JP5278544B2 - 同期型グリッドの箔影除去方法およびそれを用いた放射線撮影装置 - Google Patents

同期型グリッドの箔影除去方法およびそれを用いた放射線撮影装置 Download PDF

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Description

本発明は、放射線撮影装置の散乱放射線を除去する同期型グリッドの箔影除去方法およびそれを用いた放射線撮影装置に係り、特に、画像処理による同期型グリッドの箔影除去方法およびそれを用いた放射線撮影装置に関する。
従来、Ｘ線撮影装置には、散乱Ｘ線による画質低下を低減するためにグリッドを備えている。しかし、グリッドを用いた場合、グリッド箔の影による細かな縦状のパターンが撮影画像に重畳される。
また、近年、Ｘ線検出器としてＦＰＤ（Flat Panel Detector）が汎用されている。ＦＰＤは、撮影画像の空間分解能およびＸ線感度向上をもたらし、その利用が急速に増加している。しかしながら、Ｘ線検出器の空間分解能およびＸ線感度が向上するほどグリッド箔影が鮮明になり、撮影画像を読影する際の邪魔となる。このグリッド箔影を除去するために、周波数変換を利用して画像処理にて除去する方法が特許文献１に開示されている。
一方、ＦＰＤに対して、同期型グリッドが特許文献２に開示されている。図２３に示すように、同期型グリッド４３は、グリッド箔４３ａのそれぞれの平坦面がＸ線源４１の焦点ＦとＦＰＤ４４のＸ線検出面とを結ぶ直線４２に沿うように傾斜するように配置されている。すなわち、グリッド箔４３ａは直接Ｘ線に沿うように傾斜されている。
また、同期型グリッド４３は、図２４に示すように、グリッド箔影がＦＰＤ４４の検出画素４７の中央に映るようにグリッド箔４３ａを配列したものである。このように、グリッド箔４３ａと検出画素４７との位置が同期して配置されている。このグリッド箔４３ａにより散乱Ｘ線４５を吸収することができるので、散乱Ｘ線４５によるノイズを除去することができる。また、同期型グリッド４３は従来型グリッドと異なり、グリッド箔４３ａの間にグラファイト等のスペーサを使用しないので、直接Ｘ線４６が吸収されることなく、直接Ｘ線４６の検出効率を増加することができる。
同期型グリッドのグリッド箔は、従来の非同期型グリッドのグリッド箔に対してグリッド箔の間隔が異なるにもかかわらずグリッド比が同じである。同期型グリッドでは、グリッド箔の間隔Ｇｐが、非同期型グリッドのものよりも長い。しかし、直線Ｘ線の入射方向に沿う方向のグリッド箔の高さＡは同期型グリッドの方が非同期型グリッドのものよりも高い。こうすることで同期型グリッドのグリッド比Ａ／Ｇｐは非同期型グリッドのグリッド比と等しく設定することができる。このように、同期型グリッドにおけるグリッド箔Ｇｐの間隔が従来のものよりも長くても、グリッド箔の高さＡを高くすることで、散乱Ｘ線４５のノイズ除去の性能を同じにすることができる。
特開２０００−８３９５１号公報 特開２００２−２５７９３９号公報
しかしながら、同期型グリッドは、グリッド箔の製作上およびグリッド箔を整列する構造上の理由のために直線状のグリッド箔の若干の歪みや配列位置の微小なずれを持つ。また、同期型グリッドのグリッド箔の高さＡは非同期型グリッドのものよりも高いので、同期型グリッドの箔影はグリッド箔の歪みの影響を受けやすい。このグリッド箔の歪みや位置ずれを起因として、グリッド箔影にも歪みが生じる。この結果、グリッド箔影の筋ごとに箔影の測定値にバラツキが生じ、グリッド箔影に濃淡が生じる。これより、グリッド箔影を除去するのに周波数変換を利用しても、縦状パターンのグリッド箔影を十分に除去することができない。また、除去しきれなかったグリッド箔影を原因としてアーチファクトも出現する。
また、Ｃ型アームＸ線撮影装置では、Ｃ型アームの両端に大重量のＸ線管とＦＰＤが搭載されている。これより、Ｃ型アームの旋回等の移動にともない、Ｃ型アームの微小なたわみが発生し、ＦＰＤに対するＸ線管焦点の位置が少し（最大でも２ｍｍ程度）移動する。Ｘ線管焦点が移動すると、ＦＰＤ上のグリッド箔影も移動するのでグリッド箔影を十分に除去できない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、同期型グリッドのグリッド箔の歪みによるノイズを除去することができる同期型グリッドの箔影除去方法および同期型グリッドの箔影除去装置を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、第１の発明は、グリッド箔影が放射線を検出する画素の中央に映るようにグリッド箔を一定間隔に配置した同期型グリッドを備えた放射線撮影装置のグリッド箔影除去方法において、透視画像から前記グリッド箔影の影響を受けていない画素の検出信号値を抽出して補間処理を実施することで近似透視画像を求める近似透視画像算出ステップと、前記透視画像と前記近似透視画像との差を求めてグリッド箔影画像を求めるグリッド箔影画像算出ステップと、前記グリッド箔影画像を前記グリッド箔影の長さ方向に平均化して箔影標準画像を求める箔影標準画像算出ステップと、前記箔影標準画像を基に、前記透視画像から前記グリッド箔影を除去する箔影除去ステップとを備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、グリッド箔影が放射線を検出する画素の中央に映るようにグリッド箔を一定間隔に配置した同期型グリッドを備えた放射線撮影装置のグリッド箔影除去方法において、近似透視画像算出ステップにより、透視画像からグリッド箔影の影響を受けていない画素の検出信号を抽出して補間処理を実施することで近似透視画像を求める。次に、グリッド箔影画像算出ステップにより、透視画像と近似透視画像との差を求めることでグリッド箔影画像を求める。さらに、箔影標準画像算出ステップにより、グリッド箔影画像をグリッド箔影の長さ方向に平均化して箔影標準画像を求める。そして、箔影除去ステップにより、箔影標準画像を基に、透視画像からグリッド箔影を除去する。
グリッド箔は箔方向に引っ張られて配列されているために、グリッド箔の長さ方向のグリッド箔影の変化は比較的少ない。一方、グリッド箔ごとには形状や捩れによる誤差や微小な配列方向や位置誤差を持つ。グリッド箔ごとにグリッド箔影の大きさに不均一が存在しても、グリッド箔影をグリッド箔影の長さ方向に平均化して、平均化した箔影標準画像を基に透視画像からグリッド箔影を除去する。平均化を行うことで画素ごとにランダムに混入するアンプノイズや量子ノイズ等も除去できる。また、近似透視画像を算出する際に含まれる補間誤差も除去することができる。上述したように、グリッド箔の間にスペーサを挟まないので、特にグリッド箔を正確に配列することが難しい同期型グリッドにおいても、アーチファクトを出現させることなく、グリッド箔影を除去することができる。
また、前記箔影除去ステップは、前記透視画像と前記箔影標準画像との差分により前記透視画像から前記グリッド箔影を除去することが好ましい。透視画像から箔影標準画像を差し引くことで透視画像からグリッド箔影を簡易に除去することができる。
また、前記箔影標準画像算出ステップにより平均化された箔影標準画像を、行ごとに、前記グリッド箔が配置された一定間隔内にある画素数ごとに抽出して分割した行データを作成し、前記行データを平滑化して元の前記箔影標準画像と置き換える平滑化ステップを備え、前記箔影除去ステップは、前記透視画像と平滑化された前記箔影標準画像との差分により前記透視画像からグリッド箔影を除去することが好ましい。
上記構成によれば、箔影標準画像算出ステップにより平均化された箔影標準画像を、行ごとに、グリッド箔が配置された一定間隔内にある画素数ごとに抽出して分割した行データを作成し、この行データを平滑化して元の箔影標準画像と置き換える平滑化ステップを備えるので、行方向には平滑化できなかった箔影標準画像を、グリッド箔の間で配置された画素の数だけ分割された行データごとに平滑化することができる。これより、アンプノイズや量子ノイズをさらに除去することもできる。また、箔影除去ステップは、透視画像と平滑化された箔影標準画像との差を求めて透視画像からグリッド箔影を除去する。
また、前記箔影除去ステップは、前記グリッド箔影画像と前記箔影標準画像との差を求めて誤差成分画像を求める誤差成分画像算出ステップと、前記透視画像と前記誤差成分画像との差を求めて箔影歪み除去画像を求める箔影歪み除去画像算出ステップと、前記箔影歪み除去画像に周波数変換処理を施して前記グリッド箔影を除去する周波数変換処理ステップとを備えてもよい。
上記構成によれば、誤差成分画像算出ステップにより、グリッド箔影画像と箔影標準画像との差を求めて誤差成分画像を求める。箔影歪み除去画像算出ステップにより、透視画像と誤差成分画像との差を求めて箔影歪み除去画像を求める。周波数変換処理ステップにより、箔影歪み除去画像に周波数変換処理を施してグリッド箔影を除去する。平均化した箔影標準画像と箔影画像との差である誤差成分画像を透視画像から除去することによりグリッド箔ごとの誤差成分が除かれるので、残ったグリッド箔影は周波数変換処理を施すことで除去することができる。グリッド箔を正確に配列することが難しい同期型グリッドにおいても、グリッド箔影を除去するのに周波数変換処理を実施することができる。
また、前記箔影標準画像算出ステップにより平均化された箔影標準画像を、行ごとに、前記グリッド箔が配置された一定間隔内にある画素数ごとに抽出して分割した行データを作成し、前記行データを平滑化して元の前記箔影標準画像と置き換える平滑化ステップを備え、前記誤差成分画像算出ステップは、前記グリッド箔影画像と平滑化された前記箔影標準画像との差を求めて誤差成分画像を求めてもよい。
上記構成によれば、箔影標準画像算出ステップにより平均化された箔影標準画像を、行ごとに、グリッド箔が配置された一定間隔内にある画素数ごとに抽出して分割した行データを作成し、この行データを平滑化して元の箔影標準画像と置き換える平滑化ステップを備えるので、行方向には平滑化できなかった箔影標準画像を、グリッド箔の間で配置された画素の数だけ分割された行データごとに平滑化することができる。これより、アンプノイズや量子ノイズをさらに除去することもできる。また、誤差成分画像算出ステップは、グリッド箔影画像と平滑化された箔影標準画像との差を求めて画素成分画像を求める。
また、設定入力されたＳＩＤ量およびＣ型アームの移動量より、画素間の箔影の移動を補正しない通常補正モードまたは画素間の箔影の移動を補正する特殊補正モードのいずれかを選択する画像処理モード選択ステップと、前記画像処理モード選択ステップにより通常補正モードが選択された場合、前記近似透視画像算出ステップは、予めグリッド箔影が映るように配置された画素以外の全ての画素の検出信号を抽出して補間処理を実施し、前記画像処理モード選択ステップにより特殊補正モードが選択された場合、前記近似透視画像算出ステップは、箔影が移動しても箔影が映らないグリッド箔間の中央に位置する画素の検出信号を抽出して補間処理を実施することが好ましい。
上記構成によれば、画像処理モード選択ステップにより、設定入力されたＳＩＤ量およびＣ型アームの移動量により、箔影が画素を跨いで移動しない場合には通常補正モードが選択され、箔影が画素を跨いで移動する場合には、画素間の箔影の移動を補正する特殊補正モードが選択される。通常補正モードが選択された場合、近似透視画像算出ステップは、予めグリッド箔影が映るように配置された画素以外の全ての画素をグリッド箔影の影響を受けていない画素としてこれらの画素の検出信号を抽出して補間処理を実施する。これに対して、特殊補正モードが選択された場合、箔影が移動しても箔影が映らないグリッド箔間の中央に位置する画素をグリッド箔影の影響を受けていない画素としてこれらの画素の検出信号を抽出して補間処理を実施する。これより、箔影が画素を跨いで移動しない場合も、移動する場合にも、適切に補間処理を実施して近似透視画像を算出することができる。
また、第２の発明は、放射線撮影装置において、被検体に放射線を照射する放射線照射手段と、被検体を透過した放射線を検出する画素を２次元アレイ状に配置した放射線検出手段と、グリッド箔影が前記画素の中央に映るように一定間隔に配置された同期型グリッドと、被検体を透過して検出した透視画像からグリッド箔影の影響を受けていない画素集合を抽出して補間処理を施して近似透視画像を算出する近似透視画像算出部と、前記透視画像と前記近似透視画像との差を求めてグリッド箔影画像を求めるグリッド箔影画像算出部と、前記グリッド箔影画像をグリッド箔影の長さ方向に平均化してグリッド箔影標準画像を求める箔影標準画像算出部と、前記グリッド箔影標準画像を基に前記透視画像から前記グリッド箔影を除去して箔影除去画像を求める箔影除去画像算出部とを備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、放射線撮影装置において、放射線照射手段により被検体に放射線を照射し、放射線を検出する画素を２次元アレイ状に配置した放射線検出手段により被検体を透過した放射線を検出し、同期型グリッドはグリッド箔影が画素の中央に映るように一定間隔に配置されている。近似透視画像算出部では、被検体を透過して検出した透視画像からグリッド箔影の影響を受けていない画素集合を抽出して補間処理を施して近似透視画像を算出する。グリッド箔影画像算出部では、透視画像と近似透視画像との差を求めてグリッド箔影画像を求める。箔影標準画像算出部では、グリッド箔影画像をグリッド箔影の長さ方向に平均化してグリッド箔影標準画像を求める。箔影除去画像算出部では、グリッド箔影標準画像を基に透視画像からグリッド箔影を除去して箔影除去画像を求める。
これより、グリッド箔影が均一でなくても、グリッド箔影をグリッド箔影の長さ方向に平均化して、平均化した箔影標準画像を基に透視画像からグリッド箔影を除去する。グリッド箔ごとにグリッド箔影の大きさに不均一が存在しても、グリッド箔影をグリッド箔影の長さ方向に平均化して、平均化した箔影標準画像を基に透視画像からグリッド箔影を除去する。平均を行うことで画素ごとにランダムに混入するアンプノイズや量子ノイズ等も除去できる。また、近似透視画像を算出する際に含まれる補間誤差も除去することができる。グリッド箔を正確に配列することが難しい同期型グリッドにおいても、アーチファクトを出現させることなく、グリッド箔影を除去することができる。
また、前記箔影除去画像算出部は、前記透視画像と前記グリッド箔影標準画像との差分により前記箔影除去画像を求めることが好ましい。この構成によれば、透視画像から箔影標準画像を差し引くことで簡易に箔影除去画像を求めることができる。
また、前記箔影除去画像算出部は、前記グリッド箔影画像と前記グリッド箔影標準画像との差を求めて誤差成分画像を求める誤差成分画像算出部と、前記透視画像と前記誤差成分画像との差を求めて箔影歪み除去画像を求める箔影歪み除去画像算出部と、前記箔影歪み除去画像に周波数変換処理を施してグリッド箔影を除去する周波数変換処理部とを備えてもよい。
誤差成分画像算出部では、グリッド箔影画像とグリッド箔影標準画像との差を求めて誤差成分画像を求める。箔影歪み除去画像算出部では、透視画像と誤差成分画像との差を求めて箔影歪み除去画像を求める。周波数変換処理部では、補正透視画像に周波数変換処理を施してグリッド箔影を除去する。これより、グリッド箔影が均一でなくても、グリッド箔影をグリッド箔影の長さ方向に平均化して、平均化した箔影標準画像と箔影画像との差である誤差成分画像を透視画像から除去することにより、均一なグリッド箔影を持つ透視画像を得て、この透視画像に周波数変換処理を施すことで残ったグリッド箔影を除去することができる。グリッド箔ごとの形状や配列を均一に形成することが困難な同期型グリッドにおいても、グリッド箔影を除去するのに周波数変換処理を実施することができる。
また、ＳＩＤ量およびＣ型アームの移動量を入力設定する入力部と、設定入力されたＳＩＤ量およびＣ型アームの移動量より通常補正モードまたは特殊補正モードのいずれかの補正モードを選択する補正モード選択部とを備え、前記近似透視画像算出部は、前記補正モードが通常補正モードを選択した場合、予めグリッド箔影が映るように配置された画素以外の全ての画素の検出信号値を抽出して補間処理を実施し、前記補正モードが特殊補正モードを選択した場合、箔影が移動しても箔影が映らないグリッド箔間の中央に位置する画素の検出信号値を抽出して補間処理を実施することが好ましい。
上記構成によれば、入力部にて、ＳＩＤ量およびＣ型アームの移動量が入力設定される。補正モード選択部では、設定入力されたＳＩＤ量およびＣ型アームの移動量より通常補正モードまたは特殊補正モードのいずれかの補正モードを選択する。近似透視画像算出部は、補正モードとして通常補正モードを選択した場合、予めグリッド箔影が映るように配置された画素以外の全ての画素の検出信号値を抽出して補間処理を実施する。また、補正モードとして特殊補正モードを選択した場合、箔影が移動しても箔影が映らないグリッド箔間の中央に位置する画素の検出信号値を抽出して補間処理を実施する。これより、箔影が画素を跨いで移動しない場合も、移動する場合にも、適切に補間処理を実施して近似透視画像を算出することができる。
また、前記箔影標準画像算出部にて算出された箔影標準画像を、行ごとに前記グリッド箔が一定間隔で配置された画素数ごとに抽出して分割した行データを作成し、前記行データを平滑化して元の箔影標準画像と置き換える平滑化部を備えることが好ましい。
上記構成によれば、平滑部にて、箔影標準画像算出部にて算出された箔影標準画像を、行ごとにグリッド箔が配置された一定間隔内にある画素数ごとに抽出して分割した行データを作成し、この行データを平滑化して元の箔影標準画像と置き換える。これより、比較的変化の大きな行データを複数の滑らかな行データに分割することができる。この結果、行方向には平滑化できなかった箔影標準画像を、グリッド箔が一定間隔で配置された画素の数だけ分割された行データごとに平滑化することができる。このように、グリッド箔影ごとのばらつきに対して補正を加えることで、アンプノイズや量子ノイズをさらに抑制した箔影標準画像を算出できる。
また、前記同期型グリッドと前記放射線検出器とは、グリッド箔影が４画素おきに映るように予め配置されていることが好ましい。この構成によれば、同期型グリッドおよび放射線検出器とが、グリッド箔影が予め４画素おきに映るように配置されている。これより、グリッド箔影が移動しても、予めグリッド箔が映るように配置された画素の両隣の画素内でグリッド箔影の移動が収まるので、グリッド箔影が必ず映らない画素を構成することができる。
本発明に係る同期型グリッドの箔影除去方法および同期型グリッドの箔影除去装置によれば、同期型グリッドのグリッド箔の歪みによるノイズを除去することができる同期型グリッドの箔影除去方法および同期型グリッドの箔影除去装置を提供することができる。
実施例に係るＸ線透視撮影装置の全体図である。 実施例に係るＸ線透視撮影装置のグリッドの概略断面図である。 実施例に係るＸ線透視撮影装置のグリッド箔の斜視図である。 実施例に係るＸ線透視撮影装置のグリッドおよびＦＰＤの概略断面図である。 実施例に係るＸ線透視撮影装置のＳＩＤの説明図である。 実施例に係るＸ線透視撮影装置の概略図である。 実施例に係るＸ線透視撮影装置のＸ線焦点の移動を説明する説明図である。 実施例に係るＸ線透視撮影装置のＸ線焦点の移動を説明する説明図である。 実施例に係るＦＰＤの画素上の箔影の移動を説明する説明図である。 実施例１に係る画像処理部の構成を示すブロック図である。 実施例に係る箔影が映されたＦＰＤの画素を示す説明図である。 実施例に係る箔影が映されたＦＰＤの画素を示す説明図である。 実施例に係る箔影が映る画素の検出値を示す説明図である。 実施例に係る箔影が映る画素の検出値を示す説明図である。 実施例１に係る箔影補正処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例２に係る画像処理部の構成を示すブロック図である。 実施例２に係る箔影補正処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例３に係る画像処理部の構成を示すブロック図である。 実施例３に係る画像処理を示す説明図である。 実施例３に係る箔影補正処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例４に係る画像処理部の構成を示すブロック図である。 実施例４に係る箔影補正処理の流れを示すフローチャート図である。 従来例に係るＸ線透視撮影装置のグリッドの概略断面図である。 従来例に係るＸ線透視撮影装置のグリッドの概略断面図である。
１ … Ｘ線撮影装置
２ … Ｘ線管
３ … 同期型グリッド
４ … ＦＰＤ
５ … Ｃ型アーム
１２ … 画像処理部
１９ … 補正モード選択部
２０ … 第１近似画像算出部
２１ … 第２近似画像算出部
２２ … 箔影画像算出部
２３ … 箔影標準画像算出部
２４ … 減算部
３３ … 箔影除去画像算出部
３４ … 誤差成分画像算出部
３５ … 箔影歪み除去画像算出部
３６ … 周波数変換処理部
３１ … 平滑部
３７ … 平滑部
ＤＵ … Ｘ線検出画素
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。
図１はＸ線透視撮影装置の全体図であり、図２はグリッドの概略断面図であり、図３はグリッド箔の斜視図であり、図４はグリッドおよびＦＰＤの概略断面図である。
図１に示すように、Ｘ線透視撮影装置１には、被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過した透過Ｘ線の散乱Ｘ線を除去する同期型グリッド３と、散乱Ｘ線が除去された透過Ｘ線を検出する平面検出器（フラットパネルディテクタ：以後ＦＰＤと称す）４とが備えられている。Ｘ線管２と同期型グリッド３およびＦＰＤ４とは、互いに対向配置するようにＣ型アーム５の両端に取り付けられている。このＣ型アーム５は、Ｃ型アーム移動機構６により移動させられ、Ｃ型アーム移動機構６の移動量はＣ型アーム移動制御部７により制御される。Ｘ線管２は本発明における放射線照射手段に相当し、ＦＰＤ４は本発明における放射線検出手段に相当する。
Ｃ型アーム５は、被検体Ｍが載置されている天板８に対して、鉛直方向に昇降可能（Ｒ１）に構成されている。さらに、Ｃ型アーム５を支持するアーム支持体９は、鉛直方向の軸心周りに回転可能（Ｒ２）に取り付けられている。また、Ｃ型アーム５は、水平方向の軸心周りに回転可能（Ｒ３）であって、アーム支持体９に対して円弧状（Ｒ４）に移動可能に取り付けられている。さらに、Ｘ線管２と同期型グリッド３およびＦＰＤ４との距離であるＳＩＤ（Source Image Distance）を調節するために、Ｃ型アーム移動機構６により同期型グリッド３およびＦＰＤ４は鉛直方向（Ｒ５）に移動可能である。
また、Ｘ線透視撮影装置１には、他にも、Ｘ線管２に出力する管電圧や管電流を制御するＸ線管制御部１０や、ＦＰＤ４から出力されるアナログのＸ線検出信号をデジタルのＸ線検出信号に変換するＡ／Ｄ変換器１１と、デジタルのＸ線検出信号から種々の画像処理を行う画像処理部１２と、これらの各構成部を統括する主制御部１３と、撮影者が様々な入力設定を行う入力部１４と、Ｘ線診断操作画面および画像処理されたＸ線透過画像などを表示するモニタ１５と、Ｘ線透過画像や他の撮影データを保管する記憶部１６などを備えている。
主制御部１３は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。また、入力部１４は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。撮影者は、ＳＩＤやＣ型アームの移動量を入力部１４により設定入力することができる。モニタ１５として、たとえば、液晶表示装置またはＣＲＴディスプレイが挙げられ、記憶部１６としてはハードディスクやメモリが挙げられる。
同期型グリッド３は、図２および図３に示すように、ＦＰＤ４のＸ線検出面を覆うように配置されている。また、同期型グリッド３は縦（Ｙ）方向に延伸した短冊状のＸ線を吸収するグリッド箔３ａを備えている。グリッド箔３ａのそれぞれの平坦面が、Ｘ線管２のＸ線源の焦点ＦとＦＰＤ４のＸ線検出面とを結ぶ直線に沿うように傾斜するように配置されている。すなわち、グリッド箔３ａは直接透過Ｘ線Ｄｘに沿うように傾斜されている。また、同期型グリッド３は、グリッド箔影（以後単に箔影と称す）がＦＰＤ４のＸ線検出画素ＤＵの中央に映るようにグリッド箔３ａを配列したものである。
図３および図４に示すように、グリッド箔３ａは横（Ｘ）方向に所定間隔をあけて配列されており、配列ピッチＧｐは、実施例１では４００μｍである。この配列ピッチＧｐは、ＦＰＤ４のＸ線検出画素ＤＵの幅ＷＤＵと同期して適宜設計される。すなわち、基準ＳＩＤにおけるＣ型アーム標準位置においてグリッド箔３ａの箔影がＸ線検出画素ＤＵ上に予め決められた画素間隔で映されるように配置されている。実施例１においては、Ｘ線検出画素ＤＵの幅ＷＤＵが１００μｍであるので、Ｘ線検出画素ＤＵに対して横方向に４個に１個の割合で箔影が映される。
グリッド箔３ａは、モリブデン、タングステン、鉛、タンタル等の単体、あるいはこれらを主成分とする合金から形成されている。この金属は、原子番号が大きくＸ線吸収の大きい材料を選択することが好ましく、通常２０〜５０μｍの厚みである。また、グリッド箔３ａは圧延や切断等により製作されるが、前述した通り重金属あるいは重金属の合金であるので、グリッド箔３ａの厚みや幅などの形状均一性を厳密に求めることは非常に困難である。このグリッド箔３ａの形状の不均一性が箔影の検出値にバラツキを生じさせる原因となる。
ＦＰＤ４には、Ｘ線を電荷信号へ変換するＸ線検出画素ＤＵが二次元アレイ状に例えば２０００×２０００個配置されている。Ｘ線検出画素ＤＵはＸ線が照射されると電荷信号を発生するＸ線検出素子からなる。
また、ＳＩＤとは、Ｘ線管２内のＸ線源の焦点とＦＰＤ４との垂線距離のことである。ＳＩＤが短いと被検体Ｍの拡大透視画像を得ることができ、ＳＩＤが長いと被検体Ｍの広角透視画像を得ることができる。つまり、ＳＩＤを調整することで、透視画像のズーム調整をすることができる。実施例１では、ＳＩＤが１０００ｍｍの場合を基準ＳＩＤとして設定している。この基準ＳＩＤ時のＣ型アーム標準位置において、同期型グリッド３の箔影がＦＰＤ４のＸ線検出画素上に横方向に４個に１個の割合で映るようにグリッド箔３ａとＦＰＤ４とが位置合わせされている。また、Ｃ型アーム標準位置とは、図１のようにＣ型アーム５がベッドおよび天板８や検査室に対して３次元的に決まった位置関係にあり、検査のたびにＣ型アーム５の初期設定の位置となる。この位置において同期型グリッド３とＦＰＤ４との位置合わせを行うために、Ｃ型アーム５のたわみが無いと考えられる標準位置である。
このＳＩＤを変化させるとＸ線検出面上の箔影が移動する。図５に示すように、例えば、基準ＳＩＤよりもＳＩＤを延伸した場合、ＦＰＤ４の中央部の箔影はあまり影響を受けないが、ＦＰＤ４の側端部に近づくにつれ箔影はＦＰＤ４の内側へ移動する。また逆に、基準ＳＩＤよりもＳＩＤを短くした場合、箔影はＦＰＤ４の外側へ移動する。
箔影の移動は、Ｃ型アーム５を旋回等の移動をさせた時にも発生する。図６に示すようにＣ型アーム５を旋回させると、Ｃ型アーム５の剛性よりたわみがＣ型アーム５に必然的に発生する。このたわみにより、Ｘ線管２のＸ線焦点が移動すると、基準ＳＩＤにおいても箔影が微小に移動する。Ｃ型アーム５のたわみによるＸ線焦点の移動量は最大でも２ｍｍ程度である。例えば、図７に示すように、Ｘ線管２内のＸ線焦点Ｆが微小に移動すると、Ｘ線焦点ＦとＦＰＤ４の検出面とを結ぶ直線とグリッド箔３ａの平坦面の傾斜角度とが一致しなくなる。これより、箔影がＸ線検出面上を微小に移動する。箔影の移動量は、図８に示すように、ＳＩＤが１０００ｍｍであり、同期型グリッド３とＦＰＤ４との距離が２０ｍｍの場合、Ｘ線管２の焦点Ｆから同期型グリッド３までの距離と、同期型グリッド３からＦＰＤ４までの距離の比は、約５０：１である。これより、Ｘ線源が２ｍｍ移動した場合、ＦＰＤ４の検出面ではグリッド箔３ａの箔影は約４０μｍ移動する。
グリッド箔３ａの厚みを３０μｍとし、箔影の幅も３０μｍとすると、基準ＳＩＤにおいてＸ線管焦点が移動していない場合、箔影が画素の中央に位置するように設定されているので、箔影から隣の画素まで３５μｍの余裕がある。しかし、上記のように、箔影が４０μｍ移動すると、図９に示すように、箔影が予め映されるように配置された画素から隣の画素へ箔影がはみ出す。
このように、箔影が予め映るように同期された画素内にある場合と、箔影が画素を跨ぐ場合または同期された画素の隣の画素に完全に移動する場合との２通りが生じ得る。そこで、それぞれの場合に適した箔影補正を画像処理部５にて実施する。
次に図１０を参照する。図１０は、画像処理部の構成を示すブロック図である。画像処理部５には、Ａ／Ｄ変換器１１により変換されたデジタルのＸ線検出信号をＬＯＧ変換するＬＯＧ変換部１７と、ＬＯＧ変換されたＸ線検出信号をいくつかの枚数分保管する画像メモリ部１８と、入力部１４に設定されたＳＩＤ量またはＣ型アーム５の移動量より箔影の補正モードを選択する補正モード選択部１９と、画像メモリ部１８に保管されたＸ線検出画像から箔影の影響を受けていない画素集合を選出して被検体Ｍの近似透視画像を算出する第１近似透視画像算出部２０および第２近似透視画像算出部２１と、Ｘ線検出画像と近似透視画像との差分によりグリッド箔影画像を算出する箔影画像算出部２２と、グリッド箔影画像を平均化することでグリッド箔影標準画像を算出する箔影標準画像算出部２３と、画像メモリ部１８に保管されたＸ線検出画像とグリッド箔影標準画像との差分を演算して箔影除去Ｘ線検出画像を算出する減算部２４とを備えている。
ＬＯＧ変換部１７は、Ａ／Ｄ変換器１１により変換されたデジタルのＸ線検出信号をＬＯＧ変換する。これにより、Ｘ線検出信号を線形和で演算することができるので、後の演算を簡易にすることができる。
画像メモリ部１８は、ＬＯＧ変換部１７にてＬＯＧ変換されたＸ線検出信号より構成されるＸ線検出画像をいくつかの枚数分保管する。画像メモリ部１８は、バッファとしても機能している。
補正モード選択部１９は、箔影の補正モードとして通常補正モードか特殊補正モードかを選択する。この選択は、主制御部１３を介して送られる入力部１４に入力設定されたＳＩＤ量およびＣ型アーム５の移動量を基に実施される。ここで、移動量とはＣ型アーム５のＣ型アーム標準位置からの移動量である。
通常補正モードとは、ＳＩＤが基準ＳＩＤであり、Ｃ型アーム５のたわみによる箔影の移動も無視できる場合に選択する補正モードである。つまり、箔影が映されるように予め配置された画素から、箔影がはみでない場合における補正モードである。図１１に示すように、箔影が映されるように予め配置された画素を行方向つまり横方向にＰ４ｎ＋１（但しｎは０以上の整数）とすると、４画素置きにＰ４ｎ＋１で表わされる画素上には必ず箔影が映し出される。また、グリッド箔３ａの形状が厳密に均一ではなく、グリッド箔３ａの配列にも微小なずれがあるので、箔影２７や箔影２８に示すように、箔影の幅にバラつきが発生する。しかしながら、画素Ｐ４ｎ＋１以外の横隣りのＰ４ｎ＋２、Ｐ４ｎ＋３、およびＰ４ｎ＋４で表わされる画素上には箔影が映らない。そこで、箔影間の３つの画素集合である画素Ｐ４ｎ＋２、Ｐ４ｎ＋３、およびＰ４ｎ＋４を抽出した画素集合を用いて箔影補正をする。この補正方法が通常補正モードである。
特殊補正モードとは、ＳＩＤを基準ＳＩＤから移動させた場合やＣ型アーム５のたわみによりＸ線管焦点が移動した場合に、箔影が映るように予め配置された画素をはみ出して隣の画素にまで映る場合における補正方法である。箔影が映るように予め配置された画素を横方向にＰ４ｎ＋１（但しｎは０以上の整数）とすると、図１２に示すように、ＳＩＤ移動やＣ型アーム５のたわみにより箔影が画素Ｐ４ｎ＋１上から移動する。例えば、箔影２９は、画素Ｐ４ｎ＋１と横隣りの画素Ｐ４ｎ＋２とにまたがって映っている。また、箔影３０は、素Ｐ４（ｎ＋１）＋１上から画素Ｐ４ｎ＋４上に完全に移動している。このように、４０μｍ程度の移動で箔影が確実に映らないのは、箔影が映るように予め配置された画素間の中央に位置する画素Ｐ４ｎ＋３である。そこで、箔影が予め映されるように配置された画素間の中央に位置する画素Ｐ４ｎ＋３を抽出した画素集合を用いて箔影補正をする。この補正方法が特殊補正モードである。
第１近似透視画像算出部２０は、補正モード選択部１９が通常補正モードを選択した場合に、画像メモリ部１８に保管されたＸ線検出画像から箔影の影響を受けていない画素Ｐ４ｎ＋２、Ｐ４ｎ＋３、およびＰ４ｎ＋４を抽出した画素集合を選出して被検体Ｍの第１近似透視画像を算出する。このように、箔影の影響を受けていない画素集合の選出は、箔影が映されることが予め決められている画素Ｐ４ｎ＋１以外の全ての画素を選出する。
図１３（ａ）に示すように、被検体Ｍを天板８に載置しないでＸ線撮影を実施した場合、グリッド箔３ａの箔影が映される画素Ｐ４ｎ＋１でのＸ線検出信号値（●印）は、他の画素でのＸ線検出信号値（△印および□印）よりも図１３（ｂ）に示すように約２０％ほど低減した値である。
次に、図１４（ａ）に示すように、被検体Ｍを天板８に載置してＸ線撮影を実施した場合、上記と同様に、グリッド箔３ａの箔影が映される画素Ｐ４ｎ＋１でのＸ線検出信号値（●印）は、図１４（ｂ）に示すように他の画素でのＸ線検出信号値（△印および□印）よりも低減した値である。そこで、箔影の影響を受けていない画素Ｐ４ｎ＋２、Ｐ４ｎ＋３、およびＰ４ｎ＋４を抽出した画素集合を選出して、これらの画素集合のＸ線検出信号値（△印および□印）より、グリッド箔３ａの箔影が映される画素Ｐ４ｎ＋１でのＸ線検出信号値（●印）を補間する。この補間方法は、２次補間又はキュービック・スプライン法など３次補間により精度よく被検体Ｍの透視画像を推定することができる。このようにして推定された透視画像である第１次近似画像を算出することができる。補間により算出された第１次近似画像には、補間誤差が含まれる。
第２近似透視画像算出部２１は、補正モード選択部１９が特殊補正モードを選択した場合に、画像メモリ部１８に保管されたＸ線検出画像から箔影の影響を受けていない画素集合を選出して被検体Ｍの第２近似透視画像を算出する。特殊補正モードでは、グリッド箔３ａの箔影が映される画素Ｐ４ｎ＋１の両隣の画素Ｐ４ｎ＋２またはＰ４（ｎ-１）＋４にも箔影が移動している可能性がある。そこで、第２近似透視画像算出部２１は、ＳＩＤやＣ型アーム５の移動により箔影が移動しても箔影が映らない画素Ｐ４ｎ＋３を抽出した画素集合を選出して、これらの画素集合のＸ線検出信号値（△印）より、グリッド箔３ａの箔影が映される画素Ｐ４ｎ＋１および、箔影が移動するかもしれない画素Ｐ４ｎ＋２またはＰ４ｎ＋４でのＸ線検出信号値（●印および□印）を補間する。この補間方法は、キュービック・スプライン法など３次補間により精度よく被検体Ｍの透視画像を推定することができる。このようにして推定された透視画像である第２次近似画像を算出することができる。補間により算出された第２次近似画像には、補間誤差が含まれる。
なお、第１近似透視画像と第２近似透視画像との両方を指す場合には、単に近似透視画像と記載する。また、第１近似透視画像算出部および第２近似透視画像算出部は、本発明における近似透視画像算出部に相当する。
箔影画像算出部２２は、Ｘ線検出画像と近似透視画像との差分によりグリッド箔影画像を算出する。つまり、箔影が重畳して減少した分のＸ線検出信号からなる画像を算出するので、箔影のみを表す画像であるグリッド箔影画像を得ることができる。箔影がグリッド箔３ａに沿って縦方向に形成されるので、グリッド箔影画像も縦方向に検出値が並ぶ画像データである。グリッド箔影画像は補間誤差を含む近似透視画像を基に算出しているので、グリッド箔影画像にも補間誤差が含まれる。
箔影標準画像算出部２３は、縦方向に検出値が並ぶグリッド箔影画像を縦方向に平均化することでグリッド箔影標準画像を算出する。すなわち、図１１や図１２に示すように、箔影の形状不均一性に起因する箔影の検出値のバラつきを平均化することにより補正する。例えば、補正対象となる画素の上下３０画素における検出画素の検出値（画素値）の平均値を算出し、この平均値を補正対象となる画素の画素値と置き換える。この処理を全検出画素を対象として実施することで、グリッド箔影標準画像を算出することができる。また、グリッド箔影画像を箔影の長手方向つまり長さ方向に平均化することで、グリッド箔影画像に含まれる補間誤差を除去することができる。
減算部２４は、画像メモリ部１８に保管されたＸ線検出画像とグリッド箔影標準画像との差分により箔影除去透視画像を算出する。Ｘ線検出画像から標準化された箔影を除去することで、補間誤差の影響を除去した被検体の透視画像を取得することができる。減算部２４は本発明における箔影除去画像算出部に相当する。
減算部２４により箔影が除去された被検体の透視画像は主制御部１３を介して、モニタ１５に表示されるか記憶部１６に保管される。
次に、実施例１によりＸ線透視撮影が実施される場合の動作を説明する。
まず、撮影者は入力部１４にＳＩＤ量およびＣ型アーム５の移動量を設定する。これより、主制御部１３は設定されたＳＩＤ量およびＣ型アーム５の移動量をＣ型アーム移動制御部７へ転送する。Ｃ型アーム移動制御部７はＣ型アーム移動機構６にそれぞれの設定量を反映してＣ型アーム５を移動させる。次に、入力部１４にＸ線撮影の開始の指示がされると、主制御部１３は、Ｘ線管制御部１０とＦＰＤ４を制御する。Ｘ線管制御部１０は、主制御部１３からの指示に基づいてＸ線管２に管電圧や管電流を印加して、Ｘ線管２からＸ線が被検体Ｍに照射される。被検体Ｍを透過したＸ線は同期型グリッド３にて散乱Ｘ線が除去させられ、ＦＰＤ４に入射してＸ線検出画素ＤＵにて検出される。Ｘ線検出画素ＤＵにて検出されたＸ線検出信号はＡ／Ｄ変換器１１にてアナログからデジタルへ変換される。デジタルへ変換されたＸ線検出信号は、画像処理部１２へ転送されＬＯＧ変換部１７にてＬＯＧ変換される。ＬＯＧ変換されたＸ線検出信号は、画像メモリ部１８にてＸ線検出画像として保管される。
次に、図１５に示すフローチャートに従って箔影の補正がなされる。なお、通常撮影時には通常補正モードで箔影が補正される。ここで通常撮影とは、ＳＩＤが基準ＳＩＤであり、Ｃ型アーム５のたわみが箔影に影響しない場合をいう。基準ＳＩＤは実施例１では１０００ｍｍであるが、適宜設定してもよい。ＳＩＤを基準ＳＩＤより移動する場合、およびＣ型アームのたわみが無視できない場合では特殊補正モードで箔影が補正される。
ステップＳ１（補正モード選択）
撮影者が入力部１４に設定したＳＩＤ量、およびＣ型アーム５の移動設定量が主制御部１３を介して、画像処理部５内の補正モード選択部１９に送られる。これらの情報により、補正モード選択部１９は通常補正モードか特殊補正モードかを選択する。ＳＩＤ量およびＣ型アーム５の移動量が箔影に影響しない場合、つまり箔影が予め映るように設定された画素からはみでない場合には通常補正モードを選択する。また、ＳＩＤ量およびＣ型アーム５の移動量が箔影に影響する場合、つまり箔影が予め映るように設定された画素からはみでる場合には特殊補正モードを選択する。
ステップＳ２（第１近似透視画像算出）
ステップＳ１にて通常補正モードが選択された場合、第１近似透視画像算出部２０は箔影が映らない箔影間の３つの検出画素を抽出した画素集合を選出する。さらに、この画素集合の画素値から選出しなかった検出画素の検出値を補間し、被検体Ｍを透視した第１近似透視画像を算出する。
ステップＳ２’（第２近似透視画像算出）
ステップＳ１にて特殊補正モードが選択された場合、第２近似透視画像算出部２１は箔影が映らない箔影間の中央の検出画素を抽出した画素集合を選出する。さらに、この画素集合の画素値から選出しなかった検出画素の検出値を補間し、被検体Ｍを透視した第２近似透視画像を算出する。
ステップＳ３（箔影画像算出）
箔影画像算出部２２にて、画像メモリ部１８に保管されているＸ線検出画像と、第１近似透視画像算出部２０または第２近似透視画像算出部２１にて算出された近似透視画像との差分によりグリッド箔影画像を算出する。つまり、箔影の影となった検出画素からのＸ線検出信号のみからなる画像を算出するので、グリッド箔影画像を得ることができる。
ステップＳ４（箔影標準画像算出）
箔影標準画像算出部２３にて、縦方向に検出値が並ぶグリッド箔影画像を縦方向に平均化することでグリッド箔影標準画像を算出する。それぞれのグリッド箔３ａは縦方向つまり箔方向に引っ張られて保持されているので、グリッド箔３ａの長さ方向の箔影の変化は比較的少ない。箔影を平均化することによりアンプノイズや量子ノイズを補正できる。例えば、補正対象となる画素の上下数十画素の検出画素の検出値の平均値を算出し、この平均値を補正対象となる画素値と置き換える。この処理を全検出画素を対象として実施することで、グリッド箔影標準画像を算出する。
ステップＳ５（箔影除去画像算出）
減算部２４にて、Ｘ線検出画像とグリッド箔影標準画像との差分することで箔影除去透視画像を算出する。これより、箔影が除去された被検体の透視画像を取得することができる。減算部２４により箔影が除去された被検体の透視画像は主制御部１３を介して、モニタ１５に表示されるか記憶部１６に保管される。
このように、実施例１のＸ線透視撮影装置１によれば、Ｘ線検出画素ＤＵに映る箔影画像を縦方向に平均化することで、近似透視画像を算出する際に含まれる補間誤差を除去することができ、さらには、アンプノイズや量子ノイズを除去した精度の良い箔影の画像を得ることができる。これより、アーチファクトを出現させることなく、透視画像から同期型グリッドの箔影を除去することができる。
さらに、ＳＩＤやＣ型アーム５を移動させた場合などに、箔影が映るように予め配置したＸ線検出画素ＤＵから隣の検出画素に箔影が移動する場合でも、箔影が映らないことが確定している画素を抽出した画素集合から、透視画像を補間により近似することで、箔影画像を求めるので、精度よく箔影を除去することができる。このように、Ｘ線管焦点の微小な制御できない移動が伴う場合にも、十分に箔影を除去することができる。これより、箔影が画素を跨いで移動しない場合も、移動する場合にも、適切に補間処理を実施することができ、さらに、従来型グリッドに対して直接Ｘ線感度が２０％程度高い同期型グリッドの効果によって、信号ノイズ比に勝る画像を取得することができる。
また、同期型グリッド３および放射線検出器（ＦＰＤ４）が、箔影が予め４画素おきに映るように配置されているので、箔影が移動しても、予めグリッド箔が映るように配置された画素の両隣の画素内で箔影の移動が収まるので、箔影が必ず映らない画素を構成することができる。
次に、図１６および図１７を参照して、本発明の実施例２を説明する。図１６は実施例２に係る画像処理部の構成を示すブロック図であり、図１７は実施例２に係る箔影補正処理の流れを示すフローチャート図である。図１６および図１７において、実施例１に示した符号と同一の符号で示した部分は、実施例１と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。実施例２は、実施例１の減算部を変更したものである。よって、ここで記載した以外のＸ線透視撮影装置の構造は実施例１と同様である。
実施例２の特徴は、箔影を周波数変換により除去する点である。画像処理部２５は、ＬＯＧ変換部１７、画像メモリ部１８、補正モード選択部１９、第１近似透視画像算出部２０、第２近似透視画像算出部２１、箔影画像算出部２２、箔影標準画像算出部２３に加えて、グリッド箔影標準画像を基に透視画像からグリッド箔影を除去して箔影除去画像を求める箔影除去画像算出部３３を備える。
また、箔影除去画像算出部３３は、グリッド箔影画像とグリッド箔影標準画像との差分により誤差成分画像を算出する誤差成分画像算出部３４と、画像メモリ部１８に保管されたＸ線検出画像と誤差成分画像との差分により箔影の歪みが除去された箔影歪み除去画像を算出する箔影歪み除去画像算出部３５と、箔影歪み除去画像に周波数変換処理を施すことで箔影除去Ｘ線検出画像を算出する周波数変換処理部３６とを有する。
誤差成分画像算出部３４は、グリッド箔影画像とグリッド箔影標準画像との差分により誤差成分画像を算出する。つまり、グリッド箔影画像における理想的な箔影画像を基準としてグリッド箔３ａごとの形状不均一に基づく箔影のバラツキを算出することができる。
箔影歪み除去画像算出部３５は、画像メモリ部１８に保管されたＸ線検出画像と誤差成分画像との差分により箔影の歪みが除去された箔影歪み除去画像を算出する。これにより、グリッド箔３ａごとの形状歪みによる箔影の検出値のバラツキが補正される。すなわち、箔影歪み除去画像での全ての箔影は理想的なグリッド箔の影であり、箔影の大きさも均一であると言える。
周波数変換処理部３６は、箔影歪み除去画像に周波数変換処理を施すことで箔影除去透視画像を算出する。箔影歪み除去画像は、被検体の透視像にバラツキが補正された箔影が重畳した画像であるので、周波数変換処理を施すことで、箔影を除去することができる。これより、箔影が除去された被検体の透視画像を取得することができる。
周波数変換処理部３６により箔影が除去された被検体の透視画像は主制御部１３を介して、モニタ１５に表示されるか記憶部１６に保管される。
次に、実施例２によりＸ線透視撮影が実施される場合の動作を説明する。ステップＳ０１からステップＳ０４までは、実施例１と同様であるので説明を省略する。
ステップＳ１５（誤差成分画像算出）
誤差成分画像算出部３４にて、グリッド箔影画像とグリッド箔影標準画像との差分により誤差成分画像を算出する。つまり、グリッド箔影画像における理想的な箔影画像を基準としたグリッド箔３ａごとの箔影のバラツキを算出する。
ステップＳ１６（箔影歪み除去画像算出）
箔影歪み除去画像算出部３５にて、画像メモリ部１８に保管されたＸ線検出画像と誤差成分画像との差分により箔影の歪みが除去された箔影歪み除去画像を算出する。これにより、グリッド箔３ａの歪みによる箔影の検出値のバラツキが補正される。
ステップＳ１７（周波数変換処理）
周波数変換処理部３６にて、箔影歪み除去画像に周波数変換処理を施すことで箔影除去透視画像を算出する。箔影歪み除去画像は、被検体の透視像にバラツキが補正された均一な箔影が重畳した画像であるので、周波数変換処理を施すことで、箔影を除去することができる。これより、箔影が除去された被検体の透視画像を取得することができる。
このように、実施例２のＸ線透視撮影装置１によれば、Ｘ線検出画素ＤＵに映る箔影画像を縦方向に平均化することで、アンプノイズや量子ノイズを除去して精度の良い箔影の画像を得ることができる。さらに、箔影画像と平均化した箔影標準画像との差である誤差成分画像を箔影歪み除去画像算出部３５により透視画像から差分するので、全てのグリッド箔３ａの箔影は均一となり、周波数変換により箔影を除去することができる。これより、アーチファクトを出現させることなく、同期型グリッドの箔影を除去することができる。
次に、図１８、図１９および図２０を参照して、本発明の実施例３を説明する。図１８は実施例３に係る画像処理部の構成を示すブロック図であり、図１９は実施例３に係る画像処理を示す説明図であり、図２０は実施例３に係る箔影補正処理の流れを示すフローチャート図である。図１８、図１９および図２０において、実施例１に示した符号と同一の符号で示した部分は、実施例１と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。実施例３は、実施例１のグリッド箔影標準画像の算出を変更したものである。よって、ここで記載した以外のＸ線透視撮影装置の構造は実施例１と同様である。
上述した実施例１では、箔影の標準化は縦方向の画素値を平均化していた。これに、行方向である横方向の画素値を４画素おきにそれぞれ抽出して、抽出したそれぞれの画像データを平滑化してもよい。例えば、図１８に示すように、箔影標準画像算出部２３により縦方向の平均化がされた箔影標準画像を、平滑部３７にて、今度は横方向にグリッド箔３ａが配置された一定間隔（Ｇｐ）の長さに相当する画素の数である４画素おきに各行のそれぞれの画素を抽出する。つまり、図１９（ａ）に示すように、各行において４画素おきに画素を抽出することで、４画素ごとに画素値を拾った行データが作成される。
図１９（ｂ）を参照してさらに具体的に説明する。箔影標準画像のｒ行目の画素値がＰr,1、Ｐr,2、Ｐr,3、…である場合、ｒ行目の画素値を４画素おきに抽出して図１９（ｃ）に示すように、ｒ行−Ａ、ｒ行−Ｂ、ｒ行−Ｃ、ｒ行−Ｄの４つに分割した行データを作成する。ｒ行−Ａ、ｒ行−Ｂ、ｒ行−Ｃ、ｒ行−Ｄのそれぞれの画像データは、もとのｒ行目の画像データの４つおきの画素値である。
元の行データは比較的大きな変動を持つが、４つの新しい行データ（ｒ行−Ａ、ｒ行−Ｂ、ｒ行−Ｃ、ｒ行−Ｄ）は変動の少ない滑らかな値を持つ。この４画素ごとに画素値のとんだ４つの行データを平滑化する。さらに、平滑化した４つの行データ（ｒ行−Ａ、ｒ行−Ｂ、ｒ行−Ｃ、ｒ行−Ｄ）をもとの箔影標準画像データと置き代えることで、そのままでは横方向には平滑化できなかった透視画像から、アンプノイズや量子ノイズを除去することができる。またこの処理ステップは、図２０に示すように、ステップＳ４の箔影標準画像算出ステップの後に、ステップＳ２１の平滑化ステップが実施される。
平滑化ステップは、箔影標準画像を行ごとにグリッド箔が配置された一定間隔内にある４画素おきに画素値を抽出して４つの行データを作成し、それぞれの行データを平滑化する。さらに、平滑化した４つの行データを元の箔影標準画像と置き換える。なお、グリッド箔３ａが配置された一定間隔内にある画素が４画素以上の画素数に設定されている場合は、その設定された画素数ごとの行データが作成され、平滑化される。
次に、図２１および図２２を参照して、本発明の実施例４を説明する。図２１は実施例４に係る画像処理部の構成を示すブロック図であり、図２２は実施例４に係る箔影補正処理の流れを示すフローチャート図である。図２１および図２２において、実施例１から実施例３に示した符号と同一の符号で示した部分は、実施例１から実施例３と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。実施例４は、実施例２のグリッド箔影標準画像の算出を変更したものである。よって、ここで記載した以外のＸ線透視撮影装置の構造は実施例２と同様である。
上述した実施例２では、箔影の標準化は縦方向の画素値を平均化していた。これに、行方向である横方向の画素値を４画素おきにそれぞれ抽出して、抽出したそれぞれの画像データを平滑化してもよい。例えば、図２１に示すように、箔影標準画像算出部２３により縦方向の平均化がされた箔影標準画像を、平滑部３１にて、今度は横方向にグリッド箔３ａが配置された一定間隔内にある４画素おきに各行のそれぞれの画素を抽出する。つまり、図１９に示すように、各行において４画素おきに画素を抽出することで、４画素ごとに画素値を拾った行データが作成される。
元の行データは比較的大きな変動を持つが、４つの新しい行データは変動の少ない滑らかな値を持つ。この４画素ごとに画素値のとんだ４つの行データを平滑化する。さらに、平滑化した４つの行データをもとの箔影標準画像データと置き代えることで、そのままでは横方向には平滑化できなかった透視画像から、アンプノイズや量子ノイズを除去することができる。またこの処理ステップは、図２２に示すように、ステップＳ４の箔影標準画像算出ステップの後に、ステップＳ３１の平滑化ステップが実施される。
平滑化ステップは、箔影標準画像を行ごとにグリッド箔が配置された一定間隔内にある４画素おきに画素値を抽出して４つの行データを作成し、それぞれの行データを平滑化する。さらに、平滑化した４つの行データを元の箔影標準画像と置き換える。なお、グリッド箔３ａが配置された一定間隔内にある画素が４画素以上の画素数に設定されている場合は、その設定された画素数ごとの行データが作成され、平滑化される。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
（１）上述した実施例では、画素４つに対してグリッド箔３ａが１枚配置されていたが、これに限らない。実施例では、４画素を基本として、箔影が映るように設定した１画素と、箔影が移動するかもしれない２画素と、箔影の移動が全く無い１画素としていた。これに限らず、８画素を基本として、箔影が映るように設定した２画素と、箔影が移動するかもしれない４画素と、箔影の移動が全く無い２画素としてもよい。これより、ＳＩＤの移動量やＣ型アーム５の移動量に合わせて、箔影の補正モードをより細分化することができ、近似透視画像の近似精度を向上させることができる。また、基本とする画素は４画素、８画素に限られず、４画素以上であればよい。画素が４つ以上であり、グリッド箔３ａ間に箔影の移動の影響を受けない画素が存在すればよい。
（２）上述した実施例では、検出したデジタルのＸ線検出信号をＬＯＧ変換していたが、演算処理に余裕がある場合は、ＬＯＧ変換することなく演算してもよい。
（３）上述した実施例では、入力部１４に設定入力されたＳＩＤ量およびＣ型アーム５の移動量から、補正モード選択部１９にて、第１近似画像算出か第２近似画像算出かを自動的に選択していたが、操作者が入力部１４にてどちらの補正モードかを選択できる構成でもよい。また、補正モードの選択を省略して、常に第２近似画像を算出して使用することもできる。ＳＩＤ量およびＣ型アーム５の移動量から補正モードを選択する方法としては、予め両方の値を変化させ、被検体Ｍを天板８に載置しないで撮影を行い、箔影のパターンより選択する補正モードを決めておけば良い。
（４）上述した実施例では、箔影が予め映されるように配置された画素の配列を基準に、箔影の影響を受けない画素の抽出を実施していたが、画像処理によって実際に箔影が映されている画素を検出することで、それ以外の箔影の影響を受けない画素集合を抽出してもよい。このように画像処理によって箔影が映されている画素を検出して、その結果により通常補正モードと特殊補正モードとの切り換えを行っても良い。特殊補正モードの場合は、箔影の中心が映った画素の２つ隣の画素を抽出した画素集合を採用すればよい。

Claims (12)

  1. グリッド箔影が放射線を検出する画素の中央に映るようにグリッド箔を一定間隔に配置した同期型グリッドを備えた放射線撮影装置のグリッド箔影除去方法において、
    透視画像から前記グリッド箔影の影響を受けていない画素の検出信号値を抽出して補間処理を実施することで近似透視画像を求める近似透視画像算出ステップと、
    前記透視画像と前記近似透視画像との差を求めてグリッド箔影画像を求めるグリッド箔影画像算出ステップと、
    前記グリッド箔影画像を前記グリッド箔影の長さ方向に平均化して箔影標準画像を求める箔影標準画像算出ステップと、
    前記箔影標準画像を基に、前記透視画像から前記グリッド箔影を除去する箔影除去ステップと
    を備えたことを特徴とするグリッド箔影除去方法。
  2. 請求項１に記載のグリッド箔影除去方法において、
    前記箔影除去ステップは、前記透視画像と前記箔影標準画像との差分により前記透視画像から前記グリッド箔影を除去する
    ことを特徴とするグリッド箔影除去方法。
  3. 請求項２に記載のグリッド箔影除去方法において、
    前記箔影標準画像算出ステップにより平均化された箔影標準画像を、行ごとに、前記グリッド箔が配置された一定間隔内にある画素数ごとに抽出して分割した行データを作成し、前記行データを平滑化して元の前記箔影標準画像と置き換える平滑化ステップを備え、
    前記箔影除去ステップは、前記透視画像と平滑化された前記箔影標準画像とのとの差分により前記透視画像からグリッド箔影を除去する
    ことを特徴とするグリッド箔影除去方法。
  4. 請求項１に記載のグリッド箔影除去方法において、前記箔影除去ステップは、
    前記グリッド箔影画像と前記箔影標準画像との差を求めて誤差成分画像を求める誤差成分画像算出ステップと、
    前記透視画像と前記誤差成分画像との差を求めて箔影歪み除去画像を求める箔影歪み除去画像算出ステップと、
    前記箔影歪み除去画像に周波数変換処理を施して前記グリッド箔影を除去する周波数変換処理ステップと
    を備えたことを特徴とするグリッド箔影除去方法。
  5. 請求項４に記載のグリッド箔影除去方法において、
    前記箔影標準画像算出ステップにより平均化された箔影標準画像を、行ごとに、前記グリッド箔が配置された一定間隔内にある画素数ごとに抽出して分割した行データを作成し、前記行データを平滑化して元の前記箔影標準画像と置き換える平滑化ステップを備え、
    前記誤差成分画像算出ステップは、前記グリッド箔影画像と平滑化された前記箔影標準画像との差を求めて誤差成分画像を求める
    ことを特徴とするグリッド箔影除去方法。
  6. 請求項１から５いずれか１つに記載のグリッド箔影除去方法において、
    設定入力されたＳＩＤ量およびＣ型アームの移動量より、画素間の箔影の移動を補正しない通常補正モードまたは画素間の箔影の移動を補正する特殊補正モードのいずれかを選択する画像処理モード選択ステップと、
    前記画像処理モード選択ステップにより通常補正モードが選択された場合、前記近似透視画像算出ステップは、予めグリッド箔影が映るように配置された画素以外の全ての画素の検出信号値を抽出して補間処理を実施し、
    前記画像処理モード選択ステップにより特殊補正モードが選択された場合、前記近似透視画像算出ステップは、箔影が移動しても箔影が映らないグリッド箔間の中央に位置する画素の検出信号値を抽出して補間処理を実施する
    ことを特徴とするグリッド箔影除去方法。
  7. 放射線撮影装置において、
    被検体に放射線を照射する放射線照射手段と、
    被検体を透過した放射線を検出する画素を２次元アレイ状に配置した放射線検出手段と、
    グリッド箔影が前記画素の中央に映るように一定間隔に配置された同期型グリッドと、
    被検体を透過して検出した透視画像からグリッド箔影の影響を受けていない画素集合を抽出して補間処理を施して近似透視画像を算出する近似透視画像算出部と、
    前記透視画像と前記近似透視画像との差を求めてグリッド箔影画像を求めるグリッド箔影画像算出部と、
    前記グリッド箔影画像をグリッド箔影の長さ方向に平均化してグリッド箔影標準画像を求める箔影標準画像算出部と、
    前記グリッド箔影標準画像を基に前記透視画像から前記グリッド箔影を除去して箔影除去画像を求める箔影除去画像算出部と
    を備えたことを特徴とする放射線撮影装置。
  8. 請求項７に記載の放射線撮影装置において、
    前記箔影除去画像算出部は、前記透視画像と前記グリッド箔影標準画像との差分により前記箔影除去画像を求める
    ことを特徴とする放射線撮影装置。
  9. 請求項７に記載の放射線撮影装置において、
    前記箔影除去画像算出部は、
    前記グリッド箔影画像と前記グリッド箔影標準画像との差を求めて誤差成分画像を求める誤差成分画像算出部と、
    前記透視画像と前記誤差成分画像との差を求めて箔影歪み除去画像を求める箔影歪み除去画像算出部と、
    前記箔影歪み除去画像に周波数変換処理を施してグリッド箔影を除去する周波数変換処理部と
    を備えたことを特徴とする放射線撮影装置。
  10. 請求項７から９のいずれか１つに記載の放射線撮影装置において、
    ＳＩＤ量およびＣ型アームの移動量を入力設定する入力部と、
    設定入力されたＳＩＤ量およびＣ型アームの移動量より通常補正モードまたは特殊補正モードのいずれかの補正モードを選択する補正モード選択部とを備え、
    前記近似透視画像算出部は、前記補正モードが通常補正モードを選択した場合、予めグリッド箔影が映るように配置された画素以外の全ての画素の検出信号値を抽出して補間処理を実施し、前記補正モードが特殊補正モードを選択した場合、箔影が移動しても箔影が映らないグリッド箔間の中央に位置する画素の検出信号値を抽出して補間処理を実施する
    ことを特徴とする放射線撮影装置。
  11. 請求項７から１０のいずれか１つに記載の放射線撮影装置において、
    前記箔影標準画像算出部にて算出された箔影標準画像を、行ごとに、前記グリッド箔が配置された一定間隔内にある画素数ごとに抽出して分割した行データを作成し、前記行データを平滑化して元の箔影標準画像と置き換える平滑化部
    を備えたことを特徴とする放射線撮影装置。
  12. 請求項７から１１のいずれか１つに記載の放射線撮影装置において、
    前記同期型グリッドと前記放射線検出器とは、グリッド箔影が４画素おきに映るように予め配置されている
    ことを特徴とする放射線撮影装置。
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