JP6108575B2 - Image processing apparatus and X-ray imaging apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、一般的なカメラで撮影した画像や放射線を用いて撮影した画像を処理する画像処理装置に係り、特に、一般医療用や歯科用の撮影で取得した画像を処理する画像処理装置及びX線撮影装置に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus that processes an image captured by a general camera or an image captured using radiation, and in particular, an image processing apparatus that processes an image acquired by general medical or dental imaging, and The present invention relates to an X-ray imaging apparatus.

従来、一般的なカメラで撮影した画像や放射線を用いて撮影した画像において、解像度(resolution)の良い画像、すなわち視認しやすい画像やコントラストの良い画像を得るための様々な技術が研究開発されてきた。一般的に、例えばフラットパネル検出器(Flat Panel Detector:FPD)等のX線を検出する画像検出器では、その画素のサイズが小さいほど、つまり単位面積当たりの画素数が多いほど、得られる画像の解像度が高くなる。より視認し易い画像を得る方法の1つは、画像検出器の画素のサイズをより小さくしていくことである。ただし、画素サイズが小さな画像検出器は高価である。また、画像検出器の画素サイズを小さくすると、受光感度が低下してしまうため、被曝線量の問題から医療用のX線撮影に用いるには、小さくするにも限度がある。   Conventionally, various techniques have been researched and developed for obtaining images with a high resolution, that is, images that are easy to view or images with good contrast, in images taken with a general camera or images taken with radiation. It was. In general, in an image detector that detects X-rays such as a flat panel detector (FPD), the smaller the size of the pixel, that is, the larger the number of pixels per unit area, the obtained image. The resolution becomes higher. One method for obtaining a more easily viewable image is to reduce the pixel size of the image detector. However, an image detector with a small pixel size is expensive. Further, if the pixel size of the image detector is reduced, the light receiving sensitivity is lowered. Therefore, there is a limit to reducing the pixel size for use in medical X-ray imaging due to the problem of exposure dose.

他には、画像処理により、解像力(resolving power)を上げる方法、換言すれば解像限界(resolving limit)またはカットオフ周波数を上げる方法がある。つまり、画像検出器で得られた信号になんらかの処理を加える方法がある。従来、被写体をデジタルパノラマX線撮影装置で撮影して得られるパノラマ断層画像の解像力を信号処理により向上させる技術が知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。   Another method is to increase the resolving power by image processing, in other words, to increase the resolving limit or cutoff frequency. That is, there is a method of adding some processing to the signal obtained by the image detector. 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for improving resolution of a panoramic tomographic image obtained by photographing a subject with a digital panoramic X-ray imaging apparatus by signal processing is known (for example, see Patent Documents 1 to 3).

特許第4939287号公報Japanese Patent No. 4939287 特許第4883618号公報Japanese Patent No. 4883618 特許第4806433号公報Japanese Patent No. 4806433

しかしながら、特許文献1〜3に記載された技術には改良の余地があり、得られたモノクロームの画像の画質の向上が望まれていた。   However, there is room for improvement in the techniques described in Patent Documents 1 to 3, and it has been desired to improve the image quality of the obtained monochrome image.

従来知られている種々の画像処理法では、原画像に対してフィルタ処理を施すと、その画像は、原画像に比べて空間周波数領域(spatial frequency domain)が狭くなってしまう。この空間周波数領域は、2次元空間座標の信号(2次元画像データ)のフーリエ変換によって得られる。具体的には、空間周波数を横軸、変調伝達関数(Modulation Transfer Function:MTF)を縦軸として、画像データのMTFの周波数特性をグラフ化した曲線と縦軸と横軸とで囲まれた領域に着目すると、フィルタ処理後の画像では原画像と比べて、この領域が空間周波数の低い側に向かって狭くなるように領域面積が小さくなってしまう。そのため、従来の画像処理法では、解像力が大きく低下するという問題がある。ここで、画像の解像力が低下するとは、FPD等の画像検出器の画素サイズで決定される解像力が変わらなくても、フィルタにより画像が劣化して見えることをいう。なお、医療用X線撮影系の解像力は、実際には、FPD等の画像検出器の画素サイズ、X線管の焦点サイズ、被写体の拡大率の3要素で決定される。   In various conventionally known image processing methods, when a filtering process is performed on an original image, the spatial frequency domain of the image becomes narrower than that of the original image. This spatial frequency domain is obtained by Fourier transform of a signal of two-dimensional spatial coordinates (two-dimensional image data). Specifically, a region surrounded by a curved line, a vertical axis, and a horizontal axis representing the MTF frequency characteristics of the image data, with the spatial frequency as the horizontal axis and the modulation transfer function (MTF) as the vertical axis. When attention is paid to the above, the area of the region after the filter processing is reduced so that this region becomes narrower toward the lower spatial frequency side than the original image. Therefore, the conventional image processing method has a problem that the resolution is greatly reduced. Here, the reduction in the resolution of an image means that the image appears to be deteriorated by a filter even if the resolution determined by the pixel size of an image detector such as an FPD does not change. Note that the resolving power of a medical X-ray imaging system is actually determined by three factors: the pixel size of an image detector such as an FPD, the focal point size of an X-ray tube, and the magnification of a subject.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、空間周波数領域におけるMTFの利得を変化させることで、低コストで粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像を得ることのできる画像処理装置及びX線撮影装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and by changing the gain of the MTF in the spatial frequency domain, an image having a low cost, excellent graininess, and a resolution that is more easily visible can be obtained. It is an object of the present invention to provide an image processing apparatus and an X-ray imaging apparatus that can be obtained.

前記課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、被写体を撮影した画像に対して所定の画像処理を施す画像処理装置であって、前記画像における各ピクセルの座標位置にそれぞれ合わせたピクセル毎の記録領域を有して前記ピクセル毎の記録領域を横にM行(Mは2以上の整数)に分割し縦にN列(Nは2以上の整数)に分割することで前記画像をM×N倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間が設定された大容量メモリ記憶手段と、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記ピクセル毎に、前記拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するM×N個のメモリに同じ信号値を書き込み、前記拡張されたメモリ空間において拡大された画像に対して周波数変換フィルタ処理を施す画像処理手段と、を備え、前記画像処理手段は、前記周波数変換フィルタ処理として、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を、前記拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するM×N個のメモリに記録すると共に、入力された前記画像におけるピクセルの記録領域から、当該ピクセルの記録領域より小さな範囲で上下左右にずらした位置において、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を前記拡張されたメモリ空間上のM×N個のメモリに記録し、各メモリに記録される信号値をそれぞれ加算することで移動平均処理を行う、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an image processing apparatus according to the present invention is an image processing apparatus that performs predetermined image processing on an image obtained by photographing a subject, and is adapted to the coordinate position of each pixel in the image. By having a recording area for each pixel, the recording area for each pixel is horizontally divided into M rows (M is an integer of 2 or more) and vertically divided into N columns (N is an integer of 2 or more). A large-capacity memory storage means in which an expanded memory space corresponding to a coordinate space expanded by M × N times is set, and a signal value of a pixel in the input image is transferred to the large-capacity memory storage means, For each pixel, the same signal value is written in M × N memories corresponding to the recording area of the pixel set in the expanded memory space, and an image expanded in the expanded memory space is applied. Image processing means for performing frequency conversion filter processing, and the image processing means sets, as the frequency conversion filter processing, pixel signal values in the input image in the expanded memory space. In addition to recording in M × N memories corresponding to the recording area of the pixel, the input is performed at a position shifted from the recording area of the pixel in the input image vertically and horizontally within a range smaller than the recording area of the pixel. Recording the pixel signal value in the image that has been recorded in M × N memories in the expanded memory space, and performing the moving average process by adding the signal values recorded in each memory, respectively. Features.

また、本発明に係る画像処理装置は、前記画像処理手段が、前記周波数変換フィルタ処理を施した後、前記拡張されたメモリ空間において、前記ピクセルの記録領域毎にM×N個のメモリの平均濃度を求め、入力された前記画像における各ピクセルの信号値と置換することが好ましい。 In the image processing apparatus according to the present invention, after the image processing means performs the frequency conversion filter processing, an average of M × N memories for each recording area of the pixels in the expanded memory space. It is preferable to obtain the density and replace the signal value of each pixel in the input image .

また、本発明に係るX線撮影装置は、前記画像処理装置と、X線源と、被写体の所定点を通過したX線を受光する画素が2次元配列された画素アレイを有するX線画像検出記録媒体からなる画像検出器と、前記画像検出器をX線入射方向に直交する方向に移動させる駆動手段と、前記画像検出器から所定のフレームレートで送られてくるフレーム画像を記憶するフレーム画像記憶手段と、を備え、前記大容量メモリ記憶手段には、前記フレーム画像をM×N倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間が設定されており、前記画像処理手段が、前記フレーム画像を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記拡張されたメモリ空間において拡大されたフレーム画像に対して前記周波数変換フィルタ処理を施すことを特徴とする。   In addition, the X-ray imaging apparatus according to the present invention includes an X-ray image detection including the image processing apparatus, an X-ray source, and a pixel array in which pixels that receive X-rays that have passed through a predetermined point of a subject are two-dimensionally arranged. An image detector comprising a recording medium, a driving means for moving the image detector in a direction perpendicular to the X-ray incident direction, and a frame image for storing a frame image sent from the image detector at a predetermined frame rate An extended memory space corresponding to a coordinate space obtained by enlarging the frame image M × N times is set in the large-capacity memory storage unit. The frame image is transferred to the large-capacity memory storage means, and the frequency conversion filter process is performed on the frame image expanded in the expanded memory space.

また、本発明に係るX線撮影装置は、前記画像処理装置と、X線源と、被写体の所定点を通過したX線を受光する画素が2次元配列された画素アレイを有するX線画像検出記録媒体からなる画像検出器と、前記画像検出器をX線入射方向に直交する方向に移動させる駆動手段と、前記画像検出器から所定のフレームレートで送られてくるフレーム画像を記憶するフレーム画像記憶手段と、を備え、前記駆動手段で前記画像検出器を移動させる方向に対して、前記画像検出器の画素アレイにおける任意の一列の画素群の配列方向が傾斜するように配設され、前記大容量メモリ記憶手段には、前記フレーム画像をM×N倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間が設定されており、前記画像処理手段が、前記フレーム画像を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記画像検出器を前記一列の画素群が傾斜した方向に対して画素幅よりも小さな距離ずつ微小移動させたときの前記画像検出器の画素の出力信号を移動中の位置に応じて、前記拡張したメモリ空間において当該画素の位置に相当するM×N個のメモリに案分して順次書き込み、前記画素の出力信号が案分された拡大された画像に対して前記周波数変換フィルタ処理を順次施し、各メモリ上で前記周波数変換フィルタ処理後の信号値をそれぞれ加算することを特徴とする。   In addition, the X-ray imaging apparatus according to the present invention includes an X-ray image detection including the image processing apparatus, an X-ray source, and a pixel array in which pixels that receive X-rays that have passed through a predetermined point of a subject are two-dimensionally arranged. An image detector comprising a recording medium, a driving means for moving the image detector in a direction perpendicular to the X-ray incident direction, and a frame image for storing a frame image sent from the image detector at a predetermined frame rate Storage means, and arranged so that an arrangement direction of an arbitrary pixel group in a pixel array of the image detector is inclined with respect to a direction in which the image detector is moved by the driving means, In the large-capacity memory storage means, an expanded memory space corresponding to a coordinate space obtained by enlarging the frame image M × N times is set, and the image processing means stores the frame image in the large-capacity memory space. The output signal of the pixel of the image detector when the image detector is moved minutely by a distance smaller than the pixel width with respect to the direction in which the pixel group of the column is tilted is transferred to the memory storage means. Depending on the position, in the expanded memory space, the data is sequentially written in M × N memories corresponding to the position of the pixel, and the output signal of the pixel is written on the enlarged image. The frequency conversion filter processing is sequentially performed, and the signal value after the frequency conversion filter processing is added to each memory.

本発明に係る画像処理装置は、粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像を得ることができる。
本発明に係るX線撮影装置は、粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像を得ることができる。
The image processing apparatus according to the present invention is excellent in graininess and can obtain an image having a resolution that is easier to visually recognize.
The X-ray imaging apparatus according to the present invention is excellent in graininess and can obtain an image having a resolution that is easier to visually recognize.

本発明の実施形態に係るX線撮影装置を模式的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing an X-ray imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. 画像検出器の受光面の一部を拡大して模式的に示す図である。It is a figure which expands and shows typically a part of light-receiving surface of an image detector. 比較例のメモリ記憶手段において設定されたメモリを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the memory set in the memory storage means of the comparative example. 比較例のメモリ記憶手段に記録される画像のMTFを模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically MTF of an image recorded on memory storage means of a comparative example. 画像検出器の受光面の一部を拡大して模式的に示す図である。It is a figure which expands and shows typically a part of light-receiving surface of an image detector. 大容量メモリ記憶手段において設定されたメモリを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the memory set in the large capacity memory storage means. 大容量メモリ記憶手段に記録される画像のMTFを模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically MTF of an image recorded on mass storage means. 大容量メモリ記憶手段において設定されたメモリを模式的に示す拡大図である。It is an enlarged view schematically showing a memory set in the large-capacity memory storage means. 移動平均処理の説明図である。It is explanatory drawing of a moving average process. X線源側から視たFPD及び鉛エッジの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of FPD and the lead edge seen from the X-ray source side. X線の照射方向に直交する側から視たFPD及び鉛エッジの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of FPD and the lead edge seen from the side orthogonal to the irradiation direction of X-rays. FPDから大容量メモリ記憶手段へ転送される信号値の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the signal value transferred from FPD to a mass memory storage means. DEMOT法のアルゴリズムの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the algorithm of a DEMOT method. 図8から求めたESFの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of ESF calculated | required from FIG. 図8から求めたLSFの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of LSF calculated | required from FIG. 図9Bから求めたMTFを示すグラフである。It is a graph which shows MTF calculated | required from FIG. 9B. 左はDEMOT法を用いない場合の画像の例であり、右はDEMOT法を用いた場合の画像の例である。The left is an example of an image when the DEMOT method is not used, and the right is an example of an image when the DEMOT method is used. 左はDEMOT法を用いた場合の画像の一例であり、右はDEMOT法と移動平均処理とを組み合わせて用いた場合の画像の一例である。The left is an example of an image when the DEMOT method is used, and the right is an example of an image when the DEMOT method and moving average processing are used in combination. 画像処理にDEMOT法を用いた場合のMTFを示すグラフである。It is a graph which shows MTF at the time of using the DEMOT method for image processing. 画像処理にDEMOT法と移動平均処理とを組み合わせて用いた場合のMTFを示すグラフである。It is a graph which shows MTF at the time of using a DEMOT method and a moving average process in combination for image processing. 左はDEMOT法を用いた場合の画像の他の例であり、右はDEMOT法と移動平均処理とを組み合わせて用いた場合の画像の他の例である。The left is another example of an image when the DEMOT method is used, and the right is another example of an image when the DEMOT method and a moving average process are used in combination. MTFのカットオフ周波数の向上を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically the improvement of the cutoff frequency of MTF. フィルタの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a filter. 改善されたMTFを模式的に示すグラフである。It is a graph which shows improved MTF typically.

本発明に係る画像処理装置及びX線撮影装置を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments for implementing an image processing apparatus and an X-ray imaging apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation.

(第1実施形態)
画像処理装置20は、被写体12を撮影した画像に対して所定の画像処理を施すものである。画像処理装置20は、図1に示すように、例えば、大容量メモリ記憶手段8と、画像処理手段10とを備えている。画像処理装置20は、単独の装置として構成できるが、以下では例えばX線撮影装置1が画像処理装置20を備えるものとして説明する。
(First embodiment)
The image processing device 20 performs predetermined image processing on an image obtained by photographing the subject 12. As shown in FIG. 1, the image processing apparatus 20 includes, for example, a large-capacity memory storage unit 8 and an image processing unit 10. Although the image processing apparatus 20 can be configured as a single apparatus, in the following description, for example, the X-ray imaging apparatus 1 will be described as including the image processing apparatus 20.

X線撮影装置1は、例えばデジタルパノラマX線撮影装置であり、図1に示すように、X線源2と、画像検出器3と、アーム4と、旋回駆動手段5と、A/D変換手段6と、大容量フレーム画像記憶手段7と、大容量メモリ記憶手段8と、全画像表示記憶手段9と、画像処理手段10と、出力手段11とを備えている。   The X-ray imaging apparatus 1 is, for example, a digital panoramic X-ray imaging apparatus, and as shown in FIG. 1, an X-ray source 2, an image detector 3, an arm 4, a turning drive unit 5, and A / D conversion. Means 6, large-capacity frame image storage means 7, large-capacity memory storage means 8, all-image display storage means 9, image processing means 10, and output means 11 are provided.

X線源2は、例えば鉛からなる図示しない筐体に設けられたスリット(鉛スリット)を介してX線を照射することにより生成されるスリット状のX線ビームを所定のタイミングで被写体12に照射するものである。   The X-ray source 2 applies a slit-shaped X-ray beam generated by irradiating X-rays through a slit (lead slit) provided in a housing (not shown) made of lead, for example, to the subject 12 at a predetermined timing. Irradiation.

画像検出器3は、被写体12の所定点を通過したX線を受光する画素が2次元配列された画素アレイを有するX線画像検出記録媒体からなる。画像検出器3は、被写体12のX線が通過した部分を所定のフレームレートで撮像する。画像検出器3は、X線イメージセンサやX線検出器、またはそれらの組合せである。   The image detector 3 includes an X-ray image detection recording medium having a pixel array in which pixels that receive X-rays that have passed through a predetermined point of the subject 12 are two-dimensionally arranged. The image detector 3 images the portion of the subject 12 through which the X-rays have passed at a predetermined frame rate. The image detector 3 is an X-ray image sensor, an X-ray detector, or a combination thereof.

ここで、イメージセンサは、例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOSイメージセンサ、TFT(Thin Film Transistor)センサ、CdTeセンサ等である。また、X線検出器は、X線イメージインテンシファイア(Image Intensifier:I.I.)、フラットパネル検出器(Flat Panel Detector:FPD)等である。   Here, the image sensor is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, a CMOS image sensor, a TFT (Thin Film Transistor) sensor, a CdTe sensor, or the like. The X-ray detector is an X-ray image intensifier (I.I.), a flat panel detector (FPD), or the like.

本実施形態では、画像検出器3は、FPDであるものとして説明する。この場合、画素の1画素サイズを、例えば100μm×100μmとして、例えば水平方向1024画素×垂直方向1024画素で配列されたものとして画像検出器3を構成することができる。   In the present embodiment, the image detector 3 will be described as an FPD. In this case, the image detector 3 can be configured as one pixel having a pixel size of, for example, 100 μm × 100 μm and arranged in, for example, horizontal direction 1024 pixels × vertical direction 1024 pixels.

アーム4は、X線源2と画像検出器3とを所定の間隔を空けて保持するものである。この間隔は、X線源2と画像検出器3との間に被写体12が収まるように、例えば、30cm〜1mに設定される。なお、X線源2のX線管が配置された照射部と画像検出器3の受光面とは対向して配置される。また、アーム4は、回転中心Oの周りに回転及びスライド可能に構成されている。アーム4は、画像検出器3側では、図示しない基台を介して画像検出器3を固定保持している。   The arm 4 holds the X-ray source 2 and the image detector 3 at a predetermined interval. This interval is set to, for example, 30 cm to 1 m so that the subject 12 is accommodated between the X-ray source 2 and the image detector 3. In addition, the irradiation part in which the X-ray tube of X-ray source 2 is arrange | positioned, and the light-receiving surface of the image detector 3 are arrange | positioned facing. The arm 4 is configured to be rotatable and slidable around the rotation center O. The arm 4 fixes and holds the image detector 3 via a base (not shown) on the image detector 3 side.

旋回駆動手段5は、X線源2および画像検出器3を被写体12の周りに回転及びスライドさせることで画像検出器3をX線入射方向に直交する方向に移動させるものである。旋回駆動手段5は、モータやアクチュエータ等から構成され、アーム4を所定の角速度で回転するように旋回させる。本実施形態では、旋回駆動手段5は、アームを回転させることで、画像検出器3を回転中心Oの周りに回転及びスライドさせる。   The turning drive means 5 moves the image detector 3 in a direction orthogonal to the X-ray incident direction by rotating and sliding the X-ray source 2 and the image detector 3 around the subject 12. The turning drive means 5 includes a motor, an actuator, and the like, and turns the arm 4 so as to rotate at a predetermined angular velocity. In the present embodiment, the turning drive unit 5 rotates and slides the image detector 3 around the rotation center O by rotating the arm.

この旋回駆動手段5と、X線源2と、画像検出器3とは、図示しないコントローラにより制御され、旋回駆動手段5がアーム4を回転及びスライド動作させながら、X線源2がX線の照射を繰り返し、X線の照射タイミングに同期して画像検出器3が被写体12のフレーム画像を撮像してA/D変換手段6に出力する。   The turning drive unit 5, the X-ray source 2, and the image detector 3 are controlled by a controller (not shown), and the turning drive unit 5 rotates and slides the arm 4, while the X-ray source 2 is an X-ray source. The irradiation is repeated, and the image detector 3 captures a frame image of the subject 12 in synchronization with the X-ray irradiation timing and outputs it to the A / D conversion means 6.

A/D変換手段6は、画像検出器3の出力信号を取得し、A/D変換し、A/D変換した画像検出器3の出力信号を、大容量フレーム画像記憶手段7に格納する。画像検出器3の出力信号は、画像検出器3に2次元配列された複数の画素の出力信号であり、フレーム画像のことである。   The A / D conversion means 6 acquires the output signal of the image detector 3, performs A / D conversion, and stores the output signal of the image detector 3 subjected to A / D conversion in the large-capacity frame image storage means 7. The output signal of the image detector 3 is an output signal of a plurality of pixels that are two-dimensionally arranged in the image detector 3, and is a frame image.

大容量フレーム画像記憶手段7と、大容量メモリ記憶手段8と、全画像表示記憶手段9と、画像処理手段10とは、例えば、一般的なコンピュータ(計算機)で実現することができ、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、HDD(Hard Disk Drive)と、入力/出力インタフェースとを含んで構成されている。   The large-capacity frame image storage means 7, the large-capacity memory storage means 8, the all-image display storage means 9, and the image processing means 10 can be realized by a general computer (computer), for example, and a CPU ( A central processing unit (RAM), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a hard disk drive (HDD), and an input / output interface are included.

大容量フレーム画像記憶手段7は、一般的な画像メモリやハードディスク等から構成され、画像検出器3から所定のフレームレートで送られてくる出力信号(フレーム画像)を記憶する。大容量フレーム画像記憶手段7は、A/D変換されたフレーム画像を記憶する。   The large-capacity frame image storage means 7 is composed of a general image memory, a hard disk or the like, and stores output signals (frame images) sent from the image detector 3 at a predetermined frame rate. The large-capacity frame image storage means 7 stores the A / D converted frame image.

大容量メモリ記憶手段8は、一般的な画像メモリやハードディスク等から構成される。本実施形態では、画像処理手段10は、大容量メモリ記憶手段8を用いて、周波数変換フィルタ処理を行ったり、パノラマ断層画像の構築処理を行ったりする。   The large-capacity memory storage unit 8 includes a general image memory, a hard disk, and the like. In the present embodiment, the image processing means 10 uses the large-capacity memory storage means 8 to perform frequency conversion filter processing and panoramic tomographic image construction processing.

大容量メモリ記憶手段8には、画像(ここではフレーム画像)における各ピクセルの座標位置にそれぞれ合わせたピクセル毎の記録領域を有し、ピクセル毎の記録領域を横にM行(Mは2以上の整数)に分割し縦にN列(Nは2以上の整数)に分割することで画像をM×N倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間が設定されている。以下では、一例として、MとNが同じ値であるものとする。この拡張されたメモリ空間は、周波数変換フィルタ処理で用いられる。   The large-capacity memory storage means 8 has a recording area for each pixel that is aligned with the coordinate position of each pixel in an image (here, a frame image), and M rows (M is 2 or more) across the recording area for each pixel. An expanded memory space corresponding to a coordinate space obtained by enlarging the image M × N times is set by dividing the image into N columns (N is an integer of 2 or more). In the following, as an example, it is assumed that M and N have the same value. This expanded memory space is used for frequency conversion filter processing.

大容量メモリ記憶手段8には、フレーム画像における各ピクセルに1対1に対応したメモリ空間が設定されている。この1対1のメモリ空間は、パノラマ断層画像の構築処理のために用いられる。なお、パノラマ断層画像の構築のために用いる記憶手段は、別体の記憶装置としてもよい。   In the large-capacity memory storage unit 8, a memory space corresponding to each pixel in the frame image is set on a one-to-one basis. This one-to-one memory space is used for panoramic tomographic image construction processing. The storage means used for constructing the panoramic tomographic image may be a separate storage device.

全画像表示記憶手段9は、一般的な画像メモリ等から構成され、画像処理手段10で生成されたパノラマ断層画像(表示対象とする画像)を記憶する。このパノラマ断層画像は、例えば、輝度値で表される。   The all-image display storage unit 9 is composed of a general image memory or the like, and stores the panoramic tomographic image (image to be displayed) generated by the image processing unit 10. This panoramic tomographic image is represented by a luminance value, for example.

画像処理手段10は、大容量フレーム画像記憶手段7から、フレーム画像を読み出して大容量メモリ記憶手段8に転送し、大容量メモリ記憶手段8上で所定の画像処理を行う。つまり、画像処理手段10は、A/D変換手段6が変換して出力したフレーム画像を取得して画像処理を行う。本実施形態では、画像処理手段10は、周波数変換フィルタ処理の機能と、パノラマ断層画像を構築する処理の機能とを備えている。   The image processing means 10 reads out the frame image from the large-capacity frame image storage means 7 and transfers it to the large-capacity memory storage means 8, and performs predetermined image processing on the large-capacity memory storage means 8. That is, the image processing unit 10 acquires the frame image converted and output by the A / D conversion unit 6 and performs image processing. In the present embodiment, the image processing means 10 has a function of frequency conversion filter processing and a function of processing for constructing a panoramic tomographic image.

周波数変換フィルタ処理の機能として、画像処理手段10は、入力された画像(ここではフレーム画像)におけるピクセルの信号値を大容量メモリ記憶手段8に転送する。そして、画像処理手段10は、ピクセル毎に、拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するM×M個のメモリに同じ信号値を書き込む。そして、画像処理手段10は、拡張されたメモリ空間において拡大された画像に対して周波数変換フィルタ処理を施す。ここで、周波数変換フィルタ処理は、拡張されたメモリ空間において拡大された画像を空間周波数領域でみたときに、その画像に含まれる信号の周波数成分を変化させる処理である。   As a function of the frequency conversion filter process, the image processing unit 10 transfers the pixel signal value in the input image (here, the frame image) to the large-capacity memory storage unit 8. Then, the image processing means 10 writes the same signal value to M × M memories corresponding to the recording area of the pixel set in the expanded memory space for each pixel. Then, the image processing means 10 performs frequency conversion filter processing on the image enlarged in the expanded memory space. Here, the frequency conversion filter process is a process of changing the frequency component of a signal included in an image when the image enlarged in the expanded memory space is viewed in the spatial frequency domain.

具体的には、周波数変換フィルタ処理は、例えば平滑化フィルタ(smoothing)、エッジ抽出フィルタ(edge detection)、アンシャープマスク(unsharp masking)、周波数フィルタ(Frequency Filter)及びマルチ周波数処理(Multi-Objective Frequency Processing:MFP)から選択されるいずれかであることが好ましい。平滑化フィルタとしては、例えば移動平均処理(Moving Average)、ガウシアンフィルタ(Gausian Filter)、メディアンフィルタ(Median Filter)等を挙げることができる。   Specifically, the frequency conversion filter processing includes, for example, a smoothing filter (smoothing), an edge extraction filter (edge detection), an unsharp mask (unsharp masking), a frequency filter (Frequency Filter), and multi-frequency processing (Multi-Objective Frequency). Processing: MFP) is preferable. Examples of the smoothing filter include a moving average process (Moving Average), a Gaussian filter (Gausian Filter), and a median filter (Median Filter).

移動平均処理は、注目画素の周辺の濃度値(輝度値)を用いて、濃度値を平均し、処理後画像の濃度値とする処理である。ガウシアンフィルタは、注目画素に近いほど重みが大きくなるようなガウス分布の関数を用いて、濃度値を平均し、処理後画像の濃度値とする処理である。メディアンフィルタは、注目画素の周辺の濃度値(輝度値)を小さい順に並べ中央値を、処理後画像の濃度値とする処理である。これらのフィルタは、画像の実空間領域で行う平滑化処理である。   The moving average process is a process that averages the density values using the density values (luminance values) around the target pixel to obtain the density values of the processed image. The Gaussian filter is a process that averages the density values using a function of a Gaussian distribution in which the weight increases as the pixel is closer to the target pixel to obtain the density value of the processed image. The median filter is a process in which density values (luminance values) around the pixel of interest are arranged in ascending order and the median value is used as the density value of the processed image. These filters are smoothing processes performed in the real space region of the image.

エッジ抽出フィルタは、例えば、微分フィルタ(Differential filter)等である。一次微分の場合、例えば、ソーベルフィルタ(Sobel filter)、プリューウィットフィルタ(Prewitt filter)、ロバーツフィルタ(Roberts filter)等を挙げることができる。二次微分の場合、例えば、ラプラシアンフィルタ(Laplacian filter)等を挙げることができる。
アンシャープマスクは、鮮鋭化フィルタの1つで、画像のぼやけた部分をマスクすることで、画像のぼやけた部分の輪郭を強調する処理である。
The edge extraction filter is, for example, a differential filter. In the case of the first derivative, for example, a Sobel filter, a Prewitt filter, a Roberts filter, and the like can be given. In the case of the second derivative, for example, a Laplacian filter can be cited.
The unsharp mask is one of sharpening filters, and is a process for emphasizing the outline of the blurred portion of the image by masking the blurred portion of the image.

周波数フィルタは、高域通過フィルタ(High-Pass Filter:HPF)等を用いて画像の鮮鋭度を調整する処理である。周波数フィルタは、画像のフーリエ変換後の周波数領域で行う処理である。   The frequency filter is a process for adjusting the sharpness of an image using a high-pass filter (HPF) or the like. The frequency filter is a process performed in the frequency domain after the Fourier transform of the image.

マルチ周波数処理は、複数の空間周波数帯域の成分を強調する処理である。   Multi-frequency processing is processing that emphasizes components in a plurality of spatial frequency bands.

画像処理手段10は、入力画像に周波数変換フィルタ処理を施した後、入力画像に比べて100倍のサイズの画像を出力することもできるが、以下では、一例として、入力画像と同じサイズの画像を出力するものとして説明する。この場合、画像処理手段10は、周波数変換フィルタ処理を施した後、拡張されたメモリ空間において、ピクセルの記録領域毎にM×M個のメモリの平均濃度を求め、入力された画像における各ピクセルの信号値と置換することで、入力画像と同じサイズの画像を出力する。   The image processing unit 10 can output an image having a size 100 times that of the input image after performing the frequency conversion filter process on the input image. However, in the following, as an example, an image having the same size as the input image is output. Will be described. In this case, after performing the frequency conversion filter process, the image processing means 10 obtains an average density of M × M memories for each pixel recording area in the expanded memory space, and each pixel in the input image By substituting this signal value, an image having the same size as the input image is output.

パノラマ断層画像を構築する処理として、画像処理手段10は、大容量フレーム画像記憶手段7から、信号値が置換されたフレーム画像を複数枚読み出す。そして、画像処理手段10は、大容量メモリ記憶手段8に設定されたメモリ空間(画素に1対1に対応したメモリ空間)において、被写体12の歯列等の所定の断層面に対応した所定のずれ幅で、複数枚のフレーム画像を重ね合わせる。これにより、被写体12の歯列等の所定の断層面に対応したパノラマ断層画像が構築される。このパノラマ断層画像を構築する処理は公知である。通常は画像検出器3で検出されてA/D変換されたフレーム画像をそのまま用いるが、本実施形態のX線撮影装置1では、周波数変換フィルタ処理後に信号値が置換されたフレーム画像を用いてパノラマ断層画像を構築する。   As processing for constructing a panoramic tomographic image, the image processing means 10 reads a plurality of frame images whose signal values are replaced from the large-capacity frame image storage means 7. Then, the image processing means 10 has a predetermined space corresponding to a predetermined tomographic surface such as a dentition of the subject 12 in a memory space (memory space corresponding to one-to-one pixel) set in the large-capacity memory storage section 8. A plurality of frame images are overlapped with the shift width. Thereby, a panoramic tomographic image corresponding to a predetermined tomographic surface such as a dentition of the subject 12 is constructed. The process of constructing this panoramic tomographic image is known. Normally, the frame image detected by the image detector 3 and A / D converted is used as it is. However, in the X-ray imaging apparatus 1 of this embodiment, the frame image in which the signal value is replaced after the frequency conversion filter processing is used. Build a panoramic tomographic image.

なお、画像処理手段10は、CPUがROM等に格納された所定のプログラムをRAMに展開して実行することによりその機能が実現されるものである。このプログラムは、通信回線を介して提供することも可能であるし、CD−ROM等の記録媒体に書き込んで提供することも可能である。   The function of the image processing means 10 is realized by the CPU developing and executing a predetermined program stored in the ROM or the like on the RAM. This program can be provided via a communication line, or can be provided by being written in a recording medium such as a CD-ROM.

出力手段11は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、PDP(Plasma Display Panel)、EL(Electronic Luminescence)等から構成される。   The output means 11 is comprised from CRT (Cathode Ray Tube), a liquid crystal display (LCD: Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), EL (Electronic Luminescence) etc., for example.

次に、大容量メモリ記憶手段8において、画像(ここではフレーム画像)をM×M倍に拡大した座標空間に対応して設定される拡張されたメモリ空間について、通常の座標空間に対応して設定されるメモリ空間と対比しながら説明する。   Next, in the large-capacity memory storage unit 8, an expanded memory space set corresponding to a coordinate space obtained by enlarging an image (here, a frame image) M × M times, corresponding to a normal coordinate space. This will be described in comparison with the set memory space.

まず、通常の座標空間に対応して設定されるメモリ空間について図2A〜図2Cを参照して説明する。図2Aは、画像検出器3の受光面の一部を拡大して模式的に示す図である。ここでは、画素サイズがd[μm]×d[μm]の画素P1〜P9が3行3列で配列されている領域に着目する。以下、画素サイズを単に一辺の長さ(画素幅)dで表す。図2Bは、比較例のメモリ記憶手段(メモリ記憶手段18と表記する)において設定された例えば5×5のメモリ(番地)を模式的に示す図である。これら5×5のメモリは、画像検出器3の5×5の画素に位置及びサイズを合わせて対応している。図2Aに示す画像検出器3の画素サイズとして、例えばd=100[μm]のものを使用したら、メモリ記憶手段18の1個のメモリもd=100[μm]の画素に対応している。First, a memory space set corresponding to a normal coordinate space will be described with reference to FIGS. 2A to 2C. FIG. 2A is a diagram schematically showing an enlarged part of the light receiving surface of the image detector 3. Here, attention is focused on a region in which pixels P 1 to P 9 having a pixel size of d [μm] × d [μm] are arranged in 3 rows and 3 columns. Hereinafter, the pixel size is simply expressed by the length of one side (pixel width) d. FIG. 2B is a diagram schematically showing, for example, a 5 × 5 memory (address) set in the memory storage unit (referred to as memory storage unit 18) of the comparative example. These 5 × 5 memories correspond to the 5 × 5 pixels of the image detector 3 in terms of position and size. If, for example, a pixel size of d = 100 [μm] is used as the pixel size of the image detector 3 shown in FIG. 2A, one memory of the memory storage means 18 also corresponds to a pixel of d = 100 [μm].

図2Bにおいて中央部の3×3のメモリに書き込まれた数値は、画像検出器3の各画素P1〜P9の出力信号の信号レベルの一例を示している。この例では、画素P5の出力信号のレベルを100とした。また、画素P2,P4,P6,P8の出力信号のレベルを80とした。さらに、画素P1,P3,P7,P9の出力信号のレベルを60とした。この場合、信号レベル100がメモリ記憶手段18の画素P5の位置に相当するメモリに書き込まれている。同様に、画素P5の右隣の画素P6の信号レベル80がメモリ記憶手段18において画素P6の位置に相当するメモリに書き込まれている。このようにメモリ記憶手段18では、通常の座標空間の各画素P1〜P9の位置に対応して画素毎に、画素の出力信号の信号レベルを記録する記録領域が設定されている。In FIG. 2B, the numerical value written in the 3 × 3 memory in the center portion shows an example of the signal level of the output signal of each pixel P 1 to P 9 of the image detector 3. In this example, the level of the output signal of the pixel P 5 is 100. Further, the level of the output signal of the pixels P 2 , P 4 , P 6 and P 8 is set to 80. Further, the level of the output signal of the pixels P 1 , P 3 , P 7 , P 9 is set to 60. In this case, the signal level 100 is written in the memory corresponding to the position of the pixel P 5 in the memory storage means 18. Similarly, the signal level 80 of the pixel P 6 on the right side of the pixel P 5 is written in the memory corresponding to the position of the pixel P 6 in the memory storage unit 18. In this way the memory storage means 18, for each pixel corresponding to the position of each pixel P 1 to P 9 of the normal coordinate space, the recording region for recording the signal level of the output signal of the pixel is set.

図2Cは、メモリ記憶手段18に記録される画像を周波数領域でみたときのMTF(Modulation Transfer Function)を模式的に示すグラフである。グラフの横軸は空間周波数ω[cycles/mm]である。グラフの縦軸はMTFであって、ω=0のときのMTFの値を1に正規化している。ここで、MTFは光学伝達関数(Optical Transfer Function:OTF)の絶対値であり、画像の鮮鋭性を表す数値として用いられる。なお、OTFは線像分布関数(Line Spread Function:LSF)をフーリエ変換したものである。ここでは、撮影系の解像力を画像検出器3の画素サイズd[μm]だけに依存することとしている。この場合、MTFのカットオフ周波数は、ナイキスト周波数で表されるので、500/d[cycles/mm]となる。d=100の場合、MTFのカットオフ周波数は5[cycles/mm]となる。   FIG. 2C is a graph schematically showing an MTF (Modulation Transfer Function) when an image recorded in the memory storage unit 18 is viewed in the frequency domain. The horizontal axis of the graph is the spatial frequency ω [cycles / mm]. The vertical axis of the graph is MTF, and the value of MTF when ω = 0 is normalized to 1. Here, MTF is an absolute value of an optical transfer function (OTF), and is used as a numerical value representing the sharpness of an image. Note that OTF is a Fourier transform of a line spread function (LSF). Here, the resolving power of the imaging system depends on only the pixel size d [μm] of the image detector 3. In this case, the cutoff frequency of the MTF is 500 / d [cycles / mm] because it is expressed by the Nyquist frequency. When d = 100, the cutoff frequency of the MTF is 5 [cycles / mm].

次に、大容量メモリ記憶手段8において設定される拡張されたメモリ空間について図3A〜図3Cを参照して説明する。図3Aは、画像検出器3の受光面の一部を拡大して模式的に示す図であり、図2Aと同じものである。   Next, the expanded memory space set in the large-capacity memory storage unit 8 will be described with reference to FIGS. 3A to 3C. FIG. 3A is a diagram schematically showing an enlarged part of the light receiving surface of the image detector 3, and is the same as FIG. 2A.

図3Bは、大容量メモリ記憶手段8において設定された例えば50×50のメモリ(番地)を模式的に示す図である。これら50×50のメモリは、画像検出器3の5×5の画素に位置を合わせて対応している。つまり、画像検出器3の1つの画素が、大容量メモリ記憶手段8において設定された10×10のメモリに位置を合わせて対応している。これは、画像検出器3の1つの画素の縦横の分割数Mを10とした例である。
ここで、図3Aに示す画像検出器3の各画素P1〜P9の出力信号の信号レベルが前記した比較例と同様であるものとする。すなわち、画素P5の出力信号のレベルを100、画素P2,P4,P6,P8の出力信号のレベルを80、画素P1,P3,P7,P9の出力信号のレベルを60とする。
FIG. 3B is a diagram schematically showing, for example, a 50 × 50 memory (address) set in the large-capacity memory storage unit 8. These 50 × 50 memories correspond to the 5 × 5 pixels of the image detector 3 in alignment. That is, one pixel of the image detector 3 corresponds to the 10 × 10 memory set in the large-capacity memory storage unit 8 in alignment. This is an example in which the vertical and horizontal division number M of one pixel of the image detector 3 is set to 10.
Here, it is assumed that the signal levels of the output signals of the pixels P 1 to P 9 of the image detector 3 shown in FIG. 3A are the same as those in the comparative example described above. That is, the level of the output signal of the pixel P 5 is 100, the level of the output signal of the pixels P 2 , P 4 , P 6 and P 8 is 80, and the level of the output signal of the pixels P 1 , P 3 , P 7 and P 9. Is 60.

この場合、例えば画素P5の出力信号が大容量メモリ記憶手段8に転送されると、図4に示すように、画素P5の位置に相当する10×10のメモリに信号レベル100がそれぞれ書き込まれる。同様に、画素P5の右隣の画素P6の信号レベル80は、大容量メモリ記憶手段8において画素P6の位置に相当する10×10のメモリにそれぞれ書き込まれる。このように大容量メモリ記憶手段8では、画像検出器3の各画素P1〜P9の位置に対応して画素毎に、画素の出力信号の信号レベルを記録するための10×10の記録領域が設定されている。In this case, for example, when the output signal of the pixel P 5 is transferred to the large-capacity memory storage means 8, as shown in FIG. 4, the signal level 100 is written in the 10 × 10 memory corresponding to the position of the pixel P 5. It is. Similarly, the signal level 80 of the pixel P 6 on the right side of the pixel P 5 is written in the 10 × 10 memory corresponding to the position of the pixel P 6 in the large-capacity memory storage unit 8. As described above, the large-capacity memory storage unit 8 records 10 × 10 for recording the signal level of the output signal of each pixel corresponding to the position of each pixel P 1 to P 9 of the image detector 3. The area is set.

図3Aに示す画像検出器3の画素サイズとして、例えばd=100[μm]のものを使用した場合、大容量メモリ記憶手段8の1個のメモリは、より細かなd=10[μm]の画素に対応していることになる。この場合、大容量メモリ記憶手段8には、画像検出器3で取得するフレーム画像を10×10倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間が設定されている。   When the pixel size of the image detector 3 shown in FIG. 3A is, for example, d = 100 [μm], one memory of the large-capacity memory storage unit 8 has a smaller d = 10 [μm]. It corresponds to the pixel. In this case, an expanded memory space corresponding to a coordinate space obtained by enlarging the frame image acquired by the image detector 3 by 10 × 10 times is set in the large-capacity memory storage unit 8.

図3Cは、図2Cと同様のグラフであって、大容量メモリ記憶手段8に記録される画像を周波数領域でみたときのMTFを模式的に示すグラフである。撮影系の解像力が画像検出器3の画素サイズd[μm]だけに依存する場合、MTFの曲線は実線で表される。例えば、画像検出器3の画素サイズとしてd=100[μm]のものを実際に使用すれば、周波数領域では、MTFのカットオフ周波数は5[cycles/mm]となる。このように実際にはd=100[μm]の画素を使用しつつも、仮に画素サイズをd=10[μm]に置き換えて計算してみると、周波数領域では、MTFの曲線は破線で表され、カットオフ周波数は50[cycles/mm]となる。したがって、画像検出器3で取得する現実のフレーム画像を10×10倍に拡大した座標空間に対応するように設定された大容量メモリ記憶手段8を用いると、画像を周波数領域でみた場合、MTFのカットオフ周波数の値を実際の10倍に増加させたのと同じ効果を奏することになる。なお、図3Cのグラフでは見易くするために、破線の曲線の傾斜を誇張している。   FIG. 3C is a graph similar to FIG. 2C, and is a graph schematically showing an MTF when an image recorded in the large-capacity memory storage unit 8 is viewed in the frequency domain. When the resolving power of the imaging system depends only on the pixel size d [μm] of the image detector 3, the MTF curve is represented by a solid line. For example, if the pixel size of the image detector 3 is actually used as d = 100 [μm], the cutoff frequency of the MTF is 5 [cycles / mm] in the frequency domain. As described above, when the pixel of d = 100 [μm] is actually used, and the pixel size is replaced with d = 10 [μm], the MTF curve is represented by a broken line in the frequency domain. The cutoff frequency is 50 [cycles / mm]. Therefore, when the large-capacity memory storage unit 8 set so as to correspond to the coordinate space obtained by enlarging the actual frame image acquired by the image detector 3 by 10 × 10 times is used, when the image is viewed in the frequency domain, the MTF This produces the same effect as increasing the value of the cut-off frequency of 10 times the actual value. Note that the slope of the dashed curve is exaggerated in the graph of FIG. 3C for easy viewing.

次に、画像処理手段10による処理の具体例について図5を参照して説明する。ここでは、周波数変換フィルタ処理として、移動平均処理を行う場合について説明する。仮に移動平均処理を行わなければ、図4に例示したように、画像検出器3の各画素の出力信号の信号レベルを大容量メモリ記憶手段8の対応する座標位置に一度加算するだけである。一方、移動平均処理を行う場合、大容量メモリ記憶手段8の対応する座標位置から例えば上下左右にずらしたものも加算し、合計5回の加算を行う。   Next, a specific example of processing by the image processing means 10 will be described with reference to FIG. Here, the case where a moving average process is performed as a frequency conversion filter process is demonstrated. If the moving average process is not performed, the signal level of the output signal of each pixel of the image detector 3 is only added once to the corresponding coordinate position of the large-capacity memory storage unit 8 as illustrated in FIG. On the other hand, when moving average processing is performed, for example, a value shifted from the corresponding coordinate position of the large-capacity memory storage unit 8 up, down, left, and right is added, for a total of five times.

図5は、これらの加算処理を模式的に示す図である。図5において左上段に示す大容量メモリ記憶手段8は、図4に示す大容量メモリ記憶手段8の一部を模式的に示すものであり、図3Aに示す画像検出器3の画素P5の位置に相当する10×10のメモリとその周囲のメモリを示している。FIG. 5 is a diagram schematically showing these addition processes. The large-capacity memory storage unit 8 shown in the upper left in FIG. 5 schematically shows a part of the large-capacity memory storage unit 8 shown in FIG. 4, and the pixel P 5 of the image detector 3 shown in FIG. A 10 × 10 memory corresponding to the position and its surrounding memory are shown.

ここで、図3Aに示す画像検出器3の各画素P1〜P9の出力信号の信号レベルが前記した比較例と同様であるものとする。すなわち、画素P5の出力信号のレベルを100、画素P2,P4,P6,P8の出力信号のレベルを80、画素P1,P3,P7,P9の出力信号のレベルを60とする。Here, it is assumed that the signal levels of the output signals of the pixels P 1 to P 9 of the image detector 3 shown in FIG. 3A are the same as those in the comparative example described above. That is, the level of the output signal of the pixel P 5 is 100, the level of the output signal of the pixels P 2 , P 4 , P 6 and P 8 is 80, and the level of the output signal of the pixels P 1 , P 3 , P 7 and P 9. Is 60.

図5において右上段に符号51で示すメモリ空間に符号40で示す太線の矩形を重ねた図は、1回目の加算処理を模式的に示している。太線の矩形40は、図4に示すように画素P5の信号レベルであって10×10の同一値を表している。符号51で示すように、画像処理手段10が移動平均処理を行う場合、大容量メモリ記憶手段8に設定された拡張されたメモリ空間において、各画素P1〜P9に対して初期設定されている位置に相当する10×10のメモリに各画素P1〜P9の出力信号の信号レベルを書き込む。なお、図5では信号レベルの数値を省略した。In FIG. 5, a diagram in which a thick rectangle indicated by reference numeral 40 is superimposed on a memory space indicated by reference numeral 51 in the upper right portion schematically illustrates the first addition process. A bold rectangle 40 is the signal level of the pixel P 5 as shown in FIG. 4 and represents the same value of 10 × 10. As indicated by reference numeral 51, when the image processing means 10 performs the moving average process, it is initialized for each of the pixels P 1 to P 9 in the expanded memory space set in the large-capacity memory storage means 8. The signal level of the output signal of each of the pixels P 1 to P 9 is written in the 10 × 10 memory corresponding to the position. In FIG. 5, the numerical value of the signal level is omitted.

図5において左中段に符号52で示すメモリ空間に符号40で示す太線の矩形を重ねた図は、2回目の加算処理を模式的に示している。2回目には、大容量メモリ記憶手段8の対応する座標位置から、メモリ空間上で例えば左に1画素(実空間上では0.1画素)ずらしたものを加算する。この場合、図4に示す例では、左から例えば2列目の信号レベル80が書き込まれているメモリに信号レベル100が書き込まれる。これにより、メモリ空間上において、画像検出器3の画素P4の出力信号に、画素P5の出力信号が影響を及ぼすことになる。このとき、図4に示す例では、右から例えば3列目の信号レベル100が書き込まれているメモリに信号レベル80が書き込まれる。これは、メモリ空間上において、画像検出器3の画素P5の出力信号に、画素P6の出力信号が影響を及ぼすことになる。よって、画素P4,P5,P6の濃度が平滑化される。In FIG. 5, a diagram in which the thick rectangle indicated by reference numeral 40 is superimposed on the memory space indicated by reference numeral 52 in the middle left portion schematically illustrates the second addition process. For the second time, for example, a pixel shifted by 1 pixel (0.1 pixel in the real space) to the left in the memory space from the corresponding coordinate position of the large-capacity memory storage unit 8 is added. In this case, in the example shown in FIG. 4, the signal level 100 is written in the memory in which the signal level 80 in the second column, for example, is written from the left. As a result, the output signal of the pixel P 5 affects the output signal of the pixel P 4 of the image detector 3 in the memory space. At this time, in the example shown in FIG. 4, the signal level 80 is written into the memory in which the signal level 100 in the third column, for example, is written from the right. This is because the output signal of the pixel P 6 affects the output signal of the pixel P 5 of the image detector 3 in the memory space. Therefore, the densities of the pixels P 4 , P 5 and P 6 are smoothed.

図5において右中段に符号53で示すメモリ空間に符号40で示す太線の矩形を重ねた図は、3回目の加算処理を模式的に示している。3回目には、大容量メモリ記憶手段8の対応する座標位置から、メモリ空間上で例えば右に1画素(実空間上では0.1画素)ずらしたものを加算する。この場合、図4に示す例では、右から2列目の信号レベル80が書き込まれているメモリに信号レベル100が書き込まれる。これは、メモリ空間上において、画像検出器3の画素P6の出力信号に、画素P5の出力信号の影響を及ぼし、また、画像検出器3の画素P5の出力信号に、画素P4の出力信号の影響を及ぼすことから、各画素の濃度の平滑化に寄与する。In FIG. 5, a diagram in which a thick rectangle indicated by reference numeral 40 is superimposed on the memory space indicated by reference numeral 53 in the middle right portion schematically illustrates the third addition process. In the third time, for example, a pixel shifted by one pixel (0.1 pixel in the real space) to the right in the memory space from the corresponding coordinate position of the large-capacity memory storage unit 8 is added. In this case, in the example shown in FIG. 4, the signal level 100 is written in the memory in which the signal level 80 in the second column from the right is written. This is because, in the memory space, the output signal of the pixel P 6 of the image detector 3, influences of an output signal of the pixel P 5, also, the output signal of the pixel P 5 of the image detector 3, the pixel P 4 This contributes to the smoothing of the density of each pixel.

図5において左下段に符号54で示すメモリ空間に符号40で示す太線の矩形を重ねた図は、4回目の加算処理を模式的に示している。4回目には、大容量メモリ記憶手段8の対応する座標位置から、メモリ空間上で例えば上に1画素(実空間上では0.1画素)ずらしたものを加算する。この場合、図4に示す例では、上から2列目の信号レベル80が書き込まれているメモリに信号レベル100が書き込まれる。これは、メモリ空間上において、画像検出器3の画素P2の出力信号に、画素P5の出力信号の影響を及ぼし、また、画像検出器3の画素P5の出力信号に、画素P8の出力信号の影響を及ぼすことから、各画素の濃度の平滑化に寄与する。In FIG. 5, a diagram in which a thick-line rectangle indicated by reference numeral 40 is superimposed on a memory space indicated by reference numeral 54 in the lower left stage schematically illustrates the fourth addition process. In the fourth time, for example, a value shifted by one pixel (0.1 pixel in the real space) in the memory space from the corresponding coordinate position of the large-capacity memory storage unit 8 is added. In this case, in the example shown in FIG. 4, the signal level 100 is written in the memory in which the signal level 80 in the second column from the top is written. This is because, in the memory space, the output signal of the pixel P 2 of the image detector 3, influences of an output signal of the pixel P 5, also, the output signal of the pixel P 5 of the image detector 3, the pixel P 8 This contributes to the smoothing of the density of each pixel.

図5において右下段に符号55で示すメモリ空間に符号40で示す太線の矩形を重ねた図は、5回目の加算処理を模式的に示している。5回目には、大容量メモリ記憶手段8の対応する座標位置から、メモリ空間上で例えば下に1画素(実空間上では0.1画素)ずらしたものを加算する。この場合、図4に示す例では、下から2列目の信号レベル80が書き込まれているメモリに信号レベル100が書き込まれる。これは、メモリ空間上において、画像検出器3の画素P8の出力信号に、画素P5の出力信号の影響を及ぼし、また、画像検出器3の画素P5の出力信号に、画素P2の出力信号の影響を及ぼすことから、各画素の濃度の平滑化に寄与する。In FIG. 5, the diagram in which the thick line rectangle indicated by reference numeral 40 is superimposed on the memory space indicated by reference numeral 55 in the lower right stage schematically shows the fifth addition process. For the fifth time, a value shifted by, for example, one pixel downward (0.1 pixel in the real space) in the memory space from the corresponding coordinate position of the large-capacity memory storage unit 8 is added. In this case, in the example shown in FIG. 4, the signal level 100 is written in the memory in which the signal level 80 in the second column from the bottom is written. This is because, in the memory space, the output signal of the image detector 3 pixel P 8, influences of an output signal of the pixel P 5, also, the output signal of the pixel P 5 of the image detector 3, the pixel P 2 This contributes to the smoothing of the density of each pixel.

ここで、画像処理手段10が入力画像に周波数変換フィルタ処理を施した後、拡張されたメモリ空間において、ピクセルの記録領域毎にM×M個のメモリの平均濃度を求める処理について説明する。仮に位置をずらさずに上記5回の加算処理を行うと、メモリ空間上で画素P5の位置に相当する10×10のメモリに加算された信号レベルの総和は、100×100×5=50000なので、1回の加算処理当たり且つメモリ1個当たりの信号レベルの平均値(平均濃度)は、100である。一方、メモリ空間上で上下左右にも1画素ずらす移動平均処理を行うと、信号レベルの平均値(平均濃度)は計算の結果98.4となる。画像処理手段10は、この信号レベルの平均値98.4を、入力されたフレーム画像における画素P5の位置の信号レベル100と置換する。同様にして、画像処理手段10は、画素P5以外の各画素についても信号レベルの平均濃度を求め、入力されたフレーム画像における各画素P1〜P9の信号レベルと置換する。Here, a process of obtaining an average density of M × M memories for each pixel recording area in the expanded memory space after the image processing means 10 performs frequency conversion filter processing on the input image will be described. If the above five addition processes are performed without shifting the position, the sum of the signal levels added to the 10 × 10 memory corresponding to the position of the pixel P 5 in the memory space is 100 × 100 × 5 = 50000. Therefore, the average value (average density) of the signal level per one addition process and one memory is 100. On the other hand, when moving average processing is performed by shifting one pixel up, down, left, and right in the memory space, the average value (average density) of the signal level is 98.4 as a result of calculation. The image processing means 10 replaces the average value 98.4 of the signal level with the signal level 100 at the position of the pixel P 5 in the input frame image. Similarly, the image processing means 10 obtains the average density of the signal level for each pixel other than the pixel P 5 and replaces it with the signal level of each pixel P 1 to P 9 in the input frame image.

上記移動平均処理において、5回の加算を行う順序は入れ替えても構わない。また、メモリ空間上で上下左右にずらす画素数は1画素に限定されるものではない。また、上記移動平均処理では、M×M個のメモリの値そのものを用いて5回の加算を行った。つまり、加算処理において、図4にて符号40で示す太線の矩形(つまり方形波になる関数)等を用いたことになる。これを、正弦波になるような関数をかけることで、図4にて符号40で示す太線の矩形のエリアの中心部の値が高くなるようにしてから、上下左右に加算するようにしてもよい。なお、入力画像に周波数変換フィルタ処理を施した後、入力画像における各画素の信号レベルと置換することなく、入力画像に比べて100倍のサイズの画像を出力してもよい。   In the moving average process, the order of performing the five additions may be changed. Further, the number of pixels shifted vertically and horizontally in the memory space is not limited to one pixel. In the moving average process, addition is performed five times using the values of M × M memories themselves. That is, in the addition process, a thick line rectangle (in other words, a function that becomes a square wave) indicated by reference numeral 40 in FIG. 4 is used. By applying a function that becomes a sine wave, the value at the center of the thick rectangular area indicated by reference numeral 40 in FIG. 4 is increased, and then added vertically and horizontally. Good. Note that after performing frequency conversion filter processing on the input image, an image having a size 100 times that of the input image may be output without replacing the signal level of each pixel in the input image.

本実施形態のX線撮影装置1によれば、大容量メモリ記憶手段8に設定されたメモリ上の処理によって、MTFの利得を変化させることができ、従来ならば大きく解像力が低下するところを、低コストで粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像が得られる。このX線撮影装置1によれば、画像処理手段10が周波数変換フィルタ処理として、移動平均処理を行うことで、フレーム画像の粒状性を改善することができる。よって、X線撮影装置1の画像処理手段10が、粒状性が改善された複数のフレーム画像を所定のずれ幅で重ね合わせることでパノラマ断層画像を構築したときに、このパノラマ断層画像も粒状性が改善される。
さらに、画像処理手段10が、移動平均処理以外の周波数変換フィルタ処理をフレーム画像に施しても、フレーム画像の粒状性を改善し、その画質を向上させることができる。
According to the X-ray imaging apparatus 1 of the present embodiment, the gain of the MTF can be changed by the processing on the memory set in the large-capacity memory storage unit 8. It is possible to obtain an image having a resolution that is easy to visually recognize with low cost and excellent graininess. According to the X-ray imaging apparatus 1, the image processing unit 10 can improve the graininess of the frame image by performing the moving average process as the frequency conversion filter process. Therefore, when the image processing means 10 of the X-ray imaging apparatus 1 constructs a panoramic tomographic image by superimposing a plurality of frame images with improved granularity with a predetermined shift width, this panoramic tomographic image is also grainy. Is improved.
Furthermore, even if the image processing means 10 performs frequency conversion filter processing other than moving average processing on a frame image, the granularity of the frame image can be improved and the image quality can be improved.

(第2実施形態)
第2実施形態に係るX線撮影装置1において図1に示す構成と同じものには同じ符号を付して説明を適宜省略し、図1を参照して説明する。第2実施形態に係るX線撮影装置1は、画像処理手段10が、さらに、超解像技術であるDetector Moving and Frame Additional Technique (以下、DEMOT法という)による画像処理も行うこととしたものである。DEMOT法による画像処理については特許文献1及び特許文献3に記載されているが、以下にDEMOT法の画像再構築アルゴリズムについて図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
In the X-ray imaging apparatus 1 according to the second embodiment, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and description will be made with reference to FIG. In the X-ray imaging apparatus 1 according to the second embodiment, the image processing means 10 further performs image processing by the Detector Moving and Frame Additional Technique (hereinafter referred to as the DEMOT method) which is a super-resolution technique. is there. Image processing by the DEMOT method is described in Patent Document 1 and Patent Document 3, and an image reconstruction algorithm of the DEMOT method will be described below with reference to the drawings.

一例としてエッジ像の撮影について図6A及び図6Bを参照して説明する。ここでは、画像検出器3として、記録媒体であるFlat Panel Detector(FPD)を使用し、被写体12を金属プレート(鉛エッジ)とするエッジ法による撮影を行うこととする。   Taking an edge image as an example will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. Here, a flat panel detector (FPD) that is a recording medium is used as the image detector 3 and imaging is performed by an edge method in which the subject 12 is a metal plate (lead edge).

図6Aに、FPD63と鉛エッジ64の配置を示す。FPD63は、微小な直線移動が可能な図示しないステージに載置されている。図6Aの符号65はFPD63の移動方向を示す。FPD63の上に鉛エッジ64を近接させて置く。図6Aに示す一点鎖線における断面の画素列の一部を図6Bに示す。FPD63が微小移動する前の初期状態及びスタート時には、鉛エッジ64の端縁部は、FPD63の画素間の境界線と一致していることとする。FPD63の画素のうち鉛エッジ64に隠れた画素をP1とし、X線66に照射されている画素をP2とする。FIG. 6A shows the arrangement of the FPD 63 and the lead edge 64. The FPD 63 is placed on a stage (not shown) capable of minute linear movement. Reference numeral 65 in FIG. 6A indicates the moving direction of the FPD 63. A lead edge 64 is placed close to the FPD 63. FIG. 6B illustrates a part of a cross-sectional pixel column along the alternate long and short dash line illustrated in FIG. 6A. It is assumed that the edge portion of the lead edge 64 coincides with the boundary line between the pixels of the FPD 63 at the initial state before the FPD 63 moves slightly and at the start. Pixels hidden lead edge 64 among the pixels of the FPD63 and P 1, the pixel is irradiated in the X-ray 66 and P 2.

画素P1,P2,…は、多数の画素を有するFPD63の図6Aに示す一点鎖線上に1次元配列されている。以下では、この1次元のラインに着目してFPD63を説明する。画素幅よりも小さな距離を想定する。具体的には画素幅を複数に分割した微小距離を想定し、この微小距離だけFPD63を移動しては撮影を行う、という動作を分割数と同じ数だけ繰り返し、最終的にFPD63を画素サイズだけ移動させるものとする。ここで、例えば画素サイズをd、画素の分割数を10とすると、FPD63をd/10だけ微小移動しては撮影を行う、という動作を10回繰り返すことになる。図6Bに示すように鉛エッジ64はFPD63の表面から僅かに離間して配置され、図示しない保持具で固定されている。よって、FPD63が移動しても鉛エッジ64は初期の配置のまま動かない。The pixels P 1 , P 2 ,... Are one-dimensionally arranged on the one-dot chain line shown in FIG. 6A of the FPD 63 having a large number of pixels. Hereinafter, the FPD 63 will be described focusing on this one-dimensional line. Assume a distance smaller than the pixel width. Specifically, assuming a minute distance in which the pixel width is divided into a plurality of parts, the operation of moving the FPD 63 by this minute distance and performing shooting is repeated as many times as the number of divisions, and finally the FPD 63 is made only by the pixel size. Shall be moved. Here, for example, assuming that the pixel size is d and the number of pixel divisions is 10, the operation of performing shooting by moving the FPD 63 slightly by d / 10 is repeated 10 times. As shown in FIG. 6B, the lead edge 64 is arranged slightly spaced from the surface of the FPD 63 and is fixed by a holder (not shown). Therefore, even if the FPD 63 moves, the lead edge 64 does not move in the initial arrangement.

X線66がFPD63に垂直に照射されて、鉛エッジ像を撮影すると、画素P2から入射X線量に対応した出力信号が得られる。このFPD63の2次元画像を大容量メモリ記憶手段8に転送する。大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間には、予めFPD63の画素とサイズ及び位置を合わせ、FPD63の画素の分割数に対応して、FPD63の1次元のラインの1画素に対してその10倍の画素数が設定されている。したがって、大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間には、2次元のFPD63の総画素数の100倍の画素数が設定されている。FPD63の1次元のライン上の1画素の出力信号は、その画素位置に相当する大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間上の10画素にそれぞれ同じように転送される。And X-ray 66 is irradiated perpendicularly to FPD63, when shooting a lead edge image, an output signal corresponding to the incident X-ray amount from the pixel P 2 is obtained. The two-dimensional image of the FPD 63 is transferred to the large-capacity memory storage unit 8. In the memory space of the large-capacity memory storage unit 8, the size and position of the pixels of the FPD 63 are matched in advance, and corresponding to the number of divisions of the pixels of the FPD 63, ten times that of one pixel of the one-dimensional line of the FPD 63 The number of pixels is set. Therefore, the memory space of the large-capacity memory storage unit 8 is set with a number of pixels that is 100 times the total number of pixels of the two-dimensional FPD 63. The output signal of one pixel on the one-dimensional line of the FPD 63 is similarly transferred to 10 pixels on the memory space of the large-capacity memory storage unit 8 corresponding to the pixel position.

ここで、画素の出力信号のレベルについて説明する。図6Bに示すようにFPD63の微小移動のスタート時の撮影では、画素P2では画素全体にX線66が照射されている。このときの画素P2の出力信号のレベルを画素の分割数に対応して便宜的に10とする。一方、画素P1では鉛エッジ64に遮られてX線66が照射されていないので、このときの画素P1の出力信号のレベルを0とする。Here, the level of the output signal of the pixel will be described. The shooting at the start of the minute movement of FPD63 as shown in FIG. 6B, X-ray 66 is irradiated to the entire pixel in the pixel P 2. The level of the output signal of the pixel P 2 at this time is set to 10 for convenience, corresponding to the number of divided pixels. On the other hand, since the pixel P 1 is blocked by the lead edge 64 and is not irradiated with the X-ray 66, the level of the output signal of the pixel P 1 at this time is set to zero.

FPD63の画素P2から転送される出力信号(レベル10)は、大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間上のP2画素の位置に相当する10画素にそれぞれ書き込まれる。
FPD63の画素P1から転送される出力信号(レベル0)は、大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間上のP1画素の位置に相当する10画素にそれぞれ書き込まれる。
The output signal (level 10) transferred from the pixel P 2 of the FPD 63 is written to 10 pixels corresponding to the position of the P 2 pixel in the memory space of the large-capacity memory storage unit 8.
The output signal (level 0) transferred from the pixel P 1 of the FPD 63 is written in 10 pixels corresponding to the position of the P 1 pixel in the memory space of the large-capacity memory storage unit 8.

次に図7において符号65で示すようにFPD63を画素サイズの1/10だけ図7において左に微小移動させる。すると、この1回目の移動によって、画素P2は、画素面積の1/10が鉛エッジ64で遮蔽されることになる。よって、P2画素は、画素全体の90%の面積に、X線66が照射されることになる。したがって、このときの画素P2の出力信号のレベルは9となる。その出力信号(レベル9)を大容量メモリ記憶手段8に転送し、書き込んだものが図7の中段に示す数値である。この出力信号(レベル9)は、大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間上においてP2画素が画素サイズの1/10だけ微小移動した後の位置に相当する10画素に転送するものとする。Next, as indicated by reference numeral 65 in FIG. 7, the FPD 63 is slightly moved to the left in FIG. 7 by 1/10 of the pixel size. Then, the pixel P 2 is shielded by the lead edge 64 in 1/10 of the pixel area by this first movement. Therefore, the P 2 pixel is irradiated with X-rays 66 on an area of 90% of the entire pixel. Accordingly, the level of the output signal of the pixel P 2 at this time is 9. The output signal (level 9) is transferred to the large-capacity memory storage means 8 and written is the numerical value shown in the middle of FIG. This output signal (level 9) is transferred to 10 pixels corresponding to the position after the P 2 pixel has moved minutely by 1/10 of the pixel size in the memory space of the large-capacity memory storage means 8.

図7において上段に示すFPD63の画素P2の位置は、微小移動のスタート時の位置である。図7において中段に示す大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間上の画素の位置は、1回目の移動時の位置を示している。大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間上において、レベル9の出力信号が書き込まれた10画素のうち最左端の画素は、微小移動のスタート時に画素P1から転送された出力信号(レベル0)が書き込まれていた画素である。すなわち1回目の移動に伴う書き込み処理では、スタート時の大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間上の画素から1画素分だけ左にずれた画素を含む10画素にレベル9が書き込まれることになる。したがって、1回目の移動において、例えば画素P1から転送される出力信号(レベル0)は、スタート時の大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間上の画素から1画素分だけ左にずれた画素を含む10画素に書き込まれることになる。In FIG. 7, the position of the pixel P 2 of the FPD 63 shown in the upper stage is the position at the start of the minute movement. In FIG. 7, the position of the pixel in the memory space of the large-capacity memory storage means 8 shown in the middle stage indicates the position at the time of the first movement. In the memory space of the large-capacity memory storage means 8, the leftmost pixel among the 10 pixels to which the level 9 output signal is written has the output signal (level 0) transferred from the pixel P 1 at the start of the minute movement. This is the pixel that was written. That is, in the writing process associated with the first movement, level 9 is written to 10 pixels including pixels shifted to the left by one pixel from the pixels in the memory space of the large-capacity memory storage unit 8 at the start. Accordingly, in the first movement, for example, the output signal (level 0) transferred from the pixel P 1 is obtained by shifting the pixel shifted to the left by one pixel from the pixel on the memory space of the large-capacity memory storage unit 8 at the start. It will be written in 10 pixels including.

FPD63の1回目の移動と出力信号の書き込みとが終わった後、さらにFPD63を画素サイズの1/10だけ図7において左に微小移動させてエッジ像を撮影する。2回目の移動により、最初の位置からの移動量は、画素サイズの2/10となる。すると、この2回目の移動によって、画素P2は、画素面積の2/10が鉛エッジ64で遮蔽されることになる。よって、P2画素は、画素全体の80%の面積に、X線66が照射されることになる。したがって、このときの画素P2の出力信号のレベルは8となる。その出力信号(レベル8)を大容量メモリ記憶手段8に転送し、書き込んだものが図7の下段に示す数値である。After the first movement of the FPD 63 and the writing of the output signal are completed, the FPD 63 is further moved slightly to the left in FIG. 7 by 1/10 of the pixel size to capture an edge image. Due to the second movement, the movement amount from the first position becomes 2/10 of the pixel size. Then, by the second movement, 2/10 of the pixel area of the pixel P 2 is shielded by the lead edge 64. Therefore, the P 2 pixel is irradiated with X-rays 66 on an area of 80% of the entire pixel. Accordingly, the level of the output signal of the pixel P 2 at this time is 8. The output signal (level 8) is transferred to the large-capacity memory storage means 8 and written is the numerical value shown in the lower part of FIG.

このようにFPD63の移動と撮影を行いながら、その都度、各画素の出力信号を大容量メモリ記憶手段8に転送する処理を行う。このとき、大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間上の画素位置と鉛エッジ64は、初期の設定位置から動かない。このようなFPD63の微小移動に合わせた各画素の出力信号を、大容量メモリ記憶手段8に転送した信号列として一覧にしたものが図8である。   As described above, while the FPD 63 is moved and photographed, the output signal of each pixel is transferred to the large-capacity memory storage unit 8 each time. At this time, the pixel position on the memory space of the large-capacity memory storage unit 8 and the lead edge 64 do not move from the initial set position. FIG. 8 shows a list of the output signals of the respective pixels in accordance with the minute movement of the FPD 63 as a signal sequence transferred to the large-capacity memory storage unit 8.

ここでは、画素サイズの1/10ずつの移動であるので、10回の移動によって一巡し、スタート時に戻ることになる。つまり、一巡すると、鉛エッジ64の端縁部は、FPD63の次の画素間の境界線と一致する。スタート時に戻るまでの移動時に大容量メモリ記憶手段8のメモリ空間上の各画素に書き込まれる出力信号は逐次加算される。この処理は図8の表の信号レベルを縦列方向に加算する処理である。   In this case, since the movement is performed by 1/10 of the pixel size, the movement is completed by 10 movements, and returns at the start. That is, when the circuit is completed, the edge of the lead edge 64 coincides with the boundary line between the next pixels of the FPD 63. Output signals written to each pixel in the memory space of the large-capacity memory storage unit 8 during the movement until returning to the start are sequentially added. This process is a process of adding the signal levels in the table of FIG. 8 in the column direction.

最終的な加算結果を、図8では、大容量メモリ記憶手段8の下に、「0,0,0,1,3,6,…,100」のように記載した。この数値列は、鉛エッジ64を撮影したものであり、距離のディメンジョンを持っている。この数値列で表される曲線は、Edge Spread Function(ESF)と呼ばれる。ESFの距離微分から算出したLine Spread Function(LSF)を図8の最下段に、「0,0,1,2,3,…,0」のように記載した。理論的に求めたESFのグラフを図9Aに示す。理論的に求めたLSFのグラフを図9Bに示す。LSFの形状は全体的には三角波の形状であるが、2つの対称な鋸歯状波を合わせた形状となっている。   In FIG. 8, the final addition result is indicated as “0, 0, 0, 1, 3, 6,..., 100” under the large-capacity memory storage unit 8. This numerical sequence is a photograph of the lead edge 64 and has a distance dimension. The curve represented by this numerical sequence is called an Edge Spread Function (ESF). The line spread function (LSF) calculated from the ESF distance derivative is shown as “0, 0, 1, 2, 3,..., 0” at the bottom of FIG. A theoretically obtained ESF graph is shown in FIG. 9A. A theoretically obtained LSF graph is shown in FIG. 9B. The shape of the LSF is a triangular wave as a whole, but a shape obtained by combining two symmetrical sawtooth waves.

図9Bから、LSFの形状が鋸歯状波である場合に求めたMTFを図10に実線で示す。なお、比較としてLSFの形状が矩形波である場合に求めたMTFを図10に破線で示す。LSFの形状が矩形波である場合、MTFのカットオフ周波数は、画素サイズをdとすると1/(2d)、すなわちナイキスト周波数で表される。一方、DEMOT法によれば、MTFのカットオフ周波数は、画素サイズをdとすると1/dとなり、理論的にはナイキスト周波数の2倍で表され、解像力が向上する。   From FIG. 9B, the MTF obtained when the shape of the LSF is a sawtooth wave is shown by a solid line in FIG. For comparison, the MTF obtained when the shape of the LSF is a rectangular wave is shown by a broken line in FIG. When the shape of the LSF is a rectangular wave, the cutoff frequency of the MTF is represented by 1 / (2d), that is, the Nyquist frequency, where d is the pixel size. On the other hand, according to the DEMOT method, the cutoff frequency of the MTF is 1 / d when the pixel size is d, which is theoretically expressed by twice the Nyquist frequency, and the resolution is improved.

前記したDEMOT法の画像再構築アルゴリズムにおいては、説明を単純化するために図6Aに示す一点鎖線に着目してFPD63を説明した。実際にはFPD63には画素が2次元配列されている。DEMOT法において、画像の横方向(一方の軸方向)および縦方向(他方の軸方向)の2方向に対して解像力を向上させる技術については特許文献3に開示されている。よって、第2実施形態に係るX線撮影装置1は、画像の2方向に対して解像力を向上させるために、旋回駆動手段5で画像検出器3を移動させる方向に対して、画像検出器3の画素アレイにおける任意の一列の画素群の配列方向が傾斜するように画素を配設することとした。   In the above-described DEMOT image reconstruction algorithm, the FPD 63 has been described by focusing on the one-dot chain line shown in FIG. 6A in order to simplify the description. Actually, the FPD 63 has two-dimensionally arranged pixels. In the DEMOT method, Patent Document 3 discloses a technique for improving the resolving power in two directions of a horizontal direction (one axial direction) and a vertical direction (the other axial direction) of an image. Therefore, the X-ray imaging apparatus 1 according to the second embodiment has the image detector 3 in the direction in which the image detector 3 is moved by the turning drive unit 5 in order to improve the resolving power in the two directions of the image. The pixels are arranged so that the arrangement direction of an arbitrary group of pixels in the pixel array is inclined.

この傾斜角は任意であるが、得られる画像において縦方向の解像力と横方向の解像力とを均等に向上させるためには、傾斜角が45度であることが好ましい。つまり、旋回駆動手段5で画像検出器3を移動させる方向の角度を基準の方位(0度)とすると、画像検出器3の画素アレイにおける縦の列に並んだ画素群が例えば45度の方向に配列し、横の列に並んだ画素群が例えば135度の方向に配列することが好ましい。以下、この傾斜角が45度であるものとして説明する。   This tilt angle is arbitrary, but it is preferable that the tilt angle is 45 degrees in order to improve the resolution in the vertical direction and the resolution in the horizontal direction equally in the obtained image. That is, assuming that the angle in the direction in which the image detector 3 is moved by the turning drive unit 5 is a reference azimuth (0 degree), the pixel group arranged in the vertical column in the pixel array of the image detector 3 has a direction of, for example, 45 degrees. It is preferable that the pixel groups arranged in the horizontal row are arranged in a direction of, for example, 135 degrees. Hereinafter, description will be made assuming that the inclination angle is 45 degrees.

具体的には、画像検出器3を移動させる方向の角度を基準の方位(0度)とすると、画像検出器3の画素アレイにおける縦の列に並んだ画素群を例えば45度の方位に配列し、横の列に並んだ画素群を例えば−45度の方位(すなわち135度の方位)に配列する。この場合、旋回駆動手段5が画像検出器3を基準の方位(0度)に対して画素サイズの1/Mの微小距離の1.41倍ずつ移動させると、相対的に、画像検出器3の縦の列に並んだ画素群を45度の方位に画素サイズの1/Mずつ微小移動させることができる。同時に、相対的に、画像検出器3の横の列に並んだ画素群を−45度の方位に画素サイズの1/Mずつ微小移動させることができる。   Specifically, assuming that the angle in the direction in which the image detector 3 is moved is a reference azimuth (0 degree), the pixel groups arranged in the vertical column in the pixel array of the image detector 3 are arranged in an azimuth of 45 degrees, for example. Then, the pixel groups arranged in the horizontal row are arranged, for example, in the direction of −45 degrees (that is, the direction of 135 degrees). In this case, when the turning drive unit 5 moves the image detector 3 by 1.41 times a minute distance of 1 / M of the pixel size with respect to the reference azimuth (0 degree), the image detector 3 is relatively moved. Can be moved minutely by 1 / M of the pixel size in a 45 degree azimuth. At the same time, the pixel groups arranged in the horizontal row of the image detector 3 can be relatively moved by 1 / M of the pixel size in the direction of −45 degrees.

本実施形態では、画像処理手段10は、画像検出器3を移動方向の基準の方位からみて45度の方位に画素サイズの1/Mずつ微小移動させたときの画像検出器3の画素の出力信号を、画像検出器3の移動中の位置に応じて、拡張したメモリ空間において当該画素の位置に相当するM×M個のメモリに案分して順次書き込む。これは図8に模式的に示す画素の微小移動中のDEMOT法による画像処理の一部である。   In the present embodiment, the image processing means 10 outputs the pixels of the image detector 3 when the image detector 3 is moved minutely by 1 / M of the pixel size in the direction of 45 degrees when viewed from the reference direction of the moving direction. In accordance with the position where the image detector 3 is moving, the signals are sequentially written in order in the M × M memories corresponding to the positions of the pixels in the expanded memory space. This is a part of the image processing by the DEMOT method during the minute movement of the pixel schematically shown in FIG.

次いで、画像処理手段10は、大容量メモリ記憶手段8のピクセル毎にM×M個のメモリに案分された画素の信号レベルに対応した拡大された画像に対して周波数変換フィルタ処理を順次施す。これは第1実施形態に係るX線撮影装置1において説明した画像処理の一部である。具体的には、画像処理手段10は、画像検出器3を画素サイズの1/Mだけ微小移動させ、1回目の移動と出力信号の書き込みとが終わった後、大容量メモリ記憶手段8のピクセル毎のM×M個のメモリで拡大された画像に対して、1回目の周波数変換フィルタ処理を施す。そして、画像処理手段10は、画像検出器3を画素サイズの2/Mだけ微小移動させ、2回目の移動と出力信号の書き込みとが終わった後、大容量メモリ記憶手段8のピクセル毎のM×M個のメモリで拡大された画像に対して、2回目の周波数変換フィルタ処理を施す。以下同様に、画像検出器3を画素サイズだけ微小移動させ、M回目の移動と出力信号の書き込みとが終わった後、大容量メモリ記憶手段8のピクセル毎のM×M個のメモリで拡大された画像に対して、M回目の周波数変換フィルタ処理を施す。そして、画像処理手段10は、画像検出器3を画素サイズだけ微小移動させるまでの移動時に大容量メモリ記憶手段8のピクセル毎のM×M個のメモリに書き込まれる周波数変換フィルタ処理後の信号値を逐次加算する。この処理は図8の表の信号レベルを縦列方向に加算する処理と同様である。   Next, the image processing unit 10 sequentially performs frequency conversion filter processing on the enlarged image corresponding to the signal level of the pixels allocated to the M × M memories for each pixel of the large-capacity memory storage unit 8. . This is part of the image processing described in the X-ray imaging apparatus 1 according to the first embodiment. Specifically, the image processing unit 10 moves the image detector 3 by 1 / M of the pixel size, and after the first movement and writing of the output signal are finished, the pixel of the large capacity memory storage unit 8 A first frequency conversion filter process is performed on the image expanded in each M × M memories. Then, the image processing means 10 slightly moves the image detector 3 by 2 / M of the pixel size, and after the second movement and writing of the output signal are finished, the M for each pixel of the large-capacity memory storage means 8. A second frequency conversion filter process is performed on the image enlarged by × M memories. Similarly, after the image detector 3 is slightly moved by the pixel size and the M-th movement and the writing of the output signal are finished, the image detector 3 is enlarged by M × M memories for each pixel of the large-capacity memory storage means 8. The Mth frequency conversion filter process is performed on the obtained image. Then, the image processing means 10 outputs the signal value after the frequency conversion filter process written in M × M memories for each pixel of the large capacity memory storage means 8 during the movement until the image detector 3 is slightly moved by the pixel size. Are added sequentially. This process is the same as the process of adding the signal levels in the table of FIG. 8 in the column direction.

以上説明したように、第2実施形態に係るX線撮影装置1によれば、第1実施形態と同様に、大容量メモリ記憶手段8に設定されたメモリ上の処理によって、MTFの利得を変化させることができ、従来ならば大きく解像力が低下するところを、低コストで粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像が得られる。さらに、第2実施形態に係るX線撮影装置1によれば、DEMOT法を用いた画像処理によって、空間周波数領域におけるMTFのカットオフ周波数をナイキスト周波数の2倍に引き上げることができ、低コストで超解像しつつも粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像が得られる。   As described above, according to the X-ray imaging apparatus 1 according to the second embodiment, the gain of the MTF is changed by the process on the memory set in the large-capacity memory storage unit 8 as in the first embodiment. In the conventional case, where the resolution is greatly reduced, an image having a resolution that is excellent in graininess and more easily visible can be obtained at low cost. Furthermore, according to the X-ray imaging apparatus 1 according to the second embodiment, it is possible to raise the cutoff frequency of the MTF in the spatial frequency domain to twice the Nyquist frequency by image processing using the DEMOT method, and at low cost. While super-resolution, the image is excellent in graininess and has a resolution that is easier to visually recognize.

[実施例]
本発明のX線撮影装置1の性能を確かめるために以下の実験1〜実験3を行った。
各実験では第2実施形態に係るX線撮影装置1による効果を確かめた。適宜図1を参照しながら説明する。各実験では、共通の被写体12として、周知のジーメンススターチャート(以下、単にスターチャートと呼ぶ)を用いた。スターチャートは、鉛製で円盤状に形成され、中心から周辺に向かって放射状に広がる複数の扇形が白黒の縞模様のパターンとなっている。これにより、放射状の白黒の縞模様のパターンがスターチャートの中央付近まで見えるほど、撮影装置の解像力が高い、ということがわかるものである。
[Example]
In order to confirm the performance of the X-ray imaging apparatus 1 of the present invention, the following Experiments 1 to 3 were performed.
In each experiment, the effect of the X-ray imaging apparatus 1 according to the second embodiment was confirmed. This will be described with reference to FIG. In each experiment, a known Siemens star chart (hereinafter simply referred to as a star chart) was used as the common subject 12. The star chart is made of lead and formed in a disk shape, and a plurality of fan shapes that radiate from the center toward the periphery form a black and white striped pattern. Thus, it can be seen that the more the radial black and white striped pattern is seen near the center of the star chart, the higher the resolving power of the photographing apparatus is.

<実験1>
実験1は、事前の予備実験であり、スターチャートを撮影して、DEMOT法による解像力の向上を確かめるための実験である。このため、取得した画像に対して周波数変換フィルタ処理を施していない。単に、DEMOT法を用いた画像と用いていない画像とを対比する実験である。
<Experiment 1>
Experiment 1 is a preliminary experiment, which is an experiment for photographing a star chart and confirming the improvement of the resolving power by the DEMOT method. For this reason, frequency conversion filter processing is not performed on the acquired image. It is simply an experiment comparing an image using the DEMOT method with an image not using it.

図11の左側に示す画像は、画像処理にDEMOT法を用いない場合に出力された画像である。図11の右側に示す画像は、画像処理にDEMOT法を用いた場合に出力された画像である。各画像においてスターチャートの表面は背景よりも暗い。なお、各画像は、スターチャートの中心付近の拡大図である。図11において右側に示す画像は左側に示す画像よりも、スターチャートの白黒の縞模様のパターンが鮮明である。よって、DEMOT法を用いた場合、解像力が向上することを確かめた。   The image shown on the left side of FIG. 11 is an image output when the DEMOT method is not used for image processing. The image shown on the right side of FIG. 11 is an image output when the DEMOT method is used for image processing. In each image, the surface of the star chart is darker than the background. Each image is an enlarged view near the center of the star chart. In the image shown on the right side in FIG. 11, the black and white striped pattern of the star chart is clearer than the image shown on the left side. Therefore, it was confirmed that the resolution was improved when the DEMOT method was used.

<実験2>
実験2は、スターチャートを撮影して、第2実施形態に係るX線撮影装置1が解像力を低下させずに画像のノイズを低減することを確かめるための実験である。ここでは、取得した画像に対して周波数変換フィルタ処理を施さずにDEMOT法を用いる場合を比較例とした。また、周波数変換フィルタ処理として移動平均処理を施し且つDEMOT法を用いる場合を実施例とした。
<Experiment 2>
Experiment 2 is an experiment for photographing a star chart and confirming that the X-ray imaging apparatus 1 according to the second embodiment reduces image noise without reducing the resolving power. Here, the case where the DEMOT method is used without performing the frequency conversion filter processing on the acquired image is taken as a comparative example. Moreover, the case where the moving average process was performed as a frequency conversion filter process and the DEMOT method was used was made into the Example.

<実験2−1>視覚評価
図12の左側に示す画像は比較例の画像である。図12の右側に示す画像は実施例の画像である。図12では、撮影画像を白黒反転したので、各画像においてスターチャートの表面は背景よりも明るくなっている。なお、各画像は、スターチャートの中心付近の拡大図である。視覚評価では、図12の左右の画像では解像力の差がないことが読み取れる。また、図12において右側に示す画像は左側に示す画像よりも、概ねノイズの低減効果があることが分かる。
<Experiment 2-1> Visual Evaluation The image shown on the left side of FIG. 12 is an image of a comparative example. The image shown on the right side of FIG. 12 is an image of the example. In FIG. 12, since the captured image is reversed in black and white, the surface of the star chart is brighter than the background in each image. Each image is an enlarged view near the center of the star chart. In visual evaluation, it can be read that there is no difference in resolving power between the left and right images in FIG. In addition, it can be seen that the image shown on the right side in FIG. 12 is more effective in reducing noise than the image shown on the left side.

<実験2−2>空間分解能測定
図12の左右に示す画像について、エッジ法により、空間分解能をそれぞれ測定した。その測定結果を、図13A,図13Bに示す。図13Aは、比較例の場合のMTFを示すグラフであり、図13Bは、実施例の場合のMTFを示すグラフである。各グラフの横軸は空間周波数ω[cycles/mm]である。各グラフの縦軸はMTFであって、ω=0のときのMTFの値を1に正規化している。撮影に用いた画像検出器3の画素サイズはd=100[μm]である。
<Experiment 2-2> Spatial Resolution Measurement For the images shown on the left and right of FIG. 12, the spatial resolution was measured by the edge method. The measurement results are shown in FIGS. 13A and 13B. FIG. 13A is a graph showing the MTF in the case of the comparative example, and FIG. 13B is a graph showing the MTF in the case of the example. The horizontal axis of each graph is the spatial frequency ω [cycles / mm]. The vertical axis of each graph is MTF, and the value of MTF when ω = 0 is normalized to 1. The pixel size of the image detector 3 used for photographing is d = 100 [μm].

比較例の場合、画像に移動平均処理を施していないが、DEMOT法を用いているので、図13Aに示すように、MTFのカットオフ周波数は、理論的には10[cycles/mm]になる。ただし、エラー成分等も考慮すると、破線で示すように、カットオフ周波数は、8.0[cycles/mm]程度になると考えられる。   In the case of the comparative example, the moving average processing is not performed on the image, but since the DEMOT method is used, the cutoff frequency of the MTF is theoretically 10 [cycles / mm] as shown in FIG. 13A. . However, in consideration of error components and the like, the cut-off frequency is considered to be about 8.0 [cycles / mm] as shown by the broken line.

実施例の場合、画像に移動平均処理を施しているが、DEMOT法を用いているので、図13Bに示すように、MTFのカットオフ周波数は、理論的には10[cycles/mm]になる。ただし、エラー成分等も考慮すると、破線で示すように、カットオフ周波数は、8.0[cycles/mm]程度になると考えられる。図13Bと図13Aとを比較しても解像力の低下はないと考えられる。   In the case of the embodiment, the moving average processing is performed on the image, but since the DEMOT method is used, the cutoff frequency of the MTF is theoretically 10 [cycles / mm] as shown in FIG. 13B. . However, in consideration of error components and the like, the cut-off frequency is considered to be about 8.0 [cycles / mm] as shown by the broken line. Even if FIG. 13B and FIG. 13A are compared, it is considered that there is no decrease in the resolution.

<実験3>
実験3は、スターチャートを撮影して、第2実施形態に係るX線撮影装置1によりノイズがどの程度減ったかを確かめるための実験である。ここでは、取得した画像に対して周波数変換フィルタ処理を施さずにDEMOT法を用いる場合を比較例とした。また、周波数変換フィルタ処理として移動平均処理を施し且つDEMOT法を用いる場合を実施例とした。
<Experiment 3>
Experiment 3 is an experiment for photographing a star chart and confirming how much noise is reduced by the X-ray imaging apparatus 1 according to the second embodiment. Here, the case where the DEMOT method is used without performing the frequency conversion filter processing on the acquired image is taken as a comparative example. Moreover, the case where the moving average process was performed as a frequency conversion filter process and the DEMOT method was used was made into the Example.

図14の左側に示す画像は比較例の画像である。図14の右側に示す画像は実施例の画像である。各画像においてスターチャートの表面は背景よりも暗い。なお、各画像は、スターチャートの中心付近の拡大図である。実験3では、図14の左右の画像において矩形の枠内の領域を選択し、この選択した領域にあるピクセルの濃度をそれぞれ測定し、濃度の標準偏差値を算出した。測定結果を表1に示す。   The image shown on the left side of FIG. 14 is an image of a comparative example. The image shown on the right side of FIG. 14 is an image of the example. In each image, the surface of the star chart is darker than the background. Each image is an enlarged view near the center of the star chart. In Experiment 3, a region within a rectangular frame in the left and right images in FIG. 14 was selected, the density of pixels in the selected region was measured, and the standard deviation value of the density was calculated. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 0006108575
Figure 0006108575

表1において、No.1は比較例の結果であり、No.2は実施例の結果である。
Areaは、画像の選択した領域にあるピクセルの総数である。
Meanは、画像の選択した領域にあるピクセルの濃度の平均値である。
StdDevは、画像の選択した領域にあるピクセルの濃度の標準偏差値である。
Minは、画像の選択した領域にあるピクセルの濃度の最小値である。
Maxは、画像の選択した領域にあるピクセルの濃度の最大値である。
In Table 1, No. 1 is the result of the comparative example, and No. 2 is the result of the example.
Area is the total number of pixels in the selected area of the image.
Mean is the average density of the pixels in the selected area of the image.
StdDev is the standard deviation value of the density of the pixels in the selected area of the image.
Min is the minimum density of pixels in the selected area of the image.
Max is the maximum value of the density of the pixels in the selected area of the image.

濃度の標準偏差値が小さいほど、ノイズが少ないことを表している。表1によれば、明らかに実施例の画像は、比較例の画像よりもノイズが低減されている。実施例の濃度の標準偏差値は、比較例の濃度の標準偏差値の約88%であった。よって、本発明に係るX線撮影装置によれば、解像力の低下を抑えて画像の粒状性を改善し、画質を向上させることができる。   The smaller the standard deviation value of the density, the smaller the noise. According to Table 1, the noise of the image of the example is clearly reduced as compared with the image of the comparative example. The standard deviation value of the concentration of the example was about 88% of the standard deviation value of the concentration of the comparative example. Therefore, according to the X-ray imaging apparatus according to the present invention, it is possible to improve the granularity of an image by suppressing a decrease in resolution and improve the image quality.

[変形例]
本発明は、前記した各実施形態に限定されるものではない。例えば、大容量メモリ記憶手段8において設定されるメモリ空間において画像に対して施す周波数変換フィルタ処理が移動平均処理であるものとして説明したが、一般的なフィルタ関数を用いてもよい。すなわち、従来、原画像そのもののピクセル座標空間上で行うフィルタ処理に用いられている一般的なフィルタ関数を用いることができる。また、上記移動平均処理の場合、画像の実空間領域で演算処理を行ったが、例えば周波数フィルタの場合、画像のフーリエ変換後の周波数領域で演算処理を行えばよい。
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, although the frequency conversion filter process performed on the image in the memory space set in the large-capacity memory storage unit 8 has been described as a moving average process, a general filter function may be used. That is, it is possible to use a general filter function that is conventionally used for filter processing performed on the pixel coordinate space of the original image itself. In the case of the moving average process, the calculation process is performed in the real space area of the image. However, in the case of a frequency filter, for example, the calculation process may be performed in the frequency domain after the Fourier transform of the image.

ここで、周波数領域でのフィルタ処理の概念について図15A〜図15Cを参照して説明する。図15Aのグラフの横軸は空間周波数ω[cycles/mm]であり、縦軸はMTFであって、ω=0のときのMTFの値を1に正規化している。画素サイズがd=100[μm]である画素からなる画像検出器3を用いて被写体を撮影する場合、画像検出器3のナイキスト周波数は5[cycles/mm]である。通常、画素サイズがd=100[μm]である画像検出器3の場合、図15Aにおいて破線で示す特性で画像を検出する。ここで、解像力は、画像検出器3のナイキスト周波数に依存する。   Here, the concept of filter processing in the frequency domain will be described with reference to FIGS. 15A to 15C. The horizontal axis of the graph of FIG. 15A is the spatial frequency ω [cycles / mm], the vertical axis is MTF, and the value of MTF when ω = 0 is normalized to 1. When a subject is photographed using the image detector 3 composed of pixels with a pixel size d = 100 [μm], the Nyquist frequency of the image detector 3 is 5 [cycles / mm]. Normally, in the case of the image detector 3 having a pixel size of d = 100 [μm], an image is detected with the characteristics indicated by the broken line in FIG. 15A. Here, the resolving power depends on the Nyquist frequency of the image detector 3.

画素サイズがd=100[μm]であったとしても、画像処理にDEMOT法を用いた場合、実線で示すように理論的にはMTFのカットオフ周波数は10[cycles/mm]になる。この場合、解像力は、画像検出器3のナイキスト周波数の2倍の値に依存する。ただし、MTFの特性は、図15Aにおいて実線で示すように、空間周波数ωが5〜10[cycles/mm]の範囲で下に凸である曲線となっている。   Even if the pixel size is d = 100 [μm], when the DEMOT method is used for image processing, the cutoff frequency of the MTF is theoretically 10 [cycles / mm] as shown by the solid line. In this case, the resolving power depends on a value twice the Nyquist frequency of the image detector 3. However, the characteristics of the MTF are curves that protrude downward in the range where the spatial frequency ω is 5 to 10 [cycles / mm], as shown by a solid line in FIG. 15A.

通常、画素サイズがd=100[μm]である場合、図15Aにおいて破線で示すように、空間周波数ωが5[cycles/mm]より大きな範囲ではMTFの値は何もない。そのため、解像力に対応したカットオフ周波数(5[cycles/mm])の箇所でMTFの利得を上げようとすると画像の粒状性が悪くなり、診断にはとても利用できない画像となってしまう。ここで、MTFの利得を上げるとは、原画像に対する画像処理によって、所定の空間周波数ωについてのMTFの値を原画像のものよりも大きくさせることを指す。   Normally, when the pixel size is d = 100 [μm], there is no MTF value in the range where the spatial frequency ω is larger than 5 [cycles / mm] as shown by a broken line in FIG. 15A. Therefore, if an attempt is made to increase the MTF gain at a cutoff frequency (5 [cycles / mm]) corresponding to the resolving power, the granularity of the image deteriorates and the image cannot be used very much for diagnosis. Here, increasing the gain of the MTF means that the value of the MTF for a predetermined spatial frequency ω is made larger than that of the original image by image processing on the original image.

一方、X線撮影装置1は、例えば図3Bに示すように、画像検出器3の1つの画素が、大容量メモリ記憶手段8において設定された10×10のメモリに位置を合わせて対応している。そして、図3Cに破線で示すように、画像を周波数領域でみた場合、MTFのカットオフ周波数の値を実際の10倍に増加させたのと同じ効果を奏することになる。よって、100[μm]の画素による撮影では、実際には空間周波数ωが5[cycles/mm]より大きな範囲ではMTFの値は何もないが、拡張されたメモリ空間上では、空間周波数ωが50[cycles/mm]となるまでのMTFの情報を考慮することが可能である。   On the other hand, in the X-ray imaging apparatus 1, for example, as shown in FIG. 3B, one pixel of the image detector 3 corresponds to the 10 × 10 memory set in the large-capacity memory storage unit 8. Yes. Then, as shown by the broken line in FIG. 3C, when the image is viewed in the frequency domain, the same effect as that obtained by increasing the value of the cutoff frequency of the MTF by 10 times the actual value is obtained. Therefore, in photographing with a pixel of 100 [μm], there is actually no MTF value in the range where the spatial frequency ω is larger than 5 [cycles / mm], but in the expanded memory space, the spatial frequency ω is It is possible to consider MTF information up to 50 [cycles / mm].

そして、この50[cycles/mm]の帯域を利用した帯域通過フィルタ等の特殊なフィルタを想定することができる。このフィルタはラプラシアンフィルタでもよい。図15Bは、空間周波数ωが5〜10[cycles/mm]の範囲を強調する帯域通過フィルタの一例を示す図である。図15Bのグラフの横軸は空間周波数ω[cycles/mm]であり、縦軸は相対強度であって、ω=0のときの強度を1に正規化している。   A special filter such as a band-pass filter using the 50 [cycles / mm] band can be assumed. This filter may be a Laplacian filter. FIG. 15B is a diagram illustrating an example of a bandpass filter that emphasizes a range where the spatial frequency ω is 5 to 10 [cycles / mm]. The horizontal axis of the graph of FIG. 15B is the spatial frequency ω [cycles / mm], the vertical axis is the relative intensity, and the intensity when ω = 0 is normalized to 1.

図15Aにおいて破線の曲線で示す通常のMTFに、図15Bに示す帯域通過フィルタをコンボリューション(重畳積分)することで、MTFを改善し、粒状性に優れ、より視認し易い画像を得ることができる。具体的には、図15Bに示す帯域通過フィルタを用いる場合、画像処理手段10は次の手順で動作する。まず、画像処理手段10は、入力された画像を、大容量メモリ記憶手段8に設定されたメモリ空間(座標空間)においてM×M倍に拡大してコピーし、次にこの拡大画像をフーリエ変換する。次に、画像処理手段10は、周波数空間において、このフーリエ変換した画像に帯域通過フィルタを掛ける。そして、画像処理手段10は、帯域通過フィルタを掛けることで生成された画像をフーリエ逆変換することで、大容量メモリ記憶手段8に設定されたメモリ空間(座標空間)において、拡大画像の濃度分布を求める。   By convolving the bandpass filter shown in FIG. 15B with the normal MTF shown by the dashed curve in FIG. 15A, it is possible to improve the MTF and obtain an image with excellent graininess and more visibility. it can. Specifically, when the band pass filter shown in FIG. 15B is used, the image processing means 10 operates in the following procedure. First, the image processing means 10 copies the input image by enlarging it M × M times in the memory space (coordinate space) set in the large-capacity memory storage means 8, and then Fourier-transforms this enlarged image. To do. Next, the image processing means 10 applies a band pass filter to the Fourier-transformed image in the frequency space. Then, the image processing means 10 performs inverse Fourier transform on the image generated by applying the band-pass filter, so that the density distribution of the enlarged image is set in the memory space (coordinate space) set in the large-capacity memory storage means 8. Ask for.

さらに、上記周波数領域でのフィルタ処理とDEMOT法とを組み合わせることもできる。図15Aにおいて実線の曲線で示すDEMOT法を用いた場合のMTFと、図15Bに示す帯域通過フィルタとをコンボリューション(重畳積分)した結果を図15Cに示す。図15Cに示す改善されたMTFのカットオフ周波数は、10[cycles/mm]であり、図15Aに実線で示すDEMOT法を用いた場合のMTFと同様である。よって、解像力は変わっていない。ただし、図15Cに示す改善されたMTFの曲線と縦軸と横軸とで囲まれた領域に着目すると、コンボリューション後の画像では原画像と比べて、この領域の特に空間周波数ωが5〜10[cycles/mm]の範囲でMTFの大きい側に向かって拡張するように領域面積が大きくなっている。つまり、解像力に対応したカットオフ周波数よりも低い低周波の領域において、MTFの利得を上げることができる。そのため、低コストで超解像しつつも粒状性に優れ、より視認し易い画像を得ることができる。これにより、解像力を変えることなく、診断に利用できる画像が得られる。   Further, the filtering process in the frequency domain and the DEMOT method can be combined. FIG. 15C shows the result of convolution (superimposition integration) of the MTF in the case of using the DEMOT method indicated by the solid curve in FIG. 15A and the bandpass filter shown in FIG. 15B. The cut-off frequency of the improved MTF shown in FIG. 15C is 10 [cycles / mm], which is the same as the MTF using the DEMOT method indicated by the solid line in FIG. 15A. Therefore, the resolution has not changed. However, paying attention to the area surrounded by the improved MTF curve, the vertical axis, and the horizontal axis shown in FIG. 15C, the spatial frequency ω in this area is 5 to 5 in the image after convolution as compared with the original image. The area of the region increases so as to expand toward the larger MTF in the range of 10 [cycles / mm]. That is, the gain of the MTF can be increased in a low frequency region lower than the cutoff frequency corresponding to the resolving power. Therefore, it is possible to obtain an image that is excellent in graininess and easier to visually recognize while super-resolution at low cost. Thereby, an image that can be used for diagnosis can be obtained without changing the resolution.

X線撮影装置1は、DEMOT法を用いない場合も用いる場合もどちらであっても、大容量メモリ記憶手段8に、画像をM×M倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間を備えており、このような大きいメモリにおいて、非常に大きい高周波成分の帯域をもっているがゆえに、本来のMTFを、改善されたMTFに作り変えることができる。   The X-ray imaging apparatus 1 has an expanded memory space corresponding to a coordinate space obtained by enlarging an image M × M in the large-capacity memory storage unit 8 regardless of whether the DEMOT method is used or not. Since such a large memory has a very large band of high-frequency components, the original MTF can be changed to an improved MTF.

前記第2実施形態では、大容量メモリ記憶手段8に設定されたメモリ空間において行う画像処理に、解像力を向上させるDEMOT法の画像処理を併用することとしたが、DEMOT法の画像処理は本発明に必須ではない。また、第1及び第2実施形態では、大容量メモリ記憶手段8において設定されるメモリ空間において、フレーム画像に周波数変換フィルタ処理を施したが、代わりにパノラマ断層画像(表示対象とする画像)に周波数変換フィルタ処理を施してもよいし、フレーム画像とパノラマ断層画像の両方に周波数変換フィルタ処理を施してもよい。さらに、本発明は、パノラマ断層画像に限らず、X線CT画像の粒状性を改善させるために用いることができる。例えばX線CT画像の場合、大容量メモリ記憶手段8において設定されるメモリ空間において、最終的に表示対象とするCT画像に対して周波数変換フィルタ処理を施せばよい。   In the second embodiment, the image processing performed in the memory space set in the large-capacity memory storage means 8 is used together with the image processing of the DEMOT method that improves the resolving power. Is not required. In the first and second embodiments, the frame image is subjected to the frequency conversion filter processing in the memory space set in the large-capacity memory storage unit 8. Instead, the panoramic tomographic image (image to be displayed) is applied. Frequency conversion filter processing may be performed, or both frame images and panoramic tomographic images may be subjected to frequency conversion filter processing. Furthermore, the present invention can be used not only for panoramic tomographic images but also for improving the granularity of X-ray CT images. For example, in the case of an X-ray CT image, frequency conversion filter processing may be performed on the CT image that is finally displayed in the memory space set in the large-capacity memory storage unit 8.

また、大容量メモリ記憶手段8に設定されたピクセル毎の記録領域の横の分割数Mと縦の分割数Nとを等しいものとして説明したが、MとNの値が異なっていてもよい。例えば分割数Mは10に限定されず、任意である。
DEMOT法を用いる場合、画像検出器3の1つの画素の横の分割数と縦の分割数とは異なっていてもよいが、等しくすると、得られる画像において縦の解像力と横の解像力とが同様に向上するので好ましい。また、画素の分割数は10に限定されず、任意である。装置の処理負荷や処理時間等を考慮すると、例えば、3〜20であることが好ましく、特に5〜10であることがさらに好ましい。
In addition, although the horizontal division number M and the vertical division number N of the recording area for each pixel set in the large-capacity memory storage unit 8 have been described as being equal, the values of M and N may be different. For example, the division number M is not limited to 10 and is arbitrary.
When the DEMOT method is used, the number of horizontal divisions and the number of vertical divisions of one pixel of the image detector 3 may be different, but if they are equal, the vertical resolution and the horizontal resolution are the same in the obtained image. Therefore, it is preferable. Further, the number of pixel divisions is not limited to 10 and is arbitrary. Considering the processing load and processing time of the apparatus, for example, it is preferably 3-20, and more preferably 5-10.

また、各実施形態では、歯科用のX線撮影装置1で説明したが、本発明は、歯科用のX線撮影に限定されるものではなく、一般的な医療用画像の粒状性を改善させるために用いることができる。例えば、内科用として、胸部X線撮影装置に適用してもよい。また、本発明において、被写体は人体に限定されるものではなく、例えば、鉱物等の自然に存在するものや各種産業の製品でもよい。この場合には、各種分析や被破壊検査等を行うことができる。   Moreover, although each embodiment demonstrated the dental X-ray imaging apparatus 1, this invention is not limited to dental X-ray imaging, The granularity of a general medical image is improved. Can be used for For example, it may be applied to a chest X-ray imaging apparatus for internal medicine. In the present invention, the subject is not limited to the human body, and may be, for example, a naturally occurring object such as a mineral or a product of various industries. In this case, various types of analysis and inspection for damage can be performed.

また、各実施形態では、X線撮影装置1が画像処理装置20を備えるものとして説明したが、本発明は、X線撮影手段を分離した単独の画像処理装置20であっても同様の効果を奏する。本発明は、一般的なカメラで撮影した画像にも適用できる。本発明は、放射線を用いて撮影した画像だけでなく、可視光や赤外線等を用いて撮影した画像にも適用できる。   In each of the embodiments, the X-ray imaging apparatus 1 is described as including the image processing apparatus 20, but the present invention has the same effect even if the X-ray imaging apparatus 20 is a single image processing apparatus 20 separated from the X-ray imaging means. Play. The present invention can also be applied to images taken with a general camera. The present invention can be applied not only to an image captured using radiation, but also to an image captured using visible light, infrared light, or the like.

1 X線撮影装置
2 X線源
3 画像検出器
4 アーム
5 旋回駆動手段
7 大容量フレーム画像記憶手段
8 大容量メモリ記憶手段
9 全画像表示記憶手段
10 画像処理手段
11 出力手段
12 被写体
18 メモリ記憶手段
20 画像処理装置
63 FPD
64 鉛エッジ
65 移動方向
66 X線
d 画素のサイズ
O 回転中心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray imaging apparatus 2 X-ray source 3 Image detector 4 Arm 5 Rotation drive means 7 Large-capacity frame image storage means 8 Large-capacity memory storage means 9 All image display storage means 10 Image processing means 11 Output means 12 Subject 18 Memory storage Means 20 Image processing device 63 FPD
64 Lead edge 65 Moving direction 66 X-ray d Pixel size O Rotation center

Claims (4)

被写体を撮影した画像に対して所定の画像処理を施す画像処理装置であって、
前記画像における各ピクセルの座標位置にそれぞれ合わせたピクセル毎の記録領域を有して前記ピクセル毎の記録領域を横にM行(Mは2以上の整数)に分割し縦にN列(Nは2以上の整数)に分割することで前記画像をM×N倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間が設定された大容量メモリ記憶手段と、
入力された前記画像におけるピクセルの信号値を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記ピクセル毎に、前記拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するM×N個のメモリに同じ信号値を書き込み、前記拡張されたメモリ空間において拡大された画像に対して周波数変換フィルタ処理を施す画像処理手段と、
を備え
前記画像処理手段は、前記周波数変換フィルタ処理として、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を、前記拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するM×N個のメモリに記録すると共に、入力された前記画像におけるピクセルの記録領域から、当該ピクセルの記録領域より小さな範囲で上下左右にずらした位置において、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を前記拡張されたメモリ空間上のM×N個のメモリに記録し、各メモリに記録される信号値をそれぞれ加算することで移動平均処理を行う、ことを特徴とする画像処理装置。
An image processing apparatus that performs predetermined image processing on an image obtained by photographing a subject,
The image has a recording area for each pixel that is aligned with the coordinate position of each pixel in the image, and the recording area for each pixel is divided into M rows (M is an integer of 2 or more) horizontally, and N columns (N is Large-capacity memory storage means in which an expanded memory space corresponding to a coordinate space obtained by dividing the image by M × N times by dividing the image into two or more integers) is set;
M × N memories corresponding to the recording area of the pixel set in the expanded memory space for each pixel are transferred to the large-capacity memory storage unit. Image processing means for writing the same signal value to the image and performing frequency conversion filter processing on the image expanded in the expanded memory space;
Equipped with a,
As the frequency conversion filter processing, the image processing means converts the signal value of the pixel in the input image into M × N memories corresponding to the recording area of the pixel set in the expanded memory space. In addition to recording, the signal value of the pixel in the input image is shifted from the recording area of the pixel in the input image to the upper, lower, left, and right within a range smaller than the recording area of the pixel. An image processing apparatus , wherein the moving average process is performed by recording in the above M × N memories and adding the signal values recorded in the respective memories .
前記画像処理手段は、前記周波数変換フィルタ処理を施した後、前記拡張されたメモリ空間において、前記ピクセルの記録領域毎にM×N個のメモリの平均濃度を求め、入力された前記画像における各ピクセルの信号値と置換する、請求項1に記載の画像処理装置。The image processing means obtains an average density of M × N memories for each recording area of the pixels in the expanded memory space after performing the frequency conversion filter processing, and each image in the input image The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image processing apparatus replaces the pixel signal value. 請求項1または請求項2に記載の画像処理装置と、
X線源と、
被写体の所定点を通過したX線を受光する画素が2次元配列された画素アレイを有するX線画像検出記録媒体からなる画像検出器と、
前記画像検出器をX線入射方向に直交する方向に移動させる駆動手段と、
前記画像検出器から所定のフレームレートで送られてくるフレーム画像を記憶するフレーム画像記憶手段と、を備え、
前記大容量メモリ記憶手段には、前記フレーム画像をM×N倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間が設定されており、
前記画像処理手段は、前記フレーム画像を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記拡張されたメモリ空間において拡大されたフレーム画像に対して前記周波数変換フィルタ処理を施すことを特徴とするX線撮影装置。
The image processing apparatus according to claim 1 or 2,
An X-ray source;
An image detector comprising an X-ray image detection recording medium having a pixel array in which pixels that receive X-rays passing through a predetermined point of a subject are two-dimensionally arranged;
Driving means for moving the image detector in a direction orthogonal to the X-ray incident direction;
Frame image storage means for storing a frame image sent from the image detector at a predetermined frame rate,
In the large-capacity memory storage means, an expanded memory space corresponding to a coordinate space obtained by enlarging the frame image by M × N is set.
X-ray imaging characterized in that the image processing means transfers the frame image to the large-capacity memory storage means and performs the frequency conversion filter processing on the frame image enlarged in the expanded memory space apparatus.
請求項1または請求項2に記載の画像処理装置と、
X線源と、
被写体の所定点を通過したX線を受光する画素が2次元配列された画素アレイを有するX線画像検出記録媒体からなる画像検出器と、
前記画像検出器をX線入射方向に直交する方向に移動させる駆動手段と、
前記画像検出器から所定のフレームレートで送られてくるフレーム画像を記憶するフレーム画像記憶手段と、を備え、
前記駆動手段で前記画像検出器を移動させる方向に対して、前記画像検出器の画素アレイにおける任意の一列の画素群の配列方向が傾斜するように配設され、
前記大容量メモリ記憶手段には、前記フレーム画像をM×N倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間が設定されており、
前記画像処理手段は、前記フレーム画像を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記画像検出器を前記一列の画素群が傾斜した方向に対して画素幅よりも小さな距離ずつ微小移動させたときの前記画像検出器の画素の出力信号を移動中の位置に応じて、前記拡張したメモリ空間において当該画素の位置に相当するM×N個のメモリに案分して順次書き込み、前記画素の出力信号が案分された拡大された画像に対して前記周波数変換フィルタ処理を順次施し、各メモリ上で前記周波数変換フィルタ処理後の信号値をそれぞれ加算することを特徴とするX線撮影装置。
The image processing apparatus according to claim 1 or 2,
An X-ray source;
An image detector comprising an X-ray image detection recording medium having a pixel array in which pixels that receive X-rays passing through a predetermined point of a subject are two-dimensionally arranged;
Driving means for moving the image detector in a direction orthogonal to the X-ray incident direction;
Frame image storage means for storing a frame image sent from the image detector at a predetermined frame rate,
With respect to the direction in which the image detector is moved by the driving means, the arrangement direction of any one column of pixel groups in the pixel array of the image detector is arranged to be inclined,
In the large-capacity memory storage means, an expanded memory space corresponding to a coordinate space obtained by enlarging the frame image by M × N is set.
The image processing means transfers the frame image to the large-capacity memory storage means, and when the image detector is moved minutely by a distance smaller than the pixel width with respect to the direction in which the pixel group of the row is inclined. The output signal of the pixel of the image detector is proportionally written sequentially into M × N memories corresponding to the position of the pixel in the expanded memory space according to the moving position, and the output signal of the pixel The X-ray imaging apparatus is characterized in that the frequency conversion filter processing is sequentially performed on the enlarged image in which the frequency conversion filter is divided, and the signal value after the frequency conversion filter processing is added to each memory.
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