JP2021023606A - 画像処理装置、ｘ線診断装置、および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各フレームの画像について、一部は実際に撮像した画像にもとづいて生成し、他の部分は補間で生成した画像にもとづいて生成すること。【解決手段】 実施形態に係る画像処理装置は、所定のフレームレートで画像データを出力する撮像素子群と、光を通過させる通過部および光を遮蔽する遮蔽部を有し、撮像素子群による撮像範囲を通過部と遮蔽部とで区分するとともに、連続するフレームの撮影中に遮蔽部の位置が移動する部分遮蔽部と、を少なくとも備えた撮像装置から画像データを取得する画像処理装置であって、画像生成部を備える。画像生成部は、隣接するフレーム間で遮蔽位置が異なる複数のフレームのうちの所定のフレームに対応する画像を、一部は所定のフレームの画像データにもとづいて生成する一方、他の部分は所定のフレーム以外のフレームの画像データにもとづいて補間することで生成する。【選択図】 図３

Description

本発明の実施形態は、画像処理装置、Ｘ線診断装置、および画像処理方法に関する。

動画像処理等の分野において、２枚のフレーム間に内挿する補間フレームを生成する技術がある。この種の技術によれば、撮像のフレームレートよりも高いフレームレートで動画を表示することができる。

一方で、撮像素子から画像処理を行う処理回路への信号転送時間等の処理負荷を考慮すると、１フレームごとに撮像される画素数を低減することが好ましい。特に、Ｘ線診断装置におけるＸ線画像の生成処理では、１フレームごとに撮像される画素数を低減することができれば、被検体の被ばく量を低減することができると期待される。

特開２０１９−０２０３１３号公報

本発明が解決しようとする課題は、各フレームの画像について、一部は実際に撮像した画像にもとづいて生成し、他の部分は補間で生成した画像にもとづいて生成することである。

実施形態に係る画像処理装置は、所定のフレームレートで画像データを出力する撮像素子群と、光を通過させる通過部および光を遮蔽する遮蔽部を有し、撮像素子群による撮像範囲を通過部と遮蔽部とで区分するとともに、連続するフレームの撮影中に遮蔽部の位置が移動する部分遮蔽部と、を少なくとも備えた撮像装置から画像データを取得する画像処理装置であって、画像生成部を備える。画像生成部は、隣接するフレーム間で遮蔽位置が異なる複数のフレームのうちの所定のフレームに対応する画像を、一部は所定のフレームの画像データにもとづいて生成する一方、他の部分は所定のフレーム以外のフレームの画像データにもとづいて補間することで生成する。

一実施形態に係る画像処理装置を含むＸ線診断装置の一構成例を示すブロック図。 本実施形態に係る時間ｔ＝ｔのフレームのＸ線画像の生成方法の概要を示す説明図。 図２に示す例において時間ｔ＝ｔのフレームのＸ線画像を生成する場合の一例を示す説明図。 （ａ）は部分遮蔽部の第１構成例を示す説明図、（ｂ）は第２構成例を示す説明図、（ｃ）は第３構成例を示す説明図。 （ａ）は図４（ａ）に示す部分遮蔽部の第１構成例の運用例を示す説明図、（ｂ）は運用例の変形例を示す説明図。 図４（ｂ）に示す部分遮蔽部２２の第２構成例の運用例を示す説明図。 補正機能による散乱線の第１の推定方法を示す説明図。 補正機能による散乱線の第２の推定方法を示す説明図。 図１に示すコンソールの処理回路のプロセッサにより、動画の表示時に、各フレームの画像について、一部は実際に撮像した画像にもとづいて生成し、他の部分は補間で生成した画像にもとづいて生成する際の手順の一例を示すフローチャート。

以下、図面を参照しながら、画像処理装置、Ｘ線診断装置、および画像処理方法の実施形態について詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係る画像処理装置、Ｘ線診断装置、および画像処理方法は、動画の表示が可能であるものであり、動画の表示時に、１フレームごとに部分領域を撮像し、各フレームの画像について、一部は実際に撮像した画像にもとづいて生成し、他の部分は補間フレームの生成技術を利用して前後のフレームから補間により生成するものである。

図１は、一実施形態に係る画像処理装置を含むＸ線診断装置１０の一構成例を示すブロック図である。なお、Ｘ線診断装置１０は、複数フレームの連続撮像が可能なものであればよく、たとえばＸ線ＴＶ装置やＸ線アンギオ装置などを含む。

Ｘ線診断装置１０は、図１に示すように撮像装置２０と画像処理装置の一例としてのコンソール３０を有する。

撮像装置２０は、通常は検査室に設置され、被検体に関する画像データを生成するよう構成される。画像処理装置の一例としてのコンソール３０は、検査室に隣接する操作室に設置され、画像データにもとづくＸ線画像を生成して表示を行なう。なお、コンソール３０は、撮像装置２０が設置される検査室に設置されてもよいし、撮像装置２０とネットワークを介して接続されて検査室と離れた遠隔地に設置されてもよい。

撮像装置２０は、Ｘ線管２１、部分遮蔽部２２、Ｘ線可動絞り２３、ＦＰＤ２４、天板２５、高電圧電源２６、遮蔽位置移動装置２７、絞り制御装置２８、およびコントローラ２９を有する。

Ｘ線管２１は、高電圧電源２６により電圧を印加されてＸ線を発生する。

部分遮蔽部２２は、光を遮蔽する遮蔽部２２１と光を通過させる通過部２２２とを有し、撮像素子群による撮像範囲を遮蔽部２２１と通過部２２２とで区分する。

本実施形態では、部分遮蔽部２２がＸ線診断装置１０に適用される場合の例を説明する。この場合、部分遮蔽部２２は、Ｘ線を遮蔽する遮蔽部２２１とＸ線を通過させる通過部２２２とを有し、ＦＰＤ２４による撮像範囲を遮蔽部２２１と通過部２２２とで区分する。この場合、部分遮蔽部２２の遮蔽部２２１は、Ｘ線を遮蔽するため、鉛やタングステンなどの線源弱係数の高い物質により形成される。

遮蔽位置移動装置２７により、遮蔽部２２１の位置は連続するフレームの撮影中に移動する。部分遮蔽部２２の構成および動作の詳細については図２−６を参照して後述する。

Ｘ線可動絞り２３は、Ｘ線管２１によって発生されたＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。たとえば、Ｘ線可動絞り２３は２対の可動羽根を有し、絞り制御装置２８を介してコントローラ２９により制御されて、各対の可動羽根が開閉することでＸ線管２１から照射されるＸ線の照射範囲を調整する。Ｘ線可動絞り２３は、Ｘ線絞りの一例である。

ＦＰＤ２４は、複数のＸ線検出素子（撮像素子群）を有するフラットパネルディテクタ（平面検出器、ＦＰＤ：Flat Panel Detector）により構成され、ＦＰＤ２４に照射されたＸ線を検出し、この検出したＸ線にもとづいて、Ｘ線透視画像やＸ線撮影画像（以下、Ｘ線透視画像およびＸ線撮影画像をＸ線画像と総称する）の画像データを所定のフレームレートで出力する。この画像データはコンソール３０に与えられる。より具体的にはＦＰＤ２４は、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する半導体素子により構成されたＸ線検出素子を複数有する。複数のＸ線検出素子はマトリクス状に配列される。ＦＰＤ２４としては、たとえばＣＭＯＳ−ＦＰＤを用いることができる。

なお、Ｘ線透視では、一般に、Ｘ線撮影に比べて弱いＸ線照射強度で画像を取得する。このため、Ｘ線透視画像は解像度が低い画像であるものの、被検体が被ばくする線量が小さい。本実施形態に係るＸ線診断装置１０は、Ｘ線透視およびＸ線撮影（以下、Ｘ線撮像と総称する）のいずれも実行可能である。

Ｘ線管２１とＦＰＤ２４は、天板２５に載置された被検体を挟んで対向配置されればよい。たとえば、Ｘ線管２１とＦＰＤ２４は、被検体を挟んで対向配置されるようにＣアームの両端部にそれぞれ支持されてもよい。また、Ｘ線管２１とＦＰＤ２４は、それぞれが独立な支持部材に支持されてもよい。

天板２５は、寝台の上部に設けられ、被検体を載置する。高電圧電源２６は、Ｘ線管２１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管２１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であってもよい。

遮蔽位置移動装置２７は、コントローラ２９を介してコンソール３０に制御され、遮蔽部２２１と通過部２２２にそれぞれ対応する照射領域の位置と遮蔽領域の位置が隣接するフレーム間で異なるように、部分遮蔽部２２を駆動する。

コントローラ２９は、プロセッサおよび記憶回路を少なくとも有する。コントローラ２９は、この記憶回路に記憶されたプログラムに従ってコンソール３０により制御されて、撮像装置２０の各コンポーネントを統括制御する。たとえば、コントローラ２９は、コンソール３０により制御されて、遮蔽位置移動装置２７を介して部分遮蔽部２２を駆動しながら所定のフレームレートで被検体を撮像して画像データを生成し、コンソール３０に与える。

一方、コンソール３０は、ディスプレイ３１、入力インターフェース３２、記憶回路３３、および処理回路３４を有する。

ディスプレイ３１は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、処理回路３４の制御に従って処理回路３４が生成した合成画像などの各種情報を表示する。

入力インターフェース３２は、たとえばトラックボール、スイッチ、ボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行なうタッチパッド、光学センサを用いた非接触入力インターフェース、および音声入力インターフェース等などの一般的な入力装置により実現され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を処理回路３４に出力する。また、入力インターフェース３２は、ばく射のオンオフを制御するばく射スイッチを含んでもよい。

記憶回路３３は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有する。記憶回路３３の記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は、電子ネットワークを介した通信によりダウンロードされてもよいし、光ディスクなどの可搬型記憶媒体を介して記憶回路３３に与えられてもよい。

処理回路３４は、Ｘ線診断装置１０を統括制御する機能を実現する。また、処理回路３４は、記憶回路３３に記憶された画像処理プログラムを読み出して実行することにより、動画の表示時に、各フレームの画像について、一部は実際に撮像した画像にもとづいて生成し、他の部分は補間で生成した画像にもとづいて生成するための処理を実行するプロセッサである。

処理回路３４のプロセッサは、図１に示すように、撮像制御機能３４１、補正機能３４２、特定機能３４３、および画像生成機能３４４を実現する。これらの各機能はそれぞれプログラムの形態で記憶回路３３に記憶されている。なお、処理回路３４の機能３１４−３４４の一部は、ネットワークを介してコンソール３０にデータ送受信可能に接続された外部のプロセッサにより実現されてもよい。

撮像制御機能３４１は、撮像装置２０を制御することにより、所定のフレームレートでの被検体のＸ線撮像を制御する。

補正機能３４２は、ＦＰＤ２４から出力された画像データに対してオフセット補正やゲイン補正などの補正処理（前処理）を行なう。

また、補正機能３４２は、前処理された画像データに対して散乱線の除去処理を行なってもよい。この場合、補正機能３４２は、所定のフレームのうちの照射領域の各画素における散乱線を、同じフレームのうちの遮蔽領域の画像データにもとづいて推定する。また、補正機能３４２は、所定のフレームのうちの照射領域の各画素における散乱線を、所定のフレームの前に位置するフレームと後に位置するフレームであって当該照射領域が遮蔽領域となるフレームの各画素の画像データにもとづいて推定してもよい。そして、補正機能３４２は、推定した散乱線を、対象のフレームの画像データから減じて散乱線補正を行なう。なお、散乱線の補正機能は備えられずともよい。補正機能３４２は、散乱線推定部の一例である。散乱線の推定方法の詳細については、図７−８を参照して後述する。

特定機能３４３は、各フレームの画像データについて、遮蔽部２２１に対応する遮蔽領域と、通過部２２２に対応する照射領域とを特定する。特定機能３４３は遮蔽領域と照射領域を、たとえば閾値処理などの画像処理により特定してもよいし、遮蔽部２２１とＦＰＤ２４との位置関係にもとづいて幾何学的に求めて特定してもよい。

画像生成機能３４４は、隣接するフレーム間で遮蔽位置が異なる複数のフレームのうちの所定のフレームに対応する画像を、一部は所定のフレームの画像データにもとづいて生成する一方、他の部分は所定のフレーム以外のフレームの画像データにもとづいて補間することで生成し、ディスプレイ３１に表示させ、あるいは記憶回路３３に記憶させ、あるいはネットワークを介して他の装置に送信する。

なお前後のフレームの画像データを用いた補間技術としては、ＣＮＮ（畳み込みニューラルネットワーク）などの多層のニューラルネットワークを用いた深層学習を用いた技術のほか従来各種のものが知られており、画像生成機能３４４はこれらのうち任意のものを使用することが可能である。

画像生成機能３４４は、画像生成部の一例である。画像生成機能３４４の構成および動作の詳細については、図２−３を参照して後述する。

次に、部分遮蔽部２２および画像生成機能３４４の構成および動作の詳細について説明する。

図２は、本実施形態に係る時間ｔ＝ｔのフレームのＸ線画像の生成方法の概要を示す説明図である。以下の説明では、図２に示すようにフレーム間隔が時間Δｔである場合の例を示す。ＦＰＤ２４による撮像範囲は、部分遮蔽部２２の遮蔽部２２１と通過部２２２によって、遮蔽部２２１に対応する遮蔽領域と、通過部２２２に対応する照射領域と、に区分される。

図２に示す例では、時間ｔ＝ｔ−Δｔのフレームの画像データ４０（t−Δｔ）の部分領域４１（t−Δｔ）、４２（t−Δｔ）、４３（t−Δｔ）、および４４（t−Δｔ）は、それぞれ遮蔽領域、照射領域、遮蔽領域、および照射領域となっている。また、時間ｔ＝ｔのフレームの画像データ４０（t）の部分領域４１（t）、４２（t）、４３（t）、および４４（t）は、それぞれ照射領域、遮蔽領域、照射領域、および遮蔽領域、となっている。また、時間ｔ＝ｔ＋Δｔのフレームの画像データ４０（t＋Δｔ）の部分領域４１（t＋Δｔ）、４２（t＋Δｔ）、４３（t＋Δｔ）、および４４（t＋Δｔ）は、画像データ４０（t−Δｔ）と同様に、それぞれ遮蔽領域、照射領域、遮蔽領域、および照射領域となっている。

図２に示す例では、同一の部分領域がフレームごとに交互に遮蔽領域と照射領域となる。すなわち、１フレームの画像データだけでは、当該フレームのＸ線画像を生成することができない。

そこで、本実施形態に係る画像生成機能３４４は、所定のフレームのうち遮蔽部２２１に対応する遮蔽領域の画像データは、所定のフレームの前に位置するフレームと後に位置するフレームであって当該遮蔽領域が通過部２２２に対応する照射領域となるフレームの画像データにもとづいて補間する。一方、所定のフレームのうち通過部２２２に対応する照射領域については、当該所定フレームの画像データを用いる。

図３は、図２に示す例において時間ｔ＝ｔのフレームのＸ線画像５０（ｔ）を生成する場合の一例を示す説明図である。

図２に示す例において時間ｔ＝ｔのフレームのＸ線画像５０（ｔ）を生成する場合を考える。この場合、画像生成機能３４４は、照射領域である部分領域画像５１（t）および５３（t）については、当該領域に対応する部分領域４１（t）および４３（t）の前処理後の画像データにもとづいて生成する。

一方、画像生成機能３４４は、遮蔽領域である部分領域画像５２（t）の画像データについては、時間ｔ＝ｔのフレームの前に位置する時間ｔ＝t−Δｔのフレームの部分領域４２（t−Δｔ）と、時間ｔ＝ｔのフレームの後に位置する時間ｔ＝t＋Δｔのフレームの部分領域４２（t＋Δｔ）の画像データにもとづいて補間する。同様に、画像生成機能３４４は、遮蔽領域である部分領域画像５４（t）の画像データについては、時間ｔ＝ｔのフレームの前に位置する時間ｔ＝t−Δｔのフレームの部分領域４４（t−Δｔ）と、時間ｔ＝ｔのフレームの後に位置する時間ｔ＝t＋Δｔのフレームの部分領域４４（t＋Δｔ）の画像データにもとづいて補間する。

そして、画像生成機能３４４は、部分領域４１（t）および４３（t）の画像データから生成した部分領域画像５１（t）および５３（t）と、前後のフレームの画像データから補間して生成した部分領域画像５２（t）および５４（t）と、を合成して、Ｘ線画像５０（ｔ）を生成する（図３参照）。

図４（ａ）は部分遮蔽部２２の第１構成例を示す説明図であり、（ｂ）は第２構成例を示す説明図であり、（ｃ）は第３構成例を示す説明図である。また、図５（ａ）は図４（ａ）に示す部分遮蔽部２２の第１構成例の運用例を示す説明図であり、（ｂ）は運用例の変形例を示す説明図である。また、図６は、図４（ｂ）に示す部分遮蔽部２２の第２構成例の運用例を示す説明図である。図６に示す第２構成例の運用例は、図５（ｂ）に示す第１構成例の運用例の変形例に類似する。

なお、図４−６には、ＦＰＤ２４のＸ線検出素子２４１が８×１２個配列されている場合の例を示した。この場合、ＦＰＤ２４による撮像範囲は、８×１２個のＸ線検出素子２４１の外周によって規定される。

図４（ａ）に示す第１構成例では、部分遮蔽部２２は、遮蔽部２２１と通過部２２２をそれぞれ複数有し、遮蔽部２２１と通過部２２２とがＦＰＤ２４の撮像範囲を横断するとともに、この横断する方向（以下、横断方向という）に直交する方向（以下、配置方向という）に交互に配置されることで、遮蔽部２２１がスダレ状に配置される。この場合、部分遮蔽部２２を板状のＸ線遮蔽部材により構成し、一部を開口させて通過部２２２とするとよい。また、このとき通過部２２２に対応する開口にはＸ線フィルタを設けてＸ線を減衰させてもよい。この場合Ｘ線フィルタは通過部２２２に対して着脱自在に設けられてもよい。

第１構成例では、図５（ａ）に示すように、部分遮蔽部２２は、遮蔽部２２１と通過部２２２の配置方向に往復運動することで、連続するフレームの撮影中に遮蔽部２２１を移動させる。この場合、往復運動の周期はフレームレートの１／２となる。

また、部分遮蔽部２２の第１例において遮蔽部２２１が３つである場合は、図５（ｂ）に示すように、往復運動の周期はフレームレートの１／４となる。遮蔽部２２１と通過部２２２の数が増えるほど、直線運動の時間が長くなり折り返す回数が少なくなって折返しにともなう振動や騒音が低減されるが、装置が大型化する。

また、図４（ｂ）に示す第２構成例では、部分遮蔽部２２は、部分遮蔽領域２２Ａ１、２２Ａ２が横断方向に交互に隣接した形状を有する。部分遮蔽領域２２Ａ１、２２Ａ２は、それぞれ図４（ａ）に示す第１構成例と同様の形状を有する。隣接する部分遮蔽領域どうしは、配置方向に互いに遮蔽部２２１の幅または通過部２２２の幅だけずらして配置された形状を有する（図４（ｂ））参照。

第２構成例では、図６に示すように、部分遮蔽部２２は、横断方向に往復運動することで、連続するフレームの撮影中に遮蔽部２２１を移動させる。図６に示す例は、部分遮蔽領域を３つ有する場合の例であるため、図５（ｂ）に示す第１構成例の運用例の変形例と同様に往復運動の周期はフレームレートの１／４となる。部分遮蔽領域が部分遮蔽領域２２Ａ１、２２Ａ２の２つのみの場合は、図５（ａ）に示す第１構成例の運用例と同様に往復運動の周期はフレームレートの１／２となる（図示せず）。

また、図４（ｃ）に示す第３例では、部分遮蔽部２２は、回転軸部２２３に対し、遮蔽部２２１が取付けられる。図４（ｃ）に示す第１例と同様の作用を得るためには、２枚の遮蔽部２２１を配置方向に所定間隔で取り付けるとともに、回転軸部２２３の反対側に（すなわち回転軸部２２３が回転軸周りに１８０度回転したときにＸ線検出素子２４１を遮蔽する位置に）遮蔽部２２１の幅だけずらして２枚の遮蔽部２２１を配置方向に所定間隔で取り付けるとよい（図４（ｃ）参照）。この場合、回転軸部２２３が１８０度回転するごとに、図５（ａ）に示す往復運動と同様に、照射領域と遮蔽領域が交互に現れる。なお、遮蔽部２２１の取り付け位置は、１８０度回転に対応する位置に限られず、たとえば９０度回転、６０度回転などの回転位置ごとであってもよい。

なお、部分遮蔽部２２はＸ線を遮蔽する遮蔽部２２１とＸ線を通過させる通過部２２２とを備えればよく、図４（ａ）−（ｃ）に示した構成例の他にも種々の形態をとりうる。

また、遮蔽部２２１と通過部２２２の幅は、Ｘ線検出器の撮像素子の配列幅の正の整数倍の値を有するとよい。図４には、遮蔽部２２１と通過部２２２の幅が、Ｘ線検出器の撮像素子の配列幅の２倍の値を有する場合の例を示した。

また、遮蔽部２２１と通過部２２２の幅は、等しくなくても構わない。たとえば、遮蔽部２２１と通過部２２２が交互に配置され、遮蔽部２２１の幅が通過部２２２の２倍である場合、同一の部分領域がフレームごとに、遮蔽領域、遮蔽領域、照射領域の順となる。この場合、各フレームの遮蔽領域および照射領域の配置パターンは、３フレームごとに同一パターンが現れる。この場合、たとえば遮蔽領域に対応する部分領域画像５ｎ（ｔ）（ただしｎは正の整数）の画像データは、前後のフレームの照射領域となる部分領域の画像データから補間すればよく、部分領域４ｎ（ｔ−２Δｔ）と部分領域４ｎ（ｔ＋Δｔ）、または部分領域４ｎ（ｔ−Δｔ）と部分領域４ｎ（ｔ＋２Δｔ）の画像データから補間すればよい。また、同一パターンが現れるフレーム周期は、図２−６に示す２フレームや上記３フレームに限られず、４フレーム以上であってもよい。

次に、散乱線の推定方法について説明する。補正機能３４２が散乱線の推定機能を有する場合は、照射領域の散乱線データを遮蔽領域の画像データにもとづいて推定する。推定方法としては大きく２つの方法が挙げられる。

図７は、補正機能３４２による散乱線の第１の推定方法を示す説明図である。また、図８は、補正機能３４２による散乱線の第２の推定方法を示す説明図である。図７は、時間ｔ＝ｔにおける複数の画素の画素値と画素の位置との関係の一例を示した。図８には、部分領域４２に属する１つの画素について、画素値と時間ｔとの関係の一例を示した。

遮蔽された領域の画素値は、理想的にはゼロのはずだが、被検体による散乱の影響によりゼロとはならない。換言すれば、遮蔽された領域で検出されるＸ線強度から散乱線を推定することができる。

散乱線の第１の推定方法では、照射領域の散乱線を、同じフレームの遮蔽領域の画像データにもとづいて内挿により推定する。なお、最外部の照射領域の散乱線は外挿により推定するとよい（図７参照）。

散乱線の第２の推定方法では、照射領域の散乱線を、前に位置するフレームと後に位置するフレームであって当該照射領域が遮蔽領域となるフレームの各画素の画像データにもとづいて推定してもよい（図８参照）。

いずれの方法であっても、補正機能３４２は、散乱線により加算されたと推定された画素値を画像データから除去することで散乱線補正を行うことができる。

なお、散乱線の第１の推定方法では、遮蔽部２２１および通過部２２２の幅がＸ線検出素子の１列の幅に近づき細くなるほど、より正確に照射領域の散乱線を推定することができる。遮蔽領域の幅が太い場合は、遮蔽領域の画素のうち、照射領域に近い画素のみを内挿または外挿に利用するとよい。

次に、本実施形態に係る画像処理装置を含むＸ線診断装置１０の動作の一例について説明する。

図９は、図１に示すコンソール３０の処理回路３４のプロセッサにより、動画の表示時に、各フレームの画像について、一部は実際に撮像した画像にもとづいて生成し、他の部分は補間で生成した画像にもとづいて生成する際の手順の一例を示すフローチャートである。図９において、Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
なお、図９に示す手順は、

この手順は、ユーザにより入力インターフェース３２のばく射スイッチが押下されて連続する複数フレームのＸ線撮像が開始されるとともに、遮蔽位置移動装置２７により部分遮蔽部２２の遮蔽部２２１が移動を開始してスタートとなる。

まず、ステップＳ１において、撮像制御機能３４１は、撮像装置２０から、隣接するフレーム間で遮蔽位置が異なるｔ＝ｔ−Δｔ、ｔ、ｔ＋Δｔのフレームの画像データを取得する。

次に、ステップＳ２において、補正機能３４２は、画像データに対してオフセット補正やゲイン補正などの補正処理（前処理）を行なう。また、散乱線の補正機能を備える場合、補正機能３４２は、図７に示す第１の推定方法または図８に示す第２の推定方法を用いて散乱線を推定し、画像データから散乱線を除去する。

次に、ステップＳ３において、特定機能３４３は、各フレームの画像データについて、遮蔽部２２１に対応する遮蔽領域と、通過部２２２に対応する照射領域とを特定する。

次に、ステップＳ４において、画像生成機能３４４は、時間ｔ＝ｔのフレームのＸ線画像５０（ｔ）の照射領域の部分領域画像を、時間ｔ＝ｔの照射領域の画像データにもとづいて生成する（図２、図３の５１（ｔ）および５３（ｔ）参照）。

次に、ステップＳ５において、画像生成機能３４４は、Ｘ線画像５０（ｔ）の遮蔽領域の部分領域画像の画像データを、時間ｔ＝t−Δｔのフレームの部分領域の画像データと、時間ｔ＝t＋Δｔのフレームの部分領域の画像データとにもとづいて補間する（図２、図３の５２（ｔ）および５４（ｔ）参照）。

次に、ステップＳ６において、画像生成機能３４４は、遮蔽領域の部分領域画像と照射領域の部分領域画像とを合成して、Ｘ線画像５０（ｔ）を生成し、ディスプレイ３１に表示させる。

次に、ステップＳ７において、処理回路３４は動画表示を終了するか否かを判定する。ばく射スイッチが離された場合など動画表示を終了すべき場合は、一連の手順は終了となる。一方、動画表示を継続すべき場合は、Ｘ線画像５０の生成処理が繰り返され、次の時間ｔ＝t＋ΔｔのフレームのＸ線画像５０（t＋Δｔ）を生成するため、ステップＳ１に戻ってｔ＝ｔ、ｔ＋Δｔ、ｔ＋２Δｔのフレームの画像データが取得される。

以上の手順により、動画の表示時に、各フレームの画像について、一部は実際に撮像した画像にもとづいて生成し、他の部分は補間で生成した画像にもとづいて生成することができる。

本実施形態に係る画像処理装置は、１フレームごとに撮像される画素数を低減することができる。このため、撮像素子から画像処理を行う処理回路への信号転送時間等の処理負荷を大幅に低減することができる。また、本実施形態に係るコンソール３０およびコンソール３０を含むＸ線診断装置によれば、動画表示に必要とされるフレームレートを維持しつつ被検体の被ばく量を大幅に低減することができる。

なお、また、Ｘ線焦点とＦＰＤ２４との距離ＳＩＤ（Source Image receptor Distance）が変更された場合は、Ｘ線焦点と部分遮蔽部２２との距離とＳＩＤとの比が維持されるように部分遮蔽部２２をＸ線照射主軸方向に移動させるとよい。

また、図１には部分遮蔽部２２がＸ線管２１とＸ線可動絞り２３の間に配置される場合の例を示したが、部分遮蔽部２２は、Ｘ線可動絞り２３と被検体の間に配置されてもよい。部分遮蔽部２２がＸ線管２１に近くＸ線焦点に近いほど画像データの鮮鋭度が悪くなり特定機能３４３が画像処理により領域特定する場合は当該画像処理に悪影響をおよぼすが、遮蔽部２２１の移動距離を小さくすることができるため部分遮蔽部２２を小型化することができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、各フレームの画像について、一部は実際に撮像した画像にもとづいて生成し、他の部分は補間で生成した画像にもとづいて生成することができる。

なお、上記実施形態において、「プロセッサ」という文言は、たとえば、専用または汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、または、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（たとえば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、およびＦＰＧＡ）等の回路を意味するものとする。プロセッサは、記憶媒体に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。

また、上記実施形態では処理回路の単一のプロセッサが各機能を実現する場合の例について示したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサが各機能を実現してもよい。また、プロセッサが複数設けられる場合、プログラムを記憶する記憶媒体は、プロセッサごとに個別に設けられてもよいし、１つの記憶媒体が全てのプロセッサの機能に対応するプログラムを一括して記憶してもよい。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０ Ｘ線診断装置
２０ 撮像装置
２１ Ｘ線管
２２ 部分遮蔽部
２２Ａ１ 部分遮蔽領域
２２Ａ２ 部分遮蔽領域
２３ Ｘ線可動絞り
２７ 遮蔽位置移動装置
３０ コンソール（画像処理装置）
３４ 処理回路
４０ 画像データ
５０ Ｘ線画像
２２１ 遮蔽部
２２２ 通過部
２４１ Ｘ線検出素子
３４１ 撮像制御機能
３４２ 補正機能
３４３ 特定機能
３４４ 画像生成機能

Claims (14)

1. 所定のフレームレートで画像データを出力する撮像素子群と、光を通過させる通過部および光を遮蔽する遮蔽部を有し、前記撮像素子群による撮像範囲を前記通過部と前記遮蔽部とで区分するとともに、連続するフレームの撮影中に前記遮蔽部の位置が移動する部分遮蔽部と、を少なくとも備えた撮像装置から前記画像データを取得する画像処理装置であって、
   隣接するフレーム間で遮蔽位置が異なる複数のフレームのうちの所定のフレームに対応する画像を、一部は前記所定のフレームの画像データにもとづいて生成する一方、他の部分は前記所定のフレーム以外のフレームの画像データにもとづいて補間することで生成する画像生成部、
   を備えた画像処理装置。
2. 前記画像生成部は、
   前記所定のフレームのうち前記通過部に対応する照射領域については当該所定フレームの画像データを用いる一方、前記所定のフレームのうち前記遮蔽部に対応する遮蔽領域については、前記所定のフレームの前に位置するフレームと後に位置するフレームであって当該遮蔽領域が前記通過部に対応する照射領域となるフレームの画像データにもとづいて補間することで、前記所定のフレームに対応する前記画像を生成する、
   請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記画像処理装置は、
   前記通過部と前記遮蔽部にそれぞれ対応する前記照射領域の位置と前記遮蔽領域の位置が隣接するフレーム間で異なるように前記部分遮蔽部を駆動することで、連続するフレームの撮影中に前記遮蔽部の位置を移動させる遮蔽位置移動装置、
   をさらに備えた請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記部分遮蔽部は、
   前記通過部と前記遮蔽部とをそれぞれ複数有し、前記通過部と前記遮蔽部とが前記撮像範囲を横断するとともに当該横断方向に直交する方向に交互に配置されることで、前記遮蔽部がスダレ状に配置された、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記通過部および前記遮蔽部の前記横断方向に直交する方向の幅は、前記撮像素子群の撮像素子の配列幅の正の整数倍の値を有する、
   請求項４記載の画像処理装置。
6. Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線を検出し所定のフレームレートで画像データを出力するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線を通過させる通過部と前記Ｘ線を遮蔽する遮蔽部とを有し、前記Ｘ線検出器の撮像範囲を前記通過部と前記遮蔽部とで区分するとともに、連続するフレームの撮影中に前記遮蔽部の位置が移動する部分遮蔽部と、
   隣接するフレーム間で遮蔽位置が異なる複数のフレームのうちの所定のフレームに対応するＸ線画像を、一部は前記所定のフレームの画像データにもとづいて生成する一方、他の部分は前記所定のフレーム以外のフレームの画像データにもとづいて補間することで生成する画像生成部と、
   を備えたＸ線診断装置。
7. 前記部分遮蔽部は、
   前記通過部と前記遮蔽部とをそれぞれ複数有し、前記通過部と前記遮蔽部とが前記撮像範囲を横断するとともに当該横断方向に直交する方向に交互に配置されることで、前記遮蔽部がスダレ状に配置された、
   請求項６記載のＸ線診断装置。
8. 前記画像生成部は、
   前記所定のフレームのうち前記通過部に対応する照射領域については当該所定フレームの画像データを用いる一方、前記所定のフレームのうち前記遮蔽部に対応する遮蔽領域については、前記所定のフレームの前に位置するフレームと後に位置するフレームであって当該遮蔽領域が前記通過部に対応する照射領域となるフレームの画像データにもとづいて補間することで、前記所定のフレームに対応する前記Ｘ線画像を生成する、
   請求項６または７記載のＸ線診断装置。
9. 前記通過部と前記遮蔽部にそれぞれ対応する前記照射領域の位置と前記遮蔽領域の位置が隣接するフレーム間で異なるように前記部分遮蔽部を駆動することで、連続するフレームの撮影中に前記遮蔽部の位置を移動させる遮蔽位置移動装置、
   をさらに備えた請求項８記載のＸ線診断装置。
10. 前記通過部および前記遮蔽部の前記横断方向に直交する方向の幅は、前記Ｘ線検出器の撮像素子の配列幅の正の整数倍の値を有する、
    請求項９記載のＸ線診断装置。
11. 前記所定のフレームのうちの前記照射領域の各画素における散乱線を、前記所定のフレームのうちの前記遮蔽領域の画像データにもとづいて推定する散乱線推定部、
    をさらに備えた請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
12. 前記所定のフレームのうちの前記照射領域の各画素における散乱線を、前記所定のフレームの前に位置するフレームと後に位置するフレームであって当該照射領域が前記遮蔽領域となるフレームの前記各画素の画像データにもとづいて推定する散乱線推定部、
    をさらに備えた請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
13. 前記Ｘ線の照射範囲を絞り込むＸ線絞り、
    をさらに備え、
    前記部分遮蔽部は、
    前記Ｘ線管と前記Ｘ線絞りの間に配置された、または前記Ｘ線絞りと被検体の間に配置された、
    請求項６ないし１２のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
14. 所定のフレームレートで撮像素子群から出力された画像データを取得するステップと、
    光を通過させる通過部と光を遮蔽する遮蔽部とを有し前記撮像素子群による撮像範囲を前記通過部と前記遮蔽部とで区分する部分遮蔽部によって、連続するフレームの撮影中に前記遮蔽部の位置が移動するステップと、
    隣接するフレーム間で遮蔽位置が異なる複数のフレームのうちの所定のフレームに対応する画像を、一部は前記所定のフレームの画像データにもとづいて生成する一方、他の部分は前記所定のフレーム以外のフレームの画像データにもとづいて補間することで生成するステップと、
    を有する画像処理方法。

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