JP2009254660A - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線検出器に入射する入射Ｘ線量に応じた残像補正を行えるＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】連続してＸ線撮影を行うＸ線撮影装置であって、ｎ−１番目フレームの画像データ（直前に撮影された画像データ）の画素値に基づいて補正係数を決定する補正係数決定手段と、その補正係数に従い、ｎ番目フレームの画像データ（表示対象画像データ）の残像補正をする残像領域補正手段と、を備え、補正後の画像データを用いて動画表示を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線撮影装置に係り、特にＸ線撮影画像の残像を補正する技術に関する。

従来、Ｘ線撮影装置から得られるＸ線画像に対して残像補正がされている。例えば、特許文献１には、フラットパネルディテクタを用いてＸ線の連続撮影を行う際に、フラットパネルディテクタの残像消去特性データを予め記憶し、その残像消去特性データに基づきＸ線画像のデータの残像部分を除く補正を行なうＸ線画像形成方法が開示されている。

また、特許文献２には、耐久時間、環境温度、Ｘ線エネルギー、センサバイアスなどの動作状態を検出し、検出された動作状態に応じて、予め定められたＬＵＴなどから最適な残像補正パラメータを決定し、画像出力を補正する放射線画像撮影装置が開示されている。
特開２０００−１７５８９２号公報 特開２００６−１３５７４８号公報

しかしながら、Ｘ線平面検出器の残像特性には固体差があり、更に、Ｘ線平面検出器に入射したＸ線量によっても残像特性が変化する。従って、上記の技術のように予め定められた残像特性だけでは正確な残像補正を行なうことができない、という問題があった。また、画像全領域を残像補正対象としているため補正処理に時間がかかり、特に毎秒３０画像の動画像表示が要求される検査手技においては、その対応が困難となっていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、検出器の状態変化、特に入射したＸ線に起因する残像補正を行い、更に、残像補正の高速化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかるＸ線撮影装置は、残像補正処理の対象となる画像データを基準としたときに、その直前に撮影された画像データに基づいて残像補正の補正量を規定する補正係数を決定する。

より詳しくは、本発明にかかるＸ線撮影装置は、Ｘ線を発生させるＸ線源と、前記Ｘ線源に対向配置され、前記Ｘ線を検出して画像データを出力するＸ線検出器と、前記画像データの画素値に基づいて、残像補正に用いる補正係数を前記画像データの画素毎に決定する補正係数決定手段と、前記補正係数決定手段によって決定された補正係数に従い、前記画像データの各画素に対して残像補正を行い、補正後画像データを生成する残像領域補正手段と、前記補正後画像データを表示する画像表示手段と、を備え、前記補正係数決定手段は、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器が連続してＸ線撮影を行うことにより順次出力された複数の画像データのうち、残像補正対象となる対象画像データが撮影される直前に出力された直前画像データに基づいて補正係数を決定し、前記残像領域補正手段は、前記直前画像データに基づいて決定された前記補正係数に従って、前記対象画像データの残像補正を行うことにより、補正後画像データを生成する、ことを特徴とする。

また、前記直前画像データにおいて、前記対象画像データに対して残像を生じさせることが予想される残像領域を、前記直前画像データの画素値に基づいて検出する残像領域検出手段を更に備え、前記補正係数決定手段は、前記直前画像データにおける残像領域の各画素の画素値に基づいて補正係数を決定し、前記残像領域補正手段は、前記直前画像データの残像領域に対応する前記対象画像データの領域を決定し、その決定した領域に対し、前記直前画像データの残像領域の画素値に基づいて決定された補正係数に従い残像補正を行ってもよい。

本発明にかかるＸ線撮影装置によれば、前画像の画像データに基づき、残像補正の補正係数を決定するため、検出器の状態変化、特に入射したＸ線に起因する残像補正を行うことができる。また、残像領域に対してのみ残像補正を行う場合には、全画像に対して残像補正を行う場合に比べて残像補正の高速化を図ることができる。

以下、添付図面に従って本発明に係るＸ線撮影装置の好ましい実施の形態について詳説する。

本実施形態では、連続してＸ線撮影を行い、毎秒３０枚のフレームレートで動画表示を行う際に、補正対象となるＸ線画像を、直前に撮影されたＸ線画像の画像データに基づいて決定された補正係数や残像領域の位置情報を用いて残像補正し、表示する場合を例に説明する。

図1は、本発明のＸ線撮影装置１０の構成例を示す模式図である。本発明の実施の形態のＸ線撮影装置１０は、Ｘ線を被検体1に照射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１のＸ線照射口に設置され、Ｘ線源１１から照射されるＸ線量を測定する照射線量測定手段１２と、Ｘ線源１１と対向配置され、被検体1を透過後のＸ線を検出し、その透過Ｘ線に基づいてＸ線強度分布を画像データとして出力するＸ線平面検出器１３と、Ｘ線平面検出器１３より出力される画像データを記憶保存する画像記憶手段１４と、画像記憶手段１４に記憶されている画像データを診断画像として表示する画像表示手段１５と、Ｘ線平面検出器１３から出力される画像データから残像の発生が予想される残像領域を検出する残像領域検出手段１６と、残像領域検出手段１６によって検出された残像領域の画像信号値（画素値）に応じて残像補正処理を行なうための補正係数をＸ線平面検出器１３より出力される画像データの画素毎に決定する補正係数決定手段１７と、補正係数決定手段１７によって決定された補正係数に従い残像領域検出手段１６によって検出された残像領域のみを対象として残像補正処理を行ない画像記憶手段１４へ記憶する残像領域補正手段１８と、を備える。

画像記憶手段１４は、内蔵又は外付けのメモリや磁気ディスクなど、画像データを揮発的及び／又は固定的に記憶できる記憶手段により構成され、画像表示手段１５は、ＣＲＴや液晶モニタにより構成される。

残像領域検出手段１６、補正係数決定手段１７、残像領域補正手段１８は、各手段の機能を実現可能なプログラムが、入力手段、制御手段、演算手段、記憶手段、及び出力手段の各手段を備えたハードウェアにインストールされて実行されることにより構成される。

次に図２に基づいて、図１のＸ線撮影装置１０の動作手順を説明する。

（ステップＳ１）
ステップＳ１では、フレーム番号ｎに初期値１を設定する（Ｓ１）。

（ステップＳ２）
ステップＳ２では、ｎ番目フレームのＸ線撮影を行う。Ｘ線源１１より照射されたＸ線は、被検体１を透過した後、Ｘ線平面検出器１３より画像データとして出力され、画像記憶手段１４に記憶、保存される。（以下、Ｘ線平面検出器から検出され、残像補正前の画像データを「オリジナル画像データ」という。）これにより、ｎ番目フレームのオリジナル画像データが取得・保存される（Ｓ２）。

ステップＳ２に続いて、ステップＳ３０からステップＳ３１による残像領域の検出と補正係数の決定処理と、ステップＳ４０からステップＳ４１による補正係数の読み出し、残像補正・保存・表示処理と、が並列処理により実行される。以下、ステップＳ３０から順に説明する。

（ステップＳ３０）
残像領域検出手段１６は、画像記憶手段１４に記憶されているｎ番目オリジナル画像データから残像補正処理を行なう残像領域の検出を行なう（Ｓ３０）。

Ｘ線平面検出器１３は、一般的に入射Ｘ線量が多く、すなわちＸ線平面検出器１３より出力される画像データの信号量が大きくなるほど、続いてＸ線平面検出器１３から出力される画像データ、（本実施形態ではｎ＋１番目オリジナル画像データに相当する）に含まれる残像量が大きくなるという特性を有している。

そこで、残像領域検出手段１６は、ｎ番目オリジナルデータを閾値Ｔにより二値化処理をすることにより、閾値Ｔ以上の画素値を有する領域を残量領域として抽出し、その位置情報である画素値の座標（ｘ，ｙ）を検出し、記録する。

これにより、ｎ番目オリジナル画像データのうち、次の画像（ｎ＋１番目オリジナル画像データ）への影響が大きくなる信号量を有する領域が検出される。

上記閾値Ｔは、予め設定しておいてもよいし、また、画像記憶手段１４に記憶されている画像データに基づいて画像ごとに直接求めてもよい。

図３は、残像領域検出手段１６が、残像領域を検出するための閾値Ｔを画像記憶手段１４に記憶されている画像データに基づいて直接算出する処理を説明するための模式図である。

図３（a）は胸部正面画像、（b）はそのヒストグラム分布を示している。図３（a）中、破線で囲まれた領域ＨはＸ線吸収が小さいためＸ線平面検出器１３へ入射されるＸ線量が多くなり、従って次の画像（ｎ＋１番目オリジナル画像データ）への残像の影響が大きくなる。このような場合、図３（ｂ）に示すヒストグラム分布に対し閾値Tが設定される。

また、残像領域を検出するための閾値Ｔは、撮影Ｘ線条件が異なる撮影手技ごと、あるいは、Ｘ線平面検出器１３固有の感度特性に従って定めてもよい。

図３（ｃ）は、撮影条件が異なる手技と閾値とを対応づけて規定したテーブル例であり、このテーブルを図示しない記憶手段に格納しておき、
残像領域検出手段１６が、撮影時に入力される撮影条件や撮影手技を特定する情報を取得し、取得したこれらの情報と図３（ｃ）のテーブルとを参照して閾値Ｔを決定してもよい。また、図３（ｃ）のテーブルには、ステップＳ３１で決定する補正係数が、撮影手技を示すオーダ情報と関連付けて格納される。

（ステップＳ３１）
補正係数決定手段１７は、ステップＳ３０で検出された残像領域の各画素の画素値に基づいて、残像補正を行なうための補正係数を決定する（Ｓ３１）。

補正係数決定手段１７は、Ｘ線平面検出器１３から出力される画像データの画素数と同数の係数を格納したレコードを有する補正係数テーブル、すなわち、画素毎に補正係数を定めた補正係数テーブルを生成し、後述するステップＳ４０において残像補正処理が行なわれる際に残像領域補正手段１８に送る。図４は、補正係数テーブルの例を示す。補正係数テーブルには、画素の位置情報としての画素座標と、各画素の画像信号値、本ステップで決定される補正係数、及び補正を行うか否かを示すフラグが関連づけて記録される。

図５は、補正係数決定手段１７が補正係数を決定する処理を説明した模式図である。前述したように、Ｘ線平面検出器１３は、入射Ｘ線量が多く、すなわちＸ線平面検出器１３より出力される画像データの信号量が大きくなるほど、続いてＸ線平面検出器１３より出力される画像データに含まれる残像量が大きくなるという特性を有している。

そこで、補正係数決定手段１７は、図５に示すように、画像信号値が多いほど、補正係数を大きく決定する。図５におけるＴは、ステップＳ３０において残像領域検出手段１６が残像領域を検出するため二値処理に用いた閾値Ｔを表わしている。

残像領域検出手段１６は、画像信号値が大きいほど補正係数が大きくなるように補正係数を決定するが、被検体1以外の実空間（空気だけの領域）へ照射されたＸ線がＸ線平面検出器１３に入射した領域から出力される画像信号値は、Ｘ線平面検出器１３が検出できるＸ線の線量を超えてオーバーフローしているため、正確な画像信号値を測定することができない。そのため、正確な補正係数も算出することができない。

そこで、補正係数決定手段１７は、画像記憶手段１４より送られてきた画像データの中に、このようなオーバーフローした領域が含まれている場合には、Ｘ線源１１から撮影時のＸ線条件を入手し、その条件よりＸ線平面検出器１３への入射Ｘ線量を推定する。

図６は、Ｘ線平面検出器１３における入射Ｘ線量と出力された画像信号値との関係を説明するための模式図を示している。

通常、Ｘ線平面検出器１３は入射Ｘ線量に対し線形な感度特性を有している。そのため、画像信号値がオーバーフローしていてもＸ線平面検出器１３への入射Ｘ線量がわかればオーバーフロー以上の値としてＸ線平面検出器１３からの画像信号値を推定することができる。

そこで、補正係数決定手段１７は、Ｘ線平面検出器１３の画像信号値がオーバーフローしていない場合と同様、Ｘ線平面検出器１３への入射Ｘ線量から想定されるオーバーフロー以上の画像信号値に対応する補正係数を図６に従って決定する。

Ｘ線平面検出器１３への入射Ｘ線量を特定する手段として、本実施形態ではＸ線源１１から照射されるＸ線量を測定する照射線量測定手段１２を用い、その実測値に基づいてＸ線平面検出器１３への入射Ｘ線量を推定したが、これに代えて、管電流や管電圧等のＸ線撮影条件を読み込み、算出する手段として構成してもよい。例えば、補正係数決定手段１７は、図３（ｃ）のテーブルから撮影手技及び撮影時のＸ線量を規定する管電流及び管電圧の値と補正係数とを対応付けて格納し、この補正係数を読むことで補正係数を決定してもよい。

更に、図７に示すように補正係数とｎ番目フレームのオリジナル画像を出力してからｎ＋１番目フレームのオリジナル画像を出力するまでの経過時間とを対応付けて予め格納し、フレームレートから経過時間を算出し、これを基に格納された値から読み出してもよい。本実施形態では、フレームレートが毎秒３０枚であるため、経過時間を１／３０秒と計算し、図７から経過時間を１／３０秒に対応する補正係数を読みこむ。図７は、経過時間が長いほど残像が減るため補正係数が小さくなることを示す。なお、本明細書においては、「ｎ番目フレームのオリジナル画像を出力してからｎ＋１番目フレームのオリジナル画像を出力するまでの経過時間」と記載しているが、「ｎ番目フレームのオリジナル画像を出力してからｎ＋１番目フレームのオリジナル画像が撮影されるまでの経過時間」としてもよい。

更に、Ｘ線平面検出器の検出感度に関連付けて補正係数を決定しても
よい。

補正係数は、上記オーダ情報、Ｘ線検出器の検出感度、入射Ｘ線量、及び経過時間の少なくとも一つに関連づけて決定されるが、これら複数のパラメータを適宜組み合わせて決定してもよい。

（ステップＳ４０）
残像領域補正手段１８は、ステップＳ３１において補正係数決定手段１７が生成した補正係数テーブルを参照し、ｎ−１番目のオリジナル画像データを基に決定した補正係数を読み出す（Ｓ４０）。

なお、ｎ＝１の場合には、Ｘ線平面検出器１３に固有の補正係数を予め格納しておき、その補正係数を読み出してもよいし、前回のＸ線撮影からの経過時間次第では、残像補正を行わずステップＳ５へ進んでもよい。

（ステップＳ４１）
残像領域補正手段１８は、ステップＳ４０で読み出したｎ−１番目のオリジナル画像データの画素毎の補正係数に従い、以下の数1式によって画像記憶手段１４に記憶されているｎ番目オリジナル画像データの残像補正処理を行なう。
（数１）
InCorrected（x,y）＝Cn-1(x,y）×InOriginal（x,y） （1）

ここで、InCorrected（x,y）はｎ番目フレームの残像補正処理済画像データ、InOriginal（x,y）は画像記憶手段１４に記憶されているＸ線平面検出器１３より出力されたｎ番目フレームのオリジナル画像データ、及びCn-1（x,y）は補正係数決定手段１７によってｎ−１番目フレームのオリジナル画像データに基づいて決定された補正係数を表わしている。

残像領域補正手段１８により残像補正処理された画像データは、画像記憶手段１４へ送られ、オリジナル画像データに上書き保存された後、画像表示手段１５が診断画像データとして表示する。

（ステップＳ５、６、７）
ステップＳ５では、ｎ番目フレームが最終フレームか否かが判断され（Ｓ５）、「ＮＯ」であればステップＳ６においてｎの値がインクリメント（Ｓ６）された後ステップＳ２に戻り、連続撮影が続行される。「ＹＥＳ」であればステップＳ７へ進み処理を終了する（Ｓ７）。

本実施形態にかかるＸ線撮影装置によれば、Ｘ線平面検出器１３より出力される直前に撮影された画像データを用いて残像補正領域及び補正係数を決定するため、入射するＸ線量に応じた残像補正を行うことができる。また、必要な領域のみを補正処理行なうため、全画素に対して残像処理を行う場合と比較して高速に残像処理を行うことができる。

上記実施形態においては、ステップＳ３０からステップＳ３１による残像領域の検出と補正係数の決定処理と、ステップＳ４０からステップＳ４１による補正係数の読み出しと残像補正・保存・表示処理と、が並列処理により実行されるとして説明したが、並列処理ではなく、残像領域の検出と補正係数の決定・保存処理を行った後、残像補正・保存・表示処理を行ってもよい。

また、上記実施形態では処理のより高速化を図るために残像領域を検出し、その残像領域に対してのみ残像補正を行うとしたが、全画像に対して残像補正を行ってもよい。

本発明に係るＸ線撮影装置１０の構成例を示す模式図。 本発明に係るＸ線撮影装置１０による残像補正処理の流れを示すフローチャート。 残像領域を検出するための閾値を画像データに基づいて算出する処理を説明する模式図。 補正係数テーブルの一例を示す模式図。 補正係数の決定方法の一例を示す図であって、画像信号値と補正係数との関係を示す模式図。 Ｘ線平面検出器への入射Ｘ線量と画像信号値との関係を示す模式図。 直前の画像データを出力してからの経過時間と補正係数との関係を示す模式図。

符号の説明

１：被検体、１０：Ｘ線撮影装置、１１：Ｘ線源、１２：照射線量測定手段、１３：Ｘ線平面検出器、１４：画像記憶手段、１５：画像表示手段、１６：残像領域検出手段、１７：補正係数決定手段、１８：残像領域補正手段

Claims (4)

1. Ｘ線を発生させるＸ線源と、
   前記Ｘ線源に対向配置され、前記Ｘ線を検出して画像データを出力するＸ線検出器と、
   前記画像データの画素値に基づいて、残像補正に用いる補正係数を前記画像データの画素毎に決定する補正係数決定手段と、
   前記補正係数決定手段によって決定された補正係数に従い、前記画像データの各画素に対して残像補正を行い、補正後画像データを生成する残像領域補正手段と、
   前記補正後画像データを表示する画像表示手段と、
   を備え、
   前記補正係数決定手段は、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器が連続してＸ線撮影を行うことにより順次出力された複数の画像データのうち、残像補正対象となる対象画像データが撮影される直前に出力された直前画像データに基づいて補正係数を決定し、
   前記残像領域補正手段は、前記直前画像データに基づいて決定された前記補正係数に従って、前記対象画像データの残像補正を行うことにより、補正後画像データを生成する、
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記直前画像データにおいて、前記対象画像データに対して残像を生じさせることが予想される残像領域を、前記直前画像データの画素値に基づいて検出する残像領域検出手段を更に備え、
   前記補正係数決定手段は、前記直前画像データにおける残像領域の各画素の画素値に基づいて補正係数を決定し、
   前記残像領域補正手段は、前記直前画像データの残像領域に対応する前記対象画像データの領域を決定し、その決定した領域に対し、前記直前画像データの残像領域の画素値に基づいて決定された補正係数に従い残像補正を行う、
   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Ｘ線源から発生されるＸ線量を推定するための線量情報を出力する線量情報出力手段を更に備え、
   前記補正係数決定手段は、前記直前画像データにおいて、前記Ｘ線検出器が検出可能な範囲のＸ線量を上回るＸ線が入射した領域の補正係数を、前記線量情報に基づいて推定された入射Ｘ線量に応じて決定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線撮影装置。
4. 前記補正係数決定手段は、前記画像データを撮影する際の撮影術式を定めたオーダ情報、前記Ｘ線検出器の検出感度、前記Ｘ線検出器が検出可能な範囲のＸ線量が入射したことを示す前記線量情報、及び前記Ｘ線検出器が前記直前画像データを出力してから前記対象画像データを出力するまでの経過時間、のうちの少なくとも一つに関連付けて前記補正係数を決定する、
   ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載のＸ線撮影装置。

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