JPS6214269A - Ｘ線画像処理装置 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ 本発明はＸ線画像処理装置の改良に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、造影剤を投与した被検体のＸ線像を読影する場合
に、関心領域部分や診断対象領域の会のみを取出す方式
が用いられるようになっている。

この手法は、例えば、被検体のＸ線像をディジタル・デ
ータとして得、このディジタル。データによる画像をあ
る濃度スレシホールド・レベル（閾値）で二値化するこ
とにより、関心領域や診断対象領域の像を抽出するもの
である。

すなわち、造影剤を投与するとその造影剤分布領域はＸ
線透過量が少ないので画像濃度が大きくなり、造影剤分
布領域近傍の造影剤非分布領域とＸ線透過値の差が大き
くなってその濃度レベルが大きく異なってくる。そのた
め、例えば胃や血管等の関心領域、診断対象領域の像を
得たい場合には、かかる領域の造影剤投与前のＸ線像と
造影剤投与後のＸＳＳ像を得て、両画像データの差を取
ると上記関心部位、診断対象部位の差分像（サブトラク
ション像）を得ることが出来る。このサブトラクション
像は造影剤投与部分の像であるから、ノイズ成分が無け
れば適宜な閾値を以て二値化すると目的部分と他の部分
とがはっきりと区別され、目的部分の形態がはっきりと
掴めることになって、診断が行い易くなる。

しかしながら、このような処理を行うに当って、従来法
のような欠点があった。すなわち、従来においてサブト
ラクション像を博るための処理は第３図に示すように（
ａ）において関心領域、診断対象ｆ［（ＩＸ下、これら
を総称して目的領域と云う）ＲＯｌを含む領域の造影剤
投与前のＸ線像を１ｑ、次に（ｂ）に示すように同じ領
域の造影剤投与後のＸ線像を得る。そして、（Ｃ）で両
画像データの差を取ると（ｄ）に示すように上記目的領
域ＲＯＩのサブトラクション像を得ることが出来る。こ
こで、第３図（ａ）、（ｂ）における縦軸は画像濃度、
また、横軸は空間位置を示し、また、ＥａはＸ線吸収の
大きい領域、ＥｂはＸ線吸収の小さい領域を示す。Ｘ線
吸収の小さい領域Ｅｂでは透過Ｘ線量が大きいのでノイ
ズ分が小さく、また、Ｘ線吸収の大きい領［Ｅａでは透
過ｘ重量が小さいのでノイズ分が大きくなる。また、第
３図（ｂ）のＥＣは造影剤投与領域である。

このような画像において、サブトラクシミンを行うと第
３図（ｄ）に示すように、造影剤分布領域ＥＣの他に高
いノイズ部分Ｅｎが残留することになり、ノイズ部分の
レベルが大きいと二値化のための閾値Ｓしを設定しても
、そのｌｌｌ値上をノイズレベルが超えるため、目的部
分（造影剤分布領域）以外にノイズ性の像が生じて大変
に見にくい像となってしまう。

Ｘ線像をディジタル・データとして収集する装置は、搬
像装置を利用するが、電子回路を用いていることから熱
雑音が避けられない。また、撮影に利用するＸ線には、
Ｘ線の持つフォトンの揺ぎがある。そのため、一般にノ
イズ成分はこのＸ線の持つフォトンの揺ぎと撮像機器の
電子回路で生ずる熱雑音中心となり、これらは避けるこ
とが出来ないので従来方式の場合、Ｘ線吸収の大きな部
位では、結局、得られたサブトラクション像はノイズの
ため、診断に利用できない。

［発明の目的］ 本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、その
目的とするところはノイズ成分の大きい画像であっても
ノイズに影響されない目的部分のサブトラクション像を
得ることの出来るＸ線画像処理装置を提供することにあ
る。

［発明の概要］ 上記目的を達成するため本発明は、Ｘ線撮影装置により
得られる部分的に異なる二種の被検体検査対象領域画像
データについて両者を引算し、両画像のサブトラクショ
ン像を得るとともにこのサブトラクション像を所定の閾
値を以て二値化することにより前記二つの画像のうちの
異なる部分の像を抽出するようにしたＸ線画像処理装請
において、前記Ｘ線撮影装置により得られる被検体のＸ
線画像の各画素データＸを受けてこれら、各画素データ
を変換式 ｆ（ｘ）＝　云］薯］ゴじヨ面 但し、Ｙは定常ノイズ実効値、ａは撮像手段がらｍｅ機
器出力段までのトータルゲインの値を用いて変換する変
換手段を設けて成り、前記Ｘ線撮影装置により得られる
一部異なる被検体像のＸ線画像データについて各々の画
像の各画素データを前記変換手段により変換し、この変
換済みの両画像についてのサブトラクション像を得ると
ともにこのサブトラクション像より二値化画像を得て前
記二つの画像の異なる部分の抽出伸を得るようにするも
のである。すなわち、上記変換手段により上記変換を行
うことにより、ノイズのレベルを一定化して特徴部分抽
出に影響の無い程度に補正するようにする。これにより
、例えば、Ｘ線撮影装置により得られる造影剤投与前と
侵の検査対動領域のＸ線画像データについて両者を引算
し、両画像のサブトラクション像を得た際に、特徴部分
に対するその他の部分のノイズのレベル差がはっきりし
、従って、このサブトラクション像を造影剤分布領域と
他の領域を区分する所定の閾値を以て二値化して診断対
象部分の像を抽出する場合にもノイズの影響を除去して
明瞭な抽出画像を得ることができるようになるものであ
る。

［発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例について第１図及び第２図を参
照して説明する。

はじめに本発明の原理について説明する。

本発明の中核を成すものはフォトン・ノイズとサーマル
・ノイズ（熱雑音）が重畳した各画像に対し、各部分の
Ｘ線量に無関係にノイズ量をどの場所でも一定にするよ
うな濃度変換関数ｆ（ｘ）を求めることである。

「濃度変換関数ｆ（ｘ）の導出」 Ｘ線画像の濃度（ビクセル値、すなわち、画素の値）の
信号ＳとそのまわりのノイズＮは次のように表わすこと
ができる。ここで論じる信号ノイズとは、撮像機器の出
力段でのものを示す。

５＝ａＸ　　　　　　　　　　　・・・（１）Ｎ−４７
］）ひ馬　　　　　・・・（２）ここで、ａはフォトン
検出器（Ｘ線検出器；撮像手段）から撮像機器出力段ま
でのトータルゲイン、Ｘは１ビクセル当りのフォトン数
、Ｙは撮像機器自体から出力される熱雑音実効値である
。

さて、ある濃度変換関数ｆ（ｘ）を考えた時、次のよう
に近似する。

ｆ（ｘ±Δｘ）＝ｆ（ｘ）±ｆ−（ｘ）ΔＸ・・・（３
） ここで、ΔＸは信号Ｘのノイズを表現するものと考えれ
ば、（３）式に（１）、（２）式を代入して ｆ（Ｓ±Ｎ）”ｆ　（ａＸ＋　　１ｍゴＸ＋Ｙ２　）・
・・（４） ＝ｆ　（ａＸ）±ｔ−＜ａｘ＞　　４了）四ハ馬・・・
（５） となる。ここで、ｆ　（ａＸ）は信号Ｓの濃度変換値、
また、ｆ−（ａＸ）４】双］コτはノイズの濃度変換値
である。すなわち、ｆ（ｘ）なる濃度変換１１を行えば
信号値は当然 ｆ　（Ｓ）−ｆ　（ａＸ）　　　　　　　　　・・　（
６）となるが、ノイズ成分は ｆ　（Ｎ）−ｆ　′（ａＸ）　・　６双］）罰　−（７
）で近似されると云うことである。当初の目的であるノ
イズ量一定の条件は ｆ′（ａＸ）・　へ］了−］ゴ＝Ｃ・・・（８）但し、
Ｃは定数 となることは云うまでもなく、これを解けばｆ　（Ｘ）
−（２Ｃ／ａ）−４八］）７十Ｂ−（２Ｃ／　、ｆｆ）
　・　ｘ十（Ｙ２／ａ）＋Ｂ・・・（９） を得る。なお、Ｂは定数である。ここで、定数Ｃ１Ｂは
濃度変換した結果のゲインやバイアス分に相当し、本質
の変換操作とは何等係わりの無いものである。すなわち
、濃度変換の形としてｆ（ｘ）＝　　ｘ＋（Ｙ２／ａ）
　　　　　　・　（１０）の形を有することが本質であ
り、定数Ｃ，Ｂは濃９一 度変換後、画像線形演算を施すことと全く等価であるた
め、ｆ（ｘ）の中には入れなくとも良い。

すなわち、上記（１０）式により濃度変換すればノイズ
を抑制して所望の関心領域、診断対象部位の二値化像を
得ることが出来る。

本発明はこの原理に基づいて、Ｘ線画像処理を行い、Ｘ
線吸収の大きい部位に対してもノイズに影響されない良
質の二値化像を得ようとするものである。

第１図に本装置の構成を示す。図中、１はオリジナルＸ
線画像のデータを蓄積するメモリ、２−１．２−２．・
・・は処理画像のデータを格納する処理画像格納用メモ
リ、３は前記メモリ１の各ビクセル毎の格納データに対
して前記（１ｏ）式の演算を行い、ノイズ量一定の形で
濃度変換を行ってＸ線透過農に対応した濃度値のデータ
に変換する濃度変換ユニットである。この濃度変換ユニ
ット３により演算処理された画像データは前記処理画像
格納用メモリ２−１または２−２．・・・に格納保存さ
れる。本装置の場合、少なくとも一方に造影剤投与前の
Ｘ線画像の処理画像を格納し、また、他方には造影剤投
与後のＸ線画像の処理画像を格納する。４はＸ線ゲイン
コントローラであり、濃度変換ユニット３に与える撮像
機器自体から出力される熱雑音実効値Ｙ２．とフォトン
検出器から撮像機器出力段までのトータルゲインａの値
の設定を行うものである。前記濃度変換ユニット３はこ
のＸ線ゲインコントローラ４からのＹ２．ａの値を受け
て上記（１０）式の演算を行う。５はプロセッサであり
、前記処理画像格納用メモリ２−１と２−２．・・・に
格納保存されている造影剤投与前と後の画像データの処
理済み画像データのサブトラクションを行い両画像のサ
ブトラクション像を得るとともに、このサブトラクショ
ン像に対し、与えられたｌｌ値を以て二値化して造影剤
を投与した関心部位の二値化像を得るものである。

次に上記構成の本装置の作用を説明する。

先ずはじめに、図示しないｘｍｍ影装置により、造影剤
投与前における診断対象部分ののＸ線像を得、これをデ
ィジタル・データ化してオリジナルＸ線画像のデータを
蓄積するメモリに送る。Ｘ線ゲインコントローラ４には
予め、オリジナルＸ線画像のデータを得た撮像機器自体
から出力されるノイズ・パワーＹ２．とフォトン検出器
から撮像機器出力段までのトータルゲインａが設定され
ており、このＹ２とａの値は濃度変換ユニット３に与え
られている。メモリ１の格納画像データは順次読み出さ
れて濃度変換ユニット３に送られ、この濃度変換ユニッ
ト３は与えられたＹ２と８の値を用いてこの画像データ
に対し、（１０）式の濃度変換演算を行う。この結果、
第２図の（ａ）に示すようなＸ線透過量大小により異な
るレベルのノイズ成分を含んだ画像データは濃度変換演
算により、第２図の（ｂ）に示すように、ノイズレベル
がほぼ等しく揃えられる。このようにして、メモリ１の
格納画像データは順次読み出されて濃度変換ユニット３
により濃度変換処理され、処理画像格納用メモリ２−１
に格納される。

次に、ｘｉｓ影装置により、造影剤投与後における診断
対象部分のｘｓｉｔ像を得、これをディジタル・データ
化してオリジナルＸ線画像のデータを蓄積するメモリに
送る。メモリ１の格納画像データは順次読み出されて濃
度変換ユニット３に送られ、この濃度変換ユニット３は
与えられたＹ２とａの値を用いてこの画像データに対し
、（１０）式の濃度変換演算を行う。この結果、第２図
の（Ｃ）に示すようなｘｍ透過量大小により異なるレベ
ルのノイズ成分を含んだ造影剤投与後の画像データは濃
度変換演算により、第２図の（ｄ）に示すように、ノイ
ズレベルがほぼ等しく揃えられる。こうして、メモリ１
より順に画像データが読み出されて濃度変換処理され、
処理画像格納用メモリ２−２に格納される。

このようして造影剤投与前と後の画像データの処理済み
画像データが前記処理画像格納用メモリ２−１と２−２
．・・・に格納保存される。

次にこの処理画像格納用メモリ２−１と２−２゜・・・
に格納保存されている造影剤投与前と後の画像データの
処理済み画像データは順次、同一画素位置のもの同士が
読み出されてプロセッサ５に送られ、ここでサブトラク
ションが行われる。この結果、第２図の（ｅ）に示すよ
うなノイズ成分の影響の少ない両画像のサブトラクショ
ン像が冑られる。また、プロセッサ５はこのサブトラク
ション−像に対し、第２図の（ｅ）に示すように与えら
れた閾値ＳＬを以て二値化して造影剤を投与した関心部
位の二値化像を得る。これにより、造影剤を投与した部
分の像を高精度に抽出することができる。

このように本装置は、Ｘ線撮影装置により得られる造影
剤投与前と後の検査対象領域のＸ線画像データについて
両者を引算し、両画像のサブトラクション像を得るとと
もにこのサブトラクション像を造影剤分布領域と他の領
域を区分する所定の閾値を以て二値化することにより診
断対象部分の像を抽出するようにしたＸ線画像処理装置
において、前記Ｘ１ｌｌ影装置により得られる検査対象
領域のＸ線画像の各画素データＸを受けてこれら各画素
データを変換式 ％式％） 但し、Ｙは熱雑音実効値、ａは撮像手段からｍ像機器出
力段までのトータルゲインの値 を用いて変換する変換手段を設けて成り、前記Ｘ線撮影
装置により得られる造影剤投与前と後の検査対象領域の
Ｘ線画像データについて各々の画像の各画素データを前
記変換手段により変換し、この変換済みの両画像につい
てのサブトラクション像を得るとともにこのサブトラク
ション像より二値化画像を得て診断対象部分の抽出像を
得るようにしたものである。すなわち、造影剤投与前と
後の診断対象部分のＸ線画像ついて、各ビクセル毎の画
像データに対して前Ｉｎｃ！（１０）式の演算を行い、
ノイズ偽一定の形で濃度変換を行ってＸ線透過量に対応
した濃度値のデータに変換するようにし、この濃度変換
処理された造影剤投与前と°後の両画像データのサブト
ラクションを行って両画像のサブトラクション像を得る
とともに、このサブトラクション像に対し、与えられた
閾値を以て二値化して造影剤を投与した関心部位の二値
化像を得るようにしたものである。従って、Ｘ線透過の
多い部分と少ない部分とのノイズレベルをほぼ一定に揃
えることができ、従って、ノイズ成分に影響されない診
断対象部分の明瞭な抽出像を得ることができる効果があ
る。

尚、本発明は上記し、且つ、図面に示す実施例に限定す
ること無（その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して
実施し得ることは勿論であり、例えば、上記実施例では
造影剤を投与してその造影剤投与部分の画像をノイズの
影響を受けることなく抽出する場合について説明したが
、このような診断画像の処理の他、規格化された工業製
品のような量産品の外形や寸法、亀裂や巣等の欠陥を検
出するために応用することもでき、また、Ｘ線画像とし
ては透視像の他、ＸＩＣＴ　（コンピュータ・トモグラ
フィ）等の画像について利用できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、Ｘ線透過量の差や
検出器系統の電子回路におけるサーマルノイズ等の影響
を受けて画像データにノイズ成分が重畳され、しかも、
画素によりこれらノイズのレベル差が生じている画像に
おいて、その各画素のノイズのレベルを均一化すること
が出来、これにより、二枚の画像のサブトラクション像
のノイズを二値化像形成に支障の無い程度に抑制するこ
とが出来るから、特徴部分の画像を＾精度で抽出するこ
とが出来るようになる等の特徴を有するＸ線画像処理装
置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明装置の作用を説明するための図、第３図は従来例
を説明するための図である。 １・・・メモリ、２−１．２−２・・・処理画像格納用
メモリ、３・・・濃度変換ユニット、４・・・Ｘ線ゲイ
ンコントローラ、５・・・プロセッサ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 １７一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｘ線撮影装置により得られる部分的に異なる二種の被検
   体検査対象領域画像データについて両者を引算し、両画
   像のサブトラクション像を得るとともにこのサブトラク
   ション像を所定の閾値を以て二値化することにより前記
   二つの画像のうちの異なる部分の像を抽出するようにし
   たＸ線画像処理装置において、前記Ｘ線撮影装置により
   得られる被検体のＸ線画像の各画素データｘを受けてこ
   れら、各画素データを変換式 ｆ（ｘ）＝√［ｘ＋（Ｙ＾２／ａ）］ 但し、Ｙは定常ノイズ実効値、ａは撮像手段から撮像機
   器出力段までのトータルゲインの値 を用いて変換する変換手段を設けて成り、前記Ｘ線撮影
   装置により得られる一部異なる被検体像のＸ線画像デー
   タについて各々の画像の各画素データを前記変換手段に
   より変換し、この変換済みの両画像についてのサブトラ
   クション像を得るとともにこのサブトラクション像より
   二値化画像を得て前記二つの画像の異なる部分の抽出像
   を得ることを特徴とするＸ線画像処理装置。