(57)【要約】【課題】膨張及び収縮画像処理を利用して、皮質骨と骨梁を本来の形状により忠実に分離できる断層像処理装置を提供する。【解決手段】硬部／背景識別部１０は、皮質骨及び海綿骨内の骨梁に相当する硬部画素群とそれ以外の背景画素群とを識別する二値化画像を生成する。マージン枠生成部１６及び塗りつぶし処理部１８は、背景画素群の中で、骨梁以外の海綿骨部分に相当する内部背景画素群とそれ以外の外部背景画素群とを識別する。内部背景膨張部２２は、内部背景画素に対して画像膨張処理を実行して骨梁に相当する硬部画素を消去し、内部背景収縮部２４は、内部背景画素に対して画像収縮処理を実行して皮質骨に相当する硬部画素を復元する。【選択図】　　　　図１
2004113484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の断層画像に対して、皮質骨及び海綿骨内の骨梁に相当する硬部画素群とそれ以外の背景画素群とを識別することにより、第一識別画像を生成する第一識別手段と、
前記第一識別画像における背景画素群の中で、骨梁以外の海綿骨部分に相当する内部背景画素群とそれ以外の外部背景画素群とを識別することにより、第二識別画像を生成する第二識別手段と、
前記第二識別画像における内部背景画素群に対して膨張処理を実行し、これにより骨梁に相当する各硬部画素を内部背景画素に置換した内部背景膨張画像を生成する膨張手段と、
前記内部背景膨張画像における内部背景画素群に対して収縮処理を実行し、これにより皮質骨に相当する環状の硬部画素集合の厚みを復元した内部背景収縮画像を生成する収縮手段と、
前記内部背景収縮画像に基づいて、前記被検体の断層画像における皮質骨領域及び海綿骨領域の少なくとも一方を特定する特定手段と、
を有する、断層像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の断層像処理装置であって、
前記膨張処理は、対象となる内部背景画素に対して、この対象画素からＮ画素分（Ｎは自然数）の距離までの範囲に存在する各硬部画素を内部背景画素に置換する処理である、
断層像処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の断層像処理装置であって、
前記膨張処理の実施に先立って、前記第二識別画像における硬部画素群の中で、前記外部背景画素群に隣接する硬部画素の集合である環状の外郭硬部画素列を特定する、外郭硬部特定手段をさらに有し、前記膨張処理において前記外郭硬部画素列に属する硬部画素に対する内部背景画素への置換が禁止される、
断層像処理装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の断層像処理装置であって、
前記収縮処理は、注目する硬部画素に対して、この注目画素からＭ画素分（Ｍは自然数）の距離までの範囲に存在する各内部背景画素を硬部画素に置換する処理である、
断層像処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の断層像処理装置であって、
前記収縮処理における自然数Ｍは、前記膨張処理における自然数Ｎ以上である自然数であり、
前記特定手段は、前記内部背景収縮画像と前記第一識別画像との比較により、前記内部背景収縮画像における硬部画素であって、前記第一識別画像においても硬部画素と識別される画素から成る画素集合を前記皮質骨領域と特定する、
断層像処理装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載の断層像処理装置であって、
前記第二識別手段は、前記第一識別画像において、皮質骨に相当する画素群の外側周囲領域に存在する各背景画素から成る外部背景画素群を識別し、前記背景画素群の中で、前記外部背景画素群とそれ以外の内部背景画素群とを識別する背景識別部を含む、
断層像処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の断層像処理装置であって、
前記第二識別手段は、前記外部背景画素群の識別に先立って、前記第一識別画像の外側に背景画素のみから成るマージン画像枠を付加して、マージン付第一識別画像を生成する前処理部を含み、前記背景識別部は前記マージン付第一識別画像上において前記外部背景画素群の識別を実施する、
断層像処理装置。
【請求項８】
請求項７記載の断層像処理装置であって、
前記背景識別部は、前記マージン付第一識別画像上において、前記マージン画像枠内の背景画素を出発画素とし、各硬部画素を境界画素として、背景画素に対する塗りつぶし画像処理を実施し、塗りつぶされた背景画素の集合である外部背景画素群とそれ以外の背景画素の集合である内部背景画素群とを識別することにより、第二識別画像を生成する、
断層像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断層像処理装置に関し、特に骨の断層画像に基づいて皮質骨領域と海綿骨領域を分離する断層像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴやＭＲＩといった撮像装置により骨の断層画像を取得し、この断層画像に基づいて骨の内部構造を評価する手法が知られている。骨内部は皮質骨部と海綿骨部とに大別され、従って骨の内部構造の評価において、皮質骨部と海綿骨部とを別々に評価することが望ましい場合がある。ところが、海綿骨の内部には骨梁と呼ばれる比較的硬い組織が存在するため、骨の断層画像を例えば判別分析法といった、硬度の相違に基づく分別による二値化処理を行うことのみでは、皮質骨と骨梁との分別ができず、結果として皮質骨と海綿骨の分離ができない。
【０００３】
この問題を解決すべく、二値化画像から皮質骨と海綿骨を分離する手法が、特開平９−２９４７４０号公報に記載されている。この公報に記載されている皮質骨、海綿骨の分離手法を図７に基づいて説明する。まず、骨の断層画像を二値化処理により皮質骨６０及び骨梁６２に対応する画素と、それ以外の画素とに分別した二値化画像（図７ａ）を得る。次に、二値化画像（図７ａ）の皮質骨６０及び骨梁６２に対応する画素に対して細線化処理を施した細線化画像（図７ｂ）を得る。さらに、二値化画像（図７ａ）から細線化画像（図７ｂ）の内部穴埋め画像を差し引いて、皮質骨外側１／２画像（図７ｃ）を求める。そして、皮質骨外側１／２画像（図７ｃ）の皮質骨画素を、「平均皮質骨厚×２」だけ画素膨張させテンプレート画像（図７ｄ）を作成する。最後に、二値化画像（図７ａ）とテンプレート画像（図７ｄ）との共通皮質骨画素を抽出することにより、皮質骨部（図７ｅ）を分離している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の皮質骨と海綿骨の分離手法においては、図７ｅに示されるように、比較的厚い皮質骨部分６４の皮質骨画像が削られて抽出されており、また比較的薄い皮質骨部分の皮質骨画像近傍には骨梁に相当する画素６６が皮質骨画像として抽出されている。このように、細線化画像を利用して得られる皮質骨の外側半分の画像から、皮質骨全体の形状を推定しているため、皮質骨内側の形状認識が不正確であった。
【０００５】
そこで本発明は、膨張及び収縮画像処理を利用して、本来の形状により忠実に皮質骨と骨梁を分離できる断層像処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る断層像処理装置は、被検体の断層画像に対して、皮質骨及び海綿骨内の骨梁に相当する硬部画素群とそれ以外の背景画素群とを識別することにより、第一識別画像を生成する第一識別手段と、前記第一識別画像における背景画素群の中で、骨梁以外の海綿骨部分に相当する内部背景画素群とそれ以外の外部背景画素群とを識別することにより、第二識別画像を生成する第二識別手段と、前記第二識別画像における内部背景画素群に対して膨張処理を実行し、これにより骨梁に相当する各硬部画素を内部背景画素に置換した内部背景膨張画像を生成する膨張手段と、前記内部背景膨張画像における内部背景画素群に対して収縮処理を実行し、これにより皮質骨に相当する環状の硬部画素集合の厚みを復元した内部背景収縮画像を生成する収縮手段と、前記内部背景収縮画像に基づいて、前記被検体の断層画像における皮質骨領域及び海綿骨領域の少なくとも一方を特定する特定手段と、を有するものとする。
【０００７】
望ましくは、前記膨張処理は、対象となる内部背景画素に対して、この対象画素からＮ画素分（Ｎは自然数）の距離までの範囲に存在する各硬部画素を内部背景画素に置換する処理とする。
【０００８】
上記構成によれば、対象画素からの距離Ｎを適当に設定することで、骨梁に相当する画素の全てを内部背景画素に置換して消去することができる。
【０００９】
望ましくは、前記膨張処理の実施に先立って、前記第二識別画像における硬部画素群の中で、前記外部背景画素群に隣接する硬部画素の集合である環状の外郭硬部画素列を特定する、外郭硬部特定手段をさらに有し、前記膨張処理において前記外郭硬部画素列に属する硬部画素に対する内部背景画素への置換が禁止されるものとする。
【００１０】
上記構成によれは、膨張処理において、皮質骨幅が細い部分でも皮質骨に相当する硬部画素を残すことができる。
【００１１】
望ましくは、前記収縮処理は、注目する硬部画素に対して、この注目画素からＭ画素分（Ｍは自然数）の距離までの範囲に存在する各内部背景画素を硬部画素に置換する処理とする。
【００１２】
上記構成によれば、注目画素からの距離Ｍを適当に設定することで、例えば距離Ｍを膨張処理の際の距離Ｎと等しい距離にすることで、皮質骨に相当する画素を膨張処理前の本来の皮質骨の形状に近い形状に復元することができる。
【００１３】
望ましくは、前記収縮処理における自然数Ｍは、前記膨張処理における自然数Ｎより大きい自然数であり、前記特定手段は、前記内部背景収縮画像と前記第一識別画像との比較により、前記内部背景収縮画像における硬部画素であって、前記第一識別画像においても硬部画素と識別される画素から成る画素集合を前記皮質骨領域と特定するものとする。
【００１４】
上記構成によれば、膨張処理の際の距離Ｎよりも収縮処理の際の距離Ｍを大きく（例えばＭ＝Ｎ＋１）、つまり膨張処理よりも収縮処理を広めに実施することで、膨張処理により削られた皮質骨に相当する画素であって収縮処理により皮質骨に復元されない画素の発生を抑制できる。その上、第一識別画像との比較を行っているため、過剰に復元された硬部画素を削除できる。
【００１５】
望ましくは、前記第二識別手段は、前記第一識別画像において、皮質骨に相当する画素群の外側周囲領域に存在する各背景画素から成る外部背景画素群を識別し、前記背景画素群の中で、前記外部背景画素群とそれ以外の内部背景画素群とを識別する背景識別部を含むものとする。
【００１６】
望ましくは、前記第二識別手段は、前記外部背景画素群の識別に先立って、前記第一識別画像の外側に背景画素のみから成るマージン画像枠を付加して、マージン付第一識別画像を生成する前処理部を含み、前記背景識別部は前記マージン付第一識別画像上において前記外部背景画素群の識別を実施するものとする。
【００１７】
望ましくは、前記背景識別部は、前記マージン付第一識別画像上において、前記マージン画像枠内の背景画素を出発画素とし、各硬部画素を境界画素として、背景画素に対する塗りつぶし画像処理を実施し、塗りつぶされた背景画素の集合である外部背景画素群とそれ以外の背景画素の集合である内部背景画素群とを識別することにより、第二識別画像を生成するものとする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１には、本発明に係る断層像処理装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。また、図２は、図１の断層像処理装置内において実施される各処理内容を説明するための図である。図１および図２を利用して、本実施の形態の概要を説明する。
【００２０】
図１において、第一識別手段である硬部／背景識別部１０は、被検体の断層画像１２に対して、皮質骨及び海綿骨内の骨梁に相当する硬部画素群とそれ以外の背景画素群とを識別することにより、第一識別画像である二値化画像を生成する。つまり、硬部／背景識別部１０には、Ｘ線ＣＴ１４等から、被検体の骨を含む断層画像１２が入力され、この断層画像１２に対して二値化処理が施される。二値化処理には例えば判別分析法が利用され、骨の断層画像１２における各画素が、硬部画素から成る硬部画素群と、背景画素から成る背景画素群とに分別される。ここで硬部画素とは、皮質骨や骨梁といった比較的硬い組織に対応する画素であり、また、背景画素とは、皮質骨や骨梁以外の比較的軟らかい組織に対応する画素である。
【００２１】
硬部／背景識別部１０で生成される二値化画像の例を図２ａに示す。図２ａは、骨の断層画像の二値化画像（モデル画像）３０を示したものであり、黒く表現された硬部画素群３２（画素値１の画素群）と、白く表現された背景画素群３４（画素値０の画素群）とに分別されている。硬部画素群３２は皮質骨に相当する環状の画素集合と、その内部に形成された骨梁に相当する細い線状の画素集合とで構成されている。
【００２２】
図１に戻り、第二識別手段を構成するマージン枠生成部１６及び塗りつぶし処理部１８は、二値化画像における背景画素群の中で、骨梁以外の海綿骨部分に相当する内部背景画素群とそれ以外の外部背景画素群とを識別することにより、第二識別画像である塗りつぶし画像を生成する。前処理部であるマージン枠生成部１６は、二値化画像の外側に背景画素のみから成るマージン画像枠を付加して、マージン付二値化画像を生成する。つまり、塗りつぶし処理部１８による塗りつぶし画像処理に先立って、二値化画像の外枠、すなわち二値化画像を取り囲む矩形状のマージン画像枠（図２ｂの符号３６）を二値化画像に付加して、マージン付二値化画像を生成する。ここでマージン画像枠内の画像は全て背景画像とする。すなわち、マージン付二値化画像は、二値化画像よりも一回り（マージン枠の幅分）大きく背景画素が広がった画像となる。
【００２３】
背景識別部である塗りつぶし処理部１８は、マージン付二値化画像上において、マージン画像枠内の背景画素を出発画素とし、各硬部画素を境界画素として、背景画素に対する塗りつぶし画像処理を実施し、塗りつぶされた背景画素の集合である外部背景画素群とそれ以外の背景画素の集合である内部背景画素群とを識別することにより、塗りつぶし画像を生成する。ここで、塗りつぶし画像処理とは、出発画素となる背景画素を、背景画素（画素値０）及び硬部画素（画素値１）とは異なる画素値（例えば画素値２）で置き換えた後、出発画素の上下左右に隣接する画素であって、画素値０の画素つまり背景画素を検出し、検出した背景画素（もちろん複数の場合もある）を画素値２に置き換え、さらに、この新たに置き換えられた画素の上下左右に隣接する画素であって、画素値０の背景画素を検出し、検出した背景画素を画素値２に置き換える処理を繰り返す処理を言う。マージン画像枠内の、ある画素を出発画素として、塗りつぶし画像処理を行っていくと、マージン画像枠に隣接する背景画素が次々に画素値２に置き換えられ、対象となる画素がなくなるまで塗りつぶし画像処理を継続することで、硬部画素を境界として、その外側の背景画素のみが画素値２へ置き換えられた塗りつぶし画像が形成される。塗りつぶし処理により、塗りつぶし画像における画素値２の画素群を外部背景画素群、画素値０の画素群を内部背景画素群として識別される。
【００２４】
塗りつぶし処理部１８で生成される塗りつぶし画像の例を図２ｂに示す。図２ｂに示すように、塗りつぶし画像処理が施された結果、皮質骨に相当する画素を境界として、外側の塗りつぶされた領域の画素群が外部背景画素群３８（画素値２の画素群）、内側の画素群が内部背景画素群４０（画素値０の画素群）として識別される。なお、外部背景画素群３８と内部背景画素群４０の識別が行われた後、マージン画像枠３６は除去されてもよい。
【００２５】
図１に戻り、外郭硬部特定手段である外郭硬部特定部２０は、塗りつぶし画像における硬部画素群の中で、外部背景画素群に隣接する硬部画素の集合である環状の外郭硬部画素列を特定する。つまり、塗りつぶし画像（図２ｂ）における全ての画像を走査して硬部画素（画素値１）を検出し、検出した硬部画素が、隣接する周囲８近傍画素に外部背景画素（画素値２）を少なくとも一つ含む場合、この硬部画素を外郭硬部画素（例えば画素値３）と特定する。全ての硬部画素を検出して、外郭硬部画素を特定し、特定された複数の外郭硬部画素から成る外郭硬部画素列を抽出する。
【００２６】
外郭硬部画素列が抽出された塗りつぶし画像を図２ｃに示す。図２ｃに示すように、硬部画素の中の外郭硬部画素列４２は、外部背景画素群３８と硬部画素との境界を形成する画素の集合である。
【００２７】
図１に戻り、膨張手段である内部背景膨張部２２は、外郭硬部画素列が抽出された塗りつぶし画像における内部背景画素群に対して膨張処理を実行し、これにより骨梁に相当する各硬部画素を内部背景画素に置換した内部背景膨張画像を生成する。ここで膨張処理は、対象となる内部背景画素に対して、この対象画素からＮ画素分（Ｎは自然数）の距離までの範囲に存在する各硬部画素を内部背景画素に置換する処理である。つまり、内部背景膨張部２２は、塗りつぶし画像（図２ｂ）における全ての画素を走査して内部背景画素（画素値０）を検出し、検出した内部背景画素を対象画素とし、対象画素の近傍の画素、例えば４画素分の距離までの範囲の硬部画素（画素値１）を内部背景画素（画素値０）に変換する。この結果、対象画素である内部背景画素が、４画素分の距離まで膨張したかのように見える（なお、各内部背景画素に対する膨張処理の具体例は、後に図３及び図４を用いて詳述する）。
【００２８】
したがって、複数の内部背景画素、例えば全ての内部背景画素を対象画素として検出し、膨張処理を実施すると、各内部背景画素の近傍にある硬部画素、すなわち、海綿骨の骨梁に相当する画素や、皮質骨に相当する画素のうち海綿骨付近の画素が、内部背景画素に変換される。この際、骨梁幅は皮質骨幅に比べて細いため、膨張処理の程度つまり対象画素からの距離Ｎを適当に設定することで、硬部画素の中で骨梁に相当する画素を全て内部背景画素に変換して消去し、皮質骨に相当する画素のみを残すことができる。
【００２９】
ただし、皮質骨が部分的に細く、膨張処理の結果、皮質骨に相当する画素が削られて、皮質骨に相当する画素が閉曲線で無くなる場合もあり得る。したがって、膨張処理の際、外郭硬部画素（画素値３）に対しては、内部背景画素への変換を実施しないものとする。これにより、外郭硬部画素、つまり皮質骨の外郭に相当する画素は、膨張処理により失われず、皮質骨を環状の閉曲線に維持できる。
【００３０】
内部背景膨張画像の例を図２ｄに示す。図２ｄに示すように、膨張処理により骨梁に相当する画素が全て内部背景画素に変換され、皮質骨の内側４４も内部背景画素に変換されている。また、皮質骨の厚さが細い部分４６では外郭硬部画素に対して内部背景画素への変換が実施されない結果、皮質骨部分が線状に残存している。膨張処理は、全ての骨梁が内部背景画素に変換される程度に行われることが必要であり、これには膨張処理を行う対象画像からの距離Ｎを適切に設定することが要求される。距離Ｎは経験的、実験的に決定されればよく、例えば実験的にＮ＝４で骨梁が完全に消去されることがわかっていれば、固定的にＮ＝４に設定すればよい。もちろん断層画像毎に適宜変更してもよい。
【００３１】
図１に戻り、収縮手段である内部背景収縮部２４は、内部背景膨張画像における内部背景画素群に対して収縮処理を実行し、これにより皮質骨に相当する環状の硬部画素集合の厚みを復元した内部背景収縮画像を生成する。ここで収縮処理は、注目する硬部画素（外郭硬部画素を含む）に対して、この注目画素からＭ画素分（Ｍは自然数）の距離までの範囲に存在する各内部背景画素を硬部画素に置換する処理である。つまり、内部背景収縮部２４は、内部膨張処理画像（図２ｄ）における全ての画素を走査して硬部画素（画素値１または３）を検出し、検出した硬部画素を注目画素とし、注目画素の近傍の画素、例えば、膨張処理の際と同じ４画素分の距離までの範囲の内部背景画素（画素値０）を硬部画素（画素値１）に変換する（なお、各内部背景画素に対する収縮処理の具体例は、後に図５を用いて詳述する）。
【００３２】
したがって、複数の硬部画素、例えば全ての硬部画素を注目画素として検出して収縮処理を実施すると、膨張処理後に残存する硬部画素の近傍にある内部背景画素、すなわち本来皮質骨に相当する画素が、硬部画素に戻されることになる。
【００３３】
内部背景収縮画像の例を図２ｅに示す。図２ｅに示すように、収縮処理により皮質骨に相当する環状の硬部画素、とくに海綿骨に接する部分における硬部画素が復元され、皮質骨の内側の形状が膨張処理前の本来の皮質骨の形状に復元される。なお収縮処理後は外郭硬部画素（画素値３）も硬部画素（画素値１）とする。収縮処理により、皮質骨に相当する硬部画素を本来の皮質骨の形状に復元するためには、収縮処理を行う注目画像からの距離Ｍを適切に設定することが要求される。その一例は、膨張処理における距離Ｎと同じ距離である。ただし、収縮処理を行う注目画素からの距離Ｍは、必ずしも膨張処理の際の距離Ｎと一致していなくてもよい。例えば、皮質骨の骨厚が均一ではない場合には、膨張処理における距離Ｎと同じ距離による収縮処理では、皮質骨部が復元しきれない場合も考えられる。この場合、例えば、内部背景をＮ＋１あるいはＮ＋２画素収縮、つまり、膨張時のＮ画素に対してやや大きめに収縮処理を実行すればよい。
【００３４】
本実施の形態で得られる内部収縮画像と従来の断層像処理装置による皮質骨抽出画像（図７ｅ）とを比較すると、本実施の形態による内部収縮画像における硬部画素は、本来の皮質骨の形状をより忠実に再現できていることがわかる。
【００３５】
図１に戻り、特定手段である皮質骨／海綿骨領域特定部２６は、内部背景収縮画像に基づいて、被検体の断層画像における皮質骨領域及び海綿骨領域の少なくとも一方を特定する。つまり、膨張処理及び収縮処理の結果生成される内部背景収縮画像（図２ｅ）は、膨張処理により骨梁に相当する画素が消去され、収縮処理により皮質骨に相当する画素が復元されたものであることから、内部背景収縮画像における硬部画素集合を皮質骨に相当する画素と判断し、この硬部画素集合を皮質骨画素群と判断する。
【００３６】
ただし、内部背景収縮部２４において、Ｎ＋１あるいはＮ＋２の距離による収縮処理、つまり、膨張処理の際の距離Ｎよりも大きい値で収縮処理を実行した場合、収縮処理後の硬部画素集合は、本来の皮質骨形状よりやや大きめに復元されている可能性がある。そこで、内部背景収縮画像（図２ｅ）に対して、もとの二値化画像（図２ａ）とのＡＮＤ処理が望ましい。つまり、内部背景収縮画像と二値化画像の両方において、硬部画素（画素値１）と識別されている画素を皮質骨画素と判断して、これら画素集合で形成される画素群を皮質骨画素群と判断する。内部背景収縮部２４において、例えば膨張処理の際の距離Ｎと同じ距離Ｎで収縮処理を実行した場合であっても、もとの二値化画像との内部背景収縮画像のＡＮＤ処理が望ましい。
【００３７】
皮質骨画素群が特定されれば、二値化画像との比較から、つまり二値化画像における硬部画素であって、皮質骨画素以外の硬部画素を骨梁画素と特定できる。
【００３８】
このようにして、二値化画像（図２ａ）における硬部画素（画素値１）において皮質骨画素と骨梁画素とを判別することができる。また、塗りつぶし画像（図２ｂ）から外部背景画素（画素値２）と内部背景画素（画素値０）も判定できる。
【００３９】
以上のように、皮質骨画素、骨梁画素及び内部背景画素が分別でき、その結果、皮質骨部分と海綿骨（骨梁及び内部背景）部分が分別できる。
【００４０】
皮質骨／海綿骨領域特定部２６には、被検体の断層画像１２も入力されており、断層画像１２において、皮質骨部分に相当する皮質骨領域、及び、海綿骨部分に相当する海綿骨領域をそれぞれ特定する。もちろん、いずれか一方のみの特定でもよい。皮質骨領域あるいは海綿骨領域が特定されれば、例えば、断層画像１２からそれぞれの領域に相当する画像を抽出し、抽出した画像からそれぞれの領域に対応する骨密度や骨体積などを算出することが可能になる。
【００４１】
次に、膨張処理及び収縮処理の詳細を図３、図４及び図５を用いて説明する。
【００４２】
図３は、対象画素からＮ画素分の距離に存在する画素を説明するための図である。図３において、画素ａ０を対象画素とすると、画素ａ１つまり画素ａ０に隣接する周囲８個の画素が、画素ａ０から１画素分の距離に存在する画素集合となる。また、画素ａ０から２画素分の距離に存在する画素集合は、画素ａ２つまり画素ａ１に隣接する周囲１６個の画素である。３画素分の距離あるいはそれ以上の整数画素分の距離についても、次々に隣接する周囲画素に拡大されていくものとする。したがって、図３において、例えば対象画素を画素ａ０とし、対象画素から２画素分の距離までの範囲に存在する各硬部画素とは、画素ａ１および画素ａ２の中に存在する硬部画素のことを意味する。
【００４３】
図４は、内部背景膨張処理における１画素膨張の例を示す図である。図４の（Ａ）（Ｂ）ともに１画素膨張、つまり対象画素（内部背景画素５２）から１画素分の距離までの硬部画素５０（黒画素）を内部背景画素５２（白画素）に置換した例である。硬部画素の上方には外部背景画素５４が存在する。図４（Ａ）は、膨張前の全ての内部背景画素５２を対象画素とし、対象画素から１画素分の距離に存在する硬部画素５０を内部背景画素５２に変換する膨張処理を実施した結果（膨張後）を示している。このように、内部背景に膨張処理を施すことで、皮質骨や骨梁に対応する硬部画素５０が削られる。
【００４４】
図４の例では１画素分の距離までの置換による膨張処理を示したが、２画素分の距離、３画素分の距離と、膨張処理における距離Ｎを大きくしていくと、硬部画素５０の削り幅も大きくなる。このとき、骨梁は皮質骨に比べて幅が狭いため、したがって距離Ｎを適当な大きさに設定することにより、皮質骨が削られて無くなる前に骨梁のみを消去することができる。このようにして、内部背景膨張部は、硬部画素５０のうち、骨梁に相当する画素５０ａを内部背景画素に変換して膨張処理画像を形成する。なお、図４（Ｂ）も１画素膨張を示した図であるが、外郭硬部特定部で特定される外郭硬部画素５０ｂが、内部背景画素に変換されずに硬部画素５０として残存する例を示している。
【００４５】
図５は、内部背景収縮処理における１画素収縮の例を示す図であり、１画素収縮つまり注目画素（硬部画素５０）から１画素分の距離までの内部背景画素５２を硬部画素５０に置換した例である。なお、図５の収縮前の画像は、図４（Ａ）における膨張後の画像に相当する。すなわち、図４（Ａ）の膨張前の画像に１画素膨張処理を実施し、この結果得られる膨張処理後の画像に対して、１画素収縮処理を実施した結果が図５の収縮後の画像となる。図４（Ａ）の膨張前画像と図５の収縮後画像を比較すると、骨梁に相当する画素（図４の符号５０ａ）が消去されていることが理解できる。なお、Ｎ画素分の距離までの範囲に対する膨張処理及び収縮処理は、１画素分の膨張処理及び収縮処理をそれぞれＮ回繰り返すことで実施されてもよい。
【００４６】
図６に、実際の骨の断層像の二値化画像における皮質骨画素及び骨梁画素の分離結果を示す。実際の二値化画像は図６に示すように、皮質骨及び骨梁の形状が非常に複雑である。本実施の形態により、このような複雑な形状においても皮質骨部分と骨梁部分を、本来の形状により忠実に分離することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態による断層像処理装置は、コンピューター内において実現される装置であってもよく、また、Ｘ線ＣＴ等の撮像装置内部に組み込まれた装置であってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、膨張及び収縮画像処理を利用した断層像処理装置によって、皮質骨と骨梁を本来の形状により忠実に分離することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る断層像処理装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１の断層像処理装置内における処理内容を説明するための図である。
【図３】Ｎ画素分の距離に存在する画素を説明するための図である。
【図４】１画素膨張の例を示す図である。
【図５】１画素収縮の例を示す図である。
【図６】二値化画像の皮質骨及び骨梁の分離結果例を示す図である。
【図７】従来の分離手法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０　硬部／背景識別部、１６　マージン枠生成部、１８　塗りつぶし処理部、２０　外郭硬部特定部、２２　内部背景膨張部、２４　内部背景収縮部、２６皮質骨／海綿骨領域特定部。
【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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