JPH06304166A - 画像処理装置及びその処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】２枚の画像から差分画像を生成する際、生成時
間を短縮し且つメモリ容量を減らす。 【構成】差分画像を生成する逆投影演算装置１０は、制
御部１１により制御されるアドレス発生器１２、第１、
第２の画像メモリ１３、１４、画像反転器１５を備え、
また加算器１６、画像記憶装置１７を備える。画像記憶
装置１７に記憶された基準画像Ａを画像反転器１５に送
り、画素値の符号を反転させ、第２の画像メモリ１４に
一時記憶させる。反転画素値は所定タイミングで第１の
画像メモリ１３に転送。アドレス発生器１２からのアド
レスに対応した、第１の画像メモリ１３上の画素値が読
み出され、この読出し値にコンボリューション値が加算
器１６で累積加算され、画像メモリ１３上の元の記憶エ
リアに再び格納される。この累積加算をピクセル毎、ビ
ュー毎に行うだけで差分画像Ｃが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像処理装置及びそ
の処理方法に係り、とくに、２枚の画像のピクセル毎の
差分を演算して第３の画像を生成する処理装置及びその
処理方法であって、例えばＸ線ＣＴによるダイナミック
スキャン撮影時の差分を強調した新たな画像を生成する
場合に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｘ線ＣＴを用いた撮影では、血管
などの流体の経路を強調するために造影剤が多用されて
いる。この撮影においてはその組織（血管など）のみの
画像が診断上、有用であることが多いので、そのために
は、造影前に撮影した画像と造影時に撮影した画像との
差分をピクセル毎に演算し、目的とする組織のみを抽出
する処理がなされている。

【０００３】この処理を、Ｘ線ＣＴのダイナミックスキ
ャンを例にとって説明する。

【０００４】まず、Ｘ線ＸＴの画像再構成のプロセスか
ら説明する。図３に示すように、Ｘ線管１００から照射
されたＸ線は被検体ＰＴを透過した後、検出器１０１に
入射し、電気信号に変換される。この電気信号はデータ
収集装置１０２により収集されて、デジタル化などの信
号処理がなされた後、再構成処理装置１０３に投影デー
タとして供給される。この再構成処理装置１０３に供給
された投影データは、まず、リファレンス補正のための
対数変換処理や画質改善のためのフィルタ処理など、各
ビュー毎の前処理に付される（図４ステップ１０４参
照）。次いで、コンボリューション演算が各ビュー毎に
実施される（図４ステップ１０５参照）。次いで、逆投
影演算のステップでは、コンボリューション結果に重み
係数を乗じた後、その乗算結果を、再構成する画像の各
ピクセルに対して累積加算することで逆投影される（図
４ステップ１０６参照）。

【０００５】図５は逆投影の様子を模式的に示すもの
で、同図中、符号ＣＢは一つのコンボリューション値
を、符号ＩＭは再構成画像を、符号Ｐは画像ＩＭの各ピ
クセルを、符号Ｐ_CBはコンボリューション値ＣＢが累積
加算（逆投影）される各ピクセルを、夫々示す。

【０００６】上記累積加算を行う逆投影演算装置１０３
ａ（上記再構成処理装置１０３の一部として構成され
る）は、具体的には図６に示すようになっている。すな
わち、制御部１１０がアドレス発生器１１１にアドレス
起動信号を、画像メモリ１１２にタイミング制御信号を
各々出力する。アドレス発生器１１１はその起動信号に
付勢されて、画像メモリ１１２上での逆投影演算を行う
ピクセルのアドレスを発生し、これを画像メモリ１１２
に知らせる。これにより、そのアドレスに格納されてい
たそれまでの累積加算値が画像メモリ１１２から読み出
され、加算器１１３の一方の入力となる。この加算器１
１３の他方の入力はこのとき、現在対象となっているア
ドレスのピクセルに逆投影されるべき、コンボリューシ
ョン値（但し、これは重み係数を乗じた後の値）であ
る。このため、それまでの累積加算値にコンボリューシ
ョン値が更に加算され、その加算値がいま対象となって
いる、画像メモリ１１２上のアドレスに再格納される。
なお、上記画像メモリ１１２の全エリアは、累積加算
（逆投影演算）を行う前にゼロクリアされている。

【０００７】続いてダイナミックスキャン時の処理につ
いて説明する。ダイナミックスキャンは図７に示すよう
に、同一のスライス面を連続的に複数回にわたってスキ
ャンする撮影法である。この撮影の目的は、造影剤に染
まる組織の広がりを時間的に追跡するなど、同一スライ
ス面における被写体の経時的変化を測定することであ
る。

【０００８】この測定に際し、造影剤投与前の画像（以
下、基準画像という）を撮影・再構成しておき、この画
像をダイナミックスキャンによって得られた画像（以
下、比較画像という）と比較することが多い。とくに、
両画像の差異を強調するための差分画像を生成すること
が常套手法となっている。

【０００９】従来、差分画像は以下のように生成されて
いる。造影開始後の比較画像Ｂが再構成され（基準画像
Ａは既に再構成され、記憶装置に格納されているとす
る）、一旦、記憶装置に格納される。次いで、差分演算
を行う２枚の基準、比較画像が演算装置に読み込まれ、
両画像のピクセル同士の画素値の差分演算が実施され
る。差分演算後の画像データ「Ｂ−Ａ」が差分画像Ｃと
して画像記憶装置に格納される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の再構成処理装置及び処理方法にあっては、１枚
の差分画像Ｃを生成するのに、図８に示す如く、比較画
像Ｂに対する画像再構成のステップ（基準画像Ａは既に
再構成されているとする）と基準画像Ａ及び比較画像Ｂ
間の差分演算のステップとの２段階の処理が必要である
ことから、演算時間が長くなる一方で、その処理途中で
再構成画像のデータと差分画像のデータとが発生するこ
とから、それらのデータを格納するための記憶装置の容
量が大きくなるという問題があった。

【００１１】とくに、経時変化を追及するダイナミック
スキャンにあっては、連続的に且つ大量に生データが発
生するので、上述した演算時間及び記憶容量の問題は顕
著になっていた。

【００１２】この発明は、上述した従来技術の問題に鑑
みてなされたもので、ダイナミックスキャン時など、基
準画像と比較画像との間で差分画像を生成する場合で
も、演算時間を短縮でき、且つ、必要な記憶容量を小さ
くできる画像処理装置及びその処理方法を提供すること
を、目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、請求項１及び２記載の発明に係る画像処理装置は、
再構成された第１の画像の画素値をピクセル毎に反転さ
せる反転手段と、この反転手段により反転させた画素値
を記憶させるメモリと、このメモリに記憶された反転画
素値に、投影によって得られた第２の画像の投影データ
をピクセル毎に累積加算する逆投影手段とを備えた。と
くに好適な態様として、前記第１の画像はダイナミック
スキャン撮影の造影前の画像とし、前記第２の画像はダ
イナミックスキャン撮影の造影時の画像とできる。

【００１４】請求項３記載の発明に係る画像処理方法
は、再構成された第１の画像の画素値をピクセル毎に反
転させ、この反転させた画素値をメモリに記憶し、この
メモリに記憶された反転画素値に、投影によって得られ
た第２の画像の投影データをピクセル毎に累積加算する
ものである。

【００１５】

【作用】請求項１〜３記載の発明に係る画像処理装置及
びその処理方法では、第１の画像の画素値がピクセル毎
の符号反転されメモリに記憶される。この反転させられ
た画素値に、第２の画像の投影データがピクセル毎に累
積加算される。この結果、従来では第２の画像の画像再
構成と第１及び第２の画像間の差分演算との２段階で実
施されていたが、この発明では一つの累積加算（逆投
影）の手順の中で、差分演算も一緒に且つ等価的に実施
される。つまり、新たな差分演算を行わなくても、差分
画像が直接生成される。しかも、従来の手法では累積加
算前に必ず画像メモリのゼロクリアの過程を伴うが、こ
の発明ではそのゼロクリアの必要が無いことから、その
ゼロクリアの代わりに上記画素値反転及びその転送の過
程が入ることになる。つまり、画素値反転・転送の過程
は処理時間の増減に影響を与えるものではない。したが
って、概略的にみて、従来の画像再構成及び差分演算の
２段階のステップが、画像再構成＝差分演算の１段階の
ステップに短縮される。同時に、従来行っていた第２の
画像の再構成は不要になるから、その分の記憶容量が不
要になる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１及び図２を
参照して説明する。

【００１７】この実施例も前述したと同様に、Ｘ線ＣＴ
撮影における造影剤を用いたダイナミックスキャンにつ
いて説明する。なお、Ｘ線を被検体に照射する構成、そ
の透過Ｘ線に係る投影データを収集する構成、その投影
データに所定の関数をコンボリューションする構成、さ
らには、そのコンボリューション結果（値）に所定の重
み係数を乗じる構成については前述したものと同一であ
るので、ここでは省略する。このため、再構成処理装置
（図３参照）の一部を成し、累積加算（逆投影）を行
う、画像処理装置としての逆投影演算装置を中心に説明
する。

【００１８】図１に示す逆投影演算装置１０は、この演
算装置全体を制御する制御部１１と、この制御部１１に
接続されたアドレス発生器１２、第１、第２の画像メモ
リ１３、１４、及び画像反転器１５と、第１の画像メモ
リ１３に接続された２入力の加算器１６と、第１の画像
メモリ１３及び画像反転器１５間に介挿された画像記憶
装置１７とを備えている。

【００１９】制御部１１はアドレス発生器１２にアドレ
ス起動信号を出力し、また第１の画像メモリ１３、第２
の画像メモリ１４、画像反転器１５及び画像記憶装置１
７にタイミング制御用の制御信号を各々出力する。

【００２０】画像記憶装置１７は制御部１１から供給さ
れた制御信号に応じて動作する装置で、予め再構成され
た基準画像Ａを記憶可能であるとともに、新たに生成さ
れる差分画像Ｃを記憶可能になっている。この画像記憶
装置１７に記憶された基準画像Ａは制御信号に応じて読
み出され、画像反転器１５に送られる。画像反転器１５
は制御信号に応じて基準画像Ａの各ピクセル毎の画素値
データを読み込み、その画素値データの符号をピクセル
毎に反転する回路構成になっている。例えば、あるピク
セルの反転前の画素値が「＋ｘ」ならば、反転後のそれ
は「−ｘ」となる。そして、画像反転器１５は基準画像
Ａの反転した各画素値を一度に第２の画像メモリ１４に
出力する。第２の画像メモリ１４は制御信号に応じて、
基準画像Ａの全反転画素値を読み込み、それらを一時記
憶するようになっている。

【００２１】この第２の画像メモリ１４に記憶された基
準画像Ａの全反転画素値は、制御部１１からの制御信号
に付勢され、累積加算処理に先立って第１の画像メモリ
１３に転送されるようになっている。第１の画像メモリ
１３は制御信号に応じて、累積加算処理に先立って、全
反転画素値を読み込み、それらを記憶可能に構成されて
いる。

【００２２】一方、アドレス発生器１２はアドレス起動
信号に付勢されて、画像メモリ１３上での逆投影演算を
行うピクセルのアドレスを発生し、そのアドレス信号を
第１の画像メモリ１３に送るように構成されている。こ
れにより、そのアドレスに格納されていたそれまでの累
積加算値が第１の画像メモリ１３から読み出され、加算
器１６の一方の入力端に供給される構成と成っている。
この加算器１６の他方の入力端には、現在対象となって
いるアドレスのピクセルに逆投影されるべき、コンボリ
ューション値（但し、これは重み係数を乗じた後の値）
が図示しない再構成処理装置内の回路から供給される。
このため、それまでの累積加算値にコンボリューション
値が更に加算され、その加算値がいま対象となってい
る、第１の画像メモリ１３上のアドレスに再格納され
る。

【００２３】なお、この逆投影演算装置１０において、
第１のメモリ１３がこの発明のメモリに対応し、制御部
１１及び画像反転器１５がこの発明の反転手段を形成
し、制御部１１、アドレス発生器１２及び加算器１６が
この発明の逆投影手段を形成している。

【００２４】続いて、この実施例の全体的な動作を説明
する。

【００２５】造影前に予め撮影され且つ再構成された基
準画像Ａは画像記憶装置１７の所定記憶領域に格納され
ている。この基準画像Ａは所定タイミングで画像記憶装
置１７から読み出され、画像反転器１５で各画素値の符
号反転が行われる。そして、この符号反転した基準画像
Ａの各画素値が第２の画像メモリ１４に一時的に格納さ
れる。この一時格納の反転画素値の全データは、制御部
１１の指令の元、第１の画像メモリ１３における累積加
算処理に先立って読み出され、第１の画像メモリ１３に
初期値として格納される。

【００２６】次いで、制御部１１の指令によって、累積
加算（逆投影）しようとする画像上のピクセルに相当し
た、第１のメモリ１３上のアドレスが、アドレス発生器
１２から第１の画像メモリ１３に指令される。この指令
されたアドレスに格納されていた画素値が第１の画像メ
モリ１３から読み出され、加算器１６の一方の入力とな
る。加算器１６の他方に入力端には、累積加算すべき、
重み係数を乗じたコンボリューション値が再構成処理装
置内の図示しない回路から供給されている。このため、
加算器１６はそれまでの累積加算結果に新たにコンボリ
ューション値を累積加算し、その結果を第１の画像メモ
リ１３に戻す。第１の画像メモリ１３は、いま対象とな
っているアドレスのそれまでの累積結果を、新たに累積
加算した結果に置き換える。例えば、あるアドレスに格
納されている累積加算前の画素値が「−ｘ」であって、
コンボリューション値（結果）が「＋ｘ_１」であるとす
ると、新たに累積加算された結果は「−ｘ＋ｘ_１」とな
り、この加算値「−ｘ＋ｘ_１」が初期値又はそれまでの
累積加算値「−ｘ」にとって代わる。このような累積加
算処理が全ピクセル及び全ビューに対して実施される。

【００２７】この結果、全ビューの逆投影が完了した時
点で、第１の画像メモリ１３に記憶されている累積加算
結果が新たに生成した差分画像Ｃとして読み出され、画
像記憶装置１７の所定記憶領域に格納される。

【００２８】このように、従来の比較画像Ｂの再構成に
相当した累積加算処理を行うだけで、基準画像Ａの各画
素値と比較画像Ｂに相当した各画素値との間の差分演算
が等価的に実施され、差分画像Ｃが直接、生成される。
つまり、その累積加算処理が結果的に、差分画像Ｃを生
成するための逆投影演算と差分演算とを兼ねており、比
較画像Ｂを再構成すること無く且つ差分演算を改めて行
うこと無く、差分画像Ｃが生成される。

【００２９】このため、ダイナミックスキャンのように
大量の生データが発生する場合でも、従来行っていた差
分演算が不要になり、それに対応する部分の処理が図２
に示す如く、累積加算（逆投影）＝差分演算の１ステッ
プの処理に簡略化される（図８参照）。しかも、基準画
像Ａの画素値反転及びその転送（初期化処理）の時間
は、従来の比較画像Ｂを再構成する前のゼロクリア処理
（初期化処理）の時間と同じであるから、全体の処理時
間に何等影響を与えない。これらの寄与によって、演算
時間を大幅に短縮でき、差分画像Ｃを迅速に生成でき
る。同時に、差分画像Ｃを生成する途中において、従来
のように比較画像Ｂの再構成データが発生しないため、
比較画像Ｂと差分画像Ｃの２枚分の記憶装置を設ける必
要が無く、差分画像Ｃのみの記憶装置で足りる。したが
って、全体の記憶容量が小さくて済み、装置の構成を簡
単化できるという利点もある。

【００３０】なお、上記実施例において、画像反転器１
５の反転画素値を全て一度、第２の画像メモリ１４に一
時的に格納し、それらの反転画素値を所定タイミングで
第１の画像メモリ１３に転送するとしたが、この発明は
必ずしもそのような一時格納及び転送の構成に限定され
るものではない。例えば、第２の画像メモリ１４を省い
た構成とし、画像反転器１５を直接、第１の画像メモリ
１３に接続し、制御部１１からの指令された個々のタイ
ミングで、各ピクセルに相当する画素値を個別に反転さ
せ、画像メモリ１３に転送するようにしてもよい。これ
によっても、トータルの画素値反転及び転送に要する時
間は上記実施例と変わらないし、また、より少ないメモ
リで間に合う。

【００３１】また、上記実施例はＸ線ＣＴ撮影の、しか
もダイナミックスキャンの場合を例示したが、この発明
は、２つの画像を再構成し、その画像間でピクセル毎の
差分演算を行って差分画像を生成する装置であれば同様
に適用でき、例えばその他の医療診断装置（ＭＲＩ、超
音波診断装置など）や産業用試験装置にも実施できる。
さらに、その撮影態様もダイナミックスキャンに限定さ
れるものではなく、通常のスライス撮影で撮影された２
枚の画像の場合にも同様に適用される。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る画
像処理装置及びその処理方法は、再構成された第１の画
像の画素値をピクセル毎に反転させ、この反転させた画
素値をメモリに記憶し、このメモリに記憶された反転画
素値に、投影によって得られた第２の画像の投影データ
をピクセル毎に累積加算するようにしたため、累積加算
と一緒に、差分演算が等価的に実施され、第２の画像を
再構成すること無しに、また差分演算を新たなステップ
として実施すること無しに、第３の画像、即ち差分画像
を生成できる。したがって、従来の手法に比べて、差分
画像のトータルの生成時間を大幅に短縮でき、また記憶
容量も格段に少なくて済み、画像処理時間の迅速化及び
構成の簡単化を図ることができる。

【００３３】この発明はとくに、医療用のＸ線ＣＴによ
るダイナミックスキャン撮影などの画像処理に優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る逆投影演算装置（画
像処理装置）の一例を示すブロック図。

【図２】実施例における差分画像の生成過程を示す模式
図。

【図３】Ｘ線ＣＴ撮影の様子を示す模式図。

【図４】Ｘ線ＣＴ撮影における画像再構成の流れを示す
簡単化したフローチャート。

【図５】逆投影の様子を示す模式図。

【図６】従来の逆投影演算装置の一例を示すブロック
図。

【図７】ダイナミックスキャンの様子を示す説明図

【図８】従来の差分画像の生成過程を示す模式図。

【符号の説明】

１０ 発明の画像処理装置としての逆投影演算装置 １１ 制御部 １２ アドレス発生器 １３ 発明のメモリとしての第１の画像メモリ １５ 画像反転器 １６ 加算器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 再構成された第１の画像の画素値をピク
   セル毎に反転させる反転手段と、この反転手段により反
   転させた画素値を記憶させるメモリと、このメモリに記
   憶された反転画素値に、投影によって得られた第２の画
   像の投影データをピクセル毎に累積加算する逆投影手段
   とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記第１の画像はダイナミックスキャン
   撮影の造影前の画像であり、前記第２の画像はダイナミ
   ックスキャン撮影の造影時の画像である請求項１記載の
   画像処理装置。
3. 【請求項３】 再構成された第１の画像の画素値をピク
   セル毎に反転させ、この反転させた画素値をメモリに記
   憶し、このメモリに記憶された反転画素値に、投影によ
   って得られた第２の画像の投影データをピクセル毎に累
   積加算することを特徴とした画像処理方法。