JP2004361407A - スキャンされた対象物の放射線画像を処理するための方法、システム、及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スキャンされた対象物の放射線画像を処理するための方法に関する。
【解決手段】 ピクセルオフセット補正は、飽和演算を用いて放射線画像について整数フォーマットを行い(510)、ゼロの値にクリップされる負の補正値を有する整数フォーマットの画像を生成する。得られたピクセルは、浮動小数点フォーマットに変換され(520)、そのピクセルにゲイン係数が掛けられる(530)。得られたピクセルは整数フォーマットに変換され(550)、変換されたピクセル値は、飽和演算を用いて最大値にクランプされる。非機能ピクセル補正(560)は整数フォーマットで行われ、得られたピクセル値は、飽和演算を用いて最大値にクランプされる。得られたピクセル値は、フィルタ処理(580)して、関心のある特徴を強調する。得られたピクセル値は、整数フォーマットでパレットインデックスにマッピングされ(570)、多くの輝度レベルの出力ピクセル輝度を設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に、スキャンされた対象物の放射線画像を処理するための方法、システム、及び装置に関し、更に詳細には、汎用市販プロセッサ、セットアップ及び制御用のグラフィカル・ユーザ・インターフェース、及びプログラム可能な汎用市販コントローラボックスを用いてリアルタイムで放射線画像を処理するための方法、システム、及び装置に関する。

放射線撮影は、ガンマ線、Ｘ線、中性子、或いは荷電粒子のような放射線の透過によって、どのような不透明な試験体の画像をも生成する技術である。放射線のビームが任意の対象物を透過する場合も、放射線は、対象物の厚さ、密度、及び化学的組成の違いに応じて差異的に吸収される。対象物からのエネルギー現出によって放射線画像が形成され、次いで、放射線画像は、吸収された放射線レベルに応じてアレイ素子が信号出力を生成する放射線感知検出器のような画像検出媒体上に生成することができ、検出器の信号出力は、検出器素子によって吸収された放射線のレベルに比例する電圧に変換される。放射線撮影は、対象物の内部構造を検査するための非破壊的な技術であり、従来から医学及び工業用途で使用されている。放射線撮影は、結核及び骨折のような病状だけでなく、きず、割れ目、及び孔といった材料の製造中の欠陥を調べるために使用される。

工業用途では、デジタル放射線システムが特定部品の検査用に設計される傾向にあり、高度に訓練を積んだオペレータがセットアップし操作することを必要とするが、これらを購入し管理するのはコストがかかるという制約がある。従って、低コストでかつ使い勝手が改善された工業用の放射線システムの向上に対する当該技術分野における要求がある。

１つの実施形態において、スキャンされた対象物の放射線画像を処理する方法が開示される。ピクセルオフセット補正が、飽和演算を用いて放射線画像上の整数フォーマットで行われ、ゼロの値にクリップされたどの負の補正値を有する整数フォーマットの画像を生成する。その結果生じたピクセルは、浮動小数点フォーマットに変換され、更に正の浮動小数点ゲイン係数を掛けられる。その結果生じたピクセルは、結果として変換されたピクセル値が飽和演算を用いて最大値にクランプされるように整数フォーマットに変換される。非機能ピクセルの補正が、整数フォーマットで行われ、その結果生じたピクセル値が飽和演算を用いて最大値にクランプされる。結果生じたピクセル値の範囲は、出力ディスプレイ装置と互換性のあるものにマッピングされる。具体的には、入力された結果のピクセル値が、パレットインデックスに変換され、コンピュータモニターに表示するための出力ピクセルの輝度を設定する。モニターは限られたビット深度しか有さないので、１より大きい別個のピクセル値が同じパレットインデックスを作成できる。

別の実施形態において、上記に説明された方法を行うためのコンピュータプログラムアーティクルが開示される。上記に開示された方法を実行するための汎用市販プロセッサによる実行のための命令を含むのに加えて、コンピュータプログラムアーティクルはまた、スキャンされた対象物の厚さの範囲内で特徴認識を向上させるためにマッピングされた放射線画像をフィルタ処理するための命令、及び毎秒３千万ピクセルの相当速度以上のフレームレートでリアルタイムにフィルタ処理された放射線画像を表示するための命令を含む。

更に別の実施形態において、放射線画像検査システムは、スキャンされた対象物の放射線画像データを収集し且つ出力するように適合されたイメージングシステムと通信するように適合されたコンピュータと、該コンピュータと通信するリアルタイム画像コントローラとを含む。コンピュータは、インストールされたアプリケーション・ソフトウェアによって与えられる命令セットに従ってオペレーションを実行するプロセッサと、アプリケーション・ソフトウェアを記憶し画像データを記憶するためのメモリと、入力装置と、検査システムを構成し且つ動作させるためのグラフィカル・ユーザ・インターフェースとして動作可能なディスプレイ装置とを含む。リアルタイム画像コントローラは、画像制御ボタンのセットと、画像制御ダイヤルのセットと、アプリケーション・ソフトウェアに制御ボタン及びダイヤルの機能をマッピングするためのアプリケーション・プログラミング・インターフェースとを含む。

添付図面において同じ要素には同じ番号が付与された例示的な図面を参照する。

本発明の１つの実施形態は、固有飽和演算機能を有する複数の１つ又はそれ以上の汎用市販（ＣＯＴＳ）プロセッサと、放射線画像検査システムを構成し且つ動作させるためのグラフィカル・ユーザ・インターフェースと、個々の収集シーケンスを制御するためのリアルタイム画像コントローラとを用いて、リアルタイムで放射線画像を動的に処理する非破壊的な放射線画像検査システムを提供する。飽和演算は、計算がある範囲にクリップされる既知のプロセッサ特性である。クリッピングの特定の性質は、符号付き或いは符号なしの演算を行うかどうかによって決まる。符号付きの飽和減算は、ビットの深度が対応可能な最も大きな負の値にその結果をクリップする。符号なしの飽和減算は、ゼロにその結果をクリップする。飽和加算は、ビット深度が対応可能な最も大きな正の値にその結果をクリップする。所与のビット深度について、数値的な範囲は、数量が符号付き或いは符号なしの値の何れとして扱われるかによって変わる。本明細書に説明される実施形態は放射線画像イメージング用の放射線の例示的な種類としてＸ線を示しているが、開示される本発明はまた、例えばガンマ線、高周波音波、磁界、中性子、又は電荷粒子といった他の放射線の種類に適用できることは明らかである。

図１は、通信バス１１０を介してイメージングシステム３００と通信するように適合されたコンピュータ２００及び通信バス４１０を介してコンピュータ２００と通信するように適合されたリアルタイム画像コントローラ４００を含む放射線画像検査システム１００の例示的な実施形態である。イメージングシステム３００は、イメージング装置３０５によりスキャンされた対象物１２０の放射線画像データを収集し出力するように適合されており、イメージング装置３０５は、Ｘ線源３１０、画像検出器３２０、及び対象物マニピュレータ３３０を含む。イメージングシステム３００はまた、コンピュータ２００から制御コマンドを受け取り、イメージング装置３０５の種々の構成要素に制御信号を送るイメージングシステムコントローラ３４０を含む。マニピュレータ３３０は、対象物１２０をＸ線ビーム３５０の内外に動かすためのベルトコンベア、リバーシブル・テーブル、又は他の何らかの好適な装置とすることができる。

コンピュータ２００は、以下に更に説明される、インストールされたアプリケーション・ソフトウェアによって与えられる命令セットに従ってオペレーションを実行する１つ又はそれ以上のプロセッサ２１０、２２０と、同様に以下に説明される検出器インターフェースカード２６０と、アプリケーション・ソフトウェアを記憶し且つ画像検出器３２０から受け取られる画像データを記憶するための少なくとも１つのメモリ２３０と、入力装置２４０と、ディスプレイ装置２５０とを含む。メモリ２３０とは、メモリチップ、磁気記憶ディスク、光記憶ディスク、大容量記憶装置、又は情報を保存するのに好適な他の何らかの記憶装置などの任意の形式及び数を意味する。入力装置２４０は、例えば、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、タッチセンシティブ・スクリーン装置、タブレット、磁気ディスク用読み書き装置、光ディスク用読み書き装置、他の何らかの入力媒体用の読み書き装置、通信リンク（電子又は光）用の入力ポート、無線レシーバ、又はこれらの何れかの組み合わせとすることができる。ディスプレイ装置２５０は、例えば、テキスト、図形、及びグラフィカル・ユーザ・インターフェースを表示するためのＣＲＴ（陰極線管）画面、又は他の何らかの好適なディスプレイ装置とすることができる。入力装置２４０及びディスプレイ装置２５０は、以下に更に詳細に説明されるグラフィカル・ユーザ・インターフェースを提供するために組み合わせて操作され、これによりユーザ又はオペレータが検査システム１００を構成して操作することが可能となる。検出器インターフェースカード２６０は、画像検出器に低レベルの制御を行い、画像検出器から読み出されたデータをバッファリングし、任意選択的に読み出し配列から表示配列に変換するために画像ピクセルを再配列する。

リアルタイム画像コントローラ（ＲＴＩＣ）４００は、画像制御ボタンのセット４２０、画像制御ダイヤルのセット４３０、ディスプレイ４４０、及び制御ボタン４２０と制御ダイヤル４３０の機能をコンピュータ２００のアプリケーション・ソフトウェアにマッピングする組み込み型アプリケーション・プログラミング・インターフェースを含む。ＲＴＩＣ４００は図１０に関連して以下に更に説明される。

例示的な実施形態において、プロセッサ２１０、２２０は、図２に示されるプロセス５００に従ってスキャンされた対象物１２０の放射線画像データを処理するようにプログラムされた、１．７ＧＨｚ又はこれより高速のIntel Pentium(登録商標)４プロセッサ及び２．４ＧＨｚ又はこれより高速のIntel Xeon(登録商標)プロセッサである。ここで図２を参照すると、プロセス５００はブロック５１０から始まり、固有飽和演算を用いて１６ビットの放射線画像に対するピクセルオフセット補正を１６ビットの整数フォーマットで行うことにより、ゼロの値にクリップされた負のピクセル値を有する１６ビットの整数フォーマットの画像を生成する。１つの実施形態において、ピクセルオフセット補正は、放射線画像ピクセル値から暗画像（又はオフセット画像）のピクセル値を差し引く段階を含み、ここで暗画像とは、Ｘ線の無い状態で収集されてメモリ２３０に記憶された画像データセットをいう。本明細書で使用されるピクセルの操作とはピクセルの輝度値の操作を意味する。システム１００がリアルタイムモードで動作している場合、１６ビット放射線画像は、イメージング装置３０５にて連続して収集され、１つ又はそれ以上のプロセッサ２１０、２２０によって処理されて、毎秒３千万ピクセルに相当するフレームレートでディスプレイ２５０に表示される。

ブロック５２０から５３０で、プロセッサ２１０は、ブロック５１０の結果をゼロ又はそれ以上の予めオフセット補正された画像の３２ビット整数累算に加えて、３２ビット整数フォーマットの累算されたオフセット補正画像を得て、その合計を３２ビット浮動小数点の数に変換し、この変換されたピクセルにメモリ２３０の正規化テーブルから収集された３２ビット正浮動小数点ゲイン係数を掛ける。

ブロック５４０で、ゲインを掛けたピクセルに３２ビット浮動小数点演算を用いて重み付き平均（帰納平均）を行う。１つの実施形態において、重み付き平均化は、次のフレームのピクセルの輝度に指数重み関数を適用する段階を含み、フレームが古いほど加重が小さくなり、よって最も新しいフレームのピクセルの輝度に対してより大きな重みを与えることになるが、しかしながら、他の重み関数、又は非重み関数もまた、用いることができる。１つの実施形態において、平均画像値は、累算されたピクセル値の和である結果として得られるピクセル値を、累算された画像の数で割る（又は、逆数を掛ける）ことによって計算することができる。

ブロック５５０で、ブロック５４０の結果を累算された画像の数で割り、飽和演算を用いて１６ビット整数に変換する。固有飽和演算はまた、１６ビットの整数を１６ビット整数フォーマットで利用できる最大値及びゼロの最小値にクランプし、これによりディスプレイ中の視覚的なアーチファクトを排除するピクセル飽和値を設定する。クランプされたピクセル値は、適切な１６ビットの範囲にクランプされ、ラップすることはできない。オペレーションの性質及びオペランドの大きさにより適切な範囲が決定される。例えば、１６ビットのオペランドと符号なしの飽和減算とを用いると、結果はゼロにクリップされる。１６ビットのオペランドと符号付きの減算を用いると、結果は−２^１５にクリップされる。

ブロック５６０で、プロセッサ２１０は、非機能ピクセルを近傍のピクセルの平均ピクセル輝度値と置き換えることにより、１６ビットの整数フォーマットで非機能ピクセルの補正を行う。他の非機能ピクセル補正のルーチンは「近傍の平均」ルーチンの代わりに用いることができる。１つの実施形態において、非機能ピクセルはシステム較正中に識別される。次いで、補正された画像を固有飽和演算を用いて処理し、ピクセル値を１６ビット整数フォーマットで利用できる最大値にクランプする。ユーザは、線形平均化が施されるフレーム数をリアルタイムで調整することができ、よって視覚的に最適な表示が得られる。

ブロック５７０で、結果として得られた１６ビットの補正ピクセル値は、メモリ２３０のルックアップテーブルによって整数フォーマットの解像度を８ビットのパレットインデックスに表示するためにマッピングされ、例えば、１つの実施形態ではグレイシェイドとして表示される輝度レベル２５６の中の１のような、多数の中の１つを有する出力ピクセル輝度を設定する。１つの実施形態において、結果として得られる整数のピクセルを標準的なモニターへの表示に適した８ビットのグレイスケール画像にマッピングするために、コントラスト調整とガンマ補正の両方を組み込む単一のルックアップテーブルを使用する。コントラスト調整は、ウィンドウ／レベル、ヒストグラム平坦化、又は他のいずれかの標準的な画像処理技術を含むことができる。コントラスト調整とガンマ補正を組み合わせることにより、２つの別々のルックアップテーブルを使うことによって生じるポスタリゼーションの影響が回避される。ポスタリゼーションとは、切り捨てに起因する極めて小さな矩形領域が画像上に見られる既知の現象である。ブロック５８０、５９０で、マッピングされた画像を、スキャンされた対象物１２０の厚さの範囲内で特徴認識が向上するようフィルタ処理して、毎秒３千万ピクセル相当以上のリアルタイムフレームレートで表示する。１つの実施形態において、フィルタは、限定ではないが、単一で又は重ねて使用される、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、鮮鋭化フィルタ、エッジ強調フィルタ、又はカスタムカーネルを備えたフィルタを含む標準的な画像処理フィルタである。特定の種類の欠陥を識別するために各々を調整して、複数のフィルタを用いることができる。例えば、ローパスフィルタは、蜂の巣の中の水のような異物の混入の検出を向上させることを含み、ハイパスフィルタは、対象物１２０の構造中のひびを強調表示させることを含むことができる。１つの実施形態において、重ねられた複数のフィルタは、リアルタイムの速度で観察するための最終的な単一の画像を生成するのに用いることができ、又は、複数のフィルタは、同じデータを個々に加えて画像のセットを生成し、次いで、これをサブサンプリングしてディスプレイ２５０の異なる領域に同時に表示することができ、或いは、異なるフィルタを異なる画像を処理するのに使用して、単一の合成画像を生成することができる。

１つの実施形態において、プロセス５００は、例えば、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、書き込み可能ＣＤ、書き換え可能ＣＤ、又は他の何らかの好適な記憶媒体といった、ＣＯＴＳプロセッサが読み取り可能なプログラム命令を含むコンピュータプログラム１３０で具現化される。

ここで、図３から図４を参照するとよく分かるように、ユーザは、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）６００によって検査システム１００と対話する。図３から図４は、ディスプレイ装置２５０に表示された、入力装置２４０に応答するＧＵＩ６００の画面例を示している。一般に、ＧＵＩ６００は、種々のシステム選択を通してユーザを導くインターフェースのセットをユーザに提供し、これによりユーザは、高品質のデジタル画像を取得することができる。ＧＵＩ６００は、メモリ２３０内のアプリケーション・ソフトウェアに組み込まれ、プロセッサ２１０によって実行される。

ここで、図３を参照すると、ＧＵＩ６００は、構成ソフトウェアプログラム６０１を用いてシステム構成を行うように操作可能であり、構成ソフトウェアプログラム６０１は、ドロップダウンメニュー６０３によって制御されることになるシステムハードウェア・デバイス６０２を選択するようにユーザに指示する。例えば、６０２、６０３で示されているように、「Ｐａｎｅｌ Ｔｙｐｅ：パネルタイプ」（画像検出器３２０）は、「ｆｌｕｏｒｏ」（Ｘ線透視）タイプパネルであり、「ＣＡＲ３０＿３」の「Ｐａｎｅｌ ＩＤ」（識別）を有することができ、「Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ」（３３０）は、「ａｄｅｐｔ」タイプのマニピュレータとすることがで、「Ｒｅｍｏｔｅ Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ」（コントローラ３４０）は、「ｒａｄｗｏｒｋｓ」タイプのワークステーションとすることができ、「Ｘ−ｒａｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ」（Ｘ線源３１０）は、「ｋｅｖｅｘ＿ｐ１６０」タイプのＸ線源とすることができる。６０３に示される指定は、検出器３２０、マニピュレータ３３０、画像観察ステーション３４０、及びＸ線源３１０のような検査システムの種々の必要な構成要素及び任意選択の構成要素を制御するソフトウェアモジュールの内部名称である。他のハードウェア・デバイス６０２は、ドロップダウンメニュー６０３により選択することができるが、場合よっては、何れのハードウェア・デバイスも任意選択の構成要素に関して選択できず、このような場合、ユーザは、適切な時に手動で制御入力を行うよう指示されることになる。また、構成ソフトウェアプログラム６０１により、ユーザは、入力ボックス６０５の「２１」のような数字を入力することによってインチ単位で「Ｓｏｕｒｃｅ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｄｉｓｔａｎｃｅ（ｉｎ．）:Ｘ線源−検出器の距離」６０４を入力することができる。構成ソフトウェアプログラムの入力が完了すると、ユーザは、「Ａｐｐｌｙ：適用」６０６、又は「Ｑｕｉｔ：中止」６０７選択ボタンのいずれかを選択する。「Ｑｕｉｔ」の選択に応答して、構成ソフトウェアプログラム６０１は、システム選択に変更を加えることなく終了する。「Ａｐｐｌｙ」の選択に応答して、構成ソフトウェアプログラム６０１は、メモリ２３０に記憶されている製造業者供給の構成スクリプトを用いて、アプリケーション・ソフトウェアに自己を再構成するよう指示して、選択されたハードウェアと適切にインターフェースを行うようにする。構成スクリプトは、メモリ２３０内のルックアップテーブルに記憶することができ、このルックアップテーブルには、ハードウェア製造業者によって提供される、全てのハードウェア制御パラメータ及びドライバが含まれている。ユーザがルックアップテーブルにない特定のハードウェアを使用したい場合には、インストール手順に従って、適切なハードウェア制御パラメータ及びドライバをインストールして、関連するドロップダウンメニュー項目を備えた新しい構成スクリプトを作成することができる。

検査システム１００が構成されると、ユーザは、Ｘ線検査のために、マルチボタンタスクバー（シーケンサ）６１０の順次起動を含む検査システム１００の使用を開始することができ、このマルチタスクバーは、図４を参照すると最もよく分かるように、左から右に「Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ：システム初期化」６１１、「Ｃａｌｉｂｒａｔｅ：システム較正」６１２、「Ｖａｌｉｄａｔｅ：システム確認」６１３、「Ｓｅｔｕｐ：システムセットアップ」６１４、及び「Ａｃｑｕｉｒｅ：データ収集」６１５の各選択ボタンを含む。シーケンサ６１０は、ユーザが左から右に事前収集プロセスの論理セットを順に進むよう構成されており、これによりセットアップの使い勝手を容易にすることができ、結果として、検査システムが予測可能な方法で動作できることになる。ユーザは、先に行われたステップを順番通りにバックアップして再実行することができるが、現在のステップが適切に完了するまで先に進むことはできない。シーケンサ６１０の表示及びオペレーションと並行して、読み出し専用システムの状態表示（図示せず）により、検査システム１００の現在の状態が示される。シーケンサボタンの選択は、特定のタスクを行うためのアプリケーション・ソフトウェアの基礎をなすソフトウェアモジュールを起動させる。

「Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ」ボタン６１１をユーザがクリックすることによるシステム初期化コマンドに応答して、検査システム１００のアプリケーション・ソフトウェアは、構成ソフトウェアプログラム６０１を用いて選択されていた接続済みハードウェア・デバイスの全てについてパワーオンセルフテストを実行する。「Ｃａｌｉｂｒａｔｅ」ボタン６１２をユーザがクリックすることによるシステム較正コマンドに応答して、アプリケーション・ソフトウェアは、既知の方法を用いて新しいピクセルオフセット補正マップと新しいピクセルゲインマップを作成するか、又は任意選択的前回の較正の間に作成されたマップを使用するかをユーザに問い合わせる。新しいマップはメモリ２３０に記憶される。

「Ｖａｌｉｄａｔｅ」ボタン６１３をユーザがクリックすることによるシステム確認コマンドに応答して、ユーザは、暗いフラットフィールド画像のセットを収集し、予め定義された複合試験ファントムをスキャンして、幾つかの画像品質及び検出器性能パラメータを解析及び測定するのに使用される試験画像を生成するために、アプリケーション・ソフトウェア内で確認アルゴリズムを走らせる選択肢を有する。首尾よく確認テストを走らせ、動作パラメータが特定の範囲内に収まることを確認することによって、オペレータは、システムが良好な画像品質を備えるＸ線画像を提供するよう適切に構成されていることを確信することができる。任意選択的に、ユーザはシステム確認プロセスを省略してもよい。

ここで図５を参照すると、例示的な確認プロセス７００が示されており、シーケンサ６１０で「Ｖａｌｉｄａｔｅ」ボタン６１３をユーザが選択することによって開始７０２する。ブロック７０４で、検査システム１００及びイメージングシステム３００は、暗画像のセット（Ｘ線無し）を取得し、これらはメモリ２３０に記憶される。ブロック７０６で、フラットフィールド画像のセット（Ｘ線有、ビーム経路中に対象物有りと無し）を取得する。ブロック７０８で、ユーザはイメージング装置３０５内に複合画像ファントム（一般に対象物１２０として示される）を配置するよう指示され、複合ファントム画像のセットを取得する。ブロック７１０で、アプリケーション・ソフトウェアが、複合試験ファントムの解析を開始する。

ブロック７１２で、電子ノイズ及び相関ノイズを暗画像のセットのピクセル値から求める。電子ノイズ、すなわち外部信号の無い状態での検出器３２０のノイズは、暗画像内の関心のある幾つかの領域を読み取ることによって測定され、これらの個々の領域の平均ピクセル値の平均値である。相関ノイズは、暗画像内の関心のある幾つかの領域から取得された平均ピクセル値の標準偏差である。ブロック７１４で、複合ファントムの向き及び特徴が位置付けられ、画像拡大率を決定する。

ブロック７１６で、大信号及び小信号コントラストとコントラストノイズ比を求める。大信号コントラストは、複合ファントム画像内のスルーホール及びリードスラグを用いて、これらの特徴の各々のピクセル値の平均を収集し、スルーホールの平均で除算された平均値の差を計算して求める。小信号コントラストは、複合ファントム画像内の各ステップでスルーホールのあるアルミニウムステップウエッジを用いて、各ステップ及び各ステップの各ホールのピクセル値のへ平均値を収集し、ステップのスルーホールの平均値で除算された１ステップあたりのステップとホールの平均値の差を計算して求める。コントラストノイズ比（ＣＮＲ）は、複合ファントム画像内の各ステップでスルーホールのあるアルミニウムステップウエッジを用いて、各ステップでのピクセル値の平均値及び標準偏差と、各ステップでの各ホールのピクセルの平均値を収集し、このステップの標準偏差で除算された１ステップあたりのステップとホール平均値の差を計算して求める。全ステップのコントラストノイズ比を記録する。

ブロック７１８で、信号レベルの精度とダイナミックレンジの線形性を求める。信号レベルの精度は、出力画像に基準グレイレベルを提供するためのシステムの能力の１つの尺度であり、複合ファントム画像内の銅のステップウエッジを用いて、各ステップでピクセル値（グレイレベル）の平均値を計算して求められる。所与の照射パラメータにおいて、測定されるレベルは目標グレイレベルを一貫して達成する必要がある。精度は、実際のグレイレベルと目標のグレイレベルの差の二乗の正規化された和を使った積算量である。ダイナミックレンジの線形性は、複合ファントム画像内の銅ウエッジを用いて、検出器３２０の線形性を測定するための各ステップでのピクセル値（グレイレベル）の平均値を計算して決定される。線形性は、線形性がグレイ値の対数平均値における平均絶対偏差の尺度である場合、直線を有する線形回帰式フィッティングからのＲ乗の推定値として定義される。

ブロック７２０で、解像度不均質性（ＲＮＵ）を、複合ファントム画像のメッシュの種々の位置における関心のある幾つかの領域を使用することによって求める。メッシュ領域平均ピクセル値の最小及び最大と、メッシュ領域の平均値の平均とを求めて計算する。ＲＮＵは、メッシュ領域平均値の平均で除算された最大及び最小メッシュ領域平均値の差から計算される。

ブロック７２２で、変調伝達関数（ＭＴＦ）を求める。ＭＴＦは、対象物のコントラストを対象物のディテールの関数として表わす。ＭＴＦを求めるために、タングステンクーポンエッジを複合ファントム画像の中で使用し、これは１ミリメートル当たりのラインペアの空間周波数応答の尺度である。ＭＴＦは、解像度及び視覚的に認識される鮮鋭度を定量化する手段である。低ＭＴＦ値は、ぼけた画像を表す。高ＭＴＦ値は微細な画像のディテールを表す。ＭＴＦの結果は、検知量効率（ＤＱＥ）メトリックの決定に使用される。ブロック７２４で、フラットフィールドエア画像を用いてオフセット補正を行う。

ブロック７２６で、空間密度の関数としての検出器３２０のノイズの尺度であるノイズパワースペクトル（ＮＰＳ）を、パワースペクトルに対する標準高速フーリエ変換（ＦＦＴ）法を用いて求める。オフセット補正されたフラットフィールドエア画像のセットは、１ミリメートル当たりのラインペアにおける関心のある周波数でのノイズパワースペクトルを計算するために使用される。ノイズパワースペクトルの結果は、検知量効率（ＤＱＥ）計量の決定に使用される。

ブロック７２８で、ＤＱＥを求める。ＤＱＥは、対象物のディテール又は空間周波数の関数として表わされ、これはデジタル画像の品質及び対象物の検知能の尺度としてノイズ性能とコントラスト性能とを兼ねるものである。１ミリメートル当たりのラインペアの特定周波数において、ＤＱＥはこの周波数でのＸ線放射線量補正係数にＭＴＦの二乗を掛け、その周波数におけるＮＰＳで割ることにより求められる。

ブロック７３０で、グリッドラインインデックスを求める。グリッドラインインデックス測定は、システム性能とＸ線フィルムを用いて達成される性能とを比較する。オフセット補正されたフラットフィールドエア画像の関心のある幾つかの領域は、ピクセル値の二次元ＦＦＴを取得し、フィルムに対応する推定グリッドライン周波数でピクセルインデックスを得ることによって、グリッドラインスペクトルを解析する。関心のある種々の領域の最大グリッドラインインデックスを記録する。

ブロック７３２で、オフセット補正されたフラットフィールドエア画像を使用し、且つ画像のほとんどを覆う関心のある幾つかの重なり合った領域を取得することにより輝度の不均質性を求める。関心のある個々の領域の全体にわたって、最小及び最大の領域平均ピクセル値と領域平均値の平均を求める。輝度の不均質性は、最大及び最小の領域平均値の差を領域平均値の平均で割ることによって算出される。

ブロック７３４で、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の不均質性を求める。オフセット補正されたフラットフィールドエア画像のセットにおける関心のある幾つかの領域のピクセル平均値を収集し、オフセット補正されたフラットフィールドエア画像の２つから差分画像を生成する。差分画像における関心のある整合領域のピクセル標準偏差を計算し、次いで、２の平方根で割ることで正規化する。ＳＮＲは、不規則な強度（ノイズ）変動に対する計算された信号強度の比率であり、平均標準偏差を正規化された標準偏差で割ることによって、関心のある各領域について算出される。関心のある領域の信号対ノイズ比の最小値、最大値、及び平均値について求め、ＳＮＲの不均質性は、最大及び最小のＳＮＲの差をＳＮＲの平均値で割った値により算出される。

ブロック７３６で、輝度のジッターを求める。輝度のジッターは、オフセット補正されたフラットフィールドエア画像のシーケンスを用いて、グレイスケールでの過渡的な輝度の均一性を測定する。所与のサイズ及び位置の関心のある単一の領域内で各画像について平均グレイレベルを測定する。平均グレイレベルは、関心のある各画像の領域について計算される。全ての画像について、平均値の標準偏差と平均値の平均を計算する。輝度のジッターは標準偏差を平均で割った値として計算される。

ブロック７３８で、オペレータが観察するために、ディスプレイ装置２５０に結果を表示する。ブロック７４０で、今後の動向及び履歴のために日付と時間のタグを結果に付ける。ブロック７４２で、アプリケーション・ソフトウェアはＧＵＩ６００のオペレータに制御を戻す。

プロセス７００のパラメータに関して、暗画像は、電子ノイズ及び相関ノイズ計量を記録し、フラットフィールドエア画像をオフセット補正するために使用され、オフセット補正されたフラットフィールドエア画像は、輝度の不均質性及び輝度のジッター、信号対ノイズの不均質性、グリッドラインインデックス、及びノイズスペクトルの計量を記録するために使用され、オフセット補正された複合ファントム画像は、空間ＭＴＦ、解像度不均質性、小信号コントラスト、大信号コントラスト、信号レベル精度、ダイナミックレンジ線形性、及びコントラストノイズ比の計量を記録するために使用され、ＭＴＦメトリックをノイズパワースペクトルと組み合わせると、ＤＱＥ測定値が生成される。

図４に戻り参照すると、「Ｖａｌｉｄａｔｅ」の後で、シーケンサ６１０で「Ｓｅｔｕｐ」ボタン６１４をユーザがクリックすることによるシステムセットアップコマンドに応答して、高位レベルの資格が与えられているオペレータは、図６から図９を参照するとよく理解される、幾つかのセットアップウィンドウ８００、８２５、８５０、８７５によって誘導され、これにより、オペレータが検査システム１００の構成要素に基づいた収集に利用可能なパラメータ選択の全てを行うことができる。これらのパラメータ設定は、メモリ２３０に保管され、名前付き技法として今後の使用において呼び出される。より低位レベルの資格が与えられたオペレータは、高位レベルのオペレータによってセットアップされた名前付きの技法を選択できるが、ほとんどのパラメータを変更することができない。パラメータは、限定ではないが、Ｘ線３１０、ディスプレイ２５０、マニピュレータ３３０、及び検出器３２０の設定、リアルタイムの初期値、更に初期画像処理パラメータを含むことができる。また、較正プロセスからのゲイン及びオフセットテーブルを使用するか、或いは画像収集の直前に新しいゲイン及びオフセットテーブルを収集するかを選択することができる。画像収集の直前に新しいテーブルを収集することによって、イメージングに先だって発生する可能性のある不均質性のどのような影響をも、収集された画像から除外して正規化することができる。また、ゲイン及びオフセット補正を加えないよう選択でき、更に非機能ピクセルを補正しないよう選択して、生データを収集できるようにする。

オペレータは、「Ｖａｌｉｄａｔｅ」ステージが完了すると、シーケンサ６１０の「Ｓｅｔｕｐ」ボタン６１４と「Ａｃｑｕｉｒｅ」ボタン６１５を切り替えることができ、これによりオペレータがパラメータを再調整して収集を繰り返すか、又は、新しい収集のためにセットアップすることができる。この切り換え機能は、まだ画像を収集している間に過渡的な不均質性が発生するリアルタイムモードにおいて検査システム１００を動作させる場合に特に有用である。

図６から図９を参照すると、一般に、「タブ」、「インプットボックス」、「ドロップダウンメニュー」、イエス／ノー「チェックボックス」、選択「チェックボックス」、及び「起動ボタン」といった既知のＧＵＩナビゲーションツールが使用されており、以下に説明する。セットアップ（「Ｓｅｔｕｐ」ボタン６１４の起動）中、関連するセットアップダイアログ画面を備えたセットアップダイアログタブと呼ばれる４つの「タブ」が、ディスプレイ２５０の画面の上部に表示され、すなわち、「Ｇｅｎｅｒａｌ：一般」８０２、「Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ：画像収集」８２７、「Ｘ−ｒａｙ：Ｘ線源」８５２、及び「Ｉｍａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：画像制御」８７７であり、これらについては以下に別々に説明する。これらのタブの１つをクリックすると、図６から図９に示されるようなセットアップダイアログ画面が呼び出される。各画面の下部には８０１のラベルの付いた作動ボタンのセットがあり、すなわち「Ａｃｃｅｐｔ＆Ｃｏｎｔｉｎｕｅ」、「Ａｒｃｈｉｖｅ＆Ｃｏｎｔｉｎｕｅ」、及び「Ｃａｎｃｅｌ」である。「Ａｃｃｅｐｔ＆Ｃｏｎｔｉｎｕｅ」ボタンは、セットアップダイアログ画面のフィールドの全てについて正当性をチェックし、「Ａｃｑｕｉｒｅ」ステップでソフトウェアによって使用されるファイルに情報を出力して、「Ａｃｑｕｉｒｅ」ボタンへ進む。オペレータによるどのような変更も記録されずに、データベースに保存される。「Ａｒｃｈｉｖｅ＆Ｃｏｎｔｉｎｕｅ」ボタンは、「Ａｃｃｅｐｔ＆Ｃｏｎｔｉｎｕｅ」ボタンの動作及びステップの全てを実行し、更に、今後の参考及び使用のためにデータベースにセットアップパラメータの全てを保存し、これは以下に説明される技法名のもとで記録される。「Ｃａｎｃｅｌ」ボタンは、シーケンサ６１０のオペレータに制御を戻す。本明細書で使用されるこれらの引用は、セットアップダイアログ画面内の画面要素を意味する。図６から図９は種々の入力及び／又は選択ボックスを示しているが、これらは単に例証に過ぎず、他の入力及び／又は選択ボックスがこれらの場所で使用できることは明らかであろう。図６から図９の各セットアップウィンドウにおいて、アプリケーション・ソフトウェアは、入力ボックスの入力の有効性を検証する。有効な入力が行われている場合、入力は受け付けられ、入力が無効である場合、オペレータに通知して、新しい入力を要求する。

図６を参照すると、セットアップウィンドウ８００が「Ｇｅｎｅｒａｌ」タブ８０２のセットアップパラメータを示しており、ここで、「Ｄａｒｋ Ｖｉｅｗｓ」８０４、「Ａｉｒ Ｖｉｅｗｓ」８０６、「ＤＲ（デジタルＸ線写真）Ｖｉｅｗｓ」８０８、及び「Ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ」８１０に対応する種々のパラメータが入力及び／又は「Ｓｈｏｔｓ １−３」から選択できる。「Ｄａｒｋ Ｖｉｅｗｓ」とは、Ｘ線を照射せずに撮られた画像を意味する。「Ａｉｒ Ｖｉｅｗｓ」は、Ｘ線を照射するが、Ｘ線ビーム内に対象物が存在しない状態で撮られた画像のことである。「ＤＲ Ｖｉｅｗｓ」とは、Ｘ線ビーム内に対象物が存在する状態でＸ線を照射して撮られた画像のことである。「Ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ」とは、オフセット及びゲイン補正のプロセスを意味する。「Ｓｈｏｔｓ １−３」は、実施形態において対象物の最大３方向を指定できることを意味する。更に、オペレータは、「Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｎａｍｅ」８１２で選択することによりセットアップに名前を付けることができる。又は、「Ｇｅｎｅｒａｌ」タブ８０２に入力する場合に、オペレータは「Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｎａｍｅ」を入力し、これに対応する選択を受け付けることができる。

ここで図７を参照すると、セットアップウィンドウ８２５は、「Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ」タブ８２７のセットアップパラメータを示しており、ここで、「Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｖｉｅｗｐｏｒｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ」８２９及び「Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ａｒｅａ Ｖｉｅｗｐｏｒｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ」８３１に対応する種々のパラメータを入力及び／又は「Ｓｈｏｔｓ １−３」から選択できる。「Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｖｉｅｗｐｏｒｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ」は、画像内で記憶用の関心のある領域を選ぶことを意味する。「Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ａｒｅａ Ｖｉｅｗｐｏｒｔ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ」は、画像ヘッダーにある領域の平均ピクセル値を記憶するための画像内の領域を選ぶことを意味する。また、セットアップウィンドウ８２５で、オペレータは、「Ｓｕｐｅｒ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ」８３３及び「Ｐｅｒｆｏｒｍ Ｐｉｘｅｌ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ」８３５を含むか除くかを選択できる。「Ｓｕｐｅｒ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ」とは、検出器を空間的にオーバーサンプルすることによって高解像度の画像を得ることを含むシステムの実施形態をさす。「Ｐｅｒｆｏｒｍ Ｐｉｘｅｌ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ」は非機能ピクセルの補正をさす。

ここで図８を参照すると、セットアップウィンドウ８５０は、「Ｘ−ｒａｙ」タブ８５２のセットアップパラメータを示しており、ここでＸ線源３１０に対応する種々のパラメータを入力及び／又は「Ｓｈｏｔｓ １−３」から選択できる。例えばオペレータは、Ｘ線源３１０の「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｘ−ｒａｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ」を有するかどうか８５４で選択でき、「Ｓｏｕｒｃｅ−Ｉｍａｇｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ（ｍｍ、ミリメートル）」を入力でき、「Ｓｏｕｒｃｅ−Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｉｓｔａｎｃｅ（ｍｍ）」を入力でき、Ｘ線源３１０のＸ線「Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｖｏｌｔａｇｅ」を入力でき、Ｘ線源３１０の「Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ」を入力でき、Ｘ線源３１０の「Ｆｏｃａｌ Ｓｐｏｔ Ｓｉｚｅ」を選択でき、「Ｗｉｎｄｏｗ（画像コントラスト）−ａｉｒ ｉｍａｇｅｓ」を入力でき、「Ｌｅｖｅｌ（画像輝度）−ａｉｒ ｉｍａｇｅｓ」を入力でき、「Ｗｉｎｄｏｗ（画像コントラスト）−ＤＲ ｉｍａｇｅｓ」を入力でき、「Ｌｅｖｅｌ（画像輝度）−ＤＲ ｉｍａｇｅｓ」を入力でき、及びＸ線源３１０のミリ秒（ｍｓｅｃ）単位の「Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｔｉｍｅ」を入力できる。

図９を参照すると、セットアップウィンドウ８７５が「Ｉｍａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ」タブ８７７のセットアップパラメータを示しており、ここで、「Ｗｉｎｄｏｗ（画像コントラスト）Ｓｔｅｐ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ」８７９、「Ｌｅｖｅｌ（画像輝度）Ｓｔｅｐ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ」８８１、「Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ａｖｅｒａｇｅ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ」８８３、画像「Ｚｏｏｍ」８８５、及び「Ｄｉｓｐｌａｙ Ｇａｍｍａ」８８７に対応する種々のパラメータを、入力及び／又は選択できる。表示された画像に対応するガンマ入力値によりオペレータは検知された電圧の関数としてピクセル輝度を制御でき、ここで、輝度は電圧のガンマ乗の関数として変化する。

セットアッププロセスの完了、すなわちセットアップウィンドウ８００、８２５、８５０、８７５での入力が完了すると、シーケンサ６１０でのオペレータに制御が戻る。ここで再び図４を参照すると、「Ｓｅｔｕｐ」の後でシーケンサ６１０の「Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ」ボタン６１５をオペレータがクリックすることによるシステム収集コマンドに応答して、オペレータは、リアルタイムモード又は静止ＤＲ（デジタル放射線画像）モードの何れで検査システム１００を動作させるかを問い合わされ、これに応答して検査システム１００は選択されたモードを入力する。

リアルタイムモードで動作される検査システム１００に応答して、リアルタイムの画像を対話的に操作するよう利用可能なハードウェア制御は、図１０を参照するとよく分かるように、リアルタイム画像コントローラ（ＲＴＩＣ）４００により使用可能である。上述のように、ＲＴＩＣ４００は、画像制御ボタンのセット４２０、画像制御ダイヤルのセット４３０、ディスプレイ４４０、及び、制御ボタン４２０及びダイヤル４３０の機能をコンピュータ２００のアプリケーション・ソフトウェアにマッピングする組み込み型アプリケーション・プログラミング・インターフェースを含む。ＲＴＩＣ４００とコンピュータ２００間の通信は、通信バス４１０を介して行われ、１つの実施形態においてこれはシリアルポートである。１つの実施形態において、ＲＴＩＣ４００は、対応するアプリケーション・プログラミング・インターフェース（ＡＰＩ）と共に使用できる汎用市販（ＣＯＴＳ）のコントローラボックスである。メモリ２３０のアプリケーション・ソフトウェアは、アプリケーション・ソフトウェアの適切なソフトウェアモジュールに適切なコマンドを送ることにより、オペレータによって選択された機能を実行する。ＲＴＩＣ４００の制御ボタン及び制御ダイヤル機能は、アプリケーション・ソフトウェアによって定められ、図１０に示されている。ＲＴＩＣ４００の全ての機能が常時利用できるとは限らず、ＣＯＴＳコントローラボックスを利用するため、全てのボタンが対応する機能を有するとは限らない。従って、図１０は、ＲＴＩＣ４００の１つの例示的な実施形態のみを示しており、他のリアルタイム画像コントローラを本発明の教示に従って利用できることが企図される。

ここで図１０を参照すると、ＲＴＩＣ４００の１つの実施形態において、制御ボタン４２０及び制御ダイヤル４３０の左側のセット４５０は、「Ｗｉｎｄｏｗ−Ｃｏａｒｓｅ／Ｆｉｎｅ」、「Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ａｖｅｒａｇｅ」、「Ｌａｇ」、「Ｓｕｍ−Ｏｎ／Ｏｆｆ」、「Ｚｏｏｍ」、及び「Ｓｔｏｒｅ Ｓｕｍ」制御部を含み、制御ボタン４２０と制御ダイヤル４３０の右側のセット４６０は、「Ｓｔｏｐ Ｃｌｉｐ」、「Ｐａｕｓｅ／Ｒｅｓｕｍｅ」、「Ｌｅｖｅｌ−Ｃｏａｒｓｅ／Ｆｉｎｅ」、「Ｌｉｖｅ／Ｐｌａｙｂａｃｋ」、及び「Ｑｕｉｔ」を含む。ディスプレイ４４０は、コントローラ機能の現在の状態をオペレータに示す。

ダイヤル４３０及びボタン４２０の左側のセット４５０に関して、ダイヤル４３０は、どの機能が作動し、かつどの方向にダイヤルが回転されたかに応じ、時計方向に回転すると値が増大するようにして、「Ｗｉｎｄｏｗ」又は「Ｌａｇ」の値を上下に調整する。「Ｗｉｎｄｏｗ−Ｃｏａｒｓｅ／Ｆｉｎｅ」ボタンがオンにされると、左側部分４５０のダイヤル４３０は、細かいステップサイズ（セットアップウィンドウ８７５で規定され、上記に説明された）でディスプレイのコントラストを調整し、オフにされると、左側部分４５０のダイヤル４３０は、粗いステップサイズでディスプレイのコントラストを調整する。「Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ａｖｅｒａｇｅ」ボタンがオンにされると、再帰的平均画像処理アルゴリズムが起動して現在のラグパラメータを使用し、オフにされると、再帰的平均画像処理アルゴリズムが停止する。１つの実施形態において、再帰的平均アルゴリズムは上述のような指数重み関数を使用する。「Ｌａｇ」ボタンは、「Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ａｖｅｒａｇｅ」ボタンがオンの時にのみ使用可能となる。「Ｌａｇ」ボタンがオンにされると、左のダイヤル４３０はセットアップウィンドウ８７５で定められたラグステップサイズに基づいてラグパラメータを増大又は減少させ、ターオフされると、左のダイヤル４３０は、「Ｗｉｎｄｏｗ」機能を制御する。「Ｓｕｍ−Ｏｎ／Ｏｆｆ」ボタンがオンにされると、最大１，０００連続フレームまで合計され（画像処理技法）、オフにされると、フレームを合計する機能がオフになる。フレーム合計機能及び再帰的平均化機能は互いに排他的である。「Ｚｏｏｍ」ボタンは、表示された画像の１倍、２倍、及び４倍のズーミングを行う。「Ｚｏｏｍ」ボタンの１つがオンされると、画像がズームされ選択された倍率で表示される。３つの「Ｚｏｏｍ」ボタンは互いに排他的である。「Ｓｔｏｒｅ Ｓｕｍ」ボタンにより、オペレータは「Ｓｕｍ−Ｏｎ／Ｏｆｆ」ボタンの起動によって得られる一つの合計画像を記憶することができる。１つの実施形態において、オペレータは、生の収集又は再生が再開される前に合計画像を記憶し、標準画像処理フォーマットでの合計画像をメモリ２３０にローカルに記憶するか、或いはディスプレイ２５０に送ることになる。

ダイヤル４３０とボタン４２０の右側のセット４６０に関して、ダイヤル４３０は、何れの方向にダイヤル４３０が回転されたかに応じ、時計方向に回転すると値が増大するようにして、「Ｌｅｖｅｌ」の値を上下に調整する。「Ｓｔｏｒｅ Ｃｌｉｐ」ボタンがオンされると、連続フレーム（映画）の最大１０秒（構成可能）までが標準画像処理フォーマットでメモリ２３０にローカルで記憶されるか、又はディスプレイ２５０に送られる。ホストコンピュータのメモリ量により、このクリップの長さが制限される。別の実施形態において、処理されたフレームはリアルタイムで高速のディスクアレイに記憶される。この構成において、クリップ持続時間は１０秒を上回ることができ、ディスクアレイ上で利用可能なディスクスペースの量によって制限される。記憶された画像は、ビデオカセットレコーダー（ＶＣＲ）テープ又はＤＶＤレコーダー１４０上への記録のためのビデオ信号出力によって保存することができる。提供されるビデオ信号から直接記録されると、これらの媒体に記憶することができる画像の長さは制限されなくなる。「Ｐａｕｓｅ／Ｒｅｓｕｍｅ」ボタンがオンされると、現在のモードは停止状態になる。現在のモード（再生又は生の収集）を再開させるためには、ボタンをオフにする。停止機能は、オペレータの介入を必要とすることなく収集中の別の時間に行うことができる。例えば、「Ｓｕｍ−Ｏｎ／Ｏｆｆ」がオンされて、次いでオフされた場合、ＲＴＩＣ４００は停止状態になり、これにより必要であれば画像を記憶するための時間をオペレータに与える。「Ｌｅｖｅｌ−Ｃｏａｒｓｅ／Ｆｉｎｅ」ボタンがオンされると、右側部分４６０のダイヤル４３０は、ディスプレイの輝度を細かいステップサイズ（セットアップウィンドウ８７５で定められ上記で説明される）で調整し、オフされると、右側のダイヤル４３０は粗いステップサイズでディスプレイの輝度を調整する。「Ｌｉｖｅ／Ｐｌａｙｂａｃｋ」ボタンがオンされる場合、ＲＴＩＣ４００は収集されたデータの最後の１０秒までループする再生モードになる。「Ｑｕｉｔ」ボタンによりオペレータはリアルタイムモードを中断し、メインのＧＵＩ６００に戻ることができる。

画像パニング、Ｘ線エネルギー制御、及びガンマ制御といった他のリアルタイムダイナミック機能もまた、ＲＴＩＣ４００に組み込むことができることが企図される。ガンマパラメータは、画像ピクセル値とコンピュータモニターハードウェア表示輝度の間の非線形的な関係を特徴付け、知覚される輝度の影響を補正できる。これらの追加機能は、ＲＴＩＣ４００の右側部分４６０のタイトルのないボタン４２０によって制御することができる。

静止ＤＲ（デジタルＸ線写真）モードで動作する検査システム１００に応答して、画像収集が、検査システム１００によって制御されるシステムハードウェア・デバイスにおける収集技法セットアップ（「Ｓｅｔｕｐ」ボタン６１４）で設定されたようなパラメータから自動的に実行される。構成要素が、検査システム１００、更に組み込まれたアプリケーション・ソフトウェアによって制御されていない場合、オペレータは、特定の装置対して手動の制御入力を与えるように指示される。例えば、Ｘ線源３１０が検査システム１００によって制御されていない場合、オペレータは、Ｘ線の電圧及び電流を設定するか、又は適切な時間にＸ線をオン又はオフにするように指示されることになる。マニピュレータ３３０がシステムによって制御されない場合、オペレータは、適切な時間の検査のために対象物１２０を所定位置に配置する時間を指示されることになる。静止ＤＲモードで動作する場合、検査システム１００は、フルフレーム又は関心領域の補正画像を記憶することができ、これらは合わせて平均することができる。

静止ＤＲ及びリアルタイムモードの両方において、収集技法セットアップにより、較正ステップからのゲイン及びオフセットテーブルの使用、又は画像収集時の新しいゲイン及びオフセットテーブルの収集の何れかが可能になる。収集の直前に新しいゲイン及びオフセットテーブルを生成する利点は、収集された画像における過渡的な不均質性（例えば、Ｘ線プロファイルのヒステリシス、変動）の知覚を低減することにある。リアルタイムモードにおいて、これらの影響がクリープを起こし始める場合には、オペレータはリアルタイムの収集を中断し、ゲイン及びオフセットテーブルの新しいセットの収集を再び始めて、後のリアルタイム収集が起こるときに加えるだけでよい。静止ＤＲモードでは、ＲＴＩＣ４００からの記憶された画像は、観察ステーションに進むが、取り込まれた画像は、最初に、観察ステーションに送られる前に承認を得るためにユーザに示される。画像は、標準画像処理フォーマットで観察ステーションに送られる。上述のように、検査システム１００のソフトウェアアーキテクチャは、コマンド駆動型である。システムの各種の構成要素は、実行可能な既知の一般的なコマンドのセットを有する。システムの一部として構成され得る全てのＸ線コントローラは、例えば、同じ一般的なコマンドのセットを処理するように構成することができ、ここでソフトウェアは、一般的なコマンドを特定のＸ線コントローラ用のハードウェア特定コマンドに翻訳する。システムの各タスクは、種々のプロセス構成要素にわたって実行される所与の命令セットによって達成される。タスクステップは、できる限り並列実行を利用する種々のマルチスレッドプロセスの間で同期される。更に、コンピュータ２００を有する検査システム１００が図１に示されているが、検査システム１００は、入念に構築された通信インターフェースを使用することによって、複数のコンピュータ及びオペレーティングシステムにまたがる可能性があることは明らかであろう。検査システム１００のアーキテクチャは、全ての動作プロセスが制御プロセスの単一の点に対してエラーを報告する状態で、上述のセットアップ構成ソフトウェアプログラムによって新しいＸ線管コントローラのような新しい構成要素を加えるのが比較的容易なように構成される。検査システム１００のアプリケーション・ソフトウェアは、プロセスの１つに重大なエラーがある場合、全てのプロセスに正常に且つ安全にシャットダウンするよう指示する。例えば、マニピュレータ３３０に重大なエラーが発生した場合、Ｘ線プロセスは停止するよう通知され、Ｘ線プロセスが終了する前にＸ線がオフにされる。また、オペレータはいつでもシーケンサ６１０のシーケンサタスクバーによってシステムの終了を選択できる。システムの終了は、全てのシステム構成要素及びインターフェースを正常に且つ安全にシャットダウンするように全てのプロセスに指示することになる。

本発明の幾つかの実施形態は、以下の特長の幾つかを有し、すなわち、毎秒３千万ピクセルに相当するリアルタイム速度での非破壊的なリアルタイム放射線画像イメージング、全システムを再検査する必要のない容易なハードウェア交換（セットアップ構成ソフトウェアプログラムを通じた）、オペレータの熟練レベルに応じた制御セットアップ、構成ソフトウェアプログラムの使い易さ、シーケンサタスクバーの使い易さ、セットアップテーブルの誤ったパラメータの検出、リアルタイム画像処理のための汎用市販プロセッサの使用、汎用市販のプログラム可能なリアルタイム画像コントローラボックスの使用、リアルタイム画像操作、Ｘ線画像のリアルタイムデジタル強調、グラフィカル・ユーザ・インターフェースによるオペレータへのシステムフィードバック、組み込み型検出器故障診断、リアルタイム検査手順をビデオテープにアーカイブする機能、選択された検査データをリアルタイムでコンパクトディスク又はＤＶＤにアーカイブする機能、収集の直前に新しいゲイン及びオフセットテーブルを生成するか、又はメモリ内の較正セットからゲイン及びオフセットテーブルを収集する機能、及び検出器パネルでヒステリシスの視覚的影響を低減する機能、リアルタイムで画質を向上させる機能である。

本発明を例示的な実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱せずに様々な変更を行い、等価物に置き換えることができることを理解されたい。更に、多くの修正を行って、本発明の範囲から逸脱することなく特定の状況及び材料を本発明の教示に適合させることもできる。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。更に、第１、第２などの用語の使用は、どのような順序又は重要性をも意味するものではなく、１つの要素を他の要素と区別するために使用されている。

本発明の実施形態を実施する例示的なシステム。 本発明の実施形態による例示的なプロセスのフロー図。 本発明の実施形態を実行するための例示的なグラフィカル・ユーザ・インターフェース。 例示的なグラフィカル・ユーザ・インターフェース。 本発明の実施形態による例示的なプロセスのフロー図。 本発明の実施形態を実行する例示的なグラフィカル・ユーザ・インターフェース。 例示的なグラフィカル・ユーザ・インターフェース。 例示的なグラフィカル・ユーザ・インターフェース。 例示的なグラフィカル・ユーザ・インターフェース。 本発明の実施形態による例示的なリアルタイム画像コントローラ。

符号の説明

１００ 放射線画像検査システム
１１０ 通信バス
１２０ 対象物
２００ コンピュータ
２１０、２２０ プロセッサ
２６０ 検出器インターフェースカード
２３０ メモリ
２４０ 入力装置
２５０ ディスプレイ装置
３００ イメージングシステム
３０５ イメージング装置
３１０ Ｘ線源
３２０ 画像検出器
３３０ 対象物マニピュレータ
３４０ イメージングシステムコントローラ
３５０ Ｘ線ビーム
４００ リアルタイム画像コントローラ（ＲＴＩＣ）
４１０ 通信バス
４２０ 画像制御ボタンのセット
４３０ 画像制御ダイヤルのセット
４４０ ディスプレイ

Claims (10)

1. スキャンされた対象物（１２０）の放射線画像を処理する方法（５００）であって、
   符号なしの飽和演算（５１０）を用いて放射線画像に対するピクセルオフセット補正を整数フォーマットで行い、ゼロの値にクリップされた負のピクセル値を有する整数フォーマットでの画像を生成する段階と、
   結果として得られたピクセルを浮動小数点フォーマットに変換して（５２０）、前記変換されたピクセルに正の浮動少数点ゲイン係数を掛ける段階（５３０）と、
   結果として得られたピクセルを整数フォーマットに変換して（５５０）、飽和演算（５１０）を用いて前記変換されたピクセル値を最大値にクランプする段階と、
   非機能ピクセル補正を整数フォーマットで行い（５６０）、飽和演算（５１０）を用いて前記結果として得られたピクセル値を最大値にクランプする段階と、
   ルックアップテーブルを用いて前記結果として得られたピクセル値をパレットインデックスに整数フォーマットでマッピングして、多くの輝度レベルのうちの１つを有する出力ピクセル輝度を設定する段階（５７０）と、
   を含む方法。
2. ルックアップテーブルを用いて前記結果として得られたピクセル値をパレットインデックスに整数フォーマットでマッピングする前記段階（５７０）が、
   前記整数の結果として得られたピクセルを８ビットのグレイスケール画像にマッピングするためのコントラスト調整及びガンマ補正の両方を組み込む単一のルックアップテーブルを使用して、これにより別々のルックアップテーブルを使うことによって生じるポスタリゼーションの影響を排除する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
3. 前記ピクセルを整数フォーマットに変換して（５５０）、前記非機能ピクセル補正を行う段階（５６０）の前に前記ゲインを掛けたピクセルに浮動小数点フォーマットで重み付き平均化（５４０）を行う段階を更に含み、
   前記多くの輝度レベルが少なくとも２５６グレイシェイドを含み、
   ピクセルオフセット補正を行う前記段階（５１０）が、前記放射線画像から暗画像ピクセルの減算を行う段階を含み、
   前記結果として得られたピクセル値をパレットインデックスにマッピングする前記段階（５７０）が、ルックアップテーブルによってマッピングする段階を含み、
   前記整数フォーマット、前記暗画像、及び前記放射線画像が、１６ビット整数フォーマットであり、
   前記暗画像は、放射線が無い状態で収集され、
   前記浮動小数点フォーマット及び前記ゲイン係数は、３２ビット浮動小数点フォーマットであり、
   前記ゲイン係数は、正規化テーブルから収集され、
   前記クランプされたピクセル値は、０の最小値にクランプされ、
   前記パレットインデックスは、８ビット整数フォーマットであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. ゼロ又はそれ以上の予めオフセット補正された画像の累算に前記整数オフセット補正画像を加えて、累算されたオフセット補正画像を生成する段階を更に含み、
   各オフセット補正画像は放射線画像から暗画像を差し引くことによって補正され、
   前記方法が更に、
   前記結果として得られたピクセル値を浮動小数点に変換（５２０）して正の浮動小数点ゲイン係数を掛ける段階（５３０）と、
   前記結果として得られたピクセル値を累算された画像の数で割るか、又は前記結果として得られたピクセル値に逆数値を掛けて、画像値の平均（５４０）を生成する段階と、
   前記結果として得られたピクセルを整数フォーマットに変換（５５０）して、飽和演算（５１０）を用いて前記変換されたピクセル値を最大値にクランプする段階と、
   整数フォーマットで非機能ピクセル補正（５６０）を行い、飽和演算（５１０）を用いて前記結果として得られたピクセル値を最大値にクランプする段階と、
   ルックアップテーブルを用いて前記結果として得られたピクセル値をパレットインデックスに整数フォーマットでマッピングして、多くの輝度レベルのうちの１つを有する出力ピクセル輝度を設定する段階（５７０）と、
   を含み、
   前記整数フォーマット、暗画像、及び放射線画像は、１６ビット整数フォーマットであり、
   前記累算されたオフセット補正画像は、３２ビット整数フォーマットであり、
   前記暗画像は、放射線の無い状態で収集され、
   前記浮動小数点フォーマットと前記ゲイン係数は、３２ビット浮動小数点フォーマットであり、
   前記ゲイン係数は、正規化テーブルから収集され、
   前記クランプされたピクセル値は、１６ビットレンジにクランプされ、且つラップすることができず、
   前記パレットインデックスは、８ビット整数フォーマットであり、
   多くのグレイシェイドは、少なくとも２５６グレイシェイドを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記マッピングされた放射線画像をフィルタ処理して前記スキャンされた対象物（１２０）の厚さの範囲内で特徴認識を向上させる段階（５８０）を更に含み、
   前記フィルタ処理する段階（５８０）が、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、鮮鋭化フィルタ、又はエッジ強調フィルタを単一で又は重ねて含む少なくとも１つの標準画像処理フィルタによって前記マッピングされた放射線画像をフィルタ処理する段階（５８０）を含み、
   前記方法が更に、
   毎秒３千万ピクセル以上のフレームレートでリアルタイムに前記フィルタ処理された放射線画像を表示する段階（５９０）と、
   前記表示画面の別個の領域に現在の放射線画像から取り出された少なくとも１つの他の画像と共に前記結果として得られた画像を同時に表示する段階（５９０）と、
   を含む請求項１に記載の方法。
6. スキャンされた対象物（１２０）の放射線画像を処理するためのコンピュータプログラム（１３０）であって、
   汎用市販の処理回路（２１０）によって読み取り可能な、前記処理回路によって実行するための命令を含む記憶媒体（１３０）を備え、
   前記処理回路が、
   暗画像減算と飽和演算を用いて前記放射線画像のピクセルオフセット補正を整数フォーマットで行い、ゼロの値にクリップされた負のピクセル値を有する整数フォーマットの画像を生成するために段階（５１０）と、
   前記結果として得られたピクセルを浮動小数点フォーマットに変換（５２０）し、前記変換されたピクセルにゲイン係数を掛ける段階（５３０）と、
   前記結果として得られたピクセルを整数フォーマットに変換（５５０）し、飽和演算を用いて前記変換されたピクセル値を最大値にクランプする段階と、
   整数フォーマットで非機能ピクセル補正を行い（５６０）、飽和演算を用いて前記結果として得られたピクセル値を最大値にクランプする段階と、
   パレットインデックスに前記結果として得られたピクセル値を整数フォーマットでマッピングして、多くの輝度レベルのうちの１つを有する出力ピクセル輝度を設定する段階（５７０）と、
   前記マッピングされた放射線画像をフィルタ処理して、前記スキャンされた対象物（１２０）の厚さの範囲内での特徴認識を向上させる段階（５８０）と、
   毎秒３千万ピクセルに以上のフレームレートでリアルタイムに前記フィルタ処理された放射線画像を表示する段階（５９０）のためのものであることを特徴とするコンピュータプログラム。
7. スキャンされた対象物（１２０）の放射線画像データを収集及び出力するように適合されたイメージングシステム（３００）と通信するように適合されているコンピュータ（２００）と、
   前記コンピュータ（２００）と通信するリアルタイム画像コントローラ（４００）と、
   を備え、
   前記コンピュータ（２００）が、
   インストールされたアプリケーション・ソフトウェアによって与えられる命令セットに従ってオペレーションを実行するプロセッサ（２１０）と、
   前記アプリケーション・ソフトウェアを記憶し前記画像データを記憶するための少なくとも１つのメモリ（２３０）と、
   入力装置（２４０）と検査システムを構成し且つ動作させるためのグラフィカル・ユーザ・インターフェース（６００）として動作可能なディスプレイ装置（２５０）と、
   を含み、前記リアルタイム画像コントローラ（４００）が、
   画像制御ボタンのセット（４２０）及び画像制御ダイヤルのセット（４３０）のうちの少なくとも１つと、
   前記アプリケーション・ソフトウェアに前記制御ボタン（４２０）及びダイヤル（４３０）の機能をマッピングするためのアプリケーション・プログラミング・インターフェースと、
   を含むことを特徴とする放射線画像検査システム。
8. 前記アプリケーション・ソフトウェア及びグラフィカル・ユーザ・インターフェース（６００）は、構成ソフトウェアプログラム（６０１）を用いてシステム構成を行い、且つシステム初期化（６１１）、システム較正（６１２）、システム確認（６１３）、システムセットアップ（６１４）、及びデータ収集（６１５）のうちの少なくとも１つを行うように動作可能であり、
   前記構成ソフトウェアプログラム（６０１）は、制御されることになる利用可能なシステムハードウェア・デバイス（６０２）を前記ユーザに選択するよう指示し、前記ハードウェア・デバイス（６０２）は、Ｘ線源（３１０）、マニピュレータ（３３０）、及び画像検出器（３２０）の少なくとも１つを含み、前記オペレーションのモードの少なくとも１つと前記Ｘ線源から画像までの距離を選択するようユーザに指示し、
   ユーザのコマンドに応答して、前記構成ソフトウェアプログラム（６０１）が前記選択されたハードウェアと適切にインターフェースするように、構成スクリプトを用いて前記アプリケーション・ソフトウェアに自己を再構成するよう指示することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 前記アプリケーション・ソフトウェア及びグラフィカル・ユーザ・インターフェース（６００）は、構成ソフトウェアプログラム（６０１）を用いてシステム構成を行い、システム初期化（６１１）、システム較正（６１２）、システム確認（６１３）、システムセットアップ（６１４）、及びデータ収集（６１５）の少なくとも１つを行うために動作可能であり、
   システム初期化コマンドに応答して、前記システムは前記接続されたハードウェア・デバイス（６０２）の少なくとも１つのパワーオンセルフテストを行い、
   システム較正コマンドに応答して、ユーザは、ピクセルオフセット補正マップ及びピクセルゲインマップを作成するか、或いは事前の較正中に作成されたマップを使用するか選択することができ、
   システム確認コマンドに応答して、ユーザは、試験ファントムをスキャンして、画像の画質及び検出器特性パラメータを測定及び報告するために前記アプリケーション・ソフトウェアが解析する試験画像を作り出すか、或いはシステム確認（６１３）プロセスを省略するか選択でき、
   システムセットアップコマンドに応答して、ユーザは、前記利用可能なシステムハードウェアに基づく収集パラメータ、ユーザのスキルレベルに応じた選択に利用可能なパラメータ、Ｘ線とディスプレイとマニピュレータと検出器の設定の少なくとも１つを含むパラメータ、リアルタイム初期値、初期画像処理パラメータ、及び、前記較正プロセス又は画像収集の前に新しく収集されたテーブルからのゲイン及びオフセットテーブルの選択をユーザが選択できるようにする一連のシステムセットアップウィンドウによって誘導され、
   データ収集コマンドに応答して、ユーザはリアルタイムモード又は静止モードを選択するよう指示され、それに応答して前記システムは前記選択されたモードに入ることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
10. 前記リアルタイムモードの選択に応答して、前記リアルタイム画像コントローラ（４００）は、前記アプリケーション・ソフトウェアに前記画像制御ボタン（４２０）及びダイヤル（４３０）の設定に従って適切な画像処理調整を行うように指示することができ、前記ボタン（４２０）及びダイヤル（４３０）は画像コントラスト、輝度、ズーム、及び再生の少なくとも１つを制御し、
    前記画像制御ボタン（４２０）及びダイヤル（４３０）は更に、ユーザ定義可能なステップサイズに関する粗い調整及び細かい調整の少なくとも１つ、ユーザ選択可能なラグ率での再帰的平均化、フレーム合計、単一フルフレーム画像記憶、及び複数フルフレーム画像記憶を制御し、
    前記ディスプレイ装置（４４０）は、毎秒３千万ピクセル以上のフレームレートでリアルタイムの放射線画像を表示することを特徴とする請求項９に記載のシステム。

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