JPH012628A

JPH012628A - 立体ｘ線診断装置

Info

Publication number: JPH012628A
Application number: JP62-156528A
Authority: JP
Inventors: 小山　克彦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Filing date: 1987-06-25
Publication date: 1989-01-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］〈産業上の利用分野）本発明は、互いに異なる２方向からのＸ線曝割による被
検体透過Ｘ線情報を収集し、これを処理することで該被
検体の立体的情報を得て診断に供する立体Ｘ線診断装置
に関するものである。

（従来の技術）Ｘ線像の立体視を行う方式として、例えば第６図に示す
ように、寝台天板２上に載置された被検体Ｐに対してス
テレオＸ線管１の左焦点１ａ。

右焦点１ｂのそれぞれより異なるタイミングでＸ線を曝
射し、各タイミングでの被検体透過Ｘ線をそれぞれ只な
るフィルム３に照射することで立体祝用の左右画像（ス
テレオ画像）を得、これを、第７図に示すようにステレ
オピュア４等を用いて観察することで立体視を可能とす
る第１の方式があり、また、第８図に示すように被検体
透過Ｘ線をイメージインテンシファイア（以下、ｒｌ、
Ｎと略記する）６により可視光に変換し、これをシネカ
メラ７で撮形することにより第９図に示すようにシネフ
ィルム８に立体視用の左右画像を形成し、これを第１０
図に示すようにステレオシネプロジェクタ９にセットし
て左右画像に個光をがけ、り光メガネ１０を用いること
で立体視を可能とする第２の方式があり、更に、第１１
図に示すように１．Ｉ６よりの可祝光仰をブレビカメラ
１２で撮像し、ステレオインタフェースユニット１３を
介してこの映像信号をテレビモニタ１４に送出し、この
テレビモニタ１４に左右画像を交互に表示すると共に、
この画像表示に同期して液晶シャッタ付メガネ１５を駆
動することで立体視を可能とする第３の方式がある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記の各方法では、いずれも特殊メガネ
を使用しており、また観察者の左右の目の視力差が大き
い場合、立体視困難になるという問題がある。また、立
体情報は左右の目で融合して感覚的に把握するので、定
員的は立体視における奥行把握が不可能となる。特に、
循環器系詮所システムの場合、第８図に示すようにアン
ダーチューブテクニック即ち患者（被検体〉の下側にＸ
線管１を配置して撮影するのが一般的で、その場合患者
の正面側から見た奥行感がでるように再生すると立体視
像が歪んで見えるという欠点がある。

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、ステレオ
画像に基づく立体的認識に際して特殊メガネを不要とし
、しかも撮影方向によらず任意アングルからの立体的認
識を可能とした立体Ｘ線診断装ａの提供を目的としてい
る。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は互いに只なる２方向から被検体に向けて曝射さ
れたＸ線の被検体透過情報に基づいて該被検体のステレ
オ画像を１ワる第１の手段と、このステレオ画像のマツ
チング処理により画像の奥行方向の情報を求めることで
３次元情報を得る第２の手段と、この３次元情報に基づ
く画像表示を行う第３の手段とを有するものである。

（作　用）ステレオ画像たる１組の左右画像は、両眼視差によるず
れ（ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）を有しているが、そのずれに
大差はないので、観察したい物体の概略の深さで生ずる
視差ずれの分だけ予めずらしておぎ、そこを中心に観察
したい奥行の範囲内でマツチング処理を行うようにする
。このマツチング処理において例えば左画像の輪郭〈エ
ツジ）のある点に対して右画像のどの点が対応するかは
、あるディスパリティ（ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）の範囲内
で候補点を捜し、その点の周囲の画像情報を勘案して決
定することができる。左右画像の対応が認識されれば、
その各点のディスパリティが奥行方向の情報となってい
るので、これにより３次元情報が得られたことになる。

そしてこの３次元情報に基づいて画像表示を行うことで
、従来のように特殊メガネを使用することなく、立体的
認識が可能となる。また、３次元情報が得られれば、こ
れを既存の技術で処理することで任意アングルからの立
体表示が可能となる。

（実施例）以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すものである。

同図に示すように本実施例装置は、撮影系１７゜データ
処理部２３１表示部２４を有する。

撮影系１７は、互いに異なる２方向から被検体（通常は
患者）Ｐに向けて曝射されたＸ線の被検体透過情報に塁
づいて該被検体Ｐのステレオ画像（所定の視差を有する
左右画像）を得るもので、左焦点１ａ、右焦点１ｂを有
するステレオＸ線管１と、被検体Ｐを透過したＸ線を可
視光に変換する１、Ｉ（イメージインテンシファイア）
６と、この可視光像を撮影するテレビカメラ１２と、こ
のテレビカメラ１２の動作□を制御するテレビカメラコ
ントローラ１８と、可視光像撮像により得られた映像信
号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナログ／ディ
ジタル）変換器２０と、テレビカメラ１２の垂直同期信
号をトリガとして前記ステレオＸ線管１に高電圧を印加
するＸ線制御器１９とを有して成り、この撮影系１７が
本発明における第１の手段に相当する。

データ処理部２３は予め定められたアルゴリズムに従っ
て左右画像のデータ処理を行うもので、ｃｐｕ　＜中央
処理装置）を有して成り、機能的には前処理手段２１及
び後処理手段２２を有する。

前処理手段２１は、後述する奥行情報算出のための前処
理を行うもので、この前処理としては、例えば″？ｉ影
剤注入前後の画椴間のサブトラクション処理や、画像の
輪郭検出（エツジ検出）処理等が挙げられる。そしてこ
の前処理結果は、後段に装置された後処理手段２２に送
出されるようになっている。

この後処理手段２２は、取り込まれたステレオ画像のマ
ツチング処理により画像の奥行方向の情報を算出するこ
とで３次元情報を１７るものであり、このデータ処理部
２３が本発明における第２の手段に相当する。尚、ステ
レオ画像のマツチング処理については後に詳述づる。

また、表示部２４は、前記データ処理部２３の処理出力
に基づく画像表示を行うもので、ＣＲＴデイスプレィを
有して成る。この表示部２４が本発明における第３の手
段に相当する。

次に上記のように（１４成された実施例装置の作用につ
いて説明する。

撮影系１７においては、第２図に示すように、テレビカ
メラ１２の垂直同期信号をトリガとし且つそのスキャン
ニングに同期してステレオＸ線管１の左焦点１ａ、右焦
点１ｂより交互にＸ線が曝射される。そして被検体Ｐを
透過したＸ線は■。

Ｉ６により可視光に変換され、この可視光像がテレビカ
メラ１２によりｈテ像される。映像信号はＡ／Ｄ変換器
２０によりディジタル信号に変換された後に前処理手段
２１に送出される。

前処理手段２１においては、エツジ検出のための画像処
理が行われる。特に診断対象が心血管等の場合には、造
影剤注入前の画像と注入後の画像との間でサブ１〜ラク
シヨン処理を行って骨や軟部！１織等のｒ１７景を除去
した方が、エツジ検出がやり易くなる。

エツジ検出の方法としては種々の方式が考えられる。例
えば、第５図に示すように２次元のＧａｕｓｓｉａｎ　
（ガウシトン）関数のラプラシアン〈（１）式）と画像
データのコンボリューションをとり、エツジに相当する
ところの濃度を零とすると、それを境に＋／−の濃度ｆ
ｉｅｆをとるようなエツジ強調側りが得られる。

・・・　（１）Ｗ＝２Ａ／ｒ′２′×σ このエツジ強調画像における零交差点くゼロクロスポイ
ント）がエツジである。このとき、そのエツジが例えば
第３図においてＸ軸方向の一側から＋側に向って、濃度
がｍ個から十値に変換するかくこの変化を「ポジティブ
ゼロクロス」という）、あるいはその逆に÷値からｍ個
に変化するか（この変化を［ネガティブピロクロス］と
いう）の情報をも有していることに注意しておく。ｉ３
図ではワイヤーフレームモデルのステレオ画像を示して
いるが、より正確にはワイヤは全て２臣線であり、一つ
のワイヤを挟んでネガティブピロクロスエツジとポジテ
ィブゼロクロスエツジとを有することになる。

エツジが検出されると、後処理手段２２により左右画像
のマツチング処理が行われる。この左右画像のマツチン
グ処理についても種々の方法が考えられるが、本実施例
装置においては次のように処理している。

第３図において左画像側に存在するエツジの１点（ｉｘ
、　ｉｙ）に対応する右画像の点を児つけ出すことを目
的とする。この場合正解は、同図において２５で示す点
であるが、それを決定する手順は以下の如くなる。

■先ず（ｉｘ、　ｉｙ）に対応すると考えられる点を全
て検出する。その時の条件は、まず同−Ｘ＠上のエツジ
を捜す（原理的には、ステレオ撮影の構造上同−Ｘ軸上
にあるはずであるが、実際には誤差によりｙ軸方向に多
少ずれることもありうる〉。

もう１つの条件は、サーチする範囲であり、この条件を
課ずことにより対応点を正確に捜し当てることのできる
確率が高くなる。具体的には第４図に示すように、見た
い部分の奥行範囲は、予め既に決まっているはずでおり
、従ってその部分に存在づる画像の受像面上でのディス
パリティ（ｄ　ｉ　５ｐａｒｉｔｙ）の大ぎざは同図に
おいてｄａ（ｓ）を中心としてｄ　ａ　（ｓ−ｓａ）か
らｄａ　（ｓ＋ｓａ）までの問ということとなる。この
２つの条件で第３図における（ｉｘ。

ｉＶ）に対応する点を右画像で捜すと、２５．２６で示
す点ということになる（このとぎ（ｉｘ、　ｉｙ）がポ
ジティブゼロクロスエツジであれば２５゜２６もそのよ
うになる）。そしてそれぞれの点のディスパリティの大
ぎさをｄａ　（ｉｘ、　ｉｙ、　１）。

ｄ　ａ　（ｉｘ、　ｉｙ、　２）と１−る。第３図にお
いて２７で示す点はそのディスパリティ値ｄ　ａ　（＋
Ｘ、　ｉｙ、　３）がｄ　ａ　（ｓ−ｓａ）からｄ　ａ
　（ｓ＋ｓａ）の範囲内にないことから除外されている
。

■次に、どのディスパリティ値が最も適切かを決定する
ため（ｉｘ、　ｉｙ）の周辺の情報を取り入れる。周辺
の情報としてどの程度の周辺まで考慮するかにより１判
断速度がかなり異ってくるが、後に示す式で解るように
（ｉｘ、　ｉｙ）に近い所の情報はど大きく寄与し、遠
い所の情報はほとんど寄与しないのでどこまでチエツク
するかはシステムに合せて適宜に決定するとよい。何れ
にせよ具体的には、第３図を再び使えば（ｉｘ、　ｉｙ
）の周辺のエツジ（ｊｘ、　ｊｙ＞に対して■の場合と
同様に右画像上で対応の可能性のある点を捜ず。（ｊｘ
、　ｊｙ＞のディスパリティ値ｓｔｄ　ａ　（ｊｘ、　
ｊｙ、　１）となる。この値を使ってＧａｕｓｓｉａｎ
　（ガウシャン）分布関数・・・　ｆ２）を計ｆ５する。このときｄ　ａ　（ｊＸ、　ｊＶ＞は、
ｄａ（ｊｘ、　ｊｙ＞の候補としてあがったディスパリ
ティ値のうち、ｄａ　（ｉｘ、　ｉｙ、　ｎ）に最も近
い値をとっている。こうしてｄａ　（ｉｘ、　ｉｙ、　
ｎ）に対して、この類似関数の値の合′計をとると、・・・　（３）となる。ここに、λは先に述べた理由から適当な値を設
定する。前（２）式のＣの値も画像の種類に合わせ°て
、経験的に適当な値を設定できるが、心血管のようなワ
イヤフレームモデルではＣ＝０．７前後が適切と考えら
れる。

■上述した■の内容を第３図の（ｉｘ、　ｉｙ）につい
て言えば、Ｓ　（ｉｘ、　ｉｙ、　１）と３　（ｉｘ、
　ｉｙ、　２）が求まり、ｄ　ａ　（ｉｘ、　ｉｙ、　
１）に対して苫１努された５（ｉＸ、　ｉｙ、　１）の
方がＳ　（ｉｘ、　ｉｙ、　２）よりも大ぎい値が得ら
れれば、ｄ　ａ　（ｉｘ、　ｉｙ、　１）が最も確から
しいディスパリティ値ということとなり右画面の点２５
が左画面の（ｉｘ、　ｉｙ＞に対応する点だということ
になり、そのディスパリティ値ｄａ（ｉｘ。

ｉｙ、　１）が（ｉｘ、　ｉｙ）の点に対する奥行情報
となる。

■同様に、全てのエツジに対して最も確からしいディス
パリティ値を決定し、この値に入った配列をｄ　Ｌ　ｌ
１ｘｌ［ｉｙＪとする。

■上記は、左画像から右画像の対応する点を捜していた
が、右画像から左画像の対応する点を捜すには、このデ
ィスパリティの入った配列をｄＲ［ｉｘｌ［ｉＶ］とす
る。そして両サイドから推定したあるエツジの点に対す
るディスパリティ値が一致すれば、その値を信用する。

というのは、左画像のエツジに対応する点が右画像上に
ない場合でも、上記■のやり方で行うと、３　（ｉｘ、
　ｉｙ、　ｎ）の最も大きいｎに対応するｄａ　（ｉＸ
、　ｉＶ、　ｎ）をそのディスパリティ値と決めており
、類似度そのものに絶対的基準を設けていないので（経
験的にあるスレッショルドを決めることも考えられるが
）、誤った値をその点のディスパリティ値と判断してし
まうからである。そこで、これを反対側の画像から判断
したものと照し合せて比較検討すれば、このディスパリ
ティ値は不正確とみなし、捨てることかできるのである
。上記により、各エツジに対するディスパリティをかな
りの正確さで見つけ出すことができ、これにより３次元
情報が得られたこととなる。

このようにして得られた３次元情報に基づいて表示部２
４により画像表示が行われる。この表示についても種々
の方式が考えられるが、、例えば前記データ処理部２３
において直交３軸に関する座標回転処理を施した後に擬
似３次元表示を行うようにするとよい。この座標回転処
理により、任意アングルからの立体表示が可能となる。

また、立体表示像に陰影を付けたりしてもよい。

このように不実施例装五においては、従来の観察者の眼
で行っていたステレオ画像のマツチングが、上述したア
ルゴリズムで肩代りされ、それにより特殊メガネが不要
になり、また、撮影方向によらず３次元情報が定ｉ的に
把握できるので、任意のアングルからの再生、あるいは
陰影等をつけた立体表示が可能となり、これにより診断
能の向上に大ぎく寄与することができる。

以上本発明の一実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が
可能となる。

上記実施例では、ワイヤフレームモデルを想定していた
が、スムースな凹凸を持った面のような成分についても
、前（１）式のＷを少しだけ大きい値に設定し、空間的
周波数の低い成分のエツジを取り出すことにより、その
周波数成分の奥行情報。

ディスパリティを検出できる。また、空間周波数成分の
異なる情報を組み合わ゛ぜることにより、スムースな面
に高い周波数成分を持つ画像に対してもステレオマツチ
ングが可能となる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、ステレオ画像に基
づく立体的認識に際して特殊メガネを不要とし、しかも
撮影方向によらず任意アングルからの立体的認識を可能
とした立体Ｘ線診断装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明−実施個装コのブロック図、第２図は同
上装置の動作タイミング図、第３区乃至第５図は同上装
置の作用説明図、第６図乃至第１１図は従来例の説明図
である。１７・・・撮影系（第１の手段）、２３・・・データ処理部（第２の手段）、２４・・・表
示部（第３の手段）、Ｐ・・・被検体。代理人　弁理士　則　　近　　憲　　缶周　　　　　近
　　　　藤　　　　　猛Ｈｉ≠ 第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

互いに異なる２方向から被検体に向けて曝射されたＸ線
の被検体透過情報に基づいて該被検体のステレオ画像を
得る第１の手段と、このステレオ画像のマッチング処理
により画像の奥行方向の情報を求めることで３次元情報
を得る第２の手段と、この３次元情報に基づく画像表示
を行う第３の手段とを有することを特徴とする立体Ｘ線
診断装置。