JP5753502B2 - 画像処理装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像に含まれる周期的パターンを抑制する画像処理を行う画像処理装置および方法に関するものである。

従来、医療分野等において、被写体を透過した放射線の照射により被写体に関する放射線画像を記録する放射線検出器が各種提案、実用化されている。このような放射線検出器としては、例えば、放射線の照射により電荷を発生するアモルファスセレンを利用した放射線検出器がある。この放射線検出器を用いた撮影装置においては、放射線を照射する放射線源と放射線検出器との間に、放射線を透過しない鉛等と透過しやすいアルミニウムや木材等とが所定のピッチで交互に配置された散乱線除去グリッド（以下単にグリッドと称する）が設けられており、このグリッドにより放射線の散乱成分が除去されるようになっている。

しかしながら、グリッドを用いて被写体の放射線画像を撮影すると、取得される放射線画像内にグリッドに起因する周期縞およびモアレ等の周期的パターンがノイズとして発生してしまう。このため、放射線画像に含まれる周期的パターンの周波数特性を算出し、周期的パターンの周波数成分を抑制する処理を放射線画像に対して行うことにより、周期的パターンによる画質の劣化を防止するための様々な提案がなされている。例えば、特許文献１には、放射線画像に複数の線状の領域を設定し、この線状の領域の画像信号に対してフーリエ変換等の周波数解析を行うことにより周波数スペクトルを周波数特性として求め、この周波数スペクトルにおいてレスポンスがピークを有する空間周波数を、周期的パターンの周波数特性として検出する手法が提案されている。

ところで、放射線画像を用いて被写体の患部をより詳しく観察するために、Ｘ線管を移動させて異なる方向から被写体にＸ線を照射して撮影を行い、これにより取得した複数の放射線画像を加算して所望の断層面を強調した断層画像を得るトモシンセシス撮影が知られている。また、トモシンセシス撮影を行う際に、グリッドに起因する周期的パターンを目立たなくするために、撮影時にモアレの出現位置が一連の放射線画像の過半数において互いに異なる位置となるようにグリッドを移動させる手法が提案されている（特許文献１参照）。

また、トモシンセシス撮影等の連続撮影により取得した複数の放射線画像の周期的パターンを抑制する手法として、複数の放射線画像のうちの一の放射線画像からグリッドに起因する画像成分を作成し、後に取得された放射線画像からその画像成分を除去する手法も提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載された手法を用いることにより、全ての放射線画像に対して周波数解析を行う必要が無くなるため、複数の放射線画像を取得した場合であっても、放射線画像に含まれるグリッドに起因する周期的パターンを効率よく抑制することができる。

特開２００９−２１９５５６号公報 特開２００２−３３０３４３号公報

しかしながら、グリッドを用いて複数の放射線画像を取得する際、各放射線画像に含まれる周期的パターンの周波数成分が微妙に異なるものとなる。例えば、トモシンセシス撮影を行う場合、Ｘ線管の位置および検出器の位置の少なくとも一方が撮影毎に変化するため、各放射線画像に含まれる周期的パターンの周波数成分は、放射線画像毎に微妙に異なるものとなる。ここで、特許文献２に記載された手法は、複数の放射線画像のうちの一の放射線画像から作成した周期的パターンの画像成分のみを用いて、他の放射線画像の周期的パターンを抑制している。このため、演算量は低減できるものの、周期的パターンの画像成分を作成した一の放射線画像以外の他の放射線画像においては、周期的パターンの周波数特性が一の放射線画像とは微妙に異なるため、周期的パターンを精度よく抑制することができない。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、グリッドを用いた撮影により複数の放射線画像を取得するに際し、グリッドに起因する周期的パターンを精度よく、かつ効率よく抑制できるようにすることを目的とする。

本発明による画像処理装置は、放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を第１の周波数特性として取得し、かつ第１の周波数特性を含む周波数解析結果を取得する第１の周波数解析手段と、
周波数解析結果に基づいて、一の放射線画像以外の他の少なくとも１つの放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、少なくとも１つの放射線画像についての周期的パターンの周波数特性を、第２の周波数特性として取得する第２の周波数解析手段と、
第１の周波数特性に応じて一の放射線画像の周期的パターンを抑制し、かつ第２の周波数特性に応じて少なくとも１つの放射線画像の周期的パターンを抑制する抑制手段とを備えたことを特徴とするものである。

ここで、放射線画像の取得は、放射線検出器を用いることにより行ってもよく、放射線の照射により放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光やレーザ光等の励起光の照射により、蓄積された放射線エネルギーに応じた輝尽発光光を発光する蓄積性蛍光体を利用した蓄積性蛍光体シートを用いることにより行ってもよい。蓄積性蛍光体シートを用いる場合、被写体を透過した放射線を蓄積性蛍光体シートに照射することにより、放射線画像情報を一旦蓄積記録し、この蓄積性蛍光体シートに励起光を照射して輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換することにより放射線画像が取得される。

また、複数の放射線画像は、例えば上述したトモシンセシス撮影のみならず、エネルギーが異なる２種類のエネルギーの放射線を被写体に照射して得られた２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うためのエネルギーサブトラクション撮影、被写体に対してＸ線管と放射線検出器とを同時に平行移動させて長尺の放射線画像を取得する長尺撮影、および動画撮影等により取得することができる。

また、グリッドは放射線の散乱成分を除去するものであればそのパターンを問わず、例えば放射線検出器の主方向または副方向に沿って設けられた複数のプレートからなるものであってもよいし、放射線検出器の主方向および副方向に対し傾けて設けられた複数のプレートからなるものであってもよい。

周期的パターンとは、放射線画像に含まれる周期的なパターンを持ったノイズを意味する。例えば、グリッドを利用して被写体を撮影することにより取得した放射線画像に含まれる周期縞やモアレ等を意味する。

なお、本発明による画像処理装置においては、第２の周波数解析手段を、周波数解析結果に基づいて、第１の周波数解析手段が行う周波数解析を限定した周波数解析を行う手段としてもよい。

この場合において、第１および第２の周波数解析手段が、放射線画像上の複数方向において周波数解析を行う場合、第２の周波数解析手段を、周波数解析結果に基づいて、方向を限定した周波数解析を行う手段としてもよい。

またこの場合、第２の周波数解析手段を、周波数解析結果に基づいて、解析する周波数の範囲を限定した周波数解析を行う手段としてもよい。

また、第２の周波数解析手段を、周波数解析結果に基づいて、少なくとも１つの放射線画像の範囲を限定した周波数解析を行う手段としてもよい。

ここで、放射線画像には、照射野外領域、直接放射線領域、高吸収体領域および高ノイズ領域のように、グリッドに起因する周期的パターンが存在する可能性が低い領域が存在する。このような領域においては、周波数解析を行っても、周期的パターンの周波数特性が取得できないか、取得できても精度が悪いものとなっている。「放射線画像の範囲を限定した周波数解析」とは、第１の周波数解析手段による周波数解析を行った際に、周期的パターンが検出できなかったり、取得した周波数特性と異なる周波数特性が取得されたりした領域を除外して、周波数解析を行うことをいう。

なお、照射野外領域とは、照射野絞りを用いて撮影を行った場合において、放射線検出器、蓄積性蛍光体シート等において放射線が照射されないことから、被写体の像が含まれない領域をいう。

直接放射線領域とは、被写体に照射された放射線が、被写体を透過することなく放射線検出器等に直接到達することにより得られる、放射線画像において高濃度となる領域のことをいう。

高吸収体領域とは、例えば生殖器等の被写体の不要な部分への放射線の照射を防止するために使用するプロテクタを使用して撮影を行った場合に放射線画像に含まれる低濃度となる領域のことをいう。

ここで、低線量にて撮影を行った場合、比較的濃度が低い領域においては、放射線の量子ノイズが目立ってしまう。高ノイズ領域とはこのような放射線の量子ノイズが目立つ領域のことをいう。

また、本発明による画像処理装置においては、連続撮影は、トモシンセシス撮影であってもよい。

本発明による画像処理方法は、放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を第１の周波数特性として取得し、
第１の周波数特性を含む周波数解析結果を取得し、
周波数解析結果に基づいて、一の放射線画像以外の他の少なくとも１つの放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、少なくとも１つの放射線画像についての周期的パターンの周波数特性を、第２の周波数特性として取得し、
第１の周波数特性に応じて一の放射線画像の周期的パターンを抑制し、
第２の周波数特性に応じて少なくとも１つの放射線画像の周期的パターンを抑制することを特徴とするものである。

本発明によれば、グリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析が行われて第１の周波数特性が取得され、第１の周波数特性を含む周波数解析結果が取得される。ここで、グリッドを用いて連続撮影を行う際には、撮影毎に放射線源の位置および放射線検出器の位置が変更される等するため、取得される複数の放射線画像における周期的パターンの周波数特性は、放射線画像毎に微妙に変化するものの、グリッドの向き、グリッドの種類等が変更されることはない。本発明においては、一の放射線画像以外の他の少なくとも１つの放射線画像に対しては、周波数解析結果に基づいて周波数解析を行うようにしたため、少なくとも１つの放射線画像に対しては、第１の周波数特性を取得した場合よりも、限定した周波数解析を行うことができる。したがって、少なくとも１つの放射線画像に対する周波数解析の演算量を低減することができ、その結果、複数の放射線画像に含まれる周期的パターンを効率よく抑制することができる。また、個々の放射線画像に対して第１および第２の周波数特性を算出して周期的パターンを抑制しているため、各放射線画像に含まれるグリッドに起因する周期的パターンを精度よく抑制することができる。

本発明の実施形態による画像処理装置を適用した放射線画像診断システムの構成を示す概略ブロック図 トモシンセシス撮影を説明するための図 周期的パターン抑制処理部の構成を示す概略ブロック図 第１の周波数解析のための小領域を示す図（その１） 第１の周波数解析のための小領域を示す図（その２） 周波数スペクトルの例を示す図 照射野内領域を説明するための図 照射野内領域に含まれる小領域を説明するための図 ピーク周波数を説明するための図 周期的パターンの周波数成分を示す図 処理済み放射線画像の周波数スペクトルを示す図 本実施形態において行われる処理を示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態による画像処理装置を適用した放射線画像診断システムの構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、この放射線画像診断システム１は、トモシンセシス撮影を行うためのものであり、Ｘ線管２および放射線検出器３を備える。Ｘ線管２は移動機構４により直線または円弧に沿って移動し、移動経路上の複数の位置において、撮影台天板５上の被写体ＳにＸ線を照射する。本実施形態においては直線に沿って矢印Ａ方向にＸ線管２を移動させるものとする。

また、Ｘ線管２にはコリメータ（照射野絞り）６が接続されており、被写体Ｓに照射されるＸ線の範囲（照射範囲）を操作者が設定できるようになっている。なお、コリメータ６を用いて照射範囲を設定する際には、Ｘ線に代えて可視光がコリメータ６を介して被写体Ｓに照射される。なお、可視光はコリメータ６に設けられた照射野ランプ（不図示）から発せられる。これにより、操作者は被写体Ｓに照射された可視光の範囲をコリメータ６を用いて調整することにより、Ｘ線の照射範囲を設定することができる。

放射線検出器３は、被写体Ｓを透過したＸ線を検出するために、被写体Ｓを載置する撮影台天板５を間に挟んでＸ線管２と対向するように配置されている。放射線検出器３は、被写体Ｓを透過した放射線からなる放射線画像情報を静電潜像として蓄積し、蓄積した静電潜像を読み取ることにより放射線の透過率分布を放射線画像として検出するものである。なお、放射線検出器３は放射線を検出して画像情報として出力するものであればその構成を問わず、例えばＴＦＴ方式の固体検出器であってもよいし光読出方式の固体検出器であってもよい。

また、放射線検出器３は、移動機構７により必要に応じて直線または円弧に沿って移動し、移動経路上の複数の位置において被写体Ｓを透過したＸ線を検出する。なお、本実施形態においては直線に沿って矢印Ｂ方向に放射線検出器３を移動させるものとする。また、放射線検出器３を移動させることなく、Ｘ線管２のみを移動させて撮影を行う場合もある。

ここで、放射線画像診断システム１は、被写体Ｓと放射線検出器３との間にグリッド８を着脱可能に構成されており、グリッドありでの撮影、グリッドなしでの撮影の両方が可能となっている。また、グリッドありでの撮影の場合、様々な種類（グリッド比、グリッドパターン等）のグリッドが使用可能となっている。グリッド８は放射線を吸収する鉛と、放射線を透過するアルミニウムとが例えば４本／ｍｍ程度のピッチで交互に配置されているものである。また、放射線がアルミニウムを透過して放射線検出器３に入射するように、鉛は位置に応じて多少傾きを変化させて設置されている。なお、グリッド８は、放射線検出器３と一体となって、移動機構７により移動される。

また、放射線画像診断システム１は画像処理装置１０を備える。画像処理装置１０は、画像等の表示を行う高精細液晶ディスプレイと、ユーザからの入力を受け付けるキーボードやマウス等と、ＣＰＵやメモリ、ハードディスク、通信インターフェース等を備えた本体とを有するコンピュータであり、トモシンセシス撮影により取得された複数の放射線画像を再構成して断層画像を生成したり、放射線画像からグリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を取得し、さらに周期的パターンを抑制したりする機能を有している。図１には、画像処理装置１０の構成を概略ブロック図にて示している。

図１に示すように、画像処理装置１０は、画像取得部１１および再構成部１２を備える。画像取得部１０は、直線に沿ってＸ線管２を移動させ、Ｘ線管２の移動による複数の線源位置において被写体ＳにＸ線を照射し、被写体Ｓを透過したＸ線を放射線検出器３により検出して、移動中の複数の線源位置における複数の放射線画像を取得する。具体的には、図２に示すように、Ｘ線管２を矢印Ａ方向に移動させて異なる複数の撮影方向から被写体Ｓに放射線を照射して撮影を行うことにより、複数の放射線画像を取得する。なお、図２においては説明のために、放射線検出器３およびグリッド８は移動させていない。

再構成部１２は、後述するように周期的パターンを抑制する処理が施された複数の処理済み放射線画像を再構成することにより、被写体Ｓの所望の断面を強調した断層画像を生成する。具体的には、再構成部１２は、単純逆投影法あるいはフィルタ逆投影法等の逆投影法等を用いてこれらの処理済み放射線画像を再構成して断層画像を生成する。

また、放射線画像診断システム１は、操作部１３、表示部１４および記憶部１５を備える。操作部１３はキーボード、マウスあるいはタッチパネル方式の入力装置からなり、操作者によるシステム１への操作を受け付ける。また、トモシンセシス撮影を行うために必要な、撮影条件等の各種情報の入力および情報の修正の指示も受け付ける。

表示部１４は液晶モニタ等の表示装置であり、画像取得部１１が取得した放射線画像および再構成部１２が再構成した断層画像の他、操作に必要なメッセージ等を表示する。なお、表示部１４は音声を出力するスピーカを内蔵するものであってもよい。

記憶部１５は、撮影により取得した放射線画像を記憶するハードディスク、システム１を動作させるために必要な撮影条件を設定する各種パラメータ等を記憶するＲＯＭおよび作業領域となるＲＡＭ等を備えている。

また、放射線画像診断システム１は、周期的パターン抑制処理部１６を備える。図３は、周期的パターン抑制処理部１６の構成を示す概略ブロック図である。図３に示すように、周期的パターン抑制処理部１６は、第１の周波数解析部３０、第２の周波数解析部３１および抑制部３２を備える。

第１の周波数解析部３０は、画像取得部１１が取得した複数（ｎ個）の放射線画像のうちの一の放射線画像（以下、基準放射線画像Ｂ１とする）に対して周波数解析を行い、基準放射線画像Ｂ１に含まれる、グリッド８に起因する周期的パターンの周波数特性を第１の周波数特性として検出する。ここで、周期的パターン抑制処理部１６においては、撮影を行いつつ、取得された放射線画像に対して順次処理を行ってもよく、複数の放射線画像を取得した後に処理を行ってもよい。前者の場合、基準放射線画像Ｂ１としては、最初の撮影により取得した放射線画像を用いる。後者の場合、最初の撮影により取得した放射線画像、最後の撮影により取得した放射線画像、中間位置の撮影により取得した放射線画像等、あらかじめ設定した任意の放射線画像を基準放射線画像Ｂ１として用いる。

なお、第１の周波数解析部３０が行う周波数解析を第１の周波数解析と称する。図４は第１の周波数解析を説明するための図である。図４に示すように、第１の周波数解析部３０は、ｘ方向に長辺を有する３×９の矩形の小領域Ａ１０を基準放射線画像Ｂ１上に設定する。ここで、小領域Ａ１０には、図４におけるｘ方向の長さが１０２４画素のライン状の領域が３画素間隔で９つ含まれる。そして、第１の周波数解析部３０は、小領域Ａ１０内の各ライン状領域の画像信号に対してフーリエ変換を施して、周波数スペクトルを算出する。そして、小領域Ａ１０内において算出した９個の周波数スペクトルを平均し、さらに３×９の小領域Ａ１０について算出した、平均した周波数スペクトルをさらに平均して、基準放射線画像Ｂ１のｘ方向についての周波数スペクトルを算出する。なお、ｘ方向に長辺を有する小領域Ａ１０を用いての周波数解析をｘ方向の周波数解析と称する。

また、図５に示すように、第１の周波数解析部３０は、基準放射線画像Ｂ１のｙ方向に長辺を有する複数の小領域Ａ１１を設定して、ｙ方向についての周波数スペクトルを算出する。なお、ｙ方向に長辺を有する小領域Ａ１１を用いての周波数解析をｙ方向の周波数解析と称する。

図６は周波数スペクトルの例を示す図である。図６に示す周波数スペクトルは、空間周波数が低周波数から高周波数となるにつれて徐々に小さくなるとともに、ある空間周波数においてピークを有するものとなっている。このように算出した周波数スペクトルにおいてピークを有する空間周波数が、グリッドに起因する周期的パターンの空間周波数と一致する。なお、撮影時においてグリッド８のピッチがｘ方向である場合、ｘ方向の周波数解析により算出した周波数スペクトルにはグリッドに起因する周期的パターンのピーク周波数が現れるが、ｙ方向の周波数解析により算出した周波数スペクトルには現れないこととなる。逆に、撮影時においてグリッド８のピッチがｙ方向である場合、ｙ方向の周波数解析により算出した周波数スペクトルにはグリッドに起因する周期的パターンのピーク周波数が現れるが、ｘ方向の周波数解析により算出した周波数スペクトルには現れないこととなる。

第１の周波数解析部３０は、算出した周波数スペクトルにおけるピークとなる周波数成分を、周期的パターンの周波数特性を第１の周波数特性として取得する。なお、第１の周波数特性とともに、ピーク周波数が現れた周波数解析を行った方向の情報を周波数解析結果Ｒ０として取得する。例えば、図４に示すように、ｘ方向の周波数解析を行った場合に周波数スペクトルにピーク周波数が現れた場合は「ｘ方向」の情報を、図５に示すように、ｙ方向の周波数解析を行った場合に周波数スペクトルにピーク周波数が現れた場合は「ｙ方向」の情報を、周波数解析結果Ｒ０として取得する。

なお、グリッドのピッチの方向が放射線画像に対して傾斜している場合、ｘ方向の周波数解析およびｙ方向の周波数解析の双方により得られる波数スペクトルにピークが現れる。このように、ｘ方向の周波数解析およびｙ方向の周波数解析の双方により得られる周波数スペクトルにピークが現れた場合、第１の周波数解析部３０は、「ｘ方向」および「ｙ方向」の双方の情報を、周波数解析結果Ｒ０として取得する。

また、コリメータ６によりＸ線の照射範囲を絞って撮影を行うことにより、図７に示すように、基準放射線画像Ｂ１の斜線部分（すなわち照射野内領域）Ｓ１にのみ、被写体Ｓの像が含まれる場合がある。このような場合、基準放射線画像Ｂ１の照射野内領域Ｂ１以外の部分（すなわち照射野外領域）においては、小領域Ａ１０，Ａ１１を設定して周波数解析を行っても、周波数スペクトルを算出できない。このため、第１の周波数解析部３０は、周波数スペクトルを算出できなかった小領域Ａ１０，Ａ１１が存在する場合には、それ以外の小領域、すなわち周波数スペクトルが算出できた小領域の位置を表す情報を出力する。例えば、図７に示すように、基準放射線画像Ｂ１が照射野内領域Ｓ１を有する場合には、図８に示す実線で示す、照射野内領域Ｓ１内にある小領域の位置の情報を周波数解析結果Ｒ０として取得する。

第２の周波数解析部３１は、第１の周波数解析部３０が取得した周波数解析結果Ｒ０に基づいて、基準放射線画像Ｂ１以外の他の複数の放射線画像Ｂｉ（ｉ＝２〜ｎ）に対して周波数解析を行って、放射線画像Ｂｉにおけるグリッド８に起因する周期的パターンの周波数特性を算出する。なお、第２の周波数解析部３１が行う周波数解析を第２の周波数解析と称する。ここで、第１の周波数解析部３０においては、ｘ方向およびｙ方向のそれぞれの周波数解析を行っているが、第２の周波数解析部３１は、第１の周波数解析部３０の周波数解析結果Ｒ０に応じて、ピーク周波数が現れた周波数解析を行った方向に対してのみ周波数解析を行う。例えば、ピーク周波数が現れた周波数解析を行った方向がｘ方向である場合には、ｙ方向の周波数解析を行ってもピーク周波数が検出されることはない。このため、第２の周波数解析部３１は、図４に示すように、ｘ方向に長辺を有する小領域Ａ１０のみを放射線画像Ｂｉに設定して周波数解析を行う。

なお、ｘ方向の周波数解析およびｙ方向の周波数解析の双方により得られる周波数スペクトルにピークが現れた場合、第２の周波数解析部３１においては、方向を限定した周波数解析を行うことなく、ｘ方向およびｙ方向の双方の周波数解析を行う。

また、第１の周波数解析部３０の周波数解析結果Ｒ０に、小領域の位置の情報が含まれている場合には、第２の周波数解析部３１は、その小領域の位置に対応する小領域のみを用いて周波数解析を行う。例えば、図８に示す実線の小領域の位置の情報が周波数解析結果Ｒ０に含まれる場合、全ての小領域を設定して周波数解析を行っても、周波数スペクトルを算出できない小領域が含まれる。このため、第２の周波数解析部３１は、他の放射線画像Ｂｉにおける、周波数解析結果Ｒ０に含まれる小領域の位置に対応する位置にのみ小領域を設定して周波数解析を行う。

ここで、ピーク周波数が算出されている場合、他の放射線画像Ｂｉにおいて周期的パターンの周波数成分は、そのピーク周波数の近傍の空間周波数となるはずである。このため、第２の周波数解析部３１は、周波数スペクトルを算出した後、周波数解析結果Ｒ０に含まれるピーク周波数の情報に基づいて、そのピーク周波数の近傍の周波数帯域においてのみ、ピーク周波数を探索する処理を行う。ここで、近傍の周波数帯域としては、ピーク周波数をＦ０とした場合、図９に示すように、Ｆ０±α（αはあらかじめ定められた正の数）を用いることができる。なお、αの値はできるだけ小さいことが精度を高める上で好ましい。

抑制部３２は、第１および第２の周波数解析部３０，３１が算出した基準放射線画像Ｂ１および他の放射線画像Ｂｉについての周期的パターンの周波数成分のみを抽出するフィルタを、基準放射線画像Ｂ１および他の放射線画像Ｂｉのそれぞれについて作成し、作成したフィルタにより基準放射線画像Ｂ１および他の放射線画像Ｂｉのそれぞれに対してフィルタリング処理を行う。このフィルタリング処理により得られる放射線画像の周波数特性は、図１０に示すように、周期的パターンに対応する周波数成分のみを含むものとなる。そして、基準放射線画像Ｂ１および他の放射線画像Ｂｉからフィルタリング処理した放射線画像を減算することにより、処理済み放射線画像ＢＳｊ（ｊ＝１〜ｎ）を取得する。処理済み放射線画像ＢＳｊの周波数スペクトルは、図１１に示すようにグリッドに起因する周期的パターンの周波数成分にピークを有さないものとなっている。

また、放射線画像診断システム１は、制御部１７を備える。制御部１７は、操作部１３からの指示に応じてシステム１の各部を制御する。

次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図１２は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、操作部１３からの指示により、画像取得部１１がトモシンセシス撮影を行って複数の放射線画像を取得し、記憶部１５に記憶する（ステップＳＴ１）。そして、周期的パターン抑制処理部１６において、第１の周波数解析部３０が、複数の放射線画像のうちの基準放射線画像Ｂ１に対して第１の周波数解析を行い、基準放射線画像Ｂ１における周期的パターンの周波数特性を取得し、かつ周波数解析結果Ｒ０を取得する（ステップＳＴ２）。

続いて、第２の周波数解析部３１が、第１の周波数解析部３０が出力した周波数解析結果Ｒ０に基づいて、複数の放射線画像のうちの基準放射線画像Ｂ１以外の他の放射線画像Ｂｉに対して第２の周波数解析を行い、他の放射線画像Ｂｉにおける周期的パターンの周波数特性を算出する（ステップＳＴ３）。

そして、抑制部３２が、基準放射線画像Ｂ１および他の放射線画像Ｂｉのそれぞれについて、グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分を除去するフィルタを作成し（ステップＳＴ４）、作成したフィルタにより基準放射線画像Ｂ１および他の放射線画像Ｂｉのそれぞれに対して周期的パターンを抑制する処理を施して処理済み放射線画像ＢＳｊを取得し（ステップＳＴ５）、処理を終了する。

このように、本実施形態においては、トモシンセシス撮影のような連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の基準放射線画像Ｂ１に対して周波数解析を行って、第１の周波数特性を含む周波数解析結果Ｒ０を取得するようにしたものである。ここで、グリッドを用いた連続撮影を行う際には、撮影毎にＸ線管２の位置および放射線検出器３の位置が変更される等するため、周期的パターンの周波数特性は、放射線画像毎に微妙に変化するものの、グリッドの向き、グリッドの種類等が変更されることはない。本実施形態においては、基準放射線画像Ｂ１以外の他の放射線画像Ｂｉに対しては、周波数解析結果に基づいて周波数解析を行うようにしたため、他の放射線画像Ｂｉに対しては、限定した周波数解析を行うことができる。したがって、他の放射線画像Ｂｉに対する周波数解析の演算量を低減することができ、その結果、複数の放射線画像に含まれる周期的パターンを効率よく抑制することができる。また、個々の放射線画像に対して第１および第２の周波数特性を算出して周期的パターンを抑制しているため、各放射線画像に含まれるグリッドに起因する周期的パターンを精度よく抑制することができる。

なお、上記実施形態においては、本発明による画像処理装置を、トモシンセシス撮影を行う放射線画像診断システム１に適用しているが、連続撮影により複数の放射線画像を取得するシステムであれば、どのようなシステムにも適用することができる。例えば、エネルギーが異なる２種類のエネルギーの放射線を被写体に照射して得られた２枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うためのエネルギーサブトラクション撮影を行う場合にも、連続して２つの放射線画像が取得される。このため、第１の周波数解析部３０により、２つの放射線画像のうちの１つの放射線画像に対して周波数解析を行って、周波数解析結果を取得し、これに基づいて、第２の周波数解析部３１により他の放射線画像に対して周波数解析を行うようにすれば、他の放射線画像に対する周波数解析の演算量を低減することができる。

また、被写体に対してＸ線管と放射線検出器とを同時に平行移動させて長尺の放射線画像を取得する長尺撮影、および動画撮影等によっても、複数の放射線画像を連続して取得することができる。このため、長尺撮影および動画撮影により取得した放射線画像に対しても、上記と同様に第１の周波数解析部３０による周波数解析結果に基づいて第２の周波数解析部３１により周波数解析を行うことにより、周波数解析の演算量を低減することができる。

ここで、動画撮影による複数の放射線画像を取得する場合においては、最初のフレームに対する周波数解析結果を用いて、それ以降のフレームの周波数解析を行ってもよいが、例えば所定数のフレーム毎に第１の周波数解析部３０により周波数解析を行って周波数解析結果を取得し、これを用いて所定数のフレームにおける他のフレームの周波数解析を行うようにしてもよい。なお、所定数としては２であってもよく、この場合、２フレーム毎に周波数解析結果が取得され、周波数解析結果に基づいて、次のフレームの周波数解析が行われることとなる。

また、上記実施形態においては、他の複数の放射線画像Ｂｉの全てに対して周波数解析を行っているが、必要な少なくとも１つの放射線画像に対してのみ周波数解析を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、第２の周波数解析部３１において、照射野外領域に位置する小領域を使用しないで周波数解析を行っているが、放射線画像には、直接放射線領域、高吸収体領域および高ノイズ領域のように、グリッドに起因する周期的パターンが存在する可能性が低い領域が存在する。このような領域においては、周波数解析を行っても、周期的パターンの周波数特性が取得できないか、取得できても精度が悪いものとなっている。

このため、第１の周波数解析部３０において、直接放射線領域、高吸収体領域および高ノイズ領域の少なくとも１つを検出し、これらの領域に含まれる小領域Ａ１０，Ａ１１の位置の情報を周波数解析結果に含め、第２の周波数解析部３１において、直接放射線領域、高吸収体領域および高ノイズ領域に含まれる小領域については、周波数解析に使用しないようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、放射線検出器３を用いて被写体Ｓの放射線画像を取得しているが、放射線の照射により放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光やレーザ光等の励起光の照射により、蓄積された放射線エネルギーに応じた輝尽発光光を発光する蓄積性蛍光体を利用した蓄積性蛍光体シートを用いることにより、放射線画像を取得するようにしてもよい。蓄積性蛍光体シートを用いる場合、被写体を透過した放射線を蓄積性蛍光体シートに照射することにより、放射線画像情報を一旦蓄積記録し、この蓄積性蛍光体シートに励起光を照射して、輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換することにより放射線画像が取得される。

また、上記実施形態においては、第２の周波数解析部３１において、方向、範囲および周波数帯域を限定した周波数解析を行っているが、これらのうちの少なくとも１つのみを限定した周波数解析を行うようにしてもよい。

１ 放射線画像診断システム
２ Ｘ線管
３ 放射線検出器
８ グリッド
１０ 画像処理装置
１６ 周期的パターン抑制処理部
３０ 第１の周波数解析部
３１ 第２の周波数解析部
３２ 抑制部

Claims (7)

1. 放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、前記グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を第１の周波数特性として取得し、かつ該第１の周波数特性を含む周波数解析結果を取得する第１の周波数解析手段と、
   前記周波数解析結果に基づいて、前記一の放射線画像以外の他の少なくとも１つの放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、前記少なくとも１つの放射線画像についての前記周期的パターンの周波数特性を、第２の周波数特性として取得する第２の周波数解析手段と、
   前記第１の周波数特性に応じて前記一の放射線画像の前記周期的パターンを抑制し、かつ前記第２の周波数特性に応じて前記少なくとも１つの放射線画像の前記周期的パターンを抑制する抑制手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第２の周波数解析手段は、前記周波数解析結果に基づいて、前記第１の周波数解析手段が行う周波数解析を限定した周波数解析を行う手段であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記第１および前記第２の周波数解析手段が、前記放射線画像上の複数方向において周波数解析を行う場合、前記第２の周波数解析手段は、前記周波数解析結果に基づいて、方向を限定した周波数解析を行う手段であることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記第２の周波数解析手段は、前記周波数解析結果に基づいて、解析する周波数の範囲を限定した周波数解析を行う手段であることを特徴とする請求項２または３記載の画像処理装置。
5. 前記第２の周波数解析手段は、前記周波数解析結果に基づいて、前記少なくとも１つの放射線画像の範囲を限定した周波数解析を行う手段であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の画像処理装置。
6. 前記連続撮影は、トモシンセシス撮影であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の画像処理装置。
7. 放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、前記グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を第１の周波数特性として取得し、
   該第１の周波数特性を含む周波数解析結果を取得し、
   前記周波数解析結果に基づいて、前記一の放射線画像以外の他の少なくとも１つの放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、前記少なくとも１つの放射線画像についての前記周期的パターンの周波数特性を、第２の周波数特性として取得し、
   前記第１の周波数特性に応じて前記一の放射線画像の前記周期的パターンを抑制し、
   前記第２の周波数特性に応じて前記少なくとも１つの放射線画像の前記周期的パターンを抑制することを特徴とする画像処理方法。

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