JP4785133B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、医用Ｘ線画像の画像処理を行う画像処理装置に関するものである。特に、胸部Ｘ線画像から自動的に胸椎領域を探索して設定することが可能な画像処理装置に関するものである。

以前より医用画像診断の分野において、Ｘ線画像を用いて診断する方法が利用されている。Ｘ線画像は、Ｘ線発生器からＸ線を被検者に照射し、被検者を透過したＸ線の入射量（強度）をＸ線検出器により検出して、画像化することで得られる。ところで、通常のＸ線画像では、空気、筋肉、骨といったＸ線吸収量の異なるものすべてを適切なコントラストで表示することは困難であり、Ｘ線画像の輝度やコントラスト等の調整といった画像処理が画像処理装置により行われている。特に、胸部Ｘ線画像のように、１つの画像の中で被検者の厚さや脊椎と肺野のように組織構造が位置によって大きく変化している場合は、輝度やコントラスト等を調整して表示することが必要である。

胸部Ｘ線画像を得て、自動的に所定の階調処理を行う画像処理装置が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の画像処理装置では、胸部Ｘ線画像から自動的に胸椎領域を探索し、胸椎領域の基準信号値を求めて、この基準信号値が予め定めた信号値で出力されるように画像に階調処理を施している。この胸椎領域の探索方法は、I)気管部分での水平方向プロファイルにより胸椎左右端を求め、II)垂直方向プロファイルにより肺野上端を求め、これを胸椎上端とし、III)胸椎下端を胸椎上端からの一定距離として求めている。

特開２０００−７９１１０号公報

しかし、胸部Ｘ線画像において、肺野上端よりも肺野下端（横隔膜側）、つまり、胸椎において頚椎側よりも腰椎側の方が一般的に被検者の体厚が厚い。よって、胸部Ｘ線画像の横隔膜側では、Ｘ線検出器に入射するＸ線の入射量が少なく、かつ強度分布の変化が少ないため、十分な輝度とコントラストが得られず、この領域を描出することは困難である。したがって、横隔膜側の胸椎領域の画素値を基準信号値に用いてＸ線画像の階調処理を行うことで、適したＸ線画像の輝度とコントラストを得ることが求められている。しかし、横隔膜側の胸椎領域を自動的に探索して設定する方法が現状では確立されていない。

特許文献１に記載の胸椎領域の探索方法では、肺野上端（胸椎上端）からの一定距離を胸椎下端として胸椎領域を求めており、横隔膜側の基準信号値を取得することができない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、胸部Ｘ線画像から自動的に横隔膜側の胸椎領域を探索して設定することが可能な画像処理装置を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、設定したこの胸椎領域の画像特徴量を抽出して、その画像特徴量が目標値となるように階調処理を行う画像処理装置を提供することにある。

本発明の画像処理装置は、胸部Ｘ線画像から一方の肺野領域を抽出して、この肺野領域内の所定の開始位置からＹ軸（縦）方向プロファイルにより肺野下端を求め、この肺野下端位置からＸ軸（横）方向プロファイルにより胸椎領域を探索して設定することで上記の目的を達成する。

本発明の画像処理装置は、Ｘ線画像の画像処理を行う画像処理装置であって、以下のＩ〜ＶＩＩＩの各手段を具えることを特徴とする。

Ｉ．胸部Ｘ線画像から、少なくとも一方の肺野領域を抽出する肺野領域抽出手段
ＩＩ．前記抽出された肺野領域内の開始位置座標（Xg,Yg）を求める開始位置計算手段
ＩＩＩ．前記Ｘ線画像に平滑化処理を行い、前記（Xg,Yg）からＹ軸方向にこの平滑化処理されたＸ線画像のプロファイルを解析する縦方向解析手段
ＩＶ．前記Ｙ軸方向のプロファイルの傾きを計算する傾き計算手段
Ｖ．前記計算されたプロファイルの傾きから、この傾きが最小となる位置Ycを検出して肺野下端位置座標（Xg,Yc）を求める下端位置検出手段
ＶＩ．前記肺野下端位置座標（Xg,Yc）からＸ軸方向に、平滑化処理された前記Ｘ線画像のプロファイルを解析する横方向解析手段
ＶＩＩ．前記Ｘ軸方向のプロファイルにおいて値が最小となる位置Xcを検出して胸椎基準位置座標（Xc,Yc）を求める基準位置検出手段
ＶＩＩＩ．前記胸椎基準位置座標（Xc,Yc）を用いて胸椎領域を設定する胸椎領域設定手段

この構成によれば、胸部Ｘ線画像から自動的に横隔膜側の胸椎領域を探索して設定することが可能である。

特に、上記肺野領域抽出手段において、右肺野領域を抽出することが好ましい。

一般的に心臓は胸の中央からやや左寄りに位置しており、Ｘ線画像上では心陰影が左肺野側に膨らんで存在することになる。左肺野領域を抽出して所定の開始位置から左肺野下端を求めようとした場合、心陰影のエッジを左肺野下端として検出する虞がある。したがって、右肺野領域を抽出して所定の開始位置から右肺野下端を求めた方が、被検者の横隔膜の位置に対応した胸椎領域を設定し易い。

以下、本発明の画像処理装置をより詳しく説明する。

本発明の画像処理装置は、Ｘ線発生器からＸ線を被検者に照射して、被検者を透過してＸ線検出器に入射されたＸ線の強度分布を画像データ化したＸ線画像が入力される。このようなＸ線画像を得るには、イメージングプレート（IP）、イメージインテンシファイア（I.I.）、平面検出器（FPD）などが好適に利用できる。

[肺野領域抽出手段]
肺野領域抽出手段は、入力された胸部Ｘ線画像（入力画像）から肺野領域を抽出する。このような肺野領域の抽出は公知の手段を利用することができ、抽出する肺野領域は２値画像を用いて粗く抽出するようにしてもよい。例えば、入力された胸部Ｘ線画像において、画素値がある閾値範囲にある画素を１（黒）、それ以外を０（白）とすることで入力画像を２値化して２値画像を得ることができる。閾値は適宜な値を選んで決定すればよく、固定値としてもよいし、Ｘ線が被検者を透過することなくＸ線検出器に入射した領域（直接線領域）の画素値を参照して決定してもよい。閾値は、入力画像内あるいは入力画像の部分領域内の各画素の画素値の最大値を参照して決定してもよい。部分領域としては、例えば画像中央の部分領域（例えばサイズは全体の50％）を設定する。また、肺野領域抽出手段は、一方の肺野領域を抽出することを行う。胸部正面画像では、撮影部位や撮影方法といった撮影メニューが予めわかっており、おおまかな左右の肺野領域の位置は推定できる。例えば、得られた２値画像を左右２分割することで左右いずれか一方の肺野領域を抽出することができる。

ここで、入力画像には被検者を透過したＸ線の強度分布をＸ線検出器により画像データ化したものを用いることができる。代表的には、被検者をＸ線撮影した原画像に対して、オフセット補正、ゲイン補正、キズ補正等の基本補正やトリミング処理等の画像処理といった前処理を行い、この前処理画像を入力画像として用いる。また、直接線領域を前記入力画像（前処理画像）から除去して入力画像としてもよい。その他、Ｘ線発生器にＸ線の照射範囲を規定するＸ線絞りを備えている場合には、前記入力画像（前処理画像）からＸ線絞りの領域を除去した照射範囲に限定して入力画像を特定してもよい。

[開始位置計算手段]
開始位置計算手段は、抽出された肺野領域内の開始位置座標（Xg,Yg）を計算により求める。開始位置座標は適宜な位置を選んで決定すればよく、例えば、抽出された肺野領域の重心としてもよいし、肺野領域の最大横径の中心としてもよい。

[縦方向解析手段]
縦方向解析手段は、平滑化処理された画像を用いて、上記（Xg,Yg）から上下方向にプロファイルを解析する。入力画像の平滑化（smoothing）処理は公知の手段を利用することができる。この平滑化処理は、例えば、入力画像を適宜なマスクサイズの平均フィルタで平滑化する。入力画像を平滑化処理することで、画像に含まれるノイズ等を減弱させて、プロファイルを滑らかな曲線とすることができ、後述する肺野領域のエッジを容易に検出することができる。プロファイルとは、画像上のある線分における画素値の変化を表したものであり、縦軸に画素値、横軸に距離（位置）をとることで得られる。また、縦方向解析手段では、この平滑化処理された入力画像に対して上記（Xg,Yg）から横隔膜に向かってＹ軸（縦）方向にプロファイルを解析する。

[傾き計算手段]
傾き計算手段は、得られた縦方向プロファイルの傾きを計算する。プロファイルの傾きは画素値の変化の勾配を表したものであり、例えば任意の位置から一定距離離れた２点の画素値をそれぞれ取得して計算することで求められる。

[下端位置検出手段]
下端位置検出手段では、肺野下端の検出は肺野領域と肺野領域の外側縁とで画素値が大きく変化することを利用する。例えば肺野下端位置座標は前記した縦方向プロファイルの傾きが最小となる位置Ycを検出して（Xg,Yc）として求められる。

[横方向解析手段]
横方向解析手段は、縦方向解析手段と同じように入力画像に対して平滑化処理を行い、この画像に対して上記（Xg,Yc）から抽出した肺野領域とは別の肺野領域に向かってＸ軸（横）方向にプロファイルを解析する。

[基準位置検出手段]
基準位置検出手段は、得られた横方向プロファイルから胸椎基準位置座標を求める。この位置座標は後述の胸椎領域設定手段において、胸椎位置を特定するのに用いられる。例えば胸椎基準位置座標は前記した横方向プロファイルの画素値が最小となる位置Xcを検出して（Xc,Yc）として求められる。

[胸椎領域設定手段]
胸椎領域設定手段は、上記（Xc,Yc）を用いて胸椎領域を設定する。例えば、（Xc,Yc）を胸椎領域の中心と考え、例えば円形状、矩形状、多角形状の任意の形状の領域を設定する。

さらに、本発明の画像処理装置は、他方の肺野領域についても、一方の肺野領域から設定された胸椎領域と同様に胸椎領域を求め、一方の胸椎基準位置座標と他方の胸椎基準位置座標とが異なる場合には、Ycの値がより腰椎に近い方の胸椎領域を選択して設定する胸椎領域選択手段を具えることが好ましい。

この構成によれば、以下に示されるような場合であっても、上記Ycの値が腰椎に近い方の胸椎領域を選択することで、Ｙ座標がより横隔膜の位置に近い胸椎領域を設定することができる。

ａ．心臓が胸の中央からやや右寄りに位置している場合
ｂ．心臓が肥大して心陰影が右肺野側にも膨らんで存在する場合
ｃ．ペースメーカ等の人工物が埋め込まれている場合
ｄ．胸水等の疾患を有している場合

ペースメーカ等の人工物や胸水等の疾患がＸ線画像上で肺野領域と重なるように存在する場合には、その位置のＸ線吸収量が高く、その陰影のエッジを肺野下端として検出する虞がある。したがって、左右両方の肺野領域内の開始位置から胸椎領域をそれぞれ探索することで、一方の肺野領域において肺野下端でない位置を検出した場合であっても、被検者の横隔膜の位置に対応した胸椎領域を安定して設定することができる。

本発明の画像処理装置は、抽出された肺野領域内の開始位置座標から胸椎領域を探索する前に、肺野領域の面積を求める面積計算手段と、その値が閾値より小さい場合には、肺野が無いと判定する判定手段とを具えることが好ましい。そして、判定手段において、一方の肺野が無いと判定された場合には、一方の肺野領域から胸椎領域を探索することは行わず、肺野領域の面積が閾値以上の他方の肺野領域から胸椎領域を探索して設定することが好ましい。

この構成によれば、例えば一方の肺を摘出した片肺の被検者のＸ線画像であって、一方の肺野領域の抽出精度が極端に低い場合であっても、他方の肺野領域から胸椎領域を設定することができ、被検者の横隔膜の位置に対応した胸椎領域を安定して設定することができる。なお、判定手段に用いられる閾値としては、適宜な値を設定すればよく、例えば10cm²とすることが挙げられる。閾値は被検者に応じて変更してもよい。

また、本発明の画像処理装置は、設定された胸椎領域の画像特徴量を抽出する胸椎領域特徴量抽出手段と、前記抽出された画像特徴量が目標値となるように階調処理を行う階調処理手段とを具えることが好ましい。

本発明の画像処理装置では、上述したように横隔膜側の胸椎領域を探索して設定することが可能である。したがって、胸椎領域の画像特徴量を抽出して、この画像特徴量が目標値となるように階調処理を行うことで、描出することが困難であった胸部Ｘ線画像の横隔膜側を描出することができる。目標値には予め胸椎領域に対応した値を設定しておき、階調処理では、画像特徴量が目標値に変換される階調変換特性を作成し、この階調変換特性に基づいて入力画像の階調処理を行う。また、胸椎領域の画像特徴量は個々の被検者により値が変化するものであるが、目標値となるように階調処理を行うことで、被検者によらず胸部Ｘ線画像の胸椎領域の輝度を安定化することができる。さらに、左右両方の肺野領域内の開始位置から胸椎領域をそれぞれ探索した場合は、より安定して横隔膜側の胸椎領域を設定することが可能であり、被検者によらず胸部Ｘ線画像の胸椎領域の輝度をより安定化することができる。なお、胸椎領域の画像特徴量には、設定した領域内の各画素の例えば画素値の平均値、中央値、最頻値や最大値、最小値を用いることができる。

本発明の画像処理装置によれば、次の効果を奏することができる。

胸部Ｘ線画像から一方の肺野領域を抽出して、この肺野領域内の開始位置から胸椎領域を探索することで、被検者の横隔膜の位置に対応した胸椎領域を設定することが可能である。

さらに、他方の肺野領域内の開始位置から胸椎領域を探索することを行い、より横隔膜の位置に近い胸椎領域を設定することで、被検者の横隔膜の位置に対応した胸椎領域を安定して設定することが可能である。

また、設定された横隔膜側の胸椎領域から画像特徴量を抽出して、その画像特徴量が目標値となるように入力画像に対して階調処理を行うことで、描出することが困難な胸部Ｘ線画像の横隔膜側を描出することができ、最適なＸ線画像の輝度とコントラストが得られる。

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。

[Ｘ線画像診断装置]
まず、本発明の画像処理装置を具備するＸ線画像診断装置について説明する。図１は本発明の実施に用いたＸ線画像診断装置の概略構成図である。Ｘ線画像診断装置100は、Ｘ線発生器101とＸ線検出器103とを具備し、これらを用いて被検者ＰのＸ線画像データを取得する。取得した画像は画像処理装置107に入力され、画像処理が行われる。そして、画像処理済みの画像が表示装置108に出力され、表示される。

以下、各部の構成をより詳しく説明する。

Ｘ線発生器101は、高電圧発生器104から所定の高電圧が印加されることでＸ線を発生するＸ線管球102を有しており、被検者ＰにＸ線を照射する。このＸ線発生器101には、アルミ板や銅板等でできた付加フィルタや、付加フィルタの種類を検出するためのマイクロスイッチ等が含まれる。また、このＸ線発生器101は支持器105によりアーム106を介して支持されている。

Ｘ線検出器103は、被検者Ｐを透過したＸ線の強度分布を画像データに変換するものであり、FPD（Flat
Panel Detector）を用いている。この検出器103には、グリッドやイオンチャンバ、グリッドの種類を検出するためのマイクロスイッチ等が含まれる。

高電圧発生器104は、従来から利用されているものを用いている。この高電圧発生器104は、撮影スイッチが押された際にＸ線管球102に対して設定された管電圧や管電流を供給する。

支持器105は、アーム106やＸ線検出器103を支持するもので、アーム106やＸ線検出器103を上下方向に移動できる機構を有している。アーム106は、伸縮可能であり、一端側が支持器105に支持され、他端側にＸ線発生器101が取り付けられている。アーム106を上下動することでＸ線発生器101の垂直位置を調整し、アーム106を伸縮することでＸ線発生器101とＸ線検出器103との距離（撮影距離）を調整することができる。

画像処理装置107は、Ｘ線検出器103から入力された画像に対して画像処理を行う。画像処理装置107には、パーソナルコンピュータ（PC）を利用しており、画像を保存するためのハードディスクといった記憶装置や病院内のローカルエリアネットワーク（LAN）に接続するためのLANカードといった接続機器等を備えている。

表示装置108は、液晶モニタであり、画像処理装置107から出力された画像処理済みの画像を表示する。また、このモニタ108にはタッチパネルが取り付けられており、このタッチパネルから被検者情報や検査情報を入力したり、これら情報を表示することができるようになっている。

[Ｘ線画像の撮影手順]
まず、タッチパネルから被検者情報や検査情報を入力する。検査情報が入力されると、画像処理装置（PC）107を介して検査部位に対応した撮影条件（管電圧、管電流、撮影時間、撮影距離、付加フィルタ等）がモニタ108に表示されると共に、Ｘ線発生器101に備える付加フィルタ切替器により対応した付加フィルタが設定される。Ｘ線発生器101およびＸ線検出器103は、付加フィルタおよびグリッドの種類をマイクロスイッチにより検出して、設定されている付加フィルタおよびグリッドの種類をPC107に入力する。支持器105は、Ｘ線発生器101とＸ線検出器103との距離を検出するためのエンコーダを備えており、この撮影距離をPC107に入力する。

次に、撮影スイッチが押されると、高電圧発生器104からＸ線管球102に対して高電圧が印加され、Ｘ線管球102からＸ線が照射される。被検者Ｐを透過したＸ線はＸ線検出器103に入射され、Ｘ線検出器103からPC107にＸ線画像データが入力される。また、高電圧発生器104からPC107に撮影時間が入力される。

そして、PC107において、入力された画像に対してオフセット補正やゲイン補正といった基本補正、画質を調整するための階調処理等の画像処理が行われ、画像処理済みの画像はモニタ108に表示される。また、画像処理済みの画像はPC107に備えるハードディスク等の記憶装置に保存される。このとき、入力画像や画像以外の被検者情報や撮影条件（管電圧、管電流、撮影距離、撮影時間、付加フィルタおよびグリッドの種類等）、補正処理情報等も保存するようにしてもよい。さらに、PC107に保存した情報はLANを経由して、PACS（Picture Archiving and
Communication System）やRIS（Radiology Information System）といった医用情報システム、ビュワ（Viewer）といった高精細高輝度モニタ、レーザープリンタ（LP）等に転送するようにしてもよい。PACSを利用して画像の保管、検索を行うことや、ビュワ上に表示された画像を医師が読影し、必要に応じてLPでフィルム上に出力して診断を行うことも可能となる。

＜実施例１＞
[一方の肺野領域から胸椎領域を設定する手順]
本発明の画像処理装置を用いて胸椎領域を設定する手順を説明する。図２は、胸椎領域を設定する手順を示すフローチャートであり、図３〜１４は、胸椎領域の設定手順を説明するための図である。ここでは、右肺野領域を抽出して、その領域の重心位置から横隔膜側の胸椎領域を探索して設定する場合を例に説明する。

まず、入力された胸部Ｘ線画像の取り込みを行う（S201）。この入力画像は、オフセット補正、ゲイン補正等の基本補正やトリミング処理等の画像処理が予め施されており、入力画像における画素値は12ビット（4096階調）の値で与えられている。図３は入力画像を示し、Ｒは右肺野領域を、Ｌは左肺野領域を示す。

次に、入力画像において画素値がT1からT2の範囲にある画素を１（黒）、それ以外を０（白）とすることで２値化することを行い、肺野領域を粗く抽出する（S202）。例えば、閾値T1には固定値700を用い、閾値T2には直接線領域（Ｘ線が被検者を透過せず直接Ｘ線検出器に入射した領域）の画素値に50％を乗じて求めた値を設定している。また、閾値T1は、入力画像の中央の部分領域（サイズは全体の50％）内の各画素の画素値の最大値に50％を乗じた値としてもよい。直接線領域の画素値は、事前にＸ線撮影する際の撮影条件（管電圧、管電流、撮影距離、撮影時間、付加フィルタとグリッドの種類）で被検者のない状態で撮影することを行い、この撮影条件での直接線領域の画素値を装置内のメモリにテーブルとして保存しておき、この保存した画素値を参照することで求めてもよい。また、直接線領域の画素値は、入力画像の中央の部分領域（サイズは全体の50％）内の各画素の画素値の最大値を参照して、関数（例：y＝x＋t）を用いて求めてもよい。ここで、yは直接線領域の画素値、xは部分領域の画素値の最大値、tは定数（例えば300）である。また、この肺野領域から右肺野領域のみを抽出することを行う（S203）。胸部正面画像では、撮影部位や撮影方法といった撮影メニューが予めわかっており、おおまかな左右の肺野領域の位置は推定できる。例えば、得られた２値画像を左右２分割することで右肺野領域を抽出している。図４は入力画像から得られた２値画像を示し、図５は抽出した右肺野領域を示す。

次に、抽出した右肺野領域の重心を計算により求める（S204）。例えば、重心（Xg,Yg）は次の計算式により求めている。

Xg＝(ΣXi)／N （i＝1,2,…,N） （式１）
Yg＝(ΣYi)／N （i＝1,2,…,N） （式２）

ここで、（Xi,Yi）は右肺野領域（図５の黒塗り領域）の画素の座標であり、Nは右肺野領域の画素数である。図６に右肺野領域の重心（Xg,Yg）を示す。

次に、入力画像を平滑化処理して得られた画像を用いて、右肺野領域の重心（Xg,Yg）から横隔膜に向かって縦１ライン上のプロファイルを解析する（S205）。図７に右肺野領域の重心（Xg,Yg）から縦方向プロファイルを解析した範囲を黒線で示す。図８は右肺野領域の縦方向プロファイルP（y）を示しており、平滑化処理された画像を用いることで、振動が少なく、滑らかなプロファイルが得られる。

次に、この縦方向プロファイルP(y)の傾きを計算により求める（S206）。例えば、傾きG（y）は次の計算式により求めている。

Ｇ（ｙ）＝（Ｐ（ｙ＋ｎ）−Ｐ（ｙ−n））／２ｎ（ｎ≧１） （式３）

ここで、yは縦方向の位置であり、P（y）は縦方向のプロファイル（画素値）である。また、nは1以上の整数であり、適宜な値を選択すればよい。図９は縦方向プロファイルの傾きG（y）を示しており、n＝25として求めた。

次に、縦方向プロファイルの傾きG（y）から傾きが最小値となる位置Ycを検出する（S207）。この位置（Xg,Yc）が肺野領域のエッジであり、肺野下端位置座標となる。図１０に右肺野領域の肺野下端位置座標（Xg,Yc）を示す。

次に、入力画像を平滑化処理して得られた画像を用いて、肺野下端位置座標（Xg,Yc）から左肺野領域に向かって横１ライン上のプロファイルを解析する（S208）。図１１に右肺野領域の肺野下端位置座標（Xg,Yc）から横方向プロファイルを解析した範囲を黒線で示す。図１２は横方向プロファイルP（x）を示している。

次に、この横方向プロファイルP（x）から画素値が最小となる位置Xcを検出する（S209）。この位置（Xc,Yc）が胸椎基準位置座標となる。図１３に胸椎基準位置座標（Xc,Yc）を示す。

そして、以上により求めた（Xc,Yc）を用いて、入力画像に胸椎領域を設定する（S210）。例えば、（Xc,Yc）を胸椎領域の中心とし、40mm×30mm程度の矩形領域を設定する。図１４に入力画像に設定した胸椎領域を示す。

このように、本発明の画像処理装置を用いることで、自動的に横隔膜に近い胸椎位置を検出して胸椎領域を設定することができる。

さらに、本発明者らは設定した胸椎領域の画像特徴量を抽出することを行い、その特徴量が目標値となるように入力画像に対して階調処理することを行った。具体的には、画像特徴量には設定した領域内の各画素の画素値の平均値を用いて、例えば図１５に示される前記特徴量が目標値となるような階調変換特性を作成し、入力画像の画素値をこの階調変換特性に対応した出力値に変換することを行った。そして、この画像処理済みの画像データを液晶モニタに表示して、入力画像（画像処理なし）と画像処理済みの画像とを比較することを行った。その結果、本発明の装置により画像処理を行った胸部Ｘ線画像では、胸椎領域の輝度を安定化することができ、適した輝度とコントラストが得られることがわかった。

また、種々の胸部Ｘ線画像を用意して、本発明の装置により各画像について胸椎領域の設定を行い、上述した階調処理を行ったところ、被検者によらず胸椎領域の輝度を安定化できることがわかった。また、探索開始点（開始位置座標）を肺野領域の重心とした場合、重心は肺野領域の抽出精度には大きく依存しない傾向にあり、被検者の横隔膜の位置を安定して検出することができ、横隔膜側の胸椎領域を安定して設定できることがわかった。

＜実施例２＞
[両方の肺野領域から胸椎領域を設定する手順]
左右両方の肺野領域を抽出することを行い、両方の肺野領域内の開始位置座標から胸椎領域をそれぞれ探索した際に、一方の胸椎領域を設定する手順について説明する。ここで、開始位置座標は実施例１と同じように肺野領域の重心とする。

左右の肺野領域の抽出、重心位置の計算および肺野領域の重心からそれぞれの胸椎領域を探索して設定する手順は、実施例１で述べた手順に従って行う。つまり、左肺野領域の重心から胸椎領域を設定する場合は、S203（図２）において左肺野領域を抽出し、肺野下端位置を求めて、S208（図２）においてその位置から右肺野領域に向かって横方向プロファイルを解析して、胸椎領域を設定するようにすればよい。

図１６は左右両方の肺野領域から胸椎領域をそれぞれ設定した状態を示す。R（Xg,Yg）、L（Xg,Yg）はそれぞれ右肺野領域、左肺野領域の重心を示し、R（Xc,Yc）、L（Xc,Yc）はそれぞれ右肺野領域、左肺野領域の重心から探索した胸椎基準位置座標を示す。図に示すように、左肺野領域の重心から胸椎領域を探索した場合は、心陰影のエッジを肺野下端として検出しており、左右の肺野領域から設定されたそれぞれの胸椎領域の位置が異なっている。そこで、本発明の装置に胸椎領域選択手段を設け、肺野下端位置として検出したYcの値がより腰椎に近い方（Ｙ座標の値が脚側に向かって大きくなる場合にはYcの値が大きい方）の胸椎領域を選択することで、より横隔膜の位置に近い胸椎領域を設定する。この手段によれば、一方の肺野領域において肺野下端でない位置を検出した場合であっても、被検者の横隔膜の位置に対応した胸椎領域を安定して設定できる。例えば、図１６のような胸椎領域がそれぞれ設定された場合には、R（Xg,Yg）から探索した胸椎基準位置座標R（Xc,Yc）の胸椎領域を選択する。

このように選択された胸椎領域の画像特徴量を抽出することを行い、実施例１と同様の階調処理を入力画像に対して行うことで、胸部Ｘ線画像の胸椎領域の輝度を安定化することができ、適した輝度とコントラストが得られる。

＜実施例３＞
実施例２において、左右両方の肺野領域を抽出した後、それぞれの肺野領域の面積を求め、一方の肺野領域の面積が閾値S（S＝10cm²）より小さい場合には、一方の肺野が無いと判定し、肺野領域の面積が閾値以上の他方の肺野領域から求めた胸椎領域を設定するようにしてもよい。このように肺野領域の面積情報を利用することで、片肺の被検者の胸部Ｘ線画像であって、肺野領域の抽出精度が極端に低い場合であっても、被検者の横隔膜の位置に対応した胸椎領域の設定が行える。

本発明の画像処理装置は、医用Ｘ線画像の画像処理を行う画像処理装置に好適に利用することができる。

本発明の実施に用いたＸ線画像診断装置の概略構成図である。 胸椎領域の設定手順を示すフローチャートである。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、胸部正面画像（入力画像）を示す。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、入力画像を２値化して肺野領域を粗く抽出した状態を示す。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、２値画像から右肺野領域を抽出した状態を示す。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、抽出した右肺野領域の重心（Xg,Yg）を示す。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、平滑化画像を用いて、右肺野領域の重心（Xg,Yg）から縦方向プロファイルを解析した範囲を示す。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、得られた縦方向プロファイルを示す。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、縦方向プロファイルの傾きを示す。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、縦方向プロファイルの傾きが最小となる右肺野領域の肺野下端位置座標（Xg,Yc）を示す。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、平滑化画像を用いて、右肺野領域の肺野下端位置座標（Xg,Yc）から横方向プロファイルを解析した範囲を示す。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、得られた横方向プロファイルを示す。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、横方向プロファイルの値が最小となる胸椎基準位置座標（Xc,Yc）を示す。 胸椎領域の設定手順を説明するための図であり、（Xc,Yc）を胸椎領域の中心として、入力画像に矩形状の胸椎領域を設定した状態を示す。 階調変換特性を示すグラフである。 左右両方の肺野領域からそれぞれの胸椎領域を設定した状態を示す。

符号の説明

100 Ｘ線画像診断装置
101 Ｘ線発生器 102 Ｘ線管球 103 Ｘ線検出器
104 高電圧発生器 105 支持器 106 アーム
107 画像処理装置（PC）
108 表示装置（タッチパネル付き液晶モニタ）
Ｐ 被検者 Ｒ 右肺野領域 Ｌ 左肺野領域

Claims (6)

1. 入力されたＸ線画像に平滑化処理を行い、この平滑化処理されたＸ線画像のＹ軸方向のプロファイルを解析する縦方向解析手段と、
   前記Ｙ軸方向のプロファイルの傾きを計算する傾き計算手段と、
   前記計算されたプロファイルの傾きから、この傾きの絶対値が最大となる位置を検出してエッジ位置座標を求めるエッジ位置検出手段と、
   前記エッジ位置座標から平滑化処理されたＸ線画像のＸ軸方向のプロファイルを解析する横方向解析手段と、
   前記Ｘ軸方向のプロファイルにおいて値が最小となる位置を検出して基準位置座標を求める基準位置検出手段と、
   前記基準位置座標を用いて所定領域を設定する所定領域設定手段とを具えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記傾きの絶対値が最大となる位置は、該傾きが最小となる位置であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記Ｘ線画像が胸部Ｘ線画像であり、
   前記Ｘ線画像から、少なくとも一方の肺野領域を抽出する肺野領域抽出手段と、前記抽出された肺野領域内の開始位置座標（Ｘｇ，Ｙｇ）を求める開始位置計算手段とを具え、
   前記縦方向解析手段は、前記（Ｘｇ，Ｙｇ）からＹ軸方向に平滑化処理された前記Ｘ線画像のプロファイルを解析することを行い、
   前記エッジ位置検出手段は、前記計算されたプロファイルの傾きから、この傾きが最小となる位置Ｙｃを検出して肺野下端位置座標（Ｘｇ，Ｙｃ）を求める下端位置検出手段であり、
   横方向解析手段は、前記肺野下端位置座標（Ｘｇ，Ｙｃ）からＸ軸方向に平滑化処理された前記Ｘ線画像のプロファイルを解析することを行い、
   基準位置検出手段は、前記Ｘ軸方向のプロファイルにおいて値が最小となる位置Ｘｃを検出して胸椎基準位置座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を求めることを行い、
   所定領域設定手段は、前記胸椎基準位置座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を用いて胸椎領域を設定する胸椎領域設定手段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。
4. さらに、他方の肺野領域についても、一方の肺野領域から設定された胸椎領域と同様に胸椎領域を求め、一方の胸椎基準位置座標と他方の胸椎基準位置座標とが異なる場合には、Ycの値がより腰椎に近い方の胸椎領域を選択して設定する胸椎領域選択手段を具えることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記設定された胸椎領域の画像特徴量を抽出する胸椎領域特徴量抽出手段と、
   前記抽出された画像特徴量が目標値となるように階調処理を行う階調処理手段とを具えることを特徴とする請求項３または４に記載の画像処理装置。
6. 前記傾きの絶対値が最大となる位置は、該傾きの変動がゼロとなる位置であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。

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