JP4612754B2

JP4612754B2 - 画像取得装置及び画像取得方法

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Publication number: JP4612754B2
Application number: JP2000028207A
Authority: JP
Inventors: 仁司井上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-02-04
Also published as: JP2001212119A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像取得技術に関し、特に被写体のＸ線透過分布に応じた画像を取得する画像取得装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医療用Ｘ線画像はデジタル化が進み、Ｘ線強度の空間分布をデジタル画像として取得可能になっている。たとえば、輝尽性蛍光体にＸ線エネルギーにより潜像を作り、レーザによる励起光分布により画像を取得する方式や、Ｘ線強度分布を光強度分布（蛍光）に変換し、直接複数の画素を持つ面センサで電気信号に変換した後デジタル画像に変換する方式や、Ｘ線強度分布を直接電荷の分布に変換する方式などがある。
【０００３】
Ｘ線画像をデジタル化することの利点は、
・保存、転送の効率化。
・デジタル画像処理により最適な画像が簡単に作り出せる（撮影時失敗を回復できる）。
・診断の高効率化。
・診断の低コスト化。
など、数々あげられる。
【０００４】
しかし、Ｘ線が被写体を通過する時に発生する散乱Ｘ線の問題はいまだに充分解決されておらず、散乱Ｘ線の影響をなくし、コントラストの高い画像を得るためには従来銀塩フィルムでおこなわれて来たと同様の多数の鉛板を等方向にならべた散乱線除去グリッドを用いるのが最良の手段となっている。
【０００５】
図１０はグリッドを使用する場合の断面図を模式的に示したものであり、８１がＸ線管球のＸ線が発生する点（Ｘ線焦点）であり、８２が被写体、８３がグリッドであり、８４がＸ線強度分布を光強度もしくは電荷量に変換するエネルギー変換部分を示し、８５がその分布を空間的にサンプリングするセンサ部分である。８３にはＸ線管球から直接到来するＸ線の他に被写体から発せられる散乱Ｘ線も到達するが、８１のＸ線焦点に向った鉛によるグリッド８３のためにその大半はカットされる。
【０００６】
グリッド８３の欠点は、散乱Ｘ線をカットする一方、直接Ｘ線の一部も遮断する。その遮断の形態はグリッドの鉛の配置に従い、通常縞状の損傷を画像に残すことになる。Ｘ線画像は、（１）フィルムスクリーン系（アナログ画像）→（２）輝尽性蛍光体による潜像をレーザスキャンで読み取りデジタル化→（３）Ｘ線量の２次元空間分布を２次元空間で直接サンプリング（フラットパネルセンサ）、と発展し、グリッド８３に使用する鉛に起因する画像上の縞模様（グリッド像）に対する対策も変って来ている。
【０００７】
上述の（１）のフィルムスクリーン系ではグリッド像を除去もしくは観察の邪魔にならないようにする方法に、以下の２つがある。
（ａ）Ｘ線曝射中にグリッドそのものを移動させ、散乱線を除去しながらグリッド像を形成させないようにする。
（ｂ）グリッド縞の空間周波数を高め、グリッド像が画像上に形成されたとしても、人眼には感知困難な状態にするか、画像情報の周波数成分と重ならないようにする。
【０００８】
Ｘ線画像取得のあらゆる場合に、上述の（ａ）のグリッドそのものを移動させる手段は有効である。しかし、移動にかかる駆動系などのコスト上昇・装置の大型化、駆動タイミングとＸ線曝射タイミングの関係、駆動速度の関係などの調整制御の手間などから、なかなか採用できない。
【０００９】
また、（ｂ）のグリッド縞の空間周波数を高める手段にも限界がある。その理由はグリッド像を形成されないような高空間周波数にグリッド縞の周波数を設定すると、散乱線を遮断するための鉛板厚さはほぼ固定されているため、直接線の通過する領域が狭まり、Ｘ線量の利用効率が極端に低くなり、良好に撮影が行えないことにある。
【００１０】
上述の（２）の輝尽性蛍光体による潜像をレーザスキャンで読み取りデジタル化する時代になるとグリッド像を除去する方法にサンプリング前のアンチエリアシングフィルタと言う考え方を取り入れるようになる。輝尽性蛍光体による潜像をレーザスキャンで読み取りデジタル化する場合は、レーザで１次元方向にスキャンし、一旦ビデオ信号のような形状にして、時間軸上でサンプリングを行う。グリッド縞の周波数をある程度高くし、レーザスキャンをグリッド縞に直交する方向に行い、グリッド縞をビデオ信号上での周期信号にする。このビデオ信号の状態の時のアナログ信号の状態で低域通過フィルタリングを行った後、時間軸でサンプリングを行う通常のアンチエリアシングフィルタの考え方で、グリッドを除去できる。これに類するものとして特許第２５０７６５９号では、グリッド像の存在および周波数を予備的にサンプリングした画像をフーリエ変換することでもとめ、その結果に応じた低域通過フィルタを選択することで、グリッド像を除去するものが開示されている。
【００１１】
さらに、アナログによる低域通過フィルタではなく、時間軸のサンプリングを所望の間隔より短くサンプリングし、グリッド縞情報のエリアシングを無くし画像情報と分離した後に、デジタル的な低域通過フィルタリングを行い、その後、デジタル的に間引いて（再サンプリング）所望のサンプリング間隔による画像を得るものも考えられた。これに類するものとして、特許第２７５４０６８号、特開平８−０８８７６５が公開されている。
【００１２】
さらに時代が進み、上述の（３）のＸ線量の２次元空間分布を２次元空間で直接サンプリング（フラットパネルセンサ）でデジタルＸ線画像を得るようになると、上述のアンチエリアシングフィルタリングが使えなくなって来る。すなわち、フラットパネルセンサの２次元空間サンプリングピッチは、半導体による複数の画素で構成され、そのピッチは技術的にもコスト的にも必要以上に細かくできない。したがって、上述のアンチエリアシングフィルタリングの考え方が適応できない。この２次元空間で直接サンプリングでデジタルＸ線画像を得るものに対して、グリッド縞をとることを目的とするものに、特開平９−７５３３２があり、グリッド鉛の間隔とサンプリングピッチを完全に一致させ、グリッド縞による直接Ｘ線を遮断する領域と画素の隙間を一致させグリッド縞を画像に出さないようにするものが開示されている。
【００１３】
また、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ５８０１３８５においては、グリッド鉛間隔をサンプリングピッチより小さくし、１画素の持つ受光部の開口の幅と同じくするか近づけグリッド縞のコントラストを低減する方法が開示されている。また、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ５，０５０，１９８においては、複数の条件でグリッド像を撮影・記憶しておき、実際にグリッドを用いて撮影した場合に、記憶してあるグリッド像中でその条件にあったグリッド像にて除算を行うことでグリッド像を除去する方法が開示されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の２次元空間でフラットパネルセンサにて直接２次元空間におけるサンプリングでデジタルＸ線画像を得るものに対応するものとして、特開平９−７５３３２のグリッド鉛間隔とサンプリングピッチを完全に一致させることは非常に困難であるという問題がある。また、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ５，８０１，３８５におけるグリッド鉛の間隔をサンプリングピッチより細かくし、１画素の持つ受光部の開口の幅と同じくするか近づけるのは有効であるが、フラットパネルセンサが高精細化し、サンプリングピッチが０．１ｍｍ以下になると、グリッド鉛の間隔も１ｍｍあたり１０本以上という非常に細かなものが要求されるようになる。このような細かなものになると、散乱線を遮断するための鉛板厚さはほぼ固定されているため、直接線の通過する領域が狭まり、Ｘ線量の利用効率が極端に低くなり、良好に撮影が行えなくなるという欠点がある。
【００１５】
本発明の目的は、散乱線除去グリッドを使用してＸ線を曝射した際に散乱線除去グリッドに起因する画像中の縞を必要に応じて除去することができる画像取得装置及び画像取得方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像取得装置は、被写体を透過したＸ線から散乱線を除去する散乱線除去グリッドから透過したＸ線を２次元的にサンプリングすることにより画像を取得する画像取得装置において、前記散乱線除去グリッドによって散乱線が除去されたＸ線を２次元的にサンプリングすることにより画像を取得する画像取得手段と、前記被写体の撮影部位に応じて前記取得された画像から前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去するか設定する撮影部位設定手段と、前記撮影部位設定手段で前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去することが設定された場合に、前記画像取得手段によって取得された画像から前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去する画像処理手段と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の画像取得方法は、被写体を透過したＸ線から散乱線を除去する散乱線除去グリッドから透過したＸ線を２次元的にサンプリングすることにより画像を取得する画像取得方法において、前記散乱線除去グリッドによって散乱線が除去されたＸ線を２次元的にサンプリングすることにより画像を取得する画像取得ステップと、前記被写体の撮影部位に応じて前記取得された画像から前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去するか設定する撮影部位設定ステップと、前記撮影部位設定ステップで前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去することが設定された場合に、前記画像取得ステップによって取得された画像から前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去する画像処理ステップと、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、画像中から散乱線除去グリッドに起因する縞の除去を行うか否かの選択が可能であるので、必要な場合にのみ散乱線除去グリッドに起因する縞の除去を行い、適切な画像を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、実施例に沿って図面に基づいて説明する。
（第１の実施例）
本発明の第１の実施例による画像取得装置では、取得した画像を再生する場合、グリッド像が存在し、しかも画像成分にある程度干渉していても観察者に対しては違和感を与え難い周波数の縞になるようグリッド鉛の間隔を設定することで、従来技術による問題点を解決した。
【００２０】
以下解説を行う。サンプリングされたデジタル画像において、グリッドによる画像のアーチファクトを以下の２つに分類する。
（Ａ）低空間周波数のグリッド像
（Ｂ）低空間周波数のグリッド像をサンプリングしたことによるビート像
【００２１】
図７は、上述の（Ａ）、（Ｂ）のアーチファクトを説明するためにアーチファクトの様子を模式的に示したものである。以下説明上、グリッド縞の２倍高調波以上は、解像しないものとして、基本波長のみで説明する。
【００２２】
図７（１−ａ）は、上述の（Ａ）のアーチファクトの一例を周波数領域（正領域のみ）での様子を示したものであり、６１で示した領域が画像の成分の領域であり、実質的な最高周波数をｆｉで示している。６２がサンプリングにより数学的に生じる画像の高調波成分である。ここでサンプリング周波数はｆｓであり、ナイキスト周波数ｆｎｑ＝ｆｓ／２である。６３の線スペクトルが周波数ｆｇをもつグリッド縞の成分であり、図のように画像の成分６１と重なり、画像に損傷を与えているとともに低周波であるため、観察者にとって縞模様が違和感を与える。
【００２３】
図７（１−ｂ）はサンプリングの様子を１次元的に示したものであり、●（黒丸）がサンプリングされた点を示す。
すなわち、この事からグリッド縞の周波数ｆｇと画像の持つ周波数ｆｉ（ｆｉ＜ｆｓ／２）の関係は、
ｆｇ＞ｆｉ・・・（１）
でなければならないことが分かる。
【００２４】
図７（２−ａ）は、上述の（Ａ）のアーチファクトの他の例を周波数軸上（正領域のみ）での様子を示したものであり、６１で示した領域が画像の成分の領域であり、最高周波数をｆｉで示している。サンプリング周波数ｆｓの１／２であるナイキスト周波数ｆｎｑよりグリッドの周波数ｆｇが大きいため、エリアシングであるｆｓ−ｆｇの周波数成分６４が現れている。さらに、図７（２−ａ）の場合、このエリアシングの周波数成分６４が画像成分６１に重なり、画像に損傷を与えているとともに観察者にとって縞模様が違和感を与える。図７（２−ｂ）はサンプリングの様子を１次元的に示したものであり、●（黒丸）がサンプリングされた点を示し、破線は、サンプリングされる前の信号形状を示す。すなわち画像成分に損傷を与えないためには、グリッド縞の周波数ｆｇと画像の持つ周波数ｆｉ（ｆｉ＜ｆｓ／２）の関係を、
ｆｓ−ｆｇ＞ｆｉ・・・（２）
としなければならないことが分かる。
【００２５】
（１）式と（２）式によりグリッド縞の周波数ｆｇは画像の持つ最高周波数成分ｆｉとサンプリング周波数ｆｓとの関係で、
ｆｉ＜ｆｇ＜ｆｓ−ｆｉ（ｆｉ＜ｆｓ／２）・・・（３）
という関係式の中にいれなければならない。
しかし、この場合でも上述の（Ｂ）のアーチファクトが発生してしまう場合がある。
【００２６】
図７（３−ａ）は、（３）式の条件を満たすような空間周波数領域にグリッド縞の周波数を設定した場合の空間周波数上での様子を示したものである。図７（３−ｂ）は、サンプリングの様子を１次元的に示したものであり、●（黒丸）がサンプリングされた点を示し、破線は、サンプリングされる前の信号形状を示す。
【００２７】
図７（３−ａ）では、画像周波数成分６１とグリッド像成分６３が重ならないため、画像へ与える損傷はなく、違和感もないように見受けられる。しかし、図７（３−ｂ）で示すような、ビート状の振幅の変動成分が画像情報の周波数成分に重なる場合には、画像の観察者には画像に損傷を与えるアーチファクトとして認識され観察者にとって縞模様が違和感を与える。この振幅変動の周波数は｜ｆｓ／２−ｆｇ｜である。画像への何らかの非線形変換が行われると、実際に画像成分へ損傷を与えるアーチファクトになる可能性もある。
【００２８】
理想的にはすべてのアーチファクトの周波数が画像の周波数ｆｉ外にあれば問題はない。この場合、ｆｉを画像の最高周波数であるとしたが、画像を再生した場合（ハードコピー、モニター表示など）に観察者に対し違和感を与えなくなる周波数であるととらえても構わない。そこで、（３）式の関係と｜ｆｓ／２−ｆｇ｜＞ｆｉの両方の関係を同時に満たさなければならない。これは、たとえばｆｓ＞ｆｇ＞ｆｓ／２の関係の位置にｆｇを設定すると仮定すると、
ｆｉ＋ｆｓ／２＜ｆｇ＜ｆｓ−ｆｉ・・・（４）
の条件の関係式が出る。この条件を満たすには、さらに必然的にｆｉ＜ｆｓ／４という条件も満たさなければならない厳しいものである。（４）式においてｆｉ＜ｆｓ／４の関係が満たされないと、左側不等号と右側不等号の領域の合い重なる部分がない。したがって、理想的にグリッドの影響が無い条件は、画像の周波数帯域が、ナイキスト周波数の半分以下であり、グリッド縞の周波数が、ナイキスト周波数の半分の近辺にしなければならないという結果を得る。この条件は、取得画像が決まっていれば、サンプリング周波数を取得画像の最大空間周波数のすくなくとも４倍以上に設定しなければならないということを意味している。
【００２９】
しかし、上述の論点で考慮していないのは、ビート状の変動成分のパワーである。ビート状の変動成分のパワーとグリッド縞のパワーを比較した結果、および実際にグリッドを用いた画像を観察した結果から、（４）式の関係をより緩やかなものにできることを本発明者は考案し、実証した。
【００３０】
ビートである振幅変動は縞の周波数がナイキスト周波数から離れれば離れるほど高周波になり、観察できなくなる。以下では、この縞の周波数がナイキストからどの程度離れれば、観察者にとって観察しにくくなるかを考察する。
【００３１】
サンプリングを行えば、必ずナイキスト周波数を中心として鏡像関係の位置に線スペクトルが存在し、それとの間に必ずビートが発生している。しかし、図７（１−ｂ）及び図７（２−ｂ）ではビートが発生しているはずにもかかわらず、一見したところそのようなものは存在しない。この考えられる一つの理由は周波数であり、図７（２−ａ）もしくは図７（３−ａ）ではナイキスト周波数を中心として鏡像関係にある２つのスペクトルの距離（周波数）が長く、ビート周波数が高周波になる。この時には、基本の正弦波のスペクトルはナイキスト周波数より充分低いところに存在し、この両者の周波数およびパワーの差が大きいため、よりパワーの強い基本正弦波のみが観察者に強く認識されていると考えられる。
【００３２】
ビートの起こる様子を数式で示す。空間周波数ｆｇの正弦波をサンプリング周波数ｆｓでサンプリングした場合を考える。この時実際に使用するグリッドを考えてｆｇ＞ｆｓ／２と仮定する。ただし、これは必要な条件ではない。この時、図８（ａ）で示すように、正弦波の周波数に相当する線スペクトルペアが発生する。線スペクトルのピークをａ／２と仮定し、さらにもとのグリッド像をａ×ｃｏｓ（２πｆｇｘ）と仮定する。周波数ｆｇの余弦波を周波数ｆｓでサンプリングした場合には、ｆｓ以下には２つの余弦波が現れる。
【００３３】

【００３４】
（５）式はビートをあらわし、２つの正弦波の差の周波数の正弦波によって変調された振幅変調に相当する。（ｆｇ／２−ｆｓ）が０ではないが小さな値になると低周波の不安定な振幅変動（ビート）を起こす。
【００３５】
シャノンのサンプリング定理によれば、ナイキスト周波数以下でサンプリングされたものは理想的なフィルタリング手段（ナイキスト周波数以下を通過させるフィルタ）を用いれば完全に復元でき、そこには線スペクトルペアによるビートは存在しないはずである。すなわち、図７（３−ｂ）で観察者がビートを強く認識した理由は、そのフィルタリング手段によるものである可能性が高い。
【００３６】
通常ではサンプルした点を直線などでつなぎ、サンプリングした信号を復元しようとしている。これはサンプリング定理の理想的なフィルタ手段とは異なるものである。
【００３７】
しかし、一般的な感覚をもつ人もしくは表示装置は、サンプリング定理で言うような理想的なフィルタ（ｓｉｎｃ関数をカーネルとするようなコンボリューション）はかけず、近傍の点を直接直線でつなぐような補間をおこなうのであり、画像として観察する場合も同様である。つまり、このような一般的な感覚とサンプリング定理とのずれがビートとなってあらわれていることに気付く。
【００３８】
直線で補間することは図８（ｂ）の７１で示すような特性を持つフィルタリングを行うことに相当する。
【００３９】
図８（ｂ）の７１でフィルタの形状ｓ（ｆ）は、
ｓ（ｆ）＝ｓｉｎ²（πｆ／ｆｓ）／（πｆ／ｆｓ）² ・・・（６）
であり、このフィルタをかけられた後の鏡像にある線スペクトルペアの高さをｃ／２およびｄ／２とする。
【００４０】
この時の正弦波の和を（５）式と同様にあらわす。

【００４１】
（７）式の第１項がビートの成分をあらわし、第２項が通常の正弦波の成分をあらわしている。
また、（５）式より以下の関係がある。
【００４２】
【数１】

【００４３】
ここで、（６）式においてビート成分である第１項のパワーより通常の正弦波成分である第２項のパワーが上回れば、観察者としてはビート成分が認識しにくくなると思われる。
【００４４】
以上の仮説のもとに（６）式の第１項と第２項のパワーの比をとると、以下のようになる。
（ｃ−ｄ）²／２ｄ² ＞１（第２項のパワーが第１項を上回る条件）
【００４５】
これを変形すると、次のようになる。
ｃ／ｄ＞２^1/2＋１
これに、（７）式を代入すると、次式になる。
【００４６】
【数２】

【００４７】
（９）式の結果より、サンプリングされる正弦波の周波数がサンプリングする周波数の６０．８％より大きければ（エリアシングは起こす）、ビートが観測されにくいサンプリングが行われることがわかる。この場合、グリッドの縞情報はナイキスト周波数（ｆｓ／２）の８０％以下の成分として現れる。これは、サンプリング周波数の４０％以下の成分と等価である。したがって、グリッド縞がナイキスト周波数の８０％以下であれば、サンプリングした場合のビートが目立たず安定した、縞模様が観察できることになる。
【００４８】
以上の考察は、グリッドに起因するナイキスト周波数以下に現れる縞（グリッド縞）の上限の空間周波数を規定するものであり、具体的にはナイキスト周波数の８０％以下（サンプリング周波数の４０％以下）にグリッド縞の周波数を設定するというものであるが、実際には、低ければ低いほどよいというものではなく、前述の縞自体によるアーチファクトすなわち、画像成分に縞情報が重なってしまうことは許されないため、画像成分の最高周波数が、グリッド縞の下限の周波数より小さい必要がある。
【００４９】
一般的に、画像を代表する信号の最高周波数成分は正確に規定できるものではない。画像の場合の評価基準の例を以下に列挙する。
・取得した画像を表示装置もしくは記録装置で再現した場合に、観察者に充分であると認識させるような周波数。
・最高周波数を想定したとき、その１．５〜２倍を最高周波数と考えて、サンプリングピッチを決定する（中溝他著、「計数・測定」（培風館）参照）。
【００５０】
特に、後者の条件はよく用いられるものであり、一般に必要とする空間周波数がナイキスト周波数の６０％以下（サンプリング周波数の３０％以下）になるように、サンプリングピッチを設定する場合が多い。すなわち、サンプリング周波数の３０％以上にグリッド縞情報が現れるように設定する。
【００５１】
たとえば、サンプリングピッチが０．１ｍｍ（ｆｓ＝１０ｃｙｃ／ｍｍ）である場合を想定する。ナイキスト周波数は５ｃｙｃ／ｍｍであり、通常用いる画像成分の周波数は上述の一般的な条件からサンプリング周波数の３０％以下すなわち３ｃｙｃ／ｍｍであるため、３ｃｙｃ／ｍｍが縞情報の下限であり、上限はサンプリング周波数の４０％、すなわち４ｃｙｃ／ｍｍである。したがって、グリッド縞の周波数は３〜４ｃｙｃ／ｍｍの範囲に来るように設定すれば、グリッド縞模様にはビート成分が目立たず、観察にも邪魔にならないようになる。
【００５２】
以上の条件は、グリッド縞模様の周波数の決定であり、この数値に縞模様が来るグリッド本体の鉛の周波数はサンプリングされることにより異なったものになる。このとき、グリッド本体の周波数範囲ＲＧ［ｃｙｃ／ｍｍ］は、図９に示すように、次の範囲になる。ただし、ｎは０以上の整数である。
５（２ｎ＋１）−２〜５（２ｎ＋１）−１もしくは５（２ｎ＋１）＋１〜（２ｎ＋１）＋２；ｎ＝０，１，２，・・・となる。（図９参照）
【００５３】
さらに、この式は、サンプリングピッチが０．１ｍｍ（ｆｓ＝１０ｃｙｃ／ｍｍ）の時の計算値であるが、一般的にサンプリング周波数ｆｓ［ｃｙｃ／ｍｍ］（サンプリングピッチ１／ｆｓ［ｍｍ］）の場合には、グリッド本体の周波数範囲は、
ｆｓ（ｎ＋０．３）〜ｆｓ（ｎ＋０．４）
もしくはｆｓ（ｎ＋０．６）〜ｆｓ（ｎ＋０．８）［ｃｙｃ／ｍｍ］
と表される。
【００５４】
ここでさらに、グリッドの本来の目的である散乱線除去の性能、および平面センサの解像力などを考慮して、上記の範囲の中からグリッド本体の周波数（グリッド本数）が決定される。通常では、センサの解像力を考え、第２高調波を解像しにくく、散乱線除去率の高い６〜７ｃｙｃ／ｍｍのグリッド縞周波数が選定できる。
【００５５】
本実施例では、使用するグリッドの周波数を上記の計算から選定し、グリッド縞を除去しなくても観察者の慣れもしくは使用目的によりある程度満足できるように選定することで対応し、問題点を克服した。
【００５６】
グリッド縞は空間周波数が固定しているため、フィルタリング作業によりある程度除去可能である。そこで、上述のようにグリッド縞周波数を設定することにより、グリッド縞を除去する操作において、完全な除去が不可能であっても、グリッド縞の強度が低減されると、さらに観察者への影響が最小限にとどめられる。
【００５７】
第１の実施例の模式図を図１に示す。同図はテーブル上に横たわる人体を撮影するためのシステムの模式図であり、１はＸ線管球、２は被写体である人体、１１は散乱Ｘ線除去用のグリッドを示し、被写体２から発生する散乱Ｘ線を除去し、着脱可能な構成になっている。３はＸ線強度分布（Ｘ線透過分布）を電荷分布に変換し、２次元的に所望の間隔でサンプリングして順次出力するＸ線センサパネル、５はアナログ／デジタル変換器、４はＸ線の曝射と画像取得のタイミングを制御するコントローラ、６は画像を一旦記憶するメモリをあらわす。Ｘ線センサパネル３には画素ごとにオフセットおよびゲインのばらつきがある。このばらつきを補正するために８で示すメモリにはＸ線を曝射しないで取得した画像であるオフセット値、９には被写体２およびグリッド１１がない状態で取得されたゲイン値を対数変換したものを記憶しておく。７は対数変換を行う変換装置で具体的には参照テーブル（ルックアップテーブル）である。取得された人体の画像は８のオフセット値を減じた（除去した）後、対数変換され、９のゲインとの差分（割り算）を行い、ゲイン値のばらつきを補正したＸ線の強度分布画像を得て、１０で示すメモリに一旦記憶される。その後、この記憶された画像を取り出し、画像の保存、画像処理、画像表示、ハードコピーなどの行為が行われ、診断などに用いられる。
【００５８】
１２で示されるブロックは、画像処理（フィルタリング）によりグリッド縞を除去する画像処理手段（フィルタリング手段）を示し、１０に記憶された画像を用いて空間フィルタリングを施し、グリッド縞成分を除去する。１３で示される機構は、外部からのグリッド除去操作実効設定手段（機構）１６又は操作パネル２０の出力に応じて、操作者が１２のフィルタリングを行うかどうかを選択する選択手段（スイッチ）である。スイッチ１３の選択に応じて、１２のブロックの動作をスキップできるように信号の流れを変えることができる。
【００５９】
ここで、３で示すＸ線センサパネルは２次元空間的に複数の画素をもち、０．１ｍｍピッチで縦横に分布しており、この機構で２次元的かつ離散的なサンプリングが行われる。前述のグリッドの縞の周波数の設定で述べたように、１１のグリッド縞の周波数（グリッド本数）は６〜７ｃｙｃ／ｍｍにしてあるため、観察者はグリッド縞をフィルタリングで除去しなくても違和感なく画像を観察可能である。
【００６０】
１０で示すメモリに記憶された画像のグリッド縞に直交する方向の１次元の振幅スペクトルの様子を模式的に示したのが図２（ａ）である。図２（ａ）で、３２が画像成分のスペクトル、３１がグリッド縞結成分のスペクトルであり、ノイズを無視した実質的なスペクトル形状を示している。３１のグリッド縞成分が存在しても、観察者には安定したこの周波数成分しか観察されず、これ以外のビートに関する成分はなくなるため、慣れもしくは縞の認識により観察者にはグリッド縞の存在が比較的邪魔にならない。
【００６１】
しかし、後段の画像処理の関係もしくは画像再生機構の関係で操作者もしくは観察者がこの画像からグリッド縞を除去したいと望めば、操作パネル２０からグリッド除去選択を行う。
【００６２】
図２（ｂ）はグリッド除去フィルタリングを行った後のスペクトルの様子を模式的に示したものであり、３３がフィルタ特性の例、３４がフィルタ通過後の画像スペクトルである。フィルタは空間的な特性を安定にするため、急峻なものはかけられない。したがって、３１のグリッド縞成分を除去しようとすると必然的に画像成分の一部も応答が低下してしまう。操作者はこの事を把握した上で、グリッド除去を行うかどうかの選択を行う。本実施例で、９に入るゲイン値をしめす画像取得時には、グリッド１１を設置したままで取得してもグリッドの周波数は不変であるので構わない。
【００６３】
図３は、本実施例をソフトウエアで行う場合のフローチャートである。同図で処理ブロック（ステップ）をＣ１〜Ｃ１１までの動作に分割する。ブロックＣ１の動作はゲイン値の画像を取得するもので、被写体のない状態でＸ線を曝射し取得した画像を画像Ａとする。それを、ブロックＣ２では対数変換して、画像Ｂとする。ブロックＣ３ではオフセット値を取得するもので、Ｘ線を曝射しない状態で画像を取得し、画像Ｃとする。次のブロックＣ４が実際の被写体の画像を取得するブロックであり、グリッドを設置し、被写体がある状態でＸ線を曝射し取得した画像を画像Ｄとする。ブロックＣ５では画像Ｄから画像Ｃを減じ、オフセットの補正がなされた画像Ｅを得る。ブロックＣ６では画像Ｅを対数変換し、画像Ｆとし、ブロックＣ７では画像Ｆから画像Ｂを減じ、ゲインの補正がなされた被写体画像Ｇを得る。次のブロックＣ８では、操作パネル２０による操作者の操作（指示）に応じて、グリッド除去を行うかどうかによって分岐が行われる。ブロックＣ９ではグリッド除去をおこなう指示であるので、画像Ｇに対しグリッド除去のフィルタリング処理を行い、グリッドが除去された被写体画像Ｈを得る。次のブロックＣ１０では、被写体画像Ｈを出力する。グリッド除去を指示されなければ、ブロックＣ１１で被写体画像Ｇをそのまま出力する。
【００６４】
また、本実施例では図１の１０のメモリ手段を磁気ディスクなどの不揮発性の記憶媒体にし、常にグリッドを含む画像を記憶しておき、操作者が必要に応じて、グリッド除去画像もしくはグリッドがある画像両者を選択もしくは同時に出力することも可能である。また、画像取得系がなく、画像保存系のみの構成でも本実施例は成立する。
【００６５】
（第２の実施例）
図４は第２の実施例を示すブロック図であり、グリッド縞の周波数・Ｘ線センサパネルのサンプリングピッチなどの設定は図１と同様である。図４では１４で示される使用目的のテーブルが用意してある。操作者は、画像を取得したのち、１０に示されるメモリもしくは磁気ディスクに貯えられた画像に対し、１７で示す使用目的設定手段によって使用目的を選択すると、自動的にグリッド除去を行うかどうかの選択がなされる。スイッチ１３がＡ側を選択すると、記憶装置１０の画像がフィルタリング装置１２によりフィルタリングされて出力され、スイッチ１３がＢ側を選択すると、記憶装置１０の画像がフィルタリングされずにそのまま出力される。
【００６６】
前述のグリッドの縞の周波数の設定で述べたように、１１のグリッド縞の周波数（グリッド本数）は６〜７ｃｙｃ／ｍｍにしてあるため、観察者はグリッド縞をフィルタリングで除去しなくても違和感なく画像を観察可能である。
【００６７】
このテーブル１４は、たとえば、空間周波数強調処理などの高い空間周波数を強調するような処理ではグリッド像が邪魔になるので、除去する（１３のスイッチをＡ側）。等倍以上の拡大表示もしくはハードコピーであれば、画像のぼけをなるべく起こさないように、スイッチ１３をＢ側に設定し、グリッド像の除去を行わない。縮小を伴う表示又はハードコピーであれば、スイッチ１３をＡ側に設定し、グリッド像の除去を行う。別の記憶手段に画像を保存する目的であれば保存された画像に対して、除去処理が可能になるため、情報量を多くし、グリッド像の除去を行わないようにするため、スイッチ１３をＢ側に設定する。
【００６８】
（第３の実施例）
図５は第３の実施例を示すブロック図であり、グリッド縞の周波数・Ｘ線センサパネルのサンプリングピッチなどの設定は図１と同様である。図５では１８で示される撮影部位のテーブルが用意してある。操作者は、画像撮影時に１０に示されるメモリもしくは磁気ディスクに貯えられた画像に対し、１９で示す撮影部位設定手段によって使用目的を選択すると、自動的にグリッド除去を行うかどうかの選択がなされる。
【００６９】
前述のグリッドの縞の周波数の設定で述べたように、１１のグリッド縞の周波数（グリッド本数）は６〜７ｃｙｃ／ｍｍにしてあるため、観察者はグリッド縞をフィルタリングで除去しなくても違和感なく画像を観察可能である。
【００７０】
このテーブル１８は、画像の観察者が、画像に対して高い空間周波数まで必要とする骨盤や関節等の骨部の画像であれば、スイッチ１３をＢ側に設定し、グリッド像を除去せず、ぼけのない状態で画像を観察する。胸部（胸部正面）や腹部などの高い空間周波数までは必要とせず画像の淡い濃淡を観察しやすい状態が必要な場合は、スイッチ１３をＡ側に設定し、グリッド像を除去して観察することができる。
【００７１】
（第４の実施例）
グリッド周波数を比較的邪魔にならないように設定したが、グリッド像のコントラストが強ければ、やはり観察者の邪魔になる。グリッド像のコントラストは使用するＸ線の条件（エネルギーなど）によって異なるものである。さらに、グリッドがない状態で被写体を撮影する場合もある。
【００７２】
この事を判断するため、取得した画像の適当な部分のグリッドに直交する方向のスペクトルを計算し、グリッド成分のピーク値（対数画像であればそのままコントラスト値に対応する）により、グリッド除去を行うかどうかの選択を行う。
【００７３】
図６は、第４の実施例のブロック図であり、グリッド縞の周波数・Ｘ線センサパネルのサンプリングピッチなどの設定は図１と同様である。前述のグリッドの縞の周波数の設定で述べたように、１１のグリッド縞の周波数（グリッド本数）は６〜７ｃｙｃ／ｍｍにしてあるため、観察者はグリッド縞をフィルタリングで除去しなくても違和感なく画像を観察可能である。
【００７４】
図６の１５で示されるブロックはソフトウエアを含むものであり、内部にフローチャートを示している。フローチャートのブロックＣ２１では、メモリ１０から画像の任意のラインを取得し、ブロックＣ２２ではこれを１次元フーリエ変換し、振幅スペクトルを計算する。次に、ブロックＣ２３では振幅スペクトル値からグリッド周波数に相当する振幅値（スペクトル値）Ｖｐを測定する。ブロックＣ２４では、振幅値Ｖｐを、あらかじめ設定してあるしきい値ＴＨと比較する。ＶｐがＴＨより大きければ、除去しなければならないグリッド像であり、グリッド像の除去を行うため、ブロックＣ２５でスイッチ１３をＡ側に設定し、ＶｐがＴＨより大きくなければ、ブロックＣ２６でスイッチ１３をＢ側に設定する。
【００７５】
なお、グリッド周波数に存在するグリッド縞のコントラストの大きさに応じて、スイッチ１３の選択を決めてもよい。コントラストが所定のしきい値よりも大きいときには、スイッチ１３をＡ側に設定し、グリッド像の除去を行う。一方、コントラストが所定のしきい値よりも小さいときには、スイッチ１３をＢ側に設定し、グリッド像の除去を行わない。
【００７６】
以上のように、本実施例によれば、Ｘ線画像を２次元的にサンプリングし、デジタル画像を構成する系において、画像上の散乱線除去のためのグリッドに起因する縞画像の空間周波数が安定した状態になるサンプリング周波数の４０％以下でありかつ観察者の画像観察に邪魔になり難く、画像成分に重ならない周波数（通常ナイキスト周波数の６０％）以上になるようグリッド本体の鉛の周波数を設定することにより、画像上からグリッド縞を除去しなくても観察者にとっての違和感の少ない画像を生成できる。
【００７７】
また、フィルタリング手段１２は、スイッチ１３の選択に応じて、グリッド縞の除去を行うか否かの選択が可能である。グリッド縞の除去は、操作者（観察者）の操作、画像の使用目的、撮影部位、グリッド縞の振幅（強度）に応じて、自動的に行われるので、必要な場合にのみグリッド縞を除去する処理を行い、適切な画像を得ることができる。
【００７８】
なお、上記実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像中から散乱線除去グリッドに起因する縞の除去を行うか否かの選択が可能であるので、必要な場合にのみ散乱線除去グリッドに起因する縞の除去を行い、適切な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を説明するためのブロック図である。
【図２】画像中の空間スペクトルを説明するための図である。
【図３】第１の実施例をソフトウエアで実行するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施例を説明するためのブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施例を説明するためのブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施例を説明するためのブロック図である。
【図７】グリッド縞に起因するアーチファクトを説明するための図である。
【図８】グリッド縞をサンプリングした時のビートについて説明するための図である。
【図９】グリッド本体の空間周波数の範囲の例を示す図である。
【図１０】散乱線除去グリッドを説明するための図である。
【符号の説明】
１Ｘ線管球
２被写体
３Ｘ線画像取得用のセンサ
４コントローラ
５アナログ／デジタル変換器
６メモリ（記憶装置）
７ルックアップテーブル（対数変換装置）
８減算器
９記憶装置
１０記憶装置
１１散乱線除去グリッド
１２フィルタリング手段（グリッド縞除去手段）
１３スイッチ
１４テーブル
１５処理ブロック
１６グリッド除去操作実効設定手段
１７使用目的設定手段
１８テーブル
１９撮影部位設定手段
２０操作パネル
８１Ｘ線焦点（Ｘ線管球）
８２被写体
８３グリッド
８４エネルギー変換部
８５センサ

Claims

被写体を透過したＸ線から散乱線を除去する散乱線除去グリッドから透過したＸ線を２次元的にサンプリングすることにより画像を取得する画像取得装置において、
前記散乱線除去グリッドによって散乱線が除去されたＸ線を２次元的にサンプリングすることにより画像を取得する画像取得手段と、
前記被写体の撮影部位に応じて前記取得された画像から前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去するか設定する撮影部位設定手段と、
前記撮影部位設定手段で前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去することが設定された場合に、前記画像取得手段によって取得された画像から前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去する画像処理手段と、
を有することを特徴とする画像取得装置。
前記撮影部位設定手段は、撮影部位が骨部であるときには前記縞を除去しない設定を行うことを特徴とする請求項１記載の画像取得装置。
前記撮影部位設定手段は、撮影部位が胸部又は腹部であるときには前記縞を除去する設定を行うことを特徴とする請求項１記載の画像取得装置。
被写体を透過したＸ線から散乱線を除去する散乱線除去グリッドから透過したＸ線を２次元的にサンプリングすることにより画像を取得する画像取得方法において、
前記散乱線除去グリッドによって散乱線が除去されたＸ線を２次元的にサンプリングすることにより画像を取得する画像取得ステップと、
前記被写体の撮影部位に応じて前記取得された画像から前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去するか設定する撮影部位設定ステップと、
前記撮影部位設定ステップで前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去することが設定された場合に、前記画像取得ステップによって取得された画像から前記散乱線除去グリッドに起因する縞を画像処理により除去する画像処理ステップと、
を有することを特徴とする画像取得方法。