JP5178083B2 - 画像処理装置、方法及びプログラム - Google Patents

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Description

本発明は画像処理装置、方法及びプログラムに係り、特に、照射された放射線を電荷に変換して蓄積・保持する放射線画像検出器から前記電荷を読み出すことで得られた画像に対して処理を行う画像処理装置、該画像処理装置に適用可能な画像処理方法、及び、コンピュータを前記画像処理装置として機能させるための画像処理プログラムに関する。
医療診断を目的とした放射線撮影において、被写体を透過した放射線を、放射線に感度を有する光電変換層を備えた放射線画像検出器に照射し、放射線画像検出器への照射放射線量に応じて放射線画像検出器に蓄積された電荷を、読み出しの単位領域毎に電流として順次読み出し、読み出した電流をデジタルデータへ変換することで、デジタルの放射線画像を得るシステムが知られている。この種の放射線画像検出器では、或る単位領域の電荷の読出時に、電荷未読出の単位領域からのリーク電流が読出電流に重畳される現象が生じ、この現象により読み出した画像の画質劣化が引き起こされるという問題がある。
この問題を解決するために、特許文献1には、X線変換層で変換された電荷を蓄積するコンデンサと、当該コンデンサに蓄積された電荷をオンオフの切り替えで読み出す薄膜トランジスタ(TFT)から成る単位領域が2次元状に配列されると共に、複数のゲートライン及び複数の信号線が2次元状に配列された構成において、全単位領域から電荷を読み出した後に、特定単位領域の電荷読出時のリーク電流として、特定単位領域と同一のデータラインに接続され、特定単位領域の電荷読出時点で電荷未読出状態の各単位領域の信号レベルを全て加算して係数Aを乗じた値を求め、求めたリーク電流値に基づいて特定単位領域の信号レベルを補正することを、全ての単位領域について各々行うことで、リーク電流の影響を除去した画像を得る技術が開示されている。
特開2006−304213号公報
ところで、乳房の放射線撮影(マンモグラフィ(Mammography)ともいう)等では、診断用の本画像の表示に先立って簡易な(例えば小サイズの)プレビュー画像が表示される。このプレビュー画像は、撮影範囲や撮影された画像が適正か否かを判断するためにオペレータによって参照され、表示されたプレビュー画像に基づき撮影範囲又は撮影された画像が適正でないとオペレータが判断した場合は撮影し直す必要があるので、プレビュー画像は極力早期に表示されることが望ましい。これに対して特許文献1に記載の技術は、放射線画像検出器から画像を読み出した後にリーク電流の補正を行うものであり、プレビュー画像としてリーク電流補正後の画像を表示しようとすると、プレビュー画像の表示迄に長い時間が掛るという問題がある。この問題の解決策として、画像の読み出しとリーク電流補正を並列に行うことが考えられる。しかしながら、処理対象の画像の中に未読み出しの領域(値が未確定の領域)が存在している状態で既読み出しの領域(の単位領域)に対するリーク電流補正を行うと、補正の精度が顕著に低下するという新たな問題が生ずる。
すなわち、放射線検出器から任意の対象単位領域の電荷を読み出した際の読出電流には、対象単位領域と同一の信号線上に位置し、かつ対象単位領域の電荷読出時に電荷未読出状態の個々の単位領域からのリーク電流が各々重畳しており、個々の単位領域からのリーク電流の大きさは個々の単位領域に保持されている電荷量に依存する。このため、対象単位領域の電荷読み出し時のリーク電流を推定するためには、対象単位領域と同一の信号線上に位置し、かつ対象単位領域の電荷読出時に電荷未読出状態の個々の単位領域における保持電荷量を知る必要があるが、処理対象の画像の中に未読み出しの領域が存在している状態では当該領域内の各単位領域における保持電荷量が未知であるので、補正の精度が顕著に低下することになる。
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、被写体を透過した放射線が照射されることで放射線画像検出器に電荷として蓄積・保持された画像における被写体領域及び背景領域の分布具合を、放射線画像検出器からの画像読み出しが完了する前に推定できる画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムを得ることが目的である。
本願発明者は、放射線画像検出器からの画像の読出時(照射された放射線に応じて放射線画像検出器に蓄積・保持されている電荷を電流として単位領域毎に順に読み出す際)に読出電流に重畳されるリーク電流の特性を確認するために、光が照射されると光が照射された箇所に対応する単位領域に保持されている電荷が電流として出力される構成の放射線画像検出器(光読取方式の放射線画像検出器)を用い、当該放射線画像検出器に所定の放射線量の放射線を一様に照射した後に、画像(電荷)読み出しのための読出光を照射していない状態で、所定方向に沿って前記放射線画像検出器に設けられた信号線を流れる電流を測定する実験を、互いに異なる照射放射線量について各々行った。
この実験では、光読取方式の放射線画像検出器に読出光を照射していないので、信号線を流れる電流は本来は0となるが、実際には信号線を電流が流れることが上記実験によって観測された。この電流は、放射線画像検出器の各単位領域のうち、電流の測定を行った信号線に対応する各単位領域からのリーク電流の総和と見なすことができる。また、このリーク電流の大きさは照射放射線量に応じて変化し、照射放射線量が減少するに従ってリーク電流も減少すること、照射放射線量がおよそ100mRの場合のリーク電流の大きさは、照射放射線量がおよそ0.1mRのときの読出電流と同等で、ごく僅かであることも確認された。
また、図1には乳房の放射線撮影で得られた画像について、横軸を照射放射線量に換算したヒストグラムを示す。図1にも示すように、放射線撮影で得られる画像は被写体領域と背景領域におよそ二分されるが、このうち被写体領域は照射放射線量(放射線画像検出器に入射される放射線量)がおよそ5〜20mRであるので、被写体領域に属する単位領域からのリーク電流は無視できる程小さいと見なすことも可能である。一方、背景領域の照射放射線量は被写体領域と比較して広範囲に分布しているが、主要な分布範囲は600mRを中心とする500〜700mRの範囲であり、例えばプレビュー画像の生成のためのリーク電流補正等のように、補正精度に対する要求レベルが比較的低いリーク電流補正であれば、背景領域に属する単位領域からのリーク電流として仮定値(例えば照射放射線量が一定と仮定した場合の値)を用いたとしても、補正精度の大幅な低下は生じないものと推察される。
これらの結果から、補正対象の画像を被写体領域と背景領域に二分し、被写体領域に属する単位領域からのリーク電流については、無視するか又は被写体領域用の仮定値を用い、背景領域に属する単位領域からのリーク電流については背景領域用の仮定値を用いる簡易なリーク電流補正を行ったとしても、補正精度の大幅な低下を招くことなくリーク電流の影響を補正できることが理解できる。そして、上記の簡易なリーク電流補正は、補正対象の画像における被写体領域及び背景領域の分布具合が既知であれば、前記画像の読み出しが完了する前であっても実行可能である。なお、画像における被写体領域及び背景領域の分布具合は、リーク電流補正以外の他の画像処理に利用することも可能である。例えば、乳房の放射線撮影等では被写体領域が或る範囲に分布するように行われるので、放射線画像検出器からの画像読み出しが完了する前に被写体領域及び背景領域の分布具合が既知となっていれば、当該分布具合に基づき撮影が失敗していないか否か(被写体領域が所定の範囲に分布しているか否か)を判断する等の画像処理を行うことも可能となる。
ここで、本願発明者等は、放射線画像検出器に所定値以上の放射線量の放射線を一様に照射した場合は、放射線画像検出器の全ての単位領域が背景領域となり(背景領域に相当する量の電荷が全ての単位領域に蓄積・保持され)、全ての単位領域からのリーク電流が背景領域に属する単位領域からのリーク電流に相当する大きさとなり、放射線画像検出器に設けられた信号線を介して出力されるリーク電流(同一の信号線に対応する各単位領域からのリーク電流の総和に相当するリーク電流)もそれに応じた大きさとなる一方、被写体を透過した放射線を放射線画像検出器に照射した場合には、放射線画像検出器のうちの一部の単位領域が被写体領域となり(蓄積・保持される電荷量が一部の単位領域で被写体領域に相当する大きさに低下し)、当該一部の単位領域からのリーク電流が無視できる程小さくなり、放射線画像検出器に設けられた信号線を介して出力されるリーク電流(同一の信号線に対応する各単位領域からのリーク電流の総和に相当するリーク電流)もそれに応じて低下することに着目し、被写体を透過した放射線を放射線画像検出器に照射した場合に、信号線を介して出力されるリーク電流の低下量(低下率)が、その信号線に対応する各単位領域のうち被写体領域に属する単位領域の数(割合)におおよそ対応することに想到した。
上記事項に基づき請求項1記載の発明に係る画像処理装置は、照射された放射線を電荷に変換して蓄積・保持する放射線画像検出器に、一様に照射された放射線に応じた電荷が保持されている状態で、前記放射線画像検出器に所定方向に沿って設けられた信号線を介して出力される第1のリーク電流の値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記第1のリーク電流の値と、前記放射線画像検出器に被写体を透過した放射線が照射され、前記被写体を透過した放射線に応じた電荷が前記放射線画像検出器に保持されている状態で前記信号線を介して出力される第2のリーク電流の値との比率に基づいて、前記放射線画像検出器に電荷として保持されている画像のうち前記信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定する推定手段と、を含んで構成されている。
請求項1記載の発明では、照射された放射線を電荷に変換して蓄積・保持する放射線画像検出器に、一様に照射された放射線に応じた電荷が保持されている状態で、放射線画像検出器に所定方向に沿って設けられた信号線を介して出力される第1のリーク電流の値が記憶手段に記憶されている。なお、第1のリーク電流の値を得るために放射線画像検出器に一様照射される放射線の放射線量は、放射線画像検出器の個々の単位領域に、背景領域に相当する電荷量の電荷が蓄積・保持される大きさであればよい。また、上記の放射線画像検出器としては、例えば請求項12に記載したように、信号線として、所定方向に交差する方向に沿って配列された複数の読出用電極が設けられ、光が照射されることで、光が照射された箇所に対応する単位領域に保持されている電荷量に対応する電荷が、対応する読出用電極を介し電流として出力される構成(所謂光読取方式の放射線画像検出器)が好適であり、この場合、放射線画像検出器に保持されている電荷の読み出しは、放射線画像検出器への光の照射箇所を所定方向に沿って走査させることによって行うことができるが、上記構成の放射線画像検出器に代えて、放射線の照射により発生した電荷を蓄積し、その蓄積した電荷を薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)等のスイッチング素子を1単位領域ずつオンオフすることで読み取る構成(所謂TFT方式)の放射線画像検出器を適用してもよい。
ここで、被写体を透過した放射線を放射線画像検出器に照射した場合に信号線を介して出力されるリーク電流の値(第2のリーク電流の値)は、前述のように、同一の信号線における第1のリーク電流の値に対し、その信号線に対応する各単位領域のうち被写体領域に属する単位領域の数(割合又は長さ)に応じて低下する。上記に基づき請求項1記載の発明に係る推定手段は、記憶手段に記憶されている第1のリーク電流の値と、放射線画像検出器に被写体を透過した放射線が照射され、前記被写体を透過した放射線に応じた電荷が前記放射線画像検出器に保持されている状態で信号線を介して出力される第2のリーク電流の値との比率に基づいて、放射線画像検出器に電荷として保持されている画像のうち信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定している。なお、推定手段による被写体領域及び背景領域の割合の推定は、具体的には、例えば第1のリーク電流の値をI1、第2のリーク電流の値をI2としたときに、背景領域の割合RをR=I/I、被写体領域の割合RをR=1−Rによって求めるか、或いは、R=(I−I)/I、R=1−Rによって求めることで行うことができる。また、推定手段による被写体領域及び背景領域の長さの推定は、信号線に沿ったラインの全長をLとすると、被写体領域の長さLはR×L、背景領域の長さLはR×Lを求めることで行うことができる。
これにより、被写体を透過した放射線が照射されることで放射線画像検出器に電荷として蓄積・保持された画像における被写体領域及び背景領域の分布具合を、放射線画像検出器からの画像読み出しが完了する前、より詳しくは放射線画像検出器からの画像読み出しを行う前に推定することができる。そして、放射線画像検出器からの画像読み出しが完了する前(放射線画像検出器からの画像読み出しを行う前)のタイミングで被写体領域及び背景領域の分布具合の推定結果が得られることで、当該推定結果を用いる処理(例えばリーク電流補正)を、放射線画像検出器の個々の単位領域に蓄積・保持されている電荷の読み出し(放射線画像検出器からの画像の読み出し)と並列に行うことが可能となる。なお、請求項1記載の発明において、放射線画像検出器に複数の信号線が設けられている場合には、推定手段は、各信号線毎に被写体領域及び背景領域の割合又は長さの推定を行うことが望ましい。これにより、被写体を透過した放射線が照射されることで放射線画像検出器に電荷として蓄積・保持された画像被写体領域及び背景領域のおおよその2次元的な分布具合を検知することが可能となる。
なお、請求項1記載の発明において、被写体領域及び背景領域の分布具合として推定される信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さは、例えばリーク電流補正や、被写体領域の有無やおおよその分布具合を判定する等の処理には利用可能であるものの、例えば被写体領域及び背景領域の境界位置を明示する画像を生成する等の画像処理を行うには情報として不十分であることを考慮すると、推定手段は、例えば請求項2に記載したように、信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界の数又はその上限値が既知である場合に、信号線に沿ったライン上での被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定した後に、推定した前記割合及び既知の前記境界の数に基づいて、信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界位置を推定するように構成することが好ましい。
これにより、被写体領域と背景領域の境界位置の推定結果を用いる画像処理(この被写体領域と背景領域の境界位置の推定結果はリーク電流補正で用いてもよい)を、放射線画像検出器の個々の単位領域に蓄積・保持されている電荷の読み出し(放射線画像検出器からの画像の読み出し)と並列に行うことが可能となる。なお、信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界の数又はその上限値が既知の画像としては、その典型例として、例えば請求項13に記載した乳房を被写体とする画像(具体的にはCranio-Caudal(CC) view及びMedio-Lateral Oblique(MLO) view)が挙げられるが、人体のその他の部位を被写体とする画像等、他の画像であってもよい。
また、請求項2記載の発明において、推定手段による被写体領域と背景領域の境界位置の推定は、例えば以下のようにして行うことができる。すなわち、信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界の数が1の場合は、信号線を介して電荷の読み出しを最初に行った単位領域における電荷量(読出電流の大きさ)から前記単位領域が被写体領域及び背景領域の何れに属しているかを判断し、当該判断の結果及び被写体領域及び背景領域の割合又は長さの推定結果から、被写体領域と背景領域の境界位置を推定することができる。より詳しくは、電荷の読み出しを最初に行った単位領域が被写体領域に属していると判断した場合は、電荷読出方向上流側に被写体領域が存在していると判断できるので、電荷読出方向に沿って上流側端部からR×L(但しLは信号線に沿ったラインの全長)の位置に被写体領域と背景領域の境界が存在していると推定し、前記単位領域が背景領域に属していると判断した場合は、電荷読出方向上流側に背景領域が存在していると判断できるので、電荷読出方向に沿って上流側端部からR×L(但しLは信号線に沿ったラインの全長)の位置に被写体領域と背景領域の境界が存在していると推定することができる。
また、信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界の数が複数である場合は、例えば請求項3に記載したように、信号線を介し読み出しの単位領域毎に電荷を電流として順次読み出した際の電流の変化に基づいて、信号線に沿ったラインのうち電荷を電流として読み出した範囲内における被写体領域と背景領域の境界位置を検知し、検知した境界位置及び推定した被写体領域及び背景領域の割合又は長さに基づいて、信号線に沿ったラインのうち電荷が未読み出しの範囲内における被写体領域と背景領域の境界位置を推定することができる。
より詳しくは、信号線に沿ったラインのうち電荷を電流として読み出した範囲(既読出範囲)の長さをL、既読出範囲における被写体領域の割合をROF、背景領域の割合をRBFとしたときに、前記電流の変化に基づき当該電流の変化が生じた単位領域が被写体領域及び背景領域の何れに属しているかを判断し、電流の変化が生じた単位領域が被写体領域に属していると判断した場合は、電荷読出方向上流側に被写体領域が存在していると判断できるので、検知した境界位置からR×L−(ROF/RBF)×Lの位置に被写体領域と背景領域の境界が存在していると推定し、電流の変化が生じた単位領域が被写体領域に属していると判断した場合は、電荷読出方向上流側に被写体領域が存在していると判断できるので、検知した境界位置からR×L−(RBF/ROF)×Lの位置に被写体領域と背景領域の境界が存在していると推定することができる。
なお、請求項3記載の発明において、信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界の数が3以上の場合は、電流の変化に基づく被写体領域と背景領域の境界位置の検知を複数回行い、未検知の境界位置の数が残り1個となった段階で、信号線に沿ったラインのうち電荷が未読み出しの範囲内における被写体領域と背景領域の境界位置の推定を行うようにすればよい。
また、請求項2記載の発明において、信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界の数が複数の場合、信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界位置の推定は、上記のように未検知の境界位置の数が残り1個となった段階で行うことに限られるものではない。乳房を被写体とする画像等では、被写体領域が画像中の一定の位置に位置するように撮影が行われる(例えば乳房を被写体とする画像では被写体領域が画像中の中央に位置するように撮影が行われる)ことに基づき、推定手段を、例えば請求項4に記載したように、予め設定された、信号線に沿ったライン上に複数存在する背景領域の各々の前記ライン上における割合の仮定値と、推定した被写体領域及び背景領域の割合又は長さに基づいて、信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界位置を推定するように構成してもよい。
一例として、信号線に沿ったライン上の両端に背景領域が各々存在し(信号線に沿ったライン上における背景領域の数、被写体領域と背景領域の境界の数が各々2)、被写体領域が画像中の中央に位置するように撮影が行われる画像である場合、2個の背景領域の各々のライン上における割合の仮定値として"1:1"(百分率であれば50%)が予め設定され、ライン上の両端に同じ長さの背景領域が存在しているものとして被写体領域と背景領域の境界位置が推定される。この場合、被写体領域と背景領域の境界位置の推定精度は低下するものの、第2のリーク電流の値のみが既知で放射線画像検出器からの画像の読み出しを行っていない段階でも境界位置の推定を行うことができる。
また、請求項1記載の発明において、被写体に照射する放射線の線量は必要に応じて変更されることを考慮すると、例えば請求項5に記載したように、放射線画像検出器に互いに異なる複数種の線量の放射線が一様に照射されたときの第1のリーク電流の値を記憶手段に各々記憶しておき、推定手段を、記憶手段に複数記憶されている第1のリーク電流の値のうち、被写体に照射された放射線の線量に対応する第1のリーク電流の値を用いて推定を行うように構成することが好ましい。これにより、被写体に照射する放射線の線量が変更された場合にも、被写体領域及び背景領域の割合又は長さを精度良く推定することができる。
また、請求項1記載の発明において、放射線画像検出器に信号線が複数設けらている場合、個々の信号線に対応する単位領域の特性のばらつきにより、第1のリーク電流の値が個々の信号線毎に相違している可能性があることを考慮すると、例えば請求項6に記載したように、個々の前記信号線毎に第1のリーク電流の値を記憶手段に記憶しておき、推定手段を、記憶手段に個々の信号線毎に記憶されている第1のリーク電流の値のうち対応する第1のリーク電流の値を用いて、個々の前記信号線毎に推定を行うように構成することが好ましい。これにより、個々の信号線に対応する単位領域の特性のばらつきの影響を受けて、被写体領域及び背景領域の割合又は長さの推定精度が低下することを回避することができる。
また、請求項1又は請求項2記載の発明において、例えば請求項7に記載したように、推定手段によって推定された信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さ又は境界位置に基づいて、信号線に対応する読み出しの単位領域のうち少なくとも被写体領域に属する個々の単位領域に対し、電荷読出時の読出電流に重畳されていたリーク電流を推定し、リーク電流の推定結果に基づいて対応するデータを補正するリーク電流補正を行うリーク電流補正手段を設けることが好ましい。上記のように、信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さ又は境界位置の推定結果を用いることで、遅くとも放射線画像検出器からの画像読み出しが完了する前にリーク電流補正を開始することができ、リーク電流補正を早期に完了させることができる。なお、請求項7記載の発明において、背景領域に属する個々の単位領域に対してもリーク電流補正を行うようにしてもよい。
また、請求項7記載の発明において、リーク電流補正手段は、例えば請求項8に記載したように、推定手段によって推定された信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さ又は境界位置に基づいて、補正対象の単位領域と所定方向に沿って同一の信号線上に位置しかつ補正対象の単位領域の電荷読出時には電荷未読出状態だった単位領域のうち、被写体領域に属する単位領域及び背景領域に属する単位領域の数を求め、被写体領域に属する単位領域をリーク電流の推定対象から除外し、背景領域に属する単位領域におけるリーク電流のみを各々推定することで、補正対象の単位領域の電荷を読み出した際の読出電流に重畳されていたリーク電流の推定を行うように構成することが好ましい。これにより、リーク電流推定対象の単位領域の数を減らすことができるので、リーク電流補正をより簡易化することができ、リーク電流補正をより早期に完了させることができる。
また、請求項2記載の発明において、例えば請求項9に記載したように、推定手段によって推定された信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界位置に基づき、被写体領域と背景領域の境界位置を明示した境界明示画像を生成する画像処理を行う画像処理手段を設けてもよい。
また、請求項7又は請求項9記載の発明において、リーク電流補正手段又は画像処理手段は、例えば請求項10に記載したように、信号線を介し読み出しの単位領域毎に電荷を電流として順次読み出す処理と並行してリーク電流補正又は画像処理を行うように構成することが好ましい。これにより、リーク電流補正手段によるリーク電流補正又は画像処理手段による画像処理を早期に完了させることができる。
また、請求項10記載の発明において、例えば請求項11に記載したように、リーク電流補正手段によるリーク電流補正を経た画像又は画像処理手段による画像処理によって得られた画像を表示手段に表示させる表示制御手段を設けてもよい。請求項10記載の発明によれば、リーク電流補正手段によるリーク電流補正又は画像処理手段による画像処理を早期に完了させることができるので、表示制御手段による表示手段への画像の表示も早期に行うことができる。
請求項14記載の発明に係る画像処理方法は、照射された放射線を電荷に変換して蓄積・保持する放射線画像検出器に、一様に照射された放射線に応じた電荷が保持されている状態で、前記放射線画像検出器に所定方向に沿って設けられた信号線を介して出力される第1のリーク電流の値を記憶手段に記憶しておき、前記記憶手段に記憶されている前記第1のリーク電流の値と、前記放射線画像検出器に被写体を透過した放射線が照射され、前記被写体を透過した放射線に応じた電荷が前記放射線画像検出器に保持されている状態で前記信号線を介して出力される第2のリーク電流の値との比率に基づいて、前記放射線画像検出器に電荷として保持されている画像のうち前記信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定するので、請求項1記載の発明と同様に、被写体を透過した放射線が照射されることで放射線画像検出器に電荷として蓄積・保持された画像における被写体領域及び背景領域の分布具合を、放射線画像検出器からの画像読み出しが完了する前に推定することができる。
請求項15記載の発明に係る画像処理プログラムは、照射された放射線を電荷に変換して蓄積・保持する放射線画像検出器に、一様に照射された放射線に応じた電荷が保持されている状態で、前記放射線画像検出器に所定方向に沿って設けられた信号線を介して出力される第1のリーク電流の値を記憶する記憶手段と接続されたコンピュータを、前記記憶手段に記憶されている前記第1のリーク電流の値と、前記放射線画像検出器に被写体を透過した放射線が照射され、前記被写体を透過した放射線に応じた電荷が前記放射線画像検出器に保持されている状態で前記信号線を介して出力される第2のリーク電流の値との比率に基づいて、前記放射線画像検出器に電荷として保持されている画像のうち前記信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定する推定手段として機能させる。
請求項15記載の発明に係る画像処理プログラムは、上記の記憶手段と接続されたコンピュータを上記の推定手段として機能させるためのプログラムであるので、上記のコンピュータが請求項15記載の発明に係る画像処理プログラムを実行することで、上記のコンピュータが請求項1に記載の画像処理装置として機能することになり、請求項1記載の発明と同様に、被写体を透過した放射線が照射されることで放射線画像検出器に電荷として蓄積・保持された画像における被写体領域及び背景領域の分布具合を、放射線画像検出器からの画像読み出しが完了する前に推定することができる。
以上説明したように本発明は、放射線画像検出器に、一様に照射された放射線に応じた電荷が保持されている状態で信号線を介して出力される第1のリーク電流の値を記憶しておき、第1のリーク電流の値と、放射線画像検出器に被写体を透過した放射線が照射され、前記被写体を透過した放射線に応じた電荷が前記放射線画像検出器に保持されている状態で信号線を介して出力される第2のリーク電流の値との比率に基づいて、放射線画像検出器に電荷として保持されている画像のうち信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定するようにしたので、被写体を透過した放射線が照射されることで放射線画像検出器に電荷として蓄積・保持された画像における被写体領域及び背景領域の分布具合を、放射線画像検出器からの画像読み出しが完了する前に推定できる、という優れた効果を有する。
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図2には本実施形態に係る放射線画像撮影装置10が示されている。放射線画像撮影装置10は、エックス線(X線)等の放射線を発生する放射線発生部12と、放射線発生部12と間隔を隔てて設けられた放射線検出部14を備えている。放射線発生部12と放射線検出部14の間は、撮影時に被写体16が位置する撮影位置とされ、放射線発生部12から射出され、撮影位置に位置している被写体16を透過することで画像情報を担持した放射線は放射線検出部14に照射される。
放射線検出部14は放射線画像検出器を含んで構成されている。放射線画像検出器は、放射線の照射を受けることで導電性を呈する光導電層を含む静電記録部を備え、画像情報を担持している放射線の照射を受けて静電記録部に画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力するものである。放射線画像検出器としては、静電記録部に記録した画像情報を、光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用して読み取る光読取方式の放射線画像検出器や、放射線の照射により発生した電荷を蓄積し、その蓄積した電荷を薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)等のスイッチング素子を1単位領域ずつオンオフすることで読み取る方式(以下、TFT方式という)の放射線画像検出器などがある。以下、光読取方式の放射線画像検出器を例にその構成を説明する。
図3に示すように、光読取方式の放射線画像検出器20は、放射線発生部12からの放射線(後述する読取光を区別するため記録光と称する)に対して透過性を有する第1の電極層22、第1の電極層22を透過した記録光が照射されると電荷対を発生して導電性を呈する記録用光導電層28、読取光が照射されると電荷対を発生して導電性を呈する読取用光導電層32、第1の透明線状電極38Aと第2の透明線状電極38Bと遮光膜38Cと絶縁層38Dとから成る第2の電極層38、及び、読取光に対して透過性を有する基板40が順に設けられて構成されている。なお第1の透明線状電極38Aは本発明に係る信号線に対応している。また、放射線画像検出器20の基板40側には、図4にも示すように、放射線画像検出器20に読取光を照射するためのライン光源54が設けられている。
また、第1の電極層22と記録用光導電層28の間には、第1の電極層22からの電子注入を抑制する電子注入阻止層24と、記録用光導電層の結晶化を抑制する結晶化防止層26が順に設けられており、読取用光導電層32と第2の電極層38の間には、読取用光導電層32の結晶化を抑制する結晶化防止層34と、高電圧印加時の透明線状電極38A,38Bからの正孔注入を抑制する正孔注入阻止層36が順に設けられている。そして、記録用光導電層28と読取用光導電層32との界面には、記録用光導電層28内で発生した放射線画像を担持する潜像極性電荷を蓄積する2次元状に分布した蓄電部30が形成されている。
なお、放射線画像検出器20の大きさ(面積)は、例えば20cm×20cm以上、特に胸部撮影用の場合は有効サイズ43cm×43cm程度とすることができる。また、正孔注入阻止層36は代表的な材料としてCeO2、ZnS等で構成することができる。これらは、単層のみならず、正孔阻止能力の強化のため(暗電流低減のため)多層に積層するのが好ましい。また、正孔注入阻止層36の厚さは20nm以上100nm以下が望ましい。また、電子注入阻止層24はSb2S3や有機物系の化合物等の材料で構成することができる。電子注入阻止層24も単層のみならず多層に積層してもよい。また、結晶化防止層26,307としては、結晶化温度の高いSe−As、Se−Ge、Se−Sb系化合物等2元系あるいはSe−Ge−Sb、Se−Ge−As、Se−Sb−As等の3元系を用いるのが最適である。
また、記録用光導電層28としてはa-Se(アモルファスセレン)を主成分とする光導電性物質が適当であり、記録用光導電層28の厚さは、記録光を十分に吸収できるようにするために50μm以上1000μm以下が好ましい。また、読取用光導電層32としては、例えば第1の電極層22に帯電される負電荷の移動度と、その逆極性となる正電荷の移動度の差が大きいClを10〜200ppmドープしたa−Seや、Se−Ge,Se−Sb,Se−As等のSeを主成分とする光導電性物質が好適である。読取用光導電層32の厚さは記録用光導電層28の厚さの1/2以下であることが望ましく、また薄ければ薄いほど読取時の応答性が向上するので、例えば1/10以下、さらには1/100以下等にするのが好ましい。
なお、上記各層の材料は、第1の電極層22に負電荷を、第2の電極層38の透明線状電極38A,38Bに正電荷を帯電させて、記録用光導電層28と読取用光導電層32との界面に形成される蓄電部30に潜像極性電荷としての負電荷を蓄積させると共に、読取用光導電層32を、潜像極性電荷としての負電荷の移動度よりも、その逆極性となる輸送極性電荷としての正電荷の移動度の方が大きい、所謂正孔輸送層として機能させる場合に好適な一例であるが、これらは、それぞれが逆極性の電荷であっても良く、このように極性を逆転させる際には、正孔の輸送層として機能する読取用光導電層を電子輸送層として機能する読取用光導電層に変更する等の若干の変更を行なうだけでよい。また、読取用光導電層32をa−Seを主成分とする層とし、蓄電部30としてAs2Se3、GeSe、GeSe2、Sb2Se3層を設けるようにしてもよい。
第1の電極層22及び第1の透明線状電極38Aとしては、それぞれ記録光或いは読取光に対して透過性を有するものであればよく、例えば可視光に対して透過性を持たせる場合には、光透過性金属酸化物薄膜として周知のSnO2、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、或いはエッチングのし易いアモルファス状光透過性金属酸化物であるIDIXO(Indium X-metal Oxide;出光興産(株))等の金属酸化物を50〜200nm厚程度、好ましくは100nm厚以上にして用いることができる。また、記録光としてX線を使用し、第1の電極層22側から該X線を照射して放射線画像を記録する場合、第1の電極層22の可視光に対する透過性が不要となることから、該第1の電極層22は、例えば100nm厚のAlやAu等の純金属を用いて形成するようにしてもよい。
第2の電極層38の第2の透明線状電極38Bは、単位領域ピッチでストライプ状に配列されており、単位領域ピッチは、医療用X線撮影において高い鮮鋭度を維持しつつ高S/N比を実現するために、50〜250μm程度にすることができる。また、この単位領域ピッチの範囲内で、第2の透明線状電極38Bの幅は10〜200μm程度にすることができる。また、第2の電極層38の第1の透明線状電極38Aは、記録用光導電層28と読取用光導電層32との界面に形成される蓄電部30に蓄積された潜像極性電荷の量に応じたレベルの電気信号を出力するための導電部材として設けられており、第2の透明線状電極38Bと同様にストライプ状に配列されている。第2の電極層38の電極をストライプ状とすることで、ストラクチャノイズの補正を簡便にしたり、容量を低減することで画像のS/N比を向上させたり、並列読取り(主に主走査方向)を行なって読出時間の短縮を図ることができる。
また、第2の電極層38には、第2の透明線状電極38Bと第1の透明線状電極38Aとが交互に平行に配置されるように配列されている。第2の透明線状電極38Bとしては、上述の光透過性金属酸化物薄膜を用いることが好ましい。この場合、1回のリソグラフィー工程で、第1の透明線状電極38Aと第2の透明線状電極38Bのパターニングを同時に形成できる。この場合は、基板40上の各第2の透明線状電極38Bに対応する部分に、読取光の第2の透明線状電極38Bへの照射強度が読取光の第1の透明線状電極38Aへの照射強度よりも小さくなるように光透過性の劣る部材から成る遮光膜38Cを設け、読取光に対する透過率Pcを10%以下にする、すなわち遮光性を持たせることができ、第2の透明線状電極38Bに対応する読取用光導電層32内では、信号取出しのための電荷対を発生させないようにすることができる。そして、上記第1の透明線状電極38A及び第2の透明線状電極38Bは、その上に100nm以下の薄膜の正孔注入阻止層36が形成される。また、各第1の透明線状電極38Aと各第2の透明線状電極38Bとは電気的に絶縁されるように所定の距離が保たれている。
なお、放射線画像検出器20においては、第2の透明線状電極38Bの幅Wcを第1の透明線状電極38Aの幅Wbよりも広くすると共に、第1の透明線状電極38Aの読取光に対する透過率Prb、第2の透明線状電極38Bの読取光に対する透過率Prcが、条件式(Wb×Prb)/(Wc×Prc)≧5を満足するように設定することが望ましい。この場合、第2の透明線状電極38Bの幅Wcを第1の透明線状電極38Aの幅Wbよりも広くしたことに合わせて、静電潜像の記録時には、第1の透明線状電極38Aと第2の透明線状電極38Bとを接続し、第2の透明線状電極38Bを電界分布の形成に積極的に利用するようにする。このように第1の透明線状電極38Aと第2の透明線状電極38Bとを接続して記録を行うと、潜像極性電荷は、第1の透明線状電極38Aに対応する位置だけでなく、第2の透明線状電極38Bに対応する位置にも蓄積され、読取時に第1の透明線状電極38Aを通して読取用光導電層32に読取光が照射されると、第1の透明線状電極38Aを挟む2本の第2の透明線状電極38Bの上空部分の潜像極性電荷が第1の透明線状電極38Aを介して順次読み出される。従って、この場合、第1の透明線状電極38Aに対応する位置が単位領域の中心となり、この第1の透明線状電極38Aを挟む両側の第2の透明線状電極38Bの各半分までが、第1の透明線状電極38A、第2の透明線状電極38Bの並び方向の1単位領域となる。また、第1の透明線状電極38A及び第2の透明線状電極38Bよりも良導電性の導電部材をバスラインとして、各第1の透明線状電極38A毎及び第2の透明線状電極38B毎に、その長さ方向に延設することが望ましい。
遮光膜38Cは必ずしも絶縁性を有している材料でなくてもよく、遮光膜38Cの比抵抗が2×10−6Ω・cm以上(さらに好ましくは1×1015Ω・cm以下)となる材料を使用することができる。例えば金属材料であればAl、Mo、Cr等を用いることができ、無機材料であればMoS2、WSi2、TiN等を用いることができる。なお、遮光膜38Cの比抵抗が1Ω・cm以上となる材料を使用するとより好ましい。また、遮光膜38Cとして金属材料等の導電性の材料を使用したときには、遮光膜38Cと第2の透明線状電極38Bとの直接接触を避けるため両者の間に絶縁物を配する。本実施形態の放射線画像検出器20は、この絶縁物として、読取用光導電層32と基板40との間にSiO2等から成る絶縁層38Dを設けている。この絶縁層38Dの厚さは、0.01〜10μm程度がよい。遮光膜38Cを形成するときには、読取光の第1の透明線状電極38Aへの照射強度をUb、第2の透明線状電極38Bへの照射強度をUcとしたとき、Ub/Uc≧5を満足するような厚さにすることが望ましい。なお、上式の右辺は、好ましくは8、更には12とすると一層好ましい。
また、第1の透明線状電極38Aと第2の透明線状電極38Bとの間隙をWbcとしたとき、遮光膜38Cの幅WdがWc≦Wd≦(Wc+2×Wbc)を満足するようにすることが望ましい。この条件式は、遮光膜38Cが少なくとも第2の透明線状電極38Bを完全にカバーし、かつ読取光の透過部分として少なくとも第1の透明線状電極38Aの幅Wb分だけ確保し、第1の透明線状電極38Aに対応する部分には遮光膜38Cが掛からないようにすることを示している。ただし、第2の透明線状電極38Bの幅Wc分だけでは遮光が不十分であり、また読取光の透過部分が第1の透明線状電極38Aの幅Wb分だけでは第1の透明線状電極38Aに到達する読取光が不十分になる恐れがあるので、(Wc+Wbc/2)≦Wd≦(Wc+Wbc)を満足するようにする方が好ましい。
なお、上述した放射線画像検出器20は、本発明に係る放射線画像検出器(より詳しくは請求項12に記載の放射線画像検出器)に対応している。
また、図2に示すように、放射線発生部12及び放射線検出部14は制御装置50に各々接続されている。制御装置50は、CPU、RAM等から成るメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等から成る不揮発性の記憶部50A(記憶部50A以外は図示を省略する)を備えたコンピュータと、このコンピュータに接続された周辺回路を含んで構成されており、記憶部50Aに記憶された所定のプログラムがコンピュータのCPUによって実行され、コンピュータと周辺回路が協働することで、放射線発生部12における放射線の発生を制御する放射線発生制御部66として機能すると共に、放射線画像検出器20からの画像情報の読み出しを行う画像読出部68として機能する。なお、制御装置50には、放射線画像を表示するためのディスプレイ52も接続されている。
図4に示すように、画像読出部68は前述のライン光源54を含んで構成されている。ライン光源54は、放射線画像検出器20における第1の透明線状電極38A(及び第2の透明線状電極38B)の配列方向(主走査方向)に沿って多数個のLED(例えばB光を射出するLED)が配列されて構成されており、放射線画像検出器20からの画像情報の読み出し時には、画像読出部68の一部である駆動回路(図示省略)によって多数個のLEDが各々点灯され、放射線画像検出器20の基板40側の面にライン状の読取光を照射する。またライン光源54は、画像読出部68の一部である図示しない移動機構により、第1の透明線状電極38Aの延長方向(副走査方向(読出方向):図4の矢印A方向)に沿って放射線画像検出器20の基板40側の面上を移動可能に支持されており、放射線画像検出器20からの画像情報の読み出し時には、前述した移動機構によって一定の移動速度で副走査方向に移動(副走査)される。これにより、ライン状の読取光が放射線画像検出器20の基板40側の面の全面に順に照射される。
また画像読出部68は、放射線画像検出器20の互いに異なる第1の透明線状電極38Aに各々接続された多数個のチャージアンプ56と、放射線画像検出器20への放射線の照射時にチャージアンプ56を介して(チャージアンプ56の2つの入力端子間は電源オン時に等電位になるため)個々の第1の透明線状電極38Aと第1の電極層22の間に高電圧を印加する高電圧電源58と、多数個のチャージアンプ56の出力端に各々接続され何れかのチャージアンプ56から入力された電気信号を選択的に出力するマルチプレクサ(MPX)60と、マルチプレクサ60の出力端に接続されマルチプレクサ60を介して入力された電気信号をデジタルデータへ変換して出力するA/D変換器62を含んで構成されている。
放射線画像検出器20では、高電圧電源58による高電圧の印加が停止され、第1の電極層22と第2の電極層38が短絡・接地されている状態で、ライン光源54から射出されたライン状の読取光が照射されると、蓄電部30に蓄積された潜像極性電荷として放射線画像検出器20に記録されている画像情報のうち、読取光が照射された部分に記録されている1ライン分の画像情報が、個々の第1の透明線状電極38Aを介し、各単位領域毎に前記潜像極性電荷の量に応じたレベルの電気信号として出力される。マルチプレクサ60は、個々の第1の透明線状電極38Aを介して出力されチャージアンプ56によって増幅された電気信号がA/D変換器62へ順に出力されるように、A/D変換器62へ出力する電気信号を順に切り替える。これにより、A/D変換器62からは1ライン分の画像データが順に出力される。そして、ライン光源54から射出されたライン状の読取光が放射線画像検出器20の基板40側の全面に照射される迄の間、上記処理が繰り返されることで、放射線画像検出器20に記録された画像一面分の画像情報が画像データとして全て読み出される。
また、制御装置50の記憶部50Aには画像処理プログラムも記憶されており、当該画像処理プログラムがCPUによって実行されることで、制御装置50は図4に示す画像処理部70としても機能する。なお、当該画像処理プログラムが実行されることで実現される画像処理部70は本発明に係る画像処理装置に対応している。また、上記の画像処理プログラムには、後述する画像読出処理を行うための画像読出プログラム及び後述するプレビュー用リーク電流補正処理を行うためのプレビュー用リーク電流補正プログラムが含まれており、これらの画像読出プログラム及びプレビュー用リーク電流補正プログラムは本発明に係る画像処理プログラムに対応している。更に、記憶部50Aにはリーク電流補正に使用するリーク電流補正用データも記憶されている。
次に本実施形態の作用を説明する。図5(A)には、放射線画像検出器20の個々の単位領域に蓄積・保持される電荷(潜像極性電荷)の推移を示す。図5(A)に示すように、放射線画像検出器20の個々の単位領域の電荷は当初0とされているが、高電圧電源58によって高電圧が印加されている状態で、画像情報を担持した放射線が照射されると、照射放射線量に応じた電荷量の電荷が記録用光導電層28で発生され、当該電荷が個々の単位領域に蓄積・保持される。また、放射線画像検出器20から画像を読み出すために高電圧電源58による高電圧の印加が停止され、第1の電極層22と第2の電極層38が短絡・接地されると、蓄電部30に電荷た蓄積される。そのとき、個々の単位領域において、時間の経過に伴って徐々に減衰するリーク電流が発生し(図5(B)参照)、このリーク電流が他の単位領域の電荷を読み出す際の読出電流に重畳する。また、このリーク電流の発生に伴って個々の単位領域に蓄積・保持されている電荷も徐々に低下する。そして、画像読み出しが進行し電荷未読出の特定単位領域から電荷が読み出されると、特定単位領域の電荷が0になり、特定単位領域におけるリーク電流も0となる。
上述したように、放射線画像検出器20の個々の単位領域でリーク電流が発生している期間は、高電圧の印加が停止されてから個々の単位領域に蓄積・保持されている電荷が読み出される迄の間であり、個々の単位領域で発生したリーク電流は、放射線画像検出器20に設けられた多数の第2の透明線状電極38のうち、個々の単位領域に対応する第2の透明線状電極38を流れる読出電流に重畳される。このため、図6にも示すように、第2の透明線状電極38を介して特定単位領域(図6では「対象単位領域」と表記)の電荷を読み出す場合、読出電流には、放射線画像検出器20の各単位領域のうち、ライン光源54の移動方向(副走査方向)に沿って特定単位領域と同一の信号線上に位置しており(特定単位領域と同一の第2の透明線状電極38に対応しており)、かつ特定単位領域の電荷読出時に電荷未読出状態の単位領域(図6にハッチングで示す単位領域)からのリーク電流が重畳される。なお、図6では個々の単位領域を「□」で示しているが、これは個々の単位領域の位置を模式的に示したものであり、個々の単位領域に蓄積・保持されている電荷として電荷を読み出す領域は、「□」で示す範囲とは必ずしも一致しないことを付記しておく。
このため、画像処理部70は、画像読出部68によって放射線画像検出器20からの画像の読み出しが完了し、1面分の画像データが全て入力されると、入力された画像データに対し、特定単位領域の電荷読出時の読出電流に重畳される、特定単位領域と同一の信号線上に位置しかつ特定単位領域の電荷読出時に電荷未読出状態の各単位領域からのリーク電流を推定し、推定した各単位領域からのリーク電流に応じて特定単位領域のデータを補正するリーク電流補正を、画像の全ての単位領域に対して各々行う。これにより、読出電流に重畳されるリーク電流の影響を排除した高精度な放射線画像(診断用の本画像)を表す画像データが得られる。
ところで、上記のリーク電流補正では、例えば次の(1)式を用いて個々の単位領域からのリーク電流が推定される。
リーク電流=Aexp(−αt) …(1)
(1)式において、tは放射線画像検出器20への高電圧の印加が停止されてから補正対象の単位領域の電荷が読み出される迄の経過時間、Aはリーク電流推定対象の単位領域から読み出した電荷量に依存する係数、αは時定数である。(1)式からも明らかなように、リーク電流推定のためにはリーク電流推定対象の単位領域に保持されている電荷量が既知である必要があるので、上記のリーク電流補正は画像の読み出しが完了した後に開始せざるを得ない。これに対し、診断用の本画像の表示に先立ってディスプレイ52に表示されるプレビュー画像は、撮影範囲や撮影された画像が適正か否かをオペレータが判断するための画像であるので、診断用の本画像程の精度は要求されない代りにディスプレイ52に極力早期に表示されることが求められている。
このため、本実施形態に係る画像処理部70は、図7に示す画像読出処理を行うことで放射線画像検出器20からの画像の読み出しを行うと共に、この画像読出処理と並列に、図9に示すプレビュー用リーク電流補正処理を行うことで、プレビュー画像として表示するための画像データを得ている。以下、まず図7を参照し、放射線画像撮影装置10によって被写体16が撮影されると実行される画像読出処理について説明する。なお、以下では被写体16として乳房が撮影された場合を例に説明する。
画像読出処理では、まずステップ100において、被写体16の撮影に伴って被写体16を透過した放射線が照射され、照射された放射線量に応じた電荷が各単位領域に保持されている状態の放射線画像検出器20に対し、ライン光源54が未点灯(読取光が未照射)の状態で、画像読出部68のチャージアンプ56、マルチプレクサ60及びA/D変換器62を介し、放射線画像検出器20に設けられている各ライン(第2の透明線状電極38)から出力されるリーク電流の大きさ(第2リーク電流値IL2i(但しi=1〜imaxでありimaxはラインの総数:図8も参照))を表すデータを各々取得し、取得したデータをメモリに記憶させる。また、ステップ102では撮影時に被写体16に照射された放射線量Xを取り込み、次のステップ104では変数iに1を設定する。
ステップ106では、メモリに記憶されているラインiの第2リーク電流値I2iが所定値e以下か否か判定する。この所定値eとしては、例えば画像中の背景領域に属する単位領域がラインi上に存在していない場合のリーク電流に相当する値、より具体的には、例えば照射放射線量がおよそ0.1mRのときの読出電流に相当する値を用いることができる。この判定が肯定された場合は、画像中の背景領域に属する単位領域がラインi上に存在しておらず(ラインiに対応する単位領域群は全て画像中の被写体領域に属する単位領域である)、ラインi上には被写体領域と背景領域の境界は存在していないと判断できるので、ステップ108へ移行してラインiの背景領域画素数jBiとして0を設定する。また、次のステップ110では、ラインiがリーク電流補正の対象か否かを表すリーク補正フラグFLiに、補正対象外を意味する0を設定すると共に、ラインi上の境界位置の推定が不要であるか否か(又は、ラインi上の境界位置の推定が完了しているか否か)を表す推定完了フラグFFiに、推定不要を意味する1を設定し、ステップ124へ移行する。
また、先のステップ106の判定が否定された場合は、画像中の背景領域に属する単位領域がラインi上に存在していると判断できるので、ステップ112へ移行する。本実施形態では、放射線画像検出器20の全面に所定線量の放射線を一様に照射し、放射線画像検出器20の各ラインから出力されるリーク電流の大きさ(第1リーク電流値IL1i)を表すデータを各々取得することを、互いに異なる照射線量で複数回行うことで得られた、各ライン毎に複数の第1リーク電流値IL1i(互いに異なる照射線量に対応する第1リーク電流値IL1i)が、リーク電流補正用データの一部として記憶部50Aに予め記憶されている。従って記憶部50Aは本発明に係る記憶手段(詳しくは請求項5,6に記載の記憶手段)に対応している。ステップ112では、記憶部50Aに複数記憶されているラインiの第1リーク電流値IL1iのうち、先のステップ102で取り込んだ放射線量Xに対応する第1リーク電流値IL1iを記憶部50Aから読み出す。そしてステップ114では、ラインiの第2リーク電流値IL2iがステップ112で読み出した第1リーク電流値IL1iかよりも小さいか否か判定する。
第1リーク電流値IL1iの取得時には、放射線画像検出器20の全面に放射線を一様に照射しているので、放射線画像検出器20は、各単位領域が通常の画像における背景領域に相当する電荷量の電荷を各々保持している状態となっている。従って、ステップ114の判定が否定された場合(第2リーク電流値IL2iが第1リーク電流値IL1iに等しい場合)は、ラインiに対応する単位領域群は全て画像中の背景領域に属する単位領域であり(例として図8(A)に示すラインA及び図8(B)に示すラインBも参照)、ラインi上には被写体領域と背景領域の境界は存在していないと判断できるので、ステップ116へ移行し、ラインiの背景領域画素数jBiとして1ラインの総画素数(1ラインの単位領域の総数)であるjmax(図8も参照)を設定する。また、次のステップ118では、ラインiのリーク補正フラグFLiに0(補正対象外)を設定すると共に、ラインiの推定完了フラグFFiに1(推定不要)を設定し、ステップ124へ移行する。
一方、先のステップ106の判定が否定され、更にステップ114の判定が肯定された場合は、ラインiの第2リーク電流値IL2iが所定値eよりは大きくラインiの第1リーク電流値IL1iよりは小さいので、ラインiに対応する単位領域群には、画像中の被写体領域に属する単位領域と背景領域に属する単位領域が混在しており(例として図8(A)に示すラインB及び図8(B)に示すラインD,Eも参照)、ラインi上に被写体領域と背景領域の境界が存在していると判断できる。このため、ステップ114の判定が肯定された場合はステップ120へ移行し、次の(2)式に従い、ラインiの第1リーク電流値IL1iと第2リーク電流値IL2iとの比率(IL2i/IL1i)に基づいて、ラインi上における背景領域の長さとしてラインiの背景領域画素数jBiを推定演算する。
Bi=(IL2i/IL1i)・jmax …(2)
なお、上記の(2)式はラインiに対応する単位領域群のうち画像中の被写体領域に属する単位領域からのリーク電流を0と仮定した演算式であるが、被写体領域に属する単位領域からのリーク電流はごく小さいものの0ではないことを考慮し、上記の(2)式に代えて次の(3)式を用いてラインiの背景領域画素数jBiの推定演算を行ってもよい。
Bi=((IL2i−e)/(IL1i−e))・jmax …(3)
また、上記(3)式における所定値eとして予め固定的に定めた値を用いる代りに、実測値(例えば放射線画像検出器20の全面に0.1mR程度の放射線を一様に照射した状態で取得したリーク電流値)を用いてもよい。そしてステップ122では、ラインiのリーク補正フラグFLiに補正対象であることを意味する1を設定すると共に、ラインiの推定完了フラグFFiに境界位置の推定が未了であることを意味する0を設定する。
上記のようにして、ラインiの背景領域画素数jBi、リーク補正フラグFLi及び推定完了フラグFFiを設定すると、ステップ124では変数iがラインの総数imaxに達したか否か判定する。判定が否定された場合はステップ126で変数iを1だけインクリメントした後にステップ106に戻り、ステップ124の判定が肯定される迄ステップ106〜ステップ126を繰り返す。これにより、放射線画像検出器20の全てのラインについて、背景領域画素数jBi、リーク補正フラグFLi及び推定完了フラグFFiが各々設定されることになる。
また、ステップ124の判定が肯定されるとステップ128へ移行し、ステップ128以降で放射線画像検出器20からの画像の読み出しを行いながら、推定完了フラグFFiに0を設定したラインについて、ライン上の被写体領域と背景領域の境界位置を推定する処理を行う。すなわち、ステップ128ではライン光源54を点灯させ放射線画像検出器20に読取光を照射すると共に、図示しない移動機構による副走査方向へのライン光源54の移動(副走査)を開始させることで、放射線画像検出器20からの画像の読み出しを開始する。ステップ130では変数jに1を設定し、次のステップ132では、各ラインの読出方向上流側からj番目の単位領域に保持されていた電荷量に応じて放射線画像検出器20の各ラインから出力された読出電流の大きさ(読出電流値Iij)を表すデータを、画像読出部68のチャージアンプ56、マルチプレクサ60及びA/D変換器62を介して各々取得し、取得したデータをメモリに記憶させる。
ステップ134で変数iに1を設定し、次のステップ136ではラインiの推定完了フラグFFiが0か否か判定する。この判定が否定された場合、ラインiについては境界位置の推定が不要と判断できるのでステップ160へ移行する。また、ステップ136の判定が肯定された場合はステップ138へ移行し、ラインiの読出方向上流側からj番目の単位領域(以下、この単位領域を「単位領域(i,j)」と表記する)の読出電流値Iijを参照し、単位領域(i,j)が画像中の背景領域に属しているか否か判定する。この判定が否定された場合はステップ142へ移行するが、ステップ138の判定が肯定された場合はステップ140でラインiの背景領域画素数jBiを1だけデクリメントした後にステップ142へ移行する。放射線画像検出器20からの画像の読み出しが行われている間、ラインiの背景領域画素数jBiは、ラインiに対応する単位領域群のうち保持電荷が電流として新たに読み出された単位領域が背景領域に属する単位領域と判定される毎に、ステップ140で1ずつデクリメントされるので、ラインi上の電荷未読出の範囲内における背景領域の長さ(画素数)を表すことになる。
ステップ142では、単位領域(i,j)の読出電流値Iijと単位領域(i,j-1)の読出電流値Iij-1との偏差が所定値以上か否かを判断することで、単位領域(i,j)と単位領域(i,j-1)の間が画像中の被写体領域と背景領域の境界位置か否か判定する。なお、変数j=1のときは単位領域(i,j-1)が存在しないので、この判定は無条件で判定されてステップ160へ移行する。ステップ160では変数iがラインの総数imaxに達したか否か判定する。判定が否定された場合はステップ162で変数iを1だけインクリメントした後にステップ136に戻り、ステップ160の判定が肯定される迄ステップ136〜ステップ162を繰り返す。これにより、放射線画像検出器20の各ラインのうち推定完了フラグFFiに0が設定されているラインに対し、j番目の単位領域(i,j)が背景領域に属する単位領域であれば背景領域画素数jBiを1だけデクリメントすると共に、単位領域(i,j)と単位領域(i,j-1)の間が被写体領域と背景領域の境界位置か否かを判定する処理が各々行われる。
各ラインについて上記処理を行うと、ステップ160の判定が肯定されてステップ164へ移行し、変数jが1ラインの総画素数(単位領域の総数)jmaxに達したか否か判定する。この判定が否定された場合はステップ166で変数jを1だけインクリメントした後にステップ132に戻る。これにより、各ラインの電荷未読出の単位領域に保持されている電荷を電流として読み出して読出電流値Iij(を表すデータ)を取得する処理(ステップ132)が、副走査方向に沿って並ぶ各単位領域に対して順に行われると共に、新たな読出電流値Iij(を表すデータ)が取得される毎に、各ラインに対してステップ136〜ステップ162の処理が各々行われることになる。
また、推定完了フラグFFiに当初0が設定されたラインiは、例として図8(A)に示すラインBや図8(B)に示すラインD,Eのように、当該ラインi上に被写体領域と背景領域の境界が存在しているが、ステップ132でこの境界に対応する単位領域(i,j)の読出電流値Iijが取得されると、前述のステップ142の判定が肯定されてステップ144へ移行し、読出電流値Iijを取得した単位領域(i,j)が画像中の背景領域に属しているか否か判定する。
先のステップ142の判定が肯定された場合、被写体領域と背景領域の境界位置はラインi上の単位領域(i,j)と単位領域(i,j-1)の間に存在しているので、単位領域(i,j)が背景領域に属している場合は単位領域(i,j-1)が被写体領域に属していることになり、単位領域(i,j)と単位領域(i,j-1)の間の境界位置は、画像データの読出方向(副走査方向)に沿って被写体領域から背景領域へ変化する境界位置であると判断できる。このため、ステップ144の判定が肯定された場合はステップ146へ移行し、変数jから1を減算した値(j−1)を、ラインi上で被写体領域から背景領域へ変化する境界位置としてメモリに記憶させる。また、単位領域(i,j)が被写体領域に属している場合は単位領域(i,j-1)が背景領域に属していることになり、単位領域(i,j)と単位領域(i,j-1)の間の境界位置は、画像データの読出方向(副走査方向)に沿って背景領域から被写体領域へ変化する境界位置であると判断できる。このため、ステップ144の判定が否定された場合はステップ148へ移行し、変数jから1を減算した値(j−1)を、ラインi上で背景領域から被写体領域へ変化する境界位置としてメモリに記憶させる。
ところで、一般に乳房を被写体16とする撮影では、正確な診断のために撮影方法(撮影方向や画像中の被写体領域のおおよその範囲等)が予め定められており、撮影される画像は図8(A)に示すCC view及び図8(B)に示すMLO viewの何れかである。このため、図8(A),(B)からも明らかなように、撮影画像の各ライン上における被写体領域と背景領域の境界の数は最大値が2、最小値が0となる。一方、推定完了フラグFFiに当初0が設定され、ステップ136の判定が肯定されるラインiは、当該ラインi上に被写体領域と背景領域の境界が1個以上存在しているので、ラインi上に存在している被写体領域と背景領域の境界が1個検出された段階(ステップ142の判定が肯定された段階)では、ラインi上の電荷未読出の範囲に存在している被写体領域と背景領域の境界の残個数は0個又は1個であると判断できる。
このため、次のステップ150ではラインiの背景領域画素数jBiが0(すなわちラインi上の電荷未読出の範囲が全て被写体領域に属する画素)か、又は、jmax−j(すなわちラインi上の電荷未読出の範囲が全て背景領域に属する画素)か否か判定する。上記判定が肯定された場合、ラインi上の電荷未読出の範囲には被写体領域と背景領域の境界が存在していない(残個数が0個)と判断できるので(図8(B)のラインEのケースに相当)、ステップ158へ移行する。
一方、ステップ150の判定が否定された場合は、ラインi上の電荷未読出の範囲に被写体領域と背景領域の境界が1個存在していると判断できる。このため、次のステップ152では、単位領域(i,j)が画像中の背景領域に属しているか否か判定する。判定が肯定された場合、単位領域(i,j)から連続するjBi個の単位領域は全て背景領域に属する単位領域であり、被写体領域に属する単位領域はその次の単位領域(j+jBi+1番目の単位領域)から末尾迄連続していると判断できるので、ステップ154へ移行して値(j+jBi)をラインi上で背景領域から被写体領域へ変化する境界位置としてメモリに記憶させ、ステップ158へ移行する。また、ステップ152の判定が否定された場合は、単位位領域(i,j)から連続する(jmax−j−jBi)個の単位領域は全て被写体領域に属する単位領域であり、背景領域に属する単位領域はその次の単位領域(jmax−jBi+1番目の単位領域)から末尾迄連続していると判断できるので(図8(A)のラインB及び図8(B)のラインDのケースに相当)、ステップ156へ移行して値(jmax−jBi)をラインi上で被写体領域から背景領域へ変化する境界位置としてメモリに記憶させ、ステップ158へ移行する。
以上の処理により、ラインiに関してはラインi上の全ての境界位置の推定結果がメモリに記憶されるので、次のステップ158で推定完了フラグFFiに1を設定してステップ160へ移行する。推定完了フラグFFiに当初0が設定された個々のラインに対する境界位置の推定は、上記のように境界位置に対応する単位領域の読出電流値Iijが取得された時点で行われるので、境界位置の推定が行われるタイミングは個々のライン毎に相違するが、推定完了フラグFFiに当初0が設定された何れのラインについても、境界位置に対応する単位領域の読出電流値Iijが取得された時点で、画像読出前に演算した背景領域画素数jBiに基づいて同ライン上の電荷未読出の範囲内における被写体領域及び背景領域の分布具合が推定されて境界位置が推定されるので、放射線画像検出器20からの画像の読み出しが完了する前に、全ラインについて境界位置の推定が完了することになる。
続いて、上述した画像読出処理と並列に実行されるプレビュー用リーク電流補正処理について、図9のフローチャートを参照して説明する。プレビュー用リーク電流補正処理では、まずステップ200において、各ラインiにおけるリーク電流補正対象の単位領域を識別するための変数j(i=1〜imax)に、初期値として1を各々設定する。また、ステップ202では変数iに1を設定する。次のステップ204では、ラインiのリーク補正フラグFLiが1か否か判定する。判定が否定された場合はステップ208へ移行するが、判定が肯定された場合はステップ206で変数iを所定のテーブルに登録した後にステップ208へ移行する。ステップ208では、変数iがラインの総数imaxに達したか否か判定する。判定が否定された場合はステップ210で変数iを1だけインクリメントした後にステップ204に戻り、ステップ208の判定が肯定される迄ステップ204〜ステップ210を繰り返す。これにより、リーク補正フラグFLiが1、すなわちリーク電流補正対象のラインに対応する変数iの値のみが所定のテーブルに登録される。
ステップ208の判定が肯定されるとステップ212へ移行し、所定のテーブルに変数iの値が登録されているか否か判定する。この判定が否定された場合、放射線画像検出器20から読み出された画像には、被写体領域と背景領域が混在しているラインが存在していないことになるので、正常な画像ではなく、撮影に失敗したか装置の異常が発生している可能性が高いと判断できる。このため、ステップ212の判定が否定された場合は、ブザーを鳴らしたりディスプレイ52にメッセージを表示させる等により警告を発し、処理を終了する。
なお、上記の異常判定はステップ212の判定に限られるものではなく、所定のテーブルに登録された変数iの値の数が所定値以上か否かを判定するようにしてもよいし、所定のテーブルに登録された変数iの値が連続しているか(とびとびでないか)否かを判定するようにしてもよいし、画像の種別(例えば被写体が乳房であればCC view及びMLO view)毎に、適正に撮影が行われた場合の画像中の被写体領域の分布範囲を基準として、被写体領域の分布の許容範囲を予め設定しておき、所定のテーブルに登録された変数iの値から判断できる被写体領域の分布範囲が上記の許容範囲から逸脱していないか否かを判定するようにしてもよい。上述した各種の異常判定は、図7に示す画像読出処理におけるステップ106,114の判定結果(各ラインにおける背景領域画素数jBiが0か総画素数(単位領域の総数)jmaxかその間の値か)を取得できれば実行可能であり、被写体領域と背景領域の境界位置の推定結果は不要である。従って、リーク電流補正を行うことなく上記の異常判定のみを行う場合は、先に説明した被写体領域と背景領域の境界位置の推定は省略可能である。なお、本発明は上記態様も権利範囲に含むものである。
一方、ステップ212の判定が肯定された場合はステップ214へ移行し、ステップ214以降において、並行して行われている画像読出処理によって放射線画像検出器20から読み出された画像(データ)に対して簡易なリーク電流補正を行うことで、プレビュー画像として表示するための画像データを生成する処理を行う。すなわち、まずステップ214では所定のテーブルから変数iを1つ取り出す。次のステップ216では、ステップ214で取り出した変数iに対応するラインiの推定完了フラグFFiが1か否か、すなわちラインiに関して被写体領域と背景領域の境界位置の推定が完了しているか否か判定する。判定が否定された場合はステップ214に戻り、ステップ216の判定が肯定される迄の間、所定のテーブルから変数iを1つずつ順に取り出す処理を繰り返す。
ステップ216の判定が肯定されるとステップ218へ移行し、ラインiの変数jを変数jに設定する。次のステップ220では、ラインiのj番目の単位領域(i,j)のデータIijがメモリに記憶されているか否か判定する。判定が肯定された場合はステップ224へ移行し、単位領域(i,j)の読出電流値Iijに基づいて、単位領域(i,j)が画像中の背景領域に属しているか否か判定する。判定が肯定された場合はステップ226〜ステップ232をスキップしてステップ234へ移行する。これにより、ラインiに対応する単位領域群のうち画像中の背景領域に属している単位領域がリーク電流補正の対象から除外されることになる。なお、これに限定されるものではなく、背景領域に属する単位領域の読出電流値Iijに対してもリーク電流補正を行うようにしてもよい。
一方、ステップ224の判定が否定された場合(単位領域(i,j)が画像中の被写体領域に属している場合)はステップ226へ移行し、ステップ226〜ステップ232において、単位領域(i,j)の読出電流値Iijに対してプレビュー画像用の簡易なリーク電流補正を行う。本実施形態では、単位領域(i,j)の読出電流値Iijに対して次の(4)式の演算を行うことで、プレビュー画像用の簡易なリーク電流補正を実現している。
I'ij←Iij+n・Aexp(−αt) …(4)
なお、上記の(4)式において、tは放射線画像検出器20への高電圧の印加が停止されてから単位領域(i,j)の電荷が読み出される迄の経過時間、Aは係数、αは時定数、nは単位領域(i,j)と同一のラインiに対応し、単位領域(i,j)の電荷読出時に電荷未読出状態で、かつ画像中の背景領域に属している単位領域(図6にハッチングで示す単位領域のうち背景領域に属している単位領域)の数である。また、本実施形態では読出電流に重畳されるリーク電流が読出電流と逆向きの電流である(電荷読み出し時の読出電流がリーク電流分だけ小さくなる)ことから、リーク電流推定式として、(4)式の右辺第2項を右辺第1項に加算する数式を用いているが、リーク電流が読出電流と同じ向きであれば、リーク電流推定式として、(4)式の右辺第2項を右辺第1項から減算する数式を用いればよい。
図5(B)に示す「照射放射線量:大」の場合のリーク電流の推移と、「照射放射線量:小」の場合のリーク電流の推移を比較しても明らかなように、放射線画像検出器20の個々の単位領域におけるリーク電流の大きさは、個々の単位領域への照射放射線量、すなわち個々の単位領域の電荷量に応じて相違している。このため、診断用の本画像に適用される高精度なリーク電流補正では、単位領域(i,j)と同一のラインiに対応しかつ単位領域(i,j)の電荷読出時に電荷未読出状態の全ての単位領域をリーク電流の考慮対象とし、係数Aとして、リーク電流の考慮対象の個々の単位領域毎に、当該個々の単位領域から読み出した電荷量(読出電流値)に応じた値(電荷量が大きくなるに従って係数Aも増大するように定めた値)を各々用いてリーク電流の補正が行われる。
しかし、本実施形態に係るプレビュー用リーク電流補正処理は、図7に示す画像読出処理と並列に行われるので、単位領域(i,j)の読出電流値Iijに対してリーク電流補正を行う時点では、単位領域(i,j)と同一のラインiに対応しかつ単位領域(i,j)の電荷読出時に電荷未読出状態だった全ての単位領域からの電荷の読み出しが完了していない可能性がある。また、プレビュー画像は極力早期に表示されることが求められている。このため、本実施形態に係るプレビュー用リーク電流補正処理では、リーク電流考慮対象の単位領域を「単位領域(i,j)と同一のラインiに対応し、単位領域(i,j)の電荷読出時に電荷未読出状態で、かつ画像中の背景領域に属している単位領域(以下、該当する単位領域を「簡易なリーク電流補正におけるリーク電流考慮対象の単位領域」という)」に絞ると共に、画像中の背景領域に属している個々の単位領域への照射放射線量(保持電荷量)を一定(撮影時の放射線量Xに応じた値)と仮定し、係数Aとして放射線量Xに応じた値を用いてリーク電流補正を行う。
すなわち、まずステップ226では、画像読出処理(図7)によって推定されたラインi上における被写体領域と背景領域の境界位置に基づいて、単位領域(i,j)に対する簡易なリーク電流補正におけるリーク電流考慮対象の単位領域の数nを演算する。また本実施形態では、時定数αと、放射線量Xが各値のときの係数Aがリーク電流補正用データの一部として記憶部50Aに予め記憶されており、次のステップ228では、撮影時の放射線量Xを取り込み、取り込んだ撮影時の放射線量Xに対応する係数Aと、時定数αを記憶部50Aから取得する。またステップ230では、単位領域(i,j)の変数jの値に基づき、放射線画像検出器20への高電圧の印加停止から単位領域(i,j)の電荷が読み出される迄の経過時間tを取得する。
なお、放射線画像検出器20への高電圧の印加を停止してから、放射線画像検出器20からの画像(電荷)の読み出しを開始する迄の時間t1、及び、放射線画像検出器20から主走査方向に沿った1ライン分の単位領域の電荷を読み出すのに要する時間t2は通常一定であるので、上記の経過時間tは、例えばリーク電流補正用データとして上記の時間t1,t2も登録しておき、ステップ230で時間t1,t2を記憶部50Aから読み出し、単位領域(i,j)の変数jの値と時間t2との積を時間t1に加算した値を経過時間tとして演算することで取得することができる。また、(4)式における経過時間tとして、放射線画像検出器20への高電圧の印加停止から単位領域(i,j)の電荷が読み出される迄の経過時間に代えて、放射線画像検出器20の電荷読出開始時点から単位領域(i,j)の電荷が読み出される迄の経過時間(単位領域(i,j)の変数jの値と時間t2との積に相当する時間)を用いてもよい。
そしてステップ232では、リーク電流補正用データに含まれる(4)式を記憶部50Aから読み出し、読み出した(4)式に、単位領域(i,j)の読出電流値Iij、ステップ228で取得した係数A及び時定数α、ステップ230で取得した経過時間tを各々代入して新たな読出電流値I'ijを演算し、演算結果をメモリに記憶する。これにより、単位領域(i,j)の読出電流値I'ijが、単位領域(i,j)の電荷読出時の読出電流に重畳されていたリーク電流考慮対象のn個の単位領域からのリーク電流に応じて補正され、リーク電流考慮対象のn個の単位領域からのリーク電流の影響が単位領域(i,j)の読出電流値I'ijから除去されることになる。
なお、上記のリーク電流補正では、単位領域(i,j)と同一のラインiに対応しかつ単位領域(i,j)の電荷読出時に電荷未読出状態の単位領域のうち、画像中の被写体領域に属している単位領域をリーク電流考慮対象から除外していたが、これに限定されるものではなく、単位領域(i,j)と同一のラインiに対応しかつ単位領域(i,j)の電荷読出時に電荷未読出状態の全ての単位領域をリーク電流考慮の対象としてもよい。この場合、被写体領域に属している単位領域からのリーク電流については、前出の(4)式における係数Aとして被写体領域に属している単位領域に対応する値(一定値でもよいし、放射線量Xの変化に対して背景領域に属する単位領域に対する係数Aよりも小さな傾きで変化する値でもよい)を用い、(4)式の右辺第2項に準じて求めてもよいし、被写体領域に属している個々の単位領域からのリーク電流はごく僅かであることから、被写体領域に属している個々の単位領域からのリーク電流として予め固定的に定めた値を用いてもよい。
また、放射線画像検出器20から主走査方向に沿った1ライン分の単位領域の電荷を読み出すのに要する時間t2が一定であることから、先の(4)式の右辺第2項のリーク電流推定式に代えて、ライン光源54の移動方向(副走査方向)に沿った単位領域(i,j)の位置(この位置は、単位領域(i,j)の変数jの値でもよいし、或いは変数jの値から算出できるライン光源54の移動開始位置から対象単位領域の位置迄の副走査方向に沿った距離でもよい)を変数とする指数関数から成るリーク電流推定式を用いてもよい。この場合も、 (4)式の右辺第2項のリーク電流推定式を用いる場合と同様の精度でリーク電流を推定することができる。
次のステップ234では変数jが1ラインの総画素数(単位領域の総数)jmaxに達したか否か判定する。判定が否定された場合はステップ236で変数jを1だけインクリメントした後にステップ220に戻り、ステップ234の判定が肯定される迄の間、ステップ220〜ステップ236を繰り返す。これにより、単位領域(i,j)の読出電流値Iijに対する簡易なリーク電流補正が、ラインiの各単位領域のうち被写体領域に属する単位領域に対して順に行われる。また、本実施形態に係るプレビュー用リーク電流補正処理は画像読出処理と並列に実行されるので、リーク電流補正の進行が放射線画像検出器20からの画像読み出しの進行に追いついてしまい、リーク電流補正対象の単位領域(i,j)の読出電流値Iijをメモリから読み出そうとした際に、単位領域(i,j)が電荷未読出状態で読出電流値Iijがメモリに記憶されていない状況も生じ得る。
この場合はステップ220の判定が否定されてステップ222へ移行し、ラインiの変数jに変数jを設定した後にステップ214に戻る。これにより、ラインiに対するリーク電流補正が中断され、リーク電流補正が完了していない他のラインに対してリーク電流補正が行われると共に、ステップ214でラインiに対応する変数iが所定のテーブルから再度取り出された際には、ステップ218で変数jにラインiの変数jが設定されることで、ラインiに対する前回のリーク電流補正で読出電流値Iijがメモリに記憶されていなかった単位領域を最初の補正対象として、ラインiに対するリーク電流補正が再開されることになる。
また、リーク補正フラグFLiに当初1が設定されていた何れかのラインについて、ステップ220〜ステップ236の処理を最後の単位領域(j=jmaxの単位領域)迄行うことでリーク電流補正を完了すると、ステップ234の判定が肯定されてステップ238へ移行し、リーク電流補正が完了したラインiのリーク補正フラグFLiに補正完了を意味する0を設定する。またステップ240では、リーク電流補正が完了したラインiに対応する変数iを所定のテーブルから消去する。次のステップ242では所定のテーブルに変数iが登録されているか否か判定する。判定が否定された場合はステップ214に戻り、リーク電流補正が未了の他のラインに対してリーく電流補正を行う。先に述べたように、リーク電流補正が完了していないラインは対応する変数iが所定のテーブルから消去されるので、リーク補正フラグFLiに当初1が設定されていた全てのラインについてリーク電流補正が完了すると、ステップ242の判定が否定されてプレビュー用リーク電流補正処理を終了する。
上述したように、本実施形態に係るプレビュー用リーク電流補正処理は、画像読出処理と並列に実行されるので、放射線画像検出器20からの画像の読み出し完了から非常に短い時間で処理を完了させることができる。そして、プレビュー用リーク電流補正処理によって得られた画像データが表す画像を直ちにプレビュー画像としてディスプレイ52に表示させることで、プレビューが像に対するリーク電流補正を省略した場合よりも高精度なプレビュー画像をオペレータに提示できると共に、当該プレビュー画像を参照したオペレータが、撮影範囲が適正か否かの判断や、撮影された画像が適正か否かの判断を早期に行うことができ(オペレータが当該判断を行っている間に、放射線画像検出器20から読み出された画像に対して高精度なリーク電流補正を行うことで、診断用の本画像を得ることができる)、撮影範囲又は撮影された画像が適正でないと判断した場合の再撮影も早期に行うことができる。
なお、上記のプレビュー用リーク電流補正処理によって得られた画像データは、ディスプレイ52にプレビュー画像として表示させることに限られるものではなく、フラッシュメモリやその他の情報記録媒体に画像データを記録させたり、プリンタ等の記録装置によってシート状の記録材料に画像として記録させる等の処理を行うようにしてもよい。
また、本実施形態に係る画像読出処理(図7)では、或るライン上に存在している被写体領域と背景領域の境界を1個検出した段階で、同ライン上における被写体領域と背景領域の境界の残個数が0個か1個かを判定し、残個数が1個の場合に当該1個の境界の位置を推定する態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば乳房を被写体として撮影される画像の一種であるCC viewでは、図8(A)からも明らかなように、ライン上に被写体領域と背景領域が混在しているラインにおける被写体領域と背景領域の境界の数は2であり、画像中の被写体領域が、副走査方向に沿った画像の中央部を通りかつ主走査方向に平行な軸に関しておよそ線対称に分布している。このため、撮影が行われて放射線画像検出器20に電荷として保持されている画像が上記のCC viewやそれに類する画像である等の場合、被写体領域と背景領域が混在しているラインについては、2個の背景領域が副走査方向に沿ったラインの両端に同じ長さずつ存在していると仮定して、背景領域画素数jBi及び1ラインの総画素数(単位領域の総数)jmaxから被写体領域と背景領域の境界位置を推定するようにしてもよい。この場合、境界位置の推定精度は低下するものの、放射線画像検出器20からの画像の読み出しを開始する前に(背景領域画素数jBiを算出した段階で)境界位置の推定を行うことができ、より早期にリーク電流補正を完了させてプレビュー画像を表示できると共に、制御装置50(画像処理部70)に加わる負荷も軽減することができる。上記態様は請求項4記載の発明に対応している。また、上記態様は請求項4に記載の割合の仮定値が百分率で50%(1:1)の例であるが、この割合の仮定値は、撮影が行われて放射線画像検出器20に電荷として保持されている画像の種別等に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。
また、上記では乳房を被写体として撮影された画像を放射線画像検出器20から読み出し、被写体領域と背景領域の境界位置の推定及び簡易なリーク電流補正を各々行う態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被写体は人体のその他の部位であってもよいし、人体以外の物体であってもよい。ここで、被写体が乳房以外である場合、被写体領域と背景領域が混在しているラインにおける被写体領域と背景領域の境界の数又はその上限値は、被写体が乳房の場合のように「2」になるとは限らないが、例えば被写体領域と背景領域の境界の数の上限値が3以上であれば、ライン上に存在している被写体領域と背景領域の境界を1個検出する毎に、背景領域画素数jBiが0又は残画素数(jmax−j)と等しいか否か判定し(図7のステップ150に相当する判定)、判定が肯定された場合は境界の残個数が0と判断して処理を終了する一方、判定が否定された場合は、既に検出された境界の個数が上限値−2個以下であれば同ライン上に存在している被写体領域と背景領域の境界の探索を継続し、既に検出された境界の個数が上限値−1個であれば図7のステップ152〜156の処理を行うことで、ライン上に存在している全ての境界の位置を検出又は推定することができる。上記は境界の数の上限値が既知の場合であるが、境界の数自体が既知であれば図7のステップ150に相当する判定が不要となるので、アルゴリズムはより簡単となる。このように、本発明はライン上における境界の数又はその上限値が既知であれば、ライン上における境界の位置を検出又は推定することができる。
更に、上記ではラインi上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定した結果を背景領域画素数jBi(ラインi上における背景領域の長さを画素数(単位領域の数)に換算した値)として記憶しておき、ラインi上における境界位置の推定に用いていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、背景領域画素数jBiに代えて、ライン上における被写体領域の長さ又は当該長さを画素数(単位領域の数)に換算した値を用いてもよいし、ライン上における被写体領域及び背景領域の割合(例えば第1リーク電流値IL1iと第2リーク電流値IL2iとの比率(IL2i/IL1i))を用いてもよい。
また、上記ではライン上における被写体領域と背景領域の境界位置を推定した結果を簡易なリーク電流補正に用いた態様を説明したが、これに限定されるものではなく、ライン上における被写体領域と背景領域の境界位置を推定した結果に基づいて、画像中の被写体領域と背景領域の境界位置を明示した境界明示画像(例えば被写体領域と背景領域を色分け表示した画像や、被写体領域と背景領域の境界線を強調表示した画像等)を生成する等の画像処理を行うようにしてもよい。また、上記の境界明示画像を生成する処理は図9に示すプレビュー用リーク電流補正処理よりも簡単であるので、生成した境界明示画像をプレビュー画像の表示に先立ってディスプレイ52に表示することで撮影範囲が適正か否かを早期に判断可能とし、プレビュー用リーク電流補正処理によって値が確定した画素(単位領域)から順に境界明示画像中の濃度を確定した値に対応する濃度に変更することで、ディスプレイ52に表示した境界明示画像を徐々にプレビュー画像へ書替えるようにしてもよい。なお上記事項は請求項9記載の発明に対応している。
また、上記ではライン上における被写体領域と背景領域の境界位置を推定した結果を用いてリーク電流補正を行う態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定した結果を用いてリーク電流補正を行うことも可能である。例えば、撮影されて放射線画像検出器20に電荷として保持されている画像が、被写体領域及び背景領域が図10に示すように分布している画像であった場合を考えると、ライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定した結果の一例として上記で説明した背景領域画素数jBiは、ライン上における背景領域の総長さを表している(例えば図10に破線で示すラインの背景領域画素数jBiは、ライン上における背景領域A1,A2,A3の長さの合計を表している)ので、この背景領域画素数jBiからは、背景領域が背景領域A1,A2,A3の3個に分かれていることや、ライン上における被写体領域と背景領域の境界が4個であることは知ることができない。
しかし、先に説明した(4)式からも明らかなように、簡易なリーク電流補正ではリーク電流考慮対象の単位領域(補正対象の単位領域(i,j)と同一のラインに対応し、補正対象の単位領域(i,j)の電荷読出時に電荷未読出状態で、かつ画像中の背景領域に属している単位領域)の数nが既知であれば実行可能である。このため、例えば画像読出処理(図7)で当初求めた各ラインの背景領域画素数jBiを別変数(ここでは便宜上「背景領域残長さ」と称する)としても記憶しておき、図9に示すプレビュー用リーク電流補正処理において、ラインiに対応する個々の単位領域の読出電流値Iijを順に読み出してリーク電流補正を行うに際し、読み出した読出電流値Iijに基づき補正対象の単位領域が画像中の背景領域に属する単位領域と判断する毎に、ラインiの「背景領域残長さ」を1ずつデクリメントする処理を同時に行えば、(4)式における「n」として「背景領域残長さ」を用いることができる。従って、ライン上における被写体領域と背景領域の境界位置を推定した結果を用いることなくリーク電流補正を行うことも可能である。
また、上記では本発明に係る放射線画像検出器として、光読取方式の放射線画像検出器20を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えばTFT方式等の他の方式の放射線画像検出器であっても、個々の単位領域の電荷を保持しておくための電気抵抗が無限大ではないことから、放射線画像検出器の各単位領域からリーク電流が発生すると共に、当該リーク電流の大きさが時間の経過に伴って徐々に低下するので、本発明に係るリーク電流補正を適用することで、リーク電流の影響を高精度に補正することができる。
また、上記では本発明に係る画像処理プログラムが制御装置50の記憶部50Aに予め記憶(インストール)されている態様を説明したが、本発明に係る画像処理プログラムは、CD−ROMやDVD−ROM等の記録媒体に記録されている形態で提供することも可能である。
本願発明者が実施した実験の結果を示す線図である。 本実施形態に係る放射線画像撮影装置の概略構成を示すブロック図である。 放射線画像検出器の、(A)は斜視図、(B)は(A)のX−Z線、(C)は(A)のX−Y線に沿った断面図である。 電極を含む放射線画像検出器と画像読出部の概略図である。 (A)は特定単位領域の電荷、(B)は特定単位領域におけるリーク電流の推移を各々示す線図である。 対象単位領域及び対象単位領域の電荷読み出し時にリーク電流によって影響を及ぼす単位領域を各々示す概略図である。 画像読出処理の内容を示すフローチャートである。 画像中の被写体領域と背景領域の境界位置の推定を、乳房を被写体とする画像を例に説明するための説明図である。 プレビュー用リーク電流補正処理の内容を示すフローチャートである。 被写体領域と背景領域の境界位置を推定した結果を用いないリーク電流補正を説明するためのイメージ図である。
符号の説明
10 放射線画像撮影装置
20 放射線画像検出器
28 記録用光導電層
30 蓄電部
32 読取用光導電層
38A,38B 透明線状電極
50 制御装置
50A 記憶部
54 ライン光源
58 高電圧電源
70 画像処理部

Claims (15)

  1. 照射された放射線を電荷に変換して蓄積・保持する放射線画像検出器に、一様に照射された放射線に応じた電荷が保持されている状態で、前記放射線画像検出器に所定方向に沿って設けられた信号線を介して出力される第1のリーク電流の値を記憶する記憶手段と、
    前記記憶手段に記憶されている前記第1のリーク電流の値と、前記放射線画像検出器に被写体を透過した放射線が照射され、前記被写体を透過した放射線に応じた電荷が前記放射線画像検出器に保持されている状態で前記信号線を介して出力される第2のリーク電流の値との比率に基づいて、前記放射線画像検出器に電荷として保持されている画像のうち前記信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定する推定手段と、
    を含む画像処理装置。
  2. 前記推定手段は、前記信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界の数又はその上限値が既知である場合に、前記信号線に沿ったライン上での被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定した後に、推定した前記割合又は長さ及び既知の前記境界の数に基づいて、前記信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界位置を推定することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  3. 前記推定手段は、前記信号線を介し読み出しの単位領域毎に前記電荷を電流として順次読み出した際の前記電流の変化に基づいて、前記信号線に沿ったラインのうち前記電荷を前記電流として読み出した範囲内における被写体領域と背景領域の境界位置を検知し、検知した前記境界位置及び前記推定した被写体領域及び背景領域の割合又は長さに基づいて、前記信号線に沿ったラインのうち前記電荷が未読み出しの範囲内における被写体領域と背景領域の境界位置を推定することを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
  4. 前記推定手段は、予め設定された、前記信号線に沿ったライン上に複数存在する背景領域の各々の前記ライン上における割合の仮定値と、前記推定した被写体領域及び背景領域の割合又は長さに基づいて、前記信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界位置を推定することを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
  5. 前記記憶手段には、前記放射線画像検出器に互いに異なる複数種の線量の放射線が一様に照射されたときの前記第1のリーク電流の値が各々記憶されており、
    前記推定手段は、前記記憶手段に複数記憶されている前記第1のリーク電流の値のうち、前記被写体に照射された放射線の線量に対応する第1のリーク電流の値を用いて前記推定を行うことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  6. 前記放射線画像検出器には前記信号線が複数設けられ、
    前記記憶手段には個々の前記信号線毎に前記第1のリーク電流の値が記憶されており、
    前記推定手段は、前記記憶手段に個々の前記信号線毎に記憶されている前記第1のリーク電流の値のうち対応する第1のリーク電流の値を用いて、個々の前記信号線毎に前記推定を行うことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  7. 前記推定手段によって推定された前記信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さ又は境界位置に基づいて、前記信号線に対応する読み出しの単位領域のうち少なくとも前記被写体領域に属する個々の単位領域に対し、電荷読出時の読出電流に重畳されていたリーク電流を推定し、リーク電流の推定結果に基づいて対応するデータを補正するリーク電流補正を行うリーク電流補正手段を更に備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の画像処理装置。
  8. 前記リーク電流補正手段は、前記推定手段によって推定された前記信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さ又は境界位置に基づいて、補正対象の単位領域と前記所定方向に沿って同一の信号線上に位置しかつ前記補正対象の単位領域の電荷読出時には電荷未読出状態だった単位領域のうち、被写体領域に属する単位領域及び背景領域に属する単位領域の数を求め、前記被写体領域に属する単位領域をリーク電流の推定対象から除外し、前記背景領域に属する単位領域におけるリーク電流のみを各々推定することで、前記補正対象の単位領域の電荷を読み出した際の読出電流に重畳されていたリーク電流の推定を行うことを特徴とする請求項7記載の画像処理装置。
  9. 前記推定手段によって推定された前記信号線に沿ったライン上における被写体領域と背景領域の境界位置に基づき、前記被写体領域と前記背景領域の境界位置を明示した境界明示画像を生成する画像処理を行う画像処理手段を更に備えたことを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
  10. 前記リーク電流補正手段又は前記画像処理手段は、前記信号線を介し読み出しの単位領域毎に前記電荷を電流として順次読み出す処理と並行して前記リーク電流補正又は前記画像処理を行うことを特徴とする請求項7又は請求項9記載の画像処理装置。
  11. 前記リーク電流補正手段によるリーク電流補正を経た画像又は前記画像処理手段による前記画像処理によって得られた画像を表示手段に表示させる表示制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項10記載の画像処理装置。
  12. 前記放射線画像検出器は、前記信号線として、前記所定方向に交差する方向に沿って配列された複数の読出用電極が設けられ、光が照射されることで、光が照射された箇所に対応する前記単位領域に保持されている電荷量に対応する電荷が、対応する読出用電極を介し電流として出力される構成であり、
    前記放射線画像検出器に保持されている電荷の読み出しは、前記放射線画像検出器への光の照射箇所を前記所定方向に沿って走査させることによって成されることを特徴とする請求項1〜請求項11の何れか1項記載の画像処理装置。
  13. 前記被写体は乳房であることを特徴とする請求項1〜請求項12の何れか1項記載の画像処理装置。
  14. 照射された放射線を電荷に変換して蓄積・保持する放射線画像検出器に、一様に照射された放射線に応じた電荷が保持されている状態で、前記放射線画像検出器に所定方向に沿って設けられた信号線を介して出力される第1のリーク電流の値を記憶手段に記憶しておき、
    前記記憶手段に記憶されている前記第1のリーク電流の値と、前記放射線画像検出器に被写体を透過した放射線が照射され、前記被写体を透過した放射線に応じた電荷が前記放射線画像検出器に保持されている状態で前記信号線を介して出力される第2のリーク電流の値との比率に基づいて、前記放射線画像検出器に電荷として保持されている画像のうち前記信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定する
    画像処理方法。
  15. 照射された放射線を電荷に変換して蓄積・保持する放射線画像検出器に、一様に照射された放射線に応じた電荷が保持されている状態で、前記放射線画像検出器に所定方向に沿って設けられた信号線を介して出力される第1のリーク電流の値を記憶する記憶手段と接続されたコンピュータを、
    前記記憶手段に記憶されている前記第1のリーク電流の値と、前記放射線画像検出器に被写体を透過した放射線が照射され、前記被写体を透過した放射線に応じた電荷が前記放射線画像検出器に保持されている状態で前記信号線を介して出力される第2のリーク電流の値との比率に基づいて、前記放射線画像検出器に電荷として保持されている画像のうち前記信号線に沿ったライン上における被写体領域及び背景領域の割合又は長さを推定する推定手段として機能させるための画像処理プログラム。
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