JP7135759B2 - 画像処理装置及びプログラム - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、撮影手技及び撮影部位のうち少なくとも何れか一方を含むプロトコル及び放射線条件に基づいて階調処理パラメーターを決定し、決定された階調処理パラメーターに基づいて画像データの階調処理を行う技術が記載されている。
被写体の動態を放射線撮影することにより取得された動画像の複数のフレーム画像のそれぞれから前記被写体の変化を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記特徴量算出手段により算出された特徴量が予め定められた条件を満たすフレーム画像を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出されたフレーム画像に対し、他のフレーム画像に先行して画像処理パラメーターを適用して画像処理を施し、前記画像処理されたフレーム画像を表示手段に表示させる制御手段と、
前記画像処理パラメーターを前記他のフレーム画像に適用することを指示するための適用手段と、
を備える。
前記抽出手段は、少なくとも前記特徴量が最大のフレーム画像及び最小のフレーム画像を抽出する。
前記特徴量は、前記被写体の所定領域における信号値、信号値変化量、テクスチャー特徴量、大きさ、所定の構造物の動き量又は位置のいずれかである。
前記動画像は、胸部画像又は関節画像である。
前記抽出手段は、少なくとも前記特徴量が所定の閾値を超えたときのフレーム画像を抽出する。
前記特徴量は、前記被写体の所定領域における信号値変化量である。
前記動画像は、嚥下画像である。
前記制御手段は、前記特徴量算出手段により算出されたフレーム画像ごとの特徴量の変化を示す情報及び抽出されたフレーム画像から算出された特徴量の情報を前記表示手段に表示させる。
前記表示手段に表示されたフレーム画像に対して、ユーザーが画像処理パラメーターを調整するためのユーザーインターフェースを備える。
前記特徴量算出手段により複数のフレーム画像から算出される特徴量の種類及び前記抽出手段により抽出されるフレーム画像の前記特徴量の条件をユーザーが変更するためのユーザーインターフェースを備える。
コンピューターを、
被写体の動態を放射線撮影することにより取得された動画像の複数のフレーム画像のそれぞれから前記被写体の変化を表す特徴量を算出する特徴量算出手段、
前記特徴量算出手段により算出された特徴量が予め定められた条件を満たすフレーム画像を抽出する抽出手段、
前記抽出手段により抽出されたフレーム画像に対し、他のフレーム画像に先行して画像処理パラメーターを適用して画像処理を施し、前記画像処理されたフレーム画像を表示手段に表示させる制御手段、
前記画像処理パラメーターを前記他のフレーム画像に適用することを指示するための適用手段、
として機能させる。
まず、本発明に係る画像処理装置1の構成について説明する。
画像処理装置1は、被写体に放射線を連続的に照射して動画撮影することにより得られた動画像に画像処理を施して診断に提供する装置である。動画像を構成する複数の画像のそれぞれをフレーム画像と呼ぶ。
次に、本実施形態における画像処理装置1の動作について説明する。
操作部13により画像DB121に記憶されている動画像の中から処理対象の動画像が選択されると、制御部11と記憶部12に記憶されているプログラムとの協働により画像調整処理が実行される。
まず、制御部11は、動画像の各フレーム画像から被写体の変化を表す特徴量を算出し、算出した特徴量が予め定められた条件を満たすフレーム画像を確認表示用のフレーム画像として抽出する(ステップS1)。
例えば、処理対象の動画像が胸部の動画像である場合、制御部11は、まず、各フレーム画像から肺野領域を抽出し、抽出した肺野領域内の平均信号値を特徴量として算出する。そして、算出した肺野領域内の平均信号値に基づいて、確認表示用のフレーム画像を抽出する。
また、処理対象の動画像が胸部の動画像である場合、制御部11は、各フレーム画像から肺野領域を抽出し、抽出した肺野領域内のテクスチャー特徴量、例えば、肺野領域内の特定の周波数帯域(例えば、予め定められた閾値より高い周波数帯域)のパワースペクトルの積算値を特徴量として算出し、算出した特徴量に基づいて、確認表示用のフレーム画像を抽出することとしてもよい。
例えば、制御部11は、抽出された肺野領域内において、FFT(Fast Fourier transform:高速フーリエ変換)を実施し、肺野領域内に含まれる空間的な周波数成分を算出し、肺野領域内の血管を構成する特定の周波数帯域のパワースペクトルを積算する。ここで、吸気位→呼気位においては、図3に模式的に示すように、肺野全体に広がっている肺血管が肺門付近へ集まる特性があるため、空間周波数は、図4に示すように、低周波から高周波側にパワースペクトルのピークが移動する。この特性を利用し、例えば、前述の特定の周波数帯域のパワースペクトルの積算値が最小値のフレーム画像(最大吸気位のフレーム画像)、最大値のフレーム画像(最大呼気位のフレーム画像)を抽出することで、診断上重要な(特徴的な)フレーム画像を確認表示用のフレーム画像として抽出することができる。
上述のように肺野領域内の平均信号値(濃度)を特徴量として用いた場合、***などの肺野領域外の構造物の動きに伴う濃度変化の影響を受ける場合があるが、肺野領域内の特定周波数(特に高周波成分)の変化を捉えることで、肺野領域外の構造物の影響を受けずに呼吸に伴う変化を捉えることができる。
また、処理対象の動画像が胸部の動画像である場合、制御部11は、各フレーム画像から横隔膜辺縁を抽出し、抽出した横隔膜辺縁の位置を特徴量として算出し、算出した特徴量に基づいて、確認表示用のフレーム画像を抽出することとしてもよい。横隔膜辺縁の位置は、呼吸に伴い変化し、吸気位では横隔膜の位置が低くなり、呼気位では横隔膜の位置が高くなる。
また、例えば、隣接するフレーム画像間の横隔膜の移動量(速度)を特徴量として使用してもよい。例えば、横隔膜が最も動いている(隣接するフレーム画像からの移動量が大きい)フレーム画像を抽出し、そのフレーム画像を最大吸気・最大呼気のフレーム画像と併せて確認表示用のフレーム画像として表示することで、移動による動きも加味して画質を確認することが可能になる。
関節画像では、例えば、関節の可動域、関節の間隙などを表す特徴量を用いることで、胸部画像と同様に診断上重要な(特徴的な)フレーム画像を抽出することができる。例えば、制御部11は、各骨の領域を事前に学習したCNN(Convolutional Neural Network)等の識別器により骨領域を抽出し、図5に示すように、その領域の主軸(図5の51、52)を求め、各骨の主軸の交差角度θ(関節の可動量)を特徴量として算出する。そして、交差角度θの値が最も小さい(屈伸)フレーム画像63、最も大きい(伸長)フレーム画像61を確認表示用のフレーム画像として抽出する。これにより、関節への負荷がかかった状態とかかっていない状態を表すフレーム画像、すなわち診断上重要な(特徴的な)フレーム画像を抽出することができる。
嚥下検査(造影剤入りの検査食を飲み込む検査)において、正しく検査食70が飲み込まれた場合、図6(a)に示すように、食道81に検査食70が送り込まれるが、飲み込む力が弱かったり、誤った飲み込みが行われたりすると、図6(b)に示すように、検査食70が気管82に入ってしまう。
ステップS2においては、動画像の各フレーム画像に対して行う画像処理を、確認表示用のフレーム画像に対して先行して行う。動画像の各フレーム画像に対して行う画像処理や適用する画像処理パラメーターは特に限定されない。画像処理としては、例えば、階調処理、周波数強調処理等が挙げられる。階調処理の画像処理パラメーターとしては、例えば、ウィンドウレベル(WL)、ウィンドウ幅(WW)等が挙げられる。周波数強調処理の画像処理パラメーターとしては、例えば、強調係数等が挙げられる。
制御部11は、例えば、撮影部位や手技(例えば、造影剤の有無等)、放射線照射条件、患者(被検者)の身長、体重等に基づいて画像処理パラメーターを決定し、決定した画像処理パラメーターを適用して確認表示用のフレーム画像に画像処理を施す。あるいは、制御部11は、確認表示用のフレーム画像(又は、確認表示用のフレーム画像及びその前後のフレーム画像)を解析して画像処理パラメーターを決定してもよい。例えば、確認表示用のフレーム画像(又は、確認表示用のフレーム画像及びその前後のフレーム画像)に関心領域を設定し、関心領域の信号値に基づいて画像処理パラメーターを決定してもよい。決定した画像処理パラメーターは、制御部11のRAMに記憶される。
フレーム情報表示領域42には、動画像における各フレーム画像の特徴量の値の時間変化を示すグラフ及び当該グラフにおける確認表示用のフレーム画像の位置の情報(特徴量がどのような状態のフレーム画像であるかを示す情報)が表示される。
パラメーター調整ツール43は、ユーザーが画像処理パラメーターを調整するためのスライドバーやボタン等である。特徴量変更入力欄44は、ユーザーが確認表示用のフレーム画像を抽出するための特徴量を変更して確認表示用のフレーム画像を変更したい場合に、特徴量の種類及び確認表示用として抽出するフレーム画像の特徴量の条件を入力するためのツールである。
特徴量変更入力欄44には、検査(撮影部位)選択欄44a、特徴量選択欄44b、確認表示用のフレーム画像の抽出に用いる特徴量の条件を選択するための条件選択欄44cが設けられている。検査(撮影部位)選択欄44aにおいて検査等が選択されると、選択された検査(撮影部位)の画像で算出可能な特徴量の種類が特徴量選択欄44bにプルダウンメニューとして表示され、その中から特徴量の種類が選択されると、抽出する特徴量の条件が条件選択欄44cにリスト表示され、リストから選択された条件がフレーム画像の抽出条件として設定される。
適用ボタン55は、確認表示用のフレーム画像に適用されている画像処理パラメーターを全フレーム画像に適用することを指示するためのボタンである。
また、確認画面141には、ユーザーが画像処理パラメーターの調整や確認表示用のフレーム画像の変更を行うためのユーザーインターフェースが備えられているので、ユーザーは容易に画像処理パラメーターの調整や確認表示用のフレーム画像の変更を行うことができる。
特徴量の変更指示が入力されたと判断した場合(ステップS4;YES)、制御部11は、ステップS1に戻り、変更した特徴量でステップS1~S4の処理を実行する。
画像処理パラメーターが調整されたと判断した場合(ステップS5;YES)、制御部11は、調整後の画像処理パラメーターをRAMに記憶してステップS2に戻り、調整された画像処理パラメーターを適用してステップS2~S4の処理を実行する。
適用ボタン45が押下されていないと判断した場合(ステップS6;NO)、制御部11は、ステップS4に戻る。
また、画像表示領域41に表示されているフレーム画像において操作部13により関心領域を設定可能な構成とし、ユーザー操作により関心領域が設定されると、制御部11は、設定された関心領域の信号値に基づいて画像処理パラメーターを再計算して確認表示用のフレーム画像に画像処理を施してもよい。
したがって、動画像のフレーム画像のうち、他のフレーム画像に先立って、確認表示用のフレーム画像に画像処理を施して表示部14に表示するので、どのフレーム画像を使用して画像処理された動画像が診断に適しているか否かを確認したらよいかをユーザーが判断する必要がなくなり、効率的に画像確認を行うことが可能となる。また、動画像の確認のために全てのフレーム画像に画像処理を施す必要がないため、迅速に確認表示用のフレーム画像を表示することができ、ユーザーの待ち時間を低減することができる。
11 制御部
12 記憶部
121 画像DB
13 操作部
14 表示部
15 通信部
16 バス
Claims (11)
- 被写体の動態を放射線撮影することにより取得された動画像の複数のフレーム画像のそれぞれから前記被写体の変化を表す特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記特徴量算出手段により算出された特徴量が予め定められた条件を満たすフレーム画像を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出されたフレーム画像に対し、他のフレーム画像に先行して画像処理パラメーターを適用して画像処理を施し、前記画像処理されたフレーム画像を表示手段に表示させる制御手段と、
前記画像処理パラメーターを前記他のフレーム画像に適用することを指示するための適用手段と、
を備える画像処理装置。 - 前記抽出手段は、少なくとも前記特徴量が最大のフレーム画像及び最小のフレーム画像を抽出する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記特徴量は、前記被写体の所定領域における信号値、信号値変化量、テクスチャー特徴量、大きさ、所定の構造物の動き量又は位置のいずれかである請求項1又は2に記載の画像処理装置。
- 前記動画像は、胸部画像又は関節画像である請求項1~3のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記抽出手段は、少なくとも前記特徴量が所定の閾値を超えたときのフレーム画像を抽出する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記特徴量は、前記被写体の所定領域における信号値変化量である請求項1又は5に記載の画像処理装置。
- 前記動画像は、嚥下画像である請求項1、5、6のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記制御手段は、前記特徴量算出手段により算出されたフレーム画像ごとの特徴量の変化を示す情報及び抽出されたフレーム画像から算出された特徴量の情報を前記表示手段に表示させる請求項1~7のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記表示手段に表示されたフレーム画像に対して、ユーザーが画像処理パラメーターを調整するためのユーザーインターフェースを備える請求項1~8のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- 前記特徴量算出手段により複数のフレーム画像から算出される特徴量の種類及び前記抽出手段により抽出されるフレーム画像の前記特徴量の条件をユーザーが変更するためのユーザーインターフェースを備える請求項1~9のいずれか一項に記載の画像処理装置。
- コンピューターを、
被写体の動態を放射線撮影することにより取得された動画像の複数のフレーム画像のそれぞれから前記被写体の変化を表す特徴量を算出する特徴量算出手段、
前記特徴量算出手段により算出された特徴量が予め定められた条件を満たすフレーム画像を抽出する抽出手段、
前記抽出手段により抽出されたフレーム画像に対し、他のフレーム画像に先行して画像処理パラメーターを適用して画像処理を施し、前記画像処理されたフレーム画像を表示手段に表示させる制御手段、
前記画像処理パラメーターを前記他のフレーム画像に適用することを指示するための適用手段、
として機能させるためのプログラム。
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