JP2005167773A - 画像処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ライン欠陥がある場合であっても欠陥画素を精度良く抽出可能な画像処理装置及び方法を提供する。
【解決手段】 欠陥抽出用画像より前記ライン欠陥を抽出するステップと、抽出された前記ライン欠陥情報を用いて欠陥抽出用画像のライン欠陥の補正するステップと、補正した欠陥抽出用画像を用いて欠陥画素を抽出するステップとを有するか、抽出された前記ライン欠陥にあたる画素値を用いずに画素欠陥を抽出するステップとを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般には、画像処理及び装置に係り、特に、２次元センサを用いた撮像装置における欠陥画素の抽出処理に関する。本発明は、例えば、人体を透過したＸ線像を画像化するＸ線ディジタル撮像装置に使用されるＸ線センサ、イメージセンサ等の２次元画像検出器の欠陥画素の検出に好適である。

従来より、Ｘ線を蛍光体によってＸ線強度に比例した可視光に変換し、その可視光を複数の画素で構成される平面センサを用いて電気信号に変換し、そのアナログ的な電気信号をアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器によってディジタル化することで、Ｘ線ディジタル画像を得るＸ線ディジタル撮影装置が使用されはじめている。このようなＸ線ディジタル撮影装置では、平面センサを構成する画素の幾つかには欠陥画素が含まれているため、それを抽出して補正することが行われる（例えば、特許文献１）。

特許文献１の方法においては、まず白画像を撮影し、この白画像を第８図に示すように小領域に分割して小領域ごとに平均値と標準偏差値を求めてこの平均値から上下に標準偏差値の指定された倍率倍の範囲を正常な画素値範囲とし、この画素値範囲からはずれる画素を欠陥画素として抽出するものである。

また、その他の従来技術として、白画像を撮影する際のシェーディングの影響を避けるための処理や固体撮像素子のライン欠陥の検出方法も知られている（例えば、特許文献２及び３）。
特開２００１−８１９８号公報 特許第２８５０５０８号明細書 特開平４−９０２７７号公報

しかし、ライン欠陥が存在するとライン欠陥の画素数は非常に多いために標準偏差値は正常な場合と比べて大変大きな値となり、正常な画素値範囲が広がってしまう。従って、ライン欠陥がなければ正常な画素値範囲から外れた欠陥画素も正常な画素値範囲に入ってしまい正常な画素として扱われてしまい、特許文献１の方法を使用しても、欠陥画素の検出が不十分になるという問題を発生していた。欠陥画素の抽出及び補正が不十分であれば誤診などを招くため好ましくない。

そこで、本発明は、ライン欠陥がある場合であっても欠陥画素を精度良く抽出可能な画像処理装置及び方法を提供することを例示的目的とする。

本発明の一側面としての画像処理方法は、欠陥抽出用画像より前記ライン欠陥を抽出するステップと、抽出された前記ライン欠陥情報を用いて欠陥抽出用画像のライン欠陥の補正するステップと、補正した欠陥抽出用画像を用いて欠陥画素を抽出するステップとを有することを特徴とする。本発明の別の側面としての画像処理方法は、欠陥抽出用画像よりライン欠陥を抽出するステップと、抽出された前記ライン欠陥にあたる画素値を用いずに画素欠陥を抽出するステップとを有することを特徴とする。

前記ライン欠陥抽出ステップは、前記欠陥抽出用画像の直交２方向の投影データを作成し、当該投影データの平均値及び標準偏差値を取得し、前記平均値及び前記標準偏差値に基づいて設定される所定の範囲から外れている前記投影データの位置をライン欠陥のある位置として検出してもよい。

前記ライン欠陥抽出ステップは、前記ライン欠陥のある前記位置の画素値と前記位置の両隣の位置の画素値の差分の和を計算し、当該計算結果を所定の閾値と比較することによって前記ライン欠陥の投影方向における前記ライン欠陥の両端の位置を抽出してもよい。

前記ライン欠陥抽出ステップは、前記投影データを複数の区間に区切って各区間の平均値及び標準偏差値を取得し、前記平均値及び前記標準偏差値に基づいて設定される所定の範囲から外れているデータの位置をライン欠陥のある位置として検出してもよい。あるいは、前記ライン欠陥抽出ステップは、前記欠陥抽出用画像に線検出フィルタを利用して２値化してもよい。

前記画素欠陥抽出ステップは、欠陥抽出用画像における任意の領域の平均値及び標準偏差値を取得し、前記平均値及び前記標準偏差値に基づいて設定される所定の範囲から外れている画素の位置を画素欠陥のある位置として抽出してもよい。

本発明の別の側面としての画像処理方法は、画像情報を収集する前処理としてライン欠陥及び画素欠陥を抽出し、前記画像情報を収集した際に所定の補正を行う画像処理方法であって、前記ライン欠陥を抽出するステップと、上記画像情報における少なくとも任意の画像領域が前記ライン欠陥を含まないように処理するステップと、前記画像領域の画素値の平均及び標準偏差を取得するステップと、前記平均及び標準偏差と、前記標準偏差に対して予め設定された倍率とを用いて前記欠陥画素を抽出するステップとを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての画像処理装置は、画像情報を収集する前処理としてライン欠陥及び画素欠陥を抽出し、前記画像情報を収集した際に所定の補正を行う画像処理装置であって、前記ライン欠陥を抽出し、上記画像情報における少なくとも任意の画像領域が前記ライン欠陥を含まないように処理し、前記画像領域の画素値の平均及び標準偏差を取得し、前記平均及び標準偏差と前記標準偏差に対して予め設定された倍率とを用いて前記欠陥画素を抽出する処理部を有することを特徴とする。

複数の機器が相互通信可能に接続されてなる画像処理システムであって、上記複数の機器のうち少なくとも１つの機器は、上記画像処理装置の機能を有することを特徴とする画像処理システムも本発明の一側面を構成する。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、ライン欠陥がある場合であっても欠陥画素を精度良く抽出可能な画像処理装置及び方法を提供することができる。

以下、図１を参照して本発明の一実施形態としての画像処理について説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態としての画像処理のフローチャートである。同図に示すように、まず、アルゴリズムを用いてライン欠陥を抽出する（ステップ２０２）。ライン欠陥を抽出した場合、抽出したライン欠陥位置情報を用いて白画像のライン欠陥画素を補正する（ステップ２０４）。

次いで、補正した白画像を用いて白画像全体或いは白画像を小領域に分割して小領域ごとに平均値と標準偏差値を求めてこの平均値から上下に標準偏差値の指定された倍率倍の範囲を正常な画素値範囲を設定する（ステップ２０６）。かかる画素値範囲はライン欠陥の影響が許容値以下であるので本来の正常な画素値範囲となる。最後に、この画素値範囲から外れる画素を欠陥画素として抽出する（ステップ２０８）。

代替的に、図２に示す画像処理を使用してもよい。ここで、図２は、本発明の別の実施形態としての画像処理のフローチャートである。同図に示すように、まず、アルゴリズムを用いてライン欠陥を抽出する（ステップ２１２）。ライン欠陥を抽出した場合、抽出したライン欠陥位置情報を用いて白画像のライン欠陥画素の補正を行う代わりに、平均値と標準偏差値を求める際にライン欠陥画素を除いて平均値と標準偏差値を計算して正常な画素値範囲を設定する（ステップ２１４）。ステップ２１４で設定された画素値範囲はライン欠陥の影響を受けないので本来の正常な画素値範囲となる。最後に、この画素値範囲からはずれる画素を欠陥画素として抽出する（ステップ２１６）。

以下、図３を参照して、本発明の別の実施形態としての放射線画像処理システム１００について説明する。ここで、図３は、放射線画像処理システム１００の概略ブロック図である。放射線画像処理システムは患者Ｐの放射線画像を生成、処理、記録及び出力するシステムであり、Ｘ線センサ１０２、Ｘ線源１０４、Ｘ線発生装置制御部１０６、画像入力部１０８、Ｘ線撮影システム制御部１１０、画像処理部１１２、画像保存部１１４、診断モニタ１１６、操作部１１８、ネットワーク１２０、プリンタ１２２、診断ワークステーション１２４、画像データベース１２６を有する。点線はＸ線読取部であり、要素１０２乃至１１８は画像処理装置を構成する。

Ｘ線センサ１０２は、固体撮像素子及びＡ／Ｄ変換部を含む２次元センサである。図１では、グリッドやシンチレータは省略されている。Ｘ線源１０４は、Ｘ線発生装置制御部１０６によって制御され、Ｘ線を発生する。Ｘ線撮影システム制御部１１０は、システムの各部を制御する。画像処理部１１２は、Ｘ撮影システム制御部１１０の制御の下で本実施形態の欠陥抽出処理を含む画像処理を行う。診断モニタ１１６は、撮影結果を操作者に表示する。操作部１１８は、操作者によって操作され、操作者からの各種情報や命令を画像読取部に入力する。画像保存部１１４は、撮影結果を保存する。画像処理装置は、ＬＡＮなどのネットワーク１２０を介してプリンタ１２２、サーバーとしての診断ワークステーション１２４、画像データベース１２６に接続され、他の端末の利用に供されている。

動作において、まず、操作者は、患者ＰをＸ線センサ１０２とＸ線源１０４の間に立たせて操作部１１８を使用して患者Ｐの撮影部位を選択する。この情報は、ネットワーク１２０を介してＸ線撮影システム制御部１１０に取り込まれる。その後、Ｘ線撮影システム制御部１１０は、Ｘ線戦さ１０２に駆動制御信号を送信して固体撮像素子に電圧を印加し、固体撮像素子を動作可能にする。

操作者が操作部１１８を介して曝射命令を入力すると、Ｘ線発生装置制御部１０６により制御されたＸ線源１０４よりＸ線を発生し、患者Ｐを透過したＸ線はＸ線センサ１０２により検知され、患者Ｐの透過光像として固体撮像素子の撮像面上に結像される。固体撮像素子の光電変換とＡ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換によって、検知されたＸ線はディジタルＸ線画像として画像入力部１０８に入力される。

入力されたディジタルＸ線画像は画像処理部１１２によってＸ線センサ１０２の補正処理、階調処理、空間フィルタリング処理等の画像処理がなされる。画像処理のなされたディジタルＸ線画像は診断モニタ１１６に表示されたり、画像保存部１１４に保存されたり、ネットワーク１２０を介してプリンタ１２２、診断ワークステーション１２４、画像データベース１２６に出力されたりする。表示、出力された画像が満足のいくものでなかった場合には画像処理パラメータを変えるなどしながら画像処理、表示を繰り返し行う。以上の操作は操作部１１８によって行われる。

以下、本システム１００がＸ線センサ１０２に含まれる欠陥画素を抽出する処理について説明する。かかる抽出処理は、通常、キャリブレーション撮影の際に行われる。キャリブレーション撮影は通常撮影に先立って行う画像校正用の撮影であり、本実施形態の欠陥画素抽出処理は通常撮影の前処理として行われる。

欠陥画素の検出には被写体を置かないで撮影した白画像が用いられる。この白画像からまずライン欠陥を抽出する（図１のステップ２０２、図２のステップ２１２）。ライン欠陥を抽出する一つの方法としては、例えば、図４に示すように、垂直方向及び水平方向に画素データ（画素値）を加算又は平均することによって投影データを作成する。ここで、図４は、欠陥画素抽出処理におけるライン欠陥の抽出を説明するための概略図である。

この水平及び垂直方向の投影データより平均値及び標準偏差値を求めて欠陥画素抽出と同様に正常なデータ範囲を決定し、この正常データ範囲から外れているデータがあれば、そのデータの位置をライン欠陥のある位置として検出する
ライン欠陥が検出されたら、図７に示すように、そのライン欠陥のある画素位置（ｎ）及び両隣の画素位置（ｎ−１及びｎ＋１）のデータを切り出す。この切り出したデータに対して投影方向に沿って順次、以下の数式１で表されるライン欠陥検出位置の画素値と両隣の位置の画素値の差分の和Ｄ_ｎを計算し、所定の閾値と比較することによってライン欠陥の投影方向における両端の位置を抽出する。このような方法でライン欠陥を抽出することができる。

（ここで、Ｐ_ｎ、Ｐ_ｎ−１、Ｐ_ｎ＋１はライン欠陥のある位置（ｎ）及び両隣の位置（ｎ−１及びｎ＋１）の画素値である）
なお、白画像を撮影する際にシェーディングが存在すれば上記の方法では抽出精度が不十分な場合があり得る。そこでこのような場合にも精度良く抽出する方法に特許文献２に開示されている方法を利用してもよい。

シェーディングがあった場合の検出精度を向上する別の方法としては、図６に示すように、投影データを適当な区間に分割してそれぞれの区間ごとに平均値及び標準偏差値を求めて前述のライン欠陥位置検出と同様に正常な範囲を決定し、この正常範囲からはずれているデータがあればそのデータの位置をライン欠陥のある位置として検出する。この方法ではこのように区間に分割することによってシェーディングの影響を排除してライン欠陥位置を検出する。ここで、図６は、シェーディングがある場合のライン欠陥位置の検出精度を向上する方法を説明するための概略図である。

更に、別のライン欠陥抽出の方法として、図９に示すような線検出フィルタを白画像にかけて２値化することによって抽出する方法もある。

以上のような方法によってライン欠陥を抽出したら、抽出したライン欠陥位置情報を用いて白画像のライン欠陥画素を補正する（図１のステップ２０４）。そして、補正した白画像を用いて白画像全体或いは白画像を小領域に分割して小領域ごとに平均値と標準偏差値を求めてこの平均値から上下に標準偏差値の指定された倍率倍の範囲を正常な画素値範囲を設定する（図１のステップ２０６）。最後に、この画素値範囲から外れる画素を欠陥画素として抽出する（図１のステップ２０８）。

若しくは、ライン欠陥画素の補正を行わないで平均値と標準偏差値を求める際にライン欠陥画素を除いて平均値と標準偏差値を計算して正常な画素値範囲を決定しこの画素値範囲から外れる画素を欠陥画素として抽出する。

以上のような方法を用いることによってライン欠陥と点欠陥の両方を精度良く抽出することができ、抽出された欠陥位置情報を用いて撮影毎の画像の欠陥補正を行う。欠陥補正においては、例えば、欠陥画素の周囲の画素の平均値を欠陥画素値に上書する。これにより、欠陥のないスムーズな画像にすることができる。

本発明の一実施形態としての画像処理方法のフローチャートである。 本発明の別の実施形態としての画像処理方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態としての画像処理システムの概略ブロック図である。 図３に示す欠陥画素抽出処理におけるライン欠陥の抽出を説明するための概略図である。 図１における正常な画素値範囲の設定と欠陥画素の抽出を説明するための概略図である。 図１及び図２におけるライン欠陥の抽出精度を上げるための方法を説明するための概略図である。 図１及び図２におけるライン欠陥の抽出方法を説明するための概略図である。 図１及び図２における欠陥画素の抽出方法の一例を説明するための概略図である。 図１及び図２におけるライン欠陥の抽出方法を説明するための概略図である。

符号の説明

１００ 画像処理システム
１０２ Ｘ線センサ
１０４ Ｘ線源
１０６ Ｘ線発生装置制御部
１０８ 画像入力部
１１０ Ｘ線撮影システム制御部
１１２ 画像入力部
１１４ 画像保存部
１１６ 診断モニタ
１１８ 操作部
１２０ ネットワーク
１２２ プリンタ
１２４ 診断ワークステーション
１２６ 画像データベース

Claims (10)

1. 欠陥抽出用画像より前記ライン欠陥を抽出するステップと、
   抽出された前記ライン欠陥情報を用いて欠陥抽出用画像のライン欠陥の補正するステップと、
   補正した欠陥抽出用画像を用いて欠陥画素を抽出するステップとを有することを特徴とする画像処理方法。
2. 欠陥抽出用画像よりライン欠陥を抽出するステップと、
   抽出された前記ライン欠陥にあたる画素値を用いずに画素欠陥を抽出するステップとを有することを特徴とする画像処理方法。
3. 前記ライン欠陥抽出ステップは、前記欠陥抽出用画像の直交２方向の投影データを作成し、当該投影データの平均値及び標準偏差値を取得し、前記平均値及び前記標準偏差値に基づいて設定される所定の範囲から外れている前記投影データの位置をライン欠陥のある位置として検出することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 前記ライン欠陥抽出ステップは、前記ライン欠陥のある前記位置の画素値と前記位置の両隣の位置の画素値の差分の和を計算し、当該計算結果を所定の閾値と比較することによって前記ライン欠陥の投影方向における前記ライン欠陥の両端の位置を抽出することを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記ライン欠陥抽出ステップは、前記投影データを複数の区間に区切って各区間の平均値及び標準偏差値を取得し、前記平均値及び前記標準偏差値に基づいて設定される所定の範囲から外れているデータの位置をライン欠陥のある位置として検出することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
6. 前記ライン欠陥抽出ステップは、前記欠陥抽出用画像に線検出フィルタを利用して２値化することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
7. 前記画素欠陥抽出ステップは、欠陥抽出用画像における任意の領域の平均値及び標準偏差値を取得し、前記平均値及び前記標準偏差値に基づいて設定される所定の範囲から外れている画素の位置を画素欠陥のある位置として抽出する請求項１又は２記載の方法。
8. 画像情報を収集する前処理としてライン欠陥及び画素欠陥を抽出し、前記画像情報を収集した際に所定の補正を行う画像処理方法であって、
   前記ライン欠陥を抽出するステップと、
   上記画像情報における少なくとも任意の画像領域が前記ライン欠陥を含まないように処理するステップと、
   前記画像領域の画素値の平均及び標準偏差を取得するステップと、
   前記平均及び標準偏差と、前記標準偏差に対して予め設定された倍率とを用いて前記欠陥画素を抽出するステップとを有することを特徴とする画像処理方法。
9. 画像情報を収集する前処理としてライン欠陥及び画素欠陥を抽出し、前記画像情報を収集した際に所定の補正を行う画像処理装置であって、
   前記ライン欠陥を抽出し、上記画像情報における少なくとも任意の画像領域が前記ライン欠陥を含まないように処理し、前記画像領域の画素値の平均及び標準偏差を取得し、前記平均及び標準偏差と前記標準偏差に対して予め設定された倍率とを用いて前記欠陥画素を抽出する処理部を有することを特徴とする画像処理装置。
10. 複数の機器が相互通信可能に接続されてなる画像処理システムであって、上記複数の機器のうち少なくとも１つの機器は、請求項９記載の画像処理装置の機能を有することを特徴とする画像処理システム。