(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用画像を表す医用画像データに、該医用画像の撮影時における撮影部位および／または撮影方向を表す撮影情報が付与されているか否かを判断する判断手段と、
前記撮影情報が付与されていない場合に、前記医用画像データに基づいて前記撮影部位および／または前記撮影方向の認識を行う認識手段と、
該認識結果を前記撮影情報として前記医用画像データに付与する付与手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
医用画像を表す医用画像データに、該医用画像の撮影時における撮影部位および／または撮影方向を表す撮影情報が付与されているか否かを判断する判断手段と、
前記撮影情報が付与されていない場合に、前記医用画像データに基づいて前記撮影部位および／または前記撮影方向の認識を行う認識手段と、
該認識結果に基づいて、前記医用画像データを画像処理に供する制御手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【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、ＭＲＩ画像等の医用画像の撮影時における撮影部位および／または撮影方向に基づいて、医用画像を表す医用画像データを、階調処理、周波数処理、経時サブトラクション処理あるいは計測処理等の画像処理に供する画像処理方法および装置並びに画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医用画像データを転送するための標準的な規格としてＤＩＣＯＭ規格（Digital Imaging and COmmunication in Medicine ）が用いられるようになってきている。ＤＩＣＯＭ規格は現在のインターネットの通信規格であるＴＣＰ／ＩＰプロトコルをサポートしているため、このようなＤＩＣＯＭ規格を用いることにより、異なる製造業者により製造された装置間において、ネットワークを介して相互に接続して、患者の情報のやり取りや医用画像データの転送を行うことができ、これにより従来のフイルムを中心とする診断の問題点（例えば保管場所不足、フイルムの紛失、配送の遅さ等）を克服して新しい画像診療の付加価値を得ることが期待されている。
【０００３】
このＤＩＣＯＭ規格を用いたオープンなネットワーク環境においてやり取りされる医用画像データには、通常、撮影した被写体についての撮影部位（頭部、胸部または腹部等）および／または撮影方向（正面からの撮影または側面からの撮影等）を表す撮影情報が、医用画像データのファイル名やサイズ等とともに付帯情報として付与されている。そして、医用画像データに付与された撮影情報を用いて、撮影部位および／または撮影方向に適した画像処理の種類や画像処理パラメータを設定し、医用画像データに対して階調処理、周波数処理、ダイナミックレンジ圧縮処理等の画像処理を施すことが行われている。また、撮影情報を用いて、比較読影すべき同一の撮影部位および／または同一の撮影方向の複数の放射線画像を選択し、これらの画像を比較し易いように並べて表示したり、相対応する画素間において減算を行う経時サブトラクション処理のような画像間演算に供することも行われている。さらには、撮影部位および／または撮影方向に応じて、側湾度や心胸郭比等の計測処理や、計算機処理を用いて異常陰影候補を自動的に検出するようにした計算機支援画像診断（CADM；Computer Aided Diagnosis of Medical images）に供する画像を選択することも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したＤＩＣＯＭ規格を用いたオープンなネットワーク環境においては、種々の撮影装置において得られた医用画像データを取り扱うため、医用画像データによっては、撮影情報が付与されていない場合がある。このような医用画像データについては、撮影部位および／または撮影方向に応じた最適な画像処理を施すことは困難であった。この場合、画像処理を行うオペレータが、医用画像データを表示して観察することにより、撮影部位および／または撮影方向を認識して撮影情報を医用画像データに付与することができるが、その操作は非常に手間がかかるものである。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、撮影情報が付与されていない場合であっても、医用画像データに対して撮影部位および／または撮影方向に応じた最適な画像処理を施すことができるようにすることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の画像処理方法は、医用画像を表す医用画像データに、該医用画像の撮影時における撮影部位および／または撮影方向を表す撮影情報が付与されているか否かを判断し、
前記撮影情報が付与されていない場合には、前記医用画像データに基づいて前記撮影部位および／または前記撮影方向の認識を行い、
該認識結果を前記撮影情報として前記医用画像データに付与することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明による第２の画像処理方法は、医用画像を表す医用画像データに、該医用画像の撮影時における撮影部位および／または撮影方向を表す撮影情報が付与されているか否かを判断し、
前記撮影情報が付与されていない場合には、前記医用画像データに基づいて前記撮影部位および／または前記撮影方向の認識を行い、
該認識結果に基づいて、前記医用画像データを画像処理に供することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明における「画像処理」とは、階調処理、周波数処理、ダイナミックレンジ圧縮処理等のみならず、複数の画像を並べて表示すること、複数の画像を並べて表示する場合にその並べ方を表示レイアウトとして設定すること、経時サブトラクション処理のような画像間演算を行うこと、計測処理あるいは計算機支援画像診断処理等に供する画像を選択すること等も含むものである。
【０００９】
また、「医用画像」としては、放射線撮影、ＭＲＩ、超音波撮影等により得られた放射線画像、ＭＲＩ画像、超音波画像等種々の医用画像を含むものであり、その対象としても人体の医用画像のみならず、馬や犬等動物を対象とする医用画像をも含むものである。
【００１０】
本発明による第１の画像処理装置は、医用画像を表す医用画像データに、該医用画像の撮影時における撮影部位および／または撮影方向を表す撮影情報が付与されているか否かを判断する判断手段と、
前記撮影情報が付与されていない場合に、前記医用画像データに基づいて前記撮影部位および／または前記撮影方向の認識を行う認識手段と、
該認識結果を前記撮影情報として前記医用画像データに付与する付与手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明による第２の画像処理装置は、医用画像を表す医用画像データに、該医用画像の撮影時における撮影部位および／または撮影方向を表す撮影情報が付与されているか否かを判断する判断手段と、
前記撮影情報が付与されていない場合に、前記医用画像データに基づいて前記撮影部位および／または前記撮影方向の認識を行う認識手段と、
該認識結果に基づいて、前記医用画像データを画像処理に供する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
なお、本発明による第１および第２の画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【００１３】
【発明の効果】
本発明による第１の画像処理方法および装置によれば、医用画像データに撮影情報が付与されているか否かが判断され、付与されていない場合に、医用画像データに基づいて被写体の撮影部位および／または撮影方向が認識され、認識結果が撮影情報として医用画像データに付与される。したがって、医用画像データに撮影情報が付与されていない場合であっても、医用画像データに撮影情報を付与することができ、この撮影情報を用いることにより、撮影部位および／または撮影方向に応じて最適な画像処理を医用画像データに対して施すことができる。
【００１４】
本発明による第２の画像処理方法および装置によれば、医用画像データに撮影情報が付与されているか否かが判断され、付与されていない場合に、医用画像データに基づいて被写体の撮影部位および／または撮影方向が認識され、認識結果に基づいて、医用画像データが画像処理に供される。このため、医用画像データに撮影情報が付与されていない場合であっても、撮影情報を用いて画像処理を行うことができ、これにより撮影部位および／または撮影方向に応じて最適な画像処理を医用画像データに対して施すことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図である。なお、第１の実施形態においては、撮影方向が正面の胸部正面放射線画像および撮影方向が側面の胸部側面放射線画像を表す複数の画像データを用いて、同一の撮影方向同士の画像を並べて表示する処理を行うものとして説明するが、放射線画像に限定されるものではなく、ＭＲＩや超音波撮影により得られた他の医用画像を表す画像データを用いてもよいことはもちろんである。
【００１６】
図１に示すように、第１の実施形態による画像処理装置は、複数の画像データが記憶された画像データベース１０から、ネットワーク８経由でモニタ６に表示するための複数の画像データＳｊ（ｊ＝１〜ｎ）を読み出す読出手段１と、読み出された複数の画像データＳｊについて、撮影方向を表す撮影情報が付与されているか否かを判断する判断手段２と、撮影情報が付与されていない場合に、画像データＳｊを得た際の撮影方向を認識する認識手段３と、認識手段３による認識結果を撮影情報として画像データＳｊに付与する付与手段４と、画像データＳｊに付与された撮影情報に基づいて、モニタ６に対する複数の画像の表示を制御する制御手段５とを備える。
【００１７】
読出手段１は、ＬＡＮカード、モデム等の画像データの送信および受信を行うことが可能な種々のインターフェースにより構成される。
【００１８】
判断手段２は、画像データＳｊのタグ情報における撮影情報の記録の有無を確認することにより、画像データＳｊに撮影情報が付与されているか否かを判断する。
【００１９】
認識手段３においては、複数の画像データを用いて予め作成された固有画像を用いて撮影方向の認識を行う。なお、固有画像を用いた顔の認識方法が提案されており（Matthew Turk, Alex Pentland, Engenfaces for Recognition, Jounal of Cognitive Neuroscience, Vol3, num1, 1991）、認識手段３においては、この文献に記載された顔認識方法を用いて、撮影方法を認識するものである。以下、その詳細について説明する。
【００２０】
認識に使用するテンプレート用画像として、画素サイズがＮ×Ｎの胸部正面放射線画像および胸部側面放射線画像をそれぞれＭ個用意し、各方向毎に下記に示す演算を行って各方向毎の固有画像を算出する。なお、胸部正面放射線画像および胸部側面放射線画像の固有画像を求める演算は同一であるため、ここでは胸部正面放射線画像について固有画像を求めるものとして説明する。
【００２１】
まず、Ｍ個の胸部正面放射線画像について、各画素の平均値Ψを下記の式（１）により算出し、各画像の画素値についての平均値Ψとの差Φｉを下記の式（２）により算出する。
【数１】
0003766033.tif 000002
ここで、求める固有画像をＵｉとすると、固有画像Ｕｉは下記の式（３）により表される共分散行列Ｃの固有ベクトルとなる。
【数２】
0003766033.tif 000003
固有ベクトルＣは、Ｎ2×Ｎ2次元の行列となるため、Ｍ＜Ｎ2という仮定の下で、下記のように次元を下げて式（３）を解くものとする。すなわち、ＡTＡ（Ｍ×Ｍ行列）の固有ベクトルをＶｉ（１×Ｍ行列）とし、下記の式（４）の両辺にＡを乗算すると下記の式（５）となる。よって、ＡＶｉはＡＡTの固有ベクトルとなる。
【００２２】
【数３】
0003766033.tif 000004
したがって、固有画像Ｕｉは下記の式（６）に示すように求めることができる。
【数４】
0003766033.tif 000005
同様にして胸部側面放射線画像の固有画像も求めることができる。なお、本実施形態においては、胸部正面放射線画像の固有画像をＵｆｌ、胸部側面放射線画像の固有画像をＵｓｌとする。なお、固有画像は固有値の大きい順にＭ′個を選択する（Ｍ′≦Ｍ）。
【００２３】
撮影方向の認識時には、撮影方向を判断する新たな画像Γについて、胸部正面放射線画像および胸部側面放射線画像の固有画像に対する成分要素ωｆｌおよびωｓｌを算出する。成分要素ωｆｌは下記の式（７）および（８）により算出される。
【数５】
0003766033.tif 000006
そして、式（７）により算出したΦｆの胸部正面放射線画像空間への投影画像Φｆ′を下記の式（９）により算出する。
【数６】
0003766033.tif 000007
一方、成分要素ωｓｌは下記の式（１０）および（１１）により算出される。
【数７】
0003766033.tif 000008
そして、式（１０）により算出したΦｓの胸部側面放射線画像空間への投影画像Φｓ′を下記の式（１２）により算出する。
【数８】
0003766033.tif 000009
次いで、ΦｆとΦｆ′およびΦｓとΦｓ′の平方距離｜Φｆ−Φｆ′｜および｜Φｓ−Φｓ′｜をそれぞれ算出し、平方距離の値が小さい方の撮影方向を、撮影時の撮影方向と認識する。なお、ΦｆとΦｆ′およびΦｓとΦｓ′の一致度を検出することができれば、相関値等の平方距離以外の値を用いて撮影方向を認識してもよい。
【００２４】
なお、上記固有画像Ｕｆｌ，Ｕｓｌを算出する際には、胸部放射線画像に含まれる肺野のサイズを正規化しておくことが好ましい。また、演算を効率よく行うために、Ｎ×Ｎサイズの画像をそのまま用いるのではなく、１／１０程度に縮小して用いるようにしてもよい。
【００２５】
また、固有画像Ｕｆｌ，Ｕｓｌを用いての認識時には、種々の肺野サイズに対応するために、撮影方向の認識を行う画像データＳｊにより表される画像を拡大あるいは縮小して平方距離を算出することが好ましい。また、固有画像Ｕｆｌ，Ｕｓｌの作成時に予め種々の肺野サイズに適合した固有画像を作成しておくようにしてもよい。
【００２６】
さらに、胸部正面放射線画像および胸部側面放射線画像のそれぞれについて固有画像Ｕｆｌ，Ｕｓｌを算出するのみならず、双方の画像について纏めて固有画像を求めるようにしてもよい。この場合、固有画像の作成に使用した複数の画像Γｉのそれぞれについて成分要素を算出し、撮影方向を判断するための新たな画像Γの成分要素との平方距離をそれぞれ算出して、平方距離が最も小さくなったΓｉの撮影方向を、画像Γの撮影方向とすればよい。
【００２７】
付与手段４は、画像データＳｊのタグ情報に認識手段３において認識した撮影方向を表す撮影情報を記録する。
【００２８】
制御手段５は、画像データＳｊに付与された撮影情報に基づいて、同一の撮影方向の放射線画像を並べてモニタ６に表示する。すなわち、胸部正面放射線画像同士あるいは胸部側面放射線画像同士を並べてモニタ６に表示する。なお、モニタ６に並べて表示するのに替えて、対応する画素間において減算処理を行って経時サブトラクション画像を得、経時サブトラクション画像をモニタ６に表示してもよい。
【００２９】
次いで、第１の実施形態の動作について説明する。図２は第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、読出手段１において複数の画像データＳｊが画像データベース１０から読み出され（ステップＳ１）、ｊの初期値が１とされて（ステップＳ２）、ある画像データＳｊに撮影情報が付与されているか否かが判断手段２において判断される（ステップＳ３）。ステップＳ３が否定された場合は、認識手段３において予め算出された固有画像Ｕｆｌ，Ｕｓｌを用いて、画像データＳｊにより表される胸部放射線画像の撮影方向の認識が行われる（ステップＳ４）。そして、付与手段４において、認識された撮影方向が撮影情報として画像データＳｊに付与され（ステップＳ５）、さらに全ての画像データＳｊについて判断が終了したか否かが判断される（ステップＳ６）。ステップＳ６が否定されるとｊの値を１増加させて（ステップＳ７）、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３からステップＳ６の処理を繰り返す。なお、ステップＳ３が肯定された場合は、ステップＳ６の処理に進む。
【００３０】
ステップＳ６が肯定されると全ての画像データＳｊについて判断が終了したものとして、制御手段５において同一の撮影方向の放射線画像が並べられてモニタ６に表示され（ステップＳ８）、処理を終了する。
【００３１】
なお、不図示の入力手段からの入力により、胸部正面放射線画像と胸部側面放射線画像とを順次切り替えて表示するようにしてもよい。
【００３２】
このように、第１の実施形態によれば、画像データＳｊに撮影情報が付与されていない場合には、認識手段３において撮影方向を認識し、これを撮影情報として画像データＳｊに付与するようにしたため、画像データＳｊに撮影情報が付与されていない場合であっても、付与された撮影情報に基づいて、同一の撮影方向となる放射線画像を並べてモニタ６に表示することができる。したがって、手動で放射線画像の撮影方向を認識する必要がなくなり、これにより、放射線画像の表示を効率よく行うことができる。
【００３３】
また、撮影情報を付与することができない装置において生成された画像データを扱うことが可能となるため、画像データベース１０に保管可能な画像データの適用範囲を広げることができる。
【００３４】
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は本発明の第２の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図である。なお、第２の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付し、詳細な説明は省略する。第２の実施形態においては、付与手段４および制御手段５に代えて、画像データベース１０に記憶された画像データＳ１０に対して、撮影方向に応じた画像処理パラメータにより階調処理を施して処理済み画像データＳ１１を得る階調処理手段７を備えた点が第１の実施形態と異なるものである。
【００３５】
次いで、第２の実施形態の動作について説明する。図４は第２の実施形態の動作を示すフローチャートである。まず、読出手段１において画像データＳ１０が画像データベース１０から読み出され（ステップＳ１１）、画像データＳ１０に撮影情報が付与されているか否かが判断手段２において判断される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２が否定された場合は、認識手段３において予め算出された固有画像Ｕｆｌ，Ｕｓｌを用いて、画像データＳ１０により表される放射線画像の撮影方向の認識が行われる（ステップＳ１３）。そして、階調処理手段７において認識された撮影方向に応じた画像処理パラメータにより、画像データＳ１０に対して画像処理が施されて、処理済み画像データＳ１１が得られる（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１２が肯定された場合は、ステップＳ１４の処理に進む。そして、処理済み画像データＳ１１がモニタ６に表示され（ステップＳ１５）、処理を終了する。
【００３６】
このように、第２の実施形態によれば、画像データＳ１０に撮影情報が付与されていない場合には、認識手段３において撮影方向を認識し、この認識結果に基づいて撮影方向に応じた画像処理パラメータにより、画像データＳ１０に対して階調処理を施すようにしたため、画像データＳ１０に撮影情報が付与されていない場合であっても、撮影方向に応じて最適な画像処理を画像データＳ１０に対して施すことができる。
【００３７】
なお、上記第２の実施形態においては、撮影方向を認識した後に階調処理を施しているが、撮影方向に応じた周波数処理、ダイナミックレンジ圧縮処理等を画像データに対して施すようにしてもよい。また、何ら処理を施すことなく、認識した撮影方向を撮影情報として画像データＳ１０に付与し、撮影情報が付与された画像データＳ１０を画像データベース１０に送信して保管するようにしてもよい。
【００３８】
また、上記第１および第２の実施形態においては、画像データの撮影方向を認識しているが、同一の撮影部位の画像を並べて表示したい場合があり、また、階調処理等を行う場合には、撮影部位に応じた画像処理パラメータが存在する。したがって、肝臓、胸部あるいは胃等の撮影部位についても同様に固有画像を作成し、撮影部位を表す撮影情報が付与されていない画像データについては、固有画像に基づいて撮影部位を認識し、この認識結果を撮影情報として用いて、同一の撮影部位の画像を並べ表示したり、撮影部位に応じた最適な画像処理パラメータにより画像データに対して階調処理等を施すようにしてもよい。
【００３９】
さらに、撮影方向および撮影部位の双方を認識するようにしてもよく、この場合は、同一の撮影方向および撮影部位の複数の画像を並べて表示したり、撮影方向および撮影部位に応じた最適な画像処理パラメータにより画像データに対して階調処理等を施すことができる。
【００４０】
また、上記第１の実施形態においては複数画像のモニタ６への表示を、第２の実施形態においては階調処理を行っているが、撮影部位および／または撮影方向に応じて、側湾度や心胸郭比等の計測処理や、計算機処理を用いて異常陰影候補を自動的に検出するようにした計算機支援画像診断に供する画像を選択するようにしてもよい。
【００４１】
さらに、撮影部位および／または撮影方向に応じて、画像の表示レイアウトを設定してもよい。例えば、乳房の放射線画像を表す画像データについては、左右の乳房を認識し、図５に示すように左右の乳房を並べた表示レイアウトを設定してもよい。また、胸部の放射線画像についても、胸部正面放射線画像および胸部側面放射線画像を認識し、図６に示すように、胸部正面放射線画像と胸部側面放射線画像とを並べた表示レイアウトを設定してもよい。さらに、図７に示すように、胸部正面放射線画像について、同一患者についての最新の画像と過去の画像とを並べた表示レイアウトを設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図
【図２】第１の実施形態の動作を示すフローチャート
【図３】本発明の第２の実施形態による画像処理装置の構成を示す概略ブロック図
【図４】第２の実施形態の動作を示すフローチャート
【図５】左右の乳房を並べた表示レイアウトを示す図
【図６】胸部正面放射線画像と胸部側面放射線画像とを並べた表示レイアウトを示す図
【図７】同一患者の現在の画像と過去の画像とを並べた表示レイアウトを示す図
【符号の説明】
１    読出手段
２    判断手段
３    認識手段
４    付与手段
５    制御手段
６    モニタ
７    階調処理手段
８    ネットワーク
１０    画像データベース
【図１】
0003766033.tif 000010
【図２】
0003766033.tif 000011
【図３】
0003766033.tif 000012
【図４】
0003766033.tif 000013
【図５】
0003766033.tif 000014
【図６】
0003766033.tif 000015
【図７】
0003766033.tif 000016