(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の複数の断層画像について夫々対応する部分領域と所定の面との距離が小さいほど、前記対応する部分領域の位置が合うように前記断層画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
前記所定の面の位置情報に基づいて、前記位置合わせがされた複数の断層画像から断面画像を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記生成手段は、前記所定の面と同一の面に含まれる断面画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記位置合わせ手段は、前記対応する部分領域に、前記断面との距離に応じた重み付けを行い、前記重み付けに基づいて前記位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記所定の面を指定する指定手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記指定手段により前記断面が変更されることに応じて前記位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記断層画像は超音波断層画像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。
【請求項６】
前記位置合わせ手段は、前記断層画像について、スペックルノイズが十分に発達した領域を前記部分領域とすることを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記位置合わせ手段は、前記対応する部分領域の間の距離を、該距離と前記対応する部分領域の相関値の関係を示す平均相関曲線がガウス曲線となることを利用して前記対応する領域間の距離を算出することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記位置合わせ手段は、前記断層画像を取得する超音波探触子の前記被検体に対する押し当てによる変形量に応じて位置合わせを行うことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記位置合わせ手段は、互いに隣り合う断層画像の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
位置合わせの基準となる断層画像を前記複数の断層画像から選択する選択手段を有し、
前記位置合わせ手段は、前記選択された断層画像から連鎖的に位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
被検体の複数の断層画像について夫々対応する部分と所定の領域との距離が小さいほど、前記対応する部分の位置が合うように前記断層画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
前記所定の領域の位置情報に基づいて、前記位置合わせがされた複数の断層画像から断面画像を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１２】
被検体の複数の断層画像について夫々対応する部分領域と所定の面との距離が小さいほど、前記対応する部分領域の位置が合うように前記断層画像の位置合わせを行うステップと、
前記所定の面の位置情報に基づいて、前記位置合わせがされた複数の断層画像から断面画像を生成するステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１３】
被検体の複数の断層画像について夫々対応する部分領域と所定の面との距離が小さいほど、前記対応する部分領域の位置が合うように前記断層画像の位置合わせを行う処理と、
前記所定の面の位置情報に基づいて、前記位置合わせがされた複数の断層画像から断面画像を生成する処理と、
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。
【請求項１４】
被検体の複数の断層画像を取得する取得手段と、
前記複数の断層画像について夫々対応する部分領域と所定の面との距離が小さいほど、前記対応する部分領域の位置が合うように前記断層画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
前記所定の面の位置情報に基づいて、前記位置合わせがされた複数の断層画像から断面画像を生成する生成手段と、
を有することを特徴とする画像処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波画像診断装置、光干渉断層計（ＯＣＴ装置）、磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ装置）、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）、などの医用画像収集装置（モダリティ）で撮像した画像を処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療の分野において、医師は、被検体を撮像した断層画像をモニタに表示し、表示された医用画像を読影して病変部の診断を行う。断層画像を撮像する医用画像収集装置（以下、モダリティと呼ぶ）としては、以下のような装置が挙げられる。すなわち、超音波画像診断装置（以下、超音波装置と呼ぶ）、光干渉断層計（以下、ＯＣＴ装置と呼ぶ）、磁気共鳴映像装置（以下、ＭＲＩ装置と呼ぶ）、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と呼ぶ）などが挙げられる。
【０００３】
これらのモダリティで撮像された断層画像を観察するだけでは、病変部の状態を正しく診断することが困難な場合がある。そこで、撮像時と異なる任意断面の画像を断層画像群から生成して、病変部を異なる角度で観察することにより、病変部の状態を正しく診断しようとする試みがなされている。
【０００４】
例えば超音波装置では、通常は医師や技師が超音波探触子（以下、プローブと呼ぶ）を手に持って自由に動かしながら撮像を行うため、撮像した断層画像が人体を基準とした空間中のどの位置を撮像したものなのかが明らかではない。そこで、断層画像中の画像特徴に基づいて断層画像間の空間的な位置関係を求める試みがなされている（例えば非特許文献１）。断層画像間の空間的な位置関係が求められれば、公知の方法を用いて任意断面の画像を生成することができる。なお、以下では断層画像群を任意断面で切り出して得られる画像のことを断面画像と呼ぶ。
【０００５】
断層画像間の空間的な位置関係を求めて任意の断面画像を生成する上述の方法は、被検体が剛体であるという前提に基づいている。しかし、断層画像群を撮像する過程でのプローブの押し当てなどにより、現実の被検体には変形が生じてしまう。そのため、上述の方法で生成した断面画像の画質は劣化する場合がある。そこで、被検体の変形の影響を補正する試みがなされている。例えば非特許文献２には、隣接する断層画像間の画像特徴の対応付けに基づいてプローブの押し当てによる被検体の変形量を推定し、推定された変形量に基づいて各断層画像を引き伸ばすことによって被検体の変形の影響を補正する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ａ．Ｇｅｅ，Ｒ．Ｐｒａｇｅｒ，Ｇ．Ｔｒｅｅｃｅ，ａｎｄ  Ｌ．  Ｂｅｒｍａｎ，“Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ａ  ｆｒｅｅｈａｎｄ  ３Ｄ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ，”Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．２４，ｐｐ．７５７−７７７，２００３．
【非特許文献２】Ｇ．Ｔｒｅｅｃｅ，Ｒ．Ｐｒａｇｅｒ，ａｎｄ  Ｌ．Ｂｅｒｍａｎ，“Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｒｏｂｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ａｒｔｉｆａｃｔｓ  ｉｎ  ｆｒｅｅｈａｎｄ  ３Ｄ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ，”Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ，ｖｏｌ．６，ｐｐ．１９９−２１４，２００２．
【非特許文献３】Ｗ．Ｈｏｆｆ  ａｎｄ  Ｔ．Ｖｉｎｃｅｎｔ，“Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｈｅａｄ  ｐｏｓｅ  ａｃｃｕｒａｃｙ  ｉｎ  ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  ｒｅａｌｉｔｙ，”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ，ｖｏ１．６，ｎｏ．４，ｐｐ．３１９−３３４，２０００．
【非特許文献４】Ｃ．Ｗａｃｈｉｎｇｅｒ，Ｗ．Ｗｅｉｎ，ａｎｄ  Ｎ．Ｎａｖａｂ，“Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｍｏｓａｉｃｉｎｇ，”Ｐｒｏｃ．ＭＩＣＣＡＩ  ２００７，ｐｐ．３２７−３３５，２００７．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら非特許文献２の方法では、隣接する断層画像間の画像特徴を対応付けた結果を、断層画像中の画素の位置によらず利用していた。そのため、被検体の変形が場所によらず均一であるという仮定が成り立たない場合には、断層画像群の位置関係が全体的に均一にずれてしまい、生成される画像の画質が低くなるという不都合が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、被検体の複数の断層画像について夫々対応する部分領域と所定の面との距離が小さいほど、前記対応する部分領域の位置が合うように前記断層画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、前記所定の面の位置情報に基づいて、前記位置合わせがされた複数の断層画像から断面画像を生成する生成手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
かかる構成を有する本発明によれば、所定の面付近における位置合わせが優先して行われるため、断面画像を高画質に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一の実施例に係る画像処理装置の機器構成を説明する図である。
【図２】画像処理装置が実行する位置合わせ処理の概要を示す図である。
【図３】第一の実施例における、全体の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】第一の実施例における、断層画像群の位置合わせパラメータの算出手順を示すフローチャートである。
【図５】第二の実施例に係る画像処理装置の機器構成を説明する図である。
【図６】第二の実施例における、全体の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】第二の実施例における、断層画像群の位置合わせパラメータの算出手順を示すフローチャートである。
【図８】第三の実施例における、断層画像群の位置合わせパラメータの算出手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施例について詳説する。ただし、発明の範囲は記載内容または図示例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
（ＭＲＩ断層像を注目断面とする）本実施例に係る画像処理装置は、超音波診断装置によって予め撮像して得られた複数の断層画像の位置合わせを行い、その結果に基づいて、操作者（医師や技師）が指定した注目断面の二次元画像（断面画像）を生成する。その際に、断層画像群と注目断面との位置関係を考慮して位置合わせパラメータを算出することで、断面画像が高画質に生成されるようにする。本実施例では、各断層画像の位置姿勢、および、プローブの押し当てによる体内組織の圧縮変形量を、位置合わせパラメータとして用いる。なお、本実施例では、プローブの押し当てによって、各断層画像の縦方向（体表から体内に向かう方向）のみに、体表からの深さに比例した量だけ被検体が圧縮変形されると仮定する。以下、本実施例に係る画像処理装置について説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、本実施例における画像処理システムの構成を示す。同図に示すように、本実施例における画像処理装置１００は、対象断層画像群取得部１１０、参照断層画像群取得部１２０、注目断面設定部１３０、位置合わせパラメータ算出部１４０、断面画像生成部１５０によって構成される。そして、第１医用画像収集装置１７０によって被検体を予め撮像して得られた対象断層画像群と、第２医用画像収集装置１８０によって被検体を予め撮像して得られた参照断層画像群とを保持するデータサーバ１９０に接続されている。
【００１４】
データサーバ１９０が保持する対象断層画像群は、第１医用画像収集装置１７０としての超音波装置によって被検体を予め撮像して得られた、複数の二次元断層画像（超音波断層画像）である。なお、第１医用画像収集装置１７０によって被検体を撮像する際に、プローブの位置姿勢が位置姿勢センサで計測されているものとする。また、プローブの位置姿勢は、基準座標系（被検体を基準とした空間中の座標系）における夫々の超音波断層画像の位置姿勢に変換した上で、超音波断層画像と対応付けてデータサーバ１９０に保持されているものとする。位置姿勢センサは、例えば、米国Ｐｏｌｈｅｍｕｓ社のＦＡＳＴＲＡＫ等によって構成される。なお、位置姿勢センサは、プローブの位置姿勢が計測できるのであれば、どのように構成されていてもよい。基準座標系で表現された対象断層画像群は、対象断層画像群取得部１１０を介して画像処理装置１００に入力される。
【００１５】
一方、データサーバ１９０が保持する参照断層画像群は、第２医用画像収集装置１８０としてのＭＲＩ装置によって被検体を予め撮像して得られた複数のＭＲＩ断層画像である。なお、参照断層画像群を構成する各ＭＲＩ断層画像の位置姿勢は、基準座標系に変換した上でデータサーバ１９０に保持されているものとする。基準座標系で表現された参照断層画像群は、参照断層画像群取得部１２０を介して画像処理装置１００に入力される。
【００１６】
対象断層画像群取得部１１０は、画像処理装置１００へ入力される対象断層画像群を取得して、位置合わせパラメータ算出部１４０へと出力する。ここで、対象断層画像の夫々には、データサーバ１９０が保持している当該断層画像の位置姿勢の情報が付帯しているものとする。
【００１７】
参照断層画像群取得部１２０は、画像処理装置１００へ入力される参照断層画像群を取得して、注目断面設定部１３０へと出力する。ここで、参照断層画像の夫々には、データサーバ１９０が保持している当該断層画像の位置姿勢の情報が付帯しているものとする。
【００１８】
注目断面設定部１３０は、参照断層画像群取得部１２０の出力である参照断層画像群を取得し、参照断層画像群の中から１枚のＭＲＩ断層画像を選択する（操作者による選択を取得する）。そして、選択したＭＲＩ断層画像を表す断面を注目断面に設定し、その位置姿勢を位置合わせパラメータ算出部１４０および断面画像生成部１５０へと出力する。なお、以下では、選択したＭＲＩ断層画像を選択断層画像と呼ぶ。
【００１９】
位置合わせパラメータ算出部１４０は、対象断層画像群と注目断面との位置関係を考慮しながら、対象断層画像群の位置合わせパラメータを算出する。そのために、対象断層画像群取得部１１０の出力である対象断層画像群を取得する。また、注目断面設定部１３０の出力である注目断面の位置姿勢を取得する。そして、これらに基づいて位置合わせパラメータを算出（補正）する。すなわち、対象断層画像群取得部１１０から得た夫々の断層画像の位置姿勢を補正し、また、プローブの押し当てによる体内組織の圧縮変形量の絶対値（以下、絶対圧縮変形量と呼ぶ）を夫々の断層画像に対して算出する。そして、算出した位置合わせパラメータを、断面画像生成部１５０へと出力する。なお、ここでいう位置合わせは、位置合わせの結果を表示させることのみを指すものではなく、位置合わせパラメータを算出し、位置合わせがされた断層画像群を表示するためのデータが生成されたことを持って、位置合わせの完了とする。
【００２０】
断面画像生成部１５０は、対象断層画像群からの断面画像の生成を、位置合わせパラメータに基づいて実行する。そのために、注目断面設定部１３０の出力である注目断面の位置姿勢を取得する。また、位置合わせパラメータ算出部１４０の出力である対象断層画像群の位置合わせパラメータを取得する。そして、これらに基づいて注目断面の画像（断面画像）を生成して出力する。位置合わせが済んだ断層画像群から所定の断面画像を生成する方法は周知の技術により実現可能である。
【００２１】
なお、図１（ａ）に示した各部（対象断層画像群取得部１１０、参照断層画像群取得部１２０、注目断面設定部１３０、位置合わせパラメータ算出部１４０、断面画像生成部１５０）の少なくとも一部は、独立した装置として実現してもよい。または、夫々１つもしくは複数のコンピュータにインストールし、コンピュータのＣＰＵにより実行することで、その機能を実現するソフトウェアとして実現してもよい。本実施例では、各部は、それぞれソフトウェアにより実現され、同一のコンピュータにインストールされているものとする。
【００２２】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した各部の夫々の機能を、ソフトウェアを実行することで実現するためのコンピュータの基本構成を示す図である。ＣＰＵ１００１は、ＲＡＭ１００２やＲＯＭ１００３に格納されたプログラムやデータを用いてコンピュータ全体の制御を行う。また、各部の夫々におけるソフトウェアの実行を制御して、各部の機能を実現する。ＲＡＭ１００２は、外部記憶装置１００７や記憶媒体ドライブ１００８からロードされたプログラムやデータを一時的に記憶するエリアを備えると共に、ＣＰＵ１００１が各種の処理を行うために必要とするワークエリアを備える。ＲＯＭ１００３は、一般にコンピュータのプログラムや設定データなどが格納されている。
【００２３】
キーボード１００４、マウス１００５は入力デバイスであり、操作者はこれらを用いて、各種の指示をＣＰＵ１００１に入力することができる。表示部１００６は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどにより構成されており、生成した断面画像の表示を行う。また、必要に応じて、参照断層画像やその他の画像の表示を行う。また、表示すべきメッセージやＧＵＩ等を表示することができる。
【００２４】
外部記憶装置１００７は、ハードディスクドライブなどの大容量情報記憶装置として機能する装置であって、ここにＯＳ（オペレーティングシステム）やＣＰＵ１００１が実行するプログラム等を保存する。また本実施例の説明において、既知であると説明する情報はここに保存されており、必要に応じてＲＡＭ１００２にロードされる。記憶媒体ドライブ１００８は、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶されているプログラムやデータをＣＰＵ１００１からの指示に従って読み出して、ＲＡＭ１００２や外部記憶装置１００７に出力する。Ｉ／Ｆ１００９は、アナログビデオポートあるいはＩＥＥＥ１３９４等のデジタル入出力ポートや、各種の情報を外部へ出力するためのイーサネット（登録商標）ポート等によって構成される。夫々が入力したデータはＩ／Ｆ１００９を介してＲＡＭ１００２に取り込まれる。対象断層画像群取得部１１０および参照断層画像群取得部１２０の機能の一部は、Ｉ／Ｆ１００９によって実現される。
【００２５】
上述した各構成要素は、バス１０１０によって相互に接続される。
【００２６】
上述の構成を有する画像処理システムが全体として実行する処理の概要を、図２に基づいて説明する。画像処理装置１００の対象断層画像群取得部１１０が第１医用画像収集装置１７０から取得した超音波断層画像群に対して、注目断面設定部１３０が注目断面を設定する（図２（ａ））。注目断面は、例えば超音波断層画像群と位置合わせが済んでいるＭＲＩ断層画像群から設定する。断面画像生成部１５０はこの注目断面による断面画像を超音波断層画像群から生成する。
【００２７】
注目断面による断面画像を生成する際に、画像処理装置１００は超音波断層画像群をこの注目断面に対して最適化した位置合わせを行う。このために、位置合わせパラメータ算出部１４０は隣り合う二つの超音波断層画像について、夫々対応する部分領域を複数特定する（図２（ｂ））。対応する部分領域の特定は、画像情報を用いて行う。そして特定された部分領域のうち、注目断面との距離が小さいほど正確に位置の対応が合うように二つの超音波断層画像の位置合わせパラメータを算出することで位置合わせを行う。そして、任意の隣り合う超音波断層画像に対して上記位置合わせを行うことで、超音波断層画像群の位置合わせを行う。位置合わせがされた超音波断層画像群により、断面画像生成部１５０は注目断面について高画質な断面画像を生成することができる。
【００２８】
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である。なお、本実施例では、同フローチャートはＣＰＵ１００１が各部の機能を実現するプログラムを実行することにより実現される。なお、以下の処理を行う前段で、同フローチャートに従ったプログラムコードは、例えば外部記憶装置１００７からＲＡＭ１００２に既にロードされているものとする。
【００２９】
（Ｓ３０００）  （データの取得）
ステップＳ３０００において、画像処理装置１００は、対象断層画像群取得部１１０の処理として対象断層画像群を取得する。また、参照断層画像群取得部１２０の処理として参照断層画像群を取得する。
【００３０】
（Ｓ３０１０）  （注目断面の選択）
ステップＳ３０１０において、画像処理装置１００は、注目断面設定部１３０の処理として、まず、参照断層画像群の中から操作者の指示にしたがって断層画像を選択し、これを選択断層画像とする。例えば、不図示のＵＩを介して操作者から「順送り」の指示を取得した場合には、参照断層画像群を構成する断層画像の撮像時刻の順番に従って断層画像を１枚ずつ順送りで表示部１００６上に表示する。一方、「逆送り」の指示を取得した場合には、参照断層画像群を構成する断層画像の撮像時刻の逆順に断層画像を１枚ずつ逆送りで表示する。そして、不図示のＵＩを介して操作者から「選択」の指示を取得した場合には、現在表示されている断層画像を選択断層画像として選択する。そして、選択断層画像の基準座標系における位置姿勢を注目断面の位置姿勢として設定する。
【００３１】
（Ｓ３０２０）  （位置合わせパラメータの算出）
ステップＳ３０２０において、画像処理装置１００は、位置合わせパラメータ算出部１４０の処理として、ステップＳ３０１０で設定した注目断面の位置姿勢に基づいて、対象断層画像群の位置合わせパラメータを算出（補正）する。なお、本ステップにおける位置合わせパラメータ算出部１４０の処理の詳細は、図４に示すフローチャートを用いて後に詳しく説明する。
【００３２】
（Ｓ３０３０）  （断面画像の生成）
ステップＳ３０３０において、画像処理装置１００は、断面画像生成部１５０の処理として、ステップＳ３０１０で設定した注目断面の断面画像を生成する。具体的には、はじめに、ステップＳ３０２０で得た位置合わせパラメータの一部である被検体の絶対圧縮変形量に基づいて、夫々の対象断層画像の引き伸ばしを行う。そして、引き伸ばした後の対象断層画像群とステップＳ３０２０で得たそれらの位置姿勢を利用して、注目断面の画像を生成する。なお、絶対圧縮変形量を与えた場合の断層画像の引き伸ばし方法や、位置姿勢が既知の断層画像群から任意の断面画像を生成する方法については周知であるので、その詳細に関する説明は省略する。
【００３３】
（Ｓ３０４０）  （断面画像の出力）
ステップＳ３０４０において、画像処理装置１００は、ステップＳ３０３０で生成した断面画像を、表示部１００６に表示する。また、必要に応じて、Ｉ／Ｆ１００９を介してこれを外部へと出力する。あるいは、他のアプリケーションから利用可能な状態としてＲＡＭ１００２上に格納する。
【００３４】
以上によって、画像処理装置１００の処理が実施される。
【００３５】
図４は、上述のステップＳ３０２０における位置合わせパラメータ算出部１４０の処理手順を示すフローチャートである。
【００３６】
（Ｓ４０００）  （未処理の断層画像の選択）
ステップＳ４０００において、位置合わせパラメータ算出部１４０は、対象断層画像群を構成する各断層画像から、以下に示すステップＳ４０１０〜Ｓ４０３７の処理を行っていない１枚の断層画像を未処理断層画像として選択する。本実施例では、撮像された時刻の順番に断層画像を選択する。この場合には通常は、隣り合う断層画像を順に位置合わせしていくこととなる。
【００３７】
（Ｓ４０１０）  （処理対象領域の選択）
ステップＳ４０１０において、位置合わせパラメータ算出部１４０は、未処理断層画像を部分領域に分割して、そこから複数の処理対象領域を選択する。本実施例では、注目する部分領域が十分発達したスペックル（ｆｕｌｌｙ  ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ  ｓｐｅｃｋｌｅ）領域である場合に、その領域を処理対象領域として選択する。ここで、スペックルとは、生体組織からの超音波信号が干渉し合って超音波断層画像内に発生する斑紋状のノイズである。
【００３８】
具体的には以下の処理を実行する。まず、未処理断層画像を例えば１０×１０個の互いに重ならない部分領域に分割する。次に、各部分領域が十分発達したスペックルノイズ領域（部分領域内の画素値が指数分布に従うという性質を有している）であるかどうかを、公知の方法で判定する。例えば、部分領域内の画素値の平均値と標準偏差の比が１に近いかどうかで判定する。そして、十分発達したスペックルノイズ領域と判定された部分領域を、処理対象領域として選択する。
【００３９】
（Ｓ４０２０）  （処理対象領域の対応付け）
ステップＳ４０２０において、位置合わせパラメータ算出部１４０は、ステップＳ４０１０で処理対象領域として選択した各部分領域に対応する領域を、未処理断層画像の直前の時刻に撮像された断層画像内で探索する。本実施例では、正規化相互相関基準を用いたテンプレートマッチングによって、所定の探索範囲内において類似度が最も高い領域を探索する。そして、類似度が最も高いと判定された領域を対応領域として選択する。
【００４０】
（Ｓ４０３０）  （相対位置合わせパラメータの算出）
ステップＳ４０３０において、位置合わせパラメータ算出部１４０は、ステップＳ４０１０で選択した複数の処理対象領域の位置情報とステップＳ４０２０で選択した複数の対応領域の位置情報とに基づいて、２枚の断層画像間の位置合わせパラメータを算出する。その際に、注目断面からの距離に応じた重みを付けた計算を行う。ここで、２枚の断層画像間の位置合わせパラメータは、並進成分（ｔｘ，ｔｙ，ｔｚ）、回転成分（ｒｏｌｌ，ｐｉｔｃｈ，ｙａｗ）、および体表からの深さｙに応じた体内組織の相対圧縮変形量ｐ（ｙ）から構成されるものとする。なお、ｐ（ｙ）は、深さｙにおける２枚の断層画像間の相対変位量を表すものとする。
【００４１】
具体的には、まず、被検体が圧縮変形していないものと仮定して、次式によって面内移動成分（ｔｘ，ｔｙ，ｒｏｌｌ）を算出する。
【００４２】
【数１】
0005383467.tif 000002
【００４３】
ここで、ｘｄｓｔ＿ｎ＝［ｘｄｓｔ＿ｎ  ｙｄｓｔ＿ｎ  ０  １］Ｔはｎ番目（ｎ＝１〜Ｎ）の処理対象領域の断層画像座標系における位置を表す。ＮはステップＳ４０１０で選択された処理対象領域の数である。また、ｘｓｒｃ＿ｎ＝［ｘｓｒｃ＿ｎ  ｙｓｒｃ＿ｎ  ０  １］Ｔはｎ番目の処理対象領域に対応する対応領域の断層画像座標系における位置を表す。また、式１の右辺の左側の行列に付加された記号＋は、当該行列の一般化逆行列を表している。
【００４４】
なお、上記の式１は、回転角が微小であると仮定した場合に成立する処理対象領域およびその対応領域の位置と面内移動成分との関係を表す次式を、面内移動成分について解くことによって導出できる。
【００４５】
【数２】
0005383467.tif 000003
【００４６】
なお、実際の処理では、式１において、ｎ番目の処理対象領域から注目断面までの距離が近い場合には、例えばｎ番目の領域に関する行を複数個並べることによって、注目断面からの距離に応じた重みを付ける。例えば、距離に反比例して最大３個の行を並べればよい。すなわち、第一の閾値と第二の閾値を予め用意しておいて、注目断面までの距離が第一の閾値未満の処理対象領域には３個、第一の閾値以上かつ第二の閾値未満の処理対象領域には２個、第二の閾値以上の処理対象領域には１個の行の割り当てを行う。また、第二の閾値より大きい第三の閾値をさらに用いて、注目断面までの距離が第三の閾値以上の場合にはその処理対象領域は処理対象から除外するという構成であってもよい。
【００４７】
なお、処理対象領域から注目断面までの距離は、以下のように算出する。まず、未処理断層画像の位置姿勢と、断層画像座標系における処理対象領域の位置に基づいて、基準座標系における処理対象領域の位置を求める。そして、基準座標系における処理対象領域の位置と注目断面の位置姿勢に基づいて、両者の距離を算出すればよい。なお、本ステップの処理が最初に行われる場合には、未処理断層画像の位置姿勢の初期値として、対象断層画像群取得部１１０から得た２枚の断層画像の位置姿勢の相対値を用いる。
【００４８】
次に、被検体が圧縮変形していないという仮定の下で、面外移動成分（ｔｚ，ｐｉｔｃｈ，ｙａｗ）を算出する。ここで、処理対象領域が十分発達したスペックルノイズ領域の場合には、対応領域との間の三次元距離と相関値の関係を示す平均相関曲線が、ガウス曲線となることが知られている。本実施例では、この三次元距離と相関値の関係を示す平均相関曲線を、既知の情報として画像処理装置１００が予め保持しているものとする。位置合わせパラメータ算出部１４０は、この平均相関曲線を利用して、夫々の処理対象領域とその対応領域との間の相関値に基づいて、当該領域間の三次元距離ｄｚｎを算出する。そして、次式によって面外移動成分を算出する。
【００４９】
【数３】
0005383467.tif 000004
【００５０】
なお、上記の式３は、回転角が微小であると仮定した場合に成立する領域間の三次元距離と面外移動成分との関係を表す次式を、面外移動成分について解くことによって導出できる。
【００５１】
【数４】
0005383467.tif 000005
【００５２】
式３においても、実際の処理では、ｎ番目の処理対象領域から注目断面までの距離が近い場合には、例えばｎ番目の領域に関する行を複数個並べることによって、注目断面からの距離に応じた重みを付ける。
【００５３】
さらに、上述の処理によって算出された２枚の断層画像間の位置姿勢と、位置姿勢センサによって計測された２枚の断層画像間の位置姿勢とを統合する。例えば非特許文献３に開示されている手法によって、夫々の位置姿勢を夫々の誤差共分散行列に基づいて統合して、２枚の断層画像間の尤もらしい位置姿勢を算出する。ここで、夫々の誤差共分散行列は、処理対象領域の対応付けにおいて許容される誤差、相関計算の誤差、位置姿勢センサの計測誤差などに基づいて算出することができる。なお、上述の面外移動成分の推定値は一般的に信頼度が低いので、位置姿勢センサの計測値をそのまま信じて用いる構成であってもよい。
【００５４】
次に、非特許文献２に開示されている手法に以下に述べる改良を加えた方法によって、プローブの押し当てによる被検体の相対圧縮変形量ｐ（ｙ）を推定する。具体的には、まず、上記の処理で算出した２枚の断層画像間の位置姿勢に基づいて、非特許文献２と同様に、未処理断層画像を直前の時刻に撮像された断層画像と平行になるように投影する。そして、隣接する断層画像間の画像特徴の対応付けに基づいて、夫々の奥行きｙにおける被検体の相対圧縮変形量ｐ（ｙ）を推定する。非特許文献２では、投影した未処理断層画像の横ライン（横幅×１画素の部分領域）毎に、隣接する断層画像間でマッチングを取ることによって、夫々の奥行きにおける相対圧縮変形量を推定していた。これに対し、本実施例では、横幅×１画素の部分領域をさらに複数の互いに重ならない処理対象領域に分割し、処理対象領域同士のマッチングを取る。そして、夫々のマッチング結果を、処理対象領域と注目断面との間の距離に応じた重み付きで平均化することにより、夫々の奥行きにおける相対圧縮変形量ｐ（ｙ）を求める。
【００５５】
以上の処理によって、２枚の断層画像（未処理断層画像とその直前の時刻に撮像された断層画像）間の位置合わせパラメータが算出される。
【００５６】
（Ｓ４０３５）  （収束しているか否かを判定）
ステップＳ４０３５において、位置合わせパラメータ算出部１４０は、ステップＳ４０３０における位置合わせパラメータ算出処理が収束したか否かの判定を行う。具体的には、前回の処理で算出された位置合わせパラメータと、今回の処理で算出された位置合わせパラメータとの差分を算出し、算出した差分値が予め定めた閾値よりも小さい場合に、位置合わせパラメータの算出処理が収束していると判定する。収束していないと判定された場合には、処理対象領域の奥行き方向の位置ｙｄｓｔ＿ｎを次式によって補正する。
【００５７】
【数５】
0005383467.tif 000006
【００５８】
そして、補正後の位置に基づいて、Ｓ４０３０の処理を再度行う。一方、収束していると判定された場合には、ステップＳ４０３７へと処理を進める。
【００５９】
（Ｓ４０３７）  （絶対位置合わせパラメータの算出）
ステップＳ４０３７において、位置合わせパラメータ算出部１４０は、直前の時刻に撮像された断層画像の基準座標系における位置姿勢に、以上の処理で得た並進成分と回転成分を加算することで、基準座標系における当該未処理断層画像の位置姿勢を算出する。また、直前の時刻に撮像された断層画像の絶対圧縮変形量に、以上の処理で得た相対圧縮変形量を加算することで、当該未処理断層画像の絶対圧縮変形量を算出する。なお、本実施例では、最初の時刻に撮像された断層画像の絶対圧縮変形量が０であると仮定する。
【００６０】
（Ｓ４０４０）  （全断層の処理を終えたか否かを判定）
ステップＳ４０４０において、位置合わせパラメータ算出部１４０は、全ての断層画像に対して処理を終えたか否かの判定を行い、処理を終えていない場合には、ステップＳ４０００へと処理を戻す。この場合、処理を終えた断層画像の次に撮影された断層画像の位置合わせを行う。このように、複数の断層画像に対して連鎖的に位置合わせを実行する。
【００６１】
一方、処理を終えているのであれば、ステップＳ４０５０へと処理を進める。
【００６２】
（Ｓ４０５０）  （位置合わせパラメータの出力）
ステップＳ４０５０において、位置合わせパラメータ算出部１４０は、ステップＳ４０００からステップＳ４０４０までの処理で算出した各断層画像の位置合わせパラメータを断面画像生成部１５０へと出力する。
【００６３】
以上のように、本実施例に係る画像処理装置によると、注目断面からの距離に応じた重みを付けて、断層画像群の位置合わせパラメータを算出（補正）することができる。これにより、注目断面付近の誤差を極力小さくするような位置合わせが行われるので、断面画像を高画質に生成することができる。
【００６４】
また、選択したＭＲＩ断層画像に対応する断面画像を超音波断層画像群から高画質に生成することができるので、選択したＭＲＩ断層画像と生成した断面画像とを容易に比較することができる。
【００６５】
（第一の実施例の変形例１）  （重み付けの方法）
本実施例では、式１や式３において、注目断面からの距離が近い処理対象領域に関する行を複数個並べることによって、注目断面からの距離に応じた重みを付けて、断層画像群の位置合わせパラメータを算出（補正）していた。しかし、注目断面からの距離に応じた重みを付ける方法はこれに限定されるものではない。例えば、式１や式３における右辺の右側の行列の夫々の行（夫々の領域間の距離を表している）に、注目断面からの距離に応じた重みを掛け合わせる方法であってもよい。このとき、ｎ番目の処理対象領域に対応する重みｗｎは、注目断面に近い処理対象領域ほど大きな重みが与えられるように、例えば次式によって算出すればよい。
【００６６】
【数６】
0005383467.tif 000007
【００６７】
ここで、ｄｎは注目断面からｎ番目の処理対象領域までの距離を、ｃは予め定めた定数を表している。
【００６８】
（第一の実施例の変形例２）  （位置姿勢のみ／変形パラメータのみ）
本実施例では、各断層画像の位置姿勢、および、プローブの押し当てによる体内組織の圧縮変形量を、位置合わせパラメータとして用いる場合を例に述べた。しかし、各断層画像の位置姿勢が高精度な位置姿勢センサによる計測などで既知と仮定できる（補正を必要としない）場合には、プローブの押し当てによる体内組織の圧縮変形量のみを位置合わせパラメータとして用いてもよい。また逆に、被検体の変形が無視できるような場合には、各断層画像の位置姿勢のみを位置合わせパラメータとして用いてもよい。
【００６９】
（第一の実施例の変形例３）  （ボリュームを一旦再構成してから断面画像生成）
本実施例では、ステップＳ３０３０の処理において、注目断面の位置姿勢に基づいて対象断層画像群から断面画像を生成していた。しかし、断面画像の生成方法はこれに限られるものではない。
【００７０】
例えば、算出した位置合わせパラメータに基づいて公知の方法で対象断層画像群から超音波の三次元ボリュームデータを一旦再構成して、この三次元ボリュームデータから断面画像を生成してもよい。以下では、断層画像群と三次元ボリュームデータを合わせて三次元画像データと呼ぶ。
【００７１】
また、超音波の三次元画像データに画像処理を施して見え方を調整した新たな三次元画像データを生成して、その新たな三次元画像データの断面を断面画像として生成してもよい。例えば、エッジ強調処理や、臓器セグメンテーション結果に基づく擬似カラー処理等を施した三次元画像データを生成して、その断面画像を生成してもよい。もちろん、超音波の三次元画像データから断面画像を生成した後に、断面画像に対して上述したような画像処理を施してもよい。
【００７２】
さらに、設定した断面に基づいて三次元画像データから画像を生成するものであれば、生成する断面画像は、その断面上の画素値またはボクセル値を画像化した画像でなくてもよい。例えば、断面を中心として法線方向に所定の範囲を設定した上で、当該範囲内における法線方向の画素値またはボクセル値の最大値を断面上の各点に関して求めた最大値投影画像を断面画像としてもよい。ここでは、設定した断面に関して生成される上記のような画像を含め、広義の意味で「断面画像」とよぶ。
【００７３】
（第一の実施例の変形例４）  （生成画像の画質を評価）
本実施例の方法を、生成画像の画質を評価して位置合わせする方法とさらに組み合わせてもよい。すなわち、位置合わせの評価値を、生成画像の画質と位置合わせパラメータの関数として定義して、生成画像の画質の評価結果が位置合わせに反映されるようにしてもよい。この場合には、各断層画像の位置合わせパラメータの算出（補正）と生成画像の画質の評価を所定の回数または所定の画質を上回るまで繰り返すことにより、断面画像をさらに高画質に生成することができる。
【００７４】
また、生成画像の画質を評価する代わりに、選択断層画像との比較によって生成画像を評価してもよい。この比較には、例えば相互情報量基準などの、画像間の整合性や類似度を評価するための公知の評価基準を用いればよい。
【００７５】
（第一の実施例の変形例５）  （ＭＲＩ断層画像以外を注目断面に指定）
本実施例では、ＭＲＩ断層画像群の中から断層画像を選択し、その基準座標系における位置姿勢を注目断面の位置姿勢として設定する場合を例に述べた。しかし、注目断面はこれに限らず任意の断面であってもよい。
【００７６】
例えば、ＭＲＩ断層画像群から病変部の特徴が適切に描出されるような任意断面の画像を生成して、その基準座標系における位置姿勢を注目断面の位置姿勢として設定してもよい。その際に、設定する断面は平面に限らず曲面であってもよい。断面が曲面であっても、当該断面と処理対象領域との距離を算出することで、それ以外の処理は全て上記と同様に行うことができる。
【００７７】
また例えば、超音波断層画像群のうち生成したい断面画像の特徴が現れている断層画像を２枚指定して、夫々の断層画像における特徴部を通る平面を注目断面としてもよい。この場合には、注目断面に対して指定された断層画像は固定され、この指定された断層画像に対して他の断層画像を近い方から順に位置合わせしていく。また、１枚または３枚以上の断層画像を指定して固定してもよい。
【００７８】
（第一の実施例の変形例６）  （スペックルノイズ領域以外）
本実施例では、超音波断層画像を部分領域に分割し、そこから十分に発達したスペックルノイズ領域を選択して処理対象領域として用いる場合を例に述べた。しかし、これに限らず、超音波断層画像から点特徴や線特徴などの画像特徴を周知の方法で抽出して、その近傍領域を処理対象領域として用いてもよい。この場合には、ステップＳ４０３０の処理において、面外移動成分の推定は行わずに、位置姿勢センサの計測値をそのまま用いればよい。
【００７９】
（第一の実施例の変形例７）  （圧縮変形を補正してから位置姿勢を算出）
本実施例では、まず被検体が圧縮変形していないものと仮定して断層画像間の位置姿勢を算出した上で、圧縮変形量を算出していた。しかし、これに限らず、まず位置姿勢センサの計測値をそのまま用いて圧縮変形量を算出し、処理対象領域の位置情報を補正した上で、断層画像間の位置姿勢の算出を行ってもよい。また、本実施例では、ステップＳ４０３５の処理において、ステップＳ４０３０における位置合わせパラメータ算出処理が収束したか否かの判定を行っていたが、ステップＳ４０３５の処理は行わなくてもよい。この場合、ステップＳ４０３０の処理は一回だけしか行われないため、速度を重視した処理が実現できる。
【００８０】
（第一の実施例の変形例８）  （３Ｄプローブ）
本実施例では、注目断面からの距離に応じた重みを付けて、２Ｄプローブによって得られた二次元断層画像群の位置合わせパラメータを算出していた。しかし、これに限らず、注目断面からの距離に応じた重みを付けて、３Ｄプローブによって得られたボリュームデータ群（三次元断層画像群）の位置合わせパラメータを算出してもよい。例えば非特許文献４に開示されている手法では、重なり合う微小領域の類似度の総和を最小化することによってボリュームデータ群の位置合わせを行っているが、この類似度の総和を算出する処理を、注目断面からの距離に応じた重みを付けて行ってもよい。
【００８１】
（第一の実施例の変形例９）  （任意の領域を位置合わせの基準とする）
本実施例では、指定した注目断面に対して最適化した位置合わせを行ったが、本発明の適用例はこれに限らない。例えば、被検体の所定の三次元領域に対して最適化した位置合わせを行ってもよい。その場合には、例えば三次元領域の重心からの距離が小さいほど対応する部分領域の位置が合うように断層画像群の位置合わせを行えばよい。
【００８２】
（第一の実施例の変形例１０）  （未処理の断層画像の選択）
本実施例では、位置合わせパラメータ算出部１４０は撮影した時刻順に位置合わせ対象とする断層画像を選択するが、これに限らず、時刻に限らず隣り合う断層画像を順に位置合わせしても良い。また、最初に基準となる断層画像を選択し、その基準となる断層画像から隣り合う断層画像を連鎖的に位置合わせしてもよい。この場合には、基準となる断層画像に合わせて複数の断層画像の位置が決められるため、より高画質の断面画像を生成することができる。また、基準となる断層画像を選択する場合には、隣り合う断層画像を順に連鎖的に位置合わせするのではなく、常に基準となる断層画像と未処理の断層画像との対応を特定して位置合わせを実行してもよい。この場合には、選択された基準の画像に合わせて高画質な断面画像を生成することができる。
【実施例２】
【００８３】
（実時間超音波断層像を注目断面とする）第一の実施例では、ＭＲＩ装置によって被検体を予め撮像して得られたＭＲＩ断層画像群の中から選択断層画像を選択し、選択断層画像を表す断面を注目断面として設定する場合について説明した。しかし、注目断面の設定方法はこれに限らず、超音波装置によって実時間で被検体を撮像して得られる断層画像を表す断面を注目断面として設定するのであってもよい。本実施例に係る画像処理装置は、超音波診断装置によって予め撮像して得られた断層画像群の位置合わせを行い、その結果に基づいて、実時間で撮像して得られる断層画像と同一断面の画像（断面画像）を、断層画像群から逐次的に生成する。その際に、断層画像群と注目断面との位置関係を考慮して位置合わせパラメータを算出することで、断面画像が高画質に生成されるようにする。以下、本実施例に係る画像処理装置について、第一の実施例との相違部分についてのみ説明する。
【００８４】
図５は、本実施例に係る画像処理装置の構成を示す。なお、図１と同じ部分については同じ番号、記号を付けており、その説明を省略する。図５に示すように、本実施例における画像処理装置５００は、対象断層画像群取得部１１０、参照断層画像取得部５２０、注目断面設定部５３０、位置合わせパラメータ算出部５４０、断面画像生成部５５０、画像合成部５６０によって構成されている。また、画像処理装置５００は、実時間で被検体の断層画像を撮像する第１医用画像収集装置１７０に接続されており、当該断層画像とその位置姿勢を逐次入力する。さらに、画像処理装置５００は、第１医用画像収集装置１７０によって被検体を予め撮像して得られた対象断層画像群を保持するデータサーバ５９０に接続されている。
【００８５】
データサーバ５９０は、第一の実施例と同様に、第１医用画像収集装置１７０としての超音波装置によって被検体を予め撮像して得られた複数の超音波断層画像を、対象断層画像群として保持している。基準座標系で表現された対象断層画像群は、第一の実施例と同様に、対象断層画像群取得部１１０を介して画像処理装置５００に入力される。なお、第一の実施例とは異なり、データサーバ５９０は参照断層画像群を保持していない。
【００８６】
参照断層画像取得部５２０は、第１医用画像収集装置１７０から画像処理装置５００へと逐次的に入力される断層画像を取得して、これを参照断層画像として注目断面設定部５３０へと逐次的に出力する。
【００８７】
注目断面設定部５３０は、参照断層画像取得部５２０の出力である参照断層画像を逐次的に取得して、参照断層画像を表す断面を注目断面に設定する。そして、その位置姿勢を位置合わせパラメータ算出部５４０および断面画像生成部５５０へと逐次的に出力する。
【００８８】
位置合わせパラメータ算出部５４０は、対象断層画像群と注目断面との位置関係を考慮しながら、逐次的に更新される注目断面の夫々に対応して、対象断層画像群の位置合わせパラメータを逐次的に算出する。そのために、対象断層画像群取得部１１０の出力である対象断層画像群を取得する。また、注目断面設定部５３０の出力である注目断面の位置姿勢を逐次的に取得する。そして、これらの情報に基づいて、現在取得している注目断面に対応する位置合わせパラメータを、過去に算出した（過去に取得した注目断面に対応する）位置合わせパラメータの情報も利用しながら逐次的に算出する。そして、得られた位置合わせパラメータを、断面画像生成部５５０へと逐次的に出力する。
【００８９】
断面画像生成部５５０は、対象断層画像群からの断面画像の生成を、位置合わせパラメータに基づいて実行する。そのために、注目断面設定部５３０の出力である注目断面の位置姿勢を逐次的に取得する。また、位置合わせパラメータ算出部５４０の出力である各超音波断層画像の位置姿勢を逐次的に取得する。そして、これらに基づいて注目断面の画像（断面画像）を生成して、画像合成部５６０へと逐次的に出力する。
【００９０】
画像合成部５６０は、参照断層画像取得部５２０の出力である参照断層画像と、断面画像生成部５５０の出力である断面画像とを逐次的に取得し、両者を合成して逐次的に出力する。
【００９１】
なお、画像処理装置５００を構成する上記各部の夫々の機能をソフトウェアの実行によって実現するコンピュータの基本構成は、第一の実施例における図２と同様である。
【００９２】
図６は、画像処理装置５００が行う全体の処理手順を示すフローチャートである。同フローチャートは、本実施例ではＣＰＵ１００１が各部の機能を実現するプログラムを実行することにより実現される。なお、以下の処理を行う前段で、同フローチャートに従ったプログラムコードは、例えば外部記憶装置１００７からＲＡＭ１００２に既にロードされているものとする。
【００９３】
（Ｓ６０００）  （データの取得）
ステップＳ６０００において、画像処理装置５００は、対象断層画像群取得部１１０の処理として対象断層画像群を取得する。
【００９４】
（Ｓ６００３）  （処理対象領域の選択と対応付け）
ステップＳ６００３において、画像処理装置５００は、位置合わせパラメータ算出部５４０の処理として、ステップＳ６０００で取得した対象断層画像群を構成する断層画像の夫々に対して、処理対象領域の選択を行う。そして、夫々の断層画像を撮像した時刻の直前の時刻に撮像した断層画像内において、選択した処理対象領域の対応領域を探索する。具体的には、第一の実施例におけるステップＳ４０１０及びステップＳ４０２０と同様な処理を、全ての断層画像に対して実行する。
【００９５】
（Ｓ６００５）  （データの取得）
ステップＳ６００５において、画像処理装置５００は、参照断層画像取得部５２０の処理として、現時刻に画像処理装置５００に入力されている最新の断層画像を、参照断層画像として取得する。
【００９６】
（Ｓ６０１０）  （注目断面の設定）
ステップＳ６０１０において、画像処理装置５００は、注目断面設定部５３０の処理として、参照断層画像の基準座標系における位置姿勢を注目断面の位置姿勢として設定する。
【００９７】
（Ｓ６０２０）  （位置合わせパラメータの算出）
ステップＳ６０２０において、画像処理装置５００は、位置合わせパラメータ算出部５４０の処理として、ステップＳ６０１０で設定した注目断面の位置姿勢に基づいて、対象断層画像群の位置合わせパラメータを算出（補正）する。なお、本ステップにおける位置合わせパラメータ算出部５４０の処理の詳細は、図７に示すフローチャートを用いて後に詳しく説明する。
【００９８】
（Ｓ６０３０）  （断面画像の生成）
ステップＳ６０３０において、画像処理装置５００は、断面画像生成部５５０の処理として、ステップＳ６０１０で設定した注目断面の断面画像を対象断層画像群から生成する。この処理は第一の実施例におけるステップＳ３０３０の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００９９】
（Ｓ６０４０）  （画像の合成）
ステップＳ６０４０において、画像処理装置５００は、画像合成部５６０の処理として、ステップＳ６００５で取得した参照断層画像と、ステップＳ６０３０で生成した断面画像とを合成する。そして、合成した画像を表示部１００６に表示する。また、必要に応じて、Ｉ／Ｆ１００９を介してこれを外部へと出力する。あるいは、他のアプリケーションから利用可能な状態としてＲＡＭ１００２上に格納する。
【０１００】
例えば、参照断層画像と断面画像を異なる色で描画して重ね合わせて表示してもよいし、あるいは、参照断層画像と断面画像のいずれか一方のみを選択して表示できるようにしてもよい。また、一つの画面を縦または横に分割して、一方に参照断層画像を表示し他方に断面画像を表示してもよいし、二つの画面に夫々表示してもよい。
【０１０１】
（Ｓ６０５０）  （終了の判定）
ステップＳ６０５０において、画像処理装置５００は、全体の処理を終了するか否かの判定を行う。例えば、表示部１００６上に配置された終了ボタンを操作者がマウス１００５でクリックするなどして、終了の判定を入力する。終了すると判定した場合には、画像処理装置５００の処理の全体を終了させる。一方、終了すると判定しなかった場合には、ステップＳ６００５へと処理を戻し、新たに取得される参照断層画像に対して、ステップＳ６００５からステップＳ６０４０までの処理を再度実行する。
【０１０２】
以上によって、画像処理装置５００の処理が実施される。
【０１０３】
図７は、上述のステップＳ６０２０における位置合わせパラメータ算出部５４０の処理手順を示すフローチャートである。
【０１０４】
ステップＳ７０００の処理は、第一の実施例におけるステップＳ４０００の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１０５】
（Ｓ７０３０）  （相対位置合わせパラメータの算出）
ステップＳ７０３０において、位置合わせパラメータ算出部５４０は、ステップＳ７０００で選択した未処理断層画像に関して、当該断層画像とその直前の時刻に撮像された断層画像との間の位置合わせパラメータを算出する。この処理は、ステップＳ６００３で選択した当該断層画像に係る複数の処理対象領域とその対応領域の位置情報とに基づいて行う。それ以外の処理は第一の実施例におけるステップＳ４０３０と同様であるので、詳細な説明は省略する。ただし、未処理断層画像の位置姿勢の初期値は、前の時刻の注目断面に基づいて求めた値を用いる。
【０１０６】
以下、ステップＳ７０３５、Ｓ７０３７、Ｓ７０４０およびステップＳ７０５０の処理は、第一の実施例におけるステップＳ４０３５、Ｓ４０３７、Ｓ４０４０およびステップＳ４０５０の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１０７】
（Ｓ７０６０）  （座標の補正）
ステップＳ７０６０において、位置合わせパラメータ算出部５４０は、ステップＳ７０３０で推定した夫々の断層画像の絶対圧縮変形量に基づいて、ステップＳ６００３で求めた処理対象領域の位置情報を補正する。これにより、新たな注目断面に対してステップＳ７０３０の位置合わせパラメータ算出処理を行う際には、前の時刻の注目断面に基づいて求めた絶対圧縮変形量を差し引くことによって補正した後の（処理対象領域とその対応領域の）位置情報が適用される。
【０１０８】
以上のように、本実施例に係る画像処理装置は、断層画像群と実時間で撮像して得られる断層画像との位置関係に基づいて、断層画像群を構成する各断層画像の位置合わせパラメータを算出する。そうすることで、実時間で撮像して得られる断層画像と同一断面の画像（断面画像）を高画質に生成することができる。さらに、逐次的に設定される注目断面の位置姿勢は前の時刻の注目断面とあまり大きく変わらないので、前の時刻の注目断面に基づいて求めた位置合わせパラメータを利用することによって、収束計算を速めることができる。
【０１０９】
また、実時間で撮像して得られる超音波断層画像に対応する断面画像を過去の超音波断層画像群から高画質に生成することができるので、過去の超音波断層画像群から生成した断面画像と現在の超音波断層画像とを容易に比較することができる。
【０１１０】
（第二の実施例の変形例１）  （３Ｄ探触子でＭＰＲ像を取得）
本実施例では、超音波画像診断装置で断層画像を実時間で撮像する場合を例に述べたが、超音波画像診断装置で取得するデータはこれに限られるものではない。例えば、３次元の超音波探触子でＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ  Ｐｌａｎａｒ  Ｒｅｆｏｒｍａｔ）像を取得する場合にも、上記の実施例の手法が適用可能である。すなわち、複数の切断面の夫々を注目断面として上記の実施例の手法を夫々の注目断面に対して適用すればよい。
【０１１１】
（第二の実施例の変形例２）  （ＵＩ指定断面を注目断面とする）
本実施例では、参照断層画像と断面画像を合成して表示する場合を例に述べたが、第一の実施例と同様に断面画像のみを表示してもよい。その場合には、画像合成部５６０が不要となる。
【０１１２】
さらに、参照断層画像の位置姿勢を注目断面の位置姿勢に設定する代わりに、例えば以下の方法で操作者が指定する注目断面の位置姿勢を取得してもよい。その場合には、参照断層画像取得部５２０も不要となる。まず、操作者がマウス１００５やキーボード１００４などを用いて、注目断面の回転方向および回転角度および各軸方向への移動を指定する。例えば、表示部１００６に表示された断面画像をマウス１００５で選択し、マウスの左ボタンを押下したままドラッグ操作することで、ドラッグした方向に注目断面を回転させるような注目断面の姿勢の変化量を算出する。その際、注目断面の回転方向はドラッグ操作時のマウスの移動方向に応じて算出すればよく、注目断面の回転角度はドラッグ操作時のマウスの移動量に応じて算出すればよい。例えば、マウスの変位を断面画像上における２次元ベクトルとして、このベクトルの大きさに比例した値を回転角度として、このベクトルに直交する断面画像上のベクトルを回転軸として設定すればよい。次に、マウスの右ボタンを押下したままドラッグ操作することで、注目断面の画像面内における移動量を指定する。そして、マウスのホイールを前後方向に回転操作することで、注目断面の法線方向への移動量を指定する。なお、マウスのドラッグ操作に限らず、キーボードの特定のキーに各方向への回転操作や回転角度の変更や各軸方向への移動を割り当ててもよい。または、表示画面上に操作ボタン等を配置してマウスでクリックして操作してもよい。以上のようにして位置姿勢の変化量を得たら、現在の注目断面の位置姿勢に当該変化量を付加することで、新たな位置姿勢を算出する。
【０１１３】
なお、位置姿勢センサなどを装着した位置姿勢指示具を操作者が移動および回転させることによって、当該センサの位置姿勢計測値を注目断面の位置姿勢として取得する構成であってもよい。この場合に、位置姿勢センサを装着したプローブを位置姿勢指示具として用いてもよい。
【実施例３】
【０１１４】
（「注目断面からの距離に応じた重み」の別の実施例）
第一の実施例では、断層画像群を構成する各断層画像の位置合わせパラメータを算出する演算の中で、注目断面からの距離に応じた重みを設定する場合について説明した。しかし、注目断面からの距離に応じた重みを設定する方法はこれに限らず、例えば注目断面に近いほど処理対象領域を多く選択するのであってもよい。本実施例に係る画像処理装置は、断層画像群から注目断面の画像（断面画像）を生成する際に、断層画像群と注目断面との位置関係に基づいて処理対象領域を選択し、断層画像群を構成する各断層画像の位置合わせパラメータを算出（補正）する。そうすることで、断面画像が高画質に生成されるようにする。以下、本実施例に係る画像処理装置について、第一の実施例との相違部分についてのみ説明する。
【０１１５】
本実施例における画像処理装置の構成は図１と同様であるため、その説明を省略する。また、本実施例における画像処理装置が行う全体の処理手順を示すフローチャートは図３と同様であるので、その説明も省略する。ただし、ステップＳ３０２０の処理の詳細のみが異なっている。
【０１１６】
図８は、第三の実施例のステップＳ３０２０における位置合わせパラメータ算出部１４０の処理手順を示すフローチャートである。
【０１１７】
ステップＳ８０００の処理は、第一の実施例におけるステップＳ４０００の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１１８】
（Ｓ８００５）  （交線の算出）
ステップＳ８００５において、位置合わせパラメータ算出部１４０は、未処理断層画像と注目断面との交線を算出する。未処理断層画像の位置姿勢はセンサ計測値がその初期値として与えられており、注目断面の位置姿勢はステップＳ３０３０で得られているので、周知の方法で２つの平面の交線を算出することができる。
【０１１９】
（Ｓ８０１０）  （処理対象領域の選択）
ステップＳ８０１０において、位置合わせパラメータ算出部１４０は、未処理断層画像を部分領域に分割して、そこから複数の処理対象領域を選択する。本実施例においても、注目する部分領域が十分発達したスペックル領域である場合に、その領域を処理対象領域として選択する。具体的には以下の処理を実行する。まず、未処理断層画像を例えば５×５個の互いに重ならない部分領域に分割する。本実施例では、ステップＳ８００５で算出した交線と交わる部分領域を、さらに２×２の互いに重ならない部分領域に分割する。次に、各部分領域が十分発達したスペックル領域であるかどうかを、部分領域内の画素値の平均値と標準偏差の比が１に近いかどうかで判定する。そして、十分発達したスペックル領域と判定された部分領域を、処理対象領域として選択する。本ステップの処理により、一般的には、注目断面に近いほど多くの処理対象領域が選択される。
【０１２０】
ステップＳ８０２０の処理は、第一の実施例におけるステップＳ４０２０の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１２１】
（Ｓ８０３０）  （相対位置合わせパラメータの算出）
ステップＳ８０３０において、位置合わせパラメータ算出部１４０は、ステップＳ８０００で選択した未処理断層画像に関して、当該断層画像とその直前の時刻に撮像された断層画像との間の位置合わせパラメータを算出する。本ステップの処理は、第一の実施例におけるステップＳ４０３０と同様であるので、詳細な説明は省略する。ただし、注目断面からの距離に応じた重み付け計算は行わない。
【０１２２】
以下、ステップＳ８０３５、Ｓ８０３７、Ｓ８０４０およびステップＳ８０５０の処理は、第一の実施例におけるＳ４０３５、Ｓ４０３７、Ｓ４０４０およびステップＳ４０５０の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【０１２３】
以上のように、本実施例に係る画像処理装置は、断層画像群と注目断面との位置関係に基づいて、注目断面に近いほど多くの処理対象領域を選択して、断層画像群を構成する各断層画像の位置合わせパラメータを補正する。これにより、注目断面に近いほど誤差が小さくなるような位置合わせが行われるなので、断面画像を高画質に生成することができる。
【０１２４】
（第三の実施例の変形例１）
本実施例の方法を、第一の実施例の方法と組み合わせてもよい。すなわち、注目断面に近いほど多くの処理対象領域を選択した上で、さらに注目断面からの距離に応じた重みを付けて、断層画像群の位置合わせパラメータを算出（補正）してもよい。これにより、注目断面付近の誤差を極力小さくするような位置合わせが行われるので、断面画像を高画質に生成することができる。
【０１２５】
また、画像特徴のみに基づいて算出された２枚の断層画像間の位置姿勢と、位置姿勢センサによって計測された２枚の断層画像間の位置姿勢とを統合する際に、注目断面に近いほど前者の重みが大きくなるようにしてでもよい。その他、断面との位置関係を考慮して位置合わせパラメータを求める方法であれば、いずれの方法であってもよい。
【０１２６】
（その他の実施例）
以上、実施例を詳述したが、本発明は、例えば、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、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【０１２７】
なお、本発明は、ソフトウェアのプログラムをシステム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによって前述した実施例の機能が達成される場合を含む。この場合、供給されるプログラムは実施例で図に示したフローチャートに対応したコンピュータプログラムである。
【０１２８】
従って、本発明の機能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。つまり、本発明は、本発明の機能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。
【０１２９】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
【０１３０】
コンピュータプログラムを供給するためのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体としては以下が挙げられる。例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ）などである。
【０１３１】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることが挙げられる。この場合、ダウンロードされるプログラムは、圧縮され自動インストール機能を含むファイルであってもよい。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０１３２】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布するという形態をとることもできる。この場合、所定の条件をクリアしたユーザに、インターネットを介してホームページから暗号を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用して暗号化されたプログラムを実行し、プログラムをコンピュータにインストールさせるようにもできる。
【０１３３】
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、前述した実施例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例の機能が実現されてもよい。この場合、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例の機能が実現される。
【０１３４】
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例の機能の一部或いは全てが実現されてもよい。この場合、機能拡張ボードや機能拡張ユニットにプログラムが書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行う。
【符号の説明】
【０１３５】
１００  画像処理装置
１１０  対象断層画像群取得部
１２０  参照断層画像群取得部
１３０  注目断面設定部
１４０  位置合わせパラメータ算出部
１５０  断面画像生成部
【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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