JP6635763B2 - 画像処理装置及び画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。

Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などの医用画像診断装置で得られた画像に対して各種の画像処理を施す画像処理装置がある。

例えば、かかる画像処理装置は、特定の部位（例えば、心臓や肺）を含む領域を表示させるためのウィンドウ幅及びウィンドウレベル等の表示条件を、読影を行う医師等のユーザから受け付け、受け付けた表示条件で画像をディスプレイに表示させる。これにより特定の部位を含む領域が表示される。ここで、ユーザは、特定の部位のみが観察できるように、表示条件に応じて表示された領域の中から特定の部位のみを抽出するセグメンテーション処理を実行する指示を画像処理装置に入力する。かかる指示が入力されると、画像処理装置は、セグメンテーション処理を行って、表示された領域の中から特定の部位を抽出し、抽出した特定の部位をディスプレイに表示させる。

特開２００８−０６７９９２号公報 特開２００８−０１８０１６号公報 特開２００３−１５０９６６号公報

本発明が解決しようとする課題は、表示条件が変更された場合であっても、保存容量の少ない情報を用いて、迅速にセグメンテーション結果を表示することができる画像処理装置及び画像処理プログラムを提供することである。

実施形態の画像処理装置は、設定部と、生成部とを備える。設定部は、被検体を撮影した第１の画像中における画素値と、第１のセグメンテーション条件との比較に基づいて、前記第１のセグメンテーション条件を満たす領域を抽出する第１のセグメンテーション処理を行い、抽出した領域中に基準位置を設定する。生成部は、設定部により設定された基準位置における画素値に基づいて、第２のセグメンテーション条件を設定し、前記第２のセグメンテーション条件からセグメンテーション条件を段階的に変更しながら、第１の画像からセグメンテーション条件を満たす領域を抽出する第２のセグメンテーション処理を段階的に行い、各段階の第２のセグメンテーション処理の結果を示す第２の画像を生成し、生成した第２の画像を保存する。

図１は、第１の実施形態に係る画像処理装置を含む画像処理システムの構成の一例を示す図である。 図２は、設定機能が取得する画像データが示す画像の一例を示す図である。 図３は、ウィンドウ幅及びウィンドウレベルの一例について説明するための図である。 図４は、シードポイントの位置を設定する方法の一例を説明するための図である。 図５は、セグメンテーション結果の一例を示す図である。 図６Ａは、補正画像の初期状態の一例を示す図である。 図６Ｂは、セグメンテーション条件Ｃ（６）にしたがって行ったセグメンテーション処理の結果の一例を示す図である。 図７Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（５））の一例を示す図である。 図７Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。 図８Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（４））の一例を示す図である。 図８Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。 図９Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（３））の一例を示す図である。 図９Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。 図１０Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（２））の一例を示す図である。 図１０Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。 図１１Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（１））の一例を示す図である。 図１１Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。 図１２Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（０））の一例を示す図である。 図１２Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。 図１３は、ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを単純に重ね合わせて表示させる場合の一例を説明するための図である。 図１４は、第１の実施形態に係る表示制御機能が実行する処理の一例を説明するための図である。 図１５は、第１の実施形態に係る表示制御機能が実行する処理の一例を説明するための図である。 図１６は、第１の実施形態に係る画像処理装置が実行する補正画像生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１７は、ステップＳ１０４の補正画像更新処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１８は、第１の実施形態に係る画像処理装置が実行する補正画像表示制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１９は、第１の実施形態に係る第２の変形例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、画像処理装置及び画像処理プログラムの各実施形態を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る画像処理装置を含む画像処理システムの構成について説明する。第１の実施形態に係る画像処理システムでは、ユーザにより、ウィンドウ幅やウィンドウレベルなどの表示条件が調整された後に、調整された表示条件にしたがって表示された画像に対してセグメンテーション処理を行う。図１は、第１の実施形態に係る画像処理装置を含む画像処理システムの構成の一例を示す図である。図１の例に示す画像処理システムは、医用画像診断装置１０と、画像保管装置２０と、端末装置３０と、画像処理装置４０とを有する。医用画像診断装置１０と、画像保管装置２０と、端末装置３０と、画像処理装置４０とは、例えば、病院内に設置された院内ＬＡＮ（Local Area Network）５０により、直接的、又は間接的に相互に通信可能な状態となっている。例えば、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）が導入されている場合、各装置１０〜４０は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格に則って、画像等を相互に送受信する。

医用画像診断装置１０は、ＭＲＩ装置やＸ線ＣＴ装置などの各種の医用画像診断装置である。医用画像診断装置１０は、被検体に対する撮影の結果得られたＣＴ画像やＭＲ画像等の画像を示す画像データを画像保管装置２０や端末装置３０に送信する。すなわち、医用画像診断装置１０は、被検体を撮影した画像を示す画像データを画像保管装置２０や端末装置３０に送信する。

画像保管装置２０は、医用画像診断装置１０および画像処理装置４０から送信された画像データを保管するデータベースである。

端末装置３０は、病院内に勤務する医師や看護師、撮影技師等に医用画像を閲覧させるための装置である。端末装置３０は、医用画像診断装置１０や画像処理装置４０から送信された画像データを受信すると、受信した画像データが示す画像を表示する。例えば、端末装置３０は、病院内に勤務する医師や看護師、撮影技師等により操作されるＰＣ（Personal Computer）やタブレット式ＰＣ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話等である。

画像処理装置４０は、ワークステーションであり、画像保管装置２０に保管された画像データを取得し、取得した画像データが示す画像に対して各種の画像処理を施す。そして、画像処理装置４０は、画像処理が施された画像を示す画像データを画像保管装置２０や端末装置３０に送信する。

画像処理装置４０は、インタフェース回路４１、記憶回路４２、入力回路４３、ディスプレイ４４及び処理回路４５を有する。

インタフェース回路４１は、医用画像診断装置１０、画像保管装置２０及び端末装置３０と、画像処理装置４０との通信を行うためのインタフェースである。例えば、インタフェース回路４１は、画像保管装置２０から取得した画像データを受信すると、受信した画像データを処理回路４５に送信する。インタフェース回路４１は、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等により実現される。

記憶回路４２は、画像データや、後述の生成機能４５ｂによって生成された補正画像などを記憶する。また、記憶回路４２は、各種のプログラムを記憶する。例えば、記憶回路４２は、画像処理プログラムを記憶する。記憶回路４２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。

入力回路４３は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。入力回路４３は、例えば、トラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード等によって実現される。入力回路４３は、処理回路４５に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号に変換して処理回路４５へと出力する。

ディスプレイ４４は、処理回路４５による制御のもと、各種ＧＵＩ（Graphical User Interface）や、生成機能４５ｂによって生成された補正画像等を表示する。

処理回路４５は、画像処理装置４０の全体制御を行う。処理回路４５は、プロセッサにより実現される。処理回路４５は、設定機能４５ａと、生成機能４５ｂと、表示制御機能４５ｃとを有する。設定機能４５ａ、生成機能４５ｂ及び表示制御機能４５ｃが実現する各機能については後述する。

ここで、例えば、処理回路４５の構成要素である設定機能４５ａ、生成機能４５ｂ及び表示制御機能４５ｃの各機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路４２に記憶されている。処理回路４５は、各プログラムを記憶回路４２から読み出し、読み出した各プログラムを実行することで、各機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路４５は、図１の処理回路４５内に示された各機能を有することとなる。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。なお、記憶回路４２にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。

ここで、画像処理装置が、以下に説明するような処理を行うことが考えられる。例えば、画像処理装置は、特定の部位（例えば、心臓や肺）を含む領域を表示させるためのウィンドウ幅及びウィンドウレベル等の表示条件を、読影を行う医師等のユーザから受け付け、受け付けた表示条件で画像をディスプレイに表示させる。そして、画像処理装置は、ユーザによって、シードポイントの位置が入力され、シードポイントに連結し、かつ、ウィンドウレベルとウィンドウ幅とから定まるウィンドウの下限値より輝度が大きいというセグメンテーション条件を満たす画素（すなわち、ユーザが観察できる画素）を抽出することを逐次的に繰り返すリージョングローイング（Region Growing）法を用いてセグメンテーション処理を実行する指示が入力されると、画像処理装置は、かかる指示にしたがって、セグメンテーション処理を行う。なお、上述のウィンドウレベルとウィンドウ幅とから定まるウィンドウの下限値は、図３を参照して後述する「閾値」に対応する。すなわち、画像処理装置は、シードポイントに連結し、かつ、ウィンドウの下限値より輝度が大きい画素を抽出することを逐次的に繰り返して特定の部位を構成する画素を抽出し、特定の部位をディスプレイに表示させる。これにより、表示された領域、すなわちユーザが観察できる領域の中から特定の部位が抽出されて、抽出された特定の部位が表示される。

抽出された特定の部位が表示された状態で、更に、ユーザによりウィンドウ幅及びウィンドウレベル等の表示条件が変更されると、ウィンドウの下限値も変更されるため、画像処理装置は、再びセグメンテーション処理を行う。すなわち、画像処理装置は、既に入力されたシードポイントを用いて、シードポイントに連結し、かつ、変更後のウィンドウの下限値より輝度が大きいという変更後のセグメンテーション条件を満たす画素を抽出することを逐次的に繰り返す。これにより、特定の部位を構成する画素が抽出される。そして、画像処理装置は、再び行われたセグメンテーション処理により抽出された特定の部位をディスプレイに表示させる。そして、画像処理装置は、ユーザにより表示条件が変更されるたびに、同様に、変更後の表示条件に基づくセグメンテーション条件にしたがってセグメンテーション処理を行って、セグメンテーション処理により抽出された特定の部位をディスプレイに表示させる。

しかしながら、表示条件が変更されるたびに、セグメンテーション処理を行っていたのでは、表示条件が変更されてから、セグメンテーション処理により抽出された画素をディスプレイに表示させるまでに時間がかかってしまう。時間がかかると、ユーザビリティ（usability）が低くなってしまう。

ここで、画像処理装置が、以下に説明するような処理を行うことも考えられる。例えば、画像処理装置は、想定され得る全ての表示条件のそれぞれについて、表示条件に基づくセグメンテーション条件にしたがってセグメンテーション処理を行う。そして、画像処理装置は、全ての表示条件のそれぞれについて、抽出された画素と表示条件とを対応付けて記憶回路に格納する。そして、画像処理装置は、ユーザにより表示条件が変更されると、記憶回路の記憶内容を参照し、変更後の表示条件に対応する画素を特定し、特定した画素をディスプレイに表示させる。

しかしながら、このような場合には、全ての表示条件のそれぞれについて、抽出された画素と表示条件とを対応付けて記憶回路に格納するので、記憶回路の空き容量が少なくなってしまう。

そこで、本実施形態に係る画像処理装置４０は、以下に説明するように、表示条件が変更された場合であっても、保存容量の少ない１枚の補正画像を用いて、迅速にセグメンテーション結果を表示することができるように構成されている。

本実施形態に係る画像処理装置４０は、後述する１枚の補正画像を生成した上で、生成した１枚の補正画像をディスプレイ４４や端末装置３０に表示させる。

まず、１枚の補正画像を生成する補正画像生成処理について説明する。

設定機能４５ａは、まず、画像保管装置２０から画像データを取得する。図２は、設定機能４５ａが取得する画像データが示す画像の一例を示す図である。図２の例は、３３６個（２１×１６個）の画素により構成される画像６０を示す。各画素に記述されている数値は、その画素の輝度（画素値）を示す。図２の例では、各画素の輝度が、０から５までのいずれかである場合が示されているが、本実施形態において設定機能４５ａが取得する画像データが示す画像の輝度の範囲は、これに限られない。例えば、取得した画像データが示す画像がＣＴ画像である場合には、−１０００から１０００までのＨＵ（Hounsfield Unit）の範囲に対応する輝度の範囲であってもよい。なお、設定機能４５ａは、設定部の一例である。また、設定機能４５ａにより取得された画像データが示す画像は、第１の画像の一例である。

そして、設定機能４５ａは、予め設定されたウィンドウ幅及びウィンドウレベルにしたがって、画像６０をディスプレイ４４に表示させたり、端末装置３０に表示させたりする。なお、ディスプレイ４４や端末装置３０に表示された画像６０を、読影を行う医師などのユーザが確認した後、ユーザが入力回路４３を操作して、ウィンドウ幅及びウィンドウレベルを変更することもある。

ここで、ウィンドウ幅及びウィンドウレベルについて説明する。図３は、ウィンドウ幅及びウィンドウレベルの一例について説明するための図である。図３の例において、グラフ７０は、横軸に、設定機能４５ａが画像保管装置２０から取得した画像データが示す画像を構成する画素の輝度をとり、縦軸に、画素の数をとったグラフである。図３の例において、ユーザが、ウィンドウ幅を「１０００」、ウィンドウレベルを「１５００」に設定すると、グラフ７１が示すように、輝度が２０００以上の画素は、グレーレベルが「２５５」となり、輝度が１０００以下の画素は、グレーレベルが「０」となる。また、輝度が１０００よりも大きく、２０００未満の画素は、輝度をＳとしたときに、グレーレベルＧは、次の式（１）で表される。
Ｇ＝（２５５／１０００）Ｓ−２５５ （１）

各画素は、グレーレベルに応じてディスプレイ４４や端末装置３０に表示される。ここで、図３の例において、輝度が１０００よりも大きい画素は、グレーレベルが０よりも大きくなるため、ディスプレイ４４や端末装置３０に表示される画素であり、ユーザが観察できる画素である。本実施形態では、ユーザが観察できる領域に対してセグメンテーション処理を行うため、セグメンテーション条件における後述の閾値としてウィンドウの下限値（図３の例では「１０００」）が用いられる。

そして、設定機能４５ａは、ユーザによりシードポイントの位置が設定されたか否かを判定する。設定機能４５ａは、シードポイントの位置が設定されたと判定するまで、繰り返し判定を行う。このようにして、設定機能４５ａは、シードポイントの位置が設定されるまで待つ。

図４は、シードポイントの位置を設定する方法の一例を説明するための図である。例えば、図４の例に示すように、ユーザが入力回路４３を操作して、画素６１の位置をシードポイントの位置として設定してもよい。なお、このようなユーザの手動操作ではなく、設定機能４５ａが自動的に、セグメンテーション処理が成功しやすいシードポイントの位置を算出してもよい。例えば、設定機能４５ａは、表示されている領域の中心の位置をシードポイントの位置として設定してもよい。

そして、設定機能４５ａは、設定されたシードポイントの位置を用いて、リージョングローイング法によりセグメンテーション処理を行う。このセグメンテーション処理により、シードポイントに連結し、かつ、輝度が、設定されたシードポイントの位置の画素の輝度以上であるというセグメンテーション条件を満たす画素を抽出することが逐次的に繰り返される。すなわち、設定機能４５ａは、取得した画像データが示す画像中におけるシードポイントの位置の画素の輝度と、このセグメンテーション条件との比較に基づいて、このセグメンテーション条件を満たす領域を抽出する。かかるセグメンテーション処理は、第１のセグメンテーション処理の一例である。また、かかるセグメンテーション条件は、第１のセグメンテーション条件の一例である。

図５は、セグメンテーション結果の一例を示す図である。例えば、図４の例に示すように、画素６１の位置がシードポイントの位置として設定された場合には、設定機能４５ａは、画素６１に連結し、かつ、輝度が、「２」以上である画素を抽出することを逐次的に繰り返して、図５の例に示すように、特定の領域（ハッチングされた領域）を抽出する。

そして、設定機能４５ａは、抽出した特定の領域内に開始点Ｓを設定する。例えば、設定機能４５ａは、図５の例に示すように、抽出した特定の領域内の画素のうち、最大の輝度「５」を有する画素６２を開始点Ｓとして設定する。なお、最大の輝度を有する画素が複数存在する場合には、設定機能４５ａは、例えば、最大の輝度を有する複数の画素のうち、設定されたシードポイントの位置に最も近い画素を開始点Ｓとして設定する。また、設定機能４５ａは、最大の輝度を有する画素により構成される領域が、最も大きい領域の中からいずれかの画素を開始点Ｓとして設定してもよい。また、設定機能４５ａは、最大の輝度を有する複数の画素の中から、ユーザにより選択された画素を開始点Ｓとして設定してもよい。ここで、開始点Ｓは、後述の処理で基準となる点でもあることから、基準点とも称される。また、基準点を設定することは、基準点の位置である基準位置を設定することと同義である。

上述したように、設定機能４５ａは、被検体を撮影した画像からセグメンテーション条件を満たす領域を抽出するセグメンテーション処理を行い、抽出した領域中に基準位置を設定する。また、設定機能４５ａは、セグメンテーション処理で抽出した領域の中から最大の輝度を有する領域を基準位置として設定する。すなわち、設定機能４５ａは、被検体を撮影した画像中における画素値と、セグメンテーション条件との比較に基づいて、セグメンテーション条件を満たす領域を抽出するセグメンテーション処理を行い、抽出した領域中に基準位置を設定する。また、設定機能４５ａは、セグメンテーション処理で抽出した領域の中から最大の輝度を有する領域を基準位置として設定する。

そして、生成機能４５ｂは、変数ｉを５から０まで段階的に変化させて、変数ｉが５から０までのそれぞれについて、開始点Ｓをシードポイントとして、シードポイントに連結し、かつ、輝度がｉ以上であるというセグメンテーション条件Ｃ（ｉ）を満たす画素を抽出することを逐次的に繰り返すリージョングローイング法を用いてセグメンテーション処理を行う。この開始点Ｓをシードポイントとして、セグメンテーション条件Ｃ（ｉ）にしたがって行われたセグメンテーション処理により抽出された領域をＤ（Ｓ，Ｃ（ｉ））と表す。ただし、変数ｉを変動させる上限値、下限値をそれぞれｉ＿ｕ、ｉ＿ｌとした場合、ｉ＿ｕより大きい値ｓにおいて、Ｄ（Ｓ，Ｃ（ｓ））に該当する領域は存在せず、ｉ＿ｌ以下となる値ｔにおいて、Ｄ（Ｓ，Ｃ（ｔ））に該当する領域は画像上の全領域であるとする。なお、生成機能４５ｂは、生成部の一例である。本実施形態では、セグメンテーション条件Ｃ（ｉ）において、変数ｉの上限値ｉ＿ｕは、Ｄ（Ｓ，Ｃ（ｓ））が存在しない（該当する領域が存在しない）場合における変数ｓの最小値よりも小さい値に設定する。また、セグメンテーション条件Ｃ（ｉ）において、変数ｉの下限値ｉ＿ｌは、Ｄ（Ｓ，Ｃ（ｔ））が画像の全領域となる場合における変数ｔの最大値以上の値に設定する。また、セグメンテーション条件Ｃ（ｉ）は、第２のセグメンテーション条件の一例である。

そして、生成機能４５ｂは、変数ｉを５から０まで段階的に変化させて、変数ｉが５から０までのそれぞれについて、セグメンテーション条件Ｃ（ｉ＋ｄ）でのセグメンテーション処理により抽出された領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（ｉ＋ｄ））と、セグメンテーション条件Ｃ（ｉ）でのセグメンテーション処理により抽出された領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（ｉ））との差分領域を算出し、算出した差分領域に基づいて後述する補正画像内の各輝度を更新する。例えば、生成機能４５ｂは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（ｉ＋ｄ））と、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（ｉ））との差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（ｉ＋ｄ），Ｃ（ｉ））を以下の式（２）により算出する。
Ｄｄｉｆ（Ｃ（ｉ＋ｄ），Ｃ（ｉ））＝Ｄ（Ｓ，Ｃ（ｉ））−Ｄ（Ｓ，Ｃ（ｉ＋ｄ））
（２）

そして、生成機能４５ｂは、変数ｉが５から０までのそれぞれについて、差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（ｉ＋ｄ），Ｃ（ｉ））を構成する各画素に対応する後述の補正画像の各画素の輝度をｉとして更新する。ここで、ｄは任意の値を採用できるが、以下の説明では、ｄが１である場合について説明する。なお、ｄは、小さくなるほど、より細かい単位で、補正画像の輝度を設定でき、大きくなるほど、処理時間が短くなる。したがって、ユーザは、好みでｄの値を設定すればよい。

なお、生成機能４５ｂは、変数ｉが取り得る数値の範囲のうち、最大値から段階的に数値を下げて上述した各種の処理を行っているが、これは、変数ｉが取り得る数値の範囲の中央の値からランダムに数値を変化させて、上述した各種の処理を同様の処理を行う場合と比較して、簡易に処理を行うことができるからである。

図６Ａは、補正画像の初期状態の一例を示す図である。なお、ここでいう初期状態とは、生成機能４５ｂにより画素に輝度が設定されていない状態を指す。図６Ａに示すように、補正画像８０は、画像６０と同一の数の画素から構成され、補正画像８０の各画素が、画像６０の各画素に対応するように構成されている。補正画像８０の各画素には、輝度として任意の初期値が設定される。なお、補正画像の各画素には、画像６０の対応する画素と同一の輝度が設定されていてもよい。

まず、生成機能４５ｂは、セグメンテーション条件Ｃ（６）にしたがってセグメンテーション処理を行うことにより、後述する差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（６），Ｃ（５））を算出する際に用いる領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（６））を抽出する。図６Ｂは、セグメンテーション条件Ｃ（６）にしたがって行ったセグメンテーション処理の結果の一例を示す図である。なお、図６Ｂは、図２の例に示す画像６０に対するセグメンテーション処理の結果の一例を示す。図６Ｂの例に示すように、画像６０の画素には、０から５までのいずれかの輝度が設定されており、６以上の輝度が設定されていない。そのため、図６Ｂの例に示すように、セグメンテーション条件Ｃ（６）にしたがって行われたセグメンテーション処理により抽出された領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（６））は、存在しない。

次に、生成機能４５ｂが、セグメンテーション条件Ｃ（５）にしたがってセグメンテーション処理を行って、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（５））を抽出した場合について説明する。図７Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（５））の一例を示す図である。図７Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。

図７Ａの例に示すように、生成機能４５ｂは、画素６２を領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（５））として抽出する。なお、差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（６），Ｃ（５））は、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（５））から領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（６））を減じることにより得られる領域であるが、上述したように、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（６））は存在しない。そのため、生成機能４５ｂは、差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（６），Ｃ（５））＝領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（５））として扱う。そして、図７Ｂの例に示すように、生成機能４５ｂは、差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（６），Ｃ（５））を構成する画素６２に対応する補正画像８０の画素８１の輝度を「５」として更新する。

次に、生成機能４５ｂが、セグメンテーション条件Ｃ（４）にしたがってセグメンテーション処理を行って、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（４））を抽出した場合について説明する。図８Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（４））の一例を示す図である。図８Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。

図８Ａの例に示すように、生成機能４５ｂは、１個の画素６２及び４個の画素６３を領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（４））として抽出する。そして、図８Ｂの例に示すように、生成機能４５ｂは、差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（５），Ｃ（４））を構成する４個の画素６３に対応する補正画像８０の４個の画素８２の輝度を「４」として更新する。

次に、生成機能４５ｂが、セグメンテーション条件Ｃ（３）にしたがってセグメンテーション処理を行って、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（３））を抽出した場合について説明する。図９Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（３））の一例を示す図である。図９Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。

図９Ａの例に示すように、生成機能４５ｂは、１個の画素６２、４個の画素６３、及び、１３個の画素６４（輝度が「３」の画素であって、画素６２又は画素６３に隣接する画素）を領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（３））として抽出する。そして、図９Ｂの例に示すように、生成機能４５ｂは、差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（４），Ｃ（３））を構成する１３個の画素６４に対応する補正画像８０の１３個の画素８３の輝度を「３」として更新する。ここで、図９Ａにおける画素６４ａ及び画素６４ｂは、輝度が「３」の画素であるが、リージョングローイング法を用いたセグメンテーション処理において、シードポイントに連結していないため、補正画像８０の対応する画素の輝度は更新されない。

次に、生成機能４５ｂが、セグメンテーション条件Ｃ（２）にしたがってセグメンテーション処理を行って、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（２））を抽出した場合について説明する。図１０Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（２））の一例を示す図である。図１０Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。

図１０Ａの例に示すように、生成機能４５ｂは、１個の画素６２、４個の画素６３、１３個の画素６４、及び、４２個の画素６５（ハッチングされた輝度が「２」の画素）を領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（２））として抽出する。そして、図１０Ｂの例に示すように、生成機能４５ｂは、差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（３），Ｃ（２））を構成する４２個の画素６５に対応する補正画像８０の４２個の画素８４の輝度を「２」として更新する。

次に、生成機能４５ｂが、セグメンテーション条件Ｃ（１）にしたがってセグメンテーション処理を行って、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（１））を抽出した場合について説明する。図１１Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（１））の一例を示す図である。図１１Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。

図１１Ａの例に示すように、生成機能４５ｂは、１個の画素６２、４個の画素６３、１３個の画素６４、４２個の画素６５、及び、９８個の画素６６（ハッチングされた輝度が「１」の画素）を領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（１））として抽出する。そして、図１１Ｂの例に示すように、生成機能４５ｂは、差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（２），Ｃ（１））を構成する９８個の画素６６に対応する補正画像８０の９８個の画素８５の輝度を「１」として更新する。

次に、生成機能４５ｂが、セグメンテーション条件Ｃ（０）にしたがってセグメンテーション処理を行って、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（０））を抽出した場合について説明する。図１２Ａは、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（０））の一例を示す図である。図１２Ｂは、画素の輝度が更新された補正画像の一例を示す図である。

図１２Ａの例に示すように、生成機能４５ｂは、１個の画素６２、４個の画素６３、１３個の画素６４、４２個の画素６５、９８個の画素６６、及び、残りの全ての画素６７を領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（０））として抽出する。そして、図１２Ｂの例に示すように、生成機能４５ｂは、差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（１），Ｃ（０））を構成する上述した残りの全ての画素６７に対応する補正画像８０の画素８６の輝度を「０」として更新する。そして、生成機能４５ｂは、補正画像８０の全ての画素に対する画素値の入力が完了したため、１枚の補正画像を生成する補正画像生成処理を終了する。

本実施形態に係る画像処理装置４０は、上述した処理を実行することにより、図２に示す画像６０から、図１２Ｂに示す補正画像８０を生成する。そして、生成機能４５ｂは、生成した補正画像８０を記憶回路４２に格納する。これにより、補正画像８０が保存される。なお、生成機能４５ｂは、生成した補正画像８０を画像保管装置２０に送信して、画像保管装置２０に保管させてもよい。

なお、補正画像８０は、第２の画像の一例である。また、セグメンテーション条件Ｃ（０）〜セグメンテーション条件Ｃ（６）のそれぞれにしたがって行われたセグメンテーション処理は、第２のセグメンテーション処理の一例である。

上述したように、生成機能４５ｂは、設定機能４５ａにより設定された基準位置の点をシードポイントとして、セグメンテーション条件を段階的に変更しながら、画像６０から当該セグメンテーション条件を満たす領域を抽出するセグメンテーション処理を段階的に行い、各段階のセグメンテーション処理の結果を示す補正画像８０を生成し、生成した補正画像８０を保存する。すなわち、生成機能４５ｂは、設定機能４５ａにより設定された基準位置における画素値に基づいてセグメンテーション条件を設定し、設定したセグメンテーション条件からセグメンテーション条件を段階的に変更しながら、画像６０からセグメンテーション条件を満たす領域を抽出するセグメンテーション処理を段階的に行い、各段階のセグメンテーション処理の結果を示す補正画像８０を生成し、生成した補正画像８０を保存する。

ここで、上述した変数ｉを閾値として考えると、生成機能４５ｂは、基準位置の点をシードポイントとして、閾値を段階的に下げながら、画像６０から閾値以上の輝度を有する画素を抽出するセグメンテーション処理を段階的に行う。また、生成機能４５ｂは、段階ごとに、セグメンテーション処理によって初めて抽出された画素に、当該段階における閾値を割り当てることで、補正画像８０を生成する。ここで、この閾値が、ウィンドウの下限値である場合について上述したが、閾値は、これに限られない。例えば、ウィンドウの下限値＋α（例えば「５０」、「１」等）を閾値として用いてもよい。

次に、生成した１枚の補正画像をディスプレイ４４や端末装置３０に表示させる補正画像表示制御処理について説明する。

表示制御機能４５ｃは、ユーザが入力回路４３を操作して、補正画像８０をディスプレイ４４や端末装置３０に表示させる表示指示を受け付けると、補正画像８０を記憶回路４２から取得する。そして、表示制御機能４５ｃは、取得した補正画像８０を、予め設定されたウィンドウ幅及びウィンドウレベル等の表示条件にしたがってディスプレイ４４に表示させる。例えば、予め設定されたウィンドウの下限値が「３」である場合には、表示制御機能４５ｃは、図１２Ｂの例に示す補正画像８０の全画素のうち、輝度が「４」以上の画素をディスプレイ４４に表示させる。

ここで、ユーザにより表示条件が変更された場合には、表示制御機能４５ｃは、変更後の表示条件にしたがって、補正画像８０をディスプレイ４４に表示させる。例えば、ウィンドウの下限値が「３」から「１」に変更された場合には、表示制御機能４５ｃは、図１２Ｂの例に示す補正画像８０の全画素のうち、輝度が「２」以上の画素をディスプレイ４４に表示させる。

したがって、表示条件が変更された場合であっても、セグメンテーション処理をやり直すことなく、変更後の表示条件に応じたセグメンテーション結果を表示することができる。したがって、迅速にセグメンテーション結果を表示することができる。また、記憶回路４２には、保存容量の少ない１枚の補正画像８０しか保存されていないので、記憶回路４２の空き容量の減少を抑制することができる。したがって、本実施形態に係る画像処理装置４０によれば、保存容量の少ない情報である１枚の補正画像８０を用いて、迅速にセグメンテーション結果を表示することができる。

ここで、上述した処理は、複数の画像を重ね合わせて表示させる際に有用である。例えば、ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを単純に重ね合わせて表示させる場合について説明する。図１３は、ＣＴ画像とＰＥＴ画像とを単純に重ね合わせて表示させる場合の一例を説明するための図である。図１３の例に示すように、画像処理装置は、ＣＴ画像９０とＰＥＴ画像９１とを重ね合わせる重ね合わせ処理を行って、ＣＴ画像９０とＰＥＴ画像９１とが重ね合わされた画像９２を生成し、画像９２をディスプレイに表示させる。ここで、画像９２において、肝臓の領域９１ａのＳＵＶ（standardized uptake value）値についてユーザが観察したい場合、心臓の領域９１ｂなどの肝臓の領域９１ａ以外の部位の領域に存在するＳＵＶ値の分布が観察の妨げとなる。

図１４及び図１５は、第１の実施形態に係る表示制御機能が実行する処理の一例を説明するための図である。そこで、本実施形態にかかる表示制御機能４５ｃは、図１４の例に示すように、表示されたＰＥＴ画像９１の肝臓の領域９１ａ内にユーザによりシードポイントの位置が設定されると、上述した処理と同様の処理を行って、ＰＥＴ画像９１から、肝臓の領域９３ａが抽出された補正画像９３を生成する。そして、表示制御機能４５ｃは、補正画像９３とＣＴ画像９０とを重ね合わせる重ね合わせ処理を行って、図１５の例に示すように、補正画像９３とＣＴ画像９０とが重ね合わされた画像９４を生成し、画像９４をディスプレイ４４に表示させる。これにより、図１５の例に示すように、肝臓の領域９３ａ以外の他の部位の領域に存在するＳＵＶ値の分布の影響を抑制して、ユーザが観察したい肝臓の領域９３ａのＳＵＶ値を表示させることができる。また、表示条件が変わったとしても、表示制御機能４５ｃは、変更後の表示条件にしたがって、肝臓の領域以外の他の部位の領域に存在するＳＵＶ値の分布の影響を抑制して、ユーザが観察したい肝臓の領域のＳＵＶ値を表示させることができる。

次に、第１の実施形態に係る画像処理装置４０が実行する補正画像生成処理の流れの一例について説明する。図１６は、第１の実施形態に係る画像処理装置４０が実行する補正画像生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。補正画像生成処理は、ユーザが入力回路４３を操作して、補正画像生成処理を実行する指示を画像処理装置４０に入力した場合に、実行される。

図１６の例に示すように、まず、設定機能４５ａは、画像保管装置２０から画像データを取得する（ステップＳ１０１）。そして、設定機能４５ａは、予め設定されたウィンドウ幅及びウィンドウレベルにしたがって、画像６０をディスプレイ４４に表示させたり、端末装置３０に表示させたりする（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０２では、ユーザにより、ウィンドウ幅及びウィンドウレベルが変更されることもある。

そして、設定機能４５ａは、ユーザによりシードポイントの位置が設定されたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。設定機能４５ａは、シードポイントの位置が設定されていないと判定した場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）には、再び、Ｓ１０３の判定を行う。一方、設定機能４５ａにより、シードポイントの位置が設定されたと判定された場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）には、生成機能４５ｂは、補正画像更新処理を行い（ステップＳ１０４）、補正画像生成処理を終了する。

図１７は、ステップＳ１０４の補正画像更新処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１７の例に示すように、設定機能４５ａは、抽出した特定の領域内に開始点Ｓを設定する（ステップＳ２０１）。

そして、生成機能４５ｂは、変数ｉに、変数ｉの上限値ｉ＿ｕを設定する（ステップＳ２０２）。例えば、生成機能４５ｂは、開始点Ｓに対応する画素の輝度「５」を設定するそして、生成機能４５ｂは、セグメンテーション条件Ｃ（ｉ）を設定する（ステップＳ２０３）。

そして、生成機能４５ｂは、開始点Ｓをシードポイントとして、シードポイントに連結し、かつ、セグメンテーション条件Ｃ（ｉ）を満たす画素を抽出することを逐次的に繰り返すリージョングローイング法を用いてセグメンテーション処理を行って、領域Ｄ（Ｓ，Ｃ（ｉ））を抽出する（ステップＳ２０４）。

そして、生成機能４５ｂは、差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（ｉ＋ｄ），Ｃ（ｉ））を算出する（ステップＳ２０４）。そして、生成機能４５ｂは、差分領域Ｄｄｉｆ（Ｃ（ｉ＋ｄ），Ｃ（ｉ））を構成する各画素に対応する補正画像８０の各画素の輝度をｉとして更新する（ステップＳ２０５）。

そして、生成機能４５ｂは、ｉが変数ｉの下限値ｉ＿ｌ、例えば０であるか否かを判定することにより、補正画像更新処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ２０６）。ｉが０でないと判定した場合（ステップＳ２０６；Ｎｏ）には、生成機能４５ｂは、ｉを変数ｄだけデクリメント、すなわち、ｉを１つデクリメントして（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０３に戻る。ｉが０であると判定した場合（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）には、生成機能４５ｂは、補正画像更新処理を終了する。

次に、第１の実施形態に係る画像処理装置４０が実行する補正画像表示制御処理の流れの一例について説明する。図１８は、第１の実施形態に係る画像処理装置４０が実行する補正画像表示制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。補正画像表示制御処理は、ユーザが入力回路４３を操作して、補正画像表示制御処理を実行する表示指示を画像処理装置４０に入力した場合に、実行される。

図１８に示すように、表示制御機能４５ｃは、補正画像８０を示す画像データを記憶回路４２から取得する（ステップＳ３０１）。そして、表示制御機能４５ｃは、補正画像８０を、予め設定されたウィンドウ幅及びウィンドウレベル等の表示条件にしたがってディスプレイ４４に表示させる（ステップＳ３０２）。

そして、表示制御機能４５ｃは、ユーザにより表示条件が変更されたか否かを判定する（ステップＳ３０３）。表示条件が変更されていないと判定した場合（ステップＳ３０３；Ｎｏ）には、表示制御機能４５ｃは、ステップＳ３０５に進む。一方、表示条件が変更されたと判定した場合（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）には、表示制御機能４５ｃは、変更後の表示条件にしたがって、補正画像８０をディスプレイ４４に表示させる（ステップＳ３０４）。

そして、表示制御機能４５ｃは、ユーザが入力回路４３を操作して、補正画像８０の表示を終了する指示が入力されたか否かを判定する（ステップＳ３０５）。表示を終了する指示が入力されていないと判定した場合（ステップＳ３０５；Ｎｏ）には、表示制御機能４５ｃは、ステップＳ３０３に戻る。一方、表示を終了する指示が入力されたと判定した場合（ステップＳ３０５；Ｙｅｓ）には、表示制御機能４５ｃは、補正画像表示制御処理を終了する。

以上、第１の実施形態に係る画像処理装置４０について説明した。第１の実施形態に係る画像処理装置４０によれば、上述したように、表示条件が変更された場合であっても、保存容量の少ない情報である１枚の補正画像８０を用いて、迅速にセグメンテーション結果を表示することができる。

（第１の実施形態に係る第１の変形例）
ここで、第１の実施形態では、表示制御機能４５ｃが、補正画像８０を表示条件にしたがってディスプレイ４４に表示させる場合について説明したが、表示制御機能４５ｃは、補正画像８０を用いて他の表示制御を行うこともできる。そこで、他の表示制御を行う実施形態を第１の実施形態に係る第１の変形例として説明する。

第１の変形例に係る表示制御機能４５ｃは、補正画像８０を構成する全ての画素の中から、設定されているウィンドウの下限値よりも大きい画素により構成される領域を表示領域として特定する。そして、表示制御機能４５ｃは、特定した表示領域に対応する画像６０の領域を特定する。そして、表示制御機能４５ｃは、特定した画像６０の領域を、ディスプレイ４４や端末装置３０に表示させる。これにより、ユーザに、元画像である画像６０が表示条件に応じてどのように表示されるのかをユーザに観察させることができる。

（第１の実施形態に係る第２の変形例）
また、第１の実施形態では、補正画像生成処理において、生成機能４５ｂが、変数ｉを６から０までの範囲で段階的に変化させて各種の処理を行う場合について説明した。しかしながら、生成機能４５ｂは、変数ｉを任意の範囲で段階的に変化させて各種の処理を行ってもよい。図１９は、第１の実施形態に係る第２の変形例を説明するための図である。

図１９には、横軸を、画像６０を構成する各画素の輝度とし、縦軸を、横軸が示す輝度を有する画素の数とするグラフが示されている。図１９の例において、符号９８は、骨などの輝度が高くなる部位が撮影された画素の数を示す。また、図１９の例において、閾値９９は、骨などの部位が撮影された画素の輝度よりも低い輝度を指す。このような場合に、第２の変形例に係る生成機能４５ｂは、例えば、変数ｉを閾値９９に対応する輝度から段階的に下げて、各種の処理を行っても良い。これにより、元画像において、閾値９９に対応する輝度以上の輝度を有する画素は、補正画像において、全て閾値９９に対応する輝度を有する画素となる。したがって、第２の変形例によれば、閾値９９に対応する輝度以上の値を有する、骨などの部位がどの領域に表示されるのかのみをユーザに観察させることができる。これは、特に、骨などの部位の輝度の変化ではなく、骨などの部位がどの領域に存在するのかについてのみ観察したいユーザ、あるいは、骨などの部位の輝度値変化を観察する目的のないユーザにとっては、有用である。

以上述べた少なくとも１つの実施形態及び変形例の画像処理装置及び画像処理プログラムによれば、表示条件が変更された場合であっても、保存容量の少ない１枚の補正画像８０を用いて、迅速にセグメンテーション結果を表示することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

４０ 画像処理装置
４５ａ 設定機能
４５ｂ 生成機能

Claims (8)

1. 被検体を撮影した第１の画像中における画素値と、第１のセグメンテーション条件との比較に基づいて、前記第１のセグメンテーション条件を満たす領域を抽出する第１のセグメンテーション処理を行い、抽出した領域中に基準位置を設定する設定部と、
   前記設定部により設定された前記基準位置における画素値に基づいて第２のセグメンテーション条件を設定し、前記第２のセグメンテーション条件からセグメンテーション条件を段階的に変更しながら、前記第１の画像から当該セグメンテーション条件を満たす領域を抽出する第２のセグメンテーション処理を段階的に行い、各段階の前記第２のセグメンテーション処理の結果を示す第２の画像を生成し、生成した第２の画像を保存する生成部と、
   を備える、画像処理装置。
2. 前記生成部は、前記各段階の第２のセグメンテーション処理の結果を示す１枚の前記第２の画像を生成する、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記生成部は、閾値を段階的に下げながら、前記第１の画像から当該閾値以上の輝度を有する画素を抽出する前記第２のセグメンテーション処理を段階的に行う、請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記生成部は、段階ごとに、前記第２のセグメンテーション処理によって初めて抽出された画素に、当該段階における閾値を割り当てることで、前記第２の画像を生成する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像処理装置。
5. 前記設定部は、前記第１のセグメンテーション処理で抽出した領域の中から最大の輝度を有する領域を前記基準位置として設定する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像処理装置。
6. 前記第２のセグメンテーション処理におけるセグメンテーション条件は、前記画像の表示条件に基づく、請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像処理装置。
7. 前記表示条件は、前記画像の表示条件として設定されたウィンドウレベル及びウィンドウ幅を含む、請求項６に記載の画像処理装置。
8. コンピュータに、
   被検体を撮影した第１の画像中における画素値と、第１のセグメンテーション条件との比較に基づいて、前記第１のセグメンテーション条件を満たす領域を抽出する第１のセグメンテーション処理を行い、
   抽出した領域中に基準位置を設定し、
   設定された前記基準位置における画素値に基づいて第２のセグメンテーション条件を設定し、前記第２のセグメンテーション条件からセグメンテーション条件を段階的に変更しながら、前記第１の画像から当該セグメンテーション条件を満たす領域を抽出する第２のセグメンテーション処理を段階的に行い、
   各段階の前記第２のセグメンテーション処理の結果を示す第２の画像を生成し、
   生成した前記第２の画像を保存する
   ことを実行させるための画像処理プログラム。

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