(57)【要約】【課題】  適切な比較領域のサイズを決定することを可能とする。【解決手段】画像処理装置は、異なる時刻に撮像された第１の画像および第２の画像夫々の所定軸方向における画素サイズである第１の画素サイズおよび第２の画素サイズを取得する画素サイズ取得手段と、前記第１の画素サイズおよび前記第２の画素が異なるか否かを判定する判定手段と、前記第１の画素サイズが前記第２の画素サイズと異なる場合、前記第１の画像および前記第２の画像の一方の画像における注目位置の濃度値と比較される前記第１の画像および前記第２の画像のうち前記一方の画像とは異なる他方の画像における複数の濃度値を含む領域である比較領域の前記所定軸方向におけるサイズを、前記第１の画素サイズおよび前記第２の画素サイズのうち大きい方の画素サイズに基づいて決定する決定手段とを有する。【選択図】  図１５
2019146926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる時刻に撮像された第１の画像および第２の画像夫々の所定軸方向における画素サイズである第１の画素サイズおよび前記第１の画素サイズとは異なる第２の画素サイズを取得する画素サイズ取得手段と、
前記画素サイズ取得手段により取得された前記第１の画素サイズおよび前記第２の画素が異なるか否かを判定する判定手段と、
前記第１の画素サイズが前記第２の画素サイズと異なる場合、前記第１の画像および前記第２の画像の一方の画像における注目位置の濃度値と比較される前記第１の画像および前記第２の画像のうち前記一方の画像とは異なる他方の画像における複数の濃度値を含む領域である比較領域の前記所定軸方向におけるサイズを、前記第１の画素サイズおよび前記第２の画素サイズのうち大きい方の画素サイズに基づいて決定する決定手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記第１の画像および前記第２の画像を取得する画像取得手段と、
前記一方の画像上の注目位置と、前記他方の画像上の前記注目位置に対応する対応位置と、を取得する位置取得手段と、
前記他方の画像上の前記対応位置を基準に、他方の画像に対して前記比較領域を設定する設定手段と、
前記一方の画像上の前記注目位置の濃度値と、前記他方の画像上の前記比較領域内の複数位置の濃度値とを比較する比較手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記比較手段は、前記一方の画像上の前記注目位置の濃度値と前記他方の画像上の前記比較領域内の複数位置の濃度値との差分を算出することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第１の画像および前記第２の画像は体を撮影した画像であって、前記所定軸方向は体軸方向であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記第１の画素サイズおよび前記第２の画素サイズのうち小さい方の画素サイズの画像に対して、前記大きい方の画素サイズに基づくカーネルサイズで平滑化を行う平滑化手段
をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記決定手段は、前記大きい方の画素サイズに所定の係数を乗算することで前記比較領域のサイズを決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記所定の係数は０．５であることを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記決定手段は、前記第１の画素サイズと前記第２の画素サイズとの違いを示す値が閾値以上である場合、前記所定軸方向の比較領域のサイズを前記大きい方の画素サイズに基づいて決定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記第１の画素サイズと前記第２の画素サイズとの違いを示す値が閾値未満である場合、前記所定軸方向の比較領域のサイズを前記第１の画素サイズおよび前記第２の画素サイズに基づいて決定することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記所定軸方向とは異なる軸方向において、前記決定手段は、前記比較領域のサイズを所定値に決定することを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記所定軸方向とは異なる軸方向において、前記決定手段は、前記注目位置の濃度値と前記対応位置の濃度値とで濃度値の比較を行うことを決定する請求項８または９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記設定手段は、前記第１の画像および前記第２の画像の夫々はｎ次元の画像であって、前記ｎ次元の軸方向のうち少なくとも１つの方向において、前記比較領域が前記他方の画像上の前記対応位置から前記大きい方の画素サイズ分離れた位置を超えないように前記比較領域を設定することを特徴とする請求項２乃至１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記設定手段は、前記他方の画像上の前記対応位置を中心に前記決定手段により決定されたサイズの前記比較領域を設定することを特徴とする請求項２乃至１２のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記第１の画素サイズと前記第２の画素サイズとの違いを示す値は、前記第１の画素サイズと前記第２の画素サイズとの比の値であり前記閾値は１．５であることを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
異なる時刻に被検体を撮像した２つの３次元画像である第１の画像と第２の画像を取得する画像取得手段と、
前記２つの３次元画像の所定軸方向において、前記２つの３次元画像の画素サイズが異なるか否かを判定する判定手段と、
前記２つの３次元画像間で、前記所定軸方向の画素サイズの違いを示す値が閾値以上ある場合には、前記画素サイズのうち大きい方の画素サイズを第１の画素サイズとして取得する画素サイズ取得手段と、
前記第１の画素サイズよりも小さい画素サイズである第２の画素サイズを有する前記３次元画像を、前記第１の画素サイズに基づいて平滑化し平滑化画像を生成する平滑化手段と、
前記２つの３次元画像間の濃度値を比較する比較領域の前記所定軸方向のサイズを、前記第１の画素サイズに基づいて決定する決定手段と、
前記２つの３次元画像のうち前記第１の画素サイズを有する画像上の注目位置と、前記平滑化画像上の前記注目位置に対応する対応位置と、を取得する位置取得手段と、
前記平滑化画像上の前記対応位置を基準に前記比較領域を設定する設定手段と、
前記注目位置の濃度値と、前記比較領域内の複数位置の濃度値とを比較し、前記注目位置における差分値を算出する比較手段と、
前記差分値に基づいて差分画像を生成する差分画像生成手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１６】
異なる時刻に撮像された被検体の第１の画素サイズを有する第１の画像および前記第１の画素サイズより小さい第２の画素サイズを有する第２の画像を取得する取得手段と、
前記被検体の所定部位を示す前記第１画像の第１画素の濃度値と前記第１画素に隣接する画素の濃度値とを補間することにより得られる第１の補間値における最大値以外と、前記所定部位を示す前記第２画像の第２画素の濃度値を前記第１の画素サイズで平滑化した平滑化後の前記第２画素の濃度値と平滑化後の前記第２画素の濃度値を示す画素に隣接する画素の濃度値とを補間することにより得られる第２の補間値における最大値以外と、の対応位置のズレ量に基づくサイズの比較領域を前記第１画像および前記第２画像のうち一方の画像に設定する設定手段と、
前記比較領域内の複数の濃度値と前記第１画像および前記第２画像のうち前記一方の画像とは異なる他方の画像の濃度値との比較を行う比較手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項１７】
前記比較領域のサイズは、前記第１補間値と前記第２補間値とにおける対応位置の最大のズレ量に基づくことを特徴とする請求項１６に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像処理装置と撮像装置とを有する画像診断システムであって、前記撮像装置は前記第１の画像および前記第２の画像を撮像することにより前記画像処理装置は前記第１の画像および前記第２の画像を取得することを特徴とする画像診断システム。
【請求項１９】
前記撮像装置によって撮像された前記第１の画像および前記第２の画像を保持するデータサーバをさらに有する請求項１８に画像診断システム。
【請求項２０】
前記比較手段によって比較され算出された差分値を濃度値として生成された差分画像を表示するモニタをさらに有する請求項１９に記載の画像診断システム。
【請求項２１】
異なる時刻に撮像された第１の画像および第２の画像夫々の所定軸方向における画素サイズである第１の画素サイズおよび前記第１の画素サイズとは異なる第２の画素サイズを取得する画素サイズ取得工程と、
前記画素サイズ取得工程において取得された前記第１の画素サイズおよび前記第２の画素が異なるか否かを判定する判定工程と、
前記第１の画素サイズが前記第２の画素サイズと異なる場合、前記第１の画像および前記第２の画像の一方の画像における注目位置の濃度値と比較される前記第１の画像および前記第２の画像のうち前記一方の画像とは異なる他方の画像における複数の濃度値を含む領域である比較領域の前記所定軸方向におけるサイズを、前記第１の画素サイズおよび前記第２の画素サイズのうち大きい方の画素サイズに基づいて決定する決定工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２２】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像処理装置の各手段をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の開示は、画像処理装置、画像処理方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療の分野において、異なる時刻に撮影された２つの画像の位置合わせを行い、その画像間の差異を可視化した差分画像を表示することにより、画像間の対比を支援する画像差分技術が知られている。しかしながら、位置合わせの誤差や、画像間における同一部位の濃度値の差異に起因して、差分画像上にノイズが発生するという課題がある。このような課題に対する解決策として、非特許文献１では、第１の画像上の注目画素と対応する第２の画像上の画素およびその近傍の画素との差分を夫々求め、それらの差分のうち最小値を差分画像の濃度値とする技術（ボクセルマッチング法）を開示している。これによると、対応する画素の近傍から注目画素と最も値の近い画素を選択してそれとの差分値を採用するため、差分画像上のノイズを低減することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｙｏｓｈｉｎｏｒｉ  Ｉｔａｉ，Ｈｙｏｕｎｇｓｅｏｐ  Ｋｉｍ，Ｓｅｉｊｉ  Ｉｓｈｉｋａｗａ，Ｓｈｉｇｅｈｉｋｏ  Ｋａｔｓｕｒａｇａｗａ，Ｋｕｎｉｏ  Ｄｏｉ，“Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｖｏｘｅｌ−ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ  ａｒｔｉｆａｃｔｓ  ｉｎ  ｔｅｍｐｏｒａｌ  ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ  ｉｍａｇｅｓ  ｏｂｔａｉｎｅｄ  ｆｒｏｍ  ｔｈｏｒａｃｉｃ  ＭＤＣＴ．”Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ，ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１，ｐｐ．３１−３８，２０１０．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１では、ボクセルマッチング法において第１の画像上の注目画素の濃度値と対応する第２の画像上の画素およびその近傍の画素の濃度値とを比較する比較領域の範囲をユーザが任意で決定する。そのため、ノイズを十分に低減できない場合や、反対に、必要な信号まで削除してしまう場合が生じてしまっていた。すなわち比較領域のサイズを適切に決定できないという課題があった。
【０００５】
なお、前記課題に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本開示の他の課題の１つとして位置付けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示の画像処理装置は、異なる時刻に撮像された第１の画像および第２の画像夫々の所定軸方向における画素サイズである第１の画素サイズおよび前記第１の画素サイズとは異なる第２の画素サイズを取得する画素サイズ取得手段と、前記画素サイズ取得手段により取得された前記第１の画素サイズおよび前記第２の画素が異なるか否かを判定する判定手段と、前記第１の画素サイズが前記第２の画素サイズと異なる場合、前記第１の画像における注目位置の濃度値と比較される前記第２の画像における複数の濃度値を含む領域である比較領域の前記所定軸方向におけるサイズを、前記第１の画素サイズおよび前記第２の画素サイズのうち大きい方の画素サイズに基づいて決定する決定手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本明細書の開示によれば、適切な比較領域のサイズを決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る画像処理装置の機器構成の一例を示す図。
【図２】第１実施形態における全体の処理手順の一例を示すフロー図。
【図３】（ａ）第１実施形態における離散化位置のずれの例を示す図。（ｂ）第１実施形態における離散化位置のずれの例を示す図。（ｃ）第１実施形態における離散化位置のずれの例を示す図。
【図４】第１実施形態における比較領域の設定方法の一例を説明する図。
【図５】第２実施形態における全体の処理手順の一例を示すフロー図。
【図６】第３実施形態に係る画像処理装置の機器構成の一例を示す図。
【図７】第３実施形態における全体の処理手順の一例を示すフロー図。
【図８】第４実施形態における全体の処理手順の一例を示すフロー図。
【図９】第５実施形態に係る画像処理装置の機器構成の一例を示す図。
【図１０】第５実施形態における全体の処理手順の一例を示すフロー図。
【図１１】第６実施形態に係る画像処理装置の機器構成の一例を示す図。
【図１２】第６実施形態における全体の処理手順の一例を示すフロー図。
【図１３】第７実施形態に係る画像処理装置の機器構成の一例を示す図。
【図１４】第７実施形態における全体の処理手順の一例を示すフロー図。
【図１５】第７実施形態における離散化位置のずれの例を示す図。
【図１６】第８実施形態における画像処理装置の処理手順の一例を示すフロー図。
【図１７】第８実施形態における比較領域の設定方法の一例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面に従って本明細書の開示に係る画像処理装置の好ましい実施形態について詳説する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１０】
＜第１実施形態＞
本実施形態に係る画像処理装置は、複数の３次元画像（第１の画像と第２の画像）間の３次元差分画像を生成する装置である。本実施形態の画像処理装置は、画像間の細部の差分を算出するために、第１の画像と第２の画像の夫々を画素サイズ（ボクセルサイズ）が元の画像と異なるように解像度を変換した第１の変換画像と第２の変換画像を取得する。そして、第１の変換画像上の注目位置と対応する第２の変換画像上の対応位置を取得し、対応位置を中心に比較領域を第２の変換画像上に設定する。このとき、比較する画像間で離散化位置のずれによって元の撮像信号が最も反映される画素の位置が最大で半画素サイズ分ずれることを利用して、比較領域のサイズを、解像度を変換する前の第１の画像と第２の画像の夫々の画素サイズに基づいて決定する。そして、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と、第２の変換画像上の対応位置の周辺に設定した比較領域内の複数の画素の濃度値とに基づいて、注目位置の差分を算出し、その値を３次元差分画像上の注目位置の濃度値とした３次元差分画像を生成する。これにより、必要最低限のサイズの比較領域から差分値を算出することで、ユーザは、経時的な変化による差分のような診断に必要な信号を極力消さずに、離散化位置のずれによるノイズが低減された３次元差分画像を観察できる。以下、図１から図４を用いて本実施形態の構成および処理を説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る画像診断システムの構成を示す。同図に示すように、本実施形態における画像処理装置１００は、データサーバ１１０および表示部１２０と接続されている。当該画像診断システムはモダリティ（撮像装置）を含んでいてもよく、モダリティで撮像された画像がデータサーバを介さずに画像処理装置へ送信されてもよい。この場合、データサーバはシステムに含まれていなくてもよい。
【００１２】
データサーバ１１０は、差分画像を生成する対象としてユーザが指定した、第１の画像と第２の画像を保持している。第１の画像および第２の画像は、同一のモダリティで異なる条件（日時、造影条件、撮像パラメータ等）下において、被検体を予め撮像して得られた３次元断層画像（ボリュームデータ）である。３次元断層画像を撮像するモダリティは、ＭＲＩ装置、Ｘ線ＣＴ装置、３次元超音波撮影装置、光音響トモグラフィ装置、ＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ、ＯＣＴ装置などであってもよい。また、第１の画像および第２の画像は、経過観察のために同一患者を同一モダリティ、同一体位で異なる日時に撮像した画像であってもよいし、同一患者を異なる造影条件や異なる撮像パラメータで撮像した画像であってもよい。また、異なる患者を撮像した画像でもよいし、患者の画像と標準画像でもよい。第１の画像および第２の画像は、データ取得部１０１０を介して画像処理装置１００に入力される。
【００１３】
表示部１２０は、画像処理装置１００が生成する画像を表示するモニタである。具体的には、表示部１２０は、算出された差分値を濃度値として生成された差分画像を表示するモニタである。
【００１４】
画像処理装置１００は、以下の構成要素により構成される。データ取得部１０１０は、画像処理装置１００に入力される第１の画像と第２の画像を取得する。変換画像取得部１０２０は、第１の画像と第２の画像夫々の解像度を変換した第１の変換画像と第２の変換画像を取得する。変形情報取得部１０３０は、第１の変換画像と第２の変換画像の画像上の位置の対応関係を表す変形情報を取得する。比較領域サイズ決定部１０４０は、第１の画像と第２の画像の夫々の画素サイズに基づいて比較領域のサイズを決定する。位置取得部１０５０は、第１の変換画像上の注目位置を取得し、変形情報取得部１０３０で取得した変形情報を用いて、第１の変換画像上の注目位置と対応する第２の変換画像上の対応位置を取得する。比較領域設定部１０６０は、第２の変換画像上の対応位置の周囲に比較領域のサイズからなる比較領域を設定する。組み合わせ決定部１０７０は、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と、第２の変換画像上の比較領域内の複数位置の濃度値との組み合わせを、比較処理（差分の算出）の対象として決定する。差分算出部１０８０は、組み合わせ決定部１０７０が決定した濃度値の組み合わせ、すなわち、第１の変換画像上の注目画素の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の複数の画素の濃度値とに基づいて、注目位置の差分値を算出する。差分画像生成部１０９０は、算出した差分値を注目位置の濃度値とした差分画像を生成する。表示制御部１１００は、第１の画像および第２の画像、差分画像を並べて表示部１２０に表示させる表示制御を行う。
【００１５】
図２は、画像処理装置１００が行う全体の処理手順のフローチャートを示している。
【００１６】
（Ｓ２０００）（データの取得）
ステップＳ２０００において、データ取得部１０１０は、画像処理装置１００に入力される第１の画像と第２の画像を取得する。そして、取得した第１の画像と第２の画像を、変換画像取得部１０２０へと出力する。また、データ取得部１０１０は、第１の画像と第２の画像の画素サイズに関する情報を、比較領域サイズ決定部１０４０へと出力する。
【００１７】
（Ｓ２０１０）（変換画像の取得）
ステップＳ２０１０において、変換画像取得部１０２０は、第１の画像を画素サイズが異なるように解像度を変換した第１の変換画像、および、第２の画像を、画素サイズが異なるように解像度を変換した第２の変換画像を取得する。例えば、元の画像の画素サイズが非等方な場合に、後の処理で行う画像間の位置合わせを高精度に実施できるように、画素サイズを等方化した画像を取得する。例えば、第１の画像と第２の画像が一般的なＣＴ画像の場合には、スライス間の距離に対してスライス面内の解像度が高いため、スライス面内の解像度に合わせてスライス間方向の画素をアップサンプリングする処理を行う。同様に、第１の画像と第２の画像の画素サイズが一致していない場合には、少なくとも一方の画像の解像度を変換して、夫々の画像の画素サイズを揃える処理を行う。通常は、解像度が高いほうの画像に解像度を揃えるように変換する。そして、生成した変換画像を、変形情報取得部１０３０および位置取得部１０５０、比較領域設定部１０６０、組み合わせ決定部１０７０、差分算出部１０８０へと出力する。
【００１８】
なお、解像度変換処理が必要ない場合（例えば、第１の画像と第２の画像の画素サイズが等方かつ等しい場合）には、本ステップの処理は実施せずに、元の画像を変換画像とみなして以降の処理を実行する。
【００１９】
なお、本実施形態において、解像度変換時の濃度値の補間には、公知の画像処理手法を用いることができる。例えば、最近傍補間や線形補間、キュービック補間などを利用できる。
【００２０】
（Ｓ２０２０）（変形情報の取得）
ステップＳ２０２０において、変形情報取得部１０３０は、第１の変換画像と第２の変換画像間で同一部位を表す画素が略一致するように変形情報を取得する。すなわち、第１の変換画像と第２の変換画像との間の位置合わせ処理（変形推定処理）を行う。そして、取得した変形情報を位置取得部１０５０へと出力する。すなわち、変形情報取得部１０３０は、第１の変換画像を参照画像としたときに参照画像と第２の変換画像との間の変形情報を取得する。
【００２１】
本実施形態において、変形情報は公知の画像処理手法により求める。例えば、変形後の画像間の画像類似度が高くなるように、一方の画像を変形させることにより求める。画像類似度としては、一般的に用いられているＳｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ（ＳＳＤ）や相互情報量、相互相関係数などの公知の方法を用いることができる。また、画像の変形のモデルとしては、Ｔｈｉｎ  Ｐｌａｔｅ  Ｓｐｌｉｎｅ（ＴＰＳ）などの放射基底関数に基づく変形モデルや、Ｆｒｅｅ  Ｆｏｒｍ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ（ＦＦＤ）、Ｌａｒｇｅ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｄｉｆｆｅｏｍｏｒｐｈｉｃ  Ｍｅｔｒｉｃ  Ｍａｐｐｉｎｇ（ＬＤＤＭＭ）等の公知の変形モデルを利用できる。なお、第１の画像と第２の画像の間に位置と姿勢の差異しか存在しない（そのように近似できる）場合には、画像間の剛体位置合わせを行い、位置と姿勢の変換パラメータを変形情報として取得するようにしてもよい。また、画像間のアフィン変換パラメータを変形情報として取得するようにしてもよい。また、画像間の位置ずれがない（そのように近似できる）場合には、本ステップの処理は不要となる。
【００２２】
（Ｓ２０３０）（比較領域サイズの決定）
ステップＳ２０３０において、比較領域サイズ決定部１０４０は、第１の画像の画素サイズと第２の画像の画素サイズに基づいて、差分値の算出に用いる比較領域のサイズを決定する。そして、決定した比較領域のサイズを比較領域設定部１０６０へと出力する。
【００２３】
本実施形態において、比較領域のサイズの決定には、第１の画像と第２の画像間で画像生成時における離散化位置のずれによって、第１の変換画像と第２の変換画像間の被検体の元の撮像信号が最も反映される画素の位置が最大で夫々の元の画像の半画素サイズの和だけずれるという性質を利用する。すなわち、第１の画像と第２の画像夫々の半画素サイズの和を、比較領域のサイズとして決定する。
【００２４】
図３は、画像間での離散化位置のずれによって、被検体の同一部位の観測値にずれが発生する様子を説明する図である。図３（ａ）において、グラフ３０００と３０４０は、夫々モダリティに対する被検体の撮像位置が逆方向にずれた場合の撮像信号の現れ方を表しており、縦軸が被検体をモダリティで撮像した時の信号値、横軸がｘ軸方向の位置を表している。３０２０および３０６０は、同一の被検体を撮像して取得した信号であり、点線で示す３０１０と３０５０はｘ軸上で同じ位置を示している。ここでは、３０１０と３０５０は、同じ位置で撮像した場合の信号であり、その位置をここでは便宜的に基準位置と呼ぶ。図３（ａ）は、同一の被検体から取得した信号３０２０と３０６０から画像を生成する際に、夫々の離散化位置が基準位置に対して異なる方向にずれていることを表している。また、図３（ａ）の等間隔で配置された線３０３０は離散化の境界位置であり、画像を生成する際に、３０２０および３０６０で示す信号が線で区切られた領域でまとめられ、一つの画素を生成する。
【００２５】
図３（ｂ）において、グラフ３０７０は、図３（ａ）の信号３０２０を離散化して生成した画素の情報を、縦軸を濃度値、横軸をｘ軸方向の位置として表している。例えば、図３（ｂ）における画素３０８０は、信号３０２０を多く含む領域から生成された画素であり、濃度値が大きいことを表している。同様に、図３（ｂ）において、グラフ３０９０は、信号３０６０を離散化して生成した画素の情報を、縦軸を濃度値、横軸をｘ軸方向の位置として表している。このとき、上述の通り、信号３０２０と３０６０の離散化位置が互いに異なる方向にずれているため、グラフ３０７０と３０９０の間で、同じ位置の濃度値が異なっている。
【００２６】
図３（ｃ）において、グラフ３１００と３１２０は、図３（ｂ）のグラフ３０７０とグラフ３０９０で表した画素を解像度変換した画素の濃度値と位置を夫々表している。すなわち、グラフ３０７０と３０９０を第１の画像と第２の画像、グラフ３１００と３１２０を第１の変換画像と第２の変換画像の信号値のグラフとみなすことができる。このとき、画素３１１０および３１３０は夫々、被検体の信号３０２０および３０６０を最も反映している画素である。信号３０２０と３０６０とが反対方向にずれた場合、基準位置３０１０と３０５０に対する信号の離散化位置のずれは、最大で元の画像の半画素サイズである。そして、信号３０２０と３０６０が反対方向に夫々半画素サイズずれた場合、画素３１１０と３１３０間のずれは夫々の半画素サイズの和となる。
【００２７】
なお、図３では、図示を簡単化するためにｘ軸方向のみの１次元のグラフを用いたが、実際の３次元画像においては、ｘ、ｙ、ｚ軸方向夫々で離散化位置がずれる場合があるため、夫々の軸方向の画素サイズに基づいて比較領域のサイズを決定する。なお、一般的なＣＴ画像ではスライス内の解像度（＝ｘ、ｙ方向の画素サイズ）は十分である場合が多いため、ｘ、ｙ方向についてはノイズ低減を行わない構成であってもよい。この場合は、ｘ、ｙ軸方向の比較領域のサイズを０に設定し、ｚ軸方向の比較領域のサイズのみを上記の方法で決定すればよい。また、ｘ、ｙ軸方向の比較領域のサイズを所定の固定値（例えば、１ｍｍ）に設定し、ｚ軸方向の比較領域のサイズのみを上記の方法で決定するようにしてもよい。これによると、計算を高速化できる。
【００２８】
本実施形態において、比較領域のサイズは、第１の画像と第２の画像の夫々の半画素サイズの和としたが、第１の画像と第２の画像の夫々の画素サイズの和に所定の定数（例えば、離散化位置のずれの期待値）を乗じてもよいし、所定の定数を加算してもよい。また、第１の画像と第２の画像の位置合わせ手法に基づいて上記所定の定数を変更してもよい。例えば、画像間の濃度値の差が小さくなるように位置合わせを行ったとき、離散化位置のずれによる画素の位置ずれが補正され、画像間で同じ部位を表す画素の位置が近づく場合がある。そのため、上記所定の定数を小さくし、離散化位置のずれの最大値よりも小さな値を比較領域のサイズとしてもよい。これにより、比較領域のサイズが小さくなり、余分な範囲の探索を行わないことから、処理速度や精度を向上させることができる。また、第１の画像と第２の画像の画素サイズを入力変数とした所定の非線形関数で写像した値を比較領域のサイズとして用いてもよい。また、第１の画像と第２の画像の一方の画像の画素サイズのみに基づいて、比較領域のサイズを決定してもよい。例えば、基準画像である第１の画像の画素サイズのみに基づいて比較領域のサイズを決定するようにしてもよい。あるいは、第１の画像と第２の画像とで画素サイズが大きい方の画像の画素サイズに基づいて比較領域のサイズを決定してもよい。この場合も、使用する画素サイズに所定の定数を乗じた値を、比較領域のサイズとして用いることができる。
【００２９】
また、濃度値の差ではなく、画像間で対応する位置（特徴点）の距離を小さくする位置合わせ手法においては、必ずしも離散化位置のずれによる画素の位置ずれが小さくなるとは限らない。一般的に、位置合わせに利用する画像間の特徴点付近では位置合わせの精度が高く、特徴点から離れるほど位置合わせの精度が低い。位置合わせ精度が低い場合、離散化位置のずれに位置合わせ誤差が加わることにより画像間の画素の位置ずれが大きくなる場合がある。このような場合、特徴点との画像上の距離に応じて、画像上の位置ごとに上記所定の定数を変更してもよい。例えば、画像上の特徴点付近の位置では上記所定の定数を小さくし、特徴点から離れた位置では上記所定の定数を大きくしてもよい。
【００３０】
（Ｓ２０４０）（位置の取得）
ステップＳ２０４０において、位置取得部１０５０は、第１の変換画像上の注目位置（参照画像上の注目位置）を取得し、ステップＳ２０２０で取得した変形情報を利用して注目位置と対応する第２の変換画像上の対応位置を取得する。すなわち、位置取得部１０５０は、一方の画像上の注目位置と、他方の画像上の注目位置に対応する対応位置と、を取得する位置取得手段の一例に相当する。そして、位置取得部１０５０は取得した位置を比較領域取得部１０６０、組み合わせ決定部１０７０および差分算出部１０８０へと出力する。
【００３１】
（Ｓ２０５０）（比較領域の設定）
ステップＳ２０５０において、比較領域設定部１０６０は、ステップＳ２０３０で決定した比較領域のサイズからなる比較領域を、第２の変換画像上の対応位置を中心とした周囲に設定する。そして、設定した比較領域の情報を組み合わせ決定部１０７０へと出力する。
【００３２】
図４は、変換画像上に設定する比較領域を説明する図である。図４において、グラフ３１００とグラフ３１２０は、図３（ｃ）のグラフ３１００とグラフ３１２０と同じグラフを夫々表している。ここでは、ｘ軸方向の画素サイズが第１の画像と第２の画像で共に５ｍｍであって、画素サイズが１ｍｍとなるようにアップサンプリングした場合の例を示す。この場合、ｘ軸方向の比較領域のサイズは第１の画像と第２の画像の夫々の半画素サイズの和であるため、２．５ｍｍ＋２．５ｍｍ＝５ｍｍとなる。図４において、第１の変換画像上の画素３１１０を注目位置としたときに、これに対応する第２の変換画像上の（変形情報に基づいて算出される）対応位置が画素４０３０であったとする。このとき、４０４０は、対応位置である画素４０３０に設定したサイズ５ｍｍの比較領域を表わしている。ｘ軸方向に離散化位置が最大５ｍｍずれる場合を考慮し、画素４０３０を中心に＋ｘおよび−ｘ方向夫々に５ｍｍの比較領域を設定している。ここでは、図示を簡単化するためにｘ軸方向のみ説明したが、実際の３次元画像においては、ｘ、ｙ、ｚ軸方向夫々で画素サイズに基づいて決定した比較領域のサイズからなる矩形の比較領域である。
【００３３】
（Ｓ２０６０）（組み合わせの決定）
ステップＳ２０６０において組み合わせ決定部１０７０は、比較処理（差分の算出）を行う対象となる濃度値の組み合わせを決定する。まず、組み合わせ決定部１０７０は、ステップＳ２０４０で取得した第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値とを補間する。濃度値の補間には、公知の画像処理手法を用いることができる。例えば、最近傍補間や線形補間、キュービック補間などを利用できる。また、必ずしも補間する必要はない。なお、組み合わせ決定部１０７０は、第１の変換画像上の注目位置の濃度値は補間せずに第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値を補間することとしてもよい。組み合わせ決定部１０７０は、第１の変換画像上の注目位置の濃度値が、第２の変換画像上の比較領域内の全ての画素の濃度値と差分を算出されるように、濃度値の組み合わせを決定してもよい。また組み合わせ決定部１０７０は、比較領域内に含まれる画素の中から少なくとも一つの画素をサンプリングし、その画素の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせを差分の算出対象となる組み合わせとしてもよい。例えば、組み合わせ決定部１０７０は、比較領域内に含まれる画素の中から最大の濃度値と最小の濃度値をサンプリングする。そして、比較領域内に含まれる最大の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせと、比較領域内に含まれる最小の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせとを差分の算出対象となる組み合わせとして決定する。なお、サンプリングする濃度値は最大および最小に限定されるものではなく３以上の値をサンプリングしてもよいし、最大濃度値または最小濃度値など１の値をサンプリングすることとしてもよい。あるいは、比較領域内の最大濃度値と最小濃度値を両端（上限値と下限値）とする濃度レンジを取得し、注目位置の濃度値と比較領域内の濃度レンジを差分の算出対象の組み合わせとして取得してもよい。なお、比較領域内の濃度レンジは、濃度値の最大値と最小値以外であってもよい。例えば、濃度値の外れ値を除去した後の最大値と最小値でもよい。
【００３４】
組み合わせ決定部１０７０は、決定した差分の算出対象となる濃度値の組み合わせを示す情報を差分算出部１０８０へと出力する。組み合わせ決定部１０７０が出力する濃度値の組み合わせを示す情報は、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値とのすべての組み合わせを示す情報でもよいし、比較領域内に含まれる画素の中からサンプリングされた画素の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせを示す情報のみを出力してもよい。
【００３５】
（Ｓ２０７０）（差分値の算出）
ステップＳ２０７０において、差分算出部１０８０は、ステップＳ２０６０で決定した第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の濃度値との組み合わせに基づいて、差分画像に与える差分値を取得する。差分算出部１０８０は、参照画像上の注目位置の濃度値と、第２の変換画像上の比較領域内の複数位置の濃度値夫々との差分、もしくは複数位置の濃度値の中から最も近い濃度値をもつ位置との差分を算出している。そして、差分画像生成部１０９０へと出力する。
【００３６】
図４では、第１の変換画像の画素３１１０の濃度値と第２の変換画像上の比較領域４０４０内の夫々の濃度値との差分を求めることで、第１の差分画像の画素３１１０と差分が最小値となる第２の変換画像の画素３１３０との差分値を取得する。すなわち、図３における被検体の信号を最も反映させた画素間の濃度値の差分値を算出することができる。
【００３７】
本実施形態において、第１の変換画像上の注目位置の濃度値との差分を算出する第２の変換画像上の比較領域内の画素は、組み合わせ決定部１０７０から出力されたすべての画素でもよい。あるいは、組み合わせ決定部１０７０から出力された画素を所定の間隔でサンプリングした画素、または、ランダムに所定画素数をサンプリングした画素でもよい。また、比較領域に内接する球状の領域内の画素でもよい。これにより、差分を算出する回数が減り、処理を高速化することができる。
【００３８】
また、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の画素夫々の濃度値との差分の値を用いる他の方法として、差分の最小値ではなく、差分の平均値や、二番目に小さい差分を算出して差分画像の差分値としてもよい。これによると、差分の最小値を取得するよりもノイズが多く残る可能性はある。しかし、一方で、第２の変換画像上で第１の変換画像上の注目画素との差分は小さいが、対応しない位置の画素（アーチファクトや他の部位の画素など）との差分を最小値として取得することを防ぐことができる。これにより、本来対応する位置の画素との差分よりも差分値が大幅に小さくなることを防ぐことができる。
【００３９】
また、第２の変換画像上の比較領域内の濃度値の分布情報を算出し、その分布情報と、第１の変換画像上の注目位置の濃度値との比較によって差分値を求めてもよい。例えば、ステップＳ２０６０において、比較領域内の濃度レンジを取得している場合、濃度レンジと、第１の変換画像上の注目位置の濃度値との比較によって差分値を求めてもよい。例えば、注目位置の濃度値が、比較領域内の濃度レンジに含まれる場合の差分値を０としてもよい。また、注目位置の濃度値が、濃度レンジの最大値（上限値）より大きい場合には最大値（上限値）との差分値、濃度レンジの最小値（下限値）より小さい場合には最小値（下限値）との差分値を、差分画像に与える差分値としてもよい。このとき、第２の変換画像上の比較領域内の濃度レンジは、第１の変換画像の注目位置の濃度値が離散化位置の違いにより変わり得る範囲を表している。そのため、画像間で同一部位の濃度値が、離散化の影響により完全に一致せず、わずかに差分として残る場合でも、離散化位置の違いにより変わり得る範囲内であれば、差分を０とすることができ、よりノイズを低減できる。
【００４０】
しかしながら、比較領域内に病変部やアーチファクトにより濃度値が大きく異なる画素が含まれている場合は、比較領域内の濃度値の最大値と最小値の幅が大きくなってしまい、注目位置の差分を誤って０としてしまう場合がある。そのため、注目位置の濃度値が比較領域内の濃度値の最大値と最小値の間であり、かつ、その最大値と最小値との注目位置の濃度値の差が閾値以下の位置に限り、差分を０としてもよい。あるいは、比較領域内の濃度値の分布を複数のクラスタに分類して、各クラスタの最小値と最大値との比較に基づいて、上記と同様の処理を行うようにしてもよい。すなわち、注目位置の濃度値がクラスタ内にある場合は０、クラスタ外にある場合は一番近いクラスタとの（符号付きの）距離を差分値とすればよい。なお、比較領域内の濃度値の分類は、濃度値だけに基づいて行ってもよいし、画素位置と濃度値に基づいて行ってもよい。前者の場合、例えば、比較領域内の濃度値のヒストグラムにクラスタリング処理を施せばよい。後者の場合、例えば、画素間における濃度値の連続性に基づいて比較領域内に領域分割処理を施すことでクラスタリングを行うことができる。
【００４１】
また、本実施形態において、比較領域を第２の変換画像上ではなく、元の第２の画像上の対応位置を中心とした周囲に設定し、第１の変換画像の注目位置の濃度値と第２の画像上の比較領域内の濃度値との差分を算出してもよい。このとき、画素サイズよりも小さい間隔で比較領域内の複数の位置の濃度値を取得してもよい。これらの位置の濃度値は、周囲の濃度値から補間することにより取得する。補間方法が、ステップＳ２０１０で第２の変換画像を取得したときと同様であれば、第２の変換画像上に比較領域を設定した場合と同等の差分値を算出することができる。
【００４２】
また、以上のように第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の画素夫々の濃度値とに基づいて求めた差分値を第１の差分値として、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の対応位置の濃度値との差分（第２の差分値）を別途求め、第１の差分値と第２の差分値に基づいて差分画像に与える差分値を算出するようにしてもよい。例えば、第１の差分値と第２の差分値の加重平均値を差分画像の差分値とすることができる。これによると、ノイズではない信号を消してしまうリスクを軽減できる。
【００４３】
（Ｓ２０８０）（注目位置を変更する？）
ステップＳ２０８０において、位置取得部１０５０は、第１の変換画像上のすべての位置（すべての画素）における差分値を算出したか否かの判定を行う。すべての位置の差分値を算出した場合、ステップＳ２０９０へと処理を進める。一方、すべての位置における差分値を取得していない場合、ステップＳ２０４０へと処理を戻す。
【００４４】
なお、本実施形態において、差分値の算出を行うのは第１の変換画像上のすべての位置ではなく、あらかじめ公知の画像処理技術により抽出した第１の変換画像上の一部の位置でもよい。これにより、ノイズ低減に要する処理時間を低減することができる。
【００４５】
（Ｓ２０９０）（差分画像の生成）
ステップＳ２０９０において、差分画像生成部１０９０は、第１の変換画像上の夫々の位置における差分値を濃度値とした差分画像（第１の差分画像）を生成する。そして、得られた差分画像をデータサーバ１１０へと保存する。もしくは、画像処理装置１００内のメモリへと保存してもよい。また、表示制御部１１００へと出力する。なお、ステップＳ２０６０で算出した第２の差分値（第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の対応位置の濃度値との差分）を濃度値とした一般的な差分画像（第２の差分画像）も合わせて生成するようにしてもよい。
【００４６】
（Ｓ２１００）（差分画像の表示）
ステップＳ２１００において、表示制御部１１００は、ステップＳ２０９０で生成した差分画像（第１の差分画像）を表示部１２０に表示する制御を行う。
【００４７】
表示の例としては、例えば一つの画面を縦または横に分割して第１の画像、第２の画像、差分画像を夫々並べて表示してもよい。また、第１の画像または第２の画像と異なる色で描画した差分画像（第１の差分画像）を重ね合わせて表示してもよいし、第１の画像および第２の画像、差分画像のいずれか一つのみを選択して（同一位置に自由に切り替えて）表示できるようにしてもよい。また、いずれかの画像の解像度に合わせ、他方の画像を拡大または縮小して表示してもよいし、第１の画像上の一つの注目位置に対応する第２の画像の対応位置および差分画像の注目位置が合うように、夫々並べて表示してもよい。また、第１の差分画像と第２の差分画像を切り替えて表示できるようにしてもよい。
【００４８】
以上によって、画像処理装置１００の処理が実施される。
【００４９】
以上により、離散化位置のずれを考慮した必要最低限のサイズの比較領域から差分値を算出することで、差分画像上の必要な信号を残し、かつ、画像間の離散化位置のずれによる濃度値の差から生じたノイズが低減された差分画像をユーザが観察することができる。
【００５０】
（変形例１−１）（離散化位置のずれを考慮した画像類似度を算出する）
本実施形態では、注目する画素間の差分を求める際に、画素サイズに基づいて定めたサイズの比較領域を画素の周辺に設定してその領域内の濃度値を用いる手法を、差分画像生成時のノイズ軽減に用いた。しかし、この方法は、注目する画素間の比較を行う他の場面でも用いることができる。例えば、ステップＳ２０２０において、変形情報取得部１０３０は、公知の画像処理手法を利用して画像類似度を取得したが、画像位置合わせのために画像類似度を取得する処理においてもこの手法を用いることができる。すなわち、ＳＳＤのように、画像間のある画素ペアの濃度値の差分を算出する際に、当該画素ペアを注目位置及び対応位置とおいて、ステップＳ２０５０とステップＳ２０６０とステップＳ２０７０と同様の処理によって差分値を算出してもよい。画像類似度が高くなるように繰り返し変形情報の最適化を行う位置合わせにおいては、最適化の各ステップでユーザが最終的に観察するノイズ低減された画像と同様のステップにより算出した差分値に基づいて取得した画像類似度を評価する。これにより、離散化位置のずれを考慮した画像類似度を算出することができ、結果としてノイズがより低減される差分画像を取得することができる。
【００５１】
（変形例１−２）（ユーザが指定した位置のノイズを低減する）
本実施形態では、ステップＳ２０８０において、第１の変換画像上のすべての位置（すべての画素）、または、あらかじめ公知の画像処理技術により抽出した一部の位置としていたが、ユーザが位置を指定してもよい。すなわち、あらかじめユーザが指定した領域内のすべての位置、または、一部の位置を対象として、ノイズを低減した差分画像の生成処理を行ってもよい。また、第２の差分画像のみを生成して表示し、ユーザがインタラクティブに指定した注目位置の近傍領域のみにステップＳ２０４０〜Ｓ２０９０の処理を施し、当該近傍領域のみを第１の差分画像に置換して表示するようにしてもよい。これにより、必要最低限の位置のみノイズを低減することで、ノイズ低減に要する時間をできる。さらに、ユーザがノイズではないと判断する位置は、ノイズ低減処理の対象から外すことができるため、信号を消しすぎてしまうことを防ぐことができる。
【００５２】
＜第２実施形態＞
本実施形態に係る画像処理装置は、第１実施形態と同様、第１の画像と第２の画像の３次元差分画像を生成する装置である。本実施形態に係る画像処理装置は、入力画像の画素サイズに応じて、ノイズ低減処理を実行するか否かを判断し、判断に応じた方法で３次元差分画像を生成することを特徴とする。本実施形態の画像処理装置は、第１実施形態と同様に、第１の画像と第２の画像の画素サイズに基づいて比較領域のサイズを決定する。このとき、第１の画像および第２の画像の画素サイズが所定の閾値未満である場合、離散化位置のずれが小さいものと判断し、ノイズ低減処理を実施せずに差分画像を生成する。一方、画素サイズが所定の閾値以上である場合、第１実施形態と同様にノイズ低減処理を実施した差分画像を生成する。これにより、離散化位置のずれが小さい場合に、画像間の濃度値の差分を消しすぎてしまうことを抑えることができる。また、ノイズ低減に要する処理時間を短縮できる。以下、図１と図５を用いて本実施形態の構成および処理を説明する。
【００５３】
本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第１実施形態と同様である。しかし、比較領域サイズ決定部１０４０および差分算出部１０８０は、第１実施形態と機能が異なるため、以下でその機能を説明する。その他の構成については、第１実施形態と機能が同じであるため、説明を省略する。
【００５４】
比較領域サイズ決定部１０４０は、第１の画像と第２の画像の画素サイズに基づいて、ノイズ低減処理を実施するか否かを判定する。また、第１実施形態と同様に、第１の画像と第２の画像の画素サイズに基づいて、比較領域のサイズの決定を行う。差分算出部１０８０は、ノイズ低減処理を実施しない場合には、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の対応位置の濃度値との差分値を注目位置の差分値として算出する。一方、ノイズ低減処理を実施する場合には、第１実施形態と同様な処理を行う。
【００５５】
図５は、画像処理装置１００が行う全体の処理手順のフローチャートを示している。ステップＳ５０００からＳ５０２０、Ｓ５０３０からＳ５１００は、それぞれ第１実施形態のステップＳ２０００からＳ２０２０、Ｓ２０３０からＳ２１００と同様の処理を行うため、説明を省略する。以下、図２のフローチャートとの相違部分についてのみ説明する。
【００５６】
（Ｓ５０２５）（ノイズ低減処理を実施する？）
ステップＳ５０２５において、比較領域サイズ決定部１０４０は、第１の画像と第２の画像の画素サイズに基づいて、ノイズ低減処理を実施するか否かを判断する。
【００５７】
ここでは、第１の画像と第２の画像の両者の画素サイズが所定の閾値未満である場合、離散化位置のずれが小さいと判断し、ノイズ低減を実施不要と判定して、ステップＳ５１００へと処理を進める。一方、画素サイズが所定の閾値以上である場合、ステップＳ５０３０へと処理を進め、第１実施形態と同様のノイズ低減処理を実施する。例えば、閾値として、病変サイズやモダリティの分解能に応じた値、ユーザがあらかじめ決めた値を設定する。
【００５８】
本実施形態において、第１の画像と第２の画像の夫々の画素サイズに基づいてノイズ低減処理を実施するか否かの判断を行ったが、第１の画像と第２の画像の夫々の画素サイズの和に基づいて判定してもよい。また、所定の閾値は、画像のｘ、ｙ、ｚ軸方向夫々で異なる値でもよい。また、ノイズ低減の要否を軸ごとに判定し、軸ごとにノイズ低減処理の実施・不実施を制御してもよい。例えば、第１の画像と第２の画像の夫々のｘ、ｙ軸方向の画素サイズが閾値未満であり、ｚ軸方向の画素サイズが閾値以上であった場合、ｘ、ｙ軸方向はノイズ低減不要と判断して比較領域のサイズを０とし、ｚ軸方向のみノイズ低減が必要と判断して第１実施形態と同様に比較領域のサイズを決定してもよい。そして、３軸方向全てでノイズ低減不要と判断された場合はステップＳ５１００に処理を進め、それ以外の場合はステップＳ５０３０へと処理を進める。
【００５９】
なお、一般的なＣＴ画像ではスライス内の解像度（＝ｘ、ｙ方向の画素サイズ）は十分である場合が多いため、ｘ、ｙ方向については画像サイズによる判定を行わずに、常にノイズ低減を行わないとしてもよい。すなわち、入力画像のスライス間隔（＝ｚ方向の画素サイズ）に基づいて、ｚ方向のノイズ低減を行うか否かのみを判定すればよい。これによると、入力画像がシンスライスの場合にはノイズ低減を行わず、シックスライスの場合はノイズ低減を行うように判定できる。
【００６０】
（Ｓ５１１０）（対応する位置の差分値の算出）
ステップＳ５１１０において、差分算出部１０８０は、第１の変換画像と第２の変換画像間で対応する位置の濃度値の差分値（第１実施形態における第２の差分値）を算出する。このとき、ステップＳ５０４０と同様に変形情報を利用して画像間の対応する位置を取得する。
【００６１】
本実施形態によると、画素サイズに応じて、ノイズ低減処理の要否を判断することで、入力画像の画素サイズが十分に小さく離散化によるノイズが小さい場合に、不要な計算を省くことができる。また、第１実施形態と比較して、本来の差分値を消しすぎてしまうことを防ぐという効果がある。
【００６２】
＜第３実施形態＞
本実施形態に係る画像処理装置は、第１実施形態と同様、第１の画像と第２の画像の３次元差分画像を生成する装置である。本実施形態に係る画像処理装置は、画像間の同一部位が略一致するように変形位置合わせした変形画像上に比較領域を投影した変形比較領域を利用して、ノイズを低減した３次元差分画像を生成することを特徴とする。本実施形態の画像処理装置は、第１実施形態と同様に、第１の画像と第２の画像の夫々を解像度が元の画像と異なるように変換した第１の変換画像と第２の変換画像を取得する。そして画像処理装置は、第１の変換画像上の注目位置と対応する第２の変換画像上の対応位置周囲に比較領域を設定する。そして、第１の変換画像と各画素の濃度値が類似するように第２の変換画像を変形位置合わせして取得した第２の変形変換画像上に、変形情報を利用して比較領域を投影する。そして、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と、第２の変形変換画像上の対応位置の周辺に設定した変形比較領域内の複数の画素の濃度値とに基づいて、注目位置の差分を算出し、その値を３次元差分画像上の注目位置の濃度値とした３次元差分画像を生成する。第１の画像と画像上の同一部位の位置が略一致した第２の画像の変形画像と差分画像を取得できるため、これらの画像を並べて表示することで、差分画像上の差分値を第１の画像と変形画像のどの位置の濃度値から算出したかをユーザが容易に確認できる。以下、図６と図７を用いて本実施形態の構成および処理を説明する。
【００６３】
図６は、本実施形態に係る画像診断システムの構成を示す。ここで、データサーバ１１０、表示部１２０は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。画像処理装置６００は、以下の構成要素により構成されている。データ取得部１０１０、変換画像取得部１０２０、変形情報取得部１０３０、比較領域サイズ決定部１０４０、位置取得部１０５０、比較領域設定部１０６０、差分画像生成部１０９０，表示制御部１１００は、第１実施形態と同じ機能であるため説明を省略する。
【００６４】
変形画像取得部１６１０は、変形情報取得部１０３０で取得した変形情報を用いて第２の変換画像を変形させた第２の変形変換画像を取得する。比較領域投影部１６２０は、変形情報取得部１０３０で取得した変形情報を用いて、比較領域設定部１０６０が第２の変換画像上に設定した比較領域を第２の変形変換画像上に投影して変形比較領域を取得する。組み合わせ決定部１０７０は、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と、第２の変換画像上の比較領域内の複数位置の濃度値との組み合わせを、比較処理（差分の算出）の対象として決定する。差分算出部１０８０は、組み合わせ決定部１０７０が決定した濃度値の組み合わせ、すなわち、第１の変換画像上の注目画素の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の複数の画素の濃度値とに基づいて、注目位置の差分値を算出する。図７は、画像処理装置６００が行う全体の処理手順のフローチャートを示している。ステップＳ７０００からＳ７０５０、Ｓ７０８０からＳ７１００は、それぞれ第１実施形態のステップＳ２０００からＳ２０５０、Ｓ２０８０から２１００と同様の処理を行うため、説明を省略する。以下、図２のフローチャートとの相違部分についてのみ説明する。
【００６５】
（Ｓ７０５２）（変形画像の取得）
ステップＳ７０５２において、変形画像取得部１６１０は、ステップＳ７０２０で取得した変形情報を用いて、第２の変換画像を変形させた第２の変形変換画像を取得する。そして、取得した第２の変形変換画像を比較領域投影部１７２０および差分算出部１０８０へと出力する。
【００６６】
（Ｓ７０５４）（比較領域の投影）
ステップＳ７０５４において、比較領域投影部１６２０は、ステップＳ７０２０で取得した変形情報を用いて、ステップＳ７０５０で第２の変換画像上に設定した比較領域を第２の変形変換画像上に変形比較領域として投影する。そして、それを差分算出部１０８０へと出力する。
【００６７】
ここで、投影する第２の変換画像上の比較領域は、比較領域内の領域すべてでもよいし、比較領域内からサンプリングした複数の位置でもよい。比較領域内の領域すべてを投影する場合、第２の変形変換画像上に変形情報を利用して投影した比較領域の輪郭の内部領域すべてを変形比較領域とすることができる。
【００６８】
（Ｓ７０６０）（組み合わせの決定）
ステップＳ７０６０において、組み合わせ決定部１０７０は、比較処理（差分の算出）を行う対象となる濃度値の組み合わせを決定する。まず、組み合わせ決定部１０７０は、ステップＳ７０４０で取得した第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値とを補間する。なお、濃度値の補間には、公知の画像処理手法を用いることができる。例えば、最近傍補間や線形補間、キュービック補間などを利用できる。また、第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値は、必ずしも補間する必要はない。第１の変換画像上の注目位置の濃度値が、第２の変換画像上の比較領域内の全ての画素の濃度値と差分を算出されるように、濃度値の組み合わせを決定してもよい。また、比較領域内に含まれる画素の中から少なくとも一つの画素をサンプリングし、その画素の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせを差分の算出対象となる組み合わせとしてもよい。例えば、組み合わせ決定部１０７０は、比較領域内に含まれる画素の中から最大の濃度値と最小の濃度値をサンプリングする。そして、比較領域内に含まれる最大の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせと、比較領域内に含まれる最小の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせとを差分の算出対象となる組み合わせとして決定する。なお、サンプリングする濃度値は最大および最小に限定されるものではなく３以上の値をサンプリングしてもよいし、最大濃度値または最小濃度値など１の値をサンプリングすることとしてもよい。あるいは、比較領域内の最大濃度値と最小濃度値を両端（上限値と下限値）とする濃度レンジを取得し、注目位置の濃度値と比較領域内の濃度レンジを差分の算出対象の組み合わせとして取得してもよい。なお、比較領域内の濃度レンジは、濃度値の最大値と最小値以外であってもよい。例えば、濃度値の外れ値を除去した後の最大値と最小値でもよい。
【００６９】
組み合わせ決定部１０７０は、決定した差分の算出対象となる濃度値の組み合わせを示す情報を差分算出部１０８０へと出力する。組み合わせ決定部１０７０が出力する濃度値の組み合わせを示す情報は、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値とのすべての組み合わせを示す情報でもよい。また、組み合わせ決定部１０７０は、比較領域内に含まれる画素の中からサンプリングされた画素の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせを示す情報のみを出力してもよい。
【００７０】
（Ｓ７０７０）（差分値の算出）
ステップＳ７０７０において、差分算出部１０８０は、ステップＳ７０６０で取得した第１の変換画像上の注目位置の濃度値と、ステップＳ７０５４で投影した第２の変形変換画像上の変形比較領域内の濃度値との組み合わせに基づいて、差分画像に与える差分値を取得する。第１実施形態におけるステップＳ２０６０の処理との違いは、第２の変換画像が第２の変形変換画像に、比較領域が変形比較領域に変更されただけであり、それ以外の処理は同様である。
【００７１】
以上によって、画像処理装置６００の処理が実施される。
【００７２】
本実施形態によると、第１の画像と画像上の同一部位の位置が略一致した第２の画像の変形画像とノイズが低減された差分画像間の同一部位を容易に比較しながら観察することができる。そのため、第１実施形態と比較して、ユーザは差分画像上の差分値が病変による差分か否かを容易に判断することができるという効果がある。
【００７３】
（変形例３−１）（離散化位置のずれを考慮して画像類似度を算出する）
第１実施形態の変形例１−１と同様に、画像類似度を算出する際に離散化位置のずれによるノイズを低減した差分値に基づいて画像類似度を取得してもよい。ここでは、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変形変換画像上の変形比較領域内の夫々の濃度値との差分の最小値を利用する。これにより、離散化位置のずれを考慮した画像類似度を取得することができ、結果としてノイズがより低減される差分画像を取得することができる。
【００７４】
＜第４実施形態＞
本実施形態に係る画像処理装置は、第１実施形態と同様、３次元画像間の差分画像を生成する装置である。本実施形態に係る画像処理装置は、第１の変換画像の注目位置と第２の変換画像の対応位置の両方に比較領域を設定し、夫々の比較領域内の画素の濃度値に基づいて注目位置における差分値を求めることを特徴とする。ここで、第１実施形態と同様に、第２の変換画像上に比較領域を設定して第１の変換画像上の注目位置との差分を求める方向を順方向とする。また、第１の変換画像上に比較領域を設定して第２の変換画像上の対応位置との差分を求める方向を逆方向とする。本実施形態の画像処理装置は、差分画像上の注目位置において順方向と逆方向の夫々で差分値を求め、その二つの差分値を統合した代表差分値を、生成する差分画像の濃度値とする。これにより、一方の方向だけの計算では捉えることができない信号を差分画像に残すことが可能となる。以下、図１と図８を用いて本実施形態の構成および処理を説明する。
【００７５】
本実施形態に係る画像処理装置の構成は、第１実施形態と同様である。しかし、比較領域設定部１０６０、組み合わせ決定部１０７０および差分算出部１０８０は、第１実施形態と機能が異なるため、以下でその機能を説明する。その他の構成については、第１実施形態と機能が同じであるため、説明を省略する。
【００７６】
比較領域設定部１０６０は、第１の変換画像上の注目位置の周囲と、第２の変換画像上の対応位置の周囲の夫々に、比較領域のサイズからなる比較領域を設定する。組み合わせ決定部１０７０は、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と、第２の変換画像上の比較領域内の複数位置の濃度値との組み合わせを、比較処理（差分の算出）の対象として決定する。差分算出部１０８０は、組み合わせ決定部１０７０が決定した濃度値の組み合わせに基づいて順方向の差分値と逆方向の夫々の差分値を算出し、二つの差分値を統合した代表差分値を取得する。
【００７７】
図８は、画像処理装置１００が行う全体の処理手順のフローチャートを示している。ステップＳ８０００からＳ８０４０、Ｓ８０８０からＳ８１００は、それぞれ第１実施形態のステップＳ２０００からＳ２０４０、Ｓ２０８０からＳ２１００と同様の処理を行うため、説明を省略する。以下、図２のフローチャートとの相違部分についてのみ説明する。
【００７８】
（Ｓ８０５０）（比較領域の設定）
ステップＳ８０５０において、比較領域設定部１０６０は、ステップＳ８０３０で決定した比較領域のサイズからなる第１の比較領域を、第１の変換画像上の注目位置を中心とした周囲に設定する。また、第１実施形態のステップＳ２０５０と同様に、第２の変換画像上の対応位置を中心とした周囲に、ステップＳ８０３０で決定した比較領域のサイズからなる第２の比較領域を設定する。そして、設定した第１の比較領域と第２の比較領域の情報を組み合わせ決定部１０７０へと出力する。
【００７９】
（Ｓ８０６０）（双方向の組み合わせの決定）
ステップＳ８０６０において組み合わせ決定部１０７０は、ステップＳ８０４０で取得した第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値とを補間し、組み合わせを決定する（順方向）。さらに、組み合わせ決定部１０７０は、第２の変換画像上の対応位置の濃度値と、第１の変換画像上の第１の比較領域内の画素夫々の濃度値とを補間し、組み合わせを決定する（逆方向）。この処理は、注目位置と対応位置を入れ替えただけであり、第１実施形態のステップＳ２０６０と同様に行うことができる。なお、組み合わせの決定には、ステップＳ２０６０に記載した様々な方法を用いることができる。
【００８０】
（Ｓ８０７０）（双方向の差分値の算出）
ステップＳ８０７０において、差分算出部１０８０は、第１実施形態のステップＳ２０７０と同様に、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と、第２の変換画像上の第２の比較領域内の画素夫々との組み合わせに基づいて、注目位置における（順方向の）差分値を算出する。さらに、差分算出部１０８０は、第２の変換画像上の対応位置の濃度値と、第１の変換画像上の第１の比較領域内の画素夫々の濃度値とに基づいて、注目位置における（逆方向の）差分値を算出する。この処理は、注目位置と対応位置を入れ替えただけであり、第１実施形態のステップＳ２０７０と同様に行うことができる。なお、差分値の算出には、ステップＳ２０７０に記載した様々な方法を用いることができる。
【００８１】
（Ｓ８０７５）（代表差分値の算出）
ステップＳ８０７５において、差分算出部１０８０は、ステップＳ８０７０で算出した順方向の差分値と逆方向の差分値を統合して、代表差分値を算出する。例えば、両者の絶対値を比較し、絶対値が大きい方の差分値を代表差分値として取得する。そして、取得した代表差分値を、当該注目位置における差分画像の濃度値として、差分画像生成部１０８０へと出力する。
【００８２】
第１の画像と第２の画像の一方の画像にしか存在しないサイズが小さい病変の信号において、順方向と逆方向の一方はその差分値を捉え、他方の方向ではその差分値を捉えることができない場合がある。一方向の差分値では信号が消えてしまう場合があるが、双方向の差分値を利用して代表差分値を算出することで、このような差分値を差分画像上に残すことができる。
【００８３】
本実施形態において、絶対値が大きい方の差分値を代表差分値としたが、絶対値が小さい方の差分値を代表差分値としてもよい。また、順方向の差分値と逆方向の差分値の平均値を代表差分値としてもよい。これにより、一方の画像にしか存在しない信号との差分値が小さくなる一方で、ノイズの信号をより抑制することができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、比較領域のサイズを必ずしも入力画像の画素サイズに基づいて適応的に決定しなくてもよい。すなわち、典型的な画素サイズに対して好適な比較領域のサイズを予め既定値として設定して用いてもよい。この場合、比較領域サイズ決定部１０４０、および、ステップＳ８０３０の処理は不要となる。
【００８５】
本実施形態によると、一方の画像にのみ存在するサイズが小さい病変のような信号を消してしまったり、本来の病変の大きさよりも病変が小さく表示されてしまうといった危険性を、第１実施形態と比べて軽減できるという効果がある。
【００８６】
＜第５実施形態＞
本実施形態に係る画像処理装置は、第１実施形態と同様に、複数の３次元画像（第１の画像と第２の画像）間の３次元差分画像を生成する装置である。本実施形態では、より簡易な構成で本発明を実施する例を説明する。以下、図９と図１０を用いて本実施形態の構成および処理を説明する。
【００８７】
図９は、本実施形態に係る画像診断システムの構成を示す。データサーバ１１０および表示部１２０は、第１実施形態と機能が同じであるため説明を省略する。
【００８８】
画像処理装置９００は、以下の構成要素により構成される。データ取得部１０１０、比較領域サイズ決定部１０４０、差分画像生成部１０９０、表示制御部１１００は、第１実施形態の機能が同じであるため説明を省略する。その他の構成については、以下でその機能を説明する。
【００８９】
変形情報取得部１０３０は、第１の画像と第２の画像の画像上の位置の対応関係を表す変形情報を取得する。位置取得部１０５０は、第１の画像上の注目位置を取得し、変形情報取得部１０３０で取得した変形情報を用いて、第１の画像上の注目位置と対応する第２の画像上の対応位置を取得する。比較領域設定部１０６０は、第２の画像上の対応位置の周囲に比較領域のサイズからなる比較領域を設定する。組み合わせ決定部１０７０は、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と、第２の変換画像上の比較領域内の複数位置の濃度値との組み合わせを、比較処理（差分の算出）の対象として決定する。差分算出部１０８０は、組み合わせ決定部１０７０が決定した濃度値の組み合わせ、すなわち、第１の変換画像上の注目画素の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の複数の画素の濃度値とに基づいて、注目位置の差分値を算出する。
【００９０】
図１０は、画像処理装置９００が行う全体の処理手順のフローチャートを示している。ステップＳ１０１００は、第１実施形態のステップＳ２１００と同様の処理を行うため、説明を省略する。以下、図２のフローチャートとの相違部分についてのみ説明する。
【００９１】
（Ｓ１００００）（データの取得）
ステップＳ１００００において、データ取得部１０１０は、画像処理装置９００に入力される第１の画像と第２の画像を取得する。そして、取得した第１の画像と第２の画像を、変形情報取得部１０３０および位置取得部１０５０、比較領域設定部１０６０、組み合わせ決定部１０７０、差分算出部１０８０へと出力する。また、第１の画像と第２の画像の画素サイズに関する情報を、比較領域サイズ決定部１０４０へと出力する。
【００９２】
（Ｓ１００２０）（変形情報の取得）
ステップＳ１００２０において、変形情報取得部１０３０は、第１の画像と第２の画像間で同一部位を表す画素が略一致するように変形情報を取得する。すなわち、第１の画像と第２の画像との間の位置合わせ処理（変形推定処理）を行う。そして、取得した変形情報を位置取得部１０５０へと出力する。
【００９３】
本実施形態において、変形情報は第１実施形態と同様に、公知の画像処理手法により求めることができる。
【００９４】
（Ｓ１００３０）（比較領域サイズの決定）
ステップＳ１００３０において、比較領域サイズ決定部１０４０は、第１の画像の画素サイズと第２の画像の画素サイズに基づいて、差分値の算出に用いる比較領域のサイズを決定する。そして、決定した比較領域のサイズを比較領域設定部１０６０へと出力する。
【００９５】
本実施形態において、第１実施形態と同様に、第１の画像と第２の画像間で画像生成時における離散化位置のずれによって、被検体の元の撮像信号が最も反映される画素の位置が最大で夫々の元の画像の半画素サイズの和だけずれるという性質を利用する。すなわち、第１の画像と第２の画像夫々の半画素サイズの和を、比較領域のサイズとして決定する。
【００９６】
（Ｓ１００４０）（位置の取得）
ステップＳ１００４０において、位置取得部１０５０は、第１の画像上の注目位置（注目画素）を取得し、ステップＳ１００２０で取得した変形情報を利用して注目位置と対応する第２の画像上の対応位置を取得する。そして、取得した位置を比較領域設定部１０６０、組み合わせ決定部１０７０および差分算出部１０８０へと出力する。
【００９７】
（Ｓ１００５０）（比較領域の設定）
ステップＳ１００５０において、比較領域設定部１０６０は、ステップＳ１００３０で決定した比較領域のサイズからなる比較領域を、第２の画像上の対応位置を中心とした周囲に設定する。そして、設定した比較領域の情報を組み合わせ決定部１０７０へと出力する。
【００９８】
（Ｓ１００６０）（組み合わせの決定）
ステップＳ１００６０において組み合わせ決定部１０７０は、比較処理（差分の算出）を行う対象となる濃度値の組み合わせを決定する。まず、組み合わせ決定部１０７０は、ステップＳ１００４０で取得した第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値とを補間する。なお、濃度値の補間には、公知の画像処理手法を用いることができる。例えば、最近傍補間や線形補間、キュービック補間などを利用できる。また、第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値は、必ずしも補間する必要はない。第１の変換画像上の注目位置の濃度値が、第２の変換画像上の比較領域内の全ての画素の濃度値と差分を算出されるように、濃度値の組み合わせを決定してもよい。また、比較領域内に含まれる画素の中から少なくとも一つの画素をサンプリングし、その画素の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせを差分の算出対象となる組み合わせとしてもよい。例えば、組み合わせ決定部１０７０は、比較領域内に含まれる画素の中から最大の濃度値と最小の濃度値をサンプリングする。そして、比較領域内に含まれる最大の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせと、比較領域内に含まれる最小の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせとを差分の算出対象となる組み合わせとして決定する。なお、サンプリングする濃度値は最大および最小に限定されるものではなく３以上の値をサンプリングしてもよいし、最大濃度値または最小濃度値など１の値をサンプリングすることとしてもよい。あるいは、比較領域内の最大濃度値と最小濃度値を両端（上限値と下限値）とする濃度レンジを取得し、注目位置の濃度値と比較領域内の濃度レンジを差分の算出対象の組み合わせとして取得してもよい。なお、比較領域内の濃度レンジは、濃度値の最大値と最小値以外であってもよい。例えば、濃度値の外れ値を除去した後の最大値と最小値でもよい。
【００９９】
（Ｓ１００７０）（差分値の算出）
ステップＳ１００７０において、差分算出部１０８０は、ステップＳ１００６０で決定した第１の画像上の注目位置の濃度値と第２の画像上の比較領域内の複数の位置の濃度値との組み合わせに基づいて、差分画像に与える差分値を取得する。そして、差分画像生成部１０９０へと出力する。
【０１００】
第１実施形態では、参照画像（第１の画像あるいは第１の変換画像）と第２の変換画像の濃度値から差分値を算出していたが、本実施形態では、第１の画像と第２の画像の濃度値から第１実施形態のステップＳ２０７０と同様に差分値を算出する。すなわち、第１の画像上の注目位置の濃度値と第２の画像上の比較領域内の複数の位置の夫々における濃度値との差分を算出し、その中の最小値を差分画像に与える差分値として取得する。なお、第２の画像上の比較領域内の複数の位置から濃度値を取得する際は、比較領域内のすべての画素の位置を前記複数の位置として、夫々の画素から濃度値を取得してもよい。あるいは、比較領域内の前記複数の位置として、画素ピッチよりも細かい所定の間隔の計測点を比較領域内に設定して、夫々の計測点における濃度値を近傍画素の濃度値から補間して取得してもよい。
【０１０１】
（Ｓ１００８０）（注目位置を変更する？）
ステップＳ１００８０において、位置取得部１０５０は、第１の画像上のすべての位置（すべての画素）における差分値を算出したか否かの判定を行う。すべての位置の差分値を算出した場合、ステップＳ１００９０へと処理を進める。一方、すべての位置における差分値を取得していない場合、ステップＳ１００４０へと処理を戻す。
【０１０２】
なお、本実施形態において、差分値の算出を行うのは第１の画像上のすべての位置ではなく、あらかじめ公知の画像処理技術により抽出した第１の画像上の一部の位置でもよい。これにより、ノイズ低減に要する処理時間を低減することができる。
【０１０３】
（Ｓ１００９０）（差分画像の生成）
ステップＳ１００９０において、差分画像生成部１０９０は、第１の画像上の夫々の位置（画素）における差分値を濃度値とした差分画像（第１の差分画像）を生成する。そして、得られた差分画像をデータサーバ１１０へと保存する。また、表示制御部１１００へと出力する。なお、ステップＳ１００７０で算出した第２の差分値（第１の画像上の注目位置の濃度値と第２の画像上の対応位置の濃度値との差分）を濃度値とした一般的な差分画像（第２の差分画像）も合わせて生成するようにしてもよい。
【０１０４】
以上によって、画像処理装置９００の処理が実施される。
【０１０５】
以上により、第１の変換画像と第２の変換画像を取得せずに、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、離散化位置のずれを考慮した必要最低限のサイズの比較領域から差分値を算出することで、差分画像上の必要な信号を残し、かつ、画像間の離散化位置のずれによる濃度値の差から生じたノイズが低減された差分画像をユーザが観察することができる。なお、第２乃至第５実施形態の夫々についても、本実施形態と同様に第１の変換画像と第２の変換画像を取得せずに実施可能である。
【０１０６】
＜第６実施形態＞
本実施形態に係る画像処理装置は、第１実施形態と同様、第１の画像と第２の画像の３次元差分画像を生成する装置である。ただし、本実施形態に係る画像処理装置は、画像間の画素サイズが異なる場合に、画素サイズが異なることで生じる画像間の濃度値の差異に起因するノイズを低減した差分画像を生成することを特徴とする。以下では、本実施形態に係る画像処理装置の説明をする。
【０１０７】
通常、ＣＴ画像のように被検体から得られた連続的な信号データを離散化された画素の濃度値に変換して画像を再構成する際、所定の区間（例えば、スライス画像の面内の画素サイズやスライス厚）の信号データの重み付き平均の値を利用する。すなわち、画素サイズが大きい画素の濃度値は、小さい画素と比較して、広範囲の信号データが平滑化されて算出されている。本実施形態の画像処理装置では、第２の画像の画素サイズが第１の画像より小さい場合には、第２の画像の濃度値を近似的に信号データとみなす。そして、本実施形態の画像処理装置により第１の画像の１画素と同じサイズの第２の画像上の領域内の画素の濃度値を平滑化することで、第１の画像の１画素と同じサイズの領域の信号データから生成した濃度値を近似的に求め、第２の画像を平滑化した第２の平滑化画像を生成する。そして、生成した第２の平滑化画像を第２の画像の代わりに用いて、第１実施形態と同様の差分画像を生成する処理を行う。これにより、第１の画像の注目画素と濃度値の差が最も小さくなる第２の画像上の平滑化領域が選択されるため、平滑化する領域が微小にずれることによる濃度値の変化を吸収できる。一方、第１の画像の画素サイズが第２の画像より小さい場合には、同様に、第１の画像を平滑化した第１の平滑化画像を第１の画像の代わりに用いて、第１実施形態と同様の差分画像を生成する処理を行う。これにより、ユーザは、画素サイズが異なる二つの画像を入力とした場合に、第１実施形態よりもノイズが少ない差分画像を観察できる。以下、図１１と図１２を用いて本実施形態の構成および処理を説明する。
【０１０８】
図１１は、本実施形態に係る画像診断システムの構成を示す。平滑化画像取得部１１０１０については、以下でその機能を説明する。その他の構成は、第１実施形態と機能が同じであるため、説明を省略する。
【０１０９】
平滑化画像取得部１１０１０は、データ取得部１０１０から取得した第１の画像の画素サイズと第２の画像の画素サイズのうちどちらが大きいかを判定し、第２の画像の画素サイズが第１の画像の画素サイズより小さい場合には、第２の画像を平滑化した第２の平滑化画像を取得する。一方、第１の画像の画素サイズが第２の画像の画素サイズより小さい場合には、第１の画像を平滑化した第１の平滑化画像を取得する。
【０１１０】
図１２は、画像処理装置１１００が行う全体の処理手順のフローチャートを示している。ステップＳ１２０３０からＳ１２１１０は、それぞれ第１実施形態のステップＳ２０２０からＳ２１００と同様の処理を行うため、説明を省略する。以下、図２のフローチャートとの相違部分についてのみ説明する。
【０１１１】
（Ｓ１２０００）（データの取得）
ステップＳ１２０００において、データ取得部１０１０は、画像処理装置１１００に入力される第１の画像と第２の画像および各画像の画素サイズを取得する。そして、取得した第１の画像と第２の画像および各画像の画素サイズを、平滑化画像取得部１１０１０へと出力する。また、第１の画像と第２の画像の画素サイズに関する情報を、比較領域サイズ決定部１０４０へと出力する。
【０１１２】
（Ｓ１２０１０）（平滑化画像の取得）
ステップＳ１２０１０において、平滑化画像取得部１１０１０は、データ取得部１０１０から取得した第１の画像の画素サイズと第２の画像の画素サイズのうちどちらが大きいかを判定する。平滑化画像取得部１１０１０は第１の画像が２つの画素サイズのうち、画素サイズが大きな第１の画素サイズを有する場合には（第２の画像の画素サイズが第１の画像の画素サイズより小さい場合には）、第２の画像を平滑化して第２の平滑化画像を取得する。そして、取得した第２の平滑化画像と第１の画像を、変換画像取得部１０２０へと出力する。この場合、画像処理装置１１００は、第２の平滑化画像を第２の画像と置き換えて以降の処理を行う。一方、平滑化画像取得部１１０１０は、第１の画像が２つの画素サイズのうち、画素サイズが小さな第２の画素サイズを有する場合には、第１の画像を平滑化した第１の平滑化画像を取得する。そして、取得した第１の平滑化画像と第２の画像を、変換画像取得部１０２０へと出力する。この場合、画像処理装置１１００は、第１の平滑化画像を第１の画像と置き換えて以降の処理を行う。なお、平滑化画像取得部１１０１０は、前記データ取得部１０１０から各画像の画素サイズを取得しているため上記の処理を実行することが可能である。
【０１１３】
具体的に、第１の画像が第１の画素サイズを有する場合の例を説明する。本実施形態において、平滑化画像取得部１１０１０は、信号データから画素サイズが大きい方の第１の画像を再構成する際の処理を近似した処理を画素サイズが小さい方の第２の画像に施すため、第１の画像の画素サイズと同じサイズのカーネルを用いて、第２の画像を平滑化する。例えば、第１の画像のｘ、ｙ、ｚ軸方向の夫々の画素サイズが、１．５ｍｍ、１．５ｍｍ、５ｍｍであり、第２の画像の夫々の画素サイズが、０．５ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍである場合を想定する。このとき、カーネルサイズは１．５ｍｍ×１．５ｍｍ×５ｍｍであり、これは、第２の画像上では３×３×５画素分の大きさとなる。このカーネルを用いて、公知の平滑化処理を行う。平滑化処理として、３×３×５画素分の濃度値を均等に平均化する処理でもよいし、ガウシアンフィルタによる平滑化処理のように重み付き平均を算出する処理でもよい。なお、一般的なＣＴ画像では、スライス内の解像度（＝ｘ、ｙ方向の画素サイズ）は十分に高解像度である場合が多いため、ｘ、ｙ方向についてはノイズ低減を行わない構成であってもよい。この場合は、ｘ、ｙ軸方向のカーネルサイズを１画素に設定し、ｚ軸方向の濃度値のみ平滑化すればよい。
【０１１４】
上記の例では、画像間の画素サイズの比が奇数倍である。すなわち、カーネルサイズが第２の画像上の夫々の軸方向において、奇数画素分であった。以下で、画像間の画素サイズの比が偶数倍の例を説明する。例えば、第１の画像のｘ、ｙ、ｚ軸方向の夫々の画素サイズが、０．５ｍｍ、０．５ｍｍ、４ｍｍであり、第２の画像の夫々の画素サイズが、０．５ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍである場合、カーネルサイズは第２の画像上において１×１×４画素分となる。一般的に、カーネルを用いてフィルタ処理を行う場合、軸方向のカーネルサイズを奇数画素分とし、フィルタ処理対象の画素と、その画素を中心として軸の正と負の方向の画素を均等に（５画素分の場合、２画素ずつ）用いて処理を行う。しかしながら、カーネルサイズが４画素のように偶数画素分の場合、軸の正と負の方向の画素を均等に用いることができない。そのため、第１の画像の画素サイズが第２の画像に対して奇数倍となるように、第２の画像の解像度を変換した画像を生成する。より具体的には、第１の画像の画素サイズが第２の画像の解像度を変換した画像に対して奇数倍となり、かつ元の第２の画像の画素サイズ以下で最も近い値となるように、第２の画像の画素サイズを変換する。上記の例では、ｚ軸方向のみ画素サイズが偶数倍のため、ｚ方向のみ解像度を変換する。すなわち、第２の画像の画素サイズを、０．５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍと変換することで、解像度を変換した画像上でカーネルサイズは１×１×５画素分となり、軸の正と負の方向の画素を均等に用いて濃度値を平滑化することができる。このとき、第１の画像の画素サイズが第２の画像の解像度を変換した画像に対して奇数倍となり、かつ元の第１の画像の画素サイズ以下で最も近い値となるように、第１の画像の画素サイズを変換してもよい。
【０１１５】
本実施形態において、第２の画像の濃度値を近似的に信号データとみなし、その近似した信号データから平滑化画像の濃度値を算出している。この信号データから濃度値を算出する方法は、実際に第１の画像の濃度値を信号データから生成して画像再構成する方法と類似していることが好ましい。すなわち、第１の画像の再構成アルゴリズムが既知の場合、そのアルゴリズムに従って平滑化画像の濃度値を算出してもよい。
【０１１６】
上記の例では、第１の画像が第１の画素サイズを有する場合の例を説明したが、第２の画像が第１の画素サイズを有する場合は、第１の画像を同様の方法で平滑化することにより第１の平滑化画像を取得できる。
【０１１７】
なお、カーネルが示す範囲内の画素の濃度値を平滑化した値を算出する際、その範囲内のすべての画素を用いてもよいし、任意の間隔でサンプリングした画素の濃度値を平滑化してもよい。画素をサンプリングすることにより、平滑化処理を高速化することができる。
【０１１８】
なお、本実施形態において、第１の画像と第２の画像の画素サイズが等しい場合、あるいは、画素サイズの差異が閾値以下の場合、第１の画像と第２の画像を変換画像取得部１０２０へと出力し、本ステップを省略してもよい。この場合、第１実施形態と同様の処理が実施される。
【０１１９】
（Ｓ１２０２０）（変換画像の取得）
ステップＳ１２０２０において、変換画像取得部１０２０は、第１実施形態と同様に、２つの画像間の画素サイズが同じになるように、第１の画像（または第１の平滑化画像）の解像度を変換した第１の変換画像、および、第２の画像（または第２の平滑化画像）の解像度を変換した第２の変換画像を取得する。例えば、第１の画像が２つの画素サイズのうち大きい方の画素サイズである第１の画素サイズを有していて、第２の画像が２つの画素サイズのうち小さい方の画素サイズである第２の画素サイズを有していた場合、第１の画像の画素サイズを、第２の画素サイズとなるように解像度変換を行う。そして、生成した変換画像を、変形情報取得部１０３０および位置取得部１０５０、比較領域設定部１０６０、組み合わせ決定部１０７０、差分算出部１０８０へと出力する。なお、変換画像取得部１０２０は、必ず解像度変換を行わなくてもよい。
【０１２０】
以上によって、画像処理装置１１００の処理が実施される。
【０１２１】
本実施形態では、画素サイズが異なる画像間において、画素サイズが小さい方の画像を、大きい方の画像の画素サイズに近似するように平滑化処理を施したうえで差分算出している。そのため本実施形態によれば、第１の実施形態よりも、画素サイズの違いから生じるノイズが低減された差分画像をユーザが観察することができる。
【０１２２】
なお、上記の実施例では、第２の画像の画素サイズが第１の画像より小さい場合に、第２の画像に平滑化処理を施していたが、第２の変換画像に平滑化処理を施すようにしても同様の効果を得ることができる。同様に、第１の画像の画素サイズが第２の画像より小さい場合に、第１の画像の代わりに第１の変換画像に平滑化処理を施すようにしてもよい。このとき、平滑化のカーネルサイズは、変換画像の画素サイズではなく元画像の画素サイズに基づいて決定すればよい。
【０１２３】
なお、第２実施形態から第５実施形態においても、本実施形態と同様の処理を行うことができる。すなわち、画像データ取得後に第１の画像と第２の画像の画素サイズが小さい方の画像を画素サイズが大きい方の画像に合わせて平滑化した平滑化画像を生成し、当該平滑化画像を元画像と置き換えて以降の処理を行うことで、同様のノイズ低減効果を得ることができる。ここで、第３の実施形態においては、第２の画像の画素サイズが第１の画像より小さい場合には、第２の変形変換画像に対して平滑化処理を施した平滑化画像を生成して第２の変形変換画像に置き換えて用いるようにしてもよい。また、夫々の実施形態において、変形情報取得部１０３０が実施する変形情報取得処理には平滑化を施さない第１の画像と第２の画像（あるいはその変換画像）を使用し、差分算出部１０８０が行う差分値算出処理にのみ平滑化画像（あるいはその変換画像）を用いるようにしてもよい。
【０１２４】
（変形例６−１）（外部から変形情報を取得する）
本実施形態において、平滑化処理後の画像を用いて変形情報を取得したが、以前に同様の変換処理を行い変形情報を取得していた場合には、その変形処理で得られた変形情報をデータサーバ１１０に記憶しておき、予め得られた変形情報をデータサーバ１１０から取得する構成として、変形情報を取得する処理をスキップしてもよい。そして、その変形情報を用いて、第１の画像もしくは第１の変換画像と、第２の平滑化画像との間で差分画像を生成してもよい。例えば、第１実施形態の画像処理装置によって生成された差分画像を観察したユーザが、画素サイズの違いにより生じたノイズを低減する必要があると判断した場合、既に取得した変形情報を利用して、本実施形態の画像処理装置により、ノイズが低減された差分画像を生成できる。これによると、変形情報を取得する処理をスキップできるため、処理の高速化ができる。
【０１２５】
（変形例６−２）（画素区切りではない平滑化方法）
本実施形態において、第１の画像の画素サイズが第２の画像に対して奇数倍となるように、第２の画像の解像度を変換した画像を平滑化したが、必ずしも解像度を変換しなくてもよい。例えば、第２の画像上の平滑化対象の画素を中心に、第１の画像の画素サイズと同じ第１の領域を設定し、第１の領域に含まれる画素の濃度値と画素の体積比に応じて、平滑化処理を施してもよい。より具体的には、第１の領域内に第２の画像の画素が完全に含まれている場合、その画素の濃度値に係る重み係数を１とする。一方、第１の領域内に画素の半分しか含まれていない画素は、その濃度値に係る重み係数を０．５とする。そして、第１の領域に含まれる全画素の濃度値の重み付き平均値を濃度値とした第２の平滑化画像を取得できる。これによると、第１の画像の画素サイズが第２の画像に対して奇数倍となるように、第２の画像の解像度を変換しなくとも、同等の効果を得ることができる。
【０１２６】
＜第７実施形態＞
本実施形態に係る画像処理装置は、第６実施形態と同様、第１の画像と第２の画像の３次元差分画像を生成する装置である。ただし、本実施形態に係る画像処理装置は、画像間の画素サイズの大小関係を自動で判定し、画像間の画素サイズが異なる場合には、大きい方の画素サイズに基づいて比較領域のサイズを取得する。これにより、第６実施形態と比較して、平滑化後の画像に対して、ノイズをより低減した差分画像を生成することを特徴とする。以下では、本実施形態に係る画像処理装置の説明をする。
【０１２７】
図１３は、本実施形態に係る画像診断システムの構成を示す。画素サイズ判定部１３０１０、平滑化画像取得部１１０１０については、以下でその機能を説明する。その他の構成は、第６実施形態と機能が同じであるため、説明を省略する。
【０１２８】
画素サイズ判定部１３０１０は、第１の画像と第２の画像の画素サイズの大小関係を自動で判定し、大きい方の画素サイズを第１の画素サイズとして取得する。すなわち、第１の画像と第２の画像の画素サイズが異なるか否かを判定する。平滑化画像取得部１１０１０は、画素サイズ判定部１３０１０の判定の結果、第２の画像の画素サイズが第１の画像の画素サイズより小さい場合には、第２の画像を平滑化した第２の平滑化画像を取得する。一方、第１の画像の画素サイズが第２の画像の画素サイズより小さい場合には、第１の画像を平滑化した第１の平滑化画像を取得する。
【０１２９】
図１４は、画像処理装置１３００が行う全体の処理手順のフローチャートを示している。ステップＳ１４０２０、Ｓ１４０３０、Ｓ１４０５０、Ｓ１４０７０からＳ１４１１０は、それぞれ第６実施形態のステップＳ１２０２０、Ｓ１２０３０、Ｓ１２０５０、Ｓ１２０７０からＳ１２１１０と同様の処理を行うため、説明を省略する。以下、図１２のフローチャートとの相違部分についてのみ説明する。
【０１３０】
（Ｓ１４０００）（データの取得）
ステップＳ１４０００において、データ取得部１０１０は、画像処理装置１３００に入力される第１の画像と第２の画像を取得する。また、データ取得部１０１０は、第１の画像および前記第２の画像の所定軸方向における画素サイズに関する情報を取得する。すなわち、データ取得部１０１０は、第１の画像および第２の画像を取得する画像取得手段の一例に相当する。また、データ取得部１０１０は、異なる時刻に撮像された第１の画像および第２の画像夫々の所定軸方向における画素サイズである第１の画素サイズおよび前記第１の画素サイズとは異なる第２の画素サイズを取得する画素サイズ取得手段の一例に相当する。そして、取得した第１の画像と第２の画像および第１の画像と第２の画像の画素サイズに関する情報を、画素サイズ判定部１３０１０へと出力する。また、第１の画像と第２の画像の画素サイズに関する情報を、比較領域サイズ決定部１０４０へと出力する。このとき、第１の画像および第２の画像夫々の所定軸方向における画素サイズに関する情報のみを、比較領域サイズ決定部１０４０へと出力してもよい。例えば、データ取得部１０１０はｚ軸方向の画素サイズのみを比較領域サイズ決定部１０４０へと出力する。なお、本実施形態では画像処理装置１３００に１０１０から１１００の機能が含まれている場合を示したが、これに限定されるものではない。
【０１３１】
（Ｓ１４００２）（画素サイズの差異の判定）
ステップＳ１４００２において、画素サイズ判定部１３０１０は、第１の画像と第２の画像の画素サイズが異なるか否かおよび第１の画像と第２の画像の画素サイズの大小関係を自動で判定する。すなわち、画素サイズ判定部１３０１０は、画素サイズ取得手段により取得された第１の画素サイズおよび第２の画素が異なるか否かを判定する判定手段の一例に相当する。画素サイズ判定部１３０１０は、さらに第１の画像と第２の画像の画素サイズの差異が閾値より大きいか否かの判定を行う。画素サイズの差異が閾値より大きい場合、ステップＳ１４００５へと処理を進める。一方、閾値以下の場合、第１の画像と第２の画像を変換画像取得部１０２０へと出力し、ステップＳ１４００５とＳ１４０１０の処理を省略する。この場合、第１実施形態と同様の処理が実施される。
【０１３２】
例えば、ｘ、ｙ、ｚの各軸の画素サイズの少なくともいずれか一つの差異（第１の画素サイズと前記第２の画素サイズとの違いを示す値）が、閾値より大きいか否かで判定する。ここで、閾値は、第１の画素サイズと前記第２の画素サイズとの比（例えば、１．５倍）として設定してもよいし、サイズの差（例えば、３ｍｍ）として設定してもよい。また、二つの数値を比較する何れの方法を用いてもよい。なお、上記閾値を設定せずに、画素サイズに差異があるか否かを判定条件として用いてもよい。
【０１３３】
なお、本実施形態では、第１の画像と第２の画像の画素サイズの差異が閾値より大きいか否かの判定を行ったが、１ボクセルの体積の大きさに基づいて判定してもよいし、所定軸方向の画素サイズのみに基づいて判定してもよい。例えば、一般的なＣＴ画像の場合、スライス面内（ｘ、ｙ軸方向）の画素サイズは十分に小さく差異が小さいため、ｚ軸方向の画素サイズ（スライス厚）のみに基づいて画素サイズの差異の判定をしてもよい。
【０１３４】
（Ｓ１４００５）（第１の画素サイズの取得）
ステップＳ１４００５において、画素サイズ判定部１３０１０は、データ取得部１０１０から取得した第１の画像と第２の画像の画素サイズのうち、大きい方の画素サイズを第１の画素サイズとして取得し、小さい方の画素サイズを第２の画素サイズとして取得する。そして、取得した第１の画素サイズを平滑化画像取得部１１０１０および比較領域サイズ決定部１０４０へと出力する。
【０１３５】
例えば、第１の画像と第２の画像の１ボクセルの体積が大きい方の画素サイズを第１の画素サイズとして取得する。あるいは、所定軸方向（例えばｚ軸方向）において画素サイズが大きい方の画像の画素サイズを、第１の画素サイズとして取得してもよい。なお、一般的なＣＴ画像ではｚ軸方向は体軸方向に当たる。また、ｘ、ｙ、ｚの各軸の夫々で大きい方の画素サイズを選択して、その組み合わせを第１の画素サイズとしてもよい。
【０１３６】
（Ｓ１４０１０）（平滑化画像の取得）
ステップＳ１４０１０において、平滑化画像取得部１１０１０は、ステップＳ１４００５で取得した第１の画素サイズに基づいて、第１の画像あるいは第２の画像を平滑化した平滑化画像を取得する。具体的には、第１の画像が第１の画素サイズを有する場合、ステップＳ１２０１０と同様の処理を行う。すなわち、第１の画素サイズを平滑化のカーネルサイズとして、第２の画像の平滑化を行う。なお、ｘ、ｙ、ｚの各軸で画素サイズが大きい画像が異なる場合には、軸毎に第１の画像および第２の画像を定義し、第２の画像の当該軸方向に平滑化処理を施すようにしてもよい。一方、第１の画像が第１の画素サイズよりも小さな第２の画素サイズを有する場合、第１の画像を平滑化するように処理してもよい。すなわち、第１の画素サイズを平滑化のカーネルサイズとして、第１の画像の平滑化を行う。
【０１３７】
（Ｓ１４０４０）（比較領域サイズの決定）
ステップＳ１４０４０において、比較領域サイズ決定部１０４０は、比較領域のサイズの決定を行う。ステップＳ１４００５で第１の画素サイズを取得している場合、比較領域サイズ決定部１０４０は、第１の画素サイズに基づいて比較領域のサイズを決定する。すなわち、比較領域サイズ決定手段は、第１の画素サイズが第２の画素サイズと異なる場合、第１の画像および第２の画像の一方の画像における注目位置の濃度値と比較される第１の画像および第２の画像のうち一方の画像とは異なる他方の画像における複数の濃度値を含む領域である比較領域の所定軸方向におけるサイズを、第１の画素サイズおよび第２の画素サイズのうち大きい方の画素サイズに基づいて決定する決定手段の一例に相当する。比較領域サイズ決定部１０４０は、決定した比較領域のサイズを比較領域設定部１０６０へと出力する。
【０１３８】
例えば、比較領域サイズ決定部１０４０は所定軸方向の比較領域のサイズのみ第１の画素サイズに基づいて決定する。一般的なＣＴ画像ではスライス内の解像度（＝ｘ、ｙ方向の画素サイズ）は十分である場合が多いため、ｘ、ｙ方向については比較領域を第１の画素サイズに基づいて決定しない構成であってもよい。例えば、ｘ、ｙ軸方向では第１の画像の注目位置の濃度値と第２の画像の対応位置の濃度値とのみで濃度値の比較を行う。また、ｘ、ｙ軸方向の比較領域のサイズを所定の固定値（例えば、１ｍｍ）に設定し、ｚ軸方向の比較領域のサイズのみを上記の方法で決定するようにしてもよい。これによると、計算を高速化できる。また、ｘ、ｙ軸方向では第１実施形態と同様に、比較領域サイズ決定部１０４０は第１の画像と第２の画像夫々の半画素サイズの和を、比較領域のサイズとして決定してもよい。なお、比較領域サイズ決定部１０４０はｘ、ｙ軸方向では比較領域サイズ決定部１０４０は第１の画像の注目位置の濃度値と第２の画像の対応位置の濃度値との差分のみが算出されるように比較領域を０と決定することとしてもよい。
【０１３９】
比較領域のサイズを第１の画素サイズに基づいて取得する理由を以下で述べる。
【０１４０】
例えば、所定軸方向がｚ軸であり、第１の画素サイズを有する第１の画像と第２の画素サイズを有する第２の画像があり、それぞれの画素サイズがＤｍｍとｄｍｍである場合を想定する（Ｄ＝ｎ＊ｄ）。図１５は、それぞれ異なる画素サイズを有する第１の画像と第２の画像において同じ病変を反映した画素に着目し、第１の画像の離散化位置をずらした場合に夫々のグラフの端点の座標の差がどのように変化するかを示した一例である。説明の簡略のため、Ｄ＝３＊ｄ、元画像の病変を直径ｄｍｍの球体として説明するが第１の画素サイズの大きさや病変の形状、大きさは上記に限られない。なお、図１５において第１の画像および第２の画像は例えば体を撮影した画像であって、所定軸方向であるｚ軸方向は体軸方向を示している。すなわち、ｚ軸方向の画素サイズはスライス厚を示している。なお、本実施例の処理はｚ軸方向の処理に限定されるものではなくｘ、ｙ方向の画素に対して適用することも可能である。
【０１４１】
（１）２つの画素の離散化位置の下端が揃っている場合
図１５（ａ）は、２つの画素の離散化位置の下端が揃っている場合の一例を模式的に示す図である。図１５（ａ）において、縦軸はｚ軸方向の位置を表している。
【０１４２】
まず、元画像を撮像（離散化）した第１の画像と第２の画像を取得する。このステップは、本実施形態のステップＳ１４０００に対応する。グラフ１５０１０と１５０２０は、元画像の病変１５００５を離散化し画像化した第２の画像上の画素の画素値と、第１の画像上の画素の画素値とを夫々示している。すなわち、被検体の所定部位を示す第１の画像の第１の画素の濃度値と第２の画像の第２の画素の濃度値とを示している。なお、グラフ１５０１０は２つの画像のうち、第２の画像の画素のうち元画像の病変１５００５を最も反映した画素である。一方、グラフ１５０２０は第１の画像の画素のうち元画像の病変１５００５を最も反映した画素である。なお、符号１５００５は病変に限定されるものではなく骨などの構造物であってもよい。
【０１４３】
次に、平滑化画像取得部１１０１０が本実施形態のステップＳ１４０１０に対応する平滑化処理を行う。グラフ１５０３０は、第１の画像の画素サイズに基づいてグラフ１５０１０の濃度値を平滑化した値を示している。具体的には第１の画像の画素サイズをカーネルサイズとして第２の画像の濃度値を平滑化した値を示している。すなわち、平滑化画像取得部１１０１０は、第１の画素サイズおよび第２の画素サイズのうち小さい方の画素サイズの画像に対して、大きい方の画素サイズに基づくカーネルサイズで平滑化を行う平滑化手段の一例に相当する。
【０１４４】
次に、変換画像取得部１０２０は、本実施形態のステップＳ１４０７０（第６実施形態におけるステップＳ１２０２０）に対応する濃度値の補間を行う。グラフ１５０４０と１５０５０は、グラフ１５０３０と１５０２０の濃度値を夫々隣接画素と線形補間した値を示している。すなわち、グラフ１５０５０は、第１の画像の第１の画素の濃度値と第１の画素に隣接する画素の濃度値とを補間することにより得られる第１の補間値の一例に相当する。また、グラフ１５０４０は、第２の画像の第２の画素の濃度値を第１の画素サイズで平滑化した平滑化後の第２の画素の濃度値と平滑化後の前記第２の画素の濃度値を示す画素に隣接する画素の濃度値とを補間することにより得られる第２の補間値の一例に相当する。グラフ１５０４０，１５０５０における水平軸方向における高さは濃度値を示している。なお、濃度値の補間には、公知の画像処理手法を用いることが出来る。例えば、最近傍補間や線形補間、キュービック補間などを利用できる。このとき夫々のグラフにおけるｚ軸正方向の端点の座標は、グラフ１５０４０では（５／２）＊ｄ、グラフ１５０５０では（３／２）＊Ｄとなっている。
【０１４５】
この場合、前述した夫々のグラフの端点の座標の差１５０６０は｛（３／２）＊Ｄ−（５／２）＊ｄ｝＝２＊ｄである。
【０１４６】
（２）第１の画像において元画像の病変１５００５が中央で離散化されている場合
図１５（ｂ）は、第１の画像において元画像の病変が中央で離散化されている場合の一例を模式的に示す図である。図１５（ｂ）において、縦軸はｚ軸方向の位置を表している。
【０１４７】
この場合、物体が中央で離散化されているため第１の画像の画素のうち元画像の病変１５００５を最も反映した画素であるグラフ１５０２０は２画素に連なる。
【０１４８】
次に、図１５（ａ）と同様にこの２つの画素１５０２０を線形補間すると、グラフ１５０５０におけるｚ軸正方向の端点の座標は｛（１／２）＊ｄ＋（３／２）＊Ｄ｝＝（５／３）＊Ｄとなる。このとき夫々のグラフの端点の座標の差１５０６０は｛（５／３）＊Ｄ−（５／２）＊ｄ｝＝２．５＊ｄである。
【０１４９】
（３）第１の画像において元画像の病変１５００５が端部で離散化されている場合
図１５（ｃ）は、第１の画像において元画像の病変が端部（上端部）で離散化されている場合の一例を模式的に示す図である。図１５（ｃ）において、縦軸はｚ軸方向の位置を表している。なお、図１５（ｃ）では、元画像の病変１５００５の接点（ｚ＝ｄ）に限りなく近い端部ｄ’（＜ｄ）で離散化されていると仮定する。
【０１５０】
この場合、物体が端部で離散化されているため元画像の病変１５００５を反映した２つの画素のうち離散化区間内に病変をより多く含む画素であるグラフ１５０２０が、元画像の病変１５００５を最も反映した画素となる。
【０１５１】
次に、元画像の病変１５００５を反映した２つの画素を線形補間する。このとき、グラフ１５０５０におけるｚ軸正方向の端点の座標は｛ｄ’＋（３／２）＊Ｄ｝（＜｛ｄ＋（３／２）＊Ｄ｝＝（１１／６）＊Ｄ）となっている。具体的には、第１の画像と第２の画像夫々の離散化位置のズレ分だけ値は小さくなるが、図１５（ｃ）ではその離散化位置のズレが限りなく微小である場合を想定しているため、この値は０に近似できる。この場合、夫々のグラフの端点の座標の差１５０６０は｛（１１／６）＊Ｄ−（５／２）＊ｄ｝≒３＊ｄである。この値は、第１の画素サイズと一致する。
【０１５２】
（４）２つの画素の離散化位置の上端が揃っている場合
図１５（ｄ）は、２つの画素の離散化位置の上端が揃っている場合の一例を模式的に示す図である。図１５（ｄ）において、縦軸はｚ軸方向の位置を表している。
【０１５３】
図１５（ａ）と同様に処理を進めていき、グラフ１５０４０と１５０５０の端点の座標を比較すると、その差１５０６０は｜［｛ｄ−（３／２）＊Ｄ｝−｛−（３／２）＊ｄ｝］｜＝｜−（２＊ｄ）｜＝２＊ｄである。
【０１５４】
したがって、図１５（ａ）〜（ｄ）より、元画像の病変１５００５を最も反映した画素を隣接画素で線形補間した場合の端点の座標の差は２＊ｄ〜３＊ｄで推移することが分かる。よって、比較領域のサイズを３＊ｄ＝Ｄ、すなわち第１の画素サイズに適応的に決定することで必要最小限のサイズで、２画像間で元画像の病変１５００５を反映した濃度値を探索することができる。異なる観点からは、第１の補間値（グラフ１５０５０）における最大値以外と第２の補間値（グラフ１５０４０）における最大値以外との対応位置のズレ量に基づくサイズの比較領域を前記第１画像および前記第２画像のうち一方の画像に設定することで補間値の最大値以外の値についても対応する値を探索することが可能となる。なお、第１の補間値の最小値と対応する第２の補間値の最小値とのズレ量が最大となりこのズレ量に基づいて比較領域の大きさが決定されてもよいが、第１の補間値の最大および最小以外の値と対応する第２の補間値の最大および最小以外の値とのズレ量に基づいて比較領域の大きさが決定されることとしてもよい。
【０１５５】
なお、比較領域サイズ決定部１０４０は、比較領域の大きさは第１の画素サイズ（大きい方の画素サイズ）に所定の係数を乗算することで比較領域のサイズを決定することとしてもよい。なお当該所定の係数は０．５であってもよいし、他の値であってもよい。なお、本実施形態において所定の係数を０．５としたのは第１の補間値と第２の補間値との離れ具合はランダムであり上記のような様々なケースがランダムに出現するためである。
【０１５６】
ステップＳ１４００２，１４００５，１４０１０の処理からわかるように、比較領域サイズ決定部１０４０は、第１の画素サイズと第２の画素サイズとの違いを示す値が閾値以上である場合、所定軸方向の比較領域のサイズを大きい方の画素サイズに基づいて決定する。
【０１５７】
一方、ステップＳ１４００５で第１の画素サイズを取得していない場合、比較領域サイズ決定部１０４０は、第６の実施形態と同様に、例えば第１の画像と第２の画像の画素サイズに基づいて比較領域のサイズを決定する。具体的には、比較領域サイズ決定部１０４０は第１の画像の画素サイズの半分と第２の画像の画素サイズの半分との和を比較領域のサイズと決定する。すなわち、比較領域サイズ決定部１０４０は、第１の画素サイズと第２の画素サイズとの違いを示す値が閾値未満である場合、所定軸方向の比較領域のサイズを第１の画素サイズおよび第２の画素サイズに基づいて決定する。
【０１５８】
なお、ステップＳ１４００５で第１の画素サイズを取得していない場合、比較領域サイズ決定部１０４０は第１の画像の注目位置の濃度値と第２の画像の対応位置の濃度値との差分のみが算出されるように比較領域を０と決定することとしてもよい。そして、決定した比較領域のサイズを比較領域設定部１０６０へと出力する。なお、上記の実施形態と同様に、なお、比較領域サイズ決定部１０４０は、比較領域の大きさは第１の画素サイズ（大きい方の画素サイズ）に所定の係数を乗算することで比較領域のサイズを決定することとしてもよい。なお当該所定の係数は０．５であってもよいし、他の値であってもよい。なお、本実施形態において所定の係数を０．５としたのは第１の補間値と第２の補間値との離れ具合はランダムであり上記のような様々なケースがランダムに出現するためである。また、Ｓ１４００２で２つの画素サイズの差異が閾値より大きいと判定された場合、このステップＳ１４０４０は、この処理手順に限定されず、Ｓ１４０３０、Ｓ１４０２０、Ｓ１４０１０のいずれかの前に行われてもよい。
【０１５９】
（Ｓ１４０６０）（比較領域の設定）
ステップＳ１４０６０において、比較領域設定部１０６０は、ステップ１４０４０で決定した比較領域のサイズからなる比較領域を、第２の画像上の対応位置を基準に設定する。例えば、平滑化画像上の対応位置を基準に比較領域が設定される。なお、比較領域が設定される領域は第２の画像に限定されるものではない。例えば第２の画像上に注目位置を設定した場合、注目位置に対応する第１の画像上の対応位置を基準に第１の画像上に比較領域が設定されてもよい。比較領域設定部１０６０は、他方の画像上の対応位置を基準に、他方の画像に対して比較領域を設定する設定手段の一例に相当する。例えば、比較領域設定部１０６０は、第２の画像上の対応位置を中心とした周囲に設定する。すなわち、比較領域設定部１０６０は、他方の画像上の対応位置を中心に決定手段により決定されたサイズの比較領域を設定する。このとき、ｘ、ｙ、ｚの３次元の軸方向のうち、少なくとも１つの軸方向について、対応位置から第１の画素サイズ分離れた位置を超えないように比較領域を設定してもよい。すなわち、ｎ次元の画像において、比較領域設定部１０６０は、ｎ次元の軸方向のうち少なくとも１つの方向において、比較領域が他方の画像上の対応位置から大きい方の画素サイズ分離れた位置を超えないように比較領域を設定する。
【０１６０】
例えば、第２の画像上の対応位置の周囲に矩型の比較領域を設定する場合を考える。まず、対応位置の座標が（ｘ、ｙ、ｚ）＝（１，１，１）で、比較領域のサイズＤ＝４だったとする。このとき比較領域の中心を（ｘ、ｙ、ｚ）＝（１，１，２）と設定すると、矩型の比較領域のある端点の座標は（ｘ、ｙ、ｚ）＝（１＋４，１＋４，２＋４）＝（５，５，６）となる。これはｚ方向については、対応位置から第１の画素サイズ分離れた位置（ｚ＝５）を超えているが、ｘ、ｙ方向については対応位置から第１の画素サイズ分離れた位置（ｘ＝５、ｙ＝５）を超えていないため上記の少なくとも１つの軸方向について、対応位置から第１の画素サイズ分離れた位置を超えないような比較領域に該当する。また、３次元の軸方向の全ての軸方向について対応位置から第１の画素サイズ分離れた位置を超えないように比較領域を設定してもよい。そして、設定した比較領域の情報を差分算出部１０８０へと出力する。
【０１６１】
本実施形態において、第１の画素サイズと同じサイズのカーネルを使用して第２の画像の平滑化処理を実行した場合、第２の画像を平滑化した平滑化画像は、第１の画像と同様に第１の画素サイズと同じサイズの領域で離散化された画像とみなすことができる。すなわち、平滑化画像と第１の画像間において、最大で第１の画素サイズの半画素サイズ分だけ離散化位置がずれるため、比較領域のサイズを大画素サイズ（＝第１の画素サイズの半画素サイズ＋第１の画素サイズの半画素サイズ）とすることで、平滑化画像と第１の画像の間で離散化位置のずれにより生じたノイズを低減できる。
【０１６２】
なお、所定軸方向とは異なる軸方向であるｘ，ｙ方向における比較領域のサイズは所定値とすることができる。例えば、具体的には、比較領域サイズ決定部１０４０はｘ，ｙ方向における比較領域のサイズを、対応する方向における第１の画像の画素サイズの半分と第２の画像の画素サイズの半分との和を比較領域のサイズと決定することとしてもよいし、予め決められた定数であってもよい。また、所定軸方向とは異なる軸方向であるｘ，ｙ方向においては注目位置の濃度値と対応位置の濃度値のみが比較されるように比較領域のサイズを０としてもよい。
【０１６３】
（Ｓ１４０７０）（組み合わせの決定）
ステップＳ１４０７０において組み合わせ決定部１０７０は、比較処理（差分の算出）を行う対象となる濃度値の組み合わせを決定する。まず、組み合わせ決定部１０７０は、ステップＳ１４０５０で取得した第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値とを補間する。なお、濃度値の補間には、公知の画像処理手法を用いることができる。例えば、最近傍補間や線形補間、キュービック補間などを利用できる。また、第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値は、必ずしも補間する必要はない。第１の変換画像上の注目位置の濃度値が、第２の変換画像上の比較領域内の全ての画素の濃度値と差分を算出されるように、濃度値の組み合わせを決定してもよいし、比較領域内に含まれる画素の中から少なくとも一つの画素をサンプリングし、その画素の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせを差分の算出対象となる組み合わせとしてもよい。例えば、組み合わせ決定部１０７０は、比較領域内に含まれる画素の中から最大の濃度値と最小の濃度値をサンプリングする。そして、比較領域内に含まれる最大の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせと、比較領域内に含まれる最小の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせとを差分の算出対象となる組み合わせとして決定する。なお、サンプリングする濃度値は最大および最小に限定されるものではなく３以上の値をサンプリングしてもよいし、最大濃度値または最小濃度値など１の値をサンプリングすることとしてもよい。あるいは、比較領域内の最大濃度値と最小濃度値を両端（上限値と下限値）とする濃度レンジを取得し、注目位置の濃度値と比較領域内の濃度レンジを差分の算出対象の組み合わせとして取得してもよい。なお、比較領域内の濃度レンジは、濃度値の最大値と最小値以外であってもよい。例えば、濃度値の外れ値を除去した後の最大値と最小値でもよい。
【０１６４】
組み合わせ決定部１０７０は、決定した差分の算出対象となる濃度値の組み合わせを示す情報を差分算出部１０８０へと出力する。差分算出部１０８０は、例えば上述のごとく一方の画像上の注目位置の濃度値と他方の画像上の比較領域内の複数位置の濃度値との差分を算出する。組み合わせ決定部１０７０が出力する濃度値の組み合わせを示す情報は、第１の変換画像上の注目位置の濃度値と第２の変換画像上の比較領域内の画素の濃度値とのすべての組み合わせを示す情報でもよいし、比較領域内に含まれる画素の中からサンプリングされた画素の濃度値と注目位置の濃度値との組み合わせを示す情報のみを出力してもよい。
【０１６５】
以上によって、画像処理装置１３００の処理が実施される。
【０１６６】
本実施形態では、画素サイズが異なる画像間において、自動的に画素サイズの大小関係を判定し、画素サイズが小さい方の画像を大きい方の画像と近似するように平滑化処理を施し、平滑化画像を取得する。これにより、平滑化画像と第１の画像のいずれも第１の画素サイズと同じサイズの領域で離散化されているとみなすことができる。そして、離散化の領域のサイズ（第１の画素サイズ）に基づく値を比較領域のサイズとして用いることで、第６の実施形態よりも、画素サイズの違いから生じるノイズが低減された差分画像をユーザが観察できる。すなわち、よりノイズを低減することができる比較領域のサイズを適応的に決定することができる。また、本実施形態によれば、２つの画像それぞれの画素サイズの半分の和よりも大きい第１の画素サイズに基づいて比較領域のサイズが決定されているため、所定の物体を示す信号のうち比較的弱い信号でもノイズとして画像化されにくくなる。
【０１６７】
＜第８実施形態＞
前述の実施形態では、一つの画像処理装置において、異なる時刻に撮影された２つの画像を取得し、差分画像を生成するまでの一連の処理を行った。しかし、比較領域サイズ決定部１０４０が別体の画像処理装置に備えられている場合にも本明細書に示す画像処理は実施される。この場合の２つの画像処理装置夫々が備える構成要素を図１６に示す。画像取得部１６０１０、画素サイズ判定部１６０２０、画素サイズ判定部１６０３０および画素サイズ判定部１６０３０’については、以下でその機能を説明する。その他の構成は、説明を省略する。
【０１６８】
画像取得部１６０１０はデータサーバ１１０から画像処理装置１６１０に入力される第１の画像と第２の画像を取得する。
【０１６９】
画素サイズ取得部１６０２０はデータサーバ１１０から画像処理装置１６２０に入力される第１の画素サイズと第２の画素サイズを取得する。このとき第１の画像と第２の画像そのものは取得しなくてもよい。
【０１７０】
画素サイズ判定部１６０３０は画像取得部１６０１０から入力される第１の画像と第２の画像から夫々の画素サイズの大小を判定し、大きい方の画素サイズを第１の画素サイズとする。
【０１７１】
画素サイズ判定部１６０３０’は画素サイズ取得部１６０２０から入力される２つの画素サイズの大小を判定し、大きい方の画素サイズを第１の画素サイズとする。このとき２つの装置間で画素サイズ判定部１６０３０のみが画素サイズの大小を判定し、判定結果を別体の画像処理装置１６２０に送信してもよいし、画素サイズ判定部１６０３０’のみが画素サイズの大小を判定し、判定結果を別体の画像処理装置１６１０に送信してもよい。
【０１７２】
図１７は、画像処理装置１６２０が行う全体の処理手順のフローチャートを示している。
【０１７３】
以下、それぞれの処理を説明する。
【０１７４】
（Ｓ１７０００）（データの取得）
ステップＳ１７０００において、画素サイズ取得部１６０２０は、画像処理装置１６２０に入力される第１の画像の画素サイズと第２の画像の画素サイズに関する情報を、画素サイズ判定部１６０３０’へと出力する。
【０１７５】
（Ｓ１７１００）（画素サイズの大小を判定）
ステップＳ１７１００において、画素サイズ判定部１６０３０’は、画素サイズ取得部１６０２０から取得した第１の画像の画素サイズと第２の画像の画素サイズのうち、大きい方の画素サイズを第１の画素サイズとして取得し、小さい方の画素サイズを第２の画素サイズとして取得する。そして、取得した第１の画素サイズを比較領域サイズ決定部１６０４０へと出力する。
【０１７６】
例えば、第１の画像と第２の画像の１ボクセルの体積が大きい方の画素サイズを第１の画素サイズとして取得する。あるいは、所定軸方向（例えばｚ軸方向）において画素サイズが大きい方の画像の画素サイズを、第１の画素サイズとして取得してもよい。なお、一般的なＣＴ画像ではｚ軸方向は体軸方向に当たる。また、ｘ、ｙ、ｚの各軸の夫々で大きい方の画素サイズを選択して、その組み合わせを第１の画素サイズとしてもよい。
【０１７７】
（Ｓ１７２００）（比較領域のサイズ決定）
ステップＳ１７２００において、比較領域サイズ決定部１６０４０は、比較領域のサイズの決定を行う。ステップＳ１７２００で第１の画素サイズを取得している場合、比較領域サイズ決定部１６０４０は、第１の画素サイズに基づいて比較領域のサイズを決定する。
【０１７８】
そして、画像処理装置１６１０の比較領域設定部１０６０に出力する。
【０１７９】
＜第９実施形態＞
前述の実施形態では差分算出部１０８０および差分画像生成部１０９０により差分画像を生成する場合について言及してきたが、本発明に係る画像処理装置が生成する画像は、異なる時刻に撮影された２つの画像間の違いを示す画像であれば差分画像に限定されない。例えば、画像処理装置は、２つの画像間の濃度値の比を算出し、その比に基づいて２つの画像間の濃度値の比（除算結果）を示す画像を生成することとしてもよい。この場合変化がない部分は比が１となり変化がある部分は比が１以外の値となるため、上述の差分画像と同様に経時的な変化を画像化することができる。なお、濃度値の比を示す画像を生成する場合には差分算出部１０８０および差分画像生成部１０９０に替えて比を算出する比算出部および比を示す画像を生成する画像生成部を設ければよい。ここで、複数の濃度値の差分を算出することおよび複数の濃度値の比を算出することはいずれも複数の濃度値の比較を行うことであるといえるため、差分算出部１０８０および比算出部は比較部と総称することができる。すなわち、差分算出部１０８０または比算出部は、一方の画像上の注目位置の濃度値と、他方の画像上の比較領域内の複数位置の濃度値とを比較する比較手段の一例に相当する。
【０１８０】
＜その他の実施形態＞
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記録媒体（記憶媒体）等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器（例えば、ホストコンピュータ、インタフェース機器、撮像装置、Ｗｅｂアプリケーション等）から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【０１８１】
また、本発明の目的は、以下のようにすることによって達成されることはいうまでもない。即ち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコード（コンピュータプログラム）を記録した記録媒体（または記憶媒体）を、システムあるいは装置に供給する。係る記憶媒体は言うまでもなく、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。なお、上記の実施例における画像処理装置が備える各機能は、画像処理装置が備える少なくとも１つのプロセッサが少なくとも１つのメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。プロセッサの種類は問わず、複数種類のプロセッサを用いることとしてもよい。
【０１８２】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１８３】
また、上述した複数の実施形態のうち任意の実施形態を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１８４】
１０１０  データ取得部
１０４０  比較領域サイズ決定部
１３０１０  画素サイズ判定部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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