JPH10143634A - 円形照射野認識方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円形照射野認識装置において、円形照射野を
有する放射線画像から該円形照射野を認識するに際し、
本来の円形照射野の一部を照射野外領域と誤認識するこ
とを予防する。 【解決手段】 エッジ候補点検出手段22において、照射
野の所定の点から放射状走査により円形照射野の境界で
あると考えられる点、即ちエッジ候補点を検出し、輪郭
抽出手段24において、このエッジ候補点に対して照射野
外部から照射野中心に向かって平滑重視の条件でSNAKES
アルゴリズムを実行して、エッジ候補点に沿う閉曲線を
求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照射野絞りを使用
して撮影された照射野を有する放射線画像、特に詳しく
は、円形照射野絞りを使用して撮影された円形照射野を
有する放射線画像から該円形照射野を認識する方法およ
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
データを得、この画像データ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なわれて
いる。例えば、本願出願人により多数出願されている蓄
積性蛍光体シートを利用した放射線画像記録再生システ
ムもその一つである。

【０００３】記録シートに放射線画像を撮影記録するに
際しては、被写体の観察に必要の無い部分に放射線を照
射することによる人体への弊害およびそれら観察に不要
な部分からの散乱光による画質性能の低下等を防止する
ために、放射線が被写体の必要な部分にのみ照射される
ように照射域を制限する照射野絞りを使用して撮影を行
なうことが多い。

【０００４】照射野絞りを使用して撮影された画像にお
いては、照射野外の領域（以下、照射野外領域という）
は撮影時に放射線がほとんど照射されない領域であるた
め、ＣＲＴに表示される可視画像の照射野外領域の輝度
が高く、またフイルムに再生出力される可視画像の照射
野外領域の濃度が低くなり、可視画像の照射野が如何に
観察適性に優れたものであっても照射野外領域からの光
が目に強く入射されるため非常に見にくいものとなって
しまう。この見にくさを解消するために、本出願人によ
り、照射野外領域に対応する画像データに低輝度もしく
は高濃度（通常は最低輝度もしくは最高濃度）に対応す
るデータ値を割り当てる画像処理方法および装置が提案
されている（特開平３-98174号）。なお、ここで「低輝
度もしくは高濃度」における「低輝度」および「高濃
度」は、それぞれＣＲＴ等の表示画面上すなわち輝度面
上に輝度分布として可視画像を表示する場合およびフイ
ルム等に濃度分布として可視画像を再生する場合の処理
に対して用いられている。

【０００５】このように照射野外領域に処理を施すため
には、各放射線画像について、まず照射野と照射野外領
域とを区別する必要がある。この円形照射野認識の方法
として、例えば、照射野に含まれる所定の点とシート端
部とを結ぶ放射状の複数の線分上に沿った各画素に対応
する画像データに基づいて、照射野の境界上（輪郭上）
にあると考えられるエッジ候補点（輪郭候補点）を上記
各線分について求め、各エッジ候補点を用いて平均位置
およびこの平均位置からエッジ候補点までの平均距離を
求めて平均位置を中心として平均距離を半径とする円の
内部を照射野と認識する認識方法（特開昭63-100437 号
公報参照）や、同様にエッジ候補点を求め、これらのエ
ッジ候補点に沿った線で囲まれる領域を照射野と認識す
る（特開昭63-259538 号公報参照）等の方法が挙げられ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エッジ候補点
を利用した前述の照射野認識方法のうち前者の方法で
は、求められた平均位置が円形照射野の中心に一致しな
い場合には本来の照射野からずれた範囲を照射野として
認識してしまうこととなり、また、照射野が真円である
ことを前提としているため楕円等の照射野認識には適さ
ない。

【０００７】また、放射状走査等により円形照射野境界
のエッジ候補点を検出する場合、検出されたエッジ候補
点が全て本来の照射野境界上にあるとは限らず、例え
ば、照射野における被写体と背景との境界上の点がエッ
ジ候補点として誤って検出されることがある。照射野に
このような誤認識エッジ候補点がある場合に、後者にお
いて開示されている、エッジ候補点に沿った複数の直線
を求めて照射野認識を行う方法を用いると、認識されて
照射野とされる領域が、実際の照射野よりも小さくなり
実際の照射野の一部を照射野外領域と認識してしまうと
いった問題が生じることがある。

【０００８】このように、照射野と認識された領域が実
際の照射野からずれていたり、狭かったり等して実際の
照射野の一部が照射野外領域と認識され、そのまま前述
の画像処理が施されてしまうと、照射野外領域と誤認識
された領域に本来存在していた画像情報が失われる等の
障害となる。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、円形の照射野絞りを用いて撮影された円形照
射野を有する画像から照射野を認識する際に、本来の照
射野を照射野外領域と誤認識することを予防した円形照
射野認識方法および装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の円形照射野認識
方法は、円形照射野絞りを使用して撮影された円形照射
野を有する放射線画像から該円形照射野を認識する円形
照射野認識方法であって、前記円形照射野の境界上の点
と考えられるエッジ候補点を複数求め、複数求められた
前記エッジ候補点に対して平滑重視の条件で動的輪郭抽
出のアルゴリズムを実行して前記円形照射野の境界に沿
う滑らかな閉曲線を求め、該閉曲線を前記円形照射野の
境界とみなして前記円形照射野を認識することを特徴と
するものである。

【００１１】前記動的輪郭抽出のアルゴリズムは、前記
円形照射野の外側から該円形照射野の中心に向かって実
行するものであることが望ましい。

【００１２】本発明の円形照射野認識装置は、円形照射
野絞りを使用して撮影された円形照射野を有する放射線
画像から該円形照射野を認識する円形照射野認識装置で
あって、前記円形照射野の境界上の点と考えられるエッ
ジ候補点を複数求めるエッジ候補点検出手段と、複数求
められた前記エッジ候補点に対して平滑重視の条件で動
的輪郭抽出のアルゴリズムを実行して前記円形照射野の
境界に沿う滑らかな閉曲線を求める動的輪郭抽出手段と
を備え、前記閉曲線を前記円形照射野の境界とみなして
前記円形照射野を認識するものであることを特徴とする
ものである。

【００１３】前記動的輪郭抽手段が、前記動的輪郭抽出
のアルゴリズムを前記円形照射野の外側から前記円形照
射野の中心に向かって実行するものであることが望まし
い。

【００１４】ここで、「円形」とは、真円のみならず、
楕円、その他の曲線で囲まれた凹みのない形状をも含め
たものとする。

【００１５】前記「動的輪郭抽出のアルゴリズム」と
は、抽出する輪郭のモデルとして、所定の変形の傾向に
したがって変形を繰り返す曲線（以下、これを「動的曲
線」という）を仮定して、その輪郭のモデルが対象の輪
郭に近づくように、すなわち動的曲線が変形を繰り返し
て最終的にその対象の輪郭に収束するように変形の傾向
を定めることにより、対象の輪郭を抽出するものであ
る。

【００１６】この動的輪郭抽出アルゴリズムとしてよく
知られているものの１つとしてSNAKES（スネイクス）モ
デルがある。SNAKESモデルは動的曲線のエネルギーを定
義することにより、その曲線の状態を定量的に評価して
変形の傾向を定めようとするものであり、このエネルギ
ーは、動的曲線が対象の輪郭に一致した場合に最小とな
るように定義され、これにより、動的曲線の持つエネル
ギーが最小となる安定状態を見つけることによって対象
の輪郭を抽出することが可能となる。この際、輪郭抽出
処理の速度および正確さは、変形の傾向の定め方に依存
する（例えば、M.Kass, A.Witkin, D.Terzopoulos;"SNA
KES: ACTIVE CONTOUR MODELS" International Journal
of Computer Vision, Vol.1, No.4, pp.321-331, 1988
参照）。なお、この動的輪郭抽出方法には収縮型と膨張
型があり、収縮型とは対象の輪郭外部から対象の輪郭内
部に向けてアルゴリズムを実行せしめて輪郭抽出を行う
ものであり、一方、膨張型とは対象の輪郭内部から対象
の輪郭外部に向けてアルゴルズムを実行せしめて輪郭抽
出を行うものである。この収縮型、膨張型のいずれを採
用するかによって、アルゴリズムを実行させる際に動的
曲線が輪郭内部に入り込んだ状態で安定状態とならない
ように外部エネルギーの与え方を定める必要がある。な
お、ここでは、先に求められたエッジ候補点を対象の輪
郭として採用する。

【００１７】また、「平滑重視の条件」とは、求める閉
曲線、すなわち収束した動的曲線を滑らかにする条件で
あり、特に、本来の照射野に閉曲線の一部が内方に凸状
に侵入することを防ぐ条件である。

【００１８】

【発明の効果】本発明の円形照射野認識方法および装置
によると、予めエッジ候補点を求め、このエッジ候補点
に対して平滑重視の条件で動的輪郭抽出アルゴリズムを
実行し、エッジ候補点に沿う滑らかな閉曲線を求めるこ
とにより照射野の境界を定めて照射野認識を行うため、
エッジ候補点のうち本来照射野であるが誤ってエッジ候
補点とされた点の影響のために動的曲線が本来の照射野
内部で収束してしまうことを予防し、本来照射野である
領域を照射野外領域と誤認識することを防ぐことができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の円形照射野認識方
法および装置の具体的な実施の形態について図面を用い
て説明する。

【００２０】図１は、本発明の円形照射野認識装置の一
実施形態の概略構成を示すブロック図、図２は、図１に
示した円形照射野認識装置を内包した放射線画像再生シ
ステムの一例を示すブロック図である。

【００２１】図示の放射線画像再生システムは、蓄積性
蛍光体シートを励起光により走査して該蓄積性蛍光体シ
ートに蓄積記録された放射線エネルギーを輝尽発光光と
して放出させ、この輝尽発光光を光電変換することによ
り放射線画像の読取りを行う画像読取装置10と、該画像
読取装置10によって読み取られた原画像データＳについ
て照射野を認識し、この画像データＳに対して画像処理
を施す放射線画像処理装置100 と、該画像処理装置100
で処理された画像データＳ’に基づいて可視画像を表示
するＣＲＴ等の画像表示装置50とからなる。なお、ここ
で照射野は円形絞りを用いて撮影された円形照射野であ
る。

【００２２】放射線画像処理装置100 は、入力された原
画像データＳを用いて放射線画像の円形照射野を認識す
る円形照射野認識装置20と、該円形照射野認識装置20に
より認識された照射野の画像データＳ₁ に対して周波数
処理を施す周波数処理手段42と、照射野外領域の画像デ
ータＳ₂ に対して画像データ変換処理を施すデータ変換
処理手段44、周波数処理手段42によって処理された画像
データＳ₁'およびデータ変換処理手段44によって処理さ
れた画像データＳ₂'に階調処理を施す階調処理手段46か
らなるデータ処理部40とを備えるものである。

【００２３】本発明の円形照射野認識装置20は、詳しく
は画像読取装置10から原画像データＳが入力され、該原
画像データＳに基づいて照射野のエッジ候補点を検出す
るエッジ候補点検出手段22と、該エッジ候補点検出手段
22により求められたエッジ候補点に対して動的輪郭抽出
方法の一形態であるSNAKESアルゴリズムを実行して照射
野境界を定める輪郭抽出手段24とからなる。

【００２４】以下に、本放射線画像処理再生システムの
作用について説明する。

【００２５】まず、蓄積性蛍光体シートから画像読取装
置10によって画像の読取りが行われ、読み取られた画像
データはデジタル化されて原画像データＳとして放射線
画像処理装置100 に入力される。入力された原画像デー
タＳに基づき、円形照射野認識装置20において以下のよ
うにして照射野が認識される。

【００２６】本発明の円形照射野認識装置20は、蓄積性
蛍光体シートに記録された放射線エネルギーを放出させ
て画像の読取を行う画像読取装置10からデジタル化され
て入力された原画像データＳを用いて、先ずエッジ候補
点検出手段22においてエッジ候補点を検出する。このエ
ッジ候補点の検出方法には種々の方法があるが、本実施
の形態においては、照射野に含まれる所定の点からシー
ト端部に向かう放射状の複数の方法に沿った画像データ
に対して微分処理を行って求める方法を採用する。ここ
で微分の方法は、１次元の１次微分でも高次の微分でも
よいし、また２次元の１次微分や高次の微分でもよい。
また、離散的に標本化された画像の場合、微分するとは
近傍に存在する画像データ同志の差分を求めることと等
価である。具体的には、図３に示す方向Ｄ₁ に沿って微
分処理し、以下同様に方向Ｄ₂,Ｄ₃,・・・Ｄ_n に沿って
微分処理する。これら複数の方向Ｄ₁ 〜Ｄ_n は、蓄積性
蛍光体シート101 の中心Ｏからシート端部に向かう放射
状の方向であり、本例では各方向Ｄ₁ 〜Ｄ_n は、例え
ば、64方向程度設定する。このような微分処理を行うこ
とにより、前述した差分が求められる。すなわち、照射
野についての画像信号のレベルは、照射野外領域につい
ての画像信号のレベルに比べて明らかに高い値をとるの
で、ある方向Ｄ_i に沿った画像信号Ｓの値は、図４
（ａ）に示すような分布を示す。したがって上記差分の
値は図４（ｂ）に示すように、照射野境界で大きく変化
する。そこで、例えば、この差分の絶対値が最大値を取
る点、あるいはこの差分が所定の閾値を超える全ての
点、さらにはこの閾値を超える点のうちで最もシート中
心Ｏに近い（あるいは遠い）点を検出する等して、エッ
ジ候補点を求める。

【００２７】上述のようにして求められたエッジ候補点
に対して、輪郭抽出手段24において動的輪郭抽出のアル
ゴリズムを実行する。動的輪郭抽出方法としては、既述
したSNAKESモデルを適用する（図５参照）。

【００２８】このSNAKESモデルは、動的曲線のエネルギ
ーを定義することによりその曲線の状態を定量的に評価
するものである。このエネルギーは、動的曲線が対象の
輪郭に一致した場合に最も小さくなるように定義される
ものであり、これにより、動的曲線の持つエネルギーが
最小となる安定状態を見つけることによって対象の輪郭
を抽出することが可能となる。またこのエネルギーは、
動的曲線の状態に対応して定義される複数のエネルギー
の総和として定義される。動的曲線の状態に対応して定
義されるエネルギーとは、例えば、動的曲線自体の性質
に基づいて定義されるエネルギーや、動的曲線が外部か
ら受ける制約に基づいて定義されるエネルギーなどをい
う。

【００２９】動的曲線の持つエネルギーＥ_snake は、一
般に、動的曲線上の点を動的曲線上の所定の点からの曲
線に沿った距離に対応する媒介変数ｓを用いて ｖ(s) ＝(x(s),y(s)) のように表記するものとして、次のような式で記述され
る。

【００３０】

【数１】

【００３１】内部エネルギーＥ_int は、動的曲線自体の
性質を評価するものである。従来、この性質は「滑らか
さ」として評価されており、内部エネルギーはスプライ
ンエネルギーとも呼ばれている。内部エネルギーは、動
的曲線が滑らかであるほど小さい値となるように規定さ
れるものであるため、この内部エネルギーが小さくなる
ように変形を行えば、動的曲線はより滑らかになる。内
部エネルギーは、次のような式で記述される。

【００３２】Ｅ_int ＝｛ｗ_sp1 ×｜ｖ_s (s) ｜² ＋ｗ
_sp2 ×｜ｖ_ss(s) ｜² ｝／２ （但し、 ｖ_s (s) ＝ dv(s)／ds，ｖ_ss(s) ＝ d² v(s)
／ds² ，ｗ_sp1 ，ｗ_sp2 は各項の重みづけを表すパラメ
ータである） 画像エネルギーＥ_image は動的曲線が画像から受ける影
響を評価するものであり、従来から「濃度勾配」が利用
されている。これは、輪郭付近は他の部分に比べて濃度
勾配が急であることに着目したものである。画像エネル
ギーは、濃度勾配が急なところほど小さくなるように規
定されており、これにより、動的曲線は変形とともに輪
郭に引き寄せられることとなる。画像エネルギーは、次
のような式で記述される。

【００３３】Ｅ_image ＝ｗ_grad×｛−grad² Ｉ(x,y) ｝ （但し、 Ｉ(x,y) は (x(s),y(s))における画像濃度，
ｗ_gradは重みづけを表すパラメータである） 外部エネルギーＥ_ext は、人の手により意図的に与えら
れる制約を評価するものであり、一般には各画像に特化
したポテンシャル場などが用いられている。外部エネル
ギーは、上記２つのエネルギーと同様、エネルギーが小
さくなるように動的曲線を変形すれば輪郭に近づくよう
に規定されるものであるが、設計事項として任意に規定
し得るものであり、このアルゴリズムを照射野内部から
外側に向けて実行する場合は動的曲線が本来の照射野内
部で安定状態とならないように定められ、照射野外部か
ら内側に向けて実行する場合は動的曲線が照射野内部に
入り込まないように定められる。

【００３４】照射野外部から内側に向けてアルゴリズム
を実行する場合、具体的には、図５（ａ）に示すよう
に、設定されたエッジ候補点に対して蓄積性蛍光体シー
ト101の端部にｎ個のノード（node）を持つ初期SNAKES
を定義し、収縮繰り返し処理により収束するまで収縮を
行ない、同図（ｂ）のように収束したときのnodeを結
び、この領域の内部を照射野とみなす。なお、設定する
ノードの数が多ければ多いほど滑らかな照射野境界が求
められる。

【００３５】以上のようにして照射野認識がなされ、照
射野の画像データＳ₁ および照射野外領域の画像データ
Ｓ₂ がそれぞれデータ処理部40の周波数処理手段42およ
びデータ変換処理手段44に送られる。

【００３６】周波数処理手段42においては、照射野の画
像データＳ₁ に対して必要に応じて適切な周波数処理が
施される。適切な周波数処理は、画像情報に基づいて行
っても良いし、別途使用者が指示することとしてもよ
い。

【００３７】一方、データ変換処理手段44においては、
照射野外領域の画像データＳ₂ に対してデータ変換処理
を行う。照射野外領域は撮影時に放射線がほとんど照射
されない領域であるため、ＣＲＴに表示される可視画像
の照射野外領域の輝度が高く、またフイルムに再生出力
される可視画像の照射野外領域の濃度が低くなり、可視
画像の照射野が如何に観察適性に優れたものであっても
照射野外領域からの光が目に強く入射されるため非常に
見にくいものとなってしまう。このデータ変換処理手段
44においては、この問題を解消するため、照射野外領域
の画像データＳ₂ を低輝度（高濃度）に変換する。この
データ変換の方法は特に限定されるものではないが、例
えば、前述した特開平３-98174号等に開示されている方
法を用いて行う。

【００３８】画像データ処理部44において変換処理され
た画像データＳ₂'および周波数処理手段42において処理
された画像データＳ₁'は階調処理手段46において階調処
理が施され、処理済画像データＳ’として画像表示装置
50に出力され可視画像として観察に供される。

【００３９】本発明の円形照射野認識方法および装置を
用いて円形照射野を認識することにより、本来の円形照
射野内部に侵入しない照射野境界を定めることができる
ため、本来必要な画像情報が存在する照射野の一部を照
射野外領域として認識してしまうことに伴う弊害を予防
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の円形照射野認識装置の一実施形態の概
略構成を示すブロック図

【図２】図１に示した円形照射野認識装置を内包した放
射線画像再生システムの概略構成を示すブロック図

【図３】放射線画像上で画素信号の微分処理施す方向を
示す図

【図４】微分処理を用いたエッジ候補検出方法を説明す
る図

【図５】本発明のSNAKESを用いた円形照射野認識方法を
示す図

【符号の説明】

10 画像読取装置 20 円形照射野認識装置 22 エッジ候補点検出手段 24 輪郭抽出手段 40 データ処理部 42 周波数処理手段 44 データ変換処理手段 46 階調処理手段 50 画像表示装置 100 放射線画像処理装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形照射野絞りを使用して撮影された円
   形照射野を有する放射線画像から該円形照射野を認識す
   る円形照射野認識方法であって、 前記円形照射野の境界上の点と考えられるエッジ候補点
   を複数求め、 複数求められた前記エッジ候補点に対して平滑重視の条
   件で動的輪郭抽出のアルゴリズムを実行して前記円形照
   射野の境界に沿う滑らかな閉曲線を求め、該閉曲線を前
   記円形照射野の境界とみなして前記円形照射野を認識す
   ることを特徴とする円形照射野認識方法。
2. 【請求項２】 前記動的輪郭抽出のアルゴリズムは、前
   記円形照射野の外側から該円形照射野の中心に向かって
   実行するものであることを特徴とする請求項１記載の円
   形照射野認識方法。
3. 【請求項３】 円形照射野絞りを使用して撮影された円
   形照射野を有する放射線画像から該円形照射野を認識す
   る円形照射野認識装置であって、 前記円形照射野の境界上の点と考えられるエッジ候補点
   を複数求めるエッジ候補点検出手段と、 複数求められた前記エッジ候補点に対して平滑重視の条
   件で動的輪郭抽出のアルゴリズムを実行して前記円形照
   射野の境界に沿う滑らかな閉曲線を求める動的輪郭抽出
   手段とを備え、 前記閉曲線を前記円形照射野の境界とみなして前記円形
   照射野を認識するものであることを特徴とする円形照射
   野認識装置。
4. 【請求項４】 前記動的輪郭抽出手段が、前記動的輪郭
   抽出のアルゴリズムを前記円形照射野の外側から前記円
   形照射野の中心に向かって実行するものであることを特
   徴とする請求項３記載の円形照射野認識装置。