CN111065335A - 医用图像处理装置和医用图像处理方法 - Google Patents

医用图像处理装置和医用图像处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够提取医用图像包含的低对比度构造物的信号并增强的医用图像处理装置和医用图像处理方法。对医用图像实施图像处理的医用图像处理装置，特征在于，具备：取得部(301)，其取得原图像；第一提取部(302)，其提取作为上述原图像内的局部偏置分量的局部偏置分量图像；生成部(303)，其将上述原图像与上述局部偏置分量图像之间的差分图像分解为至少2个频带，生成由分解后的频带中的最低频带的分量构成的低频分量图像；第二提取部(304)，其提取作为上述低频分量图像的局部偏置分量的局部偏置分量低频图像；计算部(305)，其对上述局部偏置分量低频图像乘以增益并与上述局部偏置分量图像相加来计算对比度增强图像。

Description

医用图像处理装置和医用图像处理方法
技术领域
本发明涉及对通过X射线CT装置等得到的医用图像实施图像处理的医用图像处理装置和医用图像处理方法，与提取医用图像中包含的低对比度构造物的信号并增强的技术有关。
背景技术
X射线CT装置是从被检体的周围照射X射线，对在多个投影角度下取得的投影数据进行逆投影处理，由此生成被检体的断层图像即所谓的重构图像的装置。所生成的重构图像被用于被检体的诊断。
重构图像对被检体的断层面内的各位置处的X射线衰减的程度进行了图像化，例如相对于衰减大的骨，衰减小的软组织中成为相对小的像素值。被检体内的构造物的像素值与构造物的周边组织的像素值的差的绝对值被称为对比度。检测的X射线具有统计上的波动，在重构图像中包含因波动造成的噪声。这样的噪声使与周边组织的像素值的差小的构造物、即所谓的低对比度构造物变得不清楚而成为诊断的障碍。
因此，作为提高重构图像的画质的技术，研究了进行噪声降低、对比度增强的很多方法。例如在专利文献1中，公开了以与噪声降低技术同时使用为前提而增强构造物的对比度的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6124868号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，专利文献1的方法是根据关注像素和周边像素的像素值差来对像素值差大的像素增强对比度的方法，因此，虽然能够增强由高频分量构成的构造物的边沿，但不适合于增强由低频分量构成的低对比度构造物的内部。
因此，本发明的目的在于：提供能够提取医用图像中包含的低对比度构造物的信号并增强的医用图像处理装置和医用图像处理方法。
用于解决问题的手段
为了达到上述目的，本发明的特征在于：提取作为原图像内的局部偏置分量的局部偏置分量图像，对原图像与局部偏置分量图像之间的差分图像进行频率分解而生成低频分量图像，提取作为低频分量图像内的局部偏置分量的局部偏置分量低频图像，对局部偏置分量低频图像乘以增益并与局部偏置分量图像相加，计算出对比度增强图像。
更具体地说，作为对医用图像实施图像处理的医用图像处理装置，其特征在于，具备：取得部，其取得原图像；第一提取部，其提取作为上述原图像内的局部偏置分量的局部偏置分量图像；生成部，其将上述原图像与上述局部偏置分量图像之间的差分图像分解为至少2个频带，生成由分解后的频带中的最低频带的分量构成的低频分量图像；第二提取部，其提取作为上述低频分量图像的局部偏置分量的局部偏置分量低频图像；计算部，其对上述局部偏置分量低频图像乘以增益并与上述局部偏置分量图像相加来计算对比度增强图像。
另外，作为对医用图像实施图像处理的医用图像处理方法，其特征在于，包括：取得原图像的取得步骤；提取作为上述原图像内的局部偏置分量的局部偏置分量图像的第一提取步骤；将上述原图像与上述局部偏置分量图像之间的差分图像分解为至少2个频带，生成由分解后的频带中的最低频带的分量构成的低频分量图像的生成步骤；提取作为上述低频分量图像的局部偏置分量的局部偏置分量低频图像的第二提取步骤；对上述局部偏置分量低频图像乘以增益并与上述局部偏置分量图像相加来计算对比度增强图像的计算步骤。
发明效果
根据本发明，可以提供能够提取医用图像中包含的低对比度构造物的信号并增强的医用图像处理装置和医用图像处理方法。
附图说明
图1是医用图像处理装置1的整体结构图。
图2是作为医用图像摄像装置13的一个例子的X射线CT装置100的整体结构图。
图3是第一实施方式的功能框图。
图4是表示局部偏置分量图像的一个例子的图。
图5是表示低频分量图像和局部偏置分量低频图像的一个例子的图。
图6是表示第一实施方式的处理的流程的图。
图7是表示第一实施方式的显示画面的一个例子的图。
图8是表示增益不同的对比度增强图像的一个例子的图。
图9是第二实施方式的功能框图。
图10是表示第二实施方式的处理的流程的图。
图11是第三实施方式的功能框图。
图12是表示第三实施方式的处理的流程的图。
图13第四实施方式的功能框图。
图14是表示第四实施方式的处理的流程的图。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，依照附图说明本发明的医用图像处理装置和医用图像处理方法的优选实施方式。此外，在以下的说明和附图中，针对具有相同的功能结构的结构要素附加相同的符号，由此省略重复说明。
图1是表示医用图像处理装置1的硬件结构的图。通过***总线11将CPU(中央处理单元)2、主存储器3、存储装置4、显示存储器5、显示装置6、控制器7、输入装置8、网络适配器10以能够收发信号的方式连接而构成医用图像处理装置1。医用图像处理装置1经由网络12与医用图像摄像装置13、医用图像数据库14以能够收发信号的方式连接。在此，“能够收发信号”表示与有线、无线无关地能够以电气、光学方式相互或从一方向另一方收发信号的状态。
CPU2是控制各构成要素的动作的装置。CPU2将存储在存储装置4中的程序、执行程序所需要的数据载入到主存储器3而执行。存储装置4是存储CPU2执行的程序、执行程序所需要的数据的装置，具体地说是硬盘驱动器等。经由LAN(局域网)等网络12收发各种数据。主存储器3存储CPU2执行的程序、运算处理的中间经过。
显示存储器5临时存储用于显示到液晶显示器等显示装置6的显示数据。输入装置8是操作者向医用图像处理装置1进行操作指示的操作设备，具体地说是键盘、鼠标等。鼠标也可以是触控板、轨迹球等其他指点设备。控制器7检测鼠标的状态，取得显示装置6上的鼠标指针的位置，向CPU2输出取得的位置信息等。网络适配器10将医用图像处理装置1连接到LAN、电话线路、因特网等网络12。
医用图像摄像装置13是取得被检体的断层图像等医用图像的装置。医用图像摄像装置13例如是X射线CT装置，将在后面使用图2说明。医用图像数据库14是存储通过医用图像摄像装置13取得的医用图像的数据库***。
使用图2说明作为医用图像摄像装置13的一个例子的X射线CT装置100的整体结构。此外，在图2中，将横方向作为X轴，将纵方向作为Y轴，将与纸面垂直的方向作为Z轴。X射线CT装置100具备扫描仪200和操作单元300。扫描仪200具备X射线管211、检测器212、准直仪213、驱动部214、中央控制部215、X射线控制部216、高电压产生部217、扫描仪控制部218、检查床控制部219、准直仪控制部221、前置放大器222、A/D变换器223、检查床240等。
X射线管211是向承载在检查床240上的被检体210照射X射线的装置。通过依照从X射线控制部216发送的控制信号向X射线管211施加高电压产生部217产生的高电压，从X射线管211向被检体照射X射线
准直仪213是限制从X射线管211照射的X射线的照射范围的装置。依照从准直仪控制部221发送的控制信号设定X射线的照射范围。
检测器212是通过检测透过了被检体210的X射线而测量透射X射线的空间分布的装置。检测器212与X射线管211相对地配置，在与X射线管211相对的面内二维地排列许多检测元件。通过检测器212测量出的信号在被前置放大器222放大后，通过A/D变换器223变换为数字信号。然后，对数字信号进行各种修正处理，取得投影数据。
驱动部214依照从扫描仪控制部218发送的控制信号，使X射线管211和检测器212在被检体210的周围旋转。在X射线管211和检测器212的旋转的同时进行X射线的照射和检测，由此取得来自多个投影角度的投影数据。将每个投影角度的数据收集单位称为视图。对于二维地排列的检测器212的各检测元件的排列，将检测器212的旋转方向称为通道，将与通道垂直的方向称为列。通过视图、通道、列而识别投影数据。
检查床控制部219控制检查床240的动作，在进行X射线的照射和检测的期间，使检查床240保持静止，或在Z轴方向上均速地移动。将使检查床240保持静止的扫描称为轴向扫描，将一边使检查床240移动一边进行的扫描称为螺旋扫描。
中央控制部215依照来自操作单元300的指示，控制上述扫描仪200的动作。接着，说明操作单元300。操作单元300具备重构处理部31、图像处理部32、存储部34、显示部36、输入部38等。
重构处理部31通过对由扫描仪200取得的投影数据进行逆投影处理而生成重构图像。图像处理部32为了使重构图像成为适合于诊断的图像而进行各种图像处理。存储部34存储投影数据、重构图像、图像处理后的图像。显示部36显示重构图像、图像处理后的图像。在操作者设定投影数据的取得条件(管电压、管电流、扫描速度等)、重构图像的重构条件(重构滤波器、FOV大小等)时使用输入部38。
此外，操作单元300也可以是图1所示的医用图像处理装置1。在该情况下，图像处理部32相当于CPU2，存储部34相当于存储装置4，显示部36相当于显示装置6，输入部38相当于输入装置8。
使用图3说明本实施方式的主要部分。此外，这些主要部分既可以由专用的硬件构成，也可以由在CPU2上运行的软件构成。在此后的说明中，说明本实施方式的主要部分由软件构成的情况。
本实施方式具备原图像取得部301、局部偏置分量第一提取部302、低频分量图像生成部303、局部偏置分量第二提取部304、对比度增强图像计算部305。另外，在存储装置4中存储通过X射线CT装置100生成的重构图像、投影数据。
以下，说明各构成部。
原图像取得部301取得成为图像处理的对象的原图像。原图像既可以是存储在存储装置4中的重构图像，也可以是经由网络适配器10从医用图像摄像装置13、医用图像数据库14取得的重构图像。另外，原图像取得部301也可以从存储装置4、医用图像摄像装置13、医用图像数据库14取得投影数据，根据取得的投影数据生成重构图像，取得所生成的重构图像作为原图像。
局部偏置分量第一提取部302提取作为原图像的重构图像内的局部偏置分量，生成局部偏置分量图像。局部偏置分量图像是指将接近对象像素的像素的像素值与对象像素的像素值的差异小于预定的阈值的像素作为集合，并将集合内的像素的像素值置换为代表值所得的图像。在许多情况下，对代表值使用集合内的像素的像素值的平均值。
在图4中与作为原图像的重构图像一起表示局部偏置分量图像的例子。图4的(a)是重构图像，图4的(b)是局部偏置分量图像。另外，图4的(c)是两个图像上的像素值的轮廓曲线的例子，图4的(d)是用于生成重构图像的假体的外观。图4的(d)所示的假体是将具有与水的CT值接近的CT值的低对比度构造物在水中配置在同心圆上所得的假体。低对比度构造物具有外径和长度不同的圆柱形状。
通过图4的(c)的2个轮廓曲线的比较，局部偏置分量图像是除去了重构图像中的细微的变动分量后的图像，可以看作表示低对比度构造物的外形的图像。即，针对重构图像内的局部偏置分量制作的图像是局部偏置分量图像。此外，局部偏置分量图像虽然降低了噪声，但也除去了低对比度构造物内的细微的变动分量，因此不适合于诊断。
低频分量图像生成部303将作为原图像的重构图像与局部偏置分量图像的差分图像分解为多个频带，生成由分解后的频带中的最低频带的分量构成的低频分量图像。局部偏置分量图像可以看作表示构造物的外形的图像，因此重构图像与局部偏置分量图像的差分图像为表示重构图像中的细微的变动分量的图像。对诊断更有用的信息是表示低对比度构造物的内部的低频分量，因此，在此对差分图像进行频率分解，生成由低频分量构成的低频分量图像。在图5的(a)中表示低频分量图像的一个例子。此外，与诊断目的对应地，适当设定在进行频率分解时使用的截止频率。
局部偏置分量第二提取部304提取低频分量图像内的局部偏置分量，生成局部偏置分量低频图像。在输入图像中虽然有重构图像和低频分量图像的不同，但提取输入图像内的局部偏置分量的处理与局部偏置分量第一提取部302相同。
在图5的(b)中表示局部偏置分量低频图像的一个例子。另外，在图5的(c)中表示低频分量图像和局部偏置分量低频图像的两个图像上的像素值的轮廓曲线的例子。通过图5的(c)的2个轮廓曲线的比较，可以看作局部偏置分量低频图像是除去了局部分量图像的噪声后的图像。
对比度增强图像计算部305通过对局部偏置分量低频图像乘以信号增强增益并与局部偏置分量图像相加，计算出对比度增强图像。如果设局部偏置分量图像为I1，局部偏置分量低频图像为I2，信号增强增益为g，则用下式表示对比度增强图像I。
[公式1]
I＝I1+g×I2
局部偏置分量图像I1是表示低对比度构造物的外形的图像，局部偏置分量低频图像I2是表示低对比度构造物的内部的从表示低频分量的图像除去了噪声后的图像，因此将两者相加所得的对比度增强图像I为适合于低对比度构造物的诊断的图像。另外，通过与诊断目的对应地调整信号增强增益g，对比度增强图像I成为更适合于诊断的图像。
使用图6说明具备以上的结构部的医用图像处理装置1执行的处理的流程。
(S6-1)
原图像取得部301取得重构图像作为原图像。重构图像既可以从存储装置4取得，也可以经由网络适配器10从医用图像摄像装置13、医用图像数据库14取得。另外，也可以取得根据从存储装置4、医用图像摄像装置13、医用图像数据库14取得的投影数据生成的重构图像作为原图像。
(S6-2)
局部偏置分量第一提取部302提取重构图像内的局部偏置分量，生成局部偏置分量图像。例如可以使用总体变化(Total Variation：TV)滤波器、非局部均值(Non-LocalMeans：NLM)滤波器生成局部偏置分量图像。
首先，说明使用TV滤波器的例子。如果设重构图像的像素数为J，像素的索引为j，第j个像素的像素值为xj，则重构图像的像素值为J维的向量x＝{x1，……xj，……，xJ}。通过下式表示应用TV滤波器所得的图像z。
[公式2]
Figure BDA0002400910110000081
在此，y是用于计算的J维的变量向量，D是对角成分具有与数据拟合项相关的加权系数的J×J的对角矩阵。D也可以是单位矩阵。另外，||x-y||D 2＝(x-y)T D(x-y)。右边的第一项产生作用，使得所得到的图像z不从原来的图像x过于偏离。||·||TV是TV范数。右边的第二项产生作用，使得抑制所得到的图像z中的过剩的振动分量。即，第一项和第二项具有相互相反的作用。β是零以上的任意的参数，为了调整第一项和第二项的平衡而使用。
在公式2中，β包含在第二项中，因此β越大则第二项的影响越强，平滑化效果越大。如果平滑化效果过大，则所得到的图像z模糊，如果β过小，则平滑化效果不充分。例如，在β＝0的情况下，所得到的图像z保持为原来的图像x，完全没有平滑化。理想的是与原来的图像x包含的噪声对应地将β设定为恰当的值。在此，对像素值已知并包含均匀的区域的假体、例如密封在水中的圆筒形状的假体进行扫描而生成重构图像，根据公式2计算所生成的重构图像x成为适合于诊断的平滑化图像z那样的β。
此外，重构图像x包含的噪声根据假体的大小、扫描条件而变化，因此对假体的每个大小、每个扫描条件计算β的值，将这些条件和β的值对应地存储到存储装置4。在此基础上执行本步骤时，从存储装置4读出与相应的扫描条件、被检体210的大小对应的β的值，在公式2中使用。例如，在作为扫描条件之一的管电压由80、100、120、140kV的4种组成的情况下，预先计算出与各管电压对应的适当的β并存储到存储装置4，如果取得重构图像时的管电压是120kV，则读出与120kV对应的β而使用。
接着，说明使用NLM滤波器的例子。如果设重构图像的像素值为J维的向量x＝{x1，……，xk，……，xJ}，则通过下式表示应用NLM滤波器而得到的图像yj。
[公式3]
Figure BDA0002400910110000082
在此，用下式表示wj，k。
[公式4]
Figure BDA0002400910110000091
另外，用下式表示zj。
[公式5]
Figure BDA0002400910110000092
此外，uj是以第j个像素为中心的矩形的核内包含的像素的像素值为要素的向量，a是高斯核的标准偏差。另外，h是任意的参数，具有与TV滤波器的β同样的作用，设定方法和使用方法可以与β同样，因此省略详细的说明。此外，上述矩形的核的大小可以任意地设定，例如作为常数使用7×7左右的核。
(S6-3)
低频分量图像生成部303对重构图像与局部偏置分量图像的差分图像进行频率分解，生成低频分量图像。在频率分解时，可以使用利用了实空间中的高斯金字塔、傅里叶变换的分解方法等。在使用高斯金字塔的情况下，例如对差分图像应用截止频率为0.15lp/mm的高斯滤波器，由此生成低频分量图像。
(S6-4)
局部偏置分量第二提取部304从低频分量图像中提取局部偏置分量低频图像。局部偏置分量提取处理与S6-2相同，因此对TV滤波器的β、或NLM滤波器的h使用与S6-2不同的值。这是因为：S6-2的输入是重构图像，与此相对，本步骤的输入是低频分量图像，在两者的图像中像素值的变动的大小不同。但是，β或h的必要条件与S6-2相同，因此在将S6-2记载的步骤中的输入图像从重构图像替换为低频分量图像的基础上，预先计算出恰当的β或h，存储到存储装置4而使用。
(S6-5)
对比度增强图像计算部305计算对比度增强图像。在对比度增强图像的计算中使用公式1。将计算出的对比度增强图像显示到显示装置6。
在图7中表示显示画面700的一个例子。显示画面700具有原图像显示部701、增益设定部702、选择增益显示部703、最小增益显示部704、增大增益显示部705、对比度增强图像显示部706。以下，说明各部。
在原图像显示部701中显示原图像、例如重构图像。增益设定部702是在信号增强增益的设定中使用的滑动块。操作者通过使用鼠标等使增益设定部702在水平方向上移动，而信号增强增益的值变化。在选择增益显示部703中显示所设定的信号增强增益的值。操作者能够根据选择增益显示部703的数值确认信号增强增益的值。
在最小增益显示部704和增大增益显示部705中，显示可设定的信号增强增益的最小值和最大值。与重构条件等对应地计算可设定的信号增强增益的最小值和最大值。例如，在选择了肺部用的重构滤波器的情况下，与选择了腹部用的重构滤波器的情况相比，具有重构图像上的噪声以及对比度增强图像上的噪声变大的倾向。因此，也可以将肺部用的重构滤波器时的信号增强增益的范围设定得比腹部用的重构滤波器宽。
在对比度增强图像显示部706中显示计算出的对比度增强图像、即图像处理的结果。在每次变更信号增强增益的值时，更新对比度增强图像。操作显示画面700的操作者通过使用增益设定部702设定信号增强增益的值，能够交互地显示计算出的对比度增强图像。
在图8中与重构图像一起表示设定了不同的信号增强增益的情况下的对比度增强图像的一个例子。图8的(a)是重构图像，图8的(b)是将信号增强增益设得比较小的情况下的对比度增强图像，图8的(c)是将信号增强增益设得比较大的情况下的对比度增强图像。可知通过改变信号增强增益，低对比度构造物的外观不同。
通过以上说明的处理的流程，能够提取医用图像包含的低对比度构造物的信号并增强，能够向操作者提示适合于诊断的医用图像。
[第二实施方式]
在第一实施方式中，说明了将局部偏置分量低频图像与局部偏置分量图像进行加权相加而计算对比度增强图像。为了得到更详细的信息，理想的是不只是低频分量图像，也将其他频率分量反映到对比度增强图像。因此，在本实施方式中，说明与低频分量一起还反映了其他频率分量的对比度增强图像。
使用图9说明本实施方式的主要部分。此外，本实施方式与第一实施方式的不同是第一实施方式的低频分量图像生成部303变为频率分量图像生成部903这一点以及对比度增强图像计算部中的处理内容，因此，说明频率分量图像生成部903和对比度增强图像计算部905。
频率分量图像生成部903将作为原图像的重构图像与局部偏置分量图像的差分图像分解为多个频带。计算重构图像与局部偏置分量图像的差分图像、将差分图像分解为多个频带并生成低频分量图像与第一实施方式的低频分量图像生成部303相同。在频率分量图像生成部903中，进而生成由与低频分量图像不同的频带的分量构成的频率分量图像，即其他频率分量图像。
为了生成其他频率分量图像，使用与低频分量图像生成部303使用的截止频率不同的截止频率进行频率分解，或从重构图像与局部偏置分量图像的差分图像减去低频分量图像。如果其他频率分量图像是与低频分量图像不同的频带的分量的频率分量图像，则不限于一个图像，也可以生成多个图像。将所生成的其他频率分量图像发送到对比度增强图像计算部905。
对比度增强图像计算部905对局部偏置分量低频图像乘以信号增强增益，与其他频率分量图像一起与局部偏置分量图像相加，由此计算出对比度增强图像。如果设局部偏置分量图像为I1，局部偏置分量低频图像为I2，其他频率分量图像为I3，信号增强增益为g，则用下式表示对比度增强图像I。
[公式6]
I＝I1+g×I2+I3
将局部偏置分量低频图像I2与局部偏置分量图像I1进行加权相加，并且加上其他频率分量图像I3，因此更加反映了详细信息的对比度增强图像I成为更适合于诊断的图像。
使用图10说明本实施方式的医用图像处理装置1执行的处理的流程。此外，本实施方式的S6-1、S6-2、S6-4与第一实施方式相同，因此省略说明。
(S10-3)
频率分量图像生成部903对重构图像与局部偏置分量图像的差分图像进行频率分解，生成低频分量图像和其他频率分量图像。在频率分解中使用高斯金字塔的情况下，例如对差分图像应用截止频率为0.15lp/mm的高斯滤波器而生成低频分量图像，从差分图像减去低频分量图像，由此生成其他频率分量图像。
(S10-5)
对比度增强图像计算部905计算对比度增强图像。在对比度增强图像的计算中使用公式6。将计算出的对比度增强图像显示到显示装置6。
通过以上说明的处理的流程，能够提取医用图像中包含的低对比度构造物的信号并增强，反映更加详细的信息，能够向操作者提示更适合于诊断的医用图像。
[第三实施方式]
在第一实施方式中，说明了除去重构图像和低频分量图像中的像素值的变动的分量来提取局部偏置分量。像素值的变动分量的大部分是噪声分量，但也包含与被检体内的构造物相关的分量，因此如果在每次除去变动分量时，利用表示噪声分量的分布的噪声图，则能够提高噪声分量的提取精度。因此，在本实施方式中，说明利用噪声图从重构图像和低频分量图像提取局部偏置分量。
使用图11说明本实施方式的主要部分。此外，本实施方式与第一实施方式的不同是第一实施方式的原图像取得部301包含噪声图取得部1101这一点、局部偏置分量第一提取部和局部偏置分量第二提取部利用噪声图这一点。以下，说明噪声图取得部1101、局部偏置分量第一提取部1102、以及局部偏置分量第二提取部1104。
噪声图取得部1101取得对作为原图像的重构图像内的噪声分量的分布进行图像化所得的噪声图。噪声图预先存储在存储装置4、医用图像摄像装置13、医用图像数据库14中并从它们读出。另外，噪声图取得部1101也可以使用在生成重构图像时使用的投影数据来生成噪声图。从存储装置4、医用图像摄像装置13、医用图像数据库14读出在生成噪声图时使用的投影数据。将所取得的噪声图发送到局部偏置分量第一提取部1102和局部偏置分量第二提取部1104。此外，在图11中表示出噪声图取得部1101包含在原图像取得部301中的方式，但噪声图取得部1101也可以不包含在原图像取得部301中。
局部偏置分量第一提取部1102使用噪声图提取作为原图像的重构图像内的局部偏置分量，生成局部偏置分量图像。所生成的局部偏置分量图像与第一实施方式同样地被发送到低频分量图像生成部303和对比度增强图像计算部305。
局部偏置分量第二提取部1104使用噪声图提取低频分量图像内的局部偏置分量，生成局部偏置分量低频图像。所生成的局部偏置分量低频图像与第一实施方式同样地被发送到对比度增强图像计算部305。
使用图12说明本实施方式的医用图像处理装置1执行的处理的流程。此外，本实施方式的S6-1、S6-3、S6-5与第一实施方式相同，因此省略说明。
(S12-1)
噪声图取得部1101取得噪声图。以下，说明噪声图取得部1101生成噪声图的步骤的一个例子。首先，取得在生成重构图像时使用的投影数据。接着，将投影数据分离为偶数视图和奇数视图，制作分离后的每个投影数据的重构图像。然后，从2个重构图像的一方减去另一方，由此取得除去构造物而反映了噪声分量的图像。此外，如果将2个重构图像相加，则成为使用全部投影数据制作的重构图像。最后，针对反映了噪声分量的图像中的各像素，使用对象像素及其近旁像素的像素值计算标准偏差，将对各像素计算出的标准偏差的值作为噪声图。
(S12-2)
局部偏置分量第一提取部1102使用噪声图提取重构图像内的局部偏置分量，生成局部偏置分量图像。在生成局部偏置分量图像时，可以与第一实施方式同样地，使用TV滤波器、NLM滤波器。
在TV滤波器中利用噪声图的情况下，将噪声图的值的倒数代入到公式2的对角矩阵D的对角分量。具体地说，如果设噪声图中的第j个像素的值为nj，则可以表示为D＝diag{1/n1，……，1/nj，……，1/nJ}。另外，使用该矩阵D，与第一实施方式的S6-2同样地，预先对每个扫描条件计算出恰当的β，并存储到存储装置。
在NLM滤波器中利用噪声图的情况下，将公式4的参数h置换为J维的向量h＝{h1，……，hj，……，hJ}，使用hj代替公式4的h。这时，如果使用噪声图的值nj和比例低常数α，设为hj＝αnj，则能够与S6-2中的h同样地处理α。
(S12-4)
局部偏置分量第二提取部1104使用噪声图，从低频分量图像提取局部偏置分量低频图像。使用噪声图进行的局部偏置分量提取处理与S12-2同样，但低频分量图像与重构图像相比，像素值的变动小，因此在本步骤中，修正噪声图并使用。如果对低频分量图像使用与重构图像相同的噪声图，则会以过剩的噪声量提取局部偏置分量，平滑化效果过大，因此通过修正噪声图而防止过剩的平滑化效果。
以下，说明修正噪声图的步骤。首先，将噪声图分解为多个频带。频率分解所使用的截止频率与低频分量图像生成部使用的截止频率一致。接着，提取分解后的频带中的最低频带的分量作为修正后的噪声图。
通过以上说明的处理的流程，能够提取医用图像中包含的低对比度构造物的信号并增强，能够向操作者提示适合于诊断的医用图像。特别根据本实施方式，能够高精度地提取低对比度构造物的信号，因此能够向操作者提示更适合于诊断的医用图像。
[第四实施方式]
在第一实施方式中，说明了操作者设定在计算对比度增强图像时使用的信号增强增益。操作者能够交互地设定信号增强增益，另一方面，为了减少操作者的操作数，理想的是自动地设定信号增强增益。因此，在本实施方式中，说明医用图像处理装置1计算并设定信号增强增益。
使用图13说明本实施方式的主要部分。此外，本实施方式与第一实施方式的不同是追加增益计算部1308这一点，因此说明增益计算部1308。
增益计算部1308根据局部偏置分量低频图像计算信号增强增益。局部偏置分量低频图像中包含有希望增强的低频分量的信息，因此根据局部偏置分量低频图像的像素值的最大值和最小值，确定信号增强增益。
使用图14说明本实施方式的医用图像处理装置1执行的处理的流程。此外，本实施方式的S6-1～S6-5与第一实施方式相同，因此省略说明。
(S14-6)
增益计算部1308计算信号增强增益。使用局部偏置分量低频图像的像素值中的正的值的最大值M和最小值m，根据下式计算信号增强增益g。
[公式7]
Figure BDA0002400910110000151
在此，γ是任意的参数。使用扫描CT值已知的假体、例如图4的(d)所示的假体所得到的重构图像，预先计算出γ的值，使得低对比度构造物的识别性最好，并存储到存储装置4。在本步骤中，读出存储在存储装置4中的γ而使用。
另外，也可以分别将图7所示的显示画面700中的最小增益显示部704和最大增益显示部705所显示的值设为γm和γM。
通过以上说明的处理的流程，能够提取医用图像中包含的低对比度构造物的信号并增强，能够向操作者提示更适合于诊断的医用图像。
此外，本发明的医用图像处理装置和医用图像处理方法并不限于上述实施方式，能够在不脱离发明的主旨的范围内对构成要素进行变形而实现。另外，也可以适当地组合上述实施方式公开的多个构成要素。进而，也可以从上述实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素。
例如，也可以将第三实施方式和第四实施方式的低频分量图像生成部303和对比度增强图像计算部305变形为第二实施方式的频率分量图像生成部903和对比度增强图像计算部905。另外，也可以向第四实施方式追加第三实施方式的噪声图取得部1101。
附图标记说明
1：医用图像处理装置；2：CPU；3：主存储器；4：存储装置；5：显示存储器；6：显示装置；7：控制器；8：输入装置；10：网络适配器；11：***总线；12：网络；13：医用图像摄像装置；14：医用图像数据库；100：X射线CT装置；200：扫描仪；210：被检体；211：X射线管；212：检测器；213：准直仪；214：驱动部；215：中央控制部；216：X射线控制部；217：高电压产生部；218：扫描仪控制部；219：检查床控制部；221：准直仪控制部；222：前置放大器；223：A/D变换器；240：检查床；300：操作单元；31：重构处理部；32：图像处理部；34：存储部；36：显示部；38：输入部；301：原图像取得部；302：局部偏置分量第一提取部；303：低频分量图像生成部；304：局部偏置分量第二提取部；305：对比度增强图像计算部；700：显示画面；701：原图像显示部；702：增益设定部；703：选择增益显示部；704：最小增益显示部；705：最大增益显示部；706：对比度增强图像显示部；903：频率分量图像生成部；905：对比度增强图像计算部；1101：噪声图取得部；1102：局部偏置分量第一提取部；1104：局部偏置分量第二提取部；1308：增益计算部。

Claims (10)

1.一种医用图像处理装置，其对医用图像实施图像处理，其特征在于，
该医用图像处理装置具备：
取得部，其取得原图像；
第一提取部，其提取作为上述原图像内的局部偏置分量的局部偏置分量图像；
生成部，其将上述原图像与上述局部偏置分量图像之间的差分图像分解为至少2个频带，生成由分解后的频带中的最低频带的分量构成的低频分量图像；
第二提取部，其提取作为上述低频分量图像的局部偏置分量的局部偏置分量低频图像；以及
计算部，其对上述局部偏置分量低频图像乘以增益并与上述局部偏置分量图像相加来计算对比度增强图像。
2.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于，
上述生成部还生成由与低频分量图像不同频带的分量构成的频率分量图像，
上述计算部对上述局部偏置分量低频图像乘以增益并与上述局部偏置分量图像相加，并且将上述频率分量图像相加来计算对比度增强图像。
3.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于，
该医用图像处理装置还具备：噪声图取得部，其取得表示上述原图像中包含的噪声分量的分布的噪声图，
上述第一提取部和上述第二提取部使用上述噪声图提取局部偏置分量。
4.根据权利要求3所述的医用图像处理装置，其特征在于，
上述噪声图取得部将在生成原图像时使用的投影数据分为偶数视图和奇数视图，根据使用上述偶数视图生成的重构图像与使用上述奇数视图生成的重构图像之间的差分图像，生成上述噪声图。
5.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于，
该医用图像处理装置还具备：增益计算部，其根据上述局部偏置分量低频图像的像素值计算上述增益。
6.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于，
该医用图像处理装置还具备：
显示部，其显示上述原图像和上述对比度增强图像；以及
增益设定部，其设定上述增益，
上述显示部在每次设定上述增益时更新显示上述对比度增强图像。
7.根据权利要求6所述的医用图像处理装置，其特征在于，
上述增益设定部显示能够设定的增益的范围。
8.根据权利要求7所述的医用图像处理装置，其特征在于，
根据上述局部偏置分量低频图像的像素值计算上述能够设定的增益的范围。
9.根据权利要求8所述的医用图像处理装置，其特征在于，
上述能够设定的增益的范围是从上述局部偏置分量低频图像的像素值的最小值到最大值的范围。
10.一种医用图像处理方法，其对医用图像实施图像处理，其特征在于，
该医用图像处理方法包括：
取得原图像的取得步骤；
提取作为上述原图像内的局部偏置分量的局部偏置分量图像的第一提取步骤；
将上述原图像与上述局部偏置分量图像之间的差分图像分解为至少2个频带，生成由分解后的频带中的最低频带的分量构成的低频分量图像的生成步骤；
提取作为上述低频分量图像的局部偏置分量的局部偏置分量低频图像的第二提取步骤；
对上述局部偏置分量低频图像乘以增益并与上述局部偏置分量图像相加来计算对比度增强图像的计算步骤。
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