JP4665847B2 - 乳房画像処理方法、装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、医用画像である乳房画像（マンモグラフィ）を自動的に処理する画像処理方法、並びにこの方法を実行可能な装置及びプログラムに関する。

従来の乳房画像処理方法として、下記特許文献１に記載のものが知られている。この方法においては、ＣＲ（Computed Radiography）等で撮影されたデジタル方式の乳房画像が処理されるが、高精細の画像を得る目的や大きい乳房でも対応可能とする目的のため広範囲で撮影されるので、当該文献の図６に示されるように、背景部分（余白部分）の多い乳房画像が多数記憶されるのが現状であり、殊に大多数が乳房の小さい東洋人を主に撮影する場合はその傾向が顕著である。

特開２００６−４３１８７号公報

このような従来の乳房画像処理方法では、背景部分の多い乳房画像が多数記憶されるので、保存の不要な背景部分についても無駄に記録媒体の記憶容量を消費してしまうし、画像データの転送や出力にも無駄な時間を要する。そして、乳房画像は、より正確な診断をするために、現時点で約３０〜１３０ＭＢ（メガビット）の容量を有し、又より画素数ないしは明度（明彩度）の多い状態即ち一層高精細ないしは高段階で撮影される傾向にあって容量は漸増しているが、画素数や明度が増えるにつれ、前記の無駄は増すばかりである。

そこで、請求項１、３、５に記載の発明は、診断に必要な乳房部分は保持しながら、乳房画像の容量（サイズ）を大幅に低減することのできる乳房画像処理方法、乳房画像処理装置、乳房画像処理プログラムを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、コンピュータが、乳房画像の元画像から、容量のより小さい乳房画像の処理済画像を生成する方法であって、元画像を縮小したサンプル画像の画素値について所定値を境にして大きい部分と小さい部分に分けることで乳房部分と背景部分とを分別し、その境界線である乳房境界線を設定する段階と、サンプル画像における乳房境界線を特定値だけ上方、下方、及び乳房先方へ移動して、乳房部分を大きく把握する二次境界線を設定する段階と、サンプル画像における二次境界線を拡大して求められる元画像における二次境界線より乳房部分側を残すようにして、元画像を水平又は垂直にカットし、処理済画像とする段階と、カット後の元画像における、二次境界線より背景部分側の画素値を一定にすると共に、当該背景部分側に検査方法を示す記号を挿入する段階を備えたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、乳房画像の元画像から、容量のより小さい乳房画像の処理済画像を生成する制御手段を備えた装置であって、制御手段は、元画像を縮小したサンプル画像の画素値について所定値を境にして大きい部分と小さい部分に分けることで乳房部分と背景部分とを分別し、その境界線である乳房境界線を設定すると共に、サンプル画像における乳房境界線を特定値だけ上方、下方、及び乳房先方へ移動して、乳房部分を大きく把握する二次境界線を設定し、更に、サンプル画像における二次境界線を拡大して求められる元画像における二次境界線より乳房部分側を残すようにして、元画像を水平又は垂直にカットし、処理済画像とし、カット後の元画像における、二次境界線より背景部分側の画素値を一定にすると共に、当該背景部分側に検査方法を示す記号を挿入することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、コンピュータに、乳房画像の元画像から、容量のより小さい乳房画像の処理済画像を生成させるプログラムであって、元画像を縮小したサンプル画像の画素値について所定値を境にして大きい部分と小さい部分に分けることで乳房部分と背景部分とを分別し、その境界線である乳房境界線を設定するステップと、サンプル画像における乳房境界線を特定値だけ上方、下方、及び乳房先方へ移動して、乳房部分を大きく把握する二次境界線を設定するステップと、サンプル画像における二次境界線を拡大して求められる元画像における二次境界線より乳房部分側を残すようにして、元画像を水平又は垂直にカットし、処理済画像とするステップと、カット後の元画像における、二次境界線より背景部分側の画素値を一定にすると共に、当該背景部分側に検査方法を示す記号を挿入するステップを備えたことを特徴とするものである。

請求項１〜３に記載の発明によれば、二次境界線に基づき元画像をカットして処理済画像を生成するため、診断に必要な部分を十分保持しながら、容量を大幅に減じて、乳房画像の保存、転送、照会のコストや時間を大幅に低減することができ、また背景部分の画素値を一定にするため、上記効果に加えて、乳房画像を圧縮した場合に圧縮率を上げることができ、乳房画像の容量を更に低減可能とすることができる、という効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る乳房画像処理方法、装置、プログラムにつき、適宜図面に基づいて説明する。図１は乳房画像処理装置１のブロック図、図２は乳房画像処理装置１において実行される乳房画像処理プログラムないしはこれにより実施される乳房画像処理方法のフローチャートであって、乳房画像処理装置１は、各種情報を記憶する記憶手段２、画像等を表示する表示手段４、操作者による入力を受け付ける操作手段６、外部装置と通信を行う通信手段８、これらを制御する制御手段１０を備える。

なお、記憶手段２はハードディスクあるいはリムーバブルディスク、メモリで構成され、表示手段４はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）あるいはＣＲＴ（ブラウン管）で構成され、操作手段６はキーボードやポインティングデバイス（マウスやトラックボール等）で構成され、通信手段８はＬＡＮコントローラで構成され、制御手段１０はＣＰＵとＲＡＭの組合せで構成される。

記憶手段２には、乳房画像処理プログラムが格納されていると共に、処理前後の乳房画像が格納される。乳房画像は、画素が縦横に並ぶ長方形状のデジタル画像であって、乳房部分が比較的に明るく（乳房部分の画素値が比較的に大きく）なっており、その余の背景部分が比較的に暗く（乳房部分の画素値が比較的に小さく）なっている。処理前の乳房画像は、図示しないモダリティ（撮影装置）から、通信手段８を介して取得されたものである。モダリティとしては、ＣＲ（Computed Radiography）、デジタル乳房撮影機（Digital Mammography）、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）、ＣＴ（Computed Tomography）、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）等がある。

乳房画像処理装置１において、制御手段１０により乳房画像処理プログラムが逐次読み出されて実行されると、乳房画像処理方法が実施され、制御手段１０はまず始めに画像処理を行う乳房画像を決定する（図２のステップ（段階）Ｓ１、以下単にＳ１等という）。この決定は、操作手段６を介して処理開始の入力があった場合、あるいは通信手段６が新たに処理前の乳房画像を受信した場合等に行われる。

次に、制御手段１０は、処理対象となった乳房画像（図３（ａ））において、乳房境界線を設定し、乳房部分と背景部分とを分別する（マスキング、Ｓ２）。即ち、制御手段１０は、まず乳房画像（元画像）からサンプル画像を生成する。サンプル画像は、縦横共に２分の１とされることで４分の１に縮小されたものである。次に、制御手段１０は、サンプル画像からマスキング用画像を取得する。図３（ｂ）に示されるマスキング用画像は、サンプル画像の画素の画素値（当該画素の明度あるいは明彩度を表す値）を順に見ていき、所定の最小値より大きければマスキング用画像における対応する位置の画素の画素値を１とし、そうでなければマスキング用画像における対応画素値を０とすることで取得される。所定の最小値は、乳房部分や背景部分の平均的な画素値を考慮し、背景部分の画素値の平均値より若干大きい値で予め定められる。このようにして得られたマスキング用画像の、画素値１（乳房部分に相当、非マスク部分）と０（背景部分に相当、マスク部分）との境界線が乳房境界線Ａであり、よってマスキング用画像を取得することで乳房境界線が設定される。

なお、マスキング用画像の取得に関するプログラムを次に示す。ここで、サンプル画像の幅（横の画素数）をＷ、高さ（縦の画素数）をＨ、前記最小値をＭｉｎ、サンプル画像の位置（ｘ，ｙ）における画素の画素値をＰ（ｘ，ｙ）、同様にマスキング用画像の画素値をＭ（ｘ，ｙ）とする。画素の位置の原点（０，０）は左上とし、ｘ軸は原点から右方向、、ｙ軸は原点から下方向にとり、乳房部分の根元側（身体中心側）は右辺に位置するものとする。

ｆｏｒ（ｙ＝０；ｙ＜Ｈ；ｙ＋＋）
ｆｏｒ（ｘ＝０；ｘ＜Ｗ；ｘ＋＋）
ｉｆ（Ｐ（ｘ，ｙ）＞Ｍｉｎ）ｔｈｅｎ
Ｍ（ｘ，ｙ）＝１
ｅｌｓｅ
Ｍ（ｘ，ｙ）＝０
ｅｎｄ ｉｆ
ｅｎｄ ｆｏｒ
ｅｎｄ ｆｏｒ

又、制御装置１０は、乳房境界線について、乳房画像左辺からの距離を値に持つｙの関数Ｅ（ｙ）（０≦ｙ≦Ｈ）として把握する。その際のプログラムは、次のとおりである。

ｆｏｒ（ｙ＝０；ｙ＜Ｈ；ｙ＋＋）
ｆｏｒ（ｘ＝０；ｘ＜Ｗ；ｘ＋＋）
ｉｆ（Ｍ（ｘ，ｙ）＝＝１）ｔｈｅｎ
Ｅ（ｙ）＝ｘ
ｂｒｅａｋ；
ｅｎｄ ｉｆ
ｅｎｄ ｆｏｒ
ｅｎｄ ｆｏｒ

続いて、制御手段１０は、二次境界線の設定を行う（Ｓ３）。二次境界線は、乳房部分の外側即ち背景部分側において、乳房境界線から一定の距離で設定される。制御手段１０は、マスキング用画像の非マスク部分を当該一定の距離だけ外側に拡張し、二次マスキング画像を生成することで、二次境界線を設定する。二次マスキング画像の非マスク部分（より大きく把握された乳房部分）とマスク部分（小さめに把握された背景部分）の境界線が二次境界線である。

制御手段１０は、マスキング用画像の非マスク部分を、前記一定の距離に当たる所定値だけ上方に移動させて、二次マスキング画像のために非マスク部分の上部を拡張する（図４（ａ））。又同様に、制御手段１０は、マスキング用画像の非マスク部分を所定値だけ下方、左方に移動させて、非マスク部分の上部、左部を拡張する（図４（ｂ）、（ｃ））。この結果、図４（ｄ）に示す二次マスキング画像が得られ、乳房境界線Ａに対して二次境界線Ｂが得られる。この際のプログラムは、当該所定値をＰとして、次のとおりである。

ｆｏｒ（ｙ＝０；ｙ＜Ｈ；ｙ＋＋）
ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜Ｐ；ｉ＋＋）
Ｍ（Ｅ（ｙ）−ｉ，ｙ）＝１
Ｍ（Ｅ（ｙ），ｙ−ｉ）＝１
Ｍ（Ｅ（ｙ），ｙ＋ｉ）＝１
ｅｎｄ ｆｏｒ
ｅｎｄ ｆｏｒ

なお、二次境界線の設定については、乳房境界線を、前記一定の距離に当たる所定値だけ上方、下方、左方に移動させて、二次境界線の上部、下部、左部を生成する、と捉えることもできる。

その後、制御手段１０は、二次マスキング画像のマスク部分に相当する、元画像の背景部分をカットして、カット画像を形成する（Ｓ４）。制御手段１０は、二次マスキング画像を４倍して元画像と同じサイズに戻し（図５（ａ））、その非マスク部分の左端、上端及び下端を把握し、これより左側、上側及び下側に相当する位置で元画像を水平又は垂直に区切り（図５（ｂ）の線Ｃ、（ｃ）の線Ｄ、Ｅ）、その内側をカット画像として残す。非マスク部分の各端を把握するプログラムは、左端、上端及び下端を順にＸｍｉｎ、Ｙｍｉｎ、Ｙｍａｘとして、次のとおりである。なお、４倍した二次マスキング画像におけるマスク部分と非マスク部分の境界線（二次境界線）Ｆ（ｙ）を、前記乳房境界線Ｅ（ｙ）と同様に求めておく。

Ｘｍｉｎ＝２＊Ｗ
Ｙｍｉｎ＝２＊Ｌ
Ｙｍａｘ＝０
ｆｏｒ（ｙ＝０；ｙ＜Ｈ；ｙ＋＋）
ｉｆ Ｆ（ｙ）＜Ｘｍｉｎ ｔｈｅｎ
Ｘｍｉｎ＝Ｆ（ｙ）
ｉｆ Ｆ（ｙ）！＝０ ａｎｄ ｙ＜Ｙｍｉｎ ｔｈｅｎ
Ｙｍｉｎ＝ｙ
ｅｎｄ ｉｆ
ｉｆ Ｆ（ｙ）！＝０ ａｎｄ ｙ＞Ｙｍａｘ ｔｈｅｎ
Ｙｍａｘ＝ｙ
ｅｎｄ ｉｆ
ｅｎｄ ｆｏｒ

そして、制御手段１０は、カット画像における背景部分（二次境界線から外側の部分）につき、全く同一の画素値（黒色）として仕上げ画像を生成する（Ｓ５）。ここでは、カット画像において、Ｆ（ｙ）より小さいｘ座標を持つ画素の画素値を０とする。

加えて、制御手段１０は、カット画像の背景部分に、検査方法を示す記号を挿入し、処理済画像とする（Ｓ６、図５（ｄ））。この記号は、公知のように、乳房画像の撮影方向（図５（ｄ）では上下方向 craniocaudal を表す「ＣＣ」）、撮影対象の左右の別（図５（ｄ）では右を表す「Ｒ」）を表す。制御手段１０は、元画像のヘッダから撮影方向及び左右の別を判別し、判別結果に基づき記号の種類を選択して、記号の挿入をする。

制御手段１０は、処理済画像につき元画像のヘッダを維持した状態で記憶手段２に保存する一方、対応する元画像を適宜記憶手段２から消去する。

以上説明したように、制御手段１０は、元画像の画素値について所定値を境にして大きい部分と小さい部分に分けることで乳房部分と背景部分とを分別し（Ｓ２）、その境界線である乳房境界線を設定すると共に、乳房境界線を背景部分側へ移動して、乳房部分を大きく把握する二次境界線を設定し（Ｓ３）、更に、二次境界線より乳房部分側を残すようにして、元画像を水平又は垂直にカットし（Ｓ４）、処理済画像とすることで、乳房画像の元画像から、容量のより小さい乳房画像の処理済画像を生成するので、診断に必要な乳房部分を十分保持しながら、乳房画像の容量を大幅に減じて、乳房画像の保存、転送、照会のコストや時間を大幅に低減することができる。

又、制御手段１０は、カット後の元画像における、二次境界線より背景部分側の画素値を一定にして（Ｓ５）、仕上げ画像を生成するので、乳房画像を圧縮した場合に圧縮率を上げることができ、乳房画像の容量を更に低減可能とすることができる。

なお、主に上記実施形態を変更して成る、本発明の他の実施形態を例示する。乳房画像につき、左辺を身体側としたり、比較的に小さい画素値が乳房部分を表すようにしたりし、プログラム等につき、この乳房画像にあわせて変更する。乳房境界線を取得するに際し、８分の１、１６分の１等のサンプル画像を生成したり、元画像から直接取得したりする。元画像の段階から、背景部分の画素値を一定値にする。他の検査方法（左あるいは斜方等）で取得された元画像に対して処理を行い、又は特定の検査方法の組（左右の上下方向ないし斜方の計４画像等）をセットで処理する。プログラムの言語を他のものとする。

本発明は、モダリティや診療情報処理装置の傍において単独で実施する他、モダリティや診療情報処理装置等に導入した（組み込んだ）形で実施することもできる。

本発明の実施形態に係る乳房画像処理装置のブロック図である。 本発明の実施形態に係る乳房画像処理方法（乳房画像処理プログラム）のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る（ａ）処理対象となった乳房画像、（ｂ）マスキング用画像の模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は二次境界線を得る過程を示す本発明の模式図であり、（ｄ）は本発明の二次マスキング用画像の模式図である。 （ａ）〜（ｃ）はカット画像を得る過程を示す本発明の模式図であり、（ｄ）は本発明の処理済画像の模式図である。

符号の説明

１ 乳房画像処理装置
２ 記憶手段
４ 表示手段
６ 操作手段
８ 通信手段
１０ 制御手段

Claims (3)

1. コンピュータが、乳房画像の元画像から、容量のより小さい乳房画像の処理済画像を生成する方法であって、
   元画像を縮小したサンプル画像の画素値について所定値を境にして大きい部分と小さい部分に分けることで乳房部分と背景部分とを分別し、その境界線である乳房境界線を設定する段階と、
   サンプル画像における乳房境界線を特定値だけ上方、下方、及び乳房先方へ移動して、乳房部分を大きく把握する二次境界線を設定する段階と、
   サンプル画像における二次境界線を拡大して求められる元画像における二次境界線より乳房部分側を残すようにして、元画像を水平又は垂直にカットし、処理済画像とする段階と、
   カット後の元画像における、二次境界線より背景部分側の画素値を一定にすると共に、当該背景部分側に検査方法を示す記号を挿入する段階
   を備えたことを特徴とする乳房画像処理方法。
2. 乳房画像の元画像から、容量のより小さい乳房画像の処理済画像を生成する制御手段を備えた装置であって、
   制御手段は、元画像を縮小したサンプル画像の画素値について所定値を境にして大きい部分と小さい部分に分けることで乳房部分と背景部分とを分別し、その境界線である乳房境界線を設定すると共に、
   サンプル画像における乳房境界線を特定値だけ上方、下方、及び乳房先方へ移動して、乳房部分を大きく把握する二次境界線を設定し、
   更に、サンプル画像における二次境界線を拡大して求められる元画像における二次境界線より乳房部分側を残すようにして、元画像を水平又は垂直にカットし、処理済画像とし、
   カット後の元画像における、二次境界線より背景部分側の画素値を一定にすると共に、当該背景部分側に検査方法を示す記号を挿入する
   ことを特徴とする乳房画像処理装置。
3. コンピュータに、乳房画像の元画像から、容量のより小さい乳房画像の処理済画像を生成させるプログラムであって、
   元画像を縮小したサンプル画像の画素値について所定値を境にして大きい部分と小さい部分に分けることで乳房部分と背景部分とを分別し、その境界線である乳房境界線を設定するステップと、
   サンプル画像における乳房境界線を特定値だけ上方、下方、及び乳房先方へ移動して、乳房部分を大きく把握する二次境界線を設定するステップと、
   サンプル画像における二次境界線を拡大して求められる元画像における二次境界線より乳房部分側を残すようにして、元画像を水平又は垂直にカットし、処理済画像とするステップと、
   カット後の元画像における、二次境界線より背景部分側の画素値を一定にすると共に、当該背景部分側に検査方法を示す記号を挿入するステップ
   を備えたことを特徴とする乳房画像処理プログラム。

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