JP2007222501A

JP2007222501A - Ｘ線透視撮影装置

Info

Publication number: JP2007222501A
Application number: JP2006049034A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Takemoto; 隆之竹本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】フラットパネル型Ｘ線検出器の各画素間でオフセット値およびゲイン値のばらつきが撮影画像に与える影響を除去するために、事前に画素ごとのオフセット値およびゲイン値を測定して記憶しておき、撮影時にこれらの値により画素ごとに補正を行う方法が一般的に用いられているが、オフセット値およびゲイン値は電源投入後ある期間ゆるやかに変化するので、この期間を経過した後でないと適正な補正が行われない。
【解決手段】電源投入後画素の特性が安定するまでの期間を複数区間に分割して、事前にオフセット値およびゲイン値をこれらの区間ごとに測定して記憶しておき、撮影時には区間ごとに対応するオフセット値およびゲイン値を用いることにより、電源投入直後から適正な補正が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は医療用あるいは産業用のＸ線透視撮影装置に関し、特にＸ線検出器の画素間の感度補正および欠陥画素の画素値の補正を行うＸ線透視撮影装置に関する。

一般的なＸ線透視撮影装置の構成およびＸ線検出器の画素間の感度補正および欠陥画素の画素値の補正の方法について図２〜図８を用いて説明する。Ｘ線管１から照射され被検者２を透過したＸ線を図３に示すような多数のＸ線検出素子３Ａが二次元マトリックス状（図３ではN行M列）に配列されているフラットパネル型Ｘ線検出器（以下FPDと記す）３により検出するＸ線透視撮影装置の構成例を図２に示す。図２においてＸ線照射制御部４はＸ線管１に印加する高電圧等を制御し、システム制御部５はＸ線照射制御部４や画像処理部６等装置全体の動作を制御する。また操作パネル９は操作者（図示しない）が装置に入力を行うとき等に使用される。

FPD３のマトリックス状に配列されたＸ線検出素子３Ａは通常各素子ごとに異なるオフセット値およびゲイン値を有する。そのためFPD３を用いるＸ線透視撮影装置ではこの影響が画像に現われることを防止するために、実際の撮影に先立って取得され記憶部８に記憶された各画素ごとのオフセット補正係数およびゲイン補正係数を用いて、撮影された画像を画像処理部６が補正した後画像表示部７に表示するとともに記憶部８に記憶している。

実際の撮影に先立ってオフセット補正係数およびゲイン補正係数を取得する動作を図４に示すフローチャートを用いて説明する。画像処理部６はＸ線を照射しない状態で（Ｓ１）、FPD３から画像データを読み出し、このときの画素値を各画素ごとのオフセット補正係数Z（ｉ，ｊ）として記憶部８に記憶する（Ｓ２）。そしてこの動作を１フレーム分繰り返し行う（Ｓ３）。ただしｉ，ｊはそれぞれ二次元マトリックス状に配列されたＸ線検出素子３Ａの行および列の番号を示す数値である。次に図２に描かれた被検者２が存在しない状態でＸ線を照射して（Ｓ４）、FPD３から画像データを読み出し（Ｓ５）、読み出された画像データの各画素ごとの値ｒ（ｉ，ｊ）から対応するオフセット補正係数Z（ｉ，ｊ）を減算した値をゲイン補正係数G（ｉ，ｊ）として記憶部８に記憶する（Ｓ６）。そしてこの動作を１フレーム分繰り返し行う（Ｓ７）。

全画素についてのオフセット補正係数およびゲイン補正係数の取得終了後、引き続き各画素が正常な画素であるか、欠陥画素であるかを示す欠陥マップの作成が行われる。このための動作を図５に示すフローチャートを用いて説明する。画像処理部６はＸ線を照射しない状態で（Ｓ２１）、FPD３から画像データを読み出し、このときの画素値を各画素ごとのオフセット値ZK1（ｉ，ｊ）として記憶部８に記憶する（Ｓ２２）。そしてこの動作を１フレーム分繰り返し行う（Ｓ２３）。時間ｔｄ経過後（Ｓ２４）、再度FPD３から画像データを読み出し、このときの画素値をオフセット値ZK２（ｉ，ｊ）として記憶部８に記憶する（Ｓ２５）。そしてこの動作を１フレーム分繰り返し行う（Ｓ２６）。次に画素ごとに正常であるか欠陥であるかをそれぞれ０または１であらわす欠陥マップKA（ｉ，ｊ）をとりあえず全画素について１にした状態で記憶部８に記憶する（Ｓ２７）（Ｓ２８）。

その後記憶部８に記憶されている各画素ごとのオフセット値ZK1（ｉ，ｊ）がオフセットの下限値A1および上限値A2以内かどうか（Ｓ２９）、周囲の画素のオフセット値、例えばZK1（ｉ-1，ｊ）、ZK1（ｉ+1，ｊ）、ZK1（ｉ，ｊ-1）、ZK1（ｉ，ｊ+1）、の平均値との差の絶対値が所定の下限値B1および上限値B２以内かどうか（Ｓ３０）、およびZK1（ｉ，ｊ）、ZK２（ｉ，ｊ）、時間ｔｄから算出されるオフセット値の時間的な変化率の絶対値が所定の下限値C1および上限値C２以内かどうか（Ｓ３１）を判定し、３項目とも所定の範囲内であれば画像処理部６は正常な画素であると判断して欠陥マップKA（ｉ，ｊ）を０に書き直す（Ｓ３２）。そしてこの動作を１フレーム分繰り返し行う（Ｓ３３）。以上により全画素について欠陥マップKA（ｉ，ｊ）が作成される。ただしこの方法により検出された欠陥画素は電源投入後の時間経過により正常画素になる可能性のある画素である。

欠陥画素にはこれ以外に電源投入後の時間経過に関係なく電気的に応答しない画素がある。このタイプの欠陥画素に対する欠陥マップKB（ｉ，ｊ）は被検者２をＸ線管１とFPD３の間に配置しない状態でＸ線照射および非照射時に読み込んだ画像を画素ごとに比較する方法等により得られるが本発明とは特に関係ないのでこれ以上の説明は省略する。ただし欠陥画素の画素値を補正するのに用いる欠陥マップK（ｉ，ｊ）は電源投入後の時間経過に関係なく電気的に応答しない画素による欠陥マップKB（ｉ，ｊ）と、電源投入後の時間経過により正常画素になる可能性のある画素による欠陥マップKA（ｉ，ｊ）との画素毎の論理和として得られて記憶部８に記憶される（Ｓ３４）（Ｓ３５）。

次に撮影時にオフセット補正係数およびゲイン補正係数を用いて撮影された画像を補正する動作を図６に示すフローチャートを用いて説明する。図２に示すように被検者２をＸ線管１とFPD３の間に配置してＸ線を照射する（Ｓ１１）。画像処理部６はFPD３から画像データを読み出し生データR（ｉ，ｊ）を得た後（Ｓ１２）、生データR（ｉ，ｊ）から画素ごとに対応するオフセット補正係数Z（ｉ，ｊ）を減算して中間データU（ｉ，ｊ）を得て（Ｓ１３）、中間データU（ｉ，ｊ）を対応する各画素ごとにゲイン補正係数G（ｉ，ｊ）で除算することにより補正後の画像データV（ｉ，ｊ）を得る（Ｓ１４）。そしてこの動作を１フレーム分繰り返し行う（Ｓ１５）。

上記に引き続き補正後の画像データV（ｉ，ｊ）に含まれる欠陥画素の補正が行われるが、その動作を図７に示すフローチャートを用いて説明する。画像処理部６は記憶部８に記憶された欠陥マップの画素値K（ｉ，ｊ）を読み出し（Ｓ４１）、１であれば欠陥画素と判断して（Ｓ４２）、補正後の画像データV（ｉ，ｊ）を周囲の画像データの平均値に置き換える（Ｓ４３）。そしてこの動作を１フレーム分繰り返し行う（Ｓ４４）。

以上によりFPD３の各画素間でオフセット値およびゲイン値が異なることが撮影画像に与える影響を除去することができるとともに（例えば特許文献１参照）、欠陥画素も補正されるが、上記のオフセット補正係数Z（ｉ，ｊ）、ゲイン補正係数G（ｉ，ｊ）および欠陥マップK（ｉ，ｊ）を取得する動作は通常図８（ａ）に示すように装置電源投入後FPD３の各Ｘ線検出素子３Ａの特性が安定するまでの時間Ｔ経過後に実施され、撮影時には常に時間Ｔ経過後に取得されたそれらの値を用いて画像の補正が行われる。すなわち撮影された画像を補正する場合、図８（b）に示すように装置電源投入後FPD３の各Ｘ線検出素子３Ａの特性が安定するまでの時間Ｔ経過の前後にかかわらずオフセット補正係数Z（ｉ，ｊ）、ゲイン補正係数G（ｉ，ｊ）および欠陥マップK（ｉ，ｊ）が使用される。
特開２００１−４５６０号公報

FPD３の各画素間でオフセット値、ゲイン値が異なることが撮影画像に与える影響を除去するため、および欠陥画素の補正を行うために通常用いられる方法は上記の通りであるが、オフセット値およびゲイン値は電源投入直後ある期間ゆるやかに変化するので、図４を用いて説明したオフセット補正係数、ゲイン補正係数を取得する動作、および図５を用いて説明した欠陥マップを作成する動作は、装置の電源投入後この期間が終了してFPD３のＸ線検出素子３Ａの特性が安定した後に、すなわち図８（ａ）では時点Tにおいて行われ、図６および図７を用いて説明した撮影画像を補正する動作についても、装置の電源投入後時間Tが経過した後行われなければ適正に補正された画像を得ることができない。従って装置の電源を一旦遮断した後、緊急にＸ線撮影を行わねばならない場合、１組のオフセット補正係数Z（ｉ，ｊ）、ゲイン補正係数G（ｉ，ｊ）および欠陥マップK（ｉ，ｊ）しか記憶しない従来の方法では、図８（b）に示すように時間T以前であってもこれらにより補正するしかないので、この期間は適正に補正された画像を得られないという不都合が生じる。この不都合を防ぐために、装置を使用しないときでも電源を入れたままにしておく方法が採られることもあるが、この場合不要な電力の消費が発生する。本発明はこのような不都合を解決するためのものである。

請求項１記載の発明は上記の目的を達成するために、被検者にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検者を透過したＸ線を検出して電気信号に変換する複数個のＸ線検出素子が配列されて構成されたＸ線検出手段とを備え、前記Ｘ線検出手段からの出力をあらかじめ記憶しているオフセット補正用データおよびゲイン補正用データにより補正する機能を備えたＸ線透視撮影装置において、電源供給開始時からの経過時間に応じて前記Ｘ線検出手段の出力が安定するまでの期間に得られた出力に基づいてそれぞれ取得したオフセット補正用データとゲイン補正用データを記憶する記憶手段と、前記Ｘ線検出手段の出力が安定するまでの期間に撮影を行う場合、前記経過時間に応じたオフセット補正用データとゲイン補正用データを前記記憶手段から読み出し、補正を行う画像処理手段を設けたＸ線透視撮影装置を提供する。

請求項２記載の発明は上記の目的を達成するために、被検者にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検者を透過したＸ線を検出して電気信号に変換する複数個のＸ線検出素子が配列されて構成されたＸ線検出手段とを備え、前記Ｘ線検出手段からの出力をあらかじめ記憶しているオフセット補正用データおよびゲイン補正用データにより補正するとともに、あらかじめ記憶している欠陥画素位置を示すデータを参照して補正する機能を備えたＸ線透視撮影装置において、電源供給開始時からの経過時間に応じて前記Ｘ線検出手段の出力が安定するまでの期間に得られた出力に基づいてそれぞれ取得したオフセット補正用データとゲイン補正用データおよび欠陥画素位置を示すデータを記憶する記憶手段と、前記Ｘ線検出手段の出力が安定するまでの期間に撮影を行う場合、前記経過時間に応じたオフセット補正用データとゲイン補正用データおよび欠陥画素位置を示すデータを前記記憶手段から読み出し、補正を行う画像処理手段を設けたＸ線透視撮影装置を提供する。

Ｘ線透視撮影装置の電源投入後FPDの各Ｘ線検出素子の特性が安定するまでの期間、各Ｘ線検出素子のオフセット値およびゲイン値は安定値に向かってゆるやかに、かつ毎回ほぼ同じ速度で変化するので、事前に電源投入後各Ｘ線検出素子の特性が安定するまでの期間を複数区間に分割し、各区間ごとにオフセット補正係数、ゲイン補正係数および欠陥マップを取得して記憶しておき、撮影時には区間ごとに対応するオフセット補正係数、ゲイン補正係数および欠陥マップを用いて画像の補正を行うことにより、電源投入後FPDの各Ｘ線検出素子の特性が安定した後の期間だけでなく、それ以前の期間についても適正な補正を行うことが可能になる。

以下に図１、図２および図４〜図７を用いて本発明の実施例について説明する。図２に示す装置の据付および調整作業終了後、据付作業を行った作業者（図示しない）が、被検者２を配置しない状態で、例えば操作パネル９の内部に設けられたｄｉｐスイッチ等の機械的なスイッチ（図示しない）を操作し、オフセット補正係数およびゲイン補正係数の取得および欠陥マップの作成動作を選択した後装置の電源を投入する。これにより例えばマイクロコンピュータやメモリおよびインターフェース部等により構成されるシステム制御部５は自身に内蔵されたタイマにより時間計測を開始する。そして工場出荷時に自身に内蔵されたメモリに記憶された、電源投入後FPDの全Ｘ線検出素子の特性が安定するのに必要な時間Tおよびその期間を分割する区間数ｎから、T/nを算出して電源投入後時間T/nが経過するごとに画像処理部６に通知する。この結果画像処理部６は電源投入後時間T/nが経過するごとに図４のフローチャートで示すオフセット補正係数およびゲイン補正係数の取得動作およびそれに続いて図５のフローチャートで示す欠陥マップの作成動作を時間Tに達するまで繰り返し行う。ただしこのとき図５に記載された遅延時間ｔｄとT/nについてはｔｄ＜T/nとなるように設定される。そして図１（ａ）に示すように、この結果時間T/nごとに得られた一連のオフセット補正係数Z1（ｉ，ｊ）、Z２（ｉ，ｊ）、Z３（ｉ，ｊ）、・・・、Zｎ（ｉ，ｊ）とゲイン補正係数G1（ｉ，ｊ）、G２（ｉ，ｊ）、G３（ｉ，ｊ）、・・・、Gｎ（ｉ，ｊ）および欠陥マップK1（ｉ，ｊ）、K２（ｉ，ｊ）、K３（ｉ，ｊ）、・・・、Kｎ（ｉ，ｊ）を図１（ｂ）に示すように電源投入後の期間０〜T/n、T/n〜２T/n、２T/n〜３T/n、・・・、（ｎ−１）T/n〜Tに対応させて記憶部８に記憶させる。このときT以降の期間についてもZｎ（ｉ，ｊ）、Gｎ（ｉ，ｊ）およびKｎ（ｉ，ｊ）を記憶させる。以上の動作が終了した後、作業者は装置の電源を切り、上述のｄｉｐスイッチ等の機械的なスイッチを再度操作して通常の撮影モードの動作を選択しその後の通常の使用に備える。なお図４のフローチャートで示すオフセット補正係数およびゲイン補正係数の取得動作および図５のフローチャートで示す欠陥マップの作成動作については背景技術の項で説明したので再度の説明は省略する。

その後操作者（図示しない）が装置の電源を投入すると、システム制御部５は内蔵されたタイマにより時間計測を開始するとともに、通常の撮影モードの動作を開始する。具体的には操作者が被検者２をFPD3の前に配置した後、操作パネル９に付属したハンドスイッチ（図示しない）の押ボタンを押してＸ線撮影を行うと、システム制御部５は画像処理部６に電源投入後の経過時間ｔを送信する。これにより画像処理部６はFPD3から読み込まれた画像が電源投入後時間ｔだけ経過した時点で撮影された画像であることがわかるので、図６および図７のフローチャートで示す補正動作を行うとき、オフセット補正係数Z（ｉ，ｊ）、ゲイン補正係数G（ｉ，ｊ）および欠陥マップK（ｉ，ｊ）の代わりに、記憶部８に図１（ｂ）に示すような関係で記憶しているオフセット補正係数、ゲイン補正係数および欠陥マップのうち経過時間ｔが属する期間のデータを用いる。Ｘ線撮影装置の電源投入後FPDの各Ｘ線検出素子の特性が安定するまでの期間、各Ｘ線検出素子のオフセット値およびゲイン値は安定値に向かってゆるやかに、かつ毎回ほぼ同じ速度で変化するので、この方法により電源投入後各Ｘ線検出素子の特性が安定した後の期間だけでなく、それ以前の期間についても適正な補正を行うことができる。なお図６のフローチャートで示すオフセットおよびゲインの補正動作および図７のフローチャートで示す欠陥補正動作については背景技術の項で説明したので再度の説明は省略する。

上記実施例では、撮影画像についてオフセット、ゲインの補正動作および欠陥補正動作を説明したが、透視画像についても図１（ｂ）に示す電源投入後の期間に応じて対応するオフセット補正係数、ゲイン補正係数および欠陥マップを選んで用いることにより撮影画像と同様に補正することができる。

上記実施例では、オフセット補正係数、ゲイン補正係数および欠陥マップを自動的に取得する動作は装置の据付時に据付作業者により行われたが、その後も操作者が希望するときに自分で同じ操作を行い更新することができる。

上記実施例では、電源投入後FPDの各Ｘ線検出素子の特性が安定するのに必要な時間Tおよびその期間を分割する区間数ｎは工場出荷時にシステム制御部５に内蔵されたメモリに記憶させるようにしたが、操作者が上記の方法でオフセット補正係数、ゲイン補正係数および欠陥マップを更新する場合、区間数ｎについては操作者が変更できるようにしてもよい。

上記実施例では、画像処理部６は電源投入後時間T/nが経過するごとに図４のフローチャートで示すオフセット補正係数およびゲイン補正係数の取得動作およびそれに続いて図５のフローチャートで示す欠陥マップの作成動作を時間Tに達するまで繰り返し行ったが、その代わりに電源投入後時間T以内の任意の時間ｔiを任意個数設定して、各時間ｔiにおいてオフセット補正係数およびゲイン補正係数の取得動作および欠陥マップの作成動作を行い、これらを用いて画像の補正を行ってもよい。

図４のオフセット補正係数Z（ｉ，ｊ）の取得および図５のオフセット値ZK1（ｉ，ｊ）、ZK２（ｉ，ｊ）の取得についてはノイズの影響を軽減するために、複数フレーム分収集して画素ごとの平均値を用いてもよい。

電源投入後検出画素の特性が安定するまでの期間を複数区間に分割して各区間ごとにオフセット、ゲインの補正係数および欠陥マップを得ることを説明するための図である。本発明の装置の構成例を説明するための図である。フラットパネル型Ｘ線検出器の検出画素の配置例を説明するための図である。オフセットおよびゲインの補正係数を得るための動作を説明するフローチャートである。欠陥マップを得るための動作を説明するフローチャートである。撮影された画像をオフセットおよびゲインの補正係数により補正する動作を説明するフローチャートである。撮影された画像を欠陥マップにより補正する動作を説明するフローチャートである。電源投入後検出画素の特性が安定するまでの時間経過後にオフセット、ゲインの補正係数および欠陥マップを得る従来の方法を説明するための図である。

符号の説明

１：Ｘ線管
２：被検者
３：フラットパネル型Ｘ線検出器
３A：Ｘ線検出素子
４：Ｘ線照射制御部
５：システム制御部
６：画像処理部
７：画像表示部
８：記憶部
９：操作パネル

Claims

被検者にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検者を透過したＸ線を検出して電気信号に変換する複数個のＸ線検出素子が配列されて構成されたＸ線検出手段とを備え、前記Ｘ線検出手段からの出力をあらかじめ記憶しているオフセット補正用データおよびゲイン補正用データにより補正する機能を備えたＸ線透視撮影装置において、電源供給開始時からの経過時間に応じて前記Ｘ線検出手段の出力が安定するまでの期間に得られた出力に基づいてそれぞれ取得したオフセット補正用データとゲイン補正用データを記憶する記憶手段と、前記Ｘ線検出手段の出力が安定するまでの期間に撮影を行う場合、前記経過時間に応じたオフセット補正用データとゲイン補正用データを前記記憶手段から読み出し、補正を行う画像処理手段を設けたことを特徴とするＸ線透視撮影装置。
被検者にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検者を透過したＸ線を検出して電気信号に変換する複数個のＸ線検出素子が配列されて構成されたＸ線検出手段とを備え、前記Ｘ線検出手段からの出力をあらかじめ記憶しているオフセット補正用データおよびゲイン補正用データにより補正するとともに、あらかじめ記憶している欠陥画素位置を示すデータを参照して補正する機能を備えたＸ線透視撮影装置において、電源供給開始時からの経過時間に応じて前記Ｘ線検出手段の出力が安定するまでの期間に得られた出力に基づいてそれぞれ取得したオフセット補正用データとゲイン補正用データおよび欠陥画素位置を示すデータを記憶する記憶手段と、前記Ｘ線検出手段の出力が安定するまでの期間に撮影を行う場合、前記経過時間に応じたオフセット補正用データとゲイン補正用データおよび欠陥画素位置を示すデータを前記記憶手段から読み出し、補正を行う画像処理手段を設けたことを特徴とするＸ線透視撮影装置。