JP4463517B2 - 陰影付け修正の方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は医療画像形成（medical imaging）に関する。本発明は特に医療画像形成で使用される画像検出器（image detectors）の不均一な感度（non-uniform sensitivity）に対する医療画像の修正（correction）に関する。

デジタル画像形成の分野では、医療画像のデジタル表現（digital presentation）を示す広範な種類の画像取得技術（image acquisition technique）が開発されて来た。

この様な技術の中に、コンピュータトモグラフイー（computorised tomography）、核磁気共鳴、超音波、シーシーデーセンサー（CCD sensor）又はビデオカメラによる放射の検出（detection of radiation）、放射写真フイルム走査（radiographic film scanning）、放射感応検出器素子（radiation sensitive detector elements）他を用いた直接放射写真技術（direct radiography techniques ）がある。

なおもう１つの技術では、放射画像（radiation image）、例えば、（患者身体の様な）被露光対象（exposed object）のＸ線画像が、光励起りん光スクリーン（photostimulable phosphore screen）内に記憶される。この様な光励起りん光スクリーンは光励起ルミネセント材料（photostimulable luminescent material）とバインダー（binder）の層を含む。該光励起ルミネセント材料は例えばユーロピウム放射化バリウムフロロハライドりん（europium-activated barium fluoro-halide phosphor）又はセシウムりん（Cs-phosphor）である。

該りん光（phosphor）はＸ線により励起状態（excited state）までエネルギーを与えられ、次いで第１波長範囲内の光により励起され得て、第２波長範囲内の光の放射により基準状態（ground state）まで戻る。

被露光スクリーン内に記憶された該画像を読むために、該スクリーンは励起用光（stimulating light）で２次元的に走査される。

励起時放射された光は、被検出光をデジタル画像表現に変換する光−電気変換器（opto-electric transducer）｛又は変換器配列（transducer array）｝へ導かれる。

被露光スクリーンのダブルサイデッド読み出し（double sided read out of exposed screen）により向上した画像品質を提供するシステムが存在する。

特に、診断を行うために患者身体の放射画像が医者により使用される医療画像の分野では、該診断に影響するかも知れない全ての画像形成欠陥（all imaging defects）が検出され、修正されることが極度に重要である。

当該技術の状況では検出器の不均一性（non-uniformity）について、光励起りん光スクリーンの放射画像読み出し（radiation image read out）を修正（correct）する方法は公知である。この方法に依れば、診断画像の露光及び読み出しの前に、該検出器の平面場露光が行われる。該平面場露光に対応する画像が読み出され、記憶される。

診断画像が読み出される時、この画像も又記憶される。次に、修正を行うために、両画像がメモリーに対し検索され、該診断画像の画素の各は、該平面場露光に対応する画像の対応する｛見当マークの合った（in register）｝画素値により修正される。

ダブルサイデッド読み出しの場合、この手順は検出器の各側の読み出された信号に適用される。該検出器の１つの側の読み出された’部分的画像表現’の各が該検出器の関係する側の平面場露光により得られた画像を表す修正信号で修正される。

該場合の何れでもこの修正はメモリーから検索される必要がある少なくとも２つの画像の画素ずつの修正（pixel-by-pixel correction）から成る（側毎の２つの画像の画素に及ぶ割り算又は掛け算）ので、該作業は時間が掛かり、該システムのスループット（throughput）に負に影響する。

２つの側の読みのため、このスループット低下は２倍にも重要になる。

その従来技術の欠点を克服することが本発明の１側面である。

今まで下記関連文献が公知である。
欧州特許出願公開第０８２３６９１Ａ号明細書；記録部材の欠陥に対し放射画像を修正する方法。 米国特許出願公開第６３５０９８５Ｂ１号明細書；デジタル画像形成システムの利得修正計数を計算する方法。 米国特許出願公開第４７８５３５３Ａ号明細書；ノイズ補償を有するブロック読み可能なビデオイメージャー。 Ａｎａｌｏｇ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ． Ｏｃｔｏｂｅｒ １９７８．、ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ．１ Ｏｃｔｏｂｅｒ １９７８、Ｖｏｌ．２１、ｎｏ．５、ｐ１８４０−ｐ１８４２、ＸＰ ００２２３３８０１、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、ＵＳＡ．

本発明の目的は対象の放射画像の信号表現を修正する方法により達成されるが、該方法は、
−メモリーデバイス内に修正値のマトリックス（matrix of correction values）を記憶する過程を具備しており、前記修正値は平面場露光（flat field exposure）に供された放射検出器で記憶された画像の読み出しにより得られ、該方法は又
−前記放射検出器を対象の放射画像（radiation image of object）に露光（exposing）する過程と、
−前記対象の前記放射画像の各画素用に、該画素値のデジタル信号表現を発生する過程とを具備しており、
−前記デジタル画素値の発生に直ちに続いて、該画素値は処理ユニット（processing unit）に印加され、
−同時に前記画素に関する修正値（correction value）が前記メモリーから読まれ、前記処理ユニットに印加され、
−前記画素値は前記修正値により該処理ユニット内で修正される。

修正は各画素値を対応する修正値で割り算することにより行われ得る。代わりに、各画素は該対応する修正値の逆数により掛け算されることが出来て、該逆数はそれを該メモリーデバイス内に記憶する前に予め計算されることが出来る。

好ましい実施例では、該平面場露光に対応する該画像は高周波を除去するためにデジタルフイルターによるフイルター作用が行われる（filtered）。この実施例は、該平面場画像に存在するノイズが減じられ、その結果ＳＮ比が該修正により悪く影響されない点で有利である。

特定の実施例では、該修正値を記憶するため要するメモリー容量（memory capacity）が、全ての画素では必ずしも該平面場画像の画素値を決定しないことにより、減じられる。例えば、１０行毎、２０行毎、３０行他毎に１つ、そして１０列毎、２０列毎、３０列毎に１つ、で画素値が記憶される。電子信号処理モジュール（electronic signal processing module）は次いで、欠けた画素値（missing pixel values）を充たすために、決定値（determined values）との同一の値を多数発生するのである。

該フレーズ’前記対象の前記放射画像の各画素用に該画素値のデジタル信号表現を発生する’は、検出器がダブルサイデッド読み出し（double-sided read out）に供される状況を含むと解釈されるべきである。

この場合、各側から得られた画素のデジタル信号表現は、平面場露光に供された該放射検出器の関係する側で記憶された画像の読み出しにより得られる修正値により修正されることが出来る。

本発明のもう１つの側面は対象の放射画像を発生する装置に関するが、該装置は、
−放射検出器により前記対象の放射画像を検出するためのそして前記放射画像の画素値の電気信号表現（electric signal representation）を発生するための画像取得手段（image acquisition means）と、
−平面場露光に供された放射検出器で記憶された放射画像の読み出しにより得られた修正値のマトリックスを記憶するためのメモリー手段（memory means）と、
−第１及び第２入力（a first and a second input）を有するハードウエア信号処理ユニット（hard ware signal processing unit）とを具備しており、
−前記第１入力は、前記電気信号表現発生に直ちに続いて対象の前記放射画像の個別画素値の電気信号表現を連続して受信するために前記画像取得手段に接続されており、そして
−前記第２入力は、前記メモリーデバイスから検索された対応する修正値を同時に受信するために前記メモリーデバイスに接続されており、
−前記ハードウエア信号処理ユニットは前記第１入力で受信した画素値を前記第２入力で同時に受信した対応する修正値により修正するためである。

該検出器の画素ずつの読み出しは該画像の該画素ずつの修正と同時に行われるので、該修正用に追加の時間を要せず、かくして該システムのスループット（throughput）は影響されない。

特定の実施例では、該修正値のマトリックスに低域フイルター作用を行う（low pass filtering）フイルター（filter）が備えられることが可能である。

全ての画素では必ずしも該平面場画像の該画素値を決定しないことにより該メモリーの所要記憶容量を減じることも又可能である。例えば、１０行毎、２０行毎、３０行、他毎に１つそして１０列、２０列、３０列毎に１つで該画素値が記憶される。次いで電子信号処理モジュールはその欠けた画素値を充たすように、決定された値と同一の値を多数発生するよう配備される。

検出器、例えば、光励起りん光スクリーン、のジュアルサイデッド読み（dual-sided reading）の場合、該検出器の両サイドから読み出された画像を修正するために別々のハードウエア処理ユニット（separate hardware processing units）が提供され得る。

図１は従来技術の状況を略図式に示す。

読み出しデバイス１はＡ−Ｄ変換器３に接続された出力ターミナル２を有する。該Ａ−Ｄ変換器の出力はコンピュータ４の入力に接続される。

コンピュータ４はメモリー５を有しそこには平面場露光に曝された時の該検出器の画像読み出しのデジタル信号表現が予め記憶されてある。該平面場画像の該デジタル表現は修正値のマトリックスを表す。

電子回路６は該デバイスの動作を制御する。従来技術のデバイスの動作は次の様である。最初に、対象の放射画像が読み出しデバイス１内で検出され、電気信号表現が発生される。例えば、該放射画像は、光励起りん光スクリーンから読み出されるが、それは励起用放射で該スクリーンを走査し、励起時放射（emitted upon stimulation）される画像式に変調された光を検出し、該画像式に変調された光をアナログ信号表現に変換することに依る。次いでこの信号はＡ−Ｄ変換器３内でデジタル化され、コンピュータ４に印加される。

コンピュータ４内で、メモリー５内に予め記憶された、平面場露光の信号表現が検索され、該画像の該信号表現は該平面場露光の該信号表現で画素式に修正される。

図２は本発明のデバイスの第１の実施例を示す。

該デバイスは検出器により検出された画像を読むために読み出し装置７を有する。該検出器の出力はＡ−Ｄ変換器８に接続されるが、該変換器の出力は今度はデジタルシグナルプロセサー（digital signal processor）９に接続される。

該シグナルプロセサー９の入力に接続された、メモリーデバイス１０は平面場露光に対応する画像の信号表現でロード（loaded）されている。

該デバイスは更に、処理された信号が印加されるコンピュータ１１を含む。

電子回路１２は該デバイスの動作を制御するよう配備されている。

デジタルシグナルプロセサーデバイス（digital signal processing devices）の例はテキサスインスツルメント（Texas Instruments）製の次のタイプ、ＳＮ５４ＬＳ２６１又はＳＮ７４ＬＳ２６１であり、それらは２ビット×４ビット掛け算器（2 bit by 4bit multipliers）である。計算時間は典型的には２５ｎｓ（最大４５ｎｓ）である。

他の適当なデバイスはＳＮ５４２８４及びＳＮ５４２８５であり、それらは４ビット×４ビット並列２進掛け算器（4bit by 4bit parallel multipiers）である（最大計算時間：６０ｎｓ）。

該デバイスの動作は次の様である。読み出し装置７は検出器から読み出された各画素用のアナログ出力値を発生しそこには対象の放射画像が記憶されている。各読み出されたアナログ画素値はＡ−Ｄ変換器８でデジタル化され、ハードウエアデジタルシグナルプロセサーコンピュータ９に印加される。

該検出器上の同じ場所に対応するデジタル修正値がメモリー１０から検索される。

この検索された値も又デジタルシグナルプロセサー９に印加され、該デジタル画素値は該検索された修正値での掛け算又は割り算により修正される。

図３は本発明の第２の実施例を示す。

該デバイスは同様に検出器により検出された画像を読むために読み出し装置１３を有する。該読み出し装置の出力はアナログ信号処理ユニット（analog signal processing unit）１４に接続される。該装置は更に、平面場露光に対応する画像の信号表現をロードされたメモリーデバイス１５を有する。該メモリーデバイスはＤ−Ａ変換器１６の入力に接続されるが、該変換器の出力は該アナログ信号処理ユニット１４の第２入力ターミナルに接続される。信号処理ユニット１４の出力はＡ−Ｄ変換器１７に接続され、該変換器の出力はコンピュータ１８に接続される。制御エレクトロニクス（Control electronics）１９はスキャナー、該Ａ−Ｄ変換器そして該メモリーデバイスの動作を制御するために配備される。

アナログの掛け算器及び割り算器（analog multipliers and dividers）の例はアナログデバイセス社（the company Analog Devices）により製造される下記デバイス、すなわちＡＤ８３４，ＡＤ８３５、ＡＤ７３４，ＡＤ６３３，ＡＤ５３４、ＭＬＴ０４である。ＡＤＳＰ２１８５，ＡＤＳＰ２１８６，ＡＤＳＰ２１９５そしてＡＤＳＰ２１９６の様なデジタル信号処理チップも又使用され得る。これらのデバイスは１６０ＭＨｚのクロック周波数で動作する。それらは非常に柔軟性がある。

該デバイスの動作は下記に様である。

読み出しデバイス（Read out device）１３は検出器から読み出された各画素用アナログ出力値を発生するが、そこには対象の放射画像が記憶されている。

該アナログ画素値はアナログプロセサー（analog processor）１４の第１入力ターミナルに印加される。

各画素値用に、該検出器上の同じ場所に対応するデジタル修正値がメモリー１５から検索され、Ｄ−Ａ変換器１６内で対応するアナログ値に変換される。該変換された値はアナログプロセサー１４の第２入力ターミナルに印加される。

該プロセサー内では、読み出された画素値が、該検出器上の同じ場所の対応するアナログ修正値での掛け算又は割り算により修正される。この動作の結果はＡ−Ｄ変換器１７に供給され、起こり得る更に進んだ処理用にコンピュータ１８に印加されてもよい。

修正ユニットを有する読み出しデバイスの従来技術の実施例を示す。 本発明のデジタル修正ユニットを有する読み出しデバイスを示す。 本発明のアナログ修正ユニットを有する読み出しデバイスを示す。

符号の説明

１ 読み出しデバイス
２ 出力ターミナル
３ Ａ−Ｄ変換器
４ コンピュータ
５ メモリー
６ 電子回路
７ 読み出し装置
８ Ａ−Ｄ変換器
９ シグナルプロセサー
１０ メモリーデバイス
１１ コンピュータ
１２ 電子回路
１３ 読み出し装置
１４ アナログ信号処理ユニット
１５ メモリーデバイス
１６ Ｄ−Ａ変換器
１７ Ａ−Ｄ変換器
１８ コンピュータ
１９ 制御エレクトロニクス

Claims (1)

1. 対象の放射画像を発生する装置に於いて、
   −放射検出器により前記対象の放射画像を検出するための、そして前記放射画像の画素値の電気信号表現を発生するための画像取得手段と、
   −平面場露光に供された放射検出器で記憶された放射画像の読み出しにより得られた修正値のマトリックスを記憶するためのメモリー手段と、
   −第１及び第２入力を有するハードウエア信号処理ユニットとを具備しており、
   −前記第１入力は、対象の前記放射画像の個別画素値の該電気信号表現を,前記電気信号表現の発生に直ちに続いて、連続して受信するために前記画像取得手段に接続されており、そして
   −前記第２入力は、メモリーデバイスから検索された対応する修正値を同時に受信するために該メモリーデバイスに接続されており、
   −前記ハードウエア信号処理ユニットは前記第１入力で受信した画素値を該放射画像の個別の画素値づつの読み出しと同時に前記第２入力で受信した対応する修正値により修正することを特徴とする装置。

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