(57)【要約】【課題】動体ボケを生じさせることなくノイズを低減することができる画像処理装置を提供する。【解決手段】一実施形態に係る画像処理装置は、選択部、第１抽出部、第２抽出部、判定部、決定部、及び生成部を備える。選択部は、処理対象画像から１つの画素を選択する。第１抽出部は、前記処理対象画像から、前記選択された画素を含む第１画素領域を抽出する。第２抽出部は、前記処理対象画像とは異なる画像である参照画像から、前記第１画素領域に対応する第２画素領域を抽出する。判定部は、前記第１画素領域と前記第２画素領域との類似度を判定する。決定部は、前記類似度に基づいてフィルタ係数を決定する。生成部は、前記フィルタ係数に従って、前記処理対象画像と、直前に生成された表示画像とを重み付け加算することによって新たな表示画像を生成する。【選択図】図２
2013126530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像を記憶する第１記憶部と、
前記複数の画像のうちの処理対象画像に含まれる複数の画素から、１つの画素を選択する選択部と、
前記処理対象画像から、前記選択された画素を含む第１画素領域を抽出する第１抽出部と、
前記複数の画像のうちの前記処理対象画像とは異なる画像である参照画像から、前記第１画素領域に対応する第２画素領域を抽出する第２抽出部と、
前記第１画素領域と前記第２画素領域との類似度を判定する判定部と、
前記類似度に基づいてフィルタ係数を決定する決定部と、
前記複数の画素の各々について決定されたフィルタ係数に従って、前記処理対象画像と、直前に生成された表示画像とを重み付け加算することによって新たな表示画像を生成する生成部と、
を具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記第１画素領域内の画素の画素値と前記第２画素領域内の対応する画素の画素値との差分値に基づいて類似度を判定し、
前記決定部は、前記類似度が大きいほど、前記フィルタ係数を大きく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３】
前記第２画素領域は、前記選択された画素の座標と同じ座標に位置する画素を含む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】
前記決定部により決定されたフィルタ係数を、前記選択部により選択された画素の座標を示す位置情報に対応付けて記憶する第２記憶部と、
前記位置情報に従って、前記第２記憶部に記憶されているフィルタ係数の平滑化を行う平滑化部と、
をさらに備え、
前記生成部は、平滑化されたフィルタ係数に従って、前記処理対象画像と、直前に生成された表示画像である参照画像とを重み付け加算して、前記処理対象画像に対応する表示画像を生成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】
複数の画像を処理する画像処理方法であって、
前記複数の画像のうちの処理対象画像に含まれる複数の画素から、１つの画素を選択し、
前記処理対象画像から、前記選択された画素を含む第１画素領域を抽出し、
前記複数の画像のうちの前記処理対象画像とは異なる画像である参照画像から、前記第１画素領域に対応する第２画素領域を抽出し、
前記第１画素領域と前記第２画素領域との類似度を判定し、
前記類似度に基づいてフィルタ係数を決定し、
前記複数の画素の各々について決定されたフィルタ係数に従って、前記処理対象画像と、直前に生成された表示画像とを重み付け加算することによって新たな表示画像を生成することを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
複数の画像を記憶する記憶部と、
前記複数の画像のうちの処理対象画像に含まれる複数の画素から、１つの画素を選択し、該選択した画素の位置を示す第１位置情報を出力する選択部と、
前記処理対象画像から、前記選択された画素を含む第１画素領域を抽出する第１抽出部と、
前記第１位置情報に従って、前記複数の画像のうちの前記処理対象画像とは異なる画像である参照画像上に、所定のサイズの画素領域を設定する設定部と、
前記画素領域から、前記第１画素領域のサイズと同じサイズである複数の第２画素領域を抽出する第２抽出部と、
前記第１画素領域と前記複数の第２画素領域のそれぞれとの類似度を判定する判定部と、
前記判定された類似度の中から最大類似度を検出する検出部と、
前記最大類似度に基づいてフィルタ係数を決定する決定部と、
前記処理対象画像内の前記複数の画素の各々に関して決定されたフィルタ係数に従って、前記処理対象画像と、直前に生成された表示画像とを重み付け加算することによって、新たな表示画像を生成する生成部と、
を具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
前記検出部は、該最大類似度を与える第２画素領域に含まれる画素の座標を示す第２位置情報を出力し、
前記生成部は、前記決定されたフィルタ係数に従って、前記第１位置情報で特定される前記処理対象画像上の画素の画素値と、前記第２位置情報で特定される前記第２参照画像上の画素の画素値とを重み付け加算することにより、表示画像を生成することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
複数の画像を処理する画像処理方法であって、
前記複数の画像のうちの処理対象画像に含まれる複数の画素から、１つの画素を選択し、
前記処理対象画像から、前記選択された画素を含む第１画素領域を抽出し、
前記選択された画素の座標に従って、前記複数の画像のうちの前記処理対象画像とは異なる画像である参照画像上に、所定のサイズの画素領域を設定し、
前記画素領域から、前記第１画素領域のサイズと同じサイズである複数の第２画素領域を抽出し、
前記第１画素領域と前記複数の第２画素領域のそれぞれとの類似度を判定し、
前記判定された類似度の中から最大類似度を検出し、
前記最大類似度に基づいてフィルタ係数を決定し、
前記処理対象画像内の前記複数の画素の各々に関して決定されたフィルタ係数に従って、前記処理対象画像と、直前に生成された表示画像とを重み付け加算することによって、新たな表示画像を生成することを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
第１画像及び第２画像のデータを記憶する記憶部と、
前記第１画像を構成する複数の画素それぞれを中心とした局所領域と、前記第２画像の対応する画素に近傍する複数の局所領域それぞれとの間で複数の類似度を計算する計算部と、
前記複数の類似度から最大の類似度を画素毎に選択する選択部と、
前記最大類似度に応じた重み係数により前記第１及び第２画像を重み付け加算する処理部と、
を具備することを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理装置を備えたＸ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置を利用した医療技術として、例えば、透視下におけるカテーテル治療が行われている。Ｘ線透視では、被検体及び医療技術者の被爆量を低減するためにＸ線の線量を低減していることから、画像上に重畳するノイズが大きくなる。Ｘ線診断装置は、画像のノイズを低減するために、リカーシブフィルタを用いてフィルタ処理を行う画像処理装置を備えている。リカーシブフィルタは、フィルタ係数に従って、時間的に連続する複数の画像を重み付け加算するフィルタである。従来、このフィルタ係数は、画像内で一定の値に設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１０７３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、リカーシブフィルタは、カテーテルや被検体の臓器等の被写体が動く部分に残像を生じさせ、表示した画像において動体ボケが生じるという問題がある。
【０００５】
目的は、動体ボケを生じさせることなくノイズを低減することができる画像処理装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る画像処理装置は、記憶部、選択部、第１抽出部、第２抽出部、判定部、決定部、及び生成部を備える。記憶部は、複数の画像を記憶する。選択部は、前記複数の画像のうちの処理対象画像に含まれる複数の画素から、１つの画素を選択する。第１抽出部は、前記処理対象画像から、前記選択された画素を含む第１画素領域を抽出する。第２抽出部は、前記複数の画像のうちの前記処理対象画像とは異なる画像である参照画像から、前記第１画素領域に対応する第２画素領域を抽出する。判定部は、前記第１画素領域と前記第２画素領域との類似度を判定する。決定部は、前記類似度に基づいてフィルタ係数を決定する。生成部は、前記複数の画素の各々について決定されたフィルタ係数に従って、前記処理対象画像と、直前に生成された表示画像とを重み付け加算することによって新たな表示画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線診断装置を概略的に示すブロック図。
【図２】図１に示した画像処理部を概略的に示すブロック図。
【図３】図１に示した撮影部で撮影されたＸ線画像を示す概略図。
【図４】図２に示した選択部が画素を選択する順序の一例を示す概略図。
【図５】図２の画像処理部の動作の一例を示すフローチャート。
【図６】図２に示したフィルタ係数決定部に格納されている参照テーブルが保持するデータを概略的に示すグラフ。
【図７】図２に示したフィルタ係数記憶部により作成される係数マップの一例を示す概略図。
【図８】第２の実施形態に係る画像処理部を概略的に示すブロック図。
【図９】図８の画像処理部の動作の一例を示すフローチャート。
【図１０】図８の画像処理部に入力されるＸ線画像を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、必要に応じて図面を参照しながら、実施形態に係る画像処理装置及び方法を説明する。実施形態では、画像処理装置が組み入れられたＸ線診断装置を例に挙げて説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００を概略的に示している。このＸ線診断装置１００は、図１に示されるように、Ｃ字型のＣアーム１３５を備え、このＣアーム１３５は、図示しないアーム支持部により回動可能且つ移動可能に支持されている。Ｃアーム１３５の一端には、Ｘ線を発生するＸ線発生部１１０が設けられ、その他端には、Ｘ線発生部１１０から照射され被検体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出部１２０が設けられている。これらのＸ線発生部１１０及びＸ線検出部１２０は、寝台装置（図示せず）に設けられている天板１３６上に載置される被検体Ｐを挟んで互いに対向して配置される。寝台装置には、操作部１７０が設けられている。
【００１０】
Ｃアーム１３５及び天板１３６は、機構部１３０によって位置決めされる。機構部１３０は、機構制御部１３１、天板移動機構１３２及びアーム回動・移動機構１３３を備える。機構制御部１３１は、システム制御部１０１からの移動制御指令に従って、天板移動機構１３２及びアーム回動・移動機構１３３をそれぞれ駆動するための駆動信号を生成する。天板移動機構１３２は、機構制御部１３１からの駆動信号により駆動されて天板１３６を移動させる。アーム回動・移動機構１３３は、機構制御部１３１からの駆動信号により駆動されて、Ｃアーム１３５を移動させるとともに、このＣアーム１３５を被検体Ｐの体軸周りに回動させる。このように天板１３６の位置並びにＣアーム１３５の位置及び角度が調整されることにより、被検体Ｐに対するＸ線発生部１１０及びＸ線検出部１２０の相対位置が調整される。
【００１１】
Ｘ線発生部１１０には、高電圧発生部１１５が接続されている。この高電圧発生部１１５は、Ｘ線発生部１１０に高電圧を印加する。具体的には、Ｘ線発生部１１０は、Ｘ線制御部１１６及び高電圧発生器１１７を備える。Ｘ線制御部１１６は、Ｘ線条件を含むＸ線照射指令をシステム制御部１０１から受け取り、このＸ線条件で指定される電圧を発生させるための電圧印加制御信号を生成して高電圧発生器１１７に送出する。一例として、Ｘ線条件は、Ｘ線発生部１１０のＸ線管１１１の電極間に印加する管電圧、管電流、Ｘ線照射時間及びＸ線照射タイミング等を含む。高電圧発生器１１７は、Ｘ線制御部１１６から受け取った電圧印加制御信号に応じた高電圧を発生してＸ線発生部１１０に印加する。
【００１２】
Ｘ線発生部１１０は、Ｘ線管１１１及びＸ線絞り器１１２を備える。Ｘ線管１１１は、高電圧発生器１１７から高電圧を印加されることによりＸ線を発生する。Ｘ線絞り器１１２は、Ｘ線管１１１と被検体Ｐとの間に配置され、Ｘ線管１１１から被検体Ｐに向けて照射されたＸ線の照射野を限定する。
【００１３】
Ｘ線検出部１２０は、平面検出器１２１、ゲートドライバ１２２及び投影データ生成部１２５を備える。平面検出器１２１は、２次元配列された複数の半導体検出素子を有する。ゲートドライバ１２２は、平面検出器１２１に蓄積された電荷を読み出すための駆動パルスを生成する。被検体Ｐを透過したＸ線は、平面検出器１２１の半導体検出素子により電荷に変換されて蓄積される。蓄積された電荷は、ゲートドライバ１２２が供給する駆動パルスによって順次に読み出される。  
投影データ生成部１２５は、平面検出器１２１から読み出された電荷を投影データに変換する。具体的には、投影データ生成部１２５は、電荷・電圧変換器１２３及びＡ／Ｄ変換器１２４を備える。電荷・電圧変換器１２３は、平面検出器１２１から読み出された電荷の各々を電圧信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１２４は、電荷・電圧変換器１２３から出力される電圧信号をデジタル信号に変換して投影データとして出力する。
【００１４】
Ｘ線画像生成部１４０は、投影データ生成部１２５から出力される投影データに基づいてＸ線画像（透視画像）を生成し、生成したＸ線画像をＸ線画像記憶部１４１に格納する。本実施形態では、Ｘ線発生部１１０からＸ線が被検体Ｐに向けて継続的に照射され、Ｘ線検出部１２０においてＸ線検出が一定周期（例えば、１／３０秒周期）で実行され、それにより、被検体Ｐに関する複数のＸ線画像が時系列に沿って取得される。即ち、被検体Ｐに関するＸ線動画像が撮影される。Ｘ線動画像は、例えば、１秒当たり数十フレームのＸ線画像からなる。Ｘ線画像記憶部１４１は、撮影されたＸ線画像を、Ｘ線画像のそれぞれが撮影された時間（又は順番）を示すフレーム番号とともに記憶する。これらのＸ線発生部１１０、高電圧発生部１１５、Ｘ線検出部１２０、機構部１３０、Ｃアーム１３５、天板１３６、Ｘ線画像生成部１４０、及びＸ線画像記憶部１４１により、Ｘ線動画像を撮影する撮影部が構成される。
【００１５】
さらに、Ｘ線診断装置１００は、画像処理部１５０を備え、この画像処理部１５０は、Ｘ線画像記憶部１４１に記憶されているＸ線画像に対して後述するリカーシブフィルタ処理を行い、表示画像を生成する。画像処理部１５０で生成された表示画像は、表示部１６０へ送られる。
【００１６】
表示部１６０は、画像処理部１５０で生成された表示画像を表示する。具体的には、表示部１６０は、表示用データ生成回路１６１、変換回路１６２及びモニタ装置１６３を備える。表示用データ生成回路１６１は、画像処理部１５０から表示画像を受け取り、モニタ装置１６３で表示させるための表示用データを生成する。変換回路１６２は、表示用データ生成回路１６１により生成された表示用データを映像信号に変換してモニタ装置１６３に送出する。この結果、モニタ装置１６３には、被検体ＰのＸ線画像が表示される。モニタ装置１６３としては、ＣＲＴ（cathode-ray tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等を用いることができる。
【００１７】
操作部１７０は、キーボード及びマウス等の入力装置からなる。操作部１７０は、ユーザからの入力を受け付け、入力に応じた操作信号を生成してシステム制御部１０１に送出する。例えば、操作部１７０は、Ｘ線条件を設定するために使用される。
【００１８】
システム制御部１０１は、Ｘ線診断装置１００全体を制御する。例えば、システム制御部１０１は、被検体のＸ線動画像を撮影してリアルタイムで表示するために、撮影部、画像処理部１５０及び表示部１６０を制御する。Ｘ線動画像を撮影する際には、システム制御部１０１は、操作部１７０から入力されたＸ線条件に従ってＸ線量の調整及びＸ線照射のオン／オフ制御等を行う。
【００１９】
図２は、本実施形態の画像処理部１５０を概略的に示している。画像処理部１５０は、図２に示されるように、選択部２０１、第１抽出部２０２、第２抽出部２０３、類似度判定部２０４、フィルタ係数決定部２０５、フィルタ係数記憶部２０６、表示画像生成部２０７、及び表示画像記憶部２０８を備える。画像処理部１５０には、図１のＸ線画像記憶部１４１に記憶されているＸ線画像がフレーム順番に従って次々に入力される。なお、Ｘ線画像記憶部１４１が画像処理部１５０に含まれてもよい。
【００２０】
画像処理部１５０において、時系列に沿って取得されたＸ線画像は、選択部２０１及び第１抽出部２０２へフレーム単位で順次に送られる。以下では、リカーシブフィルタ処理を行う対象として選択部２０１及び第１抽出部２０２へ送られる１フレームのＸ線画像を処理対象画像と呼ぶ。さらに、処理対象画像より１フレーム前のＸ線画像が第１参照画像として第２抽出部２０３へ送られる。例えば、図３に示すように、処理対象画像は、時間ｔのＸ線画像３１０であり、第１参照画像は、時間ｔ−１のＸ線画像３２０である。
【００２１】
選択部２０１は、処理対象画像３１０に含まれる複数の画素から１つの画素３１１を順次に選択する。選択された画素３１１の位置を示す位置情報は、第１抽出部２０２、第２抽出部２０３、及びフィルタ係数記憶部２０６へ送られる。処理対象画像３１０内の画素は、図４に示すように、例えばラスタスキャン順に１つずつ選択される。なお、選択の順序は、ラスタスキャン順の例に限らず、いかなる順序であってもよい。
【００２２】
第１抽出部２０２は、図３に示されるように、選択部２０１からの位置情報で特定される画素３１１を含む画素ブロック３１２を、処理対象画像３１０から抽出する。図３では、選択部２０１によって選択された画素３１１が斜線を施して示されている。本実施形態の画素ブロック３１２は、画素３１１及びこの画素３１１に隣接する８つの画素からなり、即ち、選択された画素３１１が中心に配置されている３×３画素ブロックである。なお、画素ブロック３１２は、図３に示される正方形の画素ブロックの例に限らず、任意のサイズであってよい。また、選択された画素３１１が画素ブロック３１２の中心に位置していなくてもよい。
【００２３】
第２抽出部２０３は、参照画像３２０から、画素ブロック３１２に対応する画素ブロック３２２を抽出する。本実施形態の画素ブロック３２２は、第１画素ブロック３１２のサイズと同じサイズの画素ブロックであり、選択部２０１からの位置情報で特定される画素３２１を含む。より具体的には、画素ブロック３２２は、画素３２１が中心に配置されている３×３画素ブロックである。
【００２４】
類似度判定部２０４は、処理対象画像３１０から抽出された画素ブロック３１２と参照画像３２０から抽出された画素ブロック３２２との間の類似度を判定する。フィルタ係数決定部２０５は、類似度判定部２０４で判定された類似度に基づいて、選択された画素３１１に関するフィルタ係数（重み係数）を決定する。フィルタ係数記憶部２０６は、選択された画素３１１に関して決定されたフィルタ係数を位置情報に対応付けて記憶する。画像処理部１５０では、処理対象画像３１０内の画素が順次に選択され、その結果、処理対象画像３１０内の画素のそれぞれに関してフィルタ係数が決定される。
【００２５】
表示画像生成部２０７は、フィルタ係数記憶部２０６に記憶されているフィルタ係数に従って、処理対象画像３１０と、表示画像記憶部２０８に記憶されている第２参照画像とを重み付け加算して、表示画像を生成する。時間ｔのＸ線画像が処理対象画像３１０として設定されているときに生成される表示画像を時間ｔの表示画像とする。時間ｔの表示画像が生成されるときには、表示画像記憶部２０８には、直前に生成された時間ｔ−１の表示画像が第２参照画像として記憶されている。表示画像生成部２０７によって生成された時間ｔの表示画像は、表示部１６０へ送られるとともに、次の時間ｔ＋１の表示画像の生成に使用するために、新たな第２参照画像として表示画像記憶部２０８に記憶される。このように、生成された表示画像を再帰的に使用することにより、Ｘ線画像にランダムに発生するノイズを効果的に除去することができる。
【００２６】
随意的に、画像処理部１５０には、処理対象画像３１０内の画素のそれぞれに関して決定されたフィルタ係数を平滑化する平滑化部２０９が設けられてもよい。画像処理部１５０に平滑化部２０９が設けられる場合、表示画像生成部２０７は、平滑化部２０９により平滑化されたフィルタ係数を用いて表示画像を生成する。画素毎に決定されたフィルタ係数を平滑化することにより、より自然な表示画像を生成することができる。
【００２７】
次に、Ｘ線診断装置１００の動作について説明する。  
まず、撮影部がＸ線画像を収集する方法を簡単に説明する。  
寝台の天板１３６上に被検体Ｐが載置される。システム制御部１０１から移動制御指令が機構制御部１３１へ与えられると、機構制御部１３１は、天板移動機構１３２及びアーム回動・移動機構１３３のそれぞれに駆動信号を送出する。天板移動機構１３２が駆動信号により作動され、天板１３６が所望の位置に調整される。さらに、Ｃアーム回動・移動機構１３３が駆動信号により作動され、Ｃアーム１３５が所望の位置及び角度に調整される。
【００２８】
さらに、システム制御部１０１は、Ｘ線制御部１１６及びＸ線発生部１１０に、Ｘ線条件を含むＸ線照射指令を送出する。これにより、Ｘ線制御部１１６は、Ｘ線条件で指定される電圧を発生するための電圧印加制御信号を生成して高電圧発生器１１７に送出する。高電圧発生器１１７は、Ｘ線制御部１１６からの電圧印加制御信号に応じた高電圧を発生してＸ線発生部１１０に印加する。高電圧がＸ線発生部１１０のＸ線管１１１に印加されると、Ｘ線管１１１からＸ線が発生され、被検体Ｐに向けて照射される。
【００２９】
Ｘ線管１１１から照射されたＸ線は、Ｘ線絞り器１１２を通過し、被検体Ｐを透過して平面検出器１２１に入射する。平面検出器１２１に入射したＸ線は、半導体検出素子により電荷に変換され蓄積される。蓄積された電荷は、ゲートドライバ１２２からの駆動パルスによって読み出される。読み出された電荷は、電荷・電圧変換器１２３によって電圧信号に変換される。電荷・電圧変換器１２３からの電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器１２４によってデジタル信号に変換されて投影データとして出力される。Ｘ線画像生成部１４０は、投影データに基づいて、被検体Ｐに関するＸ線画像を時系列に沿って生成する。
【００３０】
続いて、図５を参照して、画像処理部１５０のリカーシブフィルタ処理の一例を説明する。  
図５のステップＳ５０１では、画像処理部１５０に、ある時間のＸ線画像が処理対象画像として入力され、処理対象画像より１フレーム前のＸ線画像が第１参照画像として入力される。ここでは、図３に示されるように、処理対象画像が時間ｔのＸ線画像３１０であり、第１参照画像が時間ｔ−１のＸ線画像３２０である場合を説明する。
【００３１】
ステップＳ５０２では、選択部２０１が、処理対象画像３１０から１つの画素３１１を選択する。本実施形態では、Ｘ線画像内の各画素の位置を座標（ｘ，ｙ）で表し、座標（ｘ，ｙ）の各成分ｘ及びｙが整数値となる位置に画素が配置されているものとする。ステップＳ５０２で選択部２０１により選択された画素３１１の位置を座標（ｘ，ｙ）とする。
【００３２】
ステップＳ５０３では、第１抽出部２０２が、処理対象画像３１０から、ステップＳ５０２で選択された画素３１１を含む第１画素ブロック３１２を抽出する。本実施形態の第１画素ブロック３１２は、選択された画素３１１が中心に配置されている３×３画素ブロックである。
【００３３】
ステップＳ５０４では、第２抽出部２０３が、第１参照画像３２０から、ステップＳ５０３で抽出された第１画素ブロック３１２に対応する第２画素ブロック３２２を抽出する。本実施形態の第２画素ブロック３２２は、第１参照画像３２０上の画素ブロックであって、選択された画素３１１の座標と同じ座標（ｘ，ｙ）に位置する画素３２１が中心に配置されている３×３画素ブロックである。
【００３４】
ステップＳ５０５では、類似度判定部２０４が、第１画素ブロック３１２と第２画素ブロック３２２との間の類似度を判定する。例えば、類似度判定部２０４は、下記数式（１）に示すように、第１画素ブロック３１２の画素値と第２画素ブロック３２２の画素値との差分値に基づいて、類似度Ｓ（ｘ，ｙ）を算出する。
【数１】
2013126530.tif 000003
【００３５】
ここで、Ｉｔ（ｘ，ｙ）は、処理対象画像３１０上の座標（ｘ，ｙ）の画素が有する画素値を表し、Ｉｔ−１（ｘ，ｙ）は、第１参照画像３２０上の座標（ｘ，ｙ）の画素が有する画素値を表す。Ｘ線画像は、モノクロ画像であるので、Ｘ線画像の各画素は、輝度値を画素値として有している。即ち、画素値Ｉｔ（ｘ，ｙ）及び画素値Ｉｔ−１（ｘ，ｙ）は、スカラーである。また、数式（１）において、Ａ及びＢは、予め定められる正の値である。
【００３６】
数式（１）に示されるように、類似度Ｓ（ｘ，ｙ）は、第１画素ブロック３１２と第２画素ブロック３２２とが類似しているほど大きくなる。即ち、フレーム間での画素値の変化が小さい静止領域では、類似度Ｓ（ｘ，ｙ）は大きくなり、フレーム間での画素値の変化が大きい動的領域では、類似度Ｓ（ｘ，ｙ）は小さくなる。
【００３７】
なお、類似度Ｓ（ｘ，ｙ）は、数式（１）に従って算出される例に限らず、他の計算式に従って算出されてもよい。一例として、類似度Ｓ（ｘ，ｙ）は、画素値の差分の二乗和に基づいていてもよい。また、画素値がスカラーである例を説明したが、カラー画像を取り扱う場合等のように、画素値がベクトルであってもよい。
【００３８】
ステップＳ５０６では、フィルタ係数決定部２０５が、類似度判定部２０４で判定された類似度Ｓ（ｘ，ｙ）に基づいてフィルタ係数Ｇ（ｘ，ｙ）を決定する。一例として、フィルタ係数決定部２０５には、複数の類似度に関するデータを、複数の類似度それぞれに対応付けたフィルタ係数に関するデータとともに保持する参照テーブルが格納されている。フィルタ係数決定部２０５は、類似度判定部２０４により判定された類似度Ｓ（ｘ，ｙ）で参照テーブルを参照し、この類似度Ｓ（ｘ，ｙ）に対応付けられているフィルタ係数Ｇ（ｘ，ｙ）を取得する。他の例では、フィルタ係数決定部２０５は、類似度とフィルタ係数との間の関係を関数形式で保持していてもよい。
【００３９】
図６は、類似度判定部２０４の参照テーブルに保持されているデータをグラフで示している。図６において実線で示されるように、本実施形態のフィルタ係数Ｇ（ｘ，ｙ）は、０以上１以下の値をとり、類似度Ｓ（ｘ，ｙ）が大きいほど大きくなる。従って、選択された画素３１１が静止領域内の画素である場合、フィルタ係数Ｇ（ｘ，ｙ）が大きく求まる。これに対し、選択された画素３１１が動的領域内の画素である場合、フィルタ係数Ｇ（ｘ，ｙ）が小さく求まる。決定されたフィルタ係数Ｇ（ｘ，ｙ）は、選択された画素３１１の位置情報に対応付けられてフィルタ係数記憶部２０６に記憶される。
【００４０】
なお、類似度とフィルタ係数との間の関係は、例えば図６の破線又は二点鎖線で示されるように、Ｘ線条件に応じて変更されてもよい。このときの類似度とフィルタ係数との間の関係は、図６において、例えばＸ線線量が大きいほど二点鎖線に近づくようにしてもよい。即ち、Ｘ線線量がαのときに類似度とフィルタ係数は例えば実線で示される関係である場合、Ｘ線線量がβ（β＞α）のときは、類似度とフィルタ係数の関係は破線又は二点鎖線で示される。そして類似度とフィルタ係数との間の関係は、Ｘ線条件が変化したときに自動的に好適な条件に変更されてもよいし、操作者が操作部１７０を操作することに起因して変更されてもよい。いずれの場合にも、フィルタ係数Ｇ（ｘ，ｙ）は、類似度Ｓ（ｘ，ｙ）が大きくなるに従って大きくなる。
【００４１】
ステップＳ５０７では、処理対象画像３１０内の全ての画素についてフィルタ係数が決定されたか否かが判定される。フィルタ係数が決定されていない画素が存在する場合、ステップＳ５０２に戻る。処理対象画像３１０内の全ての画素についてフィルタ係数が決定されるまでステップＳ５０２からステップＳ５０６に示される処理が繰り返される。
【００４２】
処理対象画像３１０内の全ての画素についてフィルタ係数が決定されると、ステップＳ５０８に進む。ステップＳ５０８では、平滑化部２０９が、画素毎に決定されたフィルタ係数を平滑化する。フィルタ係数記憶部２０６には、位置情報に関連付けてフィルタ係数が格納されている。平滑化部２０９は、図７に示すように、位置情報に従ってフィルタ係数を画素位置に配置した係数マップ（フィルタ係数の画像）を作成する。その後、平滑化部２０９は、例えば平均化フィルタ又はガウシアンフィルタ等を用いて、フィルタ係数の平滑化を行う。
【００４３】
ステップＳ５０９では、表示画像生成部２０７は、処理対象画像３１０内の画素毎に決定されたフィルタ係数を用いて、処理対象画像３１０に対応する時間ｔの表示画像を生成する。一例として、表示画像生成部２０７は、下記数式（２）に従って、画素毎に、フィルタ係数Ｇ（ｘ，ｙ）を用いて、処理対象画像３１０の画素値Ｉｔ（ｘ，ｙ）と、表示画像記憶部２０８に記憶されている第２参照画像の画素値Ｉｔ−１´（ｘ，ｙ）とを重み付け加算して、時間ｔの表示画像の画素値Ｉｔ´（ｘ，ｙ）を算出する。第２参照画像は、直前に生成されている時間ｔ−１の表示画像である。
【数２】
2013126530.tif 000004
【００４４】
数式（２）に示されるように、表示画像は、フィルタ係数が大きいほど第２参照画像の影響を大きく受ける。前述したように、静止領域内の画素に関しては、フィルタ係数が大きい値に決まり、動的領域内の画素に関しては、フィルタ係数Ｇが小さい値に決まる。従って、静止領域では、第２参照画像の影響が大きくなり、ノイズを低減することができる。また、動的領域では、第２参照画像の影響が小さくなり、残像の発生を抑制することができる。その結果、残像がなく且つノイズが低減された表示画像を生成することができる。
【００４５】
ステップＳ５１０では、生成された表示画像が、新たな第２参照画像として表示画像記憶部２０８に一時的に記憶される。さらに、ステップＳ５１１では、生成された表示画像が、表示部１６０へ出力される。このようにしてリカーシブフィルタ処理を行うことにより、残像がなく且つノイズが低減された表示画像を生成することができ、その結果、動体ボケのない鮮明な動画像を表示することができる。
【００４６】
なお、処理対象画像より１フレーム前のＸ線画像を第１参照画像として使用する例を説明したが、処理対象画像より前の複数のＸ線画像を第１参照画像として使用してもよい。
【００４７】
以上のように、本実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｘ線画像内の画素毎にフィルタ係数を決定する画像処理部を備えているので、動体ボケを生じさせることなく、ノイズが低減されたＸ線画像を表示することができる。
【００４８】
（第２の実施形態）  
第２の実施形態は、画像処理部の構成が第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態では、第１参照画像から１つの第２画素ブロックが抽出され、この第２画素ブロックに基づいてフィルタ係数が決定される。これに対し、第２の実施形態では、第１参照画像から複数の第２画素ブロックが抽出され、第１画素ブロックと第２画素ブロックのそれぞれとの間の類似度が算出され、最も類似度が大きくなる第２画素ブロックが検出され、この検出された第２画素ブロックに基づいてフィルタ係数が決定される。
【００４９】
図８は、第２の実施形態に係る画像処理部８００を概略的に示している。図８に示される画像処理部８００は、図２に示される画像処理部１５０の構成に加えて、画素領域設定部８０１及び最大類似度検出部８０２を備えている。画素領域設定部８０１は、第２画素ブロックを抽出するための画素領域を第１参照画像上に設定する。最大類似度検出部８０２は、類似度判定部２０４で決定された類似度の中から最大の類似度を検出する。
【００５０】
図９は、画像処理部８００の動作の一例を示している。図９のステップＳ９０１では、画像処理部８００に、ある時間のＸ線画像が処理対象画像として入力され、処理対象画像より１フレーム前のＸ線画像が第１参照画像として入力される。ここでは、図１０に示すように、処理対象画像が時間ｔのＸ線画像１０１０であり、第１参照画像が時間ｔ−１のＸ線画像１０２０であるとする。
【００５１】
ステップＳ９０２では、選択部２０１が、処理対象画像１０１０から１つの画素１０１１を選択する。選択された画素１０１１の座標を座標（ｘ１，ｙ１）とする。選択された画素１０１１の座標（ｘ１，ｙ１）を示す位置情報は、第１抽出部２０２、フィルタ係数記憶部２０６、及び画素領域設定部８０１へ送られる。
【００５２】
ステップＳ９０３では、第１抽出部２０２が、処理対象画像１０１０から、ステップＳ９０２で選択された画素１０１１を含む第１画素ブロック１０１２を抽出する。本実施形態の第１画素ブロック１０１２は、選択された画素１０１１が中心に配置されている３×３画素ブロックである。
【００５３】
ステップＳ９０４では、画素領域設定部８０１が、選択部２０１からの位置情報に従って、第１参照画像１０２０上に所定のサイズの画素領域１０２３を設定する。図１０の例では、画素領域１０２３は、選択部２０１からの位置情報で特定される第１参照画像１０２０上の画素を中心とする５画素×５画素の領域である。なお、画素領域１０２３のサイズは、第１画素ブロック１０１０のサイズより大きければいかなるサイズであってもよい。
【００５４】
ステップＳ９０５では、第２抽出部２０３は、画素領域１０２３から、複数の第２画素ブロック１０２２を抽出する。抽出される第２画素ブロック１０２２のサイズは、第１画素ブロック１０１２のサイズと同じである。画素領域１０２３のサイズが５画素×５画素であって、第２画素ブロック１０２２のサイズが３画素×３画素である場合、９つの第２画素ブロック１０２２が抽出される。図１０では、抽出された第２画素ブロック１０２２のうちの１つに斜線が施されている。
【００５５】
なお、処理対象画像１０１０より１フレーム前のＸ線画像１０２０を第１参照画像として使用する例に限らず、処理対象画像１０１０より前の複数のＸ線画像、例えば、時間ｔ−２のＸ線画像（図示せず）及び時間ｔ−１のＸ線画像１０２０を第１参照画像として使用してもよい。
【００５６】
ステップＳ９０６では、類似度判定部２０４は、第１画素ブロック１０１２と第２画素ブロック１０２２のそれぞれとの間の類似度を判定する。第２画素ブロック１０２２の中心に位置する画素１０２１の座標を座標（ｘ２，ｙ２）とすると、類似度判定部２０４は、例えば下記数式（３）に従って、第１画素ブロック１０１２と第２画素ブロック１０２２との間の類似度ｓ（ｘ２，ｙ２）を算出する。
【数３】
2013126530.tif 000005
【００５７】
ステップＳ９０７では、最大類似度検出部８０２は、例えば下記数式（４）に従って、算出された類似度ｓ（ｘ２，ｙ２）の最大値を最大類似度Ｓ（ｘ１，ｙ１）として検出する。最大類似度検出部８０２は、最大類似度Ｓ（ｘ１，ｙ１）を、最大類似度Ｓ（ｘ１，ｙ１）を与える第２画素ブロック１０２２の中心位置を示す位置情報とともに、フィルタ係数決定部２０５に与える。最大類似度Ｓ（ｘ１，ｙ１）を与える第２画素ブロック１０２２の中心位置を座標（ｘ３，ｙ３）とする。
【数４】
2013126530.tif 000006
【００５８】
上述したステップＳ９０４からステップＳ９０７では、第１画素ブロック１０１２に最も類似している画素ブロックが画素領域１０２３から検出される。
【００５９】
ステップＳ９０８では、フィルタ係数決定部２０５が、最大類似度Ｓ（ｘ１，ｙ１）に基づいてフィルタ係数Ｇ（ｘ１，ｙ１）を決定する。フィルタ係数Ｇ（ｘ１，ｙ１）の決定方法は、ステップＳ５０６の方法と同様であるので詳細な説明を省略する。決定されたフィルタ係数Ｇ（ｘ１，ｙ１）は、選択部２０１により選択された画素１０１１に関する位置情報（第１位置情報ともいう）、及び最大類似度Ｓ（ｘ１，ｙ１）を与える第２画素ブロック１０２２の中心位置を示す位置情報（第２位置情報ともいう）に対応付けられてフィルタ係数記憶部２０６に記憶される。
【００６０】
ステップＳ９０９では、処理対象画像１０１０内の全ての画素についてフィルタ係数が決定されたか否かが判定される。フィルタ係数が決定されていない画素が存在する場合、ステップＳ９０２に戻る。処理対象画像１０１０内の全ての画素についてフィルタ係数が決定されるまでステップＳ９０２からステップＳ９０８に示される処理が繰り返される。
【００６１】
ステップＳ９１０では、平滑化部２０９が、画素毎に決定されたフィルタ係数を平滑化する。具体的には、平滑化部２０９は、第１位置情報に従ってフィルタ係数を画素位置に配置した係数マップ（フィルタ係数の画像）を作成し、例えば平均化フィルタ又はガウシアンフィルタ等を用いて、係数マップに対して平滑化処理を行う。
【００６２】
ステップＳ９１１では、表示画像生成部２０７は、処理対象画像１０１０内の画素毎に決定されたフィルタ係数を用いて、処理対象画像１０１０に対応する時間ｔの表示画像を生成する。一例として、表示画像生成部２０７は、下記数式（５）に従って、画素毎に、フィルタ係数Ｇ（ｘ１，ｙ１）を用いて、処理対象画像１０１０の座標（ｘ１，ｙ１）の画素値Ｉｔ（ｘ１，ｙ１）と、表示画像記憶部２０８に記憶されている第２参照画像の座標（ｘ３，ｙ３）の画素値Ｉｔ−１´（ｘ３，ｙ３）とを重み付け加算して、時間ｔの表示画像の画素値Ｉｔ´（ｘ１，ｙ１）を算出する。第２参照画像は、直前に生成されている時間ｔ−１の表示画像である。
【数５】
2013126530.tif 000007
【００６３】
数式（５）に示されるように、表示画像は、フィルタ係数が大きいほど第２参照画像の影響を大きく受ける。前述したように、静止領域内の画素に関しては、フィルタ係数が大きい値に決まり、動的領域内の画素に関しては、フィルタ係数Ｇが小さい値に決まる。従って、静止領域では、第２参照画像の影響が大きくなり、ノイズを低減することができる。また、動的領域では、第２参照画像の影響が小さくなり、残像の発生を抑制することができる。その結果、残像がなく且つノイズが低減された表示画像を生成することができる。
【００６４】
ステップＳ９１１では、生成された表示画像が、新たな第２参照画像として表示画像記憶部２０８に一時的に記憶される。さらに、ステップＳ９１２では、生成された表示画像が、表示部１６０へ出力される。このようにしてリカーシブフィルタ処理された表示画像においては、残像がなく且つノイズが低減されているので、動体ボケがなく鮮明な動画像を表示部１６０に表示することができる。
【００６５】
以上のように、本実施形態に係る画像処理装置８００を備えるＸ線診断装置は、第１画素ブロックに類似している画素ブロックを第１参照画像から検出し、検出した画素ブロックに基づいてフィルタ係数を決定することにより、より残像が少なくノイズが低減された表示画像を生成することができ、その結果、より鮮明な画像を表示することができる。
【００６６】
なお、本実施形態に係る画像処理部（画像処理装置）がＸ線診断装置に組み入れられている例を説明したが、これに限定されず、画像処理装置は、画像表示装置等の他の装置に組み入れられてもよく、或いは、独立した装置として実現されてもよい。さらに、画像処理装置は、Ｘ線動画像を取り扱う例に限らず、いかなる動画像にも適用することができる。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１００…Ｘ線診断装置、１０１…システム制御部、１１０…Ｘ線発生部、１１１…Ｘ線管、１１２…Ｘ線絞り器、１１５…高電圧発生部、１１６…Ｘ線制御部、１１７…高電圧発生器、１２０…Ｘ線検出部、１２１…平面検出器、１２２…ゲートドライバ、１２３…電荷・電圧変換器、１２４…変換器、１２５…投影データ生成部、１３０…機構部、１３１…機構制御部、１３２…天板移動機構、１３３…アーム回動・移動機構、１３５…Ｃアーム、１３６…天板、１４０…Ｘ線画像生成部、１４１…Ｘ線画像記憶部、１５０…画像処理部、１６０…表示部、１６１…表示用データ生成回路、１６２…変換回路、１６３…モニタ装置、１７０…操作部、２０１…選択部、２０２…第１抽出部、２０３…第２抽出部、２０４…類似度判定部、２０５…フィルタ係数決定部、２０６…フィルタ係数記憶部、２０７…表示画像生成部、２０８…表示画像記憶部、２０９…平滑化部、３１０…処理対象画像、３２０…第１参照画像、８００…Ｘ線診断装置、８０１…画素領域設定部、８０２…最大類似度検出部、１０１０…処理対象画像、１０２０…第１参照画像、１０２３…画素領域。
【図１】
2013126530.tif 000008
【図２】
2013126530.tif 000009
【図３】
2013126530.tif 000010
【図４】
2013126530.tif 000011
【図５】
2013126530.tif 000012
【図６】
2013126530.tif 000013
【図７】
2013126530.tif 000014
【図８】
2013126530.tif 000015
【図９】
2013126530.tif 000016
【図１０】
2013126530.tif 000017