JP2582640B2 - 放射線画像の分割パターン認識方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、蓄積性蛍光体シートやＸ線フイルム等の記
録シートに記録された放射線画像の分割パターンを認識
する方法に関するものである。

（従来の技術） 記録された放射線画像を読み取って画像データを得、
この画像データに適切な画像処理を施した後、画像を再
生記録することは種々の分野で行なわれている。たとえ
ば、後の画像処理に適合するように設計されたガンマ値
の低いＸ線フイルムを用いてＸ線画像を記録し、このＸ
線画像が記録されたフイルムからＸ線画像を読み取って
電気信号に変換し、この電気信号（画像データ）に画像
処理を施した後コピー写真等に可視像として再生するこ
とにより、コントラスト，シャープネス，粒状性等の画
質性能の良好な再生画像を得ることのできるシステムが
開発されている（特公昭61−5193号公報参照）。

また本願出願人により、放射線（Ｘ線，α線，β線，
γ線，電子線，紫外線等）を照射するとこの放射線エネ
ルギーの一部が蓄積され、この後可視光等の励起光を照
射すると蓄積されたエネルギーに応じて輝尽発光を示す
蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、人体等の被
写体の放射線画像を一旦シート状の蓄積性蛍光体に撮影
記録し、この蓄積性蛍光体シートをレーザー光等の励起
光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発光
光を光電的に読み取って画像データを得、この画像デー
タに基づき被写体の放射線画像を写真感光材料等の記録
材料、CRT等に可視像として出力させる放射線画像記録
再生システムがすでに提案されている。例えば特開昭55
−12429号（米国特許第4258264号），同56−11395号，
同55−163472号（米国特許第4315318号），同56−10464
5号，第55−116340号（米国特許第4276473号）等参照。

このシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真
システムと比較して極めて広い放射線露出域にわたって
画像を記録しうるという実用的な利点を有している。す
なわち、蓄積性蛍光体においては、放射線露光量に対し
て蓄積後に励起によって輝尽発光する発光光の光量が極
めて広い範囲にわたって比例することが認められてお
り、従って種々の撮影条件により放射線露光量がかなり
大幅に変動しても、蓄積性蛍光体シートより放射される
輝尽発光光の光量を読取ゲインを適当な値に設定して光
電変換手段により読み取って電気信号に変換し、この電
気信号を用いて写真感光材料等の記録材料、CRT等の表
示装置に放射線画像を可視像として出力させることによ
って、放射線露光量の変動に影響されない放射線画像を
得ることができる。

上記システムにおいて、蓄積性蛍光体シートに照射さ
れた放射線の線量等に応じて最適な読取条件で読み取っ
て画像データを得る前に、予め低レベルの光ビームによ
り蓄積性蛍光体シートを走査してこのシートに記録され
た放射線画像の概略を読み取る先読みを行ない、この先
読みにより得られた先読画像データを分析し、その後上
記シートに上記先読みの際の光ビームよりも高レベルの
光ビームを照射して走査し、この放射線画像に最適な読
取条件で読み取って画像データを得る本読みを行なうよ
うに構成されたシステムもある。例えば特開昭58−6724
0号，同58−67241号（米国特許第4527060号），同58−6
7242号等参照。

ここで読取条件とは、読取りにおける輝尽発光光の光
量と読取装置の出力との関係に影響を与える各種の条件
を総称するものであり、例えば入出力の関係を定める読
取ゲイン，スケールファクタあるいは、読取りにおける
励起光のパワー等を意味するものである。

また、光ビームの高レベル／低レベルとは、それぞ
れ、上記シートの単位面積当りに照射される光ビームの
強度の大／小、もしくは上記シートから発せられる輝尽
発光光の強度が上記光ビームの波長に依存する（波長感
度分布を有する）場合は、上記シートの単位面積当りに
照射される光ビームの強度を上記波長感度で重みづけし
た後の重みづけ強度の大／小をいい、光ビームのレベル
を変える方法としては、異なる波長の光ビームを用いる
方法、レーザ光源等から発せられる光ビームの強度その
ものを変える方法、光ビームの光路上にNDフィルター等
を挿入，除去することにより光ビームの強度を変える方
法、光ビームのビーム径を変えて走査密度を変える方
法、走査速度を変える方法等、公知の種々の方法を用い
ることができる。

また、この先読みを行なうシステムか先読みを行なわ
ないシステムかによらず、得られた画像データ（先読画
像データを含む）を分析し、画像データに画像処理を施
す際の最適な画像処理条件を決定するようにしたシステ
ムもある。この画像データに基づいて最適な画像処理条
件を決定する方法は、蓄積性蛍光体シートを用いるシス
テムに限られず、たとえば従来のＸ線フイルム等の記録
シートに記録された放射線画像から画像データを得るシ
ステムにも適用されている。

また、記録シートに放射線画像を撮影記録するに際し
ては、被写体の観察に必要の無い部分に放射線を照射し
ないようにするため、あるいは観察に不要な部分に放射
線を照射するとその部分から観察に必要な部分に散乱線
が入り画質性能が低下するため、放射線が被写体の必要
な部分および記録シートの一部にのみ照射されるように
放射線の照射域を制限する照射野絞りを使用して撮影を
行なうことも多い。前述のようにして画像データを分析
して読取条件，画像処理条件を求めるにあたって、分析
に用いた画像データが、照射野絞りを用いて撮影した記
録シートから得られた画像データである場合、この照射
野の存在を無視して画像データを分析しても撮影記録さ
れた放射線画像が正しく把握されず、誤った読取条件、
画像処理条件が求められ観察適正の優れた放射線画像が
再生記録されない場合が生ずる。これを解決するために
は、読取条件，画像処理条件を求める前に、照射野を認
識し、照射野内の画像データに基づいて読取条件，画像
処理条件を求める必要がある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記各システムにおいて、一枚の記録シー
ト（蓄積性蛍光体シート,X線フイルム等）上の分割され
た複数の領域にひとつずつ異なる放射線画像を撮影記録
することがある。この分割撮影によれば、たとえば記録
シートの面積に比べて小さな被写体を撮影するような場
合に、１枚の記録シートに複数の被写体の撮影記録を行
なうことができて経済的であり、また該記録シートを読
み取って画像データを得る際にも一度に複数画像の読取
りを行なうことができ、読取処理速度も向上する。

しかし、放射線画像中には被写体の撮影記録の行なわ
れた被写体部、被写体を経由せずに記録シートに直接放
射線が照射された直接放射線部、および照射野絞りを用
いた場合に照射野外の散乱放射線のみが記録された散乱
放射線部等が存在するため、前述した読取条件や画像処
理条件を求める際には、最終的に観察特性のすぐれた可
視画像として再生する必要のある被写体部に対応した画
像データのみを抽出する必要があるにもかかわらず、記
録シートの分割パターンを認識せずに該記録シートに唯
一の放射線画像が記録されているという前提のもとにこ
れらの条件を求めると、被写体部，直接放射線部，散乱
放射線部等をうまく分離できず、被写体部に対応する画
像データをうまく抽出することができない場合が生ず
る。

これを避けるためには、撮影時に分割パターンを記録
しておき、たとえば該記録シートから画像データを得る
に先立って該分割パターンを装置にマニュアルで入力す
る方法も考えられるが、この方法では手間がかかり、大
変煩わしく、また入力ミスの生ずる可能性もある。

本発明は、上記事情に鑑み、より適正な読取条件及び
／又は画像処理条件を求めることができるように、記録
シートの分割パターンを自動的に認識する方法を提供す
ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段およびその作用） 本発明の放射線画像の分割パターン認識方法は、放射
線画像が記録された記録シート（蓄積性蛍光体シート,X
線フイルム等）から該放射線画像を表わす多数の画像デ
ータを得、記録シート上の全画像領域を上下左右の同形
同大の４つの分割領域に分割し、前記画像データから、
上下および左右に隣り合う分割領域間の画像類似度を表
わす特徴量を算出し、その特徴量が所定値以上の分割領
域同志を類似と判別し、左右に隣り合う分割領域のみが
類似であれば左右に２分割されていると認識し、上下に
隣り合う分割領域のみが類似であれば上下に２分割され
ていると認識し、前記４つの分割領域が全て類似であれ
ば上下左右に４分割されていると認識することを特徴と
するものである。

上記画像類似度を表わす特徴量としては、各種の数学
的手法を使用することができる。例えば、隣り合う分割
領域間の対応する画素の２乗誤差、あるいは絶対値誤
差、または相関係数等をこの特徴量に利用して、上記類
似度を定量的に表わすことができる。

本発明は、分割パターンがある場合には、分割された
画像同志が類似していることに着目してなされたもので
あり、上記のように４つに分割した分割領域間での画像
類似度を見て、類似しているもの同志が分割されたもの
であると判別することにより分割パターンを認識するよ
うにしたものである。

本発明は、このようにして、分割パターンを簡単に認
識することができ、各分割パターン毎に被写体部に対応
する画像データを抽出して、より適切な読取条件、画像
処理条件を求めることができる。

（実 施 例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

第１図は、本発明の方法により記録シート11上の全画
像領域を上下左右の４つの分割領域に分割したパターン
を示す図で、この例では矩形のシートをA,B,CおよびＤ
の４つの同形同大の矩形の分割領域に分割している。こ
れら４つの分割領域A,B,C,Dのうち上下および左右に隣
り合う分割領域間の画像類似度を表わす特徴量を算出す
る。すなわち、ＡとC,BとＤの上下同志、およびＡとB,C
とＤの左右同志の画像類似度を見る。

ここで、ＡとＢおよびＣとＤの左右同志の分割領域の
画像類似度が高ければ、左右に２分割されていると認識
し、ＡとＣおよびＢとＤの上下同志の分割領域の画像類
似度が高ければ、上下に２分割されていると認識し、A,
B,C,Dの全ての分割領域が類似していれば上下左右に４
分割されていると認識する。

上記画像類似度は、これを表わす特徴量を算出するこ
とによって定量的に判別する。この特徴量としては、例
えば比較すべき２つの分割領域の対応する画素の画像デ
ータをそれぞれ例えば第２図に示すようにｆ（x,y）,g
（x,y）としたとき、これらの画素の２乗誤差、すなわ
ち ΣΣ（ｆ（x,y）−ｇ（x,y））^２ ……（１） あるいは、これらの画素の絶対値誤差、すなわち ΣΣ|f（x,y）−ｇ（x,y）｜ ……（２） あるいは、これらの画素の相関係数、すなわち 等を使用し、これらの特徴量が（１）と（２）では所定
の値より小さいとき、（３）では所定の値より大きいと
き類似していると判別することができる。（これを総し
て本明細書では所定値以上のとき類似していると言うこ
とにする） なお、これらの特徴量を算出する方法において、対応
する画素ｆ（x,y）とｇ（x,y）の位置が多少ずれている
ことが考えられるが、その対策として、これらの方法に
おいて近傍画素で位置合わせをし、誤差最小の位置を探
し、その最小の位置が、対応する画素が一致した位置だ
と判断して上記特徴量を算出することが考えられる。

また、上記画像データとしては、原データを適当なし
きい値で２値化したデータを使用することもでき、こう
することによって演算を容易にすることが可能である。

次に本発明の分割パターン認識方法を実際の画像に適
用した例を示す。

第３図は、本発明の分割パターン認識方法の対象とな
る左右に２分割された放射線画像の一例で、記録シート
11に人間の上半身が左右に２つ並んで記録されている例
を示すものである。この記録シート11の画像領域を前記
４つの分割領域A,B,C,Dに分割する。この第３図から明
らかなように、この例では左右に隣り合う領域ＡとＢ、
およびＣとＤが類似しており、左右２つに分割されたパ
ターンであると認識することができる。

第４図は、本発明の分割パターン認識方法の一例を用
いた放射線画像読取装置の一実施例を示した斜視図であ
る。この装置は、蓄積性蛍光体シート11に撮影記録され
た、たとえば第１図に示すような放射線画像を読み取る
装置であり、また前述した先読みを行なう装置である。

放射線画像が記録された蓄積性蛍光体シート11は、ま
ず弱い光ビームで走査してこのシート11に蓄積された放
射線エネルギーの一部のみを放出させて先読みを行なう
先読手段100の所定位置にセットされる。この所定位置
にセットされた蓄積性蛍光体シート11は、モータ12によ
り駆動されるエンドレスベルト等のシート搬送手段13に
より、矢印Ｙ方向に搬送（副走査）される。一方、レー
ザー光源14から発せられた弱い光ビーム15はモータ23に
より駆動され矢印方向に高速回転する回転多面鏡16によ
って反射偏向され、ｆθレンズ等の集束レンズ17を通過
した後、ミラー18により光路を変えて前記シート11に入
射し副走査の方向（矢印Ｙ方向）と略垂直な矢印Ｘ方向
に主走査する。この光ビーム15が照射されたシート11の
箇所からは、蓄積記録されている放射線画像情報に応じ
た光量の輝尽発光光19が発散され、この輝尽発光光19は
光ガイド20によって導かれ、フォトマルチプライヤ（光
電子増倍管）21によって光電的に検出される。上記光ガ
イド20はアクリル板等の導光性材料を成形して作られた
ものであり、直線状をなす入射端面20aが蓄積性蛍光体
シート11上の主走査線に沿って延びるように配され、円
環状に形成された出射端面20bに上記フォトマルチプラ
イヤ21の受光面が結合されている。上記入射端面20aか
ら光ガイド20内に入射した輝尽発光光19は、該光ガイド
20の内部を全反射を繰り返して進み、出射端面20bから
出射してフォトマルチプライヤ21に受光され、放射線画
像を表わす輝尽発光光19の光量がフォトマルチプライヤ
21によって電気信号に変換される。

フォトマルチプライヤ21から出力されたアナログ出力
信号Ｓは対数増幅器26で対数的に増幅され、A/D変換器2
7でディジタル化され、先読画像データSpが得られる。
この先読画像データSpは輝尽発光光の光量の対数と比例
した値を有するデータである。

上記先読みにおいては、蓄積性蛍光体シート11に蓄積
された放射線エネルギーの広い領域にわたって読み取る
ことができるように、フォトマルチプライヤ21に印加す
る電圧値や対数増幅器26の増幅率等の読取条件が定めら
れている。

得られた先読画像データSpは、記憶手段28に入力さ
れ、一旦記憶される。その後、記憶手段28に記憶された
先読画像データSpが読み出されて演算手段29に入力さ
れ、演算手段29では、入力された先読画像データSpに基
づいて、前述の分割パターン認識方法によってまず蓄積
性蛍光体シート11上が複数の領域に分割されて該各領域
毎に撮影が行なわれた場合の分割パターンが認識され、
次に各分割領域毎の最適な読取条件が求められ、これら
の読取条件の平均的な読取条件を求めることにより、本
読みの際の読取条件G₁、たとえばフォトマルチプライヤ
21′に印加する電圧や対数増幅器26′の増幅率等が求め
られる。

先読みの終了した蓄積性蛍光体シート11′は、本読手
段100′の所定位置にセットされ、上記先読みに使用し
た光ビームより強い光ビーム15′によりシート11′が走
査され、前述のようにして定められた読取条件G₁により
画像データが得られるが、本読手段100′の構成は上記
先読手段100の構成と略同一であるため、先読手段100の
各構成要素と対応する構成要素には先読手段100で用い
た番号にダッシュを付して示し、説明は省略する。

A/D変換器27′でディジタル化されることにより得ら
れた画像データS_Qは、画像処理手段50に送られる。画像
処理手段50では画像データS_Qに適切な画像処理が施され
る。この画像処理の施された画像データは再生装置60に
送られ、この画像データに基づく放射線画像が再生表示
される。

分割パターンの認識のためには、前述の分割領域間の
画像類似度を表わす特徴量を算出し、その特徴量が所定
値以上のとき類似していると判別して、前述のように上
下，左右の分割パターンを認識する。

このようにして分割パターンが求められると、次に、
各分割領域内の放射線画像に対応する先読画像データSp
から、該画像の被写体部に対応する先読画像データSpが
抽出され、これに基づいて各分割領域毎に最適な読取条
件が求められる。

なお、第４図の装置では、本読みの際の読取条件は１
枚のシート11内に複数の画素が記録されていても１枚の
シート11内の各画像毎に変えることはできないため、こ
の装置では、上記のようにして各分割領域毎の読取条件
を求めた後、これらの読取条件の平均的な読取条件を求
め、この平均的な読取条件が本読みの際の読取条件G₁と
される。

また、上記実施例では、演算手段29で本読みの際の読
取条件G₁を求める場合について説明したが、本読みの際
は、先読画像データSpにかかわらず所定の読取条件で読
取ることとし、演算手段29では、先読画像データSpに基
づいて、画像処理手段50において画像データS_Qに画像処
理を施す際の画像処理条件G₂を求め、第４図に破線で示
すように演算手段29で求めた画像処理条件を画像処理手
段50に入力するようにしてもよく、また、演算手段29で
上記読取条件と画像処理条件の双方を求めるようにして
もよい。

さらに、第４図に示す上記実施例では、先読手段100
と本読手段100′とが別々に構成されているが、前述し
たように先読手段100と本読手段100′の構成は略同一で
あるため、先読手段100と本読手段100′とを一体にして
兼用してもよい。この場合、先読みを行なった後、蓄積
性蛍光体シート11を一回バックさせ、再度走査して本読
みを行なうようにすればよい。

先読手段と本読手段とを兼用した場合、先読みの場合
と本読みの場合とで光ビームの強度を切替える必要があ
るが、この切替えの方法としては、前述したように、レ
ーザー光源から光強度そのものを切替える方法等、種々
の方法を用いることができる。

また、上記実施例は、先読みを行なう放射線画像読取
装置の例であるが、本発明は先読みを行なうことなく最
初から上記本読みに相当する読取りを行なう放射線画像
読取装置にも適用することができる。この場合、読取り
の際は所定の読取条件で読み取られて画像データが得ら
れ、この画像データに基づいて、演算手段により放射線
画像の分割パターンが求められ、さらに画像処理条件が
求められる。この求められた画像処理条件は画像データ
に画像処理を施す際に考慮される。

また、本発明は、蓄積性蛍光体シートを用いる装置の
ほか、従来のＸ線フイルムを用いる装置等にも用いるこ
とができる。

第５図は、Ｘ線フイルムに記録されたＸ線画像を読み
取るＸ線画像読取装置の一実施例の斜視図である。

所定位置にセットされた、Ｘ線画像が記録されたＸ線
フイルム30がフイルム搬送手段31により、図に示す矢印
Ｙ″方向に搬送される。

また、一次元的に長く延びた光源32から発せられた読
取光33は、シリンドリカルレンズ34により収束され、Ｘ
線フイルム上を矢印Ｙ″方向と略直角なＸ″方向に直線
状に照射する。読取光33が照射されたＸ線フイルム30の
下方には、Ｘ線フイルム30を透過し、Ｘ線フイルム30に
記録されたＸ線画像により強度変調された読取光33を受
光する位置に、上記Ｘ線画像のＸ″方向の各画素間隔に
対応した多数の固体光電変換素子が直線状に配置された
MOSセンサ35が設けられている。このMOSセンサ35は、Ｘ
線フイルム30が読取光33により照射されながら矢印Ｙ″
方向に搬送される間、Ｘ線フイルム30を透過した読取光
をＸ線画像のＹ″方向の各画素間隔に対応した所定の時
間間隔で受光する。

第６図は、上記MOSセンサ35の等価回路を示した回路
図である。

多数の固体光電変換素子36に読取光33が当たって発生
するフォトキャリアによる信号は、固体光電変換素子36
内のキャパシタCi（ｉ＝1,2,……,n）に蓄積される。蓄
積されたフォトキャリアの信号は、シフトレジスタ37に
よって制御されるスイッチ部38の順次開閉により順次読
み出され、これにより時系列化された画像信号が得られ
る。この画像信号（画像データ）は、その後増幅器39で
増幅されてその出力端子40から出力される。

出力されたアナログの画像データはサンプリングされ
てディジタルの画像データに変換され、その後、該画像
データに基づいて、前述した実施例と同様にして分割パ
ターンが認識される。尚、本実施例において、MOSセン
サ35の代わりにCCD,CPD（Charge Priming Device）等を
用いることができることはいうまでもない。またＸ線フ
イルムの読取りにおいて、前述した蓄積性蛍光体シート
の読取りと同様に光ビームで２次元的に走査して読取り
を行なってもよいことももちろんである。また上記実施
例ではＸ線フイルム30を透過した光を受光しているが、
Ｘ線フイルム30から反射した光を受光するように構成す
ることができることももちろんである。

このように、本発明の分割パターン認識方法は、記録
シートが複数の部分に分割されて該各分割された部分毎
に撮影が行なわれるシステムにおいて広く用いることが
できるものである。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明の放射線画像の分
割パターン認識方法は、記録シートの画像領域を分割
し、この分割領域間の画像の類似度を見て分割パターン
を認識するようにしたため、きわめて簡単に分割パター
ンを認識することができる。

この分割パターンが認識されることにより、より正確
な読取条件，画像処理条件が求められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により記録シートの画像領域を４
つに分割した様子を示す図、 第２図は隣り合う分割領域間の対応する画素の関係を示
す図、 第３図は１枚のシートの左右に２つの放射線画像が形成
された分割パターンの一例を示した図、 第４図は本発明の分割パターン認識方法の一例を使用し
た、放射線画像読取装置の一実施例の斜視図、 第５図はＸ線フイルムに記録されたＸ線画像を読み取る
Ｘ線画像読取装置の一実施例の斜視図、 第６図はMOSセンサの等価回路を示した回路図である。 A,B,C,D……分割領域 11,11′……蓄積性蛍光体シート 11A……直接放射線部 11C……画像の中心点、19,19′……輝尽発光光 21,21′……フォトマルチプライヤ 26,26′……対数増幅器 27,27′……A/D変換器 28……記憶手段、29……演算手段 30……Ｘ線フイルム、35……MOSセンサ 50……画像処理手段、60……再生装置 100……先読手段、100′……本読手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−257879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−257530（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−106642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−82758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−79741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−95371（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−272530（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−272533（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−96882（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−275433（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−267679（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−271343（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−296235（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−32740（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平８−23884（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−104945（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−86659（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−104944（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線画像が記録された記録シートから該
   放射線画像を表わす多数の画像データを得、記録シート
   上の全画像領域を上下左右の同形同大の４つの分割領域
   に分割し、前記画像データから、上下および左右に隣り
   合う分割領域間の画像類似度を表わす特徴量を算出し、
   その特徴量が所定値以上の分割領域同志を類似と判別
   し、左右に隣り合う分割領域のみが類似であれば左右に
   ２分割されていると認識し、上下に隣り合う分割領域の
   みが類似であれば上下に２分割されていると認識し、前
   記４つの分割領域が全て類似であれば上下左右に４分割
   されていると認識することを特徴とする放射線画像の分
   割パターン認識方法。