JP4869439B2 - 画像処理装置、画像処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、固体撮像装置を用いたX線デジタル撮影装置等に用いて好適な画像処理装置、画像処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。
医療診断を目的とするX線撮影は、増感紙とX線写真フィルムと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て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。
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、この光電変換素子をマトリクス状に並べることによって2次元センサを構成している。
2次元センサの各光電変換素子が1画素を形成するが、光電変換素子の感度(ゲイン)は、画素毎に異なるため、この感度差を補正する必要がある。また、X線はX線発生装置から放射状に出力されるため、場所によって画素に入射するX線強度に差が出る。これらの補正方法としては、撮影装置の前に被写体を置かずにX線を曝射し、その時得られた画像から画素値の最大値を1として他の画素を正規化した画像サイズ分のゲインテーブルを作る。そして、被写体を置いて撮影したX線画像の各画素値を上記のゲインテーブルの各画素に対応する値で割り算する。実際の方法としては、撮影されたX線画像をCPUでソフト的に演算する方法と、図4に示すようにハードウェアで行う方法とがある。
図4において、画像取り込み装置10内のゲインテーブル11は、コントローラ12によって制御され、データを書き込むようにバッファ13を有効にした状態で、まず、被写体を置かずにX線を曝射して画像を取得する。その画像データは画像入力ライン14から入力される。この画像データは、LIN/LOG変換用のルックアップテーブル15を通してLOG変換され、バッファ13を通ってゲイン値Gとしてゲインテーブル11に書き込まれる。次に、バッファ13を無効にした状態で、被写体を置いてX線を曝射し、被写体画像を取得する。画像入力ライン14から入力された画像データはルックアップテーブル15を通してLOG変換され、演算器16に入力される。
コントローラ12は、X線画像が演算器16に入力されるのと同じタイミングでゲインテーブル11を読み出し、読み出されたデータは演算器16に入力される。演算器16では、ゲインテーブル11からのゲイン値Gと被写体画像との画素毎の減算が行われる。演算器16の出力は、LOG/LIN変換用のルックアップテーブル17を通してLIN変換され、補正済み画像としてインターフェース18から出力される。
ここで、Gをゲインテーブル出力のゲイン値、Xを被写体画像の画素値とすると、ルックアップテーブル17には、log(G/X)=logG−logXをX/G*Cに変換するようなテーブルが書き込まれている。すなわち、C*(10の−i乗)(iは、ルックアップテーブル17への入力値=log(G/X))となる。この時、CはX/Gが1以上の整数になるようにあらかじめ決められた定数であり、例えば、ゲイン値Gの最大値がせいぜい12ビットなら、C=2の12乗=4096となる。
次に、光電変換素子の中には、正常に機能しないもの(欠陥画素)が製造上の問題から存在してしまう。現状の技術で全く欠陥画素の無い固体撮像装置を製造するのは困難である。通常は欠陥画素は、回りの画素などから推測して補間される。実際の方法としては、撮影されたX線画像をCPUでソフト的に演算する方法と、図5に示すようにハードウェアで行う方法とがある。
図5において、画像取り込み装置20内の欠陥画素テーブル21は、コントローラ22によって制御される。まず、データを書き込むようにバッファ23を有効にした状態で、被写体を置かずにX線を曝射して画像を取得する。その画像データは、画像入力ライン24から入力される。欠陥判定部25は、入力された画像データの値がある一定以下のものを欠陥画素と判定し、バッファ23を介して欠陥画素テーブル21に“1”を書き込み、一定以上のものを正常画素と判定し、欠陥画素テーブル21に“0”を書き込む。この時、入力画像データは、そのまま演算器26に入力される。
次に、バッファ23を無効にした状態で、被写体を置いてX線を曝射し、被写体画像を取得する。画像入力ライン24から入力された画像データは、欠陥判定部25をそのまま通り、演算器26に入力される。コントローラ22は、被写体画像が演算器26に入力されるのと同じタイミングで欠陥画素テーブル21を読み出し、読み出されたデータDは演算器26に入力される。演算器26では、欠陥画素テーブル値Dが“1”の時、その画素は無効として、一つ前の画素を使うなどして欠陥画素を補間し、補正済み画像としてインターフェース27を介して出力する。
しかしながら、つ以上の固体撮像装置を含むX線センサ部が接続されて、これらのX線センサ部を切り替えて使用する場合が考えられるが、切り替えのたびにゲインテーブルを取得するのは、X線を曝射する必要上困難であった。記のことは、欠陥画素テーブルについても同様の問題があった。
本発明による画像処理装置は、複数のX線センサが共に接続可能であり、前記複数のX線センサそれぞれ固有のゲインを示すゲイン情報を記憶する第一の記憶手段と、前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データのゲインの補正に用いられるゲイン補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置であって、X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有のゲイン情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出されたゲイン情報に応じたゲイン補正データを記憶させる制御手段を有する
また、本発明による画像処理装置は、複数のX線センサが共に接続可能であり、前記複数のX線センサそれぞれ固有のゲインを示すゲイン情報を記憶する第一の記憶手段と、前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データのゲインの補正に用いられるゲイン補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置であって、X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有のゲイン情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出されたゲイン情報に応じたゲイン補正データを記憶させる制御手段と、前記変更されたX線センサが出力する画像データを、前記第二の記憶手段に記憶されたゲイン補正データを用いて補正する補正手段と、を有する。
本発明による画像処理装置は、複数のX線センサが共に接続可能であり、前記複数のX線センサそれぞれ固有の欠陥画素を示す欠陥画素情報を記憶する第一の記憶手段と、前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データの欠陥画素の補正に用いられる欠陥画素補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置であって、X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有の欠陥画素情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出された欠陥画素情報に応じた欠陥画素補正データを記憶させる制御手段を有する
また、本発明による画像処理装置は、複数のX線センサが共に接続可能であり、前記複数のX線センサそれぞれ固有の欠陥画素を示す欠陥画素情報を記憶する第一の記憶手段と、前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データの欠陥画素の補正に用いられる欠陥画素補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置であって、X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有の欠陥画素情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出された欠陥画素情報に応じた欠陥画素補正データを記憶させる制御手段と、前記変更されたX線センサが出力する画像データを、前記第二の記憶手段に記憶された欠陥画素補正データを用いて補正する補正手段と、を有する。
本発明による画像処理方法は、複数のX線センサが共に接続可能であり、前記複数のX線センサそれぞれ固有のゲインを示すゲイン情報を記憶する第一の記憶手段と、前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データのゲインの補正に用いられるゲイン補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置の画像処理方法であって、制御手段が、X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有のゲイン情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出されたゲイン情報に応じたゲイン補正データを記憶させる制御工程を有する
本発明による画像処理方法は、複数のX線センサが共に接続可能であり、前記複数のX線センサそれぞれ固有の欠陥画素を示す欠陥画素情報を記憶する第一の記憶手段と、前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データの欠陥画素の補正に用いられる欠陥画素補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置の画像処理方法であって、制御手段が、X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有の欠陥画素情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出された欠陥画素情報に応じた欠陥画素補正データを記憶させる制御工程を有する
本発明によるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、複数のX線センサが共に接続可能であり、前記複数のX線センサそれぞれ固有のゲインを示すゲイン情報を記憶する第一の記憶手段と、前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データのゲインの補正に用いられるゲイン補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能なコンピュータを、X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有のゲイン情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出されたゲイン情報に応じたゲイン補正データを記憶させる制御手段として機能させるためのプログラムを記憶している
本発明によるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、複数のX線センサが共に接続可能であり、前記複数のX線センサそれぞれ固有の欠陥画素を示す欠陥画素情報を記憶する第一の記憶手段と、前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データの欠陥画素の補正に用いられる欠陥画素補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能なコンピュータを、X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有の欠陥画素情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出された欠陥画素情報に応じた欠陥画素補正データを記憶させる制御手段として機能させるためのプログラムを記憶している
本発明によれば、ゲインテーブル、欠陥画素テーブルを予め保存しておき、書き換えができるようにすることで、X線センサ部等の撮像部分が代わっても保存しておいたゲイン値、欠陥画素テーブル値を書き込むことで速やかに対応できる。特に、X線撮影の場合は、X線センサ部が代わっても、X線を曝射することなく対応できる。
また、上記書き換えは汎用バスを通じて処理装置により行うようにすることができる。
本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。 本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。 本発明によるX線撮影システム全体の実施の形態を示す構成図である。 従来例を示すブロック図である。 他の従来例を示すブロック図である。
図3は、本発明を用いたX線撮影装置の実施の形態を示す図である。図3において、X線発生装置1から出力されたX線は、被写体2を通過して架台9に取り付けられたX線センサ部3に入射する。この入射したX線には、被写体2の内部情報が含まれており、X線センサ部3内部の固体撮像装置4の蛍光体5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6によってその可視光に比例した電荷に変換される。そして、AD変換によってデジタル化され、コントロール部7に転送される。ここで、AD変換は、X線センサ部3内部で行われても良いし、コントロール部7で行われてもよい。上記転送された画像データは表示部8で表示される。コントロール部7には、上記1〜6、9の各部と同様の101〜106、109の部分で構成される撮影部が接続されており、撮影の切り替えが可能となっている。
図1は上記コントロール部7の第1の実施の形態を示したもので、前述したゲイン補正に関するものである。図1において、図3のX線センサ部3又は103から転送される画像データ30は、画像取り込み装置31に入り、LIN/LOG変換用のルックアップテーブル32、演算器33、バッファ34、ルックアップテーブル35、バッファ36を通って汎用バスインターフェースIF37を介して処理装置としてのCPU38(制御手段)の管理する記憶手段としての記憶装置39に転送されて保存されるようになされている。ここで、図1のバスと汎用バスインターフェースIF37とで汎用バス手段が構成され、演算器33補正手段が構成される。
ゲイン値Gを取得するためには、まず、CPU38は、バッファ34を無効、バッファ40を有効、バッファ36のデータ方向をαとし、データが素通りするようにルックアップテーブル35にLIN/LIN変換テーブルを書き込む。この時、コントローラ41は、ルックアップテーブル35に対する制御信号LUT0_contを生成する。次に、CPU38は、バッファ34を有効、バッファ40を無効、バッファ36のデータ方向をβとし、演算器33をデータが素通りするように設定する。
そして、被写体を置かずにX線を曝射して画像を取得する。この画像データ30は、ルックアップテーブル32を通してLOG変換され、演算器33、バッファ34、ルックアップテーブル35、バッファ36を素通りし、汎用バスインターフェースIF37を介してCPU38の管理する記憶装置39に転送され、ゲイン値として保存される。次に、CPU38は、バッファ42を無効、バッファ43を有効、バッファ44のデータ方向をαとして、ゲインテーブル45に取得した上記ゲイン値を書き込む。この時、コントローラ41は、ゲインテーブル45に対する制御信号TBL_contを生成する。
次に、バッファ34を無効、バッファ40を有効、バッファ36のデータ方向をαとし、ルックアップテーブル35に従来例で示したC*(10の−i乗)(iは、ルックアップテーブル35への入力値=log(G/X))となるような変換テーブルを書き込む。そして、バッファ34、42を有効、バッファ40、43を無効、バッファ36、44のデータ方向をβとし、演算器33をゲインテーブル出力と被写体画像との画素毎の減算が行われるように設定する。
次に、被写体を置いてX線を曝射して被写体画像を得る。その画像データ30は、ルックアップテーブル32を通してLOG変換され、演算器33に入力される。コントローラ41は、被写体画像が演算器33に入力されるのと同じタイミングでゲインテーブル45が読み出され、読み出されたデータは演算器33に入力される。演算器33では、ゲインテーブル出力と被写体画像との画素毎の減算が行われる。演算器33の出力は、ルックアップテーブル35を通してLIN変換され、補正済み画像として出力され、汎用バスインターフェースIF37を介してCPU38の管理する記憶装置39に転送されて保存される。
以上のように、接続される複数のX線センサ部3、103の全てのゲインテーブルを予め記憶装置39に取得しておき、X線センサ部3、103が変更される毎にそのX線センサ部に応じて記憶装置39からゲインテーブル45に書き込みを行う。
尚、図1におけるROM46及び上記記憶装置39は本発明による記憶媒体を構成する。即ち、ROM46には、上述した処理の手順を実行するためのプログラムが記憶され、記憶装置39には、複数のゲインテーブルが記憶されている。また、これらの記憶媒体としては、半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気媒体等が用いられる。
次に欠陥画素テーブルに関する第2の実施の形態を説明する。ここでは、第1の実施の形態と同様に図3に示すようにしてX線画像の撮影が行われるものとする。図2は、図3のコントロール部7の第2の実施の形態を示すものである。図2において、図3のX線センサ部3又は103から転送される画像データ50は、画像取り込み装置51に入り、演算部52、バッファ53を通り、汎用バスインターフェース54を介して処理装置としてのCPU55(制御手段)の管理する記憶手段としての記憶装置56に転送されて保存されるようになされている。ここで、図2のバスと汎用バスインターフェースIF54とで汎用バス手段が構成され、演算器52補正手段が構成される。
欠陥画素判定ビットを取得するためには、まず、CPU55は、バッファ53を有効、バッファ57のデータ方向をαにし、演算器52をデータが素通りするように設定する。そして、被写体を置かずにX線を曝射して画像データ50を取得し、演算器52、バッファ53を素通りして、汎用バスインターフェースIF54を介してCPU55の管理する記憶装置56に転送されて保存される。
そして、CPU55は、このデータから一定以下の値のものを欠陥画素と判定し、その時の欠陥画素テーブル値を“1”、一定以上の値のものを正常画素として、欠陥画素テーブル値を“0”として記憶装置56に記憶しておく。全ての画素について判定が終了した時点で、バッファ58、53を無効、バッファ57を有効、バッファ57のデータ方向をαとし、完成した欠陥画素テーブルを欠陥画素テーブル60に書き込む。この時、コントローラは欠陥画素テーブル60に対する制御信号TBL_contを生成する。そして、バッファ53、58を有効、バッファ57、59を無効、演算器52を欠陥画素補間が行われるように設定する。
次に、被写体を置いてX線を曝射し、その被写体画像データ50は演算器52に入力される。コントローラ61は、被写体画像が演算器52に入力されるのと同じタイミングで欠陥画素テーブル60を読み出し、読み出されたデータは演算器52に入力される。演算器52では、欠陥画素テーブル値=1のとき、その画素は無効として、一つ前の画素を使うなどして欠陥画素を補間し、汎用バスインターフェースIF54を介して記憶装置56に転送されて保存される。
以上のように、接続される複数のX線センサ部3、103の全ての欠陥画素テーブルを予め記憶装置56に取得しておき、X線センサ部が変更される毎に欠陥画素テーブル60に書き込みを行う。尚、図2のROM62、記憶装置56は、図1のROM46、記憶装置39と同様に本発明による記憶媒体を構成する。
1、101 X線発生装置
2、102 被写体
3、103 X線センサ部
4、104 固体撮像装置
5、105 蛍光体
6、106 光電変換装置
7、107 コントロール部
30、50 画像データ
31、51 画像取り込み装置
32、35 ルックアップテーブル
33、52 演算器
38、55 処理装置(CPU)
39、56 記憶装置
41、61 コントローラ
46、62 ROM

Claims (12)

  1. 複数のX線センサが共に接続可能であり、
    前記複数のX線センサそれぞれ固有のゲインを示すゲイン情報を記憶する第一の記憶手段と、
    前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データのゲインの補正に用いられるゲイン補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置であって、
    X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有のゲイン情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出されたゲイン情報に応じたゲイン補正データを記憶させる制御手段を有することを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記複数のX線センサは、光電変換素子から構成されることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 汎用バスインターフェースを介して前記変更されたX線センサが出力する画像データを取得し、当該取得された画像データを、前記第二の記憶手段に記憶されたゲイン補正データを用いて補正する補正手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
  4. 複数のX線センサが共に接続可能であり、
    前記複数のX線センサそれぞれ固有のゲインを示すゲイン情報を記憶する第一の記憶手段と、
    前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データのゲインの補正に用いられるゲイン補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置であって、
    X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有のゲイン情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出されたゲイン情報に応じたゲイン補正データを記憶させる制御手段と、
    前記変更されたX線センサが出力する画像データを、前記第二の記憶手段に記憶されたゲイン補正データを用いて補正する補正手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。
  5. 複数のX線センサが共に接続可能であり、
    前記複数のX線センサそれぞれ固有の欠陥画素を示す欠陥画素情報を記憶する第一の記憶手段と、
    前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データの欠陥画素の補正に用いられる欠陥画素補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置であって、
    X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有の欠陥画素情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出された欠陥画素情報に応じた欠陥画素補正データを記憶させる制御手段を有することを特徴とする画像処理装置。
  6. 前記複数のX線センサは、光電変換素子から構成されることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置
  7. 汎用バスインターフェースを介して前記変更されたX線センサが出力する画像データを取得し、当該取得された画像データを、前記第二の記憶手段に記憶された欠陥画素補正データを用いて補正する補正手段を有することを特徴とする請求項5又は6に記載の画像処理装置
  8. 複数のX線センサが共に接続可能であり、
    前記複数のX線センサそれぞれ固有の欠陥画素を示す欠陥画素情報を記憶する第一の記憶手段と、
    前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データの欠陥画素の補正に用いられる欠陥画素補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置であって、
    X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有の欠陥画素情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出された欠陥画素情報に応じた欠陥画素補正データを記憶させる制御手段と、
    前記変更されたX線センサが出力する画像データを、前記第二の記憶手段に記憶された欠陥画素補正データを用いて補正する補正手段と、を有することを特徴とする画像処理装置
  9. 複数のX線センサが共に接続可能であり、
    前記複数のX線センサそれぞれ固有のゲインを示すゲイン情報を記憶する第一の記憶手段と、
    前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データのゲインの補正に用いられるゲイン補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置の画像処理方法であって、
    制御手段が、X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有のゲイン情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出されたゲイン情報に応じたゲイン補正データを記憶させる制御工程を有することを特徴とする画像処理方法
  10. 複数のX線センサが共に接続可能であり、
    前記複数のX線センサそれぞれ固有の欠陥画素を示す欠陥画素情報を記憶する第一の記憶手段と、
    前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データの欠陥画素の補正に用いられる欠陥画素補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能な画像処理装置の画像処理方法であって、
    制御手段が、X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有の欠陥画素情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出された欠陥画素情報に応じた欠陥画素補正データを記憶させる制御工程を有することを特徴とする画像処理方法
  11. 複数のX線センサが共に接続可能であり、
    前記複数のX線センサそれぞれ固有のゲインを示すゲイン情報を記憶する第一の記憶手段と、
    前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データのゲインの補正に用いられるゲイン補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能なコンピュータを、
    X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有のゲイン情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出されたゲイン情報に応じたゲイン補正データを記憶させる制御手段として機能させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
  12. 複数のX線センサが共に接続可能であり、
    前記複数のX線センサそれぞれ固有の欠陥画素を示す欠陥画素情報を記憶する第一の記憶手段と、
    前記複数のX線センサそれぞれが出力する画像データの欠陥画素の補正に用いられる欠陥画素補正データを記憶する第二の記憶手段と、に接続可能なコンピュータを、
    X線撮影に使用されるX線センサが変更された場合に、当該変更されたX線センサ固有の欠陥画素情報を前記第一の記憶手段から読み出し、前記第二の記憶手段に、当該読み出された欠陥画素情報に応じた欠陥画素補正データを記憶させる制御手段として機能させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
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