JP2764492B2 - 放射線画像の撮影方向認識方法 - Google Patents
放射線画像の撮影方向認識方法Info
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Description
像における人体の撮影方向を自動的に認識する方法に関
するものである。
信号を得、この画像信号に適切な画像処理を施した後、
画像を再生記録することが種々の分野で行われている。
たとえば、後の画像処理に適合するように設計されたガ
ンマ値の低いX線フイルムを用いてX線画像を記録し、
このX線画像が記録されたフイルムからX線画像を読み
取って電気信号に変換し、この電気信号(画像信号)に
画像処理を施した後コピー写真等に可視像として再生す
ることにより、コントラスト,シャープネス,粒状性等
の画質性能の良好な再生画像を得ることの出来るシステ
ムが開発されている(特公昭61−5193号公報参照)。
線,β線,γ線,電子線,紫外線等)を照射するとこの
放射線エネルギーの一部が蓄積され、その後可視光等の
励起光を照射すると蓄積されたエネルギーに応じた光量
の輝尽発光光を放射する蓄積性蛍光体(輝尽性蛍光体)
を利用して、人体等の被写体の放射線画像を一旦シート
状の蓄積性蛍光体に撮影記録し、蓄積性蛍光体シートを
レーザ光等の励起光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、
得られた輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を
得、この画像信号に基づいて被写体の放射線画像を写真
感光材料等の記録材料、CRT等に可視像として出力さ
せる放射線記録再生システムがすでに提案されている
(特開昭55-12429号,同56-11395号,同55-0163472号,
同56-164645 号,同55-116340 号等)。
放射線写真システムと比較して極めて広い放射線露光域
にわたって画像を記録し得るという実用的な利点を有し
ている。すなわち、放射線露光量に対する、蓄積後に励
起によって発光する輝尽発光光の光量が極めて広い範囲
に渡って比例することが認められており、従って種々の
撮影条件により放射線露光量がかなり大幅に変動して
も、蓄積性蛍光体シートより放射される輝尽発光光を読
取りゲインを適当な値に設定して光電変換手段により読
み取って電気信号(画像信号)に変換し、この画像信号
を用いて写真感光材料、CRT等の表示装置に放射線画
像を可視像として出力することによって、放射線露光量
の変動に影響されない放射線画像を得ることができる。
影条件の変動による影響をなくし、あるいは観察読影適
性の優れた放射線画像を得るために、蓄積性蛍光体シー
トに蓄積記録された放射線画像情報の記録状態、あるい
は胸部、腹部などの被写体の部位、単純撮影、造影撮影
などの撮影方法等によって決定される記録パターン(以
下、これらを総称する場合には、「蓄積記録情報」とい
う。)を観察読影のための可視像の出力に先立って把握
し、この把握した蓄積記録情報に基づいて読取ゲインを
適当な値に調節し、また、記録パターンのコントラスト
に応じて分解能が最適化されるように収録スケールファ
クターを決定し、さらに読取画像信号に対して階調処理
等の画像処理が行なわれる場合には、画像処理条件を最
適に設定するのが望ましい。
画像の蓄積記録情報を把握する方法として、特開昭58-6
7240号に開示された方法が知られている。この方法は、
観察読影のための可視像を得る読取り操作(以下、「本
読み」という。)の際に照射すべき励起光よりも低いレ
ベルの励起光を用いて、前記本読みに先立って予め蓄積
性蛍光体シートに蓄積記録されている放射線画像の蓄積
記録情報を把握するための読取り操作(以下、「先読
み」という。)を行ない、放射線画像の蓄積記録の概要
を把握し、本読みを行なうに際して、この先読み情報に
基づいて読取ゲインを適当に調節し、収録スケールファ
クターを決定し、あるいは画像処理条件を決定するもの
である。
に蓄積記録されている放射線画像情報の記録状態および
記録パターンを本読みの前に予め把握することができる
ので、格別に広いダイナミックレンジを有する読取系を
使用しなくとも、この記録情報に基づいて読取ゲインを
適当に調節し、収録スケールファクターを決定し、また
この記録パターンに応じた信号処理を読取り後の電気信
号(画像信号)に対して施すことにより、観察読影適性
に優れた放射線画像を得ることが可能になる。
画像処理条件を求める方法は種々提案されているが、そ
の方法のひとつとして、画像信号のヒストグラムを作成
する方法が知られている(たとえば、特開昭60-156055
号)。画像信号のヒストグラムを求めることにより、た
とえば画像信号の最大値,最小値や、頻度が最大となる
点の画像信号の値等を知ることができ、これらの各値か
ら蓄積性蛍光体シート,X線フィルム等の記録シートに
記録された放射線画像の特徴を把握することができる。
そこでこのヒストグラムに基づいて最適な読取条件,画
像処理条件を求めることにより、観察適正のすぐれた放
射線画像を再生出力することが可能となる。
像情報の読取条件および/または画像処理条件を決定す
ると、同一の被写体を撮影方向を変えて撮影した場合
に、それぞれの再生画像において該被写体中の関心領域
の濃度が変わってしまうことがある。以下、このことに
ついて詳しく説明する。例えば胸椎を診断するために図
2(a) に示すように胸部を正面から撮影した場合と、図
2(b) に示すように側面から撮影した場合を考える。正
面撮影の場合、関心領域である胸椎Kは、放射線が透過
しにくい縦隔部と重なるので蓄積性蛍光体シートにおい
て胸椎部分の蓄積放射線量は低く、この部分は低発光量
部分となる。一方側面撮影の場合、胸椎Kは放射線の透
過しやすい肺野Pと重なるので、蓄積性蛍光体シートに
おいて胸椎部分の蓄積放射線量は高く、この部分は高発
光量部分となる。そして正面撮影の場合もまた側面撮影
の場合も、蓄積性蛍光体シートからの読取画像信号の最
大値Smax 、最小値Smin はさして変わらないから、従
来から行なわれているように該最大値Smax 、最小値S
min に基づいて決定される読取条件および/または画像
処理条件は、双方の場合でほぼ同一となる。したがって
このような読取条件および/または画像処理条件の下で
画像読取りを行ない再生画像を得ると、胸椎部分は、正
面撮影の画像においては比較的低濃度となり、一方側面
撮影の画像においては比較的高濃度となってしまう。
ず、本読みによって得た読取画像信号に基づいて画像処
理条件を適切に設定することも考えられるが、このよう
な場合においても、上記の問題は同様に生じる。
蓄積性蛍光体シートからの放射線画像情報読取りを行な
う際に、そのシートにはどのような方向で被写体が撮影
されているかということを逐一読取装置または画像処理
装置に入力し、この入力された撮影方向情報に応じて前
述の読取条件および/または画像処理条件を設定するよ
うにしている。
の度に上記のような撮影方向情報を逐一入力する作業は
大変面倒であり、また撮影方向情報を誤って入力してし
まうことも起こりやすい。
ストグラムを作成し、この累積ヒストグラムの所定部分
の変化率を求め、この変化率の値に基づいて撮影方向を
自動的に判別する方法(特開昭63-262128 号公報)、お
よび画像信号値分布のパターンと予め画像の撮影方向毎
に規定した複数の基準信号値分布パターンとの整合度を
求め、この整合度に応じて撮影方向を自動的に判別する
方法(特開昭63-262137 号公報)が提案されている。
考え方が出現し、種々の分野に適用されつつある。
信号を与えたときに出力された信号が正しい信号である
か誤った信号であるかという情報(教師信号)を入力す
ることにより、ニューラルネットワーク内部の各ユニッ
ト間の結合の重み(シナプス結合のウェイト)を修正す
るという誤差逆伝幡学習(バックプロパゲーション)機
能を備えたものであり、繰り返し‘学習’させることに
より、新たな信号が入力されたときに正解を出力する確
率を高めることができるものである。
放射線画像の画像データを入力として、上記の前述の読
取条件等の決定を行なうことが可能である。
上記ニューラルネットワークに入力し、読取条件等を出
力とし、このニューラルネットワークにあらかじめ繰り
返し‘学習’させることにより次第に正しい読取条件等
を求めることができるようにすることができる。
開昭63-262128 号による方法は、画像信号のヒストグラ
ムのみの情報を使用しているため画像信号の局所的変化
による影響を受けやすく大局的な判断ができなかった。
また、上記特開昭63-262137 号公報による方法は、撮影
方向を認識するまでにかなりの時間を要するという問題
がある。
よって読取条件等を決定する場合、例えば肩関節の画像
においては、右肩を左肩とでは図3(a) および図3(b)
に示すように左右対称の像となるが、ニューラルネット
ワークはこの右肩と左肩の画像を別なものと認識して学
習してしまう。これでは、ニューラルネットワークの学
習に膨大な時間を要するために、学習の前に右肩と左肩
とを区別できることが望ましい。ところが、前述した特
開昭63-262128 号による方法では、図3に示すような右
肩と左肩との放射線画像のヒストグラムの形状が同一と
なってしまうため、右肩であるか左肩であるかの判断が
できないという問題がある。
的変化による影響を受けず、撮影方向を認識するまでに
時間を要することがない放射線画像の撮影方向認識方法
を提供することを目的とするものである。
な左右対称の画像の撮影方向をも認識でき、ひいてはニ
ューラルネットワークで読取条件等を求める場合に、左
右対称の画像のそれぞれを学習しなくてもよい放射線画
像の撮影方向認識方法を提供することを目的とするもの
である。
の撮影方向認識方法は、撮影時の被写体の向き等の撮影
方向を認識する方法であって、前記被写体の放射線画像
を表わす画像信号の、前記放射線画像上において互いに
重ならないように該放射線画像の左右および/または上
下対称に設定された複数の測光領域毎の平均値を算出
し、該各平均値の大きさの関係を求め、該関係を、前記
撮影方向に対応して予め求められた前記平均値の関係と
対照させて前記放射線画像の撮影方向を認識することを
特徴とするものである。
きはもちろん、右肩であるか左肩であるかという被写体
の撮影部位等を含むものとする。
は、放射線画像上において互いに重ならないようにかつ
放射線画像の左右および/または上下対称に複数の測光
領域を設定し、被写体の放射線画像を表わす画像信号か
らこの測光領域毎の平均値を算出し、各測光領域毎の平
均値の大きさの関係を求め、この関係を撮影方向に対応
して予め求められた平均値の関係と対照させて、放射線
画像の撮影方向を認識するようにした。このため、画像
信号の局所的な変化による影響を受けることがなく大局
的な判断により撮影方向を認識することができ、また右
肩、左肩というような左右対称な放射線画像の撮影方向
も認識することができる。さらには、画像信号の平均値
を求める演算が比較的簡単なため撮影方向を認識するた
めの時間を短縮することができる。
詳細に説明する。
蓄積性蛍光体シートを使用し、被写体を人体の肩関節と
する。
認識するように構成された放射線画像情報記録再生シス
テムの一例を示すものである。この放射線画像情報記録
再生システムは基本的に、放射線画像撮影部20、先読み
用読取部30、本読み用読取部40、および画像再生部50か
ら構成されている。放射線画像撮影部20においては、例
えばX線管球等の放射線源100 から被写体101 に向け
て、放射線102 が照射される。この被写体101 を透過し
た放射線102 が照射される位置には、先に述べたように
放射線エネルギーを蓄積する蓄積性蛍光体シート103 が
配置され、この蓄積性蛍光体シート103 に被写体101 の
透過放射線画像情報が蓄積記録される。
報が記録された蓄積性蛍光体シート103 は、移送ローラ
等のシート移送手段110 により、先読み用読取部30に送
られる。先読み用読取部30において先読み用レーザ光源
201 から発せられたレーザ光202 は、このレーザ光202
の励起によって蓄積性蛍光体シート103 から発せられる
輝尽発光光の波長領域をカットするフィルター203 を通
過した後、ガルバノメータミラー等の光偏向器204 によ
り直線的に偏向され、平面反射鏡205 を介して蓄積性蛍
光体シート103 上に入射する。ここでレーザ光源201
は、励起光としてのレーザ光202 の波長域が、蓄積性蛍
光体シート103 が発する輝尽発光光の波長域と重複しな
いように選択されている。他方、蛍光体シート103 は移
送ローラ等のシート移送手段210 により矢印206 の方向
に移送されて副走査がなされ、その結果、蛍光体シート
103 の全面にわたってレーザ光202 が照射される。ここ
で、レーザ光源201 の発光強度、レーザ光202 のビーム
径、レーザ光202 の走査速度、蓄積性蛍光体シート103
の移送速度は、先読みの励起光(レーザ光202 )のエネ
ルギーが、後述する本読み用読取部40で行なわれる本読
みのそれよりも小さくなるように選択されている。
と、蓄積性蛍光体シート103 は、それに蓄積記録されて
いる放射線エネルギーに対応した光量の輝尽発光光を発
し、この発光光は先読み用光ガイド207 に入射する。輝
尽発光光はこの光ガイド207 内を導かれ、射出面から射
出してフォトマルチプライヤー等の光検出器208 によっ
て受光される。該光検出器208 の受光面には、輝尽発光
光の波長域の光のみを透過し、励起光の波長域の光をカ
ットするフィルターが貼着されており、輝尽発光光のみ
を検出し得るようになっている。検出された輝尽発光光
は蓄積記録情報を担持する電気信号に変換され、増幅器
209 により増幅される。増幅器209 から出力された信号
はA/D変換器211 によりディジタル化され、先読み画
像信号Spとして本読み用読取部40の本読み制御回路31
4 に入力される。この本読み制御回路314 は、先読み画
像信号Spが示す蓄積記録情報に基づいて、例えばヒス
トグラム解析等により、読取ゲイン設定値a、収録スケ
ールファクター設定値b、再生画像処理条件設定値cを
決定する。
蛍光体シート103 は本読み用読取部40へ移送される。本
読み用読取部40において本読み用レーザ光源301 から発
せられたレーザ光302 は、このレーザ光302 の励起によ
って蓄積性蛍光体シート103から発せられる輝尽発光光
の波長領域をカットするフィルター303 を通過した後、
ビームエクスパンダー304 によりビーム径の大きさが厳
密に調整され、ガルバノメータミラー等の光偏向器305
によって直線的に偏向され、平面反射鏡306 を介して蓄
積性蛍光体シート103 上に入射する。光偏向器305 と平
面反射鏡306 との間にはfθレンズ307 が配され、蓄積
性蛍光体シート103 上を走査するレーザ光302 のビーム
径が均一となるようにされている。他方、蓄積性蛍光体
シート103 は移送ローラなどのシート移送手段320 によ
り矢印308 の方向に移送されて副走査がなされ、その結
果、蓄積性蛍光体シート103 の全面にわたってレーザ光
が照射される。このようにレーザ光302 が照射される
と、蓄積性蛍光体シート103はそれに蓄積記録されてい
る放射線エネルギーに対応した光量の輝尽発光光を発
し、この発光光は本読み用光ガイド309 に入射する。本
読み用光ガイド309 の中を全反射を繰返しつつ導かれた
輝尽発光光はその射出面から射出され、フォトマルチプ
ライヤー等の光検出器310 によって受光される。光検出
器310 の受光面には、輝尽発光光の波長域のみを選択的
に透過するフィルターが貼着され、光検出器310 が輝尽
発光光のみを検出するようになっている。
放射線画像を示す輝尽発光光を光電的に検出した光検出
器310 の出力は、前記制御回路314 が決定した読取ゲイ
ン設定値aに基づいて読取ゲインが設定された増幅器31
1 により、適正レベルの電気信号に増幅される。増幅さ
れた電気信号はA/D変換器312 に入力され、収録スケ
ールファクター設定値bに基づいて、信号変動幅に適し
た収録スケールファクターでディジタル信号に変換され
て信号処理回路313 に入力される。上記ディジタル信号
は、この信号処理回路313 において、観察読影適性の優
れた放射線画像が得られるように再生画像処理条件設定
値cに基づいて例えば階調処理等の画像処理(信号処
理)され、出力される。
信号(本読み画像信号)Soは、画像再生部50の光変調
器401 に入力される。この画像再生部50においては、記
録用レーザ光源402 からのレーザ光403 が光変調器401
により、上記信号処理回路313 から入力される本読み画
像信号Soに基づいて変調され、走査ミラー404 によっ
て偏向されて写真フィルム等の感光材料405 上を走査す
る。そして感光材料405 は上記走査の方向と直交する方
向(矢印406 方向)に走査と同期して移送され、感光材
料405 上に、上記本読み画像信号Soに基づく放射線画
像が出力される。放射線画像を再生する方法としては、
このような方法の他、前述したCRTによる表示等、種
々の方法を採用することができる。
識する本発明方法について説明する。A/D変換器211
から出力された先読み画像信号Spは、前述のように本
読み制御回路314 に入力されるとともに、撮影方向認識
回路500 に入力される。撮影方向認識回路500 において
は以下のようにして撮影方向が認識される。撮影方向認
識回路500 には図4に示すように被写体の放射線画像の
右半分および左半分と対応した所定の大きさの範囲を有
する2つの測光領域501A、501Bが定められており、ま
ず、これらの測光領域501A、501Bそれぞれの範囲におけ
る先読み画像信号Spが抽出される。次いで測光領域50
1Aの範囲における先読み画像信号Spの平均値SmAと測
光領域501Bの範囲における先読み画像信号Spの平均値
SmBとが算出される。ここで蓄積性蛍光体シート103 に
記録されている画像が図3(a) に示す左肩の画像である
場合、図3(a) の直線Lに沿った信号値(濃度)分布は
大略のパターンで示せば、図5(a) に示すものとなる。
す左肩の画像の右半分は直接放射線が照射されているた
め画像信号の値は画像の左半分と比べて大きなものとな
っている。したがって算出された先読み画像信号Spの
平均値SmAと平均値SmBとの間には、 SmA>SmB なる関係が成立する。
ている画像が図3(b) に示す右肩の画像である場合、図
3(b) の直線Lに沿った信号値分布は図5(b) に示すも
のとなる。この場合、前述した先読み画像信号Spの平
均値SmAと平均値SmBとの間には、 SmA<SmB なる関係が成立する。
肩もしくは左肩である場合は、先読み画像信号Spの測
光領域501Aおよび501Bの画像信号の平均値SmA、SmBを
算出し、この平均値SmAと平均値SmBとの間にSmA>S
mBなる関係があれば得られる放射線画像は左肩の画像で
あり、SmA<SmBなる関係があれば得られる放射線画像
は右肩の画像であることが認識される。
なされると、撮影方向認識回路500は認識信号Tを図1
に示すゲイン補正回路507 に送る。このゲイン補正回路
507は認識信号Tを受けると、本読み制御回路が決定し
た読取ゲイン設定値aを認識信号Tに応じて補正する。
そしてこの補正された読取ゲインによって本読みがなさ
れる。
た結果を本読みの際の読取ゲインの設定に使用している
が、認識結果をニューラルネットワークの学習に使用す
るようにしてもよい。例えば、肩関節の放射線画像を学
習する場合は、学習の対象となる放射線画像について本
発明の撮影方向認識方法を使用して、右肩、左肩の画像
を認識し、どちらか一方の画像についてのみ学習を行な
えばよい。すなわち、与えられた放射線画像が左肩の画
像であると認識された場合は、この画像を反転して反転
して右肩の放射線画像とみなせば、右肩の放射線画像に
ついてのみ学習すればよいこととなるため、ニューラル
ネットワークの学習量を少なくすることができる。
像信号Spを利用して撮影方向を認識しているが、前述
のような先読みを行なわず、本読み画像信号Soに基づ
いて信号処理回路313 における画像処理条件を設定する
ような場合は、この本読み画像信号Soを利用して撮影
方向を認識するようにしてもよい。また上記実施例にお
いては、認識した撮影方向に応じて再生画像の濃度を補
正するようにしているが、本発明は、その他の目的のた
めに撮影方向を認識する際にも適用可能である。
体シート103 に記録された画像の撮影方向を認識してい
るが、本発明はこのような蓄積性蛍光体シート103 に記
録された放射線画像のみならず、その他の医用画像の撮
影方向を認識するために適用することも可能である。
る放射線画像の撮影方向認識方法は、撮影方向認識のた
めの演算が測光領域毎の平均値算出という比較的簡単な
演算であるため、撮影方向認識のための時間を短縮する
ことができ、画像信号の局所的変化に影響されず、放射
線画像の相対的な画像信号のパターンをとらえて撮影方
向を認識することが可能となる。さらに、右肩、左肩と
いうような左右対称の画像の撮影方向の認識を行なうこ
とができるため、ニューラルネットワークの学習をおこ
なう際にも学習量を少なくすることが可能となる。
像情報記録再生システムの一例を示す概略図
す概略図
線画像の所定方向の濃度分布の基本的パターン例を示す
グラフ
Claims (1)
- 【請求項1】 撮影時の被写体の向き等の撮影方向を認
識する方法であって、 前記被写体の放射線画像を表わす画像信号の、前記放射
線画像上において互いに重ならないように該放射線画像
の左右および/または上下対称に設定された複数の測光
領域毎の平均値を算出し、 該各平均値の大きさの関係を求め、 該関係を、前記撮影方向に対応して予め求められた前記
平均値の関係と対照させて前記放射線画像の撮影方向を
認識することを特徴とする放射線画像の撮影方向認識方
法。
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