CN102201109B - 图像处理方法及使用了该方法的放射线拍摄装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像处理方法及使用了该方法的放射线拍摄装置。图像处理方法包括：对拍入被检体的像的原始图像实施高通滤波处理，从而生成第一频带图像的第一频带图像生成步骤；缩小所述原始图像来生成缩小图像的原始图像缩小步骤；对所述缩小图像实施低通滤波处理，从而生成低通图像的低通滤波处理步骤；放大所述低通图像来生成放大低通图像的图像放大步骤；基于所述原始图像、所述第一频带图像以及所述放大低通图像，生成第二频带图像的第二频带图像生成步骤；对所述缩小图像实施带通滤波处理，从而生成第三频带图像的第三频带图像生成步骤；以及使用各频带图像，对所述原始图像实施图像处理的图像处理步骤。

Description

图像处理方法及使用了该方法的放射线拍摄装置
技术领域
本发明涉及拍入了被检体的放射线图像的图像处理方法及使用了该图像处理方法的放射线拍摄装置，特别涉及能够进行噪声降低处理、高频强调处理、以及动态范围压缩处理的图像处理方法以及使用了该方法的放射线拍摄装置。
背景技术
在医疗机构中，包括利用放射线获取被检体的图像的放射线拍摄装置。若对图像实施规定的图像处理，则图像的噪声被除去或者拍入到图像中的血管等的结构被强调等，从而有时容易进行诊断。因此，在以往的放射线拍摄装置中，能够通过图像处理来加工获取到的图像。具体地说，放射线拍摄装置可进行的图像处理有噪声降低处理、高频强调处理以及动态范围压缩处理等(参照日本特开平10-171983号公报、特开平10-75364号公报、特开平10-75395号公报、特开平9-163227号公报、特开平10-63837号公报、特开平10-63838号公报)。
进行上述的三个图像处理，需要从拍入了被检体的放射线图像(适当地称为原始图像)生成多个频带图像。频带图像是仅由存在于原始图像的特定的频带中的频率分量构成的图像，通过使某一频带的频率分量通过的带通滤波器作用于原始图像，从而从原始图像中提取规定的频率分量。基于原始图像生成多张频带图像，且从原始图像提取到的频率分量的频带分别不同。因此，某一频带图像仅包括原始图像的高频分量，其他频带图像仅包括原始图像的低频分量。该多张频带图像是通过对原始图像实施图像处理，从而从高频侧依次生成的。原始图像的高频分量是拍入了被检体的投影像的细腻的结构的分量，原始图像的低频分量是拍入了被检体的投影像的粗略的结构的分量。
说明以往的频带图像的生成方法之一。第一方法是使用了如图18所示的高通滤波器H和带通滤波器B的方法。根据该第一方法，首先，如图18的第一列所示，对原始图像P0作用高通滤波器H。该高通滤波器H是由从原始图像P0提取高频分量的矩阵所规定的图像滤波器。在图18中，示意性地表示了高通滤波器H作用于原始图像P0的左上端的情况，由此，提取原始图像P0的左上端中的高频分量。使高通滤波器H相对于原始图像P0如虚线的箭头所示那样移动的同时进行这个动作，从而对原始图像P0的整个区域提取高频分量，并生成仅拍入了高频分量的第一频带图像α。第一频带图像α和原始图像P0的图像的尺寸相同，在图18中用符号Hpf表示使用了高通滤波器H的图像变换处理。
接着，如图18的第二列所示，对原始图像P0作用带通滤波器B。该带通滤波器B成为具有比高通滤波器H大的规定矩阵的图像滤波器。在图18中，示意性地表示了带通滤波器B作用于原始图像P0的左上端的情况，由此，提取出原始图像P0的左上端中的较高的频率范围的分量。此时提取出的频率分量比由高通滤波器H提取出的分量更靠近低频侧。因此，在带通滤波器B中，从原始图像P0提取出比第一频带图像α具有的频率分量的频带更低的频率的分量。使带通滤波器B相对于原始图像P0如虚线的箭头所示那样移动的同时进行这个动作，从而对原始图像P0的整个区域提取高频分量，生成仅拍入了较高的频率范围的分量的第二频带图像β。第二频带图像β和原始图像P0的图像的尺寸相同，在图18中，用符号Bpf表示使用了带通滤波器B的图像变换处理。
然后，缩小原始图像P0来生成缩小图像P1(参照图18的第三列)。对该缩小图像P1进行与图18的第二列相同的动作，生成第三频带图像γ。之后，进一步缩小该缩小图像P1来生成缩小图像P2(参照图18的第四列)。对该缩小图像P2进行与图18的第二列相同的动作，生成第四频带图像δ。在图18中，用符号Mag(-)表示缩小图像的处理。
一般，规定带通滤波器B的矩阵的大小相对于图像越大，越能提取原始图像的低频侧的分量。若想要从原始图像提取出低频分量来加大规定带通滤波器B的矩阵的大小，则在矩阵中包含的参数会增加，滤波处理所需要的时间会增加。因此，上述的结构在提取低频侧的分量时，代替加大带通滤波器B，会缩小用于图像变换处理的图像。由此，能够在不需要加大规定带通滤波器B的矩阵的大小的情况下，进行高速的图像处理。如图18所示，成为频带图像β、γ、δ的原始图像的图像按这个顺序减小，所以频带图像β、γ、δ按这个顺序具有原始图像P0的低频侧的分量。由此，生成从原始图像P0提取出各种频带的频率分量的频带图像α、β、δ、γ。频带图像α、β、δ、γ成为按照这个顺序提取出原始图像P0的低的频率分量的图像。这些用于噪声降低处理等。
说明与上述不同的频带图像的生成方法。该第二方法是如图19所示的使用了低通滤波器L的方法。根据第二方法，首先，如图19所示，对原始图像P0作用低通滤波器L。该低通滤波器L是由能够从原始图像P0消除高频分量的矩阵所规定的图像滤波器。在图19中，示意性地表示了低通滤波器L作用于原始图像P0的左上端的情况，由此，原始图像P0的左上端中的高频分量被消除。使低通滤波器L相对于原始图像P0如虚线的箭头所示那样移动的同时作用这个动作，从而对原始图像P0的整个区域消除高频分量，生成消除了高频分量的低通图像L0。
说明第一频带图像α的生成方法。如图19的虚线的路径所示，为了生成第一频带图像α，从原始图像P0减去低通图像L0。低通图像L0为从原始图像P0除去了高频分量的图像，因此该减法的输出为包含在原始图像P0中的高频分量。是第一频带图像α。第一频带图像α、低通图像L0以及原始图像P0的图像的尺寸全部相同。在图19中，用符号Lpf表示使用了低通滤波器L的图像变换处理。
为了生成第二频带图像β，首先，需要缩小原始图像P0来成缩小图像P1。对该缩小图像P1进行与之前相同的动作，生成低通图像L1。该低通图像L1被放大到成为与低通图像L0相同的尺寸，生成放大低通图像M1。然后，如图19的点划线的路径所示，从低通图像L0减去放大低通图像M1。该减法结果为第二频带图像β。在图19中，用符号Mag(-)表示缩小图像的处理，用符号Mag(+)表示放大图像的处理。
另外，规定低通滤波器L的矩阵的大小相对于图像越大，越能够除去原始图像的更低频侧的分量。根据该第二方法，作用于低通滤波器L的图像越小，规定低通滤波器L的矩阵的大小相对于缩小图像变得越大。即，通过缩小图像，能够获得与增大规定低通滤波器的矩阵的大小相同的效果。若比较低通图像L0和放大低通图像M1，则放大低通图像M1除去了更低频侧的频率分量。
如图19的点划线的路径所示，若从低通图像L0减去放大低通图像M1，则输出低通图像L0的高频分量。其为第二频带图像β。第二频带图像β、低通图像L0以及放大低通图像M1的图像的尺寸全部相同。
为了生成第三频带图像γ，首先，将缩小图像P1缩小，生成缩小图像P2。对该缩小图像P2进行与之前相同的动作，生成低通图像L2。该低通图像L2被放大到成为与低通图像L1相同的尺寸，生成放大低通图像M2。然后，如图19的双点划线的路径所示，若从低通图像L1减去放大低通图像M2，则能够获取第三频带图像γ。第三频带图像γ、低通图像L1以及放大低通图像M2的图像的尺寸全部相同。由此，生成从原始图像P0提取出各种频带的频率分量的频带图像α、β、γ。这些图像用于噪声降低处理等。
但是，在上述的放射线拍摄装置的图像处理方法中，存在以下的问题点。
根据第一方法，存在频带图像的生成需要时间的问题点。为了生成频带图像而从图像提取低频分量的必要性出发，必须使用尺寸大的矩阵进行滤波处理。这是因为使用尺寸大的矩阵的变换处理在计算中所使用的像素数据的数量增加，所以需要很长的时间。尤其，第二频带图像β的生成最需要时间。这是因为需要使尺寸大的矩阵作用于尺寸大的原始图像P0的整个区域。这样的处理的缓慢在动态图像的实时处理中尤其成为问题。
此外，根据第二方法，存在在生成的频带图像中表现伪图像，在通过使用了该图像的噪声降低处理等而生成的图像中产生伪像(artifact)的问题点。即，为了生成频带图像，必须经过比第一方法更加缩小原始图像，并放大低通图像的步骤。一般，代替对某一图像作用放大的滤波，而是实施缩小处理来生成缩小图像，并对该缩小图像作用原来大小的滤波，则缩小后的图像的低通图像比原始的图像的低通图像还恶化。此外，由于对其进一步实施放大处理，会比原始的图像的低通图像更恶化。
说明其理由。缩小图像是将原始的图像的像素打包缩小的图像，相当于对原始的图像作用箱形滤波器(box filter)，并进行了离散的采样的图像，构成缩小图像的像素的像素数比原始的图像的像素数少。因此，即使对缩小图像作用原始的大小的滤波器，也因使箱形滤波器预先作用的影响，不能构成与对原始的图像作用了放大的滤波器的情况等价的处理。此外，缩小图像的生成是不可逆的图像处理，缩小图像损失的原始的图像的信息即使能够通过插补来推测，但并不能完全恢复。因此，即使放大了图像，也不能完全挽回因离散的采样而损失的信息，图像的像质恶化。为了防止在图像中发生伪像，只好不进行图像的缩小/放大，相对于原始图像P0增加矩阵的尺寸的同时，使低通滤波器L作用。于是，能够获取没有伪像的频带图像，但图像的生成需要较多的时间。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供一种能够极力抑制在图像处理中产生的伪像的同时能够进行计算负荷低的图像处理的图像处理方法及使用了该方法的放射线拍摄装置。
为解决上述的课题，本发明采用如下的结构。
即，本发明的图像处理方法的特征在于，包括：对拍入被检体的像的原始图像实施高通滤波处理，从而生成第一频带图像的第一频带图像生成步骤；缩小原始图像来生成缩小图像的原始图像缩小步骤；对缩小图像实施低通滤波处理，从而生成低通图像的低通滤波处理步骤；放大低通图像来生成放大低通图像的图像放大步骤；基于原始图像、第一频带图像以及放大低通图像，生成第二频带图像的第二频带图像生成步骤；对缩小图像实施带通滤波处理，从而生成第三频带图像的第三频带图像生成步骤；以及使用各频带图像，对原始图像实施图像处理的图像处理步骤。
此外，本发明的放射线拍摄装置的特征在于，包括：放射线源，其照射放射线；放射线检测单元，其检测放射线；图像生成单元，其基于从放射线检测单元输出的检测信号，生成拍入了被检体的像的原始图像；第一频带图像生成单元，其对原始图像实施高通滤波处理，从而生成第一频带图像；图像缩小单元，其缩小原始图像来生成缩小图像；低通滤波器处理单元，其对缩小图像实施低通滤波处理，从而生成低通图像；图像放大单元，其放大低通图像来生成放大低通图像；第二频带图像生成单元，其基于原始图像、第一频带图像以及放大低通图像，生成第二频带图像；第三频带图像生成单元，其对缩小图像实施带通滤波处理，从而生成第三频带图像；以及图像处理单元，其使用各频带图像，对原始图像实施图像处理。
根据上述结构，一旦缩小原始图像来实施低通滤波，并将其放大，从而生成放大低通图像。使用该放大低通图像声称第二频带图像。由此，对小尺寸的图像实施最小限度的尺寸的低通滤波，所以生成第二频带图像不会需要较多时间。此外，根据本发明的结构，通过对缩小图像实施带通滤波来获取第三频带图像，所以不会成为如以往技术中的第二方法那样进行图像的多余的缩小/放大的结构。由此，第三频带图像成为伪像少的图像。生成频带图像时最需要时间的是第二频带图像。因此，根据本发明，着眼于为了提高频带图像生成的处理速度，必须使第二频带图像的生成高速化，从而仅在第二频带图像的生成中采用了尽管是高速但不得不采用图像的多余的缩小/放大动作的方法。由此，能够提供获取了频带图像的生成时间和像质之间的平衡的图像处理方法以及放射线拍摄装置。
此外，优选在上述的图像处理方法中，还包括：从各频带图像中提取噪声分量，从而除去在原始图像上重叠的噪声分量的噪声除去步骤。
此外，优选在上述的放射线拍摄装置中，图像处理单元从各频带图像中提取噪声分量，从而除去在原始图像上重叠的噪声分量。
上述的结构表示使用了各频带图像的图像处理的具体结构的一例。由于只要获取频带图像，就能够由此推测在原始图像上重叠的噪声分量，所以能够从原始图像中可靠地除去噪声分量。
此外，优选在上述的图像处理方法中，还包括：对各频带图像加权相加，从而获取包含了原始图像的高频分量的合计图像的第一合计图像获取步骤；以及将合计图像和原始图像加权相加，从而对原始图像进行高频强调处理的高频强调处理步骤。
此外，优选在上述的放射线拍摄装置中，图像处理单元对各频带图像加权相加，从而获取包含原始图像的高频分量的合计图像，将合计图像和原始图像加权相加，从而对原始图像进行高频强调处理。
上述的结构表示使用了各频带图像的图像处理的具体结构的一例。只要对各频带图像加权相加，就能够获取不包括原始图像的低频分量的合计图像。若在此基础上，将原始图像和合计图像加权相加，则能够强调原始图像的高频分量。
此外，优选在上述的图像处理方法中，还包括：获取包含原始图像的低频分量的低频分量图像的低频分量图像获取步骤；对各频带图像加权相加，从而获取包含了原始图像的高频分量的合计图像的第二合计图像获取步骤；分别以非线性方式反转构成合计图像以及低频分量图像的像素数据，从而生成反转图像的反转步骤；以及将反转图像和原始图像加权相加，从而对原始图像进行动态范围压缩处理的动态范围压缩处理步骤。
此外，优选在上述的放射线拍摄装置中，图像处理单元获取包含了原始图像的低频分量的低频分量图像，对各频带图像加权相加，从而获取包含了原始图像的高频分量的合计图像，分别以非线性方式反转构成合计图像以及低频分量图像的像素数据，从而生成反转图像，将反转图像和原始图像加权相加，从而对原始图像进行动态范围压缩处理。
上述的结构表示使用了各频带图像的图像处理的具体结构的一例。若将各频带图像相加之后从原始图像减去，则能够获取包含了原始图像的低频分量的低频分量图像，若将各频带图像加权相加，则能够获取包含了原始图像的高频分量的合计图像。若分别准备这些图像，对原始图像进行动态范围压缩处理，则能够通过调节低频分量图像和合计图像的生成方法，以各分量为单位调节动态范围压缩处理。
附图说明
为了示例本发明，在附图中表示了目前优选的若干形式，然而，应理解的是本发明并不限于所示的准确的配置和单元。
图1是说明实施例1的X线拍摄装置的结构的功能框图。
图2是说明实施例1的原始图像的频率分布的示意图。
图3是说明实施例1的频带图像的频率分布的示意图。
图4是说明实施例1的频带图像的频率分布的示意图。
图5是说明实施例1的频带图像的频率分布的示意图。
图6是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的流程图。
图7是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的示意图。
图8是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的示意图。
图9是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的示意图。
图10是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的示意图。
图11是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的示意图。
图12是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的示意图。
图13是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的示意图。
图14是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的示意图。
图15是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的示意图。
图16是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的示意图。
图17是说明实施例1的X线拍摄装置的动作的示意图。
图18是说明现有结构的X线拍摄装置的动作的示意图。
图19是说明现有结构的X线拍摄装置的动作的示意图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施例。实施例中的X线相当于本发明的放射线。此外，FPD是平板探测器(flat panel detector)的缩写。
<X线拍摄装置的整体结构>
首先，说明实施例1的X线拍摄装置1的结构。如图1所示，X线拍摄装置1包括：桌面2，载放被检体M；X线管3，照射设置在桌面2的上侧的X线；以及FPD4，检测设置在桌面2的下侧的X线。X线管3相当于本发明的放射线源，FPD4相当于本发明的放射线检测单元。
设置X线管控制部6的目的在于，以规定的管电流、管电压、脉冲宽度来控制X线管3。FPD4检测从X线管3发出并透过了被检体M的X线，从而生成检测信号。该检测信号被传送到图像生成部11，在这里生成拍入了被检体M的投影像的原始图像P0。设置显示部25的目的在于，显示图像生成部11输出的被检体M的投影像。图像生成部11相当于本发明的图像生成单元。
此外，实施例1的X线拍摄装置1包括：第一频带图像生成部12，根据原始图像P0生成第一频带图像α；图像缩小部13，缩小原始图像P0来生成缩小图像P1；低通滤波器处理部14，对缩小图像P1进行低通滤波处理，从而生成低通图像L1；图像放大部15，放大低通图像L1来生成放大低通图像M1；第二频带图像生成部16，基于原始图像P0、放大低通图像M1以及第一频带图像α，生成第二频带图像β；以及第三频带图像生成部17，基于缩小图像P1，生成第三频带图像γ。此外，X线拍摄装置1包括：图像处理部18，使用频带图像α、β、γ进行原始图像P0的图像处理。第三频带图像生成部17相当于本发明的第三频带图像生成单元，第二频带图像生成部16相当于本发明的第二频带图像生成单元。此外，图像处理部18相当于本发明的图像处理单元，图像缩小部13相当于本发明的图像缩小单元。此外，图像放大部15相当于本发明的图像放大单元，低通滤波器处理部14相当于本发明的低通滤波器处理单元。
说明该频带图像α、β、γ。图2是对原始图像P0进行了频率分析的结果。原始图像P0具有从高频到低频的宽度较宽的频率分量。为了便于说明，设为各频率的响应全部为1。图3是对第一频带图像α进行了频率分析的结果。如图3所示，第一频带图像α是提取出存在于原始图像P0的最高频侧的频域中的频率分量的图像。图4是对第二频带图像β进行了频率分析的结果。如图4所示，第二频带图像β是提取出存在于原始图像P0的第二个高频侧的频域中的频率分量的图像。图5是对第三频带图像γ进行了频率分析的结果。如图5所示，第三频带图像γ是提取出存在于原始图像P0的第三个高频侧的频域中的频率分量的图像。由此，频带图像α、β、γ按照这个顺序具有来自高频的原始图像P0的频率分量。
设置操作台26的目的在于，输入做手术者的X线照射开始等的指示。此外，设置主控制部27的目的在于，统一控制各控制部。该主控制部27由CPU构成，通过执行各种程序，实现X线管控制部6、各部11、12、13、14、15、16、17、18。此外，上述的各部也可以被分割为担当它们的运算装置而执行。存储部28存储用于图像处理的参数、伴随着图像处理而生成的中间图像、表格等有关X线拍摄装置1的控制的参数的一切。
<频带图像的获取方法>
接着，说明从原始图像P0获取频带图像α、β、γ的方法。为了获取频带图像α、β、γ，如图6所示，首先，对原始图像P0实施高通滤波处理，从而生成第一频带图像α(第一频带图像生成步骤S1)，并缩小原始图像P0来生成缩小图像P1(原始图像缩小步骤S2)。然后，对缩小图像P1实施低通滤波处理，从而生成低通图像L1(低通滤波处理步骤S3)，并放大低通图像L1来生成放大低通图像M1(图像放大步骤S4)。接着，基于原始图像P0、第一频带图像α以及放大低通图像M1，生成第二频带图像β(第二频带图像生成步骤S5)，并对缩小图像P1实施带通滤波处理，从而生成第三频带图像γ(第三频带图像生成步骤S6)。最终，生成较低频侧的频带图像(低频带图像生成步骤S7)。此时，获取频带图像α、β、γ，并使用这些图像进行后续的图像处理步骤S8。对于这些各步骤，将按照顺序进行说明。
<第一频带图像生成步骤S1>
将由图像生成部11生成的原始图像P0(参照图7)传送到第一频带图像生成部12。第一频带图像生成部12对构成原始图像P0的各像素作用起到高通滤波器作用的矩阵。图8表示对构成原始图像P0的像素a进行高通滤波处理时的情况。第一频带图像生成部12例如从存储部28中读出5×5的高通滤波器用的矩阵，并对像素a作用该矩阵。于是，如图8所示，矩阵作用于以像素a为中心的5行5列大小的像素区域R。然后，第一频带图像生成部12将作用矩阵而获得的像素数据配置在第一频带图像α中的相当于像素a的位置上。第一频带图像生成部12对构成原始图像P0的像素a以外的全部像素进行同样的动作，并每次将获取到的像素数据与原始图像P0对应地被映射到第一频带图像α。由于高通滤波器仅使在区域R中包含的高频分量通过，所以第一频带图像α成为像素数据细致变化的粗糙的图像。将生成第一频带图像α所需的计算成本设为1。第一频带图像生成部12相当于本发明的第一频带图像生成单元。
<原始图像缩小步骤S2>
还向图像缩小部13传送原始图像P0。如图9所示，图像缩小部13生成将原始图像P0例如纵、横都缩小为1/2的缩小图像P1。由此，生成原始图像P0的面积成为1/4的缩小图像P1。由于仅将2×2的像素打包就能够进行该图像处理，所以该图像处理的计算成本远小于生成上述第一频带图像α时的计算成本。因此，缩小处理的计算成本大致为0。以后，不使用矩阵的图像处理的计算成本全部大致为0。
<低通滤波处理步骤S3>
向低通滤波器处理部14传送缩小图像P1。低通滤波器处理部14从存储部28读出作为与高通滤波器用的矩阵相同尺寸的5×5的低通滤波器用的矩阵，并对构成缩小图像P1的各像素作用该矩阵。通过矩阵的作用得到的像素数据与缩小图像P1对应地被映射到低通图像L1。该情况与使用图8的说明相同。不同点在于，使用的矩阵不同、以及处理对象的缩小图像P1的面积成为原始图像P0的1/4。由此，本步骤的计算成本小于1，具体地说，成为1/4。由此，若不使用带通滤波器，一旦缩小原始图像P0后实施低通滤波，则能够大幅抑制计算成本。
<图像放大步骤S4>
向图像放大部15传送低通图像L1。如图10所示，图像放大部15生成将低通图像L1例如纵、横都放大为2倍的放大低通图像M1。即，放大低通图像M1和原始图像P0的图像的大小相同。与低通滤波处理相比，此时的计算成本可大致看作为0。
<第二频带图像生成步骤S5>
向第二频带图像生成部16传送放大低通图像M1。向该第二频带图像生成部16还传送原始图像P0以及第一频带图像α。第二频带图像生成部16从原始图像P0减去第一频带图像α和放大低通图像M1，从而生成第二频带图像β。
说明该第二频带图像β。图11是示意性地表示了在各图像中包含的频率分量的范围的图。如图11所示，原始图像P0具有全部的频率分量。并且，由于第一频带图像α仅由最高频侧的分量构成，所以不具有低频分量。另一方面，由于放大低通图像M1仅由缩小图像P1的低频分量构成，所以不具有高频分量。如图11所示，从原始图像P0减去了第一频带图像α和放大低通图像M1的第二频带图像β，具有在原始图像P0的全部频率分量中的、第一频带图像α具有的最低频率至放大低通图像M1具有的最高频率所夹持的区间内的频率分量。
<第三频带图像生成步骤S6>
还向第三频带图像生成部17传送缩小图像P1。第三频带图像生成部17从存储部28读出作为低通滤波器用的矩阵的大致两倍大小的9×9的带通滤波器用的矩阵，并对构成缩小图像P1的各像素作用该矩阵。通过矩阵的作用而获得的像素数据与缩小图像P1对应地映射到第三频带图像γ。该情况与使用了图8的说明相同。不同点在于，使用的矩阵的种类不同、矩阵的大小纵横都大致为两倍、以及作为处理对象的缩小图像P1的面积成为原始图像P0的1/4。由于带通滤波器具有低通滤波器的大致4倍的面积，所以本步骤的计算成本应该是相对每一个像素花费第一频带图像生成步骤S1的大致4倍。但是，由于缩小图像P1的面积仅仅是原始图像P0的1/4，所以本步骤的计算成本结果大致为1。
这样生成的第三频带图像γ成为针对比第二频带图像β更低频侧的频带提取出原始图像P0的频率分量的图像。
<低频带图像生成步骤S7>
图像缩小部13除了缩小图像P1以外，还生成将缩小图像P1纵横各缩小了1/2的缩小图像P2。将该缩小图像P2也传送到第三频带图像生成部17，生成第四频带图像δ。由于此时的计算成本为第三频带图像生成步骤S6的计算成本的1/4，所以大致为1/4。也可以为了从原始图像P0提取更低频分量，生成将缩小图像P2进一步纵横各缩小了1/2的缩小图像P3，并将该缩小图像P3传送到第三频带图像生成部17。有关缩小图像P3的第三频带图像生成部17的计算成本是缩小图像P2的计算成本的1/4，大致为1/16。
这样生成的第四频带图像δ是针对比第三频带图像γ更低频侧的频带提取出原始图像P0的频率分量的图像。由此，第三频带图像生成部17也可以生成比第三频带图像γ更低频侧的频带图像。这些频带图像也可以用于后续的图像处理。但是，在实施例1的说明中，以简单说明为目的，设为仅由频带图像α、β、γ进行图像处理。
步骤S1～步骤S7中的计算成本可由1+1/4+1+1/4+1/16+……表示，约为2.58。另一方面，现有技术的第一方法的计算成本约为6.33，第二方法的计算成本约为1.33。
将这样生成的多张频带图像存储在存储部28中，用于在图像处理部18中进行的各种图像处理。
<图像处理部的动作：图像处理步骤S8>
实施例1的X线拍摄装置1能够使用频带图像α、β、γ，对原始图像P0进行噪声降低处理、高频强调处理、动态范围压缩处理这三种图像处理。说明各处理的具体方法。
<噪声降低处理>
首先，说明关于噪声降低处理的具体方法。如图12所示，图像处理部18对各频带图像α、β、γ实施规定的图像处理，从而按各频带图像α、β、γ，生成提取出包含在各频带图像α、β、γ中的噪声分量的噪声提取图像Nα、Nβ、Nγ。
图像处理部18适当地放大噪声提取图像Nα、Nβ、Nγ的同时进行相加，从而生成映射了包含在原始图像P0中的全部噪声的全噪声图像N∑。在图像处理部18中，预先接收原始图像P0，图像处理部18从原始图像P0减去全噪声图像N∑。于是，获取除去了噪声分量的噪声除去图像。
<高频强调处理>
接着，说明原始图像P0的高频分量被强调的高频强调处理。由此，能够详细地观察原始图像P0的细致的部分。在实施例1的X线拍摄装置1中，为了对原始图像P0进行高频强调处理，首先，在图像处理部18中调用频带图像α、β、γ。然后，图像处理部18对构成频带图像α、β、γ的像素数据进行变换来生成各绝对值抑制图像LUT。
具体说明绝对值抑制图像LUT的生成。已经说明了频带图像是映射像素数据而构成的。该像素数据可取正到负的范围。图13表示第一频带图像α的具体结构。构成第一频带图像α的值(强度)根据位置有时为正，有时为负。
图像处理部18读出存储在存储部28中的高频强调处理用的变换表，从而将频带图像α、β、γ的每一个变换为绝对值抑制图像LUT(α)、LUT(β)、LUT(γ)。通过该处理，能够抑制表现在最终获得的高频强调图像中的图像的混乱。例如，假设不生成绝对值抑制图像LUT，而是直接使用了频带图像α、β、γ。那么，在将根据频带图像α、β、γ生成的图像和原始图像P0重合来生成高频强调图像时，频带图像α、β、γ所具有的较大的正的值或负的值被直接重合到原始图像P0，高频强调图像的辨别性恶化。这样的现象例如在原始图像P0中拍入埋入了金属片的被检体M的情况下，高频强调图像中的金属片和被检体M的组织的分界线上容易产生伪像。在原始图像P0中，金属片和被检体M的组织的像素数据极端地不同。在频带图像α、β、γ中，该极端的变化应该表现为为频率分量，具体地说，分配极端大的正的值或极端小的负的值(即，像素数据的绝对值大的值)来表示分界线。这在高频强调图像的生成中表现为就好像镶上分界线的伪像。因此，图像处理部18将频带图像α、β、γ所表示的像素数据的绝对值大的像素数据的值变换为小的值，从而生成绝对值抑制图像(以后，称为LUT图像)。
说明图像处理部18在上述的变换中所使用的高频强调处理用的变换表。图14使变换表的输入值和输出值相关联来表示为曲线图。该曲线图是原点对称的非线性形状。图像处理部18读出构成频带图像α、β、γ的像素数据，并从变换表中获取将其作为输入值时的输出值。图像处理部18对构成第一频带图像α的全部像素数据进行该输出值的获取，并通过以二维方式映射输出值，从而获取第一LUT图像Lα。由此，除去存在于第一频带图像α中的极端大的正的值以及极端小的负的值。图像处理部18对第二频带图像β进行同样的处理，生成第二LUT图像Lβ。然后，对第三频带图像γ进行同样的处理，生成第三LUT图像Lγ。在图15的左侧表示这个情况。
接着，图像处理部18对获取到的LUT图像L加权的同时进行相加，从而生成抑制合计图像∑LUT。可根据图像处理的目的而变更该权重。由于与第一LUT图像Lα和第二LUT图像Lβ相比，第三LUT图像Lγ的图像的大小不同，所以不能直接相加。因此，图像处理部18一旦放大第三LUT图像Lγ，并将该放大图像相加到第一LUT图像Lα和第二LUT图像Lβ(参照图15)。在抑制合计图像∑LUT中，不包括原始图像P0的低频分量。这是因为比由第三频带图像γ提取出的低频分量更低频的分量不会被合计到抑制合计图像∑LUT中。
然后，图像处理部18对抑制合计图像∑LUT实施浓度变换处理，从而生成浓度变换处理图像USM(参照图15)。在该浓度变换处理图像USM中，包含原始图像P0所包含的高频分量。最后，图像处理部18将原始图像P0和浓度变换处理图像USM相加，从而生成高频强调图像。在实际的原始图像P0和浓度变换处理图像USM的加法运算中，对两个图像实施加权之后进行加法运算。通过调整该加权，能够调整高频强调处理。
<动态范围压缩处理>
接着，说明调整原始图像P0的像素数据的宽度的动态范围压缩处理。由此，能够调节原始图像P0的对比度。在对原始图像P0进行动态范围压缩处理的情况下，图像处理部18首先适当地放大频带图像α、β、γ的同时进行相加，从而生成压缩用合计图像∑BP。该压缩用合计图像∑BP从原始图像P0除去了较低的频率分量，且由像素数据构成。
并且，如图16所示，图像处理部18从原始图像P0减去压缩用合计图像∑BP，获取仅由低频分量构成的低频分量图像BPL。接着，图像处理部18从存储部28读出反转表，使低频分量图像BPL的像素数据反转，生成反转低频分量图像BPLinv。此时的反转表并不是使低频分量图像BPL简单地线性反转。即，通过设为在想要关注的浓度域中反转的程度小，在除此之外的区域中越远离关注区域则反转的程度越大，从而能够保持想要关注的浓度域的对比度，并且可压缩图像整体的动态范围。
接着，如在上述的高频强调处理中所述，图像处理部18对获取到的LUT图像L加权的同时生成抑制合计图像∑LUT。可根据图像处理的目的变更该加权。其中，在生成LUT图像时所使用的变换表是用于动态范围压缩处理的表。如图17所示，表示该变换表的输入值和输出值的曲线图的大概形状为原点对称的非线性形状。
图像处理部18使抑制合计图像∑LUT的像素数据反转，生成反转抑制合计图像∑LUTinv(参照图16)。此时的反转表使用与生成反转低频分量图像BPLinv时的反转表不同的表。在该抑制合计图像∑LUT中，不包含原始图像P0的低频分量。
然后，图像处理部18在反转低频分量图像BPLinv上相加反转抑制合计图像∑LUTinv。此时，反转低频分量图像BPLinv进行比反转抑制合计图像∑LUTinv权重更重的加法运算，从而生成反转图像DRC(参照图16)。图像处理部18将原始图像P0和反转图像DRC相加，从而生成动态范围压缩处理图像。
说明在生成动态范围压缩处理图像时，分别求出反转低频分量图像BPLinv和反转抑制合计图像∑LUTinv的理由。在反转低频分量图像BPLinv中，更多地包含原始图像P0的低频分量，反转抑制合计图像∑LUTinv更多地包含原始图像P0的高频分量。通过改变在生成两个合计图像时所使用的表，能够调整高频分量的动态范围压缩处理和低频分量的动态范围压缩处理之间的平衡。
说明生成反转低频分量图像BPLinv时的反转表。反转表是表示构成低频分量图像BPL的像素数据的输入值和表示构成反转低频分量图像BPLinv的像素数据的输出值相关联的表，在输入值接近基准值的部分，输出值取接近0的值。在反转表内，从基准值以变大的顺序看输入值时，输出值取负的值，其绝对值随着输入值变大且急剧变大。此外，在反转表内，从基准值以变小的顺序看输入值时，输出值取正的值，其绝对值随着输入值变大且急剧变大。
为简化说明，设为若将原始图像P0和反转低频分量图像BPLinv相加，则能够生成动态范围压缩处理图像，反转抑制合计图像∑LUTinv不考虑在内。此时，若反转低频分量图像BPLinv构成的像素数据全部为0，则原始图像P0和动态范围压缩处理图像成为相同的图像。此外，假设反转低频分量图像BPLin的右半部分由正的值构成、左半部分由负的值构成，则原始图像P0的右半部分变亮，左半部分变暗。
根据这个情况，表示原始图像P0和实际的反转低频分量图像BPLinv的加法结果如下。即，在原始图像P0中，对于具有接近基准值的像素数据的部分而言，由于反转低频分量图像BPLinv的像素数据接近0，所以什么也扫描不到。并且，在原始图像P0中，对于取大于基准值的值的部分(亮的部分)而言，由于反转低频分量图像BPLinv的像素数据为负的值，所以变暗。此外，在原始图像P0中，对于取小于基准值的值的部分(暗的部分)而言，由于反转低频分量图像BPLinv的像素数据为正的值，所以变亮。这样，调整原始图像P0的动态范围。在实际的原始图像P0和实际的反转低频分量图像BPLinv的加法中，在对两个图像实施加权之后进行加法运算。通过调整该加权，能够调整动态范围压缩处理。
<X线拍摄装置的动作>
接着，说明X线拍摄装置1的动作。首先，将被检体M载放在桌面2上，做手术者通过操作台26指示放射线照射的开始。于是，从X线管3照射X线，由FPD4检测透过了被检体M的X线。此时，生成原始图像P0。基于该原始图像P0，生成频带图像α、β、γ。
若做手术者通过操作台26指示图像处理的执行，则图像处理部18与做手术者的指示对应地进行噪声降低处理、高频强调处理以及动态范围压缩处理。实施了图像处理的被检体M的投影像显示在显示部25中，结束X线拍摄装置1的动作。
如上所述，根据上述结构，一旦缩小原始图像P0并对其实施低通滤波，并将其放大来生成放大低通图像L1。使用该放大低通图像L1来生成第二频带图像β。由此，对小尺寸的图像实施最小限度的尺寸的低通滤波，从而生成第二频带图像β并不需要较多的时间。此外，根据实施例1的结构，通过对缩小图像P1实施带通滤波，从而获取第三频带图像γ，而不是如现有技术中的第二方法所示进行图像的多余的缩小/放大的结构。由此，第三频带图像γ成为伪像少的图像。生成频带图像时最需要时间的是第二频带图像β。因此，根据实施例1，着眼于想要提高频带图像生成的处理速度，就必须使第二频带图像β的生成高速化，从而仅对第二频带图像β的生成采用虽然高速但不得不采用图像的放大动作的方法。由此，能够提供得到了频带图像的生成时间和频带图像的像质之间的平衡的图像处理方法以及X线拍摄装置1。
此外，在上述的结构中，第二频带图像生成部16对构成缩小图像P1的各像素作用低通滤波器用的矩阵，从而生成第二频带图像β，并且，第三频带图像生成部17对构成缩小图像P1的各像素作用带通滤波器用的矩阵，从而生成第三频带图像γ，第二频带图像生成部16中的低通滤波器用的矩阵成为比第三频带图像生成部17中的带通滤波器用的矩阵还小的尺寸的矩阵。
图像的尺寸越大，规定该滤波器的矩阵的大小就越大，图像处理越需要时间。由于规定带通滤波器的矩阵比规定高通滤波器的矩阵大，所以若对相同尺寸的图像作用两个滤波器，则带通滤波器更需要时间。因此，根据实施例1的结构，预先缩小图像之后作用低通滤波器，从而代替对原始图像作用带通滤波器。由此，能够抑制第二频带图像β的生成所需的时间。另外，第二频带图像β包括比第一频带图像α低的频率分量。提取低频分量需要大的矩阵。这是因为与高频分量相比，低频分量存在于图像的宽范围中。因此，不能将规定带通滤波器的矩阵设定得小于规定高通滤波器的矩阵。即使存在这样的情况，也能够根据实施例1，高速地进行第二频带图像β的生成。
此外，如上述的结构所示，若获取频带图像α、β、γ，则能够由此推测重叠在原始图像P0上的噪声分量，所以能够从原始图像P0中可靠地除去噪声分量。
此外，若将从各频带图像α、β、γ生成的LUT图像L相加，则能够获取不包括原始图像P0的低频分量的抑制合计图像∑LUT。对原始图像P0和合计图像进行加权之后相加到该抑制合计图像∑LUT，则能够强调原始图像P0的高频分量。
并且，若将各频带图像α、β、γ相加之后从原始图像P0减去，则能够获取包含了原始图像P0的低频分量的低频分量图像BPL，若进一步将从各频带图像α、β、γ生成的LUT图像L相加，则能够获取包含了原始图像P0的高频分量的抑制合计图像∑LUT。若分别准备这些图像并实施反转处理，使得对原始图像P0进行动态范围压缩处理，则能够通过调节低频分量图像BPL以及抑制合计图像∑LUT的生成方法，从而能够以各分量为单位调节动态范围压缩处理。
在不脱离本发明的精神和基本属性的情况下，可以以其它的具体形式实施本发明，并且本发明的范围是由权利要求限定的，并不是上述的说明。

Claims (10)

1.一种拍入了被检体的放射线图像的图像处理方法，所述图像处理方法包括以下要素：
对拍入被检体的像的原始图像实施高通滤波处理，从而生成第一频带图像的第一频带图像生成步骤；
缩小所述原始图像来生成缩小图像的原始图像缩小步骤；
对所述缩小图像实施低通滤波处理，从而生成低通图像的低通滤波处理步骤；
放大所述低通图像来生成放大低通图像的图像放大步骤；
从所述原始图像减去所述第一频带图像以及所述放大低通图像，生成第二频带图像的第二频带图像生成步骤；
对所述缩小图像实施带通滤波处理，从而生成第三频带图像的第三频带图像生成步骤；以及
使用各频带图像，对所述原始图像实施图像处理的图像处理步骤。
2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其中，
所述图像处理方法还包括：从各频带图像中提取噪声分量，从而除去在所述原始图像上重叠的噪声分量的噪声除去步骤。
3.根据权利要求1或2所述的图像处理方法，其中，
所述图像处理方法还包括：
对各频带图像加权相加，从而获取包含了所述原始图像的高频分量的合计图像的第一合计图像获取步骤；以及
将所述合计图像和所述原始图像加权相加，从而对所述原始图像进行高频强调处理的高频强调处理步骤。
4.根据权利要求1或2所述的图像处理方法，其中，
所述图像处理方法还包括：
获取包含所述原始图像的低频分量的低频分量图像的低频分量图像获取步骤；
对各频带图像加权相加，从而获取包含了所述原始图像的高频分量的合计图像的第二合计图像获取步骤；
分别以非线性方式反转构成所述合计图像以及低频分量图像的像素数据，从而生成反转图像的反转步骤；以及
将所述反转图像和所述原始图像加权相加，从而对所述原始图像进行动态范围压缩处理的动态范围压缩处理步骤。
5.根据权利要求3所述的图像处理方法，其中，
所述图像处理方法还包括：
获取包含了所述原始图像的低频分量的低频分量图像的低频分量图像获取步骤；
对各频带图像加权相加，从而获取包含了所述原始图像的高频分量的合计图像的第二合计图像获取步骤；
分别以非线性方式反转构成所述合计图像以及低频分量图像的像素数据，从而生成反转图像的反转步骤；以及
将所述反转图像和所述原始图像加权相加，从而对所述原始图像进行动态范围压缩处理的动态范围压缩处理步骤。
6.一种对拍入了被检体的放射线图像实施图像处理的放射线拍摄装置，所述放射线拍摄装置包括以下要素：
放射线源，其照射放射线；
放射线检测单元，其检测放射线；
图像生成单元，其基于从所述放射线检测单元输出的检测信号，生成拍入了被检体的像的原始图像；
第一频带图像生成单元，其对所述原始图像实施高通滤波处理，从而生成第一频带图像；
图像缩小单元，其缩小所述原始图像来生成缩小图像；
低通滤波器处理单元，其对所述缩小图像实施低通滤波处理，从而生成低通图像；
图像放大单元，其放大所述低通图像来生成放大低通图像；
第二频带图像生成单元，其从所述原始图像减去所述第一频带图像以及所述放大低通图像，生成第二频带图像；
第三频带图像生成单元，其对所述缩小图像实施带通滤波处理，从而生成第三频带图像；以及
图像处理单元，其使用各频带图像，对所述原始图像实施图像处理。
7.根据权利要求6所述的放射线拍摄装置，其中，
所述图像处理单元从各频带图像中提取噪声分量，从而除去在所述原始图像上重叠的噪声分量。
8.根据权利要求6或7所述的放射线拍摄装置，其中，
所述图像处理单元将各频带图像加权相加，从而获取包含了所述原始图像的高频分量的合计图像，
将所述合计图像和所述原始图像加权相加，从而对所述原始图像进行高频强调处理。
9.根据权利要求6或7所述的放射线拍摄装置，其中，
所述图像处理单元获取包含了所述原始图像的低频分量的低频分量图像，
对各频带图像加权相加，从而获取包含了所述原始图像的高频分量的合计图像，
分别以非线性方式反转构成所述合计图像以及所述低频分量图像的像素数据，从而生成反转图像，
将所述反转图像和所述原始图像加权相加，从而对所述原始图像进行动态范围压缩处理。
10.根据权利要求8所述的放射线拍摄装置，其中，
所述图像处理单元获取包含了所述原始图像的低频分量的低频分量图像，
对各频带图像加权相加，从而获取包含了所述原始图像的高频分量的所述合计图像，
分别以非线性方式反转构成所述合计图像以及所述低频分量图像的像素数据，从而生成反转图像，
将所述反转图像和所述原始图像加权相加，从而对所述原始图像进行动态范围压缩处理。
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