JP4987442B2 - Ｘ線撮像方法及びｘ線撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線撮像装置に入射したＸ線像に対応するＸ線観察画像を取得するＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システムに関するものである。

近年、医療用のＸ線撮像装置などにおいて、シンチレータと、ＣＣＤなどの撮像素子とを組み合わせたＸ線撮像装置の利用がすすめられている。このような撮像装置では、入射したＸ線は、シンチレータにおいてＸ線量に応じた所定波長のシンチレーション光（例えば可視光）に変換される。そして、このシンチレーション光による光像が撮像素子で検出されることによって、Ｘ線像に対応するＸ線観察画像が取得される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３３０６７８号公報 特公平８−３３９２２号公報

シンチレータと撮像素子とを組み合わせた上記構成のＸ線撮像装置では、入射したＸ線像のうちで一部（例えば１０％程度）のＸ線がシンチレーション光に変換されずにシンチレータを透過し、撮像素子によって直接検出される場合がある。このような透過Ｘ線は、撮像素子から出力されるＸ線観察画像において輝点ノイズとして現れる。この輝点ノイズによるノイズ画像成分は、一般にシンチレーション光に変換されたＸ線による画像成分に比べて高い信号出力を有し、取得されるＸ線観察画像の画質が劣化する原因となる。

これに対して、特許文献２には、リカーシブフィルタと、メディアンフィルタなどの平滑化フィルタとを用いて画像中のノイズ成分を低減することが記載されている。しかしながら、リカーシブフィルタを用いる方法では、同一被写体に対して取得された多数のＸ線観察画像を適当な重み付けで加算することでノイズ画像成分の影響を低減するため、多数の画像を取得するために必要な撮影時間が長くなり、また、被写体の動き等による残像が発生するなどの問題を生じる。また、被写体に対するＸ線被曝量が増大するという問題もある。また、平滑化フィルタを用いる方法では、平滑化によって被写体の画像自体に輪郭のボケが発生し、解像度の低下が避けられない。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、入射したＸ線像に対応するＸ線観察画像を、ノイズ画像成分の影響が低減された状態で好適に取得することが可能なＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システムを提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明によるＸ線撮像方法は、（１）一方の面がＸ線入射面となっており、入射したＸ線に応じてシンチレーション光を発生してＸ線像を光像へと変換するシンチレータと、シンチレータの他方の面に対して設けられ、シンチレータで生成された光像を検出してシンチレータに入射されたＸ線像に対応するＸ線観察画像を取得する撮像素子とを含み、被写体を通過したＸ線によって生成されたＸ線像を撮像対象とするＸ線撮像装置を用い、（２）Ｘ線撮像装置により、シンチレータで光像に変換された被写体のＸ線像に対応する画像成分、及び撮像素子に直接入射したＸ線による第１のノイズ画像成分を含む第１のＸ線観察画像を取得する第１画像取得ステップと、（３）第１のノイズ画像成分とは異なる第２のノイズ画像成分を含む第２のＸ線観察画像を取得する第２画像取得ステップと、（４）第１のＸ線観察画像と第２のＸ線観察画像との間で減算処理を行って、ノイズ画像成分が抽出されたノイズ画像を生成する減算処理ステップと、（５）ノイズ画像に対して閾値処理を行って、ノイズ画像成分のうちで第１のノイズ画像成分を抽出する閾値処理ステップと、（６）第１のノイズ画像成分を含む第１のＸ線観察画像から、閾値処理ステップで抽出された第１のノイズ画像成分を減算することで、第１のノイズ画像成分が除去されたノイズ除去画像を生成するノイズ除去ステップとを備え、第１画像取得ステップにおいて、被写体に対してＸ線源からのＸ線を照射して第１のＸ線観察画像を取得するとともに、第２画像取得ステップにおいて、被写体に対してＸ線源からのＸ線を照射して、Ｘ線撮像装置により、シンチレータで光像に変換された被写体のＸ線像に対応する画像成分、及び撮像素子に直接入射したＸ線による第２のノイズ画像成分を含む第２のＸ線観察画像を取得することを特徴とする。

また、本発明によるＸ線撮像システムは、（ａ）一方の面がＸ線入射面となっており、入射したＸ線に応じてシンチレーション光を発生してＸ線像を光像へと変換するシンチレータと、シンチレータの他方の面に対して設けられ、シンチレータで生成された光像を検出してシンチレータに入射されたＸ線像に対応するＸ線観察画像を取得する撮像素子とを含み、被写体を通過したＸ線によって生成されたＸ線像を撮像対象とするＸ線撮像装置と、（ｂ）Ｘ線撮像装置により、シンチレータで光像に変換された被写体のＸ線像に対応する画像成分、及び撮像素子に直接入射したＸ線による第１のノイズ画像成分を含んで取得された第１のＸ線観察画像と、第１のノイズ画像成分とは異なる第２のノイズ画像成分を含んで取得された第２のＸ線観察画像との間で減算処理を行って、ノイズ画像成分が抽出されたノイズ画像を生成する減算処理手段と、（ｃ）ノイズ画像に対して閾値処理を行って、ノイズ画像成分のうちで第１のノイズ画像成分を抽出する閾値処理手段と、（ｄ）第１のノイズ画像成分を含む第１のＸ線観察画像から、閾値処理手段で抽出された第１のノイズ画像成分を減算することで、第１のノイズ画像成分が除去されたノイズ除去画像を生成するノイズ除去手段とを備え、減算処理手段において第１のＸ線観察画像として、被写体に対してＸ線源からのＸ線を照射して取得されたＸ線観察画像を用いるとともに、減算処理手段において第２のＸ線観察画像として、被写体に対してＸ線源からのＸ線を照射して、Ｘ線撮像装置により、シンチレータで光像に変換された被写体のＸ線像に対応する画像成分、及び撮像素子に直接入射したＸ線による第２のノイズ画像成分を含んで取得されたＸ線観察画像を用いることを特徴とする。

上記したＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システムにおいては、例えば被写体を通過したＸ線などによる撮像対象のＸ線像について、ノイズ画像成分に関する条件が互いに異なる第１、第２のＸ線観察画像を取得する。このとき、これらの画像間では、シンチレータで光像に変換されたＸ線像に対応する画像成分は基本的には一致しており、減算によって相殺されるが、ノイズ画像成分については、画像によって発生位置や分布等が異なる。

したがって、これらの第１、第２のＸ線観察画像の間で減算処理を行い、さらに適当な閾値処理を行うことにより、第１のＸ線観察画像に含まれるノイズ画像成分のみを選択的に抽出することができる。そして、この抽出されたノイズ画像成分を元のＸ線観察画像から減算することにより、撮像素子に直接入射したＸ線によるノイズ画像成分の影響が低減された画像を好適かつ効率的に取得することが可能となる。

ここで、第１のＸ線観察画像からのノイズ除去に用いられる第２のＸ線観察画像の具体的な取得方法については、Ｘ線撮像方法は、第２画像取得ステップにおいて、Ｘ線撮像装置により、シンチレータで光像に変換されたＸ線像に対応する画像成分、及び撮像素子に直接入射したＸ線による第２のノイズ画像成分を含む第２のＸ線観察画像を取得することが好ましい。

同様に、Ｘ線撮像システムは、減算処理手段において第２のＸ線観察画像として、Ｘ線撮像装置により、シンチレータで光像に変換されたＸ線像に対応する画像成分、及び撮像素子に直接入射したＸ線による第２のノイズ画像成分を含んで取得されたＸ線観察画像を用いることが好ましい。

あるいは、Ｘ線撮像方法は、第２画像取得ステップにおいて、第１画像取得ステップで取得された第１のＸ線観察画像に対して平滑化処理を行うことで、第２のＸ線観察画像を取得することが好ましい。

同様に、Ｘ線撮像システムは、減算処理手段において第２のＸ線観察画像として、第１のＸ線観察画像に対して平滑化処理を行うことで取得されたＸ線観察画像を用いることが好ましい。

また、Ｘ線観察画像の取得に用いられるＸ線撮像装置については、シンチレータと、撮像素子との間に設けられ、シンチレータで生成された光像を撮像素子へと導くファイバ光学部材を有することが好ましい。この場合、シンチレータと撮像素子との間に介在されるファイバ光学部材により、撮像素子に直接入射するＸ線のＸ線量が低減される。これにより、上記したノイズ除去の画像処理と合わせて、Ｘ線観察画像でのノイズ画像成分の影響をさらに低減することが可能となる。

本発明のＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システムによれば、撮像対象のＸ線像について、ノイズ画像成分に関する条件が互いに異なる第１、第２のＸ線観察画像を取得し、これらの第１、第２のＸ線観察画像の間で減算処理を行い、さらに適当な閾値処理を行うことでノイズ画像成分を抽出して、Ｘ線観察画像のノイズ除去を行うことにより、入射したＸ線像に対応するＸ線観察画像を、ノイズ画像成分の影響が低減された状態で好適に取得することが可能となる。

以下、図面とともに本発明によるＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

図１は、本発明によるＸ線撮像システムの第１実施形態の構成を示すブロック図である。また、図２は、Ｘ線撮像システムに用いられるＸ線撮像装置の構成を概略的に示す側面図である。本実施形態によるＸ線撮像システム１Ａは、Ｘ線撮像装置１０と、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１５と、信号処理部２０と、記憶部３０とを備えている。また、図１においては、Ｘ線源５０からのＸ線を被写体Ｓに照射し、被写体Ｓを通過したＸ線によって生成されたＸ線像を、Ｘ線撮像システム１Ａによる撮像対象とした例を示している。

Ｘ線撮像装置１０は、入射したＸ線像に対応するＸ線観察画像を取得するための画像取得手段であり、図２に示すようにシンチレータ１１と、ファイバ光学プレート（ＦＯＰ）１２と、撮像素子１３とを有している。シンチレータ１１は、所定のシンチレーション材料によって平板状に形成されており、その一方の面１１ａがＸ線像を入射させるためのＸ線入射面となっている。このシンチレータ１１において、Ｘ線入射面１１ａから入射されたＸ線に応じてシンチレーション光が発生し、これによって撮像対象のＸ線像が光像へと変換される。

シンチレータ１１の他方の面１１ｂに対し、Ｘ線像の入射方向の下流側に撮像素子１３が設けられている。撮像素子１３は、シンチレータ１１で生成された光像を検出して、シンチレータ１１に入射されたＸ線像に対応するＸ線観察画像を取得する。また、取得されたＸ線観察画像のデータは、アナログ画像信号として撮像素子１３から出力される。このような撮像素子１３としては、例えば、矩形平板状のシリコン基板上にＣＣＤを形成して撮像部とした、２次元画像取得可能な撮像素子を用いることができる。

また、図２に示す構成例においては、シンチレータ１１と、撮像素子１３との間に、さらにＦＯＰ１２が設けられている。このＦＯＰ１２は、図２に模式的に示すように、多数の光ファイバ１２ａを束にすることで光像を伝達可能に形成された光学素子であり、入射Ｘ線像に対応してシンチレータ１１で生成されたシンチレーション光による光像を撮像素子１３へと導くファイバ光学部材として機能する。

Ｘ線撮像装置１０の撮像素子１３から出力されたＸ線観察画像のアナログ画像信号は、図１に示すように、ＡＤＣ１５によってデジタル画像信号に変換された後に、信号処理部２０へと入力される。信号処理部２０は、Ｘ線撮像装置１０によって取得されたＸ線観察画像に対してノイズ除去処理などの所定の画像処理を行う信号処理手段である。また、この信号処理部２０によって処理されたＸ線観察画像等の画像データは、必要に応じて記憶部３０に記憶される。また、この画像データについては、必要に応じて、外部への出力、表示装置への表示、印刷、外部の処理装置への送信、外部の記憶装置への記憶等の処理が行われる。

本実施形態においては、信号処理部２０でのＸ線観察画像に対するノイズ除去処理は、Ｘ線撮像装置１０によって取得された第１のＸ線観察画像と、第１のＸ線観察画像とは別時刻（第１のＸ線観察画像よりも前または後の時刻）に連続して取得された第２のＸ線観察画像とを用いて行われる。図１に示す信号処理部２０は、このようなノイズ除去方法に対応して、第１メモリ２１、第２メモリ２２、第１減算器２５、閾値処理回路２６、及び第２減算器２７を有して構成されている。

第１メモリ２１及び第２メモリ２２は、それぞれＸ線撮像装置１０で取得されたＸ線観察画像の画像データを記憶可能に構成されている。第１減算器２５は、第１メモリ２１からの入力画像信号を信号Ａ、第２メモリ２２からの入力画像信号を信号Ｂとし、Ａ−Ｂの減算処理を行う減算処理手段である。また、閾値処理回路２６は、第１減算器２５から出力された減算画像信号Ａ−Ｂに対して所定の閾値処理を行う閾値処理手段である。また、第２減算器２７は、第１メモリ２１からの入力画像信号を信号Ａ、閾値処理回路２６からの入力画像信号を信号Ｂとし、Ａ−Ｂの減算処理を行うことでノイズ除去を行うノイズ除去手段である。なお、ここでは説明上、複数のメモリを用いる構成例を説明したが、Ｘ線観察画像は、必ずしも異なるメモリに保存する必要は無く、例えば、ハードディスクなどの単一の外部記憶装置に保存して、同様の処理を行う構成としても良い。

図１に示したＸ線撮像システム１ＡにおけるＸ線観察画像のノイズ除去方法について、図３を参照して説明する。図３は、本発明によるＸ線撮像方法の一実施形態について示すフローチャートである。また、図４、図５は、図３に示したＸ線撮像方法でのノイズ除去方法について示す模式図である。

ここで、Ｘ線撮像装置１０によって取得されるＸ線観察画像においては、図２に模式的に示すように、入射Ｘ線Ａ１がシンチレータ１１でシンチレーション光Ｂ１に変換され、このシンチレーション光Ｂ１が撮像素子１３で検出される画像成分と、入射Ｘ線Ａ２がシンチレータ１１を透過して、撮像素子１３によって直接検出されるノイズ画像成分とが含まれている。ここで、前者の画像成分は、シンチレータ１１で光像に変換された入射Ｘ線像に対応する画像成分、すなわち撮像対象に対応する画像成分である。以下の説明においては、この撮像対象に対応する画像成分を、上記の「ノイズ画像成分」に対して「シグナル画像成分」とする。

図３に示すＸ線撮像方法では、まず、被写体Ｓ（図１参照）に対してＸ線源５０からのＸ線を照射し（ステップＳ１１）、Ｘ線撮像装置１０によって第１のＸ線観察画像Ｐ１１を取得して、信号処理部２０の第１メモリ２１に画像データを格納する（Ｓ１２、第１画像取得ステップ）。この第１画像Ｐ１１は、図４（ａ）に示すように、被写体Ｓの像に対応するシグナル画像成分Ｐ１１ｓと、撮像素子１３に直接入射したＸ線による第１のノイズ画像成分Ｐ１１ｎとを含んでいる。また、このノイズ画像成分Ｐ１１ｎは、画像Ｐ１１上にとびとびに、輝点ノイズとして分布している。

第１のＸ線観察画像Ｐ１１の取得が終了したら、再度、被写体Ｓに対してＸ線源５０からのＸ線を照射し（Ｓ１３）、Ｘ線撮像装置１０によって第２のＸ線観察画像Ｐ１２を取得して、信号処理部２０の第２メモリ２２に画像データを格納する（Ｓ１４、第２画像取得ステップ）。この第２画像Ｐ１２は、図４（ｂ）に示すように、被写体Ｓの像に対応するシグナル画像成分Ｐ１２ｓと、直接入射Ｘ線による第２のノイズ画像成分Ｐ１２ｎとを含んでいる。ここで、画像Ｐ１１、Ｐ１２とは、別時刻に取得された画像であるため、画像Ｐ１２に含まれる第２のノイズ画像成分Ｐ１２ｎは、画像Ｐ１１に含まれる第１のノイズ画像成分Ｐ１１ｎとは、通常、そのノイズ発生位置等が異なっている。また、被写体Ｓの像に対応するシグナル画像成分Ｐ１１ｓ、Ｐ１２ｓは、画像Ｐ１１、Ｐ１２の間で略一致している。

次に、第１減算器２５は、メモリ２１に記憶された第１画像Ｐ１１と、メモリ２２に記憶された第２画像Ｐ１２との間で、Ｐ１１−Ｐ１２の減算処理を行う（Ｓ１５、減算処理ステップ）。このとき、画像Ｐ１１、Ｐ１２に含まれるシグナル画像成分Ｐ１１ｓ、Ｐ１２ｓは、撮像間でのデータばらつき等を除いて減算によって相殺される。これにより、画像１−画像２のノイズ画像成分が抽出されたノイズ画像Ｐ１３が生成される。また、このノイズ画像Ｐ１３では、図５（ａ）に示すように、第１のノイズ画像成分Ｐ１１ｎは正の輝度値を有する画像成分（図中、白画素で示す）となり、一方、第２のノイズ画像成分Ｐ１２ｎは負の輝度値を有する画像成分（黒画素で示す）となる。

このようなノイズ画像Ｐ１３での各画素の輝度値に対して、正の適当な輝度値をノイズ画像成分を弁別するための閾値として設定して、閾値処理回路２６において閾値処理を行う（Ｓ１６、閾値処理ステップ）。これにより、図５（ｂ）に示すように、ノイズ画像Ｐ１３中で負の輝度値を有する第２のノイズ画像成分Ｐ１２ｎ、及び撮像毎の輝度値のばらつき等のみを含む画像成分が除外され、正の輝度値を有する第１のノイズ画像成分Ｐ１１ｎが選択的に抽出された画像Ｐ１４が生成される。

続いて、第２減算器２７は、シグナル画像成分Ｐ１１ｓ、及び第１のノイズ画像成分Ｐ１１ｎを含む第１のＸ線観察画像Ｐ１１（図４（ａ））から、閾値処理回路２６で抽出された第１のノイズ画像成分Ｐ１１ｎ（図５（ｂ））を減算する。これにより、図５（ｃ）に示すように、第１のＸ線観察画像Ｐ１１からノイズ画像成分Ｐ１１ｎが除去されたノイズ除去画像Ｐ１５が得られる（Ｓ１７、ノイズ除去ステップ）。

本実施形態によるＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システムの効果について説明する。

図１〜図５に示したＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システム１Ａにおいては、被写体Ｓを通過したＸ線による撮像対象のＸ線像について、ノイズ画像成分に関する条件が互いに異なる第１、第２のＸ線観察画像Ｐ１１、Ｐ１２を取得する。このとき、これらの画像間では、シンチレータ１１で光像に変換されたＸ線像に対応する画像成分は基本的には位置、強度等が一致しており、減算によって相殺される。一方、撮像素子１３でＸ線が直接検出されることに起因する輝点ノイズなどのノイズ画像成分については、第１画像Ｐ１１と第２画像Ｐ１２とで発生位置や分布等が異なる。

したがって、これらの第１、第２のＸ線観察画像Ｐ１１、Ｐ１２の間で、減算器２５によって減算処理を行い、さらに閾値処理回路２６において適当な閾値処理を行うことにより、第１のＸ線観察画像Ｐ１１に含まれるノイズ画像成分Ｐ１１ｎのみを選択的に抽出することができる。そして、この抽出されたノイズ画像成分Ｐ１１ｎを元のＸ線観察画像Ｐ１１から減算器２７によって減算することにより、撮像素子１３に直接入射したＸ線によるノイズ画像成分の影響が低減されたノイズ除去画像を好適かつ効率的に取得することが可能となる。

また、本実施形態では、第１のＸ線観察画像Ｐ１１からのノイズ除去に用いられる第２のＸ線観察画像Ｐ１２の具体的な取得方法として、Ｘ線撮像装置１０により、シンチレータ１１で光像に変換されたＸ線像に対応する画像成分、及び撮像素子１３に直接入射したＸ線による第２のノイズ画像成分を含む第２のＸ線観察画像Ｐ１２を取得する方法を用いている。これにより、上記方法によるＸ線観察画像からのノイズ除去を好適に実現することができる。

このような構成では、Ｘ線観察画像をほぼ同条件で連続して２枚取得すれば充分であるため、短い撮影時間で効率的に画像取得を行うことが可能である。また、最終的なノイズ除去画像において得られるシグナル画像成分Ｐ１１ｓは、平滑化処理などの画像処理が行われたものではない。したがって、元のＸ線観察画像に対して画像処理による解像度の低下などを生じることはない。

また、図２に示した構成例では、Ｘ線観察画像を取得するＸ線撮像装置１０において、シンチレータ１１と撮像素子１３との間に設けられ、シンチレータ１１で生成された光像を撮像素子１３へと導くファイバ光学部材であるＦＯＰ１２を有する構成を用いている。この場合、シンチレータ１１と撮像素子１３との間に介在されるＦＯＰ１２がＸ線シールドとして機能することにより、撮像素子１３に直接入射するＸ線のＸ線量が低減される。したがって、上記方法によるノイズ除去の画像処理と合わせて、Ｘ線観察画像でのノイズ画像成分の影響をさらに低減することが可能となる。ただし、このようなファイバ光学部材については、不要であれば設けない構成としても良い。

図６は、Ｘ線撮像装置１０によって取得されるＸ線観察画像（ａ）、及びＸ線観察画像からノイズ画像成分が除去されたノイズ除去画像（ｂ）の例を示す図である。ここで、これらの画像（ａ）、（ｂ）は、Ｘ線撮像装置１０にＸ線を照射して取得されたＸ線観察画像を示している。

図６の画像（ａ）に示すように、Ｘ線撮像装置１０によって取得されるＸ線観察画像では、ノイズ画像成分である白い輝点ノイズが画像上でとびとびに分布している。これに対して、上記した方法でノイズ除去処理を行った画像（ｂ）では、輝点ノイズが除去され、その画質が向上していることがわかる。輝点ノイズによるノイズ画像成分は、一般に高い信号出力を有するため、撮像素子のノイズレベルや、シグナル画像成分の発光量のばらつき等に埋もれることなく、上記手法によって明確に弁別、除去することが可能である。

図７は、図１に示したＸ線撮像システムの具体的な利用方法の一例を示す図である。この利用例では、被写体Ｓとなる被験者の口腔内にＸ線撮像装置１０を配置し、Ｘ線源５０からＸ線撮像装置１０に向けてＸ線を照射する。このとき、Ｘ線撮像装置１０では、Ｘ線源５０側にシンチレータ１１のＸ線入射面１１ａが配置される。

Ｘ線源５０から発せられたＸ線は、被験者の口腔内へと入射する際に、歯牙、歯茎等によって一部が吸収されることによって被写体Ｓの像に対応するＸ線像が形成される。そして、このＸ線像がＸ線撮像装置１０に入射して、Ｘ線観察画像が取得される。取得されたＸ線観察画像の画像データは、出力ケーブル５５、ＡＤＣ１５及び信号処理部２０を含む装置５８、及びＵＳＢケーブル５９によって、外部の処理装置５６に転送される。また、処理装置５６は、転送された画像情報の蓄積、保存、あるいは表示装置５７への画像の表示等を行う。また、図１に示した構成のＸ線撮像システム１Ａにおいては、ノイズ除去処理等を行う信号処理部２０については、図７に示すように、Ｘ線撮像装置１０と外部の処理装置５６とを接続するケーブルの途中に別装置５８として設置されているが、Ｘ線撮像装置１０に付属して設置される構成、外部の処理装置５６に付属して設置される構成、あるいは外部の処理装置５６においてソフトウェア的に実現する構成を用いても良い。

本発明によるＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システムの第２実施形態について説明する。

図８は、Ｘ線撮像システムの第２実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態によるＸ線撮像システム１Ｂは、Ｘ線撮像装置１０と、信号処理部２０と、記憶部３０とを備えている。これらのうち、信号処理部２０を除く各部の構成については、図１に示した実施形態と同様である。

本実施形態においては、信号処理部２０でのＸ線観察画像に対するノイズ除去処理は、Ｘ線撮像装置１０によって取得された第１のＸ線観察画像と、第１のＸ線観察画像に対して平滑化処理を行うことで取得された第２のＸ線観察画像とを用いて行われる。図８に示す信号処理部２０は、このようなノイズ除去方法に対応して、平滑化フィルタ２３、第１減算器２５、閾値処理回路２６、及び第２減算器２７を有して構成されている。

平滑化フィルタ２３は、例えばメディアンフィルタなどのフィルタ回路からなり、Ｘ線撮像装置１０で取得されたＸ線観察画像の画像データに対して平滑化処理を行って、平滑化画像を生成する。第１減算器２５は、ＡＤＣ１５から直接入力されるＸ線観察画像の入力画像信号を信号Ａ、平滑化フィルタ２３からの入力画像信号を信号Ｂとし、Ａ−Ｂの減算処理を行う減算処理手段である。また、閾値処理回路２６は、第１減算器２５から出力された減算画像信号Ａ−Ｂに対して所定の閾値処理を行う閾値処理手段である。また、第２減算器２７は、Ｘ線観察画像の直接入力画像信号を信号Ａ、閾値処理回路２６からの入力画像信号を信号Ｂとし、Ａ−Ｂの減算処理を行うことでノイズ除去を行うノイズ除去手段である。

図８に示したＸ線撮像システム１ＢにおけるＸ線観察画像のノイズ除去方法について、図９を参照して説明する。図９は、Ｘ線撮像方法の他の実施形態について示すフローチャートである。また、図１０、図１１は、図９に示したＸ線撮像方法でのノイズ除去方法について示す模式図である。

図９に示すＸ線撮像方法では、まず、被写体Ｓ（図８参照）に対してＸ線源５０からのＸ線を照射し（ステップＳ２１）、Ｘ線撮像装置１０によって第１のＸ線観察画像Ｐ２１を取得する（Ｓ２２、第１画像取得ステップ）。この第１画像Ｐ２１は、図１０（ａ）に示すように、被写体Ｓの像に対応するシグナル画像成分Ｐ２１ｓと、撮像素子１３に直接入射したＸ線による第１のノイズ画像成分Ｐ２１ｎとを含んでいる。また、このノイズ画像成分Ｐ２１ｎは、画像Ｐ２１上にとびとびに、輝点ノイズとして分布している。

第１のＸ線観察画像Ｐ２１の取得が終了したら、平滑化フィルタ２３は、上記のように取得された第１のＸ線観察画像Ｐ２１に対して平滑化処理を行うことで、平滑化画像である第２のＸ線観察画像Ｐ２２を取得する（Ｓ２３、第２画像取得ステップ）。この第２画像Ｐ２２は、図１０（ｂ）に示すように、第１画像Ｐ２１での画像成分Ｐ２１ｓに対応するシグナル画像成分Ｐ２２ｓと、平滑化処理でシグナル画像成分の輪郭にボケが生じることによるノイズ画像成分Ｐ２２ｎとを含んでいる。また、このとき、第１画像Ｐ２１での輝点ノイズ状のノイズ画像成分Ｐ２１ｎについては、平滑化によって除去される。

次に、第１減算器２５は、第１画像Ｐ２１と、平滑化フィルタ２３で平滑化された第２画像Ｐ２２との間で、Ｐ２１−Ｐ２２の減算処理を行う（Ｓ２４、減算処理ステップ）。このとき、画像Ｐ２１、Ｐ２２に含まれるシグナル画像成分Ｐ２１ｓ、Ｐ２２ｓは、撮像間でのデータばらつき、及び平滑化処理による輪郭ボケ等を除いて減算によって相殺される。これにより、画像１−画像２のノイズ画像成分が抽出されたノイズ画像Ｐ２３が生成される。また、このノイズ画像Ｐ２３では、図１１（ａ）に示すように、第１のノイズ画像成分Ｐ２１ｎは正の輝度値を有する画像成分（図中、白画素で示す）となり、一方、第２のノイズ画像成分Ｐ２２ｎは主に負の輝度値を有する画像成分（黒画素で示す）となる。

このようなノイズ画像Ｐ２３での各画素の輝度値に対して、正の適当な輝度値をノイズ画像成分を弁別するための閾値として設定して、閾値処理回路２６において閾値処理を行う（Ｓ２５、閾値処理ステップ）。これにより、図１１（ｂ）に示すように、ノイズ画像Ｐ２３中で負の輝度値を有する第２のノイズ画像成分Ｐ２２ｎ、及び撮像毎の輝度値のばらつき等のみを含む画像成分が除外され、正の輝度値を有する第１のノイズ画像成分Ｐ２１ｎが選択的に抽出された画像Ｐ２４が生成される。

続いて、第２減算器２７は、シグナル画像成分Ｐ２１ｓ、及び第１のノイズ画像成分Ｐ２１ｎを含む第１のＸ線観察画像Ｐ２１（図１０（ａ））から、閾値処理回路２６で抽出された第１のノイズ画像成分Ｐ２１ｎ（図１１（ｂ））を減算する。これにより、図１１（ｃ）に示すように、第１のＸ線観察画像Ｐ２１からノイズ画像成分Ｐ２１ｎが除去されたノイズ除去画像Ｐ２５が得られる（Ｓ２６、ノイズ除去ステップ）。

本実施形態によるＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システムの効果について説明する。

図８〜図１１に示したＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システム１Ｂにおいては、撮像対象のＸ線像について、ノイズ画像成分に関する条件が互いに異なる第１、第２のＸ線観察画像Ｐ２１、Ｐ２２を取得する。そして、これらの第１、第２のＸ線観察画像Ｐ２１、Ｐ２２の間で減算処理を行い、さらに適当な閾値処理を行うことにより、第１のＸ線観察画像Ｐ２１に含まれるノイズ画像成分Ｐ２１ｎのみを選択的に抽出し、この抽出されたノイズ画像成分Ｐ２１ｎを元のＸ線観察画像Ｐ２１から減算する。これにより、図１に示した実施形態と同様に、撮像素子１３に直接入射したＸ線によるノイズ画像成分の影響が低減されたノイズ除去画像を好適かつ効率的に取得することが可能となる。

また、本実施形態では、第１のＸ線観察画像Ｐ２１からのノイズ除去に用いられる第２のＸ線観察画像Ｐ２２の具体的な取得方法として、第１のＸ線観察画像Ｐ２１に対して平滑化処理を行うことで、第２のＸ線観察画像Ｐ２２となる平滑化画像を取得する方法を用いている。このような方法によっても、上記方法によるＸ線観察画像からのノイズ除去を好適に実現することができる。

このような構成では、Ｘ線観察画像を１枚取得して、その画像に対して画像処理を行うことでノイズ除去を行っているため、短い撮影時間で効率的に画像取得を行うことが可能である。また、最終的なノイズ除去画像において得られるシグナル画像成分Ｐ２１ｓは、平滑化処理などの画像処理が行われたものではない。したがって、元のＸ線観察画像に対して画像処理による解像度の低下などを生じることはない。

図１２は、Ｘ線観察画像（ａ）、平滑化画像（ｂ）、及びＸ線観察画像からノイズ画像成分が除去されたノイズ除去画像（ｃ）の例を示す図である。

図１２の画像（ａ）に示すように、Ｘ線撮像装置１０によって取得されるＸ線観察画像では、ノイズ画像成分である白い輝点ノイズが画像上でとびとびに分布している。一方、このＸ線観察画像に対して平滑化処理を行った画像（ｂ）では、上記のようにとびとびに分布する輝点ノイズが平滑化によって除去されている。また、この画像（ｂ）では、本来の画像成分にも若干の輪郭のボケが発生している。これに対して、上記した方法でノイズ除去処理を行った画像（ｃ）では、輝点ノイズが除去され、その画質が向上していることがわかる。また、この画像（ｃ）では、平滑化処理前の画像（ａ）を元画像としてノイズ除去処理を行っているため、画像の解像度は低下していない。

本発明によるＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システムは、上記実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、正の輝度値を有する第１のノイズ画像成分Ｐ１１ｎと、負の輝度値を有する第２のノイズ画像成分Ｐ１２ｎとを含むノイズ画像Ｐ１３（図５参照）に対して、正の閾値を適用して第１のノイズ画像成分を抽出しているが、このような方法に限定されるものではなく、第１、第２のＸ線観察画像に対する減算処理の具体的な方法等に応じ、例えば負の閾値を適用してノイズ画像成分を抽出する方法を用いても良い。また、ノイズ除去処理等を行う信号処理部２０については、図７に示す構成例では、Ｘ線撮像装置１０と外部の処理装置５６とを接続するケーブルの途中に別装置５８として設置されているが、上述したように、Ｘ線撮像装置１０に付属して設置される構成、外部の処理装置５６に付属して設置される構成、あるいは外部の処理装置５６においてソフトウェア的に実現する構成を用いても良い。

また、上記実施形態では、Ｘ線観察画像を取得するためのＸ線撮像装置１０において、シンチレータ１１と撮像素子１３との間にＦＯＰ１２を設けているが、ＦＯＰ１２を設けない構成のＸ線撮像装置１０を用いた場合においても、上記したノイズ除去方法を同様に適用することが可能である。

本発明は、入射したＸ線像に対応するＸ線観察画像を、ノイズ画像成分の影響が低減された状態で好適に取得することが可能なＸ線撮像方法、及びＸ線撮像システムとして利用可能である。

Ｘ線撮像システムの第１実施形態の構成を示すブロック図である。 Ｘ線撮像システムに用いられるＸ線撮像装置の構成を示す側面図である。 Ｘ線撮像方法の第１実施形態について示すフローチャートである。 Ｘ線観察画像のノイズ除去方法について示す模式図である。 Ｘ線観察画像のノイズ除去方法について示す模式図である。 Ｘ線観察画像（ａ）、及びノイズ除去画像（ｂ）の例を示す図である。 図１に示したＸ線撮像システムの具体的な利用方法の一例を示す図である。 Ｘ線撮像システムの第２実施形態の構成を示すブロック図である。 Ｘ線撮像方法の第２実施形態について示すフローチャートである。 Ｘ線観察画像のノイズ除去方法について示す模式図である。 Ｘ線観察画像のノイズ除去方法について示す模式図である。 Ｘ線観察画像（ａ）、平滑化画像（ｂ）、及びノイズ除去画像（ｃ）の例を示す図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ…Ｘ線撮像システム、１０…Ｘ線撮像装置、１１…シンチレータ、１１ａ…Ｘ線入射面、１２…ＦＯＰ、１３…撮像素子、１５…ＡＤＣ、２０…信号処理部、２１…第１メモリ、２２…第２メモリ、２３…平滑化フィルタ、２５…第１減算器、２６…閾値処理回路、２７…第２減算器、３０…記憶部、Ｓ…被写体、５０…Ｘ線源。

Claims (4)

1. 一方の面がＸ線入射面となっており、入射したＸ線に応じてシンチレーション光を発生してＸ線像を光像へと変換するシンチレータと、前記シンチレータの他方の面に対して設けられ、前記シンチレータで生成された前記光像を検出して前記シンチレータに入射された前記Ｘ線像に対応するＸ線観察画像を取得する撮像素子とを含み、被写体を通過したＸ線によって生成された前記Ｘ線像を撮像対象とするＸ線撮像装置を用い、
   前記Ｘ線撮像装置により、前記シンチレータで前記光像に変換された前記被写体の前記Ｘ線像に対応する画像成分、及び前記撮像素子に直接入射したＸ線による第１のノイズ画像成分を含む第１のＸ線観察画像を取得する第１画像取得ステップと、
   前記第１のノイズ画像成分とは異なる第２のノイズ画像成分を含む第２のＸ線観察画像を取得する第２画像取得ステップと、
   前記第１のＸ線観察画像と前記第２のＸ線観察画像との間で減算処理を行って、ノイズ画像成分が抽出されたノイズ画像を生成する減算処理ステップと、
   前記ノイズ画像に対して閾値処理を行って、前記ノイズ画像成分のうちで前記第１のノイズ画像成分を抽出する閾値処理ステップと、
   前記第１のノイズ画像成分を含む前記第１のＸ線観察画像から、前記閾値処理ステップで抽出された前記第１のノイズ画像成分を減算することで、前記第１のノイズ画像成分が除去されたノイズ除去画像を生成するノイズ除去ステップと
   を備え、
   前記第１画像取得ステップにおいて、前記被写体に対してＸ線源からのＸ線を照射して前記第１のＸ線観察画像を取得するとともに、
   前記第２画像取得ステップにおいて、前記被写体に対して前記Ｘ線源からのＸ線を照射して、前記Ｘ線撮像装置により、前記シンチレータで前記光像に変換された前記被写体の前記Ｘ線像に対応する画像成分、及び前記撮像素子に直接入射したＸ線による前記第２のノイズ画像成分を含む前記第２のＸ線観察画像を取得する
   ことを特徴とするＸ線撮像方法。
2. 前記Ｘ線撮像装置は、前記シンチレータと、前記撮像素子との間に設けられ、前記シンチレータで生成された前記光像を前記撮像素子へと導くファイバ光学部材を有することを特徴とする請求項１記載のＸ線撮像方法。
3. 一方の面がＸ線入射面となっており、入射したＸ線に応じてシンチレーション光を発生してＸ線像を光像へと変換するシンチレータと、前記シンチレータの他方の面に対して設けられ、前記シンチレータで生成された前記光像を検出して前記シンチレータに入射された前記Ｘ線像に対応するＸ線観察画像を取得する撮像素子とを含み、被写体を通過したＸ線によって生成された前記Ｘ線像を撮像対象とするＸ線撮像装置と、
   前記Ｘ線撮像装置により、前記シンチレータで前記光像に変換された前記被写体の前記Ｘ線像に対応する画像成分、及び前記撮像素子に直接入射したＸ線による第１のノイズ画像成分を含んで取得された第１のＸ線観察画像と、前記第１のノイズ画像成分とは異なる第２のノイズ画像成分を含んで取得された第２のＸ線観察画像との間で減算処理を行って、ノイズ画像成分が抽出されたノイズ画像を生成する減算処理手段と、
   前記ノイズ画像に対して閾値処理を行って、前記ノイズ画像成分のうちで前記第１のノイズ画像成分を抽出する閾値処理手段と、
   前記第１のノイズ画像成分を含む前記第１のＸ線観察画像から、前記閾値処理手段で抽出された前記第１のノイズ画像成分を減算することで、前記第１のノイズ画像成分が除去されたノイズ除去画像を生成するノイズ除去手段と
   を備え、
   前記減算処理手段において前記第１のＸ線観察画像として、前記被写体に対してＸ線源からのＸ線を照射して取得されたＸ線観察画像を用いるとともに、
   前記減算処理手段において前記第２のＸ線観察画像として、前記被写体に対して前記Ｘ線源からのＸ線を照射して、前記Ｘ線撮像装置により、前記シンチレータで前記光像に変換された前記被写体の前記Ｘ線像に対応する画像成分、及び前記撮像素子に直接入射したＸ線による前記第２のノイズ画像成分を含んで取得されたＸ線観察画像を用いる
   ことを特徴とするＸ線撮像システム。
4. 前記Ｘ線撮像装置は、前記シンチレータと、前記撮像素子との間に設けられ、前記シンチレータで生成された前記光像を前記撮像素子へと導くファイバ光学部材を有することを特徴とする請求項３記載のＸ線撮像システム。