JP6381895B2 - 画像処理装置、画像処理方法およびｘ線診断装置 - Google Patents

Description

この発明の実施形態は、画像のノイズの低減にかかる画像処理装置、画像処理方法およびＸ線診断装置に関する。

現在、画像処理技術は、様々な分野で利用されるようになっている。

画像処理は、例えば、ビデオレコーダやデジタルカメラ等で取得される画像の劣化やその改質等に対処するために行われる。また画像処理は、構造物が設計通りに製造されているかを検査するために、構造物のパターンや構造そのものを明瞭に把握することを目的として行われる場合がある。

医療機関では、医用画像診断装置を用いて被検体内の透視画像、断層画像、血流など、被検体内の組織の情報を取得する。医用画像診断装置では、取得された組織の情報を画像化し医用画像を生成する。医療機関では、この医用画像により検査や診断が行われている。またＸ線ＣＴ（Ｘ-ｒａｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置、超音波診断（Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ）装置、Ｘ線診断装置等の種々の医用画像診断装置において、医用画像を生成するために様々な画像処理が施されている。血流ないし造影剤流の描出、あるいは病変部抽出や臓器等の輪郭抽出等を施すことについては、その効用が広く認められている。

画像処理には、ノイズ抑制技術、特徴抽出技術、パターン認識技術等の各種要素技術等が用いられる。これらの技術は、単独で、または適宜組み合わせて利用される。なお、このような要素技術の中で、画像に含まれるランダムなノイズを低減する技術は、撮像や再構成等した物体をより鮮明に再現するために利用される。

しかしながら、従来の画像処理技術、とりわけノイズ低減技術には、更なる改良が求められている。例えば、ノイズ低減技術としては、いわゆる「平滑化」が広く知られている。この平滑化とは、ある画素（ｉ，ｊ）について入力値ｆ（ｉ，ｊ）があったときに、この画素（ｉ，ｊ）の近傍の平均濃度を、当該画素（ｉ，ｊ）についての出力値ｇ（ｉ，ｊ）とするものである。具体的には、上記画素（ｉ，ｊ）近傍のｎ×ｎ画素を用いるとすれば、出力値ｇ（ｉ，ｊ）は、

として求められる。ただし、上式（１）におけるａ，ｂ，ｃ，ｄは整数である。また、上式（１）における１／（ｂ−ａ＋１）（ｄ−ｃ＋１）は、いわゆる重みと呼ばれるものである。

ところで一般に、分散がσ２であるような母集団の分布から、独立にとられたｎ個のサンプルの平均値を計算すると、当該平均値の分散がσ２／ｎになることが知られている。したがって、上記式（１）によれば、上記にいう「母集団」および「その分散σ２」が、それぞれ、各画素（ｉ，ｊ）の値に含まれ、ノイズに起因する成分を確率変数とした確率分布、およびその分散に該当する。すなわち、各画素の値ｆ（ｉ，ｊ）におけるノイズの寄与分を低下させることができる。

しかしながら、これを単純に適用するのみでは、いわゆる「エッジぼけ」が発生する。エッジぼけにより、画像の空間分解能が損なわれ、画像の全体がぼやけた感じになってしまう。上述した医用画像を例として言えば、細密な血管構造をなるべく少ないノイズで描写したいという場合にあっても、上記（１）式によるノイズ抑制処理によれば、本来、血管構造を描写していない画素をも含めて平均化（平滑化）が行われる。すなわち、ノイズは抑制されるにしても、血管構造を表すコントラストも平滑化によって低下してしまい、細密な血管構造の描写が困難になる場合がある。

そこで、画像における画素ごとに、その画素の周辺画素との類似度を算出し、その算出された類似度に応じて、その画素と周辺画素とを重み付き平均する画像処理装置がある。その画像処理装置では、重み付き平均をその画素の画素値とする（特許文献１）。その画像処理装置では、ノイズを抑制するだけでなく画像のぼけを抑えることができる。

また、医用画像取得装置のように対象物の３次元的な領域の情報を取得する場合がある。このように取得された３次元領域の情報に基づき、ボリュームデータが生成される。ボリュームデータはボクセル（画素）が３次元的に配列されてなり、各ボクセルには当該領域における物体の密度や濃度を示す情報（画素値等）が割り当てられる。

また、画像処理装置においては上記のようにボリュームデータに対してノイズ抑制処理が行われている。例えば、ボリュームデータの任意の断面に対しノイズ抑制処理（２次元ノイズ抑制処理）をし、その処理内容を等方的に拡散してボリュームデータ全体のノイズ抑制処理を行う画像処理装置がある。この時拡散の程度は注目領域にエッジ情報を含むかどうかによって決定する。また他の例として、ボリュームデータ全体の各ボクセルに対して上記平均化等のノイズ抑制処理（３次元ノイズ抑制処理）を行う画像処理装置がある。

また画像処理装置において、異なる時相で取得されたフレーム間でノイズ抑制処理が行われている。例えば、異なる時相で取得された各フレームにおいて対応する画素を用いてノイズ抑制処理が行われる。

特開２００８−１６１６９３号公報

ボリュームデータに対するノイズ抑制処理において、上記２次元ノイズ抑制処理では、ノイズ抑制が不十分となるおそれがある。また、ノイズ抑制処理を行った断面と異なる断面（例えば切断方向の違う断面）を観察した場合に、ノイズ抑制処理が適合しない場合がある。すなわち、人体が対象物である場合等、ボリュームデータにおいて各ボクセルが有する情報は一様になりにくい。つまり、ノイズ抑制処理にかかる断面と上記異なる断面とでは、各画素の画素値の分布の傾向等、性質が異なりやすい。その結果、ボリュームデータにおける所定断面に施したノイズ抑制処理があっても、例えばその断面と直交する断面には適合しないことがあり、その場合は画像における重要な領域についてアーチファクトのような信号を呈するおそれがある。異なる時相で取得されたフレーム間でノイズ抑制処理が行われる場合も同様である。

また、より強いノイズ抑制効果を得るため、２次元ノイズ抑制処理を同じ断面に複数回行うと、当該断面における画像のエッジ部分が不鮮明になるおそれがある。これは上記異なる断面において顕著である。

一方、３次元ノイズ抑制処理を行った場合、処理にかかる計算量が膨大となってしまう。例えば各ボクセルとその周囲のボクセルとの類似度により重み付き平均する場合等である。その結果、３次元ノイズ抑制処理により処理時間が増大するおそれがある。

本実施形態は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、画像のぼけを抑制しつつノイズを低減し、なおかつノイズ抑制における計算量が増大してしまう事態を防止することができる画像処理装置を提供することにある。

実施形態にかかる画像処理装置は、取得部とフィルタ処理部とを備える。取得部は医用画像データを取得する。フィルタ処理部は、医用画像データにおける異なる３方向のうち、少なくとも２方向に対し、設定された順序でノイズ低減処理を行う。また処理部は、医用画像データにおける被検体の部位に応じて、ノイズ低減処理の順序を設定する。

第１実施形態にかかる画像処理装置の概略構成を示すブロック図。 第１実施形態の画像処理装置におけるノイズ低減処理の一連の動作を表すフローチャート。 ボリュームデータにおけるフィルタ処理の順序の一例を示す概略図。 ボリュームデータにおけるフィルタ処理の順序の一例を示す概略図。 ボリュームデータにおけるフィルタ処理の順序の一例を示す概略図。 第２実施形態にかかる画像処理装置の概略構成を示すブロック図。 動脈瘤を含む血管と、その血管に挿入されたステントおよびステントマーカーの一例を示す概略図。 第２実施形態の画像処理装置の一連の動作を表すフローチャート。 動脈瘤を含む血管と、その血管に挿入されたステントおよびステントマーカーの一例を示す概略図。 第３実施形態にかかる画像処理装置の概略構成を示すブロック図。 第３実施形態の画像処理装置の一連の動作を表すフローチャート。 第３実施形態の画像処理装置の一連の動作を表すフローチャート。 第４実施形態の画像処理装置の一連の動作を表すフローチャート。 周辺画素の範囲の概念を示す概略図。 周辺画素の範囲の概念を示す概略図。 時間変化にともなって取得された各フレームの関係を示す概略図。 時間変化にともなって取得された各フレームの関係を示す概略図。

図１〜図１３Ｂを参照して、第１実施形態〜第６実施形態にかかる画像処理装置について説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態にかかる画像処理装置につき、図１〜図３Ｃを参照して説明する。図１は、第１実施形態にかかる画像処理装置１の概略構成を示すブロック図である。第１実施形態にかかる画像処理装置１について、医用画像ワークステーションを一例として説明する。第１実施形態は、画像処理装置１が医用画像にかかるボリュームデータを取得し、そのボリュームデータにおいて互いに交わる３断面（直交３断面等）に対し、あらかじめ設定された順序でノイズ低減処理を行うものである。なお、第１実施形態の画像処理装置１は、あらかじめ画像取得装置２０Ａ〜画像取得装置２０Ｃのいずれかにより取得され、画像保管装置３０に保管されたボリュームデータを取得する構成である。ただし、画像処理装置の構成の他の例として、後述の第４実施形態のように、被検体の体内組織の情報の収集、再構成処理、ボリュームデータの生成を行うものであってもよい。

（画像処理装置と外部装置の概略構成）
図１に示すように、第１実施形態の画像処理装置１は、主制御部２、送受信部３、表示部４、操作部５、記憶部６、処理順制御部７および画像処理部８を有する。また、ネットワークを介して、画像処理装置１と複数の画像取得装置２０Ａ、画像取得装置２０Ｂ 、画像取得装置２０Ｃ…画像取得装置２０ｎが接続されている。さらに画像処理装置１は、ネットワークを介して画像保管装置３０に接続されている。画像処理装置１は、主制御部２の指示信号により送受信部３を介して画像保管装置３０等からボリュームデータを取得する。なお、図１においては一例として画像取得装置２０Ａ、画像取得装置２０Ｂ、画像取得装置２０Ｃおよび画像保管装置３０がネットワークに接続されているが、各装置の数は任意に設定することが可能である。なお、以下の例において、画像取得装置２０Ａ等は被検体の体内組織の情報の収集等を行う医用画像の画像取得装置として説明される。例えば、Ｘ線画像診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置等である。

また、画像保管装置３０は、例えばＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）によるものである。例えば画像保管装置３０は、画像データベースを有する画像管理装置である。画像管理装置はプログラムにより、画像データベースの医用画像データを管理する。他の例として画像保管装置３０はネットワークアタッチドストレージ（ＮＡＳ；Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ）等の医用画像データを記憶するファイルサーバとしてもよい。

＜制御部＞
主制御部２は例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。ＲＯＭには、あらかじめ制御プログラムが記憶され、ＣＰＵが当該制御プログラムを適宜ＲＡＭ上に展開することにより、主制御部２として機能する。例えば、主制御部２は操作部５からの操作信号を受け、画像保管装置３０からボリュームデータの取得要求を実行する。また主制御部２は、表示部４による医用画像の表示にかかる制御を行う。また処理順制御部７から後述するノイズ低減処理にかかる設定情報を受け、ボリュームデータに対するノイズ低減処理にかかる制御を行う。主制御部２の制御に関し、詳しくは以下において記載する。

＜送受信部＞
送受信部３は、画像取得装置２０Ａ、画像取得装置２０Ｂ 、画像取得装置２０Ｃまたは画像保管装置３０との間で、ボリュームデータをやり取りするためのインターフェースである。

＜表示部＞
表示部４は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）や、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬ（ＯＥＬＤ；Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）または、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の任意の形態の表示デバイスによって構成される。表示部４は、主制御部２の制御を受けて各種の画面（表示画面Ｓ等）や画像（Ｘ線画像等）を表示する。

＜操作部＞
操作部５は、キーボード、マウス、トラックボール、ジョイスティック、コントロールパネル等の任意の形態の操作デバイスや入力デバイスによって構成される。実施された操作に基づいて操作部５が出力する操作信号は主制御部２に送られ、主制御部２はこの操作内容に対応する制御や演算を実行する。

＜記憶部＞
記憶部６には、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等、任意の記憶媒体が用いられる。記憶部６には解析用のソフトウェアや画像保管装置３０等から受けたボリュームデータ、その他、画像処理装置１の各機能を実行するためのプログラム等が記憶される。なお、記憶部６がボリュームデータを記憶せず、ボリュームデータが主制御部２のＲＡＭ等に一時的に記憶される構成であってもよい。

＜処理順制御部＞
処理順制御部７は、画像処理部８によるノイズ低減の処理順を、あらかじめ設定された設定情報に基づいて制御する。本実施形態の一例においてはボリュームデータの直交３断面に対するノイズ低減処理の順序にかかる設定情報に基づいて画像処理部８を制御する。

＜画像処理部＞
画像処理部８は、ボリュームデータにノイズ低減処理を実行する制御プログラム等により、例えばボリュームデータの任意の直交３断面にコヒーレントフィルタをかける（以下、「フィルタ処理」と記載することがある）。この処理の一連の動作について図２および図３Ａ〜図３Ｃを参照して説明する。図２は、第１実施形態の画像処理装置１におけるノイズ低減処理の一連の動作を表すフローチャートである。図３Ａ〜図３Ｃは、ボリュームデータにおけるフィルタ処理の順序の一例を示す概略図である。図３Ａは、フィルタ処理の第１の順序としてサジタル面にコヒーレントフィルタの処理を実行する状態を概念的に示している。図３Ｂは、フィルタ処理の第２の順序としてコロナル面にコヒーレントフィルタの処理を実行する状態を概念的に示している。図３Ｃは、フィルタ処理の順序の最後として、アキシャル面にコヒーレントフィルタの処理を実行する状態を概念的に示している。

なお、画像処理部８は、「処理部」の一例に該当する。またコヒーレントフィルタ処理およびフィルタ処理は、「ノイズ低減処理」の一例に該当する。

（動作）
＜ステップ０１＞
医師等の操作者は、画像処理装置１の操作部５により、ボリュームデータを識別するための識別情報等を入力する。識別情報は、画像ＩＤ、患者ＩＤ、検査ＩＤ等である。主制御部２は、送受信部３を介し、対象のボリュームデータを記憶する外部装置（画像保管装置３０等）に、操作部５から入力された識別情報等を送る。画像保管装置３０等の外部装置は、識別情報を受けて対応するボリュームデータを画像処理装置１に送る。画像処理装置１の主制御部２は、当該ボリュームデータを記憶部６等に一旦記憶させる。

＜ステップ０２＞
主制御部２は、Ｓ０１で一旦記憶させたボリュームデータを画像処理部８に送る。画像処理部８は、例えば図３Ａ〜図３Ｃに示すように、ボリュームデータにおける直交３断面を特定する。直交３断面の特定は、例えばボリュームデータにおけるアキシャル方向の特定等による。また直交３断面は、例えばアキシャル面、コロナル面、サジタル面である。人の組織を示すボリュームデータであれば、アキシャル面は体軸方向に直交する断面である。コロナル面は、体軸方向に平行であって、人体を前後方向に（背面側と正面側に）分割するような断面である。サジタル面は人体を左右方向に分割するような断面であって、アキシャル面およびコロナル面とそれぞれ直交する。また、通常、直交３断面はそれぞれボリュームデータの中心位置を含むが、断面位置について他の設定をすることも可能である。

また画像処理部８が直交３断面を特定することに対応して、処理順制御部７はあらかじめ設定されたノイズ低減処理の順序にかかる設定情報を、記憶部６または他の図示しない記憶部から読み出す。ここでノイズ低減処理の順序にかかる設定情報について説明する。第１実施形態の画像処理装置１は、ボリュームデータの直交３断面にノイズ低減処理を実行するものである。設定情報は、直交３断面それぞれに対し当該ノイズ低減処理を実行する順序についての情報である。設定情報は、ボリュームデータの性質により適宜設定変更が可能である。

一例として、人体を対象とするボリュームデータに対するノイズ低減処理の設定情報がある。人体の各構造は、おおよそ体軸方向に隣接して類似しやすい傾向がある。言い換えれば、体内における、ある構造物に対し、体幅方向または体前後方向（胸から背へ向かう方向）に沿って隣接する構造は、おおよそ類似しない傾向がある。したがって、本実施形態のように断面方向が異なる直交３断面に対し、順番にそれぞれノイズ低減処理をかける場合、その順序を上記傾向に応じて設定することが有効となる場合がある。

上記傾向に対応する設定について説明するために、まず、ノイズ低減処理をかける最初の断面がアキシャル面である場合が適切であるかについて説明する。アキシャル面には、体幅方向および体前後方向に隣接する構造物が示されるが、上記のように人体は、体幅方向および体前後方向に隣接する構造同士が類似しない傾向を有する。このような傾向を有するアキシャル面に先にノイズ低減処理（コヒーレントフィルタ等）が行われた場合、他の方向の断面については、類似しない構造物を示す画素同士に基づいて、平滑化されていく可能性がある。その場合、エッジの保存性が悪化するおそれがある。
さらにそのノイズ低減処理の効果は、ボクセル全体に影響する。アキシャル面にノイズ低減処理を施した後、サジタル面およびコロナル面に対してノイズ低減処理をかけると、当該平滑化によりぼけが生じた構造物の画素に基づいてさらに平滑化が行われる。その結果、ボリュームデータ全体の空間分解能が損なわれる。その結果、そのボリュームデータに基づく画像は、ぼやけやすくなる。

例えば、ノイズ低減処理完了後のボリュームデータに基づきアキシャル像を生成した場合、画像ぼけが大きくなるおそれがある。すなわち、最初のノイズ低減処理によりアキシャル面においてぼけが生じやすく、さらにその後のノイズ低減処理によりぼけが増す場合がある。その場合、アキシャル像にはノイズ低減処理における、類似しない構造物の画素同士の平滑化の影響が大きく現れる。

これに対し、サジタル面（図３Ａ参照）、コロナル面（図３Ｂ参照）は、体軸方向に平行な面であるため、これらに示される構造物同士は類似する傾向がある。したがって、まずアキシャル面にノイズ低減処理を施す場合より、サジタル面またはコロナル面の処理順序を先にする方が好ましい。すなわち、ノイズ低減処理の順序にかかる設定情報（以下、「順序設定情報」と記載することがある。）においては、アキシャル面が最後となるように設定されることが好ましい。また、ノイズ低減処理の前にあらかじめ、ボリュームデータにおけるサジタル面の状態、コロナル面の状態を操作者が予測できる場合があり、その場合は、最初にノイズ低減処理を行う断面を特定することが好ましい。したがって、画像処理装置１は、順序設定情報の修正を行うための画面データを記憶しておいてもよい。

以上のことから次のことが導かれる。すなわち、ボリュームデータのように３以上の方向を有する医用画像データにおいて、ある１方向に沿った画素同士（所定断面の画素同士）の類似度が、他の方向に比べて低くなる傾向が見られる。そのような医用画像データに対し、少なくとも２方向以上についてノイズ低減処理を施す場合、類似度が低い方向以外の方向の断面について、先にノイズ低減処理を行うことが望ましい。言い換えると、画素同士の類似度が高い傾向がある方向について先にノイズ低減処理を施すことにより、後にノイズ低減処理を行う方向の断面においてぼけが生じるおそれを低減できる。このような観点を踏まえて、画像処理装置１の動作の説明を継続する。

処理順制御部７は、読み出した設定情報を画像処理部８に送る。画像処理部８は、順序設定情報に基づき、現在のボリュームデータの向きを回転させる座標変換を行う必要があるかについて判断する。すなわち、画像処理部８によりノイズ低減処理をかけるボリュームデータの座標位置について、本実施形態ではアキシャル面（図３Ｃ参照）の位置で設定されているため、座標変換によりボリュームデータの回転が必要かどうか、順序設定情報における最初の断面の情報に基づいて判断が必要となる。なお、画像処理部８によりボリュームデータの直交３断面が特定されているので、処理対象のボリュームデータの向きは特定されている。

判断の結果、回転が必要であると判断した場合、順序設定情報における断面とアキシャル面との位置関係に基づいて、回転方向を特定し、ボリュームデータをその方向に９０°回転させる。例えば画像処理部８は、このような座標変換としてアフィン変換（Ａｆｆｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を行う。なお、ここでのアフィン変換は拡大／縮小や鏡映等を含まなくてよい。図２の例では、ボリュームデータの座標変換により、サジタル面は、変換前のアキシャル面の位置に変位する。

ただし、以上の座標変換を行わない構成とすることも可能である。例えば、画像処理部８によるノイズ低減処理についてのボリュームデータの座標位置を、順序設定情報により特定して変更することが可能であれば、上記Ｓ０２の座標変換は実行されない。この場合はＳ０２の代わりに、画像処理部８は、順序設定情報の最初の断面の座標位置を順序設定情報に基づいて特定する。

＜ステップ０３＞
Ｓ０２によりノイズ低減処理を行う座標位置に変位されたサジタル面に対し、ノイズ低減処理（例えばコヒーレントフィルタ）をかける。コヒーレントフィルタの概要について次に記載する。

画像処理部８は、対象の断面における画素（「対象画素」とする）ごとに、周辺画素と似ているかどうかの類似度を設定に応じて求める。さらに画像処理部８は、求めた類似度合いによりコヒーレントフィルタのフィルタ係数を変化させる。例えば画像処理部８は、求めた類似度合いが高くなればなるほど、フィルタ係数を大きくしていく。同様に画像処理部８は、求めた類似度合いが低ければ低いほどフィルタ係数を小さくしていく。なお、直交３断面が５１２×５１２の画素により構成されている場合、対象画素に対する周辺画素の範囲の例は１１×１１である。さらに以下において、本例におけるコヒーレントフィルタの概念について説明する。

画像処理部８は、対象の断面を構成する画素ごとの画素値（ベクトル値またはスカラー値）と、他の画素の画素値（「周辺画素」とする）間の適合度を定量化する。また、画像処理部８は、定量化された対象画素と周辺画素の適合度の大小を、閾値処理または複数段階の数値範囲に属するかの判断により求める。また、画像処理部８は、周辺画素の画素値を対象画素の画素値として利用する。このとき画像処理部８は、当該適合度が大きい場合には、当該周辺画素の寄与度を大きくする。同様に、当該適合度が小さい場合には、当該周辺画素の寄与度を小さくする。

具体例として画像処理部８は、対象画素と周辺画素の適合度の関数である重み関数を、各周辺画素の画素値のそれぞれについて求められた適合度に作用させる。画像処理部８は、それにより各周辺画素の画素値の重みを決定する。また画像処理部８は、この重みを用いた周辺画素について画素値の重み付き平均を算出する。それにより、画像処理部８は、対象画素と周辺画素との適合度が大きい場合には、周辺画素の重みを大きくする。このようにして画像処理部８は、周辺画素の画素値の重み付き平均における寄与度を大きくして対象画素の画素値を構成する。同様に適合度が小さい場合には重みを小さくすることで、画像処理部８は、周辺画素の画素値の重み付き平均における寄与を小さくして対象画素の画素値を構成する。このような処理によれば、対象画素と「類似する」と判定される周辺画素を重視して対象画素の画素値を構成することになる。その結果、空間分解能を損なうことを抑制できる。なお、重み関数は、適合度に関する非負の単調増加関数とすることが可能である。

＜ステップ０４＞
画像処理部８は、順序設定情報における次の断面とノイズ低減処理をするための座標位置との位置関係に基づいて、回転方向を特定し、ボリュームデータをその方向に９０°回転させる。図２の例では、ボリュームデータの２回目の座標変換により、コロナル面が、変換前のサジタル面の位置に変位する。

ただし、画像処理部８によるノイズ低減処理についてのボリュームデータの座標位置を、順序設定情報により特定して変更することが可能であれば、上記Ｓ０４の座標変換は実行されない。この場合はＳ０２の代わりに、画像処理部８は、順序設定情報に基づいて２番目の断面の座標位置を特定する。

＜ステップ０５＞
Ｓ０４によりノイズ低減処理を行う座標位置に変位されたコロナル面に対し、ノイズ低減処理（コヒーレントフィルタ）をかける。ここでのコヒーレントフィルタについては、Ｓ０３の説明と同様である。
＜ステップ０６＞
画像処理部８は、順序設定情報における次の断面とノイズ低減処理をするための座標位置との位置関係に基づいて、回転方向を特定し、ボリュームデータをその方向に９０°回転させる。図２の例では、ボリュームデータの最後の座標変換により、アキシャル面が、変換前のコロナル面の位置に変位する。

＜ステップ０７＞
Ｓ０６によりノイズ低減処理を行う座標位置に変位されたアキシャル面に対し、ノイズ低減処理（コヒーレントフィルタ）をかける。ここでのコヒーレントフィルタについては、Ｓ０３の説明と同様である。

なお、以上においてはサジタル面、コロナル面、アキシャル面の順でノイズ低減処理を実行しているが、コロナル面、サジタル面、アキシャル面の順でノイズ低減処理を実行してもよい。ただし頭蓋内の構造を把握するためにはサジタル面、コロナル面、アキシャル面の順でノイズ低減処理を行うことが好適である。

また、ボリュームデータを生成するためのデータ収集時（撮像時等）において、被検体の体軸が傾けられた状態で収集される場合がある。このような場合は、実際のアキシャル面に対し、なす角が最も近い面をアキシャル面と認識し、後は上記と同様に処理を行えばよい。

さらに、直交３断面全てにフィルタ処理を行わなくてもよい。最終段階であるアキシャル面でのフィルタ処理は、ノイズ低減の効果として高くないことがある。一方で脳実質の灰白質や白質のようなノイズよりさらに低いコントラストに注目する場合、微弱なコントラストとノイズとを区別することが困難である。しかしサジタル面やコロナル面では微弱なコントラストを無視して重み付き平均を適応しても、フィルタ処理は類似構造が隣接しているため問題はない。しかしアキシャル面でのフィルタ処理では微弱なコントラストを抑える方向に働いてしまう。このような場合はアキシャル方向での処理を行わない方が望ましい。

また、上記においてはコヒーレントフィルタの例を説明したが、ディフュージョンフィルタ（非等方拡散処理）を用いることも可能である。ディフュージョンフィルタとしては、適応加重非等方拡散（Ａｄａｐｔｉｖｅｌｙ Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ；ＡＷＡＤ）処理を用いることが可能である。適応加重非等方拡散処理は、様々なサイズの関連性のある生体組織の構造、またはこの構造の周囲のエッジを維持し、かつノイズを低減する点で有効である。

（作用・効果）
以上説明した本実施形態にかかる画像処理装置１の作用および効果について説明する。

本実施形態にかかる画像処理装置１によれば、ボリュームデータのノイズ低減処理において、直交３断面にノイズ低減処理を行う構成である。したがって、ボリュームデータの各ボクセルについて３次元的にノイズ低減処理を行う構成と比較して、処理量を抑制することができる。その結果、ボリュームデータのノイズ低減処理の時間を低減させることが可能である。

また、ボリュームデータに対し、所定断面に２次元的にノイズ低減処理を複数回行い、ノイズ低減効果を得ようとする構成と比較して、当該断面における画像のエッジ部分のぼけが防止され、結果としてボリュームデータの空間分解能の低下を抑制することが可能である。さらに所定断面に２次元的にノイズ低減処理を複数回行う構成と比較して、所定断面に施したノイズ低減処理が、その断面と直交する断面に適合しないことによる、他の断面における空間分解能の低下を抑制できる。

さらに本実施形態にかかる画像処理装置１では、直交３断面にノイズ低減処理を行う順序があらかじめ設定されている。また処理順制御部７において、人体を被検体として収集されたデータに基づくボリュームデータに対しては、アキシャル面にノイズ低減処理を行う順序が最後に設定されている。

このような構成によれば、類似しない構造物を示す画素同士の平滑化による、ボリュームデータ全体の空間分解能の低下を抑制することが可能である。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる画像処理装置１について図４および図５を参照して説明する。図４は、第２実施形態にかかる画像処理装置１の一例を示す概略ブロック図である。図５は、動脈瘤を含む血管と、その血管に挿入されたステントおよびステントマーカーＭの一例を示す概略図である。第１実施形態では、人体を対象とするボリュームデータにおいてノイズ低減処理の順序としてアキシャル面が最後となるように設定される。これに対し、第２実施形態によれば、ボリュームデータからステントマーカーＭ等の所定の特徴点を複数抽出し、それらの複数の特徴点を含む断面と最も近いアキシャル面、コロナル面またはサジタル面を特定する。さらにノイズ低減処理の順序として、その特定したアキシャル面、コロナル面またはサジタル面のいずれかが最後となるように設定される。

図４に示すように、第２実施形態にかかる画像処理装置１は、主制御部２、送受信部３、表示部４、操作部５、記憶部６、処理順制御部７、画像処理部８および特定部９Ａを有する。主制御部２、送受信部３、表示部４、操作部５および記憶部６については、第１実施形態と同様である。

（特定部）
第２実施形態にかかる特定部９Ａについて説明する。対象物の内部組織の状態を示すボリュームデータには、特徴的な組織自体、またはその組織に関係する特徴的な構造物が含まれることがある。特定部９Ａは、ボリュームデータにおけるその構造物の座標位置（以下、「特徴点」と記載することがある。）を求める。さらに特徴点が複数ある場合、特定部９Ａは、各特徴点の傾きを表す断面を特定する。また特定部９Ａは、特徴点設定情報を用いて特徴点を特定する。次にこの特徴点設定情報について説明する。なお、各特徴点の傾きを表す断面は、ボリュームデータに含まれる２以上の特徴点から最も近い断面と推定される面として求められる。またこの面は、以下において「特定面」と記載されることがある。

＜特徴点設定情報＞
画像処理装置１の図示しない記憶部等には、ボリュームデータ内の特徴点となりうる構造物とその構造物が示す画素値とが対応付けて記憶されている。この情報を以下、「特徴点設定情報」と記載する。特徴点設定情報の例として、所定の性質を有するステントマーカーＭ（Ｘ線不透過の金属等）が挙げられる。ボリュームデータが示す対象物の内部には、ステントが含まれている場合がある。血管のインターベンション治療に用いられるステントの両端には、ステントマーカーＭが例えば４つずつ設けられる。

医用画像の対象物の組織の情報の収集方法（Ｘ線、超音波、核磁気共鳴等）に対し、ステントマーカーＭのように所定の性質（Ｘ線不透過等）を有する構造物は、医用画像において所定の画素値を示す。
したがって特徴点の特定のため、特徴点設定情報において、対象物が標準的に有する構造物の種類または対象物（血管等）に挿入された構造物（ステントのステントマーカーＭ等）の種類と、当該各構造物の種類に応じた構造物データとが対応付けられている。構造物データとは、医用画像データの構造物を示す画素が通常有する画素値、体積、形状などの情報である。あるいは特徴点設定情報において、当該特定の構造物の種類と、その構造物を示す画素の画素値の一般的な数値範囲が対応付けられていてもよい。

特定部９Ａは、ボリュームデータから、特徴点設定情報に登録された各種構造物の画素値に対応するボクセルがあるか検出する。さらに抽出された構造物の体積、形状などを利用して画素値が類似する構造、例えば動脈瘤へ挿入されたコイル、歯への金属挿入物などを候補から除去する。検出の結果、特定部９Ａは、特徴点設定情報に登録された構造物が複数あった場合には、それらの各構造物の座標位置を記憶させる。また、特定部９Ａは、このように記憶させた同一（または同種）の構造物の各座標位置からの距離の平均が最小となるような断面を、特定面として求める。
このようにして、特定部９Ａによって各特徴点群に最も近いと推定される断面が特定面として求められる。
例えば、４つのステントマーカーＭがあり、それぞれの座標が、（Ｘ_ｉ ，Ｙ_ｉ ，Ｚ_ｉ）（ｉ＝１〜４）である場合、断面は下記式（２）で表すことができる。

これにしたがって、各特徴点群に最も近いと推定される断面、すなわち特定面は、以下の式（３）を最小化することで求めることができる。

なお、ステントの一端のステントマーカーＭおよび他端のステントマーカーＭのように、離れた位置に特徴点が検出される場合がある。このように、特徴点の各座標がボリュームデータにおいて所定の長さ以上離れている場合、特定部９Ａは、その離れた特徴点を除外する構成とすることも可能である。また、ある構造物の長手方向の一端に、例えば４つの特徴点があり、かつその特徴点それぞれから離れた当該構造物の他端にも１以上の特徴点がある場合、特定部９Ａは、各特徴点の座標に基づいて、当該離れた特徴点を除外し、近接した特徴点のみを用いて断面を求める。

＜断面の特定＞
次に特定部９Ａは、特定した断面と最も近い角度を有するアキシャル面、コロナル面またはサジタル面を特定する。特定の例として、特定部９Ａは、例えば特定した断面の法線単位ベクトルと、アキシャル面、コロナル面およびサジタル面それぞれの法線単位ベクトルとの内積を計算する。さらに特定部９Ａは、計算された内積の値が小さい順番を特定する。

他の例としては、内積を計算する代わりに特定した断面と、アキシャル面、コロナル面またはサジタル面とのなす角を計算しても良い。この場合なす角が大きい順番を特定する。なお、なす角度は鋭角となる方が選択される。

また他の例として、特定部９Ａが各特徴点に最も近い断面を求めない構成であってもよい。例えば特定部９Ａは、各グループの特徴点の座標位置に基づき、各特徴点からの距離の分散が最も大きくなる面（アキシャル面、コロナル面またはサジタル面等）を、順番に特定してもよい。

特定部９Ａはこのようにして、各方向の断面（アキシャル面、コロナル面およびサジタル面等）に対する、ノイズ低減処理の順序を設定する。本実施形態では、処理順制御部７における順序設定情報が変更される。

また、特定部９Ａが画素値でなくパターン認識等、ボリュームデータにおける各構造物の形状解析によって、形態的な特徴点を特定する構成とすることも可能である。この構成については変形例において説明する。

（動作）
次に、第２実施形態の画像処理装置１の動作について、図６を参照して説明する。図６は、第２実施形態の画像処理装置の一連の動作を表すフローチャートである。

＜ステップ１１＞
医師等の操作者は、画像処理装置１の操作部５により、ボリュームデータを識別するための識別情報等を入力する。識別情報は、画像ＩＤ、患者ＩＤ、検査ＩＤ等である。主制御部２は、送受信部３を介し、対象のボリュームデータを記憶する外部装置（画像保管装置３０等）に、操作部５から入力された識別情報等を送る。画像保管装置３０等の外部装置は、識別情報を受けて対応するボリュームデータを画像処理装置１に送る。画像処理装置１の主制御部２は、当該ボリュームデータを記憶部６等に一旦記憶させる。

＜ステップ１２＞
主制御部２は、Ｓ１１で一旦記憶させたボリュームデータを特定部９Ａに送る。特定部９Ａは、ボリュームデータから、特徴点設定情報に登録された、構造物の種類ごとの画素値に対応するボクセルを検出する。

＜ステップ１３＞
検出の結果、特定部９Ａは、特徴点が複数検出されたかについて判断する。特徴点は、特徴点設定情報に登録された各種構造物の画素値等に対応する構造物である。

＜ステップ１４＞
Ｓ１３の判断の結果、特定部９Ａは、特徴点が複数あったと判断した場合、特徴点の座標位置を記憶部６に記憶させる。さらに特定部９Ａは、例えば当該各座標位置から最も近いと推定される断面（特定面）を求める。

＜ステップ１５＞
特定部９Ａは、アキシャル面、コロナル面およびサジタル面のそれぞれと、Ｓ１４で特定した断面との傾きを求める。特定部９Ａは、直交３断面のうち、特定面との傾きが大きい順番を同定する。すなわち、特定部９Ａは、直交３断面のうち、特定面と最も遠い面を求める。

＜ステップ１６＞
特定部９Ａは、Ｓ１５で同定した傾きの大きい順番に基づき、ノイズ低減処理の順序を順序設定情報で変更する。例えば傾きが大きい順番にノイズ低減処理を行う。

（作用・効果）
以上説明した第２実施形態にかかる画像処理装置１の作用および効果について説明する。

本実施形態にかかる画像処理装置１は第１実施形態と同様に、ボリュームデータにおける直交３断面にノイズ低減処理を行う構成である。したがって、処理量が抑制されてノイズ低減処理の時間を低減させることが可能である。また当該断面における画像のエッジ部分のぼけが防止される。また、本実施形態によれば、医用画像データにおける異なる３方向のうち、少なくとも２方向にノイズ低減処理を施す場合、各方向へのノイズ低減処理による、他の断面における空間分解能の低下を抑制することが可能である。例えば、特徴点の傾きを表す断面（特定面）と最も近い直交３断面（例えば、アキシャル面）に最初にノイズ低減処理を行った場合、そのノイズ低減処理がボリュームデータ全体におよぶことで、当該処理にかかる断面と直交する断面（例えば、サジタル面、コロナル面）の空間分解能の低下が生じうる。この点、本実施形態によれば、上記構成により当該空間分解能の低下を抑制することが可能である。

また第２実施形態では次のような効果を有する。

図７に示すように、血管とステントの間にできる隙間が大きくなると、凝固した血液により血栓が生じるおそれがある。したがって、ステントが血管に対して十分に広がっているかを画像により把握可能になっている必要がある。ただし、ノイズ低減処理によってストラットがぼけてしまうと、ユーザにとって、ステントと血管壁との関係が把握し難くなる。ステントは、その軸方向に直交する断面において、画素間が類似しない傾向にある。したがって、軸方向に直交する断面に対し先にノイズ低減処理を施すと、画像においてストラットがぼけてしまう。

この点、第２実施形態にかかる画像処理装置１では、ボリュームデータから特徴点を検出し、直交３断面のうち、検出した複数の特徴点を含む面に対する傾きが最も大きいと判断された順番にノイズ低減処理順を設定する。したがって、ストラットがぼけ難い順にノイズ低減処理を施すので、最終的な処理画像においてストラットのぼけをもっとも少なくすることができる。

（変形例）
次に、第２実施形態の変形例について説明する。上述の通り、特定部９Ａは画素値に基づきボリュームデータの特徴点を検出する構成である。しかしながらボリュームデータにおける各構造物の形状解析によって、形態的な特徴点を特定する構成とすることも可能である。

例えば特定部９Ａは、ボリュームデータに示される各部分のパターン認識を行う。この例において画像処理装置１には、特徴点設定情報として、対象物の各構造物の形態のパターンが複数登録されている。特定部９Ａは、互いに隣接するボクセルのうち画素値が同一または対応する所定領域のボクセル群を、ボリュームデータから抽出する。なお、「画素値が対応する」とはボクセル同士の画素値の差が所定数値範囲内に含まれることを示す。また特定部９Ａは、抽出結果と、登録されたパターンとを比較する。特定部９Ａは、登録されたパターンと相関する構造物をボリュームデータから検出する。これにより、特定部９Ａはボリュームデータにおける特徴点を特定し、そのボクセルの座標を記憶する。

なお、検出においては、ボリュームデータにおける上記所定領域のボクセル群と、あらかじめ特徴点設定情報として登録された特定構造物パターンとの類似度、相関度、一致率などを求める。当該パターン認識の結果、特定構造物パターンとボクセル群との類似度があらかじめ設定した値以上であれば、特定部９Ａは、当該ボリュームデータにおける所定領域のボクセル群を、特徴点として判断する。

この変形例においても第２実施形態と同様の効果を奏する。

[第３実施形態]
次に、第３実施形態にかかる画像処理装置１について図８および図９を参照して説明する。図８は、第３実施形態にかかる画像処理装置１の一例を示す概略ブロック図である。第２実施形態は、特定部９Ａが各特徴点から最も近い特定面を求めると、その特定面とアキシャル面、コロナル面またはサジタル面とのなす角を計算する構成であった。第２実施形態では、さらに特定部９Ａが、特定した直交３断面のいずれかに対するノイズ低減処理の順序を、なす角が大きい順番に応じて順序設定情報を変更する。これに対し、第３実施形態は特定部９Ａが特定面を求めると、断面算出部９Ｂが、座標位置を基準にその特定面と、互いに直交する２断面を求める。

図８に示すように第３実施形態にかかる画像処理装置１は、主制御部２、送受信部３、表示部４、操作部５、記憶部６、処理順制御部７、画像処理部８、特定部９Ａ、断面算出部９Ｂを有する。主制御部２、送受信部３、表示部４、操作部５および記憶部６については、第１実施形態と同様である。以下、第３実施形態につき断面算出部９Ｂを主として説明する。

（特定部）
特定部９Ａが第２実施形態と同様に特定面を求めると、第３実施形態では、特定面を規定するための情報を求める。この情報は例えば特定面の範囲を示す座標等である。特定部９Ａは特定面を規定するための情報を断面算出部９Ｂに送る。ここで断面算出部９Ｂに送られる例えば座標情報は、断面の各端部（角部分）にあたるボクセルの座標、断面に含まれる異なる２点のボクセルの座標、断面の少なくとも一辺の座標、特定面の外縁の座標等、特定面を規定しうる情報であればどのような情報であってもよい。

（断面算出部）
断面算出部９Ｂは、特定部９Ａから特定面を規定するための情報を受けると、座標から特定面を求め、さらに特定面を１断面とした直交３断面を求める。例えば断面算出部９Ｂは、特定面における中心位置を求める。さらに断面算出部９Ｂは、特定面の中心位置のボクセルを含み、特定面と直交し、さらに互いに直交する２断面を求める。なお、当該２断面は、特定面と直交し、かつ互いに直交していれば、当該断面の中心位置のボクセルを含まなくてもよい。また直交断面は複数存在するため、その中の一つを例えば構造物の位置の一つを用いて同定しても良い。

断面算出部９Ｂは、求めた直交３断面の座標情報を、主制御部２を介して画像処理部８に送る。また、断面算出部９Ｂは、処理順制御部７の順序設定情報を変更する。変更された順序設定情報においては、特定面のノイズ低減処理の順序が最後となるように設定される。また、断面算出部９Ｂは、処理順制御部７の順序設定情報における最初のノイズ低減処理を行う断面についても、設定を変更する。なお、第３実施形態の場合は、順序設定情報において、座標により特定される特定面を規定するための情報と処理の順序とが対応付けられて記憶される。

（画像処理部）
画像処理部８は、他の実施形態と同様に、処理順制御部７から順序設定情報を受け、当該設定情報に基づいて、座標により特定される断面とその順序とを決定し、ノイズ低減処理を開始する。

（動作）
次に、第３実施形態の画像処理装置１の動作について、図９および図１０を参照して説明する。図９および図１０は、第３実施形態の画像処理装置の一連の動作を表すフローチャートである。

＜ステップ２１＞
医師等の操作者は、画像処理装置１の操作部５により、ボリュームデータを識別するための識別情報等を入力する。識別情報は、画像ＩＤ、患者ＩＤ、検査ＩＤ等である。主制御部２は、送受信部３を介し、対象のボリュームデータを記憶する外部装置（画像保管装置３０等）に、操作部５から入力された識別情報等を送る。画像保管装置３０等の外部装置は、識別情報を受けて対応するボリュームデータを画像処理装置１に送る。画像処理装置１の主制御部２は、当該ボリュームデータを記憶部６等に一旦記憶させる。

＜ステップ２２＞
主制御部２は、Ｓ１１で一旦記憶させたボリュームデータを特定部９Ａに送る。特定部９Ａは、ボリュームデータの各ボクセルから、特徴点設定情報に登録された各種構造物ごとに、その画素値に対応するボクセルがあるか検出する。

＜ステップ２３＞
検出の結果、特定部９Ａは、登録された各種構造物のいずれかに対応する画素値に対応する複数のボクセル群（特徴点）を検出したか判断する。

＜ステップ２４＞
Ｓ２３の判断の結果、特定部９Ａは、特徴点設定情報の画素値に該当する複数のボクセル群（特徴点）があったと判断した場合、それらのボクセル群の座標位置を、特徴点の座標位置として記憶させる。さらに特定部９Ａは、当該各座標位置に最も近い断面を、特定面として求める。

＜ステップ２５＞
断面算出部９Ｂは、Ｓ２４で特定された特定面と、特定面の中心位置のボクセルを含み、当該断面と直交し、かつ互いに直交する２断面とを求める。

＜ステップ２６＞
断面算出部９Ｂは、処理順制御部７の順序設定情報を、Ｓ２４で特定された特定面のノイズ低減処理の順序が最後となるように変更する。

＜ステップ２７＞
画像処理部８は、順序設定情報に基づいてノイズ低減処理を開始する。断面算出部９Ｂで特定された直交３断面のうち、Ｓ２４で特定された断面は、最後にノイズ低減処理される。

（変形例）
上記第３実施形態の画像処理装置ではステントの向きを同定し、ストラットのぼけを抑えるようにノイズ低減処理を施す任意の直交３断面を決めている。しかし本発明はそれに捉われることなく、例えば頭部Ｘ線ＣＴ画像などの頭部医用画像に対して直交３断面を適切に同定する手段を有していても良い。具体的には特定部９Ａが、突起構造である耳を認識し、さらに頭蓋構造における最も大きな穴である眼窩を認識することで、実質的にアキシャル面となる面を同定する。次に特定部９Ａは、２つの眼窩の中点と２つの耳の中点を通り、且つ同定した面に垂直な面としてサジタル面を特定する。さらに特定部９Ａは、コロナル面をアキシャル面、サジタル面に垂直な面として同定できる。このような構成によれば、患者の状態によって正面方向を向かせることが困難な場合でも、アキシャル面、コロナル面、サジタル面を画像から同定することで、サジタル面、コロナル面、アキシャル面という適切な順序でノイズ低減処理を施すことができる。

また第３実施形態では直交３断面とボリュームデータの直交３断面とが一致しない場合がある。これに対してはボリュームデータを回転させることで、同定した直交３断面とボリュームデータの直交３断面とが一致するようにしても良い。あるいは同定した直交３断面とボリュームデータの直交３断面とが一致するように再構成を実施しても良い。

（作用・効果）
以上説明した第３実施形態にかかる画像処理装置１の作用および効果について説明する。

本実施形態にかかる画像処理装置１は第１実施形態と同様に、ボリュームデータにおける直交３断面にノイズ低減処理を行う構成である。したがって、処理量が抑制されてノイズ低減処理の時間を低減させることが可能である。当該断面における注目する構造物のエッジ部分のぼけが防止される。また、特徴点の傾きを表す断面に最初にノイズ低減処理を行った場合、そのノイズ低減処理がボリュームデータ全体におよぶことで、当該処理にかかる断面と直交する断面の空間分解能の低下が生じうる。この点、本実施形態によれば、上記構成により当該空間分解能の低下を抑制することが可能である。

また第３実施形態にかかる画像処理装置１では、ボリュームデータから複数の特徴点を検出し、特定面を求める。さらに特定面を含む直交３断面を特定する。さらに特定された直交３断面のうち特定面を、ノイズ低減処理順として最後に設定する。したがって、ステントマーカーという特徴点を有する断面を最後に平滑化するので、ノイズ低減処理におけるストラットのぼけを抑制することが可能である。

[第４実施形態]
次に、第４実施形態にかかる画像処理装置１について図１１および図１２を参照して説明する。図１１は、第４実施形態の画像処理装置の一連の動作を表すフローチャートである。図１２Ａおよび図１２Ｂは、周辺画素の範囲の概念を示す概略図である。第４実施形態は、第１実施形態〜第３実施形態それぞれと共通する部分を含むが、以下においては第４実施形態において上記実施形態と異なる部分のみを説明する。なお、基礎となる部分は、第１実施形態〜第３実施形態のうち、第１実施形態を基に記載する。

＜ステップ３１＞
医師等の操作者は、画像処理装置１の操作部５により、ボリュームデータを識別するための識別情報等を入力する。識別情報は、画像ＩＤ、患者ＩＤ、検査ＩＤ等である。主制御部２は、送受信部３を介し、対象のボリュームデータを記憶する外部装置（画像保管装置３０等）に、操作部５から入力された識別情報等を送る。画像保管装置３０等の外部装置は、識別情報を受けて対応するボリュームデータを画像処理装置１に送る。画像処理装置１の主制御部２は、当該ボリュームデータを記憶部６等に一旦記憶させる。

＜ステップ３２＞
画像処理部８は、ボリュームデータにおけるコロナル面の１１×１１の範囲とサジタル面の１１×１１の範囲（図１２Ｂ参照）を、類似度を求める周辺画素として設定する。次に３×３×３（図１２Ａ参照）のボクセルの領域と当該周辺画素との類似度を求める。画像処理部８は、さらに求めた類似度に基づき加算する重みを調整し、重みに基づいて周辺画素を加算することによりコロナル面とサジタル面の処理を一度に実施する。

＜ステップ３３＞
Ｓ３２のノイズ低減処理の後、アキシャル面にノイズ低減処理を行う。

（作用・効果）
以上説明した第４実施形態にかかる画像処理装置１の作用および効果について説明する。

本実施形態にかかる画像処理装置１は第１実施形態と同様に、ボリュームデータにおける直交３断面にノイズ低減処理を行う構成である。したがって、処理量が抑制されてノイズ低減処理の時間を低減させることが可能である。当該断面における画像のエッジ部分のぼけが防止される。

また第４実施形態にかかる画像処理装置１では、コロナル断面とサジタル断面を合成した領域を加算してノイズ低減処理を行い、その後、アキシャル断面でノイズ低減処理を行う。したがって、一度にコロナル断面、サジタル断面のフィルタ処理ができるため、計算量が低減される。結果として処理時間の短縮が図られる。

なお、第４実施形態において、アキシャル断面、コロナル断面およびサジタル断面の例を説明したが、第３実施形態に適用する場合は、これらを特定面および直交２断面と読み替えられる。

また、特定部９Ａは、「特徴点算出部」の一例に該当する。また、第１実施形態〜第４実施形態は、適宜組み合わせて構成することが可能である。また、画像処理装置１は画像取得装置２０Ａ等とネットワークを介して接続されている構成を説明したが、画像取得装置２０Ａ、画像取得装置２０Ｂ 、画像取得装置２０Ｃ等の周囲に配置される外部装置として構成してもよい。また、画像取得装置２０Ａ、画像取得装置２０Ｂ、画像取得装置２０Ｃ等の一部であってもよい。

[第５実施形態]
次に、第５実施形態にかかるＸ線診断装置について図１３Ａおよび図１３Ｂを参照して説明する。図１３Ａおよび図１３Ｂは、時間変化にともなって取得された各フレームの関係を示す概略図である。第５実施形態は、第１実施形態〜第４実施形態それぞれと共通する部分を含むが、以下においては第５実施形態において上記実施形態と異なる部分のみを説明する。なお、基礎となる部分は、第１実施形態〜第４実施形態のうち、第１実施形態を基に記載する。

第１実施形態〜第４実施形態においては、医用画像データがボリュームデータである場合について説明した。これに対し第５実施形態において医用画像データは、時間変化に応じて生成された複数のフレーム群として説明される。この医用画像データは、例えば被検体の同一部位を連続的、または断続的にスキャンすることにより取得されたものである。また、医用画像データにおける各フレームは２次元画像である。

また、第１実施形態〜第４実施形態においては画像処理装置１の構成について説明した。これに対し第５実施形態においては医用画像診断装置の一例としてＸ線診断装置（不図示）について説明する。Ｘ線診断装置において例えば被検体の撮像対象を固定して透視が行われる。透視の結果、被検体の撮像対象に関するＸ線透過データが検出され、生成部（不図示）により、所定の時間軸において異なる時相のＸ線画像のフレームが複数生成される。

＜空間方向；第１の例＞
Ｘ線診断装置において例えば被検体の頭部を対象部位として透視が行われた場合、検体の頭部に関するＸ線画像の複数のフレームｔ_１〜ｔ_ｎが生成される。例えば図１３Ａに示すように、検体の頭部に関するＸ線画像の各フレームｔ_１〜ｔ_ｎには、頭部の血管画像が描画される。図１３Ａにおいて、頭部のＸ線画像のフレームｔ_１〜ｔ_ｎに示される血管の走行方向は、図中の上下方向（ｙ方向）に相当する。立位の被検体に透視を行った場合、この画像の上下方向を実空間において置き換えると例えば垂直方向となる。横臥した被検体に透視を行った場合、画像の上下方向を実空間において置き換えると、例えば水平方向となる。このように頭部の血管の走行方向は、Ｘ線画像において上下方向となる傾向がある。

第５実施形態において、Ｘ線診断装置の特定部は、Ｘ線画像の対象部位に基づいて血管の走行方向を推定し、その走行方向と直交する方向について、最後にノイズ低減処理を行うよう、順序設定情報を設定する。この第１の例においては、Ｘ線画像（医用画像データ）のフレームｔ_１〜ｔ_ｎに示される血管の走行方向は、図中の上下方向（ｙ方向）であるため、特定部（不図示）は、血管の主な走行方向と直交する方向、すなわち、左右方向（図１３Ａ参照）について、ノイズ低減処理の順序を最後とする。

＜空間方向；第２の例＞
Ｘ線診断装置において例えば被検体の腹部を対象部位とする透視が行われた場合、検体の腹部に関するＸ線画像の複数のフレームｔ_１〜ｔ_ｎが生成される。例えば図１３Ｂに示すように、各フレームｔ_１〜ｔ_ｎには、腹部の血管画像が描画される。また図１３Ｂにおいて、腹部のＸ線画像のフレームｔ_１〜ｔ_ｎに示される血管の走行方向は、図中の左右方向（ｘ方向）に相当する。立位の被検体に透視を行った場合、この左右方向を実空間において置き換えると例えば水平方向となる。横臥した被検体に透視を行った場合、この左右方向を実空間において置き換えると例えば垂直方向となる。このように頭部の血管の走行方向は、Ｘ線画像において左右方向となる傾向がある。

この第２の例においては、各フレームｔ_１〜ｔ_ｎに示される血管の走行方向は、図中の左右方向（ｘ方向）であるため、特定部は、血管の主な走行方向と直交する方向、すなわち、上下方向（図１３Ｂ参照）について、ノイズ低減処理の順序を最後とする。

＜時間方向＞
図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、第５実施形態では、所定の時間軸において異なる時相のＸ線画像の複数のフレームｔ_１〜ｔ_ｎが生成される。第５実施形態では、各フレームｔ_１〜ｔ_ｎにおける対応位置それぞれの間でノイズ低減処理が行われる。

例えば被検体を固定して透視が行われた場合、透視の対象部位の少なくとも一部は変位しないか、あるいは変位するとしてもその量が少ないと推定される。したがって、各時相におけるフレームそれぞれにおける同じ座標位置には、同じ構造物が描画されることが推定される。

各フレームｔ_１〜ｔ_ｎの共通する位置それぞれにもノイズが含まれる場合がある。したがって、第５実施形態のＸ線診断装置では、複数フレームｔ_１〜ｔ_ｎの共通位置における画素値に基づいてノイズ低減処理を行う。

Ｘ線診断装置は、例えば、所定の時間軸において異なる時相の各フレームｔ_１〜ｔ_ｎにおいて対応する画素を特定する。ただし一方で心臓など動きのある部位が観察対象である場合、被検体の体動等がある。その場合、各フレームの同じ座標位置に必ずしも同じ構造物が示されるわけではない。したがって各フレームｔ_１〜ｔ_ｎ間で位置合わせが行われる場合がある。

Ｘ線診断装置の画像処理部（不図示）は、各フレームの画素値の差を求める。また画像処理部は、求めた差に応じて重み付けを変更する。また画像処理部は、複数フレームの共通位置を用いたこの重み付けに基づいて、所定フレームｔ_αに対しノイズ低減処理を行う。

なお、画像処理部は、透視像をリアルタイムで表示する場合、処理対象のフレームより前の時相におけるフレームを用いてノイズ低減処理を行う。図１３Ａおよび図１３Ｂの例においてｔ_４のノイズ低減処理を行う場合は、それより前に取得されたフレームｔ_１〜ｔ_３を用いてノイズ低減処理が行われる。フレームｔ_１〜ｔ_３を用いたノイズ低減処理は、通常のノイズ低減処理をかける対象のフレーム数より少ない。ノイズ低減処理の対象フレームｔ_４より後のフレームｔ_５〜ｔ_ｎを用いると、あるいはノイズ低減処理を行うフレーム数を多くすると、リアルタイム性が損なわれるおそれがあるためである。またノイズ低減処理に用いられるフレーム数はあらかじめ設定される。

これに対し、透視像の表示についてリアルタイム性が必要とされない場合、画像処理部は、ノイズ低減処理の精度を向上させるため、対象のフレームの前のフレームに限らず、対象のフレームの後のフレームを用いてもよい。例えば画像処理部は、あるフレームにノイズ低減処理を行うとき、医用画像データに含まれる、すべてのフレームｔ_１〜ｔ_ｎを用いることが可能である。

＜ノイズ低減処理の順序＞
第５実施形態における医用画像データにおいて、ノイズ低減処理を行う方向は、各フレームの上下方向および左右方向だけでなく時間方向を含めた３方向と定義することができる。

このうち、時間方向（ｔ_１〜ｔ_ｎ）については、上述の通り、画素間の類似度が高い傾向がある。また、注目する対象の特性や状態により、画素同士の類似度は変化する。これらの傾向から、画像処理部によるノイズ低減処理の順序を、術者が注目する対象の特性や状態により変更できるようにしてもよい。

（作用・効果）
以上説明した本実施形態にかかるＸ線診断装置の作用および効果について説明する。

本実施形態にかかるＸ線診断装置によれば、医用画像データのノイズ低減処理において、互いに直交する３方向それぞれにノイズ低減処理を行う構成である。したがって、各フレームに２次元的にノイズ低減処理を複数回行い、ノイズ低減効果を得ようとする構成と比較して、当該フレームにおける画像のエッジ部分のぼけが防止され、結果として各フレームの分解能の低下を抑制することが可能である。さらに各フレームに２次元的にノイズ低減処理を複数回行う構成と比較して、当該ノイズ低減処理が、その異なる時相のフレーム間のノイズ低減処理に適合せず、分解能の低下を抑制してしまう事態を回避することが可能である。

さらに本実施形態にかかるＸ線診断装置では、時間方向および各フレームの直交する２方向を含む３方向に対してノイズ低減処理を行う順序があらかじめ設定されている。

このような構成によれば、類似しない構造物を示す画素同士の平滑化による、Ｘ線データ全体の空間分解能の低下を抑制することが可能である。

なお、第５実施形態はＸ線診断装置として説明したが、画像処理装置１に適用することも可能である。

[第６実施形態]
次に、第６実施形態について説明する。第６実施形態は、第１実施形態〜第５実施形態それぞれと共通する部分を含むが、以下においては第６実施形態において上記実施形態と異なる部分のみを説明する。なお、基礎となる部分は、第１実施形態〜第５実施形態のうち、第１実施形態を基に記載する。

医用画像データは、被検体の部位ごとに設定されたスキャン条件（撮影条件、透視条件等）に基づいて取得されたデータに基づいて生成されたものである。例えば、Ｘ線診断装置において、対象部位や検査目的に応じて、焦点サイズおよび注目領域等がスキャン条件として設定される。さらにスキャン条件に対応して画像処理条件も設定される。第６実施形態においては、画像処理条件に、医用画像データの方向ごとのノイズ低減処理の順序の設定が含まれる。このスキャン条件および画像処理条件の組み合わせを「プロトコル」と記載する。

一例として、対象部位を「頭部」とし、検査目的を「インターベンション」とするプロトコルが設定されているものとする。このプロトコルにおいては、対象部位が頭部であるため、上述の通り、対象部位の血管の主な走行方向は、立位の被検体に対する垂直方向である。したがって画像処理条件におけるノイズ低減処理の順序として、時間方向を１番目とし、対象部位の血管の主な走行方向に対応する方向を２番目とし、最後を当該走行方向と直交する方向と設定される。画像処理装置またはＸ線診断装置の画像処理部は、当該設定された順序にしたがって、医用画像データにノイズ低減処理を行う。

他の例として、対象部位を「肝臓」または「下肢」とするプロトコルが設定されているものとする。このプロトコルにおいては、対象部位の血管の主な走行方向は、立位の被検体に対する水平方向である。したがって画像処理条件におけるノイズ低減処理の順序として、この方向に対応する方向と直交する方向が最後となるように設定される。画像処理装置またはＸ線診断装置の画像処理部は、当該設定された順序にしたがって、医用画像データにノイズ低減処理を行う。

（作用・効果）
以上説明した本実施形態によれば、対象部位や検査目的等を設定するだけで、医用画像データのノイズ低減処理の順序の設定も行うことができる。したがって、ユーザの設定作業の省力化を図ることが可能である。その結果、検査効率または読影効率を向上させることが可能である。

[上記各実施形態の変形例]
上述の第１実施形態〜第６実施形態においては、画像処理装置またはＸ線診断装置の画像処理部が、異なる３方向それぞれにノイズ低減処理を行う構成である。しかしながら、このような構成に限られない。例えば、当該画像処理部は、異なる３方向のうち、２方向に対してノイズ低減処理を行うことも可能である。この医用画像データにおいて画素の類似度が低い傾向にある方向については、他の２方向のノイズ低減処理の結果によりノイズが低減する場合がある。

この発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 画像処理装置
２ 主制御部
６ 記憶部
７ 処理順制御部
８ 画像処理部
９Ａ 特定部
９Ｂ 断面算出部
２０Ａ 画像取得装置
３０ 画像保管装置

Claims (26)

1. 医用画像データを取得する取得部と、
   医用画像データにおける異なる３方向のうち、少なくとも２方向に対し、設定された順序でノイズ低減処理を行う処理部と、
   を備え、
   前記処理部は、前記医用画像データにおける被検体の部位に応じて、前記ノイズ低減処理の順序を設定すること、
   を特徴とする画像処理装置。
2. 前記医用画像データは、被検体の３次元領域の状態を示すボリュームデータであり、
   前記処理部は、前記ボリュームデータにおける前記異なる３方向のうち、少なくとも２方向に前記ノイズ低減処理を行うこと、
   を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記医用画像データは、時間変化に応じて生成された複数のフレームを含み、
   前記異なる３方向のうちの１方向は、前記複数のフレームの時間軸を示す時間方向であること、
   を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記処理部は、前記医用画像データにおける前記異なる３方向それぞれに対し、前記ノイズ低減処理を行うこと、
   を特徴とする請求項２または３に記載の画像処理装置。
5. 前記処理部は、
   前記ノイズ低減処理の対象画素の画素値と、その周辺画素の画素値との適合度を求め、
   前記対象画素と前記周辺画素それぞれとの適合度に応じ、前記周辺画素それぞれの重みを決め、
   前記重みにより前記周辺画素の重み付き平均を求め、
   前記対象画素の画素値を、前記適合度と前記重み付き平均に基づき求めること、
   を特徴とする請求項１または４に記載の画像処理装置。
6. 前記異なる３方向は、互いに直交するアキシャル方向、コロナル方向およびサジタル方向であること、
   を特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
7. 前記処理部における前記ノイズ低減処理を行う前記順序として、前記被検体の体軸と交わる角度が最も大きい方向が最後となるように設定されること、
   を特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記処理部における前記ノイズ低減処理を行う前記順序として、前記サジタル方向が最初となるように設定されること、
   を特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記処理部における前記ノイズ低減処理を行う前記順序として、前記コロナル方向が最初となるように設定されること、
   を特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
10. 医用画像データを取得する取得部と、
    医用画像データにおける異なる３方向のうち、少なくとも２方向に対し、設定された順序でノイズ低減処理を行う処理部と、
    を備え、
    前記処理部は、前記医用画像データにおける異なる３方向それぞれに対し、前記ノイズ低減処理を行い、
    前記医用画像データは、被検体における複数の特徴点を含み、
    前記処理部における前記ノイズ低減処理を行う前記順序は、複数の前記特徴点に基づき設定されること、
    を特徴とする画像処理装置。
11. 前記処理部は、異なる３方向のうち、複数の前記特徴点からなる線または該特徴点それぞれからの距離の平均が最小となるような特定面を求め、該特定面に対し最も近い方向に基づいて、前記順序を設定すること、
    を特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
12. 被検体の３次元領域の状態を示すボリュームデータである医用画像データを取得する取得部と、
    医用画像データにおける異なる３方向のうち、少なくとも２方向に対し、設定された順序でノイズ低減処理を行う処理部と、
    を備え、
    前記医用画像データは、被検体における複数の特徴点を含み、
    前記異なる３方向は、互いに直交するアキシャル方向、コロナル方向およびサジタル方向であり、
    前記処理部における前記ノイズ低減処理を行う前記順序として、前記直交する３方向に応じた断面のうち、前記複数の特徴点との距離の分散が最も大きくなる面が最後となるように設定されること、
    を特徴とする画像処理装置。
13. 前記異なる３方向は、アキシャル方向、コロナル方向およびサジタル方向であり、
    前記アキシャル方向、前記コロナル方向および前記サジタル方向に基づく、第１断面、第２断面および第３断面からなる直交３断面が設定され、
    前記処理部における前記ノイズ低減処理を行う前記順序として、前記直交３断面のうち、それぞれの法線単位ベクトルと前記特定面の法線単位ベクトルとの内積が最も大きくなる面が最後となるように設定されること、
    を特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
14. 前記異なる３方向は、アキシャル方向、コロナル方向およびサジタル方向であり、
    前記アキシャル方向、前記コロナル方向および前記サジタル方向に基づく、第１断面、第２断面および第３断面からなる直交３断面が設定され、
    前記処理部における前記ノイズ低減処理を行う前記順序として、前記直交３断面のうち、前記特定面とによってなされる角度が最小となる断面が最後となるように設定されること、
    を特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
15. 前記処理部は前記２以上の特徴点群に沿った断面の方向を、前記異なる３方向のうちの１方向に設定すること、
    を特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
16. 前記処理部における前記ノイズ低減処理を行う前記順序として、前記２以上の特徴点に沿った断面の方向が最後となるように設定されること、
    を特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
17. 前記医用画像データには、被検体の血管を示す情報、および両端にステントマーカーを有するとともに該血管に留置されるステントを示す情報が含まれ、
    前記複数の特徴点は、前記医用画像データにおいて複数の前記ステントマーカーを示す情報で示され、
    前記医用画像データに対する閾値処理により、前記ステントマーカーのそれぞれの座標位置を求める特徴点算出部と、
    求められた複数の座標位置を含む面を特定する特定部とを備えること、
    を特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
18. 前記医用画像データには、被検体の頭部を示す情報が含まれ、
    前記複数の特徴点は、前記医用画像データにおける前記被検体の頭部における特徴的な形状を有する部分であって、
    前記医用画像データに対する形状特定処理により、前記頭部の異なる複数の特徴点を特定し、かつ該特徴点それぞれの座標位置を求める特徴点算出部と、
    求められた座標位置それぞれからの距離の平均が最小となるような特定面を求める特定部とを備えること、
    を特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
19. 医用画像データを取得する取得部と、
    医用画像データにおける異なる３方向のうち、少なくとも２方向に対し、設定された順序でノイズ低減処理を行う処理部と、
    を備え、
    前記処理部は、前記医用画像データにおける被検体の部位に応じて、前記ノイズ低減処理の順序を設定し、前記医用画像データにおける被検体の血管の走行方向に応じて、最後に前記ノイズ低減処理を行う方向を設定すること、
    を特徴とする画像処理装置。
20. 医用画像データを取得する取得部と、
    医用画像データにおける異なる３方向のうち、少なくとも２方向に対し、設定された順序でノイズ低減処理を行う処理部と、
    を備え、
    前記処理部は、前記医用画像データにおける異なる３方向それぞれに対し、前記ノイズ低減処理を行い、
    前記医用画像データは、被検体の部位ごとに設定されたスキャン条件に基づいて生成されたものであり、
    前記スキャン条件には、前記ノイズ低減処理の前記順序を含む画像処理条件が対応づけられており、
    前記処理部は、前記画像処理条件における前記順序にしたがって、前記ノイズ低減処理を行うこと、
    を特徴とする画像処理装置。
21. 前記医用画像データは、時間変化に応じて生成された複数のフレームを含み、
    前記３方向のうちの１方向は、前記複数のフレームの時間軸を示す時間方向であり、
    前記処理部は、前記複数のフレームのうちの１つのフレームに前記ノイズ低減処理を行うとき、該フレームより前の複数のフレームおよび後の複数のフレームを用いること、
    を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
22. 前記医用画像データは、時間変化に応じて生成された複数のフレームを含み、
    前記３方向のうちの１方向は、前記複数のフレームの時間軸を示す時間方向であり、
    前記処理部は、前記複数のフレームのうちの１つのフレームに前記ノイズ低減処理を行うとき、該フレーム及びその前の複数のフレームを用いること、
    を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
23. 取得部が医用画像データを取得するステップと、
    処理部が、医用画像データにおける異なる３方向のうち、少なくとも２方向に対し、設定された順序でノイズ低減処理を行うステップと、
    を備え、
    前記処理部は、前記医用画像データにおける被検体の部位に応じて、前記ノイズ低減処理の順序を設定すること、
    を特徴とする画像処理方法。
24. 医用画像データを生成する生成部と、
    医用画像データにおける異なる３方向のうち少なくとも２方向に対し、設定された順序でノイズ低減処理を行う処理部と、
    を備え、
    前記処理部は、前記医用画像データにおける被検体の部位に応じて、前記ノイズ低減処理の順序を設定すること、
    を特徴とするＸ線診断装置。
25. 前記医用画像データは、時間変化に応じて生成された複数のフレームを含み、
    前記３方向のうちの１方向は、前記複数のフレームの時間軸を示す時間方向であり、
    前記処理部は、前記複数のフレームのうちの１つのフレームに前記ノイズ低減処理を行うとき、該フレームおよびその前の複数のフレームを用いること、
    を特徴とする請求項２４に記載のＸ線診断装置。
26. 医用画像データを生成する生成部と、
    医用画像データにおける異なる３方向のうち少なくとも２方向に対し、設定された順序でノイズ低減処理を行う処理部と、
    を備え、
    前記医用画像データは、時間変化に応じて生成された複数のフレームを含み、
    前記３方向のうちの１方向は、前記複数のフレームの時間軸を示す時間方向であり、
    前記生成部は、被検体の部位ごとに設定されたスキャン条件に基づいて前記医用画像データを生成し、
    前記スキャン条件には、前記ノイズ低減処理の前記順序を含む画像処理条件が対応づけられており、
    前記処理部は、前記複数のフレームのうちの１つのフレームに前記ノイズ低減処理を行うとき、該フレームおよびその前の複数のフレームを用い、前記画像処理条件における前記順序にしたがって、前記ノイズ低減処理を行うこと、
    を特徴とするＸ線診断装置。

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