Ｘ線画像の処理装置

【課題】輪郭のぼけや動きの速い部分での画像のぼけを避けながら、Ｘ線画像のノイズを低減させる。
【解決手段】入力されたＸ線画像データのＮ×Ｎの画素分を一時的に格納するラインメモリ２１〜２Ｎと、着目画素の各ベクトルでの画素値の分散値σｉと平均値Ｍｉとを算出する回路３０〜３３と、最もσｉが小さいベクトル番号ｉ＊を求めるコンパレータ３４と、その番号ｉ＊のベクトルの平均値Ｍｉ＊を選択するセレクタ３５とからなる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、医療などにおけるＸ線画像データを処理する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線ＴＶシステムを用いて被写体（患者の身体など）のＸ線透過像を電気的な画像信号として撮像し、これをモニター装置に表示して観察することが広く行なわれている。さらに、この画像信号をデジタル画像データに変換して種々のデジタル画像処理を行なうことも普及している。Ｘ線画像の中でもとくにＸ線透視像は、低線量で撮影するため、Ｓ／Ｎ比が悪く、量子ノイズが多いので、ノイズを低減し、画像を見易くする処理を行うことが不可欠である。
【０００３】従来、ノイズ低減のための画像処理としては、画像を時間方向にスムージングするリカーシブフィルタや、テンプレート処理によるデジタル空間フィルタなどが主に用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の画像処理では、ノイズ低減効果を大きくすると別の問題が生じ、そのため十分なノイズ低減効果を得ることができない。すなわち、リカーシブフィルタにより時間方向にスムージングする場合には、ノイズ低減効果を大きくすると、速い動きに追従できず、動きの速い部分で画像がぼける。また、空間フィルタでは、ノイズ低減効果を大きくすると画像の輪郭がぼけてシャープさが失われる。
【０００５】この発明は、上記に鑑み、輪郭がぼけたり動きの速い部分で画像がぼけたりすることなく、ノイズを低減させることができる、Ｘ線画像の処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、この発明によるＸ線画像の処理装置においては、入力されたＸ線画像データにおける着目画素の各方向での画素値のばらつき度を算出する手段と、最もばらつき度が小さい方向で画素値をスムージングする手段と、そのスムージングした値をその画素の値とする処理をすべての画素について行なってＸ線画像データとして出力する手段とが備えられることが特徴となっている。
【０００７】たとえば造影剤が充満した血管像を考えてみると、その血管像の輪郭付近では、輪郭線に直角な方向にスムージングしたのでは輪郭のシャープさが失われてしまう。この場合は、輪郭線に沿った方向にスムージングすれば、輪郭線の中で平均化が行なわれ、ノイズは低減するが、輪郭線がぼけるということはなくなる。着目画素の各方向での画素値のばらつき度を求め、そのばらつき度が最も小さい方向を見出すことは、その輪郭線を検出することに相当する。また、そのばらつき度が最も小さい方向で画素値をスムージングすることは輪郭線に沿ってスムージングすることである。そのため、画像の輪郭をぼけさせずシャープさを失わないようにしてノイズを少なくする処理を行なうことが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１において、Ｘ線管１１から発射されたＸ線が被写体１０を透過してイメージインテンシファイア１２に入射し、Ｘ線透過像が光学像に変換される。イメージインテンシファイア１２には光学系１３を介してＴＶカメラ１４が結合されており、イメージインテンシファイア１２の出力光学像の画像信号が得られる。この画像信号はＡ／Ｄ変換器１５によりデジタル画像データに変換された後、デジタル画像処理装置１６に送られてノイズ低減のための処理を受け、その後Ｄ／Ａ変換器１７でアナログの画像信号に戻され、ＴＶモニター装置１８に送られる。
【０００９】デジタル画像処理装置１６は、ｎ本のラインメモリ２１〜２Ｎと、各方向での画素値のばらつき度を示す分散値σと画素値の平均値Ｍを算出する回路３０〜３３が備えられている。ここでは、図２に示すように着目画素Ｉｘｙに対して、それを中心とするＮ×Ｎのテンプレートを設定してｎ本のラインメモリ２１〜２Ｎにそのデータを一時的に格納する。このＮ×Ｎのマトリクスデータの中で４５゜間隔の方向に４つのベクトルＶ０、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を設定する。回路３０〜３３は、この４つのベクトルＶ０、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に沿ったＮ個の画素値の分散値σ０、σ１、σ２、σ３とＮ個の画素値の平均値Ｍ０、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３をそれぞれ算出する。
【００１０】そして４つの分散値σ０、σ１、σ２、σ３はコンパレータ３４において比較され、最も小さい分散値を示すベクトル番号ｉ＊が求められる。このベクトル番号ｉ＊はセレクタ３５に送られ、そのベクトル番号ｉ＊のベクトルにおける画素値の平均値Ｍｉ＊が選択される。このデータが着目画素Ｉｘｙにおける処理後の画像データＰｘｙとして出力される。このような処理が、全画素について順次リアルタイムで繰り返し行なわれる。すなわち、着目画素を中心とするＮ×Ｎのマトリクスデータが揃うごとにこのような処理がリアルタイムで行なわれる。これにより処理後の画像データがリアルタイムで得られ、Ｄ／Ａ変換器１７を経てＴＶモニター装置１８で表示されることになる。
【００１１】ここで、上記の通り処理後の画像データＰｘｙはつぎの式で表される。
Ｐｘｙ＝Ｍｉ＊ＭｉはベクトルＶｉ上のＮ個の画素の平均値であり、つぎの数式１で表される。
【数１】

また、ベクトルＶｉ上のＮ個の画素の分散値σｉは式で表せばつぎの数式２のようになる。
【数２】

分散値σｉの最も小さいベクトル番号ｉ＊はつぎの数式３で表される。
【数３】

【００１２】図３で示すような造影剤が充満した血管像４１を上記のように処理することを考えてみると、Ａ部ではＶ２方向の平均値Ｍ２が採用され、Ｂ部ではＶ１方向の平均値Ｍ１が選択され、Ｃ部ではＶ３方向の平均値Ｍ３が採用され、Ｄ部ではＶ０方向の平均値Ｍ０が採用されることになる。つまり、血管像４１の輪郭付近では、輪郭線に沿った方向にのみスムージングがなされるので、輪郭線を横切る方向にスムージングが行われて輪郭がぼけるということを避けることができ、輪郭のシャープさを損なうことなくノイズを減らすことができる。このように画像の辺縁に最もマッチしたベクトルを選択してスムージング処理を行うため、平均する画素数Ｎを大きくしてノイズ低減効果を大きくしても、辺縁部のぼけを抑えることができる。
【００１３】なお、上記ではベクトル（方向）を４つとしたが、さらに増加させたり、あるいは図４に示すようにベクトルではなく、各方向に分割したエリアＲ０、Ｒ１、…、Ｒ７を考えて、この各エリア内での画素の分散値σと平均値Ｍとを求めて、最も分散値σが小さいエリアの平均値Ｍを選択するよう構成することもできる。また、画素値のばらつき度を表すものとして分散値σを用いたが、画素値のばらつき度を表すものであれば、他の算術値を採用することもできる。画素値の平均値Ｍについても同様で、実質的にスムージング処理するものであればよい。さらにラインメモリはＮ×Ｎのマトリクスのデータを一時的に格納するために用いたものであり、他のメモリを用いることができることは勿論である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のＸ線画像の処理装置によれば、着目画素が画像の辺縁部（画像データつまり輝度が大きく変化する部分）の近傍にあるときその辺縁に最も近い方向のベクトルを検出し、このベクトル上の画素間でスムージングを行なうため、画像の輪郭をぼかすことなく大きなノイズ低減効果を得ることができる。また、時間方向にスムージングすることがないので、動きのある部分で画像がぼけることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図。
【図２】テンプレートおよびベクトルを示す模式図。
【図３】実際のＸ線画像での処理を説明するための図。
【図４】他の例のテンプレートを示す模式図。
【符号の説明】
１０被写体
１１Ｘ線管
１２イメージインテンシファイア
１３光学系
１４ＴＶカメラ
１５Ａ／Ｄ変換器
１６デジタル画像処理装置
１７Ｄ／Ａ変換器
１８ＴＶモニター装置
２１〜２Ｎラインメモリ
３０Ｍ０、σ０算出回路
３１Ｍ１、σ１算出回路
３２Ｍ２、σ２算出回路
３３Ｍ３、σ３算出回路
３４コンパレータ
３５セレクタ
４１血管像

【特許請求の範囲】
【請求項１】入力されたＸ線画像データにおける着目画素の各方向での画素値のばらつき度を算出する手段と、最もばらつき度が小さい方向で画素値をスムージングする手段と、そのスムージングした値をその画素の値とする処理をすべての画素について行なってＸ線画像データとして出力する手段とを備えることを特徴とするＸ線画像の処理装置。

【図２】