(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
造影剤が流入している血管領域を撮影して得られる第一のＸ線画像と、前記血管領域を造影剤が流入していないタイミングで撮影して得られる第二のＸ線画像との間で減算処理を行うことでサブトラクション画像を取得する減算手段と、
前記サブトラクション画像の各フレームからエッジを検出する検出手段と、
前記サブトラクション画像の各フレームから検出されたエッジの位置に対応する画素値に基づいて第１の特徴量を取得する第１の特徴量取得手段と、
前記サブトラクション画像の各フレームから背景領域に対応する画素値に基づいて第２の特徴量を取得する第２の特徴量取得手段と、
前記第１の特徴量及び前記第２の特徴量で特定される階調曲線を用いて前記サブトラクション画像の各フレームに対して階調を変換する処理を行う処理手段と、を備えることを特徴とするＸ線画像処理装置。
【請求項２】
前記第１の特徴量取得手段は、前記検出されたエッジに基づいて造影剤流入領域と背景領域との境界を表す領域から第１の特徴量を取得することを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項３】
前記第１の特徴量取得手段は、前記検出手段によるエッジの情報から前記サブトラクション画像において前記第一の特徴量の抽出対象領域を取得していることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記エッジの情報として、サブトラクション画像における画素間の画素値の差から一次微分値を算出し、
前記特徴量取得手段は、該一次微分値に基づいて第１の特徴量を抽出する領域を取得していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項５】
前記第１の特徴量取得手段は、前記検出されたエッジに基づき定められる造影剤流入領域の画素値の絶対値の値に基づき前記一次微分値を算出する画素間の間隔を変更することを特徴とする請求項４に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項６】
前記検出手段は、キャニーエッジ検出手法を用いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項７】
前記検出手段は、複数のエッジ検出オペレータを持ち、造影剤の流入状況に応じて１つを選択することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項８】
前記第１の特徴量取得手段は、前記被写体のＸ線画像の撮影時におけるフレームレートに応じて前記第一の特徴量の取得の方法を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項９】
前記第１の特徴量取得手段は、前記サブトラクション画像において前記検出されたエッジに対応する領域の平均画素値を前記第１の画素値として算出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１０】
前記第２の特徴量取得手段は、前記サブトラクション画像のヒストグラムを作成し、該ヒストグラムに基づいて前記第２の特徴量を算出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１１】
前記第２の特徴量取得手段は、前記第一及び第二のＸ線画像における撮影条件が同じであれば前記第２の特徴量としてゼロを出力するものであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１２】
前記検出手段は、造影剤流入領域のコントラストに応じてエッジの検出方法を変更することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１３】
前記検出手段は、造影剤の注入時からの経過時間に応じてエッジの検出方法を変更することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１４】
前記検出手段は、造影剤の流入状況に応じてエッジの検出方法を変更することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１５】
血管領域の大きさに応じてエッジの検出方法を変更することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１６】
造影剤が流入している血管領域を撮影して得られる第一のＸ線画像と、前記血管領域を造影剤が流入していないタイミングで撮影して得られる第二のＸ線画像との間で減算処理を行うことでサブトラクション画像を取得する減算手段と、
前記サブトラクション画像の各フレームからエッジを検出する検出手段と、
前記サブトラクション画像の各フレームから検出されたエッジの位置に対応する画素値に基づいて第１の特徴量を取得する第１の特徴量取得手段と、
前記サブトラクション画像の各フレームから背景領域に対応する画素値に基づいて第２の特徴量を取得する第２の特徴量取得手段と、
前記第１の特徴量及び前記第２の特徴量で特定される階調曲線を用いて前記サブトラクション画像の各フレームに対して階調を変換する処理を行う処理手段と、
を備えることを特徴とするＸ線画像処理システム。
【請求項１７】
Ｘ線を検出することにより、前記第一および第二のＸ線画像を含むＸ線動画像を得るＸ線センサをさらに有することを特徴とする請求項１６に記載のＸ線画像処理システム。
【請求項１８】
Ｘ線発生装置をさらに有することを特徴とする請求項１６に記載のＸ線画像処理システム。
【請求項１９】
造影剤が流入している血管領域を撮影して得られる第一のＸ線画像と、前記血管領域を造影剤が流入していないタイミングで撮影して得られる第二のＸ線画像との間で減算処理を行うことでサブトラクション画像を取得するステップと、
前記サブトラクション画像の各フレームからエッジを検出するステップと、
前記サブトラクション画像の各フレームから検出されたエッジの位置に対応する画素値に基づいて第１の特徴量を取得するステップと、
前記サブトラクション画像の各フレームから背景領域に対応する画素値に基づいて第２の特徴量を取得すステップと、
前記第１の特徴量及び前記第２の特徴量で特定される階調曲線を用いて前記サブトラクション画像の各フレームに対して階調を変換する処理を行うステップと、を有することを特徴とするＸ線画像処理方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル・サブトラクション・アンギオグラフィーで得られた画像の階調処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のディジタル技術の進歩により、医療の分野でも画像にディジタル処理を施すことが一般的になっている。従来のＸ線診断用のフィルムを用いたＸ線撮影に代わり、Ｘ線画像をディジタル画像として出力する２次元Ｘ線センサの普及も進み、２次元Ｘ線センサが出力するディジタル画像への階調処理等ディジタル画像処理の重要性は高い。
【０００３】
このディジタル画像処理の好適な適用例としては、デジタル・サブトラクション・アンギオグラフィー（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ  Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ、以下略して「ＤＳＡ」と呼ぶ）が挙げられる。ＤＳＡでは造影剤を注入する前と後のＸ線画像をコンピュータで解析して、造影剤を入れた血管の画像のみを再構成する。この方法は、従来の特別な処置が不要で、単に静脈から造影剤を注入するだけで、全身の血管の鮮明な画像が得られることから、外来でも行うことができ臨床現場での重要性が増している。  ＤＳＡで得られた画像であるＤＳＡ像は、被写体への造影剤流入の前後で画像を取得し、造影剤流入後の画像（以下「ライブ像」と呼ぶ）から造影剤流入前の画像（以下「マスク像」と呼ぶ）を減算して得られる画像である。ライブ像からマスク像の減算処理は、診断上の関心領域である血管領域を造影剤流入による画像間の変化領域として保持し、それ以外の不要な領域を背景領域として取り除き、均一な領域として表現するため、生成されるＤＳＡ像は診断上有用な画像である。
【０００４】
ところで、このＤＳＡ像における画素値分布は、元のライブ像及びマスク像とは大きく異なる。具体的には画像全体の画素値範囲に対して非常に狭い範囲に画像情報が集中し、一方で、それ以外の広範な画素値範囲において情報量の少ないノイズ等が分散している。このため、例えばコントラストを強調するために通常のＸ線像に適用されるような階調処理をＤＳＡ像に適用した場合、情報量の少ないノイズ等の領域に広く階調が割り当てられ、診断上有用な領域には十分な階調が割り当てられず、適切なコントラストが得られない。従って、ＤＳＡ像に適用する階調処理は、通常のＸ線画像に適用するものとは異なる、ＤＳＡ像の画素値分布を考慮したものである必要がある。
【０００５】
従来、Ｘ線透視撮影装置では、操作者がモニタを確認しながら操作パネルから階調幅（Ｗｉｎｄｏｗ  Ｗｉｄｔｈ）及び階調レベル（Ｗｉｎｄｏｗ  Ｌｅｖｅｌ）を調整するウィンドウ処理等による階調処理がなされてきた。しかし、このような操作者の手動操作によるウィンドウ処理は、一般的に操作が煩雑であり、素早く適切な調整を行うことが一般的に困難な上、操作者による処理結果のばらつきが生じる。この問題を解決するために、ライブ像からマスク像を減算したサブトラクション画像を解析して特徴量を求め、この特徴量に基づく階調処理を適用する手法も広く行われている。
【０００６】
例えば特許文献１では、サブトラクション画像をヒストグラム解析して得られる最大階調値及びピーク値またはボトム値に基づく画像強調特性情報を求め、ウィンドウ処理に適用している。また、特許文献２では、ヒストグラム解析によりピーク値を取得し、このピーク値を所定の基準値に一致させることでサブトラクション画像のベース画素値を補正する処理を行っている。
【０００７】
これらの手法は、サブトラクション画像を解析して階調処理の特徴量を求めるため、ＤＳＡ像特有の画素値分布に適した階調処理を行うことができ、特に画像全体の階調を診断に適した一定範囲に自動で収める効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０１−０１７６３１号公報
【特許文献２】特開昭６１−５８６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＤＳＡ像は、画像の広範な領域が均一の画素値を持つ背景領域であり、この背景領域の画素値をどの画素値範囲内に収めるかにより画像全体の印象が変わってくる。また、ＤＳＡ像の診断上の利用目的は造影された血管領域の観察にあるため、この造影領域の視認性を向上することが望まれる。
【００１０】
しかし、従来、一般に用いられているヒストグラム解析に基づく手法では、画像全体の階調を診断に適した一定の範囲に収めた安定な画像は得られるが、診断上特に重要な造影領域の視認性を高める思想はない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで本発明の実施形態に係るＸ線画像処理装置は、造影剤が流入している血管領域を撮影して得られる第一のＸ線画像と、前記血管領域を造影剤が流入していないタイミングで撮影して得られる第二のＸ線画像との間で減算処理を行うことでサブトラクション画像を取得する減算手段と、前記サブトラクション画像のエッジを検出する検出手段と、前記サブトラクション画像の前記検出されたエッジの位置に対応する画素値に基づいて第１の特徴量を取得する第１の特徴量取得手段と、前記サブトラクション画像の背景領域に対応する画素値に基づいて第２の特徴量を取得する第２の特徴量取得手段と、前記第１の特徴量の近傍の画素値範囲に対するコントラストを前記第２の特徴量の近傍の画素値範囲に対するコントラストよりも強調するように前記サブトラクション画像の階調を変換する処理を行う処理手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＤＳＡ像に適した階調処理を自動的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態にかかるＸ線画像処理装置の構成を説明する図である。
【図２】階調処理部の詳細な構成を説明する図である。
【図３】階調処理部の処理の流れを説明する図である。
【図４】第１の特徴量抽出部の詳細な構成を説明する図である。
【図５】第１の特徴量抽出処理部の処理の流れを説明する図である。
【図６】エッジ検出処理の流れを説明する図である。
【図７】本発明を実現可能なコンピュータシステムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例にかかるＸ線画像処理装置を図１の参照により説明する。Ｘ線画像処理装置１００は、毎秒３〜３０パルスのＸ線パルスを発生することが可能なＸ線発生部１０１と、被写体１０２を透過したＸ線１０３を受けてＸ線パルスに同期した動画像を撮像する２次元Ｘ線センサ１０４を有する。２次元Ｘ線センサ１０４は、Ｘ線照射された被写体１０２の動画像を撮像する撮像手段として機能する。
【００１６】
Ｘ線画像処理装置１００は、前処理部１０５が出力する造影剤流入後のＸ線画像（以下、ライブ像）から、画像記憶部１０６が記憶するマスク像を減算し、サブトラクション画像として出力する画像間減算処理部１０７を有する。Ｘ線画像処理装置１００は、画像間減算処理部１０７が出力するサブトラクション画像の各フレームに対し、階調処理を行う階調処理部１０８と、階調処理した画像をＤＳＡ像として表示する画像表示部１０９を有する。
【００１７】
階調処理部１０８の構成は、本実施の形態で最も特徴的な構成であり、図２に示すブロック図でさらに詳しく説明する。
【００１８】
階調処理部１０８は、サブトラクション画像の各フレームから第１の特徴量を抽出する第１の特徴量抽出部２０１と、第２の特徴量を抽出する第２の特徴量抽出部２０２を有する。また、階調処理部１０８は、第１の特徴量及び第２の特徴量から階調曲線を作成する階調曲線作成部２０３と、作成した階調曲線を用いてサブトラクション画像の各フレームに対して階調変換処理を施す階調変換処理部２０４を有する。
【００１９】
以上の構成を持つ階調処理部１０８の動作をさらに図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２０】
ステップＳ３０１において、階調処理部１０８は、画像間減算処理部１０７が出力するサブトラクション画像を第１の特徴量抽出部２０１に入力し、第１の特徴量を出力する。
【００２１】
ステップＳ３０２において、階調処理部１０８は、画像間減算処理部１０７が出力するサブトラクション画像を第２の特徴量抽出部２０２に入力し、第２の特徴量を出力する。
【００２２】
ステップＳ３０３において、階調処理部１０８は、第１の特徴量抽出部２０１が出力する第１の特徴量及び第２の特徴量抽出部２０２が出力する第２の特徴量とを階調曲線作成部２０３に入力し、階調曲線を出力する。
【００２３】
ステップＳ３０４において、階調処理部１０８は、画像間減算処理部１０７が出力するサブトラクション画像及び階調曲線作成部２０３が出力する階調曲線を階調変換処理部２０４に入力し、階調処理がなされた表示用ＤＳＡ像を出力し、処理を終了する。
【００２４】
第１の特徴量抽出部２０１は第１の特徴量を算出するために領域を抽出する。この領域は、サブトラクション画像への階調処理にてコントラスト強調をかけるべき領域であり、造影剤流入領域に基づいて得られる。特に、サブトラクション画像の中でコントラスト変化の大きな領域を抽出することが有効となる。これは、造影剤流入領域中のコントラスト変化の大きな領域の視認性が向上すれば、診断に有効となるためである。また、コントラスト変化の大きな領域は、造影剤流入領域と背景領域との境界から造影剤流入領域の所定の範囲に属する可能性が高いのでこの領域を抽出する。そして、第１の特徴量抽出部２０１は、抽出した領域における画素群の代表画素値である第１の特徴量を算出する。
【００２５】
この第１の特徴量を抽出する手法には、様々な手法が適用できる。図４は、サブトラクション画像を入力として第１の特徴量を出力する、画像縮小処理部４０１、エッジ検出部４０２、代表画素値算出部４０３より構成される第１の特徴量抽出部２０１の一例を示すブロック図である。この構成における特徴量抽出部２０１の動作を図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
ステップＳ５０１において、第１の特徴量抽出部２０１は、画像間演算処理部１０７が出力するサブトラクション画像ＩＳを画像縮小処理部４０１に入力し、縮小画像ＩＲを出力する。縮小画像ＩＲは、例えば入力であるサブトラクション画像ＩＳを所定サイズのブロックに分割し、ブロック毎の平均値を１画素の値とした画像である。以降の処理では、この縮小画像ＩＲを処理対象として用い、処理速度の向上及びサブトラクション画像ＩＳに存在するノイズの影響の低減を図る。
【００２７】
ステップＳ５０２において、第１の特徴量抽出部２０１は、縮小画像ＩＲをエッジ検出部４０２に入力し、エッジ画像ＩＥを生成する。エッジ画像ＩＥは、造影剤流入領域と背景領域との境界に属する画素を１、それ以外を０で表した２値画像であり、例えば後述するキャニーエッジ検出手法を用いて生成する。
【００２８】
ステップＳ５０３において、第１の特徴量抽出部２０１は、縮小画像ＩＲ及びエッジ画像ＩＥを代表画素値算出部４０３に入力し、代表画素値を出力する。代表画素値は、例えばエッジ画像ＩＥの画素値が１である画素から所定範囲にある画素に対応する縮小画像ＩＲ上の画素群に関して予め得られた画素値以上の画素群の平均値である。
【００２９】
この場合、造影剤流入領域と背景領域との境界から所定範囲内の領域を、造影剤流入領域から抽出し、その平均値を得ることができる。所定の画素値はサブトラクション画像の背景画像の値から定まる。撮影条件が同じであればサブトラクション画像の背景画像の値はほぼ０となる。所定範囲をコントラストの変化に応じて変更することで、コントラストの変化の度合に合わせた領域を抽出できる。
【００３０】
代表画素値は、例えばエッジ画像ＩＥの画素値が１である画素に対応する縮小画像ＩＲ上の画素群に関して画素値ヒストグラムを生成した場合の、ヒストグラムピークに相当する画素値である。あるいは、エッジ画像ＩＥの画素値が１である画素に対応する縮小画像ＩＲ上の画素群から平均画素値を用いても良い。第１の特徴量抽出部２０１は、この代表値を第１の特徴量として出力し、処理を終了する。この場合には、造影剤流入領域と背景領域との境界から代表値を算出できるので、コントラスト変化の大きな領域に対応できる。造影剤流入領域と背景領域との境界領域がコントラストの変化が大きくなる傾向にあるためである。
【００３１】
次に、エッジ検出部４０２が実行するエッジ検出処理の一例として、キャニーエッジ検出手法を図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３２】
ステップＳ６０１において、エッジ検出部４０２は、入力される縮小画像ＩＲにガウシアンフィルタによるノイズ低減処理を行い、ノイズ低減画像ＩＮを生成する。
【００３３】
ステップＳ６０２において、エッジ検出部４０２は、ノイズ低減画像ＩＮに例えばＲｏｂｅｒｔｓ，Ｐｒｅｗｉｔｔ，Ｓｏｂｅｌオペレータ等のエッジ検出オペレータを用いた一次微分処理を水平方向と垂直方向それぞれに行い、水平方向微分画像Ｇｘと垂直方向微分画像Ｇｙを生成する。水平方向微分画像Ｇｘと垂直方向微分画像Ｇｙは、各画素の値がそれぞれ水平方向、垂直方向に関する勾配の強度と方向の情報を持つ画像である。
【００３４】
一次微分値は、画素間の画素値の差から算出される。また造影剤流入領域のコントラストは造影剤の流入初期、中期、終期で変化する。これに対応するため、造影剤の注入時からの経過時間に応じて一次微分値を算出する画素間隔を変えるようにすることも好ましい。初期、終期ではコントラストが下がるので画素値間隔を広げる。
【００３５】
また、血管の太さや硬さにより造影剤流入領域のコントラストも変化する。従って被写体の属性に応じて一次微分値を算出する画素間隔を変えるようにすることも好ましい。
【００３６】
また、一次微分値を算出する画素間隔を自動的に変更するために、造影剤流入領域の画素の絶対値の加算値を求めるようにすることもできる。加算値の大きさと造影剤流入領域のコントラストは相関が高く、加算値が高いほどコントラストが高くなるので一次微分値を算出する画素間隔を短くする。
【００３７】
ステップＳ６０３において、エッジ検出部４０２は、水平方向微分画像Ｇｘと垂直方向微分画像Ｇｙから次式により勾配強度画像Ｇと勾配方向画像θを算出する。
【００３８】
【数１】
0005610761.tif 000002
【００３９】
【数２】
0005610761.tif 000003
【００４０】
勾配強度画像Ｇは、各画素の値が勾配の強度を表す画像である。また、勾配方向画像θは、各画素の値が、例えばノイズ低減画像ＩＮにおいて水平方向に画素値が大きくなる画素を０、垂直方向に画素値が大きくなる画素をπ／２として−π／２以上π／２未満の値で勾配の方向を表す画像である。
【００４１】
ステップＳ６０４において、エッジ検出部４０２は、勾配強度画像Ｇと勾配方向画像θに基づく非極大点抑制処理を行い、エッジ候補画像Ｅを出力する。エッジ候補画像Ｅは、ノイズ低減画像の局所的な極大エッジ画素を１、それ以外の画素を０で表した２値画像である。非極大点抑制処理では、注目画素（ｘ，ｙ）に対する二つの隣接画素を勾配方向画像θ（ｘ，ｙ）に基づいて選択し、注目画素（ｘ，ｙ）の勾配強度画像Ｇ（ｘ，ｙ）が二つの隣接画素の値よりも大きければ注目画素（ｘ，ｙ）を局所的な極大エッジ画素とみなしてＥ（ｘ，ｙ）＝１とする。具体的な例を以下に示す。
【００４２】
勾配方向画像θ（ｘ，ｙ）が−π／８以上π／８未満の時、水平方向の二つの画素を隣接画素として次の式によりＥ（ｘ，ｙ）を定める。
【００４３】
【数３】
0005610761.tif 000004
【００４４】
勾配方向画像θ（ｘ，ｙ）がπ／８以上３π／８未満の時、斜め方向の二つの画素を隣接画素として次の式によりＥ（ｘ，ｙ）を定める。
【００４５】
【数４】
0005610761.tif 000005
【００４６】
勾配方向画像θ（ｘ，ｙ）が３π／８以上π／２未満または−π／２以上−３π／８未満の時、垂直方向の二つの画素を隣接画素として次の式によりＥ（ｘ，ｙ）を定める。
【００４７】
【数５】
0005610761.tif 000006
【００４８】
勾配方向画像θ（ｘ，ｙ）が−３π／８以上−π／８未満の時、斜め方向の二つの画素を隣接画素として次の式によりＥ（ｘ，ｙ）を定める。
【００４９】
【数６】
0005610761.tif 000007
【００５０】
ステップＳ６０５において、エッジ検出部４０２は、エッジ候補画像Ｅに対し、勾配強度画像Ｇと二つの閾値Ｔｌｏｗ，Ｔｈｉｇｈ（Ｔｌｏｗ＜Ｔｈｉｇｈ）基づく閾値処理を行い、弱エッジ画像Ｅｌｏｗと強エッジ画像Ｅｈｉｇｈを出力する。弱エッジ画像Ｅｌｏｗは、エッジ候補画像Ｅ（ｘ，ｙ）＝１である全ての画素（ｘ，ｙ）について勾配強度画像Ｇ（ｘ，ｙ）とＴｌｏｗの値を比較し、Ｇ（ｘ，ｙ）＞Ｔｌｏｗの画素の値を１、それ以外を０とした２値画像である。強エッジ画像Ｅｈｉｇｈは、エッジ候補画像Ｅ（ｘ，ｙ）＝１である全ての画素（ｘ，ｙ）について勾配強度画像Ｇ（ｘ，ｙ）とＴｈｉｇｈを比較し、Ｇ（ｘ，ｙ）＞Ｔｈｉｇｈである画素の値を１、それ以外を０とした２値画像である。
【００５１】
ステップＳ６０６において、エッジ検出部４０２は、弱エッジ画像Ｅｌｏｗと強エッジ画像Ｅｈｉｇｈに基づくエッジ追跡処理を行い、エッジ画像ＩＥを出力する。エッジ追跡処理は、弱エッジ画像Ｅｌｏｗ（ｘ，ｙ）＝１である画素（ｘ，ｙ）の連結成分が、強エッジ画像Ｅｈｉｇｈ（ｘ，ｙ）＝１の画素（ｘ，ｙ）を含むときその連結成分を構成する全ての画素（ｘ，ｙ）をエッジ画素と見なし、ＩＥ（ｘ，ｙ）＝１とする。それ以外の画素（ｘ，ｙ）は非エッジ画素であり、ＩＥ（ｘ，ｙ）＝０とする。以上の処理にて取得したエッジ画像ＩＥをキャニーエッジ検出手法の結果として出力し、キャニーエッジ検出処理を終了する。
【００５２】
本実施の形態のエッジ検出対象である造影剤流入領域と背景領域との境界は、造影剤の流入状況によってそのエッジの特性が変動する。従って上述のエッジ検出処理において、例えば造影剤流入開始からの時間によって上述のノイズ低減処理や一次微分処理に用いるオペレータを適応的に切り替えても良い。また、撮影時のフレームレートが高い場合は、処理速度の向上のためノイズ低減処理や閾値処理、エッジ追跡処理の一部を省略、あるいは比較的簡易な処理への置き換えを行って処理を変更しても良い。例えばエッジ検出処理の他の例としては２次微分処理に基づくゼロ交差を検出する手法がある。
【００５３】
第２の特徴量抽出部１１１が抽出する第２の特徴量は、階調処理にてフレーム間および異なる撮影画像において所定の画素値範囲に収めるサブトラクション画像の広範な領域を占める背景領域の画素値である。
【００５４】
この第２の特徴量は、画像の広範な領域を占めるという性質を利用し、例えば、サブトラクション画像のヒストグラムを作成してそのピーク画素値を求めることで取得する。ただし、造影剤流入前後で前処理部１０５の出力する画像が安定している場合は、ヒストグラム解析を行わずサブトラクション画像における背景領域の画素値をゼロとしても良い。また、所定の頻度数よりも大きな極大頻度数を持つ画素値が複数存在する場合、より好適な例では複数の画素値から最大の画素値を持つものを第２の特徴量として選択する。
【００５５】
上述のサブトラクション画像からのヒストグラム作成では、サブトラクション画像を所定のサイズに縮小したり、所定の画素値範囲を一つの画素値としてまとめてからヒストグラムを作成しても良い。
【００５６】
階調曲線作成部１１２は、上述の手法で抽出した第１、第２の特徴量を用いて階調曲線を作成する。ここで作成する階調曲線は、例えば、階調変換処理前後の画像の画素値をそれぞれｘ，ｙとした時、次式に示すシグモイド関数で表されるものとする。
【００５７】
【数７】
0005610761.tif 000008
【００５８】
上式のａ，ｂはこのシグモイド関数を階調曲線として用いた場合の階調変換処理のパラメータである。ａがコントラスト強調の程度、ｂが階調変換処理にて最も強いコントラスト強調が行われる画素値を表しており、本実施の形態では、これらの値を第１、第２の特徴量に基づいて求めることで階調曲線を作成する。
【００５９】
第１の特徴量が示す画素値をｘ１、第二の特徴量が示す画素値をｘ２とし、第二の特徴量が示す画素値の階調変換後の画素値を予め定める所定画素値ｙ２として数式１に代入すると、次の数式８，９よりパラメータａ，ｂを求めることができる。
【００６０】
【数８】
0005610761.tif 000009
【００６１】
【数９】
0005610761.tif 000010
【００６２】
階調変換処理手段１１３は、数式８，９より求めたパラメータａ，ｂを数式１に代入して得られたシグモイド関数（数式４）を階調曲線としてサブトラクション画像に適用し、階調変換処理を施す。このとき、サブトラクション画像の画素値をｘとすると、階調変換後の表示用ＤＳＡ像の画素値ｙは以下の式で求められる。
【００６３】
【数１０】
0005610761.tif 000011
【００６４】
数式１０のｙの値は０〜１の範囲を取るため、所定値（例えば２５５）を乗じて、表示階調に合わせる。数式８により画素値ｘ１の階調変換処理後の値は０．５となる。一般に、第１の特徴量が示す画素値ｘ１は、第二の特徴量が示す画素値ｘ２よりも小さな値をとるため、ｙ２を０．５よりも大きな値とすることで、背景領域が明るく、造影領域が暗い画像を取得することができる。逆に、背景領域を暗く、造影領域が明るい画像を取得したい場合はｙ２の値を０．５よりも小さな値に設定すれば良い。
【００６５】
本実施の形態に依れば、サブトラクション画像から造影剤流入領域と背景領域との境界及び背景領域からそれぞれ特徴量を抽出し、これらの特徴量に基づいた階調処理を行う。これにより、診断上重要な造影剤流入領域と背景領域との境界においてコントラストを強調して分離能を高め、かつ背景領域画素値を診断上適切な画素値範囲に収める、ＤＳＡ像に適した階調処理を自動的に行うことが可能となる。
【００６６】
ここで、図１、図２に示した各部は専用のハードウエアにより構成しても良いが、ハードウエアの機能構成をソフトウエアにより実現することも可能である。この場合、図１、２に示す各部の機能は、情報処理装置にソフトウエアをインストールし、ソフトウエアの実行による画像処理方法を情報処理装置の演算機能を利用して実現することができる。ソフトウエアの実行により、例えば、２次元Ｘ線センサ１０４が出力する動画像の各フレームに対して前処理を行って造影剤流入前後のマスク像及びライブ像を取得し、画像間減算処理工程にてサブトラクション画像が取得される。そしてサブトラクション画像からの第１、第２の特徴量抽出、階調曲線の作成、階調変換処理適用を行う階調処理工程が実行される。
【００６７】
図７は、情報処理装置のハードウエア構成、及びその周辺機器の構成を示すブロック図である。情報処理装置１０００は、撮像装置２０００と接続しており、互いにデータ通信が可能な構成となっている。
【００６８】
（情報処理装置について）
ＣＰＵ１０１０は、ＲＡＭ１０２０やＲＯＭ１０３０に格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて情報処理装置１０００全体的な制御を行うとともに、コンピュータプログラムの実行により予め定められたＸ線画像処理に関する演算処理を実行することが可能である。
【００６９】
ＲＡＭ１０２０は、光磁気ディスク１０６０やハードディスク１０５０からロードされたコンピュータプログラムやデータを一時的に記憶するためのエリアを備える。更にＲＡＭ１０２０は、撮像装置２０００から取得したマスク像及びライブ像、サブトラクション画像等の画像データを一時的に記憶するためのエリアを備える。また、ＲＡＭ１０２０は、ＣＰＵ１０１０が各種の処理を実行する際に用いるワークエリアも備える。ＲＯＭ１０３０は、情報処理装置１０００の設定データや、ブートコンピュータプログラムなどを格納する。
【００７０】
ハードディスク１０５０は、ＯＳ（オペレーティングシステム）や、図１、２に示した各部が行う各処理をＣＰＵ１０１０に実行させるためのコンピュータプログラムやデータを保持している。そして、これらはＣＰＵ１０１０による制御に従って適宜、ＲＡＭ１０２０にロードされ、ＣＰＵ１０１０による処理対象となる。また、マスク像及びライブ像、サブトラクション画像のデータをこのハードディスク１０５０に保存することも可能である。
【００７１】
光磁気ディスク１０６０は、情報記憶媒体としての一例であり、ハードディスク１０５０に保存されているコンピュータプログラムやデータの一部若しくは全部をこの光磁気ディスク１０６０に格納することが可能である。
【００７２】
マウス１０７０、キーボード１０８０は、情報処理装置１０００の操作者が操作することで、各種の指示をＣＰＵ１０１０に対して入力することができる。
【００７３】
プリンタ１０９０は、画像表示部１０９に表示された画像を記録媒体上に印刷出力することが可能である。
【００７４】
表示装置１１００は、ＣＲＴや液晶画面などにより構成されており、ＣＰＵ１０１０による処理結果を画像や文字などでもって表示することが可能である。例えば、図１、２に示した各部により処理され、最終的に画像表示部１０９から出力された画像を表示することが可能である。この場合、画像表示部１０９は、表示装置１１００に画像を表示するための表示制御手段として機能する。バス１０４０は、情報処理装置１０００内の各部を繋ぎ、各部の間でデータの送受信を行うことを可能にする。
【００７５】
（撮像装置２０００について）
次に、撮像装置２０００について説明する。撮像装置２０００は、例えば、Ｘ線透視装置のような、造影剤流入中の動画像を撮像することが可能であり、撮像された画像データは情報処理装置１０００に送信される。なお、画像データは複数をまとめて情報処理装置１０００に送信するようにしても良いし、撮像の都度、順次、画像データの送信を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１０７  画像間減算処理部
１０８  階調処理部
１０９  画像表示部
２０１  第１の特徴量抽出部
２０２  第２の特徴量抽出部
２０３  階調曲線作成部
２０４  階調変換処理部
４０１  画像縮小処理部
４０２  エッジ検出部
４０３  代表画素値算出部
【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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