JP2017077405A - 放射線撮影システム、画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 長尺撮影における画質を向上させることが可能な放射線撮影技術を提供すること。【解決手段】一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺の放射線画像を生成する放射線撮影システムは、被検者が撮影された放射線画像を用いて、放射線撮影装置の構造を含む放射線画像を補正する補正値を推定する補正値推定部と、被検者が撮影された放射線画像と補正値とを用いて、放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成する処理部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、放射線撮影システム、画像処理装置及び画像処理方法に関するものである。

医療現場では放射線を用いた撮影に基づく診断や治療が盛んに行なわれており、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いて撮影された放射線画像によるデジタル画像診断が世界的に普及しつつある。ＦＰＤはフォトダイオードをマトリクス状に配置したガラス基板上に放射線を可視光に変換する蛍光体を形成することで、平坦化、薄型化、軽量化を実現した放射線撮影装置である。

ＦＰＤは出力を直ちにデジタル画像化できるメリットの他、ハンドリングが容易なため、ポータブルやモバイルなどの自由度の高い撮影が可能である。また、ＦＰＤを用いた放射線撮影の診断技術の一つとして被検者の脊髄や下肢の全体や全身を撮影するといった、診断領域が広い撮影（以下、長尺撮影と称する）も行われている。特許文献１や特許文献２には、複数のＦＰＤを並べて撮影することで、長尺撮影を行うことができる放射線撮影システムが開示されている。

特開２０１２−０４０１４０号公報 特許０３４７５８４７号公報

特許文献１や特許文献２において、ＦＰＤの一部を重ねながら複数のＦＰＤを並べて撮影する際、下側のＦＰＤには上側のＦＰＤの構造が写り込んでしまう。この課題を解決するため、特許文献１や特許文献２は長尺撮影用にＦＰＤの額縁構造を工夫することでこの写り込みを軽減する方法が開示されている。これらの方法によれば撮影された放射線画像の重複部に生じるＦＰＤの構造写り込みを単純化し、画像補正ができることが特許文献２に記載されている。

一方でＦＰＤの普及により既に複数のＦＰＤを有している病院施設も多く、これを用いて長尺撮影をしたいという強い市場要望が存在する。この場合、長尺撮影時におけるＦＰＤ重複部にはＦＰＤの構造物が写り込み、画像補正で取り除くことが困難になる。

そこで本発明は、このような課題に鑑み、長尺撮影における画質を向上させることが可能な放射線撮影技術の提供を目的とする。

本発明の目的を達成するために、本発明の一つの側面に係る放射線撮影システムは、一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺の放射線画像を生成する放射線撮影システムであって、
被検者が撮影された放射線画像を用いて、前記放射線撮影装置の構造を含む放射線画像を補正する補正値を推定する補正値推定手段と、
前記被検者が撮影された放射線画像と前記補正値とを用いて、前記放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成する処理手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、長尺撮影における画質を向上させることが可能な放射線撮影技術を提供することが可能になる。すなわち、放射線撮影装置の構造が写り込んだ長尺画像の画質を向上させることができる。

実施形態の放射線撮影システムの概略構成を示す図。 実施形態の放射線撮影システムのＦＰＤと放射線画像の関係を示す図。 実施形態の放射線撮影システムの画像表示制御部の構成を示す図。 実施形態の放射線撮影システムの構造低減処理を説明する図。 放射線エネルギースペクトルとビームハードニングを示す図。 実施形態の放射線撮影システムの構造低減処理を示す図。 実施形態の放射線撮影システムの構造低減処理を模式的に説明する図。 実施形態の放射線撮影システムの処理の流れを説明する図。 実施形態の放射線撮影システムの画像表示制御部の構成を示す図。 実施形態の放射線撮影システムの画像表示制御部の構成を示す図。

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に複数の放射線撮影装置（ＦＰＤ）を並べて行われる長尺撮影に用いられる放射線撮影システムの概略構成を示す。放射線撮影システムは、一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺の放射線画像を生成することが可能である。放射線撮影システムは、放射線を発生させる放射線発生部１１２を備えている。放射線発生部１１２は、照射範囲１１４に放射線を照射することが可能である。また、放射線撮影システムは、複数の放射線撮影装置（ＦＰＤ１２０、１２２、１２４）を備えている。ここでは、放射線撮影装置として、３つのＦＰＤ１２０、１２２、１２４を備えた構成を示すが、ＦＰＤの数は３つに限定されず、２つのＦＰＤ、４つ以上のＦＰＤであってもよい。複数のＦＰＤ１２０、１２２、１２４は、被検者１００を通過した放射線を検出し、放射線の強度に応じた放射線画像を生成する。生成された放射線画像は画像表示制御部１３０へ送信される。

複数の放射線撮影装置（ＦＰＤ）は、撮影台１１０内に収納されている。撮影台１１０は、複数の放射線撮影装置（ＦＰＤ１２０、１２２、１２４）を支持する支持部（架台機能）を有しており、被検者１００を支持する機能や寝台としての機能を有してもよい。

撮影台１１０には、複数の放射線撮影装置（ＦＰＤ）の一部が重ねられた状態で配置される。例えば、図１に示すように、ＦＰＤ１２０とＦＰＤ１２２とは、一部が互いに重なるように配置されている。また、ＦＰＤ１２２とＦＰＤ１２４とは、一部が互いに重なるように配置されている。ＦＰＤ１２２は、ＦＰＤ１２０とＦＰＤ１２４の背面側、つまり放射線発生部１１２の位置を基準として、ＦＰＤ１２０およびＦＰＤ１２４よりも遠い位置に配置されており、ＦＰＤ１２２の放射線画像にはＦＰＤ１２０とＦＰＤ１２４の構造が写り込むことになる。

また、放射線撮影システムは、複数の放射線撮影装置（ＦＰＤ１２０、１２２、１２４）のそれぞれから出力された放射線画像に対して画像処理を行ない、画像を生成する画像表示制御部１３０（画像処理装置）と、生成された画像を表示する表示部１３２と、操作者が指示を行うための操作部１３４とを備えている。また、画像表示制御部１３０（画像処理装置）は、各構成要素を制御する機能を有している。

画像表示制御部１３０は、複数のＦＰＤ１２０、１２２、１２４に接続されている。具体的には、画像表示制御部１３０は、複数のＦＰＤ１２０、１２２、１２４と有線または無線のネットワークもしくは専用線で接続されている。複数のＦＰＤ１２０、１２２、１２４は、放射線発生部１１２で発生した放射線を撮像し、放射線画像を画像表示制御部１３０に出力する。画像表示制御部１３０は、コンピュータ上で動作するアプリケーション機能を有している。

画像表示制御部１３０は、複数のＦＰＤ１２０、１２２、１２４の動作を制御しつつ、表示部１３２へ画像を出力したり、医療用画像管理システム（ＰＡＣＳ）に画像を転送することが可能である。

画像表示制御部１３０は、放射線発生部１１２の放射線を発生するタイミングと放射線の撮影条件の設定を制御することが可能である。また、画像表示制御部１３０は、複数のＦＰＤ１２０、１２２、１２４の撮影タイミングを制御することが可能である。これにより、画像表示制御部１３０は、放射線発生部１１２から放射線を照射し、各ＦＰＤに対して同時に撮影を行わせることで、放射線画像を出力させることができる。

また、画像表示制御部１３０（画像処理装置）は、階調処理等の診断用画像処理を行う機能を有しており、表示部１３２は、画像表示制御部１３０から出力される当該画像を表示させる。各ＦＰＤで撮影された複数の放射線画像は画像表示制御部１３０でつなぎ合わせ処理され、被検者１００の一枚の長尺の放射線画像（以下、長尺画像ともいう）が生成される。このつなぎ合わせ処理は各ＦＰＤの位置のずれや回転のずれをパターンマッチング等で整合性を取り、位置ずれを補正してから各放射線画像をつなぎ合わせる。生成された長尺撮影は被検者１００の全体を観察できる画像であり、全脊椎撮影や全下肢撮影などに用いられる。表示部１３２は、画像表示制御部１３０（画像処理装置）から出力される長尺画像を表示させる。

本発明の実施形態に係る放射線撮影システムでは、１回の放射線の照射によって、被検者１００の全脊髄や全下肢の長尺撮影を行うことができる。これらの撮影は主に整形領域や高齢者の診断に用いられるため、長時間姿勢を維持することが困難な患者に対して１回の放射線の照射で長尺撮影が行える極めて有用な技術である。また、複数回で放射線を照射する従来の放射線撮影システムは被検者１００に放射線の照射重複領域が生じてしまい、被曝量が増えてしまうが、本発明の実施形態に係る放射線撮影システムではそのような問題点も解消される。

しかしながら、本発明の実施形態に係る放射線撮影システムでは、ＦＰＤ１２０、１２４の背後にＦＰＤ１２２が重なり合うように配置されている。このため、ＦＰＤ１２２の放射線画像には、ＦＰＤ１２０、１２４の蛍光体、回路基板、支持物等の構造が写り込む領域が存在する。この領域について、本発明の実施形態に係る放射線撮影システムのＦＰＤと放射線画像の関係を示す図２を用いて説明する。

ＦＰＤは、放射線入射面側から、放射線を検出する蛍光体、フォトダイオード、ＴＦＴが形成されたガラス基板２０３、ガラス基板２０３を支持する基台２０４、ガラス基板２０３を粘着保持して基台２０４に設置させる粘着材２０５と、ガラス基板２０３から電気信号を出力させる制御基板２０６が積層された結合体を内包する。ガラス基板２０３と制御基板２０６は、フレキシブル基板２０７を介して接続されている。

また、ＦＰＤの外装筺体は、金属から成る金属筺体２０８と、放射線を透過させる放射線透過部材から成る放射線透過部２０９とから構成される。ガラス基板２０３は、放射線を検出可能な有効画素領域と、有効画素領域の外周に辺縁部を有する。

ＦＰＤ１２２は、その有効画素領域がＦＰＤ１２０の有効画素領域と一部重なるように配置され、長尺画像を形成したときに被検者１００の放射線画像に欠損が生じないようにする。この結果、ＦＰＤ１２２から取得される放射線画像２０１には、ＦＰＤ１２０の内部構造が写り込んだ構造写り込み領域２０２が生じてしまう。構造写り込み領域２０２には、ＦＰＤ１２０におけるガラス基板２０３、フレキシブル基板２０７、基台２０４、金属筺体２０８の一部が画像情報として含まれる。このように構造写り込み領域２０２は放射線透過率が低い構造物によって診断に不要な画像情報が写り込んでしまい、長尺画像の診断時の妨げとなる可能性がある。

以降の説明では、図３に示す本発明の実施形態に係る放射線撮影システムの構成図を用いて、上述したＦＰＤの重ね合わせに起因する長尺画像の構造写り込みを低減し、画質を向上させる構成を説明する。

図３に示すように、画像表示制御部１３０（画像処理装置）は、放射線撮影装置（ＦＰＤ１２０、１２２、１２４）から出力された画像データを記憶する記憶部３０１と、複数の放射線画像をつなぎ合わせて長尺の放射線画像を生成する、つなぎ合わせ処理部３０２と、ＦＰＤの構造が写り込んだ構造放射線画像の補正値を求める補正値推定部３０５と、長尺画像に生じる構造写り込み領域２０２の低減処理を行う、すなわちＦＰＤの構造の写り込みを低減する構造低減処理部３０３と、構造低減処理部３０３によって出力された長尺画像に対して診断用画像処理を行う診断用画像処理部３０４とを備えている。

補正値推定部３０５は、被検者が撮影された放射線画像を用いて、放射線撮影装置の構造を含む放射線画像を補正する補正値を推定することが可能である。また、補正値推定部３０５は、放射線撮影装置の構造が撮影された領域を含む画像の補正値を長尺の放射線画像の画素値を用いて推定することが可能である。具体的には、補正値推定部３０５は、放射線撮影装置の構造が写り込んだ構造放射線画像と、放射線撮影装置を用いて撮影した被検者が存在する長尺の放射線画像とから構造放射線画像の補正値を推定する。また、構造低減処理部３０３（処理部）は、被検者が撮影された放射線画像と補正値とを用いて、放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成することが可能である。例えば、構造低減処理部３０３（処理部）は、長尺の放射線画像と補正値で補正した画像とに基づく補正により、放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した長尺の放射線画像を生成することが可能である。また、本実施形態の画像処理装置は、一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺の放射線画像を生成することが可能である。また、本実施形態の画像処理装置は、被検者が撮影された放射線画像を用いて、放射線撮影装置の構造を含む放射線画像を補正する補正値を推定する補正値推定部３０５と、被検者が撮影された放射線画像と補正値とを用いて、放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成する構造低減処理部３０３（処理部）と、を備える。

診断用画像処理部３０４は、構造低減処理部３０３で生成された長尺の放射線画像に対して画像処理を行うことが可能であり、診断用画像処理部３０４は画像処理された画像を表示部１３２に出力する。

記憶部３０１は、複数の放射線撮影装置（ＦＰＤ１２０、１２２、１２４）から出力される放射線画像を記憶する。ここで、記憶部３０１は、複数の放射線撮影装置によって同時に撮影された複数の放射線画像を、一部が互いに重なるように配置されている複数の放射線撮影装置の相対的な位置関係を示す配置情報と関連付けて記憶することが可能である。すなわち、記憶部３０１は、複数の放射線撮影装置によって同時に撮影された複数の放射線画像を、一部が互いに重なるように配置されている複数の放射線撮影装置の相対的な位置関係を示す配置情報（空間的配置情報）と関連付けて記憶する。例えば、記憶部３０１は、ＦＰＤ１２０から出力される放射線画像とＦＰＤ１２２から出力される放射線画像とが隣接していることを、空間的配置情報として関連付けて記憶することができる。同様にして、記憶部３０１は、ＦＰＤ１２２から出力される放射線画像とＦＰＤ１２４から出力される放射線画像とが隣接していることを、空間的配置情報として関連付けて記憶することができる。更に記憶部３０１は、ＦＰＤ１２２がＦＰＤ１２０、１２４の背面側に配置されていることを、空間的配置情報として関連付けて記憶する。記憶部３０１は、つなぎ合わせ処理部３０２に対して、複数の放射線画像とその空間的配置情報を出力する。

つなぎ合わせ処理部３０２は、記憶部３０１に記憶された複数の放射線画像をつなぎ合わせて長尺画像を生成する。つなぎ合わせ処理部３０２は、複数の放射線画像と、複数の放射線画像に関連付けられた配置情報とに基づいて、長尺の放射線画像を生成する。つなぎ合わせ処理部３０２は、ＦＰＤ１２０、１２２、１２４から出力された複数の放射線画像とその配置情報（空間的配置情報）に基づいて放射線画像をつなぎ合わせる。また、ＦＰＤ１２０、１２２、１２４のそれぞれは、長尺撮影に用いないときは取り外して使うことも可能であり、取り外したＦＰＤを撮影台１１０に再設置する際には、微小なずれが生じ得る。したがって、配置のずれや回転のずれをパターンマッチング等で整合性を取り、位置ずれを補正してから各放射線画像をつなぎ合わせる。

続いて、つなぎ合わせ処理部３０２から出力された長尺画像に対して、構造の写り込みを低減する処理を行う。図４は、本発明の実施形態に係る放射線撮影システムの構造低減処理を説明する図である。図４（ａ）は、つなぎ合わせ処理部３０２によって、複数の放射線画像をつなぎ合わせて生成された長尺画像４００を表している。また、画像４０１は、ＦＰＤ１２０から出力される放射線画像であり、この例では主に被検者１００の頭部と肩が含まれている。続いて図４（ａ）に示す画像４０２は、ＦＰＤ１２２から出力される放射線画像であり、この例では主に被検者１００の胴体と手が含まれている。画像４０２の上端部と下端部には、構造写り込み４０４と構造写り込み４０５が存在する。図４（ａ）に示す画像４０３は、ＦＰＤ１２４から出力される放射線画像であり、この例では主に被検者１００の脚部が含まれている。

図４（ｂ）の構造放射線画像４０６は構造低減処理に用いられる画像であり、被検者が存在しない状態で撮影された放射線画像を表している。構造放射線画像４０６は、放射線撮影装置の構造が写り込んだ画像である。図４（ｂ）に示すように、構造放射線画像４０６には、一部が重なった他の放射線撮影装置の構造が撮影されている。また、画像４０８は構造放射線画像４０６を補正した補正構造放射線画像である。補正構造放射線画像は、後に述べる補正処理により、構造放射線画像４０６を補正した結果、得られる画像である。

図４（ｃ）の画像４０９は、図４（ａ）の長尺画像４００から、補正構造放射線画像４０８を除去した構造低減長尺画像である。この構造低減長尺画像４０９は、構造低減処理部３０３の出力となる。

一般的に２つの被写体が重なり合って放射線撮影された場合、発明が属する技術分野の通常の知識を有する者であれば容易にわかるように、一方の被写体のみが撮影された放射線画像を撮影し、各放射線画像を対数変換して差分すれば分離することができる。そこで、あらかじめ被検者が無い状態で複数のＦＰＤを重ね合わせて撮影した構造放射線画像４０６を取得しておいて、被検者が存在する放射線画像４０２から対数差分すれば構造写り込みを除去できるようにも思える。

しかしながら、一般的な病院等の施設にある放射線発生装置は電子線を金属に衝突させて制動放射で放射線を発生させるため、放射線は単一のエネルギーではなく、図５（ａ）のように広がりを持ったエネルギースペクトルを持つ。放射線撮影は物質内で放射線が減弱する程度を画像化する技術であるが、この減弱の程度を表す放射線減弱係数はエネルギーが低いときほど大きい。

したがって、物質を通過した放射線は低エネルギーの放射線ほど大きく減衰することになる。この結果、広がりを持ったエネルギースペクトルは図５（ａ）のように高エネルギー側にシフトすることになる。この現象は一般にビームハードニングと呼ばれる。被検者１００を撮影した放射線画像４０２には被検者でビームハードニングが生じた放射線で形成された構造写り込み４０４、４０５が存在する。

一方、被検者１００が存在しない状態で撮影した構造放射線画像４０６には被検者１００によるビームハードニングが生じない放射線で撮影された構造写り込み４１０、４１１が形成される。したがって、そのまま対数差分しても構造写り込み領域４１０、４１１を除去することはできない。

そこで、本発明の実施形態ではこのビームハードニングを補正した補正構造放射線画像４０８を用いて被検者１００が存在する放射線画像４０２の構造写り込みを低減する。以下の説明では放射線画像は対数変換されたものとしてこの構造写り込みの原理を詳細に説明する。まず、本実施形態では以下の数１式のようにビームハードニングを近似する。

ここで、ξは構造放射線画像４０６の画素値であり、ξ_Bはビームハードニング補正された補正構造放射線画像４０８の画素値である。αはビームハードニング補正係数、ｚは構造写り込みが低減処理された構造低減長尺画像４０９の画素値である。また、ｘ、ｙはそれぞれ、画素の画像上の横座標位置、縦座標位置を示す。放射線画像は対数変換されているので、放射線で撮影された物質の厚さ×減弱係数に比例する。したがって、数１式は被検者１００の厚さ×減弱係数に比例して構造放射線画像４０６の画素値がビームハードニングにより、小さくなることを示している。

実際は、図５（ｂ）に示すように減弱係数は放射線のエネルギーに依存して非線形に変化するので、数１式を多項式や非線形関数で表現してもよい。しかしながら、本発明の実施形態では画素毎にビームハードニング補正係数を推定するため、複雑な関数を用いるとオーバーフィッティングし易くなる。したがって、数１式のように係数の数が少なく、線形な形が好ましい。また、非線形性に関しては画素毎の推定で吸収可能であり、計算コストも小さい。

ここで、ビームハード二ング補正係数αは予めデータベースとして記録することも可能である。実際には人体は複雑な構造と減弱係数から構成され、放射線の撮影条件やエネルギースペクトルの形状も種々に渡ることを考えると、画像からビームハードニング補正係数αを求めることも可能である。そこで、本発明の実施形態では画像からビームハードニング補正係数αを求める例を説明する。補正値推定部３０５は、長尺の放射線画像において、放射線撮影装置の構造が撮影された領域の画素値と、構造が撮影されていない領域の画素値とを用いて、構造が撮影された領域の画素値を補正するための補正係数を取得する。あるいは、補正値推定部３０５は、長尺の放射線画像において、放射線撮影装置の構造が撮影された領域内の補正されていない画素の画素値と、画素の周辺に位置する補正済の画素の画素値とを用いて、構造が撮影された領域の画素値を補正するための補正係数を取得する。

この過程を図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施形態の放射線撮影システムの構造低減処理を説明するである。生成された長尺画像には、一部が重なった放射線撮影装置の構造が撮影された構造写り込み領域６００が含まれる。ここで構造写り込み領域６００は、図６に示すように行６０１から行６０２までという行番号で範囲が特定される領域である。まず、補正値推定部３０５を用いて行６０１から行６０２に向かって、もしくは６０２から６０１に向かって逐次的に画素毎にビームハードニング補正係数を求める。ここで行６０１の一つ上の行はＦＰＤ１２０で撮影された放射線画像４０１であり、構造写り込みの無い正常な行である。人体構造の性質上、隣接行は相関が強く、類似した値を持つと考えるのが自然である。

補正値推定部３０５は、図６に示すように写り込みのある行６０１の画素のビームハードニング補正係数αを、構造写り込みの無い１つ上の行から推定する。すなわち、以下の数２式のｓを最小化するようにαを求める。

ここでｚ（ｘ，ｙ）が求めたい構造低減長尺画像４０９の画素値であり、ｚ（ｉ，ｙ−１）は構造の写り込みの無い正常な行の画素値である。また、ｄは推定に用いる横方向の画素の範囲である。処理前の画素値、すなわち放射線画像４０２の画素値をｍ（ｘ，ｙ）とすると、構造低減長尺画像４０９の画素値は、以下の数３式となる。

数３式を数１式に代入すると、以下の数４式となる。

更に、数４式をｚ（ｘ，ｙ）について解くと、以下の数５式となる。

数５式を数１式に代入して、ｓをαで微分してｓが最小になる条件からビームハードニング補正係数αを求めると、以下の数６式となる。

次に構造低減処理部３０３は、補正値推定部３０５が数６式に基づいて求めたビームハードニング補正係数αを用いて、写り込んだ構造が低減された構造低減長尺画像４０９の画素値ｚ（ｘ，ｙ）を求める。構造低減処理部３０３は、この操作を逐次的に画素毎に求めていくことで構造低減処理を実行する。

図７は、構造低減処理を模式的に説明する図である。構造低減処理前の画素値をｍ、構造低減処理後もしくは構造写り込みが無い正常な画素値をｚとすると図７（ａ）に示したように、数６式の総和の範囲は実線範囲７０１となる。実線範囲７０１では処理画素が画像の左端部に位置するため、推定範囲がｄ+１個になる。これを図７（ｂ）の実線範囲７０２に示すように右にずらしながら１画素ずつ処理していくとｙ行の画素値ｍをすべて処理して、構造低減長尺画像４０９の画素値ｚ（ｘ，ｙ）を得ることができる。続いて、図７（ｃ）のように、構造低減処理部３０３は、ｙ＋１行目も処理していき、最終的に構造写り込み領域６００全体の行を処理することができる。構造低減処理部３０３は、構造が撮影された領域の画素値と、構造が撮影されていない領域の画素値とが同一となるように補正を行う。

ここで推定に用いる横方向の画素の範囲ｄが小さすぎるとｚ（ｘ，ｙ−１）≒ｚ（ｘ，ｙ）となってしまい、ｙ方向に被検者１００の構造がボケてしまい、画素の範囲ｄが大きすぎると被検者の人体構造の影響によりビームハードニング補正係数αが適切な値が求められない。従って、画素ピッチや人体の構造を鑑みて適切な値を設定する必要がある。実験によると画素ピッチが２５０μｍでは、ｄ＝１０〜３０ぐらいが適切である。

このように行６０１から行６０２の画素値ｚ（ｘ，ｙ）がすべて求まれば、ビームハードニング補正係数α（ｘ，ｙ）も求めることができ、図４のビームハードニング補正がされた補正構造放射線画像４０８を数１式から求めることができる。

ただし、本実施形態の場合、ビームハードニング補正係数α（ｘ，ｙ）の推定と構造低減長尺画像４０９の画素値ｚ（ｘ，ｙ）が同時に求められるので、改めて補正構造放射線画像４０８を４０２から減算する必要はなく、構造低減長尺画像４０９が得られる。

なお、構造低減処理部３０３は、上下２方向の処理結果をブレンドすることもできる。行６０１から行６０２に向かって構造低減処理された結果は行６０１から離れるほどビームハードニング補正係数αの推定精度が低下する。また、行６０２から行６０１に向かって構造低減処理された結果は６０２から離れるほどビームハードニング補正係数αの推定精度が低下する。したがって、行６０１から行６０２に向かって構造低減処理した結果をｚ_Ｕ、行６０２から行６０１に向かって構造低減処理した結果をｚ_Ｌとし、以下の数７式を用いて、ブレンドすればビームハードニング補正係数αの推定精度の低下を補うことが可能になる。

ここでｗ_Ｕ、ｗ_Ｌはブレンドの重み係数を表し、行６０１でｗ_Ｕは１となり、行６０２でｗ_Ｌは１となり、ｗ_Ｕ＋ｗ_Ｌが１となるような任意の関数である。

構造低減処理部３０３により生成された構造低減長尺画像４０９は診断用画像処理部３０４に送られ、階調処理やダイナミックレンジ調整、強調処理、ノイズ低減処理が施され、プレビュー用放射線画像として表示部１３２に表示されたり、ＰＡＣＳに送信されたりして医師の診断に供される。

これらの処理の結果、ＦＰＤの内部構造が写り込んだ画像の構造写り込み４０４、４０５を低減させ、図１のような放射線撮影システムで撮影された長尺画像の画質を向上させ、より診断能の高い長尺放射線画像を提供することができる。

次に、本実施形態の放射線撮影システムの処理の流れを図８のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ８０１において、操作者は、撮影台１１０に複数のＦＰＤを配置し、放射線撮影を行う。

ステップＳ８０２において、つなぎ合わせ処理部３０２は、放射線画像をつなぎ合わせて長尺画像４００を生成する。

ステップＳ８０３において、補正値推定部３０５は、予め撮影しておいた構造放射線画像４０６と、先のステップＳ８０２で生成された長尺画像４００を用いて構造放射線画像４０６のビームハードニング補正係数を取得する。

ステップＳ８０４において、構造低減処理部３０３は、構造放射線画像４０６とステップＳ８０２で生成された長尺画像４００とステップＳ８０３で計算されたビームハードニング補正係数を用いて、長尺画像４００のセンサ構造写り込みを低減し、構造低減長尺画像４０９を生成する。

ステップＳ８０５において、診断用画像処理部３０４は、ステップＳ８０４で生成された構造低減長尺画像４０９に、階調処理やダイナミックレンジ調整、強調処理、ノイズ低減処理が施し、プレビュー用放射線画像として表示部１３２に表示する。

以上、本発明によれば、一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺画像を生成する放射線撮影システム、画像処理装置において、長尺画像の画質を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態について説明する。第１実施形態と異なる点は、図９に示すように放射線撮影システムは、構造推定部９０１と構造低減処理部９０２を備えている点である。第１実施形態では構造放射線画像４０６にビームハードニング補正を行い、構造低減処理を行う実施形態を示した。しかしながら、適切な構造放射線画像４０６が必ずしも準備できない場合も考えられる。

具体的には、医療現場では図１に用いる放射線発生部１１２を動かして撮影したり、放射線を発生させる電圧値を変えたりして撮影することも生じる。これは被検者１００の体格や病状に応じて最適な撮影条件が異なるからである。このような場合、構造放射線画像４０６を撮影条件に合わせて撮影し直さなくては被検者１００が存在する放射線画像４０２と不整合が生じる場合もあり、第１実施形態の構造低減処理が効率的に使えない場合も生じ得る。本実施形態ではこのような場合を鑑みて、放射線画像４０２に写り込んだ構造写り込み４０４、４０５を低減する実施形態を説明する。

本実施形態において、構造推定部９０１は、放射線撮影装置の構造が撮影された領域を含む画像の画素値を、長尺の放射線画像の画素値を用いて推定することが可能である。具体的には、構造推定部９０１は、放射線撮影装置の構造と被検者が存在する画像から放射線撮影装置の構造が写り込んだ画像を推定する。

構造推定部９０１は補正構造放射線画像４０８を長尺画像４００から直接推定する。放射線画像が対数変換されている場合、数３式に示したように長尺画像４００から補正構造放射線画像４０８を減算すれば構造低減長尺画像４０９を得ることができる。第１実施形態では構造放射線画像４０６にビームハードニング補正をすることで補正構造放射線画像４０８を得たが、本実施形態では補正構造放射線画像４０８の画素値ξ_Ｂそのものを未知数とする。この場合、数３式を数２式に代入すると、以下の数８式ようになる。

数８式をξ_Ｂで微分してｓが最小になる条件からξ_Ｂを求めると、以下の数９式のようになる。

また、構造低減処理部９０２（処理部）は、長尺の放射線画像と推定された画像の画素値により、放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成することが可能である。すなわち、構造低減処理部９０２（処理部）は、長尺の放射線画像（長尺画像）と推定された画像の画素値により、放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した長尺の放射線画像（長尺画像）を生成することが可能である。具体的には、構造低減処理部９０２（処理部）は、放射線撮影装置の構造と被検者が存在する画像と推定された放射線撮影装置の構造が写り込んだ画像を用いて、放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成する。構造低減処理部９０２は、構造推定部９０１が数９式に基づいて求めた補正構造放射線画像４０８の画素値であるξ_Ｂを用いて、数３式により写り込んだ構造が低減された構造低減長尺画像４０９の画素値ｚ（ｘ，ｙ）を求める。構造低減処理部９０２は、数３式により、処理前の画素値、すなわち、放射線画像４０２の画素値ｍ（ｘ，ｙ）から補正構造放射線画像４０８の画素値であるξ_Ｂを減算する。構造低減処理部９０２は、この演算操作を逐次的に画素毎に求めていくことで構造低減処理を実行する。また、本発明の実施形態の画像処理装置は、一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺の放射線画像を生成することが可能である。また、本実施形態の画像処理装置は、放射線撮影装置の構造が撮影された領域を含む画像の画素値を、長尺の放射線画像の画素値を用いて推定する構造推定部９０１と、長尺の放射線画像と推定された画像の画素値により、放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成する構造低減処理部９０２（処理部）と、を備える。

図７は、構造低減処理を模式的に説明する図である。構造低減処理前の画素の画素値をｍ、構造低減処理後もしくは構造写り込みが無い正常な画素の画素値をｚとすると、図７（ａ）に示したように、数７式または数８式の総和の範囲は実線範囲７０１となる。実線範囲７０１では処理画素が画像の左端部に位置するため、推定範囲がｄ+１個になる。これを図７（ｂ）の実線範囲７０２に示すように右にずらしながら１画素ずつ処理していくとｙ行の画素値ｍをすべて処理して、構造低減長尺画像４０９の画素値ｚ（ｘ，ｙ）を得ることができる。続いて、図７（ｃ）のように、構造低減処理部９０２は、ｙ＋１行目も処理していき、最終的に構造写り込み領域６００全体の行を処理して、行６０１から行６０２のｚ（ｘ，ｙ）がすべて求まれば構造低減長尺画像４０９が得ることができる。

これらの処理の結果、ＦＰＤの内部構造が写り込んだ画像の構造写り込み４０４、４０５を低減させ、構造放射線画像４０６が得られない場合でも図１のような放射線撮影システムで撮影された長尺画像の画質を向上させ、より診断能の高い長尺放射線画像を提供することができる。

（第３実施形態）
次に第３実施形態ついて説明する。第１実施形態および第２実施形態と異なる点は、図１０に示すように類似度判定部１００１を備えている点である。図１０では、第１実施形態を基にして説明するが、本実施形態は第２実施形態を基にしても実施可能である。

第１実施形態では構造放射線画像４０６に補正を行い、構造低減処理を行う実施形態を示した。第１実施形態で説明したようにこの方法は構造が無い、あるいは構造が低減された周辺の画素を用いて構造放射線画像４０６のビームハードニング補正係数を求めていく。これは人体構造が連続的に変化し、隣接画素が類似していることに基づいている。

しかしながら、図６の領域６０３のように人体と人体が存在しない部分では画素は不連続に変化し、類似性を持たない。補正値推定部３０５がビームハードニング補正係数を求める際、数６式の総和の範囲が、領域６０３のように、不連続部分を含むと、ビームハードニング補正係数の推定精度は低下し、アーチファクトの原因となり得る。

本実施形態ではこのような場合でもビームハードニング補正係数の推定精度を担保する方法を説明する。

放射線撮影システムの類似度判定部１００１は、複数の画素の画素値差に基づいた類似度を取得することが可能である。補正値推定部１００２は、類似度に基づいて、構造が撮影されていない領域内で補正係数を取得するために用いる画素を選択することが可能である。例えば、類似度判定部１００１は、画素値差が基準値以内の場合に、放射線撮影装置の構造が撮影された領域の画素値と、構造が撮影されていない領域の画素値とが類似すると判定し、補正値推定部１００２は、類似すると判定された画素の画素値を用いて、補正係数を取得する。あるいは、類似度判定部１００１は、画素値差が基準値を超える場合、放射線撮影装置の構造が撮影された領域の画素値と、構造が撮影されていない領域の画素値とは非類似と判定する。この場合、補正値推定部１００２は、非類似すると判定された画素の画素値を、補正係数の取得のために使用しない。また、構造低減処理部３０３の結果は、類似度判定部１００１に入力され、類似度判定部１００１は、構造低減処理部３０３の結果を用いて、構造写り込み領域６００内における画素について、類似判定処理を逐次実行することが可能である。

類似度判定部１００１は、ビームハードニング補正係数α（ｘ，ｙ）を求める位置の対象画素と、対象画素よりも一つ上の行の構造が無い画素、もしくは、構造が低減された補正済の画素ｚ（ｘ，ｙ−１）の周辺画素ｚ（ｘ_ｐ，ｙ−１）との類似度Ｌ（ｘ，ｘ_ｐ，ｙ−１）を求める。類似度判定部１００１は、例えば、数１０式のヘヴィサイドの階段関数や、数１０式のガウス関数を適用することにより、類似度Ｌ（ｘ，ｘ_ｐ，ｙ−１）を取得することができる。

ここで、数１０式のεや数１１式のσは類似度判定基準であり、類似度判定部１００１は、設定された人体の構造等の条件に応じて決定することが可能である。数１０式はεの基準値を超えない画素値差のときは１を出力し、それ以外のときは0を出力する。数１１式は画素値差が無いときは１を出力し、画素値差とσに応じて１より小さい値を出力する。すなわち、画素値差を基準にして類似度Ｌ（ｘ，ｘ_ｐ，ｙ−１）を表現する。

次に、補正値推定部１００２は、類似度判定部１００１が出力した類似度Ｌ（ｘ，ｘ_ｐ，ｙ−１）を用いて、以下の数１２式に基づきビームハードニング係数α（ｘ、ｙ）を取得する。

このように求められたビームハードニング係数α（ｘ、ｙ）は人体の不連続部分の影響が軽減された状態で求められる。次の構造低減処理部３０３以降の処理は第１実施形態と同様であるので省略する。

また、第２実施形態に第３実施形態の構成を適用する場合、構造推定部９０１は、類似度に基づいて、構造が撮影された領域を含む画像の画素値の推定のために用いる画素を選択する。例えば、類似すると判定された画素の画素値を用いて、画素値の推定を行い、非類似すると判定された画素の画素値を、画素値の推定のために使用しないように処理することも可能である。

これらの処理の結果、ＦＰＤの内部構造が写り込んだ画像の構造写り込み４０４、４０５を低減させ、長尺画像４００に、図６の領域６０３のような不連続領域が存在しても、図１のような放射線撮影システムで撮影された長尺画像の画質を向上させ、より診断能の高い長尺放射線画像を提供することができる。

（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。

３０１：記憶部、３０２：つなぎ合わせ処理部、３０３：構造低減処理部
３０４：診断用画像処理部、３０５：補正値推定部

Claims (19)

1. 一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺の放射線画像を生成する放射線撮影システムであって、
   被検者が撮影された放射線画像を用いて、前記放射線撮影装置の構造を含む放射線画像を補正する補正値を推定する補正値推定手段と、
   前記被検者が撮影された放射線画像と前記補正値とを用いて、前記放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成する処理手段と、
   を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
2. 前記補正値推定手段は、前記長尺の放射線画像において、前記放射線撮影装置の構造が撮影された領域の画素値と、前記構造が撮影されていない領域の画素値とを用いて、前記構造が撮影された領域の画素値を補正するための補正係数を取得することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影システム。
3. 前記補正値推定手段は、前記長尺の放射線画像において、前記放射線撮影装置の構造が撮影された領域内の補正されていない画素の画素値と、前記画素の周辺に位置する補正済の画素の画素値とを用いて、前記構造が撮影された領域の画素値を補正するための補正係数を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影システム。
4. 複数の画素の画素値差に基づいた類似度を取得する類似度判定手段を更に備え、
   前記補正値推定手段は、前記類似度に基づいて、前記構造が撮影されていない領域内で前記補正係数を取得するために用いる画素を選択する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の放射線撮影システム。
5. 前記類似度判定手段は、前記画素値差が基準値以内の場合に、前記放射線撮影装置の構造が撮影された領域の画素値と、前記構造が撮影されていない領域の画素値とが類似すると判定し、
   前記補正値推定手段は、前記類似すると判定された画素の画素値を用いて、前記補正係数を取得することを特徴とする請求項４に記載の放射線撮影システム。
6. 前記類似度判定手段は、前記画素値差が基準値を超える場合、前記放射線撮影装置の構造が撮影された領域の画素値と、前記構造が撮影されていない領域の画素値とは非類似と判定し、
   前記補正値推定手段は、前記非類似すると判定された画素の画素値を、前記補正係数の取得のために使用しないことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮影システム。
7. 前記処理手段は、前記構造が撮影された領域の画素値と、前記構造が撮影されていない領域の画素値とが同一となるように補正を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
8. 前記補正値推定手段は、前記放射線撮影装置の構造が写り込んだ構造放射線画像と、前記放射線撮影装置を用いて撮影した被検者が存在する長尺の放射線画像とから前記構造放射線画像の補正値を推定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
9. 前記補正値推定手段は、前記放射線撮影装置の構造が撮影された領域を含む画像の補正値を前記長尺の放射線画像の画素値を用いて推定し、
   前記処理手段は、前記長尺の放射線画像と前記補正値で補正した前記画像とに基づく補正により、前記放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した長尺の放射線画像を生成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
10. 一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺の放射線画像を生成する放射線撮影システムであって、
    前記放射線撮影装置の構造が撮影された領域を含む画像の画素値を、前記長尺の放射線画像の画素値を用いて推定する構造推定手段と、
    前記長尺の放射線画像と前記推定された画像の画素値により、前記放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成する処理手段と、
    を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
11. 前記構造推定手段は、前記放射線撮影装置の構造と被検者が存在する画像から放射線撮影装置の構造が写り込んだ画像を推定することを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮影システム。
12. 前記処理手段は、前記放射線撮影装置の構造と被検者が存在する画像と前記推定された放射線撮影装置の構造が写り込んだ画像を用いて、前記放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成することを特徴とする請求項１０または１１に記載の放射線撮影システム。
13. 複数の画素の画素値差に基づいた類似度を取得する類似度判定手段を更に備え、
    前記構造推定手段は、前記類似度に基づいて、前記構造が撮影された領域を含む画像の画素値の推定のために用いる画素を選択する
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の放射線撮影システム。
14. 前記複数の放射線撮影装置によって同時に撮影された複数の放射線画像を、一部が互いに重なるように配置されている複数の放射線撮影装置の相対的な位置関係を示す配置情報と関連付けて記憶する記憶手段と、
    前記複数の放射線画像をつなぎ合わせて前記長尺の放射線画像を生成するつなぎ合わせ処理手段と、を更に備え、
    前記つなぎ合わせ処理手段は、前記複数の放射線画像と、前記複数の放射線画像に関連付けられた配置情報とに基づいて、前記長尺の放射線画像を生成することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
15. 前記生成された長尺の放射線画像に対して画像処理を行う画像処理手段を更に備え、
    前記画像処理手段は前記画像処理された画像を表示手段に出力することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
16. 一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺の放射線画像を生成する画像処理装置であって、
    被検者が撮影された放射線画像を用いて、前記放射線撮影装置の構造を含む放射線画像を補正する補正値を推定する補正値推定手段と、
    前記被検者が撮影された放射線画像と前記補正値とを用いて、前記放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成する処理手段と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
17. 一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺の放射線画像を生成する画像処理装置であって、
    前記放射線撮影装置の構造が撮影された領域を含む画像の画素値を、前記長尺の放射線画像の画素値を用いて推定する構造推定手段と、
    前記長尺の放射線画像と前記推定された画像の画素値により、前記放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成する処理手段と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
18. 一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺の放射線画像を生成する画像処理方法であって、
    被検者が撮影された放射線画像を用いて、前記放射線撮影装置の構造を含む放射線画像を補正する補正値を推定する工程と、
    前記被検者が撮影された放射線画像と前記補正値とを用いて、前記放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成する工程と、
    を有することを特徴とする画像処理方法。
19. 一部が重なり合う複数の放射線撮影装置を用いて撮影した複数の放射線画像から長尺の放射線画像を生成する画像処理方法であって、
    前記放射線撮影装置の構造が撮影された領域を含む画像の画素値を、前記長尺の放射線画像の画素値を用いて推定する工程と、
    前記長尺の放射線画像と前記推定された画像の画素値により、前記放射線撮影装置の構造の写り込みを低減した放射線画像を生成する工程と、
    を有することを特徴とする画像処理方法。