JP5077261B2 - 放射線撮影装置および画像に表れる偽像の除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像に表れる欠損画素を除去を行う方法および放射線撮影装置に係り、特に、縞模様の偽像が現れている画像に重畳した欠損画素の除去方法、および除去を行う放射線撮影装置に関する。

医療機関には、被検体の放射線画像を取得する放射線撮影装置が備えられている。この様な放射線撮影装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する検出器とを備えている。放射線源から発生した放射線は、被検体を透過して検出器で検出される。このとき、被検体の内部の構造体に当たって進行方向が変化する放射線が現れる。このような放射線が散乱放射線であり、散乱放射線が検出器に入射すると放射線画像のコントラストが悪化してしまう。

そこで、放射線撮影装置においては、この散乱放射線を検出器に入射させない目的で放射線グリッドを備えている。放射線グリッドは、検出器における放射線を検出する検出面を覆うように配置される。この放射線グリッドは、放射線を吸収する吸収箔を有している。吸収箔は、第１方向に伸びた短冊状であり、これが所定の間隔を置いて第２方向に配列されて放射線グリッドが構成されているのである。

検出器の検出面には、検出素子が２次元的に配列されている。この検出素子の各々が出力した放射線強度を示す検出データは、２次元的に並べられて放射線画像が生成される。検出素子に放射線が照射されると、検出素子は、その放射線の強度を表す検出信号を出力する。しかし、検出器に備えられた検出素子の全てが正常に動作するとは限らない。すなわち、検出素子のいくらかは、放射線の検出能力を失った不良検出素子となっている。この不良検出素子は、放射線の照射に係らず常に一定の検出信号を出力する。この不良検出素子は、放射線画像に輝点や暗点となって表れる。このような放射線画像に表れる正常でない画素は、欠損画素と呼ばれ、検出器の不良に由来するものである。

欠損画素は、放射線画像を視認する上で邪魔となる。そこで、従来の放射線撮影装置においては、この欠損画素を補完する構成を備えている。この欠損画素の補完方法は、以下のようなものである。図１６に示すように、放射線画像に欠損画素ａが存在しているものとする。まず、放射線画像の撮影に先立って、検出器における欠損画素ａの位置を特定する。具体的には、被検体を搭載しない状態でカラ撮影を行い、カラ撮影画像Ｐ０を取得する。カラ撮影画像Ｐ０には、欠損画素ａが現れている。欠損画像ａの画素値が正常な画素の画素値と大きくかけ離れいるので、カラ撮影画像Ｐ０から欠損画素ａを抽出することができる。こうして検出器における欠損画素ａの分布を示した欠損画素マップを生成する。

放射線画像にもマップと同一位置に欠損画素が現れるので、マップを参照しながら放射線画像に表れた欠損画素の補完を行う。具体的には、欠損画素の画素値を、その近傍の画素の画素値に置き換える。この様な構成は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００８−２２０６５７号公報

しかしながら、従来の構成には、次のような問題点がある。
すなわち、従来の構成は、放射線画像に表れるモアレの影響を受けて欠損画素の位置を十分に把握できないという問題点がある。放射線グリッドの有する吸収箔は、放射線を通過しないので吸収箔の影が検出器に投影されることになる。等間隔に並んだ検出素子が配列されている検出面に、これとは異なる間隔をおいて並んだ吸収箔の影が写りこむと、検出素子の配列と吸収箔の影の配列とが干渉して放射線画像にモアレが生じる。このモアレは、図１７のように、筋状の暗部領域Ｄと明部領域Ｂとが交互に並んだ縞模様となっている。

欠損画素を特定する目的でカラ撮影を行うと、カラ撮影画像Ｐ０には、図１７に示すようにモアレが表れる。図１７における欠損画素ａ１〜ａ３の位置を特定しようとしても、暗部領域Ｄの存在により、欠損画素の画素値が正常な画素の画素値とが似通ってきてしまう。図１７においては、暗部領域Ｄは、単一の暗さで表現されているが、実際のカラ撮影画像Ｐ０の暗部領域Ｄには、様々な画素値が分布することになる。暗部領域Ｄにおける正常画素の画素値と、欠損画素ａ１〜ａ３のそれとが近い値となった場合、両者を見分けることは、かなり難しい。

従来構成によれば、この様な不都合があるので、欠損画素を認定し損ねたり、誤認しててしまったりする。こうして、放射線画像には、欠損画素が補完されずに残ってしまう。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、放射線画像に表れる欠損画素の位置を正確に把握することにより、確実に放射線画像に表れる欠損画素を除去することができる方法、および放射線撮影装置を提供することにある。

本発明は、上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に係る発明は、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する検出素子が２次元的に配列された検出器と、検出器から出力された検出データを基に（Ａ）第１方向に伸びた縞模様のパターンと欠損画素とが表れた参照画像、および（Ｂ）欠損画素と縞模様のパターンと被写体とを写りこんだ元画像を生成する画像生成手段と、参照画像に欠損画素を除去する画像処理を施して縞模様のパターンが写りこんだパターン画像を生成するパターン画像生成手段と、パターン画像を参照画像に重ね合わせることにより、参照画像に写りこんだ縞模様のパターンを除去して、欠損画素が写りこんだ欠損画素マップを生成する欠損画素マップ生成手段と、欠損画素マップを参照して元画像に表れた欠損画素を補完することにより補完画像を生成する補完画像生成手段と、補完画像に写りこんだ縞模様を除去するパターン除去手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明には、参照画像から縞模様のパターンが写りこんだパターン画像を生成するパターン画像生成手段と、パターン画像を基に欠損画素が写りこんだ欠損画素マップを生成する欠損画素マップ生成手段とを備えている。参照画像には、縞模様のパターンと、欠損画素の両方が写りこんでいる。本発明によれば、参照画像から欠損画素をいったん除去することでパターン画像を生成する。参照画像からこのパターン画像を減算すれば、参照画像から縞模様のパターンが消去される。この様にすることで画像のどこに欠損画素が生じるか的確に知ることができる。

なお、本発明は、パターン画像が欠損画素マップよりも取得し易いことに着目してなされたものである。すなわち、欠損画素は、参照画像においてランダムに表れるのに対し、縞模様のパターンは、規則性を持って参照画像に表れる。そこで、本発明は、参照画像から直ちに欠損画素マップを取得するのではなく、参照画像からパターン画像を求めて、両画像を減算することで欠損画素マップを取得する構成となっているのである。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の放射線撮影装置において、検出器の放射線を検出する検出面を覆うように設けられるとともに、第１方向に伸びた細長状の吸収箔が第２方向に沿って配列されている放射線グリッドを更に備え、縞模様のパターンは、放射線グリッドに由来するモアレであることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成は、縞模様のパターンは放射線グリッドに由来するものであることを示したものである。放射線グリッドは、画像にモアレを生じる原因となるが、本構成によれば、放射線グリッドのモアレが写りこんだ画像に表れる偽像を除去することができる。

また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の放射線撮影装置において、放射線グリッドは、検出器の検出面に固着されていることを特徴とするものである。

［作用・効果］放射線グリッドと検出器とを固着させることで、装置構成が単純な放射線撮影装置が提供できるとともに、放射線グリッドを装着し忘れる恐れがなくなる。また、この様な構成となっている放射線撮影装置においては、参照画像にモアレが写りこんでしまう蓋然性が高い。本発明によれば、参照画像に表れる縞模様に関係なく確実に欠損画素マップを生成することができる構成となっている。

また、請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に記載の放射線撮影装置において、検出器には、検出素子が第１方向、および第２方向に沿って２次元的に配列されており、検出素子から出力される信号を増幅するアンプを備え、第１方向に配列された検出素子から出力される信号は、同一のアンプに入力されることを特徴とするものである。

［作用・効果］この構成によれば、参照画像に表れた縞模様のパターンをより確実にパターン画像に再現することができる。すなわち、第１方向に配列された検出素子は、同一のアンプに入力される。アンプ同士で増幅特性の比較を行うと、それらは、ある程度バラツイている。したがって、第２方向に沿って離間した検出素子から出力される検出信号の各々は、異なるアンプによって増幅されるので、増幅信号にバラツキが見られる。しかし、第１方向に沿って離間した検出素子から出力される検出信号の各々は、同一のアンプによって増幅されるので、増幅信号の強度は安定している。上述の構成によれば、増幅信号が安定している方向と、縞模様のパターンが伸びる方向とが一致しているので、パターン画像の縞模様は、縞模様の伸びる方向にアンプの増幅ムラがない画素が並んだものとなる。この様にすることで、パターン画像の縞模様より均一なものとなる。これを参照画像に重ね合わせれば、ランダムに表れる欠損画素は、欠損画素マップの中で際立つことになる。

また、請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線撮影装置において、欠損画素を除去する画像処理は、参照画像に表れる縞模様の延伸方向を列方向とするＮ行×１列の行列を用いたメディアンフィルタであることを特徴とするものである。

［作用・効果］この構成によれば、参照画像に表れた縞模様のパターンをより確実にパターン画像に再現することができる。参照画像における縞模様は、第１方向に沿って伸びているので、第１方向に沿って離間した検出素子は、同様な画素値となっている。したがって、参照画像において、第１方向にＮ個だけ１列に並んだ配列画素の画素値は、似通っているはずである。しかし、時として、これとかけ離れた画素値を有する画素が配列画素に含まれることがある。これが欠損画素である。

上述の構成によれば、第１方向にＮ個、第２方向に１個の幅を有する短冊状の選択範囲Ｒを規定するＮ行×１列の行列を用いたメディアンフィルターによってパターン画像が生成される。メディアンフィルタは、中間値フィルタとも呼ばれ、行列が規定する短冊状の選択範囲Ｒにおいて、中間的な画素値を取得し、選択範囲Ｒの中央に位置する画素の画素値を中間的な画素値に置き換える。欠損画素は、参照画像において少数であり、その画素値も他の画素とかけ離れていることから、欠損画素の画素値は、メディアンフィルターによって中間的な画素値の認定を受けない。つまり、パターン画像を構成する画素値は、全て欠損画素以外の正常な画素に由来するのである。この様にして、参照画像に存していた欠損画素は、パターン画像から消去される。

また、請求項６に係る発明は、請求項５に記載の放射線撮影装置において、Ｎは、参照画像において行列の列が伸びる方向に欠損画素が連続している個数の２倍よりも大きいことを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成によれば、フィルタ行列の行数は、欠損画素が連続している個数であるａの２倍である２ａよりも大きい２ａ＋１以上となっている。この様な構成となっていることで、たとえ、欠損画素が連続していることにより複数の欠損画素が選択範囲Ｒに存在したとしても、選択範囲Ｒの中で正常な画素は、過半数を占め続けることになる。したがって、欠損画素の画素値は、メディアンフィルターによって中間的な画素値の認定を受けない。これにより、欠損画素が写りこんでいないパターン画像を確実に取得することができるのである。

また、請求項７に係る発明は、請求項５または請求項６に記載の放射線撮影装置において、欠損画素を除去する画像処理は、同一のアンプに由来する画素値の中から中間値を取得することで行われることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成によれば、選択範囲Ｒに存している画素の画素値は、同一のアンプに由来している。したがって、選択範囲Ｒの画素の画素値は、より一層似通ったものとなるので、欠損画素と正常な画素との間の画素値の違いがより際立つことになる。

また、請求項８に係る発明は、欠損画素と縞模様のパターンと被写体とが写りこんだ元画像から偽像を除去する方法であって、縞模様のパターンと欠損画素とが表れた参照画像の欠損画素を除去する画像処理を施して縞模様のパターンが写りこんだパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、パターン画像を参照画像に重ね合わせることにより、参照画像に写りこんだ縞模様のパターンを除去して、欠損画素が写りこんだ欠損画素マップを生成する欠損画素マップ生成ステップと、欠損画素マップを参照して元画像に表れた欠損画素を補完することにより補完画像を生成する補完画像生成ステップと、補完画像に写りこんだ縞模様を除去するパターン除去ステップとを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明によれば、縞模様のパターンが写りこんだパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、欠損画素が写りこんだ欠損画素マップを生成する欠損画素マップ生成ステップとを備えている。参照画像には、縞模様のパターンと、欠損画素の両方が写りこんでいる。本発明によれば、参照画像から欠損画素をいったん除去することでパターン画像を生成する。参照画像からこのパターン画像を減算すれば、参照画像から縞模様のパターンが消去される。この様にすることで画像のどこに欠損画素が生じるか的確に知ることができる。

また、請求項９に係る発明は、請求項８に記載の偽像の除去方法において、欠損画素を除去する画像処理は、参照画像に表れる縞模様の延伸方向を列方向とするＮ行×１列の行列を用いたメディアンフィルタであることを特徴とするものである。この構成の効果は上述の通りである。

また、請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の偽像の除去方法において、Ｎは、参照画像において列方向に欠損画素が連続している個数の２倍よりも大きいことを特徴とするものである。この構成の効果は上述の通りである。

本発明は、パターン画像が欠損画素マップよりも取得し易いことに着目してなされたものである。欠損画素は、参照画像においてランダムに表れるのに対し、縞模様のパターンは、規則性を持って参照画像に表れる。そこで、本発明は、取得しやすいパターン画像を参照画像から求めて、欠損画素マップを取得する構成となっている。つまり、本発明には、参照画像から縞模様のパターンが写りこんだパターン画像を生成するパターン画像生成手段と、パターン画像を基に欠損画素が写りこんだ欠損画素マップを生成する欠損画素マップ生成手段とを備えている。参照画像からこのパターン画像を減算すれば、参照画像から縞模様のパターンが消去される。この様にすることで画像のどこに欠損画素が生じるか的確に知ることができる。

実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係るＦＰＤの構成を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線グリッドの構成を説明する模式図である。 実施例１に係るＸ線グリッドの構成を説明する斜視図である。 実施例１に係るＸ線撮影装置の各ステップについて説明するフローチャートである。 実施例１に係る参照画像を説明する模式図である。 実施例１に係るモアレ画像生成ステップを説明する模式図である。 実施例１に係るモアレ画像生成ステップを説明する模式図である。 実施例１に係るモアレ画像を説明する模式図である。 実施例１に係る欠損画素マップを説明する模式図である。 実施例１に係る元画像を説明する模式図である。 実施例１に係る補完画像を説明する模式図である。 実施例１に係る完成画像を説明する模式図である。 実施例１に係るモアレ画像生成ステップを説明する模式図である。 実施例１に係るモアレ画像生成ステップを説明する模式図である。 従来構成を説明する模式図である。 従来構成を説明する模式図である。

以下、本発明に係る放射線撮影装置の実施例ついて説明する。なお、実施例１におけるＸ線は、本発明の放射線の一例である。

＜全体構成の説明＞
まず、実施例１に係るＸ線撮影装置１の構成について説明する。図１は、実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。図１に示すように、実施例１に係るＸ線撮影装置１には、被検体Ｍを載置する天板２と、その天板２の上部に設けられ、パルス状のＸ線ビームを照射するＸ線管３と、天板２の下部に設けられ、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラット・パネル・ディテクタ（ＦＰＤ）４と、ＦＰＤ４に入射する散乱Ｘ線を除去するＸ線グリッド５とが設けられている。また、実施例１の構成は、Ｘ線管３の管電圧、管電流やＸ線ビームの照射時間を制御するＸ線管制御部６を備えている。そのうえ、実施例１の構成は、ＦＰＤ４から出力された検出信号を受信し、被検体の透視像が写りこんだＸ線透視画像を生成する画像生成部１１と、モアレ画像を生成するモアレ画像生成部１２と、欠損画素マップを生成する欠損画素マップ生成部１３と、欠損画素マップを基に元画像の欠損画素を補完する補完画像生成部１４と、生成された補完画像に写りこんでいる縞模様を除去するモアレ除去部１５とを備えている。モアレ画像は、本発明のパターン画像に相当し、Ｘ線管は、本発明の放射線源に相当する。また、ＦＰＤは、本発明の検出器に相当し、Ｘ線グリッドは、本発明の放射線グリッドに相当する。また、画像生成部は、本発明の画像生成手段に相当し、モアレ画像生成部は、本発明のパターン画像生成手段に相当する。また、補完画像生成部は、本発明の補完画像生成手段に相当し、モアレ除去部は、本発明のパターン除去手段に相当する。

さらにまた、Ｘ線撮影装置１は、Ｘ線管制御部６，画像生成部１１，モアレ画像生成部１２，欠損画素マップ生成部１３，補完画像生成部１４，およびモアレ除去部１５を統括的に制御する主制御部２２を備えている。この主制御部２２は、ＣＰＵによって構成され、種々のプログラムを実行することにより、各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。

Ｘ線撮影装置１は、被検体の透視像が写りこんだ透視画像を表示する表示部２４と、術者の操作を入力させる操作卓２３とを備えている。

次に、実施例１に係るＦＰＤ４の構成について説明する。図２に示すように、検出素子Ｄ１１〜Ｄ３６が２次元的に配列されている第１領域Ｄと、検出素子Ｅ１１〜Ｅ３６が２次元的に配列されている第２領域Ｅとを有している。第１領域Ｄについて、図２における横方向に配列された検出素子Ｄ１１〜Ｄ１６の各々は、制御電極Ｇ１に接続されており、検出素子の行毎に制御電極Ｇ１〜Ｇ３が設けられている。アンプアレイ２６は、横方向に配列されており、アンプアレイ２６を構成するアンプＡ１〜Ａ６は、その縦方向に同一な位置となっている検出素子の出力電極の各々に接続されている。例えば、アンプＡ１は、検出素子Ｄ１１，Ｄ２１，Ｄ３１が有する出力電極に接続されている。すなわち、縦方向に配列された出力電極の各々は、電荷読み出し電極Ｑ１に接続されており、この電荷読み出し電極Ｑ１は、アンプＡ１に電気的に接続されている。なお、縦方向は、本発明の第１方向に、横方向は、本発明の第２方向に相当する。ゲートドライブ２５は、トランジスタを制御する制御素子が縦方向に一列に配置されて構成される。

なお、第２領域Ｅは、第１領域Ｄと同等の構成となっている。すなわち、第２領域Ｅについて、図２における横方向に配列された検出素子Ｅ１１〜Ｅ１６の各々は、制御電極Ｈ１に接続されており、検出素子の行毎に制御電極Ｈ１〜Ｈ３が設けられている。アンプアレイ２６は、横方向に配列されており、アンプアレイ２６を構成するアンプＢ１〜Ｂ６は、その縦方向に同一な位置となっている検出素子の出力電極の各々に接続されている。例えば、アンプＢ１は、検出素子Ｅ１１，Ｅ２１，Ｅ３１が有する出力電極に接続されている。

Ｘ線がＦＰＤ４に照射されると、検出素子Ｄ１１〜Ｅ３６に電荷が蓄積する。これを読み出してＸ線透視画像を生成する動作について説明する。まず、ゲートドライブ２５は、制御電極Ｇ１をオンし、検出素子Ｄ１１〜Ｄ１６に蓄積された電荷は、一括に電荷見出し電極Ｑ１〜Ｑ６を通過して、アンプＡ１〜Ａ６の各々に入力される。このアンプの出力である増幅データは、画像生成部１２に送出される。検出素子Ｄ１１〜Ｄ１６に関する読み出しが完了すると、ゲートドライブ２５は、制御電極Ｇ２をオンし、これに接続された検出素子の電荷を読み出す。この様にゲートドライブ２５は、時間をずらして制御電極Ｇ１〜Ｇ３を次々とオンしていき、検出素子の電荷を行毎に読み出す。画像生成部１２は、入力された増幅データを２次元的に配列して、参照画像ｐ１や元画像ｐ０を生成するのである。この様な動作は、第２領域Ｅにおいても同様である。

この様に、実施例１の第１領域Ｄにおける縦方向に配列された検出素子が出力する出力信号は、同一のアンプに入力される構成となっている。

また、ゲートドライブ２５は、２つの制御電極を同時にオンする。すなわち、第１領域Ｄにおける制御電極Ｇ１をオンするのと同時に、第２領域Ｅにおける制御電極Ｈ１をオンする。この様に、ＦＰＤ４の上半分と下半分の領域に分割されており、各領域に写りこんだＸ線透視画像を同時に読み出すことにより、ゲートドライブ２５が全ての制御電極Ｇ，Ｈをオンし終えるまでの時間を約半分に短縮する構成となっている。

なお、図２において、便宜上、ＦＰＤ４には、検出素子が６×６のマトリックス状に配列されている。実際のＦＰＤ４においては、検出素子が例えば、１，０２４×１，０２４のマトリックス状に配列されている。

Ｘ線グリッド５は、ＦＰＤ４の有するＸ線検出面を覆うように設けられている。図３は、実施例１に係るＸ線グリッドの構成について説明する平面図である。図３に示すように、実施例１に係るＸ線グリッド５は、所定の第１方向（Ａ方向：縦方向）に延伸した短冊状の吸収箔５ａを備えている。この吸収箔５ａは、第１方向に直交する第２方向（Ｓ方向：横方向）に配列しており、Ｘ線グリッド５全体で見れば、ブラインド状に配列される。そして、その配列ピッチは、例えば、５００μｍとなっている。なお、この吸収箔５ａは、Ｘ線を吸収するモリブデン合金からなっている。なお、ＦＰＤ４が天板２の直下にあるとき、第１方向は、被検体Ｍの体側方向Ｓに沿っており、第２方向は、被検体Ｍの体軸方向Ａに沿っている。なお、Ｘ線グリッド５は、本発明の放射線グリッドに相当する。

Ｘ線グリッド５が間接Ｘ線を除去する様子を示す。直接Ｘ線ｄは、図４に示すように、直角に近い角度でＸ線検出手段の検出面に入射する。一方、間接Ｘ線ｓは、直接Ｘ線ｄから分岐して生じたものであり、その進行方向が変更されている。間接Ｘ線ｓは、ＦＰＤ４に入射しようとする。このままでは、間接Ｘ線ｓが元画像ｐ０に写りこんでしまうことになる。ところが、このような進行方向が変更された間接Ｘ線ｓは、Ｓ方向に伸びた吸収箔５ａに入射して、そこで吸収される。したがって、実施例１に係るＸ線撮影装置１において、間接Ｘ線ｓは、進行方向に係らず、短冊状画像に写りこむことがない。

Ｘ線グリッド５は、ＦＰＤ４の検出面に固着して設けられており、ＦＰＤ４とＸ線グリッド５との相対位置は、常に一定となった構成となっている。

＜動作説明＞
この様な構成となっているＸ線撮影装置１の動作について説明する。図５は、実施例１に係るＸ線撮影装置の各ステップについて説明するフローチャートである。Ｘ線撮影装置１の動作は、図５に示すように、参照画像ｐ１を取得する参照画像取得ステップＳ１と、参照画像ｐ１の欠損画素を除去する画像処理を施してモアレ画像ｐ２を生成するモアレ画像生成ステップＳ２と、モアレ画像ｐ２を参照画像に重ね合わせる欠損画素マップ生成ステップＳ３と、被検体の透視像が写りこんだ元画像ｐ０を取得する元画像取得ステップＳ４と、後述の欠損画素マップｐ３を参照して元画像ｐ０に表れた欠損画素を補完する補完画像生成ステップＳ５と、後述の補完画像ｐ４に写りこんだ縞模様を除去するモアレ除去ステップＳ６とを備えている。以降、各ステップを図面を参照して順に説明する。

＜参照画像取得ステップＳ１＞
まず、天板２に被検体を載置しない状態でＸ線をＦＰＤ４に向けて照射し、モアレと、欠損画素が写りこんだ参照画像ｐ１を取得する。この参照画像ｐ１の生成は、画像生成部１１（図１参照）が行う。取得された参照画像ｐ１には、図６に示すように、モアレの縞模様と、黒い四角で表す欠損画素とが写りこんでいる。モアレの縞模様は、縦方向に伸びるとともに、横方向に配列しており、縦方向は、本発明の第１方向に相当し、横方向は、本発明の第２方向に相当する。

＜モアレ画像生成ステップＳ２＞
次に、本発明において最も特徴的な過程であるモアレ画像生成ステップＳ２について説明する。実施例１の構成によれば、欠損画素の位置を表した欠損画素マップｐ３を取得する前に、まずモアレのみが写りこんだモアレ画像ｐ２を取得する。この様子を、図７，図８を用いて説明する。まず、図７は、参照画像ｐ１を拡大したものである。図中のａは、欠損画素であり、斜線部は、モアレの暗部領域である。

モアレ画像生成部１２は、メディアンフィルタ（中間値フィルタ）を参照画像ｐ１に施す。メディアンフィルタとは、フィルタ行列を利用した画像処理のことであり、詳細は、後述のものとする。モアレ画像生成部１２は、参照画像ｐ１を構成する画素の各々に対して同様の処理を繰返すことでモアレ画像ｐ２を生成する。画素の各々に対する処理とは、フィルタ行列が規定する選択範囲Ｒを参照して、処理対象の画素の画素値を変更するというものである。

なお、モアレ画像生成部１２は、参照画像ｐ１を複製してから上述の処理を行う。参照画像ｐ１のうちの１つは、画素値読み出し専用であり、もう１つは画素値変更専用である。

図７では、メディアンフィルタにより欠損画素ａ１について画素値の置換が行われている時点を示している。フィルタ行列は、１列×７行であり、フィルタ行列が規定する選択範囲Ｒは、処理対象の欠損画素ａ１を中心として、上方向、下方向に３個ずつの画素を含んでいる。具体的には、選択範囲Ｒは、フィルタ行列の列が伸びる方向に対応する参照画像ｐ１における縦方向に連接した画素ｂ６，ｂ３，ｂ１，ａ１，ｂ２，ｂ５，ｂ４の７画素を含んでいる。この７画素は、全て画素値読み出し専用の参照画像ｐ１に属していることになる。

次に、モアレ画像生成部１２は、図８に示すように、７画素の画素値を読み出して、画素値の順に順番付けを行う。画素ｂ１〜ｂ６の画素値は、比較的似通った値であり、図８に示すように、各々の順番は、連番となっている。一方、画素ａ１は、順番の最上位または最下位となる（図８においては順番付けの最下位となっている）。画素ａ１の画素値は、画素ｂ１〜ｂ６の画素値とかけ離れているからである。モアレ画像生成部１２は、並べ替え後、順番が４位だった（７画素のうち画素値が中間的だった）画素ｂ４の画素値を読み出して、画素値変更専用の参照画像ｐ１の画素値を画素ｂ４のものに変更する。

このように、７画素のうち画素値が中間的だった画素は、画素ａ１の画素値が最上位、最下位のいずれになろうとも欠損画素ではないのであるから、画素値を変換することで、画素値変更専用の参照画像ｐ１から欠損画素の画素値が排除されていく。

モアレ画像生成部１２は、この様な処理を参照画像ｐ１の全域について行って、画素値の変更が終了した画素値変更専用の参照画像ｐ１がモアレ画像ｐ２となる。このように、参照画像ｐ１に存していた欠損画素の画素値は、モアレ画像ｐ２に受継されず、モアレ画像ｐ２には、欠損画素を含んでいない図９に示すようなものとなる。なお、モアレ画像ｐ２には、モアレを確実に写しこんでいる。モアレの縞模様の延伸方向とフィルタ行列の列の延伸方向とを一致させているからである（図７参照）。モアレの明部に存する処理対象画素は、同じ明部に存する７画素のいずれかの画素値に代えられる。一方、モアレの暗部に存する処理対象画素は、同じ暗部に存する７画素のいずれかの画素値に代えられる。こうして、モアレ画像生成部１２は、参照画像ｐ１から欠損画素をモアレによる画素値の揺らぎに影響されずに確実に消去する。

ちなみに、欠損画素ａ１は、アンプＡｍに接続された検出素子に由来するものであるとすると、上述の７画素は、全て同一のアンプＡｍで増幅されている。したがって、図７における選択範囲Ｒには、アンプＡｍ以外のアンプ（例えば、アンプＢ）に由来する画素は、１つも含まれていない。同様に、処理対象の画素がアンプＢｎに由来するものである場合、選択範囲Ｒに属する画素は、全てアンプＢｎに由来する。選択範囲Ｒが例えば、アンプＡｎに関係する領域にはみ出してしまう場合（この様な事象は、参照画像ｐ１を上下に分断する帯状の中間領域で起こる。）、モアレ画像生成部１２は、選択範囲Ｒを縦方向に移動して、はみ出した部分を選択範囲Ｒから除外する。この様に、同一アンプに由来するという縛りを加えて選択範囲Ｒを決定することで、アンプの増幅ムラの影響をモアレ画像ｐ２に出現させないことができる。このように、参照画像ｐ１に表れたモアレの縞模様は、モアレ画像ｐ２に忠実に再現されるのである。

＜欠損画素マップ生成ステップＳ３＞
欠損画素マップ生成部１３は、参照画像ｐ１からモアレ画像ｐ２を減算して欠損画素マップｐ３を生成する。参照画像ｐ１には、モアレと欠損画素とが写りこんでおり、モアレ画像ｐ２には、モアレの縞模様のみが写りこんでいる。したがって参照画像ｐ１からモアレ画像ｐ２を減算すれば、図１０に示すような、欠損画素のみが写りこんだ欠損画素マップｐ３が生成されるのである。欠損画素マップｐ３は、参照画像ｐ１における欠損画素の出現位置を表している。以上を以って、被検体ＭにＸ線を照射する直前までの動作が終了する。

＜元画像取得ステップＳ４＞
次に、被検体Ｍを天板２に載置し、術者は、Ｘ線撮影装置１に対しＸ線撮影の照射の実行を指示する。このとき画像生成部１１が出力する元画像ｐ０には、図１１に示すように被検体の透視像と、モアレの縞模様と、欠損画素とが写りこんでいる。以降、元画像ｐ０に写りこんだ偽像（モアレの縞模様と、欠損画素）を除去する過程が開始される。

＜補完画像生成ステップＳ５＞
まず、補完画像生成部１４は、欠損画素マップｐ３を参照して元画像ｐ０に写りこんだ欠損画素を補完して除去する。欠損画素マップｐ３は、元画像ｐ０に表れる欠損画素の分布を示しているので、欠損画素マップｐ３に現れている欠損画素と同一位置の元画像ｐ０の画素は、確実に欠損画素となっている。補完画像生成部１４は、欠損画素マップｐ３に現れる欠損画素と同一位置となっている元画像ｐ０の画素（元画像欠損画素とよぶ）を特定し、元画像欠損画素に隣接する隣接画素の画素値を読み取って、元画像欠損画素の画素値をこれに置き換える。このとき、隣接画素は、元画像ｐ０に存している。なお、元画像ｐ０には、モアレの縞模様が写りこんでいるのであるから、モアレの縞模様を乱さずして画素値の置き換えを行うには、隣接画素は、元画像欠損画素に縦方向に隣接していることが望ましい。

補完画像生成部１４は、元画像ｐ０上の欠損画素を全て補完して、図１２に示すような元画像ｐ０から欠損画素が除去された補完画像ｐ４を生成する。

＜モアレ除去ステップＳ６＞
モアレ除去部１５は、補完画像ｐ４に表れているモアレの縞模様を除去する。具体的には、モアレ除去部１５は、モアレ画像ｐ２，または補完画像ｐ４を周波数解析して、モアレの周波数を取得し、補完画像ｐ４におけるモアレの周波数成分を除去する。こうして、補完画像ｐ４はモアレが除去され、図１３に示すような、被検体Ｍの透視像のみが写りこんだ完成画像ｐ５が生成される。この完成画像ｐ５が表示部２４に表示され、実施例１に係るＸ線撮影装置１における動作は、終了となる。

次に、フィルタ行列の行数について説明する。フィルタ行列の行数は、選択範囲Ｒの長さを規定するものであり、言い換えれば、画素値の置換に際し、参照する画素の個数を示している。このフィルタ行列の行数は、縦方向（列が伸びる方向）に欠損画素が連続している個数の２倍よりも大きい。例えば、実施例１に係るＦＰＤ４に欠損画素が４個以上縦方向に連続した場合、ＦＰＤ４が経年劣化したものとされ、新しいものに交換されることになっている。したがって、ＦＰＤ４には欠損画素が縦方向に３連続している可能性があるが、４連続している可能性はない。

フィルタ行列の行数は、欠損画素の最大連続数である３の２倍である６よりも大きい７行となっている。この様な構成となっていることで、欠損画素が写りこんでいないモアレ画像ｐ２を確実に取得することができるのである。図１４に示すように、参照画像ｐ１における欠損画素ａ１は、縦方向に３連続した欠損画素の塊に属しているものとし、モアレ画像生成部１２は、現在、欠損画素ａ１の画素値の置換を実行しようとしているものとする。選択領域Ｒの７個の画素のうち、３個が欠損画素であるとともに、これよりも個数が多い４個が正常な画素となっている。フィルタ行列の行数が６よりも大きい７行となっているからである。４個の正常の画素は、画素値が似通っており、３個の欠損画素の画素値は、これら正常な画素の画素値とはかけ離れている。

７個の画素を画素値の順に順番づけると、図１５のように、画素値が似通った４個の正常の画素ｂ１〜ｂ４の順位が連番となる。３個の欠損画素の順番は、上位側、または下位側となり、７個の画素のうちの中間値である４位を占めることができない。中間値は、正常な画素のうちの１つであるｂ４が選ばれる。

なお、説明の便宜上、フィルタ行列の行数は、７としたが、実際は、これよりも多い。例えば、行数を２０程度にすることもできる。

以上のように、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、参照画像ｐ１からモアレの縞模様が写りこんだモアレ画像ｐ２を生成するモアレ画像生成部１２と、モアレ画像ｐ２を基に欠損画素が写りこんだ欠損画素マップｐ３を生成する欠損画素マップ生成部１３とを備えている。参照画像ｐ１には、モアレの縞模様と、欠損画素の両方が写りこんでいる。実施例１によれば、参照画像ｐ１から欠損画素をいったん除去することでモアレ画像ｐ２を生成する。参照画像ｐ１からこのモアレ画像ｐ２を減算すれば、参照画像ｐ１からモアレの縞模様が消去される。この様にすることで画像のどこに欠損画素が生じるか的確に知ることができる。

なお、実施例１は、モアレ画像ｐ２が欠損画素マップｐ３よりも取得し易いことに着目してなされたものである。すなわち、欠損画素は、参照画像ｐ１においてランダムに表れるのに対し、モアレの縞模様は、規則性を持って参照画像ｐ１に表れる。そこで、実施例１は、参照画像ｐ１から直ちに欠損画素マップｐ３を取得するのではなく、参照画像ｐ１からモアレ画像ｐ２を求めて、両画像を減算することで欠損画素マップｐ３を取得する構成となっているのである。

また、実施例１の構成によれば、参照画像ｐ１に表れたモアレの縞模様をより確実にモアレ画像ｐ２に再現することができる。すなわち、縦方向に配列された検出素子は、同一のアンプに入力される。アンプ同士で増幅特性の比較を行うと、それらは、ある程度バラツイている。したがって、横方向に沿って離間した検出素子から出力される検出信号の各々は、異なるアンプによって増幅されるので、増幅信号にバラツキが見られる。しかし、縦方向に沿って離間した検出素子から出力される検出信号の各々は、同一のアンプによって増幅されるので、増幅信号の強度は安定している。実施例１の構成によれば、増幅信号が安定している方向と、モアレの縞模様が伸びる方向とが一致しているので、モアレ画像ｐ２の縞模様は、縞模様の伸びる方向にアンプの増幅ムラがない画素が並んだものとなる。この様にすることで、モアレ画像ｐ２の縞模様より均一なものとなる。これを参照画像ｐ１に重ね合わせれば、ランダムに表れる欠損画素は、欠損画素マップｐ３の中で際立つことになる。

また、実施例１の構成によれば、参照画像ｐ１に表れたモアレの縞模様をより確実にモアレ画像ｐ２に再現することができる。参照画像ｐ１における縞模様は、縦方向に沿って伸びているので、縦方向に沿って離間した検出素子は、同様な画素値となっている。したがって、参照画像ｐ１において、縦方向にＮ個だけ１列に並んだ配列画素の画素値は、似通っているはずである。しかし、時として、これとかけ離れた画素値を有する画素が配列画素に含まれることがある。これが欠損画素である。

実施例１の構成によれば、縦方向にＮ個、横方向に１個の幅を有する短冊状の選択範囲Ｒを規定するＮ行×１列の行列を用いたメディアンフィルターによってモアレ画像ｐ２が生成される。メディアンフィルタは、行列が規定する短冊状の選択範囲Ｒにおいて、中間的な画素値を取得し、選択範囲Ｒの中央に位置する画素の画素値を中間的な画素値に置き換える。欠損画素は、参照画像ｐ１において少数であり、その画素値も他の画素とかけ離れていることから、欠損画素の画素値は、メディアンフィルターによって中間的な画素値の認定を受けない。つまり、モアレ画像ｐ２を構成する画素値は、全て欠損画素以外の正常な画素に由来するのである。この様にして、参照画像ｐ１に存していた欠損画素は、モアレ画像ｐ２から消去される。

また、実施例１の構成によれば、フィルタ行列の行数は、欠損画素が連続している個数である３の２倍である６よりも大きい７以上となっている。この様な構成となっていることで、たとえ、欠損画素が連続していることにより複数の欠損画素が選択範囲Ｒに存在したとしても、選択範囲Ｒの中で正常な画素は、過半数を占め続けることになる。したがって、欠損画素の画素値は、メディアンフィルターによって中間的な画素値の認定を確実に受けない。これにより、欠損画素が写りこんでいないモアレ画像ｐ２を確実に取得することができるのである。

そして、実施例１の構成によれば、選択範囲Ｒに存している画素の画素値は、同一のアンプに由来している。したがって、選択範囲Ｒの画素の画素値は、より一層似通ったものとなるので、欠損画素と正常な画素との間の画素値の違いがより際立つことになる。

また、Ｘ線グリッド５とＦＰＤ４とを固着させることで、装置構成が単純なＸ線撮影装置１が提供できるとともに、Ｘ線グリッド５を装着し忘れる恐れがなくなる。また、この様な構成となっているＸ線撮影装置１においては、参照画像ｐ１にモアレが写りこんでしまう蓋然性が高い。実施例１によれば、参照画像ｐ１に表れる縞模様に関係なく確実に欠損画素マップｐ３を生成することができる構成となっている。

この発明は、上述の実施例の構成に限られず、下記のように変形実施が可能である。

（１）上述した実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。

（２）上述した実施例のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。

（３）上述した実施例においては、画像に写りこむ縞模様のパターンは、グリッドに由来するモアレであったが、本発明はこれに限られない。本発明は、これ以外の縞模様が画像に写りこんでしまう場合に適応できる。

ｐ０ 元画像
ｐ１ 参照画像
ｐ２ モアレ画像（パターン画像）
ｐ３ 欠損画素マップ
ｐ４ 補完画像
３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（検出器）
５ Ｘ線グリッド（放射線グリッド）
１１ 画像生成部（画像生成手段）
１２ モアレ画像生成部（パターン画像生成手段）
１３ 欠損画素マップ生成部（欠損画素マップ生成手段）
１４ 補完画像生成部（補完画像生成手段）
１５ モアレ除去部（パターン除去手段）
２６ アンプアレイ

Claims (10)

1. 放射線を照射する放射線源と、
   放射線を検出する検出素子が２次元的に配列された検出器と、
   前記検出器から出力された検出データを基に（Ａ）第１方向に伸びた縞模様のパターンと欠損画素とが表れた参照画像、および（Ｂ）前記欠損画素と前記縞模様のパターンと被写体とを写りこんだ元画像を生成する画像生成手段と、
   前記参照画像に欠損画素を除去する画像処理を施して縞模様のパターンが写りこんだパターン画像を生成するパターン画像生成手段と、
   前記パターン画像を前記参照画像に重ね合わせることにより、前記参照画像に写りこんだ縞模様のパターンを除去して、前記欠損画素が写りこんだ欠損画素マップを生成する欠損画素マップ生成手段と、
   前記欠損画素マップを参照して前記元画像に表れた欠損画素を補完することにより補完画像を生成する補完画像生成手段と、
   前記補完画像に写りこんだ縞模様を除去するパターン除去手段とを備えることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 請求項１に記載の放射線撮影装置において、
   前記検出器の放射線を検出する検出面を覆うように設けられるとともに、前記第１方向に伸びた細長状の吸収箔が第２方向に沿って配列されている放射線グリッドを更に備え、
   前記縞模様のパターンは、前記放射線グリッドに由来することを特徴とする放射線撮影装置。
3. 請求項２に記載の放射線撮影装置において、
   前記放射線グリッドは、前記検出器の検出面に固着されていることを特徴とする放射線撮影装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の放射線撮影装置において、
   前記検出器には、前記検出素子が前記第１方向、および前記第２方向に沿って２次元的に配列されており、前記検出素子から出力される信号を増幅するアンプを備え、
   前記第１方向に配列された検出素子から出力される信号は、同一のアンプに入力されることを特徴とする放射線撮影装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
   前記欠損画素を除去する画像処理は、前記参照画像に表れる縞模様の延伸方向を列方向とするＮ行×１列の行列を用いたメディアンフィルタであることを特徴とする放射線撮影装置。
6. 請求項５に記載の放射線撮影装置において、
   前記Ｎは、前記参照画像において前記行列の列が伸びる方向に欠損画素が連続している個数の２倍よりも大きいことを特徴とする放射線撮影装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の放射線撮影装置において、
   前記欠損画素を除去する画像処理は、同一のアンプに由来する画素値の中から中間値を取得することで行われることを特徴とする放射線撮影装置。
8. 欠損画素と縞模様のパターンと被写体とが写りこんだ元画像から偽像を除去する方法であって、
   縞模様のパターンと欠損画素とが表れた参照画像の欠損画素を除去する画像処理を施して縞模様のパターンが写りこんだパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、
   前記パターン画像を参照画像に重ね合わせることにより、参照画像に写りこんだ縞模様のパターンを除去して、欠損画素が写りこんだ欠損画素マップを生成する欠損画素マップ生成ステップと、
   欠損画素マップを参照して元画像に表れた欠損画素を補完することにより補完画像を生成する補完画像生成ステップと、
   前記補完画像に写りこんだ縞模様を除去するパターン除去ステップとを備えることを特徴とする偽像の除去方法。
9. 請求項８に記載の偽像の除去方法において、
   前記欠損画素を除去する画像処理は、前記参照画像に表れる縞模様の延伸方向を列方向とするＮ行×１列の行列を用いたメディアンフィルタであることを特徴とする偽像の除去方法。
10. 請求項９に記載の偽像の除去方法において、
    前記Ｎは、前記参照画像において前記列方向に欠損画素が連続している個数の２倍よりも大きいことを特徴とする偽像の除去方法。

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