JPH07200780A

JPH07200780A - 画像歪補正方法およびそのための装置

Info

Publication number: JPH07200780A
Application number: JP5336589A
Authority: JP
Inventors: Rika Baba; 理香馬場; Takeshi Ueda; 健植田; Keiji Umetani; 啓二梅谷; Yoichi Onodera; 洋一小野寺
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: JP3128036B2

Abstract

(57)【要約】【目的】検出器の視野端までの範囲を正確な位置関係
で高い空間分解能で撮影することが可能な画像歪補正方
法および装置を提供すること。【構成】既知の位置を有する複数個の対象を撮影し
（３１）、該撮影により得られた画像（３２）における
上記複数の対象各々に対して座標を求め、該座標を用い
て視野外に設定した仮想対象の座標を演算により決定し
（３３）、上記対象および上記仮想対象の座標が歪のな
い画像上のどの座標に対応するかを同定し、上記対象お
よび上記仮想対象の座標を用いて少なくとも視野内の全
ての画素の座標に対して対応する歪画像上の座標を演算
により求め（３４）、歪のない画素の各々の座標に対し
て歪画像上の座標を対応づける変換テーブルを作成し
（３５）、該変換テーブルを用いて別途撮影された画像
を変換する（３６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮影画像に生じる歪を
補正する画像歪補正処理方法およびそのための装置に係
わり、特に、イメージインテンシファイアなどの撮影系
を用いた場合に発生する画像歪を精度良く補正するのに
有効な画像歪補正方法およびそのための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、画像撮影装置においてイメー
ジインテンシファイア（螢光増倍管）などの撮影系を用
いて撮影した場合に、得られた画像に糸巻歪が発生して
しまうことはよく知られている。Ｘ線撮影装置におい
て、Ｘ線管とＸ線イメージインテンシファイア間の距離
の変化によって糸巻歪特性は変化するが、この糸巻歪特
性の変化を抑えるための技術として特開平２−１０６３
６号公報に記載されたものがある。この公報に記載され
たものでは、Ｘ線管とＸ線イメージインテンシファイア
間の距離の変化によって生じる糸巻歪特性の変化分をイ
メージインテンシファイアの出力蛍光膜付近に設けた電
極の電位を制御することにより相殺するようにしてい
る。また、上記のように、撮影によって得られる画像そ
のものの歪を抑えるのでなく、得られた画像を電子的な
方法で補正するようにしたものとして、実開平５−２８
３１６号公報に記載されたものがある。この公報に記載
されたものでは、等間隔の矩形チャートを撮影してディ
ジタイザやマウス等でサンプル点を手入力し、サンプル
点での歪量から得た糸巻歪特性曲線を最小２乗法で近似
し、その近似式を糸巻歪のある画像の全点に適用して糸
巻歪を補正するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平２−１０６
３６号公報に記載された方法では、Ｘ線管とＸ線イメー
ジインテンシファイア間の距離を変える毎に、また、電
子的視野の拡大を行う毎に電極電位を調整する必要があ
るために、時間と手間を要し非常に煩雑であった。ま
た、上記実開平５−２８３１６号公報に記載された方法
では、サンプル点をディジタイザやマウスで手入力して
いるため正確な歪量を計測することが難しく、自動化が
困難である。さらに、上記二つの従来技術では、画像全
体にわたる１画素オーダーでの歪補正は困難なので、複
数回にわたって撮影された画像の接合や、３次元画像の
再構成のような、正確な歪補正が必要な処理に対しては
適用が不可能である。本発明の目的は、従来の技術にお
ける上述の如き問題を解消し、検出器の視野端までの範
囲の画像を正確な位置関係で得ることが可能であり、検
出器の視野端までの範囲を正確な位置関係で高い空間分
解能で撮影画像を得ることが可能な画像歪補正処理方
法、検出器の視野より広い範囲を高い空間分解能で撮影
画像を得ることが可能な画像歪補正処理方法およびその
ための装置、また、複数の撮影画像を精度よく合成する
ことが可能な画像合成方法、検出器の視野端までの範囲
の断層像を高い空間分解能で得ることが可能な画像歪補
正方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、画像撮影部と画像処理部を有し、画像撮
影部によって撮影した画像の歪を画像処理部により補正
する画像歪補正方法において、既知の位置を有する複数
個の対象を撮影し、該撮影により得られた画像における
上記複数個の対象各々に対して座標を求め、該座標を用
いて視野外に設定した仮想対象の座標を演算により決定
し、上記対象および上記仮想対象の座標が歪のない画像
上のどの座標に対応するかを同定し、上記対象および上
記仮想対象の座標を用いて少なくとも視野内の画素の座
標に対して対応する歪画像上の座標を演算により求め、
歪のない画像の各々の座標に対して歪画像上の座標を対
応づける変換テーブルを作成し、該変換テーブルを用い
て別途撮影された画像を変換することを特徴としてい
る。

【０００５】また、その複数個の対象の既知の位置を直
線上に配列された位置にすること、複数個の対象の既知
の位置の座標を歪補正後の画像上でいずれかの画素中心
の座標に一致するようにすること、複数個の対象が配列
されている直線をテレビカメラの走査線方向と平行また
は垂直にしたことを特徴としている。また、既知の対象
として、Ｘ線を遮蔽する板上に空けたＸ線を透過する穴
の中心、または、Ｘ線を透過する板上に配置したＸ線を
遮蔽する物体の中心を用いることを特徴としている。

【０００６】さらに、Ｘ線発生器と、Ｘ線検出器と、該
Ｘ線検出器の位置を変化させる移動機構とを有し、上記
Ｘ線検出器を移動させて複数回の撮影を行い、該複数回
の撮影によって得られた複数枚の画像における各々の歪
を上述した画像歪補正処理方法によって補正し、該歪を
補正した複数枚の画像を共通に含まれる部位が一致する
ように接合して合成画像を得ることを特徴としている。
また、Ｘ線発生器およびＸ線検出器を被検体を囲む円周
上を移動させて複数回の撮影を行い、該複数回の撮影に
よって得られた複数枚の画像における各々の歪を上述し
た画像歪補正方法によって補正し、該歪を補正した複数
枚の画像を３次元再構成して断層像を得ることを特徴と
している。また、画像撮影部の撮像素子として半導体素
子を用いている。

【０００７】

【作用】本発明は、既知の位置を有する複数個の対象を
撮影し、該撮影により得られた画像における上記複数の
対象各々に対して座標を求め、該座標を用いて視野外に
設定した仮想対象の座標を演算により決定し、上記対象
および上記仮想対象の座標が歪のない画像上のどの座標
に対応するかを同定し、上記対象および上記仮想対象の
座標を用いて少なくとも視野内の画素の座標に対して対
応する歪画像上の座標を演算により求め、歪のない画像
の各々の座標に対して歪画像上の座標を対応づける変換
テーブルを作成し、該変換テーブルを用いて別途撮影さ
れた画像を変換するようにしているので、視野境界まで
歪を補正することができる。その結果、視野内全域の画
像が正しい位置関係で示すことができる。

【０００８】また、複数個の対象の既知の位置を、直線
上に配列し、テレビカメラの走査線方向と平行、または
垂直にすることによって、さらに、該既知の位置の座標
を歪補正後の画像上でいずれかの画素中心の座標に一致
するようにすることにより、変換テーブル作成を非常に
簡単にすることができる。また、位置が既知の対象とし
て、Ｘ線を遮蔽する板上に空けたＸ線を透過する穴の中
心、または、Ｘ線を透過する板上に配置したＸ線を遮蔽
する物体の中心を用いることにより、位置が既知の対象
と背景とのコントラストが高い画像を得ることができ
る。さらに、Ｘ線検出器を移動させて複数回の撮影を行
い、該複数回の撮影によって得られた複数枚の画像にお
ける各々の歪を上述した画像歪補正方法によって補正
し、該歪を補正した複数枚の画像を共通に含まれる部位
が一致するように接合して合成画像を得ることにより、
Ｘ線検出器の視野端までの画像に対して歪を補正するこ
とが可能となり、その結果、接合を正確に行うことがで
き、広い領域の正確な接合画像を得ることができる。

【０００９】また、Ｘ線発生器およびＸ線検出器を被検
体を囲む円周上を移動させて複数回の撮影を行い、該複
数回の撮影によって得られた複数枚の画像における各々
の歪を上述した画像歪補正方法によって補正し、該歪を
補正した複数枚の画像を３次元再構成して断層像を得る
ようにしたことにより、Ｘ線検出器の視野端までの画像
に対して歪を補正することが可能となり、その結果、３
次元再構成の際に視野全域を用いることが可能となるた
め、正確な再構成画像を作成することができる。また、
画像撮影部の撮像素子として半導体素子を用いたことに
より、検出器の移動を行ってもマイクロホニックノイズ
の発生がないので、画像読み出しと検出器の移動を同時
に行うことができ、その結果、繰返し撮影の時間間隔を
短縮することができ、連続撮影を可能としている。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の画像歪補正方法およびその
ための装置を説明するためのＸ線撮影装置の概略構成を
示す側面図である。本実施例に係る胸部用Ｘ線撮影装置
は、撮影制御装置１、Ｘ線管用高電圧発生装置２、Ｘ線
を発生するＸ線管３、Ｘ線フィルタ４、Ｘ線スリット
５、Ｘ線グリッド６、Ｘ線イメージインテンシファイア
７、光学レンズ系８、光学レンズ系内部の平面鏡回転機
構４４、光学しぼり９、テレビカメラ１０、画像収集・
処理装置１１、画像表示装置１２、記録装置１３、、移
動機構１４、移動制御装置１５、Ｘ線遮蔽板２１により
構成される。１８および１９はそれぞれ前記Ｘ線イメー
ジインテンシファイア７の入力蛍光面および出力蛍光面
である。Ｘ線管３、Ｘ線フィルタ４、およびＸ線スリッ
ト５によってＸ線発生器３０を構成し、Ｘ線イメージイ
ンテンシファイア７、光学レンズ系８、光学しぼり９、
およびテレビカメラ１０によってＸ線検出器を構成し、
Ｘ線発生器３０、Ｘ線グリッド６、Ｘ線遮蔽板２１、お
よびＸ線検出器１６によって画像撮影部を構成し、画像
収集・処理装置１１、画像表示装置１２、および記録装
置１３によって画像処理部３１を構成している。テレビ
カメラ１０は撮像管２０を撮像素子として用いており、
例えば、１０５０本、２１００本および４２００本の走
査が可能である。

【００１１】本発明の実施例における上記各部の動作、
および機能の概要を説明する。撮影制御装置１は、タイ
ミングパルスに従い、Ｘ線検出器１６を所定の位置でＸ
線撮影するための撮影シーケンス、すなわちＸ線パルス
のパルス幅とパルス間隔、高電圧（Ｘ線管電圧）、Ｘ線
管電流、テレビカメラの動作モード、Ｘ線スリット５の
開口部の移動シーケンス、Ｘ線検出器１６の移動シーケ
ンスなどを規定している。また、移動制御装置１５は移
動機構１４を制御する。高電圧発生装置２では撮影シー
ケンスに従って電圧、電流を発生し、Ｘ線管３でＸ線を
発生する。Ｘ線フィルタ４は、低エネルギーのＸ線を吸
収するもので、被曝線量を低減するとともに、散乱線を
低減し、画像のコントラストを向上するためのものであ
る。被写体１７を透過したＸ線は、Ｘ線グリッド６によ
り散乱線が遮蔽されて減衰した後、Ｘ線イメージインテ
ンシファイア７に入射する。Ｘ線イメージインテンシフ
ァイアの入力蛍光面１８上に投射されたＸ線像は、Ｘ線
イメージインテンシファイア７の働きにより出力蛍光面
１９上の可視光像に変換される。光学レンズ系８は、こ
の可視光像をテレビカメラ１０へ結像する。テレビカメ
ラ１０は画像をビデオ信号に変換し、画像収集・処理装
置１１に入力する。

【００１２】画像収集・処理装置１１はビデオ信号をＡ
／Ｄ変換し、内部のフレームメモリに記憶し、得られた
ディジタルＸ線像に対して前記Ｘ線検出器による画像の
幾何学的歪と画像の濃度レベルのシェーディングとを補
正し、画像補正処理を行ない、画像表示装置１２へ画像
を表示し、記録装置１３へ画像を蓄積する。さらに、画
像収集・処理装置１１は、２画像に共通に含まれる被写
体部位が一致するように２画像を合成する、あるいは３
次元再構成を行う。画像表示装置１２は撮影画像、合成
画像、および再構成画像を表示する機能を持つ。

【００１３】次に本発明の画像歪補正方法の概要を図２
を用いて説明する。処理は位置が既知の対象を撮影し、
その画像から歪量を計測して補正用の変換テーブルを作
成する事前処理と、撮影した画像をテーブルルックアッ
プにより補正する本処理に分けられる。事前処理では、
まず位置が既知の対象の歪画像の撮影を行う（ステップ
３１）。位置が既知の対象として、図３に示すように、
Ｘ線を遮蔽する板上に描いた正方格子の交点のみ空けた
Ｘ線を透過する穴を用いる。具体的には、厚さが１ｍｍ
の真鍮板に描いた一辺が２ｃｍの正方格子の交点のみに
空けた直径１ｍｍの穴の配列（以下、ホールチャート）
を用いる。ホールチャートの撮影時には、テレビカメラ
の走査線と平行および垂直の方向にホールが配列するよ
うに、ホールチャートの傾きを調節する。これによって
対象および仮想対象の座標が歪のない画像上のどの座標
に対応するかを容易に同定することができる次に、歪の
量を正確に知るために歪画像におけるホールの中心座標
の決定を行う（ステップ３３）。次に、最外周のホール
より外側の歪の量を正確に知るために視野外の仮想ホー
ルの中心座標の決定を行う（ステップ３４）。イメージ
インテンシファイアの視野の境界とホール（計測点）お
よび仮想ホールの関係を図４に示す。仮想ホールの中心
座標はホール（計測点）の中心座標の値から外挿で求め
る。次に、歪補正用の変換テーブルを作成する（ステッ
プ３５）。

【００１４】以下、歪画像におけるホールの中心座標の
決定、歪画像における仮想ホールの中心座標の決定、お
よび歪補正用変換テーブルの作成につき詳述する。ホー
ルは画像上では大きさを持つため、ホール中心の抽出が
必要となる。ホール中心の抽出処理を図５に示す。ま
ず、検出系のシェーディング（感度むら）の影響を除く
ために、ホール画像の平滑化画像を求め（ステップ４
１）、次に、ホール画像とホール画像の平滑画像との差
分画像を求める（ステップ４２）。差分画像を２値化し
て（ステップ４３）背景とホールを分離し、ホールの輪
郭を抽出する（ステップ４４）。分離された各ホールの
輪郭毎に座標の最大値と最小値を求め、その平均から仮
中心を決める（ステップ４５）。ホール画像（計測画
像）において仮中心を中心とする領域を切り出し（ステ
ップ４６）、横方向（または縦方向）に順次画素単位で
値を読み取る操作を縦方向（または横方向）に繰り返し
（図６参照）、読み取った値（ホール部分）を縦方向
（または横方向）に加算して図７に示すようなプロファ
イルを求める（ステップ４７）。図７において、横軸は
横方向（または縦方向）の位置座標、縦軸は縦方向（ま
たは横方向）の加算結果である。加算回数の代表例は２
０回である。ホールから外れた位置の加算回数が余り多
いとホール部に相当するプロファイルの山がバックグラ
ンドに埋もれてしまい目立たなくなってしまうので、図
６に示すようにできるだけホール部分で加算を行う。求
めたプロファイルにおいて最大値と最小値の平均値ａ
（しきい値）と上記プロファイルとの交点ｂ，ｃを補間
により求め（ステップ４８）、その平均（中点）をホー
ルの中心とする（ステップ４９）。

【００１５】次に、本発明の実施例における糸巻歪画像
と歪のない画像との対応関係を求める方法を説明する。
実時間ディジタルラジオグラフィ（ＤＲ）における糸巻
歪の理論式は、歪がない点を原点とした時の元の位置座
標を(ｘ,ｙ)、歪が付加されたときの位置座標を(ｘ',
ｙ')とすると、ｘ'＝ｘ＋Ｄ・ｘ・(ｘ²+ｙ²) ｝（１）ｙ'＝ｙ＋Ｄ・ｙ・(ｘ²+ｙ²) で表される。ただし、ｘ軸方向はテレビカメラの走査線
と平行な方向、ｙはテレビカメラの走査線と垂直な方
向、Ｄは歪量を表す定数である。位置が既知の対象（図
４中の黒丸）の座標を用いて検出器の視野外に設定した
仮想対象（図４中の白丸）の座標を決定する際に、
（１）式を用いて歪のない画像上の座標に対する歪画像
上の座標をフィッティングすることを考える。

【００１６】既知の位置として直線ｙ=ａ・ｘ+ｂ上に配
列された位置を用いることにより、ｘ'＝ｘ＋Ｄ・ｘ・{ｘ²+(ａ・ｘ+ｂ)²} ｝（２）ｙ'＝(ａ・ｘ+ｂ)＋Ｄ・(ａ・ｘ+ｂ)・{ｘ²+(ａ・ｘ+ｂ)²} となり、ｘ'およびｙ'はｘの３次式でのフィッティング
が可能となる。また、既知の位置として直線ｘ=(ｙ-ｂ)
/ａ上に配列された位置を用いることにより、ｘ'＝(ｙ-ｂ)/ａ＋Ｄ・(ｙ-ｂ)/ａ・[{(ｙ-ｂ)/ａ}²+ｙ²] ｝（３）ｙ'＝ｙ＋Ｄ・ｙ・[{(ｙ-ｂ)/ａ}²+ｙ^２］となり、ｘ’およびｙ'はｙの３次式でのフィッティン
グが可能となる。位置が既知の対象の座標を用いて視野
外に設定した仮想対象の座標を決定する際に、直線上に
配列された対象を用いて（２）式あるいは（３）式に従
って歪のない画像上の座標に対する歪画像上の座標をフ
ィッティングすると、ｘ座標およびｙ座標を各々演算す
ることができ、該フィッティングのみで該直線上の仮想
対象の座標を求めることができる。

【００１７】さらに、テレビカメラの走査線方向と前記
対象が配列された直線とを垂直にすることにより、
（１）式は、歪のない画像上での対象の座標を(ａ,ｙ)
とすると、ｘ'＝ａ＋Ｄ・ａ・(ａ²+ｙ²) ｝（４）ｙ'＝ｙ＋Ｄ・ｙ・(ａ²+ｙ²) となり、ｘ'はｙの２次式、ｙ'はｙの３次式でフィッテ
ィングすることができる。

【００１８】同様に、テレビカメラの走査線方向と該直
線とを平行（すなわち、ｙが一定）にすることにより、
（１）式は、歪のない画像上での対象の座標を(ｘ,ｂ)
とすると、ｘ'＝ｘ＋Ｄ・ｘ・(ｘ²+ｂ²) ｝（５）ｙ'＝ｂ＋Ｄ・ｂ・(ｘ²+ｂ²) となり、ｘ'はｘの３次式、ｙ'はｘの２次式でフィッテ
ィングできる。

【００１９】また、（１）式は極座標系では、ｒ'＝ｒ・(１+Ｄ・ｒ²) （６）と表される。ただし、ｒは座標原点からの距離、ｒ'は
歪が付加された結果の距離である。従って、位置が既知
の対象を、歪のない中心領域から放射状に配列し、該対
象の座標を用いて視野外に設定した仮想対象の座標を決
定することにより、フィッティングの式を（１）式から
（６）式にすることが可能となる。その結果、仮想対象
のｘ座標とｙ座標を個々に求める必要がなくなり、フィ
ッティングの回数が減少する。

【００２０】本実施例においては、視野外の仮想ホール
の座標（図４参照）は、視野内のホール（黒点）の座標
から外挿で求める。格子の垂直線に沿ったホールの列
（即ちｘが一定のホールの列）の歪画像上でのｘ座標
(ｘ')はｙの４次式、ｙ座標(ｙ')はｙの３次式でフィッ
ティングし、格子の水平線に沿ったホールの列（即ちｙ
が一定のホールの列）の歪画像上でのｘ座標(ｘ')はｘ
の３次式、ｙ座標(ｙ')はｘの４次式でフィッティング
する。ｘが一定のホール列のｘ'とｙが一定のホール列
のｙ'は、理論的には上記（４）式および（５）式から
明らかなように２次式でフィッティング可能であるが、
実際には複雑な歪が加わっているため、４次式でのフィ
ッティングとする。

【００２１】また、仮想ホールの座標が水平方向のホー
ル列と垂直方向のホール列の両方から求まる場合には、
平均値を用いる。さらに斜め方向等、様々な方向の１次
元配列から求めた座標を用いて座標を決定する。このよ
うに、他方向からの座標を用いることにより、フィッテ
ィングの誤差を減少させる効果がある。変換テーブルは
歪補正画像上の点(ｘ,ｙ)に対する歪画像上の点(ｘ',
ｙ')を格納する位置対応型とし、ｘ'およびｙ'用に用意
する。ｘ'およびｙ'は、変換を正確に行うために実数値
とする。実数値を用いることにより、画像変換の精度を
一層向上させることができる。

【００２２】次に、図８を用いて歪補正用の変換テーブ
ルの効果的な作成方法について説明する。変換テーブル
の水平方向と垂直方向をそれぞれある一定画素きざみの
ｘ座標およびｙ座標とし、歪のない画像上の対象および
仮想対象の座標(ｘｉ,ｙｉ)（ｉ＝１，・・・，４）
に、各対象および仮想対象の歪画像上の座標(ｘ',ｙ')
を格納する。図８はｘ’用のテーブルの様子を示してい
る。ｘｉおよびｙｉが整数値でない場合、変換テーブル
の精度を保つためには、きざみを１画素より小さくする
必要があり、結果的にマトリックスサイズを大きくする
必要がある。マトリックスサイズを大きくしないために
は、ｘおよびｙ近傍で座標が整数となる変換テーブルの
値を補間演算により求める必要がある。従って、位置が
既知の対象の座標が、歪補正後の画像上でいずれかの画
素中心の座標に一致する、すなわち、ｘおよびｙが整数
値をとることにより、マトリックスサイズを入力画像の
画素数と同等にし、ｘ'およびｙ'を補間演算なしで直
接、変換テーブルに格納することができる。

【００２３】さらに、テレビカメラの走査線方向と前記
対象が配列された直線ｍ１およびｍ２とを垂直にした場
合の変換テーブルを図９に示す。歪のない画像上の対象
および仮想対象のｘ座標は定数（ｃ１およびｃ２）とな
るので、ｘ'４と同じｙ座標をとる直線ｍ１上の点ｘ'１
２はｘ'１およびｘ'２から、ｘ'１と同じｙ座標をとる
直線ｍ２上の点ｘ'３４はｘ'３およびｘ'４から補間に
より容易に求めることができる。長方形Ｓ内の変換テー
ブルを作成する場合には、長方形の頂点にあたるｘ'
１，ｘ'１２，ｘ'４，ｘ'３４を用いて２次元線形補間
（４点ラグランジュ補間）により行うので、ｘ'１２お
よびｘ'３４の補間が容易になるに伴って、テーブルの
作成が容易になる。

【００２４】同様に、テレビカメラの走査線方向と前記
対象が配列された直線ｎ１およびｎ２を平行にした場合
には、歪のない画像上の対象および仮想対象のｙ座標が
定数となるので、長方形の頂点の座標を補間により容易
に求めることができる。さらに、テレビカメラの走査線
方向と前記対象が配列された直線ｍ１およびｍ２とを垂
直にし、直線ｎ１およびｎ２を平行にした場合には、歪
のない画像上の対象および仮想対象のｘ座標およびｙ座
標の両方が定数となり、長方形の頂点の座標として直接
用いることができる。

【００２５】次に、ｘ'用テーブルの作成手順を示す。
テーブルの水平方向と垂直方向をそれぞれ１画素きざみ
のｘ座標およびｙ座標とし、ホールおよび仮想ホールの
格子点座標(Ｘｉ,Ｙｊ)（ｉ：水平方向の格子点番号、
ｊ：垂直方向の格子点番号）に、当該格子点に対応する
歪画像のホールまたは仮想ホールのｘ座標Ｘ'ｉ，ｊを
格納する。なお、Ｘ'ｉ，ｊの値は、例えば上述した方
法で求める。この操作によって図１０に示すような対応
テーブルが作成される。格子点座標(Ｘｉ,Ｙｊ)以外の
テーブル値は、格子点座標(Ｘｉ,Ｙｊ)に格納された値
を使って内挿する。内挿方法は、例えば、４点ラグラン
ジュ法による線形補間とし、取り囲む近傍の４点を用い
て求める。例えば、Ｘｉ＜ｘ＜Ｘｉ＋１，Ｙｊ＜ｙ＜Ｙ
ｊ＋１の(ｘ,ｙ)に対する演算式は、ｘ'(ｘ,ｙ)=ｘ'(Ｘｉ,Ｙｊ)・(１-ｓ)・(１-ｔ) ＋ｘ'(Ｘｉ+１,Ｙｊ)・ｓ・(１-ｔ) ＋ｘ'(Ｘｉ,Ｙｊ+１)・(１-ｓ)・ｔ＋ｘ'(Ｘｉ+１,Ｙｊ+１)・ｓ・ｔ =Ｘ'ｉ，ｊ・(１-ｓ)・(１-ｔ) ＋Ｘ'ｉ+１，ｊ・ｓ・(１-ｔ) ＋Ｘ'ｉ，ｊ+１・(１-ｓ)・ｔ＋Ｘ'ｉ+１，ｊ+１・ｓ・ｔ（７）として求めることができる。ただし、Ｘ'ｉ，ｊ，Ｘ'ｉ
+１，ｊ，Ｘ'ｉ，ｊ+１，Ｘ'ｉ+１，ｊ+１はそれぞれ
ｘ'(Ｘｉ,Ｙｊ)，ｘ'(Ｘｉ+１,Ｙｊ)，ｘ'(Ｘｉ,Ｙｊ+
１)，ｘ'(Ｘｉ+１,Ｙｊ+１)を意味し、ｓとｔはそれぞ
れＸｉとＸｉ+１間の距離およびＹｊとＹｊ+１間の距離
を１と規格化した時のｘ-Ｘｉおよびｙ-Ｙｊの値を表し
ている。ｙ'テーブルの作成は上述したｘ'テーブルの作
成と同様な方法で行われる。

【００２６】テーブルを用いた画像変換（テーブルルッ
クアップ方式）により歪補正を行う。補正画像上の画素
(ｘ,ｙ)の値には歪画像上の画素(ｘ',ｙ')の値を入れ
る。実際にはｘ'およびｙ'は実数なので、歪画像上に対
応するデータは存在しない。従って、それを取り囲む４
画素の値を用いて４点ラグランジュ法により内挿する。
内挿には４点ラグランジュ法の他に、再近傍補間法、標
本化関数補間法、スプライン補間法等、様々な方法を用
いてもよい。別の実施例では、補間演算に、再近傍補間
法、標本化関数補間法、スプライン補間法等を用いる。
別の実施例では、近似式は、歪の形状（これは、撮影系
の構造、その他様々な要素からの影響に依存する）によ
って、１次、２次、３次、４次、・・・と様々な次数の
多次式とする。

【００２７】別の実施例では、図１１に示すように、位
置が既知の対象を歪のない中心領域から放射状に配列
し、該対象を用いて仮想ホール位置を決定する。使用例
としては、格子の交点および中心から放射状に引いた直
線上の２種類の位置にＸ線を透過する穴を空けたチャー
トを用い、１回目の撮影ではそのまま撮影し、２回目の
撮影では前記２種類のホールのうち格子の交点上のホー
ルのみあるいは中心から放射状に引いた直線上のホール
のみを塞いでＸ線透過を妨げるカバ−を取り付けて撮影
する。上記方法により、２種類のホールの分類を容易に
し、その結果、補正処理全体を簡素化することができ
る。

【００２８】また、上記実施例では、位置が既知の対象
として、Ｘ線を遮蔽する板上に空けたＸ線を透過する穴
の中心を用いたが、逆に、Ｘ線を透過する板上に配置し
たＸ線を遮蔽する物体の中心を用いても、既知の対象と
背景とのコントラストが高い画像を得ることができる。

【００２９】別の実施例として、図１に破線の囲みで示
したＸ線検出器１６の移動を行う移動機構１４を付加
し、検出器位置を移動して２回の撮影を行う。例えば、
胸部撮影を行う場合には、第１撮影位置を検出器が片
肺、縦隔、および心臓の領域をカバ−する位置とし、第
２撮影位置を検出器がもう一方の片肺、縦隔、および心
臓の領域をカバ−する位置とする。第１撮影位置および
第２撮影位置の代表例はそれぞれ、体軸から８５ｍｍ左
および右の位置である。撮影で得られた２枚の画像を上
述した歪補正方法を用いて各々補正した後、２枚の画像
の重複領域が一致するように画像を接合する。なお、撮
影回数は２回に限定されるものではなく、複数回の撮影
画像を合成する場合にも有効である。

【００３０】別の実施例としては、図１に破線の囲みで
示したＸ線発生器３０およびＸ線検出器１６の移動を行
う移動機構１４を付加し、Ｘ線発生器および検出器を被
検体１７を囲む円周上を移動させて複数回の撮影を行
い、撮影された各々の画像に対して上述した歪補正方法
を用いて歪を補正した後、３次元再構成して断層像を得
ることもできる。

【００３１】別の実施例では、テレビカメラの撮像素子
としてＣＣＤなどの半導体素子を用いる。撮像管では、
検出器の移動を行った場合、機械的振動により撮像管内
部の構造物の振動の影響で読み出した画像にマイクロホ
ニックノイズが混入することがあるが、半導体素子の場
合は、固体素子であるため振動によるノイズの発生がな
いので画像読み出しと検出器の移動を同時に行うことが
でき、その結果、撮影時間を短縮することができるとい
う効果もある。

【００３２】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、以下に示す例のように変形して実施することが
できる。本発明の画像歪補正方法および装置を用いる
と、従来のＸ線撮影装置で可能な多くの応用も可能であ
り、それらの適用範囲を拡大するものである。例えば、
断層撮影、拡大撮影、ステレオ撮影等の画像を従来より
大視野かつ高精細画像に拡張することができる。さら
に、本発明はＸ線撮影だけでなく、光学撮影にも有効で
あり、また、歪パターンも糸巻歪だけでなく、発生する
歪パターンが予測できる全ての撮影に対しても有効であ
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、変換テーブルを用いて
精度良い歪補正を行うことにより、検出器の視野端まで
の範囲を正確な位置関係で高い空間分解能で撮影するこ
とができ、また、検出器の視野より広い範囲で高い空間
分解能で撮影画像を得ることが可能になる。また、複数
回の撮影画像を精度良く合成したり、断層像を高い空間
分解能で得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るディジタルＸ線撮影装
置の概略構成を示す側面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る歪補正処理の概要を示
すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例に係る位置が既知の対象の具
体例を示す図である。

【図４】本発明の一実施例に係るイメージインテンシフ
ァイアの視野の境界とホールおよび仮想ホールの関係を
示す図である。

【図５】本発明の一実施例に係るホール中心の抽出処理
の概要を示すフローチャートである。

【図６】本発明の一実施例に係るホールの中心を抽出す
るための操作を説明するための図である。

【図７】本発明の一実施例に係るホールのプロファイル
を示す図である。

【図８】本発明の一実施例に係る歪補正用変換テーブル
を示す図である。

【図９】本発明一実施例に係る歪補正用変換テーブルを
示す図である。

【図１０】本発明一実施例に係るｘ'用テーブルを示す
図である。

【図１１】本発明の一実施例に係る位置が既知の対象を
示す図である。

【符号の説明】

１撮影制御装置２高電圧発生装置３Ｘ線管４Ｘ線フィルタ５Ｘ線スリット６Ｘ線グリッド７Ｘ線イメージインテンシファイア８光学レンズ系９光学しぼり１０テレビカメラ１１画像収集・処理装置１２画像表示装置１３記録装置１４移動機構１５移動制御装置１６Ｘ線検出器１７被検体１８入力蛍光面１９出力蛍光面２０高解像度撮像管２１Ｘ線遮蔽板３０Ｘ線発生器３１画像処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野寺洋一東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像撮影部と画像処理部を有し、該画像
撮影部によって撮影した画像の歪を該画像処理部により
補正する画像歪補正方法において、既知の位置を有する
複数個の対象を撮影し、該撮影により得られた画像にお
ける上記複数個の対象各々に対して座標を求め、該座標
を用いて視野外に設定した仮想対象の座標を演算により
決定し、上記対象および上記仮想対象の座標が歪のない
画像上のどの座標に対応するかを同定し、上記対象およ
び上記仮想対象の座標を用いて少なくとも視野内の画素
の座標に対して対応する歪画像上の座標を演算により求
め、歪のない画像の各々の座標に対して歪画像上の座標
を対応づける変換テーブルを作成し、該変換テーブルを
用いて別途撮影された画像を変換することを特徴とする
画像歪補正方法。
【請求項２】請求項１記載の画像歪補正方法におい
て、上記複数個の対象の既知の位置は、直線上に配列さ
れた位置であることを特徴とする画像歪補正方法。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の画像歪補
正方法において、上記複数個の対象の既知の位置の座標
は、歪補正後の画像上でいずれかの画素中心の座標に一
致するようにしたことを特徴とする画像歪補正方法。
【請求項４】請求項２または請求項３記載の画像歪補
正方法において、上記画像撮影部は、イメージインテン
シファイアとテレビカメラからなる画像検出器を有し、
かつ、上記既知の位置を有する複数個の対象が配列され
ている直線を上記テレビカメラの走査線方向と平行にし
たことを特徴とする画像歪補正方法。
【請求項５】請求項２または請求項３記載の画像歪補
正方法において、上記画像撮影部は、イメージインテン
シファイアとテレビカメラからなる画像検出器を有し、
かつ、上記既知の位置を有する複数個の対象が配列され
ている直線を上記テレビカメラの走査線方向と垂直にし
たことを特徴とする画像歪補正方法。
【請求項６】請求項１乃至３の何れかに記載の画像歪
補正方法において、上記複数個の対象の既知の位置を歪
のない中心領域から放射状に配列された位置にし、該複
数個の対象の座標を用いて視野外に設定した仮想対象の
座標を決定することを特徴とする画像歪補正方法。
【請求項７】請求項１乃至６何れかに記載の画像歪補
正方法において、上記複数個の対象として、Ｘ線を遮蔽
する板上に空けたＸ線を透過する穴の中心を用いること
を特徴とする画像歪補正方法。
【請求項８】請求項１乃至６何れかに記載の画像歪補
正方法において、上記複数個の対象として、Ｘ線を透過
する板上に配置したＸ線を遮蔽する物体の中心を用いる
ことを特徴とする画像歪補正方法。
【請求項９】画像撮影部と画像処理部を有し、該画像
撮影部によって撮影した複数の画像を画像処理部によっ
て合成する画像合成方法において、上記画像撮影部は、
Ｘ線発生器と、Ｘ線検出器と、該Ｘ線検出器の位置を変
化させる移動機構とを有し、上記Ｘ線検出器を移動させ
て複数回の撮影を行い、該複数回の撮影によって得られ
た複数枚の画像における各々の歪を上記請求項１乃至８
何れかに記載の画像歪補正処理方法によって補正し、該
歪を補正した複数枚の画像を共通に含まれる部位が一致
するように接合して合成画像を得ることを特徴とする画
像合成方法。
【請求項１０】画像撮影部と画像処理部を有し、該画
像撮影部によって撮影した複数の画像を処理する画像処
理方法において、上記画像撮影部は、Ｘ線発生器と、Ｘ線検出器と、Ｘ線
発生器およびＸ線検出器の位置を変化させる移動機構を
持ち、該Ｘ線発生器および該Ｘ線検出器を被検体を囲む
円周上を移動させて複数回の撮影を行い、該複数回の撮
影によって得られた複数枚の画像における各々の歪を上
記請求項１乃至８何れかに記載の画像歪補正処理方法に
よって補正し、該歪を補正した複数枚の画像を３次元再
構成して断層像を得ることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】画像撮影部と画像処理部からなり、該
画像撮影部によって撮影した画像の歪を該画像処理部に
より補正するようにした画像撮影装置において、上記画像撮影部は既知の位置を有する複数個の対象を撮
影する手段を有し、上記画像処理部は、上記画像撮影部
により得られた画像における上記複数の対象各々に対し
て座標を求め、該座標を用いて視野外に設定した仮想対
象の座標を演算により決定する手段と、上記対象および
上記仮想対象の座標が歪のない画像上のどの座標に対応
するかを同定する手段と、上記複数の対象および上記仮
想対象の座標を用いて少なくとも視野内の全ての画素の
座標に対して対応する歪画像上の座標を演算により求
め、歪のない画像の各々の座標に対して歪画像上の座標
値を対応づける変換テーブルを作成する手段と、該変換
テーブルを用いて別途撮影された画像を変換して画像歪
を補正する手段とを有することを特徴とする画像撮影装
置。
【請求項１２】請求項１１記載の画像撮影装置におい
て、上記画像撮影部は撮像素子として半導体素子を用い
たテレビカメラを有することを特徴とする画像撮影装
置。