JP6348108B2 - 画像処理装置、放射線撮影装置および画像処理方法 - Google Patents
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Description
本実施形態では、推定処理では、前記欠陥素子の周囲に位置する第1隣接素子の出力値を用いて、当該欠陥素子の推定出力値を算出し、ぼかし処理では、欠陥素子について推定された推定出力値と、第1隣接素子の周囲に位置する、欠陥素子以外の第2隣接素子の出力値との少なくとも一方を用いてぼかし量を算出し、第1隣接素子の出力値に前記ぼかし量を加算してぼかし処理を行う。より具体的には、欠陥素子について推定された推定出力値に対し第1のぼかし率をかけた値と、前記第1隣接素子の出力値と、前記第1隣接素子に隣接し、前記欠陥素子以外の第2隣接素子の出力値に対し第2のぼかし率をかけた値と、を用いてぼかし処理を行う。
まず、欠陥素子出力推定処理S331では、図3に示すように、記憶部109に記憶された欠陥素子マップ142の欠陥素子情報を取得し、マップに登録された位置の素子に対し推定処理を行う。図4に欠陥素子マップ142の一例を示す。図中、0が正常素子を、1が欠陥素子を、それぞれ表す。図4では、チャネル方向Aに8個、スライス方向Bに8個の素子が2次元的に存在し、4チャネル3スライス目の位置に欠陥素子がある場合を示すが、この素子数、欠陥素子の位置、欠陥素子マップは一例であり、本発明を限定するものではない。
この欠陥素子がチャネル方向でm番目、スライス方向でn番目にあるとする。ここでmは2以上の整数、nは自然数である。図5に、欠陥素子S(m,n)を中心に置いた5×5の検出素子の配列を示す。この欠陥素子S(m,n)の周囲には、8個の素子が存在し、推定処理はこれら8個の素子(正常素子)のいずれか少なくも一つの出力値を用いて行うことができる。
次にぼかし処理S332は、上述した推定処理S331によって推定された欠陥素子の推定出力値とその真の出力値(欠陥がなければ得られた出力値)とのずれに起因する画像の劣化を補正するための処理であり、推定処理された欠陥素子に隣接する素子(以降、第1隣接素子と記す)に対して行う。ぼかし処理S332の対象となる第1隣接素子は、再構成処理にて、欠陥素子と同一の再構成像を形成する素子であり、例えば欠陥素子とチャネル方向に隣接する素子である。以下の説明では、一例として、推定処理S331と同様に図6に示すチャネル方向に隣接する素子S2とS4を対象とする場合を説明する。
例えば、第1隣接素子のある(m+j)チャネル(j=1または−1)が端部チャネルの場合、式(4)のように、端部チャネルの第1隣接素子の補正出力値Q(m+j,n)を求める。
<<欠陥素子出力推定処理の変更例>>
第一実施形態では、チャネル方向に対して隣接する素子の出力値を用いて、推定出力値を求めたが、隣接素子のみでなく、欠陥素子から1つ以上素子を挟んだ位置の素子の出力を用いても良い。特に隣接素子も欠陥素子である場合や2つ以上の欠陥素子が隣接して存在する場合などで、このような素子の選択が有用である。また、用いる素子は、欠陥素子の位置やその他の要因に応じて、補間の方法や推定に使用する素子を変更しても良い。
第一実施形態では、ぼかし処理S332として、式(3)に示したように、両側の隣接素子からのぼかし率αを同じにして、信号の加算を行う場合を示したが、ぼかし率を異ならせてもよい。例えば、第2隣接素子の出力値のぼかし率をα1、欠陥素子の出力値のぼかし率をα2(α1≠α2)として、式(6)により第1隣接素子の出力値を算出してもよい。
各欠陥素子について一定のぼかし率で信号の加算を行うのではなく、欠陥素子の位置や出力値等に応じて変更してもよい。ぼかし率を欠陥素子の位置によって変更する例として、回転中心からの距離に応じてぼかし率を変更する。具体的には、回転中心に近い素子では遠い素子よりも小さな誤差でアーチファクトを生じるので、素子が回転中心に近いほどぼかし率を大きくし、回転中心から遠いほどぼかし率を小さくする。
第一実施形態では、ぼかし処理S332にて、第1隣接素子の補正出力値を、同じビューにおける欠陥素子の推定出力値と第1隣接素子の出力値と第2隣接素子の出力値から算出したが、図9を用いた推定処理の変更例から類推できるように、ぼかし処理S332についても異なるビューの出力値や推定値を用いることも可能である。例えば、所定のビューの投影データにおける第1隣接素子の補正出力値には、そのビューより前に取得されたビュー(過去のビュー)やそれより後に取得されたビューの投影データについて算出した、同じ欠陥素子の推定出力値、第1隣接素子の出力値、第2隣接素子の出力値を用いても良い。
第一実施形態では、LOG変換S310後の値に対してぼかし処理S332を行っているが、LOG変換S310の逆変換を行った後に加算処理を行い、再度LOG変換を行っても良い。
本実施形態は、ぼかし処理S332の制御部を設けたことが特徴である。すなわち、本実施形態では中央処理装置105は、ぼかし処理部によるぼかし量またはぼかし率を制御する補正制御部を備える。補正制御部は、検出器における欠陥素子の位置、検出器に放射線を照射する放射線焦点の大きさ、及び、検出器の出力ノイズ比(SNR)等の条件に応じて、ぼかし量またはぼかし率を制御する。
或いは、例えば、X線範囲Wが、欠陥素子のサイズと同じになる焦点サイズをL1としてもよい。
本実施形態においても、欠陥素子補正S330が欠陥素子出力推定処理S331とぼかし処理S332を含むことは第一実施形態と同様である。本実施形態は、欠陥素子出力推定処理S331における出力推定手法と、ぼかし処理S332に制限を設ける点で、第一実施形態と異なる。すなわち第三実施形態の中央処理装置(ぼかし処理部)は、複数の検出素子の配列のうち、推定出力値を推定する対象である欠陥素子を含む行及び/又は列に隣接した行及び/又は列の検出素子の出力値を用いて、推定部が推定した推定出力値の、真の値からのずれ量を推定し、当該ずれ量に応じて、前記ぼかし量又はぼかし率を調整する。
まず欠陥素子出力推定処理S331では、補間によって求めた欠陥素子の出力値と本来の出力値とのずれを推定し、このずれ量を加味して欠陥素子の出力値を推定する。推定したずれ(推定ずれ量という)を加味した推定出力値は、例えば、欠陥素子の位置を(m,n)とし、その欠陥素子についての推定ずれ量をΔ(m,n)とすると、式(8)で表すことができる。
ぼかし処理S332では、ぼかし量を所定の限定値で制限して、限定値で制限される範囲で第1隣接素子の補正出力値Q(m+i,n)を決定する。この処理の手順を、図13を参照して説明する。
<<推定処理の変更例>>
第三実施形態では、欠陥素子の仮の推定出力値を、チャネル方向に隣接する素子の出力値を用いて補間して算出し、推定ずれ量の算出を隣接スライスの出力値を用いて行ったが、これは一例であり、例えば欠陥素子の補間をスライス方向の値を用いて行い、推定ずれ量を隣接チャネルの出力値を用いて算出しても良い。更に、異なる集合の素子の出力値や補正量から、仮の推定出力値の算出と、推定ずれ量の算出を行うさまざまな場合が有り得る。このときこれらの集合が、共通の素子を含んでいても構わない。チャネル方向とスライス方向の両方向に属する素子を用いる場合や、欠陥素子の周辺の素子を用いる場合があっても良い。
ただし本発明はこれに限るものではなく、チャネル方向に隣接する素子を用いる場合、チャネルとスライス方向の両方の素子を用いる場合、欠陥素子の周辺の素子を用いる場合などもあり得る。更にこれらの素子の推定ずれ量を平均する場合だけでなく、関数によってフィッティングで決定する場合などもあり得る。更に「pk(m,n)」は、推定ずれ量Δ(M、N)を算出したビューと同じビューの出力値に限らず、過去や未来のビュー、つまりビュー角度や周期が異なるビューの出力値であってもよく、現在、過去、未来の2つ以上のビューの出力値であってもよい。
第三実施形態では、ぼかし処理S332におけるぼかし量を制限する限定量Mを、欠陥素子の推定出力値の推定ずれ量の関数としたが、限定量Mは、欠陥素子の推定出力値Qや、欠陥素子の周辺の画素の出力値の関数であってもよい。また欠陥素子の推定出力値の変化量や、それ以外の画素の出力値の変化量の関数であってもよい。ここで変化量の一例は、雑音やSNRである。このように関数を決定することで、適切な限定量Mを決定することができる。例えば検出器への入射線量が多くSNRが高いときには、より再構成像でのアーチファクトは見え易いため、小さな限定量Mを与えてぼかし量を減らすことでアーチファクトを抑制することができる。
第三実施形態では、ぼかし処理S332で限定量を算出するための推定ずれ量として、欠陥素子出力推定処理S331で算出した推定ずれ量Δを用いたが、ぼかし処理S332のための推定ずれ量Δを別途求めてもよい。これは他の素子から求めてもよく、例えば、第2隣接素子を含む様々な周辺素子で算出した推定ずれ量Δであってもよい。また、先に示した式(9)や式(10)以外の式で求めてもよく、例えば第1隣接素子の周辺の素子、その他の欠陥素子の周囲の素子、ぼかし処理S332に用いる第2隣接素子、第2隣接素子の周辺の素子などの1つ以上の素子(欠陥素子は除く)について、式(3)により補正出力値を求め、その素子の出力値とのずれ量から、ぼかし処理S332のための推定ずれ量Δを算出しても良い。
第三実施形態では、ぼかし処理S332におけるぼかし量を、限定量を設けて制限する手法を説明したが、第三実施形態の趣旨は、アーチファクト発生に関わる諸要因を考慮してぼかし量を制限するというものであり、この手法に限定されず、種々の手法が採り得る。
例えば式(3)に示したぼかし率αを、直接変化させてもよい。このときぼかし率αは、限定量M(m,n)の場合と同様に、例えば推定ずれ量Δ(m,n)の関数としても良く、欠陥素子の推定出力値Q(m,n)、欠陥素子の周辺の画素の出力値、欠陥素子の推定出力値やそれ以外の画素の出力値や変化量の関数、リファレンス検出器の出力値や変化量などの関数であってもよい。
上述した第一〜第三実施形態では、医療用のX線CT装置に本発明を適用した実施形態を記したが、本発明はこれに限るものではなく、放射線を検出する検出素子を多数配列した検出器と、その検出器に含まれる欠陥素子の出力値補正を行う中央処理装置と、を搭載したあらゆる装置に適用できる。例えば、非破壊検査用のX線CT装置、X線コーンビームCT装置、デュアルエネルギーCT装置、X線画像診断装置、X線画像撮影装置、X線透視装置、マンモグラフィー装置、デジタルサブトラクション装置、核医学検診装置、放射線治療装置などに適用できる。検出器としては、X線のほか、可視光、赤外線、紫外線、ガンマ線など、さまざまな波長の放射線を検出するものであれば、いずれも採用することができる。
本発明は、検出器を含まず、検出器の出力データを処理し画像データを作成する画像処理装置を含む。以下、画像処理装置の実施形態を説明する。本実施形態の画像処理装置は、複数の検出素子を配列してなる検出器の、各検出素子の出力値からなる投影データを用いて画像を作成する画像作成部と、検出器に含まれる欠陥素子による投影データの不完全性を補正するデータ補正部と、を備える。
Claims (16)
- 複数の検出素子を配列してなる検出器の、各検出素子の出力値からなる投影データを用いて画像を作成する画像作成部と、前記検出器に含まれる欠陥素子による前記投影データの不完全性を補正するデータ補正部と、を備え、
前記データ補正部は、前記欠陥素子の出力値を推定する推定部と、前記欠陥素子の周囲に位置する第1隣接素子の出力値に、前記欠陥素子について推定された推定出力値と、前記第1隣接素子の周囲に位置し前記欠陥素子以外の第2隣接素子の出力値との少なくとも一方を用いて算出されるぼかし量を加算してぼかし処理を行うぼかし処理部と、を備え、前記欠陥素子については前記推定出力値を出力値とし、前記第1隣接素子についてはぼかし処理後の出力値を出力値とする補正を行い、
前記画像作成部は、前記データ補正部によって補正された投影データを用いて前記画像の作成を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置であって、
前記ぼかし処理部によるぼかし量またはぼかし率を制御する補正制御部をさらに備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2に記載の画像処理装置であって、
前記補正制御部は、前記欠陥素子の周囲に位置する第1隣接素子の出力値と、前記第1隣接素子の周囲に位置し前記欠陥素子以外の第2隣接素子の出力値と、前記第1隣接素子の出力値を用いて算出される前記欠陥素子の推定出力値との中の少なくとも一つを用いてぼかし量またはぼかし率を制御することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項3に記載の画像処理装置であって、
前記検出器は、第1の方向及び当該第1の方向と交差する第2の方向に配列した複数の検出素子を含み、
前記ぼかし処理部は、前記推定部が推定した推定出力値と、前記推定出力値の推定に用いられた検出素子とは異なる列或いは行にある検出素子の出力値を用いて算出される値とのずれ量を推定し、当該ずれ量に応じて、前記ぼかし量またはぼかし率を調整することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2に記載の画像処理装置であって、
前記補正制御部は、前記検出器における前記欠陥素子の位置、前記検出器に放射線を照射する放射線焦点の大きさ、及び、前記検出器の出力ノイズ比、のいずれかを含む条件に応じて、前記ぼかし量またはぼかし率を制御することを特徴とする画像処理装置。 - 請求項5に記載の画像処理装置であって、
前記補正制御部は、前記ぼかし量またはぼかし率、もしくは前記ぼかし量又はぼかし率を決定する条件を入力するための入力部を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置であって、
前記推定部は、前記欠陥素子の周囲に位置する第1隣接素子の出力値を用いて、当該欠陥素子の推定出力値を算出し、
前記ぼかし処理部は、前記欠陥素子について推定された推定出力値と、前記第1隣接素子の周囲に位置し、前記欠陥素子以外の第2隣接素子の出力値との少なくとも一方を用いてぼかし量を算出し、前記第1隣接素子の出力値に前記ぼかし量を加算してぼかし処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置であって、
前記推定部は、前記欠陥素子の周囲に位置する第1隣接素子の出力値を用いて、当該欠陥素子の推定出力値を算出し、
前記ぼかし処理部は、前記欠陥素子について推定された推定出力値に対し第1のぼかし率をかけた値と、前記第1隣接素子の出力値と、前記第1隣接素子の周囲に位置し、前記欠陥素子以外の第2隣接素子の出力値に対し第2のぼかし率をかけた値と、を用いてぼかし処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置であって、
前記検出器は、第1の方向及び当該第1の方向と交差する第2の方向に配列した複数の検出素子を含み、
前記推定部は、前記第1の方向において前記欠陥素子に隣接する検出素子の出力値及び/又は前記第2の方向において前記欠陥素子に隣接する検出素子の出力値を用いて、前記欠陥素子の推定出力値を推定し、
前記ぼかし処理部は、前記推定部が前記推定出力値を推定するのに用いた検出素子の出力値に対しぼかし処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項9に記載の画像処理装置であって、
前記ぼかし処理部は、前記推定部が推定した推定出力値と、前記推定出力値の推定に用いられた検出素子とは異なる列或いは行にある検出素子の出力値を用いて算出される値とのずれ量を推定し、当該ずれ量に応じて、ぼかし量又はぼかし率を調整することを特徴とする画像処理装置。 - 放射線源と、当該放射線源に対向配置され、複数の検出素子を配列してなる検出器と、請求項1に記載の画像処理装置を備えたことを特徴とする放射線撮影装置。
- 請求項11に記載の放射線撮影装置であって、前記放射線撮影装置が、X線CT装置であることを特徴とする放射線撮影装置。
- 請求項12に記載の放射線撮影装置であって、
前記データ補正部は、前記検出器の回転方向の位置が異なる複数の投影データのうち、一部の投影データについて、前記推定部による推定出力値の推定と前記ぼかし処理部によるぼかし処理を行い、残りの投影データについては、前記一部の投影データについて推定された推定出力値とぼかし処理に用いたぼかし量を流用して、回転方向の位置が異なるすべての投影データを補正することを特徴とする放射線撮影装置。 - 複数の検出素子を配列してなる検出器の、各検出素子の出力値を用いて画像を作成する画像処理方法であって、
前記検出器に含まれる欠陥素子の出力値を、当該欠陥素子の周囲の、欠陥素子以外の検出素子の出力値を用いて推定するステップと、
前記欠陥素子の周囲に位置する第1隣接素子の出力値に、前記欠陥素子について推定された推定出力値と、前記第1隣接素子の周囲に位置し前記欠陥素子以外の第2隣接素子の出力値との少なくとも一方を用いて算出されるぼかし量を加算してぼかし処理を行うステップと、
当該ぼかし処理に用いるぼかし量又はぼかし率を設定するステップと、
前記欠陥素子及びぼかし処理の対象とである検出素子については推定出力値及びぼかし処理後の出力値をそれぞれ用いて前記画像の作成を行うステップと、を含む画像処理方法。 - 請求項14に記載の画像処理方法であって、
前記ぼかし処理を行うステップの前に、ぼかし処理の有無を判断するステップをさらに含むことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項14に記載の画像処理方法であって、
前記ぼかし量又はぼかし率を設定するステップは、前記欠陥素子の推定出力値と前記推定出力値の推定に用いられた検出素子とは異なる列或いは行にある検出素子の出力値を用いて算出される値とのずれ量を推定するステップと、推定されたずれ量を用いて、前記ぼかし量又はぼかし率の制限値を設定するステップと、を含み、
前記ぼかし処理を行うステップは、前記制限値で制限されたぼかし量又はぼかし率を用いてぼかし処理を行うことを特徴とする画像処理方法。
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