JP3667383B2 - X-ray TV camera device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はX線TVカメラ装置に係り、特に入力信号レベルが低下したときでも画質劣化が少ないX線TVカメラ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線TVカメラ装置は、被検体を透過したX線をイメージインテンシファイヤにより光学像に変換した後、この光学像をTVカメラで撮影してモニタ画面に表示するものである。従来のX線TVカメラ装置の構成を図6に示す。
【0003】
図6において、X線管101より放射されたX線は、被検体102を通過して、イメージインテンシファイヤ(以下、I.I.と省略する)103に入射する。I.I.103は、入射したX線を蛍光体により可視光に変換し、この可視光の画像を光学系104を通じてTVカメラ105で撮影する。また、I.I.103の可視光出力の一部は、光電子増倍管106に入射し、その強度が電気信号に変換されて、自動輝度調整(ABC)回路116へ伝えられる。
【0004】
TVカメラ105で撮影されたアナログ画像信号は、カメラ制御ユニット107の内部で適当な信号レベルまで増幅された後、アナログ・ディジタル変換されてディジタル画像信号として診断装置本体108の画像収集系109へ出力される。画像収集系109では、ディジタル信号処理により画像信号のノイズを低減して画像メモリ110へ格納する。画像メモリ110に格納された画像は、画像処理系111により、ウインドウレベルやウインドウ幅の指定に従った画像処理等が行われて、モニタ112の画面に表示される。また画像メモリ110に格納された画像は、画像保存系113から光ディスク装置などの画像ファイル装置114へ書き込みが行われて保存される。
【0005】
自動輝度調整回路116は、光電子増倍管106の検出信号に基づいて、高電圧制御回路117に信号を送り、高電圧制御回路117は、操作卓115から入力されたX線撮影条件と自動輝度調整回路116からの信号により、高電圧供給回路118がX線管101に供給する高電圧及びその電流値を制御する。こうして自動輝度調整機構は、光電子増倍管106への入力が低下した場合には、X線強度を上げて、I.I.103の蛍光出力が一定となるように制御する。
【0006】
このような従来の自動輝度調整機構(以下、ABC機構と省略する)では、被検者の被曝量が制限されているため、被検者の体厚が特に厚い場合にはX線の減衰量が大きいため、I.I.へのX線入射量が少なくなり、I.I.の蛍光面をTVカメラで撮影したビデオ信号の出力レベルは、所定のレベルを割り込むこととなる。このため、ビデオ信号レベルによりTVカメラの自動絞り(オートアイリスとも呼ばれる)を制御する方法や、自動利得制御(以下、AGCと省略する)によりカメラの利得を制御する方法がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ビデオ信号レベルによりTVカメラの自動絞りを制御する方法や、AGCによりカメラの利得を制御する方法を用いても、ABC機構の調整範囲を超えて、I.I.へのX線入射量が低下する場合には、I.I.の蛍光面の画像が量子雑音の多い画像となり、著しく画質が低下し、診断能が悪くなるという問題点があった。
【0008】
以上の問題点に鑑み本発明の目的は、ABC機構の制御範囲を超えてI.I.へのX線入射量が低下しても、画像のノイズを低下させることのできるX線TV装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項1に記載のX線TVカメラ装置は、入力画像信号とフレームメモリに記憶された画像信号とを所定の比率で加重平均して得られるローリングアベレージ信号を出力すると共に該ローリングアベレージ信号を新たなフレームメモリ記憶信号とするリカーシブフィルタと、前記入力画像信号と前記ローリングアベレージ信号との比較に基づいて入力画像信号の動き量を検出する動画検出回路と、前記信号レベルと前記動き量とに基づいて入力画像信号係数とローリングアベレージ信号係数とを発生する係数発生回路と、前記入力画像信号と前記入力画像信号係数とを乗算する第1の係数乗算回路と、前記ローリングアベレージ信号と前記ローリングアベレージ信号係数とを乗算する第2の係数乗算回路と、前記第1の係数乗算回路の乗算結果と前記第2の係数乗算回路の乗算結果とを加算して信号を出力する加算回路と、前記出力の信号の信号レベルを検出すると共に、該信号レベルを前記係数発生回路へ伝えるレベル検出回路とを備えることを特徴とする。
【0010】
また、請求項2記載のX線TVカメラ装置は、請求項1記載のX線TVカメラ装置において、係数発生回路は、動き量の絶対値が小さければ、ローリングアベレージ係数を大きくし、信号レベルが小さければ、ローリングアベレージ係数を大きくするように係数を発生することを特徴とする。
【0012】
【作用】
上記構成により、請求項1記載の発明において、リカーシブフィルタは、入力画像信号とフレームメモリに記憶された1フレーム前までのローリングアベレージ信号とを所定の比率で加重平均して、画像信号のローリングアベレージ信号を出力し、またこのローリングアベレージ信号でフレームメモリの記憶内容を更新する。
【0013】
レベル検出回路は、入力画像信号の信号レベルを検出して、係数発生回路へ信号レベルを伝える。動画検出回路は、入力画像信号とローリングアベレージ信号とを入力して、両者の差分に基づいて画像の動き量を検出する。
【0014】
係数発生回路は、入力画像信号とローリングアベレージ信号を加重平均する係数を発生するための回路であり、動き量の絶対値が小さい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を大きくしてノイズ低減効果を高め、動き量の絶対値が大きい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を小さくして入力画像への追随性を高める。さらに、動き量が同じであっても入力信号レベルが小さい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を大きくしてノイズ低減効果を高める。
【0015】
第1の係数乗算回路と第2の係数乗算回路は、それぞれ入力画像信号と入力画像信号係数及びローリングアベレージ信号とローリングアベレージ信号係数を乗算し、これらの乗算結果が加算回路で加算されて加重平均が出力画像信号として得られる。
【0016】
また請求項2記載の発明において、リカーシブフィルタは、入力画像信号とフレームメモリに記憶された1フレーム前までのローリングアベレージ信号とを所定の比率で加重平均して、画像信号のローリングアベレージ信号を出力し、またこのローリングアベレージ信号でフレームメモリの記憶内容を更新する。
【0017】
レベル検出回路は、後述される出力画像信号の信号レベルを検出して、係数発生回路へ信号レベルを伝える。動画検出回路は、入力画像信号とローリングアベレージ信号とを入力して、両者の差分に基づいて画像の動き量を検出する。
【0018】
係数発生回路は、入力画像信号とローリングアベレージ信号を加重平均する係数を発生するための回路であり、動き量の絶対値が小さい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を大きくしてノイズ低減効果を高め、動き量の絶対値が大きい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を小さくして入力画像への追随性を高める。さらに、動き量が同じであっても入力信号レベルが小さい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を大きくしてノイズ低減効果を高める。
【0019】
第1の係数乗算回路と第2の係数乗算回路は、それぞれ入力画像信号と入力画像信号係数及びローリングアベレージ信号とローリングアベレージ信号係数を乗算し、これらの乗算結果が加算回路で加算されて加重平均が出力画像信号として得られる。
【0020】
【実施例】
次に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。図1は、本発明に係るX線TVカメラ装置の第1実施例の要部構成を示すブロック図であり、請求項1記載の発明に対応する。
【0021】
図1において、ディジタル化された入力画像信号11は、それぞれ、利得調整回路1、レベル検出回路2、動画検出回路4及び乗算回路7へ接続されている。レベル検出回路2は、入力画像信号11のレベル(画像分の加算値又は加算平均)を検出し、レベル信号12を発生する。利得調整回路1は、レベル信号12に基づいて入力画像信号11の信号レベルを調整して、リカーシブフィルタ3へ出力する。リカーシブフィルタ3は、後述する図2に示すようにフレームメモリを備えて、ローリングアベレージ信号13を出力する回路である。
【0022】
動画検出回路4は、入力画像信号11とローリングアベレージ信号13との信号強度の差を画素毎に求める。この各画素毎に求められた結果を動き量信号としてそれぞれの画素に対応させて出力する。係数発生回路5は、ローリングアベレージ信号と入力画像信号とを加重平均する係数を発生する回路であり、ローリングアベレージ信号の係数k(0≦k<1)及び入力画像信号の係数1−kを画素毎に発生する。また係数発生回路5は、読み出し専用メモリを使用したルックアップテーブルで構成され、動き量信号14とレベル信号12とに基づいて、後述する図3のグラフに示すような係数k及び1−kを発生する。
【0023】
係数乗算回路6及び7は、それぞれ入力画像信号11と係数1−k及びローリングアベレージ信号13と係数kとを乗算する。係数乗算回路6及び7の出力は、加算回路8により加算されて、出力画像信号15が得られる。
【0024】
図2は、リカーシブフィルタ3の詳細な構成を示すブロック図である。図2において、添字(t)をフレーム時間とすれば、減算器21により入力信号A(t)からフレームメモリ24の読み出し信号F(t−1)が減算され、この減算結果に係数乗算回路22により係数hが乗算され、その乗算結果とフレームメモリ24の読み出し信号F(t−1)が加算器23により加算されて、出力信号F(t)となる。すなわち、出力信号F(t)は、式(1)となる。
【0025】
【数1】
F(t)=F(t−1)+h×{A(t)−F(t−1)} …(1)
なお、通常係数h(0<h≦1)は、h=1/2m(mは正整数)に選ばれるので、係数乗算回路は単にmビットだけ減算結果をシフトするだけでよい。
【0026】
式(1)から明らかなように、リカーシブフィルタでは、無限回フレームメモリを更新しても、フレームメモリが飽和しない。また入力信号のノイズ成分がショットノイズである場合には、静止部分のSN比は、tが1/hより十分大きいとき約(2/h−1)1/2倍に改善される。
【0027】
また、図3に示すようなリカーシブフィルタの構成とすることも可能である。図3において、入力信号A(t)は係数乗算器31により係数h(0<h≦1)が乗算される。一方フレームメモリ34の読み出し出力は、係数乗算器33により係数1−hが乗算される。そして、係数乗算器31及び33の出力は、加算器32により加算されて、出力F(t)となるとともに、この出力F(t)によりフレームメモリ34の記憶内容を更新する。この場合にも出力信号F(t)は、式(1)に従うが、係数h及び係数1−hをAGCの利得制御信号であるレベル検出回路で検出された信号レベルで制御することも可能となる。
【0028】
図4は、図1における係数発生回路5が発生する係数kを示すグラフである。図4において、X軸方向が動き量信号が示す画像の動き量であり、Y軸方向がローリングアベレージ信号係数kを示す。
【0029】
なお、入力画像信号係数1−kはy=1のグラフから−Y方向へ係数kまでの距離となる。動き量の絶対値が小さい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を大きくしてノイズ低減効果を高め、動き量の絶対値が大きい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を小さくして入力画像への追随性を高める。さらに、動き量が同じであってもレベル信号12が小さい場合には、破線のグラフで示すように、ローリングアベレージ信号の係数kを大きくしてノイズ低減効果を高める。
【0030】
このような第1実施例によれば、画像の動きの大きい領域は入力画像信号11の比率が高い画像となり、動きの少ない領域はローリングアベレージ信号の比率が高い画像となる。
【0031】
図5は、本発明に係るX線TVカメラ装置の第2実施例の要部構成を示すブロック図であり、請求項2記載の発明に対応する。図5において、ディジタル化された入力画像信号11は、それぞれ、リカーシブフィルタ3、動画検出回路4及び乗算回路7へ接続されている。リカーシブフィルタ3は、図2に示したようにフレームメモリを備えて、ローリングアベレージ信号13を出力する回路である。
【0032】
動画検出回路4は、入力画像信号11とローリングアベレージ信号13とを比較して入力画像の動き量を検出し、動き量信号14として出力する。係数発生回路5は、入力画像信号とローリングアベレージ信号を加重平均する係数:k及び1−kを画素毎に発生するための回路であり、読み出し専用メモリを使用したルックアップテーブルで構成され、動き量信号14と後述するレベル検出回路2からのレベル信号12とに基づいて、図4に示したような係数k及び1−kを発生する。
【0033】
係数乗算回路6及び7は、それぞれ入力画像信号11と係数1−k及びローリングアベレージ信号13と係数kとを乗算する。係数乗算回路6及び7の出力は、加算回路8により加算された後、利得調整回路1によりレベル調整されて、出力画像信号16となる。レベル検出回路2は、加算回路8の1画像分の出力を加算(又は加算平均)してレベル信号12を生成し、利得調整回路1および係数発生回路5へ伝える。
【0034】
第1実施例と比較して、本第2実施例の相違点は、利得調整回路1とレベル検出回路2とが画像信号処理の出力側に設けられていることであり、第1実施例に比べて応答速度は遅くなるが、フィードバック制御を行っているため、輝度変化の少ない比較的安定な画像が得られるという利点がある。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像信号のレベルと画像の動きとに基づいて、入力信号とローリングアベレージ信号とを加重平均するので、自動輝度調整機構の制御範囲を超えてI.I.へのX線入射量が低下しても、画像のノイズを低下させることができると共に、出力の画像レベル情報を発生するローリングアベレージ信号にフィードバックさせているので、より輝度変化の少ない安定した画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るX線TVカメラ装置の第1実施例の要部構成を示すブロック図である。
【図2】リカーシブフィルタの構成例を示すブロック図である。
【図3】リカーシブフィルタの別の構成例を示すブロック図である。
【図4】実施例の係数発生回路による係数の例を示すグラフである。
【図5】本発明に係るX線TVカメラ装置の第2実施例の要部構成を示すブロック図である。
【図6】X線TVカメラ装置の従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 利得調整回路 2 レベル検出回路 3 リカーシブフィルタ 4
動画検出回路 5 係数発生回路 6、7 係数乗算器 8 加算器[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an X-ray TV camera device, and more particularly, to an X-ray TV camera device with little image quality deterioration even when an input signal level is lowered.
[0002]
[Prior art]
The X-ray TV camera apparatus converts X-rays that have passed through a subject into an optical image by an image intensifier, and then captures the optical image with a TV camera and displays it on a monitor screen. The configuration of a conventional X-ray TV camera device is shown in FIG.
[0003]
6, X-rays emitted from the X-ray tube 101 pass through the subject 102 and enter an image intensifier (hereinafter abbreviated as II) 103. I. I.
[0004]
An analog image signal photographed by the
[0005]
The automatic
[0006]
In such a conventional automatic brightness adjustment mechanism (hereinafter abbreviated as ABC mechanism), the exposure amount of the subject is limited. Therefore, when the subject's body thickness is particularly thick, the X-ray attenuation amount Is large, I.I. I. The amount of X-ray incident on the I. The output level of the video signal obtained by photographing the fluorescent screen with a TV camera falls within a predetermined level. For this reason, there are a method of controlling the automatic aperture (also referred to as auto iris) of the TV camera based on the video signal level and a method of controlling the gain of the camera by automatic gain control (hereinafter abbreviated as AGC).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if a method of controlling the automatic aperture of the TV camera based on the video signal level or a method of controlling the gain of the camera using the AGC is used, the I.C. I. If the amount of X-rays incident on the I. The image on the fluorescent screen becomes an image with a lot of quantum noise, and there is a problem that the image quality is remarkably lowered and the diagnostic ability is deteriorated.
[0008]
In view of the above problems, the object of the present invention is to exceed the control range of the ABC mechanism. I. It is to provide an X-ray TV apparatus capable of reducing image noise even when the amount of X-ray incident on the screen is reduced.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an X-ray TV camera apparatus according to
[0010]
The X-ray TV camera apparatus according to
[0012]
[Action]
With the above configuration, in the first aspect of the present invention, the recursive filter weights and averages the input image signal and the rolling average signal stored in the frame memory up to one frame before at a predetermined ratio, thereby rolling the image signal. A signal is output, and the contents stored in the frame memory are updated with this rolling average signal.
[0013]
The level detection circuit detects the signal level of the input image signal and transmits the signal level to the coefficient generation circuit. The moving image detection circuit receives the input image signal and the rolling average signal, and detects the amount of motion of the image based on the difference between the two.
[0014]
The coefficient generation circuit is a circuit for generating a coefficient that weights and averages the input image signal and the rolling average signal. When the absolute value of the motion amount is small, the coefficient of the rolling average signal is increased to reduce the noise. When the absolute value of the motion amount is large, the coefficient of the rolling average signal is reduced to improve the followability to the input image. Furthermore, if the input signal level is small even if the amount of motion is the same, the coefficient of the rolling average signal is increased to enhance the noise reduction effect.
[0015]
The first coefficient multiplying circuit and the second coefficient multiplying circuit respectively multiply the input image signal, the input image signal coefficient, the rolling average signal, and the rolling average signal coefficient, and the multiplication results are added by an adder circuit to obtain a weighted average. Is obtained as an output image signal.
[0016]
In the invention according to
[0017]
The level detection circuit detects a signal level of an output image signal, which will be described later, and transmits the signal level to the coefficient generation circuit. The moving image detection circuit receives the input image signal and the rolling average signal, and detects the amount of motion of the image based on the difference between the two.
[0018]
The coefficient generation circuit is a circuit for generating a coefficient that weights and averages the input image signal and the rolling average signal. When the absolute value of the motion amount is small, the coefficient of the rolling average signal is increased to reduce the noise. When the absolute value of the motion amount is large, the coefficient of the rolling average signal is reduced to improve the followability to the input image. Furthermore, if the input signal level is small even if the amount of motion is the same, the coefficient of the rolling average signal is increased to enhance the noise reduction effect.
[0019]
The first coefficient multiplying circuit and the second coefficient multiplying circuit respectively multiply the input image signal, the input image signal coefficient, the rolling average signal, and the rolling average signal coefficient, and the multiplication results are added by an adder circuit to obtain a weighted average. Is obtained as an output image signal.
[0020]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a first embodiment of an X-ray TV camera apparatus according to the present invention, and corresponds to the invention described in
[0021]
In FIG. 1, digitized input image signals 11 are connected to a
[0022]
The moving image detection circuit 4 obtains a difference in signal intensity between the input image signal 11 and the rolling average signal 13 for each pixel. The result obtained for each pixel is output as a motion amount signal corresponding to each pixel. The coefficient generation circuit 5 is a circuit that generates a coefficient for weighted averaging of the rolling average signal and the input image signal. The coefficient k of the rolling average signal (0 ≦ k <1) and the coefficient 1-k of the input image signal are used as pixels. Occurs every time. The coefficient generation circuit 5 includes a look-up table using a read-only memory. Based on the motion amount signal 14 and the level signal 12, coefficients k and 1-k as shown in the graph of FIG. Occur.
[0023]
The
[0024]
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the
[0025]
[Expression 1]
F (t) = F (t−1) + h × {A (t) −F (t−1)} (1)
Since the normal coefficient h (0 <h ≦ 1) is selected as h = 1/2 m (m is a positive integer), the coefficient multiplication circuit simply shifts the subtraction result by m bits.
[0026]
As is clear from equation (1), in the recursive filter, even if the frame memory is updated infinitely, the frame memory is not saturated. When the noise component of the input signal is shot noise, the SN ratio of the stationary portion is improved to about (2 / h−1) 1/2 when t is sufficiently larger than 1 / h.
[0027]
Further, it is possible to adopt a recursive filter configuration as shown in FIG. In FIG. 3, the input signal A (t) is multiplied by a coefficient h (0 <h ≦ 1) by a
[0028]
FIG. 4 is a graph showing the coefficient k generated by the coefficient generation circuit 5 in FIG. In FIG. 4, the X-axis direction is an image motion amount indicated by the motion amount signal, and the Y-axis direction is a rolling average signal coefficient k.
[0029]
The input image signal coefficient 1-k is a distance from the graph of y = 1 to the coefficient k in the -Y direction. When the absolute value of the amount of motion is small, the coefficient of the rolling average signal is increased to increase the noise reduction effect.When the absolute value of the amount of motion is large, the coefficient of the rolling average signal is decreased to reduce the coefficient to the input image. Increase followability. Furthermore, when the level signal 12 is small even when the amount of motion is the same, as shown by the broken line graph, the coefficient k of the rolling average signal is increased to enhance the noise reduction effect.
[0030]
According to the first embodiment, an area where the image motion is large is an image having a high ratio of the input image signal 11, and an area where the motion is small is an image having a high ratio of the rolling average signal.
[0031]
FIG. 5 is a block diagram showing a main configuration of a second embodiment of the X-ray TV camera apparatus according to the present invention, and corresponds to the invention described in
[0032]
The moving image detection circuit 4 compares the input image signal 11 and the rolling average signal 13 to detect the motion amount of the input image and outputs it as a motion amount signal 14. The coefficient generation circuit 5 is a circuit for generating coefficients: k and 1-k for weighted average of the input image signal and the rolling average signal for each pixel, and is configured by a look-up table using a read-only memory. Based on the quantity signal 14 and a level signal 12 from the
[0033]
The
[0034]
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the input signal and the rolling average signal are weighted and averaged based on the level of the image signal and the motion of the image, the I.V. I. Even if the amount of X-rays incident on the light source decreases, the noise of the image can be reduced, and at the same time, it is fed back to the rolling average signal that generates the output image level information. Can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a first embodiment of an X-ray TV camera device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a recursive filter.
FIG. 3 is a block diagram illustrating another configuration example of the recursive filter.
FIG. 4 is a graph illustrating an example of coefficients by a coefficient generation circuit according to an embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a main configuration of a second embodiment of the X-ray TV camera apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional example of an X-ray TV camera device.
[Explanation of symbols]
1
Movie detection circuit 5
Claims (2)
前記入力画像信号と前記ローリングアベレージ信号との比較に基づいて入力画像信号の動き量を検出する動画検出回路と、
前記信号レベルと前記動き量とに基づいて入力画像信号係数とローリングアベレージ信号係数とを発生する係数発生回路と、
前記入力画像信号と前記入力画像信号係数とを乗算する第1の係数乗算回路と、
前記ローリングアベレージ信号と前記ローリングアベレージ信号係数とを乗算する第2の係数乗算回路と、
前記第1の係数乗算回路の乗算結果と前記第2の係数乗算回路の乗算結果とを加算して信号を出力する加算回路と、
前記出力の信号の信号レベルを検出すると共に、該信号レベルを前記係数発生回路へ伝えるレベル検出回路とを備えることを特徴とするX線TVカメラ装置。A recursive filter that outputs a rolling average signal obtained by weighted averaging the input image signal and the image signal stored in the frame memory at a predetermined ratio and uses the rolling average signal as a new frame memory storage signal;
A moving image detection circuit for detecting a motion amount of the input image signal based on a comparison between the input image signal and the rolling average signal;
A coefficient generation circuit for generating an input image signal coefficient and a rolling average signal coefficient based on the signal level and the amount of motion;
A first coefficient multiplication circuit for multiplying the input image signal and the input image signal coefficient;
A second coefficient multiplication circuit for multiplying the rolling average signal by the rolling average signal coefficient;
An addition circuit for adding a multiplication result of the first coefficient multiplication circuit and a multiplication result of the second coefficient multiplication circuit and outputting a signal;
An X-ray TV camera apparatus comprising: a level detection circuit that detects a signal level of the output signal and transmits the signal level to the coefficient generation circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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