JP2005211488A - 画像処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】間引き画像を先行して取得することにより操作性の向上を図るシステムや装置において、適切な補正の施された縮小画像を生成することを可能とし、その表示品質の向上や、より正確な画像処理パラメータの決定を実現する。
【解決手段】撮影システムにおける画像処理装置は、撮像素子を含む撮像装置によって得られた撮影画像から派生した間引き画像を取得する。画像処理装置は、撮像に使用された撮像素子に対応する撮影画像用の補正データに基づいて間引き画像に対応した間引き補正データを生成し、取得された間引き画像をこの間引き補正データを用いて補正して縮小画像を得る。そして、必要に応じてこの縮小画像を表示や、画像処理パラメータの決定に利用する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、Ｘ線撮影画像の処理に好適な画像処理方法及び装置に関する。特に、固体撮像装置を用いたデジタルＸ線撮影システムにおけるＸ線撮影画像データの処理に好適なものである。

医療診断を目的とするＸ線撮影には、増感紙とＸ線写真フィルムを組み合わせたフィルムスクリーンシステムが一般に用いられている。このシステムによれば、被験者を通過したＸ線を増感紙によってＸ線の強度に比例した可視光に変換し、この可視光によってＸ線写真フィルムを感光させ、Ｘ線画像をフィルム上に形成する。被験者を通過したＸ線は、被験者の内部情報を含むので、フィルム上に形成されたＸ線画像は被験者の体内を表す画像となる。

最近では、Ｘ線を蛍光体によってＸ線の強度に比例した可視光に変換し、それを光電変換素子で電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換機でデジタル変換することにより、Ｘ線画像をデジタル画像で得ることが可能なＸ線デジタル撮影装置が使用されはじめている。ここで用いられる光電変換素子としては、アモルファスシリコンを用いたものが知られている。このようなＸ線デジタル撮影装置によれば、従来のフィルムスクリーンシステムで用いられているような撮影法が可能になるばかりでなく、、従来から使用されているイメージインテンシファイアを用いたＸ線デジタル撮影装置に比較して、Ｘ線センサユニットの大画面化、薄型化、軽量化が可能である。

一方、撮像素子を用いたデジタルＸ線撮影装置においては各画素のゲインが一定ではないため、入力像に対して均一な出力像を生成する為には各画素単位のゲイン補正が必要となる。ゲイン補正のためのデータ（ゲイン補正データ）を取得するためのプロセスはキャリブレーションと呼ばれ、ある一定の間隔で操作者の指示によって行うのが一般的である。キャリブレーションでは被験者を除外した状態で有効撮影領域全面に放射線を照射する。こうして撮影された画像（以下ゲイン画像）の出力値を正規化したものをゲイン補正データとして記憶しておく。そして、実際の被験者撮影においては、撮影された画像をこのゲイン補正データで補正する。

また、表示および画像解析において撮影画像のすべてを使用することは冗長である。一般に、撮影画像に基づいて画像処理パラメータを決定することや、画面上に画像を表示する場合には撮影画像から派生させた縮小画像が用いられる。

しかしながら、そのような縮小画像を、Ｘ線撮像素子の全ての画素で構成される全画像から演算により生成しようとすると、全画像の転送、すなわち大容量のデータ転送を高速に行わなければならない。よって、高速のＩ／Ｆが必要となり、製品コストが増大してしまう。

そこで、Ｘ線撮像素子から得られる画像の一部の画素を間引きして先行して送信することで、すなわち全画像から派生した縮小画像を送信することにより、操作者への画像の提示を迅速化し、これを元に撮影の成否判定や画像処理パラメータの決定を行うという方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２５４９４号公報

前述のように縮小画像によって高速な画像転送を実現する場合、その主目的が撮影の成否判断であるので、転送した縮小画像をユーザに提示する必要がある。ところが、そのような縮小画像に対してゲイン補正等を施すことは何等考慮されていない。ゲイン補正を実現するための補正回路をＸ線撮像素子側に実装することはＸ線撮像装置の製品コストに影響を及ぼす。また、固体撮像素子には欠陥画素が付き物であり、予め欠陥画素を登録しておき、欠陥画素が診断の妨げとならないように画素を補正して表示する必要が生じる。しかしながら、上述した縮小画像のように、全画像から画素を間引きして生成された画像において欠陥画素が該当した場合、縮小画像にはそのような欠陥画素が異常画素として残ることになる。このため、縮小画像を用いたプレビュー表示の画質や、画像処理パラメータの決定に悪影響を及ぼす可能性がある。

またＸ線撮影に際して、散乱Ｘ線の画像への影響を低減するためにグリッドを使用する場合がある。このようなグリッドを使用した場合、固体撮像素子のピクセルピッチとグリッド密度が干渉し、表示画像上にモアレを生ずることがある。モアレは、被検体がぶれてないか、濃度が正常かどうかというＸ線撮影の成否を放射線技師が判定するのにはそれほどの支障を来たさないものの、放射線技師による撮影画像の確認に悪影響を与え、観察時間が長くなる傾向がある。また、縮小画像にフィルタリング処理を施してモアレを抑制することも考えられるが、フィルタリング処理により高周波成分がカットされてしまい、画像解析による画像処理パラメータの決定に影響を与える可能性が考えられる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、例えば、上述のような間引き画像を先行して取得することにより操作性の向上を図るシステムや装置において、適切な補正の施された縮小画像を生成することを可能とし、その表示品質の向上や、より正確な画像処理パラメータの決定を実現することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明による画像処理方法は、
撮像素子を含む撮像装置により得られた撮影画像から派生した間引き画像を取得する取得工程と、
前記撮像素子に対応する撮影画像用の補正データに基づいて、前記間引き画像に対応した画素構成を有する間引き補正データを生成する生成工程と、
前記取得工程で取得された間引き画像を前記間引き補正データを用いて補正して縮小画像を得る補正工程とを備える。

また、上記の目的を達成するための本発明による撮影システムは以下の構成を備える。すなわち、
撮像装置と画像処理装置が接続された撮影システムであって、
撮影によって得られた撮影画像から間引き画像を派生し、該撮影画像の送信に先立って該間引き画像を前記画像処理装置へ転送する転送手段と、
画像処理装置において、前記撮影に用いられた撮像素子に対応する撮影画像用の補正データに基づいて、前記間引き画像に対応した画素構成を有する間引き補正データを生成する生成手段と、
前記転送手段で転送された前記間引き画像を、前記生成手段で生成された前記間引き補正データを用いて補正して縮小画像を得る補正手段とを備える。

本発明によれば、間引き画像から適切な補正の施された縮小画像を生成することが可能になるので、その表示品質の向上し、より正確な画像処理パラメータの決定が実現される。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の実施形態では、固体撮像素子を用いたＸ線撮影システムに本発明を適用して説明する。

図１は本実施形態に係るＸ線撮影システム構成例を示すブロック図である。図１に示されるように、本実施形態のＸ線画像撮影システムは、蛍光体および大画面光電変換装置を備えたフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）１、Ｘ線の発生源とその制御機構を有するＸ線発生装置２、ＦＰＤ１への電源供給制御およびＸ線発生装置２との曝射の同期制御等を行う装置インターフェース３、及び医療用のデジタルＸ線撮影装置４（Ｘ線撮影システム全体を制御／管理するとともに、取得した画像に対する補正等の画像処理を実行するものであり、以下、単にＸ線撮影装置４という）を主要な構成とする。なお、ＦＰＤ１は、得られた画像データから間引き画像データを派生して送信し、その後全画像に対応する画像データを送信する構成を有する。例えば、本実施形態では図６により後述するようなパターンの間引き画像を派生する。なお、ＦＰＤ１の間引きのパターンを可変（プログラマブル）にしてもよいし固定にしてもよい。また、本実施形態ではシンチレータで一旦光に変換する構成となっているが、Ｘ線そのものに感度を有する固体撮像装置を用いてもかまわない。

Ｘ線撮影装置４は、ＣＰＵ１０、ＲＡＭ６、ハードディスク１２、ディスク・インターフェース１３、内部バス１４、ＬＡＮインターフェース１１，１５、ユーザインターフェースを提供するための入出力機器のための入出力インターフェース１６を含んでいる。

ＣＰＵ１０は、Ｘ線撮影装置４において各種制御プログラムを実行する。本実施形態において、ＣＰＵ１０はPentium（登録商標）、ＯＳとしてWindows（登録商標）を使用している。後述する本実施形態による処理を実現するための制御プログラム７は、ＯＳを介してＣＰＵ１０によってハードディスク１２からＲＡＭ６へロードされ、ＣＰＵ１０によって実行される。また、ＲＡＭ６上には画像格納エリア８が確保され、ここに撮影画像が一時的に格納される。また、ＲＡＭ６上に確保された補正データエリア９は、画像データの補正に用いるための補正データを格納するためのエリアである。

ハードディスク１２には、本実施形態で説明する処理をＣＰＵ１０に実行させるための制御プログラムや、撮影に必要となる補正データを格納したり、撮影済みの画像データを一時的に蓄える。内部バス１４はＸ線撮影装置４内において、各構成を相互に接続する。ＬＡＮインターフェース１５は、ＰＡＣＳ２１、オーダー装置２２、やプリンタ２３等の外部機器が接続されたローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に接続するためのインターフェースである。本実施形態では、Ｘ線撮影装置４は、外部のオーダリング装置２２からＬＡＮを介して撮影オーダを受信し、撮影済みの画像を診断に供するためにその画像データを外部機器であるＰＡＣＳ２１やプリンタ２３にＬＡＮを介して送信する。

ＬＡＮインターフェース１１は、ＬＡＮケーブル１９を介して装置インターフェース３を接続する。入出力インターフェース１６は、本Ｘ線撮影装置４の操作者である放射線技師とのインターフェースとなる表示装置１７およびキーボードやマウス等の入力機器１８を接続する。もちろん、表示および入力部の１７，１８をタッチパネル装置等により構成してもよいことは明らかである。

ＦＰＤ１と装置インターフェース３とは、電源ケーブル、Ｘ線制御信号ケーブル、画像転送および制御信号用のデータケーブルを含むケーブル群２７を介して接続されている。なお、データケーブルとして、本実施形態では例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）のような汎用のデータ通信技術を採用することができる。

また、本実施形態ではＬＡＮインターフェース１１はＬＡＮインターフェース１５と分離されている。これは、画像伝送のためのＬＡＮ１９が院内ＬＡＮ（ＬＡＮ２０）のトラフィックに影響されないようにするという観点から好ましいものである。しかしながら、十分な伝送容量のあるＬＡＮでを用いれば、画像伝送用のＬＡＮと院内ＬＡＮをひとつの共通のＬＡＮで構成することも可能である。

図２は、 Ｘ線撮影装置４において、表示装置１７に表示されるユーザインターフェースの画面構成例である。領域３４には、オーダリング装置２２あるいはキーボード１８から入力された被験者情報が表示される。ボタン登録トレイ３１には、撮影する部位情報をプリセットした撮影パラメータセットを指示するボタンが配置される。３３は、撮影オーダをボタンとして表示した例である。領域３２には、入力されたボタンにプリセットされている撮影条件が表示される。領域３５は、Ｘ線撮影装置４の状態が表示される。３６は、撮影完了を指示入力するためのボタンである。

以上のような構成を備えた本実施形態のＸ線撮影システムの使用方法について、図１〜３を用いて以下に説明する。

まず、操作者は被験者の撮影に際し、Ｘ線撮影装置４の表示端末１７上で、オーダリング装置２２によって入力済みとなっている被験者情報から、これからＸ線撮影を行う被験者を選択する。被験者情報には、例えば被験者名、生年月日、性別等が含まれており、被験者名を選択することでこれらの情報がＸ線撮影装置４に取得される。

続いて、撮影して得られた画像の画像処理条件を決定するために、これから実施する撮影の部位をボタン登録トレイ３１から選択する。例えば、胸部正面の撮影を行う場合、操作者はボタン登録トレイ３１内より、「胸部正面」の撮影オブジェクトを表すボタンを選択する。各撮影部位に対応したボタンには、当該撮影部位に適した撮影条件、画像処理条件、補正データ等が関連付けてあり、これらはハードディスク１２にデータベースとして格納されている。従って、胸部正面の撮影条件をもつボタン３３が選択されると、胸部用の撮影条件、画像処理条件、補正データ等がハードディスク１２上のデータベースからＲＡＭ６上の補正データエリア９に取り込まれる。

更に、ハードディスク１２には、所有する各ＦＰＤのＩＤ情報と各ＦＰＤに適応する補正データが対応付けて格納している。本実施形態では、各ＦＰＤに対応した補正データとして、ゲイン補正データと欠陥画素補正データを保持するものとする。ゲイン補正データは対応するＦＰＤの各画素毎のゲイン補正値を記録したものであり、欠陥画素補正データは対応するＦＰＤの欠陥画素位置を記録したものである。

ＣＰＵ１０は、使用するＦＰＤからＩＤ情報を取得し、このＩＤ情報を用いて対応する補正データをハードディスク１２からサーチし、サーチにヒットした補正データ（ゲイン補正データと欠陥画素補正データ）を読み取り、これをＲＡＭ６上の補正データ格納エリア９にロードする。なお、ＦＰＤのＩＤ情報保持手段としては、電源のＯＮ／ＯＦＦに関わらず内容を保持し得るフラッシュメモリや、工場出荷時に設定するＤＩＰスイッチ等が考えられる。

以上の準備の後、操作者である技師は被験者を整位して、Ｘ線発生装置２の曝射スイッチ２５を押す。 Ｘ線発生装置制御部２６とＸ線撮影装置４とは、装置インターフェース３を介してＸ線曝射タイミングの同期をとる。Ｘ線発生装置制御部２６からの縛者信号によりＸ線管球２４から出力されたＸ線は、被験者を通過してＸ線ＦＰＤ１に入射する。この際入射したＸ線には、被験者の内部情報が含まれている。ＦＰＤ１では、グリッド（不図示）を通して散乱Ｘ線を遮断した後、蛍光体によりＸ線の強度に比例した可視光に変換され、光電変換装置によってその可視光に比例した電荷が蓄積される。そして、蓄積した電荷量はＡ／Ｄ変換によってデジタル化され、Ｘ線画像データとなる。

後に詳述するが、本実施形態では、上記のようにして得られたＸ線画像データを間引いて得られた間引き画像データがまずＸ線撮影装置４に送信される。その後、Ｘ線画像データ（撮影データの全体）が、例えばバックグランド処理によりＸ線撮影装置４に送信される。

間引き画像データは、装置インターフェース３からＬＡＮケーブル１９とＬＡＮインターフェース１１を経由してＸ線撮影装置４内部のＲＡＭ６上の画像格納エリア８へ転送、格納される。この間引き画像は、ＣＰＵ１０の制御下で補正データによる画像補正処理が施されて縮小画像となり、表示装置１７に確認用画像として表示される。

図３は、Ｘ線撮影装置のＣＰＵ１０が制御プログラム７を実行し、表示装置１７上のユーザインターフェースに縮小画像を表示させた状態の例を示す図である。領域４０は装置インターフェース３から転送した間引き画像データに基づいて獲られた縮小画像を表示する領域である。この領域４０に表示されるのは確認用の表示画像であり、ＦＰＤ１で撮影して得られた全画像から派生した間引き画像データに基づく縮小画像である。本実施形態ではＦＰＤ１が２６８８ｘ２６８８画素を有するものとするが、一般に、確認表示（及び画像処理パラメータ生成のための）縮小画像は３３６ｘ３３６画素程度で十分である。

専用の高速インターフェースを使用した場合には、約１秒で全画像を転送することができる。従来は、このような高速インターフェースを用いて全画像を転送し、その後、全画像について補正を施し、補正後の画像を縮小し、表示画像として使用していた。しかしながら本実施形態のＸ線ＦＰＤ１では、回路規模縮小とコストダウンを目的とし、ＦＰＤ１（装置インターフェース３）からの画像の転送には汎用のインターフェース、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） I/Fを介して撮影データをＸ線撮影装置４に転送するように構成した。このため、全画像の転送に約８秒かかり、高速インターフェースを利用した従来機のように全画像転送の終了を待ってから縮小画像を表示すると、操作者にとって大幅に性能が劣るように感じられ、操作性も悪い。そこで、本実施形態では、撮影画像に対する間引き画像を生成し、この間引き画像をＦＰＤ１から撮影装置４へ先に送信する。撮影装置４では、受信した間引き画像に補正処理等を施して縮小画像とし、これを表示する。ユーザがこの縮小画像を用いて画像確認等をしている間に、バックグラウンド処理としてＦＰＤ１からの全画像をＸ線撮影装置４へ転送し、検査データとして保存する。

パラメータ操作部４２は、濃度調整パラメータやコントラスト調整パラメータを変更、設定するためのユーザインターフェースを提供する。たとえば、領域４０に表示されている画像の自動濃度調整が好適でない場合、操作者はパラメータ操作部４２（濃度調整インターフェース）を調節することで撮影画像の濃度を変更できる。操作者は図３に示す画面により撮影済み画像の確認を終えると、次の撮影を行うために、画面上の「次撮影」ボタン４３を押す。「次撮影」ボタン４３が押されるとユーザインターフェースは図２に示す状態へ戻る。

ＣＰＵ１０が実行する制御プログラム７は、図２に示したユーザインターフェースにより、操作者にオーダされた次の撮影部位を選択させ、撮影オーダすべてが完了するまで操作者に前述した撮影フローを繰り返し実行させる。撮影オーダがすべて完了すると次の撮影は存在しないので、ＣＰＵ１０は図３に示す次撮影ボタン４３を「検査終了」に変化させる。この状態で操作者がボタン４３を押すと、その被験者の検査が終了する。

検査が終了すると、制御プログラム７はハードディスク１２に記憶した撮影条件、撮影実施情報を、オーダリング装置２２へ送信する。制御プログラム７は、予め決められた通信プロトコルに従い、オーダリング装置２２へ検査の撮影が終了したことを伝える。この際、撮影が行われた撮影条件と、照射線量等の撮影実施情報を伝える。また撮影済み画像は、前述の撮影条件や撮影実施情報を付帯情報とした画像データをＤＩＣＯＭと呼ばれる医療用の標準通信プロトコルに従って、診断における使用のために、例えば医療用のＰＡＣＳ２１や医療用のプリンタ２３に対して出力する。医師は、ＰＡＣＳ２１に保存された画像を、診断用の画像表示装置(不図示)で読影し、診断を行う。

図４に、本実施形態のＸ線撮影装置４によって実現される機能を説明する図であり、ＦＰＤ１で撮影した画像データの加工工程を示す。図中の四角で表しているのはハードウェアあるいはＣＰＵ１０が所定のソフトウェアを実行することで実現される処理ユニットであり、丸はデータを表している。

ＣＰＵ１０はＦＰＤ１に対応する構成情報７０、例えばシリアルナンバー等を用いて、補正データ検索部６１でＸ線撮影装置４のハードディスク１２から補正データ７２を検索する。ここで述べる補正データ７２とは、上述したようにＸ線撮像素子の画素毎のゲインを補正するためのゲイン補正データや、Ｘ線撮像素子の欠陥画素を補正する欠陥画素補正データ等である。ＣＰＵ１０は補正データ７２の検索とともに表示用補正データ８０を読み出す。あるいは、表示用補正データは、ＣＰＵ１０によって実現される演算部６６により、補正データ７２から生成される。補正データ７２は、被験者の撮影前に、Ｘ線撮影装置のキャリブレーション工程で予め取得しておくデータである。

Ｘ線撮影装システムにおいて曝射を行うと、補正部６２は、ＦＰＤ１で撮影した撮影画像７１（上記の全画像に相当する）に対して、当該ＦＰＤに対応した補正データ７２を用いて補正処理を施し、補正済み画像７３を作成する。前述した様に、汎用Ｉ／Ｆでは撮影画像７１の転送に時間がかかるため、本実施形態を実行するＣＰＵ１０は、撮影画像７１に対する間引き画像８１を先に取得して、これを用いて表示処理等を行う。すなわち、表示用画像処理部６３で間引き撮影画像８１を処理して補正済みの表示画像（縮小画像）８３を作成し、表示装置１７に表示する。なお、表示用画像処理部６３では、表示用補正データ８０（ゲイン補正データ、欠陥画素補正データ）とＦＰＤ１から送信される間引きダーク画像８２を参照して補正処理が行われるが、その詳細は後述する。操作者は表示装置１７上の画像を見て、撮影の失敗がなかったかどうか、画像処理パラメータに問題がないかどうかを調べる。

一方ＣＰＵ１０が実行する画像処理手段６４で、補正済み画像７３を処理し診断画像７４を作成する。続いて画像出力手段６５を用いてＬＡＮ経由で外部の装置、診断画像データ７４を外部装置へ出力する。

図５に間引き画像の作成方法の例を示す。９０は、ＦＰＤ１から出力する画像データ７１を表す画素構成の一部を示す。画像の例えば８ｘ８画素からなる画素ブロック９１を１ブロックとし、代表点として９２だけを間引き撮影画像８１としてＸ線撮影装置４に送るようにする。すると、画素９２は間引き画像９４のうちの画素９３として使用され、全画像の１／６４の間引き画像として高速に転送できる。

図５に示す間引き画像を用いた場合、ＦＰＤ１に対応したゲイン補正データからも同じ位置の画素に対応するゲイン補正値を間引いて間引き画像に適用すればゲイン補正を施すことができる。

しかしながら、図５の間引き画像では、散乱Ｘ線を抑制するためにグリッドを使用した撮影において、グリッド密度とＸ線センサのピクセルピッチが干渉するために画像上に発生するモアレに対処できない。また、図５の間引き画像においても、両隣の画素の平均を用いるなどして欠陥画素に対応できるが、欠陥画素を補正するための情報量が少なく、好ましい補正ができない場合もある。そこで本実施形態では、ゲイン補正及び欠陥画素補正が可能であり、しかもモアレにも対処可能な、より好ましい縮小画像の生成方法を提案する。以下、本実施形態の縮小画像の生成方法について図６を参照して説明する。

図６において、１００は、ＦＰＤ１から出力する画像データ７１による画素構成の一部を示す。画像中の例えば８ｘ８画素の画素ブロック１０１を１ブロックとし、ブロックの代表点として１ライン目はｘ座標が８ｎ（ｎはブロックのカウンタとする）の画素を、２ライン目はｘ座標が８ｎ＋１の画素を、という具合に転送し、８ライン目はｘ座標が８ｎ＋７の画素を送信する。つまり、全画像のデータに先立って送信する間引きデータとして、図６に示すように、各ブロック内で斜めに黒く示した画素１０２、１０３、１０４を送信する。

こうして転送された間引きデータは、Ｘ線撮影装置４のＲＡＭ６に設けられた画像格納エリア８に図６の１０５のように格納される。画素ブロック１０１の８ｘ８画素に対応するのが、ブロック１０６の８画素であり、画素１０２の対応画素が画素１０７、画素１０３の対応画素が画素１０８、画素１０３の対応画素が画素１０８、１０４の対応画素が画素１０９のように対応する。この場合、例えば、オリジナルの全画素が２６８８ｘ２６８８画素である場合、本実施形態では転送の主走査方向に１／８の画素だけを間引きながら送信することになる。よって、送信される間引き画像の画像サイズは撮影画像の１／８の３３６ｘ２６８８画素になる。この場合だと、撮影画像の全画素を転送するのに要する約８秒に対して、間引き画像を約１秒で転送することができ、コストダウンした構成においても大きくその性能（例えば縮小画像を表示するまでの時間の速さ）を損なうことがない。

図４の表示用画像処理部６３では、図６に示したような間引き画像に補正処理を施す（図５に示した間引き画像の場合も、欠陥画素補正以外は図６の間引き画像に対する補正処理と同様の補正処理を行える）。表示用画像処理部６３では、オフセットノイズ補正、ゲイン補正、欠陥画素補正を行う。その後、３３６ｘ２６８８画素からなる間引き画像を３３６×３３６からなる縮小画像に変換する。縮小画像への変換においては、図６に示した１×８画素からなるブロックを１画素に変換することになる。本実施形態では、この縮小画像への変換時に欠陥画素の補正も行う構成となっている。以下、順に説明する。

（１）オフセットノイズ補正
一般にＦＰＤ１からは撮影画像とのダークノイズを補正するためのダーク画像（Ｘ線の曝射の無い状態におけるＦＰＤ１の出力であり、Ｘ線撮像素子の固定パターンノイズを含む）が送られてくるので、撮影画像からダーク画像を減算し、ダークノイズを除去することが行われる。本実施形態では、このダーク画像も撮影画像と同様の方式で間引きされ、間引きダーク画像８２として全画素に対応したダーク画像７５に先立って送るものとする。よって、表示用画像処理部６３では、まず間引き撮影画像８１より間引きダーク画像８２を減算することによりオフセットノイズ補正を実行する。

（２）ゲイン補正
一方、Ｘ線撮像素子固有の画素毎のゲイン補正をするためのゲイン補正データ７２が補正データ検索部６１によって検索され、ハードディスク１２から補正データ格納エリア９にロードされる際に、間引きゲインデータ８０を派生させ、補正データ格納エリア９に別途保持する。この間引きゲインデータ８０は、画素毎のゲイン補正値を格納したゲイン補正データ７２を間引き画像データと同様の画素構成に演算したもの（図６に示した方法で間引きされ、構成されたもの）である。なお、間引きゲインデータ８０は予め対応するゲイン補正データ７２から演算して作成しておき、ハードディスク１２に記憶させるようにしても良い。画像処理部６３は、間引きダーク画像によって補正された間引き画像８１について、表示用補正データ８０の一部である間引きゲインデータによりゲイン補正を施す。

（３）欠陥画素補正及び３３６×３３６画素の縮小画像への変換
間引き画素に欠陥画素が含まれる場合、欠陥画素が画像上に異常画素として表示されてしまい、表示品位が低下する。また、そのような縮小画像を用いて画像処理パラメータを生成すると、正しいパラメータが得られない可能性がある。そこで、本実施形態では、補正データ７２の一部であるＸ線撮像素子固有の欠陥画素データから、図６に示した間引き画像と同様の構成に変換した間引き欠陥画素データを表示用補正データ８０の一部として生成する。そして、表示用画像処理部６３はこの間引き欠陥画素データを用いて、ゲイン補正後の間引き画像データに対して欠陥補正を実行する。

画像処理部６３は、以上のようにダーク補正、ゲイン補正、欠陥補正が施された間引き画像を３３６ｘ３３６画素に縮小し、得られた縮小画像は補正済みプレビュー画像８３として表示装置１７に表示される。また、この補正済みの縮小画像は、ＣＰＵ１０が実行する画像解析に使用され、撮影画像に対する画像処理パラメータの決定に用いられる。

ところで、欠陥画素を補間により補正した後で縮小することは、縦８画素で１画素を重み付け演算することと等価である。すなわち撮影画像用の欠陥画素データ７２から、間引き欠陥画素データを派生する際に、欠陥画素の重みを０とし、当該画素に対応する重みを他の画素へ分散して、欠陥補正かつ縮小処理を実行可能な欠陥画素データを生成し、この補正データを使用して欠陥がその補正と縮小処理を同時に行う。

例えば、図７に示す縦８画素の画素ブロック１１０に含まれる画素うち、斜線で示した画素が欠陥画素であるとする。１１１は、画素ブロックに含まれる各画素への重み付けのパターンの一例である。重み値パターン１１１は基準の重み値パターンである。各画素が持つ１２ビットデータに対応する重み値を乗じて全８画素の合計を算出し、この合計値を重み値の合計２６で割ることで当該画素ブロックに対応する画素値を得る。こうして、１×８画素の画素ブロックから１画素の値を取得し、これを全ブロックについて行うことで３３６×３３６画素の縮小画像を得る。

前述した様に、欠陥画素を無効データ（＝０）として周辺画素で補間した後で重み付け縮小を行うことと、１１２に示すように欠陥パターンに応じた重み付けデータを演算しておき、各画素と重み付けデータを掛けて重みの合計である２６で割ることは等価となる。更に、欠陥画素に対する演算を行わないので、演算量を減らす効果もある。そこで本実施形態では、例えば図７の１１０に示すように欠陥画素が混在した場合、基準の重み値パターン１１１から欠陥画素に対応する重み値を周囲の重み値に分散して得られた重み値パターン１１２を用いて画素値の算出を行う。

以上の説明から明らかなように、本実施形態では、間引き欠陥画素データから図７で説明したような各ブロックに適用すべき重み値パターンを効率的に取得する必要が生じる。以下では、そのような重み値パターンの効率的な取得のための構成の一例について説明する。

図７において、欠陥パターンの画素１１３をＭＳＢ、画素１１４をＬＳＢとしてみる。すると、１１０に示した欠陥パターンは８ビット値に展開でき、この欠陥パターンは１６進数で２３Ｈと表せる。つまり、８ビットで表現できる２⁸＝２５６種類のパターンのテーブルを図８のように予め作成しておき、重み値パターン１１２に示すような重み値パターンを格納しておく。一方、間引き欠陥画素データを撮影画像用の欠陥画素データから図６のごとく間引きして生成する際に、各画素ブロックの欠陥画素パターンを上述したルールにより８ビット値として保持する。そして、図６のような間引き画像において欠陥画素を補正するときには、間引き欠陥画素データから各ブロックの欠陥パターンを表す数値から図８のテーブルを検索し、各ブロックの重み値パターンを得ることができる。例えば、図７の画素ブロック１１０に対応する欠陥パターンの値は２３Ｈであり、これにより図８のテーブルを検索して、重み値パターン１１２を得ることになる。こうして、欠陥パターンを表す数値でテーブルを検索し、得られた重み値パターンで重み付け平均を計算することで縮小画像を作成することができる。

なお、図６の間引き画像は、斜め方向に加重平均をとることになるのでモアレを効果的に抑制できるので好ましい。ただし、間引き画像の構成は、各ブロックのサイズや、ブロック間の間引きの方法（図６では右下がりの斜めパターンであるが、左下がりの斜めパターンで画素を間引いたり、ジグザグ状のパターンで画素を間引く等）等、図６に限られるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、各ブロックの左から３番目の列を間引く（垂直線状のパターンとなる）のであれば、ブロック内の各ラインの８ｎ＋２番目の画素を抽出するように構成すればよい。

なお、上記欠陥画素補正及び縮小画像生成において、基準の重み値パターンとして全画素に重み値１を割り当てたものを用い、欠陥画素の重み値の合計を正常画素の重み値に均等に分配するようにしてもよい。この場合、ブロック１０６内の画素値の単純平均（欠陥画素を除去した単純平均）を計算したものとなる。例えば図７のように欠陥画素が存在するブロックの場合、正常が画素に対する重み値が１＋３／５となり、各正常画素の画素値にその重み値を掛け合わせて合計し、これを８で割る。この結果、正常画素の画素値を合計し、その数（図７では５）でこれを割り算することに等しくなる。

以上のようにして縮小画像を取得する本実施形態のＸ線撮影装置４における、撮影画像（全画像）の取得、保存を含めた処理手順について図９のフローチャートを参照しながら説明する。本実施形態では、被験者の撮影時に間引き画像を先行して送信し、補正等を施して縮小画像を生成し、全画像の取得、補正等をバックグランドで行う。

操作者が、Ｘ線撮影装置４のＣＰＵ１０が実行する制御プログラム７によって画面上に描画した撮影方法のボタンを選択し、曝射スイッチ２５を押すと、そのボタンに関連付けて記憶している撮影条件を使用してＸ線撮影が行われる。Ｘ線撮影終了をＣＰＵ１０を検知すると、ステップＳ２０１で間引き画像の転送をＦＰＤ１に要求する。ステップＳ２０２で間引き画像転送を実行し、ステップＳ２０３で間引き画像の受信を完了する。なお、このとき、間引きダーク画像８２も受信する。

続いてステップＳ２０４で間引き画像に対応する画素構成のオフセットデータ（間引きダーク画像）を用いて、間引き画像にオフセット補正を施す。次にステップＳ２０５に進み、ゲイン補正データから作成した間引きゲイン補正データを用いて、ゲイン補正を実行する。次にステップＳ２０６に進み、前述したように間引き欠陥補正と画像縮小を実行する。そして、ステップＳ２０７において、ステップＳ２０６で生成された縮小画像について画像解析を実行し、ステップＳ２０８で画像処理パラメータを決定する。以上の処理後、ステップＳ２０９で表示装置上に縮小画像を表示（図３の４０）し、Ｘ線撮影装置の操作者に提示する。本実施形態では、ＦＰＤ１の回路規模を小さくするため、間引き転送するように説明したが、ＦＰＤ側で縮小処理までを実施するように構成することも可能である。

加えて、Ｘ線撮影装置４のＣＰＵ１０が実行する制御プログラムは、ステップＳ２０３で間引き画像の受信を完了した後、前述の縮小補正処理（Ｓ２０４からＳ２０９）と並行して、全画像データの取得、保存を行うべくステップＳ２１１以降の処理を（バックグランドで）実行する。

まず、全画像データを取得するためステップＳ２１１に進み、全画像データをＦＰＤ１に送信要求する。ステップＳ２１２で全画像転送を実行し、ステップＳ２１３で全画像を受信する。このとき、ダーク画像７５も受信する。受信を完了すると、ステップＳ２１５において、ダーク画像７５を用いて全画像データのオフセット補正を行う。そしてステップＳ２１５でＦＰＤ１のゲイン補正データ（補正データ７２に含まれる）を用いて、受信した全画像に対するゲイン補正を実行する。次に、ステップＳ２１６でＦＰＤ１の欠陥画素データ（補正データ７２に含まれる）を用いて欠陥補正を実行する。そして、ステップＳ２１７において、ステップＳ２０８で決定した画像処理パラメータとともに、ステップＳ２１６で補正を完了した全画像データを保存する。なお、縮小画像と該画像から決定した画像処理パラメータを、ヘッダ情報として全画像データとは別に保存するようにしてもよい。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のＣＰＵが記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は、本発明を構成することになる。

なお、制御プログラム７を供給するための記憶媒体としては、制御プログラムＲＡＭの他に、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＥＰＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

更に、記録媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

なお本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体から、そのプログラムをインターネット等の通信ラインを介して要求者にそのプログラムを配信する場合にも適用可能である。

以上説明したように本実施形態のＸ線撮影システムによれば、Ｘ線撮影により得られた画像の間引き画像データを送信し、使用したＸ線撮像素子に応じた補正データを用いて間引き画像データ用の補正データを生成し、送信された間引き画像データについてオフセット補正、ゲイン補正、欠陥補正等の画像処理を実行する。このため、安価なＩ／Ｆでも実用的な速度でＸ線撮影画像の判定を行うシステムを提供できるとともに、高品位な縮小画像表示が得られる。また、縮小画像から画像処理パラメータを決定する構成においては、より正確なパラメータを決定することができる。さらにグリッド撮影をした場合、図６に示すような間引き画像を用いて、図７に示すように加重平均縮小することで発生するモアレを抑制するとともに、欠陥画素に対処することができる。

実施形態の医療用Ｘ線撮影システムの構成を示すブロック図である。 Ｘ線撮影装置によるユーザインターフェースの画面表示例を示す図である。 Ｘ線撮影装置によるユーザインターフェースの画面表示例を示す図である。 実施形態の医療用Ｘ線撮影システムにおける画像処理工程を説明する図である。 一般的な間引き画像転送を示す模式図である。 実施形態による間引き画像転送を示す模式図である。 間引き欠陥補正と縮小係数を説明する図である。 間引き欠陥パターンと縮小係数を実現するテーブルの保持方法の一例を示す図である。 撮影時における、Ｘ線撮影装置の処理手順を説明するフローチャートである。

Claims (11)

1. 撮像素子を含む撮像装置により得られた撮影画像から派生した間引き画像を取得する取得工程と、
   前記撮像素子に対応する撮影画像用の補正データに基づいて、前記間引き画像に対応した画素構成を有する間引き補正データを生成する生成工程と、
   前記取得工程で取得された間引き画像を前記間引き補正データを用いて補正して縮小画像を得る補正工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。
2. 前記縮小画像を表示する表示工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
3. 前記縮小画像から前記撮影画像用の画像処理パラメータを生成するパラメータ生成工程を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理方法。
4. 前記取得手段は、前記Ｘ線撮像装置より前記縮小画像を受信した後、更に前記撮影画像を受信し、
   前記撮影画像用の補正データを用いて前記撮影画像に補正処理を施し、前記パラメータ生成工程で生成されたパラメータと対応付けて保存する保存工程を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の画像処理方法。
5. 前記生成工程は、前記撮像素子の画素毎のゲイン補正値を含むゲイン補正データを、前記間引き画像と同じ画素構成となるように間引くことにより前記間引き画像用のゲイン補正データを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
6. 前記生成工程は、前記撮像素子の欠陥画素位置を示す欠陥画素データに基づいて前記間引き画像の画素構成に対応した間引き画像用の欠陥画素補正データを生成し、
   前記補正工程は、前記間引き画像中の隣接する所定数の画素を統合して前記縮小画像の１画素を生成するものであり、該統合の際には、前記間引き画像用の欠陥画素補正データを参照することにより欠陥画素データを統合対象から除外することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
7. 前記間引き画像は、前記撮影画像の所定数の画素で構成される各画素ブロックから所定のパターンで画素を抽出して構成されていることを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。
8. 撮像素子を含む撮像装置により得られた撮影画像から派生した間引き画像を取得する取得手段と、
   前記撮像素子に対応する撮影画像用の補正データに基づいて、前記間引き画像に対応した画素構成を有する間引き補正データを生成する生成手段と、
   前記取得手段で取得された間引き画像を前記間引き補正データを用いて補正して縮小画像を得る補正手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
9. 撮像装置と画像処理装置が接続された撮影システムであって、
   撮影によって得られた撮影画像から間引き画像を派生し、該撮影画像の送信に先立って該間引き画像を前記画像処理装置へ転送する転送手段と、
   画像処理装置において、前記撮影に用いられた撮像素子に対応する撮影画像用の補正データに基づいて、前記間引き画像に対応した画素構成を有する間引き補正データを生成する生成手段と、
   前記転送手段で転送された前記間引き画像を、前記生成手段で生成された前記間引き補正データを用いて補正して縮小画像を得る補正手段とを備えることを特徴とする撮影システム。
10. 請求項１乃至７のいずれかに記載の画像処理方法コンピュータによって実行させるための制御プログラム。
11. 請求項１乃至７のいずれかに記載の画像処理方法コンピュータによって実行させるための制御プログラムを格納する記憶媒体。

Images