JP2013191936A - 画像処理装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】暗電流ノイズ補正の際に、補正残りによるアーティファクトを低減しつつ、補正に伴うシグナルノイズ比の低下を抑える。
【解決手段】放射線画像の画像処理装置は、放射線検出器を用いた放射線撮影により得られる放射線画像データと、放射線発生部からの放射線を照射せずに放射線検出器から得られる信号に基づく暗電流データと、を取得する。そして、画像処理装置は、暗電流データについて周波数成分の比率を変更した補正データを生成し、生成された補正データに基づいて上記放射線画像データを補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像画像における暗電流ノイズの除去技術に関するものである。

現在、単結晶シリコンやアモルファスシリコンからなる固体撮像素子を、二次元上に配列して構成した、大型のセンサを用いた撮像装置が、広く実用化されている。このような撮像装置は、デジタルカメラを一例とする可視光像の撮影のみならず、医療機器において、放射線像の撮影を行う際にも利用される。

上記の撮像装置では、非露光状態においても、素子の暗電流のばらつきに起因した暗電流ノイズが発生することが知られている。そのため、撮像素子の出力信号をそのまま用いると有効な信号成分に暗電流ノイズが重畳してしまい、これは画質を劣化させる原因となる。

このような暗電流ノイズを除去するため、非露光状態で撮影を行って（以後、「暗撮影」と呼称する）暗画像を取得し、露光画像から減算する方法が知られている。特許文献１に記載された発明では、被写体を撮影する毎に同条件で暗撮影を行い、暗電流ノイズを除去する方法が提案されている。また、特許文献２に記載された発明では、暗画像データを予め取得しておくことで、撮影の度に暗撮影を行うことなく、暗電流ノイズを除去する方法が提案されている。また特許文献３では、撮影前に予め保持しておいた暗画像データと撮影のたびに得られる暗画像データと所定の比率で合成することが開示されている。

特開２００３−２４４５５７号公報 特開２００８−２３６６６１号公報 特開２００９−２７９０４２号公報

暗画像データについて特定の画像情報を有する画像成分とその他の画像成分との比率を変更して暗電流補正をすることができなかった。例えば、特許文献１の技術においては、露光画像と暗画像とでそれぞれ１枚ずつの画像を用いる必要がある。しかしながら、各々の画像がランダムノイズを持っていることから、減算を行うとそれらのノイズが重畳されてしまう。結果として、ランダムノイズが√２倍に増加し、補正後のシグナルノイズ比が低下してしまう。これは、シグナルが小さくノイズレベルに近い領域での画質に影響を及ぼす。とりわけ、低被曝撮影が求められる放射線撮像装置においては、診断能に影響を与える要因となっていた。

また例えば、特許文献２の技術においては、暗電流ノイズ成分は撮影前にしか取り出せない。そのため、撮影中に撮像装置の動作温度が変化したり、露光により残像が発生したりするなどして暗電流ノイズ成分が変動した場合に、十分な精度で補正を行うことができない。それにより、補正できなかった成分が、画像上にアーティファクトとして現れる要因となっていた。

更に特許文献３の技術では、暗画像データの画像成分毎に係数を設定する点については明示されていない。

成就したような課題を解決するための本発明の一態様に係る画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
放射線検出器を用いた放射線撮影により得られる放射線画像データと、放射線発生手段からの放射線を照射せずに前記放射線検出器から得られる信号に基づく暗電流データと、を取得する取得手段と、
暗電流データについて周波数成分の比率を変更した補正データを生成する生成手段と、
前記生成された補正データに基づいて前記放射線画像データを補正する補正手段と、を有する。

本発明によれば、暗電流ノイズ補正において、暗電流ノイズを適切に低減することができる。

第１実施形態に係る撮像装置の構成例を示すブロック図。 第１実施形態に係る撮像装置の処理を示すフローチャート。 （ａ）は第１実施形態に係る画像生成部の処理フローを示した図、（ｂ）は画像生成部の、露光量の大小とフィルタの周波数特性との関係を示す図。 第１実施形態に係る画像生成部の画像処理の概念を示した図。 （ａ）は、第２実施形態に係る画像情報判別部の処理フローを示した図、（ｂ）は、画像生成部の暗電流ノイズ変化量の大小とフィルタの周波数特性との関係を示す図。 （ａ）は、第３実施形態に係る画像生成部の処理フローを示した図、（ｂ）は周波数分解部１３１の、各分解レベルの周波数特性を示した図。 （ａ）は、第３実施形態に係る画像生成部１３の画像処理の概念図、（ｂ）は重みづけ係数を説明する図。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の実施形態では、本発明の画像処理装置の一例を放射線撮像装置に適用した場合を説明する。

＜第１実施形態＞
まず、図１を用いて、第１実施形態の撮像装置の構成について述べる。図１は、第１実施形態における、放射線画像を撮影する撮像装置の構成例を示すブロック図である。第１実施形態の撮像装置１０は、画像取得部１１、メモリ１２、画像生成部１３、補正処理部１４、画像処理部１５、画像表示部１６、画像保存部１７、制御部１８、操作部１９を含む。

画像取得部１１は撮影された放射線画像と、暗電流データとを取得する。なお、暗電流データとは、暗電流ノイズの除去等を目的として放射線の照射をすることなく取得したデータであり、以下、暗電流データもしくは暗画像と記載する。画像生成部１３は取得された暗電流データについて周波数成分の比率を変更した補正データを生成する。補正処理部１４は生成された補正データに基づいて放射線画像のオフセット成分を補正する。補正データの生成の処理においては、画像生成部１３は例えば周波数帯域毎に予め設定された係数に基づいて周波数成分の比率を変更する。

また別の例としては、画像生成部１３が放射線画像データや暗電流データ、または放射線検出器の出力信号の特性に基づいて周波数成分の変更度合いを決定し、変更後の周波数の比率を設定する。更に画像処理部１３は決定された変更度合いで周波数成分を変更する。このようにすることで、得られた画像に応じた適切なオフセットデータを得ることができる。補正された画像は制御部１８の制御に応じて表示部１８に表示される。

画像取得部１１は、二次元の検出領域で放射線を検出する放射線検出器として機能する信号検出部１１１を用いて、放射線撮影の前に予め得られた暗電流データ（第一の暗電流データ）を取得する。さらに画像取得部１１は、放射線撮影の後に得られる暗電流データ（第二の暗電流データ）を取得する。

画像生成部１３は第一の暗電流データの低周波成分を低減した補正データを生成する。画像生成部１３は更に第二の暗電流データの高周波成分を低減した補正データを生成する。これは、第一の周波数帯域を第一の暗電流データで第二の暗電流データよりも相対的に強調する画像処理を適用する。また、第二の周波数帯域を第二の暗電流データで第一の暗電流データよりも相対的に強調する画像処理を適用する。適用対象の画像は、第一の暗電流データまたは第二の暗電流データの少なくともいずれかとなる。また別の観点では、画像生成部１３は、第一の暗電流データについて高域側の周波数成分に対し低域側の周波数成分の比率を下げて得られる第一の補正データを取得する。また第二の暗電流データについて高域側の周波数成分に対し低域側の周波数成分の比率を下げた第二の補正データを生成する。補正処理部１４は生成された第一及び第二の補正データに基づいて放射線画像を補正する。

画像取得部１１は、信号検出部１１１と、Ａ／Ｄ変換部１１２とを含み、被検体の情報である被写体情報をデジタルデータに変換する。信号検出部１１１は、単結晶シリコンやアモルファスシリコンからなる固体撮像素子が二次元上に配列して構成されたセンサユニットと、放射線発生部２０から照射された放射線を可視光に波長変換する物質である波長変換体とから構成されている。そのような波長変換体としては、例えばＣｓＩ：ＴｌやＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ等が好適に用いられる。信号検出部１１１において、被写体としての被検体を透過した放射線の情報は波長変換体によって可視光に変換され、固体撮像素子によって電気信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部１１２は、信号検出部１１１によって出力された電気信号をデジタルデータに変換する。なお、画像取得部１１は、放射線検出器としての機能を有する信号検出部１１１やＡ／Ｄ変換部１１２と別の独立なユニットとしてもよい。この場合画像取得部１１は、放射線検出器から得られる放射線画像や暗電流データを取得するインタフェースとして機能を有する。

メモリ１２は、画像取得部１１によって取得された画像データや、画像生成部１３によって生成された画像データを格納するために用いられる。メモリ１２は、被写体画像の格納領域１２１と、第一の暗画像の格納領域１２２、第二の暗画像の格納領域１２３、第三の暗画像の格納領域１２４を含む。画像取得部１１により取得された被写体画像は被写体画像の格納領域１２１に格納される。

画像生成部１３は、周波数分解部１３１、周波数合成部１３２、画像情報判別部１３３を含む。周波数分解部１３１は、第一の暗画像の格納領域１２２に格納された第一の暗画像と、第二の暗画像の格納領域１２３に格納された第二の暗画像を複数の周波数成分に分解する。周波数合成部１３２は、周波数分解部１３１によって分解された画像群を合成して第三の暗画像を生成し、これを第三の暗画像の格納領域１２４に格納する。画像情報判別部１３３は、格納領域１２１〜１２３にそれぞれ格納された被写体画像、第一の暗画像、第二の暗画像から、特定の画像情報を抽出し、周波数分解部１３１と周波数合成部１３２の動作を調節する。これらの動作の詳細については後述する。

補正処理部１４は、補正部１４１を備え、被写体画像と第三の暗画像に基づいて、暗電流ノイズを除去した画像データを出力する。暗電流ノイズ除去後の画像データは、画像処理部１５によって、階調調整やダイナミックレンジ調整処理などの画像処理を施され、画像表示部１６で表示されたり、画像保存部１７に保存されたりする。制御部１８は、操作部１９に入力されたユーザーの操作に従って、撮像装置１０の各構成要素の制御を行う。放射線発生部２０は、制御部１８からの曝射指示に応じて放射線を発生する。

次に、図１と図２を用いて、第１実施形態の撮像装置１０が、暗電流ノイズを補正する際の処理の流れを説明する。図２は、第１実施形態の撮像装置１０が連続して画像を取得する際に暗電流ノイズを補正するときの処理フローを示した図である。なお、この処理フローに沿った各部の連係動作は制御部１８により管理され、制御されるものとする。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０４は、画像取得部１１とメモリ１２によって行われる処理を示している。ステップＳ２０１において、画像取得部１１は暗撮影を行う。本ステップの暗撮影は被写体の撮影に先立って行われるものであり、複数の暗画像が取得される。また、本ステップの暗撮影の露光時間は、必ずしも被写体撮影時と同等である必要はないが、できるだけ近い露光時間にするのが望ましい。また、複数種類の露光時間で暗撮影を行っておき、被写体撮影の露光時間にもっとも近いものを用いるようにしてもよい。

ステップＳ２０２において、不図示の処理ユニットは、被写体を撮影する前に放射線検出器から得られる暗電流データにランダムノイズを低減する処理を行う。このような処理ユニットは、本実施形態では制御部１８により構成され、ステップＳ２０２において制御部１８がステップＳ２０１で取得された暗画像群の加算平均処理を行い、第一の暗画像を合成する。合成された第一の暗画像は、第一の暗画像の格納領域１２２に格納される。本ステップの加算平均処理は、第一の暗画像のランダムノイズを減少させるために行われるものである。Ｎ枚の画像を加算平均することによって、画像中のランダムノイズ成分は１／√Ｎ程度に減少すると考えられるので、ステップＳ２０１で取得する暗画像枚数（Ｎ）は、できるだけ多い方が望ましい。なお、ステップＳ２０２ではランダムノイズを除去するために加算平均を用いたが、これに限られるものではなく、周知のランダムノイズ低減処理を用いて第一の暗画像を生成してもよい。一枚の暗画像から第一の暗画像を生成できる場合は、Ｓ２０１において複数の暗画像を取得する必要はない。

なお、ステップＳ２０１，Ｓ２０２による第一の暗画像の取得は、被写体の撮影毎に実施されなくてもよい。例えば、一日に一回だけ複数の暗画像を撮影して第一の暗画像を生成しておき、これを使いまわすようにしてもよい。あるいは、被写体の撮影を所定回数行う毎に第一の暗画像を生成し、更新するようにしてもよい。また、複数の暗画像を平均することで第一の暗画像を得ているが、単一の暗画像をそのまま第一の暗画像としてもよい。後述のように、第一の暗画像と第二の暗画像が合成されるので、単一の暗画像を第一の暗画像として用いてもノイズ低減の効果は得られるからである。また、上述のように複数種類の露光時間のそれぞれについて複数の暗画像を取得した場合は、露光時間毎に第一の暗画像が取得され、露光時間毎に第一の暗画像の格納領域１２２に格納される。そして、被写体画像の取得における露光時間に最も近い露光時間と関連付けられている第一の暗画像が使用される。

次に、ステップＳ２０３において、画像取得部１１はｎ枚目の被写体の撮影を行う。取得されたｎ枚目の被写体画像は、被写体画像の格納領域１２１に格納される。ｎは撮影番号であり、最初の被写体撮影においては、ｎ＝１である。ステップＳ２０４において、画像取得部１１は暗撮影を行い、ｎ枚目の第二の暗画像を取得する。本ステップの暗撮影は被写体の撮影の直後のタイミングで、被写体の撮影と略同等の露光時間で行われる。すなわち、被写体を撮影した後に、その被写体の撮影と同一の蓄積時間で、放射線を照射せずに放射線検出器に電気信号を蓄積させることにより、第二の暗電流データである第二の暗画像を取得する。これにより、ｎ枚目の第二の暗画像に含まれる暗電流ノイズは、ｎ枚目の被写体画像に含まれる暗電流ノイズに近いものとなる。本ステップで取得されたｎ枚目の第二の暗画像は、第二の暗画像の格納領域１２３に格納される。

ステップＳ２０５〜ステップＳ２０７は画像生成部１３によって行われる処理を示したものである。ここで、第一の暗画像は、上述のように加算平均処理によってランダムノイズが抑制されているが、取得のタイミングが被写体画像撮影と異なるため、その間の温度変化や露光による影響などの外的要因による暗電流ノイズの変化を反映させることができない。したがって、取得枚数ｎが増加するにしたがって、ｎ枚目の被写体画像が含む暗電流ノイズとの差が大きくなる傾向にある。このことから、第一の暗画像単体での補正は、補正によるランダムノイズ成分の増加は抑制されているが、補正残りによるアーティファクトが発生しやすいという性質を持つ。

これに対し、第二の暗画像は、暗電流ノイズが被写体画像に含まれるものに近いが、ランダムノイズが抑制されていない。したがって、ｎ枚目の第二の暗画像単体での補正は、補正残りによるアーティファクトは発生しにくいが、補正によるランダムノイズ成分の増加を抑制できないという性質を持つ。

本実施形態では、上記の第一の暗画像と第二の暗画像を周波数分解・合成することにより、補正残りによるアーティファクトを低減しつつ、補正によるランダムノイズ成分の増加を抑制できる第三の暗画像を作成し、これを用いて被写体画像の補正を行う。ここで、温度変化や露光による影響などの外的要因による暗電流ノイズの変化は、低周波に多く含まれやすいという特徴がある。そこで、本実施形態では、高周波成分の領域では第一の暗画像の割合を増やし、低周波成分の領域では第二の暗画像の割合を増やすように周波数合成を行う。すなわち、高周波成分側では第一の暗画像の合成後の比率の方が大きくなり、低周波成分側では第二の暗画像の合成後の比率の方が大きくなるように、第一の暗画像と第二の暗画像を合成して第三の暗画像を生成する。なお、暗電流ノイズの変化度合は、温度変化や、撮影によって発生する残像などの外的要因によって変動するので、本実施形態では、撮影した画像の情報に基づいて合成時の比率を変化させる。

ステップＳ２０５において、画像生成部１３の画像情報判別部１３３は、ｎ枚目の被写体画像に基づいて、画像取得部１１によって得られた画像群の画像情報を取得する。ステップＳ２０６において、周波数分解部１３１は、第一の暗画像と、ｎ枚目の第二の暗画像をそれぞれ異なる周波数成分からなる２つ以上の画像に分解する。ステップＳ２０７において、周波数合成部１３２は、ステップＳ２０６で３周波数分解された画像群を合成し、ｎ枚目の第三の暗画像を合成する。合成されたｎ枚目の第三の暗画像は、第三の暗画像の格納領域１２４に格納される。なお、ステップＳ２０６における分解比率とステップＳ２０７における合成比率の少なくともいずれかは、ステップＳ２０５で得られたｎ枚目の被写体画像の情報（第１実施形態では輝度が用いられる）に基づいて制御される。

ステップＳ２０８は、補正処理部１４によって行われる処理である。本ステップでは、ｎ枚目の被写体画像からｎ枚目の第三の暗画像を減算して暗電流ノイズを除去し、暗電流ノイズを補正した画像を出力する。ただし、ここで用いる暗電流ノイズの補正方法としては、被写体画像から、暗画像を減算する方法に限るものではなく、既知のいかなる方法が用いられてもよい。ステップＳ２０９で撮影終了か否かを判断し、撮影を継続する場合は、ステップＳ２１０で撮影番号ｎに１を加算してステップＳ２０３に移行し、ｎ＋１回目の撮影のために上記処理を繰り返す。

次に、図３Ａ、図３Ｂを用いて画像生成部１３の処理を詳細に説明する。本実施形態では、画像情報判別部１３３が取得する画像の情報として、被写体画像の輝度情報から推定した撮影時の露光量を用いる。また、周波数分解部１３１は、以下の（式１）に示すローパスフィルタと、（式２）に示すようなハイパスフィルタを用いて、画像を高周波成分と低周波成分に分解する。

図３Ａの（ａ）は第１実施形態における画像生成部１３の処理フローを示した図である。また、図３Ａの（ｂ）は露光量の大小とフィルタの周波数特性との関係性を示す図である。また、図３Ｂに、第１実施形態における画像生成部１３の画像処理の概念図を示した。

ステップＳ３０１〜Ｓ３０３は、画像情報判別部１３３によって行われる処理を示している。ステップＳ３０１において、被写体画像から暗電流ノイズの影響を除去する。ここでは、より正確に暗電流ノイズの影響を除去するために、被写体画像から第二の暗画像を減算する。ステップＳ３０２において、ステップＳ３０１で得られた補正後の被写体画像から、例えば平均輝度値を算出し、この値を、撮影時の露光量として用いる。なお、平均輝度値の算出は、画像全体に対して行ってもよいし、被写体画像から特定の関心領域を作成し、その領域内に対して行ってもよい。

ステップＳ３０３において、ステップＳ３０２で算出した露光量に基づいて、周波数分解で用いるフィルタの係数を決定する。図３Ａの（ｂ）に、露光量の大小とフィルタの周波数特性との関係性を示した。露光量が大きい場合は、暗電流ノイズの変化が大きくなる。そのため、上述の（式１）においてフィルタ係数σを小さくし、ローパスフィルタ３０８がより多く低周波成分を通過するようにするとともに、ハイパスフィルタ３０９が通過させる高周波成分が少なくなるようにする。逆に、露光量が小さい場合は、上述の（式１）においてフィルタ係数σを大きくする。すなわち、被写体画像の輝度（露光量）が高くなるほど、ローパスフィルタ３０８の通過帯域が大きくなりハイパスフィルタ３０９の通過帯域が小さくなるように、それぞれのフィルタ係数が設定される。なお、上記では輝度値の平均を露光量として用いたがこれに限られるものではない。例えば、輝度値の最大値、最小値、標準偏差などを露光量として用いてもよい。

図３Ｂに示すように、第一の暗画像にハイパスフィルタ３０９を適用して得られた高周波成分３０３と、第二の暗画像にローパスフィルタ３０８を適用して得られた低周波成分３０５が第三の暗画像３０７（第三の暗電流データ）の合成に用いられる。したがって、すなわち、露光量が大きい場合は、第二の暗画像の低周波領域がより多く第三の暗画像に反映され、暗電流ノイズの変化への対応を優先するようになっている。また、露光量が小さい時は、第一の暗画像の高周波領域がより多く第三の暗画像に反映されて、ランダムノイズ低減効果が優先されるようになっている。ここで、フィルタ係数σは、平均輝度とフィルタ係数の関係式を用いて決定してもよいし、または、あらかじめ平均輝度と合成時に用いるべき周波数領域の関係性を算出しておき、ＬＵＴとして用意しておいてもよい。

ステップＳ３０４は、周波数分解部１３１によって行われる処理である。周波数分解部は、第一の暗画像３０１と第二の暗画像３０４に、ステップＳ３０３で決定したフィルタ係数を適用したハイパスフィルタ３０９とローパスフィルタ３０８とを適用する。それにより、第一の暗画像を低周波成分３０２と高周波成分３０３に、第二の暗画像を低周波成分３０５と高周波成分３０６に分解する。

ステップＳ３０５は、周波数合成部１３２によって行われる処理である。本ステップにおいて、周波数合成部１３２は、第一の暗画像の高周波成分３０３と、第二の暗画像の低周波成分３０５とを加算し、第三の暗画像３０７を合成する。なお、図３Ｂでは、第一の暗画像３０１から低周波成分３０２が生成され、第二の暗画像３０４から高周波成分３０６が生成される様子が示されているが、これらの処理は実際には不要であり、省略されてよい。

以上、本実施形態によれば、暗電流ノイズ補正に伴うランダムノイズの増加を低減しつつ、暗電流ノイズの変化も反映した暗画像が作成できるので、補正残りによって発生するアーティファクトを低減しながらシグナルノイズ比の低下を抑えることが可能となる。なお、以上の説明では、フィルタとして（式１）に示されるような、２次元のガウシアンフィルタを用いた例を示しているが、本発明の範囲はこれに限るものではなく、既知のどのフィルタを用いてもよい。また、第１実施形態では画像情報判別部１３３によって被写体の露光情報を取得し、それを利用して第三の暗画像の合成を行うとしているが、本発明は特にこれに限定されず、画像情報判別部１３３を持たずに、周波数分解・合成のパラメータを固定値としてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る放射線撮像装置を説明する。第１実施形態では、画像情報判別部１３３が被写体画像の露光量を推定することにより周波数分解部１３１が用いるフィルタ係数を設定したが、第２実施形態では暗電流ノイズの変化量に基づいてフィルタ係数を設定する。なお、第２実施形態において、画像情報判別部１３３以外の構成は第１実施形態と同等であるため、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。第２実施形態では、画像情報判別部１３３で取得する情報として、第一の暗画像と第二の暗画像の暗電流ノイズ変化量が用いられる。

以下、図４を用いて、第２実施形態における画像情報判別部１３３の処理について説明する。本実施形態において、画像情報判別部１３３は、第一の暗電画像と第二の暗画像から暗電流データの変化量を取得する変化量取得部として機能する。図４（ａ）は、第２実施形態における画像情報判別部１３３の処理フローを示した図である。ステップＳ４０１において、画像情報判別部１３３は、第二の暗画像から第一の暗画像を減算することにより、両者の輝度変化を表す画像を作成する。これにより、第一の暗画像を撮影したタイミングから、被写体画像を撮影したタイミングの間に変化した暗電流ノイズの変化の情報を得ることができる。

次に、ステップＳ４０２において、画像情報判別部１３３は、ステップＳ４０１で得られた差分画像から暗電流ノイズ変化量を算出する。差分画像から算出する暗電流ノイズ変化量としては、その差分画像の画素値の平均値や、最大値、最小値、標準偏差など、いかなる特徴量を用いてもよい。また、それらの値は、差分画像全体から求められてもよいし、設定された特定の関心領域内から求められてもよい。

ステップＳ４０３において、画像情報判別部１３３は、暗電流ノイズ変化量に基づいて画像の周波数分解に用いるフィルタの係数を決定する。図４（ｂ）に、暗電流ノイズ変化量の大小とローパスフィルタ４０１、ハイパスフィルタ４０２の周波数特性との関係性を示した。なお、画像合成は第１実施形態（図３Ｂ）で示した構成と同様である。すなわち、第一の暗画像にハイパスフィルタ４０２を適用して得られた高周波成分３０３と、第二の暗画像にローパスフィルタ４０１を適用して得られた低周波成分３０５が第三の暗画像３０７の合成に用いられる。

本実施形態では、図４（ｂ）に示されるように、暗電流ノイズの変化量が大きくなるほど、ローパスフィルタ３０８の通過帯域が大きくなり、ハイパスフィルタ３０９の通過帯域が小さくなるように、それぞれのフィルタ係数が設定される。すなわち、暗電流ノイズ変化量が大きい場合に、ローパスフィルタ４０１がより多く低周波成分を通過するようにするとともに、ハイパスフィルタ４０２が通過させる高周波成分が少なくなるようにする。それにより、第二の暗画像の低周波領域がより多く第三の暗画像に反映される。また、暗電流ノイズ変化量が小さい時は、逆にハイパスフィルタ４０２が通過させる高周波成分が多くなるようにし、ローパスフィルタ４０１が通過させる低周波成分を少なくなるようにする。それにより、第一の暗画像の高周波領域が第三の暗画像により多く反映される。

以上のように第２実施形態によれば、暗電流ノイズの変化量に応じてランダムノイズ低減効果を調整することができる。そのため、暗電流ノイズの変化が大きい場合でも、画像上に補正残りによるアーティファクトを発生させることなくランダムノイズを低減することが可能となる。なお、第１の実施形態で用いた露光量と本実施形態の暗電流ノイズ変化量の双方を用いてフィルタ係数を設定するようにしてもよい。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る放射線撮像装置を説明する。第１、第２実施形態では被写体画像の露光量（輝度）あるいは暗電流ノイズの変化量に応じて分解比率を変更したが、第３実施形態では合成比率を変更する処理を説明する。
第１，第２実施形態では、第一の暗画像と第二の暗画像をそれぞれ一つずつの低周波成分と高周波成分の画像に分けて合成に用いたが、第３実施形態では第一の暗画像と第二の暗画像のそれぞれを複数の周波数成分の画像に分けて合成を行う。なお、第３実施形態において、画像生成部１３以外の構成は第１実施形態、および第２実施形態と同等であるため、同様の構成については、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。第３実施形態では、画像生成部１３において、周波数分解部１３１は第一の暗画像と第二の暗画像をそれぞれ複数の周波数領域に分解する。

以下、図５Ａ、図５Ｂを用いて、第３実施形態における画像生成部１３の処理について説明する。図５Ａの（ａ）は、第３実施形態における画像生成部１３の処理フローを示した図である。

ステップＳ５０１において、周波数分解部１３１は、周波数分解時の分解レベル数ｍを決定する。分解レベル数ｍは、例えば画像のサイズと、画像情報に基づいて決定する。画像情報として、ここでは、第２実施形態に示した暗電流ノイズ変化量を用いた例について説明するが、第１の実施形態に示した露光量を用いて分解レベル数を決定するようにしてもよい。これらの画像情報、画像のサイズは、画像情報判別部１３３により提供される。なお、分解レベル数ｍを画像のサイズや画像情報にかかわらず固定の値としてもよいし、ユーザーが任意に設定できるようにしてもよい。

ステップＳ５０２において、周波数分解部１３１は、第一の暗画像（Ｉ）５０１と第二の暗画像（Ｊ）５０６を、ｍ個の周波数成分に分解する。ここでは、周波数分解の方法として、ラプラシアンピラミッド分解を用い、分解レベルｍ＝４の場合を例にとって説明する。この場合、各分解レベルは、図５Ａ（ｂ）に示すような周波数特性に従って分解される。第一の暗画像（Ｉ）５０１は、低域を多く含む周波数特性５１６を持った第一の分解成分（Ｉ_１）５０２と、周波数特性５１７を持った第二の分解成分（Ｉ_２）５０３と、周波数特性５１８を持った第三の分解成分（Ｉ_３）５０４と、高域を多く含む周波数特性５１９を持った第四の分解成分（Ｉ_４）５０５に分解される。第二の暗画像（Ｊ）５０６においても同様に、周波数特性５１６〜５１９を持った第一〜第四の分解成分（Ｊ_１）５０７〜（Ｊ_４）５１０に分解されるようになっている。

ステップＳ５０３において、周波数合成部１３２は、ステップＳ５０２で得られた画像の各周波数成分を加算する際の重み係数ａ_ｉを決定する。重みづけ係数ａ_ｉは、暗電流ノイズ変化量が大きい時は、第二の暗画像の低周波領域がより多く第三の暗画像に反映され、暗電流ノイズ変化量が小さい時は、第二の暗画像の高周波領域が第三の暗画像により多く反映されるように決定される。例えば、図５Ｂ（ｂ）に示されるような、暗電流ノイズの変化量と重みづけ係数との関係をテーブルとしてメモリに保持しておく。このテーブルの重みづけは、ａ_１〜ａ_４ともに暗電流ノイズ変化量が大きくなるについて小さくなっている。すなわち、暗電流ノイズの変化量が大きいほど、第二の暗画像の成分が合成画像（第三の暗画像）に占める割合が大きくなるように設定されている。周波数合成部１３２は、このテーブルを参照して、第一の暗画像と第二の暗画像との差分画像から得られる暗電流ノイズ変換量に応じた各重みづけ係数を決定する。なお、ここで用いる暗電流ノイズ変化量は、第２実施形態に示したように第一の暗画像（Ｉ）５０１と第二の暗画像（Ｊ）５０４を用いて求めてもよいし、それぞれの周波数分解成分に対して求めてもよい。本実施形態では、それぞれの周波数分解成分とは周波数特性５１６〜５１９を用いて得られたそれぞれの周波数分解成分の画像である。また、周波数分解成分ｉに対して求めた暗電流ノイズ変換量は、対応する重みづけ係数ａ_ｉの設定に用いられる。

ステップＳ５０４において、周波数合成部１３２は、ステップＳ５０２で得られた各画像の周波数分解成分Ｉ_ｉとＪ_ｉを、ステップＳ５０３で決定した重み係数ａ_ｉを用い、以下の（式３）に基づいてそれぞれ足し合わせる。それにより、第三の暗画像を構成する４つの周波数成分（Ｋ_１）５１１〜（Ｋ_４）５１４を作成する。その後、これら周波数成分（Ｋ_１）５１１〜（Ｋ_４）５１４を合成して、第三の暗画像（Ｋ）５１５を作成する。

以上、本実施形態によれば、第１実施形態と第２実施形態の構成と比べて、より詳細に第一の暗画像と第二の暗画像の合成比率を変えることができるので、シグナルノイズ比の低下を抑えつつ、暗電流ノイズの補正を行うことをより精度高く実現できる。なお、ここでは画像を複数の周波数成分に分解、合成する方法としてラプラシアンピラミッド分解を例にとって説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えばウェーブレット分解など、第一及び第二の暗画像の分解方法には既知のいかなる方法を用いてもよい。また、ここでは画像情報として、第２実施形態に示した暗電流ノイズ変化量を用いた例を示したが、第１実施形態に示した露光量を用いたものについても、本発明の範疇に含まれる。

上述の実施形態は、撮影前に得られる暗電流データと、撮影後に得られる暗電流データとを補正に用いているが、これに限らず撮影直後の暗電流データと、所定の時間が経過した後の暗電流データを用いることとしてもよい。

また、上述の実施形態では、撮影前に得られる暗電流データと、撮影後に得られる暗電流データとを合成することとしているが、必ずしも合成する必要はなく、それぞれ処理された暗電流データを補正データとして放射線画像から減算することで同様の効果が得られる。

また別の例としては、撮影前に得られる暗電流データを用いた補正データを差し引いた放射線画像データをまず表示し、その後に撮影後に得られる暗電流データを用いた補正データを更に差し引いた放射線画像データを表示することとすれば、表示遅延を減らしつつ適切な画像を得ることができる。

さらまた別の例としては、放射線検出器内で予め補正データを差し引いてから放射線画像データを制御装置に転送し第一の表示画像として表示部に表示させる。また、放射線画像の転送後に撮影後の暗電流データを制御装置に転送し、上述の実施形態の処理により補正データを作成する。作成された補正データと撮影前の暗電流データとの差分を表示部に表示された放射線画像データから差し引く。差し引いた放射線画像データを第二の表示画像として表示部に表示させる。これにより、最初に表示された第一の表示画像は撮影後の暗電流データでオフセット補正がされており、次に表示される第二の表示画像は上述の処理で得られた補正データでより精度良く補正された画像を得ることができる。

撮像装置としての実施形態に限らず、複数の装置で構成される放射線撮影システムも実施形態に含まれる。

なお、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。

Claims (22)

1. 放射線検出器を用いた放射線撮影により得られる放射線画像データと、放射線発生手段からの放射線を照射せずに前記放射線検出器から得られる信号に基づく暗電流データと、を取得する取得手段と、
   暗電流データについて周波数成分の比率を変更した補正データを生成する生成手段と、
   前記生成された補正データに基づいて前記放射線画像データを補正する補正手段と、を有することを特徴とする放射線画像の画像処理装置。
2. 前記取得手段は、前記放射線検出器を用いた放射線撮影により得られる被検体の放射線画像データと、前記放射線撮影の前に前記放射線検出器から得られる第一の暗電流データとを取得し、
   前記生成手段は、前記第一の暗電流データの低周波成分を低減した補正データを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記生成手段は、前記暗電流データについて周波数帯域毎に設定された係数に基づいて前記周波数成分の比率を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記放射線検出器から得られる画像情報に基づいて前記変更後の周波数成分の比率を設定する設定手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記取得手段は、被写体の撮影の前に得られる第一の暗電流データと、被写体を撮影した後に得られる第二の暗電流データとを前記暗電流データとして取得することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記生成手段は、第一の周波数帯域を前記第一の暗電流データで前記第二の暗電流データよりも相対的に強調しかつ第二の周波数帯域を前記第二の暗電流データで前記第一の暗電流データよりも相対的に強調する画像処理を、前記第一の暗電流データまたは前記第二の暗電流データの少なくともいずれかに適用して補正データを生成することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
7. 前記生成手段は、前記第一の暗電流データについて高域側の周波数成分に対し低域側の周波数成分の比率を下げて得られる第一の補正データと、前記第二の暗電流データについて高域側の周波数成分に対し低域側の周波数成分の比率を下げた第二の補正データと、を生成することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
8. 被写体を撮影する前に前記放射線検出器から得られる暗電流データにランダムノイズを低減する処理を行い前記第一の暗電流データを得る処理手段を更に有することを特徴とする請求項２、５乃至７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
9. 前記処理手段は、複数の暗電流データを加算平均することで第一の暗電流データを取得することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
10. 前記取得手段は、前記被写体を撮影した後に、該被写体の撮影と同一の蓄積時間で、放射線を照射せずに前記放射線検出器に電気信号を蓄積させることにより、前記第二の暗電流データを取得することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
11. 放射線検出器から得られる画像情報に基づいて前記変更後の周波数成分の比率を決定する設定手段を更に有し、
    前記設定手段は、前記被写体の輝度が大きいほど、前記第二の暗電流データの成分の前記第一の暗電流データに対する比率が大きくなるように前記比率を設定することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
12. 放射線検出器から得られる画像情報に基づいて前記変更後の周波数成分の比率を決定する設定手段と、
    前記第一の暗電流データと前記第二の暗電流データから暗電流データの変化量を取得する変化量取得手段と、をさらに備え、
    前記設定手段は、前記変化量が大きいほど、前記第二の暗電流データの前記第一の暗電流データに対する比率が大きくなるように前記比率を設定することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
13. 前記第一の暗電流データと前記第二の暗電流データを合成して第三の暗電流データを生成することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
14. 前記生成手段は、高周波成分側ほど前記第一の暗画像の成分の合成後における比率が大きくなるように、前記第一の暗画像と前記第二の暗画像を合成して第三の暗画像を生成することを特徴とする請求項１３に記載の画像処理装置。
15. 前記生成手段は、
    前記第一の暗画像と、前記第二の暗画像をそれぞれ２つ以上の周波数成分に分解する分解手段を有し、
    前記分解手段による各画像の周波数成分にそれぞれ重みづけをして合成することにより前記第三の暗画像を生成することを特徴とする請求項１３に記載の画像処理装置。
16. 放射線検出器を用いた放射線撮影により得られる放射線画像データと、放射線撮影の前に放射線発生手段から放射線を照射せずに前記放射線検出器から得られる信号に基づく第一の暗電流データと、放射線撮影の後に放射線発生手段から放射線を照射せずに前記放射線検出器から得られる信号に基づく第二の暗電流データと、を取得する取得手段と、
    前記第一の暗電流データにハイパスフィルタを適用して得られる第一の補正データと、前記第二の暗電流データにローパスフィルタを適用して得られる第二の補正データとを生成する生成手段と、
    前記生成された前記第一および第二の補正データに基づいて前記放射線画像データを補正する補正手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。
17. 前記生成手段は、前記放射線画像データの輝度が高くなるほど、前記ローパスフィルタの通過帯域が大きくなり前記ハイパスフィルタの通過帯域が小さくなるように、それぞれのフィルタ係数を設定することを特徴とする請求項１６に記載の画像処理装置。
18. 前記第一の暗電流データと前記第二の暗電流データから暗電流データの変化量を取得する変化量取得手段をさらに備え、
    前記生成手段は、前記変化量が大きくなるほど、前記ローパスフィルタの通過帯域が大きくなり前記ハイパスフィルタの通過帯域が小さくなるように、それぞれのフィルタ係数を設定することを特徴とする請求項１６に記載の画像処理装置。
19. 前記補正手段は、前記放射線画像データから前記補正データを減算することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
20. 請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
    二次元の検出領域で放射線を検出する放射線検出器と、
    前記補正手段により補正された放射線画像データを表示する表示手段と、
    を有することを特徴とする放射線撮影システム。
21. 放射線検出器を用いた放射線撮影により得られる放射線画像データを取得するステップと、
    放射線発生手段からの放射線を照射せずに前記放射線検出器から得られる信号に基づく暗電流データを取得するステップと、
    暗電流データについて周波数成分の比率を変更した補正データを生成するステップと、
    前記生成された補正データに基づいて前記放射線画像を補正するステップと、を有することを特徴とする画像処理方法。
22. 放射線検出器を用いた放射線撮影により得られる放射線画像データを取得するステップと、
    放射線撮影の前に放射線発生手段から放射線を照射せずに前記放射線検出器から得られる信号に基づく第一の暗電流データを取得するステップと、
    放射線撮影の後に放射線発生手段から放射線を照射せずに前記放射線検出器から得られる信号に基づく第二の暗電流データを取得するステップと、
    前記第一の暗電流データにハイパスフィルタを適用して得られる第一の補正データと、前記第二の暗電流データにローパスフィルタを適用して得られる第二の補正データとを生成するステップと、
    前記生成された前記第一および第二の補正データに基づいて前記放射線画像データを補正するステップと、を有することを特徴とする画像処理方法。