(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用画像を記憶・管理するシステムであって，
入力画像から画像中の矩形領域を切り出し，少なくとも入力画像のサイズ，矩形領域のサイズ，矩形領域の個数により入力画像を分類する手段と，
該分類ごとに識別すべきカテゴリに関するテンプレート画像を記憶するテンプレート画像記憶手段と，
該テンプレート画像記憶手段から，入力画像の分類結果を用いて識別の候補となる複数のカテゴリのテンプレート画像を選択する手段と，
選択されたテンプレート画像と入力画像とを比較し，最もよく一致するテンプレート画像のカテゴリを判定する画像識別手段と，
上記テンプレート画像が有する管理情報を入力画像の管理情報に付加する手段とを有する
ことを特徴とする医用画像識別システム。
【請求項２】
上記テンプレート画像が有する管理情報は，少なくとも撮像装置，撮像部位，撮像方向を含む
ことを特徴とする請求項１記載の医用画像識別システム。
【請求項３】
上記テンプレート画像記憶手段は，カテゴリ毎に標準となる画像を複数区画に分割し，該区画内画素の濃淡値の平均値を区画の濃度として持つモザイク画像からなるテンプレート画像を保持し，
上記画像識別手段は，上記入力画像を分類する手段からの情報に基づき上記識別の候補となるテンプレート画像に対応させて入力画像をモザイク画像に変換し，該変換画像とテンプレート画像の重ね合わせから最もよく一致するテンプレート画像のカテゴリを判定する
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の医用画像識別システム。
【請求項４】
上記テンプレート画像記憶手段に記憶されるテンプレート画像は，撮像装置，撮像部位，撮像方向，撮像条件で分けられたカテゴリに応じて複数用意される
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の医用画像識別システム。
【請求項５】
医用画像を記憶・管理するシステムにおいて医用画像に管理情報を付加するための方法であって，
入力画像から画像中の矩形領域を切り出し，少なくとも入力画像のサイズ，矩形領域のサイズ，矩形領域の個数により入力画像を分類する過程と，
分類ごとに識別すべきカテゴリに関するテンプレート画像を記憶するテンプレート画像記憶手段から，入力画像の分類結果を用いて識別の候補となる複数のカテゴリのテンプレート画像を選択する過程と，
選択されたテンプレート画像と入力画像とを比較し，最もよく一致するテンプレート画像のカテゴリを判定する過程と，
上記テンプレート画像が有する管理情報を入力画像の管理情報に付加する過程とを有する
ことを特徴とする医用画像識別処理方法。
【請求項６】
医用画像を記憶・管理するシステムにおいてコンピュータによって医用画像に管理情報を付加するためのプログラムであって，
入力画像から画像中の矩形領域を切り出し，少なくとも入力画像のサイズ，矩形領域のサイズ，矩形領域の個数により入力画像を分類する処理と，
分類ごとに識別すべきカテゴリに関するテンプレート画像を記憶するテンプレート画像記憶手段から，入力画像の分類結果を用いて識別の候補となる複数のカテゴリのテンプレート画像を選択する処理と，
選択されたテンプレート画像と入力画像とを比較し，最もよく一致するテンプレート画像のカテゴリを判定する処理と，
上記テンプレート画像が有する管理情報を入力画像の管理情報に付加する処理とを，
コンピュータに実行させるための医用画像識別用プログラム。
【請求項７】
医用画像を記憶・管理するシステムにおいてコンピュータによって医用画像に管理情報を付加するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって，
入力画像から画像中の矩形領域を切り出し，少なくとも入力画像のサイズ，矩形領域のサイズ，矩形領域の個数により入力画像を分類する処理と，
分類ごとに識別すべきカテゴリに関するテンプレート画像を記憶するテンプレート画像記憶手段から，入力画像の分類結果を用いて識別の候補となる複数のカテゴリのテンプレート画像を選択する処理と，
選択されたテンプレート画像と入力画像とを比較し，最もよく一致するテンプレート画像のカテゴリを判定する処理と，
上記テンプレート画像が有する管理情報を入力画像の管理情報に付加する処理とを，
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
ことを特徴とする医用画像識別用プログラムの記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，医用画像を記憶し管理するシステムに関し，特に，ＣＲ(Computed Radiology)，ＣＴ，ＭＲＩ，フィルムディジタイザ等の様々な撮像装置からの医用画像を保管し伝送する医用画像蓄積通信システム（ＰＡＣＳ）において，医用画像の管理情報と医用画像から特徴抽出して得られる情報とから，該医用画像に関して撮像装置，撮像部位，撮像方向の情報を識別し，管理情報に付加する医用画像識別システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
医用画像蓄積通信システムにおいては，撮像装置からの医用画像に対し，患者ＩＤ，撮影日，撮像装置等の情報を管理情報として付加し，保管している。この管理情報は標準のフォーマット（ＤＩＣＯＭ３）に基づいて記録されているが，これらの管理情報は，医師や検査技師等の医療スタッフが入力しており，必須項目でない撮像部位や撮像方向の情報，あるいは，フィルムディジタイザによって入力された医用画像についてはオリジナル撮像装置の情報が記録されないことが多い。
【０００３】
診療や症例研究を効果的に進めていくためには膨大な量の医用画像を様々な角度から効率よく検索，分類することが必要であり，患者ＩＤや撮影日の他，撮像装置，撮像部位，撮像方向等が正しく記録されるなどの管理情報の充実が望まれている。
【０００４】
医用画像から画像処理技術を用いてその特徴を抽出し，画像の分類や管理情報を付加する発明として，(1) 特開平４−３２９４７９「画像特徴分類装置」および(2) 特開平１０−２１３６９「医療画像管理装置および方法」がある。
【０００５】
(1) は，スペクトル情報を用いて画像特徴を分類するものであるが，分類対象や分類結果に対する利用方法については具体的に記載されてない。したがって，この発明の技術内容も一般的，抽象的に述べられており，撮像装置・撮像部位・撮像方向識別にあたっての課題を解決できる発明ではない。
【０００６】
また(2) は，医用画像の認識を行い，管理情報を付加するという目的は本発明と一致はするが，医用画像の中に写し込まれている患者氏名や患者ＩＤ，撮影日などの文字情報を認識対象としている。また，認識時の誤りを，同一患者の画像は組になって保管されるということや，連続した画像には連続した通番号が付加されるなどの規則を用いて修正するという発明であり，本発明のように撮像装置・撮像部位・撮像方向に関する具体的な識別手法は示されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように，従来，医用画像から画像処理によって自動的に撮像装置，撮像部位，撮像方向の撮像属性情報を抽出し管理情報に付加する技術は用いられていなかった。本発明は，このような撮像属性情報を自動的に管理情報として医用画像に付加することを目的とし，医用画像の管理情報に含まれている画像のサイズ等の情報と画像特徴抽出により該医用画像を識別し，その結果の撮像属性情報を管理情報に付加することで，膨大な量の医用画像を効率的に管理していく手段を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上述べた課題を解決するため，本発明の医用画像識別システムは，入力画像から画像中の矩形領域を切り出し，少なくとも入力画像のサイズ，矩形領域のサイズ，矩形領域の個数により入力画像を分類する手段と，該分類ごとに識別すべきカテゴリに関するテンプレート画像を記憶する手段と，該記憶手段から入力画像の分類結果を用いて識別の候補となる複数のカテゴリのテンプレート画像を選択する手段と，選択されたテンプレート画像と入力画像とを比較し，最もよく一致するテンプレート画像のカテゴリを判定する画像識別手段と，上記テンプレート画像が有する管理情報を入力画像の管理情報に付加する手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
また，上記テンプレート画像が有する管理情報は，少なくとも撮像装置，撮像部位，撮像方向を含むことを特徴とする。
【００１０】
また，テンプレート画像を記憶する手段は，カテゴリ毎に標準となる画像を複数区画に分割し，該区画内画素の濃淡値の平均値を区画の濃度として持つモザイク画像からなるテンプレート画像を保持することを特徴とする。
【００１１】
上記テンプレート画像は，撮像装置，撮像方向，撮像条件，撮像部位で分けられたカテゴリに応じて複数用意されることを特徴とする。
【００１２】
また，本発明の画像識別手段は，入力画像を分類する手段からの情報に基づき選択されたテンプレート画像に対応させて入力画像をモザイク画像に変換し，該変換画像とテンプレート画像の重ね合わせから最もよく一致するテンプレート画像のカテゴリを判定することを特徴とする。
【００１３】
以上の各手段は，コンピュータとそのコンピュータに実行させるソフトウェア・プログラムによって実現することができる。そのソフトウェア・プログラムは，コンピュータが読み取り可能な可搬媒体メモリ，半導体メモリ，ハードディスクなどの適当な記録媒体に格納することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下，図を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１に，本システムの構成例を示す。本システムの画像分類部１１は，管理情報として記録されている画像サイズと，画像処理により抽出した矩形領域数および矩形領域のサイズの情報をテンプレート画像選択部１３に送るとともに，入力画像を画像識別部１２に送る。
【００１６】
テンプレート画像選択部１３は，画像分類部１１から送られてきた情報をもとに，入力画像の撮像装置，撮像部位，撮像方向を判定するのに適したカテゴリのテンプレート画像をテンプレート画像記憶部１４から選択し，画像識別部１２に送る。テンプレート画像記憶部１４では，カテゴリのテンプレート画像は予め濃度の正規化と最適なブロック数でモザイク画像の形で記憶される。
【００１７】
図２に，モザイク画像の例を示す。ここで，モザイク画像を識別すべきカテゴリのテンプレート画像としたのは，同一部位の画像であっても，個人差によって形が異なるため，画像をぼかしてこの微妙な違いを吸収するためである。モザイク画像は，Ｎx ×Ｎy のブロック数（Ｎx ，Ｎy はそれぞれ横方向，縦方向の分割数）で作成されるが，このブロック数は対象となる部位ごとに最適な値を設定することができる。最適なブロック数を決める方法として，例えばあらかじめ各部位ごとに何通りかのブロック数について試行実験を行い，最もよい結果の得られるブロック数を，各部位に適したモザイク画像のブロック数とする方法を用いることができる。
【００１８】
画像識別部１２は，入力された画像の濃度を正規化し，選択されたテンプレート画像に応じてＮx ×Ｎy のモザイク画像に変換し選択された候補カテゴリの複数のテンプレート画像を重ね合わせ，最もよく重なり合うテンプレート画像のカテゴリを管理情報付加部１５へ出力する。管理情報付加部１５では，画像識別部１２から入力されたカテゴリに対応する撮像装置，撮像部位，撮像方向の情報を抽出し画像の管理情報に付加する。
【００１９】
次に，図１の画像分類部１１で行う処理の詳細について述べる。フィルムディジタイザにより取り込まれた画像では，Ｘ線撮影・ＣＲの場合，１枚の画像は２０００×２０００画素〜４０００×４０００画素であり，一方，ＣＴ・ＭＲＩの画像は，１枚が５１２×５１２画素であるため，画像の中に取り込まれた撮像部位の数は，Ｘ線撮影・ＣＲの画像と，ＣＴ・ＭＲＩの画像とでは，図３に示すように異なり，図中の矩形領域の数によって分類できる。ここで具体的な矩形領域の数の計数は，図４に示すようにＸ軸，Ｙ軸方向に画素の濃淡値を加算した値をＸ軸，Ｙ軸に射影した濃度ヒストグラムのピークの数を計測することにより行う。
【００２０】
撮像属性を判定するために用意されるカテゴリの具体例について，図５，図６を用いて説明する。図５の７種類の画像は，全て頭部を撮影した画像である。正面，側面の他に，副鼻腔，顎，下方向からの撮影や，１画像に４枚同時に焼き付けたりする場合や，耳のように局所的な部位を撮影する場合もある。頭部だけで方向や条件，部位によって，このように７種類のカテゴリが存在する。
【００２１】
本システムでは，頭部の他に，首，胸部，腹部，腰部，骨盤，肩，鎖骨，肋骨，上腕，肘，前腕，手首，手，股間，大腿骨，膝，下腿骨，足首，足の１９の部位について，撮像装置，撮像方向，撮像条件，局所的な部位に応じてカテゴリを設定でき，複数のカテゴリのテンプレート画像を記憶する。
【００２２】
このような各カテゴリのテンプレート画像群を管理するための情報として，矩形領域の数，矩形領域のサイズ，画像サイズなどの情報を持つ。この情報は，画像分類部１１において出力された情報と照らし合わせるために用いられる情報であり，例えば矩形領域数＝４，矩形領域サイズ＝１８００×１８００以下，画像サイズ＝２０００×２０００というような情報からなる。テンプレート画像群を管理するための情報として，さらに例えば患者の年齢，患者の性別などの他の情報を用いてもよい。この場合，画像分類部１１では，画像のヘッダなどから分類に必要な情報を抽出する。
【００２３】
このような各カテゴリのテンプレート画像群を管理するための情報は，実際に入力画像に対して管理情報として記録されることはなく，システムが判別を効率化するために用いられる。すなわち，マッチング対象となるテンプレート画像を絞り込むために用いられる。
【００２４】
一方，各テンプレート画像には，入力画像に付加するための管理情報があらかじめ設定される。このテンプレート画像の管理情報は，画像ファイルにヘッダとして記録される情報全般であって，特に本システムで利用する管理情報は，撮像部位，撮像方向，撮像装置の三つの情報を含む。図５の例で説明すると，図５の画像は，すべて頭部・ＣＲ撮影の画像であるので，例えば図５（ａ）の管理情報は，「撮像部位：頭部，撮像方向：正面，撮像装置：ＣＲ」となる。同様に，図５（ｂ）の管理情報は，「撮像部位：頭部，撮像方向：側面，撮像装置：ＣＲ」となる。
【００２５】
なお，撮像方向については，正面・側面を基本としているが，現場の要求により，斜め方向や下方向（例えば図５の（ｄ）や（ｅ）など）として判別し，管理情報として記録することも可能である。デフォルトでは，斜め方向は側面，下方向は正面として記録している。
【００２６】
図６は，画像に写り込む枠の形を表している。ここに示すような，画像の対角線上に被写体を写さなければ全体が入らない大腿骨，下腿骨，上腕骨のように斜めに枠が写り込む画像と，局所的な部位を撮影する耳のように丸い枠が写り込む画像のように，部位によって特徴的な枠が写り込む画像については，枠を削除せずそのままテンプレート画像として記憶する。斜め枠と丸い枠の他にも，部位によって特徴的な枠が写り込む画像がある場合には，テンプレート画像記憶部１４において，枠を含めてテンプレート画像として記憶する。
【００２７】
また，テンプレート画像選択部１３は，画像分類部１１から送られてくる画像のサイズ，矩形領域数，矩形サイズ情報から，テンプレート画像記憶部１４に記憶されているその該情報に対応するカテゴリのテンプレート画像群を選択する。
例えば，図５の頭部の画像（ｆ）の場合には，４つの矩形領域を持ち，画像サイズが４０００×４０００画素であるので，Ｘ線撮影装置かＣＲをオリジナル撮像装置とする医用画像を４枚同時に焼き付けている画像のカテゴリを選択することになる。
【００２８】
図７は，画像識別部１２の構成例を示したものである。入力画像の濃淡情報は撮像条件の違いにより変化するため，図７の画像識別部１２内の濃度正規化部１２１において，入力画像の濃淡情報を正規化する。正規化の具体例を図８に示す。この濃淡画像の正規化では，画像の各画素の濃度値ｘに対して，その画像の濃度の平均値Ｎを引き，標準偏差Ｓで割った値を正規化された値とする。式で表すと，正規化された画素値Ｘは，以下のようになる。
【００２９】
Ｘ＝（ｘ−Ｎ）／Ｓ
ここで，Ｘは正規化された画素値，ｘは正規化前の画素値，Ｎは画素値の平均値，Ｓは画素値の標準偏差値である。
【００３０】
モザイク画像作成部１２２では，選択されたテンプレート画像のブロック数Ｎx ×Ｎy と同じブロックサイズを用いて，入力画像をモザイク画像に変換し，サイズ調整部１２３で入力画像のサイズ調整を個人差による大きさを考慮して行い，それとテンプレート画像とを，ずらしマッチング部１２４で重ね合わせにより比較し，最もよく重なったテンプレート画像の示すカテゴリを，入力画像の属するカテゴリと判断する。
【００３１】
ここでの重ね合わせにおいては，入力画像にテンプレート画像を左上から右下方向へずらしながら重ねていき，もっとも重なっている部分を識別結果として出力する。厳密には，入力画像をｇ，テンプレート画像をｆ，テンプレート画像の横方向ブロック数をＮx ，縦方向ブロック数をＮy ，サイズ調整部１２３でかけられる調整計数をｓ，ずらしマッチング部１２４における縦横方向のずれ量をそれぞれｘ，ｙ，テンプレート画像選択部１３からの出力により決定される重みをＷ，テンプレート画像の総ブロック数をＮ（＝Ｎx ・Ｎy ）として，画像識別部１２は，次の式で示す識別関数により，残差ｒを出力する。
【００３２】
【数１】
0004545971.tif 000002
【００３３】
そして，画像分類部１１から画像識別部１２に入力された画像と選択されたテンプレート全てを重ね合わせ，残差ｒが最小となったテンプレートの属するカテゴリが有する管理情報を，入力画像の管理情報とする。この結果をもとに，管理情報付加部１５において，画像識別部１２の出力を医用画像の管理情報として付加する。
【００３４】
図９に，本発明の実施の形態の処理フローチャートを示す。ステップＳ１では，画像ファイルを入力し，画像情報を取得するとともに，画像の分類に使用するために，画像のヘッダからサイズ情報を抽出する。ステップＳ２では，図４を用いて説明したような濃度ヒストグラムのピークの数を計測することにより，矩形領域の数，矩形領域のサイズを求める。
【００３５】
次に，ステップＳ３では，画像のサイズ，矩形領域の数，矩形領域のサイズ情報をもとに，該当する分類のテンプレート画像群を選択する。ステップＳ４では，入力画像とテンプレート画像とのマッチングのための準備として，入力画像の濃淡画像を正規化し，続くステップＳ５において，入力画像をモザイク画像に変換する。
【００３６】
ステップＳ６では，ステップＳ３で選択したテンプレート画像群のすべてのテンプレート画像の中で，入力画像を変換したモザイク画像に最もよく一致するテンプレート画像を，ずらしマッチングなどを用いて探す。ステップＳ７では，最もよく一致するテンプレート画像にあらかじめ付与されていた管理情報を，入力画像の管理情報として付加する。
【００３７】
以上の処理をコンピュータに実行させるためのプログラムは，コンピュータが読み取り可能な可搬媒体メモリ，半導体メモリ，ハードディスクなどの適当な記録媒体に格納することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように，本発明によれば，医用画像の撮像装置，撮像部位，撮影条件，撮像方向毎にあらかじめ設定したカテゴリのテンプレート画像を用いて入力画像のモザイク画像とマッチングを行い，最もよく一致するカテゴリの撮像属性情報を管理情報として付加することで，医用画像データの効率的な検索や分類手段を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】医用画像識別システムの構成例を示す図である。
【図２】モザイク画像の例である。
【図３】撮像装置毎の矩形領域の違いを示す図である。
【図４】矩形領域切り出しに用いる濃度ヒストグラムの図である。
【図５】頭部のカテゴリを示す図である。
【図６】枠の形状の例を示す図である。
【図７】画像識別部の詳細な構成例を示す図である。
【図８】濃度正規化の例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態の処理フローチャートである。
【符号の説明】
１１  画像分類部
１２  画像識別部
１３  テンプレート画像選択部
１４  テンプレート画像記憶部
１５  管理情報付加部
【図１】
0004545971.tif 000003
【図２】
0004545971.tif 000004
【図３】
0004545971.tif 000005
【図４】
0004545971.tif 000006
【図５】
0004545971.tif 000007
【図６】
0004545971.tif 000008
【図７】
0004545971.tif 000009
【図８】
0004545971.tif 000010
【図９】
0004545971.tif 000011