JP5417277B2 - 画像処理装置及び方法、並びに放射線撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線等の放射線の強度分布を検出することにより得られた画像データの画像処理を行う画像処理及び方法、並びに放射線撮影システムに関し、特に、画像データ中の欠損画素を補正する技術に関する。

近年、医療分野において、従来のＸ線フィルムに代えて、Ｘ線を電気信号に変換して画像として出力するＸ線画像検出装置が普及しつつある。このＸ線画像検出装置では、Ｘ線発生器からから被写体に向けてＸ線を照射し、被写体を透過したＸ線の強度分布を画像化することによりＸ線画像を得る。

Ｘ線が被写体を透過する際には、被写体内部で散乱線が発生し、その散乱線によって画像にボケが生じる。この散乱線を除去するために、Ｘ線グリッドを被写体とＸ線画像検出装置の検出面との間に配置することが行われている。Ｘ線グリッドは、Ｘ線を吸収する吸収体（鉛など）と、Ｘ線を透過させる透過体（アルミニウムなど）とを格子状に交互に並べて構成される。散乱線は、透過体及び吸収体に対して斜めに進行し、吸収体に入射して吸収されることにより除去される。一方、散乱線以外のＸ線（直接線）は、透過体及び吸収体にほぼ平行に進行するため、透過体を通過してＸ線画像検出装置に入射して検出される。このため、Ｘ線グリッドを透過したＸ線の強度分布は、透過体及び吸収体に対応した縞目模様を有している。

Ｘ線画像検出装置は、２次元状に配列された検出素子（画素）によってＸ線の強度分布を離散的に検出するため、画素ピッチにより決まるサンプリング周波数の影響により、Ｘ線の線強度分布内に存在する縞目模様は、Ｘ線画像内にモアレ縞として現れる。このモアレ縞は、グリッドの縞目に対して垂直方向に低域通過フィルタ処理等のモアレ縞除去処理を施すことによりＸ線画像から除去可能である。

また、Ｘ線画像検出装置には、検出素子の欠陥等によって、画素値が極端に大きくなったり小さくなったりすることがある。このような異常な値を示す画素は、欠損画素と呼ばれている。欠損画素には、検出素子の異常により生じる「点状欠損」以外に、検出素子に接続される走査線や信号線の異常により生じる「線状欠損」がある。点状欠損は、周辺画素値に基づく平均的な補間により殆どの場合修復可能である。しかし、モアレ縞の縞目に沿って線状欠損が生じると、補間処理により線状欠損は完全には除去しきれない。このため、モアレ縞の周期が部分的に乱れ、モアレ縞除去処理後にアーチファクトが生じることが知られている（特許文献１、２参照）。

特許文献１では、欠損画素を基準としてグリッド縞に直交する方向に、モアレ縞の１周期分に相当する画素数だけ離れた画素の画素値を用いて補正を行うことが提案されている。特許文献２では、欠損画素を基準としてグリッド縞に直交する方向から複数の画素を選択し、それらの画素値を用いて線形予測式に基づいて欠損画素の補正値を算出することが提案されている。

特開２００８−１３６５２０号公報 特許第３７９３０３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の補正方法では、モアレ縞の周波数に対してサンプリング周波数が整数倍でない場合には、欠損画素からモアレ縞の１周期分に相当する箇所に画素が存在しないため、精度のよい補正値が得られないといった問題がある。また、特許文献１に記載の補正方法では、モアレ縞が長波長となった場合には、遠く離れた画素の画素値を用いて補正が行われるため、別のアーチファクトが生じる可能性がある。

特許文献２に記載の補正方法は、線形予測式を用いるため、モアレ縞の周波数に対してサンプリング周波数が整数倍でない場合にも対応可能であるが、線形予測式は複雑であり、時間がかかるといった問題がある。具体的には、特許文献２に記載の補正方法では、モアレ縞に対する欠損画素の位置や、モアレ縞のコントラストが異なる場合には、線形予測式に基づいた複雑な計算をそれぞれ個別に行わなければならず、長大な時間が要される。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、モアレ縞の周波数に対してサンプリング周波数が整数倍でない場合においても簡便かつ迅速に欠損画素の補正を可能とする画像処理及び方法、並びに放射線撮影システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像処理装置は、放射線を被写体に照射する放射線発生手段と、被写体で発生した散乱線を除去するグリッドと、グリッドを通過した放射線を検出して画像データを生成する放射線画像検出手段とを備えた放射線撮影システムに用いられ、画像データの欠損画素を基準として、グリッド縞に直交する方向から選択した複数の周辺画素の画素値を用いて該欠損画素の補正値を算出する欠損画素補正手段を備えた画像処理装置において、グリッド縞に直交するｘ方向に関する欠損画素の位置ｘ_０を基準として、ｘ方向正側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_１，ｘ_２，・・・，ｘ_ｉ、負側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_−１，ｘ_−２，・・・，ｘ_−ｉとし、数式（Ａ）及び数式（Ｂ）を少なくとも近似的に満たす重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを、数式（Ｃ）に適用することにより、欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）を算出することを特徴とする。

ここで、ｉは２以上の整数、Ｐ（ｘ_ｎ）はｘ方向正側の周辺画素の値、Ｐ（ｘ_−ｎ）はｘ方向負側の周辺画素の値、ｆ_ｍはｘ方向に関する画像データ中のモアレ縞の周波数、ｐはｘ方向に関する画素ピッチである。

なお、前記放射線画像検出手段により得られた画像データを解析することによりモアレ縞の周波数ｆ_ｍを検出するモアレ周波数検出手段と、モアレ縞の周波数ｆ_ｍの所定範囲を複数に区分した区間ごとに、重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを記憶した重み付け係数記憶手段と、前記複数の区間のうち、前記モアレ周波数検出手段により検出された周波数ｆ_ｍに対応する区間から重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを選択する重み付け係数選択手段と、を備えることが好ましい。

また、欠損画素の補正した画像データからグリッド縞を除去するグリッド縞除去手段を備えることが好ましい。

また、モアレ周波数検出手段により検出されたモアレ縞の周波数ｆ_ｍが、所定の周波数より低い場合に、前記画像データを、欠損画素の補正をせずに前記グリッド縞除去手段に入力することが好ましい。

また、重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉは、ｉ≧３の場合、値が０でない最も下位の係数が正となるように決定されたものであることが好ましい。

また、ｘ方向正側または負側の周辺画素の隣接画素間に所定以上の画素値の差がある場合に、欠損画素に近接する周辺画素の画素値Ｐ（ｘ_１）及びＰ（ｘ_−１）を平均することにより、欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）を算出することが好ましい。

また、欠損画素が、モアレ縞の縞目方向に連続した線状欠損画素であるか、点状欠損画素等のその他の欠損であるか、種別を判別し、すべての欠損画素について、近接画素を用いた補正を行った後、前記線状欠損画素について、前記数式（Ｃ）を用いた補正を行うことを特徴とする請求項１から６いずれか１項に記載の画像処理装置。

また、本発明の画像処理方法は、放射線を被写体に照射する放射線発生手段と、被写体で発生した散乱線を除去するグリッドと、グリッドを通過した放射線を検出して画像データを生成する放射線画像検出手段とを備えた放射線撮影システムに用いられ、画像データの欠損画素を基準として、グリッド縞に直交する方向から選択した複数の周辺画素の画素値を用いて該欠損画素の補正値を算出する欠損画素補正手段を備えた画像処理方法において、グリッド縞に直交するｘ方向に関する欠損画素の位置ｘ_０を基準として、ｘ方向正側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_１，ｘ_２，・・・，ｘ_ｉ、負側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_−１，ｘ_−２，・・・，ｘ_−ｉとし、数式（Ａ）及び数式（Ｂ）を少なくとも近似的に満たす重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを、数式（Ｃ）に適用することにより、欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）を算出することを特徴とする。

ここで、ｉは２以上の整数、Ｐ（ｘ_ｎ）はｘ方向正側の周辺画素の値、Ｐ（ｘ_−ｎ）はｘ方向負側の周辺画素の値、ｆ_ｍはｘ方向に関する画像データ中のモアレ縞の周波数、ｐはｘ方向に関する画素ピッチである。

放射線を被写体に照射する放射線発生手段と、被写体で発生した散乱線を除去するグリッドと、グリッドを通過した放射線を検出して画像データを生成する放射線画像検出手段と、グリッド縞に直交するｘ方向に関する欠損画素の位置ｘ_０を基準として、ｘ方向正側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_１，ｘ_２，・・・，ｘ_ｉ、負側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_−１，ｘ_−２，・・・，ｘ_−ｉとし、数式（Ａ）及び数式（Ｂ）を少なくとも近似的に満たす重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを、数式（Ｃ）に適用することにより、欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）を算出して欠損画素の補正を行う画像処理手段と、を備えたことを特徴とする。

ここで、ｉは２以上の整数、Ｐ（ｘ_ｎ）はｘ方向正側の周辺画素の値、Ｐ（ｘ_−ｎ）はｘ方向負側の周辺画素の値、ｆ_ｍはｘ方向に関する画像データ中のモアレ縞の周波数、ｐはｘ方向に関する画素ピッチである。

本発明は、数式（Ａ）及び数式（Ｂ）を少なくとも近似的に満たす重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを、数式（Ｃ）に適用することにより、欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）を算出して欠損画素の補正を行うものであるため、モアレ縞の周波数に対してサンプリング周波数が整数倍でない場合でも補正が可能である。また、本発明は、欠損画素の位置やモアレ縞のコントラストや平均値に依らず、モアレ縞の周波数ｆ_ｍにのみ依存した重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを用いて補正を行うものであるため、簡便かつ迅速に欠損画素の補正を行うことができる。

本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システムの模式図である。 Ｘ線グリッドの構成を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。 Ｘ線画像検出器の構成を示す構成図である。 画像処理部の構成を示すブロック図である。 モアレ縞のｘ方向に関するプロファイルを示すグラフである。 グラデーションが生じた場合のモアレ縞のｘ方向に関するプロファイルを示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る補正処理を説明するフローチャートである。 モアレ縞に生じる段差を例示するグラフである。 本発明の第３実施形態に係る補正処理を説明するフローチャートである。

（第１実施形態）
図１において、Ｘ線撮影システム１０は、被写体Ｈを載置する天板１１と、被写体Ｈに向けてＸ線焦点１２ａからＸ線を発生するＸ線管１２と、被写体Ｈを透過したＸ線を検出してＸ線画像データを出力するＸ線画像検出器１３とを備える。Ｘ線画像検出器１３は、Ｘ線を電気信号に変換してＸ線画像を生成するフラットパネル型Ｘ線検出器である。

また、Ｘ線撮影システム１０は、高電圧発生部１４、Ｘ線管制御部１５、検出制御部１６、画像処理部１７、主制御部１８、メモリ１９、入力部２０、及びモニタ２１を備えている。高電圧発生部１４は、管電圧や管電流を発生する。Ｘ線管制御部１５は、高電圧発生部１４を制御し、管電圧や管電流をＸ線管１２に与えてＸ線を発生させる。また、Ｘ線管制御部１５は、Ｘ線管１２に設けられたコリメータ（図示せず）の照射野の設定制御などを行う。

検出制御部１６は、Ｘ線画像検出器１３の検出動作を制御する。画像処理部１７は、Ｘ線画像検出器１３から出力されたＸ線画像データに種々の画像処理を施す。主制御部１８は、各部を統括的に制御する。メモリ１９は、画像処理されたＸ線画像データを記憶する。入力部２０は、主制御部１８に対して撮影条件や撮影指示などの操作指示を入力する。モニタ２１は、画像処理されたＸ線画像データに基づく画像表示や、入力部２０により入力する際の撮影条件等のメニュー表示などを行う。

Ｘ線画像検出器１３の入射面側には、Ｘ線が被写体Ｈを透過する際に発生する散乱線を除去するためのＸ線グリッド２２が固設されている。図２（ａ）に示すように、Ｘ線グリッド２２は、一方向に延伸した吸収体２２ａ及び透過体２２ｂが、その延伸方向と直交する方向に交互に配列されてなる。吸収体２２ａは、Ｘ線を吸収する鉛などの材料で形成される。透過体２２ｂは、Ｘ線を透過させるアルミニウムや樹脂などの材料で形成される。

また、Ｘ線グリッド２２は、図２（ｂ）に示すように、吸収体２２ａの断面形状がＸ線管１２のＸ線焦点１２ａに対して指向性を有する、いわゆる集束グリッドである。被写体Ｈにより散乱され、Ｘ線焦点１２ａからの直進性が消失された散乱線は、吸収体２２ａに入射して吸収される。散乱線以外のＸ線（直接線）は、吸収体２２ａ及び透過体２２ｂにほぼ平行に進行するため、透過体２２ｂを通過してＸ線画像検出器１３に入射して検出される。このため、Ｘ線グリッド２２を透過したＸ線の強度分布は、透過体２２ｂに対応した縞目模様（以下、グリッド縞と言う）を有する。

図３において、Ｘ線画像検出器１３は、Ｘ線を電荷に変換して蓄積する複数の画素３０がｘ方向及びｙ方向に沿って２次元マトリクス配列されてなる受像部３１と、画素３０からの電荷の読み出しを制御するゲートドライバ３２と、画素３０から読み出された電荷をデジタル形式の画像データに変換して出力する出力回路３３とから構成される。

画素３０は、アモルファスセレン等のＸ線変換層（図示せず）によりＸ線が変換されることにより生じる電荷を収集する画素電極３０ａと、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３０ｂとを備える。ＴＦＴ３０ｂは、ゲート電極が走査線３４に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が信号線３５に接続され、他方が画素電極３０ａに接続される。走査線３４と信号線３５とは格子状に配線される。走査線３４はゲートドライバ３２に接続され、信号線３５は出力回路３３に接続される。

ゲートドライバ３２は、走査線３４を１行ずつ順に活性化し、ＴＦＴ３０ｂを１行ずつオン状態とする。画素電極３０ａに収集された電荷は、ＴＦＴ３０ｂがオン状態になると信号線３５に読み出され、出力回路３３に入力される。

出力回路３３は、積分アンプ３６、マルチプレクサ（ＭＵＸ）３７、及びＡ／Ｄ変換器３８を備える。積分アンプ３６は、各信号線３５に対して個別に接続される。積分アンプ３６は、信号線３５から入力される電荷を積算し、電圧信号に変換して出力する。すべての積分アンプ３６の出力側には、共通にＭＵＸ３７が接続される。ＭＵＸ３７の出力側には、Ａ／Ｄ変換器３８が接続される。

ＭＵＸ３７は、複数の積分アンプ３６から順に１つの積分アンプ３６を選択し、選択した積分アンプ３６から出力される電圧信号をＡ／Ｄ変換器３８に入力する。Ａ／Ｄ変換器３８は、入力された電圧信号をデジタル化して出力する。

Ｘ線画像検出器１３は、信号線３５の延伸方向（ｙ方向）がＸ線グリッド２２の吸収体２２ａ及び透過体２２ｂの延伸方向とほぼ平行に配置される。Ｘ線画像検出器１３は、２次元マトリクス配列された画素３０によってＸ線グリッド２２を透過したＸ線の強度分布を離散的に検出するため、グリッド縞は、Ｘ線画像内にモアレ縞として現れる。Ｘ線画像検出器１３のｘ方向へのサンプリング周波数ｆ_ｓは、ｘ方向への画素ピッチｐを用いて「１／ｐ」と表される。また、ｘ方向へのグリッド縞の周波数ｆ_ｇ（以下、グリッド周波数ｆ_ｇと言う）は、前述の配列ピッチＰ_ｇを用いて「１／Ｐ_ｇ」と表される。

ｘ方向へのモアレ縞の周波数ｆ_ｍ（以下、モアレ周波数ｆ_ｍと言う）は、グリッド周波数ｆ_ｇがナイキスト周波数ｆ_ｎ（＝ｆ_ｓ／２）以下の場合には、グリッド周波数ｆ_ｇと同一である。一方、モアレ周波数ｆ_ｍは、グリッド周波数ｆ_ｇがナイキスト周波数ｆ_ｎより大きい場合には、ナイキスト周波数ｆ_ｎで折り返された、いわゆる折り返し周波数として表される。

図４において、画像処理部１７は、モアレ周波数検出部４０、重み付け係数記憶部４１、重み付け係数選択部４２、欠損画素情報記憶部４３、欠損画素補正部４４、及びモアレ縞除去部４５を備える。モアレ周波数検出部４０は、Ｘ線画像検出器１３により出力される画像データを周波数解析することにより、ｘ方向へのモアレ周波数ｆ_ｍを検出する。この周波数解析は、離散フーリエ変換等の周知の方法を用いて行われる。なお、モアレ周波数検出部４０は、モアレ周波数ｆ_ｍに画素ピッチｐを乗じることにより規格化された規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐを出力する。

重み付け係数記憶部４１は、複数の規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐに対して重み付け係数を予め記憶している。この重み付け係数は、詳しくは後述するが、欠損画素を周辺画素の画素値を用いて補正する際に、周辺画素の画素値に乗じる係数である。重み付け係数選択部４２は、モアレ周波数検出部４０から出力された規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐに基づき、最適な重み付け係数を重み付け係数記憶部４１から選択する。

欠損画素情報記憶部４３は、Ｘ線画像検出器１３により出力される画像データの欠損画素情報を記憶している。欠損画素補正部４４は、欠損画素情報記憶部４３に記憶された各欠損画素を、欠損画素を基準としてｘ方向に配列された複数の周辺画素の画素値を用いて補正する。具体的には、欠損画素補正部４４は、周辺画素の画素値に、重み付け係数選択部４２により選択された重み付け係数を乗じることにより欠損画素の補正値を算出し、画像データ中の欠損画素を、算出した補正値で置き換える。

モアレ縞除去部４５は、欠損画素補正部４４により欠損補正がなされた画像データに対して、ｘ方向に対応する方向に低域通過型フィルタを施すことにより、画像データからモアレ縞を除去する。モアレ縞除去部４５によりモアレ縞が除去された画像データは、主制御部１８を介してメモリ１９に入力される。

また、主制御部１８は、モアレ周波数検出部４０から出力される規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐを監視しており、この規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐが所定の最低周波数より低い場合には、破線４６に示すように、画像処理部１７に入力された画像データを、欠損画素補正部４４を経由せずにモアレ縞除去部４５に入力する。モアレ縞が低周波数である場合に、欠損補正によって逆にアーチファクトが生じることがあるため、主制御部１８は、このアーチファクトを回避するように、規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐが所定の最低周波数より低い場合に欠損補正を禁止している。

次に、重み付け係数記憶部４１に記憶すべき重み付け係数の決定方法を説明する。まず、モアレ周波数ｆ_ｍのモアレ縞のｘ方向に関する画素値Ｐ（ｘ）を次式（１）で表す。

ここで、Ｂ，Ｃ，φは、それぞれモアレ縞のコントラスト、平均値、位相を表す定数である。

次に、図５に示すように、ｘ方向に関する欠損画素の位置をｘ_０とし、該欠損画素からｘ方向正側に並ぶ画素の位置を順にｘ_１，ｘ_２，・・・，ｘ_ｉとし、ｘ方向負側に並ぶ画素の位置を順にｘ_−１，ｘ_−２，・・・，ｘ_−ｉとする。ここで、ｉは、正の整数であり、欠損画素補正に用いる周辺画素数の１／２に相当する。

次式（２）に示すように、重み付け係数Ａ_ｎ，Ａ_−ｎを、それぞれ周辺画素数の画素値Ｐ（ｘ_ｎ），Ｐ（ｘ_−ｎ）に乗じ、ｎについて加算したものを、欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）とする。

ここで、次式（３）のように重み付け係数Ａ_ｎ，Ａ_−ｎを規定すると、上記式（２）は上記式（１）を用いて式（４）に変形される。

画素ピッチｐは、次式（５）の関係を満たすため、上記式（４）は、式（６）に変形される。

三角関数の加法定理を用いることにより、上記式（６）は、次式（７）に変形される。

上記式（７）に上記式（１）を適用すると、次式（８）が得られる。

上記式（８）が成立するためには、右辺の第一項がＰ（ｘ_０）、右辺の第二項が０となればよい。すなわち、次式（９ａ），（９ｂ）を満たせばよい。

そして、上記式（９ａ），（９ｂ）は、次式（１０ａ），（１０ｂ）に変形される。

上記式（１０ａ），（１０ｂ）を満たす重み付け係数Ａ_ｎは、規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐをパラメータとして決定することができる。特に、ｉ＝２の場合には、重み付け係数Ａ_１，Ａ_２は、規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐをパラメータとして一義的に決定される。ｉ≧３の場合には、上記式（１０ａ），（１０ｂ）を満たす重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉの組が複数存在するため、それらから１組を選択的に決定すればよい。

なお、ｉ＝１の場合には、上記式（１０ａ），（１０ｂ）から、規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐが整数であること（すなわち、モアレ周波数ｆ_ｍがサンプリング周波数ｆ_ｓ（＝１／ｐ）の整数倍であること）が要請される。ｉ＝１の場合は、特許文献１に記載の従来技術に相当しており、本実施形態からは除外する。すなわち、本実施形態では、ｉは２以上の整数である。

重み付け係数記憶部４１には、例えば、表１に示すような重み付けテーブルが記憶される。表１は、ｉ＝２の場合の規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐと、重み付け係数Ａ_１，Ａ_２とを関連付けたものである。重み付け係数Ａ_１，Ａ_２は、規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐが取り得る１／２．０〜１／４．０の範囲を１０段階に区分した各区間に対して１組ずつ記憶されている。この重み付け係数Ａ_１，Ａ_２は、各区間の中央値を用いて、上記式（１０ａ），（１０ｂ）から算出した値である。例えば、区間「１／３．４≦ｆ_ｍｐ＜１／３．２」の中央値は「１／３．１」であり、この場合の重み付け係数Ａ_１，Ａ_２は、それぞれ１．９５，−１．４５である。なお、１区間の数値範囲は、所望される補正値Ｐ（ｘ_０）の精度に応じて決定すればよい。

規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐの範囲「１／２．０〜１／４．０」の上限「１／２．０」は、ナイキスト周波数に対応しており、この上限以上の規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐはモアレ周波数検出部４０から出力されない。また、下限「１／４．０」は、主制御部１８により欠陥補正が禁止される前述の最低周波数に対応する。

次に、表２は、ｉ＝４の場合の重み付けテーブルを例示する。この場合は、重み付け係数Ａ_１〜Ａ_４のうちから２つの係数を選択的に決定した上で、上記式（１０ａ），（１０ｂ）により残りの２つの係数を求めればよい。

表２では、重み付け係数Ａ_１〜Ａ_４のうち、値が０でない最も下位の係数が正となるように重み付け係数Ａ_１〜Ａ_４を決定している。例えば、区間「１／３．４≦ｆ_ｍｐ＜１／３．２」では、値が０でない最も下位の係数はＡ_１であり「０．２５」と正の値に設定されている。区間「１／２．６≦ｆ_ｍｐ＜１／２．４」では、係数はＡ_１の値が０であるため、値が０でない最も下位の係数はＡ_２であり、係数Ａ_２は、「１．００」と正の値に設定されている。

値が０でない最も下位の係数が正となるように重み付け係数Ａ_１〜Ａ_４を決定することは、図６に示すように、モアレ縞のプロファイルにグラデーションが生じている（平均値に変化がある）場合に有用である。グラデーションは、被写体Ｈの輪郭部や、厚みの変化部などで生じる。

同図は、ｘの負側でモアレ縞の平均値が一定であり、正側で平均値が関数「ｇ（ｘ）＝０．５Ｂｆ_ｍｘ」に従って変化している。また、同図では、「ｘ_０＝０．１／ｆ_ｍ」、「ｆ_ｍｐ＝１／２．７」としている。ここで、Ｂ＝１，Ｃ＝１，φ＝０とすると、Ｐ（ｘ_１）≒１．４２０、Ｐ（ｘ_２）≒０．５７９、Ｐ（ｘ_３）≒２．５７６、Ｐ（ｘ_４）≒１．３０１、Ｐ（ｘ_−１）≒０．００８、Ｐ（ｘ_−２）≒１．７７３、Ｐ（ｘ_−３）≒０．９３０、Ｐ（ｘ_−４）≒０．３２２が得られる。

表２から「ｆ_ｍｐ＝１／２．７」の場合の重み付け係数Ａ_１〜Ａ_４を選択し、上記式（２）を用いて欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）を算出すると、Ｐ（ｘ_０）≒１．９９が得られる。この場合のＰ（ｘ_０）の本来の値は約１．６４であるため、その誤差は約０．３５である。

これに対して、値が０でない最も下位の係数が負である例として、Ａ_１＝−０．２５、Ａ_２＝−０．７４、Ａ_３＝１．００、Ａ_４＝０．４８を用いると、上記式（２）から、Ｐ（ｘ_０）≒２．２１が得られる。上記Ｐ（ｘ_０）の本来の値との誤差は約０．５７である。

このように、値が０でない最も下位の係数が正となるように決定された重み付け係数Ａ_１〜Ａ_４を用いることにより、モアレ縞のプロファイルにグラデーションが生じた場合でも比較的精度よく欠損画素の補正値が算出される。このような重み付け係数Ａ_ｎの決定方法は、ｉ≧３の場合に適用可能である。

以下、上記構成による作用について説明する。入力部２０を用いて撮影条件が設定され、撮影開始指示が与えられることより、Ｘ線管１２からＸ線の照射が行われ、被写体Ｈを透過し、Ｘ線グリッド２２により散乱線が除去されたＸ線がＸ線画像検出器１３により検出される。

画像処理部１７では、まず、モアレ周波数検出部４０により、Ｘ線画像検出器１３により得られた画像データのｘ方向へのモアレ周波数ｆ_ｍが検出され、画素ピッチｐを乗じた規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐが重み付け係数選択部４２に出力される。重み付け係数選択部４２は、入力された規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐに基づき、重み付け係数記憶部４１に記憶された上記表１や表２のテーブルから１組の重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを選択して、欠損画素補正部４４に入力する。

欠損画素補正部４４は、欠損画素情報記憶部４３から欠損画素情報を取得し、画像データの各欠損画素について、上記式（２）に基づき、欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）を算出し、算出した補正値Ｐ（ｘ_０）で欠損画素の画素値を置換する。欠損画素補正部４４により欠損画素補正がなされた画像データは、モアレ縞除去部４５に入力され、モアレ縞除去部４５によりモアレ縞除去処理が行われる。モアレ縞除去部４５によりモアレ縞が除去された画像データは、メモリ１９に格納され、この画像データに基づくＸ線画像がモニタ２１に表示される。

なお、モアレ周波数検出部４０によりモアレ周波数ｆ_ｍが所定の最低周波数より低い場合には、Ｘ線画像検出器１３により得られた画像データは、欠損画素補正部４４を介さずに、モアレ縞除去部４５に入力され、モアレ除去処理が行われる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態において、モアレ縞に急激な変化（段差）が生じた場合には、上記欠損補正を行ってもその段差部分でアーチファクトが残存する可能性がある。このアーチファクトを回避するために、本実施形態では、欠損画素補正部４４は、図７に示す補正処理を行う。なお、欠損画素補正部４４以外の構成は、第１実施形態と同一である。

まず、欠損画素補正部４４は、欠損画素情報記憶部４３から欠損画素情報を取得し、１つの欠損画素を選択する（ステップＳ１０）。次いで、選択した欠損画素を基準としてｘ方向に並ぶ補正用の周辺画素の画素値を画像データから抽出する（ステップＳ１１）。ここでは、例えば、ｉ＝４として、Ｐ（ｘ_１）、Ｐ（ｘ_２）、Ｐ（ｘ_３）、Ｐ（ｘ_４）、Ｐ（ｘ_−１）、Ｐ（ｘ_−２）、Ｐ（ｘ_−３）、Ｐ（ｘ_−４）の８個の周辺画の画素値を抽出する。

次いで、欠損画素を基準としてｘ方向正側の周辺画素の画素値Ｐ（ｘ_１）、Ｐ（ｘ_２）、Ｐ（ｘ_３）、Ｐ（ｘ_４）の間、または、ｘ方向負側の周辺画素の画素値Ｐ（ｘ_−１）、Ｐ（ｘ_−２）、Ｐ（ｘ_−３）、Ｐ（ｘ_−４）の間に、図８に示すような段差があるか否かについて判定する（ステップＳ１２）。この段差判定は、隣接する画素の画素値が所定値以上の差（例えば、画素値の比率が２以上）を有するかを判定することにより行う。同図は、Ｐ（ｘ_１）とＰ（ｘ_２）との間に段差が生じている場合を例示している。

このように段差が生じている場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、欠損画素に近接する周辺画素の画素値Ｐ（ｘ_１）及びＰ（ｘ_−１）を用い、これらを単純平均することにより、補正値Ｐ（ｘ_０）を算出して欠損画素を補正する（ステップＳ１４）。一方、段差がない場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、重み付け係数選択部４２から入力された重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_４を用い、上記式（２）に基づいて補正値を算出して欠損画素を補正する（ステップＳ１５）。

そして、ステップＳ１４またはステップＳ１５の後、補正を行った欠損画素が最終の欠損画素であるか否かを判定し、未補正の欠損画素がある場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、ステップＳ１０に戻って未補正の欠損画素を選択し、同様な処理を繰り返す。一方、未補正の欠損画素がない場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、処理を終了する。

以上の通り、本実施形態では、補正に用いる周辺画素間に段差がある場合には、近接画素のみを用いて補正を行うため、段差によるアーチファクトが低減される。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。上記第１実施形態では、補正に用いる周辺画素が欠損画素である場合には、補正によりアーチファクトが生じる可能性がある。このアーチファクトを低減するために、本実施形態では、欠損画素補正部４４は、図９に示す補正処理を行う。なお、欠損画素補正部４４以外の構成は、第１実施形態と同一である。

まず、欠損画素補正部４４は、欠損画素情報記憶部４３から欠損画素情報を取得する（ステップＳ２０）。次いで、欠損画素情報に基づき、欠損画素が、モアレ縞の縞目方向に連続した「線状欠損画素」であるか、「点状欠損画素」等のその他の欠損であるか、種別を判別する（ステップＳ２１）。

次いで、第１補正処理として、線状欠損画素とその他の欠損画素とのすべての欠損画素について、近接画素を用いた補正処理を施す（ステップＳ２２）。そして、第２補正処理として、「線状欠損画素」のみについて、第１実施形態と同様の重み付け係数を用いた補正を行う（ステップＳ２３）。第２補正処理に用いる周辺画素が欠損画素であったとしても、その欠損画素は第１補正処理で事前に補正されるため、第２補正処理に与える影響は軽減される。

このように、本実施形態では、補正によるアーチファクトが軽減され、「線状欠損画素」が精度良く補正される。本実施形態の第２補正処理として、第２実施形態の補正処理を用いてもよいことは言うまでもない。

なお、上記第１実施形態では、規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐをモアレ周波数検出部４０で生成しているが、モアレ周波数検出部４０に限られず、重み付け係数選択部４２で生成してもよい。

また、上記第１実施形態では、重み付け係数Ａ_ｎを規格化モアレ周波数ｆ_ｍｐに対応させて重み付け係数記憶部４１に記憶させているが、画素ピッチｐは固定値であるため、モアレ周波数ｆ_ｍに対応させて重み付け係数Ａ_ｎを記憶してもよい。さらに、モアレ周波数ｆ_ｍに対応する物理量であれば、モアレ縞の波長や、単位長さ当りの縞目数等、その他のパラメータに対応させて重み付け係数Ａ_ｎを記憶してもよい。

また、上記第１実施形態では、欠損画素情報を予め欠損画素情報記憶部４３に記憶させているが、被写体Ｈを配置しない状態でキャリブレーション撮影を行い、Ｘ線画像検出器１３により得られる画像データから欠損画素情報を検出するようにしてもよい。

また、上記第１実施形態では、Ｘ線画像検出器１３として、Ｘ線を直接電荷に変換する直接変換型検出器を用いて説明したが、これに代えて、Ｘ線を蛍光体により一旦可視光に変換し、変換した可視光を光電変換素子により電荷に変換する間接変換型検出器を用いてもよい。

また、上記第１実施形態では、放射線としてＸ線を例にして説明したが、Ｘ線に限られず、γ線等を用いてもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。

１０ Ｘ線撮影システム
１２ Ｘ線管
１３ Ｘ線画像検出器
１７ 画像処理部
１８ 主制御部
２２ Ｘ線グリッド
２２ａ 吸収体
２２ｂ 透過体
３０ 画素
３０ａ 画素電極
３０ｂ ＴＦＴ
３６ 積分アンプ

Claims (9)

1. 放射線を被写体に照射する放射線発生手段と、被写体で発生した散乱線を除去するグリッドと、グリッドを通過した放射線を検出して画像データを生成する放射線画像検出手段とを備えた放射線撮影システムに用いられ、画像データの欠損画素を基準として、グリッド縞に直交する方向から選択した複数の周辺画素の画素値を用いて該欠損画素の補正値を算出する欠損画素補正手段を備えた画像処理装置において、
   グリッド縞に直交するｘ方向に関する欠損画素の位置ｘ_０を基準として、ｘ方向正側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_１，ｘ_２，・・・，ｘ_ｉ、負側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_−１，ｘ_−２，・・・，ｘ_−ｉとし、数式（Ａ）及び数式（Ｂ）を少なくとも近似的に満たす重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを、数式（Ｃ）に適用することにより、欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）を算出することを特徴とする画像処理装置。
   

   

   

   

   ここで、ｉは２以上の整数、Ｐ（ｘ_ｎ）はｘ方向正側の周辺画素の値、Ｐ（ｘ_−ｎ）はｘ方向負側の周辺画素の値、ｆ_ｍはｘ方向に関する画像データ中のモアレ縞の周波数、ｐはｘ方向に関する画素ピッチである。
2. 前記放射線画像検出手段により得られた画像データを解析することによりモアレ縞の周波数ｆ_ｍを検出するモアレ周波数検出手段と、
   モアレ縞の周波数ｆ_ｍの所定範囲を複数に区分した区間ごとに、重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを記憶した重み付け係数記憶手段と、
   前記複数の区間のうち、前記モアレ周波数検出手段により検出された周波数ｆ_ｍに対応する区間から重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを選択する重み付け係数選択手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 欠損画素の補正した画像データからグリッド縞を除去するグリッド縞除去手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. モアレ周波数検出手段により検出されたモアレ縞の周波数ｆ_ｍが、所定の周波数より低い場合に、前記画像データを、欠損画素の補正をせずに前記グリッド縞除去手段に入力することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉは、ｉ≧３の場合、値が０でない最も下位の係数が正となるように決定されたものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の画像処理装置。
6. ｘ方向正側または負側の周辺画素の隣接画素間に所定以上の画素値の差がある場合に、欠損画素に近接する周辺画素の画素値Ｐ（ｘ_１）及びＰ（ｘ_−１）を平均することにより、欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）を算出することを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 欠損画素が、モアレ縞の縞目方向に連続した線状欠損画素であるか、点状欠損画素等のその他の欠損であるか、種別を判別し、すべての欠損画素について、近接画素を用いた補正を行った後、前記線状欠損画素について、前記数式（Ｃ）を用いた補正を行うことを特徴とする請求項１から６いずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 放射線を被写体に照射する放射線発生手段と、被写体で発生した散乱線を除去するグリッドと、グリッドを通過した放射線を検出して画像データを生成する放射線画像検出手段とを備えた放射線撮影システムに用いられ、画像データの欠損画素を基準として、グリッド縞に直交する方向から選択した複数の周辺画素の画素値を用いて該欠損画素の補正値を算出する欠損画素補正手段を備えた画像処理方法において、
   グリッド縞に直交するｘ方向に関する欠損画素の位置ｘ_０を基準として、ｘ方向正側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_１，ｘ_２，・・・，ｘ_ｉ、負側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_−１，ｘ_−２，・・・，ｘ_−ｉとし、数式（Ａ）及び数式（Ｂ）を少なくとも近似的に満たす重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを、数式（Ｃ）に適用することにより、欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）を算出することを特徴とする画像処理方法。
   

   

   

   

   ここで、ｉは２以上の整数、Ｐ（ｘ_ｎ）はｘ方向正側の周辺画素の値、Ｐ（ｘ_−ｎ）はｘ方向負側の周辺画素の値、ｆ_ｍはｘ方向に関する画像データ中のモアレ縞の周波数、ｐはｘ方向に関する画素ピッチである。
9. 放射線を被写体に照射する放射線発生手段と、
   被写体で発生した散乱線を除去するグリッドと、
   グリッドを通過した放射線を検出して画像データを生成する放射線画像検出手段と、
   グリッド縞に直交するｘ方向に関する欠損画素の位置ｘ_０を基準として、ｘ方向正側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_１，ｘ_２，・・・，ｘ_ｉ、負側に並ぶ周辺画素の位置を順にｘ_−１，ｘ_−２，・・・，ｘ_−ｉとし、数式（Ａ）及び数式（Ｂ）を少なくとも近似的に満たす重み付け係数Ａ_１，Ａ_２，・・・，Ａ_ｉを、数式（Ｃ）に適用することにより、欠損画素の補正値Ｐ（ｘ_０）を算出して欠損画素の補正を行う画像処理手段と、
   を備えたことを特徴とする放射線撮影システム。
   

   

   

   

   ここで、ｉは２以上の整数、Ｐ（ｘ_ｎ）はｘ方向正側の周辺画素の値、Ｐ（ｘ_−ｎ）はｘ方向負側の周辺画素の値、ｆ_ｍはｘ方向に関する画像データ中のモアレ縞の周波数、ｐはｘ方向に関する画素ピッチである。

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