JP2017000566A - 画像処理装置、放射線撮影装置、画像処理方法、プログラム、および記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】画像情報の欠損を防ぎつつ、画像毎の補正量のばらつきを低減して、出力画像の画質低下を抑制すること。
【解決手段】画像処理装置は、放射線を照射して取得した被写体画像から放射線を照射しない状態で取得したダーク画像を除去したダーク補正画像を取得するダーク補正部と、ダーク補正画像に含まれる画素を解析し、負値の画素値を含む画素の解析結果を評価値として取得する評価値取得部と、時間経過による評価値のばらつきに基づいて、負値の画素値を補正する加算値を取得する加算値取得部と、加算値をダーク補正画像の画素に加算する加算部と、を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像処理装置、放射線撮影装置、画像処理方法、プログラム、および記憶媒体に関するものである。

近年、アモルファスシリコンや単結晶シリコンからなる撮像素子（検出部）を二次元に配列し、放射線像の撮影を行う放射線撮影装置が実用化されている。このような放射線撮影装置では、撮像素子の暗電流等に起因した固定パターンノイズの影響を低減させるための処理として、被写体画像から放射線を照射しない状態で取得したダーク画像を差し引くダーク補正処理が行われる。

固定パターンノイズの出力は、動作温度の変動による暗電流の増減によって変動することが知られている。このため、ダーク画像の撮影から被写体撮影までの間に、固定パターンノイズが変動した場合、補正残りの固定パターンノイズが被写体信号に残存することによって被写体信号のコントラストが失われたり、過補正によって被写体信号が失われてしまう場合が生じ得る。

例えば、固定パターンノイズが減少し、過補正が発生するケースでは、ダーク補正後の画像中に０以下の負値の画素値を持つ画素が発生してしまう。ダーク補正後の画像処理において対数変換を行う際、負値の画素値を含む領域を正値に置換すると、被写体情報に不可逆な情報欠損を与える可能性が生じ得る。特許文献１では、補正時にける情報欠損が起こらないよう、最小の画素値が負の場合、最小の画素値が０になるように画像データの全体を正側にシフトする技術が提案されている。

特開２０１０−１２０８２号公報

しかしながら、特許文献１のように、画像毎に解析を行う構成では、同じ被写体を撮影した場合においても、装置のランダムなノイズなどの影響によって、シフト量（補正量）が画像ごとに変動してしまう。透視撮影のように、同じ被写体を連続撮影する場合に、シフト量（補正量）が各フレームでばらつき出力画像の階調がフリッカ状に変動すると、ダーク補正後の画像処理に影響が及ぶことになり、画質低下を引き起こす要因となり得る。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、画像情報の欠損を防ぎつつ、画像毎の補正量のばらつきを低減して、出力画像の画質低下を抑制することが可能な画像処理技術を提供する。

上記の目的を達成する本発明の一つの側面に係る画像処理装置は、放射線を照射して取得した被写体画像から放射線を照射しない状態で取得したダーク画像を除去したダーク補正画像を取得するダーク補正部と、前記ダーク補正画像に含まれる画素を解析し、負値の画素値を含む画素の解析結果を評価値として取得する評価値取得部と、時間経過による前記評価値のばらつきに基づいて、前記負値の画素値を補正する加算値を取得する加算値取得部と、前記加算値を前記ダーク補正画像の画素に加算する加算部と、を備えることを特徴とする。

上記の目的を達成する本発明の他の側面に係る画像処理装置は、放射線を照射して取得した被写体画像から放射線を照射しない状態で取得したダーク画像を除去したダーク補正画像を取得するダーク補正部と、前記ダーク補正画像に含まれる画素を解析し、負値の画素値を含む画素の解析結果を評価値として取得する評価値取得部と、時間の経過に従って複数取得した前記評価値に基づいて統計情報を取得する統計情報取得部と、前記統計情報に対する前記評価値のばらつきに基づいて、前記負値の画素値を補正する加算値を取得する加算値取得部と、前記加算値を前記ダーク補正画像の画素に加算する加算部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、画像情報の欠損を防ぎつつ、画像毎の補正量のばらつきを低減して、出力画像の画質低下を抑制することが可能な画像処理技術を提供することが可能になる。

画像処理装置の基本的な構成を示すブロック図。 画像処理装置が行う処理の流れを説明する図。 画像処理装置の動作を説明するための模式図。 評価値取得部が行う処理の流れを説明する図。 統計情報取得部及び加算値取得部の処理の流れを説明する図。 第２実施形態の加算値取得処理の流れを説明する図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

［第１実施形態］
図１を用いて、第１実施形態に係る画像処理装置の構成について説明する。図１は、本実施形態の画像処理装置１２０の基本的な構成を示すブロック図である。ここでは、一例として、画像処理装置１２０を備えた放射線撮影装置１００の構成を示している。図１に示す構成を放射線撮影システムということもある。また、本実施形態において放射線とは、Ｘ線だけに限らず、放射性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、例えば粒子線や宇宙線なども含まれるものとする。

放射線撮影装置１００は、放射線を発生させる放射線発生部１０１と、被写体１０２を載置するための載置部１０３（寝台）と、放射線を検出する検出部１０４と、を備えている。検出部１０４は、被写体１０２を通過した放射線に応じた画像データを出力する。検出部１０４は、例えば、ＣＣＤや、アモルファスシリコンや単結晶シリコンからなる固体撮像素子を二次元に配列した撮像素子を備えている。検出部１０４は、検出された放射線をデジタルデータに変換し、画像データとして出力する。

また、放射線撮影装置１００は、制御部１０５と、各種データを収集するデータ収集部１０６と、ユーザーの指示に従って画像処理や機器全体の制御を行う情報処理装置１０７と、情報処理装置１０７から出力される画像を表示する表示部１１９とを備えている。情報処理装置１０７は、検出部で検出された画像データを処理する画像処理装置１２０を有する。

制御部１０５（制御装置）は、放射線発生部１０１、検出部１０４、およびデータ収集部１０６（データ収集装置）を制御することが可能である。制御部１０５（制御装置）は、放射線発生部１０１の放射線を発生するタイミングと放射線発生部１０１の撮影条件を制御する。また、検出部１０４は、制御部１０５の制御に基づいて、放射線発生部１０１の放射線照射のタイミングと同期した放射線の検出処理を行い、検出した放射線をデジタルデータに変換し、画像データとして出力する。

データ収集部１０６は、制御部１０５の制御に基づいて、検出部１０４から各種デジタルデータを収集し、収集したデータを情報処理装置１０７の画像処理装置１２０に送信する。データ収集部１０６は、予め定められた送信レートに従い、画像データの画素を間引いて画像処理装置１２０に送信することが可能である。例えば、送信レートは、検出部１０４の全画素データと、表示部１１９の表示に必要な画素データとの比率から決定することが可能である。

情報処理装置１０７は、各構成要素の制御を行うＣＰＵ１１５と、各種データを一時的に記憶するメモリ１１６と、操作部１１７と、各種画像データを記憶する記憶部１１８と、画像処理装置１２０とを有する。情報処理装置１０７の各構成要素は、ＣＰＵバス１１４を介して電気的に接続されており、相互にデータの送受信が可能である。

メモリ１１６はＣＰＵ１１５の処理に必要な各種のデータやプログラムなどを記憶すると共に、ＣＰＵ１１５の作業用のワークメモリを含む。ＣＰＵ１１５は、メモリ１１６を用いて、操作部１１７に入力されるユーザーの指示に従い、情報処理装置１０７、画像処理装置１２０および放射線撮影装置１００の動作制御等を行う。

操作部１１７がユーザーの指示を受けると、ＣＰＵ１１５の全体的な制御の下に、放射線が照射され画像の取得が行われる。放射線発生部１０１から被写体１０２に所定の撮影条件で放射線が照射され、被写体１０２を通過した放射線は検出部１０４により検出される。ここで、制御部１０５は放射線発生部１０１に対して、電圧や電流、照射時間などの撮影条件を制御する。放射線発生部１０１は、所定の撮影条件で放射線が発生されるようになっている。検出部１０４で検出された放射線の情報は、デジタルデータに変換され、データ収集部１０６（データ収集装置）によって画像データとして収集される。

データ収集部１０６で収集され、送信された画像データは、情報処理装置１０７の内部において、ＣＰＵバス１１４を介して、画像処理装置１２０に入力される。データ収集部１０６から送信された画像データが画像処理装置１２０に入力されると、画像処理装置１２０の各構成によって画像処理が行われ、画像処理された画像が出力される。

画像処理装置１２０は、ダーク補正部１０８と、評価値取得部１０９と、統計情報取得部１１０と、加算値取得部１１１と、加算部１１２と、診断用画像処理部１１３とを備えている。尚、本実施形態において、画像処理装置１２０は情報処理装置１０７に搭載される形態としたが、本実施形態はこの構成に限るものではなく、例えば、画像処理装置１２０を情報処理装置１０７から独立した構成にしたり、ダーク補正を行う装置が専用のＣＰＵやメモリを有する構成としてもよい。また、画像処理装置１２０の構成をデータ収集部１０６や制御部１０５に設け、データ収集部１０６や制御部１０５において、画像処理を実行するようにしてもよい。

次に、放射線撮影装置１００の動作、および放射線撮影装置１００に含まれる画像処理装置１２０の動作を図２から図５を用いて説明する。図２は、画像処理装置１２０が行う処理の流れを説明する図である。

ステップＳ２０１において、放射線撮影装置１００は、制御部１０５の制御の下、放射線を照射しない状態でダーク画像を撮影する。検出部１０４は、放射線を照射しない状態（非露光状態）で電荷の蓄積動作を行い、蓄積された電荷に基づく画像をダーク画像として出力する。このダーク画像は、固体撮像素子の暗電流等に起因した固定パターンノイズ（検出部の固定出力成分）を含んだ画像であり、データ収集部１０６は固定パターンノイズを含んだダーク画像を収集する。データ収集部１０６は、収集したダーク画像を情報処理装置１０７に送信し、データ収集部１０６により送信されたダーク画像は、ＣＰＵバス１１４を介して、記憶部１１８に転送され、保存される。

尚、放射線撮影装置１００の検出部１０４は、ダーク画像に含まれるノイズの影響を軽減するために、複数枚のダーク画像（第一のダーク画像）を撮影し、画像処理装置１２０のダーク補正部１０８は、撮影された複数枚のダーク画像の特性を平均して、ダーク補正に用いることが可能である。

固定パターンノイズ（検出部の固定出力成分）の量は、撮影時の蓄積時間によって変動することが知られている。そのため、動画撮影を行う場合などのように、撮影時の動作モードやフレームレートの違いによって被写体の撮影時間（電荷の蓄積時間）が一定にならない場合が生じ得る。このような場合は、本ステップにおいて、複数の異なる蓄積時間に対応したダーク画像を撮影しておき、記憶部１１８に保存しておくことも可能である。この場合、ダーク補正部１０８は、制御部１０５から撮影時の動作モードやフレームレート等の撮影条件を示す情報を取得する。そして、ダーク補正部１０８は、撮影条件に対応するダーク画像を記憶部１１８から取得して、ダーク補正処理（Ｓ２０３）で用いることが可能である。

ステップＳ２０２において、放射線撮影装置１００は、放射線を照射して被写体画像の撮影を行う。操作部１１７を介したユーザーの指示に従って、制御部１０５は放射線発生部１０１からの放射線の照射動作と、検出部１０４の蓄積動作とを同期して行うように制御する。検出部１０４で撮影された被写体画像は、データ収集部１０６によって収集され、データ収集部１０６は、収集した被写体画像を情報処理装置１０７に送信する。送信された被写体画像データは、ＣＰＵ１１５の制御によりＣＰＵバス１１４を介して画像処理装置１２０に入力される。

ステップＳ２０３において、画像処理装置１２０のダーク補正部１０８は、放射線を照射して取得した被写体画像から放射線を照射しない状態で取得したダーク画像を除去したダーク補正画像を取得する（ダーク補正処理）。具体的には、ダーク補正部１０８は、ダーク補正処理を以下の（１）式に従って実行する。

Ｗ_ｉ＝Ｘ_ｉ−Ｄ （１）
ここで、Ｘ_ｉは撮影開始からｉ番目に取得した被写体画像を示し、Ｄはダーク画像を示し、Ｗ_ｉはダーク補正後の画像（ダーク補正画像）を示す。ダーク補正部１０８は、被写体画像Ｘ_ｉからダーク画像Ｄを減算することにより、被写体画像Ｘ_ｉに含まれる暗電流の固定パターンノイズ（検出部の固定出力成分）を除去する。なお、ダーク補正画像Ｗ_ｉ、被写体画像Ｘ_ｉ、およびダーク画像Ｄは、いずれも検出部１０４（センサ）のリニア出力を示す。また、被写体画像Ｘ_ｉとダーク画像Ｄとの差分（減算）により取得されるダーク補正画像Ｗ_ｉには負値が含まれる場合があり、ダーク補正画像Ｗ_ｉを格納する記憶部１１８は、符号付の情報を記憶することが可能である。

図３は、画像処理装置１２０の動作を説明するための模式図であり、図３において、参照番号３０は、一連の撮影操作が行われる際の固定パターンノイズ（検出部の固定出力成分）の変動を例示する図である。参照番号３１は、ダーク画像Ｄ、および被写体画像Ｘ_ｉの撮影の撮影シーケンスを例示する図である。

図３の参照番号３０に示すように、ダーク画像Ｄの撮影時点を基準として、ダーク画像Ｄの撮影から被写体画像Ｘ_ｉを取得するまでに、固定パターンノイズ（検出部の固定出力成分）の出力が変動してＡｉだけ低下しているケースを考える。固定パターンノイズの出力は時間の経過により変化するので、ステップＳ２０３のダーク補正処理では、ダーク画像撮影（Ｓ２０１）から被写体画像撮影（Ｓ２０２）までの時間経過により変動した固定パターンノイズの出力を考慮した補正をすることができない。

このため、被写体画像の一部（信号レベルの低い領域）で、ダーク画像Ｄよりも被写体画像Ｘ_ｉの信号（画素の画素値）が低くなる部分が生じると、被写体画像Ｘ_ｉとダーク画像Ｄとの差分により取得されるダーク補正画像Ｗ_ｉにおいて、画素情報として、画素の画素値が０以下となる領域３０１（図３）がダーク補正画像Ｗ_ｉ内に発生し得る。撮影中に固定パターンノイズ（検出部の固定出力成分）の変動Ａｉを直接測定するのは難しいため、撮影に伴って得られる画像情報から固定パターンノイズの変動Ａｉを推定し、固定パターンノイズの変動Ａｉを補正する処理が必要となる。

ステップＳ２０４において、画像処理装置１２０の評価値取得部１０９は、ダーク補正画像に含まれる画素を解析し、負値の画素値を含む画素の解析結果を評価値として取得する。例えば、評価値取得部１０９は、ダーク補正画像に含まれる画素を解析し、負値の画素値を含む一定割合の画素の解析結果を評価値として取得する。具体的には、評価値取得部１０９は、ダーク補正画像Ｗ_ｉに含まれる画素について、画素値が０以下となる画素の情報を解析する。そして、評価値取得部１０９は、解析結果に基づいて、ダーク補正画像Ｗ_ｉ内において画素値が０以下の画素の画素値を補正するための加算値を評価値Ｃ_ｉとして取得する。この評価値Ｃ_ｉの取得処理（評価値取得処理）が、撮影に伴って得られる画像情報から固定パターンノイズ（検出部の固定出力成分）の変動Ａｉを推定する処理に相当する。以下、図４を用いて、評価値取得部１０９が行う処理の流れを説明する。

（評価値取得部１０９の処理）
本処理において、評価値取得部１０９は、ダーク補正画像に画素値がゼロ以下の負値の画素値が含まれる場合に、ダーク補正画像について画素値のヒストグラムを生成し、ヒストグラムの下位から一定割合に対応する点の画素値を取得する。そして、評価値取得部１０９は、取得した画素値がゼロより小さい負値であるかの判定結果に基づいて、評価値を取得する。

まず、ステップＳ４０１において、評価値取得部１０９は、ダーク補正画像Ｗ_ｉに画素値０以下の画素があるか解析する。評価値取得部１０９は、ダーク補正画像に負値の画素値が含まれない場合に、ゼロに設定した評価値を取得する。具体的には、ダーク補正画像Ｗ_ｉに画素値０以下の画素がない場合（Ｓ４０１−Ｎｏ）、評価値取得部１０９は、画素情報がダーク補正処理により欠損するリスクがないと判断し、評価値取得部１０９は処理をステップＳ４０６に進める。そして、ステップＳ４０６において、評価値取得部１０９は評価値Ｃ_ｉ＝０として処理を終了する。

一方、ステップＳ４０１の判定で、評価値取得部１０９は、ダーク補正画像Ｗ_ｉに画素値０以下の画素があると判断する場合（Ｓ４０１−Ｙｅｓ）、評価値取得部１０９は処理をステップＳ４０２に進める。

ステップＳ４０２において、評価値取得部１０９は、ダーク補正画像Ｗ_ｉの画素の画素値に関するヒストグラムを作成する。図３の参照番号３０２は、評価値取得部１０９により作成されたヒストグラムを例示する図である。尚、評価値取得部１０９は、検出部の全画素数から放射線が遮蔽された領域の画素値を除外してヒストグラムを生成することが可能である。例えば、ヒストグラムの作成において、評価値取得部１０９は、公知の技術によって、コリメータなどで遮蔽されているような、画像中で明らかに診断対象とならない領域を除外したうえでヒストグラムを作成することが可能である。

ステップＳ４０３において、評価値取得部１０９は、放射線を検出する検出部の全画素数に一定割合を乗算して一定割合に対応する点の画素値を特定する。すなわち、評価値取得部１０９は、ヒストグラムの下位α％（一定割合）となる点の値Ｐ_ｉを取得する。Ｐ_ｉは符号付の値で、加算値として常に０以上の値を取る評価値Ｃ_ｉと区別している。ここで、αは、ダーク補正画像Ｗ_ｉにＣ_ｉを加算した後に画素の画素値が０以下になる画素の割合を示す情報である。すなわち、情報αは、ダーク補正処理により画素情報が損失する場合において、損失の許容度合を示す情報である。情報αの設定は、操作部１１７を介して任意に設定することが可能である。

ここで、α＝０とするのは、ダーク補正画像Ｗ_ｉの画素の画素値のうち最小値をＣ_ｉと設定することに相当する。このような場合、検出部のランダムなノイズなどの影響で突発的に低い画素値が発生した際に、画素値に対して、急激にＣ_ｉの値が高くなってしまい、過補正となる場合が生じ得る。

放射線撮影装置が出力する診断画像において、画素の画素値が０以下となり画素情報が失われてしまう画素が極少ない場合、検出部１０４の持つランダムなノイズと、Ｃ_ｉの値の変化との判別は難しく、被写体画像の診断性・有用性への影響は限定的である。このことから、被写体情報のごく一部の損失を許容することで、過補正の影響を低減すれば、より実用的な装置を提供することが可能になる。

評価値取得部１０９は、損失の許容度合い（α）を、被写体の種類や、検出部１０４のピクセル数やノイズ特性に応じて設定することが可能である。例えば、検出部１０４が３０００×３０００ピクセルからなる場合、評価値取得部１０９は、損失の許容度合いを示す許容範囲として、α＝０．０００００５（４５画素の情報が失われることを許容する）〜０．００５（４５０画素を許容する）程度の値に設定することができる。評価値取得部１０９は、損失の許容度合い（α）の下限および上限を設定して、損失の許容度合いを示す許容範囲を任意に設定することが可能である。

評価値取得部１０９は、判定結果に基づき、取得した画素値がゼロより小さい場合、当該画素値の絶対値を評価値として取得する。具体的には、ステップＳ４０４において、評価値取得部１０９は、ステップＳ４０３で取得したＰ_ｉについて、Ｐｉ＜０であるかを判定する。評価値取得部１０９は、Ｐ_ｉ＜０と判定する場合（Ｓ４０４−Ｙｅｓ）、処理をステップＳ４０５に進める。

ステップＳ４０５において、評価値取得部１０９は、Ｐ_ｉの絶対値を評価値Ｃ_ｉとして設定する。すなわち、評価値取得部１０９は、Ｃ_ｉ＝|Ｐ_ｉ|として処理を終了する。

一方、評価値取得部１０９は、判定結果に基づき、取得した画素値がゼロ以上である場合に、ゼロに設定した評価値を取得する。具体的には、ステップＳ４０４の判定で、評価値取得部１０９は、Ｐ_ｉ＜０でないと判定する場合（Ｓ４０４−Ｎｏ）、評価値取得部１０９は処理をステップＳ４０６に進める。すなわち、Ｐ_ｉが０以上（Ｐ_ｉ≧０）である場合、評価値取得部１０９は、Ｃ_ｉの加算処理をせずとも、情報が失われる画素の数が許容値以下（許容範囲以内）と判断する。そして、ステップＳ４０６において、評価値取得部１０９は、評価値Ｃ_ｉ＝０として処理を終了する。

評価値取得部１０９は、以上のステップＳ４０１〜Ｓ４０６の処理を実行することにより、図３のヒストグラム３０２に例示するように、ダーク補正画像Ｗ_ｉのヒストグラムから、評価値Ｃ_ｉを取得することができる。

図２に戻り、ステップＳ２０５の処理について説明する。本ステップにおいて、統計情報取得部１１０は、時間の経過に従って複数取得した評価値に基づいて統計情報を取得する。すなわち、統計情報取得部１１０は、複数のフレームにおける評価値Ｃ_ｉの統計量を取得する処理を実行する。ステップＳ２０４で取得した評価値Ｃ_ｉは、ダーク補正画像Ｗ_ｉを解析して取得したものであるため、ノイズの影響や、撮影している被写体の動きなどにより、同じ被写体を透視撮影する場合においても画像によって評価値が変動してしまうことがある。本来補正すべき固定パターンノイズ（検出部の固定出力成分）の変動Ａｉは、近隣のフレーム間で急激に変動するケースは少ない。例えば、透視撮影では１５ＦＰＳなどの高フレームレートで撮影を行うことが多いが、一般的には１／１５秒間に変動する温度や固定パターンの出力変動は、極々微量であるためである。そのため、図３の評価値Ｃ_ｉの時間的変動３０３に示すように、時間の経過に従って変動する評価値Ｃ３０４に基づいて、急激な画素値の変動に対して補正を行うと、各フレームでばらつき出力画像の階調がフリッカ状に変動する場合が生じ得る。統計情報取得部１１０は、フリッカ状の変動が起こりにくいような加算値Ｅ３０５を取得するために、時間の経過に従って変動する評価値Ｃ_ｉの統計量を取得する。

統計情報取得部１１０は、複数の評価値Ｃ_ｉの経時的な変化を測定するための統計情報として、評価対象となるフレームに対して前数秒間のフレームにおける評価値Ｃ_ｉの平均値や、標準偏差などを取得することが可能である。尚、統計情報として、平均値や、標準偏差は例示的なものであり、統計情報取得部１１０は、種々の統計情報を取得することが可能である。また、統計情報取得部１１０は、統計量の取得のために使用するフレーム数を、保存用メモリのサイズや、フレームレート、撮影手技によって設定することができる。

ステップＳ２０６において、加算値取得部１１１は、統計情報に対する評価値のばらつきに基づいて、負値の画素値を補正する加算値を取得する。具体的には、加算値取得部１１１は、統計情報取得部１１０により取得された統計情報に対する評価値Ｃ_ｉのばらつきが閾値を超えるか否かの判定結果に基づいて、負値の画素値を補正するための加算値Ｅ_ｉを取得する。図５は統計情報取得部１１０および加算値取得部１１１の処理の流れを説明する図である。ここでは、統計情報として、評価対象となる対象フレームに対して前数秒間の前フレームにおける評価値Ｃ_ｉの平均値および標準偏差を用いて加算値を取得する処理（加算値取得処理）を、図５を用いて説明する。

まず、統計情報取得部１１０は、統計情報として、過去に撮影された複数フレームの評価値に基づく平均値および当該評価値に基づく標準偏差を取得し、標準偏差に基づいて閾値を取得する。具体的には、ステップＳ５０１において、統計情報取得部１１０は統計情報を取得するための計算を行い、統計情報として、評価値の平均値および評価値に基づく標準偏差を取得する。統計情報取得部１１０は、（２）式によって（ｉ−Ｎ）〜（ｉ−１）フレーム間の評価値Ｃに対する平均値Ｍ_ｉを取得し、（３）式によって評価値に基づく標準偏差σ_ｉを取得する。統計情報取得部１１０は、Ｎの値を、保存用メモリのサイズや、フレームレート、撮影手技によって決定することができる。尚、統計情報取得部１１０はＮの値を、例えば、Ｎ＝１０枚以上などのように、任意に設定することができる。

次に、加算値取得部１１１は、処理対象の現フレームの評価値と平均値との差分の絶対値が閾値を超えるか否かの判定結果に基づいて、負値の画素値を補正するための加算値を取得する。すなわち、加算値取得部１１１は、ステップＳ５０２の判定結果に基づいて、統計情報に対する評価値のばらつきが閾値を超えない場合、評価値取得部１０９が取得した評価値を加算値として取得する。具体的には、ステップＳ５０２において、加算値取得部１１１は、評価値Ｃ_ｉの閾値処理を行う。加算値取得部１１１は、以下の（４）式により、閾値Ｔｈ_１を、標準偏差σ_ｉに基づいて取得することが可能である。

Ｔｈ_１＝λ×σ_ｉ （４）
ここで、λは平均値Ｍ_ｉからのバラつきを許容する程度を決める係数であり、加算値取得部１１１は、被写体や階調処理の特性にあわせた値をλとして設定することができる。加算値取得部１１１は、当該フレームの評価値Ｃ_ｉと、平均値Ｍ_ｉとの差の絶対値が閾値Ｔｈ_１よりも小さいと判定する場合（Ｓ５０２−Ｙｅｓ）、処理をステップＳ５０３に進める。

そして、ステップＳ５０３において、加算値取得部１１１は、加算値を評価値に設定する。すなわち、加算値取得部１１１は、加算値Ｅ_ｉ＝評価値Ｃ_ｉと設定して処理を終了する。

一方、加算値取得部１１１は、ステップＳ５０２の判定結果に基づいて、統計情報に対する評価値のばらつきが閾値以上となる場合、統計情報取得部１１０が取得した統計情報を加算値として取得する。具体的には、ステップＳ５０２の判定で、加算値取得部１１１は、フレームの評価値Ｃ_ｉと、平均値Ｍ_ｉとの差の絶対値が閾値Ｔｈ_１以上と判定する場合（Ｓ５０２−Ｎｏ）、加算値取得部１１１は、許容できない量の評価値のバラつきが発生していると判断して、処理をステップＳ５０４に進める。そして、ステップＳ５０４において、加算値取得部１１１は加算値を平均値に設定する。すなわち、加算値取得部１１１は、加算値Ｅ_ｉ＝平均値Ｍ_ｉと設定して、処理を終了する。

統計情報取得部１１０は、以上のステップＳ５０１の処理により統計量を取得し、加算値取得部１１１は、ステップＳ５０２において閾値処理を行い、更に、加算値取得部１１１は、ステップＳ５０３、Ｓ５０４の処理を行って、加算値Ｅ_ｉを取得する。

尚、ステップＳ５０２の閾値処理について、ここでは閾値Ｔｈ_１を標準偏差σ_ｉから取得したが、本実施形態はこれに限定するものではなく、例えば、検出部１０４の特性や、被写体の種類や撮影方法に従って、視覚的にフリッカが問題なくなるような閾値をあらかじめ固定値として決めておき、使用することも可能である。また、当該フレームの評価値Ｃ_ｉと平均値Ｍ_ｉの差に限らず、加算値取得部１１１は、例えば、当該フレームＣ_ｉと、当該フレームＣ_ｉの前フレームＣ_ｉ−１の差を閾値Ｔｈ_１と比較することも可能である。

また、統計情報取得部１１０は、（２）、（３）式の処理において、平均値Ｍ_ｉおよび標準偏差σ_ｉを、（ｉ−Ｎ）〜（ｉ−１）フレーム間の評価値Ｃから取得したが、本実施形態の処理はこの例に限定されるものではない。統計情報取得部１１０は、評価値Ｃの代わりに取得された加算値を用いて統計情報を取得することも可能である。例えば、ステップＳ５０３、Ｓ５０４で加算値が取得された後に、後続のフレームについて図５の処理を再帰的に実行する場合、ステップＳ５０１において、統計情報取得部１１０は、先の処理で取得された加算値Ｅに基づいて、統計情報を取得することが可能である。この場合、統計情報取得部１１０は、以下の（５）、（６）式により、平均値Ｍ_ｉと標準偏差σ_ｉとを取得することが可能である。

説明を図２に戻し、ステップＳ２０７において、加算部１１２は、加算値をダーク補正画像の画素に加算する。すなわち、加算部１１２は、（７）式に従って、ステップＳ２０６で取得された加算値Ｅ_ｉを、ダーク補正画像Ｗ_ｉに加算し、画素値が０以下の画素を補正した被写体画像Ｙ_ｉ（補正済みの被写体画像）を取得する。加算部１１２は、被写体画像（Ｘ_ｉ）を、固定パターンノイズ（検出部の固定出力成分：Ｄ）および固定パターンノイズの変動を加算値Ｅ_ｉで補正した画像を、補正済みの被写体画像Ｙ_ｉとして出力する。

Ｙ_ｉ=Ｗ_ｉ+Ｅ_ｉ=Ｘ_ｉ-Ｄ+Ｅ_ｉ （７）
ステップＳ２０８において、補正済みの被写体画像Ｙ_ｉは、診断用画像処理部１１３に入力され、診断用画像処理部１１３は、補正済みの被写体画像Ｙ_ｉに対して、対数変換処理、ゲイン補正、欠陥補正などの前処理を行った後、ノイズ低減処理、各種強調処理や階調変換処理を適用した後、診断を行うための画像（診断用画像）を出力する。尚、診断用画像処理部１１３による画像処理は上記に例示した処理に限定されるものではなく、他の既知の画像処理を、補正済みの被写体画像Ｙ_ｉに適用することが可能である。

本実施形態によれば、ダーク補正後の画像情報の欠損を防ぎつつ、画像毎の補正量のばらつきを低減して、出力画像の画質低下を抑制することが可能な画像処理技術を提供することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の画像処理装置の構成について説明する。本実施形態の基本的な装置構成は第１実施形態で説明した図１と同様の装置構成を有する。また、本実施形態の画像処理装置における処理フローも第１実施形態の画像処理装置における処理フローと多くが共通するため、重複する構成や処理については詳細な説明を省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

第２実施形態の画像処理装置は、加算値取得部１１１の処理が第１実施形態で説明した処理と相違する。本実施形態では、加算値取得部１１１は、時間経過による評価値のばらつきに基づいて、負値の画素値を補正する加算値を取得する。具体的には、加算値取得部１１１は、時間経過による評価値のばらつきが閾値を超えるか否かの判定結果に基づいて、負値の画素値を補正するための加算値を取得する。以下、図６を用いて、第２実施形態における加算値取得部１１１の処理を説明する。

図６は、第２実施形態の加算値取得処理の流れを説明する図である。加算値取得部１１１は、時間経過による評価値のばらつきとして、処理対象の現フレームの評価値と、現フレームに対する前フレームの加算値との差分を取得し、差分の絶対値が閾値を超えるか否かの判定結果に基づいて、現フレームの加算値を取得する。

具体的には、まず、ステップＳ６０１において、加算値取得部１１１は、評価値Ｃｉに関する閾値処理を行う。閾値Ｔｈ_２は、評価値Ｃ_ｉのバラつきを許容する程度を決める係数であり、加算値取得部１１１は、被写体や階調処理の特性に基づいた値を閾値Ｔｈ_２として設定することができる。また、本実施形態において、加算値取得部１１１は、加算値Ｅ_ｉを以下の（８）式に基づいて取得することが可能である。（８）式において、βは所定の重み係数を示す。

加算値取得部１１１は、加算値Ｅ_ｉを、ｉ番目以前のフレームの加算値Ｅ_ｉ-1にリカーシブフィルタを適用して取得することが可能である。この値は、評価値Ｃから値のバラつき（ノイズ）を除去したうえで、時間的に平滑化したものに相当する。加算値取得部１１１は、加算値Ｅ_１の初期値をＣ_１として設定し、フレーム毎に再帰的に処理を実行していく。

ステップＳ６０１において、処理対象となる当該フレームの評価値Ｃ_ｉと、前フレームの加算値Ｅ_ｉ−１との差の絶対値が閾値Ｔｈ_２以上である場合（Ｓ６０１−Ｎｏ）、加算値取得部１１１は、評価値Ｃ_ｉが突発的な値であると判定し、処理をステップＳ６０２に進める。

加算値取得部１１１は、現フレームの評価値と、現フレームに対する前フレームの加算値との差分の絶対値が閾値以上となり、かつ、現フレームの評価値と前フレームの加算値との差分がゼロより小さい負値である場合に、前フレームの加算値から閾値を減算した値に基づいて、現フレームの評価値を補正する。すなわち、ステップＳ６０２において、Ｃ_ｉとＥ_ｉ−１との差が負の場合（０より小さい場合：Ｓ６０２−Ｙｅｓ）、加算値取得部１１１は、処理をステップＳ６０３に進める。そして、ステップＳ６０３において、加算値取得部１１１は評価値を、Ｃ_ｉ＝Ｅ_ｉ−１−Ｔｈ_２に設定して、処理をステップＳ６０５に進める。

一方、加算値取得部１１１は、現フレームの評価値と、現フレームに対する前フレームの加算値との差分の絶対値が閾値以上となり、かつ、現フレームの評価値と前フレームの加算値との差分がゼロ以上である場合に、前フレームの加算値に閾値を加算した値に基づいて、現フレームの評価値を補正する。

すなわち、ステップＳ６０２の判定で、Ｃ_ｉとＥ_ｉ−１との差が０以上の場合（Ｓ６０２−Ｎｏ）、加算値取得部１１１は、処理をステップＳ６０４に進める。そして、ステップＳ６０４において、加算値取得部１１１は評価値を、Ｃ_ｉ＝Ｅ_ｉ−１＋Ｔｈ_２に設定して、処理をステップＳ６０５に進める。

また、ステップＳ６０１の判定で、処理対象となる当該フレームの評価値Ｃｉと、前フレームの加算値Ｅ_ｉ−１との差の絶対値が閾値Ｔｈ_２よりも小さい場合（Ｓ６０１−Ｙｅｓ）、加算値取得部１１１は、評価値Ｃ_ｉの補正を行わずに処理をステップＳ６０５に進める。

ステップＳ６０５において、加算値取得部１１１は、（８）式に従い、加算値の取得処理を実行する。加算値取得部１１１は、現フレームの評価値と、フレームに対する前フレームの加算値との差分の絶対値が閾値を超えない場合（Ｓ６０１−Ｙｅｓ）、前フレームの加算値と現フレームの評価値とに基づいて、現フレームにおける加算値を取得する。

一方、加算値取得部１１１は、現フレームの評価値と、フレームに対する前フレームの加算値との差分の絶対値が閾値以上となる場合（Ｓ６０１−Ｎｏ）、前フレームの加算値と補正した評価値とに基づいて、現フレームにおける加算値を取得する。この場合、加算値取得部１１１は、ステップＳ６０３、Ｓ６０４において、評価値Ｃ_ｉが補正されている場合、補正した評価値Ｃ_ｉの値を用いて加算値Ｅを取得する。

本実施形態によれば、第１実施形態で得られる効果に加えて、更に評価値や統計情報を取得するための演算負荷を軽減することにより処理速度の向上や、使用メモリ量の軽減を図ることが可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１２０：画像処理装置、１０８：ダーク補正部、１０９：評価値取得部、
１１０：統計情報取得部、１１１：加算値取得部、１１２：加算部

Claims (22)

1. 放射線を照射して取得した被写体画像から放射線を照射しない状態で取得したダーク画像を除去したダーク補正画像を取得するダーク補正部と、
   前記ダーク補正画像に含まれる画素を解析し、負値の画素値を含む画素の解析結果を評価値として取得する評価値取得部と、
   時間経過による前記評価値のばらつきに基づいて、前記負値の画素値を補正する加算値を取得する加算値取得部と、
   前記加算値を前記ダーク補正画像の画素に加算する加算部と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記加算値取得部は、
   前記時間経過による前記評価値のばらつきとして、処理対象の現フレームの評価値と、前記現フレームに対する前フレームの加算値との差分を取得し、
   前記差分の絶対値が閾値を超えるか否かの判定結果に基づいて、前記現フレームの加算値を取得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. 前記加算値取得部は、
   現フレームの評価値と、現フレームに対する前フレームの加算値との差分の絶対値が閾値以上となり、かつ、前記現フレームの評価値と前記前フレームの加算値との差分がゼロより小さい負値である場合に、前記前フレームの加算値から前記閾値を減算した値に基づいて、前記現フレームの評価値を補正することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記加算値取得部は、
   現フレームの評価値と、現フレームに対する前フレームの加算値との差分の絶対値が閾値以上となり、かつ、前記現フレームの評価値と前記前フレームの加算値との差分がゼロ以上である場合に、前記前フレームの加算値に前記閾値を加算した値に基づいて、前記現フレームの評価値を補正することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
5. 前記加算値取得部は、
   前記差分の絶対値が閾値を超えない場合、前記前フレームの加算値と前記現フレームの評価値とに基づいて、前記現フレームにおける加算値を取得し、
   前記加算値取得部は、
   前記差分の絶対値が閾値以上となる場合、前記前フレームの加算値と前記補正した評価値とに基づいて、前記現フレームにおける加算値を取得することを特徴とする請求項３または４に記載の画像処理装置。
6. 前記評価値取得部は、前記ダーク補正画像に含まれる画素を解析し、負値の画素値を含む一定割合の画素の解析結果を評価値として取得し、
   前記加算値取得部は、時間経過による前記評価値のばらつきが閾値を超えるか否かの判定結果に基づいて、前記負値の画素値を補正するための加算値を取得することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 放射線を照射して取得した被写体画像から放射線を照射しない状態で取得したダーク画像を除去したダーク補正画像を取得するダーク補正部と、
   前記ダーク補正画像に含まれる画素を解析し、負値の画素値を含む画素の解析結果を評価値として取得する評価値取得部と、
   時間の経過に従って複数取得した前記評価値に基づいて統計情報を取得する統計情報取得部と、
   前記統計情報に対する前記評価値のばらつきに基づいて、前記負値の画素値を補正する加算値を取得する加算値取得部と、
   前記加算値を前記ダーク補正画像の画素に加算する加算部と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
8. 前記評価値取得部は、
   前記ダーク補正画像に画素値がゼロ以下の負値の画素値が含まれる場合に、前記ダーク補正画像について画素値のヒストグラムを生成し、
   前記ヒストグラムの下位から一定割合に対応する点の画素値を取得し、
   前記取得した画素値がゼロより小さい負値であるかの判定結果に基づいて、前記評価値を取得することを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記評価値取得部は、放射線を検出する検出部の全画素数から放射線が遮蔽された領域の画素値を除外して前記ヒストグラムを生成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. 前記評価値取得部は、放射線を検出する検出部の全画素数に前記一定割合を乗算して前記一定割合に対応する点の画素値を特定することを特徴とする請求項８または９に記載の画像処理装置。
11. 前記評価値取得部は、前記判定結果に基づき、前記取得した画素値がゼロより小さい場合、当該画素値の絶対値を評価値として取得することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. 前記評価値取得部は、前記判定結果に基づき、前記取得した画素値がゼロ以上である場合に、ゼロに設定した評価値を取得することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
13. 前記評価値取得部は、前記ダーク補正画像に前記負値の画素値が含まれない場合に、ゼロに設定した評価値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。
14. 前記評価値取得部は、前記ダーク補正画像に含まれる画素を解析し、負値の画素値を含む一定割合の画素の解析結果を評価値として取得し、
    前記加算値取得部は、前記統計情報に対する前記評価値のばらつきが閾値を超えるか否かの判定結果に基づいて、前記負値の画素値を補正するための加算値を取得することを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
15. 前記加算値取得部は、前記判定結果に基づいて、前記統計情報に対する前記評価値のばらつきが閾値を超えない場合、前記評価値取得部が取得した前記評価値を前記加算値として取得することを特徴とする請求項１４に記載の画像処理装置。
16. 前記加算値取得部は、前記判定結果に基づいて、前記統計情報に対する前記評価値のばらつきが閾値以上となる場合、前記統計情報取得部が取得した前記統計情報を前記加算値として取得することを特徴とする請求項１４に記載の画像処理装置。
17. 前記統計情報取得部は、
    前記統計情報として、過去に撮影された複数フレームの評価値に基づく平均値および当該評価値に基づく標準偏差を取得し、
    前記標準偏差に基づいて前記閾値を取得し、
    前記加算値取得部は、
    処理対象の現フレームの評価値と前記平均値との差分の絶対値が前記閾値を超えるか否かの判定結果に基づいて、前記負値の画素値を補正するための加算値を取得することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
18. 放射線を発生させる放射線発生部と、
    前記放射線を検出する検出部と、
    前記検出部で検出された画像データを処理する請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
    を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
19. 放射線を照射して取得した被写体画像から放射線を照射しない状態で取得したダーク画像を除去したダーク補正画像を取得する工程と、
    前記ダーク補正画像に含まれる画素を解析し、負値の画素値を含む画素の解析結果を評価値として取得する工程と、
    時間経過による前記評価値のばらつきに基づいて、前記負値の画素値を補正する加算値を取得する加算値取得部と、
    前記加算値を前記ダーク補正画像の画素に加算する工程と、
    を有することを特徴とする画像処理方法。
20. 放射線を照射して取得した被写体画像から放射線を照射しない状態で取得したダーク画像を除去したダーク補正画像を取得するダーク補正工程と、
    前記ダーク補正画像に含まれる画素を解析し、負値の画素値を含む画素の解析結果を評価値として取得する評価値取得工程と、
    時間の経過に従って複数取得した前記評価値に基づいて統計情報を取得する統計情報取得工程と、
    前記統計情報に対する前記評価値のばらつきに基づいて、前記負値の画素値を補正する加算値を取得する加算値取得工程と、
    前記加算値を前記ダーク補正画像の画素に加算する加算工程と、
    を有することを特徴とする画像処理方法。
21. コンピュータを、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像処理装置の各部として機能させるためのプログラム。
22. 請求項２１に記載のプログラムを記憶した、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。