画像処理装置及び画像処理方法
【課題】画像を解析する処理を行う際に、その解析精度を落とすことなくその解析処理にかかる処理時間の短縮を実現する。
【解決手段】撮影された被写体Ｈの原画像における関心領域を含む所定領域を設定する所定領域設定回路１９１と、所定領域設定回路１９１で設定された所定領域の大きさに基づいて原画像の解像度を変換する解像度変換回路１９２と、解像度変換回路１９２で変換された解像度変換画像から関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を解析する解析回路１９３を備えるようにする。
【解決手段】撮影された被写体Ｈの原画像における関心領域を含む所定領域を設定する所定領域設定回路１９１と、所定領域設定回路１９１で設定された所定領域の大きさに基づいて原画像の解像度を変換する解像度変換回路１９２と、解像度変換回路１９２で変換された解像度変換画像から関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を解析する解析回路１９３を備えるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影された被写体の原画像を処理する画像処理装置及び画像処理方法、当該画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム、並びに、当該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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば医療用のＸ線撮影装置においては、デジタルのＸ線画像データを出力可能なデジタルＸ線撮影装置が普及してきており、このようなデジタルＸ線撮影装置では、原画像であるＸ線画像データの画像処理が必要不可欠となっている。このＸ線画像データの画像処理としては様々なものが適用されているが、その中でもＸ線画像データを診断し易い濃度（輝度）とコントラストに変換する階調変換処理は、重要な画像処理の１つである。
【０００３】
図１０は、一般的な階調変換処理に使用される関数の一例を示す模式図である。
具体的に、図１０には、階調変換処理に使用される関数の形状として、銀塩フィルムの特性曲線と同様のＳ字形状のものが示されており、このＳ字の特性曲線の作成方法については、例えば下記の特許文献１に示されている。
【０００４】
また、Ｘ線画像データにおいてはその画像全体が必ずしも診断に必要なものではなく、その中の一部分の情報のみが必要である場合がある。そのため、画像全体から不要な領域を削除した領域（以下、「関心領域」という）が最適な濃度（輝度）とコントラストとなるように、Ｓ字曲線を撮影されたＸ線画像データの画素値に対応付けるのが一般的である。
【０００５】
この具体的な方法としては、例えば図１１及び図１２に示すような方法がある。
図１１は、一般的な１点法による階調変換処理を説明するための模式図である。
図１１には、被写体中の関心領域を代表する画素値（例えば、胸部正面画像の肺野内の最大画素値）が所定の出力値（例えば、濃度１．８Ｄに対応する画素値）となるように階調変換処理を行う方法（以下、「１点法」という）が示されている。
【０００６】
図１２は、一般的な２点法による階調変換処理を説明するための模式図である。
図１２には、画像中に含まれる関心領域の画素値分布（例えば、最小値から最大値）がそれぞれ一定範囲の出力値（例えば、最低濃度０．２Ｄから最高濃度３．２Ｄ）となるように階調変換処理を行う方法（以下、「２点法」という）が示されている。
【０００７】
このように、図１０に示すようなＳ字曲線をＸ線画像データの画素値に対応付ける具体的な方法としては、上述した１点法や２点法など、様々な方法がある。
【０００８】
さらに、上述した１点法、２点法で使用される関心領域の代表値を自動で解析する方法が各種提案されている。例えば、下記の特許文献２には、画像の２次元的な構造を解析し関心領域の代表値として算出する方法が提案されており、また、下記の特許文献３には、画像のヒストグラムの形状を解析し関心領域の代表値を算出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−８８６８８号公報
【特許文献２】特開２０００−１６３５６２号公報
【特許文献３】特開平８−３３１３８５号公報
【特許文献４】特開２００２−２４５４５３号公報
【特許文献５】特開２０００−２７６６０５号公報
【特許文献６】特許第３６３１０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、Ｘ線撮影装置で取得されるＸ線画像データは、非常に高解像度な画像（例えば、画素ピッチ：１６０μｍ、画素数：７２０万画素）であるため、上述したような解析を行う場合に高精度な解析が行える反面、処理時間がかかるという課題がある。なお、このような課題を解決する手段として、特許文献３では、解析を行う際に解像度を低くした画像データ（間引きした画像データ）を用いることで処理時間を短縮することが開示されている。
【００１１】
しかしながら、特許文献３では、解析すべき対象構造の大きさを考慮せずに画像データを間引きするため、撮影部位によっては十分な解析精度が得られない場合がある。例えば、図１３（ａ）に示すような胸部正面画像に対して横軸方向のプロファイルから関心領域である肺野を解析する場合、対象構造である肺野は比較的大きな構造である。ここで、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示す胸部正面画像のＩ−Ｉ'の位置における画素値を示している。図１３（ａ）に示す大局的な構造を解析する場合、図１３（ｂ）のような高解像度の画像データのプロファイルを解析する必要は無く、図１３（ｃ）のようにサンプリングを粗くした低解像度の画像データのプロファイルを解析しても十分な解析精度が得られる。
【００１２】
これに対して、例えば、図１４（ａ）に示すような指画像に対して横軸方向のプロファイルから関心領域である指を解析する場合、対象構造である指は比較的小さな構造である。ここで、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）は、図１４（ａ）に示す胸部正面画像のＩＩ−ＩＩ'の位置における画素値を示している。図１４（ａ）に示す局所的な構造を解析する場合、図１４（ｃ）のようにサンプリングを粗くした低解像度の画像データのプロファイルでは、対象構造である指の形状が表現できないため、精度良く指構造を解析することが困難になる。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、画像を解析する処理を行う際に、その解析精度を落とすことなくその解析処理にかかる処理時間の短縮を実現する仕組みを適用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の画像処理装置は、撮影された被写体の原画像を処理する画像処理装置であって、前記原画像における関心領域を含む所定領域を設定する所定領域設定手段と、前記所定領域設定手段で設定された所定領域の大きさに基づいて前記原画像の解像度を変換する解像度変換手段と、前記解像度変換手段で変換された解像度変換画像から前記関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を解析する解析手段とを有する。
【００１５】
また、本発明は、上述した画像処理装置による画像処理方法、及び、当該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、並びに、当該プログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、画像を解析する処理を行う際に、その解析精度を落とすことなくその解析処理にかかる処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）の概略構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）による画像処理方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ１０１における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。
【図４】図２のステップＳ１０１における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。
【図５】図２のステップＳ１０１における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態を示し、階調変換処理に使用される関数の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）の概略構成の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）による画像処理方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ２０２における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。
【図１０】一般的な階調変換処理に使用される関数の一例を示す模式図である。
【図１１】一般的な１点法による階調変換処理を説明するための模式図である。
【図１２】一般的な２点法による階調変換処理を説明するための模式図である。
【図１３】従来技術の課題を説明するための模式図である。
【図１４】従来技術の課題を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。なお、以下の本発明の各実施形態では、本発明に係る画像処理装置として、放射線の一種であるＸ線を用いて被写体の撮影を行うＸ線撮影装置を適用した例について説明を行う。また、本発明の各実施形態では、本発明に係る画像処理装置としてＸ線撮影装置を適用した例について説明を行うが、例えば、他の放射線（例えば、α線、β線、γ線など）を用いて被写体の撮影を行う放射線撮影装置を適用することも可能である。
【００１９】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明を行う。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）の概略構成の一例を示す模式図である。図１に示すＸ線撮影装置１００は、撮影した被写体のＸ線画像データ（放射線画像データ）をフィルム上又はモニタ上に出力する際の効果的な画像処理を行う機能を有する装置である。
【００２１】
図１に示すＸ線撮影装置１００は、Ｘ線発生回路１１０、２次元Ｘ線センサ１２０、データ収集回路１３０、前処理回路１４０、ＣＰＵ１５０、メインメモリ１６０、操作パネル１７０、画像表示器１８０、画像処理回路１９０及びバスを有して構成されている。
【００２２】
図１に示すＸ線撮影装置１００において、前処理回路１４０、ＣＰＵ１５０、メインメモリ１６０、操作パネル１７０、画像表示器１８０及び画像処理回路１９０は、バス（ＣＰＵバス）に接続されている。また、Ｘ線撮影装置１００において、前処理回路１４０はデータ収集回路１３０と接続されており、また、データ収集回路１３０はＸ線発生回路１１０及び２次元Ｘ線センサ１２０と接続されている。
【００２３】
Ｘ線発生回路１１０は、例えばデータ収集回路１３０及び前処理回路１４０を介したＣＰＵ１５０の制御に基づいて、被写体Ｈに対してビーム状のＸ線（放射線）１１１ａを放射する。
【００２４】
２次元Ｘ線センサ１２０は、被写体Ｈを透過したＸ線１１１ｂを入力し、当該Ｘ線１１１ｂに基づくＸ線画像信号を出力する。この２次元Ｘ線センサ１２０には、例えば、撮影されるＸ線画像の各画素に対応する画素が２次元行列状に形成されている。
【００２５】
データ収集回路１３０は、２次元Ｘ線センサ１２０から出力されたＸ線画像信号を所定のデジタル信号に変換して、これをＸ線画像データ（放射線画像データ）として前処理回路１４０に出力する。
【００２６】
前処理回路１４０は、データ収集回路１３０から出力されたＸ線画像データに対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。そして、前処理回路１４０は、ＣＰＵ１５０の制御に基づいて、前処理を行ったＸ線画像データを原画像データとして、バスを介して、メインメモリ１６０に一旦記憶するとともに、画像処理回路１９０に出力する。
【００２７】
ＣＰＵ１５０は、Ｘ線撮影装置１００の各構成部を必要に応じて制御して、Ｘ線撮影装置１００における動作を統括的に制御する。
【００２８】
メインメモリ１６０は、ＣＰＵ１５０の処理に必要なプログラムや各種のデータ及び各種の情報などを記憶するとともに、ＣＰＵ１５０のワーキング・メモリとして機能する。
【００２９】
操作パネル１７０は、ユーザ（操作者）が各種の指示をＸ線撮影装置１００に対して行う際に操作されるものである。
【００３０】
画像表示器１８０は、例えばＣＰＵ１５０の制御に基づいて、各種の画像や各種の情報などを表示する。
【００３１】
画像処理回路１９０は、例えばＣＰＵ１５０の制御に基づいて、撮影されたＸ線画像データの画像処理を行う。この画像処理回路１９０は、所定領域設定回路１９１、解像度変換回路１９２、解析回路１９３及び階調変換回路１９４を含み構成されている。
【００３２】
所定領域設定回路１９１は、Ｘ線画像データに基づくＸ線画像（原画像）上の所定領域を設定する処理を行う。
【００３３】
解像度変換回路１９２は、所定領域設定回路１９１で設定された所定領域の大きさに基づいて、Ｘ線画像（原画像）の解像度を変換する処理を行う。ここで、解像度変換回路１９２は、解像度変換後のＸ線画像（解像度変換画像）における前記所定領域の総画素数が一定値になるように解像度を変換する。
【００３４】
解析回路１９３は、解像度変換回路１９２で解像度が変換等されたＸ線画像（解像度変換画像等）から関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を解析する処理を行う。
【００３５】
階調変換回路１９４は、解析回路１９３で解析された代表値に基づいて、Ｘ線画像（解像度変換画像等）の階調変換処理を行う。
【００３６】
Ｘ線撮影装置１００のバス（ＣＰＵバス）は、前処理回路１４０、ＣＰＵ１５０、メインメモリ１６０、操作パネル１７０、画像表示器１８０及び画像処理回路１９０を、相互に通信可能に接続するためのものである。
【００３７】
このように構成されたＸ線撮影装置１００において、ＣＰＵ１５０は、メインメモリ１６０の記憶されたプログラムや各種の情報等を用いて、操作パネル１７０からの操作指示に従って、Ｘ線撮影装置１００全体の動作制御等を行う。これにより、Ｘ線撮影装置１００は、以下のように動作する。
【００３８】
まず、操作パネル１７０を介してユーザから撮影指示が入力されると、ＣＰＵ１５０はこれを検知し、当該撮影指示を、前処理回路１４０を介してデータ収集回路１３０に送信する。データ収集回路１３０は、撮影指示を受けると、Ｘ線発生回路１１０及び２次元Ｘ線センサ１２０を制御してＸ線撮影を実行する。
【００３９】
Ｘ線撮影では、まず、Ｘ線発生回路１１０が被写体Ｈに対してＸ線１１１ａを放射し、２次元Ｘ線センサ１２０では、被写体Ｈ内を減衰しながら透過したＸ線１１１ｂを入力し、当該Ｘ線１１１ｂに基づくＸ線画像信号をデータ収集回路１３０に出力する。ここで、本実施形態においては、被写体Ｈを人体とする。即ち、２次元Ｘ線センサ１２０から出力されるＸ線画像信号は、人体画像に係る信号となる。
【００４０】
そして、データ収集回路１３０では、２次元Ｘ線センサ１２０から出力されたＸ線画像信号を所定のデジタル信号に変換してＸ線画像データとして前処理回路１４０に出力する。そして、前処理回路１４０では、データ収集回路１３０からのＸ線画像データに対して、上述したオフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行って、前処理後のＸ線画像データを原画像データとして、メインメモリ１６０及び画像処理回路１９０に出力する。そして、画像処理回路１９０では、原画像データに対して所定の画像処理を行う。
【００４１】
次に、以上のように構成されたＸ線撮影装置１００の画像処理回路１９０による画像処理方法について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）による画像処理方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。具体的に、図２には、Ｘ線撮影装置１００の画像処理回路１９０における画像処理方法の処理手順の一例が示されている。
【００４２】
まず、図２の処理を開始する前に、画像処理回路１９０は、例えば前処理回路１４０から前処理後のＸ線画像データ（原画像データ）を受信する。
そして、原画像データを受信すると、ステップＳ１０１において、所定領域設定回路１９１は、例えば操作パネル１７０からの撮影部位情報に基づいて、原画像データに基づく原画像上の略関心領域を含む領域を所定領域として設定する。ここで、以下に、ステップＳ１０１の処理について具体的に説明する。
【００４３】
図３、図４及び図５は、図２のステップＳ１０１における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。
【００４４】
ここで、被写体Ｈの撮影部位に応じて、関心領域が、原画像上（２次元Ｘ線センサ１２０上）のどの位置に存在するのかをおおよそ把握することが可能である。よって、ステップＳ１０１の処理では、所定領域設定回路１９１は、ユーザが撮影指示を行う際に予め操作パネル１７０から入力した撮影部位情報をメインメモリ１６０から取得し、当該撮影部位情報に応じて所定領域を適宜設定する。
【００４５】
例えば、図３に示す胸部正面撮影（図３（ａ））では、２次元Ｘ線センサ１２０上（原画像上）の中心から広い矩形範囲の領域、即ち関心領域である肺野を略含む領域を所定領域３０１（図３（ｂ））として設定する。また、例えば、図４に示す胸椎正面撮影（図４（ａ））では、２次元Ｘ線センサ１２０上（原画像上）の中心から上下方向に長い矩形範囲の領域、即ち関心領域である胸椎を略含む領域を所定領域４０１（図４（ｂ））として設定する。また、例えば、図５に示す指撮影（図５（ａ））では、２次元Ｘ線センサ１２０上（原画像上）の中心付近の狭い矩形範囲の領域、即ち関心領域である指を略含む領域を所定領域５０１（図５（ｂ））として設定する。
【００４６】
なお、本実施形態では、撮影部位情報に応じて所定領域を自動で設定する例について説明したが、例えば、ユーザが撮影部位ごとに予め設定した所定領域をメインメモリ１６０に記憶しておき、撮影時にその所定領域情報を用いて所定領域を設定する形態でもよい。
【００４７】
ここで、再び、図２の説明に戻る。
ステップＳ１０１の処理が終了すると、ステップＳ１０２に進む。
ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理は、解像度変換回路１９２において、所定領域の大きさに基づいて、原画像データに基づく原画像の解像度を変換する処理である。具体的に以下に説明する。
【００４８】
まず、ステップＳ１０２において、解像度変換回路１９２は、所定領域設定回路１９１で設定された所定領域の大きさに基づいて、原画像データに基づく原画像の拡大／縮小率（倍率）Ｒを、以下の式（１）にて計算する。
Ｒ＝（Ｒｏｗｓ×Ｃｏｌｕｍｎｓ×Ｐｉｔｃｈ）／Ｔａｒ ・・・ （１）
【００４９】
（１）式において、Ｒｏｗｓは設定された所定領域の行方向の画素数（ｐｉｘｅｌ）、Ｃｏｌｕｍｎｓは設定された所定領域の列方向の画素数（ｐｉｘｅｌ）、Ｐｉｔｃｈは画素ピッチ（μｍ）であり、Ｔａｒは変換後の画像の解像度を規定するための定数である。また、拡大／縮小率Ｒは、１．０より小さい場合に画像の縮小を意味し、１．０より大きい場合に画像の拡大を意味する。なお、Ｔａｒは、例えば解析に必要な解像度を考慮して経験的に決定されるものであるが、本実施形態では、例えばＴａｒ＝４５００とする。
【００５０】
ここで、（１）式の拡大／縮小率Ｒは、所定領域が大きくなるほど、拡大／縮小率Ｒが小さくなる。前述したとおり所定領域は略関心領域を含む領域であり、所定領域が大きくなるほど、解析する対象構造も大きくなるものである。即ち、所定領域が大きくなるほど、縮小して解像度を低くしても十分な解析精度が得られるものであり、式（１）を用いることにより、解析すべき対象構造の大きさにあわせた拡大／縮小率が設定可能となる。
【００５１】
なお、拡大／縮小率Ｒの算出方法は、（１）式に限定されるものではなく、所定領域が大きくなるほど、拡大／縮小率Ｒが小さくなるような方法であればよい。例えば、所定領域の短辺方向の画像数（ｐｉｘｅｌ）をｍｉｎＬとし、以下の（２）式を用いて拡大／縮小率Ｒを計算することも可能である。
Ｒ＝（ｍｉｎＬ×Ｐｉｔｃｈ）／Ｔａｒ ・・・ （２）
この場合、所定領域の短辺が長くなるほど、拡大／縮小率Ｒが小さくなる。
【００５２】
続いて、ステップＳ１０３において、解像度変換回路１９２は、ステップＳ１０２で算出した拡大／縮小率Ｒが１．０よりも小さい縮小であるか否かを判断する。
【００５３】
ステップＳ１０３の判断の結果、ステップＳ１０２で算出した拡大／縮小率Ｒが１．０よりも小さい縮小である場合には、ステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４に進むと、解像度変換回路１９２は、原画像データに基づく原画像をＲ倍に縮小する処理を行って、原画像の解像度を変換する処理を行う。ここで、原画像の縮小方法は、特に限定されるものではないが、例えば、最近傍補間、線形補間、３次スプライン補間等を用いて補間縮小を行うことが可能である。なお、補間縮小に関する詳細については、既に公知であるので、ここではその説明を省略する。
【００５４】
ステップＳ１０４の処理が終了した場合、或いは、ステップＳ１０３で縮小でないと判断された場合には、ステップＳ１０５に進む。
【００５５】
ステップＳ１０５に進むと、解析回路１９３は、解像度変換回路１９２で変換処理された解像度変換画像データ（或いは縮小処理されなかった原画像データ）から前記関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を算出して、その解析を行う。
【００５６】
ここで、ステップＳ１０５における解析方法については、特に限定されるものではないが、画像データのヒストグラムから認識する方法や画像データの２次元的な構造から関心領域を認識する方法等の様々な方法を用いることができる。なお、関心領域は、撮影部位ごとに異なるため、例えば操作パネル１７０で設定された撮影部位に基づいて、異なる方法によって解析処理を行ってもよい。具体的に、例えば、頚椎の場合には、本出願人より既に提案されている上記の特許文献４に記載された方法を用いることができる。この方法では、被写体領域内の首領域の輪郭線を抽出することで関心領域である頚椎の代表値を解析することができる。また、例えば、胸部の場合には、本出願人より既に提案されている上記の特許文献５に記載された方法を用いることができる。この方法では、画像の空間的な位置関係から領域を限定することで関心領域である肺野の代表値を解析することができる。
【００５７】
続いて、ステップＳ１０６において、階調変換回路１９４は、解析回路１９３で解析された代表値に基づいて、ステップＳ１０５で代表値を算出した画像データに基づく画像の階調変換処理を行う。ここで、以下に、ステップＳ１０６の処理について具体的に説明する。
【００５８】
図６は、本発明の第１の実施形態を示し、階調変換処理に使用される関数の一例を示す模式図である。
具体的に、ステップＳ１０６では、例えば本出願人より既に提案されている上記の特許文献１に記載のＳ字曲線を用いて、図６に示すように、関心領域の代表値が操作パネル１７０を介して設定された所望の濃度とコントラストになるように階調変換処理を行う。なお、ステップＳ１０６の階調変換処理は、図６に示すようなＳ次曲線を用いたものに限定されるものではなく、例えば直線などを用いてもよい。
【００５９】
以上説明したように、第１の実施形態のＸ線撮影装置１００では、略関心領域を含む所定領域の大きさに基づいて原画像の解像度を変換（縮小）し、解像度を変換した解像度変換画像から関心領域の分布傾向を示す代表値を解析するようにしている。
かかる構成によれば、関心領域の大きさ（対象構造の大きさ）を考慮した解像度で解析処理を実行することができるため、その解析精度を落とすことなくその解析処理にかかる処理時間を短縮することができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明を行う。
【００６１】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）の概略構成の一例を示す模式図である。ここで、図７に示すＸ線撮影装置２００において、図１に示す第１の実施形態に係るＸ線撮影装置１００と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
具体的に、図７に示すＸ線撮影装置２００は、図１に示すＸ線撮影装置１００の構成に加えて、照射野認識回路２９１が追加されて構成されている。よって、図７では、照射野認識回路２９１を含む画像処理回路を「画像処理回路２９０」として記載している。
【００６３】
照射野認識回路２９１は、原画像に対して、照射野領域（診断に不要な領域へのＸ線被曝の防止や散乱によるコントラストの低下を防止するために、診断に必要領域のみＸ線照射する所謂「照射野絞り」が行われた領域）を認識する処理を行う。即ち、照射野認識回路２９１は、原画像におけるＸ線（放射線）の照射野領域を認識する処理を行う。
【００６４】
Ｘ線撮影装置２００の画像処理回路２９０による画像処理方法について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）による画像処理方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。具体的に、図８には、Ｘ線撮影装置２００の画像処理回路２９０における画像処理方法の処理手順の一例が示されている。また、図８に示すフローチャートの各ステップにおいて、図２に示すフローチャートのステップと同様のステップについては、同じステップ番号を付しており、その説明は省略する。
【００６５】
まず、図８の処理を開始する前に、画像処理回路１９０は、例えば前処理回路１４０から前処理後のＸ線画像データ（原画像データ）を受信する。
そして、原画像データを受信すると、ステップＳ２０１において、照射野認識回路２９１は、原画像データに基づく原画像に対して、前記照射野領域を認識する処理を行う。ここで、照射野領域を認識する方法としては、例えば、本出願人より既に提案されている上記の特許文献６に記載された方法を用いることができる。この方法では、注目画素とその周辺画素の画素値のパターンにより照射野端らしさを点数化して、照射野領域の認識を行っている。
【００６６】
続いて、ステップＳ２０２において、所定領域設定回路１９１は、照射野認識回路２９１で認識処理された照射野領域に基づいて、原画像データに基づく原画像上の略関心領域を含む領域を所定領域として設定する。ここで、以下に、ステップＳ２０２の処理について具体的に説明する。
【００６７】
図９は、図８のステップＳ２０２における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。ここで、図９（ａ）には胸椎正面撮影における照射野領域９０１が示され、図９（ｂ）には指撮影における照射野領域９０２が示されている。
【００６８】
ここで、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、照射野領域９０１及び９０２は、診断に不要な領域へのＸ線被曝を防止するために、略関心領域を含む範囲（領域）に限定される。よって、ステップＳ２０２の処理では、照射野認識回路２９１で認識処理された照射野領域（９０１及び９０２）を所定領域として設定する。なお、本例では、照射野領域と所定領域とを一致させるようにしているが、本発明においては、照射野領域と所定領域とを完全に一致させる必要はなく、例えば、照射野領域を内側に小さくした領域を所定領域として設定してもよい。即ち、照射野領域に含まれる範囲から所定領域を設定する形態を適用可能である。
【００６９】
なお、本実施形態のステップＳ２０２の処理では、照射野領域に基づいて所定領域を設定するため、事前に所定領域を設定する手間を省ける効果がある。また、照射野領域は、２次元Ｘ線センサ１２０と被写体Ｈの位置関係や、被写体Ｈの体格にあわせて設定されるため、このような変動要素に対してロバストに所定領域を設定することが可能である。
【００７０】
ステップＳ２０２の処理が終了すると、ステップＳ１０２に進む。
その後、図２に示すステップＳ１０２〜Ｓ１０６の処理を経ることにより、図８に示すフローチャートの処理が終了する。
【００７１】
以上説明したように、第２の実施形態のＸ線撮影装置２００では、原画像の照射野領域の認識処理を行い、当該照射野領域に基づいて原画像上の略関心領域を含む所定領域を設定するようにしている。
かかる構成によれば、第１の実施形態における効果に加えて、事前に所定領域を設定する手間を省けるとともに、最適な所定領域の設定を行うことが可能となる。
【００７２】
（本発明の他の実施形態）
前述した本発明の各実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）による画像処理方法を示す図２及び図８の各ステップは、コンピュータのＣＰＵ（１５０）が記憶媒体（１６０）に記憶されているプログラムを実行することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
【００７３】
また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００７４】
なお、本発明は、前述した各実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図２及び図８に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システム或いは装置に直接、或いは遠隔から供給するものを含む。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合も本発明に含まれる。
【００７５】
したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００７６】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
【００７７】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどがある。また、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などもある。
【００７８】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、若しくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。
【００７９】
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【００８０】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、ダウンロードした鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００８１】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した各実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した各実施形態の機能が実現され得る。
【００８２】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した各実施形態の機能が実現される。
【００８３】
なお、前述した各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１００：Ｘ線撮影装置（画像処理装置）、１１０：Ｘ線発生回路、１１１ａ，１１１ｂ：Ｘ線、１２０：２次元Ｘ線センサ、１３０：データ収集回路、１４０：前処理回路、１５０：ＣＰＵ、１６０：メインメモリ、１７０：操作パネル、１８０：画像表示器、１９０：画像処理回路１９０、１９１：所定領域設定回路、１９２：解像度変換回路、１９３：解析回路、１９４：階調変換回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影された被写体の原画像を処理する画像処理装置及び画像処理方法、当該画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム、並びに、当該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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば医療用のＸ線撮影装置においては、デジタルのＸ線画像データを出力可能なデジタルＸ線撮影装置が普及してきており、このようなデジタルＸ線撮影装置では、原画像であるＸ線画像データの画像処理が必要不可欠となっている。このＸ線画像データの画像処理としては様々なものが適用されているが、その中でもＸ線画像データを診断し易い濃度（輝度）とコントラストに変換する階調変換処理は、重要な画像処理の１つである。
【０００３】
図１０は、一般的な階調変換処理に使用される関数の一例を示す模式図である。
具体的に、図１０には、階調変換処理に使用される関数の形状として、銀塩フィルムの特性曲線と同様のＳ字形状のものが示されており、このＳ字の特性曲線の作成方法については、例えば下記の特許文献１に示されている。
【０００４】
また、Ｘ線画像データにおいてはその画像全体が必ずしも診断に必要なものではなく、その中の一部分の情報のみが必要である場合がある。そのため、画像全体から不要な領域を削除した領域（以下、「関心領域」という）が最適な濃度（輝度）とコントラストとなるように、Ｓ字曲線を撮影されたＸ線画像データの画素値に対応付けるのが一般的である。
【０００５】
この具体的な方法としては、例えば図１１及び図１２に示すような方法がある。
図１１は、一般的な１点法による階調変換処理を説明するための模式図である。
図１１には、被写体中の関心領域を代表する画素値（例えば、胸部正面画像の肺野内の最大画素値）が所定の出力値（例えば、濃度１．８Ｄに対応する画素値）となるように階調変換処理を行う方法（以下、「１点法」という）が示されている。
【０００６】
図１２は、一般的な２点法による階調変換処理を説明するための模式図である。
図１２には、画像中に含まれる関心領域の画素値分布（例えば、最小値から最大値）がそれぞれ一定範囲の出力値（例えば、最低濃度０．２Ｄから最高濃度３．２Ｄ）となるように階調変換処理を行う方法（以下、「２点法」という）が示されている。
【０００７】
このように、図１０に示すようなＳ字曲線をＸ線画像データの画素値に対応付ける具体的な方法としては、上述した１点法や２点法など、様々な方法がある。
【０００８】
さらに、上述した１点法、２点法で使用される関心領域の代表値を自動で解析する方法が各種提案されている。例えば、下記の特許文献２には、画像の２次元的な構造を解析し関心領域の代表値として算出する方法が提案されており、また、下記の特許文献３には、画像のヒストグラムの形状を解析し関心領域の代表値を算出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−８８６８８号公報
【特許文献２】特開２０００−１６３５６２号公報
【特許文献３】特開平８−３３１３８５号公報
【特許文献４】特開２００２−２４５４５３号公報
【特許文献５】特開２０００−２７６６０５号公報
【特許文献６】特許第３６３１０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、Ｘ線撮影装置で取得されるＸ線画像データは、非常に高解像度な画像（例えば、画素ピッチ：１６０μｍ、画素数：７２０万画素）であるため、上述したような解析を行う場合に高精度な解析が行える反面、処理時間がかかるという課題がある。なお、このような課題を解決する手段として、特許文献３では、解析を行う際に解像度を低くした画像データ（間引きした画像データ）を用いることで処理時間を短縮することが開示されている。
【００１１】
しかしながら、特許文献３では、解析すべき対象構造の大きさを考慮せずに画像データを間引きするため、撮影部位によっては十分な解析精度が得られない場合がある。例えば、図１３（ａ）に示すような胸部正面画像に対して横軸方向のプロファイルから関心領域である肺野を解析する場合、対象構造である肺野は比較的大きな構造である。ここで、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示す胸部正面画像のＩ−Ｉ'の位置における画素値を示している。図１３（ａ）に示す大局的な構造を解析する場合、図１３（ｂ）のような高解像度の画像データのプロファイルを解析する必要は無く、図１３（ｃ）のようにサンプリングを粗くした低解像度の画像データのプロファイルを解析しても十分な解析精度が得られる。
【００１２】
これに対して、例えば、図１４（ａ）に示すような指画像に対して横軸方向のプロファイルから関心領域である指を解析する場合、対象構造である指は比較的小さな構造である。ここで、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）は、図１４（ａ）に示す胸部正面画像のＩＩ−ＩＩ'の位置における画素値を示している。図１４（ａ）に示す局所的な構造を解析する場合、図１４（ｃ）のようにサンプリングを粗くした低解像度の画像データのプロファイルでは、対象構造である指の形状が表現できないため、精度良く指構造を解析することが困難になる。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、画像を解析する処理を行う際に、その解析精度を落とすことなくその解析処理にかかる処理時間の短縮を実現する仕組みを適用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の画像処理装置は、撮影された被写体の原画像を処理する画像処理装置であって、前記原画像における関心領域を含む所定領域を設定する所定領域設定手段と、前記所定領域設定手段で設定された所定領域の大きさに基づいて前記原画像の解像度を変換する解像度変換手段と、前記解像度変換手段で変換された解像度変換画像から前記関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を解析する解析手段とを有する。
【００１５】
また、本発明は、上述した画像処理装置による画像処理方法、及び、当該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、並びに、当該プログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、画像を解析する処理を行う際に、その解析精度を落とすことなくその解析処理にかかる処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）の概略構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）による画像処理方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ１０１における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。
【図４】図２のステップＳ１０１における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。
【図５】図２のステップＳ１０１における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態を示し、階調変換処理に使用される関数の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）の概略構成の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）による画像処理方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ２０２における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。
【図１０】一般的な階調変換処理に使用される関数の一例を示す模式図である。
【図１１】一般的な１点法による階調変換処理を説明するための模式図である。
【図１２】一般的な２点法による階調変換処理を説明するための模式図である。
【図１３】従来技術の課題を説明するための模式図である。
【図１４】従来技術の課題を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。なお、以下の本発明の各実施形態では、本発明に係る画像処理装置として、放射線の一種であるＸ線を用いて被写体の撮影を行うＸ線撮影装置を適用した例について説明を行う。また、本発明の各実施形態では、本発明に係る画像処理装置としてＸ線撮影装置を適用した例について説明を行うが、例えば、他の放射線（例えば、α線、β線、γ線など）を用いて被写体の撮影を行う放射線撮影装置を適用することも可能である。
【００１９】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明を行う。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）の概略構成の一例を示す模式図である。図１に示すＸ線撮影装置１００は、撮影した被写体のＸ線画像データ（放射線画像データ）をフィルム上又はモニタ上に出力する際の効果的な画像処理を行う機能を有する装置である。
【００２１】
図１に示すＸ線撮影装置１００は、Ｘ線発生回路１１０、２次元Ｘ線センサ１２０、データ収集回路１３０、前処理回路１４０、ＣＰＵ１５０、メインメモリ１６０、操作パネル１７０、画像表示器１８０、画像処理回路１９０及びバスを有して構成されている。
【００２２】
図１に示すＸ線撮影装置１００において、前処理回路１４０、ＣＰＵ１５０、メインメモリ１６０、操作パネル１７０、画像表示器１８０及び画像処理回路１９０は、バス（ＣＰＵバス）に接続されている。また、Ｘ線撮影装置１００において、前処理回路１４０はデータ収集回路１３０と接続されており、また、データ収集回路１３０はＸ線発生回路１１０及び２次元Ｘ線センサ１２０と接続されている。
【００２３】
Ｘ線発生回路１１０は、例えばデータ収集回路１３０及び前処理回路１４０を介したＣＰＵ１５０の制御に基づいて、被写体Ｈに対してビーム状のＸ線（放射線）１１１ａを放射する。
【００２４】
２次元Ｘ線センサ１２０は、被写体Ｈを透過したＸ線１１１ｂを入力し、当該Ｘ線１１１ｂに基づくＸ線画像信号を出力する。この２次元Ｘ線センサ１２０には、例えば、撮影されるＸ線画像の各画素に対応する画素が２次元行列状に形成されている。
【００２５】
データ収集回路１３０は、２次元Ｘ線センサ１２０から出力されたＸ線画像信号を所定のデジタル信号に変換して、これをＸ線画像データ（放射線画像データ）として前処理回路１４０に出力する。
【００２６】
前処理回路１４０は、データ収集回路１３０から出力されたＸ線画像データに対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。そして、前処理回路１４０は、ＣＰＵ１５０の制御に基づいて、前処理を行ったＸ線画像データを原画像データとして、バスを介して、メインメモリ１６０に一旦記憶するとともに、画像処理回路１９０に出力する。
【００２７】
ＣＰＵ１５０は、Ｘ線撮影装置１００の各構成部を必要に応じて制御して、Ｘ線撮影装置１００における動作を統括的に制御する。
【００２８】
メインメモリ１６０は、ＣＰＵ１５０の処理に必要なプログラムや各種のデータ及び各種の情報などを記憶するとともに、ＣＰＵ１５０のワーキング・メモリとして機能する。
【００２９】
操作パネル１７０は、ユーザ（操作者）が各種の指示をＸ線撮影装置１００に対して行う際に操作されるものである。
【００３０】
画像表示器１８０は、例えばＣＰＵ１５０の制御に基づいて、各種の画像や各種の情報などを表示する。
【００３１】
画像処理回路１９０は、例えばＣＰＵ１５０の制御に基づいて、撮影されたＸ線画像データの画像処理を行う。この画像処理回路１９０は、所定領域設定回路１９１、解像度変換回路１９２、解析回路１９３及び階調変換回路１９４を含み構成されている。
【００３２】
所定領域設定回路１９１は、Ｘ線画像データに基づくＸ線画像（原画像）上の所定領域を設定する処理を行う。
【００３３】
解像度変換回路１９２は、所定領域設定回路１９１で設定された所定領域の大きさに基づいて、Ｘ線画像（原画像）の解像度を変換する処理を行う。ここで、解像度変換回路１９２は、解像度変換後のＸ線画像（解像度変換画像）における前記所定領域の総画素数が一定値になるように解像度を変換する。
【００３４】
解析回路１９３は、解像度変換回路１９２で解像度が変換等されたＸ線画像（解像度変換画像等）から関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を解析する処理を行う。
【００３５】
階調変換回路１９４は、解析回路１９３で解析された代表値に基づいて、Ｘ線画像（解像度変換画像等）の階調変換処理を行う。
【００３６】
Ｘ線撮影装置１００のバス（ＣＰＵバス）は、前処理回路１４０、ＣＰＵ１５０、メインメモリ１６０、操作パネル１７０、画像表示器１８０及び画像処理回路１９０を、相互に通信可能に接続するためのものである。
【００３７】
このように構成されたＸ線撮影装置１００において、ＣＰＵ１５０は、メインメモリ１６０の記憶されたプログラムや各種の情報等を用いて、操作パネル１７０からの操作指示に従って、Ｘ線撮影装置１００全体の動作制御等を行う。これにより、Ｘ線撮影装置１００は、以下のように動作する。
【００３８】
まず、操作パネル１７０を介してユーザから撮影指示が入力されると、ＣＰＵ１５０はこれを検知し、当該撮影指示を、前処理回路１４０を介してデータ収集回路１３０に送信する。データ収集回路１３０は、撮影指示を受けると、Ｘ線発生回路１１０及び２次元Ｘ線センサ１２０を制御してＸ線撮影を実行する。
【００３９】
Ｘ線撮影では、まず、Ｘ線発生回路１１０が被写体Ｈに対してＸ線１１１ａを放射し、２次元Ｘ線センサ１２０では、被写体Ｈ内を減衰しながら透過したＸ線１１１ｂを入力し、当該Ｘ線１１１ｂに基づくＸ線画像信号をデータ収集回路１３０に出力する。ここで、本実施形態においては、被写体Ｈを人体とする。即ち、２次元Ｘ線センサ１２０から出力されるＸ線画像信号は、人体画像に係る信号となる。
【００４０】
そして、データ収集回路１３０では、２次元Ｘ線センサ１２０から出力されたＸ線画像信号を所定のデジタル信号に変換してＸ線画像データとして前処理回路１４０に出力する。そして、前処理回路１４０では、データ収集回路１３０からのＸ線画像データに対して、上述したオフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行って、前処理後のＸ線画像データを原画像データとして、メインメモリ１６０及び画像処理回路１９０に出力する。そして、画像処理回路１９０では、原画像データに対して所定の画像処理を行う。
【００４１】
次に、以上のように構成されたＸ線撮影装置１００の画像処理回路１９０による画像処理方法について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）による画像処理方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。具体的に、図２には、Ｘ線撮影装置１００の画像処理回路１９０における画像処理方法の処理手順の一例が示されている。
【００４２】
まず、図２の処理を開始する前に、画像処理回路１９０は、例えば前処理回路１４０から前処理後のＸ線画像データ（原画像データ）を受信する。
そして、原画像データを受信すると、ステップＳ１０１において、所定領域設定回路１９１は、例えば操作パネル１７０からの撮影部位情報に基づいて、原画像データに基づく原画像上の略関心領域を含む領域を所定領域として設定する。ここで、以下に、ステップＳ１０１の処理について具体的に説明する。
【００４３】
図３、図４及び図５は、図２のステップＳ１０１における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。
【００４４】
ここで、被写体Ｈの撮影部位に応じて、関心領域が、原画像上（２次元Ｘ線センサ１２０上）のどの位置に存在するのかをおおよそ把握することが可能である。よって、ステップＳ１０１の処理では、所定領域設定回路１９１は、ユーザが撮影指示を行う際に予め操作パネル１７０から入力した撮影部位情報をメインメモリ１６０から取得し、当該撮影部位情報に応じて所定領域を適宜設定する。
【００４５】
例えば、図３に示す胸部正面撮影（図３（ａ））では、２次元Ｘ線センサ１２０上（原画像上）の中心から広い矩形範囲の領域、即ち関心領域である肺野を略含む領域を所定領域３０１（図３（ｂ））として設定する。また、例えば、図４に示す胸椎正面撮影（図４（ａ））では、２次元Ｘ線センサ１２０上（原画像上）の中心から上下方向に長い矩形範囲の領域、即ち関心領域である胸椎を略含む領域を所定領域４０１（図４（ｂ））として設定する。また、例えば、図５に示す指撮影（図５（ａ））では、２次元Ｘ線センサ１２０上（原画像上）の中心付近の狭い矩形範囲の領域、即ち関心領域である指を略含む領域を所定領域５０１（図５（ｂ））として設定する。
【００４６】
なお、本実施形態では、撮影部位情報に応じて所定領域を自動で設定する例について説明したが、例えば、ユーザが撮影部位ごとに予め設定した所定領域をメインメモリ１６０に記憶しておき、撮影時にその所定領域情報を用いて所定領域を設定する形態でもよい。
【００４７】
ここで、再び、図２の説明に戻る。
ステップＳ１０１の処理が終了すると、ステップＳ１０２に進む。
ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理は、解像度変換回路１９２において、所定領域の大きさに基づいて、原画像データに基づく原画像の解像度を変換する処理である。具体的に以下に説明する。
【００４８】
まず、ステップＳ１０２において、解像度変換回路１９２は、所定領域設定回路１９１で設定された所定領域の大きさに基づいて、原画像データに基づく原画像の拡大／縮小率（倍率）Ｒを、以下の式（１）にて計算する。
Ｒ＝（Ｒｏｗｓ×Ｃｏｌｕｍｎｓ×Ｐｉｔｃｈ）／Ｔａｒ ・・・ （１）
【００４９】
（１）式において、Ｒｏｗｓは設定された所定領域の行方向の画素数（ｐｉｘｅｌ）、Ｃｏｌｕｍｎｓは設定された所定領域の列方向の画素数（ｐｉｘｅｌ）、Ｐｉｔｃｈは画素ピッチ（μｍ）であり、Ｔａｒは変換後の画像の解像度を規定するための定数である。また、拡大／縮小率Ｒは、１．０より小さい場合に画像の縮小を意味し、１．０より大きい場合に画像の拡大を意味する。なお、Ｔａｒは、例えば解析に必要な解像度を考慮して経験的に決定されるものであるが、本実施形態では、例えばＴａｒ＝４５００とする。
【００５０】
ここで、（１）式の拡大／縮小率Ｒは、所定領域が大きくなるほど、拡大／縮小率Ｒが小さくなる。前述したとおり所定領域は略関心領域を含む領域であり、所定領域が大きくなるほど、解析する対象構造も大きくなるものである。即ち、所定領域が大きくなるほど、縮小して解像度を低くしても十分な解析精度が得られるものであり、式（１）を用いることにより、解析すべき対象構造の大きさにあわせた拡大／縮小率が設定可能となる。
【００５１】
なお、拡大／縮小率Ｒの算出方法は、（１）式に限定されるものではなく、所定領域が大きくなるほど、拡大／縮小率Ｒが小さくなるような方法であればよい。例えば、所定領域の短辺方向の画像数（ｐｉｘｅｌ）をｍｉｎＬとし、以下の（２）式を用いて拡大／縮小率Ｒを計算することも可能である。
Ｒ＝（ｍｉｎＬ×Ｐｉｔｃｈ）／Ｔａｒ ・・・ （２）
この場合、所定領域の短辺が長くなるほど、拡大／縮小率Ｒが小さくなる。
【００５２】
続いて、ステップＳ１０３において、解像度変換回路１９２は、ステップＳ１０２で算出した拡大／縮小率Ｒが１．０よりも小さい縮小であるか否かを判断する。
【００５３】
ステップＳ１０３の判断の結果、ステップＳ１０２で算出した拡大／縮小率Ｒが１．０よりも小さい縮小である場合には、ステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４に進むと、解像度変換回路１９２は、原画像データに基づく原画像をＲ倍に縮小する処理を行って、原画像の解像度を変換する処理を行う。ここで、原画像の縮小方法は、特に限定されるものではないが、例えば、最近傍補間、線形補間、３次スプライン補間等を用いて補間縮小を行うことが可能である。なお、補間縮小に関する詳細については、既に公知であるので、ここではその説明を省略する。
【００５４】
ステップＳ１０４の処理が終了した場合、或いは、ステップＳ１０３で縮小でないと判断された場合には、ステップＳ１０５に進む。
【００５５】
ステップＳ１０５に進むと、解析回路１９３は、解像度変換回路１９２で変換処理された解像度変換画像データ（或いは縮小処理されなかった原画像データ）から前記関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を算出して、その解析を行う。
【００５６】
ここで、ステップＳ１０５における解析方法については、特に限定されるものではないが、画像データのヒストグラムから認識する方法や画像データの２次元的な構造から関心領域を認識する方法等の様々な方法を用いることができる。なお、関心領域は、撮影部位ごとに異なるため、例えば操作パネル１７０で設定された撮影部位に基づいて、異なる方法によって解析処理を行ってもよい。具体的に、例えば、頚椎の場合には、本出願人より既に提案されている上記の特許文献４に記載された方法を用いることができる。この方法では、被写体領域内の首領域の輪郭線を抽出することで関心領域である頚椎の代表値を解析することができる。また、例えば、胸部の場合には、本出願人より既に提案されている上記の特許文献５に記載された方法を用いることができる。この方法では、画像の空間的な位置関係から領域を限定することで関心領域である肺野の代表値を解析することができる。
【００５７】
続いて、ステップＳ１０６において、階調変換回路１９４は、解析回路１９３で解析された代表値に基づいて、ステップＳ１０５で代表値を算出した画像データに基づく画像の階調変換処理を行う。ここで、以下に、ステップＳ１０６の処理について具体的に説明する。
【００５８】
図６は、本発明の第１の実施形態を示し、階調変換処理に使用される関数の一例を示す模式図である。
具体的に、ステップＳ１０６では、例えば本出願人より既に提案されている上記の特許文献１に記載のＳ字曲線を用いて、図６に示すように、関心領域の代表値が操作パネル１７０を介して設定された所望の濃度とコントラストになるように階調変換処理を行う。なお、ステップＳ１０６の階調変換処理は、図６に示すようなＳ次曲線を用いたものに限定されるものではなく、例えば直線などを用いてもよい。
【００５９】
以上説明したように、第１の実施形態のＸ線撮影装置１００では、略関心領域を含む所定領域の大きさに基づいて原画像の解像度を変換（縮小）し、解像度を変換した解像度変換画像から関心領域の分布傾向を示す代表値を解析するようにしている。
かかる構成によれば、関心領域の大きさ（対象構造の大きさ）を考慮した解像度で解析処理を実行することができるため、その解析精度を落とすことなくその解析処理にかかる処理時間を短縮することができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明を行う。
【００６１】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）の概略構成の一例を示す模式図である。ここで、図７に示すＸ線撮影装置２００において、図１に示す第１の実施形態に係るＸ線撮影装置１００と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
具体的に、図７に示すＸ線撮影装置２００は、図１に示すＸ線撮影装置１００の構成に加えて、照射野認識回路２９１が追加されて構成されている。よって、図７では、照射野認識回路２９１を含む画像処理回路を「画像処理回路２９０」として記載している。
【００６３】
照射野認識回路２９１は、原画像に対して、照射野領域（診断に不要な領域へのＸ線被曝の防止や散乱によるコントラストの低下を防止するために、診断に必要領域のみＸ線照射する所謂「照射野絞り」が行われた領域）を認識する処理を行う。即ち、照射野認識回路２９１は、原画像におけるＸ線（放射線）の照射野領域を認識する処理を行う。
【００６４】
Ｘ線撮影装置２００の画像処理回路２９０による画像処理方法について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）による画像処理方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。具体的に、図８には、Ｘ線撮影装置２００の画像処理回路２９０における画像処理方法の処理手順の一例が示されている。また、図８に示すフローチャートの各ステップにおいて、図２に示すフローチャートのステップと同様のステップについては、同じステップ番号を付しており、その説明は省略する。
【００６５】
まず、図８の処理を開始する前に、画像処理回路１９０は、例えば前処理回路１４０から前処理後のＸ線画像データ（原画像データ）を受信する。
そして、原画像データを受信すると、ステップＳ２０１において、照射野認識回路２９１は、原画像データに基づく原画像に対して、前記照射野領域を認識する処理を行う。ここで、照射野領域を認識する方法としては、例えば、本出願人より既に提案されている上記の特許文献６に記載された方法を用いることができる。この方法では、注目画素とその周辺画素の画素値のパターンにより照射野端らしさを点数化して、照射野領域の認識を行っている。
【００６６】
続いて、ステップＳ２０２において、所定領域設定回路１９１は、照射野認識回路２９１で認識処理された照射野領域に基づいて、原画像データに基づく原画像上の略関心領域を含む領域を所定領域として設定する。ここで、以下に、ステップＳ２０２の処理について具体的に説明する。
【００６７】
図９は、図８のステップＳ２０２における所定領域の設定方法の一例を示す模式図である。ここで、図９（ａ）には胸椎正面撮影における照射野領域９０１が示され、図９（ｂ）には指撮影における照射野領域９０２が示されている。
【００６８】
ここで、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、照射野領域９０１及び９０２は、診断に不要な領域へのＸ線被曝を防止するために、略関心領域を含む範囲（領域）に限定される。よって、ステップＳ２０２の処理では、照射野認識回路２９１で認識処理された照射野領域（９０１及び９０２）を所定領域として設定する。なお、本例では、照射野領域と所定領域とを一致させるようにしているが、本発明においては、照射野領域と所定領域とを完全に一致させる必要はなく、例えば、照射野領域を内側に小さくした領域を所定領域として設定してもよい。即ち、照射野領域に含まれる範囲から所定領域を設定する形態を適用可能である。
【００６９】
なお、本実施形態のステップＳ２０２の処理では、照射野領域に基づいて所定領域を設定するため、事前に所定領域を設定する手間を省ける効果がある。また、照射野領域は、２次元Ｘ線センサ１２０と被写体Ｈの位置関係や、被写体Ｈの体格にあわせて設定されるため、このような変動要素に対してロバストに所定領域を設定することが可能である。
【００７０】
ステップＳ２０２の処理が終了すると、ステップＳ１０２に進む。
その後、図２に示すステップＳ１０２〜Ｓ１０６の処理を経ることにより、図８に示すフローチャートの処理が終了する。
【００７１】
以上説明したように、第２の実施形態のＸ線撮影装置２００では、原画像の照射野領域の認識処理を行い、当該照射野領域に基づいて原画像上の略関心領域を含む所定領域を設定するようにしている。
かかる構成によれば、第１の実施形態における効果に加えて、事前に所定領域を設定する手間を省けるとともに、最適な所定領域の設定を行うことが可能となる。
【００７２】
（本発明の他の実施形態）
前述した本発明の各実施形態に係るＸ線撮影装置（画像処理装置）による画像処理方法を示す図２及び図８の各ステップは、コンピュータのＣＰＵ（１５０）が記憶媒体（１６０）に記憶されているプログラムを実行することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
【００７３】
また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００７４】
なお、本発明は、前述した各実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図２及び図８に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システム或いは装置に直接、或いは遠隔から供給するものを含む。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合も本発明に含まれる。
【００７５】
したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００７６】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
【００７７】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどがある。また、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などもある。
【００７８】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、若しくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。
【００７９】
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【００８０】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、ダウンロードした鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００８１】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した各実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した各実施形態の機能が実現され得る。
【００８２】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した各実施形態の機能が実現される。
【００８３】
なお、前述した各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１００：Ｘ線撮影装置（画像処理装置）、１１０：Ｘ線発生回路、１１１ａ，１１１ｂ：Ｘ線、１２０：２次元Ｘ線センサ、１３０：データ収集回路、１４０：前処理回路、１５０：ＣＰＵ、１６０：メインメモリ、１７０：操作パネル、１８０：画像表示器、１９０：画像処理回路１９０、１９１：所定領域設定回路、１９２：解像度変換回路、１９３：解析回路、１９４：階調変換回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影された被写体の原画像を処理する画像処理装置であって、
前記原画像における関心領域を含む所定領域を設定する所定領域設定手段と、
前記所定領域設定手段で設定された所定領域の大きさに基づいて前記原画像の解像度を変換する解像度変換手段と、
前記解像度変換手段で変換された解像度変換画像から前記関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を解析する解析手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記解像度変換手段は、解像度変換後の前記解像度変換画像における前記所定領域の総画素数が一定値になるように前記解像度を変換することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記所定領域設定手段は、前記原画像の前記被写体における撮影部位に基づいて、前記所定領域を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記原画像における放射線の照射野領域を認識する照射野認識手段を更に有し、
前記所定領域設定手段は、前記照射野認識手段で認識された照射野領域に基づいて、前記所定領域を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記所定領域設定手段は、前記照射野領域に含まれる範囲から前記所定領域を設定することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記解析手段で解析された代表値に基づいて、前記解像度変換画像の階調を変換する階調変換手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
撮影された被写体の原画像を処理する画像処理方法であって、
前記原画像における関心領域を含む所定領域を設定する所定領域設定ステップと、
前記所定領域設定ステップで設定された所定領域の大きさに基づいて前記原画像の解像度を変換する解像度変換ステップと、
前記解像度変換ステップで変換された解像度変換画像から前記関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を解析する解析ステップと
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
前記解像度変換ステップでは、解像度変換後の前記解像度変換画像における前記所定領域の総画素数が一定値になるように前記解像度を変換することを特徴とする請求項７に記載の画像処理方法。
【請求項９】
前記所定領域設定ステップでは、前記原画像の前記被写体における撮影部位に基づいて、前記所定領域を設定することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像処理方法。
【請求項１０】
前記原画像における放射線の照射野領域を認識する照射野認識ステップを更に有し、
前記所定領域設定ステップでは、前記照射野認識ステップで認識された照射野領域に基づいて、前記所定領域を設定することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像処理方法。
【請求項１１】
前記所定領域設定ステップでは、前記照射野領域に含まれる範囲から前記所定領域を設定することを特徴とする請求項１０に記載の画像処理方法。
【請求項１２】
前記解析ステップで解析された代表値に基づいて、前記解像度変換画像の階調を変換する階調変換ステップを更に有することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１】
撮影された被写体の原画像を処理する画像処理装置であって、
前記原画像における関心領域を含む所定領域を設定する所定領域設定手段と、
前記所定領域設定手段で設定された所定領域の大きさに基づいて前記原画像の解像度を変換する解像度変換手段と、
前記解像度変換手段で変換された解像度変換画像から前記関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を解析する解析手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記解像度変換手段は、解像度変換後の前記解像度変換画像における前記所定領域の総画素数が一定値になるように前記解像度を変換することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記所定領域設定手段は、前記原画像の前記被写体における撮影部位に基づいて、前記所定領域を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記原画像における放射線の照射野領域を認識する照射野認識手段を更に有し、
前記所定領域設定手段は、前記照射野認識手段で認識された照射野領域に基づいて、前記所定領域を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記所定領域設定手段は、前記照射野領域に含まれる範囲から前記所定領域を設定することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記解析手段で解析された代表値に基づいて、前記解像度変換画像の階調を変換する階調変換手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
撮影された被写体の原画像を処理する画像処理方法であって、
前記原画像における関心領域を含む所定領域を設定する所定領域設定ステップと、
前記所定領域設定ステップで設定された所定領域の大きさに基づいて前記原画像の解像度を変換する解像度変換ステップと、
前記解像度変換ステップで変換された解像度変換画像から前記関心領域の分布傾向を示す少なくとも１つの代表値を解析する解析ステップと
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
前記解像度変換ステップでは、解像度変換後の前記解像度変換画像における前記所定領域の総画素数が一定値になるように前記解像度を変換することを特徴とする請求項７に記載の画像処理方法。
【請求項９】
前記所定領域設定ステップでは、前記原画像の前記被写体における撮影部位に基づいて、前記所定領域を設定することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像処理方法。
【請求項１０】
前記原画像における放射線の照射野領域を認識する照射野認識ステップを更に有し、
前記所定領域設定ステップでは、前記照射野認識ステップで認識された照射野領域に基づいて、前記所定領域を設定することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像処理方法。
【請求項１１】
前記所定領域設定ステップでは、前記照射野領域に含まれる範囲から前記所定領域を設定することを特徴とする請求項１０に記載の画像処理方法。
【請求項１２】
前記解析ステップで解析された代表値に基づいて、前記解像度変換画像の階調を変換する階調変換ステップを更に有することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２５９５４０（Ｐ２０１０−２５９５４０Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１１３４２（Ｐ２００９−１１１３４２）
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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