JP2010017209A - 放射線画像処理装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１回当たりのキャリブレーション作業に掛かる時間を短縮する。
【解決手段】データベースＤＢ内の複数の欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）のうち、更新すべき欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）が決定されるとともに、その欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）を取得するための放射線照射量および蓄積時間が決定される。そして、決定された放射線照射量および蓄積時間による放射線撮影が行われ、基準画像Ｐｒｅｆが取得される。次に、基準画像Ｐｒｅｆから中央領域ＣＲもしくは周辺領域ＡＲのいずれか一方が分割領域ＤＲとして選択され、分割領域ＤＲ内の欠陥画素Ｐｘの検出が行われる。そして、検出した欠陥画素Ｐｘの位置情報が欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）としてデータベースＤＢに記憶される。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線検出器のキャリブレーションを行う放射線画像処理装置および方法に関するものである。

従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射により被写体に関する放射線画像を記録する放射線検出器が各種提案、実用化されている。上記放射線検出器としては、たとえば、放射線の照射により電荷を発生するアモルファスセレンを利用した放射線検出器があり、そのような放射線検出器として、アクティブマトリクス基板を用いたいわゆるＴＦＴ読取方式と呼ばれるものが提案されている。アクティブマトリクス基板は、複数の分割電極と、各分割電極によって収集された電荷をそれぞれ蓄積する複数の蓄積容量と、各蓄積容量に蓄積された電荷をそれぞれ読み出すための複数のＴＦＴスイッチとを備えている。

ここで、放射線検出器には欠陥画素が含まれている場合があり、欠陥画素による画質の劣化を防止するために、予め検出された欠陥画素位置における画素値を補正することが行われている。

特に、特許文献１においては、放射線の照射量を変更しながら複数の画像情報を取得し、複数の画像情報を用いて欠陥画素を検出し補正する方法が開示されている。また、特許文献２においては、撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等）の欠陥画素が電荷の蓄積時間に応じて広がるのを考慮し、蓄積時間毎に補正範囲を変化させて欠陥画素の補正を行う方法が開示されている。
特開２００１−４２７号公報 特開２００７−１２９３３９号公報

上述した特許文献１、２の方法により欠陥画素の補正を行う場合、放射線検出器全体について補正の基準となる基準画像の取得を行う必要がある。しかし、特許文献１、２のように放射線照射量毎もしくは蓄積時間毎に異なる補正条件を設定するためには、異なる放射線照射量毎もしくは異なる蓄積時間毎に複数の放射線画像の取得を行う必要があるため、欠陥画素の検出および補正条件の算出に時間が掛かってしまうという問題がある。また、特許文献１、２の場合に限らず、一定の放射線照射量もしくは一定の蓄積時間で基準画像を取得する場合についても、キャリブレーションに掛かる時間の短縮化が望まれている。

そこで、本発明は、１回当たりの欠陥画素の検出に掛かる時間を短縮することができる放射線画像処理装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の放射線画像処理装置は、放射線検出器に放射線源から放射線が一様に照射されたときまたは放射線が照射されないときに放射線検出器において検出される基準画像を取得する画像取得手段と、画像取得手段において取得された基準画像を複数の分割領域に分割し、分割領域を異なる頻度で選択する領域選択手段と、領域選択手段において選択された分割領域内の画素の中から欠陥画素の位置を検出する欠陥画素検出手段と、欠陥画素検出手段により検出された欠陥画素の位置を欠陥画素情報として記憶し更新するデータベースとを備えたことを特徴とするものである。

本発明の放射線画像処理方法は、放射線検出器に放射線源から放射線が一様に照射されたときまたは放射線が照射されないときに放射線検出器において検出される基準画像を取得し、取得した基準画像を複数の分割領域に分割して各分割領域を異なる頻度で選択し、選択した分割領域内の画素の中から欠陥画素を検出し、検出した欠陥画素の位置を欠陥画素情報としてデータベースに記憶し更新することを特徴とするものである。

なお、複数の分割領域は、基準画像を複数の領域に分割することにより形成されたものであればどのような領域であってもよく、たとえば基準画像の中央に位置する中央領域と中央領域に隣接した基準画像の四隅を含む周辺領域とを有するものであってもよい。このとき、周辺領域が中央領域よりも選択される頻度が多いものであってもよいし、中央領域が周辺領域よりも選択される頻度が多いものであってもよい。

また、データベースは異なる放射線照射量毎、蓄積時間毎もしくは照射時間毎にそれぞれ欠陥画素情報を記憶したものであってもよい。このとき、複数の欠陥画素情報が異なる頻度で更新されるものであってもよい。つまり、データベースは、放射線照射量毎の複数の欠陥画素情報または蓄積時間毎もしくは照射時間毎の複数の欠陥画素情報のいずれか１つを有するものであればよく、さらには放射線照射量毎および蓄積時間毎もしくは照射時間毎の双方の欠陥画素情報を有していてもよい。

本発明の放射線画像処理装置および方法によれば、放射線検出器に放射線源から放射線が一様に照射されたとき、または放射線が照射されないときに放射線検出器において検出される基準画像を取得する画像取得手段と、画像取得手段において取得された基準画像を複数の分割領域に分割し、分割領域を異なる頻度で選択する領域選択手段と、領域選択手段において選択された分割領域内の画素の中から欠陥画素の位置を検出する欠陥画素検出手段と、欠陥画素検出手段により検出された欠陥画素の位置を欠陥画素情報として記憶し更新するデータベースとを備えたことにより、欠陥画素の検出が基準画像全体ではなく一部の領域について行われるため、１回当たりのキャリブレーションに必要な時間を短縮することができる。

なお、複数の分割領域が基準画像を中央に位置する中央領域と中央領域に隣接した基準画像の四隅を含む周辺領域とを有するものであり、領域選択手段が中央領域よりも周辺領域の方を多い頻度で選択するものであるとき、被写体を介さずに直接放射線が照射される場合が多く光導電層の結晶化が進みやすい周辺領域について高い頻度でキャリブレーションを行うことにより、欠陥画素情報の信頼性を向上させることができる。

また、複数の分割領域が基準画像を中央に位置する中央領域と中央領域に隣接した基準画像の四隅を含む周辺領域とを有するものであり、領域選択手段が周辺領域よりも中央領域の方を多い頻度で分割領域として選択するものであれば、関心領域になりやすい放射線検出器の中央領域ついて高い頻度でキャリブレーションを行うことにより、欠陥画素情報の信頼性を向上させることができる。

さらに、データベースが異なる放射線照射量毎、蓄積時間毎もしくは照射時間毎にそれぞれ欠陥画素情報を記憶したものであり、複数の欠陥画素情報が異なる頻度で検出されるものであるとき、使用頻度の高い放射線照射量、蓄積時間もしくは照射時間に対応した欠陥画素情報の更新頻度を高くして欠陥画素情報の信頼性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の放射線画像処理装置の一実施形態について説明する。図１は本実施形態の放射線画像処理装置１の概略構成を示す断面図である。図１の放射線画像検出システム１００は、放射線源３、放射線検出器２、放射線画像処理装置１を備えており、放射線源３と放射線検出器２との間に被写体Ｓが位置し撮影が行われる。放射線検出器２はいわゆるＴＦＴ読取方式の放射線検出器を備えたものであって２次元上に複数の画素が配列された構成を有している。なお、放射線検出器２はいわゆる光読み出し方式のような線状電極がストライプ状に配列された構造を有するものであってもよい。そして、放射線源３から放射線検出器２に対し放射線が照射されたとき、被写体Ｓを透過した放射線が放射線検出器２において検出され放射線画像Ｐとして検出される。放射線検出器２において検出された放射線画像は放射線画像処理装置１において各種画像処理が施される。なお、放射線検出器２および放射線源３の動作は撮影制御手段６０により制御されている。

放射線画像処理装置１は、画像取得手段１０、画像補正手段２０を備えている。画像取得手段１０は放射線検出器２から放射線画像Ｐを取得するものである。画像補正手段２０は放射線検出器２の欠陥画素において取得された画素値を補間する補正を行い補正後の放射線画像Ｐ１０を出力するものである。具体的には、放射線検出器２内に存在する欠陥画素Ｐｘの位置情報が欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）としてデータベースＤＢに記憶されており、画像補正手段２０はデータベースＤＢに記憶された欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）に基づいて欠陥画素Ｐｘの位置を特定し画素値の補間を行う。この欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）には、図２に示すように放射線画像Ｐを構成する各画素のうち欠陥画素Ｐｘが存在する位置が記憶されている。なお、画像補正手段２０における画素値の補間方法として、たとえば欠陥画素周辺の画素値に基づいて補間する方法、欠陥画素Ｐｘを含む画素ラインのメディアン値もしくは移動平均値を用いて補間する方法等の公知の技術を用いることができる。

ここで、データベースＤＢには図３に示すように異なる放射線照射量および／または蓄積時間毎にそれぞれＰｘ異なる欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）（たとえばｋ＝４、ｍ＝５）が記憶されている。つまり、放射線照射量あるいは蓄積時間がそれぞれ異なるときには欠陥画素Ｐｘの出現パターンが異なる。たとえば図４に示すように放射線照射量が少ないもしくは蓄積時間が短いときには欠陥画素が現れる領域は小さく、放射線照射量が多くなるもしくは蓄積時間が長くなるにつれて欠陥画素が現れる領域が広がっていく。そこで、画像補正手段２０は撮影制御手段６０から放射線画像Ｐを取得したときの放射線照射量または蓄積時間に関する情報の少なくとも１つを取得し、取得した放射線照射量および／または蓄積時間に基づいてデータベースＤＢから欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）を取得する。その後、画像補正手段２０は、取得した欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）に基づいて欠陥画素Ｐｘの位置を特定し欠陥画素Ｐｘの画素値を補間する補正を行う。これにより、放射線検出器に対する放射線照射量および／または蓄積時間によって欠陥画素Ｐｘの出現パターンが異なる場合であっても補正誤差が生じないようにすることができる。なお、放射線検出器２における蓄積時間に代えて放射線源３における放射線の照射時間を用いるようにしてもよく、この場合であっても上述と同様に補正することができる。

上述したデータベースＤＢに記憶される欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）は、放射線画像処理装置１において放射線検出器２に一様な放射線を照射したときに取得された基準画像Ｐｒｅｆに基づいて取得されるものである。なお、この基準画像Ｐｒｅｆは、一様な放射線が照射されたときに取得されたものに限らず、放射線が照射されない状態で取得した無曝射画像からなるものであってもよい。放射線画像処理装置１は欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）を取得するための領域選択手段３０、欠陥検出手段４０を備えている。

領域選択手段３０は、画像取得手段１０において取得された基準画像Ｐｒｅｆを複数の分割領域ＤＲに分割し、各分割領域ＤＲを異なる頻度で選択するものである。領域選択手段３０は基準画像Ｐｒｅｆを分割する際の分割領域ＤＲの情報を有し、たとえば図５に示すように、分割領域ＤＲは、基準画像Ｐｒｅｆの中央に位置する中央領域ＣＲと中央領域ＣＲに隣接した基準画像Ｐｒｅｆの四隅を含む周辺領域ＡＲとからなっている。そして、領域選択手段３０は基準画像Ｐｒｅｆ内の中央領域ＣＲと周辺領域ＡＲとのいずれか一方を分割領域ＤＲとして選択する。

さらに、領域選択手段３０は、各分割領域ＤＲ（中央領域ＣＲと周辺領域ＡＲ）を異なる頻度で選択するものであり、いずれの分割領域ＤＲを選択するか否かはスケジュール管理手段５０により制御されている。スケジュール管理手段５０は中央領域ＣＲよりも周辺領域ＡＲを多い頻度で分割領域ＤＲとして選択されるように領域選択手段３０を制御する。たとえば中央領域ＣＲが週に１回だけ分割領域ＤＲとして選択されるのに対し、周辺領域ＡＲは日に１回分割領域ＤＲとして選択されるようにする。これにより、被写体を介さずに直接放射線が照射される場合が多く光導電層の結晶化が進みやすい周辺領域ＡＲについて高い頻度でキャリブレーションを行うことにより、欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）の信頼性を向上させることができる。

あるいは、領域選択手段３０は周辺領域ＡＲよりも中央領域ＣＲの方を多い頻度で選択するようにしてもよい。たとえば周辺領域ＡＲが週に１回だけ分割領域ＤＲとして選択されるのに対し、中央領域ＣＲは日に１回分割領域ＤＲとして選択される。このように関心領域になりやすい放射線検出器２の中央領域ＣＲついて高い頻度でキャリブレーションを行うことにより、欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）の信頼性を向上させることができる。

図１の欠陥検出手段４０は領域選択手段３０において選択された分割領域ＤＲ内の複数の画素の中から画素値のばらつきに基づき欠陥画素Ｐｘを検出するものである。たとえば中央領域ＣＲが分割領域ＤＲとして選択されたとき、欠陥検出手段４０は中央領域ＣＲの画素の中から欠陥画素Ｐｘを検出し欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）をデータベースＤＢに記憶・更新する。なお、欠陥画素の検出手法としてたとえば予め記憶した基準画素値と比較して検出する方法等の公知の技術を用いることができる。

このとき、欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）の更新は複数の欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）毎にそれぞれ異なる頻度で行われるものであり、この更新スケジュールはスケジュール管理手段５０により管理されている。たとえばスケジュール管理手段５０は、使用頻度の高い放射線照射量および／または蓄積時間による基準画像Ｐｒｅｆを１日に１回取得し、使用頻度の低い放射線照射量および／または蓄積時間による基準画像Ｐｒｅｆの取得が週に１回取得するように制御する。このように、複数の欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）の使用頻度に応じてキャリブレーションの頻度を変えることにより、１度にすべての欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）に対応した枚数の基準画像Ｐｒｅｆを取得することによるキャリブレーションに必要な時間が長くなるのを防止し、１回当たりのキャリブレーションの時間を短縮することができる。

図６は本発明の放射線画像処理方法の好ましい実施形態を示すフローチャートであり、図１から図６を参照して放射線画像処理方法について説明する。まず、スケジュール管理手段５０においてデータベースＤＢ内の複数の欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）のうち、更新すべき欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）が決定されるとともに、その欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）を取得するための放射線照射量および／または蓄積時間が決定される（ステップＳＴ１）。

そして、撮影制御手段６０において、スケジュール管理手段５０において決定された放射線照射量および／または蓄積時間による放射線撮影が行われ、放射線検出器２および画像取得手段１０において基準画像Ｐｒｅｆが取得される（ステップＳＴ２）。次に、領域選択手段３０において、スケジュール管理手段５０の制御により基準画像Ｐｒｅｆから中央領域ＣＲもしくは周辺領域ＡＲのいずれか一方が選択される（ステップＳＴ３）。その後、欠陥検出手段４０により分割領域ＤＲ内の欠陥画素Ｐｘの検出が行われ（ステップＳＴ４）、検出した欠陥画素Ｐｘの位置情報が欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）としてデータベースＤＢに記憶される（ステップＳＴ５）。更新すべき欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）が残っているか否かがスケジュール管理手段５０において判断され、更新すべき欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）が残っている場合、上記ステップＳＴ１〜ＳＴ５の作業が繰り返し行われる。

上記実施の形態によれば、放射線検出器２に放射線源３から放射線が一様に照射されたときまたは放射線を照射せずに放射線検出器２において検出された基準画像Ｐｒｅｆを取得する画像取得手段１０と、画像取得手段１０において取得された基準画像Ｐｒｅｆを複数の分割領域ＤＲに分割し、複数の分割領域ＤＲのうちいずれか１つを分割領域ＤＲ毎に異なる頻度で選択する領域選択手段３０と、領域選択手段３０において選択された分割領域ＤＲ内の画素の中から欠陥画素Ｐｘの位置を検出する欠陥検出手段４０と、欠陥検出手段４０により検出された欠陥画素Ｐｘの位置を欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）として記憶するデータベースＤＢとを備えたことにより、欠陥画素Ｐｘの検出が基準画像Ｐｒｅｆの一部の領域について行われるため、１回当たりのキャリブレーションに必要な時間を短縮することができる。

なお、複数の分割領域ＤＲが基準画像Ｐｒｅｆの中央に位置する中央領域ＣＲと中央領域ＣＲに隣接した基準画像Ｐｒｅｆの四隅を含む周辺領域ＡＲとを有するものであり、領域選択手段３０が中央領域ＣＲよりも周辺領域ＡＲの方を多い頻度で選択するものであるとき、被写体Ｓを介さずに直接放射線が照射される場合が多く光導電層の結晶化が進みやすい周辺領域ＡＲについて高い頻度でキャリブレーションを行うことにより、欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）の信頼性を向上させることができる。

また、複数の分割領域ＤＲが基準画像を中央に位置する中央領域ＣＲと中央領域ＣＲに隣接した基準画像Ｐｒｅｆの四隅を含む周辺領域ＡＲとを有するものであり、領域選択手段が周辺領域ＡＲよりも中央領域ＣＲの方を多い頻度で分割領域ＤＲとして選択するものであれば、関心領域になりやすい放射線検出器２の中央領域ついて高い頻度でキャリブレーションを行うことにより、欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）の信頼性を向上させることができる。

さらに、データベースＤＢが異なる放射線照射量毎、蓄積時間毎もしくは照射時間毎にそれぞれ欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）を記憶したものであり、複数の欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）が異なる頻度で検出されるものであるとき、使用頻度の高い放射線照射量に対応した欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）の更新頻度を高くして欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）信頼性を向上させることができる。

本発明の実施形態は上記実施形態に限定されない。たとえば、放射線画像は、被写体に放射線を曝射することにより放射線検出器２で検出されたものであればなんでもよく、たとえばマンモグラフィ装置により取得された放射線画像や胸部撮影により取得された放射線画像であってもよいし、医用画像に限らず非破壊検査に用いられる放射線画像であってもよい。

また、各欠陥画素位置情報Ｒ（ｋ，ｍ）毎にそれぞれ更新頻度が異なる場合について例示しているが、すべての欠陥画素位置情報Ｒ（ｋ，ｍ）について同一の頻度で更新を行うようにしてもよい。この場合であっても、基準画像Ｐｒｅｆの一部についてのキャリブレーションが行われるため、１回のキャリブレーションに必要な時間を短縮することができる。

さらに、上記実施の形態において、複数の欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）を用いて補正する場合について例示しているが、一定の放射線照射量および／または蓄積時間において欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）を検出する場合にも適用することができる。

また、データベースＤＢに放線量毎および蓄積時間毎に欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）が記憶されている場合について例示しているが、放射線毎または蓄積時間毎のいずれか一方のみ応じた欠陥画素情報Ｒ（ｋ）もしくはＲ（ｍ）が記憶されていてもよい。

さらに、図５において、基準画像Ｐｒｅｆのうち、中央領域ＣＲと周辺領域ＡＲと分割領域ＤＲとしてキャリブレーションする場合について例示しているが、領域分割の方法はこれに限定されず、たとえば図７（Ａ）に示すように中央領域ＣＲ、中間領域ＭＲ、周辺領域ＡＲとに分けたものであってもよいし、図７（Ｂ）に示すように中央領域ＣＲを十字状に形成し、中央領域ＣＲに隣接した４つの周辺領域ＡＲ１〜ＡＲ４に分けたものであってもよい。さらには、上記中央領域ＣＲおよび周辺領域ＡＲ等を生成する場合に限らず、全体を均等に２分割、４分割、９分割等することにより分割領域ＤＲを生成するようにしてもよい。

本発明の放射線画像処理装置の好ましい実施形態を示す断面図 図２の欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）の一例を示す模式図 図１のデータベースに記憶された欠陥画素情報Ｒ（ｋ，ｍ）の一例を示す表 放射線照射量および蓄積時間により欠陥画素が広がる様子を示す図 図１の領域選択手段において選択される分割領域の一例を示す模式図 図１の放射線画像処理装置の動作例を示すフローチャート 図１の領域選択手段における分割領域の別の一例を示す模式図

符号の説明

１ 放射線画像処理装置
２ 放射線検出器
３ 放射線源
１０ 画像取得手段
２０ 画像補正手段
３０ 検出制御手段
３０ 領域選択手段
４０ 欠陥検出手段
５０ スケジュール管理手段
６０ 撮影制御手段
ＡＲ 周辺領域
ＣＲ 中央領域
ＤＢ データベース
ＤＲ 分割領域
Ｐ、Ｐ１０ 放射線画像
Ｐｒｅｆ 基準画像
Ｐｘ 欠陥画素
Ｒ（ｋ，ｍ） 欠陥画素位置情報
Ｓ 被写体

Claims (5)

1. 放射線検出器に放射線源から放射線が一様に照射されたとき、または該放射線が照射されないときに前記放射線検出器において検出される基準画像を取得する画像取得手段と、
   該画像取得手段において取得された前記基準画像を複数の分割領域に分割し、該各分割領域を異なる頻度で選択する領域選択手段と、
   該領域選択手段において選択された前記分割領域内の画素の中から欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、
   該欠陥画素検出手段により検出された前記欠陥画素の位置を欠陥画素情報として記憶し更新するデータベースと
   を備えたことを特徴とする放射線画像処理装置。
2. 前記複数の分割領域が前記基準画像の中央に位置する中央領域と該中央領域に隣接した前記基準画像の四隅を含む周辺領域とを有するものであり、前記周辺領域の方が前記中央領域よりも選択される頻度が多いことを特徴とする請求項１記載の放射線画像処理装置。
3. 前記複数の分割領域が前記基準画像の中央に位置する中央領域と該中央領域に隣接した前記基準画像の四隅を含む周辺領域とを有するものであり、前記中央領域が前記周辺領域よりも選択される頻度が多いことを特徴とする請求項１記載の放射線画像処理装置。
4. 前記データベースが異なる放射線照射量毎、蓄積時間毎もしくは照射時間毎にそれぞれ前記欠陥画素情報を記憶したものであり、複数の前記欠陥画素情報がそれぞれ異なる頻度で更新されるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
5. 放射線検出器に放射線源から放射線が一様に照射されたとき、または該放射線が照射されないときに前記放射線検出器において検出される基準画像を取得し、
   取得した前記基準画像を複数の分割領域に分割して該各分割領域を異なる頻度で選択し、
   選択した前記分割領域内の画素の中から欠陥画素を検出し、
   検出した前記欠陥画素の位置を欠陥画素情報としてデータベースに記憶し更新する
   ことを特徴とする放射線画像処理方法。