JPWO2011043458A1 - 医用画像処理装置、x線撮影装置、医用画像処理プログラム、及び医用画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態としては、医用画像撮影装置2に医用画像処理装置1が内蔵される構成と、医用画像撮影装置2と医用画像処理装置1とが独立した構成がある。第一実施形態では医用撮影装置2と医用画像処理装置1とが独立した構成を記述する。以下、図1及び図2に基づいて、第一実施形態に係る医用画像処理装置1の構成について説明する。図1は、第一実施形態に係る医用画像処理装置1の構成例を示す模式図である。また、図2は、医用画像処理装置1に格納されるプログラムを示すブロック図である。
ステップS1では、画像取得部20が、画像取得処理、すなわち、部分的に重なりを持つ2枚の原画像A、Bを取得する(S1)。画像取得部20は、医用画像撮影装置2から2枚の原画像A、Bを得てもよいし、画像データベース4から2枚の原画像A、Bを得てもよい。
ステップS2では、位置合わせ部30が、位置合わせ処理を行う(S2)。この位置合わせ処理は、後述するステップS3からS7までの処理を総称した処理名である。
位置合わせ部30は、ステップS3〜ステップS7までの処理を繰り返すためのループiを開始する(S3)。最も始めにループiを開始する際は、大まかな位置を探索するために、後述するステップS4の画像縮小処理で、ループiの中で最も小さい倍率を用いて画像縮小処理を行い、小さな画像を作成する。そして、ステップS5以下の処理を行う。
ステップS4では、画像縮小部32は、処理の高速化のために画像縮小処理を行う(S4)。画像の縮小は、ダウンサンプリング法でも良いし平均値法等でも良い。本実施形態では、基準画像と比較画像との画素同士の比較回数を減らして処理の高速化を図るために、最適な間引き数を以下の方法により算出し、その間引き数を用いて画像の縮小を行う。
但し、N:画素同士の比較の回数
X’:切り出した基準画像の横方向に並んだ画素数
Y’:切り出した基準画像の縦方向に並んだ画素数
AX:横方向の片側(左側)の探索領域
AY:縦方向の片側(上側)の探索領域
ここで、複数回の間引きを行った場合の画素同士の比較回数は、以下の式(2)の様になる。
但し、N:画素同士の比較の回数
n0:X’、Y’、(2AX+1)、(2AY+1)の最大公約数
na:X’、Y’、na-1の最大公約数
na=1迄、ループiを行う。
ステップS5では、相対位置導出部33は、相対位置を導出する相対位置導出処理を行う(S5)。以下、図6の各ステップ順に、相対位置導出処理について説明する。
画像切出部31が、原画像Aの重複領域から基準画像50の切り出しを行う(S51)。通常、長尺撮影の場合、原画像A、Bの重複領域は、30mm〜40mm設定されている。そこで、基準画像50を切り出す位置は、画像切出部31が、X線検出器をずらして原画像A及び原画像Bを撮影したときのX線検出器の幾何学的な位置関係(例えば、上述の30mm〜40mmに相当する移動量)を、X線撮影装置から得て導出してもよい。また、ユーザが原画像Aをモニタ15に表示し、入力機器16によって原画像A上において入力した指定領域を画像切出部31が基準画像50として切り出してもよい。
画像切出部31は、原画像Bの重複領域内であって、基準画像50を包摂する領域からなる探索範囲51を設定する(S52)。探索範囲51は、基準画像50に最も一致する比較画像52aをより高速に発見するために設けられるものである。そのため、探索範囲51を設定することなく比較画像52を原画像Bから切り出す場合には、本ステップを省略してもよい。
相対位置導出部33は、ループjを開始する(S53)。
画像切出部31は、基準画像50と同サイズの比較画像52a、52bを探索範囲51から切り出す(S54)。画像切出部31は、基準画像50と同一形状の領域をループiにおいて処理の対象となるy方向のある位置において、x方向に所定画素数ずつずらしながら切り出すことにより、複数の比較画像52a、52bを切り出す。
正規化部331は、比較画像52a、52bの撮影条件と基準画像50の撮影条件との違いを正規化するための正規化処理を行う(S55)。この正規化処理を、図7、図8に基づいて説明する。
正規化部331は、切り出した基準画像50及び比較画像52a、52bに対数変換処理を行う(S551)。
正規化部331は、対数変換を行った画像よりヒストグラムを導出するためにヒストグラム導出処理を行う(S552)。
正規化部331は、正規化処理に用いるためのパラメータとして、基準画像50及び比較画像52aの画素値の平均値と画素値の分布幅とを算出する(S553、554)。
正規化部331は、図8(c)に示すように、画像の濃度の基準を揃えるために、下式(3)に従って、比較画像52aの全ての画素に、基準画像50の平均値と比較画像52aの平均値との差分を加算するヒストグラム平均値差分処理を行う(S555)。
PB’=PB+(PAave―PBave)・・・(3)
但し、PB:比較画像の画素値
PB’:ヒストグラム平均値差分処理後の画素値
PAave:基準画像の画素値の平均値
PBave:比較画像の画素値の平均値
(ステップS556)
正規化部331は、図8(d)に示すように、画素値の偏差を揃えるために、下式(4)に従って、ヒストグラム幅除算処理を行う(S556)。
但し、PB’’:ヒストグラム幅除算処理後の比較画像の画素値であり、正規化後の比較画像の画素値
PAwide:基準画像のヒストグラムの幅
PBwide:比較画像のヒストグラムの幅
(ステップS56)
相対位置導出部33は、ループkを開始する(S56)。ループkでは、ステップS54で切り出された比較画像の数と同数回の処理を繰り返す。
差異導出部332は、正規化された比較画像52a、52bがどの程度基準画像に近い画像であるかを算出するために、画像間の差異導出処理を行う(S57)。この画像間の差異導出処理は、具体的には、基準画像50から各比較画像52a、52bを差分し、差分の合計値をパラメータとして導出することで実現でき、この合計値が小さい程、基準画像と正規化された比較画像とが近似していると言える。
最小差異導出部333は、ステップS57の差異導出処理によって求められた差異のパラメータが、ループk内の繰り返し処理内で最も小さい値であるかを決定するための最小差異導出処理を行う(S58)。本ステップにより、ステップS54で切り出された複数の比較画像52a、52bのうち、最も基準画像50と差異が小さいものが決定される。
相対位置導出部33は、ステップS54で切り出された複数の比較画像52a、52bの全てについて、ステップS56〜59までの処理を繰り返すと、ループkを終了する(S59)。
相対位置導出部33は、探索範囲51のy方向の全ての位置について、ステップS53からステップS510までの処理を繰り返すと、ループjを終了する(S510)。図6では、ループjでy方向を、ループkでx方向の処理を繰り返すこととしたが、ループjでx方向を、ループkでy方向の処理を繰り返してもよい。
最小差異導出部333は、ステップS58の結果に基づいて、探索範囲21内において、基準画像50との差異が最も小さい比較画像を決定し、その最小差異位置を示す比較画像が切り出された領域の画像Bにおける座標を求める(S551)。具体的には、ループjの最後の回のステップS58において、メインメモリ12には、y方向の位置毎に、そのy方向の位置において、x方向に沿って切り出された複数の比較画像のうちの最小差異位置を示す比較画像が記録されている。そこで、最小差異導出部333は、この中から、最も差異が小さい比較画像を求める。この結果、探索範囲51内において最も差異が小さい比較画像、例えば52aが求められる。続いて、原画像Bの原点(0,0)を基準とする最小差異位置を示す比較画像52aの矩形状領域の4頂点の座標(x521,y521)、(x522,y522)、(x523,y523)、(x524,y524)を相対位置の座標として導出する。
位置範囲導出部34は、ステップS511の相対位置と、間引き数とに基づいて、縮小前の原画像Aを基準とする、原画像Bの位置合わせ範囲を導出するための位置範囲導出処理を行う(S6)。具体的には、ステップS511の相対位置を中心とし、ステップS4の間引き数相当分の画素数を加算した範囲を位置範囲として求める。
画像接合部40が、2枚の原画像A、Bの長尺画像作成処理を行う(S8)。すなわち、画像接合部40は、ステップS7において位置合わせ部30が導出した位置合わせ範囲において位置合わせされた両画像を接合し、長尺画像を作成する。
次に図9に基づいて第二実施形態に係るX線撮影装置について説明する。図9は、第二実施形態に係るX線撮影装置の構成例を示す模式図である。図9に示す本実施形態のX線撮影装置100は、例えば病院などで診断に用いられる装置であり、X線照射用のX線管101と、透過X線像検出用の2次元X線検出器であるフラットパネル型などのX線検出器102とを有する。これらX線管101及びX線検出器102は互いに同期し、寝台105上に載置された被検体Mの体軸方向Zに沿って移動可能に構成されている。被検体Mを静止させた状態で、X線管101及びX線検出器102を被検体Mの体軸方向Zに移動させながら撮影を繰り返すことにより、被検体Mの体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のX線画像を取得することができる。
Claims (15)
- 被検体の同一部位を重複させて撮影した複数の原画像を取得する画像取得手段と、
前記原画像において前記同一部位が撮影された領域を重複させて、前記複数の原画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
前記位置合わせされた複数の原画像を用いた長尺画像を作成する画像作成手段と、を備え、
前記位置合わせ手段は、一方の前記原画像における前記同一部位が撮影された領域から基準画像を切り出すと共に、他方の前記原画像から、複数の比較画像を切り出す画像切出手段と、前記基準画像と前記各比較画像との差異を求め、この差異が最小になる前記比較画像が、前記他方の原画像から切り出された位置である相対位置を導出する相対位置導出手段と、を備え、前記位置合わせ手段は、前記相対位置に基づいて、前記複数の原画像の前記位置合わせを行う、
ことを特徴とする医用画像処理装置。 - 前記画像切出手段は、前記基準画像と同一形状の領域を、前記他方の原画像上において少なくとも一方向に沿ってずらしながら前記同一形状の領域を切り出すことにより、前記複数の比較画像を切り出す、
ことを特徴とする請求項1に記載に医用画像処理装置。 - 前記位置合わせ手段は、前記基準画像及び前記比較画像の画像縮小を行う画像縮小手段と、前記相対位置と前記画像縮小の倍率とに基づいて、前記一方の原画像に対する他方の原画像の位置合わせ範囲を導出する位置範囲導出手段と、を更に備え、前記画像縮小の倍率を等倍に近づけながら、前記画像縮小処理、前記相対位置の導出、及び前記位置合わせ範囲の導出を繰り返し、前記画像縮小の比率が等倍になったときの位置合わせ範囲において、前記複数の原画像の位置合わせを行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記画像縮小手段は、前記基準画像及び前記比較画像から所定の間引き数の画素列を間引く処理を行い、
前記位置範囲導出手段は、前記相対位置を中心とし、前記所定の間引き数と同数の画素列を加算した範囲を前記位置合わせ範囲として導出する、
ことを特徴とする請求項3に記載の医用画像処理装置。 - 前記相対位置導出手段は、前記基準画像と前記各比較画像の差異を導出する差異導出手段と、前記差異が最小となる前記比較画像を求め、当該比較画像が前記他方の原画像から切り出された領域の座標を前記相対位置の座標として導出する最小差異導出手段を更に備え、
前記位置範囲導出手段は、前記最小差異導出手段により導出された前記相対位置の座標に基づいて前記位置合わせ範囲を導出する、
ことを特徴とする請求項3に記載の医用画像処理装置。 - 前記相対位置導出手段は、前記基準画像の撮影条件と、前記比較画像の撮影条件と、を一致させるための正規化を行う正規化手段を更に備え、
前記相対位置導出手段は、前記基準画像の画素値と正規化された前記比較画像の画素値とに基づいて前記相対位置を導出する、又は前記比較画像の画素値と正規化された前記基準画像の画素値とに基づいて前記相対位置を導出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記正規化手段は、前記基準画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅と、前記比較画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅と、を求め、前記比較画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅を、前記基準画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅に一致させることにより、正規化を行う、又は前記基準画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅を、前記比較画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅に一致させることにより、正規化を行う、
ことを特徴とする請求項6に記載の医用画像処理装置。 - 前記画像切出手段は、前記他方の原画像のおける前記同一部位が撮影された領域内に、前記基準画像よりも大きい領域からなる探索範囲を設定し、その探索範囲から前記比較画像を切り出す、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記複数の原画像は、前記被検体の同一部位を含む、前記被検体の体軸方向に沿った異なる複数の位置で撮影された複数の原画像であり、
前記画像作成手段は、前記原画像において同一部位が撮影された領域を重ね合わせて前記複数の原画像を接合した長尺画像を作成する手段であり、
前記画像切出手段は、前記複数の原画像のうちの前記被検体の頭部側で撮影された画像の下部領域から前記基準画像を切り出すとともに、前記複数の原画像のうちの前記被検体の足側で撮影された画像の上部領域から前記比較画像を切り出す、又は、前記複数の原画像のうちの前記被検体の頭部側で撮影された画像の下部領域から前記比較画像を切り出すとともに、前記複数の原画像のうちの前記被検体の足側で撮影された画像の上部領域から前記基準画像を切り出す、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記複数の原画像は、X線撮影装置が備えるX線検出器と前記被検体とを、前記被検体の体軸方向に沿って相対移動させて撮影された原画像であり、
前記画像切出手段は、前記X線撮影装置から前記相対移動の量を示すデータを取得し、当該データに基づいて、前記一方の原画像における前記基準画像を切り出す位置を決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記医用画像処理装置は、前記一方の原画像を表示する表示手段と、
表示された前記一方の原画像上において指定領域を入力するための入力手段と、を更に備え、
前記画像切出手段は、前記表示手段に表示された前記一方の原画像上において入力された前記指定領域を、前記基準画像として切り出す、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 前記複数の原画像は、同一の前記被検体に含まれる同一部位を異なる時間に撮影して得た複数の原画像であって、
前記画像作成手段は、前記長尺画像の作成に代えて、前記複数の原画像を差分して差分画像を作成する手段である、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。 - 請求項1に記載の医用画像処理装置を備えたことを特徴とするX線撮影装置。
- 被検体の同一部位を重複して撮影した複数の原画像を取得するステップと、
一方の前記原画像における前記同一部位が撮影された領域から基準画像を切り出すと共に、他方の前記原画像から、複数の比較画像を切り出すステップと、
前記基準画像と前記各比較画像との差異を求め、この差異が最小になる前記比較画像が、前記他方の原画像から切り出された位置である相対位置を導出するステップと、
前記相対位置に基づいて、前記複数の原画像の位置合わせを行うステップと、
位置合わせされた前記複数の原画像を用いた長尺画像を作成するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする医用画像処理プログラム。 - 被検体の同一部位を重複して撮影した複数の原画像を取得するステップと、
一方の前記原画像における前記同一部位が撮影された領域から基準画像を切り出すと共に、他方の前記原画像から、複数の比較画像を切り出すステップと、
前記基準画像と前記各比較画像との差異を求め、この差異が最小になる前記比較画像が、前記他方の原画像から切り出された位置である相対位置を導出するステップと、
前記相対位置に基づいて、前記複数の原画像の位置合わせを行うステップと、
位置合わせされた前記複数の原画像を用いた長尺画像を作成するステップと、
を含むことを特徴とする医用画像処理方法。
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