JP2011045492A - 撮像システム、その画像処理方法及びそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 画質を低下させることなく照射領域の変動に対応し、照射野の切替えに要する時間の短い撮像システムを提供する。
【解決手段】 放射線又は光に応じた画像データを出力する検出器１０４と、画像データの画像処理を行う画像処理部６０１と、を含む撮像システムであって、検出器１０４は、照射野Ａで照射される第１の領域と、照射野Ｂで照射される領域で且つ第１の領域を除いた第２の領域と、を含み、画像処理部６０１は、積分線量と画素の暗時出力特性に基づく暗時出力情報を記憶した記憶部６０２と、第１の領域の画素に照射された放射線又は光の積分線量と第２の領域の画素に照射された放射線又は光の積分線量とを計測する計測部６０７と、照射野の切替えが行われた場合、記憶部６０２からの暗時出力情報と、計測部６０７によって計測された積分線量と、に基づいて、画像データを補正する補正部６１０と、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置、その画像処理方法及びそのプログラムに関するものである。より具体的には、医療診断における一般撮影などの静止画撮影や透視撮影などの動画撮影に好適に用いられる、撮像システム、その画像処理方法及びそのプログラムに用いられる撮像装置に関する。なお、本発明において放射線は、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。

近年、Ｘ線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮影装置として、半導体材料によって形成された平面検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、以下ＦＰＤと略す）を用いた放射線撮像装置が実用化され始めている。このような放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮像装置として用いられている。

デジタル撮像装置による透視撮影においては、特許文献１に示す透視画像を処理するための方法及び装置が知られている。特許文献１では、被検体をスキャンした後に少なくとも２つのダーク画像を作成してラグ（残像）予測モデルを作成し、被検体をスキャンし、並びにスキャンの間にラグ予測モデルを周期的に更新する。

また、このような放射線撮像装置において、ＦＰＤの読み出すエリア（視野サイズ）とＸ線の照射領域を切替え可能とすることが検討されている。しかしながら、照射領域が広くなるよう切り替わった場合、ＦＰＤの照射されていた領域と照射されていなかった領域との間で画素の感度や暗時出力が異なる。そのため、取得された画像に照射領域の影響を受けたゴースト（画像段差）が発生してしまい、画質低下を招くおそれがあった。そのような照射領域の影響を受けたゴースト等に対し、特許文献２では、補正を行う画像処理を行うことを検討している。具体的には、Ｘ線の照射条件毎にゴーストのある均一照射によるデータを基にゴースト補正係数を求める。そのゴースト補正係数から、照射領域である検査対象部位に関するデータを収集する際のＸ線の照射条件とＸ線の照射開始からの時間とに対応する所要のゴースト補正係数を取得する。それにより検査対象部位に関するデータを所要のゴースト補正係数にて補正して補正画像データを生成する。

特開２００４−３２９９３２号公報 特開２００８−１６７８４６号公報

しかしながら、特許文献２の補正技術では、ゴーストのある均一照射によるデータ、つまり感度データを用いて補正係数を求めているが、ゴーストの原因となるＦＰＤから得られる画像信号に含まれる残像量に基づく補正を行うことができない。そのため、十分な補正画像データを生成し処理することが困難であった。また、照射領域の切替えに際して、特許文献１のように被検体をスキャンした後に少なくとも２つのダーク画像を作成してラグ（残像）予測モデルを作成・更新すると、切替え後のＸ線の照射開始までに時間がかかってしまう。

本願発明者は、画質を低下させることなく照射領域の変動に対応し、照射野の切替えに要する時間の短い撮像システムを提供すべく、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本発明の撮像システムは、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する検出器と、前記画像データの画像処理を行う画像処理部と、を含む撮像システムであって、前記検出器は、第１の照射野で照射される第１の領域と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で照射される領域で且つ前記第１の領域を除いた領域である第２の領域と、を含み、前記画像処理部は、前記放射線又は光の積分線量と前記画素の暗時出力特性に基づく暗時出力情報を記憶した記憶部と、前記第１の領域に含まれる第１の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第１の積分線量と、第２の領域に含まれる第２の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第２の積分線量と、を計測する計測部と、前記第１の照射野から前記第２の照射野への切替えが行われた場合、前記記憶部からの前記暗時出力情報と、前記計測部によって計測された前記第１及び第２の積分線量と、に基づいて、前記画像データのうち前記第１の画素のデータ及び前記第２の画素のデータのうちの少なくとも一方を補正する補正部と、を含む。

また、本発明の画像処理方法は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する検出器から取得される前記画像データの画像処理を行う画像処理方法であって、前記検出器に前記放射線又は光が第１の照射野で照射される第１の領域に含まれる第１の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第１の積分線量と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で照射される領域で且つ前記第１の領域を除いた領域である第２の領域に含まれる第２の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第２の積分線量と、を計測し、前記変更が有りと判定された場合、前記放射線又は光の積分線量と、予め取得された前記画素の暗時出力特性に基づく暗時出力情報と、計測された前記第１及び第２の積分線量と、に基づいて、前記画像データのうち前記第１の画素のデータ及び前記第２の画素のデータのうちの少なくとも一方を補正する。

また、本発明のプログラムは、放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する検出器から取得される前記画像データの画像処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記検出器に前記放射線又は光が第１の照射野で照射される第１の領域に含まれる第１の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第１の積分線量と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で照射される領域で且つ前記第１の領域を除いた領域である第２の領域に含まれる第２の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第２の積分線量と、を計測する工程と、前記変更が有りと判定された場合、前記放射線又は光の積分線量と、予め取得された前記画素の暗時出力特性に基づく暗時出力情報と、計測された前記第１及び第２の積分線量と、に基づいて、前記画像データのうち前記第１の画素のデータ及び前記第２の画素のデータのうちの少なくとも一方を補正する工程と、をコンピュータに実行させる。

本願発明により、照射領域の影響を受けたゴースト（画像段差）を低減させ、著しく画質を低下させることなく照射領域の変動に対応し、照射野の切替えに要する時間の短い撮像装置及びシステムを提供することが可能となる。

本発明に係る撮像装置を含む撮像システムの概念的ブロック図である。 本発明に係る撮像装置の概念的等価回路図である。 本発明に係る撮像装置及び撮像システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の撮像装置及び撮像システムの動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の概念及び効果を説明するための積分線量対暗時出力の特性図である。 本発明の補正処理を行う画像処理部を説明するブロック図及び積分線量対暗時出力情報のルックアップテーブルである。 本発明の第２の実施形態に係る補正処理を行う画像処理部を説明するブロック図である。 本発明の他の概念及び効果を説明するための積分線量対明時出力の特性図である。

以下、本発明を好適に適用可能な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１に示す本実施形態の放射線撮像システムは、撮像装置１００、制御コンピュータ１０８、放射線制御装置１０９、放射線発生装置１１０、表示装置１１３、制御卓１１４を含むものである。撮像装置１００は、放射線又は光を電気信号に変換する画素を複数備えた検出部１０１と、検出部１０１を駆動する駆動回路１０２と、検出部１０１からの電気信号を画像データとして出力する読出回路１０３と、を有するＦＰＤ（平面検出器）１０４を含む。撮像装置１００は更に、ＦＰＤ１０４からの画像データを処理して出力する信号処理部１０５と、各構成要素に夫々制御信号を供給してＦＰＤ１０４の動作を制御する制御部１０６と、各構成要素に夫々バイアスを供給する電源部１０７を含む。信号処理部１０５は、後述する制御コンピュータ１０８から制御信号を受けて制御部１０６に提供する。また、読出回路１０３からの画像データを受けて、後述する補正処理を行い、補正処理された画像データを撮像装置１００から出力する。電源部１０７は、不図示の外部電源や内蔵バッテリーから電圧を受けて検出部１０１、駆動回路１０２、読出回路１０３で必要な電圧を供給するレギュレータ等の電源回路を内包している。

制御コンピュータ１０８は、放射線発生装置１１０と撮像装置１００との同期や、撮像装置１００の状態を決定する制御信号の送信、撮像装置１００からの画像データに対して補正や保存・表示のための画像処理を行う。また、制御コンピュータ１０８は、制御卓１１４からの情報に基づき放射線の照射条件を決定する制御信号を放射線制御装置１０９に送信する。

放射線制御装置１０９は制御コンピュータ１０８からの制御信号を受けて、放射線発生装置１１０に内包される放射線源１１１から放射線を照射する動作や照射野絞り機構１１２の動作の制御を行う。照射野絞り機構１１２は、ＦＰＤ１０４の検出部１０１に放射線又は放射線に応じた光が照射される領域である所定の照射野を変更することが可能な機能を有し、本実施形態では照射野Ａと照射野Ｂとを切替え可能な機能を有している。本発明の第１の照射野に相当する照射野Ａでは、複数の画素に含まれる一部の画素、例えば総画素数が約２８００行×約２８００列であるときに約１０００行×約１０００列分の画素に相当する放射線が照射される。また、本発明の第２の照射野に相当する照射野Ｂでは照射野Ａより広い、例えば全ての画素に相当する放射線が照射される。制御卓１１４は、制御コンピュータ１０８の各種制御のためのパラメータとして被検体の情報や撮影条件の入力を行い制御コンピュータ１０８に伝送する。表示装置１１３は、制御コンピュータ１０８で画像処理された画像データを表示する。

次に、図２を用いて本発明の第１の実施形態に係る撮像装置を説明する。なお、図１を用いて説明した構成と同じものは同じ番号を付与してあり、詳細な説明は割愛する。また、図２では説明の簡便化のために３行×３列の画素を有するＦＰＤを含む撮像装置を示す。しかしながら、実際の撮像装置はより多画素であり、例えば１７インチの撮像装置では約２８００行×約２８００列の画素を有している。

検出部１０１は、行列状に複数配置された画素を有する。画素は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子２０１と、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子２０２と、を有する。本実施形態では、変換素子に照射された光を電荷に変換する光電変換素子として、ガラス基板等の絶縁性基板上に配置されアモルファスシリコンを主材料とするＰＩＮ型フォトダイオードを用いる。変換素子としては、上述の光電変換素子の放射線入射側に放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体を備えた間接型の変換素子や、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が好適に用いられる。スイッチ素子２０２としては、制御端子と２つの主端子を有するトランジスタが好適に用いられ、本実施形態では薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられる。変換素子２０１の一方の電極はスイッチ素子２０２の２つの主端子の一方に電気的に接続され、他方の電極は共通のバイアス配線Ｂｓを介してバイアス電源１０７ａと電気的に接続される。行方向の複数のスイッチ素子、例えばＴ１１〜Ｔ１３は、それらの制御端子が１行目の駆動配線Ｇ１に共通に電気的に接続されており、駆動回路１０２からスイッチ素子の導通状態を制御する駆動信号が駆動配線を介して行単位で与えられる。列方向の複数のスイッチ素子、例えばＴ１１〜Ｔ３１は、他方の主端子が１列目の信号配線Ｓｉｇ１に電気的に接続されており、スイッチ素子が導通状態である間に、変換素子の電荷に応じた電気信号を、信号配線を介して読出回路１０３に出力する。列方向に複数配列された信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、複数の画素から出力された電気信号を並列に読出回路１０３に伝送する。

読出回路１０３は、検出部１０１から並列に出力された電気信号を増幅する増幅回路２０７を信号配線毎に対応して設けられている。また、各増幅回路２０７は、出力された電気信号を増幅する積分増幅器２０３と、積分増幅器２０３からの電気信号を増幅する可変増幅器２０４と、増幅された電気信号をサンプルしホールドするサンプルホールド回路２０５と、バッファアンプ２０６とを含む。積分増幅器２０３は、読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器と、積分容量と、リセットスイッチと、を有する。積分増幅器２０３は、積分容量の値を変えることで増幅率を変更することが可能である。演算増幅器の反転入力端子には出力された電気信号が入力され、正転入力端子には基準電源１０７ｂから基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、出力端子から増幅された電気信号が出力される。また、積分容量が演算増幅器の反転入力端子と出力端子の間に配置される。サンプルホールド回路２０５は、各増幅回路に対応して設けられ、サンプリングスイッチとサンプリング容量とによって構成される。また読出回路１０３は、各増幅回路２０７から並列に読み出された電気信号を順次出力して直列信号の画像信号として出力するマルチプレクサ２０８と、画像信号をインピーダンス変換して出力するバッファ増幅器２０９と、を有する。バッファ増幅器２０９から出力されたアナログ電気信号である画像信号Ｖｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換器２１０によってデジタルの画像データに変換されて信号処理部１０５へ出力され、信号処理部１０５で処理された画像データが制御コンピュータ１０８へ出力される。

駆動回路１０２は、図１に示す制御部１０６から入力された制御信号（Ｄ−ＣＬＫ、ＯＥ、ＤＩＯ）に応じて、スイッチ素子を導通状態にする導通電圧Ｖｃｏｍと非道通状態とする非導通電圧Ｖｓｓを有する駆動信号を、各駆動配線に出力する。これにより、駆動回路１０２はスイッチ素子の導通状態及び非導通状態を制御し、検出部１０１を駆動する。

図１における電源部１０７は、図２に示すバイアス電源１０７ａ、増幅回路の基準電源１０７ｂを含む。バイアス電源１０７ａは、バイアス配線Ｂｓを介して各変換素子の他方の電極に共通にバイアス電圧Ｖｓを供給する。このバイアス電圧Ｖｓは、本発明の第１の電圧に相当するものである。基準電源１０７ｂは、各演算増幅器の正転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。

図１に示す制御部１０６は、信号処理部１０５を介して装置外部の制御コンピュータ１０８等からの制御信号を受けて、駆動回路１０２、電源部１０７、読出回路１０３に各種の制御信号を与えてＦＰＤ１０４の動作を制御する。制御部１０６は、駆動回路１０２に制御信号Ｄ−ＣＬＫと制御信号ＯＥ、制御信号ＤＩＯを与えることによって、駆動回路１０２の動作を制御する。ここで、制御信号Ｄ−ＣＬＫは駆動回路として用いられるシフトレジスタのシフトクロックであり、制御信号ＤＩＯはシフトレジスタが転送するパルス、ＯＥはシフトレジスタの出力端を制御するものである。また、制御部１０６は、読出回路１０３に制御信号ＲＣ、制御信号ＳＨ、及び制御信号ＣＬＫを与えることによって、読出回路１０３の各構成要素の動作を制御する。ここで、制御信号ＲＣは積分増幅器のリセットスイッチの動作を、制御信号ＳＨはサンプルホールド回路２０５の動作を、制御信号ＣＬＫはマルチプレクサ２０８の動作を制御するものである。

次に、図１〜３、特に図３を用いて、本発明の撮像装置及び撮像システム全体の動作を説明する。オペレータによる制御卓１１４の操作によって制御コンピュータ１０８により照射条件が決定されて撮影開始がなされる。その照射条件で放射線制御装置１０９によって制御された放射線発生装置１１０から被写体に所望の放射線照射がなされ、撮像装置１００は被写体を透過して照射された放射線に応じた電荷を蓄積する。撮像装置１００は、蓄積された電荷に基づき、放射線又は光に応じた画像データを出力する。次に、撮像装置１００は放射線が照射されない状態で電荷の蓄積を行い、暗画像データとして出力する。出力された画像データは、出力された暗画像データを用いて信号処理部１０５によってオフセット補正処理される。

次に、信号処理部１０５は、取得された暗画像データに基づいて、撮像装置１００の照射領域の検出を行う。また、信号処理部１０５は、取得された暗画像データに基づいて、積分線量に関するデータの取得を行う。この照射領域の検出及び積分線量に関するデータの取得は後に詳細に説明する。そして、得られた照射領域の検出結果に基づいて、照射野の切替えが行われたか否かの判定を行う。照射野の切替えが行われた旨（ＹＥＳ）の判定を得た場合には、後に詳細に説明する段差補正処理を行う。この場合、信号処理部１０５は、取得された積算線量データと照射領域の検出結果に基づいて段差補正処理を行う。一方、照射野の切替えが行われなかった旨（ＮＯ）の判定を得た場合には、段差補正処理を行わずゲイン補正処理に移行する。なお、（ＮＯ）の判定を得た場合であっても、画像段差の有無を判定し、画像段差があると判定された場合には段差補正処理を行うようにしてもよい。また、（ＹＥＳ）の判定を得た場合であっても、画像段差の有無を判定し、画像段差がないと判断された場合には段差補正処理を行わないようにしてもよい。

制御コンピュータ１０８は、種々の補正処理が行われた画像データを表示装置１１３に出力する。その後、制御コンピュータ１０８は、撮影継続の要否の確認をオペレータに対して行い、オペレータから撮影継続否（ＮＯ）の指示を受けた場合には撮影終了とし、撮影継続要（ＹＥＳ）の指示を受けた場合には、撮影を継続する。

次に、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて、本発明の撮像システムの動作について説明する。図４（ａ）において、変換素子２０１にバイアス電圧Ｖｓが供給されると、撮像装置１００はアイドリング期間にアイドリング動作を行う。ここで、アイドリング動作とは、バイアス電圧Ｖｓの印加開始に起因する検出器１０４の特性変動を安定化させるために、少なくとも初期化動作Ｋ１を複数回繰り返し行う動作である。また、初期化動作とは、変換素子に蓄積動作前の初期のバイアスを与え、変換素子を初期化するための動作である。なお、図４（ａ）では、アイドリング動作として蓄積動作Ｗ１及び初期化動作Ｋ１の一組を複数回繰り返し行う動作を行っている。

図４（ｂ）は、図４（ａ）の期間Ａ−Ａ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。図４（ｂ）に示すように、蓄積動作Ｗ１では、変換素子２０１にバイアス電圧Ｖｓが与えられた状態で、スイッチ素子２０２には非導通電圧Ｖｓｓが与えられており、全ての画素のスイッチ素子は非道通状態とされる。初期化動作Ｋ１では、まずリセットスイッチにより積分増幅器の積分容量及び信号配線がリセットされ、駆動回路１０２から駆動配線Ｇ１に導通電圧Ｖｃｏｍが与えられ、１行目の画素のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３が導通状態とされる。このスイッチ素子の導通状態により、変換素子が初期化される。その際に変換素子の電荷がスイッチ素子により電気信号として出力されるが、本実施形態ではサンプルホールド回路以降の回路を動作させていないため、読出回路１０３からその電気信号に応じたデータは出力されない。その後に再び積分容量及び信号配線がリセットされることにより、出力された電気信号は処理される。ただし、そのデータを補正などに使用したい場合には、サンプルホールド回路以降の回路を後述する画像出力動作や暗画像出力動作と同様に動作させてもよい。このようなスイッチ素子の導通状態の制御とリセットが２行目、３行目と繰り返し行われることにより、検出器１０１の初期化動作がなされる。ここで、初期化動作においては、少なくともスイッチ素子の導通状態の間もリセットスイッチを導通状態に保ちリセットし続けていてもよい。また、初期化動作におけるスイッチ素子の導通時間は、後述する画像出力動作におけるスイッチ素子の導通時間より短くてもよい。また、初期化動作では複数行のスイッチ素子を同時に導通させてもよい。これらの場合には、初期化動作全体にかかる時間を短くすることが可能となり、より早く検出器の特性変動を安定化させることが可能となる。なお、本実施形態の初期化動作Ｋ１は、アイドリング動作の後に行われる透視撮影動作に含まれる画像出力動作と同じ期間で行われている。

図４（ｃ）は、図４（ａ）の期間Ｂ−Ｂ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。アイドリング動作が行われて検出器１０１が撮影可能な状態となった後、撮像装置１００は、制御コンピュータ１０８からの制御信号を受けて、照射野Ａの領域でＦＰＤ１０４に放射線が照射される透視撮影動作を行う。この透視撮影動作は、本発明の第１の撮影動作に相当する。また、撮像装置１００がこの透視撮影動作を行う期間を透視撮影期間と称する。透視撮影期間では、撮像装置１００は、照射された放射線に応じて変換素子２０１が電荷を生成するために放射線の照射の時間に応じた期間で行われる蓄積動作Ｗ１と、蓄積動作Ｗ１で生成された電荷に基づいて画像データを出力する画像出力動作Ｘ１と、を行う。図４（ｃ）に示すように、画像出力動作では、まず積分容量及び信号配線がリセットされ、駆動回路１０２から駆動配線Ｇ１に導通電圧Ｖｃｏｍが与えられ、１行目のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３が導通状態とされる。これにより１行目の変換素子Ｓ１１〜Ｓ１３で発生された電荷に基づく電気信号が各信号配線に出力される。各信号配線を介して並列に出力された電気信号は、それぞれ各増幅回路２０６の演算増幅器２０３及び可変増幅器２０４で増幅される。増幅された電気信号はそれぞれ、制御信号ＳＨによりサンプルホールド回路が動作され、各増幅回路内のサンプルホールド回路２０５に並列に保持される。保持された後、積分容量及び信号配線がリセットされる。リセットされた後、１行目と同様に２行目の駆動配線Ｇ２に導通電圧Ｖｃｏｍが与えられ、２行目のスイッチ素子Ｔ２１〜Ｔ２３が導通状態とされる。２行目のスイッチ素子Ｔ２１〜Ｔ２３が導通状態とされている期間内に、マルチプレクサ２０８がサンプルホールド回路２０５に保持された電気信号を順次出力する。これにより並列に読み出された１行目の画素からの電気信号は直列の画像信号に変換して出力され、Ａ／Ｄ変換器２１０が１行分の画像データに変換して出力する。以上の動作を１行目から３行目に対して行単位で行うことにより、１フレーム分の画像データが撮像装置から出力される。更に本実施形態では、放射線の照射が行われない暗状態で変換素子２０１が電荷を生成するために蓄積動作Ｗ１と同じ期間で行われる蓄積動作Ｗ１と、蓄積動作Ｗ１で生成された電荷に基づいて暗画像データを出力する暗画像出力動作Ｆ１と、を行う。暗画像出力動作Ｆ１では、画像出力動作Ｘ１と同様の動作が撮像装置１００で行われる。

次に、制御コンピュータ１０８によって照射野の変更が検出されると、それに応じて制御コンピュータ１０８は段差補正処理を行う。この段差補正処理は図５を用いて後で詳細に説明する。

図４（ｄ）は、図４（ａ）の期間Ｃ−Ｃ’に係る撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。撮像装置１００は、制御コンピュータからの制御信号に基づき、照射野Ａの領域より広い領域の照射野ＢでＦＰＤ１０４に放射線が照射される一般（静止画）撮影動作を行う。この一般撮影動作は、本発明の第２の撮影動作に相当する。また、撮像装置１００がこの一般撮影動作を行う期間を一般撮影期間と称する。一般撮影期間では、撮像装置１００は、照射された放射線に応じて変換素子が電荷を生成するために、演算処理で決定された蓄積時間Ｔｗで行われる蓄積動作Ｗ２と、蓄積動作Ｗ２で生成された電荷に基づいて画像データを出力する画像出力動作Ｘ２と、を行う。図４（ｄ）に示すように、ここで本実施形態において蓄積動作Ｗ２及び画像出力動作Ｘ２は、それぞれ蓄積動作Ｗ１及び画像出力動作Ｘ１と同様の動作であり、本実施形態ではその期間が異なるため、異なる表記を用いている。ただし、演算処理の結果によってはそれぞれが同じ期間で行われてもよい。また本実施形態では、放射線の照射が行われない暗状態で変換素子が電荷を生成するために蓄積動作Ｗ２と同じ期間で行われる蓄積動作Ｗ２と、蓄積動作Ｗ２で生成された電荷に基づいて暗画像データを出力する暗画像出力動作Ｆ２と、を行う。暗画像出力動作Ｆ２では、画像出力動作Ｘ２と同様の動作が撮像装置１００で行われる。更に本実施形態では、撮像装置１００は、初期化動作Ｋ２を各蓄積動作Ｗ２の前に行う。ここで初期化動作Ｋ２は、先に説明した初期化動作Ｋ１と同様の動作であり、本実施形態ではその期間が異なるため、異なる表記を用いている。ただし、先の蓄積時間Ｗ２と同様に、演算処理の結果によってはそれぞれが同じ期間で行われてもよい。

次に図５（ａ）〜（ｃ）、図６を用いて、本実施形態の制御コンピュータによる段差補正処理について説明する。なお、本実施形態では、照射野Ａで放射線又は光が照射される検出器の領域を第１の領域と、照射野Ｂで放射線又は光が照射される検出器の領域で第１の領域を除いた領域を第２の領域と称する。また、第１の領域に含まれる画素を第１の画素と、第２の領域に含まれる画素を第２の画素と称する。

まず、図５（ａ）〜（ｃ）を用いて本発明の演算処理の基となる画像段差の発生メカニズムを説明する。図５（ａ）に示すように、本願発明者は、平面検出器の暗時出力が、放射線又は光の照射履歴に依存すること、より具体的には平面検出器の変換素子へバイアス電圧を印加した以後の放射線又は光の積分線量に依存することを見出した。本実施形態では照射野Ａで撮影動作が行われているため、第２の画素の暗時出力は図５（ａ）中のＡで示され、第１の画素の暗時出力はＢで示される。そのため、例えば第２の画素の暗時出力Ａと第１の画素の暗時出力Ｂに差が生じ、暗時出力の差が画像段差となる。特に、透視撮影の動作期間が長くなるほど、第１の画素と第２の画素の暗時出力差が大きくなり、画像上の段差がより顕著となる。図５（ｂ）に示すように、平面検出器の暗時出力が、照射履歴に依存するため、平面検出器内で放射線又は光が照射される領域と照射されない領域の間で暗時出力に差が生じ、それにより画像段差が発生することを本願発明者は見出した。

そこで本願発明者は、放射線又は光の積分線量と画素の暗時出力特性に基づく暗時出力情報と、第１の画素への積分線量である第１の積分線量及び第２の画素への積分線量である第２の積分線量に基づいて、画像データを補正処理することを見出した。暗時出力情報としては、図５（ａ）のような積分線量と画素の暗時出力との関係を示した、積分線量−暗時出力特性を用いる。第１の積分線量により積分線量−暗時出力特性から第１の画素の暗時出力が特定され、第２の積分線量により積分線量−暗時出力特性から第２の画素の暗時出力が特定される。特定された暗時出力の値を用いて、画像データのうち第１の画素に相当するデータを補正し、また第２の画素に相当するデータを補正する。それにより、それぞれのデータに含まれる暗時出力が適切に低減され、第１の画素と第２の画素との間の暗時出力差が低減され、画像段差が低減される。本補正において、特定された暗時出力の差異を先に求め、第１の画素に相当するデータ若しくは第２の画素に相当するデータの一方のみにデータの補正を行ってもよい。

また高い精度のオフセット補正を行うためには、図５（ｂ）のように、画像データが取得された後に暗画像データを取得し、それらを用いてオフセット補正処理を行うことが望ましい。そのようなオフセット補正処理を行った画像データには、画像データに含まれる暗時出力と暗画像データに含まれる暗時出力に差異があり、この差異に起因する補正を要する成分（以下補正量と称する）が含まれる。この補正量は、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、放射線や光の積分線量や放射線照射開始からの時間に依存して変動する。平面検出器の照射野が変更されると、平面検出器内で放射線又は光が照射される領域と照射されない領域の間で補正量に差異が生じ、それにより画像段差が発生することを本願発明者は見出した。

そこで本補正においては、暗時出力情報としては、図５（ｃ）のような積分線量と補正量との関係を示した、積分線量−補正量特性を用いてもよい。第１の積分線量により積分線量−補正量特性から第１の画素の補正量が特定され、第２の積分線量により積分線量補正量特性から第２の画素の補正量が特定される。特定された補正量の値を用いて、画像データのうち第１の画素に相当するデータを補正し、また第２の画素に相当するデータを補正する。それにより、それぞれのデータに含まれる暗時出力の差異が適切に低減され、第１の画素と第２の画素との間の補正量の差異が低減され、画像段差が低減される。本補正において、特定された補正量の差異を先に求め、第１の画素に相当するデータ若しくは第２の画素に相当するデータの一方のみにデータの補正を行ってもよい。

次に、図６を用いて本発明の補正処理を行う画像処理部を説明する。なお、図６（ａ）の画像処理部は、図１の信号処理部１０５内に含まれるものとして示されているが、本発明はそれに限定されるものではない。本発明の画像処理部は、図１の制御コンピュータ１０８に含まれていてもよい。

検出器１０４からの画像データは、記憶部６０２に含まれる画像データ記憶部６０３に一時記憶される。その後、検出器１０４からの暗画像データが取得され、オフセット補正部６０６が記憶部６０２の画像データと暗画像データとを用いてオフセット補正を行う。領域検出部６０８はオフセット補正された画像データに基づいて、第２の領域への放射線又は光の照射の有無を検知することにより、検出器１０４の放射線又は光が照射された照射領域を検出する。第２の領域への照射の有無だけでも照射野の変更を判定可能であるが、より確実に判定を行うために、第１の領域への放射線又は光の照射の有無を合わせて検出するようにしても良い。この照射領域を検出する方法としては、オフセット補正された画像データを予め定められた閾値と比較し、閾値よりもデータ値が大きい領域を照射領域として検出する。また、他の方法として、オフセット補正された画像データから微分値画像を作成し、微分値画像のピーク値を照射領域の境界とし、境界より内側の領域を照射領域として検出してもよい。また、制御コンピュータ１０８から放射線発生装置１１０の制御情報を取得し、制御情報に基づいて照射領域を検出してもよい。領域検出部６０８は、検出結果として照射領域情報を出力する。照射領域情報としては、例えば照射領域の４角の画素アドレスデータや、照射領域であることを示すフラグ、また、照射領域が切り替わった旨を示すフラグ等が適宜含まれる。

計測部６０７は、領域検出部６０８の検出結果に基づいて、オフセット補正された画像データから照射される放射線又は光の積分線量を計測する。具体的には、第１の領域に含まれる第１の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第１の積分線量と、第２の領域に含まれる第２の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第２の積分線量と、をそれぞれ計測する。積分線量は、各フレームの線量を積分して計測される。この積分線量としては、画素毎に計測しても良いし、領域毎の平均値から計測してもよい。

判定部６０９は、領域検出部６０８の検出結果に基づいて、第１の照射野から第２の照射野への変更の有無を判定する。判定方法としては、１つ前のフレームの照射領域情報と当該フレームの照射領域情報とを比較して判定する方法や、照射領域情報として照射領域が切り替わった旨を示すフラグが含まれている場合にはそれを直接用いて判定する方法が適宜用いられる。判定部６０９によって照射野の切替えが行われた旨（ＹＥＳ）の判定がなされた場合には、判定部６０９はオフセット補正された画像データを補正部に出力する。判定部６０９によって照射野の切替えが行われなかった旨（ＮＯ）の判定がなされた場合には、オフセット補正された画像データを後述するゲイン補正部６１１に出力する。

判定部６０９によって変更が有りと判定された場合、補正部６１０は記憶部６０２に含まれる暗時出力情報記憶部６０４から暗時出力情報を取得する。また、補正部６１０は計測部６０７によって計測された第１及び第２の積分線量を取得する。更に、補正部６１０は領域検出部６０８から照射領域に関する情報を取得する。これらの情報に基づいて補正部６１０は、オフセット補正された画像データのうち第１の画素のデータ及び第２の画素のデータのうちの少なくとも一方を補正する。具体的には、画像データに対し、暗時出力情報記憶部６０４から得られた暗時出力情報で加算処理又は減算処理を行う。

本実施形態の暗時出力情報としては、図５（ｃ）に示すような積分線量−補正量特性に基づくものであり、この特性を以下の近似式で示す。ここで、αは暗時出力特性係数であり、βは積分線量である。
補正量 ＝ αｅｘｐ（β）
暗時出力情報記憶部６０４は、上記近似式もしくは予め測定されたデータに基づいて、図６（ｂ）に示すルックアップテーブルとして暗時出力情報を予め取得し記憶している。この暗時出力情報は、画素毎に準備してもよく、また全画素の平均値を用いて各画素に適用してもよい。また、撮像装置が、一般撮影や透視撮影等、特定のフレームレートが選択可能な異なる複数の撮影モードを実行可能な場合は、フレームレート毎に暗時出力情報を準備してもよい。暗時出力情報は、工場出荷時や製品検査時に予め取得され、暗時出力情報記憶部６０４に記憶されている。

その後、画像データは記憶部６０２に含まれるゲイン補正用データ記憶部６０５に記憶されたゲイン補正用データを用いてゲイン補正部６１１でゲイン補正が行われる。各補正処理がなされた後、各補正処理がなされた画像データは信号処理部１０５から制御コンピュータ１０８に出力される。

このような補正を行うことにより、照射領域の影響を受けたゴースト（画像段差）を低減させ、著しく画質を低下させることなく照射領域の変動に対応することが可能となる。また、通常の撮影動作と同様の撮影動作により取得されたデータに基づいて補正処理がなされるため、照射野の切替えに際して補正データを取得するための特別な動作を行う必要がない。そのため、照射野の切替えに要する時間の短い撮像装置及びシステムを提供することが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、図７を用いて、第２の実施形態に係る補正処理を行う画像処理部を説明する。第１の実施形態では、暗時出力情報を用いて段差補正処理を行ったが、第２の実施形態では、更に放射線又は光の積分線量と画素の明時（感度）出力特性に基づく明時出力情報を用いて段差補正処理を行う。その他は第１の実施形態と同様であり、以下では第１の実施形態と相違する点について詳細に説明し、第１の実施形態と同様な構成は同じ番号を付与して詳細な説明は割愛する。

本実施形態において、記憶部６０２は更に明時出力情報記憶部７０１を含む。明時出力情報記憶部７０１が有する明時出力情報については後で詳細に説明する。また本実施形態において、補正部６１０が暗時出力段差補正部７０２と明時出力段差補正部７０３を含み、段差補正処理として、暗時出力情報を用いた加算又は減算処理と、明時出力情報を用いた除算処理を行い得る。明時出力段差補正部７０３は、第１の実施形態の補正部が行う加算又は減算処理を行う。明時出力段差補正部７０３は、明時出力情報記憶部７０１から明時出力情報を取得する。また、明時出力段差補正部７０３は計測部６０７によって計測された第１及び第２の積分線量を取得する。更に、明時出力段差補正部７０３は領域検出部６０８から照射領域に関する情報を取得する。これらの情報に基づいて明時出力段差補正部７０３は、暗時出力段差補正部７０２より補正された画像データのうち第１の画素のデータ及び第２の画素のデータのうちの少なくとも一方を補正する。具体的には、補正された画像データに対して、明時出力情報記憶部７０１から得られた明時出力情報で除算処理を行う。

次に、図８（ａ）〜（ｃ）を用いて本実施形態の演算処理の基となる画像段差の他の発生メカニズムを説明する。図８（ａ）に示すように、本願発明者は、平面検出器の明時出力が、放射線又は光の照射履歴に依存すること、より具体的には平面検出器の変換素子へバイアス電圧を印加した以後の放射線又は光の積分線量に依存することを見出した。本実施形態では照射野Ａで撮影動作が行われているため、第２の画素の明時出力は図５（ａ）中のＡで示され、第１の画素の明時出力はＢで示される。そのため、例えば明時出力Ａと明時出力Ｂに差が生じ画像段差となる。特に、透視撮影の動作期間が長くなるほど、第１の画素と第２の画素の明時出力差が大きくなり、画像上の段差がより顕著となる。図８（ｂ）に示すように、平面検出器内で放射線又は光が照射される領域と照射されない領域の間で明時出力に差が生じ、それにより画像段差が発生することを本願発明者は見出した。

そこで本願発明者は、放射線又は光の積分線量と画素の明時出力特性に基づく明時出力情報と、第１の画素への積分線量である第１の積分線量及び第２の画素への積分線量である第２の積分線量に基づいて、画像データを補正処理することを見出した。明時出力情報としては、図８（ａ）のような積分線量と画素の明時出力との関係を示した、積分線量−明時出力特性を用いる。第１の積分線量により積分線量−明時出力特性から第１の画素の明時出力が特定され、第２の積分線量により積分線量−明時出力特性から第２の画素の明時出力が特定される。特定された明時出力の値を用いて、画像データのうち第１の画素に相当するデータを補正し、また第２の画素に相当するデータを補正する。それにより、それぞれのデータに含まれる明時出力が適切に低減され、第１の画素と第２の画素との間の明時出力差が低減され、画像段差が低減される。本補正において、特定された明時出力の差異を先に求め、第１の画素に相当するデータ若しくは第２の画素に相当するデータの一方のみにデータの補正を行ってもよい。本補正において、明時出力情報としては、図８（ｃ）のような積分線量と補正量との関係を示した、積分線量−補正量特性を用いてもよい。第１の積分線量により積分線量−補正量特性から第１の画素の補正量が特定され、第２の積分線量により積分線量補正量特性から第２の画素の補正量が特定される。特定された補正量の値を用いて、画像データのうち第１の画素に相当するデータを補正し、また第２の画素に相当するデータを補正する。それにより、それぞれのデータに含まれる暗時出力の差異が適切に低減され、第１の画素と第２の画素との間の補正量の差異が低減され、画像段差が低減される。本補正において、特定された補正量の差異を先に求め、第１の画素に相当するデータ若しくは第２の画素に相当するデータの一方のみにデータの補正を行ってもよい。明時出力情報は、暗時出力情報と同様に、ルックアップテーブルとして明時出力情報記憶部７０１に記憶されている。明時出力情報は、画素毎に準備してもよく、また全画素の平均値を用いて各画素に適用してもよい。また、撮像装置が、一般撮影や透視撮影等、特定のフレームレートが選択可能な異なる複数の撮影モードを実行可能な場合は、フレームレート毎に明時出力情報を準備してもよい。このように、更に明時出力情報を用いて段差補正を行うことにより、より高精度で画像段差を低減させることが可能となる。

なお、本発明の各実施形態は、例えば信号処理部１０５や制御コンピュータ１０８に含まれるコンピュータがプログラムを実行することによって実現することもできる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。また、第１又は第２の実施形態から容易に想像可能な組み合わせによる発明も本発明の範疇に含まれる。

１００ 撮像装置
１０１ 検出部
１０２ 駆動回路
１０３ 読出回路
１０４ 平面検出器
１０５ 信号処理部
１０６ 制御部
１０７ 電源部
１０８ 制御コンピュータ
１０９ 放射線制御装置
１１０ 放射線発生装置
１１１ 放射線源
１１２ 照射野絞り機構
１１３ 表示装置

Claims (7)

1. 放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する検出器と、前記画像データの画像処理を行う画像処理部と、を含む撮像システムであって、
   前記検出器は、第１の照射野で照射される第１の領域と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で照射される領域で且つ前記第１の領域を除いた領域である第２の領域と、を含み、
   前記画像処理部は、
   前記放射線又は光の積分線量と前記画素の暗時出力特性に基づく暗時出力情報を記憶した記憶部と、
   前記第１の領域に含まれる第１の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第１の積分線量と、第２の領域に含まれる第２の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第２の積分線量と、を計測する計測部と、
   前記第１の照射野から前記第２の照射野への切替えが行われた場合、前記記憶部からの前記暗時出力情報と、前記計測部によって計測された前記第１及び第２の積分線量と、に基づいて、前記画像データのうち前記第１の画素のデータ及び前記第２の画素のデータのうちの少なくとも一方を補正する補正部と、
   を含むことを特徴とする撮像システム。
2. 前記記憶部は、前記放射線又は光の積分線量と前記画素の明時出力特性に基づく明時出力情報を更に記憶しており、
   前記補正部は、前記記憶部からの前記明時出力情報と、前記計測部によって計測された前記第１及び第２の積分線量と、に基づいて、前記暗時出力情報と第１及び第２の積分線量とに基づいて補正されたデータを更に補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 少なくとも前記第２の領域への放射線又は光の照射の有無を検出する領域検出部と、前記領域検出部の検出結果に基づいて前記第１の照射野から第２の照射野への変更の有無を判定する判定部と、を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像システム。
4. 前記暗時出力情報は、前記放射線又は光の積分線量と前記画素の暗時出力との関係を示す特性であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像システム。
5. 前記暗時出力情報は、前記放射線又は光の積分線量と、前記画像データに含まれる暗時出力と暗画像データに含まれる暗時出力との間の差異に起因する補正量との関係を示す特性であり、
   前記画像処理部は、前記画像データと、前記検出器に放射線又は光の照射が行われない暗状態で前記検出器から出力された暗画像データと、を用いてオフセット補正処理を行い、第１の照射野から前記第２の照射野への切替えが行われた場合、前記暗時出力情報と前記第１及び第２の積分線量とに基づいて、オフセット補正処理された前記画像データのうち前記第１の画素のデータ及び前記第２の画素のデータのうちの少なくとも一方を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像システム。
6. 放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する検出器から取得される前記画像データの画像処理を行う画像処理方法であって、
   前記検出器に前記放射線又は光が第１の照射野で照射される第１の領域に含まれる第１の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第１の積分線量と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で照射される領域で且つ前記第１の領域を除いた領域である第２の領域に含まれる第２の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第２の積分線量と、を計測し、
   前記第１の照射野から前記第２の照射野への切替えが行われた場合、前記放射線又は光の積分線量と、予め取得された前記画素の暗時出力特性に基づく暗時出力情報と、計測された前記第１及び第２の積分線量と、に基づいて、前記画像データのうち前記第１の画素のデータ及び前記第２の画素のデータのうちの少なくとも一方を補正することを特徴とする画像処理方法。
7. 放射線又は光を電荷に変換する変換素子を有する画素が複数配置され、照射された放射線又は光に応じた画像データを出力する検出器から取得される前記画像データの画像処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記検出器に前記放射線又は光が第１の照射野で照射される第１の領域に含まれる第１の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第１の積分線量と、前記第１の照射野より広い第２の照射野で照射される領域で且つ前記第１の領域を除いた領域である第２の領域に含まれる第２の画素に照射された放射線又は光の積分線量である第２の積分線量と、を計測する工程と、
   前記第１の照射野から前記第２の照射野への切替えが行われた場合、前記放射線又は光の積分線量と、予め取得された前記画素の暗時出力特性に基づく暗時出力情報と、計測された前記第１及び第２の積分線量と、に基づいて、前記画像データのうち前記第１の画素のデータ及び前記第２の画素のデータのうちの少なくとも一方を補正する工程と、
   をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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