(57)【要約】  検出器を移動させるときの機械精度等に依存することなく、医用画像の位置合わせを行い、長尺画像を作成ために、被検体の同一部位を重複して撮影した複数の原画像のうち、一方の原画像から、基準画像50を切り出し、他方の原画像から、基準画像50と同一形状の領域を他方の原画像から切り出して、複数の比較画像52a、52b、52c、52d、を切り出す。そして基準画像50と各比較画像52a、52b、52c、52d、との差異を求め、この差異が最小になる比較画像を基に、比較画像が切り出された他方の原画像上の位置である相対位置を求めて、複数の原画像の位置合わせを行い、長尺画像を作成する。
2011043458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の同一部位を重複させて撮影した複数の原画像を取得する画像取得手段と、
前記原画像において前記同一部位が撮影された領域を重複させて、前記複数の原画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
前記位置合わせされた複数の原画像を用いた長尺画像を作成する画像作成手段と、を備え、
前記位置合わせ手段は、一方の前記原画像における前記同一部位が撮影された領域から基準画像を切り出すと共に、他方の前記原画像から、複数の比較画像を切り出す画像切出手段と、前記基準画像と前記各比較画像との差異を求め、この差異が最小になる前記比較画像が、前記他方の原画像から切り出された位置である相対位置を導出する相対位置導出手段と、を備え、前記位置合わせ手段は、前記相対位置に基づいて、前記複数の原画像の前記位置合わせを行う、
ことを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項２】
前記画像切出手段は、前記基準画像と同一形状の領域を、前記他方の原画像上において少なくとも一方向に沿ってずらしながら前記同一形状の領域を切り出すことにより、前記複数の比較画像を切り出す、
ことを特徴とする請求項1に記載に医用画像処理装置。
【請求項３】
前記位置合わせ手段は、前記基準画像及び前記比較画像の画像縮小を行う画像縮小手段と、前記相対位置と前記画像縮小の倍率とに基づいて、前記一方の原画像に対する他方の原画像の位置合わせ範囲を導出する位置範囲導出手段と、を更に備え、前記画像縮小の倍率を等倍に近づけながら、前記画像縮小処理、前記相対位置の導出、及び前記位置合わせ範囲の導出を繰り返し、前記画像縮小の比率が等倍になったときの位置合わせ範囲において、前記複数の原画像の位置合わせを行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
前記画像縮小手段は、前記基準画像及び前記比較画像から所定の間引き数の画素列を間引く処理を行い、
前記位置範囲導出手段は、前記相対位置を中心とし、前記所定の間引き数と同数の画素列を加算した範囲を前記位置合わせ範囲として導出する、
ことを特徴とする請求項3に記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
前記相対位置導出手段は、前記基準画像と前記各比較画像の差異を導出する差異導出手段と、前記差異が最小となる前記比較画像を求め、当該比較画像が前記他方の原画像から切り出された領域の座標を前記相対位置の座標として導出する最小差異導出手段を更に備え、
前記位置範囲導出手段は、前記最小差異導出手段により導出された前記相対位置の座標に基づいて前記位置合わせ範囲を導出する、
ことを特徴とする請求項3に記載の医用画像処理装置。
【請求項６】
前記相対位置導出手段は、前記基準画像の撮影条件と、前記比較画像の撮影条件と、を一致させるための正規化を行う正規化手段を更に備え、
前記相対位置導出手段は、前記基準画像の画素値と正規化された前記比較画像の画素値とに基づいて前記相対位置を導出する、又は前記比較画像の画素値と正規化された前記基準画像の画素値とに基づいて前記相対位置を導出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。
【請求項７】
前記正規化手段は、前記基準画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅と、前記比較画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅と、を求め、前記比較画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅を、前記基準画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅に一致させることにより、正規化を行う、又は前記基準画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅を、前記比較画像の画素値の平均値及び当該画素値の分布幅に一致させることにより、正規化を行う、
ことを特徴とする請求項6に記載の医用画像処理装置。
【請求項８】
前記画像切出手段は、前記他方の原画像のおける前記同一部位が撮影された領域内に、前記基準画像よりも大きい領域からなる探索範囲を設定し、その探索範囲から前記比較画像を切り出す、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。
【請求項９】
前記複数の原画像は、前記被検体の同一部位を含む、前記被検体の体軸方向に沿った異なる複数の位置で撮影された複数の原画像であり、
前記画像作成手段は、前記原画像において同一部位が撮影された領域を重ね合わせて前記複数の原画像を接合した長尺画像を作成する手段であり、
前記画像切出手段は、前記複数の原画像のうちの前記被検体の頭部側で撮影された画像の下部領域から前記基準画像を切り出すとともに、前記複数の原画像のうちの前記被検体の足側で撮影された画像の上部領域から前記比較画像を切り出す、又は、前記複数の原画像のうちの前記被検体の頭部側で撮影された画像の下部領域から前記比較画像を切り出すとともに、前記複数の原画像のうちの前記被検体の足側で撮影された画像の上部領域から前記基準画像を切り出す、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。
【請求項１０】
前記複数の原画像は、X線撮影装置が備えるX線検出器と前記被検体とを、前記被検体の体軸方向に沿って相対移動させて撮影された原画像であり、
前記画像切出手段は、前記X線撮影装置から前記相対移動の量を示すデータを取得し、当該データに基づいて、前記一方の原画像における前記基準画像を切り出す位置を決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。
【請求項１１】
前記医用画像処理装置は、前記一方の原画像を表示する表示手段と、
表示された前記一方の原画像上において指定領域を入力するための入力手段と、を更に備え、
前記画像切出手段は、前記表示手段に表示された前記一方の原画像上において入力された前記指定領域を、前記基準画像として切り出す、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。
【請求項１２】
前記複数の原画像は、同一の前記被検体に含まれる同一部位を異なる時間に撮影して得た複数の原画像であって、
前記画像作成手段は、前記長尺画像の作成に代えて、前記複数の原画像を差分して差分画像を作成する手段である、
ことを特徴とする請求項1に記載の医用画像処理装置。
【請求項１３】
請求項1に記載の医用画像処理装置を備えたことを特徴とするX線撮影装置。
【請求項１４】
被検体の同一部位を重複して撮影した複数の原画像を取得するステップと、
一方の前記原画像における前記同一部位が撮影された領域から基準画像を切り出すと共に、他方の前記原画像から、複数の比較画像を切り出すステップと、
前記基準画像と前記各比較画像との差異を求め、この差異が最小になる前記比較画像が、前記他方の原画像から切り出された位置である相対位置を導出するステップと、
前記相対位置に基づいて、前記複数の原画像の位置合わせを行うステップと、
位置合わせされた前記複数の原画像を用いた長尺画像を作成するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする医用画像処理プログラム。
【請求項１５】
被検体の同一部位を重複して撮影した複数の原画像を取得するステップと、
一方の前記原画像における前記同一部位が撮影された領域から基準画像を切り出すと共に、他方の前記原画像から、複数の比較画像を切り出すステップと、
前記基準画像と前記各比較画像との差異を求め、この差異が最小になる前記比較画像が、前記他方の原画像から切り出された位置である相対位置を導出するステップと、
前記相対位置に基づいて、前記複数の原画像の位置合わせを行うステップと、
位置合わせされた前記複数の原画像を用いた長尺画像を作成するステップと、
を含むことを特徴とする医用画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用画像処理装置、X線撮影装置、医用画像処理プログラム、及び医用画像処理方法に係り、特に2枚以上の画像を用いて長尺画像を作成する医用画像処理装置、X線撮影装置、医用画像処理プログラム、及び医用画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長尺撮影とは、1つX線検出器の検出領域を超える連続した被検体を複数のX線検出器、もしくは1つのX線検出器によって複数回撮影し、画像を接合する撮影手法を指す。従来、X線検出器が1つのみで長尺撮影を行う場合、検出器を移動させ、複数のX線画像を保存し、最終的に複数の画像を接合し1つの長尺画像とする手法が取られていた。接合する手法として、手動で位置合わせを行うものや、特許文献1に開示されているように、X線検出器の位置関係から自動で接続位置を導出し接合した長尺画像を作成する放射線画像撮影装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005-270277号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし特許文献1では、X線検出器を移動させるときの機械精度によって、接続位置に誤差が生じたり、X線検出器の位置関係がわからないと画像の接合位置を導出することができなかったりするという問題があった。【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、X線検出器を移動させるときの機械精度に依存せず、また、X線検出器の位置関係がわからない場合においても、画像の位置合わせを行うことができる医用画像処理装置、プログラム及びX線撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る医用画像処理装置は、被検体の同一部位を重複させて撮影した複数の原画像を取得する画像取得手段と、前記原画像において前記同一部位が撮影された領域を重複させて、前記複数の原画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、前記位置合わせされた複数の原画像を用いた長尺画像を作成する画像作成手段と、を備え、前記位置合わせ手段は、一方の前記原画像における前記同一部位が撮影された領域から基準画像を切り出すと共に、他方の前記原画像から、複数の比較画像を切り出す画像切出手段と、前記基準画像と前記各比較画像との差異を求め、この差異が最小になる前記比較画像が、前記他方の原画像から切り出された位置である相対位置を導出する相対位置導出手段と、を備え、前記位置合わせ手段は、前記相対位置に基づいて、前記複数の原画像の前記位置合わせを行う、ことを特徴とする。【０００７】
また、本発明に係るX線撮影装置は、上述の医用画像処理装置を備えることを特徴とする。【０００８】
また、本発明に係る医用画像処理プログラムは、被検体の同一部位を重複して撮影した複数の原画像を取得するステップと、一方の前記原画像における前記同一部位が撮影された領域から基準画像を切り出すと共に、他方の前記原画像から、複数の比較画像を切り出すステップと、前記基準画像と前記各比較画像との差異を求め、この差異が最小になる前記比較画像が、前記他方の原画像から切り出された位置である相対位置を導出するステップと、前記相対位置に基づいて、前記複数の原画像の位置合わせを行うステップと、位置合わせされた前記複数の原画像を用いた長尺画像を作成するステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。【０００９】
また、本発明に係る医用画像処理方法は、被検体の同一部位を重複して撮影した複数の原画像を取得するステップと、一方の前記原画像における前記同一部位が撮影された領域から基準画像を切り出すと共に、他方の前記原画像から、複数の比較画像を切り出すステップと、前記基準画像と前記各比較画像との差異を求め、この差異が最小になる前記比較画像が、前記他方の原画像から切り出された位置である相対位置を導出するステップと、前記相対位置に基づいて、前記複数の原画像の位置合わせを行うステップと、位置合わせされた前記複数の原画像を用いた長尺画像を作成するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基準画像と比較画像との差異に基づいて位置合わせを行うので、X線検出器の機械精度等に依存することなく画像の位置合わせを行ない、長尺画像を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態に係る医用画像処理装置1の構成例を示す模式図
【図２】医用画像処理装置1に格納されるプログラムを示すブロック図
【図３】第一実施形態に係る医用画像処理装置1の位置合わせの概要を説明する説明図
【図４】第一実施形態に係る医用画像処理装置の処理の流れを示すフローチャート
【図５】間引き数と画素同士の比較回数を説明するための説明図
【図６】相対位置導出処理の流れを示すフローチャート
【図７】正規化処理の流れを示すフローチャート
【図８】正規化処理の内容を示す説明図
【図９】第二実施形態に係るX線撮影装置の構成例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用する実施形態について説明する。本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
＜＜第一実施形態＞＞
本発明の実施形態としては、医用画像撮影装置2に医用画像処理装置1が内蔵される構成と、医用画像撮影装置2と医用画像処理装置1とが独立した構成がある。第一実施形態では医用撮影装置2と医用画像処理装置1とが独立した構成を記述する。以下、図1及び図2に基づいて、第一実施形態に係る医用画像処理装置1の構成について説明する。図1は、第一実施形態に係る医用画像処理装置1の構成例を示す模式図である。また、図2は、医用画像処理装置1に格納されるプログラムを示すブロック図である。
【００１４】
図1の医用画像処理装置1は保存された画像の画像処理を行うものであり、医用画像処理装置1と、被検体を撮影し画像化する医用画像撮影装置2と、撮影された画像を保存・管理する画像データベース4と、がLAN3等のネットワークによって接続される。
【００１５】
医用画像処理装置1は、主として各構成要素の動作を制御する制御装置としての中央処理装置(CPU)11と、装置の制御プログラムが格納されたり、プログラム実行時の作業領域となったりするメインメモリ12と、オペレーティングシステムや医用画像処理プログラムのようなアプリケーション、各種データなどが保存される磁気ディスク13と、表示用データを一次記憶する表示メモリ14と、この表示メモリ14からのデータに基づいて画像を表示するモニタ15と、位置入力装置としてのマウスやキーボード等の入力機器16と、ネットワークに接続するためのLANポート17と、これらの機器を接続するバス18とにより構成される。医用画像撮影装置2は、被検体の医用画像を撮影できるものであればよく、例えばX線撮影装置や、MRI装置により構成される。
【００１６】
医用画像処理装置1には、図2に示す医用画像処理プログラムが格納される。この医用画像処理プログラムは、位置合わせをする複数の医用画像(以下「原画像」という)を取得する画像取得部20と、原画像の位置合わせを行う位置合わせ部30と、位置合わせをした原画像を接合して長尺画像を作成する画像接合部40とを備える。位置合わせ部30は、原画像から、後述する基準画像及び複数の比較画像を切り出す画像切出部31と、基準画像及び比較画像の画像縮小処理を行う画像縮小部32と、基準画像と前記各比較画像との差異を求め、この差異が最小になる比較画像が原画像から切り出された位置(以下「相対位置」ともいう)を導出する相対位置導出部33と、相対位置と画像縮小の倍率とに基づいて、原画像の位置合わせ範囲を導出する位置範囲導出部34とを備える。更に、相対位置導出部33は、基準画像と比較画像との正規化を行う正規化部331と、基準画像の画素値と各比較画像の画素値との差異を導出する差異導出部332と、差異が最も小さい比較画像を導出する最小差異導出部333と、を備える。これらの医用画像処理プログラムは、磁気ディスク13に格納され、中央処理装置(CPU)11がメインメモリ12にロードして実行することにより、その機能を実現する。
【００１７】
次に、図3〜図8に基づいて、第一実施形態に係る医用画像処理装置1の処理の内容を説明する。図3は、第一実施形態に係る医用画像処理装置1の位置合わせの概要を説明する説明図である。図4は、第一実施形態に係る医用画像処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。図5は、間引き数と画素同士の比較回数を説明するための説明図である。図6は、相対位置導出処理の流れを示すフローチャートである。図7は、正規化処理の流れを示すフローチャートである。図8は、正規化処理の内容を示す説明図である。
【００１８】
以下の説明では、医用画像撮影装置2としてX線撮影装置を用い、このX線撮影装置のX線検出器を、被検体に対して重なり部分を持たせながら異なる位置にずらして撮影した2枚の画像、すなわち、図3の原画像A、原画像Bを接合して長尺画像を作成する処理を例に説明する。原画像A、原画像Bは、被検体の体軸方向に沿って重なり部分を持たせて撮影した画像である。従って、原画像Aの下部領域(足側)と、原画像Bの上部領域(頭側)とは、それぞれ被検体の同一部位が撮影された領域が含まれる。この被検体の同一部位が撮影された領域が、上述の重なり部分に相当する領域(以下「重複領域」という)である。そして、原画像Aと原画像Bとを、重複領域が重なるように位置合わせをした後接合すると、原画像Aと原画像Bとが連続した長尺画像が作成される。
【００１９】
本実施形態では、原画像Aと原画像Bとの位置合わせを、原画像Aの重複領域内の一部領域からなる基準画像50と、原画像Bの重複領域内にあって、かつ基準画像50よりも広い面積を有する探索範囲51と、を定義する。そして、基準画像50が探索範囲51内のどの位置にあるかを探索し、その探索結果に基づいて原画像Aと原画像Bとの位置合わせを行う。
【００２０】
基準画像50は、原画像Aにおいて重複領域となる部分のみを含むことが望ましい。そこで、重複領域が原画像Aの下端部から数cmの幅の領域である場合には、原画像Aの下端部を起点として、上述の数cmを超えない範囲を、基準画像50のy方向の幅とする。
【００２１】
通常、重複領域は30〜40mm程度設けられることが多いので、本実施形態では、基準画像50は、原画像Aの下端部から70pixelまでの幅をy方向の幅とし、左右端から数cm内側の領域をx方向の幅とする矩形状領域として構成する。基準画像50の形状は、正方形状のほか、任意の形状でもよい。
【００２２】
一方、探索範囲51のy方向の幅は、原画像Bの上端部を起点として、上述の数cmを超えない範囲で、かつ、基準画像50のy方向の幅よりも広い幅として構成する。また、探索範囲51のx方向の幅は、基準画像50のx方向の幅を含むことが好ましい。そこで、本実施形態では、探索範囲51のx方向の幅は、原画像Bの左端部から右端部まで全領域、即ち、原画像Bのx方向の全幅領域とする。
【００２３】
そして、探索範囲51の中において、基準画像50と同一形状の領域を、x方向及びy方向に所定画素数ずつずらしながら切り出すことにより、複数の比較画像52a、52b、52c、52dを作成する。複数の比較画像52a、52b、52c、52dと、これらの比較画像を作成するために基準画像から切り出した領域の、原画像Bの原点(0，0)を基準とする座標とを、関連付けて記録しておく。例えば、比較画像52aに対して、この比較画像52aを作成するために切り出した矩形領域の4頂点の座標(x521，y521)、(x522，y522)、(x523，y523)、(x524，y524)を記録しておく。この座標は、後述する相対位置の導出において用いられる。そして、この比較画像52a、52b、52c、52dと基準画像50との差異が最も小さくなる位置を探索し、この位置を基に、原画像Aと原画像Bとの位置合わせ範囲を導出する。なお、本実施形態では、まず、y方向を固定し、x方向にずらしながら複数の比較画像を作成するが、反対に、x方向を固定し、y方向にずらしながら複数の比較画像を作成してもよい。また、x方向及びy方向に限らず、任意の一方向に沿って、基準画像50と同一形状の領域をずらしながら、比較画像を切り出してもよい。
【００２４】
なお、上記では、原画像Aから基準画像50を切り出し、原画像Bに探索範囲51を設定して比較画像52a、52b、52c、52dを切り出したが、原画像Bから基準画像50を切り出し、原画像Aに探索範囲51を設定して比較画像52a、52b、52c、52dを切り出してもよい。
【００２５】
次に、図4のステップに沿って、医用画像処理装置1の処理の流れを説明する。
【００２６】
(ステップS1)
ステップS1では、画像取得部20が、画像取得処理、すなわち、部分的に重なりを持つ2枚の原画像A、Bを取得する(S1)。画像取得部20は、医用画像撮影装置2から2枚の原画像A、Bを得てもよいし、画像データベース4から2枚の原画像A、Bを得てもよい。
【００２７】
(ステップS2)
ステップS2では、位置合わせ部30が、位置合わせ処理を行う(S2)。この位置合わせ処理は、後述するステップS3からS7までの処理を総称した処理名である。
【００２８】
(ステップS3)
位置合わせ部30は、ステップS3〜ステップS7までの処理を繰り返すためのループiを開始する(S3)。最も始めにループiを開始する際は、大まかな位置を探索するために、後述するステップS4の画像縮小処理で、ループiの中で最も小さい倍率を用いて画像縮小処理を行い、小さな画像を作成する。そして、ステップS5以下の処理を行う。
【００２９】
次回以降のループiでは、初回よりも大きな倍率をもちいて画像縮小処理を行い、ステップS4以下の処理を行う。そして、画像縮小の倍率が等倍、すなわち画像縮小をしない基準画像と比較画像とを用いてS4以下の処理を行うと、ループiは終了する。
【００３０】
(ステップS4)
ステップS4では、画像縮小部32は、処理の高速化のために画像縮小処理を行う(S4)。画像の縮小は、ダウンサンプリング法でも良いし平均値法等でも良い。本実施形態では、基準画像と比較画像との画素同士の比較回数を減らして処理の高速化を図るために、最適な間引き数を以下の方法により算出し、その間引き数を用いて画像の縮小を行う。
【００３１】
画像縮小部32は、原画像A、原画像Bに対して画像の縮小を行い、縮小後のこれらの画像から基準画像50及び比較画像52a、52b、52c、52dを切り出してもよいし、縮小前の原画像A、原画像Bから基準画像50及び比較画像52a、52b、52c、52dを切り出し、これらに対して画像縮小処理を行ってもよい。すなわち、以下の処理に供される基準画像50及び比較画像52a、52b、52c、52dが縮小されれば、どちらの方法でもよい。
【００３２】
以下、図5に基づいて、ループiにおける、基準画像50と、探索範囲51の画素同士の比較回数について説明する。図5に示すように、探索範囲51の横方向(x方向)の画素数をX、縦方向(y方向)の画素数をY、基準画像50の横方向の画素数をX’、縦方向の画素数をY’横方向の片側(左側)の探索領域の画素数をAX、縦方向の片側(上側)の探索領域の画素数をAYとすると、基準画像50と探索範囲51内の画素同士の比較の回数Nは、間引きをしない場合、以下の式(1)の様になる。
2011043458.tif 000003
但し、N：画素同士の比較の回数
X’：切り出した基準画像の横方向に並んだ画素数
Y’：切り出した基準画像の縦方向に並んだ画素数
AX：横方向の片側(左側)の探索領域
AY：縦方向の片側(上側)の探索領域
ここで、複数回の間引きを行った場合の画素同士の比較回数は、以下の式(2)の様になる。
2011043458.tif 000004
但し、N：画素同士の比較の回数
n0：X’、Y’、(2AX＋1)、(2AY＋1)の最大公約数
na：X’、Y’、na-1の最大公約数
na＝1迄、ループiを行う。
【００３３】
式(1)及び式(2)より、nが大きいほど比較回数が減少させることが出来ることが分かり、更に式(2)の条件の様に、nとして最大公約数を使用することで、間引き処理に掛かる計算コストを減少させることが出来る。
【００３４】
本実施形態では、最初の間引き数のn0はX’、Y’、(2AX＋1)、(2AY＋1)の最大公約数を用い、次の繰り返し処理からのnaをX’、Y’、na-1の最大公約数で繰り返し、n＝1迄繰り返し処理を行い処理の高速化を図る。
【００３５】
(ステップS5)
ステップS5では、相対位置導出部33は、相対位置を導出する相対位置導出処理を行う(S5)。以下、図6の各ステップ順に、相対位置導出処理について説明する。
【００３６】
(ステップS51)
画像切出部31が、原画像Aの重複領域から基準画像50の切り出しを行う(S51)。通常、長尺撮影の場合、原画像A、Bの重複領域は、30mm〜40mm設定されている。そこで、基準画像50を切り出す位置は、画像切出部31が、X線検出器をずらして原画像A及び原画像Bを撮影したときのX線検出器の幾何学的な位置関係(例えば、上述の30mm〜40mmに相当する移動量)を、X線撮影装置から得て導出してもよい。また、ユーザが原画像Aをモニタ15に表示し、入力機器16によって原画像A上において入力した指定領域を画像切出部31が基準画像50として切り出してもよい。
【００３７】
(ステップS52)
画像切出部31は、原画像Bの重複領域内であって、基準画像50を包摂する領域からなる探索範囲51を設定する(S52)。探索範囲51は、基準画像50に最も一致する比較画像52aをより高速に発見するために設けられるものである。そのため、探索範囲51を設定することなく比較画像52を原画像Bから切り出す場合には、本ステップを省略してもよい。
【００３８】
(ステップS53)
相対位置導出部33は、ループjを開始する(S53)。
【００３９】
(ステップS54)
画像切出部31は、基準画像50と同サイズの比較画像52a、52bを探索範囲51から切り出す(S54)。画像切出部31は、基準画像50と同一形状の領域をループiにおいて処理の対象となるy方向のある位置において、x方向に所定画素数ずつずらしながら切り出すことにより、複数の比較画像52a、52bを切り出す。
【００４０】
(ステップS55)
正規化部331は、比較画像52a、52bの撮影条件と基準画像50の撮影条件との違いを正規化するための正規化処理を行う(S55)。この正規化処理を、図7、図8に基づいて説明する。
【００４１】
(ステップS551)
正規化部331は、切り出した基準画像50及び比較画像52a、52bに対数変換処理を行う(S551)。
【００４２】
(ステップS552)
正規化部331は、対数変換を行った画像よりヒストグラムを導出するためにヒストグラム導出処理を行う(S552)。
【００４３】
正規化部331は、基準画像50及び比較画像52a、52bに対し、基準画像50及び比較画像52a、52bにおける被検体が撮影された領域(以下「被検体領域」という)の抽出処理を行う。被検体領域の抽出処理は、公知の手法を用いてもよいが、本実施形態では、正規化部331が、基準画像50及び比較画像52a、52bにおいて、X線撮影装置のX線絞りが撮影された領域を削除する第一削除処理と、削除後に残った画像から、X線が被検体を通過することなくX線検出器に直接入射した領域を削除する第二削除処理とを行う。そして最終的に残った領域を被検体領域として抽出する。第二削除処理は、X線検出器の感度とX線撮影を行った時のX線エネルギーとから、X線がX線検出器に直接入射したときの信号レベルを導出し、この信号レベルの領域を弁別できる閾値を用いてX線画像に対して閾値処理を行うことにより行える。
【００４４】
正規化部331は、基準画像50及び切り出された全ての比較画像52a、52bにおける各被検体領域内にある画素値の分布を示すヒストグラムを導出する。図8(a)(b)は、本ステップで得られた原画像A、Bのヒストグラムである。なお、図8(b)は説明の便宜のため、比較画像52aのヒストグラムだけを記載しているが、実際には、ステップS54で切り出された比較画像の数と同数のヒストグラムが導出される。以下の説明では、比較画像52aを例に説明するが、ステップS54で切り出された他の比較画像についても、比較画像52aと同様、S553からS556の処理が行われる。
【００４５】
(ステップS553、S554)
正規化部331は、正規化処理に用いるためのパラメータとして、基準画像50及び比較画像52aの画素値の平均値と画素値の分布幅とを算出する(S553、554)。
【００４６】
正規化部331は、ステップS553において、導出した各ヒストグラムから平均値を求めるためヒストグラム平均値導出処理を行い(S553)、ステップS554において、同ヒストグラムの始まる位置から終わる位置までのヒストグラムの幅を導出するヒストグラム幅導出処理を行う(S554)。図8(a)のAave、Awideは、基準画像50の平均値及びヒストグラムの幅を示し、図8(b)のBave、Bwideは、比較画像52aの平均値及びヒストグラムの幅を示す。なお、基準画像50の画素の平均値及び分布幅を算出する処理は、ループjのうちの初めの1回のみでよい。
【００４７】
(ステップS555)
正規化部331は、図8(c)に示すように、画像の濃度の基準を揃えるために、下式(3)に従って、比較画像52aの全ての画素に、基準画像50の平均値と比較画像52aの平均値との差分を加算するヒストグラム平均値差分処理を行う(S555)。
PB’＝PB＋(PAave―PBave)・・・(3)
但し、PB：比較画像の画素値
PB’：ヒストグラム平均値差分処理後の画素値
PAave：基準画像の画素値の平均値
PBave：比較画像の画素値の平均値
(ステップS556)
正規化部331は、図8(d)に示すように、画素値の偏差を揃えるために、下式(4)に従って、ヒストグラム幅除算処理を行う(S556)。
【００４８】
PB’’＝PB’×(PAwide／PBwide)・・・(4)
但し、PB’’：ヒストグラム幅除算処理後の比較画像の画素値であり、正規化後の比較画像の画素値
PAwide：基準画像のヒストグラムの幅
PBwide：比較画像のヒストグラムの幅
(ステップS56)
相対位置導出部33は、ループkを開始する(S56)。ループkでは、ステップS54で切り出された比較画像の数と同数回の処理を繰り返す。
【００４９】
(ステップS57)
差異導出部332は、正規化された比較画像52a、52bがどの程度基準画像に近い画像であるかを算出するために、画像間の差異導出処理を行う(S57)。この画像間の差異導出処理は、具体的には、基準画像50から各比較画像52a、52bを差分し、差分の合計値をパラメータとして導出することで実現でき、この合計値が小さい程、基準画像と正規化された比較画像とが近似していると言える。
【００５０】
(ステップS58)
最小差異導出部333は、ステップS57の差異導出処理によって求められた差異のパラメータが、ループk内の繰り返し処理内で最も小さい値であるかを決定するための最小差異導出処理を行う(S58)。本ステップにより、ステップS54で切り出された複数の比較画像52a、52bのうち、最も基準画像50と差異が小さいものが決定される。
【００５１】
これにより、基準画像50に対して、原画像Aのy方向のある位置における、x方向の最も差異が小さい比較画像、例えば52aが決定される。本ステップの処理の結果は、一時的にメインメモリ12に記録しておく。
【００５２】
(ステップS59)
相対位置導出部33は、ステップS54で切り出された複数の比較画像52a、52bの全てについて、ステップS56〜59までの処理を繰り返すと、ループkを終了する(S59)。
【００５３】
(ステップS510)
相対位置導出部33は、探索範囲51のy方向の全ての位置について、ステップS53からステップS510までの処理を繰り返すと、ループjを終了する(S510)。図6では、ループjでy方向を、ループkでx方向の処理を繰り返すこととしたが、ループjでx方向を、ループkでy方向の処理を繰り返してもよい。
【００５４】
(ステップS511)
最小差異導出部333は、ステップS58の結果に基づいて、探索範囲21内において、基準画像50との差異が最も小さい比較画像を決定し、その最小差異位置を示す比較画像が切り出された領域の画像Bにおける座標を求める(S551)。具体的には、ループjの最後の回のステップS58において、メインメモリ12には、y方向の位置毎に、そのy方向の位置において、x方向に沿って切り出された複数の比較画像のうちの最小差異位置を示す比較画像が記録されている。そこで、最小差異導出部333は、この中から、最も差異が小さい比較画像を求める。この結果、探索範囲51内において最も差異が小さい比較画像、例えば52aが求められる。続いて、原画像Bの原点(0，0)を基準とする最小差異位置を示す比較画像52aの矩形状領域の4頂点の座標(x521，y521)、(x522，y522)、(x523，y523)、(x524，y524)を相対位置の座標として導出する。
【００５５】
(ステップS6)
位置範囲導出部34は、ステップS511の相対位置と、間引き数とに基づいて、縮小前の原画像Aを基準とする、原画像Bの位置合わせ範囲を導出するための位置範囲導出処理を行う(S6)。具体的には、ステップS511の相対位置を中心とし、ステップS4の間引き数相当分の画素数を加算した範囲を位置範囲として求める。
【００５６】
例えば、間引き数がnの場合(すなわち、n＋1画素列のうち、1画素列のみを抽出し、残りn画素列を間引く場合)、位置範囲導出部34は、これら4頂点の各座標に、間引き数を加算した座標、すなわち、(x521−n，y521＋n)(x522＋n，y522＋n)、(x523＋n，y523−n)、(x524−n，y524−n)の4頂点により規定される矩形状領域を位置合わせ範囲として導出する。
【００５７】
位置合わせ部30は、ステップS6で導出した位置合わせ範囲を探索範囲51として、次のループiを繰り返す。そして、間引き数が0、即ち、画像縮小倍率が等倍で縮小しない状態になると、ループiを終了する(S7)。間引き数が0(n＝0)の場合、ステップS6の位置範囲の座標と、原画像Bにおける比較画像52aを切り出した領域の座標と一致する。そこで、ループiの終了後、位置合わせ部30は、原画像Aの基準画像50を切り出した領域と、原画像Bの位置合わせ範囲とを重複させて位置合わせをする。
【００５８】
(ステップS8)
画像接合部40が、2枚の原画像A、Bの長尺画像作成処理を行う(S8)。すなわち、画像接合部40は、ステップS7において位置合わせ部30が導出した位置合わせ範囲において位置合わせされた両画像を接合し、長尺画像を作成する。
【００５９】
本実施形態によれば、複数の画像の位置合わせを行うときに、X線検出器の機械精度に依存することなく画像の位置合わせを行うことができる。更に、X線検出器の位置関係がわからない場合においても、画像の位置合わせを行うことができる。
【００６０】
＜＜第二実施形態＞＞
次に図9に基づいて第二実施形態に係るX線撮影装置について説明する。図9は、第二実施形態に係るX線撮影装置の構成例を示す模式図である。図9に示す本実施形態のX線撮影装置100は、例えば病院などで診断に用いられる装置であり、X線照射用のX線管101と、透過X線像検出用の2次元X線検出器であるフラットパネル型などのX線検出器102とを有する。これらX線管101及びX線検出器102は互いに同期し、寝台105上に載置された被検体Mの体軸方向Zに沿って移動可能に構成されている。被検体Mを静止させた状態で、X線管101及びX線検出器102を被検体Mの体軸方向Zに移動させながら撮影を繰り返すことにより、被検体Mの体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のX線画像を取得することができる。
【００６１】
X線検出器102は、撮影毎に、X線管101から照射され被検体Mを通過した透過X線像を検出し、その検出結果を電気信号(X線検出信号)に変換して画像処理部103に出力する。
【００６２】
画像処理部103(画像処理装置)は、CPUやROM、RAM、ハードディスクなどのハードウェアにより構成される。画像処理部103は、X線検出器102から出力されるX線検出信号に従って次々に取得される複数のX線画像に基づき表示のための画像処理(階調変換、接合)を施し、被検体Mの長尺撮影領域(例えば腹部から下肢までの領域)に対応する1枚の長尺X線画像を作成する。
【００６３】
表示部104は、画像処理部103からの出力を受けて長尺X線画像を表示する。
【００６４】
なお、画像処理部103で作成する長尺X線画像は、デジタル画像データの状態で、光磁気ディスク装置などの記録装置に保管し、これらを、ネットワークを介して外部の機器に転送するように構成することもできる。
【００６５】
この画像処理部103に、図2のプログラムを格納し、第一実施形態と同様の画像処理を行ってもよい。このプログラムは、画像処理部103を構成するハードウェアと協働して各機能を実現する。これにより、X線撮影装置100で撮影したX線画像を、第一実施形態と同様の処理により位置合わせを行い、その位置合わせの結果に基づいて画像を接合し、表示部104に表示させることができる。
【００６６】
上記実施形態では、位置合わせした画像を用いて長尺画像を作成したが、この位置合わせ処理は、差分画像を作成するための位置合わせにも適用することができる。
【００６７】
また、上記実施形態では、部分的に重なりを持つ2枚の画像の位置合わせ例に説明したが、3枚以上の画像の位置合わせを行う場合は、部分的に重なりを持つ2枚の画像に分け複数回処理を行うことで、対応出来る。
【００６８】
また、上記実施形態では、正規化部331は、比較画像52a、52b、52c、52dを正規化したが、原画像Bの正規化を行い、正規化された原画像Bから比較画像52a、52b、52c、52dを切り出してもよい。そして、原画像Aと正規化された原画像Bとの位置合わせを行い、原画像Aと正規化された原画像Bを接合して長尺画像を作成してもよい。これにより、原画像Aと原画像Bとのつなぎ目が滑らかになる。
【符号の説明】
【００６９】
1  医用画像処理装置、11  CPU、12  メインメモリ、13  磁気ディスク、14  表示メモリ、15  モニタ、16  入力機器、17  LANポート、18  バス、2  医用画像撮影装置、3  LAN、4  画像データベース、100  X線撮影装置、101  X線管、102  X線検出器、103  画像処理装置、104  表示部
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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