JP3788847B2

JP3788847B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP3788847B2
Application number: JP16583897A
Authority: JP
Inventors: 賢太郎古旗
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2017-06-23
Also published as: JPH119590A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＸ線コンピュータ（ＣＴ）や磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ）などの種々の撮影装置により得られた複数の断層画像データから三次元的な関心領域を抽出する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＣＴやＭＲＩなどの撮影装置により得られた画像データから複数枚の断層像を再構成するとともに各々から関心領域を抽出し、この抽出領域について三次元画像を作成して表示する画像処理装置が知られている。かかる従来の画像処理装置では、患者撮影後に撮影装置側で再構成された一方向の断層画像（原画像）や、ＷＳ側で断面を切り直した一方向の断層画像といった被検体の一方向のみの断面に関する複数の断層像を用いて三次元的な関心領域の抽出を行なうものとなっているが、撮影条件や撮影方向、断面の方向などによっては関心領域と他の領域が複雑に入り組んでおり、自動または半自動的に関心領域のみを抽出する事が非常に困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情を考慮してなされたものであり、種々のモダリティによって得られた複数枚の断層画像データから正確に、且つ効率良く三次元的な関心領域を抽出し得る画像処理装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、三次元ボリュームデータから関心領域を抽出し、この関心領域の三次元画像を作成して表示する画像処理装置において、前記被検体の互いに異なる第１及び第２の断面を指定する断面指定手段と、前記第１の断面に平行な複数の断面画像及び前記第２の断面に平行な複数の断面画像を前記ボリュームデータに基づいて作成する断面画像作成手段と、前記複数の第１の断面の断面画像のいずれかを切り替えて表示し、前記複数の第２の断面画像のいずれかを切り替えて表示する表示手段と、前記表示手段により表示された第１の断面の断面画像において第１の抽出領域を設定し、前記第２の断面画像において第２の抽出領域を設定する設定手段と、前記第１の断面に平行な複数の断面画像から前記第１の抽出領域を含む第１の関心領域を抽出し、前記第２の断面に平行な複数の断面画像から前記第２の抽出領域を含む第２の関心領域を抽出する抽出手段と、前記第１の関心領域から第１の三次元画像を作成し、前記第２の関心領域から第２の三次元画像を作成すると共に、前記第１及び第２の三次元画像間の論理積又は論理和を含む論理演算処理により第３の三次元画像を作成する作成手段とを具備しており、ＣＴやＭＲなどの撮影装置から得られた断層画像データをボリュームデータとして取り扱い、このボリュームデータに対してＭＰＲ処理を行い、任意の方向（領域抽出のしやすい断面方向）にてボリュームデータと同じ幅分だけ断面画像を作成し、この画像に対して領域抽出処理を行う。
【０００５】
このため、領域抽出の行ない易い断面画像を使用して任意の断面方向で領域抽出を行なうことができるようになる。したがって、どのような条件または方向で作成された断層画像についても、目的の関心領域を正確に、且つ効率よく抽出することができる。また、関心領域とそれ以外の領域との分割が容易に行なえるようになるため、種々の画像処理に係る操作性を大幅に向上することも可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。１は三次元の関心領域の抽出元となる画像データ（入力データ）であって、例えば図２に示すような被検体の任意方向（斜め方向）に関する複数断面の断層像Ｉｃに基づいて事前に作成されたボリュームデータである。断層像ＩｃはＣＴやＭＲＩ等の撮影装置によって得られたものを用いる。画像データ１は例えば光磁気ディスク（Ｍｏ）等に記録されており、このような記録媒体を介して本実施形態の画像処理装置に入力される。この画像データ１は、セカンドコンソール等（ＷＳ）を使用して変換、作成されたものを含む。
【０００７】
そして本装置は、任意の断面位置を指定する断面位置指定手段２と、断面位置指定手段２により指定された断面位置の断面画像をボリュームデータから切り出して作成する断面画像作成手段３と、断面画像作成手段３により作成された断面画像上に関心領域を設定する関心領域設定手段５と、断面画像作成手段５により作成された断面画像に平行な複数の抽出断面画像を、対象となるボリュームデータの幅だけ作成する抽出断面自動作成手段４と、抽出断面自動作成手段４により作成された複数の抽出断面画像を順番に切り替えて表示する指定断面表示手段７と、関心領域設定手段５により設定された関心領域の二値画像を、その原画像に重畳させて表示する抽出領域表示手段６と、画面の表示領域を分割し、これにより少なくとも三つの抽出断面画像を同時に表示する領域分割表示手段８と、各断面方向にそって抽出された各々の関心領域に対し論理積又は論理和を含む論理演算処理を行う抽出領域演算手段９と、抽出された領域から三次元画像を作成して表示する三次元画像作成表示手段１０と、モニター１１とによって構成されている。
「断面画像と断面方向」
このような本装置においては、入力された画像データに対し被検体の撮影方向および画像方向などの情報を考慮して、いわゆる断面変換処理を行ない、これにより被検体座標系の各々の座標軸に直交する三種類の断面画像、すなわちアキシャル像、サジタル像、コロナル像を作成する。これらの画像は、例えば図３に示すように一画面上に並べて表示される。特に同図においてＡ面の表示エリアには上記サジタル像が表示されており、Ｂ面の表示エリアにはコロナル像が表示されており、そしてＣ面の表示エリアにはアキシャル像が表示されている。なお、同図Ａ面の表示エリアにおける波線Ａ１は、Ｂ面に表示されているコロナル像の位置を表し、波線Ａ２は、Ｃ面に表示されているアキシャル像の位置を表す。また、同図Ｂ面の表示エリアにおける波線Ｂ１は、Ａ面に表示されているサジタル像の位置を表し、波線Ｂ２は、Ｃ面に表示されているアキシャル像の位置を表す。そして同図Ｃ面の表示エリアにおける波線Ｃ１は、Ａ面に表示されているサジタル像の位置を表し、波線Ｃ２はＢ面に表示されているコロナル像の位置を表す。
【０００８】
ここで示される断面画像が領域抽出を行う際に使用される断面画像であって、これらの画像は画面上に表示されたＡ面、Ｂ面、Ｃ面の断面画像に対して平行に、ボリュームデータと同じ幅分作成される。例えば、Ｃ面の画像（アキシャル像）を考えた場合、図３のＡ面に示す線Ｐ１から線Ｐ２までの間が、抽出に使用するための断面画像の範囲である。
【０００９】
図３において示したＡ面、Ｂ面、Ｃ面の画像は、それぞれが互いに直交する断面の画像として設定されたものである。そして、これら断面の画像を用いて領域の抽出を行なえるが、特に本実施形態においては関心領域の抽出のために斜め方向（オブリーク方向）で切り出された画像を使用することも可能となっている。例えば図４に示す様に関心領域が体軸に対して斜め方向に伸びている場合、図５のＡ面に示す様にＣ面の断面位置を示す線Ａを回転移動する（線Ａ）ことで、関心領域に沿った断面方向の画像を使用する事ができる。ちなみに線Ｂから線Ｃによって挟まれる範囲が領域抽出に使用される断面画像の範囲である。このように斜め方向で切り出された断面画像は、Ａ〜Ｃ面のいずれかの表示エリアに表示させても良いし、新たに別の表示エリアを設けてこれに表示するようにしても良い。なお、本画像処理装置のシステムを起動したときの初期状態では、アキシャル、サジタル、コロナルを表示する。
「抽出領域の指定と表示」
本装置においては、Ａ面及びＢ面及びＣ面のそれぞれについて、各面で独立した抽出領域を指定することができるようになっている。抽出領域の指定は例えば次に示すような種々の方法によって行われる。
(1) 原画像の濃淡値の範囲指定による抽出
この方法では、原画像の画素の濃淡値の範囲を指定することによって所要の領域を抽出する。例えば図６において、同図（ａ）は原画像の濃淡画像を示している。ここで、骨組織を表す画素の濃淡値の範囲を指定すると、同図（ｂ）に示すように原画像から当該濃淡値を有する画素のみ（すなわち骨の部分）が抽出される。
(2) 関心領域の描画による抽出
この方法では、図７に示すように、例えば操作者がマウス等を用いて複数の点列を指定することにより原画像（同図（ａ））上で線分を描画し、この線分によって表される領域を関心領域として抽出する。なお、この領域に対してのみ（１）の濃淡値による範囲指定を行なうこともできる。同図（ｂ）はこの場合における抽出結果を示している。
(3) 連結領域の自動抽出
まず所定の濃淡値の範囲を指定することにより、領域抽出に使用する、表示断面に対して平行な複数の断面画像を二値化する。なお、ここでの濃淡値の範囲指定は上述した濃淡値による範囲指定を併用できる。次にこの二値化画像上に１つの抽出開始点を設定し、この点を含む連結領域を自動的に探索（抽出）する。なお、連結領域の自動探索には二次元モードと三次元モードがある。
【００１０】
以上のようにして所要の領域が抽出されるが、この抽出結果は次のようにして表示する。図９は抽出結果の表示の仕方を説明するための図である。
ここでは、原則として抽出結果は二値画像として表示するが、この場合、二値画像（同図（ｂ））と、原画像（同図（ａ）、抽出に使用した断面画像）とを切り替えて表示させたり、二値画像と原画像をオーバーラップ（重畳）して表示（同図（ｃ））させても良い。
抽出結果は、使用した断面画像以外の画像上でも形体を確認することができる。例えば、Ａ面で抽出を行ない、その結果に対してＭＰＲを行なってＢ面およびＣ面の画像上に反映させる。
【００１１】
ここで、二値画像と原画像をオーバーラップする際の比率を、例えば二値画像が５０％であって原画像が５０％という具合に数値で設定するようにしても良い。また、二値画像と原画像とを区別可能とするために、二値画像に着色を施しても良い。
「抽出領域の三次元画像化と表示」
さらに、抽出された領域に基づく三次元画像化が行われる。ここで作成された三次元画像は図１０に示すように画面右下に表示される。三次元画像の作成は次のようにして行われる。すなわち、Ａ面又はＢ面又はＣ面において抽出された領域をそれぞれ使用し、各面毎における抽出領域の三次元画像を作成する。図１１はこのようにして作成された三次元画像を示すものであり、同図において、（ａ）はＡ面における抽出領域（骨）の三次元画像を示し、（ｂ）はＢ面における抽出領域（脳組織）の三次元画像を示し、（ｃ）はＣ面における抽出領域（腫瘍組織）の三次元画像を示す。
【００１２】
また本実施形態においては、各面の抽出領域の論理演算に基づく三次元画像の作成を行なうことも可能となっている。すなわち、Ａ面又はＢ面又はＣ面においてそれぞれ抽出された複数の領域から所定の領域を選択し、選択された個々の領域の画像間でＡＮＤ（論理積）又はＯＲ（論理和）等の論理演算を施し、その演算結果を用いて三次元画像化を行なうことが可能となっている。図１２はこのような三次元画像化の一例を示すものである。例えば同図（ａ）における左右２つの画像間でＡＮＤ演算を行なった後に三次元画像化を行なった結果、同図（ｂ）に示すような画像が得られる。また同図（ｃ）における左右２つの画像間でＯＲ演算を行なった後に三次元画像化を行なった結果、同図（ｄ）に示すような画像が得られる。
【００１３】
作成された三次元画像は、マウスカーソルで選択してドラッグすることにより回転又は移動させて表示させることもできる。
ここで、三次元画像の上でマウスカーソルをクリックすると、クリックした点の位置が選択され、この位置に対応する原画像（領域抽出に使用した断面画像）が表示される（図１３参照）。このとき原画像上には、三次元画像上で指定された点の位置と同じ位置に、同図「＋」によって表すような所定のマークが表示される。
【００１４】
以上説明したように本実施形態によれば、ＣＴやＭＲなどの撮影装置から得られた断層画像データをボリュームデータとして取り扱い、このボリュームデータに対してＭＰＲ処理を行い、任意の方向（領域抽出のしやすい断面方向）にてボリュームデータと同じ幅分だけ断面画像を作成し、この画像に対して領域抽出処理を行う。
【００１５】
このため、領域抽出の行ない易い断面画像を使用して任意の断面方向で領域抽出を行なうことができるようになる。したがって、どのような条件または方向で作成された断層画像についても、目的の関心領域を正確に、且つ効率よく抽出することができる。また、関心領域とそれ以外の領域との分割が容易に行なえるようになるため、種々の画像処理に係る操作性を大幅に向上することも可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々変形して実施可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、どのような条件で撮影または切り出された断面画像からでも、容易に目的とする関心領域の抽出が行える。また、抽出領域の論理演算処理によれば抽出精度を向上させることができる。したがって、高精度の三次元画像を容易に作成して表示する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の構成を示すブロック図。
【図２】入力データに関する説明図。
【図３】断面画像の表示に関する説明図。
【図４】関心領域の形状と断層方向に関する説明図。
【図５】断面方向の移動と回転に関する説明図。
【図６】濃淡値を使用した抽出方法に関する説明図。
【図７】関心領域に線分を描画する抽出方法に関する説明図。
【図８】二値画像の連結領域を追跡する抽出方法に関する説明図。
【図９】抽出結果の表示方法に関する説明図。
【図１０】三次元画像の表示位置に関する説明図。
【図１１】三次元画像の作成と表示に関する第１の説明図。
【図１２】三次元画像の作成と表示に関する第２の説明図。
【図１３】断面画像の検索と表示に関する説明図。
【符号の説明】
１…画像データ
２…断面位置指定手段
３…断面画像作成手段
４…抽出断面自動作成手段
５…関心領域設定手段
６…抽出領域表示手段
７…指定断面表示手段
８…領域分割表示手段
９…抽出領域演算手段
１０…三次元画像作成表示手段
１１…モニター

Claims

被検体のボリュームデータから三次元の関心領域を抽出し、この関心領域の三次元画像を作成する画像処理装置において、
前記被検体の互いに異なる第１及び第２の断面を指定する断面指定手段と、
前記第１の断面に平行な複数の断面画像及び前記第２の断面に平行な複数の断面画像を前記ボリュームデータに基づいて作成する断面画像作成手段と、
前記複数の第１の断面の断面画像のいずれかを切り替えて表示し、前記複数の第２の断面画像のいずれかを切り替えて表示する表示手段と、
前記表示手段により表示された第１の断面の断面画像において第１の抽出領域を設定し、前記第２の断面画像において第２の抽出領域を設定する設定手段と、
前記第１の断面に平行な複数の断面画像から前記第１の抽出領域を含む第１の関心領域を抽出し、前記第２の断面に平行な複数の断面画像から前記第２の抽出領域を含む第２の関心領域を抽出する抽出手段と、
前記第１の関心領域から第１の三次元画像を作成し、前記第２の関心領域から第２の三次元画像を作成すると共に、前記第１及び第２の三次元画像間の論理積又は論理和を含む論理演算処理により第３の三次元画像を作成する作成手段と、
を具備することを特徴とする画像処理装置。
前記断面画像作成手段は、前記ボリュームデータを構成する複数の断層像を断面変換処理する断面変換処理手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
前記抽出手段により抽出された関心領域を二値化し、これを前記断面画像に重畳させて表示する抽出領域表示手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
前記二値化された関心領域と断面画像との重畳の割合を可変とする手段をさらに具備することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
前記作成手段により作成された三次元画像と前記断面画像とを並べて表示する手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。