【手続補正書】
【提出日】令和2年1月10日(2020.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
請求項７に記載の医用撮像装置であって、
前記複数の復元器は、学習用データとして、ｋ空間を埋める全データが計測データであるｋ空間データから再構成した画像データと、間引き計測したｋ空間データから再構成した画像データとの組み合わせを用いて学習されたものである医用撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
画像処理部２００は、図１（Ｂ）に示すように、分類処理部２２０、選択部２３０、及び複数の復元器２４０からなる画像復元部を備えており、撮像部１００から受け取った画像データを画像の特徴に応じて複数のクラスタ（類）に分類し、複数の復元器２４０から、処理対象の画像データが分類されたクラスタに対応する復元器２４０を選択し、選択した復元器２４０による画像再構成処理を行う。また画像処理部２００には、画像データをパッチの画像データに分けて、パッチごとに処理を行う場合には、図２に示すように、入力した画像データからパッチを切り取るパッチ処理部２１０と、パッチ毎に復元器２４０で処理された後のデータを統合する統合部２５０とが追加される。記憶装置３００は、画像処理部２００の処理に必要となるデータを格納している。具体的には、分類処理部２２０が用いる分布図が格納されている。分布図は、予め多数の画像データを分類処理部２２０が特徴毎に分類した結果を、特徴を軸とする空間にマッピングしたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
各パッチのベクトル３２を、特徴量を軸とする空間にマッピングすることで分布図３３が得られる。なお図３の分布図３３は、単純化して２つの特徴量を縦軸及び横軸とする２次元の分布図を示しているが、特徴量の数は３以上でもよい。また図３に示す例では、４−ミーンズ法により、学習用画像を構成する多数のパッチを４つのクラスタ（学習データ１〜学習データ４）に分類したものであり、輝度の段差が水平方向に現れる特徴を持つ学習データ１、輝度が連続的に変化し段差が不明瞭という特徴を持つ学習データ２、段差が斜めに現れる特徴を持つ学習データ３、及び中心から放射状に輝度が変化するという特徴を持つ学習データ４、が作成されている。これら学習データは、予め記憶装置３００に格納される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
画像処理部２００は、撮像部１００から画像データを受け取り、まずパッチ処理部２１０において画像データを所定のサイズのパッチに切り出し、分類処理部２２０に渡す（Ｓ６０１）。分類処理部２２０は、パッチをその画像の特徴に応じて複数のクラスタのいずれかに分類する（Ｓ６０２）。分類の手法は、学習データ（図３）を作成した際のクラスタリング手法と同様であり、図７に示すように、処理対象である画像６０からパッチ６１を切り出し、ベクトル６２を作成し、予め記憶装置３００に格納された分布図６３上の位置を決定する。分類処理部２２０は、この分布図を用いて最近傍法により、入力したパッチがいずれのクラスタに属するかを判定する。即ち、この分布図に含まれる複数のクラスタの重心と、入力したパッチの当該分布図における座標との距離を算出し、重心との距離が最も小さいクラスタを処理対象のパッチ６１が属するクラスタと決定する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
選択部２３０は、分類処理部２２０の結果に従って、複数の復元器２４０のいずれかを選択する（Ｓ６０３）。複数の復元器２４０は、それぞれ、前述のように学習用画像のペアを用いて学習された学習済ＣＮＮ（図２ではＣＮＮ１〜ＣＮＮ４）で構成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
これにより処理対象のパッチは選択されたＣＮＮの入力層に入力され、例えば、図７に示したように、分類処理部２２０でクラスタ１と分類されたパッチ６１の画像データは、クラスタ１の画像の処理に対し最適化されたＣＮＮ１によって処理される（Ｓ６０４）。これにより正解率の高い出力画像が得られる。なお、ステップＳ６０２において、２以上のクラスタに分類されたパッチについては、それぞれのＣＮＮで処理を行ってもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
以上、説明したように、本実施形態によれば、撮像装置が取得した画像或いはそれから切り出したパッチの画像をその特徴によって複数のクラスタに分類するとともに、特徴毎に学習した複数の復元器を用意し、処理対象である画像（パッチ）の特徴に応じて用いる復元器を選択して適用する。特徴毎に学習済の復元器を用いることにより、撮像時のアンダーサンプリングによって劣化した画像を短時間で再生することができ、圧縮センシングに比べ撮像から画像再構成までの撮像時間全体を大幅に短縮することができる。また、パッチの処理を１ないし少数のＣＮＮを選択して行うので、複数のＣＮＮを全て通した後、その出力を選択或いは合成するアサンブル学習に比べ、処理の負担が軽減し、処理時間の短縮につながる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
再構成部９００は、データ収集部９１６が収集した投影データを用いて、バックプロジェクション或いは逐次近似法等の演算を行って断層画像を作成する断層画像生成部９３０と、第一実施形態の画像処理部２００に相当する機能を持つ画像処理部９５０を備える。また図示する構成例では、システム制御部９１７及び再構成部９００は一つのＣＰＵ内に構築されており、再構成部９００に処理の条件や処理に必要なデータ等を入力するための入力部４３０、再構成部９００等が生成した画像を出力する出力部４１０、及び処理途中のデータや結果画像等を格納する記憶装置３００が備えられている。なおシステム制御部９１７は、再構成部９００とは別のＣＰＵ内に構築されていてもよいし、ハードウェアと制御ソフトウェアとの組み合わせであってもよい。同様に再構成部９００の一部、例えば断層画像生成部９３０の機能の一部をハードウェアで構成することも可能である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
ここでＣＴ撮像の分解能は、Ｘ線検出器９１２を構成する検出素子のピッチ、回転板９１３の回転速度、ヘリカルスキャンの場合には、回転板９１３の回転速度に対する寝台９１５の移動速度などで決まる。例えば、曝射のタイミングに対し回転板９１３の回転速度が速い場合には、サイノグラムにおける回転角度の間隔が大きくなり、回転角度方向の分解能は下がる。またＸ線検出素子を間引きして駆動した場合も、検出素子配列方向の分解能は劣化する。さらに、Ｘ線の照射角度（広がり）をθ（度）とするとき、１枚の断層像を再構成するためには回転板９１３の回転角度は「１８０°＋θ」以上が必要であるが、例えば、回転角度を１８０°としたデータも画質が劣化したデータである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
本実施形態の画像処理部９５０は、このように撮像時間を短縮することができるものの、本来の得られる分解能よりも低い分解能となる条件で得た画像を処理対象とし、本来の分解能の画像に再構成する処理を行う。具体的には、このようにアンダーサンプリングしたデータを用いて断層画像生成部９３０が生成した断層像を入力し、アンダーサンプリングしない場合の画像と同等の画質のデータを作成する。このため画像処理部９５０には、アンダーサンプリングしないで再構成した断層画像（正解画像）と、所定のアンダーサンプリングを行って再構成した断層画像（劣化過程を経た画像）とを学習用データのペアとして学習した復元器２４０を用意する。復元器の学習フェイズでは、正解画像から切り出したパッチをクラスタリングし、クラスタ毎に学習させ、クラスタ毎のＣＮＮを作成する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
１０：医用画像装置
５０：ＭＲＩ装置
７０：超音波撮像装置
９０：ＣＴ装置
１００：撮像部
２００：画像処理部
２１０：パッチ処理部
２２０：分類処理部
２３０：復元器選択部（選択部）
２４０：画像復元部（復元器）
２５０：統合部
２７０：ＲＯＩ設定部
３００：記憶装置
４１０：出力部
４３０：入力部
５００：再構成部
５１０：ＭＲ撮像部
５１１：静磁場発生部
５１２：傾斜磁場発生部
５１３：ＲＦ送信部
５１４：ＲＦ受信部
５１５：シーケンス制御部
５３０：画像生成部
５５０：画像処理部
７００：再構成部
７１０：超音波撮像部
７１１：超音波探触子
７１２：超音波送信部
７１３：超音波受信部
７１５：整相加算部
７１４：超音波送受信制御部
７３０：超音波画像生成部
７５０：画像処理部
９００：再構成部
９１０：ＣＴ撮像部
９１１：Ｘ線源
９１２：Ｘ線検出器
９１３：回転板
９１６：データ収集部
９３０：断層画像生成部
９５０：画像処理部
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
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