JP5266463B2 - 医用画像の処理装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、被験者を撮影した医用画像を鮮明化する技術に関し、特に、一枚の画像中に、画素値が高い高カウントエリアと、画素値の低い低カウントエリアとが存在する医用画像において、特に低カウントエリアを鮮明化する技術に関する。

例えば、特許文献１には、アンシャープマスク処理を行う画像処理について記載されている。
特開平１０−７５３９５号公報

ところで、医用画像、特にＲＩ画像の場合、ＲＩ撮像装置がカウントしたＲＩのカウント値が画素値となっている。そのため、被験者の体内でＲＩが非常に集中していて極端に画素値が高いところと、微量のＲＩが分布して非常に画素値が低いところとが、一枚の画像の中に存在することがある。

そこで、本発明の目的は、このような画素値の高い高カウントエリアと、画素値の低い低カウントエリアとが存在するＲＩ画像を鮮明化することである。

本発明の一つの実施態様に従う医用画像の処理装置は、被験者を撮影した医用画像に対してＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定するＲＯＩ設定手段と、前記医用画像に対して、前記ＲＯＩ設定手段により設定されたＲＯＩ内の画素値を所定値に正規化して、前処理画像を生成する正規化手段と、前記正規化手段によって生成された前処理画像に対してアンシャープマスク処理を施し、前記アンシャープマスク処理の過程で生成されるコントラスト強調画像を出力するコントラスト強調画像生成手段と、前記医用画像を、所定の閾値よりも大きい画素値を有する高カウント画像と、前記閾値よりも小さい画素値を有する低カウント画像とに分離する画像分離手段と、前記高カウント画像の画素値を圧縮して、高カウント圧縮画像を生成する圧縮処理手段と、前記コントラスト強調画像と、前記高カウント圧縮画像と、前記低カウント画像とに基づいて、合成画像を生成する画像合成手段と、を備える。

好適な実施形態では、前記コントラスト強調画像生成手段は、前記前処理画像に対して、互いに異なる複数のアンシャープマスクを適用して複数のボケ画像を生成し、前記前処理画像と前記複数のボケ画像のうちのいずれかとの差分画像、及び、前記複数のボケ画像のうちのいずれか２画像間の差分画像を複数生成し、前記複数の差分画像に基づいて、前記コントラスト強調画像を生成してもよい。

好適な実施形態では、前記複数のアンシャープマスクはそれぞれ互いに大きさが異なる、Ｎ種類のアンシャープマスクであり、大きさの小さい方から順に第１、第２，・・、第Ｎのアンシャープマスクであるとき、前記コントラスト強調画像生成手段は、前記前処理画像に対して、第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ）のアンシャープマスクを適用して第ｍのボケ画像を生成し、第１のボケ画像と前記前処理画像との差分である第１の差分画像、及び、前記第ｍ（２≦ｍ≦Ｎ）のボケ画像と第（ｍ−１）のボケ画像との差分である第ｍの差分画像を生成し、第１〜第Ｎの差分画像を加算して前記コントラスト強調画像を生成するようにしてもよい。

好適な実施形態では、前記コントラスト強調画像生成手段は、前記第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ）のアンシャープマスク内の全画素の平均値を、それぞれのアンシャープマスク内の一の画素の値として割り当てて、前記第ｍのボケ画像を生成してもよい。

好適な実施形態では、前記圧縮処理手段は、前記高カウント画像の最大値と、前記閾値との比に応じた圧縮率で圧縮を行ってもよい。

本発明の一つの実施態様に従う医用画像の処理装置は、被験者を撮影した医用画像を、所定の閾値よりも大きい画素値を有する高カウント画像と、前記閾値よりも小さい画素値を有する低カウント画像とに分離する画像分離手段と、前記低カウント画像に対してアンシャープマスク処理を施して、低カウント鮮鋭化画像を生成するアンシャープマスク処理手段と、前記低カウント鮮鋭化画像と前記高カウント画像とに基づいて、合成画像を生成する画像合成手段と、を備える。

本発明の一つの実施態様に従う医用画像の処理装置は、被験者を撮影した医用画像に対してアンシャープマスク処理を施して、鮮鋭化画像を生成するアンシャープマスク処理手段と、前記アンシャープマスク処理手段により生成された鮮鋭化画像に対して、所定の閾値よりも大きい画素値を有する高カウント画素を所定値に正規化して、後処理画像を生成する後処理手段と、前記後処理手段により生成された後処理画像を出力する出力手段と、を備える。

以下、本発明の一実施形態に係る医用画像処理装置について、図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係る医用画像処理装置は、ＳＰＥＣＴ画像、またはＰＥＴ画像などのＲＩ画像の処理を鮮明化する処理を行う。特に、一枚の画像中に、カウント値が高い高カウントエリアと、カウント値の低い低カウントエリアとが存在するＲＩ画像において、低カウントエリアを鮮明化する。以下の実施形態では、医用画像としてＲＩ画像を例にとって説明するが、ＲＩ画像以外にも、ＣＴ画像、ＭＲＩ画像に対しても適用可能である
以下に説明する各実施形態の医用画像処理装置は、いずれも、例えばプロセッサ及びメモリを備えた汎用的なコンピュータシステムにより構成され、以下に説明する医用画像処理装置内の個々の構成要素または機能は、例えば、コンピュータプログラムを実行することにより実現される。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る医用画像処理装置１の構成図である。医用画像処理装置１は、原画像データ記憶部１１と、アンシャープマスク処理部１３と、後処理部１５と、後処理画像データ記憶部１７と、出力部１９とを備える。

原画像データ記憶部１１は、ＲＩの原画像データを記憶する。本実施形態では、例えば、カウント値（画素値）が非常に高い高カウント領域と、カウント値が相対的に低い低カウント領域とを有する原画像が原画像データ記憶部１１に格納されている。例えば、原画像中の最高カウント値は、後述する検出範囲Ｒのカウント値の１００〜１０００倍、１０００〜１００００倍、あるいは、１００００倍以上であっても良い。

図２は、原画像データ記憶部１１に記憶されている原画像のカウント値のヒストグラムを示す。同図では、横軸にカウント値、縦軸に画素数を示す。これより、原画像では、非常に画素数は僅かであるが、高カウント値の画素が存在することがわかる。本実施形態では、例えば、原画像中の低カウントの画素に着目し、特に所定の低カウント値の範囲（検出範囲Ｒ）の画素の領域に着目する。そして、本実施形態では、以下に説明する処理により、この着目している領域を鮮鋭化する。

アンシャープマスク処理部１３は、原画像３０に対してアンシャープマスク処理を施して、鮮鋭化画像７０を生成する。

図３は、アンシャープマスク処理部１３の処理概要を示す図である。同図を参照してアンシャープマスク処理部１３の処理について説明する。

まず、アンシャープマスク処理部１３は、原画像３０に対して、互いに異なる複数のアンシャープマスクを適用して複数のボケ画像を生成する。例えば、アンシャープマスク処理部１３は、大きさが異なる複数のアンシャープマスクを用いて、それぞれを原画像３０に適用して平滑化処理を行い、ボケ画像である平滑化画像４０（４１，４２，・・・４Ｎ）を複数生成する。

アンシャープマスクは、例えば、３×３画素、５×５画素、・・・などのように奇数で縦横同数の正方形マスクでよい。アンシャープマスク処理部１３は、各アンシャープマスク内の画素の平均値を、その中心画素に割り当てて平滑化を行い、複数の平滑化画像４０を生成する。図３の場合、平滑化処理時に用いたアンシャープマスクの大きさが小さい順に、平滑化画像４１，４２，・・・４Ｎとする。

そして、アンシャープマスク処理部１３は、原画像３０と複数の平滑化画像４０のうちのいずれかとの差分画像５０（５１，５２，・・・、５Ｎ）、及び複数の平滑化画像４０のうちのいずれか２画像間の差分画像５０を複数生成する。そして、原画像３０及び複数の差分画像５０に基づいて、鮮鋭化画像７０を生成する。例えば、アンシャープマスク処理部１３は、原画像３０と平滑化画像４１との差分である差分画像５１を生成する。さらに、アンシャープマスク処理部１３は、平滑化画像４１と平滑化画像４２との差分である差分画像５２、など、合計Ｎ枚の差分画像５０を生成する。

アンシャープマスク処理部１３は、差分画像５１〜５Ｎを合成してコントラスト強調画像６０を生成する。アンシャープマスク処理部１３は、差分画像５１〜５Ｎを合成する際に、差分画像５１〜５Ｎごとに、それぞれ所定の係数を掛けてから加算しても良い。

アンシャープマスク処理部１３は、コントラスト強調画像６０に原画像３０を加算して、鮮鋭化画像７０を生成する。

改めて図１を参照する。後処理部１５は、アンシャープマスク処理の後処理として、鮮鋭化画像７０に対して所定の閾値よりも大きいカウント値を有する高カウント画素をマスキングするマスキング手段である。例えば、後処理部１５は、鮮鋭化画像７０の画素のうち、閾値Ｔ以上のカウント値を有する画素には、その閾値Ｔを割り当てて正規化し、高カウント領域を除去する。そして、後処理部１５は、高カウント領域が正規化された後処理画像８０を出力画像として生成する。後処理部１５は、後処理画像８０のデータを後処理画像データ記憶部１７に格納する。なお、閾値Ｔは、検出範囲Ｒよりも僅かに大きい値、例えば、検出範囲Ｒの最大値の１．１〜１．５倍程度でよい。例えば、検出範囲Ｒが２０〜９０カウントの範囲だとすると、閾値Ｔは１００カウント程度でよい。

出力部１９は、後処理画像データ記憶部１７を参照して、後処理画像８０を出力する。出力部１９は、例えば、プリンタ、表示装置などでも良い。

これにより、一枚の画像中に、カウント値が高い高カウントエリアと、カウント値の低い低カウントエリアとが存在するＲＩ画像の、特に低カウントエリアを鮮明化することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図４は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置２の構成図である。第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点を中心に説明し、第１の実施形態と共通する構成要素ないし機能には、同じ符号を付して説明を省略する場合がある。

本実施形態に係る医用画像処理装置２は、原画像データ記憶部１１と、画像分離処理部２１と、アンシャープマスク処理部１３と、画像合成部２３と、合成画像データ記憶部２５と、出力部１９とを備える。

画像分離処理部２１は、原画像３０を高カウントエリアを含む高カウント画像１１０と、低カウントエリアを含む低カウント画像１２０とに分離する。

図５を参照して、画像分離処理部２１による画像分離処理について説明する。画像分離処理部２１は、図５Ａに示すように、原画像３０とマスク画像１３０との差分を求めて、高カウント画像１１０を生成する。つまり、高カウント画像１１０は、原画像３０における画素値が、マスク画像の閾値よりも大きい値を有する画素のみを有する画像である。高カウント画像１１０においては、その他の画素、つまり原画像３０における画素値がマスク画像１３０の閾値以下の画素の画素値は所定値（例えば、閾値の値、またはゼロ）とする。

一方、低カウント画像１２０は、図５Ｂに示すように、原画像３０から高カウント画像１１０を差し引いた差分画像である。つまり、低カウント画像１２０は、原画像３０における画素値がマスク画像１３０の閾値以下の画素のみを有する画像である。低カウント画像１２０において、その他の画素、つまり原画像３０における画素値がマスク画像１３０の閾値より大きい値を有する画素の画素値は所定値（例えば、閾値の値、またはゼロ）とする。

なお、第１の実施形態の後処理部１５で用いる閾値と、マスク画像１３０の閾値とは、同一であっても良いし、異なっていても良い。

改めて図４を参照する。アンシャープマスク処理部１３は、低カウント画像１２０に対して、上述したアンシャープマスク処理を施して、低カウント鮮鋭化画像１４０を生成する。

画像合成部２３は、低カウント画像１２０と低カウント鮮鋭化画像１４０とを合成して、合成画像１５０を生成する。例えば、画像合成部２３は、それぞれ対応する低カウント画像１２０の画素値と低カウント鮮鋭化画像１４０の画素値とを加算して、合成画像１５０を生成する。画像合成部２３が合成画像１５０を生成する際、高カウント画像１１０の画素値に所定の係数を掛けた後に、低カウント鮮鋭化画像１４０の画素値と加算するようにしても良い。画像合成部２３は、生成した合成画像１５０のデータを合成画像データ記憶部２５に格納する。

出力部１９は、合成画像データ記憶部２５を参照して、合成画像１５０を出力する。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図６は、第３の実施形態に係る医用画像処理装置３の構成図である。第３の実施形態では、第１の実施形態または第２の実施形態との相違点を中心に説明し、第１の実施形態または第２の実施形態と共通する構成要素ないし機能には、同じ符号を付して説明を省略する場合がある。

本実施形態に係る医用画像処理装置３は、原画像データ記憶部１１と、前処理部２１０と、アンシャープマスク処理部１３と、画像合成部２５０と、画像分離処理部２１と、圧縮処理部２４０と、画像合成部２５０と、合成画像データ記憶部２６０と、出力部１９とを備える。

前処理部２１０は、原画像３０に対する前処理を行って、前処理画像３１０を生成する。前処理部２１０は、前処理のためのＲＯＩ設定部２１２と、正規化部２１４とを備える。

ＲＯＩ設定部２１２は、原画像３０に対するＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定する。ＲＯＩ設定部２１２は、例えば、ユーザが指定した所定の領域、あるいは、自動的に抽出した処理の領域に対するＲＯＩを設定する。例えば、原画像３０が、被験者にＲＩを注射した部位を含む領域のＲＩ画像であるとき、この注射した部位のカウント値は非常に高くなるが、これは疾患とは無関係であり近傍の病変部位を埋没させてしまう可能性がある。このような場合、ＲＯＩ設定部２１２は、このような明らかに疾患とは関係のない高カウント領域に対してＲＯＩを設定する。

正規化部２１４は、ＲＯＩの領域の画素値を所定の値（例えば０）に正規化（マスキング）する。正規化部２１４が、ＲＯＩの領域の画素値を正規化した画像が前処理画像３１０である。

アンシャープマスク処理部１３は、図３において説明した処理と同様の処理を行う。つまり、本実施形態では、アンシャープマスク処理部１３は、前処理画像３１０を用いて図３に示すような処理を行う。ただし、本実施形態では、アンシャープマスク処理部１３は、前処理画像３１０に基づく鮮鋭化画像ではなく、コントラスト強調画像３２０を出力する。つまり、本実施形態では、アンシャープマスク処理部１３は、コントラスト強調画像の生成手段として機能する。

画像分離処理部２１は、原画像３０を高カウント画像１１０及び低カウント画像１２０に分離する。

圧縮処理部２４０は、高カウント画像１１０を圧縮して高カウント圧縮画像３４０を生成する。圧縮処理部２４０は、例えば、高カウント画像１１０の全カウント値を所定の値で除算して、カウント値を圧縮する。例えば、高カウント画像１１０の最大値がＫであり、画像分離処理部２１における画像分離の閾値がｋであれば、圧縮処理部２４０は、高カウント画像１１０の全カウント値を（ｋ／Ｋ）倍程度に圧縮して、高カウント圧縮画像３４０を生成する。

画像合成部２５０は、コントラスト強調画像３２０と、高カウント圧縮画像３４０と、低カウント画像１２０とに基づいて、合成画像を生成する。つまり、画像合成部２５０は、コントラスト強調画像３２０、高カウント圧縮画像３４０、及び低カウント画像１２０のそれぞれ対応する画素の値をそれぞれ加算して、合成画像を得る。画像合成部２５０が画像を合成する際に、コントラスト強調画像３２０、高カウント圧縮画像３４０、または低カウント画像１２０のいずれか一つ以上に対して、所定の係数を掛けてから合成しても良い。画像合成部２５０が生成した合成画像の画像データは、合成画像データ記憶部２６０に格納される。

出力部１９は、合成画像データ記憶部２６０に格納されている合成画像の画像データに基づいて、出力画像を出力する。

上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

上述の実施形態では、本発明を２次元の画像（３次元画像から切り出した２次元画像を含む）に適用した場合を例に説明したが、本発明は、２次元画像に切り出さなくても、３次元画像に対して直接適用することもできる。

本発明の第１の実施形態に係る医用画像処理装置１の構成図である。 原画像のカウント値のヒストグラムを示す。 アンシャープマスク処理部１３の処理概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る医用画像処理装置２の構成図である。 画像分離処理部２１による画像分離処理について説明する。 本発明の第３の実施形態に係る医用画像処理装置３の構成図である。

符号の説明

１、２ 画像処理装置
１１ 原画像データ記憶部
１３ アンシャープマスク処理部
１５ 後処理部
１７ 後処理画像データ記憶部
１９ 出力部
２１ 画像分離処理部
２３ 画像合成部
２５ 合成画像データ記憶部
３０ 原画像
６０ コントラスト強調画像
７０ 鮮鋭化画像
８０ 後処理画像
１１０ 高カウント画像
１２０ 低カウント画像
１３０ マスク画像
１４０ 低カウント処理画像
１５０ 合成画像
２１０ 前処理部
２１２ ＲＯＩ設定部
２１４ 正規化部
２４０ 圧縮処理部
２５０ 画像合成部
２６０ 合成画像データ記憶部

Claims (8)

1. 被験者を撮影したＲＩ（Ｒａｄｉｏ Ｉｓｏｔｏｐｅ）画像の画像処理を行うためのコンピュータプログラムであって、
   前記ＲＩ画像に対してＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を設定するＲＯＩ設定ステップと、
   前記ＲＩ画像に対して、前記設定されたＲＯＩ内の画素値を所定値に正規化して、前処理画像を生成する正規化ステップと、
   前記生成された前処理画像に対してアンシャープマスク処理を施し、前記アンシャープマスク処理の過程で生成されるコントラスト強調画像を出力するコントラスト強調画像生成ステップと、
   前記ＲＩ画像を、所定の閾値よりも大きい画素値を有する高カウント画像と、前記閾値よりも小さい画素値を有する低カウント画像とに分離する画像分離ステップと、
   前記高カウント画像の画素値を圧縮して、高カウント圧縮画像を生成する圧縮処理ステップと、
   前記コントラスト強調画像と、前記高カウント圧縮画像と、前記低カウント画像とを合成することにより、合成画像を生成する画像合成ステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
2. 前記コントラスト強調画像生成ステップは、
   前記前処理画像に対して、互いに異なる複数のアンシャープマスクを適用して複数のボケ画像を生成し、
   前記前処理画像と前記複数のボケ画像のうちのいずれかとの差分画像、及び、前記複数のボケ画像のうちのいずれか２画像間の差分画像を複数生成し、
   前記複数の差分画像に基づいて、前記コントラスト強調画像を生成することを特徴とする請求項１記載のコンピュータプログラム。
3. 前記複数のアンシャープマスクはそれぞれ互いに大きさが異なる、Ｎ種類のアンシャープマスクであり、大きさの小さい方から順に第１、第２，・・、第Ｎのアンシャープマスクであるとき、
   前記コントラスト強調画像生成ステップは、
   前記前処理画像に対して、第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ）のアンシャープマスクを適用して第ｍのボケ画像を生成し、
   第１のボケ画像と前記前処理画像との差分である第１の差分画像、及び、前記第ｍ（２≦ｍ≦Ｎ）のボケ画像と第（ｍ−１）のボケ画像との差分である第ｍの差分画像を生成し、
   第１〜第Ｎの差分画像を合成して前記コントラスト強調画像を生成することを特徴とする請求項２記載のコンピュータプログラム。
4. 前記コントラスト強調画像生成ステップは、
   前記第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ）のアンシャープマスク内の全画素の平均値を、それぞれのアンシャープマスク内の一の画素の値として割り当てて、前記第ｍのボケ画像を生成することを特徴とする請求項３記載のコンピュータプログラム。
5. 前記圧縮処理ステップは、
   前記高カウント画像の最大値と、前記閾値との比に応じた圧縮率で圧縮を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコンピュータプログラム。
6. 前記ＲＯＩ設定ステップは、前記ＲＩ画像のうちＲＩを注射した部位を含む領域を前記ＲＯＩとして設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコンピュータプログラム。
7. 被験者を撮影したＲＩ画像に対してＲＯＩを設定するステップと、
   前記ＲＩ画像に対して、前記設定されたＲＯＩ内の画素値を所定値に正規化して、前処理画像を生成するステップと、
   前記生成された前処理画像に対して、アンシャープマスク処理を適用したときに、その過程で生成されるコントラスト強調画像を出力するステップと、
   前記ＲＩ画像を、所定の閾値よりも大きい画素値を有する高カウント画像と、前記閾値よりも小さい画素値を有する低カウント画像とに分離するステップと、
   前記高カウント画像の画素値を圧縮して、高カウント圧縮画像を生成するステップと、
   前記コントラスト強調画像と、前記高カウント圧縮画像と、前記低カウント画像とを合成することにより、合成画像を生成するステップと、を有するＲＩ画像の処理方法。
8. 被験者を撮影したＲＩ画像に対してＲＯＩを設定するＲＯＩ設定手段と、
   前記ＲＩ画像に対して、前記設定されたＲＯＩ内の画素値を所定値に正規化して、前処理画像を生成する正規化手段と、
   前記生成された前処理画像に対して、アンシャープマスク処理を適用したときに、その過程で生成されるコントラスト強調画像を出力するコントラスト強調画像生成手段と、
   前記ＲＩ画像を、所定の閾値よりも大きい画素値を有する高カウント画像と、前記閾値よりも小さい画素値を有する低カウント画像とに分離する画像分離手段と、
   前記高カウント画像の画素値を圧縮して、高カウント圧縮画像を生成する圧縮処理手段と、
   前記コントラスト強調画像と、前記高カウント圧縮画像と、前記低カウント画像とを合成することにより、合成画像を生成する画像合成手段と、を備えるＲＩ画像の処理装置。

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