JP2015159886A - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重複領域が小さい場合においても濃度段差を補正することができるＸ線撮影装置を提供する。【解決手段】濃度補正部は、重複領域Ｐａ，Ｐｂおよびそれ以外の画素領域（領域Ｓａ，Ｓｂ）に基づいて濃度補正を行う。重複領域のみならず、それ以外の領域（領域Ｓａ，Ｓｂ）をも用いて濃度補正を行うことで、重複領域Ｐａ，Ｐｂが小さい場合においても濃度段差を補正することができる。また、位置合わせが行われたＸ線画像（後画像Ｐｐｏｓｔ）に基づいて、濃度補正を行うのが好ましい。このように位置合わせ後に濃度補正を行うことで、画素値のパターンが互いに一致し、かつ重複領域が小さい場合においても濃度段差のない長尺画像（合成画像）を取得することができる。【選択図】図６

Description

この発明は、Ｘ線撮影を行うＸ線撮影装置に係り、特に、複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する技術に関する。

従来、この種の装置として、Ｘ線管（Ｘ線照射手段）とＸ線検出器（Ｘ線検出手段）とを同期動作させて被検体の体軸方向に沿って移動させてＸ線画像をそれぞれ取得して、体軸方向にＸ線画像を連結して長尺画像を作成する。特に、コリメータによりＸ線の開き量を調節して照視野をスリット状に絞り込んで得られたＸ線画像を体軸方向に連結して長尺画像を作成する長尺撮影（以下、「スロット撮影」と呼ぶ）を行う手法が知られている。

ところで、長尺撮影のみならず、上下に重ね合わせたＸ線画像の位置合わせを行うために、「テンプレートマッチング」と呼ばれる技術を用いてサブトラクション処理や重ね合わせ処理を行う手法がある（例えば、特許文献１参照）。このテンプレートマッチングの技術を長尺撮影に適用して、個々のＸ線画像の位置合わせを行った後に個々のＸ線画像を連結して長尺画像を作成することで、連結の対象となる互いに隣接する２つのＸ線画像において画素値のパターンが互いに一致した長尺画像を取得することができる。

また、長尺撮影においては上述した位置合わせを行ったとしても、各々の画素値からなる画像の濃淡差を表す濃度段差が、個々のＸ線画像間で生じる。そこで、濃度段差を補正する濃度補正を行う手法がある（例えば、特許文献２〜４参照）。特に、特許文献３の２０１１−２２４１７０号公報や特許文献４の特開２０００−３４２５６６号公報のように、位置合わせ後に濃度補正を行うことで、画素値のパターンが互いに一致し、かつ濃度段差のない長尺画像を取得することができる。

特許第３４９４６９２号明細書 特許第４２３０７３１号明細書 特開２０１１−２２４１７０号公報 特開２０００−３４２５６６号公報

しかしながら、連結の対象となる互いに隣接する２つのＸ線画像において重複する画素領域である重複領域が極端に小さい場合には、濃度段差を補正することができないという問題がある。通常、Ｘ線画像を連結する際には互いに隣接する２つのＸ線画像間に空白が生じないようにするために、Ｘ線画像に重複領域が生じるように長尺撮影を行う。そして、重複領域の情報を利用して濃度補正を行う。しかし、重複領域が極端に小さいと濃度段差を完全に消去することができず、結果として濃度段差が残った状態の長尺画像が作成されてしまう。特に、スロット撮影を行う場合には、照視野をスリット状に絞り込んでＸ線画像が得られるので、重複領域自体が極端に小さくなってしまう。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、重複領域が小さい場合においても濃度段差を補正することができるＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線撮影を行うＸ線撮影装置であって、被検体に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、当該Ｘ線検出手段で得られた複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する画像連結手段と、連結の対象となる互いに隣接する２つのＸ線画像において重複する画素領域である重複領域およびそれ以外の画素領域に基づいて、各々の画素値からなる画像の濃淡差を表す濃度段差を補正する濃度補正を行う濃度補正手段とを備え、当該濃度補正手段によって濃度補正が行われた画素値を有したＸ線画像を前記画像連結手段は連結して前記長尺画像を作成することを特徴とするものである。

［作用・効果］この発明に係るＸ線撮影装置によれば、Ｘ線検出手段で得られた複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する際に、濃度補正手段は、重複領域およびそれ以外の画素領域に基づいて濃度補正を行う。重複領域のみならず、それ以外の領域をも用いて濃度補正を行うことで、重複領域が小さい場合においても濃度段差を補正することができる。

上述したこの発明に係るＸ線撮影装置において、Ｘ線検出手段で得られた複数のＸ線画像のうち基準となるＸ線画像に基づいて残りのＸ線画像の位置合わせを行う位置合わせ手段を備え、当該位置合わせ手段によって位置合わせが行われたＸ線画像に基づいて、濃度補正手段は濃度補正を行うのが好ましい。このように位置合わせ後に濃度補正を行うことで、画素値のパターンが互いに一致し、かつ重複領域が小さい場合においても濃度段差のない長尺画像を取得することができる。

また、位置合わせ手段による位置合わせを行った後に濃度補正手段による濃度補正を行う処理を複数回繰り返してもよい。複数回繰り返すことにより、位置合わせによる連結位置を精度良く求めることができるとともに、濃度補正を精度良く行うことができる。繰り返しの回数については特に限定されず、２回でもよいし、連結位置あるいは濃度補正のためのパラメータ（例えば濃度補正係数）が変化しなくなり収束するまで当該処理を繰り返してもよい。また、縮小画像を用いて先の処理（位置合わせおよび濃度補正）を行い、実際のサイズのＸ線画像を用いて後の処理（位置合わせおよび濃度補正）を行うことで、高速化を図ることができる。

この発明に係るＸ線撮影装置によれば、濃度補正手段は、重複領域およびそれ以外の画素領域に基づいて濃度補正を行う。重複領域のみならず、それ以外の領域をも用いて濃度補正を行うことで、重複領域が小さい場合においても濃度段差を補正することができる。

実施例に係るＸ線撮影装置の概略図である。 実施例に係るＸ線撮影装置のブロック図である。 画像処理部の具体的なブロック図である。 実施例に係る一連の画像処理の流れを示したフローチャートである。 テンプレートマッチングの説明に供する前画像および後画像の模式図である。 （ａ）は補正係数算出に用いられる画像領域の模式図であり、（ｂ）は補正係数算出に用いられる重み係数である。 除外画素値を設定するのに用いられる画素値に関するヒストグラムである。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線撮影装置の概略図であり、図２は、実施例に係るＸ線撮影装置のブロック図であり、図３は、画像処理部の具体的なブロック図である。本実施例では、Ｘ線検出手段としてフラットパネル型Ｘ線検出器（FPD: Flat Panel Detector）を例に採って説明する。

図１に示すように、本実施例に係るＸ線撮影装置１は、天井に沿って移動可能にＸ線管２２を懸垂支持するＸ線管懸垂ユニット２、被検体Ｍを立位姿勢の状態でＸ線撮影を行うＸ線撮影スタンドユニット３、被検体Ｍを臥位姿勢の状態でＸ線撮影を行う臥位テーブルユニット４および被検体ＭのＸ線画像に対して画像処理を行う画像処理ユニット５（図１では図示省略）とを備えている。図２に示すように、Ｘ線管懸垂ユニット２、Ｘ線撮影スタンドユニット３、臥位テーブルユニット４および画像処理ユニット５は互いに通信ケーブル６によって電気的に接続されており、この通信ケーブル６によって、Ｘ線管懸垂ユニット２、Ｘ線撮影スタンドユニット３、臥位テーブルユニット４および画像処理ユニット５は互いに通信可能に構成される。

Ｘ線管懸垂ユニット２は、図１に示すように、天井に沿って移動可能で上下に伸縮可能な支柱２１と、その支柱２１により支持され向きが調整可能なＸ線管２２とを備えている。また、Ｘ線管懸垂ユニット２は、図２に示すように、Ｘ線管２２の位置や角度を検出する位置検出部２３と、位置検出部２３により得られた位置情報のアナログ電圧をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器２４とを備えている。その他に、Ｘ線管懸垂ユニット２は、メモリ部２５と入力部２６と出力部２７と制御部２８とを備えている。Ｘ線管２２は、この発明におけるＸ線照射手段に相当する。

Ｘ線撮影スタンドユニット３は、図１に示すように、被検体Ｍを立位姿勢で支持する立位スタンド３１と、この立位スタンド３１に搭載され上下に昇降移動可能なフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３２とを備えている。また、Ｘ線撮影スタンドユニット３は、図２に示すように、ＦＰＤ３２の位置を検出する位置検出部３３と、位置検出部３３により得られた位置情報のアナログ電圧をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器３４とを備えている。その他に、Ｘ線撮影スタンドユニット３は、メモリ部３５と制御部３６とを備えている。なお、Ｘ線管懸垂ユニット２と同様に、Ｘ線撮影スタンドユニット３は入力部と出力部とを備えてもよい。また、Ｘ線撮影スタンドユニット３にメモリ部３５や制御部３６を備えずに、Ｘ線管懸垂ユニット２の制御部２８が、Ｘ線撮影スタンドユニット３のＦＰＤ３２などを直接的に制御してもよい。Ｘ線撮影スタンドユニット３のＦＰＤ３２、後述する臥位テーブルユニット４のＦＰＤ４２は、この発明におけるＸ線検出手段に相当する。

臥位テーブルユニット４は、図１に示すように、被検体Ｍを臥位姿勢で載置する臥位テーブル４１と、この臥位テーブル４１に搭載され水平移動可能なフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）４２とを備えている。また、臥位テーブルユニット４は、図２に示すように、ＦＰＤ４２の位置を検出する位置検出部４３と、位置検出部４３により得られた位置情報のアナログ電圧をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器４４とを備えている。その他に、臥位テーブルユニット４は、メモリ部４５と制御部４６とを備えている。なお、Ｘ線管懸垂ユニット２と同様に、臥位テーブルユニット４は入力部と出力部とを備えてもよい。また、臥位テーブルユニット４にメモリ部４５や制御部４６を備えずに、Ｘ線管懸垂ユニット２の制御部２８が、臥位テーブルユニット４のＦＰＤ４２などを直接的に制御してもよい。

画像処理ユニット５は、図２に示すように、Ｘ線撮影スタンドユニット３のＦＰＤ３２あるいは臥位テーブルユニット４のＦＰＤ４２で得られた複数のＸ線画像に対して画像処理を行う画像処理部５１を備えている。その他に、画像処理ユニット５は、ＦＰＤ３２あるいはＦＰＤ４２で得られた直後のＸ線画像（収集画像）や前処理後のＸ線画像（前処理後画像）や前処理後のＸ線画像を縮小した画像（前処理後縮小画像）や連結後の長尺画像（合成画像）を書き込んで記憶するメモリ部５２を備えている。なお、Ｘ線管懸垂ユニット２と同様に、画像処理ユニット５は入力部と出力部とを備えてもよい。また、画像処理ユニット５にメモリ部５２を備えずに、Ｘ線管懸垂ユニット２のメモリ部２５に、収集画像や前処理後画像や前処理後縮小画像や合成画像を書き込んで記憶するように構成してもよい。具体的な画像処理部５１の機能については図３で後述する。

Ｘ線管懸垂ユニット２の支柱２１は、天井に沿って敷設されたレールＲに沿って移動可能である。図１の紙面の奥行き方向にも沿ってレールＲは敷設され、奥行き方向にも沿って支柱２１は移動可能である。この支柱２１は伸縮可能に構成され、この支柱２１によってＸ線管２２が支持されることにより、Ｘ線管２２は水平／昇降移動可能である。また、Ｘ線管２２は向きが調整可能である。したがって、Ｘ線撮影スタンドユニット３の立位スタンド３１の方に向けて、図１の実線に示すようにＸ線管２２を水平／昇降移動させて向きを調整して、立位姿勢でＸ線撮影を行うことが可能である。また、臥位テーブルユニット４の臥位テーブル４１の方に向けて、図１の２点鎖線に示すようにＸ線管２２を水平／昇降移動させて向きを調整して、臥位姿勢でＸ線撮影を行うことも可能である。

図２に示すように、Ｘ線管２２には位置検出部２３が配設され、その位置検出部２３によってＸ線管２２の位置や角度を検出する。位置検出部２３は例えばポテンショメータで構成され、Ｘ線管２２の移動や回転移動に伴ってポテンショメータの抵抗値が変化し、その抵抗値に伴って基準電圧に対して出力電圧が変化する。この出力電圧はアナログ電圧であって、ポテンショメータにより得られた位置情報（角度も含む）のアナログ電圧をＡ／Ｄ変換器２４に送り込み、Ａ／Ｄ変換器２４はアナログ電圧をディジタルデータに変換する。

Ｘ線管懸垂ユニット２のメモリ部２５は、制御部２８を介して、長尺撮影範囲や撮影毎のＸ線画像取得エリアや各撮影における撮影位置を書き込んで記憶し、適宜必要に応じて読み出す。Ｘ線管懸垂ユニット２のメモリ部２５や、Ｘ線撮影スタンドユニット３のメモリ部３５や、臥位テーブルユニット４のメモリ部４５や、画像処理ユニット５のメモリ部５２は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体で構成されている。

Ｘ線管懸垂ユニット２の入力部２６は、操作者が入力したデータや命令を制御部２８に送り込む。入力部２６は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。本実施例では、立位姿勢で長尺撮影を行う場合には位置決定ボタン（上端位置決定ボタンおよび下端位置決定ボタン）（いずれも図示省略）を押下することで、そのときの上端位置および下端位置を決定して、長尺撮影範囲を決定する。また、臥位姿勢で長尺撮影を行う場合には位置決定ボタン（左端位置決定ボタンおよび右端位置決定ボタン）（いずれも図示省略）を押下することで、そのときの左端位置および右端位置を決定して、長尺撮影範囲を決定する。

Ｘ線管懸垂ユニット２の出力部２７は、モニタなどに代表される表示部やプリンタなどで構成されている。出力部２７が表示部の場合には出力表示し、出力部２７がプリンタの場合には出力印刷する。

Ｘ線管懸垂ユニット２の制御部２８は、Ｘ線管懸垂ユニット２を構成する各部分を統括制御する。Ｘ線管懸垂ユニット２の制御部２８や、Ｘ線撮影スタンドユニット３の制御部３６や、臥位テーブルユニット４の制御部４６や、画像処理ユニット５の画像処理部５１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。

図１に示すように、Ｘ線撮影スタンドユニット３の立位スタンド３１は床面に対して設置されている。Ｘ線撮影スタンドユニット３のＦＰＤ３２は、立位スタンド３１に沿って上下に昇降移動可能である。一方、臥位テーブルユニット４の臥位テーブル４１も床面に対して設置されている。臥位テーブルユニット４のＦＰＤ４２は、臥位テーブル４１内を水平移動可能である。

図２に示すように、Ｘ線撮影スタンドユニット３のＦＰＤ３２には位置検出部３３が配設され、その位置検出部３３によってＦＰＤ３２の位置を検出する。一方、臥位テーブルユニット４のＦＰＤ４２にも位置検出部４３が配設され、その位置検出部４３によってＦＰＤ４２の位置を検出する。Ｘ線管懸垂ユニット２の位置検出部２３と同様に、Ｘ線撮影スタンドユニット３の位置検出部３３や、臥位テーブルユニット４の位置検出部４３もポテンショメータで構成され、ＦＰＤ３２，４２の移動に伴ってポテンショメータの抵抗値が変化し、その抵抗値に伴って基準電圧に対して出力電圧が変化する。この出力電圧はアナログ電圧であって、ポテンショメータにより得られた位置情報のアナログ電圧を、Ｘ線撮影スタンドユニット３の場合にはＡ／Ｄ変換器３４に送り込み、臥位テーブルユニット４の場合にはＡ／Ｄ変換器４４に送り込み、Ａ／Ｄ変換器３４，４４はアナログ電圧をディジタルデータにそれぞれ変換する。また、Ｘ線撮影スタンドユニット３や臥位テーブルユニット４のポテンショメータにより得られた位置情報のアナログ電圧を、通信ケーブル６を介してＸ線管懸垂ユニット２にも送り込む。

Ｘ線撮影スタンドユニット３のメモリ部３５は、長尺撮影におけるＦＰＤ３２の上端位置および下端位置を書き込んで記憶し、適宜必要に応じて読み出す。一方、臥位テーブルユニット４のメモリ部４５は、長尺撮影におけるＦＰＤ４２の左端位置および右端位置を書き込んで記憶し、適宜必要に応じて読み出す。

Ｘ線撮影スタンドユニット３の制御部３６は、Ｘ線撮影スタンドユニット３を構成する各部分を統括制御し、臥位テーブルユニット４の制御部４６は、臥位テーブルユニット４を構成する各部分を統括制御する。

Ｘ線管懸垂ユニット２の制御部２８と、Ｘ線撮影スタンドユニット３の制御部３６とを、通信ケーブル６によって電気的に接続し、Ｘ線管懸垂ユニット２の制御部２８と、臥位テーブルユニット４の制御部４６とを、通信ケーブル６によって電気的に接続し、Ｘ線管懸垂ユニット２の制御部２８と、画像処理ユニット５の画像処理部５１とを、通信ケーブル６によって電気的に接続する。このように接続することによって、Ｘ線管懸垂ユニット２、Ｘ線撮影スタンドユニット３、臥位テーブルユニット４および画像処理ユニット５を互いに通信可能に構成する。その他に、各制御部２８，３６，４６は、Ｘ線管２２やＦＰＤ３２，４２を駆動制御し、図示を省略するモータを各制御部２８，３６，４６が制御することによりＸ線管２２やＦＰＤ３２，４２をモータ駆動させる。このモータ駆動により、Ｘ線管２２やＦＰＤ３２，４２を所望の位置に制御し、Ｘ線管２２を所望の位置に制御することができる。

立位姿勢での長尺撮影では、通信ケーブル６を介してＸ線管懸垂ユニット２の制御部２８およびＸ線撮影スタンドの制御部３６は同期制御する。Ｘ線管懸垂ユニット２の制御部２８は、Ｘ線管２２をモータ駆動させて上下に昇降移動させながら、Ｘ線管２２からＸ線を照射し続ける。一方、Ｘ線管２２の上下の昇降移動に同期して、Ｘ線撮影スタンドの制御部３６はＦＰＤ３２をモータ駆動させて上下に昇降移動させる。このようにして、Ｘ線管２２は立位姿勢の被検体Ｍ（図１を参照）に向けてＸ線を照射し続けながら、Ｘ線管２２とＦＰＤ３２とを同期動作させて被検体Ｍの体軸方向（立位姿勢では上下方向）に沿って移動させて、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３２が検出することによりＸ線画像をそれぞれ取得する。なお、Ｘ線管２２を固定した状態でＦＰＤ３２にＸ線が常に照射されるようにＸ線管２２の向きを調整して傾け続けながら、Ｘ線管２２からＸ線を照射して長尺撮影を行ってもよい。

臥位姿勢での長尺撮影では、通信ケーブル６を介してＸ線管懸垂ユニット２の制御部２８および臥位テーブルユニット４の制御部４６は同期制御する。Ｘ線管懸垂ユニット２の制御部２８は、Ｘ線管２２をモータ駆動させて水平移動させながら、Ｘ線管２２からＸ線を照射し続ける。一方、Ｘ線管２２の水平移動に同期して、臥位テーブルユニット４の制御部４６はＦＰＤ４２をモータ駆動させて水平移動させる。このようにして、Ｘ線管２２は臥位姿勢の被検体Ｍ（図１を参照）に向けてＸ線を照射し続けながら、Ｘ線管２２とＦＰＤ４２とを同期動作させて被検体Ｍの体軸方向（臥位姿勢では水平方向）に沿って移動させて、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ４２が検出することによりＸ線画像をそれぞれ取得する。なお、Ｘ線管２２を固定した状態でＦＰＤ４２にＸ線が常に照射されるようにＸ線管２２の向きを調整して傾け続けながら、Ｘ線管２２からＸ線を照射して長尺撮影を行ってもよい。

画像処理部５１は、図３に示すように、ＦＰＤ３２，４２（図１および図２を参照）で得られた直後のＸ線画像（収集画像）に対してオフセット補正やグリッド除去などの前処理を行う前処理部５１Ａと、前処理部５１Ａで前処理された前処理後のＸ線画像（前処理後画像）に対して縮小や背景解析などの後処理を行う後処理部５１Ｂと、前処理部５１Ａで前処理された前処理後画像や後処理部５１Ｂで後処理された前処理後画像を縮小した画像（前処理後縮小画像）の位置合わせを行う位置合わせ部５１Ｃと、位置合わせを行った後のＸ線画像に対して濃度補正を行う濃度補正部５１Ｄと、濃度補正部５１Ｄで濃度補正が行われたＸ線画像を体軸方向に連結して長尺画像（合成画像）を作成する画像連結部５１Ｅとを備えている。図３および後述する図４では、符号Ｐ_１を収集画像とし、符号Ｐ_２を前処理後画像とし、符号Ｐ_３を前処理後縮小画像とし、符号Ｐ_４を長尺画像（合成画像）とする。位置合わせ部５１Ｃは、この発明における位置合わせ手段に相当し、濃度補正部５１Ｄは、この発明における画像補正手段に相当し、画像連結部５１Ｅは、この発明における画像連結手段に相当する。

次に、具体的な画像処理部５１（図２および図３を参照）の機能について、図４〜図７を参照して説明する。図４は、実施例に係る一連の画像処理の流れを示したフローチャートであり、図５は、テンプレートマッチングの説明に供する前画像および後画像の模式図であり、図６（ａ）は、補正係数算出に用いられる画像領域の模式図であり、図６（ｂ）は、補正係数算出に用いられる重み係数であり、図７は、除外画素値を設定するのに用いられる画素値に関するヒストグラムである。

図４のステップＳ１（前処理）については前処理部５１Ａ（図３を参照）が行う。ステップＳ２（縮小）およびステップＳ３（背景解析）については後処理部５１Ｂ（図３を参照）が行う。ステップＳ４（マッチング）およびステップＳ６（マッチング）については位置合わせ部５１Ｃ（図３を参照）が行う。ステップＳ５（補正係数算出），ステップＳ７（補正係数算出）およびステップＳ８（補正係数調整）については濃度補正部５１Ｄ（図３を参照）が行う。ステップＳ９（画像連結）については画像連結部５１Ｅ（図３を参照）が行う。

（ステップＳ１）前処理
ＦＰＤ３２，４２（図１および図２を参照）で得られた直後のＸ線画像（収集画像）Ｐ_１に対してオフセット補正やグリッド除去などの前処理を行う。Ｘ線を照射しなくとも画素値に一定のオフセット値が重畳される場合には、予め非照射時におけるＦＰＤから得られたオフセット画像（各々のオフセット値を画素毎に並べた画像）を取得し、収集画像Ｐ_１からオフセット値を減算するオフセット補正を行う。また、被検体Ｍ（図１を参照）による散乱線がＦＰＤに入射されないようにＦＰＤの検出面側にグリッド（図示省略）が配設される。このグリッドによりグリッド縞あるいはモアレが生じるので、グリッド除去（例えば空間周波数に変換してグリッド周波数を除去した後に実空間に逆変換）を行う。これらのオフセット補正やグリッド除去については公知の技術であるので、詳しい説明を省略する。

（ステップＳ２）縮小
ステップＳ１で後処理された前処理後のＸ線画像（前処理後画像）Ｐ_２に対して縮小する。この縮小は、後述するステップＳ３（背景解析），ステップＳ４（マッチング）およびステップＳ５（補正係数算出）の高速化のための処理である。縮小率については特に限定されない。高速化に応じて縮小率を適宜決定すればよい。また、画像の縦横ともに同じ縮小率で縮小を行ってもよいし、画像の縦横を互いに異なる縮小率で縮小をそれぞれ行ってもよい。縮小についても公知の技術であるので、詳しい説明を省略する。

（ステップＳ３）背景解析
被検体Ｍ以外の部分の背景領域においてはハレーションを起こしている可能性がある。ハレーションを起こしていなくとも背景領域については、後述するステップＳ５（補正係数算出）およびステップＳ７（補正係数算出）で除外するのがより好ましい。そこで、背景解析を行ってハレーション判定閾値および背景閾値を求める。ハレーション判定閾値をｈとし、背景閾値をｂとする。

なお、後述するステップＳ５（補正係数算出）およびステップＳ７（補正係数算出）でハレーション判定閾値ｈおよび背景閾値ｂを用いて演算を行うので、ステップＳ５（補正係数算出）ではステップＳ２で縮小された各前処理後縮小画像Ｐ_３に対してハレーション判定閾値ｈおよび背景閾値ｂを求め、ステップＳ７（補正係数算出）では各収集画像Ｐ_１（あるいは各前処理後画像Ｐ_２）に対してハレーション判定閾値ｈおよび背景閾値ｂを求める。なお、連結方向を縦方向とした場合において、精度向上のために各Ｘ線画像の上下について背景閾値を別々に求めてもよい。背景解析についても公知の技術であるので、詳しい説明を省略する。

（ステップＳ４）マッチング
ステップＳ２で縮小された各前処理後縮小画像Ｐ_３の位置合わせを行う。本実施例では、位置合わせとして「テンプレートマッチング」を採用する。後述するステップＳ６（マッチング）で前処理後画像Ｐ_２のテンプレートマッチングを行うので、そこで詳しく説明する。

（ステップＳ５）補正係数算出
ステップＳ４でマッチングされた各前処理後縮小画像Ｐ_３に基づいて、濃度補正係数を求める。後述するステップＳ７（補正係数算出）で前処理後画像Ｐ_２に関する濃度補正係数を算出するので、そこで詳しく説明する。

（ステップＳ６）マッチング
ステップＳ１で得られた前処理後画像Ｐ_２のテンプレートマッチングを行う。先に撮影されたＸ線画像（前画像）を基準として、その基準となる前画像に基づいて後に撮影されたＸ線画像（後画像）の位置合わせ（マッチング）を行う。

具体的には、連結の対象となる互いに隣接する２つのＸ線画像（ここでは前処理後画像Ｐ_２）のうち、図５に示すように、前画像Ｐｐｒｅにおける重複領域Ｐａ内の領域（図５では矩形領域）をテンプレートＴｅｍｐとして設定する。後画像Ｐｐｏｓｔにおける重複領域Ｐｂ内で、かつテンプレートＴｅｍｐと同じ大きさ・形状の領域をマッチング領域Ｍａｔｃｈとして設定する。初期値を基準にマッチング領域Ｍａｔｃｈを図中の矢印のように上下・左右に動かしながらマッチングを行う。

マッチングの補正係数をｆｇＣ＾とすると、テンプレートＴｅｍｐ内の画素値の平均値を、マッチング領域Ｍａｔｃｈ内の画素値の平均値で割った値を補正係数ｆｇＣ＾として求める。

この補正係数ｆｇＣ＾をマッチング領域Ｍａｔｃｈ内の各画素値に乗じて画素毎に並べた画像を生成し、評価関数に基づいてテンプレートマッチングを行う。テンプレートＴｅｍｐおよびマッチング領域Ｍａｔｃｈについて各画素値の二乗誤差の合計を評価関数として求め、マッチング領域Ｍａｔｃｈを上下・左右に動かしながら評価関数が最小となる位置を連結位置ｐとして算出する。あるいは、マッチング領域Ｍａｔｃｈを上下・左右に動かしながら補正係数ｆｇＣ＾が１に最も近づく位置を連結位置ｐとして算出してもよい。また、領域の端部ではコリメータなどにより信頼度が低く、領域の中央に近づくほど信頼度が高くなるので、テンプレートＴｅｍｐ内の領域の中央にしたがうにつれて評価関数の重みが大きくなるようにしてもよい。

（ステップＳ７）補正係数算出
ステップＳ６でマッチングが行われたＸ線画像に基づいて濃度補正係数を算出する。濃度補正係数をｆｇＣとすると、図６（ａ）に示すように重複領域Ｐａ，Ｐｂの中央Ｃから一定範囲の各画像領域での画素値の指標値（例えば平均値，最大値，最小値，中央値，最頻値など）の比を濃度補正係数ｆｇＣとして求める。

具体的には、図６（ａ）に示すように、重複領域Ｐａ，Ｐｂから端の領域を除外した領域Ｍａ，Ｍｂに加え、指定した長さＥｘＶ分の領域Ｓａ，Ｓｂを対象に濃度補正係数ｆｇＣを求める。すなわち、重複領域Ｐａ，Ｐｂおよびそれ以外の画素領域（図６（ａ）では領域Ｓａ，Ｓｂ）に基づいて濃度補正係数ｆｇＣを求める。上述したように、領域Ｍａ，Ｍｂおよび領域Ｓａ，Ｓｂ（中央Ｃから一定範囲の各画像領域）での画素値の指標値の比を濃度補正係数ｆｇＣとして求めればよいが、好ましくは重み付け加算を画素数で除算した値を指標値として求め、その指標値の比を濃度補正係数ｆｇＣとして求めることで、領域の中央に近づくほど信頼度が高くなることにより、精度がより一層向上する。

具体的には、図６（ｂ）に示すように連結方向（縦方向）をｙ座標として横軸にして、重複領域Ｐａ，Ｐｂの中央Ｃで１，中央Ｃから向かって領域Ｓａの上端で０（または領域Ｓｂの下端で０）となって単調減少する重み係数を画素値に乗じたものを合計する。これにより、前画像Ｐｐｒｅにおける領域Ｍａ，Ｓａ（Ｍａ＋Ｓａ）内の画素値に関する重み付け加算を求めるとともに、後画像Ｐｐｏｓｔにおける領域Ｍｂ，Ｓｂ（Ｍｂ＋Ｓｂ）内の画素値に関する重みづけ加算を求める。そして、前画像Ｐｐｒｅに関する重み付け加算を、領域Ｍａ，Ｓａ（Ｍａ＋Ｓａ）の画素数で割った値を前画像Ｐｐｒｅに関する指標値として求める。同様に、後画像Ｐｐｏｓｔに関する重み付け加算を、領域Ｍｂ，Ｓｂ（Ｍｂ＋Ｓｂ）の画素数で割った値を後画像Ｐｐｏｓｔに関する指標値として求める。そして、前画像Ｐｐｒｅに関する指標値を後画像Ｐｐｏｓｔに関する指標値で割った値を濃度補正係数ｆｇＣとして求める。

なお、領域Ｍａ，Ｍｂを求める際における端の領域の除外については、操作者が適宜設定すればよい。除外する指定長（画素ライン数）を設定する、あるいは重複領域と除外すべき領域との比（指定比）を設定して、設定された値に応じて端の領域を除外する。また、必ずしも画素ライン数などで除外する必要はなく、図７に示すように除外画素値Ｒａ，Ｒｂを設定して、その除外画素値Ｒａ，Ｒｂよりも大きい画素値を有した画素のみを除外してもよい。端の領域は背景領域であり、ハレーションを起こしている可能性がある。また、ハレーションを起こしていなくとも背景領域での画素値は、被検体領域での画素値と比較すると総じて高くなっているので、除外画素値Ｒａ，Ｒｂよりも大きい画素値を有した画素を、濃度補正を行う際に除外するのが好ましい。

図７に示すように、横軸を階級（画素値）とし、縦軸を度数（頻度）とした画素値に関するヒストグラムを、領域Ｍａ，Ｓａ（Ｍａ＋Ｓａ）について求めるとともに、領域Ｍｂ，Ｓｂ（Ｍｂ＋Ｓｂ）について求める。領域Ｍａ，Ｓａ（Ｍａ＋Ｓａ）においては、図７（ａ）に示すように、画素値が評価上限値Ｌ以上の画素数をＳ_Ｌとして、画素数Ｓ_Ｌの５％（Ｓ_Ｌ×５％）を初めて超える画素値を除外画素値Ｒａとする。同様に、領域Ｍｂ，Ｓｂ（Ｍｂ＋Ｓｂ）においては、図７（ｂ）に示すように、画素値が評価上限値Ｌ以上の画素数をＳ_Ｌとして、画素数Ｓ_Ｌの５％（Ｓ_Ｌ×５％）を初めて超える画素値を除外画素値Ｒｂとする。そして、その除外画素値Ｒａ，Ｒｂよりも大きい画素値を有した画素のみを除外する。つまり、画素数Ｓ_Ｌの５％（Ｓ_Ｌ×５％）までは背景領域に入り込んでいたとしても領域Ｍａ，Ｍｂの一部に利用する。

ここで、評価上限値Ｌについては、上述したステップＳ３（背景解析）で得られたハレーション判定閾値ｈおよび背景閾値ｂを用いて求める。例えば、解析対象係数をｋ（０＜ｋ＜１）として設定し、ハレーション判定閾値ｈ，背景閾値ｂに解析対象係数ｋを乗じた値（ｂ×ｋ）の小さい方の値を評価上限値Ｌとして求める。

（ステップＳ８）補正係数調整
グリッドの配設時での僅かな傾斜により画像の左右に濃淡差が生じる場合がある。したがって、上述したステップＳ１（前処理）においてグリッド除去を行ったとしてもグリッドムラによる左右濃淡差が生じる場合がある。そこで、Ｘ線画像（ステップＳ１で得られた前処理後画像Ｐ_２）を左右に分割して、濃度補正係数ｆｇＣを補間することにより調整する。

例えば、前処理後画像Ｐ_２のうち、前画像Ｐｐｒｅを左右に分割した領域をＰｐｒｅ＿Ｌｅｆｔ，Ｐｐｒｅ＿Ｒｉｇｈｔとするとともに、後画像Ｐｐｏｓｔを左右に分割した領域をＰｐｏｓｔ＿Ｌｅｆｔ，Ｐｐｏｓｔ＿Ｒｉｇｈｔとする。そして、分割された領域毎に得られた濃度補正係数ｆｇＣの補間を行う。

前画像Ｐｐｒｅの左領域Ｐｐｒｅ＿Ｌｅｆｔでの画素値の指標値を、後画像Ｐｐｏｓｔの左領域Ｐｐｏｓｔ＿Ｌｅｆｔでの画素値の指標値で割った値（つまり左領域の濃度補正係数）をａｌｐｈａ＿Ｌｅｆｔとする。同様に、前画像Ｐｐｒｅの右領域Ｐｐｒｅ＿Ｒｉｇｈｔでの画素値の指標値を、後画像Ｐｐｏｓｔの右領域Ｐｐｏｓｔ＿Ｒｉｇｈｔでの画素値の指標値で割った値（つまり右領域の濃度補正係数）をａｌｐｈａ＿Ｒｉｇｈｔとする。すると、補間後の濃度補正係数ｆｇＣは下記（１）式により求められる。

α＝ａｌｐｈａ＿Ｌｅｆｔ・（１−ｒ）＋ａｌｐｈａ＿Ｒｉｇｈｔ・ｒ…（１）
ただし、α＝濃度補正係数ｆｇＣである。ここで、連結方向（縦方向）をｙ座標として、それに垂直な水平方向（横方向）をｘ座標としたときに、横方向の画像幅で正規化したｘ座標の距離をｒとする。つまり、補間の対象となる画素のｘ座標を横方向の画像幅で割った値を距離ｒとする。すなわち、距離ｒの重み付け加算により濃度補正係数ｆｇＣの補間を行う。

グリッドムラによる左右濃淡差が生じない場合にはステップＳ７で得られた濃度補正係数ｆｇＣを用いて、グリッドムラによる左右濃淡差が生じる場合にはステップＳ８（上記（１）式）で調整された濃度補正係数ｆｇＣを用いて、後画像Ｐｐｏｓｔの濃度補正を行う。つまり、前画像Ｐｐｒｅに基づいて後画像Ｐｐｏｓｔに対して濃度補正を行う。重複領域Ｐｂおよびそれ以外の領域も含めた後画像Ｐｐｏｓｔの全画素の画素値に濃度補正係数ｆｇＣを乗じたものを画素毎に並べることにより濃度補正が行われた画素値を有した後画像Ｐｐｏｓｔを求める。今度は、当該後画像Ｐｐｏｓｔを前画像Ｐｐｒｅにして、さらに後に撮影されたＸ線画像を後画像Ｐｐｏｓｔにして、同様の画像処理を行う。この画像処理を繰り返すことにより、残りのＸ線画像の位置合わせおよび濃度補正が順次に行われる。

（ステップＳ９）画像連結
ステップＳ８で濃度補正が行われた画素値を有したＸ線画像を被検体Ｍ（図１を参照）に連結して長尺画像（合成画像）Ｐ_４を作成する。

本実施例に係るＸ線撮影装置１によれば、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３２，４２で得られた複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する際に、濃度補正部５１Ｄは、重複領域Ｐａ，Ｐｂおよびそれ以外の画素領域（図６（ａ）では領域Ｓａ，Ｓｂ）に基づいて濃度補正を行う。重複領域Ｐａ，Ｐｂのみならず、それ以外の領域をも用いて濃度補正を行うことで、重複領域が小さい場合においても濃度段差を補正することができる。

本実施例では、ＦＰＤ３２，４２で得られた複数のＸ線画像のうち基準となるＸ線画像（本実施例では前画像Ｐｐｒｅ）に基づいて残りのＸ線画像（本実施例では後画像Ｐｐｏｓｔ）の位置合わせを行う位置合わせ部５１Ｃを備え、当該位置合わせ部５１Ｃによって位置合わせが行われたＸ線画像（後画像Ｐｐｏｓｔ）に基づいて、濃度補正部５１Ｄは濃度補正を行うのが好ましい。このように位置合わせ後に濃度補正を行うことで、画素値のパターンが互いに一致し、かつ重複領域が小さい場合においても濃度段差のない長尺画像（合成画像）Ｐ_４を取得することができる。

また、位置合わせ部５１Ｃによる位置合わせを行った後に濃度補正部５１Ｄによる濃度補正を行う処理を複数回繰り返してもよい。複数回繰り返すことにより、位置合わせによる連結位置ｐを精度良く求めることができるとともに、濃度補正を精度良く行うことができる。繰り返しの回数については特に限定されず、本実施例のように２回でもよいし、連結位置ｐあるいは濃度補正のためのパラメータ（例えば濃度補正係数ｆｇＣ）が変化しなくなり収束するまで当該処理を繰り返してもよい。また、本実施例のように縮小画像（前処理後縮小画像Ｐ_３）を用いて先の処理（位置合わせおよび濃度補正、すなわち図４のステップＳ４（マッチング）およびステップＳ５（補正係数算出））を行い、実際のサイズのＸ線画像（前処理後画像Ｐ_２）を用いて後の処理（位置合わせおよび濃度補正、すなわち図４のステップＳ６（マッチング）およびステップＳ７（補正係数算出））を行うことで、高速化を図ることができる。

なお、本実施例では、コリメータにより照視野をスリット状に絞り込んで得られた短冊状のＸ線画像を連結して長尺画像を作成するスロット撮影に適用している。もちろん、スロット撮影以外において、照視野をスリット状に絞り込まずに得られたＦＰＤと同サイズのＸ線画像を連結して長尺画像を作成する通常の長尺撮影にも適用することができる。通常の長尺撮影においても、スロット撮影と同様の効果を奏する。また、通常の長尺撮影においても、Ｘ線管とＦＰＤとを平行に移動させながら長尺撮影を行ってもよいし、Ｘ線管を固定した状態でＸ線管の向きを調整して傾け続けながら長尺撮影を行ってもよい。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、Ｘ線撮影装置は、図１に示すような装置であったが、複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する長尺撮影を行う装置であれば、立位姿勢のみの長尺撮影を行う装置であってもよいし、臥位姿勢のみの長尺撮影を行う装置であってもよい。また、立位姿勢・臥位姿勢の両方が適用可能な傾斜可能なテーブルを備えた長尺撮影を行う装置であってもよい。

（２）上述した実施例では、Ｘ線検出手段として、フラットパネル型Ｘ線検出器を例に採って説明したが、Ｘ線検出手段としては、例えばイメージインテンシファイア(Ｉ．Ｉ)などのように通常において用いられるものであれば、特に限定されない。

（３）上述した実施例では、先に撮影されたＸ線画像（前画像）に基づいて、後に撮影されたＸ線画像（後画像）に対して濃度補正を行ったが、逆に後画像に基づいて前画像に対して濃度補正を行ってもよい。位置合わせについても、基準となるＸ線画像は上述した実施例のように前画像であって、前画像に基づいて後画像の位置合わせを行ってもよいし、逆に、基準となるＸ線画像は後画像であって、後画像に基づいて前画像の位置合わせを行ってもよい。

（４）上述した実施例では、背景領域での画素値は高く、被検体領域での画素値は低かったが、逆に背景領域での画素値が低く、被検体領域での画素値が高い場合にも同様に適用することができる。

（５）上述した実施例では、位置合わせとして「テンプレートマッチング」を採用したが、テンプレートマッチング以外の位置合わせの手法で公知の手法であれば、位置合わせの具体的な手法については特に限定されない。

（６）上述した実施例では、位置合わせ（実施例ではテンプレートマッチング）を行ったが、画素値のパターンが互いに一致している場合には必ずしも位置合わせを行う必要はない。

（７）上述した実施例では、濃度補正係数ｆｇＣを補間したが、グリッドムラによる濃淡差が生じない場合には、必ずしも濃度補正係数ｆｇＣを補間する必要はない。

（８）上述した実施例では、位置合わせを行った後に濃度補正を行う処理を複数回繰り返したが、必ずしも繰り返す必要はない。

（９）上述した実施例では、重複領域Ｐａ，Ｐｂおよびそれ以外の画素領域（図６（ａ）では領域Ｓａ，Ｓｂ）は互いに隣接していたが、重複領域Ｐａ，Ｐｂの端の領域を除外して、複数の画素ラインから離間した領域を用いて濃度補正を行ってもよい。ただし、重複領域Ｐａ，Ｐｂに隣接した画素領域を用いて濃度補正を行う方が、精度が向上する。

１ … Ｘ線撮影装置
２２ … Ｘ線管
３２，４２ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
５１Ｃ … 位置合わせ部
５１Ｄ … 濃度補正部
５１Ｅ … 画像連結部
Ｐｐｒｅ … 前画像（先に撮影されたＸ線画像）
Ｐｐｏｓｔ … 後画像（後に撮影されたＸ線画像）
Ｐａ，Ｐｂ … 重複領域
Ｔｅｍｐ … テンプレート
Ｍａｔｃｈ … マッチング領域
ｐ … 連結位置
ｆｇＣ … 濃度補正係数
Ｐ_４ … 長尺画像（合成画像）
Ｍ … 被検体

Claims (3)

1. Ｘ線撮影を行うＸ線撮影装置であって、
   被検体に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、
   前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
   当該Ｘ線検出手段で得られた複数のＸ線画像を連結して長尺画像を作成する画像連結手段と、
   連結の対象となる互いに隣接する２つのＸ線画像において重複する画素領域である重複領域およびそれ以外の画素領域に基づいて、各々の画素値からなる画像の濃淡差を表す濃度段差を補正する濃度補正を行う濃度補正手段と
   を備え、
   当該濃度補正手段によって濃度補正が行われた画素値を有したＸ線画像を前記画像連結手段は連結して前記長尺画像を作成することを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
   前記Ｘ線検出手段で得られた複数のＸ線画像のうち基準となるＸ線画像に基づいて残りのＸ線画像の位置合わせを行う位置合わせ手段を備え、
   当該位置合わせ手段によって位置合わせが行われたＸ線画像に基づいて、前記濃度補正手段は前記濃度補正を行うことを特徴とするＸ線撮影装置。
3. 請求項２に記載のＸ線撮影装置において、
   前記位置合わせ手段による位置合わせを行った後に前記濃度補正手段による前記濃度補正を行う処理を複数回繰り返すことを特徴とするＸ線撮影装置。