JP2023086024A - 画像処理装置、撮像装置及び放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】転送エラーが生じた画像データを補正する際に画質の劣化を抑制するのに有利な技術を提供すること。【解決手段】画像を形成するための画素データを含むデータを受信する受信部と、前記受信した前記画素データに誤りが有るか否かを検出する誤り検出部と、前記誤りが検出されたとき前記画素データを評価する評価部と、前記評価に基づいて前記画素データを補正する補正部とを備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、画像処理装置、撮像装置及び放射線撮像システムに関し、特に画像データの補正処理に関する。

平面検出器を用いた放射線撮像装置がある。平面検出器には様々な種類のものが存在する。例えば、ガラス基板上に成膜、形成したアモルファスシリコンやポリシリコンを材料とし、光電変換素子とＴＦＴを二次元的に配列して放射線を検知する平面検出器が知られている。平面検出器には欠損画素が存在することがある。欠損画素の位置は工程管理において予め特定することができる。

特許文献１では、予め位置が分かっている欠損画素とデータの転送エラーとを補正することが記載されている。特許文献１では、転送エラーが検出された画素の位置と欠損画素の位置との関係に応じて、欠損画素の周辺画素に基づく補正、又は現フレームのデータと前フレームのデータを用いた補正を選択して行う。

また、特許文献２には、画像データをシリアルデータで受信して上記画像データ中の画素単位で受信エラーのある画素を検出するエラー検出手段を備える画像形成装置が記載されている。ここには、エラー検出手段によって検出したエラーのある画素を、その画素の周囲の正常に受信した画素に基づいて補正する画像形成装置が記載されている。

特許第５２７６４２３号公報 特開２０１２－２４８９１８号公報

画素データにＣＲＣ符号のような転送エラーをチェックするためのエラー検出符号を含む付加情報を付加してデータを伝送する場合がある。伝送されたデータにエラーが検出されたとき、画像データのビット化けによるものなのか、付加された付加情報のビット化けによるものなのかに関わらず画素の補正を行うと画質の劣化を招く可能性がある。

本発明は、上述の課題に鑑みて、転送エラーが検出された画像データを補正する際に、画質の劣化を抑制するのに有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の画像処理装置は、画像を形成するための画素データを含むデータを受信する受信部と、前記受信した前記画素データに誤りが有るか否かを検出する誤り検出部と、前記誤りが検出されたとき前記画素データを評価する評価部と、前記評価に基づいて前記画素データを補正する補正部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、転送エラーが生じた画像データを補正する際に、画質の劣化を抑制するのに有利な技術を提供することができる。

実施形態に係る放射線撮像システムを示す図である。 シリアル信号に発生する転送エラーの状況を示す図である。 実施形態に係るフローチャートを示す図である。 実施形態に係る画素データの補正を説明する図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本実施形態に係る撮像装置である放射線撮像システムの概略構成を示すブロック図である。放射線撮像システムは、平面検出部１０、画像処理部１１、放射線を発生して照射する放射線源２０１と放射線源を制御する通信インタフェース２０３、放射線源インタフェース２０２を備える。平面検出部１０は、入射した放射線を検出する検出素子を含む画素を２次元状に配列した平面検出器１と、平面検出器１から読み出された画像データと画像データに付加される付加情報とを送信する送信部２により構成される。

このような放射線撮像システムの場合、平面検出部１０と画像処理部１１とは距離的に離れている場合があり、平面検出部１０は画像データの出力をする送信部２を有する。送信部２は、平面検出器１から読み出したデータを送信するときに送信データに対してエラー検出符号を生成し、付加して伝送路１２を介して画像処理部１１に伝送する。伝送路１２による接続は有線でも無線でもよい。

画像データは、１画素あたりのビット深度は１６ビットで、１画素あたりの付加情報は８ビットとする。付加情報の内訳は、画像の座標位置の確認がとれる情報としてのＨＳＹＮＣやＶＳＹＮＣ、送信部２から画像処理部１１の受信部３への伝送路１２などにおいて、外来ノイズなどに起因するビット化けをチェックするためのエラー検出符号を含む情報である。エラー検出符号には様々な方式があるが、例えばＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check Character）（巡回冗長検査）が用いられうる。

本実施形態では、１画素のデータにこの付加情報を平面検出部１０で付加するとする。そのため、エラー検出符号を含むデータを受信部３で受信し、誤り検出部４にて転送エラー有と判定された場合は、この１画素の画像データのビットと付加情報のビットとのどこかでビット化けが生じたことが分かる。

画像処理部１１は受信部３、誤り検出部４、評価部５、補正部６、記憶部７を有する。

受信部３は平面検出部１０の送信部２から送信された画像データ及びエラー検出符号を含む付加情報を受信する。誤り検出部４は付加情報のエラー検出符号に基づいて転送エラーの有無を検出する。転送エラーが検出された画像データの画素は欠損画素とみなされる。以下では転送エラーが検出された画素はみなし欠損画素とよぶ。

誤り検出部４は転送エラーが検出された画素のデータにみなし欠損画素であることを示す新たなビット情報付加する。あるいは、ビット情報を付加する代替えとして、画素データの画素値をオール０としてもよい。あるいは画素データが１６ビットある場合、上位８ビットを全て０にしてもよい。画素データはオフセット成分を含んでいるため、画素値が予め定めた所定の値より小さくなることは通常起こり得ないため、欠損画素と判断されうる。

また、みなし欠損画素であることを示す新たなビット情報を付加する代替えとして、画素値をオール１としてもよい。あるいは画素データが１６ビットある場合に上位８ビットを全て１にしてもよい。画素データは１６ビットのビット深度であるため、ある程度大きなオフセット成分を持っているが、画素値が所定以上の大きな値になることは通常起こり得ないために、欠損画素と判断されうる。

評価部５はみなし欠損画素について画素データの有効性の評価を実施する。有効性の評価については後述する。

補正部６は、みなし欠損画素を示すビット情報が付加されたみなし欠損画素の画素データと。みなし欠損画素の周辺の画素の画素値を用いてみなし欠損画素の画素データを補正する。記録部７には補正部６で補正された画像データが記録される。また、誤り検出部４でエラーが検出されなかった画素データは記憶部７に記録されてもよい。

画像データをシリアル伝送した場合のデータ転送エラーの発生について図２により説明する。図２（ａ）は、画像データに転送エラーが起きていない状態を示す。ここでは１画素あたり１６ビット長の画素データ２０５と８ビット長の付加情報２０６（たとえばＨＳＹＮＣ、ＶＳＹＮＣ、６ビットのＣＲＣ符号）がシリアル信号として送信されものとする。このシリアル信号は受信部３で受信されて誤り検出部４に入力される。ＣＲＣ符号をチェックした結果、入力されたデータにエラーが起きていない場合は、転送エラーを示す情報を付加することなく、評価部５に画素データ２０１が送られてもよい。

図２ｂでは、付加情報２１２にビット化け２１３が発生し、転送エラーが起きた場合を示す。しかしＣＲＣ符号によるエラーチェックのみでは、付加情報２１２の位置でビット化けが発生したか、画素データ２１１の位置でビット化けを起こしたのかを判定できない。この場合は、画素データ２１１に対して、画素データ２１１をみなし欠損画素とする１ビットの情報を付加し、後段の評価部５に画素データ２１１を送る。通常、付加情報２１２におけるビット化け２１３の場合は、周辺の画素と比べて、画素値の大きな差は生じない。

図２ｃでは、画素データ２２１の上位ビットでビット化け２２３が発生し、転送エラーが起きた場合を示す。ＣＲＣ符号によるエラーチェックのみでは、画素データ２２１の上位ビット位置でビット化けが発生したか、画素データの下位ビット位置でビット化けを起こしたのかを判定できない。付加情報２２２でエラーが生じた可能性もある。この場合は、画素データ２２１をみなし欠損画素とする１ビットの情報を付加し、後段の評価部５に画素データ２２１を送る。上位ビット位置でのビット化けの場合は、通常、エラーが生じた画素の画素値は周辺の画素の画素値と比べて大きくなり得るので、周辺の画素の画素値との差も大きくなり得る。

図２ｄは、画素データ２３１の下位ビットでビット化け２３３が発生し、転送エラー起きた場合を示す。ＣＲＣ符号によるエラーチェックのみでは、画素データ２３１の下位ビット位置でビット化けが発生したか、画素データの上位位置でビット化けを起こしたのかを判定できない。付加情報２２２でエラーが生じた可能性もある。この場合は、画素データ２３１をみなし欠損画素とする１ビットの情報を画素データに付加し、後段の評価部５に画素データ２３１を送る。下位ビット位置でのビット化けの場合は、通常、エラーが生じた画素データの値は周辺の画素の画素値と比べて、大きな差を生じない。

このように、付加情報が付加された画素データを有するシリアル信号において転送エラーが生じたことが検出された場合でも、エラーの発生した位置によっては転送エラーが画素データに影響を与えないか、与えても小さい場合がありうる。

次に、転送エラーが検出された画素データの補正処理について図３のフローチャートを使って、放射線撮像を例に説明する。放射線の曝射が停止すると平面検出器１に配置された画素のそれぞれからの信号はＡＤ変換されて画素データとして読み出される（Ｓ３０１）。

読み出された画素データには付加情報として例えばＨＳＹＮＣ、ＶＳＹＮＣ及び６ビットのＣＲＣ符号が付加される。付加情報が付加された画素データは伝送路１２を介して送信部２から受信部３へ転送される。誤り検出部４は受信部３が受信したデータに転送エラーが有るかどうかを判定する（ステップ５０２）。誤り検出部４にて受信されたデータにエラーを検出した場合（ステップ３０２にてＹｅｓ）、データに含まれる画素のデータを、みなし欠損画素と判定する。このとき誤り検出部４は、エラーが検出された画素データに、例えば値を１とした１ビットの情報を付加する（ステップ３０３）。誤り検出部４にて、受信したデータにエラーが検出されなかった場合は（ステップ３０２にてＮｏ）、データに含まれる画素データは正常と判断されて、該当する画素データに値を０とした１ビットの情報が付加される。つまり付加された１ビットが１の時は画素データはみなし欠損画素であり、付加された１ビットが０のときは転送エラーが検出されなかった画素を示す（ステップ３０４）。みなし欠損画素か正常に受信された画素かを示す付加ビットは１ビット長に限らない。

また受信部３は受信した画像データが、平面検出器１が持つ欠損画素のデータか否かの判定を行う。予め平面検出器１について行われた工程検査で記憶された平面検出器１の欠損画素の位置情報から、欠損画素のデータは判断される。欠損画素に該当する画素の画素データに対して欠損画素を示す１ビットの情報が付加される（ステップ３０５にてＹｅｓ）。欠損画素を示すビットは１ビット長に限らない。また欠損画素を示すビットとみなし欠損画素を示すビットとは別々に設けて区別することができる。このとき、予め分かっている欠損画素の位置と、みなし欠損画素の位置が同じだった場合は、欠損画素として扱うための１ビットの情報をさらに付加してもよい（ステップ３０５にてＹｅｓ）。

みなし欠損画素の判定（Ｓ３０５）において、画素データが欠損画素でもみなし欠損画素でもなければ、正常な画素（通常画素）として扱う。正常と判定された場合は、画素データに対する補正を実施することなく（ステップ３０５にてＮｏ）、処理を終了する。

評価部５は、みなし欠損画素と判定（Ｓ３０５）された画素の画素値と、みなし欠損画素と判定された画素の周辺の正常な画素の画素値とを比較する。比較した結果、両者の差が所定の閾値を超えている場合（ステップ３０６にてＹｅｓ）、補正部６は、第１の補正処理（Ｓ３０７）を行う。評価部５は所定の閾値を超えていることを示す情報を画素データに付加して、補正部６に出力してもよい。例えば画素データにビットを１にした１ビットを付加する。閾値を超えている場合とは、図２ｃのような上位ビットによるビット化けが発生した場合がこれにあたる。検出は、孤立点検出のように注目画素と周辺画素のメディアン処理で判定が可能である。所定の閾値は予め設定した固定値でもよいし、周辺の画素の大きさに応じて変更することもできる。

また、閾値判定処理にて、注目画素と周辺の画素との差が所定の閾値内であった場合（Ｓ３０６にてＮｏ）、第２の補正処理（Ｓ３０８）を行う。評価部５は所定の閾値内であることを示す情報を画素データに付加して、補正部６に出力してもよい。例えば画素データにビットを０にした１ビットを付加する。閾値内の場合とは、図２ｂのように付加情報にビット化けが生じた場合や、図２ｄのように下位ビットによるビット化けが発生した場合がこれにあたる。この場合も、孤立点検出のように注目画素と周辺画素のメディアン処理で判定が可能である。所定の閾値は予め設定した固定値でもよいし、周辺の画素の大きさに応じて変更することもできる。

ここで補正部６で行われる第１の補正処理と第２の補正処理の一例を図４により説明する。図４は画素ｃの周囲に画素ａ、画素ｂ、画素ｄ、画素ｅが配置されていることを示す。画素ｃをみなし欠損画素とし、画素a、画素ｂ、画素ｄ、画素ｅはデータを正常に受信することができた画素とする。また説明の便宜のために画素ａ、画素ｂ、画素ｃ、画素ｄ、画素ｅの画素値をそれぞれ、a、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとする。

第１の補正処理では、補正部６は、例えば、欠損画素ｃの周辺の４画素の画素値を用いてみなし欠損画素ｃの画素値を補正する。この場合、みなし欠損画素ｃの補正後の画素値ｃ’は次式（１）で表される。

ｃ’＝（ａ＋ｂ＋ｄ＋ｅ）／４ …… （１）
第２の補正処理では、補正部６は、例えば、欠損画素ｃの画素値ｃと周辺の４画素（ａ、ｂ、ｄ、ｅ）の画素値（ａ，ｂ，ｄ，ｅとする。）を用いて欠損画素ｃの画素値を補正する。この場合、欠損画素ｃの補正後の画素値ｃ’は次式（２）で表される。

ｃ’＝０．５×ｃ＋０．５×（ａ＋ｂ＋ｄ＋ｅ）／４ …… （２）
以上、説明したように、転送エラーの検出された、みなし欠損画素の画素データの画素値の大小に応じて補正処理を変更し、画素データに対する補正処理を行う。なお、欠損データを示すビットを検出した場合、補正部６は第１の補正処理を行ってもよい。

また、本実施形態では、放射線を照射した画像から、みなし欠損画素の補正を行ったが、放射線を照射しない画像を用いてもよい。また上記の例では、補正部６はみなし欠損画素を、画素データに転送エラーが生じた画素の周辺の４つの正常に受信できた画素の画素値から補正するようにしたが、これに限定されない。例えば転送エラーの検出された画素の周辺の８つの正常に受信できた画素の画素値を使って補正する方法でもよい。また、補正方法に複数種類ある場合に、補正方法に応じて評価部５での評価方法を変更しうる。

本実施形態では、エラー検出符号の例としてＣＲＣを使って説明したが、エラー検出符号には様々な方式がある。例えば、ＣＲＣの代わりに、パリティチェック符号やチェックサム符号を用いてもよい。また、画素データにエラー検出符号を複数付加する方式もありうる。１６ビットの画素データに対して上位８ビットと下位８ビットに、それぞれエラー検出符号を付加すればデータ化けの位置が特定しうる。

一方、複数の画素の画素データ毎にエラー検出符号を付加する方式がありうる。例えば１画素あたり一つのエラー検出符号を付加情報とする代わりに、４画素単位に一つのエラー検出符号を付加情報としてもよい。複数画素に対して一つのエラー検出符号を付加する場合、送信部２と受信部３の間の実質的な送信レートの向上を図ることができる。

また、送信部２及び受信部３における伝送方式には様々な方式がある。例えばデータを電気信号で優先を使って送信する方式や光信号に変換して送信する方式、無線を使う方式やパラレルで送信する方式、シリアルで送信する方式等がある。本発明は伝送方式には限定されない。例えば、伝送するチャネル数が多い場合はフレキシブルフラットケーブルを使うことができる。更に、本発明は送信部２と受信部３の間の距離に限定されない。

平面検出器１は放射線を検知する平面検出器としているが、これに限定されない。画像処理部１１に関して説明の便宜のため評価部５がみなし欠損画素の評価を行うと説明したが、補正部６で評価を行ってもよい。本実施形態で示す各処理部は適宜に役割を分担もしくは統合しうる。
（その他の実施例）
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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：平面検出器、２：送信部、３：受信部、４：誤り検出部、５：評価部、６：補正部、７：記録部

Claims (13)

1. 画像を形成するための画素データを含むデータを受信する受信部と、
   前記受信した前記データに誤りが有るか否かを検出する誤り検出部と、
   前記誤りが検出されたとき前記画素データを評価する評価部と、
   前記評価に基づいて前記画素データを補正する補正部と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記評価部は前記画素データの値に基づいて前記画素データを評価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. 前記補正部は、前記評価に基づいて第１補正処理又は第２補正処理を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記第１補正処理は、前記画素データ及び前記画素データの周囲の画素の画素値に基づいて行われ、前記第２補正処理は、前記画素データを使わずに前記周囲の画素の画素値に基づいて行われることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記誤りの検出は前記画素データに付加された誤り検出符号に基づいて検出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記誤り検出符号は、ＣＲＣ符号、パリティチェック符号、チェックサム符号の少なくとも一つであることを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
7. 前記誤り検出符号は、複数の前記画素データに対して１つ付加されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像処理装置。
8. 前記誤り検出符号は、１画素の前記画素データに対して１つ付加されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像処理装置。
9. 前記画素データを出力する平面検出器と、
   前記画素データを前記受信部へ送信する送信部と、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像処理装置と、を備えた撮像装置。
10. 前記送信部は送信するデータに対して前記誤り検出符号を生成して付加することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記送信部と前記受信部とはフレキシブルフラットケーブルを介して接続されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の撮像装置。
12. 前記平面検出器は、放射線を電気信号に変換する変換素子を含むことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 放射線を照射する放射線源と、
    請求項１２に記載の撮像装置と、を備えた放射線撮像システム。

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