JP2022083486A - 画像処理装置、画像処理方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態に係る放射線撮影装置は、グリッド縞を除去する際に発生する相互変調歪みを、相互変調歪みが発生していない周波数成分を用いて補正し、グリッド縞を除去することを特徴とする。
そこで、s201において、まずグリッド縞除去部113は、放射線撮影装置100により撮影された放射線画像であって、線量に比例した画素値をもつ入力画像Xを線量の対数に比例した画素値に下記数1式にて変換し、グリッド縞の陰影が加算的に重畳する形に変換する。
次に、s202において、グリッド縞除去部113は、s201において線量に比例した画素値を線量の対数に比例した画素値に変換した放射線画像からグリッド縞を抽出し、抽出したグリッド縞を減算しグリッド縞の除去を行う。すなわち、グリッド縞除去部113は、線量の対数に比例した画素値を持つ放射線画像からグリッド縞除去画像を生成するグリッド縞除去手段の一例に相当する。
次に、s303において、グリッド縞除去部113は、グリッド縞が除去された画像Yの画素値を線量に比例した値に変換する。具体的には下記式にて対数変換の逆変換を行えばよい。
X=10Y
以上により、グリッド縞を除去した放射線画像が生成される。
まず、s204において、フィルタリング部114は、相互変調歪みが発生する前の放射線画像、すなわちグリッド縞が除去されていない放射線画像から低周波成分を抽出する。すなわち、フィルタリング部114は、線量に比例した画素値を持つ放射線画像からグリッド縞の周波数よりも低い周波数成分を抽出する。ここでは、非線形処理である対数変換を行う前の放射線画像に対し線形のローパスフィルタを適用することで低周波成分を抽出する。なお、抽出に用いるフィルタは、阻止域にグリッド縞の周波数を含み、かつ通過域にグリッド縞により発生するビートの周波数を含む特性をもつフィルタであればよい。具体的には、例えば、相互変調歪みの周波数fbで振幅応答が1、グリッドの周波数fgで振幅応答が0となる特性のフィルタを用いれば良く、図7に示したような特性をもつフィルタを用いてフィルタリングを行う。すなわち、例えば、フィルタリング部114は、ナイキスト周波数をfn、グリッド縞の周波数をfg(ただし、fg≦fn)とした場合、少なくともfgで振幅応答が0であり、かつ2×(fn-fg)で振幅応答が1となる特性をもつフィルタを用いてフィルタリングを行う。
次に、s205において、歪み補正部115は、グリッド縞を除去した放射線画像から相互変調歪みが発生している低周波成分を除去し、高周波成分を抽出する。具体的には、線形のハイパスフィルタを適用することで低周波成分を除去する。ここで、ハイパスフィルタは図8で示したようにフィルタリング部114で用いたローパスフィルタの特性82に対し、ちょうど逆の特性となる81のフィルタを用いてフィルタリングを行う。
次に、s206において、歪み補正部115は、低周波成分を除去し、高周波成分を抽出した放射線画像に対し、フィルタリング部114で抽出した低周波成分を加算することで歪みの補正を行う。ここで、図9が歪み補正の過程を周波数軸上で示した図である。90が撮影した放射線画像であり図のようにグリッドの周波数fgの位置に線スペクトルが表れている。これに対しフィルタリング部114にて低周波成分を抽出した結果が91である。91では、グリッド縞が除去されているが高周波に存在する被写体信号も除去されている。一方、92がグリッド縞を除去した放射線画像を示したものである。この放射線画像では、被写体信号を除去せずにグリッド縞のみが除去されるが、相互変調歪みによる線スペクトルがfbに発生している。この放射線画像に対し、高周波成分を抽出した結果が93である。この場合では、相互変調歪みが除去されているが低周波に存在する被写体信号も除去されている。ここで、91と93は何れも被写体信号の一部が除去されているがフィルタリングに用いたフィルタ特性がちょうど逆の特性となっている。そのため、91と93を加算すれば除去された被写体信号をお互いに補完することになる。換言すると、高周波成分を抽出するフィルタの振幅応答と、フィルタリング部114が低周波成分を抽出するために用いるフィルタの振幅応答の和が全周波数で1となる。そのため、結果として94のように被写体信号を完全に再現することができ、かつグリッド縞と相互変調歪みの両者を除去することが可能となる。
O=(I-Lpf*I)+L
ただし、*は畳み込みを表す。
本発明は、例えば図3で示すような放射線撮影装置300に適用される。この放射線撮影装置300は、放射線撮影装置100に対し、グリッド縞検出部301を備える構成としている。これにより、実施形態1の動作に加えグリッド縞の有無や周波数に応じた処理の実行制御を自動で行う機能を有する。そこで、以下では実施形態1と異なる動作である処理の実行制御の方法について図4のフローチャートを用いて説明する。
まず、s401において、グリッド縞検出部301は、撮影した放射線画像からグリッドの有無・方向・周波数を算出する。ここで、グリッド縞の検出については本出願人より既に出願している特許文献3の方法を用いる。この方法では、定めた測定領域のパワースペクトルの比較によりグリッド縞を検出するものであるが、詳細は特許文献3にて公知であるためここでは説明を省略する。
次に、s402において、グリッド縞検出部301は、撮影した放射線画像からグリッドの有無を判定する。グリッド有の場合(s402/Yes)、グリッド縞除去部113にてs201~s203の動作を実行しグリッド縞の除去を行う。
次に、s403において、s402の判定の結果がグリッド有であり、s201~s203の動作が実行された後に、グリッド縞検出部301は、グリッドの周波数fgがナイキスト周波数fnの80%以上であるか否かを判定する。すなわち、0.8×fn≦fgを満たすかを判定する。
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によっても実現可能である。
101 放射線発生部
102 放射線ビーム
103 被写体
104 放射線検出器
105 データ収集部
106 前処理部
107 CPUバス
108 CPU
109 記憶部
110 操作部
111 表示部
112 画像処理部
113 グリッド縞除去部
114 フィルタリング部
115 歪み補正部
301 グリッド縞検出部
Claims (13)
- グリッドを用いて撮影した放射線画像からグリッド縞を除去したグリッド縞除去画像を生成するグリッド縞除去手段と、
前記放射線画像からグリッド縞の周波数よりも低い周波数成分を抽出するフィルタリング手段と、
前記フィルタリング手段により抽出された周波数成分を用いて前記グリッド縞除去画像を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記グリッド縞除去手段は、線量の対数に比例した画素値を持つ放射線画像からグリッド縞除去画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記フィルタリング手段は、線量に比例した画素値を持つ放射線画像からグリッド縞の周波数よりも低い周波数成分を抽出することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記補正手段は、前記グリッド縞除去画像からフィルタリングにより抽出した高周波成分に前記フィルタリング手段で抽出した低周波成分を加算することで歪みを補正することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の画像処理装置。
- 前記高周波成分を抽出するフィルタの振幅応答と前記フィルタリング手段で用いるフィルタの振幅応答の和が全周波数で1となることを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
- 前記補正手段は、前記グリッド縞除去画像から前記フィルタリング手段と同一のフィルタを用いて抽出した低周波数成分を前記フィルタリング手段で抽出した低周波成分に置き換えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の画像処理装置。
- 前記補正手段は、前記グリッド縞除去画像から抽出した低周波成分を前記グリッド縞除去画像から減算し、前記減算した画像に前記フィルタリング手段で抽出した低周波成分を加算することで歪みを補正する請求項6に記載の画像処理装置。
- 前記フィルタリング手段は、阻止域に前記グリッド縞の周波数を含み、かつ通過域にグリッド縞により発生するビートの周波数を含む特性をもつフィルタを用いてフィルタリングを行うことを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の画像処理装置。
- 前記フィルタリング手段は、放射線画像のナイキスト周波数をfn、グリッド縞の周波数をfg(ただし、fg≦fn)とした場合、少なくともfgで振幅応答が0であり、かつ2×(fn-fg)で振幅応答が1となる特性をもつフィルタを用いてフィルタリングを行うことを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
- 前記補正手段は、放射線画像のナイキスト周波数をfn、グリッド縞の周波数をfg(ただし、fg≦fn)とし、0.8×fn≦fgの関係を満たす場合に歪みを補正することを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の画像処理装置。
- 前記放射線画像からグリッドの周波数を検出するグリッド縞検出手段をさらに備え、
前記補正手段は、グリッド縞検出手段の検出結果に基づいて歪みを補正するか否かを切り替えることを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の画像処理装置。 - グリッドを用いて撮影した放射線画像からグリッド縞を除去したグリッド縞除去画像を生成するグリッド縞除去工程と、
前記放射線画像からグリッド縞の周波数よりも低い周波数成分を抽出するフィルタリング工程と、
前記フィルタリング手段により抽出された周波数成分を用いて前記グリッド縞除去画像を補正する補正工程と、
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1乃至11の何れか1項に記載の画像処理装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
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