(57)【要約】【課題】画像に高画質化処理を施す画像処理装置において、ノイズ等の影響が少ない高画質の画像を、短時間で得られるようにする。【解決手段】複数のフレームに含まれる一のフレームの中の一部領域における所定画素の座標を取得する第１座標取得手段と、一部領域の特徴を抽出する特徴抽出手段と、他のフレームから、一部領域と一致又は近似する特徴を有する対応領域を探し出し、当該対応領域における所定画素の座標を取得する第２座標取得手段と、対応領域の座標が、一部領域の座標と一致するよう他のフレームをシフトさせるシフト手段と、シフトされた後の複数のフレームにおける同一座標上にある複数の画素の各信号値に基づいて所定の演算を行い、得られた演算値を新たな信号値とする高画質化画像データを生成する演算手段と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフレームからなる動画データを取得するデータ取得手段と、
前記複数のフレームに含まれる一のフレームの中の一部領域における所定画素の座標を取得する第１座標取得手段と、
前記一部領域内の画素の信号値に基づいて、当該一部領域の特徴を抽出する特徴抽出手段と、
前記複数のフレームのうち、前記一のフレーム以外の他のフレームから、前記一部領域と一致又は近似する特徴を有する対応領域を探し出し、当該対応領域における所定画素の座標を取得する第２座標取得手段と、
前記第２座標取得手段が取得した前記対応領域の座標が、前記第１座標取得手段が取得した前記一部領域の座標と一致するよう前記他のフレームをシフトさせるシフト手段と、
前記シフト手段によってシフトされた後の前記複数のフレームにおける同一座標上にある複数の画素の各信号値に基づいて所定の演算を行い、得られた演算値を新たな信号値とする高画質化画像データを生成する演算手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記所定の演算として、Ｓ／Ｎが向上することとなる代表値を得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】
前記所定の演算として算出したＳ／Ｎが向上することとなる代表値は、各信号値の加算平均、比較暗、比較明、中央値、又は幾何平均であ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】
前記演算手段は、前記所定の演算を行い得られた演算値を新たな信号値とする演算処理を、前記一部領域内及びシフト後の対応領域内のみで行い、その他の領域では行わないことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
ユーザーの操作により前記一部領域を設定することが可能なインターフェースを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
動画データを生成し前記画像処理装置へ出力する放射線画像撮影装置と、を備えることを特徴とする放射線画像撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置及びこの装置を備える放射線画像撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
動画又は準動画（以下、動画等）を撮影可能な放射線画像撮影システムにおいて、従来、動画等を構成する複数の画像を用いて高画質の診断用画像を得る各種技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、撮影開始後、被写体の動き量が所定値以上になったことに基づいて動画の撮影を終了し、この間に得られた動画等を構成する複数の画像データを平均化処理することにより、１枚の診断用画像を生成するＸ線画像撮影装置について記載されている。
また、特許文献２には、得られた複数の画像を濃度に関する特徴に基づいてグループ分けすることで、特徴が似た画像を同じグループに集め、一のグループに含まれる複数の画像だけを用いて画像処理を行う画像処理装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−０４９６３１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６８８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、動画等から腫瘤の可能性がある局所部位を見つけた場合に、その局所部位が本当に腫瘤であるか否かを正確に判別できるようにすることが求められる。
しかしながら、特許文献１，２に記載された技術は、画像全体に高画質化処理を施すものとなっている。こうした画像全体を対象とする処理はロバスト性が十分でないことが多く、処理後の画像がノイズや例外的に大きい（小さい）信号値等の影響を受けたものとなり易い。従って、腫瘤であるか否かを正確に判別できないおそれがある。
また、画像全体を高画質化する処理は、読影したい局所部位が写った領域以外の不要な領域まで高画質化するため、処理時間が長くなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、画像に高画質化処理を施す画像処理装置において、ノイズ等の影響が少ない高画質の画像を、短時間かつエラーの少ない画像処理により得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の問題を解決するために、本発明は、
複数のフレームからなる動画データを取得するデータ取得手段と、
前記複数のフレームに含まれる一のフレームの中の一部領域における所定画素の座標を取得する第１座標取得手段と、
前記一部領域内の画素の信号値に基づいて、当該一部領域の特徴を抽出する特徴抽出手段と、
前記複数のフレームのうち、前記一のフレーム以外の他のフレームから、前記一部領域と一致又は近似する特徴を有する対応領域を探し出し、当該対応領域における所定画素の座標を取得する第２座標取得手段と、
前記第２座標取得手段が取得した前記対応領域の座標が、前記第１座標取得手段が取得した前記一部領域の座標と一致するよう前記他のフレームをシフトさせるシフト手段と、
前記シフト手段によってシフトされた後の前記複数のフレームにおける同一座標上にある複数の画素の各信号値に基づいて所定の演算を行い、得られた演算値を新たな信号値とする高画質化画像データを生成する演算手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ノイズ等の影響が少ない高画質の画像を、短時間かつエラーの少ない画像処理により得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る放射線画像撮影システムの構成を表すブロック図である。
【図２】図１の放射線画像撮影システムが備える画像処理装置の構成を表すブロック図である。
【図３】図２の画像処理装置が実行する局所高画質化処理を表すフローチャートの一例である。
【図４】図３のフローチャートで表される局所高画質化処理の概念図である。
【図５】（ａ）は局所高画質化処理前の動画又は準動画に含まれる一のフレームであり、（ｂ）は局所高画質化処理によって得られた高画質化画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されるものではない。
【００１０】
〔放射線画像撮影システム〕
まず、本実施形態に係る放射線画像撮影システム１００の概要について説明する。図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影システム１００の構成を表すブロック図である。
【００１１】
本実施形態の放射線画像撮影システム１００は、図１に示したように、放射線発生装置１や、放射線画像撮影装置２、コンソール３、画像処理装置４等で構成されている。
また、放射線画像撮影システム１００は、図示しない放射線科情報システム（Radiology Information System：ＲＩＳ）や、画像保存通信システム（Picture Archiving and Communication System：ＰＡＣＳ）等への接続が可能となっている。
【００１２】
放射線発生装置１は、ジェネレーター１１、曝射スイッチ１２、放射線源１３等を備えている。
ジェネレーター１１は、曝射スイッチ１２が操作されたことに基づいて、予め設定された放射線照射条件（管電圧や管電流、照射時間（ｍＡｓ値）等）に応じた電圧を放射線源１３に印加することが可能に構成されている。
放射線源１３（管球）は、図示しない回転陽極やフィラメント等を有している。そして、ジェネレーター１１から電圧が印加されるとフィラメントが電圧に応じた電子ビームを回転陽極に向けて照射し、回転陽極が電子ビームの強度に応じた線量の放射線Ｘを発生させるようになっている。
【００１３】
なお、図１には、各部１１〜１３が別々に分かれたものを示したが、一体となっていてもよい。
また、図１には、曝射スイッチ１２がジェネレーター１１に接続された場合を示したが、他の装置（例えば図示しない操作卓）に備えられていてもよい。
【００１４】
放射線画像撮影装置２は、放射線Ｘを受けることで放射線の線量に応じた量の電荷を発生させる複数の放射線検出素子が二次元状に配列された基板や、複数の放射線検出素子がそれぞれ発生させた電荷量を信号値として読み出し、各信号値に基づいて画像データを生成する読出し回路等を備えている。
また、放射線画像撮影装置２は、生成した画像データを自身で保持したり、コンソール３や画像処理装置４へ送信したりするようになっている。
【００１５】
なお、放射線画像撮影装置２は、シンチレーターを備え、シンチレーターが放射線を受けることで発した光を検知するいわゆる間接型のものであってもよいし、シンチレーター等を介さずに放射線を直接検知するいわゆる直接型のものであってもよい。
また、放射線画像撮影装置２は、放射線発生装置１からの信号に基づいて電荷の蓄積を開始するいわゆる連携方式のものであってもよいし、放射線発生装置１からの信号なしに自ら放射線の照射を検知して電荷の蓄積を開始するいわゆる非連携方式のものであっても良い。
【００１６】
コンソール３は、コンピューターや専用の装置等で構成されており、図示しない制御部や、記憶部、表示部、操作部等を備えている。
そして、コンソール３は、操作部が操作されたことに基づいて、各種撮影条件（上述した各種放射線照射条件や部位、体格、向き等の患者（被写体）に関する条件）を設定することが可能となっている。
【００１７】
画像処理装置４は、放射線画像撮影装置２から受信した画像データに所定の画像処理を施して診断用画像データを生成し、このデータに基づく画像を表示することが可能となっている。
なお、図１には、コンソール３とは別に画像処理装置４を備えた放射線画像撮影システム１００を示したが、本発明における放射線画像撮影システムは、コンソールと画像処理装置とが一体に構成された（コンソールが画像処理装置の機能を有する鵜）ものであってもよい。
この画像処理装置４の詳細については後述する。
【００１８】
このように構成された放射線画像撮影システム１００は、ユーザー（放射線技師等）が曝射スイッチ１２を操作すると、放射線源１３が、予め設定された条件で放射線Ｘを、患者（放射線画像撮影装置２）へ向けて照射するとともに、放射線画像撮影装置２が、患者の画像データを生成する。そして、放射線画像撮影装置２が、生成した画像データを画像処理装置４へ送信し、画像処理装置４が受信した画像データに画像処理を施して表示する。
【００１９】
〔画像処理装置〕
次に、上記放射線画像撮影システムが備える画像処理装置について具体的に説明する。図２は、画像処理装置４の構成を表すブロック図である。
【００２０】
本実施形態に係る画像処理装置４は、ＰＣや携帯端末、あるいは専用の装置として構成されており、制御部４１や、通信部４２、記憶部４３、表示部４４、操作部４５等を備えている。各部４１〜４５はバス４６によって接続されている。
【００２１】
制御部４１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等で画像処理装置４の各部の動作を統括的に制御するように構成されている。具体的には、記憶部４３に記憶されている各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、当該処理プログラムに従って各種処理を実行する。
【００２２】
記憶部４３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や半導体メモリー等により構成され、各種処理プログラムや、当該プログラムの実行に必要なパラメーター、ファイル等を記憶している。
また、記憶部４３は、各種画像データを記憶しておくことが可能となっている。
なお、画像データを記憶する際には、撮影オーダー情報（撮影対象の患者情報、撮影部位、撮影方向、各種撮影条件等）と対応づけて記憶するようにしてもよい。
【００２３】
通信部４２は、ネットワークインターフェース等により構成され、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネット等の通信ネットワークを介して接続された放射線画像撮影装置２やコンソール３との間で画像データ等の送受信を行うことが可能となっている。
【００２４】
表示部４４は、ＬＣＤ等のモニターで構成されており、制御部４１から入力される表示信号の指示に従って各種画像を表示する。
【００２５】
操作部４５は、各種キーを備えたキーボードやマウス等のポインティングデバイス、あるいは表示部４４に積層されたタッチパネルを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作、あるいはタッチパネルに対するタッチ操作の位置に応じて入力された操作信号を制御部４１に出力する。
【００２６】
次に、この画像処理装置４が実行する局所高画質化処理について具体的に説明する。図３は撮影前処理のフローチャート、図４が局所高画質化処理の概念図、図５（ａ）は局所高画質化処理前の動画又は準動画（以下、動画等）に含まれる一のフレーム、図５（ｂ）は局所高画質化処理によって得られた高画質化画像である。
【００２７】
上述したように構成された画像処理装置４の制御部４１は、操作部４５に所定の開始操作がなされたことに基づいて、局所高画質化処理を実行するようになっている。この局所高画質化処理は、撮影した動画等における、任意の一部領域（局所領域）のみを高画質化する処理である。
【００２８】
この局所高画質化処理では、まず、処理対象となる動画データ（複数のフレームのデータ）を取得する（ステップＳ１）。ここでは、通信部４２を用いて、放射線画像撮影装置２から動画データを取り込んでもよいし、記憶部４３に記憶されている動画データを読み込んでもよい。このステップＳ１の処理を実行することにより、制御部４１は、本発明におけるデータ取得手段として機能する。
なお、通信部４２が画像データを受信したことを契機として自動的に局所高画質化処理を行うようにしてもよい。その場合、ステップＳ１の処理は不要となる。
また、ステップＳ１で取得するフレームは、動画等に含まれるすべてのフレームである必要はなく、一部であってもよい。
【００２９】
ステップＳ１の後は、ユーザーに対して高画質化する一部領域Ｒ１の設定を要求する（ステップＳ２）。具体的には、例えば、複数のフレームに含まれる任意の一のフレーム（以下、基準フレームＦｓ）を表示部４４に表示するとともに、ユーザーに対して設定操作（例えば、一部領域Ｒ１の基準となる座標及び範囲を入力する、当該一部領域Ｒ１を線で囲む等）を要求する表示を行う。
なお、一部領域Ｒ１の形状は、矩形、円形、画像の特徴に沿った曲線に沿った形状等、任意である。
また、一部領域を設定する際に表示部４４に表示するのは動画等であってもよい。その場合は、設定操作が行われた際に表示中のフレームを基準フレームＦｓとすればよい。
【００３０】
ユーザーは、表示部４４に表示された動画等又はフレーム（静止画）を見ながら、操作部４５を操作して、より詳しく見たい一部領域Ｒ１を設定することとなる。すなわち、表示部４４及び操作部４５は、本発明におけるインターフェースをなす。
なお、一部領域Ｒ１は予め決められていてもよいし、制御部４１が自動的に設定するようにしてもよい。その場合、ステップＳ２の処理は不要となる。
【００３１】
ステップＳ２の後は、取得したフレームの枚数、放射線画像撮影システム１００の構成（性能）等に基づいて、一部領域Ｒ１の拡大率を算出する（ステップＳ３）。
なお、図３には、ステップＳ２の後にステップＳ３の処理を実行する場合を例示したが、ステップＳ３の処理は、ステップＳ２と並行して実行するようにしてもよい。
【００３２】
ステップＳ３において、ユーザーが一部領域Ｒ１を設定した後は、図４（ａ）に示したように、一部領域Ｒ１における所定画素の座標を取得する（ステップＳ４）。なお、所定画素は、例えば、一部領域Ｒ１内の特徴的な（腫瘤が疑われる）部分の輪郭線上やその内側から取得するのが好ましい。すなわち、制御部４１は、このステップＳ４の処理を実行することにより、本発明における第１座標取得手段として機能する。
【００３３】
ステップＳ４の後は、設定された一部領域Ｒ１を、ステップＳ２で算出した拡大率で拡大する（ステップＳ５）。
また、ステップＳ５の後、取得した複数のフレームであって、基準フレームＦｓ以外のもの（以下、他のフレームＦＯ）について、基準フレームＦｓの一部領域Ｒ１に対応する領域及びその周辺数画素分の周辺領域を、ステップＳ２で算出した拡大率で拡大する（ステップＳ６）。
なお、図３には、ステップＳ５の後にステップＳ６の処理を実行する場合を例示したが、ステップＳ６の処理は、ステップＳ５と並行して実行するようにしてもよい。
【００３４】
ステップＳ５，６の後は、ユーザーによって設定された一部領域Ｒ１の特徴を抽出する（ステップＳ７）。具体的には、一部領域Ｒ１内の複数の画素の信号値に基づいて、当該一部領域Ｒ１の形状や、濃度等を算出する。すなわち、制御部４１は、このステップＳ７の処理を実行することにより、本発明における特徴抽出手段として機能する。
【００３５】
ステップＳ７の後は、図４（ａ）に示したように、他のフレームＦＯから、基準フレームＦｓの一部領域Ｒ１の特徴と一致又は近似する特徴を有する対応領域Ｒ２（一部領域Ｒ１と同形状）を探し出す（ステップＳ８）。
そして、当該対応領域Ｒ２における所定画素の座標を取得する（ステップＳ９）。このステップＳ８における所定画素は、一部領域Ｒ１の所定画素に対応している。すなわち、一部領域Ｒ１の所定画素が特徴的な部分の中央や、端（一番上、一番下）等である場合には、対応領域Ｒ２内の特徴的な部分の中央や端の画素となる。すなわち、制御部４１は、このステップＳ８，９の処理を実行することにより、本発明における第２座標取得手段として機能する。
また、このステップＳ９の処理では、図４（ｂ）に示したように、取得した対応領域Ｒ２の所定画素から一部領域Ｒ１の所定画素まで移動するのに必要なシフト量を算出する
【００３６】
ステップＳ９の後は、図４（ｃ）に示したように、取得した対応領域Ｒ２の座標が、取得した一部領域Ｒ１の座標と一致するよう他のフレームＦＯをシフトさせる（ステップＳ１０）。すなわち、制御部４１は、このステップＳ１０の処理を実行することにより、本発明におけるシフト手段として機能する。
基準フレームＦｓ及び他のフレームＦＯを揃えて重ねると、患者の体動により、各対応領域Ｒ２内の所定画素の座標が、一部領域Ｒ１内の所定画素の座標から僅かにずれるが、このステップＳ９の処理により、各対応領域Ｒ２内の所定画素（特徴的な部部）が一部領域Ｒ１内の所定画素（特徴的な部分）と揃えられる。逆に、対応領域Ｒ２の周辺領域は、一部領域Ｒ１の周辺領域からずれる可能性が高くなる。
【００３７】
ステップＳ１０の後は、シフトされた後の複数のフレームにおける同一座標上にある複数の画素の各信号値に基づいて所定の演算を行う。本実施形態では、所定の演算として、複数の画素の信号値を加算平均、比較暗、比較明、中央値、幾何平均等、Ｓ／Ｎが向上することとなる代表値を得る（コンポジットする）。なお、このステップＳ１０の処理は、少なくとも一部領域Ｒ１内及びシフト後の対応領域Ｒ２内の全画素について繰り返し行う（その他の領域では行わない）。そして、得られた演算値を新たな信号値とする高画質化画像データを生成する（ステップＳ１１）。すなわち、制御部４１は、このステップＳ１１の処理を実行することにより、本発明における演算手段として機能する。
なお、演算に用いる信号値は、全てのフレームのものである必要はなく、他の信号値に比べて極端に大きいあるいは小さいものを省いた残りの信号値のみを用いて行うようにしてもよい。
【００３８】
ある特定の座標に注目したとき、同じ座標の画素にノイズが含まれているか否かはフレーム毎に異なる（ランダムに含まれている）。このため、ある座標について複数の画素の信号値を加算平均すると、ノイズの信号値の合計がフレームの全枚数で除されるため、ノイズが１／√フレーム数）になるという効果が得られる。
また、患者は特定領域の座標を一致させた状態であっても、他のフレームＦＯの画像は、一画素に満たない範囲でわずかにずれる場合が多い。この僅かなずれにより、拡大した一部領域Ｒ１における画素と画素の間が演算を行う際に補間され、解像度が向上する。
【００３９】
ステップＳ１１の処理の後は、ステップＳ８で得られた、各画素の信号値が、加算平均、比較暗、比較明、中央値、幾何平均等、Ｓ／Ｎが向上することとなる代表値からなる画像に対し、ステップＳ３で算出した拡大率に応じた周波数変換を行って（ステップＳ１２）、局所高画質化処理を終了する。
【００４０】
このような局所高画質処理を施すことで、元々各フレームに写っていたのは、図５（ａ）に示したような画像（肺野の血管ｖ）であったところを、図５（ｂ）に示したように鮮明なものとすることができる。
なお、図５に示したのは、肺野の画像であるが、肺の血管ｖが鮮明になるように局所高画質化処理を行うことにより、手前にある肋骨ｒを目立たなくすることもできる。
【００４１】
このように、本実施形態に係る放射線画像撮影システム１００が備える画像処理装置４は、複数のフレームからなる動画データを取得するデータ取得手段と、複数のフレームに含まれる基準フレームＦｓ（一のフレーム）の中の一部領域Ｒ１における所定画素の座標を取得する第１座標取得手段と、一部領域Ｒ１内の画素の信号値に基づいて、当該一部領域Ｒ１の特徴を抽出する特徴抽出手段と、複数のフレームのうち、基準フレームＦｓ以外の他のフレームＦＯから、一部領域Ｒ１と一致又は近似する特徴を有する対応領域Ｒ２を探し出し、当該対応領域Ｒ２における所定画素の座標を取得する第２座標取得手段と、第２座標取得手段が取得した対応領域Ｒ２の座標が、第１座標取得手段が取得した一部領域Ｒ１の座標と一致するよう他のフレームＦＯをシフトさせるシフト手段と、シフト手段によってシフトされた後の複数のフレームにおける同一座標上にある複数の画素の各信号値に基づいて所定の演算を行い、得られた演算値を新たな信号値とする高画質化画像データを生成する演算手段と、を備える。
【００４２】
撮影の際、体動により、移動の他に収縮なども行われるので、フレームをシフトさせるだけで各フレームの画像全体を一致させるのは困難であり、歪み補正等の処理が必要になるため、画像処理がどうしてもロバスト性の低い、すなわち、ノイズや例外的に大きい（小さい）信号値等の影響を受けやすいものとなりやすい。しかし、本発明は、高画質化する対象を一部領域Ｒ１に絞り、その周囲の画質低下を許容することにより、画像のシフト及び加算平均処理のみというロバスト性の高い画像処理によって、一部領域Ｒ１を高画質化することができる。このため、ノイズ等の影響が少ない一部領域Ｒ１の拡大高画化画像を得ることができる。
また、一部領域Ｒ１に絞って高画質化処理を行うことで、画像全体を高画質化する場合に比べて処理時間を短縮することができるため、高画質化画像を短時間で得ることもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１００  放射線画像撮影システム
１  放射線発生装置
１１  ジェネレーター
１２  曝射スイッチ
１３  放射線源
２  放射線画像撮影装置
３  コンソール
４  画像処理装置
４１  制御部
４２  通信部
４３  記憶部
４４  表示部
４５  操作部
４６  バス
ＦＳ  基準フレーム（一のフレーム）
Ｒ１  一部領域
ＦＯ  他のフレーム
Ｒ２  対応領域
Ｘ  放射線
ｖ  血管
ｒ  肋骨
【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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