CN111050646B - 图像处理装置 - Google Patents

Abstract

本图像处理装置(100)具备噪声减低单元(22)，噪声减低单元(22)包括获取散射线成分减低后的散射线减低图像(52)与散射线成分减低前的放射线图像(51)之间的像素值的比率(α)的像素比率获取单元(23)，噪声减低单元(22)基于像素值的比率来从散射线减低图像中减低噪声成分。

Description

图像处理装置

技术领域

本发明涉及一种图像处理装置，特别涉及一种进行减低在放射线图像中包含的噪声的处理的图像处理装置。

背景技术

以往，已知一种进行减低在放射线图像中包含的噪声的处理的图像处理装置。例如在日本特开2017-12445号公报中公开了这种图像处理装置。

在放射线图像中包含：从放射线源透过被摄体后被检测器直接检测的直接放射线(direct ray)(1次放射线)的成分、在被摄体内被散射而被检测器检测出的散射线的成分、以及噪声成分。在噪声成分中包含由检测器检测放射线光子时的统计性波动所引起的统计噪声(量子噪声)。

在上述日本特开2017-12445号公报中公开的图像处理装置具备：估计单元，其估计在放射线图像中包含的散射线成分；噪声减低单元，其减低在放射线图像中包含的噪声成分；以及输出单元。

在上述日本特开2017-12445号公报中，从放射线图像中减去通过估计单元估计出的散射线成分，由此获取散射线减低图像。通过噪声减低单元分别从放射线图像获取第一噪声统计量，从散射线减低图像获取第二噪声统计量。噪声统计量是基于各个图像的像素值的、每个像素的标准偏差，预先求出某个像素与该像素中包含的噪声统计量之间的相关性并存储在存储装置(查表)。噪声减低单元基于第一噪声统计量和第二噪声统计量，来进行减低噪声成分的图像处理。由此，输出从放射线图像中分别减低散射线成分和噪声成分所得到的校正后的图像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-12445号公报

发明内容

发明要解决的问题

因而，在上述日本特开2017-12445号公报中，为了获取噪声统计量，需要进行对每个像素预先求出噪声统计量的相关性的处理，在图像处理时也需要参照存储装置，来分别获取第一噪声统计量和第二统计量。因此，存在以下问题点：由于噪声减低处理繁琐、运算成本(运算负荷)高，因此处理容易变慢(处理容易变重)。

本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，本发明的一个目的在于提供一种能够简化处理，并以低运算成本(运算负荷)高速地进行噪声减低处理的图像处理装置。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明的一方面的图像处理装置具备：散射线减低单元，其从通过向被摄体照射放射线所得到的放射线图像中减低放射线图像中包含的散射线成分；以及噪声减低单元，其减低从放射线图像中减低了散射线成分所得到的散射线减低图像中包含的噪声成分，其中，噪声减低单元包括像素比率获取单元，像素比率获取单元获取散射线成分减低后的散射线减低图像与散射线成分减低前的放射线图像之间的像素值的比率，噪声减低单元构成为基于像素值的比率来从散射线减低图像中减低噪声成分，并构成为输出从放射线图像中减低了散射线成分和噪声成分所得到的校正完成图像。

在本说明书中，放射线例如是X射线，但是也包括X射线以外的伽马射线、粒子线等放射线的广义概念。放射线图像是通过向被摄体照射放射线并利用检测器检测透过了被摄体的放射线来获得的图像。噪声成分是在放射线图像中包含的噪声成分，是包括由检测器检测放射线光子时的统计性波动引起的统计噪声(量子噪声)所引起的噪声成分的概念。已知统计噪声(统计噪声的量)与到达检测器的放射线量(即，放射线图像的像素值)具有正的相关性。由本发明的噪声减低单元减低的噪声成分是像统计噪声那样与放射线图像的像素值相关的噪声，如果是与像素值相关的噪声，则也可以包括统计噪声以外的噪声，但是检测器(检测电路)的电噪声等、与像素值不相关的噪声不作为对象。散射线减低图像(设为Sc)与放射线图像(设为In)之间的像素值的比率包括由(Sc/In)表示出的比率。像素值的比率是以下的广义概念：如果是使用散射线减低图像和放射线图像各自的像素值来表示散射线成分减低前后的像素值的变化的比率，则可以是反比(In/Sc)，还容许如像素值的变化率(|In-Sc|/In)那样的形式的比率。

在本发明的一方面的图像处理装置中，如上述那样，噪声减低单元包括获取散射线成分减低后的散射线减低图像与散射线成分减低前的放射线图像之间的像素值的比率的像素比率获取单元，噪声减低单元构成为基于像素值的比率来从散射线减低图像中减低噪声成分。在此，由于统计噪声与放射线图像的像素值存在相关性，因此能够通过散射线减低图像与放射线图像之间的像素值的比率来将散射线量同与散射线量相应的噪声成分的量(应该减低的噪声成分的量)相关联。因此，即使通过基于像素值的比率的简单的处理，也能够从放射线图像中适当地减低噪声成分。由此，不需要像以往那样分别从放射线图像和散射线减低图像中获取噪声统计量，就能够简易地基于放射线图像和散射线减低图像的像素值的比率来减低噪声成分，因此能够简化处理，并以低运算成本高速地进行噪声减低处理。

在上述一方面的图像处理装置中，优选的是，噪声减低单元包括：合成权重设定单元，其基于像素值的比率设定合成权重；以及合成单元，其根据所设定的合成权重，将从散射线减低图像中减低了噪声成分的噪声减低图像和散射线减低图像进行加权合成。如果采用这样的结构，能够在减弱噪声减低效果的情况下增大散射线减低图像的合成权重，在增强噪声减低效果的情况下增大噪声减低图像的合成权重，由此调整噪声成分的减低程度。而且，能够根据基于像素值的比率掌握的噪声成分的量(应该减低的噪声成分的量)来设定合成权重，因此能够基于像素值的比率来减低运算成本，并且进行与在散射线减低图像中包含的噪声成分的量相应的适当的噪声减低处理。

在该情况下，优选的是，合成权重设定单元以如下方式设定合成权重：散射线减低图像的像素值相对于放射线图像的像素值的比率越小，噪声减低图像的权重越大。在此，在散射线减低图像的像素值相对于放射线图像的像素值的比率小的情况下，意味着在放射线图像中包含的散射线量多，因此检测出的与散射线量相关的噪声成分的量多。另一方面，在像素值的比率大的情况下，噪声成分的量少。因此，以像素值的比率越小则噪声减低图像的权重越大的方式进行合成，由此能够根据噪声成分的量来有效地减低噪声成分。

在上述噪声减低单元包括合成权重设定单元和合成单元的结构中，优选的是，合成权重设定单元在散射线减低图像的像素值相对于放射线图像的像素值的比率低于阈值的情况下，将散射线减低图像的权重设定为零。在此，在噪声成分的减低处理中，越增强噪声减低效果，非噪声成分(应该图像化的信息)被去除得越多，因此噪声减低效果存在界限。因此，如果以非噪声成分不被过度去除的程度的噪声减低效果来生成噪声减低图像，则在使得像素值的比率低于阈值的噪声成分的量多的情况下直接输出噪声减低图像，由此能够在不增大运算成本、且不过度降低画质的范围内设定噪声减低效果的界限。

在上述一方面的图像处理装置中，优选的是，还具备：频带图像获取单元，其对散射线减低图像进行频率分解，来获取多个频率的频带图像；以及频带图像合成单元，其将减低了多个频带图像的各个频带图像所包含的噪声成分所得到的多个校正完成频带图像进行合成，噪声减低单元构成为针对多个频带图像的每个频带图像，基于像素值的比率来减低噪声成分。如果采用这样的结构，能够针对多个频带图像的每个频带图像，按频带进行基于像素值的比率的噪声减低处理。其结果是，能够针对每个频率频带，获得实施了适当的噪声减低处理的校正完成图像。

在该情况下，优选的是，噪声减低单元包括：合成权重设定单元，其基于像素值的比率，对每个频带图像个别地设定合成权重；以及合成单元，其根据对每个频带图像设定的合成权重，将从各个频带图像中减低了噪声成分所得到的噪声减低图像以及对应的频带图像进行加权合成。如果采用这样的结构，则能够按频带调整噪声减低效果，由此能够进行灵活的画质调整。

发明的效果

如上述那样，根据本发明，能够简化处理，并以低运算成本高速地进行噪声减低处理。

附图说明

图1是示出了第一实施方式的具备了图像处理装置的X射线摄影装置的示意图。

图2是第一实施方式的图像处理装置的框图。

图3是用于说明第一实施方式的X射线图像处理的流程图。

图4是用于说明噪声减低处理的内容的图。

图5是用于说明在散射线成分多的情况下的像素值的比率的图。

图6是用于说明在散射线成分少的情况下的像素值的比率的图。

图7是示出了像素值的比率与合成权重之间的变换函数的例子的图。

图8是示出了设置了合成权重变为零的范围的变换函数的例子的图。

图9是用于说明散射线减低处理的具体例的示意图。

图10是用于说明滤波处理的具体例的示意图。

图11是用于说明合成处理的具体例的示意图。

图12是第二实施方式的图像处理装置的框图。

图13是用于说明第二实施方式的噪声减低处理的图。

图14是用于说明被频率分解后的各频带图像与变换函数及合成权重的对应关系的示意图。

图15是用于说明第二实施方式的X射线图像处理的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图来说明具体化了本发明的实施方式。

[第一实施方式]

本发明的第一实施方式的图像处理装置100例如应用于X射线摄影装置1，对由X射线摄影装置1拍摄出的X射线图像进行图像处理。首先，参照图1，来说明X射线摄影装置1的整体结构。X射线图像是本发明中的“放射线图像”的一例。

(X射线摄影装置的结构)

如图1所示，X射线摄影装置1是通过向被摄体P照射X射线并检测透过了被摄体P的X射线来拍摄作为被摄体P的内部的透射像的X射线图像的装置。X射线摄影装置1是用于医疗领域的临床诊断的X射线诊断装置(医用X射线装置)。被摄体P主要为人(患者)。作为本实施方式的图像处理装置100，除了医用X射线装置以外，例如也可以应用于在无损检查等中使用的产业用的X射线摄影装置。

X射线摄影装置1具备向被摄体P照射X射线的X射线照射部2、检测透过了被摄体P的X射线的X射线检测部3、控制部4以及图像处理装置100。

X射线照射部2和X射线检测部3分别配置为夹着载置有被摄体P的顶板5而相向。X射线照射部2和X射线检测部3被移动机构6可移动地支承。顶板5能够由顶板驱动部7沿水平方向移动。X射线照射部2、X射线检测部3以及顶板5经由移动机构6和顶板驱动部7移动，使得能够拍摄摄体P的关心区域。移动机构6和顶板驱动部7由控制部4控制。

X射线照射部2包括通过电力供给而产生X射线的X射线管2a，与未图示的高电压产生部连接。X射线管2a以将X射线射出方向朝向X射线检测部3的检测面的方式配置。X射线照射部2与控制部4连接。控制部4按照管电压、管电流以及X射线照射时间等预先设定的摄影条件来控制X射线照射部2，并使X射线从X射线管2a中产生。

X射线检测部3被从X射线照射部2照射，检测透过了被摄体P的X射线，并输出与检测出的X射线强度相应的检测信号。X射线检测部3例如由FPD(Flat Panel Detector：平板探测器)构成。X射线检测部3向图像处理装置100输出规定的分辨率的X射线图像(检测信号)。

此外，在图1的结构例中示出了以下装置：X射线照射部2与X射线检测部3夹着顶板5地上下相向，将被摄体以卧姿(躺下的姿势)或坐姿(坐下的姿势)配置于顶板5上来进行X射线摄影。作为X射线摄影装置1，既可以是将X射线照射部2与X射线检测部3在水平方向上相向并在X射线照射部2与X射线检测部3之间以立姿(站立的姿势)配置被摄体来进行X射线摄影的装置，也可以是能够以卧姿、坐姿以及立姿中的任一种进行拍摄的装置。

控制部4由CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等构成，CPU执行规定的控制程序，由此作为控制X射线摄影装置1的各部的控制部发挥功能。控制部4进行X射线照射部2的控制、移动机构6及顶板驱动部7的驱动控制。

在图1的例子中，X射线摄影装置1具备显示部8、操作部9以及存储部10。显示部8例如是液晶显示器等监视器。操作部9例如构成为包括键盘和鼠标、触摸屏或其它的控制器等。存储部10例如由硬盘驱动器等存储装置构成。控制部4构成为进行使由图像处理装置100生成的图像显示在显示部8的控制。另外，控制部4构成为接收经由操作部9进行的输入操作。另外，控制部4构成为使图像数据、摄影条件以及各种设定值存储在存储部10。

图像处理装置100从X射线检测部3获取X射线检测信号，来生成X射线图像。图像处理装置100对获取到的X射线图像实施图像处理。图像处理包括减低在X射线图像中包含的散射线成分的处理、减低在X射线图像中包含的噪声成分的处理等校正处理。省略其说明，但是图像处理装置100除了减低散射线成分和噪声成分以外，还进行公知的校正处理等。图像处理装置100向控制部4输出作为图像处理后的X射线图像的校正完成图像。校正完成图像显示于显示部8，或者记录于存储部10。X射线图像是静止图像或动态图像。

(图像处理装置的结构)

如图2所示，图像处理装置100由通过执行图像处理程序而对X射线图像进行处理的计算机构成。例如，图像处理装置100构成为在FPGA(field-programmable gate array：现场可编程逻辑门阵列)等可编程的逻辑设备20中嵌入执行图像处理的功能的专用硬件。图像处理装置100也可以由与控制部4共享的或者独立的CPU、ROM以及RAM等构成。在该情况下，图像处理装置100通过使CPU执行图像处理程序来在软件上构成。此外，图像处理装置100既可以如图1那样与控制部4独立地设置，也可以作为控制部4的一部分嵌入。

在第一实施方式中，图像处理装置100具备散射线减低单元21和噪声减低单元22。散射线减低单元21和噪声减低单元22能够构成为嵌入到FPGA等逻辑设备20中的图像处理模块。散射线减低单元21和噪声减低单元22可以是通过使CPU执行图像处理程序来在软件上构成的进行图像处理的功能块。

当向被摄体P照射放射线并通过X射线检测部3进行检测时，在X射线图像中包括：由透过了被摄体P的直接放射线引起的直接放射线成分和在被摄体P内散射而产生的散射线引起的散射线成分以及其它的噪声成分。直接放射线成分是反映了被摄体P的构造的图像信息。另一方面，散射线成分和噪声成分不包括被摄体P的构造信息，散射线成分和噪声成分是使X射线图像的画质降低的成分。因此，图像处理装置100的校正处理简而言之就是从X射线图像中去除散射线成分和噪声成分来仅提取直接放射线成分的处理。

散射线减低单元21进行如下处理：从通过向被摄体P照射放射线所得到的X射线图像51(参照图3)中减低X射线图像51中包含的散射线成分的处理。具体的是，散射线减低单元21进行估计在X射线图像51中包含的散射线成分的估计处理和将估计出的散射线成分从X射线图像51中去除的散射线成分减低处理。散射线减低单元21生成从X射线图像51中减低散射线成分所得到的散射线减低图像52(参照图3)。

噪声减低单元22减低在从X射线图像51中减低散射线成分所得到的散射线减低图像52中包含的噪声成分。具体的是，噪声减低单元22进行减低在放射线图像中包含的统计噪声(量子噪声)所引起的噪声成分的处理。噪声减低单元22对通过散射线减低单元21获得的散射线成分减低后的散射线减低图像52进行减低噪声成分的滤波处理。噪声减低单元22通过滤波处理生成从散射线减低图像52中减低了噪声成分的噪声减低图像53(参照图3)。

在第一实施方式中，噪声减低单元22包括像素比率获取单元23。

像素比率获取单元23获取散射线成分减低后的散射线减低图像52与散射线成分减低前的X射线图像51之间的像素值的比率α(参照图4)。噪声减低单元22构成为基于像素值的比率α从散射线减低图像52中减低噪声成分。

具体的是，噪声减低单元22包括合成权重设定单元24和合成单元25。

合成权重设定单元24基于像素值的比率α(参照图4)来设定合成权重g。合成单元25根据设定的合成权重g(参照图4)，对从散射线减低图像52中减去了噪声成分的噪声减低图像53和散射线减低图像52进行权重合成。由此，噪声减低单元22构成为以基于像素值的比率α设定的合成权重g来对噪声减低图像53和散射线减低图像52进行权重合成，由此从散射线减低图像52中减低噪声成分。

像这样，图像处理装置100通过散射线减低单元21和噪声减低单元22从X射线图像51中减低散射线成分和噪声成分。而且，图像处理装置100构成为向控制部4输出从X射线图像51中减低散射线成分和噪声成分所得到的校正完成图像54(参照图3)。

(X射线图像处理)

接着，参照图3来说明图像处理装置100的X射线图像处理流程。

在步骤S1中，图像处理装置100获取X射线图像51。

在步骤S2中，图像处理装置100通过散射线减低单元21进行散射线成分的估计处理和散射线成分的减低处理。散射线减低单元21生成散射线成分减低后的散射线减低图像52。

在散射线成分的估计处理和散射线成分的减低处理中，能够从X射线图像中估计散射线成分并从X射线图像中减低估计出的散射线成分即可，对处理方法不做特别限定。作为估计处理的例子，如美国专利第8064676号说明书所记载的那样，也可以使用将X射线图像的低频频带成分的亮度值(像素值)高的像素视为散射线成分的方法。作为其它例子，如日本特开平9-149895号公报所记载的那样，也可以通过X射线图像和点扩散函数的卷积来估计散射线成分。也可以通过这些例示的方法以外的方法估计散射线成分并从X射线图像中减低散射线成分。

在步骤S3中，图像处理装置100通过噪声减低单元22进行噪声成分的减低处理。噪声减低单元22生成从X射线图像51中减低散射线成分和噪声成分所得到的校正完成图像54。关于噪声成分的减低处理的详情后述。

在步骤S4中，图像处理装置100向控制部4(参照图1)输出从X射线图像51中减低散射线成分和噪声成分所得到的校正完成图像54。

(噪声成分的减低处理)

接着，参照图4～图8，来说明图3的步骤S3所示出的噪声成分的减低处理。

〈噪声成分的说明〉

关于X射线图像51中的噪声成分(统计噪声)的量，已知与到达检测器的放射线量(即，放射线图像的像素值)具有正相关性。因而，如图5所示，存在以下倾向：X射线图像51中的平均像素值N0越高，统计噪声的量越多。也就是说，直接放射线和散射线的合计线量越多，统计噪声的量越多。

X射线图像51中的散射线成分的量因被摄体P的体格(厚度)等而不同。存在以下倾向：一般，被摄体P的厚度越大，且X射线透过被摄体P内的距离越长，则散射线也越多。如图5所示，在X射线图像51中的散射线成分多的情况下，被去除的散射线成分变多，因此散射线成分减低后的散射线减低图像52的平均像素值N1f变小。如图6所示，在X射线图像51中的散射线成分少的情况下，被去除的散射线成分变少，因此散射线成分减低后的散射线减低图像52的平均像素值N1t变大。另外，在X射线图像51中的散射线成分为中等程度的情况下，散射线成分减低后的散射线减低图像52的平均像素值N1在N1t与N1f之间。

像这样，统计噪声的量与X射线图像51中的平均像素值N0相关，另一方面根据在X射线图像51中包含的散射线成分的量，散射线减低图像52的平均像素值N1发生变动，因此在散射线成分多的情况下(平均像素值N1f)，散射线减低图像52中的噪声成分的量相对变多，在散射线成分少的情况下(平均像素值N1t)，散射线减低图像52中的噪声成分的量相对变少。

因此，滤波处理的噪声减低效果优选的是能够根据散射线成分的量适当地进行控制。因此，噪声减低单元22构成为通过执行图4所示的步骤S11～S14的各处理，基于X射线图像中的散射线成分的减低处理前后的像素值的比率，调整噪声减低效果，来作为步骤S3中的噪声成分的减低处理。

〈滤波处理〉

在图4的步骤S11中，噪声减低单元22通过对散射线减低图像52实施减低噪声成分的滤波处理，来生成噪声减低图像53。滤波处理是平滑化处理。滤波处理能够将重叠于处理对象的图像上的噪声成分平滑化即可，对处理方法不做特别限定。作为滤波处理的例子，能够采用一般的高斯滤波器。作为滤波处理的例子也可以使用作为边缘保留滤波器而已知的双边滤波器(bilateral filter)、各向异性滤波器(anisotropic filter)。

高斯滤波器、双边滤波器、各向异性滤波器能够用于1枚图像内的平滑化处理，并主要应用于静止图像。在动态图像的情况下，进行时间序列的帧图像间的平滑化。动态图像的情况下的滤波处理能够使用例如递归滤波器(recursive filter)等时间积分滤波器。也可以是，在动态图像中，在被摄体P或被摄体P内的关心区域在图像中移动的情况下，使用基于图像识别的运动物体追踪处理来对各帧图像的对应部分之间进行检测，对图像中的每个部分区域应用时间积分滤波器。

〈像素比率的获取〉

在步骤S12中，像素比率获取单元23计算X射线图像51与散射线减低图像52的同一像素之间的像素值的比率α(像素比率获取处理)。例如像素比率获取单元23通过下式(1)计算像素值的比率α。

α(x，y)＝Sc(x，y)/In(x，y)…(1)

在此，(x，y)是各个图像中的像素的坐标(0≤x≤X，0≤y≤Y)。X、Y分别是图像的横方向和纵方向的尺寸(像素数量)。Sc(x，y)是散射线减低图像52中的坐标(x，y)的像素值。In(x，y)是散射线减低前的X射线图像51中的坐标(x，y)的像素值。Sc(x，y)≤In(x，y)，α(x，y)是0≤α≤1的变量。

〈合成权重的设定处理〉

在步骤S13中，合成权重设定单元24基于像素值的比率α设定合成权重g(合成权重设定处理)。例如，合成权重设定单元24通过下式(2)计算合成权重g。

g(x，y)＝F(α(x，y))…(2)

在此，F是将α设为变量的变换函数。合成权重g(x，y)是0≤g≤1的变量。

变换函数F既可以是线性函数，也可以是非线性函数。作为线性函数的例子，例如是下式(3)。作为非线性函数的例子，例如是下式(4)。

F(k)＝ak+b…(3)

F(k)＝ak²+bk¹+ck^-1+d…(4)

在此，向变量k代入像素值的比率α(x，y)。a、b、c、d分别是决定变换函数F的参量(系数)。

在此，合成权重g通过后述的式(6)来表示在散射线减低图像52与噪声减低图像53的权重合成时的散射线减低图像52的权重。换言之，合成权重g越大(越接近1)，合成处理中的噪声减低图像53的比例越减低(散射线减低图像52的比例增大)，合成权重g越小(越接近0)，合成处理中的噪声减低图像53的比例越增大(散射线减低图像52的比例越减低)。

如图5和图6所示，减低前的X射线图像中的散射线成分越多，像素值的比率α越小，另一方面散射线减低图像52中的噪声成分的量相对变多。相反的是，减低前的X射线图像中的散射线成分越少，像素值的比率α越大，另一方面散射线减低图像52中的噪声成分的量相对变少。

因此，合成权重设定单元24设定合成权重g，以使散射线减低图像52相对于X射线图像51的像素值的比率α越小，噪声减低图像53的权重越大。也就是说，如图7所示，以使α的值越小，g的值也越小的方式设定变换函数F，。

图7是将纵轴设为合成权重g、将横轴设为像素值的比率α，来示出表示变换函数F的曲线的图。换言之α的值越小，g的值也越小的变换函数F是使g的值相对于α的值单调递增的函数。在图7中，作为典型的变换函数F，例示出了1次函数、n次函数(n为2以上的整数)、指数根的函数的3种。通过其中任一的变换函数F，能够设定与散射线减低图像52中的噪声成分的比例相应的合成权重g。

另外，在第一实施方式中，如图8所示，优选的是，在散射线减低图像52相对于X射线图像51的像素值的比率α低于阈值的情况下，合成权重设定单元24构成为将散射线减低图像52的权重设定为零。

在此，滤波处理的功率(噪声除去效果)为固定，与散射线成分的量无关。在该情况下，特别是即使在散射线成分的量多的情况下，也不能够获得超过滤波处理的功率的噪声除去效果。另一方面，当将滤波处理的功率过高地设定时，噪声成分以外的直接放射线成分也被去除，因此将滤波处理的功率无限制变高也是不合适的。因此，在像素值的比率α变为阈值Th以下，且噪声成分的量相对变多的情况下，使合成权重g为0，并使合成处理中的噪声减低图像53的比例为1。也就是说，作为滤波处理，在预先设定为不过度去除直接放射线成分的规定的功率、并且像素值的比率α为阈值Th以下的情况下，噪声减低单元22将噪声减低图像53作为校正完成图像54输出。由此，即使在散射线成分的量多的情况下也能够抑制由过度的滤波处理导致直接放射线成分被去除的情况。

在下式(5)中示出图8所示的第一实施方式的变换函数F的具体例。

F(k)＝ak^1/2+b…(5)

在此，变换函数F为(0≤F(k)≤1)，包括在阈值Th以下的范围内为0的区域(k≤Th时，F(k)＝0)。根据滤波处理的功率将参数a、b以及阈值Th设定为适当的值。

〈合成处理〉

如图4所示，在步骤S14中，合成单元25以基于像素值的比率α而设定的合成权重g对噪声减低图像53和散射线减低图像52进行权重合成(合成处理)。权重合成的结果是，合成单元25生成校正完成图像54。具体的是，合成单元25通过下式(6)，对噪声减低图像53和散射线减低图像52进行权重合成。

Out(x，y)＝g(x，y)×Sc(x，y)+1-g(x，y)]×Sm(x，y)…(6)

在此，Out(x，y)是校正完成图像54中的坐标(x，y)的像素值。Sm(x，y)是噪声减低图像53中的坐标(x，y)的像素值。

如上式(6)所示，合成单元25分别获取散射线减低处理后的散射线减低图像52和针对散射线减低图像52的滤波处理后的噪声减低图像53，并且获取由合成权重设定单元24设定的合成权重g。合成单元25以与合成权重g相应的比例来合成散射线减低图像52和噪声减低图像53。

其结果是，像素值的比率α设定得越小、且合成权重g设定得越小，噪声减低图像53的合成比例越大。像这样，噪声减低单元22通过噪声减低图像53的合成比例的调整，根据散射线减低图像52中的噪声成分的比例来调整噪声除去效果。按照上述，在像素值的比率α为阈值Th以下的情况下，设定为合成权重g＝0，因此上式(5)中的散射线减低图像52的合成比例变为0。其结果是，噪声减低单元22在像素值的比率α为阈值Th以下的情况下将噪声减低图像53作为校正完成图像54输出。

(图像处理的例子)

接着，参照图9～图11，简化说明第一实施方式的图像处理装置100的图像处理。在图9～图11中，为了方便，示出对5×5像素的X射线图像进行图像处理的例子。图中所示的5×5个的矩形区域中的每个矩形区域为像素，像素内的数值示出像素值。

图9示出散射线减低处理。对X射线图像51的每个像素通过散射线减低单元21分别估计散射线成分56。散射线减低单元21从X射线图像51中对每个像素除以估计出的散射线成分56，来生成散射线减低图像52。

图10示出滤波处理。对散射线减低图像52由噪声减低单元22进行滤波处理，来生成噪声减低图像53。噪声减低单元22对散射线减低图像52进行使用了预先设定的核(滤波系数)57的卷积(卷积)，来计算噪声减低图像53。在此，为了方便，示出了使用核均等的移动平均滤波器的例子。在高斯滤波器、双边滤波器等的其它的滤波器的情况下，设定与各自相对应的核。

图11示出合成处理。对散射线减低图像52和噪声减低图像53，由合成单元25进行使用了合成权重g的权重合成，来生成校正完成图像。在此，为了方便，示出对所有像素将合成权重g假定位固定的0.5的例子。合成单元25通过取得在散射线减低图像52和噪声减低图像53对应的像素(xy坐标)之间乘以各自权重而得到的值的和(参照上式(6))，来计算合成后的像素值。其结果是，获得校正完成图像54。

此外，根据上式(2)、(5)可知，实际上，根据散射线减低图像52与噪声减低图像53的对应的像素之间的像素值的比率α，对每个像素单独地设定权重g。合成单元25对每个像素使用与之对应的权重g来进行权重合成。

根据以上，来进行第一实施方式的图像处理装置100的图像处理。

(第一实施方式的效果)

在第一实施方式中，能够获得如以下那样的效果。

在第一实施方式中，如上所述，噪声减低单元22构成为包括获取散射线成分减低后的散射线减低图像52与散射线成分减低前的X射线图像51之间的像素值的比率α的像素比率获取单元23，并基于像素值的比率α从散射线减低图像52中减低噪声成分。按照上述，由于统计噪声与X射线图像51的像素值相关，因此能够通过散射线减低图像52与X射线图像51之间的像素值的比率α，将散射线量同与散射线量相应的噪声成分的量(应该减低的噪声成分的量)相关联。因此，即使通过基于像素值的比率α的简易的处理，也能够从X射线图像51中适当地减低噪声成分。由此，不需要如以往那样，从X射线图像和散射线减低图像中分别获取各自的噪声统计量，能够简易地基于X射线图像51和散射线减低图像52的像素值的比率α减低噪声成分，因此能够简化处理，并以低运算成本高速地进行噪声减低处理。

另外，在第一实施方式中，如上所述，在噪声减低单元22中设置有：合成权重设定单元24，其基于像素值的比率α设定合成权重g；以及合成单元25，其根据设定的合成权重g，对从散射线减低图像52中减低了噪声成分的噪声减低图像53和散射线减低图像52进行权重合成。由此，能够在减弱噪声减低效果的情况下增大散射线减低图像52的合成权重，在增强噪声减低效果的情况下增大噪声减低图像53的合成权重，由此调整噪声成分的减低程度。而且，能够根据基于像素值的比率α掌握的噪声成分的量(应该减低的噪声成分的量)设定合成权重，因此能够基于像素值的比率α减低运算成本，并且进行与在散射线减低图像52中包含的噪声成分的量相应的适当的噪声减低处理。

另外，如上所述，在第一实施方式中，合成权重设定单元24构成为以散射线减低图像52相对于X射线图像51的像素值的比率α越小，噪声减低图像53的权重越大的方式设定合成权重g。由此，以散射线减低图像52相对于X射线图像51的像素值的比率α越小，噪声减低图像53的权重越大的方式进行合成，由此能够根据噪声成分的量有效地减低噪声成分。

另外，如上所述，在第一实施方式中，在散射线减低图像52相对于X射线图像51的像素值的比率α低于阈值Th的情况下，以将散射线减低图像52的权重设定为零的方式构成合成权重设定单元24。由此，在像素值的比率α低于阈值Th那样的噪声成分的量多的情况下，通过直接输出噪声减低图像53，能够在不使运算成本增大，不过度使画质下降的范围内设定噪声减低效果的界限。

[第二实施方式]

接着，参照图12～图15来说明本发明的第二实施方式。在第二实施方式中，说明通过将X射线图像频率分解为多个频带图像，对每个频带图像实施上述第一实施方式的噪声减低处理的例子。此外，在第二实施方式中，省略说明与上述第一实施方式相同的结构。

(图像处理装置的结构)

如图12所示，第二实施方式的图像处理装置200除了散射线减低单元21和噪声减低单元122，还具备频带图像获取单元126和频带图像合成单元127。频带图像获取单元126及频带图像合成单元127与散射线减低单元21及噪声减低单元122相同，除了作为嵌入逻辑设备20的图像处理模块构成之外，还能够是进行在软件上构成的图像处理的功能块。

频带图像获取单元126构成为对散射线减低图像52进行频率分解来获取多个频率的频带图像155(参照图13)。频率分解能够将散射线减低图像52分解为多个频率频带的频带图像155即可，对处理方法不做特别限定。另外，关于分解的带宽和频带的数量，根据要求的画质、处理速度设定即可，不做特别限定。

作为频率分解的处理方法，例如有傅里叶变换、图像金字塔(Image Pyramid)法等。傅里叶变换是使空间区域的图像信息变换为空间频率区域的处理。由空间频率区域除去对应的频率成分以外的成分后，能够进行逆傅里叶变换，由此生成每个频率频带的频带图像。图像金字塔法是将原来的X射线图像分解为使分辨率按多个阶段不同的多个图像的方法，从高分辨率到低分辨率为止的各图像相当于不同频率频带的频带图像。

频带图像合成单元127构成为对减低了在多个频带图像155的每个中包含的噪声成分的多个校正完成频带图像156进行合成。在此，在第二实施方式中，噪声减低单元122构成为对多个频带图像155的每个，基于像素值的比率α减低噪声成分。即，对通过频带图像获取单元126分解的各个频带图像155，单独进行噪声减低单元122的噪声减低处理。如图13所示，频带图像合成单元127通过对噪声减低处理后的每个校正完成频带图像156进行合成来生成校正完成图像54。

图像处理装置200构成为输出通过频带图像合成单元127进行了频率合成后的校正完成图像54。

如图13所示，在第二实施方式中，噪声减低单元122包括基于像素值的比率α，对每个频带图像155个别地设定合成权重g的合成权重设定单元24。具体的是，合成权重设定单元24使用对每个频率频带预先设定的变换函数F，来计算每个频带图像155的合成权重g。

即，如图14所示，通过频率分解在获得频带图像In1、In2、In3、…的情况下，合成权重设定单元24使用每个频率频带的变换函数F1、F2、F3、…，来分别获取合成权重g1、g2、g3、…。每个变换函数F能够使用例如上式(3)～(5)所例示出那样的共通的函数，使参数a～d的值不同。由此，分别对频率频带设定不同的变换函数F1、F2、F3、…。

例如，在X射线图像中拍摄的构造的边缘成分等包括在高频频带中，X射在线图像拍摄的DC成分那样的变化少的信息包括在低频频带中。优选的是，最终反映用途、用户的倾向来决定应将各频带的噪声去除到何种程度，因此优选的是，能够变更变换函数F的参数的一部分或全部。各个变换函数F的参数也可以是固定值。

此外，即使在第二实施方式中，像素比率获取单元23获取频率分解处理前的X射线图像51和散射线减低图像52的像素值的比率α。也就是说，像素值的比率α对于各频带图像155是共通的。

如图13所示，合成单元125构成为通过对频带图像155设定的合成权重g，来对从每个频带图像155减低了噪声成分的噪声减低图像(设为噪声减低频带图像157)同与之相对应的频带图像155进行权重合成(合成处理)。

即，合成单元125分别获取每个频带图像155(图15的In1～In3)和针对频带图像155的滤波处理后的噪声减低频带图像157(图15的Sm1～Sm3)，并且获取由合成权重设定单元24设定的各频率频带的合成权重g。合成单元125以与每个频率频带的合成权重g相应的比例，来对频带图像155和噪声减低频带图像157进行合成。通过合成处理，合成单元125生成每个频率频带的校正完成频带图像156。

(X射线图像处理)

接着，参照图15，来说明第二实施方式的图像处理装置200的X射线图像处理的流程。

在步骤S21中，图像处理装置200获取X射线图像51。

在步骤S22中，图像处理装置200通过散射线减低单元21进行散射线成分的估计处理和散射线成分的减低处理。散射线减低单元21生成散射线成分的减低后的散射线减低图像52。

在步骤S23中，图像处理装置100通过频带图像获取单元126进行散射线减低图像52的频率分解处理。频带图像获取单元126将散射线减低图像52分解为规定数量的频带图像155。

在步骤S24中，图像处理装置100通过噪声减低单元122，对被频率分解的每个频带图像155分别进行噪声成分的减低处理。噪声减低单元122对每个频率频带生成噪声成分被减低后的校正完成频带图像156。

在步骤S25中，图像处理装置100通过频带图像合成单元127进行合成每个频率频带的校正完成频带图像156的处理。频带图像合成单元127通过合成来生成校正完成图像54。

在步骤S26中，图像处理装置100向控制部4输出从X射线图像51中减低了散射线成分和噪声成分的校正完成图像54。

第二实施方式的其它的结构与上述第一实施方式相同。

(第二实施方式的效果)

在第二实施方式中，能够获得以下那样的效果。

在第二实施方式中，与上述第一实施方式同样的是，以基于像素值的比率α，从散射线减低图像52中减低噪声成分的方式来构成噪声减低单元122。由此，不需要如以往那样，从X射线图像和散射线减低图像分别获取各自的噪声统计量，能够简易地基于X射线图像51和散射线减低图像52的像素值的比率α减低噪声成分，因此能够简化处理，并以低运算成本高速地进行噪声减低处理。

另外，如上所述，在第二实施方式中，设置：频带图像获取单元126，其对散射线减低图像52进行频率分解来获取多个频率的频带图像155；以及频带图像合成单元127，其对减低了在多个频带图像155的每个频带图像155中包含的噪声成分所得到的多个校正完成频带图像156进行合成。而且，噪声减低单元122构成为对多个频带图像155的每个频带图像155，基于像素值的比率α减低噪声成分。由此，能够对多个频带图像155的每个频带图像155按频率进行基于像素值的比率α的噪声减低处理。其结果是，能够获得对每个频率频带实施了适当的噪声减低处理的校正完成图像54。

另外，如上所述，在第二实施方式中，在噪声减低单元122设置：合成权重设定单元24，其基于像素值的比率α对每个频带图像155个别地设定合成权重g；以及合成单元125，其通过对每个频带图像155设定的合成权重g，对从各个频带图像155中去除了噪声成分所得到的噪声减低图像(噪声减低频带图像157)和对应的频带图像155进行权重合成。由此，能够按每个频带调整噪声减低效果，因此能够进行灵活的画质调整。

第二实施方式的其它的效果与上述第一实施方式相同。

(变形例)

此外，应该认为本次公开的实施方式的所有的点是例示性的而非限制性的。本发明的范围不是上述的实施方式的说明而是通过权利要求书示出，并包括且在与权利要求书均等的意思和范围内的所有的变更(变形例)。

例如，在上述第一和第二实施方式中，示出了被摄体为人的例子，但是本发明不限于此。在本发明中，被摄体既可以是人以外的生物，也可以是物。例如，本发明的图像处理装置也可以用于伦琴装置等的医用机器以外的、X射线检查装置(无损检查装置)等的产业用机器用的图像处理装置。

另外，在上述第一和第二实施方式中示出了，构成为在噪声减低单元22(122)中设置合成权重设定单元24和合成单元25(125)，根据像素值的比率α设定合成权重g，由此根据像素值的比率α调整噪声除去效果的例子，但是本发明不限于此。例如也可以构成为根据噪声成分的量对用于滤波处理的滤波系数(核)进行多个种类设定，根据像素值的比率α选择用于滤波处理的滤波(核)，由此调整噪声除去效果。

另外，在上述第一和第二实施方式中示出了，在像素值的比率α低于阈值Th的情况下，以将散射线减低图像52的权重设定为零的方式构成了合成权重设定单元24的例子，但是本发明不限于此。在本发明中，对像素值的比率α也可以设定用于将合成权重固定为0的阈值。即，合成权重g也可以在像素值的比率α的整个范围内进行变化。

另外，在上述第一和第二实施方式中，为了便于说明，使用本发明的图像处理装置的处理沿着处理流程按顺序进行处理的流程驱动型的流程图来进行了说明，但是本发明不限于此，在本发明中，也可以通过以事件为单位执行处理的事件驱动型(事件驱动型)的处理来进行处理动作。在该情况下，既可以以完全的事件驱动型来进行，也可以将事件驱动和流程驱动组合来进行。

附图标记说明

21：散射线减低单元；22、122：噪声减低单元；23：像素比率获取单元；24：合成权重设定单元；25、125：合成单元；51：X射线图像(放射线图像)；52：散射线减低图像；53：噪声减低图像；54：校正完成图像；100、200：图像处理装置；126：频带图像获取单元；127：频带图像合成单元；155：频带图像；156：校正完成频带图像；α：像素值的比率；g：合成权重；P：被摄体；Th：阈值。

Claims (4)

1.一种图像处理装置，具备：

散射线减低单元，其从通过向被摄体照射放射线所得到的放射线图像中减低所述放射线图像中包含的散射线成分；以及

噪声减低单元，其减低从所述放射线图像中减低了所述散射线成分所得到的散射线减低图像中包含的噪声成分，

其中，所述噪声减低单元包括像素比率获取单元和合成权重设定单元，所述像素比率获取单元获取所述散射线成分减低后的所述散射线减低图像与所述散射线成分减低前的所述放射线图像之间的像素值的比率，所述合成权重设定单元基于所述像素值的比率，来设定从所述散射线减低图像中减低了所述噪声成分所得到的噪声减低图像和所述散射线减低图像的加权合成所使用的合成权重，

所述噪声减低单元构成为通过使用所述合成权重将所述噪声减低图像和所述散射线减低图像进行加权合成，来从所述散射线减低图像中减低所述噪声成分，

所述噪声减低单元构成为输出从所述放射线图像中减低了所述散射线成分和所述噪声成分所得到的校正完成图像。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，

所述合成权重设定单元以如下方式设定所述合成权重：所述散射线减低图像的所述像素值相对于所述放射线图像的所述像素值的比率越小，所述噪声减低图像的权重越大。

3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，

所述合成权重设定单元在所述散射线减低图像的所述像素值相对于所述放射线图像的所述像素值的比率低于阈值的情况下，将所述散射线减低图像的权重设定为零。

4.一种图像处理装置，具备：

散射线减低单元，其从通过向被摄体照射放射线所得到的放射线图像中减低所述放射线图像中包含的散射线成分；

频带图像获取单元，其对从所述放射线图像中减低了所述散射线成分所得到的散射线减低图像进行频率分解，来获取多个频率的频带图像；以及

噪声减低单元，其减低多个所述频带图像的各个频带图像所包含的噪声成分，

其中，所述噪声减低单元包括合成权重设定单元，所述合成权重设定单元基于所述散射线成分减低后的所述散射线减低图像与所述散射线成分减低前的所述放射线图像之间的像素值的比率，对每个所述频带图像个别地设定合成权重，

所述噪声减低单元构成为通过使用对每个所述频带图像设定的所述合成权重，将从各个所述频带图像中减低了所述噪声成分所得到的噪声减低图像以及对应的所述频带图像进行权重合成，来输出减低了多个所述频带图像的各个频带图像包含的所述噪声成分所得到的校正完成图像。

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