JP2003202381A - イメージセンサの不等な変換特徴を補正する方法 - Google Patents
イメージセンサの不等な変換特徴を補正する方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/30—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from X-rays
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
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- Image Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】平面配置にあるイメージセンサからの画像信号
を補正する改善された方法を提供する。 【解決手段】イメージセンサ１１上の各ピクセル（ｉ，
ｊ）に対して、検出器に入力する放射線量φとそこから
生じるグレー値ＧＷとの間で にように補正された画像を計算する。（Ｌijはセンサ配
置１０の近似の線形挙動を表し、Ｆiは処理ユニット１
２の非線形挙動を表す。）また、異なる放射線量φkに
よる校正測定から計算されるパラメータを用いて逆向き
に働く値Ｌij -1に関して線形モデル関数が使用され、逆
向きに働くＦi -1に関して非線形モデル関数が使用され
る。
を補正する改善された方法を提供する。 【解決手段】イメージセンサ１１上の各ピクセル（ｉ，
ｊ）に対して、検出器に入力する放射線量φとそこから
生じるグレー値ＧＷとの間で にように補正された画像を計算する。（Ｌijはセンサ配
置１０の近似の線形挙動を表し、Ｆiは処理ユニット１
２の非線形挙動を表す。）また、異なる放射線量φkに
よる校正測定から計算されるパラメータを用いて逆向き
に働く値Ｌij -1に関して線形モデル関数が使用され、逆
向きに働くＦi -1に関して非線形モデル関数が使用され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、平面配置に分布さ
れているイメージセンサからの信号の処理中に不等な変
換特徴を補正する方法に関わる。本発明は、更に、この
ような方法を実行することができるＸ線検出器に関わ
る。
れているイメージセンサからの信号の処理中に不等な変
換特徴を補正する方法に関わる。本発明は、更に、この
ような方法を実行することができるＸ線検出器に関わ
る。
【０００２】
【従来の技術】平面配置に分布されているイメージンセ
ンサは、電子カメラのような様々な用途に用いられてい
る。以降、フラット・ダイナミックＸ線検出器（ＦＤＸ
Ｄ）を例として考えるとし、このような検出器は、典型
的には、行及び列の形態にあるマトリクスに配置される
数千もの個々のイメージセンサ（ピクセル）を有する。
イメージセンサの一次画像信号は、任意の列にある全て
のイメージセンサが読み出し回路によって一時的に連続
してアドレス指定されるよう１行ずつ読み出される。従
って、任意の列の一次画像信号は、同じ処理回路を介し
て（連続的に）ルーティングされ得る。処理ユニット
は、一次画像信号を増幅し、変換し、ディジタルグレー
スケース値（ＧＷ）を二次画像信号として生成する。
ンサは、電子カメラのような様々な用途に用いられてい
る。以降、フラット・ダイナミックＸ線検出器（ＦＤＸ
Ｄ）を例として考えるとし、このような検出器は、典型
的には、行及び列の形態にあるマトリクスに配置される
数千もの個々のイメージセンサ（ピクセル）を有する。
イメージセンサの一次画像信号は、任意の列にある全て
のイメージセンサが読み出し回路によって一時的に連続
してアドレス指定されるよう１行ずつ読み出される。従
って、任意の列の一次画像信号は、同じ処理回路を介し
て（連続的に）ルーティングされ得る。処理ユニット
は、一次画像信号を増幅し、変換し、ディジタルグレー
スケース値（ＧＷ）を二次画像信号として生成する。
【０００３】上記Ｘ線検出器において、各イメージセン
サと各処理ユニットとが独自の特性を有するため、全て
のイメージセンサに等量の放射線が供給されるにもかか
わらず、Ｘ線検出器の出力では不等な二次画像信号が生
成されるといった問題がある。変換特徴間のこのような
個別的な差を補正するために、ＥＰ１０８１９４２Ａ１
より、イメージセンサに実際に入射される放射線量と出
力で現れる二次画像信号（グレー値）との間の（多次
元）線形マップを推測することが公知であり、このよう
なマップはイメージセンサと処理ユニットとの個別的な
差を説明することを目的としている。この線形画像は、
複数の校正測定の近似から決定される。その逆向きに働
く値は、個々のイメージセンサ間の差を補償するよう真
の測定された値に与えられる。校正測定は、一方でどの
放射線も有さない出力信号を表示する暗画像（「オフセ
ット」）を決定することで行われる。他方で、イメージ
センサと処理ユニットとの個々の組み合わせの個々の利
得（ｇａｉｎ）を表示するいわゆる、利得画像が計算さ
れる。しかしながら、このような方法を用いて実現され
る補正が、妨害となるアーチファクトの発生を防止する
のには十分でなく、つまり、特に、ディジタル消去血管
造影（ＤＳＡ）のような特別な用途の場合には十分でな
いことが分かった。
サと各処理ユニットとが独自の特性を有するため、全て
のイメージセンサに等量の放射線が供給されるにもかか
わらず、Ｘ線検出器の出力では不等な二次画像信号が生
成されるといった問題がある。変換特徴間のこのような
個別的な差を補正するために、ＥＰ１０８１９４２Ａ１
より、イメージセンサに実際に入射される放射線量と出
力で現れる二次画像信号（グレー値）との間の（多次
元）線形マップを推測することが公知であり、このよう
なマップはイメージセンサと処理ユニットとの個別的な
差を説明することを目的としている。この線形画像は、
複数の校正測定の近似から決定される。その逆向きに働
く値は、個々のイメージセンサ間の差を補償するよう真
の測定された値に与えられる。校正測定は、一方でどの
放射線も有さない出力信号を表示する暗画像（「オフセ
ット」）を決定することで行われる。他方で、イメージ
センサと処理ユニットとの個々の組み合わせの個々の利
得（ｇａｉｎ）を表示するいわゆる、利得画像が計算さ
れる。しかしながら、このような方法を用いて実現され
る補正が、妨害となるアーチファクトの発生を防止する
のには十分でなく、つまり、特に、ディジタル消去血管
造影（ＤＳＡ）のような特別な用途の場合には十分でな
いことが分かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記を鑑みて、本発明
は、高画質を確実にし、実時間で、つまり、ディジタル
消去血管造影のような用途で実施され得、平面配置にあ
るイメージセンサからの画像信号を補正する改善された
方法を提供することを目的とする。
は、高画質を確実にし、実時間で、つまり、ディジタル
消去血管造影のような用途で実施され得、平面配置にあ
るイメージセンサからの画像信号を補正する改善された
方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１の
特徴部分に記載する方法を手段として、また、請求項１
０の特徴部分に記載するＸ線検出器を手段として実現さ
れる。有利な更なる実施例は、従属項に記載する。
特徴部分に記載する方法を手段として、また、請求項１
０の特徴部分に記載するＸ線検出器を手段として実現さ
れる。有利な更なる実施例は、従属項に記載する。
【０００６】平面アレイに分布されているイメージセン
サからの信号の処理中に不等な変換特徴を補正する本発
明による方法は、 ａ）各々が第１の独自の特性を有する個々のイメージセ
ンサにより、受信する放射線量から一次画像信号が生成
され、 ｂ）複数のイメージセンサ（典型的には任意の列又は任
意の列の半分のイメージセンサ）からの一次画像信号全
てが、独自の、第２の非線形特性を有し、出力で二次画
像信号を生成する同じ処理ユニットに（連続的に）供給
される状況に関わる。
サからの信号の処理中に不等な変換特徴を補正する本発
明による方法は、 ａ）各々が第１の独自の特性を有する個々のイメージセ
ンサにより、受信する放射線量から一次画像信号が生成
され、 ｂ）複数のイメージセンサ（典型的には任意の列又は任
意の列の半分のイメージセンサ）からの一次画像信号全
てが、独自の、第２の非線形特性を有し、出力で二次画
像信号を生成する同じ処理ユニットに（連続的に）供給
される状況に関わる。
【０００７】方法の準備段階中、各イメージセンサに対
して又は各処理ユニットに対して、 ｃ）非線形の第２の特性の逆向きに働く値及び第１の特
性の逆向きに働く値は少なくとも近似的に校正測定から
決定される。
して又は各処理ユニットに対して、 ｃ）非線形の第２の特性の逆向きに働く値及び第１の特
性の逆向きに働く値は少なくとも近似的に校正測定から
決定される。
【０００８】最後に、上記逆向きに働く値の決定後、イ
メージセンサの動作中、 ｄ）処理ユニットによって生成される二次画像信号が段
階ｃ）で得られた逆向きに働く値を用いて変換される。
メージセンサの動作中、 ｄ）処理ユニットによって生成される二次画像信号が段
階ｃ）で得られた逆向きに働く値を用いて変換される。
【０００９】従って、上記方法は、最新技術から公知の
線形補正によって提供されるよりも高い精度を実現し得
るよう二次画像信号を補正するために非線形の逆向きに
働く値を利用する。Ｘ線検出器に関して、ディジタル消
去血管造影のような特定用途においても妨げとなるアー
チファクトを有さない高画質を実現することができると
いった驚くべき結果が得られた。本発明による方法は、
その特別なアプローチ法により、限定された記憶手段及
び計算努力、従って、実時間で行うことができるといっ
た利点を有する。この手段及び努力は、非線形性を考慮
することが処理ユニット或いはその第２の非線形特性に
制限される点で制限されている。幾つかのイメージセン
サが同じ処理ユニットを介して動作されるため、その非
線形特性は、より正確に、且つ、その目的のために使用
されるアルゴリズムのより高い安定性で決定され得る。
線形補正によって提供されるよりも高い精度を実現し得
るよう二次画像信号を補正するために非線形の逆向きに
働く値を利用する。Ｘ線検出器に関して、ディジタル消
去血管造影のような特定用途においても妨げとなるアー
チファクトを有さない高画質を実現することができると
いった驚くべき結果が得られた。本発明による方法は、
その特別なアプローチ法により、限定された記憶手段及
び計算努力、従って、実時間で行うことができるといっ
た利点を有する。この手段及び努力は、非線形性を考慮
することが処理ユニット或いはその第２の非線形特性に
制限される点で制限されている。幾つかのイメージセン
サが同じ処理ユニットを介して動作されるため、その非
線形特性は、より正確に、且つ、その目的のために使用
されるアルゴリズムのより高い安定性で決定され得る。
【００１０】この方法に従って、イメージセンサは、行
及び行に垂直に延在する列に好ましくは配置され、同じ
列にある全てのイメージセンサは共通の処理ユニットに
接続されている。このようなイメージセンサのフィール
ドを読み出すためには、読み出し信号が任意の行に連続
的に印加され、１行にあるイメージセンサが各段階で読
み出される。実際的な検出器は、ときとして列方向に半
分にされるため、本方法は列の「上」半分と「下」半分
に別々に使用されるべきである。
及び行に垂直に延在する列に好ましくは配置され、同じ
列にある全てのイメージセンサは共通の処理ユニットに
接続されている。このようなイメージセンサのフィール
ドを読み出すためには、読み出し信号が任意の行に連続
的に印加され、１行にあるイメージセンサが各段階で読
み出される。実際的な検出器は、ときとして列方向に半
分にされるため、本方法は列の「上」半分と「下」半分
に別々に使用されるべきである。
【００１１】校正測定中、イメージセンサは、各センサ
に対する零と最大値との間の既知の放射線量で均一に照
射されることが好ましい。一方で既知の放射線量と、他
方でそこから結果として生ずる二次画像信号は、センサ
配置の入力と出力との間のマッピングに対して幾つかの
サンプリング点を形成し、このマッピングのために探さ
れる逆向きに働く値は上記数から計算され得る。
に対する零と最大値との間の既知の放射線量で均一に照
射されることが好ましい。一方で既知の放射線量と、他
方でそこから結果として生ずる二次画像信号は、センサ
配置の入力と出力との間のマッピングに対して幾つかの
サンプリング点を形成し、このマッピングのために探さ
れる逆向きに働く値は上記数から計算され得る。
【００１２】イメージセンサが感光素子（例えば、フォ
トダイオード）を含むＸ線検出器の場合、均一な照射
は、関連するイメージセンサに画像信号を生成させる均
一なＸ線、並びに、均一な可視光を伴う。可視光は、有
利的には、（Ｘ線の入射方向に見たとき）感光素子の後
ろに配置され、シンチレーター層を横切り感光素子に到
達するよう検出器の光不透過エンベロープに反射される
発光ダイオード等の層によって放たれるいわゆる、バッ
クライト又はリセットライトである。Ｘ線検出器のこの
ような構造は、例えば、ＷＯ９８／０１９９２に開示さ
れている。
トダイオード）を含むＸ線検出器の場合、均一な照射
は、関連するイメージセンサに画像信号を生成させる均
一なＸ線、並びに、均一な可視光を伴う。可視光は、有
利的には、（Ｘ線の入射方向に見たとき）感光素子の後
ろに配置され、シンチレーター層を横切り感光素子に到
達するよう検出器の光不透過エンベロープに反射される
発光ダイオード等の層によって放たれるいわゆる、バッ
クライト又はリセットライトである。Ｘ線検出器のこの
ような構造は、例えば、ＷＯ９８／０１９９２に開示さ
れている。
【００１３】処理ユニットの非線形の第２の特徴の非線
形の逆向きに働く値は、多項式関数によって好ましくは
近似される。このような多項式関数の係数は、制限され
た計算仕事量だけを費やし、且つ、典型的には一次連立
方程式を解くことで決定され得る。
形の逆向きに働く値は、多項式関数によって好ましくは
近似される。このような多項式関数の係数は、制限され
た計算仕事量だけを費やし、且つ、典型的には一次連立
方程式を解くことで決定され得る。
【００１４】一般的には、第１の特性の逆向きに働く値
は、線形関数によって十分な精度で近似され得、所与の
処理ユニットに関連付けられる各イメージセンサに対し
てこの線形の近似は以下のように計算される： ａ）最初に、実施される校正測定から各イメージセンサ
に対する測定曲線Ｋ ｉｊが得られ、この測定曲線はこの
イメージセンサの二次画像信号の放射線量への依存度を
示し、 ｂ）その後、該イメージセンサの第１の特性の所望の線
形の逆向きに働く値Ｌｉｊ −１が、
は、線形関数によって十分な精度で近似され得、所与の
処理ユニットに関連付けられる各イメージセンサに対し
てこの線形の近似は以下のように計算される： ａ）最初に、実施される校正測定から各イメージセンサ
に対する測定曲線Ｋ ｉｊが得られ、この測定曲線はこの
イメージセンサの二次画像信号の放射線量への依存度を
示し、 ｂ）その後、該イメージセンサの第１の特性の所望の線
形の逆向きに働く値Ｌｉｊ −１が、
【００１５】
【数２】
に従ってサブa)で決定された測定曲線と組み合わせて、
１．所定の二次画像信号値ＧＷ０に所定の放射線の値
【００１６】
【外４】
をマッピングし、つまり、
【００１７】
【数３】
であり、
２．上記放射線値
【００１８】
【外５】
に対する所定の上昇率αを示す、つまり、
【００１９】
【数４】
となる線形のマップとして計算される。
【００２０】線形の逆向きに働く値Ｌｉｊ −１は、所与
のグレー値区間からの校正測定値に対する最適な補償線
を決定する直線回帰を用いて特に計算され得る。
のグレー値区間からの校正測定値に対する最適な補償線
を決定する直線回帰を用いて特に計算され得る。
【００２１】上記方法で決定される線形の逆向きに働く
値Ｌｉｊ −１のため、校正中に決定された全ての測定曲
線Ｋｉｊは、同じ上昇率で点
値Ｌｉｊ −１のため、校正中に決定された全ての測定曲
線Ｋｉｊは、同じ上昇率で点
【００２２】
【外６】
において互いに重畳される。適切な算術方法を用いて、
同一の処理ユニットｉと関連付けられる結果として生ず
る測定曲線の束に非線形モデル関数が適応され得る。
同一の処理ユニットｉと関連付けられる結果として生ず
る測定曲線の束に非線形モデル関数が適応され得る。
【００２３】変換特徴における個々の差を補正するため
に実際の動作で得られる二次画像信号の変換中、上記二
次画像信号は第２の特徴の計算された非線形の逆向きに
働く値を用いて最初に変換され、その後、第１の特性の
計算された逆向きに働く値を用いて変換されることが好
ましい。この順番の結果、最初に、処理ユニットの信号
変更効果が排除され、その後、イメージセンサ自体によ
って生ずる差が補償される。非線形性のこのような補正
は、実時間で実施され得、各グレー値ＧＷに対する多項
式又はルックアップテーブルの簡単かつ高速な適用だけ
を有利的には含む。
に実際の動作で得られる二次画像信号の変換中、上記二
次画像信号は第２の特徴の計算された非線形の逆向きに
働く値を用いて最初に変換され、その後、第１の特性の
計算された逆向きに働く値を用いて変換されることが好
ましい。この順番の結果、最初に、処理ユニットの信号
変更効果が排除され、その後、イメージセンサ自体によ
って生ずる差が補償される。非線形性のこのような補正
は、実時間で実施され得、各グレー値ＧＷに対する多項
式又はルックアップテーブルの簡単かつ高速な適用だけ
を有利的には含む。
【００２４】該イメージセンサは、特にＸ線に対して感
応である。間接的に変換するイメージセンサは、２つの
部分、つまり、入射するＸ線が光量子に変換されるシン
チレーター層と、感光層（例えば、フォトダイオードを
含む）とからなる構造を有する。このような間接的に変
換するイメージセンサは、校正中に可視光に曝されても
よく、これはこのような照射がＸ線量子によって生成さ
れるシンチレーター光と同じ処理を感光層でトリガする
からである。
応である。間接的に変換するイメージセンサは、２つの
部分、つまり、入射するＸ線が光量子に変換されるシン
チレーター層と、感光層（例えば、フォトダイオードを
含む）とからなる構造を有する。このような間接的に変
換するイメージセンサは、校正中に可視光に曝されても
よく、これはこのような照射がＸ線量子によって生成さ
れるシンチレーター光と同じ処理を感光層でトリガする
からである。
【００２５】イメージセンサによって生成される一次画
像信号は、特に、下流処理ユニットによって読み出され
る電荷の量でもよい。
像信号は、特に、下流処理ユニットによって読み出され
る電荷の量でもよい。
【００２６】複数のイメージセンサに共通の処理ユニッ
トでは、一次画像信号は、増幅され、可能性として変換
されてもよい。信号変換は、電荷の量を電圧信号に変換
し、続いて、ディジタル化（アナログ−ディジタル変
換）することを好ましくは含む。
トでは、一次画像信号は、増幅され、可能性として変換
されてもよい。信号変換は、電荷の量を電圧信号に変換
し、続いて、ディジタル化（アナログ−ディジタル変
換）することを好ましくは含む。
【００２７】本発明は、以下の要素
Ａ）行及び列に配置され、一次画像信号を生成する機能
を担うイメージセンサと、 Ｂ）出力で二次画像信号を生成するよう任意の列のイメ
ージセンサが接続されている処理ユニットと、 Ｃ）イメージセンサ及び／又は処理ユニットの異なる変
換特徴に関連して上記した種類の方法を用いて、処理ユ
ニットによって生成される二次画像信号を補正すること
ができるように配置されるデータ処理ユニットと、を含
むＸ線検出器にも関わる。
を担うイメージセンサと、 Ｂ）出力で二次画像信号を生成するよう任意の列のイメ
ージセンサが接続されている処理ユニットと、 Ｃ）イメージセンサ及び／又は処理ユニットの異なる変
換特徴に関連して上記した種類の方法を用いて、処理ユ
ニットによって生成される二次画像信号を補正すること
ができるように配置されるデータ処理ユニットと、を含
むＸ線検出器にも関わる。
【００２８】従って、データ処理ユニットは、処理ユニ
ットの特徴の非線形の逆向きに働く値とイメージセンサ
の逆向きに働く値とを（特に、校正測定から）計算し、
その後、これら逆向きに働く値を動作中に得られた測定
値に適用し、個々のイメージセンサ（ピクセル）の処理
チャネルの間の個々の差の効果が高度に除去された補正
された画像を計算することができる。データ処理ユニッ
トは、その機能を、校正測定の実行及び評価を行うこと
ができ、且つ、後の実際の測定値の補正を行うことがで
きるような適切なコンピュータプログラム（ソフトウェ
ア）を用いて実行することができる。Ｘ線検出器又はコ
ンピュータプログラムは、有利的には、上記方法の説明
したバージョンに従って更に詳しく述べられ得る。
ットの特徴の非線形の逆向きに働く値とイメージセンサ
の逆向きに働く値とを（特に、校正測定から）計算し、
その後、これら逆向きに働く値を動作中に得られた測定
値に適用し、個々のイメージセンサ（ピクセル）の処理
チャネルの間の個々の差の効果が高度に除去された補正
された画像を計算することができる。データ処理ユニッ
トは、その機能を、校正測定の実行及び評価を行うこと
ができ、且つ、後の実際の測定値の補正を行うことがで
きるような適切なコンピュータプログラム（ソフトウェ
ア）を用いて実行することができる。Ｘ線検出器又はコ
ンピュータプログラムは、有利的には、上記方法の説明
したバージョンに従って更に詳しく述べられ得る。
【００２９】
【発明の実施の形態】本発明は、図面を参照して例とし
て以下に詳細に説明する。
て以下に詳細に説明する。
【００３０】図１は、フラット・ダイナミックＸ線検出
器（ＦＤＸＤ）の構造を示す図である。Ｘ線検出器は、
個々のイメージセンサ１１（ピクセル）のマトリクス状
のセンサ配置１０を含み、イメージセンサ１１は添え字
ｊと付された行、及び、添え字ｉと付された列に配置さ
れている。列ｉのイメージセンサ１１は、全て同じ処理
ユニット１２に接続されており、この処理ユニットにお
いて、イメージセンサ１１によって読み出された一次画
像信号は増幅されアナログ−ディジタル変換される。一
次画像信号は、特に、電荷ｑでもよい。イメージセンサ
１１は、１行ずつ読み出されるため、各処理ユニット１
２は、各読み出し動作において単一のイメージセンサ１
１からの信号だけを処理し、従って、処理ユニット１２
が数多くの責任を担うにもかかわらずコンフリクトは発
生しない。処理ユニット１２の出力は、環境に送られ、
ディジタル化されたグレー値によって形成される二次画
像信号ＧＷを有する。
器（ＦＤＸＤ）の構造を示す図である。Ｘ線検出器は、
個々のイメージセンサ１１（ピクセル）のマトリクス状
のセンサ配置１０を含み、イメージセンサ１１は添え字
ｊと付された行、及び、添え字ｉと付された列に配置さ
れている。列ｉのイメージセンサ１１は、全て同じ処理
ユニット１２に接続されており、この処理ユニットにお
いて、イメージセンサ１１によって読み出された一次画
像信号は増幅されアナログ−ディジタル変換される。一
次画像信号は、特に、電荷ｑでもよい。イメージセンサ
１１は、１行ずつ読み出されるため、各処理ユニット１
２は、各読み出し動作において単一のイメージセンサ１
１からの信号だけを処理し、従って、処理ユニット１２
が数多くの責任を担うにもかかわらずコンフリクトは発
生しない。処理ユニット１２の出力は、環境に送られ、
ディジタル化されたグレー値によって形成される二次画
像信号ＧＷを有する。
【００３１】構造上の理由により、上半分と下半分を有
するよう実際的なセンサ配置１０が設計されてもよく、
それにより、毎回任意の列の半分だけが共通の処理ユニ
ットを介して読み出される。しかしながら、これは、ど
の方法でも本発明の原理に影響を及ぼすことはないた
め、簡略化のために以降では無視される。
するよう実際的なセンサ配置１０が設計されてもよく、
それにより、毎回任意の列の半分だけが共通の処理ユニ
ットを介して読み出される。しかしながら、これは、ど
の方法でも本発明の原理に影響を及ぼすことはないた
め、簡略化のために以降では無視される。
【００３２】図示するＸ線検出器の動作中、ドーズ量Ｘ
のＸ線がイメージセンサ１１に供給され、電荷ｑを生成
させる。上記した行方向の読み出し中、このような電荷
は処理ユニット１２によってグレー値に変換される。
のＸ線がイメージセンサ１１に供給され、電荷ｑを生成
させる。上記した行方向の読み出し中、このような電荷
は処理ユニット１２によってグレー値に変換される。
【００３３】イメージセンサ１１は、特に、２段の間接
的に変換する構造を有してもよい。先行するシンチレー
ター層は、入射Ｘ線量から光量子を形成し、この光量子
はその後のフォトダイオードの感光層において電気信号
（電荷ｑ）に変換される。フォトダイオードの感光性の
ため、光量子は、ドーズ量
的に変換する構造を有してもよい。先行するシンチレー
ター層は、入射Ｘ線量から光量子を形成し、この光量子
はその後のフォトダイオードの感光層において電気信号
（電荷ｑ）に変換される。フォトダイオードの感光性の
ため、光量子は、ドーズ量
【００３４】
【外７】
の可視光によって励起され得る。この光は、ＷＯ９８／
０１９９２から公知の検出器にあるリセットライト装置
を用いて特に生成され得る。
０１９９２から公知の検出器にあるリセットライト装置
を用いて特に生成され得る。
【００３５】図１に示すＸ線検出器で行われる変換段階
は、以下の表１に要約される。
は、以下の表１に要約される。
【００３６】
【表１】
シンチレーターとフォトダイオードは、イメージセンサ
１１を形成するよう組み合わされ、これは、オフセット
ｏｉｊ及び利得ｓｉｊにより線形特性Ｌｉｊで非常によ
く説明されることが分かる。フォトダイオードの利得に
おける空間差は無視される。しかしながら、説明したア
プローチ法は、フォトダイオードの個々に異なる利得に
一般化されやすくなる。
１１を形成するよう組み合わされ、これは、オフセット
ｏｉｊ及び利得ｓｉｊにより線形特性Ｌｉｊで非常によ
く説明されることが分かる。フォトダイオードの利得に
おける空間差は無視される。しかしながら、説明したア
プローチ法は、フォトダイオードの個々に異なる利得に
一般化されやすくなる。
【００３７】毎回、センサ配置１０の任意の列ｉ（実際
には列は、前記した通り、上半分と下半分に細分化され
てもよい）は電荷増幅器によって電圧に変換され、可能
性として多重化された後、アナログ−ディジタル変換器
によってグレー値に量子化される。これら要素は、図１
の処理ユニット１２を形成するよう組み合わされる。電
荷増幅器は、本質的に重要でない非常に低い非線形性を
有する。しかしながら、隣り合う列の非線形性の間の差
は、人間の視覚系が非常に敏感となる画像のエッジに対
応するため、非常に顕著である。これら非線形性の差
は、特にディジタル消去血管造影（ＤＳＡ）の場合に妨
げとなり、これはとりわけ、グレー値の広範囲な広がり
が起こるからである。例えば、ＤＳＡにおいて、差は、
造影剤無しで捕捉された管の画像と、造影剤を用いて捕
捉された管の画像との間で形成される。
には列は、前記した通り、上半分と下半分に細分化され
てもよい）は電荷増幅器によって電圧に変換され、可能
性として多重化された後、アナログ−ディジタル変換器
によってグレー値に量子化される。これら要素は、図１
の処理ユニット１２を形成するよう組み合わされる。電
荷増幅器は、本質的に重要でない非常に低い非線形性を
有する。しかしながら、隣り合う列の非線形性の間の差
は、人間の視覚系が非常に敏感となる画像のエッジに対
応するため、非常に顕著である。これら非線形性の差
は、特にディジタル消去血管造影（ＤＳＡ）の場合に妨
げとなり、これはとりわけ、グレー値の広範囲な広がり
が起こるからである。例えば、ＤＳＡにおいて、差は、
造影剤無しで捕捉された管の画像と、造影剤を用いて捕
捉された管の画像との間で形成される。
【００３８】Ｘ線画像を補正する公知の従来の実時間方
法によると、フォトダイオードの局所的に異なる暗電流
（オフセット）と、シンチレーター層の局所的に異なる
感応性（利得）とは、暗画像の消去、及び、後の感光性
画像による分割によって除去される。これは、一次変換
の適用に対応する。最後に、このような補正された画像
における欠陥ピクセル、行、及び、列は、補間によって
ブリッジされる。更に、例えば、大部分のシンチレータ
ーの残光と、フォトダイオードの残留信号を除去するた
めに中間暗画像が使用され得る。
法によると、フォトダイオードの局所的に異なる暗電流
（オフセット）と、シンチレーター層の局所的に異なる
感応性（利得）とは、暗画像の消去、及び、後の感光性
画像による分割によって除去される。これは、一次変換
の適用に対応する。最後に、このような補正された画像
における欠陥ピクセル、行、及び、列は、補間によって
ブリッジされる。更に、例えば、大部分のシンチレータ
ーの残光と、フォトダイオードの残留信号を除去するた
めに中間暗画像が使用され得る。
【００３９】以下の表２は、現在は実施され、ＦＤＸＤ
の捕捉された生画像に実時間で実行される補正段階を概
略的に示す。全体として、これに関して線形特性が推測
される。最初に、平均化された暗画像が生画像から消去
される。その後、シンチレーター層の残光及び／又はフ
ォトダイオードの残留信号による時間的に可変な暗画像
のシフトが、可能性として中間暗画像を用いて補正され
る（ＤＥ１９６３１６２４Ｃ１参照）。その後、平均化
され、オフセット補正され、均一に照明された画像によ
って分割され、最後に欠陥の補間が実施される。全体と
して、この方法によると、耐えられる限界は、平均的な
非線形の差、並びに、最大の非線形の差に関して、従っ
て、隣り合う列のピクセルのグレー値をその平均値で割
った差に関して何回か超えられる。
の捕捉された生画像に実時間で実行される補正段階を概
略的に示す。全体として、これに関して線形特性が推測
される。最初に、平均化された暗画像が生画像から消去
される。その後、シンチレーター層の残光及び／又はフ
ォトダイオードの残留信号による時間的に可変な暗画像
のシフトが、可能性として中間暗画像を用いて補正され
る（ＤＥ１９６３１６２４Ｃ１参照）。その後、平均化
され、オフセット補正され、均一に照明された画像によ
って分割され、最後に欠陥の補間が実施される。全体と
して、この方法によると、耐えられる限界は、平均的な
非線形の差、並びに、最大の非線形の差に関して、従っ
て、隣り合う列のピクセルのグレー値をその平均値で割
った差に関して何回か超えられる。
【００４０】
【表２】
所与の場合、特にＤＳＡのような場合に線形補正が十分
でないことが分かっているため、本発明は、非線形性の
補正を含む改善された補正方法を提案する。努力と手段
を適切に制限することにより、改善されたにも関わら
ず、補正方法が実時間での実行にまだ好適であり、補正
に必要な特性が確実に決定されることが許容可能な量の
手段と努力で実現される。
でないことが分かっているため、本発明は、非線形性の
補正を含む改善された補正方法を提案する。努力と手段
を適切に制限することにより、改善されたにも関わら
ず、補正方法が実時間での実行にまだ好適であり、補正
に必要な特性が確実に決定されることが許容可能な量の
手段と努力で実現される。
【００４１】本方法は、Ｘ線検出器において生ずる非線
形性の主な原因が電荷増幅器及びＡ／Ｄ変換器（処理ユ
ニット１２）の特徴にあるといった認識に基づいてい
る。本発明によると、この特性の非線形の逆向きに働く
値Ｆｉ−１と、センサ配置１０の線形と推測される特性
Ｌｉｊの逆向きに働く値との両方がまだ説明していない
校正によって計算される。その後、補正は、画像中でア
ーチファクトが生じる順番と確実に反対の順番で与えら
れる。この補正段階の順番は、以下の表３に記載され
る。
形性の主な原因が電荷増幅器及びＡ／Ｄ変換器（処理ユ
ニット１２）の特徴にあるといった認識に基づいてい
る。本発明によると、この特性の非線形の逆向きに働く
値Ｆｉ−１と、センサ配置１０の線形と推測される特性
Ｌｉｊの逆向きに働く値との両方がまだ説明していない
校正によって計算される。その後、補正は、画像中でア
ーチファクトが生じる順番と確実に反対の順番で与えら
れる。この補正段階の順番は、以下の表３に記載され
る。
【００４２】
【表３】
図１の下に示すように、ドーズ量ＸのＸ線は、シンチレ
ーター層において光量
ーター層において光量
【００４３】
【外８】
に変換される。この光量は、センサ配置１０により線形
マップＬｉｊを用いてピクセル方向に電荷信号ｑに変換
され、この電荷信号自体は、列方向に処理ユニット１２
により非線形マップＦｉを用いてグレー値ＧＷに変換さ
れる。以降、非線形関数Ｆｉ並びに線形マップＬｉｊの
逆向きに働く値の近似を計算することを可能にする校正
方法を説明する。
マップＬｉｊを用いてピクセル方向に電荷信号ｑに変換
され、この電荷信号自体は、列方向に処理ユニット１２
により非線形マップＦｉを用いてグレー値ＧＷに変換さ
れる。以降、非線形関数Ｆｉ並びに線形マップＬｉｊの
逆向きに働く値の近似を計算することを可能にする校正
方法を説明する。
【００４４】校正は、Ｘ線を目的のために必要としない
ため、いわゆる、リセットライト又はバックライトが利
用され得る。しかしながら、以下の原理は、校正のため
にＸ線を使用することにも容易に適用することができ
る。全ての増幅器ｉに対する特性Ｆｉの同時決定に関し
て、リセットライトの最小の調節可能な持続時間（例え
ば、１μｓ）と最大の許可された持続時間（例えば、６
０μｓ）の間の典型的には６０といった適切な数の異な
る値
ため、いわゆる、リセットライト又はバックライトが利
用され得る。しかしながら、以下の原理は、校正のため
にＸ線を使用することにも容易に適用することができ
る。全ての増幅器ｉに対する特性Ｆｉの同時決定に関し
て、リセットライトの最小の調節可能な持続時間（例え
ば、１μｓ）と最大の許可された持続時間（例えば、６
０μｓ）の間の典型的には６０といった適切な数の異な
る値
【００４５】
【外９】
に対して（バックライトを用いて）均一に照明された画
像が捕捉される。関連するグレー値ＧＷｉｊｋは、下方
向に測定することができる範囲を覆う。上方向におい
て、バックライトの最大持続時間は、検出器の最大線形
ドーズ量、又は、最大使用可能ドーズ量の範囲が少なく
とも覆われるが、まだ飽和が到達されないよう選択され
なくてはならない。電子ノイズは、例えば、１０といっ
た適切な数の画像を平均化することで校正データの捕捉
中に減少される。更に、例えば、１０の暗画像、並び
に、例えば、Ｘ線に均一に露光された１０の画像が捕捉
され平均化される。最新技術と比べて、平均化され均一
に露光された画像は、暗画像の消去によってオフセット
補正されない。
像が捕捉される。関連するグレー値ＧＷｉｊｋは、下方
向に測定することができる範囲を覆う。上方向におい
て、バックライトの最大持続時間は、検出器の最大線形
ドーズ量、又は、最大使用可能ドーズ量の範囲が少なく
とも覆われるが、まだ飽和が到達されないよう選択され
なくてはならない。電子ノイズは、例えば、１０といっ
た適切な数の画像を平均化することで校正データの捕捉
中に減少される。更に、例えば、１０の暗画像、並び
に、例えば、Ｘ線に均一に露光された１０の画像が捕捉
され平均化される。最新技術と比べて、平均化され均一
に露光された画像は、暗画像の消去によってオフセット
補正されない。
【００４６】グレー値ＧＷとバックライトの供給量
【００４７】
【外１０】
との間の（未知の）数学的関係は、
【００４８】
【数５】
である。
【００４９】非線形関数Ｆｉの逆向きに働く値Ｆｉ −１
に関して適切なベース関数でのアプローチ法が使用さ
れ、マップＬｉｊに関して線形なアプローチが使用さ
れ、このとき近似関数は、未知のパラメータの夫々の級
数（ｓｅｒｉｅｓ）によって説明される。更に、上記校
正測定は、異なる光量
に関して適切なベース関数でのアプローチ法が使用さ
れ、マップＬｉｊに関して線形なアプローチが使用さ
れ、このとき近似関数は、未知のパラメータの夫々の級
数（ｓｅｒｉｅｓ）によって説明される。更に、上記校
正測定は、異なる光量
【００５０】
【外１１】
に対する測定されたグレー値ＧＷｉｊｋを説明する幾つ
かの値の対
かの値の対
【００５１】
【外１２】
を導出する。
【００５２】適切な数学的に適合する方法を用いて、未
知のパラメータ、従って、関数が測定値の数と、関数Ｆ
ｉ −１及びＬｉｊに対する上記アプローチ法とから決定
され得る。
知のパラメータ、従って、関数が測定値の数と、関数Ｆ
ｉ −１及びＬｉｊに対する上記アプローチ法とから決定
され得る。
【００５３】未知の関数Ｆｉ −１及びＬｉｊを決定する
特別な方法は、図２を参照して以下に詳細に説明する。
図２は、任意の列（の半分）からの２つのピクセルと関
連付けられる校正データの部分を示し、（露光時間とし
て表される）光量
特別な方法は、図２を参照して以下に詳細に説明する。
図２は、任意の列（の半分）からの２つのピクセルと関
連付けられる校正データの部分を示し、（露光時間とし
て表される）光量
【００５４】
【外１３】
は、水平軸にプロットされ、グレー値ＧＷは垂直軸にプ
ロットされる。所与のピクセルと関連付けられる全ての
測定値は、補償線によってリンクされ、結果として２つ
の曲線Ｋｉｊ及びＫｉｊ’が得られる。従って、これら
２つの曲線は、同じ列ｉにあり２つの異なる行ｊ及び
ｊ’にある２つのピクセルの特徴を表わす。非線形性
は、誇張して示されており、実際のＦＤＸＤではより小
さい。ここでは、増幅器又はアナログ−ディジタル変換
器のよい局所的な線形性が、例えば、動的範囲の中心
で、つまり、図２において１４ビット変換に関してＧＷ
＝８１９２の少し上で推測される。フォトダイオード
は、一定のオフセットの形態だけでなく、バックライト
の持続時間に直接的に比例する電子の数の形態でも電荷
を伝え、この電荷は、増幅され量子化され、
ロットされる。所与のピクセルと関連付けられる全ての
測定値は、補償線によってリンクされ、結果として２つ
の曲線Ｋｉｊ及びＫｉｊ’が得られる。従って、これら
２つの曲線は、同じ列ｉにあり２つの異なる行ｊ及び
ｊ’にある２つのピクセルの特徴を表わす。非線形性
は、誇張して示されており、実際のＦＤＸＤではより小
さい。ここでは、増幅器又はアナログ−ディジタル変換
器のよい局所的な線形性が、例えば、動的範囲の中心
で、つまり、図２において１４ビット変換に関してＧＷ
＝８１９２の少し上で推測される。フォトダイオード
は、一定のオフセットの形態だけでなく、バックライト
の持続時間に直接的に比例する電子の数の形態でも電荷
を伝え、この電荷は、増幅され量子化され、
【００５５】
【数６】
の関係が得られる。
【００５６】図２に示すデータに基づいて、以下の方法
が実行される。
が実行される。
【００５７】１．各ピクセルに対する未知のオフセット
ｏｉｊは、測定された曲線を
ｏｉｊは、測定された曲線を
【００５８】
【外１４】
軸の方向にシフトすることで正規化され、未知の感度は
【００５９】
【外１５】
軸を伸縮することで各ピクセルに対して正規化される。
このために、閾値（例えば、ＧＷ０＝８１９２）より上
にある例えば、１０の点に対して直線回帰が実施され
る。測定された曲線は、固定の
このために、閾値（例えば、ＧＷ０＝８１９２）より上
にある例えば、１０の点に対して直線回帰が実施され
る。測定された曲線は、固定の
【００６０】
【外１６】
値（例えば、
【００６１】
【外１７】
＝３０μｓ）で閾値ＧＷ０と交差するようシフトされ
る。その後、この
る。その後、この
【００６２】
【外１８】
値での上昇は、
【００６３】
【外１９】
軸をスケーリングすることで正規化される（例えば、１
７５ＧＷ／μｓまで）。従って、全体として、オフセッ
トｏｉｊ及びスケーリングｓｉｊは、各ピクセルに対し
て得られる。欠陥ピクセルでの問題の発生は、特別な処
理によって防止される。
７５ＧＷ／μｓまで）。従って、全体として、オフセッ
トｏｉｊ及びスケーリングｓｉｊは、各ピクセルに対し
て得られる。欠陥ピクセルでの問題の発生は、特別な処
理によって防止される。
【００６４】２．任意の列ｉの（半分）の全てのピクセ
ルの特徴は、同じ上昇率（図２ではシフト矢印で示す）
で一方が他方の上になるようにして位置される。共通の
逆向きに働く特性Ｆｉ −１に対する「最適推定値」は、
幾つかのフリーパラメータｃｉｖを有するモデル関数を
適合することによって決定される。適切なモデル関数
は、例えば、６項からなる単純多項式であり、このとき
グレー値は安定性のために区間［０：２］でマッピング
される。
ルの特徴は、同じ上昇率（図２ではシフト矢印で示す）
で一方が他方の上になるようにして位置される。共通の
逆向きに働く特性Ｆｉ −１に対する「最適推定値」は、
幾つかのフリーパラメータｃｉｖを有するモデル関数を
適合することによって決定される。適切なモデル関数
は、例えば、６項からなる単純多項式であり、このとき
グレー値は安定性のために区間［０：２］でマッピング
される。
【００６５】
【数７】
より特定的には、Ｔｓｃｈｅｂｙｓｃｈｅｆｆ多項式が
単純多項式の代わりに使用されてもよい。この場合、最
小化は、フィット関数Ｆｉ −１と点の対
単純多項式の代わりに使用されてもよい。この場合、最
小化は、フィット関数Ｆｉ −１と点の対
【００６６】
【外２０】
との間の距離の平方平均で行われ、このとき、任意の列
ｉの（半分の）全てのピクセルｉ及びｊが使用される。
これは線形モデルであるため、データへのモデル関数の
適応は、解析的に解かれてもよく、つまり、連立方程式
を解くことで正確に決定されてもよい。
ｉの（半分の）全てのピクセルｉ及びｊが使用される。
これは線形モデルであるため、データへのモデル関数の
適応は、解析的に解かれてもよく、つまり、連立方程式
を解くことで正確に決定されてもよい。
【００６７】３．その後、各（半分の）列に対する係数
ｃｉｖ（パラメータ）が記憶される。平均化された暗画
像並びに平均化され均一に露光された画像も最適近似で
マッピングされる。利得画像は、これらマッピングされ
た（線形化された）画像間の差として得られる。
ｃｉｖ（パラメータ）が記憶される。平均化された暗画
像並びに平均化され均一に露光された画像も最適近似で
マッピングされる。利得画像は、これらマッピングされ
た（線形化された）画像間の差として得られる。
【００６８】表３の「非線形性に対する補正」のブロッ
クでは、各生画像が多項式Ｆｉ −１を用いてマッピング
（線形化）される。「オフセット消去」のブロックで
は、線形化され、平均化された暗画像が消去され、「利
得による分割」のブロックでは、上記３で説明した利得
画像が分割される。
クでは、各生画像が多項式Ｆｉ −１を用いてマッピング
（線形化）される。「オフセット消去」のブロックで
は、線形化され、平均化された暗画像が消去され、「利
得による分割」のブロックでは、上記３で説明した利得
画像が分割される。
【図１】Ｘ線検出器の構造を示す図である。
【図２】２つの異なるイメージセンサ（ピクセル）の２
つの校正測定を用いてサンプル処理された２つの非線形
特性を概略的に示す図である。
つの校正測定を用いてサンプル処理された２つの非線形
特性を概略的に示す図である。
１０ センサ配置
１１ イメージセンサ
１２ 処理ユニット
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｈ０４Ｎ 1/40 １０１Ｚ
(72)発明者 ハンス‐アロイス ヴィッシュマン
ドイツ連邦共和国，24558 ヘンシュテッ
ト‐ウルツブルク，フィンケンヴェーク
50
(72)発明者 ミヒャエル オフェルディック
ドイツ連邦共和国，52379 ランガーヴェ
ーエ，ノイシュトラーセ 29
(72)発明者 ラルフ シュミット
ドイツ連邦共和国，52064 アーヘン，ヤ
ーコップシュトラーセ 10
(72)発明者 ルーラント フィッセル
オランダ国，5656 アーアー アインドー
フェン，プロフ・ホルストラーン ６
Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG19 GG20 GG21
JJ04 JJ05 KK32 LL12 LL15
LL16 LL17 LL18 LL28
5B057 AA08 CA02 CA08 CA12 CA16
CB02 CB08 CB12 CB16 CC01
CD11 CH08
5C024 AX11 AX16 CY44 GX09 HX23
5C077 LL04 MP01 PP10 PQ12
Claims (10)
- 【請求項１】 平面配置に分布されているイメージセン
サからの信号の処理中に不等な変換特徴を補正する方法
であって、 ａ）各々が第１の独自の特性を有する個々のイメージセ
ンサにより、受信した放射線量から一次画像信号が生成
され、 ｂ）第２の非線形特性を有する同じ処理ユニットに複数
の上記イメージセンサからの上記一次画像信号が毎回供
給され、対応する二次画像信号が生成され、 ｃ）上記第１の特性に対して逆向きに働く値、及び、非
線形の上記第２の特性の逆向きに働く値は、少なくとも
近似的に校正測定から決定され、 ｄ）上記に処理ユニットによって生成される上記二次画
像信号は段階ｃ）で得られた逆向きに働く値を用いて変
換される、方法。 - 【請求項２】 上記イメージセンサは、行及び列に配置
され、同じ列の又は任意の列の半分のイメージセンサ全
てが、共通の処理ユニットに接続されることを特徴とす
る請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 上記校正測定は、零と最大値との間の既
知の放射線量に上記イメージンセンサを均一に曝すこと
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 感光性素子でＸ線検出器の上記イメージ
センサを均一に曝すことは、Ｘ線又は可視光を用いて実
現され、上記可視光はバックライトユニットによって生
成されることを特徴とする請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 非線形の上記第２の特性の逆向きに働く
値は多項式関数によって近似されることを特徴とする請
求項１記載の方法。 - 【請求項６】 上記第１の特性の上記逆向きに働く値
は、 ａ）上記該イメージセンサの二次画像信号の放射線量 【外１】 への依存度を示す測定曲線Ｋｉｊが上記校正測定から上
記各イメージセンサに対して得られ、 ｂ）関連するイメージセンサの上記第１の特性の所望の
逆向きに働く値が、 【数１】 に従う測定曲線と組み合わせて、所定の二次画像信号値
ＧＷ０に所定の放射線の値 【外２】 をマッピングし、上記放射線値 【外３】 に対する所定の上昇率を示す線形マップとして計算され
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 上記イメージセンサから得られた上記二
次画像信号は、最初に、非線形の上記第２の特性の関連
する逆向きに働く値を用いて変換され、その後、上記第
１の特性の上記逆向きに働く値を用いて変換されること
を特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 上記イメージセンサはＸ線に感応である
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 上記共通の処理ユニットは、増幅及び可
能性として信号変換、つまり、電荷量の電圧信号への変
換及びアナログ−ディジタル変換を実施することを特徴
とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 Ａ）行及び列に配置され、一次画像信
号を生成する機能を担うイメージセンサと、 Ｂ）二次画像信号を生成するよう任意の列若しくは任意
の列の半分のイメージセンサが接続されている処理ユニ
ットと、 Ｃ）上記イメージセンサ及び／又は上記処理ユニットの
異なる変換特徴に関連する請求項１乃至９のうち少なく
とも一項記載の方法を用いて、上記処理ユニットによっ
て生成される上記二次画像信号を補正することができる
ように配置されるデータ処理ユニットとを含むＸ線検出
器。
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