(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートを励起光により走査し、該走査により前記シートから発せられた輝尽発光光を光電読取手段により読み取って画像データを得、得られた画像データに基づいて、前記放射線画像情報から異常陰影の候補を検出する異常陰影候補の検出方法において、
前記画像データに基づいて、前記放射線画像情報を可視画像として再生するのに最適な読取条件と等価な正規化した読取感度およびラチチュードを求め、
前記異常陰影候補を検出するための所定の閾値を、前記正規化した読取感度が大きくなるのに応じて、および／または前記正規化したラチチュードが小さくなるのに応じて大きな値に設定することを特徴とする異常陰影候補の検出方法。
【請求項２】
被写体の放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートを励起光により走査し、該走査により前記シートから発せられた輝尽発光光を光電読取手段により読み取って画像データを得る本読みに先立って、予め該本読みに用いられる励起光よりも低レベルの励起光により前記シートを走査して該シートに蓄積記録された画像情報の概略を読み取る先読みを行い、該先読みにより得られた情報に基づいて前記本読みを行う際の読取条件である読取感度およびラチチュードを決定し、該読取条件に従って行なう前記本読みにより得られた画像データに基づいて、前記放射線画像情報から異常陰影の候補を検出する異常陰影候補の検出方法において、
前記異常陰影候補を検出するための所定の閾値を、前記読取感度が大きくなるのに応じて、および／またはラチチュードが小さくなるのに応じて、大きな値に設定することを特徴とする異常陰影候補の検出方法。
【請求項３】
前記異常陰影の候補の検出は、検出の対象となる画像を構成する全ての画素について各画素ごとに勾配ベクトルを求め、前記全ての画素の各々を注目画素として該注目画素に対する該注目画素の周辺の各画素の前記勾配ベクトルの集中度を求め、該集中度が所定値以上である画素のみからなる前記注目画素を中心とした領域を求め、前記注目画素に対する該領域の勾配ベクトルの集中度の大きさに応じて該領域が異常陰影候補となる可能性があるか否かを判別し、該可能性があると判別された該領域の形状に関する特徴量と、前記所定の閾値とを比較することにより行なう、アイリスフィルターによる検出方法であることを特徴とする請求項１または２に記載の異常陰影候補の検出方法。
【請求項４】
前記異常陰影の候補の検出は、高輝度高信号レベルの画像データに対して、マルチスケールおよび多重構造要素を用いてオープニング処理を施し、該オープニング処理の施された画像データをもとの画像データから減算するモーフォロジー演算により得られた値と前記所定の閾値とを比較することにより行なうモーフォロジーフィルターによる検出方法であることを特徴とする請求項１または２に記載の異常陰影候補の検出方法。
【請求項５】
前記異常陰影の候補の検出は、高輝度高信号レベルの画像データに対して、マルチスケールおよび多重構造要素を用いてオープニング処理を施し、該オープニング処理の施された画像データをもとの画像データから減算するモーフォロジー演算により第１の値を求め、前記画像データのミンコフスキー和からミンコフスキー差を減算した微分情報に基づく第２の値を求め、前記第１の値および第２の値をそれぞれ対応する前記所定の閾値と比較し、これら両比較の結果により行なうモーフォロジーフィルターによる検出方法であることを特徴とする請求項１または２に記載の異常陰影候補の検出方法。
【請求項６】
前記閾値は、前記ラチチュードに反比例するように、および／または前記読取感度の平方根に比例するように設定されたことを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載の異常陰影候補の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像から異常陰影候補を検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蓄積性蛍光体シートやフイルムに記録された被写体の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、画像を表示装置等により再生することが種々の分野で行われている。特に近年、コンピューターとの組合わせによるコンピューテッドラジオグラフィー（ＣＲという）というデジタルラジオグラフィーの技術が開発され、種々のデジタルラジオグラフィーが臨床応用されている。
【０００３】
ところでこのＣＲでは、最適な被写体の放射線画像情報が放射線エネルギーレベルを媒体として蓄積記録されている蓄積性蛍光体シートを励起光により走査し、この走査により前記シートから発せられた輝尽発光光を光電読取手段により読み取って電気的画像信号（画像データ）を得る本読みに先立って、後にこの画像データに基づいて可視画像を再生したときにその再生画像が観察読影に最適な濃度，コントラストを有するものとなるように、予めこの本読みに用いられる励起光よりも低レベルの励起光により前記シートを走査してこのシートに蓄積記録された画像情報の概略を読み取る先読みを行い、この先読みにより得られた情報に基づいて前記本読みを行う際の読取感度（Ｓ値という）およびラチチュード（Ｌ値という）といった読取条件を決定する、ＥＤＲ（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｄａｔａ  Ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｒ）と称する「読取感度・コントラスト調整機能」を採用している。
【０００４】
そしてこのＥＤＲにより得られた読取条件に従って前記本読みを行い、この本読みにより得られた画像信号を画像処理手段に入力し、この画像処理手段で撮影部位および撮影条件等に応じて診断目的に適した出力画像が得られるように画像データを処理し、この画像信号を写真感光材料等に可視出力画像として再生するシステムが知られており、その詳細は例えば本出願人が先に出願し、既に出願公開された特開昭５８−６７２４０号公報等に開示されている。
【０００５】
またこのような先読み処理を行なうことに伴う時間的ロスや処理および装置の複雑化を防止するために、蓄積性蛍光体シートから発光される輝尽発光光の検出レンジを十分に広く（例えば４桁程度）確保したうえで放射線画像情報の全体を読み取って画像データを得、この得られた画像データから最適な読取感度およびラチチュードを求め、得られた画像データをこれらの読取感度およびラチチュードに基づいて、これらの読取感度、ラチチュードで画像を再度読み取ったとした場合において得られる画像データと等価な画像データに変換処理する処理方法が採用されている（特開平２−１０８１７５号等）。
【０００６】
この方法によれば、光電読取手段による励起光照射光量、感度、ダイナミックレンジ等の競って位置を改めて設定し直すことなく計算処理だけで、最適な画像を再生するのに必要な画像データを得ることができる。
【０００７】
さらに、このように優れた特長を有するデジタルラジオグラフィーを、特に人体の医療診断用として、より積極的に活用することを目的とした、計算機（コンピューター）支援画像診断またはＣＡＤＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｅ  ）と称される技術が提案されている。
【０００８】
この計算機支援画像診断等は、医療の現場における画像読影を通じての診断を補助するものである。すなわち従来においては、フイルム等の記録媒体やＣＲＴ等の表示装置により再生された放射線画像を専門医が目視により観察読影し、癌等を表すものとしての異常な腫瘤陰影やこの腫瘤陰影よりも小さく低濃度の微小石灰化陰影等（以下、これらを総称して異常陰影という）を早期に発見するよう努めていた。しかし、放射線画像を観察読影する読影者間の読影能力の差等により、そのような異常陰影を見落としたり、主観的判断による思い違いを生ずる可能性もある。
【０００９】
そこで計算機支援画像診断では、画像データに基づいて異常陰影と考えられる異常陰影候補を検出し、その検出した部位にマーキングを表示して放射線画像の読影者に注意を喚起し、あるいは読影者の客観的判断に役立つ材料として、検出した異常陰影候補の特徴的なものを定量的に提示することにより、上述のような読影者による見落としや思い違いの未然防止を目的としている（「ＤＲ画像における腫瘤影検出（アイリスフィルタ）」電子情報通信学会論文誌  Ｄ−ＩＩ  Ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｄ−ＩＩ  Ｎｏ．３  Ｐ６６３〜６７０  １９９２年３月、「多重構造要素を用いたモルフォロジーフィルタによる微小石灰化像の抽出」同誌  Ｄ−ＩＩ  Ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｄ−ＩＩ  Ｎｏ．７  Ｐ１１７０  〜１１７６    １９９２年７月等参照）。
【００１０】
ここで、上述のアイリスフィルター処理とは、腫瘤陰影の候補を検出する手法として、放射線画像の濃度値に基づく勾配ベクトルの集中度を利用した処理をいう。すなわち、放射線画像において、例えばＸ線のネガフイルム上においては、腫瘤陰影は周囲にくらべて濃度値がわずかに低いことが知られており、腫瘤陰影内の任意の画素における勾配ベクトルは腫瘤陰影の中心付近を向いている。一方、血管陰影のように細長い陰影では勾配ベクトルが特定の点に集中することはない。したがって、局所的に勾配ベクトルの向きの分布を評価し、特定の点に集中している領域を抽出すれば、それが腫瘤陰影の候補となる。これがアイリスフィルター処理の基本的な考え方である。以下に具体的なアルゴリズムのステップを示す。
【００１１】
（ステップ１）勾配ベクトルの計算
対象となる画像を構成する全ての画素について、各画素ｊごとに、下記式（１）に示す計算式に基づいた画像データの勾配ベクトルの向きθを求める。
【００１２】
【数１】
0003596786.tif 000002
【００１３】
ここでｆ１  〜ｆ１６は、図３に示すように、その画素ｊを中心とした縦５画素×横５画素のマスクの外周上の画素に対応した画素値（画像データ）である。
【００１４】
（ステップ２）勾配ベクトルの集中度の算出
次に、対象となる画像を構成する全ての画素について、各画素ごとに、その画素を注目画素とする勾配ベクトルの集中度Ｃを次式（２）にしたがって算出する。
【００１５】
【数２】
0003596786.tif 000003
【００１６】
ここでＮは注目画素を中心に半径Ｒの円内に存在する画素の数、θｊ  は、注目画素とその円内の各画素ｊとを結ぶ直線と、その各画素ｊにおける上記式（１）で算出された勾配ベクトルとがなす角である（図４参照）。したがって上記式（２）で表される集中度Ｃが大きな値となるのは、各画素ｊの勾配ベクトルの向きが注目画素に集中する場合である。
【００１７】
ところで、腫瘤陰影近傍の各画素ｊの勾配ベクトルは、腫瘤陰影のコントラストの大小に拘らず、略その腫瘤陰影の中心部を向くため、上記集中度Ｃが大きな値を採る注目画素は、腫瘤陰影の中心部の画素ということができる。一方、血管などの線状パターンの陰影は勾配ベクトルの向きが一定方向に偏るため集中度Ｃの値は小さい。したがって、画像を構成する全ての画素についてそれぞれ注目画素に対する上記集中度Ｃの値を算出し、その集中度Ｃの値が予め設定された閾値を上回るか否かを評価することによって、腫瘤陰影を検出することができる。すなわち、このフィルターは通常の差分フィルターに比べて、血管や乳腺等の影響を受けにくく、腫瘤陰影を効率よく検出できるという特長を有している。
【００１８】
実際の処理においては、腫瘤の大きさや形状に左右されない検出力を達成するために、フィルターの大きさと形状とを適応的に変化させる工夫がなされる。図５に、そのフィルターを示す。このフィルターは、図４に示すものと異なり、注目画素を中心に１１．２５  度毎の３２方向の放射状の線上の画素のみで集中度の評価を行うものである。さらに、その放射状の線の各方向ごとに、中心（注目画素）から最大の集中度が得られる画素までの出力値をその方向についての集中度とし、その集中度を全３２方向で平均して注目画素の集中度Ｃとする。具体的には、ｉ番目の放射状の線上において注目画素からｎ番目の画素までで得られる集中度Ｃｉ  （ｎ）を下記式（３）により求める。
【００１９】
【数３】
0003596786.tif 000004
【００２０】
ここでＲｍｉｎ  とＲｍａｘ  とは、抽出しようとする腫瘤陰影の半径の最小値と最大値である。
【００２１】
次に、勾配ベクトルの集中度Ｃを下記式（４）および（５）により計算する。
【００２２】
【数４】
0003596786.tif 000005
【００２３】
ここで式（４）は、式（３）で得られた放射状の線ごとの集中度Ｃｉ  （ｎ）の最大値であるから、注目画素からその集中度Ｃｉ  （ｎ）が最大値となる画素までの領域が、その線の方向における腫瘤陰影の候補領域となる。式（４）によりすべての放射状の線についてその領域を求めることにより、腫瘤陰影の候補となりうる領域の外周縁の形状を特定することができる。そして式（５）では、この領域内の、式（４）で与えられた集中度の最大値を放射状の線の全方向について平均した値を求める。この求められた値を予め設定した所定の閾値と比較することにより、この注目画素を中心とする領域が異常陰影候補となる可能性があるか否かを判別する。
【００２４】
なお、式（５）の集中度Ｃを評価する領域は、人間の目の虹彩（ｉｒｉｓ）が外界の明るさに応じて拡大、縮小する様子に似ており、勾配ベクトルの分布に応じて大きさと形状が適応的に変化するため、アイリスフィルター（ｉｒｉｓ  ｆｉｌｔｅｒ  ）という名称で称されている。
【００２５】
（ステップ３）腫瘤陰影候補の形状評価
さらに、悪性腫瘤の陰影は一般に下記１）〜３）という形態的な特徴を有している。
【００２６】
１）辺縁は不整である
２）概円形に近い形をしている
３）内部は凸凹した濃度分布を有する
そこで、検出された陰影の候補から正常組織を取り除き、腫瘤と考えられる陰影の候補のみを抽出するために、これらの特徴を考慮した形状判定を行う。すなわち、これらの陰影の候補の、広がり度（Ｓｐｒｅａｄｎｅｓｓ）、細長さ（Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）、辺縁の粗さ（Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ  ）、円形度（Ｃｉｒｃｕｌａｒｉｔｙ  ）および内部の凸凹度（Ｅｎｔｒｏｐｙ  ）についての特徴量と、予め設定した所定の閾値Ｔとを比較することにより、腫瘤陰影の候補であるか否かの最終的な判定を行なう。
【００２７】
上述のステップにより、アイリスフィルターは放射線画像から腫瘤陰影を効果的に検出することができる。
【００２８】
次にモーフォロジー処理について説明する。モーフォロジー処理とは、腫瘤陰影とともに乳癌における特徴的形態である微小石灰化像の候補を検出する手法であり、マルチスケールλと構造要素（マスク）Ｂとを用い、（１）石灰化像そのものの抽出に有効であること、（２）複雑なバックグラウンド情報に影響されにくいこと、（３）抽出した石灰化像がひずまないこと、などの特徴がある。すなわち、この手法は一般の微分処理に比べて、石灰化像のサイズ・形状・濃度分布などの幾何学的情報をより良く保った検出が可能である。以下にその概要を述べる。
【００２９】
（モーフォロジーの基本演算）
モーフォロジーは一般的にはＮ次元空間における集合論として展開されるが、直感的な理解のために２次元の濃淡画像を対象として説明する。
【００３０】
濃淡画像を座標（ｘ，ｙ）の点が濃度値ｆ（ｘ，ｙ）に相当する高さをもつ空間とみなす。ここで、濃度値ｆ（ｘ，ｙ）は、濃度が低い（ＣＲＴに表示した場合には輝度が高い）ほど大きな画像信号となる高輝度高信号レベルの信号とする。
【００３１】
まず、簡単のために、その断面に相当する１次元の関数ｆ（ｘ）を考える。モーフォロジー演算に用いる構造要素ｇは次式（６）に示すように、原点について対称な対称関数
【００３２】
【数５】
0003596786.tif 000006
【００３３】
であり、定義域内で値が０で、その定義域が下記式（７）であるとする。
【００３４】
【数６】
0003596786.tif 000007
【００３５】
このとき、モーフォロジー演算の基本形は式（８）〜（１１）に示すように、非常に簡単な演算となる。
【００３６】
【数７】
0003596786.tif 000008
【００３７】
すなわち、ダイレーション（ｄｉｌａｔｉｏｎ）処理は、注目画素を中心とした、±ｍ（構造要素Ｂに応じて決定される値）の幅の中の最大値を検索する処理であり（図６（Ａ）参照）、一方、エロージョン（ｅｒｏｓｉｏｎ  ）処理は、注目画素を中心とした、±ｍの幅の中の最小値を検索する処理である（図６（Ｂ）参照）。また、ｏｐｅｎｉｎｇ  （またはｃｌｏｓｉｎｇ  ）処理は最小値（または最大値）探索の後に、最大値（または最小値）を探索することに相当する。すなわちｏｐｅｎｉｎｇ  （オープニング）処理は低輝度側から濃度曲線ｆ（ｘ）を滑らかにし、マスクサイズ２ｍより空間的に狭い範囲で変動する凸状の濃度変動部分（周囲部分よりも輝度が高い部分）を取り除くことに相当する（図６（Ｃ）参照）。一方ｃｌｏｓｉｎｇ  （クロージング）処理は、高輝度側から濃度曲線ｆ（ｘ）を滑らかにし、マスクサイズ２ｍより空間的に狭い範囲で変動す凹状の濃度変動部分（周囲部分よりも輝度が低い部分）を取り除くことに相当する（図６（Ｄ）参照）。
【００３８】
なお構造要素ｇが原点に対して対称ではない場合の、式（８）におけるダイレーション演算をミンコフスキー（Ｍｉｎｋｏｗｓｋｉ  ）和、式（９）におけるエロージョン演算をミンコフスキー差という。
【００３９】
ここで、濃度の高いもの程大きな値となる高濃度高信号レベルの信号の場合においては、濃度値ｆ（ｘ）の画像信号値が高輝度高信号レベルの場合に対して大小関係が逆転するため、高濃度高信号レベルの信号におけるダイレーション処理は、高輝度高信号レベルにおけるエロージョン処理（図６（Ｂ））と一致し、高濃度高信号レベルの信号におけるエロージョン処理は、高輝度高信号レベルにおけるダイレーション処理（図６（Ａ））と一致し、高濃度高信号レベルの信号におけるオープニング処理は、高輝度高信号レベルにおけるクロージング処理（図６（Ｄ））と一致し、高濃度高信号レベルの信号におけるクロージング処理は、高輝度高信号レベルにおけるオープニング処理（図６（Ｃ））と一致する。
【００４０】
なお、本項では高輝度高信号レベルの画像信号（輝度値）の場合について説明する。
【００４１】
（石灰化陰影検出への応用）
石灰化陰影の検出には、原画像から平滑化した画像を引き去る差分法が考えられる。単純な平滑化法では石灰化陰影と細長い形状の非石灰化陰影（乳腺や血管や乳腺支持組織等）の識別が困難であるため、東京農工大の小畑らは、多重構造要素を用いたｏｐｅｎｉｎｇ  （オープニング）演算に基づく下記式（１２）で表されるモーフォロジーフィルターを提案している（「多重構造要素を用いたモルフォロジーフィルタによる微小石灰化像の抽出」電子情報通信学会論文誌  Ｄ−ＩＩ  Ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｄ−ＩＩ  Ｎｏ．７  Ｐ１１７０  〜１１７６  １９９２年７月、「モルフォロジーの基礎とそのマンモグラム処理への応用」ＭＥＤＩＣＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  Ｖｏｌ．１２  Ｎｏ．１  Ｊａｎｕａｒｙ  １９９４  ）。
【００４２】
【数８】
0003596786.tif 000009
【００４３】
ここでＢｉ  （ｉ＝１，２，３，４）は図７に示す直線状の４つの構造要素Ｂである。構造要素Ｂを検出対象の石灰化陰影よりも大きく設定すれば、オープニング処理で、構造要素Ｂよりも細かな凸状の信号変化部分（空間的に狭い範囲で変動する画像部分）である石灰化像は取り除かれる。一方、細長い形状の非石灰化陰影はその長さが構造要素Ｂよりも長く、その傾き（延びる方向）が４つの構造要素Ｂｉ  のうちいずれかに一致すればオープニング処理（式（１２）の第２項の演算）をしてもそのまま残る。したがってオープニング処理によって得られた平滑化画像（石灰化陰影が取り除かれた画像）を原画像ｆから引き去ることで、小さな石灰化像の候補のみが含まれる画像が得られる。これが式（１２）の考え方である。
【００４４】
なお前述したように、高濃度高信号レベルの信号の場合においては、石灰化陰影は周囲の画像部分よりも濃度値が低くなり、石灰化陰影は周囲部分に対して凹状の信号変化部分となるため、オープニング処理に代えてクロージング処理を適用し、式（１２）に代えて式（１３）を適用する。
【００４５】
【数９】
0003596786.tif 000010
【００４６】
しかし、これによっても石灰化陰影と同等の大きさをもつ非石灰化陰影が一部残る場合があり、そのような場合については、次式（１４）のモーフォロジー演算に基づく微分情報を利用して式（１２）のＰに含まれる非石灰化像をさらに除去する。
【００４７】
【数１０】
0003596786.tif 000011
【００４８】
ここで、Ｍｇｒａｄの値が大きいほど石灰化陰影の可能性が大きいので、石灰化候補画像Ｃｓ  は下記式（１５）により求めることができる。
【００４９】
【数１１】
0003596786.tif 000012
【００５０】
なお、Ｔ１，Ｔ２は実験的に決められる、予め設定された閾値である。
【００５１】
ただし、石灰化陰影の大きさとは異なる非石灰化陰影については、式（１２）のＰと所定の閾値Ｔ１との比較のみで除去できるため、石灰化陰影と同等の大きさをもつ非石灰化陰影が残ることのないような場合は、式（１５）の第１項の条件（Ｐ（ｉ，ｊ）≧Ｔ１）を満たすだけでよい。
【００５２】
最後に、式（１６）に示す、マルチスケールのオープニング演算とクロージング演算との組合わせにより、石灰化陰影のクラスターＣｃ  を検出する。
【００５３】
【数１２】
0003596786.tif 000013
【００５４】
ここで、λ１  とλ２  はそれぞれ融合したい石灰化陰影の最大距離と除去したい孤立陰影の最大半径とによって決められ、λ３  ＝λ１  ＋λ２  である。
【００５５】
なお、これらのモーフォロジーフィルターに関する説明は上述したように、高輝度高信号レベルの画像データの場合についてであるが、高濃度高信号レベルの画像データ（高濃度の画素ほど大きなデジタル値を持つ画像データ）の場合については、オープニング演算とクロージング演算とが逆の関係になる。
【００５６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のアイリスフィルターおよびモーフォロジーフィルターの処理における異常陰影候補であることを判定するための閾値Ｔ，Ｔ１，Ｔ２は、いずれも、予め実験的に設定された一定の値である。一方、これらの異常陰影候補の検出処理の対象となる画像データは、既述したように、ＥＤＲにより読取感度・ラチチュードが調整された信号値である。
【００５７】
したがってこの信号値には、放射線画像に含まれている放射線の量子ノイズも含まれており、この量子ノイズの成分に係る画像データの大きさもＥＤＲによる読取感度・ラチチュードの調整に応じて変動することとなる。
【００５８】
このように量子ノイズの成分に係る画像データの大きさがＥＤＲにより変動するのに対し、上記異常陰影候補であるか否かを判定するための閾値が常に一定値では、量子ノイズに係る画像データを異常陰影候補として誤検出する虞がある。
【００５９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、放射線画像からの画像データの読取条件に拘らず、その検出性能を向上させた異常陰影候補の検出方法を提供することを目的とするものである。
【００６０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の異常陰影の検出方法は、蓄積性蛍光体シートに蓄積記録された被写体の放射線画像情報を読み取って得られた画像データに基づいて、放射線画像情報を可視画像として再生するのに最適な読取条件と等価な正規化した読取感度およびラチチュードを求め、
その放射線画像情報から異常陰影候補を検出するための所定の閾値を、正規化した読取感度が大きくなるのに応じて、および／または正規化したラチチュードが小さくなるのに応じて大きな値に設定することを特徴とするものである。
【００６１】
ここで、異常陰影候補を検出するための所定の閾値とは、異常陰影候補か否かを判定するのに用いられる閾値を意味するものである。意かの発明においても同様である。
【００６２】
ここで、異常陰影候補の検出としては、▲１▼検出の対象となる画像を構成する全ての画素について各画素ごとに画像データ（例えば濃度値など）の勾配ベクトルを求め、その後に全ての画素の各々を注目画素として注目画素に対する注目画素の周辺の各画素の勾配ベクトルの集中度を求め、集中度が所定値以上である画素のみからなる注目画素を中心とした領域を求め、この注目画素に対する該領域の勾配ベクトルの集中度の大きさに応じて該領域が異常陰影候補となる可能性があるか否かを判別し、可能性があると判別された該領域の形状に関する特徴量と、前記所定の閾値とを比較することにより行なうアイリスフィルターによる検出方法であってもよいし、または、▲２▼高輝度高信号レベルの画像データに対して、マルチスケールおよび多重構造要素を用いてオープニング処理を施し、このオープニング処理の施された画像データをもとの画像データから減算するモーフォロジー演算により第１の値を求め、この第１の値と前記所定の閾値とを比較することにより行なうモーフォロジーフィルターによる検出方法であってもよいし、さらに、▲３▼この第１の値の他に、画像データのミンコフスキー和からミンコフスキー差を減算した微分情報に基づく第２の値を求め、第１の値および第２の値をそれぞれ対応する前記所定の閾値と比較し、これら両比較の結果により行なうモーフォロジーフィルターによる検出方法であってもよい。
【００６３】
なお上記▲２▼にいう、高輝度高信号レベルの画像データに対するオープニング処理に基づくモーフォロジーフィルターによる検出方法には、高濃度高信号レベルの画像データに対するクロージング処理に基づくモーフォロジーフィルターによる検出方法をも含むものとする。高濃度高信号レベルの画像データに対するオープニング処理と高輝度高信号レベルの画像データに対するクロージング処理とは、ひとつの画像信号を濃度として見るか、輝度として見るかによる差しかなく、実質的に同一の処理だからである。
【００６４】
また、上記形状に関する特徴量としては、例えばその形状の広がり度、細長さ、辺縁の粗さ、円形度、内部の凸凹度等を定量化したものをいう。
【００６５】
なお、上記閾値は、上記正規化したラチチュードに反比例するように設定し、若しくは正規化した読取感度の平方根に比例するように設定し、または正規化したラチチュードに反比例するとともに正規化した読取感度の平方根に比例するように設定するのが望ましい。
【００６６】
ここで、上記読取感度（Ｓ値）、ラチチュード（Ｌ値）について、以下に、詳細に説明する。
【００６７】
ＣＲでは、前述したＥＤＲと呼ばれる「先読みによる読み取り感度・コントラスト調整機能」を採用している。その原理と処理フローを図８に示す。先読み、すなわち本番の読取り（本読み、という）に先立ち、蓄積性蛍光体シート（以下、ＩＰ；Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｐｌａｔｅ  という）を微弱なレーザー光で粗く走査して得られるＥＤＲ画像データと患者のＩＤ情報を登録した際に入力された撮影メニュー情報とから、まず分割撮影パターンを認識し、各分割領域毎に照射野絞り内の領域を抽出する。次に認識されたＸ線照射野内の濃度ヒストグラムを作成する。ヒストグラムは、図９に示すとおり、撮影部位や撮影方法で決まる撮影メニュー毎に特有のパターンを持っている。この性質を利用して有効な画像データの最大値Ｓ１  と最小値Ｓ２  を検出すれば画像濃度／コントラストが均一になるように本番の読取条件を決めることができる。
【００６８】
読取条件とは上述の読取感度（Ｓ値）とラチチュード（Ｌ値）の２つのパラメータで規定され、具体的には光電子増倍管の感度と増幅器のゲインを決定するものである。このようにして読み取られた本読み画像データは、どのような被写体をどのような技法で撮影しても、常に一定のデジタル値に正規化されているため、画像処理やデータ保管を容易にし、またフイルムやＣＲＴモニタ上に最適な濃度あるいは輝度とコントラストで再生することができる。
【００６９】
図１０に示すシステムの動作原理を用いてＥＤＲの機能を詳細に説明する。
【００７０】
第１象限はＩＰに照射されたＸ線照射量と輝尽発光強度の関係を表わす。これはＩＰの特筆すべき特長の一つで、入射Ｘ線量の広い範囲にわたって、これに比例した輝尽性発光強度が得られる。
【００７１】
第２象限はＥＤＲ機能、すなわち、読取部への入力としての輝尽発光強度とＥＤＲによって決定された読取条件で得られる出力デジタル信号との関係が表現されている。
【００７２】
第３象限では診断に適した表示特性に変換するための画像強調処理（周波数処理および階調処理）が行なわれる。本図では乳房撮影に適した階調処理曲線の例を示している。
【００７３】
第４象限はＣＲシステムにおける出力写真の特性曲線を示している。具体的には横軸に入射Ｘ線量、縦軸下向きにフイルムの濃度を示しており、通常の蛍光スクリーン・フイルムシステムを用いたＸ線写真の特性曲線の上下を逆にした形で表現されている。前述のとおり、ＥＤＲではＥＤＲ画像データのヒストグラムから、診断に有効な画像信号の最大値Ｓ１  および最小値Ｓ２  を検出し、Ｓ１  およびＳ２  を撮影メニュー毎に予め設定され値Ｑ１  およびＱ２  に変換されるように読取条件を決定する。
【００７４】
すなわち高Ｘ線量で画像レンジの狭い例（ｉ）  の場合は（Ａ）が、低線量で画像レンジの広い例（ｉｉ）の場合は（Ｂ）が、それぞれＥＤＲの決定する読取条件である。この結果、ＣＲシステムの特性曲線はＸ線量の多少および画像レンジの大小に応じて任意に変化し、常に安定な画像濃度とコントラストを実現することができる。この点が従来のスクリーン／フイルムシステムの特性曲線と大幅に異なるところである。
【００７５】
前述のとおり、ＣＲにおける読取条件は読取感度とラチチュードの２つのパラメータで規定される。具体的には、図１０に示すＳ値が読取感度を示す指標、Ｌ値がラチチュードを示す指標であり、これら２つの指標によりこの画像データに関する読取条件を知ることができる。
【００７６】
Ｓ値は読取感度を表す指標であって、デジタル画素の中央値（１０ｂｉｔ  の場合は５１１  ）に対応するＩＰの輝尽発光量を表す値Ｓｋ  を用いて、次式（１７），（１８）で定義される。
【００７７】
【数１３】
0003596786.tif 000014
【００７８】
ここに輝尽発光量を表す値Ｓｋ  は、Ｍｏ  管球の管電圧２５ｋＶｐ  で２０ｍＲ（＝５．１６×１０−６Ｃ／ｋｇ）が照射されたときの発光量を基準値  ３．０とした、対数表現された尺度である。Ｓｋ  値がこの基準値  ３．０の場合におけるＳ値は４０であり、Ｘ線照射量が相対的に多くなるに応じてＳｋ  は大きくなり、それに応じてＳ値は小さくなることが分かる。これは、ＩＰからの輝尽発光量が大きいため読取感度は低くても十分な信号が取り出せることを意味している。
【００７９】
一方、Ｌ値はＳｋ  値を中心にＩＰの輝尽発光量の何桁の範囲をデジタル化するかを表す指標で、ＥＤＲが検出した前述の特性値Ｓ１  およびＳ２  とそれらに対応する画素値Ｑ１  およびＱ２  とを用いて下記式（１９）で定義される。
【００８０】
【数１４】
0003596786.tif 000015
【００８１】
例えば、Ｘ線エネルギー的に同じコントラストの信号をＬ値＝１とＬ値＝２で別々に読み取った場合、Ｌ値＝１の方がＬ値＝２に比べてデジタル値的に２倍の差を持つことになる。
【００８２】
ＥＤＲが決定する読取条件（Ｓ値とＬ値）は、あくまでも読影に適した濃度とコントラストを実現することに主眼をおいて決定される。例えば、ダイナミックレンジが狭い画像は積極的にコントラストをアップして、読影し易い画像になるよう制御している。
【００８３】
以上がＥＤＲが決定する読取条件であるＳ値とＬ値である。
【００８４】
ところで、このＥＤＲにおいて前述の先読みを行なうことなく読取感度およびコントラストを最適化する技術が本願出願人によりすでに出願されており（特開平２−１０８１７５号）、以下、この先読みを行なわないＥＤＲについて説明する。
【００８５】
前述した先読みを行なうシステムでは、先読みにより、蓄積性蛍光体シートに蓄記録された放射線画像情報の概略を読み取っていたが、本発明の第１の異常陰影候補の検出方法では、先読みを行なわないために放射線画像情報の概略が分からず、したがって蓄積性蛍光体シートから発せられる輝尽発光光を検出するための検出レンジを十分に広く設定しておく。これによって放射線画像情報の全体を読み取ることができ、この読み取って得られた画像データに基づいて、前述の先読みの場合と同様に、最適な再生画像を得るための読取条件である読取感度（Ｓ値）とラチチュード（Ｌ値）の２つのパラメータを求める。そしてこの求められた読取感度（Ｓ値）およびラチチュード（Ｌ値）に応じて、読み取って得られた画像データを変換処理すればよい。
【００８６】
この変換処理に際しては、求められた読取感度（Ｓ値）およびラチチュード（Ｌ値）に基づいて変換テーブルを作成し、この変換テーブルに基づいてすべての画像データを変換処理するようにすればよい。
【００８７】
そして、この変換処理して得られた画像データについて前述のアイリスフィルターやモーフォロジーフィルター等によって異常陰影候補を検出する際の閾値もこれら読取感度、ラチチュードに応じて変化させればよい。
【００８８】
本発明の第２の異常陰影候補の検出方法は、前述の先読みを行なうシステムにおいて、その先読みによって得られた読取感度およびラチチュードに基づいて、異常陰影候補を検出するための所定の閾値を、この読取感度が大きくなるのに応じて、および／またはラチチュードが小さくなるのに応じて、大きな値に設定することを特徴とするものである。
【００８９】
本発明の第２の異常陰影候補の検出方法においても、異常陰影候補の検出としては、前述のアイリスフィルターによる検出方法であってもよいし、前述の２つのモーフォロジーフィルターによる検出方法であってもよい。また閾値も、上記正規化したラチチュードに反比例するように設定し、若しくは正規化した読取感度の平方根に比例するように設定し、または正規化したラチチュードに反比例するとともに正規化した読取感度の平方根に比例するように設定するのが望ましい。
【００９０】
なお上記本発明の異常陰影候補の検出方法を、前述した計算機支援画像診断装置において適用することもできる。
【００９１】
すなわち、本発明の異常陰影候補の検出方法によって検出された異常陰影候補について再生画像にマーキングを施し、あるいはその特徴的なものを定量的に提示し、あるいは全体画像を標準の大きさでＣＲＴ等に表示しつつ異常陰影候補のみを拡大表示するなどの処理を計算機支援画像診断装置で行なうことにより、画像読影者が判断を行なうのに一層役立つものとなる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明の異常陰影候補の検出方法によれば、ＥＤＲ処理によって、Ｌ値またはＳ値が変動しても、この変動量に応じて、異常陰影と異常陰影ではない陰影とを最終的に判定するための閾値も変動するため、例えば、量子ノイズが重畳した放射線画像から読み取られた画像データに対して異常陰影の検出処理を行ない、その量子ノイズの大きさがＥＤＲ処理によって変動した場合にも、その変動量に応じて、この量子ノイズを異常陰影として誤検出しないように閾値も変動するため、異常陰影の検出性能を向上することができる。
【００９３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の異常陰影候補の検出方法の具体的な実施の形態について図面を用いて説明する。
【００９４】
図１（Ａ）は被写体である乳房の画像Ｐ１  を含むＸ線画像Ｐを示すものであり、同図（Ｂ）は、（Ａ）に示したＸ線画像Ｐを、ＥＤＲ処理により求められた所定の読取感度（Ｓ値）、ラチチュード（Ｌ値）で読み取って得られたデジタル画像データのヒストグラムである。また図２は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿ったＸ線画像Ｐの濃度値（デジタル画像データ）の分布を示すものである。なお、Ｘ線画像Ｐのうち乳房の画像Ｐ１  以外の領域は、Ｘ線が直接入射した直接Ｘ線部Ｐ２であり、最も濃度の高い部分である。
【００９５】
また、本実施形態における画像データ（濃度値）は、画像Ｐの濃度の高いものほど高いデジタル画像値を示す高濃度高デジタル値の画像データである。
【００９６】
また、図１（Ａ）のＩ−Ｉ線上には悪性腫瘍を示す微小石灰化陰影Ｐ３  および所定の方向に延びた血管の陰影Ｐ４  が存在し、さらに画像全体にはＸ線の量子化ノイズＰ５  も含まれる（図２参照）。
【００９７】
この画像データに対して、血管陰影Ｐ４  よりも小さく、微小石灰化陰影Ｐ３  よりも大きく設定された構造要素を用いた前述の式（１２）で表されるモーフォロジーフィルターによる処理を施すことにより、血管の陰影Ｐ４  は除去され、石灰化陰影Ｐ３  だけが検出される。
【００９８】
しかし、これによっても石灰化陰影Ｐ３  と同等の大きさをもつ、例えばノイズ成分Ｐ５  の一部Ｐ５  ′等が石灰化陰影Ｐ３  とともに検出されるので、前述の式（１４）のモーフォロジー演算に基づく微分情報を利用してこのノイズ成分の一部Ｐ５  ′をさらに除去する。
【００９９】
ここで、Ｍｇｒａｄの値が大きいほど石灰化陰影Ｐ３  の可能性が大きいので、石灰化候補画像Ｃｓ  を式（１５）により求めることができる。
【０１００】
なお、Ｔ１，Ｔ２は、石灰化陰影Ｐ３  と非石灰化陰影（ノイズ成分Ｐ５  ′等）とを判別するための閾値であるが、ＥＤＲ処理によるＳ値およびＬ値に応じてノイズ成分Ｐ５  の大きさも変動するため、常に一定の値を採るのではなく、閾値Ｔ１，Ｔ２はそれぞれＥＤＲ処理によるＬ値を用いて下記式（２０），（２１）で示すように設定されている。
【０１０１】
【数１５】
0003596786.tif 000016
【０１０２】
これは、ＥＤＲ処理によるＬ値が大きい場合には、前述したように、収録される画像データの値の幅が小さくなるためノイズ成分の一部Ｐ５  ′のコントラストも同時に縮小され、閾値を小さくしても石灰化陰影Ｐ３  と非石灰化陰影であるノイズ成分の一部Ｐ５  ′とを判別することができ、石灰化陰影Ｐ３  のみを高精度で検出することができる。
【０１０３】
これとは反対に、ＥＤＲ処理によるＬ値が小さい場合には、収録される画像データの値の幅が大きくなるためノイズ成分の一部Ｐ５  ′のコントラストも同時に拡大され、従来のように閾値が一定では判別することができないが、本実施形態の方法によれば、Ｌ値が小さくなることによって閾値は大きくなり、石灰化陰影Ｐ３  と非石灰化陰影であるノイズ成分の一部Ｐ５  ′とを、判別することができる。
【０１０４】
なお、閾値Ｔ１，Ｔ２はそれぞれ、ＥＤＲ処理によるＳ値を用いて下記式（２２），（２３）で示すように、Ｓ値の平方根に比例するように設定してもよいし、式（２４），（２５）で示すように、Ｌ値に反比例し、かつＳ値の平方根に比例するように設定してもよい。
【０１０５】
【数１６】
0003596786.tif 000017
【０１０６】
このように本実施形態の異常陰影候補の検出方法によれば、ＥＤＲによる画像データの読取条件に拘らず、異常陰影の検出性能を向上することができる。
【０１０７】
なお上記実施形態は、異常陰影候補を検出する方法としてモーフォロジーフィルターを使用した場合のものであるが、本発明の異常陰影候補の検出方法は、モーフォロジーフィルターによる検出方法に限るものではなく、アイリスフィルターを使用した方法や、その他の閾値を用いて異常陰影候補を検出し得るいかなる方法についても適用することができる。
【０１０８】
すなわち、例えばアイリスフィルターを使用した異常陰影候補の検出方法では、ＥＤＲ処理がなされた、検出の対象となる画像を構成する全ての画素について式（１）により各画素ごとに勾配ベクトルを求め、次に、全ての画素の各々を注目画素として、その注目画素を中心とした複数の放射状に延びる線を設定し、この線上の画素の勾配ベクトルを加算平均して、その注目画素に対する、その線についての勾配ベクトルの集中度を式（３）によって求める。この集中度は、その線の延びる方向についての濃度値の勾配がどの程度、その注目画素に向かっているかを示すものである。そして、式（４）により、注目画素を起点として、集中度が最大となる画素までを、その方向についての、腫瘤陰影候補の領域とする。この処理を放射状の線の全方向について行なうことによって、その注目画素に対する集中度が最大となる領域の輪郭を決定する。
【０１０９】
次に、この輪郭の定められた領域内の集中度の平均値を式（５）によって求め、求められた値と所定の閾値とを比較し、求められた値が閾値を上回った場合は、その領域は腫瘤陰影の候補である可能性を有する領域であると判定し、一方、閾値を下回った場合は、その領域は腫瘤陰影の候補ではないと判定する。
【０１１０】
この領域が腫瘤陰影の候補である可能性があると判別された場合は、さらに、この領域の形状に関する特徴量、例えば、広がり度（Ｓｐｒｅａｄｎｅｓｓ）、細長さ（Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）、辺縁の粗さ（Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ  ）、円形度（Ｃｉｒｃｕｌａｒｉｔｙ  ）もしくは内部の凸凹度（Ｅｎｔｒｏｐｙ  ）についての各特徴量、またはこれらを組み合わせた特徴量を算出する。
【０１１１】
この処理は、腫瘤陰影が悪性のものである場合には、これら領域の形状に特徴が認められ、最終的に、その腫瘤陰影が異常陰影であるか否かを判定するための処理である。
【０１１２】
すなわち、上記領域の形状に関する特徴量と、異常陰影であると判定するに十分な閾値Ｔとを比較し、閾値Ｔを上回った場合には、その領域は異常陰影であると判定し、閾値Ｔを下回った場合には、その領域は異常陰影でないと判定する。ここで、閾値Ｔを、ＥＤＲ処理によるＳ値が大きくなるに応じて大きくなるように設定し、もしくはＥＤＲ処理によるＬ値が小さくなるに応じて大きくなるように設定し、またはこれらを組み合わせて設定すればよい。
【０１１３】
これは、ＥＤＲ処理によるＬ値が大きい場合には、収録される画像データの値の幅が小さくなり、例えば、画像データに量子ノイズが重畳している場合にも、そのノイズ成分による上記領域の形状に関する特徴量、例えば辺縁の粗さもそれに応じて小さくなり、したがって閾値を小さくしなければ異常陰影を検出することができなくなり、一方これとは反対に、ＥＤＲ処理によるＬ値が小さい場合には、収録される画像データの値の幅が大きくなり、量子ノイズの重畳した画像データによる辺縁の粗さもそれに応じて大きくなり、したがって閾値を大きくしなければ異常陰影ではない陰影までも異常陰影として検出する虞があるからである。
【０１１４】
なお、閾値Ｔは、ＥＤＲ処理によるＳ値を用いて式（２２），（２３）で示すのと同様に、Ｓ値の平方根に比例するように設定してもよいし、式（２４），（２５）で示すのと同様に、Ｌ値に反比例し、かつＳ値の平方根に比例するように設定してもよい。
【０１１５】
このように本実施形態の異常陰影候補の検出方法によれば、ＥＤＲによる画像データの読取条件に拘らず、異常陰影の検出性能を向上することができる。
【０１１６】
また、上記各実施形態は先読みを行なって読取感度とラチチュードを求め、この求められた感度およびラチチュードに基づいて本読みを行なうことによって、読取段階で最適な再生画像を得る画像データを取得するという、先読み、本読みを行なう方式のものであるが、本発明はこの方式に限るものではなく、上述した先読みを行なわない方式であってもよい。
【０１１７】
さらに、上述した計算機支援画像診断装置にこれらを適用するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）被写体である乳房の画像Ｐ１  を含むＸ線画像Ｐを示す図
（Ｂ）Ｘ線画像Ｐを、ＥＤＲ処理により所定のＳ値、Ｌ値で読み取って得られたデジタル画像データのヒストグラム
【図２】図１（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿ったＸ線画像Ｐの濃度値（デジタル画像データ）の分布図
【図３】勾配ベクトルを算出するマスクを示す図
【図４】注目画素についての勾配ベクトルの集中度の概念を示す図
【図５】注目画素を中心とする放射状の線を示す図
【図６】モーフォロジーフィルターによる基本的な作用を説明するためのグラフ
【図７】モーフォロジーフィルターにおける構造要素を示す図
【図８】ＥＤＲの処理を示すフローチャート
【図９】Ｘ線照射野内の濃度ヒストグラム
【図１０】ＥＤＲの動作原理を示す図
【図１１】読取条件である読取感度（Ｓ値）とラチチュード（Ｌ値）を表す図
【符号の説明】
Ｐ    Ｘ線画像
Ｐ１    乳房の画像
Ｐ２    直接Ｘ線部
Ｐ３    微小石灰化陰影
Ｐ４    血管の陰影
Ｐ５    Ｘ線の量子化ノイズ
Ｐ５  ′ノイズ成分Ｐ５  の一部
【図１】
0003596786.tif 000018
【図２】
0003596786.tif 000019
【図３】
0003596786.tif 000020
【図４】
0003596786.tif 000021
【図５】
0003596786.tif 000022
【図６】
0003596786.tif 000023
【図７】
0003596786.tif 000024
【図８】
0003596786.tif 000025
【図９】
0003596786.tif 000026
【図１０】
0003596786.tif 000027
【図１１】
0003596786.tif 000028