４次元ラベリング装置、Ｎ次元ラベリング装置、４次元空間フィルタ装置およびＮ次元空間フィルタ装置
【課題】時間的に変化する３次元画像からなる４次元画像またはＮ（≧４）種の独立なパラメータを基底とするＮ次元画像に対して、４次元連続領域またはＮ次元連続領域を検出する。また、４次元空間フィルタまたはＮ次元空間フィルタを重畳し、画質を変換する。
【解決手段】４次元画像を４次元走査する際またはＮ次元画像をＮ次元走査する際に、走査中の注目画素を中心に３次元空間または「Ｎ−１」次元空間での連続性を見ると同時に時間軸またはＮ次元軸での連続性を見て、連続している４次元領域またはＮ次元領域には同一のラベル番号を付ける。また、走査中の注目画素の値および近傍局所領域の値との関係で定まる処理に基づいて注目画素の値を変換する。
【効果】４次元ラベリングまたはＮ次元ラベリングが実現できる。また、所望の画質変換を実現できる。
【解決手段】４次元画像を４次元走査する際またはＮ次元画像をＮ次元走査する際に、走査中の注目画素を中心に３次元空間または「Ｎ−１」次元空間での連続性を見ると同時に時間軸またはＮ次元軸での連続性を見て、連続している４次元領域またはＮ次元領域には同一のラベル番号を付ける。また、走査中の注目画素の値および近傍局所領域の値との関係で定まる処理に基づいて注目画素の値を変換する。
【効果】４次元ラベリングまたはＮ次元ラベリングが実現できる。また、所望の画質変換を実現できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４次元ラベリング装置、Ｎ次元ラベリング装置、４次元空間フィルタ装置およびＮ次元空間フィルタ装置に関する。更に詳しくは、時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像に対してラベリング処理を行う４次元ラベリング装置、Ｎ（≧４）種のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してラベリング処理を行うＮ次元ラベリング装置、時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像に対して空間フィルタ処理を行う４次元空間フィルタ装置およびＮ（≧４）種のパラメータを基底とするＮ次元画像に対して空間フィルタ処理を行うＮ次元空間フィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に２次元の画像処理技術において、ラベリング処理という技術がある。画像処理においてラベリング処理とは、２値画像（カラー画像及び濃淡画像の場合、公知の方法により２値化した画像を用いればよい）上の連結領域に走査順に番号（ラベル番号または領域番号）を付ける処理をいう。番号は画像データとして記憶され、この画像をラベル画像という（非特許文献１参照）。
【０００３】
図３１に、２次元のラベリング処理の概要を示す。
図３１の(ａ)において、１０１は、連続画像領域１０２，１０３，１０４を含む２値画像である。画像領域１０２，１０３，１０４内の画素値は「１」であり、その他の領域の画素値は「０」である。
図３１の(ｂ)に、２値画像１０１に対してラベリング処理（領域番号付処理）を施した結果（ラベリング情報）を示す。連続画像領域１０２，１０３，１０４には、ラベル番号「１」，「２」，「３」が付けられ、各々の連続画像領域１０２，１０３，１０４を所望の処理に応じて独立に扱うことが出来る。なお、２値化の際の「０」以外の値は、本明細書では「１」としているが、「２５５」でも他の数字でもよい。本明細書では「１」を用いるが、普遍性を失うものではない。
【０００４】
図３２に示す画像例を用いて、具体的な２次元ラベリング処理について説明する。
図３２の(ａ)において、２００は、画素値が「１」である画素２０１，２０２，２０３，２０４から成る画素群と、同じく画素値が「１」の画素２０５，２０６，２０７から成る画素群とを含む２値画像である。他の画素の画素値は「０」である。
２値画像２００に対してラスター走査（まずｘ軸方向に走査し、順次ｙ軸方向に移動してｘ軸方向に走査する）を行う。ここでは、２値画像２００の左上端からｘ軸方向に走査し、右端まで走査したらｙ軸方向に次の行に移動して同じようにｘ軸方向に走査を行う。
【０００５】
画素値が「１」である画素を検出すると、その検出された画素を注目画素とする２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素（例えば８近傍の画素）を検索する。そして２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素に既に付けられたラベル番号を基に注目画素にラベル番号を付ける。
【０００６】
図３２の(ａ)に示した例では、まず画素２０１が検出される。この画素２０１については２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素はない。この場合、それまでに付けたラベル番号に「１」を加算した番号を付ける。ところが、画素２０１は最初に検出された画素なので、それまでに付けたラベル番号はない。そこで、画素２０１のラベル番号を「１」とする。
次に画素２０２が検出される。画素２０２については２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素２０１があり、そのラベル番号が「１」なので、ラベル番号を「１」とする。
次に画素２０３が検出される。画素２０３については２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素２０１，２０２があり、それらのラベル番号が「１」なので、ラベル番号を「１」とする。
同様に、画素２０４のラベル番号を「１」とする。
【０００７】
次に画素２０５が検出される。この画素２０５については２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素はない。そこで、それまでに付けたラベル番号「１」に「１」を加算した値「２」をラベル番号とする。
次に画素２０６が検出される。画素２０６については２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素２０５があり、そのラベル番号が「２」なので、ラベル番号を「２」とする。
同様に、画素２０７のラベル番号を「２」とする。
【０００８】
図３２の(ｂ)に、図３２の(ａ)に示した画像２００に対してラベリング処理を施した結果を示す。図３２の(ｂ)から分かるとおり、画素値「１」の連続領域内の画素には全て同じラベル番号が付けられると共に、連続していない画像領域には各々異なるラベル番号が付けられることになる。
【０００９】
なお、注目画素の画素値が「１」であってラベリング近傍マスク内に画素値が「１」である画素が複数ありそれらに付けられたラベル番号が異なる場合、それらのラベル番号のうち最小のラベル番号を注目画素のラベル番号とする。そして、「それらのラベル番号が接続していること」をテーブルに記憶しておく。このテーブルは、接続しているラベル番号を１つのラベル番号に変換するリ・ラベリング（再番号付）処理の際に用いられる。
【００１０】
図３３の（ａ）に８近傍の２次元ラベリング近傍マスク、（ｂ）に４近傍の２次元ラベリング近傍マスクを示す。
【００１１】
次に図３４を用いて、上述の２次元のラベリング処理を３次元２値画像に適用した場合について説明する。
図３４の(ａ)において、３次元画像３００は、３次元配置された画素値「０」または「１」の画素の集合であり、３次元２値画像である。３次元画像３００内には、３次元配置された画素値が「１」の画素群から成る３次元画像領域３０１と、同じく３次元配置された画素値が「１」の画素群から成る３次元画像領域３０２とが含まれている。３次元画像領域３０１，３０２以外の画素の画素値は「０」である。
３次元画像３００は、例えばＸ線ＣＴシステムやＭＲＩ装置などにより得られた３次元画像を、ある閾値範囲で２値化した又はある決められた処理で２値化した３次元画像に相当する。
【００１２】
まず図３４の(ａ)に示した３次元画像３００をｚ軸方向に垂直な平面（ｘ−ｙ平面）でｚ軸方向に１平面ごと読み出し、図３４の(ｂ)〜(ｆ)に示す２次元画像３００ｂ〜３００ｆを得る。２次元画像領域３０１ｂ〜３０１ｆおよび３０３ｃ〜３０３ｄは、３次元画像領域３０１に対応する２次元画像領域である。２次元画像領域３０２ｂ〜３０２ｆは、３次元画像領域３０２に対応する２次元画像領域である。
【００１３】
次に、各２次元画像３００ｂ〜３００ｆに対して上述の２次元のラベリング処理を施す。このラベリング処理では、例えば２次元画像領域３０１ｃと３０１ｄは、共に３次元画像領域３０１の部分ではあるが、同じラベル番号が付けられるわけではない。そこで、同じ３次元画像領域に含まれる２次元画像領域を各２次元画像間で関連づける処理が必要となる。これは、各２次元画像領域のｚ軸方向の接続関係を調べて、各２次元画像領域の２次元画像間での接続関係を持たせることで実現できる。
【００１４】
３次元画像に対してラベリング処理を行う３次元ラベリング装置であって、注目画素を含む平面、およびこの平面に隣接する平面に渡る注目画素の近傍画素群を参照する３次元ラベリング近傍マスクと、この３次元ラベリング近傍マスクを用いて３次元画像を３次元走査し、その走査の際、各注目画素において３次元ラベリング近傍マスクに含まれる画素の画素値とラベル番号とに基づいて注目画素にラベル番号を付けるラベリング手段と、リ・ラベリング手段とを備える３次元ラベリング装置が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【００１５】
上記のラベリング手段は、各注目画素における近傍マスク内でラベル番号付けされた画素の数が複数の場合は、複数の画素が接続していることを示す接続情報を記録しておく。
そして、この接続情報に基づいて、上記のリ・ラベリング手段は、接続している異なる複数のラベル番号の領域を１つのラベル番号に統一するリ・ラベリング処理を行う。
【００１６】
図３５に、２６近傍の３次元ラベリング近傍マスクを示す。
【００１７】
図３６に、３次元画像を構成する２次元画像６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃと、３次元ラベリング近傍マスクを構成する２次元ラベリング近傍マスク６０２，６０３を示す。
この３次元ラベリング近傍マスクを用いて、ｘ，ｙ，ｚ軸の順に座標値の小さな方から大きな方へ順次走査することで、３次元走査が行われる。
【００１８】
図３６では、３次元走査は６０１ａ平面から始まるが、６０１ａ平面のｚ軸方向上部には平面がないので、次のいずれかの処理を行う。
（１）６０１ａ平面の全画素にラベル番号「０」を付ける。
（２）６０１ａ平面の全画素にはラベル番号を付けず、元の画素値のままにしておく。
（３）６０１ａ平面のｚ軸方向上部に全画素の画素値が「０」の平面があるとして次に説明する６０１ｂ平面以下と同様の処理を行う。
【００１９】
次に、６０１ｂ平面上では、まず注目画素６０３ａの走査をｘ軸方向に１−１のように進め、次にｙ軸方向に行を移してｘ軸方向に１−２のように走査を進め、同様に１−３のように走査を進める。６０１ｂ平面が終わったらｚ軸方向に平面を移し、６０１ｃ平面上で注目画素６０３ａの走査を２−１，２−２，２−３のように進める。このように走査を進めながら注目画素６０３ａの画素値が「１」である画素、つまり領域が存在する画素を探索し、最初に見つかった画素のラベル番号「１」とする。以後、画素値が「１」の画素が見つかれば２次元ラベリング近傍マスク６０２，６０３内で付与済みのラベル番号を参照し、付与済みのラベル番号がなければ既に付与したラベル番号の最大値に「１」を加えた番号をその画素のラベル番号とし、付与済みのラベル番号があれば例えばその中で最も小さいラベル番号をその画素のラベル番号とする。
【００２０】
なお、図３７に示す１８近傍の３次元ラベリング近傍マスクや図３８に示す６近傍の３次元ラベリング近傍マスクを用いてもよい。
【００２１】
他方、Ｘ線ＣＴ，ＭＲＩ−ＣＴ，３次元シミュレーションデータなど３次元マトリックス構造の３次元画像中の注目画素およびこの注目画素の近傍局所領域データに対して所望の３次元空間フィルタ処理演算を施し、３次元空間フィルタ処理結果を得る３次元空間フィルタリング回路及びその方法が知られている（特許文献３参照）。
例えば、３次元画像ｇ(ｘ,ｙ,ｚ)を、ｚ軸方向に２次元画像（ｘｙ平面）を積み上げたものとして、Ｎ×Ｍ×Ｌ（ただし、Ｎ，Ｍ，Ｌは奇数とする）の３次元空間フィルタＭ(ｎ,ｍ,ｌ)を重畳する場合は、Ｎ×Ｍの２次元空間フィルタをｘｙ平面の２次元画像にＬ種類分重畳する。つまり、注目画素がｚ座標ｚ＝ｚ０＋（Ｌ−１）／２にあるとすると、３次元画像ｇ(ｘ,ｙ,ｚ)をｇ(ｘ,ｙ,ｚ0)，ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋１)，ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋２)，…，ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋Ｌ−１）に分解する。同様に３次元空間フィルタＭ(ｎ,ｍ,ｌ)もＭ(ｎ,ｍ,１)，Ｍ(ｎ,ｍ,２)，Ｍ(ｎ,ｍ,３)，Ｍ(ｎ,ｍ,４)，…，Ｍ(ｎ,ｍ,Ｌ)に分解する。そしてこれらを各々重畳する。
ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0)＊Ｍ(ｎ,ｍ,１)＝ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0)
ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋１)＊Ｍ(ｎ,ｍ,２)＝ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋１)
ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋２)＊Ｍ(ｎ,ｍ,３)＝ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋２)
ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋３)＊Ｍ(ｎ,ｍ,４)＝ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋３)
…
ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋Ｌ−１)＊Ｍ(ｎ,ｍ,Ｌ)＝ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋Ｌ−１)
これらより得られたｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0)，ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋１)，ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋２)，ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋３)，…，ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋Ｌ−１)の和ｇ”(ｘ,ｙ,ｚ0)を更に求めると、これが注目画素（ｘ，ｙ，ｚ0＋(Ｌ−１)／２）での３次元フィルタ重畳結果となる。
【００２２】
図３９の（ａ）に８近傍の２次元空間フィルタ近傍局所領域を示し、（ｂ）に２４近傍の２次元空間フィルタ近傍局所領域を示す。
図４０に２６近傍の３次元空間フィルタ近傍局所領域を示し、図４１に１２４近傍の３次元空間フィルタ近傍局所領域を示す。
【００２３】
【非特許文献１】田中弘著「画像処理応用技術」工業調査会、第５９頁−第６０頁
【特許文献１】特開平０１−８８６８９号公報
【特許文献２】特開２００３-１４１５４８号公報
【特許文献３】特開平０１-２２２３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかし、従来のラベリング処理は２次元画像および３次元画像を対象としており、時系列な３次元画像つまり４次元画像や４次元以上の画像に適用する場合は考慮されていなかった。
【００２５】
同様に、従来のフィルタ処理は、４次元画像や４次元以上の画像に適用する場合は考慮されていなかった。
【００２６】
そこで、本発明の目的は、４次元画像または４次元以上のＮ次元画像に対して４次元またはＮ次元ラベリング処理を効率的に簡単に短時間で行う４次元ラベリング装置およびＮ次元ラベリング装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、演算時間を短縮でき、４次元空間フィルタ処理またはＮ次元空間処理の次元、フィルタサイズ、画像サイズなどの変更に柔軟に対応できる４次元空間フィルタ装置およびＮ次元空間フィルタ装置を提供することにある。
さらに、本発明の別の目的は、４次元空間フィルタ処理またはＮ次元空間フィルタ処理を４次元ラベリング処理またはＮ次元ラベリング処理と組合せることにより、効果的な４次元ラベリング処理またはＮ次元ラベリング処理を行う４次元ラベリング装置およびＮ次元ラベリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
第１の観点では、本発明は、時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像、または４種のパラメータを基底とする４次元画像に対してラベリング処理を行う４次元ラベリング装置であって、４次元領域を４次元走査する際の注目画素のラベル番号を４次元形状の近傍領域のラベル番号より定める４次元ラベリング手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第１の観点による４次元ラベリング装置では、４次元領域を４次元走査する（４次元の各々の軸に沿って順に走査する）際に、走査中の注目画素を中心に３次元空間ｘ，ｙ，ｚ軸方向に連続性を見ると同時に、時間軸ｔも含めた４次元空間内での連続性をも見て、連続している４次元領域には同一のラベルである番号または名前を付ける。これにより、４次元ラベリングを実現できる。
【００２８】
第２の観点では、本発明は、時系列に並んだ「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像、またはＮ種（Ｎ≧４）のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してラベリング処理を行うＮ次元ラベリング装置であって、Ｎ次元領域をＮ次元走査する際の注目画素のラベル番号をＮ次元形状の近傍領域のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。
上記第２の観点によるＮ次元ラベリング装置では、４種以上のＮ種の独立なパラメータを基底としたＮ次元画像に対してＮ次元空間内で連続性を見て、連続した領域には同一のラベルである番号または名前を付ける。これにより、Ｎ次元ラベリングを実現できる。
【００２９】
第３の観点では、本発明は、時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像、または４種のパラメータを基底とする４次元画像に対して４次元空間フィルタ処理を行う４次元空間フィルタ装置であって、４次元画像内の４次元走査において、各注目画素の近傍局所領域の値とその注目画素の値で定まる処理を行なうか又は４次元空間フィルタを重畳する４次元空間フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元空間フィルタ装置を提供する。
上記第３の観点による４次元空間フィルタ装置では、４次元領域を４次元走査する際に、走査中の注目画素を中心に３次元空間ｘ，ｙ，ｚ軸方向の近傍局所領域を見ると同時に、時間軸ｔも含めた４次元空間内での近傍局所領域を見て、その注目画素および近傍局所領域画素の画素値に応じた画素値変換処理を行う、または、４次元空間フィルタを重畳する。これにより、４次元空間フィルタを実現できる。
【００３０】
第４の観点では、本発明は、時間列に並んだ「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像、またはＮ種のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してＮ次元空間フィルタ処理を行うＮ次元空間フィルタ装置であって、Ｎ次元画像内のＮ次元走査において、各注目画素の近傍局所領域の値とその注目画素の値で定まる処理を行なうか又はＮ次元空間フィルタを重畳するＮ次元空間フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元空間フィルタ装置を提供する。
上記第４の観点によるＮ次元空間フィルタ装置では、４種以上のＮ種の独立なパラメータを基底としたＮ次元画像に対してＮ次元空間内での近傍局所領域を見て、その注目画素および近傍局所領域画素の画素値に応じた画素値変換処理を行う、または、Ｎ次元空間フィルタを重畳する。これにより、Ｎ次元空間フィルタを実現できる。
【００３１】
第５の観点では、本発明は、上記第３の観点による４次元空間フィルタ装置において、ノイズ改善処理、コントラスト強調処理、平滑化処理、輪郭強調処理、デコンボリューション処理、最大値フィルタ処理、中間値フィルタ処理、最小値フィルタ処理などの処理を行いうる処理手段を持つことを特徴とする４次元空間フィルタ装置を提供する。
上記第５の観点による４次元フィルタ装置では、フィルタの係数を変えることによりノイズ改善処理、コントラスト強調処理などの様々な処理を行うことが出来る。
【００３２】
第６の観点では、本発明は、上記第４の観点によるＮ次元空間フィルタ装置において、ノイズ改善処理、コントラスト強調処理、平滑化処理、輪郭強調処理、デコンボリューション処理、最大値フィルタ処理、中間値フィルタ処理、最小値フィルタ処理などの処理を行いうる処理手段を持つことを特徴とするＮ次元空間フィルタ装置を提供する。
上記第６の観点によるＮ次元フィルタ装置では、フィルタの係数を変えることによりノイズ改善処理、コントラスト強調処理などの様々な処理を行うことが出来る。
【００３３】
第７の観点では、本発明は、時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像に対してラベリング処理を行う４次元ラベリング装置であって、時系列に並んだ３次元画像を入力する画像入力手段と、時系列に入力された３次元画像からなる４次元画像に３次元画像フィルタを時系列にかけるか又は４次元画像フィルタをかける画像フィルタ手段と、前記フィルタをかけた画像を２値化する画像２値化手段と、２値化された４次元領域を４次元走査する際の注目画素のラベル番号を４次元形状の近傍領域のラベル番号より定める４次元ラベリング手段とを持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第７の観点による４次元ラベリング装置では、４次元画像を入力し３次元画像フィルタを時系列にかけるか又は４次元画像フィルタをかけて４次元画像の画質を所望のものとした上で２値化を行い４次元ラベリングを行うため、より精度のよい４次元ラベリング処理を行える。
【００３４】
第８の観点では、本発明は、上記第７の観点による４次元ラベリング装置において、ノイズ除去・ＳＮ比改善を目的とした４次元画像フィルタをかけるための４次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第８の観点による４次元ラベリング装置では、４次元画像フィルタによりノイズ除去・ＳＮ比改善を行うため、ＳＮ比の低い画像でも精度のよい４次元ラベリング処理を行える。
【００３５】
第９の観点では、本発明は、上記第７の観点による４次元ラベリング装置において、コントラスト強調を目的とした４次元画像フィルタをかけるための４次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第９の観点による４次元ラベリング装置では、４次元画像フィルタによりコントラスト強調を行うため、低コントラストの４次元画像でも精度のよい４次元ラベリング処理を行える。
【００３６】
第１０の観点では、本発明は、Ｎ種（Ｎ≧４）のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してラベリング処理を行うＮ次元ラベリング装置であって、時系列に並んだ「Ｎ−１」次元画像を入力する画像入力手段と、時系列に入力された「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像にＮ次元画像フィルタをかけるＮ次元画像フィルタ手段と、Ｎ次元画像フィルタをかけた画像を２値化する画像２値化手段と、２値化されたＮ次元領域をＮ次元走査する際の注目画素のラベル番号を、Ｎ次元形状の近傍領域のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段とを持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。
上記第１０の観点によるＮ次元ラベリング装置では、Ｎ次元画像を入力しＮ次元画像フィルタをかけてＮ次元画像の画質を所望のものとした上で２値化を行いＮ次元ラベリングを行うため、より精度のよいＮ次元ラベリング処理を行える。
【００３７】
第１１の観点では、本発明は、上記第１０の観点によるＮ次元ラベリング装置において、ノイズ除去・ＳＮ比改善を目的としたＮ次元画像フィルタをかけるためのＮ次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。
上記第１１の観点によるＮ次元ラベリング装置では、Ｎ次元画像フィルタによりノイズ除去・ＳＮ比改善を行うため、ＳＮ比の低い画像でも精度のよいＮ次元ラベリング処理を行える。
【００３８】
第１２の観点では、本発明は、上記第１０の観点によるＮ次元ラベリング装置において、コントラスト強調を目的としたＮ次元画像フィルタをかけるためのＮ次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。
上記第１２の観点によるＮ次元ラベリング装置では、Ｎ次元画像フィルタによりコントラスト強調を行うため、低コントラストのＮ次元画像でも精度のよいＮ次元ラベリング処理を行える。
【００３９】
第１３の観点では、本発明は、上記第１または上記第７から上記第９のいずれかの観点による４次元ラベリング装置において、４次元走査における注目画素のラベル番号を、４次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号より定める４次元ラベリング手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第１３の観点による４次元ラベリング装置では、４次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号だけを見て効率良く、４次元走査中の注目画素のラベル番号を決めることが出来る。
【００４０】
第１４の観点では、本発明は、上記第２または上記第１０から上記第１２のいずれかの観点によるＮ次元ラベリング装置において、Ｎ次元走査における注目画素のラベル番号を、Ｎ次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。
上記第１４の観点によるＮ次元ラベリング装置では、Ｎ次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号だけを見て効率良く、Ｎ次元走査中の注目画素のラベル番号を決めることが出来る。
【００４１】
第１５の観点では、本発明は、上記第１３の観点による４次元ラベリング装置において、複数連続領域が接続していることが判明した場合に、ラベル番号を付け直して連続領域のラベル番号を統一する再番号付け手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第１５の観点による４次元ラベリング装置では、再番号付け手段により、Ｙ字形状の連続領域でも合流点で接続している異なるラベル番号の領域を１つのラベル番号に統一することが出来る。
【００４２】
第１６の観点では、本発明は、上記第１４の観点によるＮ次元ラベリング装置において、複数連続領域が接続していることが判明した場合に、ラベル番号を付け直して連続領域のラベル番号を統一する再番号付け手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。 上記第１６の観点によるＮ次元ラベリング装置では、再番号付け手段により、Ｙ字形状の連続領域でも合流点で接続している異なるラベル番号の領域を１つのラベル番号に統一することが出来る。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の４次元ラベリング装置またはＮ次元ラベリング装置によれば、時間的に変化する３次元画像からなる４次元画像またはＮ（≧４）種の独立なパラメータを基底とするＮ次元画像に対して、４次元ラベリングまたはＮ次元ラベリングすることで、４次元連続領域またはＮ次元連続領域を抽出できる。
本発明の４次元空間フィルタ装置またはＮ次元空間フィルタ装置によれば、時間的に変化する３次元画像からなる４次元画像またはＮ（≧４）種の独立なパラメータを基底とするＮ次元画像に対して、４次元またはＮ次元走査中の注目画素および近傍局所領域の画素値による画素値変換処理により、所望の画質変換を実現できる。
さらに、本発明の４次元ラベリング装置またはＮ次元ラベリング装置によれば、４次元空間フィルタまたはＮ次元空間フィルタにより精度のよい４次元ラベリングまたはＮ次元ラベリングが行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳しく説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００４５】
図１に、実施例１における４次元ラベリング装置の機能構成を示す。なお、実施例１では４次元画像で説明しているが、Ｎ（≧４）次元画像でも同様のことが言える。
４次元画像入力部４０２は、４次元画像４０１を４次元ラベリング処理部４０３に入力する。４次元画像４０１は、例えば近年の多列Ｘ線検出器ＣＴやエリアセンサＸ線ＣＴ（フラットパネルＸ線ＣＴやＸ線IIによるＸ線ＣＴなど）により時系列に次々と作り出される３次元画像や２次元画像の積み重ねとしての３次元画像である。
４次元ラベリング処理部４０３は、４次元ラベリング近傍マスク４０６を用いて４次元画像を４次元走査し、各注目画素の近傍画素から画素を選択し、注目画素のラベル番号を求め、時系列な各３次元画像ごとに４次元ラベリング情報を作成する。また、各連続領域の接続情報である４次元ラベル接続情報を作成し、４次元ラベル接続情報格納部４０４に格納する。
リ・ラベリング処理部４０５は、４次元ラベル接続情報格納部４０４に格納された４次元ラベル接続情報を用いて、リ・ラベリングする。
【００４６】
図２の（ａ）（ｂ）に、８０近傍の画素を示す。
８０近傍の画素は、注目画素１６０３を中心としてｔ軸に３層、ｚ軸に３層、ｘ軸、ｙ軸に各々３画素で、３4−１＝８０（１は注目画素）個ある。
図２の（ｃ）に、８０近傍の４次元ラベリング近傍マスクを示す。
８０近傍の４次元ラベリング近傍マスクは、注目画素１６０３を含む３次元画像内での３次元ラベリング近傍マスクを構成する画素および注目画素１６０３を含む３次元画像より１時刻前の３次元画像を構成する画素から構成される。
【００４７】
図３に、４次元画像を構成する３次元画像７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃと、４次元ラベリング近傍マスクを構成する３次元ラベリング近傍マスク７０２，７０３を示す。
この注目画素および４次元近傍マスクは、ｘ，ｙ，ｚ，ｔ軸の順に座標値の小さな方から大きな方へと順次走査が行われ、１次元ずつ走査されて、最終的に４次元的に走査される。すなわち、ｔ＝０の３次元画像のｘ＝０，ｙ＝０，ｚ＝０の画素からｘ軸方向に１次元走査を行い、この１次元走査でｘ軸方向の端まで走査したら次にｙ方向に１段下の行に移ってｘ＝０から再び１次元走査を行うことを繰り返し、このような２次元走査でｙ軸方向およびｘ軸方向の端まで走査したら次にｚ方向に１段下の平面に移って再び２次元走査を行うことを繰り返し、このような３次元走査でｚ軸方向およびｙ軸方向およびｘ軸方向の端まで走査したら次にｔ方向に１段下の３次元画像に移って再び３次元走査を行うことを繰り返す。なお、走査を行う最初の画素の位置や走査の方向はこれに限定されるものではない。
【００４８】
そして、最初に見つかった画素値が「１」である注目画素のラベル番号を「１」とする。以後、画素値が「１」である画素が見つかったら、注目画素の近傍の４次元ラベリング近傍マスク内の画素に付与済みのラベル番号を参照し、４次元ラベリング近傍マスク内の画素に付与済みのラベル番号がない場合は既に付与済みのラベル番号の最大値に「１」を加算したラベル番号を注目画素のラベル番号とする。また、４次元ラベリング近傍マスク内の画素に対し付与済みのラベル番号が付いていた場合、そのラベル番号が１種であればそれを注目画素のラベル番号とする。また、そのラベル番号が２種以上であれば、それらのラベル番号のうち最も小さい番号を注目画素のラベル番号とすると共に、リ・ラベリングのためにそれらのラベル番号が接続しているラベルであることを示す接続情報を作成する（接続情報の記述方法は特に限定しない）。この接続情報に基づき、後にリ・ラベリング処理で２種以上のラベル番号は１種のラベル番号に変換される。
【００４９】
なお、ｔ＝０の３次元画像では、それよりｔ方向に前の３次元画像がないため、次のいずれかの処理を行う。
（１）ｔ＝０の３次元画像では、全画素のラベル番号を「０」とする。
（２）ｔ＝０の３次元画像では、元の画素値のままとし、ラベル番号を付けない。
（３）ｔ＝０の３次元画像の時間方向上部に全ての画素値が「０」の３次元画像が存在するものとして次に示す処理と同様の処理を行う。
図３に示すように、ｔ＝ｔｎの３次元画像７０１ｂでは、まずｚ＝０のｘｙ平面上でｘ軸方向に１−１の方向に１次元走査し、次にｙ方向に行を進めて１−２の方向に１次元走査し、同様に１−３の方向に１次元走査し、これを続けてｚ＝０のｘｙ平面の２次元走査完了後にｚ軸座標を進め、２−１，２−２，２−３と２次元走査を進める。そして、ｔ＝ｔｎの３次元画像７０１ｂ内の全ての画素に対する３次元走査が終わったら、次のｔ＝ｔｎ＋１の３次元画像７０１ｃに移行し、同様に３次元走査を行う。このような４次元走査において画素値が「１」の注目画素が見つかれば、上述のようにしてラベル番号を付与する。
【００５０】
図４に、ラベリング処理のフローチャートを示す。
ステップＳ９０１では、ラベル番号の変数ｉを「０」に初期化する。
【００５１】
ステップＳ９０２では、４次元画像を４次元走査して注目画素を選択する。
４次元走査は、下位レベルでは図５の２次元ラベリング走査、図６の３次元ラベリング走査から構成されて、図７のように４次元ラベリング走査が実現される。一般的には、図８のようにＮ次元ラベリング走査は、「Ｎ−１」次元ラベリング走査から構成される。
【００５２】
ステップＳ９０３では、注目画素の画素値が「０」であればステップＳ９０４へ進み、「１」であればステップＳ９０５へ進む。
【００５３】
ステップＳ９０４では、注目画素のラベル番号を「０」とする。そして、ステップＳ９１２へ進む。
【００５４】
ステップＳ９０５では、図７に示した４次元ラベリング近傍マスク内の画素のラベル番号を調査し、全て「０」ならステップ９０６へ進み、複数あるならステップＳ９０７へ進み、１つだけならステップＳ９０９へ進む。
【００５５】
ステップＳ９０６では、変数ｉに１を加算し、変数ｉを注目画素のラベル番号とする。例えば最初に見つかった画素値「１」の画素のラベル番号は「１」となる。そして、ステップＳ９１２へ進む。
【００５６】
ステップＳ９０７では、複数のラベル番号が例えばｊ，ｋ，ｌの３つなら、ｊ，ｋ，ｌのうちの最小のラベル番号ｊを注目画素のラベル番号とする。
ステップＳ９０８）。ラベル番号がｊ，ｋ，ｌの画素が３次元接続していることを示すラベル接続情報を生成する。そして、ステップＳ９１２へ進む。
【００５７】
ステップＳ９０９では、１つだけのラベル番号が例えばｊなら、ｊを注目画素のラベル番号とする。そして、ステップＳ９１２へ移行する。
【００５８】
ステップＳ９１２では、４次元画像内の全ての画素の走査が終わるまでステップＳ９０２〜Ｓ９０９を繰り返す。４次元画像内の全ての画素の走査が終わったらステップＳ９１３へ移行する。
【００５９】
ステップＳ９１３では、４次元接続情報に基づき、リ・ラベリング処理を行う。具体的には４次元接続情報を基に４次元画像内で各連続画像領域の再番号付処理を行い、接続を行った各連続画像領域には同じラベル番号を付ける。そして、処理を終了する。
【００６０】
図９は、リ・ラベリング処理の説明図である。なお、図示の都合上、図９では２次元画像を用いて説明しているが、実際には４次元画像もしくはＮ（≧４）次元画像が対象である。
図９の(ａ)に示すように、領域１００１，１００２は同じ画像領域であるにもかかわらず、走査の順番により異なるラベル番号「１」「３」が付けられている。しかし、前述の接続情報は、領域１００１と領域１００２とが同じ画像領域に含まれるものであることを示している。この場合に、接続情報を参照し、図９の(ｂ)に示すように、領域１００１と領域１００２とに同じラベル番号（例えばそれらのうちで最小のラベル番号）を付ける。これにより、一つの領域１００３として扱うことが出来る。
【００６１】
一般的には、図１０に示すように、Ｙ字形状の領域の場合にリ・ラベリング処理が必要となる。
【００６２】
図１１に、上記の４次元ラベリング近傍マスクを用いた４次元ラベリング処理を行う４次元ラベリング装置の基本構成を示す。
５０１はＣＰＵで、ＲＡＭ５０２やＲＯＭ５０３に格納されたプログラムやデータを用いて装置全体の制御を行ったり、例えば図４のフローチャートに従ったプログラムコードを実行し、４次元ラベリング処理全体に関わる制御を行ったりする。
【００６３】
５０２はＲＡＭで、外部記憶装置５０４、もしくはＣＤ−ＲＯＭドライブ５０５を介してＣＤ−ＲＯＭから例えば図４のフローチャートに従ったプログラムやデータ等を読み込む為のエリア、上述のラベル接続情報を一時的に記憶するためのエリアを備えると共に、ＣＰＵ５０１が各処理を実行する際に用いるワークエリアも備える。またＲＡＭ５０２内には、上述のラベリング情報格納部４０６として機能するエリア５０２ｂも備える。又、エリア５０２ｂは外部記憶装置５０４に設けても良い。
【００６４】
５０３はＲＯＭで、装置全体の制御を行うプログラムやデータを格納すると共に、ブートプログラムなども備える。
【００６５】
５０４はＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の外部記憶装置で、ＣＤ−ＲＯＭドライブ５０５がＣＤ−ＲＯＭから読み込むプログラムやデータを保存することが出来る。また、ＲＡＭ５０２が備える上述の各々のエリアがＲＡＭ５０２の容量などの問題で設けられなくなった場合、ファイルの形式でこれらのエリアを外部記憶装置５０４内に設けることも出来る。
【００６６】
５０５はＣＤ−ＲＯＭドライブで、ＣＤ−ＲＯＭに記憶された例えば図４のフローチャートに従ったプログラムやデータなどをを読み込み、バス５０９を介してＲＡＭ５０２や外部記憶装置５０４に出力する。なお、他にもＣＤ−ＲＯＭ以外の記憶媒体（フレキシブルディスクやＤＶＤ、ＣＤ−Ｒ等）を読み込むためのドライブを設けてもよい。その場合、これらのドライブから読みとったプログラムやデータが、上述のＣＤ−ＲＯＭから読みとったプログラムやデータと同様に用いられるのは明白である。
【００６７】
５０６は表示部で、液晶モニタなどにより構成されており、３次元画像や文字情報などを表示することが出来る。
【００６８】
５０７、５０８は各々キーボード、マウスで、ポインティングデバイスとして本装置に各種の指示を入力することが出来る。
【００６９】
５０９は上述の各部をつなぐバスである。
【００７０】
図１０に示した構成を備える４次元ラベリング装置としては例えば一般のパーソナルコンピュータやワークステーションが適していると言える。
【００７１】
実施例１の４次元ラベリング装置及び４次元ラベリング方法では、４次元走査のラベリング処理及びリ・ラベリング処理の２回の処理で完全なる４次元ラベリング処理が行える。なお、Ｎ（≧４）次元ラベリング処理も同様に行うことが出来る。
【実施例２】
【００７２】
実施例１では４次元２値画像を４次元ラベリング装置に入力したが、これに限定されるものではない。
例えば４次元画像が濃淡を有する４次元濃淡画像である場合、４次元画像入力部４０２の前段に、例えば画素値が所定の閾値範囲内であれば「１」とするなどの方法により４次元濃淡画像を２値化画像に変換する２値化部を設ければよい。
あるいは、４次元ラベリング処理部４０３においてラベリング処理を行う際に、画素値を２値化してから実施例１で説明したラベリング処理を行ってもよい。
【実施例３】
【００７３】
４次元画像入力部４０２の前段に、入力画像に対してノイズ除去を行う４次元空間フィルタ（平滑化フィルタ、中間値フィルタ、最大値フィルタ、最小値フィルタなど）を設けてノイズ除去を行ってもよい。
【実施例４】
【００７４】
４次元ラベリングの処理に用いる４次元ラベリング近傍マスクとしては、図１２に示す６４近傍の４次元ラベリング近傍マスクを用いてもよい。
また、図１３に示す２８近傍の４次元ラベリング近傍マスクを用いてもよい。
また、図１４に示す８近傍の４次元ラベリング近傍マスクを用いてもよい。
【実施例５】
【００７５】
図１５は、実施例５にかかる４次元空間フィルタ装置１００のブロック図である。
４次元空間フィルタ装置１００は、４次元空間フィルタ処理プログラム２２を実行するプロセッサ１と、４次元画像２１や４次元空間フィルタ処理プログラム２２を記憶する記憶装置２と、操作者が入力を行うコンソール３と、メッセージや画像等を表示するモニタ４とを具備して構成されている。
プロセッサ１は、データを保持するレジスタＲＧを有している。
【００７６】
図１６は、４次元画像２１の概念図である。
図１７は、４次元空間フィルタの概念図である。
４次元データ２１は、ｘ，ｙ，ｚの３方向に画素点が並ぶ３次元マトリックス構造をした３次元画像であり、例えば医用画像診断装置（超音波診断装置やＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置など）で撮影した被検体のデータから構築される。これらの画像が時間軸に時系列に並ぶことで４次元画像データとなる。
ここでは各データは例えば８ビットや１６ビットの階調データであるが、１６ビットのカラーデータや「０」または「１」の２値データであってもよい。
【００７７】
図１８に示すように、４次元画像における４次元走査では、例えば、まずｘ軸方向に走査した後、ｙ軸方向に走査を進め、ｙ軸方向の次にはｚ軸方向に走査を進め、更にｔ軸（時間軸）方向に走査を進める。
【００７８】
図１９に、８０近傍の４次元空間フィルタ近傍局所領域を示す。また、図２０に、６２４近傍の４次元空間フィルタ近傍局所領域を示す。
【実施例６】
【００７９】
図２１に示す３×３×３×３のサイズのコントラスト強調を行うための４次元空間フィルタを用いてもよい。
また、図２２に示す５×５×５×５のサイズのコントラスト強調を行うための４次元空間フィルタを用いてもよい。
【実施例７】
【００８０】
図２３に、ＣＴ値に依存したコントラスト強調を行うための４次元空間フィルタを例示する。
図２４に示すように、次の如くこの４次元空間フィルタをかける。
（１）閾値１以下、ＣＴ値≦Th１では、フィルタ１を用いる。
（２）閾値１，２間、Th１＜ＣＴ値≦Th２では、フィルタ１を重畳した画像とフィルタ２を重畳した画像の重み付き加算画像を用いる。
（３）閾値２，３間、Th２＜ＣＴ値≦Th３では、フィルタ２を用いる。
（４）閾値３，４間、Th３＜ＣＴ値≦Th４では、フィルタ１を重畳した画像とフィルタ２を重畳した画像の重み付き加算画像を用いる。
（５）閾値４以上、Th４＜ＣＴ値では、フィルタ１を用いる。
これらによりＣＴ値に依存した、つまりＸ線吸収係数の異なる組織ごとに選択的にコントラスト強調した４次元空間フィルタがかけることができ、組織ごとに時間軸特性、空間軸特性を調節した４次元空間フィルタを実現できる。
【実施例８】
【００８１】
図２５に、ＣＴ値に依存したノイズ改善を行うための４次元空間フィルタを例示する。
図２６に示すように、次の如くこの４次元空間フィルタをかける。
（１）閾値１以下、ＣＴ値≦Th１では、フィルタ２を用いる。
（２）閾値１，２間、Th１＜ＣＴ値≦Th２では、フィルタ２を重畳した画像とフィルタ２を重畳した画像の重み付き加算画像を用いる。
（３）閾値２，３間、Th２＜ＣＴ値≦Th３では、フィルタ１を用いる。
（４）閾値３，４間、Th３＜ＣＴ値≦Th４では、フィルタ２を重畳した画像とフィルタ１を重畳した画像の重み付き加算画像を用いる。
（５）閾値４以上、Th４＜ＣＴ値では、フィルタ２を用いる。
これらによりＣＴ値に依存した、つまりＸ線吸収係数の異なる組織ごとに選択的にノイズ改善した４次元空間フィルタがかけることができ、組織ごとに時間軸特性、空間軸特性を調節した４次元空間フィルタを実現できる。
【実施例９】
【００８２】
図２７に、血管の構造例を例示する。
図２８に、Ｘ線ＣＴ装置からの時系列の３次元画像すなわち４次元画像を例示する。
血流による造影剤の分布変化を示す４次元画像になっている。
【００８３】
図２９に、血管の体積測定処理の流れを示す。
ステップ１では、４次元画像を入力する。例えばＸ線ＣＴ装置からのシネスキャンによる同一部位の時系列３次元画像を入力する。
ステップ２では、実施例８のノイズ改善を行うための４次元空間フィルタを４次元画像に重畳し、ＳＮ比を改善する。
ステップ３では、ステップ２でノイズ改善した４次元画像に実施例７のコントラスト強調を行うための４次元空間フィルタを重畳し、コントラスト強調を行なう。
ステップ４では、ステップ３でコントラスト強調した４次元画像を２値化する。２値化は、固定閾値による２値化でも、浮動閾値による２値化でもかまわない。
ステップ５では、２値化した４次元画像に４次元ラベリングを行なう。
【００８４】
ステップ６では、図３０に示すように、４次元ラベリングした領域を時間軸(ｔ軸)方向に射影し、３次元領域に縮退させる。これにより、３次元領域として血管構造を表現できる。
【００８５】
ステップ７では、３次元領域の体積測定により体積を求める。
以上により、少ない造影剤で血管部分の体積を求めることが出来る。
【００８６】
なお、実施例９では、コントラスト強調処理およびノイズ改善処理のための４次元空間フィルタを用いたが、輪郭強調処理、平滑化処理、デコンボリューション処理、最大値フィルタ処理、中間値フィルタ処理、最小値フィルタ処理や異常点検出処理などを行う空間フィルタを用いてもよい。また、ノイズ改善，コントラスト強調の片方を省略してもよい。
【実施例１０】
【００８７】
本発明は、上述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても実現できる。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータ（操作コンソール）が読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施例の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も含まれる。
【００８８】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した図１，図４〜図８，図２９に示すフローチャートの一部もしくは全部に対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００８９】
このようなプログラムコードを格納する記憶媒体としては、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、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発生のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷを用いることが出来る。更には、ネットワーク（例えばインターネット）という媒体を介してダウンロードしても良いであろう。
【００９０】
また、上記プログラムはファームウェアにも適用可能であることは自明である。
【実施例１１】
【００９１】
上述の実施例では、４次元画像を処理対象にしているが、他のモダリティのＭＲ，ＰＥＴなどと画像合成を行って４次元を超えるＮ次元画像を作成し、それを処理対象としてＮ次元のラベリング処理や空間フィルタ処理を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の４次元ラベリング装置、Ｎ次元ラベリング装置、４次元空間フィルタ装置およびＮ次元空間フィルタ装置は、Ｘ線ＣＴ装置等で得られた時系列の３次元画像を処理するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施例１における４次元ラベリング装置の機能構成を示す図である。
【図２】８０近傍の４次元ラベリング用近傍マスクを示す図である。
【図３】４次元ラベリング処理を行う際の４次元画像と４次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図４】実施例１における４次元ラベリング処理のフローチャートである。
【図５】２次元ラベリング走査のフローチャートである。
【図６】３次元ラベリング走査のフローチャートである。
【図７】４次元ラベリング走査のフローチャートである。
【図８】Ｎ次元ラベリング走査のフローチャートである。
【図９】接続情報を用いた画像領域の接続、リ・ラベリング処理について説明する図である。
【図１０】Ｙ字形状連続領域におけるリ・ラベリング処理を示す図である。
【図１１】実施例１における４次元ラベリング装置の基本構成を示す図である。
【図１２】６４近傍の４次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図１３】２８近傍の４次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図１４】８近傍の４次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図１５】実施例５にかかる４次元空間フィルタ装置のブロック図である。
【図１６】４次元画像の概念図である。
【図１７】４次元空間フィルタの概念図である。
【図１８】実施例５における４次元空間フィルタの４次元走査の説明図である。
【図１９】８０近傍の４次元空間フィルタ局所領域の説明図である。
【図２０】６２４近傍の４次元空間フィルタ局所領域の説明図である。
【図２１】コントラスト強調を行う３×３×３×３の４次元空間フィルタの説明図である。
【図２２】コントラスト強調を行う５×５×５×５の４次元空間フィルタの説明図である。
【図２３】ＣＴ値に依存したコントラスト強調を行う４次元空間フィルタの説明図である。
【図２４】ＣＴ値に依存したコントラスト強調を行う４次元空間フィルタの重み係数の説明図である。
【図２５】ＣＴ値に依存したノイズ改善を行う４次元空間フィルタの説明図である。
【図２６】ＣＴ値に依存したノイズ改善を行う４次元空間フィルタの重み係数の説明図である。
【図２７】血管の構造を示す例示図である。
【図２８】少量の造影剤を注入した血管の４次元画像を示す図である。
【図２９】実施例９にかかる血管の体積測定処理のフローチャートである。
【図３０】４次元ラベリングした領域を時間軸(ｔ軸)方向に射影し３次元領域に縮退させて得られる血管構造を示す図である。
【図３１】従来の２次元ラベリング処理の概要を示す図である。
【図３２】従来の２次元ラベリング処理について説明するための画像例を示す図である。
【図３３】従来の２次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図３４】３次元画像および３次元画像を構成する２次元画像を示す図である。
【図３５】従来の２６近傍の３次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図３６】３次元ラベリング処理を行う際の３次元画像と３次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図３７】従来の１８近傍の３次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図３８】従来の６近傍の３次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図３９】従来の２次元空間フィルタ局所領域を示す説明図である。
【図４０】従来の２６近傍の３次元空間フィルタ局所領域を示す説明図である。
【図４１】従来の１２４近傍の３次元空間フィルタ局所領域を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ プロセッサ
２ 記憶装置
３ コンソール
４ モニタ
２１ ４次元画像
２２ ４次元空間フィルタ処理プログラム
１００ ４次元空間フィルタ装置
５０１ ＣＰＵ
５０２ ＲＡＭ
５０２ｂ ラベリング情報格納領域
５０３ ＲＯＭ
５０４ 外部記憶装置
５０５ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
５０６ 表示部
５０７ キーボード
５０８ マウス
５０９ バス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４次元ラベリング装置、Ｎ次元ラベリング装置、４次元空間フィルタ装置およびＮ次元空間フィルタ装置に関する。更に詳しくは、時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像に対してラベリング処理を行う４次元ラベリング装置、Ｎ（≧４）種のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してラベリング処理を行うＮ次元ラベリング装置、時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像に対して空間フィルタ処理を行う４次元空間フィルタ装置およびＮ（≧４）種のパラメータを基底とするＮ次元画像に対して空間フィルタ処理を行うＮ次元空間フィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に２次元の画像処理技術において、ラベリング処理という技術がある。画像処理においてラベリング処理とは、２値画像（カラー画像及び濃淡画像の場合、公知の方法により２値化した画像を用いればよい）上の連結領域に走査順に番号（ラベル番号または領域番号）を付ける処理をいう。番号は画像データとして記憶され、この画像をラベル画像という（非特許文献１参照）。
【０００３】
図３１に、２次元のラベリング処理の概要を示す。
図３１の(ａ)において、１０１は、連続画像領域１０２，１０３，１０４を含む２値画像である。画像領域１０２，１０３，１０４内の画素値は「１」であり、その他の領域の画素値は「０」である。
図３１の(ｂ)に、２値画像１０１に対してラベリング処理（領域番号付処理）を施した結果（ラベリング情報）を示す。連続画像領域１０２，１０３，１０４には、ラベル番号「１」，「２」，「３」が付けられ、各々の連続画像領域１０２，１０３，１０４を所望の処理に応じて独立に扱うことが出来る。なお、２値化の際の「０」以外の値は、本明細書では「１」としているが、「２５５」でも他の数字でもよい。本明細書では「１」を用いるが、普遍性を失うものではない。
【０００４】
図３２に示す画像例を用いて、具体的な２次元ラベリング処理について説明する。
図３２の(ａ)において、２００は、画素値が「１」である画素２０１，２０２，２０３，２０４から成る画素群と、同じく画素値が「１」の画素２０５，２０６，２０７から成る画素群とを含む２値画像である。他の画素の画素値は「０」である。
２値画像２００に対してラスター走査（まずｘ軸方向に走査し、順次ｙ軸方向に移動してｘ軸方向に走査する）を行う。ここでは、２値画像２００の左上端からｘ軸方向に走査し、右端まで走査したらｙ軸方向に次の行に移動して同じようにｘ軸方向に走査を行う。
【０００５】
画素値が「１」である画素を検出すると、その検出された画素を注目画素とする２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素（例えば８近傍の画素）を検索する。そして２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素に既に付けられたラベル番号を基に注目画素にラベル番号を付ける。
【０００６】
図３２の(ａ)に示した例では、まず画素２０１が検出される。この画素２０１については２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素はない。この場合、それまでに付けたラベル番号に「１」を加算した番号を付ける。ところが、画素２０１は最初に検出された画素なので、それまでに付けたラベル番号はない。そこで、画素２０１のラベル番号を「１」とする。
次に画素２０２が検出される。画素２０２については２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素２０１があり、そのラベル番号が「１」なので、ラベル番号を「１」とする。
次に画素２０３が検出される。画素２０３については２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素２０１，２０２があり、それらのラベル番号が「１」なので、ラベル番号を「１」とする。
同様に、画素２０４のラベル番号を「１」とする。
【０００７】
次に画素２０５が検出される。この画素２０５については２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素はない。そこで、それまでに付けたラベル番号「１」に「１」を加算した値「２」をラベル番号とする。
次に画素２０６が検出される。画素２０６については２次元のラベリング近傍マスク内で画素値が「１」である画素２０５があり、そのラベル番号が「２」なので、ラベル番号を「２」とする。
同様に、画素２０７のラベル番号を「２」とする。
【０００８】
図３２の(ｂ)に、図３２の(ａ)に示した画像２００に対してラベリング処理を施した結果を示す。図３２の(ｂ)から分かるとおり、画素値「１」の連続領域内の画素には全て同じラベル番号が付けられると共に、連続していない画像領域には各々異なるラベル番号が付けられることになる。
【０００９】
なお、注目画素の画素値が「１」であってラベリング近傍マスク内に画素値が「１」である画素が複数ありそれらに付けられたラベル番号が異なる場合、それらのラベル番号のうち最小のラベル番号を注目画素のラベル番号とする。そして、「それらのラベル番号が接続していること」をテーブルに記憶しておく。このテーブルは、接続しているラベル番号を１つのラベル番号に変換するリ・ラベリング（再番号付）処理の際に用いられる。
【００１０】
図３３の（ａ）に８近傍の２次元ラベリング近傍マスク、（ｂ）に４近傍の２次元ラベリング近傍マスクを示す。
【００１１】
次に図３４を用いて、上述の２次元のラベリング処理を３次元２値画像に適用した場合について説明する。
図３４の(ａ)において、３次元画像３００は、３次元配置された画素値「０」または「１」の画素の集合であり、３次元２値画像である。３次元画像３００内には、３次元配置された画素値が「１」の画素群から成る３次元画像領域３０１と、同じく３次元配置された画素値が「１」の画素群から成る３次元画像領域３０２とが含まれている。３次元画像領域３０１，３０２以外の画素の画素値は「０」である。
３次元画像３００は、例えばＸ線ＣＴシステムやＭＲＩ装置などにより得られた３次元画像を、ある閾値範囲で２値化した又はある決められた処理で２値化した３次元画像に相当する。
【００１２】
まず図３４の(ａ)に示した３次元画像３００をｚ軸方向に垂直な平面（ｘ−ｙ平面）でｚ軸方向に１平面ごと読み出し、図３４の(ｂ)〜(ｆ)に示す２次元画像３００ｂ〜３００ｆを得る。２次元画像領域３０１ｂ〜３０１ｆおよび３０３ｃ〜３０３ｄは、３次元画像領域３０１に対応する２次元画像領域である。２次元画像領域３０２ｂ〜３０２ｆは、３次元画像領域３０２に対応する２次元画像領域である。
【００１３】
次に、各２次元画像３００ｂ〜３００ｆに対して上述の２次元のラベリング処理を施す。このラベリング処理では、例えば２次元画像領域３０１ｃと３０１ｄは、共に３次元画像領域３０１の部分ではあるが、同じラベル番号が付けられるわけではない。そこで、同じ３次元画像領域に含まれる２次元画像領域を各２次元画像間で関連づける処理が必要となる。これは、各２次元画像領域のｚ軸方向の接続関係を調べて、各２次元画像領域の２次元画像間での接続関係を持たせることで実現できる。
【００１４】
３次元画像に対してラベリング処理を行う３次元ラベリング装置であって、注目画素を含む平面、およびこの平面に隣接する平面に渡る注目画素の近傍画素群を参照する３次元ラベリング近傍マスクと、この３次元ラベリング近傍マスクを用いて３次元画像を３次元走査し、その走査の際、各注目画素において３次元ラベリング近傍マスクに含まれる画素の画素値とラベル番号とに基づいて注目画素にラベル番号を付けるラベリング手段と、リ・ラベリング手段とを備える３次元ラベリング装置が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【００１５】
上記のラベリング手段は、各注目画素における近傍マスク内でラベル番号付けされた画素の数が複数の場合は、複数の画素が接続していることを示す接続情報を記録しておく。
そして、この接続情報に基づいて、上記のリ・ラベリング手段は、接続している異なる複数のラベル番号の領域を１つのラベル番号に統一するリ・ラベリング処理を行う。
【００１６】
図３５に、２６近傍の３次元ラベリング近傍マスクを示す。
【００１７】
図３６に、３次元画像を構成する２次元画像６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃと、３次元ラベリング近傍マスクを構成する２次元ラベリング近傍マスク６０２，６０３を示す。
この３次元ラベリング近傍マスクを用いて、ｘ，ｙ，ｚ軸の順に座標値の小さな方から大きな方へ順次走査することで、３次元走査が行われる。
【００１８】
図３６では、３次元走査は６０１ａ平面から始まるが、６０１ａ平面のｚ軸方向上部には平面がないので、次のいずれかの処理を行う。
（１）６０１ａ平面の全画素にラベル番号「０」を付ける。
（２）６０１ａ平面の全画素にはラベル番号を付けず、元の画素値のままにしておく。
（３）６０１ａ平面のｚ軸方向上部に全画素の画素値が「０」の平面があるとして次に説明する６０１ｂ平面以下と同様の処理を行う。
【００１９】
次に、６０１ｂ平面上では、まず注目画素６０３ａの走査をｘ軸方向に１−１のように進め、次にｙ軸方向に行を移してｘ軸方向に１−２のように走査を進め、同様に１−３のように走査を進める。６０１ｂ平面が終わったらｚ軸方向に平面を移し、６０１ｃ平面上で注目画素６０３ａの走査を２−１，２−２，２−３のように進める。このように走査を進めながら注目画素６０３ａの画素値が「１」である画素、つまり領域が存在する画素を探索し、最初に見つかった画素のラベル番号「１」とする。以後、画素値が「１」の画素が見つかれば２次元ラベリング近傍マスク６０２，６０３内で付与済みのラベル番号を参照し、付与済みのラベル番号がなければ既に付与したラベル番号の最大値に「１」を加えた番号をその画素のラベル番号とし、付与済みのラベル番号があれば例えばその中で最も小さいラベル番号をその画素のラベル番号とする。
【００２０】
なお、図３７に示す１８近傍の３次元ラベリング近傍マスクや図３８に示す６近傍の３次元ラベリング近傍マスクを用いてもよい。
【００２１】
他方、Ｘ線ＣＴ，ＭＲＩ−ＣＴ，３次元シミュレーションデータなど３次元マトリックス構造の３次元画像中の注目画素およびこの注目画素の近傍局所領域データに対して所望の３次元空間フィルタ処理演算を施し、３次元空間フィルタ処理結果を得る３次元空間フィルタリング回路及びその方法が知られている（特許文献３参照）。
例えば、３次元画像ｇ(ｘ,ｙ,ｚ)を、ｚ軸方向に２次元画像（ｘｙ平面）を積み上げたものとして、Ｎ×Ｍ×Ｌ（ただし、Ｎ，Ｍ，Ｌは奇数とする）の３次元空間フィルタＭ(ｎ,ｍ,ｌ)を重畳する場合は、Ｎ×Ｍの２次元空間フィルタをｘｙ平面の２次元画像にＬ種類分重畳する。つまり、注目画素がｚ座標ｚ＝ｚ０＋（Ｌ−１）／２にあるとすると、３次元画像ｇ(ｘ,ｙ,ｚ)をｇ(ｘ,ｙ,ｚ0)，ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋１)，ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋２)，…，ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋Ｌ−１）に分解する。同様に３次元空間フィルタＭ(ｎ,ｍ,ｌ)もＭ(ｎ,ｍ,１)，Ｍ(ｎ,ｍ,２)，Ｍ(ｎ,ｍ,３)，Ｍ(ｎ,ｍ,４)，…，Ｍ(ｎ,ｍ,Ｌ)に分解する。そしてこれらを各々重畳する。
ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0)＊Ｍ(ｎ,ｍ,１)＝ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0)
ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋１)＊Ｍ(ｎ,ｍ,２)＝ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋１)
ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋２)＊Ｍ(ｎ,ｍ,３)＝ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋２)
ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋３)＊Ｍ(ｎ,ｍ,４)＝ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋３)
…
ｇ(ｘ,ｙ,ｚ0＋Ｌ−１)＊Ｍ(ｎ,ｍ,Ｌ)＝ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋Ｌ−１)
これらより得られたｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0)，ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋１)，ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋２)，ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋３)，…，ｇ’(ｘ,ｙ,ｚ0＋Ｌ−１)の和ｇ”(ｘ,ｙ,ｚ0)を更に求めると、これが注目画素（ｘ，ｙ，ｚ0＋(Ｌ−１)／２）での３次元フィルタ重畳結果となる。
【００２２】
図３９の（ａ）に８近傍の２次元空間フィルタ近傍局所領域を示し、（ｂ）に２４近傍の２次元空間フィルタ近傍局所領域を示す。
図４０に２６近傍の３次元空間フィルタ近傍局所領域を示し、図４１に１２４近傍の３次元空間フィルタ近傍局所領域を示す。
【００２３】
【非特許文献１】田中弘著「画像処理応用技術」工業調査会、第５９頁−第６０頁
【特許文献１】特開平０１−８８６８９号公報
【特許文献２】特開２００３-１４１５４８号公報
【特許文献３】特開平０１-２２２３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかし、従来のラベリング処理は２次元画像および３次元画像を対象としており、時系列な３次元画像つまり４次元画像や４次元以上の画像に適用する場合は考慮されていなかった。
【００２５】
同様に、従来のフィルタ処理は、４次元画像や４次元以上の画像に適用する場合は考慮されていなかった。
【００２６】
そこで、本発明の目的は、４次元画像または４次元以上のＮ次元画像に対して４次元またはＮ次元ラベリング処理を効率的に簡単に短時間で行う４次元ラベリング装置およびＮ次元ラベリング装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、演算時間を短縮でき、４次元空間フィルタ処理またはＮ次元空間処理の次元、フィルタサイズ、画像サイズなどの変更に柔軟に対応できる４次元空間フィルタ装置およびＮ次元空間フィルタ装置を提供することにある。
さらに、本発明の別の目的は、４次元空間フィルタ処理またはＮ次元空間フィルタ処理を４次元ラベリング処理またはＮ次元ラベリング処理と組合せることにより、効果的な４次元ラベリング処理またはＮ次元ラベリング処理を行う４次元ラベリング装置およびＮ次元ラベリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
第１の観点では、本発明は、時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像、または４種のパラメータを基底とする４次元画像に対してラベリング処理を行う４次元ラベリング装置であって、４次元領域を４次元走査する際の注目画素のラベル番号を４次元形状の近傍領域のラベル番号より定める４次元ラベリング手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第１の観点による４次元ラベリング装置では、４次元領域を４次元走査する（４次元の各々の軸に沿って順に走査する）際に、走査中の注目画素を中心に３次元空間ｘ，ｙ，ｚ軸方向に連続性を見ると同時に、時間軸ｔも含めた４次元空間内での連続性をも見て、連続している４次元領域には同一のラベルである番号または名前を付ける。これにより、４次元ラベリングを実現できる。
【００２８】
第２の観点では、本発明は、時系列に並んだ「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像、またはＮ種（Ｎ≧４）のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してラベリング処理を行うＮ次元ラベリング装置であって、Ｎ次元領域をＮ次元走査する際の注目画素のラベル番号をＮ次元形状の近傍領域のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。
上記第２の観点によるＮ次元ラベリング装置では、４種以上のＮ種の独立なパラメータを基底としたＮ次元画像に対してＮ次元空間内で連続性を見て、連続した領域には同一のラベルである番号または名前を付ける。これにより、Ｎ次元ラベリングを実現できる。
【００２９】
第３の観点では、本発明は、時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像、または４種のパラメータを基底とする４次元画像に対して４次元空間フィルタ処理を行う４次元空間フィルタ装置であって、４次元画像内の４次元走査において、各注目画素の近傍局所領域の値とその注目画素の値で定まる処理を行なうか又は４次元空間フィルタを重畳する４次元空間フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元空間フィルタ装置を提供する。
上記第３の観点による４次元空間フィルタ装置では、４次元領域を４次元走査する際に、走査中の注目画素を中心に３次元空間ｘ，ｙ，ｚ軸方向の近傍局所領域を見ると同時に、時間軸ｔも含めた４次元空間内での近傍局所領域を見て、その注目画素および近傍局所領域画素の画素値に応じた画素値変換処理を行う、または、４次元空間フィルタを重畳する。これにより、４次元空間フィルタを実現できる。
【００３０】
第４の観点では、本発明は、時間列に並んだ「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像、またはＮ種のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してＮ次元空間フィルタ処理を行うＮ次元空間フィルタ装置であって、Ｎ次元画像内のＮ次元走査において、各注目画素の近傍局所領域の値とその注目画素の値で定まる処理を行なうか又はＮ次元空間フィルタを重畳するＮ次元空間フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元空間フィルタ装置を提供する。
上記第４の観点によるＮ次元空間フィルタ装置では、４種以上のＮ種の独立なパラメータを基底としたＮ次元画像に対してＮ次元空間内での近傍局所領域を見て、その注目画素および近傍局所領域画素の画素値に応じた画素値変換処理を行う、または、Ｎ次元空間フィルタを重畳する。これにより、Ｎ次元空間フィルタを実現できる。
【００３１】
第５の観点では、本発明は、上記第３の観点による４次元空間フィルタ装置において、ノイズ改善処理、コントラスト強調処理、平滑化処理、輪郭強調処理、デコンボリューション処理、最大値フィルタ処理、中間値フィルタ処理、最小値フィルタ処理などの処理を行いうる処理手段を持つことを特徴とする４次元空間フィルタ装置を提供する。
上記第５の観点による４次元フィルタ装置では、フィルタの係数を変えることによりノイズ改善処理、コントラスト強調処理などの様々な処理を行うことが出来る。
【００３２】
第６の観点では、本発明は、上記第４の観点によるＮ次元空間フィルタ装置において、ノイズ改善処理、コントラスト強調処理、平滑化処理、輪郭強調処理、デコンボリューション処理、最大値フィルタ処理、中間値フィルタ処理、最小値フィルタ処理などの処理を行いうる処理手段を持つことを特徴とするＮ次元空間フィルタ装置を提供する。
上記第６の観点によるＮ次元フィルタ装置では、フィルタの係数を変えることによりノイズ改善処理、コントラスト強調処理などの様々な処理を行うことが出来る。
【００３３】
第７の観点では、本発明は、時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像に対してラベリング処理を行う４次元ラベリング装置であって、時系列に並んだ３次元画像を入力する画像入力手段と、時系列に入力された３次元画像からなる４次元画像に３次元画像フィルタを時系列にかけるか又は４次元画像フィルタをかける画像フィルタ手段と、前記フィルタをかけた画像を２値化する画像２値化手段と、２値化された４次元領域を４次元走査する際の注目画素のラベル番号を４次元形状の近傍領域のラベル番号より定める４次元ラベリング手段とを持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第７の観点による４次元ラベリング装置では、４次元画像を入力し３次元画像フィルタを時系列にかけるか又は４次元画像フィルタをかけて４次元画像の画質を所望のものとした上で２値化を行い４次元ラベリングを行うため、より精度のよい４次元ラベリング処理を行える。
【００３４】
第８の観点では、本発明は、上記第７の観点による４次元ラベリング装置において、ノイズ除去・ＳＮ比改善を目的とした４次元画像フィルタをかけるための４次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第８の観点による４次元ラベリング装置では、４次元画像フィルタによりノイズ除去・ＳＮ比改善を行うため、ＳＮ比の低い画像でも精度のよい４次元ラベリング処理を行える。
【００３５】
第９の観点では、本発明は、上記第７の観点による４次元ラベリング装置において、コントラスト強調を目的とした４次元画像フィルタをかけるための４次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第９の観点による４次元ラベリング装置では、４次元画像フィルタによりコントラスト強調を行うため、低コントラストの４次元画像でも精度のよい４次元ラベリング処理を行える。
【００３６】
第１０の観点では、本発明は、Ｎ種（Ｎ≧４）のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してラベリング処理を行うＮ次元ラベリング装置であって、時系列に並んだ「Ｎ−１」次元画像を入力する画像入力手段と、時系列に入力された「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像にＮ次元画像フィルタをかけるＮ次元画像フィルタ手段と、Ｎ次元画像フィルタをかけた画像を２値化する画像２値化手段と、２値化されたＮ次元領域をＮ次元走査する際の注目画素のラベル番号を、Ｎ次元形状の近傍領域のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段とを持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。
上記第１０の観点によるＮ次元ラベリング装置では、Ｎ次元画像を入力しＮ次元画像フィルタをかけてＮ次元画像の画質を所望のものとした上で２値化を行いＮ次元ラベリングを行うため、より精度のよいＮ次元ラベリング処理を行える。
【００３７】
第１１の観点では、本発明は、上記第１０の観点によるＮ次元ラベリング装置において、ノイズ除去・ＳＮ比改善を目的としたＮ次元画像フィルタをかけるためのＮ次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。
上記第１１の観点によるＮ次元ラベリング装置では、Ｎ次元画像フィルタによりノイズ除去・ＳＮ比改善を行うため、ＳＮ比の低い画像でも精度のよいＮ次元ラベリング処理を行える。
【００３８】
第１２の観点では、本発明は、上記第１０の観点によるＮ次元ラベリング装置において、コントラスト強調を目的としたＮ次元画像フィルタをかけるためのＮ次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。
上記第１２の観点によるＮ次元ラベリング装置では、Ｎ次元画像フィルタによりコントラスト強調を行うため、低コントラストのＮ次元画像でも精度のよいＮ次元ラベリング処理を行える。
【００３９】
第１３の観点では、本発明は、上記第１または上記第７から上記第９のいずれかの観点による４次元ラベリング装置において、４次元走査における注目画素のラベル番号を、４次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号より定める４次元ラベリング手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第１３の観点による４次元ラベリング装置では、４次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号だけを見て効率良く、４次元走査中の注目画素のラベル番号を決めることが出来る。
【００４０】
第１４の観点では、本発明は、上記第２または上記第１０から上記第１２のいずれかの観点によるＮ次元ラベリング装置において、Ｎ次元走査における注目画素のラベル番号を、Ｎ次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。
上記第１４の観点によるＮ次元ラベリング装置では、Ｎ次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号だけを見て効率良く、Ｎ次元走査中の注目画素のラベル番号を決めることが出来る。
【００４１】
第１５の観点では、本発明は、上記第１３の観点による４次元ラベリング装置において、複数連続領域が接続していることが判明した場合に、ラベル番号を付け直して連続領域のラベル番号を統一する再番号付け手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置を提供する。
上記第１５の観点による４次元ラベリング装置では、再番号付け手段により、Ｙ字形状の連続領域でも合流点で接続している異なるラベル番号の領域を１つのラベル番号に統一することが出来る。
【００４２】
第１６の観点では、本発明は、上記第１４の観点によるＮ次元ラベリング装置において、複数連続領域が接続していることが判明した場合に、ラベル番号を付け直して連続領域のラベル番号を統一する再番号付け手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置を提供する。 上記第１６の観点によるＮ次元ラベリング装置では、再番号付け手段により、Ｙ字形状の連続領域でも合流点で接続している異なるラベル番号の領域を１つのラベル番号に統一することが出来る。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の４次元ラベリング装置またはＮ次元ラベリング装置によれば、時間的に変化する３次元画像からなる４次元画像またはＮ（≧４）種の独立なパラメータを基底とするＮ次元画像に対して、４次元ラベリングまたはＮ次元ラベリングすることで、４次元連続領域またはＮ次元連続領域を抽出できる。
本発明の４次元空間フィルタ装置またはＮ次元空間フィルタ装置によれば、時間的に変化する３次元画像からなる４次元画像またはＮ（≧４）種の独立なパラメータを基底とするＮ次元画像に対して、４次元またはＮ次元走査中の注目画素および近傍局所領域の画素値による画素値変換処理により、所望の画質変換を実現できる。
さらに、本発明の４次元ラベリング装置またはＮ次元ラベリング装置によれば、４次元空間フィルタまたはＮ次元空間フィルタにより精度のよい４次元ラベリングまたはＮ次元ラベリングが行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳しく説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００４５】
図１に、実施例１における４次元ラベリング装置の機能構成を示す。なお、実施例１では４次元画像で説明しているが、Ｎ（≧４）次元画像でも同様のことが言える。
４次元画像入力部４０２は、４次元画像４０１を４次元ラベリング処理部４０３に入力する。４次元画像４０１は、例えば近年の多列Ｘ線検出器ＣＴやエリアセンサＸ線ＣＴ（フラットパネルＸ線ＣＴやＸ線IIによるＸ線ＣＴなど）により時系列に次々と作り出される３次元画像や２次元画像の積み重ねとしての３次元画像である。
４次元ラベリング処理部４０３は、４次元ラベリング近傍マスク４０６を用いて４次元画像を４次元走査し、各注目画素の近傍画素から画素を選択し、注目画素のラベル番号を求め、時系列な各３次元画像ごとに４次元ラベリング情報を作成する。また、各連続領域の接続情報である４次元ラベル接続情報を作成し、４次元ラベル接続情報格納部４０４に格納する。
リ・ラベリング処理部４０５は、４次元ラベル接続情報格納部４０４に格納された４次元ラベル接続情報を用いて、リ・ラベリングする。
【００４６】
図２の（ａ）（ｂ）に、８０近傍の画素を示す。
８０近傍の画素は、注目画素１６０３を中心としてｔ軸に３層、ｚ軸に３層、ｘ軸、ｙ軸に各々３画素で、３4−１＝８０（１は注目画素）個ある。
図２の（ｃ）に、８０近傍の４次元ラベリング近傍マスクを示す。
８０近傍の４次元ラベリング近傍マスクは、注目画素１６０３を含む３次元画像内での３次元ラベリング近傍マスクを構成する画素および注目画素１６０３を含む３次元画像より１時刻前の３次元画像を構成する画素から構成される。
【００４７】
図３に、４次元画像を構成する３次元画像７０１ａ，７０１ｂ，７０１ｃと、４次元ラベリング近傍マスクを構成する３次元ラベリング近傍マスク７０２，７０３を示す。
この注目画素および４次元近傍マスクは、ｘ，ｙ，ｚ，ｔ軸の順に座標値の小さな方から大きな方へと順次走査が行われ、１次元ずつ走査されて、最終的に４次元的に走査される。すなわち、ｔ＝０の３次元画像のｘ＝０，ｙ＝０，ｚ＝０の画素からｘ軸方向に１次元走査を行い、この１次元走査でｘ軸方向の端まで走査したら次にｙ方向に１段下の行に移ってｘ＝０から再び１次元走査を行うことを繰り返し、このような２次元走査でｙ軸方向およびｘ軸方向の端まで走査したら次にｚ方向に１段下の平面に移って再び２次元走査を行うことを繰り返し、このような３次元走査でｚ軸方向およびｙ軸方向およびｘ軸方向の端まで走査したら次にｔ方向に１段下の３次元画像に移って再び３次元走査を行うことを繰り返す。なお、走査を行う最初の画素の位置や走査の方向はこれに限定されるものではない。
【００４８】
そして、最初に見つかった画素値が「１」である注目画素のラベル番号を「１」とする。以後、画素値が「１」である画素が見つかったら、注目画素の近傍の４次元ラベリング近傍マスク内の画素に付与済みのラベル番号を参照し、４次元ラベリング近傍マスク内の画素に付与済みのラベル番号がない場合は既に付与済みのラベル番号の最大値に「１」を加算したラベル番号を注目画素のラベル番号とする。また、４次元ラベリング近傍マスク内の画素に対し付与済みのラベル番号が付いていた場合、そのラベル番号が１種であればそれを注目画素のラベル番号とする。また、そのラベル番号が２種以上であれば、それらのラベル番号のうち最も小さい番号を注目画素のラベル番号とすると共に、リ・ラベリングのためにそれらのラベル番号が接続しているラベルであることを示す接続情報を作成する（接続情報の記述方法は特に限定しない）。この接続情報に基づき、後にリ・ラベリング処理で２種以上のラベル番号は１種のラベル番号に変換される。
【００４９】
なお、ｔ＝０の３次元画像では、それよりｔ方向に前の３次元画像がないため、次のいずれかの処理を行う。
（１）ｔ＝０の３次元画像では、全画素のラベル番号を「０」とする。
（２）ｔ＝０の３次元画像では、元の画素値のままとし、ラベル番号を付けない。
（３）ｔ＝０の３次元画像の時間方向上部に全ての画素値が「０」の３次元画像が存在するものとして次に示す処理と同様の処理を行う。
図３に示すように、ｔ＝ｔｎの３次元画像７０１ｂでは、まずｚ＝０のｘｙ平面上でｘ軸方向に１−１の方向に１次元走査し、次にｙ方向に行を進めて１−２の方向に１次元走査し、同様に１−３の方向に１次元走査し、これを続けてｚ＝０のｘｙ平面の２次元走査完了後にｚ軸座標を進め、２−１，２−２，２−３と２次元走査を進める。そして、ｔ＝ｔｎの３次元画像７０１ｂ内の全ての画素に対する３次元走査が終わったら、次のｔ＝ｔｎ＋１の３次元画像７０１ｃに移行し、同様に３次元走査を行う。このような４次元走査において画素値が「１」の注目画素が見つかれば、上述のようにしてラベル番号を付与する。
【００５０】
図４に、ラベリング処理のフローチャートを示す。
ステップＳ９０１では、ラベル番号の変数ｉを「０」に初期化する。
【００５１】
ステップＳ９０２では、４次元画像を４次元走査して注目画素を選択する。
４次元走査は、下位レベルでは図５の２次元ラベリング走査、図６の３次元ラベリング走査から構成されて、図７のように４次元ラベリング走査が実現される。一般的には、図８のようにＮ次元ラベリング走査は、「Ｎ−１」次元ラベリング走査から構成される。
【００５２】
ステップＳ９０３では、注目画素の画素値が「０」であればステップＳ９０４へ進み、「１」であればステップＳ９０５へ進む。
【００５３】
ステップＳ９０４では、注目画素のラベル番号を「０」とする。そして、ステップＳ９１２へ進む。
【００５４】
ステップＳ９０５では、図７に示した４次元ラベリング近傍マスク内の画素のラベル番号を調査し、全て「０」ならステップ９０６へ進み、複数あるならステップＳ９０７へ進み、１つだけならステップＳ９０９へ進む。
【００５５】
ステップＳ９０６では、変数ｉに１を加算し、変数ｉを注目画素のラベル番号とする。例えば最初に見つかった画素値「１」の画素のラベル番号は「１」となる。そして、ステップＳ９１２へ進む。
【００５６】
ステップＳ９０７では、複数のラベル番号が例えばｊ，ｋ，ｌの３つなら、ｊ，ｋ，ｌのうちの最小のラベル番号ｊを注目画素のラベル番号とする。
ステップＳ９０８）。ラベル番号がｊ，ｋ，ｌの画素が３次元接続していることを示すラベル接続情報を生成する。そして、ステップＳ９１２へ進む。
【００５７】
ステップＳ９０９では、１つだけのラベル番号が例えばｊなら、ｊを注目画素のラベル番号とする。そして、ステップＳ９１２へ移行する。
【００５８】
ステップＳ９１２では、４次元画像内の全ての画素の走査が終わるまでステップＳ９０２〜Ｓ９０９を繰り返す。４次元画像内の全ての画素の走査が終わったらステップＳ９１３へ移行する。
【００５９】
ステップＳ９１３では、４次元接続情報に基づき、リ・ラベリング処理を行う。具体的には４次元接続情報を基に４次元画像内で各連続画像領域の再番号付処理を行い、接続を行った各連続画像領域には同じラベル番号を付ける。そして、処理を終了する。
【００６０】
図９は、リ・ラベリング処理の説明図である。なお、図示の都合上、図９では２次元画像を用いて説明しているが、実際には４次元画像もしくはＮ（≧４）次元画像が対象である。
図９の(ａ)に示すように、領域１００１，１００２は同じ画像領域であるにもかかわらず、走査の順番により異なるラベル番号「１」「３」が付けられている。しかし、前述の接続情報は、領域１００１と領域１００２とが同じ画像領域に含まれるものであることを示している。この場合に、接続情報を参照し、図９の(ｂ)に示すように、領域１００１と領域１００２とに同じラベル番号（例えばそれらのうちで最小のラベル番号）を付ける。これにより、一つの領域１００３として扱うことが出来る。
【００６１】
一般的には、図１０に示すように、Ｙ字形状の領域の場合にリ・ラベリング処理が必要となる。
【００６２】
図１１に、上記の４次元ラベリング近傍マスクを用いた４次元ラベリング処理を行う４次元ラベリング装置の基本構成を示す。
５０１はＣＰＵで、ＲＡＭ５０２やＲＯＭ５０３に格納されたプログラムやデータを用いて装置全体の制御を行ったり、例えば図４のフローチャートに従ったプログラムコードを実行し、４次元ラベリング処理全体に関わる制御を行ったりする。
【００６３】
５０２はＲＡＭで、外部記憶装置５０４、もしくはＣＤ−ＲＯＭドライブ５０５を介してＣＤ−ＲＯＭから例えば図４のフローチャートに従ったプログラムやデータ等を読み込む為のエリア、上述のラベル接続情報を一時的に記憶するためのエリアを備えると共に、ＣＰＵ５０１が各処理を実行する際に用いるワークエリアも備える。またＲＡＭ５０２内には、上述のラベリング情報格納部４０６として機能するエリア５０２ｂも備える。又、エリア５０２ｂは外部記憶装置５０４に設けても良い。
【００６４】
５０３はＲＯＭで、装置全体の制御を行うプログラムやデータを格納すると共に、ブートプログラムなども備える。
【００６５】
５０４はＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の外部記憶装置で、ＣＤ−ＲＯＭドライブ５０５がＣＤ−ＲＯＭから読み込むプログラムやデータを保存することが出来る。また、ＲＡＭ５０２が備える上述の各々のエリアがＲＡＭ５０２の容量などの問題で設けられなくなった場合、ファイルの形式でこれらのエリアを外部記憶装置５０４内に設けることも出来る。
【００６６】
５０５はＣＤ−ＲＯＭドライブで、ＣＤ−ＲＯＭに記憶された例えば図４のフローチャートに従ったプログラムやデータなどをを読み込み、バス５０９を介してＲＡＭ５０２や外部記憶装置５０４に出力する。なお、他にもＣＤ−ＲＯＭ以外の記憶媒体（フレキシブルディスクやＤＶＤ、ＣＤ−Ｒ等）を読み込むためのドライブを設けてもよい。その場合、これらのドライブから読みとったプログラムやデータが、上述のＣＤ−ＲＯＭから読みとったプログラムやデータと同様に用いられるのは明白である。
【００６７】
５０６は表示部で、液晶モニタなどにより構成されており、３次元画像や文字情報などを表示することが出来る。
【００６８】
５０７、５０８は各々キーボード、マウスで、ポインティングデバイスとして本装置に各種の指示を入力することが出来る。
【００６９】
５０９は上述の各部をつなぐバスである。
【００７０】
図１０に示した構成を備える４次元ラベリング装置としては例えば一般のパーソナルコンピュータやワークステーションが適していると言える。
【００７１】
実施例１の４次元ラベリング装置及び４次元ラベリング方法では、４次元走査のラベリング処理及びリ・ラベリング処理の２回の処理で完全なる４次元ラベリング処理が行える。なお、Ｎ（≧４）次元ラベリング処理も同様に行うことが出来る。
【実施例２】
【００７２】
実施例１では４次元２値画像を４次元ラベリング装置に入力したが、これに限定されるものではない。
例えば４次元画像が濃淡を有する４次元濃淡画像である場合、４次元画像入力部４０２の前段に、例えば画素値が所定の閾値範囲内であれば「１」とするなどの方法により４次元濃淡画像を２値化画像に変換する２値化部を設ければよい。
あるいは、４次元ラベリング処理部４０３においてラベリング処理を行う際に、画素値を２値化してから実施例１で説明したラベリング処理を行ってもよい。
【実施例３】
【００７３】
４次元画像入力部４０２の前段に、入力画像に対してノイズ除去を行う４次元空間フィルタ（平滑化フィルタ、中間値フィルタ、最大値フィルタ、最小値フィルタなど）を設けてノイズ除去を行ってもよい。
【実施例４】
【００７４】
４次元ラベリングの処理に用いる４次元ラベリング近傍マスクとしては、図１２に示す６４近傍の４次元ラベリング近傍マスクを用いてもよい。
また、図１３に示す２８近傍の４次元ラベリング近傍マスクを用いてもよい。
また、図１４に示す８近傍の４次元ラベリング近傍マスクを用いてもよい。
【実施例５】
【００７５】
図１５は、実施例５にかかる４次元空間フィルタ装置１００のブロック図である。
４次元空間フィルタ装置１００は、４次元空間フィルタ処理プログラム２２を実行するプロセッサ１と、４次元画像２１や４次元空間フィルタ処理プログラム２２を記憶する記憶装置２と、操作者が入力を行うコンソール３と、メッセージや画像等を表示するモニタ４とを具備して構成されている。
プロセッサ１は、データを保持するレジスタＲＧを有している。
【００７６】
図１６は、４次元画像２１の概念図である。
図１７は、４次元空間フィルタの概念図である。
４次元データ２１は、ｘ，ｙ，ｚの３方向に画素点が並ぶ３次元マトリックス構造をした３次元画像であり、例えば医用画像診断装置（超音波診断装置やＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置など）で撮影した被検体のデータから構築される。これらの画像が時間軸に時系列に並ぶことで４次元画像データとなる。
ここでは各データは例えば８ビットや１６ビットの階調データであるが、１６ビットのカラーデータや「０」または「１」の２値データであってもよい。
【００７７】
図１８に示すように、４次元画像における４次元走査では、例えば、まずｘ軸方向に走査した後、ｙ軸方向に走査を進め、ｙ軸方向の次にはｚ軸方向に走査を進め、更にｔ軸（時間軸）方向に走査を進める。
【００７８】
図１９に、８０近傍の４次元空間フィルタ近傍局所領域を示す。また、図２０に、６２４近傍の４次元空間フィルタ近傍局所領域を示す。
【実施例６】
【００７９】
図２１に示す３×３×３×３のサイズのコントラスト強調を行うための４次元空間フィルタを用いてもよい。
また、図２２に示す５×５×５×５のサイズのコントラスト強調を行うための４次元空間フィルタを用いてもよい。
【実施例７】
【００８０】
図２３に、ＣＴ値に依存したコントラスト強調を行うための４次元空間フィルタを例示する。
図２４に示すように、次の如くこの４次元空間フィルタをかける。
（１）閾値１以下、ＣＴ値≦Th１では、フィルタ１を用いる。
（２）閾値１，２間、Th１＜ＣＴ値≦Th２では、フィルタ１を重畳した画像とフィルタ２を重畳した画像の重み付き加算画像を用いる。
（３）閾値２，３間、Th２＜ＣＴ値≦Th３では、フィルタ２を用いる。
（４）閾値３，４間、Th３＜ＣＴ値≦Th４では、フィルタ１を重畳した画像とフィルタ２を重畳した画像の重み付き加算画像を用いる。
（５）閾値４以上、Th４＜ＣＴ値では、フィルタ１を用いる。
これらによりＣＴ値に依存した、つまりＸ線吸収係数の異なる組織ごとに選択的にコントラスト強調した４次元空間フィルタがかけることができ、組織ごとに時間軸特性、空間軸特性を調節した４次元空間フィルタを実現できる。
【実施例８】
【００８１】
図２５に、ＣＴ値に依存したノイズ改善を行うための４次元空間フィルタを例示する。
図２６に示すように、次の如くこの４次元空間フィルタをかける。
（１）閾値１以下、ＣＴ値≦Th１では、フィルタ２を用いる。
（２）閾値１，２間、Th１＜ＣＴ値≦Th２では、フィルタ２を重畳した画像とフィルタ２を重畳した画像の重み付き加算画像を用いる。
（３）閾値２，３間、Th２＜ＣＴ値≦Th３では、フィルタ１を用いる。
（４）閾値３，４間、Th３＜ＣＴ値≦Th４では、フィルタ２を重畳した画像とフィルタ１を重畳した画像の重み付き加算画像を用いる。
（５）閾値４以上、Th４＜ＣＴ値では、フィルタ２を用いる。
これらによりＣＴ値に依存した、つまりＸ線吸収係数の異なる組織ごとに選択的にノイズ改善した４次元空間フィルタがかけることができ、組織ごとに時間軸特性、空間軸特性を調節した４次元空間フィルタを実現できる。
【実施例９】
【００８２】
図２７に、血管の構造例を例示する。
図２８に、Ｘ線ＣＴ装置からの時系列の３次元画像すなわち４次元画像を例示する。
血流による造影剤の分布変化を示す４次元画像になっている。
【００８３】
図２９に、血管の体積測定処理の流れを示す。
ステップ１では、４次元画像を入力する。例えばＸ線ＣＴ装置からのシネスキャンによる同一部位の時系列３次元画像を入力する。
ステップ２では、実施例８のノイズ改善を行うための４次元空間フィルタを４次元画像に重畳し、ＳＮ比を改善する。
ステップ３では、ステップ２でノイズ改善した４次元画像に実施例７のコントラスト強調を行うための４次元空間フィルタを重畳し、コントラスト強調を行なう。
ステップ４では、ステップ３でコントラスト強調した４次元画像を２値化する。２値化は、固定閾値による２値化でも、浮動閾値による２値化でもかまわない。
ステップ５では、２値化した４次元画像に４次元ラベリングを行なう。
【００８４】
ステップ６では、図３０に示すように、４次元ラベリングした領域を時間軸(ｔ軸)方向に射影し、３次元領域に縮退させる。これにより、３次元領域として血管構造を表現できる。
【００８５】
ステップ７では、３次元領域の体積測定により体積を求める。
以上により、少ない造影剤で血管部分の体積を求めることが出来る。
【００８６】
なお、実施例９では、コントラスト強調処理およびノイズ改善処理のための４次元空間フィルタを用いたが、輪郭強調処理、平滑化処理、デコンボリューション処理、最大値フィルタ処理、中間値フィルタ処理、最小値フィルタ処理や異常点検出処理などを行う空間フィルタを用いてもよい。また、ノイズ改善，コントラスト強調の片方を省略してもよい。
【実施例１０】
【００８７】
本発明は、上述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても実現できる。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータ（操作コンソール）が読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施例の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も含まれる。
【００８８】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した図１，図４〜図８，図２９に示すフローチャートの一部もしくは全部に対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００８９】
このようなプログラムコードを格納する記憶媒体としては、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、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発生のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷを用いることが出来る。更には、ネットワーク（例えばインターネット）という媒体を介してダウンロードしても良いであろう。
【００９０】
また、上記プログラムはファームウェアにも適用可能であることは自明である。
【実施例１１】
【００９１】
上述の実施例では、４次元画像を処理対象にしているが、他のモダリティのＭＲ，ＰＥＴなどと画像合成を行って４次元を超えるＮ次元画像を作成し、それを処理対象としてＮ次元のラベリング処理や空間フィルタ処理を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の４次元ラベリング装置、Ｎ次元ラベリング装置、４次元空間フィルタ装置およびＮ次元空間フィルタ装置は、Ｘ線ＣＴ装置等で得られた時系列の３次元画像を処理するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施例１における４次元ラベリング装置の機能構成を示す図である。
【図２】８０近傍の４次元ラベリング用近傍マスクを示す図である。
【図３】４次元ラベリング処理を行う際の４次元画像と４次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図４】実施例１における４次元ラベリング処理のフローチャートである。
【図５】２次元ラベリング走査のフローチャートである。
【図６】３次元ラベリング走査のフローチャートである。
【図７】４次元ラベリング走査のフローチャートである。
【図８】Ｎ次元ラベリング走査のフローチャートである。
【図９】接続情報を用いた画像領域の接続、リ・ラベリング処理について説明する図である。
【図１０】Ｙ字形状連続領域におけるリ・ラベリング処理を示す図である。
【図１１】実施例１における４次元ラベリング装置の基本構成を示す図である。
【図１２】６４近傍の４次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図１３】２８近傍の４次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図１４】８近傍の４次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図１５】実施例５にかかる４次元空間フィルタ装置のブロック図である。
【図１６】４次元画像の概念図である。
【図１７】４次元空間フィルタの概念図である。
【図１８】実施例５における４次元空間フィルタの４次元走査の説明図である。
【図１９】８０近傍の４次元空間フィルタ局所領域の説明図である。
【図２０】６２４近傍の４次元空間フィルタ局所領域の説明図である。
【図２１】コントラスト強調を行う３×３×３×３の４次元空間フィルタの説明図である。
【図２２】コントラスト強調を行う５×５×５×５の４次元空間フィルタの説明図である。
【図２３】ＣＴ値に依存したコントラスト強調を行う４次元空間フィルタの説明図である。
【図２４】ＣＴ値に依存したコントラスト強調を行う４次元空間フィルタの重み係数の説明図である。
【図２５】ＣＴ値に依存したノイズ改善を行う４次元空間フィルタの説明図である。
【図２６】ＣＴ値に依存したノイズ改善を行う４次元空間フィルタの重み係数の説明図である。
【図２７】血管の構造を示す例示図である。
【図２８】少量の造影剤を注入した血管の４次元画像を示す図である。
【図２９】実施例９にかかる血管の体積測定処理のフローチャートである。
【図３０】４次元ラベリングした領域を時間軸(ｔ軸)方向に射影し３次元領域に縮退させて得られる血管構造を示す図である。
【図３１】従来の２次元ラベリング処理の概要を示す図である。
【図３２】従来の２次元ラベリング処理について説明するための画像例を示す図である。
【図３３】従来の２次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図３４】３次元画像および３次元画像を構成する２次元画像を示す図である。
【図３５】従来の２６近傍の３次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図３６】３次元ラベリング処理を行う際の３次元画像と３次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図３７】従来の１８近傍の３次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図３８】従来の６近傍の３次元ラベリング近傍マスクを示す図である。
【図３９】従来の２次元空間フィルタ局所領域を示す説明図である。
【図４０】従来の２６近傍の３次元空間フィルタ局所領域を示す説明図である。
【図４１】従来の１２４近傍の３次元空間フィルタ局所領域を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ プロセッサ
２ 記憶装置
３ コンソール
４ モニタ
２１ ４次元画像
２２ ４次元空間フィルタ処理プログラム
１００ ４次元空間フィルタ装置
５０１ ＣＰＵ
５０２ ＲＡＭ
５０２ｂ ラベリング情報格納領域
５０３ ＲＯＭ
５０４ 外部記憶装置
５０５ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
５０６ 表示部
５０７ キーボード
５０８ マウス
５０９ バス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像、または４種のパラメータを基底とする４次元画像に対してラベリング処理を行う４次元ラベリング装置であって、４次元領域を４次元走査する際の注目画素のラベル番号を４次元形状の近傍領域のラベル番号より定める４次元ラベリング手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項２】
時系列に並んだ「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像、またはＮ種（Ｎ≧４）のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してラベリング処理を行うＮ次元ラベリング装置であって、Ｎ次元領域をＮ次元走査する際の注目画素のラベル番号をＮ次元形状の近傍領域のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【請求項３】
時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像、または４種のパラメータを基底とする４次元画像に対して４次元空間フィルタ処理を行う４次元空間フィルタ装置であって、４次元画像内の４次元走査において、各注目画素の近傍局所領域の値とその注目画素の値で定まる処理を行なうか又は４次元空間フィルタを重畳する４次元空間フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元空間フィルタ装置。
【請求項４】
時間列に並んだ「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像、またはＮ種のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してＮ次元空間フィルタ処理を行うＮ次元空間フィルタ装置であって、Ｎ次元画像内のＮ次元走査において、各注目画素の近傍局所領域の値とその注目画素の値で定まる処理を行なうか又はＮ次元空間フィルタを重畳するＮ次元空間フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元空間フィルタ装置。
【請求項５】
請求項３に記載の４次元空間フィルタ装置において、ノイズ改善処理、コントラスト強調処理、平滑化処理、輪郭強調処理、デコンボリューション処理、最大値フィルタ処理、中間値フィルタ処理、最小値フィルタ処理などの処理を行いうる処理手段を持つことを特徴とする４次元空間フィルタ装置。
【請求項６】
請求項４に記載のＮ次元空間フィルタ装置において、ノイズ改善処理、コントラスト強調処理、平滑化処理、輪郭強調処理、デコンボリューション処理、最大値フィルタ処理、中間値フィルタ処理、最小値フィルタ処理などの処理を行いうる処理手段を持つことを特徴とするＮ次元空間フィルタ装置。
【請求項７】
時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像に対してラベリング処理を行う４次元ラベリング装置であって、時系列に並んだ３次元画像を入力する画像入力手段と、時系列に入力された３次元画像からなる４次元画像に３次元画像フィルタを時系列にかけるか又は４次元画像フィルタをかける画像フィルタ手段と、前記フィルタをかけた画像を２値化する画像２値化手段と、２値化された４次元領域を４次元走査する際の注目画素のラベル番号を４次元形状の近傍領域のラベル番号より定める４次元ラベリング手段とを持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項８】
請求項７に記載の４次元ラベリング装置において、ノイズ除去・ＳＮ比改善を目的とした４次元画像フィルタをかけるための４次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項９】
請求項７に記載の４次元ラベリング装置において、コントラスト強調を目的とした４次元画像フィルタをかけるための４次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項１０】
Ｎ種（Ｎ≧４）のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してラベリング処理を行うＮ次元ラベリング装置であって、時系列に並んだ「Ｎ−１」次元画像を入力する画像入力手段と、時系列に入力された「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像にＮ次元画像フィルタをかけるＮ次元画像フィルタ手段と、Ｎ次元画像フィルタをかけた画像を２値化する画像２値化手段と、２値化されたＮ次元領域をＮ次元走査する際の注目画素のラベル番号を、Ｎ次元形状の近傍領域のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段とを持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＮ次元ラベリング装置において、ノイズ除去・ＳＮ比改善を目的としたＮ次元画像フィルタをかけるためのＮ次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載のＮ次元ラベリング装置において、コントラスト強調を目的としたＮ次元画像フィルタをかけるためのＮ次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【請求項１３】
請求項１および請求項７から請求項９のいずれかに記載の４次元ラベリング装置において、４次元走査における注目画素のラベル番号を、４次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号より定める４次元ラベリング手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項１４】
請求項２および請求項１０から請求項１２のいずれかに記載のＮ次元ラベリング装置において、Ｎ次元走査における注目画素のラベル番号を、Ｎ次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の４次元ラベリング装置において、複数連続領域が接続していることが判明した場合に、ラベル番号を付け直して連続領域のラベル番号を統一する再番号付け手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載のＮ次元ラベリング装置において、複数連続領域が接続していることが判明した場合に、ラベル番号を付け直して連続領域のラベル番号を統一する再番号付け手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【請求項１】
時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像、または４種のパラメータを基底とする４次元画像に対してラベリング処理を行う４次元ラベリング装置であって、４次元領域を４次元走査する際の注目画素のラベル番号を４次元形状の近傍領域のラベル番号より定める４次元ラベリング手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項２】
時系列に並んだ「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像、またはＮ種（Ｎ≧４）のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してラベリング処理を行うＮ次元ラベリング装置であって、Ｎ次元領域をＮ次元走査する際の注目画素のラベル番号をＮ次元形状の近傍領域のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【請求項３】
時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像、または４種のパラメータを基底とする４次元画像に対して４次元空間フィルタ処理を行う４次元空間フィルタ装置であって、４次元画像内の４次元走査において、各注目画素の近傍局所領域の値とその注目画素の値で定まる処理を行なうか又は４次元空間フィルタを重畳する４次元空間フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元空間フィルタ装置。
【請求項４】
時間列に並んだ「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像、またはＮ種のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してＮ次元空間フィルタ処理を行うＮ次元空間フィルタ装置であって、Ｎ次元画像内のＮ次元走査において、各注目画素の近傍局所領域の値とその注目画素の値で定まる処理を行なうか又はＮ次元空間フィルタを重畳するＮ次元空間フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元空間フィルタ装置。
【請求項５】
請求項３に記載の４次元空間フィルタ装置において、ノイズ改善処理、コントラスト強調処理、平滑化処理、輪郭強調処理、デコンボリューション処理、最大値フィルタ処理、中間値フィルタ処理、最小値フィルタ処理などの処理を行いうる処理手段を持つことを特徴とする４次元空間フィルタ装置。
【請求項６】
請求項４に記載のＮ次元空間フィルタ装置において、ノイズ改善処理、コントラスト強調処理、平滑化処理、輪郭強調処理、デコンボリューション処理、最大値フィルタ処理、中間値フィルタ処理、最小値フィルタ処理などの処理を行いうる処理手段を持つことを特徴とするＮ次元空間フィルタ装置。
【請求項７】
時系列に並んだ３次元画像からなる４次元画像に対してラベリング処理を行う４次元ラベリング装置であって、時系列に並んだ３次元画像を入力する画像入力手段と、時系列に入力された３次元画像からなる４次元画像に３次元画像フィルタを時系列にかけるか又は４次元画像フィルタをかける画像フィルタ手段と、前記フィルタをかけた画像を２値化する画像２値化手段と、２値化された４次元領域を４次元走査する際の注目画素のラベル番号を４次元形状の近傍領域のラベル番号より定める４次元ラベリング手段とを持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項８】
請求項７に記載の４次元ラベリング装置において、ノイズ除去・ＳＮ比改善を目的とした４次元画像フィルタをかけるための４次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項９】
請求項７に記載の４次元ラベリング装置において、コントラスト強調を目的とした４次元画像フィルタをかけるための４次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項１０】
Ｎ種（Ｎ≧４）のパラメータを基底とするＮ次元画像に対してラベリング処理を行うＮ次元ラベリング装置であって、時系列に並んだ「Ｎ−１」次元画像を入力する画像入力手段と、時系列に入力された「Ｎ−１」次元画像からなるＮ次元画像にＮ次元画像フィルタをかけるＮ次元画像フィルタ手段と、Ｎ次元画像フィルタをかけた画像を２値化する画像２値化手段と、２値化されたＮ次元領域をＮ次元走査する際の注目画素のラベル番号を、Ｎ次元形状の近傍領域のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段とを持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＮ次元ラベリング装置において、ノイズ除去・ＳＮ比改善を目的としたＮ次元画像フィルタをかけるためのＮ次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載のＮ次元ラベリング装置において、コントラスト強調を目的としたＮ次元画像フィルタをかけるためのＮ次元画像フィルタ手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【請求項１３】
請求項１および請求項７から請求項９のいずれかに記載の４次元ラベリング装置において、４次元走査における注目画素のラベル番号を、４次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号より定める４次元ラベリング手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項１４】
請求項２および請求項１０から請求項１２のいずれかに記載のＮ次元ラベリング装置において、Ｎ次元走査における注目画素のラベル番号を、Ｎ次元形状の近傍領域の近傍マスク内のラベル番号より定めるＮ次元ラベリング手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の４次元ラベリング装置において、複数連続領域が接続していることが判明した場合に、ラベル番号を付け直して連続領域のラベル番号を統一する再番号付け手段を持つことを特徴とする４次元ラベリング装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載のＮ次元ラベリング装置において、複数連続領域が接続していることが判明した場合に、ラベル番号を付け直して連続領域のラベル番号を統一する再番号付け手段を持つことを特徴とするＮ次元ラベリング装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【公開番号】特開２００６−１８５０３８（Ｐ２００６−１８５０３８Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７６０９７（Ｐ２００４−３７６０９７）
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
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