JPH0440911B2

JPH0440911B2 -

Info

Publication number: JPH0440911B2
Application number: JP57060544A
Authority: JP
Inventors: Michitaka Honda
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-04-12
Filing date: 1982-04-12
Publication date: 1992-07-06
Also published as: JPS58178675A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、被写体を透過したＸ線を２次元平面
的に検出しその検出情報に基づいて被写体のＸ線
透過像を得るＸ線撮像装置のボケ修正方法および
その装置に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

従来、Ｘ線撮像において、焦点によるボケ、撮
像管によるボケ等の除去はあまりなされていなか
つた。また電子計算機を用いた画像処理装置では
単に空間周波数についての２次元ハイパスフイル
タとしての画像処理が行なわれているにすぎずハ
イパスフイルタを構成する係数は、観察者が見易
いように適当に決められていた。しかもそのフイ
ルタ処理には多くの演算回数を必要としていた。

〔発明の目的〕

本発明は、Ｘ線焦点の強度分布を検討し、その
分布および後に続く装置の周波数特性を考慮して
理論的なボケ修正を行ない、さらに従来に比し容
易にしかも高速にボケ修正を行ない得るＸ線撮像
装置のボケ修正方法およびその装置を提供するこ
とを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係る第１の発明は方法の発明であり、
その特徴とするところは、２次元の各座標軸毎の
第１および第２のＸ線強度分布から表され得る２
次元Ｘ線強度分布の存するＸ線焦点から放射する
Ｘ線を被写体に照射し被写体を透過したＸ線を２
次元的に検出し該検出情報に基づいて被写体のＸ
線透過像を得るＸ線撮像装置のボケ修正方法にお
いて、前記透過Ｘ線２次元検出情報について予め
前記第１および第２のＸ線強度分布に応じたボケ
関数より求めたボケ修正用フイルタ関数に基づき
２次元の各座標軸毎に一次元フイルタ処理を施し
てボケ修正を行なうことにある。

そして、本発明に係る第２の発明は前記方法の
実施に直接使用する装置の発明であり、その特徴
とするところは、２次元の各座標軸毎の第１およ
び第２のＸ線強度分布から表され得る２次元Ｘ線
強度分布の存するＸ線焦点を有するＸ線発生装置
からＸ線を発生させ被写体を透過したＸ線を２次
元平面的に検出し該被写体透過Ｘ線情報を、特定
方向についての一次元走査を該特定方向に直交す
る方向についての予定変位毎に繰り返すことによ
り時系列的な電気信号とし、この電気信号に基づ
いて前記被写体のＸ線透過像の画像出力を得るＸ
線撮像装置において、前記被写体透過Ｘ線情報を
一次元走査によりとり出した電気信号が与えられ
予め前記第１、第２のＸ線強度分布に応じたボケ
関数より求めたボケ修正用フイルタ関数に基づく
前記一次元走査方向についてのボケを修正する一
次元フイルタ処理をして出力するハードウエアフ
イルタと、このハードウエアフイルタの出力を
Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換
器出力が与えられ前記フイルタ関数に基づく前記
一次元走査方向と直角方向についてのボケを修正
する一次元フイルタ処理を施し前記画像出力に供
するデイジタル演算装置とを具備することにあ
る。

〔発明の実施例〕

本発明の第１の実施例を説明する前に本発明の
基本原理について説明する。

まずボケの幾何学的性質について説明する。

焦点ボケは２次元面上での空間的ローパスフイ
ルタと考えることができる。第１図に示すように
Ｘ線管焦点のアノード上でのＸ線強度分布をｆ
（ｘ，ｙ）とし、被写体の置かれている面上の一
点を通つて検出器面上に投影される焦点影の強度
分布をｆ〜（ｘ，ｙ）とする。また、被写体の点焦
点による影をｇ（ｘ，ｙ）とする。

さて、焦点の強度分布を考慮した被写体の影は
次の式で表わされる。

ｇ〜（ｘ，ｙ）＝∫^∞ _-∞∫^∞ _-∞ｇ＝（ｘ−x′，ｙ−y
′）・ｆ〜（x′，y′）dx・dy′……(1) ここで、実際のＸ線管の焦点は第１図に示した
ような強度分布の２次元的拡がりを有したもので
あつて、このＸ線強度分布ｆ（ｘ，ｙ）は、Ｘ軸
方向の一次元分布f₁(x)とＹ軸方向の一次元分布f₂
(y)とから、次のように表され得ることが一般に知
られている。

ｆ（ｘ，ｙ）＝f₁(x)・f₂(y) このことは、検出器面上に投影される焦点影の
強度分布についても同様である。これは、被写体
の置かれている面上の一点を通過して得られる検
出器面上の焦点影のＸ線強度分布ｆ〜（x′，y′）
は、Ｘ線管焦点のＸ線強度分布ｆ（ｘ，ｙ）に比
例したものとなるためである。これは、説明の便
宜上、先の「面上の一点」を、「ピンホール」に
置き換えて考えてみれば、容易に推察できる。す
なわち、ピンホールカメラの原理から、被写体の
実像とピンホールを介した投影面上の投影像と
は、被写体又は投影面とピンホールとの距離の比
に応じた拡大率で単に拡大されるにすぎず、投影
像の強度分布自体は何等変化するものではない。

よつて、焦点影のＸ線強度分布は次のように表
すことができる。

ｆ〜（x′，y′）＝ｆ〜₁（x′）・ｆ〜₂（y′）このことを利用すれば、(1)式は、ｇ〜（ｘ，ｙ）＝∫^∞ _-∞∫^∞ _-∞ｇ（ｘ−x′，ｙ−y′
）・ｆ〜₁（x′）ｆ〜₂（y′）dx′dy′……(1)′ となる。ここで各項のフーリエ変換すなわちＧ（ω₁，ω₂）＝〓（ｇ（ｘ，ｙ））Ｆ〜₁（ω₁）＝〓（ｆ〜₁(x)）Ｆ〜₂（ω₂）＝〓（ｆ〜₂(y)）を用いて(1)′式をフーリエ変換するとＧ〜（ω₁，ω₂）＝Ｇ（ω₁，ω₂）・Ｆ〜₁（ω₁）・
Ｆ〜₂
（ω₂） ……(2) と表わされる。

＜(1)′式から(2)式が得られることの証明＞ (1)′のｇ〜（ｘ，ｙ）をフーリエ変換すると ∫^∞ _-∞∫^∞ _-∞ｇ〜（ｘ，ｙ）e^-j(〓^1x+〓^2y)dxdy ＝∫∫∫∫^∞ _-∞ｇ（ｘ−x′，ｙ−y′）・ｆ〜₁（x
′）・ｆ〜₂（y′）e^-j(〓^1x+〓^2y)dx′dy′dxdy ＝∫∫^∞ _-∞ｆ〜₁（x′）・ｆ〜₂（y′）（∫∫^∞ _-∞ｇ（ｘ−x′，ｙ−y′）e^-j(〓^1x+〓^2y)dxdy）dx′dy′
＝∫∫^∞ _-∞ｆ〜₁（x′）・ｆ〜₂（y′）∫∫^∞ _-∞ｇ
（ｘ，ｙ）・e^-j(〓^1x+〓^2y)・e^-j(〓^1x′⁺〓^2y′⁾dxdy
）dx′dy′ ＝∫∫^∞ _-∞ｆ〜₁（x′）・ｆ〜₂（y′）e^-j(〓^1x+〓
^2y)dx′dy′・Ｇ（ω1，ω2）＝∫^∞ _-∞ｆ〜₁（x′）e^-j〓₁ ^x′dx′・∫^∞ _-∞ｆ〜₂（y′）e^-j〓^2y′dy′・Ｇ（ω₁，ω₂）＝Ｆ〜₁（ω₁）・Ｆ〜₂（ω₂）・Ｇ（ω₁，ω₂）よつて(2)式を得る。

(2)式の意味は焦点によるボケであるローパスフ
イルタは（Ｆ〜₁（ω₁）・Ｆ〜₂（ω₂））の形、すなわ
ち
２次元空間上でのｘ，ｙ方向の周波数成分が独立
にフイルタとして働いていることである。従つて
ボケを修正するためのハイパスフイルタはｘ軸方
向にＦ〜^-1 ₁（ω₁）ｙ軸方向にＦ〜^-1 ₂（ω₂）の形のも
のを構成すれば達成できることになる。

また撮像管のビーム面積によるボケはそれが
MTF（modulation transfer function）の形で表
現されるとすれば(2)式にさらにMTF_CT（ω_i）_(i=1pr2)
を乗じたものが結果的に得られるボケの関数であ
る。すなわちＧ〜（ω₁，ω₂）＝Ｇ（ω₁，ω₂）・Ｆ〜₁（ω₁）・
Ｆ〜₂（ω₂）MTF_CT（ω_i）_(i=1pr2)……(2) となる。

ここでｉは第２図に示すように焦点影に対する
撮像管のスキヤン方向Ｓによつて定まる。

（以下、ｉ＝１として説明する）なお第２図において、１はＸ線管球、２はＸ線
管球１のアノード、３は同カソード、４はＸ線像
を検出するイメージインテンシフアイアおよび光
学系（以下、「−光学系」と称する）５は−
光学系４の出力像を撮像する撮像管、６は焦点影
である。

出力として取り出される信号は撮像管５の出力
電流である。従つてこの電流に対しＦ〜^-1 ₁（ω₁）・
MTF^-1 _CT（ω₁）の特性を持つ一次元フイルタを作
用させれば、ｘ方向のボケは除去できることにな
る。（上述で使用したω₁は空間周波数であるが、
−光学系４における縮小率をα、撮像管のスキ
ヤン速度をｖとすればω₁′＝ｖ・ω₁／αの周波数
の電流に変換される。）したがつてこのことによりｘ方向のボケ除去機
構はハードウエアフイルタでも構成することがで
き、その場合デイジタル処理を行なう計算機では
ｙ方向に対するデイジタルフイルタを構成するだ
けでよいことになる。

次にこのような原理に基づく本発明の第１の実
施例について説明する。

Ｘ線管球１の焦点サイズを例えば1.2mmとしこ
こでは簡単のために単峰特性の強度分布を持つと
する。

近似的にｆ（ｘ，ｙ）をガウス分布（正規分布）
で表わし（但しσ＝0.3mmとする）とする。被写体の拡大率を例えば1.5倍とすると、
焦点影の拡大率は0.5倍となりｆ〜（ｘ，ｙ）＝１／2π（0.5σ）²・ｅ−（x²＋y²
／２（0.5σ）²）で表わされる。

従つて、 −光学系４の縮小率αを代表値として0.043、
撮像管５のスキヤン速度ｖを代表値として2.25×
10⁵（mm／ｓ）とするとフイルタの形は(3)式に ω＝0.043／2.25×10⁵・ω′ を代入して逆数をとり、Ｆ〜^-1 ₁（ω）＝e^4×10-16

Claims

【特許請求の範囲】１２次元の各座標軸毎の第１および第２のＸ線
強度分布から表され得る２次元Ｘ線強度分布の存
するＸ線焦点から放射するＸ線を被写体に照射し
被写体を透過したＸ線を２次元的に検出し該検出
情報に基づいて前記２次元Ｘ線強度分布に起因し
て生じるボケ成分を含む被写体のＸ線透過像を得
るＸ線撮像装置におけるボケ修正方法において、
前記透過Ｘ線２次元検出情報について予め前記第
１および第２のＸ線強度分布に応じたボケ関数よ
り求めたボケ修正用フイルタ関数に基づき２次元
の各座標軸毎に一次元フイルタ処理を施してボケ
修正を行なうことを特徴とするＸ線撮像装置のボ
ケ修正方法。２特許請求の範囲第１項記載のＸ線撮像装置の
ボケ修正方法において、２次元座標軸の一方につ
いてハードウエアフイルタを用いてフイルタ処理
を行ない、他方についてデイジタル演算によるフ
イルタ処理を施すことを特徴とするＸ線撮像装置
のボケ修正方法。３特許請求の範囲第１項記載のＸ線撮像装置の
ボケ修正方法において、２次元座標軸の一方につ
いてデイジタル演算による一次元フイルタ処理を
施し、他方について前記デイジタル演算と同様の
アルゴリズムを用いたデイジタル演算による一次
元フイルタ処理を施すことを特徴とするＸ線撮像
装置のボケ修正方法。４２次元の各座標軸毎の第１および第２のＸ線
強度分布から表され得る２次元Ｘ線強度分布の存
するＸ線焦点を有するＸ線発生装置からＸ線を発
生させ被写体を透過したＸ線を２次元平面的に検
出し該被写体透過Ｘ線情報を、特定方向について
の一次元走査を該特定方向に直交する方向につい
ての予定変位毎に繰り返すことにより時系列的な
電気信号とし、この電気信号に基づいて前記被写
体のＸ線透過像の画像出力を得るＸ線撮像装置に
おいて、前記被写体透過Ｘ線情報を一次元走査に
よりとり出した電気信号が与えられ予め前記第１
および第２のＸ線強度分布に応じたボケ関数より
求めたボケ修正用フイルタ関数に基づく前記一次
元走査方向についてのボケを修正する一次元フイ
ルタ処理をして出力するハードウエアフイルタ
と、このハードウエアフイルタの出力をＡ／Ｄ変
換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器出力が
与えられ前記フイルタ関数に基づく前記一次元走
査方向と直角方向についてのボケを修正する一次
元フイルタ処理を施し前記画像出力に供するデイ
ジタル演算装置とを具備したことを特徴とするボ
ケ修正装置。