JP5884680B2 - 放射線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
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Description
この特許文献3は、透視画像中でグリッド箔影画像を推定して分離除去することに基づいており、一般的な撮影条件で人体を撮影した場合の画像においては、箔影画像を適切に算出して十分に消去できる。
すなわち、画像の一部が人体の外側の空気層である場合、すなわち、X線が人体を通らずに直接検出器に入射し、かつ、比較的強力なX線条件で撮影した場合は、画像中の人体と空気領域との境界部分でアーチファクトが発生する。
これは、画像中の空気領域の画素値が検出器の扱える画像最高値を超えてオーバーフローするために、グリッド箔の有無に拘らず空気層部の画素値は画像最高値となり、このためにグリッド箔影を算出できないことによる。
人体の心臓部を精細に描出することを目的として、比較的強力なX線条件で撮影した場合に、その周辺の肺野部のX線吸収程度は低く空気層と同様に強いX線が検出器に入射するために境界部分でアーチファクトが発生する。
また、人体の一部に銅板のようなX線吸収が非常に大きい金属体を重ねて、比較的弱いX線条件で撮影した場合は、画像中の金属体領域の境界部分でアーチファクトが発生する。
これは、金属体によるX線吸収が大きく、グリッド箔の有無に拘らず画像中の金属体領域の画素値が零になってしまい、金属体領域ではグリッド箔影を算出できないことによる。
また、金属体領域の画素値が完全に零でなくても零に近い場合には、ノイズの影響のためにグリッド箔影の算出が不正確になり、金属体境界部分でアーチファクトが発生する。
以上のように、画像中でグリッド箔影の有無に関わらず輝度がほとんど変化しない領域、すなわち、グリッド箔影が算出できない飽和輝度領域の存在のために、この飽和輝度領域の境界部でアーチファクトが発生する。
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、検出器の画素ピッチよりもグリッド箔のピッチが大きい放射線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、前記透視画像から前記グリッド箔影標準画像を除去する箔影除去ステップとを備え、前記平均化は、前記グリッド箔影画像中における対象画素の箔影値が、通常輝度か飽和輝度かを判断するとともに、前記グリッド箔影の長さ方向に位置する画素群から、前記対象画素の箔影値が通常輝度であると判断された場合は、飽和輝度と判断した画素を除外し、前記対象画素の箔影値が飽和輝度であると判断された場合は、通常輝度と判断した画素を除外して平均化する処理を各画素について行うことを特徴とする。
前記箔影標準画像算出ステップは、前記グリッド箔影の長さ方向に位置する画素群のうち、当該対象画素を中心に箔影の長さ方向に一定画素数だけを区分的に平均した値を算出し、当該画素の値をこの平均値に置き換えて箔影標準画像とすることを特徴とする。
逆に対象画素が当該閾値より小さい場合は、当該閾値より大きい画素は除外して平均化を実施する。
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。
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、検出器の画素ピッチよりもグリッド箔のピッチが大きい放射線グリッドと、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、前記透視画像から前記グリッド箔影標準画像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、前記平均化は、前記グリッド箔影画像中における対象画素の箔影値が、通常輝度か飽和輝度かを判断するとともに、前記グリッド箔影の長さ方向に位置する画素群から、前記対象画素の箔影値が通常輝度であると判断された場合は、飽和輝度と判断した画素を除外し、前記対象画素の箔影値が飽和輝度であると判断された場合は、通常輝度と判断した画素を除外して平均化する処理を各画素について行うことを特徴とする。
前記放射線撮影装置における前記箔影標準画像算出部は、前記グリッド箔影の長さ方向に位置する画素群のうち、当該対象画素を中心に箔影の長さ方向に一定画素数だけを区分的に平均した値を算出し、当該画素の値をこの平均値に置き換えて箔影標準画像とすることが好ましい。
また、前記放射線撮影装置は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。
また、前記放射線グリッドと前記放射線検出器とは、グリッド箔のピッチが検出器の画素ピッチの4倍とな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、グリッド箔影が予め4画素おきに映るように配置される。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。
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。
Image Distance)を調節するために、C型アーム移動機構6によりエアグリッド3およびFPD4は鉛直方向(R5)に移動可能である。
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量子ノイズや補間誤差を除去することができる。
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)の区分的平均値を算出し、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。
これらの処理を全検出画素に対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。
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。
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。
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。箔影中の画素の値を前後にある一定の画素数だけ平均化して元の画素の値に置き換える、すなわち、区分的に平均化することにより、アンプノイズや量子ノイズや補間による誤差を補正できる。例えば、補正対象となる画素の上下数十画素の箔影検出値の平均値を求めて、この平均値を補正対象となる画素値と置き換える。
S41では通常輝度領域内の箔影推定値を算出する。
たとえば元の透視画像の検出値が16ビット
すなわち0〜65535である場合には、5000から55000の検出値を持つ画素領域により通常輝度領域を近似する。この近似通常輝度領域を対象にして箔影画像の箔影に添った画素列毎に箔影平均値を算出して、その画素列の通常輝度領域の箔影平均の推定値とすることができる。
図11では箔影27を含む縦1列、箔影28を含む縦1列に対して夫々箔影平均値を算出する。
図12では箔影29に対してはこの箔影を含む縦2列、および、箔影30を含む縦1列に対して夫々箔影平均値を算出する。
近似通常輝度領域としては、通常輝度領域に含まれるが、通常輝度領域にできるだけ近いものを経験的に選択するのが望ましい。
S42では画素列毎に通常輝度領域と飽和輝度領域を分ける箔影閾値を決定する。
たとえば、箔影推定値の半分を箔影閾値とできる。
S43では画素列毎に処理対象画素の箔影値を箔影閾値と比較する。
閾値より大きい場合は、S44で区分的箔影平均値を通常輝度領域内の当該画素列から算出する。すなわち、処理対象画素を中心に上下数十画素に渡って閾値より大きい値を持つ画素のみを対象として平均値を算出する。
閾値より小さい場合は、S45で区分的箔影平均値を飽和輝度領域内の当該画素列から算出する。すなわち、処理対象画素を中心に上下数十画素に渡って閾値より小さい値を持つ画素のみを対象として平均値を算出する。
S46では処理対象画素を選択的区分的に算出した平均値に置き換える。
もし、対象画素を含む画素列に近似通常輝度領域が存在しない場合は、処理対象画素を中心に全ての上下数十画素に渡って平均値を算出する。
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。
図17の(c)はX線検出画像からエアグリッド箔影を除去した胸部ファントム画像であるが、単純に箔方向に平均化した箔影標準画像を用いて処理を行っている。この画像の右端部分の拡大画像を(a)に示す。肺野部に強いX線が照射されたために飽和輝度領域が発生して、縦縞状アーチファクトが発生している。(b)は当該特許により区分的かつ選択的平均化した箔影標準画像を用いた処理画像の拡大図であり、肺野部での縦縞状アーチファクトが抑制されている。
2 … X線管
3 … エアグリッド
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
DU … X線検出画素
Claims (7)
- 検出器の画素ピッチよりもグリッド箔のピッチが大きい放射線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、
前記透視画像から前記グリッド箔影標準画像を除去する箔影除去ステップとを備え、
前記平均化は、
前記グリッド箔影画像中における対象画素の箔影値が、通常輝度か飽和輝度かを判断するとともに、
前記グリッド箔影の長さ方向に位置する画素群から、前記対象画素の箔影値が通常輝度であると判断された場合は、飽和輝度と判断した画素を除外し、前記対象画素の箔影値が飽和輝度であると判断された場合は、通常輝度と判断した画素を除外して平均化する処理を各画素について行う
ことを特徴とするグリッド箔影除去方法。 - 請求項1に記載のグリッド箔影除去方法において、前記箔影標準画像算出ステップは、
前記グリッド箔影の長さ方向に位置する画素群のうち、前記対象画素を中心に箔影の長さ方向に一定画素数だけを区分的に用いて、前記平均化を行うことを特徴とする、グリッド箔影除去方法。 - 請求項1または2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。 - 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、
検出器の画素ピッチよりもグリッド箔のピッチが大きい放射線グリッドと、
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、
前記透視画像から前記グリッド箔影標準画像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、
前記平均化は、
前記グリッド箔影画像中における対象画素の箔影値が、通常輝度か飽和輝度かを判断するとともに、
前記グリッド箔影の長さ方向に位置する画素群から、前記対象画素の箔影値が通常輝度であると判断された場合は、飽和輝度と判断した画素を除外し、前記対象画素の箔影値が飽和輝度であると判断された場合は、通常輝度と判断した画素を除外して平均化する処理を各画素について行うことを特徴とする放射線撮影装置。 - 請求項4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は、前記グリッド箔影の長さ方向に位置する画素群のうち、前記対象画素を中心に箔影の長さ方向に一定画素数だけを区分的に用いて、前記平均化を行うことを特徴とする放射線撮影装置。 - 請求項4または5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。 - 請求項4から6のいずれか1つに記載の放射線撮影装置において、
前記放射線グリッドと前記放射線検出器とは、グリッド箔のピッチが検出器の画素ピッチの4倍とな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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