(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像上の所定方向に並ぶそれぞれ所定形状を有する複数の領域を決定する決定手段と、
上記決定手段で決定された上記複数の各領域内の所定方向に対して画素値のプロジェクションをとり、上記各領域を代表する値を各領域毎に一次元モルフォロジフィルタを用いて上記プロジェクションを平滑化して取得し、上記各領域に対応付けられた２次差分値を、上記各領域の代表値と該領域と隣り合う領域の代表値とを用いて計算する計算手段と、
上記計算手段で計算された上記２次差分値から照射領域の一端点を判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする照射領域抽出装置。
【請求項２】
上記判定手段で判定された複数の照射領域の端点より上記照射領域を決定する照射領域決定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の照射領域抽出装置。
【請求項３】
画像上の所定方向に並ぶそれぞれ所定形状を有する複数の領域を決定する工程と、
上記複数の各領域内の所定方向に対して画素値のプロジェクションをとり、上記各領域を代表する値を各領域毎に一次元モルフォロジフィルタを用いて上記プロジェクションを平滑化して取得し、上記各領域に対応付けられた２次差分値を、上記各領域の代表値と該領域と隣り合う領域の代表値とを用いて計算する工程と、
上記計算された上記２次差分値から照射領域の一端点を判定する工程とを有することを特徴とする照射領域抽出方法。
【請求項４】
画像上の所定方向に並ぶそれぞれ所定形状を有する複数の領域を決定する工程と、
上記複数の各領域内の所定方向に対して画素値のプロジェクションをとり、上記各領域を代表する値を各領域毎に一次元モルフォロジフィルタを用いて上記プロジェクションを平滑化して取得し、上記各領域に対応付けられた２次差分値を、上記各領域の代表値と該領域と隣り合う領域の代表値とを用いて計算する工程と、
上記計算された上記２次差分値から照射領域の一端点を判定する工程とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線の照射領域絞りを行って撮影された画像等からその照射領域を抽出する装置、方法及びそれに用いられるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のディジタル技術の進歩により放射線画像をディジタル画像信号に変換し、このディジタル画像信号を画像処理してＣＲＴ等に表示、あるいはプリント出力することが行われている。放射線画像の撮影においては、人道上の理由より、また不要領域からの散乱を防ぎコントラストの低下を防止するために、放射線を人体の必要領域のみにしか照射しない照射領域絞りが行われるのが一般的である。また、画像処理を行うにあたり、画像の濃度値の分布から処理パラメータを決定し、決定されたパラメータに基づいて画像処理を行うのが普通である。しかしながら照射領域が限定されない場合には、関心領域外のいわば不要情報を画像処理パラメータの決定に使用することになり、適切な画像処理が行えないという問題が生じる。
【０００３】
そこで照射領域を抽出し、関心領域のみの情報から画像処理パラメータを決定する必要がある。このような照射領域の抽出方法として、例えば特開平０５−００７５７９号公報には、画像領域を小領域に分割し、この小領域内の濃度分散値の値に基づいて照射領域を抽出する方法が記載されている。また、例えば特公平６−９０４１２号公報には、画像領域端部近傍の所定数画素間の画像濃度変化を、実質的に１次式からなる近似式で表し、この近似式による想定画像濃度値とサンプル画像信号が示す実際の濃度値との差から照射領域を抽出する方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記特開平０５−００７５７９号公報の方法では、各小領域内の濃度分散値を求める必要があり、このため計算量が増え、計算時間がかかるという問題があった。また関心領域内でも、例えば肺野端部では急激に濃度値が変化しており、照射領域端部より濃度の変化率が高い場合があり得る。特に肺野端部とろっ骨と肺野とが接する領域では分散値が高くなる。そのため照射領域の候補点は照射領域端部外からも抽出され、その判定が難しくなるという問題もあった。
【０００５】
また上記特公平６−９０４１２号公報の方法では、一次近似式を計算するために照射領域外のすそ野の領域を想定しており、このすそ野がうまく抽出できない場合には成り立たないという問題があった。さらに照射領域外のすそ野がなだらかな部分と急激に立ち上がる部分との２領域であることを想定しており、すそ野が全てなだらかであったり、３つ以上の濃度勾配の変化があった場合には成り立たないという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、照射領域を正確に抽出することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明による照射領域抽出装置は、画像上の所定方向に並ぶそれぞれ所定形状を有する複数の領域を決定する決定手段と、上記決定手段で決定された上記複数の各領域内の所定方向に対して画素値のプロジェクションをとり、上記各領域を代表する値を各領域毎に一次元モルフォロジフィルタを用いて上記プロジェクションを平滑化して取得し、上記各領域に対応付けられた２次差分値を、上記各領域の代表値と該領域と隣り合う領域の代表値とを用いて計算する計算手段と、上記計算手段で計算された上記２次差分値から照射領域の一端点を判定する判定手段とを設けている。
【０００８】
請求項３記載の発明による照射領域抽出方法は、画像上の所定方向に並ぶそれぞれ所定形状を有する複数の領域を決定する工程と、上記複数の各領域内の所定方向に対して画素値のプロジェクションをとり、上記各領域を代表する値を各領域毎に一次元モルフォロジフィルタを用いて上記プロジェクションを平滑化して取得し、上記各領域に対応付けられた２次差分値を、上記各領域の代表値と該領域と隣り合う領域の代表値とを用いて計算する工程と、上記計算された上記２次差分値から照射領域の一端点を判定する工程とを有している。
【０００９】
請求項４記載の発明によるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、画像上の所定方向に並ぶそれぞれ所定形状を有する複数の領域を決定する工程と、上記複数の各領域内の所定方向に対して画素値のプロジェクションをとり、上記各領域を代表する値を各領域毎に一次元モルフォロジフィルタを用いて上記プロジェクションを平滑化して取得し、上記各領域に対応付けられた２次差分値を、上記各領域の代表値と該領域と隣り合う領域の代表値とを用いて計算する工程と、上記計算された上記２次差分値から照射領域の一端点を判定する工程とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１はこの発明の実施の形態による照射領域抽出装置の構成を示すブロック図であり、図において、１０１は外部より画像を入力する画像入力部、１０２は画像入力部１０１で入力された画像から放射線の照射領域を抽出する照射領域抽出部、１０３は照射領域抽出部１０２で抽出された照射領域に基づき画像処理を行う画像処理部、１０４は画像処理部１０３で処理された画像を表示する表示部である。
【００１１】
図２は照射領域抽出部１０２の内部構成を示すブロック図であり、２００は計算域を決定するための方向、開始点、終了点を入力する計算域入力部、２０１は画像入力部１０１から入力された入力画像から、計算部２０２が計算する領域を計算域入力部２０１で入力された情報に基づいて決定する計算域決定部である。２０２は計算域入力部２０１で決定された計算域から後述する１次差分値と２次差分値とを計算する計算部、２０４は照射領域端を判定する判定部、２０３は計算部２０２で計算された値と、判定部２０４で判定された照射領域端を記憶する記憶部、２０５は記憶部２０３に記憶され判定部２０４で判定された照射領域端から照射領域を決定する照射領域決定部である。
【００１２】
図３は照射領域抽出部１０２の処理の流れを示すフローチャートを示す。図４は計算域決定部２０１で決定される計算域を示す図である。図５（ａ）は放射線画像を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ0〜Ｘ3線上の濃度値を示す図である。横軸にＸ0〜Ｘ3の位置を、縦軸に上記線上の濃度値を示す。図６（ａ）は図５（ｂ）の一部を拡大したものである。図６（ｂ）は上記Ｘ0〜Ｘ3間上の点に対する計算部２０２で計算された２次差分値の値をプロットしたものである。
【００１３】
次に動作について説明する。
図１において、不図示の外部装置からの画像が画像入力部１０１を介して照射領域抽出部１０２に入力される。照射領域抽出部１０２は入力された画像から照射領域を抽出し、画像処理部１０３に照射領域の情報を引き渡す。画像処理部１０３は、照射領域抽出部１０２で抽出された照射領域の情報に基づいて画像処理を施し、画像処理された画像は表示部１０４に表示される。
【００１４】
次に、図２の照射領域抽出部１０２の処理を図３の流れに従い説明する。計算域入力部２００で計算域を決定するために必要となる計算方向、計算開始点、計算終了点を入力する（ステップＳ３０１）。ただし、ここでの入力は初期入力画面のみであり、次の入力画面以降は設定する必要はない。次に計算域決定部２０１では計算域入力部２００からの情報に基づき計算域を決定していく。ここで計算域とは、図４に示すように、画像上のＡ、Ｂ、Ｃの平行に並ぶ方形状の３領域を指し、（ｘ，ｙ）で示す計算点に対する２次差分値を計算する時の計算域として用いられる。これらのＡ、Ｂ、Ｃの３面積は等しく、ａ、ｂの２つのパラメータでその面積は決定され、かつ各領域間の距離はｄで示される。これらのパラメータａ、ｂ、ｄは実験的に決定される。計算域決定部２０１では予め全ての計算点について計算域を決定し、記憶部２０３に重複する計算域の情報とともに記憶しておく（ステップＳ３０２）。
【００１５】
次に計算部２０２は、上記計算域Ａ、Ｂ、Ｃ内の濃度値の代表値を後述する方法により計算し、さらに１次差分値と２次差分値とを計算する。１次差分値としては、領域Ｃ内の濃度代表値から領域Ｂ内の濃度代表値を引いた値ｅと、領域Ｂ内の濃度代表値から領域Ａ内の濃度代表値を引いた値ｆとの２値とする。また２次差分値としては値ｅから値ｆを引いた値とする。このようにして計算した１次差分値と２次差分値とを記憶部２０３に記憶する。記憶部２０３に記憶される計算域の重複情報より、重複する計算域に対する１次差分値は記憶部２０３に記憶される値を用い、この２次差分値を計算する（ステップＳ３０３、Ｓ３０４）。
【００１６】
次に判定部２０４は記憶部２０３に記憶された１次差分値と２次差分値とから照射領域端を判定する。図６（ｂ）は計算部２０２で計算された２次差分値を示す。濃度値が急変するＸ1 、Ｘ2 点で２次差分値は−方向に大きな値を示し、濃度値が上昇する方向（Ｘ0 点方向から見る）で前記１次差分値ｆは＋の値を示し、濃度値が下がる方向で−の値を示す。判定部２０４はこの性質から、上記２次差分値の値が設定パラメータ以下の領域でかつ最小値の点であり、１次差分値の値がプラスである点を、照射領域端点の候補とする。候補点が複数である場合は、最初に現われた候補点を照射領域の端点と判定する（ステップＳ３０５）。次に上記照射領域端点を記憶部２０３に記憶する（ステップＳ３０６）。
【００１７】
さらに、判定部２０４は計算域入力部２００から入力された全方向についての処理が終了したかを判定し、終了してない場合はステップＳ３０２からの処理を繰り返す（ステップＳ３０７）。全方向の照射領域端点が決定されたら、照射領域決定部２０５は照射領域を決定する。ここでは、上記照射領域の端点を通過し、２次差分値の計算方向（例えば図５のＸ0 からＸ3 に向かう方向）に垂直な線を全照射領域の端点に対して計算し、その全ての線に囲まれる領域を照射領域とする（ステップＳ３０８）。
【００１８】
本実施の形態によれば、計算部２０２は、計算域内Ａ、Ｂ、Ｃ内の濃度値の代表値を計算し、その値に基づく２次差分値を計算するようにしたので、計算量が少なく、簡易に照射領域の端点を抽出できるという効果がある。
【００１９】
また、照射領域を決定する照射領域決定部２０５を有するため、照射領域が方形でも多角形や円形であっても、照射領域を抽出できるなどの効果が得られる。また、照射領域が多角形である場合は、それよりも低次元の方向を選択することで、略外接領域を抽出することができる効果が得られる。
以下、上記各計算域Ａ，Ｂ，Ｃ内の代表値を計算する方法について説明する。簡単な方法としては、計算域内の全ての濃度値（全ての画素値）の平均値を計算する方法、計算域内の全ての濃度値をその濃度値でソートしその中間位置の画素の濃度値、即ち中間値を用いる方法などがある。また、全ての画素ではなく、各計算域内の画素を適宜サブサンプリングなどにより限定し、その限定された画素の濃度値の平均値やその限定された画素の中間値などを用いる方法がある。
【００２０】
ここで、計算域内の濃度値の代表値を計算する方法として、計算域内の全濃度値の平均値を用いることにより、雑音に強いという効果が得られる。また、計算域内の全濃度値をその濃度値でソートし、その中間位置の画素の濃度値を用いる場合も計算が簡易で雑音に強いという効果が得られる。さらに計算域内の限定された点の平均値、またはその限定された点の濃度値をソートし、その中間位置の濃度値を代表値とする場合は計算量をさらに減らすことができるという効果がある。
次に、上記図４に示す各計算域Ａ，Ｂ，Ｃの代表値を決める他の手法について説明する。まず、図４に示すような垂直方向の高さがａ、水平方向の長さがｂの計量域を想定し、各領域間の距離をｄとし、各計算点を（ｘ，ｙ）で示すものとする。
本実施例では、各領域Ａ，Ｂ，Ｃの代表値をＳ（Ａ）、Ｓ（Ｂ）、Ｓ（Ｃ）としたとき、２次差分値ＳＳ（Ｘ）を以下の（１）式で求める。
ＳＳ（Ｘ）＝Ｓ（Ａ）−２×Ｓ（Ｂ）＋Ｓ（Ｃ）・・・（１）
次に、一般に各領域の代表値をＳ（Ｘ）としたときの、本手法における代表値の計算方法について説明する。まず、各計算点（ｘ，ｙ）の画素値をｆ（ｘ，ｙ）とし、値Ｆ１（ｘ）を以下の（２）式で求める。
【００２１】
【数１】
0004164166.tif 000002
【００２２】
ここで、積分範囲は上記矩形領域の垂直方向の高さａとしており、（２）式ではその記載の簡便のために０〜ａの範囲で積分すると表示している。
また次に、値Ｆ２（ｘ）を以下の（３）式で求める。
Ｆ２（ｘ）＝ｍｉｎ｛Ｆ１（ｘ＋ｘ１）−ｈ（ｘ１）｜ｘ１∈Ｋ｝・・・（３）
そしてこのＦ２（ｘ）を用いてＳ（Ｘ）を以下の式（４）によって求める。
Ｓ（Ｘ）＝ｍａｘ｛Ｆ２（ｘ−ｘ１）＋ｈ（ｘ１）｜ｘ１∈Ｋ｝・・・（４）
ここで、ｈ（ｘ）は以下の式（５）に示される関数で、Ｋはその定義式である。
ｈ（ｘ）＝０      −ｂ／４≦ｘ≦ｂ／４
＝−∞    その他の時                                    ・・・（５）
そして、左右の照射端を、画像の左半分及び右半分中におけるのｍｉｎＳＳ（Ｘ）をとるｘの値から求める。上下端についても同様に求めることができる。
つまり、上記手法は領域の所定方向（垂直方向）に対して画素値のプロジェクションをとり、一次元モルフォロジフィルタを用いてそのプロジェクションをとった値を平滑化し、その平滑化した値に対して、間隔ｄにて２次差分値を計算したことに他ならない。
このような計算方法によれば、上記平均値や中間値を用いる場合に比べ照射領域をより誤りなく検出することができる。
【００２３】
尚、図１、図２の各機能ブロック１０１〜１０４、２００〜２０５は、ハード的に構成してもよく、また、ＣＰＵやメモリ等から成るマイクロコンピュータシステムに構成してもよい。マイクロコンピュータシステムに構成する場合、上記メモリは本発明による記憶媒体を構成し、この記憶媒体には、図３のフローチャートに示す処理を実行するためのプログラムが記憶される。またこの記憶媒体としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリや、光ディスク、光磁気ディスク、磁気媒体等を用いてよく、これらをＣＤ−ＲＯＭ、フロッピディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等に構成して用いてよい。
本実施形態によれば、所定方向に並ぶ所定形状の複数の領域から成る計算域を決定し、この複数の領域内の各領域を代表する濃度値の２次差分値を計算し、この計算された２次差分値から照射領域の一端点を判定するように構成したので、計算量を減らし計算時間を短縮することができ、さらに正確に照射領域端部を抽出できるという効果がある。
また、判定された複数の照射領域の端点より照射領域を決定するように構成したので、照射領域が方形でも多角形や円形であっても照射領域を抽出できるなどの効果が得られる。また、照射領域が多角形である場合に、それよりも低次元の方向を選択することで、略外接領域を抽出することができるという効果が得られる。
また、上記複数の領域内の各領域を代表する濃度値を、各領域内の平均濃度値としたので、雑音がある画像に対しても精度良く照射領域の端部を抽出できるという効果が得られる。
また、上記複数の領域内の各領域を代表する濃度値を、各領域内の平均濃度値としたので、計算が簡便であり、かつ雑音がある画像に対しても精度良く照射領域の端部を抽出できるという効果が得られる。
また、上記複数の領域内の各領域を代表する濃度値を、各領域内の限定された点の濃度値の平均値としたので、計算量を減らし、雑音がある画像に対しても精度良く照射領域の端部を抽出できるという効果が得られる。
また、上記複数の領域内の各領域を代表する濃度値を、各領域内の限定された点の濃度値の濃度値の中間値としたので、計算量をさらに減らすことができ、雑音がある画像に対しても精度良く照射領域の端部を抽出できるという効果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定方向に並ぶ所定形状の複数の領域から成る計算域を決定し、この複数の領域内の各領域を代表する濃度値の２次差分値を計算し、この計算された２次差分値から照射領域の一端点を判定するように構成したので、計算量を減らし計算時間を短縮することができ、さらに正確に照射領域端部を抽出できるという効果がある。また、比較的少ない計算量により、照射領域を誤りなく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による照射領域抽出装置のブロック図である。
【図２】照射領域抽出部内の構成を示すブロック図である。
【図３】照射領域抽出部内の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】計算域を示す構成図である。
【図５】放射線画像と、この放射線画像上の１線分の濃度値を示す構成図である。
【図６】図５上の１線分の濃度値とこの１線分上の２次差分値の値を示す特性図である。
【符号の説明】
１０２  照射領域抽出部
２０２  計算部
２０１  計算域決定部
２０４  判定部
２０５  照射領域決定部
【図１】
0004164166.tif 000003
【図２】
0004164166.tif 000004
【図３】
0004164166.tif 000005
【図４】
0004164166.tif 000006
【図５】
0004164166.tif 000007
【図６】
0004164166.tif 000008