JP3492395B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Ｘ線検査装置

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JP3492395B2 JP16824993A JP16824993A JP3492395B2 JP 3492395 B2 JP3492395 B2 JP 3492395B2 JP 16824993 A JP16824993 A JP 16824993A JP 16824993 A JP16824993 A JP 16824993A JP 3492395 B2 JP3492395 B2 JP 3492395B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はノイズ低減のための手段
よりなるＸ線画像を生成するＸ線検査装置に関する。本
発明は又Ｘ線検査装置に使用されるのに適したノイズ低
減のための手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のＸ線検査装置は米国特許明細書
第４３６７４９０号に記載されている。
【０００３】この明細書には、時系列なＸ線画像を生成
し、即ち、連続するＸ線画像を生成し該Ｘ線画像をＸ線
画像の画要素（画素）の明度に対応した信号振幅を有す
る映像信号に変換するＸ線検査装置が記載されている。
この引用文献によって知られたＸ線検査装置は画素値の
リカーシブ時間平均することによってノイズを低減する
手段よりなる。Ｘ線画像形成において重要なノイズ源は
Ｘ線光子の量子的性質に帰するショットノイズである。
リカーシブ時間平均画像によって、画像に含まれる相互
に無関係な情報が平均されて出されるためランダムノイ
ズは抑圧されうる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、医学的Ｘ線検
査において動きが例えば鼓動する心臓の壁又は医師によ
って移動されるカテーテルに関する際、リカーシブ時間
平均することは画像の質の損失を生ずる。特に表示され
た画像の移動する縁はそれらの後方に長いトレイルを有
する。引用文献に記載された如くのＸ線検査装置におい
てはノイズ低減は画像形成された物体の部分の動きに関
する画素に関しては省略される。その結果、動きに関す
る画像の部分においてノイズブレークスルーが生ずる。
即ち、表示された画像において動きに関する部分におい
てノイズが表示される。
【０００５】Ｘ線検査装置によって生成された画像の静
止した部分においても動きに関する部分においてもノイ
ズ低減が適用される手段を有するＸ線検査装置を提供す
ることが特に本発明の目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】これを達成するために、
本発明によるＸ線検査装置は、該ノイズ低減手段が一連
の画像系列を加重時間平均する手段と、該連続した要素
間の差に依存して該加重時間平均するための重み係数を
発生する手段よりなる動き検出手段とよりなることを特
徴とする。
【０００７】このＸ線検査装置によって一連の画像系列
が生成される。該画像のノイズ低減は平均することによ
って達成される。動き検知は画像系列における対応する
画素の画素値間の差を比較することによって実行され
る。表示された画像におけるトレイラ及びノイズトレイ
ルは、動きに関する画素に関する前の画像の平均への寄
与を低減することによって低減される。所定のしきい値
を越えた画素値の差は関連する画素が動きに関連してい
ることに帰する。同時に、動きに関連する画素に対して
さえも幾らかの平均が実行されるためノイズブレークス
ルーが低減される。平均すること及び平均することを省
略することの注意深い平衡がノイズトレイル及びノイズ
ブレークスルーの双方のトレイラの低減を達成する。
【０００８】本発明によるＸ線検査装置の望ましい実施
例は、一連の画像系列を加重時間平均する手段が一連の
画像系列からの対応する画像の画素の画素値を加重時間
平均するよう構成され、該移動検出手段が該連続した対
応する画像の画素の画素値間の差に依存して該加重時間
平均するための重み係数を発生するよう構成された手段
よりなることを特徴とする。
【０００９】画素値を処理することによってノイズ低減
を実行することの効果は比較的単純な回路手段が画素値
に対応する信号振幅を処理するのに使用され得ることで
ある。
【００１０】本発明によるＸ線検査装置の他の望ましい
実施例は、該ノイズ低減手段が該所定の画像を該所定の
画像に先立つ一連からの画像と該所定の画像に続く該一
連からの画像とを用いて平均することにより一連の画像
系列における所定の画像を訂正するよう構成されたこと
を特徴とする。
【００１１】この望ましい実施例では、該ノイズ低減手
段が時系列な画像を記憶するメモリ手段よりなる。生成
される実際の画像は実質的に該時系列画像の最後におけ
る要素である。表示される実際の画像は該時系列な画像
の対応する画素を加重時間平均することによって発生さ
れる。加重時間平均するにおいて時系列画像における所
定の要素に先立つ画像及びそれに引き続く画像が使用さ
れるため、そのような平均は双時間平均と称される。
【００１２】動き検出手段は該時系列画像の順次の要素
である画像の画素間の差を計算する減算手段よりなる。
そのような差が所定のしきい値を越えた場合であって
も、該差の計算に含まれる画素の前者が時系列画像を平
均することから除外される。これは一方では表示される
画像からトレイルが取り除かれるが他方残りの時系列画
像に関して平均がなされるために相当なノイズ低減が維
持されるという効果を提供する。本発明によるＸ線検査
装置の他の望ましい実施例は加重時間平均するための該
手段はリカーシブ時間平均するように構成されているこ
とを特徴とする。
【００１３】リカーシブ平均する方法によるＸ線画像の
ノイズ低減が訂正されるべき画像の各画素、問題のＸ線
画像の画素値に加えて、重み係数によって乗ぜられた、
前の画像における対応する画素の画素値に対して繰り返
して実行される。即ち、ノイズ低減は問題の画像に先立
つ画像から随意範囲の時系列画像に関する対応する画素
値の幾何学的合計よりなるリカーシブ平均によって実行
される。
【００１４】本発明によるＸ線検査装置の他の望ましい
実施例は、該ノイズ低減手段が、画像を空間的に濾波す
る手段と、該動き検出手段によって発生された重み係数
の値に依存して加重時間平均された画像及び対応する空
間的に濾波された画像の凸結合を計算する計算手段とよ
りなることを特徴とする。
【００１５】時系列画像の画素値の実質的大多数が該し
きい値を越える差を有する場合、双時間平均の他の効果
は、移動対象がそこから動き去る表示画像中ノイズテイ
ルが適所で避けられるのと同様、移動対象がそれに動く
表示画像中ノイズブレークスルーが適所でさけられるこ
とである。ノイズブレークスルーが起こり得ることを平
均化することにおいて時系列画像に含まれる画像は極め
て少なく、又は殆どない。ノイズブレークスルーを防ぐ
ため、空間的濾波が移動検出手段によって決定される重
み係数に依存して実行される。空間的濾波は空間的平均
すること、にじみ重み中間濾波又は中間混合濾波の形で
実行され得る。にじんだ画像に関する画素値は時系列画
像を加重時間平均した結果生ずる画像の画素値を空間的
濾波することによって計算される。その結果にじんだ画
像の画素値及び時系列画像を加重時間平均した結果生ず
る画像の画素値の計算された凸結合がある。例えば画素
値ＩA 及びＩB を有する二つの画像の凸結合は、α＋β
＝１として画素値ＩC ＝αＩA ＋βＩB を有する画素と
して定義される。動き検知手段によって生成された重み
係数の大きさが減少すると、該凸結合におけるブルール
された画像に関する画素値に対する寄与が増加する。
【００１６】ノイズ低減を達成させるための独立して組
み合わされた時間的及び空間的濾波それ自体は引例Ａ．
Ｋ．Ｋａｔｓａｇｇｅｌｏｓ ｅｔ ａｌ．、ＳＰＩＥ
視覚的通信及び画像処理１１９９巻（１９８９年）６
１−７０から知られていることに注意されたい。
【００１７】本発明によるＸ線検査装置の他の望ましい
実施例は該ノイズ低減手段は更にＸ線検出器によって発
生された画像の部分における画素値に基づいて加重時間
平均することを制御するしきい値を計算するしきい値決
定手段よりなることを特徴とする。
【００１８】時系列画像における連続する画像に関する
画素の画素値の差に基づいてノイズと動きとの間の正確
な識別を提供するためにしきい値が決定される。画素値
の差が該しきい値を越える場合、問題の差は動きに帰さ
れる。ノイズと動きとの間を正しく識別するために、し
きい値は、問題の画素を示すパラメータ、例えば明度、
コントラスト及び画像形成システムの「遅延」によって
引き起こされる人為的時間相関の関数として決定される
ことが望ましい。該しきい値決定手段によって動き検出
手段がノイズと動きとを間違えたりその逆の間違いを起
こしたりすることを防止するために適応的方法でノイズ
と動きとの間を識別する本発明によるＸ線検査装置が提
供される。
【００１９】Ｘ線検査装置に使用されるのに適したノイ
ズ低減手段は一組の画像を加重時間平均する手段及び該
画像の一組の要素間の差異に依存して該加重時間平均す
ることにおいて使用される重み係数を発生する動き検出
手段よりなることが望ましい。
【００２０】
【実施例】本発明のこれら及び他の面は添付の図面と共
にする以後記載された実施例の参照で明瞭になるであろ
う。図１は本発明によるＸ線検査装置の一実施例のブロ
ック図を示し、時系列画像を平均する手段及び空間的濾
波する手段よりなる。Ｘ線源１は物体２、例えば患者に
向けられたＸ線２のビームを発生するために設けられて
いる。Ｘ線は物体によって減衰され減衰されたＸ線放射
は入力スクリーン４及び出力スクリーン５を有するＸ線
画像増強器３によって集められる。該入力スクリーン４
によって集められたＸ線画像は出力スクリーン上の可視
画像に変換される。光学的装置６によって該可視画像は
ビデオカメラ７上に画像形成され、それによって可視画
像が電気的映像信号に変換される。その映像信号は、そ
の一部分が連続的フレーム遅延手段とされたノイズ低減
回路手段に供給される。図中にフレーム遅延手段１０，
１１，１２及び１３が示されている。映像信号の形に生
成された画像に対するノイズ低減はその画像における動
きの存在に依存する重み係数を使用して実行される。他
のノイズ低減が、空間的濾波された画像を形成すること
によって、動きを含む画像の部分において明白に実行さ
れ、時間的動きはその結果低減される。空間的濾波され
た画像及び時間平均された画像は最終的にノイズ低減手
段から出力される凸結合に組み合わされる。その結果連
続する時系列画像の形での一組の画像に関する映像信号
が夫々Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、Ｉ4 及びＩ5 によって示され
る位置で得られる。図１に示された実施例は５つの連続
した時系列画像を使用して説明されるが；５つの連続す
る画像の特定の数量は本発明による実施例の動作に関し
て全く重要ではないことに注意されたい。連続した画像
の対に関する画素値の差を計算する減算手段よりなる動
き検出手段がが設けられている。減算手段１４，１５，
１６及び１７によって、連続した画像の対に関する画素
値の差が計算される。該差は、符号１８，１９，２０及
び２１によって示され動き検出手段の他の部分である夫
々のルックアップテーブルに各々供給される。夫々のル
ックアップテーブルはｋ1 、ｋ2 、ｋ4 及びｋ5 で示さ
れ、減算手段１４，１５，１６及び１７によって計算さ
れる差が夫々増加する大きさを有することによって減少
する値を有する重み係数を生成する。比較手段５０によ
って、減算手段１４，１５，１６及び１７によって計算
それた夫々の差はしきい値決定手段５１によって提供さ
れるしきい値と比較される。減算手段１４，１５，１６
及び１７の何れかによって計算された如くの関連する差
がそのしきい値を越える大きさを有する場合には、常
に、組｛ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ4 ，ｋ5 ｝からの関連する重み
係数はゼロ又は非常に小さい値、例えば１／４に設定さ
れる。連続する時系列画像に対する画素値の加重平均が
そこで次の様にして画像Ｉ1-5 の時系列画像から計算さ
れる。夫々ｎ＝１，２，４，５とした画像Ｉn に関する
画素値は重み係数ｋn によって、夫々の乗算手段２３，
２４，２５及び２６を用いて乗ぜられる。ここでは画像
Ｉ3 に選んだ所定の画像の画素値が加算手段２２を通過
させられ、言い換えればこれらの画素値は１によって乗
ぜられる。該画素値の該重み係数による乗算の結果は加
算手段２２に通過させられる。画像Ｉ1,2,4,5 の加重さ
れた画素値を用いた画像Ｉ3 の画素値の加算手段２２に
よる加算の結果は画素値の加重合計である。この加重合
計は基準化された加重平均へ変換するために更に他の乗
算手段２７に通過させられる。最後にｋ1 ＋ｋ2 ＋ｋ4
＋ｋ5 の合計の計算のための他の加算手段２８が設けら
れている。基準化定数の所望の値を算出するために乗算
的基準化係数Ｎ＝１／（１＋ｋ1 ＋ｋ2 ＋ｋ4 ＋ｋ5 ）
を算出する計算手段２９が設けられている。乗算手段２
７によって加算手段２８によって生成された画素値の加
重合計は計算手段２９によって生成された基準化係数に
よって乗ぜられ、もって画素値の基準化された加重平均
を提供し、もって加重時間平均された映像信号を形成す
る。
【００２１】ノイズブレークスルーを低減するために、
空間的濾波、例えば以後「にじみ」（ブラーリング：ｂ
ｌｕｒｒｉｎｇ）と称するものが動き検出手段によって
決定される重み係数に依存して実行される。加算手段２
８によって計算された如くの合計ｋ1 ＋ｋ2 ＋ｋ4 ＋ｋ
5 は更に「にじみ」の実行のために使用される。最後に
合計ｋ1 ＋ｋ2 ＋ｋ4 ＋ｋ5 の値が重み係数ｂを提供す
るルックアップテーブル４０に供給される。ルックアッ
プテーブル４０は、合計ｋ1 ＋ｋ2 ＋ｋ4 ＋ｋ5 の値が
減少するとｂの値が増加するように構成されている。他
の計算手段４１は１−ｂの値を算出するように構成され
ている。計算手段２９によって生成された加重平均され
た映像信号は一方では加重平均された映像信号の空間的
濾波された成分を生成するために低域通過フィルタ４２
を通過させられる。加重時間平均された映像信号及び加
重時間平均された映像信号の低空間周波数成分の凸結合
を生成するために、加重時間平均映像信号に乗算手段に
よって係数１−ｂが乗ぜられ加重時間平均映像信号の低
空間周波数成分に、乗算手段４４によって、係数ｂが乗
ぜられる。最後に、所望の凸結合が乗算手段４３及び４
４によって生成された結果を、加算手段４５を用いて加
算することによって算出される。このようにしてルック
アップテーブル４０、計算手段４１，乗算手段４３及び
４４，低域通過フィルタ４２及び加算手段４５により形
成された回路手段が、基準化された加重平均された映像
信号及び実際の映像信号の低空間的周波数成分の凸結合
が生成される、動き検出手段によって生成された結果に
依存して加重時間平均された映像信号を空間的に濾波す
る手段を構成する。凸結合は加算手段４５によって形成
され出力バッファ回路手段４６に供給される。
【００２２】図２は明白にリカーシブに平均する手段及
び空間的濾波する手段よりなる本発明によるＸ線検査装
置の一実施例のブロック図を示す。リカーシブに平均す
る回路手段６０が破線に囲まれたブロック内に示されて
いる。時間ｔにおける実際の画像に関する映像信号Ｓ
（ｔ）がビデオカメラ７によって発生され前の画像に関
する映像信号Ｓ（ｔ−τ）が遅延手段６１によって生成
される。前の画像に関する遅延された信号は減算手段に
よって実際の信号から減算され減算結果は回帰係数ｋに
関する値を生成するルックアップテーブル６３に供給
し、該値は減算結果の大きさが増加する際に減少する。
次に、乗算手段６４が減算手段６２によって生成された
減算結果に回帰係数ｋを乗ずるように設けられている。
即ち、値ｋ〔Ｓ（ｔ）−Ｓ（ｔ−τ）〕が計算される。
最後に、遅延された画像に関する映像信号が乗算手段６
４によって実行された乗算の結果に加えられることによ
ってリカーシブに時間平均することが完了される。即
ち、加算手段６５がＳ（ｔ−τ）＋ｋ〔Ｓ（ｔ）−Ｓ
（ｔ−τ）〕＝ｋＳ（ｔ）＋（１−ｋ）Ｓ（ｔ−τ）を
計算するように設けられ、もって加算手段６５は各ステ
ージで実際の画像及び遅延された画像の凸結合を生成す
る。よって、実際の画像のその過去を用いたリカーシブ
に時間平均することによって。動きに関する画素に関し
ては画像におけるトレイラを防止するためにリカーシブ
に平均することが省かれることが望ましい。最後に減算
手段が又動き検知手段として動作する。実際の映像信号
及び遅延された映像信号の差は該差がしきい値を越える
際には常に動きに帰する。このしきい値はしきい値決定
手段７０によって実際の画像の画素値を使用して算出さ
れる。減算手段６２によって計算された如くの実際の映
像信号の画素値及び対応する遅延された信号の画素値の
差はしきい値決定手段７０によって提供されたしきい値
と、コンパレータ７１を使用して比較される。問題の差
がしきい値を越えた場合にはリカーシブ係数ｋの値がゼ
ロに設定され、もってリカーシブに平均することが省か
れる。
【００２３】動きに関する画素がリカーシブに平均され
ない際には常にノイズブレークスルーを避けるために他
の回路手段８０が空間的濾波を実行するように設けられ
ている。実際の映像信号は実際の画像の映像信号の低空
間周波数成分を生成する低域通過フィルタ８１を通過さ
せられる。実際の画像及びリカーシブに平均された画像
の信号に関する差が重み係数ｂを生成するルックアップ
テーブル８２に供給される。計算手段８３によって１−
ｂの値が計算される。次に、加算手段６５によって生成
された如くのリカーシブに平均された信号が乗算手段８
４によって１−ｂの値で乗ぜられる。実際の映像信号の
低空間的周波数成分と共に値ｂが、低空間周波数成分を
重み係数ｂで乗ずる他の乗算手段８５に供給される。最
後に、加算手段８６が、乗算手段、８４及び８５によっ
て生成された結果を使用して、リカーシブに平均された
信号及び実際の信号の低空間周波数成分の凸結合を計算
し；該凸結合は出力バッファ回路手段９０に供給され
る。
【００２４】図１及び図２で符号５１及び７０によって
示されたもの等のしきい値決定手段は、夫々、画像の興
味の中央領域を望ましくは３２×３２画素の部分に分割
する手段、該部分の各々に対して連続する画像の対応す
る画素の画素値関の差の最大値を決定する手段及び該差
の最大値の最小値を決定する手段よりなる。問題の中央
領域の３２×３２画素の部分への分割はしきい値の信頼
性のある結果を算出することが経験的に発見された。該
部分がより大きいものとして選択された場合、動きに関
しないどのような部分をも有しない可能性が許容し得な
いレベル迄増加し、他方、該部分がより小さく選択され
れば各部分の最大値の統計的変化が増加しもって低すぎ
るしきい値を見出す可能性が許容し得ないレベルに増加
する。しきい値決定手段によって算出された部分毎の最
小の最大画素差はノイズ及び動き関数を識別するしきい
値として使用される。連続する画像の画素値関の最大差
を使用することの代わりに、連続する画像の画素値の差
の分布の他の統計的パラメータが使用され得、例えば平
均又は標準偏差を使用しても良い。
【００２５】しきい値の決定の他の生成がそのような統
計的パラメータの簡単な関数を使用することによって達
成され得る。医学的Ｘ線画像の多くの配列に対してノイ
ズ低減が該最小の最大画素差の係数倍を使用することに
よって改良され得ることが見出された。該係数の最適値
は経験によって見出され得る。
【００２６】他の生成は患者がＸ線検査の間に移動させ
られる際の状況での動きからノイズを区別することに関
する。そのような状況において、算出された如くの部分
毎の最大の最小画素値差、及び該最大の最小値の何分の
一かがしきい値として使用されることが望ましい。患者
の動きの間しきい値は時間的濾波が改良されるように高
い値を有する。患者の動きが終了した際にはしきい値は
速やかに減少しノイズを除去する時間的濾波が復活す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＸ線検査装置の一実施例のブロッ
ク図である。
【図２】リカーシブに平均する手段及び空間的濾波する
手段よりなる本発明によるＸ線検査装置の一実施例のブ
ロック図である。
【符号の説明】
１ Ｘ線源 ２ Ｘ線 ３ Ｘ線画像増強器 ４ 入力スクリーン ５ 出力スクリーン ６ 光学的処理装置 ７ ビデオカメラ １０，１１，１２，１３ フレーム遅延手段 １４，１５，１６，１７，６２ 減算手段 １８，１９，２０，２１，４０，８２ ルックアップテ
ーブル ２３，２４，２５，２６，２７，４３，４４，６４，８
４，８５ 乗算手段 ２２，２８，４５，６５，８６ 加算手段 ２９，４１，８３ 計算手段 ４２，８１ 低域通過フィルタ ４６，９０ 出力バッファ回路手段 ５０ 比較手段 ５１，７０ しきい値決定手段 ７１ コンパレータ ６０，８０ 回路手段 Ｉ1 、Ｉ2 、Ｉ3 、Ｉ4 、Ｉ5 画像 ｋ リカーシブ係数 ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ4 ，ｋ5 ，ｂ 重み係数 Ｎ 乗算的基準化係数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディルク ヤン アンドリエス デ ヨ ンゲ オランダ国 5621 ビーエー アインド ーフェン フルーネヴァウツウェッハ １番地 (72)発明者 ヘルマン ステゲフイス オランダ国 5621 ビーエー アインド ーフェン フルーネヴァウツウェッハ １番地 (56)参考文献 特開 昭58−20089（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−271668（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−275588（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 6/00 - 6/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一連のＸ線画像を生成するＸ線検査装置で
    あって、連続したＸ線画像の画素値の差から重み係数を
    導出する動き検出手段よりなり、前記重み係数はその合
    計がゼロ以外とされ、 前記Ｘ線検査装置は、前記重み係数を使用して所定のＸ
    線画像の画素値、前記所定のＸ線画像に先立つＸ線画像
    の画素値、及び前記所定のＸ線画像に続くＸ線画像の画
    素値の双時間平均を導出する構成のノイズ低減手段が設
    けられ、前記重み係数は連続するＸ線画像の画素値間の
    差が増加すると減少する値を有する構成とされてなるＸ
    線検査装置。
  2. 【請求項２】前記重み係数の合計は１となる構成とされ
    てなる請求項１に記載のＸ線検査装置。
  3. 【請求項３】前記ノイズ低減手段は、前記双時間平均の
    低周波成分、及び前記双時間平均と前記双時間平均の低
    周波成分との凸結合を導出する構成とされ、前記凸結合
    は前記重み係数に依存する構成とされてなる請求項１に
    記載のＸ線検査装置。
  4. 【請求項４】前記ノイズ低減手段は、しきい値を計算
    し、連続するＸ線画像の画素値間の差を前記しきい値と
    比較し、前記しきい値と前記連続するＸ線画像の画素間
    の差との差に基づき、前記双時間平均の導出を制御する
    構成とされて成る請求項１又は２に記載のＸ線検査装
    置。
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