JPS5926064B2

JPS5926064B2 - 輪郭画像の特徴抽出装置

Info

Publication number: JPS5926064B2
Application number: JP54115921A
Authority: JP
Inventors: 一弘本間; 嘉重郎清水; 徹中谷; 栄一竹中
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1979-09-10
Publication date: 1984-06-23
Also published as: US4361830A; JPS5640979A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、輪郭画像の特徴部分を抽出して表示する装置
に関するものであり、さらに詳しくは、例えば肝臓のラ
ジオアイソトープ像（ＲＩ像という。

）の輪郭画像から病変に伴う変形を抽出して病変部を自
動診断する場合などに有効な輪郭画像の特徴抽出装置に
関するものである。この種の輪郭画像の特徴（輪郭の曲
率が大きく変化する部分）を把握するには、一般にその
輪郭の微小部分の曲率等を順次計測するのが通例であり
、しかちその処理方式は必ずしも簡便でないが、本発明
においては処理方式が極めて簡便であると共に、出力と
して位置と変異量とが同時に得られ、それを入力画像に
おける座標と一対一に対応させることができるため、一
見してその輪郭画像の特徴を知ることができる。

本発明の特徴抽出装置の実施例について説明するに先立
ち、まず、画像の特徴の抽出処理方式について説明する
。

本発明に基づいて処理される輪郭画像は、例えば肝臓Ｒ
Ｉ像の輪郭部を抽出したもので、ビジコンカメラ等にお
ける画像の濃淡が急激に変化する個所を微分によつて強
調する微分法、対象の標準的なマスクを用いて与えられ
た図形との相関を計算するマツチング法、濃淡分布等に
基づいて画面を一定の性質の領域に分割する領域分割法
、フーリエ変換等の変換面におけるフイルタリングによ
る方法、本発明者らが提案したダブルスライス法（特願
昭５３−１２３１８４号）（特開昭５５−４９７７８号
）等によつて得た輪部画像を対象とする。

この輪部画像の処理方式の一例は次の通りである。

（１）輪部画像内に任意に定めた点０から一定角度θ（
ここではθ＝２任とする。

）で放射方向に伸びる直線上において上記点０から輪部
画像との交点Ｐｎまでの距離Ｒｎを計測する（第１図参
照）。（２）点０及び輪部画像上各点Ｐｌ，・・・，Ｐ
ｎ−１，゜゛゜ｐｎ−１）Ｐｎツ一Ｐｎ＋１）″′１リ
Ｐｎ＋ＩＰ″″″Ｐｐｌ８Ｏを直角座標に変換する（第
２図参照）。

点０点及びＰｎ−１，Ｐｎ，Ｐｎ＋ｉの座標は、それら
の点を結ぶ直線の基準軸に対する角度をθ。、，θ。，
θｎ＋ｉとしたとき、次のように表わされる。（３）観
測点Ｐｎ（Ｘｎ，ｙｎ）の両側でｉに関してＸ，ｙ方向
に各々Ｎ点（Ｎ＝１，２，３，・・・）の平均値を求め
る。

そのＸ成分及びｙ成分で構成される点Ｐｍｌ，ｐｍ２は
、Ｐｍ，（Ｘｎｌｌ，ｙｍｌ）となる（第３図参照）。

（４）点Ｐｍｌと点Ｐｍ２を通る直線の方程式を求め、
それに観測点Ｐｎから垂線を下ろし（第４図参照）、そ
の距離ＪＤｎｌを次式に従つて計算する。

この距離１Ｄｎ１をもつて変異量と定義する。

また、Ｄｎの符号を求めることにより形状凸或いは凹の
区別も可能となる。なお、上記（７）式に（２）〜（６
）式を代入することにより、距離１Ｄｎ１をＸ。

，ｙＯ項を含まない式によつて表わすことができ、この
ことから点０（ＸＯ，ｙＯ）は輪部画像内の任意の一点
でよいことがわかる。また、上記（１）及び（２）の処
理方式に代えて、次の（１つ（Ｚ）のような処理方式を
採用することもできる。（１り画像輪部線土の任意の一
点Ｐ１（０，０）から一定微小間隔Ｃで輪部線上に点Ｐ
ｎ（ｎ＝１，２，・・・，ｌ）を定める（第５図参照）
。

（２つ画像輪部線上の各点Ｐｌ，・・・，Ｐｎ−１，
・・・Ｐｎ−１，ｐｎ，ｐｎ＋１９・・・，Ｐｎ＋Ｉ，
・・・９ｐ１の直角座標系におけるＸ成分、ｙ成分を求
める。これらは、点Ｐ１を原点にとり、点Ｐｎにおいて
点Ｐｎ＋１の方向とＸ軸との間の角度をθＮ，ｎ＋１と
したとき、次のように表わされる（第６図参照）。なお
、後述する座標変換装置においては、点Ｐｎを実質的に
この方式に基づいて設定するように構成している。

而して、前記（１Ｘ２）の方式は輪部画像が比較的円形
に近くてその方式によつて輪部画像線上にほぼ一定間隔
の点Ｐｎを設定できる場合に処理が簡単で有利なもので
あるが、その方式によつて点Ｐｎをほぼ一定間隔に設定
できない場合に上記（１つ（２′）の方式を用いる必要
がある。

第７図ないし第９図はテストパターン（円、１８角形、
正方形）についての処理例を示し、それぞれ（４）はＮ
＝１，（Ｂ）はＮ＝１０の場合であつて、これらの図に
おいてはそれぞれ入力画像を付記すると共に、その画像
上の各位置に対応した出力変異量１Ｄｎ１を示す放射方
向の直線、またはその先端を線で結ぶことによつて表わ
している。

各入力画像は、原点から２度間隔でデータの収集を行い
、その後座標の原点から距離Ｒｎの最大値をもつて正規
化し、（７）式により：ＤｎＩを求めている。なお、破
線の外円は入力画像における原点からの距離の最大値を
半径とし、破線の内円は外円半径の＋を半径とするもの
で、いずれも図を見易くするために表示したものである
。ここで、変異量はＤｎの絶対値をとり、全て正とする
ため、凸部も凹部も原点から外側に定量的に与えられて
いる。これらの図において、第８図の１８角形は、入力
画像では第７図の円と区別がつけにくいが、ＪＤｎｌを
求めることにより、円との区別が明瞭になると共に頂点
が１８か所あつて１８角形であることが明らかになる。
また、第１０図ないし第１２図は正常な肝臓輸部画像及
びそれに対して欠損を与えた場合の変異量特性を示すも
ので、それぞれ（４）はＮ＝１，（ＢｌはＮ＝１０の場
合を示している。

第１１図は、第１０図の正常な肝臓輪部画像の３か所に
Ｒｎの最大値の約１０％の単一的な欠損を加えた場合で
あり、また第１２図は第１０図の画像の３か所にＲｎの
最大値の約１０％を最大とした円弧状の欠損を加えた場
合である。

第１１図の単一的欠損において、Ｎ＝１の場合、加えら
れた３か所の欠損部が変異量として３か所に明確に出力
されているが、Ｎ＝１０では上部に存在する単一欠損に
ついての出力が消失している。

他方、連続的な欠損は、Ｎ＝１０において、欠損のない
第１０図の変異量との間に差異があるが、Ｎ＝１ではそ
の変化がわかりにくい。このように、単一的な欠損の場
合はＮ＝１の方が、逆に連続的な欠損の場合にはＮ＝１
０の方が適していることがわかる。このことから、欠損
の曲率が大きいときはＮを小さく、曲率が小さい場合は
Ｎを大きく設定し、変異量１Ｄｎ１を求めるべきである
。第１３図（４）〜（ト）にＮを変化させた場合の変異
量を示す。曲率が小さい部分はＮを大きく設定するに従
つて変異量が大きくなることがわかる。次に、以上に詳
述した抽出処理方式を実施するための特徴抽出装置につ
いて詳細に説明する。第１４図は上記特徴抽出装置の前
段の構成を示すもので、対象とする肝臓ＲＩ像等の画像
を撮影するテレビカメラ、及びそのテレビカメラの出力
に基づいて輪部画像を抽出する形状抽出装置を備え、こ
の形状抽出装置の出力として得られる輪部画像に対して
上述した処理方式を適用するための装置がそれに接続さ
れている。座標変換装置は、上述したようにテレビカメ
ラを用いた場合に、その輪部画像線上に微小間隔を置い
て設定した多数の点ＦｎＯ）Ｘ座標Ｘが水平同期信号か
ら点Ｆｎに対応する映像信号までの時間によつて与えら
れ、また点ＦｎＯ）ｙ座標ｙ′ｎがＦｎまでの走査線数
で与えられ、このようにして輪部画像線上における多数
の点の座標を求めた場合に隣接する点間の輪部画像線上
における距離がその線の傾斜等により一定でないため、
次のようにして上記距離が一定になるように点Ｐｎへの
変換を行うものである。

即ち、座標変換装置においては、上述したところによつ
て得られた輪部画像土の点Ｆｎの座標（第１６図Ａ参照
）に基づき、それらの各点間を直線で近似（第１６図Ｂ
参照）したうえで、任意に与え得る一定距離Ｃごとに点
Ｐｎを設定すべく、第１６図Ｃに例示したように、Ｆｎ
−３から近似直線上における一定距離Ｃの点にＰｎ−３
を設定し、次いで点Ｐｎ−３から同様に一定距離Ｃの点
にＦｎ−２に代わるＰｎ−２を設定し、さらに順次Ｐｎ
−１，Ｐｎ，・・・の各点を設定して輪部画像上を一巡
し、これによつて最初に輪部画像上に与えた多数の点Ｆ
ｎの座標を一定の微小間隔の多数の点Ｐｎの座標に変換
する。

なお、このような座標変換は、電子計算機における処理
によつて極めて容易に行い得るものである。このように
して座標変換装置から出力される点Ｐｎの直角座標値は
、順次記憶装置に蓄積し、以下、順次（５）〜（７）式
に基づく演算を行うための演算装置に送ることになる。

第１５図は、上記演算装置即ち特徴抽出装置の後段の構
成を示すもので、この演算装置においては、まず、上記
記憶装置におけるＰｎＯ）ｘ成分及びｙ成分に基づき、
（５）及び（６）式による点Ｐｍｌ，ｐｍ２の座標を求
めるべく、点Ｐｎの両側でｉに関して各々Ｎ点の座標値
のｘ成分及びｙ成分を加算する加算器を備えている。

上記Ｎの設定は、それを任意に外部設定可能なＮ値設定
装置により行い、加算器におけるＮ点の座標値の加算は
、第１７図に詳細に示すように、このＮ値設定装置の出
力によつて制御されるアンドゲートを通じて点Ｐｎの両
側のＮ個の座標値を加算器に送ることによりそれらの加
算を行い、これを各点について同様に行うものである。
なお、第１ｒ図はＮ＝３と設定した場合を例示している
。また、同図ではＸ成分の演算について示しているが、
ｙ成分についても同様である。上記各加算器に接続した
各除算器は、（５），（６）式に基づいてその加算器出
力をＮで割算するもので、Ｎ値設定装置から送られるＮ
の値により各加算器出力の割算を行い、その結果として
各観測点Ｐｎについての前記点Ｐｍｌ，ｐｍ２の座標Ｘ
ｎｌｌ，ｘｍ２，ｙｍｌ，ｙｒｎ２が出力される。

除算器に接続した減算器以下の回路構成（第１５図）は
、前記（７）式に基づいてＤｎを計算するためのもので
、上記除算器から出力されるＸｍｌから記臆装置に保持
されているＸｎの減算を行うと共に除算器出力のＸｒ］
１２から同Ｘｒ］１１を減算するＸ成分についての減算
器と、上記除算器から出力されるＹｎｌ２から同Ｙｒｎ
ｌを減算すると共に記憶装置に保持されているＹｎから
除算器出力のＹｍｌを域算するｙ成分の減算器と、上記
両減算器の出力に基づいて（Ｙｒｎ２−Ｙｍｌ）／（Ｘ
ｍ２−Ｘｍｌ）の割算を行う除算器と、その除算器出力
とｘ成分についての上記減算器出力である（Ｘｍ，−Ｘ
ｎ）の乗算を行う乗算器と、同除算器出力を二乗する二
乗演算器と、その二乗演算器出力に１を加える加算器と
、その加算器出力の平方根を求める平方根演算器と、前
記乗算器の出力に対して前記ｙ成分について減算器出力
である（Ｙｎ−Ｙｍｌ）を加算する加算器と、この加算
器出力を上記平方根演算器の出力によつて割算すること
によりＤｎを求める除算器と、この除算器出力であるＤ
ｎの絶対値を求める絶対値演算器とによつて構成されて
いる。

このようにして得られた絶対値演算器出力の変異量１Ｄ
ｎ１は、ブラウン管その他適宜の表示装置にそれを単独
で表示し、或いは第７図ないし第１３図に示すように輪
部画像と共に表示することができ、また輪部画像の凸及
び凹の区別を必要とする場合には、除算器出力であるＤ
ｎを表示すればよい。以上に詳述したところから明らか
なように、本発明の特徴抽出装置によれば、比較的簡単
な装置によつて輪部画像の曲率の変化等に関する特徴を
極めて認識し易い状態に表示でき、特に肝臓のＲＩ像か
ら病変に伴う変形を抽出して自動診断を行う場合などに
有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明に基づく輪部画像の処理方
式についての説明図、第５図及び第６図は第１図及び第
２図に対応した異なる処理方式についての説明図、第７
図ないし第９図各Ａ，Ｂはテストパターンについての上
記処理方式による処理結果についての説明図、第１０図
ないし第１２図各Ａ，Ｂは肝臓ＲＩ像についての同様の
処理結果の説明図、第１３図Ａ−ＦはＮ値を変えた場合
における処理結果の差異についての説明図、第１４図は
本発明の実施例における前段の構成を示すプロツク図、
第１５図は同後段の構成を示すプロツク図、第１６図Ａ
−Ｃは座標変換装置における処理の態様についての説明
図、第１ｒ図は第１５図の要部詳細図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１輪郭画像を対象としてその輪郭画像線上に微小間隔
を置いて設定した多数の点Ｐ＿ｎの直角座標値（ｘ＿ｎ
、ｙ＿ｎ）を出力する座標変換装置と、その座標変換装
置の出力に基づいて各点Ｐ＿ｎの両側のＮ点の座標値の
ｘ成分及びｙ成分をそれぞれ加算する加算器と、上記Ｎ
の値を任意に設定可能にすると共にその出力に基づいて
上記加算器へ送られる座標値を制御可能としたＮ値設定
装置と、上記各加算器出力をＮ値設定装置から送られる
Ｎで割算する除算器と、上記除算器から出力されるｘ＿
ｍ＿１から前記ｘ＿ｎの減算を行うと共に除算器出力の
ｘ＿ｍ＿２から同ｘ＿ｍ＿１を減算するｘ成分について
の減算器と、上記除算器から出力されるｙ＿ｍ＿２から
同ｙ＿ｍ＿１を減算すると共に前記ｙ＿ｎから除算器出
力のｙ＿ｍ＿１を減算するｙ成分の減算器と、上記両減
算器の出力に基づいて（ｙ＿ｍ＿２−ｙ＿ｍ＿１）／（
ｘ＿ｍ＿２−ｘ＿ｍ＿１）の割算を行う除算器と、その
除算器出力とｘ成分についての上記減算器出力である（
ｘ＿ｍ＿１−ｘ＿ｎ）の乗算を行う乗算器と、同除算器
出力を二乗する二乗演算器と、その二乗演算器出力に１
を加える加算器と、その加算器出力の平方根を求める平
方根演算器と、前記乗算器の出力に対して前記ｙ成分に
ついて減算器出力である（ｙ＿ｎ−ｙ＿ｍ＿１）を加算
する加算器と、この加算器出力を上記平方根演算器の出
力によつて割算することによりＤ＿ｎを求める除算器と
、この除算器出力であるＤ＿ｎの絶対値を求める絶対値
演算器と、上記Ｄ＿ｎまたはその絶対値を表示する表示
装置とによつて構成したことを特徴とする輪郭画像の特
徴抽出装置。