JP2019084158A - 画像処理装置、画像処理方法、放射線撮影装置、放射線撮影装置の制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のエネルギーの放射線撮影により得られた複数の画像において、異常な画素が存在するか否かを効率的に検出する。【解決手段】画像処理装置は、複数のエネルギーの放射線撮影により複数の放射線画像を取得し、該複数の放射線画像の画素値に基づいて、該複数の放射線画像の少なくとも１つの放射線画像に異常な画素が存在するか否かを検出する。【選択図】図１

Description

本発明は放射線撮影技術に関するものである。特に、エネルギーの異なる複数の画像を取得した際の異常な画素の検出および補正に関する。

現在、Ｘ線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮影装置として、半導体材料によって形成された平面検出器（Flat Panel Detector、以下FPDと略す）を用いた放射線撮影装置が普及している。このような放射線撮影装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮影のような静止画撮影や、透視撮影のような動画撮影のデジタル撮影装置として用いられている他、二つの異なるエネルギーの放射線を取得するデュアルエネルギー撮影等にも使用されている。

ここで、放射線量子を蛍光体で可視光に変換して検出する間接型のFPDは、特有の課題が存在する。蛍光体では、すべての放射線が可視光に変換されず、蛍光体を透過した放射線が確率的に光電変換部で吸収される。その際、可視光に変換された場合の数十〜数百倍程度（センサの構成に依存する）の大量の電荷を発生させる。したがって、この現象が起きた画素の出力は通常よりも高くなり、高輝度の斑点状のノイズとして画質を低下させることが分かっている。

このようなノイズ（異常な画素）を抽出する技術が、特許文献１に開示されている。具体的には、特許文献１には、放射線の照射時間内に第１の読み出しによって得られた画像（第１の画像）を、該第１の読み出しの後の第２の読み出しによって得られた画像（第２の画像）で除算し、得られた値が一定の値となるか否かでノイズを判定する方法が記載されている。

特開２０１４−１８３４７５号公報

FPDをデュアルエネルギーシステムで使用する場合にも上記ノイズが発生する。その場合、例えば、特許文献１の方法ではノイズの入っていない場合も比が一定ではないため、ノイズを抽出する事が困難である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数のエネルギーの放射線撮影により得られた複数の画像において、異常な画素が存在するか否かを効率的に検出することを目的とする。

上記目的を達成するための一手段として、本発明の画像処理装置は以下の構成を有する。すなわち、複数のエネルギーの放射線撮影により複数の放射線画像を取得する画像取得手段と、前記複数の放射線画像の画素値に基づいて、前記複数の放射線画像の少なくとも１つの放射線画像に異常な画素が存在するか否かを検出する検出手段と、を有する。

複数のエネルギーの放射線撮影により得られた複数の画像において、異常な画素が存在するか否かを効率的に検出することが可能となる。

実施形態１における放射線撮影システム１０の構成例を示す。 画像処理装置１００のハードウェア構成例を示す。 放射線検出装置１０２の構成例を示す。 放射線検出装置１０２による処理タイミングを示すタイミングチャートである。 物質情報算出部１０３の機能構成例を示す。 実施形態１における変換テーブルの一例を示す。 画素調整部５０６による画素調整後の画像例を示す。 異常な画素と周辺の画素のあるパターンを示す。 異常な画素と周辺の画素の別のパターンを示す。 変形例１−３における変換テーブルの一例を示す。 変形例１−４における変換テーブルの一例を示す。 実施形態２における放射線撮影システム１２００の構成例を示す。 異常画素検出部１２０１の機能構成を示す。 異常画素の判定結果の一例を示す。 変形例１−１における変換テーブルの一例を示す。 異常画素補正部１２０２の機能構成を示す。

以下、添付の図面を参照して、本発明をその実施形態の一例に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

[実施形態１]
（放射線撮影システム１０の構成）
図１に実施形態１における放射線撮影システム１０の構成例を示す。放射線撮影システム１０は、放射線照射装置１０１、放射線検出装置１０２、画像処理装置１００から構成される。放射線照射装置１０１は、被写体（不図示）に放射線を照射する。放射線検出装置１０２は、照射された異なる二種類のエネルギーの放射線が被写体を透過した画像をそれぞれ取得する。なお、本実施形態１における複数の異なるエネルギー放射線による画像の取得方法の詳細については後述する。また、放射線検出装置１０２と画像処理装置１００は、一つの装置として、放射線撮影装置として構成することも可能である。

画像処理装置１００は、機能構成として、物質情報算出部１０３、物質情報補正部１０４、操作制御部１０５、表示制御部１０６から構成される。物質情報算出部１０３は、異なる二種類のエネルギーで得られた画像に基づいて、物質情報を算出し、また、ノイズとして異常な画素が存在するか否かを検出する。なお、本実施形態における物質情報とは、物質に対応する実効原子番号とする。物質情報補正部１０４は、物質情報算出部１０３により算出された物質情報を、異常な画素の検出結果に基づいて補正する。物質情報算出部１０３と物質情報補正部１０４の動作については後述する。操作制御部１０５は、操作部２０４（図２）により受け付けられた操作者の操作を制御信号に変換し、物質情報算出部１０３、物質情報補正部１０４、表示制御部１０６伝達する。表示制御部１０６は、操作制御部１０５による制御に応じて、物質情報補正部１０４により得られた情報を表示部２０５（図２）に表示させる制御を行う。

図２に画像処理装置１００のハードウェア構成例を示す。画像処理装置１００は、ハードウェア構成として、制御部２０１、記憶部２０２、通信部２０３、操作部２０４、表示部２０５から構成される。制御部２０１は、例えばCPU（Central Processing Unit）であり、各構成要素の動作を制御する。記憶部２０２は、ROM（Read Only Memory）やRAM（Random Access Memory）で構成される。記憶部２０２は、制御命令つまりプログラムを格納し得る。記憶部１１２はまた、プログラムを実行する際のワークメモリやデータの一時保存などに利用され得る。通信部２０３は、外部の装置と通信するための制御を行う。操作部２０４は、操作者による操作を受け付ける。表示部２０５は、各種表示を行う。表示部２０５は、一例として、画像データを表示する表示パネルで構成される。表示パネルは、LCD（Liquid Crystal Display）やプラズマ、有機EL等の方式で構成されてもよく、また、壁面に投影するような投射型の表示デバイスであってもよい。

（異なる二種類のエネルギー放射線による画像の取得方法）
放射線検出装置１０２における異なる二種類のエネルギー放射線による画像の取得方法の詳細について、図３、図４を用いて説明する。本実施形態では、特許文献２に記載の画像取得機能を使用して、複数の画像を取得する例を示す。なお、本実施形態では、サンプルホールドを用いて高速に二種類の放射線による二種類の放射線画像を取得する方法を示すが、本実施形態は、サンプルホールドを使用せず、管電圧の異なる画像を二回曝射してそれぞれの画像を取得する方法にも適用可能である。

図３に、放射線検出装置１０２の構成例を示す。放射線検出装置１０２は、放射線信号取得部３０１、リセット部３０２、第一サンプルホールド部３０３、第二サンプルホールド部３０４、読み出し部３０５、差分処理部３０６から構成される。放射線信号取得部３０１は、蛍光体３０１１と光検出器３０１２から構成され、放射線をその量に比例した電荷に変換して蓄積する。具体的には、蛍光体３０１１は、放射線を光に変換し、光検出器３０１２は、蛍光体３０１１により変換された光を検出し、当該光に応じた電荷を発生（光を電荷に変換）し、蓄積する。リセット部３０２は、放射線信号取得部３０１で蓄積された電荷をリセットする。第一サンプルホールド部３０３、第二サンプルホールド部３０４は、放射線信号取得部３０１の電荷を蓄積する。読み出し部３０５は、第一サンプルホールド部３０３と第二サンプルホールド部３０４で蓄積された電荷を読み出し、画素値として取得する。差分処理部３０６は、読み出し部３０５にて読みだした画素値に対して差分処理を行う。

図４は、放射線照射装置１０１による放射線照射と放射線検出装置１０２による検出動作のタイミングを示したタイミングチャートである。図４において、放射線照射装置１０１によって照射される放射線の管電圧波形（Ｘ線波形４０１）、リセット部３０２の動作タイミング（リセット４０２）、第一サンプルホールド部３０３の取得タイミング（第一ＳＨ４０３）、第二サンプルホールド部３０４の取得タイミング（第二ＳＨ４０４）が示されている。また、期間４０５は、リセットから第一サンプルホールドの取得タイミングまでの期間、期間４０６は、リセットから第二サンプルホールの取得タイミングまでの期間、期間４０７は、第一サンプルホールド後の画像読み出しタイミング、期間４０８は、第二サンプルホールド後の画像読み出しタイミングを示している。

図４に示すタイミングチャートに従って、本撮影装置による２つのエネルギー放射線による放射線画像の取得方法の流れを説明する。まず、リセット部３０２は、放射線信号取得部３０１で蓄積された電荷のリセットを行う。次に、放射線照射装置１０１は、放射線を曝射し、放射線信号取得部３０１は放射線を電荷に変換し蓄積する。次に、第一サンプルホールド部３０３は、放射線信号取得部３０１で蓄積された電荷量を読み取る。次に、読み出し部３０５は、第一サンプルホールド部３０３に蓄積された画像を読み取る。ここでは、期間４０５で照射された放射線量に比例した画素値４１０が読み込まれる。

続いて、第二サンプルホールド部３０４は、放射線信号取得部３０１で蓄積された電荷量を読み取る。ここでは期間４０６で照射された放射線量に比例した画素値４１１が読み込まれる。次に、差分処理部３０６を用いて、これら画素値４１１から画素値４１０を差分する事により、期間４０９における画素値を得ることが可能となる。期間４０５は、管電圧が低い期間、期間４０９は管電圧が高い期間および放射線を曝射していない期間であるため、期間４０５における画像と期間４０９における画像は異なるエネルギーの画像であるといえる。このようにサンプルホールドを行うタイミング適切に設定する事によって、異なる複数のエネルギーの放射線による画像を高速に取得でき、透視等の動画像に対しても動きの影響を小さくする事が可能となる。

（異常な画素の検出と物質情報の算出方法）
次に、物質情報算出部１０３における異常な画素の検出と物質情報の算出方法の詳細について説明する。異常な画素は、蛍光体３０１１により光に変換されなかった放射線が光検出器３０１２に入射されることにより生じる画素である。図５に、物質情報算出部１０３の機能構成例を示す。物質情報算出部１０３は、画像取得部５０１、画像補正部５０２、画素比算出部５０３、物質情報変換部５０４、異常画素検出部５０５、画素調整部５０６、物質情報出力部５０７から構成される。

画像取得部５０１は、放射線検出装置１０２から、複数のエネルギーの放射線撮影により複数の放射線画像を取得する。本実施形態では、画像取得部５０１は、二種類のエネルギーの放射線撮影により得られる放射線画像である、高い方のエネルギーの放射線撮影により得られた放射線画像（高エネルギーの放射線画像）と、低い方のエネルギーの放射線撮影により得られた放射線画像（低エネルギーの放射線画像）を取得する。画像補正部５０２は、画像取得部５０１により取得された二種類の放射線画像に対して補正を行う。当該補正は、以下の（式１）に基づいて行う事が可能である。
（式１）

ここで、I_correctは補正後の画像、I_inputは被写体のある状態で放射線を照射し取得した画像、I_airは別途被写体がない状態でI_inputを取得した際と同じ条件で取得された画像、I_darkは別途放射線を照射せずに取得した画像である（単位はいずれも画素値）。本実施形態では、画像補正部５０２は、二種類の放射線画像それぞれに対して本補正を行う。このような補正を行う事によって、被写体に照射した放射線の透過率を画像化することが可能となる。

続いて、画素比算出部５０３は、画素毎に、高エネルギーの放射線画像と低エネルギーの放射線画像の画素値を算出する。具体的には、画素比算出部５０３は、下記（式２）に基づいて、補正後の二種類の画像の画素値の対数比を算出する。
（式２）

ここで、I_rateは補正後の二種類の画像の対数比、I_hは二種類の画像のうち、高い方のエネルギーで取得され、（式１）により補正された画像、I_lは二種類の画像のうち、低い方のエネルギーで取得され、（式１）により補正された画像である。

次に、物質情報変換部５０４は、（式２）により得られた画素比を、撮影時に被写体に含まれ得る物質を特定する物質情報に変換する。上述したように、本実施形態では、物質情報として、物質に対応する実効原子番号を用いる。また、本実施形態では、物質情報への変換に、図６のような変換テーブルを用いる。図６は、本実施形態における画素比から実効原子番号への変換テーブルの一例を示す。図６において、縦軸が実効原子番号、横軸が画素比である。この変換テーブルを用いる事によって、物質情報変換部５０４は、画素比に応じて実効原子番号（物質情報）を算出（決定）する。すなわち、物質情報変換部５０４は、画素比を実効原子番号に変換することにより、物質情報を算出する。なお、この変換テーブルは、下記（式３）に基づいて計算を行う事によって、予め用意しておく事が可能である。
（式３）

ここで、Z_effは実効原子番号、E_hは二種類のエネルギーの内高い方のエネルギー（高エネルギー）、E_lは二種類の内低い方のエネルギー（低エネルギー）、I_rate(Z_eff,E_h,E_l)は実効原子番号Z_eff、高エネルギーE_h、低エネルギーE_lであったときの二種類の画像の対数比である。また、μ（E_h、Z_eff）はZ_effに対応する物質を高エネルギーE_hの放射線で照射した場合の線減弱係数、μ（E_l、Z_eff）はZ_effに対応する物質を低エネルギーE_lの放射線で照射した場合の線減弱係数である。（式３）と（式２）から、二種類の画像の対数比は、二種類の画像の線減弱係数比に相当する事が分かる。対象となる種々の物質に対応する実効原子番号に対して（式３）の計算を行うことにより、図６に示す変換テーブルを予め用意することが可能である。なお、対象となる種々の物質に対応する実効原子番号として、図６では実効原子番号５〜２０を用いる。この範囲は、実際の放射線撮影における被写体となり得る物質に対応する実効原子番号である。この範囲（値）は、用途に応じて、操作者が操作部２０４を介して、または自動的に別途設定できるようにしておく事も可能である。

なお、（式３）の計算のための高エネルギー、低エネルギーの組み合わせ数は、予め撮影条件や管電圧の設定値等に応じて決めておけばよい。また、実際の撮影では高エネルギーと低エネルギーの二種類の画像は、スペクトル分布を持つことが多いが、（式３）では高エネルギーと低エネルギーを単一のエネルギーであると近似して計算を行っている。そのため、高エネルギー側の放射線、低エネルギー側の放射線で既知の実効原子番号を持った物質（例えば水やアルミ等）を撮影して透過率を算出し、その透過率が最も近い単一のエネルギーを設定するようにキャリブレーションすればよい。

続いて、異常画素検出部５０５は、画像取得部５０１により取得された複数の放射線画像の画素値に基づいて、蛍光体３０１１により光に変換されなかった放射線が光検出器３０１２に入射されたか否かを検出する。すなわち、異常画素検出部５０５は、画像取得部５０１により取得された複数の放射線画像の画素値に基づいて、当該複数の放射線画像の少なくとも１つの放射線画像に異常な画素が存在するか否かを検出する。本実施形態では、異常画素検出部５０５は、高エネルギーの放射線画像の画素値と、低エネルギーの放射線画像の画素値と、放射線撮影時に被写体に含まれ得る所定の物質に関する情報とに基づいて、高エネルギーの放射線画像と低エネルギーの放射線画像のいずれかにおける異常な画素が存在するか否かを検出する。本実施形態では、異常画素検出部５０５は、画素比算出部５０３により算出された画素比が、撮影時に被写体に含まれ得る物質を高い方のエネルギーの放射線で照射した場合の線減弱係数と、当該物質を低い方のエネルギーの放射線で照射した場合の線減弱係数との比の範囲に含まれない場合、異常な画素が存在すると検出する。

具体的には、異常画素検出部５０５は、（式２）を用いて求めた画素比（対数比）が、図６に示す変換テーブルの範囲内か否かを判定し、判定結果に基づいて、異常な画素が存在する否かを検出する。すなわち、異常画素検出部５０５は、画素比が、図６の横軸（画素比）の範囲［ａ、ｂ］内にあるか否かを判定する。実効原子番号５〜２０に対応する画素比の範囲［ａ、ｂ］は、実際の撮影で起こり得ると予想される範囲である。そのため、画素比が範囲［ａ、ｂ］外であった場合、異常画素検出部５０５は、異常な画素が存在することを検出する。

つまり、高エネルギーの放射線画像と低エネルギーの放射線画像のどちらかにおける異常な画素の影響により、線減弱係数比が極端に小さくなったり、大きくなったりしてしまい、異常な画素が存在すると判定される。また、この線減弱係数比は、放射線のエネルギーに応じて大きさが決定されるため、該当エネルギーの組み合わせに応じたテーブルの範囲を参照する事により、サンプルホールド間でエネルギーが異なる場合でも異常な画素が存在するか否かを検出する事が可能となる。

続いて、画素調整部５０６は、異常な画素に対して、画素を調整し、異常な画素と識別できる値を設定する。図７に、画素調整部５０６が異常な画素と識別できる値として０を設定した画像例を示す。画素調整部５０６による調整前には、各画素には図６の変換テーブルを用いて変換された実効原子番号が与えられている。画素調整部５０６による調整により、図７に示すように、異常な画素７０１は画素値が０に設定される。これにより、異常な画素７０１は周辺の通常の画素の画素値と異なる値となり、異常な画素と識別する事が可能となる。このように、異常な画素に対して、変換テーブルの実効原子番号の範囲（すなわち、５〜２０）外の画素値（数値）を入力する事より、画素における異常な画素の有無を判別する事が可能となる。物質情報出力部５０７は、画素調整部５０６により画素が調整された物質情報を出力する。

（異常な画素の補正方法）
次に、物質情報補正部１０４における物質情報の補正方法の詳細について説明する。本実施形態では、物質情報補正部１０４は、異常画素検出部５０５により検出された異常な画素における物質情報を、当該画素の周辺画素を用いて補正する。図８は、物質情報補正部１０４が、異常な画素における物質情報を、当該異常な画素の空間方向に隣接する画素における物質情報を用いて補正する場合の、異常な画素と周辺の画素の異なるパターンを示す。

図８(ａ)は、異常な画素の４近傍が正常の画素であったパターンである。図８(ａ)の例では、物質情報補正部１０４は、異常な画素８０１を、周辺の４近傍の画素８０２〜８０３を用いて補正する。例えば、物質情報補正部１０４は、異常な画素８０１の画素値を、画素８０２〜８０５の画素値の平均値で補間する事により異常な画素の物質情報の補正を行う。

図８(ｂ)は、異常な画素の４近傍のいずれかも異常な画素であったパターンである。図８(ｂ)の例では、物質情報補正部１０４は、異常な画素８０６を、周辺の４画素８０７〜８１０を用いて補正する。例えば、物質情報補正部１０４は、異常な画素８０６の画素値を画素８０７〜８１０の画素値の平均値で補間する事により異常な画素の物質情報の補正を行う。

なお、図８の例では、異常な画素とその周辺の画素の状態から、異常な画素の補正のために使用する画素を変更する方法を用いたが、補正のためにどの画素を使用するかは、このような方法に限定されない。例えば、図８（ａ）において、画素８０５が異常な画素の場合、画素８０５を使用せず、画素８０２〜８０４のみを用いて、画素８０１を補正するように構成しても良い。補正に使用する画素は、操作者が操作部２０４を介して、または自動的に別途設定できるようにしておく事も可能である。

このように、本実施形態における放射線撮影システム１０によれば、エネルギーの異なる二つの画像データから効率的に異常な画素の有無を検出し、補正する事によってノイズを低減した物質情報を得ることが可能となる。

[変化例１−１]
実施形態１では、物質情報算出部１０３は、図６のような変換テーブルを用いたが、これに替えて図１５に示すような変換テーブルを用いることも可能である。図１５は、本変形例における変換テーブルの一例である。図１５では、変換テーブルの１列目と２列目に低エネルギーの放射線画像の画素値、高エネルギーの放射線画像の画素値それぞれが記載され、３列目に実効原子番号が記載されている。変換テーブルに記載する値は、予め下記（式４）に基づいて計算する事が可能である。

(式４)

ここでI_correctは（式１）による補正後の画像に相当する画像、Eは放射線のエネルギー、μ(E,Z_eff)は各エネルギーEの放射線でと実効原子番号Z_effに対応する物質を照射した場合の線減弱係数、tは物質の厚さである。

本変形例では、異常画素検出部５０５は、画像補正部５０２による補正後の二種類の放射線画像の画素値の組み合わせが、図１５に示す変換テーブルの範囲内に含まれているか否かにより、異常な画素が存在する否かを検出する。すなわち、異常画素検出部５０５は、高エネルギーの放射線画像と低エネルギーの放射線画像の画素値のそれぞれが、撮影時に被写体に含まれ得る物質の実効原子番号と前記二種類のエネルギーとから求められる画素値の範囲に含まれない場合、異常な画素が存在すると検出する。本変形例では、図１５に示すような変換テーブルを用いる事により、スペクトル分布をもった放射線に対して精度よく計算する事が可能となる。

[変化例１−２]
実施形態１では、物質情報補正部１０４は、物質情報を補正するために空間上の周辺画素を用いたが、時間軸上の前後フレームを用いてもよい。図９は、物質情報補正部１０４が、異常な画素における物質情報を、当該異常な画素の時間方向に隣接する画素における物質情報を用いて補正する場合の、物質情報の３フレーム分の物質情報の値を示した図である。図９(ａ)はm-1フレーム目、図９(ｂ)はmフレーム目、図９(ｃ)はm+1フレーム目を示している。ここではmフレーム目の画素９０１が異常な画素とする。

本変化例では、物質情報補正部１０４は、異常な画素が現れるフレームの時間方向の前後フレームを用いて補正を行う。補正後の値は下記（式５）により計算できる。
（式５）

ここでZ_{eff_m}は補正後のmフレーム目の実効原子番号、Z_{eff_m-1}はm-1フレーム目の実効原子番号、Z_{eff_m+1}はm+1フレーム目の実効原子番号である。図９の例では、物質情報補正部１０４は、画素９０２、９０３を用いて、異常な画素９０１の補正された値を計算することができる。このように前後フレームを用いて補正をする事によって、被写体の動きが小さい場合は鮮鋭度を損なわず補正をする事が可能となる。

なお、本変化例は前後フレームを用いて補正を行ったが、物質情報補正部１０４は、前フレームのみもしくは後フレームのみを用いて補正をする事も可能である。例えば、物質情報補正部１０４は、１フレームのみではなく複数フレームを用いることも可能である。例えば、mフレーム目の前３フレーム分を用いて補正を行う際にm-3フレーム目の実効原子番号に0.1,m-2フレーム目は0.4、m-1フレーム目は0.5という係数を掛けそれぞれを加算する事でmフレーム目の実効原子番号を算出することも可能である。

このように、前フレームを用いることで後フレームの取得を待つことなく補正をする事が可能である。なお、本変化例は時間軸上のフレームのみを用いた補正例を示したが、時間軸上、空間上のそれぞれの値を組み合わせて補正画素を算出する事も可能である。操作者が操作部２０４を介して、または自動的に補正手法を別途設定できるようにしておく事も可能である。

[変化例１−３]
実施形態１では、物質情報として実効原子番号を使用したが、物質情報として、予め指定した二種類の物質の厚さ情報を使用してもよい。例えば、二種類の物質として骨と軟部組織を指定した場合、骨と軟部組織それぞれの画像を算出する事ができる。図１０は、本変形例における変換テーブルの一例である。図１０では、変換テーブルの１列目と２列目に低エネルギーの画素値、高エネルギーの画素値それぞれが記載され、３列目と４列目に骨組織と軟部組織それぞれの厚みが記載されている。変換テーブルに記載する値は、予め下記（式６）を用いることによって計算する事が可能である。

ここでI_correctは（式１）による補正後の画像に相当する画像、Eは放射線のエネルギー、μ_bone(E)はエネルギーEの放射線で骨を照射した場合の線減弱係数、t_boneは骨の厚さ、μ_tissue(E)はエネルギーEの放射線で軟部組織を照射した場合の線減弱係数、t_tissueは軟部組織の厚さである。このようなテーブルを用意する事によって、物質厚毎のテーブルを作成する事が可能となる。

変換テーブルは、骨として考えられ得る厚さに設定するとよい。例えば胸部を撮影する場合、骨であれば0から40mm、軟部組織は0から1200mm等に設定すればよい。また、患者の体格に応じて上記設定値を指定する等をしてもよい。体格の測定には例えばメジャーを用いる方法、画素値のプロファイル等から推定する方法等を用いればよい。

このように、本変形例では、異常画素検出部５０５は、高エネルギーの放射線画像と低エネルギーの放射線画像の画素値のそれぞれが、撮影時に被写体に含まれ得る物質の厚さと二種類のエネルギーとから求められる画素値の範囲に含まれない場合、異常な画素が存在すると検出する。言い換えると、本変形例では、異常画素検出部５０５は、画像補正部５０２による補正後の二種類の画像の組み合わせが、図１０に示す変換テーブルから外れる場合に異常な画素が存在すると判定することで、物質情報算出時に異常な画素の検出を行う事が可能である。

[変化例１−４]
実施形態１では２つのサンプルホールド部を用いて２種類のエネルギーを取得する方法を示したが、サンプルホールドを増やす事でより多くのエネルギー情報を得ることが可能である。例えばサンプルホールドを３つにした場合、画像取得部５０１は、３種類のエネルギーにより撮影された放射線画像（高エネルギーの放射線画像、中エネルギーの放射線画像、低エネルギーの放射線画像）を取得する事が可能となる。

図１１は、本変形例における変換テーブルの一例である。図１１では、変換テーブルの１列目〜３列目に低エネルギーの放射線画像の画素値、中エネルギーの放射線画像の画素値、高エネルギーの放射線画像の画素値それぞれが記載され、４列目〜６列目に骨組織、軟部組織、造影剤それぞれの厚みが記載されている。変換テーブルに記載する値は、予め下記（式７）に基づいて計算する事が可能である。

ここでI_correctは（式１）による補正後の画像に相当する画像、Eは放射線のエネルギー、μ_bone(E)はエネルギーEの放射線で骨を照射した場合の線減弱係数、t_boneは骨の厚さ、μ_tissue(E)はエネルギーEの放射線で軟部組織を照射した場合の線減弱係数、t_tissueは軟部組織の厚さ、μ_iodine(E)はエネルギーEの放射線で造影剤を照射した場合の線減弱係数、t_iodineは造影剤の厚さである。ここで、造影剤は造影対象の大きさに応じてテーブルを作成すればよい。例えば心臓等の細い血管を造影対象とした場合は0-10mm等の値に設定すればよい。

本変形例では、異常画素検出部５０５は、高エネルギーの放射線画像と中エネルギーの放射線画像と低エネルギーの放射線画像の画素値のそれぞれが、撮影時に被写体に含まれ得る物質の厚さと三種類のエネルギーとから求められる画素値の範囲に含まれない場合、異常な画素が存在すると検出する。言い換えると、本変形例では、異常画素検出部５０５は、画像補正部５０２による補正後の三種類の画像の組み合わせが、図１１に示す変換テーブルから外れる場合に異常な画素と判定することで、物質情報算出時に異常な画素の検出を行う事が可能である。

このように、実施形態１およびその変形例によれば、異なる複数のエネルギーによる放射線撮影により得られた複数の放射線画像における異常な画素を検出して補正することが可能となる。なお、上記に説明した種々の異常な画素の検出方法は、組み合わせて画像処理装置１００に実装することも可能である。また、物質情報変換部５０４の処理と異常画素検出部５０５の処理は同時に行っても、異常画素検出部５０５の処理を先に行ってもよい。

[実施形態２]
（放射線撮影システム１２００の構成）
図１２に実施形態２における放射線撮影システム１２００の構成例を示す。図１と同様の構成の説明は省略する。また、本実施形態では、実施形態１と同様に、物質情報は実効原子番号や予め定められた物質毎の厚さ情報等とする。異常画素検出部１２０１は、異なる二種類のエネルギーの放射線による放射線撮影により得られた二種類の放射線画像のそれぞれに対して異常な画素の有無を検出する。異常画素補正部１２０２は、異常画素検出部１２０１により検出された異常な画素を補正する。物質情報算出部１２０３は種類のエネルギーで得られた画像に基づいて、物質情報を算出する。異常画素検出部１２０１、異常画素補正部１２０２、物質情報算出部１２０３の動作については後述する。

（異常な画素の検出方法）
次に、異常画素検出部１２０１における異常な画素の検出方法について説明する。図１３に、異常画素検出部１２０１の機能構成を示す。異常画素検出部１２０１は、画像取得部１３０１、画像補正部１３０２、画素比算出部１３０３、異常画素判定部１３０４、判定結果出力部１３０５から構成される。画像取得部１３０１は、放射線検出装置１０２から高エネルギーの放射線画像、低エネルギーの放射線画像を取得する。画像補正部１３０２は、高エネルギーの放射線画像、低エネルギーの放射線画像に対して補正を行う。補正方法は実施形態１の画像補正部５０２による処理と同様であるため説明を省略する。続いて、画素比算出部１３０３は、高エネルギーの放射線画像、低エネルギーの放射線画像の画素比を算出する。算出方法は実施形態１の画素比算出部５０３と同様であるため説明を省略する。

次に、異常画素判定部１３０４は、画素比に基づいて、画素毎に高エネルギーの放射線画像、低エネルギーの放射線画像のどちらに異常な画素が存在するかを判定する。具体的には、異常画素判定部１３０４は、撮影時に被写体に含まれ得る物質を高い方のエネルギーの放射線で照射した場合の線減弱係数と、当該物質を低い方のエネルギーの放射線で照射した場合の線減弱係数との比の最小値と最大値と比較することにより、高エネルギーの放射線画像または低エネルギーの放射線画像に異常な画素が存在するか否かを判定する。本実施形態では実施形態１と異なり、画素比から物質情報を変換する変換テーブル（図６等）を使用する必要はなく、変換テーブルにおける最小画素比、最大画素比のみを使用する。

例えば、図６の変換テーブルには、画像を取得した際の撮影条件において起こり得る最大画素比と最小画素比を表されている。そのため、異常画素判定部１３０４は、最大画素比よりも大きい、または、最小画素比よりも小さい場合は、異常な画素が存在すると判定する事ができる。また、異常画素判定部１３０４は、画素比が最大画素比よりも大きい場合は、低エネルギーの画像の画素値が大きい事を示しているので、低エネルギーの放射線画像の方に異常な画素が存在すると判定する事ができる、一方、異常画素判定部１３０４は、画素比が最小画素比よりも小さい場合は、高エネルギーの放射線画像の画素値が大きいことを示しているので、高エネルギーの放射線画像の方に異常な画素が存在すると判定する事ができる。このように、画素比が範囲内よりも小さいか大きいかを判別する事により、高エネルギーの放射線画像と低エネルギーの放射線画像のどちらの画像に異常な画素が存在するかを示した結果を出力する事が可能となる。

判定結果出力部１３０５は、異常画素判定部１３０４による判定結果を生成して出力する。図１４に、判定結果出力部１３０５により生成される判定結果の一例を示す。画素値が０である画素は正常な画素、画素値が１である画素は高エネルギーの放射線画像における異常な画素、画素値が２である画素は低エネルギーの放射線画像における異常な画素である。このように、判定結果出力部１３０５は、一例として、各画素に対して、異常な画素の検出結果に応じて異なる数値を設定し出力する。このような処理により、異常な画素を検出すると共に、高エネルギーの放射線画像と低エネルギーの放射線画像のどちらの画像に異常な画素が存在するかを判定する事が可能となる。

（異常な画素の補正方法）
次に、異常画素補正部１２０２における異常な画素の補正方法について述べる。図１６に、異常画素補正部１２０２の機能構成を示す。異常画素補正部１２０２は、画像取得部１６０１、判定結果取得部１６０２、画素値補正部１６０３、補正後画像出力部１６０４から構成される。異常画素補正部１２０２は、異常画素判定部１３０４による判定結果に基づいて、高エネルギーの放射線画像と低エネルギーの放射線画像の画素値をそれぞれ補正する。

画像取得部１６０１は、高エネルギーの放射線画像、低エネルギーの放射線画像を取得する。判定結果取得部１６０２は、判定結果出力部１３０５から判定結果を取得する。画素値補正部１６０３は、取得された判定結果に基づいて、高エネルギーの放射線画像、低エネルギーの放射線画像をそれぞれ補正する。補正は、実施形態１と同様にそれぞれの画像で空間上の周辺画素を用いる方法や、変化例１−２のように時間方向に隣接する画素を用いる方法を適用する事が可能である。このように高エネルギーの放射線画像、低エネルギーの放射線画像をそれぞれ補正する事によって、異常な画素のみを補正する事が可能となる。最後に、補正後画像出力部１６０４は、補正後の高エネルギーの放射線画像、低エネルギーの放射線画像それぞれを出力する。このような処理を行う事によって異常な画素を補正した物質情報を取得する事が可能となる。

物質情報算出部１２０３は、補正後画像出力部１６０４から補正後の高エネルギーの放射線画像、低エネルギーの放射線画像を取得し、物質情報を算出する。物質情報の算出方法は、実施形態１と同様に、図６等の変換テーブルを使用して行う。

このように、本実施形態における放射線撮影システム１２００によれば、エネルギーの異なる二つの画像データから異常な画素を検出補正後、物質情報を算出する事によってノイズを低減した物質情報を得ることが可能となる。

［変化例２−１］
実施形態２では２つのサンプルホールド部を用いて２種類のエネルギーの放射線撮影による放射線画像を取得する方法を示したが、サンプルホールドを増やす事でより多くの放射線画像を得ることが可能である。例えばサンプルホールドを３つにした場合、画像取得部１３０１は、高エネルギーの放射線画像、中エネルギーの放射線画像、低エネルギーの放射線画像の３つを取得する事が可能となる。

本変化例においては、取得した３つ放射線画像それぞれにおいて異常な画素が含まれているかを検出し補正する。画素比算出部１３０３、画素毎に、高エネルギーの放射線画像と中エネルギーの放射線画像と低エネルギーの放射線画像の画素値の少なくともいずれか２つの比を２つの画素比として算出する。そして、異常画素判定部１３０４は、当該２つの画素比を、撮影時に被写体に含まれ得る物質と高い方のエネルギーの場合の線減弱係数と当該物質と低い方のエネルギーの場合の線減弱係数との比の最小値と最大値と比較することにより、高エネルギーの放射線画像、中エネルギーの放射線画像、または低エネルギーの放射線画像に異常な画素が存在するか否かを判定する。

例えば、画素比算出部１３０３は、実施形態２と同様に高エネルギーの放射線画像と低エネルギーの放射線画像の画素比、高エネルギーの放射線画像と中エネルギーの放射線画像の画素比をそれぞれ算出する。そして、異常画素判定部１３０４は、算出したそれぞれの画素比において、それぞれにおける最小画素比、最大画素比の範囲内か否かを判定する。例えば、異常画素判定部１３０４は、両方の画素比ともに高エネルギーの放射線画像を分母として比を算出した場合、最小画素比よりも小さい場合は高エネルギーの放射線画像に異常な画素があり、最大画素比よりも大きい場合は中エネルギーの放射線画像、もしくは低エネルギーの放射線画像に異常な画素があると判定する。このようにそれぞれの比を算出して異常な画素の検出を行う事によって、２以上の複数のエネルギーの画像に対応する事が可能である。

このように、実施形態２およびその変形例によれば、異なる複数のエネルギーによる放射線撮影により得られた複数の放射線画像のいずれかに異常な画素が存在するかを効率的に検出して補正することが可能となる。

［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。

１０１ 放射線照射装置、１０２ 放射線検出装置、１００ 画像処理装置

Claims (24)

1. 複数のエネルギーの放射線撮影により複数の放射線画像を取得する画像取得手段と、
   前記複数の放射線画像の画素値に基づいて、前記複数の放射線画像の少なくとも１つの放射線画像に異常な画素が存在するか否かを検出する検出手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記画像取得手段は、二種類のエネルギーの放射線撮影により得られる放射線画像である、高いエネルギーの放射線撮影により得られた放射線画像である高エネルギーの放射線画像と、低いエネルギーの放射線撮影により得られた放射線画像である低エネルギーの放射線画像を取得し、
   前記検出手段は、前記高エネルギーの放射線画像の画素値と、前記低エネルギーの放射線画像の画素値と、放射線撮影時に被写体に含まれ得る所定の物質に関する情報とに基づいて、前記高エネルギーの放射線画像と前記低エネルギーの放射線画像のいずれかに前記異常な画素が存在するか否かを検出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. 前記検出手段は、前記高エネルギーの放射線画像の画素値と前記低エネルギーの放射線画像の画素値のそれぞれが、撮影時に前記被写体に含まれ得る物質の実効原子番号と前記二種類のエネルギーとから求められる画素値の範囲に含まれない場合、前記異常な画素が存在すると検出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. 前記検出手段は、前記高エネルギーの放射線画像の画素値と前記低エネルギーの放射線画像の画素値のそれぞれが、撮影時に前記被写体に含まれ得る物質の厚さと前記二種類のエネルギーとから求められる画素値の範囲に含まれない場合、前記異常な画素が存在すると検出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. 前記画像取得手段は、三種類のエネルギーの放射線撮影により得られる放射線画像である、前記高エネルギーの放射線画像と、前記低エネルギーの放射線画像と、前記高いエネルギーと前記低いエネルギーの間のエネルギーの放射線撮影により得られた放射線画像である中エネルギーの放射線画像を取得し、
   前記検出手段は、前記高エネルギーの放射線画像の画素値と前記中エネルギーの放射線画像の画素値と前記低エネルギーの放射線画像の画素値のそれぞれが、撮影時に前記被写体に含まれ得る物質の厚さと前記三種類のエネルギーとから求められる画素値の範囲に含まれない場合、前記異常な画素が存在すると検出することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
6. 画素毎に、前記高エネルギーの放射線画像の画素比と前記低いエネルギーの放射線画像の画素値との比を算出する算出手段を更に有することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記検出手段は、前記画素比が、撮影時に前記被写体に含まれ得る物質を前記高いエネルギーの放射線で照射した場合の線減弱係数と、前記物質を前記低いエネルギーの放射線で照射した場合の線減弱係数との比の範囲に含まれない場合、前記異常な画素が存在すると検出することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記画素比を、撮影時に前記被写体に含まれ得る物質を特定する物質情報に変換する物質情報変換手段と、
   前記検出手段により検出された前記異常な画素における前記物質情報を補正する物質情報補正手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項６または７に記載の画像処理装置。
9. 前記物質情報補正手段は、前記異常な画素における前記物質情報を、前記異常な画素の空間方向に隣接する画素における前記物質情報を用いて補正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. 前記物質情報補正手段は、前記異常な画素における前記物質情報を、前記異常な画素の時間方向に隣接する画素における前記物質情報を用いて補正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. 前記物質情報は、前記物質に対応する実効原子番号、または、前記物質の厚みであることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. 前記画像取得手段は、二種類のエネルギーの放射線撮影により得られる放射線画像である、高いエネルギーの放射線撮影により得られた放射線画像である高エネルギーの放射線画像と、低いエネルギーの放射線撮影により得られた放射線画像である低エネルギーの放射線画像を取得し、
    画素毎に、前記高エネルギーの放射線画像と前記低エネルギーの放射線画像の画素値の比を算出する算出手段と、
    前記比を、撮影時に被写体に含まれ得る物質を前記高いエネルギーの放射線で照射した場合の線減弱係数と前記物質を前記低いエネルギーの放射線で照射した場合の線減弱係数との比の最小値と最大値と比較することにより、前記高エネルギーの放射線画像または前記低エネルギーの放射線画像に異常な画素が存在するか否かを判定する判定手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
13. 前記判定手段による判定結果に基づいて、前記高エネルギーの放射線画像と前記低エネルギーの放射線画像の画素値をそれぞれ補正する異常画素補正手段を更に有することを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
14. 前記画像取得手段は、更に、前記高いエネルギーと前記低いエネルギーの間のエネルギーの放射線撮影により得られた放射線画像である中エネルギーの放射線画像を取得し、
    前記算出手段は、画素毎に、前記高エネルギーの放射線画像の画素値と前記中エネルギーの放射線画像の画素値と前記低エネルギーの放射線画像の画素値の少なくともいずれか２つの画素比を算出し、
    前記判定手段は、前記２つの画素比を、撮影時に前記被写体に含まれ得る物質を前記高いエネルギーの放射線で照射し場合の線減弱係数と前記物質を前記低いエネルギーの放射線で照射した場合の線減弱係数との比の最小値と最大値と比較することにより、前記高エネルギーの放射線画像、前記中エネルギーの放射線画像、または前記低エネルギーの放射線画像に異常な画素が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
15. 前記判定手段による判定結果に基づいて、前記高エネルギーの放射線画像、前記中エネルギーの放射線画像、前記低エネルギーの放射線画像の画素値をそれぞれ補正する異常画素補正手段を更に有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. 前記異常画素補正手段は、前記異常な画素における画素値を、前記異常な画素の空間方向に隣接する画素における画素値を用いて補正することを特徴とする請求項１３または１５に記載の画像処理装置。
17. 前記異常画素補正手段は、前記異常な画素における画素値を、前記異常な画素の時間方向に隣接する画素における画素値を用いて補正することを特徴とする請求項１３または１５に記載の画像処理装置。
18. 撮影時に前記被写体に含まれ得る物質に関する物質情報に変換する物質情報変換手段を更に有し、
    前記算出手段は、更に、前記異常画素補正手段により補正された画像の画素値の比を補正後の画素比として算出し、
    前記物質情報変換手段は、前記補正後の画素比を、撮影時に前記被写体に含まれ得る物質に関する物質情報に変換することを特徴とする請求項１３と１５から１７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
19. 前記物質情報は、前記物質に対応する実効原子番号、または、前記物質の厚みであることを特徴とする請求項１８に記載の画像処理装置。
20. 複数のエネルギーの放射線撮影により複数の放射線画像を取得する画像取得工程と、
    前記複数の放射線画像の画素値に基づいて、前記複数の放射線画像の少なくとも１つの放射線画像に異常な画素が存在するか否かを検出する検出工程と、
    を有することを特徴とする画像処理方法。
21. 放射線を光に変換する蛍光体と、光を検出する検出器とを有し、
    複数のエネルギーの放射線撮影により複数の放射線画像を取得する画像取得手段と、
    前記複数の放射線画像の画素値に基づいて、前記蛍光体により光に変換されなかった放射線が前記検出器に入射されたか否かを検出する検出手段と、を有することを特徴とする放射線撮影装置。
22. 放射線を光に変換する蛍光体と、光を検出する検出器とを有する放射線撮影装置の制御方法であって、
    複数のエネルギーの放射線撮影により複数の放射線画像を取得する画像取得工程と、
    前記複数の放射線画像の画素値に基づいて、前記蛍光体により光に変換されなかった放射線が前記検出器に入射されたか否かを検出する検出工程と、
    を有することを特徴とする放射線撮影装置の制御方法。
23. コンピュータを、請求項１から１９のいずれか１項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。
24. コンピュータを、請求項２１に記載の放射線撮影装置として機能させるためのプログラム。

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