(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体にＸ線を照射するＸ線源と前記被写体を透過したＸ線を受光する撮像手段とを所定の回転中心の周りに回転およびスライドさせて前記被写体を撮影するパノラマ断層撮影装置で撮影された前記被写体の複数のＸ線画像情報を重ね合わせることにより形成される予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報を利用して、前記被写体の断層面を再設定し、前記再設定された断層面の画像を生成する断層面画像生成装置であって、
前記被写体についての予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報をそれぞれ周波数変換した情報である複数のスペクトル情報を生成するスペクトル情報生成手段と、
前記生成された複数のスペクトル情報に基づいて、前記被写体の所定位置ごとに、前記複数の断層面画像情報のうちで高周波成分の値が最も高い領域である高周波領域の位置情報を抽出する高周波領域抽出手段と、
前記被写体についての前記予め定められた複数の断層面の位置情報と、前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域の位置情報とをそれぞれ対応付けたモデルである多断層モデルを生成するモデル生成手段と、
前記多断層モデルにおいて前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域を連結することにより断層面を再設定すると共に、前記高周波領域の位置情報ごとに、前記高周波領域の位置と前記回転中心との距離から、前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅をそれぞれ求める断層面再設定手段と、
前記被写体の所定位置に対応した前記Ｘ線画像情報を、前記再設定された断層面に関して求められた前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅で合成することにより、前記再設定された断層面の画像を生成する画像情報合成手段とを備えることを特徴とする断層面画像生成装置。
【請求項２】
前記Ｘ線源は、垂直方向に広がったＸ線ファンビームを照射し、
前記画像情報合成手段は、
前記再設定された断層面の画像を、式（１）に示す拡大率Ｐで垂直方向に拡大する補正を行う垂直方向補正手段と、
前記再設定された断層面の画像を、式（２）に示す拡大率Ｈで水平方向に拡大する補正を行う水平方向補正手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の断層面画像生成装置。
Ｐ＝（ａ−Ｌ）／ａ  …  式（１）
Ｈ＝ｒ×（ａ−Ｌ）／｛ａ×（ｒ−Ｌ）｝  …  式（２）
ただし、ａは前記Ｘ線源と前記撮像手段とを結ぶ直線上において前記Ｘ線源と前記予め定められた断層面の位置との距離を示し、Ｌは前記直線上において前記被写体の前記予め定められた断層面の位置からのずれを示し、ｒは前記直線上において前記回転中心と前記予め定められた断層面の位置との距離を示す。
【請求項３】
被写体にＸ線を照射するＸ線源と前記被写体を透過したＸ線を受光する撮像手段とを所定の回転中心の周りに回転およびスライドさせて前記被写体を撮影するパノラマ断層撮影装置で撮影された前記被写体の複数のＸ線画像情報を重ね合わせることにより形成される予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報を利用して、前記被写体の断層面を再設定し、前記再設定された断層面の画像を生成する断層面画像生成装置の断層面画像生成方法であって、
前記断層面画像生成装置は、
前記被写体についての予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報をそれぞれ周波数変換した情報である複数のスペクトル情報を生成するスペクトル情報生成ステップと、
前記生成された複数のスペクトル情報に基づいて、前記被写体の所定位置ごとに、前記複数の断層面画像情報のうちで高周波成分の値が最も高い領域である高周波領域の位置情報を抽出する高周波領域抽出ステップと、
前記被写体についての前記予め定められた複数の断層面の位置情報と、前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域の位置情報とをそれぞれ対応付けたモデルである多断層モデルを生成するモデル生成ステップと、
前記多断層モデルにおいて前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域を連結することにより断層面を再設定すると共に、前記高周波領域の位置情報ごとに、前記高周波領域の位置と前記回転中心との距離から、前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅をそれぞれ求める断層面再設定ステップと、
前記被写体の所定位置に対応した前記Ｘ線画像情報を、前記再設定された断層面に関して求められた前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅で合成することにより、前記再設定された断層面の画像を生成する画像情報合成ステップとを含むことを特徴とする断層面画像生成方法。
【請求項４】
前記Ｘ線源は、垂直方向に広がったＸ線ファンビームを照射し、
前記画像情報合成ステップは、
前記再設定された断層面の画像を、式（１）に示す拡大率Ｐで垂直方向に拡大する補正を行う垂直方向補正ステップと、
前記再設定された断層面の画像を、式（２）に示す拡大率Ｈで水平方向に拡大する補正を行う水平方向補正ステップとを含むことを特徴とする請求項３に記載の断層面画像生成方法。
Ｐ＝（ａ−Ｌ）／ａ  …  式（１）
Ｈ＝ｒ×（ａ−Ｌ）／｛ａ×（ｒ−Ｌ）｝  …  式（２）
ただし、ａは前記Ｘ線源と前記撮像手段とを結ぶ直線上において前記Ｘ線源と前記予め定められた断層面の位置との距離を示し、Ｌは前記直線上において前記被写体の前記予め定められた断層面の位置からのずれを示し、ｒは前記直線上において前記回転中心と前記予め定められた断層面の位置との距離を示す。
【請求項５】
被写体にＸ線を照射するＸ線源と前記被写体を透過したＸ線を受光する撮像手段とを所定の回転中心の周りに回転およびスライドさせて前記被写体を撮影するパノラマ断層撮影装置で撮影された前記被写体の複数のＸ線画像情報を重ね合わせることにより形成される予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報を利用して、前記被写体の断層面を再設定し、前記再設定された断層面の画像を生成するために、コンピュータを、
前記被写体についての予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報をそれぞれ周波数変換した情報である複数のスペクトル情報を生成するスペクトル情報生成手段、
前記生成された複数のスペクトル情報に基づいて、前記被写体の所定位置ごとに、前記複数の断層面画像情報のうちで高周波成分の値が最も高い領域である高周波領域の位置情報を抽出する高周波領域抽出手段、
前記被写体についての前記予め定められた複数の断層面の位置情報と、前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域の位置情報とをそれぞれ対応付けたモデルである多断層モデルを生成するモデル生成手段、
前記多断層モデルにおいて前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域を連結することにより断層面を再設定すると共に、前記高周波領域の位置情報ごとに、前記高周波領域の位置と前記回転中心との距離から、前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅をそれぞれ求める断層面再設定手段、
前記被写体の所定位置に対応した前記Ｘ線画像情報を、前記再設定された断層面に関して求められた前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅で合成することにより、前記再設定された断層面の画像を生成する画像情報合成手段として機能させることを特徴とする断層面画像生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断層面画像生成装置、断層面画像生成方法および断層面画像生成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯科用のパノラマ断層撮影装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。従来の装置では、予め定められた標準的な歯列の位置を基準に定めて、その位置での断層画像を取得することを前提としている。
【特許文献１】特開平１０−２１１２００号公報（００３３〜００４０、図４）
【特許文献２】実公平４−４８１６９号公報（第３〜第４頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の装置では、予め定められた標準的な歯列の位置を基準に定めて、その位置での断層画像を取得することを前提としているために、被写体である患者の歯列が、装置で基準としている歯列の位置に適合しない場合に、最適な断層面の画像を取得することができないという問題があった。つまり、被写体の歯列の最もピントの合った断層面の画像を取得できなかった。また、従来の装置では、最適な断層面を合わせる作業を手動で行っていた。
【０００４】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、被写体の最適な断層面の画像を自動的に取得することができる断層面画像生成装置、断層面画像生成方法および断層面画像生成プログラム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】
【０００５】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の断層面画像生成装置は、被写体にＸ線を照射するＸ線源と前記被写体を透過したＸ線を受光する撮像手段とを所定の回転中心の周りに回転およびスライドさせて前記被写体を撮影するパノラマ断層撮影装置で撮影された前記被写体の複数のＸ線画像情報を重ね合わせることにより形成される予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報を利用して、前記被写体の断層面を再設定し、前記再設定された断層面の画像を生成する断層面画像生成装置であって、前記被写体についての予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報をそれぞれ周波数変換した情報である複数のスペクトル情報を生成するスペクトル情報生成手段と、前記生成された複数のスペクトル情報に基づいて、前記被写体の所定位置ごとに、前記複数の断層面画像情報のうちで高周波成分の値が最も高い領域である高周波領域の位置情報を抽出する高周波領域抽出手段と、前記被写体についての前記予め定められた複数の断層面の位置情報と、前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域の位置情報とをそれぞれ対応付けたモデルである多断層モデルを生成するモデル生成手段と、前記多断層モデルにおいて前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域を連結することにより断層面を再設定すると共に、前記高周波領域の位置情報ごとに、前記高周波領域の位置と前記回転中心との距離から、前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅をそれぞれ求める断層面再設定手段と、前記被写体の所定位置に対応した前記Ｘ線画像情報を、前記再設定された断層面に関して求められた前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅で合成することにより、前記再設定された断層面の画像を生成する画像情報合成手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、断層面画像生成装置は、スペクトル情報生成手段によって、被写体の断層面に対応した画像情報を周波数変換する。ここで、周波数変換の方法は、例えば、ＦＦＴ、ウェーブレット変換、フィルタのコンボリューション処理などを用いることができる。そして、断層面画像生成装置は、高周波領域抽出手段によって、周波数変換により得られるスペクトル情報に基づいて、高周波領域を抽出する。この高周波領域は、断層面画像においてピントの最もよく合った位置に相当する。そして、断層面画像生成装置は、モデル生成手段によって、各断層面に高周波領域の位置情報をそれぞれ対応付けた多断層モデルを生成し、断層面再設定手段によって、多断層モデル上で断層面を再設定する。再設定に際して補間により新たな断層面を構築する。ここで、補間方法には、スプライン変換や平均値補間を用いることができる。そして、断層面画像生成装置は、画像情報合成手段によって、構築された断層面における画像を合成する。
【０００７】
また、請求項２に記載の断層面画像生成装置は、請求項１に記載の断層面画像生成装置において、前記Ｘ線源は、垂直方向に広がったＸ線ファンビームを照射し、前記画像情報合成手段は、前記再設定された断層面の画像を、式（１）に示す拡大率Ｐで垂直方向に拡大する補正を行う垂直方向補正手段と、前記再設定された断層面の画像を、式（２）に示す拡大率Ｈで水平方向に拡大する補正を行う水平方向補正手段とを備えることを特徴とする。
Ｐ＝（ａ−Ｌ）／ａ  …  式（１）
Ｈ＝ｒ×（ａ−Ｌ）／｛ａ×（ｒ−Ｌ）｝  …  式（２）
ただし、ａは前記Ｘ線源と前記撮像手段とを結ぶ直線上において前記Ｘ線源と前記予め定められた断層面の位置との距離を示し、Ｌは前記直線上において前記被写体の前記予め定められた断層面の位置からのずれを示し、ｒは前記直線上において前記回転中心と前記予め定められた断層面の位置との距離を示す。
【０００８】
かかる構成によれば、断層面画像生成装置は、垂直方向補正手段によって、断層面の画像の垂直方向の大きさを自動的に補正すると共に、水平方向補正手段によって、断層面の画像の水平方向の大きさを自動的に補正することができる。
【０００９】
また、前記課題を解決するため、請求項３に記載の断層面画像生成方法は、被写体にＸ線を照射するＸ線源と前記被写体を透過したＸ線を受光する撮像手段とを所定の回転中心の周りに回転およびスライドさせて前記被写体を撮影するパノラマ断層撮影装置で撮影された前記被写体の複数のＸ線画像情報を重ね合わせることにより形成される予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報を利用して、前記被写体の断層面を再設定し、前記再設定された断層面の画像を生成する断層面画像生成装置の断層面画像生成方法であって、前記断層面画像生成装置は、前記被写体についての予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報をそれぞれ周波数変換した情報である複数のスペクトル情報を生成するスペクトル情報生成ステップと、前記生成された複数のスペクトル情報に基づいて、前記被写体の所定位置ごとに、前記複数の断層面画像情報のうちで高周波成分の値が最も高い領域である高周波領域の位置情報を抽出する高周波領域抽出ステップと、前記被写体についての前記予め定められた複数の断層面の位置情報と、前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域の位置情報とをそれぞれ対応付けたモデルである多断層モデルを生成するモデル生成ステップと、前記多断層モデルにおいて前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域を連結することにより断層面を再設定すると共に、前記高周波領域の位置情報ごとに、前記高周波領域の位置と前記回転中心との距離から、前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅をそれぞれ求める断層面再設定ステップと、前記被写体の所定位置に対応した前記Ｘ線画像情報を、前記再設定された断層面に関して求められた前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅で合成することにより、前記再設定された断層面の画像を生成する画像情報合成ステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる手順によれば、断層面画像生成装置は、スペクトル情報生成ステップで、被写体の断層面に対応した画像情報を周波数変換し、高周波領域抽出ステップで、周波数変換により得られるスペクトル情報に基づいて、高周波領域を抽出する。そして、断層面画像生成装置は、モデル生成ステップで、各断層面に高周波領域の位置情報をそれぞれ対応付けた多断層モデルを生成し、断層面再設定ステップで、多断層モデル上で断層面を再設定する。そして、断層面画像生成装置は、画像情報合成ステップによって、再設定された断層面における画像を合成する。
【００１１】
また、請求項４に記載の断層面画像生成方法は、請求項３に記載の断層面画像生成方法において、前記Ｘ線源は、垂直方向に広がったＸ線ファンビームを照射し、前記画像情報合成ステップは、前記再設定された断層面の画像を、式（１）に示す拡大率Ｐで垂直方向に拡大する補正を行う垂直方向補正ステップと、前記再設定された断層面の画像を、式（２）に示す拡大率Ｈで水平方向に拡大する補正を行う水平方向補正ステップとを含むことを特徴とする。
Ｐ＝（ａ−Ｌ）／ａ  …  式（１）
Ｈ＝ｒ×（ａ−Ｌ）／｛ａ×（ｒ−Ｌ）｝  …  式（２）
ただし、ａは前記Ｘ線源と前記撮像手段とを結ぶ直線上において前記Ｘ線源と前記予め定められた断層面の位置との距離を示し、Ｌは前記直線上において前記被写体の前記予め定められた断層面の位置からのずれを示し、ｒは前記直線上において前記回転中心と前記予め定められた断層面の位置との距離を示す。
【００１２】
かかる手順によれば、断層面画像生成装置は、垂直方向補正ステップで、断層面の画像の垂直方向の大きさを自動的に補正すると共に、水平方向補正ステップで、断層面の画像の水平方向の大きさを自動的に補正する。なお、垂直方向の補正と、水平方向の補正との実行順序は、任意であり、並行して実行してもよい。
【００１３】
また、請求項５に記載の断層面画像生成プログラムは、被写体にＸ線を照射するＸ線源と前記被写体を透過したＸ線を受光する撮像手段とを所定の回転中心の周りに回転およびスライドさせて前記被写体を撮影するパノラマ断層撮影装置で撮影された前記被写体の複数のＸ線画像情報を重ね合わせることにより形成される予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報を利用して、前記被写体の断層面を再設定し、前記再設定された断層面の画像を生成するために、コンピュータを、前記被写体についての予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報をそれぞれ周波数変換した情報である複数のスペクトル情報を生成するスペクトル情報生成手段、前記生成された複数のスペクトル情報に基づいて、前記被写体の所定位置ごとに、前記複数の断層面画像情報のうちで高周波成分の値が最も高い領域である高周波領域の位置情報を抽出する高周波領域抽出手段、前記被写体についての前記予め定められた複数の断層面の位置情報と、前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域の位置情報とをそれぞれ対応付けたモデルである多断層モデルを生成するモデル生成手段、前記多断層モデルにおいて前記被写体の所定位置ごとに抽出された前記高周波領域を連結することにより断層面を再設定すると共に、前記高周波領域の位置情報ごとに、前記高周波領域の位置と前記回転中心との距離から、前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅をそれぞれ求める断層面再設定手段、前記被写体の所定位置に対応した前記Ｘ線画像情報を、前記再設定された断層面に関して求められた前記Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅で合成することにより、前記再設定された断層面の画像を生成する画像情報合成手段として機能させることを特徴とする。このように構成されることにより、このプログラムをインストールされたコンピュータは、このプログラムに基づいた各機能を実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被写体の最適な断層面の画像を自動的に取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の断層面画像生成装置および断層面画像生成方法を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）について、第１実施形態および第２実施形態に分けて詳細に説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
[断層画像生成システムの構成]
図１は、本発明の実施形態に係る断層面画像生成装置を含む断層画像生成システムの構成図である。
断層画像生成システム１は、歯科用断層画像を生成するものであり、図１に示すように、パノラマ断層撮影装置２と、多断層像処理装置３と、断層面画像生成装置４とを備えている。
【００１７】
パノラマ断層撮影装置２としては、公知の装置を利用することができる。
多断層像処理装置３と、断層面画像生成装置４とは、一般的なコンピュータ（計算機）であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）と、入力／出力インタフェースとを含んで構成されている。
【００１８】
多断層像処理装置３は、パノラマ断層撮影装置２で取得された被写体Ｋの複数のＸ線画像情報を抽出して重ね合わせることにより形成される予め定められた複数の断層面に対応した複数の断層面画像情報を生成するものである。抽出されたＸ線画像情報は、断層面における垂直方向の断層画像情報である。
【００１９】
断層面画像生成装置４は、多断層像処理装置３によって生成された断層面画像情報を利用して被写体Ｋの断層面を再設定し、再設定された断層面の画像を生成するものである。生成された画像の情報は、表示装置Ｄに出力される。なお、表示装置Ｄは、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＥＬ（Electronic Luminescence）等から構成される。
以下では、各装置ごとに詳細に説明を行う。
【００２０】
[パノラマ断層撮影装置]
パノラマ断層撮影装置２は、被写体（人物）Ｋの上顎／下顎における歯列に沿った予め定められた断層面における断層写真（オルソパントモグラフィ）を撮影するものである。このパノラマ断層撮影装置２は、Ｘ線源５と、撮像手段６と、アーム７と、コントローラ８とを備えている
【００２１】
パノラマ断層撮影装置２は、Ｘ線源５と撮像手段６とをアーム７の回転中心Ｃの周りに回転およびスライドさせて被写体Ｋを撮影する。
Ｘ線源５は、図示しないスリットを有しており、このスリットを介してＸ線を放出することにより生成されるファンビーム（Ｘ線ファンビーム）を被写体Ｋに照射するものである。なお、ファンビームは、Ｘ線源５の照射部を仮に扇の要としたときに垂直方向に扇状に広がり、かつ、水平方向には線状に絞られたビームのことである。
【００２２】
撮像手段６は、Ｘ線源５から照射されて被写体Ｋを透過したＸ線を受光して、被写体ＫのＸ線が透過した部分を所定のフレームレートで撮像するものである。撮像手段６は、Ｘ線イメージセンサやＸ線検出器、またはそれらの組合せである。ここで、イメージセンサは、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）センサ、ＣｄＴｅセンサ等の薄膜光センサである。また、Ｘ線検出器は、Ｘ線イメージインテンシファイア（Image Intensifier：Ｉ．Ｉ．）、フラットパネル検出器(Flat Panel Detector:ＦＰＤ)等である。なお、撮像手段６で撮像されたＸ線画像を表示装置Ｄに表示するようにしてもよい。
【００２３】
アーム７は、Ｘ線源５と撮像手段６とを所定の間隔を空けて保持するものである。この間隔は、Ｘ線源５と撮像手段６との間に被写体Ｋが収まるように、例えば、３０ｃｍ〜１ｍに設定される。なお、Ｘ線源５の照射部と撮像手段６の受光面とは対向して配置される。また、アーム７は、回転中心Ｃを軸に回動およびスライド動作可能に構成されている。これにより、Ｘ線源５と撮像手段６とが所定の間隔を維持したまま、撮像手段６は、被写体Ｋの周囲の任意の方向の断層画像を撮影することができる。
【００２４】
コントローラ８は、Ｘ線源５と、撮像手段６と、アーム７とを制御するものであり、図示は省略するがアクチュエータ等のアーム駆動手段と、ＲＯＭ等に格納された所定のプログラムを実行するＣＰＵ等からなる制御手段とを備えている。このコントローラ８は、所定のタイミングでＸ線源５にＸ線を照射させ、Ｘ線の照射タイミングに同期して撮像手段６で撮像された被写体ＫのＸ線画像情報を取得する。そして、コントローラ８は、アーム７を所定の角速度で回転させて同様に撮影を繰り返し、被写体ＫのＸ線画像情報を複数フレーム分取得し、取得した複数フレーム分のＸ線画像情報を多断層像処理装置３に出力する。
【００２５】
[多断層像処理装置]
多断層像処理装置３は、パノラマ断層撮影装置２のコントローラ８から出力された複数フレーム分のＸ線画像情報を蓄積する大容量の図示しないフレーム画像記憶手段を備えている。また、本実施形態では、多断層像処理装置３は、フレームごとに抽出した複数のＸ線画像情報を水平方向に重ね合わせることにより、予め設定された断層面の画像を示す断層面画像情報を生成することができる。断層面画像情報の生成方法は、例えば、公知の技術、例えば、特開平１０−２１１２００号公報に開示された原理を用いることができる。
【００２６】
多断層像処理装置３は、断層面画像情報を複数の断層面について生成する。複数の断層面についての断層面画像情報を生成する方法は、任意である。例えば、１回の撮影において、予め設定された断層面を１つだけ設定しておき、撮影のたびに断層面の設定を変更することにより、複数の断層面についての断層面画像情報を生成することとしてもよい。
また、例えば、多断層像処理装置３は、図示しないフレーム画像記憶手段に蓄積されたフレーム別のＸ線画像情報を組み合わせて重畳する際に、所望の断層面となるように、Ｘ線画像情報の組合せを適宜変更し、その組合せ別の複数の断層面画像情報を生成するようにしてもよい。
【００２７】
本実施形態では、多断層像処理装置３が、前記したように、フレームごとのＸ線画像情報の組合せを適宜変更することにより、複数の断層面画像情報を生成することとする。以下、この方法の概略を具体例を用いて説明する。
図２は、図１に示した多断層像処理装置による断層面画像情報の生成方法を説明するための説明図である。図２では、簡便のため、被写体Ｋが円筒状の物体であるものとしている。図２は、被写体Ｋを上方から視た図である。
【００２８】
ここでは、図２に示す被写体Ｋにおいて、円筒の中心軸（図２では円の中心）からの距離がＲ1である断層面Ｋ1と、円筒の中心軸からの距離がＲ2である断層面Ｋ2と、円筒の中心軸からの距離がＲ3である断層面Ｋ3とを想定している。円筒の中心軸の延長上には、アーム７（図１参照）の回転中心Ｃが配置されている（図２では、円の中心と回転中心とが一致している）。なお、実際のパノラマ撮影では、アーム７（図１参照）は、回転動作とスライド動作とを行うので、回転中心Ｃはパノラマ撮影中に移動する。
【００２９】
また、Ｘ線源５と撮像手段６とを結ぶ一直線Ｑ1と、断層面Ｋ1、断層面Ｋ2および断層面Ｋ3との交点を、それぞれ、点Ｘ1、点Ｘ2および点Ｘ3とする。なお、点Ｘ1、点Ｘ2および点Ｘ3は、それぞれ、断層面Ｋ1、断層面Ｋ2および断層面Ｋ3上の断層面を垂直方向に線状にスライスした部分に相当する。ここでは、例えば、撮像手段６がＣＭＯＳイメージセンサであり、このＣＭＯＳイメージセンサの１画素サイズを100μmとする。また、距離Ｒ1と、距離Ｒ2と、距離Ｒ3とが、それぞれ、300mm、150mm、100mmとする。
【００３０】
被写体Ｋの断層面Ｋ1（円周1884mm）を、撮影角度360°で１画素ずつシフトさせながら段歩的にまたは連続的に撮影すると、18840枚のフレームごとのＸ線画像情報が得られる。これらのＸ線画像情報を時系列に並べた識別情報をｉとする（ｉ＝１〜18840）。すべてのＸ線画像情報は、多断層像処理装置３の図示しないフレーム画像記憶手段に蓄積されることとなる。
【００３１】
多断層像処理装置３は、識別情報ｉ＝１〜18840のすべてのＸ線画像情報を用いて、ＣＭＯＳイメージセンサの１画素サイズ（100μm）ずつずらして重ね合わせることにより、断層面Ｋ1（半径300mm）の断層面画像情報を生成する。
【００３２】
また、多断層像処理装置３は、蓄積されたＸ線画像情報を１フレーム抜かしに読み出し、これらのＸ線画像情報（識別情報ｉ＝１，３，…，18837，18839）を用いて、ＣＭＯＳイメージセンサの１画素サイズずつずらして重ね合わせることにより、断層面Ｋ2（半径150mm）の断層面画像情報を生成する。
【００３３】
また、多断層像処理装置３は、蓄積されたＸ線画像情報を２フレーム抜かしに読み出し、これらのＸ線画像情報（識別情報ｉ＝１，４，…，18836，18839）を用いて、ＣＭＯＳイメージセンサの１画素サイズずつずらして重ね合わせることにより、断層面Ｋ3（半径100mm）の断層面画像情報を生成する。
【００３４】
つまり、多断層像処理装置３は、所定の基準、例えば、被写体Ｋの断層面Ｋ1（円周1884mm）を示す距離Ｒ1（半径300mm）をベースにして、蓄積されたＸ線画像情報をｎフレーム抜かしに重ね合わせることにより、半径が[３００／（１＋ｎ）]mmである断層面の断層面画像情報を生成する。
【００３５】
ここで、ｎは自然数であり、例えば、ｎ＝５のときの断層面（半径50mm）と、ｎ＝４のときの断層面（半径60mm）との間の断層面（例えば、半径50.5mm）の情報が必要な場合には、多断層像処理装置３は、以下の処理を施す。この場合には、半径の小さい方（ｎ＝５のときの断層面（半径50mm））に合わせて、５フレーム抜かしのＸ線画像情報を利用する。利用するフレームごとのＸ線画像情報は、3140（＝18840／６）フレーム分である。
【００３６】
図示しないフレーム画像記憶手段に蓄積された個々のＸ線画像情報には、ＣＭＯＳイメージセンサの１画素（100μm）ごとに、メモリ上のアドレスが付与されている。図２に示すように、Ｘ線の照射範囲が直線Ｑ1と直線Ｑ2とで挟まれた領域であれば、その領域に対応した断層面上の部分が、１画素（100μm）に撮像される。ここでは、例えば、メモリ上のアドレスを10個割り当てるものとする。これらのアドレスを示す数値をｊ（ｊ＝１〜10）とする。
【００３７】
多断層像処理装置３は、蓄積されたＸ線画像情報から読み出す「ｉ＝１のＸ線画像情報」のアドレスを示す数値ｊ（ｊ＝１〜10）に所定の変換を施した数値ｊ0をメモリ上の別のアドレス空間（第２のアドレス）に設定し、「ｉ＝１のＸ線画像情報」を構成する１画素サイズずつの画像情報を、この第２のアドレスに対応付ける。
ｊ0＝１,100,200,300,400,500,600,700,800,900
【００３８】
次に、多断層像処理装置３は、蓄積されたＸ線画像情報から、「ｉ＝１のＸ線画像情報」から５フレーム抜かしに読み出す「ｉ＝７のＸ線画像情報」のアドレスを示す数値ｊ（ｊ＝１〜10）に所定の変換を施した数値ｊ1を第２のアドレスに設定し、「ｉ＝７のＸ線画像情報」を構成する１画素サイズずつの画像情報を、この第２のアドレスに対応付ける。
ｊ1＝101,201,301,401,501,601,701,801,901,1001
【００３９】
さらに、多断層像処理装置３は、「ｉ＝７のＸ線画像情報」から５フレーム抜かしに読み出す「ｉ＝13のＸ線画像情報」のアドレスを示す数値ｊ（ｊ＝１〜10）に所定の変換を施した数値ｊ2を第２のアドレスに設定し、「ｉ＝13のＸ線画像情報」を構成する１画素サイズずつの画像情報を第２のアドレスに対応付ける。
ｊ2＝202,302,402,502,602,702,802,902,1002,1102
【００４０】
アドレスを示す数値に対するこれらの変換は、各フレームの１画素サイズずつの画像情報を、101μmずつずらして重ねるためのものである。
以下同様にして、3140フレーム分のＸ線画像情報のアドレスを示す数値ｊ（ｊ＝１〜10）の数値を変換しつつ画像情報を第２のアドレスに対応付ける。最終的に、多断層像処理装置３は、第２のアドレス上で、５フレーム抜かしに読み出したＸ線画像情報を構成する１画素サイズずつの画像情報をすべて（3140枚）重ね合わせることにより、半径50.5mmの断層面上において断層面画像情報（半径50.5mmの円周の360°分の画像情報）を生成することができる。
【００４１】
また、各フレームの１画素サイズずつの画像情報を、例えば、102μmずつずらして重ねた場合には、半径51mmの断層面の断層面画像情報を生成することができる。この場合には、数値ｊ1、数値ｊ2等を、以下のようにする。
ｊ1＝102,202,302,402,502,602,702,802,902,1002
ｊ2＝203,303,403,503,603,703,803,903,1003,1103
【００４２】
同様に、各フレームの１画素サイズずつの画像情報を、例えば、110μmずつずらして重ねた場合には、半径55mmの断層面の断層面画像情報を生成することができる。この場合には、数値ｊ1、数値ｊ2等を、以下のようにする。
ｊ1＝105,205,305,405,505,605,705,805,905,1005
ｊ2＝206,306,406,506,606,706,806,906,1006,1106
【００４３】
図３は、図１に示す多断層像処理装置が対象とする複数の断層面の具体例を示す説明図である。図３に示す状態では、被写体Ｋ（図１参照）である人物の前歯部Ｂは撮像手段６に向けられて、当該人物の臼歯部ＮはＸ線源５に向けられているが、撮影中には、Ｘ線源５および撮像手段６は回転およびスライドする。ここでは、歯列の断層面Ｆの中で基準とする断層面をＦ0とする。また、断層面Ｆ0よりも頬側面側の断層面をＦ1とする。また、断層面Ｆ0よりも舌側面側の断層面をＦ-1とする。
【００４４】
図４は、図１に示した多断層像処理装置の生成する断層面画像情報を示す説明図であって、（ａ）は図３に示した断層面に対応した断層面画像情報、（ｂ）は断層面画像情報を形成するＸ線画像情報をそれぞれ示している。
図４（ａ）に示す断層面画像情報ｆ1は、図３に示した断層面Ｆ1における断層面画像情報の一例である。また、図４（ａ）に示す断層面画像情報ｆ0は、図３に示した断層面Ｆ0における断層面画像情報の一例であり、図４（ａ）に示す断層面画像情報ｆ-1は、図３に示した断層面Ｆ-1における断層面画像情報の一例である。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、各断層面画像情報の横幅は異なっており、頬側面側ほど回転中心Ｃ（図３参照）から遠いのでその分長い。
図４（ｂ）に示すＸ線画像情報ｇは、所定の間隔で重ね合わされて断層面画像情報ｆ0を形成するものである。
多断層像処理装置３は、フレームごとに抽出した複数のＸ線画像情報（例えば、ｇ）と、生成した複数の断層面画像情報（例えば、ｆ1、ｆ0、ｆ-1）とを断層面画像生成装置４に出力する。
【００４６】
[断層面画像生成装置]
図５は、本発明の第１実施形態に係る断層面画像生成装置の一例を示す機能ブロック図である。断層面画像生成装置４は、図５に示すように、入出力部１１と、処理部１２と、記憶部１３とを備える。
【００４７】
＜入出力部＞
入出力部１１は、例えば、通信インタフェース等から構成され、所定の命令や情報を入力したり、所定の情報を出力したりするものである。具体的には、入出力部１１は、多断層像処理装置３から、Ｘ線画像情報と、断層面画像情報とを入力する。
【００４８】
＜処理部＞
処理部１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、入出力部１１および記憶部１３を制御すると共に、主として、入出力部１１を介して取得した断層面画像情報に基づいて、再設定された断層面の画像を生成するものである。本実施形態では、処理部１２は、図５に示すように、スペクトル情報生成手段１２１と、高周波領域抽出手段１２２と、モデル生成手段１２３と、断層面再設定手段１２４と、画像情報合成手段１２５とを備えることとした。
【００４９】
スペクトル情報生成手段１２１は、後記する断層面画像記憶手段１３２から、被写体Ｋ（図１参照）についての複数の断層面（図３参照）に対応した複数の断層面画像情報（図４参照）を読み出し、読み出した断層面画像情報をそれぞれ周波数変換した情報である複数のスペクトル情報を生成するものである。ここで、周波数変換の方法は、特に限定されるものではない。例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）、ウェーブレット変換（Wavelet Transformation）、ハイパスフィルタのコンボリューション（Convolution：畳み込み演算）等を用いてもよい。このような周波数変換によって生成されたスペクトル情報は、高周波領域抽出手段１２２に出力される。例えば、ＦＦＴの場合には、各断層面画像情報を、垂直方向にスライスした垂直エリアや、水平方向にスライスした水平エリアに分割して、分割されたエリアごとに周波数変換するようにしてもよい。また、各断層面画像情報のうち、例えば、歯列の根尖に対応した下底部（または上底部）の水平エリアなどの特定の情報や、頬側面側に対応した中央の垂直エリアなどの特定の情報から分割領域を決定するようにしてもよい。さらに、各断層面画像情報を細かなブロックに分割して、分割されたブロックごとに周波数変換するようにしてもよい。
【００５０】
高周波領域抽出手段１２２は、入力されるスペクトル情報に基づいて、被写体Ｋの所定位置ごとに、複数の断層面画像情報のうちで高周波成分の値が最も高い領域である高周波領域の位置情報を抽出するものである。高周波領域は、ある断層面の断層面画像情報が画像として表示されるときに、被写体Ｋ（図１参照）の所定位置において、他の断層面の画像よりもピントの合っている領域に相当する。抽出された高周波領域に関する情報は、モデル生成手段１２３に出力される。
【００５１】
モデル生成手段１２３は、被写体Ｋ（図１参照）の予め定められた複数の断層面（図３参照）の位置情報と、高周波領域抽出手段１２２で抽出された高周波領域の位置情報とをそれぞれ対応付けたモデルである多断層モデルを生成するものである。生成された多断層モデルは、断層面再設定手段１２４に出力される。
【００５２】
断層面再設定手段１２４は、入力された多断層モデルにおいて被写体（Ｋ）（図１参照）の所定位置ごとに抽出された高周波領域を連結することにより断層面を再設定すると共に、高周波領域の位置情報ごとに、高周波領域の位置と回転中心Ｃ（図１参照）との距離から、Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅をそれぞれ求めるものである。ここで、再設定とは、入力された多断層モデルに設定されている断層面とは異なる新たな断層面を設定することを意味する。また、断層面再設定手段１２４は、所定位置ごとに抽出された高周波領域の間を補間する。補間の方法は、特に限定されるものではない。例えば、スプライン変換処理による補間を用いて滑らかな曲線を描くように補間することができる。また、各断層面に対応付けられた高周波領域（サンプル点）の位置情報に所定の重み付けをした和を計算して補間するようにしてもよい。この場合には、平均値補間が好ましい。再設定された断層面に関する情報は、画像情報合成手段１２５に出力される。
【００５３】
画像情報合成手段１２５は、被写体（Ｋ）（図１参照）の所定位置に対応したＸ線画像情報を、再設定された断層面に関して求められたＸ線画像情報の重ね合わせ幅で合成することにより、再設定された断層面の画像を生成するものである。また、画像情報合成手段１２５は、重ね合わせるＸ線画像情報を、後記するフレーム画像記憶手段１３１から読み出し、読み出したＸ線画像情報を合成することにより、再設定された断層面の画像を生成する。この画像情報合成手段１２５は、生成した画像に関する情報を、後記する再設定断層面画像記憶手段１３３に格納する。
【００５４】
＜記憶部＞
記憶部１３は、例えば、ＲＡＭとＨＤＤとを備える。この場合に、ＲＡＭは、処理部１２による演算処理等に利用されると共に、入出力部１１を介して取得した情報等を記憶し、ＨＤＤは、各種データベース、所定のプログラム、処理部１２の処理結果等を格納する。
【００５５】
記憶部１３は、図５に示すように、フレーム画像記憶手段１３１と、断層面画像記憶手段１３２と、再設定断層面画像記憶手段１３３とを備えている。
フレーム画像記憶手段１３１は、図４（ｂ）に例示したＸ線画像情報（例えば、ｇ）を記憶するものであり、一般的なＨＤＤから構成される。なお、処理部１２は、入出力部１１を介して多断層像処理装置３から取得したＸ線画像情報をフレーム画像記憶手段１３１に格納する。
【００５６】
断層面画像記憶手段１３２は、図４（ａ）に例示した断層面画像情報（例えば、ｆ1、ｆ0、ｆ-1）を記憶するものであり、一般的なＨＤＤから構成される。なお、処理部１２は、入出力部１１を介して多断層像処理装置３から取得した断層面画像情報を断層面画像記憶手段１３２に格納する。
再設定断層面画像記憶手段１３３は、断層面再設定手段１２４で再設定された断層面画像情報を記憶するものであり、一般的なＨＤＤから構成される。
【００５７】
なお、前記した処理部１２が備えるスペクトル情報生成手段１２１と、高周波領域抽出手段１２２と、モデル生成手段１２３と、断層面再設定手段１２４と、画像情報合成手段１２５とは、ＣＰＵが記憶部１３のＲＯＭ等に格納された所定のプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより実現されるものである。したがって、断層面画像生成装置４は、一般的なコンピュータに、前記した各手段１２１〜１２５を実行させる断層面画像生成プログラムを実行することで実現することもできる。これらのプログラムは、通信回線を介して配布することも可能であるし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
【００５８】
[処理部の扱う情報の具体例]
次に、処理部１２の扱う情報の具体例について、図６ないし図９を参照（適宜図５参照）して説明する。図６ないし図９は、図５に示した処理部の扱う情報の具体例の説明図であって、図６は、スペクトル情報に基づく高周波領域の抽出方法の設明図であり、（ａ）はＦＦＴを用いた場合、（ｂ）はウェーブレット変換を用いた場合をそれぞれ示している。また、図７（ａ）はスペクトル情報および高周波領域、図７（ｂ）は多断層モデル、図８は再設定された断層面、図９は再設定された断層面の画像情報をそれぞれ示している。
【００５９】
例えば、スペクトル情報生成手段１２１は、図６（ａ）に示すように、所定の断層画面情報ｆから、ＦＦＴによりスペクトル情報ｈを生成する。その際、断層画面情報ｆを、例えば、５つの垂直エリアｆa，ｆb，ｆc，ｆd，ｆeに分割してから、それぞれを周波数変換することにより、スペクトル情報ｈa，ｈb，ｈc，ｈd，ｈeを生成することができる。つまり、１つの断層面に対して、複数（５つ）のスペクトル情報が生成される。各スペクトル情報ｈa，ｈb，ｈc，ｈd，ｈeが、図６（ａ）に示すように、縦長の長方形で表示された場合に、縦が垂直周波数成分、横が水平周波数成分を示す。この長方形においては、一例として、上方かつ右方ほど高周波数となる。したがって、この場合には、高周波領域抽出手段１２２は、この長方形の右上の比較領域６０１を、各スペクトル情報ｈa，ｈb，ｈc，ｈd，ｈeについて、他の断層面画像情報における比較領域と比較し、高周波領域に対応するスペクトル情報を抽出する。
【００６０】
また、例えば、スペクトル情報生成手段１２１は、図６（ｂ）に示すように、所定の断層画面情報ｆから、ウェーブレット変換によりスペクトル情報ｈを生成する。つまり、１つの断層面に対して、１つのスペクトル情報が生成される。この場合、スペクトル情報ｈは、図６（ｂ）に示すように、長方形で表示されて、当該長方形の左上のブロックが直流成分を示すＤＣ成分ブロック６０２、右下ブロックが最高周波数を有した最高周波ブロック６０３となるようにブロック分けされている。そして、高周波領域抽出手段１２２は、取得したスペクトル情報ｈの最高周波ブロック６０３から、断層面画像情報ｆにおける高周波領域の位置情報を抽出することができる。ここで、最高周波ブロック６０５の縦横の長さは、基の断層面画像情報ｆの位置情報（Ｙ座標、Ｘ座標）を反映している。このようにウェーブレット変換により、スペクトル情報を抽出する場合でも、ＦＦＴと同様に、断層面画像情報ｆを複数のエリアに分割した後で行っても構わない。その場合には、計算量を低下させることができる。
【００６１】
図６では、１つの断層面（断層画面情報）と、そのスペクトル情報との関係を説明した。次に、図７では、複数の断層面（断層画面情報）と、そのスペクトル情報との関係を説明する。
スペクトル情報生成手段１２１は、断層面画像記憶手段１３２から、例えば、５個の断層面画像情報ｆ2，ｆ1，ｆ0，ｆ-1，ｆ-2を読み出した場合には、それらに対応して、図７（ａ）に示すように、例えば、５個のスペクトル情報ｈ2，ｈ1，ｈ0，ｈ-1，ｈ-2を生成する。なお、５個の断層面画像情報ｆ2，ｆ1，ｆ0，ｆ-1，ｆ-2は、図３に例示したような５個の断層面Ｆ2，Ｆ1，Ｆ0，Ｆ-1，Ｆ-2に対応するものである（図３では、３個の断層面を例示した。）。ここで、断層面Ｆ2は断層面Ｆ1よりも頬側面側に配置し、断層面Ｆ-2は断層面Ｆ-1よりも舌側面側に配置している。
【００６２】
高周波領域抽出手段１２２は、例えば、５個のスペクトル情報ｈ2，ｈ1，ｈ0，ｈ-1，ｈ-2をスペクトル解析することにより、被写体の所定位置に対応して、図７（ａ）に示すように、例えば、スペクトル情報ｈ2に高周波領域７０１（２箇所）を抽出する。同様に、高周波領域抽出手段１２２は、スペクトル情報ｈ1，ｈ0，ｈ-1，ｈ-2に対して、図７（ａ）に示すように、高周波領域７０１を抽出する。なお、１つのスペクトル情報に対して抽出される高周波領域の個数は任意である。
【００６３】
モデル生成手段１２３は、スペクトル情報生成手段１２１で、例えば、５個のスペクトル情報ｈ2，ｈ1，ｈ0，ｈ-1，ｈ-2が生成された場合には、被写体に対応して、図７（ｂ）に示すように、例えば、５個の断層面に関する情報（被写体断層面情報）ｍ2，ｍ1，ｍ0，ｍ-1，ｍ-2を生成する。なお、被写体断層面情報ｍ2，ｍ1，ｍ0，ｍ-1，ｍ-2は、図３に例示したような５個の断層面Ｆ2，Ｆ1，Ｆ0，Ｆ-1，Ｆ-2に対応する水平方向の２次元位置情報である（図３では、３個の断層面を例示した）。
【００６４】
また、モデル生成手段１２３は、高周波領域抽出手段１２２で、例えば、５個のスペクトル情報ｈ2，ｈ1，ｈ0，ｈ-1，ｈ-2から高周波領域７０１（図７（ａ））が抽出された場合には、図７（ｂ）に示すように、被写体断層面情報ｍ2，ｍ1，ｍ0，ｍ-1，ｍ-2それぞれに、高周波領域７０１（図７（ａ））の位置情報に対応した９個のサンプル点７０２を対応付け、多断層モデルＭ1を生成する。
【００６５】
断層面再設定手段１２４は、例えば、９個のサンプル点が対応付けられた多断層モデルを取得した場合には、図８に示すように、各サンプル点８ａ〜８ｉを連結し、各サンプル点８ａ〜８ｉの位置情報を補間することにより、それらを滑らかに連結した曲線を有する補間された多断層モデルＭ2を生成する。この連結された曲線の位置情報が、再設定された断層面Ｇを示すこととなる。
また、断層面再設定手段１２４は、各サンプル点８ａ〜８ｉの位置と、回転中心の位置Ｃ′との距離（回転半径）を求める。なお、図８では、回転半径として、回転中心からサンプル点８ａ，８ｅまでの距離ｒa，ｒeを例示した。Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅は、回転半径に関わらず同数のＸ線画像情報を使用する場合には、アーム７（図１参照）の角速度と回転半径とに比例し、Ｘ線画像の撮影時のフレームレートに反比例する。断層面再設定手段１２４は、この原理を用いて、アーム７（図１参照）の回転中心の周りの回転およびスライドを考慮して、被写体の所定位置におけるＸ線画像情報の重ね合わせ幅をそれぞれ求める。なお、図８では、重ね合わせ幅の求め方を分かり易く示すために回転中心位置Ｃ′を１つだけ表示した。実際のパノラマ撮影では、アーム７（図１参照）は、回転動作とスライド動作とを行うので、回転中心Ｃはパノラマ撮影中に移動する。したがって、各サンプル点８ａ〜８ｉの位置と、回転中心位置Ｃ′との距離（回転半径）を求めるときには、各サンプル点８ａ〜８ｉの位置のＸ線画像を撮影したときのそれぞれの位置における回転中心Ｃを基準に求めることとなる。
【００６６】
画像情報合成手段１２５は、被写体Ｋ（図１参照）の所定位置に対応したＸ線画像情報を、フレーム画像記憶手段１３２から読み出し、断層面Ｇに関して求められたＸ線画像情報の重ね合わせ幅に基づいて、読み出したＸ線画像情報を合成する。これにより、図９に示すように、再設定された断層面Ｇの断層面画像情報ｆ′が生成される。この生成された画像情報ｆ′は、予め定められた断層面に対応する断層面画像情報（図４参照：例えばｆ0）とは異なり、新たに生成された断層面画像情報である。
図９において、矢印８ａで示される区間は、図８に示したサンプル点８ａの位置に対応しており、この区間内では、Ｘ線画像情報は同一の重ね合わせ幅である。矢印８ｂ以下も同様である。また、図９に示すように、例えば、矢印８ａで示される区間における重ね合わせ幅と、矢印８ｂで示される区間における重ね合わせ幅とは異なっている。また、例えば、矢印８ａで示される区間と、矢印８ｂで示される区間との間の区間における重ね合わせ幅は、徐々に変化させている。このときの変化は、連続的でもよいし、段歩的でもよい。なお、例えば、ある矢印で示される区間における重ね合わせ幅と、他の矢印で示される区間における重ね合わせ幅とが同一となっても構わない。
【００６７】
本実施形態の断層面画像生成装置４は、複数の断層面画像情報から、被写体Ｋの所定位置ごとに、断層面画像において最もピントの合った位置をそれぞれ検出し、これらの検出した最もピントの合った位置に対応した重ね合わせ幅でＸ線画像情報を重ね合わせることで最適な断層面を自動的に再設定するものである。したがって、図８で例示したサンプル点８ａ〜８ｉ等は一例である。例えば、図８に示した例では、サンプル点８ａ〜８ｉが、複数（５つ）の被写体断層面情報に対して得られているために、再設定された断層面Ｇは、予め定められた複数の断層面を横切ったものとなっている。しかし、すべてのサンプル点８ａ〜８ｉが、１つの被写体断層面情報に対してのみ得られた場合には、再設定された断層面Ｇは、予め定められた複数の断層面を横切るとは限らない。また、個人によっては、再設定された断層面Ｇが、１つの被写体断層面情報で示される予め定められた断層面に合致する場合もある。
【００６８】
[断層面画像生成装置の動作]
図５に示した断層面画像生成装置４の処理部の全体動作について図１０を参照（適宜図１および図５参照）して説明する。図１０は、図５に示した断層面画像生成装置の処理部の全体動作を示すフローチャートである。断層面画像生成装置４は、予め、多断層像処理装置３から、入出力部１１を介して取得したＸ線画像情報および断層面画像情報を、それぞれフレーム画像記憶手段１３１および断層面画像記憶手段１３２に格納しておく。
【００６９】
まず、断層面画像生成装置４は、スペクトル情報生成手段１２１によって、被写体Ｋの複数の断層面（図３参照）に対応した複数の断層面画像情報（図４参照）をそれぞれ周波数変換した情報である複数のスペクトル情報（図７（ａ）参照：例えば、ｈ2〜ｈ-2）を生成する（ステップＳ１：スペクトル情報生成ステップ）。そして、断層面画像生成装置４は、高周波領域抽出手段１２２によって、スペクトル情報に基づいて、被写体Ｋの所定位置ごとに、高周波領域７０１（図７（ａ）参照）を断層面画像情報から抽出する（ステップＳ２：高周波領域抽出ステップ）。
【００７０】
続いて、断層面画像生成装置４は、モデル生成手段１２３によって、被写体断層面情報（図７（ｂ）参照：例えば、ｍ0）と、高周波領域７０１（図７（ａ）参照）の位置情報とをそれぞれ対応付けたモデルである多断層モデルＭ1（図７（ｂ）参照）を生成する（ステップＳ３：モデル生成ステップ）。そして、断層面画像生成装置４は、断層面再設定手段１２４によって、多断層モデルＭ1（図７（ｂ）参照）を、サンプル点８ａ〜８ｉ（図８参照）の位置情報間を補間することにより、断層面を再設定して再設定された断層面Ｇ（図８参照）を生成すると共に、Ｘ線画像情報の重ね合わせ幅をそれぞれ求める（ステップＳ４：断層面再設定ステップ）。
【００７１】
最後に、断層面画像生成装置４は、画像情報合成手段１２５によって、被写体Ｋ（図１参照）の所定位置に対応したＸ線画像情報を、フレーム画像記憶手段１３２から読み出し、断層面Ｇに関して求められたＸ線画像情報の重ね合わせ幅に基づいて、例えば、図９に示すように、読み出したＸ線画像情報を合成する（ステップＳ５：画像情報合成ステップ）。合成された画像情報は、再設定断層面画像記憶手段１３３に格納され、表示装置Ｄに適宜表示されることとなる。
【００７２】
第１実施形態によれば、被写体Ｋの所定位置ごとに、複数の断層面画像情報から画像を構成する上で最もピントの合った部分をそれぞれ抽出することにより最適な断層面を自動的に再設定することができる。そのため、装置において予め定められた正規の位置に適合しない歯列を有した個人に対してもピントの合った鮮明な断層画像を取得することが可能となる。また、従来、歯科医は、歯列の大きさや形状ごとに予め定められた複数の型の中から患者に適した型を選択する必要があったが、本実施形態によれば、撮影時に、前記した型を選択する操作者は、型を選択するための技能に熟達する必要がない。また、被写体の歯列が、装置で設定された正規の位置に正しく位置合わせされていなくても、ピントの合った鮮明な断層画像を取得することが可能となる。
【００７３】
（第２実施形態）
[断層面画像生成装置の構成]
第２実施形態の断層面画像生成装置は、処理部１２において、画像情報合成手段１２５の構成が異なる点を除いて、図５に示した断層面画像生成装置４と同様の構成なので、全体構成図を省略すると共に、同一の構成の説明を省略する。
【００７４】
＜画像情報合成手段＞
図１１は、図５に示した画像情報合成手段の別の構成例を示す機能ブロック図である。
画像情報合成手段１２５Ａは、図１１に示すように、垂直方向補正手段２０１と、水平方向補正手段２０２とを備えている。
【００７５】
＜画像情報合成手段の動作の具体例＞
ここで、画像情報合成手段１２５Ａの動作の具体例について、図１２を参照して説明する。図１２は、撮影時に正規の位置からずれた位置に歯列が位置合わせされた状態を示す説明図である。ここでは、断層面画像生成装置４は、被写体Ｋである人物の歯列がＴ1の破線で示す位置（正規の断層位置）に配置されることを前提として構成されているものとする。つまり、断層面画像生成装置４は、正規の断層位置にピントが合うように撮影の照準を定めている。一方、被写体Ｋである人物の歯列が、キャリブレーション（校正）の結果、Ｔ2の実線で示す位置に配置されていることが検出されたものとする。ここで、Ｔ2は、図８に示した再設定された断層面Ｇと同一である。また、歯列の位置は、断層面の位置を示し、撮影を所望する断層面の位置を位置合わせするための所定位置に対応している。この所定位置は、例えば、撮影される人物が顎を載置する台であるチンレストの位置でもよい。そして、この所定位置から歯列の位置が逆算される。
【００７６】
図１２に示すように、Ｔ1の破線の位置が、Ｘ線源５に近い場合には、画像情報合成手段１２５Ａの動作がなければ、被写体Ｋの歯列を示す画像の大きさが、断層面画像生成装置４で想定されている画像の大きさよりも拡大してしまう。一方、Ｔ1の破線の位置が、Ｘ線源５から遠い場合には、画像情報合成手段１２５Ａの動作がなければ、被写体Ｋの歯列を示す画像の大きさが、断層面画像生成装置４で想定されている画像の大きさよりも縮小してしまう。
【００７７】
また、断層面を再設定するときに、サンプル点８ａ〜８ｉ（図８参照）を回転中心Ｃに近づける場合、画像情報合成手段１２５Ａの動作がなければ、被写体Ｋの歯列を示す画像の大きさが、断層面画像生成装置４で想定されている画像の大きさよりも縮小してしまう。一方、遠ざければ拡大してしまう。したがって、画像情報合成手段１２５Ａの動作がない場合には、画像の拡大縮小を手動で行わなければならない。
【００７８】
そこで、第２実施形態の断層面画像生成装置４は、画像情報合成手段１２５Ａによって、画像の拡大縮小を自動で補正する構成とした。この補正方法を、図１３を参照して説明する。図１３は、図１２に示した歯列の撮影画像を補正する方法を説明するための説明図である。
【００７９】
図１３に示すように、ａはＸ線源５と撮像手段６とを結ぶ直線上において、Ｘ線源５と、正規の断層位置（予め定められた断層面の位置）との距離である。また、Ｌは、この直線上において、歯列の位置と、正規の断層位置との差（予め定められた断層面からのずれ）である。さらに、ｒは、この直線上において回転中心Ｃと、正規の断層位置（予め定められた断層面の位置）との距離である。
【００８０】
再び、図１１を参照する。
垂直方向補正手段２０１は、再設定された断層面（図８参照：例えば、Ｇ）の画像を、式（１）に示す拡大率Ｐで垂直方向に拡大する補正を行うものである。
【００８１】
Ｐ＝（ａ−Ｌ）／ａ  …  式（１）
ただし、ａ、Ｌは図１３に示したａ，Ｌを示す。
【００８２】
水平方向補正手段２０２は、再設定された断層面（図８参照：例えば、Ｇ）の画像を、式（２）に示す拡大率Ｈで水平方向に拡大する補正を行うものである。
【００８３】
Ｈ＝ｒ×（ａ−Ｌ）／｛ａ×（ｒ−Ｌ）｝  …  式（２）
ただし、ａ，Ｌはそれぞれ式（１）に示したものと同一であり、ｒは図１３に示したｒを示す。
【００８４】
第２実施形態によれば、撮影時に、被写体の歯列が、予め定められた正規の位置に位置合わせされない場合においても、被写体Ｋの歯列を示す画像の大きさについて、自動的に拡大／縮小補正がなされる。また、再設定された断層面で形成される画像が拡大／縮小した場合でも、自動的にそれを補正することができる。
【００８５】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で実施することができる。例えば、モデル生成手段１２３で生成される被写体断層面情報は、垂直成分を含まない水平方向の２次元位置情報であるものとして説明したが、垂直成分を含み断層面に対応する３次元位置情報であってもよい。この場合、高周波領域抽出手段１２２は、高周波領域を抽出する際に、断層面画像情報の位置情報に関して、３次元位置情報を抽出する。垂直成分に関する情報は、例えば、予め定められた断層面のうち一端から何層目の断層面であるかを示す情報であってもよい。
【００８６】
また、各実施形態では、断層面画像生成装置４は、断層画像生成システム１の一要素であるものとして説明したが、多断層像処理装置３を含む構成としてもよい。さらに、パノラマ断層撮影装置２の構成を含むようにしてもよい。また、断層面画像生成装置４は、必ずしも１つの筐体（ユニット）で構成する必要はなく、記憶部１３を、外部ユニットである外部記憶装置に備えるようにしてもよい。
【００８７】
また、各実施形態では、歯科用の装置として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、人体の歯列以外の部分に適用する医療用の装置としても構成することができる。さらに、被写体は人物（人体）に限定されるものではなく、鉱物等の物体であってもよい。このような物体を被写体とした場合には、物体の断層面の画像を取得することにより、非破壊検査に応用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施形態に係る断層面画像生成装置を含む断層画像生成システムの構成図である。
【図２】図１に示した多断層像処理装置による多断層像処理の原理を示す説明図である。
【図３】歯列の３つの断層面を示す説明図である。
【図４】図１に示した多断層像処理装置の多断層像処理を示す説明図であって、（ａ）は図３に示した断層面に対応した断層面画像情報、（ｂ）は断層面画像情報を形成するＸ線画像情報をそれぞれ示している。
【図５】本発明の第１実施形態に係る断層面画像生成装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図６】スペクトル情報に基づく高周波領域の抽出方法の設明図であり、（ａ）はＦＦＴを用いた場合、（ｂ）はウェーブレット変換を用いた場合をそれぞれ示している。
【図７】図５に示した処理部による処理の説明図であって、（ａ）はスペクトル情報および高周波領域、（ｂ）は多断層モデルをそれぞれ示している。
【図８】図５に示した処理部により再設定された断層面の説明図である。
【図９】図５に示した処理部により再設定された断層面の断層面画像情報の説明図である。
【図１０】図５に示した断層面画像生成装置による断層面画像生成処理を示すフローチャートである。
【図１１】図５に示した画像情報合成手段の別の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１２】撮影時に位置合わせされた歯列を示す説明図である。
【図１３】図１２に示した歯列の撮影画像を補正する方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００８９】
１        断層画像生成システム
２        パノラマ断層撮影装置
３        多断層像処理装置
４        断層面画像生成装置
５        Ｘ線源
６        撮像手段
７        アーム
Ｃ        回転中心
Ｄ        表示装置
１１      入出力部
１２      処理部
１２１    スペクトル情報生成手段
１２２    高周波領域抽出手段
１２３    モデル生成手段
１２４    断層面再設定手段
１２５（１２５Ａ）  画像情報合成手段
１３      記憶部
１３１    フレーム画像記憶手段
１３２    断層面画像記憶手段
１３３    再設定断層面画像記憶手段
２０１    垂直方向補正手段
２０２    水平方向補正手段
【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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