JP4662852B2 - 画像処理方法、画像処理装置、医用画像診断支援システム、及び時間軸方向フィルタリング方法 - Google Patents
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Description
を含むことを特徴とする画像処理方法に係る。
また、医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素に対して、前記所定時間に含まれる注目時刻における前記画像データの画素値と、前記注目時刻よりも前の時刻における前記画像データの画素値と、前記注目時刻よりも後の時刻における前記画像データの画素値と、の加算平均値を算出し、前記加算平均値を時間軸方向フィルタ処理結果として出力する時間軸方向フィルタ処理を行い、各画素座標位置を代表する画素値を取得する時間軸方向フィルタリング工程と、を含むことを特徴とする時間軸方向フィルタリングに係る。
また、医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素に対して、前記所定時間に含まれる注目時刻における前記画像データの画素値と、前記注目時刻よりも前の時刻における前記画像データの画素値と、前記注目時刻よりも後の時刻における前記画像データの画素値と、に対して所定の重み係数を乗算処理し、乗算処理後の画素値に基づいて加重加算平均値を算出し、前記加重加算平均値を時間軸方向フィルタ処理結果として出力する時間軸方向フィルタ処理を行い、各画素座標位置を代表する画素値を取得する時間軸方向フィルタリング工程と、を含むことを特徴とする時間軸方向フィルタリング方法に係る。
また、医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素に対して、前記所定時間内に含まれる全画素を画素値の大きさ順に並べた場合に、中央値となる画素値を時間軸方向フィルタ処理結果として出力する時間軸方向フィルタ処理を行い、各画素座標位置を代表する画素値を取得する時間軸方向フィルタリング工程と、を含むことを特徴とする時間軸方向フィルタリング方法に係る。
また、医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素に対して、前記所定時間に含まれる注目時刻における画像データに含まれる画素の画素値に所定の正の重み係数を乗算処理し、前記注目時刻よりも前の時刻における前記画像データに含まれる画素の画素値及び前記注目時刻よりも後の時刻における前記画像データに含まれる画素の画素値に所定の負の重み係数を乗算処理し、前記所定の正の重み係数を乗算処理した前記注目時刻における画像値と、前記負の重み係数を乗算処理した前記近接時刻よりも前の時刻における画素値及び前記近接時刻よりも後の時刻における画素値と、を加算した加算値を算出し、前記加算値を時間軸方向フィルタ処理結果として出力する時間軸方向フィルタ処理を行い、各画素座標位置を代表する画素値を取得する時間軸方向フィルタリング工程と、を含むことを特徴とする時間軸方向フィルタリング方法に係る。
2 被検体
3 医用画像撮影装置
4 MRI装置
5 ネットワーク
6 画像DB
10 スキャナ
51 造影血管
52 造影剤
53 最大値画像
54 最小値画像
61 時刻t1における3次元画像データ
62 時刻t2における3次元画像データ
63 時刻t3における3次元画像データ
64 時刻tnにおける3次元画像データ
65 時刻t1からtnまでの最大値画素を集めた3次元画像データ
71 時刻t1における2次元画像データ
72 時刻t2における2次元画像データ
73 時刻t3における2次元画像データ
74 時刻tnにおける2次元画像データ
75 時刻t1からtnまでの最大値画素を集めた2次元画像データ
81 3次元画像データ
82 フィルタ処理
83 フィルタ処理後の画像データ
91 時刻t1における3次元画像データ
92 時刻t2における3次元画像データ
93 時刻t3における3次元画像データ
94 時刻tnにおける3次元画像データ
95 時間軸方向重み付けフィルタ処理後の3次元画像データ
96 時間軸方向重み付けフィルタ
101 時刻t1における2次元画像データ
102 時刻t2における2次元画像データ
103 時刻t3における2次元画像データ
104 時刻tnにおける2次元画像データ
105 時間軸方向重み付けフィルタ処理後の2次元画像データ
106 時間軸方向重み付けフィルタ
MRI装置4は、静磁場発生系42と、磁場勾配発生系43と、シーケンサ44と、送信系45と、受信系46と、操作部を含む信号処理系47と、中央処理装置(CPU)48とを備える。
次に図3乃至5に基づいて、本発明による第一の実施の形態について説明する。図3は、造影剤が注入された血管内においてその画素値が経時間的に変動し、そこから最大値画像を作成する様子を示した概念図である。図4は、造影剤が注入された血管内においてその画素値が経時間的に変動し、そこから最小値画像を作成する様子を示した概念図である。図5は、画素値が経時間的に最大値MXIとなる画像の取得方法を示した概念図である。
図3及び図4において、51は造影血管を、52は造影剤を示す。造影血管51は、X線CT装置1又はMRI装置4が撮影して得た画像データに基づいて再構成した3次元画像である。
図5に示すように、空間座標(X,Y,Z)における初期の最大値画素は、時刻t1における画素値、MXI(X,Y,Z)=I(X,Y,Z,t1)としておく。
この時点では、まだ撮影範囲内に造影剤52は到達していない。
造影剤52は動脈と静脈とでは流入する時刻が異なるため、時間区間の画素切り出しにより静脈を除外して動脈だけ抽出することができる。すなわち、造影剤の進入時間差などの時間的違いを利用して、抽出部位を限定できる。
上記の実施例1においては、3次元の画素座標位置I(X,Y,Z)に時刻データを加えた4次元座標からなる画像データI(X,Y,Z,tn)を用いて造影血管像を作成したが、2次元の画素座標位置I(X,Y)に時刻データを加えた3次元座標からなる画像データI(X,Y,tn)を用いて造影血管像を作成してもよい。
実施例3は、時系列に並んだ3次元画像データに対して、時間軸方向にフィルタ処理を行う。
数3式は、時系列に並んだ3次元画像データの各画素について、画素座標位置毎に所定時間、すなわち時刻t1から時刻tnまでの画素値に対し、時間軸方向に沿って時間軸方向フィルタ(時間軸方向フィルタカーネル)処理を行なう関数であり、f(t)が時間軸方向フィルタ(時間軸方向フィルタカーネル)である。
前記時間軸方向フィルタ関数として、加算平均時間軸方向フィルタを使用することで、空間分解能を低下させることなく、時間的な画素値のゆらぎを低減した画像の取得、すなわち、ノイズを低減した画像を取得することが可能となる。この場合、注目時刻Nの注目画素を中心として、時間軸方向に図9-(a)に示すような時間軸方向フィルタを重畳する。言い換えれば、注目時刻Nの前後のデータを加算平均するような時間軸方向フィルタ処理結果を表示画素として得て画像化する。こうして得られた画像はゆらぎノイズが少ないものになる。
前記時間軸方向フィルタ関数として、加重加算時間軸方向フィルタを使用することで、加算平均時間軸方向フィルタと同様に、空間分解能を低下することなく、時間的な画素値のゆらぎを低減した画像の取得、すなわち、ノイズ低減した画像の取得が可能となる。この場合、図9-(b)に示すように注目時刻位置の寄与率が高くなるような台形状の重みを同一位置の異なる時間データに乗算した時間軸方向フィルタ処理結果を加算したものを集めて画像化する。こうして得られた画像はゆらぎノイズの少ないものとなる。
このメディアン時間軸方向フィルタは、各画素座標位置を代表する画素値として、図9-(c)のように特定時間範囲taからtbまでの画素を画素値の大きさの順に並べたときに中央に来る画素値を取得する時間軸方向フィルタである。
前記時間軸方向フィルタ関数として、微分時間軸方向フィルタを使用することで、時相間の対象物体の変動量を画像化(視覚化)することができる。この場合、図9-(d)に示すように、注目時刻Nをはさむ近接時刻データの差分値を時間軸方向フィルタ処理結果として画像化する。
前記時間軸方向フィルタ関数として、高域強調時間軸方向フィルタを使用することにより、実効的な時間分解能を向上した画像を得ることが可能となる。
前記時間軸方向フィルタには、複数の時間軸方向フィルタを組み合わせた高次時間軸方向フィルタを適用することも可能である。また、公知のフィルタ処理と共に窓関数を適用することで、任意の時間帯における処理結果を得てもよい。たとえば、時間軸方向類似度フィルタとメディアン時間軸方向フィルタとを組み合わせることで高度なノイズ低減が可能である。注目時刻Nを挟む特定時間範囲において注目時刻の画素値により近いデータを複数点時間軸方向抽出し、それらの中間値を時間軸方向フィルタ処理結果として画像化する
(7)時間軸方向類似度フィルタ
注目時刻Nを挟む特定時間範囲taからtbまでの間で、注目時刻位置の画素値により近い複数点のデータを加算平均した値を時間軸方向フィルタ処理結果として画像化する。このとき、加算平均するデータ数は時間軸方向フィルタサイズに依存する任意の数である。
上記実施例3においては、3次元の空間座標に時間座標を加えた4次元座標からなる画像データに基づいて時間軸方向フィルタ処理を行なった。しかし、2次元の空間座標に時間座標を加えた3次元座標からなる画像データに基づいて時間軸方向フィルタ処理を行なっても良い。
2001は領域1を、2002は領域2を、2003は領域3、2004は領域1を、2005は領域2をそれぞれ示す。
図12は、本発明による造影血管および造影臓器を抽出する手順(アルゴリズム)を示すフローチャートである。
図13に基づいて、MIP(Maximun Intensity Projection)法を用いて生成した複数の2次元投影画像データを差分する方法について説明する。図13は、本発明の一実施の形態による差分画像の作成処理を示す概念図であり、MIP法を用いて生成した2次元投影画像データに時間軸方向のフィルタ処理をかけて複数の画像を作成し、それらの画像を差分した差分画像を作成する一例を示すフローチャートである。
これにより、時間軸方向フィルタ処理より時間軸方向抽出した比較的画素値の大きい画像と、時間軸方向フィルタ処理より時間軸方向抽出した比較的画素値の小さい画像と、を抽出してから差分し、ノイズを勘案した画質の高い画像を提供することができる。
Claims (17)
- 医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、
前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素の中から、前記各画素座標位置における前記時系列に並んだ各画素に対応する画素値のうちの任意の画素値に相当する画素を時間軸方向抽出するという条件に合致する画素を時間軸方向抽出する時間軸方向抽出工程と、
前記時間軸方向抽出工程により時間軸方向抽出された画素に基づいて2次元又は3次元画像を構成する構成工程と、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 前記画像データに基づいて、前記被検体の2次元又は3次元範囲に対応する2次元又は3次元画像を再構成する画像再構成工程と、
前記2次元又は3次元画像について、少なくとも一つの関心領域を設定する関心領域設定工程と、を更に含み、
前記時間軸方向抽出工程は、前記関心領域を構成する各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素の中から前記条件に合致する画素を時間軸方向抽出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記時間軸方向抽出工程は、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素に対して、時間軸方向に所定のフィルタ処理を行い、各画素座標位置を代表する画素を取得する時間軸方向フィルタ処理を含む、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理方法。 - 医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影して得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、
前記所定時間内の第一時刻における前記画像データに含まれる各画素の画素値と、前記所定時間内の第二時刻における前記画像データに含まれる各画素の画素値と、の変化量を算出する算出工程と、
前記変化量が所定値以下である領域に含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記第一時刻から前記第二時刻までの画素値の平均値を算出する工程と、
前記変化量が所定値以下である領域に含まれる各画素の画素値は前記平均値であり、前記変化量が所定値よりも大きい領域に含まれる各画素の画素値は前記画像データの画素値である加工画像を作成する工程と、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 前記画像データに含まれる各画素は、画素値と、色度値、彩度値、明度値のうちの少なくとも一つと、を対応付けられる、
ことを特徴とする請求項4に記載の画像処理方法。 - 医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力手段と、
前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素の中から、前記各画素座標位置における前記時系列に並んだ各画素に対応する画素値のうちの任意の画素値に相当する画素を時間軸方向抽出するという条件に合致する画素を時間軸方向抽出する時間軸方向抽出手段と、
前記時間軸方向抽出手段により時間軸方向抽出された画素に基づいて2次元又は3次元画像を構成する構成手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記画像データに基づいて、前記被検体の2次元又は3次元範囲に対応する2次元又は3次元画像を再構成する画像再構成手段と、
前記2次元又は3次元画像について、少なくとも一つの関心領域を設定する関心領域設定手段と、を更に含み、
前記時間軸方向抽出手段は、前記関心領域を構成する各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素の中から前記条件に合致する画素を時間軸方向抽出する、
ことを特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。 - 医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影して得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力手段と、
前記所定時間内の第一時刻における前記画像データに含まれる各画素の画素値と、前記所定時間内の第二時刻における前記画像データに含まれる各画素の画素値と、の変化量を算出する算出手段と、
前記変化量が所定値以下である領域に含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記第一時刻から前記第二時刻までの画素値の平均値を算出する手段と、
前記変化量が所定値以下である領域に含まれる各画素の画素値は前記平均値であり、前記変化量が所定値よりも大きい領域に含まれる各画素の画素値は前記画像データの画素値である加工画像を作成する手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 所定時間にわたって被検体を撮影することにより、時系列に並んだ画像データを取得する医用画像撮影装置と、
前記画像データに基づいて2次元又は3次元画像を構成する演算装置と、
前記演算装置が作成した画像を表示する表示装置と、
を備えた医用画像診断支援システムにおいて、
前記演算装置は、
前記時系列に並んだ画像データが入力される入力手段と、
前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素の中から、前記各画素座標位置における前記時系列に並んだ各画素に対応する画素値のうちの任意の画素値に相当する画素を時間軸方向抽出するという条件に合致する画素を時間軸方向抽出する時間軸方向抽出手段と、
前記時間軸方向抽出手段により時間軸方向抽出された画素に基づいて2次元又は3次元画像を構成する構成手段と、
を備え、
前記表示装置は、前記構成手段が構成した2次元又は3次元画像を表示する、
ことを特徴とする医用画像診断支援システム。 - 前記画像データに基づいて、前記被検体の2次元又は3次元範囲に対応する2次元又は3次元画像を再構成する画像再構成手段と、
前記2次元又は3次元画像について、少なくとも一つの関心領域を設定する関心領域設定手段と、を更に含み、
前記時間軸方向抽出手段は、前記関心領域を構成する各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素の中から前記条件に合致する画素を時間軸方向抽出する、
ことを特徴とする請求項9に記載の医用画像診断支援システム。 - 医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、
前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素に対して時間軸方向フィルタ処理を行い、前記時系列に沿って所定の時間軸方向重み付けを行なう時間軸方向フィルタリング工程と、
を含むことを特徴とする時間軸方向フィルタリング方法。 - 医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、
前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素の中から、前記各画素座標位置における前記時系列に並んだ各画素に対応する画素値のうちの任意の画素値に相当する画素を時間軸方向抽出するという条件に合致する画素を時間軸方向抽出する時間軸方向抽出工程であって、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素に対して、時間軸方向にフィルタ処理を行い、各画素座標位置を代表する画素を取得する時間軸方向フィルタリング工程と、
を含むことを特徴とする時間軸方向フィルタリング方法。 - 前記画像データに基づいて、前記被検体の2次元又は3次元範囲に対応する2次元又は3次元画像を再構成する画像再構成工程と、
前記2次元又は3次元画像について、少なくとも一つの関心領域を設定する関心領域設定工程と、を更に含み、
前記時間軸方向抽出工程は、前記関心領域を構成する各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素の中から前記条件に合致する画素を時間軸方向抽出する、
ことを特徴とする請求項12に記載の時間軸方向フィルタリング方法。 - 医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、
前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素に対して、前記所定時間に含まれる注目時刻における前記画像データの画素値と、前記注目時刻よりも前の時刻における前記画像データの画素値と、前記注目時刻よりも後の時刻における前記画像データの画素値と、の加算平均値を算出し、前記加算平均値を時間軸方向フィルタ処理結果として出力する時間軸方向フィルタ処理を行い、各画素座標位置を代表する画素値を取得する時間軸方向フィルタリング工程と、
を含むことを特徴とする時間軸方向フィルタリング方法。 - 医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、
前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素に対して、前記所定時間に含まれる注目時刻における前記画像データの画素値と、前記注目時刻よりも前の時刻における前記画像データの画素値と、前記注目時刻よりも後の時刻における前記画像データの画素値と、に対して所定の重み係数を乗算処理し、乗算処理後の画素値に基づいて加重加算平均値を算出し、前記加重加算平均値を時間軸方向フィルタ処理結果として出力する時間軸方向フィルタ処理を行い、各画素座標位置を代表する画素値を取得する時間軸方向フィルタリング工程と、
を含むことを特徴とする時間軸方向フィルタリング方法。 - 医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、
前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素に対して、前記所定時間内に含まれる全画素を画素値の大きさ順に並べた場合に、中央値となる画素値を時間軸方向フィルタ処理結果として出力する時間軸方向フィルタ処理を行い、各画素座標位置を代表する画素値を取得する時間軸方向フィルタリング工程と、
を含むことを特徴とする時間軸方向フィルタリング方法。 - 医用画像撮影装置により所定時間にわたって被検体を撮影することにより得られた時系列に並んだ画像データが入力される入力工程と、
前記画像データに含まれる各画素について、画素座標位置毎に前記時系列に並んだ全画素に対して、前記所定時間に含まれる注目時刻における画像データに含まれる画素の画素値に所定の正の重み係数を乗算処理し、前記注目時刻よりも前の時刻における前記画像データに含まれる画素の画素値及び前記注目時刻よりも後の時刻における前記画像データに含まれる画素の画素値に所定の負の重み係数を乗算処理し、前記所定の正の重み係数を乗算処理した前記注目時刻における画像値と、前記負の重み係数を乗算処理した前記近接時刻よりも前の時刻における画素値及び前記近接時刻よりも後の時刻における画素値と、を加算した加算値を算出し、前記加算値を時間軸方向フィルタ処理結果として出力する時間軸方向フィルタ処理を行い、各画素座標位置を代表する画素値を取得する時間軸方向フィルタリング工程と、
を含むことを特徴とする時間軸方向フィルタリング方法。
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