(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の胸部のＸ線画像における被写体領域を取得する取得手段と、
前記被写体の肺野領域に対応する画素値を有する前記被写体領域内の画素を通りかつ前記被写体の体軸と交差するラインにおける画素値の分布に基づいて、前記被写体領域において腫瘍陰影の抽出対象とする領域を限定する限定手段と、
前記限定された領域から腫瘍陰影を抽出する抽出手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記限定手段は、前記被写体領域において画素値が最大となる画素を前記肺野領域に対応する画素値を有する画素として得ることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記肺野領域に対応する画素を通りかつ前記被写体の体軸と直交するライン上における画素値のプロファイルを作成する作成手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記限定手段は、前記ライン上における画素値の範囲のうち所定の閾値より大きい画素値を有する領域を前記腫瘍陰影の抽出対象の領域とすることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記限定手段は、前記ライン上における画素値の範囲のうち上半分の画素値を有する領域を前記所定の閾値より大きい画素値を有する領域として抽出することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記取得手段は、前記Ｘ線画像を画素値で閾値処理することにより被写体領域を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記抽出手段は、前記限定された領域にモルフォロジカルフィルタを適用して腫瘍陰影を抽出することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項８】
被写体の胸部のＸ線画像における被写体領域を取得する取得手段と、
前記被写体の肺野領域に対応する画素値を有する前記被写体領域内の画素を通りかつ前記被写体の体軸と交差するラインにおける画素値の分布に基づいて、前記被写体領域において腫瘍陰影の抽出対象とする領域を限定する限定手段と、
前記限定された領域から腫瘍陰影を抽出する抽出手段と、
を有することを特徴とする画像処理システム。
【請求項９】
画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
被写体の胸部のＸ線画像における被写体領域を取得する取得ステップと、
前記被写体の肺野領域に対応する画素値を有する前記被写体領域内の画素を通りかつ前記被写体の体軸と交差するラインにおける画素値の分布に基づいて、前記被写体領域において腫瘍陰影の抽出対象とする領域を限定する限定ステップと、
前記限定された領域から腫瘍陰影を抽出する抽出ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
被写体の胸部のＸ線画像における被写体領域を取得する取得手段と、
前記被写体の肺野領域に対応する画素値を有する前記被写体領域内の画素を通りかつ前記被写体の体軸と交差するラインにおける画素値の分布に基づいて、前記被写体領域において腫瘍陰影の抽出対象とする領域を限定する限定手段と、
前記限定された領域から腫瘍陰影を抽出する抽出手段と、を有する画像処理装置の機能をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、Ｘ線等の放射線撮影により得られた被写体の撮影画像から、腫瘍等の目的とする領域を抽出するための装置或いはシステムに用いられる、画像処理装置、画像処理システム、画像処理方法、その機能をコンピュータに実現させるためのプログラム、及び当該プログラムを記録した記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のディジタル技術の進歩により、例えば、センサやカメラ等の撮影装置により被写体をＸ線撮影して得られたＸ線画像を、ディジタルの画像データ（以下、当該ディジタル画像データの値を「画素値」とも言う）に変換し、当該ディジタル画像データをモニタ或いはフィルム等へ出力することが行われている。
【０００３】
また、上述のディジタル画像データから、例えば、被写体の腫瘍等の画像領域の候補を自動的に抽出する構成により、医師の画像診断を助ける診断支援のための装置或いはシステムの開発が行われている。
【０００４】
上記の診断支援装置或いはシステムにおいて、例えば、腫瘍陰影を抽出する方法として、「中山正人他、"３次元モルフォロジカルフィルタによる肺癌病巣自動認識の検討"、医用画像工学研究会ＪＡＭＩＴ Ｆｒｏｎｔｉｅｒ ９５講演論文集、ｐｐ．６０−６７（１９９５）」等で開示された方法がある。また、特開平６−２３７９２５号等には、対象画像から２次元的な解剖学的領域を抽出し、当該抽出した解剖学的領域内に限定して腫瘍領域を抽出する腫瘍抽出方法が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような、腫瘍等の特定の画像領域を対象画像から抽出する従来の方法では、具体的には特開平６−２３７９２５号等に記載の従来の方法（２次元的な解剖学的領域から腫瘍領域を抽出する方法）では、解剖学的領域を限定する際の解析処理が複雑であること等により、常に精度良く目的とする領域を限定することができず、この結果、安定して腫瘍等の特定の画像領域の候補を抽出することができなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の欠点を除去するために成されたもので、被写体を放射線撮影して得られた画像等の対象画像から、腫瘍等の特定の画像領域を安定して精度良く抽出できる構成により、放射線画像を用いた診断等を効率よく行える、画像処理装置、画像処理システム、画像処理方法、その機能をコンピュータに実現させるためのプログラム及び当該プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、被写体の胸部のＸ線画像における被写体領域を取得する取得手段と、前記被写体の肺野領域に対応する画素値を有する前記被写体領域内の画素を通りかつ前記被写体の体軸と交差するラインにおける画素値の分布に基づいて、前記被写体領域において腫瘍陰影の抽出対象とする領域を限定する限定手段と、前記限定された領域から腫瘍陰影を抽出する抽出手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の画像処理システムは、被写体の胸部のＸ線画像における被写体領域を取得する取得手段と、前記被写体の肺野領域に対応する画素値を有する前記被写体領域内の画素を通りかつ前記被写体の体軸と交差するラインにおける画素値の分布に基づいて、前記被写体領域において腫瘍陰影の抽出対象とする領域を限定する限定手段と、前記限定された領域から腫瘍陰影を抽出する抽出手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の画像処理方法は、画像処理装置が実行する画像処理方法であって、被写体の胸部のＸ線画像における被写体領域を取得する取得ステップと、前記被写体の肺野領域に対応する画素値を有する前記被写体領域内の画素を通りかつ前記被写体の体軸と交差するラインにおける画素値の分布に基づいて、前記被写体領域において腫瘍陰影の抽出対象とする領域を限定する限定ステップと、前記限定された領域から腫瘍陰影を抽出する抽出ステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のプログラムは、被写体の胸部のＸ線画像における被写体領域を取得する取得手段と、前記被写体の肺野領域に対応する画素値を有する前記被写体領域内の画素を通りかつ前記被写体の体軸と交差するラインにおける画素値の分布に基づいて、前記被写体領域において腫瘍陰影の抽出対象とする領域を限定する限定手段と、前記限定された領域から腫瘍陰影を抽出する抽出手段と、を有する画像処理装置の機能をコンピュータに実現させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の記録媒体は、前記プログラムを記録したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
本発明は、例えば、図１に示すようなＸ線撮影装置１００に適用される。
本実施の形態のＸ線撮影装置１００は、特に、画像診断等に用いられるＸ線画像を取得し、当該Ｘ線画像において、特定の画素値範囲から、腫瘍等の特定画像領域の候補画素値を絞り込むことで、精度良く当該特定画像領域を抽出するように構成されている。これにより、医師の画像診断等を効率よく行える。
以下、本実施の形態のＸ線撮影装置１００の構成及び動作について具体的に説明する。
【００２０】
尚、本実施の形態では、説明の簡単のため、Ｘ線画像から抽出する特定画像領域を「腫瘍領域」とするが、これに限られることはない。
【００２１】
[Ｘ線撮影装置１００の構成]
Ｘ線撮影装置１００は、上記図１に示すように、Ｘ線を発生するＸ線発生回路１０１と、被写体１０３を透過したＸ線光が結像される２次元Ｘ線センサ１０４と、２次元Ｘ線センサ１０４から出力される撮像画像を収集するデータ収集回路１０５と、データ収集回路１０５にて収集された撮像画像に前処理を施す前処理回路１０６と、前処理回路１０６での処理後画像（原画像）等の各種情報や各種処理実行のための処理プログラムを記憶するメインメモリ１０９と、Ｘ線撮影実行等の指示や各種設定を本装置に対して行うための操作パネル１１０と、前処理回路１０６での処理後画像（原画像）に対して画像処理を施す画像処理回路１１１と、本装置１００全体の動作制御を司るＣＰＵ１０８とを備えている。
データ収集回路１０５、前処理回路１０６、画像処理回路１１１、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、及び操作パネル１１０はそれぞれ、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受できるように接続されている。
【００２２】
画像処理回路１１１は、画素値限定回路１１２、特定画像領域（腫瘍領域）抽出回路１１３、及び判定回路１１４を備えている。
【００２３】
画素値限定回路１１２は、原画像を解析することで、原画像における腫瘍が存在する画素値範囲を限定する。
特定画像領域（腫瘍領域）抽出回路１１３は、画素値限定回路１１２により限定された画素値範囲から２次元的な解剖学的領域を抽出し、当該解剖学的領域から腫瘍領域の候補（当該領域を構成する画素の候補）を抽出する。
判定回路１１４は、特定画像領域（腫瘍領域）抽出回路１１３で得られた腫瘍領域候補を、画素値限定回路１１２、又は画素値限定回路１１２及び特定画像領域（腫瘍領域）抽出回路１１３の処理結果に基いて、腫瘍領域を絞り込み、最終的な腫瘍領域を決定する。
【００２４】
[Ｘ線撮影装置１００の動作]
図２は、Ｘ線撮影装置１００の動作の一例を示したものである。
例えば、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８での各種処理実行に必要なデータや処理プログラム等を予め記憶すると共に、ＣＰＵ１０８の作業用としてのワークメモリを含んでいる。メインメモリ１０９に記憶される処理プログラム、特に、画像処理プログラムとして、ここでは例えば、上記図２のフローチャートに従った処理プログラムを用いる。
したがって、ＣＰＵ１０８は、メインメモリ１０９から上記図２で示される画像処理プログラムを読み出して実行することで、以下に説明するような本装置１００全体の動作制御を行う。
【００２５】
ステップＳ２００：
Ｘ線発生回路１０１は、被写体（被検査体）１０３に対してＸ線ビーム１０２を放射する。
Ｘ線発生回路１０１から放射されたＸ線ビーム１０２は、被検査体１０３を減衰しながら透過して、２次元Ｘ線センサ１０４に到達し、２次元Ｘ線センサ１０４からＸ線画像として出力される。ここでは、２次元X線センサ１０４から出力されるＸ線画像を、例えば、胸部等の人体部画像とする。
【００２６】
データ収集回路１０５は、２次元Ｘ線センサ１０４から出力されたＸ線画像を電気信号に変換し、これを前処理回路１０６に供給する。
前処理回路１０６は、データ収集回路１０５からの信号（Ｘ線画像信号）に対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を施す。
前処理回路１０６での処理後画像信号は入力画像（原画像）の情報として、ＣＰＵ１０８の制御によりＣＰＵバス１１５を介して、メインメモリ１０９及び画像処理回路１１１にそれぞれ転送される。
【００２７】
ステップＳ２０１：
画像処理回路１１１において、画素値限定回路１１２は、ＣＰＵ１０８の制御により転送された原画像から照射領域を抽出する。
【００２８】
ステップＳ２０２：
画素値限定回路１１２は、ステップＳ２０１で取得した照射領域外及び照射領域内のす抜け領域及び当該す抜け領域と一定間隔内で接する体領域を、例えば、“０”画素で置き換えることで、被写体領域を抽出する。
【００２９】
具体的には例えば、画素値限定回路１１２は、原画像を”ｆ（ｘ，ｙ）”として、
【００３０】
【数１】
0004769374.tif 000002
【００３１】
なる式（１）により、原画像変換を行い、照射領域外と、す抜け領域及び該す抜け領域と一定間隔内で接する体領域とを削除した画像ｆ１（ｘ，ｙ）を得る。上記式（１）における"ｓｇｎ（ｘ，ｙ）"は、
【００３２】
【数２】
0004769374.tif 000003
【００３３】
なる式（２）で表される。
上記式（２）において、”Ｔｈ１”は、実験等により予め定められる定数であり、例えば、原画像全体の画素値の最大値の９０％の値とする。”ｄ１”及び”ｄ２”は、す抜け領域と一定間隔内で接する体領域を削除する際の当該一定間隔（幅）を決定する定数である。
【００３４】
ステップＳ２０３：
画素値限定回路１１２は、ステップＳ２０２での処理結果である画像ｆ１（ｘ，ｙ）を構成する画素値の中から、最大値を示す画素の座標を取得する。この画素の座標は、例えば、対象画像（原画像）を、図３（ａ）に示すような胸部画像３００とした場合、肺野内から取得される。
そして、画素値限定回路１１２は、上記図３（ａ）に示すように、上記の座標を通過する線分３０１を決定し、当該線分３０１上のプロファイル３０２を作成する。
【００３５】
ステップＳ２０４：
画素値限定回路１１２は、ステップＳ２０３で作成したプロファイル３０２（上記図３（ａ）参照）において、その最大値と最小値を示す幅３０３に基き、画素値範囲を限定する。
ここでは一例として、画素値範囲３０３の上側の半分を、限定画素値範囲とする。上記図３（ｂ）は、この場合の限定画素値範囲３０４を示したものである。
【００３６】
ステップＳ２０５：特定画像領域（腫瘍領域）抽出回路１１３は、画素値限定回路１１２で得られた限定画素値範囲３０４から、例えば、「"３次元モルフォロジカルフィルタによる肺癌病巣自動認識の検討"、医用画像工学研究会ＪＡＭＩＴ Ｆｒｏｎｔｉｅｒ ９５講演論文集、ｐｐ．６０−６７（１９９５）」等に記載された腫瘍抽出方法により、腫瘍領域候補を抽出する。
【００３７】
具体的には、まず、上記の方法は、Ｑフィルタと呼ばれるモルフォロジカルフィルタにより、孤立陰影を抽出する方法である。Ｑフィルタとは、半径ｒ１のDフィルタ（Ｄｉｓｋ Ｆｉｌｔｅｒ）と、内径ｒ２及びｒ３のRフィルタ（Ｒｉｎｇ Ｆｉｌｔｅｒ）との組み合わせで表現される「輪投げ」的なフィルタであり、孤立陰影を抽出するのに用いられるものであり、DフィルタによるＤｉｌａｔｉｏｎ後の画素値から、ＲフィルタによるＤｉｌａｔｉｏｎ後の画素値を差し引く処理を表すものである。
【００３８】
Ｑフィルタの定義式は、DフィルタＤ（ｘ，ｙ）と、ＲフィルタＲ（ｘ，ｙ）とを以って、
【００３９】
【数３】
0004769374.tif 000004
【００４０】
なる式（３）及び（４）で表される。
また、Ｑ変換は、
【００４１】
【数４】
0004769374.tif 000005
【００４２】
なる式（５）により定義され、当該式（５）により、孤立陰影が抽出される。この場合、当該式（５）によるＱ変換後の画像において、一定値以上の値を示す領域が、腫瘍領域の候補となる。
【００４３】
尚、特定画像領域（腫瘍領域）抽出回路１１３で用いる腫瘍抽出方法については、上述の方法に限られることはない。
【００４４】
ステップＳ２０６：
判定回路１１４は、画素値限定回路１１２で得られた限定画素値範囲において、特定画像領域（腫瘍領域）抽出回路１１３により得られた腫瘍領域候補を、さらに絞り込み、最終的な腫瘍領域を決定する。
【００４５】
判定回路１１４で決定された腫瘍領域は、例えば、原画像と共に、モニタ表示されたり、フィルム上に出力されたりする。
【００４６】
上述のように本実施の形態では、対象画像から、腫瘍等の特定画像領域を抽出する際、画素値的に特定画像（腫瘍等）が存在する画素値範囲を限定するように構成したので、実際に特定画像が存在する画素値範囲以外の領域に対して当該抽出処理が行われることを確実に防止することができ、当該抽出処理精度を向上させることができる。また、複雑な解析処理を必要とせず、安定して簡易に、特定画像を抽出する画素値範囲を限定することができる。
また、プロファイルを用いて画素値範囲を限定する構成により、安定して当該画素値範囲を限定することができる。これは、プロファイルは、被写体によらず安定した形状を有するである。
【００４７】
尚、本発明の目的は、本実施の形態のホスト及び端末の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、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（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読みだして実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が本実施の形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体及び当該プログラムコードは本発明を構成することとなる。
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等を用いることができる。
また、コンピュータが読みだしたプログラムコードを実行することにより、本実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって本実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された拡張機能ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって本実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００４８】
図４は、上記コンピュータ機能６００の構成の一例を示したものである。
コンピュータ機能６００は、上記図４に示すように、ＣＰＵ６０１と、ＲＯＭ６０２と、ＲＡＭ６０３と、キーボード（ＫＢ）６０９のキーボードコントローラ（ＫＢＣ）６０５と、表示部としてのＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）６１０のＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）６０６と、ハードディスク（ＨＤ）６１１及びフレキシブルディスク（ＦＤ）６１２のディスクコントローラ（ＤＫＣ）６０７と、ネットワーク６２０との接続のためのネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）６０８とが、システムバス６０４を介して互いに通信可能に接続された構成としている。
【００４９】
ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２或いはＨＤ６１１に記憶されたソフトウェア、或いはＦＤ６１２より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス６０４に接続された各構成部を総括的に制御する。
すなわち、ＣＰＵ６０１は、所定の処理シーケンスに従った処理プログラムを、ＲＯＭ６０２、或いはＨＤ６１１、或いはＦＤ６１２から読み出して実行することで、本実施の形態での動作を実現するための制御を行う。
【００５０】
ＲＡＭ６０３は、ＣＰＵ６０１の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。
ＫＢＣ６０５は、ＫＢ６０９や図示していないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。
ＣＲＴＣ６０６は、ＣＲＴ６１０の表示を制御する。
ＤＫＣ６０７は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム、及び本実施の形態での動作を実現するための処理プログラム等を記憶するＨＤ６１１及びＦＤ６１２とのアクセスを制御する。
ＮＩＣ６０８は、ネットワーク６２０上の装置或いはシステムと双方向にデータをやりとりする。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、肺野領域に対応する画素値を有する画素を通りかつ前記被写体の体軸と交差するラインにおける画素値の分布に基づいて、腫瘍陰影の抽出対象とする領域を限定する構成により、複雑な解析処理等を必要とせずに、適切な領域から特定画像を、容易に且つ確実に抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記Ｘ線撮影装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】上記Ｘ線撮影装置において処理対象となるＸ線画像及び当該画像から特定画像（腫瘍等）を抽出する処理を説明するための図である。
【図４】コンピュータ読取可能な記憶媒体から上記Ｘ線撮影装置の機能を実現させるためのプログラムを読み出して実行するコンピュータの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００  Ｘ線撮影装置
１０１  Ｘ線発生回路
１０２  Ｘ線ビーム
１０３  被写体
１０４  ２次元Ｘ線センサ
１０５  データ収集回路
１０６  前処理回路
１０７  ＣＰＵバス
１０８  ＣＰＵ
１０９  メインメモリ
１１０  操作パネル
１１１  画像処理回路
１１２  画素値限定回路
１１３  特定画像領域（腫瘍領域）抽出回路
１１４  判定回路
【図１】
0004769374.tif 000006
【図２】
0004769374.tif 000007
【図３】
0004769374.tif 000008
【図４】
0004769374.tif 000009