射線画像の場合
には、放射線画像の上半分の領域においては、肩関節あ
るいは肋骨が交差する点を検出するために、式(2) に示
すクロス型フィルタを用い、下半分の領域においては、
肺野と横隔膜との境界を抽出させるために、式(9) に示
す十字型のクロス型フィルタを用いるようにしてもよ
い。

【００７１】また、上述した実施例においては、クロス
型フィルタにより放射線画像をフィルタリング処理し
て、フィルタ出力の最大値を与える点を検出するように
しているが、この点としては例えば、分割された各領域
の中の最大値を表す点、ある所定値以上の点等、いかな
る点を用いてもよいものである。

【００７２】さらに、上述した実施例においては、２つ
の放射線画像の位置合せについて説明しているが、位置
合せを行う放射線画像の数は３枚以上であってもよいも
のである。この場合、３以上の放射線画像のうち、１つ
の放射線画像を上述したクロス型フィルタによりフィル
タリング処理して基準点を求めるようにすればよい。

【００７３】また、上述した実施例においてはクロス型
フィルタとして式(2),(9) に示すフィルタを用いている
が、これに限定されるものではなく、マトリクスの要素
が、交差するようにマトリクスが形成されているもので
あれば、いかなるフィルタを用いることができる。

【００７４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る放射線画像の位置合せ方法は、クロス型フィルタを用
いて放射線画像のフィルタリング処理を行って、放射線
画像中の特徴的な点として、クロスエッジの部分にある
基準点を検出することができるため、この点をテンプレ
ート領域の中心としてテンプレートマッチングを行うこ
とにより、位置ズレの少ない高精度の位置合せを行うこ
とができる。

【００７５】また、基準点の算出の際に、周辺の放射線
画像の濃度値が所定範囲内の値となる点を基準点とする
ことにより、他の放射線画像との相関値が低くなる低濃
度の部分や、相関値が尾根状となる部分が基準点として
排除されることとなり、求められる基準点は位置合せず
れが生じることがない位置合せに適したものとなり、よ
り位置合せの精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるサブトラクションを行う
放射線画像を得る放射線画像記録装置の概略図

【図２】各蓄積性蛍光体シートに蓄積記録された放射線
画像を模式的に表す図

【図３】本発明による放射線画像位置合せ方法を実施す
るための装置を内包した画像読取装置の概略を表す図

【図４】放射線画像を分割して基準対応点を設定した状
態を表す図

【図５】放射線画像にテンプレート領域を設定した状態
を表す図

【図６】他の放射線画像に対応点を設定した状態を表す
図

【図７】本発明による放射線画像位置合せ方法により位
置合せがなされた結果を表す図

【図８】従来の放射線画像位置合せ方法により位置合せ
がなされた状態を表す図

【図９】本発明の実施例による重ね合せを行う放射線画
像を得る放射線画像記録装置の概略図

【図１０】別のクロス型フィルタにより基準点を設定し
た状態を表す図

【符号の説明】

１ 放射線撮影装置 ２ 放射線源 ３ 放射線 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 10 放射線画像読取装置 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 画像処理表示装置 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 40Ａ〜40Ｄ，45Ａ，45Ｂ 基準対応点 41Ａ〜41Ｄ テンプレート領域 44Ａ〜44Ｄ 対応点

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 42/02 Ｂ Ｇ０６Ｔ 7/00 7638−2Ｊ Ａ６１Ｂ 6/00 ３５０ Ｓ 9061−5Ｈ Ｇ０６Ｆ 15/70 ３３０ Ｐ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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複数の放射線画像の位置合せを
   行う方法において、 前記放射線画像のうち１つの放射線画像をクロス型フィ
   ルタによりフィルタリング処理し、 該フィルタリング処理により得られた処理値が所定値以
   上となる前記１つの放射線画像上の点を基準点とし、該
   基準点を中心としてテンプレート領域を設定し、 該テンプレート領域を前記１つの放射線画像以外の他の
   放射線画像にマッチングさせるテンプレートマッチング
   を行うことにより、該他の放射線画像において前記基準
   点に対応する対応点を求め、 前記基準点と該対応点とを互いに一致させることにより
   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】 前記テンプレート領域の設定を、前記フ
   ィルタリング処理により得られた処理値が所定値以上と
   なる点であって、かつ該点周辺の前記放射線画像の濃度
   値が所定範囲内の値となる点を基準点とし、該基準点を
   中心として行う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。