(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像の位置合わせ方法であって、
前記２つの画像の一方に多数のテンプレート領域を、他方に各々が前記テンプレート領域の各々と対応する多数の探索領域を設定して前記探索領域内に前記テンプレート領域と画像の一致程度の高い部分領域を求め、
前記各テンプレート領域および対応する前記各部分領域の各対応位置関係を求め、
前記探索領域および前記テンプレート領域を段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を前記各対応位置関係に基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、
該求められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの画像のうちの一方の画像に変換処理を施して、両画像の位置合わせを行ない、
前記テンプレート領域および前記探索領域の設定に先立って、前記２つの画像間で画像の位置ずれ程度が高い局所領域を設定し、該設定された局所領域についてのみ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定して、前記最終的な対応位置関係を求めることを特徴とする画像の位置合わせ方法。
【請求項２】
同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像の位置合わせ方法であって、
前記２つの画像の一方に多数のテンプレート領域を、他方に各々が前記テンプレート領域の各々と対応する多数の探索領域を設定して前記探索領域内に前記テンプレート領域と画像の一致程度の高い部分領域を求め、
前記各テンプレート領域および対応する前記各部分領域の各対応位置関係を求め、
前記探索領域および前記テンプレート領域を段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を前記各対応位置関係に基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、
該求められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの画像のうちの一方の画像に変換処理を施して、両画像の位置合わせを行ない、
前記テンプレート領域および前記探索領域の設定に先立って、前記２つの画像にそれぞれ対応する多数の局所領域を設定し、該両画像の対応する局所領域間で画像の位置ずれ程度をそれぞれ各別に求め、前記求められた位置ずれ程度に基づいて、該位置ずれ程度が高い局所領域を選定し、前記選定された局所領域についてのみ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定して、前記最終的な対応位置関係を求めることを特徴とする画像の位置合わせ方法。
【請求項３】
前記局所領域間の画像の位置ずれ程度は、前記対応する局所領域間でそれぞれ各画素値差の絶対値の総和値により求め、
前記位置ずれ程度が高い局所領域の選定は、前記画素値差の絶対値の総和値について閾値処理することにより行なうものであることを特徴とする請求項２記載の画像の位置合わせ方法。
【請求項４】
前記探索領域を段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定する際に、さらに、前記テンプレート領域を段階的に小さくすることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の画像の位置合わせ方法。
【請求項５】
前記部分領域を求める対象の局所領域の対のうち、一方の画像には第１テンプレート領域を設定し、他方の画像には、前記第１テンプレート領域よりも大きい領域の第１探索領域を設定し、互いに対応する前記第１テンプレート領域および前記第１探索領域の各組において、前記第１テンプレート領域と画像の一致程度が高い、第１探索領域内の第１部分領域を求め、前記各第１テンプレート領域と前記各第１部分領域とに基づいてこれらの対応位置関係である第１位置関係を求め、
前記第１位置関係に基づいて、前記一方の画像には、前記第１テンプレート領域よりも小さい領域の第２テンプレート領域を設定し、前記他方の画像には、前記第２テンプレート領域よりも大きくかつ前記第１探索領域よりも小さい第２探索領域を設定し、互いに対応する前記第２テンプレート領域および前記第２探索領域の各組において、前記第２テンプレート領域と画像の一致程度が高い、第２探索領域内の第２部分領域を求め、前記各第２テンプレート領域と前記各第２部分領域とに基づいてこれらの対応位置関係である第２位置関係を求め、
以下、必要に応じて同様の操作を繰り返して第ｎ位置関係を求めることにより、前記各テンプレート領域と各部分領域との最終的な対応位置関係を求め、
前記最終的な対応位置関係に基づいて前記両画像の位置合わせを行なうことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わせ方法。
【請求項６】
前記第１テンプレート領域および前記第１部分領域についての前記一致程度は正規化相互相関値により求め、前記第２テンプレート領域および前記第２部分領域以後についての前記一致程度は画素値の差の絶対値総和値により求めることを特徴とする請求項５記載の画像の位置合わせ方法。
【請求項７】
前記２つの画像が、撮影時点が互いに異なる時系列の画像であることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わせ方法。
【請求項８】
前記画像が医療用放射線画像であることを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わせ方法。
【請求項９】
同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像の位置合わせ装置であって、
前記２つの画像の一方に多数のテンプレート領域を、他方に各々が前記テンプレート領域の各々と対応する多数の探索領域を設定し、前記探索領域内に前記テンプレート領域と画像の一致程度の高い部分領域を求め、前記各テンプレート領域および対応する前記各部分領域の各対応位置関係を求め、前記探索領域および前記テンプレート領域を段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を前記各対応位置関係に基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、該求められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの画像のうちの一方の画像に変換処理を施して、両画像の位置合わせを行なう位置合わせ手段を備え、
前記テンプレート領域および前記探索領域の設定に先立って、前記２つの画像間で画像の位置ずれ程度が高い局所領域を設定する位置合わせ領域設定手段をさらに備え、
前記位置合わせ手段が、前記位置合わせ領域設定手段により設定された局所領域についてのみ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定して前記最終的な対応位置関係を求めるものであることを特徴とする画像の位置合わせ装置。
【請求項１０】
同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像の位置合わせ装置であって、
前記２つの画像の一方に多数のテンプレート領域を、他方に各々が前記テンプレート領域の各々と対応する多数の探索領域を設定し、前記探索領域内に前記テンプレート領域と画像の一致程度の高い部分領域を求め、前記各テンプレート領域および対応する前記各部分領域の各対応位置関係を求め、前記探索領域および前記テンプレート領域を段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を前記各対応位置関係に基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、該求められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの画像のうちの一方の画像に変換処理を施して、両画像の位置合わせを行なう位置合わせ手段を備え、
前記テンプレート領域および前記探索領域の設定に先立って、前記２つの画像にそれぞれ対応する多数の局所領域を設定し、該両画像の対応する局所領域間で画像の位置ずれ程度をそれぞれ各別に求め、前記求められた位置ずれ程度に基づいて、該位置ずれ程度が高い局所領域を選定する位置合わせ領域選定手段をさらに備え、
前記位置合わせ手段が、前記位置合わせ領域選定手段により選定された局所領域についてのみ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定して前記最終的な対応位置関係を求めるものであることを特徴とする画像の位置合わせ装置。
【請求項１１】
前記位置合わせ領域選定手段が、前記局所領域間の画像の位置ずれ程度を、前記対応する局所領域間でそれぞれ各画素値差の絶対値の総和値により求め、前記局所領域の選定を、前記画素値差の絶対値の総和値について閾値処理することにより行なうものであることを特徴とする請求項１０記載の画像の位置合わせ装置。
【請求項１２】
同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像の位置合わせ装置であって、
前記２つの画像のうち少なくとも一方の画像全体に対して、回転、平行移動および拡大・縮小のうち少なくとも１つからなる変換処理を施すことにより前記２つの画像全体の概略位置合わせを行なう概略位置合わせ手段と、
該概略位置合わせ手段により概略位置合わせされた前記２つの画像の一方に多数のテンプレート領域を、他方に各々が前記テンプレート領域の各々と対応する多数の探索領域を設定し、前記探索領域内に前記テンプレート領域と画像の一致程度の高い部分領域を求め、前記各テンプレート領域および対応する前記各部分領域の各対応位置関係を求め、前記探索領域および前記テンプレート領域を段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を前記各対応位置関係に基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、該求められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの画像のうちの一方の画像に変換処理を施して、両画像の位置合わせを行なう位置合わせ手段とを備え、
前記テンプレート領域および前記探索領域の設定に先立って、前記２つの画像間で画像の位置ずれ程度が高い局所領域を設定する位置合わせ領域設定手段をさらに備え、
前記位置合わせ手段が、前記位置合わせ領域設定手段により設定された局所領域についてのみ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定して前記最終的な対応位置関係を求めるものであることを特徴とする画像の位置合わせ装置。
【請求項１３】
同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像の位置合わせ装置であって、
前記２つの画像のうち少なくとも一方の画像全体に対して、回転、平行移動および拡大・縮小のうち少なくとも１つからなる変換処理を施すことにより前記２つの画像全体の概略位置合わせを行なう概略位置合わせ手段と、
該概略位置合わせ手段により概略位置合わせされた前記２つの画像の一方に多数のテンプレート領域を、他方に各々が前記テンプレート領域の各々と対応する多数の探索領域を設定し、前記探索領域内に前記テンプレート領域と画像の一致程度の高い部分領域を求め、前記各テンプレート領域および対応する前記各部分領域の各対応位置関係を求め、前記探索領域および前記テンプレート領域を段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を前記各対応位置関係に基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、該求められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの画像のうちの一方の画像に変換処理を施して、両画像の位置合わせを行なう位置合わせ手段とを備え、
前記テンプレート領域および前記探索領域の設定に先立って、前記２つの画像にそれぞれ対応する多数の局所領域を設定し、該両画像の対応する局所領域間で画像の位置ずれ程度をそれぞれ各別に求め、前記求められた位置ずれ程度に基づいて、該位置ずれ程度が高い局所領域を選定する位置合わせ領域選定手段をさらに備え、
前記位置合わせ手段が、前記位置合わせ領域選定手段により選定された局所領域についてのみ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定して前記最終的な対応位置関係を求めるものであることを特徴とする画像の位置合わせ装置。
【請求項１４】
前記位置合わせ領域選定手段が、前記局所領域間の画像の位置ずれ程度を、前記対応する局所領域間でそれぞれ各画素値差の絶対値の総和値により求め、前記局所領域の選定を、前記画素値差の絶対値の総和値について閾値処理することにより行なうものであることを特徴とする請求項１３記載の画像の位置合わせ装置。
【請求項１５】
前記位置合わせ手段が、前記探索領域を段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定する際に、さらに、前記テンプレート領域を段階的に小さくするものであることを特徴とする請求項９から１４のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わせ装置。
【請求項１６】
前記位置合わせ手段が、
前記テンプレート領域および前記探索領域を設定する各段階のうち少なくとも１つの段階において、
全ての前記テンプレート領域および対応する前記部分領域を中心領域としたときの該中心領域についての前記対応位置関係と、前記中心領域の周囲の複数の前記テンプレート領域および対応する前記部分領域を周囲領域としたときの該複数の周囲領域それぞれについての前記対応位置関係とを、前記中心領域についての前記対応位置関係と前記周囲領域についての前記対応位置関係とに応じた拘束力で拘束させ、該拘束力に応じて、前記中心領域についての新たな相対的対応位置関係を求めるバネ拘束手段をさらに備え、
該バネ拘束手段により求められた前記各中心領域についての新たな相対的対応位置関係を、前記段階における前記各対応位置関係とするものであることを特徴とする請求項９から１５のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わせ装置。
【請求項１７】
前記位置合わせ手段が、
前記部分領域を求める対象の局所領域の対のうち、一方の画像には第１テンプレート領域を設定し、他方の画像には、前記第１テンプレート領域よりも大きい領域の第１探索領域を設定し、互いに対応する前記第１テンプレート領域および前記第１探索領域の各組において、前記第１テンプレート領域と画像の一致程度が高い、第１探索領域内の第１部分領域を求め、前記各第１テンプレート領域と前記各第１部分領域とに基づいてこれらの対応位置関係である第１位置関係を求め、前記第１位置関係に基づいて、前記一方の画像には、前記第１テンプレート領域よりも小さい領域の第２テンプレート領域を設定し、前記他方の画像には、前記第２テンプレート領域よりも大きくかつ前記第１探索領域よりも小さい第２探索領域を設定し、互いに対応する前記第２テンプレート領域および前記第２探索領域の各組において、前記第２テンプレート領域と画像の一致程度が高い、第２探索領域内の第２部分領域を求め、前記各第２テンプレート領域と前記各第２部分領域とに基づいてこれらの対応位置関係である第２位置関係を求め、以下、必要に応じて同様の操作を繰り返して第ｎ位置関係を求めて、前記各テンプレート領域と各部分領域との最終的な対応位置関係を求めることにより、前記両画像の位置合わせを行なうものであることを特徴とする請求項９から１６のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わせ装置。
【請求項１８】
前記位置合わせ手段が、前記第１テンプレート領域および前記第１部分領域についての前記一致程度は正規化相互相関値により求め、前記第２テンプレート領域および前記第２部分領域以後についての前記一致程度は画素値の差の絶対値総和値により求めるものであることを特徴とする請求項１７記載の画像の位置合わせ装置。
【請求項１９】
前記２つの画像が、撮影時点が互いに異なる時系列の画像であることを特徴とする請求項９から１８のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わせ装置。
【請求項２０】
前記画像が医療用放射線画像であることを特徴とする請求項９から１９のうちいずれか１項に記載の画像の位置合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像の位置合わせ方法および位置合わせ装置に関し、詳細には、同一被写体についての２つの画像の位置合わせの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、同一被写体についての２以上の画像を比較読影して、両画像間の差異を調べ、その差異に基づいて被写体の検査などを行うことが、種々の分野において行われている。
【０００３】
例えば工業製品の製造分野においては、ある製品について新品の状態の時に撮影された画像と、当該製品の耐久試験後に撮影された画像とを比較読影して、両者の差異の大きな部位に注目することにより、製品の耐久性を向上させるべき部位を検討することが行われており、また医療分野においては、ある患者の疾患部位について時系列的に撮影された複数枚の放射線画像を医師が比較読影することにより、当該疾患の進行状況や治癒状況を把握して治療方針を検討することが行われている。
【０００４】
このように２以上の画像を比較読影することが日常的に各種の分野で行われているが、その比較読影のために、これら２以上の画像を画像表示装置等に表示させる場合がある。すなわち画像を濃度信号や輝度信号に変換したうえで、画像表示装置等に表示し、またはプリンターによりフイルム等の媒体に出力するのである。
【０００５】
ここで比較読影の対象となる２以上の画像を出力する場合、それらの画像を単に並べて出力するのが一般的であるが、比較読影を行なう場合に読影者にとって最も関心があるのはこれらの画像間の差異である。しかし、上述したように例えば２つの画像を単に並べてこの差異を発見するのは、その差異が小さい程困難であり、比較読影の性能向上が求められている。
【０００６】
そこで一般的には、比較読影の対象とされる２以上の画像間で画素を対応させた減算処理をはじめとした画像間演算を行なって、上記差異を抽出・強調することが行われる。このように画像間の差異のみが抽出・強調されることにより、読影者に対して画像間の差異を確実に視認させることができるため、進行または治癒する病変部の見落としを防止することができると考えられる。
【０００７】
ところでこの画像間演算の前提となるのは、比較対象すなわち画像間演算の対象となる２つの画像間で精度良く位置合わせがなされている必要がある。精度よく位置合わせがなされていないと、画素を対応させた画像間演算により画像中の構造物のアーティファクトが生じるからである。
【０００８】
一方、比較対象となる２つの画像は、時系列的に同時に撮影された画像だけでなく、時間的に離れた２つの時点でそれぞれ取得されたものである場合も多く、それぞれの取得時における被写体の撮影体位のずれや誤差等により、２つの画像間には特に位置ずれを有していることが多い。したがって、画像間演算に先立って、これらの位置ずれを予め補正する必要がある。
【０００９】
そこで比較対象となる同一被写体についての２つの画像のうち少なくとも一方の画像に多数の小領域であるテンプレート領域を設定するとともに、他方の画像に、前記各テンプレート領域にそれぞれ対応する、該各テンプレート領域よりも大きい領域の探索領域を設定し、互いに対応する前記テンプレート領域および前記探索領域の各組において、前記テンプレート領域と画像が略一致する、探索領域内の部分領域を求め、前記一方の画像における各テンプレート領域と前記他方の画像における各部分領域との対応位置関係に基づいて、両領域が略一致するように、両画像のうちいずれか一方の画像に対して非線形歪変換（例えば２次元多項式によるカーブフィッティングを用いた非線形歪み変換等）処理（ワーピング）を施す画像の位置合わせ方法が提案されている（特開平7-37074 号、同8-335721号等）。
【００１０】
またこの位置合わせ方法においては、局所的な位置合わせを行なうのに先立って、回転および／または平行移動するアフィン変換等の線形変換を施すことにより、予めある程度の位置合わせを行なうことも提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば胸部放射線画像における肋骨のように、近接する局所間に類似のテクスチャーが存在する場合には、上述した位置合わせによってもなお局所領域において位置ずれが残る場合がある。
【００１２】
また、上述した局所領域ごとに対応する位置を求める場合、テンプレート領域を小さく設定するほど位置合わせ精度を高めることができるため、テンプレート領域を可及的に小さく設定することが好ましいが、位置合わせ状態の良い部分領域（最適対応位置）を求めるのに、単純に小さい領域を用いた場合には、探索領域内で、本来の最適対応位置ではない部分領域と偶然に最高の一致程度が得られる場合があり、この場合、その局所領域において画像が不自然に歪む可能性がある。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、２つの画像の位置ずれを従来よりもさらに抑制可能としつつ、画像自体が不自然に歪むことを防止して、高精度に位置ずれを解消することができる、画像の位置合わせ方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像の位置合わせ方法および装置は、２つの画像について、テンプレート領域および探索領域を順次小さくしながら、一致程度が高くなるような対応位置関係を順次求め、各対応位置関係に基づいて最終的な対応位置関係を求めて、この最終的な対応位置関係に基づいて位置合わせを行なうことにより、画像自体が不自然に歪むのを防止しつつ、従来よりも位置ずれを抑制し、高精度に位置ずれを解消させるものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明による一つの画像の位置合わせ方法は、同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像の位置合わせ方法であって、
前記２つの画像の一方に多数のテンプレート領域    を、他方に各々が前記テンプレート領域の各々と対応する多数の探索領域を設定して前記探索領域内にテンプレート領域と画像の一致程度の高い部分領域（対応テンプレート領域）を求め、
前記各テンプレート領域および対応する前記各部分領域の各対応位置関係を求め、
前記探索領域および前記テンプレート領域を段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を前記各対応位置関係に基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、
該求められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの画像のうちの一方の画像に変換処理（例えば２次元多項式による画像全体についてのカーブフィッティング等による非線形歪変換処理や局所領域ごとの線形補間による変換処理など）を施すことにより両画像の位置合わせを行ない、
前記テンプレート領域および前記探索領域の設定に先立って（この点については後に詳述する）、前記２つの画像間で画像の位置ずれ程度が高い局所領域を設定し、該設定された局所領域についてのみ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定して、前記最終的な対応位置関係を求めることを特徴とするものである。
【００１８】
なお、被写体には、人体等の他、動植物、工業製品、地形、天体、風景等あらゆるものが含まれる。位置合わせの対象となる２つの画像は、高度な位置合わせ精度が求められる画像間演算に供されるものを適用するのが好ましく、この画像間演算としては、特に、２つの画像をそれぞれ表す画像情報間の画素を対応させた減算処理が適用されるものが好ましい。この場合、単純な減算であってもよいし、重み付けを行なったうえでの減算であってもよい。減算処理によって得られた画像間演算画像は一般にサブトラクション画像と称され、このサブトラクション画像としては、時系列的に略同時に撮影して得られたエネルギー分布の互いに異なる２つの原画像（＝オリジナルの画像；高圧画像（通常の放射線画像）および低圧画像（高圧抑制画像））に基づいて（単純減算または荷重減算によって）得られるエネルギサブトラクション画像、時系列的に異なる時期に撮影して得られた２つの原画像に基づいて得られる経時サブトラクション画像、造影剤の注入前後にそれぞれ撮影して得られる血管の２つの原画像に基づいて得られるＤＳＡ（デジタルサブトラクション・アンギオグラフィ）画像等が含まれる。
【００１９】
なお、上記「同一被写体についての２つの画像」とは、例えば、同一被写体の同一部位を時系列的に異なる時期に撮影して得られた２つの放射線画像が挙げられるが、これに限られるものではなく、同一日時に撮影された画像中のほぼ同一の形状を有する部位（例えば、左右肺、左右乳房など）を表わす各画像部分をも含む。すなわち、２つの画像とは、互いに異なる画像に限るものではなく、同一画像中の異なる画像部分をも意味するものである。
【００２０】
また、上記画像としては、特に医療用放射線画像を適用するのが好ましい。
【００２２】
以上述べた本発明による一つの位置合わせ方法は、テンプレート領域および探索領域の設定に先立って、両画像間で位置ずれ程度が高い局所領域を任意に手動等で設定してその設定された局所領域についてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定するようにしたものであるが、その代わりに両画像の全体に亘って設定してもよい。すなわち、そのようにした本発明による別の位置合わせ方法においては、テンプレート領域および探索領域の設定に先立って、位置ずれ程度の高低に拘わらず両画像にそれぞれ多数の局所領域を自動的に設定して対応する局所領域間で位置ずれ程度をそれぞれ各別に求め、その求められた位置ずれ程度に基づいて位置ずれ程度の高い局所領域を自動的に選定して、その選定された局所領域についてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定する。
【００２３】
ここで、「テンプレート領域および探索領域の設定に先立って」とは、２つの画像に対してテンプレート領域および探索領域を設定する全ての時点を対象としたものであり、最初にテンプレート領域および探索領域を設定する時点だけでなく、探索領域およびテンプレート領域を段階的に小さくしつつテンプレート領域および探索領域を設定する時点を含むものである。すなわち、「設定（或いは選定）された局所領域についてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定する」とは、局所領域の設定を行なった時点に応じたテンプレート領域および探索領域を設定して、さらに、その局所領域において、探索領域およびテンプレート領域を段階的に小さくしつつテンプレート領域および探索領域を設定して順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返すことを意味するものである。つまり、例えば、第２段階目におけるテンプレート領域および探索領域の設定に先立って局所領域を設定（或いは選定）した場合には、設定（或いは選定）された局所領域についてのみ、第２段階目のテンプレート領域および探索領域を設定して順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返すことを意味する。これらの場合、その後、最終的な対応位置関係は、当該設定または選定された局所領域についてのみ求めるようにすればよい。
【００２４】
なお、画像全体に亘って自動的に局所領域を設定したうえで、テンプレート領域および探索領域を設定する局所領域を自動的に選定する方法としては、画像の位置ずれ程度として画素値差の絶対値の総和値を適用し、この総和値について閾値処理することにより当該局所領域を選定すればよい。
【００２５】
両画像の対応する局所領域は、両画像において同一中心、同一形状の領域（例えば矩形形状の領域）を適用すればよい。
【００２６】
以上のように、画像の一部の局所領域についてのみテンプレート領域等を設定可能とすることにより、位置合わせに先立って、例えば前述した特開平7-37074 号、同8-335721号等により提案されている位置合わせや、アフィン変換等の線形変換の概略位置合わせを予め施し、その概略位置合わせによっては良好に位置合わせすることができなかった局所領域の対応位置ずれに基づいて再度の位置合わせとして適用することもできる。
【００２７】
また、本発明による画像の位置合わせ方法を、前記部分領域を求める対象の局所領域の対のうち、一方の画像には第１テンプレート領域を設定し、他方の画像には、第１テンプレート領域よりも大きい領域の第１探索領域を設定し、互いに対応する第１テンプレート領域および第１探索領域の各組において、第１テンプレート領域と画像の一致程度が高い、第１探索領域内の第１部分領域を求め、これらに基づいて各第１テンプレート領域と各第１部分領域との対応位置関係である第１位置関係を求め、さらに第１位置関係に基づいて、一方の画像には、第１テンプレート領域よりも小さい領域の第２テンプレート領域を設定し、他方の画像には、第２テンプレート領域よりも大きくかつ前記第１探索領域よりも小さい第２探索領域を設定し、互いに対応する前記第２テンプレート領域および前記第２探索領域の各組において、前記第２テンプレート領域と画像の一致程度が高い、第２探索領域内の第２部分領域を求め、前記各第２テンプレート領域と前記各第２部分領域との対応位置関係である第２位置関係を求め、以下、必要に応じて同様の操作を繰り返して第ｎ（ｎ≧３）位置関係を求めることにより、前記各テンプレート領域と各部分領域との最終的な対応位置関係を求め、求められた最終的な対応位置関係に基づいて両画像の位置合わせを行なうものとしてもよい。もちろん第２位置関係まで求めた処理で終了して、各テンプレート領域と各部分領域との最終的な対応位置関係を求めるようにしてもよい。
【００２８】
この場合、第１テンプレート領域および第１部分領域についての一致程度は正規化相互相関値により求め、第２テンプレート領域および第２部分領域以後についての一致程度は画素値の差の絶対値総和値により求めるのが、実用上好ましいが、必ずしもこの態様に限るものではなく、全ての段階における一致程度をそれぞれ正規化相互相関値により求めたり、それぞれ画素値の差の絶対値総和値により求めるものであってもよい。
【００２９】
なお上述した本発明の画像の位置合わせ方法および以下に説明する本発明の画像位置合わせ装置においては、探索領域およびテンプレート領域を段階的に小さくしつつテンプレート領域および探索領域を設定してそれぞれ対応位置関係を求める一連の処理の間、すなわち例えば第１対応位置関係を求めた後から、第２テンプレート領域および第２探索領域を設定する前までの間に、第１対応位置関係に基づいて一方の画像を他方の画像に位置合わせする処理を行うようにしてもよい（同様に、第２対応位置関係を求めた後から、第３テンプレート領域および第３探索領域を設定する前までの間に、第１対応位置関係に基づいて位置合わせされた画像同士を、第２対応位置関係に基づいて位置合わせを行なうなど、各段階でテンプレート領域および探索領域を設定する前に、その前段階で得られた対応位置関係に基づいて位置合わせを行なうようにしてもよい。）。この場合、最終的な対応位置関係は、各段階の対応位置関係を集積したものではなくなり、最終的に設定された第ｎテンプレート領域および第ｎ探索領域により得られた第ｎ部分領域と、第ｎテンプレート領域との対応位置関係である第ｎ位置関係がそのまま最終的な対応位置関係となる。
【００３０】
本発明による第１の画像の位置合わせ装置は、本発明の画像の位置合わせ方法を実施するための装置であり、同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像の位置合わせ装置であって、
前記２つの画像の一方に多数のテンプレート領域を、他方に各々が前記テンプレート領域の各々と対応する多数の探索領域を設定し、前記探索領域内に前記テンプレート領域と画像の一致程度の高い部分領域を求め、前記各テンプレート領域および対応する前記各部分領域の各対応位置関係を求め、前記探索領域および前記テンプレート領域を段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を前記各対応位置関係に基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、該求められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの画像のうちの一方の画像に変換処理を施して、両画像の位置合わせを行なう位置合わせ手段を備え、
前記テンプレート領域および前記探索領域の設定に先立って（この点については後に詳述する）、前記２つの画像間で画像の位置ずれ程度が高い局所領域を設定する位置合わせ領域設定手段をさらに備え、
前記位置合わせ手段が、前記位置合わせ領域設定手段により設定された局所領域についてのみ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定して前記最終的な対応位置関係を求めるものであることを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明による第２の画像の位置合わせ装置は、同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像の位置合わせ装置であって、
前記２つの画像のうち少なくとも一方の画像全体に対して、回転、平行移動および拡大・縮小のうち少なくとも１つからなる変換処理を施すことにより前記２つの画像全体の概略位置合わせを行なう概略位置合わせ手段と、
該概略位置合わせ手段により概略位置合わせされた前記２つの画像の一方に多数のテンプレート領域を、他方に各々が前記テンプレート領域の各々と対応する多数の探索領域を設定し、前記探索領域内に前記テンプレート領域と画像の一致程度の高い部分領域を求め、前記各テンプレート領域および対応する前記各部分領域の各対応位置関係を求め、前記探索領域および前記テンプレート領域を段階的に小さくしつつ、前記テンプレート領域および前記探索領域を前記各対応位置関係に基づいて設定し、順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返して最終的な対応位置関係を求め、該求められた最終的な対応位置関係に基づいて、前記２つの画像のうちの一方の画像に変換処理を施して、両画像の位置合わせを行なう位置合わせ手段とを備え、
前記テンプレート領域および前記探索領域の設定に先立って、前記２つの画像間で画像の位置ずれ程度が高い局所領域を設定する位置合わせ領域設定手段をさらに備え、
前記位置合わせ手段が、前記位置合わせ領域設定手段により設定された局所領域についてのみ、前記テンプレート領域および前記探索領域を設定して前記最終的な対応位置関係を求めるものであることを特徴とするものである。
【００３４】
以上述べた本発明による位置合わせ装置は、テンプレート領域および探索領域の設定に先立って、両画像の位置ずれ程度が高い局所領域を任意に手動等で設定する位置合わせ領域設定手段をさらに備え、位置合わせ手段が、その位置合わせ領域設定手段により設定された局所領域についてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定して最終的な対応位置関係を求めるようにしたものであるが、その代わりに両画像の全体に亘って設定してもよい。すなわち、そのようにした本発明によるさらに別の位置合わせ装置においては、テンプレート領域および探索領域の設定に先立って、位置ずれ程度の高低に拘わらず両画像にそれぞれ多数の局所領域を自動的に設定して対応する局所領域間で位置ずれ程度をそれぞれ各別に求め、その求められた位置ずれ程度に基づいて位置ずれ程度の高い局所領域を自動的に選定する位置合わせ領域選定手段をさらに備え、位置合わせ手段が、その位置合わせ領域選定手段により選定された局所領域についてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定して最終的な対応位置関係を求めるものとされる。これは前記第１および第２の位置合わせ装置のいずれにも適用可能である。
【００３５】
ここで、「テンプレート領域および探索領域の設定に先立って」とは、上述したように、２つの画像に対してテンプレート領域および探索領域を設定する全ての時点を対象としたものであり、「設定（或いは選定）された局所領域についてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定する」とは、局所領域の設定を行なった時点に応じたテンプレート領域および探索領域を設定して、さらに、その局所領域において、探索領域およびテンプレート領域を段階的に小さくしつつテンプレート領域および探索領域を設定して順次前記各対応位置関係を求める操作を繰り返すことを意味するものである。
【００３６】
なお、位置合わせ領域選定手段による、画像全体に亘って自動的に局所領域を設定したうえで、テンプレート領域および探索領域を設定する局所領域を自動的に選定する方法としては、画像の位置ずれ程度として画素値差の総和値を適用し、この総和値について閾値処理することにより当該局所領域を選定すればよい。
【００３７】
以上のように、画像の一部の局所領域についてのみテンプレート領域等を設定可能とすることにより、位置合わせに先立って、例えば前述した特開平7-37074 号、同8-335721号等により提案されている位置合わせや、アフィン変換等の線形変換の概略位置合わせなどを予め施す前処理手段をさらに備えた構成を採用して、この前処理手段による概略位置合わせによっては良好に位置合わせすることができなかった局所領域の対応位置ずれに基づいた再度の位置合わせを行なうことで、より精度の高い位置合わせが可能となり好ましい。
【００３８】
また、前記位置合わせ手段を、
前記テンプレート領域および前記探索領域を設定する各段階のうち少なくとも１つの段階において、
全ての前記テンプレート領域および対応する前記部分領域を中心領域としたときの該中心領域についての前記対応位置関係と、前記中心領域の周囲の複数の前記テンプレート領域および対応する前記部分領域を周囲領域としたときの該複数の周囲領域それぞれについての前記対応位置関係とを、前記中心領域についての前記対応位置関係と前記周囲領域についての前記対応位置関係とに応じた拘束力で拘束させ、該拘束力に応じて、前記中心領域についての新たな相対的対応位置関係を求めるバネ拘束手段をさらに備えたものとし、
該バネ拘束手段により求められた前記各中心領域についての新たな相対的対応位置関係を、前記段階における前記各対応位置関係とするものとしてもよい。
【００３９】
ここで、「テンプレート領域および探索領域を設定する各段階」とは、探索領域およびテンプレート領域を段階的に小さくしつつテンプレート領域および探索領域を設定する段階だけでなく、最初にテンプレート領域および探索領域を設定する段階を含むものである。
【００４０】
また、上記位置合わせ手段を、部分領域を求める対象の局所領域の対のうち、一方の画像には第１テンプレート領域を設定し、他方の画像には、前記第１テンプレート領域よりも大きい領域の第１探索領域を設定し、互いに対応する前記第１テンプレート領域および前記第１探索領域の各組において、前記第１テンプレート領域と画像の一致程度が高い、第１探索領域内の第１部分領域を求め、これらに基づいて前記各第１テンプレート領域と前記各第１部分領域との対応位置関係である第１位置関係を求め、さらに前記第１位置関係に基づいて、前記一方の画像には、前記第１テンプレート領域よりも小さい領域の第２テンプレート領域を設定し、前記他方の画像には、前記第２テンプレート領域よりも大きくかつ前記第１探索領域よりも小さい第２探索領域を設定し、互いに対応する前記第２テンプレート領域および前記第２探索領域の各組において、前記第２テンプレート領域と画像の一致程度が高い、第２探索領域内の第２部分領域を求め、前記各第２テンプレート領域と前記各第２部分領域との対応位置関係である第２位置関係を求め、以下、必要に応じて同様の操作を繰り返して第ｎ位置関係を求めて、前記各テンプレート領域と各部分領域との最終的な対応位置関係を求めることにより、前記両画像の位置合わせを行なうものとしてもよい。
【００４１】
この場合、前記第１テンプレート領域および前記第１部分領域についての前記一致程度は正規化相互相関値により求め、前記第２テンプレート領域および前記第２部分領域以後についての前記一致程度は画素値の差の絶対値総和値により求めるのが、実用上さらに好ましいが、この態様に限らず、全ての段階における一致程度を正規化相互相関値により求めたり、画素値差の絶対値の総和値により求めるようにしてもよい。
【００４２】
なお、上記テンプレート領域および探索領域を段階的に小さくして最終的な対応位置関係を求める処理において、第ｎ位置関係に基づいて第ｎ＋１テンプレート領域および第ｎ＋１探索領域を設定する際には、既に設定されている第ｎテンプレート領域および第ｎ探索領域と略同じ位置に、同数の第ｎ＋１テンプレート領域および第ｎ＋１探索領域を設定する形態でもよいし、第ｎテンプレート領域および第ｎ探索領域よりも数を増やして第ｎ＋１テンプレート領域および第ｎ＋１探索領域を設定する形態でもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の画像の位置合わせ方法および位置合わせ装置によれば、位置合わせの対象となる２つの画像について、探索領域およびテンプレート領域を段階的に小さくしつつテンプレート領域および探索領域を順次設定しながら、一致程度が高くなるような対応位置関係を順次求め、この対応位置関係に基づいて位置合わせを行なうことにより、画像自体が不自然に歪むのを防止しつつ、従来よりも位置ずれを抑制し、高精度に位置ずれを解消させることができる。
【００４４】
すなわち、探索領域およびテンプレート領域を段階的に小さくしつつテンプレート領域および探索領域を設定するから、段階的に位置合わせの対象範囲が絞られることになり、当該局所領域についての位置合わせ精度を高めることができる。
【００４５】
この場合、用いる領域は小さければ小さいほど、位置合わせ精度を高めることができるので好ましいが、位置合わせ状態の良い対応位置（最適対応位置）を求めるのに、単純に小さい領域を用いた場合には、探索領域内で、本来の最適位置対応位置ではない部分領域と偶然に最高の一致程度が得られるというローカルミニマムに陥る場合があり、各局所領域ごとに求められる最適対応位置が、近接する局所領域間で全く異なる方向に移動させなければ得られない位置になる事態が生じ、局所領域中の画像部分が不自然に歪む可能性がある。
【００４６】
そこで本発明の画像の位置合わせ方法および位置合わせ装置においては、最適対応位置を求めるのに、大きい領域から順次段階的に小さい領域を用いて段階的に対応位置関係を求めることにより、ローカルミニマムに陥るのを防止して、局所領域中の画像部分が不自然に歪むのを防止することができる。
【００４７】
なお、位置合わせ手段がバネ拘束手段を備えた場合には、各領域の対応位置関係が周囲の領域の対応位置関係に基づいて平滑化されるから、さらに位置合わせ精度を向上させることができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の位置合わせ方法および位置合わせ装置の具体的な実施の形態について説明する。図１は本発明の位置合わせ方法の一実施態様の処理フローを示すフローチャート、図２は図１に示した処理フローを実施する画像位置合わせ装置の一実施態様を示す図である。また図３は、図２に示した実施形態の画像位置合わせ装置１０により位置合わせがなされる２つの画像Ｐ１，Ｐ２を示すものであり、同一患者についての、撮影時期を異にして撮影された胸部画像（放射線画像）である。なお第１画像Ｐ１は時系列的に第２画像Ｐ２よりも古い時期に撮影された画像であって、いわゆる過去画像であり、第２画像Ｐ２は第１画像Ｐ１よりも新しい現在画像である。
【００４９】
これら２つの画像Ｐ１，Ｐ２を比較読影する場合、医師等の読影者は、現在画像である第２画像Ｐ２を基準にして比較する場合が多いため、本実施形態の画像位置合わせ装置においては、第２画像Ｐ２が基準となるように作用するものとして以下に説明するが、第１画像Ｐ１が基準となるように、第１画像Ｐ１と第２画像Ｐ２とを入れ替えて作用するものとしてもよい。
【００５０】
図２に示した画像位置合わせ装置１０は、比較対象となる同一被写体についての２つの画像Ｐ１，Ｐ２の全面に亘ってそれぞれ対応するＲＯＩ（局所領域）を設定し、各局所領域についてさらに、テンプレート領域（テンプレートＲＯＩ）および探索領域（探索ＲＯＩ）を用いて一致程度の高い部分領域を求め、このテンプレート領域と部分領域とに基づいてこれらの対応位置関係（シフト量）を求め、テンプレート領域および探索領域を、段階的に小さくしつつ、前段階の各対応位置関係に基づいて設定して順次各段階ごとの対応位置関係を求める操作を繰り返し、最終的に得られた対応位置関係（本実施形態においては、各段階での対応位置関係（シフト量）を集積した集積対応位置関係）に基づいて両画像のすべての局所領域をそれぞれ略一致させるように、第１画像Ｐ１に対して非線形歪変換処理を施す位置合わせ手段１３を備えた構成である。
【００５１】
位置合わせ手段１３は、両画像Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ、図３に示すように、互いに対応する同一位置を中心とする同一形状（例えば、縦１６画素×横１６画素の矩形形状）の多数のＲＯＩ（ＲＯＩ１，ＲＯＩ１′、ＲＯＩ２，ＲＯＩ２′、ＲＯＩ３，ＲＯＩ３′、…）を設定し、図４の処理フローに示すように、
（１）基準となる第２画像Ｐ２には、そのＲＯＩの中心（ｘ０，ｙ０）を中心とする第１テンプレート領域（例えば、縦８０画素×横８０画素の矩形形状）ＴＲ（ＴＲ１，ＴＲ２，…）を設定し、第１画像Ｐ１には、第１テンプレート領域ＴＲと同一の中心（ｘ０，ｙ０）を有し、第１テンプレート領域ＴＲより大きい領域（例えば、縦９２画素×横９２画素の矩形形状）の第１探索領域ＲＲ（ＲＲ１，ＲＲ２，…）を設定し、互いに対応する第１テンプレート領域ＴＲおよび第１探索領域ＲＲの各組（ＴＲ１とＲＲ１の組，ＴＲ２とＲＲ２の組等）において、第１テンプレート領域ＴＲと画像の一致程度（例えば正規化相互相関値を指標とする）が高い、第１探索領域ＲＲ内の第１部分領域ｔＲを求め、各第１テンプレート領域ＴＲと各第１部分領域ｔＲとの対応位置関係である第１位置関係を求め、この第１位置関係に基づいて第１テンプレート領域ＴＲを第１部分領域ｔＲに一致させるための移動量である第１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）を算出し、
（２）次にこの第１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）に基づいて、第２画像Ｐ２には、元の中心（ｘ０，ｙ０）を中心とする第２テンプレート領域（例えば、縦４８画素×横４８画素の矩形形状）ＴＲ′（ＴＲ′１，ＴＲ′２，…）を設定し、第１画像Ｐ１には、第１部分領域ｔＲの中心（ｘ０，ｙ０）から第１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）だけ移動した位置（ｘ′，ｙ′）（＝（ｘ０＋Δｘ，ｙ０＋Δｙ））に中心を有し、第２テンプレート領域ＴＲ′より大きく、かつ第１探索領域ＲＲより小さい領域（例えば、縦５６画素×横５６画素の矩形形状）の第２探索領域ＲＲ′（ＲＲ′１，ＲＲ′２，…）を設定し、互いに対応する第２テンプレート領域ＴＲ′および第２探索領域ＲＲ′の各組（ＴＲ′１とＲＲ′１の組，ＴＲ′２とＲＲ′２の組等）において、第２テンプレート領域ＴＲ′と画像の一致程度（例えば画素値の差の絶対値の総和を指標とする）が高い、第２探索領域ＲＲ′内の第２部分領域ｔＲ′を求め、各第２テンプレート領域ＴＲ′と各第２部分領域ｔＲ′との対応位置関係である第２位置関係を求め、この第２位置関係に基づいて第２テンプレート領域ＴＲ′を第２部分領域ｔＲ′に一致させるための移動量である第２シフト量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）を算出し、
（３）次に第２シフト量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）に基づいて、第２画像Ｐ２には、元の中心（ｘ０，ｙ０）を中心とする第３テンプレート領域（例えば、縦１６画素×横１６画素の矩形形状）ＴＲ″（ＴＲ″１，ＴＲ″２，…）を設定し、第１画像Ｐ１には、第２部分領域ｔＲ′の中心（ｘ′，ｙ′）から第２シフト量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）だけ移動した位置（ｘ″，ｙ″）（＝（ｘ′＋Δｘ′，ｙ′＋Δｙ′）＝（ｘ０＋Δｘ＋Δｘ′，ｙ０＋Δｙ＋Δｙ′））に中心を有し、第３テンプレート領域ＴＲ″より大きく、かつ第２探索領域ＲＲ′より小さい領域（例えば、縦２０画素×横２０画素の矩形形状）の第３探索領域ＲＲ″（ＲＲ″１，ＲＲ″２，…）を設定し、互いに対応する第３テンプレート領域ＴＲ″および第３探索領域ＲＲ″の各組（ＴＲ″１とＲＲ″１の組，ＴＲ″２とＲＲ″２の組等）において、第３テンプレート領域ＴＲ″と画像の一致程度（例えば画素値の差の絶対値の総和を指標とする）が高い、第３探索領域ＲＲ″内の第３部分領域ｔＲ″を求め、各第３テンプレート領域ＴＲ″と各第３部分領域ｔＲ″との対応位置関係である第３位置関係を求め、この第３位置関係に基づいて第３テンプレート領域ＴＲ″を第３部分領域ｔＲ″に一致させるための移動量である第３シフト量（＋Δｘ″，＋Δｙ″）を算出し、
（４）各ＲＯＩ（ＲＯＩ１，ＲＯＩ２，…）の中心ごとの移動量（＋Δｘｉ（ｉ＝１，２，…），＋Δｙｉ）（＝第１シフト量＋第２シフト量＋第３シフト量）を算出する作用をなす。
【００５２】
さらに位置合わせ手段１３は、上述した各ＲＯＩごとに算出された中心の移動量（＋Δｘｉ，＋Δｙｉ）に基づいて、第２画像Ｐ２中の各ＲＯＩ内の全画素の移動量を、例えば近傍４点（各ＲＯＩの中心点）の移動量を用いた補間演算（線形補間、スプライン補間、ベジェ補間等）により求める作用をなし、これら第２画像Ｐ２の画素の移動量に基づいて、第１画像Ｐ１の選定されたＲＯＩに対してワーピング（ Warping）を施して、両画像Ｐ１′（第１画像Ｐ１をワーピングして得られた画像；以下、第１ワーピング画像という），Ｐ２の位置合わせを行なう作用をなす。
【００５３】
次に本実施形態の画像位置合わせ装置の作用について説明する。
【００５４】
まず時系列的に取得された２つの画Ｐ１およびＰ２が、位置合わせ手段１３に入力され、位置合わせ手段１３は、入力された両画像Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ、図３に示すように、互いに対応する同一位置を中心とする同一形状の多数のＲＯＩを設定する。つまり、第１画像Ｐ１に対しては、ＲＯＩ１′、ＲＯＩ２′、ＲＯＩ３′、…というＲＯＩを設定し、第２画像Ｐ２に対しては、ＲＯＩ１、ＲＯＩ２、ＲＯＩ３、…というＲＯＩを設定する。そして、位置合わせ手段１３は、入力された両画像Ｐ１，Ｐ２に対して、図４の処理フローに示すように、まず第１に基準となる第２画像Ｐ２には、そのＲＯＩの中心（ｘ０，ｙ０）を中心とする第１テンプレート領域（例えば、縦８０画素×横８０画素の矩形形状）ＴＲ（ＴＲ１，ＴＲ２，…）を設定し、第１画像Ｐ１には、第１テンプレート領域ＴＲと同一の中心（ｘ０，ｙ０）を有し、第１テンプレート領域ＴＲより大きい領域（例えば、縦９２画素×横９２画素の矩形形状）の第１探索領域ＲＲ（ＲＲ１，ＲＲ２，…）を設定し、互いに対応する第１テンプレート領域ＴＲおよび第１探索領域ＲＲの各組において、第１テンプレート領域ＴＲと画像の一致程度（例えば正規化相互相関値を指標とする）が最も高い、第１探索領域ＲＲ内の第１部分領域ｔＲを求める。そして、位置合わせ手段１３は、各第１テンプレート領域ＴＲと各第１部分領域ｔＲとの対応位置関係である第１位置関係を求め、この第１位置関係に基づいて第１テンプレート領域ＴＲを第１部分領域ｔＲに一致させるための移動量である第１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）を算出する。
【００５５】
例えば図５に示すように、１つの第１テンプレート領域ＴＲ２（中心（ｘ０，ｙ０）；同図（１））を対応する第１探索領域ＲＲ２（中心（ｘ０，ｙ０）；同図（２））内で探索し、最も一致程度が高い第１部分領域ｔＲ２の中心が（ｘ′，ｙ′）であるとすると、第１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）は、
（＋Δｘ，＋Δｙ）＝（ｘ′−ｘ０，ｙ′−ｙ０）
となる。
【００５６】
位置合わせ手段１３は次に、第２画像Ｐ２には、その中心（ｘ０，ｙ０）を中心とし、第１テンプレート領域ＴＲより小さい領域である第２テンプレート領域（例えば、縦４８画素×横４８画素の矩形形状）ＴＲ′（ＴＲ′１，ＴＲ′２，…）を設定し、第１画像Ｐ１には、第１部分領域ｔＲの中心（ｘ０，ｙ０）から第１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）だけ移動した位置（ｘ′，ｙ′）（＝（ｘ０＋Δｘ，ｙ０＋Δｙ））に中心を有し、第２テンプレート領域ＴＲ′より大きく、かつ第１探索領域ＲＲより小さい領域（例えば、縦５６画素×横５６画素の矩形形状）の第２探索領域ＲＲ′（ＲＲ′１，ＲＲ′２，…）を設定し、互いに対応する第２テンプレート領域ＴＲ′および第２探索領域ＲＲ′の各組（ＴＲ′１とＲＲ′１の組，ＴＲ′２とＲＲ′２の組等）において、第２テンプレート領域ＴＲ′と画像の一致程度（例えば画素値の差の絶対値の総和を指標とする）が最も高い、第２探索領域ＲＲ′内の第２部分領域ｔＲ′を求める。そして、位置合わせ手段１３は、各第２テンプレート領域ＴＲ′と各第２部分領域ｔＲ′との対応位置関係である第２位置関係を求め、この第２位置関係に基づいて第２テンプレート領域ＴＲ′を第２部分領域ｔＲ′に一致させるための移動量である第２シフト量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）を算出する。
【００５７】
例えば図６に示すように、１つの第２テンプレート領域ＴＲ′２（中心（ｘ０，ｙ０）；同図（１））を対応する第２探索領域ＲＲ′２（中心（ｘ′，ｙ′）；同図（２））内で探索し、最も一致程度が高い第２部分領域ｔＲ′２の中心が（ｘ″，ｙ″）であるとすると、第２シフト量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）は、
0004274400.tif 000002
となる。
【００５８】
位置合わせ手段１３はさらに同様に、第２画像Ｐ２には、その中心（ｘ０，ｙ０）を中心とし、第２テンプレート領域ＴＲ′より小さい領域である第３テンプレート領域（例えば、縦１６画素×横１６画素の矩形形状）ＴＲ″（ＴＲ″１，ＴＲ″２，…）を設定し、第１画像Ｐ１には、第２部分領域ｔＲの中心（ｘ′，ｙ′）から第２シフト量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）だけ移動した位置（ｘ″，ｙ″）（＝（ｘ′＋Δｘ′，ｙ′＋Δｙ′））に中心を有し、第３テンプレート領域ＴＲ″より大きく、かつ第２探索領域ＲＲ′より小さい領域（例えば、縦２０画素×横２０画素の矩形形状）の第３探索領域ＲＲ″（ＲＲ″１，ＲＲ″２，…）を設定し、互いに対応する第３テンプレート領域ＴＲ″および第３探索領域ＲＲ″の各組（ＴＲ″１とＲＲ″１の組，ＴＲ″２とＲＲ″２の組等）において、第３テンプレート領域ＴＲ″と画像の一致程度（例えば画素値の差の絶対値の総和を指標とする）が最も高い、第３探索領域ＲＲ″内の第３部分領域ｔＲ″を求める。そして、位置合わせ手段１３は、各第３テンプレート領域ＴＲ″と各第３部分領域ｔＲ″との対応位置関係である第３位置関係を求め、この第３位置関係に基づいて第３テンプレート領域ＴＲ″を第３部分領域ｔＲ″に一致させるための移動量である第３シフト量（＋Δｘ″，＋Δｙ″）を算出する。
【００５９】
例えば、１つの第３テンプレート領域ＴＲ″２（中心（ｘ０，ｙ０））を対応する第３探索領域ＲＲ″２（中心（ｘ″，ｙ″））内で探索し、最も一致程度が高い第３部分領域ｔＲ″２の中心が（ｘ°，ｙ°）であるとすると、第３シフト量（＋Δｘ″，＋Δｙ″）は、
0004274400.tif 000003
となる。
【００６０】
以上のように、各局所領域について段階的に小さく設定されたテンプレート領域および探索領域に基づいて、両画像Ｐ１，Ｐ２の各局所領域ごと（ｉ＝１，２，…）の、それらの中心のシフト量（＋Δｘｉ（ｉ＝１，２，…），＋Δｙｉ）は、
0004274400.tif 000004
となり、位置合わせ手段１３は、この第２画像Ｐ２についての各局所領域中心ごとの最終的なシフト量（＋Δｘｉ，＋Δｙｉ）を算出する。
【００６１】
さらに位置合わせ手段１３は、上述した各ＲＯＩごとに算出された中心のシフト量（＋Δｘｉ，＋Δｙｉ）に基づいて、第２画像Ｐ２中の各ＲＯＩ内の全画素のシフト量を、例えば近傍４点（各ＲＯＩの中心点）のシフト量を用いた線形補間により求める。なお、線形補間以外の補間演算（スプライン補間、ベジェ補間、ＮＵＲＢＳ補間（重み付けＢスプライン補間）等）を適用してもよく、また、補間演算に用いる近傍点数も４点に限られるものではなく、補間演算の種類等に合わせて適宜設定することができる（例えば、近傍１６点等）。
【００６２】
すなわち、図７に示すように第２画像中のテンプレート領域ＴＲ１，ＴＲ２，…，ＴＲ１１，ＴＲ１２，…が並んでいる場合、テンプレート領域ＴＲ１の中心のシフト量は、上述したように（＋Δｘ１，＋Δｙ１）（＋Δｘｉにおいてｉ＝１、＋Δｙｉにおいてｉ＝１としたもの；以下、同様。）、テンプレート領域ＴＲ２の中心のシフト量は（＋Δｘ２，＋Δｙ２）、テンプレート領域ＴＲ１１の中心のシフト量は（＋Δｘ１１，＋Δｙ１１）、テンプレート領域ＴＲ１２の中心のシフト量は（＋Δｘ１２，＋Δｙ１２）であり、この４つのテンプレート領域ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ１１，ＴＲ１２の４つの中心点で囲まれる範囲内に存在する各画素（ｘ，ｙ）についてのシフト量（＋Δｘ（ｘ），＋Δｙ（ｙ））は、図８に示すように、２次元面内における線形補間演算を適用することにより、
0004274400.tif 000005
と求められる。
【００６３】
位置合わせ手段１３は、このようにして求められた第２画像Ｐ２中の選定されたＲＯＩ内の各画素（ｘ，ｙ）のシフト量（＋Δｘ（ｘ），＋Δｙ（ｙ））に基づいて、第１画像Ｐ１のＲＯＩに対してワーピング（ Warping）を施して第１ワーピング画像Ｐ１′を得る。
【００６４】
このようにして得られた第１ワーピング画像Ｐ１′は、第２画像Ｐ２とは画素配列が異なるため、後に画素を対応させたサブトラクション処理がなされる場合や、表示等されることを考慮して、基準となる第２画像Ｐ２と画素配列を一致させる必要がある。そこで、位置合わせ手段１３は図９に示すように、第１ワーピング画像Ｐ１′の画素に対して２次元面内での線形補間処理を施して、下記の通りの画素値を算出する。
【００６５】
0004274400.tif 000006
以上のように、本実施形態の画像位置合わせ装置によれば、位置合わせの対象となる２つの画像について、テンプレート領域および探索領域を順次小さくしながら、一致程度が高くなるような対応位置関係を順次求め、この対応位置関係に基づいて位置合わせを行なうことにより、画像自体が不自然に歪むのを防止しつつ、従来よりも位置ずれを抑制し、高精度に位置ずれを解消させることができる。
【００６６】
なお、上記実施形態においては、テンプレート領域および探索領域を段階的に小さくして各段階ごとの対応位置関係を求める際に、前段階のテンプレート領域および探索領域と同じ位置に小さいサイズのテンプレート領域および探索領域を設定する形態を示したが、小さいサイズのテンプレート領域および探索領域を設定する際に設定数を増加させて前段階とは異なる位置に設ける形態でもよい。以下、図１９を参照して、第２テンプレート領域および第２探索領域の設定方法について例示する。
【００６７】
第２テンプレート領域ＴＲ′は、第１テンプレート領域ＴＲよりもサイズが小さく、第１テンプレート領域ＴＲの中心（ｘ０，ｙ０）と同じ中心を有する領域として設定され（図１９（ｃ）の実線領域）、さらに各領域の間に同サイズの第２テンプレート領域ＴＲ′を新しく設定する（同図（ｃ）の点線領域）。また、第２探索領域ＲＲ′は、上述の前段階と同じ位置に設定する形態と同様に、第１部分領域ｔＲの中心（ｘ０，ｙ０）から第１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）だけ移動した位置（ｘ′，ｙ′）（＝（ｘ０＋Δｘ，ｙ０＋Δｙ））に中心を有し、第２テンプレート領域ＴＲ′より大きく、かつ第１探索領域ＲＲより小さい領域として設定され（図１９（ｄ）の実線領域）、さらに各領域の間に同サイズの第２探索領域ＲＲ′を新しく設定する（同図（ｄ）の点線領域）。この際、新しく設定される第２探索領域ＲＲ′の第１シフト量は、第１シフト量が存在している４近傍の探索領域ＲＲ′の第１シフト量を用いた補間演算により求める。すなわち、新しく設定される第２探索領域ＲＲ′１２のシフト量は、第２探索領域ＲＲ′１，ＲＲ′３，ＲＲ′２１，ＲＲ′２３のシフト量から内挿して求める。また、４近傍が存在しない新しく設定される第２探索領域ＲＲ′１１のシフト量は、探索領域ＲＲ′１とＲＲ′２１のシフト量から内挿して求める。
【００６８】
なお、具体的な、テンプレート領域および探索領域の設定の例としては、第１テンプレート領域を縦９０画素×横９０画素、第１探索領域を縦１６０画素×横１６０画素、第１ステップ数（ＲＯＩ中心の間隔）を２００画素とし、第２テンプレート領域を縦４８画素×横４８画素、第２探索領域を縦７８画素×横７８画素、第２ステップ数を１００画素とすることもできる。
【００６９】
また、テンプレート領域および探索領域の設定例としては、上記のような方法の他、種々の組み合わせが可能である。例えば、各領域の設定数としては（ａ）増加、（ｂ）同等、（ｃ）減少の形態が可能であり、また、各領域のサイズとしては（ｄ）テンプレート領域および探索領域ともにサイズを小さくする、（ｅ）テンプレート領域のサイズは同等とし、探索領域のサイズのみ小さくする等の形態が可能であり、これらを種々組み合わせて採用することもできる。なお、位置合わせ精度が高い組み合わせの例としては、第１テンプレート領域が縦９０画素×横９０画素、第１探索領域が縦１６０画素×横１６０画素、第１ステップ数が９０画素、第２テンプレート領域が縦４８画素×横４８画素、第２探索領域が縦７８画素×横７８画素、第２ステップ数が４８画素、第３テンプレート領域が縦４８画素×横４８画素、第３探索領域が縦５８画素×横５８画素、第３ステップ数が４８画素などである。
【００７０】
なお、テンプレート領域および探索領域は、図１９のように重ならないように設定する形態でもよいし、上記例のように隣接する領域と重なるように設定してもよい。
【００７１】
なお本実施形態の画像位置合わせ装置は、位置合わせ手段１３が第１画像Ｐ１および第２画像Ｐ２の全体に亘って局所領域（ＲＯＩ，ＲＯＩ′）を設定する機能を有するものとして説明したが、これは両画像のテンプレート領域と探索領域との対応関係を明確にするための付加的事項であり、第１画像Ｐ１のテンプレート領域と第２画像Ｐ２の探索領域との中心位置を対応させるように、当該テンプレート領域および探索領域を、画像の全体に亘って設定するようにすれば、位置合わせ手段１３が、予めそのような局所領域を設定することを必須の機能とするものである必要はない。
【００７２】
また本実施形態の画像位置合わせ装置は、位置合わせ手段１３が、第１画像Ｐ１の全体に亘ってテンプレート領域を設定し、第２画像Ｐ２の全体に亘って、テンプレート領域に対応する探索領域を設定する機能を有するものとして説明したが、段階的に対応位置関係を求める内の少なくとも１つの段階において、両画像Ｐ１，Ｐ２間の位置ずれ程度が高い領域についてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定するようにしてもよい。この場合、図１０に示すように、位置合わせ手段１３によるテンプレート領域および探索領域の設定に先立って、両画像Ｐ１，Ｐ２の全体に亘ってそれぞれ対応する多数の局所領域（ＲＯＩ）を設定し、両画像Ｐ１，Ｐ２の対応するＲＯＩ間で画像の位置ずれ程度をそれぞれ各別に求め、求められた位置ずれ程度に基づいて位置ずれ程度が高い局所領域を自動的に選定する位置合わせ領域選定手段１２をさらに備え、位置合わせ手段１３を、位置合わせ領域選定手段１２により選定されたＲＯＩについてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定して部分領域を求めるものとする構成や、図１１に示すように、位置合わせ手段１３によるテンプレート領域および探索領域の設定に先立って両画像Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ、両画像の位置ずれ程度が高い、対応する局所領域（ＲＯＩ）を手動で設定する位置合わせ領域設定手段１２′をさらに備え、位置合わせ手段１３を、位置合わせ領域設定手段１２′により設定されたＲＯＩについてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定して部分領域を求めるものとする構成を採用することもできる。
【００７３】
図１０に示した位置合わせ領域選定手段１２を備えた構成の実施形態の画像位置合わせ装置１０′による処理フローを図１２に示す。すなわち、画像位置合わせ装置１０′に入力された２つの画像Ｐ１，Ｐ２は位置合わせ領域選定手段１２に入力され、この位置合わせ領域選定手段１２は、入力された両画像Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ、図３、１２および１３に示すように、互いに対応する同一位置を中心とする同一形状（例えば、縦１６画素×横１６画素の矩形形状）の多数のＲＯＩ（ＲＯＩ１，ＲＯＩ１′、ＲＯＩ２，ＲＯＩ２′、ＲＯＩ３，ＲＯＩ３′、…）を設定し、対応するＲＯＩ（例えばＲＯＩ１とＲＯＩ１′、ＲＯＩ２とＲＯＩ２′など）間でそれぞれ、そのＲＯＩ内に含まれる画素（位置が対応する画素）同士の値（第２画像Ｐ２におけるＲＯＩ内の画素の画素値Ａ（ｉ，ｊ）、第１画像Ｐ１におけるＲＯＩ内の画素Ｂ（ｉ，ｊ））の差の絶対値（＝｜Ａ（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）｜）の総和値Ｄｓ（＝ΣΣ｜Ａ（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）｜）を、各ＲＯＩ間の一致程度を表す指標として求め、得られた総和値Ｄｓを予め設定した閾値Ｔと比較処理し、閾値Ｔよりも総和値Ｄｓが大きい（Ｄｓ＞Ｔ）ＲＯＩを、位置合わせのレベルが低い（位置ずれ程度が高い）ものとして、位置合わせ手段１３による位置合わせ処理の対象として選定し、閾値Ｔよりも総和値Ｄｓが大きくない（Ｄｓ≦Ｔ）ＲＯＩを、位置合わせのレベルが高いものとして、位置合わせ処理の対象としては選定しない作用をなす。
【００７４】
なおこのように位置合わせ手段１３が、位置ずれ程度の高いＲＯＩ，ＲＯＩ′についてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定する作用をなすものとした場合、位置ずれ程度の低いＲＯＩの中心の最終的な対応位置のシフト量（＋Δｘｉ，＋Δｙｉ）を（０，０）と見なして、第２画像Ｐ２の全ＲＯＩの中心点のシフト量を設定し、これらに基づいて、上述した近傍４点（各ＲＯＩの中心点）のシフト量を用いた補間演算により、第２画像Ｐ２の各画素のシフト量を求めるようにすればよい。
【００７５】
図１１に示した位置合わせ領域設定手段１２′を備えた構成の実施形態の画像位置合わせ装置１０″による処理フローを図１４に示す。すなわち図１１に示した画像位置合わせ装置１０′は、図１０に示した画像位置合わせ装置１０′と同様に、位置合わせ手段１３が、一部のＲＯＩ，ＲＯＩ′についてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定するものであるが、図１０に示した画像位置合わせ装置１０′が、テンプレート領域および探索領域を設定すべきＲＯＩを自動的に選定する作用をなすのに対して、図１１に示した画像位置合わせ装置１０″は、テンプレート領域および探索領域を設定すべきＲＯＩを、位置合わせ領域設定手段１２′により、読影者等が、位置ずれ程度が高い局所領域であると認識して手動で設定しうる作用をなし、位置合わせ手段１３が、この位置合わせ領域設定手段１２′により手動で設定されたＲＯＩ，ＲＯＩ′についてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定する作用をなすものである。なお、位置合わせ領域設定手段１２′は、読影者が一方の画像（例えば、第２画像Ｐ２）において、一致程度が低いとして一部の局所領域（ＲＯＩ）を、位置合わせ領域設定手段１２′により手動設定することにより、位置合わせ領域設定手段１２′が、その手動設定されたＲＯＩと同一中心および同一形状の局所領域（ＲＯＩ′）を、他方の画像（同、第１画像Ｐ１）において自動的に設定する作用をなすものとするのが好ましい。同一中心、同一形状の領域を２つ（ＲＯＩとＲＯＩ′）手動で設定するのは困難だからである。
【００７６】
なお、本実施形態においては、最初の段階のＲＯＩ設定前に位置ずれ程度の高い領域を選定（或いは設定）しているが、これに限るものではなく、任意の段階のＲＯＩ設定前に前記選定（或いは設定）を行なうようにしてもよい。
【００７７】
次に、本発明の画像の位置合わせ装置の別の実施形態について以下に説明する。なお、その構成および作用は上記第１の実施形態（図１および図２に係る実施形態）とほぼ同様であるため、上記第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、全体構成図としては図２を採用し、図１５に本実施形態による位置合わせ手段１３における段階的なシフト量の計算処理のフローを示す。
【００７８】
本実施形態において、位置合わせ手段１３は、テンプレート領域および探索領域を小さくする各段階において各段階ごとの対応位置関係を求めた後に、バネ拘束処理を行って段階ごとにバネ拘束後対応位置関係を求め、この求められたバネ拘束後対応位置関係を各段階ごとの対応位置関係として、順次各段階ごとのバネ拘束後対応位置関係を求める操作を繰り返し、最終的な対応位置関係を求める。すなわち、本実施形態の位置合わせ手段１３における段階的なシフト量の計算処理は図１５の処理フローに示すように、
（１）基準となる第２画像Ｐ２には、そのＲＯＩの中心（ｘ０，ｙ０）を中心とする第１テンプレート領域（例えば、縦８０画素×横８０画素の矩形形状）ＴＲ（ＴＲ１，ＴＲ２，…）を設定し、第１画像Ｐ１には、第１テンプレート領域ＴＲと同一の中心（ｘ０，ｙ０）を有し、第１テンプレート領域ＴＲより大きい領域（例えば、縦９２画素×横９２画素の矩形形状）の第１探索領域ＲＲ（ＲＲ１，ＲＲ２，…）を設定し、互いに対応する第１テンプレート領域ＴＲおよび第１探索領域ＲＲの各組（ＴＲ１とＲＲ１の組，ＴＲ２とＲＲ２の組等）において、第１テンプレート領域ＴＲと画像の一致程度（例えば正規化相互相関値を指標とする）が高い、第１探索領域ＲＲ内の第１部分領域ｔＲを求め、各第１テンプレート領域ＴＲと各第１部分領域ｔＲとの対応位置関係である第１位置関係を求め、この第１位置関係に基づいて第１テンプレート領域ＴＲを第１部分領域ｔＲに一致させるための移動量である第１シフト量（＋Δｘ，＋Δｙ）を算出するとともに、第１テンプレート領域ＴＲと第１部分領域ｔＲの周囲の各小領域についても同様にシフト量を求め、これらのシフト量に基づいてバネ拘束処理を行ない第１バネ拘束後シフト量（＋ΔＸ，＋ΔＹ）を求め、
（２）次に第１バネ拘束後シフト量（＋ΔＸ，＋ΔＹ）に基づいて、第２画像Ｐ２には、元の中心（ｘ０，ｙ０）を中心とする第２テンプレート領域（例えば、縦４８画素×横４８画素の矩形形状）ＴＲ′（ＴＲ′１，ＴＲ′２，…）を設定し、第１画像Ｐ１には、第１部分領域ｔＲの中心（ｘ０，ｙ０）から第１バネ拘束後シフト量（＋ΔＸ，＋ΔＹ）だけ移動した位置（ｘ′，ｙ′）（＝（ｘ０＋ΔＸ，ｙ０＋ΔＹ））に中心を有し、第２テンプレート領域ＴＲ′より大きく、かつ第１探索領域ＲＲより小さい領域（例えば、縦５６画素×横５６画素の矩形形状）の第２探索領域ＲＲ′（ＲＲ′１，ＲＲ′２，…）を設定し、互いに対応する第２テンプレート領域ＴＲ′および第２探索領域ＲＲ′の各組（ＴＲ′１とＲＲ′１の組，ＴＲ′２とＲＲ′２の組等）において、第２テンプレート領域ＴＲ′と画像の一致程度（例えば画素値の差の絶対値の総和を指標とする）が高い、第２探索領域ＲＲ′内の第２部分領域ｔＲ′を求め、各第２テンプレート領域ＴＲ′と各第２部分領域ｔＲ′との対応位置関係である第２位置関係を求め、この第２位置関係に基づいて第２テンプレート領域ＴＲ′を第２部分領域ｔＲ′に一致させるための移動量である第２シフト量（＋Δｘ′，＋Δｙ′）を算出するとともに、第２テンプレート領域ＴＲ′と第２部分領域ｔＲ′の周囲の各小領域についても同様にシフト量を求め、これらのシフト量に基づいてバネ拘束処理を行ない第２バネ拘束後シフト量（＋ΔＸ′，＋ΔＹ′）を求め、
（３）次に第２バネ拘束後シフト量（＋ΔＸ′，＋ΔＹ′）に基づいて、第２画像Ｐ２には、元の中心（ｘ０，ｙ０）を中心とする第３テンプレート領域（例えば、縦１６画素×横１６画素の矩形形状）ＴＲ″（ＴＲ″１，ＴＲ″２，…）を設定し、第１画像Ｐ１には、第２部分領域ｔＲ′の中心（ｘ′，ｙ′）から第２バネ拘束後シフト量（＋ΔＸ′，＋ΔＹ′）だけ移動した位置（ｘ″，ｙ″）（＝（ｘ′＋ΔＸ′，ｙ′＋ΔＹ′）＝（ｘ０＋ΔＸ＋ΔＸ′，ｙ０＋ΔＹ＋ΔＹ′））に中心を有し、第３テンプレート領域ＴＲ″より大きく、かつ第２探索領域ＲＲ′より小さい領域（例えば、縦２０画素×横２０画素の矩形形状）の第３探索領域ＲＲ″（ＲＲ″１，ＲＲ″２，…）を設定し、互いに対応する第３テンプレート領域ＴＲ″および第３探索領域ＲＲ″の各組（ＴＲ″１とＲＲ″１の組，ＴＲ″２とＲＲ″２の組等）において、第３テンプレート領域ＴＲ″と画像の一致程度（例えば画素値の差の絶対値の総和を指標とする）が高い、第３探索領域ＲＲ″内の第３部分領域ｔＲ″を求め、各第３テンプレート領域ＴＲ″と各第３部分領域ｔＲ″との対応位置関係である第３位置関係を求め、この第３位置関係に基づいて第３テンプレート領域ＴＲ″を第３部分領域ｔＲ″に一致させるための移動量である第３シフト量（＋Δｘ″，＋Δｙ″）を算出するとともに、第３テンプレート領域ＴＲ″と第３部分領域ｔＲ″の周囲の各小領域についても同様にシフト量を求め、これらのシフト量に基づいてバネ拘束処理を行ない第３バネ拘束後シフト量（＋ΔＸ″，＋ΔＹ″）を求め、
（４）各ＲＯＩ（ＲＯＩ１，ＲＯＩ２，…）の中心ごとの最終的な移動（シフト）量（＋ΔＸｉ（ｉ＝１，２，…），＋ΔＹｉ）（＝第１シフト量＋第２シフト量＋第３シフト量）を算出する作用をなす。
【００７９】
ここで、バネ拘束処理の具体的な処理について以下に説明する。
【００８０】
図１６に示すように、各テンプレートＲＯＩをそれぞれ中心領域とし、その中心領域を取り囲む一重の周囲テンプレートＲＯＩ群（ここでは、ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ１１，ＴＲ１３，ＴＲ２３，ＴＲ２２，ＴＲ２１の８領域）について、各周囲テンプレートＲＯＩの各シフトベクトル（シフト量）と中心領域であるテンプレートＲＯＩ（ＴＲ１２）のシフトベクトル（シフト量）とを、仮想的なバネで拘束し、それぞれのバネの拘束力で各周囲テンプレートＲＯＩのシフトベクトル間で平衡させる。
【００８１】
具体的には、中心領域であるテンプレートＲＯＩ（ＴＲ１２）のシフトベクトルを（ｘ（２，２），ｙ（２，２））とし、周囲のテンプレートＲＯＩの各シフトベクトルを（ｘ（２＋ｋ，２＋ｌ），ｙ（２＋ｋ，２＋ｌ））とし、中心領域のテンプレートＲＯＩ（ＴＲ１２）のシフトベクトルと各周囲テンプレートＲＯＩのシフトベクトルとの間の各バネ定数をａ（ｋ，ｌ）とすれば、この中心領域のテンプレートＲＯＩ（ＴＲ１２）は、各バネ拘束力の平衡により、ｘ方向についてΔｘ（２，２）、ｙ方向についてΔｙ（２，２）だけシフト量が修正される。すなわち、中心領域のテンプレートＲＯＩ（ＴＲ１２）の本来のシフトベクトルは（ｘ（２，２），ｙ（２，２））であるが、周囲８個のテンプレートＲＯＩのシフトベクトル（ｘ（２＋ｋ，２＋ｌ），ｙ（２＋ｋ，２＋ｌ））とのバネ拘束力により、シフトベクトルの差に応じた引っ張り合いが生じ、ベクトル(Δｘ（２，２），Δｙ（２，２）)だけ修正される。そして、この修正量Δｘ（２，２），Δｙ（２，２）は以下の式により得られる。
【００８２】
【数１】
0004274400.tif 000007
この結果、修正量による修正後のシフトベクトル（ｎｘ（２，２），ｎｙ（２，２））は下記式により算出される。
【００８３】
【数２】
0004274400.tif 000008
以上は、テンプレートＲＯＩ（ＴＲ１２）を中心領域とした場合のテンプレートＲＯＩ（ＴＲ１２）のシフトベクトルの修正量（Δｘ（２，２），Δｙ（２，２））を表したものであるが、テンプレートＲＯＩ（ＴＲｉｊ）のシフトベクトル（ｘ（ｉ，ｊ），ｙ（ｉ，ｊ））の修正量（Δｘ（ｉ，ｊ），Δｙ（ｉ，ｊ））は下記式により与えられる。
【００８４】
【数３】
0004274400.tif 000009
この結果、各テンプレートＲＯＩの修正量（Δｘ（ｉ，ｊ），Δｙ（ｉ，ｊ））による修正後のシフトベクトル（ｎｘ（ｉ，ｊ），ｎｙ（ｉ，ｊ））は、下記式により算出される。
【００８５】
【数４】
0004274400.tif 000010
なお、１つの中心領域についての８つのバネのバネ定数ａ（ｋ，ｌ）の総和Σａ（ｋ，ｌ）を、１に規格化するのが好ましい。
【００８６】
また、上記では、１つの中心領域のテンプレートＲＯＩを拘束する周囲のテンプレートＲＯＩを、中心領域を一重に取り囲む８つのテンプレートＲＯＩとしたが、さらに外側の１６個のテンプレートＲＯＩまで含めて、合計２４個のテンプレートＲＯＩと拘束するようにしてもよく、一般に拘束するテンプレートＲＯＩの数をＮｃとすれば、式（５）、（６）はそれぞれ、下記式（９）、（10）と表すことができる。
【００８７】
【数５】
0004274400.tif 000011
以上のように、各テンプレートＲＯＩのシフトベクトルを周囲のテンプレートＲＯＩのシフトベクトルとの間で、バネ拘束力による引っ張り合いをさせて平衡させることにより、シフトベクトルを平滑化させることができ、テンプレートＲＯＩのシフトベクトルが周囲のテンプレートＲＯＩのシフトベクトルに対して全く異なる方向に向いていたり、シフト量が大きくなったりするなど、突発的なものとなっても、それを抑えることができる。
【００８８】
なお、本実施形態では、段階的なシフト量の計算の全段階においてバネ拘束処理を採用した例を示したが、本発明の画像位置合わせ装置はこの形態に限るものではなく、各段階のうちのいずれか１つ若しくは２つの段階においてバネ拘束処理を採用する形態でもよい。例えば、第３位置関係を求めた後（第３段階）にバネ拘束処理を行なうと平滑化のために位置合わせ精度が低下してしまう可能性があることから、第１位置関係を求めた後（第１段階）と第２位置関係を求めた後（第２段階）のみにおいてバネ拘束処理を行なう形態を採用することもできる。なお、この形態においては、例えば、第１テンプレート領域を縦９０画素×横９０画素、第１探索領域を縦１６０画素×横１６０画素とし、第２テンプレート領域を縦４８画素×横４８画素、第２探索領域を縦７８画素×横７８画素とし、第３テンプレート領域を縦６８画素×横６８画素、第２探索領域を縦７６画素×横７６画素などとすることが望ましい。すなわち、バネ拘束処理を行なわないとシフト量の算出時にノイズに影響される確率が高くなるため、第３段階のテンプレート領域のサイズを第２段階より大きくすることが望ましい。
【００８９】
上述したようなバネ拘束処理を用いた手法によれば、従来の手法（特開平7-37074、米国特許6,067,373）では位置合わせの精度が悪いために繰り返し行なわなければならなかったワーピングを、１回実施するだけで、同等以上の位置合わせ精度が得られるようになった。
【００９０】
なお、本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に、両画像Ｐ１，Ｐ２間の位置ずれ程度が高い領域についてのみ、テンプレート領域および探索領域を設定するようにしてもよい。
【００９１】
また、図１７および図１８に示すように、上記各実施形態において、位置合わせ手段１３による段階的なシフト量の計算の前に、概略位置合わせ手段を設け、概略位置合わせ手段が、両画像Ｐ１，Ｐ２のうち取得時期が古い方の第１画像Ｐ１全体に対して、回転、平行移動および拡大・縮小等のアフィン変換を施すことにより、両画像Ｐ１，Ｐ２を大局的に位置合わせ（グローバルマッチング）する概略位置合わせ処理を施すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像の位置合わせ方法の一実施形態の処理を示すフローチャート
【図２】図１に示した処理フローを実施する画像位置合わせ装置の一実施形態を示す図
【図３】図２に示した実施形態の画像位置合わせ装置により位置合わせされる２つの画像Ｐ１，Ｐ２を示す図
【図４】図１に示した処理フローの一部分の詳細を示すフローチャート
【図５】第１テンプレート領域ＴＲ２、第１探索領域ＲＲ２および第１部分領域ｔＲ２の対応関係を示す図
【図６】第２テンプレート領域ＴＲ′２、第２探索領域ＲＲ′２および第２部分領域ｔＲ′２の対応関係を示す図
【図７】第２画像Ｐ２中の各テンプレート領域ＴＲを示す図
【図８】近傍４点を用いた線形補間を説明する図
【図９】第２ワーピング画像Ｐ１′の画素に対する近傍４点を用いた２次元面内での線形補間処理を説明する図
【図１０】本発明の画像位置合わせ装置の他の実施形態を示す図（その１）
【図１１】本発明の画像位置合わせ装置の他の実施形態を示す図（その２）
【図１２】図１０に示した画像位置合わせ装置の処理を示すフローチャート
【図１３】図１２に示した一部の処理の詳細を示すフローチャート
【図１４】図１１に示した画像位置合わせ装置の処理を示すフローチャート
【図１５】バネ拘束処理を加えた処理フローの一部分の詳細を示すフローチャート
【図１６】各周囲テンプレート領域の各シフトベクトルと中心領域のテンプレート領域のシフトベクトルとを、仮想的なバネで拘束した概念を示す図
【図１７】図１８に示した画像位置合わせ装置の処理を示すフローチャート
【図１８】本発明の画像位置合わせ装置の他の実施形態を示す図（その３）
【図１９】第２テンプレート領域および第２探索領域の設定形態の一例を示す図
【符号の説明】
10    画像位置合わせ装置
11    前処理手段
12    位置合わせ領域選定手段
13    位置合わせ手段
【図１】
0004274400.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004274400.tif 000016
【図６】
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【図７】
0004274400.tif 000018
【図８】
0004274400.tif 000019
【図９】
0004274400.tif 000020
【図１０】
0004274400.tif 000021
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004274400.tif 000027
【図１７】
0004274400.tif 000028
【図１８】
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【図１９】
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