CN1469312A - 校正由图像检测器所取得的图像数据的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于校正由包含多个检测元件的图像检测器所取得的图像数据的装置及方法，该装置包括：第1校正装置，从上述图像数据除去因上述图像检测器引起的偏移成分来获得偏移校正图像；第2校正装置，基于与上述多个检测元件之中相对应的一个增益来校正上述偏移校正图像的像素值；以及第3校正装置，对基于上述偏移校正图像的像素值所选择的、上述偏移校正图像的像素值，通过对上述所选择的像素生成取代由上述第2校正装置所获得的值的像素值来进行校正。

Description

校正由图像检测器所取得的图像数据的装置及方法
技术领域
本发明涉及由图像检测器所取得的图像数据的校正。
背景技术
在通过观测透过物体的、以X射线为代表的放射线的分布，对物体、特别是对人体的内部进行观察的情况下，近年来，由被称为平板(flat panel)X射线传感器的、使用固体摄像元件的大尺寸图像传感器来检测放射线分布的情况正日益普及。固体摄像元件的优点在于，可由平面上的多个受像像素，直接对平面上的能量分布空间地进行取样以使其信号化。
但是，作为其缺点可列举如下：由于空间地进行取样用的多个像素元素基本上为独立的元件，各自具有不同的特性，故必须对所取得的图像进行基于每个相关像素元素的特性差异的校正。
作为能量转换元件的像素元素的主要特性差异，与转换效率(增益)以及偏移有关，在使用作为固体摄像元件的平板X射线传感器的情况下，首先必须进行增益以及偏移的校正。
下面，对现有技术进行说明。图4将关于上述的增益校正以及偏移校正的形式作为框图示意性地进行表示。该图中的标记1表示X射线发生装置，由未图示的伴随高电压发生的控制装置沿箭头所示方向发出X射线。2是以人体为代表的被摄体，表示横躺在3所示的床上的状态。5所示的块是以将透过被摄体的X射线强度分布转换成电信号为目的而使用的X射线图像传感器，使用大尺寸固体摄像元件来构成，由平面矩阵状所排列的多个像素，在二维平面上对X射线强度分布空间地进行取样。
下面，将此X射线图像传感器称为平板传感器。在拍摄通常的人体内部构造的情况下，取样间距设定成100μm～200μm左右。平板传感器由未图示的控制器所控制，依次扫描存在于每个像素的与X射线量成比例的电荷值转换成作为电压或电流的电量，并输出该电量。6所示的块是将从平板传感器输出的模拟电量转换成数字值的A/D转换器。
7表示将被A/D转换的数字值作为图像信息临时进行存储的存储器。8所示的构造表示将从存储器7读出数据，存储在两个存储器9或10的任意一个中的装置。存储器9是不照射X射线地将从平板传感器输出的图像信号作为偏移固定图形(offset fixed pattern)图像进行存储的存储器，10是存储实际对X射线进行照射所获取的图像的存储器。
在实际摄影时，一般的结构是在X射线照射控制中使用监视透过被摄体的X射线量的未图示的X射线量测定装置(也称为自动曝光装置(Dhototimer))，使得在所照射的X射线量的累积值成为预定值的瞬间，停止X射线照射。本装置的控制器在停止X射线照射的同时扫描平板传感器，通过存储器7以及分支(switch)装置8将被摄体的图像信息存储到存储器10。在此之后，不进行X射线照射地驱动平板传感器并在与被摄体拍摄时间相同的时间内进行电荷积累，由此所获得的偏移固定图形被存储到存储器7。
此时的分支装置8被设定于B侧，偏移固定图形被存储到存储器9。11所示的块是进行减法运算的块，实质上是从存储器10的值依次减去对应位置的存储器9的值，并使其结果存储到12所示的存储器块。
13所示的块，是为了进行除法运算而使用的对数值转换用的参照表(Look Up Table，LUT)。被摄体的放射线图像通常通过该LUT13以及分支装置19的C侧保存到存储器15。
存储器16是存储在本装置中进行被称为校准(calibration)的操作时所获得的图像的存储器，用与上述相同的操作来取得图像，通过分支装置19的D侧保存图像。但是在该校准中，为了取得像素元素的增益差异，在没有被摄体2的状态下仅拍摄X射线量分布本身。通常该校准操作是一天进行一次，例如在开始工作时进行，通过此操作，就在存储器16中得到平板传感器具有的，相当于像素元素的增益差异的数据(也称为增益图像)。
接着，通过用17的减法运算功能(减法器)从被摄体图像减去该增益图像，完成校正了增益差异的图像，并保存于18所示的存储器。然后，所校正的图像就供给后面的诊断图像处理、编档、传送、显示等。
在通常的放射线摄影装置中，对所校正的图像进行灰度(gradation)处理、动态范围变更处理、空间频率处理等向诊断用图像进行转换的处理，相应处置后的图像被传送到以编档装置或硬拷贝装置为代表的外部设备。
待取得的X射线图像的特征是，动态范围非常宽广。例如：在医疗用放射线图像的情况下，也会有由于人体中所埋入的金属物质，只能获得X射线几乎被遮断那样的低电平的信号的区域。
由于这样的图像的低电平信号区域，作为信息完全没有意义，所以可以忽略。但是，当对该低电平信号区域进行增益校正时，虽然是几乎没有入射能量的区域，即信号电平没有变动的区域，但像素间的增益变动图形(增益图像)反而被重叠到被摄体图像上，由增益校正而产生噪声。
使用图5A～5F来说明此现象。在图5A～5F中，图5A～5C以一维显示通常的X射线量分布，为了简便起见，省略在图像取得时产生的不规则噪声来进行表示。101是在上述的校准中所取得的增益差异，102表示在无X射线状态下所得到的偏移。此外，103是实际的对象物的图像信号，这里假定是具有均匀的放射线透射率分布的对象物。图5B表示从103除去了102的偏移的偏移校正后的图像104。接着，图5C表示通过将偏移校正后的图像104用101的增益差异(增益图像)进行除法运算所得到的增益校正后的图像105。该图像105成为具有均匀的像素值的图像。
接着，图5D～5F是拍摄了几乎没有传感器灵敏度的、电平非常低的均匀的放射线图像情况下的图像数据的例子。106是该放射线图像的信号，图5E中在从图像106除去了偏移102的阶段，取得几乎固定成一定值的图像107。但是，在图5F的阶段，当进行增益校正时，就如108所示那样在图像上显现出表示增益差异或者X射线的斑点的图形，反而会在图像上产生噪声。
该值(噪声电平)是非常小的，在图5进行了强调显示。但是，如在图4所说明那样因为使用对数LUT，即使是非常小的值，在输出图像上也会有很大的变动。作为一般的校正方式的偏移校正以及增益校正，例如在日本专利申请公开特开平7-72256号公报中被公开，但却没有报告由于增益校正的噪声产生的问题。
发明内容
于是，本发明就是以解决上述问题为目的。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于校正由包含多个检测元件的图像检测器所取得的图像数据的装置，包括：第1校正装置，从上述图像数据除去因上述图像检测器引起的偏移成分来获得偏移校正图像；第2校正装置，基于与上述多个检测元件之中相对应的一个增益来校正上述偏移校正图像的像素值；以及第3校正装置，对基于上述偏移校正图像的像素值所选择的、上述偏移校正图像的像素值，通过对上述所选择的像素生成取代由上述第2校正装置所获得的值的像素值来进行校正。
此外，为了达到上述目的，本发明还提供一种用于校正由包含多个检测元件的图像检测器所取得的图像数据的方法，包括以下步骤：第1校正步骤，从上述图像数据除去因上述图像检测器引起的偏移成分来获得偏移校正图像；第2校正步骤，基于与上述多个检测元件之中相对应的一个增益来校正上述偏移校正图像的像素值；以及第3校正步骤，对基于上述偏移校正图像的像素值所选择的、上述偏移校正图像的像素值，通过对上述所选择的像素生成取代由上述第2校正装置所获得的值的像素值来进行校正。
进而，为了达到上述目的，本发明还提供一种计算机可读的存储介质，保存了使计算机执行用于校正由包含多个检测元件的图像检测器所取得的图像数据的方法用的程序，所述方法包括以下步骤：第1校正步骤，从上述图像数据除去因上述图像检测器引起的偏移成分来获得偏移校正图像；第2校正步骤，基于与上述多个检测元件之中相对应的一个增益来校正上述偏移校正图像的像素值；以及第3校正步骤，对基于上述偏移校正图像的像素值所选择的、上述偏移校正图像的像素值，通过对上述所选择的像素生成取代由上述第2校正装置所获得的值的像素值来进行校正。
本发明的其他特征以及优点，通过以附图为参照的下面的说明将会弄明白。此外，在附图中，对相同或相似的结构附加相同的参照标号。
附图说明
附图包含在说明书中，构成其一部分，表示本发明的实施形式，并与说明书的记述一起用于说明本发明的原理。
图1是本发明的第1实施形式的框图。
图2是本发明的第2实施形式的框图。
图3是本发明的第3实施形式的框图。
图4是用来说明现有技术的图。
图5A～5F是用来说明本发明的课题的图。
图6是用来说明第1实施形式中的规定值的图。
图7是表示第1实施形式中的LUT例子的图。
图8A～8C是用来说明第3实施形式用的图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选实施形式进行详细说明。
第1实施形式
图1是应用了本发明的X射线摄影装置(radiographic apparatus)的框图。对与图4说明的块相同的块附加与图4相同的标记，并省略其说明。与图4的框图不同的点在于，追加有21～23的块。21是评价进行了偏移校正、且由对数LUT进行了对数变换后的像素值，以输出决定是否进行增益校正的信号的解码器，由该信号选择切换开关23的E侧或F侧。23是用于选择利用增益校正用的减法器17的减法运算结果F，或舍弃减法运算结果F而选择值E的开关。转换器22基于来自存储器15的图像数据，例如以转换该图像数据的形式，输出规定值(代替减法运算结果F的像素值)。
转换器22也可以采取舍弃输入的数据，输出新的固定值的结构，或也可以设定成基于输入数据输出进行某种程度变动的值。
使用图6对上述规定值的决定方法进行说明。在图6中，LUT所示的曲线表示对数变换LUT的特性，作为输入宽度的ΔW0表示实际校正增益差异的数据的变动范围(增益图像的像素值范围)。另外，输入D0这样的值表示，在该值以下，不能保证传感器的线性，故没有必要进行增益校正的部分。对应此D0的输入的输出为D1，如在此值以下，图1的解码器21则进行选择E侧那样的输出。
此时的规定值，由于对应ΔW0的输出范围是ΔW1，作为增益校正的减法运算的输出范围是B1～A1的可能性大，故可以认为将规定值设定成与作为减法运算结果的绝对值的最小值(减法结果成为负值)B1相当的值是妥当的。此情况下，变换器22与输入图像数据无关地输出B1。
另外，在别的方案中，也可以考虑依照输入图像数据来推定妥当的输出的方法，例如，也可以用图7那样的LUT构成转换器22，使用使输出依照输入在某程度上可变的LUT。此外，尽管在本实施形式中，解码器21评价通过对数LUT13后的数据，但由于该LUT的输入输出是一一对应的，所以当然也可以构成为使其评价对数LUT13通过前的数据。
例如，当输入(对数变换前的值)为10以下时，解码器21进行指示E侧的输出。预先将规定值设定成适当的低电平的值。
此外，本实施形式中的处理、判断等当然可以使用计算机和软件来实现，显而易见如图1所示的图像处理结构全部可以通过计算机编程来实现。
另外，尽管在本实施形式中使用了二维图像传感器(X射线图像传感器5)，但不言而喻在使用1维线传感器的情况下也能够同样地进行应用。
第2实施形式
图2是表示本发明的第2实施形式的框图。该图中，对图4新设置了块31～34。块31是进行与图1的21相同的动作的值判别用解码器，按照判别结果进行将切换开关34设定成G侧或H侧用的输出。块32是进行空间滤波的块，通常利用持有100×100以上的核的平滑滤波器(单纯移动平均)的功能，晕色增益校正用数据(增益图像)，保存到存储器33。
因而，对于像素值非常低、属于没有线性的像素值区域的像素，利用解码器31以及开关34的功能，通过由空间滤波对存储器16中所保存的增益校正用数据进行了晕色的，存储在存储器33中的校正用数据进行增益校正，结果未能进行精确的增益校正。
但是，因为在没有线性的像素区域中增益的差异被认作实质上是不存在的，故没有进行增益校正的必要，使用上述那样的被晕色的(被平滑化的)校正数据就可进行良好的增益校正。此实施形式的特征在于，因为没有必要预先设定规定值，所以可进行更自然的校正噪声(因校正引起的噪声)的除去这一点。
尽管在上述的说明中，对校正用数据(增益图像)的校正使用了空间滤波(移动平均)，但也可以使用部分或全部校正用数据的平均处理，在此情况下还可以节约存储器。
此外，尽管在本实施形式中，解码器21评价通过对数LUT13后的数据，但由于该LUT的输入输出是一一对应的，所以当然也可以构成为使其评价对数LUT13通过前的数据。
第3实施形式
在实施形式1中，对低像素值(低射线量)区域的像素值，不利用增益校正值地进行置换成规定值的处理。本实施形式中，在进行了增益校正后，对认为是因图像传感器的输入输出特征中没有线性引起，由增益校正产生了多余的校正噪声的像素，并不置换成规定值，而是通过增益校正后的图像的滤波来除去校正噪声。但是，是否有线性的判断始终是评价增益校正前的图像值来进行的。
图3是说明本实施形式的框图，与图4相比实质上新追加的块是第1控制装置41，第2控制装置42以及图像存储器43。图8A～8C中示出各控制装置的动作。图8A表示本实施形式中像素值的位结构，像素值本身用14位宽度的数据来表示(第0位～第13位)。
在本实施形式中，设用16位(2字节)构成存储器元素，对第14位作为不使用的位设定FLG这样的标志。该标志如为零，则表示是通常的像素值，如为1，则表示是没有线性的区域的像素值。即，标志1意味着进行了增益校正的结果是产生校正噪声。此外，因为在进行了增益校正的结果中，像素值发生了变动(不能作为到达射线量的指标)，所以只根据该像素值，进行是否为有线性的范围内的射线量的判断是困难的。
图3的块41的动作是在增益校正前对像素值进行评价，并设定上述标志。该动作用图8B的流程图表示。在该流程图中，判断像素值(步骤S821)，如为10以下，作为失去线性(没有线性的区域的像素值)，将标志FLG设成1(步骤S822)。除此之外将标志FLG设定成0(步骤S823)。
当在第1控制装置41中进行了该处理后，进行包含减法运算的增益校正，此时校正后的图像，原样保持着D14的FLG被传送到下一级，并保存到存储器18。块42(第2控制装置)评价所保持的D14(FLG)，进行除去校正噪声的处理。具体来说就是使用空间滤波来除去校正噪声，该空间滤波输出包含处理对象像素的其周围像素的平均值。图8C是该动作的流程图。
首先，评价D14(步骤S831)，当判断为D14＝1即因线性的缺乏引起，产生了由增益校正造成的校正噪声时，则将该像素的周围像素，例如10×10像素量的平均值写入下一级的存储器43(步骤S832)，在通常(D14＝0)的情况下，将原样的像素值写入存储器43(步骤S833)。这样在存储器43中所存储的图像就成为最终输出。
此外，在本实施形式中，由于关于增益校正前的数据的评价结果也保持在其后的处理级中，所以在第2控制装置42中，如果采用不是输出平均值(移动平均值)而是输出与实施形式1相同的规定值的结构，就也可以取得与实施形式1相同的效果。
如上述那样，通过评价紧接在进行了偏移校正之后的像素数据或成为射线量指标的数据，对没有图像传感器的线性那样的低电平的像素值，不进行偏移校正，而是校正增益校正用数据(增益图像)后进行使用，或者校正增益校正后的图像，就能够防止因增益校正引起的噪声等人工痕迹的产生。这里，重要的是按照对于增益校正单元的输入数据等作为放射线剂量指标的数据，来切换增益校正方法。
将未进行增益校正的像素数据固定成图像数据的最小值等的特定值也是有效的。通常，在对低电平像素值等进行削波(clipping)的情况下，大多是对增益校正后的图像进行，因为在增益校正后的图像中，像素的差异增加，所以难以判断像素值是否为没有图像传感器的线性的电平(范围)。因而，如果基于增益校正前的像素值等、作为放射线剂量的指标的数据进行该判断，就可以解决这样的问题。
其他实施形式
此外无需赘言，本发明的目的也可以这样达到，就是通过将记录了实现实施形式1～3任何一个装置或者系统的功能的软件的程序代码的存储介质提供给装置或者系统，该装置或者系统的计算机(CPU或者MPU等)读出并执行保存在存储介质中的程序代码。
这种情况下，就成了从存储介质读出的程序代码自身将实现实施形式1～3的任何一个的功能，存储该程序代码的存储介质及该程序代码将构成本发明。
作为提供程序代码用的存储介质，可以使用，ROM、软(注册商标)盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡等。
另外无需赘言，在本发明的实施形式中不仅包含通过执行计算机所读出的程序代码，实施形式1～3的任何一个的功能得以实现的情况，也包含根据该程序代码的指示，利用在计算机上运行的OS等进行实际处理的一部分或者全部，通过该处理实施形式1～3的任何一个的功能得以实现的情况。
进而无需赘言，在本发明的实施形式中也包含当从存储介质读出的程序代码，被写入到插入计算机的功能扩展卡和/或连接到计算机的功能扩展单元上所具备的存储器以后，根据该程序代码的指示，该功能扩展卡和/或功能扩展单元上所具备的CPU等进行实际处理的一部分或者全部，通过该处理实施形式1～3的任何一个的功能得以实现的情况。
在本发明应用于这样的程序或者保存了该程序的存储介质的情况下，该程序，例如由与先前说明了的图8A～8C所示的流程图相对应的程序代码构成。
由于在不脱离本发明的精神和范围内，能够实现本发明大量而广泛的实施形式，应该理解为本发明并不限于特定的实施形式，而是由附加的权利要求所规定。

Claims (13)

1.一种用于校正由包含多个检测元件的图像检测器所取得的图像数据的装置，包括：
第1校正装置，从上述图像数据除去因上述图像检测器引起的偏移成分来获得偏移校正图像；
第2校正装置，基于与上述多个检测元件之中相对应的一个增益来校正上述偏移校正图像的像素值；以及
第3校正装置，对基于上述偏移校正图像的像素值所选择的、上述偏移校正图像的像素值，通过对上述所选择的像素生成取代由上述第2校正装置所获得的值的像素值来进行校正。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
还包括选择装置，将上述偏移校正图像中具有预定值以下的像素值的像素，作为上述所选择的像素来进行选择。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
上述第3校正装置将上述所选择的像素的值转换为预定的常数。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：
上述第3校正装置通过预定的参照表来转换上述所选择的像素的值。
5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：
上述第3校正装置，基于转换由上述多个检测元件的增益组成的增益图像所获得的转换增益图像之中相对应的一个增益，来校正上述所选择的像素的值。
6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于：
上述转换是平滑化。
7.按照权利要求5所述的装置，其特征在于：
 上述转换是平均化。
8.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：
上述第3校正装置，转换由上述第2校正装置所获得的增益校正图像来获得上述所选择的像素的值。
9.按照权利要求8所述的装置，其特征在于：
上述转换是平滑化。
10.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：
还包括上述图像检测器。
11.按照权利要求10所述的装置，其特征在于：
上述图像检测器构成为检测放射线图像。
12.一种用于校正由包含多个检测元件的图像检测器所取得的图像数据的方法，包括以下步骤：
第1校正步骤，从上述图像数据除去因上述图像检测器引起的偏移成分来获得偏移校正图像；
第2校正步骤，基于与上述多个检测元件之中相对应的一个增益来校正上述偏移校正图像的像素值；以及
第3校正步骤，对基于上述偏移校正图像的像素值所选择的、上述偏移校正图像的像素值，通过对上述所选择的像素生成取代由上述第2校正装置所获得的值的像素值来进行校正。
13.一种计算机可读的存储介质，保存了使计算机执行用于校正由包含多个检测元件的图像检测器所取得的图像数据的方法用的程序，所述方法包括以下步骤：
第1校正步骤，从上述图像数据除去因上述图像检测器引起的偏移成分来获得偏移校正图像；
第2校正步骤，基于与上述多个检测元件之中相对应的一个增益来校正上述偏移校正图像的像素值；以及
第3校正步骤，对基于上述偏移校正图像的像素值所选择的、上述偏移校正图像的像素值，通过对上述所选择的像素生成取代由上述第2校正装置所获得的值的像素值来进行校正。
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