(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の側辺部に写り込んでいる線状構造物が前記線状構造物の延伸方向に配列するように前記側辺部に位置する領域の複製を前記画像の側辺部に継ぎ足して外挿画像を生成する外挿手段と、
被検体に放射線を照射する放射線源と被検体透過後の放射線を検出する放射線検出手段とが同期的かつ互いに反対方向に移動されながら連写された一連の前記画像を元に生成された外挿画像を重ね合わせて断層画像を生成する断層画像生成手段とを備え、
前記外挿手段は、前記画像における前記放射線源と前記放射線検出手段とが移動する方向の両終端に画像処理を施すことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記外挿手段は、前記画像において、移動方向と直交する直交方向に伸びた側辺部に位置する短冊状の画素配列を複製して当該側辺部に継ぎ足すことにより動作することを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像処理装置において、
前記外挿手段は、画素を継ぎ足す際に、短冊状の画素配列に対し前記直交方向に平滑化処理を施すことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像処理装置において、
前記外挿手段は、複数の前記画素配列の継ぎ足し動作を繰り返すにつれ、継ぎ足される画素配列に施される平滑化処理のぼかし強度を次第に強くすることを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像処理装置を搭載した放射線断層撮影装置において、
被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記被検体から透過してきた放射線を検出する放射線検出手段と、
前記放射線源と前記放射線検出手段とを前記被検体に対して移動方向に同期的かつ互いに反対方向に移動させる移動手段と、
前記移動手段を制御する移動制御手段と、
前記放射線検出手段の出力を基に前記画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の構成は、放射線源とＦＰＤとが互いに反対方向に同期移動しながら撮影された一連の透視画像を基に被検体の断層画像を取得する画像処理装置およびそれを備えた放射線断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機関には、被検体の断層画像を取得する放射線撮影装置５１が配備されている。この様な放射線撮影装置５１には、放射線を照射する放射線源５３と、放射線を検出するＦＰＤ５４とが同期的に移動しながら一連の透視画像を連写し、一連の透視画像を重ね合わせることで断層画像を取得する構成となっているものがある（図２２参照）。この様な放射線撮影装置５１においては、一連の透視画像の撮影中、放射線源５３とＦＰＤ５４とが被検体の体軸方向に互いに近づくように移動し、放射線源５３とＦＰＤ５４との体軸方向における位置が一致した状態となったあと、放射線源５３とＦＰＤ５４とが体軸方向に互いに遠ざかるように移動する。この様な放射線撮影装置は、例えば特許文献１に記載されている（特許文献１参照）。
【０００３】
放射線撮影装置５１が上述のような断層画像を撮影する際の動作について説明する。まず、放射線源５３は、移動しながら間歇的に放射線を照射する。つまり一度の照射が終了する毎に放射線源５３は被検体の体軸方向に移動し、再び放射線の照射を行う。こうして７４枚の透視画像が取得され、これらが重ね合わせられる。完成した画像は、被検体をある裁断面で裁断したときの断層像が写りこんだ断層画像となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ２０１１／０８６６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来構成には次のような問題点がある。
すなわち、従来構成の放射線撮影装置５１は、断層画像の端部において、画像が乱れてしまう。
【０００６】
透視画像は、Ｘ線管３およびＦＰＤ５４を被検体に対して移動させながら撮影されたものなので、被検体の写り込む位置は、各透視画像にわたって異なっている。すなわち、ある透視画像における端部に写り込む被検体の像は、別の透視画像には写り込んでいないということが起こる。しかし、断層画像Ｄを生成する際にはこのような事情は考慮されない。すなわち、再構成に必要な被検体像は全て透視画像に含まれていることを前提に断層画像Ｄが生成されるのである。
【０００７】
すると、生成される断層画像Ｄの端部では、断層画像Ｄの生成に本来は必要な被検体の像が不足した状態となる。このような像の不足は、断層画像Ｄにおいては偽像となって現れる。より具体的には、図２３に示すように、断層画像ＤにおけるＦＰＤ５４と放射線源５３とが移動する方向（断層画像Ｄの縦方向）の両端において画像が顕著に乱れてしまう。
【０００８】
そこで、従来の構成においては、この像の不足を補って、断層画像を生成することにより、断層画像の視認性を高めるようにしている。その具体的方法は、透視画像の端のパターンを繰り返し貼り付けて透視画像を延伸することにより像の不足を補うというものである。しかし、この方法では十分な像の外挿が行えているとは言えない。すなわち、上述の方法においては、画像に写り込む被検体の像を考慮に入れず、画像の端部を単に貼り付けるだけなので、図２４に示すようにつなぎ合わせられた被検体の像が不連続となる。すると、外挿処理により画像の端部が余計に不自然となる場合がある。このような事情があるので、従来方法では外挿を行わないで断層画像を生成するよりも断層画像の視認性が低下することもあり得るのである。
【０００９】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数枚の透視画像から断層画像を取得する放射線断層撮影装置において、視認性に優れた断層画像を取得できる画像処理装置および放射線断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る画像処理装置は、画像の側辺部に写り込んでいる線状構造物が線状構造物の延伸方向に配列するように側辺部に位置する領域の複製を画像の側辺部に継ぎ足して外挿画像を生成する外挿手段と、被検体に放射線を照射する放射線源と被検体透過後の放射線を検出する放射線検出手段とが同期的かつ互いに反対方向に移動されながら連写された一連の画像を元に生成された外挿画像を重ね合わせて断層画像を生成する断層画像生成手段とを備え、外挿手段は、画像における放射線源と放射線検出手段とが移動する方向の両終端に画像処理を施すことを特徴とするものである。
【００１１】
［作用・効果］本発明に係る画像処理装置は、画像の側辺部に写り込んでいる線状構造物が線状構造物の延伸方向に配列するように側辺部に位置する領域の複製を画像の側辺部に継ぎ足して外挿画像を生成する。しかも、この継ぎ足し動作は、画像における放射線源および放射線検出手段の移動方向の両終端に施される。このようにして、画像の移動方向における両端は、線状構造物を延伸するように継ぎ足され、外挿画像が生成される。画像の側辺部から外れた部分は、撮影をすることができなかった部分であるから、この部分の透視画像がどのようになっていたかを実際に知ることはできない。しかし、この画像から外れた部分における被検体の像は、少なくとも画像の側辺部の像を延長したパターンがしばらく続くと考えられる。
【００１２】
そこで、画像の側辺部に写り込んだ線状構造物を延伸するように側辺部のパターンを側辺部の伸びる方向に適宜ずらしながら画像につなぎ合わせれば、画像上の撮影することができなかった部分をより自然に外挿することができる。すなわち、生成された外挿画像の端部は、被検体像が連続して延長されたようになっている。このような外挿がなされた外挿画像を用いて断層画像を生成すれば、視認性に優れた断層画像を生成することができる。
【００１３】
また、上述の画像処理装置において、外挿手段は、画像において、移動方向と直交する直交方向に伸びた側辺部に位置する短冊状の画素配列を複製して当該側辺部に継ぎ足すことにより動作すればより望ましい。
【００１４】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の外挿手段の具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、外挿手段が継ぎ足す動作は移動方向と直交する直交方向に伸びた側辺部に位置する短冊状の画素配列を複製することにより行えば、より確実に外挿画像の生成が可能である。
【００１５】
また、上述の画像処理装置において、外挿手段は、画素を継ぎ足す際に、短冊状の画素配列に対し直交方向に平滑化処理を施せばより望ましい。
【００１６】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の外挿手段の具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、外挿手段は、画素を継ぎ足す際に、短冊状の画素配列に対し直交方向に平滑化処理を施せば、より鮮明な断層画像を取得できる。画像の外側の部分の被検体の透視像は、画像の側辺部に写り込んでいる被検体像とほぼ同じであろうと予想される。しかし、実際には画像の外側の部分の被検体の透視像と画像の側辺部に写り込んでいる被検体像とは全く同じにはならない。したがって、画素をそのまま継ぎ足すと、実際とは異なるパターンが画像に継ぎ足されることになり、断層画像が不自然なものとなる。上述の構成によれば、いったん平滑化をしてから画素を継ぎ足すので、断層画像の不自然さが目立たず、断層画像の視認性が向上する。
【００１７】
また、上述の画像処理装置において、外挿手段は、複数の画素配列の継ぎ足し動作を繰り返すにつれ、継ぎ足される画素配列に施される平滑化処理のぼかし強度を次第に強くすればより望ましい。
【００１８】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の外挿手段の具体的な構成を示すものとなっている。画像に写っていない被検体像の予想は、被検体像を予想する部分が画像の側辺部から離れるほど難しくなる。例えば、画像の外側の領域において、側辺部に隣接する部分の被検体の透視像は、側辺部に写り込んでいる被検体像とほぼ同じであろうと予想される。しかし、画像の外側の領域において、側辺部から離れるほど被検体の像は側辺部に写り込んでいる被検体像とかけ離れてくるはずである。本発明によれば複数の画素配列の継ぎ足し動作を繰り返すにつれ、継ぎ足される画素配列に施される平滑化処理のぼかし強度を次第に強くしている。このようにすると継ぎ足し動作を繰り返すにつれ、次第に本来の被検体像とかけ離れたパターンを継ぎ足してしまう事態を防ぐことができる。
【００１９】
また、上述の画像処理装置を搭載した放射線断層撮影装置において、被検体に放射線を照射する放射線源と、被検体から透過してきた放射線を検出する放射線検出手段と、放射線源と放射線検出手段とを被検体に対して移動方向に同期的かつ互いに反対方向に移動させる移動手段と、移動手段を制御する移動制御手段と、放射線検出手段の出力を基に画像を生成する画像生成手段とを備えればより望ましい。
【００２０】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の画像処理装置を搭載した放射線断層撮影装置の構成を示している。本発明に係る放射線断層撮影装置によれば、断層画像の両端の視認性が向上した断層画像を取得することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る画像処理装置は、まず画像に写り込んだ線状構造物の延伸方向を示す勾配ベクトルマップを生成する。そして、勾配ベクトルマップを参照して画像の側辺部に写り込んでいる線状構造物が線状構造物の延伸方向に配列するように側辺部に位置する領域の複製を画像の側辺部に継ぎ足して外挿画像を生成する。そして、画像の側辺部に写り込んだ線状構造物を延伸するように側辺部のパターンをずらしながら側辺部のパターンをつなぎ合わせれば、被検体像がより自然に補われる。この動作の後、断層画像を生成すれば、視認性に優れた断層画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係る画像処理装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係るＸ線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図３】実施例１に係る断層撮影の原理について説明する模式図である。
【図４】実施例１に係るＸ線断層撮影装置において、被検体が元画像に写り込む様子を説明する模式図である。
【図５】実施例１に係るＸ線断層撮影装置において、被検体が元画像に写り込む様子を説明する模式図である。
【図６】実施例１に係るＸ線断層撮影装置において、被検体が元画像に写り込む様子を説明する模式図である。
【図７】実施例１に係るＸ線断層撮影装置において、被検体が元画像に写り込む様子を説明する模式図である。
【図８】実施例１に係るＸ線断層撮影装置において、被検体が元画像に写り込む様子を説明する模式図である。
【図９】実施例１に係るマップ生成部の動作を説明する模式図である。
【図１０】実施例１に係るマップ生成部の動作を説明する模式図である。
【図１１】実施例１に係るマップ生成部の動作を説明する模式図である。
【図１２】実施例１に係るマップ生成部の動作を説明する模式図である。
【図１３】実施例１に係る外挿部の動作を説明する模式図である。
【図１４】実施例１に係る合計ベクトルが算出される様子を説明する模式図である。
【図１５】実施例１に係る外挿部の動作を説明する模式図である。
【図１６】実施例１に係る外挿部の動作を説明する模式図である。
【図１７】実施例１に係る外挿部の動作を説明する模式図である。
【図１８】実施例１に係る外挿部の動作を説明する模式図である。
【図１９】実施例１に係る外挿部の動作を説明する模式図である。
【図２０】実施例１に係る外挿部の動作を説明する模式図である。
【図２１】本発明の１変形例に係る動作を説明する模式図である。
【図２２】従来のＸ線断層撮影装置の構成を説明する模式図である。
【図２３】従来のＸ線断層撮影装置の構成を説明する模式図である。
【図２４】従来のＸ線断層撮影装置の問題点を説明する模式図である。
【実施例１】
【００２３】
実施例１に係る画像処理装置は、図１に示すように、Ｘ線で被検体の撮影をすることによって取得される画像（元画像Ｐ０と呼ぶ）を入力すると、被検体をある裁断面で裁断したときの断層画像Ｄが出力される構成となっている。元画像Ｐ０は、本発明の画像に相当する。
【００２４】
＜画像処理装置の全体構成＞
実施例１に係る画像処理装置１２は、図１に示すように、元画像Ｐ０に写り込んだ線状構造物の延伸方向を示す勾配ベクトルを算出し、これを配列して勾配ベクトルマップ（単にマップｍと呼ぶ）を生成するマップ生成部１２ａと、マップｍを参照して元画像Ｐ０の側辺部に写り込んでいる線状構造物を延伸するように側辺部に位置する領域を側辺部の伸びる方向にずらしながら元画像Ｐ０の側辺部に継ぎ足して外挿画像Ｐ１を生成する外挿部１２ｂと、被検体にＸ線を照射するＸ線管３と被検体透過後のＸ線を検出するＦＰＤ４とが移動方向に同期的かつ互いに反対方向に移動されながら連写された一連の元画像Ｐ０を元に生成された外挿画像Ｐ１を重ね合わせて断層画像Ｄを生成する断層画像生成部１２ｃとを備えている。これら各部の動作については、後述とする。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の放射線検出手段に相当する。また、マップ生成部１２ａは、本発明のマップ生成手段に相当し、外挿部１２ｂは、本発明の外挿手段に相当する。そして、断層画像生成部１２ｃは、本発明の断層画像生成手段に相当し、マップｍは、本発明の勾配ベクトルマップに相当する。
【００２５】
＜Ｘ線断層撮影装置の全体構成＞
図２は、実施例１に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。図２に示すように、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、Ｘ線断層撮影の対象である被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の上部（天板２の１面側）に設けられた被検体Ｍに対してコーン状のＸ線ビームを照射するＸ線管３と、天板２の下部（天板の他面側）に設けられ、被検体Ｍを透過してきたＸ線を検出するシート状のフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、ＦＰＤと略記）４と、コーン状のＸ線ビームの中心軸とＦＰＤ４の中心点とが常に一致する状態でＸ線管３とＦＰＤ４との各々を被検体Ｍの関心部位を挟んで互いに反対方向に同期移動させる同期移動機構７と、これを制御する同期移動制御部８と、ＦＰＤ４のＸ線を検出するＸ線検出面を覆うように設けられた散乱Ｘ線を吸収するＸ線グリッド５とを備えている。この様に、天板２は、Ｘ線管３とＦＰＤ４とに挟まれる位置に配置されている。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の放射線検出手段に相当する。また、同期移動制御部８は、本発明の移動制御手段に相当し、同期移動機構７は、本発明の移動手段に相当する。同期移動機構７は、本発明の移動手段に相当し、同期移動制御部８は、本発明の移動制御手段に相当する。
【００２６】
Ｘ線管３は、Ｘ線管制御部６の制御にしたがってコーン状でパルス状のＸ線ビームを被検体Ｍに対して繰り返し照射する構成となっている。このＸ線管３には、Ｘ線ビームを角錐となっているコーン状にコリメートするコリメータが付属している。そして、このＸ線管３と、ＦＰＤ４はＸ線透視画像を撮像する撮像系３，４を生成している。
【００２７】
同期移動機構７は、Ｘ線管３とＦＰＤ４とを同期させて移動させる構成となっている。この同期移動機構７は、同期移動制御部８の制御にしたがって被検体Ｍの体軸方向Ａに平行な直線軌道（天板２の長手方向）に沿ってＸ線管３を直進移動させる。このＸ線管３とＦＰＤ４との移動方向は、天板２の長手方向に一致している。しかも、検査中、Ｘ線管３の照射するコーン状のＸ線ビームは、常に被検体Ｍの関心部位に向かって照射されるようになっており、このＸ線照射角度は、Ｘ線管３の角度を変更することによって、たとえば初期角度−２０°から最終角度２０°まで変更される。この様なＸ線照射角度の変更は、Ｘ線管傾斜機構９が行う。
【００２８】
また、同期移動機構７は、上述のＸ線管３の直進移動に同期して、天板２の下部に設けられたＦＰＤ４を被検体Ｍの体軸方向Ａ（天板２の長手方向）に直進移動させる。そして、その移動方向は、Ｘ線管３の移動方向と反対方向となっている。つまり、Ｘ線管３が移動することによって照射源位置と照射方向が変化するコーン状のＸ線ビームは、常にＦＰＤ４のＸ線検出面の全面で受光される構成となっている。このように、一度の検査において、ＦＰＤ４は、Ｘ線管３と互いに反対方向に同期して移動しながら、たとえば７４枚の元画像Ｐ０を取得するようになっている。具体的には、撮像系３，４は、実線の位置を初期位置として、破線で示した位置を介して、図２に示した一点鎖線で示す位置まで対向移動する。すなわち、Ｘ線管３とＦＰＤ４の位置を変化させながら複数のＸ線透視画像が撮影されることになる。ところで、コーン状のＸ線ビームは常にＦＰＤ４のＸ線検出面の全面で受光されるので、撮影中コーン状のＸ線ビームの中心軸は、常にＦＰＤ４の中心点と一致している。また、撮影中、ＦＰＤ４の中心は、直進移動するが、この移動はＸ線管３の移動の反対方向となっている。つまり、体軸方向ＡにＸ線管３とＦＰＤ４とを同期的、かつ互いに反対方向に移動させる構成となっている。
【００２９】
Ｘ線撮影装置１に設けられるコリメータについて説明する。コリメータは、Ｘ線管３に付設されており、Ｘ線管３から照射されるＸ線をコリメートして、４角錐形状（コーン状）のＸ線ビーム１９とするものである。
【００３０】
続いて、実施例１に係るＸ線撮影装置１の断層画像の取得原理について説明する。図３は、実施例１に係るＸ線撮影装置の断層画像の取得方法を説明する図である。例えば、天板２に平行な（鉛直方向に対して水平な）基準裁断面ＭＡについて説明すると、図３に示すように、基準裁断面ＭＡに位置する点Ｐ，Ｑが、常にＦＰＤ４のＸ線検出面の不動点ｐ，ｑのそれぞれに投影されるように、Ｘ線管３によるコーン状のＸ線ビーム１９の照射方向に合わせてＦＰＤ４をＸ線管３の反対方向に同期移動させながら一連の元画像Ｐ０が画像生成部１１にて生成される。一連の元画像Ｐ０には、被検体Ｍの投影像が位置を変えながら写り込んでいる。そして、この一連の元画像Ｐ０（正確には、後述の外挿処理を施した外挿画像Ｐ１）を画像処理部（画像処理装置）１２にて重ね合わせれば、基準裁断面ＭＡに位置する像（たとえば、不動点ｐ，ｑ）が集積され、Ｘ線断層画像としてイメージングされることになる。一方、基準裁断面ＭＡに位置しない点Ｉは、ＦＰＤ４における投影位置を変化させながら一連の被検体画像に点ｉとして写り込んでいる。この様な点ｉは、不動点ｐ，ｑとは異なり、画像処理部１２でＸ線透視画像を重ね合わせる段階で像を結ばずにボケる。このように、一連の元画像Ｐ０（外挿画像Ｐ１）の重ね合わせを行うことにより、被検体Ｍの基準裁断面ＭＡに位置する像のみが写り込んだＸ線断層画像が得られる。このように、Ｘ線透視画像を単純に重ね合わせると、基準裁断面ＭＡにおけるＸ線断層画像が得られる。基準裁断面ＭＡの鉛直方向の位置が本発明の基準裁断位置である。画像生成部１１は、本発明の画像生成手段に相当する。
【００３１】
さらに、画像処理部１２の設定を変更することにより、基準裁断面ＭＡに水平な任意の裁断位置においても、同様な断層画像を得ることができる。撮影中、ＦＰＤ４において上記点ｉの投影位置は移動するが、投影前の点Ｉと基準裁断面ＭＡとの離間距離が大きくなるにしたがって、この移動速度は増加する。これを利用して、取得された一連の被検体画像を所定のピッチで体軸方向Ａにずらしながら、重ね合わせれば、基準裁断面ＭＡに平行な裁断位置におけるＸ線断層画像が得られる。このような一連の被検体画像の重ね合わせは、画像処理部１２が行う。この様にして断層画像を取得する方法をフィルターバックプロジェクションと呼ぶ。
【００３２】
撮像系３，４を移動させながら撮影された元画像Ｐ０を比較すると、被検体Ｍの像が撮像系３，４の移動方向にズレながら元画像Ｐ０に写り込んでいる。これは、撮像系３，４の位置が移動方向に変化することによって、ＦＰＤ４に投影される被検体Ｍの投影の形状が変化していくことによる。一方、一連の元画像Ｐ０に写り込んでいるリーフの影は、被検体Ｍの像のズレに追従せず、どの元画像Ｐ０にも同じように表れている。
【００３３】
もし仮に、元画像Ｐ０をそのまま用いて断層画像Ｄを取得しようとすると、特に断層画像Ｄの縦方向（撮像系３，４の移動方向に相当する方向）の両端部において、被検体Ｍの断層像が乱れる。この断層像が乱れる原理について説明する。図４に示す被検体Ｍの内部の点ｐを含む裁断面ＭＢにおける被検体Ｍの断層画像を生成するものとする。図４を参照すれば、点ｐのＦＰＤ４に写り込む位置は、撮像系３，４の移動によって、次第にＦＰＤ４の端に移動していることが分かる。すなわち、撮像系３，４が実線の位置にあるときには、点ｐはＸ線ビームの中央部に位置しており、撮像系３，４が一点鎖線の位置まできたときには、点ｐはＸ線ビームの端部に位置するようになっている。
【００３４】
これを、７４枚の元画像Ｐ０に点ｐがどのように写り込んでいるかを模式的に表せば図５のようになる。図中の元画像Ｐ０１は、１番目に撮影された画像を示しており、図４における撮像系３，４が実線の位置にあるとき取得された画像を表しており、図中の元画像Ｐ０３７は、３７番目に撮影された画像を示しており、図４における撮像系３，４が破線の位置にあるとき取得された画像を表している。また、図中の元画像Ｐ０７４は、７４番目に撮影された画像を示しており、図４における撮像系３，４が一点鎖線の位置にあるとき取得された画像を表している。各画像を比較すれば分かるように、元画像Ｐ０を取得された順に比較すると、点ｐは元画像Ｐ０の下端に向けて移動する。点ｐは、移動しながら全ての元画像Ｐ０に写り込んでいる。
【００３５】
図５を用いた説明は、理想的な元画像Ｐ０を表している。しかし実際は、図６のように元画像Ｐ０のいずれにも点ｐが写り込んでいるわけではない。すなわち、各元画像Ｐ０の周縁部に写り込むはずの被検体Ｍの像の一部は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４を移動させていくうちに撮影視野から外れてしまう。点ｐの場合について言えば、元画像Ｐ０を連写していくに従い、点ｐが元画像Ｐ０の下端側に移動して、遂に撮影視野から外れてしまう。このように、点ｐは、全ての元画像Ｐ０に写り込んでいない。
【００３６】
図６に示すような元画像Ｐ０を使って断層画像Ｄに点ｐを結像させようとすると、足しあわされる像が足りなくなってしまい、点ｐの画素値は、極端に暗いものとなる。この様な断層画像Ｄの乱れは、断層画像Ｄにおける撮像系３，４の移動方向に相当する方向を縦方向としたときの、上端部、下端部において特に顕著である。断層画像Ｄの端部に写り込む被検体の像は、撮像系３，４の移動に伴って撮影視野から外れやすいからである。
【００３７】
図７は、連写することで得られる元画像Ｐ０のうち最初に撮影されたものと最後に撮影されたものとの間で被検体Ｍが写り込む位置を比較したものである。図中において最初の撮影におけるＸ線管３の位置は実線で、最後の撮影におけるＸ線管３の位置は破線で表している。すると、図７の矢印に示す基準裁断面ＭＡ上の被検体像は、最初に撮影された元画像Ｐ０には写り込んでいるにもかかわらず、最後に撮影された元画像Ｐ０には写り込んでいない。このような被検体像の不足が断層画像Ｄの乱れを招くのである。ここで、Ｘ線管３が連写開始位置にあるときのＸ線管３から発せられるＸ線ビームの端部のうち、Ｘ線管３の移動方向と逆方向側にある端部の基準裁断面ＭＡ上の位置を開始側参照位置ｋ１とする。
【００３８】
図８も最初に撮影された元画像Ｐ０と最後に撮影された元画像Ｐ０との間で被検体Ｍが写り込む位置を比較したものである。図中において最初の撮影におけるＸ線管３の位置は実線で、最後の撮影におけるＸ線管３の位置は破線で表している。すると、図８の矢印に示す基準裁断面ＭＡ上の被検体像は、最後に撮影された元画像Ｐ０には写り込んでいるにもかかわらず、最初に撮影された元画像Ｐ０には写り込んでいない。このような被検体像の不足も断層画像Ｄの乱れを招く。ここで、Ｘ線管３が連写終了位置にあるときのＸ線管３から発せられるＸ線ビームの端部のうち、Ｘ線管３の移動方向にある端部の基準裁断面ＭＡ上の位置を終了側参照位置ｋ２とする。
【００３９】
そこで、実施例１の構成によれば、図７において斜線で示す領域において元画像Ｐ０に外挿処理を行う。図７の斜線部は、Ｘ線によって図７の矢印の範囲がＦＰＤ４の検出面が属する平面上に投影される領域である。図８においても図中の斜線部について外挿処理を行う。なお、図８の斜線部は、Ｘ線によって図８の矢印の範囲がＦＰＤ４の検出面が属する平面上に投影される領域である。
【００４０】
実施例１の画像処理部１２は、画像の乱れが抑制された断層画像Ｄを生成する目的で設けられている。すなわち、画像生成部１１が生成した一連の元画像Ｐ０は、この画像処理部１２に送出され、画像処理部１２により種々の画像処理が施されて断層画像Ｄに変換されるのである。以降、画像処理部１２を構成するマップ生成部１２ａ，外挿部１２ｂ，断層画像生成部１２ｃの動作について説明する。
【００４１】
＜マップ生成部の動作＞
マップ生成部１２ａは、元画像Ｐ０の各々に勾配解析を施して、元画像Ｐ０を構成する画素に対応する勾配ベクトルを算出する。そして、勾配ベクトルの各々を対応画素に倣って２次元的に配列してマップｍを生成する。したがって、マップｍは、元画像Ｐ０の各々について生成されることになる。
【００４２】
図９は、一般的な勾配ベクトルの算出方法を表している。図９においては、元画像Ｐ０に属する画素ａについて勾配ベクトルを求める様子を示している。画素ａについて勾配ベクトルを求めるには、まず、画素ａと画素ａを囲む周辺画素の各々との間における画素値の差を求める。画素ａを囲む周辺画素は、図９の網掛けで示すように、画素ａからみて左側、右側、上側、下側、右斜め上側、左斜め上側、右斜め下側、左斜め下側に隣接する８つある。この８つの周辺画素の各々について、画素ａとの間で画素値の差が求められる。そして、画素値をベクトルの長さとし、画素ａと周辺画素とを通過する方向をベクトルの方向とするベクトルを８つの周辺画素について生成する。すると、図９に示すように、画素ａからみて左側、右側、上側、下側、右斜め上側、左斜め上側、右斜め下側、左斜め下側の方向に伸びる８つのベクトルが求められることになる。そして、これら８つのベクトルを足し合わせて１つのベクトルを求める。この求められたベクトルが画素ａにとっての勾配ベクトルである。
【００４３】
勾配ベクトルは、元画像Ｐ０に写り込む像が伸びる方向を表している。すなわち、図１０左側に示すような画像があったとする。この画像には、画像の中心に縦方向に伸びた像が写り込んでおり、画素値が周辺と比べて暗くなっていたとする。この様な画像について勾配解析を行い、取得された勾配ベクトルを画素の位置に倣って配列すると図１０右側のようなベクトルマップが得られる。すなわち、網掛けで示す位置に横方向に伸びた勾配ベクトルが縦方向に並んだベクトルマップが得られるのである。
【００４４】
勾配ベクトルは、ある画素とその隣接する画素における画素値の差が激しい方向と画素値の差の大きさとを表している。したがって、勾配ベクトルから次のようなことが言える。すなわち、勾配ベクトルと直交する方向に伸びた像が元の画像に存在し、元の画像において像の現れている位置は、ベクトルマップにおける勾配ベクトルの位置と一致するということができる。このようにベクトルマップに配列された勾配ベクトルは、元の画像に写り込んだ筋状の構造物の伸びる方向と画像上の位置を表しているのである。また、勾配ベクトルの長さは、筋状の構造物がどの程度はっきりと写り込んでいるかを表している。
【００４５】
実際のマップ生成部１２ａは、勾配解析を元画像Ｐ０の端部について行う。したがって、マップ生成部１２ａは、図１１に示すように、元画像Ｐ０端部の画素ａを囲む５個の周辺画素を用いて画素ａの勾配ベクトルを求めることになる。そして、マップ生成部１２ａは、元画像Ｐ０の端部に位置する１列の画素アレイについて勾配ベクトルを求め、さらに、勾配ベクトルを求めた側と反対側の端部に位置するもう１列の画素アレイについても勾配ベクトルを求める。そして、マップ生成部１２ａは、求めた勾配ベクトルのそれぞれを元画像Ｐ０における画素の並びに倣って配列してマップｍを生成する。図１２は、マップｍの概要を示している。図１０に示すようにマップｍには、元画像Ｐ０の両端に位置する画素の各々について、その画素に対応する勾配ベクトルがマッピングされている。
【００４６】
マップ生成部１２ａが勾配ベクトルを求める元画像Ｐ０の両端は、元画像Ｐ０におけるＸ線管３およびＦＰＤ４が移動する方向についての両端に一致している。
【００４７】
＜外挿部の動作＞
マップｍとこれに対応する元画像Ｐ０は、外挿部１２ｂに送出される。外挿部１２ｂは、マップｍのうち、勾配ベクトルが求められている１辺に注目して、元画像Ｐ０に写り込む線状構造物が元画像Ｐ０の終端においてどのように伸びているかを知る。外挿部１２ｂは、図１３に示すように、マップｍの１辺に配列している勾配ベクトルを合計して、単一の合計ベクトルを生成する。また、外挿部１２ｂは、マップｍのうち、勾配ベクトルが求められているもう１辺についても勾配ベクトルを合計して、単一の合計ベクトルを生成する。
【００４８】
合計ベクトルの意味について説明する。まず、図１４左側のように、元画像Ｐ０の端部に線上の構造物が写り込んでいたとする。そして、元画像Ｐ０についてマップｍを生成すると、このとき得られるマップｍは図１４右側のようになる。すなわち、様々な方向を向いた複数の短い勾配ベクトルと、一方向を向いた少数の長い勾配ベクトルが得られるのである。この様になる理由について説明する。元画像Ｐ０において構造物が写り込んでいない部分には、似通った画素が並んでいるので、勾配ベクトルの長さは短くなる。そして、この部分にはノイズが重畳しているので、画素値のバラツキが不規則となり、勾配ベクトルの方向はまちまちである。一方、マップｍにおいて、元画像Ｐ０の構造物がはっきりと写り込んでいる位置の勾配ベクトルは、この構造物の伸びる方向に直交する勾配ベクトルが位置している。しかも、この構造物は元画像Ｐ０においてはっきりと写り込んでいるので、元画像Ｐ０における構造物に属する画素の画素値は、周辺の画素の画素値に比べて大きく異なっている。したがって、この勾配ベクトルの長さは周辺の勾配ベクトルと比べて長くなるのである。
【００４９】
図１４右側は、これら勾配ベクトルを合計した合計ベクトルをも表している。これによると、様々な方向を向いていた短いベクトルは相殺され、構造物の伸びる方向を表す長い勾配ベクトルが合計ベクトルに強く表れている。つまり、合計ベクトルは、元画像Ｐ０において、線状の構造物が伸びる方向（正確にはこれと直交する方向）を表しているのである。
【００５０】
図１５左側は、実際に撮影される元画像Ｐ０の一例で、膝関節の像が写り込んでいるものである。この元画像Ｐ０の一辺に位置する画素アレイＲ１を考える。この画素アレイＲ１には画素が１列に配列している。図１５右側は、元画像Ｐ０に対応するマップｍを元画像Ｐ０に重ね合わせて表している。図１５右側を見れば分かるように、画素アレイＲ１には、大腿骨の輪郭部に長い勾配ベクトルが現れている。なお、図１５右側においては、短い勾配ベクトルは省略している。外挿部１２ｂは、これら勾配ベクトルを合計して合計ベクトルを求める。そして、外挿部１２ｂは、合計ベクトルと直交する方向（図１５右側の太い矢印で示す方向）を元画像Ｐ０の端部に写り込んだ線状構造物の延伸方向と認識する。
【００５１】
図１６は、外挿部１２ｂが元画像Ｐ０を外挿により延長する様子を示している。外挿部１２ｂは、合計ベクトルを算出した一辺に係る細長状領域Ｒ１ａを複製して、複製を細長状領域Ｒ１ａの伸びる方向に適宜ずらしながら元画像Ｐ０の一辺につなぎ合わせて元画像Ｐ０を延長する。このずらし量は、合計ベクトルと直交する方向に複製が積み重ねられるように求められる。たとえば、合計ベクトルが細長状領域Ｒ１ａの伸びる方向と直交する場合は、外挿部１２ｂは、この方向が細長状領域Ｒ１ａに写り込む線状構造物が伸びる方向と認識する。そして、外挿部１２ｂは、複製を細長状領域Ｒ１ａの伸びる方向にずらさずにそのまま元画像Ｐ０に継ぎ足す。
【００５２】
また、図１５右側のように合計ベクトルが右斜め方向に向いている場合、外挿部１２ｂは、この方向と直交する左斜め方向に細長状領域Ｒ１ａに写り込む線状構造物が伸びていると認識する。そして、外挿部１２ｂは、この方向に線状構造物が伸びるように複製をずらしながら元画像Ｐ０に継ぎ足す（図１６参照）。つまり、外挿部１２ｂは、元画像Ｐ０の端部に写り込んでいる被検体の像と、継ぎ足される複製に写り込んでいる被検体の像とが左斜め方向（合計ベクトルの直交方向）にずれるように複製の位置を細長状領域Ｒ１ａの伸びる方向について調整して継ぎ足すのである。この様にすることで、細長状領域Ｒ１ａに写り込む被検体の線状構造物が途切れることなく連続性を保った状態で延長されながら元画像Ｐ０が外挿される。このように複製が元画像Ｐ０に対しずらしながら継ぎ足されることで、元画像Ｐ０の細長状領域Ｒ１ａに写り込んだ線状構造物が連続性を保った状態でその延伸方向に並ぶことになる。
【００５３】
図１７左側は、元画像Ｐ０の一辺が延長される様子を示している。このとき、細長状領域Ｒ１ａは、先程つなぎ合わせられた細長状領域Ｒ１ａに更につなぎ合わせられるように次々と配列される。このようにすると、元画像Ｐ０に写り込んだ線状構造物が延長されながら元画像Ｐ０の外挿がなされることになる。これにより、細長状領域Ｒ１ａをずらさずに単につなぎ合わせるよりも、元画像Ｐ０の被検体像は、連続的となり途切れなくより自然に外挿されることになる。
【００５４】
元画像Ｐ０が外挿によりどの程度延長されるかについて説明する。元画像Ｐ０は、細長状領域Ｒ１ａの複製を継ぎ足すと、細長状領域Ｒ１ａにおける短手方向の幅だけ縦方向（撮像系３，４の移動方向）に長くなる。複製の継ぎ足しは、繰り返し行われるので、元画像Ｐ０は、複製を継ぎ足す度に細長状領域Ｒ１ａにおける短手方向の幅だけ伸びることになる。
【００５５】
細長状領域Ｒ１ａの複製の継ぎ足し回数について説明する。継ぎ足し回数は、断層画像Ｄを生成する際の画像の重ね合わせ動作を基準に決められる。すなわち、７４枚の元画像Ｐ０のうちの１枚の端部に写り込む被検体像が他の７３枚の元画像Ｐ０の全てに外挿されている状態（全外挿状態）となるまで、外挿部１２ｂは、各元画像Ｐ０の細長状領域Ｒ１ａの配列を続ける。以降、外挿部１２ｂは、７４枚いずれの元画像Ｐ０についても全外挿状態となるまで外挿動作を続ける。
【００５６】
例えば、７４枚の元画像Ｐ０を連写すると、撮影視野が元画像Ｐ０において１ピクセルずつ移動していくものとする。このとき、最初に撮影された元画像Ｐ０の上側に配列する１ピクセル幅の領域は、他の７３枚の元画像Ｐ０に写りこんでいないということが起こる。連写の間に撮影視野が移動したからである。外挿部１２ｂは、この領域の欠損を補完すべく、７４枚の元画像Ｐ０に外挿動作を繰り返して、外挿画像Ｐ１を生成する。すなわち、外挿部１２ｂは、この領域に相当する領域が他の７３枚の元画像Ｐ０に外挿されるまで外挿動作を続ける。
【００５７】
例えば、２番目に取得された元画像Ｐ０については、上側に１回だけ外挿がなされる。以降、取得された順に外挿動作をしていくと、外挿が元画像Ｐ０に繰り返される回数は１回ずつ増えていき、最後の７４番目に取得された元画像Ｐ０については、上側に７３回の外挿がなされる。
【００５８】
元画像Ｐ０の下側についても同様である。すなわち、最後に撮影された元画像Ｐ０の下側に配列する１ピクセル幅の領域は、他の７３枚の元画像Ｐ０に写りこんではいない。外挿部１２ｂは、この領域に相当する領域が他の７３枚の元画像Ｐ０に外挿されるまで外挿動作を続ける。例えば、最初に取得された元画像Ｐ０については、下側に７３回外挿がなされる。同様に、７３番目に取得された元画像Ｐ０については、下側に１回だけ外挿がなされる。
【００５９】
この例における全外挿状態を具体的に説明する。最初に撮影された元画像Ｐ０の全外挿状態は、下側に７３回の外挿が完了した状態であり、２番目に取得された元画像Ｐ０の全外挿状態は、上側に１回、下側に７２回の外挿がされた状態である。また、７３番目に取得された元画像Ｐ０の全外挿状態は、上側に７２回、下側に１回の外挿がされた状態であり、最後に撮影された元画像Ｐ０の全外挿状態は、上側に７３回の外挿が完了した状態である。ところで、外挿部１２ｂが１回外挿動作を行うと、縦方向に１ピクセル幅だけ外挿がなされ、画像は、縦方向に１ピクセルだけ伸びることになる。ということは、元画像Ｐ０は、いずれも７３ピクセルだけ縦方向（移動方向）に伸ばされて外挿画像Ｐ１が生成される。
【００６０】
これを一般的に言えば、外挿動作は、合計でｍ−１回行われ、これに伴い元画像Ｐ０は、ｎ×（ｍ−１）だけ延ばされて外挿画像Ｐ１が生成される。このときのｍは連写回数であり、ｎは元画像Ｐ０の連写において撮影一回あたり撮影視野が元画像Ｐ０上でどれだけ移動するかを示す移動量である。
【００６１】
上述の動作を図７，図８で説明した開始側参照位置ｋ１および終了側参照位置ｋ２で外挿の範囲を説明することもできる。すなわち、外挿部１２ｂは、Ｘ線管３、ＦＰＤ４の位置およびＸ線管３、ＦＰＤ４の移動様式を基に、基準裁断面ＭＡ上の開始側参照位置ｋ１および終了側参照位置ｋ２を取得する。同様に、外挿部１２ｂは、元画像Ｐ０におけるＸ線管３の移動方向の両端部（図１５においては上端および下端）が基準裁断面ＭＡ上のどこに位置するかを算出する。そして、外挿部１２ｂは、これらの算出結果より外挿動作を繰り返す。すなわち、外挿部１２ｂは、元画像Ｐ０においてＸ線管３の移動方向と逆方向の端部（例えば図１５の上端）については、開始側参照位置ｋ１の投影位置まで元画像Ｐ０を外挿する。同様に、外挿部１２ｂは、元画像Ｐ０においてＸ線管３の移動方向の端部（例えば図１５の下端）については、終了側参照位置ｋ２の投影位置まで元画像Ｐ０を外挿する。
【００６２】
また、細長状領域Ｒ１ａを単につなぎ合わせたのでは図１７右側のように細長状領域Ｒ１ａが画像を延長する方向と直交する方向にはみ出してしまう。外挿部１２ｂはこの様なことがないように、元画像Ｐ０の幅からはみ出した部分はトリミングをするようにしている。つまり、元画像Ｐ０は、延長された後も矩形となるように整形がなされるのである。
【００６３】
細長状領域Ｒ１ａは、線状構造物の探索に用いた画素アレイＲ１と同一の領域としても良い。細長状領域Ｒ１ａは、画素が横（移動方向と直交する方向）一列に並んだ画素配列であってもよく、細長状領域Ｒ１ａに縦方向（移動方向）に厚みを持たせるようにしても良い。
【００６４】
＜画像頂点におけるの不足部分の外挿＞
続いて、外挿部１２ｂが画像の不足を補う動作について説明する。図１７左側における画像の頂点部で網掛けで示した部分は、上述の配列動作によっては外挿がなされない。この部分は、複製元の細長状領域Ｒ１ａが有さない領域だからである。そこで、外挿部１２ｂは、細長状領域Ｒ１ａを移動方向に配列させた後、もう一度細長状領域Ｒ１ａを用いてこの網掛けで示す部分を外挿する。
【００６５】
図１８は、画像の頂点部が外挿される様子を示している。この説明では、例として、図１８左側における細長状領域Ｒ１ａ１について画像の不足分を外挿する様子を示している。この細長状領域Ｒ１ａ１は、外挿部１２ｂの外挿動作により配列された細長状領域Ｒ１ａの複製の一つである。外挿部１２ｂは、細長状領域Ｒ１ａ１で不足している領域に相当する領域である領域Ｒ１ｂを細長状領域Ｒ１ａ１に移動方向と直交する方向に継ぎ足す。この領域Ｒ１ｂは、細長状領域Ｒ１ａに属している。図１８右側は、細長状領域Ｒ１ａ１に隣接して領域Ｒ１ｂの複製が配置された様子を示している。外挿部１２ｂは、同様の動作を繰り返すことで画像の頂点部で生じる画素の不足を補い、矩形の画像を生成する。
【００６６】
＜外挿部が元画像に外挿動作を行う辺について＞
次に、外挿部１２ｂが外挿動作をする元画像Ｐ０の辺について説明する。外挿部１２ｂは、元画像Ｐ０の４辺のうち互いに平行な２辺について外挿動作をする。この２辺は、図１６の矢印で示すＸ線管３およびＦＰＤ４の移動方向と直交する方向に伸びた辺となっている。すなわち、外挿部１２ｂは、元画像Ｐ０において、移動方向と直交する方向である直交方向に伸びた側辺部に位置する短冊状の画素配列を複製してこの側辺部に継ぎ足すことにより動作する。すなわち、外挿部１２ｂは、元画像Ｐ０における図１５に示す画素アレイＲ１側の１側辺部のみならず、画素アレイＲ１とは反対側の辺に位置する画素アレイＲ２側の側辺部についても同様な動作をする。画素アレイＲ２には、画素が１列に配列している。このように外挿部１２ｂは、元画像Ｐ０における撮像系３，４の移動方向の両終端に対して画像処理を施す。
【００６７】
＜外挿部が行う平滑化処理について＞
外挿部１２ｂは、単に細長状領域Ｒａ１を複製して配列させるのではない。外挿部１２ｂは、細長状領域Ｒａ１をこの領域の伸びる方向（移動方向と直交する直交方向）に平滑化処理を施した後、継ぎ足し動作をする。しかも、この平滑化処理は、細長状領域Ｒａ１の継ぎ足し動作を繰り返すほどに強くなる。従って、外挿部１２ｂに継ぎ足された細長状領域Ｒａ１の複製を画像の中心から端部にかけて順番に見ていくと、次第にボケが激しくなっている。すなわち、外挿部１２ｂは、複数の細長状領域Ｒａ１の継ぎ足し動作を繰り返すにつれ、継ぎ足される細長状領域Ｒａ１に施される平滑化処理のぼかし強度を次第に強くする。
【００６８】
このようなぼかし動作を加えた理由について説明する。元画像Ｐ０の外側について、被検体像がどのようになっているかを正確に知る術はない。しかし、少なくとも、外側の領域のうち、元画像Ｐ０の端部に隣接する部分については、元画像Ｐ０の端部と同じようなパターンとなっているはずである。逆に言うと、外側の領域のうち、元画像Ｐ０の端部から離れるほど、被検体像がどのようになっているかを予想することができなくなってくる。
【００６９】
細長状領域Ｒ１ａにぼかしを加えないで単に配列させるようにしても元画像Ｐ０の端部に隣接する部分ではこれで問題はない。しかし、その後、細長状領域Ｒ１ａを次々と配列させていくと、細長状領域Ｒ１ａに写り込む像のパターンが次第に実際の被検体像とかけ離れてくる。被検体像の画像における外側の部分は、いつまでも細長状領域Ｒ１ａと似たパターンとなってないからである。つまり、外挿部１２ｂが生成する外挿画像Ｐ１は、その外挿処理がされた最端部は、本来の被検体像と似つかないパターンとなっていることになる。このような外挿画像Ｐ１を用いて断層画像Ｄを生成すると、断層画像Ｄに偽像が現れてしまう。この偽像は、断層画像Ｄの最端部に行くに従い強く表れる。断層画像Ｄの最端部においては、実際の被検体像と外挿画像Ｐ１との食い違いが激しく、この食い違いが偽像として断層画像Ｄに現れるのである。
【００７０】
この様な問題を解決する目的で、外挿部１２ｂは平滑化処理を加えながら細長状領域Ｒ１ａの複製を元画像Ｐ０に継ぎ足す。具体的には、継ぎ足しの度に平滑化処理の強度を強くしながら外挿処理を行うのである。この様にすることで、元画像Ｐ０から外れるほど継ぎ足される細長状領域Ｒ１ａの複製が次第に不鮮明となっていく。すると、偽像の原因となる細長状領域Ｒ１ａに写り込む像も次第に不鮮明となっていくので、断層画像Ｄに写り込む偽像も鮮明さが失われる。このようにすることで、断層画像Ｄに偽像が写り込むことを防止することができる。
【００７１】
＜複数の線状構造物が写り込んだ画像に対する外挿処理＞
図１６，図１７で説明した外挿部１２ｂの動作は、説明の便宜上、画素アレイＲ１に相当するマップｍ上の領域において、大腿骨の輪郭部の延伸方向についての外挿動作について説明している。元画像Ｐ０においては、大腿骨の輪郭部以外にも様々な線状構造物が写り込んでいる。この線状構造物の延伸方向は大腿骨の輪郭部の延伸方向と一致するとは限らない。したがって、外挿部１２ｂが大腿骨の輪郭部の延伸方向に基づいて画像の継ぎ足しを行うと、元画像Ｐ０に写り込む他の線状構造物が延長されるとは限らない。
【００７２】
図１９は、この問題を図解している。図１９左側における元画像に写り込む複数の線状構造物のうち、１つに注目し、矢印の示す方向に画像の継ぎ足しを行うと、図１９右側に示すように、注目の線状構造物は延長される。しかし、画像に写り込んでいる他の線状構造物は、不連続で途切れ途切れとなってしまう。
【００７３】
そこで、外挿部１２ｂは、細長状領域Ｒ１ａを複数の部分に分割して、外挿処理を行うようにしている。つまり、元画像Ｐ０に画像を継ぎ足す方向を画像の部分によって変えるのである。図２０は、分割された細長状領域Ｒ１ａの断片が個別につなぎ合わされる様子を示している。図２０では、横方向に伸びた細長状領域Ｒ１ａが、横方向に所定の間隔で分割されている。この分割された断片を符号Ｒ１ｐで表すことにする。外挿部１２ｂは、断片Ｒ１ｐの各々について独立に合計ベクトルを求め、線状構造物の延伸方向を算出する。そして、外挿部１２ｂは、断片Ｒ１ｐ毎に算出された像の延伸方向に基づいて、断片Ｒ１ｐを図１７の縦方向につなぎ合わせて画像を延長する。つまり、画像は、図２０の矢印で示すように各断片Ｒ１ｐによって異なる個別の方向に断片Ｒ１ｐの複製をずらしながらつなぎ合わせられる。
【００７４】
このとき、つなぎ合わせられた複製の間に隙間が生じることがある。この様な場合は、外挿部１２ｂは、この隙間に断片Ｒ１ｐに隣接する断片Ｒ１ｐの一部を複製してはめ込むことによりこの隙間を外挿する。このとき複製される断片Ｒ１ｐの一部は、隙間と同じ大きさと形状をしている。
【００７５】
外挿部１２ｂは、元画像Ｐ０において画素アレイＲ１について上述の動作をした後、元画像Ｐ０における画素アレイＲ２についても同様の動作を行い、元画像Ｐ０の両側を延長する（図１５参照）。外挿部１２ｂは、連写された元画像Ｐ０の全てについて同様の外挿動作を行い、一連の外挿画像Ｐ１を生成する。
【００７６】
＜断層画像生成部の動作＞
外挿画像Ｐ１は、断層画像生成部１２ｃに送出される。断層画像生成部１２ｃは、一連の外挿画像Ｐ１をＸ線管３およびＦＰＤ４の移動方向にずらしながら重ね合わせ、所定の裁断面における被検体の断層像が写り込んだ断層画像Ｄを生成する。
【００７７】
また、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、各制御部６，８を統括的に制御する主制御部２５と、断層画像を表示する表示部２７とを備えている。この主制御部２５は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部６，８および後述の各部１１，１２を実現している。記憶部２３は、Ｘ線撮影装置１の制御および画像処理に必要なパラメータの一切を記憶する。また、記憶部２３は画像処理の際に生成された中間的な画像を一次的に記憶する。
【００７８】
＜Ｘ線撮影装置の動作＞
次に、Ｘ線撮影装置１の動作について説明する。実施例１に係るＸ線撮影装置１を用いて断層画像Ｄを取得するには、まず天板２に被検体Ｍが載置される。そして術者が操作卓２６を通じて、元画像Ｐ０の取得の指示を行うと、同期移動制御部８は、Ｘ線管３，およびＦＰＤ４を所定の初期位置までに移動させる。このときの撮像系３，４は、図１の実線に示すような配置となっている。すなわち、初期位置におけるＸ線管３は、体軸方向Ａ（天板２の長手方向）の前段に位置し、ＦＰＤ４は、体軸方向Ａの後段に位置している。このときＸ線管３は、初期角度−２０度まで傾斜されている。
【００７９】
Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３を制御し、Ｘ線管３は所定のパルス幅、管電圧、管電流でＸ線ビームをＦＰＤ４に向けて照射する。Ｘ線ビームは、天板２を透過した後、ＦＰＤ４に入射する。画像生成部１１は、ＦＰＤ４が出力した検出信号を元画像Ｐ０に組み立てる。
【００８０】
以降、同期移動制御部８は、Ｘ線管３，およびＦＰＤ４を同期的かつ互いに反対方向に移動させる。Ｘ線管制御部６は、移動の最中にＸ線ビームを間歇的に照射し、画像生成部１１は、その度ごとに元画像Ｐ０を生成する。こうして、一連の元画像Ｐ０が生成される。このとき、同期移動制御部８は、Ｘ線管３を体軸方向Ａの後段側に移動させ、ＦＰＤ４を体軸方向Ａの前段側に移動させる。
【００８１】
そして、同期移動制御部８は、Ｘ線管３，およびＦＰＤ４を所定の最終位置までに移動させる。このときの撮像系３，４は、図１の一点鎖線に示すような配置となっている。すなわち、最終位置におけるＸ線管３は、体軸方向Ａ（天板２の長手方向）の後段に位置し、ＦＰＤ４は、体軸方向Ａの前段に位置している。このときＸ線管３は、最終角度２０度まで傾斜されている。この状態で最後の元画像Ｐ０が取得され、一連の元画像Ｐ０の取得は終了となる。元画像Ｐ０は、実施例１においては７４枚取得される。
【００８２】
画像処理部１２は、元画像Ｐ０が生成される度にマップ生成部１２ａを用いてマップｍの作成をする。そして、画像処理部１２は、マップｍが作成される度に、外挿部１２ｂを用いて元画像Ｐ０の外挿を行う。こうして生成された外挿画像Ｐ１は、元画像Ｐ０が撮像系３，４の移動方向に延長された画像となっている。
【００８３】
こうして生成された一連の外挿画像Ｐ１は、画像処理部１２の断層画像生成部１２ｃにより断層画像Ｄを生成する。この断層画像Ｄは、診断に好適な被検体Ｍの断層像を写し込んだものとなっている。断層画像Ｄが表示部２７に表示されて動作は終了となる。
【００８４】
以上のように、本発明に係る画像処理装置は、まず元画像Ｐ０に写り込んだ線状構造物の延伸方向を示すマップｍを生成する。そして、マップｍを参照して元画像Ｐ０の側辺部に写り込んでいる線状構造物が線状構造物の延伸方向に配列するように側辺部に位置する領域の複製を元画像Ｐ０の側辺部に継ぎ足して外挿画像Ｐ１を生成する。しかも、この継ぎ足し動作は、元画像Ｐ０におけるＸ線管３およびＦＰＤ４の移動方向の両終端に施される。このようにして、元画像Ｐ０の移動方向における両端は、線状構造物を延伸するように継ぎ足され、外挿画像Ｐ１が生成される。元画像Ｐ０の側辺部から外れた部分は、撮影をすることができなかった部分であるから、この部分の元画像Ｐ０がどのようになっていたかを実際に知ることはできない。しかし、この元画像Ｐ０から外れた部分における被検体の像は、少なくとも元画像Ｐ０の側辺部の像を延長したパターンがしばらく続くと考えられる。
【００８５】
そこで、元画像Ｐ０の側辺部に写り込んだ線状構造物を延伸するように側辺部のパターンを側辺部の伸びる方向に適宜ずらしながら元画像Ｐ０につなぎ合わせれば、画像上の撮影することができなかった部分をより自然に外挿することができる。すなわち、生成された外挿画像Ｐ１の端部は、被検体像が連続して延長されたようになっている。このような外挿がなされた外挿画像Ｐ１を用いて断層画像Ｄを生成すれば、視認性に優れた断層画像Ｄを生成することができる。
【００８６】
また、上述の構成は、本発明の外挿部１２ｂの具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、外挿部１２ｂが継ぎ足す動作は移動方向と直交する直交方向に伸びた側辺部に位置する短冊状の画素配列を複製することにより行えば、より確実に外挿画像Ｐ１の生成が可能である。
【００８７】
上述の構成は、本発明の外挿部１２ｂの具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、外挿部１２ｂは、画素を継ぎ足す際に、短冊状の画素配列に対し直交方向に平滑化処理を施せば、より鮮明な断層画像Ｄを取得できる。元画像Ｐ０の外側の部分の被検体の透視像は、元画像Ｐ０の側辺部に写り込んでいる被検体像とほぼ同じであろうと予想される。しかし、実際には元画像Ｐ０の外側の部分の被検体の透視像と元画像Ｐ０の側辺部に写り込んでいる被検体像とは全く同じにはならない。したがって、画素をそのまま継ぎ足すと、実際とは異なるパターンが元画像Ｐ０に継ぎ足されることになり、断層画像Ｄが不自然なものとなる。上述の構成によれば、いったん平滑化をしてから画素を継ぎ足すので、断層画像Ｄの不自然さが目立たず、断層画像Ｄの視認性が向上する。
【００８８】
上述の構成は、本発明の外挿部１２ｂの具体的な構成を示すものとなっている。元画像Ｐ０に写っていない被検体像の予想は、被検体像を予想する部分が元画像Ｐ０の側辺部から離れるほど難しくなる。例えば、元画像Ｐ０の外側の領域において、側辺部に隣接する部分の被検体の透視像は、側辺部に写り込んでいる被検体像とほぼ同じであろうと予想される。しかし、元画像Ｐ０の外側の領域において、側辺部から離れるほど被検体の像は側辺部に写り込んでいる被検体像とかけ離れてくるはずである。本発明によれば複数の画素配列の継ぎ足し動作を繰り返すにつれ、継ぎ足される画素配列に施される平滑化処理のぼかし強度を次第に強くしている。このようにすると継ぎ足し動作を繰り返すにつれ、次第に本来の被検体像とかけ離れたパターンを継ぎ足してしまう事態を防ぐことができる。
【００８９】
上述の構成は、本発明の画像処理装置を搭載した放射線断層撮影装置の構成を示している。本発明に係る放射線断層撮影装置によれば、断層画像Ｄの両端の視認性が向上した断層画像Ｄを取得することができる。
【００９０】
本発明は上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。
【００９１】
（１）上述の構成では、元画像Ｐ０の端部に位置する画素が１列に配列した画素アレイＲ１から合計ベクトルを求めていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、画素アレイＲ１の代わりに短手方向の幅をより広くした領域を用いて合計ベクトルを求めるようにしてもよい。
【００９２】
（２）上述の構成では、画素アレイＲ１を複数の断片に分割してそれぞれについて合計ベクトルを求めて画像の外挿処理をするようにしていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、勾配ベクトルの長さについてのプロファイルに基づいて動作するようにしてもよい。
【００９３】
この変形例について具体的に説明する。図２１左側は、複数の線状構造物が元画像Ｐ０の端部に写り込んだ例を表している。マップ生成部１２ａは、この元画像Ｐ０について勾配ベクトルを求め、これを配列してマップｍを生成することになる。外挿部１２ｂは、このマップｍを基に画像上の位置と勾配ベクトルの大きさとが関連したプロファイルを生成する。このプロファイルは、図２１右側に示すように、３つのピークが現れる。外挿部１２ｂは、これら３つのピークを認識して、元画像Ｐ０の端部においてどの部分に線状構造物が位置するかを知る。ピークであるかどうかは、プロファイルにおける極大部の値が所定の閾値を上回るかどうかにより判定する。外挿部１２ｂは、極大部の値が閾値以上の場合、この極大部をピークと判定して動作する。
【００９４】
外挿部１２ｂは、ピークの現れる位置に応じて画素アレイＲ１を分割して動作する。すなわち、外挿部１２ｂは、プロファイル上の隣接する２つのピークの中間に位置する中間点を求め、この中間点が示す位置で画素アレイＲ１を分割する。図２１の例によれば、ピークは３つ現れるので、互いに隣接する第１のピークと第２のピークとの間と、互いに隣接する第２のピークと第３のピークとの間との二カ所に中間点ｃａ，ｃｂが設けられることになる。そして、外挿部１２ｂは、元画像Ｐ０上の画素アレイＲ１における左端から中間点ｃａまでの区間、中間点ｃａから中間点ｃｂまでの区間、中間点ｃｂから右端までの区間の３区間についてそれぞれ合計ベクトルを求め、各区間ごとに元画像Ｐ０の延伸動作を行う。これにより、元画像Ｐ０上の線状構造物のそれぞれがその伸びる方向に従って延伸されて元画像Ｐ０が外挿される。これにより、より画像の乱れの少ない断層画像Ｄが取得できる。なお、中間点の決定方法としては、隣接する２つのピークに挟まれる位置を中間点としてよく、また、中間点を２つのピークのどちらからも同じ距離となる位置と定めればより望ましい。
【符号の説明】
【００９５】
ｍ     マップ（勾配ベクトルマップ）
Ｐ０   元画像（画像）
３     Ｘ線管（放射線源）
４     ＦＰＤ（放射線検出手段）
７     同期移動機構（移動手段）
８     同期移動制御部（移動制御手段）
１１   画像生成部（画像生成手段）
１２ａ マップ生成部（マップ生成手段）
１２ｂ 外挿部（外挿手段）
１２ｃ 断層画像生成部（断層画像生成手段）
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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