KR20170117324A - 화상 처리장치, 화상 처리방법, 및 기억매체 - Google Patents

화상 처리장치, 화상 처리방법, 및 기억매체 Download PDF

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Abstract

화상 처리장치는, 피검체의 제1 화상과 피검체의 제2 화상을 취득하도록 구성된 취득부와, 제1 화상과 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구하도록 구성된 차분부와, 제1 화상의 화소값과 제2 화상의 화소값을 사용해서 계산되는 우도(likelihood)에 근거하여, 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하도록 구성된 변경부를 구비한다.

Description

화상 처리장치, 화상 처리방법, 및 기억매체{IMAGE PROCESSING APPARATUS, IMAGE PROCESSING METHOD, AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 화상 처리장치, 화상 처리방법, 및 기억매체에 관한 것이다.
의료용의 분야에서는, 컴퓨터 단층 촬영장치(이하, CT(Computed Tomography) 장치로 부른다) 등의 다양한 의료용 화상 촬상장치(모달리티(modality))에 의해 취득되는 화상을 사용하여 진단이 행해지고 있다. 특히, 피검자의 경시적인 상태 변화를 포착하기 위해, 다른 타이밍서 촬영된 화상을 비교한다. 이하에서는, 비교되는 한쪽의 화상을 참조 화상으로 부르고, 다른 쪽의 화상을 변형 대상 화상이라고 부른다.
참조 화상과 변형 대상 화상의 경시적인 변화를 가시화하는 화상처리로서, 이들 화상 사이의 차분을 표시하는 화상(이하, 차분 화상이라고 한다)을 취득하는 기술, 즉, 서브트랙션(subtraction) 기술이 알려져 있다. 이 차분 화상에서는, 2개의 화상 사이의 변화 부분이 묘출되고, 나머지의 변화가 없는 부분은 균일한 농도값을 갖는 영역으로서 표현된다.
차분 화상에 있어서는, 참조 화상과 변형 대상 화상의 촬상조건의 차이, 또는, 피검자의 상태 변화로 인해, 차분 화상 위에서 의사가 주목하는 영역 이외의 영역이 묘출되어 버림으로써, 주목 영역의 시인성이 저하시킬 수 있다. 일본국 특개 2014-94036호 공보에는, 참조 화상 및 변형 대상 화상의 한쪽으로부터 판정한 노이즈 영역에 근거하여, 차분 화상 위의 화소값의 가중을 조정하는 기술이 개시되어 있다.
그렇지만, 일본국 특개 2014-94036호 공보에 개시된 기술에서는, 의사가 주목하는 영역과는 무관하게 참조 화상 및 변형 대상 화상의 한쪽으로부터 노이즈 영역을 판정하고, 차분 화상 위의 화소값의 가중을 조정하고 있다. 이 때문에, 차분 화상 위에서 의사가 주목하고 있지 않은 영역에 있어서도, 변화가 화상 위에 묘출되어, 의사가 주목하는 영역의 차분값의 시인성이 저하한다. 또한, 화소값의 가중을 조정할 때에 참조 화상 및 변형 대상 화상의 한쪽 만 고려하기 때문에, 이들 화상 중에서 가중을 조정할 때 근거가 되는 한 개의 화상을 선택하는 작업이 필요하게 된다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 복수의 화상의 화소값을 사용하여 차분 화상 위에서의 화소값의 가중을 조정하는 것이 가능한 화상처리 기술을 제공한다. 본 발명은, 후술하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 각 구성에 의해 달성될 수 있는 작용 효과로서, 종래의 기술에 의해서는 얻어질 수 없는 작용 효과를 얻는 기술을 제공한다.
본 발명의 일면에 따르면, 피검체의 제1 화상과 상기 피검체의 제2 화상을 취득하도록 구성된 취득부와, 상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구하도록 구성된 차분부와, 상기 제1 화상의 화소값과 상기 제2 화상의 화소값을 사용해서 계산되는 우도(likelihood)에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하도록 구성된 변경부를 구비한 화상 처리장치가 제공된다.
본 발명의 일면에 따르면, 피검체의 제1 화상과 상기 피검체의 제2 화상을 취득하도록 구성된 취득부와, 상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구하도록 구성된 차분부와, 상기 제1 화상의 각 화소의 화소값과 상기 제2 화상의 각 화소의 화소값의 비교에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하도록 구성된 변경부를 구비한 화상 처리장치가 제공된다.
본 발명의 일면에 따르면, 피검체의 제1 화상과 상기 피검체의 제2 화상을 취득하도록 구성된 취득부와, 상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구하도록 구성된 차분부와, 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상을 표시부에 표시하도록 구성된 표시 처리부와, 상기 표시부의 표시 조건에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하도록 구성된 변경부를 구비한 화상 처리장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 피검체의 제1 화상과 제2 화상을 취득하는 단계와, 상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구하는 단계와, 상기 제1 화상의 화소값과 상기 제2 화상의 화소값을 사용해서 계산되는 우도에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하는 단계를 포함하는 화상 처리방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 피검체의 화상을 취득하도록 구성된 취득부와, 상기 화상의 주목 화소에 대해, 상기 주목 화소를 통과하는 복수의 미리 정해진 경로를 설정하고, 상기 경로의 각각에 대해, 경로 상에서 인접하는 화소값들 사이의 유사도에 근거하여 경로 상에 있어서의 화소값의 연속성을 표시하는 평가값을 산출하고, 경로마다 얻어진 상기 평가값에 근거하여 상기 주목 화소의 특징량을 취득하도록 구성된 특징량 취득부를 구비한 화상 처리장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 컴퓨터에, 화상 처리방법의 각 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독가능한 기억매체로서, 상기 화상 처리방법이, 피검체의 제1 화상과 제2 화상을 취득하는 단계와, 상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구하는 단계와, 상기 제1 화상의 화소값과 상기 제2 화상의 화소값을 사용해서 계산되는 우도에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하는 단계를 포함하는 기억매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 복수의 화상의 화소값을 사용하여, 차분 화상 위에서의 화소값의 가중을 조정하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에 따르면, 화소값의 가중을 조정할 때에, 가중을 조정하는데 사용되는 기준의 화상을 선택하는 작업이 불필요하게 되어, 유저인 의사의 부담을 경감한다.
본 발명의 또 다른 특징은 (첨부도면을 참조하여 주어지는) 이하의 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 실시형태에 따른 화상 처리장치의 기능의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 화상 처리장치의 처리 절차의 예를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 화상 취득부에 의해 취득된 화상의 표시 예를 도시한 도면이다.
도 4는 유저가 주목하는 영역에 포함되는 화소일 우도에 근거하여 차분 화상의 각 화소값을 변경한 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 화상 사이의 대응 위치 검출 결과에 있어서 위치 어긋남이 생기고 있는 경우의 차분 화상의 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 화상 취득부에 의해 취득된 화상, 및 각 화소값이 변경된 후의 차분 화상의 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 화상 처리장치의 처리 절차의 예를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 주목 영역 외부의 영역을 추출하는 처리 절차를 도시한 흐름도이다.
도 9는 덩어리 형상의 영역을 강조하는 처리의 예를 설명하는 도면이다.
도 10은 덩어리 형상의 영역을 강조하는 처리의 예를 설명하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11d는 덩어리 형상의 영역을 강조하는 처리의 예를 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 본 실시형태에 기재되어 있는 구성요소는 어디까지나 예시이다. 본 발명의 기술적 범위는, 청구범위에 의해 확정되는 것이며, 이하의 개별의 실시형태에 의해 한정되는 것은 아니다.
<제1 실시형태>
제1 실시형태에 따른 화상 처리장치는, 복수의 화상(참조 화상과 변형 대상 화상)의 차분 화상을 취득하고, 차분 화상 위에서의 화소값의 가중을 적절히 조정하기 위한 화상처리를 실행한다. 화상 처리장치는, 차분 화상을 구하고 화상처리를 실행하는 과정중에, 참조 화상과, 참조 화상을 변형 위치맞춤된 변형 대상 화상의 화소값으로부터, 의사 등의 유저가 주목하는 주목 영역에 포함되는 화소일 지표(우도)를 취득하고, 취득한 지표(우도)를 차분값에 대한 가중으로서 이용하는 것을 특징으로 한다.
이 기술에서는, 예를 들면, 차분 화상 위에서, 유저가 주목하고 있는 영역에 포함되는 화소에 대한 가중을, 유저가 주목하고 있지 않은 영역의 화소에 대한 가중에 비해 크게 설정함으로써, 유저가 주목하는 영역 내의 차분값의 시인성을 높일 수 있다. 이와 달리. 유저가 주목하지 않고 있는 영역에 포함되는 화소에 대한 가중을, 유저가 주목하고 있는 영역의 화소에 대한 가중에 비해 작게 설정함으로써, 유저가 주목하는 영역 내의 차분값의 시인성을 상대적으로 높일 수 있다.
이하, 도 1을 참조해서 본 실시형태에 따른 화상 처리장치의 구성 및 처리를 설명한다. 도 1은, 본 실시형태의 화상 처리장치를 포함하는 화상처리 시스템(의료용 화상처리 시스템이라고도 한다)의 구성 예를 나타낸 블록도다. 화상처리 시스템은, 그것의 기능적인 구성으로서, 화상 처리장치(10), 네트워크(21), 및 데이터베이스(22)를 구비한다. 화상 처리장치(10)는, 네트워크(21)를 거쳐 데이터베이스(22)에 통신 가능하게 접속되어 있다. 네트워크(21)는, 예를 들면, LAN(Local Area Network)과 WAN(Wide Area Network)을 포함한다.
데이터베이스(22)는, 의료용 화상과 의료용 화상에 관련된 정보를 유지하고, 관리한다. 화상 처리장치(10)는, 네트워크(21)를 거쳐 데이터베이스(22)에서 유지되고 있는 의료용 화상을 취득하는 것이 가능하다. 화상 처리장치(10)는, 통신 IF(Interface)(31)(통신부), ROM(Read Only Memory)(32), RAM(Random Access Memory)(33), 기억부(34), 조작부(35), 표시부(36), 및 제어부(37)를 구비한다.
통신 IF(31)(통신부)은, LAN 카드 등에 의해 구성되고, 외부 장치(예를 들면, 데이터베이스(22) 등)와 화상 처리장치(10)의 통신을 실현한다. ROM(32)은, 불휘발성의 메모리 등에 의해 구성되고, 각종 프로그램을 기억한다. RAM(33)은, 휘발성의 메모리 등에 의해 구성되고, 각종 정보를 데이터로서 일시적으로 기억한다. 기억부(34)는, HDD(Hard Disk Drive) 등에 의해 구성되고, 각종 정보를 데이터로서 기억한다. 조작부(35)는, 키보드와 마우스, 터치패널 등에 의해 구성되고, 유저(예를 들면, 의사)로부터의 지시를 각종 장치에 입력한다.
표시부(36)는, 디스플레이 등에 의해 구성되고, 각종 정보를 유저에게 표시한다. 제어부(37)는, CPU(Central Processing Unit) 등에 의해 구성되고, 화상 처리장치(10)에 있어서의 처리를 총괄 제어한다. 제어부(37)는, 그것의 기능적인 구성으로서, 화상 취득부(50), 화상 변형부(51), 차분 처리부(52), 화소값 변경부(53), 및 표시 처리부(54)를 구비한다.
본 실시형태의 화상 처리장치에 있어서, 화상 취득부(50)는, 피검체를 촬영한 제1 화상과 피검체의 제2 화상을 취득한다. 제1 화상 및 제2 화상은 다른 타이밍에서 촬영된 화상이다. 화상 취득부(50)는, 제1 화상 I1(참조 화상)과 제2 화상 I2(변형 대상 화상)를 데이터베이스(22)로부터 취득한다. 이들 화상은, 각종 모달리티에 의해 취득된 피검체의 화상(의료용 화상)이다. 본 실시형태에서는, 의료용 화상이 서로 다른 일시에 촬상된 CT 화상인 예를 설명한다. 그러나, 의료용 화상은 다른 종류의 화상이어도 된다. 본 실시형태는, 화상의 종류에 상관없이 적용가능하다.
화상 변형부(51)는, 제1 화상의 각 화소의 위치와 제2 화상의 각 화소의 위치의 대응관계에 근거하여, 제2 화상에 있어서의 각 화소가 제1 화상에 있어서 대응하는 화소와 일치하도록 제2 화상을 변형시켜, 제1 화상과 제2 화상의 위치맞춤을 행한다. 즉, 화상 변형부(51)는, 제1 화상 I1(참조 화상)의 각 화소의 위치와 제2 화상 I2(변형 대상 화상)의 각 화소의 위치의 대응관계를 취득하고, 이 대응관계에 근거하여, 제2 화상 I2에 있어서의 각 화소가 제1 화상 I1에 있어서 대응하는 화소와 일치하도록 제2 화상 I2를 변형시켜, 제1 화상과 제2 화상의 위치맞춤을 행한다. 이하에서는, 이 제2 화상 I2의 변형 처리 결과를 화상 I2'(제2 화상 I2')으로 부른다. 이 대응관계를 산출하기 위해서는, 기존의 선형 변형 알고리즘, 비선형 변형 알고리즘, 또는 그것들의 조합을 사용해도 된다. 화상 변형부(51)에 의한 화상 사이의 변형 위치맞춤을 행함으로써, 제1 화상 I1에 포함되는 특징적인 부위를 나타내는 특징점과, 제2 화상 I2(제2 화상 I2')에 포함되는 특징적인 부위를 나타내는 특징점을 위치맞춤할 수 있다.
차분 처리부(52)는, 제1 화상과 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구한다. 차분 처리부(52)는, 위치맞춤된 화상으로부터 대응하는 위치의 화소값을 취득하고, 취득한 화소값에 대해 차분 처리를 행함으로써 차분 화상 TS를 취득한다. 즉, 차분 처리부(52)는, 제1 화상 I1과 제2 화상 I2'에서 같은 위치에 있는 화소들의 화소값을 취득해서, 2개의 화소값 사이의 차분 처리를 행하고, 이 계산 결과를 차분 화상 TS로서 화소값 변경부(53)에 출력한다. 이하에서는 제1 화상 I1의 화소값으로부터 제2 화상 I2'의 화소값을 감산하는 차분 처리에 대해 서술한다. 이것과는 반대로, 제2 화상 I2'의 화소값으로부터 화상 I1의 화소값을 감산하는 차분 처리를 채용해도 된다.
화소값 변경부(53)는, 제1 화상의 화소값과 제2 화상의 화소값을 사용해서 계산되는 우도에 근거하여, 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행한다. 화소값 변경부(53)는, 주목 영역에 있어서의 화소값의 범위에 관한 정보(화소값 정보)와 관련된 학습 데이터의 화소값의 분포 정보(유저가 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보)를 사용하여, 제1 화상 I1과 제2 변형 화상 I2'으로부터 계산되는 우도에 근거하여, 차분 화상 TS의 각 화소의 화소값의 변경 처리를 행한다.
유저가 주목하는 화소값의 범위에 관한 정보(화소값 정보)는, 조작부(35)를 거쳐 유저에 의해 입력되어도 되고, 표시부(36)에 표시되는 제1 화상 I1 및/또는 제2 화상 I2로부터 자동적으로 결정해도 된다. 예를 들면, 화소값 변경부(53)는, 차분 화상의 각 화소에 있어서, 조작부(35)를 거쳐 입력된 정보에 근거하여 주목 영역에 있어서의 화소값의 범위에 관한 화소값 정보를 취득할 수 있다. 또한, 화소값 변경부(53)는, 차분 화상의 각 화소에 있어서, 주목 영역에 있어서의 화소값의 범위에 관한 화소값 정보를, 표시부(36)의 표시 조건에 근거하여 취득하는 것이 가능하다. 화소값 변경부(53)는, 제1 화상 및 제2 화상 중 적어도 어느 한쪽의 표시 조건에 근거하여, 주목 영역에 있어서의 화소값의 범위에 관한 화소값 정보를 취득할 수 있다.
화소값 변경부(53)는, 취득한 화소값 정보에 근거하여, 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보를 설정한다. 기억부(34)는, 학습 데이터의 화소값의 분포 정보(주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보)를 기억하고 있고, 화소값 변경부(53)는, 화소값 정보에 근거하여 기억부(34)로부터 취득한 분포 정보에 근거하여, 분포 정보를 설정한다. 학습 데이터의 화소값의 분포 정보(주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보)는, 피검체의 각 부위(예를 들면, 폐, 뼈, 간장 등)에 대응하고 있어, 다른 화소값의 분포를 나타내는 정보로서 기억부(34)에 기억되어 있다. 주목 영역에 있어서의 화소값 정보는 학습 데이터의 화소값의 분포 정보(주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보)와 관련되어 있다. 예를 들면, 화소값 변경부(53)가 주목 영역으로서 뼈의 영역에 관한 화소값 정보를 취득하면, 뼈의 부위에 대응하는, 학습 데이터의 화소값의 분포 정보(주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보)가 기억부(34)로부터 취득되어, 우도 계산의 조건(θ)으로서 설정된다. 화소값 변경부(53)는, 제1 화상의 화소값과 제2 화상의 화소값을 사용해서 계산되는 우도에 근거하여, 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행한다.
이때, 학습 데이터의 화소값의 분포 정보(주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보)는, 각종 모달리티가 화상을 취득할 때에 취득가능한 정보이다. 학습 데이터의 화소값의 분포 정보(주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보)는, 피검체의 화상(의료용 화상)과 함께 데이터베이스(22)에 기억되어도 된다. 이 경우, 화상 취득부(50)는, 학습 데이터의 화소값의 분포 정보(주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보)를 데이터베이스(22)로부터 취득하여, 기억부(34)에 기억할 수 있다.
다음에, 화소값 변경부(53)는, 차분 화상 TS의 화소값의 변경 처리를 행한 결과를 표시 처리부(54)에 출력한다. 이하에서는, 우도에 근거하여 화소값의 변경 처리가 실행된 차분 화상을 차분 화상 TS'으로 부른다.
표시 처리부(54)는, 표시부(36)의 표시를 제어하는 표시 제어부로서 기능한다. 표시 처리부(54)는, 화소값 변경부(53)에 의해 계산된 차분 화상 TS'를 표시부(36)의 화상 표시 영역 내에 표시시킨다. 표시 처리부(54)는, 화상 취득부(50)에 의해 취득된 제1 화상 I1 및 제2 화상 I2, 화상 변형부(51)에 의해 변형된 제2 화상 I2', 및 차분 처리부(52)에 의해 산출된 차분 화상 TS를 표시부(36)의 화상 표시 영역 내에 표시시켜도 된다. 예를 들면, 표시 처리부(54)는, 표시부(36)의 표시를 제어하여, 차분 화상 TS' 및 TS, 제1 화상 I1 및 제2 화상 I2(I2')을 나란히 표시시키거나, 일부의 화상을 중첩해서 표시시키는 것이 가능하다.
화상 처리장치(10)의 각 구성요소는, 컴퓨터 프로그램에 따라 기능한다. 예를 들면, 제어부(37)(CPU)가 RAM(33)을 워크 영역으로 사용하여 ROM(32) 또는 기억부(34)에 기억된 컴퓨터 프로그램을 로드하고 실행함으로써, 각 구성요소의 기능이 실현된다. 이때, 화상 처리장치(10)의 구성요소의 일부 또는 모든 기능이 전용의 회로를 사용함으로써 실현되어도 된다. 이와 달리, 제어부(37)의 구성요소의 일부의 기능이, 클라우드 컴퓨터를 사용함으로써 실현되어도 된다.
예를 들면, 화상 처리장치(10)와는 다른 장소에 존재하는 연산장치가 네트워크(21)를 거쳐 화상 처리장치(10)에 통신 가능하게 접속되어도 된다. 그후, 화상 처리장치(10)와 연산장치 사이에서 데이터를 송수신함으로써, 화상 처리장치(10) 또는 제어부(37)의 구성요소의 기능이 실현되어도 된다.
다음에, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 도 1의 화상 처리장치(10)의 처리의 예에 대해 설명한다. 도 2는, 화상 처리장치(10)의 처리 절차의 예를 나타낸 흐름도다. 본 실시형태에서는 뼈를 포함하는 의료용 화상을 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 실시형태는 폐, 뇌, 또는 간장 등의 다른 주목 부위를 각각 포함하는 의료용 화상에도 적용가능하다.
(스텝 S101: 화상의 취득/표시)
스텝 S101에 있어서, 유저가 조작부(35)를 거쳐 참조 화상(제1 화상 I1)과 변형 대상 화상(제2 화상 I2)의 취득을 지시하면, 화상 취득부(50)는, 유저가 지정한 복수의 화상(참조 화상(제1 화상 I1) 및 변형 대상 화상(제2 화상 I2))을 데이터베이스(22)로부터 취득하여, RAM(33)에 격납한다. 또한, 도 3에 나타낸 것과 같이, 표시 처리부(54)는, 데이터베이스(22)로부터 취득된 복수의 화상(참조 화상(제1 화상 I1) 및 변형 대상 화상(제2 화상 I2))을 표시부(36)의 화상 표시 영역(300) 내에 표시한다.
(스텝 S102: 변형 위치맞춤, 스텝 S103: 화상 변형)
스텝 S102에 있어서, 화상 변형부(51)는, RAM(33)로부터 화상을 판독하고, 제1 화상 I1의 각 화소와 제2 화상 I2의 각 화소의 대응관계를 산출한다. 구체적으로는, 화상 변형부(51)는, 제1 화상 I1의 각 화소로부터 제2 화상 I2의 각 화소에의 대응을 나타내는 변형 벡터를 산출한다. 변형 벡터는, 참조 화상(제1 화상 I1)의 각 화소에 대응하는, 변형 대상 화상(제2 화상 I2)의 각 화소까지의 가상의 이동량(변위량) 및 이동 방향(변형 방향)을 나타내는 벡터다. 예를 들면, 3차원 화상의 경우에, 참조 화상(제1 화상 I1)의 각 화소의 좌표(x1, y1, z1)가 변형 대상 화상(제2 화상 I2)의 각 화소의 좌표(x2, y2, z2)로 이동한 경우, 변형 벡터는 (x2-x1, y2-y1, z2-z1)으로 표시된다.
이때, 화상의 대응 위치 사이의 변형 벡터의 산출은, 아핀변환과 같은 선형적인 화상 변형 위치맞춤 방법, LDDMM(Large Deformation Diffeomorphic Metric Mapping)과 같은 비선형적인 화상 변형 위치맞춤 방법, 또는 이들의 조합으로 실행되어도 된다. 화상 취득부(50)에서 취득된 복수의 화상은, 각종 모달리티에 의해 취득된 원화상 이외의 화상이어도 된다. 예를 들면, 에지 강조 필터 등의 각종 화상 강조 필터의 출력 화상, 주목 영역을 추출하여 얻어진 영역 화상, 및, 이들 화상의 조합이 사용되어도 된다.
스텝 S103에 있어서, 화상 변형부(51)는, 제1 화상 I1에 있어서의 각 화소가 변형 대상 화상(제2 화상 I2)에 있어서 대응하는 화소와 일치하도록, 스텝 S102에서 취득된 변형 벡터를 사용해서 제2 화상 I2로부터 제2 화상 I2'을 생성하여, 생성된 화상을 RAM(33)에 격납한다. 표시 처리부(54)는, 화상 변형부(51)에 의해 생성된 제2 화상 I2'을 표시부(36)의 화상 표시 영역 내에 표시시킨다.
이때, 제1 화상 I1과 제2 화상 I2에 포함된 피검체의 위치(화소)가 최초부터 대응하고 있는 경우에는, 스텝 S102 및 S103의 처리를 건너뛸 수 있다.
(스텝 S104: 화소값의 차분 처리(차분 화상의 생성))
스텝 S104에 있어서, 차분 처리부(52)는, RAM(33)으로부터 제1 화상 I1과 제2 화상 I2'을 판독하고, 제1 화상 I1과 제2 화상 I2'에서 각각 대응하는 위치에 있는 화소들의 화소값 사이의 차분 처리를 행함으로써 차분 화상 TS를 생성하여, 생성된 화상을 RAM(33)에 격납한다.
(스텝 S105: 유저가 주목하는 영역의 화소값 정보의 취득)
스텝 S105에 있어서, 화소값 변경부(53)는, 유저가 주목하는 화소값의 범위에 관한 정보(화소값 정보)를 취득한다. 화소값 변경부(53)는, 표시부(36)에 표시된 화상의 표시 조건에 근거하여, 유저가 주목하는 주목 영역의 화소값의 범위에 관한 정보(화소값 정보)를 취득한다. 더욱 구체적으로는, 화소값 변경부(53)는, 스텝 S101 또는 S103에 있어서 표시부(36)에 표시된 화상(제1 화상 I1 및 제2 화상 I2 또는 I2')의 표시 조건, 예를 들면, 농도값 변환을 위한 윈도우 레벨(WL) 및 윈도우 폭(WW) 등의 설정값에 근거하여, 유저가 주목하는 주목 영역의 화소값 정보를 추정한다.
유저인 의사가 CT 화상의 화상 진단을 행할 때는, 의사는, 의사가 주목하는 피검자의 부위에 따라 윈도우 레벨(WL) 및 윈도우 폭(WW)을 변경함으로써, 의사가 주목하는 피검자의 부위에 대응하는 화상의 표시 조건의 설정을 변경(표시 화상의 농도값을 변환)한다. 더욱 구체적으로는, 예를 들면, 의사가 뼈의 화상 진단을 행할 때는, 윈도우 레벨(WL)은 350 내지 500[H.U.] 사이의 값으로 설정되고, 윈도우 폭(WW)은 1500 내지 2500[H.U.] 사이의 값으로 설정된다. 피검자의 부위에 따라 화상의 표시 조건의 설정을 변경함으로써, 의사가 주목하고 있는 피검자의 부위(예를 들면, 뼈)를 보기 쉽게 하는 농도 분포를 갖는 표시 화상이 표시된다.
이것을 이용하여, 화소값 변경부(53)는, 차분 처리의 대상이 되는 화상(제1 화상 I1 및 제2 화상 I2 또는 I2')이 표시되어 있는 표시부(36)의 화상의 표시 조건(예를 들면, 윈도우 레벨(WL)과 윈도우 폭(WW))의 설정값에 근거하여, 유저인 의사가 주목하는 화소값의 범위, 및/또는 피검자의 부위(장기)를 추정할 수 있다.
이때, 윈도우 레벨(WL)과 윈도우 폭(WW)의 설정이 제1 화상 I1과 제2 화상 I2'에서 다른 경우에는, 화상의 변형 위치맞춤에 대한 기준으로의 역할을 하는 참조 화상(제1 화상 I1)의 설정값을 사용하는 것이 바람직하지만, 제2 화상 I2'에 대한 설정값을 사용해도 된다. 화소값 변경부(53)는, 제1 화상 및 제2 화상 중 적어도 한쪽의 표시 조건에 근거하여, 주목 영역의 화소값의 범위에 관한 화소값 정보를 취득할 수 있다.
이 유저가 주목하는 화소값 정보는, 조작부(35)를 거쳐 유저로부터 입력해도 된다. 화소값 변경부(53)는, 차분 화상의 각 화소에 있어서, 조작부(35)를 거쳐 입력된 정보에 근거하여, 주목 영역에 있어서의 화소값의 범위에 관한 화소값 정보를 취득할 수 있다. 화소값 변경부(53)는, ROM(32) 또는 RAM(33)에 격납된 소정의(미리 결정된) 화소값 정보를 격납처로부터 취득해도 된다.
(스텝 S106: 차분 화상(화상 감산 연산 결과)의 화소값 변경)
스텝 S106에 있어서, 화소값 변경부(53)는, 유저가 주목하는 화소값 정보와 관련된 학습 데이터의 화소값의 분포 정보(주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보)를 우도 계산 조건(θ)으로 사용하여, 제1 화상 I1과 제2 화상 I2'으로부터 계산되는 우도에 근거하여, 차분 화상 TS의 각각의 화소의 화소값을 변경하여, 차분 화상 TS'을 생성한다.
제1 화상 I1과 제2 화상 I2'으로부터 계산되는 우도는, 차분 화상 TS의 위치에 대응하는 위치(같은 좌표)에 있는 제1 화상 I1 및/또는 제2 화상 I2(I2')의 화소가 유저가 주목하고 있는 영역에 포함될 가능성을 표시하는 정보이다.
화소값의 우도를 계산하기 위해, 화소값의 분포가 정규분포인 것을 가정하고, 화소값 변경부(53)는, 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보를 사용하여 화소값의 우도를 계산한다. 화소값 변경부(53)는, 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보로서, 기지의 학습 데이터로부터 정규분포의 파라미터(평균과 분산)를 미리 구하고, 취득한 분포 정보(정규분포의 파라미터)를 우도 계산의 조건(θ)으로 사용하여, 처리의 대상이 되는 화상의 각 화소에 대한 우도를 계산한다. 이것을 행하기 위해, 화소값 변경부(53)는, 우도 계산을 행하기 전에, 학습 데이터로부터 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보로서, 정규분포의 파라미터를 구한다.
예를 들면, CT 화상의 경우에는, 화소값 변경부(53)는, 공기를 많이 포함하는 폐 영역, 주로 연부 조직으로 구성되는 간장을 포함하는 복부 장기, 또는, 뼈 등의, 각각의 농도 범위에 존재하는 부위(장기)마다, 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보로서, 정규분포의 파라미터를 구한다.
본 실시형태에 따른 우도의 계산에서는, 화소값 변경부(53)는, 유저가 주목하는 영역의 화소값 정보와 관련된 학습 데이터의 화소값의 분포 정보(주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보)를 우도 계산 조건(θ)으로서 설정하고, 제1 화상의 화소값과 제2 화상의 화소값을 사용해서 계산되는 우도에 근거하여, 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행한다. 구체적으로는, 화소값 변경부(53)는, 우도를 차분 화상의 화소값(차분값)에 대한 가중으로서 이용한다. 화소값 변경부(53)는, 우도에 근거하여 취득한 가중 계수를 사용하여, 차분 화상의 화소값을 변경한다. 화소값 변경부(53)는, 유저가 주목하는 화소값을 포함하는 영역 내의 차분값을, 나머지 영역 내의 차분값보다도 상대적으로 크게 설정한다. 이에 따라, 유저가 포착하고 싶은 변화 만을 강조할 수 있어, 차분 화상의 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 유저가 주목하는 영역이 뼈인 경우의 화상의 표시 예를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 차분 화상 TS(403)은, 도 4에 나타낸 참조 화상(401)(제1 화상 I1)과 변형 대상 화상(402)(제2 화상 I2)의 차분에 근거하여 취득된 화상이며, 차분 화상 TS'(404)은, 화소값의 변경 처리를 실행하여 얻어진 차분 화상이다. 도 4의 차분 화상 TS 및 TS'에서는, 양의 차분값, 음의 차분값 및 0의 차분값을 각각 백색, 흑색 및 회색으로 나타내고 있다. 점선은 부위 영역(장기 영역)의 윤곽선을 나타내고 있다. 그러나, 부위 영역(장기 영역)은 반드시 차분 화상 위 묘출되는 것은 아니다. 도 4의 예는, 유저가 주목하고 있는 부위 영역으로서 뼈 영역에 대해 학습 데이터로부터 뼈 영역의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보(파라미터)를 구하는 경우를 나타낸다. 이 경우, 이 분포 정보(파라미터)를 사용해서 계산한 우도에 근거하여, 유저가 주목하고 있는 부위 영역(뼈 영역)에 포함될 가능성이 높은 화소들 사이의 차분값에 대한 가중을, 나머지 영역의 화소들 사이의 차분값에 대한 가중보다도 크게 설정 설정되고, 화소값이 변환된다. 전술한 것과 같이, 유저가 주목하고 있는 부위 영역(뼈 영역)에 포함될 가능성이 높은 화소들 사이의 차분값을 강조함으로써, 유저가 주목하고 있는 부위 영역 이외의 영역(예를 들면, 복부 장기)에서의 경시 변화의 묘출을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 화소값 변경부(53)는, 화소 p의 차분 화상 TS의 화소값을 변경하기 위한 승산을 위해 사용되는 가중 계수 W(p)를, 제1 화상 I1과 제2 화상 I2'으로부터 구한 우도에 근거하여, 이하의 (1)식에 주어진 것과 같이 정의한다. 화소값 변경부(53)는, 제1 화상의 화소값(I1(p))과 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보(θ)를 사용해서 계산되는 우도 Pr(I1(p)｜θ)과, 제2 화상의 화소값(I2'(p))와 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보(θ)를 사용해서 계산되는 우도 Pr(I2'(p)｜θ)) 중 더 큰 우도에 근거하여, 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행한다.
W(p)=max(Pr(I1(p)｜θ), Pr(I2'(p)｜θ)) …(1)
여기에서, 함수 max(A,B)은 인수 A와 B의 최대값을 추출하는 함수이며, Pr(C｜D)은 조건 D가 주어졌을 때에 조건 C가 얻어질 확률(우도)을 표시한다. 또한, I1(p)은 화소 p의 제1 화상 I1의 화소값을 나타내고, I2'(p)는 화소 p의 제2 화상 I2'의 화소값을 나타낸다. 제2 화상 I2가 변형되지 않는 경우에는, I2'(p)는 제2 화상 I2의 화소값을 나타낸다.
또한, θ는 학습 데이터로부터 구하는, 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보(파라미터)를 나타내는 것으로 가정한다. 그리고, 화소값 변경부(53)는, 차분 화상 TS의 모든 화소에 대해, 차분 화상 TS의 화소값 TS(p)과 가중 계수 W(p)를 승산해서 화소값을 변경하고, 화소값의 변경 처리를 실행하여 얻어진 처리 결과인 차분 화상 TS'을 RAM(33)에 격납한다.
가중 계수 W(p)를 계산하는 (1) 식에 있어서, 차분 화상 TS의 계산 소스가 되는 양쪽의 화상(제1 화상 I1과 제2 화상 I2')을 사용하는 이유는, 차분 화상 위에서의 주목 영역의 차분값을 잘못해서 억제하는 것을 방지하기 위해서이다.
예를 들면, 어느 한쪽의 화상 만을 사용하여 가중 계수 W(p)를 계산하면, 한쪽의 화상에서는 높은 우도를 갖지만 다른 한쪽의 화상에서는 낮은 우도를 갖는 화소가 존재하는 경우에, 가중이 작아질 수 있다. 더욱 구체적으로는, 어떤 기간에 촬영된 화상들 사이의 경시 차분을 대상으로 하는 경우에, 한 개의 화상에서는 정상적인 장기 구조를 표시하는 농도값을 갖는 화소가, 병적인 변화에 의해, 다른 화상에서는 정상적인 화소값의 범위에서 벗어나는 화소를 갖는 일이 있다. 따라서, 이러한 경우에 있어서는, 병적인 변화를 포함하는 화상을 사용하여 가중을 계산해 버리면, 해당 화소에서의 가중이 작아져 버린다.
이에 반해, 차분 화상 TS의 계산 소스가 되는 양쪽의 화상을 사용해서 가중 계수 W(p)를 계산하는 경우에는, 적어도 한 개의 화상에서 화소값이 가능성이 있는 범위 내에 속하면, 유저가 주목하는 영역의 화소의 변화(차분값)에 큰 가중을 부여할 수 있다. 더구나, 양쪽의 화상을 사용하는 경우에는, 가중 계수 W(p)를 계산할 때에, 제1 화상 I1과 제2 화상 I2' 중에서 한 개를 선택하는 단계도 불필요하다.
도 4에 나타낸 예에 있어서, 제1 화상 I1과 제2 화상 I2' 사이의 단순한 차분인 차분 화상 TS에서는, 유저가 주목하는 주목 영역인 부위 영역(뼈 영역) 이외에, 유저가 주목하지 않는 영역인 다른 부위 영역(간장 영역)이 차분값으로서 남아 있다. 간장 영역의 CT값은 일반적으로 60 내지 70[H.U.]의 범위에 속하며, 뼈 영역의 CT값은 150[H.U.]이상이다. 따라서, 학습 데이터의 뼈 영역에 관련된 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보(파라미터) θ을 학습함으로써, 뼈 영역에 있어서의 Pr(I1(p)｜θ) 및 Pr(I2'(p)｜θ)은 간장 영역과 비교해서 커진다. 그 때문에, 차분 화상 TS의 화소값 TS(p)과 가중 계수 W(p)를 승산한 결과(즉 TS'(p))에서는, 다른 부위 영역(간장 영역)에 있어서의 화소값 TS'(p)은 유저가 주목하는 영역인 부위 영역(뼈 영역)에 있어서의 화소값 TS'(p)과 비교할 때, 0에 가까운 차분값을 갖는다. 그 결과, 도 4에 나타낸 차분 화상 TS'과 같이, 다른 부위 영역(간장 영역)에 있어서의 차분값이 억제되고, 유저가 주목하는 영역인 부위 영역(뼈 영역)에 있어서의 차분값이 상대적으로 강조되므로, 주목 영역인 뼈의 변화를 시인하기 쉬워진다.
이때, 가중 계수 W(p)의 계산시에 차분 화상의 계산 소스가 되는 양쪽의 화상의 사용은 다음과 같은 이점을 갖는다. 즉, 차분 화상 TS의 특징으로서, 스텝 S102 및 S103에서 실시한 화상의 대응 위치의 산출에 있어서의 에러를 명확하게 가시화할 수 있다. 이 특징을, 도 5를 참조해서 상세히 설명한다. 이때, 도 5에 표시되는 차분 화상에서, 도 4와 마찬가지로, 양의 차분값, 음의 차분값 및 0의 차분값은 각각 흑색, 백색 및 회색으로 표시한다. 유저가 주목하는 영역은 도 5에 있어서도 뼈 영역인 것으로 가정한다.
도 5를 참조하면, 화상 501은 참조 화상(제1 화상 I1)이고, 화상 502는 변형 대상 화상(제2 화상 I2)이며, 화상 503은 변형 대상 화상(제2 화상 I2')이다. 화상 504는, 화상 501(참조 화상(제1 화상 I1))과 화상 502(변형 대상 화상(제2 화상 I2))의 중첩 화상을 나타낸다. 화상 505는, 화상 501(참조 화상(제1 화상 I1))과 변형 대상 화상(제2 화상 I2')의 중첩 화상을 나타낸다.
화상 506은, 차분 화상의 계산 소스가 되는 양쪽의 화상(제1 화상 I1과 제2 화상 I2')을 사용해서 가중 계수를 계산하고, 차분 화상의 화소값과 가중 계수를 승산해서 화소값을 변경한 처리 결과인 차분 화상 TS'를 예시한 것이다.
도 5의 화상 506(차분 화상)에 나타낸 것과 같이, 화상 중의 대응 위치의 검출에 있어서 약간의 위치 어긋남이 생기고 있는 장소에 관해서는, 차분 화상 위에서 양과 음의 값이 근접하도록 묘출된다. 예를 들어, 양과 음의 화소값이 국소적으로 반전되는 장소와 같이, 유저가 이 화상 위의 차분값의 묘출 결과를 볼 때, 유저는, 진실로 화소값의 변화가 있었던 장소와, 화상들 사이의 대응 위치 검출 결과에 있어서 위치 어긋남이 생긴 에러의 장소를 식별할 수 있다.
화상 507은, 차분 화상의 계산 소스가 되는 한쪽의 화상(제1 화상 I1)을 사용해서 가중 계수를 계산하고, 차분 화상의 화소값과 가중 계수를 승산해서 화소값을 변경하는 처리 결과인 차분 화상 TS'를 예시하는 도면이다. 화상 508은, 차분 화상의 계산 소스가 되는 한쪽의 화상(제2 화상 I2')을 사용해서 가중 계수를 계산하고, 차분 화상의 화소값과 가중 계수를 승산해서 화소값을 변경하는 처리 결과인 차분 화상 TS'를 예시한다.
상기한 것과 같이, 화상 사이의 대응 위치 검출 결과에 있어서 위치 어긋남이 생기는 경우에는, 제1 화상 I1과 제2 화상 I2'의 동일한 좌표점에 있는 화소에 대해, 한쪽의 화상의 화소는 뼈의 우도가 높고, 다른 화상의 화소는 뼈의 우도가 낮아진다고 생각된다. 따라서, 이들 화상들 중에서 한개로부터 계산되는 우도 만을 사용해서 차분값에 대한 가중을 결정하면, 화상 507 및 508에 나타낸 것과 같이, 한 개의 차분값에 대한 가중이 원치 않게 작아져 버린다. 그 결과, 차분 화상 위에서 양과 음의 값이 근접해서 존재한다고 하는 특징이 잃어 버려, 진실로 화소값의 변화가 있었던 장소와, 대응 위치 검출 결과의 에러 장소를 식별하기 어려워진다.
한편, 차분값의 산출시에 사용된 양쪽의 화상을 사용해서 가중을 산출하는 경우(도 5의 화상 506)에서는, 양과 음의 값이 근접해서 존재한다고 하는 특징이 유지된다. 따라서, 차분 화상 TS의 계산 소스가 되는 양쪽의 화상(제1 화상 I1과 제2 화상 I2')을 사용해서 가중 계수를 산출하는 것은, 도 5의 화상 506에서 나타낸 것과 같이, 차분 화상 TS의 대응 위치 검출 결과의 에러 식별의 용이성의 특징을 유지하는 효과가 있다.
(스텝 S107: 계산 결과의 출력 표시)
스텝 S107에 있어서, 화소값 변경부(53)는, 차분 화상 TS'를 표시 처리부(54)에 출력한다. 도 6에 나타낸 것과 같이, 표시 처리부(54)는, 차분 화상 TS'를 표시부(36)의 화상 표시 영역(300) 내에 표시시킨다. 표시 처리부(54)는 표시부(36)의 표시를 제어하여, 차분 화상 TS', 참조 화상(제1 화상 I1) 및 변형 대상 화상(제2 화상 I2)을 나란하게 표시시킨다. 표시 처리부(54)는 표시부(36)의 표시를 제어하여, 제2 화상(I2')을 더 표시할 수 있다.
본 실시형태에 따른 화상처리 기술에서는, 유저가 주목하는 화소값의 범위에 관한 정보(화소값 정보)와 관련된 학습 데이터의 화소값의 분포 정보(주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보)와, 참조 화상과 변형 대상 화상의 양쪽에 근거하여, 차분 화상 위에서의 화소값의 가중을 조정할 수 있다. 이 처리에 의해, 주목 부위의 변화를 강조하고, 또한, 주목하지 않는 부위의 변화가 묘출되는 것을 억제할 수 있으므로, 유저가 주목하고 있는 부위의 변화에 관한 시인성을 향상시킬 수 있다.
(변형예 1)
스텝 S106에 있어서, 화소값 변경부(53)는, 화소 p에 있어서의 가중 계수를 계산하기 위해 제1 화상 I1 및 제2 화상 I2'에 있어서의 화소 p의 화소값을 사용하고 있지만, 이 계산을 위해 화소 p의 근방 화소(예를 들면, 3차원 화상에 대해 6 또는 26 근방의 화소)의 화소값을 사용해도 된다. 예를 들면, 화소값 변경부(53)는, 제1 화상에 있어서의 화소 및 그것의 근방 화소의 화소값과, 제2 화상에 있어서의 화소 및 그것의 근방 화소의 화소값을 사용해서 계산되는 우도에 근거하여, 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행할 수 있다. 우도를 구하는 계산에서는, 화소에 주어지는 화소값을 사용하여 계산식((1) 식)을 정의한다. 이 값으로서는, 평활화 필터나 에지 강조 필터 등의 화상 강조 필터의 출력값을 사용해도 된다.
또한, 주목 영역의 화소가 임계값 처리나 그래프 커트 세그먼테이션 등의 기지의 영역 추출 수법에 의해 추출될 수 있는 경우에는, 추출한 영역에 대해 확률 1을 부여하고, 추출 영역 외의 영역에 대해 확률을 0으로 부여하여, 이 확률을 가중 계수 W로서 사용해도 된다.
이때, 화소값 변경부(53)는, 계산한 가중 계수 W(p)의 최소값 및 최대값에 근거하여, 가중 계수 W를 소정의 범위(예를 들면, [0,1]) 내로 정규화해도 된다.
(변형예 2: 가중의 정의식의 배리에이션 1)
제1 실시형태 및 변형예 1에서는, (1)식에 근거하여 2개의 화상(제1 화상 I1 및 제2 화상 I2')의 화소값을 이용하여 우도를 구함으로써 차분 화상 TS의 화소값 TS(p)을 변경하기 위한 가중 계수 W(p)를 결정하고 있다. 다른 방법으로서, 이하의 (2)식에 나타낸 것과 같이, 2개의 화상의 화소값의 쌍으로 정의되는 분포에 대한 우도를 구한다. 변형예 2에 있어서, 화소값 변경부(53)는, 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보(θ)와, 제1 및 제2 화상의 화소값의 쌍에 근거하여 취득되는 화소값을 사용해서 계산되는 우도에 근거하여, 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행할 수 있다.
W(p)=Pr(I1(p), I2'(p)｜θ) …(2)
(1) 식에서는 1 변수의 정규분포에 근거한 우도를 사용하지만, (2) 식에서는 2 변수의 정규분포에 근거한 우도를 사용하고 있다. 이 다변수(2 변수 이상)의 정규분포에 있어서도, 1 변수의 정규분포를 사용한 경우와 마찬가지로, 화소값 변경부(53)는, 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보(θ)로서, 학습 데이터로부터 파라미터(각각의 변수의 평균과 분산 공분산 행렬)를 구함으로써, 우도를 계산할 수 있다. (2)식에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보(θ)는, 제1 화상 I1에 있어서의 주목 영역의 화소값의 평균값과, 제2 화상 I2'에 있어서의 주목 영역의 화소값의 평균값, 및 이들 값의 분산 공분산 행렬을 포함한다. 화소값 변경부(53)는, 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보(θ)로서, 제1 화상을 촬영했을 때에 취득한 분포 정보 및 제2 화상을 촬영했을 때에 취득한 분포 정보를 사용해서 우도를 계산할 수 있다. 이 경우, 화소값 변경부(53)는, 제1 화상 I1의 화소값에 대해서는, 제1 화상을 촬영했을 때에 취득한 분포 정보를 사용하고, 제2 화상 I2(I2')의 화소값에 대해서는, 제2 화상을 촬영했을 때에 취득한 분포 정보를 사용해서 우도를 계산한다. 이때, 화소값 변경부(53)는, 제1 화상을 촬영했을 때에 취득한 분포 정보 및 제2 화상을 촬영했을 때에 취득한 분포 정보 중 한 개를 사용하여, 제1 및 제2 화상의 화소값에 대해 우도를 계산할 수 있다.
다변수의 정규분포를 사용하는 방법으로서, 제1 화상 I1과 제2 화상 I2'의 화소 p의 화소값 이외에, 제1 및 제 2 화상에 대한 화상처리 필터의 출력 결과를 조합해서 우도를 정의할 수도 있다. 또한, 화소 p의 근방의 화소값, 및, 근방 화소의 화상처리 필터에 의한 출력 결과를 사용해도 된다.
이때, 이 가중 계수 W는, 계산한 값의 최소값 및 최대값에 근거하여, 가중 계수 W(p)를 소정의 범위(예를 들면, [0,1]) 내로 정규화해서 얻어도 된다.
(변형예 3: 가중의 정의식의 배리에이션 2)
제1 실시형태 및 변형예 1 및 2에서는, 학습 데이터에 근거한 우도를 정의하고, 차분 화상 TS의 화소값 TS(p)을 변경하기 위한 가중 계수 W(p)를 결정한다. 그러나, 이하의 (3)식에 주어진 것과 같이, 화상의 화소값을 가중 계수로 이용해도 된다. 변형예 3에 있어서, 화소값 변경부(53)는, 제1 화상의 각 화소의 화소값과 제2 화상의 각 화소의 화소값의 비교에 근거하여, 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행한다. 화소값 변경부(53)는, 비교에 근거하여 취득한 가중 계수 W(p)를 사용하여, 차분 화상 TS의 화소값을 변경한다.
W(p)=max(I1(p),I2'(p)) …(3)
(3)식을 적용할 수 있는 예로서, 유저가 주목하는 영역의 화소값이 다른 영역의 화소값보다 상대적으로 높다. 더욱 구체적으로는, 예를 들면, CT 화상에 있어서의 뼈 영역에 주목한다. 뼈의 영역은 다른 영역보다 X선 흡수율이 높으므로, CT 화상에 있어서의 뼈의 영역의 화소값이 다른 영역의 화소값보다도 상대적으로 높은 것이 알려져 있다. 그 때문에, 제1 화상 I1 또는 제2 화상 I2' 에 있어서의 화소값이 높은 영역에 대해 큰 가중을 설정함으로써, 차분 화상 TS에 있어서의 뼈의 영역의 차분값을 다른 영역에 비해 강조하는 것이 가능하다.
이때, 이 가중 계수 W는, 0 이상의 값이 되도록 계산하는 것이 바람직하다. 이 가중 계수 W(p)는, 계산한 값의 최소값 및 최대값에 근거하여, 소정의 범위(예를 들면, [0, 1]) 내로 정규화해도 된다.
본 실시예에서는, 화소값이 클수록 가중이 커지도록 가중 계수 W(p)을 설정한다. 그러나, 예를 들면, CT 화상에 있어서의 폐 등의 영역에 주목하는 경우에는, 화소값이 작을수록 가중이 커지도록 설정해도 된다. 구체적으로는, 예를 들면, 최소값이 1이 되도록 화소값을 보정함으로써, 그것의 역수를 구해서, 그것을 가중 계수 W(p)로 이용하면, 화소값이 작을수록 가중은 커진다.
이때, (3)식의 계산에서는, 화소에 주어지는 화소값을 사용한 계산을 설명하였다. 그러나, 이 화소값으로는 평활화 필터나 에지 강조 필터의 출력값을 사용해도 된다. 이와 달리, 화소 p의 근방의 화소값 및 근방 화소의 화상처리 필터에 의한 출력 결과를 사용해도 된다.
(변형예 4: 가중의 정의식의 배리에이션 3)
제1 실시형태 및 변형예 1 내지 3에 따른 것과는 다른 가중 계수 W의 설정 방법으로서, 스텝 S101에 있어서 표시부(36)에 표시한 화상의 윈도우 레벨(WL) 및 윈도우 폭(WW) 등의, 표시부(36)에 표시되어 있는 화상의 표시 조건의 설정값을 이하와 같이 사용할 수도 있다. 표시 조건에는, 화소값 범위의 중앙값을 나타내는 설정값과, 중앙값에 대해 화소값 범위의 폭을 나타내는 설정값이 포함된다. 변형예 4에 있어서, 표시 처리부(54)는, 제1 및 제2 화상을 표시부(36)에 표시하고, 화소값 변경부(53)는, 표시부(36)의 표시 조건에 근거하여, 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행한다. 화소값 변경부(53)는, 표시 조건에 근거하여 취득한 가중 계수에 의해, 차분 화상의 화소값을 변경한다. 표시 조건에는, 화소값 범위의 중앙값을 나타내는 설정값과, 중앙값에 대해 화소값 범위의 폭을 나타내는 설정값이 포함된다.
일반적으로, CT 화상의 표시 조건으로서 설정되는 윈도우 레벨(WL) 및 윈도우 폭(WW)에 근거하여, 흑색으로부터 백색까지의 농담(계조)에 의해 표현되는, 어떤 범위 내의 화소값을 결정한다. 윈도우 레벨(WL)은 농담에 의해 표현할 화소값 범위의 중앙값을 나타내는 설정값이며, 윈도우 폭(WW)은 농담에 의해 표현할 화소값 범위의 폭을 나타내는 설정값이다. 즉, 화면 상에서는, (WL-WW/2) 이하의 화소값이 흑색으로 표현되고, (WL+WW/2) 이상의 화소값이 백색으로 표현된다. 즉, 윈도우 레벨(WL)과 윈도우 폭(WW)에서 지정되는 화소값 범위 외에 속하는 화소값이 클립핑되기 때문에, 원화상의 화소값이 다르더라도, 화면 상에서는 같은 흑색 또는 백색으로 표현된다.
이것을 이용하여, 화소값 변경부(53)는, 화소값 범위의 중앙값을 나타내는 설정값 및 화소값 범위의 폭을 나타내는 설정값에 근거하여 취득되는 가중 계수를 사용하여, 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행한다. 제1 화상 I1 또는 제2 화상 I2'의 화소값이 [WL-WW/2, WL+WW/2]의 범위에 있는 경우에는, 가중 계수 W를 1로 설정하고, 그렇지 않으면, 가중 계수 W를 0으로 설정한다. 이에 따라, 유저가 주목하는 화소값의 범위 내의 차분 만을 추출할 수 있다. 이때, 윈도우 레벨(WL)과 윈도우 폭(WW)의 설정이 제1 화상 I1과 제2 화상 I2'에서 다른 경우에, 화소값 변경부(53)는, 화상 변형 위치맞춤에서 기준이 되는 제1 화상 I1의 설정값을 사용할 수 있다. 이때, 화소값 변경부(53)는, 제2 화상 I2'에 대한 윈도우 레벨(WL) 및 윈도우 폭(WW)의 설정값을 사용하는 것도 가능하다. 이와 달리, 화소값 변경부(53)는, 제1 화상 I1의 주목 화소값 범위와, 제2 화상 I2'의 주목 화소값 범위 사이에서 중첩되는 부분의 화소값 범위를 사용할 수 있다.
<제2 실시형태>(주목 영역 외부의 화소를 추출하고, 차분 결과의 화소값의 변경에 이용한다)
제1 실시형태에서는, 화소값 변경부는, 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포, 주목 영역에 있어서의 화소의 추출 결과 등을 사용하여, 차분 결과의 화소값을 변경한다. 그것과는 반대로, 주목 영역 외부의 화소값의 분포나 추출 결과를 사용하여, 차분 결과의 화소값을 변경해도 된다.
본 실시형태는, 예를 들면, 뼈를 주목 영역으로고 한 경우에, 주목 영역 외부의 심장이나 간장 등의 영역을 추출 또는 강조한 정보를 얻고, 그 정보에 근거하여 차분 결과의 화소값을 변경하는 경우를 설명한다.
제2 실시형태에 따른 화상 처리장치의 구성은, 제1 실시형태와 같지만, 화소값 변경부(53)에 기능이 추가되어 있다. 제2 실시형태에 있어서, 화소값 변경부(53)는, 유저가 주목하는 영역의 화소값 정보를 취득한 후에, 도 7에 나타낸 것과 같이, 입력된 화상 데이터 군으로부터 유저가 주목하지 않는 영역을 강조 또는 추출 정보를 얻고, 그 정보에 근거하여 차분 화상의 화소값을 변경한다.
도 7 내지 도 10과 도 11a 내지 도 11d를 참조하여, 제2 실시형태에 따른 화상 처리장치(10)의 처리 절차를 설명한다.
도 7은, 화상 처리장치(10)에 있어서의 데이터 취득 처리로부터 개시하여, 화소값을 변경한 차분 화상의 표시를 행하는 처리의 일례를 나타낸 흐름도다. 이 흐름도에서 나타낸 스텝들 중에서, 스텝 S1010 내지 S1050 및 스텝 S1070은, 도 2에 나타낸 제1실시형태에 따른 스텝 S101 내지 S105 및 스텝 S107과 같은 처리를 행한다. 즉, 제1실시형태와 다른 처리는 스텝 S1055 및 스텝 S1060이다. 이하, 추가된 처리와 제1실시형태와의 차이에 대해서만 설명한다.
(스텝 S1055: 주목 영역 외부의 영역의 추출)
스텝 S1055에 있어서, 화소값 변경부(53)는, 유저가 주목하지 않는 영역을, 참조 화상과 변형된 변형 대상 화상의 양쪽으로부터 추출한다. 예를 들면, 주목 영역이 뼈인 경우에는, 심장 및 간장 등의 장기 영역이 주목 영역 외부의 영역이다. 이들 주목 영역 외부의 영역을, 화소값 정보의 특성을 사용하여, 예를 들면, 도 8에 나타낸 처리 플로우에 의해 추출한다.
도 4에 나타낸 것과 같이, 간장의 장기 구조는, 뼈의 구조와 비교하면, 유사한 화소값을 갖는 화소의 집합이 덩어리를 형성하도록 존재한다고 하는 특성이 있다. 반대로, 뼈의 구조에 대해서는, 각각의 뼈는 작고 길고 가는 구조를 갖는 것이 많고, 뼈의 표면(피질 뼈)과 내측(해면 뼈)의 화소값의 격차가 크다. 그 때문에, 유사한 화소값을 갖는 화소군으로 구성되는 큰 덩어리 형상의 영역을 강조하고, 임계값처리 등의 기지의 추출 수법에 의해 해당 영역을 화상으로부터 추출함으로써, 뼈 영역 이외의 영역을 추출할 수 있다.
CT 화상에 있어서 뼈 영역과 뼈 영역 이외의 영역을 분리하는 관점에서, 화소값의 연속성에 근거하여 덩어리 형상의 영역을 강조하는 특징량의 효과에 대해 추가로 설명한다. CT 화상 위에서는, 뼈 영역은 약 150[H.U.] 이상의 높은 값을 갖고 있다. 심장과 간장 등의 장기 영역은 약 60[H.U.] 이상의 화소값을 갖고 있지만, 이들 화소값은, 검사의 방법(주로 조영제를 사용하여)에 의해 화소값이 높아지는 일이 있다. 그 때문에, 조영조건에 따라서는, 특히 심장 및 간장 등의 장기 영역은, 뼈 영역과 화소값의 분포가 중첩하는 화소값의 분포를 갖는다. 따라서, 화소값 그 자체에 대한 임계값처리 등의 영역 추출 수법은, 다양한 조영 조건하에서의 영역 추출에는 대응할 수 없는 경우가 있다. 한편, 화소값의 연속성에 근거한 특징량을 계산하면, 조영 조건이 다른 경우에도, 추출 대상이 되는 장기 영역이 균일하게 염색된다면, 조영조건에 상관없이 일정한 계산값을 얻을 수 있다. 그 때문에, 간장이나 심장 등의 추출에 있어서 화소값 대신에 덩어리 형상의 영역을 강조하는 특징량을 이용함으로써, 조영 조건의 차이에 대해 안정된 영역 추출 결과를 얻을 수 있는 것을 기대할 수 있다.
도 8에 나타낸 처리 절차에서는, 스텝 S201에서, 피검체의 화상을 취득한다. 스텝 S202에서, 화상에 대해 평활화 처리를 실시함으로써, 화상의 노이즈 저감을 한다. 이때, 이 스텝 S202에서 노이즈 저감을 목적으로 한 처리는 건너뛰어도 된다. 그후, 스텝 S203에서는, 화소값들 사이의 유사성을 평가하기 위한 파라미터(임계값)를 취득한다. 파라미터(임계값)는, 연속성을 표시하는 특징량의 계산에 사용될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 사전에 결정한 파라미터가 사용되어도 되고, 또는 조작부(35)를 거쳐 유저가 파라미터를 입력해도 된다. 이와 달리, 화상 중의 화소값의 분산으로부터 파라미터를 자동으로 결정해도 된다. 이렇게 파라미터를 자동으로 결정하는 경우에는, 분산이 클수록, 파라미터(임계값)의 값이 커지도록 설정하는 것이 바람직하다. 스텝 S204에서는, 화소값의 연속성을 표시하는 특징량을 계산하고, 화상에 포함된 덩어리 형상의 영역을 강조한다. 화소값 변경부(53)는, 화상의 주목 화소에 대해, 해당 주목 화소를 통과하는 복수의 미리 정해진 경로를 설정하고, 이 경로의 각각에 있어서, 경로 상에서 인접하는 화소값들 사이의 유사도에 근거하여 각각의 경로 상에 있어서의 화소값의 연속성을 표시하는 평가값을 산출하고, 경로마다 얻은 평가값에 근거하여 해당 주목 화소의 특징량을 취득한다(특징량 취득). 화소값 변경부(53)는, 취득한 특징량에 근거하여, 주목 화소가 덩어리 형상 영역 내부에 존재할 우도를 더 산출한다. 스텝 S205에 있어서, 화소값 변경부(53)는, 화상으로부터 영역 추출을 행하는 추출부로서 기능하여, 임계값처리나 그래프 커트 세그먼테이션 등의 기지의 추출 수법을 사용하여, 덩어리 형상의 영역을 뼈 영역 이외의 영역으로서 추출한다.
스텝 S204에 있어서 덩어리 형상의 영역을 강조하는 방법으로서는, 예를 들면, 화상 내부에 일정한 화소에 주목하는 경우에, 해당 일정한 화소를 통과하는 미리 정해진 경로상에서 연속해서 존재하는 유사한 화소의 수를 산출하는 방법이 생각된다. 이 예에서, 미리 정해진 경로의수는 한 개이지만, 덩어리 형상의 영역을 강조하기 위해서는 복수의 경로를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 화상의 각 축방향의 각각에 대해 적어도 경로가 설정되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 화상이 3차원인 경우에는 3축 방향 각각에 대해 적어도 경로가 설정되고, 화상이 2차원인 경우에는 2축 방향 각각에 대해 적어도 경로가 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이때, 이 화소값의 연속성에 관한 특징량을 계산하기 위해, 계산 대상으로 설정된 화소(주목 화소)를 미리 제한해도 된다. 더욱 구체적으로는, 화소값에 대해 어떤 임계값을 설정하고, 임계값 이상의 화소값(혹은 임게값 이하의 화소값, 또는 임계값 미만의 화소값)을 갖는 화소에 대해 특징량의 계산을 행하는 방법이 생각된다. CT 화상에 있어서 뼈를 주목 영역으로 설정한 경우에, 주목 영역 외부의 심장이나 간장 등의 영역을 추출 또는 강조하는 경우를 생각한다. 본 실시형태에 따른 예에 있어서는, 이들 장기 영역의 화소가 갖지 않는 화소값(예를 들면, 1100[H.U.] 이하)을 갖는 화소에 대해서는 이하의 계산을 행할 필요가 없다. 계산을 건너뜀으로써, 다음과 같은 특징량의 계산 처리를 고속화할 수 있다. 특히, 스텝 S1050에서 취득하고 유저가 주목하는 화소값의 범위 내의 화소를 계산 대상(주목 화소)으로 설정하는 것이 유효하다.
도 9 내지 도 10과 도 11a 내지 도 11d를 참조하여, 덩어리 형상의 영역을 강조하는 처리의 예에 대해 설명한다.
도 9에 나타낸 경우에 농도값의 연속성을 계산하는 방법에 대해 설명한다. 도 9는, 굵은선으로 둘러싸인 화소의 집합이 한 개의 미리 정해진 경로를 표시하고 있고, 주목 화소가 x 및 y 좌표 (2,3)에 위치한 화소인 경우를 나타내고 있다. 이때, 도 9에 나타낸 각각의 화소 내부에 기재한 수치는 해당 화소의 화소값을 나타내고 있다. 이러한 경우에, 주목하는 화소를 통과하는 미리 정해진 경로 상에서 연속해서 존재하는 유사한 화소들의 수를 산출하는 방법을 이하에서 설명한다.
도 10에 나타낸 것과 같이, 이 특징량을 계산할 때는, 주목 화소 (2,3)에서 계산을 개시한다. 우선, 주목 화소 (2,3)의 화소값을 인접하는 화소 (3,3)의 화소값을 비교한다. 화소값의 차이의 절대값이 스텝 S203에서 취득한 파라미터(임계값)보다 작으면, 화소값이 연속하고 있는 것으로 결정하여, 계산을 다음의 단계로 진행한다. 도 10의 예에서는, 1회째의 계산 대상이 되는 화소 (2,3) 및 (3,3)의 화소값은 100과 110이며, 이들 화소값들의 차이의 절대값은 10이다. 스텝 S203에서 취득한 임계값이 20인 경우, 화소값의 비교 결과가 임계값보다 작으므로, 화소 (2,3)과 (3,3)는 연속성을 갖는 것으로 판단된다. 이 경우, 이 단계에 있어서는, 연속성의 특징량(평가값)으로서 화소 (2,3)과 (3,3) 사이의 거리인 1 화소에 대한 폭의 값을 일시적으로 격납한다. 이후, 화소의 연속성이 계속하는 한, 계산 대상인 화소의 쌍을 슬라이드시켜 계산을 반복해서 실행한다. 구체 예로서, 화소 (2,3)과 (3,3)의 쌍의 계산에 있어서, 화소들이 연속성을 갖는 것으로 판정된 후의 다음의 계산 단계를 설명한다. 이 경우 다음의 계산 단계에서는, 화소의 쌍을 슬라이드시켜, 화소 (3,3)과 (4,3)을 대상으로 설정하여, 전술한 것과 마찬가지로 그들의 화소값의 비교를 행한다. 이 2회째의 계산에서는, 계산 대상인 화소 (3,3) 및 (4,3)의 화소값은 모두 110이며, 화소값의 차이의 절대값은 0이 된다. 따라서, 절대값이 스텝 S203에서 취득한 임계값인 20보다도 작기 때문에, 화소 (3,3) 및 (4,3)가 연속성을 갖는 것으로 판정한다. 그리고, 이미 기록된 연속성의 특징량에 1 화소에 대한 폭을 더하여, 연속성의 특징량의 값을 2 화소에 대한 폭으로 갱신한다. 이러한 계산을 반복하여 행하고, 화소값들의 비교시에 화소값의 차이의 절대값이 임계값 이상이 될 때까지 계산을 계속한다. 도 10의 경우에 있어서는, 4회째의 계산에서 계산 대상인 화소의 화소값이 120과 200이며, 화소값의 차이의 절대값(=80)이 임계값(=20)보다 크므로, 이 시점에서 계산이 중단된다. 화소값의 연속성의 특징량으로서는, 3 화소에 대한 폭에 대응하는 값이 주목 화소에 격납된다. 이때, 이 연속성의 폭의 단위는, "화소"이거나 "mm" 등의 실제 사이즈이어도 된다. 더구나, 도 10은, x 방향으로 양의 측에 대해 연속성을 탐색하는 예를 나타낸다, 그러나, 음의 측으로 Eg는 양측으로 연속성을 탐색해도 된다. 상기한 계산을 화상 중의 전체 화소에 대해 행함으로써, 각 화소에 대해, 화소값의 연속성을 표시하는 특징량을 계산할 수 있다.
이때, 인접한 화소의 차분의 절대값을 사용해서 화소값의 연속성을 판정하였다. 그러나, 연속성의 판정에는 다른 지표를 사용해도 된다. 예를 들면, 인접하는 화소의 화소값의 비가 임계값 이내인지 아닌가에 따라 연속성을 판정해도 된다. 이와 달리, 미리 정해진 경로에 포함되는 복수의 화소의 화소값에 근거하여 연속성을 판정해도 된다. 예를 들면, 도 9에 있어서 화소 (2,3)로부터 화소 (5,3)까지의 연속성을 판정할 때는, 화소 (2,3), (3,3), (4,3) 및 (5,3)의 화소값의 분산을 이용해도 된다. 그 경우에는, 그들의 화소값의 분산의 값이 어떤 임계값보다도 작은 경우에는, 화소들이 연속성을 갖는 것으로 판정할 수 있다.
더구나, 다른 연속성의 판정 조건으로서는, 어떤 임계값 이상의 화소값(또는 어떤 임계값 이하의 화소값, 또는 어떤 임계값 미만의 화소값)을 갖는 화소에 도달하면, 연속성의 계산을 중단하는 조건도 생각된다. 특히, 계산 대상인 화소의 화소값이 스텝 S1050에서 취득한 유저가 주목하는 화소값의 범위 외의 값에 도달한 경우에는, 계산을 중단하여도 된다. 이들 연속성의 판정 조건은 각각은 단독으로 이용할 필요는 없으며, 복수의 조건의 조합이 사용되어도 된다.
화소값의 연속성을 표시하는 특징량을 계산하는데 사용하는 미리 정해진 경로는, 이 경로가 주목 화소를 통과한다면, 3차원 공간에 있어서의 임의의 경로이어도 된다. 또한, 복수의 미리 정해진 경로를 사용하는 경우에는, 각각의 미리 정해진 경로에 대해 산출한 특징량을 다치의 벡터 데이터로서 설정하여 해당 주목 화소의 특징량으로서 유지해도 된다. 이와 달리, 복수의 미리 정해진 경로를 사용하여 개별적으로 계산한 연속성의 특징량의 총 합계를 계산함으로써, 한개의 특징량의 값을 구하고, 이것을 해당 주목 화소의 특징량으로 설정해도 된다. 미리 정해진 경로의 대표적인 예는 도 11a 내지 도 11d에 나타낸 것과 같이 같은 예이다. 공간의 제한으로 인해, 도 11a 내지 도 11d는, 2차원 평면 상에서의 주목 화소의 8개의 근방의 하소의 양 및 음의 방향을 포함하는 4 방향에서의 경로를 미리 정해진 경로로 설정하는 예를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 이 방법과 동일한 방법을 3차원 공간으로 확장하여, 26개의 근방의 화소의 양 및 음의 방향을 포함하는 13 방향을 미리 정해진 경로로서 설정하는 방법을 사용할 수 있다. 이때, 미리 정해진 경로는 주목 화소로부터 화상의 끝까지 설정해도 된다. 화상 중의 피검체의 몸 영역이 기지인 경우에는, 미리 정해진 경로는 해당 몸 영역 내에만 설정하는 것이 바람직하다. 이와 달리, 미리 정해진 경로의 길이를 미리 정해진 길이보다 짧은 길이로 한정하고, 미리 정해진 길이 이상에 대해서는 계산을 행하지 않도록 하여도 된다.
미리 정해진 경로를 따라 화소값이 균일하게 존재하는 경우에는, 화소값의 연속성을 표시하는 특징량의 출력이 커지는 경향이 있다. 그 때문에, 간장이나 심장과 같은 유사한 화소값을 갖는 화소군으로 구성되는 덩어리 형상의 영역이 존재하는 경우에는, 특징량의 출력값이 복수의 경로 각각에서 커진다. 반대로, 늑골과 같은 가는 형상을 갖는 영역에 대해서는, 형상을 따른 경로에서만 출력값이 커지고, 나머지 경로에서는 출력값이 작아진다. 이것을 이용하여, 복수의 미리 정해진 경로를 사용해서 화소값의 연속성을 표시하는 특징량을 경로마다 계산하고, 그들 결과를 조합하여 이용함으로써, 간장 등의 덩어리 형상의 영역(뼈 영역 이외의 영역)을 강조할 수 있다. 이 복수의 경로에 대한 특징량의 계산 결과의 조합방법으로서, 평균값, 중앙값, 최대값, 최소값, 최소값과 최대값의 차이나 비율, 또는 분산값을 구하는 방법이 존재할 수 있다.
이때, 복수의 경로의 특징량에 근거하여, 주목 화소가 추출해야 할 영역에 있을 우도를 산출하는 방법(덩어리 형상의 영역을 강조하는 방법)은, 상기한 방법에 한정되지 않고, 기계학습 등의 기술을 사용해서 구성하여도 된다. 예를 들면, 추출할 영역이 이미 정의된 학습용의 경우에, 상기한 경로마다의 특징량을 산출하고, 특징량에 근거하여, 주목하고 있는 화소가 추출할 영역에 있는지 아닌지를 판정하는 판별기를 학습에 의해 구축한다. 이때, 특징량을 회전 불변 특징량으로 변환하고, 변환된 값에 근거하여 학습을 행하여도 된다. 그리고, 구축한 판별기를 사용해서 해당 화상의 영역을 추출하여도 된다. 이때, 특징량을 회전 불변 특징량으로 변환하기 위한 계산 방법의 예는, 모든 경로에서 특징량이 최대가 되는 한 개의 경로를 X축 방향으로 설정하고, 해당 경로에 직교하는 경로 중 특징량이 최대가 되는 경로를 Y축 방향으로 설정하는 방법이다.
스텝 S205에 있어서는, 스텝 S204에서 강조된 덩어리 형상의 영역(뼈 영역 이외의 영역)을 임계값처리나 그래프 커트 세그먼테이션 등의 기지의 추출 수법에 의해 추출한다. 이때, 이 추출 처리에서는, 각 화소에 있어서, 덩어리 형상의 영역을 강조하는 특징량 이외에, 화소값 그 자체나, 다른 특징량을 조합해서 이용해도 된다.
이상의 처리에 의해, 화상의 각 화소에서, 해당 화소를 통과하는 복수의 미리 정해진 경로를 사용하여, 각각의 경로 상에서 인접하는 화소값의 유사도에 근거하여 화소값의 연속성을 표시하는 특징량을 계산하고, 특징량에 근거하여 영역 추출을 행함으로써, 뼈 영역에 근접한 화소값을 포함하는, 뼈 영역 이외의 덩어리 형상의 영역을 추출할 수 있다. 즉, 뼈의 화소값이 조영된 장기의 화소값과 가까워져, 화소값에 근거하여 뼈와 장기의 구별을 하는 것이 어렵다고 하는 과제를, 연속성을 표시하는 특징량을 사용하는 상기한 방법에 의해 해결할 수 있다.
(스텝 S1060: 차분 화상의 화소값 변경)
스텝 S1060에 있어서, 화소값 변경부(53)는, 스텝 S1055에서 추출한 영역에 확률 0을 부여하고, 추출 영역 외부의 영역에 1의 확률을 부여하여, 이 확률을 가중 계수 W로서 사용할 수 있다. 이와 달리, 제1 실시형태에 따른 가중 계수 W 이외에, 제2 가중 계수 W2로서 주목 영역 외부의 화소의 추출 결과를 이용해도 된다. 즉, 화소값 변경부(53)는, 차분 화상 TS에 있어서의 화소 p의 차분값 TS(p)과, 가중 계수 W(p) 및 제2 가중 계수 W2(p)을 사용하여, TS(p)xW(p)xW2(p)을 계산함으로써, 복수의 가중 계수를 사용해서 차분 화상의 화소값을 변경할 수 있다. 복수의 가중 계수의 조합 방법은, TS(p)x(W(p)+W2(p))와 같은 선형 조합이어도 된다.
이때, 상기에서는 주목 영역 외부의 화소를 추출한 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 화소값의 연속성을 표시하는 특징량의 값으로부터 가중 계수 W2을 구해도 된다. 뼈 영역을 주목 영역으로서 설정하는 본 실시형태에서는, 특징량의 값이 커질수록, 차분 화상의 화소값에 승산하는 가중 계수가 작아지고(0에 근접하고), 특징량의 값이 작아질수록 가중 계수가 커지도록(1에 근접하도록) 설정하는 것이 바람직하다. 이때, 이 경우에는, 스텝 S205의 영역 추출 처리는 건너뛰어도 된다. 이렇게 가중 계수를 설정함으로써, 뼈의 차분값에 주목하고 있는 경우에, 주목 영역 외부의 심장이나 간장 등의 덩어리 형상의 영역의 차분값을 상대적으로 작게 하는 효과를 기대할 수 있다.
본 실시형태에 따른 화상처리기술에 따르면, 유저가 주목하지 않는 영역에 관한 정보에 근거하여, 차분 화상 위에서의 화소값의 가중을 조정할 수 있다. 이 처리에 의해, 유저가 주목하지 않는 영역의 부위의 변화가 묘출되는 것을 억제할 수 있으므로, 유저가 주목하고 있는 부위의 변화의 시인성을 향상시키는 것이 가능해진다.
이때, 상기한 실시형태에 따른 스텝 S1055에서 설명한 덩어리 형상 영역의 특징량 산출 방법은 차분 화상 위의 주목 영역의 시인성을 향상시키는 것 이외의 목적에도 사용할 수 있다. 예를 들면, 의료용 화상의 심장이나 간장 등의 장기 영역을 추출/해석하는 다른 목적을 위해, 해당 장기 영역일 우도를 표시하는 특징량을 이용할 수 있다.
기타 실시형태
본 발명의 실시형태는, 본 발명의 전술한 실시형태(들)의 1개 이상의 기능을 수행하기 위해 기억매체('비일시적인 컴퓨터 판독가능한 기억매체'로서 더 상세히 언급해도 된다)에 기록된 컴퓨터 실행가능한 명령(예를 들어, 1개 이상의 프로그램)을 판독하여 실행하거나 및/또는 전술한 실시예(들)의 1개 이상의 기능을 수행하는 1개 이상의 회로(예를 들어, 주문형 반도체 회로(ASIC)를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터나, 예를 들면, 전술한 실시형태(들)의 1개 이상의 기능을 수행하기 위해 기억매체로부터 컴퓨터 실행가능한 명령을 판독하여 실행함으로써, 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 수행되는 방법에 의해 구현될 수도 있다. 컴퓨터는, 1개 이상의 중앙처리장치(CPU), 마이크로 처리장치(MPU) 또는 기타 회로를 구비하고, 별개의 컴퓨터들의 네트워크 또는 별개의 컴퓨터 프로세서들을 구비해도 된다. 컴퓨터 실행가능한 명령은, 예를 들어, 기억매체의 네트워크로부터 컴퓨터로 주어져도 된다. 기록매체는, 예를 들면, 1개 이상의 하드디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 분산 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광 디스크(콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD), 또는 블루레이 디스크(BD)TM 등), 플래시 메모리소자, 메모리 카드 등을 구비해도 된다.
본 발명은, 상기한 실시형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실행가능하다. 또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행가능하다
예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.

Claims (24)

  1. 피검체의 제1 화상과 상기 피검체의 제2 화상을 취득하도록 구성된 취득부와,
    상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구하도록 구성된 차분부와,
    상기 제1 화상의 화소값과 상기 제2 화상의 화소값을 사용해서 계산되는 우도(likelihood)에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하도록 구성된 변경부를 구비한 화상 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 변경부는, 상기 제1 화상의 화소값과 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보를 사용해서 계산되는 우도와, 상기 제2 화상의 화소값 상기 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보를 사용해서 계산되는 우도 중에서 더 큰 우도에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하는 화상 처리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 변경부는, 상기 제1 화상에 있어서의 화소의 화소값과 이 화소의 근방 화소의 화소값과, 상기 제2 화상에 있어서의 화소의 화소값과 이 화소의 근방 화소의 화소값을 사용해서 계산되는 우도에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하는 화상 처리장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 변경부는, 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보와, 상기 제1 화상의 화소값 및 상기 제2 화상의 화소값의 쌍에 근거하여 취득된 화소값을 사용해서 계산되는 우도에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하는 화상 처리장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 화상의 각 화소의 위치와 상기 제2 화상의 각 화소의 위치의 대응관계에 근거하여, 상기 제2 화상에 있어서의 각 화소가 상기 제1 화상에 있어서 대응하는 화소와 일치하도록 상기 제2 화상을 변형시켜, 상기 제1 화상과 상기 제2 화상의 위치맞춤을 행하도록 구성된 변형부를 더 구비한 화상 처리장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 차분부는, 상기 위치맞춤된 화상으로부터 대응하는 위치의 화소값을 취득하고, 이 취득한 화소값에 대해 차분 처리를 행함으로써 상기 차분 화상을 취득하는 화상 처리장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 화상 및 상기 제2 화상을 표시부에 표시하도록 구성된 표시 처리부를 더 구비하고,
    상기 차분 화상의 각 화소에 대해, 상기 변경부는, 주목 영역에 있어서의 화소값의 범위에 관한 화소값 정보를, 상기 표시부의 표시 조건에 근거하여 취득하는 화상 처리장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 변경부는, 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상 중 적어도 한 개의 표시 조건에 근거하여, 상기 주목 영역에 있어서의 화소값의 범위에 관한 화소값 정보를 취득하는 화상 처리장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 차분 화상의 각 화소에 대해, 상기 변경부는, 조작부를 거쳐 입력된 정보에 근거하여, 주목 영역에 있어서의 화소값의 범위에 관한 화소값 정보를 취득하는 화상 처리장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 변경부는, 상기 화소값 정보에 근거하여, 상기 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 분포 정보를 변경하는 화상 처리장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 주목 영역에 있어서의 화소값의 분포를 나타내는 상기 분포 정보를 기억하도록 구성된 기억부를 더 구비하고,
    상기 기억부는, 상기 피검체의 상기 주목 영역에 대응하는 복수의 분포 정보를 기억하고,
    상기 변경부는, 상기 화소값 정보에 근거하여, 상기 기억부로부터 취득한 분포 정보에 근거하여, 상기 분포 정보를 설정하는 화상 처리장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 변경부는, 상기 우도에 근거하여 취득된 가중 계수를 사용하여, 상기 차분 화상의 화소값을 변경하는 화상 처리장치.
  13. 피검체의 제1 화상과 상기 피검체의 제2 화상을 취득하도록 구성된 취득부와,
    상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구하도록 구성된 차분부와,
    상기 제1 화상의 각 화소의 화소값과 상기 제2 화상의 각 화소의 화소값의 비교에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하도록 구성된 변경부를 구비한 화상 처리장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 변경부는, 상기 비교에 근거하여 취득한 가중 계수를 사용하여, 상기 차분 화상의 화소값을 변경하는 화상 처리장치.
  15. 피검체의 제1 화상과 상기 피검체의 제2 화상을 취득하도록 구성된 취득부와,
    상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구하도록 구성된 차분부와,
    상기 제1 화상 및 상기 제2 화상을 표시부에 표시하도록 구성된 표시 처리부와,
    상기 표시부의 표시 조건에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하도록 구성된 변경부를 구비한 화상 처리장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 변경부는, 상기 표시 조건에 근거하여 취득한 가중 계수를 사용하여, 상기 차분 화상의 화소값을 변경하는 화상 처리장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 표시 조건은, 화소값 범위의 중앙값을 나타내는 설정값과, 상기 중앙값에 대해 상기 화소값 범위의 폭을 나타내는 설정값을 포함하고,
    상기 변경부는, 상기 화소값 범위의 상기 중앙값을 나타내는 설정값 및 상기 화소값 범위의 상기 폭을 나타내는 설정값에 근거하여 취득되는 가중 계수를 사용하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하는 화상 처리장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 화상 및 상기 제2 화상은 서로 다른 타이밍에 취득된 화상인 화상 처리장치.
  19. 피검체의 제1 화상과 제2 화상을 취득하는 단계와,
    상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구하는 단계와,
    상기 제1 화상의 화소값과 상기 제2 화상의 화소값을 사용해서 계산되는 우도에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하는 단계를 포함하는 화상 처리방법.
  20. 피검체의 화상을 취득하도록 구성된 취득부와,
    상기 화상의 주목 화소에 대해, 상기 주목 화소를 통과하는 복수의 미리 정해진 경로들을 설정하고, 상기 경로들의 각각에 대해, 상기 경로 상에서 인접하는 화소값들 사이의 유사도에 근거하여 상기 경로 상에 있어서의 화소값의 연속성을 표시하는 평가값을 산출하고, 상기 경로들마다 얻어진 상기 평가값에 근거하여 상기 주목 화소의 특징량을 취득하도록 구성된 특징량 취득부를 구비한 화상 처리장치.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 경로들은, 상기 화상의 각각의 축방향을 포함하도록 설정된 화상 처리장치.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 특징량 취득부는, 상기 특징량에 근거하여, 상기 주목 화소가 덩어리 형상 영역 내에 있을 우도를 더 산출하는 화상 처리장치.
  23. 제 20항에 있어서,
    상기 특징량에 근거하여, 상기 화상으로부터 영역을 추출하도록 구성된 추출부를 더 구비한 화상 처리장치.
  24. 컴퓨터에, 화상 처리방법의 각 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독가능한 기억매체로서, 상기 화상 처리방법이,
    피검체의 제1 화상과 제2 화상을 취득하는 단계와,
    상기 제1 화상과 상기 제2 화상이 위치맞춤된 후의 차분 화상을 구하는 단계와,
    상기 제1 화상의 화소값과 상기 제2 화상의 화소값을 사용해서 계산되는 우도에 근거하여, 상기 차분 화상의 화소값의 변경 처리를 행하는 단계를 포함하는, 기억매체.
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