JP6491471B2 - 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法およびプログラムに関する。

画像の再構成処理を行う断層撮影装置は、異なる角度から複数枚の画像を取得し、これを画像再構成法という技術を用いて１枚の断層画像を作成する。ここで、画像再構成法として、特許文献１には、例えば、逐次近似法と呼ばれる再構成処理が記載されている。特許文献１には逐次近似法にて再構成を行う際、途中結果の再構成画像上に関心領域を設定し、その領域の標準偏差に基づいて、更に演算を行うのか否かを判定する方法が記載されている。

特開２００６-２５８６８号公報

再構成画像には様々な用途、目的の画像がある。例えば、診断に用ない再構成画像として撮影直後に被写体が動いているか否かを確認するための簡易再構成画像や、比較的大きな腫瘍などを見るために高精細の再構成画像が必要でない診断画像や、石灰化など高精細な再構成画像を必要とする診断画像などがある。これら各用途に応じて、必要とされる画質と再構成処理に要する演算時間（演算速度）とは異なるため、それらに応じた繰り返し演算回数を設定できるようにする必要がある。

本発明は、上記の課題に鑑み、使用用途に応じて再構成画像を生成することが可能な画像処理技術を提供する。

本発明の一つの態様に係る画像処理装置は、複数の投影画像に基づいて再構成画像を生成する画像処理装置であって、
複数の投影画像を取得する画像取得部と、
投影画像の画素数、投影画像の枚数、再構成画像の画素数、スライス間隔、スライス厚を含むパラメータを設定するパラメータ設定部と、
前記パラメータ設定部で設定されたパラメータに基づいて演算回数を設定する演算回数設定部と、
前記演算回数設定部で設定された演算回数に基づいて、前記複数の投影画像に対する再構成演算を繰り返し行うことにより再構成画像を生成する再構成処理部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、使用用途に応じて再構成画像を生成することが可能になる。

画像処理装置の構成を示す図。 画像処理装置が実行する処理の全体的な流れを説明する図。 再構成処理部の構成を示す図。 再構成処理部の処理フローを説明する図。 パラメータと演算回数との設定例を例示する図。 演算回数と係数との関係を例示する図。 演算回数設定部の構成を示す図。 演算回数設定部の処理フローを説明する図。 変形例に係る画像処理装置の構成を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

本発明の実施形態に係る画像処理装置（断層画像再構成装置）は、複数の画像に基づいて再構成画像を生成するものであり、係る画像処理装置の構成を、図１を用いて説明する。図１は、画像処理装置１００の機能構成を例示的に示す図であり、画像処理装置１００は、パラメータ設定部１０１、画像入力部１０２、前処理部１０３、演算回数設定部１０４、再構成処理部１０５、および画像出力部１０６を有する。

パラメータ設定部１０１は、不図示の操作部を介して指定された再構成画像の使用用途に基づいて、パラメータを設定する。そして、パラメータ設定部１０１は、画像入力部１０２、前処理部１０３、再構成処理部１０５、演算回数設定部１０４、画像出力部１０６に対するパラメータ（複数の画像を入力処理するための画像入力パラメータ、前処理を行うための前処理パラメータ、再構成画像を生成するための再構成パラメータ、再構成画像の出力処理を行うための画像出力パラメータ）を設定し、設定したパラメータを出力する。例えば、画像入力パラメータには、入力する画像の画素数、画像の画像枚数を示す情報が含まれる。また、再構成パラメータには、再構成画像の画素数、スライス間隔、スライス厚を示す情報が含まれる。

画像入力部１０２は、複数の画像を入力する。すなわち、画像入力パラメータに基づいて、異なる角度から撮影された複数の画像（以下、プロジェクション画像とする）を入力する。画像入力部１０２としては、例えば、Ｘ線ＣＴ装置のような断層撮影装置や断層撮影装置から取得した画像を保存している保存装置等として構成することが可能である。

画像入力部１０２が断層撮影装置として構成される場合、画像入力パラメータに基づいて、断層撮影装置により撮影された画像が入力されることになる。また、画像入力部１０２が保存装置として構成される場合、画像入力パラメータに基づいて断層撮影装置により既に撮影された画像が断層撮影装置から入力され保存装置に保存されることになる。

前処理部１０３は、パラメータ設定部１０１から入力された前処理パラメータに基づいて、画像入力部１０２から入力されたプロジェクション画像に対して前処理を行う。

演算回数設定部１０４は、再構成画像の使用用途に応じて演算回数を設定する。ここで、再構成画像の使用用途は、簡易表示用と診断表示用とのいずれかが含まれる。演算回数設定部１０４は、再構成画像の特性（例えば、画質）や再構成画像の演算条件（例えば、演算速度、演算時間）に応じて、再構成画像の使用用途に応じた演算回数を設定することが可能である。例えば、演算回数設定部１０４は、使用用途に応じて生成する再構成画像の画質および再構成演算の演算速度に関するパラメータに基づいて演算回数を設定することが可能である。これは、画質と再構成演算の演算速度との観点で演算回数設定部１０４の機能を説明したものである。ここで、再構成演算の演算速度が増加すれば、再構成演算に要する演算時間は短縮されるという関係を有し、画質と演算時間の観点で演算回数設定部１０４の機能を言い換えると、演算回数設定部１０４は、使用用途に応じて生成する再構成画像の画質および再構成演算の演算時間に関するパラメータに基づいて演算回数を設定することが可能である。具体的には、演算回数設定部１０４は、パラメータ設定部１０１から入力された画像入力パラメータ、前処理パラメータ、再構成パラメータに基づいて、再構成画像の使用用途に基づいた演算回数を決定し、再構成処理部１０５に演算回数を設定することが可能である。

再構成処理部１０５は、複数の画像に対する再構成演算を、演算回数に基づいて繰り返し行うことにより再構成画像を生成する。すなわち、再構成処理部１０５は、パラメータ設定部１０１から入力された再構成パラメータ、演算回数設定部１０４から入力された演算回数にもとづいて、前処理部１０３から取得した前処理済みの画像に対して再構成処理を行い、再構成画像を生成する。尚、前処理は必ずしも実行する必要はない。例えば、パラメータ設定部１０１により設定された画像入力パラメータと前処理パラメータとが同一となる場合、前処理を省略して、再構成処理部１０５は、画像入力部１０２にて入力された画像をそのまま再構成処理に使用することが可能である。

画像出力部１０６は、再構成処理部１０５で生成された再構成画像を出力する。ここで、画像出力部１０６は、画像出力パラメータで設定された出力処理を、再構成画像に対して行ない、再構成画像を出力する。ここで、画像出力パラメータで設定された出力処理には、ノイズ低減処理が含まれる。

（画像処理装置の処理フロー）
次に、図２に従い上述の画像処理装置１００の動作を説明する。図２は、画像処理装置１００が実行する処理の全体的な流れを説明するフローチャートである。まず、ステップＳ２０１において、パラメータ設定部１０１は、画像入力部１０２、前処理部１０３、再構成処理部１０５、演算回数設定部１０４、画像出力部１０６へ入力するパラメータ（画像入力パラメータ、前処理パラメータ、再構成パラメータ、画像出力パラメータ）を設定する。各パラメータの詳細については後述する。

ここで、パラメータ設定部１０１は、各パラメータを、再構成画像の使用用途に応じて設定することが可能である。例えば、使用用途の例として、画像が正しく撮影できているかどうかの確認のためのプレビュー表示用（簡易表示用）、腫瘤など大きくてコントラストの低いものを診断したいときの腫瘤診断用、骨、石灰化、造影血管など小さくてコントラストの高いものを診断したい時の石灰化診断用などが挙げられる。本実施形態ではこれ以降、入力画像を撮影画像とし、再構成画像の使用用途を簡易表示用とした場合（図５の撮影画像簡易表示５０１）を例として説明する。尚、本発明は、この例に限定されるものではなく、腫瘤診断用や石灰化診断用などを使用用途する再構成画像に対する処理においても同様に適用可能である。

ステップＳ２０２において、画像入力部１０２は、パラメータ設定部１０１にて設定された画像入力パラメータに基づいて、複数のプロジェクション画像を入力し、前処理部１０３に対して出力する。ここで、画像入力パラメータとして、例えば、画素数、画素ピッチ、入力画像の枚数、撮影線量などが挙げられる。本実施形態では、図５の撮影画像簡易表示５０１の設定を例にすると、画素数を2000画素×3000画素、画素ピッチは150μm、プロジェクション画像の画像枚数は1024枚、撮影線量を6mGyとする。

本実施形態では画像入力部１０２の構成として、断層撮影装置を例として説明するが、本発明は、この例に限定されるものではなく、既に断層撮影装置で撮影され保存された画像を読みだす装置を画像入力部１０２として構成してもよい。

ステップＳ２０３において、前処理部１０３は、前処理パラメータに基づいて、画像入力部１０２から入力されたプロジェクション画像に対して前処理を行う。ここで、前処理パラメータとして、画素数、画素ピッチ、プロジェクション画像の枚数などが挙げられる。本実施形態では、図５の撮影画像簡易表示５０１の設定を例にすると、画素数は1000×1500、画素ピッチは300μm、画像の枚数は512枚とする。

画像入力パラメータでは、画素数は2000画素×3000画素、画素ピッチは150μm、プロジェクション画像の枚数は1024枚であるが、前処理パラメータでは、画素数は1000×1500、画素ピッチは300μm、画像の枚数は512枚となる。このように画素数、画素ピッチ、画像の枚数を変更することによって、画質と演算速度（演算時間）との調整を行うことが可能になる。

プレビュー表示用や低解像度の再構成画像で診断したい場合など、使用用途に応じて、前処理パラメータの解像度、枚数などを決定すればよい。前処理部１０３は、解像度変更を行うために、前処理パラメータに従って一枚のプロジェクション画像内の画素数を変更する処理を行う。本実施形態では、画素ピッチ150μmの画素を、画素ピッチ300μmにするため画素数を半分に変更する。画素数を変更する方法として、前処理部１０３は、例えば、複数の画素の平均値を求めて代表画素値とする方法、周辺の各画素に重み係数をかけて合成して代表画素値を計算する方法、複数の画素の中から選択して代表画素値を計算する方法、などを用いることが可能である。

また、前処理部１０３は、前処理パラメータに基づいて、プロジェクション画像の枚数を変更する処理を行う。本実施形態では、1024枚のプロジェクション画像を512枚に変更するため、前処理部１０３は、プロジェクション画像の枚数を半分に変更する。画像の枚数を半分に変更する方法として、前処理部１０３は、再構成に使用する画像を選択する方法、複数枚の画像から平均画像を作成する方法、複数枚の画像に重み係数をかけて合成する方法、複数のプロジェクション画像を使用して補完する方法などを用いることが可能である。

このように前処理を行うことによって、画像入力部１０２で入力された同じ撮影画像を複数の異なる使用用途に使用することが可能となる。尚、前処理部１０３が実行する前処理の内容は上記の処理に限定されるものではなく、前処理部１０３は、例えば、線質硬化補正や散乱線補正などの処理を行うことが可能である。線質硬化補正として、前処理部１０３は、例えば、特開2006-068397号公報により開示されている線質硬化補正処理を実行することが可能である。また、散乱線補正として、前処理部１０３は、例えば、特開2010-110374号公報に記載されている散乱線補正処理を実行することが可能である。

尚、画像入力部１０２にて入力された画像をそのまま使用する場合、本ステップＳ２０３は必ずしも実行する必要はなく、省略することが可能である。例えば、パラメータ設定部１０１により設定された画像入力パラメータと前処理パラメータとが同一となる場合、本ステップＳ２０３を省略して、再構成処理部１０５は、画像入力部１０２にて入力された画像をそのまま再構成処理に使用する。

ステップＳ２０４において、演算回数設定部１０４は、パラメータ設定部１０１から入力された画像入力パラメータ、前処理パラメータ、再構成パラメータに基づいて、演算回数を設定する。そして、演算回数設定部１０４は、設定した演算回数の情報を再構成処理部１０５に対して出力する。演算回数設定部１０４は、再構成画像に対して求められる画質（生成する再構成画像の画質）、および再構成演算に対して求められる演算速度（再構成演算に要する演算時間）に応じて演算回数を設定することにより、画質と演算速度（演算時間）の制御を行うことが可能となる。演算回数設定部１０４による演算回数設定方法の詳細は後述する。

ステップＳ２０５において、再構成処理部１０５は、パラメータ設定部１０１から入力された再構成パラメータ、および演算回数設定部１０４から入力された演算回数に基づいて、前処理部１０３から入力された前処理後のプロジェクション画像に対して再構成処理を行い、再構成画像を生成する。画像入力部１０２から入力された画像（プロジェクション画像）を、前処理を行うことなく、そのまま使用する場合、再構成処理部１０５は、画像入力部１０２から入力されたプロジェクション画像に対して再構成処理を行い、再構成画像を生成する。再構成処理部１０５は生成した再構成画像を画像出力部１０６に出力する。

再構成パラメータとしては、再構成画像の解像度、スライス間隔、スライス厚、再構成画像の画素数などが挙げられる。本実施形態では、図５の撮影画像簡易表示５０１の設定を例にすると、再構成画像の解像度を400μm、スライス間隔を400μm、スライス厚を50mm、再構成画像の画素数を512×512画素とする。再構成処理部１０５による再構成処理の概要は後述する。

ステップＳ２０６において、画像出力部１０６は、パラメータ設定部１０１から入力された画像出力パラメータに基づいて、再構成処理部１０５から取得した再構成画像を出力する。画像出力パラメータとしては、出力用の画像処理方法の設定、再構成画像の出力先などの情報が挙げられる。本実施形態では、図５の撮影画像簡易表示５０１の設定を例にすると、出力用の画像処理方法の設定として、ノイズ低減処理を用い、出力先を外部の表示部（ディスプレイ）とする。尚、出力用の画像処理方法として、ノイズ低減処理は例示的なものであり、画像出力部１０６は、他の画像処理を適用した画像を出力することも可能である。また、画像の出力先も例示的なものであり、画像出力部１０６は通信部として機能して、例えば、ネットワークを介して、ＰＡＣＳ、ＲＩＳ、ＨＩＳなどのサーバ（院内サーバ）やデータベースに画像を出力することも可能である。

以上説明したようにステップＳ２０１からＳ２０６の処理を行うことによって、画像処理装置１００による全体的な処理が終了する。

（再構成処理方法）
次に再構成処理部１０５の構成および再構成処理方法の処理の流れを説明する。図３は再構成処理部１０５の構成を示す図であり、図４は再構成処理部１０５の処理フローを説明する図である。図３に示すように、再構成処理部１０５は、プロジェクション画像入力部３０１、フォワードプロジェクション部３０２（順投影部）、係数演算部３０３、バックプロジェクション部３０４（逆投影部）、演算回数判定部３０５、および再構成画像出力部３０６を有する。

次に、再構成処理部１０５の各部の動作を図４の処理フローを用いて説明する。まず、ステップＳ４０１において、プロジェクション画像入力部３０１は、プロジェクション画像を入力する。ここで入力されるプロジェクション画像は、前処理が実行されている場合は、前処理部１０３から出力される前処理済みのプロジェクション画像である。また、前処理が実行されない場合は、画像入力部１０２から出力されるプロジェクション画像である。

ステップＳ４０２において、フォワードプロジェクション部３０２（順投影部）には、プロジェクション画像入力部３０１からプロジェクション画像が入力され、バックプロジェクション部３０４からバックプロジェクション画像（再構成画像）が入力される。フォワードプロジェクション部３０２（順投影部）は、バックプロジェクション画像（再構成画像）に基づいて、フォワードプロジェクション画像を生成する。フォワードプロジェクション部３０２（順投影部）は、再構成画像から得られるフォワードプロジェクション画像が、撮影されたプロジェクション画像に近似していくようにフォワードプロジェクション画像を逐次近似演算により生成する。尚、演算回数１回目の場合、フォワードプロジェクション部３０２は、０以外の初期値が設定された再構成画像（初期再構成画像）に基づいて、フォワードプロジェクション画像を生成する。例えば、フォワードプロジェクション部３０２は、演算回数１回目の場合において、初期再構成画像をバックプロジェクション部３０４から取得して、フォワードプロジェクション画像を生成することが可能である。

ステップＳ４０３において、係数演算部３０３は、フォワードプロジェクション画像とバックプロジェクション画像（再構成画像）とを比較し、係数演算を行う。

ステップＳ４０４において、バックプロジェクション部３０４は、既に生成されているバックプロジェクション画像（再構成画像）と係数演算により求められた係数とに基づいてバックプロジェクション画像（再構成画像）の更新を行う。尚、演算回数１回目の場合、バックプロジェクション部３０４が予め保持している初期再構成画像が係数に基づいて更新される。

ステップＳ４０５において、演算回数判定部３０５は、設定された演算回数分の演算が終了したか否かの判定を行う。演算回数分の演算が終了していない場合、再構成処理部１０５は、再構成パラメータに基づく再構成演算を行う。すなわち、演算回数分の演算が終了していなければ、バックプロジェクション部３０４は、生成したバックプロジェクション画像（再構成画像）をフォワードプロジェクション部３０２に出力し（Ｓ４０５−Ｎｏ）、ステップＳ４０２に処理を戻す。

また、ステップＳ４０５において、演算回数分の演算が終了している場合、再構成処理部１０５は、再構成演算により生成された再構成画像を出力する。すなわち、演算回数分の演算が終了していれば（Ｓ４０５−Ｙｅｓ）、バックプロジェクション部３０４は、生成したバックプロジェクション画像（再構成画像）を再構成画像出力部３０６に対して出力する。

ステップＳ４０６において、再構成画像出力部３０６はバックプロジェクション部３０４で生成されたバックプロジェクション画像（再構成画像）を出力する。

以上説明したようにステップＳ４０１からステップＳ４０６の処理を行うことによって、再構成処理は終了する。尚、本実施形態における逐次近似法は上述のような方法としたが、本発明は、この例に限定されるものではなく、再構成画像から得られるフォワードプロジェクション画像が、撮影されたプロジェクション画像に近似していく方法であれば適用可能である。

（演算回数の設定方法）
次に、パラメータ設定部１０１により設定されるパラメータと、演算回数設定部１０４で設定された演算回数との具体例を説明する。図５は、パラメータ設定部１０１により設定されたパラメータ（画像入力パラメータ、前処理パラメータ、再構成パラメータ、画像出力パラメータ）と、演算回数設定部１０４で設定された演算回数との設定例を例示する図である。

演算回数設定部１０４は、低画質で高速に再構成画像を表示することが求められる簡易表示用の演算回数と、高画質に再構成画像を表示することが求められる診断表示用の演算回数とを区分して設定することが可能である。あるいは、演算回数設定部１０４は、低画質で高速に再構成画像を表示することが求められる簡易表示用の演算回数と、ノイズが低減された再構成画像を表示することが求められる第１の診断表示用の演算回数と、高画質かつノイズが低減された再構成画像を表示することが求められる第２の診断表示用の演算回数とを区分して設定することが可能である。

図５に示す例では、再構成画像の使用用途として、(i)低画質で高速に表示することが求められる簡易表示、(ii)低ノイズである画像を表示することが求められる腫瘤診断用表示（第１の診断表示）、(iii)高解像度かつ低ノイズな画像が求められる石灰化診断用表示（第２の診断表示）の３つが設定されている。

また、それぞれの使用用途に対して入力画像として、(a)撮影画像、(b)過去撮影画像、(c)プロジェクション画像の枚数を減らした高速撮影画像の３つが設定されている。本実施形態では、再構成画像の使用用途(i〜iii)と入力画像(a〜ｃ)とを組み合わせた９つの組合せに対して、パラメータ設定部１０１は、パラメータ（画像入力パラメータ、前処理パラメータ、再構成パラメータ、画像出力パラメータ）を設定し、演算回数設定部１０４はパラメータ設定部１０１から入力されたパラメータに基づいて演算回数を決定する。

次に、演算回数と画像の収束の度合を示す係数の関係について説明する。図６は、演算回数と、係数演算部３０３によって得られた係数との関係を例示する図である。ここでは係数が１に近づき、かつ、演算回数が増加しても係数の変化がなくなるほど収束が進んでいるとする。高画質な画像が求められる場合、ある程度収束が進むまで演算を繰り返すことが必要になる。逆に演算回数が少ないほど、収束が進んでいないため高画質な画像を確保しにくくなる。

また、演算回数は処理時間に直接影響する。演算回数が多いほど処理時間は長くなり、演算回数が少ないほど処理時間は短くなる。また、プロジェクション画像の画素数、再構成画像の画素数が少ないほど、一回の繰り返し演算にかかる時間が短くなるため、同じ演算回数で比較した場合、それぞれの画素数が少ない方が全体の処理時間は短くなる。

一方、簡易表示を行う場合は、高画質な画像を取得する場合に比べて、係数が収束していない演算回数（例えば、図６の演算回数１００回未満）であっても、高画質な画像の表示を行う場合に比べて高速に画像の表示を行うことができる。

次に、図５の撮影画像簡易表示５０１を例として、撮影画像簡易表示に対するパラメータ設定時の演算回数設定方法を図５、図７、図８を用いて説明する。撮影画像に対する簡易表示用の再構成画像は即座に画像を表示することが求められる画像である。

以下に説明するパラメータの設定は、図５の撮影画像簡易表示５０１の場合を例示的に説明するものである。パラメータ設定部１０１は、画像入力パラメータとして、簡易表示後に診断用の画像が作成できるように高精細、低ノイズの画像を得ておくため、画像枚数を、例えば1024枚と設定する。また、パラメータ設定部１０１は、入力画素数を、例えば、2000画素×3000画素と設定し、画素ピッチを、例えば、150μm、撮影線量を、例えば、6mGyと設定する。

パラメータ設定部１０１は、前処理パラメータとして、高速に表示できるように、画像入力パラメータの設定よりも画素数を落とし、例えば、1000画素×1500画素と設定し、画素ピッチも大きくし、例えば、300μmと設定し、画像枚数も少なく、例えば、512枚に設定する。

パラメータ設定部１０１は、再構成パラメータも、再構成画像を高速に表示できるように高速表示に対応したパラメータを設定する。パラメータ設定部１０１は、高速表示に対応するように、解像度を、例えば、400μmに設定する。また、パラメータ設定部１０１は、スライス間隔を、例えば、400μmに設定し、スライス厚を、例えば、50mmに設定する。また、パラメータ設定部１０１は、高速に画像を得るようにするために、再構成画像の画素数を、画像入力パラメータの画素数や前処理パラメータの画素数よりも少ない画素数、例えば、512画素×512画素に設定する。

パラメータ設定部１０１は、画像出力パラメータにおいて、画像出力用の画像処理として演算回数を少なくするためにノイズ低減処理を設定し、画像の出力先として簡易表示のためのディスプレイを設定する。

（演算回数設定部１０４の構成）
次に、演算回数設定部１０４の構成を具体的に説明する。演算回数設定部は、生成する再構成画像の画質および再構成演算の演算速度（演算時間）に関するパラメータに基づいて演算回数を設定することが可能である。図７は演算回数設定部１０４の機能構成を示した図であり、図８は演算回数設定部１０４の処理フローを説明する図である。図７に示すように、演算回数設定部１０４は、基準設定部７０１、係数算出部７０２、目標設定部７０３、および演算回数決定部７０４を有する。

次に、演算回数設定部１０４の各部の動作を図８の処理フローを用いて説明する。まず、ステップＳ８０１において、基準設定部７０１は、基準演算回数と基準演算時間とを設定する。この時、基準となる演算回数は、実験などによって求められ、係数が十分に収束する回数（基準収束回数）である。また、基準となる演算時間は、その演算回数に対応する演算時間を設定すればよい。本実施形態では、例として、基準演算回数を200回、その時の演算時間を200分とする。

次に、ステップＳ８０２において、係数算出部７０２は、演算時間係数を算出する。この時、演算時間係数（α）は以下の（１）式により計算される。

α＝（Ｐ×Ｊ×Ｒ×Ｄ×Ｓ_b）／（Ｐ_b×Ｊ_b×Ｒ_b×Ｓ×Ｄ_b）・・・（１）
ここで、αは演算時間係数を示し、Ｐは、前処理パラメータで設定されたプロジェクション画像の画素数（前処理を行わない場合は入力する画像の画素数）、Ｊは、前処理パラメータで設定されたプロジェクション画像枚数（前処理を行わない場合は入力する画像枚数）、Ｒは、再構成パラメータで設定された再構成画像の画素数、Ｓはスライス間隔、Ｄはスライス厚である。

また、Ｐ_b、Ｊ_b、Ｒ_b、Ｓ_b、Ｄ_bは、それぞれ基準収束回数を決定した際のプロジェクション画像の画素数、プロジェクション画像数、再構成画像の画素数、スライス間隔、スライス厚である。

本実施形態では、図５の撮影画像簡易表示の設定を例にすると、プロジェクション画像の画素数Ｐが1000画素×1500画素、プロジェクション画像数Ｊが512枚、再構成画像の画素数Ｒが512画素×512画素、スライス間隔Ｓが400μm、スライス厚Ｄが50mmとなる。

また、基準収束回数を最も高精細な画像（図５の石灰化診断用の再構成画像）を演算した場合とすると、プロジェクション画像の画素数Ｐ_bは2000画素×3000画素、プロジェクション画像数Ｊ_bは1024枚、再構成画像の画素数Ｒ_bは1024画素×1024画素、スライス間隔Ｓ_bは200μm、スライス厚Ｄ_bは200mmとなる。ここで、係数算出部７０２は、（１）式に各パラメータの値をあてはめて演算時間係数αを計算すると、演算時間係数αは0.00390625となる。

尚、本実施形態では演算時間係数の算出を上記のパラメータを用いて算出したが、本発明は生成する再構成画像の画質および再構成演算の演算速度（演算時間）に関わるパラメータであればよく、これに限定されるものではない。例えば、入力される画像に基づいて、被写体の情報を解析する解析部を有し、解析部は、被写体の情報（例えば、被写体の大きさ、被写体の形状、被写体の形状の対象性、被写体の撮影部位、被写体の撮影部位の均質性を示す情報など）を解析する。パラメータ設定部１０１が設定するパラメータには、解析された被写体の情報が含まれる。ここで、パラメータに含まれる被写体の情報には、被写体の大きさ、被写体の形状、被写体の形状の対象性、被写体の撮影部位、被写体の撮影部位の均質性を示す情報のうち、少なくともいずれか一つが含まれる。

演算回数設定部１０４の係数算出部７０２は、解析部で解析された被写体の情報に基づいて、演算時間係数（α）を計算し、変更することが可能である。これは収束と演算回数の関係がどのような画像を再構成の対象としているかによっても変わるためである。例えば、乳房などの対象性、均質性が高い部位は、胸部などの対象性、均質性が低い部位と比較すると演算回数を多くしなければならない。

次に、ステップＳ８０３において、目標設定部７０３は、目標演算時間を設定する。目標演算時間は画像出力パラメータの出力先によって変更する。本実施形態では簡易表示用のディスプレイであるため、目標演算時間を10秒に設定する。尚、本実施形態では出力先によって目標演算時間を決めているが、使用用途に応じて設定してもよいし、目標時間設定を直接入力する方法を用いてもよい。

次に、ステップＳ８０４において、演算回数決定部７０４は、以下の（２）式によって演算回数を決定する。

Ｎ_t=(Ｔ_t×Ｎ_b)/(Ｔ_b×α)・・・（２）
ここで、Ｎ_tは演算回数、Ｔ_tは目標演算時間、Ｎ_bは基準演算回数、Ｔ_bは基準演算時間、αは演算時間係数である。ここで、目標演算時間Ｔ_tは10秒、基準演算回数Ｎ_bは200回、基準演算時間Ｔ_bは200分、演算時間係数αは、上記の（１）式を用いて係数算出部７０２により算出された値0.00390625である。

演算回数決定部７０４は、（２）式に各パラメータの値をあてはめて演算回数Ｎ_tを計算すると、演算回数Ｎ_tは25.6となる。演算回数決定部７０４は、演算回数を整数として取得するために、小数点以下を切り捨てた回数25回を演算回数として取得する。

25回の演算では収束しておらず、画質を確保出来ない可能性も生じ得る。このような場合であっても、本実施形態では、画像出力パラメータの設定に基づいてノイズ低減処理を行うことにより、簡易表示に十分な画質を確保することが可能になる。

以上説明したようにステップＳ８０１からＳ８０４の処理を行うことにより、演算回数設定部１０４による演算回数の設定は終了する。尚、本実施形態では演算回数を基準演算回数（200回）の1/8となる25回としたが、所定の画質の再構成画像を取得するために、最低演算回数（下限の演算回数）を設定して、演算回数を設定してもよい。このようにパラメータに応じて演算回数を決定するだけでなく、ある条件で演算回数に応じて出力画像を処理するパラメータを変更することにより目的の画質の画像を限られた処理時間内で得ることが可能となる。

また、本実施形態では基準演算回数を200回としたが、これも使用用途、出力先などに応じて決定することが可能である。例えば、腫瘍診断用であれば100回、石灰化検出用であれば200回としてもよい。このように使用用途に応じて基準演算回数を設定することによって画質と演算時間の調整を簡便に行うことができる。

また、基準演算回数に対する演算回数の割合に応じてノイズ低減処理の強弱、処理自体を行うか行わないかを変更してもよい。以上のように、画像入力パラメータ、前処理パラメータ、再構成パラメータなどに応じて演算回数を設定することにより、所望の演算時間と画質の再構成画像を生成することが可能になる。

実施形態においては、撮影画像簡易表示の場合を例に演算回数の設定について説明したが、図５に示す他の入力画像と使用用途との組み合わせにおいても同様に、設定されたパラメータに基づいて、本実施形態の構成を適用することができる。例えば、図５に示す撮影画像腫瘍診断用５０２では、演算回数は100回となり、撮影画像簡易表示５０１の場合の演算回数（25回）に比べて演算回数は増加し、撮影画像簡易表示に比べて、再構成演算の結果が収束した状態の再構成画像の提供が可能になる。また、高速撮影画像石灰化診断用５０３では、演算回数は200回となり、撮影画像腫瘍診断用５０２の場合の演算回数（100回）に比べて演算回数は更に増加し、撮影画像腫瘍診断用５０２に比べて、再構成演算の結果が更に収束した状態の再構成画像の提供が可能になる。例えば、演算回数が増加することにより演算時間は長くなるが、再構成演算の結果は収束した状態となり、高画質の再構成画像を生成することが可能になる。

本実施形態によれば、使用用途に応じて再構成画像を生成することが可能になる。使用用途に応じて必要とされる画質の再構成画像を、使用用途に応じた演算時間（演算速度）で生成することが可能になる。

（変形例１）
先に説明した実施形態では、画像処理装置１００が、パラメータ設定部１０１、画像入力部１０２、前処理部１０３、演算回数設定部１０４、再構成処理部１０５、および画像出力部１０６をそれぞれ１つずつ有する機能構成を説明した。この機能構成の下に、撮影画像に対する簡易表示を行う場合の演算回数を取得する例を説明したが、図１の構成を図９に示すように変形することも可能である。

図９は、変形例に係る画像処理装置９００の機能構成を示す図である。図９に示す画像処理装置９００の機能構成において、パラメータ設定部９０１、画像入力部９０２、前処理部９０３および演算回数設定部９０４は、図１で説明した画像処理装置１００のパラメータ設定部１０１、画像入力部１０２、前処理部１０３、演算回数設定部１０４と同様である。

再構成処理部９１０は、第一の解像度の再構成画像を生成する簡易表示用の再構成処理部９０５（第一の再構成処理部）と、第一の解像度よりも高解像度である第二の解像度の再構成画像を生成する診断用の再構成処理部９０７（第二の再構成処理部）と、を有する。簡易表示用の再構成処理部９０５（第一の再構成処理部）および診断用の再構成処理部９０７（第二の再構成処理部）は、並列に処理を行うことができるように構成されている。

また、画像出力部９１１は、簡易表示用の再構成処理部９０５（第一の再構成処理部）から出力された再構成画像を表示する簡易表示用の画像出力部９０６（第一の画像出力部）と、診断用の再構成処理部９０７（第二の再構成処理部）から出力された再構成画像を表示する診断用の画像出力部９０８（第二の画像出力部）と、を有する。

パラメータ設定部９０１は、画像入力部９０２と、前処理部９０３と、簡易表示用の再構成処理部９０５および画像出力部９０６と、診断用の再構成処理部９０７および画像出力部９０８と、に対して、各パラメータを設定する。

演算回数設定部９０４は、パラメータ設定部９０１から入力された画像入力パラメータ、前処理パラメータ、再構成パラメータ、画像出力パラメータに基づいて、簡易表示用の再構成処理部９０５および診断用の再構成処理部９０７に対して出力する演算回数を設定する。ここで、演算回数設定部９０４は、簡易表示用の再構成処理部９０５（第一の再構成処理部）の演算回数を、診断用の再構成処理部９０７（第二の再構成処理部）の演算回数より少なく設定する。

簡易表示用に設定された演算回数に基づいて、簡易表示用の再構成処理部９０５は再構成画像を生成し、簡易表示用の画像出力部９０６は、パラメータ設定部９０１から入力された画像出力パラメータに基づいて、簡易表示用の再構成処理部９０５から取得した再構成画像を出力する。

この処理と並列に、診断用に設定された演算回数に基づいて、診断用の再構成処理部９０７は再構成画像を生成し、診断用の画像出力部９０８は、パラメータ設定部９０１から入力された画像出力パラメータに基づいて、診断用の再構成処理部９０７から取得した再構成画像を出力する。このように、撮影用の画面上で簡易表示を行い、それと並列に別の処理部で診断用画像を作成することによって、ワークフローの効率化向上を図ることが可能になる。

（変形例２）
上記の実施形態では、演算回数設定部１０４が、生成する再構成画像の画質および再構成演算に要する演算速度（演算時間）に関するパラメータに基づいて、演算回数を設定する構成例を説明した。本発明の趣旨は、この例に限定されるものではなく、例えば、演算回数設定部１０４は、入力された複数の画像の特性と、生成する再構成画像の特性とを含むパラメータに基づいて、演算回数を設定することが可能である。例えば、演算回数設定部１０４は、入力された複数の画像の画質と、生成する再構成画像の画質とを含むパラメータに基づいて演算回数を設定する。例えば、演算回数設定部１０４は、使用用途に応じて生成する再構成画像の画質および再構成演算の演算速度に関するパラメータに基づいて演算回数を設定することが可能である。あるいは、演算回数設定部１０４は、使用用途に応じて生成する再構成画像の画質および再構成演算の演算時間に関するパラメータに基づいて演算回数を設定することが可能である。そして、再構成処理部１０５は、複数の画像に対する再構成演算を、設定された演算回数に基づいて繰り返し行うことにより再構成画像を生成する。変形例２によれば、使用用途に応じて必要とされる特性の再構成画像を生成することが可能になる。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０１：パラメータ設定部、１０２：画像入力部、１０３：前処理部、
１０４：演算回数設定部、１０５：再構成処理部、１０６：画像出力部

Claims (21)

1. 複数の投影画像に基づいて再構成画像を生成する画像処理装置であって、
   複数の投影画像を取得する画像取得部と、
   投影画像の画素数、投影画像の枚数、再構成画像の画素数、スライス間隔、スライス厚を含むパラメータを設定するパラメータ設定部と、
   前記パラメータ設定部で設定されたパラメータに基づいて演算回数を設定する演算回数設定部と、
   前記演算回数設定部で設定された演算回数に基づいて、前記複数の投影画像に対する再構成演算を繰り返し行うことにより再構成画像を生成する再構成処理部と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 複数の画像に基づいて再構成画像を生成する画像処理装置であって、
   複数の画像を入力する画像入力部と、
   入力された複数の画像の特性と、生成する再構成画像の特性とを含むパラメータに基づいて演算回数を設定する演算回数設定部と、
   前記複数の画像に対する再構成演算を、前記演算回数に基づいて繰り返し行うことにより再構成画像を生成する再構成処理部と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
3. 前記再構成画像の使用用途は、簡易表示用と診断表示用のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記演算回数設定部は、低画質で高速に再構成画像を表示することが求められる簡易表示用の演算回数と、高画質に再構成画像を表示することが求められる診断表示用の演算回数とを区分して設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記演算回数設定部は、低画質で高速に再構成画像を表示することが求められる簡易表示用の演算回数と、ノイズが低減された再構成画像を表示することが求められる第1の診断表示用の演算回数と、高画質かつノイズが低減された再構成画像を表示することが求められる第２の診断表示用の演算回数とを区分して設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記演算回数設定部は、使用用途に応じて生成する再構成画像の画質および再構成演算の演算速度に関するパラメータに基づいて前記演算回数を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記演算回数設定部は、使用用途に応じて生成する再構成画像の画質および再構成演算の演算時間に関するパラメータに基づいて前記演算回数を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 操作部を介して指定された再構成画像の使用用途に基づいて、前記パラメータを設定するパラメータ設定部を更に有し、
   前記パラメータには、
   前記複数の画像を入力処理するための画像入力パラメータと、
   前記再構成画像を生成するための再構成パラメータと、が含まれることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
9. 前記画像入力パラメータには、前記入力する画像の画素数、前記画像の画像枚数を示す情報が含まれ、
   前記再構成パラメータには、前記再構成画像の画素数、スライス間隔、スライス厚を示す情報が含まれる
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
10. 前記画像入力部は、前記画像入力パラメータに基づいて、異なる角度から撮影された複数の画像を入力することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の画像処理装置。
11. 前記再構成処理部は、設定された演算回数分の演算が終了したか否かの判定を行う演算回数判定部を有し、
    前記演算回数分の演算が終了していない場合、前記再構成処理部は、前記再構成パラメータに基づく前記再構成演算を行い、
    前記演算回数分の演算が終了している場合、前記再構成処理部は、前記再構成演算により生成された前記再構成画像を出力する
    ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の画像処理装置。
12. 前記再構成処理部は、
    第一の解像度の再構成画像を生成する第一の再構成処理部と、
    前記第一の解像度よりも高解像度である第二の解像度の再構成画像を生成する第二の再構成処理部と、を有し、
    前記第一の再構成処理部および前記第二の再構成処理部は、並列に処理を行うことを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。
13. 前記演算回数設定部は、前記第一の再構成処理部の演算回数を、前記第二の再構成処理部の演算回数より少なく設定することを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
14. 生成された前記再構成画像を出力する画像出力部を更に有し、
    前記画像出力部は、
    前記第一の再構成処理部から出力された再構成画像を表示する第一の画像出力部と、
    前記第二の再構成処理部から出力された再構成画像を表示する第二の画像出力部と、を有することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の画像処理装置。
15. 前記パラメータ設定部は、前記再構成画像の出力処理を行うための画像出力パラメータを設定し、
    前記画像出力部は、前記画像出力パラメータで設定された出力処理を、前記再構成画像に対して行うことを特徴とする請求項１４に記載の画像処理装置。
16. 前記画像出力パラメータで設定された出力処理には、ノイズ低減処理が含まれることを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
17. 入力される画像に基づいて、被写体の情報を解析する解析部を更に有し、
    前記パラメータには、前記解析された被写体の情報が含まれることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の画像処理装置。
18. 前記パラメータに含まれる前記被写体の情報には、前記被写体の大きさ、前記被写体の形状、前記被写体の形状の対称性、前記被写体の撮影部位、前記被写体の撮影部位の均質性を示す情報のうち、少なくともいずれか一つが含まれることを特徴とする請求項１７に記載の画像処理装置。
19. 複数の投影画像に基づいて再構成画像を生成する画像処理方法であって、
    複数の投影画像を取得する工程と、
    投影画像の画素数、投影画像の枚数、再構成画像の画素数、スライス間隔、スライス厚を含むパラメータを設定する工程と、
    前記パラメータ設定部で設定されたパラメータに基づいて演算回数を設定する工程と、
    前記演算回数設定部で設定された演算回数に基づいて、前記複数の投影画像に対する再構成演算を繰り返し行うことにより再構成画像を生成する工程と、
    を有することを特徴とする画像処理方法。
20. 複数の画像に基づいて再構成画像を生成する画像処理方法であって、
    複数の画像を入力する工程と、
    入力された複数の画像の特性と、生成する再構成画像の特性とを含むパラメータに基づいて演算回数を設定する工程と、
    前記複数の画像に対する再構成演算を、前記演算回数に基づいて繰り返し行うことにより再構成画像を生成する工程と、
    を有することを特徴とする画像処理方法。
21. コンピュータを、請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の画像処理装置の各部として機能させるためのプログラム。

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