WO2013128891A1 - 画像処理装置および方法 - Google Patents

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睦朗 今井
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    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004Biomedical image processing

Definitions

  • the present invention relates to an image processing apparatus and method for performing image processing for suppressing a periodic pattern included in an image.
  • the X-ray tube is moved to irradiate the subject with X-rays from different directions, and the acquired multiple radiographic images are added.
  • tomosynthesis imaging for obtaining a tomographic image in which a desired tomographic plane is emphasized is known.
  • the frequency components of the periodic pattern included in each radiographic image are slightly different.
  • the position at which the periodic pattern included in each radiographic image appears may be slightly different for each radiographic image.
  • the technique described in Patent Literature 2 uses only the image component of the periodic pattern created from one of the plurality of radiation images to suppress the periodic pattern of the other radiation image. Yes.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to accurately and efficiently suppress a periodic pattern caused by a grid when acquiring a plurality of radiation images by imaging using a grid.
  • a first image processing apparatus performs a frequency analysis on one radiographic image among a plurality of radiographic images acquired by continuous imaging using a grid that removes a radiation scattering component, thereby providing a grid.
  • First frequency analysis means for acquiring a frequency analysis result including the first frequency characteristic, and acquiring the frequency characteristic of the periodic pattern resulting from the first frequency characteristic; Based on the frequency analysis result, by performing frequency analysis on at least one radiographic image other than the radiographic image, the frequency characteristic of the periodic pattern for the at least one radiographic image is changed to the second frequency characteristic.
  • Second frequency analysis means to obtain as: And a suppression unit that suppresses a periodic pattern of one radiographic image according to the first frequency characteristic and suppresses a periodic pattern of at least one radiographic image according to the second frequency characteristic. It is what.
  • acquisition of the radiation image may be performed by using a radiation detector, and a part of the radiation energy is accumulated by irradiation with radiation, and then accumulated by irradiation with excitation light such as visible light or laser light. It may be carried out by using a stimulable phosphor sheet using a stimulable phosphor that emits stimulated emission light according to the emitted radiation energy.
  • a stimulable phosphor sheet is used, radiation image information is once stored and recorded by irradiating the stimulable phosphor sheet with radiation that has passed through the subject. Radiation images are acquired by generating emission light and photoelectrically converting the stimulated emission light.
  • the plurality of radiographic images is for performing energy subtraction processing using two radiographic images obtained by irradiating the subject with radiation of two types of energy having different energies. It can be acquired by energy subtraction imaging, long imaging in which an X-ray tube and a radiation detector are simultaneously translated with respect to a subject to acquire a long radiographic image, moving image imaging, and the like.
  • the grid may be composed of a plurality of plates provided along the main direction or the sub direction of the radiation detector, for example, as long as it removes the radiation scattering component. It may be composed of a plurality of plates provided to be inclined with respect to the main direction and the sub-direction of the radiation detector.
  • a periodic pattern means noise having a periodic pattern included in a radiographic image. For example, it means periodic stripes or moire included in a radiographic image acquired by photographing a subject using a grid.
  • the second frequency analyzing means may be a means for performing a frequency analysis that limits the frequency analysis performed by the first frequency analyzing means based on the frequency analysis result.
  • the second frequency analysis means performs frequency analysis with a limited direction based on the frequency analysis result. It is good also as a means to perform.
  • the second frequency analyzing means may be a means for performing frequency analysis with a limited range of frequencies to be analyzed based on the frequency analysis result.
  • the second frequency analysis means may be a means for performing frequency analysis in which the range of at least one radiation image is limited based on the frequency analysis result.
  • the radiographic image there are regions such as an irradiation field region, a direct radiation region, a high absorber region, and a high noise region that are unlikely to have a periodic pattern due to the grid.
  • regions such as an irradiation field region, a direct radiation region, a high absorber region, and a high noise region that are unlikely to have a periodic pattern due to the grid.
  • “Frequency analysis with a limited range of radiation image” means that when the frequency analysis is performed by the first frequency analysis means, a periodic pattern cannot be detected, or a frequency characteristic different from the acquired frequency characteristic is acquired. This means that the frequency analysis is performed by excluding the region.
  • the irradiation field region refers to a region that does not include an image of a subject because radiation is not irradiated on a radiation detector, a stimulable phosphor sheet, or the like when imaging is performed using an irradiation field stop.
  • the direct radiation region refers to a region having a high density in a radiation image obtained by directly irradiating a subject with radiation irradiated on the subject without passing through the subject.
  • a superabsorbent region is a region that has a low density when included in a radiographic image, for example, when photographing is performed using a protector that is used to prevent unnecessary irradiation of a subject such as a genital organ. That means.
  • the high noise region is a region where such quantum noise of radiation is conspicuous.
  • the continuous shooting may be tomosynthesis shooting.
  • a frequency analysis is performed on one radiographic image among a plurality of radiographic images acquired by continuous imaging using a grid that removes a scattered component of radiation, whereby a grid is obtained.
  • the frequency characteristic of the periodic pattern resulting from is acquired as the first frequency characteristic,
  • the frequency characteristic of the periodic pattern for the at least one radiographic image is changed to the second frequency characteristic. Get as Suppressing the periodic pattern of one radiation image according to the first frequency characteristic;
  • the periodic pattern of at least one radiographic image is suppressed according to the second frequency characteristic.
  • the second image processing apparatus performs a frequency analysis on one radiographic image among a plurality of radiographic images acquired by continuous imaging using a grid that removes a radiation scattering component, thereby providing a grid.
  • the suppression means creates a filter for extracting frequency components corresponding to each periodic pattern of a plurality of radiographic images based on the frequency characteristics, and a plurality of filters are used for the filter.
  • a plurality of filtered radiographic images are obtained by performing a filtering process on each of the radiographic images, and a plurality of filtered radiographic images are subtracted from the plurality of radiographic images. It is good also as a means to suppress the periodic pattern of at least 1 radiographic image other than these radiographic images.
  • the continuous photographing may be tomosynthesis photographing.
  • a frequency analysis is performed on one radiographic image among a plurality of radiographic images acquired by continuous imaging using a grid that removes a scattered component of radiation, whereby a grid is obtained. Get the frequency characteristics of the periodic pattern due to Based on the frequency characteristics, the periodic pattern of one radiographic image and at least one radiographic image other than the one radiographic image is suppressed.
  • frequency analysis is performed on one radiographic image among a plurality of radiographic images acquired by continuous imaging using a grid, and the first frequency characteristic is obtained. Is obtained, and a frequency analysis result including the first frequency characteristic is obtained.
  • the position of the radiation source and the position of the radiation detector are changed for each imaging, and therefore, the frequency characteristics of the periodic pattern in a plurality of acquired radiographic images
  • the direction of the grid, the type of the grid, etc. are not changed, although it slightly changes for each radiographic image.
  • the first More limited frequency analysis can be performed than when frequency characteristics are acquired. Therefore, it is possible to reduce the amount of calculation of frequency analysis for at least one radiographic image, and as a result, it is possible to efficiently suppress periodic patterns included in a plurality of radiographic images.
  • the periodic patterns are suppressed by calculating the first and second frequency characteristics for each radiation image, the periodic patterns resulting from the grid included in each radiation image are accurately suppressed. Can do.
  • frequency analysis is performed on one radiographic image among a plurality of radiographic images acquired by continuous imaging using a grid, resulting from the grid.
  • a frequency characteristic of the periodic pattern is acquired, and based on the acquired frequency characteristic, the periodic pattern of one radiographic image and at least one other radiographic image other than the one radiographic image is suppressed. For this reason, since it is not necessary to acquire frequency characteristics for individual images, it is possible to reduce the amount of calculation for frequency analysis, and as a result, it is possible to efficiently generate periodic patterns included in a plurality of radiation images. Can be suppressed.
  • a spatial filter for extracting a periodic pattern can be individually created based on the acquired frequency characteristics to suppress the periodic pattern. A periodic pattern caused by the grid included in the image can be accurately suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of a radiological image diagnostic system to which an image processing apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied. Illustration for explaining tomosynthesis shooting
  • region for a 1st frequency analysis (the 1)
  • the figure for demonstrating the suppression process of a periodic pattern The flowchart which shows the process performed in 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of a radiological image diagnosis system to which the image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • the radiological image diagnostic system 1 is for performing tomosynthesis imaging, and includes an X-ray tube 2 and a radiation detector 3.
  • the X-ray tube 2 moves along a straight line or an arc by the moving mechanism 4 and irradiates the subject S on the imaging table top 5 with X-rays at a plurality of positions on the moving path.
  • the X-ray tube 2 is moved in the direction of arrow A along a straight line.
  • a collimator (irradiation field stop) 6 is connected to the X-ray tube 2 so that the operator can set an X-ray range (irradiation range) irradiated to the subject S.
  • X-ray range irradiation range
  • the operator can set the X-ray irradiation range by adjusting the range of visible light irradiated to the subject S using the collimator 6.
  • the radiation detector 3 In order to detect X-rays transmitted through the subject S, the radiation detector 3 is disposed so as to face the X-ray tube 2 with the imaging table top plate 5 on which the subject S is placed interposed therebetween.
  • the radiation detector 3 accumulates radiation image information including radiation transmitted through the subject S as an electrostatic latent image, and detects the radiation transmittance distribution as a radiation image by reading the accumulated electrostatic latent image.
  • the radiation detector 3 is not limited in its configuration as long as it detects radiation and outputs it as image information.
  • the radiation detector 3 may be a TFT solid detector or a light readout solid detector. Also good.
  • the radiation detector 3 is moved along a straight line or an arc as necessary by the moving mechanism 7 and detects X-rays transmitted through the subject S at a plurality of positions on the moving path.
  • the radiation detector 3 is moved in the direction of arrow B along a straight line. In some cases, imaging is performed by moving only the X-ray tube 2 without moving the radiation detector 3.
  • the radiological image diagnosis system 1 is configured such that the grid 8 is detachable between the subject S and the radiation detector 3, so that both imaging with a grid and imaging without a grid are possible. Yes.
  • various types of grids grid ratio, grid pattern, etc.
  • lead that absorbs radiation and aluminum that transmits radiation are alternately arranged at a pitch of about 4 lines / mm, for example.
  • the lead is installed with a slight change in inclination according to the position so that the radiation passes through the aluminum and enters the radiation detector 3.
  • the grid 8 is moved by the moving mechanism 7 together with the radiation detector 3.
  • the radiological image diagnosis system 1 includes an image processing device 10.
  • the image processing apparatus 10 is a computer having a high-definition liquid crystal display that displays images and the like, a keyboard and a mouse that accept input from a user, and a main body that includes a CPU, a memory, a hard disk, a communication interface, and the like.
  • a function that reconstructs multiple radiographic images acquired by tomosynthesis imaging to generate tomographic images, acquires frequency characteristics of periodic patterns due to grids from radiographic images, and further suppresses periodic patterns Have.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of the image processing apparatus 10.
  • the image processing apparatus 10 includes an image acquisition unit 11 and a reconstruction unit 12.
  • the image acquisition unit 10 moves the X-ray tube 2 along a straight line, irradiates the subject S with a plurality of source positions by the movement of the X-ray tube 2, and detects the X-rays transmitted through the subject S by radiation detection.
  • a plurality of radiation images at a plurality of moving radiation source positions are detected by the detector 3.
  • a plurality of radiation images are acquired by moving the X-ray tube 2 in the direction of arrow A and irradiating the subject S with radiation from a plurality of different imaging directions.
  • the radiation detector 3 and the grid 8 are not moved for explanation.
  • the reconstruction unit 12 reconstructs a plurality of processed radiographic images that have been subjected to processing for suppressing a periodic pattern as will be described later, thereby generating a tomographic image in which a desired cross section of the subject S is emphasized. Specifically, the reconstruction unit 12 reconstructs these processed radiographic images using a backprojection method such as a simple backprojection method or a filtered backprojection method, and generates a tomographic image.
  • a backprojection method such as a simple backprojection method or a filtered backprojection method
  • the radiological image diagnosis system 1 includes an operation unit 13, a display unit 14, and a storage unit 15.
  • the operation unit 13 includes a keyboard, a mouse, or a touch panel type input device, and receives an operation on the system 1 by an operator. It also accepts input of various information such as imaging conditions and information correction instructions necessary for performing tomosynthesis imaging.
  • the display unit 14 is a display device such as a liquid crystal monitor, and displays a radiation image acquired by the image acquisition unit 11 and a tomographic image reconstructed by the reconstruction unit 12 as well as messages necessary for operation.
  • the display unit 14 may include a speaker that outputs sound.
  • the storage unit 15 includes a hard disk that stores radiation images acquired by imaging, a ROM that stores various parameters for setting imaging conditions necessary for operating the system 1, a RAM that serves as a work area, and the like.
  • the radiological image diagnosis system 1 also includes a periodic pattern suppression processing unit 16.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram showing the configuration of the periodic pattern suppression processing unit 16. As illustrated in FIG. 3, the periodic pattern suppression processing unit 16 includes a first frequency analysis unit 30, a second frequency analysis unit 31, and a suppression unit 32.
  • the first frequency analysis unit 30 performs frequency analysis on one radiographic image (hereinafter referred to as a reference radiological image B1) among a plurality (n) of radiographic images acquired by the image acquisition unit 11, and performs reference analysis
  • the frequency characteristic of the periodic pattern caused by the grid 8 included in the radiation image B1 is detected as the first frequency characteristic.
  • the periodic pattern suppression processing unit 16 may sequentially process the acquired radiographic images while performing imaging, or may perform the processing after acquiring a plurality of radiographic images.
  • the radiation image acquired by the first imaging is used as the reference radiation image B1.
  • a predetermined radiographic image such as a radiographic image acquired by the first imaging, a radiographic image acquired by the final imaging, or a radiographic image acquired by imaging at the intermediate position is used as the reference radiographic image B1.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the first frequency analysis.
  • the first frequency analysis unit 30 sets a 3 ⁇ 9 rectangular small region A10 having a long side in the x direction on the reference radiation image B1.
  • the small region A10 includes nine line-shaped regions having a length of 1024 pixels in the x direction in FIG. 4 at intervals of three pixels.
  • the first frequency analysis unit 30 performs a Fourier transform on the image signal of each linear area in the small area A10 to calculate a frequency spectrum.
  • the first frequency analysis unit 30 sets a plurality of small regions A11 having long sides in the y direction of the reference radiation image B1, and calculates a frequency spectrum in the y direction. Note that frequency analysis using the small region A11 having a long side in the y direction is referred to as frequency analysis in the y direction.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum.
  • the frequency spectrum shown in FIG. 6 gradually decreases as the spatial frequency changes from a low frequency to a high frequency, and has a peak at a certain spatial frequency.
  • the spatial frequency having a peak in the frequency spectrum calculated in this way matches the spatial frequency of the periodic pattern caused by the grid.
  • the pitch of the grid 8 is the x direction at the time of photographing
  • the peak frequency of the periodic pattern due to the grid appears in the frequency spectrum calculated by the frequency analysis in the x direction, but was calculated by the frequency analysis in the y direction. It will not appear in the frequency spectrum.
  • the peak frequency of the periodic pattern due to the grid appears in the frequency spectrum calculated by the frequency analysis in the y direction, but is calculated by the frequency analysis in the x direction. It will not appear in the frequency spectrum.
  • the first frequency analysis unit 30 acquires a frequency component that becomes a peak in the calculated frequency spectrum, using the frequency characteristic of the periodic pattern as the first frequency characteristic.
  • information on the direction in which the frequency analysis in which the peak frequency appears is acquired as the frequency analysis result R0. For example, as shown in FIG. 4, when a peak frequency appears in the frequency spectrum when frequency analysis in the x direction is performed, information on the “x direction” is displayed, and frequency analysis in the y direction is performed as shown in FIG. If the peak frequency appears in the frequency spectrum when it is performed, information in the “y direction” is acquired as the frequency analysis result R0.
  • the first frequency analysis unit 30 When the grid pitch direction is inclined with respect to the radiation image, a peak appears in the wave number spectrum obtained by both the frequency analysis in the x direction and the frequency analysis in the y direction. Thus, when a peak appears in the frequency spectrum obtained by both the frequency analysis in the x direction and the frequency analysis in the y direction, the first frequency analysis unit 30 performs both of the “x direction” and the “y direction”. Information is acquired as a frequency analysis result R0.
  • the image of the subject S is included only in the hatched portion (that is, the irradiation field region) S1 of the reference radiation image B1.
  • the frequency spectrum cannot be calculated even if the small regions A10 and A11 are set and the frequency analysis is performed.
  • the first frequency analysis unit 30 represents the positions of the other small regions, that is, the small regions for which the frequency spectrum could be calculated.
  • Output information For example, as shown in FIG. 7, when the reference radiation image B1 has an irradiation field region S1, information on the position of a small region in the irradiation field region S1 indicated by the solid line shown in FIG. Get as.
  • the frequency analysis performed by the second frequency analysis unit 31 is referred to as second frequency analysis.
  • the first frequency analysis unit 30 performs frequency analysis in the x direction and the y direction
  • the second frequency analysis unit 31 performs the frequency analysis result R0 of the first frequency analysis unit 30. Accordingly, the frequency analysis is performed only in the direction in which the frequency analysis in which the peak frequency appears is performed.
  • the second frequency analysis unit 31 sets only the small region A10 having a long side in the x direction as the radiation image Bi and performs frequency analysis.
  • the second frequency analysis unit 31 does not perform frequency analysis with a limited direction, but in the x direction. And frequency analysis in both y and y directions.
  • the second frequency analysis unit 31 selects the small region corresponding to the position of the small region. Frequency analysis using only For example, when information on the position of the solid small area shown in FIG. 8 is included in the frequency analysis result R0, even if all the small areas are set and the frequency analysis is performed, the small area where the frequency spectrum cannot be calculated is included. For this reason, the second frequency analysis unit 31 performs frequency analysis by setting a small region only at a position corresponding to the position of the small region included in the frequency analysis result R0 in the other radiation image Bi.
  • the second frequency analysis unit 31 searches for the peak frequency only in the frequency band near the peak frequency based on the peak frequency information included in the frequency analysis result R0. Process.
  • the peak frequency is F0
  • F0 ⁇ ⁇ ( ⁇ is a predetermined positive number) can be used as the nearby frequency band, as shown in FIG.
  • the value of ⁇ is as small as possible.
  • the suppression unit 32 extracts a filter that extracts only the frequency components of the periodic pattern for the reference radiation image B1 and the other radiation images Bi calculated by the first and second frequency analysis units 30 and 31, and the reference radiation image B1 and Each of the other radiation images Bi is created, and a filtering process is performed on each of the reference radiation image B1 and the other radiation images Bi with the created filter.
  • the frequency characteristic of the radiographic image obtained by this filtering process includes only frequency components corresponding to the periodic pattern, as shown in FIG.
  • the frequency spectrum of the processed radiographic image BSj does not have a peak in the frequency component of the periodic pattern resulting from the grid as shown in FIG.
  • the radiological image diagnosis system 1 includes a control unit 17.
  • the control unit 17 controls each unit of the system 1 according to an instruction from the operation unit 13.
  • FIG. 12 is a flowchart showing processing performed in the first embodiment.
  • the image acquisition unit 11 performs tomosynthesis imaging, acquires a plurality of radiation images, and stores them in the storage unit 15 (step ST1).
  • the first frequency analysis unit 30 performs the first frequency analysis on the reference radiation image B1 among the plurality of radiation images, and the periodic pattern in the reference radiation image B1.
  • the frequency analysis result R0 is acquired (step ST2).
  • the second frequency analysis unit 31 applies a radiographic image Bi other than the reference radiological image B1 among the plurality of radiographic images.
  • the second frequency analysis is performed to calculate the frequency characteristics of the periodic pattern in the other radiation image Bi (step ST3).
  • the suppression part 32 produces
  • frequency analysis is performed on one reference radiation image B1 among a plurality of radiation images acquired by continuous imaging such as tomosynthesis imaging, and the first frequency characteristic is obtained.
  • the frequency analysis result R0 including is acquired.
  • the frequency analysis is performed based on the frequency analysis result for the other radiation images Bi other than the reference radiation image B1, and therefore, the limited frequency analysis is performed for the other radiation images Bi. It can be performed.
  • FIG. 13 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the periodic pattern suppression processing unit 16 in the second embodiment.
  • the periodic pattern suppression processing unit 16 includes a frequency analysis unit 130 and a suppression unit 132.
  • the frequency analysis unit 130 performs the same process as the first frequency analysis performed by the first frequency analysis unit 30 in the first embodiment, and the plurality of (n) radiation images acquired by the image acquisition unit 11 are processed. Frequency analysis is performed on one of the radiation images (hereinafter referred to as reference radiation image B1), and a frequency characteristic C0 of a periodic pattern caused by the grid 8 included in the reference radiation image B1 is acquired. In addition to the frequency characteristic C0, information on the direction in which the frequency analysis in which the peak frequency appears is also acquired.
  • a filter that extracts only the frequency component of the periodic pattern is created, and the filtering process is performed on each of the reference radiation image B1 and the other radiation images Bi using the created filter.
  • the frequency characteristics of the radiographic image obtained by this filtering process include only frequency components corresponding to the periodic pattern, as shown in FIG.
  • the reference radiation image B1 and the radiation image B2 include a periodic pattern due to the grid, and the positions (that is, the phase of the periodic pattern) are the reference radiation image B1 and the other radiation images B2. Is shifted.
  • the frequency characteristics of the periodic patterns included in the reference radiation image B1 and the other radiation images B2 are the same.
  • the frequency analysis unit 30 acquires information in the x direction.
  • a filter when a filter is created and filtered for each of the reference radiation image B1 and the radiation image B2 based on the frequency characteristic C0 acquired by the frequency analysis unit 130, it corresponds to a periodic pattern arranged in the x direction.
  • Radiation images M1 and M2 including only frequency components to be acquired are acquired.
  • the periodic patterns appear at the same positions in the reference radiographic image B1 and the radiographic image B2, respectively. Therefore, the processed radiographic images BS1 and BS2 obtained by subtracting the radiographic images M1 and M2 from the reference radiographic image B1 and the radiographic image B2, respectively, have the periodic patterns removed.
  • the frequency spectrum of the processed radiographic image BSj does not have a peak in the frequency component of the periodic pattern caused by the grid as shown in FIG.
  • FIG. 15 is a flowchart showing processing performed in the present embodiment.
  • the image acquisition unit 11 performs tomosynthesis imaging, acquires a plurality of radiographic images, and stores them in the storage unit 15 (step ST11).
  • the frequency analysis unit 130 performs frequency analysis on the reference radiation image B1 among the plurality of radiation images, and acquires the frequency characteristic C0 of the periodic pattern in the reference radiation image B1. (Step ST12).
  • the suppression part 132 produces the filter which removes the frequency component of the periodic pattern resulting from a grid based on the acquired frequency characteristic C0 about each of reference
  • a process for suppressing the periodic pattern is performed on each of the reference radiation image B1 and the other radiation images Bi with the created filter to obtain a processed radiation image BSj (step ST14), and the process is terminated.
  • the frequency analysis is performed on one reference radiation image B1 among a plurality of radiation images acquired by continuous imaging such as tomosynthesis imaging, and the period due to the grid is obtained.
  • the frequency characteristic C0 of the target pattern is acquired, and the periodic pattern is suppressed based on the acquired frequency characteristic C0 with respect to the reference radiation image B1 and the other radiation images Bi.
  • the amount of calculation for the frequency analysis can be reduced, and as a result, the periodic patterns included in a plurality of radiation images can be efficiently used. It can be well suppressed.
  • a filter that extracts a periodic pattern can be created based on the acquired frequency characteristic C0 to suppress the periodic pattern. The resulting periodic pattern can be accurately suppressed.
  • the image processing apparatus is applied to the radiographic image diagnosis system 1 that performs tomosynthesis imaging.
  • the image processing apparatus is a system that acquires a plurality of radiographic images by continuous imaging. It can be applied to any system as long as it exists. For example, in the case of performing energy subtraction imaging for performing energy subtraction processing using two radiation images obtained by irradiating a subject with radiation of two types of energy having different energies, the two radiations are continuously provided. An image is acquired.
  • the first frequency analysis unit 30 performs frequency analysis on one of the two radiographic images, acquires a frequency analysis result, and based on this
  • the second frequency analysis unit 31 performs frequency analysis on other radiographic images, it is possible to reduce the amount of calculation of frequency analysis on the other radiographic images.
  • the frequency analysis unit 130 performs frequency analysis on one of the two radiographic images to acquire the frequency characteristic C0. If processing for suppressing a periodic pattern of a radiographic image is performed, the amount of calculation of frequency analysis for other radiographic images can be reduced.
  • a plurality of radiographic images can be continuously acquired even by long imaging, moving image shooting, etc., in which an X-ray tube and a radiation detector are simultaneously translated with respect to a subject to acquire a long radiographic image. Can do.
  • the second frequency analysis based on the frequency analysis result by the first frequency analysis unit 30 is also applied to the radiographic image obtained by the long imaging and the video imaging in the first embodiment.
  • the frequency analysis calculation is performed by suppressing the periodic pattern of the plurality of radiation images based on the frequency characteristic C0 acquired by the frequency analysis unit 30. The amount can be reduced.
  • the frequency analysis result for the subsequent frames may be performed using the frequency analysis result for the first frame,
  • the frequency analysis may be performed by the first frequency analysis unit 30 for each predetermined number of frames to obtain a frequency analysis result, and the frequency analysis of other frames in the predetermined number of frames may be performed using this.
  • the periodic pattern of the first frame and subsequent frames may be suppressed based on the frequency characteristic C0 acquired by the frequency analysis for the first frame.
  • the frequency analysis unit 30 may perform frequency analysis for each frame to obtain the frequency characteristic C0, and this may be used to suppress a periodic pattern of a predetermined number of frames.
  • the predetermined number may be 2.
  • the frequency analysis result is acquired every two frames, and the frequency analysis of the next frame is performed based on the frequency analysis result. Will be.
  • the frequency characteristic C0 is acquired every two frames, and the periodic pattern of the two frames is suppressed based on this.
  • frequency analysis is performed on all of the other plurality of radiation images Bi.
  • frequency analysis may be performed only on at least one necessary radiation image. Good.
  • the second frequency analysis unit 31 performs frequency analysis without using a small region located in the irradiation field region. There are areas such as the absorber area and the high noise area that are unlikely to have a periodic pattern due to the grid. In such a region, even if frequency analysis is performed, the frequency characteristics of the periodic pattern cannot be acquired, or even if acquired, the accuracy is poor.
  • the first frequency analysis unit 30 detects at least one of the direct radiation region, the high absorber region, and the high noise region, and performs frequency analysis on the position information of the small regions A10 and A11 included in these regions. Including the results, the second frequency analysis unit 31 may not use the small regions included in the direct radiation region, the high absorber region, and the high noise region in the frequency analysis.
  • the second frequency analysis unit 31 performs frequency analysis in which the direction, range, and frequency band are limited, but frequency analysis in which only at least one of these is limited. May be performed.
  • the radiation image of the subject S is acquired using the radiation detector 3.
  • a part of the radiation energy is accumulated by irradiation with radiation, and then visible light is obtained.
  • Radiation images are acquired by using a stimulable phosphor sheet that uses stimulable phosphors that emit stimulated emission light according to the stored radiation energy by irradiation of excitation light such as laser light. May be.
  • a stimulable phosphor sheet is used, radiation image information is temporarily accumulated and recorded by irradiating the stimulable phosphor sheet with radiation that has passed through the subject.
  • a radiographic image is acquired by generating exhausted light and photoelectrically converting the stimulated light.

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Abstract

【課題】グリッドを用いた撮影により複数の放射線画像を取得するに際し、グリッドに起因する周期的パターンを精度よく、かつ効率よく抑制できるようにする。 【解決手段】グリッドを用いたトモシンセシス撮影により取得した複数の放射線画像のうちの基準放射線画像(B1)に対して、第1の周波数解析部(30)が周波数解析を行い、グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性および周波数解析結果(R0)を取得する。第2の周波数解析部(31)が、基準放射線画像(B1)以外の他の放射線画像(Bi(i=2~n))に対して、周波数解析結果に基づいて、制限された周波数解析を行って放射線画像(Bi)についての周期的パターンの周波数特性を取得する。抑制部(32)が周波数特性に基づいて、全ての放射線画像の周期的パターンを抑制する処理を行う。

Description

画像処理装置および方法
本発明は、画像に含まれる周期的パターンを抑制する画像処理を行う画像処理装置および方法に関するものである。
従来、医療分野等において、被写体を透過した放射線の照射により被写体に関する放射線画像を記録する放射線検出器が各種提案、実用化されている。このような放射線検出器としては、例えば、放射線の照射により電荷を発生するアモルファスセレンを利用した放射線検出器がある。この放射線検出器を用いた撮影装置においては、放射線を照射する放射線源と放射線検出器との間に、放射線を透過しない鉛等と透過しやすいアルミニウムや木材等とが所定のピッチで交互に配置された散乱線除去グリッド(以下単にグリッドと称する)が設けられており、このグリッドにより放射線の散乱成分が除去されるようになっている。
しかしながら、グリッドを用いて被写体の放射線画像を撮影すると、取得される放射線画像内にグリッドに起因する周期縞およびモアレ等の周期的パターンがノイズとして発生してしまう。このため、放射線画像に含まれる周期的パターンの周波数特性を算出し、周期的パターンの周波数成分を抑制する処理を放射線画像に対して行うことにより、周期的パターンによる画質の劣化を防止するための様々な提案がなされている。例えば、特許文献1には、放射線画像に複数の線状の領域を設定し、この線状の領域の画像信号に対してフーリエ変換等の周波数解析を行うことにより周波数スペクトルを周波数特性として求め、この周波数スペクトルにおいてレスポンスがピークを有する空間周波数を、周期的パターンの周波数特性として検出する手法が提案されている。
ところで、放射線画像を用いて被写体の患部をより詳しく観察するために、X線管を移動させて異なる方向から被写体にX線を照射して撮影を行い、これにより取得した複数の放射線画像を加算して所望の断層面を強調した断層画像を得るトモシンセシス撮影が知られている。また、トモシンセシス撮影を行う際に、グリッドに起因する周期的パターンを目立たなくするために、撮影時にモアレの出現位置が一連の放射線画像の過半数において互いに異なる位置となるようにグリッドを移動させる手法が提案されている(特許文献1参照)。
また、トモシンセシス撮影等の連続撮影により取得した複数の放射線画像の周期的パターンを抑制する手法として、複数の放射線画像のうちの一の放射線画像からグリッドに起因する画像成分を作成し、後に取得された放射線画像からその画像成分を除去する手法も提案されている(特許文献2参照)。特許文献2に記載された手法を用いることにより、全ての放射線画像に対して周波数解析を行う必要が無くなるため、複数の放射線画像を取得した場合であっても、放射線画像に含まれるグリッドに起因する周期的パターンを効率よく抑制することができる。
特開2009-219556号公報 特開2002-330343号公報
しかしながら、グリッドを用いて複数の放射線画像を取得する際、各放射線画像に含まれる周期的パターンの周波数成分が微妙に異なるものとなる。また、各放射線画像に含まれる周期的パターンが現れる位置が放射線画像毎に微妙にずれる場合がある。例えば、トモシンセシス撮影を行う場合、X線管の位置および検出器の位置の少なくとも一方が撮影毎に変化するため、各放射線画像に含まれる周期的パターンの周波数成分は、放射線画像毎に微妙に異なるものとなり、各放射線画像に含まれる周期的パターンの位置が微妙にずれることとなる。ここで、特許文献2に記載された手法は、複数の放射線画像のうちの一の放射線画像から作成した周期的パターンの画像成分のみを用いて、他の放射線画像の周期的パターンを抑制している。このため、演算量は低減できるものの、周期的パターンの画像成分を作成した一の放射線画像以外の他の放射線画像においては、周期的パターンの周波数特性が一の放射線画像とは微妙に異なるため、周期的パターンを精度よく抑制することができない。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、グリッドを用いた撮影により複数の放射線画像を取得するに際し、グリッドに起因する周期的パターンを精度よく、かつ効率よく抑制できるようにすることを目的とする。
本発明による第1の画像処理装置は、放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を第1の周波数特性として取得し、かつ第1の周波数特性を含む周波数解析結果を取得する第1の周波数解析手段と、
   周波数解析結果に基づいて、一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、少なくとも1つの放射線画像についての周期的パターンの周波数特性を、第2の周波数特性として取得する第2の周波数解析手段と、
   第1の周波数特性に応じて一の放射線画像の周期的パターンを抑制し、かつ第2の周波数特性に応じて少なくとも1つの放射線画像の周期的パターンを抑制する抑制手段とを備えたことを特徴とするものである。
ここで、放射線画像の取得は、放射線検出器を用いることにより行ってもよく、放射線の照射により放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光やレーザ光等の励起光の照射により、蓄積された放射線エネルギーに応じた輝尽発光光を発光する蓄積性蛍光体を利用した蓄積性蛍光体シートを用いることにより行ってもよい。蓄積性蛍光体シートを用いる場合、被写体を透過した放射線を蓄積性蛍光体シートに照射することにより、放射線画像情報を一旦蓄積記録し、この蓄積性蛍光体シートに励起光を照射して輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換することにより放射線画像が取得される。
また、複数の放射線画像は、例えば上述したトモシンセシス撮影のみならず、エネルギーが異なる2種類のエネルギーの放射線を被写体に照射して得られた2枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うためのエネルギーサブトラクション撮影、被写体に対してX線管と放射線検出器とを同時に平行移動させて長尺の放射線画像を取得する長尺撮影、および動画撮影等により取得することができる。
また、グリッドは放射線の散乱成分を除去するものであればそのパターンを問わず、例えば放射線検出器の主方向または副方向に沿って設けられた複数のプレートからなるものであってもよいし、放射線検出器の主方向および副方向に対し傾けて設けられた複数のプレートからなるものであってもよい。
周期的パターンとは、放射線画像に含まれる周期的なパターンを持ったノイズを意味する。例えば、グリッドを利用して被写体を撮影することにより取得した放射線画像に含まれる周期縞やモアレ等を意味する。
なお、本発明による第1の画像処理装置においては、第2の周波数解析手段を、周波数解析結果に基づいて、第1の周波数解析手段が行う周波数解析を限定した周波数解析を行う手段としてもよい。
この場合において、第1および第2の周波数解析手段が、放射線画像上の複数方向において周波数解析を行う場合、第2の周波数解析手段を、周波数解析結果に基づいて、方向を限定した周波数解析を行う手段としてもよい。
またこの場合、第2の周波数解析手段を、周波数解析結果に基づいて、解析する周波数の範囲を限定した周波数解析を行う手段としてもよい。
また、第2の周波数解析手段を、周波数解析結果に基づいて、少なくとも1つの放射線画像の範囲を限定した周波数解析を行う手段としてもよい。
ここで、放射線画像には、照射野外領域、直接放射線領域、高吸収体領域および高ノイズ領域のように、グリッドに起因する周期的パターンが存在する可能性が低い領域が存在する。このような領域においては、周波数解析を行っても、周期的パターンの周波数特性が取得できないか、取得できても精度が悪いものとなっている。「放射線画像の範囲を限定した周波数解析」とは、第1の周波数解析手段による周波数解析を行った際に、周期的パターンが検出できなかったり、取得した周波数特性と異なる周波数特性が取得されたりした領域を除外して、周波数解析を行うことをいう。
なお、照射野外領域とは、照射野絞りを用いて撮影を行った場合において、放射線検出器、蓄積性蛍光体シート等において放射線が照射されないことから、被写体の像が含まれない領域をいう。
直接放射線領域とは、被写体に照射された放射線が、被写体を透過することなく放射線検出器等に直接到達することにより得られる、放射線画像において高濃度となる領域のことをいう。
高吸収体領域とは、例えば生殖器等の被写体の不要な部分への放射線の照射を防止するために使用するプロテクタを使用して撮影を行った場合に放射線画像に含まれる低濃度となる領域のことをいう。
ここで、低線量にて撮影を行った場合、比較的濃度が低い領域においては、放射線の量子ノイズが目立ってしまう。高ノイズ領域とはこのような放射線の量子ノイズが目立つ領域のことをいう。
また、本発明による第1の画像処理装置においては、連続撮影は、トモシンセシス撮影であってもよい。
本発明による第1の画像処理方法は、放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を第1の周波数特性として取得し、
第1の周波数特性を含む周波数解析結果を取得し、
  周波数解析結果に基づいて、一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、少なくとも1つの放射線画像についての周期的パターンの周波数特性を、第2の周波数特性として取得し、
   第1の周波数特性に応じて一の放射線画像の周期的パターンを抑制し、
   第2の周波数特性に応じて少なくとも1つの放射線画像の周期的パターンを抑制することを特徴とするものである。
本発明による第2の画像処理装置は、放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を取得する周波数解析手段と、
   周波数特性に基づいて、一の放射線画像および一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像の周期的パターンを抑制する抑制手段とを備えたことを特徴とするものである。
なお、本発明による第2の画像処理装置においては、抑制手段を、周波数特性に基づいて、複数の放射線画像のそれぞれの周期的パターンに対応する周波数成分を抽出するフィルタを作成し、フィルタにより複数の放射線画像のそれぞれに対してフィルタリング処理を行うことにより、複数のフィルタ処理済み放射線画像を取得し、複数の放射線画像から複数のフィルタ処理済み放射線画像を減算することにより、一の放射線画像および一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像の周期的パターンを抑制する手段としてもよい。
また、本発明による第2の画像処理装置においては、連続撮影は、トモシンセシス撮影であってもよい。
本発明による第2の画像処理方法は、放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を取得し、
   周波数特性に基づいて、一の放射線画像および一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像の周期的パターンを抑制することを特徴とするものである。
本発明の第1の画像処理装置および方法によれば、グリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析が行われて第1の周波数特性が取得され、第1の周波数特性を含む周波数解析結果が取得される。ここで、グリッドを用いて連続撮影を行う際には、撮影毎に放射線源の位置および放射線検出器の位置が変更される等するため、取得される複数の放射線画像における周期的パターンの周波数特性は、放射線画像毎に微妙に変化するものの、グリッドの向き、グリッドの種類等が変更されることはない。本発明においては、一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像に対しては、周波数解析結果に基づいて周波数解析を行うようにしたため、少なくとも1つの放射線画像に対しては、第1の周波数特性を取得した場合よりも、限定した周波数解析を行うことができる。したがって、少なくとも1つの放射線画像に対する周波数解析の演算量を低減することができ、その結果、複数の放射線画像に含まれる周期的パターンを効率よく抑制することができる。また、個々の放射線画像に対して第1および第2の周波数特性を算出して周期的パターンを抑制しているため、各放射線画像に含まれるグリッドに起因する周期的パターンを精度よく抑制することができる。
本発明の第2の画像処理装置および方法によれば、グリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析が行われて、グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性が取得され、取得された周波数特性に基づいて、一の放射線画像および一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像の周期的パターンが抑制される。このため、個々の画像に対して周波数特性を取得する必要が無くなることから、周波数解析のための演算量を低減することができ、その結果、複数の放射線画像に含まれる周期的パターンを効率よく抑制することができる。一方、グリッドを用いて連続撮影を行った場合、各放射線画像に含まれる周期的パターンが現れる位置が放射線画像毎に微妙にずれる場合がある。本発明によれば、個々の放射線画像に対しては、取得した周波数特性に基づいて、周期的パターンを抽出する空間フィルタを個々に作成して周期的パターンを抑制することができるため、各放射線画像に含まれるグリッドに起因する周期的パターンを精度よく抑制することができる。
本発明の第1の実施形態による画像処理装置を適用した放射線画像診断システムの構成を示す概略ブロック図 トモシンセシス撮影を説明するための図 第1の実施形態における周期的パターン抑制処理部の構成を示す概略ブロック図 第1の周波数解析のための小領域を示す図(その1) 第1の周波数解析のための小領域を示す図(その2) 周波数スペクトルの例を示す図 照射野内領域を説明するための図 照射野内領域に含まれる小領域を説明するための図 ピーク周波数を説明するための図 周期的パターンの周波数成分を示す図 処理済み放射線画像の周波数スペクトルを示す図 第1の実施形態において行われる処理を示すフローチャート 第2の実施形態における周期的パターン抑制処理部の構成を示す概略ブロック図 周期的パターンの抑制処理を説明するための図 第2の実施形態において行われる処理を示すフローチャート
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による画像処理装置を適用した放射線画像診断システムの構成を示す概略ブロック図である。図1に示すように、この放射線画像診断システム1は、トモシンセシス撮影を行うためのものであり、X線管2および放射線検出器3を備える。X線管2は移動機構4により直線または円弧に沿って移動し、移動経路上の複数の位置において、撮影台天板5上の被写体SにX線を照射する。本実施形態においては直線に沿って矢印A方向にX線管2を移動させるものとする。
また、X線管2にはコリメータ(照射野絞り)6が接続されており、被写体Sに照射されるX線の範囲(照射範囲)を操作者が設定できるようになっている。なお、コリメータ6を用いて照射範囲を設定する際には、X線に代えて可視光がコリメータ6を介して被写体Sに照射される。なお、可視光はコリメータ6に設けられた照射野ランプ(不図示)から発せられる。これにより、操作者は被写体Sに照射された可視光の範囲をコリメータ6を用いて調整することにより、X線の照射範囲を設定することができる。
放射線検出器3は、被写体Sを透過したX線を検出するために、被写体Sを載置する撮影台天板5を間に挟んでX線管2と対向するように配置されている。放射線検出器3は、被写体Sを透過した放射線からなる放射線画像情報を静電潜像として蓄積し、蓄積した静電潜像を読み取ることにより放射線の透過率分布を放射線画像として検出するものである。なお、放射線検出器3は放射線を検出して画像情報として出力するものであればその構成を問わず、例えばTFT方式の固体検出器であってもよいし光読出方式の固体検出器であってもよい。
また、放射線検出器3は、移動機構7により必要に応じて直線または円弧に沿って移動し、移動経路上の複数の位置において被写体Sを透過したX線を検出する。なお、本実施形態においては直線に沿って矢印B方向に放射線検出器3を移動させるものとする。また、放射線検出器3を移動させることなく、X線管2のみを移動させて撮影を行う場合もある。
ここで、放射線画像診断システム1は、被写体Sと放射線検出器3との間にグリッド8を着脱可能に構成されており、グリッドありでの撮影、グリッドなしでの撮影の両方が可能となっている。また、グリッドありでの撮影の場合、様々な種類(グリッド比、グリッドパターン等)のグリッドが使用可能となっている。グリッド8は放射線を吸収する鉛と、放射線を透過するアルミニウムとが例えば4本/mm程度のピッチで交互に配置されているものである。また、放射線がアルミニウムを透過して放射線検出器3に入射するように、鉛は位置に応じて多少傾きを変化させて設置されている。なお、グリッド8は、放射線検出器3と一体となって、移動機構7により移動される。
また、放射線画像診断システム1は画像処理装置10を備える。画像処理装置10は、画像等の表示を行う高精細液晶ディスプレイと、ユーザからの入力を受け付けるキーボードやマウス等と、CPUやメモリ、ハードディスク、通信インターフェース等を備えた本体とを有するコンピュータであり、トモシンセシス撮影により取得された複数の放射線画像を再構成して断層画像を生成したり、放射線画像からグリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を取得し、さらに周期的パターンを抑制したりする機能を有している。図1には、画像処理装置10の構成を概略ブロック図にて示している。
図1に示すように、画像処理装置10は、画像取得部11および再構成部12を備える。画像取得部10は、直線に沿ってX線管2を移動させ、X線管2の移動による複数の線源位置において被写体SにX線を照射し、被写体Sを透過したX線を放射線検出器3により検出して、移動中の複数の線源位置における複数の放射線画像を取得する。具体的には、図2に示すように、X線管2を矢印A方向に移動させて異なる複数の撮影方向から被写体Sに放射線を照射して撮影を行うことにより、複数の放射線画像を取得する。なお、図2においては説明のために、放射線検出器3およびグリッド8は移動させていない。
再構成部12は、後述するように周期的パターンを抑制する処理が施された複数の処理済み放射線画像を再構成することにより、被写体Sの所望の断面を強調した断層画像を生成する。具体的には、再構成部12は、単純逆投影法あるいはフィルタ逆投影法等の逆投影法等を用いてこれらの処理済み放射線画像を再構成して断層画像を生成する。
また、放射線画像診断システム1は、操作部13、表示部14および記憶部15を備える。操作部13はキーボード、マウスあるいはタッチパネル方式の入力装置からなり、操作者によるシステム1への操作を受け付ける。また、トモシンセシス撮影を行うために必要な、撮影条件等の各種情報の入力および情報の修正の指示も受け付ける。
表示部14は液晶モニタ等の表示装置であり、画像取得部11が取得した放射線画像および再構成部12が再構成した断層画像の他、操作に必要なメッセージ等を表示する。なお、表示部14は音声を出力するスピーカを内蔵するものであってもよい。
記憶部15は、撮影により取得した放射線画像を記憶するハードディスク、システム1を動作させるために必要な撮影条件を設定する各種パラメータ等を記憶するROMおよび作業領域となるRAM等を備えている。
また、放射線画像診断システム1は、周期的パターン抑制処理部16を備える。図3は、周期的パターン抑制処理部16の構成を示す概略ブロック図である。図3に示すように、周期的パターン抑制処理部16は、第1の周波数解析部30、第2の周波数解析部31および抑制部32を備える。
第1の周波数解析部30は、画像取得部11が取得した複数(n個)の放射線画像のうちの一の放射線画像(以下、基準放射線画像B1とする)に対して周波数解析を行い、基準放射線画像B1に含まれる、グリッド8に起因する周期的パターンの周波数特性を第1の周波数特性として検出する。ここで、周期的パターン抑制処理部16においては、撮影を行いつつ、取得された放射線画像に対して順次処理を行ってもよく、複数の放射線画像を取得した後に処理を行ってもよい。前者の場合、基準放射線画像B1としては、最初の撮影により取得した放射線画像を用いる。後者の場合、最初の撮影により取得した放射線画像、最後の撮影により取得した放射線画像、中間位置の撮影により取得した放射線画像等、あらかじめ設定した任意の放射線画像を基準放射線画像B1として用いる。
なお、第1の周波数解析部30が行う周波数解析を第1の周波数解析と称する。図4は第1の周波数解析を説明するための図である。図4に示すように、第1の周波数解析部30は、x方向に長辺を有する3×9の矩形の小領域A10を基準放射線画像B1上に設定する。ここで、小領域A10には、図4におけるx方向の長さが1024画素のライン状の領域が3画素間隔で9つ含まれる。そして、第1の周波数解析部30は、小領域A10内の各ライン状領域の画像信号に対してフーリエ変換を施して、周波数スペクトルを算出する。そして、小領域A10内において算出した9個の周波数スペクトルを平均し、さらに3×9の小領域A10について算出した、平均した周波数スペクトルをさらに平均して、基準放射線画像B1のx方向についての周波数スペクトルを算出する。なお、x方向に長辺を有する小領域A10を用いての周波数解析をx方向の周波数解析と称する。
また、図5に示すように、第1の周波数解析部30は、基準放射線画像B1のy方向に長辺を有する複数の小領域A11を設定して、y方向についての周波数スペクトルを算出する。なお、y方向に長辺を有する小領域A11を用いての周波数解析をy方向の周波数解析と称する。
図6は周波数スペクトルの例を示す図である。図6に示す周波数スペクトルは、空間周波数が低周波数から高周波数となるにつれて徐々に小さくなるとともに、ある空間周波数においてピークを有するものとなっている。このように算出した周波数スペクトルにおいてピークを有する空間周波数が、グリッドに起因する周期的パターンの空間周波数と一致する。なお、撮影時においてグリッド8のピッチがx方向である場合、x方向の周波数解析により算出した周波数スペクトルにはグリッドに起因する周期的パターンのピーク周波数が現れるが、y方向の周波数解析により算出した周波数スペクトルには現れないこととなる。逆に、撮影時においてグリッド8のピッチがy方向である場合、y方向の周波数解析により算出した周波数スペクトルにはグリッドに起因する周期的パターンのピーク周波数が現れるが、x方向の周波数解析により算出した周波数スペクトルには現れないこととなる。
第1の周波数解析部30は、算出した周波数スペクトルにおけるピークとなる周波数成分を、周期的パターンの周波数特性を第1の周波数特性として取得する。なお、第1の周波数特性とともに、ピーク周波数が現れた周波数解析を行った方向の情報を周波数解析結果R0として取得する。例えば、図4に示すように、x方向の周波数解析を行った場合に周波数スペクトルにピーク周波数が現れた場合は「x方向」の情報を、図5に示すように、y方向の周波数解析を行った場合に周波数スペクトルにピーク周波数が現れた場合は「y方向」の情報を、周波数解析結果R0として取得する。
なお、グリッドのピッチの方向が放射線画像に対して傾斜している場合、x方向の周波数解析およびy方向の周波数解析の双方により得られる波数スペクトルにピークが現れる。このように、x方向の周波数解析およびy方向の周波数解析の双方により得られる周波数スペクトルにピークが現れた場合、第1の周波数解析部30は、「x方向」および「y方向」の双方の情報を、周波数解析結果R0として取得する。
また、コリメータ6によりX線の照射範囲を絞って撮影を行うことにより、図7に示すように、基準放射線画像B1の斜線部分(すなわち照射野内領域)S1にのみ、被写体Sの像が含まれる場合がある。このような場合、基準放射線画像B1の照射野内領域B1以外の部分(すなわち照射野外領域)においては、小領域A10,A11を設定して周波数解析を行っても、周波数スペクトルを算出できない。このため、第1の周波数解析部30は、周波数スペクトルを算出できなかった小領域A10,A11が存在する場合には、それ以外の小領域、すなわち周波数スペクトルが算出できた小領域の位置を表す情報を出力する。例えば、図7に示すように、基準放射線画像B1が照射野内領域S1を有する場合には、図8に示す実線で示す、照射野内領域S1内にある小領域の位置の情報を周波数解析結果R0として取得する。
第2の周波数解析部31は、第1の周波数解析部30が取得した周波数解析結果R0に基づいて、基準放射線画像B1以外の他の複数の放射線画像Bi(i=2~n)に対して周波数解析を行って、放射線画像Biにおけるグリッド8に起因する周期的パターンの周波数特性を算出する。なお、第2の周波数解析部31が行う周波数解析を第2の周波数解析と称する。ここで、第1の周波数解析部30においては、x方向およびy方向のそれぞれの周波数解析を行っているが、第2の周波数解析部31は、第1の周波数解析部30の周波数解析結果R0に応じて、ピーク周波数が現れた周波数解析を行った方向に対してのみ周波数解析を行う。例えば、ピーク周波数が現れた周波数解析を行った方向がx方向である場合には、y方向の周波数解析を行ってもピーク周波数が検出されることはない。このため、第2の周波数解析部31は、図4に示すように、x方向に長辺を有する小領域A10のみを放射線画像Biに設定して周波数解析を行う。
なお、x方向の周波数解析およびy方向の周波数解析の双方により得られる周波数スペクトルにピークが現れた場合、第2の周波数解析部31においては、方向を限定した周波数解析を行うことなく、x方向およびy方向の双方の周波数解析を行う。
また、第1の周波数解析部30の周波数解析結果R0に、小領域の位置の情報が含まれている場合には、第2の周波数解析部31は、その小領域の位置に対応する小領域のみを用いて周波数解析を行う。例えば、図8に示す実線の小領域の位置の情報が周波数解析結果R0に含まれる場合、全ての小領域を設定して周波数解析を行っても、周波数スペクトルを算出できない小領域が含まれる。このため、第2の周波数解析部31は、他の放射線画像Biにおける、周波数解析結果R0に含まれる小領域の位置に対応する位置にのみ小領域を設定して周波数解析を行う。
ここで、ピーク周波数が算出されている場合、他の放射線画像Biにおいて周期的パターンの周波数成分は、そのピーク周波数の近傍の空間周波数となるはずである。このため、第2の周波数解析部31は、周波数スペクトルを算出した後、周波数解析結果R0に含まれるピーク周波数の情報に基づいて、そのピーク周波数の近傍の周波数帯域においてのみ、ピーク周波数を探索する処理を行う。ここで、近傍の周波数帯域としては、ピーク周波数をF0とした場合、図9に示すように、F0±α(αはあらかじめ定められた正の数)を用いることができる。なお、αの値はできるだけ小さいことが精度を高める上で好ましい。
抑制部32は、第1および第2の周波数解析部30,31が算出した基準放射線画像B1および他の放射線画像Biについての周期的パターンの周波数成分のみを抽出するフィルタを、基準放射線画像B1および他の放射線画像Biのそれぞれについて作成し、作成したフィルタにより基準放射線画像B1および他の放射線画像Biのそれぞれに対してフィルタリング処理を行う。このフィルタリング処理により得られる放射線画像の周波数特性は、図10に示すように、周期的パターンに対応する周波数成分のみを含むものとなる。そして、基準放射線画像B1および他の放射線画像Biからフィルタリング処理した放射線画像を減算することにより、処理済み放射線画像BSj(j=1~n)を取得する。処理済み放射線画像BSjの周波数スペクトルは、図11に示すようにグリッドに起因する周期的パターンの周波数成分にピークを有さないものとなっている。
また、放射線画像診断システム1は、制御部17を備える。制御部17は、操作部13からの指示に応じてシステム1の各部を制御する。
次いで、第1の実施形態において行われる処理について説明する。図12は第1の実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、操作部13からの指示により、画像取得部11がトモシンセシス撮影を行って複数の放射線画像を取得し、記憶部15に記憶する(ステップST1)。そして、周期的パターン抑制処理部16において、第1の周波数解析部30が、複数の放射線画像のうちの基準放射線画像B1に対して第1の周波数解析を行い、基準放射線画像B1における周期的パターンの周波数特性を取得し、かつ周波数解析結果R0を取得する(ステップST2)。
続いて、第2の周波数解析部31が、第1の周波数解析部30が出力した周波数解析結果R0に基づいて、複数の放射線画像のうちの基準放射線画像B1以外の他の放射線画像Biに対して第2の周波数解析を行い、他の放射線画像Biにおける周期的パターンの周波数特性を算出する(ステップST3)。
そして、抑制部32が、基準放射線画像B1および他の放射線画像Biのそれぞれについて、グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分を除去するフィルタを作成し(ステップST4)、作成したフィルタにより基準放射線画像B1および他の放射線画像Biのそれぞれに対して周期的パターンを抑制する処理を施して処理済み放射線画像BSjを取得し(ステップST5)、処理を終了する。
このように、第1の実施形態においては、トモシンセシス撮影のような連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の基準放射線画像B1に対して周波数解析を行って、第1の周波数特性を含む周波数解析結果R0を取得するようにしたものである。ここで、グリッドを用いた連続撮影を行う際には、撮影毎にX線管2の位置および放射線検出器3の位置が変更される等するため、周期的パターンの周波数特性は、放射線画像毎に微妙に変化するものの、グリッドの向き、グリッドの種類等が変更されることはない。本実施形態においては、基準放射線画像B1以外の他の放射線画像Biに対しては、周波数解析結果に基づいて周波数解析を行うようにしたため、他の放射線画像Biに対しては、限定した周波数解析を行うことができる。したがって、他の放射線画像Biに対する周波数解析の演算量を低減することができ、その結果、複数の放射線画像に含まれる周期的パターンを効率よく抑制することができる。また、個々の放射線画像に対して第1および第2の周波数特性を算出して周期的パターンを抑制しているため、各放射線画像に含まれるグリッドに起因する周期的パターンを精度よく抑制することができる。
次いで、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、第2の実施形態においては、第1の実施形態における周期的パターン抑制処理部16が行う処理が第1の実施形態と異なるのみであるため、周期的パターン抑制処理部16が行う処理についてのみ詳細に説明する。図13は、第2の実施形態における周期的パターン抑制処理部16の構成を示す概略ブロック図である。図13に示すように、第2の実施形態においては、周期的パターン抑制処理部16は、周波数解析部130および抑制部132を備える。
周波数解析部130は、上記第1の実施形態における第1の周波数解析部30が行う第1の周波数解析と同様の処理を行い、画像取得部11が取得した複数(n個)の放射線画像のうちの一の放射線画像(以下、基準放射線画像B1とする)に対して周波数解析を行い、基準放射線画像B1に含まれる、グリッド8に起因する周期的パターンの周波数特性C0を取得する。また、周波数特性C0とともに、ピーク周波数が現れた周波数解析を行った方向の情報も取得する。
抑制部132は、周波数解析部130が取得した周波数特性C0および周波数解析を行った方向の情報に基づいて、基準放射線画像B1および基準放射線画像B1以外の他の複数の放射線画像Bi(i=2~n)のそれぞれについて、周期的パターンの周波数成分のみを抽出するフィルタを作成し、作成したフィルタにより基準放射線画像B1および他の放射線画像Biのそれぞれに対してフィルタリング処理を行う。このフィルタリング処理により得られる放射線画像の周波数特性は、上記図10に示すように、周期的パターンに対応する周波数成分のみを含むものとなる。そして、基準放射線画像B1および他の放射線画像Biからフィルタリング処理した放射線画像を減算することにより、処理済み放射線画像BSj(j=1~n)を取得する。
図14を用いて、基準放射線画像B1および他の放射線画像Biのうちの放射線画像B2のそれぞれについての周期的パターンの抑制処理について説明する。図14に示すように基準放射線画像B1および放射線画像B2には、グリッドに起因する周期的パターンが含まれるが、その位置(すなわち周期的パターンの位相)は基準放射線画像B1および他の放射線画像B2においてずれている。その一方で、基準放射線画像B1および他の放射線画像B2に含まれる周期的パターンの周波数特性は同一である。なお、図14においては、周期的パターンはx方向に並んでいるため、周波数解析部30はx方向の情報を取得している。
このため、基準放射線画像B1および放射線画像B2のそれぞれに対して、周波数解析部130が取得した周波数特性C0に基づいてフィルタを作成してフィルタリング処理を行うと、x方向に並ぶ周期的パターンに対応する周波数成分のみを含む放射線画像M1,M2が取得される。この放射線画像M1,M2においては、周期的パターンはそれぞれ基準放射線画像B1および放射線画像B2の同じ位置に現れる。したがって、基準放射線画像B1および放射線画像B2から放射線画像M1,M2をそれぞれ減算することにより得られる処理済み放射線画像BS1,BS2は、周期的パターンが除去されたものとなる。これにより、処理済み放射線画像BSjの周波数スペクトルは、上記図11に示すようにグリッドに起因する周期的パターンの周波数成分にピークを有さないものとなる。
次いで、第2の実施形態において行われる処理について説明する。図15は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、操作部13からの指示により、画像取得部11がトモシンセシス撮影を行って複数の放射線画像を取得し、記憶部15に記憶する(ステップST11)。そして、周期的パターン抑制処理部16において、周波数解析部130が、複数の放射線画像のうちの基準放射線画像B1に対して周波数解析を行い、基準放射線画像B1における周期的パターンの周波数特性C0を取得する(ステップST12)。
そして、抑制部132が、基準放射線画像B1および他の放射線画像Biのそれぞれについて、取得した周波数特性C0に基づいて、グリッドに起因する周期的パターンの周波数成分を除去するフィルタを作成し(ステップST13)、作成したフィルタにより基準放射線画像B1および他の放射線画像Biのそれぞれに対して周期的パターンを抑制する処理を施して処理済み放射線画像BSjを取得し(ステップST14)、処理を終了する。
このように、第2の実施形態においては、トモシンセシス撮影のような連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の基準放射線画像B1に対して周波数解析を行って、グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性C0を取得し、基準放射線画像B1および他の放射線画像Biに対して、取得した周波数特性C0に基づいて周期的パターンを抑制するようにしたものである。このため、個々の画像に対して周波数特性C0を取得する必要が無くなることから、周波数解析のための演算量を低減することができ、その結果、複数の放射線画像に含まれる周期的パターンを効率よく抑制することができる。また、個々の放射線画像に対しては、取得した周波数特性C0に基づいて、周期的パターンを抽出するフィルタを作成して周期的パターンを抑制することができるため、各放射線画像に含まれるグリッドに起因する周期的パターンを精度よく抑制することができる。
なお、上記第1および第2の実施形態においては、本発明による画像処理装置を、トモシンセシス撮影を行う放射線画像診断システム1に適用しているが、連続撮影により複数の放射線画像を取得するシステムであれば、どのようなシステムにも適用することができる。例えば、エネルギーが異なる2種類のエネルギーの放射線を被写体に照射して得られた2枚の放射線画像を用いたエネルギーサブトラクション処理を行うためのエネルギーサブトラクション撮影を行う場合にも、連続して2つの放射線画像が取得される。このため、第1の実施形態においては、第1の周波数解析部30により、2つの放射線画像のうちの1つの放射線画像に対して周波数解析を行って、周波数解析結果を取得し、これに基づいて、第2の周波数解析部31により他の放射線画像に対して周波数解析を行うようにすれば、他の放射線画像に対する周波数解析の演算量を低減することができる。また、第2の実施形態においては、周波数解析部130により、2つの放射線画像のうちの1つの放射線画像に対して周波数解析を行って、周波数特性C0を取得し、これに基づいて、2つの放射線画像の周期的パターンを抑制する処理を行うようにすれば、他の放射線画像に対する周波数解析の演算量を低減することができる。
また、被写体に対してX線管と放射線検出器とを同時に平行移動させて長尺の放射線画像を取得する長尺撮影、および動画撮影等によっても、複数の放射線画像を連続して取得することができる。このため、長尺撮影および動画撮影により取得した放射線画像に対しても、上記と同様に第1の実施形態においては、第1の周波数解析部30による周波数解析結果に基づいて第2の周波数解析部31により周波数解析を行うことにより、第2の実施形態においては、周波数解析部30が取得した周波数特性C0に基づいて、複数の放射線画像の周期的パターンを抑制することにより、周波数解析の演算量を低減することができる。
ここで、動画撮影による複数の放射線画像を取得する場合においては、第1の実施形態の場合、最初のフレームに対する周波数解析結果を用いて、それ以降のフレームの周波数解析を行ってもよいが、例えば所定数のフレーム毎に第1の周波数解析部30により周波数解析を行って周波数解析結果を取得し、これを用いて所定数のフレームにおける他のフレームの周波数解析を行うようにしてもよい。また、第2の実施形態の場合、最初のフレームに対する周波数解析により取得される周波数特性C0に基づいて、最初のフレームおよびこれ以降のフレームの周期的パターンを抑制してもよいが、例えば所定数のフレーム毎に周波数解析部30により周波数解析を行って周波数特性C0を取得し、これを用いて所定数のフレームの周期的パターンを抑制するようにしてもよい。なお、所定数としては2であってもよく、この場合、第1の実施形態においては、2フレーム毎に周波数解析結果が取得され、周波数解析結果に基づいて、次のフレームの周波数解析が行われることとなる。また、第2の実施形態においては、2フレーム毎に周波数特性C0が取得され、これに基づいて、2つのフレームの周期的パターンが抑制されることとなる。
また、上記第1の実施形態においては、他の複数の放射線画像Biの全てに対して周波数解析を行っているが、必要な少なくとも1つの放射線画像に対してのみ周波数解析を行うようにしてもよい。
また、上記第2の実施形態においては、他の複数の放射線画像Biの全てに対して周期的パターンを抑制する処理を行っているが、必要な少なくとも1つの放射線画像に対してのみ周期的パターンを抑制する処理を行うようにしてもよい。
また、上記第1の実施形態においては、第2の周波数解析部31において、照射野外領域に位置する小領域を使用しないで周波数解析を行っているが、放射線画像には、直接放射線領域、高吸収体領域および高ノイズ領域のように、グリッドに起因する周期的パターンが存在する可能性が低い領域が存在する。このような領域においては、周波数解析を行っても、周期的パターンの周波数特性が取得できないか、取得できても精度が悪いものとなっている。
このため、第1の周波数解析部30において、直接放射線領域、高吸収体領域および高ノイズ領域の少なくとも1つを検出し、これらの領域に含まれる小領域A10,A11の位置の情報を周波数解析結果に含め、第2の周波数解析部31において、直接放射線領域、高吸収体領域および高ノイズ領域に含まれる小領域については、周波数解析に使用しないようにしてもよい。
また、上記第1の実施形態においては、第2の周波数解析部31において、方向、範囲および周波数帯域を限定した周波数解析を行っているが、これらのうちの少なくとも1つのみを限定した周波数解析を行うようにしてもよい。
また、上記第1および第2の実施形態においては、放射線検出器3を用いて被写体Sの放射線画像を取得しているが、放射線の照射により放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光やレーザ光等の励起光の照射により、蓄積された放射線エネルギーに応じた輝尽発光光を発光する蓄積性蛍光体を利用した蓄積性蛍光体シートを用いることにより、放射線画像を取得するようにしてもよい。蓄積性蛍光体シートを用いる場合、被写体を透過した放射線を蓄積性蛍光体シートに照射することにより、放射線画像情報を一旦蓄積記録し、この蓄積性蛍光体シートに励起光を照射して、輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換することにより放射線画像が取得される。

Claims (11)

  1.  放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、前記グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を第1の周波数特性として取得し、かつ該第1の周波数特性を含む周波数解析結果を取得する第1の周波数解析手段と、
     前記周波数解析結果に基づいて、前記一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、前記少なくとも1つの放射線画像についての前記周期的パターンの周波数特性を、第2の周波数特性として取得する第2の周波数解析手段と、
     前記第1の周波数特性に応じて前記一の放射線画像の前記周期的パターンを抑制し、かつ前記第2の周波数特性に応じて前記少なくとも1つの放射線画像の前記周期的パターンを抑制する抑制手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
  2.  前記第2の周波数解析手段は、前記周波数解析結果に基づいて、前記第1の周波数解析手段が行う周波数解析を限定した周波数解析を行う手段であることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  3.  前記第1および前記第2の周波数解析手段が、前記放射線画像上の複数方向において周波数解析を行う場合、前記第2の周波数解析手段は、前記周波数解析結果に基づいて、方向を限定した周波数解析を行う手段であることを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
  4.  前記第2の周波数解析手段は、前記周波数解析結果に基づいて、解析する周波数の範囲を限定した周波数解析を行う手段であることを特徴とする請求項2または3記載の画像処理装置。
  5.  前記第2の周波数解析手段は、前記周波数解析結果に基づいて、前記少なくとも1つの放射線画像の範囲を限定した周波数解析を行う手段であることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項記載の画像処理装置。
  6.  前記連続撮影は、トモシンセシス撮影であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の画像処理装置。
  7.  放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、前記グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を第1の周波数特性として取得し、
     該第1の周波数特性を含む周波数解析結果を取得し、
     前記周波数解析結果に基づいて、前記一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、前記少なくとも1つの放射線画像についての前記周期的パターンの周波数特性を、第2の周波数特性として取得し、
     前記第1の周波数特性に応じて前記一の放射線画像の前記周期的パターンを抑制し、
     前記第2の周波数特性に応じて前記少なくとも1つの放射線画像の前記周期的パターンを抑制することを特徴とする画像処理方法。
  8.  放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、前記グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を取得する周波数解析手段と、
     前記周波数特性に基づいて、前記一の放射線画像および該一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像の前記周期的パターンを抑制する抑制手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
  9.  前記抑制手段は、前記周波数特性に基づいて、前記複数の放射線画像のそれぞれの前記周期的パターンに対応する周波数成分を抽出するフィルタを作成し、該フィルタにより前記複数の放射線画像のそれぞれに対してフィルタリング処理を行うことにより、複数のフィルタ処理済み放射線画像を取得し、前記複数の放射線画像から該複数のフィルタ処理済み放射線画像を減算することにより、前記一の放射線画像および該一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像の前記周期的パターンを抑制する手段であることを特徴とする請求項8記載の画像処理装置。
  10.  前記連続撮影は、トモシンセシス撮影であることを特徴とする請求項8または9記載の画像処理装置。
  11.  放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いた連続撮影により取得された複数の放射線画像のうちの一の放射線画像に対して周波数解析を行うことにより、前記グリッドに起因する周期的パターンの周波数特性を取得し、
     前記周波数特性に基づいて、前記一の放射線画像および該一の放射線画像以外の他の少なくとも1つの放射線画像の前記周期的パターンを抑制することを特徴とする画像処理方法。
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