JP4986467B2

JP4986467B2 - 医用画像表示装置

Info

Publication number: JP4986467B2
Application number: JP2006027624A
Authority: JP
Inventors: 良洋後藤; 文隆高橋
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: JP2007202916A

Description

本発明は、医用画像表示装置に係り、特に、Ｘ線画像中の縞模様（モアレ）を減弱する医用画像表示装置に関する。

従来、グリッドを使用してＸ線撮影を行う際に、このグリッドの存在に起因する縞模様（モアレ）が被写体画像に重畳された画像データが得られる場合がある。

図９は、グリッド９３を使用した従来のＸ線撮影を説明する模式図である。Ｘ線源９１から照射され、被検体９２を透過するＸ線のうち、散乱Ｘ線はグリット９３によって除去される。そして、Ｘ線検出器９４は、Ｘ線投影データを出力する。

図１０は、グリッド９３に起因するモアレ９７が重畳した画像９５を説明する模式図である。画像９５には、被検体９２の生体構造を示す被写体画像９６と縦縞のモアレ９７とが重畳している。

画像に重畳したモアレを減弱させる従来の方法及び装置としては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により、モアレの繰り返し周波数を狙って急峻な減衰を与え、モアレを減弱するものがある（非特許文献１参照）。
加藤元章、外８名、「コンピューテッドラジオグラフィにおけるグリッドライン検出・抑制処理ＧＤＳの臨床運用の有用性」、日本放射線技術学会雑誌、２００５年、第６１巻、第８号、ｐ．１１５８−１１６９

しかしながら、モアレは画像全体に一様に存在するわけではないので、モアレの繰り返し周波数を減衰させる従来の方法及び装置では、モアレの少ない画像領域においては、周波数減弱に対応した縞模様が現れ、逆に悪影響を与えるという問題がある。

本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、画像の一部を修正したことに起因する他領域への影響を少なくしつつ、モアレを減弱させることができる医用画像表示装置及びＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る医用画像表示装置は、医用画像を取得する画像取得手段と、前記取得された医用画像の着目画素毎に、該着目画素を含む局所領域であって、前記医用画像のマトリクスの一方の走行方向に対して平行方向又は直角方向の少なくとも一方向について、画素値の統計量を計測する計測手段と、前記計測された統計量に基づいて、縞状ノイズ成分を減弱させるフイルタのサイズを決定する決定手段と、前記着目画素に対して、前記決定されたサイズで前記走行方向に対して直角方向に、フイルタ処理を実施するフイルタ手段と、前記フイルタ処理後の医用画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、画像の一部を修正したことに起因する他領域への影響を少なくしつつ、モアレを減弱させることができる。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

モアレが被写体画像に重畳された画像データは、図１０のようにモアレは一般的に画像のＹ軸に平行でない場合もあるが、説明を容易にするため、以下ではモアレはＹ軸に平行とする。

図１は、本実施形態に係るＸ線撮影装置１０の概略構成を示す概念図である。

図１のＸ線撮影装置１０は、Ｘ線撮影を実施して被検体の医用画像を生成するＸ線装置１と医用画像を表示する医用画像表示装置２とを備え、Ｘ線装置１と医用画像表示装置２とは通信ケーブル３によって互いに接続される。

Ｘ線装置１は、Ｘ線を照射するＸ線源と、被検体をはさんでＸ線源に対向配置されＸ線を検出してＸ線投影データを出力するＸ線検出器と、被検体とＸ線検出器との間に配置され散乱Ｘ線を除去するグリッドと、散乱Ｘ線が除去されて出力されたＸ線投影データに基づいて医用画像を生成する画像生成手段と、を備える。

医用画像表示装置２は、主として各構成要素の動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）１１、装置の制御プログラムが格納されたり、プログラム実行時の作業領域となったりする主メモリ１２と、オペレーティングシステム（ＯＳ）、周辺機器のデバイスドライブ、後述するモアレの減弱処理を行うためのプログラムを含む各種アプリケーションソフト等が格納される磁気ディスク１３と、表示用データを一時記憶する表示メモリ１４と、この表示メモリ１４からのデータに基づいて画像３１を表示するＣＲＴモニタや液晶モニタ等のモニタ１５と、入力装置としてのマウス１６、マウス１６の状態を検出してモニタ１５上のマウスポインタの位置やマウス１６の状態等の信号をＣＰＵ１１に出力するコントローラ１６ａと、キーボード１７と、上記各構成要素を接続するバス１８とから構成される。

次に医用画像表示装置２が実行するプログラムについて説明する。

プログラムは、モアレを含む医用画像を取得する画像取得部と、取得された医用画像の着目画素毎に、該着目画素を含む局所領域であってモアレの走行方向に対して平行方向又は直角方向の少なくとも一方向について、画素値の統計量を計測する計測部と、計測された統計量に基づいてモアレを減弱させるフイルタのサイズを決定する決定部と、着目画素に対して決定されたサイズでモアレの走行方向に対して直角方向に、フイルタ処理を実施するフイルタ部と、フイルタ処理後の医用画像を表示する表示部と、から構成される。

本実施形態では、計測部は、取得された医用画像の着目画素毎に、該着目画素を含む局所領域であってモアレの走行方向に対して平行方向について、画素値の統計量を計測する。

医用画像表示装置２のＣＰＵ１１は、上記プログラムを磁気ディスク１３から読み出して主メモリ１２にロードし、実行する。

次に、図２乃至図３に基づいて医用画像表示装置２が実行する処理について説明する。図２は第一実施形態の処理の流れを示すフローチャートである。図３は処理を説明する模式図である。

（ステップＳ１）
Ｓ１では、画像取得部は、Ｘ線装置１から、モアレ３２を含む医用画像３１（以下、単に「画像３１」という）を取得する。

画像３１では、Ｘ軸（画像３１の横方向）及びＹ軸（画像３１の縦方向）が設定されており、被検体像３３にモアレ３２が重畳している。モアレ３２の走行方向（Ｙ軸方向）は、医用画像表示装置２によって自動検出されても良いし、操作者によって手動で医用画像表示装置２に入力されてもよい。

計測部は、画像３１の最初の着目画素を指定する。計測部は、例えば、原点を指定する。原点は、通常、画像３１の左上であって、（Ｘ,Ｙ）＝（０，０）で表される。

そして、計測部は、着目画素を含む局所領域であって、モアレ３２の方向に対して平行方向の領域を指定する。計測部は、例えば、領域（Ｘ,Ｙ）＝（０,統計量を計算する領域の長さの半分に相当する値）を指定する。この領域の横幅はモアレ３２の横幅よりも小さい。図３では、矢印３４の領域が指定されている（Ｓ１）。

（ステップＳ２）
Ｓ２では、計測部は、画像３１の着目画素毎に、該着目画素を含む局所領域であってモアレ３２の走行方向に対して平行方向について、画素値の統計量を計測する。図３では、計測部は、Ｓ１で指定された、モアレ３２と平行な領域（矢印３４）内で標準偏差（又は分散）値（ｓｄ１）を求める（Ｓ２）。

（ステップＳ３）
Ｓ３では、決定部は、Ｓ２にて計測された統計量に基づいてモアレ３２を減弱させるフイルタのサイズを決定する。具体的には、決定部は、統計量が相対的に大きいほど、フイルタのサイズを相対的に小さくする処理を行なう。

決定部は、予め決めておいた、標準偏差（又は分散）値（ｓｄ１）とフイルタサイズとの関係を示す関係表を参照し、ｓｄ１に対応する、フイルタサイズを決定する（Ｓ３）。

関係表には、標準偏差（又は分散）値（ｓｄ１）毎にフイルタサイズ（画素数）が記載される。例えば、１０画素（Ｘ軸方向に２画素、Ｙ軸方向に５画素、２画素×５画素＝１０画素）と記載される。

一般に、標準偏差（又は分散）値（ｓｄ１）が大きい場合は急激な濃度変化があるのでフイルタサイズを小さくして、逆に、標準偏差（又は分散）値（ｓｄ１）が小さい場合はフイルタサイズを大きくする。

すなわち、被検体が写っている領域ではフイルタサイズを小さめにして、モアレ３２だけのところではフイルタサイズを大きめにする。

（ステップＳ４）
Ｓ４では、フイルタ部は、着目画素に対して、Ｓ３にて決定されたフイルタサイズでモアレ３２に対して直角方向に、フイルタ処理をする。フイルタ処理には、矢印３５長の長方形領域の画素を使う。

そして、フイルタ部は、着目画素に対するフイルタ処理結果を出力する。処理結果は、医用画像表示装置２において、原画像３１（Ｓ１にて取得された画像３１）が記録されているメモリ領域（図示せず）とは別の領域に記録される（Ｓ４）。

なお、モアレ３２を減弱させる公知のフイルタとしては、ローパスフイルタ、ハイパスフイルタ、メジアンフイルタ、バンドパスフイルタ、ノッチフイルタなどが代表的なものであるが、その他のフイルタでもかまわない。

（ステップＳ５）
Ｓ５では、全ての画素を処理したか否かが判定される（Ｓ５）。全ての画素を処理した場合には、表示部は、フイルタ処理後の画像３１を表示し、終了する。全ての画素を処理していない場合には、Ｓ６に進む。

（ステップＳ６）
Ｓ６では、未処理の画素があれば、処理対象の次の画素を順次指定して、Ｓ２に戻る（Ｓ６）。

図４は、着目画素が順次指定され、統計量が計測される処理を説明する模式図である。図４では、まず、Ｘ＝０…Ｘ_ｊ…Ｘ_ｋ…、Ｙ＝Ｙ_ｉで示される画素が順次指定され、領域４１…についてそれぞれ統計量が算出されてフイルタ処理される。次にＸ＝０…Ｘ_ｊ…Ｘ_ｋ…、Ｙ＝Ｙ_ｉ＋１で示される画素が順次指定され、領域４２…についてそれぞれ統計量が算出されてフイルタ処理される。

図５は、着目画素毎に決定されるフイルタサイズを説明する模式図である。

領域５１では、モアレ３２のみが存在し、被検体像３３は存在しない。このため領域５１の画素では、統計量を算出するための領域３４（Ｓ１にて指定される）の標準偏差（又は分散）値（ｓｄ１）は小さくなる。

したがって、領域５１の画素では、フイルタサイズ５２は領域５３、５４、５５より大きく設定される。

一方、領域５３、５４、５５では、被検体像３３にモアレ３２が重畳している。このため、領域５３、５４、５５の画素では、統計量を算出するために指定される領域３５、３６、３７の標準偏差（又は分散）値（ｓｄ１）は大きくなる。

したがって、領域５３、５４、５５の画素では、フイルタサイズ５６、５７、５８は領域５１よりも小さく設定される。

第一実施形態により、フーリエ変換を用いずに、実空間において、モアレ３２と平行方向の分散値や標準偏差値などの統計量に基づいてフイルタのサイズを決定し、フイルタをモアレ３２の走行方向に対して直角方向にかけるので、画像３１の一部を修正したことに起因する他領域への影響を少なくしつつ、モアレ３２を減弱させることができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態は、計測部が、画像３１の着目画素毎に該着目画素を含む局所領域であって、モアレ３２の走行方向に対して直角方向の領域について統計量を計測する形態である。

以下、図６に基づいて、本実施形態の処理について説明する。図６は、第二実施形態に係わる処理の流れを示すフローチャートである。

（ステップＳ２１）
Ｓ２１では、Ｓ１と同様に、画像取得部は画像３１を取得する。計測部は、最初の着目画素を指定し、モアレ３２の走行方向に対して直角方向の領域（着目画素を含む）を指定する（Ｓ２１）。

（ステップＳ２２）
Ｓ２２では、計測部は、モアレ３２以外の模様を考慮するため、Ｓ２１にて指定された領域の画素値の標準偏差（又は分散）値（ｓｄ２）を求める（Ｓ２２）。

（ステップＳ２３）
Ｓ２３では、決定部は、標準偏差（又は分散）値（ｓｄ２）とフイルタサイズとの関係を示す関係表を参照し、ｓｄ２に対応する、フイルタサイズを決定する（Ｓ２３）。

（ステップＳ２４乃至ステップＳ２６）
Ｓ２４乃至Ｓ２６では、Ｓ４乃至Ｓ６と同様に、フイルタ部は、着目画素に対して、決定されたフイルタサイズで、モアレ３２の走行方向に対して直角方向にフイルタ処理を実施する（Ｓ２４）。

そして、全ての画素を処理したか否かが判定され（Ｓ２５）、全ての画素を処理した場合には処理を終了し、全ての画素を処理していない場合には次の画素を指定し（Ｓ２６）、Ｓ２２に戻る。表示部は、フイルタ処理後の画像３１を表示する。

第二実施形態により、実空間においてフイルタ処理を実施するので、画像３１の一部を修正したことに起因する他領域への影響を少なくしつつ、モアレ３２を減弱させることができる。更に、モアレ３２以外の画像の模様を考慮して、フイルタ処理を実施できる。

＜第三実施形態＞
本実施形態は、計測部が、画像３１の着目画素を含む局所領域であって、検出されたモアレ３２の走行方向に対して平行方向の領域及び直角方向の領域を指定する形態である。

図７に基づいて、本実施形態に係わる処理について説明する。図７は、第三実施形態の処理の流れを説明するフローチャートである。

（ステップＳ３１）
Ｓ３１は、Ｓ１と同様に、画像取得部は画像３１を取得する。計測部は、最初の着目画素（通常は画像３１の左上の原点）を指定する（Ｓ３１）。

（ステップＳ３２）
計測部は、Ｓ１と同様に、Ｓ３１にて指定された着目画素を含む局所領域であって、モアレ３２の走行方向に対して平行方向の領域を指定する。そして、計測部は、Ｓ２と同様に、指定された領域（モアレ３２に対して平行方向）の画素値の標準偏差（又は分散）値（ｓｄ１）を求める（Ｓ３２）。

（ステップＳ３３）
Ｓ３３では、計測部は、Ｓ２２と同様に、Ｓ３１にて指定された着目画素を含む局所領域であって、モアレ３２の走行方向に対して直角方向の領域を指定する。そして、計測部は、Ｓ２２と同様に、モアレ３２以外の模様を考慮するため、指定された領域（モアレ３２に対して直角方向）の画素値の標準偏差（又は分散）値（ｓｄ２）を求める（Ｓ３３）。

（ステップＳ３４）
Ｓ３４では、決定部は、ｓｄ１と、ｓｄ２と、フイルタサイズとの関係を示す関係表を参照し、ｓｄ１とｓｄ２との組み合わせに対応するフイルタサイズを決定する（Ｓ３４）。

図８は、ｓｄ１と、ｓｄ２と、フイルタサイズとの関係を示す関係表の例を示す模式図である。

関係表８１では、行にｓｄ１の値が、列にｓｄ２の値がそれぞれ割り振られる。各セルには、ｓｄ１とｓｄ２との組み合わせ毎に設定されるフイルタサイズが記載される。また、各セルには、フイルタ処理に用いる領域の形状（例えば、平行四辺形）が記載されてもよい。

例えば、ｓｄ１及びｓｄ２が共に小さい値の場合には、画像３１のＹ軸方向及びＸ軸方向の画素値のばらつきが共に小さいと考えられるので、フイルタサイズを大きくし、フイルタ処理に用いる領域の形状は正方形に設定する。

ｓｄ１及びｓｄ２が共に大きい値の場合には、画像３１のＹ軸方向及びＸ軸方向の画素値のばらつきが共に大きいと考えられるので、フイルタサイズを小さくし、フイルタ処理に用いる領域の形状は正方形に設定する。

ｓｄ１が小さくｓｄ２が大きい場合には、画像３１のＹ軸方向の画素値のばらつきが小さく、画像３１のＸ軸方向の画素値のばらつきが大きいと考えられるので、フイルタ処理に用いる領域の形状は縦長の長方形に設定する。

ｓｄ１が大きくｓｄ２が小さい場合には、画像３１のＹ軸方向の画素値のばらつきが大きく、画像３１のＸ軸方向の画素値のばらつきが小さいと考えられるので、フイルタ処理に用いる領域の形状は、横長の長方形に設定する。

（ステップＳ３５乃至ステップＳ３７）
Ｓ３５乃至Ｓ３７では、Ｓ４乃至Ｓ６と同様に、フイルタ部は、着目画素に対して、決定されたフイルタサイズでモアレ３２の走行方向に対して直角方向に、フイルタ処理を実施する（Ｓ３５）。

そして、全ての画素を処理したか否かが判定され（Ｓ３６）、全ての画素を処理した場合には処理を終了し、全ての画素を処理していない場合には次の画素を指定し（Ｓ３７）、Ｓ３２に戻る。表示部は、フイルタ処理後の画像３１を表示する。

本実施形態により、実空間においてフイルタ処理を実施するので、画像３１の一部を修正したことに起因する他領域への影響を少なくしつつ、モアレ３２を減弱させることができる。

なお、上記実施形態では、着目画素毎にフイルタサイズを決定したら、すぐにフイルタ処理をしているが、すべての画素ごとにフイルタサイズを決定して、次にまとめて、全画素に対してフイルタ処理をしてもよい。

また、上記実施形態では、医用画像表示装置２は、Ｘ線装置１から画像３１を取得したが、これに限らず、画像３１を収集できるものから画像３１を取得すればよい。例えば、医用画像表示装置２は、医用画像を格納・管理する医用画像管理システム（Pictures Archive and Communication System、ＰＡＣＳ）や他のコンピュータから画像３１を取得しても良い。

本実施形態に係るＸ線撮影装置の概略構成を示す概念図第一実施形態の処理の流れを示すフローチャート第一実施形態の処理を説明する模式図着目画素が順次指定され、統計量が計測される処理を説明する模式図着目画素毎に決定されるフイルタサイズを説明する模式図第二実施形態の処理の流れを示すフローチャート第三実施形態の処理の流れを説明するフローチャートｓｄ１と、ｓｄ２と、フイルタサイズとの関係を示す関係表の例を示す模式図グリッドを使用した従来のＸ線撮影を説明する模式図グリッドに起因するモアレが重畳した画像を説明する模式図

符号の説明

１…Ｘ線装置、２…医用画像表示装置、３…通信ケーブル、１０…Ｘ線撮影装置、１１…ＣＰＵ、１２…主メモリ、１３…磁気ディスク、１４…表示メモリ、１５…ＣＲＴ、１６…マウス、１６ａ…コントローラ、１７…キーボード、１８…バス

Claims

縞状ノイズ成分を含む医用画像を取得する画像取得手段と、
前記取得された医用画像の着目画素毎に、該着目画素を含み、前記縞状ノイズ成分の走行方向に対して平行な第一の局所領域と、前記着目画素を含み、前記縞状ノイズ成分の走行方向に対して直角な第二の局所領域と、を設定し、前記第一の局所領域及び前記第二の局所領域の画素値の標準偏差又は分散を計測する計測手段と、
前記計測された標準偏差又は分散に基づいて、前記着目画素毎に、当該着目画素を含むマトリクスからなるフィルタを設定し、そのフィルタを用いて前記縞状ノイズ成分を減弱させるフィルタ処理に用いる前記フィルタのフィルタサイズ及び形状を決定する決定手段であって、前記第一の局所領域の標準偏差又は分散と、前記第二の局所領域の画素値の標準偏差又は分散と、が共に比較的小さい場合には、前記フィルタサイズが比較的大きい正方形状に決定し、前記第一の局所領域の標準偏差又は分散と、前記第二の局所領域の画素値の標準偏差又は分散と、が共に比較的大きい場合には、前記フィルタサイズが比較的小さい正方形状に決定し、前記第一の局所領域の標準偏差又は分散が比較的小さく、前記第二の局所領域の画素値の標準偏差又は分散が比較的大きい場合は、前記走行方向に平行な辺が比較的長い長方形状に決定し、前記第一の局所領域の標準偏差又は分散が比較的大きく、前記第二の局所領域の画素値の標準偏差又は分散が比較的小さい場合は、前記走行方向に対して直角な辺が比較的長い長方形状に決定する決定手段と、
前記着目画素毎に決定されたフィルタサイズ及び形状からなるフィルタを、前記着目画素毎に用いて、前記走行方向に対して直角方向に、前記フイルタ処理を実施するフイルタ手段と、
前記フイルタ処理後の医用画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする医用画像表示装置。
前記画像取得手段は、
Ｘ線を照射するＸ線源と、
被検体をはさんで前記Ｘ線源に対向配置され、Ｘ線を検出してＸ線投影データを出力するＸ線検出器と、
前記被検体と前記Ｘ線検出器との間に配置され、散乱Ｘ線を除去するグリッドと、
前記散乱Ｘ線が除去されて出力されたＸ線投影データに基づいて医用画像を生成する画像生成手段と、を含むＸ線撮影装置を含んで構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の医用画像表示装置。