(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野を、該放射線画像を表す画像データに基づいて認識処理する照射野認識方法において、
前記画像データに基づく前記放射線画像を縮小処理し、
該縮小処理された画像についての画像データに基づいて前記照射野の認識処理を行なって仮の照射野輪郭を求め、
該仮の照射野輪郭を、前記縮小処理前の元の放射線画像に対応する大きさに拡大処理し、
前記元の放射線画像に対する、前記拡大処理された仮の照射野輪郭の適合度合を、所定の評価関数を用いて評価し、
該評価の結果に基づいて、前記適合度合が最も高い照射野輪郭を定めることを特徴とする放射線画像の照射野認識方法。
【請求項２】
前記所定の評価関数が、
前記拡大処理された仮の照射野輪郭を構成する各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±θ度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２θ＋１）−１｝個の変換候補線を設定し、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求める関数であり、
前記微分値の平均値が大きくなるにしたがって前記適合度合が高くなるように両者を対応付けることを特徴とする請求項１記載の放射線画像の照射野認識方法。
【請求項３】
前記所定の評価関数が、
前記拡大処理された仮の照射野輪郭を構成する各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±θ度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２θ＋１）−１｝個の変換候補線を設定し、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する濃度勾配ベクトルの向きの、各候補線の延在方向についてのエントロピーを求める関数であり、
前記濃度勾配ベクトルの向きのエントロピーが小さくなるにしたがって前記適合度合が高くなるように両者を対応付けることを特徴とする請求項１記載の放射線画像の照射野認識方法。
【請求項４】
照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野を、該放射線画像を表す画像データに基づいて認識処理する照射野認識装置において、
前記画像データに基づく前記放射線画像を縮小処理する縮小処理手段と、
該縮小処理された画像についての画像データに基づいて前記照射野の認識処理を行なって仮の照射野輪郭を求める照射野認識処理手段と、
該仮の照射野輪郭を、前記縮小処理前の元の放射線画像に対応する大きさに拡大処理する拡大処理手段と、
前記元の放射線画像に対する前記拡大処理された仮の照射野輪郭の適合度合を、所定の評価関数を用いて評価する評価手段と、
該評価の結果に基づいて、前記適合度合が最も高い照射野輪郭を定める照射野輪郭決定手段とを備えたことを特徴とする放射線画像の照射野認識装置。
【請求項５】
前記評価手段が、
前記拡大処理された仮の照射野輪郭を構成する各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±θ度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２θ＋１）−１｝個の変換候補線を設定する候補線設定手段と、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求める評価値算出手段とを有し、
前記照射野輪郭決定手段が、
前記微分値の平均値が大きくなるにしたがって前記適合度合が高くなるように両者を対応付けているものであることを特徴とする請求項４記載の放射線画像の照射野認識装置。
【請求項６】
前記評価手段が、
前記拡大処理された仮の照射野輪郭を構成する各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±θ度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２θ＋１）−１｝個の変換候補線を設定する候補線設定手段と、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する濃度勾配ベクトルの、各候補線の延在方向についてのエントロピーを求める評価値算出手段とを有し、
前記照射野輪郭決定手段が、
前記濃度勾配ベクトルのエントロピーが小さくなるにしたがって前記適合度合が高くなるように両者を対応付けているものであることを特徴とする請求項４記載の放射線画像の照射野認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線画像の照射野認識方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
記録された放射線画像を読み取って画像データを得、この画像データに適切な画像処理を施した後、処理済みの画像データに基づいて読影に適した可視像を再生することは種々の分野で行なわれている。例えば、本出願人による蓄積性蛍光体シートを利用した放射線画像記録再生システムもその一つである。
【０００３】
ところでＸ線フイルムや蓄積性蛍光体シートに放射線画像を撮影記録するに際しては、放射線の照射による生体への影響を極力小さくする観点、および例えば観察に不要な部分からの散乱光による画質性能の低下等を防止する観点から、放射線が被写体の必要な部分にのみ照射されるように照射域を制限する鉛などで作られた照射野絞りを使用することが多い。
【０００４】
照射野絞りを用いて撮影を行なった場合、蓄積性蛍光体シート等の記録媒体には、照射野絞りの開口輪郭の内部領域（照射野領域）に被写体等の画像が記録され、開口輪郭の外側領域（照射野外領域）には放射線が到達せず未露光状態となる。したがってこの開口輪郭に対応する画像の照射野輪郭はエッジ線となる。
【０００５】
そして、このように照射野領域内にのみ画像が記録された記録媒体から画像データを読み取って画像処理を行なう場合、照射野領域内の画像データについてのみ上記階調処理等の処理を施せばよく、処理の回数が大幅に低減され処理負荷の低減、処理スピードの向上を図ることができる。
【０００６】
一方、照射野外領域は未露光状態であるため、医用Ｘ線フイルムのようなネガ画像においては最低濃度領域となるが、例えば医用Ｘ線フイルムをシャーカスに掛けて蛍光灯の光による透過画像を観察するとき等には、このような最低濃度領域は非常に明るい領域となるため、照射野領域のうち特に照射野外領域に近い部分については当該明るい照射野外領域に眩惑されて観察に支障がある。
【０００７】
そこで放射線画像記録再生システムにおいては、このような照射野外領域についての各画像データを一律に最高濃度に相当する値に強制的に置換する処理が行なわれる。そしてこの処理は一般に黒化処理と称されており、この黒化処理を行なう場合にも、該処理を行なう領域と行なわない領域との境界線は上記放射線画像のうち照射野輪郭であるから、画像データに基づいて照射野輪郭を精度よく認識することが必要である。
【０００８】
ここで、上記照射野輪郭か否かの認識は、例えば、上記照射野輪郭が画像のエッジ線になることを利用して、画像データの変化が急峻な部分を探索することによって求めることができる。
【０００９】
具体的には、放射線画像を表す放射線画像データを放射線画像の水平方向に走査してエッジ線を構成するエッジ候補点を検出し、垂直方向にこのエッジ候補点を集計して垂直方向に延びるエッジ線の水平方向での位置を求めるとともに、垂直方向に走査してエッジ線を構成するエッジ候補点を検出し、水平方向にこのエッジ候補点を集計して水平方向に延びるエッジ線の垂直方向での位置を求めることにより、照射野絞りの矩形の開口輪郭に対応するエッジ線を求める方法（特開昭６１−３９０３９号）や、照射野領域内に含まれる所定の点から放射線画像の端部に向かう放射状の複数の方向に沿った画像データに基づいてエッジ候補点を検出し、隣接するエッジ候補点を連結することによってエッジ線を得る方法（特開昭６３−２５９５３８  号）等の技術が既に開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、医用に用いられる放射線画像は、１枚の放射線画像の画素数すなわち画像データ数は  ４×１０６  個（２０００画素×２０００画素）にも達するため、照射野の認識のための処理には非常に多大な時間が掛かっているのが実情である。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、従来の照射野認識と同等の認識精度を維持しつつ、その認識処理時間の大幅な短縮を実現し得る放射線画像の照射野認識方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線画像の照射野認識方法および照射野認識装置は、照射野の認識対象である放射線画像を一旦縮小処理して画素数を減らしたうえで照射野の認識処理を実行することにより照射野認識処理時間を大幅に短縮し、さらにこの得られた照射野輪郭を元の画像の大きさまで拡大処理し、この拡大された照射野輪郭を基準として、近傍の画素を用いた照射野認識の評価を行なうことによって、前述の縮小処理および拡大処理により生じた誤差分を補正することができ、従来と同等の認識精度を確保するものである。
【００１３】
すなわち本発明の照射野認識方法は、照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野を、該放射線画像を表す画像データに基づいて認識処理する照射野認識方法において、
前記画像データに基づく前記放射線画像を縮小処理し、
該縮小処理された画像についての画像データに基づいて前記照射野の認識処理を行なって仮の照射野輪郭を求め、
該仮の照射野輪郭を、前記縮小処理前の元の放射線画像に対応する大きさに拡大処理し、
前記元の放射線画像に対する前記拡大処理された仮の照射野輪郭の適合度合を、所定の評価関数を用いて評価し、
該評価の結果に基づいて、前記適合度合が最も高い照射野輪郭を定めることを特徴とするものである。
【００１４】
ここで「縮小処理する」とは、画像データを間引く、加算平均したうえで間引く等、データ数を減少させる作用をなす処理をいう。なお、この縮小処理による縮小率としては、従来の照射野認識方法による処理時間との対比から、面積比で１／１６倍以下（縦横方向それぞれ  １／４倍以下）、縮小処理後における画像中の照射野輪郭維持の観点から、面積比で１／１６００倍以上（縦横方向それぞれ１／４０倍以上）、とするのが望ましい。
【００１５】
また、「縮小処理された画像についての画像データ」とは、その数が減少せしめられた画像データをいう。
【００１６】
上記仮の照射野輪郭を求めるための、縮小処理された画像についての画像データに基づく照射野認識はいかなる方法によるものであってもよい。例えば、前述した特開昭６１−３９０３９号により開示されている、放射線画像を表す放射線画像データを放射線画像の水平方向に走査してエッジ線を構成するエッジ候補点を検出し、垂直方向にこのエッジ候補点を集計して垂直方向に延びるエッジ線の水平方向での位置を求めるとともに、垂直方向に走査してエッジ線を構成するエッジ候補点を検出し、水平方向にこのエッジ候補点を集計して水平方向に延びるエッジ線の垂直方向での位置を求めることにより、照射野絞りの矩形の開口輪郭に対応するエッジ線を求める方法や、特開昭６３−２５９５３８  号により開示されている、照射野領域内に含まれる所定の点から放射線画像の端部に向かう放射状の複数の方向に沿った画像データに基づいてエッジ候補点を検出し、隣接するエッジ候補点を連結することによってエッジ線を得る方法等既に公知の種々の方法を適用することができる。
【００１７】
「拡大処理する」とは、照射野輪郭を元の放射線画像に対応させることを意味する。すなわち、求められた照射野輪郭は縮小画像上のものであるから、そのまま元の放射線画像画像（縮小処理前のもの）上のものとして取り扱うことはできない。そこでこの縮小画像上において求められた照射野輪郭を元の放射線画像に対応させる必要がある。この対応方法としては種々の方法を適用し得るが、縮小画像に対応する座標系に、縮小率の逆数を乗じる変換処理により、元の放射線画像の座標系に対応させる方法が、計算処理の簡便さ等の観点から好ましい。なおこの変換処理の際には、縮小画像全体を変換処理するのではなく、照射野輪郭を構成する各線を特定するのに十分な座標点のみを変換処理すればよい。
【００１８】
すなわち照射野輪郭が直線のみで構成される場合には、各線分の始点の座標と終点の座標とにそれぞれ縮小率の逆数を乗じる処理を行なうだけで足りる。例えば照射野輪郭を構成する１つの線分が、縮小画像に対応する座標系において、始点（５，１０）および終点（４０，２１）で特定され、縮小率が１／９倍である場合、拡大処理はこれらの始点と終点に対してのみ縮小率の逆数である『９』を乗じて、始点（４５，９０）および終点（  ３６０，１８９  ）を得るものである。
【００１９】
なおその拡大率は、上記縮小率に対応させたものであり、縮小率に乗じたときの積が１となるように設定する必要がある。具体的には、面積比で１６倍以上（縦横方向それぞれ４倍以上）１６００倍以下（縦横方向それぞれ４０倍以下）である。
【００２０】
ただし本発明において「拡大処理する」とは、必ずしも上述した、照射野輪郭のみを元の画像に対応させる処理のみに限るものではない。すなわち、上記縮小処理とは反対に、画像データを補間してデータ数を増大させて照射野輪郭を含む縮小画像全体を元の放射線画像に対応させてもよい。この画像データの補間処理としては種々の補間演算を適用できるが、矩形の照射野輪郭を検出しようとするときはこの輪郭を構成する基準候補線は全て直線であるため、線形補間で十分であり、３次スプライン補間演算等の演算量の多大な処理を敢えて適用する必要はない。一方、円弧や曲線の照射野輪郭を検出しようとするときは、適当と認められる円弧やスプライン補間演算等種々の補間演算を適用することができる。
【００２１】
なお、このように縮小画像の全体を補間処理する場合は、補間データを求める計算処理の負担が大きく、かつ処理時間も長く要するため、一般的には前述したように、照射野輪郭を構成する各線の始点および終点等に縮小率の逆数を単純に乗じて元の放射線画像に対応させるのが好ましい。
【００２２】
上記仮の照射野輪郭の適合度合とは、認識処理によって求められた仮の照射野輪郭が、元の放射線画像に現実に存在している照射野輪郭に一致している度合を示す指標値を意味する。このような適合度合を求めるにあたっては、認識処理によって求められた照射野輪郭が、現実に存在している照射野輪郭にどの程度一致しているかを評価するための所定の評価関数を用いる。そしてこの評価関数としては、例えば、拡大処理された仮の照射野輪郭を構成する各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±θ度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２θ＋１）−１｝個の変換候補線を設定し、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求める関数、または拡大処理された仮の照射野輪郭を構成する各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±θ度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２θ＋１）−１｝個の変換候補線を設定し、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する濃度勾配ベクトルの向きの、各候補線の延在方向についてのエントロピーを求める関数などを適用することができる。
【００２３】
なお前者の関数（微分値の平均値を求めるもの）を適用した場合は、この微分値の平均値が大きくなるにしたがって適合度合が高くなるように両者を対応付けることが必要であり、一方、後者の関数（濃度勾配ベクトルの向きのエントロピー）を適用した場合は、この濃度勾配ベクトルの向きのエントロピーが小さくなるにしたがって適合度合が高くなるように両者を対応付けることが必要である。
【００２４】
ここで上記ｍの値およびθの値は、例えばｍ＝１（画素），θ＝１／（ｘ２  ＋ｙ２  ）１／２  （度）により設定するのが好ましい。ここで（ｘ，ｙ）は、縮小画像のサイズを画素数（ｘ画素×Ｙ画素）で表したものであり、例えば縮小画像のサイズが  １００画素×８０画素の場合は、ｘ＝  １００（画素），Ｙ＝８０（画素）より、ｍ＝１（画素），θ＝１／（  １００２  ＋８０２  ）１／２  ＝  ７．８×１０−３（度）である。
【００２５】
また、縮小率＝１／１８〜１倍（拡大率＝１〜１８倍）程度の範囲内であれば、ｍの値およびθの値として、縮小率の逆数の値（すなわち拡大率と同一の値）をそのまま適用することができる。例えば縮小率が１／９倍の場合は、その逆数である９をそのまま適用して、ｍ＝９（画素），θ＝９（度）とすることもできる。
【００２６】
上記前者の評価関数において、各候補線に関する微分値とは、各候補線を挟んで相対向する２つの画素間の画像データの差分を意味する。この差分値が大きい場合は、この２つの画素間で濃度（または輝度）の差が大きいことを意味し、画像のエッジが存在することを意味する。そして図４（１）に示すように、このような候補線を挟んで相対向する２つの画素の組は、候補線の延びる方向にそれぞれ存在するため、上記微分値を、候補線の延びる方向にそれぞれ存在する画素の組について加算し、その和を加算した組数で除することにより上記平均値を求める。この平均値が大きい程、当該候補線が放射線画像の現実のエッジである可能性が高く、最も濃度差（または輝度差）のあるエッジが照射野輪郭を構成する線である。したがって上記平均値が大きくなるにしたがって適合度合が高くなるように両者を対応付けておくことにより、適合度合が最も高い候補線を現実の照射野輪郭を構成する線として定めることが可能となる。
【００２７】
一方、後者の評価関数において、各候補線に関する濃度勾配ベクトルとは、各候補線の一方の側の各画素から濃度勾配（画像データの差分値）が最も大きい方向を向くベクトルを意味する。そして、この濃度勾配ベクトルの向いた方向を示す指標値（例えば候補線に直交する方向となす角度θ′の正弦値（  ｓｉｎθ′））を求め、図４（２）に示すように、候補線の延びる方向にそれぞれ存在する画素からの各濃度勾配ベクトルの向きについて、上記指標値ごとのヒストグラムを作成し、このヒストグラムの確率密度Ｐｉに基づいてエントロピー（−Σ｛（Ｐｉ）ｌｏｇ  Ｐｉ｝）を求める。このエントロピーが小さい程、濃度勾配ベクトルの向きが一定の方向に揃っていることを意味し、したがってそのような候補線が放射線画像の現実の照射野輪郭を構成する線である可能性が高いものである。したがって上記エントロピーが小さくなるにしたがって適合度合が高くなるように両者を対応付けておくことにより、適合度合が最も高い候補線を現実の照射野輪郭を構成する線として定めることが可能となる。
【００２８】
なお、このエントロピーを評価関数として用いる場合には、濃度勾配ベクトルの向きが一定の方向に揃うか否かに基づく評価であるため、照射野輪郭を構成する線が直線である場合にのみ適用でき、円弧や曲線には適用できない。
【００２９】
また上記濃度勾配ベクトルとは必ずしも画像データが濃度値を示す場合にのみ適用しうる用語ではなく、濃度値や輝度値を含む濃淡や明暗を表す画像データに基づく勾配ベクトルを広く含むものである。
【００３０】
本発明の放射線画像の照射野認識装置は、上記本発明の放射線画像の照射野認識方法を実施するための装置であって、照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野を、該放射線画像を表す画像データに基づいて認識処理する照射野認識装置において、
前記画像データに基づく前記放射線画像を縮小処理する縮小処理手段と、
該縮小処理された画像についての画像データに基づいて前記照射野の認識処理を行なって仮の照射野輪郭を求める照射野認識処理手段と、
該仮の照射野輪郭を、前記縮小処理前の元の放射線画像に対応する大きさに拡大処理する拡大処理手段と、
前記元の放射線画像に対する前記拡大処理された仮の照射野輪郭の適合度合を、所定の評価関数を用いて評価する評価手段と、
該評価の結果に基づいて、前記適合度合が最も高い照射野輪郭を定める照射野輪郭決定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００３１】
なお、評価手段としては、
前記拡大処理された仮の照射野輪郭を構成する各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±θ度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２θ＋１）−１｝個の変換候補線を設定する候補線設定手段と、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求める評価値算出手段とを有するものや、前記拡大処理された仮の照射野輪郭を構成する各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±θ度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２θ＋１）−１｝個の変換候補線を設定する候補線設定手段と、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する濃度勾配ベクトルの、各候補線の延在方向についてのエントロピーを求める評価値算出手段とを有するものなどを適用することができる。
【００３２】
なお、前者を適用した場合は、前記照射野輪郭決定手段が、微分値の平均値が大きくなるにしたがって前記適合度合が高くなるように両者を対応付けているものであることを要し、一方、後者を適用した場合は、照射野輪郭決定手段が、濃度勾配ベクトルのエントロピーが小さくなるにしたがって適合度合が高くなるように両者を対応付けているものであることを要する。
【００３３】
また、ｍ，θの具体的な適用については前述の本発明の照射野認識方法の場合と同様である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の放射線画像の照射野認識方法および照射野認識装置によれば、照射野の認識対象である放射線画像を縮小処理して画素数を減らし、これにより元の画像よりも少ない画像データに基づいて照射野の認識処理を行なうことができるため、照射野認識処理時間を大幅に短縮することができる。
【００３５】
このように縮小処理して得られた照射野輪郭は、間引きされた画像データに基づくものであるため、間引きされていない元の画像データに基づいて求められる照射野輪郭とは大きな差は無いが完全に一致するものではない。
【００３６】
したがって、縮小処理して得られた照射野輪郭は、仮の照射野輪郭であり、この仮の照射野輪郭を元の大きさまで拡大し、本来のデータ数の画像データに基づいて求められたであろう照射野輪郭との誤差を低減させるため、仮の照射野輪郭を中心として、真の照射野輪郭を含むと考えられる範囲内で照射野輪郭の候補を多数設定し、各候補ごとに上記誤差に代わる所定の評価を求める。すなわち誤差が最も少ない候補は真の照射野輪郭である蓋然性が極めて高い。したがってその評価に基づいて、最適な候補を照射野輪郭とすることにより、従来と同等の認識精度を確保することができる。
【００３７】
なお、本発明の放射線画像の照射野認識方法および装置では、照射野認識処理を実質的に２回行なうことになるが、１回目の処理ではデータ数が元の画像データに比して少ないため、処理時間はその数の比に比例し、一方、２回目の処理も、仮の照射野輪郭を中心とした、誤差と考えられる極僅かな範囲内での処理であるため、これらの処理時間を２回分合計し、さらに縮小処理および拡大処理に要する処理時間を加算しても、従来の場合のように、元の放射線画像の全ての画像データを用いて１回の認識処理を行なうのに比べて、十分短い時間で処理を終了することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の放射線画像の照射野認識装置の具体的な実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３９】
図１は本発明の照射野認識装置の一実施形態の構成を示す図、図２は照射野絞りを用いた放射線画像の撮影装置を示す図（（１）参照）および照射野絞りの開口輪郭に対応する照射野輪郭が形成された蓄積性蛍光体シートを示す図（（２）参照）、図３は図１に示した照射野認識装置による照射野認識の作用を説明するための図である。
【００４０】
図１に示した照射野認識装置により読み取られる画像の取得方法についてまず説明する。すなわち、図２（１）に示すように、Ｘ線源と被写体との間に、矩形の開口輪郭を有し、この開口の外側の部分は、Ｘ線が被写体および蓄積性蛍光体シートにＸ線が到達するのを防止する鉛板である照射野絞りが配され、この状態でＸ線源から被写体にＸ線が照射される。この結果、被写体を透過したＸ線が蓄積性蛍光体シートに照射されるが、その際、図２（１）に示すように、照射野絞りの開口輪郭より外側に対応する領域（照射野外領域）Ｐｏｕｔ  にはＸ線が全く照射されず、一方、照射野絞りの開口輪郭より内側に対応する領域（照射野領域）Ｐｉｎには被写体の透過Ｘ線情報が記録される。そして、照射野絞りの開口輪郭に対応する部分は、開口輪郭と略同一形状（矩形）で、濃度が急峻に変化する４本のエッジ線からなる照射野輪郭ＰＳが形成される。
【００４１】
このようにして蓄積性蛍光体シートに記録された放射線画像（以下、原画像という）Ｐ０は図示しない公知の放射線画像情報読取装置によって読み取られ、この原画像Ｐ０を表すデジタル画像データＳ０が出力される。図示の照射野認識装置１００  には、この画像データＳ０が入力される。
【００４２】
この照射野認識装置１００  は、入力された画像データＳ０を一定間隔ごとに間引いてこの画像データが表す原画像Ｐ０を縮小処理する機能をなす縮小処理手段１０と、この縮小処理された画像データＳ１（この画像データＳ１が表す縮小画像をＰ１という）に基づいて、原画像Ｐ０中の照射野輪郭ＰＳに対応する縮小画像Ｐ１中の照射野輪郭ＰＳ′を求める照射野認識処理手段２０と、照射野輪郭ＰＳ′として求められた仮の照射野輪郭ＰＳ″を構成する各線分の始点および終点に、拡大率βを単純に乗じて縮小処理前の原画像Ｐ０に対応させる拡大処理手段３０と、拡大処理された仮の照射野輪郭ＰＳ″の原画像Ｐ０に対する適合度合を、所定の評価関数を用いて評価する評価手段４０と、この評価手段４０による評価の結果に基づいて、適合度合が最も高い照射野輪郭ＰＳ″ｉ  を定める照射野輪郭決定手段５０と、縮小処理手段１０による縮小処理の縮小率αを設定するために、外部からオペレータが縮小率αを入力し、この入力された縮小率αを縮小処理手段１０に入力するとともに、この縮小率αの逆数β（＝１／α）を拡大率として設定し、この拡大率βを拡大処理手段３０に入力せしめる入力手段６０とを備えた構成である。
【００４３】
なお、縮小処理手段１０による縮小処理の縮小率αおよび拡大処理手段３０による拡大率βが予め設定されており、一般的にはこれらを変更することができないようにした構成を採用することもでき、そのような構成を採用する場合は、縮小処理手段１０は予め内部に縮小率αを有し、拡大処理手段３０も予め内部に拡大率βを有し、入力手段６０は省略することができる。
【００４４】
縮小処理手段３０による縮小処理は、上述したように縮小率αに応じた所定の間隔ごとに画像データＰ０を間引く処理を行なえばよい。なおこの間引く処理に代えて、加算平均したうえで間引く等、データ数を一定の規則の下に減少させる作用の各種の処理を適用することができる。
【００４５】
なお、この縮小処理による縮小率αとしては、面積比で１／１６００倍以上（縦横方向それぞれ１／４０倍以上）１／１６倍以下（縦横方向それぞれ  １／４倍以下）とするのが望ましい。
【００４６】
一方、拡大処理手段３０による拡大処理は、補間処理によって画像データを増大させて画像全体のサイズを拡大するのではなく、仮の照射野輪郭ＰＳ″を構成する各線分の始点および終点にのみ、拡大率βを単純に乗じることによって、縮小画像Ｐ１上における照射野輪郭ＰＳ″を、縮小処理前の原画像Ｐ０に対応させるものである。
【００４７】
照射野認識処理手段２０による、縮小画像Ｐ１から照射野輪郭ＰＳ′を認識して求める処理は、特定のものに限るものではなく、例えば前述した、放射線画像を表す放射線画像データを放射線画像の水平方向に走査してエッジ線を構成するエッジ候補点を検出し、垂直方向にこのエッジ候補点を集計して垂直方向に延びるエッジ線の水平方向での位置を求めるとともに、垂直方向に走査してエッジ線を構成するエッジ候補点を検出し、水平方向にこのエッジ候補点を集計して水平方向に延びるエッジ線の垂直方向での位置を求めることにより、照射野絞りの開口輪郭に対応するエッジ線を求める方法や、照射野領域内に含まれる所定の点から放射線画像の端部に向かう放射状の複数の方向に沿った画像データに基づいてエッジ候補点を検出し、隣接するエッジ候補点を連結することによってエッジ線を得る方法、ハフ変換によるもの等既に公知の種々の方法を適用することができる。
【００４８】
評価手段４０による、拡大処理された仮の照射野輪郭ＰＳ″の原画像Ｐ０に対する適合度合の評価は、認識処理によって求められた仮の照射野輪郭ＰＳ″が、原画像に現実に存在している照射野輪郭ＰＳに一致している度合を評価するものであり、この求められた仮の照射野輪郭ＰＳ″を中心とする所定の範囲内で複数の照射や輪郭の候補を設定し、これらの複数の候補のそれぞれについて評価関数を用いた評価を行なう。評価関数としては種々のものを用いることができる。
【００４９】
例えば、拡大処理された仮の照射野輪郭ＰＳ″を構成する４本の各基準候補線を、候補線作成手段４１を用いて図４に示すように基準候補線を中心とする±ｍ画素、±θ度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２θ＋１）−１｝個の変換候補線を設定し、４本の基準候補線およびこれら４本の基準候補線ごとにそれぞれ設定された各変換候補線ごとに、評価値算出手段４２により、
▲１▼図４（１）に示すように、各候補線（基準候補線および変換候補線）に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求める関数、または、
▲２▼図４（２）に示すように、各候補線に関する濃度勾配ベクトルの向きの、各候補線の延在方向についてのエントロピーを求める関数、の演算を行なう。
【００５０】
なお評価値算出手段４２が▲１▼の関数（微分値の平均値を求めるもの）を適用した場合は、照射野輪郭決定手段５０に、この微分値の平均値が大きくなるにしたがって適合度合が高くなるように両者を対応付けておくことが必要である。
【００５１】
一方、評価値算出手段４２が▲２▼の関数（エントロピーの値を求めるもの）を適用した場合は、照射野輪郭決定手段５０に、このエントロピーの値が小さくなるにしたがって適合度合が高くなるように両者を対応付けておくことが必要である。
【００５２】
上記前者の評価関数において、各候補線に関する微分値とは、各候補線を挟んで相対向する２つの画素間の画像データの差分を意味する。この差分値が大きい場合は、この２つの画素間で濃度の差が大きいことを意味し、画像のエッジが存在することを意味する。そして図４（１）に示すように、このような候補線を挟んで相対向する２つの画素の組（図中破線で示す）は、候補線の延びる方向にそれぞれ存在するため、上記微分値を、候補線の延びる方向にそれぞれ存在する画素の組について加算し、その和を加算した組数で除することにより上記平均値を求める。この平均値が大きい程、当該候補線が放射線画像の現実のエッジである可能性が高い、
したがって上記平均値が大きくなるにしたがって適合度合が高くなるように両者を対応付けておくことにより、適合度合が最も高い候補線を現実の照射野輪郭を構成する線として定めることが可能となる。
【００５３】
一方、後者の評価関数において、各候補線に関する濃度勾配ベクトルとは、各候補線の一方の側の各画素から濃度勾配（画像データの差分値）が最も大きい方向を向くベクトルを意味する。そして、この濃度勾配ベクトルの向いた方向を示す指標値（例えば候補線に直交する方向となす角度θ′の正弦値（  ｓｉｎθ′））を求め、図４（２）に示すように、候補線の延びる方向にそれぞれ存在する画素からの各濃度勾配ベクトルの向きについて、上記指標値ごとのヒストグラムを作成し、このヒストグラム確率密度Ｐｉに基づいてエントロピー（−Σ｛（Ｐｉ）ｌｏｇ  Ｐｉ｝）を求める。このエントロピーが小さい程、濃度勾配ベクトルの向きが一定の方向に揃っていることを意味し、したがってそのような候補線が放射線画像の現実の照射野輪郭を構成する線である可能性が高い。したがって上記エントロピーが小さくなるにしたがって適合度合が高くなるように両者を対応付けておくことにより、適合度合が最も高い候補線を現実の照射野輪郭ＰＳを構成する線として定めることが可能となる。
【００５４】
次に本実施形態の放射線画像の照射野認識装置１００  の作用について、図１〜５を用いて説明する。
【００５５】
まず所定の放射線画像情報読取装置によって読み取られた原画像Ｐ０を表す原画像データＳ０が縮小処理手段１０に入力される。一方、入力手段６０にはオペレータから所定の縮小率が入力される。この縮小率は面積比で１／１６００倍以上（縦横方向それぞれ１／４０倍以上）１／１６倍以下（縦横方向それぞれ  １／４倍以下）の範囲であり、１／４００  倍以上１／１００  倍以下の範囲が望ましい。入力手段６０は入力された縮小率に基づいて縮小処理手段１０に縮小率αを出力するとともに縮小率αの逆数である拡大率βが算出されてこれが拡大処理手段３０に出力される。
【００５６】
縮小処理手段１０は入力された縮小率αに基づいて原画像Ｐ０を縮小処理するように（図５（２）参照）、２次元マトリックス状に配列した原画像データＳ０を縦、横とも一定間隔で減少させる。そしてこのデータ数が減少された縮小画像Ｐ１を表す縮小画像データＳ１は照射野認識処理手段２０に入力される。
【００５７】
ここで、原画像Ｐ０中の照射野輪郭ＰＳに対応するものとして、縮小画像Ｐ１中には照射野輪郭ＰＳ′が現れる。照射野認識処理手段２０は公知の種々の方法にに基づいてこの縮小画像Ｐ１から照射野輪郭ＰＳ′を検出する。この検出した照射野輪郭を実際に画像中に存在する照射野輪郭ＰＳ′と区別するために仮の照射野輪郭ＰＳ″と称する（図５（３）参照）。仮の照射野輪郭ＰＳ″は拡大処理手段３０に入力され、拡大処理手段３０は入力手段６０から入力された拡大率βに基づいて仮の照射野輪郭ＰＳ″を拡大処理する。すなわち仮の照射野輪郭ＰＳ″を表す仮の照射野輪郭の位置データ（各線分の始点と終点のみ）ＳＳ″に対して、単純に縮小率αの逆数１／αが乗じられる。
【００５８】
これにより仮の照射野輪郭ＰＳ″は原画像に相当するサイズに拡大される（図５（４））。ここで拡大された仮の照射野輪郭ＰＳ″は、原画像Ｐ０における照射野輪郭ＰＳと極近似していると考えられるが、常に一致するとは限らない。
【００５９】
そこでまずこの拡大された仮の照射野輪郭ＰＳ″を中心として、この仮の照射野輪郭ＰＳ″の近傍に仮の照射野輪郭ＰＳ″に近似する候補線を多数設定する（図５（５））。すなわち、拡大処理された仮の照射野輪郭ＰＳ″を表す画像データＳＳ″は評価手段４０の候補線作成手段４１に入力され、候補線作成手段４１は仮の照射野輪郭ＰＳ″を構成する４本の直線をそれぞれ基準候補線とし、図３に示すように基準候補線を中心とする±ｍ画素、±θ度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２θ＋１）−１｝個の変換候補線を求める。
【００６０】
これらの４本の基準候補線および各基準候補線ごとに｛（２ｍ＋１）（２θ＋１）−１｝本づつ求められた変換候補線の画像データは評価値算出手段４２に入力される。
【００６１】
本実施形態においては、この評価値算出手段４２は、各候補線（基準候補線および変換候補線）に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求める関数が設定されたものであるとする。
【００６２】
すなわち評価値算出手段４２は、基準候補線の４本の方向ごとに、図４（１）に示すように各候補線を挟んで相対向する２つの画素組の画像データの差分を、候補線の延びる方向に沿って加算し、その和を加算した画素組数で除することにより上記平均値を求める。この平均値が大きい程、当該候補線が放射線画像の現実のエッジである可能性が高く、最も濃度差（または輝度差）のあるエッジが照射野輪郭を構成する線である。
【００６３】
各候補線ごとに上記微分値の平均値たる評価値が求められると、これらの各候補線のデータおよび評価値は照射野輪郭決定手段５０に出力される。
【００６４】
照射野輪郭決定手段５０は、基準候補線の４つの方向ごとに、各方向に含まれる候補線群の中から評価値が最も高い各１本の候補線を選択し、これらを照射野輪郭ＰＳを構成する４本の線として決定する（図５（６））。
【００６５】
決定された照射野輪郭のデータは、例えば外部の画像処理装置等に出力されて、照射野輪郭よりも外側の領域を最高濃度に塗り潰す黒化処理等が施される。
【００６６】
このように本実施形態の放射線画像の照射野認識装置によれば、照射野の認識対象である原画像を縮小処理した縮小画像で照射野認識を行なうことにより、処理対象のデータ数を大幅に低減して照射野認識処理時間を大幅に短縮することができる。
【００６７】
さらに、このように縮小画像に基づいて認識処理を行なったことによる誤差は、真の照射野輪郭を含むと考えられる範囲内で照射野輪郭の候補を多数設定し、各候補ごとに上記誤差に代わる所定の評価値に基づく評価を行なうことによって略解消され、従来と同等の認識精度を確保することができる。
【００６８】
本実施形態の照射野認識処理装置においては、上記評価値算出手段４２として、各候補線（基準候補線および変換候補線）に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求める関数が設定されたものを適用したが、これに代えて、各候補線の一方の側の各画素から画像データ値の差分値が最も大きい方向を向くベクトル（濃度勾配ベクトル）を設定し、この濃度勾配ベクトルの向いた方向を示す指標値（例えば候補線に直交する方向となす角度θ′の正弦値（  ｓｉｎθ′））を求め、図４（２）に示すように、当該候補線の延びる方向にそれぞれ存在する画素からの各濃度勾配ベクトルの向きについて、上記指標値ごとのヒストグラムを作成し、このヒストグラムの確率密度Ｐｉに基づいてエントロピー（−Σ｛（Ｐｉ）ｌｏｇ  Ｐｉ｝）を求め、このエントロピーを評価値とするものを適用することもできる。この場合、照射野輪郭決定手段５０は、基準候補線の４つの方向ごとに、エントロピーが最も小さく各１本の候補線を照射野輪郭を構成する線として決定するものと設定しておく必要がある。
【００６９】
なお、本発明の放射線画像の照射野認識方法および装置は、必ずしもこの実施形態に限定されるものではなく、評価手段も上記の態様に限るものではない。
【００７０】
さらに、入力される画像データが原画像データＳ０ではなく、他の何らかの目的のために、既に縮小された画像のデータ（例えば、蓄積性蛍光体シートに蓄積記録された放射線画像情報のダイナミックレンジ等の概要を把握するために、いわゆる本読みに先だって行なわれる、本読みよりも粗い画素密度で画像情報を読み取る先読みによって読み取られた画像データ等）Ｓ１である場合は、図６に示すように、図１に示した照射野認識装置に対して、縮小処理手段１０を除外し、入力手段６０に代えて縮小率αを出力しない入力手段６０′（無い構成でもよい）を備えた構成とすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線画像の照射野認識装置の一実施形態の構成を示す図
【図２】図１に示した照射野認識装置によって照射野領域の検出処理の対象となる、照射野絞りを用いて撮影された蓄積性蛍光体シートを示す図
【図３】複数の候補線の設定作用を説明するための図
【図４】評価値の設定作用を説明するための図
【図５】図１に示した実施形態の照射野認識装置の作用を時系列的に説明する図
【図６】本発明の放射線画像の照射野認識装置の他の実施形態の構成を示す図
【符号の説明】
１０    縮小処理手段
２０    照射野認識処理手段
３０    拡大処理手段
４０    評価手段
４１    候補線設定手段
４２    評価値算出手段
５０    照射野輪郭決定手段
６０    入力手段
【図１】
0003617751.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003617751.tif 000004
【図４】
0003617751.tif 000005
【図５】
0003617751.tif 000006
【図６】
0003617751.tif 000007