CN111297382B - 图像处理装置，图像处理方法和存储介质 - Google Patents

图像处理装置，图像处理方法和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种图像处理装置，图像处理方法和存储介质。一种用于处理包括多个像素的从放射线检测单元输出的放射线图像的图像处理装置，包括：摄像协议获得单元，其被配置为获得用于拍摄被摄体的摄像协议；以及线量获得单元，其被配置为基于放射线图像的特征量和从所述摄像协议获得的信息获得放射线的线量信息。

Description

图像处理装置，图像处理方法和存储介质
技术领域
本发明涉及一种图像处理装置，图像处理方法和存储介质。
背景技术
近年来，使用被称作平板检测器(以下称作“FPD”)的以二维矩阵形式布置了各用于将放射线转换为电信号的多个半导体元件的设备的放射线摄像装置变得普遍。
在使用放射线摄像装置拍摄被摄体时，进入FPD的放射线主要被分成两种成分：包括从射线源直线行进到达FPD的一次射线和放射线的方向在被摄体内发生变化后到达FPD的二次射线(以下被称作“散射线”)。
在通过从放射线摄像装置拍摄的放射线图像获得散射线成分，并从放射线图像减去获得的散射线成分从而减少散射线的各种方法(以下称作“散射线减少处理”)中，已知一种使用已经到达FPD的放射线的线量(以下称作“到达线量”)的方法。
为了获得到达线量，存在如下方法：例如，通过在放射线摄像装置中安装线量面积乘积仪来获得线量信息的方法；通过信息通信从放射线生成单元基于管电流和照射时间获得诸如SID(Source to Image Distance)和线量信息等摄像信息的方法；以及使用放射线图像的像素值获得到达线量的方法。如果从放射线图像的像素值获得到达线量，则放射线直接从放射线生成单元到达放射线检测单元的区域(以下称作“直接放射区域”)中的像素值与到达线量成比例，并由此能够从直接放射区域中的像素值获得线量。
日本特开第2003-209746号公报公布了使用在获得放射线图像后从FPD额外获得的图像的残像成分校正从残像获得了原始像素值的像素值。
然而，在传统技术中，由于在受通信环境影响而不能通过信息通信获得摄像信息时、在直接放射区域中的像素值饱和时或不存在直接放射区域时无法估算到达线量，因此可能无法执行散射线获得处理。
本发明鉴于上述问题而做出，并提供一种能够基于捕获的放射线图像和摄像协议获得到达线量和与到达线量对应的像素值的图像处理技术。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种图像处理装置，其用于处理包含多个像素的从放射线检测单元输出的放射线图像，所述图像处理装置包括：摄像协议获得单元，其被配置为获得用于拍摄被摄体的摄像协议；以及线量获得单元，其被配置为基于放射线图像的特征量和从所述摄像协议获得的信息获得放射线的线量信息。
根据本发明的另一方面，提供一种图像处理方法，其处理包括多个像素的从放射线检测单元输出的放射线图像，所述图像处理方法包括：获得用于拍摄被摄体的摄像协议，以及基于所述放射线图像的特征量和从所述摄像协议获得的信息获得放射线的线量信息。
根据本发明，能够基于拍摄的放射线图像和摄像协议获得到达线量和与到达线量对应的像素值。
根据以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1是示出根据实施例的放射线摄像装置的配置示例图。
图2是用于说明根据实施例的图像处理单元的各功能构成的示意处理的步骤的流程图。
图3是例示与摄像协议对应的体厚信息表的结构图。
图4A是用于说明到达线量获得处理的步骤的流程图。
图4B表示，40B是示出除直接放射区域外的区域(被摄体区域)中的放射线照射状态的示意图，40C是示出被摄体到达线量和与到达线量对应的像素值的示意图。
图5是用于说明散射线减少处理的步骤的流程图。
具体实施方式
下文将参照附图详细描述本发明的实施例。注意，下述实施例并不会限制根据附属权利要求的范围的本发明。尽管在实施例中描述了多个特征，但并非所有特征对于本发明都是必不可少的，并且可以将多个特征任意组合。在所有附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件，并省略其的重复描述。下文描述的本发明的每个实施例可以单独实现，或者在必要时作为多个实施例或其特征的组合来实现，或者在单个实施例中来自单个实施例的元素或特征的组合是有益的。
图1是示出根据实施例的放射线摄像装置10的配置的示例图。首先，使用来自放射线管100的放射线照射被摄体15的延长线上配置的FPD200(放射线检测单元)。在使用放射线照射FPD 200后，将放射线转换为捕获图像，并将转换的捕获图像发送到图像处理单元300的I/O单元301。此时，处理包括多个像素的从FPD 200(放射线检测单元)输出的捕获图像(以下也称作放射线图像)的图像处理单元300能够从放射线管100获得与摄像时诸如线量和管电压等摄像条件等有关的摄像协议(摄像信息)。操作单元500用于例如操作图像处理单元300和输出捕获图像。
I/O单元301(输入/输出单元)获得从FPD 200发送的捕获图像和从放射线管100发送的摄像协议(摄像信息)，并将它们存储在存储介质302中。存储介质302将获得放射线管100的摄像协议的摄像协议获得模块303、获得被摄体15的体厚信息的体厚信息获得模块304、获得从放射线管100发射的放射线的线质信息的线质信息获得模块305、获得从放射线管100(放射线生成单元)直接到达FPD 200(放射线检测单元)的放射线的到达线量的线量获得模块306，以及基于到达线量减少散射线的散射线减少模块307存储为用于通过执行图像处理程序执行各种处理的功能构成。
在用作控制单元的CPU 309的控制下，各功能构成(摄像协议获得模块303、体厚信息获得模块304、线质信息获得模块305、线量获得模块306以及散射线减少模块307)能够临时将存储介质302中存储的摄像协议(摄像信息)和捕获图像读出到用作工作区的存储器308中，并执行各种计算处理。
CPU 309(控制单元)能够执行用于在显示单元400上显示图像处理结果的显示控制。注意，可以使用诸如GPU或用于图像处理的芯片等计算装置代替CPU 309。
将参照图2中示出的流程图描述图像处理单元300的各功能构成的示意处理的步骤。在步骤S101中，摄像协议获得模块303执行摄像协议获得处理以获得放射线摄像中的摄像协议。在步骤S102中，执行从FPD200获得捕获图像(放射线图像)的捕获图像获得处理。在捕获图像获得处理中，例如，图像处理单元300可以经由I/O单元301从FPD 200获得捕获图像或者获得存储介质302中存储的捕获图像。
在步骤S103中，体厚信息获得模块304基于在步骤S101中的摄像协议获得处理中获得的摄像协议执行用于获得被摄体15的体厚信息的体厚信息获得处理。在步骤S104中，线质信息获得模块305基于在步骤S101中的摄像协议中获得的摄像协议执行用于获得发射的放射线的线质信息的线质信息获得处理。
在步骤S105中，线量获得模块306执行到达线量获得处理，以基于步骤S102中获得的捕获图像、步骤S103中获得的体厚信息以及步骤S104中获得的线质信息获得从放射线管100(放射线生成单元)直接到达FPD200(放射线检测单元)的放射线的到达线量。
在步骤S106中，散射线减少模块307使用在步骤S105中的到达线量获得处理中获得的到达线量执行散射线减少处理。散射线减少模块307使用到达线量执行用于估算散射线的散射线估算处理，并使用散射线估算处理中获得的散射线估算图像执行用于从捕获图像排除散射线估算图像获得散射线减少图像的散射线减少处理。
[摄像协议获得处理：S101]
将描述摄像协议获得模块303的处理作为图像处理单元300的功能构成的处理。这里描述的摄像协议是用于摄像被摄体的摄像信息，并且主要表示例如，针对诸如胸部正面摄像或腹部侧面摄像等各摄像技术设置的摄像信息。摄像协议获得模块303获得用于摄像被摄体的摄像协议(摄像信息)。设置的摄像信息的内容包括，例如摄像部位和摄像方向、摄像技术使用的、放射线管100的附加滤波器和管电压的类型的信息、诸如图像的旋转角等的图像处理参数，或者放射线的能谱特性的信息。可以针对各摄像技术预先设置摄像协议。
用户根据摄像技术使用操作单元500从预先设置的摄像协议中选择摄像协议作为摄像协议获得处理的实例。在使用操作单元500选择摄像协议后，摄像协议获得模块303能够获得例如从存储介质302中存储的多个摄像协议中选择的摄像协议。多个摄像协议的获得来源并不限于存储介质302，还可以经由网络从外部装置(服务器)获得摄像协议。如果图像处理单元300经由I/O单元301与网络连接，则摄像协议获得模块303能够经由网络从服务器获得用户使用操作单元500选择的摄像技术的信息，并设置与摄像技术一致的摄像协议。
[捕获图像获得处理：S102]
接下来将描述获得捕获图像的捕获图像获得处理。例如，图像处理单元300可以经由I/O单元301从FPD 200获得捕获图像，或者获得存储介质302或存储器308中存储的捕获图像作为获得捕获图像的方法的示例。如果通过从FPD 200的传送获得捕获图像，则在摄像开始时从放射线管100发射的放射线透过被摄体15到达FPD 200时，FPD 200将放射线转换为捕获图像，并将转换的捕获图像发送到图像处理单元300。图像处理单元300经由I/O单元301获得从FPD 200发送的捕获图像。
[体厚信息获得处理：S103]
将描述体厚信息获得模块304的处理作为图像处理单元300的功能构成的处理。体厚信息表示被摄体15在从放射线管100到FPD 200方向上的厚度。体厚信息获得模块304基于摄像协议(摄像信息)获得被摄体15的体厚信息。体厚信息获得模块304基于摄像协议获得处理(步骤S101)中获得的摄像协议执行体厚信息获得处理。可以在摄像协议中预先设置体厚信息。体厚信息获得模块304获得与摄像协议(摄像信息)中包括的被摄体15的摄像部位和摄像方向相关联的体厚信息。
作为体厚信息获得处理的实用方法，如果摄像协议获得处理(步骤S101)中获得的摄像协议的信息包括体厚信息，则体厚信息获得模块304从摄像协议获得体厚信息，并将获得的体后信息输出到线量获得模块306。
或者，体厚信息获得模块304指定步骤S101中获得的摄像协议的信息中包括的摄像部位和摄像方向，并参照体厚信息表320获得与指定的摄像部位和摄像方向对应的体厚信息。体厚信息获得模块304可以将获得的体厚信息输出到线量获得模块306。
图3是例示与摄像协议310对应的体厚信息表320的配置的图。体厚信息表320中存储的体厚信息表示被摄体15在从放射线管100到FPD200方向上的厚度。如图3所示，针对被摄体15的各组织细分体厚信息。例如，可以在体厚信息表320中存储诸如脂肪厚度和骨厚度等各个组织的组织体厚信息。
如图3所示，与摄像协议310中包括的摄像部位和摄像方向对应地在体厚信息表320中存储体厚信息。例如，如果选择胸部1作为摄像协议，则体厚信息获得模块304参照体厚信息表320获得与摄像协议(胸部1)中包括的摄像部位和摄像方向对应的体厚信息(例如，脂肪厚度：17cm，骨厚度：3cm等)。在这种情况下，体厚信息获得模块304获得各组织的组织体厚信息的总数作为体厚信息，并将获得的体厚信息输出到线量获得模块306。注意，诸如图3中示出的脂肪厚度和骨厚度等各组织的组织体厚信息仅仅是示例，并且本发明不限于此。
可以预先在例如存储介质302中存储用于将摄像协议(摄像信息)和体厚信息(脂肪厚度、骨厚度等)相互关联的体厚信息表320，并且体厚信息获得模块304可以从存储介质302中存储的体厚信息表320获得与摄像协议中包括的摄像部位和摄像方向对应的体厚信息。体厚信息表320的存储目的地并不限于存储介质302，并且还可以经由网络从外部装置(服务器)获得体厚信息表320。如果图像处理单元300经由I/O单元301与网络连接，则体厚信息获得模块304能够经由网络从外部装置(服务器)的体厚信息表320获得与摄像部位和摄像方向对应的体厚信息。
[线质信息获得处理：S104]
将描述线质信息获得模块305的处理作为图像处理单元300的功能构成的处理。线质信息获得模块305基于摄像协议获得处理(S101)中获得的摄像协议(摄像信息)执行用于获得放射线的线质信息的线质信息获得处理。可以在摄像协议中预先设置放射线的能谱特性(以下称作光谱特性)的信息作为线质信息。
作为线质信息获得处理的实用方法，如果摄像协议获得处理(步骤S101)中包括光谱特性的信息，线质信息获得模块305从摄像协议获得光谱特性的信息，并将获得的光谱特性的信息输出到线量获得模块306。
可以预先在存储介质302中保存光谱特性的信息作为线质信息。例如，可以将光谱特性划分为多箱光谱单元(放射线的能量构成单元)，并在存储介质302中存储表示从放射线管100发射的放射线中的各光谱单元的容量的表。
可以在摄像协议的信息中设置放射线管100的附加滤波器和管电压的类型的信息中的至少一者，并且线质信息获得模块305可以基于摄像协议获得处理(S101)中获得的摄像协议(摄像信息)中包括的管电压或滤波器类型获得从预先设置的光谱特性的表中获得的放射线摄像中的放射线的光谱特性的信息作为放射线的线质信息，并将获得的光谱特性的信息(获得的放射线的线质信息)输出到线量获得模块306。
表中预先设置的光谱特性是与由管电压或附加滤波器引起的发射的放射线的线质的变化对应的特性信息，并表示到达FPD 200的放射线的光谱特性。可以通过例如实验中诸如光谱分析器等的测量设备获得表中预先设置的光谱特性。可以基于诸如通过对多个放射线管100执行测量获得的测量信息的平均值或中值等通过执行测量信息的统计处理获得的信息在表中设置光谱特性。
[到达线量获得处理：S105]
将描述线量获得模块306的处理作为图像处理单元300的功能构成的处理。线量获得模块306使用捕获图像获得处理(步骤S102)中获得的捕获图像、体厚信息获得处理(步骤S103)中获得的体厚信息以及线质信息获得处理(步骤S104)中获得的线质信息中的至少一者执行到达线量获得处理。图4A是用于说明到达线量获得处理的步骤的流程图。
[直接放射区域确定处理：S201]
在步骤S201中，线量获得模块306基于捕获图像(放射线图像)的像素值执行用于确定放射线从放射线管100(放射线生成单元)直接到达FPD 200(放射线检测单元)的直接放射区域和除直接放射区域之外的区域(非直接放射区域)的直接放射区域确定处理。在直接放射区域确定处理中，基于捕获图像(放射线图像)的像素值，线量获得模块306能够通过将与捕获图像中的像素值的上位成固定比例的值设置为阈值而确定超过阈值的像素为直接放射区域。或者，可以使用K-means方法根据像素值的直方图将像素值分为直接放射区域和除直接放射区域之外的区域。
根据确定结果，线量获得模块306能够获得表示直接放射区域的分布的直接放射区域信息(直接放射区域图)。可以通过如下实现直接放射区域信息(直接放射区域图)：使能够将信息区分为其中表示直接放射区域的像素具有“1”以及其余区域具有“0”的图像。获取其中表示直接放射区域的像素具有“1”以及其余区域具有“0”的图像作为直接放射区域图，并且可以通过直接放射区域确定处理将捕获图像划分为直接放射区域和其余区域。
在步骤S202中，如果确定不存在直接放射区域(在步骤S202中为“是”)作为直接放射区域确定处理的结果，则线量获得模块306推动处理进入步骤S203，以执行到达线量获得处理。稍后将描述到达线量获得处理(步骤S203)。另一方面，在步骤S202中确定存在直接放射区域(在步骤S202中为“否”)，则线量获得模块306推动处理进入步骤S204，以执行用于确定直接放射区域中的像素是否饱和的饱和确定处理。
(饱和确定处理：S204)
在步骤S204中，线量获得模块306执行用于确定直接放射区域中的FPD 200的像素是否饱和的饱和确定处理。线量获得模块306对比在FPD200中预先设置的饱和像素值的理论值和实际测量值(以下将理论值和实际测量值称作“饱和像素值的参考值”)与直接放射区域中的像素值。如果直接放射区域中的像素值等于或大于参考值，则线量获得模块306确定直接放射区域中的像素值饱和；反之，线量获得模块306确定直接放射区域中的像素值不饱和。
如果在步骤S205中确定直接放射区域中的像素不饱和(在步骤S205中为“否”)作为饱和确定处理的结果，则线量获得模块306推动处理进入步骤S206，以执行直接放射区域的线量获得处理。
(直接放射区域的线量获得处理：S206)
在步骤S206中，如果直接放射区域中的像素值不饱和，则线量获得模块306使用通过执行放射线图像的像素值的统计处理获得的信息获得已经到达FPD 200(放射线检测单元)的放射线的到达线量或与到达线量对应的像素值作为线量信息。线量获得模块306从步骤S102中获得的捕获图像获得与直接放射区域确定处理(步骤S201)中获得的直接放射区域对应的图像(像素组)的特征量，从而获得与到达线量对应的像素值。可以使用例如通过对直接放射区域中的放射线图像的像素值执行统计处理获得的信息(诸如最大值、平均值或中值等的像素值信息)作为特征量。此外，关于像素值和线量之间的转换，例如，如果通过放射线测定器等预先获得线量和像素值之间的对应关系，并基于对应关系将像素值转换为线量，则能够获得直接放射区域中的到达线量。然而，如果到达线量用于图像处理等，则能够完整地使用像素值，而不需要将像素值转换为线量。
另一方面，如果在步骤S205中确定直接放射区域中的像素饱和(在步骤S205中为“是”)作为饱和确定处理的结果，则线量获得模块306推动处理进入步骤S203，以执行到达线量获得处理。
(到达线量获得处理：S203)
在步骤S203中，线量获得模块306基于捕获图像(放射线图像)的特征量和从摄像协议获得的信息获得放射线的线量信息。在此示例中，从摄像协议获得的信息包括例如已经从捕获图像(放射线图像)获得的被摄体15的体厚信息和放射线的线质信息。注意，被摄体15的体厚信息和放射线的线质信息仅仅是从摄像协议获得的信息的示例，且本发明不限于此。线量获得模块306获得已经到达FPD 200(放射线检测单元)的放射线的到达线量和与到达线量对应的像素值作为线量信息。如果不存在直接放射区域或者如果直接放射区域中的像素值饱和，则线量获得模块306根据捕获图像(放射线图像)的特征量和基于摄像协议(摄像信息)获得的衰减特性获得已经到达FPD 200(放射线检测单元)的放射线的到达线量和与到达线量对应的像素值作为线量信息。
此时，线量获得模块306根据已经基于摄像协议(摄像信息)获得的体厚信息和线质信息获得被摄体15的衰减率(R1·R2)和空气的衰减率RAir作为衰减特性。线量获得模块306基于下文的等式(1)到(3)执行到达线量获得处理，以获得与到达线量对应的像素值，并执行用于将与到达线量对应的像素值转换为线量的线量转换处理。将像素值转换为线量的方法与步骤S206中的转换处理相同。即，关于像素值和线量之间的转换，例如，如果通过放射量测定器等预先获得线量和像素值之间的对应关系，并基于对应关系将像素值转换为线量，则能够获得与像素值对应的线量。还能够基于对应关系获得与线量对应的像素值。
图4B的40B和40C是示意地示出用于获得(估算)与到达线量对应的像素值的处理的概要图。图4B的40B是示意地示出除直接放射区域之外的区域(被摄体区域)中的放射线照射状态的图。参照图4B的40B，从放射管100放射的放射线34透过被摄体15到达FPD 200。基于透过被摄体15的放射线的像素值小于基于从放射管100直线行进到FPD 200的一次射线的像素值(与到达线量对应的像素值)。
图4B的40C是示意地示出基于已经到达被摄体15的放射线的线量(被摄体到达线量)和已经到达FPD 200的一次射线的线量的像素值(与到达线量对应的像素值)。由于已经到达被摄体15的放射线在被摄体15中衰减，因此与被摄体到达线量相比，透过被摄体15到达FPD 200的放射线的线量趋于减少。
在到达线量获得处理中，基于被摄体的特征量和体厚信息、线质特性(放射线的光谱特性)、被摄体的衰减率等获得(估算)被摄体到达线量，并基于被摄体到达线量获得(估算)与到达线量对应的像素值。下文将描述通过线量获得模块306进行的具体处理的内容。
线量获得模块306通过执行等式(1)的处理获得与到达线量对应的像素值D。在等式(1)中，D表示与到达线量对应的像素值(估算值)，A表示被摄体15的特征量。此外，v表示线质信息获得处理(步骤S104)中获得的放射线的光谱特性，L表示体厚信息获得处理(步骤S103)中获得的体厚信息。更具体地，L1表示体厚信息获得处理(步骤S103)中获得的脂肪厚度，L2表示体厚信息获得处理(步骤S103)中获得的骨厚度。此外，R1表示脂肪的衰减率，R2表示骨的衰减率，RAir表示空气的衰减率，B表示用于校正与通过摄像协议(摄像信息)设置的摄像部位和摄像方向对应的散射线的影响的校正系数。在下文等式(1)中，线量获得模块306获得基于用于校正与通过摄像协议(摄像信息)设置的摄像部位和摄像方向对应的散射线的影响的校正系数B校正的到达线量，或与到达线量对应的像素值。
在等式(1)中，被摄体15的特征量A除以被摄体15的衰减率(在放射线透过被摄体15时的脂肪和骨的衰减率R1·R2)的项(A/(R1·R2))得出在被摄体中衰减前的像素值(估算值)。将在被摄体15中衰减前的像素值转换为线量，从而获得已经到达被摄体15的放射线的线量(被摄体到达线量)。然后，将被摄体到达线量(A/(R1·R2))与空气的衰减率RAir相乘，从而获得FPD 200的到达线量。将用于校正散射线的影响的校正系数与校正结果相乘，能够获得校正后的FPD 200的到达线量。通过将校正的到达线量转换为像素值，能够获得与到达线量对应的最终的像素值D。
可以使用被摄体区域中的像素值的代表值(例如，诸如平均值、中值或最小值)作为被摄体的特征量A。可以基于与到FPD 200的照射线量成比例的曝光系数(以下称作“EI值”)确定特征量A。即，线量获得模块306能够基于捕获图像(放射线图像)的EI值或像素值获得捕获图像(放射线图像)的特征量。
接下来将描述通过等式(1)中的R1，R2和RAir表示的衰减率R(v，L)的函数。衰减率R(v，L)可以通过如下获得：
在等式(2)中，E表示放射线的光谱[eV]，v(E)表示针对光谱E的放射线的光谱特性。此外，r表示光谱的衰减率，L表示放射线透过的物体的厚度，Emax表示光谱特性v的表格中的最大光谱[eV]。如等式(2)所示，可以通过获得光谱E的光谱衰减率r(E，L)和光谱特性v(E)的乘积，并将乘积结果求和来获得衰减率R(v，L)。将光谱特性v(E)的总和标准化为1。
通过等式(2)的光谱衰减率r(E，L)表示的光谱的衰减率的函数如下：
r(E,L)＝e-μ(E)·L…(3)
其中，μ(E)表示光谱E的衰减系数，L表示体厚信息。
如等式(3)所示，可以将放射线透过物体时通用的衰减等式用于针对光谱E的光谱衰减率r(E，L)。可以使用通过实际测量各被摄体的脂肪、骨和空气获得的衰减系数，或者可以使用具有相近衰减系数的幻影进行实际测量获得的衰减系数μ来作为衰减系数μ。以上计算处理使得线量获得模块306能够实现到达线量获得处理S105。
最后，线量获得模块306将通过到达线量获得处理(步骤S203)和直接放射区域的线量获得处理(步骤S206)之一获得的线量输出到散射线减少模块307。
[散射线减少处理：S106]
将描述散射线减少模块307的处理作为图像处理单元300的功能构成的处理。散射线减少模块307基于到达线量获得处理(步骤S105)中获得的线量信息执行减少捕获图像(放射线图像)的散射线的散射线减少处理。图5是用于说明散射线减少处理的步骤的图。
(标准化处理：S301)
标准化处理的目的在于利用散射线与照射线量成比例的特性对到达线量执行标准化来创造不受线量成分变化影响的图像。在步骤S301中，散射线减少模块307通过利用与到达线量获得处理(步骤S105)中获得的到达线量对应的像素值对捕获图像的像素值进行标准化来执行用于生成标准化图像的标准化处理S301。散射线减少模块307通过执行将捕获图像的像素值和与到达线量对应的像素值相除的计算处理来生成标准化图像M(x，y)，如下：
在等式(4)中，x和y分别表示X轴和Y轴上的坐标，M表示标准化图像，I表示捕获图像，D表示与到达线量对应的像素值。注意，如果在图4A的处理中，不是在步骤S203而是在步骤S206中执行直接放射区域的线量获得处理，则散射线减少模块307使用与直接放射区域的线量对应的像素值，如等式(4)中的D，来生成标准化图像M(x，y)。
(散射线估算处理：S302)
在步骤S302中，散射线减少模块307通过基于用于标准化的到达线量和标准化图像估算散射线来执行用于创造散射线估算图像的散射线获得处理。散射线减少模块307能够使用例如像等式(5)到等式(7)的数学模型执行散射线获得处理。然而，散射线减少模块307并不限于此，并且可以使用各种方法。
S(x，y)＝D·(M(x，y)-P(x，y))…(5)
在等式(5)中，x和y分别表示X轴和Y轴上的坐标，S(x，y)表示散射线估算图像的像素值，D表示与到达线量对应的像素值。M(x，y)表示标准化图像的像素值，P(x，y)表示标准化一次射线图像的像素值。
可以通过如等式(5)所表示的那样从标准化图像的像素值M(x，y)减去标准化一次射线图像的像素值P(x，y)以获得标准化散射线估算图像，并将与到达线量对应的像素值D与获得的标准化散射线估算图像相乘以转换为标准化前的像素值，从而获得散射线估算图像的像素值S(x，y)。
下文将使用等式(6)描述等式(5)中的标准化一次射线图像的像素值P(x，y)的推导方法。
在等式(6)中，n表示通过最大似然法进行的迭代计数，Pn(x，y)表示进行迭代期间的标准化一次射线图像的像素值，M(x，y)表示标准化图像的像素值，Sn(x，y)表示从Pn(x，y)推导的临时标准化散射线估算图像。
等式(5)中的标准化一次射线图像P(x，y)表示通过使用最大似然法的迭代计算对等式(6)中的Pn进行收敛的结果。在收敛确定中，在Pn和Pn+1之间的差等于或小于预定值时可以设置用以结束迭代计算的阈值，或者可以预先设置用于以所需计算精度进行收敛的迭代计数，然后可以通过设置的计数执行迭代计算。作为推导Pn+1(x，y)的方法，可以通过将M(x，y)除以Pn和Sn的总和(Pn+Sn)的除法结果与迭代前的Pn(x，y)进行相乘从而获得Pn+1(x，y)。M(x，y)除以Pn和Sn的总和(Pn+Sn)的除法结果是通过将捕获图像进行标准化获得的标准化图像M是标准化一次射线图像P和标准化散射线图像S的总和的形式，并使用最大似然法进行迭代而将除法结果收敛为1。作为示例，例如可以将Pn(x，y)的初始值统一设为0.5，或者可以给出M(x，y)的值。
将使用以下等式(7)描述等式(6)中临时标准化散射线估算图像Sn(x，y)的推导方法的示例。
其中，x和tx表示X轴上的坐标，y和ty表示Y轴上的坐标，WA，WB和WC表示参数。
如等式(7)所示，可以从WC项与从Pn形成的因子和欧拉常数e的指数函数的因子的卷积积分项的总和推导等式(6)中的临时标准化散射线估算图像Sn(x，y)。从Pn形成的因子“-Pn(tx，ty)logePn(tx，ty)”与坐标(tx，ty)处生成的散射线的强度的函数近似。欧拉常数e的指数函数的因子与散射线的扩展函数近似。从Pn形成的因子和欧拉常数e的指数函数的因子的卷积积分表示从作为外围像素的坐标(tx，ty)生成的散射线的总和计算x和y坐标处的散射线。直流成分的WC项表示图像中包括的偏离成分。
可以通过将等式(7)代入到针对被摄体15的散射线估算图像和一次射线图像，并通过非线性最小二乘法进行配合从而推导出参数WA，WB和WC。可以通过为了不生成散射线而使用在被摄体15上的极小范围内缩窄的放射线以光栅扫描形式照射FPD 200而获得图像作为一次射线图像，并且可以从通过照射整个FPD 200获得的捕获图像排除一次射线图像获得图像作为散射线估算图像。
(散射线减少处理：S303)
在步骤S303中，散射线减少模块307基于散射线估算处理(步骤S302)中获得的散射线估算图像执行用于减去(减少)捕获图像(步骤S102)中包含的散射线成分的散射线减少处理。作为实例，根据如同以下等式(8)的公式，散射线减少模块307能够获得减少了散射线的散射线减少图像。
O(x，y)＝I(x，y)-K·S(x，y)…(8)
在等式(8)中，x和y分别表示图像中的X轴和Y轴上的坐标，O(x，y)表示散射线减少图像的像素值，I(x，y)表示捕获图像的像素值。此外，K表示散射线减少率，S(x，y)表示散射线估算图像的像素值。
如等式(8)所示，可以通过从捕获图像的像素值I(x，y)减去散射线估算图像的像素值S(x，y)与散射线减少率K相乘的乘积结果获得散射线减少图像。散射线减少率K是可以在0到1范围内设置的值。用户可以从操作单元500设置散射线减少率K，或者可以使用对各摄像技术预先设置的值作为散射线减少率K。
散射线减少模块307可以经由I/O单元301(输入/输出单元)向显示单元400发送获得的散射线减少图像，并且CPU 309(控制单元)能够执行用于在显示单元400上显示散射线减少图像的显示控制。散射线减少模块307能够在将散射线减少图像发送到I/O单元301之前对散射线减少图像执行诸如色调处理和频率增强处理等图像处理，从而将图像调整为用户容易看见的图像。
在传统技术中，如果直接放射区域中的像素值饱和或者如果不存在直接放射区域，则不可能估算到达线量。然而，如上所述，根据本实施例，即使在这种情况中，也能够从不使用每次摄像操作中容易改变的信息(例如，在传统技术的NDD方法中，管电流、照射时间和SID信息是必要的)而拍摄的放射线图像以及在图像处理装置中预先获得的信息获得到达FPD 200的放射线的到达线量。基于获得的到达线量信息，能够执行散射线估算处理，并通过减去捕获图像中包括的散射线成分获得散射线减少图像。
上文描述了本发明的实施例。然而，本发明当然并不限于该实施例，并且可以在本发明的宗旨和范围内进行各种变化和修改。散射线估算处理中的实际等式仅是示例，且本发明不限于此。
其他实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
虽然参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对权利要求的范围赋予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构及功能。

Claims (13)

1.一种图像处理装置，其用于处理包含多个像素的从放射线检测单元输出的放射线图像，所述图像处理装置包括：
摄像协议获得单元，其被配置为获得用于拍摄被摄体的摄像协议即摄像信息；
线量获得单元，其被配置为基于放射线图像的特征量和从所述摄像协议获得的信息获得放射线的线量信息；
体厚信息获得单元，其被配置为基于所述摄像协议获得所述被摄体的体厚信息；以及
线质信息获得单元，其被配置为基于所述摄像协议获得所述放射线的线质信息，
其中，所述线量获得单元基于所述放射线图像的像素值执行用于确定放射线从放射线生成单元直接到达所述放射线检测单元的直接放射区域和除所述直接放射区域之外的非直接放射区域的区域确定处理，
其中，所述线量获得单元对比饱和像素值的参照值和所述直接放射区域中的像素值，如果所述直接放射区域中的像素值不小于所述参照值，则确定所述直接放射区域中的像素值饱和，而如果所述直接放射区域中的像素值小于所述参照值，则确定所述直接放射区域中的像素值不饱和，并且
其中，如果不存在直接放射区域或者如果所述直接放射区域中的像素值饱和，则所述线量获得单元基于所述放射线图像的特征量和基于所述摄像协议获得的衰减特性获得已经到达所述放射线检测单元的放射线的到达线量和与所述到达线量对应的像素值之一作为所述线量信息。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述线量获得单元获得已经到达所述放射线检测单元的放射线的到达线量和与所述到达线量对应的像素值之一作为所述线量信息。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述体厚信息获得单元获得与所述摄像协议中包括的被摄体的摄像部位和摄像方向之一对应的体厚信息。
4.根据权利要求3所述的装置，所述装置还包括存储单元，其被配置为存储将所述摄像协议和所述体厚信息互相关联的体厚信息表。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述体厚信息获得单元指定所述摄像协议中包括的摄像部位和摄像方向，并参照体厚信息表获得与所指定的摄像部位和摄像方向对应的体厚信息。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述线质信息获得单元基于所述摄像协议中包括的管电压和滤波器类型之一获得从预置光谱特性表获得的所述放射线的光谱特性的信息作为所述放射线的线质信息。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，如果所述直接放射区域中的像素值不饱和，则所述线量获得单元使用通过执行所述放射线图像的像素值的统计处理获得的信息获得已经到达所述放射线检测单元的放射线的到达线量和与所述到达线量对应的像素值之一作为所述线量信息。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述线量获得单元根据已经基于所述摄像协议获得的所述体厚信息和所述线质信息获得所述被摄体的衰减率以及空气的衰减率作为所述衰减特性。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述线量获得单元基于所述放射线图像的EI值和像素值之一获得所述放射线图像的特征量。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述线量获得单元获得基于用于校正与通过所述摄像协议设置的摄像部位和摄像方向对应的散射线的影响的校正系数校正的到达线量和与校正后的到达线量对应的像素值之一。
11.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括散射线减少单元，其被配置为基于所述线量获得单元获得的线量信息执行用于减少所述放射线图像的散射线的散射线减少处理。
12.一种图像处理方法，其处理包括多个像素的从放射线检测单元输出的放射线图像，所述图像处理方法包括：
获得用于拍摄被摄体的摄像协议；
基于所述放射线图像的特征量和从所述摄像协议获得的信息获得放射线的线量信息；
基于所述摄像协议获得所述被摄体的体厚信息；以及
基于所述摄像协议获得所述放射线的线质信息，
其中，获得线量信息的步骤包括基于所述放射线图像的像素值执行用于确定放射线从放射线生成单元直接到达所述放射线检测单元的直接放射区域和除所述直接放射区域之外的非直接放射区域的区域确定处理，
其中，获得线量信息的步骤包括对比饱和像素值的参照值和所述直接放射区域中的像素值，如果所述直接放射区域中的像素值不小于所述参照值，则确定所述直接放射区域中的像素值饱和，而如果所述直接放射区域中的像素值小于所述参照值，则确定所述直接放射区域中的像素值不饱和，并且
其中，如果不存在直接放射区域或者如果所述直接放射区域中的像素值饱和，则获得线量信息的步骤基于所述放射线图像的特征量和基于所述摄像协议获得的衰减特性获得已经到达所述放射线检测单元的放射线的到达线量和与所述到达线量对应的像素值之一作为所述线量信息。
13.一种计算机可读存储介质，其存储用于在计算中执行时使计算机执行权利要求12中定义的方法的程序。
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