Ｘ線画像診断装置、画像処理装置及びプログラム
【課題】長尺撮影画像を構成する複数枚の撮影画像において、隣り合う画像間の接合部を精度良く、かつ高速に求め、更に、長尺撮影画像の濃度むらを十分にかつ適切に抑えることを目的とする。
【解決手段】Ｘ線照射部１０と、Ｘ線検出器２０と、隣り合う複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求める接合箇所検出部３２と、指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、隣り合うデジタル画像データの接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方のデジタル画像データを濃度補正する濃度補正部３３と、濃度補正後のデジタル画像データを接合箇所において接合して長尺撮影画像を作成する長尺画像撮影部３４と、を備える。
【解決手段】Ｘ線照射部１０と、Ｘ線検出器２０と、隣り合う複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求める接合箇所検出部３２と、指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、隣り合うデジタル画像データの接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方のデジタル画像データを濃度補正する濃度補正部３３と、濃度補正後のデジタル画像データを接合箇所において接合して長尺撮影画像を作成する長尺画像撮影部３４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線画像診断装置、画像処理装置及びプログラムに係り、特に、被検体(観察したい部位)が１回の撮影ではＸ線検出器に収まりきれない場合において、Ｘ線管球およびＸ線検出器の位置を変更しながら２回以上の撮影を連続的に実施して、その時にＸ線検出器より得られた２枚以上のデジタル画像データを基に長尺撮影画像を取得可能なＸ線画像診断装置、また、２枚以上のデジタル画像データを補正・連結させて長尺撮影画像を作成する画像処理装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
長尺撮影画像を作成・取得可能なＸ線画像診断装置は、被検体へＸ線を照射するＸ線管球と、被検体を透過したＸ線を検出し、Ｘ線強度分布のデジタル画像データを出力する２次元Ｘ線平面検出器(以下、FPD:Flat Panel Detector)を備え、それらを被検体の長軸方向に移動させながら、長尺撮影画像を構成する２枚以上のデジタル画像データを取得する。
【０００３】
長尺撮影画像を作成するに当たり、要求される技術的な要素としては、１)隣り合うデジタル画像データの位置合わせ方法(隣り合うデジタル画像データの接合部を検出する方法)、２)長尺撮影画像を構成する２枚以上のデジタル画像データの濃度を一定に補正する方法(長尺撮影画像の濃度むらを抑える方法)、の２点が主として挙げられる。
【０００４】
前者に関しては、２枚のデジタル画像データを取得後、Ｘ線検出器、及びＸ線管球の位置情報から両画像で重複している領域を算出し、その領域内の画素値の微分情報から画素値のパターンを求め、画素値のパターンが同じになるよう、一方の画像を移動させて長尺撮影画像を作成することを特徴とするＸ線診断装置、が開示されている(特許文献１参照)。
【０００５】
また、後者に関しては、複数枚のスロット状Ｘ線画像を取得後、各スロット状Ｘ線画像の直流成分を検出し、全スロット状Ｘ線画像の直流成分が同等となるよう補正を加え、それらを連結して長尺撮影画像を取得することを特徴とするＸ線撮影装置、が開示されている(特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９-１３６４２１号公報
【特許文献２】特開２００７-２７５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記２つの技術は、上記要求される技術的な要素を独立して解決しており、単独では要求される技術的な要素２つを満たすことができない。
【０００８】
また、特許文献１に関しては、ノイズの影響を受けやすく、微分情報のみでは重複領域における画素値のパターンを十分に抽出することができない場合もありうる。
【０００９】
特許文献２に関しては、全スロット状Ｘ線画像の直流成分を揃えることでスロット状Ｘ線画像間の濃度むらを低減することは可能であるが、直流成分を同等にすることと接合部における濃度の連続性を確保することは等価ではないため、接合部における濃度の連続性を完全に満たせるとは限らない。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、長尺撮影画像を構成する複数枚の撮影画像において、隣り合う画像間の接合部を精度良く、かつ高速に求め、更に、長尺撮影画像の濃度むらを十分にかつ適切に抑えることができるＸ線画像診断装置、画像処理装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るＸ線画像診断装置は、Ｘ線発生手段と、被検体を透過したＸ線を検出してデジタル画像データを出力するＸ線検出器と、を備え、前記被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成するＸ線画像診断装置において、隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求める接合箇所検出手段と、前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正する濃度補正手段と、前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合して長尺撮影画像を作成する長尺画像撮影手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る画像処理装置は、被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成する画像処理装置において、隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求める接合箇所検出手段と、前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正する濃度補正手段と、前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合した長尺撮影画像を作成する長尺画像作成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る画像処理プログラムは、被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成する画像処理プログラムにおいて、隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求めるステップと、前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正するステップと、前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合するステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記２つの要求される技術的な要素(接合部の検出、及び濃度補正)を一連の流れに基づいて実行し、かつ、２つのデジタル画像データの重複領域におけるデジタル値の差異を用いた指標値の代表値を利用して位置合わせ及び濃度補正を行なうため、計算量、及び演算の負荷も少なく、高速性が期待できる。
【００１５】
また、上記２つの要求される技術的な要素を両方解決できるため、臨床において良質な長尺撮影画像を提供することが可能となり、診断能を向上させることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係るＸ線画像診断装置の構成を示す概略図。
【図２】本実施形態に係るＸ線画像診断装置の動作の流れを示すフローチャート。
【図３】Ｘ線画像診断装置における長尺撮影時の機構系動作の一例を示す模式図。
【図４】長尺撮影画像の作成の一例を示す説明図。
【図５】本実施形態に係る接合領域・濃度補正値検出処理の流れを示すフローチャート。
【図６】Ｘ線画像診断装置における撮影時のジオメトリを示す模式図。
【図７】接合領域・濃度補正値検出処理を示す模式図。
【図８】本発明における濃度補正の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るＸ線画像診断装置の構成を示す概略図である。
【００１８】
本実施形態に係るＸ線画像診断装置１は、図１に示すように、被検体２にＸ線を照射するＸ線照射部１０と、Ｘ線照射部１０と対向に配置され、被検体２を透過した後のＸ線強度分布をデジタル画像データとして出力するＸ線検出部２０と、Ｘ線検出部２０から出力されたデジタル画像データに各種補正、及び処理を行ない、長尺撮影画像を作成する画像処理部３０と、長尺撮影の撮影枚数と、画像処理部３０における位置合わせ、及び濃度補正の際、基準となる撮影画像を設定する第１撮影パラメータ設定部４０と、画像処理部３０において作成された長尺撮影画像に対して、ダイナミックレンジ圧縮（以下、DRC:Dynamic Range Compression）処理、鮮鋭化フィルタ処理、表示階調処理、等の画像処理を行ないViewerに合わせて画質を最適化する際の各種パラメータを設定する第２撮影パラメータ設定部５０と、画像処理部３０から出力される画像データをデジタルアナログ変換するＤ／Ａ変換器６０と、CRTやLCDの電子デバイスにより構成され、アナログ変換された画像を表示する画像表示部７０と、を有している。
【００１９】
Ｘ線照射部１０は、フィラメントより放出された電子をターゲットに衝突させＸ線を発生させるＸ線管球１１と、Ｘ線管球１１で発生したＸ線が照射される領域を、Ｘ線吸収率の高い金属の開閉にてコントロールするＸ線絞り１２と、により構成される。
【００２０】
画像処理部３０は、Ｘ線検出部２０から出力されたデジタル画像データに対して対数変換を施す対数変換部３１と、対数変換部３１において対数変換を施されたデジタル画像データを基に、隣り合うデジタル画像データ間の接合部を探索・検出する接合箇所検出部３２と、接合箇所検出部３２において検出された接合箇所の濃度情報に基づき、隣り合うデジタル画像データ間のＸ線量の差を求め、その差を利用して、隣り合うデジタル画像データ間の接合部における濃度の連続性を確保するよう、対数変換部３１において対数変換を施されたデジタル画像データを補正する濃度補正部３３と、濃度補正部３３で補正されたデジタル画像データを、接合箇所検出部３２において検出された接合部の情報に基づき、連結させて長尺撮影画像を作成する長尺撮影画像作成部３４と、長尺撮影画像作成部３４において作成された長尺撮影画像に対して、DRC処理、鮮鋭化フィルタ処理、表示階調処理、等の画像処理を行ないViewerに合わせて画質を最適化する表示画像最適化部３５と、より構成される。対数変換部３１、接合箇所検出部３２、濃度補正部３３、長尺撮影画像作成部３４、表示画像最適化部３５は、上記機能を実現するための画像処理プログラムと、演算・制御装置（例えばＣＰＵ）、記憶装置（例えばメモリ、ＨＤＤ）、及び入出力装置からなるコンピュータと、により構成され、画像処理プログラムとコンピュータとが協働することにより上記機能が実現される。
【００２１】
次に、本発明に係るＸ線画像診断装置の動作・原理を図２乃至図８に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係るＸ線画像診断装置の動作の流れを示すフローチャートである。図３は、Ｘ線画像診断装置における長尺撮影時の機構系動作の一例を示す模式図である。図４は、長尺撮影画像の作成の一例を示す説明図である。図５は、本実施形態に係る接合領域・濃度補正値検出処理の流れを示すフローチャートである。図６は、Ｘ線画像診断装置における撮影時のジオメトリを示す模式図である。図７は、接合領域・濃度補正値検出処理を示す模式図である。図８は、本発明における濃度補正の一例を示す説明図である。以下、図２のステップに沿って説明する。
【００２２】
(ステップＳ１)
長尺撮影を実施する検査に先立ち、長尺撮影画像の作成に必要なパラメータを設定する（Ｓ１）。より具体的には、第１撮影パラメータ設定部４０に、１)長尺撮影の撮影枚数と、２)画像処理部３０における位置合わせ、及び濃度補正の際、基準となる撮影画像、を設定する。ここで、基準となる撮影画像とは、例えば、長尺撮影画像の元となる撮影画像を３枚取得した場合、３枚の撮影画像のうち、基準となる画像である。他の撮影画像は基準となる撮影画像に合わせて濃度補正が行なわれる。更に、撮影画像を連結させて長尺撮影画像を作成する際、基準となる撮影画像に他の撮影画像の接合部が合うようにシフトさせて連結する。
【００２３】
併せて、第２撮影パラメータ設定部５０に、画像処理部３０内の表示画像最適化部３５において施されるDRC処理、鮮鋭化フィルタ処理、表示階調処理、等の画像処理パラメータを設定する。
【００２４】
(ステップＳ２)
Ｘ線撮像が行なわれる（Ｓ２）。図３を用いて、撮影画像４枚にて長尺撮影画像を構成する際のＸ線画像診断装置１の機構系動作を説明する。本実施形態に係るＸ線画像診断装置１は、長尺撮影画像の元となる撮影画像を取得する際、隣り合う撮影画像にて重複領域を有するように、かつ、隣り合う撮影画像中の重複領域におけるＸ線入射角が極力等しくなるように撮影可能な機構、及び制御方法を採る。理由は次の通りである。ある撮影対象物をＸ線入射角が異なる状態で撮影すると、撮影対象物のＸ線検出器２０への投影角が異なり、画像中に異なる対象物として表れる可能性が高いからである。但し、撮影対象物が球の形状をしている場合にのみ、上記可能性から完全に回避される。
【００２５】
更に、本実施形態に係るＸ線画像診断装置１は、長尺撮影画像の元となる撮影画像を取得する際、どの撮影位置においてもＸ線管球１１の焦点位置からＸ線検出器２０のＸ線入射面の位置（以下、「Ｘ線検出位置」という）間の距離(以下、SID:Source Image Distance)が一定となるような機構、及び制御方法を採る。理由は次の通りである。同図に示す通り、Ｘ線検出位置と天板（ひいては被検体）との距離は常に一定であるため、撮影位置が同図の撮影位置（１）、撮影位置（２）、撮影位置（３）、撮影位置（４）と変化するに従ってSIDも変化する場合、撮影対象物がＸ線検出器２０へ投影される拡大率が異なり、同一対象物であっても、大きさが異なる対象物として画像中に表れるからである。
【００２６】
上記の機構、及び制御方法は、隣り合う撮影画像間の接合部における連続性を確保する観点において重要である。
【００２７】
Ｘ線照射部１０から照射されたＸ線は、各位置において被検体２を透過後、Ｘ線検出部２０よりデジタル画像データとして出力され、画像処理部３０へ送られる。
【００２８】
(ステップＳ３)
画像処理部３０において、接合領域・濃度補正値検出処理が行なわれる（Ｓ３）。図４の撮影画像１、撮影画像２、撮影画像３、撮影画像４は、図３の撮影位置（１）、撮影位置（２）、撮影位置（３）、撮影位置（４）の各撮影位置で撮影された撮影画像に対応する。これら４枚の各撮影画像は、隣り合う撮影画像と重複させて接合するための重複領域(図４中、重複領域Ａ〜Ｃ)を有している。長尺撮影画像を作成する際は、重複領域の情報を基に、接合箇所（接合領域ともいう）を探索・検出して、それらがマッチングするよう隣り合う撮影画像を接合し、長尺撮影画像を作成する。すなわち、撮影画像１が長尺撮影画像中の領域１に、撮影画像２が領域２に、撮影画像３が領域３に、撮影画像４が領域４に対応する。
【００２９】
Ｘ線検出部２０は、撮影位置（１）、撮影位置（２）、撮影位置（３）、撮影位置（４）の各撮影位置において、撮影画像１、撮影画像２、撮影画像３、撮影画像４となるデジタル画像データを出力し、画像処理部３０にこれらのデジタル画像データを送信する。画像処理部３０は、接合領域・濃度補正値検出処理（Ｓ３）、濃度補正処理（Ｓ４）、接合処理（Ｓ５）、画質最適化処理（Ｓ６）を行って長尺撮影画像を作成し、その後、Ｄ／Ａ変換・表示処理（Ｓ７）を行い表示する。以下、図５のステップに沿って接合領域・濃度補正値検出処理の詳細を説明し、これに続いて上述の濃度補正処理（Ｓ４）、接合処理（Ｓ５）、画質最適化処理（Ｓ６）、Ｄ／Ａ変換・表示処理（Ｓ７）を説明する。
【００３０】
（ステップＳ３０１）
まず、画像処理部３０内の対数変換部３１において、デジタル画像データに対して対数変換処理が行なわれる（Ｓ３０１）。一般的に、被検体への入射Ｘ線量と被検体を透過してＸ線検出器へ入射するＸ線量との間には一定の関係が成り立つ。すなわち、図６に示すように、被検体２への入射Ｘ線量をI１、Ｘ線検出部２０への入射Ｘ線量をI２とすれば、次式が成り立つ。
【００３１】
［数１］
I２=I１×exp(-μx)・・・（１）
但し、μを被検体２の組織吸収係数、xを被検体２の厚み、exp( )を指数関数とする。
【００３２】
（ステップＳ３０２）
接合箇所検出部３２は、隣り合う撮影画像間の接合領域を求めるために、暫定的な位置（例えば、図７における重複位置１）に隣り合う撮影画像を重複させる（Ｓ３０２）。
【００３３】
（ステップＳ３０３）
接合箇所検出部３２は、隣り合う撮影画像を重複させたときに対応（一致）する各撮影画像の画素位置の画素値（濃度情報）の差異を示す指標値を、重複領域内の各画素位置について求める。そして、その重複位置における指標値のばらつきを求める（Ｓ３０３）。図７の分布（１）は、重複位置１における各画素位置から求めた指標値の分布を示す。図７において、重複位置１、重複位置２、重複位置ｎのそれぞれに対応する分布（１）、分布（２）、分布（ｎ）の形状が異なるように、指標値の分布は、重複位置によって異なる。そこで、接合箇所検出部３２は、指標値の分布のばらつきの程度を示す値として、分散や標準偏差を用い、指標値のばらつきの程度を示す。また、指標値のばらつきの尺度として、｛（各分布における指標値の最大値）−（各分布における指標値の最小値）｝を用いてもよい。例えば、図７の分布（１）において、図中の指標値の最大値から指標値の最小値までの横軸（指標値）の幅が、上述の｛（各分布における指標値の最大値）−（各分布における指標値の最小値）｝に相当する。この値が小さいほど、指標値の分布の広がりが狭く、指標値のばらつきが少ないことと等価と考えられる。なお、本実施形態では、重複領域内の画素位置の全てにおいて指標値を求めることとしたため、図7中の各分布の度数の積分値は、各重複位置における重複領域（図７のグレー部分）の画素数と一致するが、所定の間引き数の画素位置で指標値を求めるとすると、分布の度数の積分値は、間引き後の画素位置の数と一致する。
【００３４】
この画素値の差異は、各撮影画像を撮影したときのＸ線撮影条件の差異、特にＸ線量の差異に起因するものであり、上記指標値は、Ｘ線撮影条件の差異を示すものを用いる。
【００３５】
以下、対数変換処理後のデジタル画像データの画素値の差異の求め方について説明する。同一被検体を異なるＸ線条件で撮影した場合について考察する。今、異なるＸ線条件で撮影した時に被検体へ入射するＸ線量をそれぞれI３、I３’(I３>I３’)、Ｘ線検出器２０への入射Ｘ線量をそれぞれI４、I４’として、次式が成り立つと仮定する。
【００３６】
［数２］
I３=k×I３’ ・・・（２）
但し、上記でI３を高線量、I３’を低線量と仮定しているため、k>１である。高線量時のＸ線検出器２０への入射Ｘ線量を対数変換すると、次のようになる。
【００３７】
［数３］
Log[I４]
=Log[I３×exp(-μx)]
=Log[I３]+Log[exp (-μx)]
=Log[I３]+(-μx)
=Log[k×I３’]+(-μx)
=Log[k]+Log[I３’]+(-μx) ・・・（３）
一方、低線量時のＸ線検出器への入射Ｘ線量を対数変換すると、次のようになる。
【００３８】
［数４］
Log[I４’]
=Log[I３’×exp(-μx)]
=Log[I３’]+Log[exp(-μx)]
=Log[I３’]+(-μx)・・・（４）
式（３）及び式（４）より、次式が成り立つ。
【００３９】
［数５］
Log[I４]=Log[k]+Log[I４’]・・・（５）
Ｘ線検出器２０への入射Ｘ線量とＸ線検出器２０から出力されるデジタル値(画素値)との関係はリニアであるため、式（３）〜式（５）はＸ線検出器２０から出力されるデジタル値にそのまま適用可能である。従って、同一被検体を異なるＸ線条件で撮影した場合、得られた画像のうち、補正を加える一方の画像に対して式（５）の右辺第一項分だけ加算(または減算)すれば、同一濃度を有する画像となる、すなわち、長尺撮影画像を構成する隣り合う撮影画像の重複領域から上記Log [k]に相当する値を求め、補正を加える一方の画像に対して加算／減算することで、隣り合う撮影画像間の濃度むらを抑えることが可能である。
【００４０】
また、Ｘ線検出器２０の位置によって吸収差が異なる被検体を異なるＸ線条件で撮影した場合、位置ずれが無いとすれば、両画像を対数変換後、高線量撮影画像から低線量撮影画像を減算すると、上記Log[k]に相当する画素値を有するフラットな画像が得られる。位置ずれが在る場合、フラットな画像とはならない。
【００４１】
この性質は、長尺撮影画像を複数枚の撮影画像から作成する場合にも応用することが可能であり、重複領域を有する隣り合う撮影画像における接合領域を検出する際に利用できる。例えば、重複領域を有する２枚の撮影画像から長尺撮影画像を作成する場合を考えると、一方の画像中の重複領域内で基準領域を定め、前記基準領域をもう一方の画像中の重複領域内において上下左右にシフトさせながら、基準領域内で画像間の差分値を算出していくと、画像間で画素値分布のパターンがマッチングしているところでは、基準領域内での画像間の差分値がある値(上記Log[k]に相当)で一定になる。すなわち、基準領域内での画像間の差分値がある値で一定となるような位置を求め、その位置で接合することで、長尺撮影画像を構成する隣り合う撮影画像間の位置ずれを抑えることが可能である。
【００４２】
（ステップＳ３０４）
全ての重複位置について指標値のばらつきを求めたか否かが判断され、否定であれば、ステップＳ３０５へ進み、肯定、すなわち全ての重複位置での指標値の分布を求めると、ステップＳ３０６へ進む。
【００４３】
（ステップＳ３０５）
接合箇所検出部３２は、隣り合う撮影画像の重複位置をずらして、新たな重複位置（例えば図７の重複位置２）を設定する（Ｓ３０５）。そしてステップＳ３０３へ戻り、処理を繰り返す。
【００４４】
（ステップＳ３０６）
接合箇所検出部３２は、全ての指標値の分布を用いて指標値のばらつきが最小となる重複位置を接合箇所として検出する（Ｓ３０６）。指標値のばらつきが最小となる場合の理想的な状態では、図７の重複位置ｎにおける分布（ｎ）のように、指標値がある値、例えばLog[k]に集約する。この状態は、重複したときに一致する全画素位置において、画素値の差異が等しくなることを意味する。
【００４５】
（ステップＳ３０７）
接合箇所検出部３２は、指標値のばらつきが最も少ない重複位置での指標値の代表値を求める（Ｓ３０７）。指標値は、度数の最頻値、中央値、平均値などを用いてもよいが、本実施形態では最頻値のLog[k]を指標値の代表値として求める。この代表値が、ステップＳ４で用いる濃度補正値となる。
【００４６】
（ステップＳ４）
そこで、濃度補正部３３は、補正対象となる撮影画像の画素値に、接合箇所検出部３２で接合領域を求めた際の基準領域内での画像間の差分値（濃度補正値に相当）、Log[k]を加算／減算することで濃度補正を行なう（Ｓ４）。
【００４７】
（ステップＳ５）
長尺撮影画像作成部３４では、接合領域検出部３２で検出された接合領域の情報に基づいて、濃度補正部３３で濃度補正された画像を連結させることで１枚の長尺撮影画像を作成する（Ｓ５）。
【００４８】
（ステップＳ６）
表示画像最適化部３５は、ステップＳ１において第２撮影パラメータ設定部５０により設定されたパラメータに基づいて、長尺撮影画像作成部３４において作成された長尺撮影画像に対して、DRC処理、鮮鋭化フィルタ処理、表示階調処理、等の画像処理を行ないViewerに合わせて画質を最適化する（Ｓ６）。
【００４９】
（ステップＳ７）
Ｄ／Ａ変換器６０は、画像処理部３０にて各種画像処理が施されたデジタル画像データをアナログ信号へ変換し、画像表示部７０にて処理された画像が表示される（Ｓ７）。
【００５０】
本実施形態に係るＸ線画像診断装置１を用いて４枚の撮影画像を接合して長尺撮影画像を作成する場合における濃度補正から接合までの処理を、図８を基に説明する。本例では、第１撮影パラメータ設定部４０に、撮影枚数４枚、基準画像２枚目(同図中、撮影画像２)、と事前設定されたものとする。
【００５１】
まず、撮影画像１と撮影画像２間で接合領域を検出、その後、撮影画像１の濃度補正を行ない、濃度補正後の撮影画像１を撮影画像１’とする。それと並行して、残りの２枚(同図中、撮影画像３、及び撮影画像４)においても接合領域を検出、一方の濃度補正を行なう。その際、濃度補正を加える画像はどちらでも構わない。本例では、撮影画像３に濃度補正を加えることとし、濃度補正後の撮影画像３を撮影画像３’とする(第１段階の濃度補正)。
【００５２】
次に、撮影画像２と撮影画像３’間で接合領域を検出、その後、撮影画像３’、及び撮影画像４の濃度補正を行なう。尚、第１段階の濃度補正にて、撮影画像３’は、撮影画像４と同一濃度となる補正を行なっているため、ここでは、撮影画像２と撮影画像３’の重複領域を用いた接合領域の検出、及び濃度補正であるが、撮影画像３’に加えられる濃度補正値をそのまま撮影画像４へ適用することができる。濃度補正後の撮影画像３’、撮影画像４を、それぞれ撮影画像３”、撮影画像４’とする(第２段階の濃度補正)。第２段階の濃度補正が終わった時点で、撮影画像１’、撮影画像２、撮影画像３”、撮影画像４’は、基準画像である撮影画像２の濃度値に合わせた濃度補正が施されている。
【００５３】
その後、接合領域の情報に基づいて、撮影画像１’、撮影画像２、撮影画像３”、撮影画像４’を連結させ１枚の長尺撮影画像を作成する。
【００５４】
本実施形態によれば、接合領域を検出するための指標値の代表値を用いて、濃度値補正を行うため、接合領域の検出と同時に濃度補正値も決まる。そのため、Ｘ線撮影から長尺撮影画像の作成までの処理をより高速に行うことができる。さらに、濃度補正値を用いて、補正対象となる撮影画像全体について濃度補正を行うため、接合領域との濃度の連続性を確保した長尺撮影画像を作成することができる。
【００５５】
上記実施形態では、Ｘ線検出器から出力されたデジタル画像データに対数変換処理を施し、対数変換された画素値の差分値のばらつきを用いて接合箇所を検出したが、Ｘ線検出器から出力されたデジタル画像データの画素値を対数変換することなく用いてもよい。この場合、隣り合う撮影画像の重複させたときに対応する画素の画素値のうちの、一方の撮影画像（補正対象となる画像）画素値を、他方の撮影画像（基準画像）の画素値で除算した商（例えばｋ）のばらつきを、前述の指標値として用いることもできる。そして、ばらつきが最も少ない重複領域を接合領域とし、このときの商（例えばｋ）を濃度補正値とし、他方の撮影画像の画素値にｋを乗算又は除算する濃度補正を行う。これにより、対数変換部を有することなく、上記実施形態と同様の接合領域検出及び濃度補正を行うことができる。また、対数変換後の差分、対数変換前のデジタル値の商に限らず、本実施形態と同様の作用効果を奏する値を指標値であれば、いかなる指標値を用いてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、隣り合う原画像を重ね合わせる位置（図７の重複位置に相当）をずらしながら、指標値のばらつきを求めたが、一方の原画像における他方の原画像に近い側の端部から所定の範囲、好ましくは、接合領域よりも若干広い範囲に重複領域を設定し、他方の原画像における上述の一方の原画像に近い側に基準領域を設定し、この基準領域を重複領域内で移動させながら指標値のばらつきを求めてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１：Ｘ線画像診断装置、２：被検体、１０：Ｘ線照射部、１１：Ｘ線管球、１２：Ｘ線絞り、２０：Ｘ線検出部、３０：画像処理部、３１：対数変換部、３２：接合箇所検出部、３３：濃度補正部、３４：長尺撮影画像作成部、３５：表示画像最適化部、４０：第１撮影パラメータ設定部、５０：第２撮影パラメータ設定部、６０：Ｄ／Ａ変換器、７０：画像表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線画像診断装置、画像処理装置及びプログラムに係り、特に、被検体(観察したい部位)が１回の撮影ではＸ線検出器に収まりきれない場合において、Ｘ線管球およびＸ線検出器の位置を変更しながら２回以上の撮影を連続的に実施して、その時にＸ線検出器より得られた２枚以上のデジタル画像データを基に長尺撮影画像を取得可能なＸ線画像診断装置、また、２枚以上のデジタル画像データを補正・連結させて長尺撮影画像を作成する画像処理装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
長尺撮影画像を作成・取得可能なＸ線画像診断装置は、被検体へＸ線を照射するＸ線管球と、被検体を透過したＸ線を検出し、Ｘ線強度分布のデジタル画像データを出力する２次元Ｘ線平面検出器(以下、FPD:Flat Panel Detector)を備え、それらを被検体の長軸方向に移動させながら、長尺撮影画像を構成する２枚以上のデジタル画像データを取得する。
【０００３】
長尺撮影画像を作成するに当たり、要求される技術的な要素としては、１)隣り合うデジタル画像データの位置合わせ方法(隣り合うデジタル画像データの接合部を検出する方法)、２)長尺撮影画像を構成する２枚以上のデジタル画像データの濃度を一定に補正する方法(長尺撮影画像の濃度むらを抑える方法)、の２点が主として挙げられる。
【０００４】
前者に関しては、２枚のデジタル画像データを取得後、Ｘ線検出器、及びＸ線管球の位置情報から両画像で重複している領域を算出し、その領域内の画素値の微分情報から画素値のパターンを求め、画素値のパターンが同じになるよう、一方の画像を移動させて長尺撮影画像を作成することを特徴とするＸ線診断装置、が開示されている(特許文献１参照)。
【０００５】
また、後者に関しては、複数枚のスロット状Ｘ線画像を取得後、各スロット状Ｘ線画像の直流成分を検出し、全スロット状Ｘ線画像の直流成分が同等となるよう補正を加え、それらを連結して長尺撮影画像を取得することを特徴とするＸ線撮影装置、が開示されている(特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９-１３６４２１号公報
【特許文献２】特開２００７-２７５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記２つの技術は、上記要求される技術的な要素を独立して解決しており、単独では要求される技術的な要素２つを満たすことができない。
【０００８】
また、特許文献１に関しては、ノイズの影響を受けやすく、微分情報のみでは重複領域における画素値のパターンを十分に抽出することができない場合もありうる。
【０００９】
特許文献２に関しては、全スロット状Ｘ線画像の直流成分を揃えることでスロット状Ｘ線画像間の濃度むらを低減することは可能であるが、直流成分を同等にすることと接合部における濃度の連続性を確保することは等価ではないため、接合部における濃度の連続性を完全に満たせるとは限らない。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、長尺撮影画像を構成する複数枚の撮影画像において、隣り合う画像間の接合部を精度良く、かつ高速に求め、更に、長尺撮影画像の濃度むらを十分にかつ適切に抑えることができるＸ線画像診断装置、画像処理装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るＸ線画像診断装置は、Ｘ線発生手段と、被検体を透過したＸ線を検出してデジタル画像データを出力するＸ線検出器と、を備え、前記被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成するＸ線画像診断装置において、隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求める接合箇所検出手段と、前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正する濃度補正手段と、前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合して長尺撮影画像を作成する長尺画像撮影手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る画像処理装置は、被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成する画像処理装置において、隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求める接合箇所検出手段と、前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正する濃度補正手段と、前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合した長尺撮影画像を作成する長尺画像作成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る画像処理プログラムは、被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成する画像処理プログラムにおいて、隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求めるステップと、前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正するステップと、前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合するステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記２つの要求される技術的な要素(接合部の検出、及び濃度補正)を一連の流れに基づいて実行し、かつ、２つのデジタル画像データの重複領域におけるデジタル値の差異を用いた指標値の代表値を利用して位置合わせ及び濃度補正を行なうため、計算量、及び演算の負荷も少なく、高速性が期待できる。
【００１５】
また、上記２つの要求される技術的な要素を両方解決できるため、臨床において良質な長尺撮影画像を提供することが可能となり、診断能を向上させることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係るＸ線画像診断装置の構成を示す概略図。
【図２】本実施形態に係るＸ線画像診断装置の動作の流れを示すフローチャート。
【図３】Ｘ線画像診断装置における長尺撮影時の機構系動作の一例を示す模式図。
【図４】長尺撮影画像の作成の一例を示す説明図。
【図５】本実施形態に係る接合領域・濃度補正値検出処理の流れを示すフローチャート。
【図６】Ｘ線画像診断装置における撮影時のジオメトリを示す模式図。
【図７】接合領域・濃度補正値検出処理を示す模式図。
【図８】本発明における濃度補正の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るＸ線画像診断装置の構成を示す概略図である。
【００１８】
本実施形態に係るＸ線画像診断装置１は、図１に示すように、被検体２にＸ線を照射するＸ線照射部１０と、Ｘ線照射部１０と対向に配置され、被検体２を透過した後のＸ線強度分布をデジタル画像データとして出力するＸ線検出部２０と、Ｘ線検出部２０から出力されたデジタル画像データに各種補正、及び処理を行ない、長尺撮影画像を作成する画像処理部３０と、長尺撮影の撮影枚数と、画像処理部３０における位置合わせ、及び濃度補正の際、基準となる撮影画像を設定する第１撮影パラメータ設定部４０と、画像処理部３０において作成された長尺撮影画像に対して、ダイナミックレンジ圧縮（以下、DRC:Dynamic Range Compression）処理、鮮鋭化フィルタ処理、表示階調処理、等の画像処理を行ないViewerに合わせて画質を最適化する際の各種パラメータを設定する第２撮影パラメータ設定部５０と、画像処理部３０から出力される画像データをデジタルアナログ変換するＤ／Ａ変換器６０と、CRTやLCDの電子デバイスにより構成され、アナログ変換された画像を表示する画像表示部７０と、を有している。
【００１９】
Ｘ線照射部１０は、フィラメントより放出された電子をターゲットに衝突させＸ線を発生させるＸ線管球１１と、Ｘ線管球１１で発生したＸ線が照射される領域を、Ｘ線吸収率の高い金属の開閉にてコントロールするＸ線絞り１２と、により構成される。
【００２０】
画像処理部３０は、Ｘ線検出部２０から出力されたデジタル画像データに対して対数変換を施す対数変換部３１と、対数変換部３１において対数変換を施されたデジタル画像データを基に、隣り合うデジタル画像データ間の接合部を探索・検出する接合箇所検出部３２と、接合箇所検出部３２において検出された接合箇所の濃度情報に基づき、隣り合うデジタル画像データ間のＸ線量の差を求め、その差を利用して、隣り合うデジタル画像データ間の接合部における濃度の連続性を確保するよう、対数変換部３１において対数変換を施されたデジタル画像データを補正する濃度補正部３３と、濃度補正部３３で補正されたデジタル画像データを、接合箇所検出部３２において検出された接合部の情報に基づき、連結させて長尺撮影画像を作成する長尺撮影画像作成部３４と、長尺撮影画像作成部３４において作成された長尺撮影画像に対して、DRC処理、鮮鋭化フィルタ処理、表示階調処理、等の画像処理を行ないViewerに合わせて画質を最適化する表示画像最適化部３５と、より構成される。対数変換部３１、接合箇所検出部３２、濃度補正部３３、長尺撮影画像作成部３４、表示画像最適化部３５は、上記機能を実現するための画像処理プログラムと、演算・制御装置（例えばＣＰＵ）、記憶装置（例えばメモリ、ＨＤＤ）、及び入出力装置からなるコンピュータと、により構成され、画像処理プログラムとコンピュータとが協働することにより上記機能が実現される。
【００２１】
次に、本発明に係るＸ線画像診断装置の動作・原理を図２乃至図８に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係るＸ線画像診断装置の動作の流れを示すフローチャートである。図３は、Ｘ線画像診断装置における長尺撮影時の機構系動作の一例を示す模式図である。図４は、長尺撮影画像の作成の一例を示す説明図である。図５は、本実施形態に係る接合領域・濃度補正値検出処理の流れを示すフローチャートである。図６は、Ｘ線画像診断装置における撮影時のジオメトリを示す模式図である。図７は、接合領域・濃度補正値検出処理を示す模式図である。図８は、本発明における濃度補正の一例を示す説明図である。以下、図２のステップに沿って説明する。
【００２２】
(ステップＳ１)
長尺撮影を実施する検査に先立ち、長尺撮影画像の作成に必要なパラメータを設定する（Ｓ１）。より具体的には、第１撮影パラメータ設定部４０に、１)長尺撮影の撮影枚数と、２)画像処理部３０における位置合わせ、及び濃度補正の際、基準となる撮影画像、を設定する。ここで、基準となる撮影画像とは、例えば、長尺撮影画像の元となる撮影画像を３枚取得した場合、３枚の撮影画像のうち、基準となる画像である。他の撮影画像は基準となる撮影画像に合わせて濃度補正が行なわれる。更に、撮影画像を連結させて長尺撮影画像を作成する際、基準となる撮影画像に他の撮影画像の接合部が合うようにシフトさせて連結する。
【００２３】
併せて、第２撮影パラメータ設定部５０に、画像処理部３０内の表示画像最適化部３５において施されるDRC処理、鮮鋭化フィルタ処理、表示階調処理、等の画像処理パラメータを設定する。
【００２４】
(ステップＳ２)
Ｘ線撮像が行なわれる（Ｓ２）。図３を用いて、撮影画像４枚にて長尺撮影画像を構成する際のＸ線画像診断装置１の機構系動作を説明する。本実施形態に係るＸ線画像診断装置１は、長尺撮影画像の元となる撮影画像を取得する際、隣り合う撮影画像にて重複領域を有するように、かつ、隣り合う撮影画像中の重複領域におけるＸ線入射角が極力等しくなるように撮影可能な機構、及び制御方法を採る。理由は次の通りである。ある撮影対象物をＸ線入射角が異なる状態で撮影すると、撮影対象物のＸ線検出器２０への投影角が異なり、画像中に異なる対象物として表れる可能性が高いからである。但し、撮影対象物が球の形状をしている場合にのみ、上記可能性から完全に回避される。
【００２５】
更に、本実施形態に係るＸ線画像診断装置１は、長尺撮影画像の元となる撮影画像を取得する際、どの撮影位置においてもＸ線管球１１の焦点位置からＸ線検出器２０のＸ線入射面の位置（以下、「Ｘ線検出位置」という）間の距離(以下、SID:Source Image Distance)が一定となるような機構、及び制御方法を採る。理由は次の通りである。同図に示す通り、Ｘ線検出位置と天板（ひいては被検体）との距離は常に一定であるため、撮影位置が同図の撮影位置（１）、撮影位置（２）、撮影位置（３）、撮影位置（４）と変化するに従ってSIDも変化する場合、撮影対象物がＸ線検出器２０へ投影される拡大率が異なり、同一対象物であっても、大きさが異なる対象物として画像中に表れるからである。
【００２６】
上記の機構、及び制御方法は、隣り合う撮影画像間の接合部における連続性を確保する観点において重要である。
【００２７】
Ｘ線照射部１０から照射されたＸ線は、各位置において被検体２を透過後、Ｘ線検出部２０よりデジタル画像データとして出力され、画像処理部３０へ送られる。
【００２８】
(ステップＳ３)
画像処理部３０において、接合領域・濃度補正値検出処理が行なわれる（Ｓ３）。図４の撮影画像１、撮影画像２、撮影画像３、撮影画像４は、図３の撮影位置（１）、撮影位置（２）、撮影位置（３）、撮影位置（４）の各撮影位置で撮影された撮影画像に対応する。これら４枚の各撮影画像は、隣り合う撮影画像と重複させて接合するための重複領域(図４中、重複領域Ａ〜Ｃ)を有している。長尺撮影画像を作成する際は、重複領域の情報を基に、接合箇所（接合領域ともいう）を探索・検出して、それらがマッチングするよう隣り合う撮影画像を接合し、長尺撮影画像を作成する。すなわち、撮影画像１が長尺撮影画像中の領域１に、撮影画像２が領域２に、撮影画像３が領域３に、撮影画像４が領域４に対応する。
【００２９】
Ｘ線検出部２０は、撮影位置（１）、撮影位置（２）、撮影位置（３）、撮影位置（４）の各撮影位置において、撮影画像１、撮影画像２、撮影画像３、撮影画像４となるデジタル画像データを出力し、画像処理部３０にこれらのデジタル画像データを送信する。画像処理部３０は、接合領域・濃度補正値検出処理（Ｓ３）、濃度補正処理（Ｓ４）、接合処理（Ｓ５）、画質最適化処理（Ｓ６）を行って長尺撮影画像を作成し、その後、Ｄ／Ａ変換・表示処理（Ｓ７）を行い表示する。以下、図５のステップに沿って接合領域・濃度補正値検出処理の詳細を説明し、これに続いて上述の濃度補正処理（Ｓ４）、接合処理（Ｓ５）、画質最適化処理（Ｓ６）、Ｄ／Ａ変換・表示処理（Ｓ７）を説明する。
【００３０】
（ステップＳ３０１）
まず、画像処理部３０内の対数変換部３１において、デジタル画像データに対して対数変換処理が行なわれる（Ｓ３０１）。一般的に、被検体への入射Ｘ線量と被検体を透過してＸ線検出器へ入射するＸ線量との間には一定の関係が成り立つ。すなわち、図６に示すように、被検体２への入射Ｘ線量をI１、Ｘ線検出部２０への入射Ｘ線量をI２とすれば、次式が成り立つ。
【００３１】
［数１］
I２=I１×exp(-μx)・・・（１）
但し、μを被検体２の組織吸収係数、xを被検体２の厚み、exp( )を指数関数とする。
【００３２】
（ステップＳ３０２）
接合箇所検出部３２は、隣り合う撮影画像間の接合領域を求めるために、暫定的な位置（例えば、図７における重複位置１）に隣り合う撮影画像を重複させる（Ｓ３０２）。
【００３３】
（ステップＳ３０３）
接合箇所検出部３２は、隣り合う撮影画像を重複させたときに対応（一致）する各撮影画像の画素位置の画素値（濃度情報）の差異を示す指標値を、重複領域内の各画素位置について求める。そして、その重複位置における指標値のばらつきを求める（Ｓ３０３）。図７の分布（１）は、重複位置１における各画素位置から求めた指標値の分布を示す。図７において、重複位置１、重複位置２、重複位置ｎのそれぞれに対応する分布（１）、分布（２）、分布（ｎ）の形状が異なるように、指標値の分布は、重複位置によって異なる。そこで、接合箇所検出部３２は、指標値の分布のばらつきの程度を示す値として、分散や標準偏差を用い、指標値のばらつきの程度を示す。また、指標値のばらつきの尺度として、｛（各分布における指標値の最大値）−（各分布における指標値の最小値）｝を用いてもよい。例えば、図７の分布（１）において、図中の指標値の最大値から指標値の最小値までの横軸（指標値）の幅が、上述の｛（各分布における指標値の最大値）−（各分布における指標値の最小値）｝に相当する。この値が小さいほど、指標値の分布の広がりが狭く、指標値のばらつきが少ないことと等価と考えられる。なお、本実施形態では、重複領域内の画素位置の全てにおいて指標値を求めることとしたため、図7中の各分布の度数の積分値は、各重複位置における重複領域（図７のグレー部分）の画素数と一致するが、所定の間引き数の画素位置で指標値を求めるとすると、分布の度数の積分値は、間引き後の画素位置の数と一致する。
【００３４】
この画素値の差異は、各撮影画像を撮影したときのＸ線撮影条件の差異、特にＸ線量の差異に起因するものであり、上記指標値は、Ｘ線撮影条件の差異を示すものを用いる。
【００３５】
以下、対数変換処理後のデジタル画像データの画素値の差異の求め方について説明する。同一被検体を異なるＸ線条件で撮影した場合について考察する。今、異なるＸ線条件で撮影した時に被検体へ入射するＸ線量をそれぞれI３、I３’(I３>I３’)、Ｘ線検出器２０への入射Ｘ線量をそれぞれI４、I４’として、次式が成り立つと仮定する。
【００３６】
［数２］
I３=k×I３’ ・・・（２）
但し、上記でI３を高線量、I３’を低線量と仮定しているため、k>１である。高線量時のＸ線検出器２０への入射Ｘ線量を対数変換すると、次のようになる。
【００３７】
［数３］
Log[I４]
=Log[I３×exp(-μx)]
=Log[I３]+Log[exp (-μx)]
=Log[I３]+(-μx)
=Log[k×I３’]+(-μx)
=Log[k]+Log[I３’]+(-μx) ・・・（３）
一方、低線量時のＸ線検出器への入射Ｘ線量を対数変換すると、次のようになる。
【００３８】
［数４］
Log[I４’]
=Log[I３’×exp(-μx)]
=Log[I３’]+Log[exp(-μx)]
=Log[I３’]+(-μx)・・・（４）
式（３）及び式（４）より、次式が成り立つ。
【００３９】
［数５］
Log[I４]=Log[k]+Log[I４’]・・・（５）
Ｘ線検出器２０への入射Ｘ線量とＸ線検出器２０から出力されるデジタル値(画素値)との関係はリニアであるため、式（３）〜式（５）はＸ線検出器２０から出力されるデジタル値にそのまま適用可能である。従って、同一被検体を異なるＸ線条件で撮影した場合、得られた画像のうち、補正を加える一方の画像に対して式（５）の右辺第一項分だけ加算(または減算)すれば、同一濃度を有する画像となる、すなわち、長尺撮影画像を構成する隣り合う撮影画像の重複領域から上記Log [k]に相当する値を求め、補正を加える一方の画像に対して加算／減算することで、隣り合う撮影画像間の濃度むらを抑えることが可能である。
【００４０】
また、Ｘ線検出器２０の位置によって吸収差が異なる被検体を異なるＸ線条件で撮影した場合、位置ずれが無いとすれば、両画像を対数変換後、高線量撮影画像から低線量撮影画像を減算すると、上記Log[k]に相当する画素値を有するフラットな画像が得られる。位置ずれが在る場合、フラットな画像とはならない。
【００４１】
この性質は、長尺撮影画像を複数枚の撮影画像から作成する場合にも応用することが可能であり、重複領域を有する隣り合う撮影画像における接合領域を検出する際に利用できる。例えば、重複領域を有する２枚の撮影画像から長尺撮影画像を作成する場合を考えると、一方の画像中の重複領域内で基準領域を定め、前記基準領域をもう一方の画像中の重複領域内において上下左右にシフトさせながら、基準領域内で画像間の差分値を算出していくと、画像間で画素値分布のパターンがマッチングしているところでは、基準領域内での画像間の差分値がある値(上記Log[k]に相当)で一定になる。すなわち、基準領域内での画像間の差分値がある値で一定となるような位置を求め、その位置で接合することで、長尺撮影画像を構成する隣り合う撮影画像間の位置ずれを抑えることが可能である。
【００４２】
（ステップＳ３０４）
全ての重複位置について指標値のばらつきを求めたか否かが判断され、否定であれば、ステップＳ３０５へ進み、肯定、すなわち全ての重複位置での指標値の分布を求めると、ステップＳ３０６へ進む。
【００４３】
（ステップＳ３０５）
接合箇所検出部３２は、隣り合う撮影画像の重複位置をずらして、新たな重複位置（例えば図７の重複位置２）を設定する（Ｓ３０５）。そしてステップＳ３０３へ戻り、処理を繰り返す。
【００４４】
（ステップＳ３０６）
接合箇所検出部３２は、全ての指標値の分布を用いて指標値のばらつきが最小となる重複位置を接合箇所として検出する（Ｓ３０６）。指標値のばらつきが最小となる場合の理想的な状態では、図７の重複位置ｎにおける分布（ｎ）のように、指標値がある値、例えばLog[k]に集約する。この状態は、重複したときに一致する全画素位置において、画素値の差異が等しくなることを意味する。
【００４５】
（ステップＳ３０７）
接合箇所検出部３２は、指標値のばらつきが最も少ない重複位置での指標値の代表値を求める（Ｓ３０７）。指標値は、度数の最頻値、中央値、平均値などを用いてもよいが、本実施形態では最頻値のLog[k]を指標値の代表値として求める。この代表値が、ステップＳ４で用いる濃度補正値となる。
【００４６】
（ステップＳ４）
そこで、濃度補正部３３は、補正対象となる撮影画像の画素値に、接合箇所検出部３２で接合領域を求めた際の基準領域内での画像間の差分値（濃度補正値に相当）、Log[k]を加算／減算することで濃度補正を行なう（Ｓ４）。
【００４７】
（ステップＳ５）
長尺撮影画像作成部３４では、接合領域検出部３２で検出された接合領域の情報に基づいて、濃度補正部３３で濃度補正された画像を連結させることで１枚の長尺撮影画像を作成する（Ｓ５）。
【００４８】
（ステップＳ６）
表示画像最適化部３５は、ステップＳ１において第２撮影パラメータ設定部５０により設定されたパラメータに基づいて、長尺撮影画像作成部３４において作成された長尺撮影画像に対して、DRC処理、鮮鋭化フィルタ処理、表示階調処理、等の画像処理を行ないViewerに合わせて画質を最適化する（Ｓ６）。
【００４９】
（ステップＳ７）
Ｄ／Ａ変換器６０は、画像処理部３０にて各種画像処理が施されたデジタル画像データをアナログ信号へ変換し、画像表示部７０にて処理された画像が表示される（Ｓ７）。
【００５０】
本実施形態に係るＸ線画像診断装置１を用いて４枚の撮影画像を接合して長尺撮影画像を作成する場合における濃度補正から接合までの処理を、図８を基に説明する。本例では、第１撮影パラメータ設定部４０に、撮影枚数４枚、基準画像２枚目(同図中、撮影画像２)、と事前設定されたものとする。
【００５１】
まず、撮影画像１と撮影画像２間で接合領域を検出、その後、撮影画像１の濃度補正を行ない、濃度補正後の撮影画像１を撮影画像１’とする。それと並行して、残りの２枚(同図中、撮影画像３、及び撮影画像４)においても接合領域を検出、一方の濃度補正を行なう。その際、濃度補正を加える画像はどちらでも構わない。本例では、撮影画像３に濃度補正を加えることとし、濃度補正後の撮影画像３を撮影画像３’とする(第１段階の濃度補正)。
【００５２】
次に、撮影画像２と撮影画像３’間で接合領域を検出、その後、撮影画像３’、及び撮影画像４の濃度補正を行なう。尚、第１段階の濃度補正にて、撮影画像３’は、撮影画像４と同一濃度となる補正を行なっているため、ここでは、撮影画像２と撮影画像３’の重複領域を用いた接合領域の検出、及び濃度補正であるが、撮影画像３’に加えられる濃度補正値をそのまま撮影画像４へ適用することができる。濃度補正後の撮影画像３’、撮影画像４を、それぞれ撮影画像３”、撮影画像４’とする(第２段階の濃度補正)。第２段階の濃度補正が終わった時点で、撮影画像１’、撮影画像２、撮影画像３”、撮影画像４’は、基準画像である撮影画像２の濃度値に合わせた濃度補正が施されている。
【００５３】
その後、接合領域の情報に基づいて、撮影画像１’、撮影画像２、撮影画像３”、撮影画像４’を連結させ１枚の長尺撮影画像を作成する。
【００５４】
本実施形態によれば、接合領域を検出するための指標値の代表値を用いて、濃度値補正を行うため、接合領域の検出と同時に濃度補正値も決まる。そのため、Ｘ線撮影から長尺撮影画像の作成までの処理をより高速に行うことができる。さらに、濃度補正値を用いて、補正対象となる撮影画像全体について濃度補正を行うため、接合領域との濃度の連続性を確保した長尺撮影画像を作成することができる。
【００５５】
上記実施形態では、Ｘ線検出器から出力されたデジタル画像データに対数変換処理を施し、対数変換された画素値の差分値のばらつきを用いて接合箇所を検出したが、Ｘ線検出器から出力されたデジタル画像データの画素値を対数変換することなく用いてもよい。この場合、隣り合う撮影画像の重複させたときに対応する画素の画素値のうちの、一方の撮影画像（補正対象となる画像）画素値を、他方の撮影画像（基準画像）の画素値で除算した商（例えばｋ）のばらつきを、前述の指標値として用いることもできる。そして、ばらつきが最も少ない重複領域を接合領域とし、このときの商（例えばｋ）を濃度補正値とし、他方の撮影画像の画素値にｋを乗算又は除算する濃度補正を行う。これにより、対数変換部を有することなく、上記実施形態と同様の接合領域検出及び濃度補正を行うことができる。また、対数変換後の差分、対数変換前のデジタル値の商に限らず、本実施形態と同様の作用効果を奏する値を指標値であれば、いかなる指標値を用いてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、隣り合う原画像を重ね合わせる位置（図７の重複位置に相当）をずらしながら、指標値のばらつきを求めたが、一方の原画像における他方の原画像に近い側の端部から所定の範囲、好ましくは、接合領域よりも若干広い範囲に重複領域を設定し、他方の原画像における上述の一方の原画像に近い側に基準領域を設定し、この基準領域を重複領域内で移動させながら指標値のばらつきを求めてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１：Ｘ線画像診断装置、２：被検体、１０：Ｘ線照射部、１１：Ｘ線管球、１２：Ｘ線絞り、２０：Ｘ線検出部、３０：画像処理部、３１：対数変換部、３２：接合箇所検出部、３３：濃度補正部、３４：長尺撮影画像作成部、３５：表示画像最適化部、４０：第１撮影パラメータ設定部、５０：第２撮影パラメータ設定部、６０：Ｄ／Ａ変換器、７０：画像表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生手段と、被検体を透過したＸ線を検出してデジタル画像データを出力するＸ線検出器と、を備え、前記被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成するＸ線画像診断装置において、
隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求める接合箇所検出手段と、
前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正する濃度補正手段と、
前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合した長尺撮影画像を作成する長尺画像撮影手段と、
を備えることを特徴とするＸ線画像診断装置。
【請求項２】
前記デジタル画像データに対して対数変換を施す対数変換部を更に備え、
前記接合箇所検出手段は、前記指標値として、各重複位置において一致する画素位置の対数変換後のデジタル値間の差分を求め、
前記濃度補正手段は、前記差分のばらつきが最小となるときの差分の代表値を、少なくとも一方の前記デジタル画像データのデジタル値に加算又は減算する濃度補正を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項３】
前記接合箇所検出手段は、前記指標値として、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値間を除算した商を求め、
前記濃度補正手段は、前記商のばらつきが最小となるときの商の代表値を、少なくとも一方の前記デジタル画像データのデジタル値に乗算又は除算する濃度補正を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項４】
前記接合箇所検出手段は、一方の前記デジタル画像データに重複領域を設定し、他方の前記デジタル画像データに、前記重複領域よりも小さい領域からなる基準領域を設定し、その基準領域を前記重複領域内で移動させながら、前記指標値のばらつきを求める、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＸ線画像診断装置。
【請求項５】
前記接合箇所検出手段は、前記複数のデジタル画像データのうちの一のデジタル画像データを基準画像データとし、残りのデジタル画像データを、前記基準画像データの位置に合わせるように前記接合箇所を求め、
前記濃度補正手段は、前記残りのデジタル画像データを、前記基準画像データの濃度に合わせるように濃度補正を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線画像診断装置。
【請求項６】
被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成する画像処理装置において、
隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求める接合箇所検出手段と、
前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正する濃度補正手段と、
前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合した長尺撮影画像を作成する長尺画像作成手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成する画像処理プログラムにおいて、
隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求めるステップと、
前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正するステップと、
前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１】
Ｘ線発生手段と、被検体を透過したＸ線を検出してデジタル画像データを出力するＸ線検出器と、を備え、前記被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成するＸ線画像診断装置において、
隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求める接合箇所検出手段と、
前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正する濃度補正手段と、
前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合した長尺撮影画像を作成する長尺画像撮影手段と、
を備えることを特徴とするＸ線画像診断装置。
【請求項２】
前記デジタル画像データに対して対数変換を施す対数変換部を更に備え、
前記接合箇所検出手段は、前記指標値として、各重複位置において一致する画素位置の対数変換後のデジタル値間の差分を求め、
前記濃度補正手段は、前記差分のばらつきが最小となるときの差分の代表値を、少なくとも一方の前記デジタル画像データのデジタル値に加算又は減算する濃度補正を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項３】
前記接合箇所検出手段は、前記指標値として、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値間を除算した商を求め、
前記濃度補正手段は、前記商のばらつきが最小となるときの商の代表値を、少なくとも一方の前記デジタル画像データのデジタル値に乗算又は除算する濃度補正を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項４】
前記接合箇所検出手段は、一方の前記デジタル画像データに重複領域を設定し、他方の前記デジタル画像データに、前記重複領域よりも小さい領域からなる基準領域を設定し、その基準領域を前記重複領域内で移動させながら、前記指標値のばらつきを求める、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＸ線画像診断装置。
【請求項５】
前記接合箇所検出手段は、前記複数のデジタル画像データのうちの一のデジタル画像データを基準画像データとし、残りのデジタル画像データを、前記基準画像データの位置に合わせるように前記接合箇所を求め、
前記濃度補正手段は、前記残りのデジタル画像データを、前記基準画像データの濃度に合わせるように濃度補正を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線画像診断装置。
【請求項６】
被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成する画像処理装置において、
隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求める接合箇所検出手段と、
前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正する濃度補正手段と、
前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合した長尺撮影画像を作成する長尺画像作成手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
被検体の同一部位を重複させて撮像した複数のデジタル画像データを、前記同一部位が撮像された領域を重複させて接合した長尺撮影画像を作成する画像処理プログラムにおいて、
隣り合う前記複数のデジタル画像データの重複位置をずらしながら、各重複位置において一致する画素位置のデジタル値の差異を用いた指標値のばらつきを求め、その指標値のばらつきが最小となる重複位置を、接合箇所として求めるステップと、
前記指標値のばらつきが最小となるときの指標値の代表値を用いて、前記隣り合うデジタル画像データの前記接合箇所における濃度の連続性を確保するように、少なくとも一方の前記デジタル画像データを濃度補正するステップと、
前記濃度補正後のデジタル画像データを前記接合箇所において接合するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２２４１７０（Ｐ２０１１−２２４１７０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９７１８８（Ｐ２０１０−９７１８８）
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【Ｆターム（参考）】
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