JPH11353464A

JPH11353464A - 補間画像生成装置

Info

Publication number: JPH11353464A
Application number: JP10161566A
Authority: JP
Inventors: Hideya Takeo; 英哉武尾
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】２つの画像の位置合わせにおいて、一方の画
像のアフィン変換後の補間画像にボケや位置ズレが生じ
ないようにする。【解決手段】放射線画像4a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上の領域43Ａ〜43Ｄにおいて
テンプレートマッチングを行い、これにより放射線画像
4b上に対応点44Ａ〜44Ｄを設定する。次いでアフィン変
換より対応点44Ａ〜44Ｄを基準対応点40Ａ〜40Ｄに合わ
せる変換を行って放射線画像4aと放射線画像4bとの位置
合せを行う。アフィン変換後の放射線画像4bについて、
放射線画像4aの各画素点に対応する補間画素における補
間画像信号ＳＯ₂′を３次スプライン補間演算により求
め、この補間画像信号ＳＯ₂′と放射線画像4aを表す画
像信号ＳＯ₁とで重み付け引き算を行い、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を生
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２つの画像の重ね合
せ処理またはサブトラクション処理のために、一方の画
像の位置ズレを補正して補間画像を生成する補間画像生
成装置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
せるため、複数枚の蓄積性蛍光体シートに同一の放射線
画像を撮影（蓄積記録）し、この複数枚のシートを読み
取って得た複数の画像信号を加算処理することにより、
前述の各種ノイズを減少させるようにしたものである。

【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
ートを読み取って２つの画像信号を得、この２つの画像
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】ここで、上述したような放射線画像の重ね
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、２枚（３枚以上の場合もある）の画像の位置合わせ
が必要となる。

【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
間で位置ズレすなわち回転ズレや上下左右方向への平行
移動的な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
いう問題がある。

【００１０】そこで本出願人は、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、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
べき放射線画像の何れか一方をアフィン変換によりデジ
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。

【００１１】ここで、アフィン変換とは、物体を構成す
る各部分の位置関係を保ったまま物体の座標値を処理す
る変換であって、直線を変換しても直線であり，このと
きの線分上の点の比が変わらない、平行な直線は変換後
も平行である、平面は変換後も平面である，すなわち画
像を回転しても捻れ等の変形をせず、拡大してもゆがむ
ことがないという性質を有するものである。

【００１２】また、本出願人は、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
法を提案している（特開平６−１６５０３６号，特開平
７−２６２３４６号参照）。この方法は、位置合せを行
う２つの放射線画像画像から特徴的な関心領域を設定
し、この領域を用いて両放射線画像についてマッチング
を行って各画像に少なくとも２つの対応点を求め、各対
応点が一致するように、一方の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べ
く所定のアフィン変換係数にしたがって各対応点の座標
を変換（アフィン変換）することにより２つの画像を重
ね合わる方法である。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。

【００１３】ここで、上述のようにアフィン変換を行っ
た場合、アフィン変換後の画像の画素点と他方の画像の
画素点とは必ずしも重ならないため、変換された画像に
ついては、他方の画像の画素点に対応する補間画素の画
素値（画像データ）を補間演算により求めて補間画像を
生成し、この補間画像と他方の画像との間で上記加算や
引き算を行なう必要がある。このような補間演算を行う
に際しては、従来「線形補間」或いは「最近傍補間」を
行っていた。

【００１４】例えば図９（ａ）に示すように、Ｘ−Ｙ座
標系における変換前の画素点Sn（Xn，Yn）が位置合わせ
のためにｘ−ｙ座標系における画素点Sn’（xn，yn）に
変換された場合を考える（ｎは任意の画素番号）。Ｘ−
Ｙ座標系で表される画素点は他方の画像の画素点でもあ
る。

【００１５】図から明らかなように、ｘ−ｙ座標系の正
方形格子状に配列されたアフィン変換後の変換済画像の
画素Sn’（xn，yn）はＸ−Ｙ座標系の画素点とは必ずし
も一致していない。したがって、上述の重ね合わせ処理
またはサブトラクション処理を行うには、画素点毎に演
算を行わなければならないので、Ｘ−Ｙ座標系における
他方の画像の画素点に対応する変換済画像の画素値を求
める必要がある。

【００１６】このため、先ず他方の画像の画素点に対応
する補間点Ｐ₀を囲む近傍４点の変換済画像の実在画素
Ｓ_A、Ｓ_B、Ｓ_C、Ｓ_D（正方形格子を構成する単位格
子）における画像データＤ_A、Ｄ_B、Ｄ_C、Ｄ_Dを用い
る。これは補間点Ｐ₀を含む単位格子の正方形マスクを
設定してこのマスク内の標本点の画像データを用いるこ
とを意味する。また、ここで変換済画像の実在画素Ｓ_A
〜Ｓ_B間、Ｓ_C〜Ｓ_D間、Ｓ_A〜Ｓ_C間、Ｓ_B〜Ｓ_D間
のピッチをそれぞれ１とし、補間点Ｐ₀の、画素Ｓ
_A（Ｓ_C）からのｘ軸方向（横方向）の距離がＴｘ、画
素Ｓ_A（Ｓ_B）からのｙ軸方向（縦方向）の距離がＴｙ
であるとする（図９（ｂ）参照）。

【００１７】単純線形補間を行う場合には、まず補間点
Ｐ₀のｘ軸方向の位置に対応する補間点ｘ_P1、ｘ_P2の補
間画像データＱ₁、Ｑ₂を、下記式（１）、（２）の線
形補間の演算により求める。

【００１８】Ｑ₁＝（１−Ｔｘ）Ｄ_A＋ＴｘＤ_B （１）Ｑ₂＝（１−Ｔｘ）Ｄ_C＋ＴｘＤ_D （２）次いで、補間点Ｐ₀のｙ軸方向について補間画像データ
Ｑ₁、Ｑ₂を用いた下記式（３）の線形補間の演算を行
って、補間画像データＱ₀を求める。

【００１９】Ｑ₀＝（１−Ｔｙ）Ｑ₁＋ＴｙＱ₂ （３）以上のような単純線形補間演算を、他の補間画素Ｐにつ
いても同様に適用して、各補間画像データＱ₀を求める
ことができる。

【００２０】また、図９（ｃ）に示すように、補間点Ｐ
₀と実在画素Ｓ_A、Ｓ_B、Ｓ_C、Ｓ_Dを向かい合う２つ
の角の点とする各長方形Ｗ_A、Ｗ_B、Ｗ_C、Ｗ_Dの面積
（Ｗ_A＋Ｗ_B＋Ｗ_C＋Ｗ_D＝１）を重み付け係数とし
て、各実在画素Ｓ_A、Ｓ_B、Ｓ_C、Ｓ_Dの画像データＤ
_A、Ｄ_B、Ｄ_C、Ｄ_Dを、式（４）のように加重平均す
ることにより補間画像データＱ₀を求める方法もある
（特開平１−２３２９３８号参照）。なお、この加重平
均による方法も基本的には線形補間を行うものである。

【００２１】Ｑ₀＝Ｗ_AＤ_A＋Ｗ_BＤ_B＋Ｗ_CＤ_C＋Ｗ_DＤ_D （４）一方、最近傍補間とは、図９（ｄ）に示すように、補間
点Ｐ₀と各実在画素Ｓ_A、Ｓ_B、Ｓ_C、Ｓ_Dとの距離Ｌ
_A、Ｌ_B、Ｌ_C、Ｌ_Dを求め、補間点Ｐ₀と各実在画素
Ｓ_A、Ｓ_B、Ｓ_C、Ｓ_Dとの距離が最小となる実在画素
の画像データを補間画像データＱ₀とするものである。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように線形補間により補間画像データＱ₀を求めると、
補間画像データＱ₀はその周辺の実在画素の略中間的な
値となるため、得られる補間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る。このようにボケた補
間画像と他方の画像との間で上記加算や引き算を行なう
と、結果として得られる重ね合わせ画像やサブトラクシ
ョン画像にもボケが生じ、観察すべき画像が観察に適さ
なくなるという問題がある。

【００２３】一方、上述のように最近傍補間により補間
画像データＱ₀を求めると、補間画像データＱ₀はその
周辺の実在画素の何れかの値となるので得られる補間画
像にボケは生じないが、１画素単位での位置合わせがう
まく行かず、重ね合わせ画像やサブトラクション画像に
アーチファクトが生じるという問題がある。

【００２４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、アフィン変換により座標変換して２つの画像の位
置合わせを行い、一方の画像についての補間画像を生成
し、該補間画像と他方の画像とに基づいて重ね合わせ画
像やサブトラクション画像を生成しても、その画像にボ
ケやアーチファクトが生じないようにする補間画像生成
装置を提供することを目的とするものである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明による補間画像生
成装置は、２つの画像の重ね合わせ処理またはサブトラ
クション処理のために、２つの画像の内の一方をアフィ
ン変換により座標変換して他方の画像と一致させた後、
この一方の画像を担持する画像データについて、他方の
画像の画素点に対応する補間画素の画素値を求める補間
演算手段を備えた補間画像生成装置であって、補間演算
手段が、２次以上の高次関数を用いて補間演算を行うも
のであることを特徴とする。

【００２６】この補間画像生成装置の補間演算手段は、
３次のスプライン補間演算を行うものであるのが望まし
い。

【００２７】上記において「２つの画像」とは、重ね合
わせ処理またはサブトラクション処理の際の位置合わせ
の基準画像（２つの画像の内の他方）とアフィン変換の
対象となる画像（２つの画像の内の一方）とを意味し、
重ね合わせ処理またはサブトラクション処理の対象とな
る画像は２つに限らず３以上であってもよい。３以上の
画像について重ね合わせ処理またはサブトラクション処
理を行う場合には、位置合わせのための基準画像とアフ
ィン変換の対象となる他の各画像が、それぞれ「２つの
画像」となる。

【００２８】

【発明の効果】本発明による補間画像生成装置によれ
ば、アフィン変換後の画像について補間画像を生成する
に際して、２次以上の高次関数を用いて補間演算を行う
ようにしたので、従来のように線形補間により補間画像
を生成するよりもシャープな画像を得ることができ、ま
た、最近傍補間のような１画素単位での位置ズレを生じ
ることがないので、生成した補間画像と他方の画像とに
基づいて重ね合わせ画像やサブトラクション画像を生成
しても、その画像にボケやアーチファクトが生じない。

【００２９】また、補間演算として本出願人が提案して
いる種々の３次のスプライン補間演算を使用することが
できる（例えば、特開平６−１６５０３６号，特開平７
−２６２３４６号，特開平９−５０５１５号等）。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。

【００３１】図１は、後述する本発明による補間画像生
成装置34に使用される放射線画像を記録する装置の一実
施の形態である放射線撮影装置１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。

【００３２】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、この上に被
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、放射線撮影装置１が構成されている。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】図３は、このような放射線画像を読み取る
読取ユニットの一実施の形態である放射線画像読取装置
10、およびアフィン変換により座標変換して画像の位置
合せ処理を行って補間画像を生成する本発明による補間
画像生成装置34の一実施の形態を含み、サブトラクショ
ン処理を行う画像処理表示装置30の斜視図である。

【００３６】画像処理表示装置30には、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、各
種データを記憶する記憶装置33、および補間演算手段，
ＣＰＵや内部メモリ（何れも不図示）が内蔵された補間
画像生成装置34が備えられている。

【００３７】次に、上記のように構成された装置の作用
について説明する。

【００３８】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。

【００３９】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。シート５の光ビーム17が照射され
た箇所からは、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、該輝尽発光光22は
入射端面23a から光ガイド23内に入射し射出端面23b か
ら射出してフォトマル24に受光されてアナログの電気信
号Ｓに変換される。フォトマル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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】以下、本実施の形態における、画像信号Ｓ
Ｏ₁，ＳＯ₂，が表す２つの放射線画像の位置合せ処理
について説明する。

【００４３】本発明による放射線画像の位置合せ処理に
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（特開平７−２６２３４
６号参照）。

【００４４】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、４つの点40Ａ，40Ｂ，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、本実施の形態において
は各領域においてフィルタの出力が最大値となった点40
Ａ，40Ｂ，40Ｃ，40Ｄを検出するものとする。

【００４５】なお、クロス型フィルタに限らず、このよ
うな点としては例えば、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。

【００４６】このようにして４つの点40Ａ〜40Ｄが検出
されると、各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に点40Ａ〜40Ｄを中心としたテ
ンプレート領域41Ａ〜41Ｄを設定する。次いで各テンプ
レート領域41Ａ〜41Ｄを図６に示す放射線画像4b上にお
いてそれぞれ４等分された領域43Ａ〜43Ｄ内で移動させ
てテンプレートマッチングを行う。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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、それぞれの領域において画素自身の積（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 」IEEE．Trans ．、1972年 7月c-21巻、715-
729 頁に記載されている。

【００５０】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多様に移動させて、
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 alg
orithmsfor fast digital image registration 」IEE
E．Trans ．、1972年 2月c-21巻、179-186 頁に記載さ
れている。

【００５１】本実施の形態における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、ＳＳＤ
Ａ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。

【００５２】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。

【００５３】次いで、放射線画像4a上における各点40Ａ
〜40Ｄを基準対応点とし、各基準対応点の座標を（ｕ
i，ｖi）(i=1〜4)として、式（５）に示すアフィン変換
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
の位置合わせを行う。

【００５４】

【数１】

【００５５】ここで式（５）に基づく座標変換では、第
２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２の放射線画像全体を回
転移動すること、および第２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。

【００５６】ここで、式（５）に含まれる係数Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを求めるに際しては、基準対応点（ｕi，ｖi）と
対応点（ｘi，ｙi）との位置的な誤差Ｅの二乗誤差を最
小にする最小二乗法を使用するとよい（特開平７−２６
２３４６号参照）。このようにして求められた係数、
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて式（５）により座標変換を行う
ことにより、各対応点44Ａ〜44Ｄと基準対応点41Ａ〜41
Ｄ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。

【００５７】なお、上述した実施の形態においては式
（５）に示すアフィン変換により位置合せを行うように
しているが、本発明におけるアフィン変換は上記のよう
な例に限定されるものではなく、アフィン変換の一般式
である下記式（６）にしたがって、第１のＸ線画像の各
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との位置合わせを
行うものであれば、いかなる係数により位置合せを行う
ようにしてもよいものである。（アフィン変換係数の算
出方法については、例えば特開平６−１６５０３６号参
照）。

【００５８】

【数２】

【００５９】また、このようにしてアフィン変換が施さ
れた放射線画像4bについて、さらに位置合せの精度を高
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
回または複数回アフィン変換を行なってもよい。この場
合、特開平６−１６５０３６号に記載されているよう
に、２回目以降のアフィン変換に際しては、第１のアフ
ィン変換を行なった第１のＸ線画像におけるテンプレー
ト領域41Ａ〜41Ｄに再度テンプレートマッチングを行
い、或いは特開平７−２６２３４６号に記載されている
ように、前回テンプレートマッチングを行ったときにテ
ンプレート領域41Ａ〜41Ｄがマッチングした領域を含
み、かつ放射線画像4bの４等分された領域43Ａ〜43Ｄよ
りも狭い領域内で、テンプレート領域41Ａ〜41Ｄを放射
線画像4b上で移動させてテンプレートマッチングを行
い、この２回目以降のテンプレートマッチングにより求
められた新たな対応点を、式（５）または式（６）に示
すアフィン変換の各係数にしたがって順次座標変換を行
ってもよい。

【００６０】このようにしてアフィン変換が行われた
後、後述する補間演算により位置合せ後の補間画像信号
ＳＯ₂′が求められ、次いで下記式（７）によるサブト
ラクション処理すなわち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。

【００６１】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。

【００６２】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Ｃ
ＲＴディスプレイ32に再生表示される。

【００６３】次に、上述したアフィン変換後の変換済画
像について、第２の画像の画素点に対応する補間画素の
画素値（画像データ）を補間演算により求めて補間画像
を生成する方法について説明する。本発明においては、
この補間演算の際に２次以上の高次関数を使用する。本
実施の形態においては、３次のスプライン補間演算を行
う。

【００６４】この３次のスプライン補間演算は、上述の
ようにしてアフィン変換により得られた変換済データ
｛Ｄ_k｝（ｘ−ｙ座標系）を各区間ごとに３次関数｛ｆ
_k｝で結び、補間点（Ｘ−Ｙ座標系の画素点に相当す
る）の設定位置におけるｆ_kの値を補間画像データとす
るものである。

【００６５】最初に３次Cubic スプライン補間演算につ
いて説明する。原画像からデジタル的に読み取って得ら
れた、連続する画素Ｘ_k-2，Ｘ_k-1，Ｘ_k，Ｘ_k+1，Ｘ
_k+2，…の画像データ（以下、原画像データともいう）
を図７に示すようにそれぞれＤ_k-2，Ｄ_k-1，Ｄ_k，Ｄ
_k+1，Ｄ_k+2，…とする（ここでは、座標ｘ方向につい
て考える）。

【００６６】ここで、３次のスプライン補間関数は、各
区間Ｘ_k-2〜Ｘ_k-1，Ｘ_k-1〜Ｘ_k，Ｘ_k〜Ｘ_k+1，Ｘ
_k+1〜Ｘ_k+2ごとにそれぞれ設定され、各区間に対応す
るスプライン補間関数をｆ_k-2，ｆ_k-1，ｆ_k，
ｆ_k+1，ｆ_k+2とする。この補間関数はいずれも各区間
の位置を変数とする３次関数である。

【００６７】ここでまず、補間点Ｘ_p（図９のｘ_P1また
はｘ_P2に相当する）が区間Ｘ_k〜Ｘ_k+1の範囲にある場
合について説明する。なお、区間Ｘ_k〜Ｘ_k+1に対応す
るスプライン補間関数ｆ_kは下記式（８）で表される。

【００６８】ｆ_k（ｘ）＝Ａ_kｘ³＋Ｂ_kｘ²＋Ｃ_kｘ＋Ｄ_k （８） Cubic スプライン補間演算においては、スプライン補間
関数ｆ_kは元のサンプル点（画素）を通ることと、その
第１階微分係数が各区間間で連続することが必要とさ
れ、これらの条件から下記式（９）〜（12）を満たす必
要がある。

【００６９】ｆ_k（Ｘ_k）＝Ｄ_k （９）ｆ_k（Ｘ_k+1）＝Ｄ_k+1 （10）ｆ_k′（Ｘ_k）＝ｆ_k-1′（Ｘ_k）（11）ｆ_k′（Ｘ_k+1）＝ｆ_k+1′（Ｘ_k+1）（12）なお、ｆ_k′は関数ｆ_kの第１階微分（３Ａ_kｘ²＋２
Ｂ_kｘ＋Ｃ_k）を表すものである。

【００７０】またCubic スプライン補間演算において
は、画素Ｘ_kにおける第１階微分係数が、その画素Ｘ_k
の前後の画素であるＸ_k-1とＸ_k+1とについて、これら
の画像データＤ_k-1、Ｄ_k+1の勾配（Ｄ_k+1−Ｄ_k-1）
／（Ｘ_k+1−Ｘ_k-1）に一致することが条件であるか
ら、下記式（13）を満たす必要がある。

【００７１】ｆ_k′（Ｘ_k）＝（Ｄ_k+1−Ｄ_k-1）／（Ｘ_k+1−Ｘ_k-1）（13）同様に、画素Ｘ_k+1における第１階微分係数が、その画
素Ｘ_k+1の前後の画素であるＸ_kとＸ_k+2とについて、
これらの画像データＤ_k、Ｄ_k+2の勾配（Ｄ_k+2−
Ｄ_k）／（Ｘ_k+2−Ｘ_k）に一致することが条件である
から、下記式（14）を満たす必要がある。

【００７２】ｆ_k′（Ｘ_k+1）＝（Ｄ_k+2−Ｄ_k）／（Ｘ_k+2−Ｘ_k）（14）ここで、各区間Ｘ_k-2〜Ｘ_k-1，Ｘ_k-1〜Ｘ_k，Ｘ_k〜
Ｘ_k+1，Ｘ_k+1〜Ｘ_k+2の間隔（格子間隔という）を１
とし、画素Ｘ_kからの画素Ｘ_k+1方向への補間点Ｘ_pの
位置をｔ（０≦ｔ≦１）とすれば、式（９）〜（12）お
よび（13），（14）より、ｆ_k（０）＝Ｄ_k＝Ｄ_k ｆ_k（１）＝Ａ_k＋Ｂ_k＋Ｃ_k＋Ｄ_k＝Ｄ_k+1 ｆ_k′（０）＝Ｃ_k＝（Ｄ_k+1−Ｄ_k-1）／２ｆ_k′（１）＝３Ａ_k＋２Ｂ_k＋Ｃ_k＝（Ｄ_k+2−
Ｄ_k）／２したがって、Ａ_k＝（Ｄ_k+2−３Ｄ_k+1＋３Ｄ_k−Ｄ_k-1）／２Ｂ_k＝（−Ｄ_k+2＋４Ｄ_k+1−５Ｄ_k＋２Ｄ_k-1）／２Ｃ_k＝（Ｄ_k+1−Ｄ_k-1）／２Ｄ_k＝Ｄ_k なお、スプライン補間関数ｆ_k（ｘ）は上述の通り、Ｘ
＝ｔなる変数変換をしているため、ｆ_k（ｘ）＝ｆ_k（ｔ）となる。よって、補間点Ｘ_pにおける補間画像データＤ
_pは、Ｄ_p＝ｆ_k（ｔ）＝Ａ_kｔ³＋Ｂ_kｔ²＋Ｃ_kｔ＋Ｄ_k （15）で表すことができる。ここで上記各係数Ａ_k，Ｂ_k，Ｃ
_k，Ｄ_kを式（15）に代入すると、Ｄ_p＝｛（Ｄ_k+2−３Ｄ_k+1＋３Ｄ_k−Ｄ_k-1）／２｝
ｔ³＋｛（−Ｄ_k+2＋４Ｄ_k+1−５Ｄ_k＋２Ｄ_k-1）／
２｝ｔ²＋｛（Ｄ_k+1−Ｄ_k-1）／２｝ｔ＋Ｄ_k となり、これを画像データＤ_k-1，Ｄ_k，Ｄ_k+1，Ｄ
_k+2について整理すると、下記式（16）で表すことがで
きる。

【００７３】Ｄ_p＝｛（−ｔ³＋２ｔ²−ｔ）／２｝Ｄ_k-1 ＋｛（３ｔ³−５ｔ²＋２）／２｝Ｄ_k ＋｛（−３ｔ³＋４ｔ²＋ｔ）／２｝Ｄ_k+1 ＋｛（ｔ³−ｔ²）／２｝Ｄ_k+2 （16）と表すことができる。

【００７４】ここで、原画像データＤ_k-1、Ｄ_k、Ｄ
_k+1、Ｄ_k+2の各係数を補間係数ａ_k-1、ａ_k、
ａ_k+1、ａ_k+2と称する。すなわち、式（16）における
原画像データＤ_k-1、Ｄ_k、Ｄ_k+1、Ｄ_k+2にそれぞれ
対応する補間係数ａ_k-1、ａ_k、ａ_k+1、ａ_k+2は、ａ_k-1＝（−ｔ³＋２ｔ²−ｔ）／２ａ_k ＝（３ｔ³−５ｔ²＋２）／２ａ_k+1＝（−３ｔ³＋４ｔ²＋ｔ）／２ａ_k+2＝（ｔ³−ｔ²）／２となる。

【００７５】以上の演算を各区間Ｘ_k-2〜Ｘ_k-1，Ｘ
_k-1〜Ｘ_k，Ｘ_k〜Ｘ_k+1，Ｘ_k+1〜Ｘ_k+2について繰
り返すことにより、原画像データの全体について原画像
データとは間隔の異なる補間画像データを求めることが
できる。また、座標Ｙ方向についても同様に繰り返し演
算を行うことにより２次元の補間画像データが得られ
る。

【００７６】ところで、上記Cubic スプライン補間演算
は、前述したように元のサンプル点（画素）を通ること
と、その第１階微分係数が各区間間で連続することが必
要とされていて、比較的鮮鋭度の高いシャープな補間画
像（補間により得られる画像）を再生するための補間画
像データを得るものであるが、これに限らず、比較的鮮
鋭度の低い滑らかな補間画像を再生するための補間画像
データを得るＢスプライン補間演算を行ってもよい。こ
のＢスプライン補間演算は、元のサンプル点（画素）を
通ることは必要とされない代わりに、第１階微分係数お
よび第２階微分係数が各区間間で連続することが必要と
され、この条件の下に上記と同様の演算により、原画像
データＤ_k-1、Ｄ_k、Ｄ_k+1、Ｄ_k+2のＢスプライン補
間演算の補間係数ａ_k-1′、ａ_k′、ａ_k+1′、
ａ_k+2′を求めればよい。

【００７７】このように補間画像をより高い鮮鋭度でシ
ャープに再生したい場合はCubic スプライン補間演算を
用い、線形補間よりは鮮鋭度がシャープであるがCubic
スプライン補間演算よりは低い鮮鋭度で滑らかに再生し
たい場合はＢスプライン補間演算を用いればよい。

【００７８】さらに本出願人は、上記Cubic スプライン
補間演算とＢスプライン補間演算とを組み合わせること
によって、補間画像の鮮鋭度をきめ細かく調整すること
を可能とした画像データの補間方法を提案している（特
開平２−278478号参照）が、この方法を本発明に適用す
ることも可能である。この方法は、Cubic スプライン補
間演算の補間係数ａ_k-1、ａ_k、ａ_k+1、ａ_k+2とＢス
プライン補間演算の補間係数ａ_k-1′、ａ_k′、
ａ_k+1′、ａ_k+2′とを重み付けして加算するものであ
り、この重み付けの割合ｓを変更することにより、最も
シャープな鮮鋭度から最も滑らかな鮮鋭度の範囲内の中
間的な所望とする鮮鋭度の補間画像を得ることができ
る。

【００７９】すなわち、Cubic スプライン補間演算の補
間係数をａ_k-1、ａ_k、ａ_k+1、ａ_k+2、Ｂスプライン
補間演算の補間係数をａ_k-1′、ａ_k′、ａ_k+1′、ａ
_k+2′としたときに、重み付けのされた補間係数
ａ_k-1″、ａ_k″、ａ_k+1″、ａ_k+2″を、下記のよう
に設定する。

【００８０】ａ_k-1″＝（１−ｓ）ａ_k-1＋ｓａ_k-1′ ａ_k″ ＝（１−ｓ）ａ_k＋ｓａ_k′ ａ_k+1″＝（１−ｓ）ａ_k+1＋ｓａ_k+1′ ａ_k+2″＝（１−ｓ）ａ_k+2＋ｓａ_k+2′ （ただし、０≦ｓ≦１）このようにして得られた新たな補間係数ａ_k-1″、
ａ_k″、ａ_k+1″、ａ_k+2″に基づいて下記式（27）に
より補間画像データＤ_pを算出する。

【００８１】Ｄ_p＝ａ_k-1″Ｄ_k-1＋ａ_k″Ｄ_k＋ａ_k+1″Ｄ_k+1＋ａ_k+2″Ｄ_k+2（17）さらにまた、本出願人は、１つのスプライン補間演算だ
けで、鮮鋭度調整の自由度が高いスプライン補間演算方
法を提案しているが（特開平９−５０５１５号参照）、
この方法を本発明に適用することも可能である。

【００８２】上記説明は、アフィン変換後の変換済画像
について、第２の画像の画素点に対応する補間画素の画
像データを３次のスプライン補間演算により求めて補間
画像を生成するものについて説明したが、本発明はこれ
に限るものではなく、補間演算の際に２次以上の高次関
数を使用するものであれば、どのような補間方法を使用
してもよい。

【００８３】また、上記説明は同一被写体についての２
つの放射線画像のエネルギーサブトラクション処理に用
いられる補間画像の生成について説明したものである
が、本発明はこれに限るものではなく、時間サブトラク
ション処理や重ね合わせ処理にも同様に適用することが
できる。

【００８４】例えば、図８に示すように図１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、
補間演算により位置合せ後の補間画像信号ＳＯ₂′を求
め、次いで下記式（18）による重ね合せ処理、すなわち
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。

【００８５】Ｓ２＝Ｗｃ・ＳＯ₁＋Ｗｄ・ＳＯ₂′ （18）但し、Ｗｃ，Ｗｄは重み付け係数さらに、上述した実施の形態においては、２つの放射線
画像の位置合せを行うもの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。この場合、３以上の放射線画像のうち、１つの放射
線画像に上述した基準対応点を設定し、他の放射線画像
についてテンプレートマッチングにより対応点を設定
し、各放射線画像の対応点をアフィン変換により基準対
応点に合わせるようにすればよい。

【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】スプライン補間演算について説明する図

【図８】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９】アフィン変換後の画像について、他方の画像の
画素点に対応する補間画素の画素値を補間演算により求
める必要性を説明する図（ａ）、および単純線形補間
（ｂ），加重平均法（ｃ），最近傍補間（ｄ）を説明す
る図

【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 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 記憶装置 34 補間画像生成装置 40Ａ〜40Ｄ基準対応点 41Ａ〜41Ｄテンプレート領域 44Ａ〜44Ｄ対応点 43Ａ〜43Ｄ，45Ａ〜45Ｄ，47Ａ〜47Ｄテンプレートマッ
チングを行う領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの画像の重ね合わせ処理またはサブ
トラクション処理のために、前記２つの画像の内の一方
をアフィン変換により座標変換して他方の画像と一致さ
せた後、前記一方の画像を担持する画像データについ
て、前記他方の画像の画素点に対応する補間画素の画素
値を求める補間演算手段を備えた補間画像生成装置にお
いて、前記補間演算手段が、２次以上の高次関数を用いて補間
演算を行うものであることを特徴とする補間画像生成装
置。
【請求項２】前記補間演算手段が、３次のスプライン
補間演算を行うものであることを特徴とする請求項１記
載の補間画像生成装置。