JPWO2013035255A1 - 画像処理装置およびそれを備えた放射線撮影装置 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、従来の放射線撮影装置によれば、画像処理を行っても鮮明な画像を取得されないという問題点がある。
すなわち、本発明に係る画像処理装置は、被検体を透視撮影することで得られる画像を処理する画像処理装置であって、(A)被検体の像が写り込んでいる元画像における周波数成分の一部を抽出して帯域画像を生成する帯域画像生成手段と、(B)帯域画像の画素各々について画素値の勾配の大きさと方向を算出する勾配算出手段と、(C)帯域画像に等方向性のスムージングフィルタを作用させて、等方向ボカシ画像を生成する等方向ボカシ手段と、(D)帯域画像に勾配の方向に依存した異方性のスムージングフィルタを作用させて、異方性ボカシ画像を生成する異方性ボカシ手段と、(E)画素各々について勾配の大きさと、当該画素の周囲における帯域画像の画素値とに基づいて、指標を算出するエッジ信頼度取得手段と、(F)帯域画像、等方向ボカシ画像、および異方性ボカシ画像とを画素の各々で指標に基づく重み付けにより重ね合わせて、元画像からノイズ成分が除去された処理画像を生成する処理画像生成手段とを備えることを特徴とするものである。
実施例1に係る画像処理装置1は、(A)元画像P0から各帯域の周波数成分が抽出された帯域画像α,β,γ……を生成する帯域画像生成部12と、(B)帯域画像α,β,γ……の各々について勾配m(α,β,γ……)を算出する勾配算出部13と、(C)帯域画像α,β,γ……の各々について等方向ボカシ画像P1(α,β,γ……)を生成する等方向ボカシ部14と、(D)勾配m(α,β,γ……)を参照して帯域画像α,β,γ……の各々について異方性ボカシ画像P2(α,β,γ……)を生成する異方性ボカシ部15と、(E)勾配m(α,β,γ……)を基にエッジ信頼度Eを取得するエッジ信頼度取得部16と、(F)エッジ信頼度Eに基づいて帯域画像α,β,γ……、等方向ボカシ画像P1(α,β,γ……),および異方性ボカシ画像P2(α,β,γ……)を重ね合わせてノイズ帯域画像P3(α,β,γ……)を生成するノイズ帯域画像生成部17とを備えている。勾配算出部13は、本発明の勾配算出手段に相当する。
次に、画像処理装置1の動作について説明する。実施例1に係る画像処理装置1を用いて処理画像P4を生成するには、図8に示す様に、まず帯域画像が生成され(帯域画像生成ステップS1),帯域画像の各々について勾配mが算出される(勾配算出ステップS2)。次に、帯域画像の各々が等方向にボカされて等方向ボカシ画像P1が生成される(等方向ボカシステップS3),勾配mを基に帯域画像の各々が異方性を有するフィルタによりにボカされて異方性ボカシ画像P2が生成される(異方性ボカシステップS4)。そして、勾配mを基にエッジ信頼度Eが取得され(エッジ信頼度取得ステップS5),帯域画像、等方向ボカシ画像P1,異方性ボカシ画像P2,エッジ信頼度Eに基づいてノイズ帯域画像P3が生成される(ノイズ帯域画像生成ステップS6)。そして、ノイズ帯域画像P3が合成されてノイズ画像Nが生成され(ノイズ画像生成ステップS7),元画像P0が参照されてノイズ画像Nに画素値調整が施された後(画素値調整ステップS8),ノイズ画像Nが元画像P0に重ねられて処理画像P4が生成される(処理画像生成ステップS9)。以降、これら各ステップについて順を追って説明する。
帯域画像生成部12の動作について説明する。帯域画像生成部12は、図9に示すように帯域画像α,帯域画像β,帯域画像γをこの順に取得する。これら各動作について順を追って説明する。下記の帯域画像α,β,γの生成方法は、従来のラプラシアンピラミッド分解を改良したものとなっている。
帯域画像α,β,γは、勾配算出部13に送出される。勾配算出部13では、帯域画像α,β,γの各々に所定の操作をすることで、勾配m(α,β,γ)を作成する。図12,図13は、この勾配算出部13が帯域画像αを基に勾配mαを作成する様子を表している。勾配算出部13は、帯域画像αを構成する対象画素aの画素値(対象画素値)を読み出す。この画素値は図12においては、115となっている。次に、対象画素aを囲む8つの周囲画素bの画素値(周囲画素値)を読み出す。この画素値は図12に示す様に様々な値をとっている。勾配算出部13は、8つの周囲画素値とを比較し、8つの周囲画素値の中で対象画素値と周囲画素値との差(画素値差)が最も大きい周囲画素bを選択する。選択された周囲画素b(選択画素)は、図12においては破線で囲んで表されている。
帯域画像α,β,γは、等方向ボカシ部14にも送出されている。等方向ボカシ部14は、帯域画像α,β,γの各々にガウシアンフィルタを施し、等方向ボカシ画像P1(α,β,γ)を生成する。等方向ボカシ部14は、ガウシアンフィルタを規定する行列を作用対象の画素を変更しながら作用させ、このとき得られた値の各々を2次元的に配列することにより画像を生成する。等方向ボカシ部14により、被検体の構造体および統計ノイズに由来する粒状の偽像は、ともにぼかされることになる。他の帯域画像についての等方向ボカシ部14の動作は、この動作と同様である。
勾配m(α,β,γ)は、異方性ボカシ部15に送出される。異方性ボカシ部15は、帯域画像α,β,γに図14のような異方性ボカシフィルタを施し、異方性ボカシ画像P2(α,β,γ)を生成する。この異方性ボカシフィルタを画像の画素の1つにかけると、その画素がある方向の両側に広がるようにぼかしの効果がかかる。異方性ボカシ部15がこのボカシ動作を帯域画像αに施すと異方性ボカシ画像P2αが生成される。
勾配m(α,β,γ)はエッジ信頼度取得部16にも送出される。エッジ信頼度取得部16では、勾配m(α,β,γ)上のあるデータとこれに隣接する帯域画像のデータとから、そのデータの示す画素値の差がノイズに由来するものであるかどうか示す指標であるエッジ信頼度Eをデータの各々について取得する。すなわち、エッジ信頼度取得部16は、勾配mを構成する対象データのベクトルの長さ(対象ベクトル長Vt)を読み出す。次に、帯域画像の対象データを囲む8つの周囲データにおける画素値を読み出し、対象データの画素値と差分を取り、8つの周囲データにおけるベクトルの長さ(周囲ベクトル長Vn)を読み出す。エッジ信頼度取得部16は、それぞれの値からエッジ信頼度Eを次の式に基づいて取得する。エッジ信頼度Eは本発明の指標に相当する。
E=Vt/Vnの平均
エッジ信頼度Eは、ノイズ帯域画像生成部17に送出される。ノイズ帯域画像生成部17では、このエッジ信頼度Eに基づいて帯域画像α,β,γ,等方向ボカシ画像P1(α,β,γ),および異方性ボカシ画像P2(α,β,γ)を画素の各々で重み付けを変更しながら重ね合わせて、帯域画像α,β,γからノイズ成分のみが抽出されたノイズ帯域画像P3(α,β,γ)を生成する。
ノイズ帯域画像P3(α,β,γ)は、帯域合成部19に送出される。そして、帯域合成部19はノイズ帯域画像P3(α,β,γ)を互いに重み付けを加えながら重ね合わせてノイズ画像Nを生成する。このノイズ画像Nは、元画像P0の全周波数についてのノイズが表されている。帯域合成部19がノイズ帯域画像P3(α,β,γ)を重ね合わせるときの重み付けは、検査目的に応じて変更可能となっている。
ノイズ画像Nは画素値調整部21に送出される。画素値調整部21では、ノイズ画像Nを構成する画素の各々について元画像P0を参照しながら画素値の調整を行う。すなわち、画素値調整部21は、ノイズ画像N上の処理対象の画素(対象画素)に対応する元画像P0の画素の画素値を参照して、この画素値に応じて対象画素の画素値を調整する。この処理を加えることで、最終的に得られる画像の視認性が向上する。画素値調整部21が行う画素値を調整の様式は、検査目的に応じて変更可能となっている。
画素値調整が施されたノイズ画像Nは、処理画像生成部22に送出される。処理画像生成部22は、元画像P0からノイズ画像Nに重みをかけて減算する。ノイズ画像Nは、元画像P0からノイズ成分を抽出したものとなっていることからすれば、元画像P0上のノイズ成分はノイズ画像Nの減算処理により消去される。こうして生成された処理画像P4には、ノイズ成分が抑制されている。しかも、元画像P0(正確には帯域画像α,β,γ)におけるエッジ信頼度Eが中間的な値の部分では、異方性ボカシ画像P2αの影響が抑制されて処理画像P4が生成されているので、処理画像P4における点状の構造物や被検体の輪郭が重なった交点の部分において、画像が乱れることがない。また、ノイズ画像Nの重みを調整することで、処理の強さを簡便に調整することができる。処理画像生成部22におけるノイズ画像Nの重みは、検査目的に応じて変更可能となっている。
次に、X線撮影装置20の動作について説明する。撮影に先立って、被検体MがX線管3とFPD4とに挟まれる位置に起立される。これにより、X線撮影装置20に被検体Mが載置されたことになる。術者が操作卓38を通じてX線管3およびFPD4の位置の調整を行うと、X線管3およびFPD4はそれぞれの移動を制御する制御部34,36の制御に従って、被検体Mの撮影領域まで移動する。
4 FPD(検出手段)
6 X線管制御部(放射線源制御手段)
a 対象画素
b 周囲画素
m 勾配
E エッジ信頼度
P0 元画像
P1 等方向ボカシ画像
P2 異方性ボカシ画像
P3 ノイズ帯域画像
P4 処理画像
α,β,γ 帯域画像
12 帯域画像生成部(帯域画像生成手段)
13 勾配算出部(勾配算出手段)
14 等方向ボカシ部(等方向ボカシ手段)
15 異方性ボカシ部(異方性ボカシ手段)
16 エッジ信頼度取得部(エッジ信頼度取得手段)
17 ノイズ帯域画像生成部(処理画像生成手段)
22 処理画像生成部(処理画像生成手段)
31 画像生成部(画像生成手段)
Claims (9)
- 被検体を透視撮影することで得られる画像を処理する画像処理装置であって、
(A)被検体の像が写り込んでいる元画像における周波数成分の一部を抽出して帯域画像を生成する帯域画像生成手段と、
(B)前記帯域画像の画素各々について画素値の勾配の大きさと方向を算出する勾配算出手段と、
(C)前記帯域画像に等方向性のスムージングフィルタを作用させて、等方向ボカシ画像を生成する等方向ボカシ手段と、
(D)前記帯域画像に前記勾配の方向に依存した異方性のスムージングフィルタを作用させて、異方性ボカシ画像を生成する異方性ボカシ手段と、
(E)画素各々について前記勾配の大きさと、当該画素の周囲における前記帯域画像の画素値とに基づいて、指標を算出するエッジ信頼度取得手段と、
(F)前記帯域画像、前記等方向ボカシ画像、および前記異方性ボカシ画像とを画素の各々で前記指標に基づく重み付けにより重ね合わせて、前記元画像からノイズ成分が除去された処理画像を生成する処理画像生成手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 被検体を透視撮影することで得られる画像を処理する画像処理装置であって、
(A)被検体の像が写り込んでいる元画像における周波数成分の一部を抽出して帯域画像を生成する帯域画像生成手段と、
(B)前記帯域画像の画素各々について画素値の勾配の大きさと方向を算出する勾配算出手段と、
(c)前記元画像に等方向性のスムージングフィルタを作用させて、等方向ボカシ画像を生成する等方向ボカシ手段と、
(d)前記元画像に前記勾配の方向に依存した異方性のスムージングフィルタを作用させて、異方性ボカシ画像を生成する異方性ボカシ手段と、
(E)画素各々について前記勾配の大きさと、当該画素の周囲における前記帯域画像の画素値とに基づいて、指標を算出するエッジ信頼度取得手段と、
(F)前記帯域画像、前記等方向ボカシ画像、および前記異方性ボカシ画像とを画素の各々で前記指標に基づく重み付けにより重ね合わせて、前記元画像からノイズ成分が除去された処理画像を生成する処理画像生成手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1または請求項2に記載の画像処理装置において、
前記処理画像生成手段は、
処理対象の画素に対応するエッジ信頼度が高いほど、前記等方向ボカシ画像よりも前記異方性ボカシ画像が前記帯域画像から大きく減算されるように画像処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の画像処理装置において、
処理対象の画素に対応するエッジ信頼度が低いほど、前記等方向ボカシ画像および前記異方性ボカシ画像が前記帯域画像からより減算されないように処理画像を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の画像処理装置において、
処理対象の画素に対応するエッジ信頼度が中間的な値を示すときは、前記異方性ボカシ画像よりも前記等方向ボカシ画像が前記帯域画像から大きく減算されるように画像処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記処理画像生成手段は、前記帯域画像の周波数成分を基に重み付けの様式を変更することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記処理画像生成手段は、前記元画像の撮影時の露光量を示す情報を基に重み付けの様式を変更することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記等方向ボカシ手段は、前記元画像の撮影時の露光量を示す情報を基に前記等方向性のスムージングフィルタの形状や大きさを変更すること、または、
前記異方性ボカシ手段は、前記元画像の撮影時の露光量を示す情報を基に前記異方性のスムージングフィルタの形状や大きさを変更することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の画像処理装置を搭載した放射線撮影装置において、
放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源を制御する放射線源制御手段と、
照射された放射線を検出して検出信号を出力する検出手段と、
前記検出手段が出力する検出信号を基に前記元画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする放射線撮影装置。
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