JP2005040239A - 画像処理方法、画像処理プログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】分離された部分を有する画像の分離を十分に行う画像処理方法、画像処理プログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することを目的とする。
【解決手段】３次元ＣＴデータが収集される（Ｓ１０）。次いで、▲１▼画像領域の底面と接している画素にラベリングを行う（Ｓ１１）。次に一段上の配列をみて、今ラベリングした画素に接している画素に対してもラベリングを行う。以下同様に上面まで処理を行う（Ｓ１２）。▲２▼画像領域の上面と接している画素にラベリングを行う（Ｓ２１）。次に一段下の配列をみて、今ラベリングした画素に接している画素に対してもラベリングを行う。以下同様に底面まで処理を行う（Ｓ２２）。
▲３▼最後に画像全体をみてラベリングされていない画素に対して、画素値−０（黒）を入力する（Ｓ１３）。再構成された３次元ＣＴデータを用いて、画像を出力する（Ｓ２５）。
【選択図】 図５
【解決手段】３次元ＣＴデータが収集される（Ｓ１０）。次いで、▲１▼画像領域の底面と接している画素にラベリングを行う（Ｓ１１）。次に一段上の配列をみて、今ラベリングした画素に接している画素に対してもラベリングを行う。以下同様に上面まで処理を行う（Ｓ１２）。▲２▼画像領域の上面と接している画素にラベリングを行う（Ｓ２１）。次に一段下の配列をみて、今ラベリングした画素に接している画素に対してもラベリングを行う。以下同様に底面まで処理を行う（Ｓ２２）。
▲３▼最後に画像全体をみてラベリングされていない画素に対して、画素値−０（黒）を入力する（Ｓ１３）。再構成された３次元ＣＴデータを用いて、画像を出力する（Ｓ２５）。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理方法、画像処理プログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医科領域においてはＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）やＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）から得られた断層画像を用いた診断が一般的となっている。さらに近年のコンピュータハードウェア技術の発展により、これら断層画像から３次元画像を作成することが容易となり、患部の位置や形状のより正確で客観的な把握が可能となった。また、最近では３次元画像を用いた骨片の切断、合成シミュレーションや皮切開部位の距離計測など多くの研究が行われている。
【０００３】
歯科領域においては、これまで医科用ＣＴを流用してきたが装置の規模、画像の解像度などの点から歯科に最適化されているとは言えなかった。
【０００４】
これに対し、日本大学歯学部放射線学教室において新井らが、３ＤＸ（３ＤＸ Ｍｕｌｔｉ Ｉｍａｇｅ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ）を開発した（非特許文献１、２参照。）。
【０００５】
この３ＤＸ装置は、撮影領域が局所的であることや装置自体がＸ線照射線量を低く抑えていることから、３ＤＸ装置全体でＸ線被曝線量が低減されている。撮影領域の濃度範囲は２５６階調で表現されるよう量子化されている。この３ＤＸ装置により得られた３次元投影データは従来のＣＴデータと比較して高い解像度を有し、任意方向からの断層像を３次元的に表示することが可能であり、これまで困難であった顎骨や内耳の硬組織の微細な観察が可能である。これにより耳鼻科および歯科領域の硬組織診断での有効性が確認されている。
【０００６】
この３ＤＸ装置を用いて、発明者らは、これまでに、３ＤＸから得られた３次元投影データをＺ軸（対象物の中心を通る鉛直線）を中心に多方向から２次元画像上に展開することにより断層像を作製し、そこでノイズ低減、対象物の輪郭抽出を行った後、３次元上に再配列を行う方法を考案した。これは３ＤＸから得られるデータが３次元上のボクセルデータであることに着目した手法である。
【０００７】
以下、図１を用いて、その処理概要を説明する。
（画像の切り出し）
まず、図１（Ａ）に示されている３ＤＸ装置を用いて、３次元投影データ（図１（Ｂ））に対して、Ｚ軸を中心に多方向から２次元画像に切り出す（図１（Ｃ））。画像の切り出しは断層像を積層する方法に対し逆のアルゴリズムである。ここで、単純に空間分解能である０．１２５（１ボクセル）間隔で切り出すのではなく、ノイズ低減処理を含めるために移動平均処理を行い、切り出す深度方向に８枚の画像の平均値で１枚の画像となるよう画像を切り出す。
（２次元画像処理）
次に、得られた原画像からノイズを除去する。単なる２値化処理では対象物を正確に抽出することが困難であるため、以下で述べる処理を行い、２値化輪郭画像を得る（図１（Ｄ））。
▲１▼濃度変換によるコントラスト調整
▲２▼ガウシアンフィルターを用いた輪郭検出
▲３▼２値化
▲４▼細線化処理による輪郭抽出
（３次元画像の再構築）
得られた輪郭画像を２次元上に画像を切り出す際とは逆に、切り出した順番に各方向毎に積層させ３次元上に再配列を行い、方向毎に構築した３次元画像を３次元上において合成する（図１（Ｅ））。この際、各方向によって抽出される対象物領域が異なるため、欠落している対象物の輪郭情報も他方向からの処理画像によって補間することができる。
（多軸切り出し）
なお、図１（Ｃ）のように、３次元投影データをＺ軸を中心に２次元画像に切り出す以外に、図２に示す正四面体（Ａ）、正六面体（Ｂ）、正八面体（Ｃ）、正一二面体（Ｄ）、正二十面体（Ｅ）の正多面体の各面の中心と正多面体の中心を結ぶ線を軸として２次元画像に切り出すようにしてもよい。
【０００８】
この３ＤＸ装置を用いて、これまでに５０００症例の画像診断を行い、その有効性が確認されている。一方歯科医療も高度化により３次元画像を用いた診断が要求されている。３ＤＸから得られる画像は高解像度であるためにノイズが多く、一般に骨領域の抽出に用いられている２値化処理では対象物表面が欠落し、良好な３次元画像を得ることができなかった。欠落、切断された輪郭線を修復する手法としては欠損部分または離散点の曲率を用いて滑らかに補間する方法や人間の視覚構造、主観的評価をもとに輪郭を検出する方法、ハフ変換を用いた補間方法などが提案されている。また歯科領域においては最適化に基づいたトレース図の生成方法について報告されている。
【０００９】
また、少ないデータ量にて高画質な三次元画像を生成する超音波診断装置において、収集座標のボリュームデータを所定の視線方向に基づいて定義される面に沿って分割し、複数のスライスデータを生成するスライスデータ生成し、複数のスライス面それぞれに対応する中間画像を求め、その中間画像を累積加算することにより表示画像を生成する技術知られている（特許文献１参照。）。
【００１０】
ところで、上記したこれらの手法は滑らかな連続線を検出することが可能であり有効性が確認されているが、いずれも欠損部分を何らかの方法により推定し、人工的な線で補間するものである。
【００１１】
そこで、発明者らはこれまでにノイズを多く含んだＣＴデータから対象物を抽出する新しい手法を考案し、これまでにその有効性について基本的な検討を発表した（非特許文献３、４、５、６参照。）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００３−６１９５６号公報
【００１３】
【非特許文献１】
Ａｒａｉ Ｙ、 Ｈｏｎｄａ Ｋ、 Ｉｗａｉ Ｋ ｅｔ ａｌ ： Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌ ”３ＤＸ” ｏｆ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ Ｘ−ｒａｙ ＣＴ ｆｏｒ Ｄｅｎｔａｌ Ｕｓｅ． ＣＡＲＳ２００１ ： ２００１、 ｐｐ．６７１−６７５
【００１４】
【非特許文献２】
小照射野Ｘ線ＣＴの実験機”３ＤＸ Ｍｕｌｔｉ Ｉｍａｇｅ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ”の基本性能、 歯科放射．２０００；４０（２）、 ２０００、 ｐｐ．１４５−１５４
【００１５】
【非特許文献３】
別府嗣信、綱島均、新井嘉則：Ｏｒｔｈｏ−ＣＴを用いた３次元モデル構築に関する研究、 電子情報通信学会技術研究報告 ＭＩ２０００−７５、 ２００１、 ｐｐ．１４５−１４９
【００１６】
【非特許文献４】
綱島均、別府嗣信、新井嘉則：立体画像構成法（特願２０００−３５８４２０）、２０００
【００１７】
【非特許文献５】
Ｂｅｆｕ Ｓ、Ｔｓｕｎａｓｈｉｍａ Ｈ、 Ａｒａｉ Ｙ ： Ａ ｓｔｕｄｙ ｉｎ Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ＤＸ Ｍｕｌｔｉ Ｉｍａｇｅ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ． ＣＡＲＳ２００１： ２００１、 ｐｐ．６６５−６７０
【００１８】
【非特許文献６】
綱島均、別府嗣信、山田鮎太、新井嘉則 ： 歯科用小型Ｘ線ＣＴにおける３次元画像構築法、Ｍｅｄ． Ｉｍａｇ． Ｔｅｃｈ． ２１：１５７−１６５、 ２００３
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非特許文献３、４、５、６に記載された発明において、構築した３次元画像を検討した結果、顎関節部分を撮影対象とした場合、下顎頭、下顎窩の分離が十分行われていないという問題が確認された。
【００２０】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、分離された部分を有する画像の分離を十分に行う画像処理方法、画像処理プログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【００２２】
請求項１に記載された発明は、一のブロックで構成される３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータを処理する画像処理方法において、前記３次元ＣＴデータにおける連続性の開始点を、前記一のブロック内に設定する（例えば、底面に位置する３次元ＣＴデータを開始点に設定する。開始点は、一つであってもよい。）開始点設定手順と、前記開始点設定手順で設定された開始点との連続性を有する前記３次元ＣＴデータを検出する（例えば、連続性を有する３次元ＣＴデータにラベリングを行う。）連続性検出手順と、前記連続性検出手順で検出された連続性を有する３次元ＣＴデータに基づいて、３次元ＣＴデータを再構成することを特徴とする。
【００２３】
請求項２に記載された発明は、所定の領域が複数のブロックで構成される３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータを処理する画像処理方法において、前記３次元ＣＴデータにおける連続性の開始点を、ブロック毎に、各ブロック内に設定する（例えば、底面に位置する３次元ＣＴデータ及び上面に位置する３次元ＣＴデータを開始点に設定する。開始点は、側面に有っても、内部にあってもよい。）開始点設定手順と、ブロック毎に、前記開始点設定手順で設定された開始点との連続性を有する前記３次元ＣＴデータを検出する連続性検出手順と、前記連続性検出手順で検出された連続性を有する３次元ＣＴデータに基づいて、３次元ＣＴデータを再構成することを特徴とする。
【００２４】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２記載の画像処理方法において、前記連続性検出手順における連続性の検出を面単位で又は点単位で行うことを特徴とする。
【００２５】
請求項４に記載された発明は、請求項１ないし３いずれか一項記載の画像処理方法において、前記所定の領域が顎関節部分であり、複数のブロックが、下顎頭、下顎窩であることを特徴とする。
【００２６】
請求項５に記載された発明は、請求１ないし４記載の画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラムである。
【００２７】
請求項６に記載された発明は、請求項５記載の画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図３に、本発明が適用される３ＤＸ装置の例を示す。
【００２９】
撮像装置１は、３ＤＸ装置であり、放射線（Ｘ線）源１１、検知器１２、アナログ−ディジタル変換器１３、汎用コンピュータ１４から構成されている。放射線源１１は、放射線（Ｘ線）を出射しており、放射線源１１から出射された放射線は、撮像対象２１に照射される。放射線源１１からの放射線は、撮像対象２１を透過して検知器（イメージ・インテンシファイア）１２に入射される。検知器１２は、入射された放射線の強度に応じた検知信号を出力する。
【００３０】
なお、汎用コンピュータ１４は、ＨＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＦＤＤ等の記録媒体に記録された画像処理プログラムをインストールして、汎用コンピュータ１４が、画像処理を行うようにしてもよい。
【００３１】
また、アナログ−ディジタル変換器１３の処理を、汎用コンピュータ１４が、ソフトウエアにより行うようにしてもよい。その場合は、アナログ−ディジタル変換器１３が無くてもよい。
【００３２】
放射線源１１と検知器１２とは撮像対象２１を挟んで互いに対向して配置されており、Ｚ軸（対象物の中心を通る鉛直線）を中心として、１回転して３６０度方向から計５１２枚の投影データが収集される。検知器１２で検知された検知信号（アナログ信号）は、アナログ−ディジタル変換器１３に供給され、ディジタルデータに変換される。アナログ−ディジタル変換器１３でディジタルデータに変換されたデータは、汎用コンピュータ１４に供給されて画像処理が施されて、撮像対象２１の３次元データを得ることができる。
【００３３】
３ＤＸ装置により得られた３次元投影データデータは、図４（Ｂ）に示されているように、高さ４０ｍｍで直径３０ｍｍ×直径３０ｍｍの円柱型の画像形成領域を有する。また、１ボクセルは、図４（Ａ）に示されているように、０．１２５×０．１２５×０．１２５であるので、図４（Ｂ）に示された円柱型の画像は、２４０×π×（３２０／２）２のボクセルを有する。
（浮遊状ノイズの除去）
構築した３次元画像には対象物周辺に、軟組織の影響によって浮遊状のノイズ成分が生じる。これら浮遊状ノイズ成分を除去するために、上下方向の連続性を見ながら除去する。
【００３４】
図５に、３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータから浮遊状ノイズ成分を除去する画像処理方法の処理フローを示す。
【００３５】
先ず、３ＤＸ装置において、所定の軸を中心として、３次元対象物を１回転して３次元ＣＴデータが収集される（Ｓ１０）。
【００３６】
次いで、３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータにおいて、画像領域の上部と下部から画像の連続性を見ていく。
▲１▼画像領域の底面と接している画素にラベリングを行う（Ｓ１１）。次に一段上の配列をみて、今ラベリングした画素に接している画素に対してもラベリングを行う。以下同様に上面まで処理を行う（Ｓ１２）。
【００３７】
ステップＳ１１とステップＳ１２の処理を、ラベリングした画素数を数えて、収束するまで繰り返す（Ｓ１３）。
【００３８】
ステップＳ１１とステップＳ１２の処理が、底面と接している画素にラベリングを行い、次いで、次の上の面の画素にラベリングを行うという風に、面単位で行われるため、逆Ｕ字状の場合（オーバハングしている場合）は、一度の処理で、全ての連続性を検出することができない。そこで、ラベリングした画素数を数えて、収束するまで繰り返すものである。
▲２▼画像領域の上面と接している画素にラベリングを行う（Ｓ２１）。次に一段下の配列をみて、今ラベリングした画素に接している画素に対してもラベリングを行う。以下同様に底面まで処理を行う（Ｓ２２）。
【００３９】
ステップＳ１１とステップＳ１２の処理を、ラベリングした画素数を数えて、収束するまで繰り返す（Ｓ２３）。
【００４０】
その結果、図６に示されているように、下顎頭、下顎窩には、ラベリングが行われ、浮遊状ノイズには、ラベリングが行われない。
▲３▼最後に画像全体をみてラベリングされていない画素に対して、画素値−０（黒）を入力する（Ｓ１３）。
【００４１】
再構成された３次元ＣＴデータを用いて、画像を出力する（Ｓ２５）。
【００４２】
上記説明では、ラベリングを底面と接している画素及び上面と接している画素から開始した例で説明したが、開始点は、これに限らず、側面に有っても、内部にあってもよい。
【００４３】
また、上記説明では、ラベリングを面単位で行うように説明したが、ラベリングを面単位で行うようにしてもよい。こうすることで、ステップＳ１３及びステップＳ２３の処理回数を少なくすることができる。場合によっては、ステップＳ１３及びステップＳ２３をなくすこともできる。
【００４４】
図７（Ａ）に、浮遊状ノイズ成分を除去処理する前の画像を示し、図７（Ｂ）に、除去処理した後の画像を示す。また、図８に、各方向からの除去処理後の画像を示す。
【００４５】
なお、本方法は、歯科医用に限らず、所定の領域が複数のブロックで構成される３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータに適用できる。
【００４６】
本実施の形態に基づいて、３次元画像の寸法精度向上、対象物の再現性に関して試験して検討を行った。その結果、これまで困難であった下顎頭、下顎窩の分離が可能になり、臨床応用への適用が期待される。また、この３次元画像を用いての有限要素解析や光造形などを用いた実態モデルの構築などに応用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、分離された部分を有する画像の分離を十分に行う画像処理方法、画像処理プログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することができる。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像処理方法の処理概要を説明するための図である。
【図２】正多面体である。
【図３】本発明が適用される３ＤＸ装置の例を説明するための図である。
【図４】３次元投影データデータを説明するための図である。
【図５】３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータから浮遊状ノイズ成分を除去する画像処理方法の処理フローである。
【図６】画像の連続性の検出を説明するための図である。
【図７】浮遊状ノイズ成分を除去処理する前の画像と除去処理した後の画像である。
【図８】浮遊状ノイズ成分を除去処理した後の画像である。
【符号の説明】
１ ３ＤＸ装置
１１ 放射線源
１２ 検知器
１３ アナログ−ディジタル変換器
１４ 汎用コンピュータ
２１ 撮像対象
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理方法、画像処理プログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医科領域においてはＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）やＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）から得られた断層画像を用いた診断が一般的となっている。さらに近年のコンピュータハードウェア技術の発展により、これら断層画像から３次元画像を作成することが容易となり、患部の位置や形状のより正確で客観的な把握が可能となった。また、最近では３次元画像を用いた骨片の切断、合成シミュレーションや皮切開部位の距離計測など多くの研究が行われている。
【０００３】
歯科領域においては、これまで医科用ＣＴを流用してきたが装置の規模、画像の解像度などの点から歯科に最適化されているとは言えなかった。
【０００４】
これに対し、日本大学歯学部放射線学教室において新井らが、３ＤＸ（３ＤＸ Ｍｕｌｔｉ Ｉｍａｇｅ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ）を開発した（非特許文献１、２参照。）。
【０００５】
この３ＤＸ装置は、撮影領域が局所的であることや装置自体がＸ線照射線量を低く抑えていることから、３ＤＸ装置全体でＸ線被曝線量が低減されている。撮影領域の濃度範囲は２５６階調で表現されるよう量子化されている。この３ＤＸ装置により得られた３次元投影データは従来のＣＴデータと比較して高い解像度を有し、任意方向からの断層像を３次元的に表示することが可能であり、これまで困難であった顎骨や内耳の硬組織の微細な観察が可能である。これにより耳鼻科および歯科領域の硬組織診断での有効性が確認されている。
【０００６】
この３ＤＸ装置を用いて、発明者らは、これまでに、３ＤＸから得られた３次元投影データをＺ軸（対象物の中心を通る鉛直線）を中心に多方向から２次元画像上に展開することにより断層像を作製し、そこでノイズ低減、対象物の輪郭抽出を行った後、３次元上に再配列を行う方法を考案した。これは３ＤＸから得られるデータが３次元上のボクセルデータであることに着目した手法である。
【０００７】
以下、図１を用いて、その処理概要を説明する。
（画像の切り出し）
まず、図１（Ａ）に示されている３ＤＸ装置を用いて、３次元投影データ（図１（Ｂ））に対して、Ｚ軸を中心に多方向から２次元画像に切り出す（図１（Ｃ））。画像の切り出しは断層像を積層する方法に対し逆のアルゴリズムである。ここで、単純に空間分解能である０．１２５（１ボクセル）間隔で切り出すのではなく、ノイズ低減処理を含めるために移動平均処理を行い、切り出す深度方向に８枚の画像の平均値で１枚の画像となるよう画像を切り出す。
（２次元画像処理）
次に、得られた原画像からノイズを除去する。単なる２値化処理では対象物を正確に抽出することが困難であるため、以下で述べる処理を行い、２値化輪郭画像を得る（図１（Ｄ））。
▲１▼濃度変換によるコントラスト調整
▲２▼ガウシアンフィルターを用いた輪郭検出
▲３▼２値化
▲４▼細線化処理による輪郭抽出
（３次元画像の再構築）
得られた輪郭画像を２次元上に画像を切り出す際とは逆に、切り出した順番に各方向毎に積層させ３次元上に再配列を行い、方向毎に構築した３次元画像を３次元上において合成する（図１（Ｅ））。この際、各方向によって抽出される対象物領域が異なるため、欠落している対象物の輪郭情報も他方向からの処理画像によって補間することができる。
（多軸切り出し）
なお、図１（Ｃ）のように、３次元投影データをＺ軸を中心に２次元画像に切り出す以外に、図２に示す正四面体（Ａ）、正六面体（Ｂ）、正八面体（Ｃ）、正一二面体（Ｄ）、正二十面体（Ｅ）の正多面体の各面の中心と正多面体の中心を結ぶ線を軸として２次元画像に切り出すようにしてもよい。
【０００８】
この３ＤＸ装置を用いて、これまでに５０００症例の画像診断を行い、その有効性が確認されている。一方歯科医療も高度化により３次元画像を用いた診断が要求されている。３ＤＸから得られる画像は高解像度であるためにノイズが多く、一般に骨領域の抽出に用いられている２値化処理では対象物表面が欠落し、良好な３次元画像を得ることができなかった。欠落、切断された輪郭線を修復する手法としては欠損部分または離散点の曲率を用いて滑らかに補間する方法や人間の視覚構造、主観的評価をもとに輪郭を検出する方法、ハフ変換を用いた補間方法などが提案されている。また歯科領域においては最適化に基づいたトレース図の生成方法について報告されている。
【０００９】
また、少ないデータ量にて高画質な三次元画像を生成する超音波診断装置において、収集座標のボリュームデータを所定の視線方向に基づいて定義される面に沿って分割し、複数のスライスデータを生成するスライスデータ生成し、複数のスライス面それぞれに対応する中間画像を求め、その中間画像を累積加算することにより表示画像を生成する技術知られている（特許文献１参照。）。
【００１０】
ところで、上記したこれらの手法は滑らかな連続線を検出することが可能であり有効性が確認されているが、いずれも欠損部分を何らかの方法により推定し、人工的な線で補間するものである。
【００１１】
そこで、発明者らはこれまでにノイズを多く含んだＣＴデータから対象物を抽出する新しい手法を考案し、これまでにその有効性について基本的な検討を発表した（非特許文献３、４、５、６参照。）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００３−６１９５６号公報
【００１３】
【非特許文献１】
Ａｒａｉ Ｙ、 Ｈｏｎｄａ Ｋ、 Ｉｗａｉ Ｋ ｅｔ ａｌ ： Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌ ”３ＤＸ” ｏｆ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ Ｘ−ｒａｙ ＣＴ ｆｏｒ Ｄｅｎｔａｌ Ｕｓｅ． ＣＡＲＳ２００１ ： ２００１、 ｐｐ．６７１−６７５
【００１４】
【非特許文献２】
小照射野Ｘ線ＣＴの実験機”３ＤＸ Ｍｕｌｔｉ Ｉｍａｇｅ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ”の基本性能、 歯科放射．２０００；４０（２）、 ２０００、 ｐｐ．１４５−１５４
【００１５】
【非特許文献３】
別府嗣信、綱島均、新井嘉則：Ｏｒｔｈｏ−ＣＴを用いた３次元モデル構築に関する研究、 電子情報通信学会技術研究報告 ＭＩ２０００−７５、 ２００１、 ｐｐ．１４５−１４９
【００１６】
【非特許文献４】
綱島均、別府嗣信、新井嘉則：立体画像構成法（特願２０００−３５８４２０）、２０００
【００１７】
【非特許文献５】
Ｂｅｆｕ Ｓ、Ｔｓｕｎａｓｈｉｍａ Ｈ、 Ａｒａｉ Ｙ ： Ａ ｓｔｕｄｙ ｉｎ Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ＤＸ Ｍｕｌｔｉ Ｉｍａｇｅ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ． ＣＡＲＳ２００１： ２００１、 ｐｐ．６６５−６７０
【００１８】
【非特許文献６】
綱島均、別府嗣信、山田鮎太、新井嘉則 ： 歯科用小型Ｘ線ＣＴにおける３次元画像構築法、Ｍｅｄ． Ｉｍａｇ． Ｔｅｃｈ． ２１：１５７−１６５、 ２００３
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非特許文献３、４、５、６に記載された発明において、構築した３次元画像を検討した結果、顎関節部分を撮影対象とした場合、下顎頭、下顎窩の分離が十分行われていないという問題が確認された。
【００２０】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、分離された部分を有する画像の分離を十分に行う画像処理方法、画像処理プログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【００２２】
請求項１に記載された発明は、一のブロックで構成される３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータを処理する画像処理方法において、前記３次元ＣＴデータにおける連続性の開始点を、前記一のブロック内に設定する（例えば、底面に位置する３次元ＣＴデータを開始点に設定する。開始点は、一つであってもよい。）開始点設定手順と、前記開始点設定手順で設定された開始点との連続性を有する前記３次元ＣＴデータを検出する（例えば、連続性を有する３次元ＣＴデータにラベリングを行う。）連続性検出手順と、前記連続性検出手順で検出された連続性を有する３次元ＣＴデータに基づいて、３次元ＣＴデータを再構成することを特徴とする。
【００２３】
請求項２に記載された発明は、所定の領域が複数のブロックで構成される３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータを処理する画像処理方法において、前記３次元ＣＴデータにおける連続性の開始点を、ブロック毎に、各ブロック内に設定する（例えば、底面に位置する３次元ＣＴデータ及び上面に位置する３次元ＣＴデータを開始点に設定する。開始点は、側面に有っても、内部にあってもよい。）開始点設定手順と、ブロック毎に、前記開始点設定手順で設定された開始点との連続性を有する前記３次元ＣＴデータを検出する連続性検出手順と、前記連続性検出手順で検出された連続性を有する３次元ＣＴデータに基づいて、３次元ＣＴデータを再構成することを特徴とする。
【００２４】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２記載の画像処理方法において、前記連続性検出手順における連続性の検出を面単位で又は点単位で行うことを特徴とする。
【００２５】
請求項４に記載された発明は、請求項１ないし３いずれか一項記載の画像処理方法において、前記所定の領域が顎関節部分であり、複数のブロックが、下顎頭、下顎窩であることを特徴とする。
【００２６】
請求項５に記載された発明は、請求１ないし４記載の画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラムである。
【００２７】
請求項６に記載された発明は、請求項５記載の画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図３に、本発明が適用される３ＤＸ装置の例を示す。
【００２９】
撮像装置１は、３ＤＸ装置であり、放射線（Ｘ線）源１１、検知器１２、アナログ−ディジタル変換器１３、汎用コンピュータ１４から構成されている。放射線源１１は、放射線（Ｘ線）を出射しており、放射線源１１から出射された放射線は、撮像対象２１に照射される。放射線源１１からの放射線は、撮像対象２１を透過して検知器（イメージ・インテンシファイア）１２に入射される。検知器１２は、入射された放射線の強度に応じた検知信号を出力する。
【００３０】
なお、汎用コンピュータ１４は、ＨＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＦＤＤ等の記録媒体に記録された画像処理プログラムをインストールして、汎用コンピュータ１４が、画像処理を行うようにしてもよい。
【００３１】
また、アナログ−ディジタル変換器１３の処理を、汎用コンピュータ１４が、ソフトウエアにより行うようにしてもよい。その場合は、アナログ−ディジタル変換器１３が無くてもよい。
【００３２】
放射線源１１と検知器１２とは撮像対象２１を挟んで互いに対向して配置されており、Ｚ軸（対象物の中心を通る鉛直線）を中心として、１回転して３６０度方向から計５１２枚の投影データが収集される。検知器１２で検知された検知信号（アナログ信号）は、アナログ−ディジタル変換器１３に供給され、ディジタルデータに変換される。アナログ−ディジタル変換器１３でディジタルデータに変換されたデータは、汎用コンピュータ１４に供給されて画像処理が施されて、撮像対象２１の３次元データを得ることができる。
【００３３】
３ＤＸ装置により得られた３次元投影データデータは、図４（Ｂ）に示されているように、高さ４０ｍｍで直径３０ｍｍ×直径３０ｍｍの円柱型の画像形成領域を有する。また、１ボクセルは、図４（Ａ）に示されているように、０．１２５×０．１２５×０．１２５であるので、図４（Ｂ）に示された円柱型の画像は、２４０×π×（３２０／２）２のボクセルを有する。
（浮遊状ノイズの除去）
構築した３次元画像には対象物周辺に、軟組織の影響によって浮遊状のノイズ成分が生じる。これら浮遊状ノイズ成分を除去するために、上下方向の連続性を見ながら除去する。
【００３４】
図５に、３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータから浮遊状ノイズ成分を除去する画像処理方法の処理フローを示す。
【００３５】
先ず、３ＤＸ装置において、所定の軸を中心として、３次元対象物を１回転して３次元ＣＴデータが収集される（Ｓ１０）。
【００３６】
次いで、３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータにおいて、画像領域の上部と下部から画像の連続性を見ていく。
▲１▼画像領域の底面と接している画素にラベリングを行う（Ｓ１１）。次に一段上の配列をみて、今ラベリングした画素に接している画素に対してもラベリングを行う。以下同様に上面まで処理を行う（Ｓ１２）。
【００３７】
ステップＳ１１とステップＳ１２の処理を、ラベリングした画素数を数えて、収束するまで繰り返す（Ｓ１３）。
【００３８】
ステップＳ１１とステップＳ１２の処理が、底面と接している画素にラベリングを行い、次いで、次の上の面の画素にラベリングを行うという風に、面単位で行われるため、逆Ｕ字状の場合（オーバハングしている場合）は、一度の処理で、全ての連続性を検出することができない。そこで、ラベリングした画素数を数えて、収束するまで繰り返すものである。
▲２▼画像領域の上面と接している画素にラベリングを行う（Ｓ２１）。次に一段下の配列をみて、今ラベリングした画素に接している画素に対してもラベリングを行う。以下同様に底面まで処理を行う（Ｓ２２）。
【００３９】
ステップＳ１１とステップＳ１２の処理を、ラベリングした画素数を数えて、収束するまで繰り返す（Ｓ２３）。
【００４０】
その結果、図６に示されているように、下顎頭、下顎窩には、ラベリングが行われ、浮遊状ノイズには、ラベリングが行われない。
▲３▼最後に画像全体をみてラベリングされていない画素に対して、画素値−０（黒）を入力する（Ｓ１３）。
【００４１】
再構成された３次元ＣＴデータを用いて、画像を出力する（Ｓ２５）。
【００４２】
上記説明では、ラベリングを底面と接している画素及び上面と接している画素から開始した例で説明したが、開始点は、これに限らず、側面に有っても、内部にあってもよい。
【００４３】
また、上記説明では、ラベリングを面単位で行うように説明したが、ラベリングを面単位で行うようにしてもよい。こうすることで、ステップＳ１３及びステップＳ２３の処理回数を少なくすることができる。場合によっては、ステップＳ１３及びステップＳ２３をなくすこともできる。
【００４４】
図７（Ａ）に、浮遊状ノイズ成分を除去処理する前の画像を示し、図７（Ｂ）に、除去処理した後の画像を示す。また、図８に、各方向からの除去処理後の画像を示す。
【００４５】
なお、本方法は、歯科医用に限らず、所定の領域が複数のブロックで構成される３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータに適用できる。
【００４６】
本実施の形態に基づいて、３次元画像の寸法精度向上、対象物の再現性に関して試験して検討を行った。その結果、これまで困難であった下顎頭、下顎窩の分離が可能になり、臨床応用への適用が期待される。また、この３次元画像を用いての有限要素解析や光造形などを用いた実態モデルの構築などに応用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、分離された部分を有する画像の分離を十分に行う画像処理方法、画像処理プログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することができる。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像処理方法の処理概要を説明するための図である。
【図２】正多面体である。
【図３】本発明が適用される３ＤＸ装置の例を説明するための図である。
【図４】３次元投影データデータを説明するための図である。
【図５】３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータから浮遊状ノイズ成分を除去する画像処理方法の処理フローである。
【図６】画像の連続性の検出を説明するための図である。
【図７】浮遊状ノイズ成分を除去処理する前の画像と除去処理した後の画像である。
【図８】浮遊状ノイズ成分を除去処理した後の画像である。
【符号の説明】
１ ３ＤＸ装置
１１ 放射線源
１２ 検知器
１３ アナログ−ディジタル変換器
１４ 汎用コンピュータ
２１ 撮像対象
Claims (6)
- 一のブロックで構成される３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータを処理する画像処理方法において、
前記３次元ＣＴデータにおける連続性の開始点を、前記一のブロック内に設定する開始点設定手順と、
前記開始点設定手順で設定された開始点との連続性を有する前記３次元ＣＴデータを検出する連続性検出手順と、
前記連続性検出手順で検出された連続性を有する３次元ＣＴデータに基づいて、３次元ＣＴデータを再構成することを特徴とする画像処理方法。 - 所定の領域が複数のブロックで構成される３次元対象物から得られた３次元ＣＴデータを処理する画像処理方法において、
前記３次元ＣＴデータにおける連続性の開始点を、ブロック毎に、各ブロック内に設定する開始点設定手順と、
ブロック毎に、前記開始点設定手順で設定された開始点との連続性を有する前記３次元ＣＴデータを検出する連続性検出手順と、
前記連続性検出手順で検出された連続性を有する３次元ＣＴデータに基づいて、３次元ＣＴデータを再構成することを特徴とする画像処理方法。 - 前記連続性検出手順における連続性の検出を面単位で又は点単位で行うことを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理方法。
- 前記所定の領域が顎関節部分であり、
複数のブロックが、下顎頭、下顎窩であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項記載の画像処理方法。 - 請求１ないし４記載の画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラム。
- 請求項５記載の画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
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