(57)【要約】【課題】第１重複領域に基準領域を設定し、第２重複領域に捜索領域を設定することにより、長尺画像を迅速に高い精度で作成することができるＸ線診断装置及びＸ線画像処理方法を提供する。【解決手段】第１重複領域内で画素値の微分値の絶対値が最大となる画素を求める微分値算出部と、その画素を中心とした予め定められた大きさの基準領域を設定する基準領域設定部と、第２重複領域における捜索領域を、基準領域に基づいて設定する捜索領域設定部と、基準領域の画素値のパターンと同じパターンを捜索領域の中から探し出し、探し出したパターンの位置を求める捜索部と、基準領域の画素値のパターンの位置を捜索部が探し出したパターンの位置に相対的に移動することにより、第１画像と第２画像とを貼り合わせる長尺画像作成部と、を有する。【選択図】図３
2009136421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線検出器又はＸ線管球の少なくとも一方の位置が変更された各撮影で、前記Ｘ線検出器によって取得された各撮影データに基づいて、前記位置を変更する前後の第１画像及び第２画像を作成する画像作成部と、
前記第１画像の中で前記第２画像との重複部分である第１重複領域、及び前記第２画像の中で前記第１画像との重複部分である第２重複領域を、前記Ｘ線検出器及び前記Ｘ線管球の位置情報に基づいて算出する重複領域算出部と、
前記第１重複領域内で画素値の微分値の絶対値が最大となる画素を求める微分値算出部と、
前記画素値の微分値の絶対値が最大となる画素を中心とした予め定められた大きさの基準領域を設定する基準領域設定部と、
前記第２重複領域における捜索領域を、前記基準領域に基づいて設定する捜索領域設定部と、
前記基準領域の画素値のパターンと同じパターンを前記捜索領域の中から探し出し、探し出したパターンの位置を求める捜索部と、
前記基準領域の画素値のパターンの位置を前記捜索部が探し出したパターンの位置に相対的に移動することにより、前記第１画像と前記第２画像とを貼り合わせる長尺画像作成部と、
を有することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
Ｘ線検出器又はＸ線管球の少なくとも一方の位置が変更された各撮影で、前記Ｘ線検出器によって取得された各撮影データに基づいて、前記位置を変更する前後の第１画像及び第２画像を作成する画像作成部と、
前記第１画像の中で前記第２画像との重複部分である第１重複領域、及び前記第２画像の中で前記第１画像との重複部分である第２重複領域を、前記Ｘ線検出器及び前記Ｘ線管球の位置情報に基づいて算出する重複領域算出部と、
前記第１重複領域内で画素値の微分値の絶対値が最大となる画素である第１画素を求めると共に、前記第１画素の予め定められた大きさの周辺領域内で、前記第１画像の次に画素値の微分値の絶対値が大きな画素である第２画素を求める微分値算出部と、
前記第１画素及び前記第２画素を含む予め定められた大きさの基準領域を設定する基準領域設定部と、
前記第２重複領域における捜索領域を、前記基準領域に基づいて設定する捜索領域設定部と、
前記基準領域の画素値のパターンと同じパターンを前記捜索領域の中から探し出し、探し出したパターンの位置を求める捜索部と、
前記基準領域の画素値のパターンの位置を前記捜索部が探し出したパターンの位置に相対的に移動することにより、前記第１画像と前記第２画像とを貼り合わせる長尺画像作成部と、
を有することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項３】
前記第１重複領域内で画素値が最小となる画素を求める画素値算出部を有し、
前記微分値算出部は、前記画素値の微分値の絶対値が最大となる画素を、前記画素値が最小となる画素の予め定められた大きさの周辺領域内で求めることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記Ｘ線管球と前記Ｘ線検出器との間の隙間には、前記Ｘ線検出器上にＸ線照射野を形成するＸ線絞り装置が配され、
前記重複領域算出部は、前記Ｘ線照射野のエッジの画像を含む前記第１重複領域及び前記第２重複領域を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記捜索領域設定部は、前記Ｘ線検出器及び前記Ｘ線管球の位置情報に基づいて、前記基準領域と相対する前記第２重複領域内の位置に前記捜索領域を設定し、かつ、前記捜索領域を前記基準領域より大きめに設定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
Ｘ線検出器又はＸ線管球の少なくとも一方の位置が変更された各撮影で、前記Ｘ線検出器によって取得された撮影データに基づいて、前記位置を変更する前後の第１画像及び第２画像を作成するステップと、
前記第１画像の中で第２画像との重複部分である第１重複領域、及び前記第２画像の中で第１画像との重複部分である第２重複領域を、前記Ｘ線検出器及び前記Ｘ線管球の位置情報に基づいて算出するステップと、
前記第１重複領域内で画素値が最小となる画素を求めるステップと、
前記第１重複領域内であって、前記画素値が最小となる画素の予め定められた大きさの周辺領域内で画素値の微分値の絶対値が最大となる画素である第１画素を求めると共に、その第１画素の予め定められた大きさの周辺領域内で、前記第１画素の次に画素値の微分値の絶対値が大きな画素である第２画素を求めるステップと、
前記第１画素及び前記第２画素を含む予め定められた大きさの基準領域を設定するステップと、
前記第２重複領域における捜索領域を、前記基準領域に基づいて設定するステップと、
前記基準領域の画素値のパターンと同じパターンを前記捜索領域の中から探し出し、探し出したパターンの位置を求めるステップと、
前記基準領域の画素値のパターンの位置を前記捜索部が探し出したパターンとの位置に相対的に移動することにより、前記第１画像と前記第２画像とを貼り合わせるステップと、
を有することを特徴とするＸ線画像処理方法。
【請求項７】
前記請求項６に記載のＸ線画像処理方法のステップを実行す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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体に対して行われた２回のＸ線撮影で取得された各画像を、貼り合わせて長尺画像を作成するにＸ線診断装置及びＸ線画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下肢全体あるいは脊椎全体などの長尺撮影においては、下肢あるいは脊椎に沿って例えば２回のＸ線撮影が行われ、第１画像及び第２画像が作成される。第１画像及び第２画像には、共通した被検体部分の画像が含まれる。すなわち、第１画像の中には第２画像の重複部分である第１重複領域が含まれ、第２画像の中には第１画像の重複部分である第２重複領域が含まれる。
【０００３】
従来においては、第１重複領域及び第２重複領域の濃度情報に基づいて、位置合わせ処理のためのパラメータを設け、そのパラメータにより、第１重複領域と第２重複領域とを貼り合わせることにより長尺画像を作成する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、従来においては、第１重複領域内に、複数の候補領域を画一的に設定し、複数の候補領域の中から、相対的に信号分布の大きな領域を注目領域として選択する。一方で、第２重複領域内で、注目領域より大きい注目領域を設定し、この領域を参照領域とする。注目領域を参照領域内で平行移動、回転させながら、注目領域の最も類似するような平行移動、回転の条件を求め、その条件により、第１重複領域と第２重複領域とを貼り合わせることにより長尺画像を作成する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５８７０１号公報
【特許文献２】特開２００２−４４４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、濃度情報に基づくパラメータを条件にして、第１重複領域及び第２重複領域の全範囲を捜索するので、捜索に多くの時間を必要とし、長尺画像を迅速に作成することができないという問題点があった。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載された技術では、複数の候補領域が画一的に設定され、その複数の候補領域の中から注目領域が選択されるため、例えば、隣接する候補領域の境界近傍の領域に、注目すべき領域が存在する場合に、その領域を選択することができない。それにより、長尺画像の作成精度が低下して、所望の長尺画像を得られない場合がある。その場合に、再選択した注目領域に基づき、長尺画像を再度作成するので、結果的に長尺画像を迅速に作成することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、第１重複領域に基準領域を設定し、第２重複領域に捜索領域を設定することにより、長尺画像を迅速に高い精度で作成することができるＸ線診断装置及びＸ線画像処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、Ｘ線検出器又はＸ線管球の少なくとも一方の位置が変更された各撮影で、前記Ｘ線検出器によって取得された各撮影データに基づいて、前記位置を変更する前後の第１画像及び第２画像を作成する画像作成部と、
前記第１画像の中で前記第２画像との重複部分である第１重複領域、及び前記第２画像の中で前記第１画像との重複部分である第２重複領域を、前記Ｘ線検出器及び前記Ｘ線管球の位置情報に基づいて算出する重複領域算出部と、前記第１重複領域内で画素値の微分値の絶対値が最大となる画素を求める微分値算出部と、前記画素値の微分値の絶対値が最大となる画素を中心とした予め定められた大きさの基準領域を設定する基準領域設定部と、
前記第２重複領域における捜索領域を、前記基準領域に基づいて設定する捜索領域設定部と、前記基準領域の画素値のパターンと同じパターンを前記捜索領域の中から探し出し、探し出したパターンの位置を求める捜索部と、前記基準領域の画素値のパターンの位置を前記捜索部が探し出したパターンの位置に相対的に移動することにより、前記第１画像と前記第２画像とを貼り合わせる長尺画像作成部と、を有することを特徴とするＸ線診断装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、Ｘ線検出器又はＸ線管球の少なくとも一方の位置が変更された各撮影で、前記Ｘ線検出器によって取得された各撮影データに基づいて、前記位置を変更する前後の第１画像及び第２画像を作成する画像作成部と、前記第１画像の中で前記第２画像との重複部分である第１重複領域、及び前記第２画像の中で前記第１画像との重複部分である第２重複領域を、前記Ｘ線検出器及び前記Ｘ線管球の位置情報に基づいて算出する重複領域算出部と、前記第１重複領域内で画素値の微分値の絶対値が最大となる画素である第１画素を求めると共に、前記第１画素の予め定められた大きさの周辺領域内で、前記第１画像の次に画素値の微分値の絶対値が大きな画素である第２画素を求める微分値算出部と、前記第１画素及び前記第２画素を含む予め定められた大きさの基準領域を設定する基準領域設定部と、前記第２重複領域における捜索領域を、前記基準領域に基づいて設定する捜索領域設定部と、前記基準領域の画素値のパターンと同じパターンを前記捜索領域の中から探し出し、探し出したパターンの位置を求める捜索部と、前記基準領域の画素値のパターンの位置を前記捜索部が探し出したパターンの位置に相対的に移動することにより、前記第１画像と前記第２画像とを貼り合わせる長尺画像作成部と、を有することを特徴とするＸ線診断装置である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、Ｘ線検出器又はＸ線管球の少なくとも一方の位置が変更された各撮影で、前記Ｘ線検出器によって取得された撮影データに基づいて、前記位置を変更する前後の第１画像及び第２画像を作成するステップと、前記第１画像の中で第２画像との重複部分である第１重複領域、及び前記第２画像の中で第１画像との重複部分である第２重複領域を、前記Ｘ線検出器及び前記Ｘ線管球の位置情報に基づいて算出するステップと、前記第１重複領域内で画素値が最小となる画素を求めるステップと、前記第１重複領域内であって、前記画素値が最小となる画素の予め定められた大きさの周辺領域内で画素値の微分値の絶対値が最大となる画素である第１画素を求めると共に、その第１画素の予め定められた大きさの周辺領域内で、前記第１画素の次に画素値の微分値の絶対値が大きな画素である第２画素を求めるステップと、前記第１画素及び前記第２画素を含む予め定められた大きさの基準領域を設定するステップと、前記第２重複領域における捜索領域を、前記基準領域に基づいて設定するステップと、前記基準領域の画素値のパターンと同じパターンを前記捜索領域の中から探し出し、探し出したパターンの位置を求めるステップと、
前記基準領域の画素値のパターンの位置を前記捜索部が探し出したパターンとの位置に相対的に移動することにより、前記第１画像と前記第２画像とを貼り合わせるステップと、を有することを特徴とするＸ線画像処理方法である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によると、第１重複領域内で画素値の微分値の絶対値が最大となる画素を中心にして基準領域を設けたので、基準領域を、第１重複領域内で最も特徴のある画素の周辺領域とすることができ、また、基準領域に相対する第２重複領域内の領域に最も特徴のある画素及びその周辺領域が存在することが推測され、その基準領域に相対する領域に捜索領域を設けたので、捜索領域内で、画素値のパターンを迅速に捜索可能となる。それにより、長尺画像を迅速に作成することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明によると、第１重複領域内で画素値の微分値の絶対値が最大となる画素である第１画素を求めると共に、第１画素の周辺領域内で、第１画像の次に画素値の微分値の絶対値が大きな画素である第２画素を求め、第１画素及び第２画素を含むように基準領域を設けたので、基準領域の画素値のパターンの特徴が増大し、その増大した分だけ、画素値のパターンを捜索領域内で捜索するときの迅速性及び精度が高まる。
【００１４】
さらに、請求項６に記載の発明によると、画素値が最小となる画素の周辺領域に第１画素及び第２画素を求め、第１画素及び第２画素を含むように基準領域を設けたので、例えば、画素値が最小となる傾向にある骨部及び骨部周辺の画像に基づいて、長尺画像を作成する場合に、基準領域の画素値のパターンの特徴がさらに増大し、画素値のパターンを操作領域内で捜索するときの迅速性及び精度が一層高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（構成）
本発明の第１の実施形態に係るＸ線画像診断装置の構成について、図１を参照にして説明する。図１は、Ｘ線画像診断装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
Ｘ線管保持装置１０と立体スタンド２０とが被検体を挟んで対向した位置に配されている。Ｘ線管保持装置１０は、Ｘ線管球１１及びＸ線絞り器１２を備えている。また、立体スタンド２０は、グリッド２１及びＸ線検出器２２を備えている。Ｘ線絞り器１２は、被曝量の最適化を目的として、Ｘ線ビームをＸ線検出器２２の適正な位置に照射する。Ｘ線絞り器１２は、Ｘ線検出器２２上にＸ線照射野を形成する。また、グリッド２１は、質の高いＸ線画像を得るために、被検体とＸ線との相互作用によって発生する散乱線を除去又は減少させる。
【００１７】
図示省略したユーザインターフェースの表示手段及び操作手段によって、ユーザが、例えば、曝射モード、校正モード、診断等の各項目について設定する。システム制御手段１は、それらの設定を受けて、曝射モードに応じたＸ線曝射条件、タイミングをＸ線制御部３１に対して送る。Ｘ線制御部３１は、Ｘ線高電圧装置３０の高電圧発生器３２からＸ線管球１１に対して供給される電圧を制御する。
【００１８】
次に、Ｘ線検出器２２の構成について、図２を参照にして説明する。Ｘ線センサー２２１は、画素を構成するセンサーであって、画素検出素子あるいは画素と称される。Ｘ線センサー２２１は、受けたＸ線の強さに応じた電荷に変換し、その電荷を貯えることによってＸ線を検出する。Ｘ線センサー２２１は、例えば、変換素子、電荷を貯える容量性素子、及び容量性素子から電荷を取り出して出力させる半導体ゲート素子等（図示省略）で構成される。
【００１９】
Ｘ線センサー２２１は、２次元的に行方向と列方向に配列され、全体としてｎ個のセンサー群２２０が構成される。配列されたセンサー群２２０に対して、センサー列セレクト手段２３０が、システム制御手段１あるいは読出制御手段等（図示省略）からの指示を受けて、センサー群２２０の列毎に画素値を読み出す指示を出し、その出力を行毎に可変アンプ（積分形アンプ）２４１で受けて増幅する。アンプ群２４０からの出力は、マルチプレクサ２５０及びＡＤコンバータ２６０を経由して、画素毎（Ｘ線センサー２２１毎）に画素値を示すディジタルデータとして出力される。このディジタルデータが投影データに相当する。
【００２０】
さらに、画素毎の画素値に対するオフセット及びゲインの補正等を行い、補正後の投影データを画像処理装置４０の入力部４１へ送る。
【００２１】
入力部４１は、高速メモリ（フレームメモリあるいはフレームバッファ）に数フレーム分の投影データをためておき、制御部４３の指示により、記憶装置４２に転送する。
【００２２】
記憶装置４２は、投影データを付帯情報（患者名、撮影部位、撮影方向、撮影条件等）と共に保存する。
【００２３】
制御部４３は、記憶装置４２からプログラムを取り出し、その命令を解釈し、命令に基づいて記憶装置４２から投影データを読み取り、投影データの加工を演算部４５に指示し、演算部４５により加工されたデータを記憶装置４２に書き込む。また、制御部４３は、入力部４１、表示制御部５０及びネットワーク出力部５１に対するデータの入出力制御を行う。
【００２４】
次に、投影データを加工する演算部４５の構成について、図３を参照にして説明する。図３は、演算部４５の構成を示すブロック図である。
【００２５】
演算部４５は、画像作成部４５１、重複領域算出部４５２、微分値算出部４５３、基準領域設定部４５４、捜索領域設定部４５５、捜索部４５６、長尺画像作成部４５７及び画素値算出部４５８を有する。
【００２６】
画像作成部４５１は、投影データの画素値に、所定の階調を割り当てることにより、第１画像及び第２画像を作成する。例えば、８ビット階調の場合、０から２５５の階調値（濃度値）を撮影データの画素値に割り当てる。また、例えば、１０ビット階調の場合、０から１０２３の階調値（濃度値）を撮影データの画素値に割り当てる。それにより、第１画像及び第２画像が作成される。以下の説明では、第１画像及び第２画像の階調値（濃度値）を画素値という。
【００２７】
なお、本実施の形態では、第１画像及び第２画像の画素値を用いて、以下に説明する基準領域の設定等を行うが、撮影データの画素値をそのまま用いて、基準領域の設定等を行っても良い。
【００２８】
また、以下の説明では、第１画像及び第２画像の画素値に基づいて、第１画像及び第２画像を貼り合わせるが、撮影データの画素値に基づいて、第１画像及び第２画像を貼り合わせても良い。
【００２９】
重複領域算出部４５２は、第１画像の中で第２画像との重複部分である第１重複領域、及び第２画像の中で第１画像との重複部分である第２重複領域を、各撮影でのＸ線管球１１の位置及びＸ線検出器２２の位置に基づいて算出する。
【００３０】
なお、本実施の形態では、重複領域算出部４５２は、Ｘ線照射野のエッジの画像を除く領域内で第１重複領域及び第２重複領域を算出する。
【００３１】
次に、第１重複領域及び第２重複領域の算出について、図４から図６を参照にして説明する。図４は、Ｘ線診断装置における長尺撮影の概念図である。長尺撮影においては、図４に示すように、Ｘ線管球１１及びＸ線検出器２２の各位置を変更する場合と、Ｘ線管球１１の位置を固定し、Ｘ線検出器２２の位置を変更する場合とがある。
【００３２】
次に、Ｘ線管球１１の位置を固定し、Ｘ線検出器２２の位置を変更する長尺撮影において、第１重複領域及び第２重複領域を算出する場合について図５を参照にして説明する。図５（ａ）は、Ｘ線管球１１の位置を固定し、Ｘ線検出器２２の位置を被検体の体軸方向（Ｙ方向）に変更する長尺撮影の概念図である。この長尺撮影では、第１重複領域及び第２重複領域の幅ｗは、以下の式（１）により算出することができる。
ｗ＝Ｌｙ−（Ｙｆ１−Ｙｆ２）  …（１）
【００３３】
ここで、Ｌｙは、Ｘ線検出器２２のＹ方向のサイズ、Ｙｆ１は、Ｘ線検出器２２の変更後のＹ方向の位置、Ｙｆ２は、Ｘ線検出器２２の変更前のＹ方向の位置を表す。なお、（Ｙｆ１−Ｙｆ２）は、Ｘ線検出器２２のＹ方向の移動距離を表す。
【００３４】
式（１）により求めることができる第１重複領域及び第２重複領域の幅ｗは、長尺撮影が体軸方向（Ｙ方向）に沿って撮影を行う場合である。長尺撮影がＸ方向（体軸方向）に沿って撮影を行う場合には、式（１）のＹをＸに書き換えた式により、第１重複領域及び第２重複領域の幅ｗを求めることができる。
【００３５】
以下、長尺撮影の方向である体軸方向がＹ方向であるとして説明するが、体軸方向がＸ方向である場合には、同様に、式の中のＹをＸに書き換えることにより、その式を用いることが可能となる。
【００３６】
次に、第１重複領域及び第２重複領域の詳細について、図５（ｂ）を参照にして説明する。図５（ｂ）では、図面上で下側に第１画像を表し、上側に第２画像を表している。図５（ｂ）では、第１重複領域を第２重複領域に重ねた場合に、第１画像の座標上の点（０，０）が、第２画像の座標上の点（ｘ１、ｙ１）に該当する。
【００３７】
第１画像における第１重複領域は、座標上の点（０，０）から点（Ｌｘ，Ｌｙ−（Ｙｆ１−Ｙｆ２））の範囲である。
【００３８】
また、第２画像のｙ軸上の点ｙ１は、以下の式（２）により求めることができる。
ｙ１＝Ｌｙ−｛Ｌｙ−（Ｙｆ１−Ｙｆ２）｝  …（２）
これは、ｙ１＝Ｙｆ１−Ｙｆ２である。
したがって、第２画像における第２重複領域は、座標上の点（０，Ｙｆ１−Ｙｆ２）から点（Ｌｘ，Ｌｙ）の範囲である
【００３９】
次に、Ｘ線管球１１の位置が移動する場合に、第１重複領域及び第２重複領域の算出について、図６を参照にして説明する。図６は、Ｘ線管球１１及びＸ線検出器２２の位置を被検体の体軸方向（Ｙ方向）に変更する長尺撮影の概念図である。
【００４０】
第１重複領域及び第２重複領域の幅ｗは、次のように算出することができる。まず、被写体位置におけるＹｆｎより上側の重複領域ｗ１は、次の式（３）により求めることができる。
ｗ１＝ＳＰＤ／ＳＩＤ＊（ｗ／２＋Ｙｆｎ−Ｙｔ２）−（Ｙｆｎ−Ｙｔ２）
…（３）
ここで、ＳＰＤはＸ線管球１１から被検体位置（被写体位置）までの距離、ＳＩＤはＸ線管球１１からＸ線検出器２２までの距離を表す。
【００４１】
同様に、被写体位置におけるＹｆｎより下側の重複領域ｗ２は、次の式（４）により求めることができる。
ｗ２＝ＳＰＤ／ＳＩＤ＊（ｗ／２＋Ｙｔ１−Ｙｆｎ）−（Ｙｔ１−Ｙｆｎ）
…（４）
【００４２】
式（３）及び式（４）により、被写体位置における重複領域の幅ｗ’は、次の式（５）により求めることができる。
ｗ’＝ＳＰＤ／ＳＩＤ＊｛ｗ＋（１−ＳＩＤ／ＳＰＤ）＊（Ｙｔ１−Ｙｔ２）｝
…（５）
【００４３】
Ｘ線検出器２２上での重複領域の幅ｗｎは、ｗ’をＳＩＤ／ＳＰＤ倍した次の式（６）で求めることができる。
ｗｎ＝ｗ＋（１−ＳＩＤ／ＳＰＤ）＊（Ｙｔ１−Ｙｔ２）  …（６）
これは、次の式（７）に置き換え可能となる。
ｗｎ＝Ｌｙ−（Ｙｆ１−Ｙｆ２）＋（１−ＳＩＤ／ＳＰＤ）＊（Ｙｔ１−Ｙｔ２）…（７）
【００４４】
次に、微分値算出部４５３について図７から図１１を参照にして説明する。微分値算出部４５３は、画素値の微分値の絶対値が最大となる画素を求める。例えば、隣接する画素の位置をｘ１，ｘ２とし、各画素の画素値をｆｘ１，ｆｘ２とした場合に、画素値の微分値（ｄｆ／ｄｘ）は、次の式（８）で求めることができる。
（ｄｆ／ｄｘ）＝（ｆｘ１−ｆｘ２）／（ｘ１−ｘ２）  …（８）
【００４５】
図７は、Ｘ線検出器等の位置を変更して、撮影した前後の第１画像及び第２画像を説明するための図である。図７では、図面上で下側に第１画像を表し、上側に第２画像を表している。図７に示す第１画像及び第２画像で、ハッチングで示した部分が第１重複領域及び第２重複領域である。
【００４６】
図８は、第１重複領域内で基準領域を設定する手順の第１例を示す図である。図８（ａ）に示すように、微分値算出部４５３は、第１重複領域内での画素値の微分値の絶対値が大きな画素を求める。
【００４７】
図９は、基準領域を設定する手順の第２例を示した図である。図９（ａ）に示すように、微分値算出部４５３は、第１重複領域内での画素値の微分値の絶対値が大きな画素である第１画素を求めると共に、第１画素を中心とする予め定められた大きさの周辺領域内で、第１画素の次に画素値の微分値の絶対値が大きな画素である第２画素を求めても良い。さらに、微分値算出部４５３は、その周辺領域内で、第２画素の次に画素値の微分値の絶対値が大きな画素である第３画素を求めるようにしても良い。
【００４８】
図１０は、基準領域を設定する手順の第３例を示す図である。図１０（ａ）に示すように、微分値算出部４５３は、第１重複領域内で、画素値が最小となる画素を中心とする予め定められた大きさの周辺領域を求めても良い。周辺領域は、被検体の部位により予め定められている。例えば、図１０（ｂ）では、周辺領域は、Ｘ方向で下肢の幅以上の幅を有する。
【００４９】
なお、画素値算出部４５８は、以下のように、第１重複領域内で画素値が最小となる画素を求める。先ず、画素値算出部４５８は、第１重複領域内で所定の順番に従って画素の画素値を求め、求めた画素値を最小の画素値とし、その画素の位置を記憶する。画素値算出部４５８は、所定の順番に従って次の画素の画素値を求め、求めた画素値と、記憶された画素の画素値とを比較し、小さい方の画素値を最小の画素値とし、その画素の位置を記憶する。
【００５０】
画素値算出部４５８は、この手順を第１重複領域内の全部の画素について繰り返す。そのとき記憶された画素の画素値が最小となる。このようにして、画素値算出部４５８は、画素値が最小となる画素を求める。
【００５１】
さらに、微分値算出部４５３は、図１０（ｃ）に示すように、その周辺領域内で、画素値の微分値の絶対値が最大となる第１画素を求める。なお、上記したように、微分値算出部４５３は、第１画素の周辺領域内で、第１画素の次に画素値の微分値の絶対値が最大となる第２画素、及びその次に画素値の微分値の絶対値が最大となる第３画素を求めるようにしても良い。
【００５２】
基準領域設定部４５４は、図８（ｂ）に示すように、第１重複領域内での画素値の微分値の絶対値が大きな画素を中心とする予め定められた大きさの基準領域を設定する。
【００５３】
なお、基準領域設定部４５４は、微分値算出部４５３が第１重複領域内での画素値の微分値の絶対値が大きな画素である第１画素を求め、第１画素を中心とする予め定められた大きさの周辺領域内で第２画素を求め、さらに、その周辺領域内で第３画素を求め場合に、図９（ｂ）に示すように、第１画素、第２画素及び第３画素を含む予め定められた大きさの基準領域を設定しても良い。
【００５４】
さらに、基準領域設定部４５４は、微分値算出部４５３が第１重複領域内で、画素値が最小となる画素を中心とする予め定められた大きさの周辺領域を求め、その周辺領域内で、画素値の微分値の絶対値が最大となる画素を求める場合に、図１０（ｄ）に示すように、その最大となる画素値を中心にして予め定められた大きさの基準領域を設定しても良い。
【００５５】
図１１は、基準領域を設定する手順の第４例を示す図である。図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、基準領域設定部４５４は、微分値算出部４５３が第１重複領域内で、画素値が最小となる画素を中心とする予め定められた大きさの周辺領域を求め、その周辺領域内で、第１画素及び第２画素を求める場合に、第１画素及び第２画素を含む予め定められた大きさの基準領域を設定しても良い。
【００５６】
次に、捜索領域設定部４５５について、図１２を参照にして説明する。図１２（ａ）は、長尺撮影において、Ｘ線検出器２２等の位置を変更した前後の第１画像及び第２画像を説明するための図である。図１２（ａ）は、上記した図７と同様であるが、基準領域設定部４５４が第１重複領域に基準領域を設定した図である。
【００５７】
図１２（ｂ）は、第１重複領域内の基準領域と相対する第２重複領域内の位置をもとに捜索領域を設定する場合の説明図である。
【００５８】
捜索領域設定部４５５は、Ｘ線管球１１及びＸ線検出器２２の位置情報に基づいて、基準領域と相対する第２重複領域内の位置をもとに捜索領域を設定する。ここで、捜索領域は、被検体のぶれ、及び設定される捜索領域の位置の誤差を考慮した大きさに予め決められている。予め決められた捜索領域は、基準領域の大きさより広い領域であって、第２重複領域の大きさの約半分以下の領域である。捜索領域設定部４５５は、その予め決められた大きさの捜索領域を設定する。
【００５９】
また、基準領域と相対する第２重複領域内の位置とは、第１画像を第２画像に重ねた場合に、第２重複領域の中に基準領域が配された位置である。
【００６０】
図１３は、骨部及び骨部近傍の長尺画像を作成する場合の説明図である。捜索領域設定部４５５は、基準領域と相対する第２重複領域内の位置にをもと、図１３（ａ）で破線により描かれた矩形状の領域である捜索領域を設定する。
【００６１】
図１２（ｂ）を参照して、基準領域と捜索領域との位置関係を説明すると、第１画像及び第２画像における左上の点の座標を（０，０）とし、基準領域における左上の座標（Ｘｋ，Ｙｋ）としたとき、基準領域と相対する第２重複領域内の位置における左上の座標（Ｘｋ’，Ｙｋ’）は、次の式（９）及び式（１０）で求めることができる。
Ｘｋ’＝Ｘｋ    …（９）
Ｙｋ’＝Ｌｙ−（ｗｎ−Ｙｋ）    …（１０）
ここで、Ｌｙは、Ｘ線検出器２２のＹ方向のサイズ、ｗｎはＸ線検出器２２での重複領域の幅を表す。
【００６２】
次に、捜索部４５６について説明する。捜索部４５６は、基準領域の画素値のパターンと同一又は類似のパターンを捜索領域の中から探し出し、探し出したパターンの位置を求める。ここで、「同一又は類似のパターン」とは、特許請求の範囲の「同じパターン」に相当する。
【００６３】
記憶装置４２は、基準領域の画素値のパターン及び捜索領域の全部の画素値を配列データとしてそれぞれ保存する。捜索部４５６は、記憶装置４２から基準領域の画素値のパターン（配列データ）を読み出し、捜索領域内の画素値のパターン（配列データの所定部分）を読み出し、両方のパターンを比較する。捜索部４５６は、１回の比較が終了すると、捜索領域内の画素値のパターン（配列データの所定部分）を、所定の順番で（例えば、１画素分ずらした画素から）読み出す。
【００６４】
捜索部４５６は、捜索領域内の画素値のパターンが、基準領域の画素値のパターンと最も類似したときの位置を求める。
【００６５】
図１３（ａ）に示すように、捜索部４５６は、捜索領域内に、基準領域の画素値のパターンと同一のパターンをもった領域を捜索し、又は基準領域の画素値のパターンと最も類似した領域を捜索し、同一のパターンをもった領域の位置又は最も類似した領域の位置を求める。
【００６６】
なお、捜索部４５６は、捜索領域の全部の画素値を捜索しても良く、類似する程度の条件（例えば閾値）を設けておき、類似する程度が条件を満たした場合（閾値を超えた場合）の位置を求めても良い。それにより、捜索がより迅速になる。
【００６７】
次に、長尺画像作成部４５７について説明する。長尺画像作成部４５７は、基準領域の位置を、捜索部４５６により探し出された領域の位置に相対的に移動することにより、第１画像と第２画像とを貼り合わせる。
【００６８】
長尺画像作成部４５７が、基準領域の位置を、捜索部４５６により探し出された領域の位置に相対的に移動した態様を図１３（ｂ）に示す。  
【００６９】
なお、捜索部４５６が、Ｘ方向及びＹ方向のずれ量を算出し、長尺画像作成部４５７がそのずれ量に基づいて、第１画像と第２画像とを貼り合わせても良い。
【００７０】
表示制御部５０は、長尺画像をモニタ６０に表示する。ネットワーク出力部５１は、長尺画像のデータを、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）を介してサーバ７１及びプリンタ７３に送信する。サーバ７１は、その記憶装置に長尺画像のデータを保存し、所定の条件により、モニタ７２に長尺画像を表示する。
【００７１】
（動作）
次に、長尺画像を作成する手順について図１４を参照にして説明する。なお、長尺画像は、複数の画像を貼り合わせることにより作成されるものであるが、説明を簡単にするために、以下に挙げる長尺画像は、第１画像及び第２画像を貼り合わせるにより作成される。
【００７２】
画像作成部４５１は、第１画像及び第２画像を作成する（ステップＳ１０１）。第１画像及び第２画像の作成は次のように行われる。Ｘ線管球１１及びＸ線検出器２２を各位置にセットする。このとき、Ｘ線管球１１及びＸ線検出器２２の各位置を取得する。前後して、Ｘ線撮影を行う。Ｘ線撮影では、Ｘ線検出器２２によって撮影データが取得される。
【００７３】
次に、Ｘ線管球１１又はＸ線検出器２２の少なくとも一方の位置を、被検体の体軸方向（例えばＹ方向）に沿って変更する。このとき、Ｘ線管球１１及びＸ線検出器２２の各位置を取得する。前後して、Ｘ線撮影を行う。Ｘ線撮影では、Ｘ線検出器２２によって撮影データが取得される。
【００７４】
Ｘ線検出器２２は、各撮影データの画素値の補正等を行い、補正後のデータを画像処理装置４０に出力する。画像処理装置４０の入力部４１は、画素値のデータを一時的に貯めておく。入力部４１は、制御部４３の指示により、記憶装置４２に転送する。
【００７５】
制御部４３は、画像作成部４５１に対し、画像の作成を指示する。画像作成部４５１は、記憶装置４２に保存された各撮影データを読み出し、各撮影データの画素値に所定の階調値（濃度値）を割り当てることにより、第１画像及び第２画像を作成する。
【００７６】
次に、重複領域算出部４５２は、第１重複領域及び第２重複領域を、Ｘ線管球１１及びＸ線検出器２２の各位置に基づいて算出する（ステップＳ１０２）。
【００７７】
Ｘ線管球１１の位置を固定して撮影した場合、並びに、Ｘ線管球１１の位置を変更して撮影した場合とでは、重複領域算出部４５２が第１重複領域及び第２重複領域を算出するときに用いる式が異なる。
【００７８】
上記した式（１）並びに式（６）及び式（７）は、Ｙ方向で第１画像及び第２画像が重複した場合に用いられる式である。Ｘ方向で第１画像及び第２画像が重複した場合には、式のＸとＹとを置き換えれば良い。
【００７９】
次に、基準領域設定部４５４が第１重複領域内に基準領域を設定する（ステップＳ１０３）。基準領域を設定する手順については、追って説明する。
【００８０】
次に、捜索領域設定部４５５が第２重複領域内に捜索領域を設定する（ステップＳ１０４）。捜索領域設定部４５５は、捜索領域を、第２重複領域内の基準領域と対応する位置に設定する。また、捜索領域設定部４５５は、基準領域の大きさ（Ｘ方向及びＹ方向の画素数）に対して所定の画素数ずつ多く、捜索領域を設定する。
【００８１】
次に、画像作成部４５１は、基準領域及び捜索領域に対して画像処理をする。例えば、画像処理には、圧縮処理及び周波数処理が含まれる。圧縮処理では、画像作成部４５１は、基準領域及び捜索領域の各画像を所定倍に縮小する。また、画像処理には階調処理が含まれる。画像作成部４５１は、所定の変換曲線を用いて、基準領域及び捜索領域の階調を変換する。
【００８２】
次に、捜索部４５６は、基準領域の画素値のパターンと同一又は類似のパターンを捜索領域の中から探し出し、探し出したパターンの位置を求める（ステップＳ１０５）。捜索部４５６は、同一又は類似の画素値のパターンを探し出し、捜索領域内の画素値のパターンが、基準領域の画素値のパターンと同じ又は最も類似したときの位置を求める。
【００８３】
捜索部４５６が、第２領域より狭い捜索領域内を捜索するので、基準領域の画素値のパターンと同一又は類似のパターンを捜索領域内から迅速に探し出すことができる。
【００８４】
次に、長尺画像作成部４５７は、基準領域の画素値のパターンを、捜索部４５６により探し出されたパターンの位置に相対的に移動することにより、第１画像と第２画像とを貼り合わせる（ステップＳ１０６）。
【００８５】
次に、その説明を省いた基準領域の設定手順について図１５を参照にして詳細に説明する。まず、画素値算出部４５８は、第１重複領域内で画素値が最小となる画素を求める（ステップＳ２０１）。例えば、骨部のエッジの画素が最小の画素値となる。
【００８６】
次に、微分値算出部４５３は、画素値が最小となる画素を中心とする予め定められた大きさの周辺領域を求める（ステップＳ２０２）。
【００８７】
次に、微分値算出部４５３は、その周辺領域内で、画素値の微分値の絶対値が最大となる第１画素を求める（ステップＳ２０３）。
【００８８】
微分値算出部４５３は、例えば、以下のように、画素値の微分値の絶対値が最大となる画素である第１画素を求める。先ず、微分値算出部４５３は、周辺領域内で所定の順番に従って画素の画素値の微分値の絶対値を求め、求めた微分値の絶対値を最大の絶対値とし、その画素の位置を記憶する。微分値算出部４５３は、所定の順番に従って次の画素の画素値の微分値の絶対値を求め、求めた微分値の絶対値と、記憶された微分値の絶対値とを比較し、大きい方の絶対値を最大の絶対値とし、その画素の位置を記憶する。
【００８９】
微分値算出部４５３は、以上の手順を周辺領域内の全部の画素について繰り返す。そのとき、記憶された微分値の絶対値が最大となる。このようにして、微分値算出部４５３は、微分値の絶対値が最大となる第１画素を求める。
【００９０】
次に、微分値算出部４５３は、第１画素の予め定められた大きさの周辺領域を求める（ステップＳ２０４）。第１画素の周辺領域は、被検体の部位により予め定められている。
【００９１】
次に、微分値算出部４５３は、第１画素の次に微分値の絶対値が大きな画素である第２画素を求める（ステップＳ２０５）。求められる第２画素を図１１（ａ）に示す。
【００９２】
次に、基準領域設定部４５４は、第１画素及び第２画素を含む予め定められた大きさの基準領域を設定する（ステップＳ２０６）。設定された基準領域を図１１（ｂ）に示す。
【００９３】
なお、上記した実施の形態では、基準領域の設定手順において、画素値が小さい傾向にある骨部及び骨部周辺の画像の貼り合わせるために、先ず、画素値が最小となる画素の周辺領域を画素値算出部４５８が求め、次に、微分値算出部４５３がその周辺領域内で第１画素を求め、その第１画素に基づいて、基準領域設定部４５４が基準領域を設定するものを示したが、これに限らない。例えば、第１重複領域内で、画素値の微分値の絶対値が最大となる第１画素を微分値算出部４５３が求め、その第１画素に基づいて、基準領域設定部４５４が基準領域を設定するものでも良い。    
【００９４】
また、第１重複領域内で画素値が最小となる画素の周辺領域を求め、次に、その周辺領域内で第１画素を求める場合と、第１重複領域内で画素値が最小となる画素の周辺領域を求めずに、直接的に、第１重複領域内で第１画素を求める場合とで、基準領域を設定する手順（プログラム）を切り替え可能に構成しても良い。
【００９５】
さらに、基準領域設定部４５４が第１画素及び第２画素を含む基準領域を設定したものを示したが、これに限らない。例えば、基準領域設定部４５４は、第１画素を中心とした予め定められた大きさの基準領域を設定するものでも良い。
【００９６】
さらに、重複領域算出部４５２が第１重複領域及び第２重複領域を、Ｘ線照射野のエッジの画像を除いて算出したものを示したが、Ｘ線照射野のエッジを意図的に含む第１重複領域及び第２重複領域を算出しても良い。
【００９７】
なお、上記実施の形態では、基準領域設定部４５４が第１画素及び第２画素の２つの画素を含む領域を基準領域として設定したものを示したが、第３画素、第４画素等、３以上の画素を含む基準領域を設定しても良い。
【００９８】
また、微分値算出部４５３が、第１重複領域内において、画素値の微分値の絶対値が大きな複数の画素（例えば、第１画素、第２画素、第３画素、…）を求める場合に、微分値に閾値を設けておき、その画素値の微分値の絶対値が閾値を超えた複数の画素を求めるようにしても良い。
【００９９】
さらに、捜索部４５６が、基準領域の画素値のパターンと同一又は類似のパターンを捜索領域の中から探し出す前に、基準領域及び捜索領域にエッジを強調する空間フィルタをかけ（画像の圧縮処理や周波数処理をし）、その後、画素値のパターンの捜索をするものを示した。その空間フィルタは、例えば、バンドパスフィルタであっても良い。
【０１００】
なお、捜索部４５６が、空間フィルタをかけずに、直接的に、基準領域の画素値のパターンと同一又は類似のパターンを捜索領域の中から探し出し、探し出したパターンの位置を求めるようにしても良い。
【０１０１】
なお、前記実施の形態では、第１画像及び第２画像を貼り合わせることにより、長尺画像を作成するものを示したが、貼り合わせる画像の枚数は３枚以上であっても良い。
【０１０２】
また、上記実施の形態では、Ｙ方向で第１画像及び第２画像が重なる場合を示したが、Ｘ方向で２枚の画像が重なる場合にも、本発明を適用することが可能である。
さらに、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６を実行するためのプログラムを記憶した記憶媒体をＸ線診断装置の入力装置にセットすることにより、プログラムを読み取らせるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＸ線診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】Ｘ線検出器の構成を示すブロック図である。
【図３】画像処理装置の演算部の構成を示すブロック図である。
【図４】Ｘ線診断装置における長尺撮影の概念図である。
【図５】（ａ）はＸ線管球の位置を固定し、Ｘ線検出器の位置を変更し、長尺撮影をする場合の概念図である。（ｂ）は、重複領域を説明する図である。
【図６】はＸ線管球及びＸ線検出器の各位置を変更し、長尺撮影をする場合の概念図である。
【図７】Ｘ線検出器等の位置を変更して、撮影した前後の第１画像及び第２画像を説明するための図である。
【図８】第１重複領域内で基準領域を設定する手順の第１例を示す図である。
【図９】基準領域を設定する手順の第２例を示した図である。
【図１０】基準領域を設定する手順の第３例を示す図である。
【図１１】基準領域を設定する手順の第４例を示す図である。
【図１２】基準領域に基づいて、捜索領域を設定する場合の説明図である。
【図１３】骨部及び骨部近傍の長尺画像を作成する場合の説明図である。
【図１４】長尺画像を作成する手順を示すフロー図である。
【図１５】基準領域を設定する手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０  Ｘ線管保持装置
２０  立体スタンド
３０  Ｘ線高電圧装置
４０  画像処理装置
４１  入力部
４２  記憶装置
４３  制御部
４５  演算部
４５１  画像作成部
４５２  重複領域算出部
４５３  微分値算出部
４５４  基準領域設定部
４５５  捜索領域設定部
４５６  捜索部
４５７  長尺画像作成部
４５８  画素値算出部
５０  表示制御部
６０  モニタ
【図１】
2009136421.tif 000003
【図２】
2009136421.tif 000004
【図３】
2009136421.tif 000005
【図４】
2009136421.tif 000006
【図５】
2009136421.tif 000007
【図６】
2009136421.tif 000008
【図１３】
2009136421.tif 000009
【図１４】
2009136421.tif 000010
【図１５】
2009136421.tif 000011
【図７】
2009136421.tif 000012
【図８】
2009136421.tif 000013
【図９】
2009136421.tif 000014
【図１０】
2009136421.tif 000015
【図１１】
2009136421.tif 000016
【図１２】
2009136421.tif 000017