JP2017027357A - 画像処理装置、撮像システム、画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
用するフィルタリング手段と、を有することを特徴とする画像処理装置を提供する。
ルボットX線位相イメージング装置で得られる被検体画像を例に挙げて説明する。なお、以下に述べるフィルタリング手法は二次元だけでなく一次元の微分干渉計で得られた画像にも応用可能である。
図1はトールボットX線位相イメージングの撮像システムの構成を示した図である。撮像システムは、X線トールボット干渉計からなる撮像装置10と、撮像装置10で取得したX線画像を処理する画像処理装置11とから構成される。撮像装置10は、X線を発生させるX線源(光源)110と、X線を回折する回折格子130と、X線の一部を遮る遮蔽格子140と、X線を検出する検出器150とを備えている。画像処理装置11は、撮像装置10に接続された演算部(コンピュータ)160と、演算部160による演算結果に基づいた画像を表示する画像表示装置170とを有している。
間での干渉像の歪みを計算することで、被検体120によるX線の位相変化の情報(微分位相)を取得できる。また、X線が被検体120を透過する際にX線のエネルギの一部は吸収されるが、その吸収率は組織の元素組成によって違いがある。したがって、演算部160で、被検体120が無いときの測定データと被検体120を設置したときの測定データの間での強度比を計算することで、被検体120によるX線吸収の情報を取得できる。また、被検体120の内部に微小な構造が密集した部分(例えば線維組織や微小石灰化)が存在すると、その部分において小角散乱が生じ、測定されるX線の振幅が変化する。したがって、演算部160で、被検体120が無いときの測定データと被検体120を設置したときの測定データの間での振幅の変化を解析することで、被検体120によるX線の小角散乱の情報を取得できる。結果として、検出器150で得られる測定データを基に、微分位相、吸収率、小角散乱の3つの独立した物理量の情報を取得できる。各物理量の情報の二次元分布を画像化したものを、それぞれ、微分位相像、吸収像、散乱像(又はビジビリティコントラスト像)と呼ぶ。以上がX線位相イメージング装置の概要である。尚、微分位相の情報を積分すると位相の情報を取得できるが、微分位相と位相は独立した物理量ではない。
まず、比較例として、特許文献1に開示されている逆リース変換を利用した画像処理方法(以後、従来方法1と呼ぶ)と特許文献2に開示されている非等方フィルタリング方法(以後、従来方法2と呼ぶ)を単純に組み合わせた例について説明する。
量性が低く、厚み測長が困難であることが分かる。
次に、本実施形態の画像処理装置11によって実行される画像処理の一実施例について説明する。本実施例では、非等方フィルタを適用するときのフィルタ特性(方向、形状など)を、微分位相ではなく、同じ測定データから生成された吸収像に基づいて決定する。骨の部分に関しては吸収像のコントラストは微分位相像および逆リース画像に比べて高いため、吸収像における構造のエッジ方向を補助情報としてフィルタの方向を決定する。このようにフィルタ特性の決定に用いる画像(第1画像)とフィルタ処理を適用する画像(第2画像)とが、同じ測定データから生成された画像のうち異なる物理量の情報を表す画像である点に、本実施例の特徴の一つがある。ここで、第1画像と第2画像の組み合わせは任意であるが、第1画像が第2画像に比べてSN比が高い(観察したい構造のコントラストが高い)画像であることが好ましい。フィルタを適用する第2の画像よりもSN比が高い第1の画像を用いてフィルタ特性を決定することで、第2の画像を用いてフィルタ特性を決定するよりも適切にフィルタ特性を決めることができ、被検体の情報に近い値を得ることができる。
もよい。なお、逆リース変換については特許文献1に開示された方法を利用するため、ここでは詳しい説明は省略する。
とが分かる。
本発明に係るフィルタリング手法は様々な形態で応用が可能である。例えば上記実施例は吸収像を参照して微分位相から取得される逆リース画像のノイズリダクションを行った。しかし、非等方フィルタを適用する画像は、微分位相像、その積分像である位相像、微分位相像をさらに微分したラプラシアン像でもよいし、それ以外の画像でもよい。また、吸収コントラストよりも位相コントラストの方が強い場合には、本実施例とは逆に、微分位相像やそれを加工した画像(逆リース画像、位相像など)からフィルタ特性を決定し、吸収像に対し非等方フィルタを適用してもよい。また、これらの技術を位相イメージングで取得できるもう一つの画像である散乱像(モアレ振幅像)のノイズリダクションに用いることも可能である。X線位相イメージングでは、一次像として吸収像、微分位相像、散乱像が取得できるため、こられの画像、もしくは画像から作成される別の画像の一つを画像処理するために、他の作成された画像を利用する様々な様態が考えられる。また本手法は二次元X線位相イメージングに限らず、一次元X線位相イメージングにも応用可能である。また、トールボット干渉計以外の撮像装置にも本手法を応用可能である。上記の実施例では、第1画像の勾配情報を取得するために、二値化及びコンボリューションによるぼけの付与を行っているが、勾配情報の取得方法はこれに限らず、既知の方法を用いることもできる。第1画像で取得した勾配情報を用いて第2画像に適用する非等方フィルタを決定すれば、上記実施例と同様の結果が得られると考えられる。
スを含む)、上記方法、上記プログラム(プログラムコード、プログラムプロダクトを含む)、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。
Claims (13)
- 被検体を透過した電磁波により形成される像を撮像装置によって撮影することによって得られたデータを、前記被検体の測定データとして取得する測定データ取得手段と、
前記測定データから、互いに異なる物理量の情報を表す第1画像と第2画像を生成する画像生成手段と、
前記第1画像に基づいて、非等方フィルタを適用するときに設定すべきフィルタ特性を画像内の位置ごとに決定するフィルタ特性決定手段と、
前記第1画像に基づいて決定されたフィルタ特性にしたがって、画像内の位置ごとに前記非等方フィルタのフィルタ特性を変えながら、前記第2画像に対し前記非等方フィルタを適用するフィルタリング手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記フィルタ特性は、前記非等方フィルタの方向を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記非等方フィルタは、前記非等方フィルタの方向に沿って画像を平滑化するフィルタである
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記フィルタ特性決定手段は、前記第1画像に含まれる構造のエッジ方向と前記非等方フィルタの方向とが直交するように、画像内の位置ごとの前記非等方フィルタのフィルタ特性を決定する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の画像処理装置。 - 前記フィルタ特性決定手段は、前記第1画像の画素値の勾配の向きを画像内の位置ごとに計算し、前記勾配の向きと前記非等方フィルタの方向とが平行になるように、画像内の位置ごとの前記非等方フィルタのフィルタ特性を決定する
ことを特徴とする請求項2〜4のうちいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記第1画像は、前記第2画像に比べてSN比が高い画像である
ことを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記撮像装置は、位相イメージング装置である
ことを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記電磁波は、放射線である
ことを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 - 前記第1画像は、前記被検体による前記電磁波の吸収の情報を表す画像である
ことを特徴とする請求項7又は8に記載の画像処理装置。 - 前記第2画像は、前記被検体による前記電磁波の位相変化の情報を表す画像である
ことを特徴とする請求項7〜9のうちいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 被検体を透過した電磁波により形成される像を撮影し、前記被検体の測定データを出力する撮像装置と、
前記撮像装置により得られた前記測定データに対し画像処理を適用する、請求項1〜10のうちいずれか1項に記載の画像処理装置と、
を有することを特徴とする撮像システム。 - コンピュータが、被検体を透過した電磁波により形成される像を撮像装置によって撮影することによって得られたデータを、前記被検体の測定データとして取得するステップと、
コンピュータが、前記測定データから、互いに異なる物理量の情報を表す第1画像と第2画像を生成するステップと、
コンピュータが、前記第1画像に基づいて、非等方フィルタを適用するときに設定すべきフィルタ特性を画像内の位置ごとに決定するステップと、
コンピュータが、前記第1画像に基づいて決定されたフィルタ特性にしたがって、画像内の位置ごとに前記非等方フィルタのフィルタ特性を変えながら、前記第2画像に対し前記非等方フィルタを適用するステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項12に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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