JP5642476B2 - Image processing apparatus, program, and X-ray CT apparatus - Google Patents

Image processing apparatus, program, and X-ray CT apparatus Download PDF

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Description

本発明は、被写体画像の画質を調整する画像処理装置およびプログラム(program)並びにX線CT(Computed
Tomography)装置に関する。
The present invention relates to an image processing apparatus and program for adjusting the image quality of a subject image, and an X-ray CT (Computed).
Tomography).

X線CT撮影等によって得られた被写体画像を用いた画像診断において、観察に適した画質は、その観察しようとする物質あるいは組織によって異なる場合がある。   In image diagnosis using a subject image obtained by X-ray CT imaging or the like, the image quality suitable for observation may differ depending on the substance or tissue to be observed.

そこで、被検体画像において画素値を基に物質を弁別し、各物質の画質を適正化する画像診断装置が提案されている(特許文献1,第34段落〜第40段落等参照)。   In view of this, there has been proposed an image diagnostic apparatus that discriminates substances in a subject image based on pixel values and optimizes the image quality of each substance (see Patent Document 1, paragraphs 34 to 40, etc.).

この装置によれば、1つの被写体画像上で互いに異なる複数の物質をそれぞれ所望の画質にて表すことができる。これにより、複数の物質や組織をそれぞれ適した画質にて同時に観察することができ、診断効率を向上させることができる。   According to this apparatus, a plurality of different substances can be represented with a desired image quality on one subject image. Thereby, a plurality of substances and tissues can be simultaneously observed with suitable image quality, and the diagnostic efficiency can be improved.

特開2006−34785号公報JP 2006-34785 A

ところで、画素値が同程度である同じ種類の物質や組織であっても、その構造の細かさに応じて画質を調整したい場合がある。例えば、同じ骨部でも、細かい構造を持つ内耳の骨部では、その構造の細部が観察できるように、空間分解能の高さを優先し、一方、変化の少ない構造を持つ頭蓋の骨部では、自然な描写で観察の障害とならないように、粒状ノイズ(noise)の低さを優先したい場合がある。   By the way, there is a case where it is desired to adjust the image quality according to the fineness of the structure even for the same kind of substance or tissue having the same pixel value. For example, even in the same bone part, in the inner ear bone part having a fine structure, priority is given to the high spatial resolution so that details of the structure can be observed, while in the skull bone part having a structure with little change, There may be a case where priority is given to low granular noise so as not to obstruct observation in natural description.

しかしながら、上記の画像診断装置では、画素値を基に画質を変化させるため、構造の細かさを基準に画質を適正化することができない。   However, since the image diagnostic apparatus changes the image quality based on the pixel value, the image quality cannot be optimized based on the fineness of the structure.

このような事情により、被写体画像における各局所領域での構造の細かさに応じて画質を適正化することができる画像処理装置およびそのためのプログラム並びにX線CT装置が望まれている。   Under such circumstances, an image processing apparatus capable of optimizing the image quality according to the fine structure in each local region in the subject image, a program therefor, and an X-ray CT apparatus are desired.

第1の観点の発明は、被写体画像における1つの画素を注目画素として選択し、該注目画素を含む局所領域における画素値のばらつき度を算出する第1算出手段と、前記画素値のばらつき度に応じた画質の画像を、前記被写体画像と同じ被写体を表しており、画質が互いに異なっている複数の画像の中から選択し、選択された画像における前記注目画素に対応する画素の画素値を用いて、前記注目画素の画素値を調整する調整手段とを備えている画像処理装置を提供する。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a first calculation unit that selects one pixel in a subject image as a target pixel and calculates a variation degree of a pixel value in a local region including the target pixel; A corresponding image quality is selected from a plurality of images representing the same subject as the subject image and having different image quality, and the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel in the selected image is used. In addition, an image processing apparatus including an adjusting unit that adjusts a pixel value of the target pixel is provided.

第2の観点の発明は、前記画素値のばらつき度が、前記局所領域における画素値の分散、標準偏差、または最大値と最小値との差である上記第1の観点の画像処理装置を提供する。   The invention according to a second aspect provides the image processing apparatus according to the first aspect, wherein the variation degree of the pixel value is a dispersion of pixel values in the local region, a standard deviation, or a difference between a maximum value and a minimum value. To do.

第3の観点の発明は、前記調整手段が、前記画素値のばらつき度に応じた画質の画像として、前記画素値のばらつき度が大きいほど、高周波成分がより強調された画像を選択し、前記画素値のばらつき度が小さいほど、高周波成分がより抑制された画像を選択する上記第1の観点または第2の観点の画像処理装置を提供する。   According to a third aspect of the invention, the adjustment unit selects an image with higher frequency component as the degree of variation of the pixel value is larger as an image having an image quality corresponding to the degree of variation of the pixel value, The image processing apparatus according to the first aspect or the second aspect is provided that selects an image in which a high-frequency component is further suppressed as the degree of variation in pixel value is smaller.

第4の観点の発明は、前記局所領域における画素値の代表値を算出する第2算出手段をさらに備えており、前記調整手段が、前記第2算出手段により算出された前記画素値の代表値に基づいて、前記画素値のばらつき度と、該ばらつき度に応じた画質の画像として選択すべき画像との対応関係を調整する上記第1の観点から第3の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。   The invention of the fourth aspect further comprises second calculation means for calculating a representative value of the pixel value in the local region, and the adjustment means is a representative value of the pixel value calculated by the second calculation means. Based on the above, the degree of variation in the pixel value and the correspondence relationship between the image to be selected as an image having an image quality corresponding to the degree of variation are adjusted according to any one of the first to third aspects. An image processing apparatus is provided.

第5の観点の発明は、前記画素値の代表値が、画素値の中間値、中央値、または平均値である上記第4の観点の画像処理装置を提供する。   The invention according to a fifth aspect provides the image processing device according to the fourth aspect, wherein the representative value of the pixel values is an intermediate value, a median value, or an average value of the pixel values.

第6の観点の発明は、前記被写体画像が、X線CT撮影により得られた画像である上記第1の観点から第5の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。   The invention according to a sixth aspect provides the image processing apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the subject image is an image obtained by X-ray CT imaging.

第7の観点の発明は、前記複数の画像が、前記被写体のX線投影データ(data)に、互いに異なる複数の再構成関数をそれぞれ重畳し、逆投影して得られる画像である上記第6の観点の画像処理装置を提供する。   According to a seventh aspect of the invention, in the sixth aspect, the plurality of images are images obtained by superimposing a plurality of different reconstruction functions on the X-ray projection data (data) of the subject, respectively, and backprojecting the images. An image processing apparatus according to the above aspect is provided.

第8の観点の発明は、前記複数の画像が、前記被写体のX線投影データに所定の再構成関数を重畳し、逆投影して得られる画像に、画像フィルタ(filter)を適用して得られる画像である上記第6の観点の画像処理装置を提供する。   In an eighth aspect of the invention, the plurality of images are obtained by applying an image filter to an image obtained by superimposing a predetermined reconstruction function on the X-ray projection data of the subject and backprojecting the image. An image processing apparatus according to the sixth aspect is provided.

第9の観点の発明は、コンピュータ(computer)を、上記第1の観点から第8の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置として機能させるためのプログラムを提供する。   The invention of the ninth aspect provides a program for causing a computer to function as the image processing apparatus according to any one of the first to eighth aspects.

第10の観点の発明は、上記第6の観点から第8の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を有しているX線CT装置を提供する。   A tenth aspect of the invention provides an X-ray CT apparatus having the image processing apparatus according to any one of the sixth to eighth aspects.

上記観点の発明によれば、被写体画像における各局所領域での画素値のばらつき度に応じて画質を調整することができ、被写体画像における各局所領域での構造の細かさに応じて画質を適正化することができる。   According to the above aspect of the invention, the image quality can be adjusted according to the degree of variation in pixel values in each local area in the subject image, and the image quality is appropriate according to the fineness of the structure in each local area in the subject image. Can be

本実施形態にかかるX線CT装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the X-ray CT apparatus concerning this embodiment. 本実施形態における処理の流れの説明図である。It is explanatory drawing of the flow of the process in this embodiment. 断層像上で選択された注目画素の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the attention pixel selected on the tomogram. 断層像上で設定された局所領域の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the local area | region set on the tomogram. CT値ばらつき度と再構成関数ごとの重み付け係数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between CT value variation degree and the weighting coefficient for every reconstruction function. CT値ばらつき度と再構成関数ごとの重み付け係数との関係を示すグラフにおける、再構成関数を切り換える各閾値のCT値代表値の大きさに対する変化を示す図である。It is a figure which shows the change with respect to the magnitude | size of CT value representative value of each threshold value which switches a reconstruction function in the graph which shows the relationship between CT value dispersion | variation degree and the weighting coefficient for every reconstruction function. CT値ばらつき度に応じて画質が適正化された断層像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the tomographic image in which the image quality was optimized according to the CT value variation degree.

以下、図を参照して発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態にかかるX線CT装置の構成ブロック(block)図である。このX線CT装置100は、操作コンソール(console)1、撮影テーブル(table)10、走査ガントリ(gantry)20とを具備している。   FIG. 1 is a block diagram of the X-ray CT apparatus according to the present embodiment. The X-ray CT apparatus 100 includes an operation console 1, an imaging table 10, and a scanning gantry 20.

操作コンソール1は、操作者の入力を受け付ける入力装置2と、画像再構成処理などを実行する中央処理装置3と、走査ガントリ20で取得した投影データを収集するデータ収集バッファ(buffer)5と、投影データから再構成したCT画像を表示するモニタ(monitor)6と、プログラムやデータ、CT画像などを記憶する記憶装置7とを具備している。   The operation console 1 includes an input device 2 that receives input from an operator, a central processing unit 3 that executes image reconstruction processing, a data collection buffer (buffer) 5 that collects projection data acquired by the scanning gantry 20, A monitor 6 for displaying a CT image reconstructed from projection data and a storage device 7 for storing programs, data, CT images, and the like are provided.

撮影テーブル10は、被検体を載置して走査ガントリ20のボア(空洞部)に対し搬入搬出するクレードル(cradle)12を具備している。クレードル12は、撮影テーブル10に内蔵するモータ(motor)で昇降およびテーブル直線移動される。   The imaging table 10 includes a cradle 12 on which a subject is placed and carried into and out of the bore (cavity) of the scanning gantry 20. The cradle 12 is moved up and down and moved linearly by a motor built in the imaging table 10.

走査ガントリ20は、X線管21と、X線コントローラ22と、コリメータ23と、X線検出器24と、データ収集部DAS(Data Acquisition System)25と、被検体の体軸の回りにX線管21などを回転させる回転部コントローラ(controller)26と、制御信号などを操作コンソール1や撮影テーブル10とやり取りする制御コントローラ29とを具備している。   The scanning gantry 20 includes an X-ray tube 21, an X-ray controller 22, a collimator 23, an X-ray detector 24, a data acquisition unit DAS (Data Acquisition System) 25, and an X-ray around the body axis of the subject. A rotation unit controller 26 that rotates the tube 21 and the like, and a control controller 29 that exchanges control signals and the like with the operation console 1 and the imaging table 10 are provided.

本実施形態におけるX線CT装置の構成は概ね上記の通りである。この構成のX線CT装置において、投影データの収集は例えば次のように行われる。   The configuration of the X-ray CT apparatus in this embodiment is generally as described above. In the X-ray CT apparatus having this configuration, the collection of projection data is performed as follows, for example.

まず、被検体を走査ガントリ20の回転部15の空洞部に位置させた状態でz軸方向の位置を固定し、X線管21からのX線ビームを被検体に照射し(X線の投影)、その透過X線をX線検出器24で検出する。そして、この透過X線の検出を、X線管21とX線検出器24を被検体の周囲で回転させながら、すなわち、投影角度(ビュー(view)角度)を変化させながら、複数N(例えば、N=1,000)のビュー方向で、360度分データ収集を行う。   First, the position in the z-axis direction is fixed in a state where the subject is positioned in the cavity of the rotating unit 15 of the scanning gantry 20, and the subject is irradiated with the X-ray beam from the X-ray tube 21 (projection of X-rays). ), And the transmitted X-ray is detected by the X-ray detector 24. Then, the transmission X-rays are detected by rotating the X-ray tube 21 and the X-ray detector 24 around the subject, that is, while changing the projection angle (view angle), a plurality of N (for example, , N = 1,000), and data is collected for 360 degrees.

検出された各透過X線は、DAS25でディジタル値に変換されて投影データとしてデータ収集バッファ5を介して操作コンソール1に転送される。この動作を1スキャン(scan)とよぶ。そして、順次z軸方向にスキャン位置を所定量だけ移動して、次のスキャンを行っていく。このようなスキャン方式はコンベンショナルスキャン(conventional
scan)方式またはアキシャルスキャン(axial scan)方式とよばれる。もっとも、投影角度の変化に同期して撮影テーブル10を所定速度で移動させ、スキャン位置を移動させながら(X線管21とX線検出器24とが被検体の周囲をらせん状に周回することになる)投影データを収集する方式を、いわゆるヘリカルスキャン(helical
scan)方式とよぶ。本発明はコンベンショナルスキャン方式、ヘリカルスキャン方式いずれにも適用できる。
Each detected transmission X-ray is converted into a digital value by the DAS 25 and transferred to the operation console 1 through the data collection buffer 5 as projection data. This operation is called one scan. Then, the scan position is sequentially moved by a predetermined amount in the z-axis direction, and the next scan is performed. Such scanning methods are conventional scanning (conventional scanning).
scan) method or axial scan method. However, the imaging table 10 is moved at a predetermined speed in synchronization with the change in the projection angle, and the scan position is moved (the X-ray tube 21 and the X-ray detector 24 spiral around the subject). A method of collecting projection data, a so-called helical scan
Scan) method. The present invention can be applied to both the conventional scan method and the helical scan method.

操作コンソール1は、走査ガントリ20から転送されてくる投影データを中央処理装置3の固定ディスク(disk)HDDに格納するとともに、例えば、所定の再構成関数と重畳演算を行い、逆投影処理により断層像を再構成する。ここで、操作コンソール1は、スキャン処理中に走査ガントリ20から順次転送されてくる投影データからリアルタイム(real
time)に断層像を再構成し、常に最新の断層像をモニタ6に表示させることが可能である。さらに、固定ディスクHDDに格納されている投影データを呼び出して改めて画像再構成を行わせることも可能である。
The operation console 1 stores the projection data transferred from the scanning gantry 20 in a fixed disk HDD of the central processing unit 3 and performs, for example, a predetermined reconstruction function and a superimposition operation, and performs a tomography by back projection processing. Reconstruct the image. Here, the operation console 1 receives real time (real) from the projection data sequentially transferred from the scanning gantry 20 during the scanning process.
It is possible to reconstruct a tomogram at time) and always display the latest tomogram on the monitor 6. Furthermore, it is possible to call up the projection data stored in the fixed disk HDD and to perform image reconstruction again.

以下、本実施形態における操作コンソール1の処理内容を、図2の説明図を参照しながら説明する。   Hereinafter, the processing content of the operation console 1 in the present embodiment will be described with reference to the explanatory diagram of FIG.

図2は、本実施形態における操作コンソール1の処理の流れを示す説明図である。このフローチャート(flowchart)に対応するプログラムは、ハードディスク(hard disk)HDD等からなる記憶装置7にインストール(install)されている画像処理プログラムに含まれ、中央処理装置3によって実行されるものである。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing the flow of processing of the operation console 1 in the present embodiment. A program corresponding to this flowchart is included in an image processing program installed in a storage device 7 such as a hard disk HDD, and is executed by the central processing unit 3.

ステップ(step)S1では、走査ガントリ20のデータ収集系、X線管21、X検出器24、DAS25により、被検体の投影データをスリップリング(slip
ring)30経由で収集する。
In step S1, the projection data of the subject is slip-slipped by the data acquisition system of the scanning gantry 20, the X-ray tube 21, the X detector 24, and the DAS 25.
ring) 30 to collect.

ステップS2では、収集された投影データに対し、対数変換、線質硬化(Beam Hardening)補正、X線検出器の感度補正等の、所定の前処理を行う。   In step S2, predetermined preprocessing such as logarithmic conversion, beam hardening correction, and X-ray detector sensitivity correction is performed on the collected projection data.

ステップS3では、前処理された投影データに複数の再構成関数、例えば3つの異なる再構成関数FA,FB,FCをそれぞれ重畳する。本実施形態では、再構成関数FA,FB,FCとして、例えば、画像の平滑化を行う、すなわち高周波成分を抑制し粒状ノイズを低減する再構成関数FAと、画像の鮮鋭化を行う、すなわち高周波成分を強調し、空間分解能を高くする再構成関数FBと、両者の中間の再構成関数FCを用意する。これにより、3つの再構成関数FA,FB,FCで重畳された3つの投影データを得る。   In step S3, a plurality of reconstruction functions, for example, three different reconstruction functions FA, FB, and FC are superimposed on the preprocessed projection data. In this embodiment, as the reconstruction functions FA, FB, and FC, for example, the image is smoothed, that is, the reconstruction function FA that suppresses high-frequency components and reduces granular noise, and the image is sharpened, that is, high-frequency. A reconstruction function FB for emphasizing components and increasing the spatial resolution and a reconstruction function FC intermediate between them are prepared. As a result, three projection data superimposed with the three reconstruction functions FA, FB, and FC are obtained.

ステップS4では、3つの再構成関数FA,FB,FCで重畳された投影データを各々別に逆投影する。これにより、画質がそれぞれ異なる3つの断層像が再構成される。   In step S4, the projection data superimposed by the three reconstruction functions FA, FB, and FC are back-projected separately. Thereby, three tomographic images having different image quality are reconstructed.

ステップS5では、逆投影処理で再構成された断層像のうちのいずれか1つを基準として、当該断層像上で注目画素APを選択する。ここでは、図3に示すように、再構成関数FCによる断層像GCを基準とし、その断層像GC上で注目画素APを選択する。なお、この基準とした断層像は、発明における被写体画像の一例である。   In step S5, the target pixel AP is selected on the tomographic image on the basis of any one of the tomographic images reconstructed by the back projection process. Here, as shown in FIG. 3, the tomographic image GC by the reconstruction function FC is used as a reference, and the target pixel AP is selected on the tomographic image GC. Note that the reference tomographic image is an example of the subject image in the invention.

ステップS6では、図4に示すように、断層像GC上で注目画素APを含む局所領域Arを設定する。この局所領域Arの大きさは、例えば、表示視野(DFOV)の径が40〔cm〕で、断層像のサイズが512×512画素である場合には、注目画素APを中心とする3×3画素の大きさ、あるいは5×5画素の大きさとする。なお、この局所領域Arの大きさは、実空間上で対応する領域の大きさが一定の大きさとなるように設定するとよい。つまり、断層像を拡大表示したときは、その拡大率に合わせて局所領域Arの画素サイズも変化させる。   In step S6, as shown in FIG. 4, a local region Ar including the target pixel AP is set on the tomographic image GC. The size of the local area Ar is, for example, 3 × 3 centered on the target pixel AP when the diameter of the display field (DFOV) is 40 cm and the size of the tomographic image is 512 × 512 pixels. The pixel size or 5 × 5 pixel size is assumed. The size of the local region Ar is preferably set so that the size of the corresponding region in the real space is a constant size. That is, when the tomographic image is enlarged and displayed, the pixel size of the local area Ar is also changed in accordance with the enlargement ratio.

ステップS7では、局所領域ArにおけるCT値の代表値(以下、CT値代表値という)RVを算出する。このCT値代表値RVとしては、例えば、局所領域Arに含まれる各画素のCT値に対する中央値、中間値、平均値などが考えられるが、ここでは平均値とする。   In step S7, a CT value representative value (hereinafter referred to as a CT value representative value) RV in the local region Ar is calculated. As the CT value representative value RV, for example, a median value, an intermediate value, an average value, or the like with respect to the CT value of each pixel included in the local region Ar can be considered.

ステップS8では、局所領域ArにおけるCT値のばらつきの程度を示す指標値(以下、CT値ばらつき度という)SDを算出する。このCT値ばらつき度SDとしては、例えば、局所領域Arに含まれる各画素のCT値における最大値と最小値の差、分散、標準偏差などが考えられるが、ここでは標準偏差とする。   In step S8, an index value SD (hereinafter referred to as CT value variation degree) SD indicating the degree of variation of the CT value in the local region Ar is calculated. As the CT value variation degree SD, for example, the difference between the maximum value and the minimum value of each CT included in the local area Ar, the variance, the standard deviation, and the like can be considered.

ステップS9では、注目画素APに対応する画素の画素値を、複数の再構成関数FA,FB,FCの断層像GA,GB,GCにおける対応画素の画素値を重み付け加算して求める際に用いる重み付け係数、すなわち混合比を、CT値代表値RVおよびCT値ばらつき度SDに基づいて決定する。   In step S9, the weight used when obtaining the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel AP by weighting and adding the pixel values of the corresponding pixels in the tomographic images GA, GB, GC of the plurality of reconstruction functions FA, FB, FC. The coefficient, that is, the mixing ratio is determined based on the CT value representative value RV and the CT value variation degree SD.

ここで、重み付け係数の決定方法について説明する。   Here, a method for determining the weighting coefficient will be described.

重み付け係数は、CT値ばらつき度SDの値が大きくなるほど鮮鋭化画像寄りの画質になり、CT値ばらつき度SDの値が小さくなるほど平滑化画像寄りの画質になるよう、決定する。   The weighting coefficient is determined so that the image quality becomes closer to the sharpened image as the value of the CT value variation degree SD becomes larger, and the image quality becomes closer to the smoothed image as the value of the CT value variation degree SD becomes smaller.

図5は、CT値ばらつき度SDと再構成関数ごとの重み付け係数との関係を示すグラフである。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the CT value variation degree SD and the weighting coefficient for each reconstruction function.

CT値ばらつき度SDの閾値Th1,Th2,Th3,Th4において各々の再構成関数の断層像GA,GB,GCを切り換えている。なお、すべての重み付け係数の和は、すべてのCT値ばらつき度の範囲で1である。例えば、CT値ばらつき度SDが大きい領域(閾値Th4以上)、すなわちCT値のばらつきが大きい領域では、構造が細かくX線吸収の変化が大きいと考えられるので、構造の細部が観察できるよう、鮮鋭化を行う再構成関数FBを用いた断層像GBを用いる。また、CT値ばらつき度SDが小さい領域(0以上閾値Th1以下)、すなわちCT値のばらつきが小さい領域では、構造が一様でX線吸収の変化が小さいと考えられるので、より自然な描写で観察の障害とならないよう、平滑化を行う再構成関数FAを用いた断層像GAを用いる。また、CT値ばらつき度SDが中間の領域(閾値Th2以上閾値Th3以下)、すなわちCT値のばらつきが中くらいの領域では、構造の細かさが中くらいと考えられるので、平滑化と鮮鋭化の中間の再構成関数FCを用いた断層像GCを用いる。CT値ばらつき度SDが、閾値Th1〜Th2、Th3〜Th4の間にある領域については、2つの断層像を、例えば図5に示すように線形重み付けして合成する。   The tomographic images GA, GB, GC of the respective reconstruction functions are switched at the threshold values Th1, Th2, Th3, Th4 of the CT value variation degree SD. Note that the sum of all weighting coefficients is 1 in the range of all CT value variations. For example, in a region where the CT value variation degree SD is large (threshold Th4 or more), that is, a region where the CT value variation is large, it is considered that the structure is fine and the change in X-ray absorption is large. The tomographic image GB using the reconstruction function FB for performing the conversion is used. Further, in the region where the CT value variation degree SD is small (0 or more and the threshold Th1 or less), that is, the region where the variation in CT value is small, it is considered that the structure is uniform and the change in X-ray absorption is small. A tomographic image GA using a reconstruction function FA that performs smoothing is used so as not to obstruct observation. Further, in a region where the CT value variation degree SD is intermediate (threshold value Th2 or more and threshold value Th3 or less), that is, a region where the variation in CT value is medium, the fineness of the structure is considered to be medium. A tomographic image GC using an intermediate reconstruction function FC is used. For a region where the CT value variation degree SD is between the threshold values Th1 to Th2 and Th3 to Th4, two tomographic images are synthesized by linear weighting, for example, as shown in FIG.

なお、本実施形態では、物質の種類によって画質の味付けを若干変えるため、各閾値Th1〜Th4をCT値代表値RVの大きさに応じてシフト(shift)させる。   In this embodiment, the thresholds Th1 to Th4 are shifted according to the magnitude of the CT value representative value RV in order to slightly change the seasoning of the image quality depending on the type of substance.

図6は、各閾値Th1〜Th4のCT値代表値RVの大きさに対する変化を示す図である。この例では、CT値代表値RVが−1000〜−800程度である領域では、空気に近い物質の画像になるので、平滑化画像寄りの観察しやすい画質となるよう各閾値を大きめに設定する。CT値代表値RVが−800〜−300程度である領域では、空気以外のX線吸収の低い物質の画像になるので、構造が分かりやすい鮮鋭化画像寄りの画質となるよう各閾値を小さめに設定する。CT値代表値RVが−300〜+500程度である領域では、内臓などの軟部組織の画像になるので、より自然で観察に障害とならない平滑化画像寄りの画質となるよう各閾値を大きめに設定する。また、CT値代表値RVが+500〜である領域では、骨部組織に近い画像なので、構造が分かりやすい鮮鋭化画像寄りの画質となるよう各閾値を小さめに設定する。   FIG. 6 is a diagram illustrating changes in the threshold values Th1 to Th4 with respect to the CT value representative value RV. In this example, in the region where the CT value representative value RV is about −1000 to −800, an image of a substance close to air is obtained, so that each threshold value is set to be large so that the image quality is easy to observe close to the smoothed image. . In the region where the CT value representative value RV is about -800 to -300, since an image of a substance with low X-ray absorption other than air is obtained, each threshold value is made small so that the image quality is close to a sharpened image whose structure is easy to understand. Set. In the region where the CT value representative value RV is about -300 to +500, images of soft tissues such as internal organs are formed. Therefore, each threshold value is set larger so that the image quality is closer to a smoothed image that is more natural and does not obstruct observation. To do. In the region where the CT value representative value RV is +500 or more, since the image is close to the bone tissue, each threshold value is set to be small so that the image quality is close to the sharpened image whose structure is easily understood.

ステップS10では、注目画素APに対応する画素の画素値を、複数の再構成関数FA,FB,FCの断層像GA,GB,GCにおける対応画素の画素値を重み付け加算して求める。この重み付け加算には、ステップS9で決定した重み付け係数を用いる。   In step S10, the pixel value of the pixel corresponding to the target pixel AP is obtained by weighted addition of the pixel values of the corresponding pixels in the tomographic images GA, GB, GC of the plurality of reconstruction functions FA, FB, FC. This weighted addition uses the weighting coefficient determined in step S9.

ステップS11では、注目画素として他に選択すべき画素があるか否かを判定する。選択すべき画素があると判定された場合には、ステップS5に戻り、別の画素を注目画素として選択し、処理を続ける。一方、選択すべき画素がないと判定された場合には、再構成関数FA,FB,FCの断層像を合成して得られた断層像、すなわち領域ごとに画質が調整された断層像を表示する(ステップS12)。これにより、CT値ばらつき度に応じて画質が適正化された1つの断層像が表示される。   In step S11, it is determined whether there is another pixel to be selected as the target pixel. If it is determined that there is a pixel to be selected, the process returns to step S5, another pixel is selected as the target pixel, and the process is continued. On the other hand, when it is determined that there is no pixel to be selected, a tomographic image obtained by synthesizing the tomographic images of the reconstruction functions FA, FB, and FC, that is, a tomographic image whose image quality is adjusted for each region is displayed. (Step S12). Thereby, one tomographic image in which the image quality is optimized according to the CT value variation degree is displayed.

図7に、CT値ばらつき度に応じて画質が適正化された断層像の一例を示す。図7(a)は、平滑化を行う再構成関数FAを用いた断層像GAであり、図7(b)は、中間の再構成関数FCを用いた断層像GCであり、図7(c)は、鮮鋭化を行う再構成関数FBを用いた断層像GBである。また、図7(d)は、図5および図6に示すような、CT値代表値RVおよびCT値ばらつき度SDと重み付け係数との関係を用いて、これらの断層像を重み付け加算することにより得られた合成画像GGである。この合成画像GGにおいて、脳実質に相当する領域では、構造が一様でX線吸収の変化が小さいので、平滑化を行う再構成関数FAを用いた断層像GAが主に採用され、粒状ノイズが低く抑えられた画質になっている。一方、内耳に相当する領域では、構造が細かくX線吸収の変化が大きいので、鮮鋭化を行う再構成関数FBを用いた断層像GBが主に採用され、空間分解能が高い画質になっている。その他の領域では、概ね中間の画質である断層像GCが採用され、鮮鋭化と平滑化の中間の画質になっている。   FIG. 7 shows an example of a tomographic image in which the image quality is optimized according to the CT value variation degree. FIG. 7A shows a tomogram GA using the reconstruction function FA that performs smoothing, and FIG. 7B shows a tomogram GC using the intermediate reconstruction function FC. ) Is a tomogram GB using the reconstruction function FB for sharpening. Further, FIG. 7D shows a case in which these tomographic images are weighted and added using the relationship between the CT value representative value RV and the CT value variation degree SD and the weighting coefficient as shown in FIGS. This is an obtained composite image GG. In this synthesized image GG, in the region corresponding to the brain parenchyma, since the structure is uniform and the change in X-ray absorption is small, the tomographic image GA using the reconstruction function FA for smoothing is mainly adopted, and granular noise is used. The image quality is low. On the other hand, in the region corresponding to the inner ear, since the structure is fine and the change in X-ray absorption is large, the tomographic image GB using the reconstruction function FB for sharpening is mainly employed, and the image quality is high in spatial resolution. . In other areas, a tomographic image GC having an intermediate image quality is employed, and the image quality is intermediate between sharpening and smoothing.

以上説明したように、本実施形態によれば、異なる再構成関数を用いて再構成された断層像を複数作成しておき、断層像における各局所領域でのCT値ばらつき度によって断層像を切り換えて合成することにより、断層像における各局所領域での構造の細かさに応じて画質を適正化することができる。また、断層像を切り換える基準となるCT値ばらつき度SDの閾値を、CT値代表値RVに応じてさらに変化させているので、物質や組織の種類に応じて、画質を平滑化寄りにしたり、鮮鋭化寄りにしたりと、画質の味付けを変えることができる。   As described above, according to the present embodiment, a plurality of tomographic images reconstructed using different reconstruction functions are created, and the tomographic images are switched according to the CT value variation degree in each local region in the tomographic image. By combining them, the image quality can be optimized according to the fine structure in each local region in the tomographic image. In addition, since the threshold value of the CT value variation degree SD serving as a reference for switching tomographic images is further changed according to the CT value representative value RV, the image quality is made closer to smoothing according to the type of substance or tissue, You can change the seasoning of the image quality by making it closer to sharpening.

なお、発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されず、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更・追加等が可能である。   The embodiment of the invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and additions can be made without departing from the gist of the invention.

例えば、上記実施形態では、3種の再構成関数FA,FB,FCを用いる例について説明したが、各々の種類を多くしたり少なくしたりしてもよい。   For example, in the above-described embodiment, an example using three types of reconstruction functions FA, FB, and FC has been described, but each type may be increased or decreased.

また、再構成関数に画像フィルタを併用して、重み付け加算に用いる画質の異なる複数の画像を生成してもよい。または、再構成関数を1種類用いた後に、複数種類の画像フィルタを用いて、あるいは1種類の画像フィルタを繰返し適用して、画質の異なる複数の画像を生成してもよい。具体例として、比較的強い鮮鋭化を行う再構成関数を用いて画像を再構成し、この再構成画像に平滑化フィルタを繰返し適用することで、鮮鋭度が段階的に異なっている複数の画像を生成するようにしてもよい。   Also, a plurality of images with different image quality used for weighted addition may be generated by using an image filter in combination with the reconstruction function. Alternatively, after using one type of reconstruction function, a plurality of types of image filters may be used, or one type of image filter may be repeatedly applied to generate a plurality of images with different image quality. As a specific example, by reconstructing an image using a reconstruction function that performs relatively strong sharpening, and repeatedly applying a smoothing filter to the reconstructed image, a plurality of images with different sharpness levels step by step May be generated.

また、本実施形態では、画質の異なる複数の断層像を、CT値ばらつき度SDの値に応じた重み付け係数で重み付け加算することにより、画質の変化が滑らかで、より自然な描写の合成画像を生成するようにしているが、CT値ばらつき度SDの値に応じて、画質が異なる複数の断層像のうちいずれか1つの断層像を用いることにより、合成画像を生成するようにしてもよい。   In the present embodiment, a plurality of tomographic images having different image quality are weighted and added with a weighting coefficient corresponding to the value of the CT value variation degree SD, so that a composite image with a smoother image quality change and a more natural description can be obtained. Although generated, a composite image may be generated by using any one tomographic image among a plurality of tomographic images having different image quality according to the value of the CT value variation degree SD.

また、本実施形態では、CT値代表値RVとCT値ばらつき度SDとは、注目画素APによって定まる同じ形状および同じサイズ(size)の局所領域に対して算出しているが、CT値代表値RVとCT値ばらつき度SDとで、算出対象とする局所領域の形状やサイズを変えるようにしてもよい。   In this embodiment, the CT value representative value RV and the CT value variation degree SD are calculated for local regions having the same shape and the same size determined by the target pixel AP. You may make it change the shape and size of the local area | region made into calculation object by RV and CT value dispersion | variation degree SD.

また、本実施形態では、画質の異なる複数の断層像を予め用意しておき、画素ごとにこれらの画像における画素の画素値を重み付け加算して合成画像を生成しているが、重み付け加算する際に、その重み付け加算に用いる部分画像または画素をその都度再構成して重み付け加算し、合成画像を生成するようにしてもよい。   In this embodiment, a plurality of tomographic images having different image qualities are prepared in advance, and a composite image is generated by weighted addition of pixel values of these images for each pixel. In addition, the partial image or pixel used for the weighted addition may be reconstructed and weighted and added each time to generate a composite image.

また、本実施形態では、被写体画像をX線CT画像としているが、MR画像や超音波画像、X線画像等であってもよい。   In this embodiment, the subject image is an X-ray CT image, but may be an MR image, an ultrasonic image, an X-ray image, or the like.

また、本実施形態では、被写体画像を2次元画像としているが、3次元画像とすることもできる。   In the present embodiment, the subject image is a two-dimensional image, but may be a three-dimensional image.

また、本実施形態では、被写体として人体を想定しているが、もちろん、被写体は、動物や物体等であってもよい。また、用途は、医療用に限定されず、産業用であってもよい。   In the present embodiment, a human body is assumed as the subject, but the subject may be an animal or an object. Moreover, a use is not limited to medical use, Industrial use may be sufficient.

また、本実施形態による画像処理機能を有している画像処理装置、コンピュータをこのような画像処理装置やX線CT装置として機能させるためのプログラムもまた発明の実施形態の一例である。   An image processing apparatus having an image processing function according to the present embodiment and a program for causing a computer to function as such an image processing apparatus or an X-ray CT apparatus are also examples of embodiments of the invention.

1…操作コンソール
2…入力装置
3…中央処理装置
5…データ収集バッファ
6…モニタ
7…記憶装置
10…撮影テーブル
12…クレードル
15…回転部
20…走査ガントリ
21…X線管
22…X線コントローラ
23…コリメータ
24…X線検出器
25…データ収集部DAS
26…回転部コントローラ
29…制御コントローラ
30…スリップリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Operation console 2 ... Input device 3 ... Central processing unit 5 ... Data collection buffer 6 ... Monitor 7 ... Storage device 10 ... Imaging table 12 ... Cradle 15 ... Rotating part 20 ... Scanning gantry 21 ... X-ray tube 22 ... X-ray controller 23 ... Collimator 24 ... X-ray detector 25 ... Data collection unit DAS
26: Rotating part controller 29 ... Control controller 30 ... Slip ring

Claims (9)

被写体画像における1つの画素を注目画素として選択し、該注目画素を含む局所領域における画素値のばらつき度を算出する第1算出手段と、
前記局所領域における画素値の代表値を算出する第2算出手段と、
前記画素値のばらつき度に応じた画質の画像を、前記被写体画像と同じ被写体を表しており、画質が互いに異なっている複数の画像の中から選択し、選択された画像における前記注目画素に対応する画素の画素値を用いて、前記注目画素の画素値を調整する調整手段であって、前記第2算出手段により算出された前記画素値の代表値に基づいて、前記画素値のばらつき度と、該ばらつき度に応じた画質の画像として選択すべき画像との対応関係を調整する調整手段とを備えている画像処理装置。
First calculation means for selecting one pixel in the subject image as a target pixel and calculating a degree of variation in pixel values in a local region including the target pixel;
Second calculating means for calculating a representative value of the pixel value in the local region;
An image having an image quality corresponding to the degree of variation in the pixel value represents the same subject as the subject image, and is selected from a plurality of images having different image quality, and corresponds to the target pixel in the selected image Adjustment means for adjusting the pixel value of the target pixel using the pixel value of the pixel to be calculated, based on the representative value of the pixel value calculated by the second calculation means, An image processing apparatus comprising: adjusting means for adjusting a correspondence relationship with an image to be selected as an image having an image quality corresponding to the degree of variation .
前記画素値の代表値は、画素値の中間値、中央値、または平均値である請求項に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1 , wherein the representative value of the pixel value is an intermediate value, a median value, or an average value of the pixel values. 前記画素値のばらつき度は、前記局所領域における画素値の分散、標準偏差、または最大値と最小値との差である請求項1または請求項2に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1 , wherein the degree of variation in the pixel value is a dispersion of pixel values in the local region, a standard deviation, or a difference between a maximum value and a minimum value. 前記調整手段は、前記画素値のばらつき度に応じた画質の画像として、前記画素値のばらつき度が大きいほど、高周波成分がより強調された画像を選択し、前記画素値のばらつき度が小さいほど、高周波成分がより抑制された画像を選択する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The adjustment unit selects an image with higher image quality depending on the degree of variation of the pixel value, the higher the degree of variation of the pixel value, the more emphasized the high frequency component, and the smaller the degree of variation of the pixel value. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an image in which a high-frequency component is further suppressed is selected. 前記被写体画像は、X線CT撮影により得られた画像である請求項1から請求項のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The subject image, an image processing apparatus as claimed in any one of claims 4 is an image obtained by the X-ray CT imaging. 前記複数の画像は、前記被写体のX線投影データに、互いに異なる複数の再構成関数をそれぞれ重畳し、逆投影して得られる画像である請求項に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 5 , wherein the plurality of images are images obtained by superimposing a plurality of different reconstruction functions on the X-ray projection data of the subject, respectively, and back-projecting the images. 前記複数の画像は、前記被写体のX線投影データに所定の再構成関数を重畳し、逆投影して得られる画像に、画像フィルタを適用して得られる画像である請求項に記載の画像処理装置。 Wherein the plurality of images, said superimposes a predetermined reconstruction function in the X-ray projection data of the object, the image obtained by backprojection, the image according to claim 5 is an image obtained by applying the image filter Processing equipment. コンピュータを、請求項1から請求項のいずれか一項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。 Program for causing a computer to function as the image processing apparatus according to any one of claims 1 to 7. 請求項から請求項のいずれか一項に記載の画像処理装置を有しているX線CT装置。 An X-ray CT apparatus having the image processing apparatus according to any one of claims 5 to 7 .
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