JP4692245B2 - Phase contrast X-ray imaging system for asbestos and phase contrast X-ray imaging method for asbestos - Google Patents

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    • A61B6/484Diagnostic techniques involving phase contrast X-ray imaging

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Description

本発明は、被写体にX線を照射してX線画像を撮影し、当該X線画像に画像処理を施して出力するアスベスト用位相コントラストX線撮影システム及びアスベスト用位相コントラストX線撮影方法に関する。 The present invention relates to an asbestos phase-contrast X-ray imaging system and an asbestos phase-contrast X-ray imaging method for capturing an X-ray image by irradiating a subject with X-rays, performing image processing on the X-ray image, and outputting the processed image.

近年、人体に入り込んだアスベストが塵肺や中皮腫等の重篤な疾病を誘起するとして問題となっている。このため、患者の胸部X線画像を撮影し、このX線画像から人体内のアスベストの有無を検出するための検査が行われている。アスベストの検出により、迅速な処置(治療、予防措置)につなげ、発症を抑制することが期待される。   In recent years, asbestos that has entered the human body has become a problem as it induces serious diseases such as pneumoconiosis and mesothelioma. For this reason, an examination for taking a chest X-ray image of a patient and detecting the presence or absence of asbestos in the human body from the X-ray image is performed. Detection of asbestos is expected to lead to rapid treatment (treatment, preventive measures) and suppress onset.

しかし、胸部や手足等を撮影する一般的な医療用X線画像システムでは、アスベストのような直径約10μm以下の微細な構造物を可視画像化することは困難である。仮に、可視画像化ができたとしても視認性が低く、医師が観察(判別)できないことが多い。これは、X線画像システムで使用される画像検出器の空間解像度よりも撮影対象の構造物のサイズが小さいためである。   However, in a general medical X-ray imaging system that images the chest, limbs, and the like, it is difficult to visualize a fine structure having a diameter of about 10 μm or less such as asbestos. Even if a visible image can be formed, the visibility is low and the doctor cannot often observe (discriminate). This is because the size of the structure to be imaged is smaller than the spatial resolution of the image detector used in the X-ray imaging system.

上記アスベストのような微小な対象物を精細に観察可能なX線画像を得るためには、拡大撮影が有効である。拡大撮影は、X線管の焦点径、X線管から被写体までの距離、被写体から画像検出器までの距離を所定の関係とすることにより、実際の被写体のサイズよりも拡大されたX線画像が得る撮影方法である。   In order to obtain an X-ray image capable of finely observing a minute object such as asbestos, enlargement photography is effective. In the magnified photographing, the X-ray image is enlarged more than the actual size of the subject by setting the focal diameter of the X-ray tube, the distance from the X-ray tube to the subject, and the distance from the subject to the image detector as a predetermined relationship. Is a shooting method.

拡大撮影においてより視認性を向上させるためには、拡大撮影時の拡大率を上げる、或いはX線管の焦点径を大きくし、照射するX線量を増加させることが考えられる。従来においても、小動物を撮影対象とするため、拡大率10倍の拡大撮影を行い、得られたX線画像を25μmの読取サンプリングピッチで読み取ってデジタル画像データを得る方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   In order to further improve the visibility in magnified imaging, it is conceivable to increase the X-ray dose by increasing the magnification rate during magnified imaging or increasing the focal diameter of the X-ray tube. Conventionally, in order to capture a small animal as an object to be imaged, a method has been disclosed in which a magnified image with a magnification of 10 times is taken, and the obtained X-ray image is read at a reading sampling pitch of 25 μm to obtain digital image data (for example, , See Patent Document 1).

また、被写体から画像検出器までの距離を0.3m以上として拡大率を上げる方法も開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平10−268450号公報 特表平11−502620号公報
Also disclosed is a method of increasing the enlargement ratio by setting the distance from the subject to the image detector to 0.3 m or more (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-268450 Japanese National Patent Publication No. 11-502620

しかしながら、拡大撮影では拡大率及び/又は焦点径を増大させると、それに伴ってエッジ部分の鮮鋭性が低下するボケと呼ばれる現象が生じてしまう。従って、上記のように視認性向上を狙っての単純な拡大率増加はボケを生じさせ、かえって視認性の低下を招くこととなる。また、X線管の焦点径が大きければ単位時間あたりのX線照射量が増加するため、X線画像の濃度特性を改善させることができるが、焦点径の拡大もボケの発生につながるため、拡大率と同様に単純な拡大化は好ましくない。   However, in enlargement photographing, when the enlargement ratio and / or the focal diameter are increased, a phenomenon called blurring occurs in which the sharpness of the edge portion is reduced accordingly. Accordingly, as described above, a simple increase in the enlargement ratio aiming at improving the visibility causes blurring, which in turn causes a decrease in visibility. Also, if the focal spot diameter of the X-ray tube is large, the amount of X-ray irradiation per unit time increases, so that the density characteristics of the X-ray image can be improved, but the enlargement of the focal spot diameter also leads to the occurrence of blurring. As with the enlargement ratio, simple enlargement is not preferable.

本発明の課題は、アスベストの視認性が高いX線画像を得ることができるアスベスト用位相コントラストX線撮影システム及びアスベスト用位相コントラストX線撮影方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an asbestos phase contrast X-ray imaging system and an asbestos phase contrast X-ray imaging method capable of obtaining an X-ray image with high asbestos visibility.

請求項1に記載の発明は、
被写体にX線を照射するX線管と、
前記被写体を透過したX線のX線量に応じたX線画像を生成する画像検出器と、
前記生成されたX線画像に対して画像処理を施す画像処理装置と、
を有し、
前記X線管の焦点径をD(μm)、
前記X線管の焦点から前記被写体までの距離をR1(m)、
前記被写体から前記画像検出器までの距離をR2(m)、
前記X線管の焦点から前記画像検出器までの距離をR3(m)、
拡大率M=R3/R1、
ボケ幅B=D・R2/R1(μm)、
とするとき、
1≦D≦30、
3≦R3≦5、
10≦M≦40、
を満たし、
前記画像処理装置は、前記生成されたX線画像に対して500/(10M+B)(lp/mm)以上の周波数帯域に周波数強調処理を施すことを特徴とするアスベスト用位相コントラストX線撮影システムである。
The invention described in claim 1
An X-ray tube that irradiates the subject with X-rays;
An image detector that generates an X-ray image corresponding to an X-ray dose of X-rays transmitted through the subject;
An image processing apparatus that performs image processing on the generated X-ray image;
Have
The focal diameter of the X-ray tube is D (μm),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the subject is R1 (m),
The distance from the subject to the image detector is R2 (m),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the image detector is R3 (m),
Magnification factor M = R3 / R1,
Blur width B = D · R2 / R1 (μm),
And when
1 ≦ D ≦ 30,
3 ≦ R3 ≦ 5,
10 ≦ M ≦ 40,
The filling,
The image processing apparatus is a phase contrast X-ray imaging system for asbestos that performs frequency enhancement processing on the generated X-ray image in a frequency band of 500 / (10M + B) (lp / mm) or more. is there.

請求項2に記載の発明は、
X線管から被写体にX線を照射する工程と、
画像検出器により前記被写体を透過したX線のX線量に応じたX線画像を生成する工程と、
画像処理装置により前記生成されたX線画像に対して画像処理を施す工程と、
を含み、
前記X線管の焦点径をD(μm)、
前記X線管の焦点から前記被写体までの距離をR1(m)、
前記被写体から前記画像検出器までの距離をR2(m)、
前記X線管の焦点から前記画像検出器までの距離をR3(m)、
拡大率M=R3/R1、
ボケ幅B=D・R2/R1(μm)、
とするとき、
1≦D≦30、
3≦R3≦5、
10≦M≦40、
を満たし、
前記画像処理を施す工程では、前記生成されたX線画像に対して500/(10M+B)(lp/mm)以上の周波数帯域に周波数強調処理を施すことを特徴とするアスベスト用位相コントラストX線撮影方法である。
The invention described in claim 2
Irradiating a subject with X-rays from an X-ray tube;
Generating an X-ray image corresponding to an X-ray amount of X-rays transmitted through the subject by an image detector;
Applying image processing to the generated X-ray image by an image processing apparatus;
Including
The focal diameter of the X-ray tube is D (μm),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the subject is R1 (m),
The distance from the subject to the image detector is R2 (m),
The distance from the focal point of the X-ray tube to the image detector is R3 (m),
Magnification factor M = R3 / R1,
Blur width B = D · R2 / R1 (μm),
And when
1 ≦ D ≦ 30,
3 ≦ R3 ≦ 5,
10 ≦ M ≦ 40,
The filling,
In the step of performing the image processing, the generated X-ray image is subjected to frequency enhancement processing in a frequency band of 500 / (10M + B) (lp / mm) or more, and phase contrast X-ray imaging for asbestos Is the method.

請求項1、2に記載の発明によれば、非常に微小なアスベストの検出に対応した鮮鋭性の高い拡大画像を提供することができる。アスベストは非常に微小であり、通常の撮影方法ではアスベストを視認可能に画像化するのは困難である。よって、撮影時の焦点径を小さくして画像の鮮鋭性を高めた拡大撮影を行い、さらにアスベストの視認に必要な空間周波数500/(10M+B)以上の周波数を強調してアスベストの鮮鋭性を高めることにより、拡大画像におけるアスベストの視認性を向上させることができる。
また、限られた撮影環境の中であっても、10〜40の比較的大きい拡大率に調整することが可能となる。
According to the invention described in claim 1, 2, it is possible to provide a highly magnified image sharpness corresponding to the detection of very small asbestos. Asbestos is very small, and it is difficult to visualize asbestos with a normal photographing method. Therefore, the focal diameter at the time of photographing is reduced to perform enlarged photographing with enhanced image sharpness, and further, the asbestos sharpness is enhanced by emphasizing the frequency of the spatial frequency 500 / (10M + B) or more necessary for visual recognition of asbestos. Thereby, the visibility of asbestos in an enlarged image can be improved.
Further, even in a limited shooting environment, it is possible to adjust to a relatively large enlargement ratio of 10 to 40.

人体の構造物は、主にC、H、O、Ca等の元素から構成されている一方、アスベストは主にSi、O、Fe、Mg等の元素から構成されている。各構成元素とそのX線吸収率の関係は下記表1のようになる。

Figure 0004692245
Human structures are mainly composed of elements such as C, H, O, and Ca, while asbestos is mainly composed of elements such as Si, O, Fe, and Mg. The relationship between each constituent element and its X-ray absorption rate is as shown in Table 1 below.
Figure 0004692245

アスベストは、口から吸入され肺胞中に存在することが多い。肺胞構成元素は主にC、H、O、N等であり、アスベストの主成分であるSiとのX線吸収率を比較すると、その差は10倍以上である。そのため、同一X線量が人体に照射された場合には画像検出器に到達するX線量の差も大きく、そのX線画像上におけるコントラスト(濃度差)も大きくなる。   Asbestos is often inhaled through the mouth and present in the alveoli. The alveolar constituent elements are mainly C, H, O, N and the like, and the difference is 10 times or more when the X-ray absorption rate is compared with Si which is the main component of asbestos. Therefore, when the same X-ray dose is applied to the human body, the X-ray dose difference reaching the image detector is also large, and the contrast (density difference) on the X-ray image is also large.

また、人体の骨部はX線吸収率の大きいCaの含有率が多いため、人体を透過しづらく、画像検出器に到達するX線量が減少する。アスベストの構成元素Siと比較すると、SiのX線吸収率はCaの1/3であり、アスベストと肺胞のコントラストは、骨と肺胞のコントラストより小さいことが分かる。   Further, since the bone part of the human body has a high Ca content with a high X-ray absorption rate, it is difficult to penetrate the human body and the X-ray dose reaching the image detector is reduced. Compared to the constituent element Si of asbestos, the X-ray absorption rate of Si is 1/3 of Ca, and it can be seen that the contrast between asbestos and alveoli is smaller than the contrast between bones and alveoli.

従来から胸部を撮影したX線画像では、X線吸収率差が大きい骨部と肺胞部、肺血管部とを同時に読影しやすい濃度とするように、X線画像上の階調特性を調整している。しかし、このように調整された階調特性の下では、アスベストと肺胞のような比較的到達X線量の差が小さい画像部分において充分なコントラストが得られず、アスベストと肺胞の境界部分が判別できなくなってしまう。   In conventional X-ray images of the chest, the tone characteristics on the X-ray image are adjusted so that the bones, alveoli, and pulmonary blood vessels with large differences in X-ray absorption rates are easily read at the same time. is doing. However, under the gradation characteristics adjusted in this way, sufficient contrast cannot be obtained in an image portion having a relatively small difference in the reached X-ray dose, such as asbestos and alveoli, and the boundary portion between asbestos and alveoli It becomes impossible to distinguish.

よって、本発明では、微小なアスベストを視認可能なX線画像を得るため、拡大撮影を行って撮影時に用いるX線管の焦点径、拡大率を制御するとともに、拡大撮影により得られたデジタルX線画像にアスベストの検出に応じたデジタル処理ならではの画像処理である階調変換処理及び/又は周波数強調処理を施すことにより、アスベストの視認性が高いX線画像を生成する。
以下、本発明を適用した一実施形態について説明する。
Therefore, in the present invention, in order to obtain an X-ray image in which minute asbestos can be visually recognized, the X-ray tube used at the time of imaging is controlled to control the focal diameter and magnification, and the digital X obtained by the magnification imaging is used. An X-ray image with high asbestos visibility is generated by subjecting the line image to gradation conversion processing and / or frequency enhancement processing, which are image processing unique to digital processing according to detection of asbestos.
Hereinafter, an embodiment to which the present invention is applied will be described.

図1に、本実施形態におけるX線画像システム100を示す。
X線画像システム100は、図1に示すように、撮影装置10、画像処理装置20、フィルム出力装置30、画像DB40aを有する画像サーバ40、表示装置50を備えて構成されている。各装置10〜50はネットワークNを介して相互に通信可能に接続されている。ネットワークNは、DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine)規格が適用されたLAN(Local Area Network)である。
FIG. 1 shows an X-ray imaging system 100 in the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the X-ray imaging system 100 includes an imaging device 10, an image processing device 20, a film output device 30, an image server 40 having an image DB 40a, and a display device 50. The devices 10 to 50 are connected via a network N so that they can communicate with each other. The network N is a LAN (Local Area Network) to which DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) standards are applied.

X線画像システム100では、撮影装置10において被写体にX線を照射することによりX線画像を撮影し、当該X線画像のデジタルデータを生成すると、当該X線画像に対する各種画像処理を画像処理装置20により施す。画像処理装置20から出力された処理画像は画像サーバ40に保存され、フィルム出力装置30に出力されたり、或いは表示装置50からの要求に応じて表示装置50に出力される。   In the X-ray image system 100, when an X-ray image is captured by irradiating a subject with X-rays in the imaging apparatus 10 and digital data of the X-ray image is generated, various image processing on the X-ray image is performed on the image processing apparatus. 20 is applied. The processed image output from the image processing device 20 is stored in the image server 40 and output to the film output device 30 or output to the display device 50 in response to a request from the display device 50.

以下、各構成装置について詳細に説明する。
撮影装置10は、図2に示すように、X線管2、画像生成装置3を備えて構成されており、X線管2から被写体Wに向けて照射したX線を画像生成装置3内の画像検出器31で検出し、そのX線量に応じたX線画像のデジタルデータを生成するものである。撮影時には、被写体WとX線管2、被写体Wと画像検出器31間の距離R1、R2を調整することにより拡大率Mの拡大撮影を行う。
Hereinafter, each component apparatus will be described in detail.
As shown in FIG. 2, the imaging apparatus 10 includes an X-ray tube 2 and an image generation device 3, and X-rays emitted from the X-ray tube 2 toward the subject W are included in the image generation device 3. It is detected by the image detector 31, and digital data of an X-ray image corresponding to the X-ray dose is generated. At the time of photographing, enlargement photographing with an enlargement ratio M is performed by adjusting the distances R1 and R2 between the subject W and the X-ray tube 2 and between the subject W and the image detector 31.

X線管2は、焦点径D(μm)のX線を発生させて被写体Wに向けて照射するものである。X線管2では、この焦点径Dが大きくなるほど一定時間内に照射されるX線量が大きくなる。   The X-ray tube 2 generates X-rays having a focal diameter D (μm) and irradiates the subject W. In the X-ray tube 2, the larger the focal diameter D, the larger the X-ray dose irradiated within a certain time.

画像生成装置3は、画像検出器31を含む撮影部32、撮影制御を行うための本体部33等を備えて構成されている。
撮影部32は、画像検出器31を内蔵し、撮影部位に合わせてその高さ位置を調整可能に構成されている。
The image generation device 3 includes an imaging unit 32 including an image detector 31, a main body unit 33 for performing imaging control, and the like.
The imaging unit 32 includes an image detector 31 and is configured to be able to adjust the height position according to the imaging region.

画像検出器31は照射されるX線を検出するものである。画像検出器31としては、X線エネルギーを吸収、蓄積可能な揮尽性蛍光体プレートやFPD(Flat Panel Detector)等を適用することができる。揮尽性蛍光体プレートを適用する場合、当該揮尽性蛍光体プレートにレーザ光等の励起光を照射し、蛍光体プレートから出射される輝尽光を画像信号に光電変換する読取部が撮影部32内に設けられる。読取部により生成された画像信号(アナログ信号)は本体部33に出力される。   The image detector 31 detects irradiated X-rays. As the image detector 31, a volatile phosphor plate capable of absorbing and storing X-ray energy, an FPD (Flat Panel Detector), or the like can be applied. When a volatile phosphor plate is applied, a reading unit that irradiates the luminescent phosphor plate with excitation light such as laser light and photoelectrically converts the stimulated light emitted from the phosphor plate into an image signal is photographed. It is provided in the part 32. The image signal (analog signal) generated by the reading unit is output to the main body unit 33.

なお、画像検出器31として、蛍光体プレートが筐体に収容されたカセッテが用いられた場合には、カセッテ専用の読取装置にを用いて画像信号の読取処理、デジタル化が行われることとなる。   When a cassette in which a phosphor plate is accommodated in the housing is used as the image detector 31, image signal reading processing and digitization are performed using a cassette-dedicated reading device. .

一方、FPDは入射したX線量に応じて電気信号を生成する変換素子がマトリクス状に配設されたものであり、FPD内で直接電気信号(アナログ)を生成する点で上記蛍光体プレートと異なる。FPDを適用した場合、FPD内で生成された電気信号がサンプリングによりデジタル信号に変換され、本体部33に出力される。   On the other hand, the FPD has a matrix of conversion elements that generate an electrical signal according to the incident X-ray dose, and differs from the phosphor plate in that an electrical signal (analog) is directly generated in the FPD. . When the FPD is applied, an electrical signal generated in the FPD is converted into a digital signal by sampling and output to the main body 33.

本体部33はX線管2と接続されており、X線管2及び撮影部32の撮影動作の制御操作を行うための操作部や、画像信号をデジタルデータに変換する等の各種信号処理、データ処理を行う処理部、画像生成装置3の各部を集中制御する制御部、他の外部装置と通信を行う通信部等を備えている。   The main body 33 is connected to the X-ray tube 2, an operation unit for performing a control operation of imaging operations of the X-ray tube 2 and the imaging unit 32, various signal processing such as converting an image signal into digital data, A processing unit that performs data processing, a control unit that centrally controls each unit of the image generation apparatus 3, a communication unit that communicates with other external devices, and the like are provided.

本体部33では、操作部を介してX線管2における管電圧、管電流等のX線の照射条件や照射タイミング等を指示操作することが可能であり、制御部ではこの指示操作に応じてX線管2、撮影部32等の各部の動作を集中制御する。   In the main body 33, it is possible to instruct the X-ray irradiation conditions such as tube voltage and tube current in the X-ray tube 2 and the irradiation timing through the operation unit, and the control unit responds to this instruction operation. Centralized control of the operation of each unit such as the X-ray tube 2 and the imaging unit 32 is performed.

次に、撮影装置10における拡大撮影について説明する。
図3は、拡大撮影の概略を説明する図である。
図3に示すように、通常の撮影方法の場合、被写体と接する位置(図3の密着撮影位置)に画像検出器31が配置され、X線管2から照射されたX線を受けるように構成されている。この場合、そのX線画像はライフサイズ(被写体Wと同一サイズであることをいう)とほぼ等サイズとなる。
Next, enlargement photographing in the photographing apparatus 10 will be described.
FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of the enlarged photographing.
As shown in FIG. 3, in the case of a normal imaging method, an image detector 31 is arranged at a position in contact with a subject (close contact imaging position in FIG. 3) and configured to receive X-rays emitted from the X-ray tube 2. Has been. In this case, the X-ray image is approximately the same size as the life size (which means the same size as the subject W).

これに対し、拡大撮影は、被写体Wと画像検出器31間に距離を設けて画像検出器31を配置するものであり、X線管2からコーンビーム状に照射されたX線により、ライフサイズに対して拡大されたX線画像(以下、拡大画像という)が得られることとなる。   On the other hand, in the magnified shooting, the image detector 31 is arranged with a distance between the subject W and the image detector 31. The life size is increased by the X-rays irradiated from the X-ray tube 2 in a cone beam shape. An X-ray image (hereinafter referred to as “enlarged image”) that is enlarged with respect to FIG.

ここで、拡大画像のライフサイズに対する拡大率Mは、X線管2の焦点aから被写体Wまでの距離をR1、被写体Wから画像検出器31までの距離をR2、X線管2の焦点aから画像検出器31までの距離をR3(R3=R1+R2)とすると、下記式(1)により求めることができる。
M=R3/R1・・・(1)
Here, the enlargement ratio M with respect to the life size of the enlarged image is determined by R1 as the distance from the focus a of the X-ray tube 2 to the subject W, R2 as the distance from the subject W to the image detector 31, and the focus a of the X-ray tube 2. If the distance from the image detector 31 to the image detector 31 is R3 (R3 = R1 + R2), it can be obtained by the following equation (1).
M = R3 / R1 (1)

拡大画像では、図4に示すように、被写体Wの辺縁を通過することにより屈折したX線が被写体Wを介さずに通過したX線と画像検出器31上で重なり合い、重なった部分のX線強度が強くなる。一方で、屈折したX線の分だけ、被写体Wの辺縁内側の部分においてX線強度が弱くなる現象が生じる。そのため、被写体Wの辺縁を境にしてX線強度差が広がるエッジ強調作用(エッジ効果ともいう)が働き、辺縁部分が鮮鋭に描写された視認性の高いX線画像を得ることができる。   In the enlarged image, as shown in FIG. 4, X-rays refracted by passing through the edge of the subject W overlap with X-rays that have passed without passing through the subject W on the image detector 31, and X The line strength increases. On the other hand, a phenomenon occurs in which the X-ray intensity is weakened in the inner portion of the edge of the subject W by the amount of refracted X-rays. Therefore, an edge enhancement function (also referred to as an edge effect) in which the X-ray intensity difference is widened at the border of the subject W works, and an X-ray image with high visibility in which the border portion is sharply depicted can be obtained. .

X線源が点線源(つまり、焦点aが点)であるとみなした場合、辺縁部分におけるX線強度は図5の実線で示すようなものとなる。図5に示すEは、エッジ強調の半値幅を示し、下記式(2)により求めることができる。半値幅Eはエッジの山−谷間の距離を示す。

Figure 0004692245
When it is assumed that the X-ray source is a point source (that is, the focal point a is a point), the X-ray intensity at the edge portion is as shown by a solid line in FIG. E shown in FIG. 5 represents the half-value width of edge enhancement, and can be obtained by the following equation (2). The half-value width E indicates the distance between the peaks and valleys of the edge.
Figure 0004692245

しかし、医療現場や非破壊検査施設では、クーリッジX線管(熱電子X線管ともいう)が広く使用されており、このクーリッジX線管では、図6に示すように焦点径Dが有る程度大きくなるため、理想的な点線源とみなすことができない。この場合、図6に示すように、エッジ強調の半値幅Eが広がり、かつ強度が低下することとなるため、幾何学的不鋭が生じることとなる。この幾何学的不鋭をボケという。   However, a cooling ridge X-ray tube (also referred to as a thermoelectron X-ray tube) is widely used in medical sites and non-destructive inspection facilities, and this cooling ridge X-ray tube has a focal diameter D as shown in FIG. Since it becomes large, it cannot be regarded as an ideal point source. In this case, as shown in FIG. 6, the half-width E for edge enhancement is widened and the strength is lowered, resulting in a geometrical sharpness. This geometrical sharpness is called blur.

ボケが生じた場合の辺縁部分におけるX線強度は、図5の点線で示すようなものとなる。ボケが生じた際のエッジ強調の半値幅は、幾何学的不鋭のため理想的な点線源を想定した場合のエッジ強調幅Eより広がることとなる。このボケが生じた場合のエッジ強調の半値幅をEBとすると、EBは下記式(3)から求めることができる。

Figure 0004692245
式中、δ及びrの定義は、式2と同じである。
また、EBはボケが無い場合のエッジ強調半値幅Eにボケの大きさを示すBを加え、EB=E+Bで示される。 When the blur occurs, the X-ray intensity at the edge portion is as shown by a dotted line in FIG. The half width of edge emphasis when blurring occurs is wider than the edge emphasis width E when an ideal point source is assumed due to geometrical sharpness. If the half width of edge emphasis when this blur occurs is EB, EB can be obtained from the following equation (3).
Figure 0004692245
In the formula, the definitions of δ and r are the same as those in Formula 2.
EB is represented by EB = E + B by adding B indicating the size of the blur to the edge emphasis half width E when there is no blur.

ここで、アスベストのような、径が10μm以下という微小な対象物の視認性を向上させるためには、拡大率Mを大きくすることが必要である。拡大率Mを大きくするためには、式1より距離R2を大きくすればよいが、距離R2の増加はボケの半値幅EBの増大を招くこととなる。ここで、アスベストの径をs(μm)とすると、径sとはアスベストが略球形や略立方体等の異形体ではない場合はその外接円の直径を、糸状の細長いもの等、異形体である場合には異形体の延展方向(細長い方向)と直交方向の断面の直径を意味するものとする。   Here, in order to improve the visibility of a minute object having a diameter of 10 μm or less, such as asbestos, it is necessary to increase the enlargement factor M. In order to increase the enlargement ratio M, the distance R2 may be increased from Equation 1, but an increase in the distance R2 causes an increase in the half-value width EB of the blur. Here, assuming that the diameter of asbestos is s (μm), the diameter s is a deformed body such as a thread-like elongated body whose diameter is a circumscribed circle when the asbestos is not a deformed body such as a substantially spherical shape or a substantially cubic shape. In this case, it means the diameter of the cross section in the direction orthogonal to the extending direction (elongated direction) of the deformed body.

なお、拡大率Mを調整する場合、距離R1を固定し、距離R2を増減することにより拡大率Mを可変することができるが、距離R1の設定が余りにも大きいと実際の撮影において不適切な距離設定となる場合がある。例えば拡大率M=20(倍)のとき、距離R1=1(m)とすると距離R2は19(m)に設定しなければならないが、通常の撮影室ではこのような設定は現実的ではない。   When adjusting the enlargement factor M, the enlargement factor M can be varied by fixing the distance R1 and increasing / decreasing the distance R2. However, if the distance R1 is set too large, it is inappropriate for actual photographing. It may be a distance setting. For example, when the magnification ratio M = 20 (times), if the distance R1 = 1 (m), the distance R2 must be set to 19 (m), but such a setting is not practical in a normal shooting room. .

これに対し、距離R1の設定を小さくすると、照射野が小さくなり、被写体Wの一部しか撮影できないこととなってしまう。一般的には、被写体WとX線管2の間には余分な被爆を防ぐための照射野絞りや筐体を設置していることが多いため、距離R1を小さくするには限界がある。   On the other hand, if the setting of the distance R1 is made small, the irradiation field becomes small and only a part of the subject W can be photographed. In general, an irradiation field stop or casing for preventing excessive exposure is often installed between the subject W and the X-ray tube 2, and there is a limit to reducing the distance R1.

よって、撮影室内等、距離R3の設定に制限がある場合には、距離R3を固定し、その固定した距離R3の中で距離R1、R2の比率を変えることが好ましい。例えば、R3=3.5(m)に決定した場合、この距離R3に対し、R1=0.7(m)、R2=2.8(m)とする。一般的な撮影室の広さを考慮すると、距離Rを3≦R3≦5の範囲とし、この範囲内で拡大率Mと拡大画像の視認性との関係を見ながら、経験的、実験的に最適な距離R3、R1、R2を決定すればよい。   Therefore, when there is a limit on the setting of the distance R3 such as in the photographing room, it is preferable to fix the distance R3 and change the ratio of the distances R1 and R2 within the fixed distance R3. For example, when R3 = 3.5 (m) is determined, R1 = 0.7 (m) and R2 = 2.8 (m) are set for this distance R3. Considering the size of a general shooting room, the distance R is set to a range of 3 ≦ R3 ≦ 5, and the relationship between the magnification rate M and the visibility of the enlarged image is observed within this range, empirically and experimentally. What is necessary is just to determine the optimal distances R3, R1, and R2.

また、式3からも分かるように、ボケBの程度は焦点径Dに依るところが大きい。0.05≦s≦10の微小なアスベストを拡大画像上で観察する場合には、焦点径Dを大きくすればX線の照射量が増えて拡大画像の視認性が向上するが、その分ボケの程度も大きくなり、結果として最終的な観察画像はエッジ強調効果の減少した、場合によってはエッジ強調効果の無い画像となってしまう。   As can be seen from Equation 3, the degree of blur B greatly depends on the focal diameter D. When observing minute asbestos of 0.05 ≦ s ≦ 10 on an enlarged image, increasing the focal diameter D increases the amount of X-ray irradiation and improves the visibility of the enlarged image. As a result, the final observed image has a reduced edge enhancement effect and, in some cases, has no edge enhancement effect.

よって、0.05≦s≦10(μm)の微小なアスベストを撮影対象とする際、X線管2の焦点径Dを1≦D≦30と小さくしてなるべく点源に近いものとし、拡大率Mを10≦M≦40と比較的大きく設定して微小なアスベストの画像部分の拡大を図ることが好ましい。この範囲内で実際に適用する焦点径D、拡大率M、拡大率Mに応じた距離R1、R2、R3を決定する際には、ボケBの程度、すなわちボケBにより影響を受けるアスベスト辺縁の視認性劣化の度合いの他、エッジ強調効果の減弱の度合い、生成されたX線画像に対して後に施される画像処理(階調変換処理、周波数強調処理)による視認性の向上度合いを勘案して適宜決定すればよい。   Therefore, when a small asbestos of 0.05 ≦ s ≦ 10 (μm) is to be imaged, the focal diameter D of the X-ray tube 2 is made as small as 1 ≦ D ≦ 30 to be as close to the point source as possible. It is preferable that the ratio M is set as relatively large as 10 ≦ M ≦ 40 to enlarge the image portion of minute asbestos. When determining the distance R1, R2, and R3 according to the focal diameter D, the enlargement ratio M, and the enlargement ratio M that are actually applied within this range, the extent of the blur B, that is, the asbestos edge affected by the blur B In addition to the degree of visibility degradation of the image, the degree of attenuation of the edge enhancement effect and the degree of improvement in visibility by the image processing (gradation conversion processing, frequency enhancement processing) performed later on the generated X-ray image are taken into consideration And may be determined as appropriate.

次に、撮影装置10における画像生成について説明する。
拡大撮影が行われると、画像検出器31により検出された拡大画像の読み取りが行われ、本体部33(画像検出器31としてFPDを適用した場合にはFPD)では拡大画像のアナログ画像信号がサンプリング(読み取り)によりデジタル画像信号に変換されて画像データが生成される。
このとき、拡大画像データの生成単位である読取画素サイズP(μm)は、P≦s×Mを満たすことが好ましい。この条件下では、拡大画像においてアスベストの画像領域内(面積s×M)で少なくとも1ピクセル(画素)分の読取データ(デジタル信号値)がアスベストに対応する信号値レベルになる可能性が増え、微小なアスベストの信号を検出することが可能となる。
Next, image generation in the photographing apparatus 10 will be described.
When magnified shooting is performed, the magnified image detected by the image detector 31 is read, and the analog image signal of the magnified image is sampled in the main body 33 (FPD when FPD is applied as the image detector 31). The image data is generated by being converted into a digital image signal by (reading).
At this time, it is preferable that the read pixel size P (μm), which is a generation unit of the enlarged image data, satisfies P ≦ s × M. Under this condition, there is an increased possibility that the read data (digital signal value) for at least one pixel (pixel) in the enlarged image area of the asbestos image area (area s × M) becomes a signal value level corresponding to asbestos, A minute asbestos signal can be detected.

さらに好ましくは、2P≦s×Mを満たす読取画素サイズPで読み取る。すなわち、拡大画像のアスベストの画像領域内(面積s×M)において少なくとも2画素分の読取が行われることなる。上記P≦s×Mの条件の場合には読み取り時の結像位相によっては1つのアスベスト画像領域の信号が、複数のピクセルにわたって検出され、アスベスト領域の信号強度が損なわれる場合も考えられる。しかし、2P≦s×Mとした場合、読み取り時の結像位相によらずアスベストの径内で少なくとも1ピクセル(画素)分の読取データがアスベストに対応する信号値レベルになるため、常に明確な信号強度でアスベスト領域の信号を検出する場合には、2P≦s×Mを満たすことが好ましい。   More preferably, reading is performed with a reading pixel size P that satisfies 2P ≦ s × M. That is, at least two pixels are read in the asbestos image area (area s × M) of the enlarged image. In the case of P ≦ s × M, depending on the imaging phase at the time of reading, a signal of one asbestos image region may be detected over a plurality of pixels, and the signal intensity of the asbestos region may be impaired. However, when 2P ≦ s × M, the read data for at least one pixel (pixel) within the asbestos diameter has a signal value level corresponding to asbestos regardless of the imaging phase at the time of reading. In the case of detecting a signal in the asbestos region with the signal intensity, it is preferable that 2P ≦ s × M is satisfied.

以上のような拡大撮影により、本体部33において拡大画像のデジタルデータが生成されると、本体部33から画像処理装置20にその拡大画像データが出力される。   When digital data of an enlarged image is generated in the main body 33 by the above-described enlarged photographing, the enlarged image data is output from the main body 33 to the image processing apparatus 20.

次に、画像処理装置20について説明する。
画像処理装置20は、撮影装置10から入力された拡大画像データを用いて各種画像処理を施すものであり、図7に示すように、制御部21、操作部22、表示部23、通信部24、記憶部25、画像メモリ26、画像処理部27を備えて構成されている。
Next, the image processing apparatus 20 will be described.
The image processing apparatus 20 performs various types of image processing using the enlarged image data input from the photographing apparatus 10, and as illustrated in FIG. 7, a control unit 21, an operation unit 22, a display unit 23, and a communication unit 24. A storage unit 25, an image memory 26, and an image processing unit 27.

制御部21は、記憶部25に記憶されている制御プログラムに従って、各種演算を行う或いは各部22〜26の動作を集中制御する。   The control unit 21 performs various calculations or performs centralized control of the operations of the units 22 to 26 in accordance with a control program stored in the storage unit 25.

操作部22は、マウスやキーボード等を備え、これらが操作されるとその操作に応じた操作信号を生成して制御部21に出力する。   The operation unit 22 includes a mouse, a keyboard, and the like. When these are operated, an operation signal corresponding to the operation is generated and output to the control unit 21.

表示部23は、LCD(Liquid Crystal Display)等の表示ディスプレイを備え、制御部21の制御に従って各種操作画面や拡大画像、処理画像等を表示する。   The display unit 23 includes a display such as an LCD (Liquid Crystal Display), and displays various operation screens, enlarged images, processed images, and the like according to the control of the control unit 21.

通信部24は、通信用のインターフェイスを備え、ネットワークN上の各装置と通信を行う。例えば、撮影装置10から拡大画像のデータを受信したり、画像処理部27により生成された処理画像のデータを画像サーバ40に送信する。   The communication unit 24 includes a communication interface and communicates with each device on the network N. For example, enlarged image data is received from the imaging device 10, or processed image data generated by the image processing unit 27 is transmitted to the image server 40.

記憶部25は、各種制御プログラムや画像処理部26における画像処理プログラム、プログラムの実行に必要なパラメータ、データ等を記憶している。   The storage unit 25 stores various control programs, an image processing program in the image processing unit 26, parameters necessary for executing the program, data, and the like.

画像メモリ26は、画像処理対象の拡大画像、画像処理後の処理画像のデータを一時的に記憶するためのメモリである。   The image memory 26 is a memory for temporarily storing the enlarged image to be processed and the processed image data after the image processing.

画像処理部27は、図8に示すように、拡大画像に対し、階調変換処理、周波数強調処理等の各種画像処理を施して、その処理画像を生成する。
以下、図8を参照して各画像処理の内容とその流れを説明する。
As shown in FIG. 8, the image processing unit 27 performs various image processing such as gradation conversion processing and frequency enhancement processing on the enlarged image to generate a processed image.
Hereinafter, the contents and flow of each image processing will be described with reference to FIG.

〈照射野認識処理〉
画像処理部27は、階調変換処理、周波数強調処理等の前提として、まず入力された拡大画像において照射野認識処理を実行する。照射野とは被写体を介してX線が到達した領域をいい、照射野認識処理ではこの照射野領域と照射野外領域(照射野を除く他の領域)との判別が行われる。これは、偏った信号値(デジタル信号値)の照射野外領域の画像も含めて階調変換処理等を行うと適切な処理がなされないためである。
<Irradiation field recognition processing>
The image processing unit 27 first executes an irradiation field recognition process on the input enlarged image as a premise of the gradation conversion process, the frequency enhancement process, and the like. The irradiation field refers to an area where X-rays have reached through the subject. In the irradiation field recognition processing, the irradiation field area is distinguished from an irradiation field outside area (an area other than the irradiation field). This is because appropriate processing cannot be performed if gradation conversion processing or the like is performed including an image in an irradiation field region having a biased signal value (digital signal value).

照射野認識の手法は何れのものを採用してもよい。例えば特開平5−7579号に開示のように、拡大画像を複数の小領域に分割し、この分割領域毎に分散値を求め、求めた分散値に基づいて照射野領域のエッジを検出して照射野領域を判別することとしてもよい。通常、照射野外領域では略一様の到達X線量となるため、その小領域の分散値は小さくなる。一方、照射野領域のエッジを含む小領域では到達X線量が大きい部分(照射野外領域)と被写体によって到達X線量がいくらか低減された部分(照射野領域)とが混在することから、分散値は大きくなる。よって、分散値が一定値以上大きい小領域にエッジが含まれるとしてこのような小領域に囲まれる領域を照射野領域と判別する。   Any method of irradiation field recognition may be adopted. For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-7579, an enlarged image is divided into a plurality of small areas, a dispersion value is obtained for each of the divided areas, and an edge of the irradiation field area is detected based on the obtained dispersion value. The irradiation field area may be determined. Usually, since the reaching X-ray dose is substantially uniform in the irradiation field region, the dispersion value of the small region becomes small. On the other hand, in a small region including the edge of the irradiation field region, a portion having a large arrival X-ray dose (outside the irradiation field region) and a portion (irradiation field region) in which the arrival X-ray dose is somewhat reduced by the subject are mixed, and thus the variance value is growing. Therefore, assuming that an edge is included in a small region having a variance value greater than a certain value, the region surrounded by such a small region is determined as an irradiation field region.

〈関心領域の設定〉
照射野領域が判別されると、この照射野領域から関心領域(以下、ROI:Region Of Interestという)を設定する。このとき、ROIの設定とともに、基準信号値の設定が行われる。以下、アスベストが存在する肺野部をROIとして設定する例を説明する。
<Region of interest>
When the irradiation field region is determined, a region of interest (hereinafter referred to as ROI: Region Of Interest) is set from the irradiation field region. At this time, the reference signal value is set together with the ROI setting. Hereinafter, an example in which a lung field where asbestos exists is set as an ROI will be described.

まず、拡大画像データの水平方向及び垂直方向を順次走査してそれぞれの方向における信号値のプロファイルを作成する。肺野部は気管や胸椎等の周辺器官に比べて高い値を示すので、プロファイルにおいてその変曲点を検出し、この変曲点の位置により肺野部の領域を特定する。なお、パターンマッチングにより肺野部を検出してもよく、その手法は何れを適用してもよい。   First, the horizontal direction and the vertical direction of the enlarged image data are sequentially scanned to create a signal value profile in each direction. Since the lung field shows a higher value than the peripheral organs such as the trachea and the thoracic vertebra, the inflection point is detected in the profile, and the region of the lung field is specified by the position of the inflection point. Note that the lung field may be detected by pattern matching, and any method may be applied.

そして、特定された肺野部の領域のヒストグラムを作成し、このヒストグラムにおいて最大値側、最小値側から所定の割合のところの値をそれぞれ最大基準値H、最小基準値Lとして決定する。この最大基準値H、最小基準値Lは、生成直後の拡大画像の信号値範囲を出力画像における信号値範囲(最大値SH、最小値SL)に変換する際の基準値として用いられるものである。   Then, a histogram of the specified lung field region is created, and values at predetermined ratios from the maximum value side and the minimum value side in the histogram are determined as the maximum reference value H and the minimum reference value L, respectively. The maximum reference value H and the minimum reference value L are used as reference values for converting the signal value range of the enlarged image immediately after generation into the signal value range (maximum value SH, minimum value SL) in the output image. .

〈階調変換処理〉
以上のようにして前処理が終了すると、階調変換処理が行われる。
階調変換処理は、画像出力時の濃度、コントラストを調整するための処理である。医師がX線画像の読影により人体構造の疾病(例えば胸部における肺癌)の有無を診断する場合、X線画像上における構造物の濃度やコントラスト(階調性)に基づき、疾病の有無が判断される。よって、読影に適した濃度、コントラストに調整することにより、医師の疾病の検出作業を支援することができる。
<Tone conversion processing>
When the preprocessing is completed as described above, gradation conversion processing is performed.
The gradation conversion process is a process for adjusting density and contrast at the time of image output. When a doctor diagnoses the presence of a human body disease (for example, lung cancer in the chest) by interpretation of an X-ray image, the presence or absence of the disease is determined based on the density and contrast (gradation) of the structure on the X-ray image. The Therefore, by adjusting the density and contrast suitable for interpretation, a doctor's disease detection operation can be supported.

階調変換処理は、(1)正規化処理、(2)基本LUT(ルックアップテーブル)を用いての変換処理の2段階で行い、最終的に所望の信号値範囲、階調特性となるように階調変換を行うものである。   The gradation conversion processing is performed in two stages, (1) normalization processing and (2) conversion processing using a basic LUT (lookup table), so that the desired signal value range and gradation characteristics are finally obtained. Tone conversion is performed.

従来、撮影にはスクリーン/フィルム方式が採用されていた背景から、揮尽性蛍光体プレートやFPD等の画像検出器31を用いたデジタル処理方式が採用された現在でも、医師の読影能(診断性能)を維持するため、スクリーン/フィルム方式で培われた階調特性(コントラスト)を目標として入力信号(読取信号)の変換処理が行われている。   From the background that the screen / film method has been conventionally used for photographing, the doctor's interpretation ability (diagnosis) has been adopted even now that the digital processing method using the image detector 31 such as a volatile phosphor plate or FPD has been adopted. In order to maintain (performance), conversion processing of an input signal (read signal) is performed with a target of gradation characteristics (contrast) cultivated by the screen / film method.

スクリーン/フィルム方式で得られる階調特性は、図9に示すようにS字状の曲線となる。階調変換処理では、この階調特性を示すLUTを基本LUTとして準備しておき、正規化処理により対象画像について個々の信号調整を行った後、この基本LUTを用いて信号値の変換を行う。   The gradation characteristic obtained by the screen / film system is an S-shaped curve as shown in FIG. In the gradation conversion process, an LUT indicating this gradation characteristic is prepared as a basic LUT, and after individual signal adjustment is performed on the target image by the normalization process, signal values are converted using the basic LUT. .

図10に、画像検出器31(蛍光体プレートの場合)により検出されるX線量とそのX線量に応じて最終的に出力されるX線画像の信号値との関係を示す。
図10の座標系において、第1象限は読取特性を示しており、画像検出器31への到達X線量と、読取信号値(アナログ信号値)との関係を示している。また、第2象限は正規化特性を示しており、その読取信号値と、正規化処理が施された後の正規化信号値(デジタル信号値)の関係を示している。第3象限は階調変換特性を示すものであり、正規化信号値と、基本LUTにより変換された出力濃度値(デジタル濃度信号値)との関係を示している。なお、ここでは出力濃度値を0〜4095の12ビット分解能としている。
FIG. 10 shows the relationship between the X-ray dose detected by the image detector 31 (in the case of the phosphor plate) and the signal value of the X-ray image finally output according to the X-ray dose.
In the coordinate system of FIG. 10, the first quadrant indicates the reading characteristic, and indicates the relationship between the X-ray dose reaching the image detector 31 and the reading signal value (analog signal value). The second quadrant shows normalization characteristics, and shows the relationship between the read signal value and the normalized signal value (digital signal value) after the normalization process is performed. The third quadrant shows tone conversion characteristics and shows the relationship between the normalized signal value and the output density value (digital density signal value) converted by the basic LUT. Here, the output density value is a 12-bit resolution of 0 to 4095.

第2象限において、正規化特性を示す直線はその傾きを変化させることにより出力値の範囲(SH−SL間の大きさ)を調整することができるとともに画像全体のコントラストを変化させることができる。この傾きをG値とする。また、階調変換特性を示す直線の切片を変化させることにより、出力値の範囲全体の高低(SH−SLの移動)を調整し、これにより画像全体の濃度を変化させることができる。この切片をS値とする。   In the second quadrant, the straight line indicating the normalization characteristic can adjust the output value range (size between SH and SL) by changing the slope thereof, and can also change the contrast of the entire image. This slope is defined as a G value. Further, by changing the intercept of the straight line indicating the gradation conversion characteristic, the height of the entire output value range (SH-SL movement) can be adjusted, and thereby the density of the entire image can be changed. Let this intercept be an S value.

例えば、図10に示す直線h2と直線h3で正規化を行った場合を比較すると、G値を大きくすることで、アスベストに対応する正規化信号値が基本LUTの直線領域に対応することとなり、コントラストが向上することで、アスベスト部分の視認性が向上する。なお、このとき、透過X線量の大きな領域は飽和状態となるが、この部分に読影対象は存在しないので問題となることはない。 For example, comparing the case where normalization is performed using the straight line h2 and the straight line h3 shown in FIG. 10, by increasing the G value, the normalized signal value corresponding to asbestos corresponds to the straight line region of the basic LUT. By improving the contrast, the visibility of the asbestos part is improved. At this time, the region where the transmitted X-ray dose is large is saturated, but there is no problem because there is no interpretation target in this portion.

すなわち、階調変換特性を示す直線の傾きG値、切片S値を階調変換パラメータとしてこれを制御することにより、出力画像の濃度範囲、コントラストを調整することができる。   That is, the density range and contrast of the output image can be adjusted by controlling the gradient G value and intercept S value of the straight line indicating the gradation conversion characteristics as gradation conversion parameters.

G値は、図9に示すスクリーン/フィルム方式における階調特性曲線の傾きを求める下記式(4)により決定される。
G=(D2−D1)/(logE2−logE1)・・・(4)
ここで、
D1=0.25+Fog、D2=2.0+Fog、Fog=0.2であり、
E1、E2はそれぞれD2、D1に対応する入射X線量である。
胸部や乳房等の人体各部位を観察対象とする場合、G値は一般に、2.5〜5.0程度のものが用いられることが多い。
The G value is determined by the following formula (4) for obtaining the gradient of the gradation characteristic curve in the screen / film system shown in FIG.
G = (D2-D1) / (logE2-logE1) (4)
here,
D1 = 0.25 + Fog, D2 = 2.0 + Fog, Fog = 0.2,
E1 and E2 are incident X-ray doses corresponding to D2 and D1, respectively.
In the case where each part of the human body such as the chest and breast is to be observed, the G value is generally about 2.5 to 5.0 in many cases.

また、S値は下記式(5)により求められる。
S=QR×P1/P2・・・(5)
ここで、
QRは量子化領域値であり、
P1は信号値1535(QR=200、出力濃度1.2)となる到達X線量、P2は階調変換後の画像で出力濃度1.2となった画素の実際の到達X線量である。
P1の値は、撮影前の量子化領域QR値の設定で一意に決まるものである。
Moreover, S value is calculated | required by following formula (5).
S = QR × P1 / P2 (5)
here,
QR is the quantization domain value,
P1 is an ultimate X-ray dose that results in a signal value 1535 (QR = 200, output density 1.2), and P2 is an actual ultimate X-ray dose of a pixel that has an output density of 1.2 in the image after gradation conversion.
The value of P1 is uniquely determined by the setting of the quantization region QR value before photographing.

求めたG値、S値により定まる直線から対象画像の信号変換を行うことにより対象画像の正規化を行う。そして、この正規化画像に基本LUTを用いて階調変換を行い、所望の階調特性の処理画像を得る。
すなわち、G値、S値を用いて正規化を行うことにより同一のLUTを用いてもX線量のばらつき及び出力手段における出力特性に応じた階調変換を行うことができるものである。
The target image is normalized by performing signal conversion of the target image from a straight line determined by the obtained G value and S value. Then, gradation conversion is performed on the normalized image using the basic LUT to obtain a processed image having desired gradation characteristics.
That is, by performing normalization using the G value and the S value, gradation conversion can be performed in accordance with variations in X-ray dose and output characteristics of the output means even when the same LUT is used.

図10中、符号hで示すのはアスベストが存在する肺野部についてのX線量のヒストグラムである。アスベスト部分の信号値は、肺野部の中でも低信号値側に偏っており、その信号幅は狭い。   In FIG. 10, a symbol h indicates a histogram of X-ray dose for the lung field where asbestos is present. The signal value of the asbestos part is biased toward the low signal value side in the lung field part, and the signal width is narrow.

〈周波数強調処理〉
階調変換が終了すると、その処理画像に対し、周波数強調処理が施される。
周波数強調処理の手法としては、非鮮鋭マスク処理を行う手法や、多重解像度分解を行う手法等があるが、ここでは、特開平9−44645号公報等に記載されている多重解像度分解を行う手法を例に説明する。
多重解像度分解を行う手法では、処理対象画像を複数の周波数帯域の信号に分解し、この分解された信号のうち、所望とする周波数帯域の信号を強調する。
<Frequency enhancement processing>
When gradation conversion is completed, frequency enhancement processing is performed on the processed image.
As a method of frequency enhancement processing, there are a method of performing non-sharp mask processing, a method of performing multi-resolution decomposition, and the like. Here, a method of performing multi-resolution decomposition described in JP-A-9-44645 and the like Will be described as an example.
In the method of performing multi-resolution decomposition, a processing target image is decomposed into a plurality of frequency band signals, and a signal in a desired frequency band is emphasized among the decomposed signals.

まず、処理対象画像から1画素おきにサンプリングし、そのサンプリングした画素間に信号値「0」の画素を補間する。すなわち、サンプリング画像においてマトリクス状に並ぶ各画素の一列おき及び一行おきに「0」の画素が挿入されることとなる。   First, every other pixel is sampled from the processing target image, and a pixel having a signal value “0” is interpolated between the sampled pixels. That is, “0” pixels are inserted every other row and every other row of the pixels arranged in a matrix in the sampled image.

次いで、この補間された補間画像に対してローパスフィルタによるフィルタ処理を施して、低解像度画像g1を得る。この低解像度画像g1は元の処理対象画像と比較して空間周波数が半分より低い低周波数帯域が抽出されたものとなっている。これは、サンプリングにより画像の大きさを1/4とし、画素値「0」の画素を補間したことにより、空間周波数が半分より高い周波数帯域の画像が失われたためである。   Next, the interpolated interpolated image is subjected to filter processing using a low-pass filter to obtain a low resolution image g1. This low resolution image g1 is obtained by extracting a low frequency band having a spatial frequency lower than half compared to the original image to be processed. This is because an image in a frequency band with a spatial frequency higher than half is lost by interpolating a pixel having a pixel value of “0” by sampling and a pixel value of “0”.

次いで、処理対象画像から低解像度画像gを減算し、高解像度画像jを得る。この高解像度画像jは空間周波数が半分より高い高周波数帯域の画像が抽出されたものであり、原画像のナイキスト周波数Nのうち、N/2〜Nの周波数帯域を示す画像である。 Then subtracted from the target image to low resolution image g 1, to obtain a high resolution image j 1. The high resolution image j 1 are those spatial frequency image having high high frequency band than half are extracted, among the Nyquist frequency N of the original image is an image showing the frequency band of N / 2 to N.

次に、低解像度画像gに対し、上記のローパスフィルタによるフィルタ処理、補間処理を施して低解像度画像gを得、低解像度画像gから低解像度画像gを減算して高解像度画像jを得る。この高解像度画像jは原画像のナイキスト周波数Nのうち、N/4〜N/2の周波数帯域のみの画像である。 Next, with respect to the low-resolution image g 1, filtering by the low-pass filter, it is subjected to interpolation processing to obtain a low-resolution image g 2, from the low-resolution image g 1 by subtracting the low-resolution image g 2 High-resolution images j 2 is obtained. The high resolution image j 2 Of the Nyquist frequency N of the original image, an image of the frequency band of N / 4 to N / 2 only.

このようにフィルタ処理、補間処理を繰り返すことにより、低解像度画像gkから、N/2k+1〜N/2の周波数帯域を示す高解像度画像j(k=1、2、・・・)を得ることができる。 By repeating the filtering process and the interpolation process in this way, a high resolution image j k (k = 1, 2,...) Indicating the frequency band of N / 2 k + 1 to N / 2 k is obtained from the low resolution image gk. Obtainable.

そして、所望の周波数帯域の高解像度画像jが得られると、強調すべき周波数帯域の高解像度画像jに強調係数を乗じる。次いで、多重解像度分解された画像を復元するため、この強調係数が乗じられた高解像度画像を含む各画像jの逆変換を行う。 When the high-resolution image j k in the desired frequency band is obtained, the high-resolution image j k in the frequency band to be emphasized is multiplied by the enhancement coefficient. Then, in order to restore the multi-resolution separated images, performing an inverse transformation of each image j k containing high-resolution images the enhancement coefficient is multiplied.

まず、低解像度画像gに対して各画素間の補間処理を施し、低解像度画像gの4倍の大きさの逆変換画像ggを生成する。次に、この逆変換画像ggと高解像度画像jとを加算し、加算画像gjk−1を得る。この加算画像gjk−1に対し、補間処理により逆変換画像ggk−2を生成し、これに高解像度画像jk−1を加算して加算画像gjk−2を得る。 First, subjected to interpolation processing between pixels with respect to the low resolution image g k, and generates an inverse transformed image gg k 4 times the size of the low resolution image g k. Next, the inversely transformed image gg k and the high resolution image j k are added to obtain an added image gj k−1 . An inversely transformed image gg k-2 is generated by interpolation processing for this added image gj k-1 , and a high resolution image j k- 1 is added thereto to obtain an added image gj k-2 .

このような処理を繰り返し、最高解像度を有する高解像度画像jとの加算により得られた加算画像jkを周波数強調処理による処理画像として出力する。 Such processing is repeated, and an added image jk 1 obtained by addition with the high resolution image j 1 having the highest resolution is output as a processed image by frequency enhancement processing.

ここで、ある幅A(μm)以下の構造物の視認に必要な空間周波数F(lp/mm)は、F≧500/Aでなければならない。拡大撮影では、画像検出器31上の被写体幅Aは、被写体サイズrに拡大率Mを乗算してボケ幅Bを加えたA=r×M+Bとなる。径が0.05≦s≦10のアスベストはその最大サイズが10(μm)であることから、A=10M+Bで表されるので、アスベストの視認に必要な空間周波数Fは、F=500/(10M+B)である。
従って、出力画像におけるアスベストの視認性を高めるため、上記周波数強調を行う際には空間周波数F=500/(10M+B)以上の高解像度画像jについて強調処理を行う。
Here, the spatial frequency F (lp / mm) necessary for visually recognizing a structure having a width A (μm) or less must satisfy F ≧ 500 / A. In the magnified shooting, the subject width A on the image detector 31 is A = r × M + B obtained by multiplying the subject size r by the enlargement factor M and adding the blur width B. Asbestos having a diameter of 0.05 ≦ s ≦ 10 has a maximum size of 10 (μm), and is represented by A = 10M + B. Therefore, the spatial frequency F necessary for visual recognition of asbestos is F = 500 / ( 10M + B).
Therefore, to enhance the visibility of asbestos in the output image, when performing the frequency emphasis performs enhancement processing for the spatial frequency F = 500 / (10M + B ) or higher-resolution images j k.

以上のようにして、得られた処理画像は画像処理装置20から画像サーバ40に送信され、画像サーバ40において画像DB40aに保存される。画像DB40aに保存された処理画像は、表示装置50からの要求に応じて表示装置50に出力される場合と、フィルム出力装置30に出力される場合がある。   As described above, the obtained processed image is transmitted from the image processing apparatus 20 to the image server 40, and is stored in the image DB 40a in the image server 40. The processed image stored in the image DB 40 a may be output to the display device 50 or output to the film output device 30 in response to a request from the display device 50.

X線画像システムにおいて下記の実験条件により拡大撮影を行い、得られた拡大画像をフィルムに出力した出力画像について視覚評価を行った。
〈実験条件〉
被写体は、直径5(μm)のガラスウールを厚さ5cmのアクリル板に貼り付け、これを胸部中のアスベストの模擬ファントムとして使用した。
X線管球は、コニカミノルタ社で試作したものを用い、焦点径D=10(μm)のものを使用した。撮影装置についても同社製の試作器を用いた。
また、画像検出器は同社製の蛍光体プレートであるレジウスプレートRP−5PM及びレジウスカセッテRC−110Mを用いた。
上記画像検出器により検出された拡大画像の読取は、コニカミノルタ社製Regius model 190により読み取った。この読取装置は、読取画素サイズを43.75又は87.5(μm)に切り替えることが可能である。
フィルム出力装置は、同社製のDRYPRO model 793を用いて、書込画素サイズ25(μm)でフィルムに出力した。このとき、出力対象画像の各画素と出力画像の各画素を1:1に対応させて補間処理を行わずに出力した。
In the X-ray image system, enlarged photographing was performed under the following experimental conditions, and visual evaluation was performed on an output image obtained by outputting the obtained enlarged image on a film.
<Experimental conditions>
The subject was a glass wool having a diameter of 5 (μm) attached to a 5 cm thick acrylic plate and used as a simulated phantom of asbestos in the chest.
The X-ray tube used was a prototype manufactured by Konica Minolta, and the one having a focal diameter of D = 10 (μm). The company also used a prototype manufactured by the company.
The image detector used was a Regius plate RP-5PM and a Regius cassette RC-110M, which are phosphor plates manufactured by the same company.
The enlarged image detected by the image detector was read by Regius model 190 manufactured by Konica Minolta. This reading apparatus can switch the reading pixel size to 43.75 or 87.5 (μm).
The film output device used DRYPRO model 793 made by the same company, and output to the film with a writing pixel size of 25 (μm). At this time, each pixel of the output target image and each pixel of the output image were made to correspond to 1: 1 and output without performing interpolation processing.

〈撮影条件〉
撮影時のX線管の管電圧は65(kVp)、80(kVp)であり、管電流は1(mA)である。
また、X線管の焦点から画像検出器までの距離R3は、R3=R1+R2=3.5(m)で固定し、距離R1、R2をそれぞれ2≧R1≧0.07、3.43≧R2≧1.5の範囲で可変して拡大率Mが1≦M≦50となる範囲で撮影を行った。
このときの撮影条件とその条件によって生じたボケBの測定結果を下記表2に示す。各撮影条件を識別するため、撮影条件No.を付与している。これら各撮影条件は、拡大による視認性向上の度合い、ボケ増大によるアスベスト辺縁の視認性劣化の度合い、エッジ強調効果の度合いが異ならせるものとなっている。

Figure 0004692245
<Shooting conditions>
The tube voltage of the X-ray tube at the time of imaging is 65 (kVp) and 80 (kVp), and the tube current is 1 (mA).
The distance R3 from the focal point of the X-ray tube to the image detector is fixed at R3 = R1 + R2 = 3.5 (m), and the distances R1 and R2 are 2 ≧ R1 ≧ 0.07, 3.43 ≧ R2 respectively. Shooting was performed in a range where the magnification rate M was 1 ≦ M ≦ 50 by varying the range of ≧ 1.5.
Table 2 below shows the photographing conditions at this time and the measurement result of the blur B caused by the conditions. In order to identify each imaging condition, the imaging condition No. Is granted. Each of these photographing conditions is such that the degree of improvement in visibility due to enlargement, the degree of deterioration in visibility of asbestos edges due to increased blur, and the degree of edge enhancement effect are different.
Figure 0004692245

〈画像処理条件〉
撮影により得られた拡大画像に対し、階調変換処理、周波数強調処理を施した処理画像と、未処理のままの拡大画像とを作成し、これらを上記フィルム出力装置により出力した。処理を施したものについては、階調変換処理ではG値を、周波数強調処理では強調する周波数帯域をそれぞれ変化させている。
<Image processing conditions>
A processed image subjected to gradation conversion processing and frequency enhancement processing and an unprocessed enlarged image were created for the enlarged image obtained by photographing, and these were output by the film output device. For the processed image, the G value is changed in the gradation conversion process, and the frequency band to be emphasized is changed in the frequency enhancement process.

〈評価基準〉
フィルム上に出力形成された拡大画像の評価基準は以下の通りである。
◎:繊維一本のそれぞれを鮮明に認識することが可能。
○:繊維数本のまとまりを認識することが可能。
△:繊維の塊があることが分かる。
×:繊維が視認できない。
なお、上記評価において、繊維を認識できる本数は比較例と変わりないが、繊維の見え方がより鮮明である場合には「+」の符号を付している。
上記の評価基準に従って、7人の画像評価者がフィルム上の画像を観察し、被写体となったガラスウール繊維の画像について評価を行った。
<Evaluation criteria>
The evaluation criteria for the enlarged image output and formed on the film are as follows.
A: Each fiber can be clearly recognized.
○: It is possible to recognize a group of several fibers.
(Triangle | delta): It turns out that there is a lump of fiber.
X: Fiber cannot be visually recognized.
In the above evaluation, the number of fibers that can be recognized is the same as that of the comparative example, but a symbol “+” is given when the appearance of the fibers is clearer.
In accordance with the above evaluation criteria, seven image evaluators observed the image on the film and evaluated the image of the glass wool fiber that was the subject.

〈実施例1〜7の評価結果〉
上記No.1〜9の撮影条件で撮影を行い、読取画素サイズ43.75(μm)で生成された拡大画像に対して階調変換処理のみを施した場合(実施例1〜3)、周波数強調処理のみを施した場合(実施例4〜7)の画像評価結果を下記表3に示す。実施例1〜3はそれぞれ10、20、50のG値で階調変換処理を施したものであり、実施例4〜7はそれぞれ0.1以上、1以上、1.28以上、2以上の周波数帯域に強調処理を施したものである。これに対し、比較例として4.89のG値で階調変換処理のみを施した画像を用意した。

Figure 0004692245
<Evaluation results of Examples 1 to 7>
No. above. When photographing is performed under the photographing conditions 1 to 9 and only the gradation conversion process is performed on the enlarged image generated with the read pixel size 43.75 (μm) (Examples 1 to 3), only the frequency enhancement process is performed. Table 3 below shows the image evaluation results in the case of applying (Examples 4 to 7). In Examples 1 to 3, gradation conversion processing is performed with G values of 10, 20, and 50. Examples 4 to 7 are 0.1 or more, 1 or more, 1.28 or more, 2 or more, respectively. The frequency band is subjected to enhancement processing. On the other hand, as a comparative example, an image having only a tone conversion process with a G value of 4.89 was prepared.
Figure 0004692245

表3に示す評価結果から、比較例1及び実施例1〜7に共通してP≦5Mを満たし、かつ拡大率Mが10≦M≦40を満たす条件4〜8のとき、被写体の繊維を視認できる良好な結果となっている。また、比較例1と実施例1〜3を比較すると、G値を20以上とすることにより繊維の視認性が向上し、さらにG値を20以上とすることにより繊維を細かく識別することができるまで視認性が向上していることが分かる。これは、G値を調整してコントラストを大きくしたことによるものと考えられる。   From the evaluation results shown in Table 3, when the conditions 4 to 8 satisfy P ≦ 5M and the enlargement ratio M satisfies 10 ≦ M ≦ 40 in common with Comparative Example 1 and Examples 1 to 7, the fiber of the subject is determined. It is a good result that can be visually recognized. Moreover, when the comparative example 1 and Examples 1-3 are compared, the visibility of a fiber will improve by making G value 20 or more, and also a fiber can be identified finely by making G value 20 or more. It can be seen that the visibility is improved. This is considered to be because the contrast was increased by adjusting the G value.

比較例1と実施例4、5では、画像の評価に違いが見られないが、500/(10M+B)以上の周波数帯域に対して強調処理を行った実施例6、7では、特に条件5〜7のときに最良の結果が得られており、鮮明に繊維を確認できる画質となっている。   Although there is no difference in image evaluation between Comparative Example 1 and Examples 4 and 5, in Examples 6 and 7 in which enhancement processing is performed on a frequency band of 500 / (10M + B) or more, conditions 5 The best result was obtained at 7 and the image quality was such that the fibers could be clearly observed.

また、最も良い評価がなされている実施例2、3と実施例6、7とを比較すると、G値を制御してコントラストを調整した画像の方が全体的に良い評価が得られることが分かる。   In addition, when Examples 2 and 3 where the best evaluation is performed are compared with Examples 6 and 7, it can be seen that an image in which the contrast is adjusted by controlling the G value can obtain a better overall evaluation. .

〈実施例8〜12〉
上記No.1〜9の撮影条件で撮影を行い、読取画素サイズ87.5(μm)で生成された拡大画像に対して階調変換処理のみを施した場合(実施例8、9)、周波数強調処理のみを施した場合(実施例10〜12)の画像評価結果を下記表4に示す。実施例8、9はそれぞれ10、20のG値で階調変換処理を施したものであり、実施例10〜12はそれぞれ0.1以上、1.28以上、2以上の周波数帯域に強調処理を施したものである。これに対し、比較例として4.89のG値で階調変換処理のみを施した画像を用意した。

Figure 0004692245
<Examples 8 to 12>
No. above. When photographing is performed under the photographing conditions 1 to 9 and only the gradation conversion process is performed on the enlarged image generated with the read pixel size 87.5 (μm) (Examples 8 and 9), only the frequency enhancement process Table 4 below shows the image evaluation results in the case of applying (Examples 10 to 12). In Examples 8 and 9, gradation conversion processing is performed with G values of 10 and 20, respectively. In Examples 10 to 12, enhancement processing is performed in frequency bands of 0.1 or more, 1.28 or more, and 2 or more, respectively. Is given. On the other hand, as a comparative example, an image having only a tone conversion process with a G value of 4.89 was prepared.
Figure 0004692245

表4に示す評価結果から、比較例2及び実施例8〜12に共通して2×P≦5Mを満たし、かつ拡大率Mが10≦M≦40を満たす条件6〜8のとき、被写体の繊維を視認できる良好な結果となっている。
また、比較例2と実施例8、9とを比較すると、G値20以上の階調変換処理を行った実施例9の方が良好な結果となっている。また、500/(10M+B)以上の周波数帯域に対して強調処理を行った実施例11、12では、比較例2と比較するとおおむねの評価は変わらないが、繊維の束が識別可能な程度に鮮明となっていることが分かる。
From the evaluation results shown in Table 4, when the conditions 6 to 8 satisfy 2 × P ≦ 5M and the enlargement ratio M satisfies 10 ≦ M ≦ 40 in common with Comparative Example 2 and Examples 8 to 12, It is a good result that the fiber is visible.
Further, when comparing Comparative Example 2 with Examples 8 and 9, Example 9 that performed gradation conversion processing with a G value of 20 or more gave better results. Further, in Examples 11 and 12 in which enhancement processing was performed on a frequency band of 500 / (10M + B) or higher, the evaluation was generally the same as in Comparative Example 2, but the fiber bundles were clear enough to be identified. It turns out that it is.

〈実施例13〜18〉
上記No.1〜9の撮影条件で撮影を行い、読取画素サイズ43.75(μm)で生成された拡大画像に対して階調変換処理及び周波数強調処理を組み合わせて施した場合(実施例13〜18)の画像評価結果を下記表5に示す。実施例13〜15はG値10で、実施例16〜18はG値20で階調変換処理を施したものであり、それぞれ強調する周波数帯域を0.1以上、1.28以上、2以上と可変させたものである。これに対し、比較例として4.89のG値で階調変換処理のみを施した画像を用意した。

Figure 0004692245
<Examples 13 to 18>
No. above. When photographing is performed under the photographing conditions of 1 to 9, and gradation conversion processing and frequency enhancement processing are performed in combination on an enlarged image generated with a read pixel size of 43.75 (μm) (Examples 13 to 18) The image evaluation results are shown in Table 5 below. Examples 13 to 15 have a G value of 10, and Examples 16 to 18 have been subjected to gradation conversion processing with a G value of 20. The frequency bands to be emphasized are 0.1 or more, 1.28 or more, 2 or more, respectively. It is made variable. On the other hand, as a comparative example, an image having only a tone conversion process with a G value of 4.89 was prepared.
Figure 0004692245

表5に示す評価結果から、比較例3及び実施例13〜18に共通してP≦5Mを満たし、かつ拡大率Mが10≦M≦40を満たす条件4〜8のとき、被写体の繊維を視認できる良好な結果となっていることが分かる。また、比較例3と実施例13〜15との比較から、G値10以上とすることにより拡大率がやや小さい場合や逆に拡大率が大きくボケの割合も大きくなる場合であっても繊維を視認しやすい画質となることが分かる。階調変換処理に加え、500/(10M+B)以上の周波数帯域に対して強調処理を行った実施例14、15では、繊維の構造物が鮮明な画質が得られている。   From the evaluation results shown in Table 5, when the conditions 4 to 8 satisfy P ≦ 5M and the enlargement ratio M satisfies 10 ≦ M ≦ 40 in common with Comparative Example 3 and Examples 13 to 18, the fiber of the subject is determined. It turns out that it has become the favorable result which can be visually recognized. Further, from the comparison between Comparative Example 3 and Examples 13 to 15, the fiber was reduced even when the enlargement ratio was slightly small by setting the G value to 10 or more, or conversely, the enlargement ratio was large and the ratio of blur was large. It can be seen that the image quality is easy to see. In Examples 14 and 15 in which enhancement processing was performed for a frequency band of 500 / (10M + B) or higher in addition to gradation conversion processing, clear image quality was obtained for the fiber structure.

実施例16〜18では、G値20としてコントラストを大きくすることにより、一本の繊維を識別可能な画質が得られることが分かる。また、実施例14,15と同様に、500/(10M+B)以上の周波数帯域に対して強調処理を行った実施例17、18では鮮鋭性も向上している。   In Examples 16-18, it turns out that the image quality which can identify one fiber is obtained by making contrast large as G value 20. In addition, as in Examples 14 and 15, the sharpness is improved in Examples 17 and 18 in which enhancement processing is performed on a frequency band of 500 / (10M + B) or more.

〈実施例19〜24〉
上記No.1〜9の撮影条件で撮影を行い、読取画素サイズ87.5(μm)で生成された拡大画像に対して階調変換処理及び周波数強調処理を組み合わせて施した場合(実施例19〜24)の画像評価結果を下記表6に示す。実施例19〜21はG値10で、実施例22〜24はG値20で階調変換処理を施したものであり、それぞれ強調する周波数帯域を0.1以上、1.28以上、2以上と可変させたものである。これに対し、比較例として4.89のG値で階調変換処理のみを施した画像を用意した。

Figure 0004692245
<Examples 19 to 24>
No. above. When photographing is performed under the photographing conditions of 1 to 9, and gradation conversion processing and frequency enhancement processing are performed in combination on an enlarged image generated with a read pixel size of 87.5 (μm) (Examples 19 to 24) The image evaluation results are shown in Table 6 below. Examples 19 to 21 have a G value of 10, and Examples 22 to 24 have been subjected to gradation conversion processing with a G value of 20. The frequency bands to be emphasized are 0.1 or more, 1.28 or more, 2 or more, respectively. It is made variable. On the other hand, as a comparative example, an image having only a tone conversion process with a G value of 4.89 was prepared.
Figure 0004692245

表6に示す評価結果から、比較例4及び実施例19〜24に共通して2×P≦5Mを満たし、かつ拡大率Mが10≦M≦40を満たす条件6〜8のとき、被写体の繊維を視認できる良好な結果となっている。
また、比較例4と実施例19では評価に違いが見られないが、実施例20、21から、階調変換処理に加え、500/(10M+B)以上の周波数帯域に対して周波数強調処理を行うことにより、繊維の構造物が鮮明な画質が得られることが分かる。
From the evaluation results shown in Table 6, when the conditions 6 to 8 satisfy 2 × P ≦ 5M and the magnification ratio M satisfies 10 ≦ M ≦ 40 in common with Comparative Example 4 and Examples 19 to 24, It is a good result that the fiber is visible.
In addition, although there is no difference in evaluation between Comparative Example 4 and Example 19, in addition to the gradation conversion process, a frequency enhancement process is performed for a frequency band of 500 / (10M + B) or more from Examples 20 and 21. Thus, it can be seen that a clear image quality can be obtained from the fiber structure.

G値20で階調変換処理を行った実施例22〜24では、G値10の実施例19〜21より良い評価が得られている。コントラストを大きくすることにより、繊維の視認性が向上したものと考えられる。これにさらに500/(10M+B)以上の周波数帯域に対して強調処理を行うことにより、鮮鋭性が高まることが実施例23、24から確認できる。   In Examples 22 to 24 in which gradation conversion processing was performed with a G value of 20, evaluations better than those of Examples 19 to 21 with a G value of 10 were obtained. It is considered that the visibility of the fibers is improved by increasing the contrast. Further, it can be confirmed from Examples 23 and 24 that sharpness is enhanced by further enhancing the frequency band of 500 / (10M + B) or more.

なお、被写体のガラスウール繊維の直径を0.05〜10(μm)まで一定値毎に段階的に変化させて同様の実験を行った場合も上記表3〜6に示した評価と同様の結果が得られた。
また、上記評価では焦点径D=30(μm)の場合の実験のみ示しているが、X線源は点線源に近いほどボケBが小さくなるので、焦点径Dは限りなく小さいものが良い。
Note that the same results as the evaluations shown in Tables 3 to 6 were also obtained when the same experiment was performed by changing the diameter of the glass wool fiber of the subject stepwise from 0.05 to 10 (μm) for each constant value. was gotten.
In the above evaluation, only the experiment in the case of the focal diameter D = 30 (μm) is shown. However, since the blur B becomes smaller as the X-ray source is closer to the point source, the focal diameter D should be as small as possible.

以上のように、本実施形態によれば、X線管の焦点径Dを1≦D≦30とし、拡大率Mを10≦M≦40とする拡大撮影を行い、得られた拡大画像について500/(10M+B)以上の周波数帯域に対して周波数強調処理を施すことにより、0.05≦s≦10と非常に微小なアスベストを視認可能な高画質の拡大画像を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, magnified imaging is performed in which the focal diameter D of the X-ray tube is 1 ≦ D ≦ 30 and the magnification rate M is 10 ≦ M ≦ 40. By applying frequency emphasis processing to a frequency band greater than / (10M + B), it is possible to obtain a high-quality enlarged image in which very small asbestos with 0.05 ≦ s ≦ 10 can be visually recognized.

さらに、拡大画像データの生成単位Pを、P≦s×Mを満たすように選択することにより、アスベスト部分の信号の検出性を向上させることができ、出力画像におけるアスベストの視認性が向上する。また、2P≦s×Mとすることによりアスベスト部分の信号検出精度を向上させることができ、より視認性の高い出力画像を得ることが可能となる。   Furthermore, by selecting the generation unit P of the enlarged image data so as to satisfy P ≦ s × M, it is possible to improve the detectability of the signal of the asbestos portion, and improve the visibility of asbestos in the output image. Further, by setting 2P ≦ s × M, it is possible to improve the signal detection accuracy of the asbestos part, and it is possible to obtain an output image with higher visibility.

また、撮影室内の広さを考慮して、X線管の焦点から画像検出器までの距離R3を、3≦R3≦5の範囲内で固定し、その固定された距離R3の中で距離R1,R2を可変して拡大率Mを調整している、よって、限られた室内の中で拡大率Mを10≦M≦40と比較的大きい拡大率Mに調整することが可能となる。   In consideration of the size of the imaging room, the distance R3 from the focus of the X-ray tube to the image detector is fixed within a range of 3 ≦ R3 ≦ 5, and the distance R1 is within the fixed distance R3. , R2 are varied to adjust the enlargement factor M. Therefore, the enlargement factor M can be adjusted to a relatively large enlargement factor M such as 10 ≦ M ≦ 40 in a limited room.

なお、本件のような信号処理を行った場合、肺野等の人体構造物は一様に黒くつぶれ(最高濃度Dmaxに該当する)、骨部は白くつぶれる(Dminiに想到する)ため、アスベストが吸飲されていた場合、黒くつぶれた背景部に比較的低濃度のアスベスト部が散在するパターンとなる。これは、乳房画像において、背景となる高濃度の乳房部に数100μm前後の微小石灰化クラスタが存在するケースに類似するパターンとなる。乳房画像では、特開平10−91758号公報等に記載されているように、このようなパターンについて濃度勾配を算出し、その算出結果から微小石灰化クラスタ部分を自動検出することが行われている。このような手法をアスベストの場合にも適用することは可能であり、アスベスト部分を異常陰影として自動検出することができる。   When signal processing is performed as in this case, human structures such as lung fields are uniformly crushed in black (corresponding to the maximum density Dmax) and bones are crushed in white (thinking Dmini). In the case of being swallowed, the pattern is a pattern in which asbestos parts having a relatively low concentration are scattered in the black background part. This is a pattern similar to a case in which a minute calcified cluster of about several hundred μm is present in a high-density breast portion as a background in a breast image. In the breast image, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-91758, etc., a density gradient is calculated for such a pattern, and a microcalcification cluster portion is automatically detected from the calculation result. . Such a technique can also be applied to asbestos, and the asbestos part can be automatically detected as an abnormal shadow.

本実施形態におけるX線画像システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the X-ray-image system in this embodiment. 図1の撮影装置を示す図である。It is a figure which shows the imaging device of FIG. 拡大撮影について説明する図である。It is a figure explaining expansion photography. 拡大撮影によるエッジ効果について説明する図である。It is a figure explaining the edge effect by expansion photography. エッジ効果におけるエッジ強度とボケの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the edge intensity | strength in an edge effect, and a blur. 拡大撮影においてボケが生じる場合について説明する図である。It is a figure explaining the case where a blur arises in expansion photography. 図1の画像処理装置の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the image processing apparatus of FIG. 画像処理装置における画像処理の流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the image processing in an image processing apparatus. 目標とする階調変換特性を示す図である。It is a figure which shows the gradation conversion characteristic made into the target. 階調変換処理時の信号値の変換の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the conversion of the signal value at the time of a gradation conversion process.

符号の説明Explanation of symbols

100 X線画像システム
10 撮影装置
20 画像処理装置
30 フィルム出力装置
40 画像サーバ
50 表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 X-ray imaging system 10 Imaging apparatus 20 Image processing apparatus 30 Film output apparatus 40 Image server 50 Display apparatus

Claims (2)

被写体にX線を照射するX線管と、An X-ray tube that irradiates the subject with X-rays;
前記被写体を透過したX線のX線量に応じたX線画像を生成する画像検出器と、An image detector that generates an X-ray image corresponding to an X-ray dose of X-rays transmitted through the subject;
前記生成されたX線画像に対して画像処理を施す画像処理装置と、An image processing apparatus that performs image processing on the generated X-ray image;
を有し、Have
前記X線管の焦点径をD(μm)、The focal diameter of the X-ray tube is D (μm),
前記X線管の焦点から前記被写体までの距離をR1(m)、The distance from the focal point of the X-ray tube to the subject is R1 (m),
前記被写体から前記画像検出器までの距離をR2(m)、The distance from the subject to the image detector is R2 (m),
前記X線管の焦点から前記画像検出器までの距離をR3(m)、The distance from the focal point of the X-ray tube to the image detector is R3 (m),
拡大率M=R3/R1、Magnification factor M = R3 / R1,
ボケ幅B=D・R2/R1(μm)、Blur width B = D · R2 / R1 (μm),
とするとき、And when
1≦D≦30、1 ≦ D ≦ 30,
3≦R3≦5、3 ≦ R3 ≦ 5,
10≦M≦40、10 ≦ M ≦ 40,
を満たし、The filling,
前記画像処理装置は、前記生成されたX線画像に対して500/(10M+B)(lp/mm)以上の周波数帯域に周波数強調処理を施すことを特徴とするアスベスト用位相コントラストX線撮影システム。An asbestos phase contrast X-ray imaging system, wherein the image processing device performs frequency enhancement processing on the generated X-ray image in a frequency band of 500 / (10M + B) (lp / mm) or more.
X線管から被写体にX線を照射する工程と、Irradiating a subject with X-rays from an X-ray tube;
画像検出器により前記被写体を透過したX線のX線量に応じたX線画像を生成する工程と、Generating an X-ray image corresponding to an X-ray amount of X-rays transmitted through the subject by an image detector;
画像処理装置により前記生成されたX線画像に対して画像処理を施す工程と、Applying image processing to the generated X-ray image by an image processing apparatus;
を含み、Including
前記X線管の焦点径をD(μm)、The focal diameter of the X-ray tube is D (μm),
前記X線管の焦点から前記被写体までの距離をR1(m)、The distance from the focal point of the X-ray tube to the subject is R1 (m),
前記被写体から前記画像検出器までの距離をR2(m)、The distance from the subject to the image detector is R2 (m),
前記X線管の焦点から前記画像検出器までの距離をR3(m)、The distance from the focal point of the X-ray tube to the image detector is R3 (m),
拡大率M=R3/R1、Magnification factor M = R3 / R1,
ボケ幅B=D・R2/R1(μm)、Blur width B = D · R2 / R1 (μm),
とするとき、And when
1≦D≦30、1 ≦ D ≦ 30,
3≦R3≦5、3 ≦ R3 ≦ 5,
10≦M≦40、10 ≦ M ≦ 40,
を満たし、The filling,
前記画像処理を施す工程では、前記生成されたX線画像に対して500/(10M+B)(lp/mm)以上の周波数帯域に周波数強調処理を施すことを特徴とするアスベスト用位相コントラストX線撮影方法。In the step of performing the image processing, the generated X-ray image is subjected to frequency enhancement processing in a frequency band of 500 / (10M + B) (lp / mm) or more, and phase contrast X-ray imaging for asbestos Method.
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