KR101576703B1 - 화상 처리 장치, 화상 처리 방법 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 - Google Patents

화상 처리 장치, 화상 처리 방법 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명의, 복수의 방사선 투영 화상으로부터의 단층 화상의 재구성 처리를 재구성 필터를 이용하여 행하는 화상 처리 장치(100)는, 디지털 방사선 검출기에 의해 복수의 위치로부터 조사된 X 선을 검출함으로써 얻어지는 복수의 방사선 투영 화상을 취득하는 취득 유닛; 취득한 복수의 방사선 투영 화상 및 재구성 필터에 기초하여 단층 화상의 재구성 처리를 행하는 재구성 유닛; 및 재구성 필터에 위해 얻어진 화소의 제1 화소값(q)에 대하여, 방사선 투영 화상의 필터 처리의 대상 화소의 화소값과 그 대상 화소의 주변 화소의 화소값 사이의 차분값이 재구성 처리에서 미리 결정된 임계값보다 큰 제2 화소에 의해 가해지는 영향을 저감하는 처리 유닛을 포함한다.

Description

화상 처리 장치, 화상 처리 방법 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체{IMAGE PROCESSING APPARATUS, IMAGE PROCESSING METHOD, AND COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM}
본 발명은 X선을 이용한 단층 화상 진단에 사용하기 위한 화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 및 프로그램에 관한 것이다.
X선을 이용한 단층 화상에 의한 진단 장치는 1970년대에 개발되고 나서 40년이상 지났지만, 지금도 진단 기술을 중심으로 해서 발전 및 활성화되고 있다. 또한, 최근에는, 제한된 각도를 이용해서 취득한 투영 화상을 이용하여 단층 화상을 재구성하는 토모신세시스(tomosynthesis)도 행해지고 있다. 이 방법은 보통 유방 촬영술에 사용되지만, 갠트리(gantry) 등의 대규모인 장치를 필요로 하지 않고 단층 화상이 얻어지고, 금속 아티팩트가 보통 적기 때문에 정형 영상에서의 임플란트(implant)의 진단에도 이용되고 있다.
투영 화상으로부터 단층 화상을 재구성하는 방법은 다양한 방법이 있지만, 고속으로 또한 정밀도가 높은 단층 화상을 수학적으로 얻는 방법으로서 전부터 필터드 백 프로젝션(filtered back projection)이 이용되어 왔고, 현재까지도 이 방법이 재구성 방법의 중심이다. 이 방법에 따르면, 램프(ramp) 필터나, Shepp & Logan 필터 등의 고주파를 증폭하는 재구성 필터로 투영 화상을 필터 처리하고 나서 백 프로젝션을 행한다. 그러나, 인체에 금속 등의 X선을 고 흡수하는 물질이 있을 경우, 인체와 고 흡수체의 경계 영역에서 오버슈트나 언더슈트가 발생하고, 단층 화상에 스트릭 아티팩트(streak artefact)가 발생한다는 문제가 있다. 토모신세시스에서도 최근 필터드 백 프로젝션에 의한 재구성이 행해지고 있지만, 그 부작용으로서 금속에 의한 스트릭 아티팩트가 여전히 보인다.
스트릭 아티팩트가 발생하면, 화상의 특정 영역 주위에 줄무늬 형상 또는 선형의 노이즈가 발생하기 때문에, 단층 화상 상의 병변이나 장기 등의 묘화를 현저하게 열화시켜서, 단층 화상의 진단 성능이 현저하게 저하된다. 이러한 저하를 방지하기 위해, 오랜 시간 동안 고 흡수체에 의해 발생하는 스트릭 아티팩트의 다양한 저감 방법이 생각되어 왔다.
일본 특허 공개 평8-19533호 공보에서는, 투영 화상으로부터 고 흡수체를 계산적으로 제거하고, 그 제거된 부분을 보간한 후, 단층을 재구성하는 방법이 기재되어 있다. 일본 특허 공개 2008-528228호 공보에서는 단층 화상에서의 스트릭 아티팩트에 방향 의존의 적응 필터 처리를 하고, 스트릭 아티팩트를 저감하는 방법이 기재되어 있다. 일본 특허 공개 2006-226호 공보에서는 고 흡수체에서 고주파를 억제하는 재구성 필터를 이용하고, 저 흡수체에서는 통상의 재구성 필터를 이용함으로써, 스트릭 아티팩트를 저감하는 방법이 기재되어 있다.
(상술한) 일본 특허 공개 평8-19533호 공보의 방법으로는, 고 흡수체가 다른 부분에서 보간되기 때문에, 부자연스런 단층 화상이 생성되어 버릴 가능성이 있다. 또한, 정형 등의 분야에서는 매립한 임플란트나 금속 플레이트의 상태를 확인하기를 원하는 경우가 있다. 이 경우, 고 흡수체 화상 정보를 제거해 버리면, 진단이 곤란하게 될 우려가 있다. 일본 특허 공개 2008-528228호 공보 방법으로는, 단층 화상에 필터 처리를 행하므로, 화상 불선명이 발생할 경우나 아티팩트의 억제가 불충분해지는 가능성이 있다. 일본 특허 공개 2006-226호 공보의 방법으로는, 고주파의 억제가 불충분하면, 아티팩트 억제가 불충분해질 가능성이 있고, 반대로 고주파를 지나치게 억제하면, 장기 등의 저 흡수체 부분에서 화상 불선명이 발생할 가능성이 있다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 필터드 백 프로젝션에 의해 단층 화상을 재구성할 때에, 화상 불선명을 일으키지 않고 효과적으로 고 흡수체에 의한 스트릭 아티팩트를 저감하는 방법을 제공한다.
상기 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 디지털 방사선 검출기(106)로부터 복수의 방사선 투영 화상을 취득하는 취득 수단(108); 재구성 필터(115)를 이용하여 복수의 방사선 투영 화상에 대한 필터 처리와 취득한 복수의 방사선 투영 화상에 기초하여 단층 화상(104)을 생성하기 위한 재구성 처리를 행하는 재구성 수단(115, 116, 117); 및 재구성 수단에 공급될 방사선 투영 화상에서 제1 화소값과 제2 화소 값 사이의 차분값이 미리 결정된 임계값(ε)보다 큰 경우에, 제2 화소(q')에 의해 제1 화소(q)의 값에 가해지는 영향을 저감하는 처리 수단(113, 114)을 포함하는 화상 처리 장치(100)를 제공한다.
본 발명에 따르면, 필터드 백 프로젝션을 이용한 화상 재구성에서, 화상 불선명을 일으키지 않고 효과적으로 금속 등의 고 흡수체에 의한 스트릭 아티팩트를 저감할 수 있다.
본 발명의 다른 특징들은 첨부 도면을 참조하여 다음의 예시적 실시예들의 상세한 설명으로부터 분명해 질 것이다.
도 1은 실시예 1에서의 화상 처리 장치의 기능적 구성을 도시하는 도면.
도 2는 실시예 1에서의 화상 처리의 흐름을 도시하는 흐름도.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 실시예 1에서의 함수의 출력의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 실시예 2에서의 화상 처리의 흐름을 도시하는 흐름도.
도 5는 실시예 3에서의 화상 처리의 흐름을 도시하는 흐름도.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 실시예 3에서의 함수의 출력의 일례를 도시하는 도면.
도 7은 실시예 4에서의 화상 처리의 흐름을 도시하는 흐름도.
도 8은 실시예 5에서의 화상 처리 장치의 기능적 구성을 도시하는 도면.
도 9는 실시예 5에서의 화상 처리의 흐름을 도시하는 흐름도.
도 10은 실시예 5에서의 관심 영역의 설정의 일례를 도시하는 도면.
도 11은 실시예 5에서의 화상 히스토그램 해석의 일례를 도시하는 도면.
도 12는 실시예 1에서의 3차원 좌표 축의 변수 간의 관계를 나타내는 도면.
도 13은 실시예 1에서의 투영 화상의 화소값의 변화를 나타내는 도면.
도 14는 실시예 1에서의 촬영 화면의 일례를 도시하는 도면.
도 15a는 실시예 1에서의 토모신세시스의 설정 화면의 일례를 도시하는 도면.
도 15b는 실시예 1에서의 토모신세시스의 설정 화면의 다른 일례를 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 화상 처리 장치, 화상 처리 방법, 및 프로그램에 대해서 첨부 도면을 참조해서 상세히 설명한다. 또한, 이하의 기술에서는 토모신세시스를 예로서 설명하지만, 본 발명은 통상의 X선 컴퓨터 단층 촬영(CT)에서도 적용 가능하다. 본 발명은 또한 단일 광자 방출 단층 촬영(SPECT), 양전자 방출 단층 촬영(PET), 자기 공명 화상법(MRI) 등의 필터드 백 프로젝션을 이용한 재구성에서도 적용 가능하다.
<실시예 1>
도 1에 실시예 1에 따른 화상 처리 장치(100)의 기능적 구성을 도시한다. X선 관(101)은 복수의 조사 각도로부터 X선을 조사한다. 침대(103) 위에는 테스트 받을 피검체(102)(이하 피검체라 함)가 놓여 있다. X선 검출기(106)는 X선을 수신해서 X선 화상을 취득한다. 기구 제어 유닛(105)은 X선 관(101)과 X선 검출기(106)의 위치를 제어한다. 촬영 제어 유닛(104)은 X선 검출기(106)를 전기적으로 제어하고, X선 화상을 취득한다. X선 발생 장치 제어 유닛(107)은 X선 관을 전기적으로 제어하여, 미리 결정된 조건에서 X선을 발생시킨다. X선 촬영 시스템 제어 유닛(108)은 기구 제어 유닛(105)과 촬영 제어 유닛(104)을 제어하고, 검출기(106)와 관련하여 복수의 X선 조사 각도로부터 X선 화상을 취득한다.
X선 촬영 시스템 제어 유닛(108)에는 화상 처리 유닛(109) 및 화상 보존 유닛(112)이 구비되고, 하나 또는 복수의 컴퓨터가 내장된다. 예를 들어, 컴퓨터에는 CPU(중앙 처리 유닛) 등의 주 제어 유닛, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 기억 유닛이 구비된다. 또한, 컴퓨터에는, GPU(Graphics Processing Unit) 등의 그래픽 제어 유닛, 네트워크 카드 등의 통신 유닛, 키보드, 디스플레이 또는 터치 패널 등의 입출력 유닛 등이 구비될 수 있다. 이들 각 구성 유닛은, 버스 등에 의해 접속되고, 주 제어 유닛이 기억 유닛에 기억된 프로그램을 실행하는 것에 의해 제어된다. 또한, X선 촬영 시스템 제어 유닛(108)의 출력 및 입력을 위해, 촬영된 투영 화상을 표시하는 모니터(110) 및 유저가 조작하는 조작 유닛(111)이 구비된다.
화상 처리 유닛(109)은 X선 촬영 시스템 제어 유닛(108)의 지시에 따라, 취득한 X선 화상을 재구성하고 단층 화상을 생성한다. 이를 위해, 화상 처리 유닛(109)은 화소값 차분 유닛(113), 함수값 계산 유닛(114), 곱셈 유닛(115), 콘벌루션 유닛(116), 및 백 프로젝션 유닛(117)을 구비한다.
화상 처리 유닛(109)에는 X선 촬영 시스템 제어 유닛(108)이 촬영 제어 유닛(104)을 통하여, X선 검출기(106)로부터 취득한 다양한 X선 조사 각도로부터의 복수의 X선 화상(이후, 투영 화상 또는 방사선 투영 화상이라고도 한다)이 입력된다. 투영 화상에는 미리 결함 보정이나 게인 보정, 대수 변환 등이 행해진다.
화소값 차분 유닛(113)은 필터 대상 화소와 필터 대상 화소 주변의 필터 처리에 이용되는 화소(즉, 주변 화소 또는 인접 화소) 사이의 차분값을 계산한다.
함수값 계산 유닛(114)은 화소값 차분 유닛(113)에서 계산된 차분값에 기초하여, 차분값의 절대값이 미리 결정된 임계값 이하일 때에는 차분값을 그대로 출력하고, 미리 결정된 임계값보다 클 때에는, 함수값 계산 유닛(114)은 차분값의 절대값보다 작은 절대값을 갖고 부호가 차분값의 부호와 동일한 값을 출력한다. 이 출력 값은 예를 들어 0일 수 있다.
곱셈 유닛(115)은 재구성 필터 계수와 함수값 계산 유닛(114)의 출력을 곱한다. 재구성 필터로서, 램프 필터나 Shepp & Logan 필터 등 필터드 백 프로젝션에서 이용되는 일반적인 필터를 이용한다. 콘벌루션 유닛(116)은 곱셈 유닛(115)에서 사용된 재구성 필터 계수를 이용하여 투영 화상에 필터 처리를 행한다.
백 프로젝션 유닛(117)은 필터 처리된 투영 화상을 이용해서 백 프로젝션을 행하고 단층 화상을 생성한다. 백 프로젝션은 재구성 필터 처리된 투영 화상에 대해서 적분 처리하는 단계를 포함한다. 실제 공간에서의 중첩 적분법을 이용해서 재구성할 경우에는, 이론적으로는, 재구성 필터 처리된 투영 화상을 조사 각θ에 대해서 적분 처리하게 된다. 적분을 위해, 조사 각은, 예를 들면, 1)방사선 검출기의 중심과 X선 관의 초점을 연결한 방향과, 2)방사선 검출기의 검출면에 수직인 방향이 이루는 각이다. 실제로 얻어지는 방사선 투영 화상은 이산적이기 때문, 그러한 초점을 고려해서 근사적인 적분 처리가 행해진다. 따라서, 고 흡수체에 의한 스트릭 아티팩트가 제거되고, 화상 불선명이 거의 발생하지 않는 단층 화상을 생성할 수 있다. 필터의 주파수 응답은 이 적분 처리 중에 변화되지 않는다.
도 2를 이용하여, 도 1에 도시하는 화상 처리 장치(100)에서의 화상 처리의 흐름의 일례에 대해서 설명한다.
우선, S201에서 투영 화상을 취득한다. 이것은 X선 관(101)의 X선 조사 각도를 -40°내지 40°까지 바꾸면서, 피검체(102)를 X선으로 촬영하는 것에 의해 행해진다. 촬영 매수는 임의의 수가 가능하다. 예를 들어, 각도를 한번에 (1°)씩 바꾸면서, 80매의 투영 화상을 15 FPS(초당 프레임)로 촬영하면, 6초 정도로 화상을 수집할 수 있다. X선의 촬영 조건도 임의인 조건이 설정 가능하나, 가슴 등의 촬영에서는 100㎸, 1mAs 정도로 행할 수 있다. X선 검출기(106)와 X선 관(101) 사이의 거리는 설정 범위 100㎝ 내지 150㎝ 정도로 설정된다.
X선 검출기(106)는 X선 관(101)과 반대 방향으로 평행 이동시킨다. 이때의 평행 이동량은, 투영 각도를 β, P를 X선 관(101)의 회전 중심과 X선 검출기(106)의 중심 사이의 거리라고 하면, Ptanβ로 부여된다. 이렇게 X선 검출기(106)를 X선 관과 평행 이동시키면, X선 관(101)의 X선 조사 방향이 변해도, 기준축은 X선 검출기(106)의 중심을 항상 통한다.
얻어진 일련의 투영 화상은 전처리가 행해진 후, 화상 처리 유닛(109)에 입력된다. 전처리는 X선 검출기(106)의 결함 화소나 암 전류의 보정, X선 관(101)에 기인하는 조사 변동의 보정, 대수 변환 등을 포함할 수 있다. 이들 전처리는 X선 검출기에서 일반적으로 행해지는 처리를 이용하면 충분하다. 대수 변환을 위해, 투영 화상의 화소값은 X선 감쇄 계수를 선 적분하여 얻은 값으로 설정된다. 이 X선 감쇄 계수의 가법성에 기초하여 X선 화상의 재구성이 행해진다.
S202에서는, 화소값 차분 유닛(113)을 이용하여 필터 대상 화소와 필터 처리에 이용되는 주위의 화소 사이의 차분값 p을 계산한다. 이 차분은 예를 들어, 세기, 휘도, 또는 그레이스케일의 음영에 있을 수 있다.
S203에서는, S202에서 계산한 차분값의 절대값 |p|가 미리 결정된 임계값 ε과 비교된다. 이 결과, 절대값 |p|가 임계값 ε 이하일 경우에는, S204에서 차분값 p를 출력한다. 절대값 |p|가 임계값 ε보다 큰 경우에는, S205에서 절대값이 임계값 ε 이하의 값, 예를 들어 0, ±ε, ±(2ε-|p|) 등을 출력한다. 이 S203 내지 S205의 처리는 함수값 계산 유닛(114)에 의해 행해지고 그 결과는 도 3a 내지 도 3c에서 도시한 바와 같은 구분 선형 함수 F(p)로 표현된다. 실시예에 따른 도 3a 내지 도 3c에 도시하는 구분 선형 함수 F(p)에서는, 재구성 필터에 의한 처리 대상 화소의 화소값과 상기 재구성 필터 처리에 이용되는 (상기 필터 처리 대상 화소의) 주변 화소의 화소값 사이의 차분값과 임계값 사이의 대소 관계를 기초로 하여 차분값(p가 최대 ε까지의 값을 갖는 경우) 또는 상기 차분값보다 작은 값을 출력한다. 화상에서의 효과는 입력 콘트라스트가 (임계값에 비해) 매우 높은 경우에 인접 화소 간에 저감된 콘스라스트이다. 이러한 특성이 고 콘트라스트 아티팩트로서 나타나는, 금속 아티팩트의 적절한 저감에 공헌한다.
S206에서는, 곱셈 유닛(115)에 의해, S204, S205의 출력 결과, 즉, F(p)를 램프 필터나 Shepp & Logan 필터 등의 재구성 필터 함수로 곱한다. 즉, 재구성 필터 함수가 소위 엡실론(ε) 필터를 이용하여 소위 엡실론 (ε) 필터 함수인 것으로 변환된다. ε 필터의 특성에 의해, (처리 대상이 되는) 처리 대상 화소와 주변 화소 사이의 차분값(이하 차분 신호)을 국소 정보로서 이용하고, 차분 신호가 작을 경우에, 처리 대상 화소와 주변 화소 사이의 상관이 강하다고 판단하고, 적극적으로 주변의 화소를 이용하려고 한다. 이 방법에 의해, 금속 등 피검체 부분과 상당히 다른(즉, 고 콘트라스트를 갖는) 화소값의 영향을 저감할 수 있다. ε 필터에서는, 화소값 간의 차분이 임계값 ε 즉, 파라미터로서 이용되기 때문에, 방사선 촬영에 의해 얻어지는 투영 화상에 대해서 보다 적절하고 또한 간소하게 파라미터를 조정할 수 있다. 다른 실시예에서는, ε 필터 대신에, 화상의 성질에 맞춰서 필터의 계수를 변화시키는 처리인 데이터 의존형 처리를 이용할 수도 있다.
S207에서는, S206에서 F(p)를 곱한 재구성 필터 h(t)를 투영 화상에 콘벌루션한다. 이 처리는 콘벌루션 유닛(116)에서 행해지고, 토모신세시스의 경우 이하의 수학식 1로 표현된다.
[수학식 1]
Figure 112012104307631-pat00001
여기서, xt, zt는 X선 검출기(106) 상의 좌표이다. xt는 X선 검출기(106)의 이동 방향에 평행한 좌표를 표시한다. zt는 X선 검출기(106)의 이동 방향에 수직인 좌표를 표시한다. β는 투영 각도를 나타낸다. q(xt, zt, β)은 X선 검출기(106) 상의 화소값을 나타낸다. Jc는 적분 변수를 토모신세시스의 기하 구성으로 변환하기 위한 계수를 나타낸다. Jc는 이하의 수학식 1-1로 표현된다.
[수학식 1-1]
Figure 112012104307631-pat00002
수학식 1-1에서의 변수 간의 관계를 도 12에 도시한다. 3차원 좌표 축 x, y, z는 재구성 좌표 공간을 나타내고, 등각점(isocenter)을 원점으로 하고 있다. xz 평면은 X선 검출기(106)의 검출면에 평행한 면으로, 등각점(301)을 통하는 면이다. y축은 X선 검출기(106)의 검출면에 수직인 법선이다. xt와 zt는 X선 검출기(106) 상의 점과 X선 관(101)의 초점(302)을 연결하는 직선(303)이 xz 평면과 교차하는 점의 x 좌표와 z 좌표를 나타낸다. y축과 X선 관(101)의 기준축이 이루는 각 β는 X선 조사 각도(투영 각도)이다. 수학식 1-1은 직선(303)과 직선(304)이 이루는 각의 코사인값을 표현하고 있다. 직선(304)은 직선(303)이 xz 평면과 교차하는 점에서 z축에 내린 수선이 교차하는 점과 초점(302)을 연결하는 선이다. 선(303)의 값은
Figure 112012104307631-pat00003
이고 선(304)의 값은 Dt이므로 선(303)과 선(304) 사이의 각의 코사인은 코사인 법칙을 이용하여 구해질 수 있고, Jc가 주어진다.
수학식 1의 콘벌루션을 Jc에 적용하여, 2차원 필터 처리된 투영 화상 G(xt', zt, β)가 얻어지는데, 여기서 xt'는 인접 또는 주변 화소의 화소 위치(또는, 보다 구체적으로, z축으로부터의 거리)이다.
실제의 계산은 계산기를 이용해서 이산적으로 행해지기 때문에, 이산계에 상기 식을 적용했을 때의 계산 방법을 이제부터 밝힌다.
설명의 형편상, xt축에 대해서만 고려하고, 토모신세시스 기하 구성을 표현하는 Jc는 생략한다. 또한, 이산계에서는 적분으로서 가산 처리가 행해진다. 도 13에 도시하는 것과 같이, 통상의 피검체 부분과 비교하여, 금속 부분은 X선을 극단적으로 강하게 흡수하기 때문에, 화소값이 급격하게 저하한다. 재구성 필터 처리는 대상 화소를 ●, 주변 화소를 ○, 각 화소값을 qN, 필터 계수를 hN으로 한다.
이때, 종래 방법에서의 필터 처리는 이하의 수학식 1-2로 표현된다.
[수학식 1-2]
Figure 112012104307631-pat00004
본 발명에서의 필터 처리는 이하의 수학식 1-3으로 표현된다.
[수학식 1-3]
Figure 112012104307631-pat00005
F가 도 3a에 도시되는 구분 선형 함수를 나타내고, q0과 각 qN 사이의 차가 ε 이내 일 때는, 수학식 1-3은 이하의 수학식 1-4으로 표현된다.
[수학식 1-4]
Figure 112012104307631-pat00006
재구성 필터의 DC 성분은 0이기 때문에, 수학식 1-4의 괄호( ) 내는 0이 되고, 결과로서 수학식 1-4은 수학식 1-2과 동등하게 된다. 도 13에 도시한 것과 같이 금속이 화상에 있고, q2와 q0의 차가 ε을 초과할 때, 수학식 1-3은 이하의 수학식 1-5으로 표현된다.
[수학식 1-5]
Figure 112012104307631-pat00007
즉, 필터 처리로부터 q2가 배제되어, 그 대신에 h2가 q0으로 곱해진다. 결과적으로, q0의 화소에 대한 재구성 필터 처리에서, 처리 후에 얻어지는 화소 G0에 부여하는 q2의 화소의 영향을 저감하는 처리를 실시할 수 있다. 즉, G0을 얻을 때에, 예를 들어, 금속의 영향에 의해 q0의 화소와 화소값이 크게 다른 q2의 화소의 영향을 약하게 할 수 있어, 화소값이 많이 변경되지 않는 방향으로 보정되는 효과가 있다. 따라서, 급격한 화소값의 변화를 일으키는 금속의 영향이 억제되고, 단층 화상에 스트릭 아티팩트가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 종래 방법과 같이 로우 패스 필터 등을 이용할 필요가 없으므로, 화상 불선명 등의 부작용도 발생하기 어렵다.
다른 실시예에서는, 수학식 1-5에 대응하는 값이 얻어지는 것이 충분하기 때문에, 수학식 1-2에서의 h2q2을 수학식 1-5에서의 h2q0 등으로 변경하는 처리가 행해지는 것이 바람직하다. 즉, q2의 영향을 저감하는 처리를 행하는 한에서는, 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 상술한 h2q0에 대응하는 값을 얻기 위해서, q2을 q0으로 변경하지 않고 h2을 h2'로 변경하는 등의 식으로 재구성 필터의 계수를 변경함으로써, q2가 G0에 끼치는 영향을 저감할 수 있다. 또한, 예를 들어, 얻어진 G0을 보정해서 q2의 영향을 저감하는 처리를 실시할 수 있다.
상술한 q0의 화소에 가해지는 처리의 예에서는, 도 3a에 도시한 비선형 함수를 예로서 이용하고 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 도 3b 또는 도 3c의 함수를 이용하는 것으로서도, 금속 부분의 화소의 영향을 저감한 재구성을 행할 수 있다.
도 2로 돌아가면, S208에서는, 2차원 필터 처리된 투영 화상 G(xt', zt, β)을 백 프로젝션함으로써, 임의의 3차원 좌표
Figure 112012104307631-pat00008
에서의 단층 화상
Figure 112012104307631-pat00009
을 생성한다. 이 처리는 백 프로젝션 유닛(117)에서 행해지고, 이하의 수학식 2으로 표현된다.
[수학식 2]
Figure 112012104307631-pat00010
수학식 2에서, βm은 최대 투영 각도를 나타낸다. JB는 토모신세시스의 기하 구성으로 적분 변수를 변환하기 위한 계수를 나타내며, 이하의 수학식 2-1로 표현된다.
[수학식 2-1]
Figure 112012104307631-pat00011
여기서,
Figure 112012104307631-pat00012
는 등각점을 원점으로 한 재구성 점을 도시하는 3차원 벡터를 나타낸다.
Figure 112012104307631-pat00013
는 X선 관의 기준축(빔의 중심)을 따르는 단위 벡터를 나타낸다. 따라서, 고 흡수체에 의한 스트릭 아티팩트를 억제한 단층 화상
Figure 112012104307631-pat00014
을 얻을 수 있다. 상기 식의 계산이 실제로 이산계로 얻어진 데이터에 대하여 이산적인 가산 처리에 의해 행해지는 것은 물론이다.
본 실시예를 토모신세시스의 경우를 예로 해서 이상 기술했지만, 통상의 X선 CT에서도 적용 가능하다. 본 발명은 또한 SPECT, PET, MRI 등의 필터드 백 프로젝션을 이용한 재구성에서도 적용 가능하다. 본 발명은 이것들에 적용할 경우의 재구성 방법으로서, 일반적으로 이용되고 있는 Feldkamp법이나 팬 빔 재구성법을 이용할 수 있다.
<실시예 2>
그 다음에, 도 4를 이용하여, 실시예 2의 화상 처리의 흐름에 대해서 설명한다. 기능적 구성은 실시예 1과 실질적으로 동일하고 도 1에 도시하는 것과 같고, 처리의 흐름에 관해서도 실시예 1과 중복하는 부분은 실질적으로 동일하므로 그 설명을 생략한다.
S201과 S202의 처리는 실시예 1과 동일하다. 그 다음에, 함수값 계산 유닛(114)을 이용하여, 실시예 1의 S203 내지 S205의 처리 대신에, S301의 처리를 행한다. 즉, S301에서, 차분값의 절대값 |p|에 따라 가중 계수를 계산한다. 이것은, 예를 들어, 이하의 수학식 3으로 표현된다.
[수학식 3]
Figure 112012104307631-pat00015
여기서 σ은, 촬영 부위 등에 따라 실험적으로 정해지는 값을 나타내며, 실시예 1의 ε과 마찬가지로 설정된다.
S302에서는, 곱셈 유닛(115)에 의해, S301의 가중 출력 결과 w(t)을 램프 필터나 Shepp & Logan 필터 등의 재구성 필터 함수로 곱한다.
S303에서는, S302에서 w(t)을 곱한 재구성 필터 h(t)을 투영 화상에 콘벌루션한다. 이 처리는 콘벌루션 유닛(116)에 의해 행해지고, 이하의 수학식 4으로 표현된다.
[수학식 4]
Figure 112012104307631-pat00016
이 콘벌루션에 의해, 2차원 필터 처리된 투영 화상 G(xt', zt, β)이 얻어진다. S208의 처리는 실시예 1과 동일하다.
S301 내지 S303의 처리에 의해, 금속 등의 고 흡수체의 엣지가 재구성 필터링에 끼치는 영향이 작아진다. 그러므로, 금속에 의해 발생된 스트릭 아티팩트가단층 화상으로부터 효과적으로 저감된다. 필터의 주파수 특성이 손상되기 어렵기 때문에, 화상 불선명 등의 부작용도 발생하기 어렵다. 또한, 이 방법에서는, 필터의 DC 성분이 보존되지 않지만, S302의 처리의 결과로서 얻어진 필터 계수를 더하게 해서 DC 성분을 계산하고, 필터 계수로부터 빼서 조정하면, DC 성분을 보존할 수 있다.
<실시예 3>
도 5를 이용하여, 실시예 3의 화상 처리의 흐름에 대해서 설명한다. 기능적 구성은 실시예 1과 실질적으로 동일하고 도 1에 도시하는 것과 같고, 처리의 흐름에 관해서도 실시예 1과 중복하는 부분은 실질적으로 동일한 것이므로 그 설명을 생략한다.
실시예 1의 방법 및 장치에 의해 고 흡수체에 의한 스트릭 아티팩트를 효과적으로 저감할 수 있으나, 고 흡수체의 콘트라스트도 열화되는 경우가 있다. 정형 등의 분야에서는 매립한 임플란트나 금속 플레이트의 상태 등도 관찰하기를 원하는 경우가 있다. 본 실시예에서는, 이러한 요구에 부응하기 위해, 고 흡수체의 콘트라스트도 유지하고, 스트릭 아티팩트를 효과적으로 저감한다.
S201과 S202의 처리는 실시예 1과 동일하다. 그 다음에, 함수값 계산 유닛(114)을 이용하여, 실시예 1의 S203의 처리 대신에 S403의 처리를 행한다. 즉, S403에서는, S202에서 계산한 차분값 p가, 미리 결정된 임계값 ε과 비교된다. 이 결과, 차분값 p가 임계값 ε 이하인 경우에는, S404에서 차분값 p을 그대로 출력한다. 차분값 p이 임계값 ε보다 큰 경우에는, S405에서 절대값이 임계값 ε 이하인 값, 예를 들어 0, ±ε, ±(2ε-|p|) 등을 출력한다. S403 내지 S405의 처리는 함수값 계산 유닛(114)에 의해 행해지고, 그 결과는 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같은 구분 선형 함수 F(p)로 표현된다. S206 내지 S208의 처리는 실시예 1과 동일하다. 투영 화상의 화소값이 반전한 경우에는, 상술한 대소 관계를 교체하는 것이 충분하다. 상술한 처리에서는 필터 처리 대상의 화소를 주변 화소로부터 빼는 수식이 이용되고 있지만, 반대로 뺄셈할 경우에는, 임계값의 음양 부호는 반전한다. 도 6a 내지 도 6c에 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 재구성 필터는, 처리 대상의 화소의 화소값과 상기 재구성 필터 처리에 이용되는 (상기 필터 처리 대상 화소의) 주변 화소의 화소값 사이의 차분값의 절대값이 임계값보다 작을 경우에는, 상기 차분값을 출력한다. 상기 차분값의 절대값이 임계값보다 클 경우에는 상기 차분값보다 작은 값을 출력한다. 이에 의해, 금속 부분을 토모신세시스 화상에 추출하면서, 금속 아티팩트를 저감할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이 원점에서 축 비대칭인 구분 선형 함수F(p)를 이용함으로써, 저 흡수체 부분의 필터링에는 고 흡수체의 영향을 배제할 수 있다. 이에 의해, 스트릭 아티팩트를 억제할 수 있다. 필터의 주파수 응답은 변화되지 않기 때문에, 화상 불선명도 발생하기 어렵다. 한편, 고 흡수체 부분의 필터링에는 저 흡수체 부분도 고려된다. 이에 의해, 고 흡수체 내부의 콘트라스트를 유지할 수 있다.
<실시예 4>
그 다음에, 도 7을 이용하여, 실시예 4의 화상 처리의 흐름에 대해서 설명한다. 기능적 구성은 실시예 2와 실질적으로 동일하고 도 1에 도시하는 것과 같고, 처리의 흐름에 관해서도 실시예 2과 중복하는 부분은 실질적으로 동일하므로 그 설명을 생략한다.
실시예 2에 의해 고 흡수체에 의한 스트릭 아티팩트를 효과적으로 저감할 수 있으나, 고 흡수체의 콘트라스트도 열화되는 경우가 있다. 정형 등의 분야에서는 매립한 임플란트나 금속 플레이트의 상태 등도 관찰하기를 원하는 경우가 있다. 본 실시예에서는 이러한 요구에 부응하기 위해서, 고 흡수체의 콘트라스트를 유지하고, 스트릭 아티팩트도 효과적으로 저감한다.
S201, S202, S302, S303, S208의 처리는 실시예 2와 동일하고, S501의 처리만이 상이하다. 즉, 본 실시예에서는, 함수값 계산 유닛(114)을 이용하여, 실시예 2의 S301 대신에 S501의 처리를 행한다. S501에서는, 차분값에 따라 가중 계수를 계산한다. 이 처리는, 예를 들어 이하의 수학식 5로 표현된다.
[수학식 5]
Figure 112012104307631-pat00017
[수학식 6]
Figure 112012104307631-pat00018
수학식 6으로 도시한 바와 같이 원점에서 축 비대칭인 가중을 이용함으로써, 저 흡수체 부분의 필터링에서는 고 흡수체의 영향을 저감할 수 있다. 이에 의해, 스트릭 아티팩트를 억제할 수 있다. 필터의 주파수 응답이 변화되기 어렵기 때문에 화상 불선명도 발생하기 어렵다. 한편, 고 흡수체 부분의 필터링에서는 저 흡수체 부분도 고려된다. 이에 의해, 고 흡수체 내부의 콘트라스트를 유지할 수 있다.
<실시예 5>
그 다음에, 도 8 내지 도 11을 이용하여, 실시예 5의 화상 처리의 흐름에 대해서 설명한다. 도 8에 도시하는 화상 처리 장치(600)는 화상 처리 유닛(602)이 실시예 1의 화상 처리 유닛(109)에 파라미터 설정 유닛(601)을 추가하고 있다는 점에서 실시예 1의 화상 처리 장치(100)와 상이하다. 도 9에 도시하는 화상 처리는, 도 2에 도시하는 처리에 S701의 처리를 추가하고 있다는 점에서 실시예 1의 화상 처리와 상이하다. 본 실시예에서는 이와 같은 식으로 임계값 ε의 구체적인 설정 방법을 설명한다. 또한, 본 실시예의 설정 방법은 실시예 2 내지 4에도 적용할 수 있는 것은 용이하게 예상할 수 있다.
본 발명이 유효하게 실시되기 위해서는, 임계값 ε의 설정값이 적절한 것이 중요하다. 임계값 ε을 설정하기 위해서, 촬영된 투영 화상을 모니터(110)에 표시한다. 조작 유닛(111)에서, 유저는 투영 화상 위에 도 10에 예시한 바와 같이 하나는 금속(801)이고 다른 하나는 뼈 부분(802)인 2개의 점을 지정한다. S701에서는, 파라미터 설정 유닛(601)에 의해, 이 2개의 점의 지정 부분의 화소값의 차를 계산해 임계값 ε으로 한다.
실시예 2 및 4의 경우에는, 예를 들어, ε을 FWHM(반값 전폭)로 간주하고, 다음 식에 의해 도시된 것과 같이 설정하는 것이 충분하다.
Figure 112012104307631-pat00019
다른 방법으로서, 투영 화상을 해석해서, 금속과 금속 외의 부분을 자동적으로 추출하고, 그 값의 차분을 이용해서 임계값을 설정하는 방식으로 장치를 구성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 11에 도시하는 것과 같이, 투영 화상의 히스토그램을 작성하면, 금속 부분은 X선을 강하게 흡수하기 때문에, 낮은 화소값에서 피크(peak)를 갖는다(즉, 화상에서 많은 수의 낮은 값의 화소가 이러한 히스토그램에서 피크로서 표현될 것이다). 이 피크를 검출하고, 피크와 피검체의 분포 베이스 사이의 차(901)를 임계값 ε으로 설정하는 것이 충분하다.
도 14는 실시예에 따른 X선 촬영 시스템 제어 유닛(108)의 표시 제어 유닛에 의해 모니터(110)에 표시되는 촬영 화면의 일례이다. 촬영 화면은 모니터(110)에 동일하게 표시된 커서(cursor)를 조작 유닛(111)에 포함된 마우스 디바이스 등에 의해 조작하고, 투영 화상의 촬영과, 촬영된 화상의 확인을 행하기 위한 화면이다. 촬영 화면의 데이터는, 예를 들어, X선 촬영 시스템 제어 유닛 내의 메모리에 저장되어 있고, 표시 제어 유닛의 제어에 따라 도 14에 도시한 바와 같은 그러한 배치로 표시된다.
검사 정보 표시 탭(1401)은 현재 진행 중인 검사에 관한 정보를 표시하는 표시 탭이다. 탭(1401)은 촬영 대상의 환자 정보와 촬영 모드의 설정에 따라 표시 제어 유닛에 의해 표시된다. 과거 화상 표시 탭(1402)은 과거의 촬영된 화상 정보를 표시하기 위한 표시 탭이다. 조작 유닛(111)에 의해 표시 화면의 커서 위치에 클릭함으로써, 탭(1402)이 검사 정보 표시 탭 대신에 모니터(110)의 전방 면에 표시된다. 표시 형태 변경 버튼(1403)은 선택 화상 표시 영역(1404)에 표시되는 방사선 화상의 표시 형태를 변경하기 위한 버튼 혹은 버튼 군이다. 마우스 커서에 의한 버튼의 클릭에 따라, 선택된 1매만 표시하는 제1 표시 형태; 동일 검사 혹은 동일 환자에 관한 복수의 방사선 화상을 배열해서 표시하는 제2 표시 형태; 및 토모신세시스 촬영이나 방사선 투시 또는 시네마스코프 촬영 등에서 얻어진 복수의 투영 화상이나 프레임 화상을 배열해서 표시하는 제3 표시 형태 중 하나가 선택된다. 촬영된 화상은 표시 제어 유닛에 의해 선택된 표시 형태로 표시된다. 도 14에 도시하는 촬영 화면에서는, 화상 표시 영역(1404)에 선택된 단층 화상이 표시되고 있다.
표시 영역(1405)에는 현재 검사 중인 환자 정보가 표시되고 있다. 환자 정보는, 예를 들어, 환자의 ID나 성명, 성별이나 연령 등의 환자의 고유한 정보이다. 표시 영역(1406)에는 X선 발생 장치 제어 유닛(107)으로부터 보내져 온 표시 중인 화상과 관련되어서 행해진 방사선 조사에 관한 정보인 실시 정보가 표시된다. 실시 정보는, 예를 들어, 화상 표시 영역(1404)에 표시되고 있는 단층 화상의 재구성에 이용하는 투영 화상 군의 촬영 시각, 총 조사 시간, 총 면적 선량, 총 흡수 선량, 총 공기 커마(air kerma)의 정보이다. 이것에 추가하여, 도 14에 도시하는 것과 같이 HDD(하드 디스크 드라이브)의 잔량을 표시할 수 있다. 표시 영역(1407)에는, 촬영 장치 측에서 설정된 촬영 정보가 표시된다. 촬영 정보는, 예를 들어, 관 전압, 조사 시간, 관 전류, mAs 값, 비닝(binning) 상태, 프레임 레이트 등의 정보이다. 이에 덧붙여서, 현재 표시 중인 화상이 토모신세시스 화상이나 방사선 투시 또는 시네마스코프 화상일 경우에, 프레임 번호를 표시할 수 있다.
검사 패널(1408)에는 현재 검사 중인 환자에 관한 촬영 예약 정보 및 촬영 완료 정보가 표시된다. 표시 영역(1409)에는 촬영 모드가 표시된다. 도 14의 예에서는, 촬영이 피검체를 동화상 센서로 촬영하는 토모신세시스 촬영으로 행해지고 있다는 것을 나타내는 촬영 모드 정보가 2×2 테이블에 표시되고 있다. 버튼(1410)은 투영 화상 군으로부터 재구성 화상을 생성하기 위한 설정을 행하는 설정 화면을 표시하기 위한 버튼이다. 표시 영역(1411)은 촬영된 썸네일 화상을 표시하는 영역이다. 도 14의 예에서는, 1개는 수집된 투영 화상 세트의 대표 화상이, 다른 쪽에는 생성된 재구성 화상의 썸네일인 2개의 썸네일이 표시되고 있다. 선택 표시 프레임(1412)은 화상 표시 영역(1404)에 표시하는 화상의 선택 상태를 나타내기 위한 표시 영역이다. 커서에 의해 썸네일 화상을 클릭함으로써, 클릭된 썸네일 화상이 표시 제어 유닛에 의해 선택되고, 선택 표시 프레임(1412)이 당해 선택된 썸네일을 둘러싸는 위치에 표시된다.
조사 각 설정 GUI(1413)은 투영 화상을 촬영할 때에 기구 제어 유닛(105) 및 X선 발생 장치 제어 유닛(107)에 대하여 X선 관(101)의 조사 위치의 진동 각의 크기를 설정하기 위한 GUI(Graphical User Interface)이다. 한 실시예에서는, 설정을 효율화하기 위해서, 조사 각의 설정 GUI에서는 FPD(플랫 패널 방사선 검출기)의 중심 위치에 대하여 전후의 진동 각이 동일하도록 설정할 경우에는, 수치를 1개 입력하면 진동 각의 설정이 완료되는 방식으로 구성되어 있다. 예를 들어, 조사 각 설정 GUI(1413)에 30을 입력하면, ±30°(총 60°)의 진동 각으로 방사선을 조사하는 것이 된다. 진동 각은, 예를 들어, X선 검출기(106)의 중심 위치와 X선 관(101)의 초점을 연결하는 선과, X선 검출기(106)의 중심 위치를 통해 중력 방향의 직선이 이루는 예각으로 할 수 있다. 본 예에서, X선 촬영 시스템 제어 유닛(108)은, 예를 들어, 접속된 기구 제어 유닛(105) 및 X선 발생 장치 제어 유닛(107)의 식별 정보에 따라 진동 각의 최대값을 메모리에 미리 유지해 둠으로써, 최대값 이상의 진동 각이 입력되었을 경우에는, 표시 제어 유닛이 경고를 표시하거나, 혹은 입력값을 최대값으로 치환하는 처리를 할 수 있다. 이 진동 각의 정보는 조사 각 설정 GUI(1413)에 대한 입력에 따라 자동적으로 X선 촬영 시스템 제어 유닛(108)이 기구 제어 유닛(105) 및 X선 발생 장치 제어 유닛(107)에 송신한다.
그 외, 과거 화상 표시 패널(1414)은 과거 화상 표시 탭(1402)을 전방면에 표시하지 않고, 검사 화면(1401) 상에서 과거 화상을 참조할 수 있게 하기 위한 표시 영역이다. 표시 영역(1415)에는 과거 화상의 썸네일이 표시된다. 도 14의 예에서는, 과거에 촬영된 토모신세시스 촬영의 투영 화상이 표시된다. 버튼(1416)은 표시 영역(1415)에 표시되는 과거 화상을 과거 화상 리스트로부터 선택하기 위한 화면을 표시 제어 유닛에 의해 표시하기 위한 버튼이다. 화상 조정 패널(1417)은 화상 표시 영역(1404)에 표시된 화상에 대한 조정을 행하기 위한 복수의 버튼이 배치된 표시 영역이다. 예를 들어, 화상의 ±90° 회전; 상하 좌우 반전; 흑백 반전, 화상 표시 영역(1404)에 대한 표시 화상의 중심 위치 변경; 등배(라이프 사이즈(life size)) 표시; 확대 또는 축소; 및 영역 선택을 각각 지시하기 위한 버튼들이 표시된다. 그 외, 화상 조정 패널(1417)에 대해 이루어지는 조정을 리세트하기 위한 버튼이나, 진단 화상으로서의 적합성 표시를 화상에 라벨 붙이기 위한 체크 버튼이 표시될 수 있다. 버튼(1418)은 현재 실행 중인 검사를 보류해 다른 검사를 선택하기 위한 검사 보류 버튼이다. 버튼(1419)은 현재의 검사 화상을 스토리지에 출력하기 위한 버튼이다. 버튼(1420)은 현재의 검사를 종료시켜 촬영 화면의 표시를 종료시키기 위한 버튼이다.
도 15a 및 도 15b는, 커서 위치에서 버튼(1410)이 클릭되는 것에 따라 표시부에 표시되는 토모신세시스의 설정 화면의 일례를 각각 도시한다. 화상 표시 영역(1501)에는 재구성 처리에 의해 얻어진 재구성 화상이 표시된다. 영역(1502)은 촬영 제어 유닛(104), 기구 제어 유닛(105), X선 발생 장치 제어 유닛(107)으로부터 토모신세시스 촬영의 실시 결과로서 보내져 온 실시 정보를 표시하기 위한 영역이다. 예를 들어, 진동 각; X선 관(101)과 X선 검출기(106) 사이의 거리; X선 검출기(106)의 화소 피치; 등각점와 X선 검출기(106)의 거리; 촬영된 투영 화상수; 진동 각의 피치; 및 테이블의 식별 정보 등의 정보가 표시된다. 진동 각 등의 정보는 도 14에 도시하는 촬영 화면에서 미리 설정된 정보이지만, 진동 각의 정보도 실시 정보로서 기구 제어 유닛(105)과 X선 발생 장치 제어 유닛(107)로부터 송신된다. 이것은, 엄밀하게는 오차에 의해 설정값과 완전하게 일치하는 진동 각으로 촬영하는 것은 불가능하기 때문에, 이러한 진동 각의 정보는 그 후 차분도 고려하여 재구성 처리에 이용되기 때문이다. 예를 들어, X선 관(101) 및 X선 검출기(106)의 이동 방향에 관해서 전후의 진동 각이 동등하게 되도록 촬영 장치로부터 진동 각을 설정한다. 그러나, 엄밀하게는 이것은 대략 10-1도 미만의 오차가 발생할 수 있다는 것을 의미한다.
그 외, 표시 영역(1503)은 재구성 파라미터를 설정하기 위한 표시 영역이다.
예를 들어, 필터드 백 프로젝션; 연속 재구성 등의 재구성 방법; 램프나 Shepp & Logan 등의 재구성 필터; 필터의 DC 성분; 컷오프 주파수; 재구성 슬라이스의 피치; 재구성 슬라이스의 수 등의 설정이 가능하다.
버튼(1504)은 설정을 기초로 하여 재구성 처리의 공개를 지시하는 버튼이다. 커서 위치에 버튼(1504)을 클릭하는 그러한 조작에 따라 화상 처리 유닛(109)에 의한 재구성 처리가 개시된다. 재구성 처리의 종료 후, 화상 표시 영역(1502)에 재구성 화상이 표시된다.
도 15b의 표시 영역(1505)은 재구성 화상 또는 투영 화상의 윈도우 레벨 및 윈도우 폭을 설정하기 위한 GUI이다. 본 예에서, 윈도우 레벨은, 예를 들어, 화상의 대표 화소값을 도시하고, 예를 들어 화상의 중간값이다. 윈도우 폭은 계조 폭을 도시하고, 예를 들어, 화상의 상위 5% 점과 하위 5% 점 간의 차의 값이다. 표시 영역(1506)은 기하 정보의 설정 영역이며, 이 영역에는, 좌우 상하 반전; 표시 영역(1501)에 관한 표시된 재구성 화상의 중심 위치의 변경; ±90°회전; 줌 지시 및 줌 비율의 설정을 하기 위한 GUI가 표시된다.
표시 영역(1502, 1503, 1505, 1506) 각각은 커서 위치에 클릭함에 따라 표시 제어 유닛에 의해 그 표시 영역이 확장 수축한다. 도 15a는 표시 영역(1502 및 1503)은 확대되고, 표시 영역(1505 및 1506)은 축소된 상태를 도시한다. 도 15b는 표시 영역(1505 및 1506)이 확대되고, 표시 영역(1502 및 1503)이 축소된 상태를 도시한다.
플레이백 버튼(1507)은 재구성 화상을 위 또는 아래로부터 순서대로 연속적으로 전환하여 표시하기 위한 버튼이며, 역 리버스 패스트 재생, 하단 표시, 재생 및 일시 정지, 상단 표시 및 포워드 패스트 표시를 각각 지시하기 위한 버튼 군이다.
이상 본 발명의 대표적인 실시예들이 설명되었다. 그러나, 본 발명은 상기 및 도면에 도시하는 실시예에 한정하지 않고, 그 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적절히 변형해서 실시할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 시스템, 장치, 방법, 프로그램, 기억 매체 등의 형태로 실시할 수도 있다. 구체적으로는, 복수의 기기로 구성되는 시스템에 적용할 수 있고, 또는, 하나의 기기로 구성되는 장치에 적용할 수 있다.
<그 밖의 실시예>
본 발명은 또한 이하의 처리를 실행함으로써도 실현된다. 즉, 상술한 실시 예의 기능을 실현하는 소프트웨어(프로그램)을, 네트워크 또는 각종 기억 매체를 통해서 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터(또는 CPU나 MPU(마이크로프로세서 유닛) 등)가 프로그램을 판독하고 실행한다.
본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적 실시예로 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 다음의 특허 청구 범위는 모든 이러한 변형 및 등가적인 구성 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 해석에 따르게 된다.
100, 600: 화상 처리 장치
104: 촬영 제어 유닛
105: 기구 제어 유닛
107: X선 발생 장치 제어 유닛
108: X선 촬영 시스템 제어 유닛
109, 602: 화상 처리 유닛
110: 모니터
111: 조작 유닛
112: 화상 보존 유닛
113: 화소값 차분 유닛
114: 함수값 계산 유닛
115: 곱셈 유닛
116: 콘벌루션 유닛
117: 백 프로젝션 유닛
601: 파라미터 설정 유닛

Claims (32)

  1. 디지털 방사선 검출기로부터 복수의 방사선 투영 화상을 취득하는 취득 수단;
    재구성 필터를 이용하는 상기 복수의 방사선 투영 화상에 대한 필터 처리와, 취득된 상기 복수의 방사선 투영 화상에 기초하여 단층 화상을 생성하기 위한 재구성 처리를 실행하는 재구성 수단;
    중앙 처리 유닛을 포함하고, 상기 재구성 수단에 공급될 방사선 투영 화상에서, 제1 화소의 값과 제2 화소의 값 사이의 차분값이 미리 결정된 임계값보다 큰 경우에, 상기 제2 화소에 의해 가해지는, 상기 제1 화소의 값에 대한 영향을 저감시키는 처리 수단을 포함하고,
    상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값 사이의 차분값의 절대값이 상기 임계값보다 작을 때 상기 처리 수단은 상기 차분값을 출력하고, 상기 차분값의 절대값이 상기 임계값보다 클 때 상기 처리 수단은 상기 차분값보다 작은 값을 출력하고,
    상기 재구성 수단은, 상기 처리 수단에 의해 출력된 값에 기초하여 상기 단층 화상의 재구성 처리를 실행하는, 화상 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 화소는 상기 재구성 수단에서의 필터 처리의 대상 화소이고, 상기 제2 화소는 상기 제1 화소 주변의 화소이며 상기 대상 화소의 필터 처리 시에 상기 재구성 수단에 의해 사용되는, 화상 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리 수단은, 상기 임계값과, 상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값 사이의 차분값 간의 대소 관계에 기초하여, 상기 재구성 수단에 상기 차분값을 출력하는 것과 상기 차분값보다 작은 값을 출력하는 것 사이에서 전환하는, 화상 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 재구성 수단은 상기 출력된 값을 재구성 필터 계수와 함께 콘벌루션 처리하는, 화상 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 출력된 값과 상기 재구성 필터 계수가 콘벌루션 처리될 때, 상기 재구성 수단은, 상기 제1 화소의 기하 배치와 방사선 발생 장치의 초점에 기초하여 상기 출력된 값 및 상기 재구성 필터 계수 중 하나 이상을 보정하는, 화상 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 재구성 수단은, 필터 처리된 값들을 출력하도록, 상기 처리 수단에 의해 출력된 각 화소를 재구성 필터 계수를 사용하여 필터 처리하여 필터 처리된 값을 출력하는 곱셈 수단 및 콘벌루션 수단과,
    출력된 상기 필터 처리된 값들을 함께 가산하여 단층 화상을 생성하는 백 프로젝션(back projection) 수단을 포함하는, 화상 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 콘벌루션 수단은, 또한, 재구성 위치, 방사선 발생 장치의 초점, 및 재구성 필터 처리 후의 상기 화소의 위치의 기하 배치에 기초한 계수에, 출력된 상기 필터 처리된 값을 곱하고,
    상기 백 프로젝션 수단은, 상기 콘벌루션 수단에 의해 출력된 상기 화소의 값을 가산하고 각 재구성 위치에서 화소의 값을 얻어 상기 단층 화상을 얻는, 화상 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방사선 투영 화상들 중 하나에서 유저에 의해 지정된 2개의 화소 위치의 화소의 값들 사이의 차분값에 기초하여 상기 임계값을 설정하는 설정 수단을 더 포함하는, 화상 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 방사선 투영 화상들 중 하나의 해석에 의해 자동적으로 얻어진 2개의 화소 위치의 화소의 값들 사이의 차분값에 기초하여 상기 임계값을 설정하는 설정 수단을 더 포함하는, 화상 처리 장치.
  11. 복수의 방향으로부터의 방사선으로 피검체를 조사함으로써 얻어진 복수의 투영 화상으로부터 단층 화상을 재구성하는 화상 처리 장치이며,
    상기 복수의 투영 화상의 각각에 대해, 필터 처리의 대상 화소의 화소값과 제2 화소의 화소값 사이의 차분값에 따라 가중 계수를 취득하는 취득 수단과,
    상기 가중 계수에 의해 가중된 재구성 필터에 기초하여 상기 복수의 투영 화상의 각 화소를 처리하고, 처리된 상기 화소에 기초하여 상기 단층 화상을 재구성하는 재구성 수단과,
    투영 화상의 필터 처리의 대상 화소와 상기 대상 화소의 주변 화소 사이의 차분값을 계산하는 계산 수단과,
    계산된 상기 차분값의 절대값이 커짐에 따라 작아지는 상기 가중 계수를 출력하는 출력 수단과,
    상기 출력 수단에 의해 출력된 상기 가중 계수에 상기 재구성 필터의 계수를 곱하는 곱셈 수단과,
    상기 곱셈 수단에 의해 얻어진 결과에 기초하여 복수의 투영 화상을 필터 처리하는 처리 수단을 포함하는, 화상 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 취득 수단은, 상기 필터 처리의 대상 화소와 상기 제2 화소 사이의 거리가 커짐에 따라 작아지는 상기 가중 계수를 얻는, 화상 처리 장치.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 계산 수단은 상기 차분값의 부호를 계산하고,
    상기 출력 수단은, 상기 차분값이 동일 부호를 갖는 경우 미리 결정된 가중 계수를 출력하고, 상기 차분값이 반대 부호를 갖는 경우 상기 차분값의 절대값이 커짐에 따라 작아지는 가중 계수를 출력하는, 화상 처리 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 투영 화상에서 유저에 의해 지정된 2개의 화소 위치의 화소의 값들 사이의 차분값에 기초하여 상기 가중 계수를 설정하는 설정 수단을 더 포함하는, 화상 처리 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 투영 화상의 해석에 의해 자동적으로 얻어진 2개의 화소 위치의 화소의 값들 사이의 차분값에 기초하여 상기 가중 계수를 설정하는 설정 수단을 더 포함하는, 화상 처리 장치.
  17. 복수의 투영 화상으로부터 단층 화상을 재구성하는 화상 처리 방법이며,
    디지털 방사선 검출기로부터 복수의 방사선 투영 화상을 취득하는 취득 단계;
    재구성 필터를 이용하는 상기 복수의 방사선 투영 화상에 대한 필터 처리와, 취득된 상기 복수의 방사선 투영 화상에 기초하여 단층 화상을 생성하기 위한 재구성 처리를 실행하는 재구성 단계; 및
    상기 재구성 단계에서 처리되는 방사선 투영 화상에서, 제1 화소의 값과 제2 화소의 값 사이의 차분값이 미리 결정된 임계값보다 큰 경우에, 상기 제2 화소에 의해 가해지는, 상기 제1 화소의 값에 대한 영향을 저감시키는 처리 단계를 포함하고,
    상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값 사이의 차분값의 절대값이 상기 임계값보다 작을 때 상기 처리 단계에서 상기 차분값을 출력하고, 상기 차분값의 절대값이 상기 임계값보다 클 때 상기 처리 단계에서 상기 차분값보다 작은 값을 출력하고,
    상기 재구성 단계에서는, 상기 처리 단계에 의해 출력된 값에 기초하여 상기 단층 화상의 재구성 처리를 실행하는, 화상 처리 방법.
  18. 복수의 방향으로부터의 방사선으로 피검체를 조사함으로써 얻어진 복수의 투영 화상으로부터 단층 화상을 재구성하는 화상 처리 방법이며,
    상기 복수의 투영 화상의 각각에 대해, 필터 처리의 대상 화소의 화소값과 제2 화소의 화소값 사이의 차분값에 따라 가중 계수를 취득하는 취득 단계;
    상기 가중 계수에 의해 가중된 재구성 필터에 기초하여 상기 복수의 투영 화상의 각 화소를 처리하고, 처리된 상기 화소에 기초하여 상기 단층 화상을 재구성하는 재구성 단계;
    투영 화상의 필터 처리의 대상 화소와 상기 대상 화소의 주변 화소 사이의 차분값을 계산하는 계산 단계;
    계산된 상기 차분값의 절대값이 커짐에 따라 작아지는 상기 가중 계수를 출력하는 출력 단계;
    상기 출력 단계에 의해 출력된 상기 가중 계수에 상기 재구성 필터의 계수를 곱하는 곱셈 단계; 및
    상기 곱셈 단계에 의해 얻어진 결과에 기초하여 복수의 투영 화상을 필터 처리하는 처리 단계를 포함하는, 화상 처리 방법.
  19. 제17항에 기재된 화상 처리 방법을 컴퓨터가 실행하도록 하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  20. 제18항에 기재된 화상 처리 방법을 컴퓨터가 실행하도록 하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  21. 디지털 방사선 검출기로부터 복수의 방사선 투영 화상을 취득하는 취득 수단과,
    재구성 필터를 이용하는 상기 복수의 방사선 투영 화상에 대한 필터 처리와, 취득된 상기 복수의 방사선 투영 화상에 기초하여 단층 화상을 생성하기 위한 재구성 처리를 실행하는 재구성 수단과,
    중앙 처리 유닛을 포함하고, 상기 재구성 수단에 공급될 방사선 투영 화상에서, 제1 화소의 값과 제2 화소의 값 사이의 차분값이 미리 결정된 임계값보다 큰 경우에, 상기 제2 화소에 의해 가해지는, 상기 제1 화소의 값에 대한 영향을 저감시키는 처리 수단을 포함하고,
    상기 처리 수단은, 상기 임계값과, 상기 제1 화소의 값과 상기 제2 화소의 값 사이의 차분값 간의 대소 관계에 기초하여, 상기 재구성 수단에 상기 차분값을 출력하는 것과 상기 차분값보다 작은 값을 출력하는 것 사이에서 전환하고,
    상기 재구성 수단은, 상기 처리 수단에 의해 출력된 값에 기초하여 상기 단층 화상의 재구성 처리를 실행하는, 화상 처리 장치.
  22. 디지털 방사선 검출기로부터 물체의 투영 화상들을 취득하는 취득 수단과,
    중앙 처리 유닛을 포함하고, 처리 대상의 화소로서, 취득된 상기 투영 화상들의 각각의 화소들의 각각에 대하여, 상기 처리 대상의 화소와 상기 처리 대상의 화소와는 다른 화소 - 상기 다른 화소는 상기 처리 대상의 화소를 포함하는 상기 투영 화상들 중 하나에 있음 - 에 기초하여, 필터 처리된 복수의 데이터를 취득하도록 재구성 필터 처리를 수행하고, 취득된 상기 필터 처리된 복수의 데이터에 기초하여 단층 화상을 생성하는 처리 수단을 포함하고,
    상기 처리 수단은, 상기 처리 대상의 화소의 값 및 상기 다른 화소의 값에 기초하는 재구성 필터 계수 및 상기 처리 대상의 화소의 값과 상기 다른 화소의 값 사이의 차분값에 기초하는 보정 계수를 이용하여 상기 처리 대상의 화소를 처리하고,
    상기 처리 수단은, 상기 차분값의 절대값이 임계값보다 큰 경우에, 상기 보정 계수의 절대값을, 상기 차분값의 절대값보다 작은 값으로서 결정하는, 화상 처리 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 처리 수단은, 또한, 상기 차분값의 절대값이 상기 임계값보다 작은 경우에, 상기 보정 계수를 상기 차분값으로서 결정하는, 화상 처리 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 재구성 필터 처리는 상기 처리 수단에 의해 출력된 값을 상기 재구성 필터 계수와 콘벌루션 처리하는, 화상 처리 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 출력값과 상기 재구성 필터 계수가 콘벌루션 처리될 때, 상기 재구성 필터 처리에서는, 제1 화소의 기하 배치와 방사선 발생 장치의 초점에 기초하여 상기 출력 값 및 상기 재구성 필터 계수 중 하나 이상을 보정하는, 화상 처리 장치.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 재구성 필터 처리는, 필터 처리된 값들을 출력하도록, 상기 처리 수단에 의해 출력된 각 화소를 재구성 필터 계수를 사용하여 필터 처리하는 곱셈 수단 및 콘벌루션 수단과,
    출력된 상기 필터 처리된 값들을 함께 가산하여 단층 화상을 생성하는 백 프로젝션 수단을 채용하는, 화상 처리 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 콘벌루션 수단은, 또한, 재구성 위치, 방사선 발생 장치의 초점, 및 재구성 필터 처리 후의 상기 화소의 위치의 기하 배치에 기초한 계수에, 출력된 상기 필터 처리된 값을 곱하고,
    상기 백 프로젝션 수단은, 상기 콘벌루션 수단에 의해 출력된 상기 화소의 값을 가산하고 각 재구성 위치에서 화소의 값을 얻어 상기 단층 화상을 얻는, 화상 처리 장치.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 투영 화상들 중 하나에서 유저에 의해 지정된 2개의 화소 위치의 화소의 값들 사이의 차분값에 기초하여 상기 임계값을 설정하는 설정 수단을 더 포함하는, 화상 처리 장치.
  29. 제22항에 있어서,
    상기 투영 화상들 중 하나의 해석에 의해 자동적으로 얻어진 2개의 화소 위치의 화소의 값들 사이의 차분값에 기초하여 상기 임계값을 설정하는 설정 수단을 더 포함하는, 화상 처리 장치.
  30. 복수의 투영 화상으로부터 단층 화상을 재구성하는 화상 처리 방법으로서,
    디지털 방사선 검출기로부터 물체의 투영 화상들을 취득하는 취득 단계; 및
    처리 대상의 화소로서, 취득된 상기 투영 화상들의 각각의 화소들의 각각에 대하여, 상기 처리 대상의 화소와 상기 처리 대상의 화소와는 다른 화소 - 상기 다른 화소는 상기 처리 대상의 화소를 포함하는 상기 투영 화상들 중 하나에 있음 - 에 기초하여, 필터 처리된 복수의 데이터를 취득하도록 재구성 필터 처리를 수행하고, 취득된 상기 필터 처리된 복수의 데이터에 기초하여 단층 화상을 생성하는 처리 단계를 포함하고,
    상기 처리 단계에서는, 상기 처리 대상의 화소의 값과 상기 다른 화소의 값에 기초하는 재구성 필터 계수 및 상기 처리 대상의 화소의 값과 상기 다른 화소의 값 사이의 차분값에 기초하는 보정 계수를 이용하여 상기 처리 대상의 화소를 처리하고,
    상기 처리 단계에서는, 상기 차분값의 절대값이 임계값보다 큰 경우, 상기 보정 계수의 절대값을 상기 차분값의 절대값보다 작은 값으로서 결정하는, 화상 처리 방법.
  31. 제30항에 기재된 화상 처리 방법을 컴퓨터가 실행하도록 하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  32. 화상 처리 장치로서,
    하나 이상의 중앙 처리 유닛; 및
    방법을 수행하도록 상기 하나 이상의 중앙 처리 유닛에 의해 실행될 명령어를 포함하는 프로그램을 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 방법은,
    디지털 방사선 검출기로부터 물체의 투영 화상들을 취득하는 단계;
    처리 대상의 화소로서, 취득된 투영 화상들의 각각의 화소들의 각각에 대하여, 상기 처리 대상의 화소 및 상기 처리 대상의 화소와는 다른 화소 - 상기 다른 화소는 상기 처리 대상의 화소를 포함하는 투영 화상들 중 하나에 있음 - 에 기초하여, 필터 처리된 복수의 데이터를 취득하도록 재구성 필터 처리를 수행하는 단계; 및
    취득된 상기 필터 처리된 복수의 데이터에 기초하여 단층 화상을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 수행하는 단계에서, (a) 상기 처리 대상의 화소는, 상기 처리 대상의 화소의 값 및 상기 다른 화소의 값에 기초하는 재구성 필터 계수 및 상기 처리 대상의 화소의 값과 상기 다른 화소의 값 사이의 차분값에 기초하는 보정 계수를 이용하여 처리되고, (b) 상기 보정 계수의 절대값은, 상기 차분값의 절대값이 임계값보다 큰 경우 상기 차분값의 절대값보다 작은 값인, 화상 처리 장치.
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