(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の複数の画像データを取得する第１の取得手段と、
前記第１の複数の画像データのうち、第１の２つ以上の画像データを用いて、第１の合成画像データを取得する第２の取得手段と、
前記第１の複数の画像データのうち、前記２つ以上の画像データとは異なる組み合わせの第２の２つ以上の画像データを用いて、第２の合成画像データを取得する第３の取得手段と、
前記第１の合成画像データと前記第２の合成画像データとを用いて、前記第１の合成画像データと前記第２の合成画像データとの間の位置ずれに関する情報を取得する第４の取得手段と、
前記第１の合成画像データと前記第２の合成画像データとの間の位置ずれに関する情報を用いて、前記第１の複数の画像データにおける各画像データの位置ずれに関する情報を取得する第５の取得手段と、
前記位置ずれに関する情報を用いて、前記第１の複数の画像データにおける各画像データを位置合わせすることにより、第３の合成画像データを取得する第６の取得手段とを有することを特徴とする処理装置。
【請求項２】
前記画像データは、ボリュームデータであることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
受信手段が複数回の光照射により対象物から発生する音響波を受信することにより出力した、前記複数回の光照射に対応する複数の信号を取得する信号取得手段を有し、
前記第１の取得手段は、前記複数の信号を用いて、前記第１の複数の画像データを取得することを特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記第２の取得手段は、前記第１の複数の画像データから、第１の期間に行われた２つ以上の光照射に対応する前記第１の２つ以上の画像データを選択し、
前記第３の取得手段は、前記第１の複数の画像データから、前記第１の期間とは異なる第２の期間に行われた２つ以上の光照射に対応する第２の２つ以上の画像データを選択することを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
【請求項５】
前記第２の取得手段は、前記複数の画像データから、前記第１の期間に時間的に一続きに行われた２つ以上の光照射に対応する前記第１の２つ以上の画像データを選択し、
前記第３の取得手段は、前記複数の画像データから、前記第２の期間に時間的に一続きに行われた２つ以上の光照射に対応する前記第２の２つ以上の画像データを選択することを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
【請求項６】
前記第２の取得手段は、
前記第３の合成画像データを用いて、前記第３の合成画像データの画質に関する情報を
取得し、前記第３の合成画像データの画質に関する情報を用いて、前記複数の画像データから、前記第１の２つ以上の画像データを選択することを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
【請求項７】
前記第２の取得手段は、
前記複数の画像データを用いて、前記複数の画像データの画質に関する情報を取得し、
前記複数の画像データの画質に関する情報を用いて、前記複数の画像データから、前記第１の２つ以上の画像データを選択することを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
【請求項８】
前記第４の取得手段は、前記第１の合成画像データと前記第２の合成画像データとの間の並進、回転、および変形の少なくとも１つによる位置ずれに関する情報を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項９】
前記第５の取得手段は、前記第１の合成画像データと前記第２の合成画像データとの間の位置ずれに関する情報に対する補間処理を行うことにより、前記複数の画像データの位置ずれに関する情報を取得することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記第１の複数の画像データの位置ずれに関する情報を用いて、前記複数回の光照射のときの前記受信手段の位置に関する情報を取得し、当該位置に関する情報及び前記複数の信号を用いて、画像データを取得する第７の取得手段と、ことを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
【請求項１１】
前記第７の取得手段は、
前記位置に関する情報及び前記複数の信号を用いて、前記複数回の照射に対応する第２の複数の画像データを取得し、
前記第２の複数の画像データを位置合わせすることにより前記画像データを取得することを特徴とする請求項１０に記載の処理装置。
【請求項１２】
前記第２の取得手段及び前記第３の取得手段は、前記第１の合成画像データと前記第２の合成画像データとが重なるように、前記第１の２つ以上の画像データ及び前記第２の２つ以上の画像データを選択することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１３】
光照射手段と、
前記光照射手段からの光が照射された対象物から発生する音響波を受信することにより信号を出力する受信手段と、
を有し、
前記光照射手段は、前記対象物に対して複数回光を照射し、
前記受信手段は、前記複数回の光照射により前記対象物から発生する光音響波を受信することにより、前記複数回の光照射に対応する複数の信号を出力し、
前記第１の取得手段は、前記複数の信号に基づいて、前記複数回の光照射に対応する前記対象物の複数の画像データを取得し、
前記第２の取得手段は、前記複数の画像データから、第１の期間に行われた２つ以上の光照射に対応する前記第１の２つ以上の画像データを選択し、
前記第３の取得手段は、前記複数の画像データから、前記第１の期間とは異なる第２の期間に行われた２つ以上の光照射に対応する第２の２つ以上の画像データを選択することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１４】
前記複数回の光照射が行われる期間に、前記受信手段を移動させる駆動手段を有することを特徴とする請求項１３に記載の処理装置。
【請求項１５】
前記第１の取得手段は、１回の光照射に対応する信号を用いて、光照射の時間間隔における前記受信手段の移動量よりも大きな領域の画像データを取得することにより、前記第１の複数の画像データを取得することを特徴とする請求項１４に記載の処理装置。
【請求項１６】
特定の方向への前記対象物の位置ずれを抑制するように前記対象物を保持する保持手段を有し、
前記第４の取得手段は、前記特定の方向への位置ずれを考慮せずに、前記第１の合成画像データと前記第２の合成画像データとの間の位置ずれに関する情報を取得することを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の処理装置。
【請求項１７】
第１の複数の画像データを取得する工程と、
前記第１の複数の画像データのうち、第１の２つ以上の画像データを用いて、第１の合成画像データを取得する工程と、
前記第１の複数の画像データのうち、前記２つ以上の画像データとは異なる組み合わせの第２の２つ以上の画像データを用いて、第２の合成画像データを取得する工程と、
前記第１の合成画像データと前記第２の合成画像データとを用いて、前記第１の合成画像データと前記第２の合成画像データとの間の位置ずれに関する情報を取得する工程と、
前記第１の合成画像データと前記第２の合成画像データとの間の位置ずれに関する情報を用いて、前記第１の複数の画像データにおける各画像データの位置ずれに関する情報を取得する工程と、
前記位置ずれに関する情報を用いて、前記第１の複数の画像データにおける各画像データを位置合わせすることにより、第３の合成画像データを取得する工程と、を有することを特徴とする処理方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の処理方法を実行するためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光音響効果により発生した音響波を利用して画像データを取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光が対象物に照射され、当該光のエネルギーが吸収されることで光音響効果により対象物内から発せられる音響波（光音響波）を利用して対象物の画像データを取得する光音響イメージング技術が研究されている。光音響イメージングにおいては、複数回の光照射のそれぞれによって得られる対象物の画像データを合成する手法がある。
【０００３】
ところが、各光照射間で対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係が変動する可能性がある。この場合、各光照射に対応する各画像データで当該変動による位置ずれが生じてしまう。その結果、位置ずれが生じた対象物の画像データ同士を合成することとなってしまい、合成後の対象物の画像データの品質を低下させてしまうこととなる。この課題に対して、画像データ同士を比較することにより、各画像データの位置ずれ量（動きベクトル）を推定し、補正する手法が知られている。
【０００４】
特許文献１には、対象物の画像データ同士を比較することにより位置ズレ量を推定し、位置ずれを補正した後に当該対象物の画像データ同士を合成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１４０７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１における位置ズレ量の推定方法に対しては、さらなる推定精度の向上が望まれている。
そこで、本発明は、複数の画像データを用いて、複数の画像データの位置ずれ量の推定精度を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る処理装置は、第１の複数の画像データを取得する第１の取得手段と、第１の複数の画像データのうち、第１の２つ以上の画像データを用いて、第１の合成画像データを取得する第２の取得手段と、第１の複数の画像データのうち、２つ以上の画像データとは異なる組み合わせの第２の２つ以上の画像データを用いて、第２の合成画像データを取得する第３の取得手段と、第１の合成画像データと第２の合成画像データとを用いて、第１の合成画像データと第２の合成画像データとの間の位置ずれに関する情報を取得する第４の取得手段と、第１の合成画像データと第２の合成画像データとの間の位置ずれに関する情報を用いて、第１の複数の画像データの位置ずれに関する情報を取得する第５の取得手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る光音響装置によれば、複数の画像データを用いて、複数の画像データの位置ずれ量の推定精度を向上させることのできる
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る光音響装置を示す図
【図２】実施形態１に係る各光照射時の受信部の位置を示す図
【図３】実施形態１に係る画像データ取得部の処理フローを示す図
【図４】実施形態１に係るパルスボリュームデータを示す図
【図５】実施形態１に係る合成対象のパルスボリュームデータを表す図
【図６】実施形態１に係る合成ボリュームデータを示す図
【図７】実施形態１に係る位置ずれ量の取得フローを示す図
【図８】実施形態１に係る合成ボリュームデータの位置ずれ量を示す図
【図９】実施形態１に係るパルスボリュームデータの位置ずれ量を示す図
【図１０】実施形態１に係るパルスボリュームデータの位置ずれ補正処理を説明するための図
【図１１】実施形態１に係る光音響装置の別の構成例を示す図
【図１２】実施形態１に係る別の処理フローチャートを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明をより詳細に説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の符号を付して、説明を省略する。
【００１１】
〔実施形態１〕
本実施形態に係る光音響装置について、図１を用いて説明する。本実施形態に係る光音響装置は、光照射部１００、受信部２００、駆動部３００、信号収集部４００、画像データ取得部、表示部６００、入力部７００、および制御部８００を有する。
【００１２】
以下、本実施形態に係る光音響装置の各構成について説明する。
【００１３】
（光照射部１００）
光照射部１００は、光を発する光源１１０と、光源１１０から射出された光を対象物９００へ導く光学系１２０とを含む。
【００１４】
光源１１０としては、レーザーや発光ダイオード等を用いることができる。レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なレーザーを使用することができる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーやアレキサンドライトレーザーなどのパルスレーザーを光源１１０としてもよい。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光を励起光とするＴｉ：ｓａレーザーやＯＰＯ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）レーザーを光源１１０としてもよい。
【００１５】
光源１１０は、ナノ秒からマイクロ秒オーダーのパルス光を発生可能なパルス光源であってもよい。光のパルス幅としては、１〜１００ナノ秒程度のパルス幅であってもよい。また、光の波長としては４００ｎｍから１６００ｎｍ程度の範囲の波長であってもよい。生体表面近傍の血管を高解像度でイメージングする場合は、血管での吸収が大きい波長（４００ｎｍ以上、７００ｎｍ以下）としてもよい。一方、生体の深部をイメージングする場合には、生体の背景組織（水や脂肪など）において典型的に吸収が少ない波長（７００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下）の光を用いてもよい。また、複数波長の光を用いて測定する際には、波長の変換が可能な光源であってもよい。なお、複数波長を対象物に照射する場合、互いに異なる波長の光を発生する複数台の光源を用意し、それぞれの光源から交互に照射することも可能である。複数台の光源を用いた場合もそれらをまとめて光源として表現する。
【００１６】
光学系１２０には、レンズ、ミラー、光ファイバ等の光学素子を用いることができる。光のビーム径を広げて照射するために、光学系１２０の光出射部は光を拡散させる拡散板等で構成されていてもよい。一方、光音響顕微鏡においては、解像度を上げるために、光学系１２０の光出射部はレンズ等で構成し、ビームをフォーカスして照射してもよい。なお、光照射部１００が光学系１２０を備えずに、光源１１０から直接対象物９００に光を照射してもよい。
【００１７】
（受信部２００）
受信部２００は、音響波を受信することにより電気信号を出力する受信素子２１１−２１５からなる受信素子群２１０と、受信素子群２１０を支持する支持体２２０とを含む。
【００１８】
各受信素子２１１−２１５を構成する部材としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック材料や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電膜材料などを用いることができる。また、圧電素子以外の素子を用いてもよい。例えば、静電容量型トランスデューサ（ｃＭＵＴ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）、ファブリペロー干渉計を用いたトランスデューサなどを用いることができる。なお、音響波を受信することにより電気信号を出力できる限り、いかなるトランスデューサを受信素子として採用してもよい。
【００１９】
支持体２２０は、機械的強度が高い金属材料などから構成されることが好ましい。本実施形態において支持体２２０は半球殻形状であり、半球殻上に受信素子群２１０を支持できるように構成されている。この場合、各受信素子の指向軸は半球の曲率中心付近に集まる。そして、これらの受信素子から出力された電気信号群を用いて画像化したときに曲率中心付近の画質が高くなる。なお、支持体２２０は受信素子群２１０を支持できる限り、いかなる構成であってもよい。
【００２０】
（駆動部３００）
駆動部３００は、対象物９００と受信部２００との相対位置を変更する装置である。本実施形態では、駆動部３００は、支持体２２０をＸＹ方向に移動させる装置であり、ステッピングモータを搭載した電動のＸＹステージである。
【００２１】
駆動部３００は、駆動力を発生させるステッピングモータなどのモータと、駆動力を伝達させる駆動機構と、受信部２００の位置情報を検出する位置センサとを含む。駆動機構としては、リードスクリュー機構、リンク機構、ギア機構、油圧機構、などを用いることができる。また、位置センサとしては、エンコーダー、可変抵抗器、などを用いたポテンショメータなどを用いることができる。
【００２２】
なお、駆動部３００は対象物９００と受信部２００との相対位置をＸＹ方向（二次元）に変更させるものに限らず、一次元または三次元に変更させてもよい。
【００２３】
なお、駆動部３００は、対象物９００と受信部２００との相対的な位置を変更できれば、受信部２００を固定し、対象物９００を移動させてもよい。対象物９００を移動させる場合は、対象物９００を支持する対象物支持部（不図示）を動かすことで対象物９００を移動させる構成などが考えられる。また、対象物９００と受信部２００の両方を移動させてもよい。
【００２４】
また、駆動部３００は、相対位置を連続的に移動させてもよいし、ステップアンドリピートによって移動させてもよい。駆動部３００は、電動ステージであることが好ましいが、手動ステージであってもよい。
【００２５】
（信号収集部４００）
信号収集部４００は、各受信素子２１１−２１５から出力されたアナログ信号である電気信号を増幅するアンプ４１０と、アンプから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを含む。信号収集部４００から出力されるデジタル信号は、画像データ取得部５００内の記憶部５１０に記憶される。信号収集部４００は、Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＤＡＳ）とも呼ばれる。本明細書において電気信号は、アナログ信号もデジタル信号も含む概念である。
【００２６】
（画像データ取得部５００）
画像データ取得部５００は、信号収集部４００から出力されたデジタル信号を記憶し、記憶されたデジタル信号に基づいて対象物９００の画像データを取得する装置である。画像データ取得部５００の行う処理の詳細については後述する。
【００２７】
本実施形態において画像データとは、光音響効果により発生した光音響波を受信して得られる電気信号群に基づいて得られる２次元または３次元の空間の各位置における情報の総称である。具体的に画像データは、光音響波の発生音圧（初期音圧）［Ｐａ］、光エネルギー吸収密度［Ｊ／ｍ３］、光吸収係数［１／ｍ］、または対象物を構成する物質の濃度に関する情報等である。物質の濃度に関する情報とは、オキシヘモグロビン濃度、デオキシヘモグロビン濃度、総ヘモグロビン濃度、または酸素飽和度等である。総ヘモグロビン濃度とは、オキシヘモグロビン濃度およびデオキシヘモグロビン濃度の和のことである。酸素飽和度とは、全ヘモグロビンに対するオキシヘモグロビンの割合のことである。
【００２８】
画像データ取得部５００は、記憶部５１０、再構成部５２０、選択部５３０、合成部５４０、投影データ取得部５５０、および位置推定部５６０を備える。記憶部５１０は、磁気ディスクやフラッシュメモリなどの非一時記憶媒体で構成することができる。また、記憶部５１０は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の媒体であってもよい。なお、プログラムが格納される記憶媒体は、非一時記憶媒体である。
【００２９】
再構成部５２０、選択部５３０、合成部５４０、投影データ取得部５５０、位置推定部５６０等の演算機能を担うユニットは、ＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）チップ等の演算回路で構成されることができる。これらのユニットは、単一のプロセッサや演算回路から構成されるだけでなく、複数のプロセッサや演算回路から構成されていてもよい。
【００３０】
（表示部６００）
表示部６００は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などのディスプレイである。画像データ取得部５００により得られた画像データに基づく画像や画像データ中の特定位置の数値等を表示する装置である。表示部６００は、画像や装置を操作するためのＵＩが表示してもよい。なお、表示部６００は、光音響装置とは別に提供されてもよい。
【００３１】
（入力部７００）
入力部７００は、ユーザが操作可能な、マウスやキーボード、タッチパネルなどで構成されることができる。なお、入力部７００は、光音響装置とは別に提供されてもよい。
【００３２】
（制御部８００）
制御部８００は、入力部７００からの撮像開始などの各種操作による信号を受けて、光音響装置の各構成を制御する。制御部８００は、記憶部に格納されたプログラムを読み出し、光音響装置の各構成の作動を制御する。制御部８００はＣＰＵなどの演算素子で構成される。
【００３３】
なお、光音響装置の各構成はそれぞれ別の装置として構成されてもよいし、一体となった単一の装置として構成されてもよい。また、光音響装置の複数の構成が一体となった単一の装置として構成されてもよい。
【００３４】
以下、本実施形態における光音響装置の動作を説明する。
【００３５】
光照射部１００は、対象物９００に光１３０を２０Ｈｚの繰り返し周波数で照射する。光１３０に起因する光音響効果により、対象物９００内で音響波（光音響波）が発生する。各受信素子２１１−２１５がこの光音響波を受信することによって電気信号を出力することにより、受信部２００は電気信号群を出力する。各受信素子から出力される電気信号は、各受信素子に到達した光音響波の圧力の時間変動を表す時系列の信号である。
【００３６】
駆動部３００が受信部２００を移動させながら、光照射部１００は複数回に亘って光を対象物９００に照射する。すなわち、複数回の光照射が行われる期間に、駆動部３００は受信部２００を移動させる。その結果、駆動部３００は、受信部２００が各光照射時に互いに異なる位置に位置するように受信部２００を移動させることができる。図２は、各光照射時の受信部２００の位置の例を表す。図２における点は、各光照射時の支持体２２０の底部の位置をプロットしたものである。光照射部１００はＮ回の光照射を行い、受信部２００はＮ箇所で光音響波を受信する。図２において、光照射回数は２０５０回であり、光照射間の受信部２００の平均移動距離は約１．５ｍｍである。
【００３７】
受信素子群２１０は光照射部１００が複数回光を照射により発生した光音響波を受信することにより、複数回の光照射のそれぞれに対応する複数の電気信号群を出力する。すなわち、受信素子群２１０は、光照射部１００の光照射回数分だけ電気信号群を出力する。以下、複数回の光照射のそれぞれに対応する複数の電気信号群を、単に複数の電気信号群と呼ぶ。
【００３８】
以下、Ｎ回の光照射をおこなう場合を説明する。なお、ｉ回目の光照射により得られた受信信号群をＰｄｐ＿ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）と表記する。添え字ｉが付されたアイテムは、ｉ回目の光照射に対応するアイテムであることを表す。ｉは正の整数であり、パルスインデックスとも呼ぶ。添え字ｐが付されたアイテムは、１回の光照射に対応するアイテムであることを表す。
【００３９】
信号収集部４００は、受信素子群２１０から出力されたアナログ信号群である複数の電気信号群をデジタル信号群に変換し、記憶部５１０に記憶させる。
【００４０】
画像データ取得部５００は、記憶部５１０に記憶された複数の電気信号群に基づいて対象物の画像データを取得する。画像データ取得部５００は、対象物の画像データを表示部６００に送信し、画像データに基づいた画像や画像データ中の特定位置の数値等を表示部６００に表示させる。画像データが３次元の場合、画像データ取得部５００は、任意の断面で切断した断層画像、最大値投影（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ：ＭＩＰ）画像、またはボリュームレンダリングした画像などを表示させることができる。
【００４１】
以下、画像データ取得部５００が対象物の画像データを取得する処理を図３に示す処理フローチャートにしたがって詳述する。
【００４２】
（Ｓ２１０：複数のパルスボリュームデータを取得する工程）
再構成部５２０は、記憶部５１０に記憶された複数の電気信号群のそれぞれの電気信号群に基づいて、複数回の光照射のそれぞれに対応する、対象物の複数の画像データを取得する。すなわち、再構成部５２０は、圧力の時間変動を表す電気信号群を対象物の画像データに変換する。１回の光照射によって得られる画像データをパルスボリュームデータとも呼ぶ。パルスボリュームデータは、２次元または３次元に配列したボクセル（２次元の場合はピクセルとも呼ぶ）の夫々に当該位置における値を収めたボリュームデータの形式で取得される。ボリュームデータは、２次元または３次元ボリューム、２次元または３次元画像、２次元または３次元断層像とも呼べる。
【００４３】
本実施形態において再構成部５２０は、記憶部５１０に記憶された複数の電気信号群のそれぞれの電気信号群に基づいて、複数回の光照射のそれぞれに対応する複数の初期音圧分布データＰ０ｐ＿ｉを取得する。複数の初期音圧分布データＰ０ｐ＿ｉは記憶部５１０に記憶される。本実施形態においては、対象物の画像データとして、初期音圧の３次元の空間分布情報を取得する場合を説明する。Ｐ０ｐ＿ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）のように関数表現によって初期音圧分布データの各位置での値を表記する。以下、複数回の光照射のそれぞれに対応する複数の初期音圧分布データＰ０ｐ＿ｉを、単に複数の初期音圧分布データとも呼ぶ。
【００４４】
再構成手法については、タイムドメイン再構成手法、フーリエドメイン再構成手法、モデルベース再構成手法（繰り返し再構成手法）などの公知の再構成手法を採用することができる。例えば、ＰＨＹＳＩＣＡＬ  ＲＥＶＩＥＷ  Ｅ  ７１，  ０１６７０６  （２００５）に記載されたようなＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｂａｃｋ−Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（ＵＢＰ）と呼ばれるタイムドメイン再構成手法を採用することができる。
【００４５】
再構成部５２０は、複数の電気信号群に加え、各光照射時の各受信素子の位置情報に基づいて、複数の初期音圧分布データを取得する。再構成部５２０は、記憶部５１０に予め記憶された各光照射時の各受信素子の位置情報を読み出すことにより位置情報を取得することができる。また、再構成部５２０は、光照射をトリガーとして、駆動部３００に備えられた位置センサから受信部２００の位置情報を受け取ることにより、各受信素子の位置情報を取得してもよい。
【００４６】
図４は、本実施形態に係るパルスボリュームデータの一部（Ｐ０ｐ＿１〜Ｐ０ｐ＿３０）を示す。本実施形態におけるパルスボリュームデータは３次元空間中のボリュームデータであるが、紙面上での説明の都合からパルスボリュームデータをＸＹ面で表す。本実施形態においては、時間的に隣接する初期音圧分布データの少なくとも一部の領域が重畳するように、再構成領域が設定される。本実施形態では、半球状の支持体２２０の曲率中心を中心とした６０ｍｍ角の立方体領域を、１回の光照射、すなわち１つの電気信号群に基づいて再構成される再構成領域とする。この場合、１回の光照射による再構成領域の大きさ（６０ｍｍ）は、光照射間の受信部２００の移動量（１．５ｍｍ）と比べて大きい。そのため、図４に示すように、時間的に一続きの光照射に対応する２つ以上のパルスボリュームデータが重畳することとなる。再構成領域の大きさや形状は、予め設定されていてもよい。また、ユーザが入力部７００を用いて再構成領域の大きさや形状を指定してもよい。基準位置Ｏに対する各パルスボリュームデータの紙面左上の端部の位置を、各パルスボリュームデータの位置とする。図４では、一例としてパルスボリュームデータＰ０ｐ＿１の位置ＰｏｓＰ０ｐ＿１を示した。図２に示すように光照射毎に受信部２００の位置が異なるため、図４に示された本実施形態で得られる各パルスボリュームデータは、基準位置Ｏに対して互いに異なる位置に位置する。すなわち、本実施形態においては、あらかじめ設定された、光照射時の受信部の位置により、パルスボリュームデータの位置が決定される。なお、光照射時の受信部の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて、取得されるパルスボリュームデータの位置が決定されてもよい。また、光が照射された位置に基づいて、パルスボリュームデータの位置が決定されてもよい。また、本工程で取得されるパルスボリュームデータの位置は、予め設定されていてもよい。
【００４７】
なお、本工程において、再構成部５２０は、対象物内での光フルエンス分布データΦ［Ｊ／ｍ２］と対象物内のグリュナイゼン係数分布データΓ［Ｐａ・ｍ３／Ｊ］とを取得してもよい。そして、再構成部５２０は、初期音圧分布データを、光フルエンス分布データとグリュナイゼン係数分布データとで除算することにより、対象物内の光吸収係数分布データμａ［１／ｍ］を取得してもよい。この場合、光吸収係数分布データをパルスボリュームデータとしてもよい。
【００４８】
例えば、再構成部５２０は、Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．７５６１  ７５６１１７−１に記載されたように、光拡散方程式を解くことにより光フルエンス分布データを取得してもよい。
【００４９】
また、例えば、グリュナイゼン係数は対象物の種類が決定するとほぼ一意に値が決定されることが知られているため、対象物に対応するグリュナイゼン係数分布データΓを予め記憶部５１０に記憶しておくことができる。そして、再構成部５２０は、予め記憶部５１０に記憶されたグリュナイゼン係数分布データΓを読み出すことにより、取得してもよい。
【００５０】
なお、ユーザが、把持部を有する受信部２００を把持し、受信部２００を移動させてもよい。また、複数回の光照射を行っている期間に受信部２００を移動させなくてもよい。また、再構成部５２０は、１回の光照射により得られる電気信号群に基づいて全画像化領域の画像データを取得し、それを複数回の光照射について繰り返してもよい。
【００５１】
（Ｓ２２０：パルスボリュームデータを選択する工程）
選択部５３０は、記憶部５１０に記憶された複数のパルスボリュームデータから、時間的に一続きの光照射に対応する２つ以上のパルスボリュームデータを選択する。ここで選択された２つ以上のパルスボリュームデータを総称して第１の集合データＧｇ＿１と呼ぶ。
【００５２】
また、選択部５３０は、第１の集合データとはパルスボリュームデータの組み合わせが異なり、かつ、第１の集合データに含まれるパルスボリュームデータの一部を含む、時間的に一続きの光照射に対応する２つ以上のパルスボリュームデータを選択する。ここで選択された２つ以上のパルスボリュームデータを総称して第２の集合データＧｇ＿２と呼ぶ。
【００５３】
本明細書において第ｊの集合データをＧｇ＿ｊ（１≦ｊ≦Ｍ）と表記する。添え字ｊが付されたアイテムは、第ｊの集合データに対応するアイテムであることを表す。ｊは正の整数であり、集合インデックスとも呼ぶ。添え字ｇが付されたアイテムは、１つの集合データに対応するアイテムであることを表す。
【００５４】
図５は、本実施形態におけるパルスボリュームデータの選択例を示す。選択部５３０は、１回目から１０回目の光照射に対応する１０個の初期音圧分布データＰ０ｐ＿１〜Ｐ０ｐ＿１０を第１の集合データＧｇ＿１として選択する。また、選択部５３０は、６回目から１５回目の光照射に対応する１０個の初期音圧分布データＰ０ｐ＿６〜Ｐ０ｐ＿１５を第２の集合データＧｇ＿２として選択する。ここでは、それぞれの集合データにおいて、６回目から１０回目の光照射に対応する初期音圧分布データが共通の初期音圧分布データとして選択されている。同様に、選択部５３０は、１０回分の光照射に対応する初期音圧分布データを、５回の光照射分ずつずらして選択することにより複数の集合データＧｇ＿１〜Ｇｇ＿Ｍを選択することができる。すなわち、集合データＧｇ＿ｊは、初期音圧分布データＰ０ｐ＿（５ｊ−４）〜Ｐ０ｐ＿（５ｊ＋５）を含む。本実施形態の場合、１つの集合データが１０つの電気信号群で構成され、５つの電気信号群ずつずらしながら複数の集合データが形成される。そのため、パルスボリュームデータの数（Ｎ）よりも合成ボリュームデータの数（Ｍ）の方が少ない。
【００５５】
なお、選択部５３０が各パルスボリュームの画質に基づいてパルスボリュームデータを選択してもよい。選択部５３０は、選択されたパルスボリュームデータが合成されたときに所定の画質以上となるようにパルスボリュームデータを選択してもよい。選択部５３０は、画質が高いパルスボリュームデータについては、画質が小さいパルスボリュームデータと比べて、より少ない数のパルスボリュームデータを１つの集合として選択してもよい。ここで画質は、ボリュームデータにおける信号レベル、Ｓ／Ｎ、またはコントラストなどである。例えば、当該パルスボリュームデータにおいて、強い光音響波が発生した被検体の部位が撮像されている領域では強い輝度値が観測され、それ以外では弱い輝度値が観測される場合を想定する。選択部５３０は当該パルスボリュームデータ内の輝度値の平均や、輝度値の分散等に基づいて信号レベルを算出してもよい。また、選択部５３０がパルスボリュームデータの輝度値に基づいて光音響波に基づいた成分とノイズ成分との割合を算出し、それに基づいてＳ／Ｎを算出してもよい。この場合、例えば、選択部５３０が当該パルスボリュームデータの輝度値に関して空間周波数解析を行う。そして、選択部５３０が、所定の周波数以上の輝度値の成分をノイズとし、それ以下の周波数の輝度値の成分を光音響波に基づいた成分とし、これらの成分の比率によってＳ／Ｎを算出してもよい。以上、各パルスボリュームボリュームデータの画質に応じて合成対象とするパルス数を適応的に変更することができる。そのため、画質が所定のレベル以上となる合成されたボリュームデータが生成することができる。
【００５６】
また、選択部５３０は対象物の大よその体動の変化が分かっている場合には、その体動の大きさに基づいてパルスボリュームデータを選択してもよい。具体的には、選択部５３０は、体動が大きい場合には選択するパルス数を少なくし、体動が小さい場合には選択するパルス数を多くするようにできる。これにより、被検体の体動が大きい場合には、後述するＳ２３０において少数のパルスボリュームデータが合成される。そのため、体動の影響により合成されたボリュームデータにボケが含まれることを抑制することができる。一方、対象物の体動が小さい場合には、後述するＳ２３０において多数のパルスボリュームデータが合成される。これにより、パルスボリュームデータに含まれるノイズの影響を低減させた合成されたボリュームデータを生成できる効果がある。
【００５７】
なお、後述するように、選択されたパルスボリュームデータは合成される。合成後のボリュームデータのボケを抑制するため、選択されたパルスボリュームの間での位置ずれが小さい方が好ましい。そこで、所定の期間内に行われた光照射のうち、２つ以上の光照射に対応するパルスボリュームを選択してもよい。第１の集合データに対応する所定の期間を第１の期間、第２の集合データに対応する所定の期間を第２の期間と称する。所定の期間は、位置ずれの大きさや周期によって決定される。例えば、位置ずれの１／４周期に対応する期間に含まれるパルスボリュームデータを選択してもよい。呼吸による位置ずれを想定する場合、１秒以内に含まれるパルスボリュームデータを選択してもよい。比較的早い呼吸による位置ずれを想定する場合、０．５秒以内に含まれるパルスボリュームデータを選択してもよい。また、所定の期間内のパルスボリュームデータを選択する限り、いかなる組み合わせのパルスボリュームデータを選択してもよい。すなわち、時間的に一続きのパルスボリュームデータを選択しなくてもよい。
【００５８】
（Ｓ２３０：選択されたパルスボリュームデータを合成する工程）
合成部５４０は、Ｓ２２０で選択された２つ以上のパルスボリュームデータを合成することにより、合成ボリュームデータを取得する。
【００５９】
本実施形態において合成部５４０は、選択部５３０により選択された第１の集合データＧｇ＿１に含まれる初期音圧分布データＰ０ｐ＿１〜Ｐ０ｐ＿１０を合成し、第１の合成された初期音圧分布データＰ０ｇ＿１を取得する。第１の合成された初期音圧分布データが第１の合成ボリュームデータ（第１の画像データ）に相当する。また、第１の合成ボリュームデータを取得するための合成を第１合成と称する。
【００６０】
図６Ａは、第１合成により取得された第１の合成ボリュームデータＰ０ｇ＿１を示す。本実施形態においては、合成対象のパルスボリュームデータＰ０ｐ＿１〜Ｐ０ｐ＿１０をすべて包含し、かつ、最小となる矩形の領域を第１の合成ボリュームデータＰ０ｇ＿１とする。なお、少なくとも２つ以上のパルスボリュームデータが重畳した領域を包含する任意の領域を合成ボリュームデータとしてもよい。すなわち、合成ボリュームデータの領域は、合成対象のパルスボリュームデータをすべて包含しなくてもよい。
【００６１】
また、パルスボリュームデータと同様に、基準位置Ｏに対する紙面左上の端部の位置を、第１のボリュームデータの位置ＰｏｓＰ０ｇ＿１とする。
【００６２】
また、合成部５４０は、選択部５３０により選択された第２の集合データに含まれる初期音圧分布データＰ０ｐ＿６〜Ｐ０ｐ＿１５を合成し、第２の合成された初期音圧分布データＰ０ｇ＿２を取得する。なお、第ｊの集合データに含まれる初期音圧分布データを合成することにより得られた第ｊの合成された初期音圧分布データをＰ０ｇ＿ｊと表記する。第２の合成された初期音圧分布データが第２の合成ボリュームデータ（第２の画像データ）に相当する。また、第２の合成ボリュームデータを取得するための合成を第２合成と称する。
【００６３】
図６Ｂは、図６Ａで示したパルスボリュームデータＰ０ｐ＿１〜Ｐ０ｐ＿３０に基づいて取得された合成ボリュームデータＰ０ｇ＿１〜Ｐ０ｇ＿５を示す。図６
Ｂにおいて、実線はパルスボリュームデータを表し、破線は合成ボリュームデータを表す。
【００６４】
図６Ｃは、図６Ｂで示した合成ボリュームデータＰ０ｇ＿１〜Ｐ０ｇ＿５のみを示す。実線は合成ボリュームデータＰ０ｇ＿１、Ｐ０ｇ＿３、Ｐ０ｇ＿５を表し、破線はＰ０ｇ＿２、Ｐ０ｇ＿４を表す。
【００６５】
本実施形態において、合成部５４０は、選択されたパルスボリュームデータに対して平均化処理することにより合成ボリュームデータを取得する。平均化処理（加算平均）は、各パルスボリュームが重なる領域について、各パルスボリュームの輝度を加算し、重なるパルスボリュームの数で除する演算により行われる。
【００６６】
合成部５４０は、合成ボリュームデータＰ０ｇ＿ｊとともに、重みボリュームデータＷｇ＿ｊ（ｘ，ｙ，ｚ）を取得してもよい。重みボリュームデータＷｇ＿ｊは、合成ボリュームデータＰ０ｇ＿ｊの各位置における、パルスボリュームデータの重畳数（平均化処理の場合、除算する際の値）を表すボリュームデータである。多くのパルスボリュームデータを合成することにより得られた位置における合成ボリュームデータの値は信頼度が高いと考えられる。すなわち、重みボリュームＷｇ＿ｊは、合成ボリュームデータの各位置の信頼度を表す値と捉えられる。
【００６７】
なお、合成する手法は、平均化処理に限らず、１つのパルスボリュームデータに比べて、対象物の特徴をより正確に再現したボリュームデータを取得できる限り、あらゆる手法を用いることができる。ただし、光照射間の対象物９００と受信部２００との相対位置の変動を補正する処理（例えば、パルスボリュームの位置を変更する処理）については、本明細書に係る「合成」に含まない。
【００６８】
例えば、合成部５４０は、合成対象のパルスボリュームデータのそれぞれを重みづけした後に加算することにより合成してもよい。また、合成部５４０は、外れ値除去法などによってノイズを多く含む値を除外したパルスボリュームデータに対して加算値や平均値を算出するようにしてもよい。
【００６９】
これらの合成処理により、各パルスボリュームデータに含まれるノイズが低減され、対象物の特徴をより正確に再現した合成ボリュームデータを取得することができる。
【００７０】
本実施形態のように、Ｓ２３０において時間的に連続するパルスボリュームデータを選択することにより、本工程において時間変化の小さいパルスボリュームデータを合成することができる。これにより、本工程では、複数回の光照射間の対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係の変動による影響が極力抑制された合成ボリュームデータを取得することができる。
【００７１】
本工程において、１つでは品質の低いパルスボリュームデータを複数個合成することにより、品質が改善した合成ボリュームデータを取得することができる。ただし、本工程で得られる合成ボリュームデータには、複数回の光照射間の対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係の変動による影響が含まれている。そのため、合成ボリュームデータには当該変動のよる品質の低下が生じている可能性がある。以下、この品質の低下を抑制するために、合成ボリュームデータの推定位置からパルスボリュームデータの位置を推定する処理を説明する。
【００７２】
なお、選択部５３０が、本工程で得られた合成ボリュームデータの画質に基づいて、合成対象となるパルスボリュームデータを再度選択してもよい。具体的に、選択部５３０は、合成ボリュームデータの画質が所定の画質より小さい場合、合成対象となるパルスボリュームデータを追加して選択し直してもよい。これにより、合成ボリュームデータを所定の画質以上とすることができるため、後述するＳ２５０における合成ボリュームデータの位置の推定精度が向上する。また、選択部５３０は、合成ボリュームデータの画質が所定の画質以上の場合、合成対象となるパルスボリュームデータを削減して選択し直してもよい。所定の画質以上とするためのパルスボリュームデータの数を少なくできるため、体動の影響により合成ボリュームデータにボケが含まれることを抑制することができる。
【００７３】
再構成部５２０が、Ｓ２２０で選択される２つ以上のパルスボリュームデータに対応する光照射により得られた２つ以上の電気信号群に基づいて、合成ボリュームデータを取得してもよい。この場合、Ｓ２２０で説明したパルスボリュームデータを選択する方法と同様の方法で電気信号群を選択してもよい。また、再構成部５２０は、電気信号群ごとにパルスボリュームデータを生成することなく、２つ以上の電気信号群から１つのボリュームデータを生成してもよい。なお、１つの電気信号群を適用する再構成領域の大きさは、Ｓ２１０で説明したように全画像化領域よりも小さい大きさであってもよい。また、１つの電気信号群を適用する再構成領域の大きさは、全画像化領域の大きさであってもよい。すなわち、再構成部５２０は、全ての電気信号群のそれぞれを全画像化領域に適用してもよい。
【００７４】
（Ｓ２４０：合成ボリュームデータを選択する工程）
位置推定部５６０は、Ｓ２３０で得られた複数の合成ボリュームデータから任意の合成ボリュームデータのペアを選択する。ｋ個目のペアをＲ＿ｋと表記する。また、ペアＲ＿ｋを構成する合成ボリュームデータの一方をＰ０ｇ＿ｋ１、もう一方をＰ０ｇ＿ｋ２と表記する。以下、本実施形態では、Ｋ個のペアが選択された場合について説明する。
【００７５】
なお、オーバーラップ領域を有する２つの合成ボリュームデータをペアとすることが好ましい。これにより、後述するＳ２５０において共通の特徴を有さない合成ボリュームデータ同士を比較することを避けることができるため、冗長な計算を減らすことができる。さらに、オーバーラップ領域の大きい合成ボリュームデータ同士をペアとすることが好ましい。そこで、例えば、位置推定部５６０は、合成ボリュームデータ間のオーバーラップ領域の体積が所定の値以上のペアを選択してもよい。また、例えば、位置推定部５６０は、合成ボリュームデータに対するオーバーラップ領域の体積の割合が所定の値以上のペアを選択してもよい。また、合成ボリュームデータ内でパルスボリュームデータの重畳数が多い領域同士が重なるようなペアを選択してもよい。
【００７６】
また、ある合成ボリュームデータに対して、当該合成ボリュームデータの集合インデックスから集合インデックスが所定の範囲に含まれる合成ボリュームデータをペアの対象として選択してもよい。また、集合インデックスが連続する、すなわち時間的に連続する合成ボリュームデータをペアの対象として選択してもよい。
【００７７】
例えば、本実施形態では、位置推定部５６０は、Ｐ０ｇ＿ｊに対して、Ｐ０ｇ＿（ｊ＋１）〜Ｐ０ｇ＿（ｊ＋６０）のうち、Ｐ０ｇ＿ｊに対するオーバーラップ領域が５０％以上となる合成ボリュームデータを合成対象としてペアを選択する。
【００７８】
（Ｓ２５０：合成ボリュームデータの位置ずれ量を推定する工程）
続いて、位置推定部５６０は、光照射間における、対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係の変動による、各合成ボリュームデータの位置ずれ量を推定する。以下、Ｓ２５０の詳細な処理フローを示す図７を参照しつつ、合成ボリュームデータの位置ずれ量を推定する画像処理方法の例を説明する。
【００７９】
（Ｓ２５１：合成ボリュームデータ間の類似度関数を取得する工程）
位置推定部５６０は、式（１）に示すようにＰ０ｇ＿ｋ１とＰ０ｇ＿ｋ２との間の類似度関数Ｆ＿ｋを取得する。
Ｆ＿ｋ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｆｓｉｍｉｌ（Ｐ０ｇ＿ｋ，ｘ，ｙ，ｚ）  ・・・式（１）
ここで、類似度関数Ｆ＿ｋは、ペアＲ＿ｋを構成する片方の合成ボリュームデータＰ０ｇ＿ｋ１に対する、もう一方の合成ボリュームデータＰ０ｇ＿ｋ２の相対位置を（ｘ，ｙ，ｚ）だけ並進させた場合の類似度を算出する関数である。ここで関数ｆｓｉｍｉｌは、画像間の類似度が高い場合には関数値として高い値を返すものとする。類似度関数Ｆ＿ｋの取得とは、各関数の引数である並進量（ｘ，ｙ，ｚ）、すなわち画像間の相対位置を所定の範囲内で離散的に変化させた場合の関数値の取得を意味する。例えば、ｘ、ｙ、ｚのそれぞれの値を−Ｌから＋Ｌまでの整数値として変化させた場合の夫々についてＦ＿ｋが返す（２Ｌ＋１）×（２Ｌ＋１）×（２Ｌ＋１）個の値の集合の取得を意味する。より発展的には、（２Ｌ＋１）×（２Ｌ＋１）×（２Ｌ＋１）個の値の集合をさらにバイリニア法やバイキュービック法などを用いて、より連続関数に近い情報として類似度関数Ｆ＿ｋを導出し、これを取得するものとしてよい。
【００８０】
なお、Ｐ０ｇ＿ｋ１に対するＰ０ｇ＿ｋ２の相対位置（光照射間の受信部２００の移動量）だけ並進させた位置を基準として、Ｐ０ｇ＿ｋ２の位置を所定の範囲内で離散的に変化させた場合の関数値を取得してもよい。
【００８１】
例えば、類似度を算出する関数としては、ＳＳＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ｓｑｕａｒｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）やＳＡＤ（Ｓｕｍ  ｏｆ  Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）、相互情報量、相互相関など、任意の類似度尺度が適用できる。また、例えば、合成ボリュームデータから特徴的な形態を抽出し、それらの位置との一致度を測ることによって類似度関数を取得してもよい。抽出する特徴としては、血管などの解剖学的な特徴、エッジ検出やコーナー検出などの画像処理分野で一般的に用いられる公知の技術によって抽出された特徴を用いてもよい。また、抽出する特徴としては、コンピュータビジョン等の技術分野で一般的に使われるＳＩＦＴ特徴やＳＵＲＦ特徴などのより高次の局所画像特徴等を用いてもよい。これらの方法によれば、合成ボリュームデータ間の輝度分布の相違やノイズの混入などに対して、より頑健な類似度関数を取得することができると考えられる。
【００８２】
なお、位置推定部５６０は、式（１）に示す各位置の類似度の計算（ＳＳＤであれば各画素値の差の二乗の計算）の結果に、Ｓ２４０で説明した重みボリュームデータＷｇ＿ｊを乗ずる処理を施すことにより類似度関数を取得してもよい。この処理により、位置推定部５６０は、信頼度の高い合成ボリュームデータの領域を強く反映した類似度関数を取得することができる。
【００８３】
また、類似度算出の対象となる合成ボリュームデータ間で正しく類似度を算出することができなかった場合、その結果を以降の処理には使用しなくてもよい。正しく類似度を算出することができない場合としては、いずれに並進させても類似度が十分小さい、または変わらない場合などが考えられる。この処理によれば、同一の特徴が十分に現れている合成ボリュームデータ同士の比較結果（類似度関数）を選択的に、以降の処理に使用することができる。
【００８４】
（Ｓ２５２：類似度関数が最大となるときの並進量を取得する工程）
続いて、位置推定部５６０は、式（２）に示すように、類似度関数Ｆ＿ｋの関数値が最大となる、合成ボリュームデータＰ０ｇ＿ｋ１に対する合成ボリュームデータＰ０ｇ＿ｋ２の並進量Ｍ＿ｋ（ｘ，ｙ，ｚ）を取得する。
Ｍ＿ｋ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ａｒｇｍａｘ｛（Ｆ＿ｋ（ｘ，ｙ，ｚ）｝  ・・・式（２）
位置推定部５６０は、各ペアについて類似度関数Ｆ＿ｋの関数値が最大となる並進量Ｍ＿ｋの取得を行う。
【００８５】
（Ｓ２５３：類似度関数に基づいて類似度関数の信頼度を取得する工程）
続いて、位置推定部５６０は、類似度関数Ｆ＿ｋに基づいて、類似度関数Ｆ＿ｋの信頼度Ｓ＿ｋを取得する。類似度関数の信頼度とは、類似度関数に基づいて得られる、類似度関数が最大となる並進量（画像間の相対位置）の尤もらしさを表すパラメータである。すなわち、類似度関数の信頼度とは、類似度関数に基づいて得られる、比較対象の合成ボリュームデータ間の位置関係の尤もらしさを表すパラメータである。例えば、類似度関数が最大となる位置における、類似度関数の尖鋭度を類似度関数の信頼度としてもよい。すなわち、類似度関数が最大となる位置の周辺の類似度関数の値の変化の大きさ（尖鋭度）に基づいた値を類似度関数の信頼度としてもよい。具体的に、位置推定部５６０は、類似度関数Ｆ＿ｋの二次微分値にしたがった式（３）により、尖鋭度を表す信頼度Ｓ＿ｋを取得する。
【００８６】
【数１】
0006682207.tif 000002
なお、位置推定部５６０は、類似度関数に基づいて、類似度関数が最大となる並進量（画像データ間の相対位置）の尤もらしさを表すパラメータを取得できる限り、いかなる方法を採用してもよい。
【００８７】
（Ｓ２５４：類似度関数の信頼度に基づいて合成ボリュームデータの位置ずれ後の位置情報を取得する工程）
合成ボリュームデータの位置を推定する場合に、ペアＲ＿ｋに対する個別最適値である並進量M＿ｋをなるべく保つような評価関数を定義する。すなわち、Ｐ０ｇ＿ｋ１に対するＰ０ｇ＿ｋ２の位置が並進量M＿ｋから離れるにつれて、値が低下する評価関数を定義する。さらに、このように定義された評価関数を、Ｓ２５３で取得した類似度関数の信頼度Ｓ＿ｋを用いて重みづける。式（４）は、類似度関数の信頼度Ｓ＿ｋで重みづけされた評価関数E＿ｋの例を表す。
Ｅ＿ｋ＝Ｓ＿ｋ・（Ｍ＿ｋ−（ＰｏｓＰ０ｇ＿ｋ１−ＰｏｓＰ０ｇ＿ｋ２））２
＝Ｓ＿ｋ（ｘ）×（Ｍ＿ｋ（ｘ）−（ＰｏｓＰ０ｇ＿ｋ１（ｘ）−ＰｏｓＰ０ｇ＿ｋ２（ｘ）））２
＋Ｓ＿ｋ（ｙ）×（Ｍ＿ｋ（ｙ）−（ＰｏｓＰ０ｇ＿ｋ１（ｙ）−ＰｏｓＰ０ｇ＿ｋ２（ｙ）））２
＋Ｓ＿ｋ（ｚ）×（Ｍ＿ｋ（ｚ）−（ＰｏｓＰ０ｇ＿ｋ１（ｚ）−ＰｏｓＰ０ｇ＿ｋ２（ｚ）））２
・・・式（４）
ＰｏｓＰ０ｇ＿ｋ１は、基準位置に対するＰ０ｇ＿ｋ１の位置を表す。ＰｏｓＰ０ｇ＿ｋ２は、基準位置に対するＰ０ｇ＿ｋ２の位置を表す。なお、評価関数を定義する際に、類似度関数Ｆ＿ｋを当該類似度関数Ｆ＿ｋにフィットするような二次関数に近似してもよい。また、類似度関数Ｆ＿ｋが、並進量M＿ｋの周辺において、二次関数に従って低下すると近似できる場合には、式（３）はＰ０ｇ＿ｋ１とＰ０ｇ＿ｋ２との位置関係から類似度関数Ｆ＿ｋの値を並進量M＿ｋの周辺で近似する関数となる。
【００８８】
続いて、位置推定部５６０は、式（５）のように定義されたコスト関数Ｅが最小化したときの、基準位置に対する全ての合成ボリュームデータの位置ＰｏｓＰ’０ｇ＿ｊを取得する。
【００８９】
【数２】
0006682207.tif 000003
コスト関数が最小化したときの、基準位置に対する合成ボリュームデータの位置は、対象物９００と受信部２００との相対的な位置関係の変動による位置ずれ後の合成ボリュームデータの位置情報を表す。
【００９０】
類似度関数の信頼度で重みづけられた評価関数を用いることにより、共通する構造が含まれている画像データのペアの評価結果を強く反映した位置情報を取得することができる。一方、画像データ中に共通の構造が含まれていないペアに対する評価を強く反映せずに位置情報を取得することができる。すなわち、類似度関数の信頼度を用いることで、ボリュームデータの位置情報を精度よく取得することができる。
【００９１】
例えば、位置推定部５６０は、式（５）に示すコスト関数Eを最小化する（0に最近接する）解を線形最小二乗法で解く。これにより、一意に各合成ボリュームデータの位置ＰｏｓＰ’０ｇ＿ｊを算出することができる。式（５）に示すコスト関数においては、線形最小二乗法により一意に各合成ボリュームデータの位置ＰｏｓＰ’０ｇ＿ｊを求めることができるため、計算コストが小さい。
【００９２】
なお、上記で説明した線形最適化によるコスト関数の最適化に限らず、コスト関数の最適化は公知のいかなる方法を用いてもよい。例えば、最急降下法、ニュートン法のような繰り返し計算による非線形最適化の方法などによって最適化してもよい。すなわち、位置推定部５６０は、コスト関数が最小化するような各合成ボリュームデータの位置を探索することにより、基準位置に対する合成ボリュームデータの位置ずれ後の位置情報を取得する。
【００９３】
なお、コスト関数は、想定される各合成ボリュームデータの位置の光照射間の変動（動き）に対して正則化をかけるように定義してもよい。対象物として乳房を考えた場合、呼吸による動きが支配的であると想定される。この場合、対象物の動きは最大で数ｍｍ程度の動きであり、その動きは時間的に連続で滑らかなものであることが想定される。また、その動きは周期的な動きとなることが想定される。上記のように想定される対象物の動きから逸脱するような動きが算出されることに対して抑制を働かせるような正則化をかけることができる。
【００９４】
正則化のかけ方はいかなる方法であってよい。例えば、導出過程の対象物の変動量（移動距離）の総和に所定の重み係数をかけてコスト関数に加算することで、正則化することができる。また、対象物の変動の時間微分（加速度）の総和をコスト関数に加算してもよい。また、対象物の変動の周波数成分値に基づいて算出された値をコスト関数に加算してもよい。また、対象物の典型的な変動の仕方をモデルとして用意し、そのモデルにおける変動との相違をコストとしてコスト関数に加算するようにしてもよい。
【００９５】
また、「コスト関数を最小化させる」とは、コスト関数が厳密に最小となる場合だけではなく、解の候補を変化させたときにコスト関数の値が所定の値以下となる場合やコスト関数の変化量が所定の値以下となる場合も含む。すなわち、位置推定部５６０は、コスト関数が所定の条件を満たすことをもって、コスト関数が最小化した判断してもよい。また、ユーザが入力部７００を用いて、コスト関数が最小化したことを指示してもよい。この場合、位置推定部５６０は、入力部７００からの指示を受けてコスト関数が最小化したと判断する。
【００９６】
（Ｓ２５５：位置ずれ後の位置情報に基づいて合成ボリュームデータの位置ずれ量を取得する工程）
続いて、位置推定部５６０は、Ｓ２３０で得られた合成ボリュームデータに対する、コスト関数が最小化したときの合成ボリュームデータの位置ずれ量Ｍｇ＿ｊを取得する。この位置ずれ量Ｍｇ＿ｊは、対象物９００と受信部２００との相対的な位置関係の変動による、各合成ボリュームデータの位置ずれ量を表す。
【００９７】
図８は、Ｓ２３０で得られた合成ボリュームデータＰｏｇ＿２の位置ＰｏｓＰ０ｇ＿２と、コスト関数が最小化したときの合成ボリュームデータＰ’ｏｇ＿２の位置ＰｏｓＰ’ｏｇ＿２（位置ずれ後の位置）とを示す。図８において、Ｓ２３０で得られた合成ボリュームデータＰｏｇ＿２を実線で表し、コスト関数が最小化したときの合成ボリュームデータＰ’ｏｇ＿２を破線で表す。
【００９８】
Ｓ２５４において類似度関数の信頼度に基づいて合成ボリュームデータの位置ずれ後の位置情報を精度よく推定できるため、Ｓ２５５において合成ボリュームデータの位置ずれ量についても精度良く取得される。
【００９９】
なお、Ｓ２５０においては、類似度関数の信頼度に基づいて、対象物９００と受信部２００との相対位置の変動による、各合成ボリュームデータの位置ずれ量を取得することができる限り、いかなる手法を用いてもよい。
【０１００】
Ｓ２５０においては、パルスボリュームデータと比べて品質が改善された合成ボリュームデータを用いることにより、合成ボリュームデータの位置ずれ量を精度良く推定することができる。
【０１０１】
（Ｓ２６０：パルスボリュームデータの位置ずれ量を推定する工程）
位置推定部５６０は、Ｓ２５０で推定された合成ボリュームデータの位置ずれ量Ｍｇ＿ｊに基づいて、パルスボリュームデータの位置ずれ量Ｍｐ＿ｉを推定する。すなわち、位置推定部５６０は、Ｓ２１０で設定されたパルスボリュームデータの位置に対する位置ずれを推定する。
【０１０２】
位置推定部５６０は、合成ボリュームデータに対応付けられたパルスボリュームデータの位置ずれ量については、Ｓ２５０で推定された合成ボリュームデータの位置ずれ量を割り当てることができる。その他のパルスボリュームデータの位置ずれ量については、位置推定部５６０が、割り当てられたパルスボリュームデータの位置ずれ量に対して補間処理を行うことにより推定することができる。補間処理の手法について、線形補間やスプライン補間など公知の手法を採用することができる。また、Ｓ２５０で説明した想定される対象物の動きから逸脱するような位置を算出しないような制約をかけて補間処理を行ってもよい。
【０１０３】
合成の対象となったパルスボリュームデータのうち、任意のパルスボリュームデータを、合成ボリュームデータに対応付けられたパルスボリュームデータとしてもよい。
【０１０４】
例えば、合成対象のパルスボリュームデータが奇数個である場合、時間的に中心に位置するパルスボリュームデータを合成ボリュームデータに対応付けてもよい。
【０１０５】
また、例えば、本実施形態のように合成対象のパルスボリュームデータが偶数個である場合、時間的に中心付近に位置するいずれかのパルスボリュームデータを合成ボリュームデータに対応付けてもよい。例えば、本実施形態のように１０個のパルスボリュームデータを合成対象とする場合、合成ボリュームデータＰ０ｇ＿ｊの位置ずれ量Ｍｇ＿ｊを、パルスボリュームデータＰ０ｐ＿５ｊの位置ずれ量Ｍｐ＿５ｉとして割り当ててもよい。
【０１０６】
また、合成対象のパルスボリュームデータが偶数個である場合、時間的に中心に位置する仮想のパルスボリュームデータを合成ボリュームデータに対応付けてもよい。例えば、本実施形態のように１０個のパルスボリュームデータを合成対象とする場合、合成ボリュームデータＰ０ｇ＿ｊの位置ズレ量を、パルスインデックスが５．５ｊの仮想のパルスボリュームデータの位置ずれ量に割り当ててもよい。
【０１０７】
また、重みづけを伴って合成される場合、合成対象のパルスボリュームデータのうち、最も高い重み係数で重みづけられたパルスボリュームデータを、合成ボリュームデータに対応付けてもよい。また、合成対象のパルスボリュームデータのうち、重み係数が中央値となるパルスボリュームデータを、合成ボリュームデータに対応付けてもよい。
【０１０８】
図９は、本実施形態におけるパルスボリュームデータの位置ズレ量を推定する処理の一例を示す。
【０１０９】
図９Ａは、後述する位置ずれ補正を行う前のパルスボリュームデータに対する位置ずれ量を矢印で表した図である。まず、位置推定部５６０は、図９Ａに示すように、合成ボリュームデータＰ０ｇ＿２の位置ずれ量Ｍｇ＿２を、ハッチングされたパルスボリュームデータＰ０ｐ＿１０の位置ずれ量Ｍｐ＿１０に割り当てる。位置推定部５６０は、その他の合成ボリュームデータＰ０ｇ＿ｊの位置ずれ量Ｍｇ＿ｊについても、パルスボリュームデータＰ０ｐ＿５ｊの位置ずれ量Ｍｐ＿５ｊに割り当てる。本実施形態において、Ｍｇ＿１は０であるため、Ｍｐ＿５についても０とする。なお、図９Ａにおいて、パルスボリュームデータの位置ずれ後の位置ＰｏｓＰ’ｏｐ＿１０を示した。
【０１１０】
続いて、位置推定部５６０は、図９Ｂに示すように、ハッチングされたパルスボリュームデータＰ０ｐ＿５ｊ以外の並進量については、位置ずれ量Ｍｐ＿５ｊを線形補間することにより取得される。図９Ｂにおいて、位置ずれ量Ｍｐ＿５ｊを実線で表し、位置ずれ量Ｍｐ＿５ｊ以外の補間により推定された位置ずれ量を点線で表す。すなわち、パルスボリュームデータの位置ずれ後の位置ＰｏｓＰ’ｏｐ＿ｉをつなぐように位置ずれ量を補間することにより、各パルスボリュームデータの位置ずれ量を推定することができる。なお、最適化後の合成ボリュームデータＰ’ｏｇ＿ｊの位置ＰｏｓＰ’ｏｇ＿ｊを補間することにより得られた位置を、パルスボリュームデータの位置ずれ後の位置として推定してもよい。また、このようにして得られたパルスボリュームデータの位置ずれ後の位置に基づいて、パルスボリュームデータの位置ずれ量を取得してもよい。
【０１１１】
以上の処理により、各合成ボリュームデータの位置ずれ量に基づいて各パルスボリュームデータの位置ずれ量を取得することができる。
【０１１２】
本工程では、高い精度で推定された合成ボリュームデータの位置ずれ量に基づいて、パルスボリュームデータの位置ずれ量を推定することができる。これにより、品質の低いパルスボリュームデータから直接位置ずれ量を推定する場合と比べて、パルスボリュームデータの位置ずれ量の推定精度は高い。
【０１１３】
また、前述したように、本実施形態においては、パルスボリュームデータの数（Ｎ）よりも合成ボリュームデータの数（Ｍ）の方が少ない。この場合、パルスボリュームデータ同士を比較することにより全パルスボリュームデータの位置ずれを推定する手法に比べて、合成ボリュームデータ同士を比較することにより全合成ボリュームデータの位置ずれを推定する手法の方が、計算量が少なくて済む。そのため、前者により全パルスボリュームデータの位置ずれを推定する手法に比べて、後者により得られた全合成ボリュームデータの位置ずれ量に基づいて全パルスボリュームデータの位置ずれ量を推定する手法の方が計算コストを少なくすることもできる。
【０１１４】
（Ｓ２７０：位置ずれ補正後の複数のパルスボリュームデータを合成する工程）
合成部５４０は、各パルスボリュームデータの位置を、Ｓ２６０で推定された位置ずれ量だけ補正する処理（並進処理）を行った後に、それらを合成することにより第３の合成ボリュームデータ（第３の画像データ）を取得する。すなわち、位置ずれ後の位置に配置されたパルスボリュームデータを合成することにより第三の合成ボリュームデータを取得する。第３の合成ボリュームデータを取得するための合成を第３合成と称する。
【０１１５】
図１０は、本工程における位置ずれ補正処理（並進処理）の一例を示す。
【０１１６】
図１０Ａは、本実施形態における並進処理前のパルスボリュームデータの一部（Ｐ０ｐ＿２３〜Ｐ０ｐ＿２５）を示す。破線は、Ｐ０ｐ＿２５の外周およびＰ０ｐ＿２５内の特徴７０１を表す。実線は、Ｐ０ｐ＿２４の外周および内部の特徴７１１を表す。点線は、Ｐ０ｐ＿２３の外周および内部の特徴７２１を現す。なお、特徴７０１、特徴７１１、特徴７２１はいずれも同一の特徴を表している。図１０Ａの状態では、各パルスボリュームデータ内の特徴は異なる位置に位置している。
【０１１７】
図１０Ｂは、並進前のパルスボリュームデータＰ０ｐ＿２５を、Ｓ２６０で推定された位置ずれ量Ｍｐ＿２５だけ並進させた後のパルスボリュームデータＰ’０ｐ＿２５を示す。図１０Ｃは、並進前のパルスボリュームデータＰ０ｐ＿２４を、Ｓ２６０で推定された位置ずれ量Ｍｐ＿２４だけ並進させた後のパルスボリュームデータＰ’０ｐ＿２４を示す。図１０Ｄは、並進前のパルスボリュームデータＰ０ｐ＿２３を、Ｓ２６０で推定された位置ずれ量Ｍｐ＿２３だけ並進させた後のパルスボリュームデータＰ’０ｐ＿２３を示す。
【０１１８】
図１０Ｅは、並進後のパルスボリュームデータＰ’０ｐ＿２３、Ｐ’０ｐ＿２４、およびＰ’０ｐ＿２５を重ね合わせた様子を示す。図１０Ｅにおいては、各パルスボリュームデータ内の特徴７０１、７１１、および７２１がほぼ同じ位置で重なっている。合成部５４０は、図１０Ｅに示すように並進処理された各パルスボリュームデータを合成することにより、位置合わせされたボリュームデータを取得することができる。位置合わせされたボリュームデータは第３の合成ボリュームデータに相当する。「位置合わせ」とは、位置ずれ補正処理（並進処理）と合成処理の両処理を行うことを指す。
【０１１９】
本工程においてパルスボリュームデータが重畳する領域については、Ｓ２４０で説明した合成手法や、任意のパルスボリュームデータのみを残す合成手法などを適用することができる。
【０１２０】
本工程では、合成ボリュームデータを用いて精度よく推定された位置ずれ量に基づいて各パルスボリュームデータの位置ずれを補正した後に合成することができる。これにより、合成ボリュームデータには含まれる、光照射間の対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係の変動の影響が抑制された画像データ（位置合わせされたボリュームデータ）を取得することができる。
【０１２１】
なお、光照射間で受信部２００が移動しない場合であっても上記処理を適用することができる。すなわち、光音響装置が駆動部３００を備えない場合であっても上記処理を適用することができる。この場合も、複数回の光照射間の対象物と光音響波の受信部との相対的な位置関係の変動の影響が抑制された画像データを取得することができる。
【０１２２】
［回転または変形を考慮した位置ずれ補正例］
本実施形態では対象物と受信部との相対的な位置関係の変動として並進が生じる場合の例を説明した。ただし、当該変動として回転や変形が生じる場合についても同様に本発明を適用することができる。
【０１２３】
例えば、回転を考慮する場合、位置推定部５６０は、Ｓ２５０において、並進量に加えて回転量を引数として、各合成ボリュームデータの位置および回転量（位置ずれ量）を推定することができる。続いて、位置推定部５６０は、Ｓ２６０において、各合成ボリュームデータの位置および回転量（位置ずれ量）に基づいて、各パルスボリュームデータの位置および回転量（位置ずれ量）を推定することができる。続いて、位置推定部５６０は、Ｓ２７０において、推定された位置および回転量に基づいて各パルスボリュームデータを剛体変換処理（位置ずれ補正処理）した後に第３合成することにより、第３の合成ボリュームデータを取得することができる。なお、回転量のみを位置ずれ量としてもよい。
【０１２４】
また、例えば、変形を考慮する場合、位置推定部５６０は、Ｓ２５０において、合成ボリュームデータに設定された各点での変位量（並進及び回転量の少なくとも１つ）を引数として変位量を推定することができる。続いて、位置推定部５６０は、Ｓ２６０において、各合成ボリュームデータの各点における変位量に基づいて、各パルスボリュームデータの各点における変位量を推定することができる。続いて、位置推定部５６０は、Ｓ２７０において、推定された変位量に基づいて各パルスボリュームデータを変形処理（位置ずれ補正処理）した後に第３合成することにより、第３の合成ボリュームデータを取得することができる。例えば、Ｆｒｅｅ  Ｆｏｒｍ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ（以下ＦＦＤを称する）やＴｈｉｎ  Ｐｌａｔｅ  Ｓｐｌｉｎｅなどの変形を表現する手法によって、合成ボリュームデータ間の変位量を算出することにできる。これらの処理により、変形を含むより高次な変動を考慮して、品質の高い第３の合成ボリュームデータを取得することができる。
【０１２５】
［対象物を保持する例］
光音響装置は、図１１に示すように対象物９００を保持する対象物保持部１０００を備えてもよい。図１１においては、寝台１１００の上で伏臥位となった生体１２００の乳房を対象物９００としている。対象物保持部１０００は、対象物９００の動きを抑制するための部材である。例えば、対象物保持部１０００の材料としては、ポリメチルペンテンやポリエチレンテレフタラートなどを用いることができる。図１１に示すように対象物保持部１０００を介して対象物９００に光１３０を照射する場合、対象物保持部１０００は光１３０に対して透明であってもよい。対象物保持部１０００は、対象物保持部１０００の保持面と対象物９００の外形がほぼ一致するように構成されていてもよい。
【０１２６】
例えば、対象物保持部１０００により対象物９００の動きが特定の方向に限定される場合、位置推定部５６０は、特定の方向への位置ずれ補正のみを行ってもよい。すなわち、位置推定部５６０は、対象物保持部１０００により位置ずれが抑制された方向以外への位置ずれを考慮せずに、位置ずれ後の位置情報を取得してもよい。これにより、位置ズレ補正に要する処理量を低減することができる。
【０１２７】
なお、図１１においては生体１２００が伏臥位の状態において乳房を撮像する例を説明したが、本実施形態に係る光音響装置は、伏臥位に限らず、あらゆる体位で対象物９００を撮像することができる。
【０１２８】
［パルスボリュームデータの表示例］
本実施形態では全光照射による光音響波の測定が完了した後にパルスボリュームデータの取得を開始する例を説明したが、光照射の度に逐次パルスボリュームデータを取得してもよい。後者の場合、取得されたパルスボリュームデータを逐次表示部６００に表示させてもよい。これにより、ユーザは全測定が完了する前に取得済みのパルスボリュームデータを確認することができる。このとき、パルスボリュームデータが重畳した領域については、Ｓ２７０で説明した合成手法で合成してもよい。
【０１２９】
［ＭＩＰ画像に基づく位置推定例］
Ｓ２５０においては、３次元の画像データを２次元の投影データに変換した後に、基準位置に対する、位置ずれ後の各合成ボリュームデータの位置を推定してもよい。以下、その処理の一例を説明する。
【０１３０】
投影データ取得部５５０は、合成された初期音圧分布データＰ０ｇ＿ｊ（ｘ，ｙ，ｚ）について、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれの方向に投影した投影データとしてＭＩＰデータを取得する。Ｘ方向に投影したＭＩＰデータはＹ軸とＺ軸によって表わされる２次元の空間分布情報であり、Ｉｘｇ＿ｊ（ｙ，ｚ）と表記される。Ｙ方向に投影したＭＩＰデータはＺ軸とＸ軸によって表わされる２次元の空間分布情報であり、Ｉｙｇ＿ｊ（ｚ，ｘ）と表記される。Ｚ方向に投影したＭＩＰデータはＸ軸とＹ軸によって表わされる２次元の空間分布情報であり、Ｉｚｇ＿ｊ（ｘ，ｙ）と表記する。なお、Ｉｘｇ＿ｊ（ｙ，ｚ）、Ｉｙｇ＿ｊ（ｚ，ｘ）、Ｉｚｇ＿ｊ（ｘ，ｙ）のように関数表現によって各ＭＩＰデータの各位置での値を表記する。
【０１３１】
なお、３次元の画像データを２次元の画像データへと変換できる限り、ＭＩＰ画像以外の投影手法を採用してもよい。例えば、ＭＩＰ画像に代えて最小値投影（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ：ＭｉｎＰ）画像を生成して用いるようにしてもよい。また、投影方向の複数のスライドを加算することにより、投影データを取得してもよい。
【０１３２】
続いて、位置推定部５６０は、ＸＹ面、ＹＺ面、ＺＸ面のそれぞれについて、Ｐ０ｇ＿ｋ１のＭＩＰデータとＰ０ｇ＿ｋ２のＭＩＰデータとの類似度を取得する。すなわち、位置推定部５６０は、式（６）〜式（８）に示すように類似度を取得する。
ＦＸ＿ｋ（ｙ，ｚ）＝ｆｓｉｍｉｌ（Ｉｘｇ＿ｋ，ｙ，ｚ）  ・・・式（６）
ＦＹ＿ｋ（ｘ，ｚ）＝ｆｓｉｍｉｌ（Ｉｙｇ＿ｋ，ｘ，ｚ）  ・・・式（７）
ＦＺ＿ｋ（ｘ，ｙ）＝ｆｓｉｍｉｌ（Ｉｚｇ＿ｋ，ｘ，ｙ）  ・・・式（８）
ここで、ＦＸ＿ｋ（ｙ，ｚ）は、ＹＺ面によって表わされるＭＩＰデータについて、ペアＲ＿ｋを構成する片方のＭＩＰデータに対するもう一方のＭＩＰデータの相対位置を（ｙ，ｚ）だけ並進させた場合の類似度を算出する関数である。ＦＹ＿ｋ（ｘ，ｚ）はＺＸ面に関する関数であり、ＦＺ＿ｋ（ｘ，ｙ）はＸＹ面に関する関数である。なお、類似度算出の手法については、Ｓ２５０で説明した手法を用いることができる。
【０１３３】
続いて、位置推定部５６０は、式（９）〜（１１）に示すように、ＹＺ面、ＺＸ面、ＸＹ面のそれぞれについて、関数値が最大となる、Ｐ０ｇ＿ｋ１に対するＰ０ｇ＿ｋの並進量ＭＸ＿ｋ，ＭＹ＿ｋ，ＭＺ＿ｋを算出する。
【０１３４】
【数３】
0006682207.tif 000004
【０１３５】
【数４】
0006682207.tif 000005
【０１３６】
【数５】
0006682207.tif 000006
例えば、式（１２）に示すように、並進量ＭＸ＿ｋ，ＭＹ＿ｋ，ＭＺ＿ｋの各座標軸の成分の平均値を、類似度が最大となる、Ｐ０ｇ＿ｋ１に対するＰ０ｇ＿ｋの三次元の並進量Ｍ＿ｋの各成分値とする。
【０１３７】
【数６】
0006682207.tif 000007
また、位置推定部５６０は、式（１３）〜（１５）に示すように、各座標軸について類似度関数Ｆ＿ｋの二次微分値を算出することにより、類似度関数の信頼度Ｓ＿ｋ（ｘ）、Ｓ＿ｋ（ｙ）、Ｓ＿ｋ（ｚ）を取得する。
【０１３８】
【数７】
0006682207.tif 000008
【０１３９】
【数８】
0006682207.tif 000009
【０１４０】
【数９】
0006682207.tif 000010
続いて、位置推定部５６０は、式（１２）に示す並進量Ｍ＿ｋ、式（１３）〜式（１５）に示す類似度関数の信頼度を用いて、Ｓ２５０で説明したように、式（５）に示すコスト関数が最小化したときの各合成ボリュームデータの位置を推定することができる。
【０１４１】
以上の処理により、３次元の画像データから変換された２次元の画像データに基づいて、基準位置に対する各合成ボリュームデータの位置を取得することができる。３次元画像データから２次元画像データに変換することにより、３次元画像データのまま処理を行う場合と比べて少ない計算コストで、位置ずれ後の合成ボリュームデータの位置を取得することができる。
【０１４２】
［受信位置情報の位置ずれ補正例］
本実施形態に係る光音響装置は、初期音圧分布データの取得に用いる、各光照射時の各受信素子の位置情報を、各光照射に対応する位置ずれ量に基づいて補正してもよい。すなわち、本実施形態に係る光音響装置は、各光照射時の光音響波の受信位置情報を補正してもよい。受信位置情報の位置ずれ補正を行う処理を、図１２に示す処理フローチャートにしたがって詳述する。図３に示す工程と同様の工程については同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１４３】
（Ｓ２８０：受信素子の位置情報を補正する工程）
まず、再構成部５２０は、位置ずれを考慮しないときの各受信素子の位置情報を取得する。例えば、再構成部５２０は、記憶部５１０に予め記憶された各光照射時の各受信素子の位置情報を読み出すことにより、位置ずれを考慮しないときの位置情報を取得することができる。また、再構成部５２０は、光照射をトリガーとして、駆動部３００に備えられた位置センサから受信部２００の位置情報を受け取ることにより、位置ずれを考慮しないときの各受信素子の位置情報を取得してもよい。
【０１４４】
続いて、再構成部５２０は、各光照射における位置ずれを考慮しないときの各受信素子の位置情報に対応する位置を、Ｓ２６０で得られたパルスボリュームデータの位置ずれ量だけ補正（並進処理）する。これにより、再構成部５２０は、各光照射における位置ずれ補正された各受信素子の位置情報を取得することができる。すなわち、再構成部５２０は、Ｓ２６０で得られたパルスボリュームデータの位置ずれ量に基づいて、受信素子の位置ずれ後の位置情報を取得する。
【０１４５】
（Ｓ２９０：受信素子の位置ずれ後の位置情報に基づいてボリュームデータを取得する工程）
再構成部５２０は、記憶部５１０に記憶された複数の電気信号群の電気信号群と、Ｓ２８０で取得された各受信素子の位置ずれ後の位置情報と、に基づいて、ボリュームデータとしての画像データを取得する。本工程では、Ｓ２１０で説明したように、再構成部５２０が、１回の光照射に対応する電気信号群からは全画像化領域よりも小さい領域を再構成し、これを全ての光照射に繰り返すことにより１つのボリュームデータを生成してもよい。また、再構成部５２０は、いずれの光照射に対応する電気信号群からも全画像化領域を再構成することにより、１つのボリュームデータを生成してもよい。
【０１４６】
なお、本実施例においては、Ｓ２１０でパルスボリュームデータを生成することなく、Ｓ２２０で所望の電気信号群の組み合わせを選択し、選択された電気信号群を用いてＳ２３０で合成ボリュームデータを生成してもよい。この場合、Ｓ２２０で説明したパルスボリュームデータを選択する方法と同様の方法で電気信号群を選択してもよい。
【０１４７】
［パルスボリュームデータの類似度関数の信頼度に基づいた、位置ずれ後の位置情報の取得例］
本実施形態に係る光音響装置は、パルスボリュームデータのペアの類似度関数の信頼度に基づいてパルスボリュームデータの位置ずれ後の位置情報を取得してもよい。すなわち、Ｓ２５０における合成ボリュームデータのペアの類似度関数の信頼度を用いた位置情報を取得する画像処理方法を、パルスボリュームデータに適用してもよい。なお、本実施形態の画像処理の対象となる画像データは、画像データ間の類似度関数を取得できるものであれば、いかなる画像データであってもよい。
【０１４８】
［光音響装置以外の例］
以上、光音響装置を用いた例で本発明の一実施形態を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではない。複数の画像データに基づいて、当該複数の画像データの位置情報を取得する、あらゆる装置に対して本発明は適用することができる。例えば、超音波を送受信することにより画像データを取得する超音波診断装置により得られた複数の超音波画像データに対して本発明の位置情報の取得方法を適用してもよい。また、本発明は音響波を用いて得られた画像データに限らず、例えば拡散光トモグラフィ（ＤＯＴ）装置や、光干渉トモグラフィ（ＯＣＴ）装置などにより光を用いて得られた複数の画像データに本発明の位置情報の取得方法を適用してもよい。また、Ｘ線透視像取得装置やＸ線断層像取得装置などによりＸ線を用いて得られた複数の画像データに対して本発明の位置情報の取得方法を適用してもよい。
【０１４９】
［その他の実施例］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【０１５０】
１００  光照射部
２００  受信部
５００  画像データ取得部
【図１】
0006682207.tif 000011
【図２】
0006682207.tif 000012
【図３】
0006682207.tif 000013
【図４】
0006682207.tif 000014
【図５】
0006682207.tif 000015
【図６】
0006682207.tif 000016
【図７】
0006682207.tif 000017
【図８】
0006682207.tif 000018
【図９】
0006682207.tif 000019
【図１０】
0006682207.tif 000020
【図１１】
0006682207.tif 000021
【図１２】
0006682207.tif 000022