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JP5488229B2 - Positioning determination device, image processing device, and program - Google Patents
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JP5488229B2 JP2010133544A JP2010133544A JP5488229B2 JP 5488229 B2 JP5488229 B2 JP 5488229B2 JP 2010133544 A JP2010133544 A JP 2010133544A JP 2010133544 A JP2010133544 A JP 2010133544A JP 5488229 B2 JP5488229 B2 JP 5488229B2
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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

この発明は、撮影された画像のポジショニングの可否を判定するポジショニング判定装置、画像処理装置、および、プログラムに関する。   The present invention relates to a positioning determination apparatus, an image processing apparatus, and a program that determine whether or not a captured image can be positioned.

以前より、病院などの医療施設では、X線画像をはじめとする放射線画像が数多く撮影されている。これらの放射線画像は、例えば、肺や頭部といった人の体内の様々な部位の病変組織や異常を非侵食的に検出し、病気の診断を行う際に用いられる。   In the past, many radiation images including X-ray images have been taken in medical facilities such as hospitals. These radiographic images are used, for example, when diagnosing diseases by detecting lesion tissues and abnormalities in various parts of the human body such as the lungs and head in a non-erosive manner.

これらの放射線画像の撮影では、撮影前に撮影対象である部位を直接確認することが困難であり、また、介護人が付き添うことができない。そのため、撮影対象となる人の姿勢、体格などの個人差や動きにより、しばしば、診断の対象とする部位が正常に撮影されていないという状況が発生する。   In capturing these radiographic images, it is difficult to directly confirm the site to be imaged before imaging, and a caregiver cannot accompany. Therefore, due to individual differences and movements such as the posture and physique of the person to be imaged, a situation in which the region to be diagnosed is not normally imaged occurs.

そこで、従来、撮影された放射線画像のデジタルデータを読み取って撮影位置が適正であるか否かを判断する装置がある。例えば、特許文献1では、撮影画像から人体や撮影対象部位の相対的な位置を検出し、適正な位置で撮影されたか否かを判断して警告する技術が開示されている。撮影装置にこのような判定システムを組み込むことにより、適正な撮影がなされずに後日改めて撮影をしなければならないようなリスクを低減させている。   In view of this, there has conventionally been an apparatus that reads digital data of a captured radiographic image and determines whether or not the imaging position is appropriate. For example, Patent Document 1 discloses a technique for detecting a relative position of a human body or a region to be imaged from a captured image, and determining whether or not an image has been captured at an appropriate position and issuing a warning. By incorporating such a determination system into the photographing apparatus, the risk that proper photographing is not performed and that another photographing must be performed at a later date is reduced.

特開平4−364834号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-364834

しかしながら、放射線画像の撮影の対象となる部位は、そのサイズや形状に個人差があり、人の体形などに基づく相対的、または、全体的な位置の判断のみでは精度が足りずに撮影対象となる部位の端部がしばしば画像から欠落してしまうという課題がある。   However, there are individual differences in the size and shape of the radiographic image, and the relative or overall position based on the person's body shape is not accurate enough to determine the radiographic image. There is a problem in that the end of the part is often missing from the image.

本発明の目的は、ポジショニングミスにより撮影部位の一部が欠落している画像を適切に判定することができるポジショニング判定装置、画像処理装置、および、プログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a positioning determination device, an image processing device, and a program that can appropriately determine an image in which a part of an imaging region is missing due to a positioning error.

上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、
人体の特定部位に放射線を照射して得られた放射線画像が適切なポジショニングで撮影された画像であるか否かを判定するポジショニング判定手段と、
前記放射線画像の照射野内で当該照射野の境界に接する部分領域の画像データから所定の特徴量を抽出し、所定の学習アルゴリズムによる前記特徴量に関する学習結果に基づいて、前記特定部位の一部が前記放射線画像から欠落しているか否かを判定する画像判定手段と、
を備え、
前記ポジショニング判定手段は、
前記放射線画像が適切なポジショニングで撮影された画像であるか否かを判定する基準に前記画像判定手段の判定結果を含む
ことを特徴とするポジショニング判定装置である。
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1
Positioning determination means for determining whether or not a radiographic image obtained by irradiating a specific part of a human body is an image captured by appropriate positioning;
A predetermined feature amount is extracted from image data of a partial region in contact with the boundary of the irradiation field within the irradiation field of the radiation image, and a part of the specific part is determined based on a learning result regarding the feature amount by a predetermined learning algorithm. Image determining means for determining whether or not the radiation image is missing;
With
The positioning determination means includes
The positioning determination apparatus according to claim 1, wherein the determination result of the image determination unit is included in a reference for determining whether or not the radiographic image is an image captured by appropriate positioning.

請求項2記載の発明は、請求項1記載のポジショニング判定装置において、
前記学習アルゴリズムは、アダブースト、又は、サポートベクタマシンである
ことを特徴としている。
The invention according to claim 2 is the positioning determination apparatus according to claim 1,
The learning algorithm is an Adaboost or support vector machine.

請求項3記載の発明は、請求項1記載のポジショニング判定装置において、
前記放射線画像は、胸部正面画像であり、
前記特定部位は、肺野である
ことを特徴としている。
The invention according to claim 3 is the positioning determination apparatus according to claim 1,
The radiographic image is a chest front image,
The specific site is a lung field.

請求項4記載の発明は、請求項1記載のポジショニング判定装置において、
前記画像判定手段は、
前記部分領域を所定の数に分割し、当該分割された領域ごとに最大の放射線量を示す値を前記特徴量として用いる
ことを特徴としている。
The invention according to claim 4 is the positioning determination apparatus according to claim 1,
The image determination means
The partial region is divided into a predetermined number, and a value indicating the maximum radiation dose for each of the divided regions is used as the feature amount.

請求項5記載の発明は、
請求項1〜4の何れか一項に記載のポジショニング判定装置と、
前記ポジショニング判定装置に備えられた前記画像判定手段の判定結果、及び、当該判定結果に基づく前記ポジショニング判定装置の判定結果を表示する画像表示手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置である。
The invention according to claim 5
The positioning determination device according to any one of claims 1 to 4,
An image display means for displaying a determination result of the image determination means provided in the positioning determination apparatus, and a determination result of the positioning determination apparatus based on the determination result;
An image processing apparatus comprising:

請求項6記載の発明は、
コンピュータを、
人体の特定部位に放射線を照射して得られた放射線画像が適切なポジショニングで撮影された画像であるか否かを判定するポジショニング判定手段、
前記放射線画像の照射野内において当該照射野の境界に接する部分領域の画像データから所定の特徴量を抽出し、所定の学習アルゴリズムによる前記特徴量に関する学習結果に基づいて、前記特定部位が前記放射線画像から欠落しているか否かを判定する画像判定手段、
として機能させるためのプログラムであって、
前記ポジショニング判定手段は、
前記放射線画像が適切なポジショニングで撮影された画像であるか否かを判定する基準に前記画像判定手段の判定結果を含む
ことを特徴としている。
The invention described in claim 6
Computer
Positioning determination means for determining whether or not a radiographic image obtained by irradiating a specific part of the human body is an image taken by appropriate positioning,
A predetermined feature amount is extracted from image data of a partial region in contact with the boundary of the radiation field within the radiation field of the radiation image, and the specific part is the radiation image based on a learning result regarding the feature amount by a predetermined learning algorithm. Image determining means for determining whether or not the image is missing,
Is a program for functioning as
The positioning determination means includes
The determination result of the image determination unit is included in a criterion for determining whether or not the radiographic image is an image taken by appropriate positioning.

本発明によるポジショニング判定装置、および、画像処理装置は、所定の学習アルゴリズムによる学習結果に基づいて人体の特定部位の一部が欠落している画像であるか否かを判別する画像判定手段を備えるので、特定部位の一部の欠落画像であっても適切に判定することができるという効果がある。   The positioning determination apparatus and the image processing apparatus according to the present invention include image determination means for determining whether or not the image is a part of a specific part of the human body that is missing based on a learning result obtained by a predetermined learning algorithm. Therefore, there is an effect that even a part of the missing image of the specific part can be appropriately determined.

本発明の実施形態の画像処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image processing apparatus of embodiment of this invention. 画像処理の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of an image process. ポジショニング判定処理の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of a positioning determination process. ポジショニング判定処理の方法を具体的に示した図である。It is the figure which showed the method of the positioning determination process concretely. 画像処理装置の表示部への表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display on the display part of an image processing apparatus.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態の画像処理装置1の構成を示すブロック図である。
この画像処理装置1は、取得した放射線画像内に撮影対象である人体の特定部位が欠損なく適正に記録されているか否かを判断して、この画像の設定や分類の変更、保存、または、廃棄の処理を行う装置である。この画像処理装置1は、制御部11と、記憶部12と、操作部13と、表示部14と、通信部15などを備え、これらの各部は、バス16により相互に接続されている。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image processing apparatus 1 according to the present embodiment.
The image processing apparatus 1 determines whether or not a specific part of the human body to be imaged is properly recorded without any defect in the acquired radiation image, and changes or saves the setting or classification of the image, or It is a device that performs disposal processing. The image processing apparatus 1 includes a control unit 11, a storage unit 12, an operation unit 13, a display unit 14, a communication unit 15, and the like, and these units are connected to each other via a bus 16.

制御部11は、画像処理装置1全体、および、各部の制御統括処理や、演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)と、CPUに作業用のメモリ空間を提供し、一時データを記憶するRAM(Random Access Memory)などにより構成されている。CPUは、記憶部12から読み出した各種実行プログラム12aをRAM上に展開して種々の処理を行う。また、CPUは、バス16を介して他の構成部から信号やデータを受け取ったり、制御信号や命令を送ったりしている。また、この制御部11には、画像判定処理を行う判定器11aが含まれる。   The control unit 11 provides the entire image processing apparatus 1 and a central processing unit (CPU) that performs control overall processing and arithmetic processing of each unit, and a RAM (temporary memory) that provides a working memory space to the CPU and stores temporary data. Random Access Memory). The CPU develops various execution programs 12a read from the storage unit 12 on the RAM and performs various processes. The CPU also receives signals and data from other components via the bus 16 and sends control signals and commands. The control unit 11 includes a determiner 11a that performs image determination processing.

記憶部12は、データを記憶して保存する記憶装置などを備える。この記憶装置は、例えば、ハードディスク(HDD)である。或いは、この記憶部12には、SSD(Solid State Drive)などの他の記憶手段や、着脱可能なフラッシュメモリも含むことができる。この記憶部12に記憶されるデータには、CPUによって読み出される各種プログラム12a、プログラムを実行する際に用いられる設定データ、取得された画像データ、および、画像の解析データが含まれる。プログラム12aは、CD‐ROMやDVDなどの記録媒体を用いて、読取装置を介して画像処理装置1が利用可能とすることもできるし、キャリアウェーブ(搬送波)などにより外部から通信回線を介して取得し、実行する形態も適用可能である。   The storage unit 12 includes a storage device that stores and stores data. This storage device is, for example, a hard disk (HDD). Alternatively, the storage unit 12 may include other storage means such as an SSD (Solid State Drive) and a removable flash memory. The data stored in the storage unit 12 includes various programs 12a read by the CPU, setting data used when executing the programs, acquired image data, and image analysis data. The program 12a can be made available to the image processing apparatus 1 via a reading device using a recording medium such as a CD-ROM or DVD, or can be externally transmitted via a communication line by a carrier wave or the like. A form of obtaining and executing is also applicable.

操作部13は、例えば、キーボードとマウスとにより構成される。或いは、この操作部13には、タッチパネルやその他のポインティングデバイスを含むこととしても良い。ユーザが行った操作部13のこれらの機器の操作内容は、入力信号に変換されて画像処理装置1の各部へ出力される。   For example, the operation unit 13 includes a keyboard and a mouse. Alternatively, the operation unit 13 may include a touch panel and other pointing devices. The operation contents of these devices of the operation unit 13 performed by the user are converted into input signals and output to each unit of the image processing apparatus 1.

表示部14は、ディスプレイなどを備え、画像の表示を行う。このディスプレイは、例えば、液晶ディスプレイ(LCD)である。或いは、ディスプレイには、有機ELD(Electro-Luminescent Display)などの他の表示手段を用いることとしてもよい。表示部14は、制御部11から制御信号、および、データ信号を受けて画面上に放射線画像や関連情報などのデータを表示する。   The display unit 14 includes a display and displays an image. This display is, for example, a liquid crystal display (LCD). Alternatively, other display means such as an organic ELD (Electro-Luminescent Display) may be used for the display. The display unit 14 receives a control signal and a data signal from the control unit 11 and displays data such as a radiation image and related information on the screen.

通信部15は、通信用のインターフェイスなどを備え、画像処理装置1と外部との間での通信のための処理を行う。この通信用インターフェイスは、例えば、ネットワークカードである。画像処理装置1が外部との間でやり取りされるデータ、例えば、外部の撮影装置で撮影された放射線画像データは、この通信部15を介して外部ネットワークから入力される。一方、例えば、画像処理装置1における種々の処理により取得されたデータは、記憶部12に保存されるとともに、通信部15を介して外部のコンピュータ端末に出力される。   The communication unit 15 includes a communication interface or the like, and performs processing for communication between the image processing apparatus 1 and the outside. This communication interface is, for example, a network card. Data exchanged between the image processing apparatus 1 and the outside, for example, radiation image data captured by an external imaging apparatus, is input from the external network via the communication unit 15. On the other hand, for example, data acquired by various processes in the image processing apparatus 1 is stored in the storage unit 12 and is output to an external computer terminal via the communication unit 15.

次に、本実施形態のポジショニング判定処理の動作について説明する。   Next, the operation of the positioning determination process of this embodiment will be described.

図2は、CPUによる画像処理の制御手順を示したフローチャートである。この画像処理は、例えば、ユーザによる操作部13の開始指示操作に基づく入力信号より開始される。   FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of image processing by the CPU. This image processing is started, for example, by an input signal based on a start instruction operation of the operation unit 13 by the user.

画像処理が開始されると、制御部11のCPUは、先ず、画像データを記憶部12から読み込む(ステップS21)。この画像データは、本実施形態では、放射線画像撮影装置で撮影された後に、明度やコントラストの調整といった初期補正がなされて記憶部12に保存されたものである。   When image processing is started, the CPU of the control unit 11 first reads image data from the storage unit 12 (step S21). In the present embodiment, the image data is stored in the storage unit 12 after initial correction such as adjustment of brightness and contrast after being captured by the radiation image capturing apparatus.

次に、CPUは、この読み込まれた画像データに撮影された被写体である人体の特定部位のポジショニング判定処理を行う(ステップS22)。このCPU(制御部11)によるポジショニング判定処理は、ポジショニング判定手段を構成するものであり、後に詳述する。   Next, the CPU performs a positioning determination process for a specific part of the human body that is a subject photographed in the read image data (step S22). The positioning determination process by the CPU (control unit 11) constitutes a positioning determination unit, which will be described in detail later.

続いて、CPUは、画像データを画像の関連情報や操作メニューとともに表示部14に表示させる(ステップS23)。また、CPUは、ステップS22のポジショニング判定処理の結果に基づき、画像内の撮影部位の配置が不良であるか否かの判別処理を行い(ステップS24)、ポジショニング判定の結果が不良であると判別された場合には、表示部14に表示された画像上、および、告知エリアにその旨を表示させる(ステップS25)。そして、CPUの処理は、ステップS26へ移行する。ポジショニング判定の結果が不良ではないと判別された場合には、CPUは、追加の表示を表示部14に行わせず、CPUの処理は、そのままステップS26へ移行する。   Subsequently, the CPU causes the display unit 14 to display the image data together with the image related information and the operation menu (step S23). Further, the CPU performs a determination process as to whether or not the arrangement of the imaging region in the image is defective based on the result of the positioning determination process in step S22 (step S24), and determines that the result of the positioning determination is defective. If so, the fact is displayed on the image displayed on the display unit 14 and in the notification area (step S25). Then, the processing of the CPU proceeds to step S26. If it is determined that the positioning determination result is not defective, the CPU does not perform additional display on the display unit 14, and the process of the CPU proceeds directly to step S26.

CPUは、表示部14の画像に対する2種類のボタンを表示させる。即ち、CPUは、ユーザによる画像の正常確認ボタン“OK”、および、ユーザによる画像の不良確認ボタン“NG”を表示部14に表示させて、ユーザにより何れかのボタンの操作があるまで待機する(ステップS26)。   The CPU displays two types of buttons for the image on the display unit 14. That is, the CPU displays an image normality confirmation button “OK” by the user and an image failure confirmation button “NG” by the user on the display unit 14 and waits until any of the buttons is operated by the user. (Step S26).

正常確認ボタン“OK”が操作されたことを示す操作部13からの入力信号が検出されたと判別されると、CPUは、当該画像にフラグ“OK”を設定する(ステップS27)。そして、画像判定処理を終了する。一方、不良確認ボタン“NG”が操作されたことを示す操作部13からの入力信号が検出されたと判別されると、CPUは、当該画像にフラグ“NG”を設定する(ステップS28)。そして、画像判定処理を終了する。   If it is determined that an input signal from the operation unit 13 indicating that the normal confirmation button “OK” has been operated is detected, the CPU sets a flag “OK” to the image (step S27). Then, the image determination process ends. On the other hand, if it is determined that an input signal from the operation unit 13 indicating that the failure confirmation button “NG” has been operated is detected, the CPU sets a flag “NG” to the image (step S28). Then, the image determination process ends.

ここで、上記の制御手順では、CPUは、画像にフラグ“OK”または“NG”を設定しただけであったが、例えば、フラグ“NG”が設定された画像データを専用のディレクトリに移動させることとしても良いし、或いは、当該画像データを消去することとしても良い。   Here, in the above control procedure, the CPU only sets the flag “OK” or “NG” in the image. For example, the image data in which the flag “NG” is set is moved to a dedicated directory. Alternatively, the image data may be erased.

次に、ポジショニング判定処理(ステップS22)について詳細に説明する。   Next, the positioning determination process (step S22) will be described in detail.

図3は、ポジショニング判定処理の手順について説明したフローチャートである。また、図4は、ポジショニング判定処理の例を具体的に示した図である。   FIG. 3 is a flowchart illustrating the procedure of the positioning determination process. FIG. 4 is a diagram specifically showing an example of the positioning determination process.

ポジショニング判定処理が呼び出されると、CPUは、先ず、画像内の照射野の範囲を認識する処理を行う(ステップS221)。この処理では、CPUは、撮影時にマスキングにより放射線照射源から撮像面まで放射線が到達しなかった部分を検出して、画像中からこの検出された部分を除外した残りの部分を照射野として設定する。即ち、図4(a)に示すように、実践の枠で示された胸部正面画像のデータのうち、マスキングにより撮影がなされていない部分を除く、破線で示された境界線B1を検出し、この境界線B1の内部を照射野の範囲として設定する。この照射野の設定処理は、例えば、画像の輪郭から内側に連続して輝度がほぼ最大(即ち、放射線量が最小)の領域を検出して除外するなどの方法で行うことができる。   When the positioning determination process is called, the CPU first performs a process of recognizing the range of the irradiation field in the image (step S221). In this processing, the CPU detects a portion where the radiation has not reached from the radiation source to the imaging surface by masking during imaging, and sets the remaining portion excluding the detected portion from the image as an irradiation field. . That is, as shown in FIG. 4 (a), the boundary line B1 indicated by the broken line is detected from the data of the chest front image indicated by the practice frame, excluding the portion not imaged by masking. The inside of the boundary line B1 is set as the irradiation field range. This irradiation field setting process can be performed, for example, by a method of detecting and excluding an area having a maximum brightness (that is, a minimum radiation dose) continuously inward from the contour of the image.

次に、CPUは、特定された照射野を複数の小領域に分割する。そして、CPUは、これらの分割された複数の小領域のうち、照射野の境界付近の所定の範囲である部分領域に含まれる各小領域から予め指定した特徴量を抽出する処理を行う(ステップS222)。具体的には、図4(b)に示すように、この撮影された画像データ中の照射野の範囲は、特に限られないが、例えば、10×10のマトリックス状に配置された小領域に分割される。そして、照射野の上下の境界線からそれぞれ2行、および、左右の境界線からそれぞれ2列の部分領域に含まれる各小領域から特徴量を抽出する。   Next, the CPU divides the identified irradiation field into a plurality of small areas. Then, the CPU performs a process of extracting a predetermined feature amount from each of the small areas included in the partial area that is a predetermined range near the boundary of the irradiation field among the plurality of divided small areas (step) S222). Specifically, as shown in FIG. 4B, the range of the irradiation field in the captured image data is not particularly limited. For example, the irradiation field range is a small area arranged in a 10 × 10 matrix. Divided. Then, feature amounts are extracted from each of the small areas included in the partial areas in two rows from the upper and lower boundary lines of the irradiation field and in two columns from the left and right boundary lines.

ここで、境界線に接する部分領域を一行または一列のみではなく複数の行または列に分割してデータを取得することにより、複雑な画像パターンの場合にも正確に画像判定を行うことができる。例えば、肺野の下端の更に下部にガスが写りこんでいる場合、肺野の下端に水が溜まっている場合、肺野の下端付近にカテーテルが挿入されている場合などが考えられるが、これらのケースについても、複数行および複数列の小領域のデータに基づいて学習させた判定器11aを用いることにより、適切に判定を行うことができる。   Here, by dividing the partial region in contact with the boundary line into a plurality of rows or columns instead of only one row or one column, the image determination can be performed accurately even in the case of a complex image pattern. For example, when gas is reflected in the lower part of the lower end of the lung field, water is accumulated at the lower end of the lung field, or a catheter is inserted near the lower end of the lung field. Also in this case, the determination can be appropriately performed by using the determination device 11a that has been learned based on the data of the small regions of a plurality of rows and a plurality of columns.

ステップS222の処理で抽出される特徴量は、例えば、各小領域内の各画素が有する輝度値のうちの最小値(即ち、測定された放射線強度が最大のもの)である。また、他の特徴量としては、各小領域内での輝度値の一次微分量の最大値、また、特に、一次微分量のうち照射野の境界線に平行な成分の各小領域内における最大値、および、この一次微分量の最大値をとる座標値を利用することができる。或いは、更に、特徴量として、輝度値のパワースペクトルを用いることができる。特に、照射野の境界線に平行な方向のパワースペクトル密度や、極大値を取る周波数(波長)の値が利用可能である。   The feature amount extracted in the process of step S222 is, for example, the minimum value (that is, the measured radiation intensity having the maximum measured value) among the luminance values of each pixel in each small region. In addition, as other feature amounts, the maximum value of the first derivative of the luminance value in each small region, and in particular, the maximum component in each small region of the component of the first derivative that is parallel to the boundary of the irradiation field. A value and a coordinate value that takes the maximum value of the primary differential amount can be used. Alternatively, a power spectrum of luminance values can be used as the feature amount. In particular, a power spectral density in a direction parallel to the boundary line of the irradiation field and a frequency (wavelength) value that takes a maximum value can be used.

上記の特徴量の抽出が行われると、CPUは、これらの特徴量およびその配列を利用して、境界線ごとに画像判定処理を行う(ステップS223)。CPU(制御部11)が行う画像判定処理は、各境界線により被写体が欠落していないか否かを判定するものであり、画像判定手段を構成する。図4(b)の例では、上端、下端、左端、および、右端の各境界線に沿ってそれぞれ2×10の小領域から特徴量を取得し、これらのデータを制御部11の判定器11aに入力して、肺野が各境界線からはみ出して撮影されていない部分があるかどうかの判定を行う。   When the above feature amount extraction is performed, the CPU performs an image determination process for each boundary line using these feature amounts and their arrangement (step S223). The image determination process performed by the CPU (control unit 11) determines whether or not a subject is missing from each boundary line, and constitutes an image determination unit. In the example of FIG. 4B, feature amounts are obtained from 2 × 10 small areas along the boundary lines at the upper end, the lower end, the left end, and the right end, and these data are obtained from the determiner 11a of the control unit 11. To determine whether there is a part where the lung field protrudes from each boundary line and is not photographed.

この画像判別処理に用いられる判定器11aは、所定の学習アルゴリズムを用いて予め学習させたものである。判定器11aの学習に用いる学習アルゴリズムとしては、特に限られないが、例えば、アダブースト(AdaBoost)が利用される。アダブーストは、予め被写体の欠落があるか否かが既知の画像から抽出された複数の特徴量のデータ配列をそれぞれ多数用意し、被写体の欠落を判別する判別器を重み付で組み合わせることで最適な判別器を作るアルゴリズムである。その他の学習アルゴリズムとしては、例えば、サポートベクタマシンやニューラルネットワークを用いたもの、或いは、K-最近傍識別器が利用可能である。また、判別分析のような統計的手法を適用してもよい(参考文献:C. M. Bishop, “Pattern Recognition and Machine Learning”, Springer-Verlag, New Ed版(2006))。   The determinator 11a used for this image discrimination process is learned in advance using a predetermined learning algorithm. The learning algorithm used for learning by the determiner 11a is not particularly limited, but, for example, AdaBoost is used. Adaboost is optimal by preparing a large number of data arrays of a plurality of feature amounts extracted from images in which it is already known whether or not there is a subject missing, and combining weighted discriminators that determine subject missing. This is an algorithm for making a discriminator. As other learning algorithms, for example, a support vector machine or a neural network, or a K-nearest neighbor discriminator can be used. Statistical methods such as discriminant analysis may also be applied (reference: C. M. Bishop, “Pattern Recognition and Machine Learning”, Springer-Verlag, New Ed edition (2006)).

アダブーストによる学習では、予め特定部位の欠落がある画像と欠落がない画像とをそれぞれ複数用意し、また、被写体の欠落を判別する複数の判別器を用意する。複数の判別器には、例えば、一つの特徴量に対し閾値を超えるか否かで判別を行う判別器を、閾値を変えて用意するDecision Stampなどが用いられる。そして、画像から抽出された複数の特徴量がそれぞれ欠落のある画像に対応するか、欠落がない画像に対応するかの判別結果から判別に有効な判別器とその重み付け量を学習させる。   In the learning by AdaBoost, a plurality of images each having a specific part missing and a plurality of images having no missing parts are prepared in advance, and a plurality of discriminators for judging the lack of a subject are prepared. As the plurality of discriminators, for example, a decision stamp that prepares a discriminator that performs discrimination based on whether or not a single feature amount exceeds a threshold value by changing the threshold value is used. Then, a discriminator effective for discrimination and its weighting amount are learned from a discrimination result of whether each of the plurality of feature amounts extracted from the image corresponds to an image having a missing portion or an image having no missing portion.

一方、サポートベクタマシンは、複数の特徴量の組み合わせ(特徴ベクトル)により示されるデータ点を高次元空間に写像し、写像された高次元空間において、特定部位の欠落がある画像と欠落がない画像とに最も明確に、即ち、最大のマージンを有するように線形分離する分離面を求める統計的アルゴリズムである。   On the other hand, the support vector machine maps data points indicated by a combination of feature quantities (feature vectors) to a high-dimensional space, and images with a specific part missing and images without a missing part in the mapped high-dimensional space. And a statistical algorithm for obtaining a separation plane that is linearly separated so as to have the maximum margin.

これらのアルゴリズムにより予め学習させた判定器11aは、画像処理装置1の制御部11に組み込まれて特定部位の欠落の有無に関する判定処理を行わせる。   The determiner 11a learned in advance by these algorithms is incorporated in the control unit 11 of the image processing apparatus 1 to perform a determination process regarding the presence or absence of a specific part.

ここで、学習アルゴリズムに基づく判定器11aを用いるまでもなく、例えば、明らかに異なる部位が撮影されている画像や拡大率が異なる画像の場合には、CPUは、従来の相対的なポジショニング判定を併用して適切な構図で撮影された画像ではないという判定を行うことが可能である。   Here, the determination unit 11a based on the learning algorithm does not need to be used. For example, in the case of an image in which a clearly different part is photographed or an image with a different enlargement ratio, the CPU performs the conventional relative positioning determination. It is possible to determine that the image is not an image shot with an appropriate composition in combination.

図5には、画像処理装置1の表示部14にポジショニング判定処理の結果を表示させた例を示す。   FIG. 5 shows an example in which the result of the positioning determination process is displayed on the display unit 14 of the image processing apparatus 1.

図5( a)は、ポジショニング判定処理により、被写体である肺野に欠落部分がある画像であると判定された場合の表示例である。画面上には、3枚の放射線画像が呼び出されて画像表示ブロック131〜133にそれぞれ表示されている。また、画面上には、その他、これらの放射線画像の撮影が行われた患者の識別情報134、各種の操作メニュー、および、画像処理判定告知メッセージ135が表示されている。各画像表示ブロック131〜133では、呼び出された放射線画像が上側のエリア131a〜133aに表示され、下側のエリア131b〜133bには、撮影部位や欠落判定の確定フラグなどの情報が示されている。   FIG. 5A is a display example when it is determined by the positioning determination process that the image has a missing portion in the lung field as the subject. On the screen, three radiation images are called up and displayed on the image display blocks 131 to 133, respectively. In addition, on the screen, the identification information 134 of the patient whose radiographic image was taken, various operation menus, and an image processing determination notification message 135 are displayed. In each of the image display blocks 131 to 133, the called radiographic images are displayed in the upper areas 131a to 133a, and the lower areas 131b to 133b display information such as imaging regions and missing determination confirmation flags. Yes.

画像表示ブロック131〜132では、下側のエリア131b〜132bには、何れも胸部の画像であることと、これらの画像データにエラーのないことがすでに確認されたことを示すフラグ“OK”とが表示されている。   In the image display blocks 131 to 132, in the lower areas 131b to 132b, a flag “OK” indicating that all of these images are chest images and that no error has been confirmed in these image data is displayed. Is displayed.

一方、画像表示ブロック133では、エリア133bに胸部の画像であることが示されるとともに、ユーザが操作してフラグ“NG”または“OK”を選択するための不良確認ボタン133dおよび正常確認ボタン133eが表示されている。また、エリア133aには、胸部の放射線画像とともに、右上にポジション判定の結果が不良であることを示す警告標識133cが表示されている。そして、画像処理判定告知メッセージ135には、この警告標識133cに対応して同一の警告標識135aが付されている。   On the other hand, in the image display block 133, an area 133b indicates that the image is a chest image, and a defect confirmation button 133d and a normal confirmation button 133e for the user to select the flag “NG” or “OK” are displayed. It is displayed. Further, in the area 133a, a warning sign 133c indicating that the position determination result is bad is displayed on the upper right together with the radiographic image of the chest. The image processing determination notification message 135 is given the same warning sign 135a corresponding to the warning sign 133c.

画像処理判定告知メッセージ135には、また、画像処理判定により、上側のエリア133aに表示されたこの画像が肺野の欠落したものである可能性を示す表示135bがなされている。また、この画像処理判定告知メッセージ135には、同時に、該当する部位を拡大する操作を行うための拡大ボタン135cが表示されている。   The image processing determination notification message 135 is also displayed with a display 135b indicating that the image displayed in the upper area 133a may be a missing lung field due to the image processing determination. The image processing determination notification message 135 also displays an enlarge button 135c for performing an operation for enlarging the corresponding part at the same time.

図5(b)は、この拡大ボタン135cが操作された場合に、表示部14の表示画面に示される表示内容を示した図である。   FIG. 5B is a diagram showing display contents displayed on the display screen of the display unit 14 when the enlargement button 135c is operated.

上側のエリア133aには、欠落していると判定された肺野の一部分が拡大されて表示されている。このように、画像処理判定告知メッセージ135とともに表示された拡大画像に基づき、オペレータ(例えば、医師や検査技師)は、下側のエリア133bの不良確認ボタン133dまたは正常確認ボタン133eの何れかを、例えば、マウス操作によりクリックすることで選択して、最終的にこの画像データが肺野の欠落データであるか欠落のないデータであるかの判定を確定する。   In the upper area 133a, a part of the lung field determined to be missing is enlarged and displayed. Thus, based on the enlarged image displayed together with the image processing determination notification message 135, an operator (for example, a doctor or a laboratory technician) can select either the defect confirmation button 133d or the normal confirmation button 133e in the lower area 133b. For example, the selection is made by clicking with a mouse operation, and finally, determination is made as to whether this image data is missing data in the lung field or not.

以上のように、本実施形態の画像処理装置1によれば、予め被写体である人体の特定部位の欠落の有無が既知の放射線画像を用いて所定の学習アルゴリズムにより判定器11aに認識パターンを学習させておく。そして、この学習させた判定器11aを用いて放射線画像から人体のこの特定部位の欠落があるか否かの判定を行うので、従来の相対的な位置検出では難しかった被写体の一部の欠落画像であっても適切に判定することができる。   As described above, according to the image processing apparatus 1 of the present embodiment, a recognition pattern is learned in the determiner 11a by a predetermined learning algorithm using a radiographic image in which the presence or absence of a specific part of a human body that is a subject is known in advance. Let me. Then, since it is determined whether or not this specific part of the human body is missing from the radiographic image using the learned determination device 11a, a missing image of a part of the subject that has been difficult with the conventional relative position detection. Even so, it can be determined appropriately.

また、学習アルゴリズムによる学習結果に基づく判定を行うことで、病変組織、異常、或いは、手術の痕跡などによる複雑なパターンを有する画像であっても的確に被写体の一部の欠落の有無を判定することができる。   In addition, by making a determination based on a learning result by a learning algorithm, it is possible to accurately determine whether or not a part of a subject is missing even in an image having a complicated pattern such as a lesion tissue, an abnormality, or a trace of surgery. be able to.

また、この判定器11aと従来の相対的なポジショニング判定装置とを併用することによって、判定器11aの学習に必要以上の労力をかけることなく、大きな位置ずれから小さな位置ずれまでを高い精度で検出することができる。   In addition, by using this determiner 11a in combination with a conventional relative positioning determination device, it is possible to detect a large misalignment to a small misalignment with high accuracy without taking excessive effort for learning of the determiner 11a. can do.

また、このようなポジショニング判定処理を、例えば、肺野を被写体とする胸部正面画像のような医療画像に用いることによって、患者に再撮影の手間を強いる状況を抑止することができる。   In addition, by using such a positioning determination process for a medical image such as a front image of a chest with a lung field as a subject, for example, it is possible to suppress a situation in which the patient is forced to re-photograph.

また、特に、照射野の境界付近の画像データに対して学習アルゴリズムを用いて学習させた判定器11aに判定させることで、画像からはみ出て被写体が欠落する場合を防ぐことができる。   In particular, it is possible to prevent the subject from being lost from the image by causing the determination unit 11a that has learned the image data near the boundary of the irradiation field to learn using the learning algorithm.

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、胸部の肺野画像を例に挙げて説明したが、例えば、頭部や腹部といった他の部位の撮影に用いることも可能である。また、これらの複数の部位の画像が混ざった状況にも対応させることができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the lung field image of the chest has been described as an example. However, for example, it can be used for imaging other parts such as the head and abdomen. In addition, it is possible to deal with a situation in which images of these plural parts are mixed.

また、このポジショニング判定装置、または、画像処理装置1を放射線撮影システムに組み込み、撮影ごとに画像のポジショニングが適正であり、また、撮影部位が画像内に完全に含まれているか否かを判定して告知表示を行わせることができる。この場合には、この画像処理は、放射線撮影が行われて画像データが送られて来るごとに呼び出されて実行される。このように放射線撮影システム内においてリアルタイムでポジショニング判定、または、画像判定を行うことにより、オペレータは、直ちにポジショニングのミス、および、撮影部位の欠落を発見することができる。従って、オペレータは、毎回全ての画像を念入りに確認する手間を省きつつ、必要な画像が得られない事態を防ぐことができる。   In addition, the positioning determination device or the image processing device 1 is incorporated in the radiation imaging system, and it is determined whether or not the image positioning is appropriate for each imaging, and whether the imaging site is completely included in the image. Can be displayed. In this case, this image processing is called and executed every time radiographic imaging is performed and image data is sent. Thus, by performing positioning determination or image determination in real time in the radiation imaging system, the operator can immediately find a positioning error and a lack of an imaging region. Therefore, the operator can prevent a situation in which a necessary image cannot be obtained while omitting the trouble of checking all images carefully every time.

また、上記実施の形態では、予め学習させた判定器を用いて被写体の欠落の判定を行ったが、学習アルゴリズムの種類により容易である場合には、判定結果をその場でフィードバックさせて判定器を構成することとしても良い。   Further, in the above embodiment, the determination of the absence of a subject is performed using a pre-learned determinator. However, if it is easy depending on the type of learning algorithm, the determination result is fed back on the spot to determine It is good also as comprising.

その他、画像判定処理に用いる部分領域の範囲、および、小領域の数や配置など、本発明の実施形態に示した細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。   In addition, the details shown in the embodiment of the present invention, such as the range of partial areas used for image determination processing and the number and arrangement of small areas, can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

1 画像処理装置
11 制御部
12 記憶部
12a プログラム
13 操作部
14 表示部
15 通信部
16 バス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image processing apparatus 11 Control part 12 Storage part 12a Program 13 Operation part 14 Display part 15 Communication part 16 Bus

Claims (6)

人体の特定部位に放射線を照射して得られた放射線画像が適切なポジショニングで撮影された画像であるか否かを判定するポジショニング判定手段と、
前記放射線画像の照射野内で当該照射野の境界に接する部分領域の画像データから所定の特徴量を抽出し、所定の学習アルゴリズムによる前記特徴量に関する学習結果に基づいて、前記特定部位の一部が前記放射線画像から欠落しているか否かを判定する画像判定手段と、
を備え、
前記ポジショニング判定手段は、
前記放射線画像が適切なポジショニングで撮影された画像であるか否かを判定する基準に前記画像判定手段の判定結果を含む
ことを特徴とするポジショニング判定装置。
Positioning determination means for determining whether or not a radiographic image obtained by irradiating a specific part of a human body is an image captured by appropriate positioning;
A predetermined feature amount is extracted from image data of a partial region in contact with the boundary of the irradiation field within the irradiation field of the radiation image, and a part of the specific part is determined based on a learning result regarding the feature amount by a predetermined learning algorithm. Image determining means for determining whether or not the radiation image is missing;
With
The positioning determination means includes
The positioning determination apparatus characterized in that the determination result of the image determination means is included in a reference for determining whether or not the radiographic image is an image taken by appropriate positioning.
前記学習アルゴリズムは、アダブースト、又は、サポートベクタマシンである
ことを特徴とする請求項1記載のポジショニング判定装置。
The positioning determination apparatus according to claim 1, wherein the learning algorithm is Adaboost or a support vector machine.
前記放射線画像は、胸部正面画像であり、
前記特定部位は、肺野である
ことを特徴とする請求項1記載のポジショニング判定装置。
The radiographic image is a chest front image,
The positioning determination apparatus according to claim 1, wherein the specific part is a lung field.
前記画像判定手段は、
前記部分領域を所定の数に分割し、当該分割された領域ごとに最大の放射線量を示す値を前記特徴量として用いる
ことを特徴とする請求項1記載のポジショニング判定装置。
The image determination means
The positioning determination apparatus according to claim 1, wherein the partial region is divided into a predetermined number, and a value indicating a maximum radiation dose for each of the divided regions is used as the feature amount.
請求項1〜4の何れか一項に記載のポジショニング判定装置と、
前記ポジショニング判定装置に備えられた前記画像判定手段の判定結果、及び、当該判定結果に基づく前記ポジショニング判定装置の判定結果を表示する画像表示手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
The positioning determination device according to any one of claims 1 to 4,
An image display means for displaying a determination result of the image determination means provided in the positioning determination apparatus, and a determination result of the positioning determination apparatus based on the determination result;
An image processing apparatus comprising:
コンピュータを、
人体の特定部位に放射線を照射して得られた放射線画像が適切なポジショニングで撮影された画像であるか否かを判定するポジショニング判定手段、
前記放射線画像の照射野内において当該照射野の境界に接する部分領域の画像データから所定の特徴量を抽出し、所定の学習アルゴリズムによる前記特徴量に関する学習結果に基づいて、前記特定部位が前記放射線画像から欠落しているか否かを判定する画像判定手段、
として機能させるためのプログラムであって、
前記ポジショニング判定手段は、
前記放射線画像が適切なポジショニングで撮影された画像であるか否かを判定する基準に前記画像判定手段の判定結果を含む
ことを特徴するプログラム。
Computer
Positioning determination means for determining whether or not a radiographic image obtained by irradiating a specific part of the human body is an image taken by appropriate positioning,
A predetermined feature amount is extracted from image data of a partial region in contact with the boundary of the radiation field within the radiation field of the radiation image, and the specific part is the radiation image based on a learning result regarding the feature amount by a predetermined learning algorithm. Image determining means for determining whether or not the image is missing,
Is a program for functioning as
The positioning determination means includes
A program characterized in that the determination result of the image determination means is included in a criterion for determining whether or not the radiation image is an image photographed by appropriate positioning.
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