JP2016087222A - Image processor and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像処理装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and a program.
従来より、同一被写体についての２以上の画像を比較読影して、両画像の差異を調べ、その差異に基づいて被写体の検査や診断等が行われている。 Conventionally, two or more images of the same subject are comparatively read and checked for differences between the two images, and subject inspection and diagnosis are performed based on the differences.
また、例えば、医療の分野では、比較読影を支援するために、コンピューターによって、過去に撮影された画像と現在の画像の間の差分をとることで、経時変化のない正常な構造物（人体の解剖学的構造物）を減弱し、異常陰影のように経時変化のあった部分を強調させた差分画像を生成する技術が知られている。 Also, for example, in the medical field, in order to support comparative interpretation, a normal structure (human body) that does not change with time can be obtained by taking a difference between a previously captured image and a current image by a computer. 2. Description of the Related Art There is known a technique for generating a differential image in which an anatomical structure) is attenuated and a portion that has changed with time such as an abnormal shadow is emphasized.
一般的に、比較読影の対象とされる画像（経時差分対象画像）は、当初から画像間演算を目的として取得されたものではなく、各画像自体が単独で注目領域の観察読影に適した可視画像として再生されるように、画像ごとにそれぞれ適正な画像処理条件に従って画像処理が施されている。特に、経時的に異なる時期、異なるモダリティでそれぞれ取得される画像は、各取得時期における注目領域の状態を適切に把握することを目的として取得されるものであるため、取得されたその画像限りの画像処理条件が設定されて画像処理が施される。 In general, images subject to comparative interpretation (time-difference target images) are not originally acquired for the purpose of inter-image computation, and each image itself is visible and suitable for observation interpretation of a region of interest. Image processing is performed according to appropriate image processing conditions for each image so as to be reproduced as an image. In particular, images acquired at different times and different modalities over time are acquired for the purpose of appropriately grasping the state of the region of interest at each acquisition time. Image processing conditions are set and image processing is performed.
例えば、従来、胸部Ｘ線画像に対し、肺野領域（縦隔や横隔膜との重なりがなく高濃度で表現される領域をいう）の病変を発見しやすくするため、例えば、図３に示すタイプ１のような、肺野領域内のコントラストを強調させる階調カーブ（γ（ガンマ）カーブ）に対応するＬＵＴ（Look Up Table）を用いて画像処理が施されていた。しかし、タイプ１のＬＵＴを用いた場合、肺野領域のコントラストは向上するが、縦隔や横隔膜の重なった領域（縦隔／横隔膜領域と呼ぶ）のコントラストは抑制されていた。一方、近年では、図３に示すタイプ２のようなＬＵＴを用いて、肺野領域のコントラストを向上させるとともに、縦隔／横隔膜領域のコントラストも確保できる画像処理が施されている。 For example, in order to make it easier to find a lesion in a lung field region (referred to as a region expressed at a high density without overlapping with the mediastinum or diaphragm) on a chest X-ray image, for example, the type shown in FIG. Image processing is performed using a LUT (Look Up Table) corresponding to a gradation curve (γ (gamma) curve) such as 1 that enhances contrast in the lung field region. However, when the type 1 LUT was used, the contrast of the lung field region was improved, but the contrast of the mediastinum or the region where the diaphragm overlapped (referred to as the mediastinum / diaphragm region) was suppressed. On the other hand, in recent years, image processing that improves the contrast of the lung field region and secures the contrast of the mediastinum / diaphragm region has been performed using an LUT such as type 2 shown in FIG.
このように、経時差分の対象とされる画像は、それぞれ異なる画像処理条件で画像処理が施されている場合が多く、画像間で対応する構造物の濃度や輝度を表す信号値が一致せず、差分画像上でこの信号差によるアーチファクトが生じる可能性が非常に高い。 As described above, the images subjected to the temporal difference are often subjected to image processing under different image processing conditions, and the signal values representing the density and luminance of the corresponding structure do not match between the images. The possibility of artifacts due to this signal difference on the difference image is very high.
そこで、例えば、特許文献１には、画像処理済みの経時差分対象画像に対し、以前の画像処理に用いた階調カーブの逆変換を行うことで、差分画像上でのアーチファクトを抑制することが記載されている。 Therefore, for example, in Patent Document 1, artifacts on the difference image are suppressed by performing inverse transformation of the gradation curve used in the previous image processing on the imaged temporal difference target image. Have been described.
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、経時差分対象画像の画像処理に用いた階調カーブが必須である。そのため、階調カーブが入手できない場合はアーチファクトを抑制する処理を行うことができない。また、階調カーブの逆変換により、コントラストが抑制されていた構造物領域のコントラストは向上することとなるが、画像処理によりコントラストが強調されていた構造物領域のコントラストは逆に抑制されてしまうという問題もある。 However, in the technique described in Patent Document 1, a gradation curve used for image processing of a temporal difference target image is essential. Therefore, when the gradation curve cannot be obtained, it is not possible to perform processing for suppressing the artifact. In addition, the contrast of the structure area in which the contrast is suppressed is improved by the inverse transformation of the gradation curve, but the contrast of the structure area in which the contrast is enhanced by the image processing is conversely suppressed. There is also a problem.
また、経時差分対象画像ではなく、単独で観察する画像や比較読影用の画像についても、画像処理によってコントラストが強調された構造物領域のコントラストを確保しつつ、画像処理によってコントラストが抑制された構造物領域のコントラストを向上させることが好ましい。 In addition to the temporal difference target image, a structure in which the contrast is suppressed by the image processing while ensuring the contrast of the structure region in which the contrast is enhanced by the image processing for the image to be observed alone or the image for comparative interpretation. It is preferable to improve the contrast of the physical region.
本発明の課題は、画像処理によってコントラストが強調された構造物領域についてはそのコントラストを確保しつつ、画像処理によってコントラストが抑制された構造物領域については抑制されたコントラストを向上できるようにすることである。 An object of the present invention is to improve the suppressed contrast of a structure region whose contrast is suppressed by image processing while ensuring the contrast of the structure region whose contrast is enhanced by image processing. It is.
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
被写体を撮影することにより取得された２以上の構造物領域を含む画像であって、所定の構造物領域のコントラストを抑制する画像処理が施された画像に各種処理を施す画像処理装置であって、
前記画像から前記所定の構造物領域の濃度帯域を抽出する抽出手段と、
前記抽出された濃度帯域のコントラストの指標値を算出する算出手段と、
前記算出されたコントラストの指標値に基づいて、前記画像の前記所定の構造物領域のコントラストを強調させる画像処理を施す画像処理手段と、
を備える。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1
An image processing apparatus that performs various processes on an image including two or more structure regions acquired by photographing a subject and subjected to image processing for suppressing contrast of a predetermined structure region. ,
Extraction means for extracting a density band of the predetermined structure region from the image;
Calculating means for calculating an index value of contrast of the extracted density band;
Image processing means for performing image processing for enhancing contrast of the predetermined structure region of the image based on the calculated index value of contrast;
Is provided.
請求項２に記載の発明は、
同一被写体を撮影することにより取得された２以上の構造物領域を含む２以上の画像であって、少なくとも１つの画像には、所定の構造物領域のコントラストを抑制する画像処理が施された画像に各種処理を施す画像処理装置であって、
前記２以上の画像のうち、少なくとも１つの画像には、所定の構造物領域のコントラストを抑制する画像処理が施されており、
前記画像から前記所定の構造物領域の濃度帯域を抽出する抽出手段と、
前記抽出された濃度帯域のコントラストの指標値を算出する算出手段と、
前記算出されたコントラストの指標値に基づいて、前記画像の前記所定の構造物領域のコントラストが抑制されている場合にそのコントラストを強調させる画像処理を施す画像処理手段と、
を備える。
The invention described in claim 2
Two or more images including two or more structure regions acquired by photographing the same subject, and at least one image is subjected to image processing for suppressing the contrast of a predetermined structure region An image processing apparatus that performs various processes on
At least one of the two or more images is subjected to image processing for suppressing a contrast of a predetermined structure region,
Extraction means for extracting a density band of the predetermined structure region from the image;
Calculating means for calculating an index value of contrast of the extracted density band;
Image processing means for performing image processing for enhancing the contrast when the contrast of the predetermined structure region of the image is suppressed based on the calculated contrast index value;
Is provided.
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記２以上の画像のうちの２つの画像間の差分画像を生成する差分画像生成手段を備える。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2,
Difference image generation means for generating a difference image between two of the two or more images is provided.
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、
前記抽出手段は、前記画像の濃度ヒストグラムを生成し、生成した濃度ヒストグラムの分布に基づいて、前記所定の構造物領域の濃度帯域を抽出する。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3,
The extraction unit generates a density histogram of the image and extracts a density band of the predetermined structure region based on the distribution of the generated density histogram.
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、
前記算出手段は、前記コントラストの指標値として、テクスチャ特徴量を算出する。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4,
The calculation means calculates a texture feature amount as the contrast index value.
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記テクスチャ特徴量は、標準偏差、差分統計量、自己相関関数、濃度共起行列、ランレングス、フラクタル、又は周波数特徴量の何れかである。
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5,
The texture feature amount is any one of a standard deviation, a difference statistic, an autocorrelation function, a density co-occurrence matrix, a run length, a fractal, or a frequency feature amount.
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、
前記画像処理手段は、前記算出手段により算出されたコントラストの指標値に応じたガンマカーブを生成し、生成したガンマカーブに基づいて前記画像の前記所定の構造物領域に階調変換処理を施すことにより、前記画像の前記所定の構造物領域のコントラストを強調させる。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6,
The image processing means generates a gamma curve corresponding to the contrast index value calculated by the calculating means, and performs gradation conversion processing on the predetermined structure region of the image based on the generated gamma curve. Thus, the contrast of the predetermined structure area of the image is enhanced.
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、
前記画像処理手段は、前記所定の構造物領域の濃度帯域には、前記算出手段により算出されたコントラストの指標値に応じたガンマカーブを設定し、前記画像の前記所定の構造物領域以外の濃度帯域には、傾きが１の直線を設定し、設定したガンマカーブ及び直線に基づいて前記画像に階調変換処理を施すことにより、前記画像の前記所定の構造物領域のコントラストを強調させる。
The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7,
The image processing means sets a gamma curve corresponding to the contrast index value calculated by the calculating means in the density band of the predetermined structure area, and the density of the image other than the predetermined structure area A straight line having a slope of 1 is set in the band, and gradation conversion processing is performed on the image based on the set gamma curve and straight line, thereby enhancing the contrast of the predetermined structure region of the image.
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明において、
前記画像は、医用画像である。
The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 8,
The image is a medical image.
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、
前記画像は、胸部の医用画像である。
The invention according to claim 10 is the invention according to claim 9,
The image is a medical image of the chest.
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、
前記所定の構造物領域は、縦隔及び横隔膜の領域である。
The invention according to claim 11 is the invention according to claim 10,
The predetermined structure regions are mediastinum and diaphragm regions.
請求項１２に記載の発明のプログラムは、
被写体を撮影することにより取得された２以上の構造物領域を含む画像であって、所定の構造物領域のコントラストを抑制する画像処理が施された画像に各種処理を施す画像処理装置に用いられるコンピューターを、
前記画像から前記所定の構造物領域の濃度帯域を抽出する抽出手段、
前記抽出された濃度帯域のコントラストの指標値を算出する算出手段、
前記算出されたコントラストの指標値に基づいて、前記画像の前記所定の構造物領域のコントラストを強調させる画像処理を施す画像処理手段、
として機能させる。
The program of the invention described in claim 12 is:
Used in an image processing apparatus that performs various processes on an image including two or more structure regions acquired by photographing a subject and subjected to image processing that suppresses contrast of a predetermined structure region. Computer
Extraction means for extracting a density band of the predetermined structure region from the image;
Calculating means for calculating an index value of contrast of the extracted density band;
Image processing means for performing image processing for enhancing contrast of the predetermined structure region of the image based on the calculated index value of contrast;
To function as.
請求項１３に記載の発明のプログラムは、
同一被写体を撮影することにより取得された２以上の構造物領域を含む２以上の画像であって、少なくとも１つの画像には、所定の構造物領域のコントラストを抑制する画像処理が施された画像に各種処理を施す画像処理装置に用いられるコンピューターを、
前記画像から前記所定の構造物領域の濃度帯域を抽出する抽出手段、
前記抽出された濃度帯域のコントラストの指標値を算出する算出手段、
前記算出されたコントラストの指標値に基づいて、前記画像の前記所定の構造物領域のコントラストが抑制されている場合にそのコントラストを強調させる画像処理を施す画像処理手段、
として機能させる。
The program of the invention described in claim 13 is:
Two or more images including two or more structure regions acquired by photographing the same subject, and at least one image is subjected to image processing for suppressing the contrast of a predetermined structure region A computer used in an image processing apparatus that performs various processes on
Extraction means for extracting a density band of the predetermined structure region from the image;
Calculating means for calculating an index value of contrast of the extracted density band;
Image processing means for performing image processing for enhancing the contrast when the contrast of the predetermined structure region of the image is suppressed based on the calculated contrast index value;
To function as.
本発明によれば、画像処理によってコントラストが強調された構造物領域についてはそのコントラストを確保しつつ、画像処理によってコントラストが抑制された構造物領域についてコントラストを向上させることが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to improve contrast about the structure area | region where the contrast was suppressed by image processing, ensuring the contrast about the structure area | region where the contrast was emphasized by image processing.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated examples.
［Ｘ線画像システム１００の構成］
まず、構成を説明する。
図１に、本実施形態に係るＸ線画像システム１００を示す。Ｘ線画像システム１００は、医療施設に適用されるシステムであり、Ｘ線撮影装置１と医用画像処理装置２とが、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークＮによりデータ送受信可能に接続されて構成されている。
[Configuration of X-ray Imaging System 100]
First, the configuration will be described.
FIG. 1 shows an X-ray imaging system 100 according to the present embodiment. The X-ray imaging system 100 is a system applied to a medical facility, and the X-ray imaging apparatus 1 and the medical image processing apparatus 2 are connected so as to be able to transmit and receive data via a communication network N such as a LAN (Local Area Network). Has been configured.
Ｘ線撮影装置１は、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）装置、ＣＲ（Computed Radiography）装置等により構成される。Ｘ線撮影装置１は、Ｘ線源とＸ線検出器（ＦＰＤやＣＲカ
セッテ）を有し、これらの間に配置された被写体にＸ線を照射し、被写体を透過したＸ線を検出してデジタルの医用画像を生成し、医用画像処理装置２に出力する。なお、医用画像には、患者情報、撮影部位、撮影日等が対応付けられて医用画像処理装置２に出力される。
The X-ray imaging apparatus 1 includes an FPD (Flat Panel Detector) apparatus, a CR (Computed Radiography) apparatus, and the like. The X-ray imaging apparatus 1 has an X-ray source and an X-ray detector (FPD and CR cassette), irradiates an object disposed between them and detects X-rays transmitted through the object. A digital medical image is generated and output to the medical image processing apparatus 2. The medical image is output to the medical image processing apparatus 2 in association with patient information, imaging region, imaging date, and the like.
医用画像処理装置２は、Ｘ線撮影装置１から入力された医用画像に各種処理を施して読影用に表示する画像処理装置である。医用画像処理装置２は、図２に示すように、制御部２１、ＲＡＭ２２、記憶部２３、操作部２４、表示部２５、通信部２６等を備えて構成されており、各部はバス２７により接続されている。 The medical image processing apparatus 2 is an image processing apparatus that performs various processes on the medical image input from the X-ray imaging apparatus 1 and displays it for interpretation. As shown in FIG. 2, the medical image processing apparatus 2 includes a control unit 21, a RAM 22, a storage unit 23, an operation unit 24, a display unit 25, a communication unit 26, and the like. Has been.
制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成され、記憶部２３に
記憶されているシステムプログラムや処理プログラム等の各種プログラムを読み出してＲＡＭ２２に展開し、展開されたプログラムに従って後述する差分画像生成処理をはじめとする各種処理を実行することで、抽出手段、算出手段、画像処理手段として機能する。
The control unit 21 is configured by a CPU (Central Processing Unit) or the like, reads various programs such as a system program and a processing program stored in the storage unit 23 and develops them in the RAM 22, and later-described difference images according to the developed programs. By performing various processes including the generation process, the functions as an extraction unit, a calculation unit, and an image processing unit.
ＲＡＭ２２は、制御部２１により実行制御される各種処理において、記憶部２３から読み出された制御部２１で実行可能な各種プログラム、入力若しくは出力データ、及びパラメーター等の一時的に記憶するワークエリアを形成する。 The RAM 22 temporarily stores a work area for temporarily storing various programs, input or output data, parameters, and the like that can be executed by the control unit 21 read from the storage unit 23 in various processes controlled by the control unit 21. Form.
記憶部２３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や半導体の不揮発性メモリー等により構成される。記憶部２３には、前述のように各種プログラムやプログラムの実行に必要なデータ（例えば、医用画像の階調処理（階調変換処理）に用いる階調変換用ＬＵＴ（以下、ＬＵＴ）や、後述する変換表Ｔ１等）が記憶されている。ＬＵＴは、階調処理前の画素値と階調処理後の画素値の関係を示すテーブルである。また、記憶部２３には、Ｘ線撮影装置１から入力され医用画像処理装置２において画像処理された医用画像、医用画像処理装置２において生成された差分画像等を患者情報、撮影部位、日付等に対応付けて記憶する画像ＤＢ２３１が設けられている。 The storage unit 23 includes an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor nonvolatile memory, or the like. As described above, the storage unit 23 stores various programs and data necessary for executing the programs (for example, a gradation conversion LUT (hereinafter referred to as LUT) used for gradation processing (gradation conversion processing) of a medical image, Conversion table T1 etc.) to be stored. The LUT is a table showing the relationship between pixel values before gradation processing and pixel values after gradation processing. In addition, the storage unit 23 stores the medical image input from the X-ray imaging apparatus 1 and processed by the medical image processing apparatus 2, the difference image generated by the medical image processing apparatus 2, etc., as patient information, imaging region, date, and the like. An image DB 231 is provided for storing the information in association with each other.
操作部２４は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードで押下操作されたキーの押下信号とマウスによる操作信号とを、入力信号として制御部２１に出力する。 The operation unit 24 includes a keyboard having cursor keys, numeric input keys, various function keys, and the like, and a pointing device such as a mouse, and includes a key pressing signal pressed by the keyboard and an operation signal by the mouse. Is output to the control unit 21 as an input signal.
表示部２５は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニターを備えて構成されており、制御部２１から入力される表示信号の指示に従って、各種画面を表示する。 The display unit 25 includes a monitor such as a CRT (Cathode Ray Tube) or an LCD (Liquid Crystal Display), for example, and displays various screens according to instructions of display signals input from the control unit 21.
通信部２６は、ネットワークインターフェース等により構成され、スイッチングハブを介して通信ネットワークＮに接続された外部機器との間でデータの送受信を行う。 The communication unit 26 is configured by a network interface or the like, and transmits / receives data to / from an external device connected to the communication network N via a switching hub.
［Ｘ線画像システム１００の動作］
次に、Ｘ線画像システム１００の動作について説明する。
まず、Ｘ線撮影装置１において被写体の撮影が行われる。このとき、Ｘ線源とＸ線検出器とが対向する位置となるようにＸ線源やＸ線検出器の位置が調整されるとともに、これらの間に被写体部位がポジショニングされて撮影が行われる。被写体部位が胸部である場合は、Ｘ線源とＸ線検出器との間に、例えば、被写体の背側がＸ線源側を向くようにしてポジショニングが行われ、Ｘ線撮影が行われる。撮影により得られた医用画像には、患者情報、撮影部位（被写体部位）、撮影日時等が付帯情報として対応付けられて通信ネットワークＮを介して医用画像処理装置２に送信される。
[Operation of X-ray imaging system 100]
Next, the operation of the X-ray imaging system 100 will be described.
First, a subject is imaged in the X-ray imaging apparatus 1. At this time, the positions of the X-ray source and the X-ray detector are adjusted so that the X-ray source and the X-ray detector are opposed to each other, and the subject part is positioned between them to perform imaging. . When the subject part is the chest, positioning is performed between the X-ray source and the X-ray detector so that the back side of the subject faces the X-ray source side, and X-ray imaging is performed. The medical image obtained by imaging is associated with patient information, imaging region (subject region), imaging date and time as supplementary information, and transmitted to the medical image processing apparatus 2 via the communication network N.
医用画像処理装置２においては、通信部２６によりＸ線撮影装置１からの医用画像が受信されると、制御部２１により、受信された医用画像に階調処理等の画像処理が施され、患者情報、撮影部位、撮影日時等と対応付けられて画像ＤＢ２３１に記憶されるとともに、表示部２５に表示される。受信された医用画像の撮影部位が胸部（ここでは胸部正面）である場合には、表示部２５に受信された医用画像（現在画像という）と併せて差分画像を表示することを指示するための差分画像表示ボタン（図示せず）が表示される。操作部２４により差分画像表示ボタンが押下されると、制御部２１により、同一患者の胸部の過去画像を選択するための選択欄が表示部２５に表示され、操作部２４により過去画像（複数であってもよい）が選択されると、制御部２１により、画像ＤＢ２３１から選択された過去画像が読み出されるとともに、後述する差分画像生成処理が実行され、現在画像（第１画像）と選択された過去画像（第２画像）の差分画像が生成される。 In the medical image processing apparatus 2, when a medical image is received from the X-ray imaging apparatus 1 by the communication unit 26, the control unit 21 performs image processing such as gradation processing on the received medical image, and the patient The information is stored in the image DB 231 in association with information, the imaging region, the imaging date and time, and is displayed on the display unit 25. When the imaging part of the received medical image is the chest (here, the front of the chest), the display unit 25 is instructed to display a difference image together with the received medical image (referred to as the current image). A difference image display button (not shown) is displayed. When the difference image display button is pressed by the operation unit 24, the control unit 21 displays a selection field for selecting a past image of the chest of the same patient on the display unit 25, and the operation unit 24 displays a past image (a plurality of images). Is selected), the control unit 21 reads the past image selected from the image DB 231 and executes a later-described difference image generation process to select the current image (first image). A difference image of the past image (second image) is generated.
ここで、本実施形態において、記憶部２３には、胸部の医用画像に対して適用可能な複数種類のＬＵＴが記憶されており、画像ＤＢ２３１に記憶されている胸部の医用画像の階調処理に用いられたＬＵＴは一定ではない。 Here, in the present embodiment, the storage unit 23 stores a plurality of types of LUTs that can be applied to the medical image of the chest, and is used for gradation processing of the medical image of the chest stored in the image DB 231. The LUT used is not constant.
図３に、画像ＤＢ２３１に記憶されている胸部の医用画像に適用されたＬＵＴを、横軸を階調処理前の画素値、縦軸を階調処理後の画素値としてプロットしたカーブの例を示す。なお、本実施形態において、Ｘ線撮影装置１において生成された医用画像の画素値（信号値）は、医用画像の濃度に対応している。ここでは、濃度が高い（黒に近い）ほど低い画素値で、濃度が低い（白に近い）ほど高い画素値で表現されていることとして説明する。
例えば、図３に示すタイプ１のＬＵＴは、縦隔や横隔膜との重なりのない肺野領域を重視した診断に用いられるもので、肺野領域の画素値帯域（濃度帯域）の診断に主要な部分の傾きが１より大きく、縦隔／横隔膜領域の画素値帯域の傾きが１より大幅に小さい。即ち、タイプ１のＬＵＴを用いて階調処理された医用画像では、肺野領域のコントラストが強調され、縦隔／横隔膜領域のコントラストが抑制されている。
また、図３に示すタイプ２のＬＵＴは、肺野領域の画素値帯域の診断に主要な部分の傾きが１より大きく、縦隔／横隔膜領域の画素値帯域の大部分の傾きについても１程度が確保されている。即ち、タイプ２のＬＵＴを用いて階調処理された医用画像では、肺野領域のコントラストが強調され、縦隔／横隔膜領域についてもコントラストが維持されている。
差分画像生成処理が実施される現在画像と過去画像とでは、一方がタイプ１のＬＵＴ、他方がタイプ２のＬＵＴを用いて階調処理が行われている場合がある。
FIG. 3 shows an example of a curve in which the LUT applied to the chest medical image stored in the image DB 231 is plotted with the horizontal axis representing pixel values before gradation processing and the vertical axis representing pixel values after gradation processing. Show. In the present embodiment, the pixel value (signal value) of the medical image generated by the X-ray imaging apparatus 1 corresponds to the density of the medical image. Here, the description will be made assuming that the higher the density (closer to black), the lower the pixel value, and the lower the density (closer to white), the higher the pixel value.
For example, the type 1 LUT shown in FIG. 3 is used for diagnosis with emphasis on lung field areas that do not overlap with the mediastinum or diaphragm, and is mainly used for diagnosis of pixel value bands (density bands) in the lung field areas. The inclination of the portion is larger than 1, and the inclination of the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region is significantly smaller than 1. That is, in a medical image that has been gradation processed using a type 1 LUT, the contrast of the lung field region is enhanced, and the contrast of the mediastinum / diaphragm region is suppressed.
In addition, the type 2 LUT shown in FIG. 3 has a slope of a major part larger than 1 for diagnosis of the pixel value band in the lung field region, and about 1 for the slope of most of the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region. Is secured. That is, in a medical image that has been gradation processed using a Type 2 LUT, the contrast of the lung field region is enhanced, and the contrast of the mediastinum / diaphragm region is also maintained.
In the current image and the past image on which the differential image generation processing is performed, gradation processing may be performed using one type 1 LUT and the other type 2 LUT.
以下、差分画像生成処理について説明する。
図４に、制御部２１により実行される差分画像生成処理のフローチャートを示す。差分画像生成処理は、制御部２１と記憶部２３に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
Hereinafter, the difference image generation process will be described.
FIG. 4 shows a flowchart of the difference image generation process executed by the control unit 21. The difference image generation process is executed in cooperation with the control unit 21 and the program stored in the storage unit 23.
差分画像生成処理において、まず、制御部２１は、選択された過去画像を処理対象としてＲＡＭ２２に入力し（ステップＳ１）、過去画像に対して前処理を行う（ステップＳ２）。同様に、制御部２１は、現在画像を処理対象としてＲＡＭ２２に入力し（ステップＳ３）、現在画像に対して前処理を行う（ステップＳ４）。
前処理としては、例えば、特開２００５−１７６４６２号公報に記載のように、非線形濃度補正、マトリクスサイズリダクション、コントラスト強調、及び／又はエッジぼかし等の処理が行われる。
In the difference image generation processing, first, the control unit 21 inputs the selected past image as a processing target into the RAM 22 (Step S1), and performs preprocessing on the past image (Step S2). Similarly, the control unit 21 inputs the current image as a processing target to the RAM 22 (step S3), and performs preprocessing on the current image (step S4).
As preprocessing, for example, as described in JP-A-2005-176462, processing such as nonlinear density correction, matrix size reduction, contrast enhancement, and / or edge blurring is performed.
次いで、制御部２１は、グローバルマッチング処理を行って、現在画像と過去画像の肺野領域の大局的な位置合わせを行う（ステップＳ５）。
グローバルマッチング処理は、例えば、特開２００４−１６４２９８号公報等に記載されているように、公知の画像処理技術である。
グローバルマッチング処理においては、まず、現在画像と過去画像のそれぞれにおいて、肺野領域を抽出する。肺野領域の抽出方法は特に限定せず、公知の方法を適用することができる。例えば、特許第２９８７６３３号に開示されているように、胸部の医用画像において、肺野領域は画像濃度が周辺より高濃度となる。そこで、医用画像を左右方向に走査して走査線上の濃度（画素値）ヒストグラムを作成し、その濃度ヒストグラムの形状や面積から肺野領域に該当する高濃度領域の画像領域を求め、肺野領域として抽出する。次いで、肺野の輪郭上において、特徴となる複数組の対応点を求め、対応点間のシフトベクトル（移動量ベクトル）を計算する。次いで、現在画像又は過去画像の一方（ここでは過去画像とする）をシフトベクトルに基づいてアフィン変換する。これにより、一方の画像の肺野領域が他方の画像の肺野領域に大局的に位置合わせされる。
Next, the control unit 21 performs global matching processing, and performs global positioning of the lung region of the current image and the past image (step S5).
The global matching process is a known image processing technique as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-164298.
In the global matching process, first, lung field regions are extracted from each of the current image and the past image. The extraction method of the lung field region is not particularly limited, and a known method can be applied. For example, as disclosed in Japanese Patent No. 2998733, in the medical image of the chest, the lung field region has an image density higher than that of the surrounding area. Therefore, a medical image is scanned left and right to create a density (pixel value) histogram on the scanning line, and an image area of a high density area corresponding to the lung field area is obtained from the shape and area of the density histogram. Extract as Next, a plurality of sets of corresponding points as features are obtained on the contour of the lung field, and a shift vector (movement amount vector) between the corresponding points is calculated. Next, one of the current image and the past image (here, the past image) is affine transformed based on the shift vector. As a result, the lung field region of one image is globally aligned with the lung field region of the other image.
次いで、制御部２１は、現在画像の肺野領域において、縦横方向に均等な間隔で、多数のテンプレート関心領域（テンプレートＲＯＩ）を設定する（ステップＳ６）。また、制御部２１は、過去画像の肺野領域において、縦横方向に均等な間隔で、各テンプレートＲＯＩに対応する探索領域（探索ＲＯＩ）を設定する（ステップＳ７）。なお、探索ＲＯＩのサイズは、テンプレートＲＯＩよりも大きい。テンプレートＲＯＩ、探索ＲＯＩのサイズは、実験的経験的に最適なものが用いられる。 Next, the control unit 21 sets a large number of template regions of interest (template ROI) at equal intervals in the vertical and horizontal directions in the lung field region of the current image (step S6). Moreover, the control part 21 sets the search area | region (search ROI) corresponding to each template ROI in the lung field area | region of the past image at equal intervals in the vertical and horizontal directions (step S7). Note that the size of the search ROI is larger than the template ROI. The sizes of the template ROI and the search ROI are optimally determined experimentally and empirically.
次いで、制御部２１は、過去画像と現在画像のそれぞれに対し、縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理を行う（ステップＳ８）。 Next, the control unit 21 performs mediastinal / diaphragm region contrast adjustment processing on each of the past image and the current image (step S8).
ステップＳ８は、本実施形態で特徴的な処理である。上述のように、過去画像と現在画像とでは、少なくとも一方がタイプ１のＬＵＴを用いて階調処理が行われている場合がある。タイプ１のＬＵＴを用いて階調処理が行われた胸部の医用画像の場合、縦隔／横隔膜領域のコントラストが抑制されている（図３参照）。一方、タイプ２のＬＵＴを用いて階調処理が行われた胸部の医用画像の場合、縦隔／横隔膜領域のコントラストは確保されている。従って、過去画像と現在画像が異なるＬＵＴを用いて階調処理された画像である場合、画像間で対応する構造物の濃度を表す画素値が一致せず、差分画像上でアーチファクトが発生する可能性が非常に高い。また、両画像が同じＬＵＴを用いて作成されたものであればこのような問題は生じないが、タイプ１のＬＵＴを用いている場合は、上述のように、縦隔／横隔膜領域のコントラストが抑制されているため、この縦隔／横隔膜領域のコントラストを強調して向上させておくことが好ましい。
そこで、ステップＳ８においては、過去画像及び現在画像のそれぞれについて縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理を実行し、縦隔／横隔膜領域のコントラストが抑制されている場合にこれを強調し、一方の画像の縦隔／横隔膜領域のコントラストが抑制されている場合は、両画像の縦隔／横隔膜領域のコントラストが略同等となるようにする。
Step S8 is a characteristic process in the present embodiment. As described above, at least one of the past image and the current image may be subjected to gradation processing using a type 1 LUT. In the case of a medical image of a chest that has been subjected to gradation processing using a type 1 LUT, the contrast of the mediastinum / diaphragm region is suppressed (see FIG. 3). On the other hand, in the case of a medical image of a chest that has been subjected to gradation processing using a Type 2 LUT, the contrast of the mediastinum / diaphragm region is ensured. Therefore, in the case where the past image and the current image are gradation processed images using different LUTs, the pixel values representing the density of the corresponding structure do not match between the images, and artifacts may occur on the difference image The nature is very high. In addition, if both images are created using the same LUT, such a problem does not occur. However, when a type 1 LUT is used, the contrast of the mediastinum / diaphragm region is as described above. Since it is suppressed, it is preferable to enhance the contrast of the mediastinum / diaphragm region by enhancing it.
Therefore, in step S8, contrast adjustment processing of the mediastinum / diaphragm region is executed for each of the past image and the current image, and this is emphasized when the contrast of the mediastinum / diaphragm region is suppressed. When the contrast of the mediastinum / diaphragm region is suppressed, the contrast of the mediastinum / diaphragm region of both images is set to be substantially equal.
図５に、縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理のフローチャートを示す。縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理は、制御部２１と記憶部２３に記憶されているプログラムとの協働により実行される。 FIG. 5 shows a flowchart of mediastinal / diaphragm region contrast adjustment processing. The medial / diaphragm region contrast adjustment process is executed in cooperation with the control unit 21 and the program stored in the storage unit 23.
縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理において、まず、制御部２１は、肺野全体領域を特定する（ステップＳ８０１）。ここで、胸部正面の医用画像において、肺野は、図６に示す、高濃度で黒っぽく見える領域（縦隔や横隔膜等と重なっていない、所謂肺野領域と呼ばれている領域）の他、左右の高濃度の肺野領域に挟まれた、縦隔、横隔膜、心臓等の解剖学的構造物が存在する低濃度の縦隔／横隔膜領域にも重なっている。そこで、ステップＳ８０１においては、図６に示すように、肺野領域及び縦隔／横隔膜領域を含む矩形領域を肺野全体領域として特定する。肺野全体領域の特定の方法としては、例えば、左右の胸郭の外側のエッジ（図６に太線で示す）を抽出し、抽出したエッジと、左右のエッジの下端を水平方向（左右方向）に結んだ線とに囲まれた領域に外接する矩形領域（図６の格子が重畳された領域）を肺野全体領域として特定する。胸郭のエッジの抽出手法としては、例えば、特開平成８−３３５２７１号公報に記載のように、画像の水平方向のプロファイル及びその導関数を用いた抽出手法等を適用することができる。 In the contrast adjustment processing of the mediastinum / diaphragm region, first, the control unit 21 specifies the entire lung field region (step S801). Here, in the medical image of the front of the chest, the lung field is shown in FIG. It also overlaps the low concentration mediastinum / diaphragm region where anatomical structures such as the mediastinum, diaphragm and heart are sandwiched between the left and right high concentration lung field regions. Therefore, in step S801, as shown in FIG. 6, a rectangular area including the lung field area and the mediastinum / diaphragm area is specified as the entire lung field area. As a method for specifying the entire lung field, for example, the outer edges of the left and right rib cages (shown by bold lines in FIG. 6) are extracted, and the extracted edges and the lower ends of the left and right edges are horizontally (left and right). A rectangular area circumscribing the area surrounded by the connected lines (the area on which the grid in FIG. 6 is superimposed) is specified as the entire lung field area. As a method for extracting the ribcage edge, for example, as described in JP-A-8-335271, an extraction method using a horizontal profile of an image and its derivative can be applied.
次いで、制御部２１は、肺野全体領域を所定サイズの小領域に分割する（ステップＳ８０２）。例えば、肺野全体領域を、図６に示すように４５×３０の小領域（４．７ｍｍ相当）に分割することが好ましい。小領域のサイズを４．７ｍｍ相当とすることで、ノイズを拾わずに、後段で算出する縦隔／横隔膜領域における小領域の最低標準偏差ＳＤの高低と目視によるコントラストの高低の評価と略一致させることができ、かつ、処理時間に影響を与えないようにすることができる。ここでは、肺野全体領域をｍ×ｎ（ｍ、ｎは正の整数）の小領域に分割することとする。 Next, the control unit 21 divides the entire lung field region into small regions of a predetermined size (step S802). For example, the entire lung field region is preferably divided into 45 × 30 small regions (equivalent to 4.7 mm) as shown in FIG. By making the size of the small region equivalent to 4.7 mm, it is almost the same as the evaluation of the level of the minimum standard deviation SD of the small region in the mediastinum / diaphragm region calculated later and the contrast level visually without picking up noise And the processing time can be prevented from being affected. Here, the entire lung field region is divided into m × n (m and n are positive integers) small regions.
次いで、制御部２１は、各小領域内の画素値平均と画素値の標準偏差を算出する（ステップＳ８０３）。 Next, the control unit 21 calculates the average pixel value and the standard deviation of the pixel values in each small region (step S803).
次いで、制御部２１は、ステップＳ８０３で算出された画素値平均のヒストグラム（即ち、濃度ヒストグラムに相当）を生成し、肺野領域の画素値帯域（濃度帯域）と縦隔／横隔膜領域の画素値帯域を分離する閾値ｔを決定し、ｔより大きい画素値帯域を縦隔／横隔膜領域の画素値帯域として抽出する（ステップＳ８０４）。
図７に、肺野全体領域の画素値ヒストグラムの一例を示す。図７に示すように、肺野全体領域には、高濃度側の肺野領域と、低濃度側の縦隔／横隔膜領域が存在する。そこで、肺野領域の画素値帯域と縦隔／横隔膜領域の画素値帯域を分離する閾値ｔを決定する。
Next, the control unit 21 generates a pixel value average histogram (that is, equivalent to a density histogram) calculated in step S803, the pixel value band (density band) of the lung field region, and the pixel value of the mediastinum / diaphragm region A threshold value t for separating the bands is determined, and a pixel value band larger than t is extracted as a pixel value band of the mediastinum / diaphragm region (step S804).
FIG. 7 shows an example of a pixel value histogram of the entire lung field region. As shown in FIG. 7, the entire lung field includes a high density side lung field area and a low density side mediastinum / diaphragm area. Therefore, a threshold value t for separating the pixel value band of the lung field region and the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region is determined.
閾値ｔの決定方法としては、例えば、（式１）に示すように、ステップＳ８０３で算出した小領域の画素値平均の平均（ＲＯＩ平均ｔ）を閾値ｔとして求めることができる。
または、判別分析法により閾値ｔを求めることとしてもよい。判別分析法は、分離度が最大となる点を閾値ｔとして求めるものである。具体的には、閾値ｔで二値化したとき、閾値ｔよりも画素値が小さい側のクラス（肺野領域）の画素数をω1、平均をｍ1、分散をσ1、画素値が大きい側のクラス（縦隔／横隔膜領域）の画素数をω2、平均をｍ2、分散をσ2、肺野全体領域の画素数をωｔ、平均をｍｔ、分散をσｔとしたとき、クラス内分散σw 2は（式２）により表すことができる。
次いで、制御部２１は、縦隔／横隔膜領域の画素値帯域の最低標準偏差ＳＤを求める（ステップＳ８０５）。 Next, the control unit 21 calculates the minimum standard deviation SD of the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region (step S805).
ここで、図８に、目視で縦隔／横隔膜領域のコントラストが高い順に並べた４つの胸部画像の順番と、これらの各画像の縦隔／横隔膜領域の画素値帯域の最低標準偏差ＳＤが高い順に並べた順番を示す。図８に示すように、両者の順番は一致する。即ち、縦隔／横隔膜領域の画素値帯域の最低標準偏差ＳＤの高低は、縦隔／横隔膜領域のコントラストの高低と一致することがわかる。
なお、ステップＳ８０５においては、他とかけ離れた突発値（誤った値）を排除するため、下から５％のマージンを除いた一般的な信頼区間９５％の間にある最低標準偏差ＳＤを求める。
Here, in FIG. 8, the order of four chest images arranged in descending order of the contrast of the mediastinum / diaphragm region and the minimum standard deviation SD of the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region of these images are high. Shows the order of order. As shown in FIG. 8, the order of both matches. That is, it can be seen that the level of the minimum standard deviation SD of the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region matches the level of contrast of the mediastinum / diaphragm region.
In step S805, in order to eliminate sudden values (incorrect values) that are far from others, a minimum standard deviation SD within a general confidence interval 95% excluding a 5% margin from the bottom is obtained.
次いで、制御部２１は、縦隔／横隔膜領域の画素値帯域の最低標準偏差ＳＤに基づいて、縦隔／横隔膜領域のコントラストを変換するためのγカーブ用のγパラメーター（γ値）を決定する（ステップＳ８０６）。ステップＳ８０６においては、最低標準偏差ＳＤと、記憶部２５に予め記憶された変換表Ｔ１を用いてγパラメーターを決定する。γパラメーターは、γカーブの深さを示すパラメーターである。γ＞１であれば、コントラストが強調（向上）される。γ＝１であれば、現状のコントラストが維持される。 Next, the control unit 21 determines a γ parameter (γ value) for the γ curve for converting the contrast of the mediastinum / diaphragm region based on the minimum standard deviation SD of the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region. (Step S806). In step S806, the γ parameter is determined using the minimum standard deviation SD and the conversion table T1 stored in advance in the storage unit 25. The γ parameter is a parameter indicating the depth of the γ curve. If γ> 1, the contrast is enhanced (improved). If γ = 1, the current contrast is maintained.
図９に、ステップＳ８０６において使用される変換表Ｔ１の一例を示す。変換表Ｔ１は、横軸をγパラメーター、縦軸を最低標準偏差ＳＤとして、最低標準偏差ＳＤに対応するγパラメーターを定めたテーブルである。
変換表Ｔ１は、実験により求められた、各最低標準偏差ＳＤに対応する最適なγパラメーターを示したもので、以下の手順で作成されたものである。
（１）まず、異なる画像処理条件（ＬＵＴ）で階調処理が施された複数の胸部の医用画像（サンプル画像）のそれぞれについて、縦隔／横隔膜領域の画素値帯域のγパラメーターを１〜６とし、肺野領域の画素値帯域を傾き１の直線とした階調カーブ（γカーブ）で階調処理した画像を生成する。
（２）複数の各画像から（１）で生成された各画像の縦隔／横隔膜領域の画素値帯域の最低標準偏差ＳＤを求め、その最低標準偏差ＳＤの値が最も高かった（コントラストが高かった）画像に適用したγパラメーター及び最低標準偏差ＳＤをグラフ上にプロットし、最小二乗法等により近似式を導出して、最低標準偏差ＳＤとγパラメーターの変換式を設定する（図１０（ａ）参照）。この変換式が変換表Ｔ１である。
FIG. 9 shows an example of the conversion table T1 used in step S806. The conversion table T1 is a table in which the γ parameter corresponding to the minimum standard deviation SD is defined with the γ parameter on the horizontal axis and the minimum standard deviation SD on the vertical axis.
The conversion table T1 shows the optimum γ parameter corresponding to each minimum standard deviation SD obtained by experiment, and is created by the following procedure.
(1) First, for each of a plurality of chest medical images (sample images) subjected to gradation processing under different image processing conditions (LUT), the γ parameter of the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region is set to 1-6. Then, an image is generated by gradation processing using a gradation curve (γ curve) in which the pixel value band of the lung field region is a straight line having a slope of 1.
(2) The lowest standard deviation SD of the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region of each image generated in (1) was obtained from a plurality of images, and the lowest standard deviation SD was the highest (high contrast) The γ parameter applied to the image and the minimum standard deviation SD are plotted on a graph, an approximate expression is derived by the least square method or the like, and a conversion formula between the minimum standard deviation SD and the γ parameter is set (FIG. 10A). )reference). This conversion formula is the conversion table T1.
なお、この変換式は、上記（１）で作成したγパラメーター１〜６の画像を目視確認し、縦隔／横隔膜領域内で椎体が見えた時点のγパラメーター及びそのγパラメーターで変換された画像の縦隔／横隔膜領域の最低標準偏差値ＳＤをグラフ上にプロットし、最小二乗法等により近似式を導出して求めた最低標準偏差ＳＤとγパラメーターの変換式（図１０（ｂ）参照）と略同じであった。 In addition, this conversion equation was visually converted from the images of γ parameters 1 to 6 created in the above (1), and converted using the γ parameters at the time when the vertebral body was seen in the mediastinum / diaphragm region and the γ parameters. The minimum standard deviation value SD of the mediastinum / diaphragm region of the image is plotted on a graph, and a conversion formula between the minimum standard deviation SD and the γ parameter obtained by deriving an approximate expression by the least square method or the like (see FIG. 10B) ).
γパラメーターの決定後、制御部２１は、決定したγパラメーターに基づいて、縦隔／横隔膜領域の画素値帯域に対してγカーブを設定し、肺野領域の画素値帯域に対して傾きが１のリニアな直線を設定し、階調変換ＬＵＴを生成する（ステップＳ８０７）。
具体的には、まず、図１１において実線で示すように、縦隔／横隔膜領域の画素値帯域に対して、以下の（式６）のγカーブを設定する。
Specifically, first, as shown by a solid line in FIG. 11, the following γ curve of (Expression 6) is set for the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region.
階調変換ＬＵＴが生成されると、制御部２１は、入力画像に階調変換ＬＵＴを適用して階調処理を行い（ステップＳ８０８）、図４のステップＳ９に移行する。 When the gradation conversion LUT is generated, the control unit 21 applies the gradation conversion LUT to the input image to perform gradation processing (step S808), and proceeds to step S9 in FIG.
図１２（ａ）に、１円玉３枚を病変に見立てて胸部ファントムの肺尖部、縦隔、心臓に配置してＸ線撮影した画像に、図３のタイプ１に示すような階調カーブによって縦隔／横隔膜領域のコントラストを抑制する階調処理を行った画像（原画像）を示す。図１２（ｂ）に、図１２（ａ）に示す画像に対して図５の縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理を行った画像（処理実施画像）を示す。［表１］に、上述の原画像及び処理実施画像の一円玉内部とその外側のコントラスト（濃度平均の差）を計測した結果を示す。
［表１］に示すように、縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理前の原画像に対し、処理実施画像では、肺野領域内の肺尖部のコントラストはそのままに維持され、縦隔／横隔膜領域に含まれる縦隔部及び心臓部は、コントラストが原画像の肺尖部に近い値まで向上している。即ち、図５に示す縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理によって、事前に施された画像処理により抑制された縦隔／横隔膜領域のコントラストは画像処理前と程同等に向上させることができ、肺野領域については画像処理によって向上したコントラストを維持することができる。一方、タイプ２の階調カーブによって画像処理を行った画像を原画像とした場合は、ステップＳ８０６のγパラメーターの決定において決定されるγパラメーターが１又はそれに近い値が決定され、縦隔／横隔膜領域の画素値帯域にこのγパラメーターを用いたγカーブで階調処理が行われ、肺野領域は傾き１の直線による階調処理が行われるため、縦隔／横隔膜領域及び肺野領域の双方のコントラストを維持することができる。 As shown in [Table 1], in the processed image, the contrast of the lung apex in the lung field region is maintained as it is in the processed image with respect to the original image before contrast adjustment processing of the mediastinum / diaphragm region. The mediastinum and the heart included in the region are improved in contrast to a value close to the lung apex of the original image. That is, the contrast of the mediastinum / diaphragm region shown in FIG. 5 can improve the contrast of the mediastinum / diaphragm region suppressed by the image processing performed in advance as much as before the image processing. Contrast improved by image processing can be maintained for the field region. On the other hand, when the image subjected to the image processing by the type 2 gradation curve is used as the original image, the γ parameter determined in the determination of the γ parameter in step S806 is determined to be 1 or a value close thereto, and the mediastinum / diaphragm is determined. Since gradation processing is performed with a γ curve using this γ parameter in the pixel value band of the region, and gradation processing is performed with a straight line with a slope of 1 in the lung field region, both the mediastinum / diaphragm region and lung field region are processed. Contrast can be maintained.
図４に戻り、ステップＳ９において、制御部２１は、縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理が施された現在画像及び過去画像を入力画像としてローカルマッチング処理を実行する（ステップＳ９）。即ち、コントラストが調整された現在画像における各テンプレートＲＯＩを、特定の構造物が強調された過去画像の対応する探索ＲＯＩ内で移動させながら相互相関値Ｒｉ,ｊを計算し、相互相関値Ｒｉ,ｊが最も高い位置をそのテンプレートＲＯＩの対応位置として選択し、テンプレートＲＯＩの中心から対応位置の中心への移動量ベクトルを算出する。
なお、相互相関値Ｒｉ,ｊは、以下の［数９］により算出することができる。
The cross-correlation value R i, j can be calculated by the following [Equation 9].
次いで、制御部２１は、各テンプレートＲＯＩに対応する移動量ベクトルの分布をマッピングし（ステップＳ１０）、マッピングした移動量ベクトルをｎ次多項式を用いてフィッティング（多項式フィッティング）し、各画素の移動量ベクトルを求める（ステップＳ１１）。 Next, the control unit 21 maps the distribution of the movement amount vector corresponding to each template ROI (step S10), fits the mapped movement amount vector using an nth-order polynomial (polynomial fitting), and moves the movement amount of each pixel. A vector is obtained (step S11).
次いで、制御部２１は、求めた各画素の移動量ベクトルに基づいて、過去画像（強調されていない入力過去画像）にワーピング処理（非線形歪み処理）を施す（ステップＳ１２）。ワーピング処理は、例えば、特開２００５−１７６４６２号公報に記載されているように、公知の画像処理技術である。ワーピング処理後、制御部２１は、現在画像（強調されていない現在画像）と変形された過去画像の差分をとって差分画像を生成する（ステップＳ１３）。具体的には、現在画像の各画素の値から過去画像の対応する各画素の値を引くことにより差分画像を生成する。 Next, the control unit 21 performs warping processing (nonlinear distortion processing) on the past image (input past image that has not been emphasized) based on the obtained movement amount vector of each pixel (step S12). The warping process is a known image processing technique as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-176462. After the warping process, the control unit 21 generates a difference image by taking the difference between the current image (the current image that is not emphasized) and the transformed past image (step S13). Specifically, the difference image is generated by subtracting the value of each corresponding pixel of the past image from the value of each pixel of the current image.
ステップＳ１３で生成される差分画像は、上述の縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理が施された現在画像及び過去画像に基づいて生成されるため、図３に示すタイプ１とタイプ２のように異なった階調カーブで現在画像と過去画像に画像処理が施されていても、タイプ１で処理された画像のコントラストをタイプ２で処理された画像のコントラストと同等とすることができ、現在画像と過去画像の間で対応する構造物の濃度を表す信号値が一致しないことにより生じる差分画像上でのアーチファクトを抑制することができる。 The difference image generated in step S13 is generated based on the current image and the past image on which the above-mentioned mediastinal / diaphragm region contrast adjustment processing has been performed, so that the type 1 and type 2 shown in FIG. Even if the current image and the past image are processed with different gradation curves, the contrast of the image processed with Type 1 can be made equal to the contrast of the image processed with Type 2, and the current image Artifacts on the difference image caused by the signal values representing the density of the corresponding structure not matching between the past image and the past image can be suppressed.
差分画像の生成が終了すると、制御部２１は、生成した差分画像を表示部２５に表示し（ステップＳ１４）、差分画像生成処理を終了する。 When the generation of the difference image ends, the control unit 21 displays the generated difference image on the display unit 25 (step S14), and ends the difference image generation process.
なお、縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理は、差分画像生成処理において、ステップＳ８の位置で行うことが好ましい。グローバルマッチング処理前にこの処理を行ってしまうと、この縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理によって縦隔／横隔膜領域の画素値帯域が広くなるため、グローバルマッチングにおける肺野領域の認識精度が落ちる可能性があるからである。また、ローカルマッチング処理前にこの処理を行っておくことで、縦隔／横隔膜領域のコントラストが高まることにより、マッチング精度の向上が見込めるからである。 In addition, it is preferable to perform contrast adjustment processing of the mediastinum / diaphragm region at the position of step S8 in the difference image generation processing. If this processing is performed before the global matching processing, the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region is widened by the contrast adjustment processing of the mediastinum / diaphragm region, so the recognition accuracy of the lung field region in global matching may be reduced. Because there is sex. Further, if this process is performed before the local matching process, the contrast of the mediastinum / diaphragm region is increased, so that the matching accuracy can be improved.
以上説明したように、医用画像処理装置２によれば、制御部２１は、同一被写体を撮影した経時差分対象画像となる２つの胸部の医用画像（現在画像、過去画像）のそれぞれから縦隔／横隔膜領域の画素値帯域を抽出し、抽出された画素値帯域の最低標準偏差ＳＤを算出する。そして、縦隔／横隔膜領域の画素値帯域に対して最低標準偏差ＳＤに応じたγパラメーターのγカーブを設定し、それ以外の画素値帯域には、傾きが１の直線を設定し、設定したγカーブ及び直線に基づいて各画像に階調処理を施す。 As described above, according to the medical image processing apparatus 2, the control unit 21 determines the mediastinum / median from each of the two chest medical images (current image and past image) that are the temporal difference target images obtained by photographing the same subject. A pixel value band of the diaphragm region is extracted, and a minimum standard deviation SD of the extracted pixel value band is calculated. Then, a γ curve of a γ parameter corresponding to the minimum standard deviation SD is set for the pixel value band of the mediastinum / diaphragm region, and a straight line having an inclination of 1 is set for the other pixel value bands. Each image is subjected to gradation processing based on the γ curve and straight line.
従って、経時差分対象画像の各画像において、もとの画像処理条件であるＬＵＴを必要とせずに、画像処理によってコントラストが強調された肺野領域についてはそのコントラストを確保しつつ、画像処理によってコントラストが抑制された縦隔／横隔膜領域についてコントラストを向上させることが可能となる。また、経時差分対象画像となる２つの胸部の医用画像の一方が縦隔／横隔膜領域のコントラストを抑制する画像処理が施された画像である場合に、縦隔／横隔膜領域のコントラストを抑制する画像処理が施された画像について、他方の画像と同等のコントラストを確保することが可能となり、その結果、現在画像と過去画像の間で縦隔／横隔膜領域の濃度を表す信号値が一致しないことにより生じる差分画像上でのアーチファクトを低減することができる。 Accordingly, in each image of the temporal difference target image, the LUT that is the original image processing condition is not required, and the contrast is enhanced by image processing while ensuring the contrast for the lung field region in which the contrast is enhanced by the image processing. It is possible to improve the contrast of the mediastinum / diaphragm region where the suppression is suppressed. In addition, when one of the two chest medical images serving as a temporal difference target image is an image subjected to image processing for suppressing the contrast of the mediastinum / diaphragm region, an image for suppressing the contrast of the mediastinum / diaphragm region With respect to the processed image, it is possible to ensure the same contrast as the other image. As a result, the signal value indicating the density of the mediastinum / diaphragm region does not match between the current image and the past image. Artifacts that occur on the difference image can be reduced.
なお、上述した本実施形態における記述は、本発明に係る好適な一例であり、これに限定されるものではない。 In addition, the description in this embodiment mentioned above is a suitable example which concerns on this invention, and is not limited to this.
例えば、上記実施形態においては、Ｘ線撮影装置で撮影された胸部の医用画像に縦隔／横隔膜領域のコントラストを抑制する処理が施されている場合にそのコントラストを強調して向上させる場合を例にとり説明したが、医用画像の部位及びコントラストの強調対象とする構造物は、これに限定されるものではない。
例えば、足部の医用画像について、骨部領域と筋肉領域を含む足部の医用画像において、筋肉領域のコントラスト向上のために骨部のコントラストを抑制する画像処理が施されているような場合に本発明を適用すれば、骨部のコントラストを画像処理前と程同等に向上させることができる。
また、例えば、関節の医用画像について、骨部領域と軟骨領域を含む関節の医用画像において、骨部領域のコントラスト向上のために軟骨領域のコントラストを抑制する画像処理が施されているような場合に本発明を適用すれば、軟骨領域のコントラストを画像処理前と程同等に向上させることができる。関節画像の読影診断では骨と骨の間隔から膝関節症を読影している。このため骨の濃度が良く見えるように階調処理しているが、逆に骨と骨の間の軟骨が見えにくくなってしまう。本発明を適応すれば、軟骨のコントラストも維持でき、骨と軟骨が同時に確認できる。
For example, in the above embodiment, when the medical image of the chest imaged by the X-ray imaging apparatus is subjected to processing for suppressing the contrast of the mediastinum / diaphragm region, the contrast is enhanced and improved as an example. As described above, the part of the medical image and the structure to be contrast enhanced are not limited to this.
For example, when a medical image of a foot is subjected to image processing that suppresses the contrast of the bone for improving the contrast of the muscle region in the medical image of the foot including the bone region and the muscle region. If the present invention is applied, the contrast of the bone part can be improved as much as before image processing.
In addition, for example, when a medical image of a joint is subjected to image processing for suppressing the contrast of the cartilage region in order to improve the contrast of the bone region in the medical image of the joint including the bone region and the cartilage region. If the present invention is applied, the contrast of the cartilage region can be improved as much as before image processing. In the interpretation diagnosis of joint images, knee arthropathy is interpreted from the distance between bones. For this reason, gradation processing is performed so that the bone density can be seen well, but conversely, the cartilage between the bones becomes difficult to see. If the present invention is applied, the contrast of cartilage can be maintained, and bone and cartilage can be confirmed at the same time.
また、上記実施形態においては、医療の分野における医用画像に本発明を適用した場合を例にとり説明したが、工業製品の耐久検査のために撮影された画像等に本発明を適用することとしてもよい。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a medical image in the medical field has been described as an example. However, the present invention may be applied to an image or the like taken for an endurance inspection of an industrial product. Good.
また、上記実施形態においては、差分画像を作成する画像に対し、図５に示す縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理を実行する場合を例にとり説明したが、差分画像を作成する場合に限らず、単独で観察する画像について上記縦隔／横隔膜領域のコントラスト調整処理を実行することとしてもよい。これにより、単独で観察する画像についても、事前の画像処理で所定の構造物領域のコントラストが抑制されている場合、抑制されたコントラストを画像処理前と略同等に向上させることができる。具体的に、従来の画像処理では、肺野部を良く見せるためのＬＵＴをかけていたが、横隔膜部や縦隔部や心臓部に重なった異常陰影が見逃されやすかった。本発明を適応することにより、肺野の病変と同時に、横隔膜部や縦隔部や心臓部にある異常陰影に対しても発見しやすくなる。この臨床効果は非常に大きい。 In the above-described embodiment, the case where the contrast adjustment processing of the mediastinum / diaphragm region shown in FIG. 5 is performed on the image for creating the difference image has been described as an example. However, the present invention is not limited to the case of creating the difference image. The medial / diaphragm region contrast adjustment processing may be executed for an image to be observed alone. Thereby, also about the image observed independently, when the contrast of the predetermined structure area | region is suppressed by the prior image process, the suppressed contrast can be improved substantially equivalent to the image process before. Specifically, in conventional image processing, an LUT was applied to make the lung field look better, but abnormal shadows that overlapped the diaphragm, mediastinum, and heart were easily overlooked. By applying the present invention, it becomes easy to detect abnormal shadows in the diaphragm, mediastinum, and heart as well as in the lung field. This clinical effect is enormous.
また、上記実施形態においては、コントラストの高低を示す指標値として、標準偏差を用いる場合を例にとり説明したが、他のテクスチャ特徴量を用いることとしてもよい。例えば、差分統計量、自己相関関数、濃度共起行列、ランレングス、フラクタル、又は周波数特徴量の何れかを用いることとしてもよい。 In the above embodiment, the case where the standard deviation is used as the index value indicating the level of contrast has been described as an example, but other texture feature amounts may be used. For example, any of a difference statistic, an autocorrelation function, a density co-occurrence matrix, a run length, a fractal, or a frequency feature quantity may be used.
また、上記実施形態においては、Ｘ線撮影装置において撮影された医用画像に本発明を適用した場合を例にとり説明したが、他のモダリティで撮影された他の部位の医用画像に本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a medical image captured by an X-ray imaging apparatus has been described as an example. However, the present invention is applied to a medical image of another part captured by another modality. May be.
また、上記実施形態においては、現在画像にテンプレートＲＯＩ、過去画像に探索ＲＯＩを設定してローカルマッチング処理を行ったが、現在画像に探索ＲＯＩ、過去画像にテンプレートＲＯＩを設定することとしてもよい。また、上記実施形態においては、過去画像にワーピング処理を施したが、何れの画像に施しても構わない。 In the above embodiment, the template ROI is set for the current image and the search ROI is set for the past image and the local matching process is performed. However, the search ROI may be set for the current image and the template ROI may be set for the past image. Further, in the above embodiment, the warping process is performed on the past image, but it may be performed on any image.
また、以上の説明では、各処理を実行するためのプログラムを格納したコンピューター読み取り可能な媒体としてＨＤＤや不揮発性メモリーを使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することも可能である。また、プログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウェーブ（搬送波）を適用することとしてもよい。 In the above description, an example in which an HDD or a non-volatile memory is used as a computer-readable medium storing a program for executing each process is disclosed, but the present invention is not limited to this example. As another computer-readable medium, a portable recording medium such as a CD-ROM can be applied. A carrier wave may be applied as a medium for providing program data via a communication line.
その他、Ｘ線画像システムを構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 In addition, the detailed configuration and detailed operation of each apparatus constituting the X-ray imaging system can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.
１００ Ｘ線画像システム
１ Ｘ線撮影装置
２ 医用画像処理装置
２１ 制御部
２２ ＲＡＭ
２３ 記憶部
２３１ 画像ＤＢ
２４ 操作部
２５ 表示部
２６ 通信部
２７ バス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 X-ray imaging system 1 X-ray imaging apparatus 2 Medical image processing apparatus 21 Control part 22 RAM
23 storage unit 231 image DB
24 Operation unit 25 Display unit 26 Communication unit 27 Bus
Claims (13)
前記画像から前記所定の構造物領域の濃度帯域を抽出する抽出手段と、
前記抽出された濃度帯域のコントラストの指標値を算出する算出手段と、
前記算出されたコントラストの指標値に基づいて、前記画像の前記所定の構造物領域のコントラストを強調させる画像処理を施す画像処理手段と、
を備える画像処理装置。 An image processing apparatus that performs various processes on an image including two or more structure regions acquired by photographing a subject and subjected to image processing for suppressing contrast of a predetermined structure region. ,
Extraction means for extracting a density band of the predetermined structure region from the image;
Calculating means for calculating an index value of contrast of the extracted density band;
Image processing means for performing image processing for enhancing contrast of the predetermined structure region of the image based on the calculated index value of contrast;
An image processing apparatus comprising:
前記２以上の画像のうち、少なくとも１つの画像には、所定の構造物領域のコントラストを抑制する画像処理が施されており、
前記画像から前記所定の構造物領域の濃度帯域を抽出する抽出手段と、
前記抽出された濃度帯域のコントラストの指標値を算出する算出手段と、
前記算出されたコントラストの指標値に基づいて、前記画像の前記所定の構造物領域のコントラストが抑制されている場合にそのコントラストを強調させる画像処理を施す画像処理手段と、
を備える画像処理装置。 Two or more images including two or more structure regions acquired by photographing the same subject, and at least one image is subjected to image processing for suppressing the contrast of a predetermined structure region An image processing apparatus that performs various processes on
At least one of the two or more images is subjected to image processing for suppressing a contrast of a predetermined structure region,
Extraction means for extracting a density band of the predetermined structure region from the image;
Calculating means for calculating an index value of contrast of the extracted density band;
Image processing means for performing image processing for enhancing the contrast when the contrast of the predetermined structure region of the image is suppressed based on the calculated contrast index value;
An image processing apparatus comprising:
前記画像から前記所定の構造物領域の濃度帯域を抽出する抽出手段、
前記抽出された濃度帯域のコントラストの指標値を算出する算出手段、
前記算出されたコントラストの指標値に基づいて、前記画像の前記所定の構造物領域のコントラストを強調させる画像処理を施す画像処理手段、
として機能させるためのプログラム。 Used in an image processing apparatus that performs various processes on an image including two or more structure regions acquired by photographing a subject and subjected to image processing that suppresses contrast of a predetermined structure region. Computer
Extraction means for extracting a density band of the predetermined structure region from the image;
Calculating means for calculating an index value of contrast of the extracted density band;
Image processing means for performing image processing for enhancing contrast of the predetermined structure region of the image based on the calculated index value of contrast;
Program to function as.
前記画像から前記所定の構造物領域の濃度帯域を抽出する抽出手段、
前記抽出された濃度帯域のコントラストの指標値を算出する算出手段、
前記算出されたコントラストの指標値に基づいて、前記画像の前記所定の構造物領域のコントラストが抑制されている場合にそのコントラストを強調させる画像処理を施す画像処理手段、
として機能させるためのプログラム。 Two or more images including two or more structure regions acquired by photographing the same subject, and at least one image is subjected to image processing for suppressing the contrast of a predetermined structure region A computer used in an image processing apparatus that performs various processes on
Extraction means for extracting a density band of the predetermined structure region from the image;
Calculating means for calculating an index value of contrast of the extracted density band;
Image processing means for performing image processing for enhancing the contrast when the contrast of the predetermined structure region of the image is suppressed based on the calculated contrast index value;
Program to function as.
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