JP2018038638A - 画像処理装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】散乱線除去グリッドに起因する周波数成分を低減する画像処理装置、方法およびプログラムにおいて、放射線検出器への到達線量が少なくても、グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分を求める。【解決手段】画像取得部３１が、第１および第２の放射線検出器から、第１および第２の放射線画像を取得する。第１の周波数解析部３２が、第１の放射線画像についての第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）を検出する。位置合わせ部３３が、第１の放射線画像と第２の放射線画像との空間的な対応関係を取得する。第２の周波数解析部３４が、第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）を対応関係に基づいて補正して、第２の放射線画像についての第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、散乱線除去グリッドを用いて撮影された放射線画像に含まれる、散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンを低減する画像処理装置、方法およびプログラムに関するものである。

従来より、被写体を構成する物質によって透過した放射線の減衰量が異なることを利用して、エネルギーが異なる２種類のエネルギーの放射線を被写体に照射して得られた２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理が知られている。このエネルギーサブトラクション処理とは、上記のようにして得られた２つの放射線画像の各画素を対応させて、画素間で適当な重み係数を乗算した上で減算（サブトラクト）を行って、特定の構造物を抽出した画像を取得する方法である。このようなエネルギーサブトラクション処理を行うことにより、例えば、胸部を撮影することにより取得した放射線画像から骨部を除去した軟部画像を生成すれば、骨に邪魔されることなく軟部に現れた陰影を観察できる。逆に軟部を除去した骨部画像を生成すれば、軟部に邪魔されることなく、骨部に現れた陰影を観察できる。

このようなエネルギーサブトラクション処理を行うためには、２つの放射線画像を取得する際の放射線のエネルギー分布が異なるように、被写体を撮影すればよい。エネルギーサブトラクション処理を行うための撮影（以下、エネルギーサブトラクション撮影とする）の手法としては、具体的には、エネルギー分布の異なる２種類の放射線を用いて撮影を２回行う２ショット法と、放射線を検出して放射線画像を取得するための放射線検出器を２枚重ね合わせ、被写体を透過した放射線を重ねられた２枚の放射線検出器に同時に照射することによって、２つの放射線検出器に互いにエネルギー分布が異なる放射線を照射するようにした１ショット法が知られている。

一方、被写体を透過した放射線により被写体の放射線画像を撮影する際、被写体内において放射線が散乱して散乱線が発生し、この散乱線により、取得される放射線画像のコントラストが低下するという問題がある。このため、放射線画像の撮影時には、放射線検出器に散乱線が照射されないように、被写体と放射線検出器との間に散乱線除去グリッド（以下単にグリッドとする）を配置して撮影を行うことがある。グリッドを用いて撮影を行うと被写体により散乱された放射線が放射線検出器に照射されにくくなるため、放射線画像のコントラストを向上させることができる。

グリッドは、放射線を透過しない鉛等と、放射線を透過しやすいアルミニウムやファイバー等のインタースペース素材とが、例えば４．０本／ｍｍ程度の細かなグリッド密度で交互に配置されて構成されている。このため、グリッドを用いて撮影を行うと、得られた放射線画像中にグリッドに起因する周期縞およびモアレ等の周期的パターンが発生し、放射線画像が見にくいものとなる。なお、モアレは、グリッド密度が放射線画像のナイキスト周波数よりも大きい場合に生じる細かな周期的パターンである。

このため、放射線画像を周波数解析して、グリッドに起因する周波数パターンの周波数成分を検出し、周期的パターンの周波数成分を除去するフィルタリング処理を放射線画像に行うことにより、周期的パターンが低減した観察しやすい画像を得るための各種手法が提案されている（特許文献１参照）。また、放射線画像の撮影時において、散乱線除去グリッドを放射線の進行方向に対して略垂直な方向に揺動することにより、放射線画像中におけるグリッド像の顕在化を防止して、モアレの発生を抑制することも行われている。

特開２０１２−２００３１５号公報

ところで、上記エネルギーサブトラクション撮影を行う際にも、散乱線除去グリッドを使用して、放射線画像のコントラストを向上させることが考えられる。ここで、１ショット法によりエネルギーサブトラクション撮影を行う場合、放射線源から離れた側にある放射線検出器には、放射線源に近い側にある放射線検出器を透過した放射線が照射される。このような状況では、放射線源に近い側にある放射線検出器に放射線が吸収されるため、放射線源から離れた側にある放射線検出器への到達線量は、放射線源に近い側にある放射線検出器の到達線量よりも少なくなる。このため、放射線源から離れた側にある放射線検出器により検出される放射線画像は、線量不足により粒状が悪化してノイズが多くなる。その結果、グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分を検出できないおそれがある。このように、グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分を検出できないと、放射線画像から周期的パターンを除去することができない。したがって、放射線検出器への到達線量が少なくても、グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分を求めることが、放射線画像の画質を向上させる上で重要である。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、散乱線除去グリッドに起因する周波数成分を低減する画像処理装置、方法およびプログラムにおいて、放射線検出器への到達線量が少なくても、グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分を求めることができるようにすることを目的とする。

本発明による画像処理装置は、放射線源から発せられて被写体を透過した放射線を、被写体を透過した散乱線を除去するための散乱線除去グリッドを介して、重ねられた２つの検出手段に照射することにより取得された２つの放射線画像を取得する画像取得手段と、
２つの放射線画像のうち、放射線源に近い側にある第１の検出手段により取得された第１の放射線画像から、第１の放射線画像についての、散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第１の周波数成分を検出する第１の周波数解析手段と、
第１の放射線画像と、２つの放射線画像のうち、放射線源から離れた側にある第２の検出手段により取得された第２の放射線画像との空間的な対応関係を取得する位置合わせ手段と、
第１の周波数成分を対応関係に基づいて補正して、第２の放射線画像についての、散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第２の周波数成分を算出する第２の周波数解析手段とを備えたことを特徴とするものである。

「検出手段」としては、放射線検出器の他、放射線の照射により放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光またはレーザ光等の励起光の照射により、蓄積された放射線エネルギーに応じた輝尽発光光を発光する蓄積性蛍光体を利用した蓄積性蛍光体シートを用いることができる。検出手段が放射線検出器の場合、画像取得手段は、放射線検出器から出力された画像信号により表される放射線画像を取得すればよい。検出手段が蓄積性蛍光体シートの場合、撮影装置を用いて被写体を透過した放射線を蓄積性蛍光体シートに照射することにより、放射線画像情報が蓄積性蛍光体シートに一旦蓄積記録され、画像読取装置を用いてこの蓄積性蛍光体シートに励起光を照射して輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換することにより放射線画像を表す画像信号が生成される。このため、画像取得手段は、このようにして生成された画像信号により表される放射線画像を取得すればよい。

「重ねられた２つの検出手段」とは、放射線源に近い側にある第１の検出手段を透過した放射線が、放射線源から離れた側にある第２の検出手段に投影されるように、２つの検出手段が放射線の照射方向において重ねられていることを意味する。なお、２つの検出手段は密着させてもよく、間に銅板等からなるエネルギー変換フィルタを介在させてもよく、間に空気を介在させてもよい。

なお、本発明による画像処理装置においては、第１の周波数成分に基づいて、第１の放射線画像に含まれる周期的パターンを抑制して第１の周期的パターン抑制画像を生成する周波数処理を行う周波数処理手段をさらに備えるものとしてもよい。

また、本発明による画像処理装置においては、周波数処理手段は、第２の周波数成分に基づいて、第２の放射線画像に含まれる周期的パターンを抑制して第２の周期的パターン抑制画像を生成する周波数処理をさらに行うものであってもよい。

また、本発明による画像処理装置においては、第１の周期的パターン抑制画像および第２の周期的パターン抑制画像に対して重み付け演算処理を行って、処理済み画像を生成する重み付け演算処理手段をさらに備えるものとしてもよい。

この場合、重み付け演算処理は、第１の周期的パターン抑制画像および第２の周期的パターン抑制画像に対して、相対応する画素間で重み付け減算を行うことにより、被写体の特定構造物を抽出したサブトラクション画像を処理済み画像として生成するサブトラクション処理であってもよい。

また、重み付け演算処理は、第１の周期的パターン抑制画像および第２の周期的パターン抑制画像に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、被写体のダイナミックレンジを拡大した加算画像を処理済み画像として生成する重み付け加算処理であってもよい。

本発明による画像処理方法は、放射線源から発せられて被写体を透過した放射線を、被写体を透過した散乱線を除去するための散乱線除去グリッドを介して、重ねられた２つの検出手段に照射することにより取得された２つの放射線画像を取得し、
２つの放射線画像のうち、放射線源に近い側にある第１の検出手段により取得された第１の放射線画像から、第１の放射線画像についての、散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第１の周波数成分を検出し、
第１の放射線画像と、２つの放射線画像のうち、放射線源から離れた側にある第２の検出手段により取得された第２の放射線画像との空間的な対応関係を取得し、
第１の周波数成分を対応関係に基づいて補正して、第２の放射線画像についての、散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第２の周波数成分を算出することを特徴とするものである。

なお、本発明による画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。

本発明によれば、２つの放射線画像のうち、放射線源に近い側にある第１の検出手段により取得された第１の放射線画像から、第１の放射線画像についての、散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第１の周波数成分が検出される。そして、第１の放射線画像と、放射線源から離れた側にある第２の検出手段により取得された第２の放射線画像との空間的な対応関係が取得され、第１の周波数成分が対応関係に基づいて補正されて、第２の放射線画像についての、散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第２の周波数成分が算出される。このため、第２の放射線画像において、線量不足により粒状が悪化していても、第２の放射線画像におけるグリッドに起因する周期的パターンの周波数成分を得ることができる。

本発明の第１の実施形態による画像処理装置を適用した放射線画像撮影システムの構成を示す概略ブロック図 第１の実施形態による画像処理装置の概略構成を示す図 第１および第２の放射線画像を示す図 グリッドの第１の放射線検出器に対する傾きを示す図 ｘ方向の周波数スペクトルを示す図 ｙ方向の周波数スペクトルを示す図 第１の放射線検出器と第２の放射線検出器との位置関係を示す図 軟部画像および骨部画像を示す図 第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 第２の実施形態による画像処理装置の概略構成を示す図 第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による画像処理装置を適用した放射線画像撮影システムの構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、本実施形態による放射線画像撮影システムは、散乱線除去グリッドを用いてエネルギー分布が異なる２つの放射線画像を撮影し、２つの放射線画像を用いてエネルギーサブトラクション処理を行うためのものであり、撮影装置１と、本実施形態による画像処理装置を内包するコンピュータ２とを備える。

撮影装置１は、第１の放射線検出器５および第２の放射線検出器６に、放射線源であるＸ線源３から発せられ、被写体Ｈを透過したＸ線を、それぞれエネルギーを変えて照射するいわゆる１ショットエネルギーサブトラクションを行うための撮影装置である。撮影時においては、図１に示すように、Ｘ線源３に近い側から順に、散乱線除去グリッド４、第１の放射線検出器５、銅板等からなるＸ線エネルギー変換フィルタ７、および第２の放射線検出器６を配置して、Ｘ線源３を駆動させる。なお、第１および第２の放射線検出器５，６とＸ線エネルギー変換フィルタ７とは密着されている。

これにより、第１の放射線検出器５においては、いわゆる軟線も含む低エネルギーのＸ線による被写体Ｈの第１の放射線画像Ｇ１が取得される。また、第２の放射線検出器６においては、軟線が除かれた高エネルギーのＸ線による被写体Ｈの第２の放射線画像Ｇ２が取得される。第１および第２の放射線画像は画像処理装置であるコンピュータ２に入力される。なお、第１および第２の放射線検出器５，６が検出手段に対応する。

第１および第２の放射線検出器５，６は、放射線画像の記録と読み出しとを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチをオン・オフさせることによって放射線画像信号が読み出される、いわゆるＴＦＴ読出方式のものや、読取り光を照射することによって放射線画像信号が読み出される、いわゆる光読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。

また、被写体Ｈの撮影時においては、上述したように被写体Ｈと第１の放射線検出器５との間に、被写体Ｈにより散乱された散乱線を除去するための散乱線除去グリッド（以下単にグリッドとする）４が配置される。グリッド４は、放射線を透過しない鉛等と、放射線を透過しやすいアルミニウムやファイバー等のインタースペース素材とが、例えば４．０本／ｍｍ程度の細かなグリッド密度で交互に配置されて構成されている。

コンピュータ２には表示部８および入力部９が接続されている。表示部８は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）あるいは液晶ディスプレイ等からなり、撮影により取得された放射線画像およびコンピュータ２において行われる処理に必要な各種入力の補助を行う。入力部９は、キーボード、マウスあるいはタッチパネル等からなる。

コンピュータ２には、本実施形態の画像処理プログラムがインストールされている。本実施形態においては、コンピュータは、操作者が直接操作するワークステーションあるいはパソコンでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。画像処理プログラムは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。もしくは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。

図２は、本実施形態において、コンピュータ２に画像処理プログラムをインストールすることにより実現された画像処理装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、画像処理装置は、標準的なコンピュータの構成として、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２１、メモリ２２およびストレージ２３を備えている。

ストレージ２３は、ハードディスクまたはＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージデバイスからなり、撮影装置１の各部を駆動するためのプログラムおよび画像処理プログラムを含む各種情報が記憶されている。また、撮影により取得された放射線画像も記憶される。

メモリ２２には、各種処理をＣＰＵ２１に実行させるために、ストレージ２３に記憶されたプログラム等が一時的に記憶される。画像処理プログラムは、ＣＰＵ２１に実行させる処理として、撮影装置１に撮影を行わせて第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する画像取得処理、Ｘ線源３に近い側にある第１の放射線検出器５により取得された第１の放射線画像Ｇ１から、第１の放射線画像Ｇ１についての、グリッド４に起因する周期的パターンの周波数成分である第１の周波数成分を検出する第１の周波数解析処理、第１の放射線画像Ｇ１と、Ｘ線源３から離れた側にある第２の放射線検出器６により取得された第２の放射線画像Ｇ２との空間的な対応関係を取得する位置合わせ処理、第１の周波数成分を対応関係に基づいて補正して、第２の放射線画像Ｇ２についての、グリッド４に起因する周期的パターンの周波数成分である第２の周波数成分を算出する第２の周波数解析処理、第１の周波数成分に基づいて、第１の放射線画像Ｇ１に含まれる周期的パターンを抑制して第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１を生成し、かつ第２の周波数成分に基づいて、第２の放射線画像Ｇ２に含まれる周期的パターンを抑制して第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２を生成する周波数処理、並びに第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１および第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２に対して、相対応する画素間で重み付け減算を行うことにより、被写体Ｈの特定構造物を抽出したサブトラクション画像Ｇｓｕｂを生成するサブトラクション処理を規定している。

そして、ＣＰＵ２１が画像処理プログラムに従いこれらの処理を実行することで、コンピュータ２は、画像取得部３１、第１の周波数解析部３２、位置合わせ部３３、第２の周波数解析部３４、周波数処理部３５、およびサブトラクション処理部３６として機能する。なお、コンピュータ２は、画像取得処理、第１の周波数解析処理、位置合わせ処理、第２の周波数解析処理、周波数処理およびサブトラクション処理をそれぞれ行うプロセッサまたは処理回路を備えるものであってもよい。また、サブトラクション処理部３６が重み付け演算処理手段に対応する。

画像取得部３１は、Ｘ線源３を駆動して被写体ＨにＸ線を照射し、被写体Ｈを透過してグリッド４により散乱線を除去されたＸ線を第１および第２の放射線検出器５，６により検出して、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する。なお、画像処理プログラムとは別個のプログラムにより第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得してストレージ２３に保存するようにしてもよい。この場合、画像取得部３１は、ストレージ２３に保存された第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を画像処理のためにストレージ２３から読み出すものとなる。なお、被写体Ｈの胸部を撮影した場合、図３に示すような第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２が取得される。

第１の周波数解析部３２は、第１の放射線画像Ｇ１についての、グリッド４に起因する周期的パターンの周波数成分である第１の周波数成分を検出する。具体的には、第１の放射線画像Ｇ１に対して、フーリエ変換または高速フーリエ変換等を用いて周波数解析を行い、第１の放射線画像Ｇ１の周波数スペクトルを取得する。なお、撮影時においては、第１の放射線検出器５のｘ方向またはｙ方向と、グリッド４を構成する部材が延在する方向とを厳密に一致させることは困難である。このような場合、図４に示すように、撮影時において、グリッド４が第１の放射線検出器５に対して傾斜することとなる。このため、第１の周波数解析部３２は、第１の放射線画像Ｇ１のｘ方向およびｙ方向に対して周波数解析を行って、ｘ方向およびｙ方向の周波数スペクトルを取得し、ｘ方向およびｙ方向の第１の周波数成分を検出する。

図５はｘ方向の周波数スペクトルを示す図、図６はｙ方向の周波数スペクトルを示す図である。なお、周波数スペクトルにおいて横軸は各方向の周波数（cycle/mm）、縦軸は周波数レスポンスの大きさを示す。図５および図６に示すように各方向の周波数スペクトルには、グリッド本来の周期構造に対応する周波数においてピークを有するものとなっている。第１の周波数解析部３２は、ｘ方向およびｙ方向の周波数スペクトルのピーク周波数を第１の放射線画像Ｇ１についての第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）として検出する。

位置合わせ部３３は、第１の放射線画像Ｇ１と第２の放射線画像Ｇ２との空間的な対応関係を取得する。具体的には、アフィン変換等の周知の位置合わせ手法を用いて位置合わせを行って、対応関係Ｐ０を取得する。ここで、第１および第２の放射線検出器５，６は、Ｘ線の進行方向に対して重ねられて配置されている。このため、第１の放射線画像Ｇ１と第２の放射線画像との空間的な位置関係は、拡大率Ｒ、平行シフト量（ｘ，ｙ）および面内回転角度θにより定めることができる。ここで、第２の放射線検出器６は第１の放射線検出器５よりもＸ線源３から離れた位置にあるため、第２の放射線画像Ｇ２は第１の放射線画像Ｇ１よりも拡大している。したがって、拡大率Ｒは１より大きい値となる。位置合わせ部３３は、これらの拡大率Ｒ、平行シフト量（ｘ，ｙ）および面内回転角度θを対応関係Ｐ０として取得する。なお、平行シフト量（ｘ，ｙ）については、後述する第２の周波数特性の算出には使用しないため、平行シフト量（ｘ，ｙ）は算出しなくてもよい。

なお、対応関係Ｐ０は、撮影装置１における第１および第２の放射線検出器５，６の配置関係から求めるようにしてもよい。すなわち、図７に示すように、撮影装置１において、第１および第２の放射線検出器５，６の検出面の間隔Ｄは、Ｘ線エネルギー変換フィルタ７の厚さおよび撮影装置１の構成から既知である。また、撮影時におけるＸ線源３と第１の放射線検出器５の検出面との距離である線源画像面間距離、すなわちＳＩＤ（Source to Image Distance）も既知である。したがって、拡大率ＲはＳＩＤおよびＤを用いて、下記の式（１）により算出することができる。

Ｒ＝（ＳＩＤ＋Ｄ）／ＳＩＤ （１）
なお、平行シフト量（ｘ，ｙ）および面内回転角度θについては、あらかじめマーカ等の撮影を行うことにより第１および第２の放射線検出器５，６により取得した画像を用いて算出して、ストレージ２３に保存しておけばよい。

第２の周波数解析部３４は、第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）を対応関係Ｐ０に基づいて補正して、第２の放射線画像Ｇ２についての、グリッド４に起因する周期的パターンの周波数成分である第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）を算出する。第１の放射線画像Ｇ１と第２の放射線画像Ｇ２との空間的な対応関係Ｐ０のうち、第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）を算出するために重要なのは、拡大率Ｒおよび面内回転角度θである。なお、グリッドに起因する周期的パターンは、第２の放射線画像Ｇ２の全面に均一に出現する。このため、第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）を算出するためには、平行シフト量（ｘ，ｙ）は不要である。

第２の周波数解析部３４は、拡大率Ｒおよび面内回転角度θを用いて、第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）から下記の式（２）、（３）により第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）を算出する。

ｆ２ｘ＝√（ｆ１ｘ^２＋ｆ１ｙ^２）×ｃｏｓθ×１／Ｒ （２）
ｆ２ｙ＝√（ｆ１ｘ^２＋ｆ１ｙ^２）×ｓｉｎθ×１／Ｒ （３）
ここで、拡大率Ｒは０よりも大きいため、単位長さ当たりの周波数パターンの数は、第２の放射線画像Ｇ２の方が第１の放射線画像Ｇ１よりも少なくなり、その結果、第２の周波数成分の周波数は第１の周波数成分の周波数よりも小さくなる。したがって、第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）を拡大率Ｒで除算することにより、第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）を算出できる。

なお、図５，６においては、周波数レスポンスにおいて１つのピークのみが出現しているが、グリッド４のグリッド密度、並びに第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する際のサンプリング間隔によっては、モアレの原因となる第２高調波および第３高調波等により、複数のピークが出現する場合がある。この場合、すべてのピークの周波数を第１の周波数特性として算出することにより、上記（２）、（３）と同様に各ピークの周波数に対応する第２の周波数特性を算出することができる。

周波数処理部３５は、第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）に基づいて、第１の放射線画像Ｇ１に含まれる周期的パターンを抑制して第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１を生成する周波数処理を行う。具体的には、第１の放射線画像Ｇ１のｘ方向に対して周波数成分ｆ１ｘを抑制するフィルタによるフィルタリング処理を行い、ｙ方向に対して周波数成分ｆ１ｙを抑制するフィルタによるフィルタリング処理を行って第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１を生成する。また、周波数処理部３５は、第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）に基づいて、第２の放射線画像Ｇ２に含まれる周期的パターンを抑制して第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２を生成する周波数処理を行う。具体的には、第２の放射線画像Ｇ２のｘ方向に対して周波数成分ｆ２ｘを抑制するフィルタによるフィルタリング処理を行い、ｙ方向に対して周波数成分ｆ２ｙを抑制するフィルタによるフィルタリング処理を行って第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２を生成する。なお、第１および第２の周波数成分が、第２高調波等の複数のピークについての周波数成分を含む場合、すべてのピークの周波数成分を抑制するフィルタによるフィルタリングを行えばよい。

サブトラクション処理部３６は、第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１および第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２に対して、相対応する画素間で重み付け減算を行うことにより、被写体Ｈの特定構造物を抽出したサブトラクション画像Ｇｓｕｂを生成する。例えば、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２が図３に示すように胸部の放射線画像である場合、第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１および第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２に対して適切に重み付けをして減算することにより、図８に示すように、被写体Ｈの軟部のみが抽出された軟部画像Ｇｓおよび骨部のみが抽出された骨部画像Ｇｂを生成する。この際、第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１および第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２の位置合わせは、位置合わせ部３３が算出した対応関係Ｐ０を用いて行えばよい。

次いで、第１の実施形態において行われる処理について説明する。図９は第１の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、画像取得部３１が、第１および第２の放射線検出器５，６から第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する（ステップＳＴ１）。次いで、第１の周波数解析部３２が、第１の放射線画像Ｇ１についての第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）を検出する（ステップＳＴ２）。そして、位置合わせ部３３が、第１の放射線画像Ｇ１と第２の放射線画像Ｇ２との空間的な対応関係Ｐ０を取得する（ステップＳＴ３）。さらに、第２の周波数解析部３４が、第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）を対応関係Ｐ０に基づいて補正して、第２の放射線画像Ｇ２についての第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）を算出する（ステップＳＴ４）。

次いで、周波数処理部３５が周波数処理を行う（ステップＳＴ５）。すなわち、第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）に基づいて、第１の放射線画像Ｇ１に含まれる周期的パターンを抑制して第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１を生成し、かつ第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）に基づいて、第２の放射線画像Ｇ２に含まれる周期的パターンを抑制して第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２を生成する。さらに、サブトラクション処理部３６が、第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１および第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２に対して、相対応する画素間で重み付け減算を行うことにより、被写体Ｈの特定構造物を抽出したサブトラクション画像Ｇｓｕｂを生成し（ステップＳＴ６）、処理を終了する。

このように、本実施形態においては、Ｘ線源３に近い側にある第１の放射線検出器５により取得された第１の放射線画像Ｇ１から第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）を検出し、第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）を第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２の空間的な対応関係Ｐ０に基づいて補正して、第２の放射線画像Ｇ２についての第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）を算出するようにしたものである。このため、第２の放射線画像Ｇ２において、線量不足により粒状が悪化していても、第２の放射線画像Ｇ２におけるグリッド４に起因する周期的パターンの周波数成分を得ることができる。

また、第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）に基づいて、第１の放射線画像Ｇ１に含まれる周期的パターンを抑制して第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１を生成することにより、第１の放射線画像Ｇ１に含まれる、グリッド４に起因する周期的パターンを抑制できる。

また、第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）に基づいて、第２の放射線画像Ｇ２に含まれる周期的パターンを抑制して第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２を生成することにより、第２の放射線画像Ｇ２に含まれる、グリッド４に起因する周期的パターンを抑制できる。

また、第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１および第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２に対してサブトラクション処理を行うことにより、周期的パターンが抑制された画像を用いてサブトラクション処理を行うことができるため、周期的パターンを含まない高画質のサブトラクション画像Ｇｓｕｂを生成できる。

次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は、第２の実施形態において、コンピュータ２に画像処理プログラムをインストールすることにより実現された画像処理装置の概略構成を示す図である。なお、図１０において図２と同一の構成については同一の参照番号を付与し、詳細な説明は省略する。図１０に示すように第２の実施形態における画像処理装置は、サブトラクション処理部３６に代えて、加算処理部３７を備えた点が第１の実施形態と異なる。なお、第２の実施形態においては、Ｘ線エネルギー変換フィルタ７を配置することなく、被写体Ｈの撮影を行う。

ここで、第１の放射線検出器５と第２の放射線検出器６とでは、第１の放射線検出器５の方がＸ線源３に近いため、第２の放射線検出器６よりも照射される線量が多い。このため、第１の放射線画像Ｇ１はノイズ成分が少ないものとなる。一方、体厚が大きい被写体Ｈを撮影する場合、および腰椎または股関節等の体厚が大きくなる部位を撮影する場合、照射されるＸ線の線量を大きくする必要がある。しかしながら、線量を大きくすると、体厚の薄いスキンラインの部分において、第１の放射線検出器５に照射されるＸ線量が、放射線検出器の最大検出線量を超えてしまうおそれがある。このように、放射線画像検出器の最大検出線量を超えると、体厚の薄い部分の濃度が飽和して黒つぶれしてしまう。したがって、第１の放射線画像Ｇ１においては、被写体Ｈにおける観察可能な濃度範囲、すなわちダイナミックレンジが狭くなってしまう。

また、Ｘ線源３から離れた側の第２の放射線検出器６は、第１の放射線検出器５と比較して到達する線量が小さいため、第２の放射線画像Ｇ２放射線画像において、体厚の薄い部分の濃度が飽和して黒つぶれすることはない。しかしながら、主たる関心領域となる体厚の厚い部分において線量が不足するため、粒状が悪化してノイズが多くなる。このため、第２の放射線画像Ｇ２では、主たる関心領域の診断が困難なものとなる。

第２の実施形態における加算処理部３７は、第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１および第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２に対して重み付け加算処理を行う。この際の重み係数は、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２の粒状性を考慮して設定する。例えば、第２の放射線検出器６のある画素位置への到達線量が、第１放射線検出器５の対応する画素位置への到達線量の１／５であったとすると、第２の放射線画像Ｇ２のＳ／Ｎは第１の放射線画像Ｇ１のＳ／Ｎの√５倍となる。したがって、第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１への重み係数を、第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２への重み係数の√５倍となるように、重み係数を設定すればよい。これにより、第１の放射線画像Ｇ１の濃度範囲が拡大された、すなわちダイナミックレンジが拡大された処理済み画像Ｇｄｒを生成することができる。

また、第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１において、黒つぶれまたは白飛びが生じている領域においては、第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１に対する重み付けを小さくし、第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２に対する重み付けを大きくしてもよい。この場合、第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２において、粒状が悪い領域においては、第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１に対する重み付けを第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２に対する重み付けよりも大きくすればよい。これによっても、第１の放射線画像Ｇ１の濃度範囲が拡大された、すなわちダイナミックレンジが拡大された処理済み画像Ｇｄｒを生成することができる。

次いで、第２の実施形態において行われる処理について説明する。図１１は第２の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、画像取得部３１が、第１および第２の放射線検出器５，６から第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する（ステップＳＴ１１）。次いで、第１の周波数解析部３２が、第１の放射線画像Ｇ１についての第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）を検出する（ステップＳＴ１２）。そして、位置合わせ部３３が、第１の放射線画像Ｇ１と第２の放射線画像Ｇ２との空間的な対応関係Ｐ０を取得する（ステップＳＴ１３）。さらに、第２の周波数解析部３４が、第１の周波数成分（ｆ１ｘ，ｆ１ｙ）を対応関係Ｐ０に基づいて補正して、第２の放射線画像Ｇ２についての第２の周波数成分（ｆ２ｘ，ｆ２ｙ）を算出する（ステップＳＴ１４）。

次いで、周波数処理部３５が周波数処理を行う（ステップＳＴ１５）。さらに、加算処理部３７が、第１の周期的パターン抑制画像Ｇ１１および第２の周期的パターン抑制画像Ｇ１２に対して、相対応する画素間で重み付け加算処理を行うことにより、処理済み画像Ｇｄｒを生成し（ステップＳＴ１６）、処理を終了する。

なお、上記第１および第２の実施形態においては、第１および第２の放射線検出器５，６を用いて被写体Ｈの放射線画像を撮影するシステムにおいて取得した放射線画像を用いて画像処理を行っているが、検出手段として蓄積性蛍光体シートを用いて第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する場合にも、本発明を適用できることはもちろんである。この場合、２枚の蓄積性蛍光体シートを重ねて被写体Ｈを透過したＸ線を照射して、被写体Ｈの放射線画像情報を各蓄積性蛍光体シートに蓄積記録し、各蓄積性蛍光体シートから放射線画像情報を光電的に読み取ることにより第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得すればよい。

以下、本実施形態の作用効果について説明する。

第１の周期的パターン抑制画像および第２の周期的パターン抑制画像に対して重み付け演算処理を行うことにより、周期的パターンが抑制された画像を用いて重み付け演算処理を行うことができるため、周期的パターンを含まない高画質の処理済み画像を生成できる。

重み付け演算処理をサブトラクション処理とすることにより、被写体の特定構造物を抽出したサブトラクション画像を処理済み画像として生成できる。

重み付け演算処理を重み付け加算処理とすることにより、被写体のダイナミックレンジを広げた処理済み画像を生成できる。

１ 放射線画像撮影装置
２ コンピュータ
３ Ｘ線源
４ 散乱線除去グリッド
５、６ 放射線検出器
７ Ｘ線エネルギー変換フィルタ
８ 表示部
９ 入力部
２１ ＣＰＵ
２２ メモリ
２３ ストレージ
３１ 画像取得部
３２ 第１の周波数解析部
３３ 位置合わせ部
３４ 第２の周波数解析部
３５ 周波数処理部
３６ サブトラクション処理部
３７ 加算処理部
Ｇ１ 第１の放射線画像
Ｇ２ 第２の放射線画像
Ｇ１１ 第１の周期的パターン抑制画像
Ｇ１２ 第２の周期的パターン抑制画像
Ｇｓ 軟部画像
Ｇｂ 骨部画像
Ｈ 被写体
Ｐ０ 対応関係

Claims (8)

1. 放射線源から発せられて被写体を透過した放射線を、該被写体を透過した散乱線を除去するための散乱線除去グリッドを介して、重ねられた２つの検出手段に照射することにより取得された２つの放射線画像を取得する画像取得手段と、
   前記２つの放射線画像のうち、前記放射線源に近い側にある第１の検出手段により取得された第１の放射線画像から、該第１の放射線画像についての、前記散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第１の周波数成分を検出する第１の周波数解析手段と、
   前記第１の放射線画像と、前記２つの放射線画像のうち、前記放射線源から離れた側にある第２の検出手段により取得された第２の放射線画像との空間的な対応関係を取得する位置合わせ手段と、
   前記第１の周波数成分を前記対応関係に基づいて補正して、前記第２の放射線画像についての、前記散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第２の周波数成分を算出する第２の周波数解析手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第１の周波数成分に基づいて、前記第１の放射線画像に含まれる前記周期的パターンを抑制して第１の周期的パターン抑制画像を生成する周波数処理を行う周波数処理手段をさらに備えた請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記周波数処理手段は、前記第２の周波数成分に基づいて、前記第２の放射線画像に含まれる前記周期的パターンを抑制して第２の周期的パターン抑制画像を生成する周波数処理をさらに行う請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記第１の周期的パターン抑制画像および前記第２の周期的パターン抑制画像に対して重み付け演算処理を行って、処理済み画像を生成する重み付け演算処理手段をさらに備えた請求項３記載の画像処理装置。
5. 前記重み付け演算処理は、前記第１の周期的パターン抑制画像および前記第２の周期的パターン抑制画像に対して、相対応する画素間で重み付け減算を行うことにより、前記被写体の特定構造物を抽出したサブトラクション画像を前記処理済み画像として生成するサブトラクション処理である請求項４記載の画像処理装置。
6. 前記重み付け演算処理は、前記第１の周期的パターン抑制画像および前記第２の周期的パターン抑制画像に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、前記被写体のダイナミックレンジを拡大した加算画像を前記処理済み画像として生成する重み付け加算処理である請求項４記載の画像処理装置。
7. 放射線源から発せられて被写体を透過した放射線を、該被写体を透過した散乱線を除去するための散乱線除去グリッドを介して、重ねられた２つの検出手段に照射することにより取得された２つの放射線画像を取得し、
   前記２つの放射線画像のうち、前記放射線源に近い側にある第１の検出手段により取得された第１の放射線画像から、該第１の放射線画像についての、前記散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第１の周波数成分を検出し、
   前記第１の放射線画像と、前記２つの放射線画像のうち、前記放射線源から離れた側にある第２の検出手段により取得された第２の放射線画像との空間的な対応関係を取得し、
   前記第１の周波数成分を前記対応関係に基づいて補正して、前記第２の放射線画像についての、前記散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第２の周波数成分を算出することを特徴とする画像処理方法。
8. 放射線源から発せられて被写体を透過した放射線を、該被写体を透過した散乱線を除去するための散乱線除去グリッドを介して、重ねられた２つの検出手段に照射することにより取得された２つの放射線画像を取得する手順と、
   前記２つの放射線画像のうち、前記放射線源に近い側にある第１の検出手段により取得された第１の放射線画像から、該第１の放射線画像についての、前記散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第１の周波数成分を検出する手順と、
   前記第１の放射線画像と、前記２つの放射線画像のうち、前記放射線源から離れた側にある第２の検出手段により取得された第２の放射線画像との空間的な対応関係を取得する手順と、
   前記第１の周波数成分を前記対応関係に基づいて補正して、前記第２の放射線画像についての、前記散乱線除去グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分である第２の周波数成分を算出する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。