JP2010118067A - 画像処理装置、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体及びデジタル撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のＸ線固体撮影装置を切り替えて用いるシステムにおいて、撮影された画像の画素毎の固体撮影装置の感度に基づくゲインのばらつきを、使用する固体撮影装置に応じた補正テーブルを用いて速やかに補正する。
【解決手段】被写体の無い状態でＸ線を曝射して得られる画像データ３０をゲインテーブルの値として記憶装置３９に記憶する。これを複数の固体撮影装置の各々について行う。そして使用する固体撮影装置に応じて記憶した複数のゲインテーブルの１つを読み出してゲインテーブル４５に書き込む。そして被写体を置いてＸ線を曝射し、得られる被写体の画像データ３０を演算器３３においてゲインテーブル４５を用いてゲイン補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像装置を用いたＸ線デジタル撮影装置等に用いて好適な画像処理装置、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体及びデジタル撮影装置に関するものである。

医療診断を目的とするＸ線撮影は、増感紙とＸ線写真フィルムとを組み合わせたフィルムスクリーンシステムがよく行われている。この方法によれば、被写体を通過したＸ線は、被写体の内部情報を含み、それが増感紙によってＸ線の強度に比例した可視光に変換されてＸ線写真フィルムを感光させ、Ｘ線画像をフィルム上に形成する。
また、最近では、Ｘ線を蛍光体によってＸ線の強度に比例した可視光に変換し、それを光電変換素子を用いて電気信号に変換し、それをデジタル変換するＸ線デジタル撮影装置が使用されはじめている。この光電変換素子としては、アモルファスシリコンを用いたものがあり、この光電変換素子をマトリクス状に並べることによって２次元センサを構成している。

２次元センサの各光電変換素子が１画素を形成するが、光電変換素子の感度（ゲイン）は、画素毎に異なるため、この感度差を補正する必要がある。また、Ｘ線はＸ線発生装置から放射状に出力されるため、場所によって画素に入射するＸ線強度に差が出る。これらの補正方法としては、撮影装置の前に被写体を置かずにＸ線を曝射し、その時得られた画像から画素値の最大値を１として他の画素を正規化した画像サイズ分のゲインテーブルを作る。そして、被写体を置いて撮影したＸ線画像の各画素値を上記のゲインテーブルの各画素に対応する値で割り算する。実際の方法としては、撮影されたＸ線画像をＣＰＵでソフト的に演算する方法と、図４に示すようにハードウェアで行う方法とがある。

図４において、画像取り込み装置１０内のゲインテーブル１１は、コントローラ１２によって制御され、データを書き込むようにバッファ１３を有効にした状態で、まず、被写体を置かずにＸ線を曝射して画像を取得する。その画像データは画像入力ライン１４から入力される。この画像データは、ＬＩＮ／ＬＯＧ変換用のルックアップテーブル１５を通してＬＯＧ変換され、バッファ１３を通ってゲイン値Ｇとしてゲインテーブル１１に書き込まれる。次に、バッファ１３を無効にした状態で、被写体を置いてＸ線を曝射し、被写体画像を取得する。画像入力ライン１４から入力された画像データはルックアップテーブル１５を通してＬＯＧ変換され、演算器１６に入力される。

コントローラ１２は、Ｘ線画像が演算器１６に入力されるのと同じタイミングでゲインテーブル１１を読み出し、読み出されたデータは演算器１６に入力される。演算器１６では、ゲインテーブル１１からのゲイン値Ｇと被写体画像との画素毎の減算が行われる。演算器１６の出力は、ＬＯＧ／ＬＩＮ変換用のルックアップテーブル１７を通してＬＩＮ変換され、補正済み画像としてインターフェース１８から出力される。

ここで、Ｇをゲインテーブル出力のゲイン値、Ｘを被写体画像の画素値とすると、ルックアップテーブル１７には、ｌｏｇ（Ｇ／Ｘ）＝ｌｏｇＧ−ｌｏｇＸをＸ／Ｇ＊Ｃに変換するようなテーブルが書き込まれている。すなわち、Ｃ＊（１０の−ｉ乗）（ｉは、ルックアップテーブル１７への入力値＝ｌｏｇ（Ｇ／Ｘ））となる。この時、ＣはＸ／Ｇが１以上の整数になるようにあらかじめ決められた定数であり、例えば、ゲイン値Ｇの最大値がせいぜい１２ビットなら、Ｃ＝２の１２乗＝４０９６となる。

次に、光電変換素子の中には、正常に機能しないもの（欠陥画素）が製造上の問題から存在してしまう。現状の技術で全く欠陥画素の無い固体撮像装置を製造するのは困難である。通常は欠陥画素は、回りの画素などから推測して補間される。実際の方法としては、撮影されたＸ線画像をＣＰＵでソフト的に演算する方法と、図５に示すようにハードウェアで行う方法とがある。

図５において、画像取り込み装置２０内の欠陥画素テーブル２１は、コントローラ２２によって制御される。まず、データを書き込むようにバッファ２３を有効にした状態で、被写体を置かずにＸ線を曝射して画像を取得する。その画像データは、画像入力ライン２４から入力される。欠陥判定部２５は、入力された画像データの値がある一定以下のものを欠陥画素と判定し、バッファ２３を介して欠陥画素テーブル２１に“１”を書き込み、一定以上のものを正常画素と判定し、欠陥画素テーブル２１に“０”を書き込む。この時、入力画像データは、そのまま演算器２６に入力される。

次に、バッファ２３を無効にした状態で、被写体を置いてＸ線を曝射し、被写体画像を取得する。画像入力ライン２４から入力された画像データは、欠陥判定部２５をそのまま通り、演算器２６に入力される。コントローラ２２は、被写体画像が演算器２６に入力されるのと同じタイミングで欠陥画素テーブル２１を読み出し、読み出されたデータＤは演算器２６に入力される。演算器２６では、欠陥画素テーブル値Ｄが“１”の時、その画素は無効として、一つ前の画素を使うなどして欠陥画素を補間し、補正済み画像としてインターフェース２７を介して出力する。

しかしながら、固体撮像装置の解像度、大きさは、日々進歩し、現在では、２０００×２０００以上の画素数も出てきており、総画素数は４Ｍピクセル以上にもなり、このためゲイン補正の演算をソフトウェアで行う場合は、処理時間がある程度かかるため、撮影したＸ線画像を即時的に表示するためのネックになっていた。また、２つ以上の固体撮像装置を含むＸ線センサ部が接続されて、これらのＸ線センサ部を切り替えて使用する場合が考えられるが、切り替えのたびにゲインテーブルを取得するのは、Ｘ線を曝射する必要上困難であった。即ち、前述したハードウェア補正方法では、ゲインテーブル１１にゲイン値を書き込むためには、Ｘ線の曝射回路を増加させねばならないことになる。上記のことは、欠陥画素テーブルについても同様の問題があった。

本発明による画像処理装置においては、入力する画像データを補正用テーブルを用いて補正する補正手段と、前記補正用テーブルを記憶する記憶手段と、前記記憶された補正用テーブルを読み出して前記補正手段に与える制御を行う制御手段とを設けている。

本発明による他の画像処理装置においては、入力する画像データを補正用テーブルを用いて補正する補正手段と、前記補正用テーブルを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に接続され前記補正用テーブルの書き換えを行うための汎用バス手段と、前記記憶された補正用テーブルを読み出して前記補正手段に与える制御を行う制御手段とを設けている。

本発明によるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体においては、補正用テーブルを記憶する手順と、前記記憶された補正用テーブルを読み出して補正手段に与える手順と、入力された画像データを前記補正手段の補正用テーブルを用いて補正する手順とを実行するためのプログラムを記憶している。

本発明による他のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体においては、補正用テーブルを記憶手段に記憶する手順と、前記記憶された補正用テーブルを読み出して補正手段に与える手順と、入力された画像データを前記補正手段の補正用テーブルを用いて補正する手順と、前記記憶手段の補正用テーブルを汎用バスを通じて書き換える手順とを実行するためのプログラムを記憶している。

本発明によるデジタル撮影装置においては、固体撮像装置を有しており、前記固体撮像装置より得られる画像を補正するために必要な補正用テーブルを画像取り込み装置に持ち、前記補正用テーブルは、汎用バスに接続され、前記汎用バスに接続された処理装置から任意のデータを書き込むことが可能であり、前記画像の補正のために前記補正用テーブルを読み出すコントローラに接続されている。

前記補正用テーブルは、画像データを得るための撮像装置における画素毎のゲイン差を補正するため、又は画像データを得るための撮像装置における欠陥画素を補正するためのものである。

本発明によれば、ゲインテーブル、欠陥画素テーブルを予め保存しておき、書き換えができるようにすることで、Ｘ線センサ部等の撮像部分が代わっても保存しておいたゲイン値、欠陥画素テーブル値を書き込むことで速やかに対応できる。特に、Ｘ線撮影の場合は、Ｘ線センサ部が代わっても、Ｘ線を曝射することなく対応できる。

また、上記書き換えは汎用バスを通じて処理装置により行うようにすることができる。

本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。 本発明によるＸ線撮影システム全体の実施の形態を示す構成図である。 従来例を示すブロック図である。 他の従来例を示すブロック図である。

図３は、本発明を用いたＸ線撮影装置の実施の形態を示す図である。図３において、Ｘ線発生装置１から出力されたＸ線は、被写体２を通過して架台９に取り付けられたＸ線センサ部３に入射する。この入射したＸ線には、被写体２の内部情報が含まれており、Ｘ線センサ部３内部の固体撮像装置４の蛍光体５でＸ線の強度に比例した可視光に変換され、光電変換装置６によってその可視光に比例した電荷に変換される。そして、ＡＤ変換によってデジタル化され、コントロール部７に転送される。ここで、ＡＤ変換は、Ｘ線センサ部３内部で行われても良いし、コントロール部７で行われてもよい。上記転送された画像データは表示部８で表示される。コントロール部７には、上記１〜６、９の各部と同様の１０１〜１０６、１０９の部分で構成される撮影部が接続されており、撮影の切り替えが可能となっている。

図１は上記コントロール部７の第１の実施の形態を示したもので、前述したゲイン補正に関するものである。図１において、図３のＸ線センサ部３又は１０３から転送される画像データ３０は、画像取り込み装置３１に入り、ＬＩＮ／ＬＯＧ変換用のルックアップテーブル３２、演算器３３、バッファ３４、ルックアップテーブル３５、バッファ３６を通って汎用バスインターフェースＩＦ３７を介して処理装置としてのＣＰＵ３８（制御手段）の管理する記憶手段としての記憶装置３９に転送されて保存されるようになされている。ここで、図１のバスと汎用バスインターフェースＩＦ３７とで汎用バス手段が構成され、演算器３３とゲインテーブル４５（補正用テーブル）とで補正手段が構成される。

ゲイン値Ｇを取得するためには、まず、ＣＰＵ３８は、バッファ３４を無効、バッファ４０を有効、バッファ３６のデータ方向をαとし、データが素通りするようにルックアップテーブル３５にＬＩＮ／ＬＩＮ変換テーブルを書き込む。この時、コントローラ４１は、ルックアップテーブル３５に対する制御信号ＬＵＴ０＿ｃｏｎｔを生成する。次に、ＣＰＵ３８は、バッファ３４を有効、バッファ４０を無効、バッファ３６のデータ方向をβとし、演算器３３をデータが素通りするように設定する。

そして、被写体を置かずにＸ線を曝射して画像を取得する。この画像データ３０は、ルックアップテーブル３２を通してＬＯＧ変換され、演算器３３、バッファ３４、ルックアップテーブル３５、バッファ３６を素通りし、汎用バスインターフェースＩＦ３７を介してＣＰＵ３８の管理する記憶装置３９に転送され、ゲイン値として保存される。次に、ＣＰＵ３８は、バッファ４２を無効、バッファ４３を有効、バッファ４４のデータ方向をαとして、ゲインテーブル４５に取得した上記ゲイン値を書き込む。この時、コントローラ４１は、ゲインテーブル４５に対する制御信号ＴＢＬ＿ｃｏｎｔを生成する。

次に、バッファ３４を無効、バッファ４０を有効、バッファ３６のデータ方向をαとし、ルックアップテーブル３５に従来例で示したＣ＊（１０の−ｉ乗）（ｉは、ルックアップテーブル３５への入力値＝ｌｏｇ（Ｇ／Ｘ））となるような変換テーブルを書き込む。そして、バッファ３４、４２を有効、バッファ４０、４３を無効、バッファ３６、４４のデータ方向をβとし、演算器３３をゲインテーブル出力と被写体画像との画素毎の減算が行われるように設定する。

次に、被写体を置いてＸ線を曝射して被写体画像を得る。その画像データ３０は、ルックアップテーブル３２を通してＬＯＧ変換され、演算器３３に入力される。コントローラ４１は、被写体画像が演算器３３に入力されるのと同じタイミングでゲインテーブル４５が読み出され、読み出されたデータは演算器３３に入力される。演算器３３では、ゲインテーブル出力と被写体画像との画素毎の減算が行われる。演算器３３の出力は、ルックアップテーブル３５を通してＬＩＮ変換され、補正済み画像として出力され、汎用バスインターフェースＩＦ３７を介してＣＰＵ３８の管理する記憶装置３９に転送されて保存される。

以上のように、接続される複数のＸ線センサ部３、１０３の全てのゲインテーブルを予め記憶装置３９に取得しておき、Ｘ線センサ部３、１０３が変更される毎にそのＸ線センサ部に応じて記憶装置３９からゲインテーブル４５に書き込みを行う。

尚、図１におけるＲＯＭ４６及び上記記憶装置３９は本発明による記憶媒体を構成する。即ち、ＲＯＭ４６には、上述した処理の手順を実行するためのプログラムが記憶され、記憶装置３９には、複数のゲインテーブルが記憶されている。また、これらの記憶媒体としては、半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気媒体等が用いられる。

次に欠陥画素テーブルに関する第２の実施の形態を説明する。ここでは、第１の実施の形態と同様に図３に示すようにしてＸ線画像の撮影が行われるものとする。図２は、図３のコントロール部７の第２の実施の形態を示すものである。図２において、図３のＸ線センサ部３又は１０３から転送される画像データ５０は、画像取り込み装置５１に入り、演算部５２、バッファ５３を通り、汎用バスインターフェース５４を介して処理装置としてのＣＰＵ５５（制御手段）の管理する記憶手段としての記憶装置５６に転送されて保存されるようになされている。ここで、図２のバスと汎用バスインターフェースＩＦ５４とで汎用バス手段が構成され、演算器５２と欠陥画素テーブル６０（補正用テーブル）とで補正手段が構成される。

欠陥画素判定ビットを取得するためには、まず、ＣＰＵ５５は、バッファ５３を有効、バッファ５７のデータ方向をαにし、演算器５２をデータが素通りするように設定する。そして、被写体を置かずにＸ線を曝射して画像データ５０を取得し、演算器５２、バッファ５３を素通りして、汎用バスインターフェースＩＦ５４を介してＣＰＵ５５の管理する記憶装置５６に転送されて保存される。

そして、ＣＰＵ５５は、このデータから一定以下の値のものを欠陥画素と判定し、その時の欠陥画素テーブル値を“１”、一定以上の値のものを正常画素として、欠陥画素テーブル値を“０”として記憶装置５６に記憶しておく。全ての画素について判定が終了した時点で、バッファ５８、５３を無効、バッファ５７を有効、バッファ５７のデータ方向をαとし、完成した欠陥画素テーブルを欠陥画素テーブル６０に書き込む。この時、コントローラは欠陥画素テーブル６０に対する制御信号ＴＢＬ＿ｃｏｎｔを生成する。そして、バッファ５３、５８を有効、バッファ５７、５９を無効、演算器５２を欠陥画素補間が行われるように設定する。

次に、被写体を置いてＸ線を曝射し、その被写体画像データ５０は演算器５２に入力される。コントローラ６１は、被写体画像が演算器５２に入力されるのと同じタイミングで欠陥画素テーブル６０を読み出し、読み出されたデータは演算器５２に入力される。演算器５２では、欠陥画素テーブル値＝１のとき、その画素は無効として、一つ前の画素を使うなどして欠陥画素を補間し、汎用バスインターフェースＩＦ５４を介して記憶装置５６に転送されて保存される。

以上のように、接続される複数のＸ線センサ部３、１０３の全ての欠陥画素テーブルを予め記憶装置５６に取得しておき、Ｘ線センサ部が変更される毎に欠陥画素テーブル６０に書き込みを行う。尚、図２のＲＯＭ６２、記憶装置５６は、図１のＲＯＭ４６、記憶装置３９と同様に本発明による記憶媒体を構成する。

１、１０１ Ｘ線発生装置
２、１０２ 被写体
３、１０３ Ｘ線センサ部
４、１０４ 固体撮像装置
５、１０５ 蛍光体
６、１０６ 光電変換装置
７、１０７ コントロール部
３０、５０ 画像データ
３１、５１ 画像取り込み装置
３２、３５ ルックアップテーブル
３３、５２ 演算器
３８、５５ 処理装置（ＣＰＵ）
３９、５６ 記憶装置
４１、６１ コントローラ
４６、６２ ＲＯＭ

Claims (14)

1. 入力する画像データを補正用テーブルを用いて補正する補正手段と、
   前記補正用テーブルを記憶する記憶手段と、
   前記記憶された補正用テーブルを読み出して前記補正手段に与える制御を行う制御手段とを備えた画像処理装置。
2. 入力する画像データを補正用テーブルを用いて補正する補正手段と、
   前記補正用テーブルを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に接続され前記補正用テーブルの書き換えを行うための汎用バス手段と、
   前記記憶された補正用テーブルを読み出して前記補正手段に与える制御を行う制御手段とを備えた画像処理装置。
3. 前記補正用テーブルは、前記画像データを得るための撮像装置における画素毎のゲイン差を補正するためのものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
4. 前記補正用テーブルは、前記画像データを得るための撮像装置における欠陥画素を補正するためのものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
5. 前記記憶手段には、前記画像データを得るための切り替え可能に用いられる複数の撮像装置に対応する複数の補正用テーブルが記憶され、前記制御手段は、選択された撮像装置に応じた補正用テーブルを前記記憶手段から読み出すことを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。
6. 補正用テーブルを記憶する手順と、
   前記記憶された補正用テーブルを読み出して補正手段に与える手順と、
   入力された画像データを前記補正手段の補正用テーブルを用いて補正する手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
7. 補正用テーブルを記憶手段に記憶する手順と、
   前記記憶された補正用テーブルを読み出して補正手段に与える手順と、
   入力された画像データを前記補正手段の補正用テーブルを用いて補正する手順と、
   前記記憶手段の補正用テーブルを汎用バスを通じて書き換える手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
8. 前記記憶される補正用テーブルは、前記画像データを得るための複数の撮像装置に対応する複数の補正用テーブルであることを特徴とする請求項６又は７記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
9. 前記補正用テーブルは、前記画像データを得るための撮像装置における画素毎のゲイン差を補正するためのものであることを特徴とする請求項６又は７記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
10. 前記補正用テーブルは、前記画像データを得るための撮像装置における欠陥画素を補正するためのものであることを特徴とする請求項６又は７記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
11. 固体撮像装置をもつデジタル撮影装置において、前記固体撮像装置より得られる画像を補正するために必要な補正用テーブルを画像取り込み装置に持ち、前記補正用テーブルは、汎用バスに接続され、前記汎用バスに接続された処理装置からデータを書き込むことが可能であり、前記画像の補正のために前記補正用テーブルを読み出すコントローラに接続されていることを特徴とするデジタル撮影装置。
12. 前記固体撮像装置はＸ線に感度があり、前記固体撮像装置より得られる画像はＸ線画像であることを特徴とする請求項１１記載のデジタル撮影装置。
13. 前記補正用テーブルは、前記固体撮像装置の画素毎のゲイン差を補正するためのものであることを特徴とする請求項１１記載のデジタル撮影装置。
14. 前記補正用テーブルは、前記固体撮像装置の欠陥画素を補正するためのものであることを特徴とする請求項１１記載のデジタル撮影装置。

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