JP2004057506A

JP2004057506A - ディジタル画像処理装置及びｘ線診断装置

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Publication number: JP2004057506A
Application number: JP2002220203A
Authority: JP
Inventors: Hisanori Kato; 加藤　久典
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: US7440599B2; CN1476811A; JP4230731B2; CN1278650C; US20040114717A1

Abstract

【課題】複数枚の画像を長尺に貼合せる際の画像間の表示階調を調整する作業負担を軽減すること。
【解決手段】ディジタル画像処理装置は、被検体の体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のＸ線画像のデータを記憶するメモリ３０と、複数のＸ線画像それぞれの重複部分内の画素の画素値から指標値を計算する統計計算部３４と、重複部分の指標値に対応する表示階調が実質的に一致するように、複数のＸ線画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部３７と、表示階調に変換された複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部３９とを具備する。
【選択図】　　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の体軸に沿ってＸ線画像を連続的に撮影し、その複数枚のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する機能を有するディジタル画像処理装置及びＸ線診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管から曝射され、患者を透過したＸ線情報は、検出器に入射する。検出器は、典型的には、イメージインテンシファイアとカメラの組合せ、又は平面検出器で構成される。前者の場合、透過Ｘ線はイメージインテンシファイアで可視光の画像に変換され、カメラで電気信号に変換される。後の場合、検出素子で直接的に電気信号に変換される。検出器の構造により変換の過程は異なるが、平面検出器に入射したＸ線情報が、電気信号に変換されて出力されることに変わりはない。
【０００３】
さらに、電気信号は、ＡＤ変換によりデジタル画像情報に変換され、ディジタル画像処理装置で表示のための画像処理（エッジ強調、階調処理、長尺貼合せなど）を受け、濃淡画像として表示モニタに表示され、またレーザーイメージャでフィルムにプリントされる。この他、デジタル画像情報は、画像処理装置内部または外部の記録媒体に保管され、ネットワークを介して外部の機器に転送される。
【０００４】
Ｘ線の発生側であるＸ線管／Ｘ線絞りと、Ｘ線の検出側である検出器とは、上下動フレームで連結されている。上下動フレームは天井レール又は寝台フレームのレールに患者の頭頂から足の先まで広い範囲を移動可能に支持されている。それにより、患者を動かすことなく広い撮影部位を撮影することができる。
【０００５】
このようなＸ線診断装置を使った検査の一つに、下肢血管造影検査がある。腹部大動脈まで進めたカテーテルから注入した造影剤を追跡しながら腹部から足先までの広い範囲を撮影する。この広い範囲を一度に撮影できる視野の検出器は存在しないので、何度かに分けて全体が撮影される。撮影毎に、造影剤を注入することは、患者の負担が大きい。そこで、１度の造影剤注入で腹部から足先までの広範囲を撮影する方法が考案された。人体に適量の造影剤を注入すると造影剤に染まった部分が血流にのって腹部から足先に流れていく。この流れを追跡しながら撮影を繰り返す。
【０００６】
撮影方法としては、ステッピング撮影とボーラスチェース撮影の２種類がある。ステッピング撮影は、Ｘ線管及び検出器を造影剤の到達より早く次の撮影部位まで移動し、そこで静止した状態で撮影し、その位置での撮影が終了すると素早く再び次の部位に移動し、静止し、撮影するという断続的な動きを伴って広範囲カバーする手法である。これに対し、ボーラスチェース撮影は、造影剤の進行を常に追跡しながら、Ｘ線管及び検出器を連続的に移動させ、その移動中に撮影を繰り返すという手法である。こうして撮影された複数枚の画像を、貼合せると、血管がすべて描出された状態で腹部から下肢の全領域を一度に表示できる長尺画像が生成される。
【０００７】
本検査の撮影範囲である腹部から足先は、体厚、骨、体外からの直接Ｘ線などの状態が大きく変化する。このため、撮影ごとのＸ線量制御が困難で、画素値が画像間でばらつく傾向が強い。さらに、ボーラスチェース撮影の場合は移動しながら撮影しても動きボケが出ないように短時間撮影という制約が加わり、いっそうＸ線量制御の難易度が上がり画素値の変動が大きくなる。これをそのまま長尺貼付けすると、場所によって濃度がばらつき診断しづらい画像になる。長尺貼合せ画像は、全体で１枚の画像に見えるように、貼合せが滑らかにつながることが必要とされる。
【０００８】
画像間の濃度差が過大である場合は、画像ごとに階調を調整し、表示濃度を揃えるという作業が必要になる。ステッピング撮影とボーラスチェース撮影では画像の枚数が多く、当該作業は、読影者の負担になる。
【０００９】
以上のように、Ｘ線制御を行って収集しても、そのまま長尺貼合せを行うと画像ごとに濃度がばらつき、貼合せの境界線で濃度が階段状に変化してしまう。これでは読影しづらく、診断能が劣る可能性がある。これを避けるためには、画像間の濃度差を無くし、貼合せが滑らかにつながるように、画像ごとに手動で階調調整を行う必要がある。しかし、特にボーラスチェース撮影では画像枚数が多く、毎検査、長時間の階調調整作業が発生し、作業者の負担が増えるとともに、検査のスループットの悪化も避けられない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複数枚の画像を長尺に貼合せる機能を有するディジタル画像処理装置及びＸ線診断装置において、画像間の表示階調を調整する作業負担を軽減することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１局面によるディジタル画像処理装置は、被検体の体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のＸ線画像のデータを記憶する記憶部と、前記複数のＸ線画像それぞれの重複部分内の画素の画素値から指標値を計算する指標値計算部と、前記重複部分の指標値に対応する表示階調が実質的に一致するように、前記複数のＸ線画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部と、前記表示階調に変換された複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部とを具備する。
本発明の第２局面によるディジタル画像処理装置は、被検体の体軸に沿った連続的な複数のＸ線画像のデータを記憶する記憶部と、前記複数のＸ線画像に関して個別に、前記複数のＸ線画像を縦断する方向に関して画素値プロファイルを生成するプロファイル生成部と、前記複数のＸ線画像に関する画素値プロファイルに対応する表示階調プロファイルが連続的につながるように、前記複数のＸ線画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部と、前記表示階調に変換された複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部とを具備する。
本発明の第３局面によるディジタル画像処理装置は、被検体の体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のＸ線画像のデータを記憶する記憶部と、前記複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部と、前記長尺画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部とを具備し、前記張り合わせ処理部は、前記重複部分では２枚のＸ線画像の画素値を加重加算し、且つ加重係数を空間的に変化させる。
本発明の第４局面によるＸ線診断装置は、被検体の体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のＸ線画像のデータを取得する撮影部と、前記複数のＸ線画像を処理するディジタル画像処理部とを具備し、前記ディジタル画像処理部は、前記複数のＸ線画像それぞれの重複部分内の画素の画素値から指標値を計算する指標値計算部と、前記重複部分の指標値に対応する表示階調が実質的に一致するように、前記複数のＸ線画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部と、前記表示階調に変換された複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部とを有する。
本発明の第５局面によるＸ線診断装置は、被検体の体軸に沿った連続的な複数のＸ線画像のデータを取得する撮影部と、前記複数のＸ線画像を処理するディジタル画像処理部とを具備し、前記ディジタル画像処理部は、前記複数のＸ線画像に関して個別に、前記複数のＸ線画像を縦断する方向に関して画素値プロファイルを生成するプロファイル生成部と、前記複数のＸ線画像に関する画素値プロファイルに対応する表示階調プロファイルが連続的につながるように、前記複数のＸ線画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部と、前記表示階調に変換された複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部とを有する。
本発明の第６局面によるＸ線診断装置は、被検体の体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のＸ線画像のデータを取得する撮影部と、前記複数のＸ線画像を処理するディジタル画像処理部とを具備し、前記ディジタル画像処理部は、前記複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部と、前記長尺画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部とを有し、前記張り合わせ処理部は、前記重複部分では２枚のＸ線画像の画素値を加重加算し、且つ加重係数を空間的に変化させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明によるＸ線診断装置を好ましい実施形態により説明する。
図１は本発明の実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す図である。コ字形の上下動フレーム１５の一端には、Ｘ線管１１が取り付けられる。Ｘ線管１１のＸ線照射窓にはＸ線照射野を限定するためのＸ線絞り１２が取り付けられる。上下動フレーム１５の他端には、イメージインテンシファイア及びＴＶカメラの組み合わせ、またはＸ線を直接的に電気信号に変換する平面検出器のＸ線検出器１４が取り付けられる。Ｘ線検出器１４はＸ線管１１に向き合うように設けられ、それらの間に寝台の天板１３に載置された被検体Ｐが配置される。上下動フレーム１５は、図２に示すように、被検体Ｐの体軸に沿って頭頂から足の先まで広い範囲を移動可能なように、天井レールから取り下げられ、又は床面レール上に設けられ、あるいは寝台フレームのレールに設けられる。それにより、被検体Ｐを動かすことなく、図３に示すように、被検体には注入された造影剤を追跡しながら、撮影を繰り返し、被検体の体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のＸ線画像を取得することができる。
【００１３】
撮影方法としては、ステッピング撮影とボーラスチェース撮影の２種類がある。ステッピング撮影は、図４に示すように、Ｘ線管１１及び検出器１４を造影剤の到達より早く次の撮影部位まで移動し、そこで静止した状態で撮影し、その位置での撮影が終了すると素早く再び次の部位に移動し、静止し、撮影するという断続的な動きを伴って広範囲をカバーする手法である。これに対し、ボーラスチェース撮影は、図５に示すように、造影剤の進行を常に追跡しながら、Ｘ線管１１及び検出器１４を連続的に移動させ、その移動中に撮影を繰り返すという手法である。こうして撮影された複数枚の画像を図６に示すように貼合せると、血管がすべて描出された状態で腹部から下肢の全領域を一度に表示できる長尺画像が生成される。
【００１４】
図１に戻る。Ｘ線検出器１４で発生した画像信号は、アナログディジタル変換器１６によりデジタル画像データに変換され、ディジタル画像処理装置１８で表示のための画像処理（エッジ強調、階調処理、長尺貼合せ等）を受け、濃淡画像として表示モニタ１９に表示され、またフィルムイメージャ２０でフィルムにプリントされる。この他、デジタル画像データは、光磁気ディスク装置等の記録装置１７に保管され、ネットワーク２１を介して外部の機器に転送される。
【００１５】
図７には、図１のディジタル画像処理装置１８の構成をブロック図で示している。長尺貼合せの対象とされる複数のＸ線画像が、アナログディジタル変換器１６又は記録装置１７から供給され、ディジタル画像処理装置１８の画像メモリ３０に一旦記憶される。前処理部３１は、画像メモリに呼び出されたＸ線画像データに対して、必要な情報を損なわず、背景の画素値の高い部分および低い部分を圧縮して読影しやすくするデジタル補償フィルタや、画像の鮮鋭度を向上させて読影しやすくする空間フィルタなどの処理を施す。前処理を受けた複数のＸ線画像のデータは、階調処理部３７に読み出される。階調処理部３７では、複数のＸ線画像の画素値を線形又は非線形で表示階調に変換する。この階調処理は、ウインドー処理と呼ばれる直線的な変換、ガンマ処理と呼ばれる曲線的なガンマ補正関数に応じた変換、さらにガンマ処理とウインドー処理を組み合わせた変換などがある。ここではガンマ処理の例で説明する。
【００１６】
長尺張り合わせ処理部３９は、図８に示すように階調処理部３７で変換された複数のＸ線画像を重複部分で合成させて張り合わせ、または図９に示すように階調処理部３７で変換された複数のＸ線画像を張り合わせ境界線でトリミングして張り合わせることにより、１枚の長尺画像を生成する。長尺張り合わせ処理部３９は、操作者の指示に応じて選択的な使用を可能とするように、図８と図９の２種類の張り合わせアルゴリズムを装備している。
【００１７】
この張り合わせでは、従来技術でも述べたように、特に腹部から足先にかけて体厚、骨、体外からの直接Ｘ線などの状態が大きく変化し、そのため画素値が画像間でばらつく傾向が強く、そのまま長尺貼付けすると表示階調（濃度）のばらつきが過大な場合がある。この表示階調（濃度）のばらつきを軽減するために、ディジタル画像処理装置１８には、ＲＯＩ設定部３３、統計計算部３４、階調計算部３５、及び統計量・階調メモリ３６が装備されている。これらＲＯＩ設定部３３、統計計算部３４、階調計算部３５、統計量・階調メモリ３６、そして階調処理部３７を含めて、表示階調のばらつきの軽減のための処理（階調均一化処理）について以下に説明する。
【００１８】
図１０には第１の動作手順を示している。まず、画像メモリ３０に長尺張り合わせ対象の複数のＸ線画像のデータが供給される（Ｓ１）。なおここでは長尺張り合わせ対象のＸ線画像の枚数をＮとして、その各々に１からＮまでの識別番号を撮影順に割り当てるものとする（図１１参照）。
【００１９】
これら複数のＸ線画像は、前処理部３１で前処理を受け、さらに階調処理部３７で初期的に階調処理を受けてモニタ１９に一覧で、又は長尺張り合わせ部３９で長尺画像に張り合わせて表示される（Ｓ２）。なお、階調処理の入出力の関係は、初期的には複数のＸ線画像に対して統一されている。一覧表示されたＸ線画像の中から、キーボードやポインティングデバイス等の入力機器３２を介して操作者により、階調均一化処理の基準となる特定のＸ線画像、つまり一覧表示されたＸ線画像の中で検査対象部位の表示階調が最適と判断したＸ線画像、例えば画像３が指定される（Ｓ３）。必要に応じて、操作者は基準画像の表示階調を階調変更部３８を操作して微調整することができる。その調整に応じて全画像の初期的な階調処理の入出力関係が決定される。
【００２０】
また、図１１に示すように、隣り合うＸ線画像それぞれの重複領域内に同じ検査対象部位を取り囲むように関心領域ＲＯＩが入力機器３２を介して設定される。例えば、画像３上で、その上側に隣り合う画像２との重複領域にＲＯＩ（３，Ｕ）を設定し、また下側に隣り合う画像４との重複領域にＲＯＩ（３，Ｄ）を設定する。同様に、画像４上で、その上側に隣り合う画像３との重複領域にＲＯＩ（４，Ｕ）を設定し、また下側に隣り合う画像５との重複領域にＲＯＩ（４，Ｄ）を設定する。ＲＯＩ（３，Ｄ）とＲＯＩ（４，Ｕ）は同じ部位に設定される。同様にして、Ｎ枚の画像それぞれの上下にＲＯＩが設定される。ＲＯＩの設定方法としては、重複領域内に自動で設定する方法、予め操作者がＲＯＩの位置、形状及び大きさを決定するパラメータをプリセットする方法、操作者がポインティングデバイスを操作してＲＯＩを個々に入力する方法等があり、いずれの方法を採用しても良い。また、各重複領域内の同じ部位にＲＯＩを複数設定しても良い。両脚の下肢血管造影検査では左右の脚にそれぞれＲＯＩ設定することもある。
【００２１】
ＲＯＩ設定部３３は、設定されたＲＯＩ内の複数画素の画素値を前処理部３１から読み出し、統計計算部３４に供給する。統計計算部３４では、ＲＯＩ内の複数の画素の画素値から指標値を計算し、メモリ３６に記憶させる。指標値としては、ＲＯＩ内の画素の画素値の平均値、最大値、最小値、中央値又は最頻値である。ここでは平均値として説明する。ＲＯＩ内の全画素の平均値を求めるほかに、ある数値範囲をあらかじめ設定しておきこの範囲内の画素の平均値を求める、画素値を小さい順に並べたときの順位の範囲をあらかじめ設定しておきこの範囲内の画素値の平均値を求める、ＲＯＩ内の全画素のヒストグラムにおいてある谷から別の谷、あるいはある山から別の山までの画素の平均値を求める、これら方法の中のいくつか組み合わせる、などの方法がある。これらは、絞り、脚間の直接線、サブトラクション画像の位置ずれ部分などの誤差要因を平均値計算に入れたくない場合に選択する。
【００２２】
階調均一化処理は、図１５に示すように、基準画像３を起点として、上下各方向に連鎖的に、指標値に対応する表示階調が揃うように階調処理の入出力関係（ここではガンマ補正関数により規定されるものとしている）を補正していく。初期的には、全ての画像に対して同じガンマ補正関数が設定されている。基準画像３に対してはこの初期的なガンマ補正関数で固定される。他の画像のガンマ補正関数は、同じ部分（ＲＯＩ）の表示階調が基準画像３に揃うように補正される。
【００２３】
まず、基準画像ｎ（ここではｎ＝３）の下側のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（３，Ｄ）と、基準画像３の下隣の画像４の上側のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（４，Ｕ）とが統計計算部３４で計算される（Ｓ４）。階調計算部３５では、図１２に示すように、基準画像３の平均画素値ＡＶＧ（３，Ｄ）に対応する表示階調Ｄ３をメモリ３６の初期的なガンマ補正関数に従って特定し、また画像４のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（４，Ｕ）に対応する表示階調Ｄ４を同じ初期的なガンマ補正関数に従って特定する。
【００２４】
そして、階調計算部３５では、画像４のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（４，Ｕ）に対応する表示階調がＤ４から、基準画像３の平均画素値ＡＶＧ（３，Ｄ）に対応する表示階調のＤ３に変更されるように、画像４に対応する階調処理の入出力関係、ここではガンマ補正関数を補正する（Ｓ５）。概念的には、平均画素値ＡＶＧ（３，Ｄ）に対する平均画素値ＡＶＧ（４，Ｕ）の差異だけ、画像４のガンマ補正関数を入力軸と平行にシフトする。
【００２５】
また、入力軸と並行にシフトするのではなく、図１３に示すように、平均画素値ＡＶＧ（３，Ｄ）に対する平均画素値ＡＶＧ（４，Ｕ）の比率だけ画像３のガンマ補正関数を入力軸方向に伸縮して画像４のガンマ補正関数を作成しても良い。さらに、図１２、図１３に示すように、画像４のガンマ補正関数をシフトする代わりに、階調処理の入出力関係を固定して、入力値、つまり画像４の画素値を差分又は比率に応じて変換する処理と実質的に同じである。
【００２６】
実際上、図１２の手法は、ＤＳＡ画像（サブトラクション画像）の貼合せに適し、図１３の手法は、ＤＡ画像（アンサブトラクション画像）の貼合せに適している。
【００２７】
また、２種類の統計量を使って階調処理を補正しても良い。２種類の統計量を用いる場合は、図１４に示すように、画像３の下側のＲＯＩで求めた最小値ＭＩＮ（３，Ｄ）の階調Ｄ　ＭＩＮと、画像３の下側のＲＯＩで求めた平均値ＡＶＧ（３，Ｄ）の階調Ｄ　ＡＶＧとを、画像４のガンマ補正関数が、画像４の上側のＲＯＩで求めた最小値ＭＩＮ（４，Ｕ）と平均値ＡＶＧ（４，Ｕ）において通過するように、画像４のガンマ補正関数を補正する。
【００２８】
階調処理部３７は、補正した階調処理に従って画像４の全画素値を表示階調に変換する。
【００２９】
次にｎを１つインクリメントして（Ｓ６）、それが張り合わせ対象の画像枚数Ｎに達していないとき（Ｓ７）、今度は、階調補正済みの画像４を基準として、画像５の階調処理を補正する（Ｓ４，Ｓ５）。つまり、画像４の下側のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（４，Ｄ）と、画像４の下隣の画像５の上側のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（５，Ｕ）とが統計計算部３４で計算され（Ｓ４）、階調計算部３５で、画像４の平均画素値ＡＶＧ（４，Ｄ）に対応する表示階調を、シフトしたガンマ補正関数に従って特定し、その画像４の平均画素値ＡＶＧ（４，Ｄ）が対応する表示階調に、画像５のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（５，Ｕ）に対応する表示階調が一致するように、画像５のガンマ補正関数のシフト量を計算する（Ｓ５）。階調処理部３７は、シフトされたガンマ補正関数に従って画像５の全画素値を表示階調に変換する。
【００３０】
以上のように画像３から画像Ｎまで順番に表示階調変換を補正していくことにより、画像３のＲＯＩの表示階調を基準としてそれに画像４から画像ＮそれぞれのＲＯＩの表示階調を揃えることができる。
【００３１】
次に、ｎを基準画像の番号、ここでは３に初期化して、基準画像３から上方の画像に向かって順番に階調処理を補正していく。基準画像３の上側のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（３，Ｕ）と、基準画像３の上隣の画像２の下側のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（２，Ｄ）とが統計計算部３４で計算される（Ｓ９）。階調計算部３５では、基準画像３の平均画素値ＡＶＧ（３，Ｕ）に対応する表示階調をメモリ３６の初期的なガンマ補正関数に従って特定し、また画像２のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（２，Ｄ）に対応する表示階調を同じ初期的なガンマ補正関数に従って特定する。
【００３２】
そして、階調計算部３５で、画像２のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（２，Ｕ）に対応する表示階調が、基準画像３の平均画素値ＡＶＧ（３，Ｕ）に対応する表示階調に一致するように、画像２に対応する階調処理の入出力関係を補正する（Ｓ１０）。
【００３３】
次にｎを１つデクリメントして（Ｓ１１）、それが１に達していないとき（Ｓ１２）、今度は、階調補正済みの画像２を基準として、画像１の階調処理を補正する（Ｓ９，Ｓ１０）。つまり、画像２の上側のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（２，Ｕ）と、画像１の下側のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（１，Ｄ）とが統計計算部３４で計算され（Ｓ９）、階調計算部３５で、画像２の平均画素値ＡＶＧ（２，Ｕ）に対応する表示階調に、画像１のＲＯＩの平均画素値ＡＶＧ（１，Ｄ）に対応する表示階調が一致するように、画像１のガンマ補正関数をシフトする（Ｓ１０）。階調処理部３７は、シフトされたガンマ補正関数に従って画像１の全画素値を表示階調に変換する。
【００３４】
以上のように画像３から画像１まで順番に表示階調変換を補正していくことにより、画像３のＲＯＩの表示階調を基準としてそれに画像１，２それぞれのＲＯＩの表示階調を揃えることができる。
【００３５】
このように重複領域内のＲＯＩで囲んだ同じ部位（検査対象部位）の表示階調を揃えるように、基準画像からその上下それぞれに向かって連鎖的に階調処理を補正し、それにより表示階調に変換された画像を張り合わせて長尺画像を生成することにより、張り合わせの境界部分での濃度の明らかな差異を軽減することができる。
【００３６】
図１６には、第２の階調補正手順を示している。この第２の階調補正処理は、上述した第１の階調補正処理と共にディジタル画像処理部１７に装備され、操作者の指示に従って選択的に用いられる。
【００３７】
まず、画像メモリ３０に長尺張り合わせ対象の複数のＸ線画像のデータが供給され（Ｓ２１）。これら複数のＸ線画像は、前処理部３１で前処理を受け、さらに階調処理部３７で初期的に階調処理を受けた後、長尺に張り合わされてモニタ１９に表示される（Ｓ２２）。一覧表示されたＸ線画像の中から、入力機器３２を介して操作者により、階調均一化処理の基準となる特定のＸ線画像、つまり一覧表示されたＸ線画像の中で検査対象部位の表示階調が最適と判断したＸ線画像、例えば画像３が指定される（Ｓ２３）。必要に応じて、基準画像３の表示階調が微調整される。
【００３８】
次に、図１７に示すように、入力機器３２を介して長尺画像上に全画像を縦断するように、画素値プロファイル測定用のＲＯＩが設定される（Ｓ２４）。このＲＯＩは検査対象部位、例えば動脈上に設定され、その長軸は典型的には画像縦軸と平行であるが、動脈の向き等に沿って任意に傾斜させることができる。また、横幅は複数の画素をカバーする長さを有し、その長さは任意に調整され得る。
【００３９】
ＲＯＩの設定方法は、手動設定に限定されず、ＲＯＩ設定部３３で自動で設定するようにしてもよい。例えば、あらかじめ操作者がＲＯＩの位置、形状、大きさを決定するパラメータをプリセットしておきそれに応じてＲＯＩ設定部３３で自動で設定する用にしても良いし、あらかじめ操作者がマウスなどの方法でＲＯＩそのものをプリセットするようにしてもよい。例えば、両脚を同時に撮影する下肢血管造影検査の場合、脚の濃度を滑らかにつなげるために画像中央から左右いずれかにずらした位置つまり脚上にＲＯＩ設定する。あるいは、脚の左右との間には直接Ｘ線を減弱させるフィルタを設置するが、それでも脚部よりは線量が多く、つまり脚部は左右の部分に比べ画素値が低いので、これを検出してＲＯＩを設定するようにしてもよい。
【００４０】
統計計算部３４で、図１８に示すように、このＲＯＩに対して画素値プロファイルが生成される（Ｓ２５）。まず、ＲＯＩ内の画素について、画像横手方向に画素値の平均値が計算され、この平均値が縦軸に沿って分布される。典型的には、この画素値プロファイルは、貼合せ境界線で不連続になっている。この不連続な画素値プロファイルから、図１９に示すように連続的につながった表示階調プロファイルになるように、階調処理の入出力関係を基準画像から連鎖的に補正する。
【００４１】
まず、基準画像ｎ（ここではｎ＝３）の下端の値Ｐ（３，Ｄ）に対応する表示階調に、基準画像３の下隣の画像４の上端の値Ｐ（４，Ｕ）に対応する表示階調が一致するように、画像４に対応する階調処理の入出力関係（ガンマ補正関数）が補正される（Ｓ２６）。もちろん、第１の階調補正手順と同様に、この画像４のガンマ補正関数を固定して、入力値、つまり画像４の上端の値Ｐ（４，Ｕ）が、基準画像３の下端の値Ｐ（３，Ｄ）になるように、画像４の画素値を変換するようにしても良い。階調処理部３７は、補正した階調処理に従って画像４の全画素値を表示階調に変換する。
【００４２】
次にｎを１つインクリメントして（Ｓ２７）、それが張り合わせ対象の画像枚数Ｎに達していないとき（Ｓ２８）、今度は、階調補正済みの画像４を基準として、画像５の階調処理を補正する（Ｓ２６）。つまり、画像４の下端の画素値Ｐ（４，Ｄ）に対応する表示階調に、画像４の下隣の画像５の上端の画素値Ｐ（５，Ｕ）に対応する表示階調が一致するように、画像５のガンマ補正関数を補正する（Ｓ２６）。階調処理部３７は、シフトされたガンマ補正関数に従って画像５の全画素値を表示階調に変換する。
【００４３】
以上のように画像３から画像Ｎまで順番に表示階調変換を補正していくことにより、図１９に示すように、表示階調プロファイルが連続的につながる。
【００４４】
次に、ｎを基準画像の番号、ここでは３に初期化して（Ｓ２９）、基準画像３から上方の画像に向かって同様に階調処理を補正していく（Ｓ３０，Ｓ３１，Ｓ３３）。
【００４５】
この第２の方法は、次のように変更されても良い。上述では、全画像を縦断するようにＲＯＩを設定したが、図２０に示すように、複数の貼合せ境界線の前後にまたがる複数の比較的小さいＲＯＩを設定するようにしてもよい。これでも各画像の画素値プロファイルの上端値と下端値は求められるので、上述と同様に階調処理を補正していくことができる。これら複数の比較的小さいＲＯＩは、直線状に配置しても良いし、例えば脚に沿って斜めにずらして配置するようにしても良い。また、両方の脚上にそれぞれ設定するというように、複数列のＲＯＩを設定しても良い。
【００４６】
また、上述では、画素値プロファイルから各画像領域の上端値と下端値から階調処理を補正したが、それと共に、画素値プロファイルの傾きを求め、図１２と図１３の方法を組み合わせ、両方が一致するように階調処理の補正を行うようにしても良い。つまり、図１２のガンマ補正関数の平行移動により画素値を一致させ、そして図１３の入力軸方向の伸縮で傾きを一致させる。両脚それぞれに画素値または、画素値と傾きを求めた場合は、画像を右と左半分に分割しそれ
ぞれ階調計算を行っても良い。
【００４７】
次に、表示階調を滑らかに繋げる第３の手法について説明する。第３の手法では、階調処理の入出力関係は全画像で統一され、上述の第１，第２の方法と異なり、この入出力関係を補正しない。第３の手法では、張り合わせ方法として、図８に示したように、重複領域において隣り合う画像の画素値を合成する方法が採用される。
【００４８】
図２１には、第３の手法に対応するディジタル画像処理装置１８の構成を示している。長尺貼合せ部４０では、重複領域において、隣り合う２枚のＸ線画像の画素値を加重加算により合成し、その加算値を長尺画像の対応する画素の画素値とする。つまり、長尺画像の中の重複領域の画素値は、
（ａ×画像ｎの画素値）＋（１−ａ）×画像ｎ＋１の画素値）
で与えられる。
【００４９】
ここで加重係数ａは、０≦ａ≦１の範囲で可変され、重複領域の画像ｎ側の端部から、画像ｎ＋１側の端部にかけて、１から０まで連続的又は段階的に変化される。加重係数ａの変化パターンは直線的でも良いし、曲線でも良い。
【００５０】
この方法では、重複領域において表示階調は、画像ｎの表示階調から隣の画像ｎ＋１の表示階調に緩やかに移行し、階調変化が急峻にはならない。
【００５１】
重複していない領域では、単一の画像の画素値を長尺画像の対応する画素の画素値とする、換言すると、重複していない領域では、その画像に対して加重係数１を与える。
【００５２】
なお、上述の第１，２，３の手法において、画素値がフレーム周辺で低下するシェーディングを補正する処理を組み合わせれば階調計算の誤差要因が減りより精度良く濃度が揃うようになる。
【００５３】
また、ステッピング撮影は、各静止位置（各ステージ）での撮影は複数フレームの連続撮影を行うことが多い。撮影のＸ線量制御として各ステージの１曝射目は画像中央付近の画素値情報で行う。２曝射目以降は前記情報に加え、第１または第２の手法のＲＯＩ内画素値情報により、前ステージ画像との貼合せ境界線の画素値のギャップがある範囲内に入るようにＸ線制御に補正を加える。これにより、第１，第２の手法の場合は、画像ごとの階調調整量が小さくなり調整の精度が向上する。また、第３の手法の場合は、画像ごとの画素値の変動が小さくなり診断しやすい画像になる。
【００５４】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。上述では、検出器の受光面が円形の場合で説明したが、矩形であっても、まったく同様に適用できる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、複数枚の画像を長尺に貼合せる機能を有するディジタル画像処理装置及びＸ線診断装置において、画像間の表示階調を調整する作業負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のＸ線診断装置の構成図。
【図２】図２の上下動フレームの移動を示す図。
【図３】下肢血管造影検査の造影剤の移動を示す図。
【図４】ステッピング撮影の動作を示す図。
【図５】ボーラスチェース撮影の動作を示す図。
【図６】図１のディジタル画像処理装置で画像張り合わせにより生成される長尺画像を示す図。
【図７】図１のディジタル画像処理装置のブロック図。
【図８】図１のディジタル画像処理装置による重複張り合わせ法を示す図。
【図９】図１のディジタル画像処理装置による単純張り合わせ法を示す図。
【図１０】図１のディジタル画像処理装置による第１の手法の動作手順を示すフローチャート。
【図１１】図１０のステップＳ４の補足図。
【図１２】図１０のステップＳ５の補足図。
【図１３】図１０のステップＳ５の他の例の補足図。
【図１４】図１０のステップＳ５のさらに他の例の補足図。
【図１５】図１のディジタル画像処理装置による第１の手法の概念図。
【図１６】図１のディジタル画像処理装置による第２の手法の動作手順を示すフローチャート。
【図１７】図１６のステップＳ２４で設定される縦断ＲＯＩを示す図。
【図１８】図１６のステップＳ２５で生成される画素値プロファイルを示す図。
【図１９】図１６のステップＳ２６により連続的につながった表示階調プロファイルを示す図。
【図２０】図１６のステップＳ２４で設定される他のＲＯＩを示す図。
【図２１】本実施形態の第３の手法に対応するディジタル画像処理装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１１…Ｘ線管、
１２…Ｘ線絞り、
１３…天板、
１４…検出器、
１５…上下動フレーム、
１６…アナログディジタル変換器、
１７…記録装置、
１８…ディジタル画像処理装置、
１９…表示モニタ、
２０…フィルムイメージャ、
２１…ネットワーク、
３０…画像メモリ、
３１…前処理部、
３２…入力機器、
３３…ＲＯＩ設定部、
３４…統計計算部、
３５…階調計算部、
３６…統計量・階調メモリ、
３７…階調処理部、
３８…階調変更部、
３９…長尺張り合わせ部。

Claims

被検体の体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のＸ線画像のデータを記憶する記憶部と、
前記複数のＸ線画像それぞれの重複部分内の画素の画素値から指標値を計算する指標値計算部と、
前記重複部分の指標値に対応する表示階調が実質的に一致するように、前記複数のＸ線画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部と、
前記表示階調に変換された複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部とを具備することを特徴とするディジタル画像処理装置。
前記指標値は、前記重複部分内の画素の画素値の平均値、最大値、最小値、中央値又は最頻値であることを特徴とする請求項１記載のディジタル画像処理装置。
前記階調処理部は、前記複数のＸ線画像の中の特定のＸ線画像を基準として連鎖的に表示階調変換を実行することを特徴とする請求項１記載のディジタル画像処理装置。
前記特定のＸ線画像を指定するための入力機器をさらに備えることを特徴とする請求項３記載のディジタル画像処理装置。
前記指標値計算部は、前記重複部分内の関心領域内の画素の画素値から指標値を計算することを特徴とする請求項１記載のディジタル画像処理装置。
前記関心領域を指定するための入力機器をさらに備えることを特徴とする請求項５記載のディジタル画像処理装置。
被検体の体軸に沿った連続的な複数のＸ線画像のデータを記憶する記憶部と、
前記複数のＸ線画像に関して個別に、前記複数のＸ線画像を縦断する方向に関して画素値プロファイルを生成するプロファイル生成部と、
前記複数のＸ線画像に関する画素値プロファイルに対応する表示階調プロファイルが連続的につながるように、前記複数のＸ線画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部と、
前記表示階調に変換された複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部とを具備することを特徴とするディジタル画像処理装置。
前記プロファイル生成部は、前記Ｘ線画像を横断する方向に関して画素値の平均値を計算することを特徴とする請求項７記載のディジタル画像処理装置。
前記画素値プロファイルを生成する位置及び前記平均値を計算する範囲を規定する関心領域を設定するための入力機器をさらに備えることを特徴とする請求項８記載のディジタル画像処理装置。
被検体の体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のＸ線画像のデータを記憶する記憶部と、
前記複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部と、
前記長尺画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部とを具備し、
前記張り合わせ処理部は、前記重複部分では２枚のＸ線画像の画素値を加重加算し、且つ加重係数を空間的に変化させることを特徴とするディジタル画像処理装置。
前記加重係数は直線的又は曲線的に変化することを特徴とする請求項１０記載のディジタル画像処理装置。
被検体の体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のＸ線画像のデータを取得する撮影部と、
前記複数のＸ線画像を処理するディジタル画像処理部とを具備し、
前記ディジタル画像処理部は、
前記複数のＸ線画像それぞれの重複部分内の画素の画素値から指標値を計算する指標値計算部と、
前記重複部分の指標値に対応する表示階調が実質的に一致するように、前記複数のＸ線画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部と、
前記表示階調に変換された複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部とを有することを特徴とするＸ線診断装置。
被検体の体軸に沿った連続的な複数のＸ線画像のデータを取得する撮影部と、
前記複数のＸ線画像を処理するディジタル画像処理部とを具備し、
前記ディジタル画像処理部は、
前記複数のＸ線画像に関して個別に、前記複数のＸ線画像を縦断する方向に関して画素値プロファイルを生成するプロファイル生成部と、
前記複数のＸ線画像に関する画素値プロファイルに対応する表示階調プロファイルが連続的につながるように、前記複数のＸ線画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部と、
前記表示階調に変換された複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部とを有することを特徴とするＸ線診断装置。
被検体の体軸に沿った連続的で且つ部分的に重複する複数のＸ線画像のデータを取得する撮影部と、
前記複数のＸ線画像を処理するディジタル画像処理部とを具備し、
前記ディジタル画像処理部は、
前記複数のＸ線画像を張り合わせて長尺画像を生成する張り合わせ処理部と、
前記長尺画像の画素値を表示階調に変換する階調処理部とを有し、
前記張り合わせ処理部は、前記重複部分では２枚のＸ線画像の画素値を加重加算し、且つ加重係数を空間的に変化させることを特徴とするＸ線診断装置。