JP3923131B2

JP3923131B2 - 放射線画像の照射野認識方法および装置、並びに黒化処理方法および装置

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Publication number: JP3923131B2
Application number: JP07969697A
Authority: JP
Inventors: 正行村上
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JPH10275213A; US20010046312A1; US6356651B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線画像の照射野認識方法および認識装置並びに黒化処理方法および黒化処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
記録された放射線画像を読み取って画像データを得、この画像データに適切な画像処理を施した後、処理済みの画像データに基づいて読影に適した可視像を再生することは種々の分野で行なわれている。例えば、本出願人による蓄積性蛍光体シートを利用した放射線画像記録再生システムもその一つである。
【０００３】
ところでＸ線フイルムや蓄積性蛍光体シートに放射線画像を撮影記録するに際しては、放射線の照射による生体への影響を極力小さくする観点、および例えば観察に不要な部分からの散乱光による画質性能の低下等を防止する観点から、放射線が被写体の必要な部分にのみ照射されるように照射域を制限する鉛などで作られた照射野絞りを使用することが多い。
【０００４】
照射野絞りを用いて撮影を行なった場合、蓄積性蛍光体シート等の記録媒体には、照射野絞りの開口輪郭の内部領域（照射野領域）に被写体等の画像が記録され、開口輪郭の外側領域（照射野外領域）には放射線が到達せず未露光状態となる。したがってこの開口輪郭に対応する画像の照射野輪郭はエッジ線となる。
【０００５】
そして、このように照射野領域内にのみ画像が記録された記録媒体から画像データを読み取って画像処理を行なう場合、照射野領域内の画像データについてのみ上記階調処理等の処理を施せばよく、処理の回数が大幅に低減され処理負荷の低減、処理スピードの向上を図ることができる。
【０００６】
一方、照射野外領域は未露光状態であるため、医用Ｘ線フイルムのようなネガ画像においては最低濃度領域となるが、例えば医用Ｘ線フイルムをシャーカスに掛けて蛍光灯の光による透過画像を観察するとき等には、このような最低濃度領域は非常に明るい領域となるため、照射野領域のうち特に照射野外領域に近い部分については当該明るい照射野外領域に眩惑されて観察に支障のある場合がある。同様にそのような画像を電気信号として読み取って得られた画像データを用いてＣＲＴ等の画像表示装置にその画像を表示する場合には、当該照射野外領域は最高輝度となるため必要な照射野内の画像の読取りに支障を生じる。
【０００７】
そこで放射線画像記録再生システムにおいては、このような照射野外領域についての各画像データを一律に最高濃度（若しくは最低輝度）に相当する値に強制的に置換する処理が行なわれる。そしてこの処理は一般に黒化処理と称されているが、この黒化処理を行なう場合の空間的基準となる照射野輪郭を精度よく認識することが非常に重要である。
【０００８】
すなわち、この照射野輪郭を実際のものより小さく（すなわち実際よりも内側に）認識してしまうと、本来照射野内のものとして観察したい画像部分が照射野外のものとして黒化処理されて読み取れなくなり、一方、実際のものより大きく（すなわち実際よりも外側に）認識してしまうと、最低濃度（最高輝度）の部分が残ってしまい、黒化処理を行う意義が失われてしまうのである。
【０００９】
このため、精度よく照射野（輪郭）の認識処理を行う方法が種々研究されている。
【００１０】
例えば、上記照射野輪郭が画像の濃度変化が急峻に変化するエッジ線になることを利用して、画像データの変化が急峻な部分を探索することによって、照射野輪郭を求める方法がよく知られているが、このエッジ線を求める具体的な方法として、画像の所定の点（たとえば画像の中心点等）から画像端部に向かう放射状の複数の直線を設定し、これらの各直線の方向に沿った画像データに基づいて各方向ごとにデータの差分が大きいエッジ候補点をそれぞれ検出し、これらのエッジ候補点に基づいてそのエッジ線を得る方法等の技術が提案されている（特開昭63-259538 号等）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の放射状の方向に沿って得られたエッジ候補点に基づいてエッジ線、すなわち照射野輪郭を認識する方法では、必ずしも実際の照射野輪郭に合致したものが得られるとは限られず、この場合、上述したように必要な画像部分が黒化処理され、または低濃度部分が残存する、という問題が生じる。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、従来の照射野認識処理よりも認識精度を向上させた放射線画像の照射野認識方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
また本発明の他の目的は、従来の黒化処理よりも処理の精度を向上させた放射線画像の黒化処理方法および装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線画像の照射野認識方法および照射野認識装置は、まず画像中の所定の点について設定した放射状の直線方向に沿ってエッジ候補点を検出し、これらのエッジ候補点についてハフ（ Hough）変換を適用して所定数の基準候補線を求め、これらの基準候補線で囲まれる領域を照射野領域として定めることを特徴とするものである。
【００１５】
すなわち本発明の照射野認識方法は、照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野を、該放射線画像を表す画像データに基づいて認識処理する照射野認識方法において、
前記照射野内に含まれる所定の点から前記放射線画像の端部にそれぞれ向う複数の放射状の直線を設定し、
該設定された各放射状の直線ごとに、該各直線上における前記照射野の輪郭と考えられる各エッジ候補点を、該各直線に沿った前記画像データに基づいて求め、
前記放射線画像面内に直交座標系における前記各エッジ候補点の座標を（ｘi ，ｙi ）としたとき、これらのｘi ，ｙi を定数として次式（１）で表わされる曲線を各エッジ候補点ごとに求め、
ρ＝ｘi cos θ＋ｙi sin θ （１）
該求められた曲線同士の各交点（ρj ，θj ）を求めるとともに、該各交点（ρj ，θj ）ごとの交わる前記曲線の数（ボーディング値）をカウントし、
このカウント値の大きい順に所定の数の前記交点（ρj ，θj ）を抽出し、
該抽出された各交点（ρj ，θj ）に対応する、次式（２）で規定される前記直交座標系（ｘｙ座標系）上の各基準候補線を求め、
ρj ＝ｘ cosθj ＋ｙ sinθj （２）
前記式（２）で規定される複数の基準候補線によって囲まれる領域を前記照射野として定めることを特徴とするものである。
【００１６】
ここで上記放射状の直線の起点となる所定の点としては、例えば画像の物理的な中心の点が選択される。画像の中心部に照射野外領域を配置することは一般的でないためである。ただし本発明においては、常に中心の点とする必要はなく、これ以外の他の点を用いるようにしてもよい。
【００１７】
また放射状の各直線方向に沿ったエッジ候補点は、その方向線上において互いに隣接する２つの画素の画像データの差分を順次求め、その差分が最大となるときの両画素について、その画像データ値の小さい方の画素をエッジ候補点とすればよい。
【００１８】
なお上記放射線画像としては、読み取った画像そのもの（原画像）の他、濃度・階調等が所定の範囲となるように一定の規格化処理を施した画像、原画像から画素数を間引いて得られる縮小画像、および原画像を得るためのいわゆる本読みに先立って本読みよりも画素数を減らして粗く読み取って得られた先読み画像等種々の画像を適用することができる。
【００１９】
また、式（２）で規定される複数の基準候補線によって囲まれる領域を照射野として定めるに当たって、このような閉領域が２以上形成されることも考えられるが、この場合、１つの閉領域を除いて他の閉領域の面積は非常に小さいものとなる。したがってこのような場合は各閉領域の面積を求め、各閉領域の面積を比較することによって１つの照射野を定めることができる。
【００２０】
基準候補線を抽出する本数を決定付ける上記所定の数は、少なくとも照射野輪郭を構成する直線の辺の数以上であることが必要である。
【００２１】
以上のように式（２）により規定された各基準候補線に関し、さらに所定の評価関数を用いた評価を行ない、この評価結果に基づいて前記基準候補線のうちから又は前記基準候補線に代えて、所定の候補線を求め、上記基準候補線に代えて該候補線によって囲まれる領域を前記照射野として定めるようにしてもよい。
【００２２】
そのような所定の評価関数を用いた評価としては、第１に、式（２）で規定された各基準候補線上に、照射野輪郭上の点として予め設定された所定の代表点が含まれるか否かを該各基準候補線ごとに判定することを適用することができ、この場合、所定の候補線は基準候補線のうち所定の代表点を含む基準候補線である。
【００２３】
照射野輪郭上の点として予め設定された所定の代表点とは、実際の画像における照射野輪郭上に存在する蓋然性の高い点を意味し、例えば前述した画像データの差分が極めて大きい値を示す等の点が該当する。
【００２４】
所定の評価関数を用いた評価としては、第２に、式（２）で規定された各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±α度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２α＋１）−１｝個の変換候補線を設定し、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求めることであり、前記所定の候補線は、基準候補線に代えて、この微分値の平均値が大きい順に選択された所定数の基準候補線および変換候補線である。
【００２５】
なお上記ｍの値およびθの値は、例えばｍ＝１（画素），θ＝１／（ｘ²＋ｙ²）^1/2（度）により設定するのが好ましい。ここで（ｘ，ｙ）は、縮小画像のサイズを画素数（ｘ画素×Ｙ画素）で表したものであり、例えば縮小画像のサイズが 100画素×80画素の場合は、ｘ＝ 100（画素），Ｙ＝80（画素）より、ｍ＝１（画素），θ＝１／（ 100²＋80²）^1/2＝ 7.8×10^-3（度）である。
【００２６】
また、縮小率＝１／18〜１倍（拡大率＝１〜18倍）程度の範囲内であれば、ｍの値およびθの値として、縮小率の逆数の値（すなわち拡大率と同一の値）をそのまま適用することができる。例えば縮小率が１／９倍の場合は、その逆数である９をそのまま適用して、ｍ＝９（画素），θ＝９（度）とすることもできる。
【００２７】
上記評価関数において、各候補線に関する微分値とは、各候補線を挟んで相対向する２つの画素間の画像データの差分を意味する。この差分値が大きい場合は、この２つの画素間で濃度（または輝度）の差が大きいことを意味し、画像のエッジが存在することを意味する。そして図９（１）に示すように、このような候補線を挟んで相対向する２つの画素の組は、候補線の延びる方向にそれぞれ存在するため、上記微分値を、候補線の延びる方向にそれぞれ存在する画素の組について加算し、その和を加算した組数で除することにより上記平均値を求める。この平均値が大きい程、当該候補線が放射線画像の現実のエッジである可能性が高く、最も濃度差（または輝度差）のあるエッジが照射野輪郭を構成する線である。
【００２８】
所定の評価関数を用いた評価としては、第３に、式（２）で規定された各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±α度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２α＋１）−１｝個の変換候補線を設定し、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する濃度勾配ベクトルの向きの、各候補線の延在方向についてのエントロピーを求めることであり、前記所定の候補線は、前記基準候補線に代えて、前記エントロピーが小さい順に選択された所定数の基準候補線および変換候補線である。
【００２９】
上記評価関数において、各候補線に関する濃度勾配ベクトルとは、各候補線の一方の側の各画素から濃度勾配（画像データの差分値）が最も大きい方向を向くベクトルを意味する。そして、この濃度勾配ベクトルの向いた方向を示す指標値（例えば候補線に直交する方向となす角度βの正弦値（ sinβ））を求め、図９（２）に示すように、候補線の延びる方向にそれぞれ存在する画素からの各濃度勾配ベクトルの向きについて、上記指標値ごとのヒストグラムを作成し、このヒストグラムの確率密度Piに基づいてエントロピー（−Σ{(Pi)log Pi}）を求める。このエントロピーが小さい程、濃度勾配ベクトルの向きが一定の方向に揃っていることを意味し、したがってそのような候補線が放射線画像の現実の照射野輪郭を構成する線である可能性が高いものである。
【００３０】
なお、このエントロピーを評価関数として用いる場合には、濃度勾配ベクトルの向きが一定の方向に揃うか否かに基づく評価であるため、照射野輪郭を構成する線が直線である場合にのみ適用でき、円弧や曲線には適用できない。
【００３１】
また上記濃度勾配ベクトルとは必ずしも画像データが濃度値を示す場合にのみ適用しうる用語ではなく、濃度値や輝度値を含む濃淡や明暗を表す画像データに基づく勾配ベクトルを広く含むものである。
【００３２】
本発明の放射線画像の照射野認識装置は、上記本発明の放射線画像の照射野認識方法を実施するための装置であって、照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野を、該放射線画像を表す画像データに基づいて認識処理する照射野認識装置において、
前記照射野内に含まれる所定の点から前記放射線画像の端部にそれぞれ向う複数の放射状の直線を設定し、該設定された各放射状の直線ごとに、該各直線上における前記照射野の輪郭と考えられる各エッジ候補点を、該各直線に沿った前記画像データに基づいて求めるエッジ候補点検出手段と、
前記エッジ候補点検出手段により検出された前記各エッジ候補点の座標を（ｘi ，ｙi ）としたとき、これらのｘi ，ｙi を定数として次式（１）で表わされる曲線を各エッジ候補点ごとに求め、
ρ＝ｘi cos θ＋ｙi sin θ （１）
該求められた曲線同士の各交点（ρj ，θj ）を求めるとともに、該各交点（ρj ，θj ）ごとの交わる前記曲線の数をカウントし、
このカウント値の大きい順に所定の数の前記交点（ρj ，θj ）を抽出し、
該抽出された各交点（ρj ，θj ）に対応する、次式（２）で規定される前記直交座標系上の各基準候補線を求める基準候補線検出手段と、
ρj ＝ｘ cosθj ＋ｙ sinθj （２）
前記検出された複数の基準候補線によって囲まれる領域を照射野として定める照射野決定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００３３】
ここで前記基準候補線検出手段により検出された各基準候補線に関し、所定の評価関数を用いた評価を行なう評価手段と、該評価手段による評価結果に基づいて前記基準候補線のうちから又は前記基準候補線に代えて、所定の候補線を求める候補線検出手段とをさらに備え、前記照射野決定手段を、前記基準候補線に代えて前記候補線によって囲まれる領域を前記照射野として定めるものとした構成を採用することもできる。
【００３４】
ここで、評価手段とは、基準候補線検出手段により検出された各基準候補線に関し、照射野輪郭としての適格性若しくは適合性を評価するものをいい、候補線検出手段はこの適格性等が高い候補線、すなわち照射野輪郭を構成する可能性が基準候補線よりも少なくとも同じか又は高い候補線を求めるものを意味する。
【００３５】
そのような所定の評価関数を用いた評価を行なう評価手段としては、第１に、前記式（２）で規定された各基準候補線上に、前記照射野輪郭上の点として予め設定された所定の代表点または評価手段自体により設定された代表点が含まれるか否かを該各基準候補線ごとに評価（判定）するものを適用することができ、この場合、前記候補線検出手段は、前記基準候補線のうちから前記代表点が含まれる基準候補線を求めるものである。
【００３６】
照射野輪郭上の点として予め設定された所定の代表点とは、実際の画像における照射野輪郭上に存在する蓋然性の高い点を意味し、例えば前述した画像データの差分が極めて大きい値を示す等の点が該当する。
【００３７】
所定の評価関数を用いた評価を行なう評価手段としては、第２に、式（２）で規定された各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±α度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２α＋１）−１｝個の変換候補線を設定する変換候補線設定手段と、該変換候補線設定手段により設定された前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求める評価値算出手段とをさらに備え、
前記候補線検出手段が、前記基準候補線に代えて、前記微分値の平均値が大きい順に所定数の候補線を求めるものであることを特徴とするものである。
【００３８】
所定の評価関数を用いた評価を行なう評価手段としては、第３に、式（２）で規定された各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±α度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２α＋１）−１｝個の変換候補線を設定する変換候補線設定手段と、該変換候補線設定手段により設定された前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する濃度勾配ベクトルの向きの、各候補線の延在方向についてのエントロピーを求める評価値算出手段とをさらに備え、
前記候補線検出手段が、前記基準候補線に代えて、前記エントロピーが小さい順に所定数の候補線を求めるものであることを特徴とするものである。
【００３９】
本発明の放射線画像の黒化処理方法および黒化処理装置は、上記本発明の照射野認識方法または認識装置により得られた照射野の外側部分について黒化処理を行うことを特徴とするものである。
【００４０】
すなわち本発明の放射線画像の黒化処理方法は、照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野の外側部分について、略最高濃度または略最低輝度となるように、前記放射線画像を表す画像データを処理する放射線画像の黒化処理方法において、
前記照射野として、本発明の放射線画像の照射野認識方法により得られた照射野を適用することを特徴とするものである。
【００４１】
また本発明の放射線画像の黒化処理装置は、照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野の外側部分について、略最高濃度または略最低輝度となるように、前記放射線画像を表す画像データを処理する放射線画像の黒化処理装置において、
前記照射野として、本発明の放射線画像の照射野認識装置により得られた照射野を適用することを特徴とするものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の放射線画像の照射野認識方法および照射野認識装置は、まず画像中の所定の点について設定した放射状の直線方向に沿ってエッジ候補点を検出し、これらのエッジ候補点についてハフ（ Hough）変換を利用してエッジ線となるべき所定数の基準候補線を求め、これらの基準候補線で囲まれる領域を照射野領域として定める。
【００４３】
このように本発明の放射線画像の照射野認識方法・装置は、第１段階で画像面内の放射状の直線方向に沿って多数のエッジ候補点を検出し、この得られた多数のエッジ候補点に基づいて第２段階でハフ変換を利用してこれら多数のエッジ候補点を結ぶ直線成分である基準候補線を抽出するため、第１段階と同じ方法で検出された多数のエッジ候補点に基づいて、予め設定された形状の範囲内で照射野輪郭を検出していた従来の照射野認識方法・装置に比べて、抽出し得る照射野輪郭の形状の自由度を拡大することができ、実際の照射野輪郭により一層適合した、すなわち精度を一層向上させて照射野を認識することができる。
【００４４】
また本発明の放射線画像の黒化処理方法・装置は、上述した本発明の放射線画像の照射野認識方法または認識装置により、精度を向上させて検出された照射野輪郭を利用して、その照射野外領域について黒化処理を行うことにより、従来の黒化処理方法・装置に比して、照射野外領域がより精度よく黒化処理された放射線画像を得ることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の放射線画像の照射野認識装置の具体的な実施の形態について図面を用いて説明する。
【００４６】
図１は本発明の照射野認識装置の一実施形態の構成を示す図、図２は照射野絞りを用いた放射線画像の撮影装置を示す図（（１）参照）および照射野絞りの開口輪郭に対応する照射野輪郭が形成された蓄積性蛍光体シートを示す図（（２）参照）、図３は図１に示した照射野認識装置による照射野認識の作用を説明するための図である。
【００４７】
図１に示した照射野認識装置により読み取られる画像の取得方法についてまず説明する。すなわち、図２（１）に示すように、Ｘ線源と被写体との間に、矩形等の開口輪郭を有し、この開口の外側の部分は、Ｘ線が被写体および蓄積性蛍光体シートにＸ線が到達するのを防止する鉛板である照射野絞りが配され、この状態でＸ線源から被写体にＸ線が照射される。この結果、被写体を透過したＸ線が蓄積性蛍光体シートに照射されるが、その際、図２（１）に示すように、照射野絞りの開口輪郭より外側に対応する領域（照射野外領域）Ｐout にはＸ線が全く照射されず、一方、照射野絞りの開口輪郭より内側に対応する領域（照射野領域）Ｐinには被写体の透過Ｘ線情報が記録される。そして、照射野絞りの開口輪郭に対応する部分は、開口輪郭と略同一形状で、濃度が急峻に変化する複数のエッジ線からなる照射野輪郭ＰＳが形成される。
【００４８】
このようにして蓄積性蛍光体シートに記録された放射線画像（以下、原画像という）Ｐは図示しない公知の放射線画像情報読取装置によって読み取られ、この原画像Ｐを表すデジタル画像データＳが出力される。図示の照射野認識装置100 には、この画像データＳが入力される。
【００４９】
この照射野認識装置100 は、入力された画像データＳに基づいて、上記照射野輪郭ＰＳ上の点と考えられる多数のエッジ候補点Ｅを検出するエッジ候補点検出手段10と、多数のエッジ候補点Ｅに基づいてハフ変換を利用してそれらのエッジ候補点Ｅが構成するエッジ線（基準候補線）Ｌを求める基準候補線検出手段20と、得られた複数に基準候補線に基づいて照射野を決定する照射野決定手段30とを備えた構成である。
【００５０】
これらの構成の詳細を以下に説明する。
【００５１】
エッジ候補点検出手段10は，入力された画像データＳについて、図３（１）に示すように、そのデータＳが表す画像Ｐの中心点Ｋから放射線画像の端部にそれぞれ向う等角度間隔（α＝３度） 120本の放射状の直線Ｌ０を設定する。この放射状の直線の設定本数および間隔、放射状の直線群の中心の設定位置等は適宜変更することができる。
【００５２】
さらにエッジ候補点検出手段10は、これらの 120本の放射状の直線Ｌ０にそれぞれ沿った方向において互いに隣接する画素間の画像データを比較し、その差分が最も大きい画素組をその線上で探索する。この探索された画素組の間には、濃度差が大きいエッジ部に相当するエッジ候補点が存在することを意味する。このようにして各直線方向ごとにそれぞれ探索されたエッジ候補点Ｅが検出され、合計 120個のエッジ候補点Ｅが得られる。
【００５３】
基準候補線検出手段20は、エッジ候補点検出手段10により検出された各エッジ候補点Ｅの、図３（１）に示すｘｙ座標系における座標を（ｘi ，ｙi ）（ i＝１，２，…，120 ）としたとき、これらのｘi ，ｙi を定数として次式（１）で表わされるサインカーブＬＳを各エッジ候補点ごとに求める。
【００５４】
ρ＝ｘi cos θ＋ｙi sin θ （１）
この式（１）は、図３（２）に示すように、中心座標を（ｘi ，ｙi ）に固定してこの座標（ｘi ，ｙi ）を通過する直線の式を表し、ρは座標（ｘi ，ｙi ）を通過する各直線Ｌに向けてｘｙ座標系の原点Ｏから下ろした垂線の長さ、θはこの垂線とｘ軸とのなす角度を表している。なお、このθ 度間隔とする。
【００５５】
ここで座標（ｘi ，ｙi ）を通過する各直線Ｌは式（１）においてρ、θを変化させたものであり、θρ空間（ハフ空間）では、座標（ｘi ，ｙi ）を通過するこれら直線Ｌは図３（３）に示す１本のサインカーブとして表現される。
【００５６】
各エッジ候補点についてそれぞれ同様の操作を行なうと、ハフ空間に 120本のサインカーブＬＳi （ i＝１，２，…，120 ）が表される。
【００５７】
ここで基準候補線検出手段20は、 120本のサインカーブＬＳi 同士の各交点位置（ρj ，θj ）を求めるとともに、該各交点位置（ρj ，θj ）ごとの交わる曲線の数をカウントする。なお交点位置（ρj ，θj ）において２つのサインカーブが交差した場合には、両サインカーブとも座標（ρj ，θj ）を通過していることを意味し、これはすなわち互いに異なる２つのエッジ候補点Ｅ１，Ｅ２が、（ρj ，θj ）に対応するｘｙ座標系における座標（ｘ，ｙ）を通過する下記式（２）で表される同一直線上に存在することを意味する。
【００５８】
ρj ＝ｘcos θj ＋ｙsin θj （２）
したがって交差するサインカーブの数（カウント値）が多い交点こそ、多くのエッジ候補点Ｅをその線上に含む照射野輪郭ＰＳであることを意味する。
【００５９】
基準候補線検出手段20は、全てのエッジ候補点Ｅについて上記カウントを行ない、予め設定された個数に到達するまでカウント値が上位のものから順に交点位置（ρj ，θj ）を抽出し、それらが表すｘｙ座標系における直線を求める。この求められた所定数の直線が基準候補線ＬＬである。
【００６０】
照射野決定手段30は、得られた複数に基準候補線ＬＬに基づいて照射野輪郭ＰＳを決定し、この照射野輪郭ＰＳに相当する画像データを外部の画像処理装置等に出力する。
【００６１】
次に本実施形態の放射線画像の照射野認識装置100 の作用について説明する。
【００６２】
図示の照射野認識装置100 に、照射野輪郭ＰＳを有する画像Ｐを表す画像データＳが入力されると、まずエッジ候補点検出手段10が、入力された画像データＳについての中心点Ｋを設定し、この中心点Ｋから等角度間隔の 120本の放射状の直線Ｌ０を設定する。
【００６３】
次いでエッジ候補点検出手段10は、放射状の各直線ごとにそれらの直線にそれぞれ沿った方向において互いに隣接する画素間の画像データを比較し、その差分が最も大きいエッジ候補点Ｅを探索する。放射線の全ての方向においてエッジ候補点Ｅが検出されると、これらの各エッジ候補点Ｅの位置を表す座標が基準候補線検出手段20に入力される。このときの座標系は放射線画像面内におけるｘｙ座標系によるものである。
【００６４】
基準候補線検出手段20は、入力された 120点のエッジ候補点に基づいて、基準候補線検出手段20に予め設定された本数の基準候補線ＬＬを求める。図４（１）はこの所定の本数が５本の場合を示すもので、得られた基準候補線ＬＬ（ LL1〜LL5 ）は、その一部が照射野輪郭ＰＳの辺を構成し得る直線となる。
【００６５】
そしてこれらの求められた複数の基準候補線ＬＬは照射野決定手段30に入力され、照射野決定手段30はこれら入力された複数の基準候補線ＬＬに囲まれる領域を照射野領域Ｐinと決定し、この照射野領域Ｐinの輪郭を照射野輪郭ＰＳと定め、照射野輪郭ＰＳを構成する画素を示す位置のデータ（図４（２））を外部の画像処理装置等に出力する。
【００６６】
外部の画像処理装置等はこのように出力された照射野輪郭ＰＳを構成する画素の位置データに基づいて、他の経路から入力された放射線画像データＳのうち、照射野輪郭ＰＳよりも外側領域である照射野外領域Ｐout に対応する画像データを一律に最高濃度の画像データに置換する黒化処理等を施す。そして照射野外領域が黒化処理された画像は観察読影に供される。
【００６７】
このように本実施形態の放射線画像の照射野認識装置によれば、画像中の所定の点について設定した放射状の直線方向に沿って検出したエッジ候補点について、さらにハフ（ Hough）変換を適用して所定数の基準候補線を求め、これらの基準候補線で囲まれる領域を照射野領域として定めることによって、従来の照射野認識方法または装置よりも照射野輪郭の認識精度を向上させることができる。
【００６８】
図５は本発明の放射線画像の照射野認識装置の第２の実施形態を示す図である。
【００６９】
図示の照射野認識装置は、図１に示した実施形態の照射野認識装置100 において、基準候補線検出手段20によって、図１に示した実施形態よりも多くの基準候補線を求めておき、このように求められたより多くの基準候補線に関し、さらに所定の評価関数を用いた評価を行なう評価手段40と、この評価手段40による評価結果に基づいて基準候補線のうちから又は基準候補線に代えて、所定の照射野輪郭である精度がより一層高い候補線ＬＬ′を求める候補線検出手段50とを備え、照射野決定手段として、基準候補線ＬＬによって囲まれる領域を照射野として定めるものに代えて候補線検出手段50により求められた候補線ＬＬ′によって囲まれる領域を照射野として定めるものとした構成を採用したものである。
【００７０】
このような構成を採用した本実施形態の照射野認識装置によれば、図１に示した実施形態の照射野認識装置よりもさらに照射野輪郭としての適格性が高い候補線を求めることができ、したがって照射野輪郭の認識精度を向上させることができる。
【００７１】
ここで評価手段40としては、例えば、放射線画像を図６に示すように画像中心点等の所定の点（所定の点がエッジ候補点検出手段10により設定された場合は、当該設定された点であってもよい）周りに角度間隔45度ごとの８つの領域Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐ８に分割し、この分割された各領域の中に含まれる、エッジ候補点検出手段10により設定された各15個の各エッジ候補点（図中・印で示す）のうち差分が最も大きい値を示すエッジ候補点（図中×印で示す）を代表点として設定し、各基準候補線上にこれらの代表点が含まれるか否かを各基準候補線ごとに判定するものなどである。
【００７２】
そして、この場合、候補線検出手段50としては、基準候補線のうちから代表点が含まれると判定された基準候補線を候補線として設定するものである。
【００７３】
なお代表点は評価手段40により設定される場合の他、予め他の構成手段等により設定されるものであってもよい。
【００７４】
図７は、評価手段および候補線検出手段を他の態様とした実施形態を示す図である。
【００７５】
すなわち本実施形態の照射野認識装置における評価手段40′は、基準候補線検出手段20によって求められた各基準候補線を、図８に示すように基準候補線を中心とする±ｍ画素、±α度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２α＋１）−１｝個の変換候補線を設定する候補線作成手段41と、元の基準候補線およびこれら各基準候補線ごとにそれぞれ設定された各変換候補線ごとに、
▲１▼図９（１）に示すように、各候補線（基準候補線および変換候補線）に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求める関数、または、
▲２▼図９（２）に示すように、各候補線（基準候補線および変換候補線）に関する濃度勾配ベクトルの向きの、各候補線の延在方向についてのエントロピーを求める関数、の演算を行なう評価値算出手段42とを備え、候補線検出手段50′は、▲１▼の場合は微分値の平均値が大きい順に所定数の候補線を求めるものであり、▲２▼の場合はエントロピーの値が小さい順に所定数の候補線を求めるものである。
【００７６】
上記各候補線に関する微分値とは、各候補線を挟んで相対向する２つの画素間の画像データの差分を意味する。この差分値が大きい場合は、この２つの画素間で濃度の差が大きいことを意味し、画像のエッジが存在することを意味する。そして図９（１）に示すように、このような候補線を挟んで相対向する２つの画素の組（図中破線で示す）は、候補線の延びる方向にそれぞれ存在するため、上記微分値を、候補線の延びる方向にそれぞれ存在する画素の組について加算し、その和を加算した組数で除することにより上記平均値を求める。この平均値が大きい程、当該候補線が放射線画像の現実のエッジである可能性が高い。
【００７７】
したがって候補線検出手段50′が評価値算出手段42から出力された微分値の平均値が大きい順に求めた所定数の候補線は、図１に示した実施形態の照射野認識装置よりもさらに照射野輪郭としての適格性が高い候補線となり、照射野輪郭の認識精度を向上させることができる。
【００７８】
一方、上記各候補線に関する濃度勾配ベクトルとは、各候補線の一方の側の各画素から濃度勾配（画像データの差分値）が最も大きい方向を向くベクトルを意味する。そして、この濃度勾配ベクトルの向いた方向を示す指標値（例えば候補線に直交する方向となす角度βの正弦値（ sinβ））を求め、図９（２）に示すように、候補線の延びる方向にそれぞれ存在する画素からの各濃度勾配ベクトルの向きについて、上記指標値ごとのヒストグラムを作成し、このヒストグラムの確率密度Piに基づいてエントロピー（−Σ{(Pi)log Pi}）を求める。このエントロピーが小さい程、濃度勾配ベクトルの向きが一定の方向に揃っていることを意味し、そのような候補線が放射線画像の現実のエッジである可能性が高い。
【００７９】
したがって候補線検出手段50′が評価値算出手段42から出力されたエントロピーが小さい順に求めた所定数の候補線は、図１に示した実施形態の照射野認識装置よりもさらに照射野輪郭としての適格性が高い候補線となり、照射野輪郭の認識精度を向上させることができる。
【００８０】
なお、本発明の放射線画像の照射野認識方法および装置は、必ずしもこの実施形態に限定されるものではなく、評価手段も上記の態様に限るものではない。
【００８１】
さらに、入力される画像データが原画像データＳではなく、他の何らかの目的のために、既に縮小された画像のデータ（例えば、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ダイナミックレンジ等の概要を把握するために、いわゆる本読みに先だって行なわれる、本読みよりも粗い画素密度で画像情報を読み取る先読みによって読み取られた画像データ等）Ｓ′であってもよい。
【００８２】
図10は本発明の放射線画像の黒化処理装置の一実施形態の構成を示す図である。
【００８３】
図示の黒化処理装置200 は、図７に示した実施形態の照射野認識装置により出力された照射野輪郭ＰＳを構成する画素を示す位置のデータ（図４（２））に基づいて、他の経路から入力された放射線画像データＳのうち、照射野輪郭ＰＳよりも外側領域である照射野外領域Ｐout に対応する画像データを一律に最高濃度の画像データに置換する黒化処理等を施すものである。
【００８４】
この実施形態の黒化処理装置200 によれば、従来の照射野認識方法または装置よりも精度の高い照射野輪郭に基づいて黒化処理がなされるため、従来の黒化処理装置よりも照射野外領域がより精度よく黒化処理された放射線画像を得ることができる。
【００８５】
なお本発明の放射線画像の黒化処理装置は、図10に示す実施形態の構成に限るものではなく、図１または図５に示す本発明の照射野認識装置の各実施形態から、または本発明の照射野認識装置のその他の態様のものから出力された照射野輪郭に基づいて黒化処理をなすものであれば、如何なる形態のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線画像の照射野認識装置の一実施形態の構成を示す図
【図２】図１に示した照射野認識装置によって照射野領域の検出処理の対象となる、照射野絞りを用いて撮影された蓄積性蛍光体シートを示す図
【図３】（１）エッジ候補点検出手段10によるエッジ候補点の検出作用を示す図、（２），（３）基準候補線検出手段20による基準候補線の検出作用を示す図
【図４】（１）基準候補線検出手段20により検出された基準候補線ＬＬを示す図、（２）照射野決定手段30により決定された照射野輪郭ＰＳを示す図
【図５】本発明の放射線画像の照射野認識装置の第２の実施形態の構成を示す図
【図６】図５に示した実施形態において用いられる代表点を示す図
【図７】本発明の放射線画像の照射野認識装置の第３の実施形態の構成を示す図
【図８】複数の候補線の設定作用を説明するための図
【図９】評価値の設定作用を説明するための図
【図１０】本発明の放射線画像の黒化処理装置の一実施形態の構成を示す図
【符号の説明】
10 エッジ候補点検出手段
20 基準候補線検出手段
30 照射野決定手段
40 評価手段
41 変換候補線設定手段
42 評価値算出手段
50 候補線設定手段
100 放射線画像の照射野認識装置
200 放射線画像の黒化処理装置

Claims

照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野を、該放射線画像を表す画像データに基づいて認識処理する照射野認識方法において、
前記照射野内に含まれる所定の点から前記放射線画像の端部にそれぞれ向う複数の放射状の直線を設定し、
該設定された各放射状の直線ごとに、該各直線上における前記照射野の輪郭と考えられる各エッジ候補点を、該各直線に沿った前記画像データに基づいて求め、
前記放射線画像面内の直交座標系における前記各エッジ候補点の座標を（ｘｉ，ｙｉ）としたとき、これらのｘｉ，ｙｉを定数として次式（１）で表わされる曲線を各エッジ候補点ごとに求め、
ρ＝ｘｉcosθ＋ｙｉsinθ （１）
該求められた曲線同士の各交点（ρｊ，θｊ）を求めるとともに、該各交点（ρｊ，θｊ）ごとの交わる前記曲線の数をカウントし、
このカウント値の大きい順に所定の数の前記交点（ρｊ，θｊ）を抽出し、
該抽出された各交点（ρｊ，θｊ）に対応する、次式（２）で規定される前記直交座標系上の各基準候補線を求め、
ρｊ＝ｘ cosθｊ＋ｙ sinθｊ（２）
前記式（２）で規定された各基準候補線に関し、所定の評価関数を用いた評価を行ない、
この評価結果に基づいて前記基準候補線のうちから又は前記基準候補線に代えて、所定の候補線を求め、
該所定の候補線によって囲まれる領域を前記照射野として定めると共に、
前記所定の評価関数を用いた評価が、
前記式（２）で規定された各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±α度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２α＋１）−１｝個の変換候補線を設定し、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求めることであり、
前記所定の候補線は、前記微分値の平均値が大きい順に選択された所定数の基準候補線および変換候補線であることを特徴とする放射線画像の照射野認識方法。
照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野を、該放射線画像を表す画像データに基づいて認識処理する照射野認識方法において、
前記照射野内に含まれる所定の点から前記放射線画像の端部にそれぞれ向う複数の放射状の直線を設定し、
該設定された各放射状の直線ごとに、該各直線上における前記照射野の輪郭と考えられる各エッジ候補点を、該各直線に沿った前記画像データに基づいて求め、
前記放射線画像面内の直交座標系における前記各エッジ候補点の座標を（ｘｉ，ｙｉ）としたとき、これらのｘｉ，ｙｉを定数として次式（１）で表わされる曲線を各エッジ候補点ごとに求め、
ρ＝ｘｉcosθ＋ｙｉsinθ （１）
該求められた曲線同士の各交点（ρｊ，θｊ）を求めるとともに、該各交点（ρｊ，θｊ）ごとの交わる前記曲線の数をカウントし、
このカウント値の大きい順に所定の数の前記交点（ρｊ，θｊ）を抽出し、
該抽出された各交点（ρｊ，θｊ）に対応する、次式（２）で規定される前記直交座標系上の各基準候補線を求め、
ρｊ＝ｘ cosθｊ＋ｙ sinθｊ（２）
前記式（２）で規定された各基準候補線に関し、所定の評価関数を用いた評価を行ない、
この評価結果に基づいて前記基準候補線のうちから又は前記基準候補線に代えて、所定の候補線を求め、
該所定の候補線によって囲まれる領域を前記照射野として定めると共に、
前記所定の評価関数を用いた評価が、
前記式（２）で規定された各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±α度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２α＋１）−１｝個の変換候補線を設定し、前記基準候補線および前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する濃度勾配ベクトルの向きの、各候補線の延在方向についてのエントロピーを求めることであり、
前記所定の候補線は、前記エントロピーが小さい順に選択された所定数の基準候補線および変換候補線であることを特徴とする放射線画像の照射野認識方法。
照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野を、該放射線画像を表す画像データに基づいて認識処理する照射野認識装置において、
前記照射野内に含まれる所定の点から前記放射線画像の端部にそれぞれ向う複数の放射状の直線を設定し、該設定された各放射状の直線ごとに、該各直線上における前記照射野の輪郭と考えられる各エッジ候補点を、該各直線に沿った前記画像データに基づいて求めるエッジ候補点検出手段と、
前記エッジ候補点検出手段により検出された前記放射線画像面内の直交座標系における前記各エッジ候補点の座標を（ｘｉ，ｙｉ）としたとき、これらのｘｉ，ｙｉを定数として次式（１）で表わされる曲線を各エッジ候補点ごとに求め、
ρ＝ｘｉcosθ＋ｙｉsinθ （１）
該求められた曲線同士の各交点（ρｊ，θｊ）を求めるとともに、該各交点（ρｊ，θｊ）ごとの交わる前記曲線の数をカウントし、
このカウント値の大きい順に所定の数の前記交点（ρｊ，θｊ）を抽出し、
該抽出された各交点（ρｊ，θｊ）に対応する、次式（２）で規定される前記直交座標系上の各基準候補線を求める基準候補線検出手段と、
ρｊ＝ｘ cosθｊ＋ｙ sinθｊ（２）
前記基準候補線検出手段により検出された各基準候補線に関し、所定の評価関数を用いた評価を行なう評価手段と、
該評価手段による評価結果に基づいて前記基準候補線のうちから又は前記基準候補線に代えて、所定の候補線を求める候補線検出手段と、
前記所定の候補線によって囲まれる領域を前記照射野として定める照射野決定手段とを備え、
前記評価手段が、前記式（２）で規定された各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±α度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２α＋１）−１｝個の変換候補線を設定する変換候補線設定手段と、前記各基準候補線および前記変換候補線設定手段により設定された前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する微分値の、各候補線の延在方向についての平均値を求める評価値算出手段とを備え、
前記候補線検出手段が、前記所定の候補線として、前記微分値の平均値が大きい順に所定数の候補線を求めるものであることを特徴とする放射線画像の照射野認識装置。
照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野を、該放射線画像を表す画像データに基づいて認識処理する照射野認識装置において、
前記照射野内に含まれる所定の点から前記放射線画像の端部にそれぞれ向う複数の放射状の直線を設定し、該設定された各放射状の直線ごとに、該各直線上における前記照射野の輪郭と考えられる各エッジ候補点を、該各直線に沿った前記画像データに基づいて求めるエッジ候補点検出手段と、
前記エッジ候補点検出手段により検出された前記放射線画像面内の直交座標系における前記各エッジ候補点の座標を（ｘｉ，ｙｉ）としたとき、これらのｘｉ，ｙｉを定数として次式（１）で表わされる曲線を各エッジ候補点ごとに求め、
ρ＝ｘｉcosθ＋ｙｉsinθ （１）
該求められた曲線同士の各交点（ρｊ，θｊ）を求めるとともに、該各交点（ρｊ，θｊ）ごとの交わる前記曲線の数をカウントし、
このカウント値の大きい順に所定の数の前記交点（ρｊ，θｊ）を抽出し、
該抽出された各交点（ρｊ，θｊ）に対応する、次式（２）で規定される前記直交座標系上の各基準候補線を求める基準候補線検出手段と、
ρｊ＝ｘ cosθｊ＋ｙ sinθｊ（２）
前記基準候補線検出手段により検出された各基準候補線に関し、所定の評価関数を用いた評価を行なう評価手段と、
該評価手段による評価結果に基づいて前記基準候補線のうちから又は前記基準候補線に代えて、所定の候補線を求める候補線検出手段と、
前記所定の候補線によって囲まれる領域を前記照射野として定める照射野決定手段とを備え、
前記評価手段が、前記式（２）で規定された各基準候補線を、該基準候補線を中心とする±ｍ画素、±α度の範囲内でシフトおよび／または回転させて、｛（２ｍ＋１）（２α＋１）−１｝個の変換候補線を設定する変換候補線設定手段と、前記各基準候補線および前記変換候補線設定手段により設定された前記各変換候補線ごとに、各候補線に関する濃度勾配ベクトルの向きの、各候補線の延在方向についてのエントロピーを求める評価値算出手段とを備え、
前記候補線検出手段が、前記所定の候補線として、前記エントロピーが小さい順に所定数の候補線を求めるものであることを特徴とする放射線画像の照射野認識装置。
照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野の外側部分について、略最高濃度または略最低輝度となるように、前記放射線画像を表す画像データを処理する放射線画像の黒化処理方法において、
前記照射野として、請求項１または２に記載の放射線画像の照射野認識方法により得られた照射野を適用することを特徴とする放射線画像の黒化処理方法。
照射野絞りを使用して撮影された照射野を有する放射線画像の該照射野の外側部分について、略最高濃度または略最低輝度となるように、前記放射線画像を表す画像データを処理する放射線画像の黒化処理装置において、
前記照射野として、放射線画像のうち、請求項３または４記載の放射線画像の照射野認識装置により得られた照射野を適用することを特徴とする放射線画像の黒化処理装置。