JP2009285354A - 放射線画像撮像装置及び放射線画像撮像方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サブエリアと隣接するサブエリアとの境界で発生する画素濃度の段差量を検出する段差量検出部と、段差量検出部で検出した段差量から、境界に対応する位置の画像が境界に略平行に延在するエッジパターン領域の画像であるかを判定するエッジ領域判定部と、段差量検出部で検出した段差量に基づいて補正量を検出し、検出した補正量に基づいて検出信号を補正する段差補正部とを備え、段差補正部は、エッジパターン領域と判定した領域の補正量を、エッジパターン領域と判定した領域の端部とそれぞれ接する2つのエッジパターン領域と判定されなかった領域の補正量に基づいて算出し、エッジパターン領域の画像データを補正することで上記課題を解決する。
【選択図】図1
Description
このように、エッジパターンに起因する画素濃度の差を段差量として検出し、補正をしてしまうと、放射線画像からエッジパターンが無くなることになり実際の画像とは異なる画像となってしまう。
つまり、図8(A)及び(B)に示すように、画像のエッジパターンedの一部が、サブエリアの境界bに略重なって、かつ、略平行に延在している場合に、エッジパターンedと、サブエリアの境界bとが重なった重なり領域の両端(または一方の端部)にエッジに直交する方向に延びたスジ状のアーチファクトafが生じるという問題がある。なお、図8(A)は、アーチファクトと境界とエッジパターンとの関係を概念的に示す模式図であり、図8(B)は、図8(A)の境界周辺を拡大して示す拡大模式図である。
また、前記段差補正部は、エッジパターン領域と判定した領域の両端が画像の端と一致しない場合は、エッジパターン領域と判定した領域の両端のそれぞれと接する領域の補正量に基づいて前記エッジパターン領域と判定した領域の補正量を算出することも好ましい。
また、前記段差補正部は、両端の段差量を用いて線形補間により補正量を計算することが好ましい。
また、前記段差補正部は、両端の段差量を用いて非線形補間により補正量を計算することも好ましい。
また、前記平滑化処理は、メディアンフィルタを用いた処理および移動平均処理の少なくとも1つである。
さらに、前記しきい値は、エッジパターン起因でない段差量の最大値付近の値であることが好ましい。
また、前記段差量検出部は、各サブエリアの前記境界近傍の画像データの画素濃度の統計量を算出し、統計値から差分を計算して、段差量を算出することが好ましい。
また、前記段差量検出部は、前記統計量を、メディアンフィルタで算出することが好ましい。
また、前記段差量検出部は、各サブエリアの前記境界近傍の画像データの画素濃度の平均値を統計量として算出することが好ましい。
また、前記統計量は、前記境界に直交する方向に配列された複数の検出素子からそれぞれ検出した検出信号から算出した値であることが好ましい。
また、前記段差量検出部は、他のサブエリアと隣接した画素同士の差分から段差量を算出することが好ましい。
また、前記補正量算出部は、前記境界から離れるに従って補正強度を減衰させた補正量を算出することが好ましい。
また、前記補正量算出部は、過補正によるアンダーフローを発生させない補正量を算出することが好ましい。
また、前記補正量算出部は、補正前の画像データの画素濃度が、段差量の算出に用いた画像データの画素濃度よりも大きいときは加算により補正量を算出し、段差量の算出に用いた画像データの画素濃度より小さいときは乗算により補正量を算出することが好ましい。
前記検出素子は、放射線の照射線量に応じて蛍光する蛍光素子と、前記蛍光素子の発光に応じて電荷を蓄積する電荷蓄積素子を有し、
前記読取回路は、前記検出値として前記電荷蓄積素子の電荷を読み取ることが好ましい。
ここで、放射線源26としては、撮像装置の放射線源として用いられる種々の放射線照射機構を用いることができる。また、本発明では、放射線として、X線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等を用いることができる。
照射制御部24は、放射線源26を駆動して、撮影モードに応じて設定された強度の放射線が設定された時間だけ照射されるように照射量を制御する。
撮影台28は、放射線源26に対向した位置に配置され、その放射線源26側の面に被写体Hが載置される支持台である。撮影台28としては、各種の放射線画像撮影装置で利用される通常の撮影台である。
なお、放射線源26と放射線検出部30は、例えば、長尺撮影などの場合のために、撮影台28の長手方向(図1中、左右方向)に沿って往復移動が可能な構成としてもよい。また、撮像手段12は、さらに放射線源22の移動手段、撮影台28の昇降手段や水平方向への移動手段、撮影台28を傾ける傾斜手段等を有してもよい。
具体的には、隣接するサブエリアの一方(画像の信号強度の高い方)の読出ラインの各画素の画像データから対応する画素から1/2乗算部56で1/2倍された段差量を減算し、他方(画像の信号強度の低い方)のラインの各画素の画像データに対応する画素から1/2乗算部56で1/2倍された段差量を加算することにより、境界で発生する画像信号の段差を補正する。
また、段差補正部60は、境界から離れるに従って画像の信号強度に対する補正量の割合が少なくなるように変化させた補正量を用いて、隣接するサブエリアの画像データの段差を補正する。具体的には、段差補正部60は、境界からの距離に応じて変化する(境界から離れるに従って値が小さくなる)補正係数を用い、境界からの位置毎に、段差量に補正係数をかけて算出した値から補正量を算出し、算出した補正量を用いて画像データの段差を補正する。
境界からの距離に応じて補正量を調整することで画像ムラが発生することをより確実に防止できる。
段差補正手段15は、基本的に以上のような構成である。
撮像装置10は、基本的に以上のような構成である。
ここで、図3は、撮像装置の段差補正手段15の動作を示すフロー図であり、図4は、エッジ領域判定部58及び段差補正部60の動作を示すフロー図である。また、以下の実施例では、画素濃度(検出信号の強度)として、画素値(またはLSB)用いる場合を例として説明する。
以下、図3及び図4を用いて具体的に説明する。
ここで、段差量は、境界よりも上側のサブエリアの画像の信号強度から、境界よりも下側のサブエリアの画像の信号強度を引くことで算出する。したがって、境界よりも上側のサブエリアの画像の信号強度が、境界よりも下側のサブエリアの画像の信号強度よりも高い場合は、段差量は正の値となり、逆の場合は、段差量は負の値となる。なお、本実施形態では、段差量を境界よりも上側のサブエリアの画像の信号強度から、境界よりも下側のサブエリアの画像の信号強度を引いた値としたが、段差量の定義(基準とするサブエリア)は特に限定されず、境界よりも下側のサブエリアの画像の信号強度から、境界よりも上側のサブエリアの画像の信号強度を引いた値を段差量としてもよい。
次に、算出した段差量を、平滑化処理部54で平滑化処理する。(ステップS12)。
つまり、算出した段差量にメディアンフィルタを用い、対象位置の段差量と、主方向と平行な方向において、対象位置に隣接する複数の位置の段差量とで平滑化処理する。
次に、平滑化処理した段差量データを、1/2乗算部56で1/2倍する(ステップS14)。
次に、1/2倍した段差量を用いて、エッジ領域判定部58と段差補正部60とで、境界よりも上側のサブエリア画像用の補正データを作成する(ステップS16)。
具体的には、エッジ領域判定部58で、段差量から、境界における画像が、2つのサブエリアの境界に略平行に延在するエッジパターン領域の画像であるか否か(つまり、境界と画像のエッジパターンとが一定長さ以上重なっているか否か)を判定し、その判定結果に基づいて補正量を算出する。各補正量の算出方法は後ほど詳述する。
このような補正量を算出する計算を繰り返し、境界よりも上側のサブエリアの各位置における補正量を算出し、境界よりも上側のサブエリアの補正データとする。
次に、ステップS14で1/2倍した段差量データを−1倍する(ステップS18)。
次に、−1倍した段差量データを用いて、エッジ領域判定部58と段差補正部60とで、境界よりも下側のサブエリア画像用の補正データを作成する(ステップS20)。
具体的には、ステップS16と同様に、境界とエッジパターンとが一定長さ以上重なっているか否かを判定し、その判定結果に基づいて補正量を算出する。
次に、ステップS16で算出した境界よりも上側のサブエリアの補正データと、ステップS20で算出した境界よりも下側のサブエリアの補正データとを用いて、画像データの段差量を補正する(ステップS22)。
具体的には、隣接するサブエリアのうち、画像の信号強度が高い方のサブエリアの境界に最も近い読出ラインの主方向の各画素における画像データから対応する各画素の補正値を減算し、画像の信号強度が低い方のサブエリアの境界に最も近い読出ラインの主方向の各画素における画像データに対応する各画素の補正値を加算する。
続いて、境界から副方向に離れる(上側のサブエリアでは、境界から上側に離れ、下側のサブエリアでは、境界から下側に離れる)に従って画像の信号強度が弱くなるように設定された強度補正テーブルの強度補正係数を乗算することによって、主方向および副方向の各画素の画像の信号強度に応じて、隣接する上下のサブエリア内の全ての位置の画像データを補正する。
さらに、画像処理後の画像データは、出力手段18により出力される。具体的には、出力手段がモニタの場合には、モニタ上に表示され、出力手段がプリンタの場合には、プリント出力される。
ここで、図5は、隣接する2つのサブエリアにおける各位置の座標を示す正面図である。ここで、本実施形態では、図5に示すように、主方向(境界と平行な方向)をx方向とし、副方向をy方向とする。
また、本実施形態では、隣接する2つのサブエリアの境界のy座標を、iMidとし、段差量の算出に用いる、境界よりも上側のサブエリアの基準ラインを境界よりもiSmだけ上側に移動したラインとし、段差量の算出に用いる、境界よりも下側のサブエリアの段差量を算出する基準ラインを境界よりもiSpだけ上側に移動したラインとする。
また、隣接する2つのサブエリアの一方の基準ラインと他方の基準ラインとの差をとり、その差分を1/2倍した段差量をstep[x]とする。また、各位置における画素値をDt[x][y]とする。
また、以下では、基準ラインから一定距離離間した位置(iM,iS)における補正値を算出する場合として説明する。
なお、補正値の算出は、境界に平行な方向において、サブエリアの一方の端部から他方の端部に向かって繰り返し算出される。
つまり、基準位置で算出した段差量を補正量とする。
Dt[iM][iS]<Dt[iM][iMid+iSm]の場合は、補正量をDt[iM][iS]×step[iM]/D[iM][iMid+iSm]とし(ステップS34)、ステップS36に進む。
また、図6(A)及び図6(B)において、太線が補正前の画素値と補正後の画素値との関係を示す線である。
上述したように、ステップS30、ステップS32、ステップS34で、画素値の大きさにより補正量の算出方法を切り換え、図6(A)及び図6(B)に示すように、一定値以下の場合は、補正量を比例的に少なくすることで、アンダーフローが発生することを防止できる。
ここで、しきい値fUPPERは、サブエリア間の段差量として算出される値の最大値付近の値である。しきい値をこのような値に設定することで、しきい値を超える段差量step[iM]は、サブエリアの段差に起因した段差ではなく、画像のエッジパターンに起因した段差(ここでは、画像自体の画素濃度の差)と判定することができる。
基準となる境界が画像のエッジパターンと重なっていると判定したら、エッジ領域の他方の端部があるか否かを判定する(ステップS38)。つまり、既に補正値を算出している領域側の端部とは反対側の領域にエッジパターンではない領域があるか否かを判定する。
エッジパターン領域の他方の端部があると判定したら、エッジパターン領域のそれぞれの端部に隣接している2つのエッジパターンではない領域の補正量に基づいて補正量を算出し(ステップS40)、ステップS44に進む。
エッジパターン領域の他方の端部がないと判定したら、エッジパターン領域の一方の端部(既に検出されているエッジパターン領域と隣接しているエッジパターンではない領域)の補正量に基づいて補正量を算出し(ステップS42)、ステップS44に進む。
また、|step[iM]|≦fUPPERである場合は、目標位置の段差補正の基準となる境界が画像のエッジパターンと重なっていないと判定し、ステップS44に進む。
ステップS44では、ステップS32、ステップS34、ステップS40、ステップS42のいずれかで算出した補正量に補正強度テーブル値を乗算し、算出した補正量を補正データに記憶させる。
ここで、補正強度テーブル値は、境界からの距離毎に記憶された係数であり、境界からの距離が長くなるに従って、値が徐々に小さくなる係数である。
ステップS44で、目標位置における補正量を算出したら、全画像データの補正値の算出が終了したかを判定する(ステップS46)。
サブエリア内の全画像データの補正量の算出が終了していない場合は、ステップS30に進み、補正量を算出していない位置を目標位置として、補正量を算出する。
他方、サブエリア内の全画像データの補正量の算出が終了している場合は、補正対象の段差を隣の段差に移して、その段差に隣接するサブエリア(つまり、段差の原因となっている境界を構成する2つのサブエリア)の画像データの補正量を同様に算出する。これをすべての段差に対して行い、画像全面の補正量を算出する。
具体的には、図7(A)に示すように、段差量がしきい値fUPPERを超える領域をエッジパターン領域として検出し、エッジパターン領域の両端にエッジパターン領域以外の領域がある場合には、図7(B)に示すように、エッジパターン領域の両端にぞれぞれ接する位置の補正量からエッジパターン領域の補正量を算出することで、画像のエッジパターン領域を保持しつつ段差量を補正することができる。
また、エッジパターン領域の補正量を、エッジパターン領域の両端にそれぞれ隣接する位置における2つの補正量から算出することで、エッジパターン領域とエッジパターン領域でない部分との境目で、補正量が急激に変化することを防止でき、画像にアーチファクトが発生することを防止できる。
つまり、エッジパターン領域の補正量を一方の端部のみから算出(例えば、直前の補正量を援用して算出)すると図7(C)に示すように、他方の端部との境界で補正量との境目で、補正量が急激に変化する可能性があるが、図7(B)に示すように両端に隣接する位置における補正量を加味することで、補正量が急激に変化することを防止できる。これにより、主方向において、隣接する画素間で補正量が急激に変化することを防止できるため、主方向の座標が同一の位置で一定の不連続な変化が発生することを防止でき、副方向に延びたアーチファクトが発生することをより確実に防止することができる。
このように、エッジパターン領域に他方の端部がない場合も、エッジパターン領域に隣接するエッジパターン領域の段差量に基づいて、補正量を算出することで、適切な補正値を算出することができる。
さらに、サブエリア間の段差量は、各サブエリアの1つの画素の画素濃度を検出することに限定されず、複数の画素の画素濃度の統計値同士を比較して、算出してもよい。
ここで、統計値としては、複数の画素の画素濃度からメディアンフィルタを用いて算出した値を用いてもよく、複数の画素の画素濃度の平均値を用いてもよい。
このように、統計値を用いることで、高周波なノイズを除去することができ、誤検出を防止することができる。
ここで、統計量は、副方向(つまり、境界に直交する方向)の複数の画素の画素濃度から算出することが好ましい。副方向の複数の画素、つまり、主方向における位置が同一の複数の画素から統計量を算出することで、画像に横スジなどのノイズがあった場合でも、その影響を除去したより正確な段差量を算出することができる。
ここで、算出する段差量が横スジなどのノイズの影響を受けないという点から、撮像装置10のように平滑化処理部14を設けることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、平滑化処理部を設けなくてもよい。
また、エッジパターン起因でない段差量の最大値付近の値とは、エッジパターン起因でない段差量の最大値、この最大値よりも一定量小さい値、および、最大値よりも一定量大きい値のいずれかであり、エッジパターン起因でない段差量の最大値もしくは最大値よりも一定量大きい値とすることが好ましい。しきい値をエッジパターン起因でない段差量の最大値もしくは最大値よりも一定量大きい値とすることで、サブエリア間の段差に起因する段差量をエッジパターン領域として判定することを確実に防止することができる。
これにより、無駄なく補正量を算出することができ、計算量を少なくすることができ、より短時間で段差補正処理を行うことができる。
12 撮像手段
14 撮影データ処理手段
15 段差補正手段
16 画像処理手段
18 出力手段
20 撮影指示手段
22 制御手段
24 照射制御部
26 放射線源
28 撮影台
30 放射線検出部
32 FPD(フラットパネルディテクタ)
42a〜42e サブエリア
44a〜44e 読出回路
46a〜46e 読出ライン
48a〜48d 境界
52 段差算出部
54 平滑化処理部
56 1/2乗算部
58 エッジ領域判定部
60 段差補正部
Claims (19)
- 放射線を検出する検出素子を複数備えるサブエリアが複数配置された検出部及びそれぞれのサブエリアに対応して設けられ、対応するサブエリアの検出素子で発生される検出信号を読み取る複数の読取回路とを有する放射線検出器と、
複数の前記読取回路でそれぞれ読み取った検出信号から画像データを生成する撮影データ処理手段と、
前記撮影データ処理手段で生成された画像データの前記サブエリアと該サブエリアに隣接するサブエリアとの境界で発生する画素濃度の段差を、前記境界の近傍の画像データに基づいて補正する段差補正手段とを有し、
前記段差補正手段は、前記サブエリアと該サブエリアに隣接するサブエリアとの境界で発生する画素濃度の段差量を検出する段差量検出部と、
前記段差量検出部で検出した段差量から、前記境界に対応する位置の画像が前記境界に略平行に延在するエッジパターン領域の画像であるかを判定するエッジ領域判定部と、
前記段差量検出部で検出した段差量に基づいて補正量を検出し、検出した補正量に基づいて検出信号を補正する段差補正部とを備え、
前記段差補正部は、前記エッジパターン領域と判定した領域の補正量を、前記エッジパターン領域と判定した領域の端部と接する前記エッジパターン領域と判定されなかった領域の補正量に基づいて算出し、エッジパターン領域の画像データを補正することを特徴とする放射線画像撮像装置。 - 前記段差補正部は、エッジパターン領域と判定した領域の一方の端部が画像の端と一致する場合は、エッジパターン領域と判定した領域の他方の端部と接する領域の補正量のみに基づいて前記エッジパターン領域と判定した領域の補正量を算出する請求項1に記載の放射線画像撮像装置。
- 前記段差補正部は、エッジパターン領域と判定した領域の両端が画像の端と一致しない場合は、エッジパターン領域と判定した領域の両端のそれぞれと接する領域の補正量に基づいて前記エッジパターン領域と判定した領域の補正量を算出する請求項1または2に記載の放射線画像撮像装置。
- 前記段差補正部は、両端の段差量を用いて線形補間により補正量を計算する請求項1または3に記載の放射線画像撮像装置。
- 前記段差補正部は、両端の段差量を用いて非線形補間により補正量を計算する請求項1または3に記載の放射線画像撮像装置。
- 前記段差量検出部は、前記サブエリアの境界近傍の画像データの画素濃度と、該サブエリアに隣接するサブエリアの境界近傍の画像データの画素濃度との差分を、境界に平行な方向に平滑化処理して段差量を算出する請求項1〜5に記載の放射線画像撮像装置。
- 前記平滑化処理は、メディアンフィルタを用いた処理および移動平均処理の少なくとも1つである請求項6に記載の放射線画像撮像装置。
- 前記エッジ領域判定部は、段差量のしきい値判定により、エッジパターン領域を判定する請求項1〜7のいずれかに記載の放射線画像撮像装置。
- 前記しきい値は、エッジパターン起因でない段差量の最大値付近の値である請求項8に記載の放射線画像撮像装置。
- 前記段差量検出部は、各サブエリアの前記境界近傍の画像データの画素濃度の統計量を算出し、統計値から差分を計算して、段差量を算出する請求項1〜9のいずれかに記載の放射線画像撮像装置。
- 前記段差量検出部は、前記統計量を、メディアンフィルタで算出する請求項10に記載の放射線画像撮像装置。
- 前記段差量検出部は、各サブエリアの前記境界近傍の画像データの画素濃度の平均値を統計量として算出する請求項10に記載の放射線画像撮像装置。
- 前記統計量は、前記境界に直交する方向に配列された複数の検出素子からそれぞれ検出した検出信号から算出した値である請求項10〜12に記載の放射線画像撮像装置。
- 前記段差量検出部は、他のサブエリアと隣接した画素同士の差分から段差量を算出する請求項1〜9のいずれかに記載の放射線画像撮像装置。
- 前記補正量算出部は、前記境界から離れるに従って補正強度を減衰させた補正量を算出する請求項1〜14のいずれかに記載の放射線画像撮像装置。
- 前記補正量算出部は、補正前の画像データの画素濃度に応じて補正量を算出する請求項1〜15のいずれかに記載の放射線画像撮像装置。
- 前記補正量算出部は、過補正によるアンダーフローを発生させない補正量を算出する請求項1〜16のいずれかに記載の放射線画像撮像装置。
- 前記補正量算出部は、補正前の画像データの画素濃度が、段差量の算出に用いた画像データの画素濃度よりも大きいときは加算により補正量を算出し、段差量の算出に用いた画像データの画素濃度より小さいときは乗算により補正量を算出する請求項1〜17のいずれかに記載の放射線画像撮像装置。
- 放射線を検出する検出素子を複数備えるサブエリアが複数配置された検出部及びそれぞれのサブエリアに対応して設けられ、対応するサブエリアの検出素子で発生される検出信号を読み取る複数の読取回路とを有する放射線検出器で放射線画像を読み取る放射線画像読取ステップと、
複数の前記読取回路でそれぞれ読み取った検出信号から画像データを生成する画像データ生成ステップと、
前記サブエリアと該サブエリアに隣接するサブエリアとの境界で発生する画素濃度の段差量を検出し、検出した段差量から、前記境界に対応する位置の画像が前記境界に略平行に延在するエッジパターン領域の画像であるかを判定し、検出した段差量に基づいて補正量を検出し、検出した補正量に基づいて検出信号を補正する段差補正ステップとを有し、
前記段差補正ステップは、前記エッジパターン領域と判定した領域の補正量を、前記エッジパターン領域と判定した領域の端部と接する前記エッジパターン領域と判定されなかった領域の補正量に基づいて算出し、エッジパターン領域の画像データを補正することを特徴とする放射線画像撮像方法。
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