JP6525772B2 - 画像処理装置、画像処理方法、放射線撮影システムおよび画像処理プログラム - Google Patents

画像処理装置、画像処理方法、放射線撮影システムおよび画像処理プログラム Download PDF

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Description

本明細書の開示は、放射線画像に画像処理を施す画像処理装置、及び画像処理プログラムに関する。
被写体に放射線を照射することにより得られる放射線画像は、放射線源から直進する一次放射線による成分と、被写体内で散乱された放射線である散乱線による成分とからなり、さらにノイズによる成分が含まれる。かかる散乱線成分は放射線画像のコントラストを低下させるおそれがある。また、ノイズ成分は放射線画像の画質を低下させるおそれがある。
近年、画像処理によって放射線画像から散乱線成分とノイズ成分を低減する方法が提案されている。特許文献1には、放射線画像の周波数と輝度値とに基づいて、低周波数帯域で高輝度の画素は散乱線成分が支配的、高周波数帯域で低輝度の画素はノイズ成分が支配的とみなして、それぞれの成分を低減することが開示されている。
米国特許第8064676号公報
いわゆるノイズには、たとえばX線光子のランダムな現象の結果としてX線光子が放射線検出器に検出される位置や密度に統計的なゆらぎが生じることによる量子ノイズがある。量子ノイズは放射線検出器に到達した放射線量と近似的に相関することが知られている。放射線画像の周波数と輝度値とに基づいて、散乱線成分低減処理とノイズ低減処理とをそれぞれ行う方法では、散乱線が放射線検出器に到達する量と生じるノイズ量との相関を考慮していないので、ノイズ成分の低減の精度が低下する恐れがある。
本発明の実施形態の一つに係る画像処理装置は、被写体に放射線を照射することにより得られる放射線画像に含まれる、前記放射線が散乱して生じた散乱線による散乱線成分を推定する推定手段と、前記放射線画像から取得される第一のノイズ情報と、前記散乱線成分を前記放射線画像から低減した散乱線低減画像から取得される第二のノイズ情報とに基づいて、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減手段と、前記散乱線成分と前記ノイズ成分とを前記放射線画像から低減した補正画像を出力する出力手段と、を有することを特徴とする。
これにより、放射線画像から取得されるノイズ情報と、散乱線低減画像から取得されるノイズ情報とを考慮することで、散乱線低減画像の信号成分に応じたノイズ成分を考慮することができ、放射線検出器に到達した散乱線量に応じたノイズ量を低減することができる。
本発明の実施形態に係る画像処理装置を含む情報システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像処理装置を利用するワークフローを例示する図である。 本発明の第一の実施例を説明するブロック図である。 本発明の第一の実施例を説明するブロック図である。 本発明の第一の実施例を説明するブロック図である。 本発明の第二の実施例を説明するブロック図である。 本発明の第二の実施例を説明するブロック図である。 本発明の第二の実施例を説明するブロック図である。 本発明の第三の実施例を説明するブロック図である。 本発明の第三の実施例を説明するブロック図である。 本発明の第三の実施例を説明するブロック図である。 本発明の第四の実施例を説明するブロック図である。 本発明の別の実施形態に係る画像処理を説明するブロック図である。 ノイズ低減フィルタを説明する図である。
図1に基づいて本発明の実施形態に係る画像処理装置と、放射線撮影システム100を含む情報システム120について説明する。一実施形態に係る画像処理装置は、放射線撮影システム100に含まれる制御部105に対応する。以下では、本発明に係る画像処理について説明する立場から、制御部105を画像処理装置105と呼ぶことがある。情報システム120は、放射線画像の撮影の前後で情報を管理するシステムであり、たとえばHIS(Hospital Information System)111と、RIS(Radiography Information System)112と、WS(Work Station)113と、PACS(Picture Archiving and Communication System)114と、Viewer115と、Printer116とを有する。HIS111は患者情報や放射線撮影による検査等を含む診療情報を総合的に管理するシステムである。RIS112は放射線撮影のオーダを管理するシステムである。WS113は画像処理端末であり、放射線撮影システム100で撮影された放射線画像に画像処理を施す。WSは同様の機能を有するソフトウェアをインストールした一又は複数のコンピュータで代替してもよい。PACS114は当該情報システム120内の放射線撮影やその他の医用画像撮影装置で得られた画像を保持するデータベースシステムである。PACS114は医用画像及びかかる医用画像の撮影条件や患者情報等の付帯情報を記憶する記憶部(不図示)と、当該記憶部に記憶される情報を管理するコントローラ(不図示)とを有する。Viewer115は、画像診断用の端末であり、PACS114等に記憶された画像を読み出し、診断のために表示する。Printer116はたとえばフィルムプリンタであり、PACS114等に記憶された画像をフィルムに出力する。
実施形態における放射線撮影システム100では、放射線としてX線を用いる。放射線撮影システム100は、放射線発生装置の例であるX線源101と、FPD(Flat Panel Detector)102と、制御部105とを有する。これらはケーブルもしくは通信システムを介して接続されている。制御部105は撮影された放射線画像に、当該撮影の撮影条件や患者情報等を付帯させる。たとえばDICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)規格に則って情報を付帯させ、放射線画像のデータ、患者情報、及び撮影条件等の情報を含むDICOM画像ファイルを生成する。制御部105は当該画像をWS113やPACS114に送信する。当該撮影のオーダはたとえばRIS112から制御部105に送信される。制御部105はRIS112からの入力情報に応じて撮影条件を記憶部(不図示)から読み出す。
X線源101は、X線管、又は医用画像もしくは他の画像の取得に適した他の任意の放射線源であってもよい。高圧発生部104は、ユーザが曝射スイッチを押下するとX線源101に高圧パルスを与え、X線源101から被写体103が配置されている領域にX線を曝射させる。被写体103を透過もしくは周囲を通過したX線は、X線検出器であるFPD102に入射する。FPD102は制御部105に制御され、入射したX線を電気信号に変換した後、デジタル画像として制御部105に送信する。たとえば、FPD102は入射したX線を蛍光体(不図示)が可視光に変換し、可視光をフォトダイオード(不図示)が検出し、A/D変換器(不図示)により電気信号に変換する。あるいは、FPD102はX線をアモルファスセレン(不図示)により電気信号に変換する。放射線画像の画素値はFPD102を構成する放射線検出素子(不図示)からの出力により得られる。放射線検出素子(不図示)は、例えば蛍光体(不図示)とフォトダイオード(不図示)で構成される。別の例では、アモルファスセレン(不図示)で構成される。
デジタル画像は制御部105やWS113で画像処理が施され、PACS114等に保存される。情報システム120に含まれる各部はバスやその他通信システムにより相互に接続されていればよく、それぞれを遠隔に設置することもできる。
続いて、図2に基づいて本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を詳細に説明する。本発明の実施形態に係る画像処理装置は、情報システム120放射線撮影システム100と接続されている制御部105であり、一又は複数のコンピュータで構成される。制御部105を構成するコンピュータは、主制御部であるCPU(Central Processing Unit)201、記憶部であるRAM(Random Access Memory)202、ROM(Read Only Memory)205、SSD(Solid State Drive)206、グラフィック制御部であるGPU(Graphics Processing Unit)208、通信部であるNIC(Network Interface Card)203及び204、接続部であるUSB(Universal Serial Bus)207、HDMI(登録商標)(High Definition Multimedia Interface)209を有し、これらは内部バスにより通信可能に接続されている。CPU201は制御部105及びこれに接続する各部を統合的に制御する制御回路である。RAM202は制御部105を及びこれに接続する各部における処理を実行するためのプログラムや、画像処理で用いる各種パラメータを記憶するためのメモリである。RAM202に展開されたプログラムに含まれる命令がCPU201で逐次実行されることにより、後述する画像処理が実現される。たとえば、通信部である第一のNIC203は放射線撮影を行う施設のアクセスポイントに接続し、第二のNIC204は情報システム120内の通信を中継するアクセスポイントに接続する。SSD206は上述したようなプログラムや、撮影により得られる放射線画像、付帯情報、その他各種パラメータが記憶される。USB207は操作部107と接続する。GPU208は画像処理ユニットであり、CPU201からの制御に応じて画像処理を実行する。画像処理の結果得られる画像はHDMI(登録商標)209を介してモニタ106に出力され、表示される。モニタ106及び操作部107はタッチパネルモニタに統合されていても良い。
SSD206に記憶されるプログラムは、たとえば撮影制御モジュール211、通信制御モジュール212、画像取得モジュール213、出力モジュール214、表示制御モジュール215、画像処理モジュール220、及び画像処理モジュール220に含まれる散乱線推定モジュール221、ノイズ低減モジュール222、周波数処理モジュール223などである。各モジュールは、CPU201またはGPU208により実行されて機能する。
撮影制御モジュール211は、放射線撮影の実行を統合的に制御するためのプログラムである。撮影制御モジュール211により、RIS112から送信されたオーダを読みだして撮影条件を指定し、FPD102の状態を要求する信号を通信モジュール212に送信させる。撮影条件の指定は、ユーザが操作部107を介して撮影条件を入力した内容を読みだしてもよい。さらに、高圧発生装置104の状態を要求する信号を通信モジュール212に送信させる。
通信制御モジュール212は、第一のNIC203及び第二のNIC204による通信を制御する。通信制御モジュール212により、撮影制御モジュール211からの制御や操作部107からの入力に応じてFPD102を撮影可能な状態に遷移させるための信号を通信手段(不図示)に送信させる。また、撮影制御モジュール211からの制御や、操作部107からの入力に応じて高圧発生装置104がX線源101に対して高圧パルスを発生可能な状態に遷移させるための信号を通信手段(不図示)に送信させる。
画像取得モジュール213は、本発明の実施形態に係る画像処理に供する画像を取得する工程の制御を行う。たとえば、NIC203に、FPD102により撮影された放射線画像を受信させる。放射線画像の受信において、データ量の小さい、放射線画像の縮小画像を先行的に受信させた後、放射線画像のうち当該縮小画像以外のデータを受信させて放射線画像の受信を完了させることとしてもよい。縮小画像は、たとえばFPD102を構成し、放射線画像の画素値を与える複数の放射線検出素子のうちの偶数列を読み出すなど、選択的に一部の素子から読み出した出力信号だけを用いて得られる。または、いくつかの素子をまとめて読みだしてもよい。読みだした画像を複数の小領域に分割して、小領域の代表値を用いて縮小画像としてもよい。あるいは、NIC203に、PACS114やその他ネットワーク上の記憶部に記憶された放射線画像を受信させる。あるいは画像処理装置105のSSD206やその他の記憶部に記憶されている放射線画像を読み出す。
画像処理モジュール220は、画像取得モジュール213により取得された放射線画像に対して画像処理を施す。画像処理モジュール220には例えば、散乱線推定モジュール221と、ノイズ低減モジュール222と、周波数処理モジュール223が含まれる。画像処理モジュール220が行う画像処理は、散乱線推定モジュール221、ノイズ低減モジュール222、周波数処理モジュール223により行われる処理以外の、公知の画像処理を含む。画像処理モジュール220がCPU201により実行され、CPU201はGPU208を制御し、GPU208により画像処理が実行される。画像処理の具体的な内容については後述する。
出力モジュール214は、画像処理モジュール220による画像処理が施され、散乱線成分とノイズ成分が低減された補正画像の出力を制御する。たとえば、出力モジュール214はモニタ106に補正画像を出力することにより、モニタ106に補正画像を表示させる。またたとえば、出力モジュール214はNIC204を介して補正画像をPACS114やPrinter116に出力する。これにより、PACS114に補正画像が保存され、Printer116によって補正画像がフィルム等に出力される。また、出力モジュール214は、制御部105内外のその他の記憶部(不図示)に補正画像を出力し、補正画像を記憶させてもよい。さらに、DICOM規格に則って種々の情報を付帯させて補正画像を出力することが好ましい。モダリティとは、患者を撮影し、医用画像を生成する画像生成装置である。本発明の実施形態に係る情報システム120においては、たとえばX線源101とFPD102とを有する放射線撮影システム100がモダリティに該当する。このとき、Modalityタグ(0008,0060)としてDigital Radiographyを示すDXを付帯させる。動画撮影の場合にはRadio Fluoroscopyを示すRFを付帯させる。さらにPACS114に保存する場合にはServiceとObjectのPairを指定するタグであるSOP Class UID(0008,0016)タグとして、ObjectのDigital X−ray ImageとServiceのStorageの組合せを示す1.2.840.10008.5.1.4.1.1.1.1を付帯させる。
表示制御モジュール215は、モニタ106に表示される内容を制御する。例えば、患者情報、撮影条件の情報、FPD102の状態を示す情報等をモニタ106に表示させる制御を行う。これらは、上述の補正画像とともにモニタ106に表示される。
別の実施形態では、出力制御モジュール214による補正画像をモニタ106に表示させる表示制御を、表示制御モジュール215で実行することとしてもよい。この場合、表示制御モジュール215で、モニタ106に撮影された放射線画像を表示させたり、補正画像を表示させたりする。
なお、制御部105が有する構成要素の一部又は全部は、制御部105に固定されるものではなく、情報システム120に含まれる画像処理システムとして実現してもよい。たとえば、画像取得モジュール213、出力制御モジュール214、及び画像処理モジュール220を有する画像処理プログラムを実行する画像処理装置を、撮影制御モジュール211を実行する制御部105とは別に設けることとしてもよい。またたとえば、WS113がこれらのモジュールの一部または全部を有していてもよい。PACS114がこれらのモジュールの一部または全部を有していてもよい。FPD102が、たとえば画像処理モジュール220の機能を実現するFPGA(field−programmable gate array)を備えていてもよい。制御部105が有する構成要素が異なる装置に重複して含まれていてもよく、ユーザの指示に従って処理を行う装置を選択できるようにしてもよい。さらに、ネットワークを介して接続されたワークステーション、サーバ、記憶装置によって構成されていてもよく、必要に応じてこれらの装置と通信して本発明の実施形態に係る画像処理を行うようにしてもよい。
次に、図3(a)及び図3(b)に基づいて、放射線撮影システム100及び情報システム120を用いて行われる放射線画像の撮影、画像処理、出力までのフローについて説明する。下記の処理において、特に断りがない場合、各モジュールによる処理を実現する主体は、CPU201またはGPU208である。
ステップS300では、被写体103にX線を照射してX線画像を得るための準備が行われる。撮影制御モジュール211はRISから受信した撮影オーダを読みだし、撮影条件や画像処理のパラメータの情報を設定する。設定された情報に基づいて、高圧発生装置104を高圧パルス発生可能な状態に遷移させ、FPD102を撮影可能な状態に遷移させる。
ステップS310では、X線画像を得るための撮影が行われる。高圧発生装置104の曝射スイッチをユーザが押下すると、X線源101から被写体103にX線が照射され、FPD102によってX線が検出される。FPD102に到達したX線は電気信号に変換され、X線画像のデータが生成される。撮影に際して、散乱線がFPD102に到達する線量を低減するための散乱線低減グリッド(以下、グリッドと称する)を使用してもよい。
ステップS320では、制御部105は画像取得モジュール213によりFPD102からX線画像のデータを受信し、X線画像を取得する。X線画像は、RAM202に一度格納され、SSD206に保存される。
ステップS330では、画像処理モジュール220によりX線画像に画像処理を施す。画像処理のフローについて、図3(b)に基づいて説明する。
ステップS331では、画像処理モジュール220により、ステップS320で取得されたX線画像の解析が行われる。解析により、たとえば、X線画像の撮影条件や撮影部位を取得する。画像処理モジュール220は撮影制御モジュール211を制御して、撮影条件や撮影部位を示す情報を取得してもよい。また、解析により各画素の信号の大きさとその頻度を表すヒストグラムを作成する。
ステップS332では、画像処理モジュール220により、第一の画質調整の処理が行われる。たとえば、FPD102の蛍光体(不図示)の特性のばらつきを補正するための処理や、欠陥のある画素を補正する処理、FPD102由来のボケの補正をする処理等を行う。ステップS310でグリッドを使用して撮影を行った場合には、取得されたX線画像にはグリッドに由来する縞模様がX線画像に重畳しているおそれがある。したがって、ステップS331で撮影に際してグリッドが使用されたことを示す情報が取得された場合には、画像処理モジュール220は、グリッドに由来する縞模様を低減するための画像処理を施す。ステップS300で設定された情報に加えて、ステップS331で取得された情報に基づいて第一の画質調整の処理に係るパラメータを決定してもよい。
ステップS333は、画像処理モジュール220に含まれる散乱線推定モジュール221、ノイズ低減モジュール222により行われる。散乱線推定モジュール221により、X線画像に含まれ、被写体103中で散乱して生じた散乱X線による散乱X線成分を推定する。ノイズ低減モジュール222は、当該X線画像から取得される第一のノイズ情報と、散乱線推定モジュール221により推定された散乱X線成分を当該X線画像から低減した散乱X線低減画像から取得される第二のノイズ情報とを取得する。そして、ノイズ低減モジュールは当該X線に含まれるノイズ成分を低減する。周波数成分モジュール223による処理を併せて行ってもよい。ステップS333の処理については、図4乃至図13に基づいて後述する。
ステップS334では、画像処理モジュール220により、第二の画質調整の処理が行われる。たとえば、ステップS331で取得された画素値のヒストグラムや撮影部位を示す情報に基づいて、階調処理やダイナミックレンジ圧縮処理、周波周強調処理等を行う。ステップS300で設定された情報に加えて、ステップS331で取得された情報に基づいて第二の画質調整の処理に係るパラメータを決定してもよい。
ステップS340では、ステップS330で画像処理モジュール220により画像処理が施された画像と、当該画像に関連する情報を、出力制御モジュール214と表示制御モジュール215によりモニタ106に表示させる。ユーザはこのときモニタ106に表示されている内容を参照しながら、適宜画像処理のパラメータ等を変更する操作入力を行うことができる。当該変更の操作入力に基づいて、S330に戻り画像処理モジュール220により画像処理が行われ、ステップS340に進み当該変更後の内容を出力制御モジュール214と表示制御モジュール215によりモニタ106に表示させる。
ステップS350では、ステップS340で画像処理モジュール220による画像処理が施され、散乱線成分とノイズ成分が低減された画像を出力する。たとえば、出力モジュール214はNIC204を介して補正画像をPACS114やPrinter116に出力する。これにより、PACS114に補正画像が保存され、Printer116によって補正画像がフィルム等に出力される。出力モジュール214は、ステップS350において画像にDICOM規格に則った各種情報の対応付けを行い、画像と併せて出力する。
これにより放射線撮影システム100を用いたワークフローは完了する。ステップS330の画像処理及びステップS340の表示の処理を行うのと並行して、ステップS300乃至ステップS320の処理を行い、当該画像処理が施されているX線画像とは異なるX線画像の撮影を行ってもよい。
次に、図4に基づいて画像処理装置105が実行する散乱線推定及びノイズ低減に係る処理、すなわち図3に示すステップS333に該当する処理を詳細に説明する。下記の処理において、特に断りがない場合、処理の主体はCPU201またはGPU208である。
放射線撮影により得られた画像は、X線源101からFPD102を構成する放射線検出素子(不図示)に直線的に到達した一次X線による一次X線像に、被写体103内で散乱した散乱X線による散乱X線像が重畳している。さらに、X線画像にはいわゆるノイズによるノイズ成分が含まれている。
デジタルX線撮影系であるFPD102の出力は、FPD102に入射するX線光子数と、そのX線光子がもたらすエネルギーと深く関係する。デジタルX線撮影系におけるノイズは、検出器のもつ電気的なノイズ、放射線検出素子の検出効率の差に由来する構造ノイズ、X線光子のランダムな性質に基づく量子ノイズに大別される。このうち、電気的なノイズと構造ノイズは撮影線量に依存しないことが知られている。X線光子のゆらぎの統計的な分布はポアソン分布に従い、量子ノイズはFPD102に到達したX線光子数に相関することが知られている。また、人体を被写体としてX線撮影を行う際の線量では、発生するノイズのうち量子ノイズが画質に与える影響が大きいことが多いことが知られている。
画像処理によって散乱X線を低減した画像においては、信号成分は散乱X線に由来する成分が低減されている。しかし、量子ノイズは一次X線と散乱X線とを合わせた線量に相関する量が含まれる。したがって、散乱X線低減画像を観察する際に、観察対象である被写体の構造情報を含む信号成分に対して、ノイズ成分が多く含まれるような印象を与えてしまうおそれがある。たとえば、散乱X線低減画像は、粒状性が悪化してざらついた印象を与えてしまうおそれがある。そこで、散乱X線の量に応じてノイズ成分を低減することが有効であると考えられる。従来、グリッドを使用してFPD102に到達する散乱X線量を低減することにより、取得される放射線画像に含まれる散乱X線成分を低減することが多く行われてきた。これを鑑みると、グリッドを使用しないで撮影されたX線画像に対して画像処理を施して、グリッドを使用して撮影されたのと同程度に散乱X線成分とノイズ成分とをX線画像から低減することが好ましい。画像処理によって低減される散乱X線成分の量と、ノイズ低減処理によって低減するノイズ成分の量とを関連付ける方法を以下に説明する。
まず、本発明の第一の実施例について図4乃至図6に基づいて説明する。
図4は第一の実施例の画像処理のフローを示す図である。画像取得モジュール213により画像処理装置105はX線画像400を取得する。ステップS410において、X線画像400に含まれる散乱X線成分を推定し、低減する散乱線低減処理を行い、散乱線低減画像413を得る。ステップS420において、X線画像400に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減処理を行い、ノイズ低減画像423を得る。グリッドを使用して撮影して得られるX線画像と同等の一次X成分及びノイズ成分を含む画像を得ることが好ましい。
ステップS410の散乱線低減処理では、ステップS411においてX線画像400に含まれる散乱X線成分を推定し、ステップS412においてステップS411で推定した散乱X線成分をX線画像400から低減する。得られる散乱線低減画像413は、グリッドを用いたX線画像に相当する1次X線の信号量をもつ画像であることが好ましい。
ステップS411の散乱線推定処理は、公知の方法を用いて行うことができる。たとえば、特開2010−188113号公報に開示の方法を用いる。X線画像400をMとし、一次X線成分をP、散乱X線成分をSの和で表現できると仮定する。このとき、式1のように表せる。
M=P+S ・・・(式1)
散乱X線成分Sを表す近似式を一次X線成分Pで表現すれば、式1をPについて解くことで散乱線成分を推定できる。たとえば特開2010−188113号公報では、散乱X線成分Sを一次X線成分Pで表現する近似式としては、式2が開示されている。
S=−PlnP*(G+G) ・・・(式2)
ここで、G及びGはそれぞれRayleigh散乱とCompton散乱をモデル化するためのガウス関数である。*はコンボリューションの演算子である。 式1と式2から取得される一次X成分Pにより、散乱X線成分Sを推定できる。
ステップS412の散乱線減算処理は、ステップS411で推定した散乱X線成分をX線画像400から減算し、散乱線低減画像413を得る。このとき、所望の比率で散乱X線成分を減算するようにしてもよい。たとえば、ステップS411で推定した散乱X線成分にグリッドの散乱線透過率(JIS規格)を乗じてX線画像から減算することにより、グリッドを使用して撮影したのと同等の一次X線成分と散乱X線成分を含む画像を得ることができる。これは、式3で表される。
sr(x,y)=R・(Vorg(x,y)−V(x,y))+R・V(x,y) ・・・(式3)
ここで、Vsr(x,y)は散乱線低減画像413の座標(x,y)における画素値であり、Vorg(x,y)はX線画像400の座標(x,y)における画素値であり、V(x,y)はステップS411で推定した散乱X線成分の座標(x,y)における画素値である。Rは一次X線の透過率であり、値を1に固定してもよい。Rは散乱X線の透過率であり、JIS規格によるグリッドの散乱線透過率を利用する。Rはユーザが適宜調整できるようにしてもよい。
ステップS420のノイズ低減処理では、まずステップS421でX線画像400から取得される第一のノイズ情報と、散乱線低減画像413から取得される第二のノイズ情報とに基づいて、ノイズ低減率取得処理を行う。またステップS422において、ステップS421で得られたノイズ低減率に基づいてノイズ調節処理を行う。得られるノイズ低減画像423は、グリッドを使用して撮影したのと同等のノイズ成分を含むことが好ましい。
図5に基づいてステップS421で行うノイズ低減率取得処理を説明する。ノイズ低減率は、ステップS422のノイズ調節処理において、指標となる値である。ステップS501では各画素のノイズ統計量取得処理を行う。すなわち、X線画像400の各画素値から第一のノイズ統計量を取得して、第一のノイズ情報を取得する。また、散乱線低減画像413の各画素値から第二のノイズ統計量を取得し、第二のノイズ情報を取得する。ステップS502では、ノイズ低減率画像取得処理を行う。第一のノイズ統計量に対する第二のノイズ統計量の比に基づいて、ノイズ低減の指標となるノイズ低減率を取得し、ノイズ低減率の画像であるノイズ低減率画像503を得る。上述したように、画像処理によって散乱X線成分を低減する場合には、信号成分は散乱X線に由来する成分が低減されるにも関わらず、量子ノイズは一次X線と散乱X線とを合わせた線量に相関する量が含まれる。散乱線低減画像413の各画素値から取得される第二のノイズ統計量は、散乱線低減画像413に含まれるノイズ量そのものを示す値ではなく、当該画素値を与える線量すなわち散乱X線が低減された線量により生成すると考えられるノイズ量を示すものである。したがって、第一のノイズ統計量に対する第二のノイズ統計量の比は、散乱X線成分を低減する処理に応じたノイズ低減の指標となる。
ステップS501では、X線画像400と散乱線低減画像413に対してノイズ統計量取得処理を行う。ノイズ統計量は、ここでは各画素値に基づく標準偏差とする。各画素値に基づく分散を用いてもよい。別の例では、放射線検出器の種類に応じて、ある画素の値と当該画素に含まれるノイズ統計量の相関をルックアップテーブルの形式でSSD206に記憶しておく。ノイズ低減モジュール222によりRAM202にルックアップテーブルからノイズ統計量を読みだして用いる。
まず、第一のノイズ統計量であるX線画像400のノイズ標準偏差σorg(x,y)は式4で得られる。
Figure 0006525772
ここで、σ(v)は画素値がvである画素に含まれる量子ノイズの標準偏差であり、σsysはシステムノイズの標準偏差である。
第二のノイズ統計量である散乱線低減画像413のノイズ標準偏差σsr(x,y)は式5で得られる。
Figure 0006525772
ステップS502ではノイズ低減率画像取得処理を行う。ノイズ低減率RNRR(x,y)は、第一のノイズ統計量に対する第二のノイズ統計量の比である。すなわち、入力画像のノイズ量であるX線画像400のノイズ標準偏差σorg(x,y)に対する、目標とするノイズ量である1次X線成分相当の散乱線低減画像413のノイズ標準偏差σsr(x,y)の比である。RNRR(x,y)は式6を用いて得られる。
Figure 0006525772
sr(x,y)が式3に表されるような、グリッドを使用したX線撮影で得られた画像に相当する散乱X線低減画像であれば、目標とするノイズ量もグリッドを使用したX線撮影で得られた画像と同等とすることができる。
続いて、図6に基づいてステップS422で行うノイズ調節処理を説明する。ノイズ調節処理では、X線画像400に含まれるノイズ成分を低減する程度を調節する。これにより、部位によって発生する散乱X線量が異なることに応じたノイズ低減処理が可能である。
ステップS422で行われるノイズ調節処理は、まずステップS601において、第一のノイズ統計量に対する第二のノイズ統計量の比に基づいて取得されるノイズ低減率画像503から、各画素の重み付けの係数であるα値を取得する画素α値取得処理を行う。ステップS602において、S501で取得される第一のノイズ統計量と、散乱線低減画像413に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を行う。ステップS603において、散乱線低減画像413と、ステップS602で散乱線低減画像413に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施して得られる画像と、ステップS601で取得した各画素の重み付けの係数であるα値からノイズ低減量を調整するαブレンド処理を行う。以下、詳述する。
まず、S603で行うαブレンド処理を式7に示す。
out(x,y)=(1−α(x,y))・Vin(x,y)+α(x,y)・Vnr(x,y) ・・・(式7)
ここで、Vout(x,y)はノイズ低減画像423の座標(x,y)における画素値である。Vin(x,y)は散乱線低減画像413の座標(x,y)における画素値である。Vnr(x,y)は散乱線低減画像413に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施して得られる画像の座標(x,y)における画素値である。αはステップS601で取得される各画素の重み付けの係数であるα値を示す。αは0≦α≦1を満たす。
このとき、ノイズ低減率から各画素のα値は式8で求めることができる。
Figure 0006525772
ここで、α(x,y)は各画素のα値、RNRR(x,y)はノイズ低減率、Rはノイズ低減フィルタによるノイズ低減率、を示す。
式8のノイズ低減率Rは、線形性の成り立つノイズ低減フィルタであれば分散の加法性からフィルタ係数の二乗和の平方根を用いる。また、線形性の成り立たないフィルタであればFPD102で得られるある画像に対して、実際にノイズ低減フィルタを掛けた際のノイズ低減率を代表値として利用してもよい。
以下に、式7で表されるαブレンド処理において、ノイズ低減率とα値の関係式である式8を導出する過程を説明する。
まず、式7を各画像の画素値V(x,y)に含まれるノイズ成分N(x,y)のみについて記述すると式9のように表せる。
out(x,y)=(1−α(x,y))・Nin(x,y)+α(x,y)・Nnr(x,y) ・・・(式9)
ここで、Nout(x,y)はノイズ低減画像423のノイズ成分、Ninは散乱線低減画像413のノイズ成分、Nnrは散乱線低減画像413に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施して得られる画像のノイズ成分である。
ノイズ低減フィルタによるノイズ低減率がRであるとき、式9より式8は式10のように表せる。
out(x,y)=(1−α(x,y))・Nin(x,y)+α(x,y)・R・Nin(x,y) ・・・(式10)
更に、式10をα(x,y)について解くと、式11で表せる。
Figure 0006525772
この時、Nout(x,y)/Nin(x,y)は、ノイズ低減前のノイズ量とノイズ低減後のノイズ量の比であるのでノイズ低減率と同義である。このNout(x,y)/Nin(x,y)を、目標とするノイズ低減率RNRR(x,y)に置き換えることで式8が導出できる。すなわち、第一のノイズ統計量に対する第二のノイズ統計量の比に基づいて、ノイズ低減を調節するための係数であるα値が導かれる。
次に、ステップS602について説明する。ステップS602ではステップS501で取得した第一のノイズ統計量を利用する。ノイズ低減フィルタ処理に用いるフィルタが、εフィルタのεの閾値やnl−meansの画素に対する係数の重みづけを取得する場合、ノイズ統計量を用いる必要があるためである。
一般的にノイズ低減フィルタを用いた画像処理では、入力画像の画素値に対して量子ノイズと電気的なノイズといったノイズ統計量を推定する手法が用いられる。しかし、本実施例では、ステップS410における散乱線低減処理によってX線画像400の画素値を変化させて得られる散乱線低減画像413を入力画像とするため、元となるX線画像400に含まれる量子ノイズの推定が難しくなる。そのため、X線画像400から第一のノイズ統計量を取得し、ノイズ低減フィルタに用いている。なお、この処理はノイズ低減フィルタがノイズ統計量を必要としないフィルタである場合、省略してもよい。
ステップS602では、散乱線低減画像413にノイズ低減フィルタによる画像処理を施し、S603におけるαブレンド処理の合成に用いるための、最大限にノイズ低減を行った画像を作成する。
ノイズ低減フィルタとしては、例えばローパスフィルタやεフィルタ、バイラテラルフィルタ、nl−means等が用いる。グリッドを使用して撮影したX線画像に対して用いるノイズ低減フィルタと同じフィルタを用いれば、グリッド使用して撮影したX線画像と同等のノイズ量に合わせて低減することができる。但し、厳密に同じノイズ低減フィルタで無くとも、ノイズ低減率が近いものであれば、グリッドを用いた場合のノイズ量に近づけることができる。
最後に、S603におけるαブレンド処理について説明する。αブレンド処理では、散乱線低減画像413と、S602のノイズ低減フィルタ処理で作成した最大限にノイズを低減した画像と、S601で取得した各画素のα値と、を用いて、ノイズ低減画像423を取得する。すなわち、散乱線低減画像413と、散乱線低減画像413に対してノイズ低減フィルタに依る画像処理を施した画像とを、画素ごとにそれぞれ重み付けして合成することにより、X線画像400に含まれるノイズ成分を低減する。αブレンド処理は、前述した式7を用いて行う。
以上の処理により、X線画像400に含まれる散乱X線成分を推定し、第一のノイズ情報と第二のノイズ情報とに基づいてノイズ成分を低減し、当該散乱X線成分とノイズ成分とをX線画像400から低減した補正画像が得られる。補正画像は出力制御モジュール214及び表示制御モジュール215によって、モニタ106に表示され、PACS114に出力される。
式4及び式5に示すように、ステップS411で推定した散乱X線成分だけでは、ノイズ調節の指標となるノイズ低減率RNRRを取得することはできず、散乱X線量に応じたノイズ低減を行おうとしても低減すべき量が定まらない。第一のノイズ情報と、第二のノイズ情報とに基づくことにより、FPD102に到達した散乱X線量に応じた、適切なノイズ低減を行うことができる。
次に、本発明の第二の実施例を説明する。第二の実施例では、ユーザがノイズ低減の度合いを設定することができ、ユーザの設定した度合いに合わせて画像全体のノイズ低減を調節する画像処理装置を示す。
一般的に、ノイズ成分を低減する処理と信号成分の喪失はトレードオフの関係であり、ノイズが低減される程、信号成分の一部は失われる。このトレードオフが許容される程度は、ユーザが放射線画像を観察する目的等によって異なるため、ユーザがノイズ低減の度合いを調整できるようにすることが好ましい。
図7に基づいて、第二の実施例における画像処理のフローを説明する。第一の実施例と同様の構成は詳しい説明を省略する。ユーザ調整量700は、画像全体のノイズ低減を調節するための基準として、ユーザが設定した値である。ステップS410と同様の処理により、X線画像400に含まれる散乱X線成分を推定し、低減して散乱線低減画像413を得る。X線画像400と、散乱線低減画像413と、ユーザ調整量700に基づいて、ステップS710でノイズ低減処理を行う。ユーザ調整量700は、ステップS711におけるノイズ調節処理に用いられる。これにより、ノイズ低減画像712を得る。
図8に基づいて、ユーザ調整量700を用いるノイズ調節処理について説明する。ステップS711で行われるノイズ調整処理は、まず、ステップS801においてノイズ低減率画像513とユーザ調整量700を用いて各画素のα値を取得するα値取得処理を行う。さらに、第一の実施例と同様のステップS501でX線画像400から取得した第一のノイズ統計量を取得する。第一の実施例と同様のステップS602で、散乱線低減画像413に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施して、最大限にノイズ低減した画像を作成するノイズ低減フィルタ処理を行う。第一の実施例と同様のステップS603で、散乱線低減画像413とステップS602で作成した画像と、ステップS801で取得した各画素のα値からノイズ低減量を調整するαブレンド処理を行う。
図9に基づいて、ステップS801で行われる画素α値取得処理について説明する。画素α値取得処理では、第一の実施例と同様の処理により得られるノイズ低減率画像503と、ユーザ調整量700から、S603で行われるαブレンド処理に用いる各画素のα値を取得する。ユーザ調整量700は、例えば式8で表せるようなαブレンド処理において、各画素におけるノイズ調整量の基準となる値である。散乱X線量に応じたノイズ低減を行うと、散乱X線が多く発生している部位に対応する画素値と、散乱X線があまり発生していない部位に対応する画素値とでは、ノイズ低減の程度が異なることになる。ユーザにとって好適なノイズ低減の程度に設定するためには画素ごとにα値を設定する必要がある。しかし、全ての画素に対してユーザがα値を設定するのはかえって手間がかかってしまう。そこで、ステップS801では、ユーザ調整量700としてαブレンドの基準α値となるαを取得し、αをある画素位置でのα値としたときに画像全体で適切なノイズ低減がなされるように各画素のα値を取得する。
画素値α値導出処理は、まずステップS901において、ユーザ調整量700を基準として、各画素のノイズ低減率を取得する基準ノイズ低減率取得処理を行う。さらに、ステップS902において、ノイズ低減率画像503と、ステップS901で取得した基準ノイズ低減率から各画素のα値を取得するα値換算処理を行う。以下、詳述する。
ステップS901では、基準α値であるαを、ノイズ低減率を取得する式8に適用する。式12のように表され、これを基準ノイズ低減率NNRRとする。
NNRR=(R−1)・α+1 ・・・(式12)
ステップS902では、ノイズ低減率画像503とステップS901で取得した基準ノイズ低減率とに基づいて画像全体のα値を取得するためのα値換算処理を行う。すなわち、第一のノイズ統計量に対する第二のノイズ統計量の比に基づいて取得されるノイズ低減率画像503と、X線画像400のある画素の重み付けの係数であるα値を操作入力に基づいて基準α値として取得し、これらに基づいて画像全体のα値すなわち重み付けの係数を調節して、続くステップでノイズ低減が行われる。
α値換算処理は、式8におけるノイズ低減率RNRR(x,y)に対して基準ノイズ低減率を乗じたものを最終的なノイズ低減率とする。したがって、式13で各画素のα値は表される。
Figure 0006525772
ただし、α(x,y)が1より大きな値をとる場合、α(x,y)は1とする。
ユーザの操作入力により設定される基準α値を適用する画素は、ノイズ低減率RNRR(x,y)が1に近い画素、すなわち散乱X線の発生量が少なかった部位に対応する画素であることが好ましい。基準α値の値と最終的なノイズ低減率となる値とが近くなるためである。基準α値を適用する画素は、第一のノイズ統計量に対する第二のノイズ統計量の比であるRNRR(x,y)に基づいて画像処理モジュール220により選択してもよい。
ノイズ調節処理に係るその他の処理は第一の実施例と同様であり、説明を省略する。
これにより、ユーザの操作入力に応じたノイズ低減量に調節することが可能になり、ユーザにとってより好適な放射線画像の観察ができる。
続いて、本発明の第三の実施例について説明する。第一の実施例や第二の実施例とは、散乱線低減処理とノイズ低減処理の順序が異なっている。第一の実施例と第二の実施例と同様に、FPD102に到達した散乱X線量に応じたノイズ低減を行うことを目的とするが、ノイズ低減フィルタがフィルタ対象画像のノイズ統計量を必要とするフィルタである場合に、処理を簡略化できる。
図10に基づいて、第三の実施例における画像処理のフローについて説明する。画像取得モジュール213により画像処理装置105はX線画像400を取得する。ステップS1001において、X線画像400に含まれる散乱X線成分を推定する。ステップS1001で推定された散乱X線成分と、X線画像400と、ユーザ調整量700と、に基づいてステップS1010でノイズ低減処理を行い、ノイズ低減画像1013を得る。ステップS1002では、ノイズ低減画像1013とステップS1001で推定された散乱X線成分とに基づいてノイズ低減画像1013から散乱X線成分を低減する散乱線減算処理を行い、散乱線低減画像1003を得る。
第一の実施例及び第二の実施例と同様の処理を行う場合には、詳しい説明を省略する。
まず、第一の実施例及び第二の実施例と同様にして、ステップS1001における散乱線推定処理を行い、X線画像400に含まれる散乱X線成分を推定する。
次に、ステップS1010のノイズ低減処理について説明する。まず、ステップS1011でX線画像400と、ステップS1001で推定した散乱X線成分とに基づいてノイズ低減率を取得するノイズ低減率取得処理を行う。ステップS1012では、ステップS1011で取得したノイズ低減率と、X線画像400と、ユーザ調整量700と、に基づいてノイズ量調節処理を行う。
ステップS1011のノイズ低減率取得処理について、図11に基づいて説明する。
まず、ステップS1101において、ステップS1001で推定された散乱X線成分をX線画像400から減算して散乱線低減画像1102を取得する。ステップS1103では、X線画像400と、散乱線低減画像1102のそれぞれにおいて各画素のノイズ統計量を取得し、すなわち第一のノイズ情報と第二のノイズ情報を取得する。ステップS1104では第一のノイズ統計量に対する第二のノイズ統計量の比に基づいて、ノイズ低減率画像1105を取得する。以下、ステップS1011について詳述する。第一の実施例及び第二の実施例と同様の処理については詳しい説明を省略する。
ステップS1101における散乱線減算処理は第一の実施例及び第二の実施例と同様の処理を行い、散乱線低減画像1102を取得する。
ステップS1103における各画素のノイズ統計量を取得する処理は、第一の実施例及び第二の実施例と同様の処理である。これにより、ノイズ低減率画像1105を取得する。
次に、ステップS1012のノイズ量調節処理について図12に基づいて説明する。
まず、ステップS1201において、ノイズ低減率画像1105とユーザ調整量700とに基づいて画素ごとの重み付けの係数であるα値を取得する画素α値取得処理を行う。ステップS1202において、X線画像400に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施した画像を取得するノイズ低減フィルタ処理を行う。ステップS1203において、X線画像400とステップS1202で取得した画像とを、ステップS1201で求めた各画素のα値に基づいて合成してノイズ低減画像1013を得るαブレンド処理を行う。以下、詳述する。第一の実施例及び第二の実施例と同様の処理を行う場合には、詳しい説明を省略する。
ステップS1201の画素α値取得処理は第二の実施例と同様の処理である。
ステップS1202においては、第一の実施例及び第二の実施例と同様のノイズ低減フィルタを用いる。第三の実施例においては、この処理はX線画像400に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施すので、画像処理を施す画像の画素値と、当該画像に含まれるノイズ統計量を一意に結びつけることができる。よって、事前に各画素のノイズ統計量を取得しておく必要がなく、第三の実施例では処理を簡略化できる。
ステップS1203のαブレンド処理では、ステップS1202でX線画像400にノイズ低減フィルタによる画像処理を施した画像と、X線画像400と、ステップS1201で取得した各画素のα値とに基づいてαブレンド処理を行う。上述したようにαブレンド処理の入力画像は第一の実施例及び第二の実施例とは異なっているが、処理の方法は第一の実施例及び第二の実施例と同様である。
続いて、ステップS1002の散乱線減算処理について説明する。ノイズ低減画像1013からステップS1001で推定した散乱X線成分を減算し、散乱線低減画像1003を得る。第一の実施例及び第二の実施例と減算の方法は同様である。
これにより、X線画像400から散乱X線成分と、FPD102に到達した散乱X線量に応じたノイズ量を低減することができる。ステップS1000やステップS1010において、グリッドの散乱線透過率やグリッドのノイズ低減率に合わせたノイズ低減フィルタ処理を行い、グリッドを使用した撮影で得られるX線画像と同等の一次X線成分、散乱X線成分とノイズ成分とを含む画像を得る。かつステップS1202において事前に各画素のノイズ統計量を取得しておく必要がないため処理を簡略化できる。
最後に、本発明の第四の実施例について説明する。第四の実施例では、ノイズ低減処理を複数の周波数帯域の成分に分解して行う場合について例示する。その他の画像処理のフローは、第一の実施例、第二の実施例及び第三の実施例と同様でよい。ここでは、図11に示す第三の実施例の画像処理のフローに含まれるステップS1010のノイズ低減処理を複数帯域の成分に分解して行う場合について説明する。
図13に基づいて、第四の実施例におけるノイズ低減処理に含まれるノイズ調節処理について説明する。ステップS1300におけるノイズ調節処理は、まず第三の実施例と同様にしてステップS1201でノイズ低減率画像1105とユーザ調整量700から各画素のα値を取得する画素α値取得処理を行う。ステップS1301で、周波数処理モジュール223は、X線画像400を複数の周波数帯域の成分に分解する周波数分解処理を行う。ステップS1302では、複数の周波数帯域の成分のそれぞれに対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施すノイズ低減フィルタ処理を行う。ステップS1303で、ノイズ低減フィルタによる画像処理が施されたそれぞれの周波数帯域の成分と、X線画像400のそれぞれの周波数帯域の成分とを合成するαブレンド処理を行う。ステップS1304では、αブレンド処理により合成されたそれぞれの周波数帯域の成分を、合成する周波数合成処理を行い、ノイズ低減画像1306を得る。
ステップS1301の周波数分解処理は、周波数処理モジュール223により行われる。図12に示すように、ハイパスフィルタ(HPF)と周波数帯域のそれぞれ異なる複数のバンドパスフィルタ(BPF1乃至BPFN)とローパスフィルタによる画像処理をX線画像400に施すことにより得られる。その他の周波数分解を行うための手法としては、ラプラシアンピラミッド分解や、ウェーブレット変換を用いてもよい。
ステップS1302のノイズ低減フィルタ処理では、第一の実施例、第二の実施例、第三の実施例と同様のノイズ低減フィルタを用いる。それぞれの周波数帯域の成分に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施す。
ステップS1303のαブレンド処理では、X線画像400のそれぞれの周波数帯域の成分と、ステップS1302でノイズ低減フィルタによる画像処理を施したそれぞれの周波数帯域の成分とを合成し、それぞれノイズ低減された周波数帯域の成分を取得する。これにより、それぞれの周波数帯域の成分についてノイズ量を調節した成分が作成される。αブレンド処理における各画像を合成する手法については第一の実施例、第二の実施例、第三の実施例と同様である。
ステップS1304では、ノイズ量が調節されたそれぞれの周波数帯域の成分を周波数処理モジュール223により合成する。ステップS1303で取得した各周波数帯域の成分を各画素において加算することで合成できる。
ステップS1000の散乱線低減処理も同様にして周波数処理モジュール223により各画像を複数の周波数帯域の成分に分解して行ってもよい。
これにより、X線画像400から散乱X線成分と、FPD102に到達した散乱X線量に応じたノイズ量を低減した画像を得ることができる。複数の周波数帯域の成分に分解し、それぞれの周波数帯域の成分ごとにノイズ低減フィルタによる画像処理や、散乱線低減処理を行うことで、得たい画像の一次X線成分と散乱X線成分のバランスやノイズ量をより精度良く調節することが可能となる。
第一の実施例乃至第四の実施例において、散乱線推定モジュール221は、散乱線推定処理を行う前に、X線画像のノイズ成分を低減するためのプレノイズ低減処理を行うようにしてもよい。第一の実施例においてプレノイズ低減処理を行う場合を図14に例示する。画像取得モジュール213により取得されたX線画像400に基づいて、ステップS1400で散乱線低減処理を行い、散乱線低減画像1404を得る。X線画像400と散乱線低減画像1404に基づいて、ステップS1410でノイズ低減処理を行い、ノイズ低減画像1413を得る。プレノイズ低減処理以外の処理については、第一の実施例と同様であるため、詳細な説明を省略する。散乱線低減処理に含まれる、ステップS1401において、プレノイズ低減処理を行う。散乱線推定処理に用いる画像にノイズが含まれていると、推定処理の結果得られる推定画像にもノイズが生じてしまうおそれがあるためである。プレノイズ低減処理は、散乱線推定モジュール221がノイズ低減モジュール223を制御して行う。ノイズ低減の手法は、公知のノイズ低減フィルタを用いて行う。たとえば、εフィルタや、売らてらるフィルタ、nl−meansである。散乱線推定処理の入力画像であるX線画像400を解析して、プレノイズ低減処理を行うか否かを判定してもよい。
第一の実施例乃至第四の実施例、及びプレノイズ低減処理に用いるノイズ低減フィルタについて図15に基づいて説明する。ここでは、ノイズ低減フィルタとしてεフィルタを用いる。式14に示すように、Vin(x,y)を入力画像として、εフィルタによる処理を行い、出力画像Vout(x,y)を得る。
Figure 0006525772
ここで、nはεフィルタのX軸方向のサイズ、mはεフィルタのY軸方向のサイズを示す。また、f(V)は式15に示す関数である。
Figure 0006525772
式15のpは放射線検出器の特性に応じて定めることができる。FPD102においては式16に示す通りである。
p=ε ・・・式16
式15で表される関数が図15である。
さらに、a(N,M)は画像の平均値を保存するための係数であり、式17に示すように、総和が1となるように設定する。
Figure 0006525772
式17を満たせば、a(N,M)はNやMの値に関わらず均一な値としてもよい。ガウス分布状に中心画素(N=0、M=0)に近いほど値を大きく重み付けしてもよい。
第一の実施例乃至第四の実施例において、ノイズ調節処理として、ノイズ低減フィルタにより最大限にノイズ成分を低減した画像と、散乱線低減画像若しくはX線画像とをαブレンド処理により合成して行っていた。各画素のノイズ低減量を調節する処理として、αブレンド処理ではなく、ノイズ低減フィルタのノイズ低減率を各画素で調節して行ってもよい。上述したεフィルタを例に説明すると、式16に示すεをノイズ低減率とノイズ標準偏差に基づいて決定することができる。すなわち、εの値を、ノイズ標準偏差が大きいほど大きく、ノイズ低減率が小さいほど大きく設定する。
第一の実施例乃至第四の実施例において、ノイズ低減率画像503といった中間的に生成される画像は、画像処理の過程で表示可能なデータとして保持しておいてもよい。その場合、ユーザは中間的に生成される画像を参照しつつ、よりユーザにとって好適な画像処理を行うことができる。また、中間的に生成される画像を、表示可能なデータとして保持しないようにしてもよい。その場合、かかる画像処理のコストを削減することができる。
第一の実施例乃至第四の実施例において、グリッドを使用して撮影したX線画像と同等の一次X線成分とノイズ成分とを含む画像を得たい場合がある。その場合は、ノイズ低減フィルタのノイズ低減率をグリッドによるノイズ低減率に近付けるとよい。また、散乱線低減画像を作成するステップにおいて、グリッドの散乱X線透過率、一次X線透過率を利用して行うとよい。X線画像から散乱X線成分を低減した散乱線低減画像のみを出力制御モジュール214と表示制御モジュール215によりたとえばモニタ106に表示させてもよい。その場合、当該散乱線低減画像を参照することにより、ユーザがユーザ調整量を入力する際に、ユーザにとってより好適なノイズ低減率となるような値を入力することが容易になる。
第一の実施例乃至第四の実施例において、ノイズ低減モジュール222は、特定の場合にノイズ低減の程度を制限するように制御してもよい。上述したように、ノイズ成分の低減と信号成分の喪失はトレードオフの関係にある。たとえば、第一のノイズ統計量に対する第二のノイズ統計量の比に基づいて、ノイズ低減の程度を制限する。当該比の値は、散乱X線の発生量が多い部位ほど低くなる。当該比の値に関して閾値を設定し、閾値を下回る比の値となる画素においてはノイズ低減の程度を制限して、ノイズ成分を低減しすぎないように制御する。比が閾値を上回る画素のα値と、比が閾値と等しい場合のα値との変化量よりも、比が閾値を下回る画素のα値と、比が閾値と等しい場合のα値との変化量が小さくなるように調節すればよい。あるいは、散乱線低減画像の中に比の値が閾値を下回る画素がある場合に、ユーザ調整量に基づいて画像全体のα値を設定する画素α値取得処理において、画像全体としてノイズ低減の程度を制限するようにα値を設定し、ノイズ成分を低減しすぎないように制御する。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
上述の実施形態における画像処理装置は単体の装置であったが、複数の情報処理装置を含む装置を互いに通信可能に組合せた画像処理システムで上述の処理を実行する形態も、本発明に含まれる。あるいは複数のモダリティで共通のサーバ装置あるいはサーバ群で、上述の処理を実行することとしてもよい。この場合、当該共通のサーバ装置は実施形態に係る画像処理装置に対応し、当該サーバ群は実施形態に係る画像処理システムに対応する。情報システム120あるいは画像処理システムを構成する複数の装置は所定の通信レートで通信可能であればよく、また同一の施設内あるいは同一の国に存在することを要しない。
また、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムのコードを読みだして実行するという形態を含む。
したがって、本実施形態に係る処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の一つである。また、コンピュータが読みだしたプログラムに含まれる指示に基づき、コンピュータで稼働しているOSなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
上述の実施形態を適宜組み合わせた形態も、本発明に含まれる。

Claims (32)

  1. 被写体に放射線を照射することにより得られる放射線画像に含まれる、前記放射線が散乱して生じた散乱線による散乱線成分を推定する推定手段と、
    前記放射線画像から取得される第一のノイズ情報と、前記散乱線成分を前記放射線画像から低減した散乱線低減画像から取得される第二のノイズ情報とに基づいて、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減手段と、
    前記散乱線成分と前記ノイズ成分とを前記放射線画像から低減した補正画像を出力する出力手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記ノイズ低減手段は、前記第一のノイズ情報を前記放射線画像の各画素値から取得される第一のノイズ統計量から取得し、前記第二のノイズ情報を前記推定手段により推定された散乱線成分を前記放射線画像から低減した散乱線低減画像の各画素値から取得される第二のノイズ統計量から取得するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記ノイズ低減手段は、前記第一のノイズ統計量に対する前記第二のノイズ統計量の比に基づいて、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減する請求項2に記載の画像処理装置。
  4. 前記ノイズ低減手段による低減の程度を調節する調節手段をさらに有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  5. 前記第一のノイズ統計量に対する前記第二のノイズ統計量の比に基づいて、前記ノイズ低減手段による低減の程度を調節する調節手段をさらに有する請求項2又は請求項3のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  6. 前記調節手段は、前記比が所定の値を下回る場合に、前記ノイズ低減手段による低減の程度を制限するように構成されていることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
  7. 前記調節手段は、前記比が所定の値を下回る画素において、前記ノイズ低減手段による低減の程度を制限するように構成されていることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
  8. 前記ノイズ低減手段は、前記散乱線低減画像に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施した画像と、前記散乱線低減画像とに基づいて、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  9. 前記散乱線低減画像に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施した画像と、前記散乱線低減画像とを、画素ごとにそれぞれ重み付けして合成することにより、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減するように構成されていることを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
  10. 前記散乱線低減画像を複数の周波数帯域の成分に分解する周波数分解手段をさらに有し、
    前記ノイズ低減手段は、前記散乱線低減画像の複数の周波数帯域の成分のそれぞれに対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施してノイズ低減された複数の周波数帯域の成分を合成した画像と、前記散乱線低減画像とに基づいて、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  11. 前記ノイズ低減手段は、前記ノイズ低減された複数の周波数帯域の成分と前記散乱線低減画像の複数の周波数帯域の成分とを、画素ごとにそれぞれ重み付けして合成して、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減するように構成されていることを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。
  12. 前記ノイズ低減手段は、前記放射線画像に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施した画像と、前記散乱線低減画像とに基づいて、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  13. 前記放射線画像に対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施した画像と、前記散乱線低減画像とを、画素ごとにそれぞれ重み付けして合成することにより、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減するように構成されていることを特徴とする請求項12に記載の画像処理装置。
  14. 前記放射線画像と前記散乱線低減画像をそれぞれ複数の周波数帯域の成分に分解する周波数分解手段をさらに有し、
    前記ノイズ低減手段は、前記放射線画像の複数の周波数帯域の成分のそれぞれに対してノイズ低減フィルタによる画像処理を施してノイズ低減された複数の周波数帯域の成分を合成した画像と、前記散乱線低減画像とに基づいて、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  15. 前記ノイズ低減手段は、前記ノイズ低減された複数の周波数帯域の成分と前記散乱線低減画像の複数の周波数帯域の成分とを、画素ごとにそれぞれ重み付けして合成して、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減するように構成されていることを特徴とする請求項14に記載の画像処理装置。
  16. 前記ノイズ低減手段は、前記散乱線低減画像から前記ノイズ成分を低減した画像と、前記散乱線低減画像とを、画素ごとにそれぞれ重み付けして合成し、
    前記調節手段は、前記比に基づいて重み付けを調節するように構成されていることを特徴とする請求項に記載の画像処理装置。
  17. 前記調節手段は、前記比と、前記放射線画像のある画素における重み付けの係数を決定する操作入力とに基づいて前記重み付けを調節するように構成されていることを特徴とする請求項16に記載の画像処理装置。
  18. 前記調節手段は、前記比と、前記比に基づいて選択される特定の画素における重み付けの係数を決定する操作入力とに基づいて前記重み付けを決定するように構成されていることを特徴とする請求項16に記載の画像処理装置。
  19. 前記調節手段は、前記比と、前記比に基づいて選択される特定の画素における重み付けの係数を決定する操作入力とに基づいて前記重み付けを決定し、前記比が所定の値をとる画素と前記比が所定の値を上回る画素との重み付けの係数の変化量よりも、前記比が所定の値をとる画素と前記比が所定の値を下回る画素との重み付けの係数の変化量が小さくなるように、前記ノイズ低減手段による低減の程度を調節するように構成されていることを特徴とする請求項16に記載の画像処理装置。
  20. 前記ノイズ低減手段は、画素値からノイズ情報を取得する関数を有し、前記関数により前記第一のノイズ情報と前記第二のノイズ情報とを取得するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項19のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  21. 被写体に放射線を照射することにより得られる放射線画像に含まれる、前記放射線が散乱して生じた散乱線による散乱線成分を推定する推定ステップと、
    前記放射線画像から、前記推定ステップで推定された散乱線成分を低減して散乱線低減画像を得る散乱線低減ステップと、
    前記放射線画像から取得される第一のノイズ情報と、前記散乱線低減画像から取得される第二のノイズ情報とに基づいて、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を前記散乱線低減画像から低減して補正画像を得るノイズ低減ステップと、
    を有することを特徴とする画像処理方法。
  22. 被写体に放射線を照射することにより得られる放射線画像に含まれる、前記放射線が散乱して生じる散乱線による散乱線成分を推定する推定ステップと、
    前記放射線画像から取得される第一のノイズ情報と、前記推定ステップで推定された散乱線成分を前記放射線画像から低減した画像から取得される第二のノイズ情報とに基づいて、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を低減してノイズ低減画像を得るノイズ低減ステップと、
    前記ノイズ低減画像から前記散乱線成分を低減する散乱線低減ステップと、を有することを特徴とする画像処理方法。
  23. 前記ノイズ成分の低減の程度を調節する調節ステップをさらに有することを特徴とする請求項21又は請求項22のいずれか一項に記載の画像処理方法。
  24. 被写体に放射線を照射することにより得られる放射線画像に含まれる、前記放射線が散乱して生じた散乱線による散乱線成分を推定する推定手段と、
    前記放射線画像から取得される第一のノイズ情報と、前記散乱線成分を前記放射線画像から低減した画像から取得される第二のノイズ情報とに基づいて、前記放射線画像に含まれるノイズ成分を前記放射線画像から低減するノイズ低減手段と、
    前記散乱線成分と前記ノイズ成分とを前記放射線画像から低減した補正画像を出力する出力手段と、を有することを特徴とする放射線撮影システム
  25. 請求項21又は請求項23のいずれか一項に記載の画像処理方法を、コンピュータに実行させるための画像処理プログラム。
  26. 被写体に放射線を照射することにより得られる放射線画像に含まれる、前記放射線が散乱して生じた散乱線による散乱線成分を推定する推定手段と、
    前記放射線画像から前記散乱線成分を低減する補正手段とを備え、
    前記補正手段は、前記放射線画像から取得される第一の統計情報と、前記放射線画像から前記散乱線成分を低減した散乱線低減画像から取得される第二の統計情報とに基づいて、前記散乱線低減画像に含まれるノイズ成分を低減することを特徴とする画像処理装置。
  27. 前記補正手段は、前記散乱線低減画像からノイズ成分を低減した画像と、前記散乱線低減画像とを合成して、補正画像を生成することを特徴とする請求項26に記載の画像処理装置。
  28. 被写体に放射線を照射することにより得られる放射線画像に含まれる、前記放射線が散乱して生じた散乱線による散乱線成分を推定する推定ステップと、
    前記放射線画像から、前記推定ステップで推定された散乱線成分を低減して散乱線低減画像を得る散乱線低減ステップと、
    前記放射線画像から取得される第一の統計情報と、前記散乱線低減画像から取得される第二の統計情報とに基づいて、前記散乱線低減画像に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減ステップと、を有することを特徴とする画像処理方法。
  29. 前記散乱線低減画像からノイズ成分を低減した画像と、前記散乱線低減画像とを合成して、補正画像を生成する補正画像生成ステップを有することを特徴とする請求項28に記載の画像処理方法。
  30. 被写体に放射線を照射することにより得られる放射線画像に含まれる、前記放射線が散乱して生じた散乱線による散乱線成分を推定する推定手段と、
    前記放射線画像から前記散乱線成分を低減する補正手段とを備え、
    前記補正手段は、前記放射線画像から取得される第一の統計情報と、前記放射線画像から前記散乱線成分を低減した散乱線低減画像から取得される第二の統計情報とに基づいて、前記散乱線低減画像に含まれるノイズ成分を低減することを特徴とする放射線撮影システム。
  31. 前記補正手段は、前記散乱線低減画像からノイズ成分を低減した画像と、前記散乱線低減画像とを合成して、補正画像を生成することを特徴とする請求項30に記載の放射線撮影システム。
  32. 請求項28に記載の画像処理方法を、コンピュータに実行させるための画像処理プログラム。
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