JP4497644B2 - 放射線撮影装置、放射線画像補正方法及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置を用いたデジタルX線撮影システムに関するものであり、複数の画像撮影条件に対応した補正処理を制御するデジタルX線撮影装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
医療診断を目的とするX線撮影には、増感紙とX線写真フィルムを組み合わせたフィルムスクリーンシステムがよく行われている。この方法によれば、被写体を通過したX線は、被写体の内部情報を含み、それが増感紙によってX線の強度に比例した可視光に変換され、X線写真フィルムを感光させ、X線画像をフィルム上に形成する。フィルムスクリーンシステムでは、撮影する線量や部位に応じてフィルムや増感紙を交換していた。
【0003】
また最近では、X線を蛍光体によってX線の強度に比例した可視光に変換し、それを光電変換素子を用いて電気信号に変換し、それをA/D変換機でデジタル変換するX線デジタル撮影装置が使用されはじめている。この光電変換素子としては、アモルファスシリコンを用いたものがあり、センサユニットを大画面かつ薄く軽量に形成することが可能である。また、フィルムに比較して広いダイナミックレンジを持つため、従来フィルムスクリーンシステムで用いられているような撮影方法をカバーし、放射線量の変動に影響されない画像を撮影することが可能になる。
【0004】
それゆえデジタルX線撮影システムにおいては、フィルムスクリーンシステムで撮影する線量や部位に応じてフィルムや増感紙を交換していたように、取得した画像データの中から画像処理によって必要なデータを処理し、診断画像を提供する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところでX線センサは画素毎に感度特性が異なるため、同一の光に対して蓄積する電荷の量が異なる。この感度を均一に出力するように補正するのがゲイン補正処理として知られている。
【0006】
被検査体が無い状態で均一X線を照射して、出力値を正規化したものを補正テーブルとして記憶する。このゲイン補正テーブルを作成するための撮影を、キャリブレーション撮影と呼ぶ。
【0007】
しかしながらセンサの持つリニアリティ特性があり、広いダイナミックレンジを単一のゲイン補正情報で補正処理すると、センサのリニアリティが保証できない線量域において補正エラーを起こし、画像上にアーチファクトが見えてしまうことがある。
【0008】
本発明はこのような問題を解決するために成されたものであり、最適な補正情報を用いることにより、補正エラーの発生を抑止することのできるX線撮影装置、X線画像補正方法及び記憶媒体を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線撮影装置は、放射線を検出する固体撮像素子を備えた放射線撮影装置であって、撮像画像の画素値が所定値を超える場合には、前記固体撮像素子に対応する、高線量用の第1のゲイン補正情報を選択し、超えない場合には、前記固体撮像素子に対応する、通常線量用の第2のゲイン補正情報を選択する選択手段を備え、前記選択されたゲイン補正情報を用いて、前記撮像画像に対して補正処理を行うようにしている。
【0013】
本発明の放射線画像補正方法は、放射線を検出して得られた撮像画像を補正する放射線画像補正方法であって、撮像画像の画素値が所定値を超える場合には、前記放射線を検出する固体撮像素子に対応する、高線量用の第1のゲイン補正情報を選択し、超えない場合には、前記固体撮像素子に対応する、通常線量用の第2のゲイン補正情報を選択するステップを有し、
前記選択したゲイン補正情報を用いて、前記撮像画像に対して補正処理を行うようにしている。
【0015】
本発明の記憶媒体は、前記放射線画像補正方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶するようにしている。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る、病院のX線撮影室20のシステム構成を示すブロック図である。平面センサユニットを備えた医療用デジタルX線撮影装置21は、大画面光電変換装置3を含む立位センサユニット1と、センサユニット1およびX線発生装置24との曝射の同期、画像取得、さらには撮影画像の画像処理を行うコントロールユニット7、操作者とのユーザーI/F(インタフェイス)であるタッチパネル装置8のサブシステムから構成される。
【0017】
立位センサユニット1と、撮影した画像データを蓄えるキャプチャボード10とは、電源、画像転送および制御信号用のデータ線9を介して接続されている。
【0018】
ホストCPUボード11で動作するプログラムにより生成した画面は、ビデオI/F15を介してユーザーI/Fであるタッチパネル装置8に表示される。本撮影装置のユーザーである医師あるいは技師は、画面上に表示した画像で表されるボタンを押し、デジタルX線撮影システムを操作する。ホストCPUボード11上で動作するプログラムにより、ボタンに対応する座標データをシリアルI/F14を介してホストCPUボード11へ転送し、この情報に基づいてホストCPUボード11は、押下ボタンに対応するプログラム処理を行い、画面構成を変化させたり、コントロールユニット7の状態を変化させ、ユーザーの入力に反応して撮影動作を行う。
【0019】
12は、ホストCPUで動作するプログラムを格納するハードディスクであり、撮影に必要となる補正情報や、撮影した画像を一時的に蓄える役割も兼ねる。16は、コントロールユニットの内部バス、13は撮影画像を外部機器にLAN22を介して送信するためのネットワークI/Fである。
【0020】
26はX線撮影装置21において本発明に係る制御プログラムを実行するホストCPU、27は本発明に係る制御プログラムが記憶されるRAMであり、制御プログラム30は、ハードディスク12から読み込み、制御プログラムRAM27上で動作する。28は制御プログラムRAM27上に確保した撮影画像を格納するためのメモリで、29は補正用画像を格納するためのメモリである。
【0021】
図3は、センサユニット1で撮影した画像データの加工工程を示す模式図である。コントロールユニット7にセンサユニット1を接続した時、センサユニット1の構成情報40、例えばセンサのシリアルナンバーなどを転送する。前記構成情報40に従い、補正テーブル検索手段41を用いて補正テーブルをハードディスク12から検索し、ゲイン補正情報43を取得する。X線撮影装置で曝射を行うと、センサユニット1で撮像した画像データ42を取得する。この画像データ42に対してゲイン補正情報43を用いて、画像処理手段44で画像処理を行い、補正済み画像45を取得する。
【0022】
この補正済み画像45に診断用の画像処理を画像処理手段46で行い、診断画像47を得る。制御プログラムは、診断画像47を画像送信手段48にてLAN経由で外部の画像表示装置や医療用のプリンタに転送し、画像は診断に供される。
【0023】
画像の補正処理について詳述する。画像処理手段44では、撮影画像42を補正画像43で除算し、正規化した補正画像に対する比の画像を求める。図2に補正画像43と被験者の内部情報を含む撮影画像の例を示す。図2は、センサのある1ライン35のプロファイル例で、 X線源の持つシェーディングおよび画素毎のゲイン情報を持つ補正画像が36、通常撮影画像の内のす抜け部が37,38は人体を透過した部分を示している。
【0024】
この画素毎の除算処理によって、画素毎のゲインとX線源の持つシェーディングを同時に補正する。
【0025】
図4は、センサのある1画素における、X線量と出力値の関係を示す特性図であり、入射するX線量に対して蓄積した画像を14ビットのA/D変換機で取り出した図である。前述のゲイン補正方法はセンサの出力値がX線にリニアリティを持つ51の領域で利用できる。ある照射線量50を代表点として各画素の出力を補正画像として作成しておき、43に示す補正画像と撮影画像42とに対し補正処理手段44によって補正処理を実行することで、補正済みの12ビット画像45を出力する。具体的には撮影画像を記憶手段28に、補正画像を記憶手段29に記憶させ、CPU26がプログラム30による除算処理を画素毎に実行し、補正済みの画像を記憶手段28に取得することができる。
【0026】
しかしながら、撮影部位によっては被写体が存在しない領域、いわゆるす抜け部も画像中に含まれる。この直接X線が入射する部分において、フィルムの場合は過剰な露光量のため黒くなるだけであるが、X線検出器である固体撮像素子の場合はリニアリティ特性が失われる飽和領域52にまでX線が照射されるとゲイン補正エラーを起こし、図5の90に示すような飽和線量に対応する画像領域においてセンサを構成する画素エレメントのパターンがアーチファクトとして現れてしまう。
【0027】
そこで、リニアリティ特性が失われる飽和領域においても正確な補正を行うため、キャリブレーション撮影時に、飽和領域52の中から複数の代表点53における線量で均一照射を行い、高線量用の補正画像を取得する。例えば図8の表示画面87に示すように、照射線量をあらかじめ設定しておいた複数の条件に変更しユーザに複数回撮影を繰り返させることで、高線量用の補正画像を取得し、補正情報を作成する。作成した補正情報は図7に示すように高線量用の補正情報82としてセンサ毎に保存しておく。
【0028】
実際の使用方法を図1と図6を用いて説明する。まず、ユーザーである技師は患者2の胸部撮影に際し、撮影する患者情報、例えば患者名、生年月日、性別等をコントロールユニット7に入力する。次にホストCPU26は、立位センサユニット1から、センサシリアルナンバー10011という構成情報60を取得する。
【0029】
ホストCPU26は補正テーブル検索手段61により、現在のセンサユニットの構成を補正する条件を補正テーブル格納メモリであるハードディスク12からサーチする。ハードディスク12には、例えば図7に示すようにID情報と線量に対応する複数の補正テーブルが格納してあり、通常線量用の補正情報81と、高線量用の補正情報82とが検索される。そこで、このテーブルからゲイン補正データwhite10011.0およびwhite10011.1を読み取り、補正テーブルメモリ29に両方ロードする。センサのシリアルナンバー保持手段としては、電源のON/OFFに関わらず内容を保持し得るフラッシュメモリや、工場出荷時に設定するDIPスイッチ等が考えられる。
【0030】
続いて撮影画像の画像処理条件決定のために、ユーザーに胸部の撮影オブジェクトを表すボタンを選択させる。以上の準備の後、ユーザーは患者を整位して、X線発生装置24の曝射ボタンを押す。
【0031】
X線発生装置24と、コントロールユニット7とは、X線1/F25を介してX線曝射を同期し、X線発生装置24から出力されたX線は、被写体2を通過してX線センサユニット1に入射する。この際入射したX線には、被写体2の内部情報が含まれており、グリッド5を通して散乱X線を遮断した後、蛍光体4でX線の強度に比例した可視光に変換され、光電変換装置3によってその可視光に比例した電荷に蓄積される。
【0032】
そして、蓄積した電荷をA/D変換によってデジタル化し、コントロールユニット7内部のキャプチャボード10に転送する。転送された画像データは一時的に格納し、ホストCPUボード11上の画像メモリ28に転送する。ホストCPU26でプログラムによる補正処理を行った後、タッチパネル装置8に確認用画像として表示する。この時、胸部画像にはす抜け部が存在しないため使用した補正情報は通常線量用のみである。
【0033】
次に、センサユニット1で腰椎の撮影を行う。ユーザーは腰椎の撮影条件が設定されたボタンを押す。腰椎撮影のボタンには、胸部撮影に対して高線量の設定がなされており、照射野のうち患者の体を外れる部分、いわゆるす抜け部分に高線量のX線が照射される。このす抜け部分において、センサの感度が飽和する線量に達すると、前述のリニアリティを保証できない場合があり、画像上にアーチファクトとして出現することがある。
【0034】
そこで撮影画像62を入力として、図6に示すように予め設定しておいた閾値71、例えば14000を越えない画素値の場合、通常線量の補正情報63を72に出力し、閾値71以上の画素値の場合、高線量用の補正情報64を72に出力するような補正情報選択手段65を設ける。そして、撮影画像62の画素をこの補正画素の選択出力72で除算する処理を画素毎に画像処理手段66で行い、補正済み画像67を得ることができる。
【0035】
以上説明したように、本発明の第1の実施形態によれば、ハードディスク12に格納した複数の補正情報のうち、センサ3のシリアルナンバーに応じた補正情報を選択し、入力画素毎に通常線量の場合と高線量の場合に応じて補正情報を使い分けることにより、センサ3に対応した補正を行うことが可能となり、かつセンサ3のX線量と出力値のリニアリティ特性が失われる領域においても撮像画像の補正を高い精度で行うことが可能となる。
【0036】
(第2の実施形態)
次に、図9を参照しながら本発明の第2の実施形態について説明する。図9は、第2の実施形態の画像処理工程を示す模式図である。
【0037】
第1の実施形態において、撮影画像中で被験者の体とす抜け部のエッジが急峻な変動を示す場合がある。この画素において補正情報の切り替えが起こるため、エッジ部の補正が不連続になり、画像として不自然になる可能性がある。そこで、撮影画像102からボケ画像103を作成し、この画像を補正情報選択手段への入力とし、ボケ画像の画素値に応じて補正情報を選択的に使用することで、エッジ部近傍における補正エラー又はアーチファクトを防ぐことが可能になる。
【0038】
また、第1の実施形態では補正情報が2つの場合について述べたが、図4で説明した補正可能な領域52以上の線量が仮に入射した場合には、補正をより適正に行う必要が生じる。そこで、更に補正条件を追加し、それに応じて補正情報106を選択する新たな関数を補正値選択手段107に加え、例えば補正エラーを起こすピクセル値を12ビットの最大値4095に固定する条件を追加ことで、より好適な補正処理を行うことが可能になる。
【0039】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェア処理について説明したが、等価のハードウェア回路によっても実現できることは言うまでもない。
【0040】
(その他の実施形態)
上記様々な実施形態に示した各機能ブロックおよび処理手順は、ハードウェアにより構成しても良いし、CPUあるいはMPU、ROMおよびRAM等からなるマイクロコンピュータシステムによって構成し、その動作をROMやRAMに格納された作業プログラムに従って実現するようにしても良い。また、上記各機能ブロックの機能を実現するように当該機能を実現するためのソフトウェアのプログラムをRAMに供給し、そのプログラムに従って上記各機能ブロックを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
【0041】
この場合、上記ソフトウェアのプログラム自体が上述した各実施形態の機能を実現することになり、そのプログラム自体、及びそのプログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムを記憶する記憶媒体としては、上記ROMやRAMの他に、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−I、CD−R、CD−RW、DVD、zip、磁気テープ、あるいは不揮発性のメモリカード等を用いることができる。
【0042】
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより、上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)あるいは他のアプリケーションソフト等の共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。
【0043】
さらに、供給されたプログラムがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の補正情報から選択的に切り替えて補正処理することで、低濃度部から高濃度部まで濃度分解能を失うことがなく、また補正エラー又はアーチファクトを起こすことが抑止できるため、より好適な補正処理を行うことが可能となり、撮像画像のS/Nを向上することができる。
【0045】
また撮影画像のボケ画像に基づいて補正情報を選択することで、エッジ部の急激な濃度変化部においても補正情報の切り替わりによる違和感又はアーチファクトを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本第明の第1の実施形態である医療用X線撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図2】ゲイン補正のプロファイル例を示す模式図である。
【図3】X線撮影装置の画像処理工程図である。
【図4】X線量とピクセル出力値の例を示す特性図である。
【図5】飽和線領域における補正エラーを起こすプロファイル例を示す模式図である。
【図6】補正情報を選択的に出力する手段を説明するための模式図である。
【図7】センサIDと撮影線量に対応する補正テーブルの格納例を示す模式図である。
【図8】複数の線量でキャリブレーション撮影を行わせる画面を示す模式図である。
【図9】第2の実施形態を示す画像処理工程図である。
【符号の説明】
1 立位センサユニット
2 被検者
3 固体撮像装置
7 コントロールユニット
8 タッチパネル装置
9 画像転送・制御信号線
10 キャプチャボード
11 ホストCPUボード
12 ハードディスク
16 バス
21 医療用X線撮影装置
22 LAN
27 RAM
28 画像格納メモリ
29 補正画像格納メモリ
30 制御プログラム
Claims (6)
- 放射線を検出する固体撮像素子を備えた放射線撮影装置であって、
撮像画像の画素値が所定値を超える場合には、前記固体撮像素子に対応する、高線量用の第1のゲイン補正情報を選択し、超えない場合には、前記固体撮像素子に対応する、通常線量用の第2のゲイン補正情報を選択する選択手段を備え、
前記選択されたゲイン補正情報を用いて、前記撮像画像に対して補正処理を行うようにしたことを特徴とする放射線撮影装置。 - 前記固体撮像素子のID情報に基づいて、前記ゲイン補正情報を記憶手段から検索し、撮像画像を補正するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の放射線撮影装置。
- 撮像画像に対するボケ画像を作成する画像処理手段と、前記ボケ画像を格納する記憶手段とを更に備え、
前記選択手段は、前記ボケ画像の画素値が所定値を超える場合には、前記固体撮像素子に対応する、高線量用の第1のゲイン補正情報を選択し、超えない場合には、前記固体撮像素子に対応する、通常線量用の第2のゲイン補正情報を選択するようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載の放射線撮影装置。 - 放射線を検出して得られた撮像画像を補正する放射線画像補正方法であって、
撮像画像の画素値が所定値を超える場合には、前記放射線を検出する固体撮像素子に対応する、高線量用の第1のゲイン補正情報を選択し、超えない場合には、前記固体撮像素子に対応する、通常線量用の第2のゲイン補正情報を選択するステップを有し、
前記選択したゲイン補正情報を用いて、前記撮像画像に対して補正処理を行うようにしたことを特徴とする放射線画像補正方法。 - 前記放射線を検出する固体撮像素子のID情報に基づいて前記固体撮像素子の識別情報を取得するステップと、予め取得しておいた前記ゲイン補正情報を検索するステップと、該ゲイン補正情報を格納するステップとを有し、撮像画像を補正することを特徴とする請求項4に記載の放射線画像補正方法。
- 請求項4又は5に記載の放射線画像補正方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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