JPS59214433A - 人工信号エツジ識別・選択信号処理操作を行なう多重測定雑音低減装置 - Google Patents

人工信号エツジ識別・選択信号処理操作を行なう多重測定雑音低減装置

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JPS59214433A
JPS59214433A JP59032254A JP3225484A JPS59214433A JP S59214433 A JPS59214433 A JP S59214433A JP 59032254 A JP59032254 A JP 59032254A JP 3225484 A JP3225484 A JP 3225484A JP S59214433 A JPS59214433 A JP S59214433A
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Leland Stanford Junior University
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大雑把に言って、Ｘ線システムのような結像
システムに関するものであり、一層詳しくは、複数の測
定値から導いた映像の処理に関するものである。
多くの結像応用分野では、映像は複数の測定値の重みつ
き合計として構成される。最も基本的な例としては、Ｘ
線結像分野における最新の開発例がある。ここで、測定
値というのは、種々のエネルギあるいは時間またはそれ
ら両方についてのものである。これらの測定値は組合わ
されて特定の具体物を表わす選択像を与える。
一例として、ｒｓｃｉｅｎｃｅＪ　１９８１年の第２１
４巻７６１〜７６５頁に掲載されているＣ、Ａ、Ｍｉｓ
ｔｒｅｔｔａ、’Ａ、、Ｂ、Ｃｒｕｍｍｙ共’４ｒＤｉ
ａｇｎｏｓｉｓ　　ｏｆ　　Ｃａｒ’ｄｉｏｖａｓｃｕ
ｌａ、ｒ　　　Ｄｉｓｅａｓｅ　　　ｂｙＤｉｇｉｔａ
ｌ　　　５ｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ　　　Ａｎｇｉｏｇｒ
’ａｐｈｙＪに記載されているようなディジタル式Ｘ線
撮影法を用いる一時減法技術がある。ここでは、血管に
ヨウ素を注入する前後に１１だ４１１１定植を減算して
血管だけの映像を得ている。別の例としては、ｒＭｅｄ
ｉｃａｌ　　ＰｈｙｓｉｃｓＪ　１９８１年第８巻第６
５９〜６６７頁に掲載されているり、Ａ、Ｌｅｈｍａｎ
ｎその他の共著ｒＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　　Ｉｍａｇ
ｅＣｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　　ｉｎ　　Ｄｕａｌ　　Ｋ
ＶＰ　　Ｄｉｇｉｔａｌ　　Ｒ，ａｄｉｏｇｒａｐｈＶ
Ｊに記載れているようなエネルギ選択式Ｘ線撮影法があ
る。ここでは、種々のエネルギについて得た測定値を組
合わせて特定の物体を強調あるいは除去している。第３
の例としては、ｒＰｈｙｓｉｃｓ　　ｉｎ　　Ｍｅｄｉ
ｃｉｎｅ　　＆　　Ｂｉｏｌｏｇｙ］１’９７６年第２
１巻第７３３〜７４４頁に掲載されているＲ、Ｅ、Ａｌ
ｖａｒｅｚ、Ａ、Ｍａｃｏｖｓｋｉ共著ｒＥｎｅｒ、ｇ
ｙ−３ｅｌｅ、ｃｔｉｖｅ　　　　Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕ
ｃｔｉｏｎｓ　　　　１ｎＸ−ｒａｙ　　　Ｃｏｍｐｕ
ｔｅｒｉｚｅｄ　　　Ｔ。
ｍ’ｏｇｒａｐｈｙ」に記載されているようなエネルギ
選択式コンピュータ断層撮影法かある。ここでは、細組
かの測定を２種のエネルギ・スペクトルについて行ない
、無ひずみ′復元を杓なって各区域の原子番号および密
度を描く。第４の例として、１９８１年５月５日出罪の
米国出ｊ卯６−２６０６９４やｒＲａｄｉ　ｏ　ｌｏｇ
ｙＪ　１９８１年第１４１巻第８２８〜８３１頁に掲載
されているＷ　、　Ｒ、Ｂ　ｒ　ｏ　ｄ　ｙ著ｒＨｙｂ
ｒｉｄ　　５ｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ　　ｆｏｒ　　Ｉｍ
ｐｒｏｖｅｄ　　Ｉｎｔｒａｖｅｎｏｕｓ　　Ａｒｔｅ
ｒｉｏｇｒａｐｈｙ」に記載されているハイブリット減
法がある。ここでは、ヨウ素の注入前後に２重のエネル
ギ測定を行なう。各２重エネルギ対を用いて軟質組織を
除去する。こうして得た減算血管映像は軟質組織の動き
がない。
いずれにしても、多数の測定値を組合わせて特定の物体
の性り′↓を選択する場合、結果的に得た５ＮＲ（信”
ｉ　Ｍ　’Ａ音比）は非選択映像に比べて少ない。した
かって、特定の物体を選択することによって疾病過程の
可視化を改善するこれら種々の処理技術はＳＮＨの低減
についての欠点を持つ。
このＳＮＨの低減は疾病部位を可視化する能力と対立す
るものである。
ハイブリッド減法その他の多重測定システムのＳＮＲを
改善するシステムがＡ　、　Ｍ　ａ　ｃ　ｏ　ｖ　ｓ　
ｋｌによって開発されたが、これは１９８２年９月７　
Ｂに出願された米国＃！ｆ許出願４１５，３３４ｒＭｕ
ｌｔｊｐｌｅ　　ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＮｏｉｓｅ　
　Ｒｅｄｕｃｉｎｇ　　ＳｙｓｔｅｍＪに開ノＪ＼され
ている。種々の条件下で成る対象物について一連の測定
が行なわれる。測定値は組合わされてこの対象物の成る
特定の局面を選択する。
次に、同じ測定値を種々の重みにおいて組合わせ、所望
の選択を行なうことなく低雑音映像を得る。この改良選
択映像は、それの低周波数成分と低雑音映像の高周波数
成分とを用いて選択映像を低Ｈ音映像と組合わせること
によって形成される。高周波数成分の適切な振幅を確保
するため、これらの成分に、たとえば１選択映像の導関
数対低雑音映像の導関数の比で重みをつける。この場合
、非線形限界値を用いる。この比は高周波数成分の正し
い振幅の指標となるが、当てにはならない。Ｍ　ａ　ｃ
　ｏ　ｖ　ｓ　ｋ　ｉシステムの限界の１つは、低雑音
信号による異質信号（ここでは「人工に号」と呼ぶ）の
導入である。
本発明はＭ　ａ　ｃ　ｏ　ｖ　ｓ　ｋ　ｉシステムの改
良をＩ］的とする。この改良により、Ｍ　ａ　ｃ　ｏ　
ｖ　ｓ　ｋ　ｉシステムでは抑Ｒｎｌできない１−１立
った人下信じエツジを除去できる。簡単に言えば、映像
信号内にある人工信号エツジの位置が識別され、ディス
プレイ信号がＭ　ａ　ｃ　ｏ　ｖ　ｓ　ｋ　ｉ雑音低減
システム（ＮＲ３）信号から初期選択信号Ｓあるいはそ
れから導いた信号に切換えられる。好ましい実施例Ｃは
、人工信号エツジは、水平、垂直方向において複数の微
分演算器に人工映像信号を通して空間的な勾配ヘクトル
の２つの成分を得、次に各ポイントで勾配の大きさを測
定することによって識別される。この大きさを次に限界
値検出器に与える。いくつかのエツジか関係するので、
比較的大きな限界値を用いる。この限界値を越えたとき
、したかって、ＮＲ３信吟信号立った人工信号エツジが
あることが示されるとき、選択信号Ｓあるいはそれから
４かれて信号をティスプレィに与える。
したがって、本発明の目的は目立った人工信号を除去す
る多重測定雑音低減システムである。
本発明の別の目的は多重測定雑音低減システムにおける
映像を改善する方法である。
本発明のまた別の目的は映像信号内の人工信号のエツジ
位置を検出し、検出位価で人工信号を持たない信号に切
換えることである。
本発明およびその目的、特徴は、図面に関連した以下の
説明から最も容易に明らかとなろう。
図面を参照して、第１図は可変電圧電源３によって電力
の供給を受けるＸ線ｖ８を包含するＸ線システムのブロ
ックダイアグラムである。Ｘ線は対象物、通常は人体を
通過して伝えられる。伝達されたＸ線はＸ線検出器４、
たとえば、蛍光倍増管、ＴＶ左カメラ−次元あるいは二
次元列のシンチレータなどに受は取られる。映像信号５
は記憶システム６に与えられ、ここには複数の像９．１
０．１１．１２などを格納し得る。
一時減法では、第１の像９が格納される。注射器２を用
いてコントラスト剤を注入後、第２の像１０が格納され
る。これらの像を続く処理システムで使用する。エネル
ギ選択システムでは、像９．１０．１１．１２などが種
々のアノード電圧３に対応する種々の値のビーム・工２
、ルキで格納される。２重エネルキ・システムては、２
種類の電圧を用いる。さらに、種々のＸ線ビーム◆フィ
ルタ（図示せず）を加えることもある。
先に述へたＢ　ｒ　ｏ　、ｄ　ｙのハイプリント鍼法シ
ステムでは、２種類の電圧でのａｌｌｌ　ｙかコンｉ・
ラスト剤の注入前に行なわれる。これらの測定値は９、
工０として格納される。コントラスト 後、同じ２種類の電圧で２回の付加的な測定が行なわれ
、その測定値が１１．１２として格納される。これら４
つの測定値を次に処理して注射器２からのコントラス］
・剤によって不透明化された血清の低竹音映像を得る。
第２１／１を参照して、線９．１０．１１．１２は、成
る対象物の一連のＸ線Ｗｉｌｌ定価を表わしており、ト
述のＭａｃｏｖｓｋｉシステムに従って処理される。こ
れらの信号は、たとえば、透視システムにおけるＴＶカ
メラの出力からイ１４ることかできる。この透視システ
ムでは、一連の映像か、たとえは、磁気ディスクあるい
はンリンドステート・フレーム・メモリに形成、格納さ
れる。これらの（Ａ　’４は、異なった光子エネルギ中
スペクＩ・ルによってｍるか、あるいはコントラスト剤
の注入の前後に１１１だＸ線映像を表わすことができる
。
般に、多重測定を行なって特定の物体の隔Ｎ１あるいは
除−１（を行なう。成る簡単な例では、ヨウ素コントラ
スト剤の注入の前後に得た測定値を鍼ｑすることによっ
て血管映像の隔離を行なう。他の例では１種々のＸ線光
子エネルギ・スペクトルて測定を行ない、これらの測定
値を組合わせて特定の物体を除去あるいは強調する。
重みつき加（至）器１３が′Ａ１１ｌ定イ１ηを選ひ、
所望物体の性質を含む選択信号１７を発生する。しかし
ながら、この信号１７は比較的貧弱なＳ　Ｎ　Ｒを持っ
ていることが多い。重みつき合ら１は、通常、信号を縮
小する負の重みを伴なう。しかしなから、各独立しγこ
測定値の雑音可変条件数が加わって大きな可変条件数、
したかつて、低いＳＮＲを与える。このＳＮＲは、帯域
幅を減する低域フィルタ１５を使用してかなり改善でき
る。しかしながら、この雑音低減のために解像度が低減
するという犠牲を払わなければならない。本発明の主目
的は、雑音を低減しながら、高周波情ｔＶ源を用いて解
像度を回復させることにある。
信号９．１０．１１．１２は重みつき加３つ構造１４に
も与えられる。これらの重みは映像の成る特定の成分に
ついての信号対雑音比を最大にするように選択し得る。
たとえば、血管結像の場合、これらの重みは、ヨウ素コ
ントラスト剤についての信は対剥１音比を最大にするよ
うに選定される。
これにより、重みつき加算構造１３についての差冗かは
っきりする。重みはヨウ素を隔離し、種々の組織成分を
除去するように選定される。理想的には、ＳＮＲを最大
にする重みは、間に入った組織によって種々の映像部分
で異なる。したがって、これらの千みは信号を操作する
につれて変化することになるニジかしながら、簡略にす
るために１屯みは一″定とし、平均ＳＮＲを最大にして
性能面での悪化を比較的少なくしてもよい。
高いＳＮＲ重みつき合８１．信号１８が高周波数成分を
抽出する高域フィルタ１６にケーえられる。この高域フ
ィルタの好ましい実施例は低域フィルタ１５の相補要素
である。こうして、正規化伝送（ｉＴｔ号の合旧は当該
周波数の合計に等しくなる。これらのフィルタは、いず
れも、周波数領域において実施されるか、あるいはたた
み込み関数として実施され得る。
合成器２１が低周波数映像すなわち信号１９を高周波数
映像すなわち信号２ｏと組合わせて処理映像２２を得、
これをディスプレイ２３に表示する。信号１９は濾波作
用のために低雑音なので、処理信号２２は所望信号のう
ちの低雑音のものとなり、完全な帯域幅すなわち解像度
を有する。
映像内の人工信号の程度は合成器２１の性質に依存する
。簡略化のために、合成器２１をり１なる加算器として
もよい。ここで、所望選択映像は必要な低雑音および高
解像度を持つことになる。しかしなから、信号２０は望
ましくない構造の高周波数成分を含んでいる。たとえば
、血信映像において、信号２０は、骨や種々の軟質組織
臓器、運動人工信号のような望ましくない構造のエツジ
を含んでいる。しかしながら、これらは工・ンジだけな
ので、熟練した放射線技師であれは、それを無視し、血
管に注意を集中することができる。
このシステムは、特に、先に述へたハイブリッド減法シ
ステムに応用できる。加算器１３が４つの信号に重みを
つけてヨウ素以外の何かを除去する、と共に、軟質組織
運動天下信号を減算すると仮定する。たとえは、加算器
１４は、軟質組織運動人１゛信ぢについてに関係なく低
雑音一時城法を行なうようにイ菖けに重みをつけること
ができる。これは、ヨウ素の注入前には低エネルギ信号
に対して大きな正の重みを使用し、ヨウ素成分の少ない
高エネルギ侶弓−に対してはもっと小さい正の重みを使
用することによって達成できる。これらの重みはヨウ素
社入後に得た測定値については逆になり、ヨウ素以外の
何かについて一時減算を行なう。
この場合、運動がないときには、１９．２０を加算する
と、完全な解像度を持つ所望の隔離血管信号が形成され
ることになる。軟質組織の存在下では、信号１９はハイ
ブリッド減法について先に述へた用途において述へたよ
うに影響を受けず、連ｈ″じし、血管のみとなる。しか
しなから、低雑音は連動人工信号を含むことになる。し
たがって、それらか加算器２１において加算されたとき
、これら人に信けのエツジは存在することになる。
本発明によれば、Ｍ　ａ　ｃ　ｏ　ｖ　ｓ　ｋ　ｉの多
重測定雑音低減システムを改造して、Ｍ　ａ　ｃ　ｏ　
ｖ　ｓ　ｋ　ｉた人工信号を、それが存在する映像区域
でパラメータ選択信号あるいはそれから心いた信号に切
換えることによって除去できる。
本発明による装器が第３図のブロックダイアグラムに示
しである。選択信号（Ｓ）１７および低雑音（Ｍ）１８
は全体的に３０で示すＮＲＳフィルタ兼合成器に加えら
れる。これは第２図の機能要素１５．１６．２１に和名
する。低雑音４を号Ｍまたは差（Ｍ−３）である信号Ｄ
、あるいは人工信号エツジを含む任意他の信号がエツジ
検出演算器３２に与えられる。この演ｑ器は大下佑号工
ンジを識別１２、それに応答して信号Ｅを発生する。
この信号Ｅはスイッチ３６に与えられ、それｔこよって
、人工信号エツジの検出時にＮＲＳフィルタ兼合成器３
０からの信号か無視される。選択信号Ｓあるいは空間フ
ィルタ３４から導かれた空間波波された信号が出力映像
信号Ｓとして′ｊ−えられる。したがって、エツジ検出
演算器によって識別された人工信号エツジの区域におい
ては、ＮＲＳフィルタ兼合成器３０で発生した人工信号
がこのＮＲＳフィルタ〕１艷合成２：）を分離すること
によって除去される。
第４図は第３図のエツジ検出演算器３２の成る実施例の
機能ブロックダイアグラムであり、複数の微分前算器（
あるいは、他のエツジ・フィルタ）４０．４１．４２を
包含する。各微分演算器は水・ｌ・、垂直方向において
人力映像信号りまたはＭを受けて空間勾配ペター・ルの
２つの成分を与える。たとえは、ポイント演算器４４に
よって導かれた映像信号の各ポイントでの勾配ヘクトル
の犬きざを次に限界値と比較する。たとえば、この分野
で公知のテンブレー１・・フィルタのような他の工、ジ
・マツプ技術を用いてもエツジの向き、強１隻を検出す
ることができる。
人丁信θの存在を検出し、選択的に雑音低減システム（
ＮＲ３）を甥視することによって目立つた人丁信シ）を
除去する改良多重測定雑音低減システムについて説明し
てきたが、空間演算器を使用して人工信号のエツジを検
出し、ＮＲ３信号とより雑音の高い、すなわちややひす
んだ、人工信号なしの信号との間で選択を行なうことに
よって、映像を改善できる。本発明を成る特定の実施例
について説−明してきたが、この説明はほんの例示であ
り、発明を限定する意図はない。特許請求の範囲に定義
した発明の真の精神、範囲から逸脱することなく種ノ２
の変更、応用が行なえることは当業者にとって明らかで
あろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明においてイ１効な信号をイ１するための
Ｘ線システムのブロックダイアクラムである。 第２図は従来技術によるＸ線システムのブロンフタイア
グラムである。 第３図は本発明によるＸ　ＩＱ信号処理システムの機能
ブロンフタイアグラムである。 第４図は第３図のシ７テムにイーＪ効なエツジ検出回路
の機能ブロックダイアグラムである。 図面において、１・・・対象物、２・・・注射器、３・
・・′屯源、４・・・Ｘ線検出器、５・・・映像信す、
６争φ・記憶システム、８・Φ・Ｘ線′ご、９．１０．
１１．１２会中拳像、１３・・・屯みつき加ｑ器、１４
・・・重みつき加算構造、１５・・・低域フィルタ、１
７・・・彦択信け、１８・・・高ＳＮＲ重みつき合計信
号、２０・・・高周波数映像、２１・・・合成器、２２
・拳・処理映像、３０・・・ＮＲＳフィルタ兼合成器、
３２・・・エツジ検出演算器、３６・・・スインチ、４
０．４１．４２・・・微分演算器、４４・・・ポイント
演算器 手続補正書（方式） 特許庁長官　志　賀　　　学　殿 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 ４、代理人

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）、　複数の測定値から導いた所望パラメータを表
    わす勾象物の処理映像信号内の異質映像信号を低減する
    ための、結像システムで用いる装置であって、 １１Ｊ記複数の測定値を処理し、前記所望パラメータを
    表わす第１の処理映像信号を発生する第１の処理手段と
    、 ＋ｉｉｉ記＋ｈ数の測定値を処理し、前記第１処理映像
    信号より大きな信−り対雑音比を有する第２の処理映像
    信号を発生する第２の処理手段と、前記第１処理映像信
    号を受は取り、それを低域濾波する第１のフィルタ手段
    と、 前記第２処理映像信号を受は取り、それを高域濾波する
    第２のフィルタ手段と、 前記第１、＠２の処理映像信号を濾波した後それらを組
    合わせて組合わせ映像信号を発生する手段と、 前記第２処理映像信号内の異質映像のエツジの空間的位
    置を決定する手段と、 異質映像のエツジの検出に応答して前記組合わせ映像信
    号から前記第１処理映像信号に基つく信号に切換える手
    段と を包含することを特徴とする袋打。
  2. （２）、　特許請求の範囲第１項記載の装置において、
    エツジの空間的位置を決定する前記手段が、前記第１、
    第２の処理映像信号間の差の空間的勾配信号ベクトルの
    成分を決定する微分手段を包含することを特徴とする装
    置市−０
  3. （３）、　特許請求の範囲第１項記載の装置において、
    前記第１、第２のフィルタ手段が周波数相補型であるこ
    とを特徴とする装置。
  4. （４）、　特許請求の範囲第１項記戦の装置において、
    前記８１処理映像信号か前記測定値の第１の重みつき合
    計から導かれ、前記第２処理映像信号が前記測定値の第
    ２の重みつき合計から導かれたものであることを特徴と
    する装置。
  5. （５）、　特許請求の範囲第４項記載の装置において、
    「１１ｊ記結像システムがＸ線システムを包含し、ｔｊ
    ９記測定値が種、々のＸ線エネルギについてのものであ
    ることを特徴とする装置。
  6. （６）、　特許請求の範囲第４項記載の装置において、
    前記結像システムがＸ線システムを包含し、前記測定値
    が種々の時間についてのものであることを特徴とする装
    置。
  7. （７）、　複数の測定を行なうＸ線結像システムにおい
    て処理映像信号内の異質信号を低減する方法であって、 複数の４ＩＪ定ｆ１ηを処理して対象物の所望パラメー
    タを表わす第１の処理映像信号を発生させる段階と、 前記複数の測定値を処理して前記第１処理映像信号より
    も大きい信号対雑音比を有する第２の処理映像信号を発
    生し、人工映像を導き出す段階と。 これら人工映像のエツジの空間的位置を決定する段階と
    、 前記人工映像の空間的位置で前記第２処理映像信号から
    前記第１処理映像信号に切換える段階と からなることを特徴とする方法。
JP59032254A 1983-02-22 1984-02-22 人工信号エツジ識別・選択信号処理操作を行なう多重測定雑音低減装置 Pending JPS59214433A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US468656 1983-02-22
US06/468,656 US4499493A (en) 1983-02-22 1983-02-22 Multiple measurement noise reducing system using artifact edge identification and selective signal processing

Publications (1)

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JPS59214433A true JPS59214433A (ja) 1984-12-04

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ID=23860696

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JP59032254A Pending JPS59214433A (ja) 1983-02-22 1984-02-22 人工信号エツジ識別・選択信号処理操作を行なう多重測定雑音低減装置

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US (1) US4499493A (ja)
EP (1) EP0117154A3 (ja)
JP (1) JPS59214433A (ja)
AU (1) AU558490B2 (ja)
CA (1) CA1214286A (ja)
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