JP2019208927A - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】実際に撮影された放射線画像を画像処理することによって、その放射線画像の撮影時の撮影条件とは放射線の線質が異なる所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像と同等のコントラストの放射線画像を取得できるようにする。【解決手段】コンソール２の制御部２１によれば、放射線画像Ｇの単位領域ごとに、被写体に含まれる組成物ごとの厚さを推定し、推定された組成物ごとの厚さに基づいて、所定の撮影条件で撮影された場合の組成物ごとの直接線透過率及び散乱線含有率を算出して組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を算出し、算出した組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を加算することにより、単位領域における組成物ごとの信号値を算出する。そして、算出された組成物ごとの信号値を加算することにより、所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する。【選択図】図４

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。

従来、被写体に放射線を照射することにより得られた放射線画像のコントラストを向上させるための各種技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、放射線画像の撮影時に被写体を透過する放射線量に影響を与える少なくとも１つの撮影条件と、放射線照射方向における被写体の厚さと、被写体に含まれている放射線照射方向における特定の組成物の厚さと、コントラスト補正量との対応関係を示す情報を記憶部に記憶しておき、被写体に放射線を照射することにより撮影された放射線画像において、１または２以上の画素からなる単位領域ごとに、当該単位領域に対応する被写体の厚さ及び特定の組成物の厚さを取得し、放射線画像の単位領域ごとに、記憶部に記憶された対応関係を示す情報を参照して、放射線画像の撮影時に被写体を透過する放射線量に影響を与える少なくとも１つの撮影条件、当該単位領域について被写体の厚さ及び特定の組成物の厚さの組み合わせに対応するコントラスト補正量を取得し、放射線画像の単位領域ごとに、当該単位領域について取得されたコントラスト補正量を用いてコントラスト補正を行うことが記載されている。

特開２０１６−６７７１２号公報

放射線画像の信号値には、被写体に当たった後まっすぐ放射線検出器に到達した放射線（直接線）の成分の他、被写体に当たって散乱した放射線（散乱線）の成分が含まれる。散乱線が多く含まれると、放射線画像のコントラストが低下する。放射線画像における直接線成分と散乱線成分の比率は、被写体に含まれる各組成物の厚さや、管電圧等の放射線の線質に影響を与える撮影条件によって異なる。例えば、骨部と軟部では、骨部のほうが軟部より散乱線含有率が高い。また、骨部は管電圧を高くして撮影するほど散乱線含有率が増える。しかしながら、特許文献１においては、散乱線成分について考慮されていない。

ところで、例えば、撮影室では、一般的に高い管電圧（例えば、１２０ｋＶ）で撮影が行われるが、病室で行われる回診撮影では、ポータブルの放射線源を使用するため、一般的に低い管電圧（例えば、８０ｋＶ）で撮影が行われる。そのため、施設内で高圧で撮影された放射線画像と低圧で撮影された放射線画像が混在し、読影がしにくいという問題がある。この問題を解決するため、実際に撮影された放射線画像（例えば、管電圧８０ｋＶで撮影された放射線画像）に画像処理を施して、その放射線画像の撮影条件とは線質が異なる所定の撮影条件（例えば、管電圧１２０ｋＶ）で撮影された場合に得られる放射線画像と同等の放射線画像を生成する試みがなされている。しかし、組成物ごとの、撮影条件の変化に伴う散乱線含有率の変化について考慮しないで画像処理を行うと、実際にその指定された撮影条件で撮影した放射線画像とコントラストが一致しない画像が生成されてしまうという問題があった。

本発明の課題は、実際に撮影された放射線画像を画像処理することによって、その放射線画像の撮影時の撮影条件とは放射線の線質が異なる所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像と同等のコントラストの放射線画像を取得できるようにすることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
被写体を放射線撮影することにより得られた放射線画像に基づいて、前記放射線画像の撮影時の撮影条件とは放射線の線質が異なる所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する画像処理装置であって、
前記放射線画像の単位領域ごとに、前記被写体に含まれる組成物ごとの厚さを推定する組成物厚さ推定手段と、
前記単位領域ごとに、前記推定された前記組成物ごとの厚さに基づいて、前記所定の撮影条件で撮影された場合の前記組成物ごとの直接線透過率及び散乱線含有率を算出して前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を算出し、算出した前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を加算することにより、前記単位領域における組成物ごとの信号値を算出する算出手段と、
前記単位領域ごとに、前記算出された組成物ごとの信号値を加算することにより、前記所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する生成手段と、
を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記被写体に含まれる組成物は、軟部、骨及び／又は金属である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記所定の撮影条件は、管電圧、グリッドの有無、グリッドの種類のうちのいずれか一つ以上が前記放射線画像の撮影時における撮影条件と異なる。

請求項４に記載の発明は、
被写体を放射線撮影することにより得られた放射線画像に基づいて、前記放射線画像の撮影時の撮影条件とは放射線の線質が異なる所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する画像処理装置における画像処理方法であって、
前記放射線画像の単位領域ごとに、前記被写体に含まれる組成物ごとの厚さを推定する工程と、
前記単位領域ごとに、前記推定された前記組成物ごとの厚さに基づいて、前記所定の撮影条件で撮影された場合の前記組成物ごとの直接線透過率及び散乱線含有率を算出して前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を算出し、算出した前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を加算することにより、前記単位領域における組成物ごとの信号値を算出する工程と、
前記単位領域ごとに、前記算出された組成物ごとの信号値を加算することにより、前記所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する工程と、
を含む。

請求項５に記載の発明のプログラムは、
被写体を放射線撮影することにより得られた放射線画像に基づいて、前記放射線画像の撮影時の撮影条件とは放射線の線質が異なる所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する画像処理装置に用いられるコンピューターを、
前記放射線画像の単位領域ごとに、前記被写体に含まれる組成物ごとの厚さを推定する組成物厚さ推定手段、
前記単位領域ごとに、前記推定された前記組成物ごとの厚さに基づいて、前記所定の撮影条件で撮影された場合の前記組成物ごとの直接線透過率及び散乱線含有率を算出して前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を算出し、算出した前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を加算することにより、前記単位領域における組成物ごとの信号値を算出する算出手段、
前記単位領域ごとに、前記算出された組成物ごとの信号値を加算することにより、前記所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する生成手段、
として機能させる。

本発明によれば、実際に撮影された放射線画像を画像処理することによって、その放射線画像の撮影時の撮影条件とは放射線の線質が異なる所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像と同等のコントラストの放射線画像を取得することが可能となる。

本発明の実施形態における画像処理システムの全体構成を示す図である。 図１のコンソールの機能的構成を示すブロック図である。 軟部と骨部の厚さごと、管電圧ごとの直接線透過率及び散乱線含有率を示す図である。 図２の制御部により実行される画像生成処理を示すフローチャートである。 （ａ）は、８０ｋＶの管電圧で撮影された放射線画像及び画像上の点Ｐ１、Ｐ２における被写体の組成物の構成及び組成ごとの直接線成分と散乱線成分の比率を示す図、（ｂ）は、実際に８０ｋＶで撮影された放射線画像に基づいて、撮影条件の変化による組成物ごとの散乱線含有率の変化を考慮せずに画像処理により生成した１２０ｋＶで撮影された場合の放射線画像及び画像上の点Ｐ１、Ｐ２における被写体の組成物の構成及び組成ごとの直接線成分と散乱線成分の比率を示す図、（ｃ）は、実際に８０ｋＶで撮影された放射線画像に基づいて、図４に示す画像生成処理により生成した１２０ｋＶで撮影された場合の放射線画像及び画像上の点Ｐ１、Ｐ２における被写体の組成物の構成及び組成ごとの直接線成分と散乱線成分の比率を示す図である。

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。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

〔画像処理システム１００の構成〕
まず、本実施形態の構成を説明する。
図１は、本実施形態に係る画像処理システム１００の全体構成例を示す図である。図１に示すように、画像処理システム１００は、撮影装置１と、コンソール２とがデータ送受信可能に接続されて構成されている。

撮影装置１は、放射線検出器Ｐと、放射線検出器Ｐを装填可能な撮影台１１と、放射線発生装置１２とを備えて構成されている。撮影台１１は、そのホルダー１１ａ内に放射線検出器Ｐを装填することができるようになっている。

放射線検出器Ｐは、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）等の半導体イメージセンサーにより構成され、被写体Ｈを挟んで放射線発生装置１２と対向するように設けられている。放射線検出器Ｐは、例えば、ガラス基板等を有しており、基板上の所定位置に、放射線発生装置１２から照射されて少なくとも被写体Ｈを透過した放射線（Ｘ線）をその強度に応じて検出し、検出した放射線を電気信号に変換して蓄積する複数の検出素子（画素）がマトリックス状に配列されている。各画素は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング部を備えて構成されている。放射線検出器Ｐは、コンソール２から入力された画像読取条件に基づいて各画素のスイッチング部を制御して、当該各画素に蓄積された電気信号の読み取りをスイッチングしていき、各画素に蓄積された電気信号を読み取ることにより、画像データを取得する。そして、放射線検出器Ｐは、取得した画像データをコンソール２に出力する。

放射線発生装置１２は、被写体Ｈを挟んで放射線検出器Ｐと対向する位置に配置され、コンソール２から入力された放射線照射条件に基づいて被写体Ｈである患者を介して、ホルダー１１ａに装填された放射線検出器Ｐに放射線を照射して撮影を行う。コンソール２から入力される放射線照射条件は、例えば、管電流の値、管電圧の値、放射線照射時間、ｍＡｓ値、ＳＩＤ（放射線検出器Ｐと放射線発生装置１２の管球との最短距離）、グリッドの有無、グリッドの種類等である。

コンソール２は、放射線照射条件や画像読取条件等の撮影条件を撮影装置１に出力して撮影装置１による放射線撮影及び放射線画像の読み取り動作を制御するとともに、撮影装置１により取得された放射線画像に画像処理を施す画像処理装置として機能する。
コンソール２は、図２に示すように、制御部２１、記憶部２２、操作部２３、表示部２４、通信部２５を備えて構成され、各部はバス２６により接続されている。

制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。制御部２１のＣＰＵは、操作部２３の操作に応じて、記憶部２２に記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してＲＡＭ内に展開し、展開されたプログラムに従って、コンソール２各部の動作や、撮影装置１の放射線照射動作及び読み取り動作を集中制御する。また、撮影装置１の放射線検出器Ｐから送信された放射線画像を用いて、後述する画像生成処理等を始めとする各種処理を実行する。
制御部２１は、画像生成処理を実行することにより、組成物厚さ推定手段、算出手段、生成手段として機能する。

記憶部２２は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成される。記憶部２２は、制御部２１で実行される各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメーター、或いは処理結果等のデータを記憶する。各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部２１は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。

例えば、記憶部２２は、撮影部位に対応する撮影条件（放射線照射条件及び画像読取条件）を記憶している。更に、記憶部２２は、図示しないＲＩＳ（Radiology Information System）等から送信される撮影オーダー情報が記憶されている。撮影オーダー情報には、患者情報、検査情報（検査ＩＤ、撮影部位（正面、側面、Ａ→Ｐ、Ｐ→Ａ等の撮影方向も含む）、検査日等）が含まれる。

また、例えば、記憶部２２は、実験により取得された、被写体に含まれる組成物ごとの、組成物の厚さ及び管電圧の組み合わせと直接線透過率との対応関係を記憶するテーブル２２１と、被写体に含まれる組成物ごとの、組成物の厚さ及び管電圧の組み合わせと散乱線含有率との対応関係を記憶するテーブル２２２と、を記憶している。
ここで、図３に示すように、組成物（図３では、骨、軟部）によって、撮影時の管電圧やその組成物の厚さに対する直接線透過率及び散乱線含有率は異なる。
なお、本実施形態において、被写体の厚さ（被写体厚）、組成物の厚さとは、放射線照射方向における被写体の厚さ、組成物の厚さを指す。

また、記憶部２２は、撮影により取得された放射線画像や、画像処理により生成された画像を患者情報や検査情報に対応付けて記憶する。

操作部２３は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部２１に出力する。また、操作部２３は、表示部２４の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部２１に出力する。更に、操作部２３には、放射線発生装置１２に動態撮影を指示するための曝射スイッチが備えられている。

表示部２４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等のモニターにより構成され、制御部２１から入力される表示信号の指示に従って、操作部２３からの入力指示やデータ等を表示する。

通信部２５は、放射線発生装置１２及び放射線検出器Ｐとデータ送受信を行うためのインターフェースを有する。なお、コンソール２と放射線発生装置１２及び放射線検出器Ｐとの通信は、有線通信であっても無線通信であってもよい。
また、通信部２５は、ＬＡＮアダプターやモデムやＴＡ（Terminal Adapter）等を備え、通信ネットワークに接続された図示しないＲＩＳ等との間のデータ送受信を制御する。

〔画像処理システム１００の動作〕
撮影装置１においてホルダー１１ａに放射線検出器Ｐがセットされた状態で、コンソール２において操作部２３により撮影対象の撮影オーダー情報が選択されると、選択された撮影オーダー情報に応じた撮影条件（放射線照射条件及び放射線画像読取条件）が記憶部２２から読み出されて撮影装置１に送信される。被写体Ｈのポジショニングが行われて曝射スイッチが押下されると、撮影装置１において、放射線発生装置１２により放射線が照射され、放射線検出器Ｐにより放射線画像の画像データが読み取られ、読み取られた画像データ（放射線画像Ｇとする）がコンソール２に送信される。

コンソール２においては、通信部２５により放射線検出器Ｐから放射線画像Ｇを受信すると、制御部２１により、ゲイン補正、オフセット補正、画素欠陥補正等の補正処理が行われる。また、操作部２３により撮影条件が指定され、受信した放射線画像Ｇに基づいて指定された撮影条件で撮影された放射線画像と同等の放射線画像を生成することが指示されると、制御部２１は、画像生成処理を実行する。ここで指定可能な撮影条件は、放射線画像Ｇを撮影したときの撮影条件と放射線の線質が異なる撮影条件であり、具体的には、管電圧、グリッド有無、グリッドの種類のいずれか一つ以上が異なる撮影条件である。

図４は、画像生成処理の流れを示すフローチャートである。画像生成処理は、制御部２１と記憶部２２に記憶されているプログラムとの協働により実行される。

まず、制御部２１は、受信した放射線画像Ｇの単位領域ごとに、信号値（画素信号値）を直接線成分Ｉ_Ｄと散乱線成分Ｉ_ｓに分離する（ステップＳ１）。
単位領域とは、ここでは画素とするが、これに限らず、例えば、複数画素からなる画素ブロックとしてもよい。複数画素からなる画素ブロックを単位領域とする場合は、その単位領域の信号値は、単位領域内の１画素の信号値としてもよいし、単位領域内の複数画素の信号値の代表値（例えば、平均値、中央値、最大値、最小値等）としてもよい。

ステップＳ１においては、まず、単位領域の散乱線成分を抽出し、単位領域の信号値から散乱線成分を減算することにより直接線成分を抽出する。
散乱線成分の抽出は、例えば、被写体厚を推定し、推定した被写体厚に基づいて散乱線含有率を算出し、放射線画像Ｇから低周波成分を抽出して生成した低周波画像における単位領域の信号値に散乱線含有率を乗算することにより散乱線成分を抽出することができる。

放射線画像Ｇの単位領域ごとの被写体厚の推定手法は、特に限定されない。
例えば、放射線発生装置１２の放射線源から放射線検出器Ｐまでの距離から、放射線源から単位領域に対応する被写体の表面までの距離を差し引いて得られる厚さを被写体厚として推定することができる。放射線源から単位領域に対応する被写体の表面までの距離は、例えば、放射線源に付設された超音波距離計により測定することができる（特開２０１６−６７７１２号公報参照）。
または、放射線画像Ｇの単位領域ごとの被写体厚は、下記（式１）により推定することとしてもよい。
被写体厚＝係数Ａ×log（画素値）＋係数Ｂ・・・（式１）
ここで、係数Ａ、係数Ｂは、撮影条件（管電圧、ｍＡｓ値、ＳＩＤ）により決定される係数である。上記（式１）は、例えば、予め実験により求めて撮影条件ごとに記憶部２２に記憶されている。

散乱線含有率は、例えば、予め実験により求めた、記憶部２２に記憶されている、撮影部位ごとの被写体厚と散乱線含有率との対応関係を示すテーブルに基づいて、算出することができる。

次いで、制御部２１は、放射線画像Ｇから骨領域を抽出する（ステップＳ２）。
骨領域の抽出は、公知のいずれの手法を用いてもよい。例えば、撮影部位ごとに予め用意した骨部テンプレートとのテンプレートマッチングや、エッジ検出、エッジ検出後にカーブフィッティング関数を当てはめる等の手法により行うことができる。また、特開２０１１−２５０８１２号公報の手法を用いることとしてもよい。

次いで、制御部２１は、単位領域ごとに、組成物ごと（本実施形態では、骨部、軟部）の厚さを推定する（ステップＳ３）。
ステップＳ３における骨部の厚さの推定は、例えば、以下に挙げる特開２０１６−６７７１２号公報に記載の手法等の、公知の手法を用いることができる。
まず、放射線画像Ｇにおいて、空気含有領域を特定する。人体において空気が含まれる領域としては、肺野領域が挙げられる。そこで、放射線画像Ｇが胸部の放射線画像である場合、放射線画像から肺野領域を抽出し、抽出した肺野領域を空気含有領域と特定する。例えば、放射線画像の各画素の信号値のヒストグラムから判別分析によって閾値を求め、この閾値より高信号の領域を肺野領域候補として１次抽出する。次いで、１次抽出された肺野領域候補の境界付近でエッジ検出を行い、境界付近でエッジが最大となる点を境界に沿って抽出すれば肺野領域を認識することができる。
次いで、特定した空気含有領域に基づいて、骨領域を空気含有領域とそれ以外の領域に分類し、それぞれの領域の骨部の厚さを推定する。
空気含有領域以外の骨領域については、単位領域ごとに、予め実験により求めて記憶部２２に記憶されている、管電圧と、被写体の厚さと、放射線源から放射線検出器までの距離から放射線源から被写体の表面までの距離を差し引いて得られる厚さ（第１の推定厚さ）から放射線画像Ｇ上における画素信号値を所定の変換関数により被写体の厚さに変換した値（第２の推定厚さ）を差し引いて得られる値との組み合わせと、被写体に含まれている骨部の厚さとの対応関係を示すテーブルを参照して、撮影時の管電圧と、被写体の厚さと、第１の推定厚さから第２の推定厚さを差し引いた値の組み合わせから、骨部の厚さを推定する。
空気含有領域の骨領域については、単位領域ごとに、予め実験により求めて記憶部２２に記憶されている、管電圧と、被写体の厚さと、平滑化前後の放射線画像で推定された被写体の厚さの差分（例えば、平滑化前の第２の推定厚さから平滑化した第２の推定厚さを差し引いた値）との組み合わせと、被写体に含まれている骨の厚さとの対応関係を示すテーブルを参照して、放射線画像Ｇの撮影時の管電圧と、被写体の厚さと、平滑化前後の放射線画像Ｇで推定された被写体の厚さの差分（例えば、平滑化前の第２の推定厚さから平滑化した第２の推定厚さを差し引いた値）との組み合わせから、骨部の厚さを推定する。被写体厚さとしては、第１の推定厚さ又は第２の推定厚さのいずれを用いてもよい。
軟部の厚さの推定は、骨領域については、単位領域ごとに、被写体の厚さから骨部の厚さを差し引いて、軟部の厚さを推定する。骨部以外の領域については、被写体の厚さを軟部の厚さと推定する。

次いで、制御部２１は、単位領域ごとに、組成物ごとの直接線透過率Ｒ_Ｄと散乱線含有率Ｒ_Ｓを算出する（ステップＳ４）。
例えば、骨部の厚さ及び管電圧の組み合わせと直接線透過率との対応関係を示すテーブル２２１を参照して、単位領域ごとに、放射線画像Ｇの骨部の直接線透過率Ｒ_Ｄを算出する。同様に、軟部の厚さ及び管電圧の組み合わせと直接線透過率との対応関係を示すテーブル２２１を参照して、単位領域ごとに、放射線画像Ｇの軟部の直接線透過率Ｒ_Ｄを算出する。また、骨部の厚さ及び管電圧の組み合わせと散乱線含有率との対応関係を示すテーブル２２２を参照して、単位領域ごとに、放射線画像Ｇの骨部の散乱線含有率Ｒ_Ｓを算出する。同様に、軟部の厚さ及び管電圧の組み合わせと散乱線含有率との対応関係を示すテーブル２２２を参照して、単位領域ごとに、放射線画像Ｇの軟部の散乱線含有率Ｒ_Ｓを算出する。

次いで、制御部２１は、単位領域ごとに、指定された管電圧で撮影した場合の組成物ごとの直接線透過率Ｒ´_Ｄと散乱線含有率Ｒ´_Ｓを算出する（ステップＳ５）。
例えば、骨部の厚さ及び管電圧の組み合わせと直接線透過率との対応関係を示すテーブル２２１を参照して、単位領域ごとに、指定された撮影条件の管電圧で撮影した場合の骨部の直接線透過率Ｒ´_Ｄを算出する。同様に、軟部の厚さ及び管電圧の組み合わせと直接線透過率との対応関係を示すテーブル２２１を参照して、単位領域ごとに、指定された撮影条件の管電圧で撮影した場合の軟部の直接線透過率Ｒ´_Ｄを算出する。また、骨部の厚さ及び管電圧の組み合わせと散乱線含有率との対応関係を示すテーブル２２２を参照して、単位領域ごとに、指定された撮影条件の管電圧で撮影した場合の骨部の散乱線含有率Ｒ´_Ｓを算出する。同様に、軟部の厚さ及び管電圧の組み合わせと散乱線含有率との対応関係を示すテーブル２２２を参照して、単位領域ごとに、指定された管電圧で撮影した場合の軟部の散乱線含有率Ｒ´_Ｓを算出する。

次いで、制御部２１は、単位領域ごとに、指定された撮影条件で撮影された場合の組成物ごとの直接線成分Ｉ´_Ｄ、散乱線成分Ｉ´_Ｓを算出し、算出したＩ´_ＤとＩ´_Ｓを加算して、指定された撮影条件で撮影された場合の組成物ごとの信号値を算出する（ステップＳ６）。
例えば、指定された撮影条件が管電圧のみである場合、直接線成分Ｉ´_Ｄは、以下の（式２）により算出することができる。散乱線成分Ｉ´_Ｓは、以下の（式３）により算出することができる。
Ｉ´_Ｄ＝Ｉ_Ｄ×Ｒ´_Ｄ／Ｒ_Ｄ・・・（式２）
Ｉ´_Ｓ＝Ｉ´_Ｄ×Ｒ´_Ｓ／（１−Ｒ´_Ｓ）・・・（式３）

指定された撮影条件がグリッド有りで放射線画像Ｇの撮影時の撮影条件がグリッド無しであった場合、指定された撮影条件におけるグリッドの直接線透過率をＲＧ_Ｄ´、グリッドの散乱線透過率をＲＧ_Ｓ´として、Ｉ´_ＤとＩ´_Ｓを、それぞれ以下の（式４）、（式５）により算出することができる。
Ｉ´_Ｄ＝Ｉ_Ｄ×Ｒ´_Ｄ／Ｒ_Ｄ×ＲＧ_Ｄ´・・・（式４）
Ｉ´_Ｓ＝Ｉ´_Ｄ×Ｒ´_Ｓ／（１−Ｒ´_Ｓ）×ＲＧ_Ｓ´・・・（式５）

また、指定された撮影条件と実際の撮影条件のグリッドの種類が異なる場合、指定された撮影条件のグリッドの直接線透過率をＲＧ_Ｄ´、散乱線透過率をＲＧ_Ｓ´、放射線画像Ｇの撮影時のグリッドの直接線透過率をＲＧ_Ｄ、散乱線透過率をＲＧ_Ｓとして、Ｉ´_ＤとＩ´_Ｓを、それぞれ以下の（式６）、（式７）により算出することができる。
Ｉ´_Ｄ＝Ｉ_Ｄ×Ｒ´_Ｄ／Ｒ_Ｄ×ＲＧ_Ｄ´／ＲＧ_Ｄ・・・（式６）
Ｉ´_Ｓ＝Ｉ´_Ｄ×Ｒ´_Ｓ／（１−Ｒ´_Ｓ）×ＲＧ_Ｓ´／ＲＧ_Ｓ・・・（式７）

そして、制御部２１は、単位領域ごとに、ステップＳ６で算出した組成物ごとの信号値を加算することにより、指定された撮影条件で撮影された場合と同等の放射線画像を生成し（ステップＳ７）、画像生成処理を終了する。

図５（ａ）は、実際に８０ｋＶで撮影された放射線画像Ｇ及び画像上の点Ｐ１、Ｐ２における被写体の組成物の構成及び組成ごとの直接線成分と散乱線成分の比率を示す図である。図５（ｂ）は、実際に８０ｋＶで撮影された放射線画像Ｇに基づいて、撮影条件の変化による組成物ごとの散乱線含有率の変化を考慮せずに画像処理により生成した１２０ｋＶで撮影された場合の放射線画像及び画像上の点Ｐ１、Ｐ２における被写体の組成物の構成及び組成ごとの直接線成分と散乱線成分の比率を示す図である。図５（ｃ）は、実際に８０ｋＶで撮影された放射線画像Ｇに基づいて、上記画像生成処理により生成した１２０ｋＶで撮影された場合の放射線画像及び画像上の点Ｐ１、Ｐ２における被写体の組成物の構成及び組成ごとの直接線成分と散乱線成分の比率を示す図である。

骨部は、骨部は管電圧が高くなると散乱線含有率が増えて放射線画像上で骨部のコントラストがつきにくくなるという性質があるが、図５（ｂ）に示すように、撮影条件の変化による組成物ごとの散乱線含有率の変化を考慮しない場合、骨部を含むＰ２は、実際に１２０ｋＶで撮影した放射線画像よりもコントラストがつきすぎて白とびした状態となる。一方、本実施形態によれば、撮影条件の変化による組成物ごとの散乱線含有率の変化を考慮しているため、図５（ｃ）に示すように、実際に１２０ｋＶで撮影した放射線画像のように、骨部のコントラストが抑えられ、白とびが抑えられた画像が得られる。

このように、画像生成処理によれば、撮影された放射線画像Ｇを画像処理することによって、指定された撮影条件で実際に撮影された放射線画像と同等のコントラストの放射線画像を取得することが可能となる。

（変形例）
上記実施形態では、被写体（人体）の組成物が軟部と骨部により構成されている場合を例にとり説明したが、人体には、例えば、ボルトや人工骨などの金属成分等の異物が含まれていることがある。そこで、組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を算出する際には、軟部と骨部に限らず、他の組成物について算出することとしてもよい。

例えば、被写体に軟部、骨部、金属が組成物として含まれている場合、画像生成処理のステップＳ２において、制御部２１は、骨領域と併せて金属領域を抽出する。金属領域の抽出は、公知の何れの手法を用いてもよい。例えば、金属領域の信号値は、人体領域に比較して著しく低いため、特開平８−３３１３８５号公報に記載のように、放射線画像Ｇの信号値の累積ヒストグラムが所定値（％）以下の領域（透過線量の少ない領域）に含まれる信号値の領域を異物（金属領域）として抽出することができる。

また、ステップＳ３において、制御部２１は、単位領域ごとに、軟部、骨部、金属の厚さを推定する。金属の厚さの推定手法は、上述の骨部の厚さの算出手法と同様の手法、すなわち、上述の骨部の厚さの推定手法の骨部を金属に置き換えた手法により推定することができる。なお、骨部と金属が重なっている領域については、金属の影響が支配的であるため、金属のみ（金属＋軟部）と仮定して厚さの推定を行う。軟部は、上述のように、被写体の厚さから骨部又は金属の厚さを差し引くことにより推定することができる。
組成物ごとの厚さを算出した後、制御部２１は、組成物ごとにステップＳ４〜Ｓ６の処理を行って、指定された撮影条件で撮影された場合の組成物ごとの信号値を算出する。そして、組成物ごとの信号値を加算して、指定された撮影条件で撮影された場合と同等の放射線画像を生成する。

このように、被写体に軟部、骨部、金属が含まれている場合においても、指定された撮影条件で実際に撮影された放射線画像と同等のコントラストの放射線画像を取得することが可能となる。

以上説明したように、コンソール２の制御部２１は、放射線画像Ｇの単位領域ごとに、被写体に含まれる組成物ごとの厚さを推定し、推定された組成物ごとの厚さに基づいて、放射線画像Ｇの撮影時とは放射線の線質が異なる所定の撮影条件で撮影された場合の組成物ごとの直接線透過率及び散乱線含有率を算出して組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を算出し、算出した組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を加算することにより、単位領域における組成物ごとの信号値を算出する。そして、算出された組成物ごとの信号値を加算することにより、所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する。
したがって、撮影条件の変化による組成物ごとの直接線成分と散乱線成分の比率の変化を考慮して所定の撮影条件の放射線画像を生成するため、所定の撮影条件で実際に撮影された放射線画像と同等のコントラストの放射線画像を取得することが可能となる。

なお、上記実施形態における記述内容は、本発明の好適な一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態においては、撮影装置１を制御するコンソール２が画像処理装置としての機能を備える場合について説明したが、画像処理装置はコンソールとは別体であってもよい。

また、例えば、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリー等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ（搬送波）も適用される。

その他、画像処理システムを構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１００ 画像処理システム
１ 撮影装置
１１ 撮影台
１１ａ ホルダー
１２ 放射線発生装置
Ｐ 放射線検出器
２ コンソール
２１ 制御部
２２ 記憶部
２３ 操作部
２４ 表示部
２５ 通信部
２６ バス

Claims (5)

1. 被写体を放射線撮影することにより得られた放射線画像に基づいて、前記放射線画像の撮影時の撮影条件とは放射線の線質が異なる所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する画像処理装置であって、
   前記放射線画像の単位領域ごとに、前記被写体に含まれる組成物ごとの厚さを推定する組成物厚さ推定手段と、
   前記単位領域ごとに、前記推定された前記組成物ごとの厚さに基づいて、前記所定の撮影条件で撮影された場合の前記組成物ごとの直接線透過率及び散乱線含有率を算出して前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を算出し、算出した前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を加算することにより、前記単位領域における組成物ごとの信号値を算出する算出手段と、
   前記単位領域ごとに、前記算出された組成物ごとの信号値を加算することにより、前記所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する生成手段と、
   を備える画像処理装置。
2. 前記被写体に含まれる組成物は、軟部、骨及び／又は金属である請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記所定の撮影条件は、管電圧、グリッドの有無、グリッドの種類のうちのいずれか一つ以上が前記放射線画像の撮影時における撮影条件と異なる請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 被写体を放射線撮影することにより得られた放射線画像に基づいて、前記放射線画像の撮影時の撮影条件とは放射線の線質が異なる所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する画像処理装置における画像処理方法であって、
   前記放射線画像の単位領域ごとに、前記被写体に含まれる組成物ごとの厚さを推定する工程と、
   前記単位領域ごとに、前記推定された前記組成物ごとの厚さに基づいて、前記所定の撮影条件で撮影された場合の前記組成物ごとの直接線透過率及び散乱線含有率を算出して前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を算出し、算出した前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を加算することにより、前記単位領域における組成物ごとの信号値を算出する工程と、
   前記単位領域ごとに、前記算出された組成物ごとの信号値を加算することにより、前記所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する工程と、
   を含む画像処理方法。
5. 被写体を放射線撮影することにより得られた放射線画像に基づいて、前記放射線画像の撮影時の撮影条件とは放射線の線質が異なる所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する画像処理装置に用いられるコンピューターを、
   前記放射線画像の単位領域ごとに、前記被写体に含まれる組成物ごとの厚さを推定する組成物厚さ推定手段、
   前記単位領域ごとに、前記推定された前記組成物ごとの厚さに基づいて、前記所定の撮影条件で撮影された場合の前記組成物ごとの直接線透過率及び散乱線含有率を算出して前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を算出し、算出した前記組成物ごとの直接線成分及び散乱線成分を加算することにより、前記単位領域における組成物ごとの信号値を算出する算出手段、
   前記単位領域ごとに、前記算出された組成物ごとの信号値を加算することにより、前記所定の撮影条件で撮影された場合に得られる放射線画像を生成する生成手段、
   として機能させるためのプログラム。