(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を透過した放射線により生成された放射線画像の画像処理装置において、
放射線の照射野領域を認識する照射野認識手段と、
認識された照射野領域に含まれ、かつ前記照射野領域の中心点を含み、前記照射野領域に基づいた所定の大きさの関心領域を自動設定する関心領域設定手段と、
設定された関心領域付近の画像データに基づいて、前記関心領域を修正する関心領域修正手段と、
修正された関心領域内の画像データに基づいて画像処理条件を決定する画像処理条件決定手段
とを有し、
決定された画像処理条件に基づいて画像処理を施すことを特徴とする放射線画像の画像処理装置。
【請求項２】
前記関心領域修正手段が、
設定された関心領域付近の画像データを解析することにより、前記関心領域に所望の被写体が含まれるか否かを検査する関心領域検査手段と、
該関心領域の検査結果に基づいて前記関心領域の修正条件を決定する修正条件決定手段
とを有することを特徴とする請求項１記載の放射線画像の画像処理装置。
【請求項３】
前記関心領域修正手段が、
前記関心領域の近傍の画像データを解析することにより、所望の被写体が含まれる確信度の高い候補領域を検出する候補領域検出手段と、
修正後の関心領域が前記候補領域の少なくとも一部を含むように前記関心領域の修正条件を決定する修正条件決定手段
とを有することを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の放射線画像の画像処理装置。
【請求項４】
前記関心領域設定手段が、
前記照射野領域の面積の１／２０から１／２の面積を有する関心領域を設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の放射線画像の画像処理装置。
【請求項５】
前記関心領域設定手段が、
前記照射野領域の大きさに基づいて前記関心領域の大きさを決定することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の放射線画像の画像処理装置。
【請求項６】
前記画像処理条件決定手段が、
前記修正された関心領域内の人体部分の信号値に対応する代表信号値を決定し、前記代表信号値に基づいて画像処理条件を決定することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の放射線画像の画像処理装置。
【請求項７】
前記画像処理が階調処理であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の放射線画像の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線画像の画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、銀塩フィルムを使用せずに、輝尽性蛍光体やＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）等の放射線ディテクタから放射線画像をディジタル信号として直接取り出す放射線画像生成方法が用いられるようになってきている。そして、更に、前記放射線画像生成方法で得られた放射線画像をより見やすくする目的で、各種画像処理が施されるようになってきている。
【０００３】
図１３は放射線画像検出処理装置の構成概念図である。図において、放射線発生器３０はコントロール部１０により制御されて、放射線発生器３０から放射された放射線は、被写体５を透過して放射線画像読取器４０の前面に装着されている放射線画像検出器に照射される。放射線画像読取器４０は、該放射線画像検出器に記録された画像を読み出して所定の画像処理を行なう。
【０００４】
この種の放射線画像処理装置では、特開昭５５−１１６３４０で示されるように、画像全体のヒストグラム（度数分布）の最大値、最小値が所定濃度で出力されるように階調処理条件を決定している。また、特開平５−７５７８で示されるように、人体の解剖学的構造に対応する関心領域を設定し、関心領域内の画像データに基づいて画像処理条件を決定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の装置では、以下のような問題がある。
一般に、医療診断に用いられる人体の放射線画像（一般的にはＸ線画像）の撮影技法においては、診断上最も重要な人体部分を中心に放射線を照射する。しかし、放射線画像内には、それ以外にも、診断上の重要性の低い周囲の人体部分や、放射線防護具等の診断に関係のない部分も写り込んでいることが普通である。
【０００６】
そのため、前述のように照射野全体の画像データに基づいて画像処理条件を決定すると、診断上必要でない画像部分の信号の影響により、診断上最も重要な画像部分が適切に描写されない可能性がある。また、人体の  解剖学的構造に対応する関心領域を設定する方式では、撮影部位、体位毎に異なるアルゴリズムが必要である。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、第１に診断上最も重要な画像部分が安定して適切に表現でき、第２に一種類のアルゴリズムで、多種多様な撮影部位・体位に適用でき、第３に両脚撮影等の特殊な場合でも適切な画像処理を施すことができる放射線画像の画像処理装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決する本発明は、
（１）被写体を透過した放射線により生成された放射線画像の画像処理装置において、放射線の照射野領域を認識する照射野認識手段と、認識された照射野領域に含まれ、かつ前記照射野領域の中心点を含み、前記照射野領域に基づいた所定の大きさの関心領域を自動設定する関心領域設定手段と、設定された関心領域付近の画像データに基づいて、前記関心領域を修正する関心領域修正手段と、修正された関心領域内の画像データに基づいて画像処理条件を決定する画像処理条件決定手段とを有し、決定された画像処理条件に基づいて画像処理を施すことを特徴とする。
【０００９】
この発明の構成によれば、関心領域修正手段が最適な関心領域を選択するので、診断上最も重要な画像部分が安定して適切に表現できる。また、１種類のアルゴリズムで、多種多様な撮影部位・体位に適用することができる。
【００１０】
（２）この場合において、前記関心領域修正手段が、設定された関心領域付近の画像データを解析することにより、前記関心領域に所望の被写体が含まれるか否かを検査する関心領域検査手段と、該関心領域の検査結果に基づいて前記関心領域の修正条件を決定する修正条件決定手段とを有することを特徴としている。
【００１１】
この発明の構成によれば、関心領域検査手段により被写体が含まれているかどうかを検査し、修正条件決定手段が関心領域の検査結果に基づいて関心領域の修正条件を決定するので、最適な関心領域が選択され、診断上最も重要な画像部分が安定して適切に表現できる。また、両脚撮影等、診断上最も重要な人体部分が照射野中央に存在しないような特殊な場合でも適切な画像処理を施すことができる。
【００１２】
（３）また、前記関心領域修正手段が、前記関心領域の近傍の画像データを解析することにより、所望の被写体が含まれる確信度の高い候補領域を検出する候補領域検出手段と、修正後の関心領域が前記候補領域の少なくとも一部を含むように前記関心領域の修正条件を決定する修正条件決定手段とを有することを特徴としている。
【００１３】
この発明の構成によれば、候補領域検出手段により所望の被写体が含まれる確信度の高い候補点を検出し、修正条件決定手段により少なくとも候補領域の少なくとも一部を含むように修正条件を決定するので、最適な関心領域が選択され、診断上最も重要な画像部分が安定して適切に表現できる。また、両脚撮影等の特殊な場合でも適切な画像処理を施すことができる。
【００１４】
（４）また、前記関心領域設定手段が、前記照射野領域の面積の１／２０から１／２の面積を有する関心領域を設定することを特徴としている。
この発明の構成によれば、関心領域設定手段が照射野領域の面積の１／２０から１／２の面積を有する関心領域を設定するので、目的とする関心領域を選択することができる。
【００１５】
（５）また、前記関心領域設定手段が、前記照射野領域の大きさに基づいて前記関心領域の大きさを決定することを特徴としている。
この発明の構成によれば、関心領域設定手段が照射野領域の大きさに基づいて関心領域の大きさを決定するので、常に所望の関心領域を得ることができる。
【００１６】
（６）また、前記画像処理条件決定手段が、前記修正された関心領域内の人体部分の信号値に対応する代表信号値を決定し、前記代表信号値に基づいて画像処理条件を決定することを特徴としている。
【００１７】
この発明の構成によれば、修正された人体部分の信号値に対する代表信号値を決定し、この代表信号値に基づいて画像処理条件を決定するので、最適な画像処理条件で画像処理を行なうことができる。
【００１８】
（７）更に、前記画像処理が階調処理であることを特徴としている。
この発明の構成によれば、画像処理として階調処理を用いることにより、撮影された画像の階調を好ましいものに変えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明を実施する放射線画像検出処理装置の中の放射線検出器に相当する撮像パネルの構成例を示すブロック図である。全体構成は図１３に示したものを用いるものとする。ここでは、複数の検出素子を２次元的に配列させて放射線画像を読み取るＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いている。撮像パネル４１は所定の剛性を得られる厚みを有するだけの基板を有しており、この基板上には照射された放射線の線量に応じて電気信号を出力する検出素子４１２−(1,1)〜４１２−(m,n)が２次元配置されている。また、走査線４１５−1〜４１５−ｍと信号線４１６−1〜４１６−nが例えば直交するように配設される。
【００２０】
撮像パネル４１の走査線４１５−1〜４１５−ｍは、走査駆動回路４４と接続されている。走査駆動回路４４から走査線４１５−1〜４１５−ｍの内の１つ走査線４１５−p（ｐは１〜ｍのいずれかの値）に読み出し信号ＲＳが供給されると、この走査線４１５−pに接続された検出素子から照射された放射線の線量に応じた電気信号ＳＶ−1〜ＳＶ−nが出力されて、信号線４１６−1〜４１６−nを介して画像データ生成回路４６に供給される。
【００２１】
本実施例における検出素子４１２は、照射された放射線（一般的にはＸ線）の線量に応じた電気信号を出力するものであればよい。例えば、放射線が照射されたときに電子−正孔対が生成されて抵抗値が変化する光導電層を有し、この光導電層で生成された電荷が電荷蓄積コンデンサに蓄えられ、蓄えられた電荷が電気信号として読み出せるようにしてもよい。また、放射線が照射された時に蛍光を生じるシンチレータ等を有し、フォトダイオードにより、このシンチレータで生じた蛍光強度に基づく電気信号を生成するようにしてもよい。
【００２２】
画像データ生成回路４６では、後述する読取制御回路４８からの出力制御信号ＳＣに基づき供給された電気信号ＳＶが順次選択されて、ディジタルの画像信号とされる。このディジタル画像信号である画像データＤＴは、読取制御回路４８に供給される。
【００２３】
読取制御回路４８はコントロール部１０（図１３参照）と接続されており、コントロール部１０から供給された制御信号ＣＴＤに基づいて走査制御信号ＲＣや出力制御信号ＳＣが生成される。この走査制御信号ＲＣが走査駆動回路４４に供給されて、走査制御信号ＲＣに基づき走査線４１５−1〜４１５−ｍに対しての読取信号ＲＳの供給が行われる。
【００２４】
また、出力制御信号ＳＣは、画像データ生成回路４６に供給される。この読取制御回路４８からの走査制御信号ＲＣや出力制御信号ＳＣによって、例えば撮像パネル４１が上述のように（ｍ×ｎ）個の検出素子４１２で構成されている場合には、検出素子４１２−(1,1)〜４１２−(m,n)からの電気信号ＳＶに基づくデータをＤＰ（１，１）〜ＤＰ（ｍ，ｎ）とすると、データＤＰ（１，１）、ＤＰ（１，２）、…ＤＰ（１，ｎ）、ＤＰ（２，１）、…、ＤＰ（ｍ，ｎ）の順とし、画像データＤＴが生成されて画像データ生成回路４６から読取制御回路４８に供給される。また、読取制御回路４８では、この画像データＤＴをコントロール部１０に送出する処理も行われる。
【００２５】
放射線画像読取器４０（図１３参照）で得られた画像データＤＴは、読取制御回路４８を介してコントロール部１０に供給される。なお、放射線画像読取器４０で得られた画像データをコントロール部１０に供給する際に対数変換処理を行なった画像データを供給すれば、コントロール部１０における画像データの処理を簡単にすることができる。
【００２６】
次に、コントロール部１０の構成を図２に示す。コントロール部１０の動作を制御するためのＣＰＵ１１には、システムバス１２と画像バス１３が接続される。なお、コントロール部１０の動作を制御するためのＣＰＵ１１は、メモリ１４に記憶された制御プログラムに基づいて動作が制御される。
【００２７】
システムバス１２と画像バス１３には、表示制御回路１５、フレームメモリ制御回路１６、入力インタフェース１７、出力インタフェース１８、撮影制御回路１９、ディスク制御回路２０等が接続されており、システムバス１２を利用してＣＰＵ１１によって各回路の動作が制御されると共に、画像バス１３を介して各回路間での画像データの転送が行われる。
【００２８】
フレームメモリ制御回路１６には、フレームメモリ２１が接続されており、放射線画像読取器４０で得られた画像データが撮影制御回路１９やフレームメモリ制御回路１６を介して記憶される。フレームメモリ２１に記憶された画像データは、読み出されて表示制御回路１５やディスク制御回路２０に供給される。
【００２９】
表示制御回路１５には、画像表示装置２２が接続されており、画像表示装置２２の画面上に表示制御回路１５に供給された画像データに基づく放射線撮影画像が表示される。ここで、放射線画像読取器４０の画素数よりも画像表示装置２２の表示画素数が少ない場合には、画像データを間引きして読み出すことにより、画面上に撮影画像全体を表示させることができる。また、画像表示装置２２の表示画素数分に相当する領域の画像データを読み出すものとすれば、所望の位置の撮影画像を詳細に表示させることができる。
【００３０】
フレームメモリ２１からディスク制御回路２０に画像データが供給される際には、例えば連続して画像データが読み出されて、ディスク制御回路２０内のＦＩＦＯメモリに書き込まれ、その後、順次ディスク装置２３に記録される。更に、フレームメモリ２１から読み出された画像データやディスク装置２３から読み出された画像データを出力インタフェース１８を介して外部機器１００に供給することもできる。
【００３１】
画像処理回路２６は、本発明に係る部分であり、放射線画像読取器４０から撮影制御回路１９を介して供給された画像データＤＴの階調処理が行われる。また、周波数強調処理やダイナミックレンジ圧縮処理、及び拡大／縮小、回転、移動、統計処理等を行なうようにしてもよい。なお、画像処理回路２６をＣＰＵ１１が兼ねる構成として、画像処理等を行なうこともできる。
【００３２】
入力インタフェース１７には、キーボード等の入力装置２７が接続されており、入力装置２７を操作することで、得られた画像データを識別するための情報や撮影に関する情報等の管理情報の入力等が行われる。出力インタフェース１８に接続される外部機器１００としては、レーザイメージャとも呼ばれる走査型レーザ露光装置が用いられる。この走査型レーザ露光装置では、画像データによりレーザビーム強度を変調し、従来のハロゲン化銀写真感光材料や熱現象ハロゲン化銀写真感光材料に露光したあと適切な現像処理を行なうことによって放射線画像のハードコピーが得られる。
【００３３】
なお、フレームメモリ２１には、放射線画像読取器４０から供給された画像データを記憶するものとしたが、供給された画像データをＣＰＵ１１で処理してから記憶するようにしてもよい。また、ディスク装置２３には、フレームメモリ２１に記憶されている画像データ、即ち放射線画像読取器４０から供給された画像データや、その画像データをＣＰＵ１１で処理した画像データを管理情報等と共に保存することができる。
【００３４】
次に、本発明が適用される輝尽性蛍光体システムについて説明する。
図３は本発明の放射線画像検出処理装置の一実施の形態例を示すブロック図である。放射線発生源５１は、放射線制御装置５２によって制御されて、被写体Ｍに向けて放射線（一般的にはＸ線）を照射する。記録読取装置５３は、被写体を挟んで放射線発生源５１と対向する面に輝尽性蛍光体を有する放射線画像変換パネル５４を備えており、この変換パネル５４は放射線発生源５１からの照射放射線量に対する人体各部の放射線透過率分布に従ったエネルギーを輝尽性蛍光体層に蓄積し、そこに人体各部の潜像を形成する。
【００３５】
前記変換パネル５４は、支持体上に輝尽性蛍光体層を、輝尽性蛍光体の気層堆積、或いは輝尽性蛍光体塗料塗布によって設けてあり、該輝尽性蛍光体層は環境による悪影響及び損傷を遮断するために、保護部材によって遮蔽若しくは被覆されている。
【００３６】
光ビーム発生部（ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザ等）５５は、出射強度が制御された光ビームを発生し、その光ビームは種々の光学系を経由して走査器５６に到達し、そこで偏向を受け、更に反射鏡５７で光路を偏向させて、変換パネル５４に輝尽励起走査光として導かれる。
【００３７】
集光体５８は、輝尽励起光が走査される変換パネル５４に近接して光ファイバ又はシート状光ガイド部材からなる集光端が位置され、上記光ビームで走査された変換パネル５４からの潜像エネルギーに比例した発光強度の輝尽発光を受光する。５９は、集光体５８から導入された光から輝尽発光波長領域の光のみを通過させるフィルタであり、該フィルタ５９を通過した光は、フォトマルチプライヤ６０に入射して、その入射光に対応した電流信号に光電変換される。
【００３８】
フォトマルチプライヤ６０からの出力電流は、電流／電圧変換器６１で電圧信号に変換され、増幅器６２で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器６３でディジタルデータ（ディジタル放射線画像信号）に変換される。ここで、増幅器６２としては、一般的には、電流／電圧変換増幅器と対数変換増幅器（ｌｏｇアンプ）とを組み合わせたものを使用する。
【００３９】
そして、この被写体Ｍ各部の放射線透過量に比例するディジタル画像信号は、前記画像処理条件決定手段及び画像処理手段を含んでなる画像処理装置６４において、順次画像処理され、画像処理後の画像信号がインタフェース６６を介してレーザイメージャ等の外部機器６７に伝送されるようになっている。画像処理装置６４は本発明に係る部分である。
【００４０】
６５は画像処理装置６４における画像処理を制御するＣＰＵであり、Ａ／Ｄ変換器６３から出力されるディジタルの放射線画像データに対して種々の画像処理（例えば空間周波数処理、ダイナミックレンジの圧縮、階調処理、拡大／縮小処理、移動、回転、統計処理等）を画像処理装置６４において行ない、診断に適した形としてから外部機器６７に出力させ、レーザイメージャ等の外部機器６７で人体各部の放射線画像のハードコピーが得られるようにする。
【００４１】
なお、インタフェース６６を介して接続されるのは、ＣＲＴ等のモニタであってもよく、更に半導体記憶装置等の記憶装置（ファイリングシステム）であってもよい。６８は読取ゲイン調整回路であり、この読取ゲイン調整回路６８により光ビーム発生部５５の光ビーム強度調整、フォトマルチプライヤ用高圧電源６９の電源電圧調整によるフォトマルチプライヤ６０のゲイン調整、電流／電圧変換器６１と増幅器６２のゲイン調整、及びＡ／Ｄ変換器６３の入力ダイナミックレンジの調整が行なわれ、放射線画像信号の読取ゲインが総合的に調整される。
【００４２】
なお、放射線画像生成手段は、上記ＦＰＤ又は輝尽性蛍光体ディテクタを用いる方法に限るものではなく、例えば放射線画像を記録した銀塩フィルムにレーザ、蛍光灯等の光源からの光を照射し、前記銀塩フィルムの透過光を光電変換してディジタル化することにより、放射線画像を生成してもよい。また、放射線量子計数型検出器を用いて放射線エネルギーを直接電気信号に変換して放射線画像を得る構成であってもよい。
【００４３】
本発明で得られた結果を磁気ディスクや光ディスク等のデータ保存装置に保存する場合には、処理画像データを記録してもよいが、各種画像処理条件を表わすデータを原画像データと対応付けて記録してもよい。例えば、原画像データを格納したファイルのヘッダ情報に前記画像処理条件を表わすデータを含めてもよい。また、間引き縮小データ、プロファイル情報、ヒストグラム情報、画像領域情報、及び信号領域情報等を表わすデータも前記ヘッダ情報に含めてもよい。これにより、一旦保存された画像に対する画像処理の再実行や、処理パラメータ等を変更しての再処理が容易になる。
【００４４】
本発明は上述したような装置を用いて画像データを得て、所定の処理条件に基づいて画像処理を行なうものである。本発明の画像処理の基本は、被写体を透過した放射線により生成された放射線画像の画像処理装置において、放射線の照射野領域を認識する照射野認識手段と、認識された照射野領域に含まれ、かつ前記照射野領域の中心点を含む関心領域を設定する関心領域設定手段と、設定された関心領域付近の画像データに基づいて、前記関心領域を修正する関心領域修正手段と、修正された関心領域内の画像データに基づいて画像処理条件を決定する画像処理条件決定手段とを有し、決定された画像処理条件に基づいて画像処理を施すものである。
【００４５】
これにより、関心領域修正手段が最適な関心領域を選択するので、診断上最も重要な画像部分が安定して適切に表現できる。また、１種類のアルゴリズムで多種多様な撮影部位・体位に適用することができる。
【００４６】
以下に本発明の具体例を説明する。一般に医療診断用の人体のＸ線画像の撮影においては、診断対象部分を照射野中央（Ｘ線が垂直に入射する）に置くのが常識である。そこで、本発明ではまず照射野領域に含まれ、かつ照射野領域の中心点を含む関心領域を設定する。但し、特殊な場合として、両腕／両脚撮影、肱関節側面、踵骨側面等の特定の部位では、診断対象が中央から外れることがある。このような場合に、本発明では、以下に示す手法によりそのような場合を想定して関心領域を修正するようにしている。
【００４７】
図４は本発明の動作説明図で、肘関節側面の画像を示している。以下に述べる処理の主体は、例えば図２の画像処理回路２６又はＣＰＵ１１であり、また図３の画像処理装置６４又はＣＰＵ６５である。
【００４８】
図において、７０は照射野、７１は関心領域周辺部、７２は関心領域中央部である。７３は被写体としての骨部である。本発明では、先ず照射野領域を認識する必要がある。
【００４９】
（照射野認識処理）
以下に、照射野認識処理動作について説明する。放射線画像の撮影に際しては、例えば診断に必要とされない部分に放射線が照射されないようにするため、或いは診断に必要とされない部分に放射線が照射されて、この部分で散乱された放射線が診断に必要とされる部分に入射されて分解能が低下することを防止するため、被写体５の一部や放射線発生器３０に鉛板等の放射線非透過物質を設置して、被写体５に対する放射線の照射野を制限する照射野絞りが行なわれる。
【００５０】
この照射野絞りが行なわれた場合、照射野内領域と照射野外領域の両方の画像データを用いて画像処理を行なうものとすると、照射野外領域の画像データによって、照射野内の診断に必要とされる部分の画像処理が適正に行われなくなってしまう。このため、照射野内領域と照射野外領域を判別する照射野認識処理が行なわれる。
【００５１】
照射野認識では、例えば特開昭６３−２５９５３８号で示される方法が用いられて、図５の（Ａ）に示すように撮像面上の所定の位置Ｐから撮像面の端部側に向かう線分上の画像データを用いて、例えば微分処理が行なわれる。この微分処理によって得られた微分信号Ｓｄは、（Ｂ）に示すように照射野エッジ部で信号レベルが大きくなるため、微分信号Ｓｄの信号レベルを判別して１つの照射野エッジ候補点ＥＰ１が求められる。
【００５２】
この照射野エッジ候補点を求める処理を、撮像面上の所定の位置を中心として放射状に行なうことにより、複数の照射野エッジ候補点ＥＰ１〜ＥＰｋが求められる。このようにして得られた複数の照射野エッジ候補点ＥＰ１〜ＥＰｋの隣接するエッジ候補点を直線或いは曲線で結ぶことにより照射野エッジ部が求められる。
【００５３】
また、特開平５−７５７９号で示される方法を用いることもできる。この方法では、撮像面を複数の小領域分割した時、照射野絞りによって放射線の照射が遮られた照射野外の小領域では、略一様に放射線の放射線量が小さくなり画像データの分散値が小さくなる。
【００５４】
また、照射野内の小領域では、被写体によって放射線量が変調されることから、照射野外に比べて分散値が高くなる。更に、照射野エッジ部を含む小領域では最も放射線量が小さい部分と被写体によって変調された放射線量の部分が混在することから、分散値は最も高くなる。このことから、分散値によって照射野エッジ部を含む小領域が判別される。
【００５５】
また、特開平７−１８１６０９号で示される方法を用いることもできる。この方法では、画像データを所定の回転中心に関して回転移動させて、平行状態検出手段によって照射野の境界線が画像上に設定された直交座標の座標軸と平行となるまで回転を行なうものとし、平行状態が検出されると、直線方程式算出手段によって回転角度と回転中心から境界線までの距離によって回転前の境界の直線方程式が算出される。
【００５６】
その後、複数の境界線に囲まれる領域を直線方程式から決定することで、照射野の領域を判別することができる。また、照射野エッジ部が曲線である場合には、境界点抽出手段で画像データに基づき例えば１つの境界点を抽出し、この境界点の周辺の境界候補点群から次の境界点を抽出する。以下、同様に境界点の周辺の境界候補点群から境界点を順次抽出することにより、照射野エッジ部が曲線であっても判別することができる。
【００５７】
（関心領域の設定）
１．再び図４の説明に戻る。前述の処理で照射野７０が決定されると、照射野の中心点を中心とする半径ｒ（２ｒ＝照射野の対角線長さ／３）の円形の関心領域を設定する。
【００５８】
ここで、関心領域として、例えば照射野領域の面積の１／２０から１／２の面積となるように設定することが好ましい。関心領域の面積が照射野領域の面積の１／２０よりも小さいと、関心領域に含まれる画素数が少なすぎるために処理精度が低下する可能性がある。また、１／２よりも大きいと、実質的に照射野全体の画像データを用いて処理するのに近くなり、「発明が解決しようとする課題」において説明した従来装置の問題点と同様な問題が生じる可能性がある。
【００５９】
また、関心領域の大きさを照射野領域の大きさに基づいて決定することが好ましい。これは、一般的な撮影技法として、目的とする診断領域が大きい場合には照射野を広く、小さい場合には照射野を狭くとるという事実を利用して、関心領域の大きさを目的とする診断領域の大きさに合わせるためである。
【００６０】
（関心領域の修正）
２．次に、関心領域を半径ｒ／２の円形の内側（中央部）７２と外側（周辺部）７１とに分割し、以下のうち少なくとも一方を満たす場合に関心領域が不適切と判断する。
▲１▼関心領域の中央部７２で直接放射線領域が所定の面積比を超える。
▲２▼関心領域の中央部７２の平均信号値が、関心領域の周辺部７１の平均値に比べて所定値以上大きい。
【００６１】
ここで、直接放射線領域とは、人体を透過せずに放射線が直接ディテクタに入射した部分であり、診断の対象である人体部分よりも高い信号値をもつ。直接放射線領域を他の領域から区別するための方法としては、先ず照射野全体の画像データのヒストグラムを作成し、例えば特開昭６３−２６２１４１号に示されるように、判別基準等を用いた自動しきい値選定法により、ヒストグラムを複数のピークにそれぞれ対応する複数の小領域に分割し、最も高信号の小領域を直接放射線部分に相当する信号領域とみなす方法がある。また、特開昭６１−２８７３８０号公報及び特開平２−２７２５２９号公報等に開示されている手法を用いて、最も高信号側のヒストグラムピークを検出して、直接放射線部分に相当する信号領域とみなす方法がある。
【００６２】
前述した▲１▼の条件を満たす場合には、ＲＯＩの大部分が直接放射線領域で占められており、目的とする診断領域から外れている可能性がある。また、▲２▼の条件を満たす場合には、目的とする診断領域がＲＯＩの中央に存在せず、部分的に外れている可能性がある。
【００６３】
３．関心領域が不適切な場合、関心領域の周辺部から外側に向かって上下左右４方向に設定した細長い矩形領域の信号値を調べる。
４．そして、信号値が小さくなる方向へ関心領域の中心をｒだけ移動する。例えば４方向の内の１つだけが信号値が小さい場合にはその方向に移動する。隣りあう２方向の信号値が小さい場合には、双方の真ん中である４５度の方向へ移動する。また、向かい合う２方向の信号値が小さい場合には中心を移動せず、関心領域を長径２ｒの楕円に変更する。
【００６４】
図６は関心領域の修正例を示す図である。（ａ）は隣りあう２方向が信号値が小さく、斜め方向に移動した場合を示し、（ｂ）は向かい合う２方向の信号値が小さく、関心領域を楕円に変更した場合を示す。（ａ）の場合には、肘関節側面画像等がこれに該当し、（ｂ）の場合には両下腿骨正面、両膝関節正面画像等がこれに該当する。
【００６５】
この実施の形態例によれば、設定された関心領域付近の画像データを解析して関心領域に所望の被写体が含まれているかどうかを検査し、関心領域の検査結果に基づいて関心領域の修正条件を決定するので、最適な関心領域が選択され、診断上最も重要な画像部分が安定して適切に表現できる。また、両脚撮影等の特殊な場合でも適切な画像処理を施すことができる。更に、１種類のアルゴリズムで多種多様な撮影部位・体位に適用することができる。
【００６６】
また、複数の候補領域から、所望の被写体が含まれる確信度の高い候補領域を検出し、少なくとも候補領域の少なくとも一部を含むように修正条件を決定するので、最適な関心領域が選択され、診断上最も重要な画像部分が安定して適切に表現できる。また、両脚撮影等の特殊な場合でも適切な画像処理を施すことができる。
【００６７】
（関心領域の修正のための別の方法）
本発明において、関心領域に所望の被写体が含まれるか否かを判断するための方法としては、前述した▲１▼、▲２▼に限定するものではなく、以下のような方法を用いることもできる。
【００６８】
▲１▼照射野全体の最小信号値と、関心領域内の平均信号値とを比較し、両者の差が所定以上あれば、関心領域内に所望の被写体が含まれないと判断する。例えば、骨部がうまく入っておれば、最小信号値に近くなる。
【００６９】
▲２▼照射野全体の最大信号値と、関心領域内の平均信号値とを比較し、両者の差が所定以下であれば、関心領域内に所望の被写体が含まれないと判断する。照射野全体の最大信号値は直接放射線領域と考えられるから、関心領域内の平均信号値が直接放射線領域とほぼ同じ値をとると所望の被写体は含まれないと考えてよい。
【００７０】
▲３▼直接放射線部分と人体部分の境界信号値を前述したヒストグラム解析により求めて、それと関心領域内の平均信号値とを比較して、両者の差が所定以下であれば、関心領域内に所望の被写体が含まれないと判断する。
【００７１】
▲４▼関心領域内の平均信号値が、照射野全体の累積ヒストグラム値の何パーセントに相当する信号値か計算する。ここで、パーセント値が所定以上あれば、所望の被写体が含まれないと判断する。関心領域が直接放射線領域に近いものである可能性があるからである。
【００７２】
また、関心領域が不適切と判断された場合の関心領域の修正方法についても、前述した手法に限定するものではなく、例えば以下のような手法により好ましい方向に修正することができる。
【００７３】
▲１▼関心領域辺縁部を含む４方向（又は８方向）の領域の平均信号値を調べ、平均信号値が小さい方向へ関心領域を移動する（又は広げる）。この４方向の例については、図６で説明した。
【００７４】
▲２▼関心領域を少し広げて、上記検査を行なう。そして、所望の被写体が含まれると判定されるまで繰り返す。この場合、広げた関心領域としても、最初に設定した関心領域と同様、例えば照射野領域の面積の１／２０から１／２の面積となるようにすることが好ましい。
【００７５】
また、関心領域の大きさを照射野領域の大きさに基づいて決定することが好ましい。
▲３▼関心領域を照射野全体に拡大する。関心領域がうまく見つからない場合には、この手法が有効である。
【００７６】
本発明の関心領域の形状は、上述の例で示した円形や楕円形の他に、正方形、長方形等いかなる形状であってもよいが、点対称な図形であることが好ましい。
本発明の関心領域設定手段及び関心領域修正手段は、以上説明したように、最初に照射野領域よりも小さい関心領域を設定した後にそれを修正する実施態様としてもよいが、最初に照射野領域と同等の大きさの関心領域を設定して、それを縮小する方向に修正を行なう実施態様としてもよい。
【００７７】
例えば、最初に照射野領域と等しい関心領域を設定し、照射野中央に向かって関心領域を少し狭めてから上述した検査を行ない、所望の被写体が含まれると判定される限りこれを繰り返すことにより、修正された関心領域を得るようにしてもよい。或いは、最初に照射野領域と等しい関心領域を設定し、次に関心領域を数個の小領域に等分し、等分された各小領域に対して上述した検査を行ない、所望の被写体が含まれる確信度の最も高い小領域を、修正された関心領域と定めるようにしてもよい。
【００７８】
以上、説明した方法により、修正された最適な関心領域が求まったら、修正された関心領域内の人体部分の信号値に対応する代表信号値を決定し、この代表信号値に基づいて画像処理条件を決定することができる。これによれば、修正された人体部分の信号値に対する代表信号値を決定し、この代表信号値に基づいて画像処理条件を決定するので、最適な画像処理条件で画像処理を行なうことができる。
【００７９】
代表信号値を決定するために、先ず関心領域内を人体部分とそれ以外の部分に分離する必要がある。
（直接放射線領域の判定及び除去）
標準的な人体画像では、画像は人体部分と直接放射線部分のみで構成されるので、上述したヒストグラム解析により直接放射線部分に相当する信号領域を求め、関心領域内からそれらの信号を除去すればよい。
【００８０】
（金属等の異物領域の判定及び除去）
整形外科の治療を受けている患者の人体には、ボルトや人工骨等の金属製の異物が埋め込まれている場合がある。また、股関節や大腿骨の撮影においては、生殖腺保護のために、金属製の防護具等で人体の一部を覆って撮影する場合がある。そこで、このような金属製異物の部分と人体部分を分離する必要がある。
【００８１】
異物領域は、人体領域に比較して信号値が著しく低い。また、人体から異物にかけての信号値は急激に変化するため、画像データのヒストグラムにおいては、異物領域のピークと、人体領域のピークの境界の谷は深く、谷の部分の頻度値が小さい。この特徴を利用して、異物領域を人体領域から区別するための方法としては、先ず関心領域の画像データのヒストグラムを作成し、例えば特開昭６３−２６２１４１号に示されるように、判別基準等を用いた自動しきい値選定法により、ヒストグラムを複数のピークにそれぞれ対応する複数の小領域に分割し、最も低信号の小領域を異物部分に相当する信号領域とみなす方法がある。
【００８２】
また、以下に述べる方法を用いることもできる。図７は本発明の他の動作説明図であり、異物領域を分離する手法を説明するためのものである。（ａ）〜（ｃ）は、異なる画像の関心領域内のヒストグラムを示し、（ａ）は信号分布の広い（厚みが一様でない）異物が含まれている画像、（ｂ）は信号分布の狭い（厚みが一様な）異物が含まれている画像、（ｃ）は異物の含まれていない画像に相当する。なお、図７のヒストグラムは、直接放射線部分に相当する信号を既に除去したものとして示されている。
【００８３】
１．最小信号値と最大信号値の間の所定の割合に相当する信号値を探索開始点の信号値と定める。又は累積ヒストグラム値が所定の値となるような信号値を探索開始点と定める。図７の矢印の起点が探索開始点である。
【００８４】
２．そこから低信号側に向かって、頻度値（ヒストグラム全画素数に対する相対頻度値）が所定値より低くなる信号値を探索する。実際には、ヒストグラムの細かい凹凸の影響を受けないように、所定信号幅にわたる頻度値の和を使用して調べる。図７にはこのようにして求めた人体領域最小値が求まっている。
【００８５】
この実施の形態例によれば、人体領域と異物とを精度よく分離することが可能となる。
図８は人体部分に相当する信号領域の抽出方法の説明図である。（ａ）に示す画像は、膝関節正面画像である。骨折のため、下腿骨をボルトで締めている。ＰＤが被写体領域、ＰＣが異物領域、ＰＢが直接放射線領域である。
【００８６】
このような画像のヒストグラムをとると、（ｂ）に示すようなものとなる。縦軸は頻度、横軸は画像信号値である。被写体領域が中央部に形成され、低信号領域が最もよくＸ線を吸収する異物領域、高信号領域が直接照射領域に相当する。このような画像の場合、両端の信号領域を除去して真ん中のＰｄ領域について画像処理を行えばよい。
【００８７】
次に、本発明で得られた人体部分の画像データに基づいて画像処理条件を決定する方法について説明する。抽出された人体部分の画像データに基づいて、例えば２つの代表信号値Ｓ１及びＳ２を決定する。代表信号値Ｓ１、Ｓ２としては、例えば人体部分の信号の略最小値と略最大値を用いることができる。また、人体部分の累積ヒストグラムが所定の値、例えば１０％と９５％となるような信号値が代表信号値として用いられる。また、代表信号値を一つとして、例えば人体部分の信号の平均値や中央値、或いは累積ヒストグラムが２０％となるような信号値が代表信号値として用いられる。
【００８８】
階調処理では、例えば図９に示すような階調変換曲線が用いられて、画像データＳｉｎの代表信号値Ｓ１、Ｓ２をレベルＳ１’、Ｓ２’として画像データＳｉｎが出力画像データＳｏｕｔに変換される。このレベルＳ１’、Ｓ２’は出力画像における所定の輝度又は写真濃度と対応するものである。
【００８９】
階調変換曲線は、画像データＳｉｎの全信号領域にわたって連続な関数であることが好ましく、またその微分関数も連続であることが好ましい。また、全信号領域にわたってその微分係数の符号が一定であることが好ましい。
【００９０】
また、撮影部位や撮影体位、撮影条件、撮影方法等によって好ましい階調変換曲線の形状や、レベルＳ１’、Ｓ２’が異なることから、階調変換曲線は画像毎にその都度作成してもよく、また、例えば特公平５−２６１３８号で示されているように、予め複数の基本階調変換曲線を記憶しておくものとし、何れかの基本階調変換曲線を読み出して回転及び平行移動することにより、所望の階調変換曲線を容易に得ることができる。
【００９１】
画像処理回路（例えば図２の画像処理回路２６又はＣＰＵ１１であり、また図３の画像処理装置６４又はＣＰＵ６５）では、複数の基本階調曲線に対応する階調処理ルックアップテーブル（ＬＵＴ）が設けられており、該階調処理ＬＵＴを基本階調曲線の回転及び平行移動に応じて補正した補正ＬＵＴを作成し、画像データＳｉｎに基づいて該補正ＬＵＴを参照することで階調変換が行われた出力画像データＳｏｕｔを得ることができる。なお、階調変換処理では、２つの代表値Ｓ１、Ｓ２を用いるだけでなく、１つの代表値や３つ以上の代表値を用いるものとしてもよい。
【００９２】
ここで、基本階調曲線の選択や基本階調曲線の回転及び平行移動は、撮影部位や撮影体位、撮影条件、撮影方法等に基づいて行われる。これらの情報が入力装置（例えば図２の２７）を用いて管理情報として入力されている場合には、この管理情報を利用することで、容易に基本階調曲線を選択することができると共に、基本階調曲線の回転量及び平行移動の移動量を決定することができる。また、撮影部位や撮影体位、撮影条件、撮影方法に基づいてＳ１’、Ｓ２’のレベルを変更するものとしてもよい。
【００９３】
更に、基本階調曲線の選択や、基本階調曲線の回転或いは平行移動は、画像表示装置の種類や画像出力のための外部機器の種類に関する情報に基づいて行なうものとしてもよい。これは、画像の出力方式に依存して好ましい階調が異なる場合があるためである。
【００９４】
このように、この実施の形態例では、画像処理として階調処理を用いることにより、撮影された画像の階調を好ましいものに変えることができる。
次に、周波数強調処理及びダイナミックレンジ圧縮処理について説明する。周波数強調処理では、例えば（１）式に示す非鮮鋭マスク処理によって鮮鋭度を制御するために、関数Ｆが特公昭６２−６２３７３号や特公昭６２−６２３７６号で示される方法によって求められる。
【００９５】
Ｓａ＝Ｓｏｒｇ＋Ｆ（Ｓｏｒｇ−Ｓｕｓ）    （１）
なお、Ｓａは処理後の画像データ、Ｓｏｒｇは周波数強調処理前の画像データ、Ｓｕｓは周波数強調処理前の画像データの平均化処理等によって求められた非鮮鋭データである。
【００９６】
この周波数処理では、例えばＦ（Ｓｏｒｇ−Ｓｕｓ）がβ×（Ｓｏｒｇ−Ｓｕｓ）とされて、β（強調係数）が図１０に示すように基準値Ｓ１、Ｓ２間でほぼ線形に変換される。また、図１１の実線で示すように、低輝度を強調する場合には基準値Ｓ１〜値「Ａ」までのβが最大とされて、値「Ｂ」〜基準値Ｓ２までで最小とされる。また、値「Ａ」〜値「Ｂ」まではβがほぼ線形に変化される。高輝度を強調する場合には、破線で示すように基準値Ｓ１〜値「Ａ」までのβが最小とされて、値「Ｂ」〜基準値Ｓ２までで最大とされる。また、値「Ａ」〜値「Ｂ」までは、βがほぼ線形に変化される。なお、図示せずも中輝度を強調する場合には、値「Ａ」〜値「Ｂ」のβが最大とされる。このように周波数強調処理では、関数Ｆによって任意の輝度部分の鮮鋭度を制御することができる。
【００９７】
ここで、基準値Ｓ１、Ｓ２及び値Ａ、Ｂは、上述した階調処理条件の設定における代表値Ｓ１、Ｓ２の決定方法と同様の方法により求められる。また、周波数強調処理の方法は、上記非鮮鋭マスク処理に限られるものではなく、特開平９−４４６４５号で示される多重解像度法等の手法を用いてもよい。
【００９８】
なお、周波数強調処理では、強調する周波数帯域や強調の程度は、階調処理での基本階調曲線の選択等と同様に撮影部位や撮影体位、撮影条件、撮影方法等に基づいて設定される。
【００９９】
ダイナミックレンジ圧縮処理では、（２）式に示す圧縮処理によって、低周波成分を制御して見やすい濃度範囲に収めるため、関数Ｇが特許公報２６６３１８号で示される方法によって定められる。
【０１００】
Ｓｂ＝Ｓｏｒｇ＋Ｇ（Ｓｕｓ）    （２）
なお、Ｓｂは処理後の画像データ、Ｓｏｒｇはダイナミックレンジ圧縮処理前の画像データ、Ｓｕｓはダイナミックレンジ圧縮処理前の画像データの平均化処理等によって求められた非鮮鋭データである。
【０１０１】
ここで、Ｇ（Ｓｕｓ）が図１２の（Ａ）に示すように非鮮鋭データＳｕｓがレベル「Ｌａ」よりも小さくなると、Ｇ（Ｓｕｓ）が増加するような特性を有する場合には、低濃度領域の濃度が高いものとされて、図１２の（Ｂ）に示す画像データＳｏｒｇは図１２の（Ｃ）に示すように低濃度側のダイナミックレンジが圧縮された画像データＳｂとされる。
【０１０２】
また、Ｇ（Ｓｕｓ）が図１２の（Ｄ）に示すように、非鮮鋭データＳｕｓがレベル「Ｌｂ」よりも小さくなるとＧ（Ｓｕｓ）が減少するような特性を有する場合には、高濃度領域の濃度が高いものとされ、図１２の（Ｂ）に示す画像データＳｏｒｇは図１２の（Ｅ）に示すように高濃度側のダイナミックレンジが圧縮される。ここで、レベル「Ｌａ」、「Ｌｂ」は、上述した階調処理条件の設定における基準値Ｓ１、Ｓ２の決定方法と同様の方法により求められる。なお、ダイナミックレンジ圧縮処理も、撮影部位や撮影体位、撮影条件、撮影方法等に基づいて補正周波数帯域や補正の程度が設定される。
【０１０３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、
（１）被写体を透過した放射線により生成された放射線画像の画像処理装置において、放射線の照射野領域を認識する照射野認識手段と、認識された照射野領域に含まれ、かつ前記照射野領域の中心点を含み、前記照射野領域に基づいた所定の大きさの関心領域を自動設定する関心領域設定手段と、設定された関心領域付近の画像データに基づいて、前記関心領域を修正する関心領域修正手段と、修正された関心領域内の画像データに基づいて画像処理条件を決定する画像処理条件決定手段とを有し、決定された画像処理条件に基づいて画像処理を施すことにより、関心領域修正手段が最適な関心領域を選択するので、診断上最も重要な画像部分が安定して適切に表現できる。また、１種類のアルゴリズムで、多種多様な撮影部位・体位に適用することができる。
【０１０４】
（２）この場合において、前記関心領域修正手段が、設定された関心領域付近の画像データを解析することにより、前記関心領域に所望の被写体が含まれるか否かを検査する関心領域検査手段と、該関心領域の検査結果に基づいて前記関心領域の修正条件を決定する修正条件決定手段とを有することにより、関心領域検査手段により被写体が含まれているかどうかを検査し、修正条件決定手段が関心領域の検査結果に基づいて関心領域の修正条件を決定するので、最適な関心領域が選択され、診断上最も重要な画像部分が安定して適切に表現できる。また、両脚撮影等診断上最も重要な人体部分が照射野中央に存在しないような特殊な場合でも適切な画像処理を施すことができる。
【０１０５】
（３）また、前記関心領域修正手段が、前記関心領域の近傍の画像データを解析することにより、所望の被写体が含まれる確信度の高い候補領域を検出する候補領域検出手段と、修正後の関心領域が前記候補領域の少なくとも一部を含むように前記関心領域の修正条件を決定する修正条件決定手段とを有することにより、候補領域検出手段により所望の被写体が含まれる確信度の高い候補点を検出し、修正条件決定手段により少なくとも候補領域の少なくとも一部を含むように修正条件を決定するので、最適な関心領域が選択され、診断上最も重要な画像部分が安定して適切に表現できる。また、両脚撮影等の特殊な場合でも適切な画像処理を施すことができる。
【０１０６】
（４）また、前記関心領域設定手段が、前記照射野領域の面積の１／２０から１／２の面積を有する関心領域を設定することにより、関心領域設定手段が照射野領域の面積の１／２０から１／２の面積を有する関心領域を設定するので、目的とする関心領域を選択することができる。
【０１０７】
（５）また、前記関心領域設定手段が、前記照射野領域の大きさに基づいて前記関心領域の大きさを決定することにより、関心領域設定手段が照射野領域の大きさに基づいて関心領域の大きさを決定するので、常に所望の関心領域を得ることができる。
【０１０８】
（６）また、前記画像処理条件決定手段が、前記修正された関心領域内の人体部分の信号値に対応する代表信号値を決定し、前記代表信号値に基づいて画像処理条件を決定することにより、修正された人体部分の信号値に対する代表信号値を決定し、この代表信号値に基づいて画像処理条件を決定するので、最適な画像処理条件で画像処理を行なうことができる。
【０１０９】
（７）更に、前記画像処理が階調処理であることにより、画像処理として階調処理を用いて、撮影された画像の階調を好ましいものに変えることができる。
このように、本発明によれば、第１に診断上最も重要な画像部分が安定して適切に表現でき、第２に一種類のアルゴリズムで、多種多様な撮影部位・体位に適用でき、第３に両脚撮影等の特殊な場合でも適切な画像処理を施すことができる放射線画像の画像処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の撮像パネルの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明装置のコントロール部の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の放射線画像読取装置の一実施の形態例を示すブロック図である。
【図４】本発明の動作説明図である。
【図５】照射野認識処理の説明図である。
【図６】関心領域の修正例を示す図である。
【図７】本発明の他の動作説明図である。
【図８】信号領域の抽出方法の説明図である。
【図９】階調変換特性を示す図である。
【図１０】強調係数と画像データの関係を示す図である。
【図１１】強調係数と画像データの関係を示す図である。
【図１２】ダイナミックレンジ圧縮処理の説明図である。
【図１３】放射線画像検出処理装置の構成概念図である。
【符号の説明】
１０  コントロール部
１１  ＣＰＵ
１２  システムバス
１３  画像バス
１４  メモリ
１５  表示制御回路
１６  フレームメモリ制御回路
１７  入力インタフェース
１８  出力インタフェース
１９  撮影制御回路
２０  ディスク制御回路
２１  フレームメモリ
２２  画像表示装置
２３  ディスク装置
２６  画像処理回路
３０  放射線発生器
４０  放射線画像読取器
４１  撮像パネル
４８  読取制御回路
【図１】
0003785817.tif 000002
【図２】
0003785817.tif 000003
【図３】
0003785817.tif 000004
【図４】
0003785817.tif 000005
【図５】
0003785817.tif 000006
【図６】
0003785817.tif 000007
【図７】
0003785817.tif 000008
【図８】
0003785817.tif 000009
【図９】
0003785817.tif 000010
【図１０】
0003785817.tif 000011
【図１１】
0003785817.tif 000012
【図１２】
0003785817.tif 000013
【図１３】
0003785817.tif 000014