(57)【要約】【課題】  断層像の画素情報から被写体の輪郭抽出を行う従来の方法に比して、より高精度に輪郭抽出を行うことのできる画像処理方法と、その方法に基づく輪郭抽出機能を備えた放射線断層撮像装置を提供する。【解決手段】  被写体Ｗの断層像Ｓの中心を通る線Ｃと交差する輪郭上の点Ｐの位置情報を、その線Ｃと直交する方向からの放射線透過データに基づく被写体Ｗの放射線透過像Ｔの該当位置ｐの近傍の画素の輝度分布から求めることにより、再構成演算等において誤差（ノイズ）が含まれる断層像Ｓ上の画素情報から輪郭の位置情報を求める場合に比して、より正確な位置情報を求めることを可能とする。【選択図】  図１
2006084262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線断層撮像装置により構築された被写体の断層像の輪郭を抽出する方法であって、  被写体の断層像の中心を通る線と交差する輪郭上の点の位置情報を、その線と直交する方向からの放射線透過データに基づく被写体の放射線透過像の該当位置近傍の画素の輝度分布から求めることを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
互いに対向配置された放射線源および放射線検出器の間に、被写体を保持する保持部が配置されているとともに、その保持部と、上記放射線源および放射線検出器の対とを所定の回転軸を中心として相対回転させつつ、微小回転角度ごとに取り込んでメモリに記憶した被写体の放射線透過データを用いて、上記回転軸に直交する平面に沿った断層像を再構成する再構成演算手段を備えた放射線断層撮像装置において、
再構成した断層像の輪郭を抽出する画像処理手段を備え、その画像処理手段は、被写体の断層像の中心を通る線と交差する輪郭上の点の位置情報を、上記メモリに記憶している放射線透過データのうち、上記線と直交する方向からの放射線透過データに基づく被写体の放射線透過像の該当位置近傍の画素の輝度分布から求めることを特徴とする放射線断層撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置をはじめとする放射線断層撮像装置により構築された被写体の断層像の輪郭を抽出する画像処理方法と、その方法を用いた輪郭抽出機能を備えた放射線断層撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線断層撮像装置、例えばＸ線ＣＴ装置においては、一般に、互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器の間に、被写体を保持する保持部を配置し、その保持部を回転させるか、あるいはＸ線源とＸ線検出器の対を保持部を中心として回転させながら、所定の微小回転角度ごとに被写体のＸ線透過データを取り込んで記憶し、その記憶したＸ線透過データを用いて、保持部とＸ線源およびＸ線検出器の対との相対回転中心に直交する平面に沿った被写体の断層像を再構成する。
【０００３】
このような断層像を用いた各種解析においては、断層像上での被写体の輪郭、つまり被写体と背景（空気）との境界位置を求めることが必要となる場合がある。このような輪郭抽出の手法としては、従来、種々のものが知られているが、そのいずれも、断層像上の画素の輝度情報を用いて、適当に設定したしきい値との比較により、背景（空気）と被写体との境界位置を求めている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、しきい値を用いることに代えて、断層像上の画素の濃度勾配の微分値の正負が逆転する場所を被写体と背景の境界とする手法も実用化されている。
【特許文献１】特開２００４−２２６２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、以上のような従来の断層像上の画素情報用いた被写体の輪郭抽出方法によると、しきい値の決め方や濃度勾配の微分値に基づく境界の決め方に特に根拠があるわけではないとともに、断層像上の画素の濃度（輝度）には、例えば後述する図２に円筒体の断層像を例示し、その画像上に重畳させたラインＣに沿った画素の輝度分布（ラインプロファイル）を図６（Ａ）に、同図（Ｂ）にはそのＢ部を横軸をのみ拡大したグラフを示すように、断層像上の被写体の輪郭部分（被写体像と空気との境界部分）において勾配があり、しかも、断層像上の各画素の輝度値は、Ｘ線の透過データを再構成演算することによって得られる値であるため、その計算上必然的に入る誤差（ノイズ）が含まれている。
【０００６】
以上のことから、従来の手法のように、断層像上の画素の輝度値を用いて被写体の輪郭を抽出する手法では、画素ピッチよりも小さいオーダー、つまりサブピクセルオーダーで輪郭（境界）の位置を特定することはできず、測定精度が低いという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、従来の手法に比してより高精度に断層像から輪郭抽出を行うことのできる画像処理方法と、その方法を用いた輪郭抽出機能を備えた放射線断層撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の画像処理方法は、放射線断層撮像装置により構築された被写体の断層像の輪郭を抽出する方法であって、被写体の断層像の中心を通る線と交差する輪郭上の点の位置情報を、その線と直交する方向からの放射線透過データに基づく被写体の放射線透過像の該当位置近傍の画素の輝度分布から求めることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００９】
また、本発明の放射線断層撮像装置は、互いに対向配置された放射線源および放射線検出器の間に、被写体を保持する保持部が配置されているとともに、その保持部と、上記放射線源および放射線検出器の対とを所定の回転軸を中心として相対回転させつつ、微小回転角度ごとに取り込んでメモリに記憶した被写体の放射線透過データを用いて、上記回転軸に直交する平面に沿った断層像を再構成する再構成演算手段を備えた放射線断層撮像装置において、再構成した断層像の輪郭を抽出する画像処理手段を備え、その画像処理手段は、被写体の断層像の中心を通る線と交差する輪郭上の点の位置情報を、上記メモリに記憶している放射線透過データのうち、上記線と直交する方向からの放射線透過データに基づく被写体の放射線透過像の該当位置近傍の画素の輝度分布から求めることによって特徴づけられる（請求項２）。
【００１０】
本発明は、断層像上で被写体の輪郭を抽出するに当たり、断層像の画素のみを注目するのではなく、その断層像を構築するに当たって用いた生データ、つまり被写体の放射線透過データを用いることにより、課題を解決するものである。
【００１１】
すなわち、被写体の断層像の中心を通る線と交差する輪郭上の点（図２における点Ｐ）は、その点Ｐがその近傍の輪郭に対して内側に凹んでない限りにおいて、その線Ｃ（図２参照）に直交する方向からの放射線透過データに基づく被写体の放射線透過像の輪郭（縁部）上の点（図３における点ｐ）と一致する。従って、上記線上の位置情報は、その放射線透過像から特定することができ、しかも、この放射線透過像上の画素の輝度値は、演算等を施していない生のデータであるが故に、計算による誤差（ノイズ）を含んでおらず、サブピクセルオーダーで位置情報を求めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被写体の断層像の輪郭上の位置情報を、その断層像を構築するのに用いた被写体の放射線透過データを用いて行うので、断層像上の画素の輝度値を用いてその輪郭を抽出する従来の方法に比して、再構成演算時に入り込む誤差（ノイズ）の影響を排除することができ、サブピクセルオーダーの輪郭抽出が可能となる。このことは、断層像を利用した各種解析において測定再現性および測定精度が飛躍的に向上することを意味する。また、ＣＡＤデータとの比較や断層像からＣＡＤデータを作成する、いわゆるリバースエンジニアリング技術などへの応用も期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００１４】
Ｘ線源１に対向してＸ線検出器２が配置されており、これらの間に被写体Ｗを搭載するための回転ステージ３が配置されている。この回転ステージ３は、Ｘ線源１からのＸ線光軸Ｌに沿ったｘ軸方向に直交するｚ軸方向の回転軸Ｒを中心として回転が与えられる。なお、この回転ステージ３はステージ移動機構４によって互いに直交するｘ，ｙ，ｚ軸方向に移動させることができるようになっている。
【００１５】
Ｘ線源１は高電圧発生装置１０から供給される管電圧、管電流に応じたＸ線を発生し、この高電圧発生装置１０はＸ線コントローラ１１によって制御される。また、回転ステージ３およびステージ駆動機構４は、ステージコントローラ１２から供給される駆動信号によって駆動制御される。これらのＸ線コントローラ１１およびステージコントローラ１２は、コンピュータとその周辺機器を主体とするＣＴ画像再構成演算装置１３の制御下に置かれている。
【００１６】
ＣＴ画像再構成演算装置１３は、Ｘ線源１からＸ線を照射した状態で、被写体Ｗを搭載した回転ステージ３に回転を与え、微小の回転角度ごとにＸ線検出器２により検出したＸ線透過データを取り込んでメモリ１４に格納する。３６０°分のデータが揃った後、そのＸ線透過データを用いて、回転軸Ｒに直交するｘ−ｙ平面に沿った面でスライスした被写体Ｗの断層像を構築して、表示器１５に表示する。
【００１７】
さて、ＣＴ画像再構成演算装置１３にはデータ処理装置１６が接続されており、このデータ処理装置１６は、以下に示す動作により表示器１５に表示されている断層像の輪郭上の任意の点を操作部１７によって指定することより、その位置情報をメモリ１４内のＸ線透過データを用いて算出する。
【００１８】
すなわち、例えば円筒体を被写体Ｗとして、回転ステージ３上にその軸線が鉛直方向を向くように配置してＣＴ撮像すると、その断層像Ｓは図２に例示するような円形となる。このような断層像Ｓが表示器１５に表示されている状態において、オペレータが操作部１７を操作して線状のカーソルＣを断層像の中心を通る位置に移動させる。これにより、そのカーソルＣと被写体の断層像Ｓの輪郭とが交差する点ＰのカーソルＣ上での位置が、次のように求められる。
【００１９】
まず、メモリ１４から、カーソルＣの方向と直交する方向からのＸ線透過データに基づく、図３に例示するような被写体ＷのＸ線透過像Ｔを呼び出し、そのＸ線透過像Ｔ上の断層位置に沿ったラインＬｓ上の画素の輝度値の分布（ラインプロファイル）を求める。その例を図４（Ａ），（Ｂ）に示す。図４（Ｂ）は同図（Ａ）にけるＢ部を横軸をのみ拡大したグラフである。このようなラインプロファイルから、被写体ＷのＸ線透過像Ｔの境界位置を求める。このＸ線透過像Ｔを構成する画素の輝度値は、Ｘ線検出器２からの生のＸ線透過データ（厳密にはＸ線検出器２の出力を通常のログ変換した値）であり、計算上の誤差を含んでおらず、被写体Ｗの透過像の境界点ｐの位置を正確に求めることができ、図４に示す例では、画素ナンバー（チャンネル）１０５と１０６の間に境界があり、その境界位置近傍の輝度勾配から、１０５．５チャンネルが点ｐの位置であると推察することができる。
【００２０】
ちなみに、図２に示す断層像Ｓ上の画素のラインプロファイルからは、被写体Ｗの境界点Ｐは１０４〜１０７の間にあると推察できるが、一意に決めることは困難である。
ここで、以上の実施の形態では、説明の便宜上、単純な円筒体を被写体とした例を示したが、多角形の被写体においてもその断層像の輪郭上の特定の点の位置情報を正確に求めることができる。
【００２１】
すなわち、図５に示すような断層像において、図においてＰ１，Ｐ２，・・で示す輪郭上の各点については、その各点Ｐ１，Ｐ２，・・と断層像の中心Ｏを結ぶ各線Ｃ１，Ｃ２，・・に直交する方向からのＸ線透視像上で像の境界点に位置し、従ってこれらの各点Ｐ１，Ｐ２，・・の線Ｃ１，Ｃ２，・・上での位置情報を上記した例と同様にＸ線透視像から正確に求めることができる。このようにして得られた各点Ｐの位置情報を用いて、断層像上から求めた位置情報を補正すれば、断層像における被写体の輪郭をより正確に抽出することができる。
【００２２】
なお、先に説明した実施の形態においては、Ｘ線源とＸ線検出器の間に被写体を搭載して回転する回転ステージを設けたＸ線ＣＴ装置に本発明を適用した例を示したが、被写体の回りにＸ線源とＸ線検出器の対を回転させるタイプのＸ線ＣＴ装置にも本発明を等しく適用し得ることは勿論である。
【００２３】
また、上記の実施の形態では、Ｘ線透過データを用いた画像処理により断層像の輪郭上の点を求める機能を断層撮像装置に付属させた例を示したが、断層撮像装置とは別のパーソナルコンピュータを用いて同等の機能を実現させ得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における表示器１４に表示された断層像の例の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態において呼び出される被写体のＸ線透過像の例の説明図である。
【図４】図３のＸ線透過像上のスライス面に沿った画素のラインプロファイルの例を示すグラフ（Ａ）と、そのＢ部の横軸のみを拡大したグラフ（Ｂ）である。
【図５】本発明の実施の形態により多角形の被写体の輪郭上の点の位置情報を求める場合の説明図である。
【図６】従来の断層像の輪郭抽出法を説明するための図であり、図２の断層像上でラインＣに沿った画素のラインプロファイルの例を示すグラフ（Ａ）と、そのＢ部を横軸のみ拡大したグラフ（Ｂ）である。
【符号の説明】
【００２５】
１  Ｘ線源
２  Ｘ線検出器
３  回転ステージ
４  ステージ移動機構
１０  高電圧電源
１１  Ｘ線コントローラ
１２  ステージコントローラ
１３  ＣＴ画像再構成演算装置
１４  メモリ
１５  表示器
１６  データ処理装置
１７  操作部
Ｃ  カーソル
Ｓ  断層像
Ｔ  Ｘ線透過像
Ｒ  回転軸
Ｗ  被写体
【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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