JP5049547B2 - 半導体検出器の補間装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば医療用の核医学検査に用いるガンマ線イメージングや工業用のガンマ線による非破壊検査、観測衛星などのＸ線半導体イメージング装置に用いる半導体検出器の補間装置及びその方法に関する。

ガンマ線イメージングには、半導体検出器が用いられている。この半導体検出器は、ガンマ線を検出し、そのエネルギ信号を出力する。この半導体検出器には、１つの半導体チップが用いられている。この半導体チップには、多数のピクセル型半導体素子が縦横方向に設けられている。これらピクセル型半導体素子は、それぞれガンマ線を検出してエネルギ信号を出力する。又、ピクセル型半導体素子は、位置識別信号を出力する。これらピクセル型半導体素子は、それぞれ各画素に対応し、これら半導体素子から出力される各エネルギ信号は、それぞれ各画素値（ピクセルデータ）として求められる。

しかしながら、これらピクセル型半導体素子は、現状ではそれぞれ各画素値のばらつきが大きい。このため、全ての画素値の平均値を求め、画素値が平均値よりもかけ離れている場合には、当該画素を欠損と判断してその画素値を捨てるか、又は欠損画素の周りの各画素の値を用いて欠損画素の値を補間して求めている。

半導体検出器中において欠損画素の数が多くなると、半導体検出器から出力されるエネルギ信号から取得される画像データの画質が低下する。画像データの画質低下が大きい場合、半導体検出器は不良品として使用できない。一方、ピクセル型半導体素子は、製造面での歩留まりが悪い。性能の良いピクセル型半導体素子のみを選択すると、ピクセル型半導体素子そのもののコストが高くなる。このような状況の下、現状のピクセル型半導体素子をより良く有効に用いる手法の要望がある。
特開平１１−３３７６４５号公報

本発明の目的は、現状のピクセル型半導体素子をより良く有効に用いることができる半導体検出器の補間装置及びその方法を提供することにある。

本発明の半導体検出器の補間装置は、複数の半導体素子により各画素を形成する半導体検出器を備えた放射線イメージング装置において、各半導体素子からそれぞれ出力されるガンマ線のエネルギ強度分布を示すエネルギスペクトラムデータとしての各エネルギ信号を解析する解析部と、解析部によるエネルギスペクトラムデータの解析結果に基づいて複数の半導体素子のそれぞれの特性を少なくとも各半導体素子の性能に応じて正常である第１の分類と、当該画素の周辺の画素値を用いて補間処理することにより画像の取得を可能とする第２の分類と、当該画素値の補正が不可能で異常である第３の分類とに分類する分類部と、分類部の分類結果のうち少なくとも第２の分類と第３の分類とに分類された各画素値のうち注目画素の画素値と注目画素の周囲に配置されている複数の周辺画素の各画素値との少なくとも平均値処理を行って注目画素の補間処理を行い、当該補間処理の際には、注目画素が第３の分類に分類されていると当該注目画素を平均値処理から除く補正部とを具備する。

本発明の半導体検出器の補間方法は、放射線イメージング装置に備えられ、複数の半導体素子により各画素を形成する半導体検出器の補間方法であって、各半導体素子からそれぞれ出力されるガンマ線のエネルギ強度分布を示すエネルギスペクトラムデータとしての各エネルギ信号を解析し、エネルギスペクトラムデータの解析結果に基づいて複数の半導体素子のそれぞれの特性を少なくとも各半導体素子の性能に応じて正常である第１の分類と、当該画素の周辺の画素値を用いて補間処理することにより画像の取得を可能とする第２の分類と、当該画素値の補正が不可能で異常である第３の分類とに分類し、分類の結果のうち少なくとも第２の分類と第３の分類とに分類された各画素値のうち注目画素の画素値と注目画素の周囲に配置されている複数の周辺画素の各画素値との少なくとも平均値処理を行って注目画素の補間処理を行い、当該補間処理の際には、注目画素が第３の分類に分類されていると当該注目画素を平均値処理から除く。

本発明によれば、現状のピクセル型半導体素子をより良く有効に用いることができる半導体検出器の補間装置及びその方法を提供できる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は半導体検出器の補間装置の構成図を示す。半導体検出器１は、複数のピクセル型半導体素子１ａを縦横方向に配置して成る。この半導体検出器１は、例えば医療用の核医学検査に用いるガンマ線イメージング装置に用いられる。各ピクセル型半導体素子１ａは、それぞれガンマ線ｇを検出してエネルギ信号を出力する。この半導体検出器１には、面線源２が対向して設けられる。この面線源２は、複数のピクセル型半導体素子１ａの性能を分類するときに半導体検出器１に対向して設けられる。この面線源２は、ガンマ線ｇを対向する面に対して均一に放射する。これにより、半導体検出器１には、均一なガンマ線ｇが入射する。この半導体検出器１は、面線源２から放射されたガンマ線ｇを各ピクセル型半導体素子１ａで検出し、これらピクセル型半導体素子１ａから各エネルギ信号ｅ_１を出力する。これらエネルギ信号ｅ_１は、均一性測定データとしてピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３に送られる。又、各エネルギ信号ｅ_１は、エネルギスペクトラムデータとしてピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３に送られる。エネルギスペクトラムデータは、ガンマ線ｇのエネルギ強度の分布を示す。

一方、半導体検出器１は、例えば医療用の核医学検査に用いるガンマ線イメージング装置に設けられて核医学検査を行う場合、人体等の被検体内に投与された薬品からのガンマ線ｇを各ピクセル型半導体素子１ａで検出し、これらピクセル型半導体素子１ａから各エネルギ信号ｅ_１を出力する。

ピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３は、半導体検出器１の各ピクセル型半導体素子１ａから出力される各エネルギ信号ｅ_１を解析する。このピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３は、半導体検出器１の各ピクセル型半導体素子１ａから出力される各エネルギ信号ｅ_１を収集してカウントし、この収集カウント値から各画素値（ピクセルデータ）を求める。

半導体検出器１が理想の半導体検出器であり、全てのピクセル型半導体素子１ａから正常な各エネルギ信号が出力されていれば、図２に示すように半導体検出器１の全ての画素の値は、一定の値、例えば「１００」となる。同図では半導体検出器１の各画素を１ａとしている。この画素１ａの値「１００」は、半導体検出器１における全ての画素数の例えば２分の１乃至３分の２の画素の値の平均値であって、説明が分かり易いように仮に画素値「１００」にしており、「５０」又は「３０」でもよい。実際の半導体検出器１は、各画素１ａ毎にばらつきがあり、例えば図３に示すように画素値「１００」「０」「５０」「１４０」「１０００」等の値をとる。

ピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３は、各ピクセル型半導体素子１ａから出力される各エネルギ信号ｅ_１の形をカーブ解析してディスプレイ等に表示したり、各エネルギ信号ｅ_１のピーク位置、このピーク位置のカウント値、半値幅（ＦＷＨＭ）を解析する。

分類装置４は、ピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３の解析結果、例えば図３に示す半導体検出器１の画素ごとの各画素値に基づいて各ピクセル型半導体素子１ａの性能をそれぞれ少なくとも３つに分類（以下、ピクセル分類と称する）する。この分類装置４は、３つに分類として例えば各ピクセル型半導体素子１ａの性能が正常である第１の分類と、ピクセル型半導体素子１ａから出力されるエネルギ信号ｅ_１を補正すれば使用可能とする第２の分類と、ピクセル型半導体素子１ａから出力されるエネルギ信号ｅ_１の補正が不可能で異常である第３の分類とにピクセル分類する。

具体的に第１の分類Ｃ_１は、ピクセル型半導体素子１ａからエネルギ信号ｅ_１が正常に出力され、画像毎のエネルギーウィンドウ設定やエネルギ信号ｅ_１の強度を補正することにより正常な画像を取得できる。この第１の分類Ｃ_１は、図４に示すように半導体検出器１における全ての画素数の例えば２分の１乃至３分の２の画素の値の平均値ＡＶを中間値としてそれを跨いで設定された画素値範囲である。第１の分類Ｃ_１の画素は、正常ピクセルと称する。
第２の分類Ｃ_２は、第１の分類Ｃ_１と比較してエネルギ分解能やエネルギ信号ｅ_１の強度のばらつきが大きいが、当該画素の周辺の複数の画素値を用いて補間処理することにより画像の取得を可能とする。この第２の分類Ｃ_２は、図４に示すように第１の分類Ｃ_１の画素値範囲よりも正負側に画素値が大きく設定された各画素値範囲である。第２の分類Ｃ_２の画素は、注意ピクセルと称する。
第３の分類Ｃ_３は、ピクセル型半導体素子１ａからエネルギ信号ｅ_１が出力されない、又は常に異常なレベルのエネルギ信号ｅ_１が出力され続けられている。この第３の分類Ｃ_３は、図４に示すように第２の分類Ｃ_２の画素値範囲よりも正負側に画素値が大きく設定された各画素値範囲である。第３の分類Ｃ_３の画素は、データに応じた出力信号を全く出せない画素で、欠損ピクセルと称する。

分類装置４は、第２の分類Ｃ_２に分類されたピクセル型半導体素子１ａを、この第２の分類Ｃ_２の画素値範囲内においてピクセル型半導体素子１ａの性能の程度に応じてさらに複数の段階にピクセル分類する。この分類装置４は、図５に示すように第２の分類Ｃ_２の各画素値範囲内をそれぞれ例えば３段階ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３にピクセル分類する。第１段階ｄ_１は、第２の分類Ｃ_２の各画素値範囲内で第１の分類Ｃ_１の画素値範囲に隣接する。第２段階ｄ_２は、第２の分類Ｃ_２の各画素値範囲内の中間に設定される。第３段階ｄ_３は、第２の分類Ｃ_２の各画素値範囲内で第３の分類Ｃ_３の各画素値範囲に隣接する。

分類装置４は、メモリ５を備える。この分類装置４は、第１、第２又は第３の分類Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３にピクセル分類した結果をデータテーブル化してメモリ５に記憶する。なお、メモリ５には、第２の分類Ｃ_２と第３の分類Ｃ_３とに分類した結果のみを記憶してもよい。図６はデータテーブル１０の模式図を示す。このデータテーブル１０は、複数の欄１０ａを縦横方向に配列して形成されており、各欄１０ａが半導体検出器１の各画素１ａに対応する。ここで、第１の分類Ｃ_１にピクセル分類した画素１ａを符号「０」とし、第２の分類Ｃ_２にピクセル分類した画素１ａを符号「１」とし、第３の分類Ｃ_３にピクセル分類した画素１ａを符号「２」としている。データテーブル１０の各欄１０ａは、半導体検出器１の各画素１ａに対応するので、欄１０ａの位置から画素の座標（ｘ，ｙ）が分かる。

データテーブル１０は、「ｘ座標、ｙ座標、ピクセル分類」のように記述してもよい。例えば「０，２，符号０」であれば、ｘ座標が「０」でｙ座標が「２」の画素は、正常ピクセルである。「１０，２５，符号１」であれば、ｘ座標が「１０」でｙ座標が「２５」の画素は、注意ピクセルである。「２０，２０，符号２」であれば、ｘ座標が「２０」でｙ座標が「２０」の画素は、欠損ピクセルである。「３０，１０，符号１」であれば、ｘ座標が「３０」でｙ座標が「１０」の画素は、注意ピクセルである。

データテーブル１０は、予め設定されたｘ座標、ｙ座標の順序に従ってピクセル分類を記述してもよい。例えば、「０，０，１，０，０，２，２，０，０，０，２，……，０」である。この場合、（ｘ，ｙ）座標は、「（ｘ_１，ｙ_１），（ｘ_１，ｙ_２）（ｘ_１，ｙ_３）…（ｘ_ｎ，ｙ_ｍ）」である。なお、データテーブル１０のフォーマットは、各画素のｘｙ座標とピクセル分類とが分かればよいので、如何なるフォーマットでもよい。

データテーブル１０は、ピクセル分類の結果として第１、第２又は第３の分類Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３に限らず、第２の分類Ｃ_２の各画素値範囲内をピクセル分類した結果の例えば３段階ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３も記憶する。これら３段階ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３の分類結果は、例えば図６に示す該当する座標の各欄１０ａに記憶される。

補間処理装置６は、分類装置４のピクセル分類結果のうちピクセル型半導体素子１ａの性能が低いと分類された例えば第２の分類Ｃ_２と第３の分類Ｃ_３の各画素の値をそれぞれ補間処理する。例えば、補間処理装置６は、図７に示すように各画素ｐ_１、ｐ_２、…、ｐ_９のうち注目画素ｐ_５の画素値と、この注目画素ｐ_５の周囲に配置されている複数の周辺画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９の各画素値との平均値処理を行い、この平均値を注目画素ｐ_５に補間する。この場合、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５が第２の分類Ｃ_２に分類された注意ピクセルであれば、注目画素ｐ_５を平均値処理に含める。又、補間処理部６は、注目画素ｐ_５が第３の分類Ｃ_３に分類された欠損ピクセルであれば、注目画素ｐ_５を平均値処理から除く。

補間処理装置６は、図７に示すように注目画素ｐ_５の画素値と複数の周辺画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９の各画素値とに対して重み付けを行う。例えば、補間処理装置６は、第２の分類Ｃ_２内で３段階ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３に分類された各ピクセル型半導体素子１ａに対応する各画素値のうち注目画素ｐ_５の画素値と複数の周辺画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９の各画素値とに対して重み付けを行い、この重み付けされた各画素値に対して平均値処理を行う。

補間処理装置６には、重み付けデータメモリ７が接続されている。この重み付けデータメモリ７には、重み付けデータが記憶されている。図８（ａ）（ｂ）（ｃ）は重み付けデータＧ_１、Ｇ_２、Ｇ_３の一例の模式図を示す。これら重み付けデータＧ_１、Ｇ_２、Ｇ_３は、第２の分類Ｃ_２内をさらに３段階ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３にピクセル分類された各画素に対して重み付けするもので、各段階ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３に応じて重み付け値が異なる。

図８（ａ）に示す重み付けデータＧ_１は、第２の分類Ｃ_２内の第１段階ｄ_１に分類されたピクセル型半導体素子１ａに対応する画素を注目画素として重み付けを行う。この重み付けデータＧ_１は、注目画素に対する重みを周辺画素の重みよりも大きく設定されている。第１段階ｄ_１は、第１の分類Ｃ_１の正常ピクセルに接して設けられている。従って、注目画素に対する正確度が正常ピクセルと近似して扱える。これにより、注目画素に対する重みを周辺画素の重みよりも大きく設定し、注目画素に対する寄与率を大きくしている。

同図（ｂ）に示す重み付けデータＧ_２は、第２の分類Ｃ_２内の第２段階ｄ_２に分類されたピクセル型半導体素子１ａに対応する画素を注目画素として重み付けを行う。この重み付けデータＧ_２は、注目画素と周辺画素との重みを同一に設定している。
同図（ｃ）に示す重み付けデータＧ_３は、第２の分類Ｃ_２内の第３段階ｄ_３に分類されたピクセル型半導体素子１ａに対応する画素を注目画素として重み付けを行う。この重み付けデータＧ_３は、注目画素に対する重みを周辺画素の重みよりも小さく設定されている。

第３段階ｄ_３は、第３の分類Ｃ_３の欠損ピクセルに接して設けられている。従って、注目画素に対する正確度が欠損ピクセルと近似して扱える。これにより、注目画素に対する重みを周辺画素の重みよりも小さく設定し、注目画素に対する寄与率を小さくしている。

補間処理装置６は、補間処理した被検体の画像Ｓを生成する、すなわち放射線の分布画像を生成する画像生成部として機能する。

一方、例えば医療用の核医学検査に用いるガンマ線イメージング装置に設けられて核医学検査を行う場合、半導体検出器１は、人体等の被検体内に投与された薬品からのガンマ線ｇを各ピクセル型半導体素子１ａで検出し、これらピクセル型半導体素子１ａから各エネルギ信号ｅ_１を出力する。データ収集装置８は、各ピクセル型半導体素子１ａから出力される各エネルギ信号ｅ_１を収集してカウントし、この収集カウント値から被検体の画像の各画素値（ピクセルデータ）を求める。
均一性補正装置９は、被検体の画像の各画素値に対して例えば感度の均一性の補正を行い、均一性補正の行われた被検体の画像を補間処理装置６に送る。

次に、上記の如く構成された装置による半導体検出器１に対する補間処理について説明する。
面線源２は、ガンマ線ｇを均一に面放射する。半導体検出器１は、均一なガンマ線ｇを各ピクセル型半導体素子１ａで検出し、これらピクセル型半導体素子１ａから各エネルギ信号ｅ_１を出力する。これらエネルギ信号ｅ_１は、均一性測定データとしてピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３に送られる。

このピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３は、半導体検出器１の各ピクセル型半導体素子１ａから出力される各エネルギ信号ｅ_１を収集してカウントし、この収集カウント値から各画素値（ピクセルデータ）を求める。

ピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３は、半導体検出器１の各ピクセル型半導体素子１ａから出力される各エネルギ信号ｅ_１を解析する。このピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３は、半導体検出器１の各ピクセル型半導体素子１ａから出力される各エネルギ信号ｅ_１を収集してカウントし、この収集カウント値から各画素値（ピクセルデータ）を求める。図３は半導体検出器１の各画素の値を示し、例えば各画素値「１００」「０」「５０」「１４０」「１０００」等のように各画素間にばらつきがある。なお、ピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３は、各ピクセル型半導体素子１ａから出力される各エネルギ信号ｅ_１の形をカーブ解析してディスプレイ等に表示したり、各エネルギ信号ｅ_１のピーク位置、このピーク位置のカウント値、半値幅（ＦＷＨＭ）を解析する。

分類装置４は、ピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３の解析結果、例えば図３に示す半導体検出器１の各画素の画素値を受け取り、これら画素を３つにピクセル分類、例えば図４に示すように各ピクセル型半導体素子１ａの性能が正常である第１の分類Ｃ_１と、ピクセル型半導体素子１ａから出力されるエネルギ信号ｅ_１を補正すれば使用可能とする第２の分類Ｃ_２と、ピクセル型半導体素子１ａから出力されるエネルギ信号ｅ_１の補正が不可能で異常である第３の分類Ｃ_３とにピクセル分類する。このうち第１の分類Ｃ_１の画素は、正常ピクセルである。第２の分類Ｃ_２の画素は、注意ピクセルである。第３の分類Ｃ_３の画素は、欠損ピクセルである。

分類装置４は、第２の分類Ｃ_２に分類されたピクセル型半導体素子１ａを、この第２の分類Ｃ_２の画素値範囲内においてピクセル型半導体素子１ａの性能の程度に応じてさらに複数の段階にピクセル分類する。この分類装置４は、図５に示すように第２の分類Ｃ_２の各画素値範囲内をそれぞれ例えば３段階ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３にピクセル分類する。この分類装置４は、第１、第２又は第３の分類Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３にピクセル分類した結果を例えば図６に示すようにデータテーブル化してメモリ５に記憶すると共に、第２の分類Ｃ_２の各画素値範囲内をピクセル分類した結果の例えば３段階ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３もメモリ５に記憶する。

一方、例えば医療用の核医学検査に用いるガンマ線イメージングに設けられて核医学検査を行う場合、半導体検出器１は、人体等の被検体内に投与された薬品からのガンマ線ｇを各ピクセル型半導体素子１ａで検出し、これらピクセル型半導体素子１ａから各エネルギ信号ｅ_１を出力する。データ収集装置８は、各ピクセル型半導体素子１ａから出力される各エネルギ信号ｅ_１を収集してカウントし、この収集カウント値から被検体の画像の各画素値（ピクセルデータ）を求める。均一性補正装置９は、被検体の画像の各画素値に対して例えば感度の均一性の補正を行い、均一性補正の行われた被検体の画像を補間処理装置６に送る。

補間処理装置６は、均一性補正装置９により均一性補正された被検体の画像を受け取り、この画像に対して分類装置４によるピクセル分類結果のうちピクセル型半導体素子１ａの性能が低いと分類された例えば第２の分類Ｃ_２と第３の分類Ｃ_３の各画素の値をそれぞれ補間処理する。例えば、補間処理装置６は、図７に示すように各画素ｐ_１、ｐ_２、…、ｐ_９のうち注目画素ｐ_５の画素値と、この注目画素ｐ_５の周囲に配置されている複数の周辺画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９の各画素値との平均値処理を行い、この平均値を注目画素ｐ_５に補間する。この場合、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５が第２の分類Ｃ_２に分類された注意ピクセルであれば、注目画素ｐ_５を平均値処理に含める。又、補間処理部６は、注目画素ｐ_５が第３の分類Ｃ_３に分類された欠損ピクセルであれば、注目画素ｐ_５を平均値処理から除く。

ここで、補間処理の具体的な例について説明する。図９は半導体検出器１における各ピクセル型半導体素子１ａに対応する各画素ｐ_１、ｐ_２、…、ｐ_９を示す。同図では第１乃至第４の領域Ｈ_１〜Ｈ_４に対する補間処理を説明する。これら領域Ｈ_１〜Ｈ_４において各画素は、便宜上、符号ｐ_１、ｐ_２、…、ｐ_９により示す。
先ず、第１の領域Ｈ_１において画素ｐ_５が注目画素となり、各画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９が周辺画素になる。注目画素ｐ_５が注意ピクセルに分類されると、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５に対する補間処理を行うとき注目画素ｐ_５を含めて平均値処理を行う。すなわち注目画素ｐ_５に対する補間処理は、
（ｐ_１＋ｐ_２＋ｐ_３＋ｐ_４＋ｐ_５＋ｐ_６＋ｐ_７＋ｐ_８＋ｐ_９）／９．０ …（１）
を計算し、この計算値を注目画素ｐ_５の画素値として注目画素ｐ_５に入れ替える。なお、上記式（１）において各画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_５、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９は画素値を示すものとする。
注目画素ｐ_５が欠損ピクセルに分類されると、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５に対する補間処理を行うとき注目画素ｐ_５を除いて平均値処理を行う。すなわち注目画素ｐ_５に対する補間処理は、
（ｐ_１＋ｐ_２＋ｐ_３＋ｐ_４＋ｐ_６＋ｐ_７＋ｐ_８＋ｐ_９）／８．０ …（２）
を計算し、この計算値を注目画素ｐ_５の画素値として注目画素ｐ_５に入れ替える。

次に、第２の領域Ｈ_２は、周辺に画像の境界がある場合である。この第２の領域Ｈ_２において画素ｐ_５が注目画素となり、各画素ｐ_４、ｐ_７、ｐ_８が周辺画素になる。注目画素ｐ_５が注意ピクセルに分類されると、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５に対する補間処理を行うとき注目画素ｐ_５を含めて平均値処理を行う。すなわち注目画素ｐ_５に対する補間処理は、
（ｐ_４＋ｐ_５＋ｐ_７＋ｐ_８）／４．０ …（３）
を計算し、この計算値を注目画素ｐ_５の画素値として注目画素ｐ_５に入れ替える。
注目画素ｐ_５が欠損ピクセルに分類されると、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５に対する補間処理を行うとき注目画素ｐ_５を除いて平均値処理を行う。すなわち注目画素ｐ_５に対する補間処理は、
（ｐ_４＋ｐ_７＋ｐ_８）／３．０ …（４）
を計算し、この計算値を注目画素ｐ_５の画素値として注目画素ｐ_５に入れ替える。

次に、第３の領域Ｈ_３は、周辺に欠損ピクセルがある場合である。ここではｐ_６を欠損ピクセルとする。第３の領域Ｈ_３において画素ｐ_５が注目画素となり、各画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９が周辺画素になる。注目画素ｐ_５が注意ピクセルに分類されると、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５に対する補間処理を行うとき注目画素ｐ_５を含めて平均値処理を行う。なお、欠損ピクセルｐ_６は、除かれる。すなわち注目画素ｐ_５に対する補間処理は、
（ｐ_１＋ｐ_２＋ｐ_３＋ｐ_４＋ｐ_５＋ｐ_７＋ｐ_８＋ｐ_９）／８．０ …（５）
を計算し、この計算値を注目画素ｐ_５の画素値として注目画素ｐ_５に入れ替える。
注目画素ｐ_５が欠損ピクセルに分類されると、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５に対する補間処理を行うとき注目画素ｐ_５を除いて平均値処理を行う。欠損ピクセルｐ_６も除かれる。すなわち注目画素ｐ_５に対する補間処理は、
（ｐ_１＋ｐ_２＋ｐ_３＋ｐ_４＋ｐ_７＋ｐ_８＋ｐ_９）／７．０ …（６）
を計算し、この計算値を注目画素ｐ_５の画素値として注目画素ｐ_５に入れ替える。

次に、第４の領域Ｈ_４は、周辺に画像の境界があると共に、周辺に欠損ピクセルがある場合である。ここではｐ_１、ｐ_７を欠損ピクセルとする。第４の領域Ｈ_４において画素ｐ_５が注目画素となり、各画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_４、ｐ_５、ｐ_７、ｐ_８が周辺画素になる。注目画素ｐ_５が注意ピクセルに分類されると、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５に対する補間処理を行うとき注目画素ｐ_５を含めて平均値処理を行う。なお、欠損ピクセルｐ_１、ｐ_７は、除かれる。すなわち注目画素ｐ_５に対する補間処理は、
（ｐ_２＋ｐ_４＋ｐ_５＋ｐ_８）／４．０ …（７）
を計算し、この計算値を注目画素ｐ_５の画素値として注目画素ｐ_５に入れ替える。
注目画素ｐ_５が欠損ピクセルに分類されると、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５に対する補間処理を行うとき注目画素ｐ_５を除いて平均値処理を行う。欠損ピクセルｐ_１、ｐ_７も除かれる。すなわち注目画素ｐ_５に対する補間処理は、
（ｐ_２＋ｐ_４＋ｐ_８）／３．０ …（８）
を計算し、この計算値を注目画素ｐ_５の画素値として注目画素ｐ_５に入れ替える。

又、補間処理装置６は、図７に示すように注目画素ｐ_５の画素値と複数の周辺画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９の各画素値とに対して重み付けを行う。なお、上記補間処理の具体的な説明は、重み付けが注目画素ｐ_５と、各周辺画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９に対して全て「１」である。すなわち、図８（ｂ）に示す重み付けデータＧ_２を用いたのと同一である。

これに対して補間処理装置６は、例えば第２の分類Ｃ_２内で３段階ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３に分類された各ピクセル型半導体素子１ａに対応する各画素値のうち注目画素ｐ_５の画素値と複数の周辺画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９の各画素値とに対して重み付けを行い、この重み付けされた各画素値に対して平均値処理を行う。重み付けは、重み付けデータメモリ７に記憶されている各重み付けデータＧ_１、Ｇ_２、Ｇ_３を用いる。

例えば、第１の領域Ｈ_１において注目画素ｐ_５が図５に示す注意ピクセル中の第１段階ｄ_１に分類されると、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５に対する補間処理を行うとき、図８（ａ）に示す重み付けデータＧ_１を用いて注目画素ｐ_５の画素値と各周辺画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９の各画素値とを重み付けをして注目画素ｐ_５を含めて平均値処理を行う。すなわち注目画素ｐ_５に対する補間処理は、
（１・ｐ_１＋１・ｐ_２＋１・ｐ_３＋１・ｐ_４＋２・ｐ_５＋１・ｐ_６
＋１・ｐ_７＋１・ｐ_８＋１・ｐ_９）／９．０ …（９）
を計算し、この計算値を注目画素ｐ_５の画素値として注目画素ｐ_５に入れ替える。

又、第１の領域Ｈ_１において注目画素ｐ_５が図５に示す注意ピクセル中の第３段階ｄ_３に分類されると、補間処理装置６は、注目画素ｐ_５に対する補間処理を行うとき、図８（ｃ）に示す重み付けデータＧ_３を用いて注目画素ｐ_５の画素値と各周辺画素ｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４、ｐ_６、ｐ_７、ｐ_８、ｐ_９の各画素値とを重み付けをして注目画素ｐ_５を含めて平均値処理を行う。すなわち注目画素ｐ_５に対する補間処理は、
（２・ｐ_１＋２・ｐ_２＋２・ｐ_３＋２・ｐ_４＋１・ｐ_５＋２・ｐ_６
＋２・ｐ_７＋２・ｐ_８＋２・ｐ_９）／９．０ …（１０）
を計算し、この計算値を注目画素ｐ_５の画素値として注目画素ｐ_５に入れ替える。
しかるに、補間処理装置６は、補間処理した被検体の画像Ｓを生成する、すなわち放射線の分布画像を生成する。

このように上記一実施の形態によれば、半導体検出器１の各ピクセル型半導体素子１ａから出力される各エネルギ信号ｅ_１をピクセル・エネルギスペクトラム解析装置３による解析により各画素値（ピクセルデータ）を求め、これら画素値を分類装置４によって各ピクセル型半導体素子１ａの性能の程度に応じた例えば第１乃至第３の分類Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３にピクセル分類し、このうちピクセル型半導体素子１ａの性能が低いと分類された例えば第２の分類Ｃ_２の注意ピクセルと第３の分類Ｃ_３の欠損ピクセルとの各画素の値を補間処理装置６によりそれぞれ補間処理する。

これにより、従来、正常ピクセルのみを用い、画素値が平均値よりもかけ離れている欠損ピクセルを捨てていたが、注意ピクセルと欠損ピクセルとに対しても、これら注意ピクセルと欠損ピクセルとの各画素値を補間処理によって入れ替えることができる。注意ピクセルに対しては、当該注意ピクセルの画素値を含めて補間処理を行い、欠損ピクセルに対しては、当該欠損ピクセルの画素値を除いて補間処理を行うことにより、注意ピクセルと欠損ピクセルとの各画素値を実際の画素値に近い値に入れ替えることができる。注意ピクセルは、正常ピクセルと比較してエネルギ分解能やエネルギ信号ｅ_１の強度のばらつきが大きいが、当該画素の周辺の複数の画素値を用いて補間処理することにより画像の取得を可能とする画素であるので、補間処理に含めることが可能である。従って、注意ピクセルや欠損ピクセルとなった性能不足のピクセル型半導体素子１ａの画素値を有効に用いることができる。

しかるに、注意ピクセルや欠損ピクセルに分類された各画素の値が補間処理により求められ、例えば画像の取得に用いることができる。この結果、半導体検出器１中における欠損画素の数が多くなっても画像データの画質を低下させずに取得でき、現状の半導体検出器１をより良く有効に用いることができる。

補間処理は、例えば図９に示すように注目画素ｐ_５の周辺に画像の境界や欠損ピクセルが無い場合の第２の領域Ｈ_１や、周辺に画像の境界がある第２の領域Ｈ_２、周辺に欠損ピクセルがある第３の領域Ｈ_３、周辺に画像の境界があると共に、周辺に欠損ピクセルがある第４の領域Ｈ_４に対してもそれぞれ注目画素ｐ_５の補間処理ができる。

補間処理装置６は、例えば第２の分類Ｃ_２内の注意ピクセルを３段階ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３に分類し、このうち第１段階ｄ_１の注意ピクセルに対して重み付けデータＧ_１を用いて補間処理し、第３段階ｄ_３の注意ピクセルに対して重み付けデータＧ_３を用いて補間処理する。第１段階ｄ_１の注意ピクセルに対して重み付けデータＧ_１を用いることにより、注目画素に対する重みを周辺画素の重みよりも大きく設定し、注目画素に対する寄与率を大きくした補間処理ができる。第３段階ｄ_３の欠損ピクセルに対して重み付けデータＧ_３を用いることにより、注目画素に対する重みを周辺画素の重みよりも小さく設定し、注目画素に対する寄与率を小さくした補間処理ができる。これにより、第２の分類Ｃ_２内で、ピクセル型半導体素子１ａの性能の程度に応じた重み付けを行って補間処理ができる。
以上のような補間処理は、半導体検出器１におけるピクセル型半導体素子１ａ自体やハードウエア系を変更せずに画像の画質を向上できる。又、補間処理に要する計算時間も従来と変わらない。

上記一実施の形態は、例えば医療用の核医学検査に用いるガンマ線イメージング装置に用いられる半導体検出器１について説明したが、これに限らず、Ｘ線等の放射線検出器にも適用できる。
補間処理は、線形補間、３次元スプライン補間等の非線形補間を用いてもよい。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明に係るガンマ線イメージング装置に用いられる半導体検出器の補間装置の一実施の形態を示す構成図。 同装置のピクセル・エネルギスペクトラム解析装置により取得される理想の半導体検出器の画素値を示す模式図。 同装置のピクセル・エネルギスペクトラム解析装置により取得される実際の半導体検出器の画素値を示す模式図。 同装置の分類装置による各画素（ピクセル型半導体素子）の正常、注意及び欠損ピクセルの分類を示す模式図。 同装置の分類装置による注意ピクセル内の分類を示す模式図。 同装置の分類装置による分類結果を記憶するデータテーブルの模式図。 同装置の補間処理装置による補間処理の説明をするための注目画素及び周辺画素を示す模式図。 同装置の補間処理装置に用いる重み付けデータの模式図。 同装置の補間処理装置による補間処理の具体例を説明するための模式図。

符号の説明

１：半導体検出器、１ａ：ピクセル型半導体素子、２：面線源、３：ピクセル・エネルギスペクトラム解析装置、４：分類装置、５：メモリ、６：補間処理装置、７：重み付けデータメモリ、８：データ収集装置、９：均一性補正装置、１０：データテーブル、１０ａ：欄。

Claims (8)

1. 複数の半導体素子により各画素を形成する半導体検出器を備えた放射線イメージング装置において、
   前記各半導体素子からそれぞれ出力されるガンマ線のエネルギ強度分布を示すエネルギスペクトラムデータとしての各エネルギ信号を解析する解析部と、
   前記解析部による前記エネルギスペクトラムデータの解析結果に基づいて前記複数の半導体素子のそれぞれの特性を少なくとも前記各半導体素子の性能に応じて正常である第１の分類と、当該画素の周辺の画素値を用いて補間処理することにより画像の取得を可能とする第２の分類と、当該画素値の補正が不可能で異常である第３の分類とに分類する分類部と、
   前記分類部の分類結果のうち少なくとも前記第２の分類と前記第３の分類とに分類された前記各画素値のうち注目画素の画素値と前記注目画素の周囲に配置されている複数の周辺画素の前記各画素値との少なくとも平均値処理を行って前記注目画素の補間処理を行い、当該補間処理の際には、前記注目画素が前記第３の分類に分類されていると当該注目画素を前記平均値処理から除く補正部と、
   を具備することを特徴とする半導体検出器の補間装置。
2. 前記分類部は、前記第２の分類に分類された前記半導体素子を、前記第２の分類内において前記各半導体素子の性能の程度に応じて複数の段階に分類することを特徴とする請求項１記載の半導体検出器の補間装置。
3. 前記分類部により少なくとも前記第２の分類と前記第３の分類とに分類された前記各半導体素子をデータテーブル化して記憶するメモリを有することを特徴とする請求項１記載の半導体検出器の補間装置。
4. 前記データテーブルは、前記半導体素子の座標と、前記少なくとも前記第２の分類又は前記第３の分類の分類結果とから形成されることを特徴とする請求項３記載の半導体検出器の補間装置。
5. 前記補正部は、前記注目画素の前記画素値と前記複数の周辺画素の前記各画素値とに対して重み付けを行うことを特徴とする請求項１記載の半導体検出器の補間装置。
6. 前記補正部は、前記第２の分類内で前記複数の段階に分類された前記各半導体素子に対応する前記各画素値のうち前記注目画素の前記画素値と前記注目画素の周囲に配置されている前記複数の周辺画素の前記各画素値とに対して重み付けを行い、この重み付けされた前記各画素値に対して少なくとも平均値処理を行うことを特徴とする請求項２記載の半導体検出器の補間装置。
7. 前記補正部は、前記複数の段階別に前記重み付け値を異ならせることを特徴とする請求項６記載の半導体検出器の補間装置。
8. 放射線イメージング装置に備えられ、複数の半導体素子により各画素を形成する半導体検出器の補間方法において、
   前記各半導体素子からそれぞれ出力されるガンマ線のエネルギ強度分布を示すエネルギスペクトラムデータとしての各エネルギ信号を解析し、
   前記エネルギスペクトラムデータの解析結果に基づいて前記複数の半導体素子のそれぞれの特性を少なくとも前記各半導体素子の性能に応じて正常である第１の分類と、当該画素の周辺の画素値を用いて補間処理することにより画像の取得を可能とする第２の分類と、当該画素値の補正が不可能で異常である第３の分類とに分類し、
   前記分類の結果のうち少なくとも前記第２の分類と前記第３の分類とに分類された前記各画素値のうち注目画素の画素値と前記注目画素の周囲に配置されている複数の周辺画素の前記各画素値との少なくとも平均値処理を行って前記注目画素の補間処理を行い、当該補間処理の際には、前記注目画素が前記第３の分類に分類されていると当該注目画素を前記平均値処理から除く、
   ことを特徴とする半導体検出器の補間方法。

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