JP4285624B2 - 画像信号生成方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の周期パターンを含む原画像が記録された記録媒体を読み取って画像信号を生成する画像信号生成方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、所定の記録媒体（フィルム、紙等）に記録された原画像をスキャナ等により読み取って得られた画像信号に基づいて再生画像をプリンタ等から出力するといった画像再生システムが多くの分野で利用されている。
【０００３】
特に、医療分野では、放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）を照射するとこの放射線エネルギーの一部が蓄積され、その後可視光等の励起光を照射すると蓄積されたエネルギーに応じた光量の輝尽発光光を放射する蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、人体等の被写体の放射線画像を一旦シート状の蓄積性蛍光体に撮影記録し、蓄積性蛍光体シートを副走査方向に搬送しつつ、レーザ光等の励起光で主走査して輝尽発光光を発生させ、得られた輝尽発光光をフォトマルチプライヤ等の読取手段により光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて被写体の放射線画像をフィルム等の記録媒体、ＣＲＴ等に可視像として出力させる放射線記録再生システムが提案されている（特開昭５５５−１２４２９号、同５６−１１３９５号、同５５−１６３４７２号、同５６−１６４６４５号、同５５−１１６３４０号公報等）。
【０００４】
ここで、上述した蓄積性蛍光体シートなどに被写体の放射線画像を撮影記録する際に、被写体により散乱された放射線がシートに照射されないように４本／mm程度の細かなピッチで放射線の透過しない鉛等と透過しやすいアルミニウムや木材等とが交互に配置されたグリッドを被写体とシートとの間に配置して撮影を行うことがある。グリッドを用いて撮影を行うと被写体により散乱された放射線がシートに照射されにくくなるため、被写体の放射線画像のコントラストを向上させることができるが、このグリッド像が含まれた画像を拡大縮小すると、拡大縮小率に応じて折り返しによるエリアジングが生じる。さらに、エリアジングがグリッド像等の空間周波数と重なると、細かな縞模様（モアレ）が生じ、再生画像が見難いものとなってしまう。
【０００５】
そこで、本出願人は、グリッド像の空間周波数成分を除去するフィルタリング処理を施すことにより、モアレあるいはエリアジングが低減した観察しやすい画像を得る画像信号生成方法（特開平３−１１４０３９号公報等）を提案しているが、上記画像信号生成方法は、グリッド像の空間周波数成分を除去するフィルタリング処理を行なっているため、高調波成分を除去することができず、その結果、この高調波成分に起因するエリアジングが発生し、モアレの原因となる。さらに、このようなエリアジングやモアレを含む画像を拡大縮小した場合、さらなるエリアジングやモアレを生じることから、診断に影響を及ぼすおそれがある。従って、本出願人は、さらに、グリッド像の空間周波数の２倍以上のサンプリング周波数で画像を読み取り、グリッド像の高調波成分を除去するフィルタ処理を施した後、所望のサンプリング周波数で再サンプリングすることにより上記エリアジングあるいはモアレが生じることのない画像信号を得る画像信号生成方法を提案している（特願２０００−２５７６６８号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の画像信号生成方法のようにグリッド像の空間周波数の２倍以上といった細かいサンプリング周波数でサンプリングした場合、そのサンプリングをする処理時間が長くなり、また、データ量も多くなるのでその多量なデータに対する画像処理などの処理時間も長くなってしまう。さらに、フィルタリング処理によりすべての高調波成分を落とすにはフィルタが急峻な減衰特性を持つようにフィルタサイズを大きくする必要がありコストアップの原因ともなる。
【０００７】
また、医用画像については、画像診断に必要な画像の空間周波数成分は比較的低い周波数成分に分布しているため、上記エリアジングが画像の比較的高い周波数成分に存在しても特に問題にならないことが多い。
【０００８】
本発明は、上記のような事情を鑑み、画像信号を生成するための処理時間の短縮化およびコストの削減を図ることができる画像信号生成方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像信号生成方法は、所定の周的パターンを含む原画像を、所望のサンプリング周波数よりも高い周波数によりサンプリングして読み取って初期画像信号を得、該初期画像信号を所望のサンプリング周波数により再サンプリングして画像信号を生成する画像信号生成方法において、所定の周期パターンに起因する折り返し歪成分が、所定の周波数以上となるように画像信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
ここで、上記「所定の周期パターン」とは、例えば、グリッドを利用して放射線画像を撮影した場合のグリッド像などを意味するが、この所定の周期パターンにより高調波成分が生じる場合にはこれも含むものとする。
【００１１】
また、上記「折り返し歪成分」とは、理論上発生し得る折り返し歪成分の全てではなく、画像を観察する上で妨げとなる成分のみを指すものであり、レスポンスが低く（例えば超低周波成分の５％未満）実質上問題とならない成分は無視するものとする。
【００１２】
また、上記「所定の周期パターンに起因する折り返し歪成分が、所定の周波数以上となるように画像信号を生成する」とは、例えば、放射線画像においては、画像診断に有用な画像の空間周波数成分は主に３ｃｙｃｌｅ／ｍｍよりも低い周波数に分布しているので、所定の周期パターンに起因する折り返し歪成分が３ｃｙｃｌｅ以上の周波数となるように画像信号を生成することを意味する。
【００１３】
具体的に４本／ｍｍのグリッドを使用して撮影した蓄積性蛍光体シートを読み取り、画素密度１０画素／ｍｍの画像信号を生成する場合を例にとって説明する。４本／ｍｍのグリッドを使用して撮影した上記蛍光体シートを読み取ったアナログ信号にはグリッド像である４ｃｙｃｌｅ／ｍｍの信号に加え、第２次高調波成分の８ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、第3次高調波成分の１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍが含まれる（第３次以上の高調波成分についてはレスポンスが無視できる程小さいと仮定する）。そして、この画像信号に対して従来は、これらの高調波成分に応じた折り返し歪成分が生じないように４０ｃｙｃｌｅ／ｍｍ程度（グリッド像の高調波成分で一番高い周波数成分の２倍以上）のサンプリングでサンプリングを行なっていたが、本発明では、これよりも低い例えば１５ｃｙｃｌｅ／ｍｍの周波数でサンプリングを行なう。このとき、ナイキスト周波数は７．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなるため、４ｃｙｃｌｅ／ｍｍのグリッド像に対し１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が発生し、８ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対しては７ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が発生し、１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対しては３ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪成分が発生するが、どの折り返し歪成分も３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上となっている。
【００１４】
次に、画素密度１０画素／ｍｍの画像データを得るために、周波数１５ｃｙｃｌｅ／ｍｍでサンプリングして得られた上記画像信号（初期画像信号）を２／３に縮小する。この２／３に縮小する際、上記サンプリングのときに発生した折り返し歪成分に対する折り返し歪成分が３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以下に発生してしまうため、例えば、以下のような処理を行なう。まず、周波数１５ｃｙｃｌｅ／ｍｍでサンプリングして得られた上記画像信号の各画素の間に値０の画素を挿入することにより２倍拡大する。そしてこの２倍に拡大された画像を１／３に縮小すると（周波数１０ｃｙｃｌｅ／ｍｍで再サンプリングすることに相当する）、ナイキスト周波数が５ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなるため、上記８ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が発生し、１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して５ｃｙｃｌｅ／ｍｍおよび０ｃｙｃｌｅ／ｍｍでそれぞれ折り返して１ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が発生し、１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して５ｃｙｃｌｅ／ｍｍおよび０ｃｙｃｌｅ／ｍｍでそれぞれ折り返して２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が発生してしまう。従って、上記１／３の縮小処理を行なう前にフィルタリング処理を行なうことにより上記８ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍおよび１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分を削除または低減する。
【００１５】
上記のように処理することにより高調波成分を含むグリッド像に起因する折り返し歪を３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上とすることができる。
【００１６】
本発明の画像信号生成装置は、所定の周的パターンを含む原画像を、所望のサンプリング周波数よりも高い周波数によりサンプリングして読み取って初期画像信号を得る画像読取手段と、初期画像信号を所望のサンプリング周波数により再サンプリングして画像信号を生成する再サンプリング手段とを備えた画像信号生成装置において、所定の周期パターンに起因する折り返し歪成分が、所定の周波数以上となるように画像信号を生成するものであることを特徴とする。
【００１７】
また、画像読取手段を、折り返し歪成分が所定の周波数以上となるようなサンプリング周波数によりサンプリングするものとすることができる。
【００１８】
また、再サンプリングにより所定の周波数成分以下に折り返し歪成分を生じさせる初期画像信号の周波数成分を抑制するフィルタリング処理を初期画像信号に施すフィルタリング手段を有し、そのフィルタリング手段によりフィルタリング処理が施された後、再サンプリング手段により再サンプリング処理を施すようにすることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による画像信号生成方法および装置によれば、所定の周期パターンに起因する折り返し歪成分が、所定の周波数以上となるように画像信号を生成するようにしたので、比較的低い周波数でサンプリングすることができ、画像信号を生成するための処理時間の短縮化を図ることができる。
【００２０】
また、初期画像信号にフィルタリング処理を施した後、再サンプリング処理を施すようにした場合には、すべての高調波成分を落とす必要がないので、急峻な減衰特性を持つフィルタを使用しなくてもよくコストの削減を図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の画像信号生成方法を実施する画像信号生成装置の一実施の形態を適用した放射線画像読取装置について説明する。
【００２２】
まず、本実施の形態において読み取られる蓄積性蛍光体シートについて説明を行なう。図１は、放射線画像撮影装置の一例の概略を示す図である。
【００２３】
放射線源１から放射された放射線２は、被写体３を経由して、さらにグリッド４を経由して蓄積性蛍光体シート７を照射する。グリッド４は４本／mmのピッチで鉛４ａとアルミニウム４ｂとが交互に配置されている。放射線２は、鉛４ａには遮ぎられ、アルミニウム４ｂは透過してシート７を照射する。このためシート７には被写体３の放射線画像とともに４本／mmのグリッド像が蓄積記録される。被写体３内で散乱された放射線２ａはグリッド４に斜めに入射するためグリッド４に遮られ、またはグリッド４により反射されてシート７には照射されず、したがってシート７には散乱放射線の照射の少ない鮮鋭な放射線画像が蓄積記録される。なお、グリッド像の空間周波数は４ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなる。
【００２４】
図２は、グリッドを使用して撮影を行うことにより蓄積性蛍光体シート７に蓄積記録された、被写体像（図の斜線部）にグリッド像（図の縦縞）が重畳された放射線画像を示す図である。このようにシート７には被写体像５とグリッド像６とが重畳された放射線画像が記録される。
【００２５】
次に、本実施の形態の放射線画像読取装置について説明する。図３は、放射線画像読取装置の一例の斜視図である。
【００２６】
所定位置にセットされた放射線画像が記録された蓄積性蛍光体シート７は、図示しない駆動手段により駆動されるエンドレスベルト等のシート搬送手段１９により、矢印Ｙ方向に搬送（副走査）される。この際、シート７の搬送方向がグリッド像６と直交する方向となるように、シート７がシート搬送手段１９にセットされる。一方、レーザ光源２０から発せられた光ビーム２１はモータ１８により駆動され矢印方向に高速回転する回転多面鏡２２によって反射偏向され、ｆθレンズ等の集束レンズ２３を通過した後、ミラー１７により光路を変えてシート７に入射し副走査の方向（矢印Ｙ方向）と略垂直な矢印Ｘ方向に主走査する。ここで、本実施形態においては、放射線画像を再生する際のサンプリングピッチを１０本／mm（ナイキスト周波数を５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）とし、主走査および副走査のサンプリングピッチは１５画素／mm（ナイキスト周波数として７．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）とする。光ビーム21が照射されたシート７の箇所からは、蓄積記録されている放射線画像情報に応じた光量の輝尽発光光１６が発散され、この輝尽発光光１６は光ガイド２４によって導かれ、フォトマルチプライヤ（光電子増倍管）２５によって光電的に検出される。そして、放射線画像を表す輝尽発光光１６がフォトマルチプライヤ２５によって電気信号に変換され、アナログ信号Ｓ０はログアンプ２６で対数的に増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２７に出力される。
【００２７】
次いで、本実施の形態の放射線画像読取装置において、高調波成分を含むグリッド像の空間周波数成分に起因する折り返し歪み成分が所定の周波数以上となるように画像信号を生成する作用について説明をする。なお、本実施の形態では、上記折り返し歪成分が３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上となるように、画素密度１０画素／ｍｍの画像データを生成する。これは、医療用画像においては、空間周波数３ｃｙｃｌｅ／ｍｍよりも低い周波数に有効な信号成分が多いため、この空間周波数成分以上のノイズについてはそれ程画像診断において大きな影響を及ぼさないからである。
【００２８】
上記のように４本／ｍｍのグリッドを使用して撮影したシート７を読み取って得られた上記アナログ信号Ｓ０には、グリッド像の空間周波数４ｃｙｃｌｅ／ｍｍとその２次高調波の８ｃｙｃｌｅ／ｍｍおよび３次高調波の１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍが含まれている。なお、３次以上の高調波についてはそのレスポンスが無視できる程小さいと過程すると、アナログ信号Ｓ０の周波数特性は図４に示すようになる。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器２７は、アナログ信号Ｓ０を１５画素／ｍｍのサンプリング間隔でサンプリングしてデジタル化し、デジタルの画像データＳ１を拡大処理手段２８に出力する。このとき、Ａ／Ｄ変換器２７から出力される画像データＳ１の周波数特性は図５に示すようになる。なお、図５、図７、図８、図１０および図１に示す周波数特性は、グリッド像の空間周波数成分、その高調波成分および折り返し歪成分のみを矢印で示している。１５画素／ｍｍのサンプリング間隔でサンプリングした場合、ナイキスト周波数は７．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなるので、その折り返し歪は、図５に示すようにグリッド像の空間周波数成分４ｃｙｃｌｅ／ｍｍに対して１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、２次高調波成分８ｃｙｃｌｅ／ｍｍに対して７ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、３次高調波成分１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍに対して３ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分が現われることになる。
【００３０】
次に、このＡ／Ｄ変換器２７から出力された画像データＳ１から画素密度１０画素／ｍｍの画像データを得るために、２／３縮小処理を画像データＳ１に施す。この２／３縮小処理は、画像データＳ１を２倍に拡大し、フィルタリング処理を施した後、１／３間引き（１／３縮小）することにより施される。
【００３１】
まず、画像データＳ１は拡大処理手段２８に出力され２倍に拡大されるが、この２倍拡大処理は各画素間に０値の画素を挿入することにより行なわれる。この２倍拡大処理は画像データＳ１を３０画素／ｍｍのサンプリング間隔で再サンプリングに相当するため、ナイキスト周波数が１５ｃｙｃｌｅ／ｍｍに変わるが、周波数特性は図５に示したものと変化はない。
【００３２】
拡大処理手段２８により拡大処理の施された画像信号Ｓ４はフィルタリング手段２９に出力される。ここで、フィルタリング手段２９は、例えば、図６に示すような周波数特性を持つフィルタでフィルタリング処理を行なうことにより、８ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分を除去する。これは、８ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分が存在すると後述する再サンプリングの際、３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以下の折り返し歪成分の発生原因となるからである。従って、画像データＳ４にフィルタリング処理を施した画像データＳ５の周波数特性は図７に示すようになる。
【００３３】
フィルタリング手段２９から出力された画像データＳ５は、再サンプリング手段３０に入力される。再サンプリング手段３０では、画像データＳ５に１／３間引き処理を施すことにより、画素密度１０画素／ｍｍの画像データを得ることができる。なお、１／３間引き処理とは、画像データＳ５により表される画像の１／３のサイズとなるように、画像データＳ５の主副走査方向の画素数を１／３とするように間引く処理をいい、周波数１０ｃｙｃｌｅ／ｍｍ（ナイキスト周波数５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）で再サンプリングを行なうことに相当する処理である。従って、このとき、図８に示すように４ｃｙｃｌｅ／ｍｍの周波数成分に対して６ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が生じるが、３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以下の折り返し歪は生じることは回避することができる。
【００３４】
また、上記実施の形態では、グリッド像の空間周波数成分の高調波成分に起因する折り返し歪み成分が３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上となるように画像信号を生成するようにしたが、２ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上となるようにしてもよい。
【００３５】
この場合には、フィルタリング手段２９において、例えば、図９に示すような周波数特性を持つフィルタでフィルタリング処理を行なうことにより、１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分を除去する。その結果、画像データＳ４にフィルタリング処理を施した画像データＳ５の周波数特性は図１０に示すようになる。画像データＳ５は、上記実施の形態と同様に再サンプリング手段３０において、画像データＳ５に１／３間引き処理を施すことにより、画素密度１０画素／ｍｍの画像データを得ることができる。そして、このとき、図１１に示すように４ｃｙｃｌｅ／ｍｍの周波数成分に対して６ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、３ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して７ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、７ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、８ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が生じるが、２ｃｙｃｌｅ／ｍｍより低い周波数の折り返し歪が生じることは回避することができる。
【００３６】
また、上記の特定のグリッドだけでなく、３．４本／ｍｍ以上の任意のグリッドを対象とすることもできる。例えば、放射線画像読取装置の特性上、１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上のレスポンスが無視できるほど小さい場合には、１５画素／ｍｍでサンプリングし、上記のような０挿入２倍拡大処理後、７ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分を除去するフィルタリング処理を施し、１／３間引き処理を施せば、３．４本／ｍｍ以上の任意のグリッド周波数成分について３ｃｙｃｌｅ／ｍｍより低周波の折り返し歪が生じることを回避することができる。
【００３７】
また、上記実施の形態において再サンプリングを行なった後の画像信号に対して、所定の周波数をカットオフするローパスフィルタを施すことにより、グリッド像を除去した画像を生成することができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態では蓄積性蛍光体シートを読み取って放射線画像を得る場合を例に説明したが、それに限らず、放射線固体検出器等によって放射線画像を得る場合にも本発明の画像信号生成方法および装置を適用することができる。その場合、上記「サンプリング」は放射線固体検出器を構成する複数の検出素子により放射線（もしくは放射線の照射により生じた光や静電潜像）を電気信号に変換する工程、上記「再サンプリング」が上記電気信号を再サンプリングする工程が相当する。
【００３９】
上記実施の形態による放射線画像読取装置によれば、高調波成分を含むグリッド像に起因する折り返し歪成分が、所定の周波数以上となるように画像信号を生成するようにしたので、比較的低い周波数でサンプリングすることができ、画像信号を生成するための処理時間の短縮化を図ることができる。また、フィルタリング処理によりすべての高調波成分を落とす必要がないので、急峻な減衰特性を持つフィルタを使用しなくてもよくコストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】放射線画像撮影装置の一例を示す図
【図２】グリッドを用いて撮影を行うことにより得られた放射線画像を示す図
【図３】本発明による画像信号生成装置の一実施の形態を適用した放射線画像読取装置の概略構成を示す図
【図４】４本／ｍｍのグリッドを使用して撮影した蛍光体シートを読み取って得られたアナログ信号の周波数特性
【図５】アナログ信号を１５画素／ｍｍのサンプリング間隔でサンプリングしたときの画像データの周波数特性
【図６】８ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分を除去するフィルタの特性を示す図
【図７】図６に示すフィルタによりフィルタリング処理を施した画像データの周波数特性
【図８】図７に示す画像データに再サンプリング処理を施した後の周波数特性
【図９】１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分を除去するフィルタの特性を示す図
【図１０】図９に示すフィルタによりフィルタリング処理を施した画像データの周波数特性
【図１１】図１０に示す画像データに再サンプリング処理を施した後の周波数特性
【符号の説明】
１ 放射線源
４ グリッド
５ 被写体像
６ グリッド像
７ 蓄積性蛍光体シート
１０ 放射線画像読取手段
１６ 輝尽発光光
１７ ミラー
１８ モータ
２０ レーザ光源
２１ 光ビーム
２２ 回転多面鏡
２４ 光ガイド
２５ フォトマルチプライヤ
２６ ログアンプ
２７ Ａ／Ｄ変換器
２８ 拡大処理手段
２９ フィルタリング手段
３０ 再サンプリング手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の周期パターンを含む原画像が記録された記録媒体を読み取って画像信号を生成する画像信号生成方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、所定の記録媒体（フィルム、紙等）に記録された原画像をスキャナ等により読み取って得られた画像信号に基づいて再生画像をプリンタ等から出力するといった画像再生システムが多くの分野で利用されている。
【０００３】
特に、医療分野では、放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）を照射するとこの放射線エネルギーの一部が蓄積され、その後可視光等の励起光を照射すると蓄積されたエネルギーに応じた光量の輝尽発光光を放射する蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、人体等の被写体の放射線画像を一旦シート状の蓄積性蛍光体に撮影記録し、蓄積性蛍光体シートを副走査方向に搬送しつつ、レーザ光等の励起光で主走査して輝尽発光光を発生させ、得られた輝尽発光光をフォトマルチプライヤ等の読取手段により光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて被写体の放射線画像をフィルム等の記録媒体、ＣＲＴ等に可視像として出力させる放射線記録再生システムが提案されている（特開昭５５５−１２４２９号、同５６−１１３９５号、同５５−１６３４７２号、同５６−１６４６４５号、同５５−１１６３４０号公報等）。
【０００４】
ここで、上述した蓄積性蛍光体シートなどに被写体の放射線画像を撮影記録する際に、被写体により散乱された放射線がシートに照射されないように４本／mm程度の細かなピッチで放射線の透過しない鉛等と透過しやすいアルミニウムや木材等とが交互に配置されたグリッドを被写体とシートとの間に配置して撮影を行うことがある。グリッドを用いて撮影を行うと被写体により散乱された放射線がシートに照射されにくくなるため、被写体の放射線画像のコントラストを向上させることができるが、このグリッド像が含まれた画像を拡大縮小すると、拡大縮小率に応じて折り返しによるエリアジングが生じる。さらに、エリアジングがグリッド像等の空間周波数と重なると、細かな縞模様（モアレ）が生じ、再生画像が見難いものとなってしまう。
【０００５】
そこで、本出願人は、グリッド像の空間周波数成分を除去するフィルタリング処理を施すことにより、モアレあるいはエリアジングが低減した観察しやすい画像を得る画像信号生成方法（特開平３−１１４０３９号公報等）を提案しているが、上記画像信号生成方法は、グリッド像の空間周波数成分を除去するフィルタリング処理を行なっているため、高調波成分を除去することができず、その結果、この高調波成分に起因するエリアジングが発生し、モアレの原因となる。さらに、このようなエリアジングやモアレを含む画像を拡大縮小した場合、さらなるエリアジングやモアレを生じることから、診断に影響を及ぼすおそれがある。従って、本出願人は、さらに、グリッド像の空間周波数の２倍以上のサンプリング周波数で画像を読み取り、グリッド像の高調波成分を除去するフィルタ処理を施した後、所望のサンプリング周波数で再サンプリングすることにより上記エリアジングあるいはモアレが生じることのない画像信号を得る画像信号生成方法を提案している（特願２０００−２５７６６８号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の画像信号生成方法のようにグリッド像の空間周波数の２倍以上といった細かいサンプリング周波数でサンプリングした場合、そのサンプリングをする処理時間が長くなり、また、データ量も多くなるのでその多量なデータに対する画像処理などの処理時間も長くなってしまう。さらに、フィルタリング処理によりすべての高調波成分を落とすにはフィルタが急峻な減衰特性を持つようにフィルタサイズを大きくする必要がありコストアップの原因ともなる。
【０００７】
また、医用画像については、画像診断に必要な画像の空間周波数成分は比較的低い周波数成分に分布しているため、上記エリアジングが画像の比較的高い周波数成分に存在しても特に問題にならないことが多い。
【０００８】
本発明は、上記のような事情を鑑み、画像信号を生成するための処理時間の短縮化およびコストの削減を図ることができる画像信号生成方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像信号生成方法は、所定の周的パターンを含む原画像を、所望のサンプリング周波数よりも高い周波数によりサンプリングして読み取って初期画像信号を得、該初期画像信号を所望のサンプリング周波数により再サンプリングして画像信号を生成する画像信号生成方法において、所定の周期パターンに起因する折り返し歪成分が、所定の周波数以上となるように画像信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
ここで、上記「所定の周期パターン」とは、例えば、グリッドを利用して放射線画像を撮影した場合のグリッド像などを意味するが、この所定の周期パターンにより高調波成分が生じる場合にはこれも含むものとする。
【００１１】
また、上記「折り返し歪成分」とは、理論上発生し得る折り返し歪成分の全てではなく、画像を観察する上で妨げとなる成分のみを指すものであり、レスポンスが低く（例えば超低周波成分の５％未満）実質上問題とならない成分は無視するものとする。
【００１２】
また、上記「所定の周期パターンに起因する折り返し歪成分が、所定の周波数以上となるように画像信号を生成する」とは、例えば、放射線画像においては、画像診断に有用な画像の空間周波数成分は主に３ｃｙｃｌｅ／ｍｍよりも低い周波数に分布しているので、所定の周期パターンに起因する折り返し歪成分が３ｃｙｃｌｅ以上の周波数となるように画像信号を生成することを意味する。
【００１３】
具体的に４本／ｍｍのグリッドを使用して撮影した蓄積性蛍光体シートを読み取り、画素密度１０画素／ｍｍの画像信号を生成する場合を例にとって説明する。４本／ｍｍのグリッドを使用して撮影した上記蛍光体シートを読み取ったアナログ信号にはグリッド像である４ｃｙｃｌｅ／ｍｍの信号に加え、第２次高調波成分の８ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、第3次高調波成分の１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍが含まれる（第３次以上の高調波成分についてはレスポンスが無視できる程小さいと仮定する）。そして、この画像信号に対して従来は、これらの高調波成分に応じた折り返し歪成分が生じないように４０ｃｙｃｌｅ／ｍｍ程度（グリッド像の高調波成分で一番高い周波数成分の２倍以上）のサンプリングでサンプリングを行なっていたが、本発明では、これよりも低い例えば１５ｃｙｃｌｅ／ｍｍの周波数でサンプリングを行なう。このとき、ナイキスト周波数は７．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなるため、４ｃｙｃｌｅ／ｍｍのグリッド像に対し１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が発生し、８ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対しては７ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が発生し、１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対しては３ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪成分が発生するが、どの折り返し歪成分も３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上となっている。
【００１４】
次に、画素密度１０画素／ｍｍの画像データを得るために、周波数１５ｃｙｃｌｅ／ｍｍでサンプリングして得られた上記画像信号（初期画像信号）を２／３に縮小する。この２／３に縮小する際、上記サンプリングのときに発生した折り返し歪成分に対する折り返し歪成分が３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以下に発生してしまうため、例えば、以下のような処理を行なう。まず、周波数１５ｃｙｃｌｅ／ｍｍでサンプリングして得られた上記画像信号の各画素の間に値０の画素を挿入することにより２倍拡大する。そしてこの２倍に拡大された画像を１／３に縮小すると（周波数１０ｃｙｃｌｅ／ｍｍで再サンプリングすることに相当する）、ナイキスト周波数が５ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなるため、上記８ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が発生し、１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して５ｃｙｃｌｅ／ｍｍおよび０ｃｙｃｌｅ／ｍｍでそれぞれ折り返して１ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が発生し、１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して５ｃｙｃｌｅ／ｍｍおよび０ｃｙｃｌｅ／ｍｍでそれぞれ折り返して２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が発生してしまう。従って、上記１／３の縮小処理を行なう前にフィルタリング処理を行なうことにより上記８ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍおよび１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分を削除または低減する。
【００１５】
上記のように処理することにより高調波成分を含むグリッド像に起因する折り返し歪を３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上とすることができる。
【００１６】
本発明の画像信号生成装置は、所定の周的パターンを含む原画像を、所望のサンプリング周波数よりも高い周波数によりサンプリングして読み取って初期画像信号を得る画像読取手段と、初期画像信号を所望のサンプリング周波数により再サンプリングして画像信号を生成する再サンプリング手段とを備えた画像信号生成装置において、所定の周期パターンに起因する折り返し歪成分が、所定の周波数以上となるように画像信号を生成するものであることを特徴とする。
【００１７】
また、画像読取手段を、折り返し歪成分が所定の周波数以上となるようなサンプリング周波数によりサンプリングするものとすることができる。
【００１８】
また、再サンプリングにより所定の周波数成分以下に折り返し歪成分を生じさせる初期画像信号の周波数成分を抑制するフィルタリング処理を初期画像信号に施すフィルタリング手段を有し、そのフィルタリング手段によりフィルタリング処理が施された後、再サンプリング手段により再サンプリング処理を施すようにすることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による画像信号生成方法および装置によれば、所定の周期パターンに起因する折り返し歪成分が、所定の周波数以上となるように画像信号を生成するようにしたので、比較的低い周波数でサンプリングすることができ、画像信号を生成するための処理時間の短縮化を図ることができる。
【００２０】
また、初期画像信号にフィルタリング処理を施した後、再サンプリング処理を施すようにした場合には、すべての高調波成分を落とす必要がないので、急峻な減衰特性を持つフィルタを使用しなくてもよくコストの削減を図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の画像信号生成方法を実施する画像信号生成装置の一実施の形態を適用した放射線画像読取装置について説明する。
【００２２】
まず、本実施の形態において読み取られる蓄積性蛍光体シートについて説明を行なう。図１は、放射線画像撮影装置の一例の概略を示す図である。
【００２３】
放射線源１から放射された放射線２は、被写体３を経由して、さらにグリッド４を経由して蓄積性蛍光体シート７を照射する。グリッド４は４本／mmのピッチで鉛４ａとアルミニウム４ｂとが交互に配置されている。放射線２は、鉛４ａには遮ぎられ、アルミニウム４ｂは透過してシート７を照射する。このためシート７には被写体３の放射線画像とともに４本／mmのグリッド像が蓄積記録される。被写体３内で散乱された放射線２ａはグリッド４に斜めに入射するためグリッド４に遮られ、またはグリッド４により反射されてシート７には照射されず、したがってシート７には散乱放射線の照射の少ない鮮鋭な放射線画像が蓄積記録される。なお、グリッド像の空間周波数は４ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなる。
【００２４】
図２は、グリッドを使用して撮影を行うことにより蓄積性蛍光体シート７に蓄積記録された、被写体像（図の斜線部）にグリッド像（図の縦縞）が重畳された放射線画像を示す図である。このようにシート７には被写体像５とグリッド像６とが重畳された放射線画像が記録される。
【００２５】
次に、本実施の形態の放射線画像読取装置について説明する。図３は、放射線画像読取装置の一例の斜視図である。
【００２６】
所定位置にセットされた放射線画像が記録された蓄積性蛍光体シート７は、図示しない駆動手段により駆動されるエンドレスベルト等のシート搬送手段１９により、矢印Ｙ方向に搬送（副走査）される。この際、シート７の搬送方向がグリッド像６と直交する方向となるように、シート７がシート搬送手段１９にセットされる。一方、レーザ光源２０から発せられた光ビーム２１はモータ１８により駆動され矢印方向に高速回転する回転多面鏡２２によって反射偏向され、ｆθレンズ等の集束レンズ２３を通過した後、ミラー１７により光路を変えてシート７に入射し副走査の方向（矢印Ｙ方向）と略垂直な矢印Ｘ方向に主走査する。ここで、本実施形態においては、放射線画像を再生する際のサンプリングピッチを１０本／mm（ナイキスト周波数を５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）とし、主走査および副走査のサンプリングピッチは１５画素／mm（ナイキスト周波数として７．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）とする。光ビーム21が照射されたシート７の箇所からは、蓄積記録されている放射線画像情報に応じた光量の輝尽発光光１６が発散され、この輝尽発光光１６は光ガイド２４によって導かれ、フォトマルチプライヤ（光電子増倍管）２５によって光電的に検出される。そして、放射線画像を表す輝尽発光光１６がフォトマルチプライヤ２５によって電気信号に変換され、アナログ信号Ｓ０はログアンプ２６で対数的に増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２７に出力される。
【００２７】
次いで、本実施の形態の放射線画像読取装置において、高調波成分を含むグリッド像の空間周波数成分に起因する折り返し歪み成分が所定の周波数以上となるように画像信号を生成する作用について説明をする。なお、本実施の形態では、上記折り返し歪成分が３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上となるように、画素密度１０画素／ｍｍの画像データを生成する。これは、医療用画像においては、空間周波数３ｃｙｃｌｅ／ｍｍよりも低い周波数に有効な信号成分が多いため、この空間周波数成分以上のノイズについてはそれ程画像診断において大きな影響を及ぼさないからである。
【００２８】
上記のように４本／ｍｍのグリッドを使用して撮影したシート７を読み取って得られた上記アナログ信号Ｓ０には、グリッド像の空間周波数４ｃｙｃｌｅ／ｍｍとその２次高調波の８ｃｙｃｌｅ／ｍｍおよび３次高調波の１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍが含まれている。なお、３次以上の高調波についてはそのレスポンスが無視できる程小さいと過程すると、アナログ信号Ｓ０の周波数特性は図４に示すようになる。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器２７は、アナログ信号Ｓ０を１５画素／ｍｍのサンプリング間隔でサンプリングしてデジタル化し、デジタルの画像データＳ１を拡大処理手段２８に出力する。このとき、Ａ／Ｄ変換器２７から出力される画像データＳ１の周波数特性は図５に示すようになる。なお、図５、図７、図８、図１０および図１に示す周波数特性は、グリッド像の空間周波数成分、その高調波成分および折り返し歪成分のみを矢印で示している。１５画素／ｍｍのサンプリング間隔でサンプリングした場合、ナイキスト周波数は７．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなるので、その折り返し歪は、図５に示すようにグリッド像の空間周波数成分４ｃｙｃｌｅ／ｍｍに対して１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、２次高調波成分８ｃｙｃｌｅ／ｍｍに対して７ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、３次高調波成分１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍに対して３ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分が現われることになる。
【００３０】
次に、このＡ／Ｄ変換器２７から出力された画像データＳ１から画素密度１０画素／ｍｍの画像データを得るために、２／３縮小処理を画像データＳ１に施す。この２／３縮小処理は、画像データＳ１を２倍に拡大し、フィルタリング処理を施した後、１／３間引き（１／３縮小）することにより施される。
【００３１】
まず、画像データＳ１は拡大処理手段２８に出力され２倍に拡大されるが、この２倍拡大処理は各画素間に０値の画素を挿入することにより行なわれる。この２倍拡大処理は画像データＳ１を３０画素／ｍｍのサンプリング間隔で再サンプリングに相当するため、ナイキスト周波数が１５ｃｙｃｌｅ／ｍｍに変わるが、周波数特性は図５に示したものと変化はない。
【００３２】
拡大処理手段２８により拡大処理の施された画像信号Ｓ４はフィルタリング手段２９に出力される。ここで、フィルタリング手段２９は、例えば、図６に示すような周波数特性を持つフィルタでフィルタリング処理を行なうことにより、８ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分を除去する。これは、８ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分が存在すると後述する再サンプリングの際、３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以下の折り返し歪成分の発生原因となるからである。従って、画像データＳ４にフィルタリング処理を施した画像データＳ５の周波数特性は図７に示すようになる。
【００３３】
フィルタリング手段２９から出力された画像データＳ５は、再サンプリング手段３０に入力される。再サンプリング手段３０では、画像データＳ５に１／３間引き処理を施すことにより、画素密度１０画素／ｍｍの画像データを得ることができる。なお、１／３間引き処理とは、画像データＳ５により表される画像の１／３のサイズとなるように、画像データＳ５の主副走査方向の画素数を１／３とするように間引く処理をいい、周波数１０ｃｙｃｌｅ／ｍｍ（ナイキスト周波数５ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）で再サンプリングを行なうことに相当する処理である。従って、このとき、図８に示すように４ｃｙｃｌｅ／ｍｍの周波数成分に対して６ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が生じるが、３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以下の折り返し歪は生じることは回避することができる。
【００３４】
また、上記実施の形態では、グリッド像の空間周波数成分の高調波成分に起因する折り返し歪み成分が３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上となるように画像信号を生成するようにしたが、２ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上となるようにしてもよい。
【００３５】
この場合には、フィルタリング手段２９において、例えば、図９に示すような周波数特性を持つフィルタでフィルタリング処理を行なうことにより、１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分を除去する。その結果、画像データＳ４にフィルタリング処理を施した画像データＳ５の周波数特性は図１０に示すようになる。画像データＳ５は、上記実施の形態と同様に再サンプリング手段３０において、画像データＳ５に１／３間引き処理を施すことにより、画素密度１０画素／ｍｍの画像データを得ることができる。そして、このとき、図１１に示すように４ｃｙｃｌｅ／ｍｍの周波数成分に対して６ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、３ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して７ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、７ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して３ｃｙｃｌｅ／ｍｍ、８ｃｙｃｌｅ／ｍｍの成分に対して２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの折り返し歪が生じるが、２ｃｙｃｌｅ／ｍｍより低い周波数の折り返し歪が生じることは回避することができる。
【００３６】
また、上記の特定のグリッドだけでなく、３．４本／ｍｍ以上の任意のグリッドを対象とすることもできる。例えば、放射線画像読取装置の特性上、１２ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上のレスポンスが無視できるほど小さい場合には、１５画素／ｍｍでサンプリングし、上記のような０挿入２倍拡大処理後、７ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分を除去するフィルタリング処理を施し、１／３間引き処理を施せば、３．４本／ｍｍ以上の任意のグリッド周波数成分について３ｃｙｃｌｅ／ｍｍより低周波の折り返し歪が生じることを回避することができる。
【００３７】
また、上記実施の形態において再サンプリングを行なった後の画像信号に対して、所定の周波数をカットオフするローパスフィルタを施すことにより、グリッド像を除去した画像を生成することができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態では蓄積性蛍光体シートを読み取って放射線画像を得る場合を例に説明したが、それに限らず、放射線固体検出器等によって放射線画像を得る場合にも本発明の画像信号生成方法および装置を適用することができる。その場合、上記「サンプリング」は放射線固体検出器を構成する複数の検出素子により放射線（もしくは放射線の照射により生じた光や静電潜像）を電気信号に変換する工程、上記「再サンプリング」が上記電気信号を再サンプリングする工程が相当する。
【００３９】
上記実施の形態による放射線画像読取装置によれば、高調波成分を含むグリッド像に起因する折り返し歪成分が、所定の周波数以上となるように画像信号を生成するようにしたので、比較的低い周波数でサンプリングすることができ、画像信号を生成するための処理時間の短縮化を図ることができる。また、フィルタリング処理によりすべての高調波成分を落とす必要がないので、急峻な減衰特性を持つフィルタを使用しなくてもよくコストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】放射線画像撮影装置の一例を示す図
【図２】グリッドを用いて撮影を行うことにより得られた放射線画像を示す図
【図３】本発明による画像信号生成装置の一実施の形態を適用した放射線画像読取装置の概略構成を示す図
【図４】４本／ｍｍのグリッドを使用して撮影した蛍光体シートを読み取って得られたアナログ信号の周波数特性
【図５】アナログ信号を１５画素／ｍｍのサンプリング間隔でサンプリングしたときの画像データの周波数特性
【図６】８ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分を除去するフィルタの特性を示す図
【図７】図６に示すフィルタによりフィルタリング処理を施した画像データの周波数特性
【図８】図７に示す画像データに再サンプリング処理を施した後の周波数特性
【図９】１１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の周波数成分を除去するフィルタの特性を示す図
【図１０】図９に示すフィルタによりフィルタリング処理を施した画像データの周波数特性
【図１１】図１０に示す画像データに再サンプリング処理を施した後の周波数特性
【符号の説明】
１ 放射線源
４ グリッド
５ 被写体像
６ グリッド像
７ 蓄積性蛍光体シート
１０ 放射線画像読取手段
１６ 輝尽発光光
１７ ミラー
１８ モータ
２０ レーザ光源
２１ 光ビーム
２２ 回転多面鏡
２４ 光ガイド
２５ フォトマルチプライヤ
２６ ログアンプ
２７ Ａ／Ｄ変換器
２８ 拡大処理手段
２９ フィルタリング手段
３０ 再サンプリング手段
Claims (4)
- 所定の周波数よりも高い周波数を有する周期パターンを含む原画像を、前記所定の周波数よりも高い周波数をナイキスト周波数とする所望のサンプリング周波数よりも高い周波数によりサンプリングして読み取って初期画像信号を得、該初期画像信号にフィルタリング処理を施した後、前記所望のサンプリング周波数により再サンプリングして画像信号を生成する画像信号生成方法において、
前記周期パターンの周波数成分と該周波数成分の高調波成分とに起因する折り返し歪成分が前記所定の周波数以上となるようなサンプリング周波数によりサンプリングして前記初期画像信号を得、
前記再サンプリングにより前記所定の周波数より小さい折り返し歪成分を生じさせる前記初期画像信号の周波数成分を抑制するとともに、前記所定の周波数以上の折り返し歪成分を生じさせる前記初期画像信号における前記周期パターンに起因する周波数成分の少なくとも一部を除去しないフィルタリング処理を前記初期画像信号に施した後、前記再サンプリングを行って前記画像信号を生成することを特徴とする画像信号生成方法。 - 前記原画像が、グリッドを使用して撮影された放射線画像であり、前記所定の周期パターンが静止グリッド像であるとともに前記所定の周波数が３ｃｙｃｌｅ／ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の画像信号生成方法。
- 所定の周波数よりも高い周波数を有する周期パターンを含む原画像を、前記所定の周波数よりも高い周波数をナイキスト周波数とする所望のサンプリング周波数よりも高い周波数によりサンプリングして読み取って初期画像信号を得る画像読取手段と、前記初期画像信号にフィルタリング処理を施すフィルタリング手段と、該フィルタリング手段によりフィルタリング処理の施された前記初期画像信号を前記所望のサンプリング周波数により再サンプリングして画像信号を生成する再サンプリング手段とを備えた画像信号生成装置において、
前記画像読取手段が、少なくとも前記周期パターンの周波数成分および該周波数成分の高調波成分に起因する折り返し歪成分が前記所定の周波数以上となるようなサンプリング周波数によりサンプリングして前記初期画像信号を得るものであり、
前記フィルタリング手段が、前記再サンプリングにより前記所定の周波数より小さい折り返し歪成分を生じさせる前記初期画像信号の周波数成分を抑制するとともに、前記所定の周波数以上に折り返し歪成分を生じさせる前記初期画像信号における前記周期パターンに起因する周波数成分の少なくとも一部を除去しないフィルタリング処理を前記初期画像信号に施すものであることを特徴とする画像信号生成装置。 - 前記原画像が、グリッドを使用して撮影された放射線画像であり、前記所定の周期パターンが静止グリッド像であるとともに前記所定の周波数が３ｃｙｃｌｅ／ｍｍであることを特徴とする請求項３記載の画像信号生成装置。
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