JP2006055393A - 放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差を低減させることができる放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 垂直方向に延びた境界を境にして現れる信号レベル差は、画素の信号レベルの分布から発生する信号レベル差の一種でもあるので、その画素の信号レベルの分布に関する統計量（平均値）から得られた補正量を各画素の信号レベルに作用させて各画素を補正する（Ｓ５〜Ｓ７）ことで、各画素の並びで水平方向に現れる画素の信号レベル差を低減させることができる。平均値の差の絶対値が所定値以下となる特定の条件（Ａ．Ｂ．の条件）を満たす場合のみ上述した補正を行うので、統計量の差の絶対値が所定値を超えるべき箇所において補正を行うことで発生するアーティファクトを防止することができる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、被検体を照射して検出された放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法に係り、特に、画素を補正する技術に関する。

放射線撮像装置の例としてＸ線を検出してＸ線透視画像を得る撮像装置では、従来においてＸ線検出手段としてイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）が用いられていたが、近年において、フラットパネル型Ｘ線検出器（以下、『ＦＰＤ』と略記する）が用いられている。

ＦＰＤは、感応膜が基板上に積層されて構成されており、その感応膜に入射した放射線を検出して、検出された放射線を電荷に変換して、２次元アレイ状に配置されたキャパシタに電荷を蓄積する。蓄積された電荷はスイッチング素子をＯＮすることで読み出されて、放射線検出信号として画像処理部に送り込まれる。そして、画像処理部において放射線検出信号に基づく画素を有した画像が得られる。したがって、キャパシタやスイッチング素子を構成する検出素子ごとに蓄積される電荷の量にバラツキがあり、それによって検出素子ごとの放射線検出信号に基づく画素の信号レベルについてもバラツキがある。かかるバラツキを低減させるために、例えば検出素子ごとの増幅器（アンプ）のゲインをそれぞれ調節して出力側をそろえるキャリブレーション（校正）を行う。

一方で、これらのバラツキのうち、スイッチング素子のゲートに接続し、ゲートのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるゲートバスラインに依存するノイズに起因した時間依存ノイズが知られている。すなわち、ゲートのＯＮ／ＯＦＦを時系列的に切り換えるように各行のゲートバスラインに電圧を順次に印加すると、各行のゲートバスライン固有のノイズが現れる。かかる時間依存ノイズを低減させるために、以下のようなものが知られている。

すなわち、ＦＰＤを、放射線を遮断した補正用画素領域と、放射線を電荷に変換する通常の有効領域とに区分する。そして、放射線を照射しないオフセット画像を求め、放射線を照射した原画像からそのオフセット画像を減算してオフセット補正画像を求める。そのオフセット補正画像の補正用画素領域において、同一行のゲートバスラインあるいは同時にＯＮされた２つのゲートバスライン毎の画素データの平均あるいは重み付け平均から時間依存ノイズを求めて、各列から各行の時間依存ノイズを減算する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−８７６５６号公報（第４−５頁、図２）

しかしながら、このような時間依存ノイズの他にも別のノイズに起因したバラツキがある。また、上述したキャリブレーションを行っても画素の信号レベルのバラツキ、すなわち信号レベル差を解消することができない場合がある。画像は、図９に示すように、各画素を２次元状に配置することで構成されている。この画像において、図９（ａ）に示すように、各画素の並びで水平方向Ｈに画素の信号レベル差が現れる。具体的に説明すると、ある垂直方向に延びた境界Ｂ_Vを境にして図９（ａ）の右領域Ｒと左領域Ｌとの間で信号レベル差が現れる。この信号レベル差が現れる原因は、主に検出器の構成上の特徴、例えばセンサ面内の領域を複数の電源が分担して電圧供給していることなどによる。もし、上下に分かれた２つの領域を２つの電源が分担している場合には、図９（ｂ）に示すように、各画素の並びで垂直方向Ｖに画素の信号レベル差が、ある水平方向に延びた境界Ｂ_Hを境にして、上領域Ｕと下領域Ｄとの間で現れる。また、上下左右の４つの領域をそれぞれ異なった電源が分担している場合には、図９（ｃ）に示すように水平方向Ｈ、垂直方向Ｖの双方に現れる。本明細書では、図９（ｃ）に示す信号レベル差のノイズを、『十字ノイズ』と呼ぶ。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差を低減させることができる放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、発明者は特願２００４−１２６５７８号を出願している。この出願によれば、各図９（ａ）〜図９（ｃ）に示した信号レベル差を低減させるために、図６および図７に示す手法を用いる。図６は一連の信号処理を説明するために画像を模式的に表した説明図であり、図７は信号処理を示すフローチャートである。なお、この処理では、図６に示すように、各画素の並びで水平方向Ｈに画素の信号レベル差が現れたときの補正を例に採って説明する。

画素が、図６に示すように２次元状にｍ列（ｍは自然数）の画素列、ｎ行（ｎは自然数）の画素行で配置されている。ある垂直方向に延びた境界Ｂ_Vを境にして図６の右領域Ｒと左領域Ｌとの間で信号レベル差が現れているとする。また、ｉは１≦ｉ≦ｍを満たすとともに、ｊは１≦ｊ≦ｎを満たすとする。

（ステップＴ１）８×８領域を設定する
ｉ番目の画素列とｊ番目の画素行とが交差した画素Ｐ_ijについて着目してみる。ｊ番目の画素行を含み、かつ境界Ｂ_Vに接する領域であって、画素を縦横にそれぞれ８個有した領域（以下、この領域を『８×８領域』と呼ぶ）を設定する。図６中の符号Ｔ_Rは、右領域Ｒ側にある８×８領域を示し、符号Ｔ_Lは、左領域Ｌ側にある８×８領域を示す。

（ステップＴ２）左右の両領域の平均値を求める
次に、右領域Ｒ側にある８×８領域Ｔ_Rおよび左領域Ｌ側にある８×８領域Ｔ_Lにおける画素の信号レベルの平均値をそれぞれ求める。右領域Ｒ側にある８×８領域Ｔ_Rにおける画素の信号レベルの平均値をＸ_Rとし、左領域Ｌ側にある８×８領域Ｔ_Lにおける画素の信号レベルの平均値をＸ_Lとする。

（ステップＴ３）両領域に基づく補正量を求める
そして、右領域Ｒ側にある８×８領域Ｔ_Rにおける画素の信号レベルの平均値Ｘ_Rと、左領域Ｌ側にある８×８領域Ｔ_Lにおける画素の信号レベルの平均値Ｘ_Lとに基づいて、水平方向Ｈに現れる信号レベル差を打ち消す値を求める。この値を補正量Ｘとすると、補正量Ｘは下記（１）式により求まる。

Ｘ＝（Ｘ_L−Ｘ_R）／２ …（１）
（ステップＴ４）補正量を信号レベルに作用させる
水平方向Ｈに現れる信号レベル差を打ち消すように、ステップＴ３で求められた補正量Ｘをｊ番目の画素行にある各画素[Ｐ_1j，Ｐ_2j，…，Ｐ_ij，…，Ｐ_(m-1)j，Ｐ_mj]の信号レベルに、ｉ＝１，２，…，ｍ−１，ｍの順に作用させる。この作用の際には、以下の条件で行う。

ｊ番目の画素行にある画素が左領域Ｌに属して、その画素の信号レベルに補正量Ｘを作用させる場合には、その画素の信号レベルから補正量Ｘを減算する（Ｐ_ij−Ｘ）。ｊ番目の画素行にある画素が右領域Ｒに属して、その画素の信号レベルに補正量Ｘを作用させる場合には、その画素の信号レベルに補正量Ｘを加算する（Ｐ_ij＋Ｘ）。

（ステップＴ５）ｉ＝ｍになったか？
各画素の信号レベルについてｉ＝１，２，…，ｍ−１，ｍの順に作用させるたびに、ｉ＝ｍになったか否かを判断する。ｉ＜ｍであればステップＴ４に戻り、ｉ＝ｍになるまで、ステップＴ４，Ｔ５の処理をループする。ｉ＝ｍになれば、補正量Ｘを作用させることで、ｊ番目の画素行にある各画素[Ｐ_1j，Ｐ_2j，…，Ｐ_ij，…，Ｐ_(m-1)j，Ｐ_mj]の信号レベルが全て補正されたとして、次のステップＴ６に移行する。

（ステップＴ６）ｊの値を１ずつ繰り上げる
上述したステップＴ１〜Ｔ５を、各画素行[Ｐ_i1，Ｐ_i2，…，Ｐ_ij，…，Ｐ_i(n-1)，Ｐ_in]の信号レベルについても、ｊ＝１，２，…，ｎ−１，ｎの順に行う。つまり、ステップＴ１〜Ｔ５でのｊの値を１ずつ繰り上げる。

（ステップＴ７）ｊ＝ｎになったか？
そして、各画素行の信号レベルについてｊ＝１，２，…，ｎ−１，ｎの順に行うたびに、ｊ＝ｎになったか否かを判断する。ｊ＜ｎであればステップＴ１に戻り、ｊ＝ｎになるまで、ステップＴ１からの処理をループする。ｊ＝ｎになれば、画像内の画素が全て補正されたとして、一連の信号処理を終了する。

以上のように、この出願に係る手法によれば、検出されたＸ線検出信号に基づく画素の信号レベルの分布に関する統計量として補正量Ｘを求め、各画素の並びで水平方向Ｈに現れる信号レベル差を打ち消すように補正量Ｘを各画素の信号レベルに作用させている。各画素の並びで水平方向Ｈに現れる画素の信号レベル差は、画素の信号レベルの分布から発生する信号レベル差の一種でもあるので、その画素の信号レベルの分布に関する統計量として補正量Ｘを各画素の信号レベルに作用させて各画素を補正することで、各画素の並びで水平方向Ｈに現れる画素の信号レベル差を低減させることができる。

なお、垂直方向についても、図７のフローチャートにおいて水平方向を垂直方向に置き換えて、水平方向に延びた境界に接する８×８領域を設定して補正量を求め、その補正量を各画素の信号レベルにそれぞれ作用させることで、同様の作用・効果を奏する。さらに、十字ノイズの場合には、水平方向および垂直方向の両方向についても、同様の補正を行うことで、十字ノイズを消すことができる。

しかし、この出願では、水平方向あるいは垂直方向に延びた境界によって区分された上下あるいは左右の領域である２つの領域が略同じ信号レベルであるという前提で補正を行っている。しかし、図８に示すように、被検体Ｍの構造（例えば体の線）と境界（図８では境界Ｂ_V）とが交わる部分では、境界を挟む領域では本来は同じ信号レベルでない。このような場合でも略同じという前提で同様の補正を行うとアーティファクト（偽像）が発生して、却って不自然になってしまう。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。

すなわち、請求項１に記載の発明は、被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段とを備え、放射線検出手段から検出された放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る放射線撮像装置であって、検出された放射線検出信号に基づく画素の信号レベルの分布に関する統計量を算出する場合について、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に延びた境界を境にして信号レベル差が現れるときに、その境界によって区分される２つの領域について前記統計量をそれぞれ算出する統計量算出手段と、前記信号レベル差を打ち消すように前記２つの領域間での統計量の差に関連した補正量を各画素の信号レベルに作用させて、信号レベル差を低減させて各画素を補正する画素補正手段とを備え、前記統計量の差の絶対値が所定値以下となる特定の条件を満たす場合のみ前記画素補正手段は前記補正を行うことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、検出された放射線検出信号に基づく画素の信号レベルの分布に関する統計量を算出する場合について、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に延びた境界を境にして信号レベル差が現れるときに、統計量算出手段は、その境界によって区分される２つの領域について統計量をそれぞれ算出する。画素補正手段は、上述した信号レベル差を打ち消すように２つの領域間での統計量の差に関連した補正量を各画素の信号レベルに作用させている。各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差は、画素の信号レベルの分布から発生する信号レベル差の一種でもあるので、その画素の信号レベルの分布に関する統計量から得られた補正量を各画素の信号レベルに作用させて各画素を補正することで、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差を低減させることができる。

このとき、上述した統計量の差の絶対値が所定値以下となる特定の条件を満たす場合のみ画素補正手段は上述した補正を行う。したがって、例えば、被検体の構造と上述した境界とが交わる部分のように統計量の差の絶対値が所定値を超えるべき箇所では少なくとも補正が行われずに処理される。その結果、統計量の差の絶対値が所定値を超えるべき箇所において補正を行うことで発生するアーティファクト（偽像）を防止することができつつ、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差を低減させることができる。

また、請求項２に記載の発明は、被検体を照射して検出された放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る信号処理を行う放射線検出信号処理方法であって、検出された放射線検出信号に基づく画素の信号レベルの分布に関する統計量を算出する場合について、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に延びた境界を境にして信号レベル差が現れるときに、その境界によって区分される２つの領域について前記統計量をそれぞれ算出し、前記信号レベル差を打ち消すように前記２つの領域間での統計量の差に関連した補正量を各画素の信号レベルに作用させて、信号レベル差を低減させて各画素を補正し、前記統計量の差の絶対値が所定値以下となる特定の条件を満たす場合のみ前記補正を行うことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差は、画素の信号レベルの分布から発生する信号レベル差の一種でもあるので、その画素の信号レベルの分布に関する統計量から得られた補正量を各画素の信号レベルに作用させて各画素を補正することで、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差を低減させることができる。また、上述した統計量の差の絶対値が所定値以下となる特定の条件を満たす場合のみ上述した補正を行うので、統計量の差の絶対値が所定値を超えるべき箇所において補正を行うことで発生するアーティファクト（偽像）を防止することができつつ、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差を低減させることができる。

上述した発明では、上述した特定の条件を満たす場合のみ上述した補正を行うが、統計量の差の絶対値が所定値を超えるべき箇所では少なくとも補正を行わない。つまり、上述した箇所では上述した補正以外であれば、別の処理を行ってもよいし、いかなる処理を施さなくてもよい。後者のいかなる処理を施さないとは、特定の条件を満たさない場合には、補正を行わずに、かつ各画素の信号レベルを変更せずに、その変更しない信号レベルを画素の信号レベルとして用いることである（請求項３に記載の発明）。

また上述した発明において、統計量の一例は、信号レベルの平均値であるとともに、特定の条件の一例は、その平均値の差の絶対値が５０以下である（請求項４に記載の発明）。さらに、特定の条件の他の一例は、統計量の差の絶対値が、上述した２つの領域における統計量のうち、値が小さい方の統計量に対して一定比率以下である（請求項５に記載の発明）。また、統計量が上述した信号レベルの平均値の場合には、特定の条件は、その平均値の差の絶対値が、値が小さい方の平均値に対して０．１以下である（請求項６に記載の発明）。なお、このように特定の条件の例を複数に挙げたが、これらの特定の条件のうち、いずれか少なくとも１つを満たした場合に補正を行ってもよいし、複数の特定の条件を全て満たした場合のみ補正を行ってもよい。

統計量の例としては、信号レベルの平均値、信号レベルの中間値、信号レベルの最頻値、信号レベルの加重平均値のいずれかである（請求項７に記載の発明）。平均値は、上述した平均値と同じであるが、中間値は、信号レベルの値の集団のうち、中間に位置する値であって、最頻値は、ヒストグラムを取って、最もカウント数の多い値であって、加重平均値は、境界からの距離に応じて重みを変えた平均値である。また、所定値としては２５〜１００の範囲から選択するのが好ましい。

この発明に係る放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法によれば、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差は、画素の信号レベルの分布から発生する信号レベル差の一種でもあるので、その画素の信号レベルの分布に関する統計量から得られた補正量を各画素の信号レベルに作用させて各画素を補正することで、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差を低減させることができる。また、上述した統計量の差の絶対値が所定値以下となる特定の条件を満たす場合のみ上述した補正を行うので、統計量の差の絶対値が所定値を超えるべき箇所において補正を行うことで発生するアーティファクト（偽像）を防止することができつつ、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差を低減させることができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。

図１は、実施例に係るＸ線透視撮影装置のブロック図であり、図２は、Ｘ線透視撮影装置に用いられている側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路であり、図３は、平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。本実施例では、放射線検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）を例に採るとともに、放射線撮像装置としてＸ線透視撮影装置を例に採って説明する。

本実施例に係るＸ線透視撮影装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、その被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ３とを備えている。Ｘ線管２は、この発明における放射線照射手段に相当し、ＦＰＤ３はこの発明における放射線検出手段に相当する。

Ｘ線透視撮影装置は、他に、天板１の昇降および水平移動を制御する天板制御部４や、ＦＰＤ３の走査を制御するＦＰＤ制御部５や、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部６を有するＸ線管制御部７や、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８や、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部９や、これらの各構成部を統括するコントローラ１０や、処理された画像などを記憶するメモリ部１１や、オペレータが入力設定を行う入力部１２や、処理された画像などを表示するモニタ１３などを備えている。

天板制御部４は、天板１を水平移動させて被検体Ｍを撮像位置にまで収容したり、昇降、回転および水平移動させて被検体Ｍを所望の位置に設定したり、水平移動させながら撮像を行ったり、撮像終了後に水平移動させて撮像位置から退避させる制御などを行う。ＦＰＤ制御部５は、ＦＰＤ３を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させることによる走査に関する制御などを行う。高電圧発生部６は、Ｘ線を照射させるための管電圧や管電流を発生してＸ線管２に与え、Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させるによる走査に関する制御や、Ｘ線管３側のコリメータ（図示省略）の照視野の設定の制御などを行う。なお、Ｘ線管２やＦＰＤ３の走査の際には、Ｘ線管２から照射されたＸ線をＦＰＤ３が検出できるようにＸ線管２およびＦＰＤ３が互いに対向しながらそれぞれの移動を行う。

コントローラ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１１は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１２は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。Ｘ線透視撮影装置では、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出して、検出されたＸ線に基づいて画像処理部９で画像処理を行うことで被検体Ｍの撮像を行う。

なお、画像処理部９は、画素の信号レベルの分布に関する統計量として後述する平均値を求める統計量算出部９Ａと、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差を打ち消すように平均値の差に関連した補正量を各画素の信号レベルに作用させて各画素を補正する画素補正部９Ｂとを備えている。画素補正部９Ｂは、後述する特定の条件を満たすか否かを判定する条件判定部９ａと、画素の信号レベル差を打ち消すように補正量を各画素の信号レベルに作用させる信号レベル作用部９ｂとをさらに備えている。統計量算出部９Ａや画素補正部９Ｂも、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。統計量算出部９Ａや画素補正部９Ｂの具体的な機能については図４のフローチャートや図５の説明図で後述する。統計量算出部９Ａは、この発明における統計量算出手段に相当し、画素補正部９Ｂは、この発明における画素補正手段に相当する。

ＦＰＤ３は、図２に示すように、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成された薄膜トランジスタＴＦＴとから構成されている。薄膜トランジスタＴＦＴについては、図２、図３に示すように、縦・横式２次元マトリクス状配列でスイッチング素子３２が多数個（例えば、1024個×1024個）形成されており、キャリア収集電極３３ごとにスイッチング素子３２が互いに分離形成されている。すなわち、ＦＰＤ３は、２次元アレイ放射線検出器でもある。

図２に示すようにキャリア収集電極３３の上にはＸ線感応型半導体３４が積層形成されており、図２、図３に示すようにキャリア収集電極３３は、スイッチング素子３２のソースＳに接続されている。ゲートドライバ３５からは複数本のゲートバスライン３６が接続されているとともに、各ゲートバスライン３６はスイッチング素子３２のゲートＧに接続されている。一方、図３に示すように、電荷信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ３７には増幅器３８を介して複数本のデータバスライン３９が接続されているとともに、図２、図３に示すように各データバスライン３９はスイッチング素子３２のドレインＤに接続されている。

図示を省略する共通電極にバイアス電圧を印加した状態で、ゲートバスライン３６の電圧を印加（または０Ｖに）することでスイッチング素子３２のゲートがＯＮされて、キャリア収集電極３３は、検出面側で入射したＸ線からＸ線感応型半導体３４を介して変換された電荷信号（キャリア）を、スイッチング素子３２のソースＳとドレインＤとを介してデータバスライン３９に読み出す。なお、スイッチング素子がＯＮされるまでは、電荷信号はキャパシタ（図示省略）で暫定的に蓄積されて記憶される。各データバスライン３９に読み出された電荷信号を増幅器３８で増幅して、マルチプレクサ３７で１つの電荷信号にまとめて出力する。出力された電荷信号をＡ／Ｄ変換器８でディジタル化してＸ線検出信号として出力する。

次に、本実施例装置における統計量算出部９Ａや画素補正部９Ｂによる一連の信号処理について、図４のフローチャートおよび図５の説明図を参照して説明する。なお、この処理では、図５に示すように、各画素の並びで水平方向Ｈに画素の信号レベル差が現れたときの補正を例に採って説明する。

画素が、図５に示すように２次元状にｍ列（ｍは自然数）の画素列、ｎ行（ｎは自然数）の画素行で配置されている。ある垂直方向に延びた境界Ｂ_Vを境にして図５の右領域Ｒと左領域Ｌとの間で信号レベル差が現れているとする。また、ｉは１≦ｉ≦ｍを満たすとともに、ｊは１≦ｊ≦ｎを満たすとする。

（ステップＳ１）４×４領域を設定する
ｉ番目の画素列とｊ番目の画素行とが交差した画素Ｐ_ijについて着目してみる。ｊ番目の画素行を含み、かつ境界Ｂ_Vに接する領域であって、画素を縦横にそれぞれ４個有した領域（以下、この領域を『４×４領域』と呼ぶ）を設定する。図５中の符号Ｔ_Rは、右領域Ｒ側にある４×４領域を示し、符号Ｔ_Lは、左領域Ｌ側にある４×４領域を示す。なお、領域内の画素数は４×４に限定されず、例えば８×８であってもよいし、２×８や８×２であってもよい。

（ステップＳ２）左右の両領域の平均値を求める
次に、右領域Ｒ側にある４×4領域Ｔ_Rおよび左領域Ｌ側にある４×４領域Ｔ_Lにおける画素の信号レベルの平均値を統計量算出部９Ａ（図１を参照）がそれぞれ求める。右領域Ｒ側にある４×４領域Ｔ_Rにおける画素の信号レベルの平均値をＸ_Rとし、左領域Ｌ側にある４×４領域Ｔ_Lにおける画素の信号レベルの平均値をＸ_Lとする。なお、平均値は、各領域Ｔ_R，Ｔ_L内の全画素の信号レベルの加算平均であってもよいし、各領域Ｔ_R，Ｔ_L内の全画素の信号レベルの加乗平均であってもよい。このステップＳ２で求められた平均値Ｘ_R，Ｘ_Lは、この発明における画素の信号レベルの分布に関する統計量に相当する。

（ステップＳ３）両領域間での平均値の差を求める
そして、右領域Ｒ側にある４×４領域Ｔ_Rにおける画素の信号レベルの平均値Ｘ_Rと、左領域Ｌ側にある４×４領域Ｔ_Lにおける画素の信号レベルの平均値Ｘ_Lとの差、すなわち両領域間での平均値の差を求める（Ｘ_L−Ｘ_R）。

（ステップＳ４）Ａ． or Ｂ．の条件を満たす？
画素補正部９Ｂの条件判定部９ａ（図１を参照）は、ステップＳ３で求められた平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が所定値以下となる特定の条件を満たすか否かを判定する。本実施例では、特定の条件は、以下のＡ．の条件あるいはＢ．の条件であって、これらのＡ．Ｂ．の条件のいずれか少なくとも１つを満たせば、次のステップＳ５、さらにはステップＳ６に進み、ステップＳ６，Ｓ７での補正を行う。逆に、Ａ．の条件を満たさず、かつＢ．の条件をも満たさない場合のみ、ステップＳ５の補正量の算出や、ステップＳ６，Ｓ７の補正をスキップして、ステップＳ８に移行する。

Ａ．平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が５０以下
平均値Ｘ_Rが平均値Ｘ_Lよりも大きいときには、平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）が負となるので、差の絶対値をとる。なお、平均値Ｘ_R，Ｘ_Lの基となる画素の信号レベルがＡ／Ｄ変換器８で既にディジタル化されているので、平均値Ｘ_R，Ｘ_Lはディジタル値であることに留意されたい。同様に、平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値もディジタル値である。なお、『５０』という数値は１０進数で表しており、実際のディジタル値では２進数で『１１００１０』となる。

Ｂ．平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が、値が小さい方の平均値の０．１倍以下
平均値Ｘ_Lが平均値Ｘ_Rよりも大きいときには、平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が、値が小さい方の平均値Ｘ_Rに対して０．１以下となり、平均値Ｘ_Rが平均値Ｘ_Lよりも大きいときには、平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が、値が小さい方の平均値Ｘ_Lに対して０．１以下となる。なお、平均値Ｘ_R，Ｘ_Lはディジタル値であるので正の値であることに留意されたい。

（ステップＳ５）両領域に基づく補正量を求める
ステップＳ４で上述したＡ．Ｂ．の条件のいずれか少なくとも１つを満たせば、右領域Ｒ側にある４×４領域Ｔ_Rにおける画素の信号レベルの平均値Ｘ_Rと、左領域Ｌ側にある４×４領域Ｔ_Lにおける画素の信号レベルの平均値Ｘ_Lとに基づいて、水平方向Ｈに現れる信号レベル差を打ち消す値を求める。この値を補正量Ｘとすると、補正量Ｘは下記（２）式により求まる。

Ｘ＝[（Ｘ_L−Ｘ_R）]／２×α^t …（２）
ここでαは１未満であって、本実施例ではαを０．９７としている。もちろん、αは１未満であれば０．９７に限定されない。ｔは、図５に示すように境界Ｂ_Vから画素までの距離（ここでは画素数）である。α^tを乗算することで重み付けを行う。すなわち、１未満であるαをｔ乗することで、境界Ｂ_Vから画素までの距離ｔが長くなるのにしたがって重み付けを小さくして、距離ｔが短くなるのにしたがって重み付けを大きくする。実際には、境界付近では信号レベル差が顕著に現れ、境界付近から遠ざかるのにしたがって、すなわち境界から画素までの距離が長くなるのにしたがってその画素の信号レベルは信号レベル差による影響が小さくなる。したがって、重み付けを行わずに補正すると、信号レベル差による影響が小さい画素、すなわち境界から離れた画素では過補正になる場合がある。そこで、このような重み付けを行うことで、過補正を防止することができる。

（ステップＳ６）補正量を信号レベルに作用させる
水平方向Ｈに現れる信号レベル差を打ち消すように、ステップＳ５で求められた補正量Ｘをｊ番目の画素行にある各画素[Ｐ_1j，Ｐ_2j，…，Ｐ_ij，…，Ｐ_(m-1)j，Ｐ_mj]の信号レベルに、ｉ＝１，２，…，ｍ−１，ｍの順に作用させる。この作用については、画素補正部９Ｂの信号レベル作用部９ｂ（図１を参照）が行う。この作用の際には、以下の条件で行う。

ｊ番目の画素行にある画素が左領域Ｌに属して、その画素の信号レベルに補正量Ｘを作用させる場合には、その画素の信号レベルから補正量Ｘを減算する（Ｐ_ij−Ｘ）。ｊ番目の画素行にある画素が右領域Ｒに属して、その画素の信号レベルに補正量Ｘを作用させる場合には、その画素の信号レベルに補正量Ｘを加算する（Ｐ_ij＋Ｘ）。

（ステップＳ７）ｉ＝ｍになったか？
各画素の信号レベルについてｉ＝１，２，…，ｍ−１，ｍの順に作用させるたびに、ｉ＝ｍになったか否かを判断する。ｉ＜ｍであればステップＳ６に戻り、ｉ＝ｍになるまで、ステップＳ６，Ｓ７の処理をループする。ｉ＝ｍになれば、補正量Ｘを作用させることで、ｊ番目の画素行にある各画素[Ｐ_1j，Ｐ_2j，…，Ｐ_ij，…，Ｐ_(m-1)j，Ｐ_mj]の信号レベルが全て補正されたとして、次のステップＳ８に移行する。

（ステップＳ８）ｊの値を１ずつ繰り上げる
上述したステップＳ１〜Ｓ７を、各画素行[Ｐ_i1，Ｐ_i2，…，Ｐ_ij，…，Ｐ_i(n-1)，Ｐ_in]の信号レベルについても、ｊ＝１，２，…，ｎ−１，ｎの順に行う。つまり、ステップＳ１〜Ｓ７でのｊの値を１ずつ繰り上げる。

なお、Ａ．Ｂ．のいずれの条件を満たさずに、ステップＳ５〜Ｓ７をスキップして、補正を行わなかった場合では、ｊの値を１ずつ繰り上げることで画素行が変更して、Ａ．Ｂ．の条件を判定する箇所が変更になる。したがって、Ａ．Ｂ．のいずれの条件を満たさなかった場合にはステップＳ８に合流して、以下のステップＳ９を、Ａ．Ｂ．の条件のいずれか少なくとも１つを満たした場合と同様に行う。

また、Ａ．Ｂ．のいずれの条件を満たさなかった場合には、ステップＳ５〜Ｓ７をスキップすることから、補正を行わずに、かつ各画素の信号レベルを変更せずに、その変更しない信号レベルを画素の信号レベルとして用いることになる。

（ステップＳ９）ｊ＝ｎになったか？
各画素行の信号レベルについてｊ＝１，２，…，ｎ−１，ｎの順に行うたびに、ｊ＝ｎになったか否かを判断する。ｊ＜ｎであればステップＳ１に戻り、ｊ＝ｎになるまで、ステップＳ１からの処理をループする。ｊ＝ｎになれば、画像内の画素が全て補正されたとして、一連の信号処理を終了する。

以上のように構成された本実施例装置によれば、検出されたＸ線検出信号に基づく画素の信号レベルの分布に関する統計量として平均値Ｘ_R，Ｘ_Lを算出する場合について、各画素の並びで垂直方向Ｖに延びた境界Ｂ_Vを境にして信号レベル差が現れるときに、統計量算出部９Ａは、その境界Ｂ_Vによって区分される２つの領域（すなわち右領域Ｒ、左領域Ｌ）について平均値Ｘ_R，Ｘ_Lをそれぞれ算出する。画素補正部９Ｂは、上述した信号レベル差を打ち消すように２つの領域間での平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）に関連した補正量Ｘを各画素の信号レベルに作用させている。各画素の並びで水平方向Ｈに現れる画素の信号レベル差は、画素の信号レベルの分布から発生する信号レベル差の一種でもあるので、その画素の信号レベルの分布に関する平均値Ｘ_R，Ｘ_Lから得られた補正量Ｘを各画素の信号レベルに作用させて各画素を補正することで、各画素の並びで水平方向Ｈに現れる画素の信号レベル差を低減させることができる。

このとき、上述した平均値の差の絶対値が所定値以下となる特定の条件を満たす場合のみ画素補正部９Ｂは上述した補正を行う。したがって、例えば、図８に示すように被検体Ｍの構造（例えば体の線）と上述した境界Ｂ_Vとが交わる部分のように平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が所定値を超えるべき箇所ではステップＳ６，Ｓ７の補正が行われずに処理される。その結果、平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が所定値を超えるべき箇所において補正を行うことで発生するアーティファクト（偽像）を防止することができつつ、各画素の並びで水平方向Ｈに現れる画素の信号レベル差を低減させることができる。

また、上述した特許文献１のように補正用画素を設ける必要がないので、ＦＰＤ３などに代表される放射線検出手段について汎用性が高くなる。

本実施例では、上述した特定の条件として、Ａ．平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が５０以下と、Ｂ．平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が、値が小さい方の平均値の０．１倍以下とを挙げている。そして、これらＡ．Ｂ．のうち、いずれか少なくとも１つを満たした場合に補正を行い、逆に、Ａ．の条件を満たさず、かつＢ．の条件をも満たさない場合には補正をスキップしている。

なお、垂直方向についても、図４のフローチャートにおいて水平方向を垂直方向に置き換えて、水平方向に延びた境界に接する４×４領域を設定して補正量を求め、その補正量を各画素の信号レベルにそれぞれ作用させることで、同様の作用・効果を奏する。さらに、十字ノイズの場合には、水平方向および垂直方向の両方向についても、同様の補正を行うことで、十字ノイズを消すことができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、図１に示すようなＸ線透視撮影装置を例に採って説明したが、この発明は、例えばＣ型アームに配設されたＸ線透視撮影装置にも適用してもよい。また、この発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも適用してもよい。

（２）上述した実施例では、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３を例に採って説明したが、画素を区画する２次元マトリクス状で配列された検出素子から構成されるＸ線検出器であれば、この発明は適用することができる。

（３）上述した実施例では、Ｘ線を検出するＸ線検出器を例に採って説明したが、この発明は、ＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように放射性同位元素（ＲＩ）を投与された被検体から放射されるγ線を検出するγ線検出器に例示されるように、放射線を検出する放射線検出器であれば特に限定されない。同様に、この発明は、上述したＥＣＴ装置に例示されるように、放射線を検出して撮像を行う装置であれば特に限定されない。

（４）上述した実施例では、ＦＰＤ３は、放射線（実施例ではＸ線）感応型の半導体を備え、入射した放射線を放射線感応型の半導体で直接的に電荷信号に変換する直接変換型の検出器であったが、放射線感応型の替わりに光感応型の半導体を備えるとともにシンチレータを備え、入射した放射線をシンチレータで光に変換し、変換された光を光感応型の半導体で電荷信号に変換する間接変換型の検出器であってもよい。

（５）上述した実施例では、上記（２）式（Ｘ＝[（Ｘ_L−Ｘ_R）]／２×α^t）から補正量Ｘを求めて、ｊ番目の画素行にある画素が左領域Ｌに属して、その画素の信号レベルに補正量Ｘを作用させる場合には、その画素の信号レベルから補正量Ｘを減算する処理（Ｐ_ij−Ｘ）を行い、ｊ番目の画素行にある画素が右領域Ｒに属して、その画素の信号レベルに補正量Ｘを作用させる場合には、その画素の信号レベルに補正量Ｘを加算する処理（Ｐ_ij＋Ｘ）を行ったが、下記（３）式のように補正量を求めてから補正量Ｘ´を各画素の信号レベルに作用させてもよい。

Ｘ´＝[（Ｘ_R−Ｘ_L）]／２×α^t …（３）
αは実施例と同じく１未満であり、ｔは境界から画素までの距離である。そして、上記（３）式から求まった補正量Ｘ´では、ｊ番目の画素行にある画素が左領域Ｌに属して、その画素の信号レベルに補正量Ｘ´を作用させる場合には、その画素の信号レベルに補正量Ｘ´を加算する処理（Ｐ_ij＋Ｘ´）を行い、ｊ番目の画素行にある画素が右領域Ｒに属して、その画素の信号レベルに補正量Ｘ´を作用させる場合には、その画素の信号レベルから補正量Ｘ´を減算する処理（Ｐ_ij−Ｘ´）を行う。垂直方向についても同様の補正を行うことができる。

（６）上述した実施例では、上記（２）式（Ｘ＝[（Ｘ_L−Ｘ_R）]／２×α^t）のように重み付けを考慮した補正量Ｘを求めて、その補正量Ｘを各画素の信号レベルに作用させて補正を行って過補正を防止したが、過補正にならないのであれば、図６にも示すように、上記（２）式の場合では下記（４）式のように重み付けを外してもよい。

Ｘ＝（Ｘ_L−Ｘ_R）／２ …（４）
上記（３）式の場合で重み付けを外す場合には、上記（４）式中の平均値Ｘ_R，Ｘ_Lの要素を互いに入れ換えればよい。垂直方向についても同様に重み付けを外してもよい。

（７）上述した実施例では、１未満であるαについてα^tを乗算することで重み付けを行ったが、重み付けの方式については特に限定されない。例えば、下記（５）式あるいは（６）式のように、距離ｔを分母にすることで重み付けを行ってもよい。

Ｘ＝（Ｘ_L−Ｘ_R）／２×１／ｔ …（５）
Ｘ＝（Ｘ_L−Ｘ_R）／２×β／（ｔ−β） …（６）
実験では、βは０．０２〜０．０５程度のときに好適な補正が行えることが確認されている。

（８）上述した実施例では、距離ｔを画素数として重み付けを行ったが、距離ｔについては画素数に限定されない。画素数に比例した値あるいは画素数に所定の数を加算した値を距離ｔにしてもよい。

（９）上述した実施例では、平均値は、画素の一部を抽出した右，左領域Ｒ，Ｌにある４×４領域Ｔ_R，Ｔ_Lの各信号レベルの平均値であったが、全画素の信号レベルを抽出した平均値であってもよい。つまり、画素の少なくとも一部を抽出した信号レベルの平均値であれば特に限定されない。垂直方向についても同様の補正を行うことができる。

（１０）上述した実施例では、画素の信号レベルの分布に関する統計量の一例は平均値であったが、通常用いられる統計量であれば、平均値に限定されず、例えば信号レベルの中央値、信号レベルの最頻値、信号レベルの加重平均値であってもよい。中間値は、信号レベルの値の集団のうち、中間に位置する値であって、最頻値は、ヒストグラムを取って、最もカウント数の多い値であって、加重平均値は、境界からの距離に応じて重みを変えた平均値（すなわち重み付け平均値）である。また、平均値と中央値との双方を組み合わせるなど、互いに異なる統計量を２つ以上組み合わせてもよい。

（１１）上述した実施例では、特定の条件として、Ａ．平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が５０以下と、Ｂ．平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が、値が小さい方の平均値に対して０．１以下とを挙げたが、特定の条件が、統計量（実施例では平均値）の差の絶対値が所定値以下となるのであれば、これに限定されない。例えば、Ａ．の条件では所定値がディジタル値５０（１０進数で表している）であったが、５０に限定されない。ただ、平均値以外の統計量であっても、Ａ．の条件として、統計量の差の絶対値が５０以下とするのがより好ましい。５０以外の場合には、所定値としては２５〜１００の範囲から選択するのが好ましい。また、Ｂ．の条件では一定倍率が０．１倍以下であったが、統計量の差の絶対値が、値が小さい方の統計量に対して０．１倍を超えた一定倍率以下であってもよい。一定倍率としては、１未満の倍率であるのが好ましい。

（１２）上述した実施例では、特定の条件として、Ａ．平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が５０以下と、Ｂ．平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が、値が小さい方の平均値に対して０．１以下とを挙げたが、それ以外の特定の条件であって、統計量の差の絶対値が所定値以下となる条件を組み合わせてもよい。逆に、Ａ．またはＢ．のいずれか１つの条件を特定の条件としてもよい。もちろん、Ａ．Ｂ．以外の特定の条件であって、統計量の差の絶対値が所定値以下となる条件を単独に用いて、その条件を満たす場合のみ補正を行ってもよい。

（１３）上述した実施例では、特定の条件として、Ａ．平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が５０以下と、Ｂ．平均値の差（Ｘ_L−Ｘ_R）の絶対値が、値が小さい方の平均値に対して０．１以下とを挙げ、Ａ．Ｂ．のうち、いずれか少なくとも１つを満たした場合に補正を行ったが、Ａ．Ｂ．の条件を全て満たした場合のみ補正を行ってもよい。Ａ．Ｂ．以外の特定の条件の場合でも同様である。

（１４）上述した実施例では、特定の条件を満たさない場合には、補正を行わずに、かつ各画素の信号レベルを変更せずに、その変更しない信号レベルを画素の信号レベルとして用いていたが、これに限定されない。つまり、統計量の差の絶対値が所定値を超えるべき箇所では少なくとも補正を行わないのであれば、上述した補正以外の別の処理を行ってもよい。例えば、特定の条件を満たさない場合には、全画素の信号レベルについて等倍する処理を行ってもよい。

実施例に係るＸ線透視撮影装置のブロック図である。 Ｘ線透視撮影装置に用いられている側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。 平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。 本実施例装置における統計量算出部や画素補正部による一連の信号処理を示すフローチャートである。 実施例に係る信号処理を説明するために画像を模式的に表した説明図である。 変形例に係る信号処理、およびこの発明に関連した先の出願に係る信号処理を説明するために画像を模式的に表した説明図である。 先の出願に係る信号処理を示すフローチャートである。 被検体の構造と信号レベル差が現れる境界とが交わる部分を含めて画像を模式的に表した説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、従来において水平方向あるいは垂直方向に現れる画素の信号レベル差を説明するために画像を模式的に表した説明図である。

符号の説明

２ … Ｘ線管
３ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
９Ａ … 統計量算出部
９Ｂ … 画素補正部
Ｘ_R，Ｘ_L … 平均値
Ｘ … 補正量
Ｍ … 被検体

Claims (7)

1. 被検体に向けて放射線を照射する放射線照射手段と、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出手段とを備え、放射線検出手段から検出された放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る放射線撮像装置であって、検出された放射線検出信号に基づく画素の信号レベルの分布に関する統計量を算出する場合について、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に延びた境界を境にして信号レベル差が現れるときに、その境界によって区分される２つの領域について前記統計量をそれぞれ算出する統計量算出手段と、前記信号レベル差を打ち消すように前記２つの領域間での統計量の差に関連した補正量を各画素の信号レベルに作用させて、信号レベル差を低減させて各画素を補正する画素補正手段とを備え、前記統計量の差の絶対値が所定値以下となる特定の条件を満たす場合のみ前記画素補正手段は前記補正を行うことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 被検体を照射して検出された放射線検出信号に基づいて放射線画像を得る信号処理を行う放射線検出信号処理方法であって、検出された放射線検出信号に基づく画素の信号レベルの分布に関する統計量を算出する場合について、各画素の並びで水平方向あるいは垂直方向に延びた境界を境にして信号レベル差が現れるときに、その境界によって区分される２つの領域について前記統計量をそれぞれ算出し、前記信号レベル差を打ち消すように前記２つの領域間での統計量の差に関連した補正量を各画素の信号レベルに作用させて、信号レベル差を低減させて各画素を補正し、前記統計量の差の絶対値が所定値以下となる特定の条件を満たす場合のみ前記補正を行うことを特徴とする放射線検出信号処理方法。
3. 請求項２に記載の放射線検出信号処理方法において、前記特定の条件を満たさない場合には、前記補正を行わずに、かつ各画素の信号レベルを変更せずに、その変更しない信号レベルを画素の信号レベルとして用いることを特徴とする放射線検出信号処理方法。
4. 請求項２または請求項３に記載の放射線検出信号処理方法において、前記統計量は、信号レベルの平均値であって、前記特定の条件は、その平均値の差の絶対値が５０以下であることを特徴とする放射線検出信号処理方法。
5. 請求項２から請求項４のいずれかに記載の放射線検出信号処理方法において、前記特定の条件は、前記統計量の差の絶対値が、前記２つの領域における統計量のうち、値が小さい方の統計量に対して一定比率以下であることを特徴とする放射線検出信号処理方法。
6. 請求項２から請求項５のいずれかに記載の放射線検出信号処理方法において、前記統計量は、信号レベルの平均値であって、前記特定の条件は、その平均値の差の絶対値が、値が小さい方の平均値に対して０．１以下であることを特徴とする放射線検出信号処理方法。
7. 請求項２から請求項６のいずれかに記載の放射線検出信号処理方法において、前記統計量は、前記信号レベルの平均値、信号レベルの中間値、信号レベルの最頻値、信号レベルの加重平均値のいずれかであることを特徴とする放射線検出信号処理方法。
   

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