JP7302317B2 - 放射線画像処理装置、放射線画像処理方法及び放射線検出装置 - Google Patents
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Description
X線撮影システムは、X線を発生し被検体に向けて照射するX線発生装置、被検体を透過したX線の入線量に基づいてX線画像を撮影するX線検出装置、及び、X線検出装置の動作を制御するとともに得られたX線画像データに対して所定の処理(例えば、画像処理及び表示制御処理)を行う撮影用制御装置等を備える。
外乱ノイズは、主に、ムービンググリッド装置等の大電力装置のモーターやインバーターなどから発生し、その周波数は、商用周波数付近の低周波数帯から、MHzオーダーの高周波数帯にわたる。特に、低周波数の外乱ノイズは、高周波数の外乱ノイズに比較して、高透磁率シート等の対策部材による遮断性能が低いため、X線画像に画像ノイズとして残存しやすい。
特許文献3では、信号の読出周期と同等の周波数帯(通常、数kHz~数十kHz)の外乱ノイズに対しては、サンプルホールドタイミングを合わせることにより外乱ノイズの影響を低減しやすいが、商用周波数等の低周波数帯やMHzオーダーの高周波数帯の外乱ノイズに対しては、十分な効果が得られない虞がある。
また、特許文献4では、外乱ノイズの到来方向に基づいてノイズ発生源を特定できるが、ユーザーがノイズ発生源を遠ざけて対応する必要があるため利便性が悪く、ムービンググリッド装置のように放射線撮影に必要な装置がノイズ発生源である場合は、FPDの近傍に設置する必要があるために対応することができない。
第1方向に延在するゲート線、第2方向に延在する信号線、マトリックス状に配置された光電変換素子及び前記光電変換素子に対応して配置されたTFTスイッチを有する放射線検出装置で検出された放射線画像信号に含まれる外乱ノイズに起因するノイズ成分を除去するための放射線画像処理装置であって、
外乱ノイズを検出するノイズ検出部と、
前記ノイズ成分の前記第1方向の強度分布を示し、前記外乱ノイズの到来方向に応じて予め設定された第1プロファイルを取得する第1プロファイル取得部と、
前記ノイズ検出部の検出結果に基づいて、前記ノイズ成分の前記第1方向と交差する前記第2方向の強度分布を示す第2プロファイルを取得する第2プロファイル取得部と、
前記第1プロファイル及び前記第2プロファイルを用いて、前記放射線画像信号を補正する補正部と、を備える。
第1方向に延在するゲート線、第2方向に延在する信号線、マトリックス状に配置された光電変換素子及び前記光電変換素子に対応して配置されたTFTスイッチを有する放射線検出装置で検出された放射線画像信号に含まれる外乱ノイズに起因するノイズ成分を除去するための放射線画像処理方法であって、
前記放射線画像信号を取得する工程と、
前記外乱ノイズを検出する工程と、
前記ノイズ成分の前記第1方向の強度分布を示し、前記外乱ノイズの到来方向に応じて予め設定された第1プロファイルを取得する工程と、
前記外乱ノイズの前記第1方向と交差する前記第2方向の強度分布を示す第2プロファイルを取得する工程と、
前記第1プロファイル及び前記第2プロファイルを用いて、前記放射線画像信号を補正する工程と、を備える。
第1方向に延在するゲート線、第2方向に延在する信号線、マトリックス状に配置された光電変換素子及び前記光電変換素子に対応して配置されたTFTスイッチを有し、外乱ノイズに起因するノイズ成分を含む放射線画像信号を検出する放射線検出部と、
前記外乱ノイズを検出するノイズ検出部と、
前記ノイズ成分の前記第1方向の強度分布を示し、前記外乱ノイズの到来方向に応じて予め設定された第1プロファイルを取得する第1プロファイル取得部と、
前記外乱ノイズの前記第1方向と交差する前記第2方向の強度分布を示す第2プロファイルを取得する第2プロファイル取得部と、
前記第1プロファイル及び前記第2プロファイルを用いて、前記放射線画像信号を補正する補正部と、を備える。
図1は、本発明の一実施の形態に係る画像処理装置を適用したX線撮影システム1を示す図である。X線撮影システム1では、撮影用制御装置11及びFPD12に、本発明に係る画像処理装置が適用されている。X線撮影システム1は、X線発生装置20とX線撮影装置10との間で互いに信号等をやりとりして、両者が連携しながらX線撮影が行われる一体型の撮影システムである。
一方、ムービンググリッド装置16は、モーターを駆動源として備えており、非常に大きな交流磁界を生じるため、外乱ノイズ源となりうる。この場合、FPD12によって撮影されるX線画像には、例えば、時間方向に商用電源周波数で周期的に変動する画像ノイズが描出される。
図4Aに示す信号線ノイズ検出回路206は、すべてのゲート線GL及びバイアス線BLに接続されるダミー信号線DSL、ダミー信号線DSLと接地との間の浮遊容量に相当する容量Cin、並びに容量Cfを有する積分器AMP1を備えている。また、各ゲート線GLとダミー信号線DSLの間には、ゲート線GLと信号線SLとの間の浮遊容量に相当する容量Cgsが直列に接続され、各バイアス線BLとダミー信号線DSLの間には、バイアス線BLと信号線SLとの間の浮遊容量に相当する容量Cbsが直列に接続されている。
ダミー信号線DSLには、PD203が接続されていないので、露光の影響を受けず、信号線SLと結合したノイズ成分を正確に検出することができる。なお、信号線ノイズ検出回路206の積分器AMP1は、信号読出回路204の読出IC(ROIC)を利用してもよいし、ノイズ検出専用に設けてもよい。
図4Cに示すバイアス線ノイズ検出回路208は、容量Cfを有する積分器AMP3及びバイアス線BLと積分器AMP3の間に直列に接続される容量Cbdetを備える。
また、図5Bに示すように、ゲート線ノイズ検出回路207及びバイアス線ノイズ検出回路208において、容量Cgdet、Cbdetは、TFTパネル201の左側及び/又は右側に配置することができる。図5Bに示すように、TFTパネル201が左側有効画素領域と右側有効画素領域に分割され、それぞれに対してバイアス電源が設けられている場合、バイアス線ノイズ検出回路208は、TFTパネル201の左右両側に配置される。また、ゲート線ノイズ検出回路207は、ゲート方向に依存性があるため、TFTパネル201の左右両側に配置することで、外乱ノイズの到来方向を特定しやすくなる。
ΔN=ΔNs+ΔNg+ΔNb ・・・(1)
図4Aに示す信号線ノイズ検出回路206の出力値V1は、信号線SL、ゲート線GL及びバイアス線BLのそれぞれと結合したノイズ成分ΔNs、ΔNg、ΔNbを含み、下式(2)で表される。
V1=(Cin/Cf)×ΔNs+m×(Cgs/Cf)×ΔNg+m×(Cbs/Cf)×ΔNb ・・・(2)
図4Bに示すゲート線ノイズ検出回路207の出力値V2は、ゲート線GLと結合したノイズ成分ΔNgを含み、下式(3)で表される。
V2=(Cgdet/Cf)×ΔNg ・・・(3)
図4Cに示すバイアス線ノイズ検出回路208の出力値V3は、バイアス線BLと結合したノイズ成分ΔNbを含み、下式(4)で表される。
V3=(Cbdet/Cf)×ΔNb ・・・(4)
座標(x,y)の画素Pにおけるノイズ成分ΔN(x,y)は、水平方向の強度分布を示す水平プロファイルΔH(x)と、垂直方向(時間軸方向)の強度分布を示す垂直プロファイルΔV(y)の積で表される。具体的には、ノイズ到来方向が上、下、左、右であるときのノイズ成分ΔN1(x,y)、ΔN2(x,y)、ΔN3(x,y)、ΔN4(x,y)は、それぞれ、ΔH1(x)×ΔV(y)、ΔH2(x)×ΔV(y)、ΔH3(x)×ΔV(y)、ΔH4(x)×ΔV(y)で表される。
ここで、水平プロファイルΔH(x)は、外乱ノイズの到来方向に応じて予め設定される。一方、垂直プロファイルΔV(y)は、X線画像撮影時に得られるノイズ検出回路206~208又は3次元磁気センサー209からのノイズ検出信号ΔNdet(y)に基づいて生成される。具体的には、図7に示すように、参照画像から得られる基準垂直プロファイルΔVref(y)と、そのときのノイズ検出回路206~208又は3次元磁気センサー209からのノイズ検出信号ΔNdet(y)の相関関係(振幅比A及び位相のずれy0)を求めておく。そして、X線撮影時に得られるノイズ検出回路206~208又は3次元磁気センサー209からのノイズ検出信号ΔNdet(y)に、求めておいた振幅比A及び位相のずれy0を反映させることにより、補正に用いる垂直プロファイルΔV(y)(=A×ΔNdet(y-y0))が生成される。上述した補正処理(ノイズ除去処理)は、例えば、撮影用制御装置11で行われる。
なお、表示部103及び操作部104は、例えば、タッチパネル付きのフラットパネルディスプレイのように一体的に構成されてもよい。
撮影前にノイズ検出回路206~208及び3次元磁気センサー209(ノイズ検出部)のノイズ検出信号ΔNdet(y)と当該ノイズ検出信号ΔNdet(y)に基づく基準垂直プロファイルΔVrefの相関関係を予め取得し、撮影時に得られるノイズ検出部の検出結果と前記相関関係とに基づいて、補正に用いる垂直プロファイルΔH(x)を生成することにより、振幅や位相にずれがあっても、ノイズ検出部のノイズ検出信号ΔNdet(y)に基づいて有効画素領域における垂直プロファイルΔV(y)を精度良く生成することができる。
暗画像を利用してノイズ成分を除去するのではなく、X線撮影を行うときに同時に得られるノイズ検出信号ΔNdet(y)を利用してノイズ成分を除去するので、時間的にノイズレベルが変動する外乱ノイズ、特に、商用電源周波数等の低周波数帯、かつ、任意の方向から到来する外乱ノイズに対しても効果的である。また、外乱ノイズ源を物理的に排除する必要はないので、ユーザーの使い勝手が損なわれることもない。
10 X線撮影装置
11 撮影用制御装置(放射線画像処理装置)
12 FPD(放射線検出装置、放射線画像処理装置)
13 撮影台
14 中継器
15 グリッド
16 ムービンググリッド装置
20 X線発生装置
21 X線発生用制御装置
22 X線発生用コンソール
23 照射スイッチ
24 高電圧発生装置
25 X線管装置
106 画像処理部
106A 水平プロファイル取得部
106B 垂直プロファイル取得部
106C 補正部
201 TFTパネル(検出部)
202 TFTスイッチ
203 フォトダイオード
204 信号読出回路
205 ゲート駆動回路
206 信号線ノイズ検出回路(ノイズ検出部)
207 ゲート線ノイズ検出回路(ノイズ検出部)
208 バイアス線ノイズ検出回路(ノイズ検出部)
209 3次元磁気センサー(ノイズ検出部)
Claims (7)
- 第1方向に延在するゲート線、第2方向に延在する信号線、マトリックス状に配置された光電変換素子及び前記光電変換素子に対応して配置されたTFTスイッチを有する放射線検出装置で検出された放射線画像信号に含まれる外乱ノイズに起因するノイズ成分を除去するための放射線画像処理装置であって、
外乱ノイズを検出するノイズ検出部と、
前記ノイズ成分の前記第1方向の強度分布を示し、前記外乱ノイズの到来方向に応じて予め設定された第1プロファイルを取得する第1プロファイル取得部と、
前記ノイズ検出部の検出結果に基づいて、前記ノイズ成分の前記第1方向と交差する前記第2方向の強度分布を示す第2プロファイルを取得する第2プロファイル取得部と、
前記第1プロファイル及び前記第2プロファイルを用いて、前記放射線画像信号を補正する補正部と、
を備える放射線画像処理装置。 - 前記第1プロファイル取得部は、前記外乱ノイズの到来方向に応じて予め設定された複数の前記第1プロファイルの中から、前記ノイズ検出部の検出結果に基づいて、補正に用いる前記第1プロファイルを選択する、請求項1に記載の放射線画像処理装置。
- 前記ノイズ検出部は、前記TFTスイッチのバイアス線と結合したノイズ成分を検出するバイアス線ノイズ検出部、前記TFTスイッチの前記ゲート線と結合したノイズ成分を検出するゲート線ノイズ検出部、前記TFTスイッチの前記信号線と結合したノイズ成分を検出する信号線ノイズ検出部、及び3軸磁気センサーのうちの少なくとも一つを含む、請求項1又は2に記載の放射線画像処理装置。
- 前記放射線検出装置は、前記TFTスイッチのゲートを駆動するゲート駆動回路及び前記TFTスイッチに接続された前記信号線から信号値を読み出す信号読出回路を有し、
前記第1プロファイル取得部は、前記ゲート駆動回路を駆動していないときに前記信号読出回路で読み出される信号値に基づいて、補正に用いる前記第1プロファイルを生成する、請求項1から3のいずれか一項に記載の放射線画像処理装置。 - 前記第2プロファイル取得部は、撮影前に前記ノイズ検出部の検出結果と当該検出結果に基づく基準第2プロファイルの相関関係を予め取得し、撮影時に得られる前記ノイズ検出部の検出結果と前記相関関係とに基づいて、補正に用いる前記第2プロファイルを生成する、請求項1から4のいずれか一項に記載の放射線画像処理装置。
- 第1方向に延在するゲート線、第2方向に延在する信号線、マトリックス状に配置された光電変換素子及び前記光電変換素子に対応して配置されたTFTスイッチを有する放射線検出装置で検出された放射線画像信号に含まれる外乱ノイズに起因するノイズ成分を除去するための放射線画像処理方法であって、
前記放射線画像信号を取得する工程と、
前記外乱ノイズを検出する工程と、
前記ノイズ成分の前記第1方向の強度分布を示し、前記外乱ノイズの到来方向に応じて予め設定された第1プロファイルを取得する工程と、
前記外乱ノイズの前記第1方向と交差する前記第2方向の強度分布を示す第2プロファイルを取得する工程と、
前記第1プロファイル及び前記第2プロファイルを用いて、前記放射線画像信号を補正する工程と、
を備える放射線画像処理方法。 - 第1方向に延在するゲート線、第2方向に延在する信号線、マトリックス状に配置された光電変換素子及び前記光電変換素子に対応して配置されたTFTスイッチを有し、外乱ノイズに起因するノイズ成分を含む放射線画像信号を検出する放射線検出部と、
前記外乱ノイズを検出するノイズ検出部と、
前記ノイズ成分の前記第1方向の強度分布を示し、前記外乱ノイズの到来方向に応じて予め設定された第1プロファイルを取得する第1プロファイル取得部と、
前記外乱ノイズの前記第1方向と交差する前記第2方向の強度分布を示す第2プロファイルを取得する第2プロファイル取得部と、
前記第1プロファイル及び前記第2プロファイルを用いて、前記放射線画像信号を補正する補正部と、
を備える放射線検出装置。
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