JP2012152340A - 放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラム - Google Patents

放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】放射線撮像装置による静止画撮影において、放射線の照射からプレビュー画像表示までの時間短縮を行うとともに、残像の少ない安定した放射線画像を表示する。
【解決手段】放射線を照射して被写体を透過した放射線に基づく放射線画像を撮影し(ST206)、この放射線画像を撮影する前に放射線が非照射状態で第1のオフセット画像を撮影し(ST203)、放射線画像を第1のオフセット画像を用いてオフセット補正をしてプレビュー画像表示に供する第1のオフセット補正画像とし(ST207)、放射線画像を撮影した後に放射線が非照射状態で第2のオフセット画像を撮影し(ST209)、放射線画像を第2のオフセット画像を用いてオフセット補正をして本画像表示に供する第2のオフセット補正画像とし(ST210)、そして、一連の放射線画像の撮影が終了するまで、第1のオフセット画像の撮影(ST203)を行わない。
【選択図】図2

Description

本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像方法及びプログラムに関し、特に、マトリクス状に配列された複数の放射線検出素子により放射線を電気信号に変換して検出する放射線撮像装置等に用いて好適なものである。なお、本明細書では、放射線として特にX線を適用した例について説明するが、放射線は、X線に限られず、電磁波や、α線、β線、γ線などであっても良い。
従来、医療におけるX線の静止画撮影系においては、被写体である患者にX線を照射し、患者を透過したX線像をフィルムに露光するフィルム方式が主流になっていた。フィルムは、情報を表示及び記録する機能を有し、大面積化でき、階調性が高く、しかも軽量で取り扱いが容易であるため、世界中に普及している。反面、現像工程を要する煩雑さ、長期にわたる保管場所、検索に人手と時間を要する等の問題点を有している。
現在、病院内等においてX線画像のディジタル化の要求が高っており、フィルムの替わりに、固体撮像素子を2次元マトリクス状に配置したX線検出装置を用いて、X線量を電気信号に変換するX線検出器(FPD:Flat Panel Detector)が普及している。これは、X線画像をディジタル情報に置き換えることができるため、画像情報を遠方に、しかも瞬時に伝送することが可能になり、X線画像の情報を伝送することで遠方にいながら都心の大学病院に匹敵する高度な診断を受けることが可能になるという長所がある。また、フィルムを用いないことで病院内でのフィルムの保管スペースが省ける長所もある。将来的には、優れた画像処理技術の導入により、放射線医師を介さず、コンピュータを用いた自動診断化の可能性が大いに期待されている。
このような放射線撮像装置は、放射線に基づく光を電気信号に変換する複数の光電変換素子がマトリクス状に配列された光電変換回路と、変換して得られた電気信号を光電変換回路から読み出すための読み出し回路とを有している。そして、被写体にX線が照射されると、その透過X線に係る光電変換が光電変換回路の各光電変換素子において行われ、各光電変換素子に透過X線量に対応した信号電荷が蓄積される。そして、光電変換回路の各信号線を駆動して光電変換素子が接続されたスイッチ素子を適宜制御することにより、各光電変換素子に蓄積されている信号電荷を読み出し回路に電気信号として順次読み出し、さらに増幅して出力する。
以上のように動作させることで、読み出し回路から出力される電気信号により被写体画像を読み取ることができるが、実際にそのままの画像(画像に係る読み出し回路から出力される電気信号)には光電変換回路や読み出し回路で生成されるオフセットが含まれる。このオフセットの要因にはいくつかあり、(A)光電変換素子のダーク電流、(B)スイッチ素子のリーク電流、(C)読み出し回路のアンプのオフセット電圧等がある。ここで、X線を照射して得られた画像は、上述したようにオフセットが含まれているのでオフセット成分を取り除かなければならず、その処理をオフセット補正という。
図4は、従来のオフセット補正におけるタイムチャートの一例を示す模式図である。以下、図4を用いて説明する。
静止画を撮影する場合には、操作者がタイムチャートTC03に示すタイミングでX線曝射を行うと、タイムチャートTC04に示すタイミングでセンサは、X線画像を取得し(図4のX)、その後、X線を非照射の状態でオフセット画像を取得する(図4のF)。タイムチャートTC05に示すタイミングでは、X線画像からオフセット画像を差し引いてオフセット補正を行い、タイムチャートTC07に示すタイミングで操作者が撮影の成功/失敗を判断するプレビュー画像を表示する操作を行う。更に、タイムチャートTC06に示すタイミングで実際の診断に用いるための画像解析を行い、これが終了すると、タイムチャートTC08に示すタイミングで診断に用いる画像を表示する。
前述のオフセット補正方法では、X線の照射後にプレビュー画像表示用のオフセット画像を取得しているため、X線照射からプレビュー画像表示までの時間(図4のT6)が長いという課題がある。これを解決するために、オフセット画像を、X線照射、ビデオカメラ等の撮影前に取得する方法が特許文献1に記載されており、この方法では定期的にオフセット画像を取得し続け、実際の補正に用いるオフセット画像は、撮影に最も近いタイミングで取得されたものである。
しかしながら、連続したX線撮影の2枚目以降の撮影では、前のX線撮影の残像がオフセット画像に重畳して画像アーチファクトとなってしまう課題がある。
特許第3190328号公報
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、放射線撮像装置による静止画撮影において、放射線の照射からプレビュー画像表示までの時間短縮を行うとともに、残像の少ない安定した放射線画像を表示することを目的とする。
本発明の放射線撮像装置は、被写体に対して放射線を照射する放射線発生手段と、前記放射線発生手段から照射され、被写体を透過した放射線を検出する検出手段と、前記放射線発生手段から放射線を照射して被写体を透過した放射線に基づく放射線画像を前記検出手段を用いて撮影する放射線画像撮影手段と、前記放射線画像を撮影する前に、前記放射線発生手段からの放射線が非照射状態で第1のオフセット画像を前記検出手段を用いて撮影する第1のオフセット画像撮影手段と、前記放射線画像を前記第1のオフセット画像を用いてオフセット補正をして、プレビュー画像表示に供する第1のオフセット補正画像とする第1のオフセット補正手段と、前記放射線画像を撮影した後に、前記放射線発生手段からの放射線が非照射状態で第2のオフセット画像を前記検出手段を用いて撮影する第2のオフセット画像撮影手段と、前記放射線画像を前記第2のオフセット画像を用いてオフセット補正をして、本画像表示に供する第2のオフセット補正画像とする第2のオフセット補正手段とを有し、前記第1のオフセット画像撮影手段は、一連の前記放射線画像の撮影が終了するまで、前記第1のオフセット画像の撮影を行わない。
また、本発明は、上述した放射線撮像装置による放射線撮像方法、及び、当該放射線撮像方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。
本発明によれば、放射線画像を撮影する前に第1のオフセット画像を取得し、その後に取得された放射線画像を第1のオフセット画像で補正してプレビュー画像表示することで、放射線の照射からプレビュー画像表示までの時間を短縮することが可能になる。また、一連の放射線画像の撮影の実施中には第1のオフセット画像を更新しないことにより、残像の少ない安定した放射線画像を表示することができる。
本発明の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る放射線撮像装置による放射線撮像方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る放射線撮像装置による放射線撮像方法における処理手順の他の一例を示すフローチャートである。 従来のオフセット補正におけるタイムチャートの一例を示す模式図である。
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(実施形態)について説明する。
以下においては、図面を用いて、本発明の実施形態における放射線撮像装置の構成要素と各機能を説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係る放射線撮像装置111は、照射操作部108と、X線発生部112と、制御部113と、X線検出部101と、操作入力部109と、表示部110と、プログラム保存部115を有して構成されている。また、制御部113は、タイミング制御部107と、画像処理部106で構成されている。さらに、画像処理部106は、第1のオフセット画像データ保存部102、X線画像データ保存部103、第2のオフセット画像データ保存部104、オフセット補正部105が機能構成として含まれている。
X線発生部(放射線発生部)112は、照射操作部108の操作によって、被写体(被検者)114に対してX線(放射線)112aを発生させて照射することができるものであり、例えば、X線管球で構成されている。この照射操作部108には、X線発生部112からX線112aを発生させて照射するための照射スイッチ108aが含まれている。
制御部113は、例えば、プログラム保存部115に記憶されているプログラム等を読み出し、これに基づいて放射線撮像装置111の全体の制御を行う。特に、本実施形態において、制御部113は、プログラム保存部115に記憶されているプログラム等に基づいて、102〜105に示される画像処理部106の各機能構成における処理を実現する。
ここで、放射線撮像装置111は、X線検出部(放射線検出部)101における電荷の蓄積中に、X線発生部112からX線112aを照射する。その後、X線検出部101から電荷の読み出しを行うことにより、被写体114を透過したX線(放射線)に基づくX線画像(放射線画像)の撮影処理を行う。
また、オフセット画像撮影時は、X線発生部112からのX線112aが非照射の状態でX線検出部101の電荷の蓄積を行い、その後、X線検出部101から電荷の読み出しを行うことにより、オフセット画像の撮影処理を行う。
タイミング制御部107は、操作入力部109から送信された情報を受信してX線検出部101にオフセット画像を取得させ、このオフセット画像のデータを第1のオフセット画像データ保存部102に保存する。この第1のオフセット画像データ保存部102に保存されたオフセット画像データは、一連の撮影が終了するまで更新されない。ここで、一連の撮影とは、例えば、一患者の全撮影を意味し、また、一患者中でも特定の手技の撮影(例、頸椎複数枚撮影など)を意味するものでも良い。その後、照射スイッチ108aが押下されたタイミングで照射操作部108から送信された情報を、タイミング制御部107が受信する。
タイミング制御部107は、X線検出部101に対してX線画像の撮影により取得させ、このX線画像のデータをX線画像データ保存部(放射線画像データ保存部)103に保存する。そして、第1のオフセット画像データ保存部102に保存されたオフセット画像データを用いて、X線画像データ保存部103に保存されたX線画像データをオフセット補正部105でオフセット補正を行う。このオフセット補正データに基づくオフセット補正画像は、操作入力部109を介して表示部110で画像表示される。
X線検出部101によりX線画像取得後、タイミング制御部107によりX線検出部101にオフセット画像を取得させ、このオフセット画像のデータを第2のオフセット画像データ保存部104に保存する。そして、X線画像データ保存部103に保存されたX線画像データを、第2のオフセット画像データ保存部104に保存されたオフセット画像データを用いてオフセット補正部105でオフセット補正を行う。このオフセット補正データに基づくオフセット補正画像は、操作入力部109に送信されて画像補正され、表示部110に表示される。
X線検出部101は、制御部113の制御に基づいて、X線112aがX線発生部112から照射され、被写体114を透過したX線112aを電気信号(電荷)として検出する。また、X線検出部101は、制御部113の制御に基づいて、X線発生部112からのX線112aを非照射の状態、即ちオフセット状態での電気信号(電荷)を検出する。
このX線検出部101には、例えば、光電変換素子とTFTとを含む画素が2次元状に配列されており、この場合、各画素上には、例えば蛍光体が設けられて形成される。そして、この場合、X線検出部101に入射したX線112aは蛍光体で可視光に変換され、変換された可視光が各画素の光電変換素子に入射し、各光電変換素子において、可視光に応じた電荷が生成される。なお、本実施形態では、上述した蛍光体及び光電変換素子によって、入射したX線を電荷に変換する「変換素子」を構成する形態であるが、例えば蛍光体を設けずに、入射したX線112aを直接電荷に変換する、いわゆる直接変換型の変換素子を構成する形態であっても良い。したがって、以降の説明においては、X線検出部101に、「変換素子」が2次元状に配列されているものとして説明を行う。また、既に背景技術で説明したように、X線検出部101は、各変換素子の電荷の蓄積と電荷の読み出しを交互に繰り返して、X線画像及びオフセット画像を撮影することができるものである。
操作入力部109は、撮影モードの設定及び被写体114の撮影開始の指示を行い、制御部113との情報の送受信の制御を行う。操作入力部109は、例えばコンピュータや操作者が操作可能な媒体でもかまわない。撮影モードは、例えば、患者情報、撮影部位の設定、撮影部(X線検出部101)の設定、X線発生部112の設定でも構わない。
表示部110は、制御部113及び操作入力部109から送信された画像データに基づいて、X線検出部101から読み出された電荷に基づくX線画像や、操作UI等を表示するものである。
プログラム保存部115には、放射線撮像装置111の制御に必要なプログラム等が保存されている。
図1において、制御部113は、照射スイッチ108aが操作されオンとなると、X線発生部112からX線112aが照射されるように制御する。また、制御部113は、X線112aの照射に同期して、X線検出部101から、被写体(被検者)114を透過したX線112aに基づく電荷を読み出してX線画像を生成する。そして、オフセット補正処理を含む画像処理を行った後、当該X線画像を、操作入力部109を介して表示部110に表示する。
次に、本実施形態に係る放射線撮像装置111の処理手順について説明する。
図2は、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置111による放射線撮像方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップST201において、例えば、操作入力部109に組み込まれたソフトにより被写体(被験者)の設定やIDの登録を行う。その後、このソフトにより、ステップST202の設定項目に進む。
ステップST202に進むと、操作入力部109のソフトにより被写体114の撮影部位の設定を行い、タイミング制御部107に部位設定完了の撮影モードコマンドを送信する。ここで、撮影モードは、センサの駆動モードや、場合によりセンサの状態を表す。タイミング制御部107は、操作入力部109からのコマンドの受信が完了次第、操作入力部109に受信完了のコマンドを送信する。
続いて、ステップST203において、タイミング制御部107は、X線検出部101に撮影開始のための信号を送信し、X線検出部101は、この信号の受信が完了次第、X線発生部112の非照射状態による電荷の蓄積を開始する。即ち、本実施形態では、X線画像を撮影(ST206)する前に、X線発生部112からのX線112aが非照射状態で第1のオフセット画像をX線検出部101を用いて撮影する(第1のオフセット画像撮影ステップ)。次に、電荷の蓄積が完了次第、X線検出部101は、この第1のオフセット画像データを第1のオフセット画像データ保存部102に送信して保存する。そして、操作入力部109のソフトにより、次の設定項目に進む。
ステップST204に進むと、操作入力部109のソフトにより撮影条件の設定及びタイミング制御部107へのコマンド送信を行う。その後、ソフトは撮影準備が完了し、撮影開始待ちの状態に移る。
続いて、ステップST205において、照射スイッチ108aを押下することにより、放射開始の要求信号がタイミング制御部107に送信され、タイミング制御部107は、X線検出部101にX線画像の撮影開始のための信号を送信する。X線検出部101は、この信号の受信が完了次第、タイミング制御部107にX線112aの放射開始のための許可信号を送信する。そして、タイミング制御部107は、この許可信号を照射操作部108に送信し、X線発生部112によるX線112aの放射を開始させ、ステップST206のX線画像の撮影が開始される。
続いて、ステップST206において、X線検出部101は、電荷の蓄積を行って、X線画像の撮影を行う(放射線画像撮影ステップ)。次に、X線検出部101による電荷の蓄積が完了次第、X線検出部101は、X線画像データをX線画像データ保存部103に送信して保存する。そして、第1のオフセット画像データ保存部102とX線画像データ保存部103に保存された画像データをオフセット補正部105に送信する。
続いて、ステップST207において、オフセット補正部105は、X線画像データ保存部103から受信したX線画像データから、第1のオフセット画像データ保存部102から受信した第1のオフセット画像データを減算する。このステップST207により、プレビュー画像表示に供する第1のオフセット補正画像とする第1のオフセット補正がなされる(第1のオフセット補正ステップ)。この第1のオフセット補正は、X線画像の撮影直後になされる。
続いて、ステップST208において、オフセット補正部105により第1のオフセット補正をした第1のオフセット補正画像データを操作入力部109に送信する。そして、操作入力部109は、第1のオフセット補正画像データを画像補正し、画像補正した第1のオフセット補正画像データを表示部110に送信する。表示部110は、受信した第1のオフセット補正画像データに基づく第1のオフセット補正画像をプレビュー画像表示する。
続いて、ステップST209において、ステップST206のX線画像撮影を撮影した後に、X線検出部101は、X線発生部112からのX線112aが非照射状態で第2のオフセット画像の撮影を行う(第2のオフセット画像撮影ステップ)。次いで、X線検出部101は、この第2のオフセット画像データを第2のオフセット画像データ保存部104に送信して保存する。
続いて、ステップST210において、ステップST206でX線画像データ保存部103に保存されたX線画像データと、第2のオフセット画像データ保存部104に保存されたオフセット画像データをオフセット補正部105に送信する。そして、オフセット補正部105は、X線画像データ保存部103から受信されたX線画像データから、第2のオフセット画像データ保存部104に保存されたオフセット画像データを減算する。このステップST210により、本画像表示に供する第2のオフセット補正画像とする第2のオフセット補正がなされる(第2のオフセット補正ステップ)。この第2のオフセット補正は、第2のオフセット画像の撮影直後になされる。
続いて、ステップST211において、ステップST208と同様に、オフセット補正部105によりオフセット補正をしたオフセット補正画像を、操作入力部109を介して表示部110に本画像表示する。その後、ステップST212に進む。
ステップST212に進むと、例えば制御部113は、同被写体(一患者)114の撮影が終了したか否かを判断する。この判断の結果、同被写体(一患者)114の撮影が終了していない場合には、ステップST213に進む。
一方、ステップST212の判断の結果、同被写体(一患者)114の撮影が終了した場合には、ステップST216に進み、撮影終了又は他の被写体114の撮影に移る。
ステップST213において、例えば操作入力部109のソフトは、同被写体(同患者)114の撮影が継続しているか否かを判断する。この判断の結果、同被写体(同患者)114の撮影が継続している場合には、ステップST214の撮影部位の設定の処理に進む。この際、前回X線撮影の残像の影響を抑えるために、ステップST203の処理は、再度実施しない。即ち、一連のX線画像の撮影が終了するまで、第1のオフセット画像の撮影は行わない。
一方、ステップST213の判断の結果、他の被写体114に変更されている場合には、ステップST216に移り、同被写体114の撮影を終了するか、他の被写体の撮影に移る。
また、ステップST214及びST215において、例えば操作入力部109のソフトは、同被写体114で撮影を継続して行う処理をし、撮影部位の設定及び撮影モード(撮影条件)の設定を行って、ステップST205に戻り、次のX線画像撮影に備える。
本実施形態では、ステップST203の第1のオフセット画像の撮影をステップST202の撮影部位の設定の後に実行している。しかしながら、例えば、図3に示すように、ステップST303の撮影条件の設定及びタイミング制御部107へのコマンド送信の後に、第1のオフセット画像の撮影/保存(ST304)を実施しても良い。即ち、撮影条件が設定されたタイミングで第1のオフセット画像の撮影を行うようにしても良い。なお、図3において、図2と同一のステップについては、同一のステップ番号を付しており、その説明は省略する。
(その他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。
即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明に含まれる。
101 X線検出部、108 照射操作部、109 操作入力部、110 表示部、111 放射線撮像装置、112 X線発生部、113 制御部、114 被写体、115 プログラム保存部

Claims (5)

  1. 被写体に対して放射線を照射する放射線発生手段と、
    前記放射線発生手段から照射され、被写体を透過した放射線を検出する検出手段と、
    前記放射線発生手段から放射線を照射して被写体を透過した放射線に基づく放射線画像を前記検出手段を用いて撮影する放射線画像撮影手段と、
    前記放射線画像を撮影する前に、前記放射線発生手段からの放射線が非照射状態で第1のオフセット画像を前記検出手段を用いて撮影する第1のオフセット画像撮影手段と、
    前記放射線画像を前記第1のオフセット画像を用いてオフセット補正をして、プレビュー画像表示に供する第1のオフセット補正画像とする第1のオフセット補正手段と、
    前記放射線画像を撮影した後に、前記放射線発生手段からの放射線が非照射状態で第2のオフセット画像を前記検出手段を用いて撮影する第2のオフセット画像撮影手段と、
    前記放射線画像を前記第2のオフセット画像を用いてオフセット補正をして、本画像表示に供する第2のオフセット補正画像とする第2のオフセット補正手段と
    を有し、
    前記第1のオフセット画像撮影手段は、一連の前記放射線画像の撮影が終了するまで、前記第1のオフセット画像の撮影を行わないことを特徴とする放射線撮像装置。
  2. 前記第1のオフセット画像撮影手段は、撮影条件が設定されたタイミングで前記第1のオフセット画像の撮影を行うことを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。
  3. 前記第1のオフセット補正手段は、前記放射線画像の撮影直後に前記第1のオフセット画像を用いてオフセット補正を行い、
    前記第2のオフセット補正手段は、前記第2のオフセット画像の撮影直後に前記第2のオフセット画像を用いてオフセット補正を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線撮像装置。
  4. 被写体に対して放射線を照射する放射線発生手段と、
    前記放射線発生手段から照射され、被写体を透過した放射線を検出する検出手段と
    を含み構成される放射線撮像装置による放射線撮像方法であって、
    前記放射線発生手段から放射線を照射して被写体を透過した放射線に基づく放射線画像を前記検出手段を用いて撮影する放射線画像撮影ステップと、
    前記放射線画像を撮影する前に、前記放射線発生手段からの放射線が非照射状態で第1のオフセット画像を前記検出手段を用いて撮影する第1のオフセット画像撮影ステップと、
    前記放射線画像を前記第1のオフセット画像を用いてオフセット補正をして、プレビュー画像表示に供する第1のオフセット補正画像とする第1のオフセット補正ステップと、
    前記放射線画像を撮影した後に、前記放射線発生手段からの放射線が非照射状態で第2のオフセット画像を前記検出手段を用いて撮影する第2のオフセット画像撮影ステップと、
    前記放射線画像を前記第2のオフセット画像を用いてオフセット補正をして、本画像表示に供する第2のオフセット補正画像とする第2のオフセット補正ステップと
    を有し、
    前記第1のオフセット画像撮影ステップでは、一連の前記放射線画像の撮影が終了するまで、前記第1のオフセット画像の撮影を行わないことを特徴とする放射線撮像方法。
  5. 被写体に対して放射線を照射する放射線発生手段と、
    前記放射線発生手段から照射され、被写体を透過した放射線を検出する検出手段と
    を含み構成される放射線撮像装置による放射線撮像方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記放射線発生手段から放射線を照射して被写体を透過した放射線に基づく放射線画像を前記検出手段を用いて撮影する放射線画像撮影ステップと、
    前記放射線画像を撮影する前に、前記放射線発生手段からの放射線が非照射状態で第1のオフセット画像を前記検出手段を用いて撮影する第1のオフセット画像撮影ステップと、
    前記放射線画像を前記第1のオフセット画像を用いてオフセット補正をして、プレビュー画像表示に供する第1のオフセット補正画像とする第1のオフセット補正ステップと、
    前記放射線画像を撮影した後に、前記放射線発生手段からの放射線が非照射状態で第2のオフセット画像を前記検出手段を用いて撮影する第2のオフセット画像撮影ステップと、
    前記放射線画像を前記第2のオフセット画像を用いてオフセット補正をして、本画像表示に供する第2のオフセット補正画像とする第2のオフセット補正ステップと
    をコンピュータに実行させ、
    前記第1のオフセット画像撮影ステップでは、一連の前記放射線画像の撮影が終了するまで、前記第1のオフセット画像の撮影を行わないことを特徴とするプログラム。
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