WO1990011050A1 - Image processing apparatus - Google Patents

Description

明 細 害

画 置

醫搬）

本発明は、 X線断層 ¾^置の断層像における^ I働態を示す曲線に近似するァ r«曲線を設定し、 ¾ ^さ ,曲線の種々ク を 画像として構 る画

MS装置に る。

誦

mm m . χ線を 体の周囲から照 jiして得た χ'^^'—タ (c¾づ いて搬体 «層像を得る装置である。この断層驗の中 "^ 法として、

¾5t^Jを静删ォし、血管， S g^)映 ^に従って変ィ (^る画後を観 察して の麵を行う方法がある。断層像のある 1

の データは、誦を嗎由とし、纖に CTナンパ'の変化をとつた^"、第 3図 に示す ? ¾曲線になるとされており、従って測定データに最も近似する r 曲線 を!^ (以下ァフィッティングという〉することが^になる。第 3図において、丸 印は清 （各スライス）における断層 同一靜の消淀データで、この測定デー タの綱的変化を最もよく近似するァ瞧曲線 2 1て'結ばれている。このァ は ( 1 ) 表される。

f = K ( t - t o ) ^α exD { -β ( t - t o ) } - ( 1 ) rフィッティングの施として、グリ、、,ドサ一チ て を最小とするパラメ一 タを漸^勺に捜し出 H ァ を他皿例えば に して IE¾¾ 式に持ち込む 〕施がある。前者の漸近法では非常に多くの U を艘とし、 しか も解が得られるとは限らない。又、 の^^による 、データ値のノ J、さい領

¾ cは 大きくて、鋼に趟しなかった。従って、少ない!^量で; i¾： フ ィッティングを行うことは ϋϋτ'あり、その？ «曲線を用いて作财る計算画像は 麵質のもの られなかった。

(翻の

本翻の目的は、 rフィッティング诗における ιι^:量を 、させ、 ^ cm度の 高い ₇-フィッティングを行い、鋼質の 画像を作财ることのできる画 装 置を^ ることにある。

本翻の画 は、 ァ離を» ^により 1 ^^に ¾rfることによ り rフィッティングの 量を させ、 » ^さ ご職データに重み付けを行 いまた測定テータ^ を行うことにより？ "フイツティング^度を向上させ、 各画魏にフィッティングした r隱曲^^ら 画像データを演算し、 I ^不能で あった »t ^fしてはデータを して滑ら力 If 画像を ることを «とす る。

画の簡単な説明）

第 1図 ί鉢翻の画^ OS^置において用いられるァフィッティング装置 例の謡獺翻、

第 2図 ί鉢 月の画 «a装置^"^ Μの^嫌扁、

第 3図 ii J^データに近似する r «曲線 、

第 4図はァフィッティング装置の入力データ i H¾を示" tU、

第 5図はデータクリップ装置による座^ »の説画、

第 6図は^^と 係曲删、

第 7図 {おト乱を含んだ入力データ 、

第 8図は t ₀ である。

( 月を^ るため c )

第 1図において、 1はテ一タクリップ装置で、纖回のスキャンによるスライスで 得ら ut、観の断層像のある一点またはある じ、部位の^^ ijの l¾データを、先 頭データの時 び CTナンパ'を難とする座縣のデータに し、その際に CT ナンノくが負になるデータを 0に近 正の値に置き換えるものである。 このデータクリ ップ^ Siま、 ΛΛデータに対し次のように題する。入力データ^ H¾を第 4図に示 し、 このデータ ic る删を説财る。図中の各点は: § 刻におけるスライスのデ —タをプロットしたものである。各テ一タに付した番号はデ一タ番号で、データ 1は 時刻 における 1番目のスライスの CTナンパ' CT\のデータ、データ iは時刻 T 1における i番目のスライスの CTナンパ' CT\のデータを示している。データクリ ップ装置 1 Ο 4図のデータをァフィ、 y亍ィングするために:^データ即ち^^倒 達 IBのデータであるデータ 1の時刻 と CTナンパ' CT を難とする座縣の データに^ る。座^^さ データを第 5図に示す。第 5図のグラフにおいて、 データ 2は CTナンノ^) 負になっているので、データクリップ装置 1は負のデ 一タを予 されている 0に近い或る値 A (A>0)に置き換える。従って、座標 »ま（..2)式のように行われる

(Ti ， CT_t )→ (ti , Mi ' ) …（2) 但し、

=A (CTi -CTi <Aの時）

2は、 （ 1 )式の?^通の式を « ^した で鹏し、データクリ ップ装置 1の出力テータを^^して の «に 3¾^λする^^ 置である。 こ^ gは、 ( 1 )式のァ隨の式を ^4^して（ 3 )式に^ 3元 1 ^ ^^i^で^している。

M=ax十 by十 c z ·■■ ( 3 ) 但し、 M=log « f

x=log _e K

y = a=l

b = log * (t-to ) - (以下 log _eを単に logと記す）

c=- ( t-to )

データクリップ装置 1において、座^ mさ こ出力データ（ ， IVh ' )から (3)式 ί ^値 , b_t , ciカ^"えられる。従って、 （3〉式は（4)式のよう になる。 t 0 に定めるまで適当な値を当て ておく _¾

3は、 ^^^での rフィヅティング^度を^^でのァフィッティング^度 と «にするた 重み付 ί懐置である。 これは、編 2»^^置 2の出力テ一夕 によりァフィッティングを行っても、それ ^のものであって、値が小さ V潮 定テ一タに大きく^されるフィッティングになって、

Jg* くなるため、それを ¾ するものである。通常、 rフィッティングは、 (5) 式に ^r ように、各 における（4 )式の:^^の ¾32^'0にならな の

' とおき、その 2 を最小とする X, y, zを求めることになる。

∑ ei ' ² = ∑ (X十 bi y十 _{C l} z— 〉 ² - (5)

I しかし、 ( 5 )式の痛 (^^^のものなので、本翻においては、 ^^でのフ ィッティング精度を良くするために i ある重^ r通 で（ 5 )式を評 価する。

∑ { (x十 bi y十 _{C l} z— Mi ) w_t } ² - (6)

±1己の重み通 は色々考えられるが、そ iD""^を第 6図を麵して説财る。今、 ^^でのデータ集合 Xに対してこれを » ^した^ "log Xについて^^する。 第 6図 ίά^¾τ'のデータ Xに^ る Y=iog Xの曲線を示した ある。図におい て、 Ρの座標を（Χ。 ， log X。 ) とすると、データ Pの模座標 Xの変化 td tる縦 座標 Yの変化 Sc感さは、曲線 log Xの点 Pにおける微纖 1/Xoで表すことがで きる 従って、微^ [を^^ ^ ^に^ることによって 意のデータ

Xに対して » ^によって生じる非麵性^^を受けない rフィッティングが可 能になる。 ¾Lのことから の魏 c7)^、重み赚 w (X)は、 w (X) =1/ ( 1/X) =Xと iばよい，重み 傻置 3において（6)式の Wi を wi ' にして、 こ c¾を し、 ΛΛデータの ， Mi ' を f¾Aすることに より^^と^ Eなァフィヅティングを得ることができる。従って重み « ¾Eし た式は（7)式 i¾iりになる。 ∑ ei ² = ∑ { (x十 b〖 y十 C i z— Mi ) M ² - (7)

4iお!^^置で、重み付· ^置 3からの重み付けさ i t各スライスのデータが、 血液^^^^によりカーブの立下り時に第 7図のように 2 勺ピークを持つ たり、カーブの立下り力 ¾つたりするタト乱によるデータの^を除くためのものであ る。第 7図において、 （1, 2, 3， … - …!！）は¾1淀データで、 m+liifc下 り 匕したデータ、データ Pは 勺ピークを示すデータである。 »データを結 んでいる曲線は求めるべき？通の曲線で、データ m十 1, データ _P^ ^乱によつ て本 データの正しい値を示していないと見なされるデータである。タト ¾J^¾¾置 4には測定データ中に ¾flるピーク値 PVに财る 100分比 RPを予め してお く。 ^^データがピーク値 PVに対し（RP/100) XPV以下 K ^ちる最初のス ライスの測定データ mを見付けて、 この港!淀データ mをァフィッティングに使用する 顯データとする。従って、夕卜 SU^¾^置 4は（7)式を（8)式のように »する。 m

Ε= ∑ { (x十 h y十 d z— ) IVh ' } ² - (8) 但し、 m； rフィッティングに i^ffi "る！ ^データ

E；麵する ¾¾ί¾2翻

5は、編 装置 4て囀ら: こ < 8)式 c?)^^ 2麯 Eを最小にする魏 の値を求め、 r«を、^する rWc决趨置で、次のような を行う。即ち、 (8)式 T!Pら のように偏微分を 0とおく ΪΕ¾ ^^をたてる。

E=0

Ox

0

E=0

こ 方^を（ 9 )式のように言 3 ^る。

ΛΧ = Β '·'(⁹) ここで、 （ 9 )式を解くためには χ, y , z ^ )iう^)のパラメータ t。 ( (3)

^ を しな ばならない。そのため: Φ^»^置では、 のように選 / m-m- ₀の値を（ 8 )式の b i , c_tに してそれそ ½に ( 9 ) 式を き、そ « 、得た^のァフィッティングのなかで ¾ ^の 2«JEが最小に なる κ， a,ぉ， t。によりァ離を、^rる。 ι¾ι己^ n十個の t。の値の選 び方を第 8図に^^予め、 ^データのピーク値 PVに^■る 100分比 APとフ ィツティング繰り返し回数 Nを I ^しておく。各スライス^)J¾データ （図の丸印） と （AP/100)ズ の値とを上激して、 （APZ100) XPVを超える^ てのスライスを見付け、その時刻を Τとする。次に のように ¾^だ値を t。 とし て N回の？'フィツティングを行う。

to =ΔΤΧ j

但し、 ΔΤ=ΤΖΝ,

j=0, 1， 2,〜N— 1

T回の？ 'フィッティング^ ¾、 Eが最小になった^)ア瞧を、求める瞧とし て決定する。

ΙϋΙ己のようにして さutto力 s第 8図に^位置であるとする。 o < .W) スライスを JJとすると、 J!—1以前のスライスのデータは しないことになる。 し かしながら、 ァフイツティングには麵しないが、 翻 Eの簾には（10) 式に^ ように用いて、い力 る t。についても正 ί 棚が行えるようにしている E-

(10)式において、右辺の第 1項は フィッティングに舰しないスライスの測定 データ、第 2項は rフィッティングに使用するスライスで、 &から mまでのスライス が（9)式に反映されている。 ？m^^E5iiiJ己のように N回の t。について

(9)式の を解き、 ^ 2^ΡΕが最小となった時の Κ， α, β, to をもつて求める r として る。

このような フィッティング装置には、次のような利点がある。

( 1 ) J¾Sを «5 ^して ΙΕ^ ^を解くことによる最ノ J、2¾5似を行うことで、 動 し tf^^を： Ϊに删できる。

( 2 ) の重み付けを行うことにより、 ^^でのァフィッティングと ¾ なァフィッティングを行うことができ、 Ύつィッティング精]^向上する。

(3)タト ¾LI ^を したことにより本^データによる: ei¾:rフィッティングが 可能になる。

(4) toの^ ヒ (10)式による »により、 な フィッティング 時刻を自 ίδ¾勺に^ t"きる。

尚、 ？-フィッティング装置 ½±Ι3^Μに^されるものではない。 では時 間と c τナンノ というデータにつ、 説明したが、 意«¾列データを 関 数で近似することができる。又、

を採用している が、その他の重み隨を用 V ことも可能である。

±1己のような τフイツティング装置を用 Vた画 ^第 2図のように構成さ れる。第 2図において、 11は rフィッティング装置で、各スライスによって得た各 断層像の画^ータを 1画龍にアフィッティングの演算を行って、画素データの時 間的変化に最も良く近似する？ ¾を^するものである。 12はデータコントロー

いて rフィッティング装置 11に各画素 データにフィッティングした 纖を求める演算を行わせるように制御し、

ァフィッティング装置 11から得た各画素のデータのァ斷曲線を表すパラメータ K, α, β, toを各画^にすべて し、次いで、編己のパラメータ Κ, α, β, toによって ,曲線を ί親して のピーク鐘や、

I ^画像データを演算するものである。 己の 画像演^^において、 な数 値が出現してオーバ一フローするような画¾ ^あった には を中断して雪惶中 断のマーキングをその画素のデータの代りに する。 13は擺職置で、データコ ントロー ^gl 2からの入力データ中、 中断のマ→ングを見付 時、その 画素を中心とする NXNのマトリックスに亘つて再麵像データのサーチを行い、 N XNマトリックス内に ¾¾Jデータが MWUiあった時、それら データ^均値で 中断ピクセルのマ^ングに置き換えて空白データを埋め、 画素のデータ 力種った時^ τ、テ一タコントロ一ノ 置 12て ϋ成さ: ten 画像を «して させるものである。 これによつて、オーバ一フ口"^により 不能な画素の値を周 a ^ら^: >に^して補うことが可能となり、画質の良好な見易 像を得るこ とがて "きる 置 13の出力の ti^:画像は ^^置 ( ^t ) ^される。 ここで、マトリックスサイズ N， データ数 Mの儘 る - ' ^ じて めるものとする。デ一タコントロー A^S12は、 rフィッティング装置 11によってなさ 3hこ フィッティング i ¾づいて、予 定さ^、例えば次に示 すような各 Sli^画像を する。

( 1 ) 7通曲線 應

( 2 ) Ji^i ^ら 值に至る觸

( 3 )曲線の下の麵

( 5 ) i

( 6 )平：¾1«^

(7〉修正平: i己の 画像 鋼にオーバ一フロー じた画素に対しては tm:を中断して その旨のマーキングをしておく。： ^置 13はそのマーキングを見付けた時近傍の NXNのデータ中 ¾¾¾TMWL1:のデータによる平均値を求めて βし、 βさ; h! データを含めて tm*了の 画懐演算を行って就し、 ¾ ^置 させる。

JUi、本発明を^^るた 態について説明したが、本 ^属する技 術 常 を有する者にとって、 Ι己の の画を »Τること無く種 々の »をすることは^である。

Claims

1 . X'«l¾^置の断層像における 5t^»を 線に近似するァ^赚 を し、 I ^さ 該ァ隱曲線の種々 14を 画俊として構 る画 装置において、 it^J^Aを伴う映像 的に変ィ ITする酒淀データ ί¾ ^データを 座^^！^とする座^^を行い座^^により負となるデータを正の値に^ f る データクリップ手段と、 r «を した 3元 1 ¾¾^を«して循己データ クリップ手¾ ^らのデータによって «の を行う^^手段と、 « ^手段 の出力データに重み付けを行う重み付详段と、タト乱による曲線 を瓶するた めに外乱データを!^する外 ^手段と、詉卜舌 Ll^m^ら^卜舌 u^¾f麦のテ— タ t ¾づき 7f通の未 、'ラメ一タを織により求めて近似するァ離曲線の を 行う r «^¾手段と力ら成る フィッティング手段を具 iltることを «とする画

2 . XMimi幾置の断層像における懲 働態を 曲線に近似する r «曲線 を設定し、 さ 該 7'通曲線の種々膽 (Ϊを 画像として構) る画 装置にお て、 ^¾¾λを伴う映像の綱的に変ィ fc る測定データ柳貝データを 座^原 とする座^ ^を行、座^ ^により負となるデータを正の値に移行する データクリップ手段と、 τ«を した 3元 を棚して編己データ クリップ手 らのデータによって «の^を行う^^手段と、 ^^手段 の出力データに重み付けを行う重み付 ί详段と、夕ト乱による曲線 を するた めに外乱データを する外 SLl^*手段と、 ほ L!^*m^ら^卜 ¾LI^¾^デー タ t;^づき？-隱の未 、 メータを演算により求めて近似する?撒曲線の を 行う 手段と力ら成るァフィッティング手段と、 it己ァフィッティング手段 ^^を制御し、該 rフィッティング手段の出力の ?-賺 パラメータにより して r «曲線 づく 画像を作^るデータコントロール手段と、該テ一夕コ ントロール手段による演^^にお、て tf^不能となった部分の！^を β ix . 画像を させる ¾Κΐ段とを具 Τることを とする画 置。