WO2019087861A1 - 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and a program.
- imaging devices capable of acquiring high-definition three-dimensional image data of a subject, such as a three-dimensional computed tomography (CT) imaging device and an MRI (Magnetic Resonance Imaging) device, have been developed.
- CT computed tomography
- MRI Magnetic Resonance Imaging
- the number of images to be interpreted is larger in three-dimensional image data. Therefore, there is a need for an image display method capable of grasping at a glance the three-dimensional structure of a subject without significantly increasing the image interpretation time.
- Patent Document 1 discloses a technique for shortening the calculation time required for projection calculation by using pre-calculation in this slab projection.
- Patent Document 2 discloses a technique for improving the visibility in image interpretation by performing image processing on a projected image.
- Patent Literatures 1 and 2 there is a problem that the visibility of the attention area may be reduced when slab projection is performed.
- An object of the present invention is to visualize a region of interest with high visibility in two-dimensional projection of three-dimensional image data.
- the present invention is not limited to the above object, and is an operation and effect derived from each configuration shown in the embodiments for carrying out the invention described later, and it is also disclosed that the operation and effect that can not be obtained by the prior art. It can be positioned as one of the other objectives.
- An image processing apparatus has the following configuration. That is, projection means for applying projection processing to three-dimensional image data to generate first two-dimensional image data, and second parameters used in image processing based on the first parameter relating to the projection processing And image processing means for applying the image processing to the first two-dimensional image data using the second parameter to generate second two-dimensional image data. Equipped with
- the image processing can be applied to the first two-dimensional image data using the second parameter acquired based on the first parameter related to the projection processing, the two-dimensional projection of the three-dimensional image data , The attention area can be drawn with high visibility.
- the image processing apparatus improves the visibility of the attention area by adjusting the parameters of the image processing to be applied to the projection image according to the slab thickness in the two-dimensional image projection processing.
- a breast CT image three-dimensional CT image data (hereinafter referred to as a breast CT image) obtained by imaging a breast region using an X-ray CT apparatus will be described as an example.
- a region of interest in a breast CT image refers to a mass region.
- the application target of the present invention is not limited to the X-ray CT apparatus.
- Acquisition of 3D images such as MRI equipment, 3D ultrasound imaging equipment, Photoacoustic Tomography equipment, PET / SPECT (Positron Emission Tomography / Single Photon Emission Computed Tomography) equipment, OCT (Optical Coherence Tomography) equipment Any one of a variety of possible modalities may be used.
- RaySum projection is a projection method in which, when calculating the density value of a pixel on a projection image, the sum of all the density values on the projection path leading to the pixel is assigned as the density value of the pixel.
- the slab thickness is thicker than a certain level (for example, 5 mm or more in the case of a breast CT image)
- a certain level for example, 5 mm or more in the case of a breast CT image
- an approach is taken to improve the sharpness of the region of interest by applying a sharpening process to the projection image.
- a sharpening process a multi-resolution sharpening process, which is a known method disclosed in Non-Patent Document 1, is used.
- By performing the sharpening process even if the slab thickness is set to a large value, it is possible to obtain a sharp image in which the outline or linear structure is emphasized.
- projection is not performed (slab thickness is 0, ie, when an image slice is displayed as it is) or when slab thickness is thin, sharpening results in an unnatural image in which noise is emphasized. There's a problem.
- the effect of the sharpening process is weakened (or no sharpening process is performed) when there is no projection or when the slab thickness is equal to or less than a predetermined value, and sharpened when the slab thickness is larger than a predetermined value.
- FIG. 1 shows an example of the hardware configuration of an image processing apparatus 100 according to the present embodiment.
- the hardware configuration of the image processing apparatus 100 shown in FIG. 1 is merely an example, and the present invention is not limited to this.
- the image processing apparatus 100 includes a control unit 101, a read only memory (ROM) 102, a random access memory (RAM) 103, a storage unit 104, a communication interface (communication IF) 105, and a display control unit 106. These hardware are connected to the system bus. In addition, an operation unit 110 and a display unit 120 are connected to the image processing apparatus 100. Any hardware may be provided at least one.
- the control unit 101 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit), for example, and centrally controls each piece of hardware connected to a system bus.
- the ROM 102 is configured by a non-volatile memory or the like, and stores various programs.
- the RAM 103 is configured of a volatile memory or the like, and is hardware that temporarily stores various information as data as a main memory, a work area, and the like of the control unit 101.
- the storage unit 104 is, for example, a storage device such as a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD).
- the communication IF 105 is, for example, a LAN (Local Area Network) card or the like, and implements communication between an external device (for example, a data server or the like) and the image processing apparatus 100 via a network.
- the display control unit 106 is a control unit that causes the display unit 120 to display various information.
- the display control unit 106 corresponds to, for example, a graphic controller (GPU or the like).
- the display control unit 106 may not be provided, and the control unit 101 may be configured to have the function of the display control unit 106.
- the operation unit 110 is configured by a keyboard, a mouse, a touch panel, and the like, and is an apparatus for inputting an instruction from a user to the image processing apparatus 100.
- the display unit 120 is a display device (for example, a liquid crystal display or the like) for displaying various information instructed by the display control unit 106.
- FIG. 2 shows an example of a system configuration of the image processing system according to the present embodiment and a functional configuration of the image processing apparatus 100.
- the various configurations shown in FIG. 2 are merely examples, and the present invention is not limited to this.
- the image processing apparatus 100 in this embodiment is connected to the data server 200, the operation unit 110, and the display unit 120.
- the image held by the data server 200 is a three-dimensional tomographic image (volume data, three-dimensional image data, hereinafter referred to as a three-dimensional image) obtained by imaging an object in advance using an X-ray CT apparatus.
- the three-dimensional tomographic image is configured as a set of two-dimensional tomographic images (two-dimensional image data), and the position and orientation of each two-dimensional tomographic image are the reference coordinate system (coordinates in the space based on the subject After being converted to the file system) and then held in the data server 200.
- the three-dimensional image represented by the reference coordinate system is input to the image processing apparatus 100 via the image acquisition unit 210.
- the operation unit 110 receives operation input of a mouse or a keyboard by a user, and inputs parameters of projection processing to the image projection unit 212 and the image processing unit 213 via the parameter acquisition unit 211.
- the display unit 120 displays a display image generated by the image processing apparatus 100.
- the display image is a two-dimensional image that can be displayed on the display unit 120, and is generated by projection processing or image processing.
- the display unit 120 also displays a graphical user interface (GUI) for acquiring an instruction from the user.
- GUI graphical user interface
- the image processing apparatus 100 is configured by the elements described below.
- the image acquisition unit 210 acquires a three-dimensional image (original image) input to the image processing apparatus 100.
- the parameter acquisition unit 211 acquires the parameters of the projection process according to the instruction from the user received by the operation unit 110.
- the image projection unit 212 acquires a parameter of projection processing from the parameter acquisition unit 211, projects the original image based on the parameter, and calculates a two-dimensional projection image. That is, the image projection unit 212 corresponds to an example of a projection unit that applies projection processing to three-dimensional image data to generate first two-dimensional image data.
- the image processing unit 213 acquires a parameter of projection processing from the parameter acquisition unit 211, and calculates a parameter of image processing based on the parameter.
- the image processing unit 213 performs image processing on the two-dimensional projection image based on the calculated parameters of the image processing to calculate a processed two-dimensional projection image. That is, the image processing unit 213 corresponds to an example of an acquisition unit that acquires a second parameter used in image processing based on the first parameter related to the projection processing. Furthermore, an example of an image processing unit that applies the image processing to the first two-dimensional image data using the second parameter to generate the second two-dimensional image data. It corresponds to The display control unit 106 controls the display unit 120 to display the processed two-dimensional projection image.
- the image acquisition unit 210, the parameter acquisition unit 211, the image projection unit 212, and the image processing unit 213 are realized by the control unit 101 executing various programs stored in the storage unit 104. It is a functional unit. Further, when the image processing apparatus 100 does not include the display control unit 106, the display control unit 106 may also be a functional unit realized by the control unit 101 executing various programs stored in the storage unit 104. .
- a plurality of functional units may constitute one functional unit, or any functional unit may be further divided into a plurality of functional units.
- FIG. 3 is an example of a flowchart showing the overall processing procedure performed by the image processing apparatus 100.
- step S3000 the image acquisition unit 210 acquires a three-dimensional image of the subject from the data server 200. Then, the acquired three-dimensional image is output to the image projection unit 212. In the present embodiment, the image acquisition unit 210 acquires a three-dimensional image from the data server 200. However, if a three-dimensional image is stored in advance in the storage unit 104, the image acquisition unit 210 is stored in the storage unit 104. You may acquire a three-dimensional image. Alternatively, the image processing apparatus 100 may acquire a three-dimensional image by reading the recording medium on which the three-dimensional image is recorded.
- a two-dimensional tomographic image group capable of constructing a three-dimensional image is stored in the data server 200, and the image acquisition unit 210 acquires a two-dimensional tomographic image group from the data server 200, and uses these to acquire the image acquisition unit 210. May generate a three-dimensional image.
- slab projection parameters are three types of projection direction vector, thickness of projection range (slab thickness, first parameter), and center position coordinates of projection range .
- slab projection parameters are set to these three types, but the present invention is not limited to this.
- the direction orthogonal to the slice in the currently displayed arbitrary cross-sectional slice is set as a projection direction vector
- the center position of the currently displayed display image is set as the center position coordinates of the projection range.
- the value entered in the text box is set as the slab thickness.
- step S3020 the image projection unit 212 performs image projection processing using the slab projection parameters (the projection direction vector, the thickness of the projection range (slab thickness), and the central position coordinates of the projection range) acquired in step S3010. Perform and calculate the projection image.
- the slab projection parameters the projection direction vector, the thickness of the projection range (slab thickness), and the central position coordinates of the projection range
- Perform and calculate the projection image As described above, in the present embodiment, RaySum projection, which is a known projection method, is used as the image projection method.
- the RaySum projection in the case of using the slab thickness will be described.
- the projection process with a limited area is performed. That is, the range of " ⁇ slab thickness ⁇ 2" before and after the projection calculation starting point position along the slab projection direction vector is projected with "center position coordinates of projection range" which is one of slab projection parameters as a starting point of projection calculation. Let it be the calculation range of processing. By doing this, it is possible to limit the range to be the calculation target of the projection process to the range of interest.
- step S3030 (Calculate image processing parameters)
- the image processing unit 213 calculates an image processing parameter based on the slab projection parameter acquired in step S3010. What is used in this step is the slab thickness among the three types of slab projection parameters described above.
- step S3040 Prior to the description of the image processing parameters calculated in this step, the image processing applied in the present embodiment will be briefly described. A detailed description will be given later in step S3040.
- the image processing applied in the present embodiment is a sharpening process.
- Equation 1 represents the density value after sharpening processing application at a certain coordinate position (x, y) in the projection image.
- I (x, y) represents a density value at coordinates (x, y) of the projection image before conversion
- S (x, y) represents a density value at coordinates (x, y) of the edge component image.
- ⁇ represents a weighting coefficient of the edge component image. This equation means that the edge component image is added with a constant weight ⁇ to the original image.
- the parameter to be calculated in this step is ⁇ (the weighting coefficient of the edge component image) in Equation 1.
- ⁇ the weighting coefficient of the edge component image
- ⁇ the weighting coefficient of the edge component image
- ⁇ the weighting coefficient of the edge component image
- the case of switching whether to apply the sharpening process is described as an example according to the slab thickness, but the parameter value of the sharpening process is continuously changed according to the slab thickness Can be processed.
- the value of this parameter is set to a value connecting linearly between slab thicknesses of 5.0 mm and 15.0 mm. In this way, the reduction in sharpness in the projected image as the slab thickness increases can be effectively corrected.
- step S3040 (Execute image processing)
- the image processing unit 213 applies image processing to the projection image calculated in step S3020 using the image processing parameters calculated in step S3030.
- image processing in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
- sharpening processing is applied as image processing.
- This is an application of the multi-resolution sharpening processing disclosed in Non-Patent Document 1 to a breast CT image to which this embodiment is applied.
- the sharpening process in this embodiment includes image resolution reduction (401), conversion to an unsharp image (402), subtraction of image 2 from image 1 (403), and weight addition of image 2 to image 1 (404) And, it consists of five types of processing called weighted addition (405) of the edge component image to the original image.
- step S3030 corresponds to the process of weighted addition (405) of the edge component image to the original image. That is, the parameter (second parameter) calculated in step S3030 corresponds to the value of the weight in the weighted addition process of the edge component image.
- the procedure of the sharpening process is as follows. First, resolution reduction processing (401) is applied to the original image to calculate an image in which the resolution in each axial direction is reduced by half. Next, a plurality of unsharp images (blurred images) having different degrees of smoothness are generated by applying the conversion process to unsharp images (402) multiple times to the resolution reduced image. This processing is realized by using known smoothing filter processing such as Binomial filter processing. By obtaining the difference between the non-sharp images with which the degrees of smoothness obtained in this way are adjacent (that is, the degrees of smoothness are close) (403), edge images with different fineness are obtained.
- the difference between the sharpening method in the present embodiment and the method disclosed in Non-Patent Document 1 is the presence or absence of resolution reduction processing (401) of the original image.
- the multistage smoothing process covers up to the low frequency area In order to do this, it is necessary to increase the number of stages or the amount of smoothing per stage. If the number of stages is increased, the amount of calculation increases, and there is a possibility that the response at the time of image observation may be adversely affected. Therefore, in the present embodiment, the resolution is reduced in advance to smooth one step without increasing the amount of calculation. Increase the amount.
- the number of resolutions is 4, and the weights when adding the edge images of the respective stages are 0.6, 0.6, 0.8, and 1.0 in order from the high frequency side. Note that these setting values are merely examples and may be changed according to the characteristics of the subject. Further, when the voxel size of the original image is relatively large and it is possible to calculate the edge component in the low frequency region without performing the resolution conversion, the resolution reduction processing (401) may not be performed.
- step S3050 (Output projection image)
- the display control unit 106 controls the display unit 120 to display the image-processed projected image calculated in step S3040.
- the processing of the image processing apparatus 100 is performed as described above.
- image processing is performed when the slab thickness in projection display is thicker than a certain value, and image processing is not performed when the slab thickness is less than a certain value. I mentioned and explained.
- whether to perform image processing may be switched depending on whether to perform projection display or not. For example, when projection display is not performed, image processing may not be performed, and when projection display is performed, image processing may be performed regardless of the slab thickness. In this case, it is possible to recognize a specific pattern of the luminance distribution (texture) in the image and to determine whether or not projection display is to be performed.
- the information used to calculate the image processing parameters is the slab thickness only.
- the image processing parameters may be calculated in consideration of the information of the object in addition to the slab thickness. For example, in the case of using a breast CT image, image processing parameters may be adjusted according to information on whether the breast density is high or low. Specifically, when the breast density is high, the weight of the sharpening process is doubled, for example, as in the case where the breast density is low.
- image processing parameters can be adjusted according to not only the slab thickness but also the characteristics of the subject, so that image processing more suitable for each image can be performed.
- the image processing parameter is determined based only on the slab thickness.
- suitable image processing can be performed by calculating image processing parameters in consideration of both the slab thickness and the object information.
- Dynamic range compression is image processing that reduces the difference (dynamic range) between the brightest density value and the darkest density value in an image by converting the density values of the image. Dynamic range compression is effective when it is desired to improve the visibility of a dark area in an image while maintaining the gradation in a bright area in the image. For example, it is assumed that there is an image in which a high density (ie, bright) mass area and a low density value (ie, dark) fat area appear. At this time, if the window width and window level (WW / WL) are adjusted so that the gray level in the mass area can be observed, most of the density values in the fat area fall below the lower limit of the window level and therefore become black. . In such a case, when the dynamic range compression is applied, the low density area can be lifted and the high density area can be attenuated, so that the gray level in the mass area and the gray level in the fat area can be simultaneously observed.
- WW / WL window width and window level
- the dynamic range compression parameter (second parameter) accordingly.
- the slab thickness is thin (about 5.0 mm)
- the slab thickness becomes thick (about 15.0 mm)
- the contrast value inside the tumor decreases because the density value is averaged by the RaySum projection. If WW / WL is adjusted so that this small contrast can be visually recognized, the fat region may be blacked out, so dynamic range compression may be required. If the dynamic range compression parameters are inappropriate, the visibility may be reduced. Therefore, in the present variation, the dynamic range compression parameter is changed according to the slab thickness.
- Dynamic range compression is realized by converting density values of all voxels in an image using the function shown in FIG.
- the horizontal axis x is the image density value before application of dynamic range compression
- the vertical axis y is the density value correction amount.
- the parameters to be adjusted are four of ZL, ZH, aL, and aH.
- ZL and ZH are threshold values that define the density value range to be converted, and the density value less than ZL is the target of lifting, and the density value greater than ZH is the target of attenuation.
- aL and aH are coefficients of a linear function for calculating the correction amount, and aL corresponds to low density and aH corresponds to high density attenuation.
- all of ZL, ZH, aL, and aH are set to 0, but any value may be used as long as visibility does not decrease due to dynamic range compression.
- dynamic range compression may be performed by setting all of ZL, ZH, aL, and aH as infinitely close to 0 as in 0.0001.
- the slab thickness at which the dynamic range compression process is applied or not is switched to 10.0 mm, but this value is an example and can be changed to a suitable value according to the object or the image.
- the parameter value is also an example, and can be changed to a suitable value according to the subject or the image.
- the process of changing the parameter value continuously according to the slab thickness may be used. it can.
- the value of this parameter is set to a value connecting linearly between slab thicknesses of 5.0 mm and 15.0 mm. In this way, the decrease in contrast in the projected image as the slab thickness increases can be effectively corrected.
- the projection method is RaySum projection and the two-dimensional image processing is sharpening processing has been described as an example. However, it may be configured to use a projection method or an image processing method different from the first embodiment.
- a preferred configuration will be described by taking as an example the case of using Maximum Intensity Projection (MIP) as a projection method.
- MIP Maximum Intensity Projection
- the RaySum projection is a projection method suitable for observing mainly the characteristics of the tumor area, such as the outline of the tumor area and the appearance of the surrounding tissue being drawn by the tumor.
- MIP is a projection method suitable for highlighting a calcified region, which is a minute high concentration region (high concentration isolated point region) distributed as an isolated point group.
- calcification area emphasis processing is adopted as image processing. Then, the degree of emphasis is changed according to the slab thickness. As described above, the calcified region is a high concentration region present as an isolated point. Therefore, the calcified area can be detected by applying a known corner detection method such as the Harris operator. Then, an image in which the calcified area is emphasized is generated by multiplying the density value in the detected calcified area by a constant emphasis coefficient. In this case, the above-mentioned emphasis coefficient is a parameter to be adjusted according to the slab thickness.
- the emphasis coefficient is set to 1.0 when the slab thickness is equal to or less than a predetermined value, but any value may be used as long as the calcified region appears to be buried in the surrounding tissue by MIP.
- MIP may be performed with the emphasis coefficient set to a value as close to 1.0 as possible, such as 1.0001.
- MinIP minimum intensity projection
- a mass region is extracted from the three-dimensional image (original image) by first applying a known filter such as a massive structure extraction filter. Then, when the slab thickness is thicker than a predetermined value (for example, 10.0 mm), image processing is performed on the MinIP image to attenuate the CT value in the mass region. In this way, adjustment of image processing parameters in the case of performing MinIP can be realized.
- a known filter such as a massive structure extraction filter.
- the case where the image processing performed by the image processing unit 213 is a single image processing such as sharpening processing or dynamic range compression processing has been described as an example.
- a configuration in which a plurality of image processings are combined may be employed.
- dynamic range compression may be applied after sharpening processing is applied, or the reverse order may be applied.
- the order of image processing can be determined (calculated) based on the contrast in the projected image. If the contrast of the projected image before image processing is high, the edge portion may be overemphasized if the sharpening process is performed first.
- the contrast of the projected image is reduced by performing dynamic range compression processing, and then sharpening processing is applied.
- the contrast of the projection image can be quantitatively calculated by using a known contrast calculation method such as Michelson contrast, for example.
- a predetermined value for example, 0.5
- the dynamic range compression process is performed first, and when the contrast value is less than the predetermined value, the sharpening process is performed first.
- control is performed to display on the display unit 120 a two-dimensional image (third two-dimensional image) to which the image processing has been applied in the order described above.
- FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the overall processing procedure performed by the image processing apparatus 100 in the present modification. Steps S6000 to S6020 and steps S6040 to S6060 are the same as the processes of steps S3000 to S3020 and steps S3030 to S3050 in FIG. 2, respectively, and thus the description thereof will be omitted.
- step S6030 the image processing unit 213 determines whether the slab projection parameter acquired in step S6010 is larger than a threshold. Specifically, of the slab projection parameters, it is determined whether the value indicating the slab thickness is larger than a predetermined threshold (for example, 10.0 mm). As in the first embodiment, the threshold is merely an example, and can be changed to a suitable value according to the subject or the image.
- step S 6040 the process advances to step S 6040 to calculate image processing parameters and execute image processing as described above in the first embodiment.
- the image processing unit 213 does not determine that the slab projection parameter is larger than the threshold, that is, if it determines that the slab projection parameter is equal to or smaller than the threshold, steps S6040 and S6050 are not performed, and the process proceeds to step S6060. Proceed with the process.
- the display control unit 106 causes the display unit 120 to display the two-dimensional image on which the image processing has been performed.
- the user who confirms the display result may specify the image processing parameter
- the image processing unit 213 may re-execute the image processing
- the display control unit 106 may cause the display unit 120 to display the re-executed result.
- the display control unit 106 may switch and display the result of the image processing and the result of the non-execution of the image processing on the display unit 120 according to an instruction from the user, or may display them side by side. May be By doing this, it is possible to make the user confirm a desired image processing result regardless of parameters such as the slab thickness.
- the image processing apparatus calculates parameters of image processing based on the display mode of the projection image. Specifically, when the projected image is slice-fed forward and backward for observation (slice-fed display), the rotation center of the viewpoint position in the three-dimensional space is placed at a certain position in the image, and the viewpoint position is rotated and observed. In the case (rotation display), the image processing parameters are changed. Similar to the first embodiment, the image processing to be applied is the sharpening processing.
- the hardware configuration of the image processing apparatus 100, the functional configuration of the image processing apparatus 100, and the system configuration of the image processing system according to the present embodiment are the same as those in the first embodiment (FIGS. 1 and 2). However, the processing contents of the parameter acquisition unit 211 and the image processing unit 213 are different.
- the parameter acquisition unit 211 acquires parameters required by the image processing apparatus 100 according to the instruction from the user received by the operation unit 110.
- information indicating the display mode of the projection image is acquired as a parameter.
- the image processing unit 213 calculates image processing parameters based on the information indicating the display mode of the projection image acquired by the parameter acquisition unit 211. Then, image processing is performed based on the calculated parameters to generate a processed projection image.
- FIG. 7 is a flowchart showing an example of the overall processing procedure performed by the image processing apparatus 100 in the present embodiment. Steps S7000 to S7010, S7030, and S7050 to S7060 are the same as the processes of steps S3000 to S3010, S3020, and S3040 to S3050 in FIG. 3, respectively, and thus the description thereof will be omitted.
- step S7020 the parameter acquisition unit 211 acquires information indicating a projection image display mode based on an instruction from the user input through the operation unit 110.
- the projection image display mode indicated by the information acquired in the present embodiment is either “slice feed” or “rotational display”. These display modes can be acquired, for example, using a GUI displayed on the display unit 120. For example, a set of radio buttons described as “slice feed” and “rotation display” is displayed on the display unit 120, and a display mode indicated by the radio button selected by the user with a mouse or the like is acquired.
- step S7040 the image processing unit 213 calculates an image processing parameter based on the projection image display mode indicated by the information acquired in step S7020.
- parameters of the sharpening process are calculated.
- the projection image display mode is "slice feed”
- the sharpening process is not performed (that is, the weight of the sharpening term is set to 0).
- sharpening processing is performed (that is, the weight of the sharpening term is set to 1.5 as in the first embodiment).
- the sharpening process may be performed by setting the weight of the sharpening term to a value as close to 0 as possible. That is, in these processes, it is determined that the image processing is to be performed when the display mode is rotation display, and the determination unit that determines that the image processing is not to be performed when the display mode is slice forwarding; It corresponds to an example of the image processing means which performs the said image processing based on it.
- the processing of the image processing apparatus 100 is performed as described above.
- suitable image processing parameters can be calculated according to the display mode at the time of observing the image, and there is an effect that the image interpretation becomes easy.
- the image processing unit 213 acquires a three-dimensional image of the subject from the image acquisition unit 210 in addition to the projection direction. Then, the projection distance when the three-dimensional image of the subject is projected in the projection direction is calculated. Then, the sharpening process is applied when the projection distance is larger than a predetermined value (for example, 10.0 mm), and the sharpening process is not applied when the projection distance is smaller than the predetermined value. If the projection distance is the same as the constant value, the sharpening process may or may not be applied. By doing this, it is possible to provide a suitable image display according to the projection direction.
- a predetermined value for example, 10.0 mm
- the above processing determines that the image processing is to be performed when the projection distance of the subject in the display direction is larger than a predetermined value, and the determination that the image processing is not performed when the projection distance is smaller than the predetermined value. It corresponds to an example of the means. Further, the present invention corresponds to an example of an image processing unit that executes the image processing based on the determination result of the determination unit.
- MPR Multi Planar Representation
- step S7040 for calculating image processing parameters is as follows. First, the image processing unit 213 acquires the projection direction from the parameter acquisition unit 211. Then, the slab thickness is calculated based on the three-dimensional image of the subject and the projection direction. The method of calculating the slab thickness will be described in detail in the next paragraph. Then, using the same method as step S3030 in the first embodiment, the image processing unit 213 determines an image processing parameter based on the slab thickness.
- FIG. 8A is a schematic view showing a slab thickness in the case of projecting an object image.
- a region of interest for example, a mass region
- the slab thickness including the region of interest is a thickness indicated by 802. Therefore, in this case, the slab thickness is set to the thickness indicated by 802.
- the projection direction is changed to perform projection in the direction indicated by the arrow 810 as shown in FIG. 8B.
- the slab thickness including the site of interest is a thickness indicated by 812. That is, depending on the projection direction, the slab thickness including the region of interest needs to change sufficiently.
- the slab thickness including the region of interest is calculated and set according to the projection direction.
- image processing parameters are automatically calculated according to the projection direction. If the projection length in the region of interest is long (that is, thick) in the currently observed projection direction, the calculated slab thickness is also thick. According to the processing of step S3030 in the first embodiment, when the slab thickness is thick, the effect of the image processing (sharpening processing) is intensified. On the other hand, when the projection length in the region of interest is short (ie, thin) in the currently observed projection direction, the calculated slab thickness is also thin, and the effect of the image processing (sharpening processing) is weakened. When RaySum projection is used for the image projection algorithm, the image tends to be more prone to blur as the projection length becomes longer, but this modification can effectively correct the blur caused by the projection length becoming longer. It becomes possible.
- FIG. 9 is a flowchart showing an example of the overall processing procedure performed by the image processing apparatus 100 in the present modification. Steps S9000 to S9030 and steps S9050 to S9070 are the same as the processes of steps S7000 to S7030 and steps S7040 to S7060 in FIG. 7, respectively, and thus the description thereof is omitted.
- step S9030 the image processing unit 213 determines whether the information indicating the projection image display mode acquired in step S9020 is "rotation display” (whether "slice feed”). If the image processing unit 213 determines that the information indicating the projection image display mode is “rotational display”, the process proceeds to step S9050, and image processing parameters are calculated as described in the second embodiment. Perform image processing. On the other hand, when the image processing unit 213 does not determine that the information indicating the projection image display mode is “rotational display”, that is, determines that the information indicating the projection image display mode is “slice forwarding”. The process advances to step S9070. That is, steps S9050 and S9060 are not performed.
- the present invention can be embodied as a system, an apparatus, a method, a program, a storage medium, and the like. Specifically, the present invention may be applied to a system configured of a plurality of devices by distributing the function of the image processing device, or may be applied to a device including a single device. Further, the program code itself installed in the computer to realize the functions and processes of the present invention by the computer also implements the present invention. Further, the scope of the present invention also includes a computer program itself for realizing the functions and processes shown in the above-described embodiments.
- the computer operates in cooperation with an OS or the like operating on the computer based on the instructions of the program.
- a function may be realized.
- the OS or the like performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiment are realized by the processing.
- a program read from a recording medium is written in a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, and some or all of the functions of the above-described embodiments are realized. May be The scope of the present invention is not limited to the embodiment described above.
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Abstract
3次元画像データに対して投影処理を適用して第1の2次元画像データを生成する投影手段と、前記投影処理に係る第1のパラメータに基づいて、画像処理で用いる第2のパラメータを取得する取得手段と、前記第2のパラメータを用いて、前記第1の2次元画像データに対して前記画像処理を適用して第2の2次元画像データを生成する画像処理手段と、を備える。
Description
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムに関する。
医療の分野において、3次元CT(Computed Tomography)画像装置やMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置など、被検体の高精細な3次元画像データを取得できる撮像装置(モダリティ)が開発されている。従来の単純X線画像に代表される2次元医用画像データと比較すると、3次元画像データでは読影すべき画像の枚数が多くなる。そのため、読影時間を大幅に増やすことなく被検体の3次元的な構造を一目で把握できるような画像表示方法が求められている。
被検体の3次元構造を1枚の2次元画像で把握するための表示方法として一般的なのは、最大値投影やボリュームレンダリングをはじめとする種々の投影表示である。例えば、投影表示では、病変などの注目領域を観察する際に、投影範囲を一定の厚み(スラブ厚)に限定する「スラブ投影」を行う場合がある。特許文献1には、このスラブ投影において、事前計算を用いることで投影計算に要する計算時間を短縮する技術が開示されている。また、特許文献2には、投影画像に対して画像処理を施すことで読影における視認性を向上させる技術が開示されている。
藤田,乳房撮影技術の現状と将来 ―乳房画像処理技術―,日本写真学会誌,69巻1号:16-22,2006.
中沢他,デジタルX線画像に対するダイナミックレンジ圧縮技術の開発,Konica Technical Report,9巻:35-40,1996.
しかしながら、特許文献1および2に開示されている技術では、スラブ投影を行う際に、注目領域の視認性が低下する場合があるという課題があった。
本発明の目的は、3次元画像データの2次元投影において、注目領域を視認性高く描出することである。
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本明細書の開示の他の目的の1つとして位置付けることができる。
本発明に係る画像処理装置は、以下の構成を備える。すなわち、3次元画像データに対して投影処理を適用して第1の2次元画像データを生成する投影手段と、前記投影処理に係る第1のパラメータに基づいて、画像処理で用いる第2のパラメータを取得する取得手段と、前記第2のパラメータを用いて、前記第1の2次元画像データに対して前記画像処理を適用して第2の2次元画像データを生成する画像処理手段と、とを備える。
本発明によれば、投影処理に係る第1のパラメータに基づいて取得される第2のパラメータを用いて第1の2次元画像データに画像処理を適用できるので、3次元画像データの2次元投影において、注目領域を視認性高く描出できる。
以下、添付図面に従って本発明に係る画像処理装置の好ましい実施形態について詳説する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されるものではない。
<第1の実施形態>
本実施形態に係る画像処理装置は、2次元画像投影処理におけるスラブ厚に応じて、投影画像に対して適用する画像処理のパラメータを調整することで、注目領域の視認性を向上させる。本実施形態では、X線CT装置を用いて乳房領域を撮像した3次元CT画像データ(以下、乳房CT画像と呼ぶ)を対象とする場合を例に挙げて説明する。乳房CT画像における注目領域とは、腫瘤領域を指すものとする。
本実施形態に係る画像処理装置は、2次元画像投影処理におけるスラブ厚に応じて、投影画像に対して適用する画像処理のパラメータを調整することで、注目領域の視認性を向上させる。本実施形態では、X線CT装置を用いて乳房領域を撮像した3次元CT画像データ(以下、乳房CT画像と呼ぶ)を対象とする場合を例に挙げて説明する。乳房CT画像における注目領域とは、腫瘤領域を指すものとする。
なお、ここではX線CT装置によって被検体を撮像する場合を例に挙げて説明するが、本発明の適用対象はX線CT装置に限らない。MRI装置、3次元超音波撮影装置、光音響トモグラフィ(PhotoAcoustic Tomography)装置、PET/SPECT(Positron Emission Tomography/Single Photon Emission Computed Tomography)装置、OCT(Optical Coherence Tomography)装置といった、3次元画像を取得できる種々のモダリティの任意の一つを用いてもよい。
ここで、本実施形態の前提となる問題点について、具体的に述べる。乳房CT画像の読影では、公知の投影手法である総和値投影(Ray Summation投影法。以下、RaySum投影と呼ぶ)を用いて、2次元投影画像データを算出して表示する。RaySum投影とは、投影画像上のあるピクセルの濃度値を計算する際に、前記ピクセルへと至る投影経路上の濃度値を全て加算したものを、前記ピクセルの濃度値として割り当てる投影方法である。RaySum投影を用いることで、注目領域である腫瘤領域の輪郭や周辺組織が腫瘤によって引き込まれている様子など、読影に必要な陰影を観察することができる。その一方で、スラブ厚を一定以上(乳房CT画像の場合、例えば5mm以上)に厚くすると、スラブ厚を厚くするほどコントラストが低く鮮鋭性の低い(すなわち、ボケた)画像となり、腫瘤領域を観察しづらくなるという問題点がある。
前述の問題点を解決するために、本実施形態では、投影画像に対して鮮鋭化処理を適用することで、注目領域の鮮鋭性を向上させるアプローチをとる。鮮鋭化処理としては、非特許文献1で開示されている公知手法である多重解像度鮮鋭化処理を用いる。鮮鋭化処理を行うことで、スラブ厚を大きな値に設定しても、輪郭や線状構造が強調された鮮鋭な画像を得ることができる。一方、投影を行わない場合(スラブ厚が0、すなわち画像スライスをそのまま表示する場合)やスラブ厚が薄い場合には、鮮鋭化処理を行うと、ノイズが強調された不自然な画像になるという問題がある。そこで、本実施形態では、投影なしの場合やスラブ厚が一定以下の場合には鮮鋭化処理の効果を弱め(または鮮鋭化処理を行わず)、スラブ厚が一定値よりも厚い場合には鮮鋭化処理の効果を強めることで、上述の問題点に対応する。
以下、図1乃至図4を用いて、本実施形態の構成及び処理を説明する。
図1は、本実施形態に係る画像処理装置100のハードウェア構成の一例を示す。なお、図1に示す画像処理装置100のハードウェア構成はあくまで一例であり、これに限らない。
画像処理装置100は、制御部101、ROM(Read Only Memory)102、RAM(Random Access Memory)103、記憶部104、通信インタフェース(通信IF)105、表示制御部106を備える。これらのハードウェアは、システムバスに接続されている。また、画像処理装置100には、操作部110と表示部120とが接続されている。いずれのハードウェアも、少なくとも1つ備えていればよい。
制御部101は、例えばCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサであり、システムバスに接続される各ハードウェアを統括的に制御する。ROM102は、不揮発性のメモリなどにより構成され、各種プログラムを記憶する。RAM103は、揮発性のメモリなどにより構成され、制御部101の主メモリ、ワークエリア等として、各種情報をデータとして一時的に記憶するハードウェアである。記憶部104は、例えばHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の記憶装置である。通信IF105は、例えばLAN(Local Area Network)カード等であり、ネットワークを介して外部装置(例えば、データサーバ等)と画像処理装置100との通信を実現する。表示制御部106は、表示部120に各種情報を表示させる制御部である。表示制御部106は、例えばグラフィックコントローラー(GPU等)に相当する。なお、表示制御部106を備えず、表示制御部106の機能を制御部101が備える構成であってもよい。
操作部110は、キーボードやマウス、タッチパネルなどにより構成され、ユーザからの指示を画像処理装置100に入力するための装置である。表示部120は、表示制御部106から指示された各種情報を表示するための表示装置(例えば、液晶ディスプレイ等)である。
本発明の画像処理装置100が後述する各種処理を実行するために用いられる各種プログラム等は記憶部104に記録されており、必要に応じてRAM103にロードされることにより制御部101によって実行されるものである。さらに、本発明に係わるプログラムが用いる定義ファイルや各種情報テーブルは記憶部104に格納されている。
図2は、本実施形態に係る画像処理システムのシステム構成及び画像処理装置100の機能構成の一例を示す。なお、図2に示す各種構成はあくまで一例であり、これに限らない。同図に示すように、本実施形態における画像処理装置100は、データサーバ200および操作部110、そして表示部120と接続されている。
データサーバ200が保持する画像は、X線CT装置を用いて、被検体を予め撮像して得られた3次元断層画像(ボリュームデータ、3次元画像データ、以下3次元画像という。)である。なお、3次元断層画像は2次元断層画像(2次元画像データ)の集合として構成されており、各2次元断層画像の位置および姿勢は、基準座標系(被検体を基準とした空間中の座標系)に変換した上でデータサーバ200に保持されているものとする。基準座標系で表現された3次元画像は、画像取得部210を介して画像処理装置100に入力される。
操作部110は、ユーザによるマウスやキーボードの操作入力を受け付けて、投影処理のパラメータを、パラメータ取得部211を介して画像投影部212および画像処理部213に入力する。
表示部120は、画像処理装置100が生成する表示画像を表示する。表示画像とは、表示部120に表示可能な2次元画像であり、投影処理や画像処理によって生成される。また、表示部120には、ユーザからの指示を取得するためのGUI(Graphical User Interface)も表示される。
画像処理装置100は、以下に説明する要素により構成されている。画像取得部210は、画像処理装置100へと入力される3次元画像(原画像)を取得する。パラメータ取得部211は、操作部110が受け付けたユーザからの指示に応じて、投影処理のパラメータを取得する。画像投影部212は、パラメータ取得部211から投影処理のパラメータを取得し、このパラメータに基づいて前記原画像を投影し、2次元投影画像を算出する。すなわち、画像投影部212は、3次元画像データに対して投影処理を適用して第1の2次元画像データを生成する投影手段の一例に相当する。画像処理部213は、パラメータ取得部211から投影処理のパラメータを取得し、このパラメータに基づいて画像処理のパラメータを算出する。そして、画像処理部213は、前記算出された画像処理のパラメータに基づいて前記2次元投影画像に画像処理を施して、処理済みの2次元投影画像を算出する。すなわち、画像処理部213は、投影処理に係る第1のパラメータに基づいて、画像処理で用いる第2のパラメータを取得する取得手段の一例に相当する。更に、画像処理部213は、前記第2のパラメータを用いて、前記第1の2次元画像データに対して前記画像処理を適用して第2の2次元画像データを生成する画像処理手段の一例に相当する。表示制御部106は、前記処理済みの2次元投影画像を、表示部120に表示させる制御を行う。
なお、前述した要素のうち、画像取得部210、パラメータ取得部211、画像投影部212、及び画像処理部213は、制御部101が記憶部104に記憶された各種プログラムを実行することにより実現する機能部である。また、画像処理装置100が表示制御部106を備えていない場合には、表示制御部106も、制御部101が記憶部104に記憶された各種プログラムを実行することにより実現する機能部としてもよい。
また、上記機能構成はあくまで一例であり、複数の機能部が1つの機能部を構成するようにしてもよいし、いずれかの機能部が更に複数の機能部に分かれて構成されてもよい。
図3は、画像処理装置100が行う全体の処理手順を示すフローチャートの一例である。
(S3000) (3次元画像を取得)
ステップS3000において、画像取得部210は、データサーバ200から被検体の3次元画像を取得する。そして、取得した3次元画像を画像投影部212へと出力する。本実施形態では、画像取得部210がデータサーバ200から3次元画像を取得するが、あらかじめ記憶部104に3次元画像が記憶されているのであれば、画像取得部210は記憶部104に記憶された3次元画像を取得してもよい。または、3次元画像を記録した記録媒体を画像処理装置100が読み込むことで、3次元画像を取得してもよい。または、データサーバ200に3次元画像を構成可能な2次元断層画像群を記憶しておき、画像取得部210がデータサーバ200から2次元断層画像群を取得し、これらを用いて画像取得部210が3次元画像を生成してもよい。
ステップS3000において、画像取得部210は、データサーバ200から被検体の3次元画像を取得する。そして、取得した3次元画像を画像投影部212へと出力する。本実施形態では、画像取得部210がデータサーバ200から3次元画像を取得するが、あらかじめ記憶部104に3次元画像が記憶されているのであれば、画像取得部210は記憶部104に記憶された3次元画像を取得してもよい。または、3次元画像を記録した記録媒体を画像処理装置100が読み込むことで、3次元画像を取得してもよい。または、データサーバ200に3次元画像を構成可能な2次元断層画像群を記憶しておき、画像取得部210がデータサーバ200から2次元断層画像群を取得し、これらを用いて画像取得部210が3次元画像を生成してもよい。
(S3010) (スラブ投影パラメータを取得)
ステップS3010において、パラメータ取得部211は、ユーザからの指示に従って、スラブ投影のパラメータを取得する。本実施形態において、スラブ投影のパラメータ(以下、スラブ投影パラメータと呼ぶ)とは、投影方向ベクトル、投影範囲の厚み(スラブ厚、第1のパラメータ)、投影範囲の中心位置座標の3種類である。ただし本実施形態では、スラブ投影パラメータをこれら3種類とするが、これに限らない。
ステップS3010において、パラメータ取得部211は、ユーザからの指示に従って、スラブ投影のパラメータを取得する。本実施形態において、スラブ投影のパラメータ(以下、スラブ投影パラメータと呼ぶ)とは、投影方向ベクトル、投影範囲の厚み(スラブ厚、第1のパラメータ)、投影範囲の中心位置座標の3種類である。ただし本実施形態では、スラブ投影パラメータをこれら3種類とするが、これに限らない。
スラブ投影パラメータの取得方法の一例を示す。いま、ステップS3000で取得した3次元画像のうち、ある1枚のスライス画像が表示部120に表示されているとする。このスライス画像を示す表示画像は、ユーザの指示に従って任意位置および角度の断面画像に変更できるものとする。ユーザは、スライスを移動させたり、拡大縮小を行ったり、回転させたりしながら、投影計算の中心となる位置を探す。そして、投影計算の中心となる位置が決まったら、表示部120に表示されているテキストボックスに、スラブ厚を入力する。例えば、3.0mmといった値を入力する。この操作の結果、現在表示されている任意断面スライスにおけるスライスと直交する向きが投影方向ベクトルとして設定され、現在表示されている表示画像の中心位置が投影範囲の中心位置座標として設定される。更に、テキストボックスに入力された値がスラブ厚として設定される。これらの値がスラブ投影パラメータとして、画像処理装置100へと入力される。
(S3020) (投影処理を実行)
ステップS3020において、画像投影部212は、ステップS3010で取得されたスラブ投影パラメータ(投影方向ベクトル、投影範囲の厚み(スラブ厚)、投影範囲の中心位置座標の3種類)を用いて画像投影処理を行い、投影画像を算出する。前述の通り、本実施形態においては、画像投影手法として、公知の投影手法であるRaySum投影を用いる。
ステップS3020において、画像投影部212は、ステップS3010で取得されたスラブ投影パラメータ(投影方向ベクトル、投影範囲の厚み(スラブ厚)、投影範囲の中心位置座標の3種類)を用いて画像投影処理を行い、投影画像を算出する。前述の通り、本実施形態においては、画像投影手法として、公知の投影手法であるRaySum投影を用いる。
スラブ厚を用いる場合のRaySum投影について説明する。3次元画像中の全領域を投影処理の算出対象とする通常の投影処理とは異なり、スラブ厚を用いる場合は、領域を限定した投影処理を行う。すなわち、スラブ投影パラメータの一つである「投影範囲の中心位置座標」を投影計算の起点として、スラブ投影方向ベクトルに沿った投影計算起点位置の前後の「±スラブ厚÷2」の範囲を投影処理の算出範囲とする。このようにすることで、投影処理の算出対象とする範囲を注目している範囲に限定することができる。
なお、ここでは、画像取得部210によって取得された3次元画像(原画像)に対して投影処理を行う場合を例に挙げて説明したが、投影処理に先立って、原画像に対してあらかじめ画像処理を適用しても良い。例えば、ノイズ除去や塊状構造強調処理を行ってもよい。このようにすることで、投影画像に対する画像処理では難しい、画像のノイズ改善や3次元塊状構造の強調を行うことが可能となる。
(S3030) (画像処理パラメータを算出)
ステップS3030において、画像処理部213は、ステップS3010で取得されたスラブ投影パラメータに基づいて、画像処理パラメータを算出する。本ステップで使用するのは、前述の3種類のスラブ投影パラメータのうちのスラブ厚である。
ステップS3030において、画像処理部213は、ステップS3010で取得されたスラブ投影パラメータに基づいて、画像処理パラメータを算出する。本ステップで使用するのは、前述の3種類のスラブ投影パラメータのうちのスラブ厚である。
本ステップで算出される画像処理パラメータの説明に先立ち、本実施形態で適用される画像処理について簡単に述べる。詳細な説明は、ステップS3040で後述する。
本実施形態で適用される画像処理は、鮮鋭化処理である。鮮鋭化処理は、以下の式で表される。
<数1>
I’(x,y)=I(x,y)+α×S(x,y)
<数1>
I’(x,y)=I(x,y)+α×S(x,y)
ここで数1は、投影画像中のある座標位置(x,y)における、鮮鋭化処理適用後の濃度値を表している。I(x,y)は変換前の投影画像の座標(x,y)における濃度値を表し、S(x,y)はエッジ成分画像の座標(x,y)における濃度値を表す。また、αはエッジ成分画像の重みづけ係数を表す。この式はすなわち、原画像に対して、エッジ成分画像を一定の重みαで足し合わせることを意味する。
本ステップにおいて算出の対象とするパラメータとは、数1におけるα(エッジ成分画像の重みづけ係数)である。本実施形態においては、スラブ厚が一定値(ここでは10.0mm)より厚い場合はα=1.5とし、一定値以下の場合はα=0.0とする。すなわち、スラブ厚が一定値以下の場合は鮮鋭化を行わない。なお、本実施形態では、スラブ厚が一定値以下の場合はα=0.0とするが、鮮鋭化処理によりノイズが強調された不自然な画像にならなければ、どのような値でもよい。例えば、α=0.0001のように限りなく0に近い値とし、鮮鋭化処理を行ってもよい。
本実施形態においては、鮮鋭化処理を適用するか否かが切り替わる閾値を10.0mmとしているが、この値は一例であり、被検体や画像に応じた好適な値に変更することができる。また、鮮鋭化処理のパラメータ値(α=1.5)も一例であり、被検体や画像に応じた好適な値に変更することができる。
また、本実施形態においては、スラブ厚に応じて鮮鋭化処理を適用するか否かを切り替える場合を例に挙げて説明したが、スラブ厚に応じて鮮鋭化処理のパラメータ値を連続的に変化させる処理にすることができる。この場合、スラブ厚が一定値(例えば5.0mm)の場合はα=0.0とし、別の一定値(例えば15.0mm)の場合はα=2.0とする。そしてこのパラメータの値を、スラブ厚5.0mmから15.0mmの間で線形につなぐ値に設定する。このようにすることで、スラブ厚の増大に伴う投影画像における鮮鋭性の低下を、効果的に補正することができる。
(S3040) (画像処理を実行)
ステップS3040において、画像処理部213は、ステップS3030で算出された画像処理パラメータを用いて、ステップS3020で算出された投影画像に対して画像処理を適用する。
ステップS3040において、画像処理部213は、ステップS3030で算出された画像処理パラメータを用いて、ステップS3020で算出された投影画像に対して画像処理を適用する。
図4を用いて、本実施形態における画像処理を詳しく説明する。ステップS3030の説明で述べたとおり、本実施形態では、画像処理として鮮鋭化処理を適用する。これは、非特許文献1で開示されている多重解像度鮮鋭化処理を、本実施形態の適用対象である乳房CT画像に適応させたものである。本実施形態における鮮鋭化処理は、画像の解像度低減(401)、非鮮鋭画像への変換(402)、画像1から画像2を減算(403)、画像1に画像2を重みづけ加算(404)、そして原画像にエッジ成分画像を重みづけ加算(405)という、5種類の処理からなる。
ここで、ステップS3030の数1で示した処理は、原画像にエッジ成分画像を重みづけ加算(405)の処理に相当する。すなわち、ステップS3030において算出されるパラメータ(第2のパラメータ)は、エッジ成分画像の重みづけ加算処理における重みの値に相当する。
鮮鋭化処理の手順は、以下の通りである。まず、原画像に解像度低減処理(401)を適用して、各軸方向の解像度を半減させた画像を算出する。次に、前記解像度低減画像に対して、非鮮鋭画像への変換処理(402)を複数回適用することで、平滑度の異なる複数の非鮮鋭画像(ボケ画像)を生成する。この処理は、Binomialフィルタ処理など公知の平滑化フィルタ処理を用いることで実現される。このようにして得られる平滑度が隣り合う(すなわち、平滑度が近い)非鮮鋭画像同士の差分を取る(403)ことで、細かさの異なるエッジ画像を得る。平滑度が小さい(すなわち、非鮮鋭画像への変換処理(402)の適用回数が少ない)画像同士の差分結果は高周波領域におけるエッジに対応し、平滑度が大きい画像同士の差分結果は低周波領域におけるエッジに対応する。その後、全てのエッジ成分画像を、重みづけ加算処理(404)によって足し合わせる。最後に、原画像に前記足し合わされたエッジ成分画像を重みづけ加算する(405)ことで、鮮鋭化された画像を得る。
本実施形態における鮮鋭化手法と非特許文献1で開示されている手法の相違点は、原画像の解像度低減処理(401)の有無である。これは、本実施形態で対象としている乳房CT画像のボクセルサイズが約0.1mm3と小さいことに起因する。鮮鋭化処理によって強調することを期待するエッジは、比較的低周波の領域に存在している、しかしながら、原画像のままではボクセルサイズが小さいため、多段の平滑化処理によって低周波領域までをカバーするためには、段数または1段あたりの平滑化量を増やす必要がある。段数を増やすと計算量が増大し、画像観察時のレスポンスに悪影響を及ぼす恐れがあるため、本実施形態では、予め解像度を低減することで、計算量を増大させることなく1段あたりの平滑化量を増やす。
ここまでに説明した鮮鋭化処理においては、調整すべきパラメータとして、「段数をいくつにするか」および「各段のエッジ成分画像を足し合わせる際の重みをいくつに設定するか」が残されている。本実施形態においては、解像度の数を4、各段のエッジ画像を足し合わせる際の重みを、高周波側から順に、0.6,0.6,0.8,1.0とする。なお、これらの設定値はあくまで一例であり、被検体の特徴に応じて変更してもよい。また、原画像のボクセルサイズが比較的大きく、解像度変換を行わなくても低周波領域におけるエッジ成分を算出することが可能である場合は、解像度低減処理(401)は行わなくてもよい。
(S3050) (投影画像を出力)
ステップS3050において、表示制御部106は、ステップS3040で算出された画像処理済み投影画像を、表示部120に表示する制御を行う。
ステップS3050において、表示制御部106は、ステップS3040で算出された画像処理済み投影画像を、表示部120に表示する制御を行う。
以上によって、画像処理装置100の処理が実施される。
本実施形態によれば、RaySum投影処理によってスラブ厚を厚くした場合であっても、ボケが補正された鮮鋭な投影画像を算出することができ、医師は容易に読影することができる。
<第1の実施形態の変形例1>
第1の実施形態では、投影表示におけるスラブ厚が一定値よりも厚い場合には画像処理(鮮鋭化処理)を行い、スラブ厚が一定値以下の場合には画像処理を行わない場合を例に挙げて説明した。一方、前記の構成以外にも、投影表示を行うか行わないかに応じて、画像処理を行うか行わないかを切り替える構成であってもよい。例えば、投影表示を行わない場合には画像処理を行わず、投影表示を行う場合には、スラブ厚に関わらず画像処理を行うようにしてもよい。この場合、画像中の輝度分布(テクスチャ)の特定のパターンを認識して、投影表示を行うか行わないかを判定することができる。例えば、乳房CT画像においては、周辺領域と比べて高輝度かつ輝度値のばらつきが小さい場合は、腫瘤領域の可能性が高いと考えられる。そこで、前記特徴を持った領域を観察する場合は投影表示を行うと判定し、それ以外の場合は投影表示を行わないと判定する。また、投影表示の有無に応じて画像処理の有無を切り替えるのではなく、ユーザの指示を取得して、画像処理の有無を切り替える構成であってもよい。
第1の実施形態では、投影表示におけるスラブ厚が一定値よりも厚い場合には画像処理(鮮鋭化処理)を行い、スラブ厚が一定値以下の場合には画像処理を行わない場合を例に挙げて説明した。一方、前記の構成以外にも、投影表示を行うか行わないかに応じて、画像処理を行うか行わないかを切り替える構成であってもよい。例えば、投影表示を行わない場合には画像処理を行わず、投影表示を行う場合には、スラブ厚に関わらず画像処理を行うようにしてもよい。この場合、画像中の輝度分布(テクスチャ)の特定のパターンを認識して、投影表示を行うか行わないかを判定することができる。例えば、乳房CT画像においては、周辺領域と比べて高輝度かつ輝度値のばらつきが小さい場合は、腫瘤領域の可能性が高いと考えられる。そこで、前記特徴を持った領域を観察する場合は投影表示を行うと判定し、それ以外の場合は投影表示を行わないと判定する。また、投影表示の有無に応じて画像処理の有無を切り替えるのではなく、ユーザの指示を取得して、画像処理の有無を切り替える構成であってもよい。
この場合には、画像処理を行うか行わないかの条件判定において、「画像処理を行った場合の方が投影画像の観察を行いやすいのはスラブ厚が何mm以上の場合である」といった類の事前知識が不要となる。そのため、被検体の種類に依存せずに本件の技術を適用可能になる。
以上の処理は、投影処理が実行される場合は画像処理を実行するという判定を行い、投影処理が実行されない場合は前記画像処理を実行しないという判定を行う判定手段、及び判定手段の判定結果に基づき前記画像処理を実行する画像処理手段の一例に相当する。
<第1の実施形態の変形例2>
第1の実施形態では、画像処理パラメータを算出するために用いる情報はスラブ厚のみである場合を例に挙げて説明した。一方、スラブ厚に加えて被検体の情報も考慮して画像処理パラメータを算出する構成であってもよい。例えば、乳房CT画像を用いる場合の例において、乳腺密度が高いか低いかという情報に応じて、画像処理のパラメータを調整してもよい。具体的には、乳腺密度が高い場合は、鮮鋭化処理の重みを乳腺密度が低い場合の例えば2倍にする。
第1の実施形態では、画像処理パラメータを算出するために用いる情報はスラブ厚のみである場合を例に挙げて説明した。一方、スラブ厚に加えて被検体の情報も考慮して画像処理パラメータを算出する構成であってもよい。例えば、乳房CT画像を用いる場合の例において、乳腺密度が高いか低いかという情報に応じて、画像処理のパラメータを調整してもよい。具体的には、乳腺密度が高い場合は、鮮鋭化処理の重みを乳腺密度が低い場合の例えば2倍にする。
この場合、スラブ厚だけでなく、被検体の特徴に応じて画像処理パラメータを調整することができるため、個々の画像により好適な画像処理を行うことができる。
<第1の実施形態の変形例3>
第1の実施形態では、スラブ厚のみを用いて画像処理パラメータを算出する場合を例に挙げて説明した。また、第1の実施形態の変形例2では、スラブ厚と被検体情報の2つを用いて画像処理パラメータを算出する場合を例に挙げて説明した。一方、両方の場合を必要に応じて切り替える構成であってもよい。例えば、ユーザの指示に応じて、スラブ厚のみに基づいて画像処理のパラメータを決定する処理(第1の実施形態)と、被検体の情報とスラブ厚とに基づいてパラメータを決定する処理(第1の実施形態の変形例2)とを切り替える。すなわち、取得された複数の第2のパラメータの中から少なくとも1つの第2のパラメータを選択する画像処理手段の一例に相当する。
第1の実施形態では、スラブ厚のみを用いて画像処理パラメータを算出する場合を例に挙げて説明した。また、第1の実施形態の変形例2では、スラブ厚と被検体情報の2つを用いて画像処理パラメータを算出する場合を例に挙げて説明した。一方、両方の場合を必要に応じて切り替える構成であってもよい。例えば、ユーザの指示に応じて、スラブ厚のみに基づいて画像処理のパラメータを決定する処理(第1の実施形態)と、被検体の情報とスラブ厚とに基づいてパラメータを決定する処理(第1の実施形態の変形例2)とを切り替える。すなわち、取得された複数の第2のパラメータの中から少なくとも1つの第2のパラメータを選択する画像処理手段の一例に相当する。
この場合、被検体の画像を、他の被検体の画像や、同一の被検体を別の時刻に撮像した画像と比較して観察する場合には、スラブ厚のみに基づいて画像処理パラメータを決定することで、画像処理の条件を揃えて観察することができる。一方、1つの画像のみに注目して観察する場合には、スラブ厚と被検体情報の両方を考慮して画像処理パラメータを算出することで、好適な画像処理を行うことができる。このように、本変形例によれば、観察条件に合わせてより良い画像を提供できる。
<第1の実施形態の変形例4>
第1の実施形態では、画像処理部213が行う画像処理が鮮鋭化処理である場合を例に挙げて説明したが、それ以外の画像処理手法を用いてもよい。ここでは、非特許文献2で開示されている公知の手法である、ダイナミックレンジ圧縮を用いる場合を例に挙げて説明する。
第1の実施形態では、画像処理部213が行う画像処理が鮮鋭化処理である場合を例に挙げて説明したが、それ以外の画像処理手法を用いてもよい。ここでは、非特許文献2で開示されている公知の手法である、ダイナミックレンジ圧縮を用いる場合を例に挙げて説明する。
ダイナミックレンジ圧縮は、画像の濃度値を変換することで、画像中の最も明るい濃度値と最も暗い濃度値の差(ダイナミックレンジ)を小さくする画像処理である。ダイナミックレンジ圧縮は、画像中の明るい領域における階調を保ったまま、画像中の暗い領域の視認性を向上させたい場合に有効である。例えば、濃度値が高い(すなわち、明るい)腫瘤領域と、濃度値が低い(すなわち、暗い)脂肪領域とが写っている画像があるとする。このとき、腫瘤領域内の階調を観察できるようにウィンドウ幅とウィンドウレベル(WW/WL)を調整すると、脂肪領域における濃度値の大部分はウィンドウレベルの下限値を割り込むため、黒くつぶれてしまう。このような場合にダイナミックレンジ圧縮を適用すると、低濃度領域を持ち上げ、高濃度領域を減弱させることができるため、腫瘤領域内の階調と脂肪領域内の階調を同時に観察することができる。
ここで、スラブ厚を変更することによって投影画像が変化すると、それに応じてダイナミックレンジ圧縮のパラメータ(第2のパラメータ)も変える必要がある。例えば、スラブ厚が薄い(5.0mm程度)場合はダイナミックレンジ圧縮を行わなくても、腫瘤内部の階調と脂肪領域の階調を同時に観察することができる。一方、スラブ厚が厚くなると(15.0mm程度)、RaySum投影によって濃度値が平均化されることで、腫瘤内部のコントラストが小さくなる。この小さいコントラストが視認できるようにWW/WLを調整すると脂肪領域が黒つぶれするため、ダイナミックレンジ圧縮が必要となる場合がある。なお、ダイナミックレンジ圧縮のパラメータが不適切だと、かえって視認性が低下する場合もある。そのため、本変形例では、スラブ厚に応じてダイナミックレンジ圧縮のパラメータを変化させる。
図5を用いて、ダイナミックレンジ圧縮のパラメータを説明する。ダイナミックレンジ圧縮は、図5に示す関数を用いて画像中の全ボクセルの濃度値を変換することで実現される。図5において、横軸xはダイナミックレンジ圧縮適用前の画像濃度値であり、縦軸yは濃度値補正量である。調整対象となるパラメータは、ZL、ZH、aL、aHの4つである。ZL、ZHは濃度値変換対象となる濃度値範囲を規定する閾値であり、ZL以下の濃度値が持ち上げの対象となり、ZH以上の濃度値が減弱の対象となる。aL、aHは補正量を算出する一次関数の係数であり、aLが低濃度持ち上げ、aHが高濃度減弱に対応する。このように、これら4つのパラメータを調整することによって、ダイナミックレンジ圧縮の効果を変えることができる。
本変形例では、スラブ厚が一定値(10.0mm)以下の場合はダイナミックレンジ圧縮を行わず(すなわち、ZL、ZH、aL、aHのすべてが0)、スラブ厚が一定値よりも厚い場合は、ZL=-600、ZH=-200、aL、aH=-0.5に設定する。なお、本変形例では、スラブ厚が一定値以下の場合はZL、ZH、aL、aHのすべてを0とするが、ダイナミックレンジ圧縮により視認性が低下しなければ、どのような値でもよい。例えば、ZL、ZH、aL、aHのすべてを0.0001のように限りなく0に近い値とし、ダイナミックレンジ圧縮を行ってもよい。
ここではダイナミックレンジ圧縮処理を適用するかしないかが切り替わるスラブ厚を10.0mmとしているが、この値は一例であり、被検体や画像に応じた好適な値に変更することができる。また、パラメータ値も一例であり、被検体や画像に応じた好適な値に変更することができる。
また、ここでは、スラブ厚に応じてダイナミックレンジ圧縮処理を適用するかしないかを切り替える場合を例に挙げて説明したが、スラブ厚に応じてパラメータ値を連続的に変化させる処理にすることができる。この場合、スラブ厚が一定値(例えば5.0mm)の場合はaL、aH=-0.0とし、別の一定値(例えば15.0mm)の場合はaL、aH=-0.5とする。そしてこのパラメータの値を、スラブ厚5.0mmから15.0mmの間で線形につなぐ値に設定する。このようにすることで、スラブ厚の増大に伴う投影画像におけるコントラストの低下を、効果的に補正することができる。
本変形例を実施することで、スラブ厚を厚くした場合に、腫瘤内部の陰影が観察できるようにWL/WWを調整した場合であっても、ダイナミックレンジ圧縮のパラメータが適切に調整され、注目領域の観察のしやすさを維持することができる。
<第1の実施形態の変形例5>
第1の実施形態では、投影手法がRaySum投影であり、また、2次元画像処理が鮮鋭化処理である場合を例に挙げて説明した。しかし、第1の実施形態とは異なる投影方法または画像処理方法を用いる構成であってもよい。ここでは、投影手法として最大値投影(Maximum Intensity Projection:MIP)を用いる場合を例にとり、好適な構成を述べる。
第1の実施形態では、投影手法がRaySum投影であり、また、2次元画像処理が鮮鋭化処理である場合を例に挙げて説明した。しかし、第1の実施形態とは異なる投影方法または画像処理方法を用いる構成であってもよい。ここでは、投影手法として最大値投影(Maximum Intensity Projection:MIP)を用いる場合を例にとり、好適な構成を述べる。
既に述べたとおり、RaySum投影は、腫瘤領域の輪郭や周辺組織が腫瘤によって引き込まれている様子など、主に腫瘤領域の性状を観察する際に好適な投影方法である。それに対して、MIPは、孤立点群として分布する微小な高濃度領域(高濃度の孤立点領域)である、石灰化領域を強調表示する際に好適な投影方法である。
MIPを利用した石灰化領域の観察にもやはり、RaySum投影の場合と同様に、スラブ厚の変化に伴って生じる課題点がある。スラブ厚が薄い(すなわち投影範囲が狭い)場合には、その投影範囲内に存在する石灰化領域の数が少ないため、被検体全体の石灰化領域を観察するためには、スライスを送って多くの枚数の画像を見る必要がある。ただし、石灰化領域以外の周辺領域とのコントラストは大きく、観察自体は行いやすい。一方、スラブ厚が厚い(すなわち投影範囲が広い場合)、より多くの石灰化領域を一度に表示できるものの、周辺領域とのコントラストの差が小さく、周辺組織に埋もれて見えるため、観察しづらくなる。
本変形例では、上記の課題を解決するため、画像処理として、石灰化領域強調処理を採用する。そして、スラブ厚に応じて、強調の度合いを変化させる。前述した通り、石灰化領域は、孤立点として存在する高濃度領域である。そのため、Harrisオペレータ等の公知のコーナー検出手法を適用することで、石灰化領域を検出することができる。そして、検出された石灰化領域内の濃度値に一定の強調係数をかけることで、石灰化領域を強調した画像を生成する。この場合、前記の強調係数が、スラブ厚に応じて調整すべきパラメータである。
本変形例では、スラブ厚が一定値(例えば、10.0mm)以下の場合は、石灰化領域強調を行わず(すなわち、前記強調係数を1.0とする)、スラブ厚が前記一定値よりも厚い場合は、石灰化領域強調を行う(すなわち、前記強調係数を2.0とする)。このようにして、MIPを行う際の画像処理パラメータの調整を実現する。なお、本変形例では、スラブ厚が一定値以下の場合は強調係数を1.0とするが、MIPにより石灰化領域が周辺組織に埋もれて見えなければ、どのような値でもよい。例えば、強調係数を1.0001のように限りなく1.0に近い値とし、MIPを行ってもよい。
また、ここでは、投影手法がMIPである場合を例に挙げて説明したが、投影手法として最小値投影(Minimum Intensity Projection:MinIP)を用いる構成をとることができる。ここでは、胸部3次元CT画像を用いる場合を例に挙げて説明する。MinIPは、投影経路上の最小濃度値を投影画像に反映するため、胸部CT画像の場合、CT値が低い肺領域を観察するのに適した投影方法である。また、腫瘤領域は、周辺の正常領域よりもさらに低いCT値で描出される。スラブ厚を厚くすると、MinIP画像において腫瘤領域と正常領域とのコントラストの差が小さくなる場合がある。この場合、まず塊状構造抽出フィルタ等の公知のフィルタを適用することで3次元画像(原画像)から腫瘤領域を抽出する。そして、スラブ厚が一定値(例えば10.0mm)よりも厚い場合は、前記MinIP画像に対して、前記腫瘤領域におけるCT値を減弱させる画像処理を行う。このようにして、MinIPを行う場合の画像処理パラメータの調整を実現することができる。
<第1の実施形態の変形例6>
第1の実施形態および変形例1乃至5では、画像処理部213が行う画像処理が、鮮鋭化処理あるいはダイナミックレンジ圧縮処理といった、単一の画像処理である場合を例に挙げて説明したが、複数の画像処理を組み合わせる構成であってもよい。例えば、鮮鋭化処理を適用した後にダイナミックレンジ圧縮を適用する構成であってもよいし、その逆の順番であってもよい。この場合、投影画像におけるコントラストに基づいて画像処理の順序を決定(算出)することができる。画像処理前における投影画像のコントラストが高い場合、先に鮮鋭化処理を行うと、エッジ部分が過度に強調される可能性がある。このような場合、まずダイナミックレンジ圧縮処理を行うことで投影画像のコントラストを小さくしてから鮮鋭化処理を適用する。投影画像のコントラストは、例えば、Michelsonコントラストといった公知のコントラスト算出手法を用いることで、定量的に算出可能である。そして、前記コントラスト値が一定値(例えば0.5)以上の場合は、ダイナミックレンジ圧縮処理を先に行い、一定値未満の場合は、鮮鋭化処理を先に行う。その後、前記順番で画像処理が適用された2次元画像(第3の2次元画像)を、表示部120に表示する制御を行う。このようにすることで、単一の画像処理だけでは実現できない効果的な補正を行うことができる。
第1の実施形態および変形例1乃至5では、画像処理部213が行う画像処理が、鮮鋭化処理あるいはダイナミックレンジ圧縮処理といった、単一の画像処理である場合を例に挙げて説明したが、複数の画像処理を組み合わせる構成であってもよい。例えば、鮮鋭化処理を適用した後にダイナミックレンジ圧縮を適用する構成であってもよいし、その逆の順番であってもよい。この場合、投影画像におけるコントラストに基づいて画像処理の順序を決定(算出)することができる。画像処理前における投影画像のコントラストが高い場合、先に鮮鋭化処理を行うと、エッジ部分が過度に強調される可能性がある。このような場合、まずダイナミックレンジ圧縮処理を行うことで投影画像のコントラストを小さくしてから鮮鋭化処理を適用する。投影画像のコントラストは、例えば、Michelsonコントラストといった公知のコントラスト算出手法を用いることで、定量的に算出可能である。そして、前記コントラスト値が一定値(例えば0.5)以上の場合は、ダイナミックレンジ圧縮処理を先に行い、一定値未満の場合は、鮮鋭化処理を先に行う。その後、前記順番で画像処理が適用された2次元画像(第3の2次元画像)を、表示部120に表示する制御を行う。このようにすることで、単一の画像処理だけでは実現できない効果的な補正を行うことができる。
<第1の実施形態の変形例7>
第1の実施形態および変形例1乃至6では、スラブ厚が薄い場合には、スラブ厚に基づいて画像処理が行われない画像処理パラメータを算出する場合を例に挙げて説明した。一方、スラブ厚が薄い場合に、画像処理パラメータを算出せず、画像処理自体をスキップしてもよい。以下、図6を用いて本変形例を説明する。
第1の実施形態および変形例1乃至6では、スラブ厚が薄い場合には、スラブ厚に基づいて画像処理が行われない画像処理パラメータを算出する場合を例に挙げて説明した。一方、スラブ厚が薄い場合に、画像処理パラメータを算出せず、画像処理自体をスキップしてもよい。以下、図6を用いて本変形例を説明する。
図6は、本変形例において画像処理装置100が行う全体の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、ステップS6000からS6020、ステップS6040からS6060は、それぞれ図2のステップS3000からS3020、ステップS3030からS3050の処理と同様であるため、説明を省略する。
(S6030) (スラブ投影パラメータ>閾値?)
ステップS6030において、画像処理部213は、ステップS6010で取得されたスラブ投影パラメータが閾値より大きいか否かを判定する。具体的には、スラブ投影パラメータのうち、スラブ厚を示す値があらかじめ定められた閾値(例えば、10.0mm)より大きいか否かを判定する。なお、第1の実施形態と同様に、閾値はあくまで一例であり、被検体や画像に応じた好適な値に変更することができる。
ステップS6030において、画像処理部213は、ステップS6010で取得されたスラブ投影パラメータが閾値より大きいか否かを判定する。具体的には、スラブ投影パラメータのうち、スラブ厚を示す値があらかじめ定められた閾値(例えば、10.0mm)より大きいか否かを判定する。なお、第1の実施形態と同様に、閾値はあくまで一例であり、被検体や画像に応じた好適な値に変更することができる。
画像処理部213が、スラブ投影パラメータが閾値より大きいと判定した場合には、ステップS6040に処理を進め、第1の実施形態で前述した通り、画像処理パラメータを算出して、画像処理を実行する。一方、画像処理部213が、スラブ投影パラメータが閾値より大きいと判定しなかった場合、すなわちスラブ投影パラメータが閾値以下であると判定した場合には、ステップS6040及びS6050を実行せず、ステップS6060に処理を進める。
このようにすることで、スラブ厚が一定値以下の場合に、画像処理を実行させないような画像処理パラメータを算出せずとも、画像処理を実行させないように制御することができる。
<第1の実施形態の変形例8>
第1の実施形態および変形例1乃至7では、表示制御部106が、画像処理が行われた2次元画像を表示部120に表示させていた。この表示結果を確認したユーザが画像処理パラメータを指定して、画像処理部213が画像処理を再実行し、その再実行された結果を表示制御部106が表示部120に表示させてもよい。また、表示制御部106は、表示部120に、画像処理が実行された結果と画像処理が実行されなかった結果とをユーザからの指示に応じて切り替えて表示させてもよいし、並べて表示させてもよい。このようにすることで、スラブ厚等のパラメータに関わらず、ユーザに所望の画像処理結果を確認させることができる。
第1の実施形態および変形例1乃至7では、表示制御部106が、画像処理が行われた2次元画像を表示部120に表示させていた。この表示結果を確認したユーザが画像処理パラメータを指定して、画像処理部213が画像処理を再実行し、その再実行された結果を表示制御部106が表示部120に表示させてもよい。また、表示制御部106は、表示部120に、画像処理が実行された結果と画像処理が実行されなかった結果とをユーザからの指示に応じて切り替えて表示させてもよいし、並べて表示させてもよい。このようにすることで、スラブ厚等のパラメータに関わらず、ユーザに所望の画像処理結果を確認させることができる。
<第2の実施形態>
第1の実施形態では、画像投影パラメータの一つであるスラブ厚に基づいて画像処理のパラメータを算出する場合を例に挙げて説明した。一方、本実施形態に係る画像処理装置は、投影画像の表示モードに基づいて画像処理のパラメータを算出する。具体的には、投影画像を前後にスライス送りして観察する場合(スライス送り表示)と、画像中のある位置に3次元空間における視点位置の回転中心を置き、前記視点位置を回転させて観察する場合(回転表示)とで、画像処理パラメータを変える。適用する画像処理は、第1の実施形態と同様に、鮮鋭化処理であるとする。
第1の実施形態では、画像投影パラメータの一つであるスラブ厚に基づいて画像処理のパラメータを算出する場合を例に挙げて説明した。一方、本実施形態に係る画像処理装置は、投影画像の表示モードに基づいて画像処理のパラメータを算出する。具体的には、投影画像を前後にスライス送りして観察する場合(スライス送り表示)と、画像中のある位置に3次元空間における視点位置の回転中心を置き、前記視点位置を回転させて観察する場合(回転表示)とで、画像処理パラメータを変える。適用する画像処理は、第1の実施形態と同様に、鮮鋭化処理であるとする。
スライス送り表示の場合と回転表示の場合とで画像処理パラメータを変えることの意味を、第1の実施形態の場合と同様に、乳房CT画像を対象とする場合を例に挙げて説明する。これは、読影において注目する構造や特徴が、投影画像表示モードによって異なることに起因する。投影画像をスライス送りするのは、細かい構造を詳細に観察する場合であり、スラブ厚を薄くして観察する。この場合に鮮鋭化処理を実行すると、コントラストが高すぎて観察しづらい画像となる。一方、投影画像を回転表示するのは、腫瘤領域といった注目領域の3次元的な形状を全体的に把握する場合である。この場合、全体的な形状を把握するためにスラブ厚を厚くする。このような場合は、鮮鋭化処理を行う方が、より観察しやすい画像を得ることができる。
本実施形態に係る画像処理装置100のハードウェア構成、画像処理装置100の機能構成及び画像処理システムのシステム構成は、第1の実施形態の場合(図1及び図2)と同じである。ただし、パラメータ取得部211および画像処理部213の処理内容が異なる。
パラメータ取得部211は、操作部110が受け付けたユーザからの指示に応じて、画像処理装置100が必要とするパラメータを取得する。本実施形態では、第1の実施形態で取得されている、投影処理に係るパラメータに加え、投影画像の表示モードを示す情報をパラメータとして取得する。画像処理部213は、前記パラメータ取得部211によって取得された投影画像の表示モードを示す情報に基づいて、画像処理のパラメータを算出する。そして、前記算出されたパラメータに基づいて画像処理を行うことで、処理済みの投影画像を生成する。
図7は、本実施形態において画像処理装置100が行う全体の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、ステップS7000からS7010、ステップS7030、ステップS7050からS7060はそれぞれ、図3のステップS3000からS3010、S3020、S3040からS3050の処理と同様であるため、説明を省略する。
(S7020) (投影画像表示モードを取得)
ステップS7020において、パラメータ取得部211は、操作部110を通じて入力されるユーザからの指示に基づいて、投影画像表示モードを示す情報を取得する。前述の通り、本実施形態において取得される情報が示す投影画像表示モードは、「スライス送り」あるいは「回転表示」のいずれかである。これらの表示モードは、例えば、表示部120に表示されるGUIを用いて取得することができる。例えば、表示部120に、「スライス送り」「回転表示」と記載されたラジオボタンの組を表示し、ユーザがマウス等で選択した前記ラジオボタンが示す表示モードを取得する。
ステップS7020において、パラメータ取得部211は、操作部110を通じて入力されるユーザからの指示に基づいて、投影画像表示モードを示す情報を取得する。前述の通り、本実施形態において取得される情報が示す投影画像表示モードは、「スライス送り」あるいは「回転表示」のいずれかである。これらの表示モードは、例えば、表示部120に表示されるGUIを用いて取得することができる。例えば、表示部120に、「スライス送り」「回転表示」と記載されたラジオボタンの組を表示し、ユーザがマウス等で選択した前記ラジオボタンが示す表示モードを取得する。
(S7040) (画像処理パラメータを算出)
ステップS7040において、画像処理部213は、ステップS7020で取得された情報が示す投影画像表示モードに基づいて、画像処理パラメータを算出する。本実施形態では、鮮鋭化処理のパラメータを算出する。投影画像表示モードが「スライス送り」の場合は、鮮鋭化処理を行わない(すなわち、鮮鋭化項の重みを0とする)。一方、投影画像表示モードが「回転表示」の場合は鮮鋭化処理を行う(すなわち、鮮鋭化項の重みを、第1の実施形態の場合と同様に1.5とする)。なお、投影画像表示モードが「スライス送り」の場合に、鮮鋭化項の重みを限りなく0に近い値とすることで、鮮鋭化処理を行ってもよい。すなわち、これらの処理は、表示モードが回転表示の場合は画像処理を実行するという判定を行い、表示モードがスライス送りの場合は前記画像処理を実行しないという判定を行う判定手段と、判定結果に基づき前記画像処理を実行する画像処理手段の一例に相当する。
ステップS7040において、画像処理部213は、ステップS7020で取得された情報が示す投影画像表示モードに基づいて、画像処理パラメータを算出する。本実施形態では、鮮鋭化処理のパラメータを算出する。投影画像表示モードが「スライス送り」の場合は、鮮鋭化処理を行わない(すなわち、鮮鋭化項の重みを0とする)。一方、投影画像表示モードが「回転表示」の場合は鮮鋭化処理を行う(すなわち、鮮鋭化項の重みを、第1の実施形態の場合と同様に1.5とする)。なお、投影画像表示モードが「スライス送り」の場合に、鮮鋭化項の重みを限りなく0に近い値とすることで、鮮鋭化処理を行ってもよい。すなわち、これらの処理は、表示モードが回転表示の場合は画像処理を実行するという判定を行い、表示モードがスライス送りの場合は前記画像処理を実行しないという判定を行う判定手段と、判定結果に基づき前記画像処理を実行する画像処理手段の一例に相当する。
以上によって、画像処理装置100の処理が実施される。
本実施形態によれば、画像を観察する際の表示モードによって、好適な画像処理パラメータを算出することができ、読影が容易になるという効果がある。
<第2の実施形態の変形例1>
第2の実施形態では、投影画像表示モードとして、「スライス送り」と「回転表示」の2種類を用いる場合を例に挙げて説明したが、他の表示モードを用いる構成であってもよい。例えば、投影方向が、アキシャル、サジタル、コロナルのいずれかであるかに応じて、画像処理パラメータを切り替えてもよい。
第2の実施形態では、投影画像表示モードとして、「スライス送り」と「回転表示」の2種類を用いる場合を例に挙げて説明したが、他の表示モードを用いる構成であってもよい。例えば、投影方向が、アキシャル、サジタル、コロナルのいずれかであるかに応じて、画像処理パラメータを切り替えてもよい。
この場合、画像処理部213は、前記投影方向に加えて、画像取得部210から被検体の3次元画像を取得する。そして前記投影方向で前記被検体の3次元画像を投影した場合における投影距離を算出する。そして、前記投影距離が一定値(例えば10.0mm)よりも大きい場合は鮮鋭化処理を適用し、一定値より小さい場合は鮮鋭化処理を適用しない。投影距離が一定値と同じである場合は、鮮鋭化処理を適用してもよいし、適用しなくてもよい。このようにすることで、投影方向に応じた好適な画像表示を提供できる。
以上の処理は、表示方向における被検体の投影距離が一定値より大きい場合は画像処理を実行するという判定を行い、投影距離が一定値より小さい場合は前記画像処理を実行しないという判定を行う判定手段の一例に相当する。また、判定手段の判定結果に基づき前記画像処理を実行する画像処理手段の一例に相当する。
さらに、アキシャル、サジタル、コロナルの全ての投影方向を同時に表示するMPR(Multi Planar Representation)表示において、表示画像毎に画像処理パラメータを変える構成にすることも可能である。この場合には、それぞれの投影方向に好適な表示画像を生成することができる。
<第2の実施形態の変形例2>
第2の実施形態においては、画像処理パラメータが投影画像表示モードによってのみ決まる場合を例に挙げて説明した。すなわち、同一の投影画像表示モードであれば、画像処理パラメータは同一であった。一方、表示モードが「回転表示」のときに、回転角度に応じて画像処理パラメータを変化させる構成とすることも可能である。以下、この場合の実施形態について具体的に述べる。
第2の実施形態においては、画像処理パラメータが投影画像表示モードによってのみ決まる場合を例に挙げて説明した。すなわち、同一の投影画像表示モードであれば、画像処理パラメータは同一であった。一方、表示モードが「回転表示」のときに、回転角度に応じて画像処理パラメータを変化させる構成とすることも可能である。以下、この場合の実施形態について具体的に述べる。
本変形例において、画像処理パラメータを算出するステップS7040の処理内容は、以下の通りである。まず、画像処理部213は、パラメータ取得部211から投影方向を取得する。そして、被検体の3次元画像と前記投影方向に基づいて、スラブ厚を算出する。スラブ厚の算出方法は、次の段落で詳しく述べる。そして、第1の実施形態におけるステップS3030と同じ方法を用いて、画像処理部213は、スラブ厚に基づいて画像処理パラメータを決定する。
投影方向を用いてスラブ厚を算出する方法を、図8を用いて説明する。図8Aは、被検体画像を投影する場合のスラブ厚を表す模式図である。いま、注目部位(例えば、腫瘤領域)801を、矢印800が示す方向に投影表示するとする。このとき、注目部位を必要十分に含むスラブ厚は、802で示す厚さである。そのため、この場合には、スラブ厚は802に示す厚さに設定する。次に、投影方向を変化させて、図8Bに示すように、矢印810で示す向きに投影を行うとする。ここで、被検体の注目部位801の角度は変化していないことに注意されたい。この場合、注目部位を必要十分に含むスラブ厚は、812で示す厚さである。すなわち、投影方向によって、注目部位を必要十分に含むスラブ厚が変化する。本変形例では、投影方向に応じて、注目領域を必要十分に含むスラブ厚を算出し、設定する。
この場合、投影方向に応じて、自動的に画像処理パラメータが算出される。現在観察している投影方向において、注目領域における投影長が長い(すなわち、厚い)場合には、算出されるスラブ厚も厚くなる。第1の実施形態におけるステップS3030の処理によると、スラブ厚が厚い場合には、画像処理(鮮鋭化処理)の効果が強くなる。一方、現在観察している投影方向において注目領域における投影長が短い(すなわち、薄い)場合には、算出されるスラブ厚も薄くなり、画像処理(鮮鋭化処理)の効果が弱くなる。画像投影アルゴリズムにRaySum投影を用いる場合には、投影長が長くなるほど画像はボケやすくなる傾向があるが、本変形例によって、投影長が長くなることによって生じるボケを、効果的に補正することが可能となる。
<第2の実施形態の変形例3>
第2の実施形態では、投影画像表示モードが「スライス送り」である場合には、画像処理が行われない画像処理パラメータを算出する場合を例に挙げて説明した。一方、投影画像表示モードが「スライス送り」である場合には、第1の実施形態の変形例7と同様に、画像処理パラメータを算出せず、画像処理自体をスキップしてもよい。以下、図9を用いて本変形例を説明する。
第2の実施形態では、投影画像表示モードが「スライス送り」である場合には、画像処理が行われない画像処理パラメータを算出する場合を例に挙げて説明した。一方、投影画像表示モードが「スライス送り」である場合には、第1の実施形態の変形例7と同様に、画像処理パラメータを算出せず、画像処理自体をスキップしてもよい。以下、図9を用いて本変形例を説明する。
図9は、本変形例において画像処理装置100が行う全体の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、ステップS9000からS9030、ステップS9050からS9070は、それぞれ図7のステップS7000からS7030、ステップS7040からS7060の処理と同様であるため、説明を省略する。
(S9030) (投影画像表示モード=回転表示?)
ステップS9030において、画像処理部213は、ステップS9020で取得された投影画像表示モードを示す情報が「回転表示」であるか否か(「スライス送り」であるか)を判定する。画像処理部213が、投影画像表示モードを示す情報が「回転表示」であると判定した場合には、ステップS9050に処理を進め、第2の実施形態で前述した通り、画像処理パラメータを算出して、画像処理を実行する。一方、画像処理部213が、投影画像表示モードを示す情報が「回転表示」あると判定しなかった場合、すなわち投影画像表示モードを示す情報が「スライス送り」であると判定した場合には、ステップS9070に処理を進める。つまり、ステップS9050及びS9060は実行されない。
ステップS9030において、画像処理部213は、ステップS9020で取得された投影画像表示モードを示す情報が「回転表示」であるか否か(「スライス送り」であるか)を判定する。画像処理部213が、投影画像表示モードを示す情報が「回転表示」であると判定した場合には、ステップS9050に処理を進め、第2の実施形態で前述した通り、画像処理パラメータを算出して、画像処理を実行する。一方、画像処理部213が、投影画像表示モードを示す情報が「回転表示」あると判定しなかった場合、すなわち投影画像表示モードを示す情報が「スライス送り」であると判定した場合には、ステップS9070に処理を進める。つまり、ステップS9050及びS9060は実行されない。
このようにすることで、投影画像表示モードが「スライス送り」の場合に、画像処理を実行させないような画像処理パラメータを算出せずとも、画像処理を実行させないように制御することができる。
<その他の実施形態>
以上、実施形態を詳述したが、本発明は、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、画像処理装置の機能を分散させることで複数の機器から構成されるシステムに本発明を適用してもよいし、一つの機器からなる装置に適用してもよい。また、本発明の機能および処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。また、本発明の範囲には、上述の実施例に示す機能および処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどとの協働で実施形態の機能が実現されてもよい。この場合には、OSなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれて前述の実施形態の機能の一部或いは全てが実現されてもよい。なお本発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではない。
以上、実施形態を詳述したが、本発明は、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、画像処理装置の機能を分散させることで複数の機器から構成されるシステムに本発明を適用してもよいし、一つの機器からなる装置に適用してもよい。また、本発明の機能および処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。また、本発明の範囲には、上述の実施例に示す機能および処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどとの協働で実施形態の機能が実現されてもよい。この場合には、OSなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれて前述の実施形態の機能の一部或いは全てが実現されてもよい。なお本発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではない。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
本願は、2017年10月31日提出の日本国特許出願特願2017-210832を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
Claims (23)
- 3次元画像データに対して投影処理を適用して第1の2次元画像データを生成する投影手段と、
前記投影処理に係る第1のパラメータに基づいて、画像処理で用いる第2のパラメータを取得する取得手段と、
前記第2のパラメータを用いて、前記第1の2次元画像データに対して前記画像処理を適用して第2の2次元画像データを生成する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記画像処理を実行するか否かを判定する判定手段
を更に備え、
前記判定手段は、前記投影処理が実行される場合は前記画像処理を実行するという判定を行い、前記投影処理が実行されない場合は前記画像処理を実行しないという判定を行い、
前記画像処理手段は、前記判定手段の判定結果に基づき前記画像処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記第1のパラメータは、少なくとも前記投影処理における投影方向の厚みを示す情報を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記取得手段は、前記第1のパラメータに基づいて複数の前記第2のパラメータを取得し、
前記画像処理手段は、前記取得された前記複数の第2のパラメータの中から少なくとも1つの前記第2のパラメータを選択することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記投影処理は総和値投影であり、前記画像処理は前記第1の2次元画像データに前記第1の2次元画像データの高周波成分を重みづけ加算することで鮮鋭化を行う鮮鋭化処理であり、
前記第2のパラメータは、前記高周波成分を加算する際の重みであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記投影処理は総和値投影であり、前記画像処理はダイナミックレンジ圧縮処理であり、
前記第2のパラメータはダイナミックレンジ圧縮処理の対象となる濃度値範囲を表す閾値およびダイナミックレンジ圧縮処理の度合いを表す係数であり、
前記投影処理における投影方向の厚みが厚いほどダイナミックレンジ圧縮処理の度合いを大きくすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記投影処理は最大値投影であり、前記画像処理は前記第1の2次元画像データにおける高濃度の孤立点領域を強調する処理であり、
前記第2のパラメータは、前記高濃度の孤立点領域を強調する度合いを表す重みであり、
前記投影処理における投影方向の厚みが厚いほど前記重みを大きくすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記画像処理手段は2種類以上の画像処理手法を有し、前記2種類以上の画像処理手法を適用する順番を取得し、前記順番に従い前記第1の2次元画像データに対して前記画像処理を適用して第3の2次元画像データを生成することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記投影処理に係るパラメータは、少なくとも2次元画像の表示モードを示す情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記画像処理を実行するか否かを判定する判定手段
を更に備え、
前記2次元画像の表示モードは、少なくともスライス送りと回転表示の2種類であり、
前記判定手段は、前記表示モードが回転表示の場合は前記画像処理を実行するという判定を行い、前記表示モードがスライス送りの場合は前記画像処理を実行しないという判定を行い、
前記画像処理手段は、前記判定手段の判定結果に基づき前記画像処理を実行することと特徴とする請求項9に記載の画像処理装置。 - 前記画像処理を実行するか否かを判定する判定手段
を更に備え、
前記画像処理手段は、少なくとも、アキシャル方向、サジタル方向、コロナル方向のいずれかの表示方向における前記投影処理の投影距離を算出し、
前記判定手段は、前記表示方向における被検体の投影距離が一定値より大きい場合は前記画像処理を実行するという判定を行い、前記投影距離が一定値より小さい場合は前記画像処理を実行しないという判定を行い、
前記画像処理手段は、前記判定手段の判定結果に基づき前記画像処理を実行すること
を特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記第1のパラメータは被検体の注目領域の形状を示す情報を含み、
前記取得手段は、前記注目領域の投影長を画像領域全体にわたって算出し、前記投影長を必要十分に含むように前記投影処理における投影方向の厚みを設定し、前記厚みに基づいて前記第2のパラメータを算出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 3次元画像データに対して投影処理を適用して第1の2次元画像データを生成する投影ステップと、
前記投影処理に係る第1のパラメータに基づいて、画像処理で用いる第2のパラメータを取得する取得ステップと、
前記第2のパラメータを用いて、前記第1の2次元画像データに対して前記画像処理を適用して第2の2次元画像データを生成する画像処理ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - 画像処理装置を、
3次元画像データに対して投影処理を適用して第1の2次元画像データを生成する投影手段と、
前記投影処理に係る第1のパラメータに基づいて、画像処理で用いる第2のパラメータを取得する取得手段と、
前記第2のパラメータを用いて、前記第1の2次元画像データに対して前記画像処理を適用して第2の2次元画像データを生成する画像処理手段と、
として機能させることを特徴とするプログラム。 - 3次元画像データに対して投影処理を適用して2次元画像データを生成する投影手段と、
前記投影処理に係るパラメータが所定の条件を満たす場合に、前記2次元画像データに対して画像処理を適用し、前記投影処理に係るパラメータが前記所定の条件を満たさない場合に、前記2次元画像データに対して前記画像処理を適用しない画像処理手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記投影処理に係るパラメータは、少なくとも、前記投影処理で投影する方向の厚さのパラメータを含み、
前記画像処理手段は、前記厚さが所定の厚さより厚い場合に、前記2次元画像データに対して前記画像処理を適用し、前記厚さが所定の厚さより薄い場合に、前記2次元画像データに対して前記画像処理を適用しないことを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。 - 前記投影処理に係るパラメータに基づいて、前記画像処理に係るパラメータを取得する取得手段
を更に備え、
前記画像処理手段は、前記画像処理に係るパラメータを用いて、前記2次元画像データに対して前記画像処理を適用することを特徴とする請求項15または16に記載の画像処理装置。 - 前記取得手段は、前記投影処理に係るパラメータが所定の条件を満たさない場合に、前記2次元画像データに対して前記画像処理が適用されない値を、前記画像処理に係るパラメータとして取得することを特徴とする請求項17に記載の画像処理装置。
- 前記画像処理は、前記2次元画像データの高周波成分を重みづけ加算することで鮮鋭化を行う鮮鋭化処理であり、
前記画像処理に係るパラメータは、前記高周波成分を加算する際の重みであることを特徴とする請求項17または18に記載の画像処理装置。 - 前記投影処理は、総和値投影であることを特徴とする請求項15乃至19のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記投影処理に係るパラメータが所定の条件を満たす場合に、前記画像処理が適用された2次元画像データを表示部に表示させ、前記投影処理に係るパラメータが前記所定の条件を満たさない場合に、前記画像処理が適用されていない2次元画像データを前記表示部に表示させる表示制御手段
を更に備えることを特徴とする請求項15乃至20のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 3次元画像データに対して投影処理を適用して2次元画像データを生成する投影ステップと、
前記投影処理に係るパラメータが所定の条件を満たす場合に、前記2次元画像データに対して画像処理を適用し、前記投影処理に係るパラメータが前記所定の条件を満たさない場合に、前記2次元画像データに対して前記画像処理を適用しない画像処理ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - 画像処理装置を、
3次元画像データに対して投影処理を適用して2次元画像データを生成する投影手段と、
前記投影処理に係るパラメータが所定の条件を満たす場合に、前記2次元画像データに対して画像処理を適用し、前記投影処理に係るパラメータが前記所定の条件を満たさない場合に、前記2次元画像データに対して前記画像処理を適用しない画像処理手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
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