JP2005253702A - Image reconstruction method, apparatus and program - Google Patents
Image reconstruction method, apparatus and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005253702A JP2005253702A JP2004069949A JP2004069949A JP2005253702A JP 2005253702 A JP2005253702 A JP 2005253702A JP 2004069949 A JP2004069949 A JP 2004069949A JP 2004069949 A JP2004069949 A JP 2004069949A JP 2005253702 A JP2005253702 A JP 2005253702A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- processing unit
- point spread
- focused
- absolute value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
Description
本発明は、画像再構成方法及び装置、画像再構成プログラムに係り、特に、フレネル回折式を利用した磁気共鳴映像法、その他の画像センシング法において、信号から再構成した1枚又は数枚の画像(合焦像)から焦点面以外の像成分を除去し、焦点面映像成分のみを抽出する、3次元回折分布を利用した磁気共鳴映像法における画像再構成方法及び装置、画像再構成プログラムに関する。 The present invention relates to an image reconstruction method and apparatus, and an image reconstruction program, and in particular, one or several images reconstructed from signals in magnetic resonance imaging using Fresnel diffraction and other image sensing methods. The present invention relates to an image reconstruction method and apparatus in magnetic resonance imaging using a three-dimensional diffraction distribution, and an image reconstruction program, in which image components other than the focal plane are removed from (focused image) and only the focal plane image component is extracted.
磁気共鳴映像法(MRI、Magnetic Resonance Imaging)において3次元の画像を取得するには、通常、3次元のデータ収集が行われる。そのために一般に長大な撮像時間が必要となる。それに対し、3次元回折分布と同形の信号を得る又はフレネル回折式を利用した磁気共鳴映像法(以後、フレネル回折型映像法と称する)では、2次元的に走査した信号からでも画像再構成時に使用する遠近パラメータにより任意の奥行き深さに焦点を合わせた画像を得ることができる。これは、丁度、カメラなどでレンズの焦点距離調整により任意の位置に合焦させた映像を取得できる原理に類似している。3次元の情報を2次元のデータ収集走査で得ることができれば、長い時間を要するMRI撮像時間の短縮、RF(Radio Frequency)による生理的影響の軽減、被検者の精神的負担を軽減でき、その効用は極めて大きいものがある。 In order to acquire a three-dimensional image in magnetic resonance imaging (MRI, Magnetic Resonance Imaging), usually three-dimensional data collection is performed. Therefore, generally a long imaging time is required. On the other hand, in a magnetic resonance imaging method (hereinafter referred to as Fresnel diffraction type imaging method) that obtains a signal having the same shape as the three-dimensional diffraction distribution or uses the Fresnel diffraction method, even when the image is reconstructed from a two-dimensionally scanned signal. An image focused on an arbitrary depth depth can be obtained according to the perspective parameter to be used. This is similar to the principle that an image focused at an arbitrary position can be obtained by adjusting the focal length of a lens with a camera or the like. If three-dimensional information can be obtained by two-dimensional data acquisition scanning, it is possible to reduce MRI imaging time, which takes a long time, to reduce physiological effects by RF (Radio Frequency), and to reduce the mental burden on the subject. Its utility is extremely large.
また、X線による被写体の任意の深さにおける面の像を得る装置において、被写体に対しX線を照射し、被写体を透過したX線を撮像する手段として機能する受光素子で検出し、被写体の任意の深さにおける面の像を得るようにしたX線撮像装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、距離調整手段により集光手段と被写体の距離を調整して、被写体の任意の深さにおける面の像を得ることが記載されている。また、特許文献1には、立体画像を抽出するために、xy平面に平行な断層面をある間隔でz軸に沿って相対的にずらしながらデータを抽出して、平面のデータを連続的又は断続的に測定し、コンピュータ上で重畳していくことにより立体画像を計算に頼らず直接測定できることが記載されている。 Further, in an apparatus for obtaining an image of a surface of a subject at an arbitrary depth by X-rays, the subject is irradiated with X-rays and detected by a light receiving element functioning as a means for imaging X-rays transmitted through the subject. An X-ray imaging apparatus that obtains an image of a surface at an arbitrary depth is disclosed (for example, see Patent Document 1). Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 describes that a distance adjustment unit adjusts the distance between a light collecting unit and a subject to obtain an image of a surface at an arbitrary depth of the subject. Further, in Patent Document 1, in order to extract a stereoscopic image, data is extracted while relatively moving a tomographic plane parallel to the xy plane along the z axis at a certain interval, and the plane data is continuously or It is described that a three-dimensional image can be directly measured without depending on calculation by intermittently measuring and superimposing on a computer.
また、本発明者らの文献には、2次元のデータ収集で奥行き方向の情報を有する映像を取得できるNMR(Nuclear Magnetic Resonance)フレネル回折型映像法について記載されている(例えば、非特許文献1参照)。この方法は、MRI測定時に与える磁場形状を工夫することで光の3次元回折分布と同形の信号を得ることができ、ホログラフィの原理を応用して2次元走査した信号から任意の奥行きに焦点を合わせた画像を得ることができるが、得られた画像には焦点外のぼけた映像が重畳されることが記載されている。
また、ベイズ理論に基づいた逆畳み込み積分の反復式が記載された文献がある(非特許文献2参照)。
Further, there is a document describing an iterative formula for deconvolution integral based on Bayesian theory (see Non-Patent Document 2).
3次元の画像を取得するには、通常3次元のデータ収集が行われるため、一般に撮像時間が長くなる。例えば、特許文献1に記載の装置等のように、複数の2次元画像から被写体の3次元画像を得るためには、各2次元画像をそれぞれ取得するための計測時間がかかる。 In order to acquire a three-dimensional image, usually three-dimensional data collection is performed, so that the imaging time is generally increased. For example, as in the apparatus described in Patent Document 1, in order to obtain a three-dimensional image of a subject from a plurality of two-dimensional images, it takes a measurement time to acquire each two-dimensional image.
NMRイメージングは物体の内部の情報を取得する、いわば“透視”であるために、光学ホログラフィで扱う自然界の物体のように表面上からの光の反射だけでなく、物体の内部からも光が放出される形式となる。そのために奥行き方向の各断面の情報が重なって映像化される。すなわち再構成画像では焦点面映像は鮮明になるが、その前後の断面映像成分も焦点面位置からの距離に応じてぼけた形で重畳するという課題がある。例えば、画像診断においては、このような背景映像の存在は、正常部位と異常部位の識別を困難にする場合がある。このため、可能な限り焦点面映像のみを抽出し、焦点面以外の像情報成分は除去することが望まれる。 Because NMR imaging is so-called “perspective” that captures information inside an object, light is emitted not only from the surface but also from the inside of the object, as is the case with natural objects handled by optical holography. The format is Therefore, the information of each cross section in the depth direction is overlapped and imaged. That is, although the focal plane image is clear in the reconstructed image, there is a problem that the cross-sectional image components before and after the superimposition are superimposed in a blurred shape according to the distance from the focal plane position. For example, in image diagnosis, the presence of such a background image may make it difficult to distinguish between a normal part and an abnormal part. For this reason, it is desirable to extract only the focal plane image as much as possible and to remove image information components other than the focal plane.
本発明は、以上の点に鑑み、フレネル回折型映像法において得られた焦点面映像群から焦点面映像に重畳した背景映像成分を除去する画像再構成方法及び画像再構成プログラムを提供することを目的とする。また、本発明は、焦点面以外の像情報成分は除去することで、一層鮮明な画像を得て、例えば画像診断における正常部位と異常部位の識別を容易にすることを目的とする。 In view of the above, the present invention provides an image reconstruction method and an image reconstruction program for removing a background image component superimposed on a focal plane image from a focal plane image group obtained in the Fresnel diffraction type imaging method. Objective. It is another object of the present invention to obtain a clearer image by removing image information components other than the focal plane, and to easily identify, for example, a normal site and an abnormal site in image diagnosis.
また、本発明は、MRIの計測時間を大幅に短縮することを目的とする。より具体的には、3次元の情報を2次元のデータ収集走査で行うことを可能とし、長い時間を要するMRI撮像時間の短縮することを目的とする。これにより、本発明は、1日あたりのMRI受診者数が増えることによるスループット改善、受診費用の低減、閉塞的環境に置かれる被検者の精神的苦痛の緩和を図ることも目的のひとつである。また、本発明は、被検者の、RFによる生理的影響(生体内の渦電流発生による神経刺激、生体温度上昇)を軽減することも目的のひとつである。 Another object of the present invention is to significantly reduce the MRI measurement time. More specifically, it is possible to perform three-dimensional information by two-dimensional data collection scanning, and to reduce MRI imaging time that takes a long time. As a result, the present invention also aims to improve throughput due to the increase in the number of MRI examinees per day, reduce the cost of consultation, and alleviate mental distress of subjects placed in an obstructive environment. is there. Another object of the present invention is to reduce the physiological effects of RF (neural stimulation due to eddy current generation in the living body, increase in living body temperature) on the subject.
本発明は、光学ホログラフィにおいて2次元的に波面を記録しているホログラムから立体映像を再生する原理をNMR映像法に応用したものである。本発明は、フレネル回折型映像法において得られた焦点面映像群から、インコヒーレント結像近似の逆フィルタリング、および最尤法により焦点面映像に重畳した背景映像成分を除去する。 The present invention is an application of the principle of reproducing a stereoscopic image from a hologram in which a wavefront is two-dimensionally recorded in optical holography to an NMR imaging method. The present invention removes the background image component superimposed on the focal plane image from the focal plane image group obtained by the Fresnel diffraction type imaging method by inverse filtering of incoherent imaging approximation and the maximum likelihood method.
具体的には、まず、フレネル回折型映像法で得られるぼけが重畳した焦点面映像にたいし、インコヒーレント結像近似の逆フィルタリングを施すことで、画質を改善した焦点面画像を得る。次に、この画像を初期値として最尤法を適用することで、ぼけのない焦点面画像を得る。インコヒーレント結像近似の逆フィルタリングにより得られる画像を初期値として用いることで最尤法の収束時間を早めることもできる。これにより、例えば脳内の血管に焦点を合わせた画像再構成を行うことができる。内部が充填していない血管のような管状物のMRI画像再構成には、特に有効である。 Specifically, first, a focal plane image with improved image quality is obtained by performing inverse filtering of incoherent imaging approximation on a focal plane image on which blur obtained by the Fresnel diffraction type imaging method is superimposed. Next, the focal plane image without blur is obtained by applying the maximum likelihood method using this image as an initial value. The convergence time of the maximum likelihood method can be shortened by using an image obtained by inverse filtering of incoherent imaging approximation as an initial value. Thereby, for example, image reconstruction focusing on blood vessels in the brain can be performed. This is particularly effective for MRI image reconstruction of tubular objects such as blood vessels that are not filled inside.
本発明の第1の解決手段によると、
処理部は、磁気共鳴映像法よる測定において被写体の各断面の情報が重なって映像化された2次元の測定画像信号と、その測定についての所定のパラメータとを、記憶部又は測定装置又は入力部から入力するステップと、
処理部は、入力された測定画像信号に基づき、2次元の測定画像信号に対して奥行き方向の所望の奥行き位置座標を焦点面とする第1の合焦像を求め、及び、求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像を求めるステップと、
処理部は、焦点面以外の映像成分が合焦像へ重畳するぼけ効果を示す点像分布関数を、入力された所定のパラメータに基づいて求め、及び、求められた点像分布関数の絶対値像を求めるステップと、
処理部は、求められた点像分布関数の絶対値像及び求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像をフーリエ変換して比を取りさらに逆フーリエ変換する逆フィルタリングにより、焦点面以外の映像成分の一部又は全部が除去されたインコヒーレント結像近似像を求めるステップと、
処理部は、求められたインコヒーレント結像近似像と点像分布関数とを畳み込み積分して第2の合焦像を求め、第1の合焦像及び第2の合焦像の比と、点像分布関数とを相関演算して修正関数を求め、求められた修正関数に従いインコヒーレント結像近似像を修正して焦点面以外の映像成分がさらに除去された再構成画像を求めるステップと、
処理部は、求められた再構成画像及び/又はインコヒーレント結像近似像を記憶部に記憶する、又は、表示部に表示する、又は、出力部に出力するステップと
を含む磁気共鳴映像法における画像再構成方法が提供される。
According to the first solution of the present invention,
The processing unit stores a two-dimensional measurement image signal in which information on each cross section of the subject is imaged in measurement by magnetic resonance imaging and a predetermined parameter for the measurement, a storage unit, a measurement device, or an input unit Step to input from,
The processing unit obtains a first in-focus image having a focal plane with a desired depth position coordinate in the depth direction for the two-dimensional measurement image signal based on the input measurement image signal, and the obtained first Obtaining an absolute value amplitude image of one in-focus image;
The processing unit obtains a point spread function indicating a blur effect in which a video component other than the focal plane is superimposed on the focused image based on the input predetermined parameter, and an absolute value of the obtained point spread function A step of seeking an image;
The processing unit performs a Fourier transform on the obtained absolute value image of the obtained point spread function and the obtained absolute value amplitude image of the first focused image, obtains a ratio, and performs inverse Fourier transform to perform an inverse Fourier transform on the other than the focal plane. Obtaining an incoherent imaging approximate image from which a part or all of the video component is removed;
The processing unit convolves and integrates the obtained incoherent imaging approximate image and the point spread function to obtain a second focused image, and a ratio between the first focused image and the second focused image; Correlating the point spread function to obtain a correction function, correcting the incoherent image approximation image according to the obtained correction function to obtain a reconstructed image from which video components other than the focal plane are further removed;
The processing unit stores the obtained reconstruction image and / or incoherent imaging approximate image in the storage unit, or displays the display image on the display unit or outputs the output image to the output unit. An image reconstruction method is provided.
本発明の第2の解決手段によると、
処理部は、磁気共鳴映像法よる測定において被写体の各断面の情報が重なって映像化された2次元の測定画像信号と、その測定についての所定のパラメータとを、記憶部又は測定装置又は入力部から入力するステップと、
処理部は、入力された測定画像信号に基づき、2次元の測定画像信号に対して奥行き方向の所望の奥行き位置座標を焦点面とする第1の合焦像を求め、及び、求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像を求めるステップと、
処理部は、焦点面以外の映像成分が合焦像へ重畳するぼけ効果を示す点像分布関数を、入力された所定のパラメータに基づいて求め、及び、求められた点像分布関数の絶対値像を求めるステップと、
処理部は、求められた点像分布関数の絶対値像及び求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像をフーリエ変換して比を取りさらに逆フーリエ変換する逆フィルタリングにより、焦点面以外の映像成分の一部又は全部が除去されたインコヒーレント結像近似像を求めるステップと、
処理部は、求められたインコヒーレント結像近似像と点像分布関数とを畳み込み積分して第2の合焦像を求め、第1の合焦像及び第2の合焦像の比と、点像分布関数とを相関演算して修正関数を求め、求められた修正関数に従いインコヒーレント結像近似像を修正して焦点面以外の映像成分がさらに除去された再構成画像を求めるステップと、
処理部は、求められた再構成画像及び/又はインコヒーレント結像近似像を記憶部に記憶する、又は、表示部に表示する、又は、出力部に出力するステップと
をコンピュータに実行させるための画像再構成プログラムが提供される。
According to the second solution of the present invention,
The processing unit stores a two-dimensional measurement image signal in which information on each cross section of the subject is imaged in measurement by magnetic resonance imaging and a predetermined parameter for the measurement, a storage unit, a measurement device, or an input unit Step to input from,
The processing unit obtains a first in-focus image having a focal plane with a desired depth position coordinate in the depth direction for the two-dimensional measurement image signal based on the input measurement image signal, and the obtained first Obtaining an absolute value amplitude image of one in-focus image;
The processing unit obtains a point spread function indicating a blur effect in which a video component other than the focal plane is superimposed on the focused image based on the input predetermined parameter, and an absolute value of the obtained point spread function A step of seeking an image;
The processing unit performs a Fourier transform on the obtained absolute value image of the obtained point spread function and the obtained absolute value amplitude image of the first focused image, obtains a ratio, and performs inverse Fourier transform to perform an inverse Fourier transform on the other than the focal plane. Obtaining an incoherent imaging approximate image from which a part or all of the video component is removed;
The processing unit convolves and integrates the obtained incoherent imaging approximate image and the point spread function to obtain a second focused image, and a ratio between the first focused image and the second focused image; Correlating the point spread function to obtain a correction function, correcting the incoherent image approximation image according to the obtained correction function to obtain a reconstructed image from which video components other than the focal plane are further removed;
The processing unit causes the computer to execute a step of storing the obtained reconstructed image and / or incoherent imaging approximate image in the storage unit, displaying the image on the display unit, or outputting the output image to the output unit. An image reconstruction program is provided.
本発明の第3の解決手段によると、
磁気共鳴映像法よる測定において被写体の各断面の情報が重なって映像化された2次元の測定画像信号と、その測定についての所定のパラメータとが記憶される記憶部と、
求められた所定の画像又は情報を表示又は出力するための表示部及び/又は出力部と、
入力された測定画像信号に基づく第1の合焦像から焦点面以外の映像成分を除去する処理部と
を備え、
前記処理部は、測定画像信号とその測定についての所定のパラメータとを前記記憶部から入力し、
前記処理部は、入力された測定画像信号に基づき、2次元の測定画像信号に対して奥行き方向の所望の奥行き位置座標を焦点面とする第1の合焦像を求め、及び、求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像を求め、
前記処理部は、焦点面以外の映像成分が合焦像へ重畳するぼけ効果を示す点像分布関数を、入力された所定のパラメータに基づいて求め、及び、求められた点像分布関数の絶対値像を求め、
前記処理部は、求められた点像分布関数の絶対値像及び求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像をフーリエ変換して比を取りさらに逆フーリエ変換する逆フィルタリングにより、焦点面以外の映像成分の一部又は全部が除去されたインコヒーレント結像近似像を求め、
前記処理部は、求められたインコヒーレント結像近似像と点像分布関数とを畳み込み積分して第2の合焦像を求め、第1の合焦像及び第2の合焦像の比と、点像分布関数とを相関演算して修正関数を求め、及び、求められた修正関数に従いインコヒーレント結像近似像を修正して焦点面以外の映像成分がさらに除去された再構成画像を求め、
前記処理部は、求められた再構成画像及び/又はインコヒーレント結像近似像を前記記憶部に記憶する、又は、前記表示部に表示する、又は、前記出力部に出力する画像再構成装置が提供される。
According to the third solution of the present invention,
A storage unit for storing a two-dimensional measurement image signal in which information of each cross section of a subject is imaged in a measurement by magnetic resonance imaging, and a predetermined parameter for the measurement;
A display unit and / or an output unit for displaying or outputting the determined predetermined image or information;
A processing unit for removing video components other than the focal plane from the first focused image based on the input measurement image signal,
The processing unit inputs a measurement image signal and a predetermined parameter for the measurement from the storage unit,
The processing unit obtains a first in-focus image with a desired depth position coordinate in the depth direction as a focal plane for the two-dimensional measurement image signal based on the input measurement image signal, and is obtained Obtaining an absolute amplitude image of the first focused image;
The processing unit obtains a point spread function indicating a blur effect in which video components other than the focal plane are superimposed on the focused image based on the input predetermined parameters, and the absolute value of the obtained point spread function Find the value image,
The processing unit performs a Fourier transform on the absolute value image of the obtained point spread function and the absolute value amplitude image of the obtained first in-focus image to obtain a ratio, and performs inverse filtering to perform an inverse Fourier transform, thereby performing a focal plane. Find an incoherent imaging approximate image from which part or all of the video components other than
The processing unit convolves and integrates the obtained incoherent image formation approximate image and the point spread function to obtain a second focused image, and calculates a ratio between the first focused image and the second focused image. Then, a correction function is obtained by performing a correlation operation with the point spread function, and an incoherent image approximation image is corrected according to the obtained correction function to obtain a reconstructed image from which video components other than the focal plane are further removed. ,
The processing unit stores the obtained reconstructed image and / or incoherent image approximation image in the storage unit, or displays the image on the display unit or outputs to the output unit. Provided.
本発明によると、フレネル回折型映像法(例えば、非特許文献1参照)において得られた焦点面映像群から焦点面映像に重畳した背景映像成分を除去する画像再構成方法及び画像再構成プログラムを提供することができる。また、本発明によると、焦点面以外の像情報成分は除去することで、例えば画像診断における正常部位と異常部位の識別を容易にすることができる。 According to the present invention, there is provided an image reconstruction method and an image reconstruction program for removing a background image component superimposed on a focal plane image from a focal plane image group obtained in the Fresnel diffraction type imaging method (for example, see Non-Patent Document 1). Can be provided. Further, according to the present invention, by removing image information components other than the focal plane, for example, it is possible to easily identify a normal part and an abnormal part in image diagnosis.
本発明によると、MRIの計測時間を大幅に短縮することができる。本発明によると、3次元の情報を2次元のデータ収集走査で行うことにより、長い時間を要するMRI撮像時間の短縮することが可能である。また、本発明によると、1日あたりのMRI受診者数が増えることによるスループット改善、受診費用の低減、閉塞的環境におかれる被検者の精神的苦痛を緩和することが達成される。また、本発明によると、被検者の、RFによる生理的影響(生体内の渦電流発生による神経刺激、生体温度上昇)の軽減が図られ、その効用は極めて大きいものがある。 According to the present invention, MRI measurement time can be greatly shortened. According to the present invention, it is possible to shorten the MRI imaging time, which takes a long time, by performing three-dimensional information by two-dimensional data collection scanning. In addition, according to the present invention, it is possible to improve the throughput due to the increase in the number of MRI examinees per day, reduce the cost of consultation, and alleviate the mental distress of the subject in an obstructive environment. In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the physiological effects (neural stimulation due to eddy current generation in the living body, increase in living body temperature) of the subject, and the utility is extremely large.
1.概要
フレネル回折型映像法における信号(NMR信号)の信号記述式は、3次元の回折波面分布を近似した式であり、以下の式で与えられる。
1. Outline The signal description formula of a signal (NMR signal) in the Fresnel diffraction type imaging method is an expression that approximates a three-dimensional diffraction wavefront distribution, and is given by the following expression.
ここで、υ(x’、y’)は測定されるNMR信号、K’は定数、ρ(x、y、z)は被写体分布関数、bはz=0面の2次関数状に強度が変化する磁界の係数で、τはその磁界の印加時間、αは磁界のz方向変化率、(x’、y’)は2次関数状磁界の中心座標、γは核に固有の定数(核磁気回転比)である。 Here, υ (x ′, y ′) is an NMR signal to be measured, K ′ is a constant, ρ (x, y, z) is a subject distribution function, and b is a quadratic function of z = 0 plane. The coefficient of the changing magnetic field, τ is the application time of the magnetic field, α is the rate of change in the z direction of the magnetic field, (x ′, y ′) is the center coordinate of the quadratic function-like magnetic field, and γ is a constant specific to the nucleus (nucleus Magnetic rotation ratio).
式(1)の信号は2次元的な信号収集であるが、指数項の肩に存在するzの項(1+αz)により奥行き方向の情報も信号にエンコードされている。式(1)のフレネル積分は、次式で示される逆伝播処理(逆フィルタリング)により奥行き方向の任意の面(z’)に焦点を合わせた映像(第1の合焦像)ρ’(x、y、z)を計算再構成できる。 The signal of equation (1) is a two-dimensional signal acquisition, but information in the depth direction is also encoded in the signal by the z term (1 + αz) present on the shoulder of the exponential term. The Fresnel integral of Expression (1) is obtained by focusing on an arbitrary surface (z ′) in the depth direction by a back propagation process (inverse filtering) expressed by the following expression (first focused image) ρ ′ (x , Y, z) can be reconstructed.
式(2)においてFxy及びFxy −1は、x、yに関するフーリエ変換及びフーリエ逆変換、kx、kyはフーリエ空間における座標を示す。計算再構成時に使用する奥行き位置座標zを所望の位置座標z’を設定する(z=z’)ことにより、任意のz’面に焦点を合わせた映像を得ることができる。すなわち、2次元的に収集した信号から奥行き方向に焦点面を順次変えて画像を再構成すれば、3次元的に被写体の分布を知ることができる。これは丁度、カメラで撮影時にレンズの焦点距離を変えて焦点調整を行う過程に似ている。なお、撮像は2次元であるので、極めて短時間に被写体の3次元分布を知ることが可能となる。 F xy and F xy -1 in Equation (2) is, x, Fourier transform and inverse Fourier transform about the y, k x, k y represents a coordinate in the Fourier space. By setting a desired position coordinate z ′ (z = z ′) as the depth position coordinate z used in the calculation reconstruction, an image focused on an arbitrary z ′ plane can be obtained. That is, if the image is reconstructed by sequentially changing the focal plane in the depth direction from the two-dimensionally collected signal, the distribution of the subject can be known three-dimensionally. This is just like the process of adjusting the focus by changing the focal length of the lens when shooting with the camera. Since the imaging is two-dimensional, it is possible to know the three-dimensional distribution of the subject in a very short time.
しかしながら、この場合に得られる映像は、焦点面映像は鮮明であるが、焦点面以外の映像成分も焦点面からの距離に応じてぼけた形で映像に重畳する。これは、遠近感を得るにはよいが、焦点面の映像か焦点面以外の映像か区別できない場合もある。本実施の形態は、このようなフレネル回折型映像法において、焦点面映像から焦点面外映像成分を除去する方法等に関するものである。 However, the image obtained in this case is clear in the focal plane image, but image components other than the focal plane are also superimposed on the image in a blurred form according to the distance from the focal plane. This is good for obtaining a sense of perspective, but there are cases in which it is not possible to distinguish between an image on the focal plane and an image other than the focal plane. The present embodiment relates to a method of removing an out-of-focus plane image component from a focal plane image in such a Fresnel diffraction type imaging method.
式(2)の合焦像は、近似的に以下のように畳み込み積分で表現することができる。
ここで、βは定数、pd(x、y、z)は、焦点面以外の像が焦点面映像への重畳する場合に、ぼけ効果(回折効果)を決定する関数であり、点像分布関数(PSF:Point Spread Function)に相当する関数である(以下、pdを点像分布関数と記す)。焦点外映像の除去は、式(3)から被写体分布関数ρ(x、y、z)を求めることである。なお、所望の位置座標z’における被写体分布関数は、その位置座標における被写体の断面像を示す。 Here, β is a constant, and p d (x, y, z) is a function that determines the blur effect (diffraction effect) when an image other than the focal plane is superimposed on the focal plane image, and is a point image distribution. function (PSF: Point Spread function) is a corresponding function (hereinafter, referred to as the point spread function p d). The removal of the out-of-focus image is to obtain the subject distribution function ρ (x, y, z) from the equation (3). The subject distribution function at the desired position coordinate z ′ indicates a cross-sectional image of the subject at the position coordinate.
図1は、複素数演算による、一般的な逆フィルタリングの説明図である。式(3)のような畳み込み積分からρ(x、y、z)(図1(a))を求める場合、逆フィルタリングによって画像再構成を行う手法が一般的に知られている。すなわち、次式のように、合焦像ρ’(x、y、z)の周波数スペクトラム(図1(c)に相当)を点像分布関数pd(x、y、z)の周波数スペクトラム(図1(b))で除した後に、逆フーリエ変換を行う方法である。
F−1[F[ρ’(x、y、z)]/F[pd(x、y、z)]]
FIG. 1 is an explanatory diagram of general inverse filtering by complex number arithmetic. In the case of obtaining ρ (x, y, z) (FIG. 1A) from the convolution integral such as Expression (3), a method of performing image reconstruction by inverse filtering is generally known. That is, as shown in the following equation, the frequency spectrum (corresponding to FIG. 1C) of the focused image ρ ′ (x, y, z) is represented by the frequency spectrum of the point spread function p d (x, y, z) ( This is a method of performing an inverse Fourier transform after dividing in FIG.
F −1 [F [ρ ′ (x, y, z)] / F [p d (x, y, z)]]
図1(b)に示すように、式(4)の点像分布関数pd(x、y、z)は、周波数空間の全域に分布する関数ではなく、周波数空間に情報が存在しない遮断帯域が存在する。もともと情報のないところから情報を復元することはできず、一般的な逆フィルタリングによっては、被写体分布関数ρ(x、y、z)のスペクトラムを復元することは難しく、焦点外映像成分を除去することは困難である。例えば、図1(c)のスペクトル(実線)から求めたいスペクトル(破線)を復元することは困難である。 As shown in FIG. 1B, the point spread function p d (x, y, z) in the equation (4) is not a function distributed over the entire frequency space, and is a cutoff band in which no information exists in the frequency space. Exists. Information cannot originally be restored from where there is no information, and it is difficult to restore the spectrum of the subject distribution function ρ (x, y, z) by general inverse filtering, and the out-of-focus video component is removed. It is difficult. For example, it is difficult to restore the spectrum (broken line) to be obtained from the spectrum (solid line) in FIG.
そこで、本実施の形態では、主に2通りの方法を併用して焦点面映像成分を抽出する。まず、第1の方法は、インコヒーレント結像近似の逆フィルタリングである。フレネル回折型映像法で合焦像を計算する過程は、光学的には波面の位相情報を利用する点でコヒーレント結像に相当する。なお、この結像では、前述のような一般的な逆フィルタリングでは焦点面映像成分を求めることはできない。 Therefore, in the present embodiment, the focal plane image component is extracted mainly using two methods in combination. First, the first method is inverse filtering of incoherent imaging approximation. The process of calculating a focused image by the Fresnel diffraction type imaging method is optically equivalent to coherent imaging in that the phase information of the wavefront is used. In this imaging, the focal plane image component cannot be obtained by the general inverse filtering as described above.
図2は、本実施の形態の絶対値画像による逆フィルタリング(インコヒーレント結像近似の逆フィルタリング)の説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram of inverse filtering (inverse coherent imaging approximation inverse filtering) using an absolute value image according to the present embodiment.
図2に示すように、合焦像の位相情報を捨てて実数部と虚数部の振幅から計算した絶対値振幅画像とした場合を考える。絶対値振幅画像は、式(2)で表されるρ’(x、y、z)の実数部と虚数部の二乗和の平方根により求めることができる。
√((ρ’の実数部)2+(ρ’の虚数部)2)
なお、式(2)では実数部と虚数部を個別には示していないが、複素数の関数であるので実数部及び虚数部が得られる。
As shown in FIG. 2, a case is considered where the phase information of the focused image is discarded and an absolute value amplitude image calculated from the amplitudes of the real part and the imaginary part is obtained. The absolute value amplitude image can be obtained from the square root of the sum of squares of the real part and the imaginary part of ρ ′ (x, y, z) represented by Expression (2).
√ ((real part of ρ ′) 2 + (imaginary part of ρ ′) 2 )
Note that although the real part and the imaginary part are not shown separately in Equation (2), the real part and the imaginary part are obtained because they are functions of complex numbers.
合焦像の絶対値振幅画像は、被写体関数ρ(図2(a))と点像分布関数pdの絶対値像pabs(x、y、z)(図2(b))との畳み込み積分に近似することができる。
|ρ’(x、y、z)|≒1/K’(ρ(x、y、z)*|pd(x、y、z)|)
例えば、被写体が血管のように平面上及び奥行き方向に像の重なりが小さい場合は、合焦像の絶対値画像は上記畳み込み積分に近似する。図2(b)に示すように、この点像分布関数の絶対値像pabs(x、y、z)のフーリエ変換関数は、pd(x、y、z)のフーリエ変換(図1(b))とは異なり、周波数空間において広く分布する関数となる。このことから、近似が成立する範囲において、逆フィルタリングにより被写体分布関数ρのスペクトラムを復元することができ、焦点外映像成分を除去することができる。この合焦像の絶対値画像変換による逆フィルタリングは、波面の強度分布のみを測定するインコヒーレント結像に類似しているので、本実施の形態では、インコヒーレント結像近似の逆フィルタリングと称する。
Absolute value amplitude images focused image is the convolution of the object function [rho (FIG. 2 (a)) and point spread absolute value image p abs distribution function p d (x, y, z ) ( FIG. 2 (b)) Can approximate an integral.
| Ρ ′ (x, y, z) | ≈ 1 / K ′ (ρ (x, y, z) * | p d (x, y, z) |)
For example, when the subject has a small overlap of images on the plane and in the depth direction like a blood vessel, the absolute value image of the focused image approximates the convolution integral. As shown in FIG. 2B, the Fourier transform function of the absolute value image p abs (x, y, z) of this point spread function is the Fourier transform of p d (x, y, z) (FIG. 1 ( Unlike b)), the function is widely distributed in the frequency space. From this, the spectrum of the subject distribution function ρ can be restored by inverse filtering within the range where the approximation is established, and the out-of-focus video component can be removed. This inverse filtering by the absolute value image conversion of the focused image is similar to incoherent imaging in which only the intensity distribution of the wavefront is measured. Therefore, in the present embodiment, this is referred to as inverse filtering of incoherent imaging approximation.
このインコヒーレント結像近似の逆フィルタリングは、次式で表すことができる。
次に、第2の方法として、最尤法(Maximum Likelihood Method)により画像の推定を行う。なお、以下に示す最尤法の反復式が画像の推定(焦点外成分の除去)に有効であり、第2の方法のみで画像を推定することもできるが、上述の第1の方法の後に第2の方法を行うとさらに効果的である。例えば、最尤法の演算時間を短くすることができ、全体としても演算時間を短くできる。 Next, as a second method, an image is estimated by a maximum likelihood method (Maximum Likelihood Method). Note that the iterative formula of the maximum likelihood method shown below is effective for image estimation (removal of out-of-focus components), and an image can be estimated only by the second method, but after the first method described above, The second method is more effective. For example, the calculation time of the maximum likelihood method can be shortened, and the calculation time can be shortened as a whole.
式(6)は、ベイズ理論に基づいた逆畳み込み積分の反復式である(非特許文献2参照)。各ステップにおいて尤度を最大にする効果により画像修正を行い、漸近的に元の画像成分を推定する。 Expression (6) is an iterative expression of deconvolution integral based on Bayesian theory (see Non-Patent Document 2). Image correction is performed by the effect of maximizing the likelihood in each step, and the original image component is estimated asymptotically.
例えば、画像修復処理の計算手順として、まず、初期画像として、式(5)に従いインコヒーレント結像近似の逆フィルタリングをして求められたインコヒーレント結像近似像ρincを、式(6)のρold(第1の画像)に代入する。次に、第1の画像ρoldから求められる合焦像(第2の合焦像)ρold*pd(x、y、z)を計算する。そして、求められた第2の合焦像と、測定画像信号に基づいて式(2)に従い求められた第1の合焦像ρ’(x、y、z)(真値)を比較して、画像を修正する。第1の画像には誤差があるため、第1の画像から計算した合焦像ρold*pd(x、y、z)と、測定画像信号から求められた合焦像ρ’(x、y、z)との間には誤差がある。例えば、第1の画像から計算した合焦像ρold*pd(x、y、z)と、測定画像信号から求められた合焦像ρ’(x、y、z)との誤差をもとに修正関数を計算し(式(6)の括弧内の計算)、これをρoldに乗じてρnew(第2の画像)を求める(画像修正処理)。第1の画像ρoldに修正関数が乗じられると、第1の画像ρoldの誤差分が減少する。この乗算が画像を修正する処理になる。 For example, as a calculation procedure of the image restoration processing, first, an incoherent imaging approximate image ρ inc obtained by performing inverse filtering of incoherent imaging approximation according to Expression (5) as an initial image is expressed by Expression (6). Substitute into ρ old (first image). Next, a focused image (second focused image) ρ old * p d (x, y, z) obtained from the first image ρ old is calculated. Then, the obtained second in-focus image is compared with the first in-focus image ρ ′ (x, y, z) (true value) obtained according to the equation (2) based on the measurement image signal. , Correct the image. Since there is an error in the first image, the focused image ρ old * p d (x, y, z) calculated from the first image and the focused image ρ ′ (x, There is an error between y and z). For example, an error between the in-focus image ρ old * p d (x, y, z) calculated from the first image and the in-focus image ρ ′ (x, y, z) obtained from the measurement image signal is also included. Then, a correction function is calculated (calculation in parentheses in Equation (6)), and this is multiplied by ρ old to obtain ρ new (second image) (image correction processing). When the first image ρ old is multiplied by the correction function, the error of the first image ρ old is reduced. This multiplication is processing for correcting the image.
以降は、求められた第2の画像ρnewを第1の画像ρoldに代入して、上述の合焦像ρold*pd(x、y、z)の計算以降の処理を繰り返す。例えば、ρoldとρnewとの差分が、予め定められた閾値以下に収束するまで繰り返す、又は、所定回数繰り返すことができる。 Thereafter, the obtained second image ρ new is substituted into the first image ρ old, and the processing after the calculation of the focused image ρ old * p d (x, y, z) is repeated. For example, it can be repeated until the difference between ρ old and ρ new converges below a predetermined threshold, or can be repeated a predetermined number of times.
(フレネル回折型映像法による測定画像の取得)
ここで、フレネル回折型映像法によるNMR信号の測定の概略について述べる。本実施の形態における測定画像信号(NMR信号)は、例えば、3次元回折分布を利用したMRI画像を用いることができる。例えば、非特許文献1に記載のNMRフレネル回折型映像法に基づき、以下のようにして得られたNMR信号を用いることができる。なお、この測定は例えばMRI装置などの適宜の測定装置で行われるものであり、インタフェース等を介して測定信号を入力できる。
(Acquisition of measurement image by Fresnel diffraction imaging method)
Here, the outline of the measurement of the NMR signal by the Fresnel diffraction type imaging method will be described. As the measurement image signal (NMR signal) in the present embodiment, for example, an MRI image using a three-dimensional diffraction distribution can be used. For example, based on the NMR Fresnel diffraction type imaging method described in Non-Patent Document 1, an NMR signal obtained as follows can be used. This measurement is performed by an appropriate measurement apparatus such as an MRI apparatus, and a measurement signal can be input via an interface or the like.
図10に、NMRフレネル回折型映像法によるイメージングのためのパルスシーケンスを示す。2次関数状磁界、2次関数状磁界走査用磁界、掃引磁界、勾配磁界をそれぞれ以下のように変化させる。
(a)2次関数状磁界:Δb(x、y、z)=b(1+αz)(x2+y2)
(b)2次関数状磁界走査用磁界:Δb0x(z)=(√(1+αz))box
(c)掃引磁界:Δb0y(z)=(1+αz)boy
(d)勾配磁界:ΔGyz(y、z)=(1+αz)×Gyy
FIG. 10 shows a pulse sequence for imaging by NMR Fresnel diffraction imaging. A quadratic function-like magnetic field, a quadratic function-like magnetic field scanning magnetic field, a sweep magnetic field, and a gradient magnetic field are changed as follows.
(A) Quadratic functional magnetic field: Δb (x, y, z) = b (1 + αz) (x 2 + y 2 )
(B) Quadratic functional magnetic field scanning magnetic field: Δb 0x (z) = (√ (1 + αz)) b ox
(C) Sweep magnetic field: Δb 0y (z) = (1 + αz) b oy
(D) Gradient magnetic field: ΔG yz (y, z) = (1 + αz) × G y y
励起パルスによるスピン系の励起後に、上記(a)の2次関数状磁界と(b)の2次関数状磁界走査用磁界(以下、走査用磁界と略す)を位相エンコード方向(例えば、x方向)に時間τだけ印加する。走査用磁界は、2次関数状磁界の中心位置を走査させるために使用する磁界で、走査量をx’とすると走査後の2次関数状磁界は、
Δb=b(1+αz)((x’−x)2+y2)
とx’だけ中心位置が移動する。次いで、上記(c)の磁界を掃引パルスにより印加し、掃引磁界と同期して上記(d)の勾配磁界を反転パルスにより印加する。このとき得られるエコー信号が、式(1)で表される信号である。
After excitation of the spin system by the excitation pulse, the quadratic function-like magnetic field of (a) and the quadratic function-like magnetic field scanning magnetic field (hereinafter abbreviated as scanning magnetic field) of (b) are used in the phase encoding direction (for example, the x direction) ) For a time τ. The scanning magnetic field is a magnetic field used to scan the center position of the quadratic function-like magnetic field. When the scanning amount is x ′, the quadratic function-like magnetic field after scanning is
Δb = b (1 + αz) ((x′−x) 2 + y 2 )
And x ′ move the center position. Next, the magnetic field of (c) is applied by a sweep pulse, and the gradient magnetic field of (d) is applied by an inversion pulse in synchronization with the sweep magnetic field. The echo signal obtained at this time is a signal represented by Expression (1).
2.ハード構成
図3は、本実施の形態に関するハードウェアの構成図である。
このハードウェアは、中央処理装置(CPU)である処理部1、入力部2、出力部3、表示部4及び記憶部5を有する。さらに、例えば測定装置と接続されるためのインタフェース6を有してもよい。処理部1、入力部2、出力部3、表示部4、記憶部5及びインタフェース6は、スター又はバス等の適宜の接続手段で接続されている。
2. Hardware Configuration FIG. 3 is a hardware configuration diagram according to the present embodiment.
This hardware includes a processing unit 1, which is a central processing unit (CPU), an input unit 2, an output unit 3, a display unit 4, and a storage unit 5. Furthermore, you may have the interface 6 for connecting with a measuring apparatus, for example. The processing unit 1, the input unit 2, the output unit 3, the display unit 4, the storage unit 5, and the interface 6 are connected by appropriate connection means such as a star or a bus.
記憶部5は、パラメータファイル51、測定画像(NMR信号)ファイル52、合焦像ファイル53、点像分布関数ファイル54、インコヒーレント結像近似像ファイル55、再構成画像ファイル56を含む。また、記憶部5は、3次元再構成画像ファイル57を含むこともできる。なお、上述のファイルは、適宜省略してもよい。 The storage unit 5 includes a parameter file 51, a measurement image (NMR signal) file 52, a focused image file 53, a point spread function file 54, an incoherent imaging approximate image file 55, and a reconstructed image file 56. The storage unit 5 can also include a three-dimensional reconstructed image file 57. The above file may be omitted as appropriate.
パラメータファイル51は、例えば、定数K’及びβ、z=0面の2次関数状に強度が変化する磁界の係数b、磁界の印加時間τ、磁界のz方向変化率α、核に固有の定数(核磁気回転比)γ等が記憶される。これらパラメータは、予め記憶しておくことができる。また、NMR信号の測定についてのパラメータ(例えばτ等)を入力部から又はインタフェースを介して測定装置から適宜入力し、パラメータファイル51に記憶するようにしてもよい。 The parameter file 51 includes, for example, constants K ′ and β, a magnetic field coefficient b in which the intensity changes in a quadratic function shape of z = 0 plane, a magnetic field application time τ, a magnetic field z-direction change rate α, and a nucleus specific. A constant (nuclear magnetic rotation ratio) γ and the like are stored. These parameters can be stored in advance. In addition, parameters (for example, τ) for measurement of NMR signals may be appropriately input from an input unit or from a measurement device via an interface and stored in the parameter file 51.
測定画像ファイル52は、測定装置等からインタフェースを介して入力された、又は、入力部から入力されたNMR信号νが記憶される。合焦像ファイル53、点像分布関数ファイル54は、それぞれ、NMR信号に基づいて得られた合焦像ρ’、点像分布関数pdが記憶される。インコヒーレント結像近似像ファイル55は、本実施の形態に係るインコヒーレント結像近似の逆フィルタリングにより得られたインコヒーレント結像近似像ρincが記憶される。 The measurement image file 52 stores the NMR signal ν input from the measurement device or the like via the interface or input from the input unit. Focus image file 53, the point spread function file 54, respectively, focused image obtained based on the NMR signal [rho ', the point spread function p d are stored. The incoherent imaging approximate image file 55 stores an incoherent imaging approximate image ρ inc obtained by inverse filtering of incoherent imaging approximation according to the present embodiment.
再構成画像ファイル56は、ぼけが除去された再構成画像ρnewが記憶される。また、3次元再構成画像ファイル57は、2次元の再構成画像群から構成された3次元画像が記憶される。 The reconstructed image file 56 stores the reconstructed image ρ new from which the blur has been removed. The three-dimensional reconstructed image file 57 stores a three-dimensional image composed of a two-dimensional reconstructed image group.
3.フローチャート
(画像再構成)
図4は、インコヒーレント結像近似の逆フィルタリングを含む本実施の形態のフローチャート(1)である。図5は、最尤法の計算アルゴリズムを含む本実施の形態のフローチャート(2)である。
3. Flow chart (image reconstruction)
FIG. 4 is a flowchart (1) of the present embodiment including inverse filtering of incoherent imaging approximation. FIG. 5 is a flowchart (2) of the present embodiment including the maximum likelihood calculation algorithm.
まず、処理部1は、NMR信号(測定画像信号)υ(x’、y’)及び所定のパラメータを測定画像ファイル52及びパラメータファイル51から入力する(S100)。なお、処理部1は、インタフェース6を介して適宜の測定装置からNMR信号を入力してもよい。入力されるパラメータは、例えば、定数K’及びβ、z=0面の2次関数状に強度が変化する磁界の係数b、磁界の印加時間τ、磁界のz方向変化率α、核に固有の定数(核磁気回転比)γ等である。 First, the processing unit 1 inputs an NMR signal (measurement image signal) υ (x ′, y ′) and predetermined parameters from the measurement image file 52 and the parameter file 51 (S100). The processing unit 1 may input an NMR signal from an appropriate measuring device via the interface 6. The input parameters are, for example, constants K ′ and β, a magnetic field coefficient b whose intensity changes in a quadratic function of z = 0 plane, a magnetic field application time τ, a magnetic field z-direction change rate α, and a characteristic of the nucleus. Constant (nuclear magnetorotation ratio) γ and the like.
また、処理部1は、奥行き位置座標zを所望の座標z’に設定する(S101)。例えば、処理部1は、予め定められた座標z’をパラメータファイル51から読み出してもよいし、入力部2から入力してもよい。また、予め定められた初期値と刻み幅に従い、奥行き位置座標zを設定してもよい。なお、奥行き位置座標zを順次変えて複数の再構成画像を得ることもできるが、これについては後述する。 Further, the processing unit 1 sets the depth position coordinate z to a desired coordinate z ′ (S101). For example, the processing unit 1 may read a predetermined coordinate z ′ from the parameter file 51 or may input it from the input unit 2. Further, the depth position coordinate z may be set according to a predetermined initial value and step size. A plurality of reconstructed images can be obtained by sequentially changing the depth position coordinate z, which will be described later.
処理部1は、入力したNMR信号に基づき、設定された奥行き位置座標zに焦点を合わせた合焦像ρ’を求める(S102)。例えば、処理部1は、上述の式(2)に従い合焦像ρ’を求めることができる。また、処理部1は、求められた合焦像を奥行き位置座標に対応して合焦像ファイル53に記憶してもよい。 The processing unit 1 obtains a focused image ρ ′ focused on the set depth position coordinate z based on the input NMR signal (S102). For example, the processing unit 1 can obtain the focused image ρ ′ according to the above equation (2). The processing unit 1 may store the obtained focused image in the focused image file 53 in correspondence with the depth position coordinates.
また、処理部1は、設定された奥行き位置座標z及び入力されたパラメータに基づき、点像分布関数pdを求める(S103)。例えば、処理部1は、上述の式(4)に従い点像分布関数を求めることができる。処理部1は、求められた点像分布関数を点像分布関数ファイル54に記憶してもよい。次に、処理部1は、求められた点像分布関数の絶対値像pabsを求める(S104)。 The processing unit 1, based on the set depth position coordinate z and the input parameters, determining the point spread function p d (S103). For example, the processing unit 1 can obtain a point spread function according to the above equation (4). The processing unit 1 may store the obtained point spread function in the point spread function file 54. Next, the processing unit 1 obtains an absolute value image p abs of the obtained point spread function (S104).
処理部1は、被写体分布関数ρと求められた点像分布関数の絶対値像pabsとの畳み込み積分が、合焦像ρ’の絶対値であるとして、求められた点像分布関数の絶対値像pabs及び求められた合焦像ρ’の絶対値振幅画像に基づいて逆フィルタリングすることで、被写体分布関数ρに応じたインコヒーレント結像近似像ρincを求める(上述の第1の方法に相当)。たとえば、処理部1は、上述の式(4)に従いインコヒーレント結像近似像を求めることができる。 The processing unit 1 assumes that the convolution integral between the subject distribution function ρ and the absolute value image p abs of the obtained point spread function is the absolute value of the focused image ρ ′, and the absolute value of the obtained point spread function. By performing inverse filtering based on the absolute value amplitude image of the value image p abs and the obtained focused image ρ ′, an incoherent imaging approximate image ρ inc corresponding to the subject distribution function ρ is obtained (the above-mentioned first image Equivalent to the method). For example, the processing unit 1 can obtain an incoherent image formation approximate image according to the above-described equation (4).
具体的な手順として、まず、処理部1は、求められた合焦像ρ’の絶対値振幅画像を求め、求められた絶対値振幅画像をフーリエ変換する(S105)。例えば、処理部1は、合焦像ρ’の実数部と虚数部の二乗和の平方根を計算することにより絶対値振幅画像を求めることができる。また、処理部1は、点像分布関数の絶対値像pabsをフーリエ変換する(S107)。 As a specific procedure, first, the processing unit 1 obtains an absolute value amplitude image of the obtained focused image ρ ′, and performs a Fourier transform on the obtained absolute value amplitude image (S105). For example, the processing unit 1 can obtain an absolute value amplitude image by calculating the square root of the square sum of the real part and the imaginary part of the focused image ρ ′. Further, the processing unit 1 performs a Fourier transform on the absolute value image p abs of the point spread function (S107).
次に、処理部1は、ステップS105でフーリエ変換された絶対値振幅画像を、ステップS107でフーリエ変換された点像分布関数の絶対値像で除算する(S109)。さらに、処理部1は、ステップS109で除算された結果を逆フーリエ変換することにより、インコヒーレント結像近似像ρincを求める(S111)。ここで得られるインコヒーレント結像近似像ρincでは、焦点面以外の映像成分の一部又は全部が除去されている。 Next, the processing unit 1 divides the absolute value amplitude image Fourier-transformed in Step S105 by the absolute value image of the point spread function Fourier-transformed in Step S107 (S109). Further, the processing unit 1 obtains an incoherent imaging approximate image ρ inc by performing an inverse Fourier transform on the result divided in step S109 (S111). In the incoherent imaging approximate image ρ inc obtained here, part or all of the video components other than the focal plane are removed.
なお、本実施の形態は、例えば、点像分布関数pdを使用するのではなくその絶対値像pabsを使用する点で、位相情報を有していない光の強度像から逆フィルタリングを行なう手法である。 Note that this embodiment, for example, in terms of using the absolute value image p abs rather than using the point spread function p d, performs inverse filtering the light intensity image having no phase information It is a technique.
処理部1は、求められたインコヒーレント結像近似像ρincをインコヒーレント結像近似像ファイル55に記憶し、又は、表示部4に表示、出力部3に出力等する(S113)。処理部1は、設定された奥行き位置座標zに対応してインコヒーレント結像近似像を記憶するようにしてもよい。なお、ステップS113の処理は省略することもできる。また、ステップS103〜S113の処理を省略することも可能であるが、これら各ステップを実行することで後に実行する反復処理の収束を早めることができる。 The processing unit 1 stores the obtained incoherent image formation approximate image ρ inc in the incoherent image formation approximate image file 55, or displays it on the display unit 4, outputs it to the output unit 3 (S113). The processing unit 1 may store an incoherent imaging approximate image corresponding to the set depth position coordinate z. Note that the process of step S113 may be omitted. In addition, although it is possible to omit the processes of steps S103 to S113, the convergence of iterative processes to be executed later can be accelerated by executing these steps.
図5に移り、処理部1は、求められたインコヒーレント結像近似像ρincを第1の画像ρoldとする(S201)。なお、例えば、インコヒーレント結像近似の逆フィルタリングをしない場合(ステップS103〜S113を省略する場合)には、処理部1は、ステップS102で求められた合焦像ρ’を第1の画像ρoldとすることができる。 Moving to FIG. 5, the processing unit 1 sets the obtained incoherent imaging approximate image ρ inc as the first image ρ old (S201). For example, when the inverse filtering of incoherent imaging approximation is not performed (when steps S103 to S113 are omitted), the processing unit 1 uses the focused image ρ ′ obtained in step S102 as the first image ρ. old .
処理部1は、第1の画像ρoldと、点像分布関数ファイル54に記憶された点像分布関数pdと、合焦像ファイル53に記憶された合焦像ρ’とに基づいて、最尤法により第2の画像ρnewを求める。例えば、処理部1は、上述の式(6)に従い第2の画像ρnewを求めることができる。 Processing unit 1, based on the first image [rho old, and the point spread function point spread function stored in the file 54 p d, stored in the focused image file 53 focused image [rho 'and, A second image ρ new is obtained by the maximum likelihood method. For example, the processing unit 1 can obtain the second image ρ new according to the above equation (6).
具体的な手順として、まず処理部1は、点像分布関数ファイル54から点像分布関数pdを読み出し、第1の画像ρoldと点像分布関数pdを畳み込み積分する(S203)。なお、処理部1は、点像分布関数pdを読み出す代わりに、再度計算してもよい。次に、処理部1は、合焦像ファイル53から合焦像ρ’を読み出し、合焦像ρ’をステップS203の積分結果(第2の合焦像)で除算する(S205)。なお、処理部1は、合焦像ρ’を読み出す代わりに、NMR信号に基づいて再度計算してもよい。処理部1は、ステップS205で得られた除算結果と、点像分布関数pdとを相関演算することで修正関数を求める(S207)。さらに、処理部1は、第1の画像ρoldと、ステップS207で求められた修正関数とを乗算して、第2の画像ρnewを求める(S209)。 As a specific procedure, first processing unit 1 reads out the point spread function p d from the point spread function file 54, the first image [rho old and point spread function p d convolution integral (S203). The processing unit 1, instead of reading the point spread function p d, may be calculated again. Next, the processing unit 1 reads the focused image ρ ′ from the focused image file 53, and divides the focused image ρ ′ by the integration result (second focused image) in step S203 (S205). Note that the processing unit 1 may calculate again based on the NMR signal instead of reading the focused image ρ ′. Processor 1 obtains the division result obtained in step S205, the correction function by correlation calculation between the point spread function p d (S207). Further, the processing unit 1 obtains a second image ρ new by multiplying the first image ρ old by the correction function obtained in step S207 (S209).
次に処理部1は、収束判定をする(S213)。例えば、処理部1は、求められた第2の画像ρnew及び第1の画像ρoldの差分を求め、求められた差分と予め定められた値とを比較して、収束判定することができる。例えば、処理部1は、求められた差分が予め定められた値以下(又はそれよりも小さい)時に収束したと判定することができる。また、処理部1は、収束判定する代わりに、所定回数(例えば20回等)計算したか判断し、計算を終了するか判定してもよい。 Next, the processing unit 1 determines convergence (S213). For example, the processing unit 1 obtains a difference between the obtained second image ρ new and the first image ρ old and compares the obtained difference with a predetermined value to determine convergence. . For example, the processing unit 1 can determine that the difference has converged when the obtained difference is equal to or less than a predetermined value (or smaller than that). In addition, instead of determining convergence, the processing unit 1 may determine whether the calculation has been performed a predetermined number of times (for example, 20 times) and determine whether to end the calculation.
処理部1は、収束していない(又は計算を終了しない)と判定した場合に(S213)、求められた第2の画像ρnewを第1の画像ρoldと設定する(S215)。また、処理部1は、設定された新たな第1の画像ρoldに基づいて、上述のステップS203以降の処理を繰り返す。 When determining that the image has not converged (or does not end the calculation) (S213), the processing unit 1 sets the obtained second image ρ new as the first image ρ old (S215). Further, the processing unit 1 repeats the processes after step S203 described above based on the set new first image ρ old .
一方、処理部1は、収束している(又は計算を終了する)と判定した場合(S213)、求められた第2の画像ρnewを、再構成画像ファイル56に記憶し、及び/又は、表示部4に表示、出力部3に出力等する(S217)。ここで得られる画像が、焦点面以外の画像成分が除去された再構成画像である。なお、処理部1は、設定された奥行き位置座標に対応して再構成画像を再構成画像ファイル56に記憶するようにしてもよい。処理部1は、求められた中間結果、最終結果を適宜記憶部5に記憶してもよいし、適宜読み出してもよい。 On the other hand, when it determines with having converged (or complete | finishing calculation) (S213), the process part 1 memorize | stores the calculated | required 2nd image (rho) new in the reconstruction image file 56, and / or The data is displayed on the display unit 4 and output to the output unit 3 (S217). The image obtained here is a reconstructed image from which image components other than the focal plane have been removed. Note that the processing unit 1 may store the reconstructed image in the reconstructed image file 56 in accordance with the set depth position coordinates. The processing unit 1 may store the obtained intermediate results and final results in the storage unit 5 as appropriate, or may read them out as appropriate.
(奥行き位置座標を変化させた複数枚の画像再構成)
図6は、複数の再構成画像を得るためのフローチャートである。まず、処理部1は、上述と同様にNMR信号(測定画像信号)及び所定のパラメータをパラメータファイル51及び測定画像ファイル52から入力する(S100)。次に、処理部1は、奥行き位置座標zを設定する(S301)。例えば、処理部1は、パラメータファイル51に予め記憶された複数の座標のうちのひとつを、奥行き位置座標zに設定することができる。また、予め定められた初期値と刻み幅に基づいて、奥行き位置座標zを順次刻み幅だけ増加又は減少させるようにしてもよい。なお、奥行き位置座標zの設定については、これ以外にも適宜の方法により複数の座標のひとつを設定することができる。
(Multiple image reconstruction with varying depth position coordinates)
FIG. 6 is a flowchart for obtaining a plurality of reconstructed images. First, the processing unit 1 inputs an NMR signal (measurement image signal) and predetermined parameters from the parameter file 51 and the measurement image file 52 as described above (S100). Next, the processing unit 1 sets the depth position coordinate z (S301). For example, the processing unit 1 can set one of a plurality of coordinates stored in advance in the parameter file 51 as the depth position coordinate z. Further, the depth position coordinate z may be sequentially increased or decreased by a step size based on a predetermined initial value and a step size. Regarding the setting of the depth position coordinate z, one of a plurality of coordinates can be set by an appropriate method other than this.
処理部1は、上述と同様にステップS102の処理を実行する。また、処理部1は、点像分布関数pd及びその絶対値像pabsを求める(S302)。なお、ステップS302の処理は、上述のステップS103及びS104と同様であるので詳細な説明を省略する。 The processing unit 1 executes the process of step S102 as described above. Further, the processing unit 1 obtains the point spread function pd and its absolute value image p abs (S302). Note that the processing in step S302 is the same as that in steps S103 and S104 described above, and a detailed description thereof will be omitted.
次に、処理部1は、逆フィルタリング処理により、インコヒーレント結像近似像を求める(S303)。なお、ステップS303の詳細は、上述のステップS105〜S111と同様である。次に、処理部1は、最尤法により、再構成画像ρnewを求める(S305)。なお、ステップS305は、上述のステップS201〜S215と同様であるので、その説明を省略する。また、処理部1は、設定された奥行き位置座標zに対応して、得られた再構成画像ρnewを再構成画像ファイル56に記憶する(S307)。 Next, the processing unit 1 obtains an incoherent imaging approximate image by inverse filtering processing (S303). The details of step S303 are the same as steps S105 to S111 described above. Next, the processing unit 1 obtains a reconstructed image ρ new by the maximum likelihood method (S305). Note that step S305 is the same as steps S201 to S215 described above, and a description thereof will be omitted. In addition, the processing unit 1 stores the obtained reconstructed image ρ new in the reconstructed image file 56 corresponding to the set depth position coordinate z (S307).
次に、処理部1は、所定数の再構成画像が得られたか判断する(S309)。また、所定数の再構成画像が得られたか判断する以外にも、パラメータファイル51に予め記憶されている複数の座標の全てについて処理したか、又は、奥行き位置座標が所定値以上(又は以下)になったかなどを判断してもよい。また、これ以外にも適宜の判断基準により、処理を終了するか判断してもよい。処理部1は、所定数の再構成画像が得られていないと判断した場合(S309)、ステップS301へ戻り、ステップS301以降の処理を実行して新たな再構成画像ρnewを求める。なお、ステップS301では、前回の処理と異なる奥行き位置座標を設定する。一方、処理部1は、所定数の再構成画像が得られていると判断した場合(S309)、処理を終了する。なお、処理部1は、適宜のタイミングで合焦像ρ’、インコヒーレント結像近似像ρincを表示部4に表示、出力部3に出力等してもよい。 Next, the processing unit 1 determines whether a predetermined number of reconstructed images have been obtained (S309). In addition to determining whether a predetermined number of reconstructed images have been obtained, all of the plurality of coordinates stored in advance in the parameter file 51 have been processed, or the depth position coordinates are greater than or equal to a predetermined value (or less). It may be determined whether or not. In addition to this, it may be determined whether or not the process is to be terminated based on an appropriate criterion. If the processing unit 1 determines that a predetermined number of reconstructed images have not been obtained (S309), the processing unit 1 returns to step S301, and executes the processing after step S301 to obtain a new reconstructed image ρnew. In step S301, depth position coordinates different from the previous process are set. On the other hand, when the processing unit 1 determines that a predetermined number of reconstructed images have been obtained (S309), the processing ends. The processing unit 1 may display the focused image ρ ′ and the incoherent approximate image ρ inc on the display unit 4 and output the output unit 3 at an appropriate timing.
(3次元画像再生)
図7は、2次元のNMR信号に基づき、3次元画像を再生するフローチャートである。なお、上述と同符号のものは上述と同様の処理を示す。
(3D image playback)
FIG. 7 is a flowchart for reproducing a three-dimensional image based on a two-dimensional NMR signal. In addition, the thing of the same sign as the above-mentioned shows the process similar to the above-mentioned.
まず、処理部1は、上述と同様にステップS100、S301、S102、S302〜S309の処理を実行する。なお、各ステップの処理は、上述と同様であるので詳細な説明を省略する。 First, the processing unit 1 executes the processes of steps S100, S301, S102, and S302 to S309 as described above. Note that the processing of each step is the same as described above, and thus detailed description thereof is omitted.
処理部1は、所定数の再構成画像が得られていないと判断した場合(S309)、上述と同様にステップS301へ戻り、以降の処理を実行する。一方、処理部1は、所定数の再構成画像が得られていると判断した場合(S309)、再構成画像ファイル56に記憶された複数の再構成画像に基づいて、3次元画像を構成する(S311)。なお、処理部1は、適宜の手法により、3次元画像を構成することができる。また、処理部1は、得られた3次元画像を3次元再構成画像ファイル57に記憶し、及び/又は、表示部4に表示、出力部3に出力等する(S313)。なお、処理部1は、適宜のタイミングで合焦像ρ’、インコヒーレント結像近似像ρincを表示部4に表示、出力部3に出力等してもよい。
このように、実施の形態では、ひとつの2次元の測定画像に基づいて3次元画像を再構成することができる。
If the processing unit 1 determines that a predetermined number of reconstructed images have not been obtained (S309), the processing unit 1 returns to step S301 in the same manner as described above, and executes the subsequent processing. On the other hand, when the processing unit 1 determines that a predetermined number of reconstructed images have been obtained (S309), the processing unit 1 configures a three-dimensional image based on a plurality of reconstructed images stored in the reconstructed image file 56. (S311). Note that the processing unit 1 can form a three-dimensional image by an appropriate method. Further, the processing unit 1 stores the obtained three-dimensional image in the three-dimensional reconstructed image file 57 and / or displays it on the display unit 4, outputs it to the output unit 3 (S313). The processing unit 1 may display the focused image ρ ′ and the incoherent approximate image ρ inc on the display unit 4 and output the output unit 3 at an appropriate timing.
Thus, in the embodiment, a three-dimensional image can be reconstructed based on one two-dimensional measurement image.
4.シミュレーション結果
図8は、ワイヤーフレームを用いた数値シミュレーションの結果である。この例では、3次元の被写体モデルは、128×128×8画素から構成されている。例えば、図示の3次元被写体モデル(撮像モデル)に対して、モデルの背面、中央面、前面の各面に合焦するように奥行き位置情報zを設定し、合焦像、インコヒーレント結像近似像、再構成画像を計算した結果を図8に示す。
4). Simulation Result FIG. 8 shows the result of a numerical simulation using a wire frame. In this example, the three-dimensional subject model is composed of 128 × 128 × 8 pixels. For example, for the illustrated three-dimensional object model (imaging model), depth position information z is set so as to focus on each of the back surface, center surface, and front surface of the model, and in-focus image and incoherent image approximation FIG. 8 shows the result of calculating the image and the reconstructed image.
図8(a)は、それぞれ、モデルの背面、中央面、前面の各面に合焦させた映像(合焦像)である。焦点面映像は鮮明となっているが、焦点面前後の面の映像がぼけて重畳された像となっている。 FIG. 8A is an image (focused image) focused on each of the back, center, and front surfaces of the model. Although the focal plane image is clear, the images of the planes before and after the focal plane are blurred and superimposed.
図8(b)は、インコヒーレント結像近似の逆フィルタリング像である。焦点外映像がある程度は除去されているが、完全にインコヒーレント結像近似が成立していないので誤差が残留している。 FIG. 8B is an inverse filtered image of incoherent imaging approximation. Although the out-of-focus image is removed to some extent, an error remains because the incoherent imaging approximation is not completely established.
図8(c)は、最尤法による画像推定像である。画像が良好に回復していることがわかる。なお、図示の画像は20回反復処理したものである。この図ではモデル画像強度が一定であるが、中間調の像でも同様に回復可能である。第1の方法として行うインコヒーレント結像近似の逆フィルタリングは、殆どの場合は実施しなくても画像推定が可能であるが、インコヒーレント結像近似の逆フィルタリングを併用すると収束を早める効果があり、反復処理時間を短縮できる。 FIG. 8C is an image estimated image by the maximum likelihood method. It can be seen that the image is recovered well. The image shown in the figure is a result of repeated processing 20 times. In this figure, the model image intensity is constant, but a halftone image can be recovered similarly. Image filtering can be estimated without performing incoherent imaging approximation inverse filtering in most cases as the first method, but using incoherent imaging approximation inverse filtering together has the effect of speeding up convergence. , It is possible to shorten the iteration time.
図9は、血管を模擬したモデル(血管模擬数値モデル)の3次元画像再構成シミュレーション結果である。図9(a)の3次元モデルを模擬的にイメージングし、得られた信号から各断面に合焦させた像を図9(b)に示す。図9(b)に示すように、焦点面外の映像がぼけて重畳している。なお、図9には、合焦像、インコヒーレント結像近似像、再構成画像のそれぞれについて、断面像を4枚ずつ示しているが、シミュレーションでは32枚の断面像を推定し、3次元画像を再構成した。 FIG. 9 shows a three-dimensional image reconstruction simulation result of a model simulating blood vessels (blood vessel simulation numerical model). FIG. 9B shows an image obtained by simulating the three-dimensional model of FIG. 9A and focusing on each cross section from the obtained signal. As shown in FIG. 9B, images out of the focal plane are blurred and superimposed. In FIG. 9, four cross-sectional images are shown for each of the in-focus image, the incoherent imaging approximate image, and the reconstructed image. However, in the simulation, 32 cross-sectional images are estimated and a three-dimensional image is obtained. Was reconfigured.
図9(c)は、インコヒーレント結像近似の逆フィルタリング像である。また、この逆フィルタリング像を初期画像として最尤法に適用した結果が図9(d)の画像である。さらに、ここで得られた断面像群から3次元像を構築した結果が図9(e)である。3次元画像の構築は、得られた断面像群に基づいて、適宜の手法により構築できる。再構成した3次元血管画像(図9(e))が、モデルに設定した画像(図9(a))と極めて高い精度で一致していることがわかる。 FIG. 9C is an inverse filtering image of incoherent imaging approximation. The result of applying this inverse filtered image as the initial image to the maximum likelihood method is the image of FIG. 9D. Further, FIG. 9E shows the result of constructing a three-dimensional image from the cross-sectional image group obtained here. The three-dimensional image can be constructed by an appropriate method based on the obtained cross-sectional image group. It can be seen that the reconstructed three-dimensional blood vessel image (FIG. 9E) matches the image set in the model (FIG. 9A) with extremely high accuracy.
5.付記
本発明の画像再構成方法は、その各手順をコンピュータに実行させるための画像再構成プログラム、画像再構成プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、画像再構成プログラムを含みコンピュータの内部メモリーにロード可能なプログラム製品、そのプログラムを含むサーバ等のコンピュータ、等により提供されることができる。
5). APPENDIX The image reconstruction method of the present invention includes an image reconstruction program for causing a computer to execute each procedure, a computer-readable recording medium recording the image reconstruction program, and an image reconstruction program in an internal memory of the computer. It can be provided by a loadable program product, a computer such as a server including the program, and the like.
本発明は、例えば、フレネル回折式を利用した磁気共鳴映像法を利用した装置を製造する産業、その他画像センシングに関する産業に利用可能である。 The present invention can be used in, for example, an industry for manufacturing an apparatus using a magnetic resonance imaging method using a Fresnel diffraction method, and other industries related to image sensing.
1 処理部
2 入力部
3 出力部
4 表示部
5 記憶部
6 インタフェース
51 パラメータファイル
52 測定画像(NMR信号)ファイル
53 合焦像ファイル
54 点像分布関数ファイル
55 インコヒーレント結像近似像ファイル
56 再構成画像ファイル
57 3次元再構築画像ファイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing part 2 Input part 3 Output part 4 Display part 5 Memory | storage part 6 Interface 51 Parameter file 52 Measurement image (NMR signal) file 53 Focus image file 54 Point image distribution function file 55 Incoherent imaging approximate image file 56 Reconstruction Image file 57 3D reconstruction image file
Claims (12)
処理部は、入力された測定画像信号に基づき、2次元の測定画像信号に対して奥行き方向の所望の奥行き位置座標を焦点面とする第1の合焦像を求め、及び、求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像を求めるステップと、
処理部は、焦点面以外の映像成分が合焦像へ重畳するぼけ効果を示す点像分布関数を、入力された所定のパラメータに基づいて求め、及び、求められた点像分布関数の絶対値像を求めるステップと、
処理部は、求められた点像分布関数の絶対値像及び求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像をフーリエ変換して比を取りさらに逆フーリエ変換する逆フィルタリングにより、焦点面以外の映像成分の一部又は全部が除去されたインコヒーレント結像近似像を求めるステップと、
処理部は、求められたインコヒーレント結像近似像と点像分布関数とを畳み込み積分して第2の合焦像を求め、第1の合焦像及び第2の合焦像の比と、点像分布関数とを相関演算して修正関数を求め、求められた修正関数に従いインコヒーレント結像近似像を修正して焦点面以外の映像成分がさらに除去された再構成画像を求めるステップと、
処理部は、求められた再構成画像及び/又はインコヒーレント結像近似像を記憶部に記憶する、又は、表示部に表示する、又は、出力部に出力するステップと
を含む画像再構成方法。 The processing unit stores a two-dimensional measurement image signal in which information on each cross section of the subject is imaged in measurement by magnetic resonance imaging and a predetermined parameter for the measurement, a storage unit, a measurement device, or an input unit Step to input from,
The processing unit obtains a first in-focus image having a focal plane with a desired depth position coordinate in the depth direction for the two-dimensional measurement image signal based on the input measurement image signal, and the obtained first Obtaining an absolute value amplitude image of one in-focus image;
The processing unit obtains a point spread function indicating a blur effect in which a video component other than the focal plane is superimposed on the focused image based on the input predetermined parameter, and an absolute value of the obtained point spread function A step of seeking an image;
The processing unit performs a Fourier transform on the obtained absolute value image of the obtained point spread function and the obtained absolute value amplitude image of the first focused image, obtains a ratio, and performs inverse Fourier transform to perform an inverse Fourier transform on the other than the focal plane. Obtaining an incoherent imaging approximate image from which a part or all of the video component is removed;
The processing unit convolves and integrates the obtained incoherent imaging approximate image and the point spread function to obtain a second focused image, and a ratio between the first focused image and the second focused image; Correlating the point spread function to obtain a correction function, correcting the incoherent image approximation image according to the obtained correction function to obtain a reconstructed image from which video components other than the focal plane are further removed;
The processing unit stores the obtained reconstructed image and / or incoherent imaging approximate image in the storage unit, or displays the image on the display unit or outputs the image to the output unit.
処理部は、設定された奥行き位置座標のそれぞれについて再構成画像を求めることを繰り返すステップと
をさらに含む請求項1に記載の画像再構成方法。 The processing unit sequentially sets a plurality of depth position coordinates;
The image reconstructing method according to claim 1, further comprising: a step of repeatedly obtaining a reconstructed image for each of the set depth position coordinates.
処理部は、設定された奥行き位置座標のそれぞれについて再構成画像を求めることを繰り返すステップと、
処理部は、求められた複数の再構成画像に基づいて、被写体に応じた3次元画像を構成するステップと、
処理部は、構成された3次元画像を記憶部に記憶する、又は、表示部に表示する、又は、出力部に出力するステップと
をさらに含む請求項1に記載の画像再構成方法。 The processing unit sequentially sets a plurality of depth position coordinates;
A processing unit that repeats obtaining a reconstructed image for each of the set depth position coordinates; and
A processing unit configured to form a three-dimensional image corresponding to the subject based on the plurality of reconstructed images obtained;
The image reconstructing method according to claim 1, wherein the processing unit further includes a step of storing the configured three-dimensional image in the storage unit, displaying on the display unit, or outputting to the output unit.
処理部は、求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像をフーリエ変換するステップと、
処理部は、求められた点像分布関数の絶対値像をフーリエ変換するステップと、
処理部は、変換された第1の合焦像の絶対値振幅画像を、変換された点像分布関数の絶対値像で除算するステップと、
処理部は、除算結果を逆フーリエ変換して、インコヒーレント結像近似像を求めるステップと
を含む請求項1に記載の画像再構成方法。 The step of obtaining the incoherent imaging approximate image includes:
The processing unit performs a Fourier transform on the obtained absolute value amplitude image of the first focused image;
The processing unit performs a Fourier transform on the absolute value image of the obtained point spread function,
The processing unit divides the absolute value amplitude image of the converted first focused image by the absolute value image of the converted point spread function;
The image processing method according to claim 1, wherein the processing unit includes a step of performing an inverse Fourier transform on the division result to obtain an incoherent imaging approximate image.
処理部は、求められたインコヒーレント結像近似像を第1の画像とするステップと、
処理部は、第1の画像と、求められた点像分布関数とを畳み込み積分して第2の合焦像を求めるステップと、
処理部は、第1の合焦像を、第2の合焦像で除算するステップと、
処理部は、前記除算するステップの除算結果と、求められた点像分布関数とを相関演算して修正関数を求めるステップと、
処理部は、第1の画像と修正関数を乗算して、再構成画像を求めるステップと、
処理部は、再構成画像及び第1の画像の差分が予め定められた値以下に収束するまで、又は、予め定められた回数繰り返すまで、求められた再構成画像を第1の画像として、新たな第1の画像に基づいて再度再構成画像を求めることを繰り返すステップと
を含む請求項1に記載の画像再構成方法。 The step of obtaining the reconstructed image includes:
The processing unit sets the obtained incoherent imaging approximate image as a first image,
The processing unit convolves and integrates the first image and the obtained point spread function to obtain a second focused image;
The processing unit divides the first focused image by the second focused image;
The processing unit correlates the division result of the dividing step and the obtained point spread function to obtain a correction function;
The processing unit multiplies the first image and the correction function to obtain a reconstructed image;
The processing unit newly sets the obtained reconstructed image as the first image until the difference between the reconstructed image and the first image converges to a predetermined value or less or repeats a predetermined number of times. The method of reconstructing an image according to claim 1, further comprising the step of repeatedly obtaining a reconstructed image based on the first image.
処理部は、求められたインコヒーレント結像近似像を第1の画像とするステップと、
処理部は、第1の画像に基づき、次式に従い再構成画像を求めるステップと、
処理部は、再構成画像及び第1の画像の差分が予め定められた値以下に収束するまで、又は、予め定められた回数繰り返すまで、求められた再構成画像を第1の画像として、新たな第1の画像に基づいて再度再構成画像を求めることを繰り返すステップと
を含む請求項1に記載の画像再構成方法。
The processing unit sets the obtained incoherent imaging approximate image as a first image,
The processing unit obtains a reconstructed image according to the following formula based on the first image;
The processing unit newly sets the obtained reconstructed image as the first image until the difference between the reconstructed image and the first image converges to a predetermined value or less or repeats a predetermined number of times. The method of reconstructing an image according to claim 1, further comprising the step of repeatedly obtaining a reconstructed image based on the first image.
処理部は、入力された測定画像信号に基づき、2次元の測定画像信号に対して奥行き方向の所望の奥行き位置座標を焦点面とする第1の合焦像を求め、及び、求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像を求めるステップと、
処理部は、焦点面以外の映像成分が合焦像へ重畳するぼけ効果を示す点像分布関数を、入力された所定のパラメータに基づいて求め、及び、求められた点像分布関数の絶対値像を求めるステップと、
処理部は、求められた点像分布関数の絶対値像及び求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像をフーリエ変換して比を取りさらに逆フーリエ変換する逆フィルタリングにより、焦点面以外の映像成分の一部又は全部が除去されたインコヒーレント結像近似像を求めるステップと、
処理部は、求められたインコヒーレント結像近似像と点像分布関数とを畳み込み積分して第2の合焦像を求め、第1の合焦像及び第2の合焦像の比と、点像分布関数とを相関演算して修正関数を求め、求められた修正関数に従いインコヒーレント結像近似像を修正して焦点面以外の映像成分がさらに除去された再構成画像を求めるステップと、
処理部は、求められた再構成画像及び/又はインコヒーレント結像近似像を記憶部に記憶する、又は、表示部に表示する、又は、出力部に出力するステップと
をコンピュータに実行させるための画像再構成プログラム。 The processing unit stores a two-dimensional measurement image signal in which information on each cross section of the subject is imaged in measurement by magnetic resonance imaging and a predetermined parameter for the measurement, a storage unit, a measurement device, or an input unit Step to input from,
The processing unit obtains a first in-focus image having a focal plane with a desired depth position coordinate in the depth direction for the two-dimensional measurement image signal based on the input measurement image signal, and the obtained first Obtaining an absolute value amplitude image of one in-focus image;
The processing unit obtains a point spread function indicating a blur effect in which a video component other than the focal plane is superimposed on the focused image based on the input predetermined parameter, and an absolute value of the obtained point spread function A step of seeking an image;
The processing unit performs a Fourier transform on the obtained absolute value image of the obtained point spread function and the obtained absolute value amplitude image of the first focused image, obtains a ratio, and performs inverse Fourier transform to perform an inverse Fourier transform on the other than the focal plane. Obtaining an incoherent imaging approximate image from which a part or all of the video component is removed;
The processing unit convolves and integrates the obtained incoherent imaging approximate image and the point spread function to obtain a second focused image, and a ratio between the first focused image and the second focused image; Correlating the point spread function to obtain a correction function, correcting the incoherent image approximation image according to the obtained correction function to obtain a reconstructed image from which video components other than the focal plane are further removed;
The processing unit causes the computer to execute a step of storing the obtained reconstructed image and / or incoherent imaging approximate image in the storage unit, displaying the image on the display unit, or outputting the output image to the output unit. Image reconstruction program.
求められた所定の画像又は情報を表示又は出力するための表示部及び/又は出力部と、
入力された測定画像信号に基づく第1の合焦像から焦点面以外の映像成分を除去する処理部と
を備え、
前記処理部は、測定画像信号とその測定についての所定のパラメータとを前記記憶部から入力し、
前記処理部は、入力された測定画像信号に基づき、2次元の測定画像信号に対して奥行き方向の所望の奥行き位置座標を焦点面とする第1の合焦像を求め、及び、求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像を求め、
前記処理部は、焦点面以外の映像成分が合焦像へ重畳するぼけ効果を示す点像分布関数を、入力された所定のパラメータに基づいて求め、及び、求められた点像分布関数の絶対値像を求め、
前記処理部は、求められた点像分布関数の絶対値像及び求められた第1の合焦像の絶対値振幅画像をフーリエ変換して比を取りさらに逆フーリエ変換する逆フィルタリングにより、焦点面以外の映像成分の一部又は全部が除去されたインコヒーレント結像近似像を求め、
前記処理部は、求められたインコヒーレント結像近似像と点像分布関数とを畳み込み積分して第2の合焦像を求め、第1の合焦像及び第2の合焦像の比と、点像分布関数とを相関演算して修正関数を求め、及び、求められた修正関数に従いインコヒーレント結像近似像を修正して焦点面以外の映像成分がさらに除去された再構成画像を求め、
前記処理部は、求められた再構成画像及び/又はインコヒーレント結像近似像を前記記憶部に記憶する、又は、前記表示部に表示する、又は、前記出力部に出力する画像再構成装置。
A storage unit for storing a two-dimensional measurement image signal in which information of each cross section of a subject is imaged in a measurement by magnetic resonance imaging, and a predetermined parameter for the measurement;
A display unit and / or an output unit for displaying or outputting the determined predetermined image or information;
A processing unit for removing video components other than the focal plane from the first focused image based on the input measurement image signal,
The processing unit inputs a measurement image signal and a predetermined parameter for the measurement from the storage unit,
The processing unit obtains a first in-focus image with a desired depth position coordinate in the depth direction as a focal plane for the two-dimensional measurement image signal based on the input measurement image signal, and is obtained Obtaining an absolute amplitude image of the first focused image;
The processing unit obtains a point spread function indicating a blur effect in which video components other than the focal plane are superimposed on the focused image based on the input predetermined parameters, and the absolute value of the obtained point spread function Find the value image,
The processing unit performs a Fourier transform on the absolute value image of the obtained point spread function and the absolute value amplitude image of the obtained first in-focus image to obtain a ratio, and performs inverse filtering to perform an inverse Fourier transform, thereby performing a focal plane. Find an incoherent imaging approximate image from which part or all of the video components other than
The processing unit convolves and integrates the obtained incoherent image formation approximate image and the point spread function to obtain a second focused image, and calculates a ratio between the first focused image and the second focused image. Then, a correction function is obtained by performing a correlation operation with the point spread function, and an incoherent image approximation image is corrected according to the obtained correction function to obtain a reconstructed image from which video components other than the focal plane are further removed. ,
The processing unit stores the obtained reconstructed image and / or incoherent imaging approximate image in the storage unit, displays the image on the display unit, or outputs the image to the output unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004069949A JP4137822B2 (en) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | Image reconstruction method and apparatus, and image reconstruction program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004069949A JP4137822B2 (en) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | Image reconstruction method and apparatus, and image reconstruction program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005253702A true JP2005253702A (en) | 2005-09-22 |
JP4137822B2 JP4137822B2 (en) | 2008-08-20 |
Family
ID=35080016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004069949A Expired - Fee Related JP4137822B2 (en) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | Image reconstruction method and apparatus, and image reconstruction program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4137822B2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009201644A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Utsunomiya Univ | Magnetic resonance imaging apparatus, magnetic resonance imaging method, magnetic resonance imaging program and information recording medium having the program recorded thereon |
CN110215224A (en) * | 2019-06-06 | 2019-09-10 | 上海联影医疗科技有限公司 | Image rebuilding method, device, medical imaging equipment and storage medium |
JPWO2021048929A1 (en) * | 2019-09-10 | 2021-03-18 | ||
US20220099779A1 (en) * | 2020-09-29 | 2022-03-31 | Siemens Healthcare Gmbh | Ascertaining a psf for reconstructing image data from scan data recorded by means of a magnetic resonance system |
JP7579196B2 (en) | 2021-04-07 | 2024-11-07 | 日本放送協会 | Digital hologram signal processing device and digital hologram imaging/reproducing device |
-
2004
- 2004-03-12 JP JP2004069949A patent/JP4137822B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009201644A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Utsunomiya Univ | Magnetic resonance imaging apparatus, magnetic resonance imaging method, magnetic resonance imaging program and information recording medium having the program recorded thereon |
CN110215224A (en) * | 2019-06-06 | 2019-09-10 | 上海联影医疗科技有限公司 | Image rebuilding method, device, medical imaging equipment and storage medium |
CN110215224B (en) * | 2019-06-06 | 2022-11-22 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | Image reconstruction method and device, medical imaging equipment and storage medium |
JPWO2021048929A1 (en) * | 2019-09-10 | 2021-03-18 | ||
WO2021048929A1 (en) * | 2019-09-10 | 2021-03-18 | 日本電気株式会社 | Object detection device, object detection method, and computer-readable recording medium |
JP7375823B2 (en) | 2019-09-10 | 2023-11-08 | 日本電気株式会社 | Object detection device, object detection method, and program |
US20220099779A1 (en) * | 2020-09-29 | 2022-03-31 | Siemens Healthcare Gmbh | Ascertaining a psf for reconstructing image data from scan data recorded by means of a magnetic resonance system |
US11662415B2 (en) * | 2020-09-29 | 2023-05-30 | Siemens Healthcare Gmbh | Ascertaining a PSF for reconstructing image data from scan data recorded by means of a magnetic resonance system |
JP7579196B2 (en) | 2021-04-07 | 2024-11-07 | 日本放送協会 | Digital hologram signal processing device and digital hologram imaging/reproducing device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4137822B2 (en) | 2008-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3625759B1 (en) | Reducing noise in an image | |
JP7527554B2 (en) | System and method for generating thin image slices from thick image slices - Patents.com | |
US7372984B2 (en) | Four-dimensional imaging of periodically moving objects via post-acquisition synchronization of nongated slice-sequences | |
US11257191B2 (en) | Systems and methods for deblurring medical images using deep neural network | |
US20220130084A1 (en) | Systems and methods for medical image processing using deep neural network | |
JP6085545B2 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus, image processing apparatus, and magnetic susceptibility image calculation method | |
KR101330638B1 (en) | Method for generating a magnetic resonance imaging and apparatus for generating a magnetic resonance imaging thereof | |
US20220058438A1 (en) | Machine learning processing of contiguous slice image data | |
CN114723842B (en) | Sparse visual angle CT imaging method and device based on depth fusion neural network | |
KR101697872B1 (en) | Method to remove ghost artifacts in magnetic resonance images, and magnetic resonance apparatus for this | |
KR20130007905A (en) | Method and apparatus for processing a ultrasound image | |
KR101351583B1 (en) | Medical image imaging method, medical diagnostic apparatus thereof, and recording device thereof | |
KR20190038333A (en) | Apparatus and Method for Reconstructing Magnetic Resonance Image use Learning, Under-sampling Apparatus and Method about it, and Recording Medium thereof | |
CN115063309A (en) | Motion artifact simulator and corresponding method | |
EP2961316B1 (en) | Automatic method of predictive determination of the position of the skin | |
JP4137822B2 (en) | Image reconstruction method and apparatus, and image reconstruction program | |
EP4012432A1 (en) | B0 field inhomogeneity estimation using internal phase maps from long single echo time mri acquisition | |
JP6983899B2 (en) | Systems and Methods for Reconstructing Holographic Lens-Free Images with Multiple Depth Sparse Phase Restoration | |
US20230380714A1 (en) | Method and system for low-field mri denoising with a deep complex-valued convolutional neural network | |
CN111815692A (en) | Method, system and storage medium for generating artifact-free data and artifact-containing data | |
KR101232925B1 (en) | Apparatus and method for producing a real-time tomography, and a medical device using the real-time tomography | |
KR102027773B1 (en) | Method and apparatus for correction of a distortion in MR image | |
JP2017516590A (en) | Method to evaluate and improve the data quality of microstructure analysis data | |
CN114926366A (en) | Method and apparatus for motion artifact correction using artificial neural networks | |
EP1877954B1 (en) | Four-dimensional imaging of periodically moving objects via post-acquisition synchronization of nongated slice-sequences |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060523 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080512 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080527 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080604 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130613 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |