(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一被写体内の同一部位に関する第１および第２の画像のそれぞれについての、周波数帯域が異なる構造物を表す複数の第１の帯域画像および複数の第２の帯域画像を生成する帯域画像生成手段と、
対応する周波数帯域の前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像における、互いに対応する位置の位置ずれ量を取得する位置ずれ量取得手段とを備えたことを特徴とする画像位置合わせ装置。
【請求項２】
前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像の少なくとも一方を、前記位置ずれ量に基づいて変形する位置合わせ手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の画像位置合わせ装置。
【請求項３】
前記変形された前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像の少なくとも一方を、低周波帯域から順次再構成して、変形された前記第１の画像および前記第２の画像の少なくとも一方を取得する再構成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の画像位置合わせ装置。
【請求項４】
前記再構成の途中段階において取得される周波数帯域の前記変形された前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像の少なくとも一方を、低周波数帯域から高周波数帯域に段階的に表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の画像位置合わせ装置。
【請求項５】
前記変形された前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像の少なくとも一方を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、前記被写体の主として第１の構造物を含む複数の第１の差分帯域画像および前記被写体の主として第２の構造物を含む複数の第２の差分帯域画像の少なくとも一方を取得するサブトラクション手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の画像位置合わせ装置。
【請求項６】
前記第１の差分帯域画像および前記第２の差分帯域画像の少なくとも一方を、低周波帯域から順次再構成して、前記被写体の主として第１の構造部を含む複数の第１の差分画像および前記被写体の主として第２の構造物を含む複数の第２の差分画像の少なくとも一方を取得する再構成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の画像位置合わせ装置。
【請求項７】
前記再構成の途中段階において取得される周波数帯域の前記変形された前記第１の差分帯域画像および前記第２の差分帯域画像の少なくとも一方を、低周波数帯域から高周波数帯域に段階的に表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の画像位置合わせ装置。
【請求項８】
前記第１および前記第２の画像の初期位置合わせを行う初期位置合わせ手段をさらに備え、
前記帯域画像生成手段は、初期位置合わせがなされた前記第１および第２の画像から前記複数の第１の帯域画像および前記複数の第２の帯域画像を生成する手段であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の画像位置合わせ装置。
【請求項９】
同一被写体内の同一部位に関する第１および第２の画像のそれぞれについての、周波数帯域が異なる構造物を表す複数の第１の帯域画像および複数の第２の帯域画像を生成し、
対応する周波数帯域の前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像における、互いに対応する位置の位置ずれ量を取得することを特徴とする画像位置合わせ方法。
【請求項１０】
同一被写体内の同一部位に関する第１および第２の画像のそれぞれについての、周波数帯域が異なる構造物を表す複数の第１の帯域画像および複数の第２の帯域画像を生成する手順と、
対応する周波数帯域の前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像における、互いに対応する位置の位置ずれ量を取得する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の画像の位置合わせを行う画像位置合わせ装置および方法ならびにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被写体を構成する物質によって透過した放射線の減衰量が違うことを利用して、エネルギーが異なる２種類のエネルギーの放射線を被写体に照射して得られた２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理が知られている。このエネルギーサブトラクション処理を利用して、例えば、胸部撮影画像から骨部を除去した軟部画像を生成して、骨に邪魔されることなく軟部に現れた陰影を観察できるようにしている。また逆に軟部を除去した骨部画像を生成し、軟部に邪魔されることなく、骨部に現れた陰影を観察できるようにしている。
【０００３】
このようなエネルギーサブトラクション処理に用いられる２種類のエネルギーの放射線画像を２ショット撮影する場合には、数百ミリSecの間隔で高エネルギー放射線および低エネルギー放射線を被写体に照射して取得されるが、２ショット間に被写体が動くと位置ずれが生じ、サブトラクション処理を行って生成した画像（差分画像とする）上にアーチファクトが表れる。また、このようなアーチファクトは、撮影時期が異なる２つの時系列的な放射線画像間の差異を表す差分画像を取得する、経時サブトラクション処理を行う場合にも生じる。
【０００４】
このようなアーチファクトを低減するための各種手法が提案されている。例えば、特許文献１には、２つの放射線画像の局所的な動きを推定するために、双方の放射線画像に関心領域（ＲＯＩ）を設定し、ＲＯＩを用いてマッチングを行って位置合わせを行う際に、画像のＲＯＩのサイズを段階的に小さくして徐々に細かい構造の位置合わせを行う手法が提案されている。具体的には、あるサイズのＲＯＩを２つの画像の対応する制御点に設定して位置ずれ量を算出し、これに基づいていずれか一方の画像を変形して位置合わせを行い、位置合わせ後の画像を用いて、より小さいサイズのＲＯＩを用いた位置合わせを行い、この処理をあらかじめ定めた最も小さいサイズのＲＯＩまで繰り返し行うことにより、画像に含まれる組織のうち、低周波帯域の構造から高周波帯域の構造に徐々に位置を合わせていく手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開第２００８／０２４７６２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、人体の胸部においては、心臓、肺血管、肋骨および横隔膜等の複数の構造物が３次元的にそれぞれ異なる動きをしており、またこれらの複数の組織は被写体像が、放射線を検出して画像信号を出力する放射線検出器に投影される方向において重なっている。ここで、例えば心臓は比較的低周波成分を多く含み、肺血管は比較的高周波成分を多く含む。特許文献１に記載された手法を用いた場合、低周波数帯域の構造物から高周波数帯域の構造物に段階的に位置合わせが行われるため、心臓から肺血管へと段階的に位置合わせが行われることとなる。しかしながら、特許文献１に記載された手法においては、高周波帯域の構造物の位置合わせを行う際に、低周波帯域の構造物も高周波帯域の構造物と同時に変形されるため、心臓および肺血管のように３次元的に異なる動きをする構造物が含まれる画像の場合、肺血管の位置合わせを行うと、既に位置合わせされた心臓に位置ずれが生じてしまう。このように、心臓に位置ずれが生じると、エネルギーサブトラクション処理により得られる差分画像にアーチファクトが残ってしまう。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、複数の画像の位置合わせをより精度よく行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による第１の画像位置合わせ装置は、同一被写体内の同一部位に関する第１および第２の画像のそれぞれについての、周波数帯域が異なる構造物を表す複数の第１の帯域画像および複数の第２の帯域画像を生成する帯域画像生成手段と、
対応する周波数帯域の前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像における、互いに対応する位置の位置ずれ量を取得する位置ずれ量取得手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
「位置ずれ量」としては、第１の帯域画像および第２の帯域画像における互いに対応する対応点の、第１および第２の帯域画像上における位置の相違を表す任意の情報を用いることができる。具体的には、対応点の第１および第２の帯域画像上における距離あるいは対応点間の方向ベクトル等を用いることができる。なお、位置ずれ量は、第１の帯域画像および第２の帯域画像を用いて算出できるが、第１および第２の画像を用いて算出してもよい。
【００１０】
なお、本発明による第１の画像位置合わせ装置においては、前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像の少なくとも一方を、前記位置ずれ量に基づいて変形する位置合わせ手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１１】
この場合、前記変形された前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像の少なくとも一方を、低周波帯域から順次再構成して、変形された前記第１の画像および前記第２の画像の少なくとも一方を取得する再構成手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１２】
またこの場合、前記再構成の途中段階において取得される周波数帯域の前記変形された前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像の少なくとも一方を、低周波数帯域から高周波数帯域に段階的に表示する表示手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１３】
また、本発明による第１の画像位置合わせ装置においては、前記変形された前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像の少なくとも一方を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、前記被写体の主として第１の構造物を含む複数の第１の差分帯域画像および前記被写体の主として第２の構造物を含む複数の第２の差分帯域画像の少なくとも一方を取得するサブトラクション手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１４】
この場合、前記第１の差分帯域画像および前記第２の差分帯域画像の少なくとも一方を、低周波帯域から順次再構成して、前記被写体の主として第１の構造部を含む複数の第１の差分画像および前記被写体の主として第２の構造物を含む複数の第２の差分画像の少なくとも一方を取得する再構成手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１５】
またこの場合、前記再構成の途中段階において取得される周波数帯域の前記変形された前記第１の差分帯域画像および前記第２の差分帯域画像の少なくとも一方を、低周波数帯域から高周波数帯域に段階的に表示する表示手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１６】
本発明による第２の画像位置合わせ装置は、同一被写体内の同一部位に関する第１および第２の画像のそれぞれに含まれる、解剖学的特徴が互いに異なる構造物を表す複数の第１の特徴画像および複数の第２の特徴画像を生成する特徴画像生成手段と、
対応する構造物を表す前記第１の特徴画像および前記第２の特徴画像における、互いに対応する位置の位置ずれ量を取得する位置ずれ量取得手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、本発明による第２の画像位置合わせ装置においては、前記第１の特徴画像および前記第２の特徴画像の少なくとも一方を、前記位置ずれ量に基づいて変形する位置合わせ手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１８】
この場合、前記変形された前記第１の特徴画像および前記第２の特徴画像の少なくとも一方を再構成して、変形された前記第１の画像および前記第２の画像の少なくとも一方を取得する再構成手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１９】
また、本発明による第１および第２の画像位置合わせ装置においては、前記第１および前記第２の画像の初期位置合わせを行う初期位置合わせ手段をさらに備えるものとし、
前記帯域画像生成手段または前記特徴画像生成手段を、初期位置合わせがなされた前記第１および第２の画像から前記複数の第１の帯域画像または特徴画像および前記複数の第２の帯域画像または特徴画像を生成する手段としてもよい。
【００２０】
本発明による第１の画像位置合わせ方法は、同一被写体内の同一部位に関する第１および第２の画像のそれぞれについての、周波数帯域が異なる構造物を表す複数の第１の帯域画像および複数の第２の帯域画像を生成し、
対応する周波数帯域の前記第１の帯域画像および前記第２の帯域画像における、互いに対応する位置の位置ずれ量を取得することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明による第２の画像位置合わせ方法は、同一被写体内の同一部位に関する第１および第２の画像のそれぞれに含まれる、解剖学的特徴が互いに異なる構造物を表す複数の第１の特徴画像および複数の第２の特徴画像を生成し、
対応する構造物を表す前記第１の特徴画像および前記第２の特徴画像における、互いに対応する位置の位置ずれ量を取得することを特徴とするものである。
【００２２】
なお、本発明による第１および第２の画像位置合わせ方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の画像位置合わせ装置および方法によれば、同一被写体内の同一部位に関する第１および第２の画像のそれぞれについての、周波数帯域が異なる構造物を表す複数の第１の帯域画像および複数の第２の帯域画像を生成し、対応する周波数帯域の第１の帯域画像および第２の帯域画像における、互いに対応する位置の位置ずれ量を取得するようにしたものである。このため、周波数帯域が異なる複数の構造物が第１および第２の画像に含まれており、複数の構造物が３次元的にそれぞれ異なる動きをしている場合、各周波数帯域の位置ずれ量は、各周波数帯域の構造物の位置ずれ量となる。したがって、位置ずれ量を用いて各周波数帯域の帯域画像の位置合わせを行うことにより、各周波数帯域の構造物毎に位置合わせを行うことができ、その結果、第１および第２の放射線画像に含まれる複数の構造物の周波数帯域が異なっていても、各周波数帯域の構造物の位置合わせを精度よく行うことができる。
【００２４】
また、変形された第１の帯域画像および第２の帯域画像の少なくとも一方を、低周波帯域から順次再構成して、変形された第１の画像および第２の画像の少なくとも一方を取得することにより、周波数帯域が異なる複数の構造物が第１および第２の画像に含まれており、複数の構造物が３次元的にそれぞれ異なる動きをしていても、対応する周波数帯域の構造物が精度よく位置合わせされた第１の画像および第２の画像の少なくとも一方を得ることができる。
【００２５】
ここで、再構成された第１および第２の画像を表示する場合、演算量が多いため、処理を開始してから第１および第２の画像が表示されるまで長時間を要するものとなる。このため、再構成の途中段階において取得される周波数帯域の、変形された第１の帯域画像および第２の帯域画像の少なくとも一方を、低周波数帯域から高周波数帯域に段階的に表示することにより、再構成された第１および第２の画像が表示されるまでに、解像度は低いものの位置合わせされた第１および第２の帯域画像を表示することができ、これにより、画像が表示されるまでの待ち時間を低減できる。
【００２６】
また、変形された第１の帯域画像および第２の帯域画像の少なくとも一方を用いたエネルギーサブトラクション処理を行って、被写体の主として第１の構造物を含む複数の第１の差分帯域画像および被写体の主として第２の構造物を含む複数の第２の差分帯域画像の少なくとも一方を取得することにより、周波数帯域が異なる複数の構造物が第１および第２の画像に含まれており、複数の構造物が３次元的にそれぞれ異なる動きをしていても、対応する周波数帯域の構造物が精度よく位置合わせされていることから、アーチファクトが低減された第１および第２の帯域画像の少なくとも一方を得ることができる。
【００２７】
また、第１の差分帯域画像および第２の差分帯域画像の少なくとも一方を、低周波帯域から順次再構成して、被写体の主として第１の構造部を含む複数の第１の差分画像および被写体の主として第２の構造物を含む複数の第２の差分画像の少なくとも一方を取得することにより、周波数帯域が異なる複数の構造物が第１および第２の画像に含まれており、複数の構造物が３次元的にそれぞれ異なる動きをしていても、対応する周波数帯域の構造物が精度よく位置合わせされていることから、アーチファクトが低減された第１の差分画像および第２の差分画像の少なくとも一方を得ることができる。
【００２８】
ここで、再構成された第１および第２の差分画像を表示する場合、演算量が多いため、処理を開始してから第１および第２の差分画像が表示されるまで長時間を要するものとなる。このため、再構成の途中段階において取得される周波数帯域の変形された第１の差分帯域画像および第２の差分帯域画像の少なくとも一方を、低周波数帯域から高周波数帯域に段階的に表示することにより、再構成された第１および第２の差分画像が表示されるまでに、解像度は低いものの位置合わせされた第１および第２の差分帯域画像を表示することができ、これにより、差分画像が表示されるまでの待ち時間を低減できる。
【００２９】
本発明の第２の画像位置合わせ装置および方法によれば、同一被写体内の同一部位に関する第１および第２の画像のそれぞれに含まれる、解剖学的特徴が互いに異なる構造物を表す複数の第１の特徴画像および複数の第２の特徴画像を生成し、対応する構造物を表す第１の特徴画像および第２の特徴画像における、互いに対応する位置の位置ずれ量を取得するようにしたものである。
【００３０】
このため、第１および第２の画像に含まれる解剖学的特徴が互いに異なる構造物が、３次元的にそれぞれ異なる動きをしていても、対応する構造物が精度よく位置合わせでき、その結果、対応する構造物についての第１の特徴画像および第２の特徴画像の少なくとも一方を変形しての位置合わせを、取得した位置ずれ量に基づいて精度よく行うことができる。
【００３１】
また、変形された第１の特徴画像および第２の特徴画像の少なくとも一方を再構成して、変形された第１の画像および第２の画像の少なくとも一方を取得することにより、対応する構造物が精度よく位置合わせされた第１の画像および第２の画像の少なくとも一方を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態による画像位置合わせ装置の構成を示す概略ブロック図
【図２】解像度変換を説明するための図
【図３】関心領域（ＲＯＩ）の設定を説明するための図
【図４】第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図５】本発明の第２の実施形態による画像位置合わせ装置の構成を示す概略ブロック図
【図６】第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図７】本発明の第３の実施形態による画像位置合わせ装置の構成を示す概略ブロック図
【図８】第３の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図９】本発明の第４の実施形態による画像位置合わせ装置の構成を示す概略ブロック図
【図１０】第４の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図１１】画像の表示を説明するための図
【図１２】本発明の第５の実施形態による画像位置合わせ装置の構成を示す概略ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による画像位置合わせ装置の構成を示す概略ブロック図である。なお、図１に示す位置合わせ装置１は、２つの放射線画像を用いてサブトラクション処理を行うエネルギーサブトラクション装置に適用されるものであり、このようなエネルギーサブトラクション装置は、例えば放射線検出器を用いて放射線画像を取得する撮影コンソールに搭載されてなる。また、図１に示す位置合わせ装置１の構成は、補助記憶装置に読み込まれた位置合わせ処理プログラムをコンピュータ（例えばパーソナルコンピュータ等）上で実行することにより実現される。このとき、この位置合わせ処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされることになる。
【００３４】
第１の実施形態による位置合わせ装置１は、画像取得部１０、解像度変換部２０、位置ずれ量取得部３０、位置合わせ部４０、再構成部５０およびサブトラクション処理部６０を備える。
【００３５】
画像取得部１０は、位置合わせすべき第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂを取得するものであり、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂとしては、例えば、異なるエネルギーを有する放射線を用いて、２ショット撮影したときの高エネルギー画像および低エネルギー画像を用いることができる。ここで、例えば胸部正面撮影において高エネルギー画像は放射線源に管電圧が１００〜１４０ｋＶｐ程度印加されたときに撮影された画像であり、低エネルギー画像は放射線源に管電圧が５０〜８０ｋＶｐ程度印加されたときに撮影された画像である。なお、高エネルギー画像はそのまま診断にも用いられる。また、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂとしては、経時サブトラクション処理を行うための、同一被写体の同一部位について撮影時期が異なる２つの時系列的な放射線画像であってもよい。
【００３６】
解像度変換部２０は、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓａを周波数帯域が異なる複数の帯域画像に解像度変換する。なお、図１においては、第１の放射線画像Ｓａを解像度変換する第１の解像度変換部２０Ａおよび第２の放射線画像Ｓｂを解像度変換する第２の解像度変換部２０Ｂを備えるものとしているが、１つの解像度変換部２０により第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂの解像度変換を行うようにしてもよい。また、以降の説明において、第１および第２の解像度変換部２０Ａ，２０Ｂを解像度変換部２０により代表させるものとする。
【００３７】
図２は解像度変換を説明するための図である。なお、ここでは第１の放射線画像Ｓａに対する解像度変換についてのみ説明するが、第２の放射線画像Ｓｂに対しても同様に解像度変換を行うことができる。まず、解像度変換部２０は、放射線画像Ｓａに対してσ＝１のガウシアンフィルタによりフィルタリング処理を行って、放射線画像Ｓａを１／２に縮小して縮小画像Ｓｓａ１を生成する。次いで、解像度変換部２０は、例えば３次Ｂスプライン補間等の補間演算を行って、縮小画像Ｓｓａ１を放射線画像Ｓａと同一サイズに拡大して拡大画像Ｓｓａ１′を生成する。そして、放射線画像Ｓａから拡大画像Ｓｓａ１′を減算して、第１の帯域画像Ｂａ１を生成する。次いで、縮小画像Ｓｓａ１に対してσ＝１のガウシアンフィルタによりフィルタリング処理を行って、縮小画像Ｓｓａ１をさらに１／２に縮小して縮小画像Ｓｓａ２を生成し、縮小画像Ｓｓａ２を縮小画像Ｓｓａ１と同一サイズに拡大して拡大画像Ｓｓａ２′を生成する。そして、拡大画像Ｓｓａ１′から拡大画像Ｓｓａ２′を減算して、第２の帯域画像Ｂａ２を生成する。さらに、所望とする周波数帯域の帯域画像が生成されるまで上記の処理を繰り返すことにより、複数の周波数帯域の帯域画像Ｂａｊ（ｊ＝１〜ｎ）を生成する。なお、ウェーブレット変換等の他の解像度変換の手法を用いることにより、複数の帯域画像Ｂａｊを生成するようにしてもよい。また、放射線画像のサイズを変更することなく、画像の高周波成分を低減するフィルタリング処理により周波数帯域が異なる複数の帯域画像を生成するようにしてもよい。
【００３８】
ここで、本実施形態においては、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂのそれぞれについて、３つの帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３，Ｂｂ１〜Ｂｂ３を生成するものとするが、これ以上の周波数帯域の帯域画像を生成してもよい。
【００３９】
位置ずれ量取得部３０は、互いに対応する周波数帯域の第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３および第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３間において、対応する画素位置の位置ずれ量を取得する。例えば、対応する周波数帯域の第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３および第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３間においてテンプレートマッチングを行い、第１および第２の帯域画像において、対応する画素位置の位置ずれ量Ｃ１〜Ｃ３を算出する。ここで、第１の帯域画像Ｂａ１および第２の帯域画像Ｂｂ１を用いた位置ずれ量の算出について説明すると、図３に示すように、第１の帯域画像Ｂａ１および第２の帯域画像Ｂｂ１のそれぞれの対応する格子点上に所定サイズの関心領域（ＲＯＩ）を設定し、一方のＲＯＩ（例えば第１の帯域画像Ｂａ１のＲＯＩ）を第２の帯域画像Ｂｂ１の対応するＲＯＩを基準とした所定範囲でずらしつつ、ＲＯＩ間の類似度を算出する。そして、類似度が最も高くなったときの、第２の帯域画像Ｂｂ１における第１の帯域画像Ｂａ１の格子点に対応する対応点を求め、第２の帯域画像Ｂｂ１における対応する格子点と対応点との距離を位置ずれ量Ｃ１として算出する。なお、格子点間の画素位置における位置ずれ量は、格子点における位置ずれ量を用いた補間演算により算出する。また、位置ずれ量としては、格子点と対応点とを結ぶベクトルを用いてもよい。
【００４０】
なお、類似度としては正規化相互相関値を用いる。また、図３においてはＲＯＩの数を４つとしているがこれに限定されるものではない。また、ＲＯＩは図３に示すように格子点上のみならず、第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３および第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３に含まれるエッジの交点等、画像の特徴点上に設定するようにしてもよい。
【００４１】
ここで、正規化相互相関値は、例えば特開２０００−３４２５５８号公報に記載された手法を用いて算出する。正規化相互相関は、第１の帯域画像のＲＯＩ内のｉ番目の画素の画素値をＳａ（ｉ）、第２の帯域画像のＲＯＩ内のｉ番目の画素の画素値をＳｂ（ｉ）とした場合、下記の式（１）により算出することができる。なお、ＩはＲＯＩ内の画素の総画素数、ｍA，ｍBは第１および第２の帯域画像のそれぞれのＲＯＩ内の画素値の平均値、σA，σBは第１および第２の帯域画像のそれぞれのＲＯＩ内の画素値の標準偏差である。
【数１】
0005612371.tif 000002
【００４２】
このように、正規化相互相関値を用いることにより、第１および第２の帯域画像間での露光条件の差に起因する平均濃度あるいは階調の違いに影響を受けることなく、類似度を算出することができる。ここで、第１および第２の帯域画像間に位置ずれが存在する領域は、第１および第２の帯域画像の相関が低い。したがって、正規化相互相関値は、第１および第２の帯域画像の対応するＲＯＩが完全に一致する場合に１の値をとり、完全に独立である場合に０の値をとる。
【００４３】
なお、図１においては、帯域画像Ｂａ１，Ｂｂ１の位置ずれ量Ｃ１を取得する第１の位置ずれ量取得部３０Ａ、帯域画像Ｂａ２，Ｂｂ２の位置ずれ量Ｃ２を取得する第２の位置ずれ量取得部３０Ｂ、帯域画像Ｂａ３，Ｂｂ３の位置ずれ量Ｃ３を取得する第３の位置ずれ量取得部３０Ｃを備えるものとしているが、１つの位置ずれ量取得部３０により第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３および第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３の位置ずれ量Ｃ１〜Ｃ３を取得するようにしてもよい。また、以降の説明において、第１〜第３の位置ずれ量取得部３０Ａ〜３０Ｃを位置ずれ量取得部３０により代表させるものとする。
【００４４】
また、位置ずれ量取得部３０における位置ずれ量の取得は上記手法に限定されるものではなく、「藤吉弘亘. "Gradientベースの特徴抽出 - SIFTとHOG - ", 情報処理学会 研究報告 CVIM 160, pp. 211-224, 2007.」（非特許文献１）に記載された手法を用いてもよい。非特許文献１に記載された手法は、回転、スケール変化等に不変な特徴量を記述するScale-Invariant Feature Transform（ＳＨＩＦＴ）または局所領域における輝度の勾配方向をヒストグラム化した特徴量であるHistograms of Oriented Gradients（ＨＯＧ）を用いて、位置合わせを行う画像において特徴点を検出する手法である。この場合、位置ずれ量取得部３０は、非特許文献１に記載された手法を用いて第１の帯域画像Ｂａ１の特徴点を検出し、特徴点の第２の帯域画像Ｂｂ１における対応点を検出し、特徴点と対応点との位置ずれ量を算出すればよい。
【００４５】
また、位置ずれ量の取得は、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂを用いて行ってもよい。この場合、第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３および第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３間の位置ずれ量は、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂの対応する画素位置の位置ずれ量を用いればよい。
【００４６】
また、位置ずれ量を取得する際には、まず最も低い周波数帯域の帯域画像の位置ずれ量を算出し、次いで次の周波数帯域の帯域画像の位置ずれ量を算出することが好ましい。このように位置ずれ量を算出することにより、次の周波数帯域の帯域画像の位置ずれ量を算出する場合には、低い周波数帯域の位置ずれ量を用いてテンプレートマッチングを行う際のＲＯＩの探索範囲を絞り込むことができるため、より効率よく位置ずれ量を算出することができる。
【００４７】
位置合わせ部４０は、例えば特開２００１−２１８１１０号公報に記載された、２つの画像の一方を非線形に歪曲変形（ワーピング）させる等の手法を用いて、第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３および第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３の位置合わせを行う。ここで、本実施形態においては、第１の帯域画像の格子点を基準とした、第２の帯域画像の格子点のずれ量を位置ずれ量Ｃ１〜Ｃ３として算出しているため、第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３を変形することにより、第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３および第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３の位置合わせを行う。
【００４８】
なお、図１においては、帯域画像Ｂａ１，Ｂｂ１の位置合わせを行う第１の位置合わせ部４０Ａ、帯域画像Ｂａ２，Ｂｂ２の位置合わせを行う第２の位置合わせ部４０Ｂ、帯域画像Ｂａ３，Ｂｂ３の位置合わせを行う第３の位置合わせ部４０Ｃを備えるものとしているが、１つの位置合わせ部４０により第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３および第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３の位置合わせを行うようにしてもよい。また、以降の説明において、第１〜第３の位置合わせ部４０Ａ〜４０Ｃを位置合わせ部４０により代表させるものとする。
【００４９】
また、ワーピングの他、画像の平行移動、拡大縮小および回転を同時に行うアフィン変換、または平行移動、拡大縮小および回転のいずれかのみを行うことにより、第１および第２の帯域画像の位置合わせを行うようにしてもよい。とくに、胸部のように心臓等の大きく動く構造物が含まれない部位の放射線画像の場合には、アフィン変換、または平行移動、拡大縮小および回転のいずれかを行うことにより、ワーピングと比較して演算時間を短縮することができる。
【００５０】
再構成部５０は、位置合わせ部４０により変形された第２の帯域画像Ｂｂ１′〜Ｂｂ３′を再構成して、変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を生成する。具体的には、図２に示す解像度変換と逆の処理を行うことにより、第２の帯域画像Ｂｂ１′〜Ｂｂ３′を再構成して、変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を生成する。なお、再構成は、上記図２に示す処理を逆に行えばよい。すなわち、帯域画像Ｂｂ３′に拡大画像Ｓｓｂ３′を加算して縮小画像Ｓｓｂ２を生成し、縮小画像Ｓｓｂ２を拡大して拡大画像Ｓｓｂ２″を生成する。次いで、帯域画像Ｂｂ２′に拡大画像Ｓｓｂ２″を加算して縮小画像Ｓｓｂ１を生成し、縮小画像Ｓｓｂ１を拡大して拡大画像Ｓｓｂ１″を生成する。次いで、帯域画像Ｂｂ１′に拡大画像Ｓｓｂ１″を加算して変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を生成する。なお、ウェーブレット変換により第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂを得た場合は逆ウェーブレット変換が用いられるのはいうまでもない。
【００５１】
サブトラクション処理部６０は、第１の放射線画像Ｓａと変形された第２の放射線画像Ｓｂ′とを用いてサブトラクション処理を行い、骨を除去した被写体の軟部を表す軟部画像ＳＰと被写体の骨部を表す骨部画像ＢＰとを生成する。一般的に、サブトラクション画像Ｐｓｕｂは、第１の重み係数Ｋａを積算した第１の放射線画像Ｓａ（高エネルギー画像）と、第２の重み係数Ｋｂを積算した変形された第２の放射線画像Ｓｂ′（低エネルギー画像）との相対応する画素同志の差分により、下記の式（２）により表される。なお、Ｋｃは所定のオフセット値である。
【００５２】
Ｐｓｕｂ＝Ｋａ・Ｓａ−Ｋｂ・Ｓｂ′＋Ｋｃ      （２）
そして、サブトラクション処理部６０は、式（２）の演算を行うことにより、軟部画像ＳＰをサブトラクション画像Ｐｓｕｂとして生成する。その後、サブトラクション処理部３２は第１の放射線画像Ｓａから軟部画像ＳＰを減算することにより骨部画像ＢＰを生成する（ＢＰ＝ＨＰ−ＳＰ）。
【００５３】
次いで、第１の実施形態において行われる処理について説明する。図４は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず画像取得部１０が第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂを取得し（画像取得、ステップＳＴ１）、解像度変換部２０が、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂを周波数帯域が異なる複数の帯域画像に解像度変換し、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂのそれぞれについて、帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３，Ｂｂ１〜Ｂｂ３を生成する（ステップＳＴ２）。続いて、位置ずれ量取得部３０が、第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３および第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３間の位置ずれ量Ｃ１〜Ｃ３を取得し（ステップＳＴ３）、位置合わせ部４０が、位置ずれ量Ｃ１〜Ｃ３に基づいて、第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３を変形して、第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３と第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３との位置合わせを行い（ステップＳＴ４）、再構成部５０が変形された第２の帯域画像Ｂｂ１′〜Ｂｂ３′を再構成して、変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を生成する（ステップＳＴ５）。
【００５４】
そして、サブトラクション処理部６０が、第１の放射線画像Ｓａと変形された第２の放射線画像Ｓｂ′とを用いてサブトラクション処理を行い、骨を除去した被写体の軟部を表す軟部画像ＳＰと被写体の骨部を表す骨部画像ＢＰとを生成し（ステップＳＴ６）、処理を終了する。
【００５５】
このように、第１の実施形態においては、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂのそれぞれについての、周波数帯域が異なる構造物を表す複数の第１の帯域画像および第２の帯域画像を生成し、第１および第２の帯域画像の位置ずれ量を取得し、位置ずれ量に基づいて第２の帯域画像を変形して第１および第２の帯域画像の位置合わせを行い、変形された第２の帯域画像を再構成して変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を生成するようにしたものである。ここで、周波数帯域が異なる複数の構造物が第１および第２の放射線画像に含まれており、複数の構造物が３次元的にそれぞれ異なる動きをしている場合、各周波数帯域の位置ずれ量は、各周波数帯域の構造物の位置ずれ量となる。したがって、位置ずれ量を用いて各周波数帯域の帯域画像の位置合わせを行うことにより、各周波数帯域の構造物毎に位置合わせを行うことができ、その結果、各周波数帯域の構造物の位置合わせを精度よく行うことができる。したがって、第１の放射線画像Ｓａおよび変形された第２の放射線画像Ｓｂを用いてのエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、アーチファクトのない高画質の軟部画像ＳＰおよび骨部画像ＢＰを生成することができる。
【００５６】
とくに、人体の胸部の放射線画像の場合、心臓は比較的低周波帯域の構造物であり、肺血管は比較的高周波帯域の構造物である。第１の実施形態によれば、周波数帯域が異なる帯域画像間で位置合わせが行われるため、心臓および肺血管はそれぞれ別個に位置合わせが行われることとなる。したがって、変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を用いることにより、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂに含まれる心臓および肺血管がそれぞれ異なる動きをしていても、心臓および肺血管の双方においてアーチファクトのない軟部画像ＳＰおよび骨部画像ＢＰを生成することができる。
【００５７】
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は本発明の第２の実施形態による画像位置合わせ装置の構成を示す概略ブロック図である。なお、第２の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付与し、ここでは詳細な説明は省略する。第２の実施形態による位置合わせ装置１Ａは、変形された第２の帯域画像Ｂｂ１′〜Ｂｂ３′および変形前の第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３の、相対応する画素間の差分値を、第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３の変形成分帯域画像Ｄ１〜Ｄ３として算出する変形成分算出部７０と、変形成分帯域画像Ｄ１〜Ｄ３を再構成して変形成分画像Ｄｂを生成する再構成部５２と、第２の放射線画像Ｓｂから変形成分画像Ｄｂを減算して、変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を算出する差分部８０とを備えた点が第１の実施形態と異なる。
【００５８】
なお、図２においては、変形成分帯域画像Ｄ１を算出する変形成分算出部７０Ａ、変形成分帯域画像Ｄ２を算出する変形成分算出部７０Ｂ、変形成分帯域画像Ｄ３を算出する変形成分算出部７０Ｃを備えるものとしているが、１つの変形成分算出部７０により変形成分帯域画像Ｄ１〜Ｄ３を算出するようにしてもよい。また、以降の説明において、第１〜第３の変形成分算出部７０Ａ〜７０Ｃを変形成分算出部７０により代表させるものとする。
【００５９】
次いで、第２の実施形態において行われる処理について説明する。図６は第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、図６のフローチャートにおいて、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１４の処理は、図４のフローチャートにおけるステップＳＴ１〜ステップＳＴ４の処理と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６０】
ステップＳＴ１４に続いて、変形成分算出部７０が、第２の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３と変形された第２の帯域画像Ｂｂ１′〜Ｂｂ３′との相対応する画素間の差分値を算出することにより、変形成分帯域画像Ｄ１〜Ｄ３を生成する（ステップＳＴ１５）。そして、再構成部５２が変形成分帯域画像Ｄ１〜Ｄ３を再構成して変形成分画像Ｄｂを生成する（ステップＳＴ１６）。変形成分画像Ｄｂは、第２の放射線画像Ｓｂに含まれる、第１の放射線画像Ｓａとの変形した成分のみを表す画像となる。
【００６１】
そして、差分部８０が第２の放射線画像Ｓｂから変形成分画像Ｄｂを相対応する画素間において減算することにより、第２の放射線画像Ｓｂから第１の放射線画像Ｓａとの変形成分を除去して、変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を生成する（ステップＳＴ１７）。そして、サブトラクション処理部６０が、第１の放射線画像Ｓａと変形された第２の放射線画像Ｓｂとを用いてサブトラクション処理を行い、骨を除去した被写体の軟部を表す軟部画像ＳＰと被写体の骨部を表す骨部画像ＢＰとを生成し（ステップＳＴ１８）、処理を終了する。
【００６２】
ここで、第２の実施形態により生成される変形成分画像Ｄｂは、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂに含まれる周波数帯域が異なる構造物の位置ずれを表すものとなる。このため、周波数帯域が異なる複数の構造物が第１および第２の放射線画像に含まれており、複数の構造物が３次元的にそれぞれ異なる動きをしていても、第２の放射線画像Ｓｂから変形成分画像Ｄｂを減算することにより、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂを、実質的に対応する周波数帯域の第１の帯域画像および第２の帯域画像毎に位置合わせを行うことができることとなる。したがって、第１および第２の放射線画像に含まれる複数の構造物の周波数帯域が異なっていても、各周波数帯域の構造物の位置合わせを精度よく行うことができ、その結果、第１の放射線画像Ｓａおよび変形された第２の放射線画像Ｓｂを用いてのエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、アーチファクトのない高画質の軟部画像ＳＰおよび骨部画像ＢＰを生成することができる。
【００６３】
次いで、本発明の第３の実施形態について説明する。図７は本発明の第３の実施形態による画像位置合わせ装置の構成を示す概略ブロック図である。なお、第３の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付与し、ここでは詳細な説明は省略する。第３の実施形態による位置合わせ装置１Ｂは、第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３および変形された第２の帯域画像Ｂｂ１′〜Ｂｂ３′を用いてサブトラクション処理を行う帯域画像サブトラクション処理部９０と、帯域画像サブトラクション処理部９０が生成した骨部および軟部の帯域画像を再構成して軟部画像ＳＰおよび骨部画像ＢＰを生成する再構成部５４とを備えた点が第１の実施形態と異なる。
【００６４】
帯域画像サブトラクション処理部９０は、第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３および変形された第２の帯域画像Ｂｂ１′〜Ｂｂ３′を用いて、上記式（２）に示すサブトラクション処理を行い、骨を除去した被写体の軟部についての周波数帯域が異なる複数の軟部帯域画像ＳＰ１〜ＳＰ３を生成する。その後、帯域画像サブトラクション処理部９０は、第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３から軟部帯域画像ＳＰ１〜ＳＰ３をそれぞれ減算することにより、被写体の骨部についての周波数帯域が異なる複数の骨部帯域画像ＢＰ１〜ＢＰ３を生成する。
【００６５】
なお、図７においては、軟部帯域画像ＳＰ１および骨部帯域画像ＢＰ１を算出する帯域画像サブトラクション処理部９０Ａ、軟部帯域画像ＳＰ２および骨部帯域画像ＢＰ２を算出する帯域画像サブトラクション処理部９０Ｂ、並びに軟部帯域画像ＳＰ３および骨部帯域画像ＢＰ３を算出する帯域画像サブトラクション処理部９０Ｃを備えるものとしているが、１つの帯域画像サブトラクション処理部９０により軟部帯域画像ＳＰ１〜ＳＰ３および骨部帯域画像ＢＰ１〜ＢＰ３を算出するようにしてもよい。また、以降の説明において、第１〜第３の帯域画像サブトラクション処理部９０Ａ〜９０Ｃを帯域画像サブトラクション処理部９０により代表させるものとする。
【００６６】
次いで、第３の実施形態において行われる処理について説明する。図８は第３の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、図８のフローチャートにおいて、ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２４の処理は、図４のフローチャートにおけるステップＳＴ１〜ステップＳＴ４の処理と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６７】
ステップＳＴ２４に続いて、帯域画像サブトラクション処理部９０が、第１の帯域画像Ｂａ１〜Ｂａ３と変形された第２の帯域画像Ｂｂ１′〜Ｂｂ３′とを用いてサブトラクション処理を行い、軟部帯域画像ＳＰ１〜ＳＰ３および骨部帯域画像ＢＰ１〜ＢＰ３を生成する（ステップＳＴ２５）。そして、再構成部５４が軟部帯域画像ＳＰ１〜ＳＰ３および骨部帯域画像ＢＰ１〜ＢＰ３を再構成して軟部画像ＳＰおよび骨部画像ＢＰを生成し（ステップＳＴ２６）、処理を終了する。
【００６８】
ここで、変形前の帯域画像Ｂｂ１〜Ｂｂ３と変形後の帯域画像Ｂｂ１′〜Ｂｂ３′とを用いてサブトラクション処理を行うことにより得られる軟部帯域画像ＳＰ１〜ＳＰ３および骨部帯域画像ＢＰ１〜ＢＰ３は、それぞれの周波数帯域の構造物の位置ずれが除去された軟部画像および骨部画像の周波数成分を表すものとなっている。このため、第３の実施形態のように、軟部帯域画像ＳＰ１〜ＳＰ３および骨部帯域画像ＢＰ１〜ＢＰ３から、軟部画像ＳＰおよび骨部画像ＢＰを再構成することにより、アーチファクトのない軟部画像ＳＰおよび骨部画像ＢＰを生成することができる。
【００６９】
次いで、本発明の第４の実施形態について説明する。図９は本発明の第４の実施形態による位置合わせ装置の構成を示す概略ブロック図である。図９に示すように、第４の実施形態による位置合わせ装置１００は、画像取得部１１０、構造分解部１２０、位置ずれ量取得部１３０、位置合わせ部１４０、加算合成部１５０およびサブトラクション処理部１６０を備える。なお、第４の実施形態においては、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂは、経時サブトラクション処理を行うための、撮影時期が異なる２つの時系列的な放射線画像を用いるものとする。
【００７０】
画像取得部１１０は、第１から第３の実施形態における画像取得部１０と同一の処理を行う。
【００７１】
構造分解部１２０は、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂのそれぞれを、含まれる解剖学的特徴が互いに異なる構造物を表す構造物画像に分解する。なお、第４の実施形態においては、骨部および軟部を表す骨部画像および軟部画像に分解するものとする。骨部画像および軟部画像への分解は、例えば米国特許公開２００５／０１００２０８号に記載された手法を用いる。この手法は、骨部および軟部を含む放射線画像から、骨部を抽出した骨部画像を生成するように学習がなされたニューラルネットワークを用いて、放射線画像から骨部画像を生成する手法である。そして、構造分解部１２０は、米国特許公開２００５／０１００２０８号に記載された手法を用いて、第１の放射線画像Ｓａから第１の骨部画像ＳａＢを生成し、第１の放射線画像Ｓａから第１の骨部画像ＳａＢを減算して第１の軟部画像ＳａＳを生成する。また、第２の放射線画像から第２の骨部画像ＳｂＢを生成し、第２の放射線画像Ｓｂから第２の骨部画像ＳａＢを減算して第２の軟部画像ＳｂＳを生成する。
【００７２】
なお、図９においては、第１の放射線画像Ｓａを構造分解する第１の構造分解部１２０Ａおよび第２の放射線画像Ｓｂを構造分解する第２の構造分解部１２０Ｂを備えるものとしているが、１つの構造分解部１２０により第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂの構造分解を行うようにしてもよい。また、以降の説明において、第１および第２の構造分解部１２０Ａ，１２０Ｂを構造分解部１２０により代表させるものとする。
【００７３】
位置ずれ量取得部１３０は、第１の骨部画像ＳａＢと第２の骨部画像ＳｂＢ、および第１の軟部画像ＳａＳと第２の軟部画像ＳｂＳとの互いに対応する位置の位置ずれ量Ｃ１１，Ｃ１２を取得する。なお、位置ずれ量取得部１３０が行う処理は、第１から第３の実施形態における位置ずれ量取得部３０と同一の処理であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７４】
なお、図９においては、第１の骨部画像ＳａＢと第２の骨部画像ＳｂＢとの位置ずれ量Ｃ１１を取得する第１の位置ずれ量取得部１３０Ａ、第１の軟部画像ＳａＳと第２の軟部画像ＳｂＳとの位置ずれ量Ｃ１２を取得する第２の位置ずれ量取得部１３０Ｂを備えるものとしているが、１つの位置ずれ量取得部１３０により第１の骨部画像ＳａＢと第２の骨部画像ＳｂＢとの位置ずれ量、および第１の軟部画像ＳａＳと第２の軟部画像ＳｂＳとの位置ずれ量を取得するようにしてもよい。また、以降の説明において、第１および第２の位置ずれ量取得部１３０Ａ，１３０Ｂを位置ずれ量取得部１３０により代表させるものとする。
【００７５】
位置合わせ部１４０は、位置ずれ量Ｃ１１，Ｃ１２に基づいて、第２の骨部画像ＳｂＢおよび第２の軟部画像ＳｂＳを変形して、第１の骨部画像ＳａＢと第２の骨部画像ＳｂＢ、および第１の軟部画像ＳａＳと第２の軟部画像ＳｂＳとの位置合わせを行い、変形された第２の骨部画像ＳｂＢ′および第２の軟部画像ＳｂＳ′を生成する。なお、位置合わせ部１４０が行う処理は、第１から第３の実施形態における位置合わせ部４０と同一の処理であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７６】
なお、図９においては、第１の骨部画像ＳａＢと第２の骨部画像ＳｂＢとの位置合わせを行う第１の位置合わせ部１４０Ａ、第１の軟部画像ＳａＳと第２の軟部画像ＳｂＳとの位置合わせを行う第２の位置合わせ部１４０Ｂを備えるものとしているが、１つの位置合わせ部１４０により第１の骨部画像ＳａＢと第２の骨部画像ＳｂＢとの位置合わせ、第１の軟部画像ＳａＳと第２の軟部画像ＳｂＳとの位置合わせを行うようにしてもよい。また、以降の説明において、第１および第２の位置合わせ部１４０Ａ，１４０Ｂを位置合わせ部１４０により代表させるものとする。
【００７７】
加算合成部１５０は、変形された第２の骨部画像ＳｂＢ′と変形された第２の軟部画像ＳｂＳ′とを、相対応する画素間において加算することにより、変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を生成する。
【００７８】
サブトラクション処理部１６０は、第１の放射線画像Ｓａと変形された第２の放射線画像Ｓｂ′とを用いてサブトラクション処理を行い、サブトラクション画像を生成する。なお、第４の実施形態は、第１から第３の実施形態とは異なり、生成されるサブトラクション画像は、第１の放射線画像Ｓａと第２の放射線画像Ｓｂ′との単純な相違を表す経時サブトラクション画像ＳＴとなる。
【００７９】
次いで、第４の実施形態において行われる処理について説明する。図１０は第４の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず画像取得部１０が第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂを取得し（画像取得、ステップＳＴ３１）、構造分解部１２０が、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂのそれぞれを、解剖学的特徴が互いに異なる構造物を表す構造物画像に分解し、第１の骨部画像ＳａＢおよび第１の軟部画像ＳａＳ、並びに第２の骨部画像ＳｂＢおよび第２の軟部画像ＳｂＳを生成する（ステップＳＴ３２）。続いて、位置ずれ量取得部１３０が、第１の骨部画像ＳａＢおよび第２の骨部画像ＳｂＢ間、並びに第１の軟部画像ＳａＳおよび第２の軟部画像ＳｂＳ間の位置ずれ量Ｃ１１，Ｃ１２を取得する（ステップＳＴ３３）。そして、位置合わせ部１４０が、位置ずれ量Ｃ１１，Ｃ１２に基づいて、第２の骨部画像ＳｂＢおよび第２の軟部画像ＳｂＳを変形して、第１の骨部画像ＳａＢと第２の骨部画像ＳｂＢ、および第１の軟部画像ＳａＳと第２の軟部画像ＳｂＳとの位置合わせを行い、変形された第２の骨部画像ＳｂＢ′および第２の軟部画像ＳｂＳ′を生成する（ステップＳＴ３４）。
【００８０】
さらに、加算合成部１５０が、変形された第２の帯域画像ＳｂＢ′および第２の軟部画像ＳｂＳ′を加算合成して、変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を生成する（ステップＳＴ３５）。そして、サブトラクション処理部１６０が、第１の放射線画像Ｓａと変形された第２の放射線画像Ｓｂ′とを用いてサブトラクション処理を行い、第１の放射線画像Ｓａと第２の放射線画像Ｓｂ′との相違を表すサブトラクション画像ＳＴを生成し（ステップＳＴ３６）、処理を終了する。
【００８１】
このように、第４の実施形態においては、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂを、そのそれぞれに含まれる解剖学的特徴が互いに異なる構造物を表す複数の画像に分解し、対応する構造物を表す画像毎に位置合わせを行い、位置合わせ後の画像を再構成して変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を生成するようにしたものである。このため、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂに含まれる異なる複数の構造物が３次元的に異なる動きをしていても、構造物毎に位置合わせを行うことができる。したがって、第１の放射線画像Ｓａおよび変形された第２の放射線画像Ｓｂを用いてのエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、アーチファクトのない高画質のサブトラクション画像ＳＴを生成することができる。
【００８２】
なお、上記第１から第４の実施形態においては、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂを用いたサブトラクション処理を行って、骨部画像ＢＰ、軟部画像ＳＰあるいは経時サブトラクション画像ＳＴを取得しているが、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂを加算して、ノイズが低減された画像を取得する場合の位置合わせにも、本発明を適用できることはもちろんである。
【００８３】
また、上記第１から第４の実施形態においては、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂの位置合わせを行っているが、異なるモダリティにより取得した２つの画像の位置合わせを行う場合にも本発明を適用することが可能である。具体的には、医療画像の分野においては、Ｘ線撮影装置の他、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、超音波（ＵＳ）診断装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、およびＳＰＥＴ（Single-Photon Emission Tomography）装置等の様々な技術を用いたモダリティが利用されていることから、これらのモダリティにより取得した２枚の画像の位置合わせを行うことが可能である。例えば、Ｘ線ＣＴ装置により取得したＣＴ画像とＭＲＩ装置により取得したＭＲＩ画像、あるいはＣＴ画像とＰＥＴ装置により取得したＰＥＴ画像との位置合わせを行うことができる。また、Ｘ線ＣＴ装置により造影剤を用いた撮影を行うこと場合があるが、造影剤の使用により変化する様子を撮影して複数のＣＴ画像を取得し、これらのＣＴ画像の位置合わせを行う場合にも本発明を適用することができる。
【００８４】
なお、画像の各画素の画素値はモダリティ毎に固有の値を有するため、位置ずれ量を取得する際に、上記実施形態のように正規化相互相関値を用いたのでは、異なるモダリティにより取得した画像の位置ずれ量を精度よく算出することができない。このため、異なるモダリティにより取得した画像の位置合わせは、例えば「渡部浩司, “マルチモダリティの画像位置合わせと重ね合わせ,” 日本放射線技術学会雑誌, 第59巻, 第1号, pp.60-65, 2003.」（非特許文献２）に記載された、正規化相互情報量を類似度として用いて位置ずれ量を算出する手法を用いる。
【００８５】
正規化総合情報量は、例えば特開２００５−５２１５０２号公報および特開２００９−１９５４７１号公報に記載された手法を用いて算出できる。相互情報量とは、信号Ｙが持っている信号Ｘに関する情報の量を定量化した尺度であり、正規化相互情報量ＮＭＩ（Ｘ,Ｙ）は、信号Ｘのエントロピーｈ（Ｘ）と信号Ｙのエントロピーｈ（Ｙ）と信号ＸとＹの２次元ヒストグラム（同時ヒストグラム、結合ヒストグラム、連合輝度ヒストグラム）Ｈｉｓｔ（ｘ,ｙ）を算出して、これらを用いて下記の式（３）により算出できる。信号Ｘのエントロピーｈ（Ｘ）は、信号Ｘの値（画素値）ｘの確率密度関数p（ｘ）を用いて算出され、信号Ｙについても同様に信号Ｙのエントロピーｈ（Ｙ）が算出される。
【数２】
0005612371.tif 000003
【００８６】
信号ＸとＹが完全に独立である場合は、ｈ（Ｘ,Ｙ）＝ｈ（Ｘ）＋ｈ（Ｙ）となり、独立でない場合は、ｈ（Ｘ,Ｙ）＜ｈ（Ｘ）＋ｈ（Ｙ）となる。ｈ（Ｘ,Ｙ）のとりうる最小の値はｈ（Ｘ）あるいはｈ（Ｙ）なので、正規化相互情報量ＮＭＩ（Ｘ,Ｙ）のとりうる範囲は１〜２である。本実施形態においては、正規化相互情報量のとりうる範囲を０〜１とするために、ＮＭ１（Ｘ，Ｙ）−１を最終的な正規化相互情報量として算出する。これにより、信号ＸとＹが完全に独立な場合にＮＭＩ（Ｘ,Ｙ）＝０となり、重複する情報量が増加するほど大きくなり、信号ＸとＹが完全に等しい場合、すなわち、モダリティが異なる第１および第２の画像の対応するＲＯＩが完全に一致する場合にＮＭＩ（Ｘ,Ｙ）＝１となる。
【００８７】
以上のようにして算出された類似度は、第１および第２の画像の位置ずれが大きいほど０に近い値となり、位置ずれが小さいほど１に近い値となる。したがって、位置ずれ量取得部３０，１３０は、第１の画像および第２の画像のそれぞれに対して、対応する格子点上に所定サイズのＲＯＩを設定し、一方のＲＯＩ（例えば第１の画像のＲＯＩ）を第２の画像の対応するＲＯＩを基準とした所定範囲でずらしつつ、ＲＯＩ間の類似度を算出する。そして、類似度が最も高くなったときのＲＯＩ間のずれ量、すなわち第１の画像の格子点を基準とした、第２の画像の格子点のずれ量を、位置ずれ量として算出する。
【００８８】
このようにして算出された位置ずれ量を用いることにより、異なるモダリティにより取得した画像を用いた上記第１から第４の実施形態による位置合わせを、精度よく行うことができる。
【００８９】
また、上記第１から第４の実施形態、とくに第３の実施形態においては、再構成部５４における再構成は、低周波数帯域の骨部帯域画像ＢＰ３および軟部帯域画像ＳＰ３から、高周波の骨部帯域画像ＢＰ１および軟部帯域画像ＳＰ３に向けて順次行われるが、すべての帯域画像が再構成されて骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＳＰが生成されるまでは、演算に長時間を要する。その結果、骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＳＰを表示するようにした場合、指示を行ったユーザは、骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＳＰが表示されるまで、長時間待つ必要がある。
【００９０】
このため、とくに第３の実施形態においては、図１１に示すようにまず、最低の周波数帯域の骨部帯域画像ＢＰ３および軟部帯域画像ＳＰ３のみを用いて再構成された骨部画像ＢＰ３′および軟部画像ＳＰ３′を、サブトラクション処理部６０に接続された、液晶ディスプレイ等の表示部２００表示し、次いで骨部帯域画像ＢＰ３および軟部帯域画像ＳＰ３、並びに次の周波数帯域の骨部帯域画像ＢＰ２および軟部帯域画像ＳＰ２を用いて再構成された骨部画像ＢＰ２′および軟部画像ＳＰ２′を表示し、最後にすべての周波数帯域の骨部帯域画像ＢＰ１〜ＢＰ３および軟部帯域画像ＳＰ１〜ＳＰ３を用いて再構成された骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＳＰを表示するようにしてもよい。
【００９１】
これにより、解像度は低いものの、最終的な骨部画像ＢＰおよび軟部画像ＳＰが表示されるまで、ある程度の画質の骨部画像および軟部画像が表示されることとなるため、画像が表示されるまでユーザの待ち時間を低減できる。
【００９２】
なお、第３の実施形態のみならず、第１の実施形態における変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を表示する場合、第２の実施形態における変形成分画像Ｄｂを表示する場合にも、再構成の各段階において生成される周波数帯域の画像を順次表示するようにしてもよいことはもちろんである。
【００９３】
また、上記第１から第４の実施形態においては、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂの大まかな位置合わせを行い、位置合わせ後の第１および第２の放射線画像Ｓａ，ｓｂを用いて、上記第１から第４の位置合わせを行うようにしてよい。以下、これを第５の実施形態として説明する。図１２は本発明の第５の実施形態による位置合わせ装置の構成を示す概略ブロック図である。図１２に示すように、本発明の第５の実施形態による位置合わせ装置１Ｃは、本発明の第１の実施形態による位置合わせ装置１に、初期位置合わせ部２１０を備えた点が第１の実施形態と異なる。
【００９４】
初期位置合わせ部２１０は、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂの位置ずれ量を取得し、例えばアフィン変換、または平行移動、拡大縮小および回転のいずれかによる比較的演算量が少ない変換により第２の放射線画像Ｓｂを変形して、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂの位置合わせを行うものであり、第１の実施形態が行う、解像度変換により取得された帯域画像の位置合わせを行うものとは異なる。そして、第５の実施形態においては、位置合わせがなされた第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂを用いて、上記解像度変換部２０、位置ずれ量取得部３０、位置合わせ部４０および再構成部５０により、変形された第２の放射線画像Ｓｂ′を取得するものである。
【００９５】
このように、第１および第２の放射線画像Ｓａ，Ｓｂの初期位置合わせを行うことにより、位置ずれ量取得部３０および位置合わせ部４０における位置合わせを行いやすくなるため、位置合わせの処理を高速に行うことができる。
【００９６】
なお、上記第５の実施形態は第１の実施形態による位置合わせ装置に初期位置合わせ部２１０を設けているが、第２から第４の実施形態による位置合わせ装置に初期位置合わせ部２１０を設けるようにしてもよい。
【００９７】
また、上記第１から第３の実施形態においては、再構成部５０，５２，５４において再構成を行うに際し、位置ずれが小さい画素位置ほど大きい重みとなるように画素値を重み付けてして再構成を行うようにすればよい。具体的には、再構成時に帯域画像同志を加算する際に、位置ずれ量が小さい画素位置ほど大きい重みとなるように画素値を重み付けすればよい。
【００９８】
また、上記実施形態においては、本発明による画像位置合わせ装置を撮影コンソールに搭載しているが、撮影システムにネットワークを介して接続された画像処理ワークステーションや、画像保管通信システム（PACS：Picture Archiving and Communication System）等に転送された画像データに対しての位置合わせ処理にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１０，１１０    画像取得部
２０    解像度変換部
３０，１３０    位置ずれ量取得部
４０，１４０    位置合わせ部
５０，５２，５４    再構成部
６０，１６０    サブトラクション処理部
７０    変形成分算出部
８０    差分部
９０    帯域画像サブトラクション処理部
１２０    構造分解部
１５０    加算合成部
２１０    初期位置合わせ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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