JP2009189489A - 画像処理装置、画像処理方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】観察対象を妨げる画像領域を特定し、特定された領域を除去する処理を実行する。
【解決手段】 ３次元の画像を、任意の投影方向から投影して複数の投影図を生成し、投影図上の指定領域より、除去対象の領域を判断することが可能な画像処理装置１０を提供する。画像処理装置１０は、利用者が、観察対象を妨げる画像領域を最大領域として大まかに指定するための入力部４０と、指定された領域から、除去対象となる画像領域を特定するための領域判断部３２と、除去対象となる画像領域を取り除いた画像を構築するための画像処理部３１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、特定の画像領域を検出し、除去処理を行う技術に関するものである。

Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置や、ＭＲＩ（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置等の断層撮影装置によって得られる被検体の断層画像（アンギオデータ）によって構成される３次元画像（ボリュームデータ）から、２次元の投影図を生成するボリュームレンダリング（Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）のような技術が知られている。

ボリュームレンダリング技術の１つに、ＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法がある。ＭＩＰ法とは、ボリュームデータに対して、任意の方向に投影処理を行い、投影経路中の最大輝度値を投影面に表示する方法である。このような方法を用いることによって、利用者は、投影面上で診断対象とする血管等の観察を妨げる骨等が表示される領域が存在する場合には、除去を望む領域を詳細に選択することで、該領域を取り除いて表示させることが可能であった（例えば、非特許文献１参照）。
今井裕監修 「なるほど！！医用３次元画像 考え方と処理法の虎の巻」Ｐ.１４１（２００３）

しかしながら、非特許文献１に記載の技術では、利用者は骨等の領域の除去を実行するために、表示画面において除去する領域だけを詳細に指定しなければならず、煩雑な除去作業を行う必要があった。

そこで本発明では、血管よりも骨領域の方が、輝度値が大きいことを利用し、大まかな指定領域から骨領域を推定することにより、簡便な除去作業で表示画面上から望む領域を除去する処理を実行することが可能な技術を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための本発明の画像処理装置は、画像領域から、除去対象の領域を特定する技術を提供する。
例えば、３次元の画像を、任意の投影方向から投影して、複数の投影図を生成する画像処理装置であって、前記複数の投影図を表示手段に表示させ、前記投影図ごとに、除去対象の領域を含む指定領域の入力を受け付ける入力受付手段と、前記指定領域から、除去対象の領域の輝度値を特定する輝度値算出手段と、前記複数の投影図ごとに、前記指定領域を投影する仮想光線上に位置する前記画像から、前記輝度値が特定の範囲に属する領域を、除去対象の領域として判断する領域判断手段と、を備えることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、利用者が投影図上で大まかに指定した指定領域の輝度値から、除去対象となる骨領域を推定することにより、利用者は簡便な除去作業で望む領域を除去することが可能な技術を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本願の第一の実施形態に係る画像処理装置１０の機能構成を示すブロック図である。

図示するように、画像処理装置１０は、記憶部２０と、制御部３０と、入力部４０と、表示部５０と、を備えている。

記憶部２０は、アンギオデータ記憶領域２１と、ボクセルデータ記憶領域２２と、ピクセルデータ記憶領域２３と、を備えている。

アンギオデータ記憶領域２１は、断層撮影装置（図示しない）によって、特定の部位を一定間隔の距離ごとに撮影した、複数の２次元断層画像により構成される三次元画像であるアンギオデータを記憶する。

ボクセルデータ記憶領域２２は、アンギオデータより構築されるボリュームデータをボクセル単位で格納するための、ボクセルデータテーブル２２０を記憶する。ボクセルデータテーブル２２０は、図２（ａ）に示すように、ボクセル位置格納フィールド２２ａと、ボクセル値格納フィールド２２ｂと、除去対象領域フラグ格納フィールド２２ｃと、Ｘ−Ｙ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｄと、Ｚ−Ｘ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｅと、Ｙ−Ｚ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｆと、を有する。

ボクセル位置格納フィールド２２ａには、ボリュームデータの構成要素であるボクセルの座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が格納される。ボクセル値格納フィールド２２ｂには、ボクセル位置格納フィールド２２ａで特定されるボクセル位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）におけるボクセルの輝度値（ボクセル値Ｖ）が格納される。除去対象領域フラグ格納フィールド２２ｃには、該ボクセル位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で特定されるボクセルが、骨領域であると判断された際に登録される、除去対象領域フラグが格納される。

また、ボクセル位置格納フィールド２２ａで特定されるボクセル位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）におけるボクセルが、骨領域候補と判断される際に、その根拠となった指定領域を含む投影図の投影方向が、Ｘ−Ｙ平面側方向であった場合には、Ｘ−Ｙ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｄに、Ｚ−Ｘ平面側方向であった場合には、Ｚ−Ｘ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｅに、Ｙ−Ｚ平面側方向であった場合には、Ｙ−Ｚ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｆに、それぞれ方向フラグが登録される。

ここで、ボクセルとは、２次元方向（Ｘ，Ｙ）に点を展開したピクセルを、さらにＺ方向へ展開したものである。ボクセルは、ボクセルデータを構成するＸ，Ｙ，Ｚ方向の情報を持つ立方体であり、それぞれに輝度値（ボクセル値Ｖ）と、不透明度が割り当てられている。

ピクセルデータ記憶領域２３は、ボリュームデータを任意の投影方向から投影した投影図をピクセル単位で格納するための、ピクセルデータテーブル２３０を記憶する。ピクセルデータテーブル２３０は、図２（ｂ）に示すように、投影方向情報格納フィールド２３ａと、ピクセル位置格納フィールド２３ｂと、ピクセル値格納フィールド２３ｃと、指定領域フラグ格納フィールド２３ｄと、を有する。

投影方向情報格納フィールド２３ａには、投影図の投影方向を特定する情報である、投影方向情報が格納される。投影方向情報は、制御部３０によってボリュームデータが投影される際の任意の方向であり、例えば、Ｘ−Ｙ平面側方向（正面方向）、Ｚ−Ｘ平面側方向（横方向）、Ｘ−Ｚ平面側方向（上方向）等の、ボリュームデータの展開方向に基づく座標軸や（図４（ａ）〜（ｃ）参照）、数字等の識別子を用いて表わしても良い。

ピクセル位置格納フィールド２３ｂには、投影方向情報格納フィールド２３ａに格納される投影方向でボリュームデータが投影された際に生成される、投影図の構成要素であるピクセルの座標位置（Ｘ，Ｙ）が、それぞれ格納される。

ピクセル値格納フィールド２３ｃには、投影方向情報格納フィールド２３ａに格納される投影方向と、ピクセル位置格納フィールド２３ｂで特定されるピクセル位置（Ｘ，Ｙ）と、で特定されるピクセルの輝度値（ピクセル値Ｐ）が、それぞれ格納される。

指定領域フラグ格納フィールド２３ｄには、投影方向情報格納フィールド２３ａに格納される投影方向と、ピクセル位置格納フィールド２３ｂで特定されるピクセル位置（Ｘ，Ｙ）と、で特定されるピクセルが、利用者によって指定された指定領域内に含まれると判断された際に、指定領域フラグが登録される。

制御部３０は、画像処理部３１と、領域判断部３２と、輝度値範囲算出部３３と、を備えている。

画像処理部３１は、ボリュームデータから、ＭＩＰ法により投影図を生成する処理を実行する。また、ボクセルデータテーブル２２０に格納される情報から、ボリュームデータを再構築する。

領域判断部３２は、投影図上において利用者によって指定される指定領域と、指定領域内のピクセルのピクセル値Ｐに基づいて定められるボリュームデータ中の骨候補領域と、骨候補領域に基づいて定められるボリュームデータ中の除去対象領域（骨領域）と、を特定する。

輝度値範囲算出部３３は、指定領域内のピクセルのピクセル値Ｐについて、区分ごとの分布を示すヒストグラムを生成し、骨領域のクラスタを特定する処理を実行し、輝度値範囲Ｃｒを算出する。以下、図３、図４を用いて、制御部３０の実行する処理について具体的に説明する。

図３は、ボリュームデータ６１０を用いて投影図６２０を作成する処理を示した概略図、図４（ａ）は、ボリュームデータ６１０のＸ−Ｙ平面側方向（正面）からの投影図６２０ａを示す概略図、図４（ｂ）は、ボリュームデータ６１０のＺ−Ｘ平面側方向（横）からの投影図６２０ｂを示す概略図、図４（ｃ）は、ボリュームデータ６１０のＸ−Ｚ平面側方向（上）からの投影図６２０ｃを示す概略図、図４（ｄ）は、除去対象領域が除去されたボリュームデータ６１０のＸ−Ｙ平面側方向（正面）からの投影図６００を示す概略図である。

本実施形態に係る画像処理装置１０は、断層撮影装置（図示しない）等によって撮影された２次元断層画像（アンギオデータ）を、記憶部２０のアンギオデータ記憶領域２１に記憶する。そして、画像処理部３１は、同じ位相に対応する複数の位置におけるアンギオデータを再構成し、３次元画像であるボリュームデータ６１０を生成する。

しかしながら、図３に示すように、ボリュームデータ６１０には、例えば、観察対象である血管９０に加えて、血管９０の観察を妨げる骨領域８０等が写り込んでいる。そこで制御部３０は、この骨領域８０を除去対象領域８００として除去し、血管９０の全体像を表示するため、まず、ＭＩＰ法を用いた処理を実行する。ＭＩＰ法とは、ボリュームデータ６１０を、２次元画像に変換する方法である。

画像処理部３１は、ボリュームデータ６１０の構成単位であるボクセル毎に、任意の方向から（本実施形態においては、Ｘ−Ｙ平面側方向（正面）、Ｚ−Ｘ平面側方向（横）、Ｘ−Ｚ平面側方向（上）の３方向とする）、仮想光線Ｒを照射する。そして、仮想光線Ｒ上に存在するＮ個のボクセル集合６１５から、最大のボクセル値Ｖｍａｘを検出する。さらに、画像処理部３１は、この検出値を仮想光線Ｒ上に存在する投影図６２０上のピクセル６２１のピクセル値Ｐとして定め、投影方向ごとに、投影図６２０を生成する（Ｘ−Ｙ平面側方向の投影図を６２０ａ、Ｚ−Ｘ平面側方向の投影図を６２０ｂ、Ｘ−Ｚ平面側方向の投影図を６２０ｃとして表記した）。

領域判断部３２は、表示部５０の備える表示装置５に、各投影図（例えば、図４（ａ）〜図４（ｃ））を表示し、入力部４０を介して、投影図６２０ａ〜６２０ｃ上において、利用者から、指定領域の中で骨領域８０が最大領域となるように、大まかな指定領域の選択操作を受け付ける。なお、指定領域には、血管等を表わすピクセルを含んでいても構わない。指定された領域は、ピクセル単位で指定領域７００と判断され、領域判断部３２は、指定領域７００に含まれるピクセルのピクセル位置を特定する。

また、領域判断部３２は、指定領域７００内のピクセルを投影する仮想光線Ｒ上に存在するボクセルについて、後述の輝度値範囲Ｃｒに該当するボクセル値Ｖを持つものを検出し、骨候補領域として特定する。さらに、全ての投影方向について骨候補領域に該当すると判断されたボクセルを、除去の対象となる除去対象領域８００として判断する。

輝度値範囲算出部３３は、指定領域７００内のピクセルについて、後述のクラスタリング処理を実行し、骨領域候補となるピクセルおよびボクセルの輝度値を特定するための輝度値範囲Ｃｒを算出する。

なお、アンギオデータ記憶領域２１に記憶されるアンギオデータはどのように取得しても良く、断層撮影装置と直接接続されるようなＩ／Ｆ部を備え、断層撮影装置から直接取得しても良いし、通信部を備え、インターネット等のネットワークから取得しても良い。

入力部４０は、オペレータからの入力を受け付けるためのユーザインタフェースであり、ＧＵＩ上の目的の動作を示すグラフィクスを操作するためのポインティングデバイス等を含む。ポインティングデバイスは、例えばマウスや、画面に直接接触するようなタッチパネルであっても良い。

表示部５０は、少なくとも生成した各画像等を表示するためのディスプレイ装置を備え、ディスプレイ装置は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等から選択される。

ここで、画像処理装置１０のハードウェア構成について説明する。図１２は、画像処理装置１０の電気的な構成を示すブロック図である。

図１２に示すように、画像処理装置１０は、プログラムが動作する一般的なコンピュータであり、例えば、パーソナルコンピュータや、ワークステーションである。

画像処理装置１０は、コンピュータの主要部であって各装置を集中的に制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１と、各種データを書換え可能に記憶するメモリ２と、を備える。さらに、画像処理装置１０は、各種のプログラム、プログラムの生成するデータ等を格納する外部記憶装置３と、各種操作指示を行うためのキーボードやマウスなどの入力装置４と、画像データ等を表示する表示装置５と、を備える。これらの各装置は、バスなどの信号線６を介してＣＰＵ１と接続される。もちろん、他に外部の装置と通信を行うための通信装置を備えていてもよい。

ＣＰＵ１は、例えば、外部記憶装置３上に格納されたプログラムをメモリ２上にロードして実行することにより、各種処理を実行する。もちろん、プログラムは、例えば、通信装置を介してネットワークから外部記憶装置３にダウンロードされ、それから、メモリ２上にロードされてＣＰＵ１により実行されるようにしてもよい。

外部記憶装置３は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を備えているが、もちろん、ＨＤＤのみに限定されず、配布されたプログラムであるコンピュータソフトウェアや、データを読み取るための機構として、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のドライブをさらに備えても良い。

以上のように構成される本実施形態における画像処理装置１０での処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、画像処理装置１０の画像処理部３１は、アンギオデータ記憶領域２１に記憶されている任意のアンギオデータを読み出して、軸上の同じ位相に対応する複数の画像を積み重ねて再構成し、ボリュームデータを生成する（Ｓ１１）。

さらに、画像処理部３１は、このボリュームデータの構成要素である各ボクセルについての情報を、ボクセルデータ記憶領域２２に記憶されるボクセルデータテーブル２２０に格納する。すなわち、各ボクセルの座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）がボクセル位置格納フィールド２２ａに、ボクセル位置格納フィールド２２ａで特定されるボクセルのボクセル値Ｖがボクセル値格納フィールド２２ｂに格納される。

次に、画像処理部３１は、前述のＭＩＰ法により、生成したボリュームデータを任意の投影方向から投影して、複数の投影図を生成する（Ｓ１２）。本実施形態においては、Ｘ−Ｙ平面側方向、Ｚ−Ｘ平面側方向、Ｘ−Ｚ平面側方向の３方向から投影した３つの投影図が生成されるものとする。

さらに、画像処理部３１は、これらの投影図の構成要素である各ピクセルについての情報を、ピクセルデータ記憶領域２３に記憶されるピクセルデータテーブル２３０に格納する。すなわち、ピクセルが構成する投影図の投影方向を特定する投影方向情報を、投影方向情報格納フィールド２３ａに、投影方向情報格納フィールド２３ａに格納される投影方向で投影された投影図の、各ピクセルの座標位置（Ｘ，Ｙ）がピクセル位置格納フィールド２３ｂに、投影方向情報格納フィールド２３ａと、ピクセル位置格納フィールド２３ｂと、で特定されるピクセルのピクセル値Ｐが、ピクセル値格納フィールド２３ｃに格納される。

次に、領域判断部３２は、各投影図を表示部５０の備える表示装置５に表示し、入力部４０を介して、利用者から、骨領域が最大領域となるような、大まかな骨領域の指定を、指定領域として受け付ける（Ｓ１３）。例えば、領域判断部３２は、利用者によって指定領域が指定されると、表示装置５上で指定領域の指定された投影図の投影方向を検出して、ピクセルデータテーブル２３０の投影方向情報格納フィールド２３ａから、一致する投影方向の格納されるレコードを特定する。そして、特定したレコードにおけるピクセル位置格納フィールド２３ｂにおいて、指定領域内のピクセルの座標位置と一致するピクセル位置の格納されるレコードをさらに抽出する。続いて、領域判断部３２は、抽出したレコードの指定領域フラグ格納フィールド２３ｄに、指定領域フラグを登録して、指定領域に該当するピクセルを特定する。

指定領域の指定には、どのような方法を用いても良い。例えば、利用者は、マウス等を用いて、自由な閉曲線を描くことで領域を決定するような構成としても良い。このような場合には、マウスの左クリックによって指定された大きさの領域を決定し、右クリックによって領域指定を解除ができるような、ＧＵＩを利用することが可能である。また、予め設定された円等の大きさや位置を変更することで、領域を指定しても良い。

次に、輝度値範囲算出部３３は、輝度値範囲を算出する（Ｓ１４）。輝度値範囲の算出処理については、図７に示すフローチャートを用いて説明する。

輝度値範囲算出部３３は、まず、ピクセル値の範囲について、クラスタリング処理を実行する（Ｓ１４１）。

図５は、各指定領域内に含まれる全てのピクセルについて、縦軸が頻度（度数）、横軸にピクセル値Ｐが区間である、ピクセルの分布を表わすヒストグラムである。

例えば、輝度値範囲算出部３３は、頻度によって、図５に示すようにピクセル値Ｐの区間をクラスタに分割する。例えば、図５のヒストグラムでは、そのピクセル値Ｐの範囲は、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の３つのクラスタに分割されている。

クラスタリング処理には、例えば、公知の手法である、メンバシップ関数を用いたファジーＣ−Ｍｅａｎｓ法（ＦＣＭ）等を用いることが可能である。ＦＣＭは、Ｋ−Ｍｅａｎｓ法に帰属度の考えを付け加えて拡張したものである。

Ｋ−Ｍｅａｎｓ法とは、予めクラスタ数（Ｋ個）が定まっている場合のクラスタリング手法であり、本実施形態においては、クラスタ数は、背景領域、血管領域、骨領域の少なくとも３つが必要である。

まず、クラスタの代表点として中心値を適当に与え、各要素を最も近い中心値のクラスタに所属させて、中心値に対する各ピクセルのメンバシップ値（全てのクラスタに対する帰属度）を求める。ピクセルは、同時に複数のクラスタに所属する。その後、メンバシップ値からクラスタ毎に新たなクラスタ中心値を計算して、新しいクラスタを得る。これらの操作を、各中心値が変化しなくなるまで繰り返し、指定パラメータ（収束条件）以下となった段階でクラスタリングを終了する。

このクラスタリングに必要となるパラメータ（クラスタ数、メンバシップ関数、パラメータ（収束条件）等）は、予め定められた所定の値を用いてもよいし、ユーザが任意で入力可能なものとしても良い。

さらに、輝度値範囲算出部３３は、各クラスタのうち、骨領域に該当するピクセルを表わすクラスタを特定する（Ｓ１４２）。

ここで、本実施形態においては、利用者が、骨領域が最大領域となるように、手動で大まかに指定する指定領域内では、骨領域を表わすピクセルが最も大きな範囲を占めていると考えられる。また、骨領域よりもピクセル値Ｐが小さい血管を表わすピクセルと、血管を表わすピクセルよりもさらにピクセル値Ｐが小さい背景領域とが、主に存在していると仮定することが出来る。

従って、図５に示すヒストグラムでは、例えばクラスタＣ１は、ピクセル値Ｐが最小であり、ピクセル値Ｐ範囲も小さいため、背景領域のピクセルの集合であると推定される。また、クラスタＣ２は、クラスタＣ３よりもピクセル値Ｐ、頻度が共に小さいために、血管を表わすピクセルの集合であると推定され、クラスタＣ３は、ピクセル値Ｐ、頻度が共に大きく、指定領域内で大きな範囲を占める骨領域を表わすピクセルの集合であることが推定される。

よって、輝度値範囲算出部３３は、本実施形態においては、クラスタＣ３を骨領域のピクセルであるとして特定する。骨領域の特定や、クラスタリング処理の方法は、上記のものに限られず、どのような方法を用いても良い。

続いて、輝度値範囲算出部３３は、各投影図の指定領域ごとに、輝度値範囲Ｃｒ１、Ｃｒ２、Ｃｒ３（Ｃｒ１：Ｘ−Ｙ平面側方向投影図の指定領域の輝度値範囲、Ｃｒ２：Ｚ−Ｘ平面側方向投影図の指定領域の輝度値範囲、Ｃｒ３：Ｙ−Ｚ平面側方向投影図の指定領域の輝度値範囲；これらを区別しない場合は、輝度値範囲Ｃｒと表記する）を算出する（Ｓ１４３）。

輝度値範囲算出部３３は、例えば、骨領域であると推定されたクラスタＣ３のピクセル集合から、最低のピクセル値Ｐｍｉｎと、最大のピクセル値Ｐｍａｘとを検出し、Ｐｍｉｎ〜Ｐｍａｘの範囲を、クラスタＣ３の輝度値範囲Ｃｒとして取得する。

図６に戻って、領域判断部３２は、指定領域中のピクセルごとに、投影方向における仮想光線Ｒ上のボクセルを走査して、輝度値範囲Ｃｒに含まれるボクセル値Ｖを持つボクセルを、骨候補領域として特定する（Ｓ１５）。

まず、領域判断部３２がＸ−Ｙ平面側方向の投影図の指定領域において、輝度値範囲Ｃｒ１に基づき骨候補領域を検出する場合について説明する。領域判断部３２は、例えば、ピクセルデータテーブル２３０の指定領域フラグ格納フィールド２３ｄに、指定領域フラグが登録され、かつ、投影方向情報格納フィールド２３ａに投影方向情報がＸ−Ｙ平面側方向を特定する情報が格納されるレコードを抽出する。そして、抽出したレコードのピクセル位置格納フィールド２３ｂから、ピクセル位置を取得する。

そして、領域判断部３２は、ピクセル位置と、投影方向情報（ここでは、Ｘ−Ｙ平面側方向）とから、仮想光線Ｒ上に位置する全てのボクセルの座標位置を検出する。例えば、ピクセル位置が（Ａ，Ｂ）、であった場合には、ボクセルの座標位置が（Ａ，Ｂ，（１〜Ｚｎ））であるボクセルが、走査の対象となる（Ｚｎは、Ｚ方向におけるボクセルの数）。

続いて、領域判断部３２は、ボクセルデータテーブル２２０のボクセル位置格納フィールド２２ａから、仮想光線Ｒ上に位置するボクセルの座標位置（Ａ，Ｂ，（１〜Ｚｎ））に一致するボクセル位置が格納されるレコードを抽出する。領域判断部３２は、抽出したレコードのボクセル値格納フィールド２２ｂに格納されるボクセル値Ｖが、輝度値範囲Ｃｒ１に該当するレコードを、さらに抽出する。

続いて、領域判断部３２は、抽出されたレコードのＸ−Ｙ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｄに、方向フラグを登録する。以上の処理を、指定領域内の全てのピクセルに対して実行する。さらに、領域判断部３２は、Ｚ−Ｘ平面側方向の投影図の指定領域内のピクセルに対して輝度値範囲Ｃｒ２を用いて、また、Ｘ−Ｚ平面側方向の投影図の指定領域内のピクセルに対して輝度値範囲Ｃｒ３を用いて、同様の処理を実行する。

次に、領域判断部３２は、全ての投影方向で骨候補領域として特定されたボクセルを、除去対象領域として特定する（Ｓ１６）。以下、除去対象領域の特定処理について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。

画像処理部３１は、ボクセルデータテーブル２２０から、Ｘ−Ｙ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｄと、Ｚ−Ｘ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｅと、Ｙ−Ｚ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｆと、の全てに方向フラグが登録されているレコード以外のレコードを特定する。そして、画像処理部３１は、このレコードに格納されるボクセルデータのみからなるボリュームデータを、任意の投影方向から投影して投影図を生成し、表示部５０の表示装置５に表示させる（Ｓ１５１、図４（ｄ）参照）。

次に、領域判断部３２は、入力部４０を介して、利用者より除去対象領域の確定許可を受け付ける（Ｓ１５２）。

利用者は、例えば、表示装置５に表示された投影図において、骨領域が除去され望む結果が得られている場合には、入力部４０を介して除去対象領域の確定許可の指示操作を実行することができる。逆に、骨領域が除去されきっていない等、望む結果が得られていない場合には、入力部４０を介して再編集の指示操作を入力することが可能である（Ｓ１５４）。

ステップ１５２において、除去対象領域確定許可を受け付けると（ＹＥＳ）、領域判断部３２は、ボクセルデータテーブル２２０から、Ｘ−Ｙ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｄと、Ｚ−Ｘ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｅと、Ｙ−Ｚ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｆと、の全てに方向フラグが登録されているレコードをボクセルデータテーブル２２０から抽出して、これらのレコードの除去対象領域フラグ格納フィールド２２ｃに、除去対象領域フラグを登録し、除去対象領域に該当するボクセルを特定して、処理を終了する（Ｓ１５３）。

ステップ１５４において、再編集の指示操作を受け付けると（ＹＥＳ）、領域判断部３２は、再編集地点のステップへとジャンプする。再編集地点は、例えば、指定領域の指定（Ｓ１３）や、骨領域のクラスタ特定（Ｓ１４３）等、複数の地点が設けられ、利用者は規定の再編集地点を選択することが可能である。

画像処理部３１は、このようにして除去対象領域が特定されたボリュームデータについて、除去対象領域として特定されたボクセルを除去して、ボリュームデータを再構築する。

なお、除去対象領域を除去する処理は、例えば、クラスタリング処理の際に、背景領域であると推定されたクラスタ（図５、Ｃ１参照）のピクセル値の平均値を算出し、除去対象領域フラグの登録されるボクセルのボクセル値Ｖに、該平均値を上書きすることで実現可能である。もちろん、このような方法に限られず、除去対象領域フラグの登録されるボクセルのボクセル値Ｖをサブトラクトして合成するような処理を実行しても良い。

また、ヒストグラムの生成処理において、頻度分布の単位となるピクセル区間は、規定の値を用いも良いし、利用者が設定可能な構成としても良い。

さらに、画像処理部３１は、骨領域を除去した投影図を表示する際（図４（ｄ）参照）、その除去対象の領域のボクセルのボクセル値Ｖに、所定の値を使用することが可能である。このような構成により、除去対象の領域の色等が変化することによって、利用者はより直感的に除去処理が実行されたか否かを確認することが可能である。

なお、除去対象領域は、骨領域に限定されない。ノイズ等の、大きな輝度値を備えるボクセルについて、除去対象として判断可能な構成としても良い。

以上のような構成により、本実施形態に係る画像処理装置１０は、骨領域が最大領域となるように、大まかに指定された複数の指定領域から、クラスタリング処理によって除去対象となる骨領域を特定することが可能であり、ユーザは簡便な操作によって、空間的に望む領域の除去を行うことが出来る。

次に、本発明の第二の実施形態に係る画像処理装置６０について説明する。画像処理装置６０は、図９に示すように、記憶部２０と、制御部７０と、入力部４０と、表示部５０と、を備えている。

第二の実施形態である画像処理装置６０は、第一の実施形態である画像処理装置１０と比較して、制御部７０の実行する処理が異なっているため、以下、これらに関連する事項について説明する。

制御部７０は、画像処理部７１と、領域判断部７２と、輝度閾値算出部７３と、を備えている。これらの処理について、図３、図４を参照しながら、具体的に説明する。

画像処理部７１は、ボリュームデータからのＭＩＰ法による投影図を生成する処理を実行する。また、ボクセルデータテーブル２２０に格納される情報から、ボリュームデータを再構築する。

領域判断部７２は、利用者から、入力部４０を介して投影図６２０上において骨領域が最大領域となるような、大まかな骨領域８０の指定操作を受け付けて、各投影図について指定領域７００を検出し、指定領域７００に含まれるピクセル位置を特定する。さらに、領域判断部７２は、指定領域内の各ピクセルを投影する仮想光線Ｒ上おいて、後述する輝度閾値ＴｈＰ以上、かつ、ＴｈＶ以上のボクセル値Ｖを有するボクセルを、骨候補領域と判断する。さらに、全ての投影方向について骨候補領域に該当すると判断されたボクセルを、除去対象となる除去対象領域８００として特定する。

輝度閾値算出部７３は、各指定領域７００に含まれるピクセルのピクセル値Ｐのうち、最大のピクセル値Ｐｍａｘを検出する。続いて、輝度閾値算出部７３は、指定領域７００に含まれるピクセルを投影する仮想光線Ｒ上のボクセルを走査して、最大のボクセル値Ｖｍａｘを検出する。そして、輝度閾値算出部７３は、ピクセル値ＰｍａｘにパラメータＡを、ボクセル値ＶｍａｘにパラメータＢを乗じて、輝度閾値ＴｈＰと、ＴｈＶと、を算出する。

輝度閾値ＴｈＰと、ＴｈＶとは、骨領域と推定されるボクセル値Ｖの範囲を特定するために設けられる値であり、本実施形態においては、ＴｈＰ≦Ｖ、かつ、ＴｈＶ≦Ｖの条件を満たすボクセル値Ｖを有するボクセルが、骨候補領域として判断される。

ここで、指定領域に血管を表わすピクセルが含まれる場合、Ｐｍａｘと、Ｖｍａｘとは、血管を表わすピクセルのピクセル値を最大値としている可能性がある。そこで、血管を表わす輝度値を持つボクセルを骨領域として認識するのを避けるため、パラメータＡと、パラメータＢと、が設けられる。従って、パラメータＡと、パラメータＢとは、１以下の値であり、本実施形態においては、例えば、その値は０．８程度であることが望ましい。なお、パラメータＡと、パラメータＢとは、利用者がアンギオデータの輝度値等を考慮し、自由に設定することも可能である。

以上のように構成される本実施形態における画像処理装置６０での処理について、図１０、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。

図１０の、ステップ２１〜ステップ２３における処理については、第一の実施形態に係る画像処理装置１０において実行されるステップ１１〜ステップ１３と同様の処理であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

以下、ステップ２４の処理について、図１１を用いて詳細に説明する。図１１は、第二の実施形態に係る画像処理装置６０の実行する、輝度閾値算出処理を示すフローチャートである。

輝度閾値算出部７３は、各投影図における指定領域に含まれるピクセルのピクセル値Ｐから、最大のピクセル値Ｐｍａｘ１、Ｐｍａｘ２、Ｐｍａｘ３（Ｐｍａｘ１：Ｘ−Ｙ平面側方向投影図の指定領域の最大のピクセル値Ｐｍａｘ２：Ｚ−Ｘ平面側方向投影図の指定領域の最大のピクセル値Ｐｍａｘ３：Ｙ−Ｚ平面側方向投影図の指定領域の最大のピクセル値Ｐ；これらを区別しない場合は、最大のピクセル値Ｐｍａｘと表記する）を検出する（Ｓ２４１）。以下、輝度閾値算出部７３が、Ｘ−Ｙ平面側方向の投影図の指定領域から、輝度閾値を算出する場合について、説明する。

輝度閾値算出部７３は、ピクセルデータテーブル２３０の指定領域フラグ格納フィールド２３ｄに、指定領域フラグが登録され、かつ、投影方向情報格納フィールド２３ａにＸ−Ｙ平面側方向を特定する情報が格納されるレコードを抽出する。次に、抽出したレコードのピクセル値格納フィールド２３ｃから、最大のピクセル値Ｐｍａｘ１を検出する。

輝度閾値算出部７３は、さらに、各投影図における指定領域に含まれるピクセルの全てについて、投影方向における仮想光線Ｒ上のボクセルを走査して、最大のボクセル値Ｖｍａｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を検出する（Ｓ２４２）。例えば、輝度閾値算出部７３は、ピクセルデータテーブル２３０の指定領域フラグ格納フィールド２３ｄに、指定領域フラグが登録され、かつ、投影方向情報格納フィールド２３ａにＸ−Ｙ平面側方向を特定する情報が格納されるレコードを抽出する。そして、抽出したレコードのピクセル位置格納フィールド２３ｂから、ピクセル位置を取得する。

次に、輝度閾値算出部７３は、ピクセル位置と、投影方向情報（ここでは、Ｘ−Ｙ平面側方向）とから、仮想光線Ｒ上に位置する全てのボクセルの座標位置を検出する。例えば、ピクセル位置が（Ａ，Ｂ）であり、投影方向情報がＸ−Ｙ平面側方向を特定するものであった場合には、ボクセルの座標位置が（Ａ，Ｂ，（１〜Ｚｎ））であるボクセルが、走査の対象となる（Ｚｎは、Ｚ方向におけるボクセルの数）。

続いて、輝度閾値算出部７３は、ボクセルデータテーブル２２０のボクセル位置格納フィールド２２ａから、仮想光線Ｒ上に位置するボクセルの座標位置（Ａ，Ｂ，（１〜Ｚｎ））に一致するボクセル位置が格納されるレコードを抽出する。輝度閾値算出部７３は、抽出したレコードのボクセル値格納フィールド２２ｂから、最大のボクセル値Ｖｍａｘを検出する。

さらに、輝度閾値算出部７３は、ピクセル値Ｐｍａｘ１に基づく輝度閾値ＴｈＰ１と、ボクセル値Ｖｍａｘに基づく輝度閾値ＴｈＶと、を算出する。（Ｓ２４３）。例えば、輝度閾値算出部７３は、ピクセル値Ｐｍａｘ１にパラメータＡを、指定領域内の各ピクセルを投影する仮想光線Ｒごとに検出されたボクセル値ＶｍａｘのそれぞれにパラメータＢを乗じて、輝度閾値ＴｈＰ１と、ピクセルごとのＴｈＶと、を算出する。これらの処理を、各指定領域について実行し、Ｚ−Ｘ平面側方向の輝度閾値と、Ｙ−Ｚ平面側方向の輝度閾値についても算出する。

図１０に戻って、領域判断部７２は、各投影図の指定領域の各ピクセルを投影する仮想光線Ｒ上のボクセルを走査して、輝度閾値ＴｈＰ以上、かつ、該ピクセルの仮想光線Ｒ上から検出されたＶｍａｘより算出されたＴｈＶ以上のボクセル値Ｖを持つボクセルを、骨候補領域として特定する（Ｓ２６）。以下、領域判断部７２が、Ｘ−Ｙ平面側方向の投影図の指定領域から、骨候補領域を特定する場合について説明する。

領域判断部７２は、例えば、ピクセルデータテーブル２３０の指定領域フラグ格納フィールド２３ｄに、指定領域フラグが登録され、かつ、投影方向情報格納フィールド２３ａに投影方向情報がＸ−Ｙ平面側方向を特定する情報が格納されるレコードを抽出する。そして、抽出したレコードのピクセル位置格納フィールド２３ｂから、ピクセル位置を取得する。

そして、領域判断部７２は、ピクセル位置と、投影方向情報（ここでは、Ｘ−Ｙ平面側方向）とから、仮想光線Ｒ上に位置する全てのボクセルの座標位置を検出する。続いて、領域判断部７２は、ボクセルデータテーブル２２０のボクセル位置格納フィールド２２ａから、仮想光線Ｒ上に位置するボクセルの座標位置に一致するボクセル位置が格納されるレコードを抽出する。領域判断部７２は、抽出したレコードのボクセル値格納フィールド２２ｂから、輝度閾値ＴｈＰ１以上、かつ、該ピクセルの仮想光線Ｒ上から検出されたＶｍａｘより算出されたＴｈＶ以上のボクセル値Ｖが格納されているレコードを抽出して、抽出されたレコードのＸ−Ｙ平面側方向フラグ格納フィールド２２ｄに、方向フラグを登録する。さらに、領域判断部７２は、Ｚ−Ｘ平面側方向の投影図の指定領域内のピクセルに対しては、輝度閾値ＴｈＰ２以上、かつ、該ピクセルの仮想光線Ｒ上から検出されたＴｈＶ以上のボクセル値Ｖ、また、Ｘ−Ｚ平面側方向の投影図の指定領域内のピクセルに対しては、輝度閾値ＴｈＰ３以上、かつ、該ピクセルの仮想光線Ｒ上から検出されたＶｍａｘより算出されたＴｈＶ以上のボクセル値Ｖを持つボクセルを走査して、それぞれに方向フラグを登録する。

ステップ２６の処理については、第一の実施形態に係る画像処理装置１０の実行するステップ１６と同様の処理であるので、詳細な説明を省略する。

さらに、画像処理部７１は、除去対象領域が特定されたボリュームデータについて、除去対象領域として特定されたボクセルを除去してボリュームデータを再構築する。

なお、ステップ２６の処理において使用される再編集地点には、例えば、指定領域の指定（Ｓ２３）や、ステップ２４３においてのパラメータＡ、Ｂの変更等の地点を設けることが可能である。

以上のような構成により、本実施形態の画像処理装置６０は、複数の投影図における大まかな指定領域から、骨領域の輝度値と、パラメータとを利用して、空間的に除去対象となる骨領域を特定することが可能であり、ユーザは簡便な操作によって、望む領域の除去を行うことが出来る。

本発明の第一の実施形態に係る画像処理装置の機能的な構成を示すブロック図。 （ａ）ボクセルデータテーブルの概略図、（ｂ）ピクセルデータテーブルの概略図。 ボリュームデータを用いて投影図を作成する処理を示した概略図。 （ａ）ボリュームデータのＸ−Ｙ平面側方向（正面）からの投影図を示す概略図、図４（ｂ）ボリュームデータのＺ−Ｘ平面側方向（横）からの投影図を示す概略図、図４（ｃ）ボリュームデータのＸ−Ｚ平面側方向（上）からの投影図を示す概略図、図４（ｄ）除去対象領域が除去されたボリュームデータ６１０のＸ−Ｙ平面側方向（正面）からの投影図６００を示す概略図。 指定領域内のピクセルについてのヒストグラム。 第一の実施形態に係る画像処理装置での処理のフローを示すフローチャート。 第一の実施形態に係る画像処理装置での輝度値範囲算出処理のフローを示すフローチャート。 第一の実施形態に係る画像処理装置での除去対象領域特定処理のフローを示すフローチャート。 本発明の第二の実施形態に係る画像処理装置の機能的な構成を示すブロック図。 第二の実施形態に係る画像処理装置での処理のフローを示すフローチャート。 第二の実施形態に係る画像処理装置での輝度閾値算出処理のフローを示すフローチャート。 本発明の第二の実施形態に係る画像処理装置の、電気的な構成を示すブロック図。

符号の説明

１０・６０：画像処理装置、２０：記憶部、２１：アンギオデータ記憶領域、２２：ボクセルデータ記憶領域、２３：ピクセルデータ記憶領域、３０・７０：制御部、３１・７１：画像処理部、３２・７２：領域判断部、３３：輝度値範囲算出部、７３：輝度閾値算出部、４０：入力部、５０：表示部、６１０：ボリュームデータ、６００・６２０：投影図、６１１：ボクセル、６２１：ピクセル、７００：指定領域、８０：骨領域、９０：血管、８００：除去対象領域。

Claims (10)

1. ３次元の画像を、任意の投影方向から投影して、複数の投影図を生成する画像処理装置であって、
   前記複数の投影図を表示手段に表示させ、前記投影図ごとに、除去対象の領域を含む指定領域の入力を受け付ける入力受付手段と、
   前記指定領域から、除去対象の領域の輝度値を特定する輝度値算出手段と、
   前記複数の投影図ごとに、前記指定領域を投影する仮想光線上に位置する前記画像から、前記輝度値が特定の範囲にある領域を、除去対象の領域として判断する領域判断手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置であって、
   前記輝度値算出手段は、
   前記指定領域ごとに、前記指定領域を構成するピクセルについて輝度値範囲ごとの分布を検出して、ピクセルの分布が最大の頻度を示す輝度値範囲を取得し、
   前記領域判断手段は、
   ３次元の画像を構成し、前記指定領域内の各ピクセルを投影する仮想光線上に位置するボクセルより、当該指定領域に対応する前記輝度値範囲の輝度値を持つボクセルを検出し、
   全投影方向において、各指定領域に対応する輝度値範囲の輝度値を持つと判断されたボクセルを、除去対象の領域として判断すること、
   を特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１に記載の画像処理装置であって、
   前記輝度値算出手段は、
   前記指定領域を構成するピクセルの輝度値のうち、最大の輝度値を指定領域ごとに検出し、
   ３次元の画像を構成し、前記指定領域内の各ピクセルを投影する仮想光線上に位置する前記ボクセルの輝度値のうち、最大の輝度値を、各ピクセルを投影する仮想光線ごとに検出して、
   前記ピクセルの輝度値のうち最大の輝度値と、前記ボクセルの輝度値のうち最大の輝度値とに、それぞれ所定のパラメータを乗じて、第一の輝度閾値と、第二の輝度閾値を算出し、
   前記領域判断手段は、
   前記指定領域内の各ピクセルを投影する仮想光線上に位置する前記ボクセルについて、該指定領域に対応する第一の輝度閾値以上、かつ、該指定領域のピクセルに対応する第二の輝度閾値以上の輝度値を持つボクセルを検出し、
   全投影方向において、第一の輝度閾値以上、かつ、第二の輝度閾値以上を満たすと判断されたボクセルを、除去対象の領域として判断すること、
   を特徴とする画像処理装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の画像処理装置であって、
   前記３次元の画像は、生体の複数の断層画像より構成され、
   前記除去対象の領域は、血管よりも高い輝度値を有する骨領域であること、
   を特徴とする画像処理装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の画像処理装置であって、
   前記指定領域は、除去対象の領域が最大領域であること、
   を特徴とする画像処理装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の画像処理装置であって、
   前記除去対象の領域として判断されたボクセルを除いて、前記投影図と、前記３次元の画像と、を生成する画像処理手段をさらに有すること
   を特徴とする画像処理装置。
7. コンピュータを、３次元の画像を任意の投影方向から投影して、複数の投影図を生成する画像処理装置として機能させるプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記複数の投影図を表示手段に表示させ、前記投影図ごとに、除去対象の領域を含む指定領域の入力を受け付ける入力受付手段、
   前記指定領域から、除去対象の領域の輝度値を特定する輝度値算出手段、
   前記複数の投影図ごとに、前記指定領域を投影する仮想光線上に位置する前記画像から、前記輝度値が特定の範囲にある領域を、除去対象の領域として判断する領域判断手段、
   として機能させることを特徴とするプログラム。
8. 請求項７に記載のプログラムであって、
   前記輝度値算出手段は、
   前記指定領域ごとに、前記指定領域を構成するピクセルについて、輝度値範囲ごとの分布を検出して、ピクセルの分布が最大の頻度を示す輝度値範囲を取得し、
   前記領域判断手段は、
   ３次元の画像を構成し、前記指定領域内の各ピクセルを投影する仮想光線上に位置するボクセルより、当該指定領域に対応する前記輝度値範囲の輝度値を持つボクセルを検出し、
   全投影方向において、各指定領域に対応する輝度値範囲の輝度値を持つと判断されたボクセルを、除去対象の領域として判断すること、
   を特徴とするプログラム。
9. 請求項７に記載のプログラムであって、
   前記輝度値算出手段は、
   前記指定領域を構成するピクセルの輝度値のうち、最大の輝度値を指定領域ごとに検出し、
   ３次元の画像を構成し、前記指定領域内の各ピクセルを投影する仮想光線上に位置する前記ボクセルの輝度値のうち最大の輝度値を、各ピクセルを投影する仮想光線ごとに検出して、
   前記ピクセルの輝度値のうち最大の輝度値と、前記ボクセルの輝度値のうち最大の輝度値とに、それぞれ所定のパラメータを乗じて、第一の輝度閾値と、第二の輝度閾値を算出し、
   前記領域判断手段は、
   前記指定領域内の各ピクセルを投影する仮想光線上に位置する前記ボクセルについて、該指定領域に対応する第一の輝度閾値以上、かつ、該指定領域のピクセルに対応する第二の輝度閾値以上の輝度値を持つボクセルを検出し、
   全投影方向において、第一の輝度閾値以上、かつ、第二の輝度閾値以上を満たすと判断されたボクセルを、除去対象の領域として判断すること、
   を特徴とするプログラム。
10. ３次元の画像を、任意の投影方向から投影して、複数の投影図を生成する画像処理方法であって、
    前記複数の投影図を表示手段に表示させ、前記投影図ごとに、除去対象の領域を含む指定領域の入力を受け付ける過程と、
    前記指定領域から、除去対象の領域の輝度値を特定する過程と、
    前記複数の投影図ごとに、前記指定領域を投影する仮想光線上に位置する前記画像から、前記輝度値が特定の範囲にある領域を、除去対象の領域として判断する過程と、
    を備えることを特徴とする画像処理方法。

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