(57)【要約】【課題】透視画像をより明瞭にするためにそのノイズを減衰させる処理を提供する。【解決手段】線源が放出したＸ線を受け取るＸ線検出器から時点ｔで収集しかつ作成した画素によって規定される対象のディジタル画像を改善させるための処理法及びシステムである。本処理法は、時点ｔ−ｉ（ここで、ｉは１以上の正の整数）で収集した対象の画像の関数として時点ｔにおける対象の予測画像を決定する工程と、時点ｔで収集した画像を構成しているレイヤのそれぞれを移動する工程であって該レイヤの数は事前に確定されておりかつ該レイヤのそれぞれに関する移動は事前に決定されている移動工程と、時点ｔで収集した対象の画像のノイズを減衰させるために予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との重み付け和に対応する視覚化画像を作成する工程と、を含む。【選択図】図２
2006289094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素によって規定される時点ｔで収集した対象の画像を取り扱うため処理法であって、
時点ｔにおける対象の予測画像を時点ｔ−ｉ（ここで、ｉは１以上の正の整数）で収集した対象の画像の関数として決定する工程と、
時点ｔで収集した画像を構成するレイヤのそれぞれを移動する工程であって、該レイヤの数は事前に確定されておりかつ該レイヤのそれぞれの移動は事前に決定されている移動工程と、
時点ｔで収集した対象の画像のノイズを減衰させるために、予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との関数に対応する視覚化画像を作成する工程と、
を含む処理法。
【請求項２】
前記関数は線形である、請求項１に記載の処理法。
【請求項３】
前記関数は重み付け和である、請求項１または２に記載の処理法。
【請求項４】
時点ｔで収集した画像を構成させる元になるレイヤの数Ｎを確定する工程と、
時点ｔ−ｉで収集した画像を構成させる元になるＮ個のレイヤのそれぞれの移動ｖｎを決定する工程と、
時点ｔ−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対するＮ移動ｖｎの和について、時点ｔ−１−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対するＮ−１移動ｖｎの和について、時点ｔ−２−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対するＮ−２移動ｖｎの和について、及び時点ｔ−１で収集した画像に関する各移動ｖｎを含むように以下同様について、時点ｔ−ｉで収集した画像からそれぞれ画素を移動させた画像に対応させてＮ枚の１次画像を作成する工程と、
Ｎ枚の１次画像に関する記号を交替させた和に対応させて時点ｔにおける対象の予測画像を作成する工程と、
予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との関数に対応する視覚化画像を作成する工程と、
を含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の処理法。
【請求項５】
時点ｔで収集した画像を構成させる元になるレイヤの数ＮをＮ＝２に確定する工程と、
時点ｔ−１及び時点ｔ−２で収集した画像から２つのレイヤのそれぞれに対する移動ｖ１及びｖ２を決定する工程と、
時点ｔ−１で収集した画像から移動ｖ１に関して画素を移動させた画像に対応する第１の１次画像、並びに時点ｔ−１で収集した画像から移動ｖ２に関して画素を移動させた画像に対応する第２の１次画像という２つの１次画像を作成する工程と、
前記２つの１次画像の和に対応する中間画像を作成する工程と、
前記レイヤのそれぞれに関する移動ｖ１とｖ２の和に従って時点ｔ−２で収集した画像から画素を移動させた画像に対応する第３の１次画像を作成する工程と、
中間画像から前記第３の２次画像を差し引いた画像に対応する時点ｔにおける対象の予測画像を作成する工程と、
予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との関数に対応する視覚化画像を作成する工程と、
を含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の処理法。
【請求項６】
予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との関数から得られた視覚化画像に対して時間フィルタを適用する工程を含む請求項１乃至５のいずれか１項に記載の処理法。
【請求項７】
前記視覚化画像は、予測画像の各画素の強度の３分の１と時点ｔで収集した対象の画像の各画素の強度の３分の２とを足し合わせることによって作成されている、請求項６に記載の処理法。
【請求項８】
収集した各画像は少なくとも２つのフレームに分割されており、かつＮ個のレイヤのそれぞれに関する移動ｖｎの決定、Ｎ枚の１次画像の作成、予測画像の作成、及び視覚化画像の作成が各フレームごとに独立に適用されている、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の処理法。
【請求項９】
前記レイヤは１レイヤあたりのパラメータが６個であるアフィン関数に従って移動させている、請求項２乃至８のいずれか１項に記載の処理法。
【請求項１０】
前記アフィン関数は１２個のパラメータを有する、請求項９に記載の処理法。
【請求項１１】
画素によって規定される時点ｔで収集した対象の画像を取り扱うためのシステムであって、
放射線源を提供するための手段（２）と、
画像の受信及び／または放射線の検出のための手段（１）と、
時点ｔにおける対象の予測画像を時点ｔ−ｉ（ここで、ｉは１以上の正の整数）で収集した対象の画像の関数として決定するための手段（１０３）と、
時点ｔで収集した画像を構成するレイヤのそれぞれに関する移動を決定するための手段（１０２）であって、時点ｔで収集した画像を構成させる元になるレイヤの数が事前に確定されており、かつ該レイヤのそれぞれに関する移動が事前に決定されている移動決定手段（１０２）と、
予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との関数に対応させて視覚化画像を作成するための手段（１０４）と、
を備えるシステム。
【請求項１２】
前記関数は線形である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記関数は重み付け和である、請求項１１または１２に記載のシステム。
【請求項１４】
予測画像を決定するための前記手段（１０３）は、
時点ｔ−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対するＮ移動ｖｎの和について、時点ｔ−１−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対するＮ−１移動ｖｎの和について、時点ｔ−２−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対するＮ−２移動ｖｎの和について、及び時点ｔ−１で収集した画像に関する各移動ｖｎを含むように以下同様について、時点ｔ−ｉで収集した画像からそれぞれ画素を移動させた画像に対応させてＮ枚の１次画像を作成するための手段（１０５、１０６、１０７）と、
時点ｔにおける対象の予測画像を作成するための手段（１０８）と、
を備えている、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
視覚化画像を作成するための前記手段（１０４）は、時点ｔで収集した対象の画像の各画素の強度の３分の２に対して予測画像の各画素の強度の３分の１を加えるための手段（１０９、１０９’）を備えている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
収集した各画像を少なくとも２つのフレームに分割するための手段を備える請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との関数から得られる視覚化画像に対して適用する時間フィルタを備える請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１８】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の処理法の透視画像の処理に対する適用。
【請求項１９】
コンピュータ上で実行したときに請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法を実現しているプログラムコード手段を備えたコンピュータ・プログラム。
【請求項２０】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法を実現しているコンピュータ読み取り可能なプログラムコード手段をその内部に具現化して有するコンピュータ利用可能な媒体を備えたコンピュータ・プログラム成果物。
【請求項２１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法を実現しているコンピュータ読み取り可能なプログラムコード手段をその内部に具現化して有するコンピュータ読み取り可能な媒体を備えている、コンピュータ・システムで使用するための製品。
【請求項２２】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法を実行するように機械によって実行可能な命令からなるプログラムを実体的に具現化している機械による読み取りが可能なプログラム記憶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば患者の臓器を観察できるようにするためのＸ線を用いた放射線撮像の分野に関する。さらに詳細には本発明は、透視画像をより明瞭にするためにそのノイズを減衰させるための透視画像に対する処理に関するものであるが、本発明は一般に、任意の画像（また特に放射線撮影画像）に対する処理に対して適用することも可能である。
【背景技術】
【０００２】
医用撮像の分野では、外科的処置の間に外科用器具をガイドするために透視画像を利用することはよく知られている。こうした透視画像は、Ｘ線などの放射線源を提供するための手段と、反対側に位置させた画像の受信及び／または放射線の検出のための手段（これらの放射線源の提供手段と画像受信器及び／または検出器とは少なくとも１つの軸（通常は、３つの軸）の周りで回転駆動させることが可能である）と、制御のための手段と、収集のための手段と、画像視覚化のための手段と、指令のための手段と、からなる撮像装置によって収集される。患者は、患者身体のうちの検査対象及び／または処置対象の部位が放射線源と画像受信器の間に広がるようにして所与の空間と関連付けされた３つの可能な並進方向（すなわち、長手方向、横方向及び垂直方向）に移動できるように寝台の上に位置決めされる。こうした寝台の移動性、放射線源の移動性並びに画像受信器の移動性によって、担当医は寝台上に横たえた患者の身体の任意の部位に関する画像の収集が可能となる。したがって、処置対象の患者の臓器内に器具をガイドするための介入処置の間において、好ましくは造影剤を事前に注入した状態で低線量の放射線を用いた患者に対する照射による２つの次元方向での透視画像が利用されるのが一般的である。外科用器具のガイドを向上させるためには、３次元的に再構成した画像に対してこれらの透視画像と関連付けした情報を導入することができる。別法として、介入処置中に２つの次元方向で収集した透視画像上に３次元的に収集した画像を投影することも可能である。
【０００３】
放射線を強力な線量で放出し低ノイズレベルで良好な品質の画像を提供する（すなわち、高い信号対ノイズ比を提供する）撮像装置によって収集される放射線撮影画像の場合と異なり、これより低い線量の放射線によって得られる透視画像はそのノイズレベルがより高く（すなわち、提供する信号対ノイズ比がより低く）、またこのため品質が劣っており、外科的介入処置の進行を妨害する可能性が高い。実際には、放射線検出器によって記録され画像上に現れるノイズは、量子（ｑｕａｎｔｕｍ）に由来するものであり、１画素あたり検出される光子数の平方根に依存する。放射線の線量を低下させると、ノイズの低下は線量の低下ほど大きくないため、信号に対するノイズの比が大きくなる。量子性ノイズ以外にも、特に患者の呼吸に関連する基本的な動きが、外科用器具の変位や患者をその上に配置させる寝台の動きに加えられることになる。
【０００４】
収集した画像からノイズを除去するためには、不動性の画像の仮定で時間フィルタを適用することが可能であるが、蛍光透視法では収集される画像は動いているため、単純に時間フィルタを適用すると、動く対象では動きのボケ及び／またはコントラスト低下（ノイズスパイクを除く）として変換されることになる。
【非特許文献１】Ｓｔｕｋｅら、「Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｍｏｔｉｏｎｓ  ｕｓｉｎｇ  ｂｌｏｃｋ−ｍａｔｃｈｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｒｋｏｖ  ｒａｎｄｏｍ  ｆｉｅｌｄｓ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＰＩＥ，第５３０８巻，ｎｏ．１，２００４，４８６〜４９６ページ，Ｖｉｓｕａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ２００４、Ｓ．Ｐａｎｃｈａｎａｔｈａｎ及びＢ．Ｖａｓｕｄｅｖ，  ｅｄｓ．  ＩＳ＆Ｔ／ＳＰＩＥ  １６ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ，２００４年１月１８〜２２日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蛍光透視法で画像を処理する方法は、補償型運動フィルタを適用することを含む。従来技術のフィルタの大多数は、ノイズに由来する変動と動きに由来する変動の間での弁別基準を利用しているが、フィルタ処理を止めるとノイズが再出現し、これが動く対象の後ろにあるノイズ・ストリークによって画像上に変換されることになる。
【０００６】
これらの欠点を矯正するために、すでに一連の透視画像を処理して視覚化画像の品質を向上させるための処理法が考案されている。このことは例えば、収集した各現時画像ごとに、その画像収集面内で収集した先行する画像を基準としてその現時画像の移動を決定するような処理法を記述しているＦＲ第２  ７９０  １２３号がこれに該当しており、先行するフィルタ処理画像を空間的に移動させることによって先行オフセット用フィルタ処理画像を形成させる共に、収集した現時画像と先行オフセット用フィルタ処理画像の間での加重平均によって現時フィルタ処理画像を形成させている。この種の処理法は満足の行く結果が得られないという欠点を有している。実際に、透視画像は透明な画像からなるレイヤの重ね合わせとして出現するため、画素と物理的対象を明瞭に識別することは不可能である。したがって、画像シーケンスの全体的な動きを決定できたとしても、対象の様々なレイヤを分離してこれらを時間的に互いに独立にフィルタ処理することができないため、画像コントラストの低下や動く対象の後ろにあるノイズ・ストリークを生じることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、線源が放出した放射線を受け取る放射線検出器から作成した対象のディジタル画像などの画像を改善させるための処理法により、画像のノイズを効果的に減衰させてより明瞭な画像とすることによってこれらの欠点を矯正することである。
【０００８】
本発明の一実施形態は、線源が放出した放射線を受け取る放射線検出器から時点ｔで収集しかつ作成した画素によって規定される対象のディジタル画像を改善させるための処理法であって、時点ｔにおける対象の予測画像を時点ｔ−ｉ（ここで、ｉは１以上の正の整数）で収集した対象の画像の関数として決定する工程と、時点ｔで収集した画像を構成するレイヤのそれぞれを移動する工程であって該レイヤの数は事前に確定されておりかつ該レイヤのそれぞれの移動はあらかじめ決定されている移動工程と、予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との関数（この関数は例えば、重み付け和など線形性とすることができる）に対応させて視覚化画像を作成する工程と、を少なくとも含む処理法である。
【０００９】
本発明の一実施形態は、線源が放出した放射線を受け取る放射線検出器によって時点ｔで収集しかつ作成した画素によって規定される対象のディジタル画像などの画像を改善させるためのシステムであって、時点ｔ−ｉ（ここで、ｉは１以上の正の整数）で収集した対象の画像の関数として時点ｔにおける対象の予測画像を決定するための手段と、時点ｔで収集した画像をそこから構成する元になるレイヤのそれぞれの移動を決定するための手段であって該レイヤの数は事前に確定されておりかつ該レイヤのそれぞれの移動は事前に決定されている移動決定手段と、この予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との和に対応させて視覚化画像を作成するための手段と、を備えるシステムに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
その他の利点及び特徴については、添付の図面に基づいて単に非限定の例として提供した幾つかの代替的な実施形態に関する以下の説明からより明瞭に理解できよう。
【００１１】
本発明の一実施形態の一般的特徴によれば、時点ｔで収集した各画像ごとに時点ｔで収集した画像を構成させる元になるレイヤの数Ｎが確定され；次いで、Ｎ個のレイヤのそれぞれに関する移動ｖｎが時点ｔ−ｉで収集した画像から決定され；次いで、時点ｔ−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対する移動ｖｎの和について、時点ｔ−１−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対するＮ−１移動ｖｎの和について、時点ｔ−２−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対するＮ−２移動ｖｎの和について、及び時点ｔ−１で収集した画像に関する各移動ｖｎに至るまで以下同様として時点ｔ−ｉで収集した画像から画素を移動させた画像に対応させてＮ枚の１次画像が作成され；次いで、Ｎ枚の１次画像に関する記号を交替させた和に対応させて時点ｔにおける対象の予測画像が作成され；次いで、予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との重み付け和に対応させて視覚化画像が作成される。
【００１２】
時点ｔで収集した画像を構成させる元になるレイヤの数ＮはＮ＝２に確定することができ、さらにこの改良型の処理法は、時点ｔ−１及び時点ｔ−２で収集した画像から２つのレイヤのそれぞれに対する移動ｖ１及びｖ２を決定する工程と、移動ｖ１に関して時点ｔ−１で収集した画像から画素を移動させた画像に対応する第１の１次画像と移動ｖ２に関して時点ｔ−１で収集した画像から画素を移動させた画像に対応する第２の１次画像という２つの１次画像を作成する工程と、この２つの１次画像の和に対応する中間画像を作成する工程と、該レイヤのそれぞれに関する移動ｖ１と移動ｖ２の和に従って時点ｔ−２で収集した画像から画素を移動させた画像に対応する第３の１次画像を作成する工程と、中間画像から第３の２次画像を差し引いた画像に対応させて時点ｔの対象の予測画像として知られる画像を作成する工程と、予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との重み付け和に対応する視覚化画像を作成する工程と、を含む。
【００１３】
レイヤの数によらず、本発明の一実施形態による処理法は、一方では予測画像に対してまた他方では時点ｔで収集した対象の画像に対して視覚化画像の作成前に時間フィルタを適用する工程を含む。視覚化画像の作成は、予測画像の各画素の強度の３分の１を時点ｔで収集した対象の画像の各画素の強度の３分の２と足し合わせることによって得ることができる。
【００１４】
視覚化画像の明瞭度をさらに向上させるために、時点ｔで収集した各画像は少なくとも２つのフレームに分割されると共に、レイヤの数Ｎを決定する工程、Ｎ個のレイヤのそれぞれに対する移動ｖｎを決定する工程、Ｎ枚の１次画像を作成する工程、予測画像を作成する工程、並びに視覚化画像を作成する工程が、各フレームごとに独立に適用される。フレームのそれぞれを処理後に組み上げることによって視覚化画像が得られることは明らかであろう。
【００１５】
本発明の一実施形態では、予測画像を決定するための手段は、時点ｔ−ｉで収集した画像からＮ個のレイヤのそれぞれの移動ｖｎを決定するための手段と、時点ｔ−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対するＮ移動ｖｎの和について、時点ｔ−１−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対するＮ−１移動ｖｎの和について、時点ｔ−２−Ｎで収集した画像に関するＮ個のレイヤのそれぞれに対するＮ−２移動ｖｎの和について、及び時点ｔ−１で収集した画像に関する各移動ｖｎに至るまで以下同様として時点ｔ−ｉで収集した画像からそれぞれ画素を移動させた画像に対応させてＮ枚の１次画像を作成するための手段と、時点ｔにおける対象の予測画像を作成するための手段と、を備える。
【００１６】
図１に示すように、透視画像などの画像を収集するための撮像システムは、数値的画像受信器１など画像を受け取るための手段と、画像受信器１に対して放射線を放出するＸ線源などの放射線源２を提供する手段と、を備えており、これら画像受信器と放射線源２はそれぞれ３つの軸の周りでピボット動作するＣ字形またはＵ字形をしたアーム（本図では図示せず）の両端に位置決めされる。さらに、照射を受ける対象３（通常は、患者）は、放射線源２と画像受信器１の間に配置させる。さらに、本撮像システムは放射線源２の出口に位置決めされた調節可能なコリメータ４を備える。本撮像システムはさらに、画像受信器１が収集した画像を処理するための手段５であって、少なくとも１つのプロセッサ６と、画像からノイズを減衰させるように画像処理後に収集画像を視覚化するために処理手段５に接続させた視覚化のための手段７と、を備えた画像処理手段５を備える。
【００１７】
ディジタル画像の形態をしており（すなわち、画素によって規定されており）処理手段５に送られる画像である時点ｔで収集した画像を改善させるためのシステムは、透視画像をその内部に記録させるメモリと、これらの画像をプロセッサ６に導入してそのフィルタ処理を可能とさせる処理アルゴリズムと、を備える。図２に示すように、時点ｔで収集した画像改善させるためのシステムは、Ｉａｃｑ（ｔ）と呼ばれる時点ｔで収集した画像を処理するための手段１０１であって、画像を構成する２つのレイヤのそれぞれに関する移動ｖ１及びｖ２を決定するための手段１０２と、時点ｔ−１及び時点ｔ−２で収集した対象の画像並びに該レイヤのそれぞれに関する移動ｖ１及びｖ２の関数として時点ｔにおける対象の予測画像Ｉｐｒｅｄを決定するための手段１０３と、によって構成される画像処理手段１０１を備える。本システムはさらに、予測画像Ｉｐｒｅｄ（ｔ）と時点ｔで収集した対象の画像Ｉａｃｑ（ｔ）との重み付け和に対応させて視覚化画像を作成するための手段１０４を備える。
【００１８】
対象時点ｔ−１及び時点ｔ−２で収集した画像の関数として時点ｔにおける対象の予測画像Ｉｐｒｅｄを決定するための手段１０３並びに該レイヤに関する移動ｖ１及びｖ２を決定するための手段１０２は、必ずしも該レイヤのそれぞれに関する画像を作成する必要はない。画像Ｉが移動ｖ１及びｖ２のそれぞれに従って移動する２つのレイヤＩ１及びＩ２によって構成されている場合、その差Ｄは以下の形式で記述することができる。
【００１９】
【数１】
2006289094.tif 000003
上式において、ｐは画素の位置に対応し、またｔは現時点に対応する。
【００２０】
画像Ｉを２つのレイヤＩ１及びＩ２に分解することによって、発明者らは次の関係式を得た。
【００２１】
【数２】
2006289094.tif 000004
あるいは、
【００２２】
【数３】
2006289094.tif 000005
それぞれ移動ｖ１及びｖ２に従って移動しているレイヤＩ１及びＩ２について、上式の括弧で囲まれた４つの項のそれぞれはゼロであり、また差Ｄはゼロである。
【００２３】
この結果、第１の式に従って本発明者らは次式を得た。
【００２４】
【数４】
2006289094.tif 000006
したがって、Ｉｐｒｅｄ（ｔ）は時点ｔ−１及び時点ｔ−２で収集した画像並びに２つのレイヤの移動ｖ１及びｖ２の関数として該レイヤの画像の作成を要することなく決定できると考えられる。
【００２５】
レイヤの移動ｖ１及びｖ２を決定するための手段１０２は、Ｓｔｕｋｅらによる「Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｍｏｔｉｏｎｓ  ｕｓｉｎｇ  ｂｌｏｃｋ−ｍａｔｃｈｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｒｋｏｖ  ｒａｎｄｏｍ  ｆｉｅｌｄｓ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＰＩＥ，第５３０８巻，ｎｏ．１，２００４，４８６〜４９６ページ，Ｖｉｓｕａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ２００４、Ｓ．Ｐａｎｃｈａｎａｔｈａｎ及びＢ．Ｖａｓｕｄｅｖ，  ｅｄｓ．  ＩＳ＆Ｔ／ＳＰＩＥ  １６ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ，２００４年１月１８〜２２日）に記載されているようなアルゴリズムを備える。このアルゴリズムでは、レイヤの移動ｖ１及びｖ２を時間の経過に対して一定であると見なしており、心臓、横隔膜その他の解剖構造の動きに対応できていない。
【００２６】
画像を処理するためのシステムの代替的な一実施形態では、移動を決定するための手段は、１レイヤあたり６個のパラメータ（すなわち、並進性に２つ、回転性に２つの及び相似性（ｈｏｍｏｔｈｅｔｙ）に２つのパラメータ）を有するアフィン関数に従ってレイヤの移動を決定するアルゴリズムを備えている。したがって、レイヤｉの各点（ｘ，ｙ）における移動ベクトルは次の形式で記述することができる。
【００２７】
【数５】
2006289094.tif 000007
及び
【００２８】
【数６】
2006289094.tif 000008
このため、画像の全体に関して、本発明者らは次の関数を１２個のパラメータまで最小化することにした。
【００２９】
【数７】
2006289094.tif 000009
上式において、
【００３０】
【数８】
2006289094.tif 000010
は画像のフレームを示しており、また
ｒ（ｘ，ｙ，ｖ１（ｘ，ｙ），ｖ２（ｘ，ｙ））
は次式で与えられる。
【００３１】
【数９】
2006289094.tif 000011
１２個のパラメータによる関数の最小化は、ガウシアン・ピラミッド（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｐｙｒａｍｉｄ）に分解された３つの連続する画像に対して適用される線形化関数上の共役傾斜（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）の方法の適用によって得られる。次いで、パラメータの線形増分が、ピラミッドの各分解能レベルについてガウス・ニュートン法により、最低の分解能レベルから開始することにより、かつ得られるパラメータをより高い分解能レベルに向かって広げることによって決定される。
【００３２】
さらに、時点ｔにおける対象の予測画像Ｉｐｒｅｄを時点ｔ−１及び時点ｔ−２で収集した対象の画像の関数として決定するための手段１０３は、図３に示すように、レイヤのそれぞれに関する移動ｖ１及び移動ｖ２のそれぞれについて時点ｔ−１で収集した画像から画素を移動させた画像に対応する２つの１次画像Ｉｐｒｉｍ１及びＩｐｒｉｍ２を作成するための手段１０５と、この２つの１次画像Ｉｐｒｉｍ１とＩｐｒｉｍ２の和に対応する中間画像Ｉｉｎｔｅｒを作成するための手段１０６と、を備える。時点ｔにおける対象の予測画像Ｉｐｒｅｄを時点ｔ−１及び時点ｔ−２で収集した対象の画像の関数として決定するための手段１０１はさらに、レイヤのそれぞれに関する移動ｖ１とｖ２の和ｖ１＋ｖ２に従って時点ｔ−２で収集した画像から画素を移動させた画像に対応する第３の１次画像Ｉｐｒｉｍ３を作成するための手段１０７と、中間画像Ｉｉｎｔｅｒからこの第３の１次画像Ｉｐｒｉｍ３を差し引いた画像に対応する時点ｔにおける対象の予測画像Ｉｐｒｅｄ（ｔ）を作成するための手段１０８と、を備える。
【００３３】
視覚化画像Ｉｖｉｓを作成するための手段１０４は、時点ｔで収集した画像Ｉａｃｑ（ｔ）をある割合（好ましくは、１／３）で重み付けするための第１の乗算器１０９と予測画像Ｉｐｒｅｄに前記の割合の補数（すなわち、２／３）を乗算するための第２の乗算器１０９’という２つの乗算器１０９及び１０９’を備えており、さらに予測画像Ｉｐｒｅｄの各画素の重み付け強度と時点ｔで収集した対象の画像Ｉａｃｑの各画素の重み付け強度が足し合わされる。したがって、視覚化画像Ｉｖｉｓが示すノイズは減衰し、画像の品質を向上させることができる。
【００３４】
本システムの代替的な一実施形態では、本システムは、収集した各画像を少なくとも２つの異なるフレームに分割するための手段を備えており、各フレームの画像は上述したのと同様に互いに対して独立に処理される。
【００３５】
より大きなノイズの減衰を得るには、そのフレームは、視覚化画像Ｉｖｉｓを再構成するように各フレームの処理の完了時点で組み上げを受ける小さな定型（ｒｅｇｕｌａｒ）のフレームであることが好ましい。
【００３６】
時点ｔで収集した画像の分解は３つ以上のレイヤに従って実現することが可能であることが理解されよう。実際に、上に示したＳｔｕｋｅらの教示に従ってＮ個のレイヤに関して、
【００３７】
【数１０】
2006289094.tif 000012
を一般化して次の形式とすることができる。
【００３８】
【数１１】
2006289094.tif 000013
本システムの実施形態はしたがって、時点ｔで収集した画像Ｉａｃｑ（ｔ）をＮ個のレイヤに分解するように一般化することができる。本システムは、時点ｔにおける対象の予測画像を時点ｔ−ｉ（ここで、ｉは１以上の正の整数）で収集した対象の画像及びそのレイヤのそれぞれの移動の関数として決定するための手段と、予測画像と時点ｔで収集した対象の画像との重み付け和に対応する視覚化画像を作成するための手段と、を備える。予測画像を決定するための手段は、時点ｔ−ｉで収集した画像を構成させる元になるＮ個のレイヤのそれぞれの移動ｖｎを決定するための手段と、Ｎ個のレイヤのそれぞれに関する移動ｖｎの様々な組み合わせについて時点ｔ−ｉで収集した画像から画素を移動させた画像に対応させてＮ枚の１次画像を作成するための手段と、このＮ枚の１次画像に関する記号を交替させた和に対応する予測画像を作成するための手段と、を備える。
【００３９】
さらに、本発明の一実施形態に関して例示的な実施形態を参照しながら記載してきたが、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく機能及び／または方法及び／または結果について様々な変更が可能であると共に、その要素の等価物による置換が可能であることは当業者であれば理解するであろう。さらに、多くの修正形態により、本発明の本質的範囲を逸脱することなく具体的な状況や材料を本発明の教示に適応させることができる。したがって、本発明を実施するように企図したベストモードとして開示した特定の実施形態に本発明を限定しようという意図ではなく、本発明は添付の特許請求の範囲の域内に入るすべての実施形態を包含するように意図している。さらに、「第１の」、「第２の」などの用語の使用や各工程は、何らかの順序や重要度を意味しておらず、「第１の」、「第２の」などの用語や各工程はむしろ、ある要素や特徴を別の要素や特徴と区別するために使用したものである。さらに、「ａ」、「ａｎ」などの用語の使用は、数量の限定を意味したものではなく、むしろ言及された要素や特徴が少なくとも１つ存在することを意味している。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態による処理法を実現するためのシステムの一実施形態を表した概要図である。
【図２】本処理法の一実施形態に従った時点ｔで収集した透視画像の２つのレイヤへの分解及び画像の処理を表した概要図である。
【図３】２つのレイヤに分解した画像を処理するための方法の一実施形態を表した概要図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  画像受信器
２  放射線源、Ｘ線源
３  患者、対象
４  コリメータ
５  画像処理手段
６  プロセッサ
７  視覚化手段
１０１  画像処理手段
１０２  移動決定手段
１０３  予測画像作成手段
１０４  視覚化画像作成手段
１０５  １次画像作成手段
１０６  中間画像作成手段
１０７  １次画像作成手段
１０８  予測画像作成手段
１０９  乗算器
１０９’  乗算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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