(57)【要約】【課題】  パノラマ撮影やセファロ撮影において診断しやすい画像を提供する。【解決手段】  Ｘ線画像処理において、パノラマ撮影またはセファロ撮影により得られたデジタルＸ線画像データを２次元フーリエ変換し、次に、得られたフーリエ変換データに対して、２次元周波数空間の縦方向と横方向で周波数特性の異なるマスクの値と乗算して、フーリエ変換データを変化させる。次に、変化させた後のフーリエ変換データを逆フーリエ変換し、得られた画像を診断画像として出力する。【選択図】図４
2005040506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パノラマ撮影またはセファロ撮影により得られたデジタルＸ線画像データを２次元フーリエ変換し、
得られたフーリエ変換データを、２次元周波数空間の２つの座標軸の方向で周波数特性が異なり原点の周囲において１より小さい値を有するマスクの値と乗算し、
次に、乗算された後のフーリエ変換データを逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換により得られた画像を診断画像として出力する
Ｘ線画像処理方法。
【請求項２】
前記のデジタルＸ線画像データは、Ｘ線センサにより得られたデータの対数変換により得られたデータであることを特徴とする請求項１に記載されたＸ線画像処理方法。
【請求項３】
パノラマ撮影またはセファロ撮影により得られたデジタルＸ線画像データを２次元フーリエ変換するフーリエ変換手段と、
２次元周波数空間の２つの座標軸の方向で周波数特性が異なり原点の周囲において１より小さい値を有するマスクを備え、フーリエ変換データを前記のマスクの値と乗算するマスク処理手段と、
マスク処理手段で乗算された後のフーリエ変換データを逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換により得られた画像を診断画像として出力する逆フーリエ変換手段と
からなるＸ線画像処理装置。
【請求項４】
２次元周波数空間において原点から１つの座標軸の方向に周波数を変化してマスクの値が１になるときの周波数値が、原点から他方の座標軸の方向に周波数を変化してマスクの値が１になるときの周波数値と異なることを特徴とする請求項３に記載されたＸ線画像処理装置。
【請求項５】
パノラマ撮影またはセファロ撮影において、２次元周波数空間において原点から横座標軸の方向に周波数を変化してマスクの値が１になるときの周波数値が、原点から縦座標軸の方向に周波数を変化してマスクの値が１になるときの周波数値より大きいことを特徴とする請求項４に記載されたＸ線画像処理装置。
【請求項６】
マスクの原点の成分が１であることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載されたＸ線画像処理装置。
【請求項７】
前記のデジタルＸ線画像データは、Ｘ線センサにより得られたデータの対数変換により得られたデータであることを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれかに記載されたＸ線画像処理装置。
【請求項８】
パノラマ撮影またはセファロ撮影により得られたデジタルＸ線画像データを２次元フーリエ変換するステップと、
得られたフーリエ変換データに対して、２次元周波数空間の２つの座標軸の方向で周波数特性が異なり原点の周囲において１より小さい値を有するマスクの値と乗算するステップと、
次に、乗算された後のフーリエ変換データを逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換により得られた画像を診断画像として出力するステップとからなり、
コンピュータにより実行されるＸ線画像処理プログラム。
【請求項９】
前記のデジタルＸ線画像データは、Ｘ線センサにより得られたデータの対数変換により得られたデータであることを特徴とする請求項８に記載されたＸ線画像処理プログラム。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載されたＸ線画像処理プログラムを記録した、コンピュータにより読み出し可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パノラマ撮影やセファロ撮影により得られたデジタルＸ線画像の画像処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科用のＸ線撮影において、パノラマ撮影やセファロ撮影が用いられる。パノラマ撮影では、歯列や顎骨の全体及びその周辺を１枚の画像内に撮影する。たとえば、パノラマ撮影では、Ｘ線発生器が発生したスリット状のＸ線束で被写体（患者）を順次走査し、これに同期してフィルムを移動させて、断層面の画像を得る。また、セファロ撮影では、被写体である頭部を固定し、Ｘ線源と被写体との位置関係を常に一定にして、たとえば正面や側方から被写体全体の画像を撮影する。
【０００３】
なお、本発明は、デジタルＸ線画像の画像処理に関するものであるが、そのような画像処理の従来の技術としては、たとえば実開平６−３１７０４号公報（実願平４−６９５４６号）に記載されたＸ線ＣＴ装置のＭＩＰ処理では、実空間フィルタ処理を行うとともに、フーリエ変換により周波数空間のデータに変換し、帯域ろ波または帯域減衰の周波数フィルタで通過周波数範囲を制限して、不要な周波数の信号及びノイズを除去し、その後、実空間のデータに逆フーリエ変換する。また、画像データの平滑化技法として、画像信号をフーリエ変換し、高周波成分を取り除いた後、逆フーリエ変換することが知られている。
【特許文献１】実開平６−３１７０４号公報（実願平４−６９５４６号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パノラマ撮影やセファロ撮影では、被写体にＸ線を一様に照射して撮影した場合、被写体の部位ごとの厚みの変化や、障害陰影による画像濃度変化により、画像中の一部はＸ線不足、一部はＸ線過多であるような画像が撮影される場合が多い。画像の部分が白く、または、黒くなりすぎると、診断に使用できなくなる。したがって、計算処理により画像の特徴を強調し、または、見やすくすることが望ましい。
【０００５】
パノラマ撮影装置では、被写体の部位ごとにＸ線発生器の管電圧（ｋＶ）と管電流（ｍＡ）を可変してＸ線量を調整したり、旋回アームの回転角速度を可変するなどの方法で、画像濃度がなるべく一様になるように自動露出を行っていた。たとえば、前歯部と臼歯部でフィルムスピードが変化するのに応じて、管電圧と管電流を変化してフィルム全体の濃度を均一にしていた。しかし、なお、画像の部分が白く、または、黒くなりすぎるという問題があった。また、セファロ撮影装置では、被写体の最も厚い部分は、Ｘ線透過量が周囲の空気の部分に比較してかなり小さいため、非常にダイナミックレンジの大きい画像が得られる。しかし、コントラスト、明暗を可変しないで全体を観察することがむつかしかった。また、ＣＣＤセンサなどを使用したパノラマ撮影装置やセファロ撮影装置においても、フィルムの場合と同様の問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、パノラマ撮影やセファロ撮影において診断しやすい画像を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るＸ線画像処理方法では、パノラマ撮影またはセファロ撮影により得られたデジタルＸ線画像データを２次元フーリエ変換し、次に、得られたフーリエ変換データを、２次元周波数空間の２つの座標軸の方向で周波数特性が異なり原点の周囲において１より小さい値を有するマスクの値と乗算する。次に、乗算された後のフーリエ変換データを逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換により得られた画像を診断画像として出力する。
【０００８】
本発明に係るＸ線画像処理装置は、パノラマ撮影またはセファロ撮影により得られたデジタルＸ線画像データを２次元フーリエ変換するフーリエ変換手段と、２次元周波数空間の２つの座標軸の方向で周波数特性が異なり原点の周囲において１より小さい値を有するマスクを備え、フーリエ変換データを前記のマスクの値と乗算するマスク処理手段と、マスク処理手段により乗算されたフーリエ変換データを逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換により得られた画像を診断画像として出力する逆フーリエ変換手段とからなる。
【０００９】
本発明に係るコンピュータにより実行されるＸ線画像処理プログラムは、パノラマ撮影またはセファロ撮影により得られたデジタルＸ線画像データを２次元フーリエ変換するステップと、得られたフーリエ変換データに対して、２次元周波数空間の２つの座標軸の方向で周波数特性が異なり原点の周囲において１より小さい値を有するマスクの値と乗算するステップと、乗算された後のフーリエ変換データを逆フーリエ変換し、逆フーリエ変換により得られた画像を診断画像として出力するステップとからなる。
【００１０】
本発明に係るコンピュータにより読み出し可能な記録媒体は、前記のＸ線画像処理プログラムを記録する。
【００１１】
なお、前述のＸ線画像処理方法、Ｘ線画像処理装置、Ｘ線画像処理プログラムにおいて、好ましくは、２次元周波数空間において原点から１つの座標軸の方向に周波数を変化してマスクの値が１になるときの周波数値が、原点から他方の座標軸の方向に周波数を変化してマスクの値が１になるときの周波数値と異なる。たとえば、パノラマ撮影またはセファロ撮影において、２次元周波数空間において原点から横座標軸の方向に周波数を変化してマスクの値が１になるときの周波数値が、原点から縦座標軸の方向に周波数を変化してマスクの値が１になるときの周波数値より大きい。また、好ましくは、マスクの原点の成分が１である。また、好ましくは、デジタルＸ線画像データは、Ｘ線センサにより得られたデータの対数変換により得られたデータである。
【発明の効果】
【００１２】
パノラマ撮影やセファロ撮影において、画像の部分が白く、または、黒くなりすぎて、診断しがたい画像を、診断に好適な状態に変換して提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照した本発明の実施の形態を説明する。
図１と図２は、歯科用のパノラマ撮影とセファロ撮影を行うＸ線撮影装置を示す。この装置において、昇降本体１０は、ベース１２に固定された支柱１４に平行な部分と、平行部分の上部及び下部から支柱の前方に突き出ている上支持部１０ａと下支持部１０ｂからなる。平行部分には、支柱１４にそって昇降するためのリフティング機構（図示しない）が設けられ、昇降本体１０は、支柱１４にそって上下に昇降可能である。上支持部１０ａは、患者位置付け機構（図示しない）を内蔵していて、上支持部１０ａは、その下に旋回アーム１６を前後移動可能に支持する。旋回アーム１６は、Ｘ線を発生するＸ線ヘッド（Ｘ線発生器）１８と、Ｘ線を検出するＸ線センサ２０（フィルム、イメージングプレート、ＣＣＤセンサ、ＭＯＳセンサ、Ｘ線蛍光増倍管など）とを対向して備える。下支持部１０ｂの先端には、被写体（患者）の顎を載せるチンレスト（図示しない）と、側頭部を支持する側頭部固定プレート（図示しない）とが設けられる。さらに、セファロ撮影時は、支柱１４の横方向に設けるアーム２２の先端に、被写体の位置を固定するための固定具（イヤーロット）２４とＸ線センサ２６が設けられる。パノラマ撮影時とセファロ撮影時とではＸ線ヘッド１８またはＸ線センサ２０のいずれか一方の角度や位置を変更する。さらに、Ｘ線撮影装置の作動を制御する制御部３０と、Ｘ線センサ２０、２６により得られたデータを処理して画像を生成するコンピュータ３２と、画像を表示する表示装置３４が設けられる。
【００１４】
パノラマ撮影時には、チンレストで支持される被写体が、Ｘ線ヘッド１８とＸ線センサ２０の間に固定される。Ｘ線ヘッド１８内部に備えられたＸ線発生器（図示しない）の前に設けた縦長スリット（図示しない）を通してスリット状のＸ線束を発生し、旋回アームを旋回させて被写体を順次走査するとともに、これに同期してＸ線センサ２０から画像が取得される。コンピュータ３２は、Ｘ線ヘッド１８からの撮影データを処理して、断層面の画像を得る。
【００１５】
また、セファロ撮影では、被写体である頭部をたとえば正面や側方に固定具２４で固定しておいて、Ｘ線センサ２６と被写体との位置関係を常に一定にする。そして、Ｘ線ヘッド１８でＸ線を発生して被写体を照射して、被写体全体の画像をＸ線センサ２６で撮影する。
【００１６】
図３は、コンピュータ３２の内部構成を示す。コンピュータ３２は、全体を制御するＣＰＵ１００と、それにバスを介して接続されるメモリ（ＲＯＭとＲＡＭ）１０２を備える。ＣＰＵ１００には、さらに、キーボード１０４、マウス１０６、表示装置３４、プログラムとファイルを記憶するハードディスクを備えるハードディスク装置（ＨＤＤ）１０８、コンパクトディスク１１０ａとアクセスするＣＤ装置１１０および外部との通信を行う通信装置１１２が接続される。ハードディスク、コンパクトディスクなどの記憶媒体には、後で説明するＸ線画像処理プログラム（図４）や、それに用いるマスクが記憶される。ＣＰＵ１００は、Ｘ線画像処理プログラムを実行するが、その内容は後で説明する。
【００１７】
なお、コンピュータ３２において、プログラム、マスクなどを記憶する記憶媒体としては、ハードディスクなどの他、フレキシブルディスクや各種光ディスクなどでもよく、これらはそれぞれ対応する装置（フレキシブルディスク装置、光ディスク装置など）で使用される。
【００１８】
パノラマ撮影やセファロ撮影におけるＸ線画像処理において、図４に示すように、まずデジタルＸ線画像データを取得する（Ｓ１０）。イメージングプレートやＸ線ＣＣＤセンサを使用する装置などでは、装置から直接に画像の数値データをデジタルＸ線画像データとして得ることができる。また、この発明は、フィルムで撮影したＸ線画像を、デジタル画像読取装置を使用してデジタルＸ線画像データとする際にも使用できる。すなわち、ステップＳ１０において、いわゆるデジタイズを行うことにより、Ｘ線画像を数値データに変換して、デジタルＸ線画像データを得る。これらの方法で取得された生デジタルＸ線画像データは、透過Ｘ線量にほぼ比例したものであるため、これらをまず自然対数に変換して、Ｘ線吸収係数の線積分画像データを得る（Ｓ１２）。ここまでは、一般的に行われていた処理である。
【００１９】
次に、ｘ、ｙ座標で表わされる実空間の当該画像データの２次元フーリエ変換を行い、ｕ、ｖ座標で表わされる２次元周波数空間のデータに変換する（Ｓ１４）。顔を正面から見たとき、ｘ、ｙ座標を画像の横方向（図９、図１０のＹ方向である正中線に垂直であって両耳孔を結ぶ方向に平行な方向）と縦方向（図９、図１０のＹ方向である正中線に平行な方向）とすると、ｕ、ｖ座標は横方向と縦方向の周波数を表わす。次に、フーリエ変換により得られた２次元周波数空間のデータに、横方向（ｕ）と縦方向（ｖ）で周波数特性が異なるマスクをかける（Ｓ１６）。ここで、２次元周波数空間のデータをマスクの値と乗算する。このマスクは、ハイパスフィルタであり、元の画像の低空間周波数成分を低減させる。ステップＳ１６の「マスク処理」は、不要部分を消去するためのマスク処理ではなく、画像データとマスクの値の乗算を行うフィルタ処理である。次に、マスク処理後のデータに対して逆フーリエ変換をして、実空間のｘ、ｙ座標で表わされる画像データに戻す（Ｓ１８）。こうして得られた画像を診断用画像として提供する。
【００２０】
ここで、ステップＳ１６のマスク処理で用いるマスクの形が重要である。ｘ、ｙ座標で表わされる画像データをフーリエ変換によりｕ、ｖ座標で表わされる周波数空間データに変換して、周波数空間データに対して、図５に示すような縦方向（ｖ）と横方向（ｕ）で周波数特性が異なるマスクをかける。なお、図において１／２δはナイキスト周波数を示す。２つの方向で周波数特性を異ならせるので、画像の部分が白く、または、黒くなりすぎるような方向性がある画像を、より等方的な見やすい画像に変換できる。
【００２１】
図５は、縦方向と横方向で周波数特性が異なるマスクの１例を示す。マスクの値は、原点の数値を１より小さい値（たとえば０〜０．５の間の値）とし、原点から離れるにつれ徐々に増加させて１に近づける。たとえば図６に示すように、マスクの値は直線的に増加させる。原点を離れた周囲では、マスクの値は１とする。すなわち、原点を離れたところでの値（高周波成分）は、そのまま変化されない。マスクの原点近傍ではマスクの値を１より小さくするので、低周波成分が低減される。また、マスクの値を徐々に増加させるので、低周波成分ほど低減できる。
【００２２】
また、ｕを原点から変化させたときにマスクの値が１となるｕ座標値（Ｆｘ）は、ｖを原点から変化させたときにマスクの値が１となるｖ座標値（Ｆｙ）と異ならせる。すなわち、横方向には、空間周波数が±Ｆｘでマスクの値が１となるように増加させ、縦方向には、±Ｆｙで１となるように増加させるとき、一般的に、Ｆｘ≠Ｆｙとする。
【００２３】
パノラマ画像やセファロ画像では、Ｆｘ＞Ｆｙ＞０とすると、診断に望ましい画像が得られる。パノラマ画像やセファロ画像では、顔を正面から見たときｘ方向が横方向（図９、図１０のＹ方向である正中線に垂直であって両耳孔を結ぶ方向に平行な方向）であり、ｙ方向が縦方向（図９、図１０のＹ方向である正中線に平行な方向）である。パノラマ撮影装置は、縦長のスリット状のＸ線束を使用しており、縦方向のＸ線量の補正は不可能であった。パノラマ画像でＦｘ＞Ｆｙ＞０として画像が改善できるのは、縦方向のＸ線量の補正に対応する効果があるためと思われる。一方、セファロ画像でも、同様の理由で、Ｆｘ＞Ｆｙ＞０として画像が改善できる。
【００２４】
また、マスクの値が１となる縁の形は、図５の例では楕円である。しかし、この形状は、長方形などでもよい。
【００２５】
また、図７に図式的に示す例のように、原点でのマスクの値を１として、直流成分を再現する。このとき、原点のすぐ近くでの数値を１より小さい値（たとえば０〜０．５の間の値）とし、原点から離れるにつれ徐々に増加させて１に近づける。原点でのマスクの値を１とすることにより、画像データの平均値が保存される。ただし、これは必須ではなく、直流成分を０としておいて、後で画像の平均値を合わせるように計算することも可能である。しかし、原点でのマスクの値を１としておけば、この処理を省略できる。
【００２６】
また、図８に図式的に示す例のように、低空間周波数成分を低減させることに加えて、さらに、高い空間周波数Ｆｈ（たとえばナイキスト周波数より少し低い周波数）より上で、周波数が増加するにつれマスクの値が徐々に０となるように、高域マスクをかけてもよい。ナイキスト周波数は、画素ピッチの２倍の逆数に対応する空間周波数の限界を表わす。この処理は、必須ではないが、元画像が高空間周波数のノイズを含む場合には、ノイズ低減に有効である。
【００２７】
図９と図１０は、マスク処理前とマスク処理後のパノラマ撮影のＸ線写真の１例を示す。両者を比較すると明らかなように、特に左右において白くなりすぎていたマスク処理前の画像（図９）が、マスク処理後は診断に適した画像（図１０）になっている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】Ｘ線撮影装置の正面図
【図２】Ｘ線撮影装置の側面図
【図３】コンピュータの内部構成のブロック図
【図４】画像処理のフローチャート
【図５】２次元マスクの１例を示す図
【図６】２次元マスクの１例のｕ依存性のグラフ
【図７】変形例のマスクを示す図
【図８】別の変形例のマスクを示す図
【図９】マスク処理前のパノラマ撮影のＸ線写真の図
【図１０】マスク処理後のパノラマ撮影のＸ線写真の図
【符号の説明】
【００２９】
１８  Ｘ線ヘッド、    ２０、２６  Ｘ線センサ、    ３２  コンピュータ、    １００  ＣＰＵ、    １０８  ハードディスク装置。
【図１】
2005040506.tif 000003
【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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