JP2008183222A - Ｘ線撮影装置およびｘ線画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線管の放電に起因する画面のちらつきをなくすこと。
【解決手段】高電圧装置１１０の放電判定部１１３が放電の発生を画像記録部１４２に通知し、画像記録部１４２が画像を記録する際に放電判定部１１３から放電の発生を通知されると、放電判定部１１３から正常復帰の通知を受けるまで対応するフレームに放電発生の情報を付加して画像を記録し、画像再生部１４３が画像を再生する際にフレームに放電発生の情報が付加されている場合には、そのフレームを画像表示装置１５０に渡すことなく破棄するよう構成する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、Ｘ線管で発生したＸ線を用いて撮影した画像（動画）の表示技術に関するものである。

Ｘ線診断装置などのＸ線撮影装置では、Ｘ線管で発生したＸ線を被検体に照射し、被検体を透過したＸ線を検出してモニタ装置に表示している。例えば、特許文献１には、検出したＸ線の透過量をデジタル化して画素値データとして記録するとともに、１枚の画像（フレーム）での画素値の最大値と最小値とを検出し、その最大値と最小値との間の範囲内の画素値が表示階調の０％〜１００％（黒レベルから白レベルまで）に展開するように階調変換してモニタ装置に表示する技術が記載されている。

また、フレームごとに最大値と最小値との間の範囲内の画素値が表示階調の０％〜１００％に展開するように階調変換すると、フレームごとに階調変換特性が変化することになるので、表示階調がフレームごとに変わり、画面がちらついて見づらくなる。そこで、特許文献１には、階調変換特性の不必要な変化を停止することによって画面のちらつきをなくす技術が記載されている。

特開平８−１１１８１８号公報

しかしながら、Ｘ線管の放電が発生した場合には、画像の輝度が著しく変化するため、検出される信号が検出器のダイナミックレンジを越え、画面のちらつきを避けることができないという問題がある（後述する図１参照）。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、Ｘ線管の放電が発生した場合に画面のちらつきをなくすことができるＸ線撮影装置およびＸ線画像表示方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、Ｘ線管で発生したＸ線を被検体に照射し、該被検体を透過したＸ線を検出して動画像を生成するＸ線撮影装置であって、Ｘ線管で発生した放電を検出する放電検出手段と、前記放電検出手段により放電が検出された場合に放電に起因する異常画像を補正する画像補正手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項８記載の本発明は、Ｘ線管で発生したＸ線を被検体に照射し、該被検体を透過したＸ線を検出して動画像を生成するＸ線撮影装置によるＸ線画像表示方法であって、Ｘ線管で発生した放電を検出する放電検出ステップと、前記放電検出ステップにより放電が検出された場合に放電に起因する異常画像を補正して表示する画像補正ステップとを含んだことを特徴とする。

請求項１または８記載の本発明によれば、Ｘ線管の放電に起因する異常画像を補正するので、画面のちらつきをなくすことができる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るＸ線撮影装置およびＸ線画像表示方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、ここでは、本発明をＸ線診断装置に適用した場合を中心に説明する。

まず、Ｘ線管の放電が発生した場合の画面のちらつきをなくすために本実施例１に係るＸ線診断装置が行う画像補正について説明する。図１は、Ｘ線管の放電が発生した場合の画面のちらつきをなくすために本実施例１に係るＸ線診断装置が行う画像補正を説明するための説明図である。同図（ａ）は、Ｘ線管の放電が発生した場合の従来の画像を示す図であり、同図（ｂ）は、Ｘ線管の放電が発生した場合の本実施例１に係るＸ線診断装置による補正画像を示す図である。

同図（ａ）に示すように、従来は、Ｘ線検出器によって検出された透過量に基づく画像がそのまま表示されるため、Ｘ線管の放電が発生した場合に、画像の輝度が大きく変化し、画面のちらつきが発生する。

すなわち、フレームＣで放電が発生すると、画面が瞬間的に明るくなり、その直後にフレームＤで再放電防止の目的で一時的にＸ線照射が休止されると、画面が暗くなる。そして、Ｘ線の照射が再開されると、フレームＥから正常に画像が表示されるが、フレームＣおよびＤでのちらつきがフレームＥ以降の観察に悪影響を与える。なお、ここでは、放電時や照射休止時のフレーム数が１枚である場合を示したが、放電時や照射休止時のフレーム数が複数になる場合もある。

一方、本実施例１に係るＸ線診断装置は、同図（ｂ）に示すように、Ｘ線管の放電が発生したフレームＣおよびＸ線の照射が休止したフレームＤを放電発生直前のフレームＢで置き換える。したがって、動きはややぎこちなくなるが、Ｘ線管の放電に起因する画面のちらつきはなくすことができる。

このように、本実施例１に係るＸ線診断装置は、Ｘ線管の放電が発生した場合に、放電および放電直後のＸ線照射の休止に起因する異常フレームを放電発生直前のフレームで置き換えることによって、画面のちらつきをなくすことができる。

次に、本実施例１に係るＸ線診断装置の構成について説明する。図２は、本実施例１に係るＸ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このＸ線診断装置１００は、高電圧装置１１０と、Ｘ線管１２０と、検出器１３０と、画像処理装置１４０と、画像表示装置１５０とを有する。

高電圧装置１１０は、高電圧を発生してＸ線管１２０に供給する装置であり、高電圧を発生する高電圧発生部１１１と、管電圧を検知する管電圧検知部１１２と、管電圧検知部１１２が検知した管電圧に基づいてＸ線管１２０の放電が発生したか否かを判定し、放電が発生した場合にＸ線制御部１１４に通知する放電判定部１１３と、高電圧発生部１１１による高電圧の発生を制御してＸ線管１２０によるＸ線の照射を制御するＸ線制御部１１４とを有する。また、放電判定部１１３は、放電が発生した場合に放電の発生および放電後の正常状態への復帰を画像処理装置１４０に通知する。

Ｘ線管１２０は、高電圧装置１１０から高電圧の供給を受けてＸ線を発生し、被検体Ｐに照射する装置である。検出器１３０は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する装置であり、検出信号は画像処理装置１４０に入力される。

画像処理装置１４０は、検出器１３０が検出したＸ線に基づいて画像を生成し、生成した画像の記録、再生などを行う装置であり、画像収集部１４１と、画像記録部１４２と、画像再生部１４３とを有する。

画像収集部１４１は、検出器１３０から透過Ｘ線の検出信号をデータとして受け取って画像を生成する処理部であり、生成した画像を画像記録部１４２および画像再生部１４３に渡す。

画像記録部１４２は、画像収集部１４１が生成した画像を記録するとともに、画像再生部１４３が再生する画像を画像再生部１４３に渡す処理部である。また、この画像記録部１４２は、画像を記録する際に高電圧装置１１０の放電判定部１１３から放電の発生を通知されると、放電判定部１１３から正常復帰の通知を受けるまで対応するフレームに放電発生の情報を付加して画像を記録する。

画像再生部１４３は、画像記録部１４２が記録した画像を再生する処理部であり、再生画像のフレームを画像記録部１４２から受け取って画像表示装置１５０に渡す。ただし、この画像再生部１４３は、単に画像を再生するのではなく、画像を再生する際にフレームに放電発生の情報が付加されているか否かを判定し、放電発生の情報が付加されている場合には、そのフレームを画像表示装置１５０に渡すことなく破棄する。

このように、画像記録部１４２が画像を記録する際に放電判定部１１３から放電の発生を通知されると、放電判定部１１３から正常復帰の通知を受けるまで対応するフレームに放電発生の情報を付加して画像を記録し、画像再生部１４３が画像を再生する際にフレームに放電発生の情報が付加されている場合には、そのフレームを画像表示装置１５０に渡すことなく破棄することによって、放電発生に起因する画面のちらつきをなくすことができる。

画像表示装置１５０は、画像再生部１４３から受け取った画像を表示する装置であり、１秒間に所定の枚数のフレームを受け取って表示する。ただし、この画像表示装置１５０は、Ｘ線管１２０の放電異常状態に対応するフレームが画像再生部１４３によって破棄された場合には、放電直前のフレームを継続して表示する。ここで、放電異常状態とは、Ｘ線管１２０の放電状態または放電後のＸ線照射の休止状態を示す。

次に、本実施例１に係るＸ線診断装置１００による画像再生処理の処理手順について説明する。図３は、本実施例１に係るＸ線診断装置１００による画像再生処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、この画像再生処理は、１秒間に画像のフレーム数に対応する回数だけ定期的に実行される。

同図に示すように、このＸ線診断装置１００は、画像再生部１４３が画像記録部１４２から再生画像のフレームを取得し（ステップＳ１１）、取得したフレームに放電発生の情報が付加されているか否かを判定する（ステップＳ１２）。

その結果、フレームに放電発生の情報が付加されていない場合には、表示画像を更新する（ステップＳ１３）。すなわち、画像再生部１４３はフレームを画像表示装置１５０に渡す。

一方、フレームに放電発生の情報が付加されている場合には、表示画像を更新することなく処理を終了する。すなわち、画像再生部１４３はフレームを破棄し、画像表示装置１５０は、放電直前のフレームを継続して表示する。

このように、フレームに放電発生の情報が付加されている場合には、表示画像を更新しないことによって、放電異常状態に対応するフレームを放電直前のフレームで置き換えることができる。

上述してきたように、本実施例１では、高電圧装置１１０の放電判定部１１３が放電の発生を画像記録部１４２に通知し、画像記録部１４２が画像を記録する際に放電判定部１１３から放電の発生を通知されると、放電判定部１１３から正常復帰の通知を受けるまで対応するフレームに放電発生の情報を付加して画像を記録し、画像再生部１４３が画像を再生する際にフレームに放電発生の情報が付加されている場合には、そのフレームを画像表示装置１５０に渡すことなく破棄することとしたので、放電発生に起因する画面のちらつきをなくすことができる。

ところで、上記実施例１では、高電圧装置１１０の放電判定部１１３が放電が発生したか否かを判定する場合について説明したが、画像情報を用いて放電が発生したか否かを判定するようにすることもできる。そこで、本実施例２では、画像情報を用いて放電が発生したか否かを判定する場合について説明する。

まず、本実施例２に係るＸ線診断装置の構成について説明する。図４は、本実施例２に係るＸ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。なお、ここでは説明の便宜上、図２に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。

図４に示すように、このＸ線診断装置２００は、図２に示したＸ線診断装置１００と比較すると、高電圧装置１１０の代わりに高電圧装置２１０を有し、画像処理装置１４０の代わりに画像処理装置２４０を有する。

高電圧装置２１０は、放電判定部２１３を有するが、この放電判定部２１３は、放電判定部１１３とは異なり、放電の発生および放電から正常状態への復帰を画像処理装置２４０に通知しない。

また、画像処理装置２４０は、画像記録部２４２および画像再生部２４３を有するが、画像記録部２４２は、画像記録部１４２と異なり、放電が発生した場合にも対応するフレームに放電発生の情報を付加することはなく、画像再生部２４３も、画像再生部１４３と異なり、フレームに付加された放電発生の情報ではなく画像情報に基づいて放電が発生したか否かを判定する。

具体的には、画像再生部２４３は、各フレームに対して輝度の平均値を算出し、放電直前のフレームとの差の絶対値が所定の閾値以上である場合にそのフレームを放電異常状態に対応するフレームと判定する。

このように、画像再生部２４３が、各フレームの輝度の平均値に基づいて放電が発生したか否かを判定することによって、高電圧装置２１０から放電発生の通知を受けることなく、画像情報だけで放電が発生したか否かを判定することができる。

次に、本実施例２に係るＸ線診断装置２００による画像再生処理の処理手順について説明する。図５は、本実施例２に係るＸ線診断装置２００による画像再生処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、この画像再生処理も、１秒間に画像のフレーム数に対応する回数だけ定期的に実行される。

同図に示すように、このＸ線診断装置２００は、画像再生部２４３が画像記録部２４２から再生画像のフレームを取得し（ステップＳ２１）、取得したフレームが放電異常状態に対応するフレームであるか否かを判定する（ステップＳ２２）。なお、放電異常状態に対応するフレームであるか否かを判定する処理の詳細については後述する。

その結果、取得したフレームが放電異常状態に対応するフレームでない場合には、表示画像を更新する（ステップＳ２３）。すなわち、画像再生部２４３はフレームを画像表示装置１５０に渡す。

一方、取得したフレームが放電異常状態に対応するフレームである場合には、画像再生部２４３は、このフレームが時間的に放電前のフレームに近いか放電回復後のフレームに近いかを判定し（ステップＳ２４）、時間的に放電前のフレームに近い場合には、表示画像を更新することなく処理を終了する。すなわち、画像再生部２４３がフレームを破棄し、画像表示装置１５０は、放電直前のフレームを継続して表示する（ステップＳ２５）。

これに対して、時間的に放電回復後のフレームに近い場合には、放電回復後の最初のフレームを表示する（ステップＳ２６）。具体的には、放電回復後の最初のフレームを探索済でない場合には後続するフレームから放電回復後の最初のフレームを探索して画像表示装置１５０に渡し、放電回復後の最初のフレームを探索済である場合には画像再生部２４３がフレームを破棄し、画像表示装置１５０は、放電回復後の最初のフレームを継続して表示する。

このように、破棄するフレームが時間的に放電前のフレームに近いか放電回復後のフレームに近いかを判定し、時間的に近い方のフレームに置き換えて表示することによって、画像のぎこちなさを最小限に抑えることができる。

次に、フレームが放電異常状態に対応するフレームであるか否かを判定する処理（ステップＳ２２の判定処理）の処理手順について説明する。図６は、フレームが放電異常状態に対応するフレームであるか否かを判定する処理の処理手順を示すフローチャートである。

同図に示すように、この判定処理では、画像再生部２４３は、フレームの輝度平均値を算出し（ステップＳ３１）、前フレーム輝度平均値との差を算出する（ステップＳ３２）。ここで、前フレーム輝度平均値は、後述するステップＳ３８で保存される放電発生直前のフレームの輝度平均値であり、画像の先頭フレームの輝度平均値で初期化されるものとする。

そして、放電フラグが「０」であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。ここで、放電フラグは、放電異常状態であるか正常な状態であるかを示すフラグであり、放電異常状態の場合には「１」に設定され、正常な状態の場合には「０」に設定される。また、この放電フラグは「０」に初期化される。

そして、放電フラグが「０」である場合には、前フレーム輝度平均値との差の絶対値が所定の閾値以上であるか否か（ステップＳ３４）、すなわち、放電が発生したか否かを判定し、所定の閾値以上である場合には、放電異常状態に対応するフレームであると判定し（ステップＳ３５）、放電フラグを「１」に設定する（ステップＳ３６）。一方、前フレーム輝度平均値との差の絶対値が所定の閾値以上でない場合には、放電異常状態に対応するフレームでないと判定し（ステップＳ３７）、このフレームの輝度平均値を前フレーム輝度平均値として保存する（ステップＳ３８）。

これに対して、放電フラグが「１」である場合には、前フレーム輝度平均値との差の絶対値が所定の閾値以上であるか否か、すなわち、正常状態に復帰したか否かを判定し（ステップＳ３９）、所定の閾値以上でない場合には、正常状態に復帰したと判定し、放電フラグを「０」に設定する（ステップＳ３ａ）。そして、放電異常状態に対応するフレームでないと判定し（ステップＳ３７）、このフレームの輝度平均値を前フレーム輝度平均値として保存する（ステップＳ３８）。一方、前フレーム輝度平均値との差の絶対値が所定の閾値以上である場合には、放電異常状態であるので、放電異常状態に対応するフレームであると判定する（ステップＳ３ｂ）。

このように、放電前のフレームの輝度平均値と現在のフレームの輝度平均値を比較することによって、現在のフレームが放電異常状態に対応するフレームであるか否かを判定することができる。

なお、ここでは、フレーム間の輝度平均値の差の絶対値を用いて放電が発生したか否かを判定することとしたが、フレーム間の輝度平均値の差の絶対値の代わりに、フレームの輝度平均値の分布を用いて放電が発生したか否かを判定するようにすることもできる。すなわち、フレームの輝度平均値について画像全体の分布を作成し、輝度平均値が所定の数より頻度が高い場合には、そのフレームは正常状態に対応すると判定するようにすることもできる。

上述してきたように、本実施例２では、画像再生部２４３が、フレームの輝度平均値を用いて放電が発生したか否かを判定することとしたので、高電圧装置２１０から放電判定結果の通知を受けることなく、画像情報から放電が発生したか否かを判定することができる。

なお、本実施例１および２では、記録した画像を再生する時に放電異常状態に対応するフレームを別のフレームで置き換える場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、再生時の代わりに、記録時または記録・再生とは独立に放電異常状態に対応するフレームを別のフレームで置き換える場合にも同様に適用することができる。

また、本実施例１および２では、記録した画像を再生する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、生成した画像をリアルタイムで表示する場合にも同様に適用することができる。

また、本実施例１および２では、Ｘ線診断装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｘ線を用いて被検体を撮影する装置に同様に適用することができる。

以上のように、本発明に係るＸ線撮影装置およびＸ線画像表示方法は、Ｘ線管で発生したＸ線を被検体に照射して画像を生成するＸ線装置に有用であり、特に、Ｘ線管が放電しやすい場合に適している。

Ｘ線管の放電が発生した場合の画面のちらつきをなくすために本実施例１に係るＸ線診断装置が行う画像補正を説明するための説明図である。 本実施例１に係るＸ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。 本実施例１に係るＸ線診断装置による画像再生処理の処理手順を示すフローチャートである。 本実施例２に係るＸ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。 本実施例２に係るＸ線診断装置による画像再生処理の処理手順を示すフローチャートである。 フレームが放電異常状態に対応するフレームであるか否かを判定する処理の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１００，２００ Ｘ線診断装置
１１０，２１０ 高電圧装置
１１１ 高電圧発生部
１１２ 管電圧検知部
１１３，２１３ 放電判定部
１１４ Ｘ線制御部
１２０ Ｘ線管
１３０ 検出器
１４０，２４０ 画像処理装置
１４１ 画像収集部
１４２，２４２ 画像記録部
１４３，２４３ 画像再生部
１５０ 画像表示装置

Claims (8)

1. Ｘ線管で発生したＸ線を被検体に照射し、該被検体を透過したＸ線を検出して動画像を生成するＸ線撮影装置であって、
   Ｘ線管で発生した放電を検出する放電検出手段と、
   前記放電検出手段により放電が検出された場合に放電に起因する異常画像を補正する画像補正手段と
   を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記放電検出手段は、管電圧に基づいて放電を検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 前記放電検出手段は、フレームの輝度に基づいて放電を検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
4. 前記放電検出手段は、フレームごとに輝度の平均値を算出し、放電直前のフレームについて算出した輝度の平均値との差の絶対値が所定の閾値以上であるフレームを検出することによって放電の発生を検出することを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮影装置。
5. 前記放電検出手段は、動画像におけるフレームの輝度分布に基づいて放電を検出することを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮影装置。
6. 前記画像補正手段は、放電に起因する異常なフレームを放電発生直前または復旧直後のフレームに置き換えて補正することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のＸ線撮影装置。
7. 前記画像補正手段は、前記放電検出手段により放電が検出された場合に放電に起因する異常なフレームに異常が検出されたフレームであることを示す異常検出情報を付加して動画像を記録し、該記録した動画像を再生する際に異常検出情報が付加されたフレームを正常なフレームに置き換えて補正することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のＸ線撮影装置。
8. Ｘ線管で発生したＸ線を被検体に照射し、該被検体を透過したＸ線を検出して動画像を生成するＸ線撮影装置によるＸ線画像表示方法であって、
   Ｘ線管で発生した放電を検出する放電検出ステップと、
   前記放電検出ステップにより放電が検出された場合に放電に起因する異常画像を補正して表示する画像補正ステップと
   を含んだことを特徴とするＸ線画像表示方法。

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