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埃瓦尔vs维戈塞尔塔: 放射線圖像生成裝置和圖像處理方法.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201480035006.0

申請日:

20140702

公開號:

CN105324081A

公開日:

20160210

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61B6/00,G06T1/00,G06T5/00 主分類號: A61B6/00,G06T1/00,G06T5/00
申請人: 株式會社日立醫療器械
發明人: 高野橋健太,荻野昌宏
地址: 日本東京都
優先權: 2013-139383
專利代理機構: 北京銀龍知識產權代理有限公司 代理人: 范勝杰;王立杰
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480035006.0

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

更適當地降低放射線透視圖像的噪聲。針對用放射線拍攝出的放射線透視圖像輸入拍攝時間不同的多個圖像,使用所輸入的多個圖像中的時間上靠前的圖像和時間上靠后的圖像來進行移動檢測,針對一張圖像檢測一個移動信息,針對每個局部區域計算將時間上靠前的圖像僅變更移動信息的量的位置后的圖像與時間上靠后的圖像的差值,根據每個局部區域的差值,決定進行時間方向的噪聲降低處理的區域和進行空間方向的噪聲降低處理的區域,設定以下3個區域:進行時間方向的噪聲降低處理,不進行空間方向的噪聲降低處理的區域;進行空間方向的噪聲降低處理,不進行時間方向的噪聲降低處理的區域;進行時間方向的噪聲降低處理和空間方向的噪聲降低處理兩者的區域,對各個區域的每一個進行不同的噪聲降低處理。

權利要求書

1.一種放射線圖像生成裝置,其特征在于,具備:照射放射線的放射線照射部;檢測部,其檢測所述放射線照射部照射出的放射線而生成圖像;以及圖像處理部,其針對由所述檢測部生成的所述圖像進行圖像處理,所述圖像處理部具備:移動檢測部,其使用由所述檢測部生成的拍攝時間不同的多個圖像中的、時間上靠前的圖像和時間上靠后的圖像來進行移動檢測,針對一張圖像檢測一個移動信息;相似度計算部,其針對每個局部區域,計算將所述時間上靠前的圖像僅變更所述移動信息的量的位置后的圖像與所述時間上靠后的圖像的差值來作為相似度;區域判定部,其根據所述相似度進行區域判定,該區域判定決定在所述圖像上進行時間方向的噪聲降低處理的區域和進行空間方向的噪聲降低處理的區域;以及噪聲降低處理部,其根據所述區域判定部的所述區域判定結果,針對各區域進行所述噪聲降低處理。2.根據權利要求1所述的放射線圖像生成裝置,其特征在于,所述區域判定部通過對所述相似度進行閾值處理來進行所述區域判定。3.根據權利要求1所述的放射線圖像生成裝置,其特征在于,所述區域判定部通過使用所述放射線圖像生成裝置預先存儲的關于所述相似度的查找表,決定進行時間方向的噪聲降低處理的區域和進行空間方向的噪聲降低處理的區域。4.根據權利要求1所述的放射線圖像生成裝置,其特征在于,進行所述時間方向的噪聲降低處理的區域和進行所述空間方向的噪聲降低處理的區域,一部分或全部重復。5.根據權利要求1所述的放射線圖像生成裝置,其特征在于,所述移動檢測部根據以所述檢測部生成的圖像的尺寸的50%以上的范圍為對象的差值計算處理的結果,進行所述移動檢測。6.根據權利要求1所述的放射線圖像生成裝置,其特征在于,所述放射線圖像生成裝置還具備顯示部,所述顯示部顯示由所述圖像處理部進行圖像處理后的圖像。7.根據權利要求6所述的放射線圖像生成裝置,其特征在于,所述顯示部,代替由所述圖像處理部進行圖像處理后的圖像或者與該圖像一起顯示所述相似度計算部計算出的所述相似度的分布。8.根據權利要求7所述的放射線圖像生成裝置,其特征在于,所述放射線圖像生成裝置還具備操作輸入部,在所述顯示部進行所述相似度的分布的顯示的期間,所述操作輸入部接收與所述圖像處理部的處理相關的設定變更操作的輸入。9.一種針對放射線透視圖像的圖像處理方法,其特征在于,具備以下步驟:輸入步驟,針對使用放射線拍攝出的圖像,輸入拍攝時間不同的多個圖像;移動信息檢測步驟,使用在所述輸入步驟輸入的多個圖像中的時間上靠前的圖像和時間上靠后的圖像來進行移動檢測,針對一張圖像檢測一個移動信息;相似度計算步驟,針對每個局部區域,計算將所述時間上靠前的圖像僅變更所述移動信息的量的位置后的圖像與所述時間上靠后的圖像的差值來作為相似度;區域判定步驟,根據所述相似度進行區域判定,該區域判定決定在所述圖像上進行時間方向的噪聲降低處理的區域和進行空間方向的噪聲降低處理的區域;噪聲降低處理步驟,按照所述區域判定步驟的所述區域判定結果,針對各區域進行所述噪聲降低處理。10.根據權利要求9所述的圖像處理方法,其特征在于,在所述區域判定步驟中,通過進行與所述相似度相關的閾值處理來進行所述區域判定。11.根據權利要求9所述的圖像處理方法,其特征在于,在所述區域判定步驟中,通過使用預先存儲的關于所述相似度的查找表,決定進行時間方向的噪聲降低處理的區域和進行空間方向的噪聲降低處理的區域。12.根據權利要求9所述的圖像處理方法,其特征在于,進行所述時間方向的噪聲降低處理的區域和進行所述空間方向的噪聲降低處理的區域,一部分或全部重復。13.根據權利要求9所述的圖像處理方法,其特征在于,在所述移動檢測步驟中,根據以在所述輸入步驟輸入的圖像的尺寸的50%以上的范圍為對象的差值計算處理的結果來進行所述移動檢測。14.根據權利要求9所述的圖像處理方法,其特征在于,所述圖像處理方法還具有:顯示步驟,顯示經過了所述噪聲降低處理步驟后的圖像數據。15.根據權利要求14所述的圖像處理方法,其特征在于,在所述顯示步驟中,能夠代替經過了所述噪聲降低處理步驟后的圖像數據或者與該圖像數據一起顯示所述相似度計算步驟中計算出的所述相似度的分布。16.根據權利要求15所述的圖像處理方法,其特征在于,所述圖像處理方法還具備:操作輸入步驟,在所述顯示步驟中進行所述相似度的分布的顯示的期間,接收與所述區域設定步驟的處理相關的設定變更操作的輸入。

說明書

技術領域

本發明涉及降低放射線透視圖像的噪聲的技術。

背景技術

在X射線圖像診斷裝置中,當得到透視圖像時,伴隨著X射線為低射線量,信號成分變得微小,與攝影相比容易顯現噪聲。作為這種噪聲除去法,有時使用將對當前圖像的前1幀的圖像進行加權而得的圖像與當前圖像進行加法運算的遞歸濾波處理。然而,當在X射線照射范圍內存在導繩等移動物時,有時由于該遞歸濾波處理導致導絲等的移動顯現為模糊圖像。

與該技術相關地,專利文獻1中公開了“基于該發明的圖像處理裝置,具有:遞歸濾波單元;對來自當前幀的圖像數據的每個像素的遞歸濾波系數根據該像素附近的平均灰度進行控制的單元;對當前幀的圖像數據進行空間濾波處理的單元;根據從當前幀的圖像數據與前幀的圖像數據之間的關系求出的每個像素的移動成分,使用上述空間濾波處理數據的單元”的技術。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開平6-47036號公報

發明內容

發明要解決的課題

在專利文獻1公開的技術中,針對每個像素檢測局部移動成分后用于處理。然而,X射線透視圖像等放射線透視圖像的噪聲多。對于這樣的噪聲多的圖像存在以下課題:局部移動成分檢測容易產生誤檢測,不容易恰當地區分使用遞歸濾波器和空間濾波器,無法充分獲得所希望的效果。

用于解決課題的手段

用于解決上述課題的一個實施方式可以被構成為,例如,針對使用放射線拍攝出的放射線透視圖像輸入拍攝時間不同的多個圖像,使用所輸入的多個圖像中的時間上靠前的圖像和時間上靠后的圖像來進行移動檢測,針對一張圖像檢測一個移動信息,針對每個局部區域,計算將時間上靠前的圖像僅變更移動信息的量的位置后的圖像與時間上靠后的圖像的差值,根據每個局部區域的差值,決定進行時間方向的噪聲降低處理的區域和進行空間方向的噪聲降低處理的區域,至少設定以下3個區域:進行時間方向的噪聲降低處理,不進行空間方向的噪聲降低處理的區域;進行空間方向的噪聲降低處理,不進行時間方向的噪聲降低處理的區域;進行時間方向的噪聲降低處理和空間方向的噪聲降低處理兩者的區域,分別對各個區域進行不同的噪聲降低處理。

發明效果

根據本發明,能夠更適當地降低放射線透視圖像的噪聲。

附圖說明

圖1是第一實施方式的放射線圖像診斷裝置的一例的結構圖。

圖2是說明第一實施方式的圖像處理部的處理的框圖。

圖3是用于說明第一實施方式的相似度直方圖顯示的例子的說明圖。

圖4(a)-圖4(c)是用于說明應用了第一實施方式的空間方向噪聲降低處理和時間方向噪聲降低處理的區域的一例的說明圖。

圖5(a)和圖5(b)分別是用于說明第一實施方式的當影像靜止時、當影像運動/變形時的相似度直方圖的例子的說明圖。

圖6是說明第二實施方式的圖像處理部的處理的框圖。

圖7是用于說明第二實施方式的第一LUT的設定例的說明圖。

圖8是用于說明第二實施方式的第二LUT的設定例的說明圖。

圖9是用于說明第二實施方式的相似度直方圖和LUT的顯示例的說明圖。

圖10(a)-圖10(c)是用于說明應用了第二實施方式的空間方向噪聲降低處理和時間方向噪聲降低處理的區域的一例的說明圖。

圖11是第一實施方式的圖像處理的流程圖。

具體實施方式

以下,使用附圖說明本發明的實施方式。本發明的實施方式所涉及的放射線圖像診斷裝置(也稱為放射線透視圖像生成裝置、放射線攝像圖像生成裝置或放射線圖像生成裝置)也可以使用X射線以外的放射線,然而在以下的實施方式中,作為一例,使用X射線圖像診斷裝置進行說明。

<<第一實施方式>>

圖1是表示本實施方式的X射線圖像診斷裝置的結構的概略圖。本實施方式的X射線圖像診斷裝置1具有:發生并照射X射線的X射線管2;與X射線管2電連接的高電壓發生部4;與高電壓發生部4電連接的X射線控制部3;在X射線管2的X射線照射方向上配置的光圈5;X射線補償濾波器6、與X射線補償濾波器6和光圈5電連接的光圈/濾波器控制部7;操作臺8;隔著光圈5和X射線補償濾波器6以及操作臺8而與X射線管2相對配置的X射線平面檢測器9;與X射線平面檢測器9電連接的圖像處理部10;與圖像處理部10電連接的顯示輸出部11;與操作臺8和X射線平面檢測器9電連接的機構控制部12;與X射線控制部3、高電壓發生部4、光圈/濾波器控制部7、X射線平面檢測器9、圖像處理部10以及機構控制部12電連接的中央處理部13。

這里,高電壓發生部4發生向X射線管2施加的高電壓。X射線管2向被檢體照射X射線。X射線控制部3控制高電壓發生部4,并控制從X射線管2照射的X射線的放射線質量。光圈5通過X射線吸收率高的金屬的開閉來控制被照射由X射線管2發生的X射線的區域。X射線補償濾波器6由X射線吸收率高的物質構成,使到達被檢體的X射線吸收率低的部位的X射線衰減,由此來減輕光暈。操作臺8是承載被檢體的床。

X射線平面檢測器9輸出與從X射線管2照射并透過了被檢體的X射線的強度分布對應的圖像數據。X射線平面檢測器9還可以將該圖像數據生成為靜止圖像。這種情況下,成為X射線攝像靜止圖像數據。此外,還可以生成在時間上不同的定時拍攝的多個圖像數據,并生成為動態圖像。這種情況下,成為X射線攝像動態圖像數據。

圖像處理部10進行從X射線平面檢測器9輸出的圖像數據的修正處理。顯示輸出部11顯示修正處理后的X射線攝像圖像數據?;箍刂撇?2控制移動操作臺8和X射線平面檢測器9而移動到適合于被檢體的透視或攝影的位置。中央處理部13是控制所述電連接的結構要素的計算機。

X射線管2、X射線控制部3、高電壓發生部4構成向被檢體照射放射線的放射線照射部。此外,X射線平面檢測器9構成對放射線照射部照射出的放射線進行檢測而生成放射線圖像的檢測部。圖像處理部10針對由檢測部生成的圖像進行圖像處理。

在圖像處理部10中,通過中央處理部13執行的程序來進行本發明的噪聲除去處理。即,中央處理部13具備CPU、存儲器和存儲裝置。并且,通過CPU將預先存儲在存儲裝置中的程序加載到存儲器并執行,來實現中央處理部13的各功能。此外,可以通過ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit:專用集成電路)、FPGA(field-programmablegatearray:現場可編程門陣列)等硬件來實現全部或一部分功能,也可以通過基于GPU(GraphicsProcessingUnit:圖形處理器)的通用計算技術來實現全部或一部分功能。此外,用于各功能的處理的各種數據、處理中生成的各種數據被存儲在存儲裝置中。

圖2是由圖像處理部10執行的噪聲除去處理的處理框圖。如圖2所示,所述圖像處理部10具有:存儲輸入圖像的幀存儲器200;使用從幀存儲器200讀出的時間上不同的多個輸入圖像來進行移動檢測的移動檢測部201;利用移動檢測部201檢測出的移動信息移動從幀存儲器200讀出的多個圖像并進行修正,同時針對每個局部區域計算圖像間的相似度的相似度計算部202;根據相似度計算部202計算出的相似度來決定第一區域的第一區域判定部203;根據相似度計算部202計算出的相似度來決定第二區域的第二區域判定部205;在從幀存儲器200讀出的多個輸入圖像中,針對第一區域判定部203決定的第一區域進行時間方向的噪聲降低處理的時間方向噪聲降低部204;在時間方向噪聲降低部204降低噪聲后的圖像中,針對第二區域判定部205決定的第二區域進行空間方向噪聲降低處理的空間方向噪聲降低部206;計算由相似度計算部202計算出的相似度的直方圖的相似度直方圖計算部207。

幀存儲器200將輸入圖像的各幀以保持時間上的前后關系的方式進行存儲,并按照來自后述的其他??櫚那肭蠼惺涑?。存儲的輸入圖像的張數是后述的時間方向噪聲降低部204中利用的圖像的張數量即可。

移動檢測部201以幀存儲器200中存儲的多個圖像作為輸入,使用所述多個圖像進行移動檢測,每一張檢測一個移動信息并輸出。即,檢測圖像中的大范圍的移動,作為該圖像的移動信息進行輸出。更具體地,移動檢測部201使2張圖像中的時間上靠后的圖像的預定區域以像素單位等預定間隔移動,同時計算像素間的SAD(SumofAbsoluteDifference:絕對差值和)。

本處理以圖像中的大范圍的移動的檢測為目的,因此,例如希望該預定的區域以圖像尺寸的50%以上的范圍為對象。該區域為比成為相似度計算部202的處理對象的局部區域更大的區域。數學式(1)是SAD的計算式,d表示移動方向,Ia和Ib表示在不同定時取得的輸入圖像,Ω表示SAD的計算范圍的坐標的集合。移動檢測部201檢測大范圍的移動,因此,針對Ω指定圖像全體的坐標的集合。

[式1]

S A D ( d ) = Σ x ∈ Ω | I a ( x ) - I b ( x + d ) | ... ( 1 ) ]]>

這里,認為用數學式(1)計算的SAD的值越小,輸入圖像Ia和Ib越相似。也就是說,在搜索范圍內SAD最小的方向是以圖像Ia為基準的輸入圖像Ia和Ib間的移動方向。數學式(2)是以輸入圖像Ia為基準的輸入圖像Ia和Ib間的移動信息Va,b的計算式,Ψ表示搜索范圍的坐標的集合。搜索范圍典型地指定水平20像素、垂直20像素程度的矩形區域的坐標。但是,也可以指定考慮了輸入圖像中設想的被檢體的最大移動速度、計算數學式(1)和數學式(2)的速度而決定的區域。

[式2]

V a , b = arg min d ∈ ψ S A D ( d ) ... ( 2 ) ]]>

相似度計算部202以幀存儲器200中存儲的2張輸入圖像和由移動檢測部201計算出的移動信息作為輸入,在將拍攝時間不同的2張輸入圖像中時間上靠前的輸入圖像僅偏移該移動信息的量的位置后,針對每個局部區域計算并輸出圖像間的相似度。

更具體地,在各坐標計算局部區域的SAD并將其作為相似度。因此,相似度的值越小,圖像越相似。數學式(3)是輸入圖像Ia和Ib間的坐標x處的相似度Sa,b的計算式,Ωx是坐標x處的局部區域的坐標的集合,Va,b是由移動檢測部201計算出的圖像Ia和Ib間間的移動信息。針對Ωx典型地指定以坐標x為中心的水平7像素、垂直7像素的坐標的集合。但是,也可以考慮圖像中的物體的圖案的細節、圖像的噪聲水平、計算速度等,變更其范圍和形狀。

[式3]

S a , b ( x ) = Σ y ∈ Ω x | I a ( y ) - I b ( y + V a , b ) | ... ( 3 ) ]]>

第一區域判定部203和第二區域判定部205,是根據相似度計算部202計算出的相似度進行區域判定的區域判定部,該區域判定決定在輸入圖像上進行時間方向的噪聲降低處理的區域和進行空間方向的噪聲降低處理的區域。這里,將輸入圖像劃分為(1)進行時間方向的噪聲降低處理,不進行空間方向的噪聲降低處理的區域,(2)進行空間方向的噪聲降低處理,不進行時間方向的噪聲降低處理的區域,以及(3)進行時間方向的噪聲降低處理和空間方向的噪聲降低處理兩者的區域這3個區域中的至少2個區域。

第一區域判定部203針對相似度計算部202計算出的相似度Sa,b,進行使用第一閾值的閾值處理,決定第一區域劃分??悸峭枷竦腦肷降仍は壬瓚ǖ諞匯兄?。數學式(4)是坐標x處的第一區域劃分R1a,b的計算式,Sa,b表示相似度,T1表示第一閾值。

[式4]

R a , b l ( x ) = 1 ... S a , b ( x ) < T 1 0 ... S a , b ( x ) ≥ T 1 ... ( 4 ) ]]>

第一區域劃分R1a,b為“1”的坐標的集合表示相似度小(圖像相似)的區域。也就是說,是當使用移動檢測部201檢測出的移動信息Va,b對輸入圖像Ia和Ib進行了移動補償時,接近靜止的狀態的區域。即,以提取接近靜止狀態的區域的方式,設定第一閾值T1。

第二區域判定部205針對相似度計算部202計算出的相似度Sa,b,進行使用第一閾值的閾值處理,決定第二區域劃分??悸峭枷竦腦肷降仍は壬瓚ǖ詼兄?。數學式(5)是坐標x處的第二區域劃分R2a,b的計算式,Sa,b表示相似度,T2表示第二閾值。

[式5]

R a , b 2 ( x ) = 1 ... S a , b ( x ) ≥ T 2 0 ... S a , b ( x ) < T 2 ... ( 5 ) ]]>

第二區域劃分R2a,b為“1”的坐標的集合表示相似度大(圖像不相似)的區域。也就是說,是當使用移動檢測部201檢測出的移動信息Va,b對輸入圖像Ia和Ib進行了移動補償時,進行運動、變形的區域。即,以提取進行運動、變形的區域的方式,設定第二閾值T2。

時間方向噪聲降低部204和空間方向噪聲降低部206,是根據第一區域判定部203和第二區域判定部205的判定結果,針對各區域進行噪聲降低處理的噪聲降低處理部。

時間方向噪聲降低部204輸入幀存儲器中存儲的多張輸入圖像、由移動檢測部201計算出的移動信息和由第一區域判定部203決定的第一區域劃分。使用移動信息對輸入的多張圖像進行移動補償,同時針對第一區域劃分為1的區域計算輸入圖像的幀之間的加權平均,由此進行噪聲降低,并輸出降低噪聲后的圖像。

數學式(6)是進行了坐標x處的時間方向噪聲降低的圖像ITIME的計算式,In(1≤n≤A)表示輸入圖像,cn(1≤n≤A)表示每個幀的加權系數,V1,n表示最新的幀與各幀間的移動,R11,n表示最新的幀與各幀間的相似度。

[式6]

I T I M E ( x ) = I ′ ( x ) · R 1 , n 1 ( x ) ... ( 6 ) ]]>

其中, I ′ ( x ) = Σ n = 1 A c n ( x ) · I n ( x + V 1 , n ) ]]>

這里,如果輸入圖像I1至IA是時間上連續的幀,則當利用移動檢測部201計算鄰接的幀之間的移動信息V1,2、V2,3、…、V(A-1),A時,利用這些的累計加法運算求取V1,n。數學式(7)是輸入圖像I1至In間的移動信息V1,n的計算式。

[式7]

V 1 , n = Σ i = 2 n V i - 1 , i ... ( 7 ) ]]>

其中,V1,1=0(無移動)

此外,以總和為1的方式預先設置加權系數cn。數學式(8)是加權系數cn的限制式。

[式8]

Σ n = 1 A c n = 1 ... ( 8 ) ]]>

如以上,本實施方式的時間方向噪聲降低部204使用由移動檢測部201檢測出的大范圍的移動信息針對輸入的多張圖像進行移動補償,同時通過輸入圖像的幀間的加權平均實現噪聲的降低。因此,相比于未使用移動信息地進行時間方向的加權平均的情況,能夠更加恰當地降低噪聲。

空間方向噪聲降低部206以由時間方向噪聲降低部204針對第一區域劃分為1的區域進行時間方向噪聲去除后的圖像、以及由第二區域判定部205決定的第二區域劃分作為輸入,針對輸入的圖像中的第二區域劃分為1的區域進行空間方向的噪聲降低,并輸出噪聲降低后的圖像。

作為空間方向的噪聲降低法,采用難以發生在時間方向的噪聲降低處理中可能發生的物體運動所導致的模糊的方法。即,當使用僅用輸入的1張圖像來除去噪聲的方法時,原理上不會發生該模糊。例如,高斯濾波器、雙邊濾波器、非局部均值濾波器、小波收縮等方法是合適的。但是,如果是針對由物體的運動導致的模糊很強的噪聲降低方法,則也可以使用利用多個幀等其他方法。

以下,作為一例,說明使用高斯濾波器進行空間方向的噪聲降低的例子??占浞較虻腦肷檔陀τ糜誚辛聳奔浞較虻腦肷檔痛硨蟮耐枷裰械牡詼蚧治?的區域。數學式(9)是生成坐標x處的進行空間方向噪聲降低后的圖像ISPACE的計算式,ITIME表示進行時間方向的噪聲去除后的圖像,R21,2表示輸入圖像I1和I2間的第二區域劃分,α表示高斯核(gaussiankernel)的大小(對噪聲除去的強度進行控制的參數),Σ表示應用高斯核的范圍的坐標的集合??悸峭枷竦腦肷?、數學式(9)的計算速度,決定高斯核的大小α和高斯核的應用范圍Σ。

[式9]

I S P A C E ( x ) = R 1 , 2 2 ( x ) · I T I M E ( x ) + ( 1 - R 1 , 2 2 ( x ) ) · I ′ ′ ( x ) ... ( 9 ) ]]>

這里, I ′ ′ ( x ) = Σ p ∈ Σ G a ( | | x - p | | ) I T I M E ( x ) ]]>

其中, G ( t ) = e t a ]]>

相似度直方圖計算部207計算由相似度計算部202計算出的相似度的頻數分布,并將其輸出為相似度直方圖。直方圖的小區間(bin)的數目為輸入圖像的灰階數程度。但是,可以考慮后述的直方圖窗口的尺寸(像素數)、第一(第二)閾值的設定精度來進行改變。

顯示輸出部11除了除去噪聲后的圖像之外,還可視化地顯示相似度直方圖、以及第一閾值或第二閾值。

圖3是將相似度直方圖可視化時的顯示例。

窗口300中,在表現了相似度直方圖的棒圖表301上,重疊地配置表現第一閾值或第二閾值的縱線302。

棒圖表301以橫軸為相似度,以縱軸為頻數,表現相似度直方圖。縱線302與棒圖表301的橫軸(相似度)的位置相符合地表現第一(第二)閾值。

通過以上結構,本實施方式的圖像處理部10能夠通過第一閾值和第二閾值的調整,在由檢測部生成的圖像中設定以下3個區域:(1)進行時間方向的噪聲降低處理,不進行空間方向的噪聲降低處理的區域,(2)進行空間方向的噪聲降低處理,不進行時間方向的噪聲降低處理的區域,以及(3)進行時間方向的噪聲降低處理和空間方向的噪聲降低處理兩者的區域。

圖4(a)-圖4(c)是表示第一區域劃分和第二區域劃分,以及應用時間方向噪聲去除和空間方向噪聲去除的區域的示意圖。例如,如圖示,作為第一區域劃分400,檢測為中央附近為“0”,除此以外為“1”,作為第二區域劃分401,檢測為中央附近為“1”,除此以外為“0”。

此時,應用各噪聲降低處理的范圍402如以下。被檢測為第一區域劃分400的“0”的區域和被檢測為第二區域劃分401的“1”的區域發生重疊的區域411,應用空間方向噪聲降低處理,不應用時間方向噪聲降低處理。被檢測為第一區域劃分400的“1”的區域和被檢測為第二區域劃分401的“0”的區域發生重疊的區域413,應用時間方向噪聲降低處理,不應用空間方向噪聲降低處理。被檢測為第一區域劃分400的“1”的區域和被檢測為第二區域劃分401的“1”的區域發生重疊的區域412,應用空間方向噪聲降低處理和時間方向噪聲降低處理。

即,在本實施方式的處理中,通過第一閾值和第二閾值選擇,能夠恰當地確定時間方向的噪聲降低有效果的區域(靜止的區域等)、空間方向的噪聲降低有效果的區域(進行運動或變形的區域等)、應用時間、空間兩者的噪聲降低有效果的區域(略微變形的區域等),并能夠針對各個區域應用恰當的噪聲降低處理。

此外,還能夠以視覺上更易懂的方式來進行第一閾值和第二閾值的設定。圖5(a)和圖5(b)圖示了這種情況的設定情形,是向X射線圖像診斷裝置1的顯示輸出部11輸出的設定畫面的一部分(窗口)。該設定畫面可以與X射線攝像圖像的顯示重疊,也可以并列顯示。此外,也可以不顯示X射線攝像圖像地單獨顯示。

例如,窗口500是輸入了靜止的影像的情況下的直方圖的例子。此時,期望相似度直方圖501成為在相似度小的區域中集中的類型。該山峰表示影像中包含的噪聲成分。如果是靜止的影像且未承載噪聲,則相似度全部為零。即,如果針對該山峰應用時間方向噪聲減低,則能夠有效地去除噪聲。因此,進行X射線圖像診斷裝置1的設定的用戶,一邊目視窗口500,一邊在該山峰的右端附近設定第一閾值502即可。

這種情況下,本實施方式的X射線圖像診斷裝置1如圖1所示還具備操作輸入部14。并且,通過該操作輸入部14等來進行該設定。即,在本實施方式的X射線圖像診斷裝置1中,能夠在從顯示輸出部11提示上述直方圖的同時,輸入來自用戶的圖像處理部10的處理的設定變更。

此外,窗口510是輸入了運動/變形的影像的情況下的直方圖的例子。期望相似度直方圖511也集中在相似度大的區域。由于影像發生運動/變形,因此該山峰表示相似度變大后的區域。即,如果針對該山峰應用空間方向噪聲減低,則能夠有效果地去除噪聲。因此,用戶一邊目視窗口510,一邊在該山峰的左端附近設定第二閾值512即可。

如上所述,本實施方式的放射線圖像診斷裝置1具備:照射放射線的放射線照射部;檢測所述放射線照射部所照射出的放射線而生成圖像的檢測部;針對由所述檢測部生成的所述圖像進行圖像處理的圖像處理部10。所述圖像處理部10具備:移動檢測部201,其使用由所述檢測部生成的拍攝時間不同的多個圖像中的、時間上靠前的圖像和時間上靠后的圖像,進行移動檢測,針對一張圖像檢測一個移動信息;相似度計算部202,其針對每個局部區域,計算將所述時間上靠前的圖像僅變更所述移動信息的量的位置后的圖像與所述時間上靠后的圖像的差值,作為相似度;區域判定部,其根據所述相似度進行區域判定,該區域判定決定在所述圖像上進行時間方向的噪聲降低處理的區域和進行空間方向的噪聲降低處理的區域;噪聲降低處理部,其根據所述區域判定部的所述區域判定結果,針對各區域進行所述噪聲降低處理。

并且,所述區域判定部通過針對所述相似度進行閾值處理,決定進行時間方向的噪聲降低處理的區域和進行空間方向的噪聲降低處理的區域。

進行所述時間方向的噪聲降低處理的區域和進行所述空間方向的噪聲降低處理的區域可以一部分或全部重復。

根據以上說明的本實施方式的放射線圖像診斷裝置1以及該圖像處理方法,能夠更恰當地選擇進行時間方向的噪聲降低處理和空間方向的噪聲降低處理的每一個或進行這兩者的區域,并能夠更恰當地兼顧降低噪聲和抑制模糊發生。由此,能夠實現更佳的放射線透視圖像的噪聲降低。

此外,在以上說明的第一實施方式中,在進行噪聲降低處理的前段處理中,通過大范圍的移動檢測僅檢測出一個大范圍的移動信息。然而,本實施方式并不妨礙放射線圖像診斷裝置1在上述處理的前后進行檢測局部移動的處理。此外,本實施方式并不妨礙放射線圖像診斷裝置1具有進行使用局部移動的檢測的其他噪聲降低處理的模式。

<<第二實施方式>>

本實施方式的X射線圖像診斷裝置基本上具有與第一實施方式的X射線圖像診斷裝置1同樣的結構。但是,圖像處理部10的處理不同。以下,針對本實施方式,著眼于與第一實施方式不同的結構進行說明。

圖6是表示第二實施方式的圖像處理部10的處理框圖。在第二實施方式的圖像處理部10中,在第一區域和第二區域的區域判定中,針對相似度計算部202計算出的相似度,進行使用LUT(LookUpTable:查找表)的變換處理。LUT可以預先分別存儲圖像處理部10的第一區域判定部600或第二區域判定部601,也可以存儲在圖像處理部10內未圖示的存儲部。

省略圖6的圖像處理部10中的、已經說明的圖2所示的附帶相同符號的結構和具有相同功能的部分的說明。第一區域判定部600針對相似度計算部202計算出的相似度,進行使用第一LUT的變換來決定第一區域??悸峭枷竦腦肷降壤叢は壬瓚ǖ諞籐UT。數學式(10)是坐標x處的第一區域R1a,b的計算式,Sa,b表示相似度,L1表示基于第一LUT的變換。

[式10]

R a , b 1 ( x ) = L 1 ( S a , b ( x ) ) ... ( 10 ) ]]>

在第一實施方式中,第一區域R1a,b取2值,然而在本實施方式中取0至1的多個值(實數)。第一LUT作為整體指定斜率為負的形狀。圖7是第一LUT的一例。LUT的設定方法是任意的,可以是用于一般的LUT的設定的基于n點指定的曲線近似。

如果更簡便地進行設定,則可以使用S形(sigmoid)函數生成LUT形狀。數學式(11)是表示第一LUT即L1的形狀的式子,x是LUT的輸入值,β1和β2是對LUT的形狀進行控制的參數。

[式11]

L β 1 γ 1 1 ( x ) = 1 1 + e - β 1 · ( - x + γ 1 ) ... ( 11 ) ]]>

第二區域判定部601針對相似度計算部202計算出的相似度,進行使用第二LUT(查找表)的變換來決定第二區域??悸峭枷竦腦肷降壤叢は壬瓚ǖ詼﨤UT。數學式(12)是坐標x處的第二區域R2a,b的計算式,Sa,b表示相似度,L2表示基于第二LUT的變換。

[式12]

R a , b 2 ( x ) = L 2 ( S a , b ( x ) ) ... ( 12 ) ]]>

在第一實施方式中,第二區域R2a,b取2值,然而在本實施方式中取0至1的多個值(實數)。第二LUT作為整體指定斜率為正的形狀。圖8是第二LUT的一例。LUT的設定方法是任意的,可以是用于一般的LUT的設定的基于n點指定的曲線近似。

如果更簡便地進行設定,則可以使用S形函數生成LUT形狀。數學式(13)是表示第二LUT即L2的形狀的式子,x是LUT的輸入值,β1和β2是對LUT的形狀進行控制的參數。

[式13]

L β 2 γ 2 2 ( x ) = 1 1 + e - β 2 · ( - x + γ 2 ) ... ( 13 ) ]]>

顯示輸出部11進行去除噪聲后的圖像的顯示。也可以代替該顯示或與該顯示包括該顯示,可視化地顯示相似度直方圖以及第一LUT或第二LUT。

圖9是將相似度直方圖和第一LUT可視化時的顯示例。

在窗口900中,配置表現相似度直方圖的棒圖表901,以及表現第一LUT或第二LUT的曲線902。

如以上那樣,通過使用LUT,基于相似度,能夠更細化地表現第一區域劃分和第二區域劃分。圖10(a)-圖10(c)中表示本實施方式的第一區域劃分和第二區域劃分的一例。

圖10(a)-圖10(c)是表示第一區域劃分和第二區域劃分、以及應用時間方向噪聲去除和空間方向噪聲去除的區域的示意圖。例如,如圖示,檢測為第一區域劃分1000的中央附近為“0”,除此以外為“1”,第二區域劃分1001的中央附近為“1”,除此以外為“0”。

此時,應用各噪聲降低處理的范圍1002如以下。被檢測為第一區域劃分1000的“0”的區域和被檢測為第二區域劃分1001的“1”的區域發生重疊的區域1011,應用空間方向噪聲降低處理,不應用時間方向噪聲降低處理。被檢測為第一區域劃分1000的“1”的區域和被檢測為第二區域劃分1001的“0”的區域發生重疊的區域1013,應用時間方向噪聲降低處理,不應用空間方向噪聲降低處理。被檢測為第一區域劃分1000的“1”的區域和被檢測為第二區域劃分1001的“1”的區域發生重疊的區域1012,應用時間方向噪聲降低處理和空間方向噪聲降低處理。此外,被檢測為第一區域劃分1000的“0”的區域和被檢測為第二區域劃分1001的“0”的區域發生重疊的區域1014,不進行噪聲降低。

如圖10(a)-圖10(c)中所示的例子,本實施方式的處理能夠比第一實施方式更細化地設定第一區域劃分和第二區域劃分,例如能夠設定以下4個區域:(1)進行時間方向的噪聲降低處理,不進行空間方向的噪聲降低處理的區域,(2)進行空間方向的噪聲降低處理,不進行空間方向的噪聲降低處理的區域,(3)進行時間方向的噪聲降低處理和空間方向的噪聲降低處理兩者的區域,以及(4)不進行時間方向的噪聲降低處理和空間方向的噪聲降低處理兩者的區域。

如以上所述,與第一實施方式同樣地,本實施方式的放射線圖像診斷裝置1具備:放射線照射部、檢測部、圖像處理部10。所述區域判定部針對所述相似度使用預先由所述放射線圖像生成裝置1所存儲的查找表,由此,決定進行時間方向的噪聲降低處理的區域和進行空間方向的噪聲降低處理的區域。

進行所述時間方向的噪聲降低處理的區域和進行所述空間方向的噪聲降低處理的區域可以一部分或全部重復。

通過以上結構,第一區域和第二區域能夠以多值表現,并能夠通過第一LUT和第二LUT更細化地調整該值。因此,通過分別獨立地設定應用時間方向噪聲降低和空間方向噪聲降低的范圍和強度,能夠更有效地降低X射線透視圖像的噪聲。

此外,如第一實施方式中說明那樣,一邊觀察相似度直方圖一邊對第一閾值和第二閾值進行設定是恰當的。用戶也通過將第一LUT和第二LUT與相似度直方圖重疊,能夠視覺上變更各LUT的形狀,并能夠針對圖像選擇恰當的噪聲降低處理。

最后,說明上述各實施方式的基于圖像處理部10的圖像處理的流程。圖11是上述實施方式的圖像處理的處理流程。這里,以第一實施方式的結構為例進行說明。

圖像處理部10,針對使用放射線拍攝到的圖像,接收拍攝時間不同的多個圖像的輸入(步驟S1101)。

移動檢測部201使用圖像處理部10接收到的多個圖像中的、時間上靠前的圖像和時間上靠后的圖像來進行移動檢測,針對一張圖像檢測一個移動信息(步驟S1102)。

相似度計算部202針對每個局部區域,計算將時間上靠前的圖像僅變更所述移動信息的量的位置后的圖像與所述時間上靠后的圖像的差值,作為相似度(步驟1103)。

第一區域判定部203和第二區域判定部205根據所述相似度來決定拍攝的圖像的第一區域和第二區域(步驟S1104)。然后,使用第一區域和第二區域的信息,將輸入圖像劃分為以下3個區域中的至少2個區域:(1)進行時間方向的噪聲降低處理,不進行空間方向的噪聲降低處理的區域,(2)進行空間方向的噪聲降低處理,不進行時間方向的噪聲降低處理的區域,以及(3)進行時間方向的噪聲降低處理和空間方向的噪聲降低處理兩者的區域(步驟S1105)。

具體地,如圖4(a)-圖4(c)所示,區域判定部針對被判定為相似度小的第一區域,判定為應用時間方向噪聲降低處理的區域。此外,針對被判定為相似度大的第二區域,應用空間方向噪聲降低處理。針對被判定為第一和第二區域的某一個的區域,判定為應用時間方向噪聲降低處理和空間方向噪聲降低處理兩者的區域。

然后,時間方向噪聲降低部204和空間方向噪聲降低部206按照第一區域判定部203和第二區域判定部205的判定,針對各區域進行噪聲降低處理(步驟S1106)。

這里,首先,時間方向噪聲降低部204針對輸入圖像在第一區域中進行時間方向噪聲降低處理,之后,空間方向噪聲降低部206針對處理后的圖像的第二區域,進行空間方向噪聲降低處理。

此外,第二實施方式的圖像處理的流程也基本上相同。但是,第一區域判定部600和第二區域判定部601在步驟S1104中決定第一區域和第二區域之后,將輸入圖像劃分為以下4個區域:(1)進行時間方向的噪聲降低處理,不進行空間方向的噪聲降低處理的區域,(2)進行空間方向的噪聲降低處理,不進行時間方向的噪聲降低處理的區域,(3)進行時間方向的噪聲降低處理和空間方向的噪聲降低處理兩者的區域,以及(4)不進行時間方向的噪聲降低處理和空間方向的噪聲降低處理兩者的區域。

此外,還可以拍攝2張以上的靜止圖像,并使用上述實施方式1或實施方式2記載的方法來降低靜止圖像的噪聲。一般地,在拍攝靜止圖像的情況下,為了獲得噪聲少的圖像而以高的X射線量進行輻射,因此,被輻射量變多。根據上述各實施方式的方法,通過更低射線量的輻射來拍攝2張以上的靜止圖像,由此,與以高射線量拍攝1張時相比,能夠降低輻射,同時獲得噪聲小的靜止圖像。

此外,本發明的實施方式不受限于上述各實施方式,在不脫離發明意旨的范圍內能夠進行各種追加/變更等。此外,X射線圖像診斷裝置1可以不具備圖像處理部10和顯示輸出部11。例如,可以構建在能夠與X射線圖像診斷裝置1收發數據的獨立的信息處理裝置上。

符號說明

1:X射線圖像診斷裝置、2:X射線管、3:X射線控制部、4:高電壓發生部、5:光圈、6:X射線補償濾波器、7:光圈/濾波器控制部、8:操作臺、9:X射線平面檢測器、10:圖像處理部、11:顯示輸出部、12:機構控制部、13:中央處理部、14:操作輸入部、200:幀存儲器、201:移動檢測部、202:相似度計算部、203:第一區域判定部、204:時間方向噪聲降低部、205:第二區域判定部、206:空間方向噪聲降低部、207:相似度直方圖計算部、300:窗口、301:相似度直方圖、302:縱線、400:第一區域劃分、401:第二區域劃分、402:噪聲降低處理應用范圍、411:空間方向噪聲降低處理應用區域、412:時間方向和空間方向噪聲降低處理應用區域、413:時間方向噪聲降低處理應用區域、500:窗口、501:相似度直方圖、502:第一閾值、510:窗口、511:相似度直方圖、512:第二閾值、600:第一區域判定部、601:第二區域判定部、900:窗口、901:相似度直方圖、902:LUT、1000:第一區域劃分、1001:第二區域劃分、1002:噪聲降低處理應用范圍、1011:空間方向噪聲降低處理應用區域、1012:時間方向和空間方向噪聲降低處理應用區域、1013:時間方向噪聲降低處理應用區域、1014:噪聲降低處理非應用區域。

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