JP2017225724A - 放射線画像撮影システム - Google Patents

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Abstract

【課題】1ショット長尺撮影で得られた各画像を的確に画像補正する。【解決手段】放射線画像撮影システム50は、スジ成分除去処理を行って画像の画像補正処理を行う画像処理装置Cを備え、スジ成分除去処理は、画像中に設定したスジ成分を含む領域に対して、水平方向に平滑化を行うローパスフィルターにより平滑化を行って平滑化画像を形成する平滑化処理と、平滑化画像から、スジ成分を含む領域に垂直方向に補間処理を行って得られた補間処理画像を減じてスジ画像を抽出し、画像中に設定したスジ成分を含む領域に対してスジ画像を加算してスジ成分の除去を行うスジ画像抽出処理とを含み、平滑化処理は、画像中に設定したスジ成分を含む領域内に存在する、水平方向に延在する構造物を示す画素に対して、当該構造物を示す画素以外の画素に比べて、水平方向のサイズが大きなローパスフィルターによる平滑化を反映する処理を行う。【選択図】図22

Description

本発明は、放射線画像撮影システムに係り、特に、いわゆる1ショット長尺撮影用の撮影台を備える放射線画像撮影システムに関する。
放射線画像撮影装置(Flat Panel Detector)を用いて患者の全脊柱や全下肢等の比較的広い範囲を放射線撮影(すなわちいわゆる長尺撮影)するための撮影台として、近年、例えば図27(A)に示すように、撮影台100のホルダー101内に予め複数の放射線画像撮影装置P1〜P3を患者Hの体軸Aの方向(図27(A)の場合は上下方向)に並べて配置しておくタイプの撮影台の開発が進められている(例えば特許文献1等参照)。なお、ホルダー101内に装填される放射線画像撮影装置Pは3枚とは限らない。
そして、このように撮影台を用いて長尺撮影を行う場合、患者Hとホルダー101(すなわち各放射線画像撮影装置P1〜P3)とのポジショニングを行った後、被写体(すなわち患者H)を介して複数の放射線画像撮影装置P1〜P3に放射線照射装置102から放射線を1回だけ照射することで(すなわち1ショットで)長尺撮影を行うことができる。
図示を省略するが、従来は、1枚の放射線画像撮影装置Pを装填したホルダーを鉛直方向に移動させながら放射線照射装置102から放射線を複数回照射して長尺撮影を行っていたが、ホルダーとともに放射線画像撮影装置Pを移動させる間に患者が動いてしまう、いわゆる体動の問題等が発生した。しかし、上記のように1ショットで長尺撮影を行う場合には、このような体動の問題が生じない等のメリットがある。
なお、図27(A)に示したように、ホルダー内に複数の放射線画像撮影装置を装填した状態で、被写体を介して複数の放射線画像撮影装置に放射線を1回だけ照射して長尺撮影を行うことを、以下、1ショット長尺撮影という。また、ホルダー内での複数の放射線画像撮影装置の配置の仕方としては、図27(A)に示したように、ホルダー101内で、より下側の放射線画像撮影装置Pの方がより上側の放射線画像撮影装置Pよりも放射線照射装置102に近くなるように構成することも可能であり、また、図27(B)に示すように、ホルダー101内で、複数の放射線画像撮影装置Pが、放射線照射装置102に近い側と遠い側に交互に配置されるように構成することも可能である。
また、図27(A)、(B)では、患者Hを撮影台100の前に立たせて1ショット長尺撮影を行う、いわゆる立位撮影用の撮影台を示したが、例えば図28に示すように、各放射線画像撮影装置P1〜P3が水平方向に並ぶようにホルダー101内に装填可能とされており、その上方に天板103を配置し、患者Hを天板103上に横臥させた状態で上方から放射線を1回照射して1ショット長尺撮影を行う、いわゆる臥位撮影用の撮影台もある。
特開2012−045159号公報
ところで、上記のような1ショット長尺撮影用の撮影台100では、図27(A)、(B)や図28に示したように、ホルダー101に装填されている各放射線画像撮影装置P1〜P3の端部の部分が、放射線照射装置102側から見て重なり合っている状態になっている。そのため、放射線照射装置102から見て前方の放射線画像撮影装置Pが後方の放射線画像撮影装置Pで得られた画像中に写り込む。
なお、撮影台100が、図27(A)、(B)に示した立位撮影用の撮影台の場合だけでなく、図28に示した臥位撮影用の撮影台である場合においても、本願では、ホルダーに装填されている複数の放射線画像撮影装置のうち、放射線照射装置に近い放射線画像撮影装置を前方の放射線画像撮影装置といい、放射線照射装置から遠い放射線画像撮影装置を後方の放射線画像撮影装置というものとする。従って、図28に示したような撮影台100においては、前方の放射線画像撮影装置Pとは、放射線照射装置102に近い側すなわち上側の放射線画像撮影装置Pを指し、後方の放射線画像撮影装置Pとは、放射線照射装置102から遠い側すなわち下側の放射線画像撮影装置Pを指す。
そして、図29(A)に例示するように、後方の放射線画像撮影装置P1(図27(A)参照)で得られた画像p1中には、前方の放射線画像撮影装置P2の筐体や内部構造のエッジ部分等の直線状の構造に起因する横スジ状のスジ成分Cや、前方の放射線画像撮影装置Pの筐体内部の構造物に起因する構造物成分Cが写り込む。
また、図29(B)に例示するように、後方の放射線画像撮影装置P2で得られた画像p2中には、前方の放射線画像撮影装置P3の筐体や内部構造のエッジ部分等の直線状の構造に起因するスジ成分Cや、前方の放射線画像撮影装置Pの筐体内部の構造物に起因する構造物成分Cが写り込む。
なお、スジ成分Cは必ずしも1画素幅で生じるとは限らず、数画素分或いは数十画素分の画素幅で発生する場合もある。そして、図29(A)、(B)では、図を分かり易くするために、スジ成分Cや構造物成分Cの部分で画像p1の各画素の画素値が0になるように記載されているが、実際には、スジ成分Cや構造物成分Cの部分では、画像p1の各画素の画素値が0になるわけではなく、本来の値よりも小さくなる。
そして、上記のように、後方の放射線画像撮影装置Pで得られた画像p1中に写り込んだスジ成分Cと構造物成分Cの内、特に、スジ成分Cは鮮明に写り込みを生じる場合があり、画像p1と、前方の放射線画像撮影装置Pで得られた画像p2とを的確に位置合わせしてつなぎ合わせることができなくなるため、それらを合成して長尺画像を生成することができない場合がある。
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、1ショット長尺撮影で得られた各画像を的確に画像補正して、それらを合成すれば長尺画像を的確に生成することができる画像を得ることが可能な放射線画像撮影システムを提供することを目的とする。
請求項1記載の発明は、放射線画像撮影システムにおいて、
複数の放射線画像撮影装置を装填可能なホルダーを備える撮影台と、
前記ホルダーに装填された複数の前記放射線画像撮影装置に同時に放射線を照射可能な放射線照射装置と、
複数の前記放射線画像撮影装置で得られた画像データに基づいて複数の画像をそれぞれ生成する画像処理装置と、
を備え、
前記ホルダーに装填されている複数の前記放射線画像撮影装置のうち、前記放射線照射装置に近い前記放射線画像撮影装置を前方の放射線画像撮影装置といい、前記放射線照射装置から遠い前記放射線画像撮影装置を後方の放射線画像撮影装置というとき、前記放射線照射装置側から見た場合に前記ホルダー内で前記前方の放射線画像撮影装置の端部と前記後方の放射線画像撮影装置の端部とが前後方向に重なり合っており、
前記画像処理装置は、
生成した前記画像中に存在するスジ成分を前記画像から除去するスジ成分除去処理を行って前記画像の画像補正処理を行うとともに、
前記スジ成分除去処理は、
前記画像中に設定した前記スジ成分を含む領域に対して、水平方向に平滑化を行うローパスフィルターにより平滑化を行って平滑化画像を形成する平滑化処理と、
前記平滑化画像から、前記スジ成分を含む領域に垂直方向に補間処理を行って得られた補間処理画像を減じてスジ画像を抽出し、前記画像中に設定した前記スジ成分を含む領域に対して前記スジ画像を加算して前記スジ成分の除去を行うスジ画像抽出処理とを含み、
前記平滑化処理は、
前記画像中に設定した前記スジ成分を含む領域内に存在する、水平方向に延在する構造物を示す画素に対して、当該構造物を示す画素以外の画素に比べて、水平方向のサイズが大きなローパスフィルターによる平滑化を反映する処理を行うことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の放射線画像撮影システムにおいて、
前記スジ成分除去処理は、
前記画像中に設定した前記スジ成分を含む領域に対して、水平方向のサイズが異なる第一と第二のローパスフィルターでそれぞれにより平滑化を行うことで個々に得られる第一と第二の平滑化画像の各々から、当該第一と第二の平滑化画像に対して垂直方向に補間処理を行って得られた第一と第二の補間処理画像を個別に減じて第一と第二のスジ画像を抽出し、
前記スジ成分を含む領域に対してそれぞれの前記第一と第二のスジ画像を個別に加算して得られる第一と第二の参照画像の一方から他方を差し引いた差分画像から前記構造物を抽出する構造物抽出処理を含むことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の放射線画像撮影システムにおいて、
水平方向のサイズが異なる複数のローパスフィルターを記憶する記憶部を備え、
前記平滑化処理では、
前記構造物抽出処理により前記差分画像から抽出された構造物の複数の画素の画素値の大きさに対応するサイズの前記ローパスフィルターより、前記スジ成分を含む領域内の前記構造物の複数の画素に対する平滑化を行うことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項2記載の放射線画像撮影システムにおいて、
前記平滑化処理では、
前記構造物抽出処理により前記差分画像から抽出された構造物の複数の画素の画素値の大きさに対応する比率で、前記第一のローパスフィルターで平滑化した画素値と前記第二のローパスフィルターで平滑化した画素値を合成することにより、前記スジ成分を含む領域内の前記構造物の複数の画素の画素値を補正することを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の放射線画像撮影システムにおいて、
前記スジ成分除去処理は、
前記スジ画像抽出処理により前記スジ成分が除去された前記スジ成分を含む領域に含まれる前記水平方向に延在する構造物を示す画素の一部又は全部に対して、垂直方向に平滑化を行う垂直平滑化処理を含むことを特徴とする。
本発明のような方式の放射線画像撮影システムによれば、1ショット長尺撮影で得られた各画像に生じるスジ画像を的確に画像補正して、それらを合成すれば長尺画像を的確に生成することができる画像を的確に得ることが可能となる。
本実施形態に係る放射線画像撮影システムの構成を表す図である。 複数の撮影室と単数または複数のコンソールとが対応付けられて構成された放射線画像撮影システムの構成例を表す図である。 放射線画像撮影装置の外観を表す斜視図である。 放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。 放射線画像撮影装置のセンサーパネルの構成例を表す図である。 撮影台のホルダー内での前方の放射線画像撮影装置と後方の放射線画像撮影装置等を表す図である。 本実施形態に係る画像補正処理の手順を表すフローチャートである。 キャリブレーション用画像の例を表す図である。 (A)撮影台のホルダーの各装填位置やドングルを表す図であり、(B)ドングルが放射線画像撮影装置のコネクターに接続された状態を表す図である。 位置や拡大率が調整されて作成された調整後のキャリブレーション用画像の例を表す図である。 (A)調整後のキャリブレーション用画像および(B)基板画像のある画素列における画素値のプロファイルを表すグラフである。 画像中の注目画素を中心として設定される関心領域の例を表す図である。 構造物成分が除去された(A)補正後の画像p1および(B)補正後の画像p2を表す図である。 結合処理を表すフローチャートである。 構造物成分が除去され、マーカーが付された(A)補正後の画像p1および(B)補正後の画像p2を表す図である。 図15(A)、(B)の画像p1、p2を結合して生成される結合画像の例を表す図である。 構造物成分が除去され、被写体により結合する場合の(A)補正後の画像p1および(B)補正後の画像p2を表す図である。 図18(A)は結合前の端部エッジ画像を表す図、図18(B)は結合後の端部エッジ画像を表す図である。 結合画像の領域Rからスジ成分を抽出する方法の一例を説明する図である。 領域R中に選び出された画素行Lp1、Lp2を表す図である。 図21(A)はサイズの小さなローパスフィルターによりスジ成分を除去した場合の構造物画像を表す図、図21(B)はサイズの大きなローパスフィルターによりスジ成分を除去した場合の構造物画像を表す図、図21(C)は図21(A)の構造物画像と図21(B)の構造物画像の差分画像を表す図である。 結合画像の領域Rからスジ成分を抽出する方法の改良例を説明する図である。 垂直平滑化処理を説明する図である。 長尺画像の例を表す図である。 (A)処理後の結合画像を分割すること、および(B)構造物成分やスジ成分が除去された各画像の例を表す図である。 画像補正処理の別の手順を表すフローチャートである。 (A)1ショット長尺撮影用の撮影台の構成例を表す図であり、(B)1ショット長尺撮影用の撮影台の別の構成例を表す図である。 臥位撮影用の1ショット長尺撮影用の撮影台の構成例を表す図である。 (A)、(B)後方の放射線画像撮影装置で得られた画像中に写り込んだ前方の放射線画像撮影装置に起因するスジ成分や構造物成分を表す図である。
以下、本発明に係る放射線画像撮影システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る放射線画像撮影システムの構成を示す図である。
なお、図1には、撮影室Ra内に1ショット長尺撮影用の撮影台51Aのみが設置されているように記載されているが、単純撮影に使用する立位撮影用の撮影台51Bや臥位撮影用の撮影台51C(図2参照)等が撮影室Ra内に設置されていてもよい。すなわち、撮影室Raが1つの場合は、当該撮影室Ra内に1ショット長尺撮影用の撮影台51Aが設置されていればよく、その他にどのようなモダリティーを撮影室Ra内に設置するかは適宜決められる。
また、以下の本実施形態に係る放射線画像撮影システム50の基本的な構成等の説明においては、図1に示すように撮影室RaとコンソールCとが1:1に対応付けられている場合について説明するが、図2に示すように、複数の撮影室Ra(Ra1〜Ra3)と単数または複数のコンソールC(C1、C2)とがネットワークN等を介して対応付けられている場合も同様に説明することが可能である。
そして、図2に示すように撮影室Raが複数の場合は、少なくともいずれかの1つの撮影室Raに1ショット長尺撮影用の撮影台51Aが設置されていればよく、当該撮影室Raや他の撮影室Raにどのようなモダリティーを撮影室Ra内に設置するかは適宜決められる。全ての撮影室Raに1ショット長尺撮影用の撮影台51Aが設置されていてもよい。
さらに、以下では、1ショット長尺撮影用の撮影台51Aを単に撮影台51Aという場合がある。また、以下では、1ショット長尺撮影用の撮影台51Aが、図1や図2に示すように、図示しない患者を撮影台51Aの前に立たせて撮影を行う立位撮影用である場合について説明するが、1ショット長尺撮影用の撮影台51Aはこれに限定されず、本発明は、例えば図28に示したように、複数の放射線画像撮影装置が装填されたホルダーの上方の天板上に患者が横臥したり着座したりして撮影を行う臥位撮影用である場合にも適用される。
[放射線画像撮影システムの構成等について]
図1に示すように、本実施形態では、撮影室Ra(複数の撮影室Raを備える場合には(図2参照)少なくとも1つの撮影室Ra)には、長尺撮影を行うために複数の放射線画像撮影装置P1〜P3を装填可能な1ショット長尺撮影用の撮影台51Aが配置されている。そして、撮影台51Aは、そのホルダー51a内に、被写体である患者Hの体軸A方向に並ぶように複数の放射線画像撮影装置P1〜P3を装填することができるようになっている。
なお、以下、放射線画像撮影装置P1〜P3を区別せずに説明する場合や1枚の放射線画像撮影装置を表す場合は、放射線画像撮影装置Pという。また、以下では、図1や図2に示したように、撮影台51Aのホルダー51aが放射線画像撮影装置Pを3枚装填することができるように構成されている場合について説明するが、本発明は、撮影台51Aに装填される放射線画像撮影装置Pの枚数が3枚の場合に限定されず、装填可能な放射線画像撮影装置Pの枚数が2枚や4枚以上であってもよい。
また、図1では、ホルダー51a内に、より下側の放射線画像撮影装置P(P2、P3)の方がより上側の放射線画像撮影装置P(P1、P2)よりも放射線照射装置52に近くなるように複数の放射線画像撮影装置Pを装填される場合が示されているが、例えば図27(B)に示したように、ホルダー内に、複数の放射線画像撮影装置P1〜P3が、放射線照射装置に近い側と遠い側に交互に配置されるように装填することができるように構成することも可能である。
撮影室Raには、放射線照射装置52が設けられており、図1に示すように、長尺撮影に用いる放射線照射装置52は、被写体である患者Hを介して、撮影台51Aに装填された複数の放射線画像撮影装置P1〜P3に同時に放射線を1回照射(すなわち1ショット)することができるようにいわゆる広角照射タイプになっている。
また、撮影室Raには、撮影室Ra内の各装置等や撮影室Ra外の各装置等の間の通信等を中継するための中継器54が設けられている。そして、中継器54には、放射線画像撮影装置P1〜P3が無線方式で画像データDや信号等の送受信を行うことができるように、アクセスポイント53が設けられている。なお、図1や図2では、上記のように、撮影台51Aのホルダー51aに装填された放射線画像撮影装置P1〜P3と中継器54をケーブル等でそれぞれ接続して有線方式で通信を行うように構成することも可能である。中継器54は、放射線照射装置52の制御部55やコンソールCと接続されている。
図1に示すように、前室(操作室等ともいう。)Rbには、放射線照射装置52の操作卓57が設けられており、操作卓57には、放射線技師等の操作者が操作して放射線照射装置52に対して放射線の照射開始等を指示するための曝射スイッチ56が設けられている。
また、前室Rbには、図示しないCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューター等で構成されたコンソールCが設けられている。また、放射線画像撮影システム50を図2に示すように構築する場合には、コンソールCは撮影室外に配置される場合もある。
コンソールCには、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等で構成される表示部Caが設けられており、また、図示しないマウスやキーボード等の入力手段を備えている。また、コンソールCには、HDD(Hard Disk Drive)等で構成された記憶手段Cbが接続され、或いは内蔵されている。また、図示を省略するが、コンソールCには、ネットワークN等を介してHIS(Hospital Information System;病院情報システム)やRIS(Radiology Information System;放射線科情報システム)、PACS(Picture Archiving and Communication System)等が接続されている。
なお、本実施形態では、コンソールCが画像処理装置として機能するように構成されており、以下、コンソールCが画像処理装置として機能する場合は画像処理装置Cとして説明するが、画像処理装置をコンソールCとは別体に構成することも可能である。
[放射線画像撮影装置について]
ここで、放射線画像撮影システムで用いられる放射線画像撮影装置Pについて説明する。図3は、放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図である。
本実施形態では、放射線画像撮影装置Pは、後述する放射線検出素子7等が筐体2内に収納されて構成されており、筐体2の一方の側面には、電源スイッチ25や切替スイッチ26、前述したコネクター27、インジケーター28等が配置されている。また、図示を省略するが、本実施形態では、筐体2の例えば反対側の側面等に、外部と無線通信を行うためのアンテナ29(後述する図4参照)が設けられている。なお、外部と有線方式で通信を行う場合にはコネクター27に図示しないケーブルを接続させて通信することができるようになっている。
図4は、放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。図4に示すように、放射線画像撮影装置Pには、図示しないセンサー基板上に複数の放射線検出素子7が二次元状(マトリクス状)に配列されている。各放射線検出素子7は、照射された放射線の量に応じた電荷を発生させるようになっている。各放射線検出素子7には、バイアス線9が接続されており、バイアス線9は結線10に接続されている。そして、結線10はバイアス電源14に接続されており、バイアス電源14からバイアス線9等を介して各放射線検出素子7に逆バイアス電圧が印加されるようになっている。
各放射線検出素子7には、スイッチ素子として薄膜トランジスター(Thin Film Transistor。以下、TFTという。)8が接続されており、TFT8は信号線6に接続されている。また、走査駆動手段15は、配線15cを介して電源回路15aから供給されたオン電圧とオフ電圧をゲートドライバー15bで切り替えて走査線5の各ラインL1〜Lxに印加するようになっている。そして、各TFT8は、走査線5を介してオン電圧が印加されるとオン状態になって、放射線検出素子7内に蓄積された電荷を信号線6に放出させ、また、走査線5を介してオフ電圧が印加されるとオフ状態になって、放射線検出素子7と信号線6との導通を遮断して、放射線検出素子7内で発生した電荷を放射線検出素子7内に蓄積させるようになっている。
読み出しIC16内には複数の読み出し回路17が設けられており、読み出し回路17にはそれぞれ信号線6が接続されている。そして、画像データDの読み出し処理の際には、放射線検出素子7から電荷が放出されると、電荷は信号線6を介して読み出し回路17に流れ込み、増幅回路18では流れ込んだ電荷の量に応じた電圧値が出力される。そして、相関二重サンプリング回路(図4では「CDS」と記載されている。)19は、増幅回路18から出力された電圧値をアナログ値の画像データDとして読み出して下流側に出力する。そして、出力された画像データDはアナログマルチプレクサー21を介してA/D変換器20に順次送信され、A/D変換器20でデジタル値の画像データDに順次変換され、記憶手段23に出力されて順次保存されるようになっている。
制御手段22は、図示しないCPUやROM、RAM、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターや、FPGA(Field Programmable Gate Array)等で構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。そして、制御手段22には、SRAM(Static RAM)やSDRAM(Synchronous DRAM)、NAND型フラッシュメモリー等で構成される記憶手段23が接続されている。
また、制御手段22には、アンテナ29やコネクター27を介して外部と無線方式や有線方式で通信を行う通信部30が接続されている。さらに、制御手段22には、走査駆動手段15や読み出し回路17、記憶手段23、バイアス電源14等の各機能部に必要な電力を供給するリチウムイオンキャパシター等の内蔵電源24等が接続されている。
なお、本実施形態では、放射線画像撮影装置Pは、複数の放射線検出素子7等が形成されたセンサー基板等でセンサーパネルSPが形成されており、それが筐体2(図3参照)内に収納されて構成されている。そして、図5は、センサーパネルの構成例を表す図であり、センサーパネルSPを裏側(すなわち放射線検出素子7等が形成された面とは反対側の面側)から見た図であるが、このようにセンサーパネルSPの表面側(各放射線検出素子7等)と裏面側(制御手段22等)とがフレキシブル回路基板FIで接続されている。そして、フレキシブル回路基板FI上にそれぞれ上記の読み出しIC16(図4参照)や、ゲートドライバー15bを構成する各ゲートIC(図示省略)等が実装されている。
[1ショット長尺撮影の際に放射線画像撮影システムで行われる各処理について]
1ショット長尺撮影の際に、コンソールCや、撮影台51Aのホルダー51aに装填された各放射線画像撮影装置P1〜P3等における撮影時の各処理(すなわち放射線照射装置52からの放射線の照射前後に行われる処理やその後の画像データDの読み出し処理等の各処理)は、基本的に単純撮影の場合と同様であり、公知の処理であるから説明を省略する。
そして、コンソールCは、放射線画像撮影装置P1〜P3からそれぞれ画像データDや、各放射線検出素子7内で発生する暗電荷(暗電流等ともいう。)に起因するオフセット分に相当するオフセットデータOが転送されてくると、それに基づいて下記(1)式に従って放射線画像撮影装置P1〜P3の各放射線検出素子7ごとに画像データDからオフセットデータOを減算して真の画像データDを算出し、算出した真の画像データDに対してゲイン補正や欠陥画素補正、撮影部位に応じた階調処理等の精密な画像処理を行って放射線画像撮影装置P1〜P3ごとにそれぞれ画像p1〜p3を生成する(図29参照)。
=D−O …(1)
なお、以下、上記のように放射線画像撮影装置Pで得られた画像データD等に基づいて生成された画像pを、放射線画像撮影装置Pで得られた画像pという。また、上記の時点では、図29に示したように、上記のようにして生成された放射線画像撮影装置P1〜P3ごとの各画像p1〜p3のうち、ホルダー51a内で後方の放射線画像撮影装置Pで得られた画像p中に、前方の放射線画像撮影装置Pの筐体2や内部構造のエッジ部分等の直線状の構造に起因する横スジ状のスジ成分Cや、前方の放射線画像撮影装置Pの筐体内部の構造物に起因する構造物成分Cが写り込んでいる。
すなわち、本実施形態に係る撮影台51Aのホルダー51a内では、各放射線画像撮影装置Pは、図6に示すように、例えば前方下側の放射線画像撮影装置Pbの上端部分と後方上側の放射線画像撮影装置Paの下端部分とが前後方向に重なり合っている。
そのため、後方上側の放射線画像撮影装置Paで得られた画像pの下端部分に、前方の放射線画像撮影装置Pbの筐体2bの上端部分やセンサーパネルSPbの上端の辺部分等の直線状のエッジ部分等に起因するスジ成分Cや、前方の放射線画像撮影装置PbのセンサーパネルSPbに取り付けられているフレキシブル回路基板FI(図5参照)上に実装されている読み出しIC16やゲートIC等の筐体内部の構造物に起因する構造物成分Cが写り込んでいる。なお、図6中のLa、Lbについては後で説明する。
[本発明に係る画像補正処理について]
以下、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50における、撮影台51Aのホルダー51aに装填された各放射線画像撮影装置Pで得られた画像pから構造物成分Cやスジ成分Cを除去する画像補正処理について説明する。また、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50の作用についてもあわせて説明する。
前述したように、構造物成分Cやスジ成分Cは、撮影台51Aのホルダー51a内で後方の放射線画像撮影装置Pで得られた画像pに、前方の放射線画像撮影装置Pの筐体2や内部構造が写り込んで生じるものである。そのため、図1や図27(A)、図28に示した撮影台では、放射線画像撮影装置P1で得られた画像p1に放射線画像撮影装置P2の筐体2等が写り込み、放射線画像撮影装置P2で得られた画像p2に放射線画像撮影装置P3の筐体2等が写り込む。放射線画像撮影装置P3で得られた画像p3には少なくとも他の放射線画像撮影装置Pの筐体2等は写り込まない。
また、図27(B)に示した撮影台では、放射線画像撮影装置P2で得られた画像p2に放射線画像撮影装置P1、P3の筐体2等が写り込むが、放射線画像撮影装置P1、P3で得られた画像p1、p3には少なくとも他の放射線画像撮影装置Pの筐体2等は写り込まない。
このように、どの画像pに放射線画像撮影装置Pの筐体2等が写り込むかは、撮影台51Aのホルダー51a内での各放射線画像撮影装置Pの配置次第であるため、以下では、図6の例に倣って、後方の放射線画像撮影装置Pを放射線画像撮影装置Paとし、放射線画像撮影装置Paで得られた画像pに前方の放射線画像撮影装置Pbの筐体2等が写り込むものとして説明する。
[画像補正処理の手順]
本実施形態では、画像補正処理を、図7に示すフローに従って行うようになっている。なお、図7の例では、画像pから構造物成分Cを除去する構造物成分除去処理を行った後、画像p中に残存するスジ成分Cを除去するスジ成分除去処理を行うようにして画像補正処理を行う場合が示されているが、これとは逆に、画像pに対するスジ成分除去処理を行った後、画像p中に残存する構造物成分Cに対して構造物成分除去処理を行うようにして画像補正処理を行うように構成することも可能である。以下、図7のフローに従って画像補正処理で行われる各処理について説明する。
[事前にキャリブレーション用画像を取得しておくことについて]
まず、図7のフローのステップS1におけるキャリブレーション用画像pcalについて説明する。本実施形態では、予め撮影台51Aのホルダー51a内の隣り合う装填位置に少なくとも2枚の放射線画像撮影装置Pa、Pbを装填し(すなわち図6に示したように放射線画像撮影装置Pa、Pbを装填し)、被写体が介在しない状態で放射線照射装置52から放射線を照射し、後方の放射線画像撮影装置Paで得られた画像データD等に基づいて、上記の画像pの生成処理と同様にして図8に示すようなキャリブレーション用画像pcalを生成して取得しておくようになっている。
このキャリブレーション用画像pcalは、放射線画像撮影装置Pを撮影台51Aのホルダー51a内の前方に装填した場合に、後方の放射線画像撮影装置Pで得られた画像pに写り込む構造物成分Cやスジ成分Cを予め撮影した画像である。そして、撮影台51Aのホルダー51aに装填可能な各放射線画像撮影装置Pについてそれぞれ予め生成される。
例えば、放射線画像撮影装置Pの工場出荷時や、放射線画像撮影装置Pの病院等の施設への導入時等に、当該放射線画像撮影装置Pに関するキャリブレーション用画像pcalを予め得ておく。或いはキャリブレーション用画像pcalを撮影ごとに撮影前に得たり、定期的に得るように構成することも可能である。そして、当該放射線画像撮影装置Pの識別情報であるカセッテIDをキャリブレーション用画像pcalのデータのヘッダーに書き込む等して、予め放射線画像撮影装置Pとキャリブレーション用画像pcalとを対応付けておき、画像処理装置Cの記憶手段Cb(図1や図2参照)や図示しないサーバー等の記憶手段のデータベース等に予め保存しておく。
そして、本実施形態では、画像処理装置Cは、被写体の1ショット長尺撮影が行われて後方の放射線画像撮影装置Paで得られた画像pから、前方の放射線画像撮影装置Pbの構造物成分Cを除去する構造物成分除去処理を行う際には、前方の放射線画像撮影装置Pbのキャリブレーション用画像pcalと、後方の放射線画像撮影装置Paで得られた画像pとに基づいて、生成した画像pに写り込んでいる前方の放射線画像撮影装置Pbの構造物成分Cを画像pから除去するようになっている。
すなわち、本実施形態では、キャリブレーション用画像pcalは、画像補正処理のうちの構造物成分除去処理に用いられるようになっている。
[放射線画像撮影装置の装填位置について]
また、構造物成分除去処理でどの放射線画像撮影装置Pのキャリブレーション用画像pcalを用いるかを知るためには、撮影時に、どの放射線画像撮影装置Pが、画像pを撮影した後方の放射線画像撮影装置Paの前方に装填されていたかを画像処理装置Cが画像処理装置Cが認識する必要がある。
そこで、例えば、放射線技師等の操作者が、画像処理装置Cに、撮影台51Aのホルダー51aの各装填位置Q1〜Q3(後述する図9(A)参照)に装填した放射線画像撮影装置PのカセッテID等を入力するように構成することが可能である。
また、図示を省略するが、放射線画像撮影装置PにカセッテID等の情報を含むバーコードや2次元コード或いはRFID(Radio Frequency IDentification)タグ等のタグ等を取り付けておき、撮影台51Aのホルダー51aの各装填位置Q1〜Q3にリーダーを設けておき、放射線技師等の操作者が放射線画像撮影装置Pをホルダー51aに装填する際にリーダーでコードやタグ等を自動的に読み取り、画像処理装置Cに、リーダーの識別情報(すなわち装填位置の情報)とその装填位置に装填された放射線画像撮影装置PのカセッテIDとを送信するように構成することも可能である。
また、例えば図9(A)に示すように、撮影台51Aのホルダー51aの各装填位置Q1〜Q3に、互いに異なる識別情報が記憶されたドングルDo1〜Do3をそれぞれ配置しておき、図9(B)に示すように、ドングルDoを放射線画像撮影装置Pのコネクター27に接続してから放射線画像撮影装置Pをホルダー51aに装填する。そして、放射線画像撮影装置PにドングルDoが接続されると、放射線画像撮影装置PがドングルDoに記憶されているドングルDoの識別情報(すなわち装填位置の情報)を読み取って自らのカセッテIDとともに画像処理装置Cに通知するように構成することも可能である。
[キャリブレーション用画像の位置、拡大率の算出−ステップS1]
画像処理装置Cは、撮影台51Aのホルダー51aの構造(すなわち図1の構造や図27(B)の構造等)と各放射線画像撮影装置P1〜P3の装填位置Q1〜Q3の情報に基づいて、画像補正処理を行うべき画像p、すなわち後方の放射線画像撮影装置Paで得られた画像pを判別する。そして、後方の放射線画像撮影装置Paで得られた全ての画像p(例えば図1の場合は放射線画像撮影装置P1、P2で得られた2枚の画像p、図27(B)の場合は放射線画像撮影装置P2で得られた1枚の画像p)に対して画像補正処理を行う。
そして、画像処理装置Cは、構造物成分除去処理を行う対象となる画像pを撮影した後方の放射線画像撮影装置Paの前方に装填されていた放射線画像撮影装置Pbを、撮影台51Aのホルダー51aの構造と放射線画像撮影装置Pの装填位置Qの情報に基づいて特定し、特定した放射線画像撮影装置Pbのキャリブレーション用画像pcalを入手する。
その際、キャリブレーション用画像pcalを撮影した際の前方の放射線画像撮影装置Pbと後方の放射線画像撮影装置Paとの位置関係(すなわち図6に示す後方の放射線画像撮影装置PaにおけるセンサーパネルSPaの下端(すなわち画像pの下端に対応する。)と前方の放射線画像撮影装置Pbの筐体2bの上端との距離Laや前後の放射線画像撮影装置Pa、PbのセンサーパネルSPa、SPb間の距離Lb等)と、実際に1ショット長尺撮影を行った際の前方の放射線画像撮影装置Pbと後方の放射線画像撮影装置Paとの位置関係とは、必ずしも同じではない。
また、図示を省略するが、キャリブレーション用画像pcalを撮影した際の各放射線画像撮影装置Pa、Pbと放射線照射装置52との距離SIDcalと、実際に1ショット長尺撮影を行った際の各放射線画像撮影装置Pa、Pbと放射線照射装置52(図1等参照)との距離SIDrealも、必ずしも同じではない。
そこで、画像処理装置Cは、キャリブレーション用画像pcalのヘッダー等に書き込まれているキャリブレーション撮影時の距離La、Lbの情報と実際に1ショット長尺撮影を行った際の距離La、Lbの情報に基づいて、キャリブレーション用画像pcalの位置が画像pの位置に合うように位置を調整する。また、上記の上下方向の位置(距離La)や前後方向の位置(距離Lb)だけでなく、それらに直交する左右方向の位置の調整も行うように構成することも可能である。
また、画像処理装置Cは、キャリブレーション撮影時の距離SIDcalの情報と1ショット長尺撮影時の距離SIDrealの情報に基づいて、キャリブレーション用画像pcalの拡大率が画像pの拡大率に合うように拡大率を調整して、図10に示すような調整後のキャリブレーション用画像pcalを作成する。
[構造物成分除去処理−ステップS2]
続いて、画像処理装置Cは、画像pに対して構造物成分除去処理を行う。構造物成分除去処理では、画像処理装置Cは、画像pのうち、前方の放射線画像撮影装置PbのIC等の構造物が写り込んでいるために小さくなっている画素部分(すなわち構造物成分Cが写り込んでいる部分)の画素値fを、下記の基板画像ppanelを用いて適切に嵩上げして画像補正することで、画像p中から構造物成分Cを除去するようになっている。
具体的には、画像pの各画素(x,y)の画素値をf(x,y)、基板画像ppanelの画素値をk(x,y)、係数をA(x,y)、補正後の画像pの画素値をg(x,y)とすると、画像処理装置Cは、各画素(x,y)についてそれぞれ
g(x,y)=f(x,y)+A(x,y)×k(x,y) …(2)
を演算して、補正後の画像pを生成するようになっている。
そのために、画像処理装置Cは、まず、以下のようにして基板画像ppanelを作成する。すなわち、上記と同様にして、調整後のキャリブレーション用画像pcal(図10参照)の各画素(x,y)の画素値をh(x,y)とすると、調整後のキャリブレーション用画像pcalのうちスジ成分Cや構造物成分Cが写り込んでいない部分(すなわち図10の画像pcalの上側の部分)の各画素の画素値h(x,y)の平均値haveを算出し、スジ成分Cや構造物成分Cを含む調整後のキャリブレーション用画像pcalの各画素(x,y)について下記(3)式の演算を行って、上記の基板画像ppanelの各画
素の画素値k(x,y)を算出する。
k(x,y)=have−h(x,y) …(3)
そのため、調整後のキャリブレーション用画像pcalと基板画像ppanelのある画素列(例えば図10で上下方向に延在する1画素分の画素列)について画素値h(x,y)、k(x,y)を見た場合、調整後のキャリブレーション用画像pcalの画素値h(x,y)は、図11(A)に示すように、スジ成分Cや構造物成分Cがない部分では平均値haveにほぼ等しい値になり、スジ成分Cや構造物成分Cの部分では平均値haveより小さい値になるのに対し、基板画像ppanelの画素値h(x,y)は、図11(B)に示すように、スジ成分Cや構造物成分Cがない部分ではほぼ0になり、スジ成分Cや構造物成分Cの部分では正の値になる。
そして、本発明者らの研究では、例えば下記(4)式に示すように、上記のようにして算出した基板画像ppanelの各画素の画素値k(x,y)を単純に画像pの各画素の画素値f(x,y)に加算して嵩上げしても、特に構造物成分Cのエッジ成分(すなわち構造物成分Cの部分とそれ以外の部分との境界部分でのエッジ成分)が完全には消えずに画像補正後の画像p中に視認できる状態で残ってしまう場合があることが分かっている。
g(x,y)=f(x,y)+k(x,y) …(4)
そこで、本実施形態では、画像pの各画素の画素値f(x,y)に基板画像ppanelの各画素の画素値k(x,y)を加算して嵩上げする際に、上記(2)式のように、構造物成分Cのエッジ成分の強度(すなわち構造物成分Cの部分とそれ以外の部分との境界部分における画素値の変化量の大きさ)に応じて値が変わる係数A(x,y)を基板画像ppanelの各画素の画素値k(x,y)に乗算してから画像pの各画素の画素値f(x,y)に加算することで、画像補正後の画像pから構造物成分Cを的確に除去することができることが分かっている。
画像処理装置Cは、係数A(x,y)を算出するために、例えば図12に示すように、画像pのある画素(x,y)(すなわち注目画素(x,y))を中心として例えば100×100画素の関心領域ROIを設定する。そして、下記(5)式に従ってROI内の画素(x,y)ごとに評価関数e(x,y)を算出し、ROI内の各画素(x,y)の評価関数e(x,y)の合計値が最小になるように係数A(x,y)を算出する。
e(x,y)={g(x+1,y)−g(x-1,y)}+{g(x,y+1)−g(x,y-1)}…(5)
そして、画像処理装置Cは、画像p上で関心領域ROIを移動させながら画像pの各画素(x,y)についてそれぞれ上記の係数A(x,y)を算出するが、実際には、上記(2)式に従って画像pの各画素の画素値f(x,y)を補正する処理は、画像pにおいて構造物成分Cやスジ成分Cが写り込んでいる部分でのみ行えばよいため、係数A(x,y)の算出もその部分でのみ行えばよい。
なお、キャリブレーション用画像pcalにおいて構造物成分Cやスジ成分Cが写り込んでいる部分の範囲を予め特定しておけば、上記のようにしてキャリブレーション用画像pcalの位置や拡大率を調整した後の当該範囲、すなわち画像pにおいて構造物成分Cやスジ成分Cが写り込んでいる部分の範囲も分かる。そこで、本実施形態では、このようにして画像pにおいて構造物成分Cやスジ成分Cが写り込んでいる部分の範囲を特定し、その範囲内の各画素に対して関心領域ROIをそれぞれ設定するようになっている。
すなわち、本実施形態では、画像処理装置Cは、構造物成分除去処理を行う際、画像pに構造物成分C(図12参照)が写り込んでいる部分の画素(x,y)の画素値f(x,y)に加算する値k(x,y)(すなわち上記の基板画像ppanel)をキャリブレーション用画像pcal(図10参照)に基づいて算出する。そして、上記(2)式に従って係数A(x,y)を乗算した値k(x,y)を画素値f(x,y)に加算して補正後の画素値g(x,y)を算出することで構造物成分除去処理を行う。
そして、上記の係数A(x,y)を決定する際には、図12に示したように、画像p上で注目画素(x、y)を含む関心領域ROIを設定し、関心領域ROI内で上記(5)式に従って算出される値(すなわち評価関数)e(x,y)の合計値(すなわちエッジ成分の強度)が最小となるように係数A(x,y)を決定する。
本実施形態では、画像処理装置Cは、以上のようにして構造物成分除去処理を行うようになっている。そして、このように構成することで、画像pが適切に画像補正され、画像p中から構造物成分Cを的確に除去することが可能となる。
しかし、この時点では、スジ成分Cが完全には除去されず、補正後の画像p中にスジ成分Cが残存している場合がある。そのため、本実施形態では、画像処理装置Cは、後のスジ成分除去処理(図7のステップS6)で、補正後の画像p中に残存するスジ成分Cを除去するようになっている。
[濃度補正等−ステップS3及びS4]
上記のように補正後の画像p中からスジ成分Cを除去するために、本実施形態では、画像処理装置Cは、図13(A)、(B)に示すように、撮影台51Aのホルダー51a内で上下方向に隣り合う例えば放射線画像撮影装置P1、P2で得られた画像p1、p2から上記のようにして構造物成分Cが除去された補正後の画像p1、p2を一旦結合して、スジ成分除去処理を行うようになっている。
すなわち、画像処理装置Cは、画像p1、p2の濃度が合うように画像p1、p2のいずれか或いは両方の濃度を補正し(図7のステップS3)、互いの位置関係や拡大率を調整し(ステップS4)、その後の補正処理(S5)により、画像p1、p2中の、被写体の同じ部分が撮影されている部分を重ね合わせ、画像p1、p2が滑らかに接続されるように結合する。
なお、この濃度補正や位置、拡大率の調整(ステップS3〜S5)は公知の処理であり、詳しくは例えば特開2002−44413号公報や特開2002−85392号公報、特開2002−94772号公報等を参照されたい。これらの公報に記載されている技術は、CR(Computed Radiography)カセッテを用いて撮影された画像に対する処理であるが、放射線画像撮影装置Pで撮影された画像pの濃度補正や位置、拡大率の調整に対しても有効に適用できる。
また、撮影台51Aのホルダー51aの装填位置Q3に放射線画像撮影装置P3も装填されている場合には、放射線画像撮影装置P3で得られた画像p3には他の放射線画像撮影装置P1、P2の写り込みはないため、画像p3については上記の構造物成分除去処理は行われず、濃度補正(ステップS3)や位置、拡大率の調整(ステップS4)を行った後、ステップS5において、画像p1、p2、p3が結合される。
[結合処理−ステップS5]
上記上下方向に隣り合う例えば放射線画像撮影装置P1、P2で得られた画像p1、p2(放射線画像撮影装置P3がある場合には画像p3も対象となるが以下の結合処理の説明では省略する)に対して濃度補正や位置、拡大率の調整が行われると、画像処理装置Cは、これらの画像p1,p2の結合処理を行う。
図14は画像処理装置Cが行う結合処理のフローチャートである。
この画像処理装置Cは、結合対象となる二つの放射線画像撮影装置P1、P2で得られる両方の画像p1、p2に対して写り込みを生じるマーカーmの位置を基準に相互の画像p1、p2の位置合わせを行う第一の手法と、マーカーmによらず、被写体画像の共通部分を探索して当該共通部分が一致するように相互の画像p1、p2の位置合わせを行う第二の手法とを自動的に選択して結合処理を実行する。
即ち、図14に示すように、結合対象となる二つの画像p1、p2に対してマーカーmの探索を行い(ステップS21)、マーカーmが見つけられた場合には(ステップS22:YES)、第一の手法を選択してマーカーmによって二つの画像p1、p2の位置合わせによる結合処理を実行する(ステップS23)。
また、マーカーmが見つけられなかった場合には(ステップS22:NO)、第二の手法を選択して被写体画像の共通部分によって二つの画像p1、p2の位置合わせによる結合処理を実行する(ステップS24)。
次に、マーカーmを用いた第一の手法の詳細について図15により説明する。
マーカーmは、撮影台51Aのホルダー51aの前面であって、放射線画像撮影装置P1のセンサーパネルSPの下端部近傍と放射線画像撮影装置P2のセンサーパネルSPの上端部近傍とが重複する部分の前方となる配置に装着される。
マーカーmは、放射線の吸収率が高い材料から形成された前方視形状及びそのサイズが既知の部材であり、被写体の撮影を阻害しないサイズに設定されている。
また、マーカーmは撮影台51に対して着脱可能であり、前述した第二の手法を選択する場合には、マーカーmは撮影台51に取り付けないで被写体の撮像が行われる。
上記マーカーmを撮影台51に取り付けて被写体の撮影を行った場合、放射線画像撮影装置1,2により図15(A)の画像p1と図15(B)の画像p2とを得ることができる。
図示のように、画像p1では、その下端部の水平方向の両端部にそれぞれマーカーmが写り込みを生じ、画像p2では、その上端部の水平方向の両端部にそれぞれマーカーmが写り込みを生じる。なお、この図15のように、二つの画像p1、p2の位置合わせには、マーカーmを二個又はそれ以上使用することが望ましい。
画像処理装置Cは、これらの画像p1,p2に対して写り込んだマーカーmの探索を実行する。前述したように、マーカーmの形状及びサイズは既知であるため、予め、画像処理装置Cが有する記憶装置としての不揮発性メモリ或いはHDD等に、マーカーmのテンプレート画像のデータを用意しておき、周知のテンプレートマッチングの手法を用いて探索を行う。なお、画像p1については画像内の下端部近傍の領域、画像p2については画像内の上端部の領域にマーカーmが配置されることが分かっているので、探索領域は、画像p1,p2について、それぞれ規定範囲に限定しておくことが望ましい。
そして、各画像p1,p2内において、それぞれ二つのマーカーmが発見されると、各マーカーmの中心位置を求め、各画像p1,p2内におけるマーカーmの中心位置となる画素位置を記憶する。なお、テンプレートマッチングの手法により各マーカーmの探索を行う処理は、前述した図14のフローチャートのステップS21及びS22の処理に相当する。
そして、図16に示すように、共通する平面座標系に二つの画像p1,p2を展開し、水平方向における一端部側のマーカーmの中心位置と、他端部側のマーカーmの中心位置とがそれぞれ一致するように、画像p2の移動及び回転を行い(画像p1の移動及び回転を行っても良い)、マーカーmの中心位置が二つとも一致した状態で、画像p1の下端部と画像p2の上端部とが一部重複した状態で重ね合わせて結合し、長尺画像plongを形成する。
次に、被写体画像の共通部分を用いた第二の手法の詳細について図17により説明する。この第二の手法は、各画像p1,p2内において、マーカーmが発見できなかった場合に実行される。
まず、画像処理装置Cは、共通する平面座標系に二つの画像p1,p2を展開し、各画像p1,p2のそれぞれについて、結合される側の端部画像を部分的に抽出する。このとき、各画像p1,p2のいずれか一方の端部画像を探索領域とし、他方の端部画像を探索対象物とするので、一方の端部画像を他方の探索画像よりも広く抽出する。ここでは、図17(A)に示すように、画像p1の端部画像pt1を探索領域とし、図17(B)に示すように、画像p2の端部画像pt2を探索対象物とする場合を例にする。
また、探索領域として抽出される端部画像pt1には、放射線画像撮影装置1における水平方向を示す画像を含むように抽出することが望ましい。例えば、画像p1の下端部のエッジ部分やスジ成分Cが水平となるので、ここではスジ成分Cが含まれる範囲で抽出された場合を例示する。
画像処理装置Cは、図18(A)に示すように、上記抽出した端部画像pt1,pt2をそれぞれエッジ検出フィルターにかけて、端部エッジ画像pte1,pte2を生成する。
さらに、端部エッジ画像pte1のスジ成分C(厳密には抽出されたスジ成分Cのエッジ)から画像p2に対する画像p1の傾き角度を検出する。
そして、検出された傾き角度により端部エッジ画像pte1の傾き角度を補正するように回転を行い、当該端部エッジ画像pte1に対して端部エッジ画像pte2を重なる位置におおよその位置決めを行い、さらに、端部エッジ画像pte1に対して端部エッジ画像pte2が一致するように精細な位置決めを行う。
即ち、水平方向及び垂直方向に個別に微小単位(例えば1画素ずつ)で移動させ、その都度、パターンマッチングの手法により一致度を判定する。ここでは、一例として、相互層間の手法により一致度を算出する。この相互層間の手法では、端部エッジ画像pte2の各画素と位置が重なる端部エッジ画像pte1の各画素について、個別に画素値を乗算し、それらの合計値を算出し、その合計値が予め定められた閾値以上となった場合に、端部エッジ画像pte1に対して端部エッジ画像pte2が一致したものと判定する(図18(B)の状態)。そして、一致したときの端部エッジ画像pte2の移動量及び移動方向を記録する。
そして、端部エッジ画像pte1のスジ成分Cから求められた傾き角度と相互層間の手法により求められた端部エッジ画像pte2の移動量及び移動方向とに基づいて、画像p2の移動及び回転を行い(画像p1の移動及び回転を行っても良い)、画像p1の下端部と画像p2の上端部とが一部重複した状態で重ね合わせて結合し、長尺画像plong(図16の長尺画像plongからマーキングmを除いた画像)を形成する。
なお、長尺画像plongの生成処理において2枚の画像を結合する場合、通常、両者の結合部分(重ね合わせ部分)では、撮影台51Aのホルダー51a内の前方に装填されている放射線画像撮影装置Pbで撮影された画像(図6の例で言えば前方の放射線画像撮影装置Pbで撮影された画像)を用いて結合し、撮影台51Aのホルダー51a内の後方に装填されている放射線画像撮影装置Paで撮影された画像には上記のように結合部分(重ね合わせ部分)に前方の放射線画像撮影装置Fbの写り込みがあり得るため用いないように構成される。
しかし、本実施形態では、画像p1、p2のスジ成分を除去するために一旦結合するのであるから、結合処理(ステップS5)においては、上記とは逆に、2枚の画像の結合部分(重ね合わせ部分)では、撮影台51Aのホルダー51a内の後方に装填されている放射線画像撮影装置P(すなわち放射線画像撮影装置P2、P3に対する放射線画像撮影装置P1、P2)で撮影された、スジ成分Cが残存している画像p1、p2を用いて結合するようになっている。
そのため、本実施形態では、結合処理後の画像plongは、図16参照の通り、2枚の画像(例えば画像p1、p2)を結合した部分(重ね合わせた部分)に、画像p1に残存していたスジ成分Cがそのまま現れた画像になる。なお、図示を省略するが、画像p2と画像p3を結合した部分(重ね合わせた部分)にも、画像p2に残存していたスジ成分Cがそのまま現れた状態になる。
なお、以下、上記のようにして各画像pを結合した画像を、通常の結合の仕方で結合して合成される長尺画像plongと区別して、結合画像plongという。
[スジ成分除去処理(基本型)−ステップS6]
そして、画像処理装置Cは、このようにして結合して生成した結合画像plongに基づいて、結合画像plong中に存在する(或いは残存する)スジ成分Cを結合画像plongから除去するスジ成分除去処理を行うようになっている(図7のステップS6)。以下、主に、結合画像plongの画像p1、p2の結合部分(図16参照)に存在するスジ成分Cの除去について説明するが、画像p2と画像p3の結合部分に存在するスジ成分Cに対しても同様にスジ成分除去処理が行われる。
本実施形態では、スジ成分除去処理は、以下のようにして行われる。すなわち、スジ成分Cは結合画像plongにおける水平方向(図16ではy方向)の低周波成分と捉えることができる。そのため、画像処理装置Cは、図19に示すように、結合画像plong中からスジ成分Cを含む領域Rを抽出し、その領域Rに水平方向に(すなわち水平方向に延在する1画素幅の画素行に対して)例えばガウシアンフィルター等のローパスフィルターをかけて、スジ成分Cを水平方向に平滑化する。
なお、前述したように、結合画像plongのうちスジ成分Cが存在する範囲、すなわち画像p1においてスジ成分Cが写り込んでいる部分の範囲は、キャリブレーション用画像pcalにおいてスジ成分C等が写り込んでいる部分の範囲から特定することができる。そのため、上記の結合画像plongのうちスジ成分Cを含む領域Rは、例えば、上記の範囲を、画像上側や画像下側にそれぞれ所定画素分だけ拡げた領域として設定することができる。
また、上記のローパスフィルターによるスジ成分Cの平滑化処理において、平滑化処理を行う対象の画素行における被写体やエッジ等の情報に基づいて平滑化の程度を変えるように構成することも可能である。
一方、上記のように結合画像plongの領域Rに水平方向にローパスフィルターをかけた状態では、上記のように平滑化されたスジ成分Cの成分と、そのバックグラウンドとしてのDC成分とが重畳されている状態になっている。そのため、画像処理装置Cは、続いて、ローパスフィルター処理後の結合画像plongの領域RからDC成分を抽出する。
具体的には、例えば図20に示すように、画像処理装置Cは、ローパスフィルター処理後の結合画像plongのスジ成分Cを含む領域Rのうち、スジ成分Cが存在する範囲以外の画像部分、すなわち例えばスジ成分Cが存在する範囲Rcよりも画像上側と当該範囲Rcよりも画像下側で、それぞれ1画素幅の画素行Lp1、Lp2を選び出す。
そして、画像処理装置Cは、上側の画素行Lp1の画素の画素値g(x,y)upperと、下側の画素行Lp2の対応する画素(すなわち同じ画素列上の画素(y座標が同じ。))の画素値g(x,y)lowerとを、例えば下記(6)式に従って線形補間して、画素行Lp1と画素行Lp2との間の部分の各画素の画素値g(x,y)を算出する。
g(x,y)=t×g(x,y)upper+(1-t)×g(x,y)lower …(6)
(tは下側の画素行Lp2から上側の画素行Lp1までのX方向における距離を1とした場合における、下側の画素行Lp2から対象画素(画素値g(x,y))までのX方向における距離。ただし、0≦t≦1)
画像処理装置Cは、この演算処理をローパスフィルター処理後の結合画像plongの領域Rの各画素列(すなわち各y座標)について行うことで、上記の領域RからDC成分を抽出する(図19参照)。なお、例えば図20に示したように、領域Rに、画素行Lp1より上側の部分や、画素行Lp2より下側の部分がある場合には、それらの部分のDC成分は、それらの部分の各画素の画素値g(x,y)がそのまま使われる。
なお、画像処理装置Cが画素行Lp1、Lp2を選び出す際、画素行Lp1に属する各画素の画素値g(x,y)と、画素行Lp2に属する各画素の画素値g(x,y)とが大きく異なっていると、上記のように線形補間して得られたDC成分が、実際のDC成分とはかけ離れたものになる虞れがある。そのため、画像処理装置Cが画素行Lp1、Lp2を選び出す際には、例えば、画素行Lp1に属する各画素の画素値g(x,y)の平均値と、画素行Lp2に属する各画素の画素値g(x,y)の平均値とが近い値になるような画素行Lp1、Lp2を選び出すように構成することが望ましい。
そして、画像処理装置Cは、図19に示すように、上記のようにして抽出したDC成分を、ローパスフィルター処理後の結合画像plongの領域Rから減算することで、ローパスフィルター処理後の結合画像plongの領域Rのバックグラウンドを除去して、領域R内に存在する(或いは残存する)スジ成分Cを抽出する。すなわち、ローパスフィルター処理後の結合画像plongの領域Rの各画素の画素値g(x,y)から、バックグラウンドとしての各画素のDC成分g(x,y)(画素行Lp1より上側や画素行Lp2より下側の部分では各画素の画素値g(x,y))を減算することでスジ成分Cを抽出するようになっている。
画像処理装置Cは、このようにして抽出したスジ成分Cを、結合画像plong(図16参照)の対応する各画素の画素値g(x,y)に加算することで、結合画像plongからスジ成分Cを除去するようになっている。
すなわち、画像処理装置Cが実行するスジ成分除去処理(図7のステップS6)の中で、画像pや結合画像plong中に設定したスジ成分Cを含む領域Rに対してローパスフィルター等で水平方向に平滑化して平滑化画像を形成する平滑化処理と、当該平滑化画像に対して垂直方向(X方向)に垂直補間を行って得られた補間画像であるDC成分を抽出すると共に、平滑化画像からDC成分を減算することでスジ画像であるスジ成分Cを抽出し(図19参照)、抽出したスジ成分Cを画像pや結合画像plongの対応する各画素の画素値g(x,y)に加算することで画像pや結合画像plongからスジ成分Cを除去するスジ画像抽出処理とを含んでいる。
[スジ成分除去処理(改良型):趣旨及び概略]
しかし、上記スジ成分Cを含む領域Rに対してローパスフィルター等で水平方向に平滑化して平滑化画像を形成する平滑化処理には、以下の問題があった。
例えば、スジ成分Cを含む領域R内に水平方向に沿って延在する長尺な何らかの構造物B(例えば、骨格に取り付けられたボルト等の金具)が存在し、当該構造物Bがスジ成分Cを含む領域R内からはみ出すことなく撮影された場合、当該スジ成分Cを含む領域Rにサイズの小さなローパスフィルターをかけて平滑化処理を行い、さらに、前述したスジ画像抽出処理を行って、スジ成分Cを含む領域Rからのスジ成分の除去を行うと、図21(A)に示すように、構造物Bの垂直方向の幅が一定且つ水平方向に長尺な部分が背景に溶け込むようにその外形が消失してしまう場合があった。
なお、ローパスフィルターは、対象画素とその水平方向における前後複数の画素の画素値に基づいて水平方向に平滑化を行うものである。
また、ここで言うローパスフィルターのサイズとは、対象画素の画素値を変換するために参照する水平方向に並んだ画素の数を示している。
そして、図21(A)に示すような構造物Bの消失を生じるのは、当該構造物Bを示す画像の水平方向の画素数よりもローパスフィルターのサイズが小さい場合であった。
これに対して、構造物Bを示す画像の水平方向の画素数よりもサイズが大きなローパスフィルターをかけて平滑化処理を行い、さらに、前述したスジ画像抽出処理を行って、スジ成分Cを含む領域Rからのスジ成分の除去を行った場合には、図21(B)に示すように、構造物Bの水平方向に長尺な部分は外形が消失せずに残存する。
しかし、ローパスフィルターのサイズを大きくすると、画像から除去したいスジ成分が十分に除去できず、残存し易くなる傾向にある。
そこで、画像処理装置Cでは、図19に示した平滑化処理に改良を加え、スジ成分Cを含む領域Rの全体に対して1種類のサイズからなるローパスフィルターをかけるのではなく、スジ成分Cを含む領域Rの中で水平方向に延在する構造物とみなせる画素に対しては、構造物以外の画素よりもサイズの大きなローパスフィルターをかける平滑化を反映する処理を行うこととした。
[スジ成分除去処理(改良型):平滑化処理]
以下、新たな平滑化処理について図22に基づいて詳細に説明する。
この平滑化処理では、まず、スジ成分Cを含む領域Rに対して、サイズの大きな第一のローパスフィルターをかけた第一の平滑化画像ph1とサイズの小さな第二のローパスフィルターをかけた第二の平滑化画像ph2とを生成する。
この場合、サイズの小さなローパスフィルターは、例えば、スジ成分の抽出に適したサイズのものを利用することが望ましい。
また、サイズの大きなローパスフィルターは、なるべく大きなサイズ、例えば、画像p1、p2の水平方向幅になるべく近いサイズのローパスフィルターを利用することが望ましい。
また、ローパスフィルターの種別に限定はないが、ここではローパスフィルターの一種であるガウシアンフィルターを第一及び第二のローパスフィルターとした場合を例示する。
そして、画像処理装置Cは、第一と第二の平滑化画像ph1,ph2のそれぞれに、図19の場合と同じスジ画像抽出処理を行う。即ち、第一と第二の平滑化画像ph1,ph2に対して、スジ成分CLが存在する範囲Rcよりも画像上側と当該範囲Rcよりも画像下側の画素に基づいて垂直方向に線形補間を行い、第一と第二の平滑化画像ph1,phのDC成分(第一と第二の補間処理画像)を生成すると共に、第一と第二の平滑化画像ph1,ph2からそれぞれのDC成分を減じて、第一と第二のスジ画像(スジ成分)を個別に抽出する(図示略)。
さらに、スジ成分Cを含む領域Rに対して、第一と第二のスジ画像を個々に加算して、領域Rからスジ成分Cが除去された第一と第二の参照画像を個別に生成する(図示略)。
そして、第一参照画像と第二の参照画像とを差分して差分画像psを生成する。
ここで図21(C)を参照する。この図21(C)は、構造物Bよりもサイズの小さなローパスフィルターで平滑化してスジ成分除去を行った参照画像(図21(A))から構造物Bよりもサイズの大きなローパスフィルターで平滑化してスジ成分除去を行った参照画像(図21(B))を減じた差分画像である。
この図21(C)に表れているように、大小二種類のローパスフィルターによる参照画像の差分画像は、大小二種類のローパスフィルターの中間サイズの構造物Bを明確に抽出できることが分かる。
従って、図22の平滑化処理の場合も、得られた差分画像psからスジ成分Cを含む領域Rの中で水平方向に延在する構造物とみなせる画素を抽出することが可能である。
即ち、画像処理装置Cは、差分画像ps内の全画素の画素値を、構造物を抽出するために予め定めた閾値と比較し、閾値を超える複数の画素を「構造物とみなせる画素」として抽出する処理を行う。
上記閾値は、画像処理装置Cに設けられた入力手段により任意に値を設定可能とすることが望ましい。
前述したように、この新たな平滑化処理では、スジ成分Cを含む領域Rの中で水平方向に延在する構造物とみなせる画素に対しては、構造物以外の画素よりもサイズの大きなローパスフィルターによる平滑化を反映することとしている。
従って、スジ成分Cを含む領域Rの中で構造物以外の画素については、前述した第二の平滑化画像ph2の画素値を割り当て、構造物とみなせる複数の画素については、差分画像における各々の画素値に応じたブレンド比Aで第一の平滑化画像ph1の画素値と第二の平滑化画像ph2の画素値とをブレンド(合成)した値の画素値を割り当てて、スジ成分Cを含む領域Rの合成平滑化画像pgを生成することにより実質的な平滑化を行い、構造物を示す画素に対して、構造物以外の画素よりもサイズの大きなローパスフィルターをかける平滑化を反映する処理を実現している。
ここで、構造物とみなせる複数の画素の差分画像psにおける各々の画素値とブレンド比Aとの関係を説明する。
構造物とみなせる複数の画素の差分画像psにおける各々の画素値は、前述した差分画像psから構造物を抽出するための閾値より大きいことから、当該閾値を下限値とし、構造物とみなせる複数の画素の差分画像における各々の画素値の中での最大値を上限値とする。
そして、画素値の下限値(αとする)の場合にはブレンド比A=0とし、画素値の上限値(βとする)の場合にはブレンド比A=1として、その間の画素値(γとする)については、ブレンド比A=(γ−α)/(β−α)とする。これにより、ブレンド比Aは0〜1の範囲内となる。
そして、構造物とみなせる複数の画素について差分画像における各々の画素値から個別にブレンド比Aを算出する。
さらに、構造物とみなせる複数の画素の各々について、次式により画素値を算出する。
第一の平滑化画像ph1における構造物とみなせる画素と同一位置の画素の画素値×A+第二の平滑化画像ph2における構造物とみなせる画素と同一位置の画素の画素値×(1−A)
なお、構造物とみなせる複数の画素以外の画素については、第二の平滑化画像ph2における同一位置の画素の画素値がそのまま採用される。
これらの演算により合成平滑化画像pgを生成する。
なお、スジ成分Cを含む領域Rの中で、構造物とみなせる複数の画素について第一の平滑化画像ph1の画素値と第二の平滑化画像ph2の画素値とをブレンド(合成)した値の画素値を割り当てる場合に、予め、第一の平滑化画像ph1及び第二の平滑化画像ph2について、再計算を行い、構造物とみなせる複数の画素について重みを下げて(構造物とみなせる複数の画素についてはローパスフィルター内の係数を低減させて)領域Rを再平滑化した新たな第一の平滑化画像ph1の画素値と新たな第二の平滑化画像ph2の画素値とをブレンド(合成)した値の画素値を割り当てても良い。
即ち、新たな平滑化を行い場合に、構造物とみなせる画素が対象画素である場合又は対象画素ではないが平滑化の計算に含まれる画素である場合(対象画素に隣接する画素又は近傍の画素)に、各ローパスフィルターの構造物とみなせる画素にかけられる係数を低減させて再度の平滑化を行い、得られた新たな第一及び第二の平滑化画像の構造物とみなせる画素の画素値をブレンドして合成平滑化画像pgを生成しても良い。
[スジ成分除去処理(改良型):スジ画像抽出処理]
このようにして平滑化処理が行われた後には、前述した図19の場合と同様に、スジ画像抽出処理が行われる。
即ち、画像処理装置Cは、合成平滑化画像pgに対して垂直方向(X方向)に垂直補間を行って得られた補間画像であるDC成分を抽出すると共に、合成平滑化画像pgからDC成分を減算することでスジ画像であるスジ成分Cを抽出し、抽出したスジ成分Cを画像pや結合画像plongの対応する各画素の画素値g(x,y)に加算することで画像pや結合画像plongからスジ成分Cを除去する。
[スジ成分除去処理(改良型):他の平滑化処理]
なお、上述した新たな平滑化処理では、第一の平滑化画像ph1と第二の平滑化画像ph2を合成して合成平滑化画像pgを生成しているが、平滑化処理はこのような合成処理に限定されず、他の処理を行っても良い。
具体的には、画像処理装置Cに、複数のサイズのローパスフィルター(例えば、第二のローパスフィルターから第一のローパスフィルターの間となる複数のサイズのローパスフィルター)のデータと、当該複数のサイズのローパスフィルターと差分画像psにおける構造物とみなせる画素の画素値との適正な関係を示すテーブルデータとを格納する不揮発性メモリ又はHDD等からなる記憶部を設ける。
そして、差分画像psから抽出された構造物とみなせる複数の画素の画素値から、記憶部内のテーブルデータを参照して、構造物とみなせる複数の画素ごとに、適正なサイズのローパスフィルターを選定する。
そして、構造物とみなせる複数の画素については、各々選定されたサイズのローパスフィルターに基づいて、スジ成分Cを含む領域Rを平滑化する。また、構造物とみなせる複数の画素以外の画素については、第二のローパスフィルターに基づいてスジ成分Cを含む領域Rを平滑化する。
このようにして、構造物とみなせる複数の画素とそれ以外の画素について、個々にサイズが異なるローパスフィルターにより平滑化して、複合的な平滑化による平滑化処理を行ってもよい。
なお、この複合的な平滑化による平滑化処理を行った場合も、平滑化処理後は、前述した図19の場合と同様に、スジ画像抽出処理が行われる。
[スジ成分除去処理(改良型):垂直平滑化処理]
また、前述したように、サイズが大きなローパスフィルターによって平滑化を行うと、スジ成分を除去する効果が低減する。
このため、スジ成分除去処理後の画像に含まれる、構造物とみなせる複数の画素によって形成された構造物の画像中には、水平なスジ成分が残存するおそれがある。このことは、合成平滑化画像pgを生成する平滑化処理の場合も複合的な平滑化による平滑化処理を行った場合も同様である。
従って、画像処理装置Cは、これらの平滑化処理によりスジ成分を除去した領域Rの画像に含まれる構造物とみなせる複数の画素を対象として、その一部又は全部に対して、垂直方向の平滑化を実行する。
垂直方向の平滑化は、周知であるいずれの平滑化フィルターを使用しても良いが、ここでは、最小化フィルターにより平滑化を行う場合を例示する。
最小化フィルターは、対象画素と当該対象画素の垂直方向上側と下側とに並んだ複数の画素の中で最も画素値が低い値に対象画素の画素値を変換するフィルターである。
図23に示すように、最小化フィルターにより平滑化を行うと、当該平滑化を行った補正領域について、垂直方向の座標に沿って並んだ画素の画素値(信号値)の変化が滑らかとなり、残存するスジ成分の顕著性を低減することができる。
上記垂直方向の平滑化は、構造物とみなせる複数の画素の全てに対して行っても良いが、特にサイズが大きなローパスフィルターにより平滑化された画素を対象とすることが望ましい。このような画素において、スジ成分の残存が生じ易いからである。
従って、前述した前述した差分画像psにおける構造物とみなせる複数の画素の画素値に対して、垂直方向の平滑化の対象を判定するための閾値を設定し、当該閾値を超えるか否かにより、垂直方向の平滑化の対象となる画素を決定する。
なお、この閾値は、前述した構造物を抽出するための閾値よりも高い値が設定される。また、この垂直方向の平滑化の対象を判定するための閾値についても、画像処理装置Cに設けられた入力手段により任意に値を設定可能とすることが望ましい。
本実施形態では、画像処理装置Cが以上のようにしてスジ成分除去処理を行うことで、結合画像plongすなわち画像p1、p2が適切に画像補正されて、結合画像plongや画像p1、p2中に存在する(或いは残存する)スジ成分Cを的確に除去することが可能となる。
なお、上記のように画像pや結合画像plong中からスジ成分Cを含む領域Rを抽出し、領域Rに対して図19に示したような処理を行って抽出したスジ成分Cを画像pや結合画像plong(図16参照)の対応する各画素の画素値g(x,y)に加算した際に、画像pや結合画像plongにおける領域Rの内外の境界部分や、上記のようにして選び出された画素行Lp1、Lp2等の部分で、画素値に段差が生じる可能性がある。
そのため、そのような場合には、スジ成分除去処理後の画像pや結合画像plongに対して上記のようにして抽出したスジ成分Cを加算する際に、スジ成分Cに係数を乗算したうえで加算するように構成する等して、上記のような段差が生じず(或いは段差を視認できない程度に小さくして)、その部分の上下で画像pや結合画像plongが滑らかに接続するように加算する処理(いわゆるスムージング処理)が適宜行われる。
[コントラスト、粒状性の調整−ステップS7]
また、上記のようにして、結合画像plong(すなわち画像p1、p2。以下同じ。)から構造物成分Cやスジ成分C(ステップS3、S6)を除去する画像補正処理を行っても、結合画像plong中の、構造物成分Cやスジ成分Cを除去した部分のコントラストや粒状性が、結合画像plongの他の部分のコントラストや粒状性とは多少違ったものになっている場合がある。
そこで、画像処理装置Cが、上記のようにして結合画像plongから構造物成分Cやスジ成分Cを除去した後、必要に応じて、結合画像plongのコントラストや粒状性を揃えるように調整する処理を行うように構成することが可能である(図7のステップS7)。すなわち、結合画像plongから構造物成分Cやスジ成分Cを除去した部分のコントラストや粒状性と結合画像plongの他の部分(特に構造物成分Cやスジ成分Cがあった部分の周辺領域)のコントラストや粒状性とを揃えるように調整する画像処理を行うように構成することが可能である。そして、このように画像処理を行うことで、結合画像plong中の各部分のコントラストや粒状性を揃えることが可能となり、結合画像plongから構造物成分Cやスジ成分Cを除去した部分が目立たないようにすることが可能となる。
コントラスト、粒状性の調整処理では、例えば、結合部継ぎ目の横ラインごとに、上下が同様の周波数成分になるように調整することができる。具体的には、(1)継ぎ目の上側は高周波成分をぼかす処理(スムージング)を実施、(2)下側は高周波成分を強調する処理(アンシャープマスク)を実施、(3)上下の高周波成分を計測し同一になるよう調整を実施、必要に応じて(1)に戻って同じプロセスを繰り返し、などである。なお、(3)での計測指標はフーリエ変換してのスペクトルや他の統計的指標などが使用可能である。
また別の方法として、予め後方の放射線画像撮影装置Paの画像pに写り込む前方の放射線画像撮影装置Pbの構造物成分Cやスジ成分Cの領域ごとにコントラスト、粒状性の増幅率を予め定義しておき、上記のようにして画像p中から構造物成分Cやスジ成分Cを除去した各部分を低周波、中周波、高周波画像に分解し、中周波成分にコントラストの増幅率を掛け合わせ、高周波成分に粒状性の増幅率を掛け合わせて、低周波画像と増幅率を掛け合わせた中周波、高周波画像とを足し合わせることによってコントラスト、粒状性が揃うように調整を行うこともできる。
なお、コントラストや粒状性の増幅率は、1以上の場合もあり、1より小さい場合もある。そして、増幅率が1以上の場合には、コントラストや粒状性を強調することになり、増幅率が1より小さい場合には、コントラストや粒状性を平滑化することになる。また、調整後の画像で高周波情報がなくなっている場合は、ウイナーフィルターなどを使って画像復元することも可能である。これらの手法は、画質の異なる画像をつなぎ合わせた際に、継ぎ目を目立たなくする方法として、有効である。
[長尺画像の生成]
以上のようにして、画像処理装置Cが、結合画像plongに対して構造物成分除去処理やスジ成分除去処理を行って画像補正処理を行い、必要に応じてコントラスト調整や粒状性の調整を行うことで、結合画像plongは、図24に示す長尺画像plongと同等の画像となる。そのため、画像処理装置Cで、以上のようにして結合画像plongに対する画像補正処理等を行うことで長尺画像plongを生成するように構成することも可能である。
なお、前述したように、各画像p1、p2(或いは各画像p1〜p3)を結合する際、通常の長尺画像plongの生成処理では、各画像pの結合部分(重ね合わせ部分)では撮影台51Aのホルダー51a内の前方に装填されている放射線画像撮影装置Pbで撮影された画像(図6の例で言えば前方の放射線画像撮影装置Pbで撮影された画像)を用いて結合するのに対し、本実施形態に係る画像補正処理(図7参照)の結合処理(ステップS5)では、各画像pの結合部分(重ね合わせ部分)で撮影台51Aのホルダー51a内の後方に装填されている放射線画像撮影装置Paで撮影された画像pを用いて結合している。
そのため、長尺画像plongを生成する際には、改めて通常の長尺画像plongの生成処理に従って長尺画像plongを生成するように構成することも可能である。
[分割−ステップS8]
本実施形態では、画像処理装置Cは、上記のようにして結合画像plongに対して構造物成分除去処理やスジ成分除去処理を行って画像補正処理を行い、必要に応じてコントラスト調整や粒状性の調整を行った後、処理後の結合画像plongを各画像p1〜p3に分割するようになっている(図7のステップS8)。なお、撮影台51Aのホルダー51aに装填されている放射線画像撮影装置P1〜P3で得られた上記の画像p1〜p3と区別するために、処理後の結合画像plongを分割して得られる各画像を、以下、画像p1〜p3という。
分割処理(ステップS8)では、画像処理装置Cは、図25(A)に示すように、処理後の結合画像plongを、結合する前の画像p1、p2(図13(A)、(B)参照)の下端の位置で分割して画像p1〜p3を生成する。その際、処理後の結合画像plongを単に分割してしまうと、例えば、画像p2においては、上記のように濃度補正処理(図7のステップS3)や位置、拡大率の調整処理(ステップS4)を行った後で画像p1、p2を結合した際に画像p1と重なり合っていた画像p2の画像部分が失われてしまう。また、画像p3においても同様に画像p2、p3を結合した際に画像p2と重なり合っていた画像p3の画像部分が失われてしまう。
そこで、上記のように理後の結合画像plongを分割して画像p1〜p3を生成する際、画像p2については、画像p1、p2を結合した際に画像p1と重なり合っていた画像p2の部分を、p3については画像p2、p3を結合した際に画像p2と重なり合っていた画像p3の部分を、それぞれ上記のように分割して生成した画像p2、p3の上端部分に追加する。
本実施形態では、画像処理装置Cは、このようにして結合画像plongを分割することで、図25(B)に示すように、上記の画像p1、p2から構造物成分Cやスジ成分Cが除去された画像(或いはさらにコントラスト調整や粒状性の調整がなされた画像)を画像p1、p2として生成することが可能となる。
すなわち、撮影台51Aのホルダー51aに装填された後方の放射線画像撮影装置P1、P2で得られた画像p1、p2から、構造物成分Cやスジ成分Cを的確に除去することが可能となる。なお、分割された画像p3は、もともと画像中に構造物成分Cやスジ成分Cが存在しなかったため、元の画像p3と同じ画像になる。
[効果]
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50によれば、1ショット長尺撮影用の撮影台51Aのホルダー51aに装填されている後方の放射線画像撮影装置Pa(図6参照)で得られた画像pに、前方の放射線画像撮影装置Pbに起因する構造物成分Cやスジ成分Cが(図12や図29等参照)が写り込む場合であっても、画像処理装置Cで上記のような構造物成分除去処理とスジ成分除去処理を行う。
そのため、画像pに対して画像補正処理を行うことで、1ショット長尺撮影で得られた各画像pを的確に画像補正して、各画像pから構造物成分Cやスジ成分Cが的確に除去された画像p1〜p3(図25(B)参照)を得ることが可能となり、画像p1〜p3を合成すれば長尺画像plong(図24参照)を的確に生成することが可能となる。
上記の実施形態では、図20に示したように、画像p1から1画素幅の画素行Lp1を、画像p2から1画素幅の画素行Lp2をそれぞれ選び出し、上記(6)式に従って線形補間して、スジ成分除去処理を行うために必要となる領域Rのバックグラウンドの成分であるDC成分を算出した。しかし、上記のように、画像p1、p2ごとにスジ成分除去処理を行うように構成すると、少なくとも1画素幅の画素行Lp2を選び出せなくなる。
そこで、この場合は、例えば、画像p1のスジ成分除去処理を行う際には画像p2の上方の1画素幅の画素行のデータを用い、画像p2のスジ成分除去処理を行う際には画像p3の上方の1画素幅の画素行のデータを用いて、本実施形態と同様にして画像p1、p2ごとにスジ成分除去処理を行うように構成することが可能である。
また、例えば、画像p1のスジ成分除去処理を行う際に、画像p1における範囲Rc(図20参照)よりも画像上側で1画素幅の画素行Lp1、Lp2を選び出し、そのうち画素行Lp2が図20に示したように範囲Rcよりも画像下側に存在すると仮定して、本実施形態と同様にして画像p1、p2ごとにスジ成分除去処理を行うように構成することも可能である。
また、放射線画像撮影システム50の画像処理装置Cは、改良したスジ成分除去処理に含まれる平滑化処理において、画像中に設定したスジ成分を含む領域R内に存在する、水平方向に延在する構造物Bを示す画素に対して、当該構造物Bを示す画素以外の画素に比べて、水平方向のサイズが大きなローパスフィルターによる平滑化を反映させている。
このため、構造物Bを示す画素以外の画素についてスジ成分を効果的に除去すると共に、領域R内に存在する構造物Bの外形の消失を抑制することが可能となる。
また、改良したスジ成分除去処理では、画像中に設定したスジ成分を含む領域Rに対して、水平方向のサイズが異なる第一と第二のローパスフィルターでそれぞれにより平滑化を行うことで個々に得られる第一と第二の平滑化画像ph1,ph2の各々から、これらのDC成分(第一と第二の補間処理画像)を減じて個別に第一と第二のスジ画像を抽出し、スジ成分を含む領域Rに対してそれぞれの第一と第二のスジ画像を個別に加算して得られる第一と第二の参照画像の差分画像psから構造物を抽出する構造物抽出処理を含んでいる。
このため、スジ成分を含む領域Rに含まれた構造物を精度良く抽出することができ、これによって、的確な平滑化処理を行うことができ、構造物Bの外形の消失をより効果的に抑制することが可能となる。
また、改良したスジ成分除去処理の平滑化処理において、構造物抽出処理により差分画像psから抽出された構造物の複数の画素の画素値の大きさに対応する比率で、第一のローパスフィルターで平滑化した画素値と第二のローパスフィルターで平滑化した画素値を合成することにより、スジ成分を含む領域内の構造物の複数の画素に対する画素値を補正することで、実質的に、構造物の複数の画素以外の画素よりも大きなサイズのローパスフィルターによる平滑化と同等の処理を行っている。
このため、構造物の複数の画素について、より大きなサイズのローパスフィルターによる平滑化を反映させることができるので、構造物Bの外形の消失をより効果的に抑制することが可能となる。
また、改良したスジ成分除去処理の平滑化処理において、構造物抽出処理により差分画像psから抽出された構造物の複数の画素の画素値の大きさに対応するサイズのローパスフィルターより、スジ成分を含む領域内の構造物の複数の画素に対する平滑化を行う場合には、構造物の複数の画素について個別に適正なサイズのローパスフィルターにより平滑化を行うことができるので、構造物Bの外形の消失をより効果的に抑制することが可能となる。
また、改良したスジ成分除去処理において、スジ画像抽出処理によりスジ成分が除去されたスジ成分を含む領域Rに含まれる水平方向に延在する構造物Bを示す画素の一部又は全部に対して、垂直方向に平滑化を行う垂直平滑化処理を行っているので、サイズの大きなローパスフィルターによるスジ成分除去効果の低減を抑えることが可能となる。
[構造物成分が画像中に写り込まない場合について]
ところで、撮影台51Aのホルダー51aに装填される前方の放射線画像撮影装置Pb(図6参照)の構造等によっては、後方の放射線画像撮影装置Paで撮影された画像p中に、スジ成分Cは写り込むが、構造物成分Cが写り込まない、或いは写り込んでもほとんど視認されないほど小さい場合がある。
しかし、そのような場合でも、上記の実施形態と全く同様にして、各画像p1〜p3を結合してスジ成分除去処理を行ったり、或いは画像p1〜p3を結合せずに、画像p1、p2ごとにスジ成分除去処理を行うように構成することが可能である。なお、その場合、例えば図7や図26に示したフローにおけるステップS1、S2の処理が不要になり、キャリブレーション用画像pcalの準備等も不要になる。そして、スジ成分除去処理は、図19等に示したようにして行われる。
そして、この場合も、各画像p1〜p3を結合してスジ成分除去処理を行う場合には結合画像plongにおいて、また、画像p1〜p3を結合せずに画像p1、p2ごとにスジ成分除去処理を行う場合には、各画像p1、p2において、上記と同様に、結合画像plongや画像p1、p2からスジ成分Cを除去した部分のコントラストや粒状性と、結合画像plongや画像p1、p2の他の部分(特に構造物成分Cやスジ成分Cがあった部分の周辺領域)のコントラストや粒状性とを揃えるように調整する(すなわち強調、平滑化処理する)画像処理を行うように構成することが可能である。
そして、このように構成することで、上記と同様に、結合画像plongや各画像p1、p2から構造物成分Cやスジ成分Cを除去した部分が目立たないようにすることが可能となる。
なお、本発明が上記の実施形態や変形例等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
50 放射線画像撮影システム
51A 撮影台
51a ホルダー
52 放射線照射装置
A(x,y) 係数
B 構造物
C コンソール(画像処理装置)
スジ成分
構造物成分
D 画像データ
m マーカー
P、P1〜P3 放射線画像撮影装置
p、p1〜p3 画像
Pa 後方の放射線画像撮影装置
Pb 前方の放射線画像撮影装置
pcal、pcal キャリブレーション用画像
pg 合成平滑化画像
ph1 第一の平滑化画像
ph2 第二の平滑化画像
ps 差分画像
plong 結合画像
R スジ成分を含む領域

Claims (5)

  1. 複数の放射線画像撮影装置を装填可能なホルダーを備える撮影台と、
    前記ホルダーに装填された複数の前記放射線画像撮影装置に同時に放射線を照射可能な放射線照射装置と、
    複数の前記放射線画像撮影装置で得られた画像データに基づいて複数の画像をそれぞれ生成する画像処理装置と、
    を備え、
    前記ホルダーに装填されている複数の前記放射線画像撮影装置のうち、前記放射線照射装置に近い前記放射線画像撮影装置を前方の放射線画像撮影装置といい、前記放射線照射装置から遠い前記放射線画像撮影装置を後方の放射線画像撮影装置というとき、前記放射線照射装置側から見た場合に前記ホルダー内で前記前方の放射線画像撮影装置の端部と前記後方の放射線画像撮影装置の端部とが前後方向に重なり合っており、
    前記画像処理装置は、
    生成した前記画像中に存在するスジ成分を前記画像から除去するスジ成分除去処理を行って前記画像の画像補正処理を行うとともに、
    前記スジ成分除去処理は、
    前記画像中に設定した前記スジ成分を含む領域に対して、水平方向に平滑化を行うローパスフィルターにより平滑化を行って平滑化画像を形成する平滑化処理と、
    前記平滑化画像から、前記スジ成分を含む領域に垂直方向に補間処理を行って得られた補間処理画像を減じてスジ画像を抽出し、前記画像中に設定した前記スジ成分を含む領域に対して前記スジ画像を加算して前記スジ成分の除去を行うスジ画像抽出処理とを含み、
    前記平滑化処理は、
    前記画像中に設定した前記スジ成分を含む領域内に存在する、水平方向に延在する構造物を示す画素に対して、当該構造物を示す画素以外の画素に比べて、水平方向のサイズが大きなローパスフィルターによる平滑化を反映する処理を行うことを特徴とする放射線画像撮影システム。
  2. 前記スジ成分除去処理は、
    前記画像中に設定した前記スジ成分を含む領域に対して、水平方向のサイズが異なる第一と第二のローパスフィルターでそれぞれにより平滑化を行うことで個々に得られる第一と第二の平滑化画像の各々から、当該第一と第二の平滑化画像に対して垂直方向に補間処理を行って得られた第一と第二の補間処理画像を個別に減じて第一と第二のスジ画像を抽出し、
    前記スジ成分を含む領域に対してそれぞれの前記第一と第二のスジ画像を個別に加算して得られる第一と第二の参照画像の一方から他方を差し引いた差分画像から前記構造物を抽出する構造物抽出処理を含むことを特徴とする請求項1記載の放射線画像撮影システム。
  3. 水平方向のサイズが異なる複数のローパスフィルターを記憶する記憶部を備え、
    前記平滑化処理では、
    前記構造物抽出処理により前記差分画像から抽出された構造物の複数の画素の画素値の大きさに対応するサイズの前記ローパスフィルターより、前記スジ成分を含む領域内の前記構造物の複数の画素に対する平滑化を行うことを特徴とする請求項2記載の放射線画像撮影システム。
  4. 前記平滑化処理では、
    前記構造物抽出処理により前記差分画像から抽出された構造物の複数の画素の画素値の大きさに対応する比率で、前記第一のローパスフィルターで平滑化した画素値と前記第二のローパスフィルターで平滑化した画素値を合成することにより、前記スジ成分を含む領域内の前記構造物の複数の画素の画素値を補正することを特徴とする請求項2記載の放射線画像撮影システム。
  5. 前記スジ成分除去処理は、
    前記スジ画像抽出処理により前記スジ成分が除去された前記スジ成分を含む領域に含まれる前記水平方向に延在する構造物を示す画素の一部又は全部に対して、垂直方向に平滑化を行う垂直平滑化処理を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の放射線画像撮影システム。
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