(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種装置で撮影された文字情報を含む画像を担持する画像データを前記文字情報と対応付けて記憶する画像データ管理装置において、
前記画像から前記文字情報を認識する文字認識手段と、
前記認識された文字情報と前記画像データとを自動的に対応付けて記憶するファイリング手段とを備え、
前記文字認識手段が、各種装置によって生成された文字を含む画像中から該文字を認識する文字認識手段であって、前記各種装置毎に定められている前記画像中の文字領域および文字間隔を含む文字位置情報と前記各種装置とを対応させて記憶している文字位置情報記憶手段と、前記画像を生成した装置の情報が入力され、該入力された情報に応じて前記文字位置情報を前記文字位置情報記憶手段から選択する文字位置情報選択手段と、前記文字位置情報に基づく前記画像中の文字領域に対して、各種、各サイズの文字のテンプレートを用いて文字パターンマッチングさせることにより文字を認識するマッチング手段とを備えてなることを特徴とする画像データ管理装置。
【請求項２】
前記文字認識手段が、前記画像を２値化して２値化画像を生成する２値化画像生成手段を備え、前記２値化画像に対して文字パターンマッチングを行うものであることを特徴とする請求項１記載の画像データ管理装置。
【請求項３】
前記２値化画像生成手段が、画像の輪郭を抽出する手段を含むものであることを特徴とする請求項２記載の画像データ管理装置。
【請求項４】
前記２値化画像生成手段が、前記画像の各画素毎に該画素の所定近傍範囲中の画素濃度の最大値と最小値との差を求める演算手段と、
前記濃度差と所定の閾値との比較により前記各画素を２値化して画像の輪郭を抽出する２値化手段とから成るものであることを特徴とする請求項３記載の画像データ管理装置。
【請求項５】
前記文字認識手段が、前記各種装置毎の固有の文字のテンプレートを備えた辞書と、
前記画像を生成した装置の情報が入力され、該入力された情報に応じて該装置に固有の文字のテンプレートを前記辞書から選択するテンプレート選択手段とを備えていることを特徴とする請求項１から４いずれか記載の画像データ管理装置。
【請求項６】
前記文字認識手段が、前記テンプレートを前記文字間隔分ずつ移動させて文字パターンマッチングさせるものであることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の画像データ管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データ管理装置に関するものであり、詳細には診断用の画像の外に撮影用や患者に関するデータ等の文字を含む医用画像等のように、被写体画像の外に文字情報を含む画像を担持する画像データをファイリングする画像データ管理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、人体等の被写体をＣＴ、ＭＲＩ等によって撮影して得られた医用画像の画像データを、各画像データに適切な画像処理を施した後、画像を再生記録することが行われており、これらの画像データに基づき被写体の画像を写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力させる画像記録再生システムがすでに実用化されている。
【０００３】
これらの画像記録再生システムにおいては、各種モダリティ（ＣＴ、ＭＲＩ等の撮影方法や装置）によって撮影された画像等が記憶されており、記憶されている画像データの中から常時、必要な画像データを検索して再生することが行われている。
【０００４】
画像データを検索可能に蓄積する装置は、一般にファイリング装置と呼ばれるものであり、上記画像記録再生システムもファイリング装置を備えてなるものである。医用画像の画像データ検索に用いられる検索情報は、一般に患者名、ＩＤ番号、撮影日、生年月日等のＩＤ情報であり、画像データはこれらのＩＤ情報と対応付けて記憶されている。なお、これらのＩＤ情報は、通常医用画像撮影時に付されるものであり、漢字、かな、英文字、数字、記号等（以下「文字」と総称する）から構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来このファイリング装置によるファイリング時における画像データとＩＤ情報との対応付けは、外部入力装置から人手によりＩＤ情報を入力することによって行われており操作者側の負担となっていた。そのため、通常撮影時に画像中に付されるＩＤ情報を画像から認識して自動的にＩＤ情報と画像データを対応付けてファイリングすることができるファイリング装置すなわち画像データ管理装置が望まれている。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、画像と該画像中に付されている文字を対応付けて自動的にファイリングすることのできる画像データ管理装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像データ管理装置は、各種装置で撮影された文字情報を含む画像を担持する画像データを前記文字情報と対応付けて記憶する画像データ管理装置において、
前記画像から前記文字情報を認識する文字認識手段と、
前記認識された文字情報と前記画像データとを自動的に対応付けるファイリング手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、画像データとは、各種装置で撮影された原画像を担持する画像データであってもよいし、原画像データに対して所定の処理が施された処理済画像データであってもよい。
【０００９】
本発明の画像データ管理装置が内包する文字認識手段は、各種装置によって生成された文字を含む画像中から該文字を認識する文字認識手段であって、前記各種装置毎に定められている前記画像中の文字領域および文字間隔を含む文字位置情報と前記各種装置とを対応させて記憶している文字位置情報記憶手段と、前記画像を生成した装置の情報が入力され、該入力された情報に応じて前記文字位置情報を前記文字位置情報記憶手段から選択する文字位置情報選択手段と、前記文字位置情報に基づいて、前記画像中の文字領域に対して、各種、各サイズの文字のテンプレートを用いて文字パターンマッチングさせることにより文字を認識するマッチング手段とを備えてなるものとすることができる。
【００１０】
またこのとき、前記テンプレートを前記文字間隔分ずつ移動させて文字パターンマッチングさせてもよい。
【００１１】
なお、ここで文字領域とは文字が付されうる領域のことをいい、実際の文字が付されているかどうかを問わない。また、文字間隔とは一文字の中心と次の文字の中心との間隔のことをいう。
【００１２】
さらに、前記各種装置毎の固有の文字のテンプレートを備えた辞書と、前記画像を生成した装置の情報が入力され、該入力された情報に応じて該装置に固有の文字のテンプレートを前記辞書から選択するテンプレート選択手段とを備え、前記画像中の文字に対して前記テンプレートを用いて文字パターンマッチングさせるようにしてもよい。
【００１３】
ここで、各種装置毎の固有の文字のテンプレートとは、各種装置が画像撮影時に該画像にＩＤ情報等の文字情報を付するのに用いている文字の種類、大きさ等を含む文字フォントについてのテンプレートのことをいう。
【００１４】
なお、上述の文字位置情報選択手段とテンプレート選択手段は別個に設けてもよいし、一つの選択手段が両者を兼ねるものであってもよい。
【００１５】
また、前記画像を２値化して、２値化画像を生成する２値化画像生成手段を備え、前記マッチングを前記２値化画像に対してマッチングさせる形態であってもよい。
【００１６】
なお、前記２値化画像生成手段は、画像の輪郭を抽出する手段を含むものであることが望ましい。特に、前記２値化画像生成手段が、前記画像の各画素毎に該画素の所定近傍範囲中の画素濃度の最大値と最小値との差を求める演算手段と、前記濃度差と所定の閾値との比較により前記各画素を２値化して画像の輪郭を抽出する２値化手段とから成るものとするのが望ましい。この場合、各画素毎に該画素の所定近傍範囲中の画素濃度の最大値と最小値との差を所定の閾値と比較して２値化することにより画像中の文字の輪郭を抽出し、その輪郭に対してパターンマッチングさせて文字認識を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
そのほか、輪郭の抽出方法としては、例えば一次微分フィルタ（ロバーツのフィルタ、ブレヴィットのフィルタ、ソーベルのフィルタ等）あるいはラプラシアンフィルタ等を用いる方法が挙げられる。
【００１８】
なお、ここで画像とは文字および絵柄が混在したものをいう。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の画像データ管理装置は、画像上の文字情報を認識する文字認識装置を備えており、自動的に画像上の文字情報を認識して、画像データをその文字情報と対応付けてファイリングするので、ファイリング時に外部入力手段によって人手により検索情報を入力する必要がないため、作業効率を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像データ管理装置の具体的な実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１に示すように、本発明の画像データ管理装置70は、ＣＴ、ＭＲＩ等の各種モダリティ９（以下、撮像装置という）で撮像された原画像を担持する原画像データＳが入力され、原画像に付されている文字情報、すなわちＩＤ情報を認識するＩＤ認識手段（文字認識手段）10と、原画像データＳとその原画像に付されＩＤ認識手段10によって認識されたＩＤ情報Ｉとの対応付けをして後述の記憶手段65に記憶させるファイリング手段60と、ファイリング手段60によって対応付けされた原画像データＳとそのＩＤ情報Ｉとを記憶するハードディスク等の記憶手段65とからなるものである。
【００２２】
撮像装置９で撮像された画像は、デジタル化されて原画像データＳとして画像データ管理装置70に入力される。この際、その画像を生成した装置情報も同時に入力手段50より入力される。画像データ管理装置70においては、まず、ＩＤ認識装置10において、入力手段50から入力された装置情報を基に、画像に付されているＩＤ情報Ｉが認識される（文字認識についての詳細は後述する）。ＩＤ認識装置10において認識されたＩＤ情報Ｉは原画像データＳと共にファイリング手段60に送られる。ファイリング手段60においては、ＩＤ認識装置10において認識されたＩＤ情報Ｉと原画像データＳとを対応付けてハードディスク等の記憶手段65にファイリングする。ファイリングされた原画像データＳは、常時検索可能であり、検索には検索情報として原画像データＳと対応付けられて記憶されているＩＤ情報Ｉを用いる。
【００２３】
このように、本発明の画像データ管理装置においては、画像中のＩＤ情報を認識して、そのＩＤ情報と画像データを対応付けて自動的にファイリングするので、画像データを生成した撮像装置の情報さえ入力しておけば、外部からＩＤ情報を入力する必要がなく、作業効率を上げることができる。
【００２４】
なお、検索情報として画像データと対応付けられるのは認識されたＩＤ情報の全てであってもよいし、またその一部であってもよい。例えば、ＩＤ情報として画像に付されている情報が、患者名、ＩＤ番号、撮影日等、複数であった場合、それぞれの情報を検索情報とすることができるように対応付けしてもよいし、これらのうちの一つを選んで、例えばＩＤ番号のみを検索情報として対応付けをしてファイリングしてもよい。さらに、複数の文字からなる各ＩＤ情報の最初の数文字のみを用いて検索情報として対応付けすることも可能である。
【００２５】
次に、本発明の画像データ管理装置が内包するＩＤ認識手段（文字認識手段）の詳細を説明する。
【００２６】
文字認識手段の第一の形態を図２に示す。本文字認識手段10は、原画像データＳが入力され、該原画像データＳに基づく原画像を２値化して２値化画像を生成する２値化画像生成手段20と、原画像を生成する各種装置の固有の文字フォントのテンプレート５を備えた辞書35と、原画像を生成する各種装置毎に定められている画像中の文字領域および文字間隔等の文字位置情報を有する文字位置情報記憶手段38と、外部入力手段50から入力された装置情報に応じた文字フォントのテンプレート５を辞書35から選択し、装置情報に応じた文字位置情報を文字位置情報記憶手段38から選択する選択手段40と、２値化画像生成手段20によって生成された２値化画像に対して、選択手段40によって選択されたテンプレート５を用いて、同様に選択された文字位置情報に基づいて文字パターンマッチングさせることにより文字を認識するマッチング手段30とから成る。
【００２７】
２値化画像生成手段20は、詳しくは原画像の各画素毎の濃度を検出する濃度検出手段22と、該濃度検出手段22により検出された濃度と所定の閾値との比較により前記各画素を２値化する２値化手段24とからなる。
【００２８】
本文字認識手段の第一の形態による文字認識手段10は、原画像データＳが入力され、同時に外部入力手段50により認識すべき文字を含む原画像Ａ（原画像データＳに対応する画像）を生成した装置の情報が入力される。まず、２値化画像生成手段20において、原画像Ａから２値化画像Ｂが生成される（図３(i) ）。画像の２値化は、まず、濃度検出手段22により原画像Ａの各画素の濃度を検出し、その後、２値化手段24において、検出された濃度と所定の閾値との比較により各画素を２値化することによって行われる。例えば、濃度を表す帯グラフ８に示すｂの濃度に閾値を設け、ｂより濃い部分を「１」薄い部分を「０」として２値化する。その結果２値化画像Ｂが得られる。
【００２９】
次に、選択手段40によって、外部入力手段50により入力された装置情報に応じたテンプレート、すなわち原画像Ａを生成した装置が用いている文字フォントのテンプレート５が辞書35から選択され、同時にその装置情報に応じた文字位置情報が文字位置情報記憶手段38から選択されて、マッチング手段30において、選択されたテンプレート５を用いて、２値化画像Ｂの文字領域６に対してマッチングが行われる（図４）。
【００３０】
各種装置固有の文字位置情報には、文字領域６のほか文字間隔に関する情報も含むため、文字領域に付されうる文字同志の間隔すなわちそれぞれマッチングすべき文字の中心位置が明らかである。マッチングは、文字の中心位置とテンプレートの中心位置を一致させて行えば十分であり、そのため、図４に示すように文字領域のマッチング開始位置から文字間隔分ずつテンプレート５を移動させてマッチングさせればよい。これによって、一画素毎にずらせてマッチングさせる場合と比較して、高速に処理することができる。
【００３１】
また、選択された、すなわち非常に限られた数のテンプレートについてのみマッチングすればよいため、高速な識別が可能となる。
【００３２】
ここで、従来の一般的なテンプレートマッチングによる認識方法を説明する。画像パターンｆとテンプレートパターンｇが、それぞれ図５に示すような大きさと位置関係にあるとき、画像の点（m，n）における画像パターンｆと、テンプレートパターンｇの類似度は、以下に示す評価関数で表される。
【００３３】
【数１】
0003786221.tif 000002
【００３４】
ここで通常、Ｒ(m,n)は相互相関係数と呼ばれ、領域Ｄは、|i-m|＜M/2，|j-n|＜N/2を満たす（i，j） の範囲である。画像上でテンプレートを動かして順次、画像とテンプレートとの類似度を上記の相互相関係数Ｒにより判別する。相互相関係数Ｒの値は大きいほど画像の（m，n）を中心としてテンプレートに近い図形が存在すること、すなわち、画像とテンプレートとの相関が強いことを示し、画像とテンプレートとが完全一致で１の値、全くの不一致で０の値をとる。通常、最も相互相関係数Ｒの大きいものを認識結果とする。しかしながら、上記のテンプレートマッチング方法では、上記式に示されるように２乗や平方根の計算が必要であることから、計算量が多くなり認識に時間がかかるという欠点がある。
【００３５】
しかし本ＩＤ認識手段においては、２値化された画像に対してマッチングを行うため、排他的積和（exclusive or）による類似度評価関数Ｒ’を用いることができ、計算時間をさらに短縮することができる。なおこの時、画像上の点（m，n）における画像パターンｆとテンプレートｇの類似度評価関数Ｒ'(m,n)は、
【００３６】
【数２】
0003786221.tif 000003
【００３７】
で表されるものである。ただし領域Ｄは、|i-m|＜M/2，|j-n|＜N/2を満たす（i，j ）の範囲である。上述のＲの場合とは逆にＲ’が最も小さいテンプレートが認識結果とされる。
【００３８】
なお、上述の２値化の際に、「１」，「０」ではなく、「１」，「−１」に２値化して単純な積和値を評価関数に用いてもよい。その場合の評価関数Ｒ"(m,n)は、
【００３９】
【数３】
0003786221.tif 000004
【００４０】
で表され、Ｒ”が最も大きいテンプレートが認識結果とされる。
【００４１】
また、患者名、ＩＤ番号、撮影日等のＩＤ情報が付さた画像において、特定のＩＤ情報のみ、例えばＩＤ番号のみを認識させたい場合には、ＩＤ番号に使用される文字のみをテンプレートとして有し、文字領域のうちＩＤ番号が付された領域のみに対してマッチングさせる形態をとることもできる（他のＩＤ情報についても同様である）。
【００４２】
このようにして、文字の認識が行われ、認識されたＩＤ番号等のＩＤ情報Ｉが出力される。
【００４３】
しかしながら、上記第一の形態のＩＤ認識手段10においてなされる単なる閾値による２値化方法では、文字と絵柄が重なった画像等において文字の抽出がうまくいかず正確な文字認識が困難な場合がある。その一例として図６に示す黒文字１および白文字２を含む原画像Ｄをある濃度閾値により２値化する場合について説明する。例えば、濃度を表す帯グラフ８に示すｅの濃度に閾値を設け、ｅより濃い部分を「１」薄い部分を「０」として２値化する。その結果２値化画像Ｅが得られる。また、ｆに閾値を設けて同様の処理を行うと２値化画像Ｆが得られる。この時、２値化画像Ｅでは黒文字１は明確に抽出されるが、白文字２はその一部が絵柄の白い部分と重なり抽出不能になってしまう。一方、２値化画像Ｆでは白文字２は明確に抽出されるが黒文字１はその一部が絵柄と重なって抽出不能になってしまう。このように、単に画像データを所定の濃度閾値で２値化する従来の方法では黒文字１と白文字２を同時に明確に抽出することができない。当然ながら、２値化によって画像中の文字を明確に抽出できない場合にはテンプレートマッチングの精度があがらず文字認識に支障をきたすものとなる。
【００４４】
そこで、文字と絵柄が重なった画像や黒、白文字を含む画像等においては、以下に説明する第二の形態に係る文字認識手段10’が適する。
【００４５】
文字認識手段の第二の形態10’を図７に示す。以下、上記の第一の形態の文字認識手段10との相違点のみを説明する。
【００４６】
本文字認識手段10' の２値化画像生成手段20' は、原画像の各画素毎に該画素の所定近傍範囲中の画素濃度の最大値と最小値との差を求める演算手段26と、該演算手段26によって求められた濃度差と所定の閾値との比較により各画素を２値化して画像の輪郭を抽出する２値化手段28とから成る。なお、辞書35’の有するテンプレートは各種装置に固有の文字のフォントに対応する２値化された中抜き文字のテンプレート５’である。
【００４７】
２値化画像生成手段20' においては、入力された原画像データＳについて、まず演算手段26において画像の各画素の所定の近傍範囲中における濃度の最大値と最小値との差が求められる。例えば注目画素を２×２画素マスク中の左下に位置させた場合、その２×２画素マスク（所定近傍範囲）中の計４画素における階調濃度（原画像データＳ）の最大値および最小値を求め、これを注目画素の濃度差とする。当然ながら、２×２という範囲は一例であり、これに限る必要はない。次に、２値化手段28において、前記演算手段26によって求められた前記濃度差を所定の閾値と比較して、例えば閾値より濃度差が大きい場合を「１」、小さい場合を「０」として注目画素を２値化する。この２値化を画像中の各画素について行うことにより、画像中の近傍画素同志の濃度差の大きい部分、すなわち画像の輪郭が抽出され、原画像Ａから２値化画像Ｃが生成される（図３(ii)）。通常、文字と周辺画像の濃度差は大きいため、文字の輪郭が抽出される。
【００４８】
なお、一次微分フィルタ、ラプラシアンフィルタ等を用いて画像の輪郭を抽出し、抽出された輪郭部分の画素を「１」、輪郭部分以外の画素を「０」として各画素の２値化を行うことによっても、上記第二の実施の形態において生成される２値化画像Ｃと同様の、輪郭が抽出された２値化画像を生成することができる。
【００４９】
その後、選択手段40によって、外部入力手段50により入力された装置の情報に応じたテンプレート、すなわち原画像Ａを生成した装置が用いている文字フォントに対応するテンプレート５’が辞書35’から選択され、マッチング手段30’において、２値化画像Ｃの文字領域に対してテンプレート５’を用いてマッチングが行われる。このようにして認識されたＩＤ情報Ｉが出力される。
【００５０】
なお、以下に本発明の画像データ管理装置70を内包した医用画像記録再生システムについて説明する。
【００５１】
図８に示す医用画像記録再生システム100 は、ＣＴ、ＭＲＩ等の各種撮像装置９で撮像された原画像を担持する原画像データＳが入力され、該原画像に付されているＩＤ情報Ｉを認識するＩＤ認識手段（文字認識手段）10と、原画像データＳに所定の信号処理を施すフォーマッタ80と、該フォーマッタ80で所定の信号処理が施された画像データ（以下、処理済画像データという）Ｓ’を再生するプリンタ、ＣＲＴ等のイメージャー85と、原画像データＳおよび処理済画像データＳ’をＩＤ認識手段10によって認識されたＩＤ情報と対応させて記憶手段にファイリングするファイリング手段60とからなる。なお、画像データ入力時には、その画像データを生成した装置に関する装置情報を入力手段50よって画像記録再生システム100 のＩＤ認識手段10に入力する必要がある。
【００５２】
ここでフォーマッタ80とは、例えば、一枚のフイルムを互いに異なる４つの小さい領域に分けて、その各領域にそれぞれ異なる４つの画像を縮小してプリントするフォーマット、１枚のフイルム上に１つの大きな画像をそのままプリントするフォーマット等、画像を再生するにあたっての各種のフォーマットに適合するように原画像データを信号処理するものである。
【００５３】
撮像装置９で撮像された画像は、デジタル化されて原画像データＳとして画像記録再生システム100 に入力される。この際、その画像を生成した装置情報も同時に入力手段50より入力される。画像記録再生システム100 においては、まず、ＩＤ認識装置10において、入力手段50から入力された装置情報を基に、画像に付されているＩＤ情報が認識される（ＩＤ認識は上述の方法による）。認識されたＩＤ情報Ｉは原画像データＳと共にファイリング手段60およびフォーマッタ80に送られる。フォーマッタ80では、原画像データＳに対して所定の信号処理が施され、処理済画像データＳ’が生成され、処理済画像データＳ’を基にイメージャー85のおいて可視画像が再生される。ファイリング手段60によって、ＩＤ認識手段10において認識されたＩＤ情報Ｉと原画像データＳおよび／またはフォーマッタで処理された処理済画像データＳ’との対応付けをして記憶手段65にファイリングする。ファイリングされた画像データＳ、Ｓ’は、常時検索可能であり、検索には検索情報として画像データと対応付けられて記憶されているＩＤ情報を用いる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像データ管理装置の構成概略図
【図２】本発明の画像データ管理装置に内包される文字認識手段の第一の形態を示すブロック図
【図３】第一および第二の形態の文字認識手段によって生成される２値化画像を説明する図
【図４】パターンマッチング時に文字間隔ずつテンプレートを移動させてマッチングさせる様子を説明する図
【図５】文字パターンマッチング方法を説明する図
【図６】第一の形態の文字認識手段によって画像の２値化を行った場合の問題点を説明する図
【図７】本発明の画像データ管理装置に内包される文字認識手段の第二の形態を示すブロック図
【図８】本発明の画像データ管理装置を内包する画像記録再生システムの構成概略図
【符号の説明】
５    テンプレート
９    医用画像撮像装置
10    ＩＤ認識手段（文字認識手段）
20    ２値化画像生成手段
22    濃度検出手段
24    ２値化手段
30    マッチング手段
35    辞書
38    文字位置情報記憶手段
40    選択手段
50    入力手段
60    ファイリング手段
65    記憶手段
70    画像データ管理装置
80    フォーマッタ
85    イメージャー
100    画像記録再生システム
【図１】
0003786221.tif 000005
【図２】
0003786221.tif 000006
【図３】
0003786221.tif 000007
【図４】
0003786221.tif 000008
【図５】
0003786221.tif 000009
【図６】
0003786221.tif 000010
【図７】
0003786221.tif 000011
【図８】
0003786221.tif 000012