JP3930493B2 - 画像処理方法、画像処理装置およびx線ct装置 - Google Patents
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Description
河田 聡著、「科学計測のための画像データ処理」CQ出版、1994年4月30日、p143〜180
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、複数の構造物情報を含む画像情報で、部分的にせよ画質劣化を伴わない画像処理方法、画像処理装置およびX線CT装置を提供することを目的とする。
この第2の観点の発明では、画像処理パラメータに平滑化フィルタの重み係数を含ませる。
また、第4の観点の発明にかかる画像処理方法は、前記算定が、前記全体標準偏差に基づいて境界判定閾値の算定を行うことを特徴とする。
また、第5の観点の発明にかかる画像処理方法は、前記画像処理パラメータが、画素値の鮮鋭化を行う鮮鋭化フィルタの重み係数でを含むことを特徴とする。
また、第6の観点の発明にかかる画像処理方法は、前記選択が、前記境界判定閾値に基づいて、前記分類の画像処理パラメータが平滑化フィルタのものであるか、鮮鋭化フィルタのものであるかあるいは画素値を変化させないものであるかの選択を行うことを特徴とする。
また、第7の観点の発明にかかる画像処理方法は、前記選択が、前記分類の画像処理パラメータに鮮鋭化フィルタが選択される際に、前記複数の領域判定閾値の最大値を超える分類に、前記重み係数を設定することを特徴とする。
また、第8の観点の発明にかかる画像処理方法は、前記重み係数が、前記平滑化フィルタあるは前記鮮鋭化フィルタを構成するカーネルのすべての重み係数の総和により正規化されることを特徴とする。
また、第9の観点の発明にかかる画像処理方法は、前記画素値が、X線CT装置のデジタル画像情報に用いられるCT値で表現されることを特徴とする。
また、第10の観点の発明にかかる画像処理装置は、複数の画素から構成されるデジタル画像情報の画素値ごとに、前記画素値を越えない前記デジタル画像情報に含まれる画素の数である累積画素数を求める累積分布関数を生成する生成手段と、前記累積分布関数を用いて、前記累積画素数の規定画素数からなる探査区間で、画素値の局所的な標準偏差である局所標準偏差を導出すると同時に、前記探査区間がすべての前記累積画素数を網羅するように前記探査区間を移動して前記導出を繰り返す導出手段と、前記導出により取得される複数の局所標準偏差の最小値を求め、前記最小値に複数の領域指定値を乗算して前記複数の領域判定閾値を算定する算定手段と、前記複数の領域判定閾値に基づいて前記複数の局所標準偏差を分類する分類手段と、前記分類ごとに画像処理パラメータを選択する選択手段と、前記分類で指定される局所標準偏差の前記デジタル画像情報の領域に、前記画像処理パラメータを用いて画像処理を行う処理手段と、を備えることを特徴とする。
この第11の観点の発明では、画像処理パラメータに平滑化フィルタの重み係数を含ませる。
また、第13の観点の発明にかかる画像処理装置は、前記算定手段が、前記全体標準偏差および前記最小値に基づいて境界判定閾値の算定を行うことを特徴とする。
また、第14の観点の発明にかかる画像処理装置は、前記画像処理パラメータが、画素値の鮮鋭化を行う鮮鋭化フィルタの重み係数であることを特徴とする。
また、第15の観点の発明にかかる画像処理装置は、前記選択手段が、前記境界判定閾値に基づいて、前記分類の画像処理パラメータが平滑化フィルタのものであるか、鮮鋭化フィルタのものであるかあるいは画素値を変化させないものであるかの選択を行うことを特徴とする。
また、第16の観点の発明にかかる画像処理装置は、前記選択手段が、前記分類の画像処理パラメータに鮮鋭化フィルタが選択される際に、前記複数の領域判定閾値の最大値を超える分類に、前記重み係数を設定することを特徴とする。
また、第17の観点の発明にかかる画像処理装置は、前記重み係数が、前記平滑化フィルタあるは前記鮮鋭化フィルタを構成するカーネルのすべての重み係数の総和により正規化されることを特徴とする。
また、第18の観点の発明にかかる画像処理装置は、前記画素値が、X線CT装置のデジタル画像情報に用いられるCT値で表現されることを特徴とする。
また、第19の観点の発明にかかるX線CT装置は、X線ビームを被検体に照射して、前記被検体の投影データを収集する走査ガントリと、前記投影データの画像再構成により前記被検体のデジタル画像情報を取得する走査コンソールと、を備えるX線CT装置であって、前記走査コンソールは、前記デジタル画像情報の画素値ごとに前記画素値を越えない前記デジタル画像情報に含まれる画素の数である累積画素数を求める累積分布関数を生成する生成手段、前記累積分布関数を用いて、前記累積画素数の規定画素数からなる探査区間で、画素値の局所的な標準偏差である局所標準偏差を導出すると同時に、前記探査区間がすべての前記累積画素数を網羅するように前記探査区間を移動して前記導出を繰り返す導出手段、前記導出により取得される複数の局所標準偏差の最小値を求め、前記最小値に複数の領域指定値を乗算して前記複数の領域判定閾値を算定する算定手段、前記複数の領域判定閾値に基づいて前記複数の局所標準偏差を分類する分類手段、前記分類ごとに画像処理パラメータを選択する選択手段と、前記分類で指定される局所標準偏差の前記デジタル画像情報の領域に、前記画像処理パラメータを用いて画像処理を行う処理手段を有する画像処理装置を備えることを特徴とする。
(実施の形態1)
まず、本実施の形態1にかかる画像処理装置およびX線CTシステムの全体構成について説明する。図1は、X線CT装置のブロック(block)図を示す。図1に示すように、本装置は、走査ガントリ(gantry)2および操作コンソール(console)6を備えている。
σ2=Σ(c−μ)2/N
により定義される量であり、平均値からのばらつきの大きさを現す。そして、このサンプルを後述する探査区間に限定したものが局所標準偏差である。
ここで、空間フィルタは、重み係数Wijの値により、平滑化フィルタあるいは鮮鋭化フィルタとされる。例えば、重み係数Wijがすべて1となる場合には、平均値を新たな画素値とする平滑化フィルタとなり、重み係数Wijの中心位置W00が負の値を有し、その他の値が正の値である場合には、鮮鋭化フィルタとなる。
そして、選択手段250は、分類ごとに最適な重み係数Wijを選択する。図6に示すカーネルの場合に、分類A〜Cに対応して選択される重み係数Wijの一例を、図7に示す。図7は、図6に示すカーネルのパラメータi方向の重み係数Wijを示している。なお、カーネルのパラメータj方向も全く同様である。図7(A)は、構造体の中心部分に位置する分類Aに対応する重み係数Wijで、重み係数Wijがすべて1で、強い平滑化処理が行われる。図7(B)は、構造体の中心部分と辺縁部分の中間に位置する分類Bに対応する重み係数Wijで、中心の重み係数W00が1、その他は0.5の値で、若干の平滑化処理が行われる。図7(C)は、構造体の辺縁部分に位置する分類Cに対応する重み係数Wijで、中心の重み係数W00が1、その他は零の値で、全く平滑化処理が行われない。従って、図7(C)のカーネルが選択される際には、画像処理は行われず画素値の変化は生じない。
つづいて、図8を用いて画像処理装置40の全体的な動作を説明する。図8は、画像処理装置40の動作を示すフローチャートである。まず、オペレータは、操作コンソール6から、断層画像情報200を取得する(ステップS901)。断層画像情報200は、走査ガントリ2で取得された被検体1のデジタルな断層画像情報である。そして、オペレータは、領域選択手段205を用いて、断層画像情報200から処理領域201を抽出する(ステップS902)。
上述してきたように、本実施の形態1では、処理領域201の断層画像情報200から、画素値ごとの累積画素数である累積分布関数を生成し、この累積分布関数から、画素値の局所標準偏差を導出し、この局所標準偏差の最小値である最小SDに基づいて複数の領域判定閾値を算定し、この領域判定閾値により局所標準偏差ひいてはこの局所標準偏差を有する画素を分類し、また、この領域判定閾値による分類ごとに異なる平滑化フィルタの重み係数Wijを選択し、断層画像情報200の画素にこの重み係数Wijを用いて平滑化処理を行うこととしているので、処理領域201の局所標準偏差の最小SDから、小さい局所標準偏差の構造体部分を抽出し、この構造体部分に限定して平滑化処理を行うことができる。
また、本実施の形態1では、領域判定閾値による分類ごとに異なる平滑化フィルタの重み係数Wijを選択し、断層画像情報200の画素にこの重み係数Wijを用いて平滑化処理を行うこととしているが、この重み係数Wijに、図7(C)に示す様な画素値を変化させない重み係数を含めることもできる。この重み係数は、特に構造体のエッジ部分に用いられ、平滑化によるぼけの防止に用いられる。
(実施の形態2)
ところで、上記実施の形態1では、局所標準偏差により処理領域201に含まれる構造体部分を抽出し平滑化処理を行ったが、同様の方法により処理領域201に含まれる構造体の境界部分を抽出し鮮鋭化処理を行うこともできる。そこで本実施の形態2では、構造体の境界部分を抽出し鮮鋭化処理を行う場合を示すことにする。
2 走査ガントリ
6 操作コンソール
20 X線管
22 コリメータ
24 検出器アレイ
26 データ収集部
28 X線コントローラ
30 コリメータコントローラ
34 回転部
36 回転コントローラ
40 画像処理装置
41 画像処理部
42、68 表示装置
43、70 操作装置
44、66 記憶部
60 画像再構成部
62 制御インタフェース
64 データ収集バッファ
200 断層画像情報
205 領域設定手段
201 処理領域
210 生成手段
220 導出手段
230 算定手段
240 分類手段
250 選択手段
260 処理手段
270 表示手段
Claims (19)
- 複数の画素から構成されるデジタル画像情報の画素値ごとに、前記画素値を越えない前記デジタル画像情報に含まれる画素の数である累積画素数を求める累積分布関数を生成し、
前記累積分布関数を用いて、前記累積画素数の規定画素数からなる探査区間で、画素値の局所的な標準偏差である局所標準偏差を導出すると同時に、前記探査区間がすべての前記累積画素数を網羅するように前記探査区間を移動して前記導出を繰り返し、
前記繰り返しにより取得される複数の局所標準偏差の最小値を求め、
前記最小値に複数の領域指定値を乗算して前記複数の領域判定閾値を算定し、
前記複数の領域判定閾値に基づいて前記複数の局所標準偏差を分類し、
前記分類ごとに画像処理パラメータを選択し、
前記分類で指定される局所標準偏差の前記デジタル画像情報の領域に、前記画像処理パラメータを用いて画像処理をすることを特徴とする画像処理方法。 - 前記画像処理パラメータは、画素値の平滑化を行う平滑化フィルタの重み係数を含むことを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。
- 前記導出は、前記デジタル画像情報に含まれる総画素数を規定画素数とする際の局所標準偏差である全体標準偏差の導出を行うことを特徴とする請求項1あるいは2のいずれか1つに記載の画像処理方法。
- 前記算定は、前記全体標準偏差に基づいて境界判定閾値の算定を行うことを特徴とする請求項3に記載の画像処理方法。
- 前記画像処理パラメータは、画素値の鮮鋭化を行う鮮鋭化フィルタの重み係数を含むことを特徴とする請求項4に記載の画像処理方法。
- 前記選択は、前記境界判定閾値に基づいて、前記分類の画像処理パラメータが平滑化フィルタのものであるか、鮮鋭化フィルタのものであるかあるいは画素値を変化させないものであるかの選択を行うことを特徴とする請求項5に記載の画像処理方法。
- 前記選択は、前記分類の画像処理パラメータに鮮鋭化フィルタが選択される際に、前記複数の領域判定閾値の最大値を超える分類に、前記重み係数を設定することを特徴とする請求項6に記載の画像処理方法。
- 前記重み係数は、前記平滑化フィルタあるは前記鮮鋭化フィルタを構成するカーネルのすべての重み係数の総和により正規化されることを特徴とする請求項2ないし7のいずれか1つに記載の画像処理方法。
- 前記画素値は、X線CT装置のデジタル画像情報に用いられるCT値で表現されることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の画像処理方法。
- 複数の画素から構成されるデジタル画像情報の画素値ごとに、前記画素値を越えない前記デジタル画像情報に含まれる画素の数である累積画素数を求める累積分布関数を生成する生成手段と、
前記累積分布関数を用いて、前記累積画素数の規定画素数からなる探査区間で、画素値の局所的な標準偏差である局所標準偏差を導出すると同時に、前記探査区間がすべての前記累積画素数を網羅するように前記探査区間を移動して前記導出を繰り返す導出手段と、
前記導出により取得される複数の局所標準偏差の最小値を求め、前記最小値に複数の領域指定値を乗算して前記複数の領域判定閾値を算定する算定手段と、
前記複数の領域判定閾値に基づいて前記複数の局所標準偏差を分類する分類手段と、
前記分類ごとに画像処理パラメータを選択する選択手段と、
前記分類で指定される局所標準偏差の前記デジタル画像情報の領域に、前記画像処理パラメータを用いて画像処理を行う処理手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記画像処理パラメータは、画素値の平滑化を行う平滑化フィルタの重み係数であることを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。
- 前記導出手段は、前記デジタル画像情報に含まれる総画素数を規定画素数とする際の局所標準偏差である全体標準偏差の導出を行うことを特徴とする請求項10あるいは11のいずれか1つに記載の画像処理装置。
- 前記算定手段は、前記全体標準偏差および前記最小値に基づいて境界判定閾値の算定を行うことを特徴とする請求項12に記載の画像処理装置。
- 前記画像処理パラメータは、画素値の鮮鋭化を行う鮮鋭化フィルタの重み係数であることを特徴とする請求項13に記載の画像処理装置。
- 前記選択手段は、前記境界判定閾値に基づいて、前記分類の画像処理パラメータが平滑化フィルタのものであるか、鮮鋭化フィルタのものであるかあるいは画素値を変化させないものであるかの選択を行うことを特徴とする請求項14に記載の画像処理装置。
- 前記選択手段は、前記分類の画像処理パラメータに鮮鋭化フィルタが選択される際に、前記複数の領域判定閾値の最大値を超える分類に、前記重み係数を設定することを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。
- 前記重み係数は、前記平滑化フィルタあるは前記鮮鋭化フィルタを構成するカーネルのすべての重み係数の総和により正規化されることを特徴とする請求項11ないし16のいずれか1つに記載の画像処理装置。
- 前記画素値は、X線CT装置のデジタル画像情報に用いられるCT値で表現されることを特徴とする請求項10ないし117のいずれか1つに記載の画像処理装置。
- X線ビームを被検体に照射して、前記被検体の投影データを収集する走査ガントリと、
前記投影データの画像再構成により前記被検体のデジタル画像情報を取得する走査コンソールと、
を備えるX線CT装置であって、
前記走査コンソールは、前記デジタル画像情報の画素値ごとに前記画素値を越えない前記デジタル画像情報に含まれる画素の数である累積画素数を求める累積分布関数を生成する生成手段、前記累積分布関数を用いて、前記累積画素数の規定画素数からなる探査区間で、画素値の局所的な標準偏差である局所標準偏差を導出すると同時に、前記探査区間がすべての前記累積画素数を網羅するように前記探査区間を移動して前記導出を繰り返す導出手段、前記導出により取得される複数の局所標準偏差の最小値を求め、前記最小値に複数の領域指定値を乗算して前記複数の領域判定閾値を算定する算定手段、前記複数の領域判定閾値に基づいて前記複数の局所標準偏差を分類する分類手段、前記分類ごとに画像処理パラメータを選択する選択手段と、前記分類で指定される局所標準偏差の前記デジタル画像情報の領域に、前記画像処理パラメータを用いて画像処理を行う処理手段を有する画像処理装置を備えることを特徴とするX線CT装置。
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