JPH1156811A

JPH1156811A - 画像補正方法

Info

Publication number: JPH1156811A
Application number: JP9230549A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Takizawa; 将宏瀧澤; Shigeru Watabe; 滋渡部; Tetsuhiko Takahashi; 哲彦高橋
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-03-02
Anticipated expiration: 2017-08-27
Also published as: JP3865887B2

Abstract

(57)【要約】【課題】血流画像を適切にシェーディング補正できる
画像補正方法を提供する。【解決手段】血流を高信号として描出した血流画像を
元に疑似的ＲＦプローブの感度分布画像を求め、これを
もとにシェーディングを補正する際に、まず原画像の高
信号領域の絵素値から所定の閾値を求めるステップ１１
と、原画像中、少なくとも閾値以上の絵素値を、抑制し
て第２の画像を形成するステップ１２と、第２の画像に
低周波通過フィルタを作用させて第３の画像を形成する
ステップ１４とを実行し、高信号領域による影響を排除
した感度分布画像（第３の画像）を求める。次いで第３
の画像を用いて原画像のシェーディングを補正する。ス
テップ１２では、原画像の絵素を、閾値以下ではコント
ラストが高く、閾値以上ではコントラストが低くなるよ
うに絵素値を変換する。これにより、ＭＲＡのように血
管部分が高信号となる場合にも、高信号の影響を受ける
ことなく、適正なシェーディング補正をすることができ
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、画像補正方法に係
わり、特に、核磁気共鳴イメージング装置（以下、「Ｍ
ＲＩ装置」という）において形成されたＭＲ画像のシェ
ーディング補正に適用される画像補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場
を照射することにより、被検体から生じる磁気共鳴信号
を検出し、画像を構成するＭＲＩ装置においては、磁気
共鳴信号を検出するＲＦプローブの感度の空間不均一性
のため、再構成された画像に強いシェーディングが生じ
る場合があることが知られていた。このため、撮影画像
自体から計算した感度分布画像を使って補正する自己シ
ェーディング補正技術が提案されている（American Jou
rnal of Rentogenology, 148; 418-420, February 198
7, Axel等, Intensity Correction in Surface-Coil MR
Imaging.)。この原理は、得られた磁気共鳴画像（ＭＲ
画像）に低周波通過フィルター（ＬＰＦ）を作用させて
擬似的なＲＦプローブの感度分布とし、原画像をこの感
度分布画像で除することにより、シェーディング補正を
するものである。

【０００３】一方、ＭＲＩ装置による計測対象は、被検
体内部の形態に限られず、血流（血管）、機能などを２
次元または３次元的に撮影することができる。特に、Ｍ
ＲＩ装置による血流測定はＭＲアンギオグラフィー（Ｍ
ＲＡ）と呼ばれ、広く普及している。このようなＭＲＡ
の代表的なシーケンスとして、タイムオブフライト（Ti
me-of-Flight: ＴＯＦ）法が知られている（Magnetic R
esonance Imaging. Stark DD等, edited, The C.V.Mosb
y Company, pp108-137, 1988）。

【０００４】このＴＯＦ法の原理は以下のようなもので
ある。即ち、被検体に高周波パルスを短時間、例えば２
０ｍｓ毎に連続して照射すると、照射された領域の組織
に含まれるスピンは飽和状態になる。これに対し、血流
に含まれるスピンは随時その領域から流出し、新たに未
飽和のスピンが流入してくるため、相対的に他の組織よ
り高信号を発生することになる。この流入効果を利用し
て複数のスライスについて撮影を行い、得られた画像を
重ね合わせて投影処理を行えば、血流描画が可能とな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなＭＲＡによ
り得られた画像に前述のシェーディング補正方法を適用
し、原画像にＬＰＦを作用させて疑似的な感度分布画像
を得る場合、血流部分が他の組織に比べて突出して高信
号であるため、正確な感度分布を反映した感度分布画像
を得ることができないという問題があった。従ってこの
ような感度分布画像から得た感度分布曲線を用いて感度
補正係数を求めた場合、血管等の高信号の絵素からの影
響で、感度補正係数にシェーディング以外の要素が含ま
れており、シェーディング補正がうまくいかないという
問題があった。

【０００６】そこで、本発明は、ＭＲＡ等のように高信
号領域を有する画像を、適正にシェーディング補正する
ことができる画像補正方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の画像補正方法
は、濃淡画像のシェーディングを補正する画像補正方法
であって、原画像の高信号領域の絵素値から所定の閾値
を求めるステップと、原画像中、少なくとも閾値以上の
絵素値を抑制して第２の画像を形成するステップと、第
２の画像に低周波通過フィルタを作用させて第３の画像
を形成するステップと、第３の画像を用いて原画像のシ
ェーディングを補正するステップとを含むものである。

【０００８】第２の画像を形成するステップにおける絵
素値の抑制は、例えば各絵素の濃淡情報を非直線的に変
換することにより達成できる。好適には、閾値以下では
コントラストが高く、閾値以上ではコントラストが低く
なるように濃度情報を変換して絵素値を抑制する。この
ような濃度変換関数は、非線形関数であってもよく、ま
たは不連続関数であってもよい。

【０００９】このように、原画像から第３の画像（感度
分布画像）を求める際に、シェーディング以外の要素と
なる高信号領域を抑制することにより、高信号の影響を
受けることなく、適正なシェーディング補正をすること
ができる。

【００１０】本発明の画像補正方法は、通常のＭＲ画像
にも適用できるが、特に、ＭＲＡによる高信号領域を有
する画像の補正に適している。このようにＭＲ画像ある
いはＭＲＡ画像に本発明を適用する場合、上記の第３の
画像はＲＦプローブの感度を示す感度分布画像を意味す
る。この感度分布画像の逆数をとることにより補正係数
を計算することができ、この補正係数を原画像に作用さ
せることによりシェーディング補正した画像が得られ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図を用いて
詳細に説明する。

【００１２】図２は、本発明が適用できるＭＲＩ装置の
ブロック図である。このＭＲＩ装置は被検体の周囲に静
磁場を発生する静磁場発生磁石201と、この空間に傾斜
磁場を発生する重畳して発生させる傾斜磁場コイル202
と、この領域に高周波磁場を発生させる高周波コイル
（ＲＦコイル）203と、被検体が発生する磁気共鳴信号
（ＭＲ信号）を検出するＲＦプローブ204とを備えてい
る。傾斜磁場コイル202はＸ、Ｙ、Ｚの３方向の傾斜磁
場コイルで構成され、傾斜磁場コイル202に電力を供給
する傾斜磁場電源205に接続されている。また、ＲＦコ
イル204は、高周波信号を変調、増幅するＲＦ送信部206
に接続されており、ＲＦプローブは、ＭＲ信号を増幅、
直交位相検波してＡ／Ｄ変換する信号検出部207に接続
されている。信号検出部207は画像信号へと変換する信
号処理部208に接続され、この信号処理部208は画像を表
示する表示部209に接続される。さらに、傾斜磁場電源2
05、ＲＦ送信部207、及び信号処理部208はいずれもパル
ス発生や信号取得のタイミングを制御する制御部210に
接続される。

【００１３】このようなＭＲＩ装置では、制御部210に
よりパルスの発生タイミングを制御されてＲＦ送信部20
6から高周波パルスが発生され、これによりＲＦコイル2
03から高周波磁場が被検体に照射される。これにより静
磁場中に配置された被検体からＭＲ信号が発生し、ＭＲ
プローブ204により受信され、信号検出部207によりデジ
タル信号へと変換される。このデジタル信号は制御部21
0によりタイミングを制御されて取得され、信号処理部2
08で画像データへと変換される。この際、制御部210に
よりタイミング制御され、傾斜磁場電源205を介して傾
斜磁場コイル202から発生された傾斜磁場にはＸ、Ｙ、
Ｚ方向の位置情報が含まれているため、２次元フーリエ
変換等により画像再構成が可能となる。

【００１４】このようにして取得された画像データは表
示部209でＭＲ画像として表示される。この場合、上記
のようなＭＲＩ装置においては、ＭＲ信号を検出するＲ
Ｆプローブの感度に空間不均一性があるため、何ら補正
を施していない原画像はシェーディングを生じている。
従って、一旦取得した原画像のデータを補正することが
一般的であり、補正して得られた画像データが表示部20
9でＭＲ画像として表示される。

【００１５】本発明の画像補正方法はこのようなＭＲ画
像のシェーディングを補正するためのものである。ＭＲ
Ａの代表的なシーケンスであるＴＯＦ法を用いて撮影し
た濃淡画像について、本発明の画像補正方法を適用した
実施例を図１に示すフロー図を参照して説明する。

【００１６】図３は、ＴＯＦ法を用いて撮影した２５６
×２５６絵素の濃淡画像（原画像）である。一般的に画
像の濃度階調は約１０００であり、絵素値の大きいとこ
ろ、即ち高信号領域は白色で、また絵素値の小さいとこ
ろ、即ち低信号領域は黒色で、そして中間的な絵素値を
有するところは灰色で表される。この図では血管部分３
１は高信号領域として白色で、その他の組織３２は中間
的な領域として灰色で、また背景３３は低信号領域とし
て黒色で表わされている。

【００１７】図４は、図３における２箇所の血管部分３
１を含む断面ＡＡ’でのプロファイルである。図４
（ａ）は原画像の絵素値をそのまま表したものであり、
血管部分３１は高い絵素値を有し、組織３２は血管部分
３１の１／５〜１／２の絵素値を有し、背景３３は組織
３２のさらに１／４〜１／２の絵素値を有している。

【００１８】本発明の画像補正方法では、このような原
画像から感度分布画像を求めるに先立って、まず図１の
フロー図に示すように、入力された原画像の絵素値から
閾値を求める（ステップ１１）。この閾値は、閾値以上
の絵素値を抑制するために設定するもので、例えば原画
像中の最大絵素値５１を求め、その一定の割合と定義し
て得ることができる。この割合は、ＭＲＡ画像の場合、
血流信号がおよそその範囲（閾値から最大絵素値の範
囲）に入るように決めることが好ましく、通常３０〜４
０％とすることができる。

【００１９】次にこの閾値に基づき、原画像の中の高信
号の絵素の絵素値を抑制し、それにより第２の画像を得
る（ステップ１２）。抑制の方法として、例えば、閾値
（ｘt）より小さい絵素値の場合には、そのままの絵素
値を用い（式（１））、一方、閾値（ｘt）以上の絵素
値の場合には式（２）の関係により抑制した絵素値を求
めて用いることができる。

【００２０】ｙ＝ｘ（ｘ＜ｘt）（１）ｙ＝ｘt＋（ｘ−ｘt）×α （ｘ≧ｘt）（２）尚、上記式において、ｘは入力された絵素値、ｙは出力
された絵素値、ｘtは閾値、αは、０＜α＜１．０、を
満たす係数を示す。α＝１の場合、入力絵素値ｘの大き
さによらず式（１）で表される直線となり、高信号の抑
制効果がないので、αの値は１未満とする。またα＝０
の場合、入力絵素値ｘが閾値ｘt以上のときは出力絵素
値ｙは一定値（＝ｘt）となるためフラットとなり、式
（１）及び式（２）を示す２つの直線のなす角度が最も
急な角度となり、滑らかな感度分布曲線を得ることがで
きない。従って、できるだけ滑らかな感度分布曲線を得
るという観点から、α＝０は除外することが好ましい。

【００２１】図５は、式（２）においてα＝０．１とし
た場合の絵素値の抑制を、入力絵素値と出力絵素値との
関係として、示したものである。この変換関数は、閾値
６１の前後で傾きの異なる直線で表され、入力絵素値が
閾値６１より小さい場合には傾きが大きく、閾値６１以
上の場合には傾きが小さい。この場合、直線の傾きはコ
ントラストを表し、閾値６１以下ではコントラストが高
く、閾値６１以上ではコントラストが低いことを示す。

【００２２】上記の関係により、図４（ａ）に示す原画
像のプロファイルを変換したものを図４（ｂ）に示す。
血管部分３１の高い絵素値が抑制されていることがわか
る。図３に示す画像の各絵素値について同様な変換を施
すことにより第２の画像を得る。

【００２３】次に、上記のようにして得られた第２の画
像を用いてシェーディング補正する（ステップ１３）。
この段階は以下に示すように、更にいくつかのステップ
からなる。まず、図１に示すように第２の画像を入力と
して、低周波通過空間フィルタ（ＬＰＦ）処理を施して
第３の画像形成する（ステップ１４）。第３の画像は、
ＲＦプローブのおよその感度分布を反映した画像と考え
ることができ、これを用いて原画像の補正をする。

【００２４】このＬＰＦ処理後の感度分布画像の断面Ａ
Ａ’におけるプロファイルを図４（ｃ）に示す。この図
中、実線は本実施例によるものであり、点線は従来のシ
ェーディング補正によるものを併せて示したものであ
る。図示したように、従来、血管部分では突出していた
値が、高信号の絵素値の抑制を施した本実施例では突出
が抑えられ、全体として滑らかなプロファイルが得られ
る。

【００２５】次にこの感度分布画像に対して、例えば絵
素値の逆数を求める演算を施し、これにより補正係数を
計算する（ステップ１５）。更に、この補正係数を用い
て原画像を補正する（ステップ１６）。即ち、感度分布
画像（第３の画像）の各絵素の絵素値をＩh、原画像の
各絵素の絵素値をＩとすると、補正後の各絵素の絵素値
Ｉ'は、Ｉ'＝Ｉ／Ｉh で与えられ、このような演算を各絵素について行う。

【００２６】ここで、背景３３の絵素値は本来的に小さ
いため、感度分布画像においても非常に小さい値とな
り、その逆数を取った場合に補正後の画像は背景が大き
な値となってしまう。これを防止するために、背景につ
いては補正０となるようにマスクを作成しておくことも
できる。

【００２７】このように高信号の影響を除去した適正な
感度分布画像を用いて補正することにより、補正前はシ
ェーディングに埋もれていて明確に描出することができ
なかった画像端部の血管像等も、補正後のＭＲ画像にお
いて明確な描出することができる。

【００２８】尚、上記の実施例では、高信号の絵素の抑
制方法として、式（１）及び（２）の関係により、不連
続的に原画像の絵素値を抑制したものを示したが、抑制
方法はこれに限定されるものではなく、例えば式（３）
のような非線形的関数により抑制することもできる。

【００２９】ｙ＝｛ｘm^k−（ｘm−ｘ）^k｝×（ｘt／ｘm^k）（３）上記式において、ｘは入力された絵素値、ｙは出力され
た絵素値、ｘmは原画像の最大絵素値５１、ｘtは閾値、
ｋは、ｋ＞１．０を満たす係数である。この関数は、出
力絵素値の最大値が閾値となるように原画像の絵素値を
変換し、ｋが大きいほど低信号領域の傾きが大きくな
る。

【００３０】ｋ＝２の場合について、入力絵素値と出力
絵素値との関係を示したものを図５に示す。入力絵素値
の小さい低信号領域では、傾きが大きくコントラストが
高いが、高信号領域にいくに従って傾きが小さくなり、
コントラストが低くなる。このような関数により補正し
た場合にも、図５の場合と同様、適正なシェーディング
補正が行える。

【００３１】図５及び図６に示した変換関数の傾きは、
濃淡画像のコントラストに相当しているため、両者と
も、低信号領域ではコントラストが比較的大きく、高信
号領域ではコントラストが比較的小さい点を共通の特徴
としている。このような特徴の結果、組織部分では低濃
度情報が保存されるが、高信号の血管部分では濃度情報
が圧縮されることになる。このため、高信号の影響を排
除した感度分布を求めることができ、適正なシェーディ
ング補正が可能となる。従って、図５及び図６と同様な
特徴を有する関係であれば、上記２例以外の関係で絵素
値を抑制してもよい。

【００３２】尚、以上の実施例では２次元の画像につい
て説明したが、本発明の画像補正方法は、対象となる画
像が３次元の場合にも適用できる。この場合、スライス
毎に上述したステップ１１〜１６までの補正処理を行
い、補正した２次元のデータを積み重ねた３次元データ
を作成する。補正後の３次元データをもとに、最大値投
影法等の公知の技術により２次元投影図（血管像）を得
ることができる。

【００３３】また、以上の実施例では、感度分布を求め
た後、ステップ１５で補正係数として感度分布画像の絵
素値の逆数を求めているが、差分（Ｉ'＝Ｉ−Ｉh）を求
めて補正することも可能である。更に本発明の画像補正
方法には、従来のシェーディング補正で使用されている
技術も適用することができる。例えば、背景領域につい
て補正０のマスクを用いる代りに、変換関数として極低
信号領域では増加関数となるような関数を用いることも
可能である。

【００３４】また、上記実施例は、血流計測についての
ＭＲＡを用いて説明したが、灌流のイメージング、拡散
係数画像など、特定の高感度領域を有する画像が得られ
るＭＲイメージング方法にも同様に適用できる。

【００３５】さらに、本発明の画像補正方法は、上記実
施例で説明したＭＲ画像への適用に限られず、装置に起
因してシェーディングを有する画像の補正について一般
的に適用できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像補正方
法によれば、原画像の高信号の絵素値を抑制して第２の
画像を形成し、これに基づいてシェーディング補正をす
ることにより、ＭＲＡ画像のように特定の高信号領域を
含むような画像においても、高信号絵素により影響を受
けることなく感度補正係数を計算し、シェーディング補
正を行うことができる。このため、ＭＲＡ等において、
シェーディングに埋もれている画像端部の血管像も明確
に描出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すフロー図。

【図２】本発明を適用するＭＲＩ装置の全体ブロック
図。

【図３】ＭＲＡによる原画像を模式的に示す図。

【図４】本発明による処理を説明する図で、（ａ）は図
３の画像のＡＡ'断面のプロファイル、（ｂ）はその補
正後のプロファイル、（ｃ）は更にＬＰＦ処理後のプロ
ファイル。

【図５】本発明における絵素値の抑制方法の一実施例に
採用される変換関数を示すグラフ。

【図６】本発明における絵素値の抑制方法の他の実施例
に採用される変換関数を示すグラフ。

【符号の説明】

３１・・・・・・血管部分（高信号領域）６１・・・・・・閾値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濃淡画像のシェーディングを補正する画像
補正方法において、原画像の高信号領域の絵素値から所定の閾値を求めるス
テップと、前記原画像中、少なくとも前記閾値以上の絵素値を抑制
して第２の画像を形成するステップと、前記第２の画像に低周波通過フィルタを作用させて第３
の画像を形成するステップと、前記第３の画像を用いて前記原画像のシェーディングを
補正するステップとを含むことを特徴とする画像補正方
法。