CN105142523B - 图像处理装置 - Google Patents
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Abstract
根据本发明所涉及的图像处理装置，在图形分割处理中通过提取原始图像(P0)的金属片能够生成可靠性提高的二值化图像。为了减轻图形分割处理的运算负担，本发明所涉及的图像处理装置成为以下结构：对于粗略地提取金属片而得到的二值化图像上的像，在设为在难以判断是否属于金属片的中间带的中央附近被截断的状态之后，从中间带的中央附近起执行像的切削。通过这样，能够在极力缩小进行像的切削的范围的同时可靠地去除中间带。
Description
技术领域
本发明涉及一种使放射线图像的可视性提高的图像处理装置，特别是涉及一种即使放射线图像中拍进了金属片也能够提供可视性高的图像的图像处理装置。
背景技术
在医疗机构中具备一种用放射线获取被检体的图像的放射线摄影装置。在这种放射线摄影装置中具备如下一种图像处理装置：通过对原始图像施加图像处理而使显示监视器显示可视性高的图像。
图像处理前的原始图像是刚拍摄到的图像，并且还没有进行图像处理。即使在显示监视器中直接显示这种原始图像，原始图像也未必以可视性高的状态显示在显示监视器中。图像处理装置通过对原始图像施加图像处理来改善显示监视器中显示的图像的可视性。图像处理装置通过对原始图像实施色调校正能够改善图像的可视性(例如参照专利文献1)。
另外，在被检体过去有过用金属片加固骨骼之类的手术经历的情况下，在拍摄到的原始图像中拍进了该金属片。当对体内埋入金属片的被检体进行摄影时，放射线不易透过的金属片被清晰地拍进原始图像。该原始图像上的金属片在原始图像上被拍得极暗。
当不考虑该原始图像中出现的金属片的存在而实施色调校正时，图像的可视性不会充分提高。由于图像处理装置想要使包括原始图像上的极暗部分在内的整个图像的可视性提高。因此，为了可靠地提高原始图像的可视性，需要排除源自金属片的极暗的部分来执行色调校正。根据该方法，原始图像上的金属片不会被进行色调校正，原始图像中的除金属片以外的部分的可视性可靠地提高。
在此，对在原始图像中尽管仅对非金属片的部分进行色调校正也会提高可视性的理由进行说明。原始图像上的金属片并不是被检体内生长的组织，因此不能成为诊断的关注对象。也就是说，在诊断图像的诊断者看来，想要进行图像诊断的是原始图像中的除金属片以外的部分。当如上所述那样对原始图像中的除金属片以外的部分实施色调校正时，该部分不会受原始图像上的金属片的影响，可视性可靠地提高。另外，被进行了该色调校正的部分与对于诊断者来说想要进行图像诊断的部分一致。这样，在原始图像中拍进了金属片的情况下，排除金属片来实施色调校正的方法提高了可视性。
为了如上所述那样排除金属片来进行色调校正，首先必须指定原始图像上的哪个部分是金属片。在色调校正之前自动进行该指定。此时使用的方法是图形分割法。所谓图形分割法，是指以下方法：考虑构成图像的像素本身的明亮度以及该像素与同该像素相邻的像素之间的像素值的差，来判断该像素是否属于原始图像上的金属片(例如，参照非专利文献1)。
该图形分割法需要在操作之前指定原始图像上的金属片的明亮度。通过选择原始图像上的金属片的一部分来进行此时的指定。该选择要求严格。当在选择范围内包括非金属片的部分时，基于图形分割法进行的金属片的形状的识别不正确，对最终获得的色调校正后的图像的可视性造成不良影响。
在以往的方法中，在上述原始图像上的金属片的明亮度的指定中利用了图像的二值化处理。原始图像上的金属片即使在图像中也极暗。因而，如果实施二值化处理以使原始图像上的暗部分浮现，则能够指定金属片。
在上述说明中，例示了对原始图像实施色调校正的情况，但图像的二值化处理也用于除色调校正以外的图像处理。例如，为了防止在断层图像中拍进的金属片像的周围出现伪像，利用了原始图像的二值化处理，该断层图像是对一边改变被检体的摄影位置一边进行连拍而得到的原始图像实施图像重构处理而生成的(参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开2007-289687
专利文献2：PCT/JP2012/003525
非专利文献1：(Yuri Y.Boykov，Marie-Pierre Jolly；Interactive Graph Cutsfor Optimal Boundary&Region Segmentation of Objects in N-D Images.Proceedings of“Internation Conference on Computer Vision”，July2001vol.I，p.105)
发明内容
发明要解决的问题
然而，根据如上所述的以往结构，存在如下问题。即，在使用了以往结构的二值化处理的方法中，金属片的指定不正确。
在以往方法中，首先，提取原始图像上的暗部分，基于该暗部分来识别整个原始图像中的金属片的形状。负责这些处理的前半部分的是图像的二值化处理，负责后半部分的是图形分割操作。其中，通过将构成原始图像的像素的像素值与规定的阈值进行比较来进行二值化处理。因而，根据阈值的不同而有可能误识别为原始图像上的除金属片以外的像素也位于金属片。一旦发生了这种误识别，则在接下来要进行的图形分割操作中不会纠正该误识别。因而，必须在二值化处理的时刻可靠地避免发生上述误识别。
但是，仅通过以往的二值化处理难以避免上述误识别。这是由于，有时在被检体的金属片的周围存在易于吸收放射线的粘固剂等，在进行二值化处理时难以分辨被拍进原始图像的粘固剂和金属片。
这样，难以与每个原始图像相应地选择恰当的阈值来进行二值化处理。因此，在以往结构中构成为对不同的原始图像实施相同的二值化处理。由于存在这种情况，因此在以往方法的二值化处理中，在提取原始图像上的金属片时，在表示金属片的部分中包含原始图像上的非金属片的部分。这导致原始图像上的金属片的认定的误识别，给要对原始图像实施的色调校正、断层图像生成处理造成不利影响。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供如下一种图像处理装置：通过针对拍进了金属片的图像正确地辨别金属片和除此以外的部分，能够使除被拍进图像的金属片以外的部分可靠地提高可视性。
用于解决问题的方案
本发明为了解决上述问题而采用如下结构。
即，本发明所涉及的图像处理装置对原始图像实施图像处理，该原始图像是通过对内部被埋入金属片的被检体进行放射线摄影而得到的，该原始图像中拍进了金属片，该图像处理装置的特征在于，具备：二值化单元，其通过将原始图像二值化来生成二值化图像，该二值化图像中拍进了被拍进原始图像的金属片的粗略的像；边缘提取处理单元，其通过对原始图像实施边缘提取处理，来生成提取表示上述原始图像中的中间带的中央附近的位置的边界而得到的边缘提取图像，该中间带处于原始图像中的放射线的曝光多的部分与曝光少的部分之间；图像合成单元，其通过将二值化图像与边缘提取图像叠加，来生成二值化图像上的像在中间带的中央附近被截断的合成图像；轮廓删除处理单元，其通过删除合成图像上的像的轮廓，来生成从合成图像上的像删除了中间带而得到的轮廓删除金属图；以及图形分割处理单元，其通过识别为轮廓删除金属图上的像是构成被拍进原始图像的金属片的一部分的像，来对原始图像实施图形分割处理，从而生成提取被拍进原始图像的金属片的像而得到的提取图像。
[作用和效果]根据本发明所涉及的图像处理装置，能够生成正确的二值化图像。即，本发明所涉及的图像处理装置通过对中间带实施图形分割处理来判断该部分是否属于金属片，该中间带处于原始图像中的放射线的曝光多的部分与曝光少的部分之间。由此，能够正确地提取被拍进原始图像的金属片的轮廓。即，本发明所涉及的图像处理装置具备：二值化单元，其通过将原始图像二值化，来生成拍进了被拍进原始图像的金属片的粗略的像的二值化图像；边缘提取处理单元，其提取原始图像中的中间带的中央附近的位置；图像合成单元，其生成二值化图像上的像在中间带的中央附近被截断的合成图像；以及轮廓删除处理单元，其通过删除合成图像上的像的轮廓来删除中间带。利用这些各单元能够可靠地提取被拍进原始图像的金属片的内部形状。
另外，更为优选的是，上述图像处理装置还具备对原始图像实施中值滤波的中值滤波处理单元，二值化单元、边缘提取单元以及图形分割处理单元所参照的原始图像被实施了中值滤波。
[作用和效果]上述结构更加具体地示出了本发明的图像处理装置。如果对二值化单元、边缘提取单元以及图形分割处理单元所参照的原始图像实施中值滤波，则能够通过滤波处理来去除原始图像中出现的噪声成分，因此能够更加正确地进行被拍进原始图像的金属片的提取。
另外，更为优选的是，在上述图像处理装置中，边缘提取处理单元通过对原始图像实施拉普拉斯滤波来进行动作。
[作用和效果]上述结构更加具体地示出了本发明的图像处理装置。边缘提取处理单元通过对原始图像实施拉普拉斯滤波，能够可靠地提取中间带的中央附近。这是由于拉普拉斯滤波器是空间微分滤波器。
另外，更为优选的是，上述图像处理装置还具备反转单元，该反转单元通过对二值化图像实施反转处理，来生成反转二值化图像，该反转二值化图像中拍进了被拍进原始图像的除金属片以外的部分的粗略的像，图像合成单元通过将反转二值化图像与边缘提取图像叠加，来生成反转二值化图像上的像在中间带的中央附近被截断的与反转有关的合成图像，轮廓删除处理单元通过删除与反转有关的合成图像上的像的轮廓，来生成从合成图像上的像删除了中间带而得到的轮廓删除非金属图，图形分割处理单元识别为轮廓删除非金属图上的像是构成被拍进原始图像的除金属片以外的部分的一部分的像，来对原始图像实施图形分割处理。
[作用和效果]上述结构示出了针对原始图像中的除金属片以外的部分的动作。即，本发明所涉及的图像处理装置构成为，生成拍进了被拍进原始图像的除金属片以外的部分的粗略的像的反转二值化图像，基于该反转二值化图像来生成反转二值化图像上的像在中间带的中央附近被截断的与反转有关的合成图像，之后，通过删除该与反转有关的合成图像上的像的轮廓来从合成图像上的像删除中间带。
利用这些各单元来可靠地提取被拍进原始图像的除金属片以外的部分的内部形状。即，利用这些单元能够解除在金属边界被误检测为金属的、金属以外的区域的指定。
另外，更为优选的是，上述图像处理装置还具备色调校正处理单元，该色调校正处理单元参照提取图像对原始图像中的除金属片以外的部分实施色调的校正处理。
[作用和效果]本发明的图像处理装置能够用于色调校正。
另外，更为优选的是，上述图像处理装置还具备执行以下处理的断层图像生成单元：金属片去除处理，参照从各个原始图像提取金属片的像而得到的提取图像，从原始图像消除被拍进原始图像的金属片，从而生成金属片去除图像，其中，上述原始图像是一边改变摄影方向一边对被检体进行连拍而得到的；金属片去除断层图像生成处理，对多个金属片去除图像实施图像重构处理来生成金属片去除断层图像；金属片裁切处理，参照提取图像，来生成从各个原始图像取出相当于金属片的部分而得到的裁切图像；金属片断层图像生成处理，对多个裁切图像实施图像重构处理来生成金属片断层图像；以及断层图像相加处理，将金属片去除断层图像与金属片断层图像相加来生成合成断层图像。
[作用和效果]本发明的图像处理装置能够用于以下情况：生成断层图像以避免在金属片的周围产生伪像。
发明的效果
根据本发明所涉及的图像处理装置，在图形分割处理中提取原始图像的金属片，由此能够生成可靠性提高的二值化图像。为了减轻图形分割处理的运算负担，本发明所涉及的图像处理装置成为以下结构：对于粗略地提取金属片而得到的二值化图像上的像，在设为在难以判断是否属于金属片的中间带的中央附近被截断的状态之后，从中间带的中央附近起执行像的切削。通过这样，能够一边极力缩小进行像的切削的范围一边可靠地去除中间带。
附图说明
图1是说明实施例1所涉及的图像处理装置的整体结构的功能框图。
图2是对实施例1所涉及的中值滤波处理进行说明的示意图。
图3是对实施例1所涉及的二值化处理进行说明的示意图。
图4是对实施例1所涉及的中间带进行说明的示意图。
图5是对实施例1所涉及的二值化处理进行说明的示意图。
图6是对实施例1所涉及的边缘提取处理进行说明的示意图。
图7是对实施例1所涉及的边缘提取处理进行说明的示意图。
图8是对实施例1所涉及的边缘提取处理进行说明的示意图。
图9是对实施例1所涉及的边缘提取处理进行说明的示意图。
图10是对实施例1所涉及的图像合成处理进行说明的示意图。
图11是对实施例1所涉及的图像合成处理进行说明的示意图。
图12是对实施例1所涉及的轮廓去除处理进行说明的示意图。
图13是对实施例1所涉及的轮廓去除处理进行说明的示意图。
图14是对实施例1所涉及的轮廓去除处理进行说明的示意图。
图15是对实施例1所涉及的轮廓去除处理进行说明的示意图。
图16是对实施例1所涉及的轮廓去除处理进行说明的示意图。
图17是对实施例1所涉及的图进行说明的示意图。
图18是对实施例1所涉及的图形分割处理进行说明的示意图。
图19是对实施例1所涉及的图形分割处理进行说明的示意图。
图20是对实施例1所涉及的图形分割处理进行说明的示意图。
图21是对实施例1所涉及的图形分割处理进行说明的示意图。
图22是对实施例1所涉及的色调校正处理进行说明的示意图。
图23是说明实施例2所涉及的X射线断层摄影装置的结构的功能框图。
图24是说明实施例2所涉及的断层图像的获取原理的示意图。
图25是说明实施例2所涉及的断层图像的获取动作的示意图。
图26是说明实施例2所涉及的断层图像的获取动作的示意图。
图27是说明实施例2所涉及的断层图像的获取动作的示意图。
图28是说明实施例2所涉及的断层图像的获取动作的示意图。
图29是说明实施例2所涉及的断层图像的获取动作的示意图。
图30是说明实施例2所涉及的断层图像的获取动作的示意图。
具体实施方式
本发明所涉及的图像处理装置是对原始图像P0实施图像处理的图像处理装置，该原始图像P0是通过对内部埋入金属片的被检体进行放射线摄影而获得的，该原始图像P0中拍进了金属片。下面，对用于实施本发明的方式进行说明。
实施例1
首先，对本发明所涉及的图像处理装置1的实施例进行说明。本发明的图像处理装置1成为以下结构：当如图1所示那样输入原始图像P0时，输出对原始图像P0进行色调校正而得到的色调校正图像P7。对于原始图像P0，能够想出各种图像，但为了最有效地表示本发明的特征，设为原始图像P0是对埋入有金属片的被检体进行X射线摄影而得到的图像。而且，设为在该原始图像P0中拍进了处于被检体内的金属片的像。即，在图1的原始图像P0中示出了构成人工关节的金属片m0。并且，原始图像P0中的除金属片m0以外的部分由具有相似的像素值的像素构成，不能说可视性高。
当将这种原始图像P0输入到实施例1所涉及的图像处理装置1时，对原始图像P0实施色调校正。由此，构成原始图像P0的像素的像素值接受固定的调整而变换为可视性提高的色调校正图像P7。此时，图像处理装置1的特征是指并非对原始图像P0的整个区域实施色调校正。即，图像处理装置1排除被拍进原始图像P0的金属片m0，而仅对金属片m0以外的部分进行图像处理。因而，被拍进原始图像P0的金属片m0成为没有被进行图像处理而从原始图像P0被复制到色调校正图像P7的状态。
在诊断者看来，色调校正图像P7的除金属片m7以外的部分的可视性提高。即，被拍进原始图像P0的金属片m0不是被检体内生长的组织，对诊断者来说感兴趣的倒不如说是原始图像P0中的除金属片m0以外的部分。该部分在原始图像P0上由具有相似的像素值的像素构成，构造物不清楚，可视性低。但是，该部分在色调校正图像P7中被调整了像素值的对比度，可视性得到改善。诊断者通过将该色调校正图像P7用于诊断，能够精确地诊断可视性提高的除金属片m0以外的部分。
这样，图像处理装置1之所以构成为排除金属片m0地对原始图像P0进行色调校正，是由于需要可靠地提高金属片m0以外的部分的可视性。当图像处理装置1对包括金属片m0在内的原始图像P0实施色调校正时，在原始图像P0中由于受到被极白地拍进的金属片m0的像素值的影响，而使原始图像P0上的除金属片m0以外的部分整体上发黑，金属片m0以外的部分的可视性没什么改善。因此，实施例1所涉及的图像处理装置1进行如下动作：在色调校正之前识别被拍进原始图像P0的金属片m0的形状，并对金属片m0以外的部分实施色调校正。
图像处理装置1以从原始图像P0提取金属片m0为目的而具备各部11、12、12a、13、14、15、16。其中，中值滤波处理部11对原始图像P0实施中值滤波来生成滤波处理图像P1。二值化部12a对滤波处理图像P1实施二值化处理来生成二值化图像P2a。反转部12b使二值化图像P2a反转来生成反转二值化图像P2b。边缘提取部13对滤波处理图像P1进行边缘提取处理来生成边缘提取图像P3。图像合成部14使二值化图像P2a与边缘提取图像P3叠加来生成合成图像P4a，并且使反转二值化图像P2b与边缘提取图像P3叠加来生成与反转有关的合成图像P4b。轮廓删除部15通过对合成图像P4a实施轮廓删除处理来生成轮廓删除金属图P5a，并且通过对与反转有关的合成图像P4b实施轮廓删除处理来生成轮廓删除非金属图P5b。图形分割处理部16基于原始图像P0、轮廓删除金属图P5a以及轮廓删除非金属图P5b来生成从原始图像P0提取金属片m0而得到的提取图像P6。
这样，中值滤波处理部11相当于本发明的中值滤波处理单元，二值化部12a相当于本发明的二值化单元，反转部12b相当于本发明的反转单元。另外，边缘提取部13相当于本发明的边缘提取处理单元，图像合成部14相当于本发明的图像合成单元。另外，轮廓删除部15相当于本发明的轮廓删除处理单元，图形分割处理部16相当于本发明的图形分割处理单元。
然后，图像处理装置1基于提取图像P6来识别原始图像P0上的金属片m0的位置、大小、范围，对原始图像P0上的除金属片m0以外的部分实施色调校正来生成色调校正图像P7。进行该色调校正的是色调校正部17。之后，按顺序对这些各部的具体动作进行说明。色调校正部17相当于本发明的色调校正处理单元。
<中值滤波处理部11的动作>
图2说明了中值滤波处理部11对原始图像P0进行的滤波处理。如图2的左侧所示，在原始图像P0中含有细微的粒上噪声。这种噪声在原始图像P0中或者极暗或者极亮。这种噪声妨碍接下来要进行的金属片m0的提取。因此，根据本发明，中值滤波处理部11在提取动作之前预先消除原始图像P0上的粒上噪声。具体地说，中值滤波处理部11通过对原始图像P0实施中值滤波来消除该噪声。决定将通过该处理而生成的图像称为滤波处理图像P1。
中值滤波处理是如下一种图像处理：利用在图像处理中使用的矩阵滤波器的一种将构成图像的像素的像素值替换为其周围的像素的像素值。由此，像素的像素值被替换为其周围的像素所具有的像素值中的中间的像素值。在该动作中去除原始图像P0中出现的粒上噪声。中值滤波处理部11像这样地对原始图像P0实施中值滤波。后述的二值化部12a、边缘提取单元以及图形分割处理部16所参照的滤波图像是实施该中值滤波而得到的。
<二值化部12a的动作>
滤波处理图像P1被发送到二值化部12a。二值化部12a基于预先设定的阈值来临时提取原始图像P0上的金属片m0。即，二值化部12a通过将构成原始图像P0的像素的像素值与阈值进行比较，来判定该像素在原始图像P0中是属于放射线的曝光多的部分还是属于放射线的曝光少的部分。二值化部12a对原始图像P0上的所有像素进行该判定，并如图3所示那样将判定结果作为二值化图像P2a进行输出。在图3的情况下，黑色部分是被判定为放射线的曝光少的部分。另外，图3的白色部分是被判定为放射线的曝光多的部分。二值化图像P2a中的黑色部分的像素的像素值是1，白色部分的像素值是0。这样，二值化部12a通过将原始图像P0二值化来生成拍进了被拍进原始图像P0的金属片m0的粗略的像的二值化图像P2a。
此外，反转部12b使二值化图像P2a反转来生成反转二值化图像P2b。对该反转二值化图像P2b后文描述。该反转部12b对二值化图像P2a实施反转处理，由此生成拍进了除被拍进原始图像P0的金属片m0以外的部分的粗略的像的反转二值化图像P2b。
通过这样得到的二值化图像P2a粗略地示出原始图像P0中的金属片m0的位置。金属具有与构成被检体的骨骼等相比极度吸收X射线的特性。因而，在原始图像P0中，金属片m0的X射线的曝光极少。而且，原始图像P0是通过使X射线曝光而得到的照片。因而，如果按像素值的大小将原始图像P0的像素分为两组，则被分到放射线的曝光少的一组的像素群理应构成X射线的曝光极少的金属片m0。
但是，通过二值化处理不能正确地获知金属片m0的形状。图4说明了其理由。当将滤波处理图像P1中的一部分放大时获知在滤波处理图像P1上的金属片m1与除此以外的部分之间出现了层次。即，在金属片m1与除此以外的部分之间存在乍一看难以区分相互的部分属于哪个部分的中间带C。在该中间带C中发现大量具有与上述阈值所示的像素值相似的像素值的像素。因而，当对该中间带C实施二值化处理时，在是否属于金属片m1的判定中发生误识别。
如参照图3所获知那样，二值化图像P2a上的金属片m2与滤波处理图像P1上的金属片m1的形状互不相同。原因是，由于在如上所述的中间带C上发生的判定的误识别，使二值化图像P2a上的金属片m2的形状错乱。
图5是将表示该情形的二值化图像P2a局部放大而得到的图。二值化图像P2a上的金属片m2露出到虚线内的覆盖被可靠地被判明为金属片的部分的中间带C。在形状的边界处，这种二值化图像P2a上的金属片m2的形状是不正确的。为了在难以判断是否属于这种金属片的中间带C正确地进行金属片的认定，需要利用不是二值化处理的其它方法。但是，在二值化图像P2a中，基于自身判断而不可靠地直接确定金属片与除金属片以外的部分的边界。在此，需要首先从金属片m2排除二值化图像P2a上的相当于中间带C的部分，之后用可靠性更高的方法来详细地分析被排除的该部分是否为金属片。为了进行这种动作，首先需要获知中间带C的形状。
<边缘提取部13的动作>
边缘提取部13是为了从滤波处理图像P1提取上述中间带C而设置的。图6说明了该边缘提取图像P3对滤波处理图像P1进行的边缘提取处理是什么样的处理。首先，如图6左侧所示，设为存在一种在黑暗的图像中拍进了圆形的明亮的像的图像。当对这种图像进行边缘提取时，如图6右侧所示，能够获取用不同颜色区分圆环状的部分和除圆环状的部分以外的部分的图像。此外，通过边缘提取处理生成的图像不称为二值图像，但在图6中为了便于说明，设为二值图像来进行说明。通过对图像实施拉普拉斯滤波处理来执行该边缘提取处理。拉普拉斯滤波处理是能够通过对图像实施微分处理来强调被拍进图像的像与背景的边界的图像处理的一种。
图7示出了边缘提取部13对滤波处理图像P1实施边缘提取处理来生成边缘提取图像P3的动作。此时，边缘提取图像P3成为提取滤波处理图像P1的金属片m1与背景(除金属片m1以外的部分)之间的边界后的图像。
在此，当将图3的滤波处理图像P1上的金属片m1与在图7中的边缘提取图像P3上如轮那样呈现的边缘E进行比较时，发现各自的形状略有不同。图8对产生这种现象的理由进行了说明。图8左侧是将滤波处理图像P1的一部分放大后的图。如在图4中已说明那样，在被拍进滤波处理图像P1的金属片与除金属片以外的部分之间存在通过二值化处理不能辨别分配到哪个区域才好的中间带C。图8右侧说明了对图8左侧示出的滤波处理图像P1进行边缘提取处理而得到的边缘E。在图8右侧将边缘E与作为边缘提取处理的基础的滤波处理图像P1这两个图像叠加地示出。在图像处理的性质上，边缘E位于中间带C的中央附近。
图9说明了边缘E位于中间带C的中央附近的理由。图9的曲线图是像素值与滤波处理图像P1上的位置相关联的曲线图。曲线图的左侧相当于滤波处理图像P1上的拍进了除金属片m1以外的部分的部分，曲线图的右侧相当于滤波处理图像P1上的拍进了金属片m1的部分。处于各部分的中间的是中间带C。在此，试着考虑当对滤波处理图像P1实施边缘提取处理时，边缘E会出现于图9的曲线图中的哪个部分。通过在空间上对像素进行微分来进行边缘提取部13的边缘提取。这是由于，在对曲线图进行微分时，边缘E会出现在倾斜度最大的部分。将该情况放在心上再一次试着仔细观察图9的曲线图。当从左向右观察曲线图时，从像素值几乎不变的状态起，像素值逐渐大幅度延伸，不久像素值的延伸变小，不久像素值几乎不变。由于存在以下性质：与X射线图像上的像素值的位置相应的変化缓慢，且突然不变。这是由于，在图9的曲线图中出现边缘E的部分是像素值的延伸最大的用箭头表示的中间带C的中央附近。
这样，边缘提取部13通过对原始图像P0实施边缘提取处理来生成提取边缘E而得到的边缘提取图像P3，该边缘E表示处于原始图像P0中的放射线的曝光多的部分与曝光少的部分之间的中间带C的中央附近的位置。由此，能够执行以下动作：从二值化图像P2a排除在二值化图像P2a中金属片m2露出到中间带C的部分(露出部：与图5中的虚线相比靠外侧的部分)。
<图像合成部14的动作>
向图像合成部14发送二值化图像P2a和边缘提取图像P3。图像合成部14将二值化图像P2a与边缘提取图像P3叠加，由此将在边缘提取图像P3上叠加边缘E的二值化图像P2a的像素值置换为0。图10示出了此时的动作。在这样得到的合成图像P4a中拍进了乍一看与二值化图像P2a上的金属片m2相同的金属片m4，但仔细看来二者各不相同。即，金属片m2在图像上表现为一个统一的块，与此相对地，金属片m4中加入了一道源自边缘E的缝隙。这样，金属片m4被截断为多个零件。这样，图像合成部14通过将二值化图像P2a与边缘提取图像P3叠加来生成将二值化图像P2a上的像在中间带的中央附近进行截断而得到的合成图像P4a。
图11将各图像的一部分放大来说明通过图像合成处理对二值化图像P2a上的金属片m2的哪个部分加入了缝隙。金属片m2露出到中间带C，边缘E位于中间带C的中央，因此在合成图像P4a中的金属片m4中，明显属于金属片的部分(换句话说，不属于中间带C的部分)没有加入缝隙。倒不如说在金属片m4中加入缝隙的部分是图11的A所示的突起状的部分。该突起状的部分是在金属片m2中越过中间带C的中央而横跨中间带C的大致整个区域存在的大的露出部。在图像合成处理中，将二值化图像P2a上的位于中间带C的中央的像素的像素值变换为0，因此利用通过像素值的变换而产生的通道将该突起状的部分从图像上的金属片分离。因而，在图11中的金属片m4中，部分A表现为孤岛。这样，通过图像合成处理从金属片排除二值化图像P2a中的位于中间带C的中央附近的位置的像素。但是，在该图像处理中，并不是如图11的下侧所示那样从金属片排除所有露出部(相当于虚线的外侧的部分)。
<轮廓删除部15的动作：轮廓删除金属图P5a的露出>
轮廓删除部15是为了使合成图像P4a中还残留的露出部的像素值为0而设置的。由此，从金属片m2排除二值化图像P2a上的金属片m2中的露出到中间带C的露出部的整个区域。这样，轮廓删除部15通过删除合成图像P4a上的像的轮廓来生成从合成图像P4a上的像删除中间带C而得到的轮廓删除金属图P5a。
对由轮廓删除部15实际执行的图像处理进行说明。轮廓删除部15将合成图像P4a上的金属片m4仅切削规定宽度。由轮廓删除部15进行的切削是指对被拍进图像上的像素块执行使构成其轮廓的像素的像素值为0的动作，是与一般的图形的缩小不同的概念。
图12示出了由轮廓删除部15进行的轮廓删除处理。例如，设为存在一种如图11左侧所示的拍进了圆环状的像的图像。当对该图像进行轮廓删除处理时，如图11右侧所示，圆环状的像的轮廓部被切削，圆环变细。图11右侧的虚线部示出了切削前的像的轮廓。
图13具体地说明了由轮廓删除部15对合成图像P4a进行的轮廓删除处理。轮廓删除部15继续进行从轮廓切削构成金属片m4的像素块的动作，直到属于中间带C的像素(属于露出部的像素)消失为止。因而，必须在该图像处理之前预先获取中间带C的宽度。通过观察原始图像P0能够容易地获取该中间带C的宽度。另外，一旦获取中间带C的宽度，就能够将获取到的宽度用于对其它X射线图像的轮廓删除处理。由于中间带C的宽度在X射线图像之间不会大幅变动。
考虑通过该轮廓删除处理使金属片m4中的孤岛A变为什么样。轮廓删除处理是切削金属片m4的轮廓那样的图像处理。因而，从用图13的点p表示的中间带C的中央附近的位置看来，成为从两个方向执行轮廓的切削。即，一个是切削金属片m4主体那样的从点p朝向下侧方向的切削。另一个是切削孤岛A那样的从点p朝向上侧方向的切削。通过该上侧的切削来消除孤岛A。
对该理由进行说明。横跨孤岛A的中间带C的方向的宽度是中间带C的宽度的一半以下。这是由于二值化图像P2a中出现的突起A是通过二值化处理被分配为曝光少的像素的像素，原本收敛为中间带C的宽度。因而，关于轮廓删除处理，实施从中间带C的中央附近仅切削中间带C的宽度的一半的厚度的金属片m4即可。如果该轮廓删除处理的强度为该程度，则能够可靠地消除小于中间带C的厚度的一半的孤岛A。
如果像这样对合成图像P4a实施轮廓删除处理，则能够可靠地切削金属片的周围。图14说明了对二值化图像P2a直接实施轮廓删除处理的情况。此时，二值化图像P2a具有突起A。该突起A不像合成图像P4a时那样成为孤岛，反倒是从金属片主体突出的半岛。当对这种二值化图像P2a实施轮廓删除处理时，如图14的下侧所示，露出部的一部分没有被切去而残留。轮廓删除处理是对图像上的像剥下固定厚度的层那样的图像处理。因而，当突起A为半岛状时，该部分的露出部如箭头所示那样过于厚而无法在轮廓删除处理中被完全删除干净。从图像处理的正确性的观点来看，不期望发生这种情况。
因此，还要考虑为了能够完全删除突起A是否进行切削相当的厚度那样的轮廓删除处理就可以呢。但是，当进行这种处理时，金属片中的除突起A以外的部分被不必要地切削所需程度以上，导致必须实施后面的图形分割处理部16的处理的像素的数量增多。从图像处理的高速化的观点来看，不期望发生这种情况。
与此相比，如果如本发明那样对合成图像P4a实施轮廓删除处理，则能够从由于叠加边缘E而露出的中间带C的中央切削露出部。也就是说，在合成图像P4a中，金属片的周围的露出部的厚度相同，因此如果从像剥下相同的厚度，则能够恰如其分地删除露出部。
通过这样，能够生成去除了合成图像P4a中残留的露出部而得到的轮廓删除金属图P5a。该图表示原始图像P0中的金属片的分布，在被认定为金属片的部分没有掺杂除金属片以外的部分。但是，该图只不过是在原始图像P0中对能够可靠地认定为金属片的部分进行映射的图。轮廓删除金属图P5a将位于中间带C的像素作为不构成金属片的像素来进行处理。
图15示出了通过如上所述的轮廓删除处理来根据合成图像P4a生成轮廓删除金属图P5a的情形。如图15所示，通过切削动作使图上的金属片m5比金属m4小一圈。另外，在生成合成图像P4a时用边缘E截断金属片m2而生成的小的孤岛在轮廓删除金属图P5a中被消除。而且，图16是将生成的轮廓删除金属图P5a的一部分放大并进行说明的图。如图16所示，金属片m5中不包含中间带C。
<图像合成部14、轮廓删除部15的动作：轮廓删除金属图P5a的生成>
图像合成部14和轮廓删除部15对反转二值化图像P2b也进行同样的动作。该反转二值化图像P2b理应拍进X射线的曝光多的除金属片以外的部分。但是，通过二值化处理不能正确地获知金属片以外部分的形状。该理由正如使用图4所说明那样。也就是说，当对中间带C实施二值化处理时，在是否属于金属片以外的部分的判定中发生误识别。
因此，图像合成部14和轮廓删除部15也对反转二值化图像P2b进行与对二值化图像P2a实施的动作相同的动作，来生成从金属片以外的部分排除反转二值化图像P2b中的位于中间带C的像素而得到的轮廓删除非金属图P5b。即，图像合成部14通过将反转二值化图像P2b与边缘提取图像P3叠加，来生成将反转二值化图像P2b上的像在中间带的中央附近进行截断而得到的与反转有关的合成图像P4b。然后，轮廓删除部15通过删除与反转有关的合成图像P4b上的像的轮廓来生成从该图像上的像删除中间带C而得到的轮廓删除非金属图P5b。
该图表示原始图像P0中的除金属片m0以外的部分的分布，在被认定为金属片m0以外的部分中没有掺杂金属片m0。但是，该图只不过是对在原始图像P0中能够可靠地认定为除金属片m0以外的部分的部分进行映射的图。轮廓删除非金属图P5b中的位于中间带C的像素作为不构成除金属片m0以外的部分的像素来进行处理。通过这样生成的轮廓删除非金属图P5b在图17的左侧示出。
图17的右侧是将轮廓删除金属图P5a与轮廓删除非金属图P5b叠加时的图。当观察该叠加图时注意到，在金属片m5与非金属区域n5之间出现了不属于任何区域的中间的区域。在该图中表现为白色的区域正是难以判定是否属于金属片的中间带C。通过下一个图像处理来对构成该中间带C的像素进行判定。
<图形分割处理部16的动作>
向图形分割处理部16发送滤波处理图像P1、轮廓删除金属图P5a以及轮廓删除非金属图P5b。图形分割处理部16基于这些图像并通过图形分割处理来进行属于中间带C的像素的分析。进行图形分割处理后的像素被正确地分配，以明确是属于金属片还是属于非金属区域。图形分割处理部16识别为轮廓删除金属图P5a上的像是构成被拍进滤波处理图像P1的金属片m1的一部分的像，并对滤波处理图像P1实施图形分割处理，由此生成提取被拍进滤波处理图像P1的金属片m1的像而得到的提取图像P6。另外，图形分割处理部16同样识别为轮廓删除非金属图P5b上的像是构成除被拍进滤波处理图像P1的金属片m1以外的部分的一部分的像，并对滤波处理图像P1实施图形分割处理。
图18说明了在图形分割法中使用的节点n的概念。设为存在一种如位于图18的左侧那样的由二维地排列的像素a构成的图像。在图形分割法中，解释为将这些像素a互相连接的节点n。各节点n各自相当于各个像素a。因而，节点n被二维地排列。二维地排列的各个节点n与互相相邻的节点n连接。互相连接的节点n之间的关联性强且构成一个块。由此，通过依次解除节点n之间的连接，将在整个图像中成为一体的块分解为两个块。通过这样分解出的一个块仅由与属于金属片的像素相当的节点n构成。另一个块仅由与属于非金属区域的像素相当的节点n构成。
图19示出了图形分割法的第一阶段。为了便于说明，提取图18中的附加有附图标记R1的节点n的列来进行说明。首先，除了相当于像素a的节点n以外追加两个节点na、nb。节点na是代表属于金属片的像素的虚拟的节点。该节点na与所有节点n连接。同样地，节点nb是代表属于非金属区域的像素的虚拟的节点。该节点nb也与所有节点n连接。
接着，图形分割处理部16参照轮廓删除金属图P5a和轮廓删除非金属图P5b进行节点n的分配。由此，在轮廓删除金属图P5a中被设为属于金属片的像素所对应的节点n与节点na紧密地连接，来解除与节点nb的连接。同样地，在轮廓删除非金属图P5b中被设为属于非金属区域的像素所对应的节点n与节点nb紧密地连接，来解除与节点na的连接。对于实现图形分割法的运算装置来说，该动作不会成为负担。
接着，即将开始针对属于中间带C的像素进行分配作业。图20所示的节点n2是属于在任一个图P5a、P5b中均未受到任何认定的所谓中间带C的像素。图形分割处理部16关注与节点n2连接的连接线。对这些连接线分配被称为成本的评价值。图形分割处理部16通过将该成本之间进行比较来进行这些线的切断。由与节点n对应的像素的像素值来决定该成本。即，在相邻的像素的像素值之间相似的情况下，将处于与这些像素对应的节点n之间的连接线的成本设定得较低。而且，在某个像素的像素值是表示X射线的少曝光的值的情况下，将处于与该像素对应的节点n与节点na之间的连接线的成本设定得较低。同样地，在某个像素的像素值是表示X射线的多曝光的值的情况下，将处于与该像素对应的节点n与节点nb之间的连接线的成本设定得较低。这样，成本的高低表示节点之间的关联性的强弱。
图形分割处理部16一边维持成本低的连接线一边反复切断连接线。例如，在图20的例子中，节点n2将右侧的节点n与节点nb的连接解除，并受到以下判定：与该节点n2对应的像素a属于金属片。针对这种连接线的处理给实现图形分割法的运算装置施加大的负担。
图21示出了利用图形分割法将进行划分的节点n恢复为图像的图。决定将像这样生成的图称为提取被拍进原始图像P0的金属片而得到的提取图像P6。当将该提取图像P6放大并进行观察时，忠实地示出了呈平滑的形状的金属片的形状。该提取图像P6成为针对中间带C也准确地提取金属片而得到的图像。
<色调校正部17的动作>
提取图像P6被发送到色调校正部17。色调校正部17参照提取图像P6对原始图像P0实施色调校正来生成色调校正图像P7。此时，色调校正部17对原始图像P0中的排除了金属片的部分实施动态范围处理、对比度调整处理。图22示出了处理的情形。如图22所示，色调校正部17仅对原始图像P0中的用斜线表示的除金属片以外的部分进行动作。被拍进此时的原始图像P0的金属片不构成原始图像P0。因而，色调校正部17对金属片既不进行像素值的读入也不进行像素值的变换。
色调校正部17将位于图22的左侧所示的斜线部的像素的像素值变换为可视性高的像素值。在原始图像P0中，位于该斜线部的像素的像素值相似，像素之间的区别不明显。处于这种状况的属于斜线部的像素通过色调校正来强调像素值的区别。因而，通过色调校正而生成的色调校正图像P7的可视性高。关于色调校正图像P7，的确没有对金属片进行处理。这说明非常适合提高色调校正图像P7的可视性。是由于金属片在诊断者看来不是关注部分，而且在色调校正时不会对源自金属片的极端的像素值造成影响而导致金属片以外的部分的可视性降低。这样，色调校正部17参照提取图像P6对原始图像P0中的除金属片以外的部分实施色调的校正处理。
如上所述，根据本发明所涉及的图像处理装置，能够实施兼顾可靠性和高速性的色调校正。即，本发明所涉及的图像处理装置通过对中间带实施图形分割处理来判断该部分是否属于金属片，该中间带处于原始图像P0中的放射线的曝光多的部分与曝光少的部分之间。由此，能够正确地提取被拍进原始图像P0的金属片的轮廓。该图形分割处理存在以下难题：虽然可靠性高但运算的负担大。因此，根据本发明，在极力减少该运算负担上下功夫。
即，本发明所涉及的图像处理装置具备：二值化部12a，其通过将原始图像P0二值化来生成二值化图像P2a，该二值化图像P2a中拍进了被拍进原始图像P0的金属片的粗略像；边缘提取部13，其提取原始图像P0中的中间带C的中央附近的位置；图像合成部14，其生成将二值化图像P2a上的像在中间带C的中央附近进行截断而得到的合成图像P4a；以及轮廓删除部15，其通过删除合成图像P4a上的像的轮廓来删除中间带。利用这些各单元来可靠地提取被拍进原始图像P0的金属片的内部形状。关于该内部形状，确实是不进行图形分割处理就构成金属片，因此能够省略该部分的图形分割处理。
基于图像处理的高速化的观点，期望尽可能地将该轮廓删除处理抑制得较轻微。根据本发明，为了轻微地进行轮廓删除处理而成为以下结构：在设为二值化图像P2a上的像在中间带的中央附近被截断的状态之后，从中间带的中央附近起执行像的切削。通过这样，能够极力缩小进行像的切削的范围。作为结果，原始图像P0中的必须进行图形分割处理的像素的个数减少，图像处理高速化。
另外，如果如上述结构那样对二值化部12a、边缘提取单元以及图形分割处理部16所参照的原始图像P0实施中值滤波，则能够通过滤波处理来去除原始图像P0中出现的噪声成分，因此能够更为正确地进行被拍进原始图像P0的金属片的提取。
另外，边缘提取部13对原始图像P0实施拉普拉斯滤波，由此能够可靠地提取中间带的中央附近。由于拉普拉斯滤波器是空间微分滤波器。
上述结构也示出了针对原始图像P0中的除金属片以外的部分的动作。即，本发明所涉及的图像处理装置构成为，生成拍进了除被拍进原始图像P0的金属片以外的部分的粗略的像的反转二值化图像P2b，基于该反转二值化图像P2b生成将反转二值化图像P2b上的像在中间带的中央附近进行截断而得到的与反转有关的合成图像P4b，之后，通过删除与该反转有关的合成图像P4b上的像的轮廓，来从与反转有关的合成图像P4b上的像删除中间带。
利用这些各单元来可靠地提取除被拍进原始图像P0的金属片以外的部分的内部形状。关于该内部形状，确实是不进行图形分割处理就构成除金属片以外的部分，因此能够省略该部分的图形分割处理。
基于图像处理的高速化的观点，期望尽可能将该轮廓删除处理抑制得较轻微。根据本发明，为了轻微地进行轮廓删除处理而成为以下结构：在设为二值化图像P2a上的像在中间带的中央附近被截断的状态之后，从中间带的中央附近起执行像的切削。通过这样，能够极力缩小进行像的切削的范围。作为结果，原始图像P0中的必须进行图形分割处理的像素的个数减少，使图像处理高速化。
实施例2
接着，对实施例2所涉及的图像处理进行说明。实施例2的结构利用本发明的图像处理装置进行了改良，使得断层图像变得鲜明。在此所说的断层图像是指拍进了用某个裁切面裁切被检体M时得到的像的图像，使用放射线摄影装置来生成该图像。实施例2所涉及的图像处理装置22由实施例1中的各部11、12a、12b、13、14、15、16构成。需要注意的是，实施例2所涉及的图像处理装置22与实施例1不同，不包括色调校正部17。
参照附图对能够生成实施例2所涉及的断层图像的放射线断层摄影装置的实施例进行说明。此外，实施例的X射线相当于本发明的结构的放射线。此外，FPD是平板型X射线检测器(flat·panel·detector)的缩写。本发明的X射线摄影装置50用于人工关节置换手术后的经过观察。
图23是说明实施例1所涉及的X射线摄影装置50的结构的功能框图。如图23所示，实施例1所涉及的X射线摄影装置50具备：顶板2，其载置作为X射线断层摄影的对象的被检体M；X射线管3，其朝向设置于顶板2的上部(顶板2的一面侧)的被检体M照射锥状的X射线束；FPD 4，其被设置于顶板2的下部(顶板的另一面侧)，检测透过被检体M的X射线；同步移动机构7，其在锥状的X射线束的中心轴与FPD 4的中心点总是对准的状态下，使X射线管3和FPD 4隔着被检体M的关注部位分别朝互相相反方向进行同步移动；同步移动控制部8，其控制该同步移动机构7；以及X射线栅格5，其以覆盖FPD 4的检测X射线的X射线检测面的方式进行设置并吸收散射X射线。这样，顶板2配置在被X射线管3和FPD 4夹持的位置。
同步移动机构7具备：X射线管移动机构7a，其使X射线管3相对于被检体M在体轴方向A上移动；以及FPD移动机构7b，其使FPD 4相对于被检体M在体轴方向A上移动。另外，同步移动控制部8具备控制X射线管移动机构7a的X射线管移动控制部8a和控制FPD移动机构7b的FPD移动控制部8b。在对原始图像P0进行连拍时，同步移动控制部8使X射线管3和FPD 4朝互相相反方向移动。
X射线管3为按照X射线管控制部6的控制对被检体M反复照射锥状、脉冲状的X射线束的结构。在该X射线管3上附加有将X射线束校准成角锥的锥状的准直器。而且，该X射线管3和FPD 4生成用于拍摄X射线投影图像的摄像***3、4。X射线管控制部6对按照控制X射线管3时的表示管电流、管电压、脉冲宽度等的设定值来控制X射线管3。
同步移动机构7为使X射线管3和FPD 4相对于被检体M同步地移动的结构。该同步移动机构7按照同步移动控制部8的控制，使X射线管3沿着与被检体M的体轴方向A平行的直线轨道(顶板2的长度方向)进行直行移动。该X射线管3和FPD 4的移动方向与顶板2的长度方向一致。而且，在检查中，X射线管3所照射的锥状的X射线束总是朝被检体M的关注部位照射，通过变更X射线管3的角度来使该X射线照射角例如从初始角-20°变更为最终角20°。由X射线管倾斜机构9进行这种X射线照射角的变更。X射线管倾斜控制部10是为了控制X射线管倾斜机构9而设置的。
而且，实施例1所涉及的X射线摄影装置50还具备统一控制各控制部6、8、10、11、12的主控制部25和显示断层图像的显示部27。该主控制部25由CPU构成，通过执行各种程序来实现各控制部6、8、10以及后述的各部21、22、23。存储部28完全存储X射线管3的控制所涉及的参数等与X射线摄影装置50的控制有关的数据。操作台26用于输入手术操作者对X射线摄影装置50的各操作。
另外，同步移动机构7使设置在顶板2的下部的FPD 4在被检体M的体轴方向A(顶板2的长度方向)上与上述X射线管3的直行移动同步地进行直行移动。而且，其移动方向为与X射线管3的移动方向相反的方向。也就是说，构成为因X射线管3的移动而X射线管3的焦点位置和照射方向发生变化的锥状的X射线束总是被FPD 4的X射线检测面整面接收。这样，在一次检查中，F PD 4一边与X射线管3朝互相相反方向同步地移动一边获得例如74张投影图像。具体地说，摄像***3、4以实线的位置为初始位置，经由用虚线表示的位置一直相向地移动到图23所示的用点划线表示的位置为止。即，一边改变X射线管3和FPD 4的位置一边拍摄多个X射线投影图像。另外，由于锥状的X射线束总是被FPD 4的X射线检测面整面接收，因此拍摄中锥状的X射线束的中心轴总是对准FPD 4的中心点。另外，在拍摄中FPD 4的中心进行直行移动，但该移动的方向与X射线管3的移动方向相反。也就是说，构成为使X射线管3和FPD 4同步地朝互相相反方向移动。
<断层图像的获取原理>
接着，对实施例1所涉及的X射线摄影装置50的断层图像的获取原理进行说明。在实施例1的结构中，通过生成多个作为在平面上裁切被检体M时的图像的断层图像来生成断层图像。图24是对实施例1所涉及的X射线摄影装置的断层图像的获取方法进行说明的图。例如，如果针对与顶板2平行(相对于铅垂方向水平)的虚拟平面(基准裁切面MA)进行说明，则如图24所示，为了使位于基准裁切面MA的点P、Q总能各自被投影为FPD 4的X射线检测面的不动点p、q，而使FPD 4以与由X射线管3产生的锥状的X射线束B的照射方向一致的方式朝X射线管3的相反方向同步移动，同时利用图像生成部21生成一系列原始图像P1、P2。被检体M的投影像在位置发生改变的同时被拍进一系列原始图像P1、P2中。然后，如果利用断层图像生成部23将该一系列原始图像P1、P2重构，则位于基准裁切面MA的像(例如不动点p、q)被聚集，作为X射线断层图像而成像。另一方面，不位于基准裁切面MA的点I在FPD 4中的投影位置发生变化的同时作为点i被拍进一系列被检体M图像中。这种点i与不动点p、q不同，在利用断层图像生成部23叠加X射线投影图像的阶段无法成像而变得模糊。这样，通过进行一系列投影图像的叠加能够获得仅将位于被检体M的基准裁切面MA的像拍进去的X射线断层图像。这样，当单纯地叠加投影图像时，能够获得基准裁切面MA处的断层图像。断层图像生成部23相当于本发明的断层图像生成单元。
并且，断层图像生成部23能够在与基准裁切面MA水平的任意的裁切面上都获得同样的断层图像。摄影中，上述点i的投影位置在FPD 4上移动，但其移动速度随着投影前的点I与基准裁切面MA之间的相隔距离变大而增加。利用该原理，如果将获取到的一系列被检体M图像一边以规定的间距向体轴方向A偏移一边进行重构，则能够获得与基准裁切面MA平行的裁切面上的断层图像。由断层图像生成部23进行这一系列断层图像的重构。
<X射线摄影装置50的动作>
接着，对X射线摄影装置的动作进行说明。作为X射线摄影装置的动作，首先，将被检体M载置于顶板2。之后，当手术操作者通过操作台26对X射线摄影装置施加开始拍摄原始图像P0的指示时，开始从X射线管3照射X射线。此时，摄像***3、4从图1所示的实线的位置经由虚线的位置移动到点划线的位置。在此期间获取74张原始图像P0，这些原始图像P0被发送到图像处理装置22。图像处理装置22是概括地表现在实施例1中说明的各部11、12a、12b、13、14、15、16的结构。图像处理装置22对74张原始图像P0分别进行二值化处理来生成74张提取图像P6(参照图25)。该提取图像P6成为提取被拍进原始图像P0的金属片而得到的二值化图像。
根据使用了图24对生成断层图像的原理进行的说明，设为如果用断层图像生成部23对74张原始图像P0实施图像重构处理，则生成断层图像。因而，如果仅生成断层图像，则不需要利用图像处理装置22生成提取图像P6。然而，在单纯对原始图像P0进行了图像重构的情况下，仅获得出现伪像的断层图像。由于在各个原始图像P0中拍进了金属片。该金属片的像素值极端，因此通过将原始图像P0叠加不能完全去除模糊。因而，在断层图像的金属片的周围出现通过图像的叠加不会完全消除的金属片的残像。该残像是断层图像中出现的伪像的正体。
在实施例2的X射线断层摄影装置中，致力于避免在断层图像中产生这种伪像。即，实施例2的X射线断层摄影装置构成为通过利用图像处理装置22的功能在金属片的叠加上下功夫，来避免在断层图像中出现伪像。即，实施例2的断层图像并不是直接叠加原始图像P0而生成的。即，如图25所示，一边参照从各个原始图像P0提取金属片而得到的提取图像P6一边由断层图像生成部23生成断层图像。图像处理装置22通过对74张原始图像P0分别实施金属片的提取处理来获得提取图像P6。因而，生成74张提取图像P6。
<断层图像生成部23的动作：金属片去除处理>
实施例2的断层图像生成部23一边参照由图像处理装置22生成的提取图像P6一边生成断层图像。具体地说明该情形。断层图像生成部23首先进行以下图像处理：消除被拍进各个原始图像P0的金属片的像。即，如图26所示，断层图像生成部23参照提取图像P6来掌握被拍进原始图像P0的金属片的位置、大小、范围。然后，断层图像生成部23将金属片内部的像素的像素值变换为金属片的周围的像素的像素值。此时的变换所涉及的像素值例如是金属片的周围的像素的像素值的平均值。通过这样来生成被拍进原始图像P0的金属片与周围同化那样的金属片去除图像P8。使74张原始图像P0各自生成该金属片去除图像P8。这样，断层图像生成部23进行如下的金属片去除处理：参照从各个原始图像P0提取金属片的像而得到的提取图像P6，从原始图像P0消除被拍进原始图像P0的金属片，来生成金属片去除图像P8，该原始图像P0是一边改变拍摄方向一边对被检体M进行连拍而得到的。
<断层图像生成部23的动作：金属片去除断层图像的生成>
如图27所示，断层图像生成部23对74张金属片去除图像P8实施图像重构处理来生成断层图像。为了区分此时生成的图像而称为金属片去除断层图像D1。对金属片与金属片的周围同化那样的图像实施图像重构处理来生成该金属片去除断层图像D1，因此在金属片的周围不会出现伪像。然而，图27的金属片去除断层图像D1中的斜线部所示的相当于金属片的部分被不正确的像素值填满。由于作为金属片去除断层图像D1的基础的金属片去除图像P8中的金属片内部的像素的像素值被变换为与原来不同的像素值。之后，断层图像生成部23进行如下动作：使该金属片去除断层图像D1中的金属片的部分的像素值接近正确的像素值。这样，断层图像生成部23进行如下的金属片去除断层图像生成处理：对多个金属片去除图像P8实施图像重构处理来生成金属片去除断层图像D1。
<断层图像生成部23的动作：金属片裁切处理>
即，断层图像生成部23对74张原始图像P0进行其它图像处理。如图28所示，断层图像生成部23从各个原始图像P0减去所对应的金属片去除图像P8。原始图像P0和金属片去除图像P8的除金属片以外的部分是相同的图像，通过减法处理来抵消并删除该相同部分。也就是说，通过断层图像生成部23的减法处理来生成从各个原始图像P0裁切相当于金属片的部分而得到的裁切图像P9。该裁切图像P9是与上述的提取图像P6似是而非的图像。提取图像P6是二值化图像，表示原始图像P0上的金属片的形状，与此相对地，裁切图像P9为不仅表示金属片的形状还表示金属片的内部的浓淡的图像。顺便提一下，裁切图像P9中的金属片看起来比被拍进原始图像P0的金属片薄。由于在图像之间的减法处理时，从原始图像P0的金属片上的像素的像素值减去金属片去除图像P8的金属片的像素值(原始图像P0中的金属片周围的像素的像素值)。这样，断层图像生成部23进行如下的金属片裁切处理：参照提取图像P6来生成从各个原始图像P0取出相当于金属片的部分而得到的裁切图像P9。
<断层图像生成部23的动作：金属片断层图像的生成>
如图29所示，断层图像生成部23对74张裁切图像P9实施图像重构处理来生成断层图像。为了区分此时生成的图像而决定称为金属片断层图像D2。该金属片断层图像D2是裁断面与金属片去除断层图像D1相同的断层图像。另外，对仅拍进了金属片的图像实施图像重构处理来生成该金属片断层图像D2，因此该金属片断层图像D2成为拍进了金属片的断层图像。因而，图29的金属片断层图像D2中的斜线部所示的相当于金属片周围的部分没有被进行任何图像化。这样，断层图像生成部23进行如下金属片断层图像生成处理：对多个裁切图像P9实施图像重构处理来生成金属片断层图像D2。
<断层图像生成部23的动作：断层图像的相加>
这样，断层图像生成部23生成不同的两个***的断层图像。断层图像生成部23最终如图30所示那样进行将这些断层图像D1、D2相加的处理。为了区分像这样生成的断层图像而决定称为合成断层图像D3。该合成断层图像D3的可视性优良。即，合成断层图像D3中的除金属片以外的部分源自金属片去除断层图像D1，因此不会出现伪像。而且，合成断层图像D3中的金属片的部分源自金属片断层图像D2，因此像素值的可靠性高。这样，断层图像生成部23将金属片去除断层图像D1与金属片断层图像D2相加来生成合成断层图像D3。合成断层图像D3显示在显示部27中，从而实施例2所涉及的装置的动作结束。
如上所述，本发明的图像处理装置1能够在生成断层图像时使用。
本发明并不限于上述结构，能够如下面那样变形并实施。
(1)上述的边缘提取部13并不限于拉普拉斯滤波器，能够利用边缘提取用的微分滤波器进行动作。
(2)上述的轮廓删除部15通过实际测量中间带C的宽度来求出切削的强度，但也可以代替该结构，进行轮廓删除处理直到完全删除合成图像P4a中出现的孤岛为止。
产业上的可利用性
如上所述，上述的发明适用于医用领域。
附图标记说明
P0：原始图像；P2a：二值化图像；P2b：反转二值化图像；P3：边缘提取图像；P4a：合成图像；P4b：与反转有关的合成图像；P5a：轮廓删除金属图；P5b：轮廓删除非金属图；P6：提取图像；11：中值滤波处理部(中值滤波处理单元)；12a：二值化部(二值化单元)；12b：反转部(反转单元)；13：边缘提取部(边缘提取处理单元)；14：图像合成部(图像合成单元)；15：轮廓删除部(轮廓删除处理单元)；16：图形分割处理部(图形分割处理单元)；17：色调校正部(色调校正处理单元)；23：断层图像生成部(断层图像生成单元)。
Claims (7)
1.一种图像处理装置，对原始图像实施图像处理，该原始图像是通过对内部被埋入金属片的被检体进行放射线摄影而得到的，该原始图像中拍进了金属片，该图像处理装置的特征在于，具备：
二值化单元，其通过将上述原始图像二值化来生成二值化图像，该二值化图像中拍进了被拍进上述原始图像的金属片的粗略的像；
边缘提取处理单元，其通过对上述原始图像实施边缘提取处理，来生成提取表示上述原始图像中的中间带的中央附近的位置的边界而得到的边缘提取图像，该中间带处于上述原始图像中的放射线的曝光多的部分与曝光少的部分之间；
图像合成单元，其通过将上述二值化图像与上述边缘提取图像叠加，来生成上述二值化图像上的像在上述中间带的中央附近被截断的合成图像；
轮廓删除处理单元，其通过删除上述合成图像上的像的轮廓，来生成从上述合成图像上的像删除了上述中间带而得到的轮廓删除金属图；以及
图形分割处理单元，其通过识别为上述轮廓删除金属图上的像是构成被拍进上述原始图像的金属片的一部分的像，来对上述原始图像实施图形分割处理，从而生成提取被拍进上述原始图像的金属片的像而得到的提取图像。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
还具备对上述原始图像实施中值滤波的中值滤波处理单元，
上述二值化单元、上述边缘提取处理单元以及上述图形分割处理单元所参照的上述原始图像被实施了中值滤波。
3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
上述边缘提取处理单元通过对上述原始图像实施拉普拉斯滤波来进行动作。
4.根据权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，
还具备反转单元，该反转单元通过对上述二值化图像实施反转处理，来生成反转二值化图像，该反转二值化图像中拍进了被拍进上述原始图像的除金属片以外的部分的粗略的像，
上述图像合成单元通过将上述反转二值化图像与上述边缘提取图像叠加，来生成上述反转二值化图像上的像在上述中间带的中央附近被截断的与反转有关的合成图像，
上述轮廓删除处理单元通过删除上述与反转有关的合成图像上的像的轮廓，来生成从上述与反转有关的合成图像上的像删除了上述中间带而得到的轮廓删除非金属图，
上述图形分割处理单元识别为上述轮廓删除非金属图上的像是构成被拍进上述原始图像的除金属片以外的部分的一部分的像，来对上述原始图像实施图形分割处理。
5.根据权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，
还具备色调校正处理单元，该色调校正处理单元参照上述提取图像对上述原始图像中的除金属片以外的部分实施色调的校正处理。
6.根据权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，还具备执行以下处理的断层图像生成单元：
金属片去除处理，参照从各个原始图像提取金属片的像而得到的提取图像，从上述原始图像消除被拍进上述原始图像的金属片，从而生成金属片去除图像，其中，上述原始图像是一边改变摄影方向一边对被检体进行连拍而得到的；
金属片去除断层图像生成处理，对多个上述金属片去除图像实施图像重构处理来生成金属片去除断层图像；
金属片裁切处理，参照上述提取图像，来生成从各个上述原始图像取出相当于金属片的部分而得到的裁切图像；
金属片断层图像生成处理，对多个上述裁切图像实施图像重构处理来生成金属片断层图像；以及
断层图像相加处理，将上述金属片去除断层图像与上述金属片断层图像相加来生成合成断层图像。
7.根据权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于，
上述边缘提取处理单元通过对被实施了中值滤波的上述原始图像即滤波处理图像实施拉普拉斯滤波来进行动作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |