JP7120442B2 - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線撮影装置に関し、特に、解像度を増加させる超解像処理を行うことにより、取得画像よりも解像度が高い高解像画像を生成するＸ線撮影装置に関する。

従来、解像度を増加させる超解像処理を行うことにより取得画像よりも解像度が高い高解像画像を生成するＸ線撮影装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、取得した被検体に関する複数の投影データ（取得画像）を記憶するデータ記憶部と、複数の投影データを再構成した再構成画像を生成する再構成処理部と、を備えたＸ線撮影装置が開示されている。上記特許文献１のＸ線撮影装置は、再構成画像上において超解像処理を適用する範囲をユーザが手動で指定するための入力器と、指定された超解像処理の範囲に限定して超解像処理を行う超解像処理部と、を備えている。そして、手動により超解像処理が行われた画像が１つの画像（高解像度画像）として扱われて表示される。

特開２００５－９５３２８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のような従来のＸ線撮影装置では、超解像処理を適用する範囲を限定することにより、高解像画像を生成する時間を短くできるものの、１つの画像（高解像度画像）として扱われる範囲が超解像処理が行われた範囲に限定されるため、１つの画像（高解像度画像）として扱われる範囲が元の取得画像よりも小さくなるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、高解像画像を生成する際の計算時間が長くなるのを抑制するとともに１つの画像として扱われる画像の範囲が小さくなるのを抑制しながら高解像画像を生成することが可能なＸ線撮影装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるＸ線撮影装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を、互いに１画素分よりも小さい移動量だけ平行移動させた複数の検出位置において検出する検出器と、複数の検出位置のそれぞれにおいて検出されたＸ線に基づいて、複数の取得画像を生成するとともに、複数の取得画像に基づいて、解像度を増加させる超解像処理を行うことにより、複数の取得画像よりも解像度が高い高解像画像を生成する画像処理部と、を備え、画像処理部は、取得画像において被写体が存在する第１領域に対して、超解像処理を適用するとともに、取得画像において第１領域以外の第２領域に対して、超解像処理よりも簡易な処理である画像処理による画素の補間処理を行うことにより、超解像処理が適用されることにより増加した第１領域における解像度の増加に応じて画素数を増加させるように構成されている。

この発明の一の局面によるＸ線撮影装置では、上記のように、画像処理部は、取得画像において被写体が存在する第１領域に対して、超解像処理を適用するとともに、取得画像において第１領域以外の第２領域に対して、超解像処理よりも簡易な処理により、超解像処理が適用されることにより増加した第１領域における解像度の増加に応じて画素数を増加させる。これにより、超解像処理が適用されない第２領域の解像度を、超解像処理が適用される第１領域の解像度の増加に応じて増加させることができるので、第１領域のみに超解像処理が適用された場合でも、第１領域と第２領域とを１つの画像として扱うことができる。また、画像処理部は、第１領域に対して超解像処理を適用するとともに、第２領域に対して超解像処理よりも簡易な処理により画素数を増加させるので、取得画像の全体に対して超解像処理が行われる場合と比較して、計算時間を確実に短くすることができる。これらの結果、高解像画像を生成する際の計算時間が長くなるのを抑制するとともに１つの画像として扱われる画像の範囲が小さくなるのを抑制しながら高解像画像を生成することができる。

上記一の局面によるＸ線撮影装置において、好ましくは、画像処理部は、取得画像において超解像処理が適用されない第２領域に対して、超解像処理が適用されることによる第１領域における解像度の増加による画素数の増加割合と等しい増加割合だけ画素数を増加させるように構成されている。このように構成すれば、第１領域と第２領域との画素の大きさが同じになるので、超解像処理が行われた後の第１領域と第２領域とを含む画像を、容易に、１つの画像（高解像画像）として扱うことができる。

この場合、好ましくは、画像処理部は、第２領域に対して、画像処理による画素の補間処理を行うことにより上記増加割合だけ画素数を増加させるように構成されている。このように構成すれば、超解像処理と比べて簡易な処理である画素の補間処理により容易に画素間に画素を補間することができるので、容易に上記増加割合だけ画素数を増加させることができる。

上記一の局面によるＸ線撮影装置において、好ましくは、画像処理部は、第１領域に対して、逐次近似演算を用いた超解像処理を適用するように構成されている。ここで、逐次近似演算を用いた超解像処理は、超解像処理の手法において特に演算時間が長い。すなわち、比較的長い演算時間を要する逐次近似演算を用いた超解像処理を行う場合でも、上記一の局面によるＸ線撮影装置のように構成することによって、高解像画像を生成する際の計算時間が長くなるのを抑制するとともに１つの画像として扱われる画像の範囲が小さくなるのを抑制しながら高解像画像を生成することができる。

上記一の局面によるＸ線撮影装置において、好ましくは、画像処理部は、取得画像の画像データに基づいて、第１領域を画像処理により取得するように構成されている。このように構成すれば、画像処理部が画像処理により自動で第１領域を取得することができるので、画像処理部は、ユーザが手動で第１領域を設定することなく、第１領域に対して超解像処理を適用することができる。

この場合、好ましくは、画像処理部は、取得画像における輝度値の大きさまたは空間周波数の大きさに基づいて、第１領域を取得するように構成されている。ここで、画像において被写体が存在する領域は、被写体が存在しない領域と比較して、輝度値が大きくなる（または、小さくなる）。また、画像において被写体が存在する領域と被写体が存在しない領域との境界部では、輝度値および空間周波数が大きく変化する。したがって、上記のように構成すれば、画像処理部は、取得画像の画像データに基づいて、容易に第１領域を取得することができる。なお、「空間周波数」とは、単位長に含まれる構造の繰り返しの多さを表す。たとえば、画像において空間周波数が高い場合、エッジなどの突然の変化が生じていることを意味する。

上記一の局面によるＸ線撮影装置において、好ましくは、検出器は、Ｘ線源から照射されたＸ線を、回転軸を中心として回転しながら複数の方向から検出するように構成されており、画像処理部は、複数の方向のそれぞれから検出されたＸ線に基づいて、複数の２次元の取得画像を生成するとともに、複数の２次元の取得画像を再構成した３次元の再構成画像を生成するように構成されており、３次元の再構成画像のデータに基づいて、ユーザにより、第１領域が設定されるように構成されている。ここで、複数の２次元の取得画像を再構成した３次元の再構成画像は、３次元のボクセルデータとして構成されているので、３次元の再構成画像から任意の断面を切り出すことができる。したがって、上記のように構成すれば、３次元の再構成画像から任意の断面を切り出した互いに異なる方向から見た少なくとも２つの画像に対して領域を設定することにより、３次元のボクセルデータに対する第１領域を設定することができる。そして、３次元のボクセルデータを、複数の２次元のピクセルデータに変換することにより、複数の２次元のピクセルデータに対する第１領域を設定することができる。すなわち、少なくとも２つの画像に対して第１領域を設定するだけで、３次元の再構成画像の生成に用いられた複数の２次元の取得画像の内の多くの取得画像に対して第１領域を設定することができる。その結果、再構成画像を生成するための２次元の取得画像の内の多くの取得画像に対して、１つずつ第１領域を設定する場合と比較して、ユーザが第１領域を設定する作業負担を抑制することができる。なお、３次元の再構成画像の生成には、一般的に、多く（たとえば、数百～数千枚）の２次元の取得画像が用いられる。

この場合、好ましくは、画像処理部は、３次元の再構成画像から任意の断面を切り出した互いに異なる方向から見た少なくとも２つの２次元の断面画像においてユーザにより設定された領域に対応する３次元の再構成画像における領域を第１領域として設定するとともに、第１領域が設定された３次元の再構成画像を複数の２次元の取得画像に変換することにより、複数の２次元の取得画像における第１領域を設定するように構成されている。このように構成すれば、少なくとも２つの画像に対して第１領域を設定するだけで、２次元の取得画像の内の多くの取得画像に対して確実に第１領域を設定することができるので、２次元の取得画像の内の多くの取得画像に対して、１つずつ第１領域を設定する場合と比較して、ユーザが第１領域を設定する作業負担を確実に抑制することができる。

本発明によれば、上記のように、高解像画像を生成する際の計算時間が長くなるのを抑制するとともに１つの画像として扱われる画像の範囲が小さくなるのを抑制しながら高解像画像を生成することができる。

本発明の第１実施形態によるＸ線撮影装置の全体構成を示したＹ方向から見た図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線撮影装置の全体構成を示したＸ方向から見た図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線撮影装置におけるＸ線の検出位置を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線撮影装置により撮影されたＸ線透視画像を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線撮影装置における高解像画像の生成を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線撮影装置における再構成画像の生成を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線撮影装置における第１領域の設定を説明するための図である。 本発明の第２実施形態によるＸ線撮影装置における第１領域の設定を説明するための図である。 本発明の第３実施形態によるＸ線撮影装置における再構成画像から切り出した断面画像を説明するための図である。 本発明の第３実施形態によるＸ線撮影装置における第１領域の設定を説明するための図である。 本発明の第３実施形態によるＸ線撮影装置における第１領域が設定されたＸ線透視画像を説明するための図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１～図７を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線撮影装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、Ｘ線撮影装置１００は、Ｘ線源１と、検出器２と、回転ステージ３と、検出器移動機構４と、処理ユニット５と、表示部６と、を備えている。

Ｘ線撮影装置１００では、Ｘ線源１と、回転ステージ３と、検出器２とが、Ｘ線源１と検出器２とを結ぶ方向（Ｚ方向）に、この順に並んで配置されている。本明細書では、Ｘ線源１から検出器２に向かう方向をＺ２方向、その逆方向をＺ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内方向のうちの回転ステージ３が並進移動する方向をＹ方向とする。また、Ｚ方向およびＹ方向と直交する方向をＸ方向とする。

Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させることが可能なＸ線発生装置である。Ｘ線源１は、発生させたＸ線をＺ２方向に照射するように構成されている。

検出器２は、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換する。検出器２は、マトリクス状にＸ方向およびＹ方向に所定の周期Ｌ１で並んで配列された複数の検出素子２ａを含む検出面２ｂを有する。検出器２は、複数の検出素子２ａのそれぞれに対応するように配置されるとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換する複数の変換素子（図示せず）を含む。検出器２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器２で変換された検出信号（電気信号）は、処理ユニット５が備える画像処理部５ｂ（後述する）に送られる。

回転ステージ３は、被写体Ｓを載置する載置面３ａ（図２参照）を有する。回転ステージ３は、ＸＺ平面内において、Ｙ方向に沿った回転軸９０周りに３６０度回転移動することが可能に構成されている。また、図２に示すように、回転ステージ３は、Ｙ方向に並進移動することが可能に構成されている。これにより、第１実施形態では、検出器２は、Ｘ線源１から照射されたＸ線を、Ｙ方向を回転軸として回転しながら（ＸＺ平面内の）複数の方向から検出する検出動作と、Ｙ方向への平行移動とを、交互に繰り返し行うことにより、断層撮影を行うことが可能に構成されている。すなわち、Ｘ線撮影装置１００は、いわゆるノンヘリカルスキャン型の断層撮影を行うことが可能な撮影装置である。

図１および図２に示すように、検出器移動機構４は、検出器２を、検出素子２ａよりも小さい移動量だけＸ方向およびＹ方向にそれぞれ移動させることが可能に構成されている。これにより、図３に示すように、検出器移動機構４は、検出器２を、第１位置Ｐ１と、第２位置Ｐ２と、第３位置Ｐ３と、第４位置Ｐ４との間で移動させることが可能である。第２位置Ｐ２は、第１位置Ｐ１から距離Ｌ２だけＸ方向へ平行移動させた位置である。第３位置Ｐ３は、第１位置Ｐ１から距離Ｌ３だけＹ方向へ平行移動させた位置である。第４位置Ｐ４は、第１位置Ｐ１から距離Ｌ３だけＹ方向における第３位置Ｐ３と同じ側へ平行移動させた位置である。距離Ｌ２および距離Ｌ３は、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向において、検出素子２ａの１つ分の大きさ（検出素子２ａが並ぶ周期）Ｌ１よりも小さい距離である。すなわち、Ｘ線撮影装置１００では、検出器２は、Ｘ線源１から照射されたＸ線を、互いに１画素Ｅａ（Ｅ）（図５参照）分よりも小さい移動量だけ平行移動させた複数の検出位置Ｐにおいて検出することが可能に構成されている。

処理ユニット５は、制御部５ａと、画像処理部５ｂと、を備えている。

制御部５ａは、回転ステージ３および検出器移動機構４の動作を制御するように構成されている。制御部５ａは、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。

画像処理部５ｂは、検出器２から送られた検出信号に基づいて、Ｘ線透視画像Ｉａ（図４参照）を生成するように構成されている。画像処理部５ｂは、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプロセッサを含む。なお、Ｘ線透視画像Ｉａ（図４参照）における各画素Ｅａ（Ｅ）（図５参照）のデータは、それぞれ、検出器２の各検出素子２ａで検出されたＸ線量に対応する。なお、Ｘ線透視画像Ｉａは、特許請求の範囲の「取得画像」の一例である。

また、画像処理部５ｂは、複数の検出位置Ｐのそれぞれにおいて検出されたＸ線に基づいて、複数のＸ線透視画像Ｉａを生成するとともに、複数のＸ線透視画像Ｉａに基づいて、複数のＸ線透視画像Ｉａよりも解像度が高い高解像画像５０（図５参照）を生成するように構成されている。なお、画像処理部５ｂは、複数のＸ線透視画像Ｉａに基づいて、解像度を増加させる超解像処理を行うことにより、高解像画像５０を生成するように構成されている。

具体的には、図４に示すように、画像処理部５ｂは、第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、第３位置Ｐ３および第４位置Ｐ４において検出されたＸ線に基づいて、それぞれ、Ｘ線透視画像Ｉａとして、Ｘ線透視画像１０、２０、３０および４０を生成する。Ｘ線透視画像１０は、回転ステージ３によりＸＺ平面内の撮影方向およびＹ方向の撮影位置の少なくとも一方が互いに異なるＸ線透視画像１１、１２、１３、１４、…を含む。Ｘ線透視画像２０は、回転ステージ３の動作によりＸＺ平面内の撮影方向およびＹ方向の撮影位置の少なくとも一方が互いに異なるＸ線透視画像２１、２２、２３、２４、…を含む。Ｘ線透視画像３０は、回転ステージ３の動作によりＸＺ平面内の撮影方向およびＹ方向の撮影位置の少なくとも一方が互いに異なるＸ線透視画像３１、３２、３３、３４、…を含む。Ｘ線透視画像４０は、回転ステージ３の動作によりＸＺ平面内の撮影方向およびＹ方向の撮影位置の少なくとも一方が互いに異なるＸ線透視画像４１、４２、４３、４４、…を含む。

そして、図５に示すように、画像処理部５ｂは、Ｘ線透視画像１０、２０、３０および４０に対して、超解像処理を行うことにより、Ｘ線透視画像１０、２０、３０および４０よりも解像度が高くなった高解像画像５０を生成する。超解像処理が行われた高解像画像５０は、Ｘ線透視画像１０、２０、３０および４０の画素Ｅａ（Ｅ）の大きさよりも小さい画素Ｅｂ（Ｅ）を有する。なお、Ｘ線撮影装置２００では、画像処理部５ｂは、逐次近似演算を用いた最適化手法により、超解像処理を行うように構成されている。逐次近似演算は、たとえば、ＩＢＰ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｂａｃｋｗａｒｄ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法である。

また、図６に示すように、画像処理部５ｂは、複数の２次元の高解像画像５０（５１、５２、５３、５４、…）を再構成した３次元の再構成画像６０を生成するように構成されている。高解像画像５１、５２、５３、５４、…は、それぞれ、（２次元の）ピクセルデータを有する。高解像画像５１は、Ｘ線透視画像１１、２１、３１および４１に対して、超解像処理を行うことにより生成されている。高解像画像５２は、Ｘ線透視画像１２、２２、３２および４２に対して、超解像処理を行うことにより生成されている。高解像画像５３は、Ｘ線透視画像１３、２３、３３および４３に対して、超解像処理を行うことにより生成されている。高解像画像５４は、Ｘ線透視画像１４、２４、３４および４４に対して、超解像処理を行うことにより生成されている。再構成画像６０は、（３次元の）ボクセルデータを有する。なお、Ｘ線撮影装置１００では、多く（たとえば、数百～数千枚）の２次元の高解像画像５０を再構成して３次元の再構成画像６０が生成される。

表示部６は、画像処理部５ｂにより生成された画像（Ｘ線透視画像Ｉａ、高解像画像５０、再構成画像６０、等）を表示することが可能に構成されている。表示部６は、たとえば、液晶ディスプレイなどのモニタである。

ここで、図７に示すように、第１実施形態では、画像処理部５ｂは、Ｘ線透視画像Ｉａにおいて被写体Ｓが存在する第１領域Ａ１（たとえば、四角形状の領域）に対して、超解像処理を適用するように構成されている。また、画像処理部５ｂは、Ｘ線透視画像Ｉａにおいて第１領域Ａ１以外の第２領域Ａ２（たとえば、枠形状の領域）に対して、超解像処理よりも簡易な処理により、超解像処理が適用されることにより増加した第１領域Ａ１における解像度の増加に応じて画素数を増加させるように構成されている。

詳細には、画像処理部５ｂは、第２領域Ａ２に対して、超解像処理が適用されることによる第１領域Ａ１における解像度の増加による画素数の増加割合と等しい増加割合だけ画素数を増加させるように構成されている。また、画像処理部５ｂは、第２領域Ａ２に対して、画像処理による画素Ｅの補間処理を行うことにより上記増加割合だけ画素数を増加させるように構成されている。

具体的には、Ｘ線撮影装置１００では、ユーザにより、操作部（図示しない）を介して、表示部６（図１参照）に表示されたＸ線透視画像Ｉａにおいて超解像処理を適用する第１領域Ａ１が選択される。画像処理部６ｂは、ユーザにより選択されたＸ線透視画像Ｉａにおける第１領域Ａ１に対して超解像処理を行う。また、画像処理部６ｂは、Ｘ線透視画像Ｉａにおける第１領域Ａ１以外の第２領域Ａ２に対して、超解像処理により第１領域Ａ１において増加した分だけ画素数を増加させるように、第１領域Ａ１における画素Ｅの補間処理を行う。たとえば、第１領域Ａ１において、画素数が４倍になった場合、第２領域Ａ２の画素数が４倍になるように画素Ｅの補間処理を行う。なお、画素Ｅの補間処理は、最近傍補間、双一次補間、などの比較的計算負荷の低い処理が好ましい。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、画像処理部５ｂを、Ｘ線透視画像Ｉａにおいて被写体Ｓが存在する第１領域Ａ１に対して、超解像処理を適用するように構成する。また、画像処理部５ｂを、Ｘ線透視画像Ｉａにおいて第１領域Ａ１以外の第２領域Ａ２に対して、超解像処理よりも簡易な処理により、超解像処理が適用されることにより増加した第１領域Ａ１における解像度の増加に応じて画素数を増加させるように構成する。これにより、超解像処理が適用されない第２領域Ａ２の解像度を、超解像処理が適用される第１領域Ａ１の解像度の増加に応じて増加させることができるので、第１領域Ａ１のみに超解像処理が適用された場合でも、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とを１つの画像として扱うことができる。また、画像処理部５ｂは、第１領域Ａ１に対して超解像処理を適用するとともに、第２領域Ａ２に対して超解像処理よりも簡易な処理により画素数を増加させるので、Ｘ線透視画像Ｉａの全体に対して超解像処理が行われる場合と比較して、計算時間を確実に短くすることができる。これらの結果、高解像画像５０を生成する際の計算時間が長くなるのを抑制するとともに１つの画像として扱われる画像の範囲が小さくなるのを抑制しながら高解像画像５０を生成することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部５ｂを、Ｘ線透視画像Ｉａにおいて超解像処理が適用されない第２領域Ａ２に対して、超解像処理が適用されることによる第１領域Ａ１における解像度の増加による画素数の増加割合と等しい増加割合だけ画素数を増加させるように構成する。これにより、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との画素Ｅの大きさが同じになるので、超解像処理が行われた後の第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とを含む画像を、容易に、１つの画像（高解像画像５０）として扱うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部５ｂを、第２領域Ａ２に対して、画像処理による画素Ｅの補間処理を行うことにより上記増加割合だけ画素数を増加させるように構成する。これにより、超解像処理と比べて簡易な処理である画素Ｅの補間処理により容易に画素Ｅ間に画素Ｅを補間することができるので、容易に上記増加割合だけ画素数を増加させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部５ｂを、第１領域Ａ１に対して、逐次近似演算を用いた超解像処理を適用するように構成する。これにより、比較的長い演算時間を要する逐次近似演算を用いた超解像処理を行う場合でも、高解像画像５０を生成する際の計算時間が長くなるのを抑制するとともに１つの画像として扱われる画像の範囲が小さくなるのを抑制しながら高解像画像５０を生成することができる。

［第２実施形態］
図１および図８を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、ユーザにより超解像処理を適用する第１領域Ａ１が選択されるように構成された第１実施形態と異なり、画像処理部６ｂが第１領域Ａ１を自動で設定するように構成した例について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。

図１に示すように、本発明の第２実施形態によるＸ線撮影装置２００は、処理ユニット２０５を備えている。処理ユニット２０５は、画像処理部２０５ｂを備えている。

図２に示すように、第２実施形態では、画像処理部２０５ｂは、Ｘ線透視画像Ｉａの画像データに基づいて、第１領域Ａ２１を画像処理により取得するように構成されている。詳細には、画像処理部２０５ｂは、Ｘ線透視画像Ｉａにおける輝度値の大きさに基づいて、第１領域Ａ２１を取得するように構成されている。

具体的には、画像処理部２０５ｂは、Ｘ線透視画像Ｉａにおける輝度値の大きさ自体または輝度値の大きさの変化のいずれかにより、被写体Ｓが存在するか否かを判断して、第１領域Ａ２１を取得する。すなわち、被写体Ｓが存在する領域は、被写体Ｓが存在しない領域よりも輝度値が大きくなるので、画像処理部２０５ｂは、Ｘ線透視画像Ｉａにおいて、画像処理により比較的輝度値が大きい画素Ｅが連続している領域を探すことにより、被写体Ｓが存在するか否かを判断する。また、被写体Ｓが比較的鮮明に映り込んでいる場合には、Ｘ線透視画像Ｉａにおいて被写体Ｓが存在する領域と被写体Ｓが存在しない領域との境界が、輝度値の大きさに比較的明瞭に表れる（輝度値の大きさの変化が大きい）ので、画像処理部２０５ｂは、画像処理によるエッジ検出により、被写体Ｓが存在するか否かを判断する。なお、第１領域Ａ２１は、被写体Ｓのエッジよりも数画素Ｅ分、被写体Ｓのエッジから離間した画素Ｅにより被写体Ｓを取り囲む領域（つまり、被写体Ｓよりも少し大きな領域）である。

なお、第２実施形態によるＸ線撮影装置２００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、画像処理部２０５ｂを、Ｘ線透視画像Ｉａの画像データに基づいて、第１領域Ａ２１を画像処理により取得するように構成する。これにより、画像処理部２０５ｂが画像処理により自動で第１領域Ａ２１を取得することができるので、画像処理部２０５ｂは、ユーザが手動で第１領域Ａ２１を設定することなく、第１領域Ａ２１に対して超解像処理を適用することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、画像処理部２０５ｂを、Ｘ線透視画像Ｉａにおける輝度値の大きさに基づいて、第１領域Ａ２１を取得するように構成する。これにより、画像処理部２０５ｂは、Ｘ線透視画像Ｉａの画像データに基づいて、容易に第１領域Ａ２１を取得することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［第３実施形態］
図１、図９～図１１を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、ユーザにより表示部６（図１参照）に表示されたＸ線透視画像Ｉａにおいて第１領域Ａ１が選択されるように構成された第１実施形態と異なり、ユーザにより表示部６に表示された再構成画像３６０（図９参照）のデータに基づいて第１領域Ａ３１が選択されるように構成した例について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。

図１に示すように、本発明の第３実施形態によるＸ線撮影装置３００は、処理ユニット３０５を備えている。処理ユニット３０５は、画像処理部３０５ｂを備えている。

図９に示すように、第３実施形態では、画像処理部３０５ｂは、３次元の再構成画像３６０のデータに基づいてユーザにより設定された領域Ａ３１ａ（図１０参照）、Ａ３１ｂ（図１０参照）に基づいて、第１領域Ａ３１（図１０参照）を設定するように構成されている。詳細には、画像処理部３０５ｂは、３次元の再構成画像３６０から任意の断面を切り出した互いに異なる方向から見た２つの２次元の断面画像７０において、ユーザにより設定された領域Ａ３１ａ、Ａ３１ｂに対応する３次元の再構成画像３６０における領域を第１領域Ａ３１として設定するように構成されている。そして、画像処理部３０５ｂは、第１領域Ａ３１が設定された３次元の再構成画像３６０を複数の２次元のＸ線透視画像Ｉａに変換することにより、複数の２次元のＸ線透視画像Ｉａにおける第１領域Ａ３１を設定するように構成されている。なお、図９では、被写体Ｓが板形状を有する例を示している。

具体的には、画像処理部３０５ｂは、超解像処理を行う前に、複数の２次元のＸ線透視画像Ｉａを再構成した３次元の再構成画像３６０を生成する。複数の２次元のＸ線透視画像Ｉａは、たとえば、複数のＸ線透視画像１０（１１、１２、１３、１４、…）である。

Ｘ線撮影装置３００では、ユーザにより、操作部（図示しない）を介して、表示部６（図１参照）に表示された再構成画像３６０において任意の断面が選択される。画像処理部３０５ｂは、ユーザにより選択された断面を切り出した断面画像７０を生成して、生成した断面画像７０を、表示部６（図１参照）に表示させる。なお、図９では、再構成画像３６０において、断面画像７０として、Ａ方向から見た断面を切り出した断面画像７０ａと、Ｂ方向から見た断面を切り出した断面画像７０ｂと、を示している。

図１０に示すように、ユーザにより、操作部（図示しない）を介して、表示部６（図１参照）に表示された断面画像７０ａおよび７０ｂにおいて、それぞれ、領域Ａ３１ａおよびＡ３１ｂが選択される。画像処理部３０５ｂは、断面画像７０ａおよび７０ｂにおいて選択された領域Ａ３１ａおよびＡ３１ｂに基づいて、再構成画像３６０における第１領域Ａ３１を設定する。

図１１に示すように、画像処理部３０５ｂは、３次元の再構成画像３６０における第１領域Ａ３１を、再構成画像３６０の再構成に用いた２次元の複数の２次元のＸ線透視画像Ｉａに反映させる（３次元のボクセルデータを複数の２次元のピクセルデータに変換する）。また、画像処理部３０５ｂは、Ｘ線透視画像Ｉａにおいて、第１領域Ａ３１以外の領域を第２領域Ａ３２に設定する。これにより、複数の２次元のＸ線透視画像Ｉａに対して、第１領域Ａ３１および第２領域Ａ３２が設定される。

なお、図９に示すように、Ａ方向から見た断面を切り出した断面画像７０ａは、画像中に占める被写体Ｓの面積が比較的大きく、Ｂ方向から見た断面を切り出した断面画像７０ｂは、画像中に占める被写体Ｓの面積が比較的小さい。このように、様々な方向から見た際の画像において超解像処理を行う範囲を異ならせることにより、第１領域Ａ３１を適切に設定することができるので、効果的に、高解像画像５０を生成する際の計算時間を短くすることが可能になる。

なお、第３実施形態によるＸ線撮影装置３００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、検出器２を、Ｘ線源１から照射されたＸ線を、回転軸９０を中心として回転しながら複数の方向から検出するように構成する。そして、画像処理部３０５ｂを、複数の方向のそれぞれから検出されたＸ線に基づいて、複数の２次元のＸ線透視画像Ｉａを生成するとともに、複数の２次元のＸ線透視画像Ｉａを再構成した３次元の再構成画像３６０を生成するように構成する。そして、画像処理部３０５ｂを、３次元の再構成画像３６０のデータに基づいて、ユーザにより、第１領域Ａ３１が設定されるように構成する。これにより、３次元の再構成画像３６０から任意の断面を切り出した互いに異なる方向から見た少なくとも２つの画像に対してそれぞれ領域Ａ３１ａおよびＡ３１ｂを設定することにより、３次元のボクセルデータに対する第１領域Ａ３１を設定することができる。そして、３次元のボクセルデータを、複数の２次元のピクセルデータに変換することにより、複数の２次元のピクセルデータに対する第１領域Ａ３１を設定することができる。すなわち、少なくとも２つの画像に対して領域Ａ３１ａ、Ａ３１ｂを設定するだけで、３次元の再構成画像３６０の生成に用いられた複数の２次元のＸ線透視画像Ｉａの内の多くのＸ線透視画像Ｉａに対して第１領域Ａ３１を設定することができる。その結果、再構成画像３６０を生成するための２次元のＸ線透視画像Ｉａの内の多くのＸ線透視画像Ｉａに対して、１つずつ第１領域Ａ３１を設定する場合と比較して、ユーザが第１領域Ａ３１を設定する作業負担を抑制することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、画像処理部３０５ｂを、３次元の再構成画像３６０から任意の断面を切り出した互いに異なる方向から見た２つの２次元の断面画像７０においてユーザにより設定された領域Ａ３１ａ、Ａ３１ｂに対応する３次元の再構成画像３６０における領域を第１領域Ａ３１として設定するとともに、第１領域Ａ３１が設定された３次元の再構成画像３６０を複数の２次元のＸ線透視画像Ｉａに変換することにより、複数の２次元のＸ線透視画像Ｉａにおける領域Ａ３１を設定するように構成する。これにより、２つの画像に対して領域Ａ３１ａ、Ａ３１ｂを設定するだけで、２次元のＸ線透視画像Ｉａの内の多くのＸ線透視画像Ｉａに対して確実に第１領域Ａ３１を設定することができるので、２次元のＸ線透視画像Ｉａの内の多くのＸ線透視画像Ｉａに対して、１つずつ第１領域Ａ３１を設定する場合と比較して、ユーザが第１領域Ａ３１を設定する作業負担を確実に抑制することができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第２実施形態では、画像処理部２０５ｂを、Ｘ線透視画像Ｉａにおける輝度値の大きさに基づいて、第１領域Ａ２１を取得するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像処理部を、Ｘ線透視画像における空間周波数の大きさに基づいて、第１領域を取得するように構成してもよい。すなわち、画像において（単位長に含まれる構造の繰り返しの多さを表す）空間周波数が高い場合、エッジなどの突然の変化が生じていることを意味するので、画像処理部は、画像解析により、空間周波数が高い部分を、第１領域と判断すればよい。

また、上記第３実施形態では、Ｘ線撮影装置３００を、３次元の再構成画像３６０から任意の断面を切り出した互いに異なる方向から見た２つの２次元の断面画像７０において、ユーザにより領域３１ａ、３１ｂが設定されるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｘ線撮影装置を、３次元の再構成画像から任意の断面を切り出した互いに異なる方向から見た３つ以上の２次元の断面画像において、ユーザにより領域が設定されるように構成してもよい。なお、Ｘ線透視画像における領域を第１領域として設定するために適切な互いに異なる方向から見た２次元の断面画像の枚数は、被写体の形状によって異なる。

また、上記第３実施形態では、画像処理部３０５ｂを、３次元の再構成画像３６０のデータに基づいて、ユーザにより、第１領域Ａ３１が設定されるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像処理部を、３次元の再構成画像のデータに基づいて、自動で第１領域を設定するように構成してもよい。その場合、上記第２実施形態のように、第１領域を画像処理により取得するように構成すればよい。

また、上記第１～第３実施形態では、画像処理部５ｂ（２０５ｂ、３０５ｂ）を、逐次近似演算を用いた最適化手法により超解像処理を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像処理部を、逐次近似演算以外の手法を用いた超解像処理を行うように構成してもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、画像処理部５ｂ（２０５ｂ、３０５ｂ）を、Ｘ線透視画像Ｉａにおいて超解像処理が適用されない第２領域Ａ２（Ａ２２、Ａ３２）に対して、超解像処理が適用されることによる第１領域Ａ１（Ａ２１、Ａ３１）における解像度の増加による画素数の増加割合と等しい増加割合だけ画素数を増加させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２領域に対して、超解像処理が適用されることによる第１領域における解像度の増加による画素数の増加割合と異なる増加割合分、画素数を増加させるように構成してもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、画像処理部５ｂ（２０５ｂ、３０５ｂ）を、４つのＸ線透視画像Ｉａ（Ｘ線透視画像１０、２０、３０および４０）に基づいて高解像画像５０を生成するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、２つまたは３つのＸ線透視画像に基づいて超解像画像を生成するように構成してもよいし、５つ以上のＸ線透視画像に基づいて高解像画像を生成するように構成してもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、ノンヘリカルスキャン型の断層撮影を行うＸ線撮影装置１００（２００、３００）において、高解像画像５０を生成するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ヘリカルスキャン型の断層撮影を行うＸ線撮影装置において、高解像画像を生成するように構成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、断層撮影を行うＸ線撮影装置１００（２００、３００）において、高解像画像５０を生成するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、断層撮影を行わないＸ線撮影装置において、高解像画像を生成するように構成してもよい。

１ Ｘ線源
２ 検出器
５ｂ、２０５ｂ、３０５ｂ 画像処理部
５０（５１、５２、５３、５４） 高解像画像
６０、３６０ 再構成画像
７０（７０ａ、７０ｂ）、 断面画像
９０ 回転軸
１００、２００、３００ Ｘ線撮影装置
Ａ１、Ａ２１、Ａ３１ 第１領域
Ａ２、Ａ２２、Ａ３２ 第２領域
Ｅ（Ｅａ、Ｅｂ） 画素
Ｉｃ（１０（１１、１２、１３、１４）、２０（２１、２２、２３、２４）、３０（３１、３２、３３、３４）、４０（４１、４２、４３、４４）） Ｘ線透視画像（取得画像）
Ｐ 検出位置
Ｓ 被写体

Claims (8)

1. Ｘ線源と、
   前記Ｘ線源から照射されたＸ線を、互いに１画素分よりも小さい移動量だけ平行移動させた複数の検出位置において検出する検出器と、
   複数の前記検出位置のそれぞれにおいて検出されたＸ線に基づいて、複数の取得画像を生成するとともに、前記複数の取得画像に基づいて、解像度を増加させる超解像処理を行うことにより、前記複数の取得画像よりも解像度が高い高解像画像を生成する画像処理部と、
   を備え、
   前記画像処理部は、前記取得画像において被写体が存在する第１領域に対して、前記超解像処理を適用するとともに、前記取得画像において前記第１領域以外の第２領域に対して、前記超解像処理よりも簡易な処理である画像処理による画素の補間処理を行うことにより、前記超解像処理が適用されることにより増加した前記第１領域における解像度の増加に応じて画素数を増加させるように構成されている、Ｘ線撮影装置。
2. 前記画像処理部は、前記取得画像において前記超解像処理が適用されない前記第２領域に対して、前記超解像処理が適用されることによる前記第１領域における解像度の増加による画素数の増加割合と等しい増加割合だけ画素数を増加させるように構成されている、請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 前記画像処理部は、前記第２領域に対して、前記画像処理による画素の補間処理を行うことにより前記増加割合だけ画素数を増加させるように構成されている、請求項２に記載のＸ線撮影装置。
4. 前記画像処理部は、前記第１領域に対して、逐次近似演算を用いた前記超解像処理を適用するように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
5. 前記画像処理部は、前記取得画像の画像データに基づいて、前記第１領域を画像処理により取得するように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
6. 前記画像処理部は、前記取得画像における輝度値の大きさまたは空間周波数の大きさに基づいて、前記第１領域を取得するように構成されている、請求項５に記載のＸ線撮影装置。
7. 前記検出器は、前記Ｘ線源から照射されたＸ線を、回転軸を中心として回転しながら複数の方向から検出するように構成されており、
   前記画像処理部は、複数の方向のそれぞれから検出されたＸ線に基づいて、複数の２次元の前記取得画像を生成するとともに、前記複数の２次元の取得画像を再構成した３次元の再構成画像を生成するように構成されており、
   前記３次元の再構成画像のデータに基づいて、ユーザにより、前記第１領域が設定されるように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
8. 前記画像処理部は、前記３次元の再構成画像から任意の断面を切り出した互いに異なる方向から見た少なくとも２つの２次元の断面画像においてユーザにより設定された領域に対応する前記３次元の再構成画像における領域を前記第１領域として設定するとともに、前記第１領域が設定された前記３次元の再構成画像を前記複数の２次元の取得画像に変換することにより、前記複数の２次元の取得画像における前記第１領域を設定するように構成されている、請求項７に記載のＸ線撮影装置。

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