(57)【要約】【課題】Ｘ線診断装置で得られた画像に最適な階調処理を施し、表示画像の濃度・コントラストを安定させる。【解決手段】Ｘ線診断装置で得られたＸ線画像信号から表示画像を生成する画像処理において、撮影対象の部位とともにポジショニングも特定し、当該部位およびポジショニングに応じた階調処理を施す。ポジショニングの特定にあたっては、被写体画像を直線で表し、予め直線に対応づけてポジショニングが保持されているデータベースから抽出する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を被検体に照射するＸ線照射手段と、前記被検体の透過Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、検出したＸ線画像信号を処理して表示画像を作成する画像処理手段と、前記表示画像を表示する表示装置と、を備えるＸ線診断装置であって、
前記画像処理手段は、
前記被検体の撮影部位および当該撮影部位の体勢に応じて階調処理パラメータを決定する画質安定化手段と、
前記画質安定化手段で決定した階調処理パラメータを用いて階調処理を行う階調処理手段と、
前記階調処理後の画像から表示画像を生成する表示画像生成手段と、を備えること
を特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線診断装置であって、
前記画質安定化手段は、
前記被検体の撮影対象の部位を特定する部位特定手段と、
前記部位特定手段で特定された部位の撮影時の体勢を特定する体勢特定手段と
部位および体勢毎に階調処理に用いる階調処理パラメータを保持するパラメータ保持手段と、
前記部位特定手段および体勢特定手段て特定された部位および体勢に対応付けて前記パラメータ保持手段に保持されている階調処理パラメータを抽出するパラメータ抽出手段と、を備え、
前記パラメータ抽出手段で抽出した階調処理パラメータを、前記前記被検体の撮影部位および当該撮影部位の体勢に応じた階調処理パラメータとして決定すること、
を特徴とするＸ線診断装置。
【請求項３】
請求項２記載のＸ線診断装置であって、
前記体勢特定手段は、
前記Ｘ線画像信号から被写体領域の信号を特定する被写体領域特定手段と、
前記抽出された被写体領域の信号から前記部位の特徴を検出する特徴検出手段と、
部位および当該部位の特徴と体勢とを対応づけて体勢データベースとして保持する体勢データベース保持手段と、
前記部位特定手段により特定された部位および前記特徴検出手段で検出された前記特徴に対応づけて前記体勢データベースに保持されている体勢を抽出し、特定結果とする体勢抽出手段と、を備えること
を特徴とするＸ線診断装置。
【請求項４】
請求項３記載のＸ線診断装置であって、
前記特徴抽出手段は、
前記被写体領域として特定された領域の信号を細線化する細線化手段と、
前記細線化後の前記被写体領域の信号から直線の本数で特定される直線情報を前記体勢の特徴として検出する直線検出手段と、を備えること、
を特徴とするＸ線診断装置。
【請求項５】
請求項４記載のＸ線診断装置であって、
前記直線検出手段は、前記直線情報として、直線の長さと角度とをさらに検出し、
前記体勢抽出手段は、
前記体勢データベースから、前記検出した直線情報の本数に対応付けて保持されている体勢群を抽出する本数判別手段と、
前記本数判別手段で抽出した体勢群の中から、前記検出した直線情報の長さおよび角度の組と誤差が最小となる長さおよび角度の組に対応づけられた体勢を探索して抽出する誤差最小体勢探索手段と、を備えること
を特徴とするＸ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線診断装置で得られた画像を処理する画像処理技術に関する。特に表示画像の濃度・コントラストの安定化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体を透過したＸ線を検出器によって検出して画像化するＸ線診断装置では、正確な診断を行うため、安定した濃度・コントラストで得られた画像を表示させる必要がある。ところが、Ｘ線診断装置による撮影では、部位毎に得られる画像の濃度分布が異なる。このため、部位認識を行い、得られた画像に部位に応じた階調処理を行い、表示画像を生成している（例えば、特許文献１参照）。また、同一部位であっても、例えば、骨部と軟部といった体内組織の割合の違いにより、得られる画像の濃度分布が異なる。この場合、骨部抽出処理を行い、撮影対象に適した階調処理を行い、表示画像を生成している（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８５９５０号公報
【特許文献２】特開２００１−２１２１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載されている部位判別の手法は、ヒストグラムを用いるため、部位判別の精度が安定しない。また、特許文献２に記載されている骨部抽出処理も検出精度が低い。従って、精度の低い判別結果や抽出結果を用いて決定した階調処理は、必ずしも最適なものとはらない。さらに、四肢のように画像特徴量がその体勢（ポジショニング）によって大きく変動する部位の場合、部位や組織だけで階調処理を決定しても、それが最適なものとはいえず、真に画像の安定化を図ることはできていない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、Ｘ線診断装置で得られた画像に最適な階調処理を施し、表示画像の濃度・コントラストを安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、Ｘ線診断装置で得られたＸ線画像信号から表示画像を生成する画像処理において、撮影対象の部位とともにポジショニングも特定し、当該部位およびポジショニングに応じた階調処理を施す。
【０００７】
具体的には、Ｘ線を被検体に照射するＸ線照射手段と、前記被検体の透過Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、検出したＸ線画像信号を処理して表示画像を作成する画像処理手段と、前記表示画像を表示する表示装置と、を備えるＸ線診断装置であって、前記画像処理手段は、前記被検体の撮影部位および当該撮影部位の体勢に応じて階調処理パラメータを決定する画質安定化手段と、前記画質安定化手段で決定した階調処理パラメータを用いて階調処理を行う階調処理手段と、前記階調処理後の画像から表示画像を生成する表示画像生成手段と、を備えることを特徴とするＸ線診断装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、Ｘ線診断装置で得られた画像に最適な階調処理を施し、表示画像の濃度・コントラストを安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を適用する実施形態について以下、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態のＸ線診断装置１００の全体構成図である。本実施形態のＸ線診断装置１００は、被検体１０にＸ線を照射するＸ線発生装置１と、Ｘ線発生装置１と対向配置され被検体１０の透過Ｘ線を検出するＸ線検出装置２と、Ｘ線検出装置２で検出したＸ線信号に画像処理を施して表示画像を生成する画像処理装置３と、画像処理装置３で生成した表示画像を表示する表示装置４と、撮影条件の設定、撮影部位名の入力、患者名の入力及び撮影や画像処理に必要な各種のパラメータの設定等を行う入力装置５と、被検体１０に照射するＸ線の照射範囲を制限するＸ線可動絞り装置６と、を備える。
【００１０】
Ｘ線発生装置１から放射されたＸ線は、被検体１０を透過しＸ線検出装置２によって電気信号に変換される。Ｘ線検出装置２によって変換された電気信号は、画像処理装置３に送られる。画像処理装置３に送られた電気信号は、内部で画像として画像処理装置３内の記憶装置に保存され、表示画像にするための各種の画像処理が施される。
【００１１】
本実施形態では、画像処理装置３において、Ｘ線検出装置２で得られた信号から表示画像を生成するにあたり、撮影対象の部位およびポジショニングに応じた最適な階調処理を施す。以下、本実施形態の画像処理装置３の詳細を説明する。
【００１２】
まず、画像処理装置３は、図１に示すように、各構成要素の動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）３１と、制御プログラム等を格納する主メモリ３２と、受け取った電気信号から生成された画像データや付帯情報データ等を記憶するハードディスクやメモリからなる記憶装置３３と、を備え、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置で実現される。
【００１３】
上記階調処理を実現するため、画像処理装置３は、Ｘ線検出装置２で検出された信号をデジタル画像データに変換し、Ｘ線検出装置２のオフセット補正、ゲイン補正などの各種補正処理を行う補正処理部３１０と、補正後のデジタル画像データに撮影部位および体勢（ポジショニング）に応じた最適な階調処理のパラメータを決定する画質安定化処理部３２０と、画質安定化処理部３２０で決定した階調処理のパラメータを用いて補正後のデジタル画像データを階調変換する階調処理部３３０と、階調変換後のデータから表示画像を生成する表示画像生成部３８０とを備える。図２は、本実施形態の画像処理装置３の機能ブロック図である。これらの各機能は、記憶装置３３に格納されたプログラムを、ＣＰＵ３１が主メモリ３２にロードし、実行することにより実現される。
【００１４】
また、画質安定化処理部３２０は、補正後のデジタル画像データに部位およびポジショニングに応じた最適な階調処理のパラメータを決定するため、部位を特定する部位特定部３２１と、ポジショニング特定部３２２と、パラメータ決定部３２３とを備える。画質安定化処理部３２０は、これらの機能を用いて階調パラメータを決定する際、部位毎のポジショニングに対応付けて最適な階調処理のパラメータを保持する階調処理パラメータデータベース３２４を用いる。これらの各機能も、記憶装置３３に格納されたプログラムを、ＣＰＵ３１が主メモリ３２にロードし、実行することにより実現される。また、階調処理パラメータデータベース３２４は、予め記憶装置３３に保持される。
【００１５】
部位特定部３２１は、Ｘ線診断装置１００で撮影する被検体１０の対象（撮影対象）の部位を特定する。本実施形態では、入力装置５を介して入力された情報の中から、撮影対象の部位名を抽出し、特定する。特定結果は、部位情報として記憶装置３３に格納する。なお、部位の特定には、公知の部位認識手法などを用いてもよい。
【００１６】
ポジショニング特定部３２２は、撮影対象のポジショニングを特定する。ここでは、部位特定部３２２で特定された部位毎の代表的なポジショニンググループのいずれに属するかを決定する。ポジショニングを特定するポジショニング特定処理は後述する。
【００１７】
階調処理パラメータデータベース３２４には、各部位のポジショニンググループ毎に、該当ポジショニンググループに最適な階調処理を施すための階調処理パラメータが格納される。保持される階調処理パラメータは、複数の階調処理のアルゴリズムの内の一つを特定する情報、一つの階調処理のアルゴリズムが特徴量の計算で必要とする複数のパラメータそれぞれの値、または、複数の階調処理アルゴリズムの内一つを特定する情報およびその特定されたアルゴリズムが特徴量計算で必要とする複数のパラメータそれぞれの値等である。階調処理部３３０は、階調処理パラメータとして受け取った情報を用いて階調処理を行う。
【００１８】
パラメータ決定部３２３は、部位特定部３２１で特定された部位およびポジショニング特定部３２２で特定されたポジショニングの両情報に基づき、階調処理のパラメータを決定する。具体的には、特定された部位およびポジショニンググループの組に対応づけて階調処理パラメータデータベース３２４に保持されている階調処理パラメータを抽出し、階調処理に用いる階調処理パラメータと決定する。そして、決定した階調処理パラメータを階調処理部３３０に受け渡す。
【００１９】
次に、ポジショニング特定部３２２によるポジショニング特定処理について説明する。本実施形態では、部位毎の代表的なポジションを示すポジショニンググループ群のいずれに属するかを判別し、特定する。図３は、本実施形態のポジショニング特定部３２２の機能ブロック図である。前述の機能を実現するために、ポジショニング特定部３２２は、被写体領域特定部３４０と、特徴検出部３５０と、ポジショニング抽出部３６０と、を備える。また、ポジショニング特定部３２２は、ポジショニンググループを特定するにあたり、ポジショニングデータベース３７０を用いる。ポジショニング特定部３２２は、被写体領域特定部３４０により補正後のデジタル画像データの中から被写体領域を特定し、特徴構成検出部３５０により、被写体領域の画像の特徴的な構成を抽出し、ポジショニング抽出部３６０により、抽出した特徴的な構成に対応づけてポジショニングデータベース３７０に保持されているポジショニンググループのいずれに属するかを判別する。
【００２０】
これらの各機能は、記憶装置３３に格納されたプログラムを、ＣＰＵ３１が主メモリ３２にロードし、実行することにより実現される。また、ポジショニングデータベース３７０は、予め記憶装置３３に保持される。
【００２１】
被写体領域特定部３４０は、補正後のデジタル画像データから、被写体領域を特定する処理を行う。ここで、図４は、記憶装置３３に記憶されるデジタル画像データによる画像の模式図であり、例１と例２とは同じ部位（ここでは、上腕側面）の異なるポジショニングの画像の例である。図４（ａ）は、補正後のデジタル画像データによる画像の模式図である。４１１は被写体、４１２は被写体領域、４１３はその他の領域を示す。被写体領域特定部３４０は、デジタル画像データの被写体領域４１２を明確化する処理を行う。
【００２２】
上記処理を実現するため、本実施形態の被写体領域特定部３４０は、Ｘ線可動絞り装置６により照射を制限された部分を特定するＸ線絞り特定部３４１と、被写体０を透過していない部分を特定する直接Ｘ線特定部３４２と、２値化部３４３とを備える。
【００２３】
Ｘ線絞り特定部３４１は、Ｘ線絞りの領域を特定するもので、例えば、Ｘ線発生装置１とＸ線検出装置２との物理的な位置関係、または、画像処理技術を用いて、Ｘ線可動絞り装置６により制限された領域を算出して特定する。また、直接線特定部３４２は、被写体１０を透過していない領域を特定するもので、例えば、Ｘ線発生装置１の放射したＸ線量とＸ線検出装置２までの距離から閾値を算出する、画像の特徴量から算出する、などの手法で被写体領域以外の領域（図４の（ａ）のその他の領域４１３）を特定する。
【００２４】
２値化部３４３は、補正後のデジタル画像データによる画像に２値化処理を行い、２値画像を生成する。本実施形態では、Ｘ線絞り特定部３４１および直線Ｘ線特定部３４２により被写体領域以外の領域とされた領域の画素値を０、その他の領域(被写体領域）の画素値を１とし、被写体領域４１２を特定する。２値化処理後の２値画像の模式図を図４（ｂ）に示す。ここでは、領域４２１が画素値１の被写体領域、領域４２２が画素値０の領域である。
【００２５】
特徴検出部３５０は、被写体領域特定部３４０において特定された被写体領域から、ポジショニンググループを抽出可能な特徴的な構成を検出する。この処理を実現するため、本実施形態の特徴検出部３５０は、細線化部３５１と、直線検出部３５２とを備える。
【００２６】
細線化部３５１は、２値化処理後の被写体領域４２１について、当該領域の中心線である芯線４３１を抽出する細線化処理を行う。細線化処理では、２値画像上の被写体領域を幅１ピクセルの線画像に変換する。図４（ｃ）に、細線化処理後の画像の模式図を示す。細線化処理の一般的な手法は以下のとおりである。画素値１の画素について、以下の６つの条件全てを満たすものの画素値を０に変換する。条件は、１）対象画素の画素値が１である。これは、２値化処理により、被写体領域と判別された領域であり、すなわち、細線化したい領域である。２）対象画素が境界点である。３）対象画素が端点でない。４）対象画素が孤立点ではない。５）対象画素を削除した場合でも、線の連結性が保たれる。６）対象画素の線幅が２ピクセル以上である。以上の変換処理を、２値化画像をラスタスキャンしながら、画素値を０に変換する画素がなくなるまで繰り返す。
【００２７】
直線検出部３５２は、細線化処理後の線画像から直線４４１を検出し、検出した直線の本数を直線情報として記憶装置３３に格納する。このとき、検出した直線の長さおよび角度（傾き）をさらに格納するよう構成してもよい。図４（ｄ）に直線検出後の画像の模式図を示す。直線検出には、その一般的な手法であるＨｏｕｇｈ変換を用いる。Ｈｏｕｇｈ変換では、各画素を通り、様々な方向を向く無限個の直線の中で、画像の特徴点を最も多く通るものを検出する直線とする。具体的には、直角座標上の点（ｘ、ｙ）を通る全ての直線を、その直線と原点との最短距離ρと、その直線の垂線とｘ軸（またはｙ軸）とが成す角θを用い、ρ＝ｘｓｉｎ（θ）＋ｙｃｏｓ（θ）においてθを０からπまで変化させたものとして表す。そして、細線化処理後の画像において、画素値が１の各画素（ｘ、ｙ）を上記曲線で表し、（ρ、θ）の組の集合がなす平面であるＨｏｕｇｈ平面上の１点で交わる正弦曲線の集合を直線と認定する。
【００２８】
ポジショニングデータベース３７０は、各部位の直線情報（本数（長さ、角度））毎に、当該部位の代表的なポジションを示すポジショニンググループが格納される。
【００２９】
ポジショニング抽出部３６０は、部位特定部３２１が特定した部位と直線検出部３５２が記憶装置３３に格納した直線情報とを用い、これらに対応づけてポジショニングデータベース３７０に保持されているポジショニンググループを抽出する。この抽出処理を実現するために、ポジショニング抽出部３６０は、本数判別部３６１を備える。本数判別部３６１は、ポジショニングデータベース３７０から、直線の本数が合致するデータを抽出する。すなわち、直線情報のうち、本数に基づいてポジショニンググループを判別する。ポジショニング抽出部３６０は、本数判別部３６１が判別したポジショニンググループを抽出結果としてパラメータ決定部３２４に受け渡す。
【００３０】
なお、直線情報として、長さおよび角度を検出している場合、さらに、誤差最小ポジション探索部３６２を備えるよう構成してもよい。この場合、ポジショニングデータベース３７０には、各部位の直線情報の本数、長さおよび角度毎にポジショニンググループが格納される。従って、本数判別部３６１により、本数が合致するデータが１以上抽出される。誤差最小ポジション探索部３６２は、本数判別部３６１が抽出したデータの中から、直線の長さ、角度に関して最も誤差の少ないポジショニンググループを探索し、抽出する。ポジショニング抽出部３６０は、誤差最小ポジション探索部３６２が抽出したポジショニンググループを抽出結果としてパラメータ決定部３２４に受け渡す。
【００３１】
以上の各部の処理の流れの概略を説明する。画像処理装置３に送られた電気信号はデジタル画像データに変換され、補正処理部３１０により各種補正が施される。次に、部位特定部３２１により部位が特定された補正後のデジタル画像データの被写体領域が、Ｘ線絞り特定部３４１、直接Ｘ線特定部３４２、２値化部３４３により特定される。特定された被写体領域の特徴的な構成が、細線化部３５１および直線検出部３５２により直線情報に変換され、ポジショニング抽出部３６０により、いずれのポジショニンググループに属するか特定される。以上の処理により特定された撮影対象の部位およびポジショニンググループに最適な階調パラメータをパラメータ決定部３２３が階調パラメータデータベース３２４を参照して決定する。その後、階調処理部３３０により、補正処理部３１０において補正後のデジタル画像データに決定した階調パラメータを用いて階調処理が施され、表示画像生成部３８０により表示画像が生成される。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態によれば、撮影対象の部位のみでなく、当該部位のポジショニングも特定し、得られた画像に部位毎のポジショニングに応じた最適な階調処理を施すことができる。また、ポジショニングの特定は、撮影対象を直線で表し、数値化したものを用い、データベースから抽出するといった処理であるため、パターンマッチングのような計算量の多い処理は必要ない。従って、本実施形態によれば、少ない計算量で、撮影対象の部位毎のポジショニングに応じた適切な階調処理を決定し、画像処理を施すことができる。これにより、安定した濃度・コントラストを有する表示画像を得ることができる。
【００３３】
さらに、上述のように、入力装置を介して入力された部位情報を参照して部位の特定を行う場合、部位の特定精度が高まるとともに、計算量をさらに抑えることができ、より高速に適切な階調処理を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態のＸ線診断装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態の画像処理装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態のポジショニング特定部の機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の画像の模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１：Ｘ線発生装置、２：Ｘ線検出措置、３：画像処理装置、４：表示装置、５：入力装置、６：Ｘ線可動絞り装置、１０：被検体、３１０：補正処理部、３２０：画質安定化処理部、３２１：部位特定部、３２２：ポジショニング特定部、３２３：パラメータ決定部、３２４：階調パラメータデータベース、３３０:階調処理部、３４０：被写体領域特定部、３４１：Ｘ線絞り特定部、３４２：直接Ｘ線特定部、３４３：２値化部、３５０：特徴検出部、３５１：細線化部、３５２：直線検出部、３６０：ポジショニング抽出部、３６１：本数判別部、３６２：誤差最小ポジション探索部、３７０：ポジショニングデータベース、３８０：表示画像生成部、４１１：被写体、４１２：被写体領域、４１３：その他の領域、４２１：被写体領域、４２２：その他の領域、４３１：芯線、４４１：直線
【図１】
2009233086.tif 000003
【図２】
2009233086.tif 000004
【図３】
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【図４】
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