專利名稱：圖像處理方法、裝置以及斷層攝影裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對斷層圖像的圖像處理方法、裝置以及斷層攝影裝置，特別涉及去除 偽影(artifact)的技術。
背景技術：
作為斷層圖像，采用使包括X線管(照射裝置)以及檢測器(檢測裝置)的攝像 系統(tǒng)圍繞被檢測體的體軸軸心旋轉(zhuǎn)以進行攝像的X線CT (Computed Tomography,計算機斷 層掃描)裝置取得的CT圖像為例進行說明。X線CT裝置是臨床必須的醫(yī)療設備，有單層CT 裝置、沿體軸方向并列設置檢測器的單元的多層CT裝置、從X線管照射沿體軸方向擴展的 錐狀的X線光束的錐形束(cone beam)CT裝置等。此外，作為X線CT裝置具備的檢測器， 近年來，錐形束CT中使用平板型X線檢測器(以下簡稱為“FPD”)。在X線CT裝置的情況下，使攝像系統(tǒng)圍繞被檢測體的體軸軸心旋轉(zhuǎn)，由此，偽影在 CT圖像中作為環(huán)狀出現(xiàn)(以下簡稱為“環(huán)狀偽影”)。參照圖14具體說明。圖14是為了進 行CT圖像中的環(huán)狀偽影產(chǎn)生的說明而提供的示意圖。圖14中，為了簡單說明，以單層CT 裝置為例進行說明。一般地，CT圖像中的環(huán)狀偽影因為以X線檢測陣列4等為代表的檢測 器的單元的缺陷或敏感度劣化(參考圖14(a)中附有符號“D”的單元)而產(chǎn)生。對于一列 通道檢測器與X線管2，使之圍繞被檢測體M的體軸ζ的軸心旋轉(zhuǎn)，如圖14(b)所示，取得 以通道檢測器的單元的并列設置方向(也稱作“通道(Channel)方向”)為橫軸、投影方向 (也稱作“視圖(View)方向”)為縱軸的元數(shù)據(jù)(稱作“正弦圖”)。在此，在檢測器的某個 單元上如果有圖14(a)所示的缺陷或敏感度變化D，則正弦圖上會產(chǎn)生線狀的偽影ART1，如 圖14(c)所示，重構的CT圖像上會產(chǎn)生環(huán)形狀的偽影(環(huán)狀偽影)ART2。即使僅僅0.1% 的檢測器的敏感度差，也能清楚地作為環(huán)形在視覺上確認出來。以往，一般地，通過在正弦圖上進行缺陷像素的插值或者檢測器的敏感度修正來 去除CT圖像上的環(huán)狀偽影。另一方面，作為使用CT圖像上的處理來去除環(huán)狀偽影的方法， 有專利文獻1、2。在專利文獻1、2中，通過收集觀察CT圖像上的環(huán)狀偽影，預先檢查環(huán)形的 帶狀的寬度或亮度(像素值)的變化分布。并且，對于與這些條件相應的環(huán)狀偽影，直接使 用低通濾波(低域通過型濾波)或中值濾波等來去除環(huán)狀偽影。近年來，作為多維信號分析法，提出了觀測相互獨立的信號重疊的混合信號，基于 此分離相互獨立的原信號的獨立成分分析(ICA IncbpendentComponent Analysis)(例 如，參照非專利文獻1 5)。特別是，非專利文獻2中對圖像適用獨立成分分析(ICA)，用 基底函數(shù)展開圖像，由此計算特征向量，實施圖像的特征分析。專利文獻1 特表平11-514121號公報專利文獻2 特開平11-128218號公報非專利文獻1 陳延偉著，《獨立成分分析(1)-雞尾酒會效果(cocktaiIparty effect)-》，日本醫(yī)用圖像工學會刊，2003年，21卷，1號，第81-85頁非專利文獻2 陳延偉著，《獨立成分分析(2)-利用ICA基底的特征提取_》，日本醫(yī)用圖像工學會刊，2003年，21卷，2號，第170-174頁非專利文獻3 村田昇著，《入門獨立成分分析》，東京電機大學出版社，2004年7
月非專利文獻4:Aapo Hyvarinen 著，Juha Karhunen 著，Erkki Oja 著，根元幾譯， 川勝真喜譯《詳解立成分分析-信號分析的新世界_》東京電機大學出版社，2005年2月非專利文獻5:村田昇，“獨立成分分析概論”，平成14年5月1日，早稻田大學 理工學部電氣電子情報工學科，[online]，因特網(wǎng)<URL ;http://www. eh. waseda. ac. ip/ murata/ mura/lecture/ica/note/>

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，每個檢測器的特性稍有不同，有時檢測器的敏感度還會隨時間變化，僅通過 上述正弦圖的敏感度處理難以完全地去除偽影。此外，有時CT圖像上的區(qū)域(例如上半部 分和下半部分)中偽影的強度還會發(fā)生變化，在對其進行處理時與在正弦圖上處理相比， 在圖像上處理更容易。此外，如專利文獻1、2那樣將上述平滑化為目的的濾波直接適用于 圖像會給原來的CT圖像帶來分辨率降低，有時還會產(chǎn)生由濾波引起的偽影。本發(fā)明鑒于上述情況而作，目的是提供能夠穩(wěn)定地去除偽影的圖像處理方法、裝 置以及斷層攝影裝置。解決問題的手段為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下結構。即，本發(fā)明的圖像處理方法是對斷層圖像進行處理的圖像處理方法，其特征在于， 以斷層圖像為對象進行偽影的特征量分析，由此分割為包含偽影的像素群和不包含偽影的 像素群，僅對所述包含偽影的像素群實施與修正有關的指定處理，由此進行去除偽影的修 正處理。根據(jù)本發(fā)明的圖像處理方法，以斷層圖像為對象進行偽影的特征量分析，由此分 割為包含偽影的像素群和不包含偽影的像素群，僅對所述包含偽影的像素群實施與修正有 關的指定處理，由此進行去除偽影的修正處理。這樣，僅對包含偽影的像素群實施與修正有 關的指定處理，對不包含偽影的像素群不實施與修正有關的指定處理，因此對于由不包含 偽影的像素群構成的原來的正常斷層圖像，不實施用于修正的濾波處理等，不會產(chǎn)生由濾 波引起的偽影，幾乎不會產(chǎn)生圖像分辨率的降低等由濾波等引起的副作用。其結果是能夠 穩(wěn)定地去除偽影。另外請注意，本說明書中的“僅對包含偽影的像素群實施與修正有關的 指定處理”，僅僅意味著對不包含偽影的像素群不實施與修正有關的指定處理，意味著對于 與修正以外有關的指定處理(例如從像素值到亮度的階度變更、偽影去除以外的修正處理 (例如延遲修正或增益修正等))，可以對不包含偽影的像素群實施該處理。上述特征量分析的一個例子是獨立成分分析(ICA)。利用該獨立成分分析使與偽 影對應的圖像成分和與偽影不對應的圖像成分獨立并分離，由此分割為包含偽影的像素群 和不包含偽影的像素群。另外，特征量分析并不限定于獨立成分分析，例如也可以是小波 (Wavelet)變換等。在利用獨立成分分析作為特征量分析的情況下，更具體地以下述方式進 行。
例如，通過消除與偽影對應的圖像成分，僅對包含偽影的像素群實施與修正有關 的指定處理。消除與偽影對應的圖像成分可以以下述方式進行。例如，以斷層圖像中的斷層面為X，y平面，同時以斷層圖像的各像素值為F(x，y)， 利用x，y將該斷層圖像F(x，y)分割為Δ個群，由此取得由N個像素構成的要素圖像&(1， y) (i = i Δ)。通過適用上述獨立成分分析，用由N個像素構成的基底函數(shù)々」(」=1 N)展開各個要素圖像Fi (x，y)。FiOc，y) = Σ」=1\]*八」 ...(A)在上述(A)式展開的基底函數(shù)Aj中，選擇與偽影對應的基底函數(shù)Ah(l <h<N，該 h的個數(shù)為一個或多個)，將與該選擇的基底函數(shù)Ah對應的成分Shi作為與偽影對應的圖像 成分。實施對于通過將該成分Shi置換為“0”消除了與偽影對應的圖像成分Shi的各個要素 圖像Fi(Ly)的修正處理。通過將該要素圖像Fi (x，y)以i = 1 Δ的方式排列，取得去 除了偽影的斷層圖像。與偽影對應的基底函數(shù)Ah不一定限定于只有一個，有時存在多個與 偽影對應的基底函數(shù)Ah，在此情況下通過將對應的全部成分Shi置換為“0”來去除偽影。此外，例如，通過將上述斷層圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐標上的圖像 F(r，θ)，將斷層圖像F(X，y)上的偽影轉(zhuǎn)換為圖像F (r，θ)上的偽影，利用r，θ將該圖像 F(r，θ)分割為Δ個群，由此取得由N個像素構成的要素圖像Fi (r，θ) (i = 1 Δ)。通 過適用上述獨立成分分析，用由N個像素構成的基底函數(shù)= 1 N)展開各個要素圖 像卩“!·，Θ)。F^r, θ ) =Σ J = !nSj^Aj…⑶在上述(B)式展開的基底函數(shù)^中，選擇與偽影對應的基底函數(shù)Ah(l <h<N，該 h的個數(shù)為一個或多個)，將與該選擇的基底函數(shù)Ah對應的成分Shi作為與偽影對應的圖像 成分。實施對于通過將該成分Shi置換為“0”消除了與偽影對應的圖像成分的各個要素圖 像&(1·，Θ)的修正處理。將該要素圖像Fi (r，θ)以i = 1 Δ的方式排列后得到圖像 F(r，Θ)，通過將圖像F(r，θ)逆變換為直角坐標系x，y的直角坐標上的斷層圖像F(x，y)， 取得去除了偽影的斷層圖像。在其一個例子中，有時存在多個與偽影對應的基底函數(shù)Ah，在 此情況下通過將對應的全部成分shi置換為“0”來去除偽影。此外，在斷層圖像為CT圖像 的情況下，通過將斷層圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐標上的圖像F(r，Θ)，將斷 層圖像F(x，y)上的環(huán)狀偽影變換為圖像F (r，θ)上的直線偽影。在作為特征量分析利用獨立成分分析的情況下，和不利用獨立成分分析的情況 下，更為理想的是，通過對包含偽影的像素群實施平滑化(smoothing)濾波，僅對包含偽影 的像素群實施與修正有關的指定處理。在利用獨立成分分析的情況下與消除與偽影對應的 圖像成分的上述方法相比，能夠進一步抑制對原來的正常斷層圖像的圖像分辨率降低等由 濾波等引起的副作用。在對包含偽影的像素群實施平滑化(smoothing)濾波的情況下，在作為特征量分 析利用獨立成分分析的情況下能夠以下述方式進行總結。即，利用獨立成分分析使與偽影 對應的圖像成分和與偽影不對應的圖像成分獨立并分離，由此分割為包含偽影的像素群和 不包含偽影的像素群，對于與偽影對應的圖像成分實施上述平滑化濾波，由此僅對包含偽 影的像素群實施與修正有關的指定處理。對于與偽影對應的圖像成分實施平滑化濾波可以 以如下方式進行。
即，在上述(B)式展開的基底函數(shù)Aj中，選擇與偽影對應的基底函數(shù)Ah(l ^h^N, 該h的個數(shù)為一個或多個)，將由該選擇的基底函數(shù)Ah及與其對應的成分Shi組成的要素 圖像shi*Ah作為與偽影對應的圖像成分。實施對于通過對該圖像成分實施平滑化濾波來平 滑化與偽影對應的圖像成分的、由shi*Ah組成的要素圖像Fh (r，θ)的修正處理。將該要素 圖像Fh(r，θ)以及由未選擇的剩余的基底函數(shù)Aj及與其對應的成分Sji組成的要素圖像 F^r, Θ)以i = l Δ的方式排列后得到圖像F(r，θ )，通過將該圖像F (r，θ )逆變換為 直角坐標系x，y的直角坐標上的斷層圖像F(x，y)，取得去除了偽影的斷層圖像。在該情況 下，更具體地可以以下述方式進行。例如，利用θ將由上述要素圖像shi*Ah組成的要素圖像Fh(r，θ)分割為M個(Μ 是包含1的自然數(shù))區(qū)域的圖像Fhk (r，e)(k= 1 M)，對每個圖像Fhk(r，θ )求出用θ 積分的剖面(profile)函數(shù)Pk(r)。通過對該剖面函數(shù)Pk(r)關于r實施平滑化濾波，求出 Pk(r)，。F^r，θ) =Fhk(r，0)*Pk(r)' /Pk(r)".(C)通過代入上述(C)式的右邊并求出左邊來修正上述圖像Fhk (r，Θ)，將該修正后的 圖像Fhk (r，θ)以k= 1 M的方式排列，由此來修正要素圖像Fh (r，θ)。在此，M是包含 1的自然數(shù)，因此也包含在不分割要素圖像Fh (r，θ)的情況下代入上述(C)式的右邊并求 出左邊來修正要素圖像Fh (r，θ)的情況。在上述CT圖像上的區(qū)域中偽影的強度發(fā)生變化的情況下，通過適當調(diào)節(jié)該M的值 來使用，能夠進行應對。此外，例如，F(xiàn)hk^, Θ) =Fhk(r, θ ) - (Pk(r)-Pk (r) ‘ ) ...(D)通過代入上述⑶式的右邊并求出左邊來修正上述圖像Fhk (r，Θ)，將該修正后的 圖像Fhk (r，θ)以k= 1 M的方式排列，由此來修正要素圖像Fh (r，θ)。在其一個例子 中，也包含在不分割要素圖像Fh (r，θ)的情況下代入上述(D)式的右邊并求出左邊來修正 要素圖像Fh (r，θ)的情況。一般地，在剖面函數(shù)Pk (r)的值能取與平滑化(smoothing)后 的Pk(r)’的值相比而言極端小的值的情況下，在上述(C)式的除法中有可能擴大噪聲的影 響，因此上述(D)式的減法是有利的。在上述的這些發(fā)明中，以如下技術思想為前提，即通過進行偽影的特征量分析，分 割為包含偽影的像素群和不包含偽影的像素群，僅對上述包含偽影的像素群實施與修正有 關的指定處理，由此進行去除偽影的修正處理；但也可以不以該技術思想為前提，將上述 (C)式變形為下述(C)’式，或者將上述(D)式變形為下述(D) ’式，對斷層圖像實施平滑化 濾波。S卩，與上述圖像處理方法不同的圖像處理方法是對斷層圖像進行處理的圖像處理 方法，其特征在于，以斷層圖像中的斷層面為x，y平面，同時以斷層圖像的各像素值為F(x， y)，將該斷層圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐標上的圖像F(r，θ )，由此將所述 斷層圖像F(x，y)上的偽影轉(zhuǎn)換為所述圖像F(r，θ)上的偽影，利用所述θ將該圖像F(r， θ)分割為M個(Μ是包含1的自然數(shù))區(qū)域的圖像Fk (r，θ) (k= 1 Μ)，對每個所述圖 像Fk(r，θ)求出用θ積分的剖面函數(shù)Pk(r)，通過對該剖面函數(shù)Pk(r)關于所述r實施所 述平滑化濾波，求出Pk (r)’，
Fk(r，θ ) = Fk(r，θ )*pk(r) ‘ /Pk(r)…(C)‘通過代入上述(C)’式的右邊并求出左邊來修正所述圖像Fk (r，θ )，將該修正后 的圖像Fk(r，θ)以k= 1 M的方式排列，由此來修正所述圖像F(r，Θ)，通過將該圖像 F(r，θ)逆變換為直角坐標系x，y的直角坐標上的斷層圖像F(x，y)，取得去除了所述偽影 的斷層圖像。此外，與上述圖像處理方法進一步不同的圖像處理方法是對斷層圖像進行處理的 圖像處理方法，其特征在于，以斷層圖像中的斷層面為χ，y平面，同時以斷層圖像的各像素 值為F(x，y)，將該斷層圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐標上的圖像F(r，Θ)，由 此將所述斷層圖像F (x，y)上的偽影轉(zhuǎn)換為所述圖像F(r，θ)上的偽影，利用所述θ將該 圖像F(r，θ)分割為M個(Μ是包含1的自然數(shù))區(qū)域的圖像Fk (r，θ) (k = 1 M)，對每 個所述圖像Fk(r，θ)求出用θ積分的剖面函數(shù)Pk(r)，通過對該剖面函數(shù)Pk(r)關于所述 r實施所述平滑化濾波，求出Pk(r)，，F(xiàn)k (r, Θ) =Fk(r, θ ) - (Pk (r)-Pk (r)‘)…(D)‘通過代入上述(D) ’式的右邊并求出左邊來修正所述圖像Fk(r，θ )，將該修正后 的圖像Fk(r，θ)以k= 1 M的方式排列，由此來修正所述圖像F(r，Θ)，通過將該圖像 F(r，θ)逆變換為直角坐標系x，y的直角坐標上的斷層圖像F(x，y)，取得去除了所述偽影 的斷層圖像。在上述(C)，式和上述(D)，式中，可以認為一般地，在剖面函數(shù)Pk(r)的值能取 與平滑化(smoothing)后的Pk(r)’的值相比而言極端小的值的情況下，與上述(C) ’式相 比，上述(D) ’式的減法是有利的。在上述的這些發(fā)明中，斷層圖像的一個例子是攝像系統(tǒng)圍繞被檢測體的體軸軸心 相對旋轉(zhuǎn)得到的圖像(即CT圖像)。在斷層圖像為CT圖像的情況下，如上所述使攝像系統(tǒng) 圍繞被檢測體的體軸軸心旋轉(zhuǎn)，由此偽像在CT圖像上作為環(huán)狀偽影出現(xiàn)。這些發(fā)明在斷層 圖像是CT圖像的情況下非常有用。另外，關于斷層圖像，并不限定于CT圖像，只要是通過 斷層攝影得到的圖像便可。正如由構成攝像系統(tǒng)的照射單元沿被檢測體平行移動、構成攝 像系統(tǒng)的檢測單元沿著與照射裝置的移動相反的方向平行移動而得到的斷層圖像，或者各 攝像系統(tǒng)圍繞與被檢測體的體軸垂直的軸心歲差運動而得到的斷層圖像所例示的那樣，對 斷層圖像并不做特別限定。此外，本發(fā)明的圖像處理裝置是對斷層圖像進行處理的圖像處理裝置，其特征在 于，包括分割單元，以斷層圖像為對象進行偽影的特征量分析，由此分割為包含偽影的像 素群和不包含偽影的像素群；以及像素群處理單元，僅對包含所述偽影的像素群實施與修 正有關的指定處理；由此進行去除偽影的修正處理。根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置，包括分割單元，以斷層圖像為對象進行偽影的特征 量分析，由此分割為包含偽影的像素群和不包含偽影的像素群；以及像素群處理單元，僅對 所述包含偽影的像素群實施與修正有關的指定處理，由此進行去除偽影的修正處理。這樣， 僅對包含偽影的像素群實施與修正有關的指定處理，對不包含偽影的像素群不實施與修正 有關的指定處理，因此對于由不包含偽影的像素群構成的原來的正常斷層圖像，幾乎不會 產(chǎn)生圖像分辨率的降低等由濾波等引起的副作用，能夠穩(wěn)定地去除偽影。此外，通過穩(wěn)定地 去除偽影，能夠得到良好的斷層圖像。
如在圖像處理方法中已經(jīng)描述的那樣，斷層圖像的一個例子是攝像系統(tǒng)圍繞被檢 測體的體軸軸心相對旋轉(zhuǎn)得到的圖像(即CT圖像)。同樣，關于斷層圖像，并不限定于CT 圖像。此外，本發(fā)明的斷層攝影裝置是對斷層圖像進行攝像的斷層攝影裝置，其特征在 于，包括檢測單元，檢測來自被檢測體的光或放射線；以及圖像處理單元，對與通過該檢 測單元得到的光或放射線有關的被檢測體的斷層圖像進行處理；所述圖像處理單元包括 分割單元，以所述斷層圖像為對象進行偽影的特征量分析，由此分割為包含偽影的像素群 和不包含偽影的像素群；以及像素群處理單元，僅對所述包含偽影的像素群實施與修正有 關的指定處理；由此進行去除偽影的修正處理。根據(jù)本發(fā)明的斷層攝影裝置，檢測單元檢測來自被檢測體的光或放射線，圖像處 理單元對與通過該檢測單元得到的光或放射線有關的被檢測體的斷層圖像進行處理，由此 對斷層圖像進行攝像。該圖像處理單元包括分割單元，以斷層圖像為對象進行偽影的特征 量分析，由此分割為包含偽影的像素群和不包含偽影的像素群；以及像素群處理單元，僅對 所述包含偽影的像素群實施與修正有關的指定處理；由此進行去除偽影的修正處理。這樣， 僅對包含偽影的像素群實施與修正有關的指定處理，對不包含偽影的像素群不實施與修正 有關的指定處理，因此對于由不包含偽影的像素群構成的原來的正常斷層圖像，幾乎不會 產(chǎn)生圖像分辨率的降低等由濾波等引起的副作用，能夠穩(wěn)定地去除偽影。此外，通過穩(wěn)定地 去除偽影，能夠得到良好的斷層圖像，從而能夠進行良好的攝像。在上述斷層攝影裝置中，除了檢測單元，還可以包括向被檢測體照射光或放射線 的照射單元。在此情況下，檢測單元檢測透過被檢測體的光或放射線。當然，也可以適用于 不包括照射單元，如核醫(yī)學診斷裝置那樣，向被檢測體的體內(nèi)投放放射性藥劑，通過檢測單 元檢測從被檢測體產(chǎn)生的放射線(例如α線、β線、Y線等)，由此得到斷層圖像的裝置。此外，斷層攝影裝置包括使照射單元以及檢測單元圍繞被檢測體的體軸軸心相對 旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)單元，在斷層圖像是照射單元以及檢測單元圍繞被檢測體的體軸軸心相對旋轉(zhuǎn) 得到的圖像(CT圖像)時是有用的。如在圖像處理方法及其裝置中描述的那樣，斷層攝影 裝置并不限定于X線CT裝置，斷層圖像也并不限定于CT圖像。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明涉及的圖像處理方法、裝置以及斷層攝影裝置，以斷層圖像為對象進 行偽影的特征量分析，由此分割為包含偽影的像素群和不包含偽影的像素群，僅對所述包 含偽影的像素群實施與修正有關的指定處理，由此進行去除偽影的修正處理。這樣，僅對包 含偽影的像素群實施與修正有關的指定處理，對不包含偽影的像素群不實施與修正有關的 指定處理，因此對于由不包含偽影的像素群構成的原來的正常斷層圖像，幾乎不會產(chǎn)生圖 像分辨率的降低等由濾波等引起的副作用，能夠穩(wěn)定地去除偽影。


圖1是各實施例涉及的X線CT裝置的概略結構圖以及模塊圖。圖2是為了說明與各個斷層圖像有關的取得而提供的示意圖。圖3的(a)、(b)是分別改變了 χ、y、ζ時的直角坐標系以及各個斷層圖像的示意 圖。
圖4是表示與實施例1有關的一系列斷層攝影的流程的流程圖。圖5是將一張斷層圖像分割為1024個群以取得要素圖像時的示意圖。圖6是對正常的斷層圖像人為地放入各種圖案的環(huán)狀偽影時的示意圖。圖7是表示與實施例2有關的一系列斷層攝影的流程的流程圖。圖8的(a)、(b)是表示從直角坐標系變換為極坐標系時各斷層圖像以及偽影的關 系的示意圖。圖9是表示與實施例3有關的一系列斷層攝影的流程的流程圖。圖10的(a)、(b)是表示從將區(qū)域分割為4份時的直角坐標系變換為極坐標系時 各斷層圖像以及偽影的關系的示意圖。圖11是分割后的區(qū)域重復(overlap)時的極坐標系的示意圖。圖12是與變形例有關的斷層攝影裝置的概略側面圖。圖13是與變形例有關的斷層攝影裝置的概略正面圖。圖14的(a) (c)是為了進行CT圖像中的環(huán)狀偽影產(chǎn)生的說明而提供的示意圖。符號說明2X線管
3X線檢測元件
4X線檢測陣列
5旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部
8圖像處理部
8b分割部
8c像素群處理部
F(x,y)斷層圖像Aj基底函數(shù)Fi (x，y)、&(!·，θ)要素圖像ζ 體軸M被檢測體
具體實施例方式實施例1以下，參照

本發(fā)明的實施例1。圖1是也包含后述的實施例2、3的各個實 施例涉及的X線CT裝置的概略結構圖以及模塊圖，圖2是為了說明與各個斷層圖像有關的 取得而提供的示意圖。圖3是分別改變了 W時的直角坐標系以及各個斷層圖像的示意 圖。也包含后述的實施例2、3，在本實施例1中，作為斷層攝影裝置，采用X線CT裝置為例 進行說明，同時作為斷層圖像采用CT圖像為例進行說明。如圖1所示，以被檢測體M的體軸為ζ，取與紙面垂直的方向。此外，以圖1所示的 方式取X軸以及y軸。也包含后述的實施例2、3，本實施例1涉及的X線CT裝置如圖1所 示包括載置被檢測體M的頂板1、向被檢測體M照射X線的X線管2和檢測透過被檢測體M 的X線的X線檢測陣列4。X線管2構成為照射扇狀的X線。在錐形束CT的情況下，X線 管2照射沿體軸ζ方向擴展的錐形狀的X線束。X線檢測元件3以通道為單位作為單元構成，通過將它們以環(huán)狀并排設置，構成X線檢測陣列4。在多層CT的情況下，通過將X線檢 測元件3沿體軸ζ方向也并排設置而構成X線檢測陣列4。在錐形束CT的情況下，將在平 面面板上二維地配置X線檢測元件3的FPD作為X線檢測陣列4使用。X線管2相當于本 發(fā)明中的照射單元，X線檢測陣列4相當于本發(fā)明中的檢測單元。此外，X線CT裝置包括使包括X線管2以及X線檢測陣列4的攝像系統(tǒng)圍繞被檢 測體M的體軸ζ的軸心旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部5。該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部5由省略圖示的馬達(motor) 和旋轉(zhuǎn)帶等構成，通過馬達的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動使旋轉(zhuǎn)帶旋轉(zhuǎn)，利用旋轉(zhuǎn)帶的旋轉(zhuǎn)使臺架(gantry) (省略圖示)旋轉(zhuǎn)，由此使臺架內(nèi)設置的X線管2以及X線檢測陣列4以相互對置的狀態(tài)沿 著圖中的箭頭方向或其相反方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部5相當于本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)單元。此外，X線CT裝置包括向X線管2提供管電流和高電壓的管電壓的高電壓產(chǎn)生 部6、作為投影數(shù)據(jù)收集通過X線檢測陣列4得到的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集部(DAS) 7、對于數(shù)據(jù)收 集部7收集的投影數(shù)據(jù)進行各種處理的圖像處理部8、統(tǒng)一控制構成X線CT裝置的各個部 分的控制器9、對控制器9進行輸入的輸入部10、輸出經(jīng)由控制器9送來的各種數(shù)據(jù)的輸出 部11、以及寫入并存儲經(jīng)由控制器9送來的各種數(shù)據(jù)的存儲器部12。圖像處理部8相當于 本發(fā)明中的圖像處理裝置，也相當于本發(fā)明中的圖像處理單元?？刂破?由中央計算處理裝置(CPU)等構成。輸入部10將操作者輸入的數(shù)據(jù)或 命令送入控制器9。輸入部10由以鼠標、鍵盤、操縱桿、軌跡球、觸摸板等為代表的指示設備 構成。輸出部11由以監(jiān)視器等為代表的顯示部或打印機等構成。存儲器部12 由以 ROM (Read only Memory，只讀存儲器)或 RAM (Random Access Memory，隨機存取存儲器)等為代表的存儲介質(zhì)構成。也包含后述的實施例2、3，在本實施 例1中，將數(shù)據(jù)收集部7收集的數(shù)據(jù)和圖像處理部8處理的各種數(shù)據(jù)寫入并存儲在RAM中， 并根據(jù)需要從RAM中讀出。ROM中預先存儲用于進行各種斷層攝影的程序等，通過由控制器 9執(zhí)行該程序來分別進行與該程序?qū)臄鄬訑z影。數(shù)據(jù)收集部7和圖像處理部8通過由控制器9執(zhí)行例如以上述存儲器部12等為 代表的存儲介質(zhì)的ROM中存儲的程序或以輸入部10為代表的指示設備輸入的命令來實現(xiàn)。 圖像處理部8包括重構由數(shù)據(jù)收集部7收集的投影數(shù)據(jù)以求出斷層圖像(在此是CT圖 像)的重構處理部8a、將該斷層圖像分割為包含環(huán)狀偽影的像素群和不包含環(huán)狀偽影的像 素群的分割部8b、和僅對該包含環(huán)狀偽影的像素群實施與修正有關的指定處理的像素群處 理部8c。關于分割部8b和像素群處理部8c的具體功能，通過圖4 圖6在后文中描述。 分割部8b相當于本發(fā)明中的分割單元，像素群處理部8c相當于本發(fā)明中的像素群處理單兀。重構處理部8a基于投影數(shù)據(jù)進行重構處理以得到斷層圖像。關于重構處理，可 以使用公知的濾波反投影法(FBP filtered Back Projection)(也稱作“濾波修正逆投影 法”)。以這種方式得到的斷層圖像是使X線管2以及X線檢測陣列4圍繞被檢測體M的 體軸ζ的軸心旋轉(zhuǎn)，即在圖1中的x，y平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)得到的數(shù)據(jù)，因此其斷層面是x，y平面。 此外，以斷層圖像的各像素值為F(x，y)。也包含后述的實施例2、3，在本實施例1中，通過以圖1所示的方式取X，y，ζ軸， 得到的斷層圖像F(x，y)是橫斷像，即軸(Axial)像，如圖2所示，在體軸ζ方向上為各個斷 層(即層)得到軸像。在本實施例1中，通過以圖1所示的方式取X，y，ζ軸，斷層圖像F (χ,
13y)是軸像，但也可以如圖3(a)所示，通過將圖1、圖2中的χ變?yōu)閥，圖1中的y變?yōu)閦，圖 1、圖2中的ζ變?yōu)閄，使斷層圖像F(x，y)為冠狀斷像，即冠狀(coronal)像，相反，也可以 如圖3(b)所示，通過將圖1、圖2中的χ變?yōu)閦，圖1、圖2中的y變?yōu)閄，圖1、圖2中的ζ變 為y，使斷層圖像F(x，y)為矢狀斷像，即矢狀(sagittal)像。這樣，可以將作為軸像得到的斷層圖像轉(zhuǎn)換為冠狀像或矢狀像。另外，在X線CT 裝置的情況下，由于如上所述使X線管2以及X線檢測陣列4圍繞被檢測體M的體軸Z的 軸心旋轉(zhuǎn)(即在圖1中的x，y平面內(nèi)旋轉(zhuǎn))，所以在軸像上出現(xiàn)環(huán)狀偽影。因此，考慮到切 實地去除環(huán)狀偽影這一點，斷層圖像F(x，y)為軸像是較為理想的。此外，考慮到切實地去 除環(huán)狀偽影這一點，較為理想的是，作為軸像得到的斷層圖像不轉(zhuǎn)換為冠狀像或矢狀像，原 樣保持為軸像，以下述方式分割為包含環(huán)狀偽影的像素群和不包含環(huán)狀偽影的像素群。接著，參照圖4 圖6說明分割部8b和像素群處理部8c的具體功能。圖4是表 示與實施例1有關的一系列斷層攝影的流程的流程圖。圖5是將一張斷層圖像分割為1024 個群以取得要素圖像時的示意圖。圖6是對正常的斷層圖像人為地放入各種圖案的環(huán)狀偽 影時的示意圖。(步驟Si)將斷層圖像分割為Δ個群分割部8b(參照圖1)以斷層圖像F(x，y)為對象進行環(huán)狀偽影的特征量分析，由 此分割為包含環(huán)狀偽影的像素群和不包含環(huán)狀偽影的像素群。也包含后述的實施例2、3，在 本實施例1中，作為特征量分析采用獨立成分分析(ICA)為例進行說明。利用該獨立成分 分析使與環(huán)狀偽影對應的圖像成分和與環(huán)狀偽影不對應的圖像成分獨立并分離，由此分割 為包含環(huán)狀偽影的像素群和不包含環(huán)狀偽影的像素群。在本實施例1中，利用X，y將斷層 圖像F(x，y)分割為Δ個群，據(jù)此得到由N個像素構成的要素圖像&(1，7) (i = 1 Δ)。具體而言，假設作為CT圖像的斷層圖像F(x，y)在體軸ζ方向上每層取得α張 (參照圖2)，根據(jù)α張斷層圖像F(x，y)計算由N個像素構成的基底函數(shù)Α」?；缀瘮?shù)Aj 由N個要素像素的FiU, y)構成，能夠作為由N個要素組成的向量進行處理。另外，基底函 數(shù)Aj的個數(shù)等于構成基底函數(shù)AjW像素數(shù)(j = 1 N)。一張斷層圖像F(x，y)是在x，y 方向上以i = 1 Δ/α (ΔχΧ Ay= Δ/α)的方式排列屬于Δχ個、群內(nèi)的要素圖 像&(1，y)而成的，是Δ/α個要素圖像的集合。因此，α張斷層圖像F(x，y)是由Δ個 要素圖像構成的。由N個要素構成的要素圖像FiU,y)也能作為由N個要素構成的向量進 行處理，α張斷層圖像F(x，y)是由Δ個要素圖像Fi(^y)構成的。在此，以α = 10，具有縱橫512X512個像素的斷層圖像F(x，y)、N= 256、Δχ = 32、Ay = 32(即 Δ/α = 32X32 = 1024、Δ = 1024X α = 10240)為例進行說明，具有 512X512個像素的斷層圖像F(x，y)在體軸ζ方向上每層取得10張(α =10)。基底函數(shù) Aj由縱橫16 X 16個像素即256個(N = 256)像素構成，能夠作為由256個要素組成的向量 進行處理。基底函數(shù)Aj的個數(shù)(在此是256個)等于構成基底函數(shù)Aj的像素數(shù)(j = 1 256)。如圖5所示，一張斷層圖像F(x，y)是在x，y方向上以i = 1 1024 ( Δ / α = 1024) 的方式排列屬于(512/16 = ) 32 個(Δχ = 32)、(512/16 = ) 32 個(Ay = 32)共計 1024 個 群內(nèi)的要素圖像&(1，》而成的，是1024個要素圖像的集合。因此，10張斷層圖像F(x，y) 是由10240個(Δ = 10240)要素圖像構成的。由256個像素構成的要素圖像Fi (x，y)也 能作為由256個要素構成的向量進行處理，10張斷層圖像F(x，y)是由10240個要素圖像F1(X，y)構成的。這樣，通過將一張斷層圖像F(X，y)分割為1024個群，得到由256個像素構成的要素圖像F1(X，y)。此外，在lo張斷層圖像F(X，y)中通過分割為10240個群得到由256個像素構成的要素圖像F1(X，y)。
(步驟S2)用基底函數(shù)展開要素圖像
若適用獨立成分分析，則各個要素圖像F1(X，y)與基底函數(shù)A1之間成立下述(1)式的關系式。
數(shù)學式1
上述(1)式是用向量與矩陣的積表示的，將其進行歸納的式子是下述(2)式。
關于滿足上述(1)式或上述(2)式的基底函數(shù)A1，能夠適用上述獨立成分分析(工CA)求出。關于具體的基底函數(shù)A1的計算方法，請參考上述非專利文獻l(陳延偉著，《獨立成分分析(1)一雞尾酒會效果一》，日本醫(yī)用圖像工學會刊，2003年，2l卷，l號，第8卜85頁)。上述(1)式或上述(2)式相當于本發(fā)明中的(A)式。
(步驟S3)求出與環(huán)狀偽影對應的圖像成分
在上述(1)式或上述(2)式中展開的基底函數(shù)A1中，選擇與環(huán)狀偽影對應的基底函數(shù)Ah(1≤h≤N，該h的個數(shù)為一個或多個)，將與該選擇的基底函數(shù)Ah對應的成分Sh，作為與上述環(huán)狀偽影對應的圖像成分。與環(huán)狀偽影對應的基底函數(shù)人并不限定于只有一個，存在多個基底函數(shù)人。
為了求出該與環(huán)狀偽影對應的圖像成分(即與選擇的基底函數(shù)人對應的成分Sh，)，如圖6所示，對于預先求出的正常的斷層圖像P，人為地放入各種圖案(改變了環(huán)狀偽影ART的直徑的圖案A1改變了環(huán)狀偽影ART的寬度的圖案B1改變了環(huán)狀偽影的亮度(像素值)或亮度分布的圖案C)的環(huán)狀偽影，對于正常的斷層圖像P時的各個成分Sh，通過放入圖案發(fā)生了什么樣的變化進行采樣。通過預先生成這種采樣數(shù)據(jù)，求出與環(huán)狀偽影對應 的圖像成分shi。為了求出與環(huán)狀偽影對應的圖像成分shi，除此之外，例如也可以通過以下 方式進行根據(jù)僅包括正常單元的X線檢測陣列以及具有異常單元的X線檢測陣列分別計 算斷層圖像，求出與各個斷層圖像對應的圖像成分，求出與異常的X線檢測陣列(即環(huán)狀偽 影)對應的圖像成分shi。此外，也可以通過以下方式求出與環(huán)狀偽影對應的圖像成分Shi 在僅包括正常單元的X線檢測陣列取得的正弦圖的特定單元的值上乘以例如0. 99(這對應 于使特定單元的敏感度降低為99% )后計算斷層圖像。通過以上述方式求出與環(huán)狀偽影對應的圖像成分shi，由與環(huán)狀偽影對應的基底函 數(shù)Ah及與其對應的成分Shi組成的要素圖像shi*Ah是與環(huán)狀偽影對應的圖像成分，即包含環(huán) 狀偽影的像素群。并且，由未選擇的剩余的基底函數(shù)A^及與其對應的成分 組成的要素 圖像Sj^Aj是與環(huán)狀偽影不對應的圖像成分，即不包含環(huán)狀偽影的像素群。這樣，通過進行 該步驟Sl S3的步驟分割為包含環(huán)狀偽影的像素群和不包含環(huán)狀偽影的像素群。該步驟 Sl S3的步驟由上述的分割部8b (參照圖1)進行。(步驟S4)將該成分置換為“0”(修正處理)通過將步驟S3中求出的與環(huán)狀偽影對應的圖像成分Shi置換為“0”，消除與環(huán)狀 偽影對應的圖像成分shi。S卩，實施對于與上述消除有關的各個要素圖像Fi (x，y)的修正處 理。這樣，通過消除與環(huán)狀偽影對應的圖像成分shi，僅對包含環(huán)狀偽影的像素群進行與修 正有關的指定處理。在存在多個與環(huán)狀偽影對應的基底函數(shù)Ah的情況下，將對應的全部圖 像成分Shi置換為“0”。另一方面，對于與環(huán)狀偽影不對應的圖像成分(不包含環(huán)狀偽影的 像素群)，該步驟S4中的置換為“0”的修正處理自然不進行，用于修正的濾波處理等也不進 行。另外，如上所述，僅僅意味著對不包含(環(huán)狀)偽影的像素群不實施與修正有關的指定 處理。因此，對于與修正以外有關的指定處理(例如從像素值到亮度的階度變更、偽影去除 以外的修正處理(例如延遲修正或增益修正等))，可以對不包含(環(huán)狀)偽影的像素群實 施該處理。該步驟S4中的修正處理由上述的像素群處理部8c(參照圖1)進行。(步驟S5)排列要素圖像通過將在步驟S4中進行了修正處理的要素圖像Fi (X，y)，以及由未選擇的剩余的 基底函數(shù)Aj及與其對應的成分Sji組成的要素圖像FiU, y)以i = l Δ的方式排列，得 到去除了環(huán)狀偽影的斷層圖像F(x，y)。根據(jù)本實施例1中涉及的步驟Sl S5，以斷層圖像為對象進行環(huán)狀偽影的特征量 分析(在本實施例1中是獨立成分分析(ICA))，由此分割為包含環(huán)狀偽影的像素群和不包 含環(huán)狀偽影的像素群，僅對所述包含環(huán)狀偽影的像素群實施與修正有關的指定處理(在本 實施例1中是置換為“0”的處理)，由此進行去除環(huán)狀偽影的修正處理。這樣，僅對包含環(huán) 狀偽影的像素群實施與修正有關的指定處理，對不包含環(huán)狀偽影的像素群不實施與修正有 關的指定處理，因此對于由不包含環(huán)狀偽影的像素群構成的原來的正常斷層圖像，不實施 用于修正的濾波處理等，不產(chǎn)生由濾波引起的偽影，幾乎不會產(chǎn)生圖像分辨率的降低等由 濾波等引起的副作用。其結果是能夠穩(wěn)定地去除偽影(在此是環(huán)狀偽影)。根據(jù)本實施例1中涉及的圖像處理部8以及包括該圖像處理部8的X線CT裝置， 包括向被檢測體M照射X線的X線管2和檢測透過被檢測體M的X線的X線檢測陣列4， 圖像處理部8對與通過該X線檢測陣列4得到的X線有關的被檢測體M的斷層圖像進行處
16理，由此對斷層圖像進行攝像。該圖像處理部8包括分割部8b，以斷層圖像為對象進行環(huán) 狀偽影的特征量分析(在本實施例1中是獨立成分分析(ICA))，由此分割為包含環(huán)狀偽影 的像素群和不包含環(huán)狀偽影的像素群；以及像素群處理部8c，僅對所述包含環(huán)狀偽影的像 素群實施與修正有關的指定處理(在本實施例1中是置換為“0”的處理)；由此進行去除環(huán) 狀偽影的修正處理。這樣，僅對包含環(huán)狀偽影的像素群實施與修正有關的指定處理，對不包 含環(huán)狀偽影的像素群不實施與修正有關的指定處理，因此對于由不包含環(huán)狀偽影的像素群 構成的原來的正常斷層圖像，幾乎不會產(chǎn)生圖像分辨率的降低等由濾波等引起的副作用， 能夠穩(wěn)定地去除偽影(在此是環(huán)狀偽影)。此外，通過穩(wěn)定地去除偽影，能夠得到良好的斷 層圖像，從而能夠進行良好的攝像。也包含后述的實施例2、3，在本實施例1中，適用于包括使X線管2以及X線檢測 陣列4圍繞被檢測體M的體軸ζ的軸心旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部5的X線CT裝置。在該X線CT 裝置中，斷層圖像是X線管2以及X線檢測陣列4圍繞被檢測體M的體軸ζ的軸心旋轉(zhuǎn)得 到的圖像(即CT圖像)時是有用的。在斷層圖像是CT圖像的情況下，使包括X線管2以 及X線檢測陣列4的攝像系統(tǒng)圍繞被檢測體M的體軸ζ的軸心旋轉(zhuǎn)，由此，偽影在CT圖像 上作為環(huán)狀偽影出現(xiàn)。也包含后述的實施例2、3，在本實施例1中，作為特征量分析采用獨立成分分析 (ICA)。利用該獨立成分分析使與環(huán)狀偽影對應的圖像成分和與環(huán)狀偽影不對應的圖像成 分獨立并分離，由此分割為包含環(huán)狀偽影的像素群和不包含環(huán)狀偽影的像素群。也包含后述的實施例2、3，在本實施例1中，通過消除與環(huán)狀偽影對應的圖像成分 shi，僅對包含偽影的像素群實施與修正有關的指定處理。具體地，在本實施例1中，利用X， y將斷層圖像F (X，y)分割為Δ個群，據(jù)此得到由N個像素構成的要素圖像Fi (X，y) (i = 1 Δ)。通過適用獨立成分分析，用由N個像素構成的基底函數(shù)Aj (j = 1 N)展開各個 要素圖像&&，y)。在上述⑴式或上述(2)式中展開的基底函數(shù)Aj中，選擇與環(huán)狀偽影 對應的基底函數(shù)Ah(l < h < N，該h的個數(shù)為一個或多個)，將與該選擇的基底函數(shù)Ah對應 的成分Shi作為與環(huán)狀偽影對應的圖像成分。實施對于通過將該成分Shi置換為“0”消除了 與環(huán)狀偽影對應的圖像成分Shi的各個要素圖像Fi (X，y)的修正處理。通過以i = 1 Δ 的方式排列該要素圖像Fi (x, y)，得到去除了環(huán)狀偽影的斷層圖像F(x，y)。如上所述，與環(huán)狀偽影對應的基底函數(shù)Ah并不一定限定于只有一個，有時存在多 個與偽影對應的基底函數(shù)Ah，在此情況下通過將對應的全部成分Shi置換為“0”，能夠去除 環(huán)狀偽影。實施例2接著，參照

本發(fā)明的實施例2。圖7是表示與實施例2有關的一系列斷 層攝影的流程的流程圖，圖8是表示從直角坐標系變換為極坐標系時各斷層圖像以及偽影 的關系的示意圖。關于本實施例2涉及的X線CT裝置，由于具有與上述實施例1相同的結 構，所以省略其說明。另外，關于實施例2涉及的圖7的流程圖，對于與上述實施例1共同 的步驟賦予相同的符號，省略其說明，僅說明不同點。(步驟Tl)變換為極坐標系分割部8b(參照圖1)將圖8(a)中的直角坐標系x，y的直角坐標上的斷層圖像 F (X，y)變換為圖8(b)中的極坐標系r，θ的極坐標上的圖像F(r，θ)。與上述的實施例1和后述的實施例3相同，在本實施例2中，作為斷層圖像(x，y)采用CT圖像，因此通過將 斷層圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐標上的圖像F(r，θ )，圖8 (a)所示的斷層圖 像F(x，y)上的環(huán)狀偽影ART變換為圖8(b)所示的圖像F(r，θ)上的直線偽影ART。(步驟Si)將斷層圖像分割為Δ個群在該步驟Sl中，作為分割對象的圖像在實施例1中是斷層圖像F(x，y)，而在本實 施例2中是圖像F(r，θ )，除此之外與實施例1相同，因此省略其說明。利用r，θ將圖像 F(r，θ)分割為Δ個群，據(jù)此得到由N個像素構成的要素圖像&(1·，θ)( = 1 Δ)。(步驟S2)用基底函數(shù)展開要素圖像若適用獨立成分分析，則各個要素圖像Fi (r，θ)與基底函數(shù)Aj之間成立下述(3) 式的關系式。數(shù)學式3 上述(3)式相當于本發(fā)明中的⑶式。(步驟Τ2)求出與直線偽影對應的圖像成分在上述(3)式中展開的基底函數(shù)^中，選擇與直線偽影對應的基底函數(shù) Ah(l < h < N，該h的個數(shù)為一個或多個)，將與該選擇的基底函數(shù)Ah對應的成分Shi作為 與上述直線偽影對應的圖像成分。與上述實施例1相同，在本實施例2的這種直線偽影的 情況下，與直線偽影對應的基底函數(shù)Ah也并不限定于只有一個，存在多個基底函數(shù)Ah。關 于求出與直線偽影對應的圖像成分(即與選擇的基底函數(shù)Ah對應的成分shi)的方法，與上 述實施例1相同，因此省略其說明。這樣，通過求出與直線偽影對應的圖像成分shi，由與直線偽影對應的基底函數(shù)Ah 及與其對應的成分Shi組成的要素圖像shi*Ah是與直線偽影對應的圖像成分，即極坐標上包 含直線偽影的像素群、直角坐標上包含環(huán)狀偽影的像素群。并且，由未選擇的剩余的基底函 數(shù)八」及與其對應的成分Sji組成的要素圖像Sji*Aj是與直線偽影不對應的圖像成分，即極坐 標上不包含直線偽影的像素群、直角坐標上不包含環(huán)狀偽影的像素群。這樣，通過進行該步 驟T1、S1、S2、T2的步驟，(在直角坐標上)分割為包含環(huán)狀偽影的像素群和不包含環(huán)狀偽 影的像素群。該步驟T1、S1、S2、T2的步驟由上述的分割部8b (參照圖1)進行。(步驟S4)將該成分置換為“0”(修正處理)通過將步驟T3中求出的與直線偽影對應的圖像成分Shi置換為“0”，消除與直線偽 影對應的圖像成分shi。在該步驟S4中，作為置換為“0”的圖像成分的對象的圖像在實施 例1中是斷層圖像F(X，y)，而在本實施例2中是圖像F(r，θ )，除此之外與實施例1相同， 因此省略其說明。該步驟S4中的修正處理由上述的像素群處理部8c(參照圖1)進行。(步驟S5)排列要素圖像在該步驟S5中，要素圖像在實施例1中是要素圖像FiU, y)，而在本實施例2中是 要素圖像&0·，θ )，除此之外，與實施例1相同。S卩，通過將在步驟S4中進行了修正處理的 要素圖像Fi (r, θ )，以及由未選擇的剩余的基底函數(shù)Aj及與其對應的成分Sji組成的要素圖像FiO", θ)以i = 1 Δ的方式排列，得到去除了直線偽影的圖像F(r，θ)。(步驟Τ3)逆變換為直角坐標系將在步驟S5中去除了直線偽影的圖像F(r，θ )逆變換為直角坐標系x，y的直角 坐標上的斷層圖像F(x，y)。通過以此方式進行逆變換，得到去除了環(huán)狀偽影的斷層圖像 F (x, y) ο根據(jù)本實施例2涉及的步驟11、51、52、12、54、55、13，與上述實施例1相同，僅對 包含環(huán)狀偽影的像素群實施與修正有關的指定處理(在本實施例2中實際的修正對象是進 行了極坐標變換的與直線偽影對應的圖像成分shi)，由于對不包含環(huán)狀偽影的像素群不實 施與修正有關的指定處理，所以對于由不包含環(huán)狀偽影的像素群構成的原來的正常斷層圖 像，幾乎不會產(chǎn)生圖像分辨率的降低等由濾波等引起的副作用，能夠穩(wěn)定地去除偽影(在 此是環(huán)狀偽影)。在本實施例2中，通過將斷層圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐標上的圖 像F(r，θ)，將斷層圖像F(X，y)上的環(huán)狀偽影變換為圖像F (r，θ)上的直線偽影，利用r， θ將該圖像F(r，θ)分割為Δ個群，據(jù)此得到由N個像素構成的要素圖像&0·，θ)( = 1 Δ)。通過適用獨立成分分析，用由N個像素構成的基底函數(shù)Aj (j = 1 N)展開各個 要素圖像&0·，Θ)。在上述⑶式中展開的基底函數(shù)^中，選擇與直線偽影對應的基底函 數(shù)Ah(1 < h < N，該h的個數(shù)為一個或多個)，將與該選擇的基底函數(shù)Ah對應的成分Shi作 為與直線偽影對應的圖像成分。實施對于通過將該成分shi置換為“0”消除了與直線偽影 對應的圖像成分Shi的各個要素圖像Fi (r，θ )的修正處理。通過將以i = 1 Δ的方式 排列該要素圖像&0·，Θ)得到的圖像F(r，θ)逆變換為直角坐標系x，y的直角坐標上的 斷層圖像F(x，y)，得到去除了環(huán)狀偽影的斷層圖像F(x，y)。另外，在上述實施例1這樣的直角坐標系的情況下，一般地，在基底函數(shù)Aj的大小 即N的值較小時，直線由于是兩個方向(x，y)的圖案所以作為特征傾向于容易檢測，環(huán)狀偽 影作為特征傾向于難以檢測。在本實施例2這樣的極坐標系的情況下，即使N的值較小，直 線偽影作為特征也容易檢測，與實施例1的環(huán)狀相比，本實施例2的直線具有作為特征容易 檢測的效果。實施例3接著，參照

本發(fā)明的實施例3。圖9是表示與實施例3有關的一系列斷層 攝影的流程的流程圖。圖10是表示從將區(qū)域分割為4份時的直角坐標系變換為極坐標系 時各斷層圖像以及偽影的關系的示意圖。圖11是分割后的區(qū)域重復(overlap)時的極坐 標系的示意圖。關于本實施例3涉及的X線CT裝置，由于具有與上述實施例1、2相同的結 構，所以省略其說明。另外，關于實施例3涉及的圖9的流程圖，對于與上述實施例1、2共 同的步驟賦予相同的符號，省略其說明，僅說明不同點。(步驟Tl)變換為極坐標系該步驟Tl與實施例2相同，因此省略其說明。在以后述的方式利用θ分割為M 個(圖10中是4個)區(qū)域的情況下，通過將斷層圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐 標上的圖像F(r，Θ)，圖10(a)所示的斷層圖像F(x，y)上的環(huán)狀偽影ART變換為圖10(b) 所示的圖像F(r，θ)上的直線偽影ART。此時，如圖10(a)所示以χ軸與y軸之間的45° (Ji/4[rad])的軸為基準取角度θ，圖10(a)的標記為“上”的區(qū)域在極坐標系中是0 Ji/2[rad]的區(qū)域，圖10(a)的標 記為“左”的區(qū)域在極坐標系中是π/2 π [rad]的區(qū)域，圖10(a)的標記為“下”的區(qū)域 在極坐標系中是η 3Ji/2[rad]的區(qū)域，圖10(a)的標記為“右”的區(qū)域在極坐標系中是 3 31 /2 ~ 2 31 [rad]白勺(步驟Si)將斷層圖像分割為Δ個群該步驟Sl與實施例2相同，因此省略其說明。(步驟S2)用基底函數(shù)展開要素圖像該步驟S2與實施例2相同，因此省略其說明。利用實施例2中描述的上述(3)式 用基底函數(shù)^展開。(步驟Τ2)求出與直線偽影對應的圖像成分在上述(3)式中展開的基底函數(shù)^中，選擇與直線偽影對應的基底函數(shù)
N，該h的個數(shù)為一個或多個)，在上述實施例2中，將與該選擇的基底函數(shù)Ah對 應的成分shi作為與上述直線偽影對應的圖像成分，而在本實施例3中，將由該選擇的基底 函數(shù)Ah及與其對應的成分Shi組成的要素圖像shi*Ah作為與直線偽影對應的圖像成分。S卩，并不像上述實施例1、2那樣使與選擇的基底函數(shù)Ah對應的成分Shi為“0”，而 是原樣保留該成分。相反，使與未選擇的基底函數(shù)Ax對應的成分 為“0”。這樣，通過將 原樣保留與選擇的基底函數(shù)Ah對應的成分Shi的狀態(tài)下的由基底函數(shù)Ah及與其對應的成分 shi組成的要素圖像shi*Ah、以及與未選擇的基底函數(shù)Aj對應的成分Sji被置換為“0”的狀 態(tài)下的由基底函數(shù)Aj及與其對應的成分Sji組成的要素圖像Sj^AjWi = I Δ的方式排 列，得到由shi*Ah組成的要素圖像Fh(r，θ)。該由shi*Ah組成的要素圖像Fh(r，θ )也是包 含直線偽影的像素群，認為是由直線偽影成分構成的圖像。另一方面，如上述實施例1、2那樣，使與選擇的基底函數(shù)Ah對應的成分Shi為“0”， 相反，不使與未選擇的基底函數(shù)^對應的成分 為“0”，原樣保留該成分。通過將與選擇 的基底函數(shù)Ah對應的成分Shi被置換為“0”的狀態(tài)下的由基底函數(shù)Ah及與其對應的成分Shi 組成的要素圖像shi*Ah、以及原樣保留與未選擇的基底函數(shù)^對應的成分 的狀態(tài)下的由 基底函數(shù)Aj及與其對應的成分Sji組成的要素圖像Sji*Aj以i = 1 Δ的方式排列，求出 由剩余的Sji^Aj組成的要素圖像？」0·，Θ)。該由Sji^Aj組成的要素圖像？」0·，Θ)也是不 包含直線偽影的像素群，認為是由去除了直線偽影成分的成分構成的圖像。這樣，通過進行該步驟Tl、Si、S2、T2的步驟，(在直角坐標上)分割為包含環(huán)狀 偽影的像素群和不包含環(huán)狀偽影的像素群。該步驟Tl、Si、S2、T2的步驟由上述的分割部 8b (參照圖1)進行。(步驟Ul)對于該成分的平滑化處理(修正處理)對于由步驟T2中選擇的基底函數(shù)Ah及與其對應的成分Shi組成的要素圖像shi*Ah， 即與直線偽影對應的圖像成分實施平滑化(smoothing)濾波。即，實施對于與上述平滑化 有關的由shi*Ah組成的要素圖像Fh(r，θ)的修正處理。具體地，利用θ將由上述要素圖像shi*Ah組成的要素圖像Fh(r，θ)分割為M個 (Μ是包含1的自然數(shù))區(qū)域的圖像Fhk(r，0)(k=l Μ)。在M = 4的情況下，如上所述 分割為4份，因此例如以圖10(a)所示的方式進行分割，則在極坐標系中以圖10(b)所示的 方式進行分割。另外，在進行分割時，對M不做特別限定，只要是自然數(shù)，可以任意指定為1、2、3……，選擇任意的分割數(shù)。此外，如圖11所示，在極坐標系中分割后的區(qū)域(參照符號 “T” )也可以重疊。此外，由于M是包含1的自然數(shù)，所以在M = 1時也包含了不分割要素 圖像Fh(r，θ)的情況。對于分割后的每個圖像Fhk (r，Θ)，求出用θ積分的剖面函數(shù)Pk(r)。在極坐標系 r，θ的極坐標上用θ積分的一元剖面函數(shù)Pk(r)以下述(4)式的方式表示。數(shù)學式4 另外，由于圖像Fhk(r，θ )是從θ觀察不連續(xù)的函數(shù)，所以在上述(4)式中通過合 計進行積分，但也可以對圖像Fhk(r，θ)進行插值或者求出近似函數(shù)以使其從θ觀察連續(xù)， 對該連續(xù)的插值后的圖像Fhk(r，θ )或者連續(xù)的近似函數(shù)以下述(5)式的方式進行積分，由 此求出用θ積分的一元剖面函數(shù)Pk (r)。數(shù)學式5 通過對上述(4)式或上述(5)式中求出的一元剖面函數(shù)Pk(r)關于r實施平滑化 濾波，求出Pk(r)’。關于該平滑化濾波，可以使用Pk (r)的加法平均(相加平均)或者Pk(r) 的乘法平均(相乘平均)。此外，只要是通常使用的平滑化濾波(例如高斯型濾波、同等權 重平滑化濾波、中值濾波等)便可，不做特別限定。并且，通過代入下述(6)式中的右邊并 求出左邊，修正圖像Fhk (r，θ)。數(shù)學式6F^r，θ) =Fhk(r，0)*Pk(r)' /Pk(r)...(6)(步驟U2)以k= 1 M的方式排列要素圖像通過將上述(6)式修正的圖像Fhk (r，θ)以k = 1 M的方式排列，修正要素圖像 Fh(r，θ)。由于如上所述M是包含1的自然數(shù)，所以也包含了在不分割要素圖像Fh(r，θ) 的情況下通過代入上述(6)式的右邊并求出左邊來修正要素圖像Fh (r，θ)的情況。上述 (6)式相當于本發(fā)明中的(C)式?！愕?，在剖面函數(shù)Pk(r)的值能取與平滑化(smoothing)后的Pk(r) ’的值相比 而言極端小的值的情況下，在上述(6)式的除法中有可能擴大噪聲的影響，所以下述(7)式 的減法是有利的。即，通過代入下述(7)式中的右邊并求出左邊來修正圖像Fhk (r，θ)。數(shù)學式7Fhk^, θ) =Fhk(r, θ ) - (Pk (r)-Pk (r) ‘ ) ... (7)通過將上述(7)式修正的圖像Fhk (r，θ)以k = 1 M的方式排列，修正要素圖像 Fh (r，θ)。在上述(7)式的情況下，也包含了在不分割要素圖像Fh (r，θ)的情況下通過代 入上述(7)式的右邊并求出左邊來修正要素圖像Fh (r，θ)的情況。上述(7)式相當于本 發(fā)明中的⑶式。(步驟U3)以i= 1 Δ的方式排列要素圖像
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通過將在上述(6)式或上述(7)式中進行了修正的要素圖像Fh(r，θ )，以及由未 選擇的剩余的基底函數(shù)Aj及與其對應的成分Sji組成的要素圖像Fi (r，θ)以i = 1 Δ 的方式排列，得到去除了直線偽影的圖像F(r，θ )。(步驟Τ3)逆變換為直角坐標系該步驟Τ3與實施例2相同。即，將在步驟U3中去除了直線偽影的圖像F(r，θ) 逆變換為直角坐標系x，y的直角坐標上的斷層圖像F(x，y)。通過以此方式進行逆變換，得 到去除了環(huán)狀偽影的斷層圖像F(x，y)。根據(jù)本實施例3涉及的步驟11、51、52、12、肌 仍、13，與上述實施例1、2相同， 僅對包含環(huán)狀偽影的像素群實施與修正有關的指定處理(在本實施例3中與實施例2相 同，實際的修正對象是進行了極坐標變換的與直線偽影對應的圖像成分shi)，由于對不包含 環(huán)狀偽影的像素群不實施與修正有關的指定處理，所以對于由不包含環(huán)狀偽影的像素群構 成的原來的正常斷層圖像，幾乎不會產(chǎn)生圖像分辨率的降低等由濾波等引起的副作用，能 夠穩(wěn)定地去除偽影(在此是環(huán)狀偽影)。在本實施例3中，與上述實施例1、2不同，通過對包含環(huán)狀偽影的像素群實施平滑 化(smoothing)濾波，僅對包含環(huán)狀偽影的像素群實施與修正有關的指定處理。與消除與 環(huán)狀偽影對應的圖像成分的上述實施例1、2的方法相比，能夠進一步抑制對于原來的正常 斷層圖像的圖像分辨率的降低等由濾波等引起的副作用。具體地，在上述實施例1、2的情況下，構成基底函數(shù)Aj的像素數(shù)(即N)也是基底 函數(shù)^本身的個數(shù)，但在使用大小較小(即N的值較小)的基底函數(shù)基底函數(shù)^ Η^^ΠΝ =16)的情況下，恐怕無法足夠精細地區(qū)分圖像的特征量。其結果是，直角坐標系中環(huán)狀偽 影、極坐標系中與直線偽影對應的基底函數(shù)Ah還包含了少許偽影成分之外的原來的CT圖 像的成分(偽影成分之外的成分)。在此，按照上述實施例1、2，將與環(huán)狀偽影對應的圖像 成分置換為“0”以消除后，原來的正常斷層圖像(在此是CT圖像)的成分也被消除，修正 后的圖像中產(chǎn)生異?；騻斡啊Ａ硪环矫?，如果將N設定為例如256或者該值以上的較大的 值，則修正后的圖像的畫質(zhì)逐漸提高，但計算量變得巨大，變得難以實際使用。在本實施例 3的情況下，由于使用了平滑化濾波，所以不會產(chǎn)生相關的問題。在本實施例3中，在對包含環(huán)狀偽影的像素群實施平滑化(smoothing)濾波的情 況下，作為特征量分析與實施例1、2相同利用獨立成分分析，能夠歸納如下。即，利用獨立 成分分析使與環(huán)狀偽影對應的圖像成分和與環(huán)狀偽影不對應的圖像成分獨立并分離，由此 分割為包含環(huán)狀偽影的像素群和不包含環(huán)狀偽影的像素群。并且，對于與環(huán)狀偽影對應的 圖像成分實施上述平滑化濾波(實際上在變換為極坐標系以后進行平滑化，所以此時對與 直線偽影對應的圖像成分實施平滑化濾波)，由此僅對包含環(huán)狀偽影的像素群實施與修正 有關的指定處理。為了對于與環(huán)狀偽影(在極坐標系中是直線偽影)對應的圖像成分實施 平滑化濾波，以上述方式進行到極坐標系的變換以及到直角坐標系的逆變換。即，在上述(3)式中展開的基底函數(shù)^中，選擇與直線偽影對應的基底函數(shù)
Ah(1≤h≤N，該h的個數(shù)為一個或多個)，將由該選擇的基底函數(shù)Ah及與其對應的成分Shi 組成的要素圖像shi*Ah作為與直線偽影對應的圖像成分。實施對于通過對該圖像成分實施 平滑化濾波而平滑化了與直線偽影對應的圖像成分的、由shi*Ah組成的要素圖像Fh(r，θ ) 的修正處理。以i = 1 Δ的方式排列該要素圖像Fh(r，θ )以及由未選擇的剩余的基底函數(shù)^及與其對應的成分 組成的要素圖像Fi (r，θ)以得到圖像F(r，Θ)，通過將該圖 像F(r，θ)逆變換為直角坐標系x，y的直角坐標上的斷層圖像F(x，y)，得到去除了環(huán)狀偽 影的斷層圖像F(x，y)。更具體地，利用θ將由要素圖像shi*Ah組成的要素圖像Fh(r，θ)分割為M個(Μ 是包含1的自然數(shù))區(qū)域的圖像Fhk (r，0)(k=l Μ)。對于每個圖像Fhk (r，Θ)，求出用 θ積分的剖面函數(shù)Pk(r)。通過對該剖面函數(shù)Pk(r)關于r實施平滑化濾波，求出Pk(r)’。 使用求出的Pk(r)’，通過代入上述(6)式或者上述(7)式中的右邊并求出左邊來修正圖像 Fhk^, θ )，通過將該修正的圖像Fhk (r，θ)以k= 1 M的方式排列，修正要素圖像Fh (r， θ)0本發(fā)明并不限定于上述實施方式，能夠以下述方式變形實施。(1)在上述各實施例中，作為斷層攝影裝置采用X線CT裝置為例進行了說明，但 斷層攝影裝置并不限定于X線CT裝置。例如，也可以適用于如下裝置如圖12所示，通過 X線管2以及平板型X線檢測器(FPD) 30沿著被檢測體M的體軸ζ方向以相互相反的方向 平行移動來進行斷層攝影的裝置；或者如圖13所示，通過X線管2以及FPD 30圍繞與被檢 測體M的體軸ζ垂直的軸V的軸心歲差運動來進行斷層攝影的裝置。軸V可以與圖中的χ 軸或y軸平行，只要與體軸垂直即可，不做特別限定。在這些情況下，代替上述的CT圖像， 對通過這些斷層攝影得到的斷層圖像進行上述各實施例中的處理。(2)在上述各實施例中，采用X線為例進行了說明，但也可以如以PET(P0sitr0n Emission Tomography，正電子放射斷層掃描)或SPECT (Single Photon Emission CT，單光 子放射CT)等為代表的核醫(yī)學診斷裝置，即ECT (Emission Computed Tomography，放射計算 機斷層掃描)裝置等那樣，用本發(fā)明中的檢測單元檢測X線以外的放射線(在PET裝置的 情況下是Y線)，對于與該檢測單元得到的放射線有關的被檢測體的斷層圖像進行上述各 實施例中的處理。(3)在上述各實施例中，采用以X線等為代表的放射線為例進行了說明，但也可以 用本發(fā)明中的檢測單元檢測放射線以外的光，對于與該檢測單元得到的光有關的被檢測體 的斷層圖像進行上述各實施例中的處理。(4)在上述各實施例中，采用包括本發(fā)明中的照射單元(在各實施例中是X線管) 的情況為例進行說明，但不一定需要包括照射單元。也可以適用于如上述核醫(yī)學診斷裝置 那樣，向被檢測體的體內(nèi)投放放射性藥劑，通過本發(fā)明中的檢測單元檢測從被檢測體產(chǎn)生 的放射線(例如α線、β線、Y線等)，由此得到斷層圖像的裝置。此外，在核醫(yī)學診斷裝 置中，也可以適用于通過包括以照射與放射性藥劑同種的放射線的外部線源等為代表的照 射單元，進行吸收修正的情況。在此情況下，對于吸收修正后的斷層圖像進行上述各實施例 中的處理。(5)在上述各實施例中，作為本發(fā)明中的照射單元采用X線管為例進行了說明，但 也可以如上述變形例(2) (4)那樣根據(jù)X線以外的放射線或光構成照射單元。例如在光 的情況下，照射單元可以是LED(Lightemitting diode，發(fā)光二極管)，也可以是照射激光的 YAG激光器等。(6)在上述各實施例中，作為本發(fā)明中的檢測單元，采用將X線檢測元件以通道為 單位作為單元構成、將它們并排設置后構成的χ線檢測陣列為例進行了說明，但也可以用χ線檢測元件單獨構成檢測單元，也可以用圖像增強器(image intensifier)或X線膠片等 構成檢測單元，也可以如上述變形例⑵ ⑷那樣根據(jù)X線以外的放射線或光進行檢測。 例如在光的情況下，檢測單元可以是光二極管等。(7)在上述各實施例中，作為斷層圖像采用CT圖像為例進行了說明，但也可以是 上述變形例⑴ ⑷那樣的CT圖像以外的斷層圖像。(8)在上述各實施例中，CT圖像是本發(fā)明中的照射單元(在各實施例中是X線管) 以及本發(fā)明中的檢測單元(在各實施例中是X線檢測陣列)圍繞被檢測體的體軸軸心旋轉(zhuǎn) 得到的圖像，但也可以通過使被檢測體本身圍繞體軸軸心旋轉(zhuǎn)來得到CT圖像，也可以通過 在使被檢測體圍繞體軸軸心旋轉(zhuǎn)的同時，使本發(fā)明中的照射單元以及本發(fā)明中的檢測單元 圍繞體軸軸心旋轉(zhuǎn)來得到CT圖像。因此，只要是照射單元以及檢測單元圍繞被檢測體的體 軸軸心相對旋轉(zhuǎn)便可，對于旋轉(zhuǎn)的具體方式不做特別限定。(9)在上述各實施例中，采用以X線CT裝置為代表的斷層攝影裝置為例進行了說 明，但也可以適用于不包括本發(fā)明中的照射單元(在各實施例中是X線管)和本發(fā)明中的 檢測單元(在各實施例中是X線檢測陣列)的單獨的圖像處理裝置(在各實施例中是圖像 處理部)。因此，可以將從作為外部裝置的斷層攝影裝置得到的斷層圖像傳送到圖像處理裝 置，使用該圖像處理裝置對斷層圖像進行上述各實施例中的處理。(10)在上述各實施例中，作為特征量分析采用獨立成分分析(ICA)為例進行了說 明，但只要是通常進行特征量分析的方法便可，例如是小波(Wavelet)變換等，并不限定于 獨立成分分析。(11)在上述各實施例中，以如下技術思想為前提，即通過進行偽影的特征量分析， 分割為包含偽影的像素群和不包含偽影的像素群，僅對上述包含偽影的像素群實施與修正 有關的指定處理，由此進行去除偽影的修正處理；但也可以不以該技術思想為前提，將上述 (C)式(在實施例3中是上述(6)式)變形為下述(C)，式，或者將上述(D)式(在實施例 3中是上述(7)式)變形為下述(D) ’式，對斷層圖像實施平滑化濾波。S卩，將斷層圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐標上的圖像F(r，Θ)，利用θ 將該圖像F(r，θ)分割為M個(Μ是包含1的自然數(shù))區(qū)域的圖像Fk (r，θ ) (k = 1 Μ)。 對每個圖像Fk(r，θ)求出用θ積分的剖面函數(shù)Pk(r)，通過對該剖面函數(shù)Pk(r)關于r實 施平滑化濾波，求出Pk (r)’，通過代入下述(C)’式或者下述(D) ’式中的右邊并求出左邊來 修正圖像Fk (r，θ)。Fk(r，θ ) = Fk(r，θ )*Pk(r) ‘ /Pk(r)…(C)‘Fk (r, Θ) =Fk(r, θ ) - (Pk (r)-Pk (r)‘) …(D)‘將通過上述(C)，式或者上述⑶，式修正后的圖像Fk(r，θ )以k = 1 M的方 式排列，由此來修正圖像F(r，Θ)，通過將該圖像F(r，θ )逆變換為直角坐標系x，y的直角 坐標上的斷層圖像F(x，y)，得到去除了偽影的斷層圖像。在這些(C)’式或者(D) ’式的情 況下，不一定必須進行特征量分析，可以代替上述各實施例中利用特征量分析得到的要素 圖像Fh(r，Θ)，對從原來的斷層圖像F(x，y)進行了極坐標變換的F(r，θ )實施平滑化濾 波處理。
2權利要求
一種圖像處理方法，對斷層圖像進行處理，其特征在于以斷層圖像為對象進行偽影的特征量分析，由此分割為包含偽影的像素群和不包含偽影的像素群，僅對所述包含偽影的像素群實施與修正有關的指定處理，由此進行去除偽影的修正處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的圖像處理方法，其特征在于所述特征量分析是獨立成分分析，利用該獨立成分分析使與所述偽影對應的圖像成分 和與所述偽影不對應的圖像成分獨立并分離，由此分割為包含所述偽影的像素群和不包含 所述偽影的像素群。
3.根據(jù)權利要求2所述的圖像處理方法，其特征在于通過消除與所述偽影對應的圖像成分，僅對包含所述偽影的像素群實施所述與修正有 關的指定處理。
4 根據(jù)權利要求3所述的圖像處理方法，其特征在于設所述斷層圖像中的斷層面為X，y平面，同時設斷層圖像的各像素值為F(x，y)，利用 所述x，y將該斷層圖像F(x，y)分割為Δ個群，由此取得由N個像素構成的要素圖像&(1， y)，通過適用所述獨立成分分析，用由所述N個像素構成的基底函數(shù)Aj展開各個所述要素 圖像FiU, y)，其中，i = 1 Δ，j = 1 N，F(xiàn)i(Xjy) = Σ J = ^Aj ...(A)在所述(A)式展開的所述基底函數(shù)^中，選擇與所述偽影對應的基底函數(shù)Ah，將與該 選擇的基底函數(shù)Ah對應的成分Shi作為與所述偽影對應的圖像成分，實施對于通過將該成 分Shi置換為“0”消除了與偽影對應的圖像成分的各個要素圖像Fi (x，y)的所述修正處理， 通過將該要素圖像FiU, y)以i = 1 Δ的方式排列，取得去除了所述偽影的斷層圖像， 其中，1 < h < N，適合的h的個數(shù)為一個或多個。
5.根據(jù)權利要求3所述的圖像處理方法，其特征在于設所述斷層圖像中的斷層面為χ，y平面，同時設斷層圖像的各像素值為F(x，y)，通過 將該斷層圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐標上的圖像F(r，Θ)，將所述斷層圖像 F(x,y)上的偽影轉(zhuǎn)換為所述圖像F(r，θ)上的偽影，利用所述r，θ將該圖像F(r，θ)分 割為Δ個群，由此取得由N個像素構成的要素圖像&(1·，θ )，通過適用所述獨立成分分析， 用由所述N個像素構成的基底函數(shù)Aj展開各個所述要素圖像Fi (r，Θ)，其中，i = l Δ， j = 1 N，F(xiàn)^r, θ) =Σ J = ^Aj ...(B)在所述(B)式展開的所述基底函數(shù)^中，選擇與所述偽影對應的基底函數(shù)Ah，將與該選 擇的基底函數(shù)Ah對應的成分Shi作為與所述偽影對應的圖像成分，實施對于通過將該成分 shi置換為“0”消除了與偽影對應的圖像成分的各個要素圖像Fi (r，θ)的所述修正處理，將 該要素圖像FiO", θ)以i = i Δ的方式排列后得到圖像F(r，Θ)，通過將該圖像F(r， θ )逆變換為直角坐標系X，y的直角坐標上的斷層圖像F (X，y)，取得去除了所述偽影的斷 層圖像，其中，1 < h < N，合適的h的個數(shù)為一個或多個。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的圖像處理方法，其特征在于通過對包含所述偽影的像素群實施平滑化濾波，僅對包含所述偽影的像素群實施所述 與修正有關的指定處理。
7.根據(jù)權利要求6所述的圖像處理方法，其特征在于所述特征量分析是獨立成分分析，利用該獨立成分分析使與所述偽影對應的圖像成分 和與所述偽影不對應的圖像成分獨立并分離，由此分割為包含所述偽影的像素群和不包含 所述偽影的像素群，對于與所述偽影對應的圖像成分實施所述平滑化濾波，由此僅對包含 所述偽影的像素群實施所述與修正有關的指定處理。
8.根據(jù)權利要求7所述的圖像處理方法，其特征在于設所述斷層圖像中的斷層面為χ，y平面，同時設斷層圖像的各像素值為F(x，y)，通過 將該斷層圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐標上的圖像F(r，Θ)，將所述斷層圖像 F(x,y)上的偽影轉(zhuǎn)換為所述圖像F(r，θ)上的偽影，利用所述r，θ將該圖像F(r，θ)分 割為Δ個群，由此取得由N個像素構成的要素圖像&(1·，θ )，通過適用所述獨立成分分析， 用由所述N個像素構成的基底函數(shù)Aj展開各個所述要素圖像Fi (r，Θ)，其中，i = l Δ， j = 1 N，F(xiàn)^r, θ) =Σ J = ^Aj ...(B)在所述(B)式展開的所述基底函數(shù)^中，選擇與所述偽影對應的基底函數(shù)Ah，將由該 選擇的基底函數(shù)Ah及與其對應的成分Shi組成的要素圖像shi*Ah作為與偽影對應的圖像成 分，實施對于通過對該圖像成分實施所述平滑化濾波來平滑化與偽影對應的圖像成分的、 由shi*Ah組成的要素圖像Fh(r，θ)的所述修正處理，將該要素圖像Fh (r，θ)以及由未選擇 的剩余的基底函數(shù)^及與其對應的成分 組成的要素圖像Fi (r，θ)以i = l Δ的方 式排列后得到圖像F(r，Θ)，通過將該圖像F(r，θ )逆變換為直角坐標系x，y的直角坐標 上的斷層圖像F(x，y)，取得去除了所述偽影的斷層圖像，其中，1 <N，合適的h的個數(shù) 為一個或多個。
9.根據(jù)權利要求8所述的圖像處理方法，其特征在于利用所述θ將由所述要素圖像shi*Ah組成的要素圖像Fh(r，θ)分割為M個區(qū)域的圖 像Fhk(r，θ )，對每個所述圖像Fhk(r，θ )求出用θ積分的剖面函數(shù)Pk(r)，通過對該剖面 函數(shù)Pk (r)關于所述r實施所述平滑化濾波，求出Pk (r) ’，其中，M是包含1的自然數(shù)，k = 1 M,Fhk(r, Θ) = Fhk^, e)*pk(r)' /Pk(r) …(C)通過代入所述(C)式的右邊并求出左邊來修正所述圖像Fhk (r，Θ)，將該修正后的圖像 Fhk(r，θ)以k= 1 M的方式排列，由此來修正要素圖像Fh(r，θ)。
10.根據(jù)權利要求8所述的圖像處理方法，其特征在于利用所述θ將由所述要素圖像shi*Ah組成的要素圖像Fh(r，θ)分割為M個區(qū)域的圖 像Fhk(r，θ )，對每個所述圖像Fhk(r，θ )求出用θ積分的剖面函數(shù)Pk(r)，通過對該剖面 函數(shù)Pk (r)關于所述r實施所述平滑化濾波，求出Pk (r) ’，其中，M是包含1的自然數(shù)，k = 1 M,Fhk(r, Θ) = Fhk^, e)-(Pk(r)-Pk(r)' )...(D)通過代入所述(D)式的右邊并求出左邊來修正所述圖像Fhk (r，Θ)，將該修正后的圖像 Fhk(r，θ)以k= 1 M的方式排列，由此來修正要素圖像Fh(r，θ)。
11.一種圖像處理方法，對斷層圖像進行處理，其特征在于設斷層圖像中的斷層面為X，y平面，同時設斷層圖像的各像素值為F(x，y)，將該斷層圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐標上的圖像F(r，θ )，由此將所述斷層圖像F(x， y)上的偽影轉(zhuǎn)換為所述圖像F(r，θ)上的偽影，利用所述θ將該圖像F(r，θ)分割為M 個區(qū)域的圖像Fk(r，θ )，對每個所述圖像Fk(r，θ )求出用θ積分的剖面函數(shù)Pk(r)，通過 對該剖面函數(shù)Pk (r)關于所述r實施所述平滑化濾波，求出Pk (r) ’，其中，M是包含1的自然 數(shù)，k = 1 M，F(xiàn)k (r, θ ) = Fk (r, θ )*Pk(r) ‘ /Pk (r)-(C)'通過代入所述(C)’式的右邊并求出左邊來修正所述圖像Fk (r，Θ)，將該修正后的圖像 Fk (r, Θ)以k= 1 M的方式排列，由此來修正所述圖像F(r，θ )，通過將該圖像F (r，θ) 逆變換為直角坐標系x，y的直角坐標上的斷層圖像F(x，y)，取得去除了所述偽影的斷層圖像。
12.—種圖像處理方法，對斷層圖像進行處理，其特征在于設斷層圖像中的斷層面為X，y平面，同時設斷層圖像的各像素值為F(x，y)，將該斷層 圖像F(x，y)變換為極坐標系r，θ的極坐標上的圖像F(r，θ )，由此將所述斷層圖像F(x， y)上的偽影轉(zhuǎn)換為所述圖像F(r，θ)上的偽影，利用所述θ將該圖像F(r，θ)分割為M 個區(qū)域的圖像Fk(r，θ )，對每個所述圖像Fk(r，θ )求出用θ積分的剖面函數(shù)Pk(r)，通過 對該剖面函數(shù)Pk (r)關于所述r實施所述平滑化濾波，求出Pk (r) ’，其中，M是包含1的自然 數(shù)，k = 1 M，F(xiàn)k (r, Θ) = Fk (r, θ ) - (Pk (r)-Pk(r) ‘ )...(D)'通過代入所述(D) ’式的右邊并求出左邊來修正所述圖像Fk (r，Θ)，將該修正后的圖像 Fk (r, Θ)以k= 1 M的方式排列，由此來修正所述圖像F(r，θ )，通過將該圖像F (r，θ) 逆變換為直角坐標系x，y的直角坐標上的斷層圖像F(x，y)，取得去除了所述偽影的斷層圖像。
13.根據(jù)權利要求1至12中的任一項所述的圖像處理方法，其特征在于 所述斷層圖像是攝像系統(tǒng)圍繞被檢測體的體軸軸心相對旋轉(zhuǎn)得到的圖像。
14.一種圖像處理裝置，對斷層圖像進行處理，其特征在于 包括分割單元，其以斷層圖像為對象進行偽影的特征量分析，由此分割為包含偽影的像素 群和不包含偽影的像素群；以及像素群處理單元，其僅對包含所述偽影的像素群實施與修正有關的指定處理； 由此進行去除偽影的修正處理。
15.根據(jù)權利要求14所述的圖像處理裝置，其特征在于所述斷層圖像是攝像系統(tǒng)圍繞被檢測體的體軸軸心相對旋轉(zhuǎn)得到的圖像。
16.一種斷層攝影裝置，對斷層圖像進行攝像，其特征在于 包括檢測單元，其檢測來自被檢測體的光或放射線；以及圖像處理單元，其對與通過該檢測單元得到的光或放射線有關的被檢測體的斷層圖像 進行處理；所述圖像處理單元包括分割單元，其以所述斷層圖像為對象進行偽影的特征量分析，由此分割為包含偽影的像素群和不包含偽影的像素群；以及像素群處理單元，其僅對包含所述偽影的像素群實施與修正有關的指定處理； 由此進行去除偽影的修正處理。
17.根據(jù)權利要求16所述的斷層攝影裝置，其特征在于包括向所述被檢測體照射光或放射線的照射單元，所述檢測單元檢測透過所述被檢測 體的光或放射線。
18.根據(jù)權利要求17所述的斷層攝影裝置，其特征在于包括使所述照射單元以及檢測單元圍繞所述被檢測體的體軸軸心相對旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)單 元，所述斷層圖像是照射單元以及檢測單元圍繞被檢測體的體軸軸心相對旋轉(zhuǎn)得到的圖像。
全文摘要
本發(fā)明的斷層攝影裝置包括分割部，以斷層圖像為對象進行環(huán)狀偽影的獨立成分分析(ICA)，由此分割為包含環(huán)狀偽影的像素群和不包含環(huán)狀偽影的像素群；以及像素群處理部(8c)，僅對包含上述環(huán)狀偽影的像素群作為與修正有關的指定處理實施平滑化濾波；由此進行去除環(huán)狀偽影的修正處理，因此能夠穩(wěn)定地去除偽影。
文檔編號A61B6/03GK101909525SQ20088012430
公開日2010年12月8日 申請日期2008年1月11日 優(yōu)先權日2008年1月11日
發(fā)明者段桂芳, 藤田明德, 陳延偉 申請人:株式會社島津制作所;學校法人立命館