WO2017138097A1

WO2017138097A1 - Ｘ線撮影装置

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Publication number: WO2017138097A1
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Inventors: 直紀長谷川
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Abstract

このＸ線撮影装置（１００）は、Ｘ線画像（２１）のうちからモアレパターン（ＭＰ）を構成する高調波成分を抽出し、１次の高調波成分としての第１高調波成分（３１）よりも高次の２次または３次の高次高調波成分（３３）の強度に応じて、除去処理の内容を変更する画像処理部（８）を備える。

Description

Ｘ線撮影装置

　この発明は、Ｘ線撮影装置に関し、特に、被検体により散乱したＸ線を除去するグリッドを用いてＸ線画像を撮影するＸ線撮影装置に関する。

　従来、グリッドを用いてＸ線画像を撮影するＸ線撮影装置が知られている。このようなＸ線撮影装置は、たとえば、特開２００２－１５２４６７号公報に開示されている。

　上記特開２００２－１５２４６７号公報に開示されているＸ線撮影装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線照射部と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、Ｘ線検出部の検出面側に配置され、散乱したＸ線を除去するグリッドとを備えている。グリッドは、Ｘ線を吸収する鉛製の直線状の遮蔽部を、微小な間隔（スリット）を隔てて配列した格子状部材である。

　グリッドを用いてＸ線撮影を行うと、Ｘ線検出部の解像度（画素ピッチ）とグリッドのピッチ（遮蔽部同士の間隔）との相違に起因して周期的な縞模様のモアレパターンが映り込む。上記特開２００２－１５２４６７号公報のＸ線撮影装置は、Ｘ線画像をフーリエ変換してモアレパターンの高調波成分を抽出し、第１高調波成分から第４高調波成分まで除去する除去処理を行うことにより、モアレパターンが除去されたＸ線処理画像を出力する画像処理部を備えている。

特開２００２－１５２４６７号公報

　しかしながら、モアレパターンの高調波成分を除去する際には、モアレ以外の画像成分も一緒に除去されてしまうため、Ｘ線画像の分解能が劣化してしまう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、モアレパターンの高調波成分の除去によってＸ線画像の分解能を不必要に劣化させることを抑制することが可能な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、被検体にＸ線を照射するＸ線照射部と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、Ｘ線検出部の検出面側に配置され、散乱したＸ線を除去するグリッドと、Ｘ線検出部により得られたＸ線画像に映り込んだグリッドに起因するモアレパターンの除去処理を行い、除去処理後のＸ線処理画像を出力する画像処理部とを備え、画像処理部は、Ｘ線画像のうちからモアレパターンを構成する高調波成分を抽出し、１次の高調波成分としての第１高調波成分よりも高次の２次または３次の高次高調波成分の強度に応じて、除去処理の内容を変更す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、Ｘ線画像のうちからモアレパターンを構成する高調波成分を抽出し、１次の高調波成分としての第１高調波成分よりも高次の２次または３次の高次高調波成分の強度に応じて、除去処理の内容を変更する画像処理部を設ける。これにより、２次または３次の高次高調波成分を除去することによる分解能の劣化の影響と、除去しない場合のモアレパターンの映り込みによる画質の劣化の影響とを勘案して、たとえば高次高調波成分を除去するか否かを個々のＸ線画像中の高次高調波成分の強度に応じて変更することができる。その結果、除去する必要がない高次高調波成分を除去しないことが可能となるので、モアレパターンの高調波成分の除去によってＸ線画像の分解能を不必要に劣化させることを抑制することができる。なお、４次以上の高調波成分についてはそもそも映り込みの影響が低いため、除去する必要がない。

　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、高次高調波成分の強度に応じて、高次高調波成分および高次高調波成分よりも低次の高調波成分を除去する第１除去処理と、高次高調波成分を除去せずに高次高調波成分よりも低次の高調波成分を除去する第２除去処理とを切り替えるように構成されている。このように構成すれば、高次高調波成分の強度が高い場合には第１除去処理によって高次高調波成分を除去することができ、高次高調波成分の強度が高くない場合には第２除去処理によって高次高調波成分を残しておくことができる。また、除去処理を切り替える構成であっても、高次高調波成分よりも低次の高調波成分は除去することができるので、モアレパターンの映り込みを効果的に除去することができる。

　この場合、好ましくは、高次高調波成分は第３高調波成分であり、第１除去処理は、第１高調波成分、第２高調波成分および第３高調波成分を除去する除去処理であり、第２除去処理は、第３高調波成分を除去せずに第１高調波成分および第２高調波成分を除去する除去処理である。ここで、高調波成分は高次になるほど映り込みの影響が小さくなる。そのため、相対的に映り込みの影響の大きい第１高調波成分および第２高調波成分を確実に除去しつつ、第３高調波成分については、強度に応じてケースバイケースで除去するか否かを選択することができるので、モアレパターンの除去処理に起因する分解能の低下を効果的に抑制しつつ、モアレパターンの映り込みを効果的に除去することが可能となる。

　上記高次高調波成分の強度に応じて第１除去処理と第２除去処理とを切り替える構成において、好ましくは、画像処理部は、高次高調波成分が近傍の周波数成分と比較して閾値以上の相対強度のピークを有する場合に、第１除去処理を行い、高次高調波成分が閾値未満の相対強度のピークを有する場合に、第２除去処理を行うように構成されている。このように構成すれば、高次高調波成分の強度に応じた除去の必要性を、閾値を用いて容易に判断することができる。そして、適切な閾値を設定することによって、容易に、高次高調波成分を除去する第１除去処理と高次高調波成分を除去しない第２除去処理とを必要性に応じて切り替えることが可能となる。

　この場合、好ましくは、画像処理部は、閾値の設定値を変更可能に構成されている。ここで、高次高調波成分を除去するか否かの閾値は、Ｘ線撮影装置の装置構成（Ｘ線照射部およびＸ線検出部の特性やグリッドのピッチなど）によって異なってくる。そのため、閾値の設定値を変更可能にすることによって、たとえば装置構成が変更された場合や、仕様の異なるＸ線撮影装置の間においても、閾値の設定値を変更するだけで画像処理部を共通化することができるとともに、閾値の最適化を行うことが容易となる。

　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、高次高調波成分よりも低次の高調波成分が除去された除去画像に対して、高次高調波成分の抽出を行い、高次高調波成分の強度に応じて除去画像に対する除去処理の内容を変更するように構成されている。このように構成すれば、低次の高調波成分を除去した後で高次高調波成分が抽出されるので、低次（１次および２次、または１次）の高調波成分の一部を高次高調波成分として誤認識したり、低次の高調波成分に紛れて高次高調波成分を見逃したりすることを抑制することができる。その結果、より確実に高次高調波成分を抽出して適切な除去処理を実行することができる。

　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、高次高調波成分のピーク周波数の推定値を含む周波数範囲において高次高調波成分の抽出を行うように構成され、画像処理部は、周波数範囲の設定値を変更可能に構成されている。ここで、グリッドのピッチには誤差が存在するため、高次高調波成分のピーク周波数が推定値に一致するとは限らない。そのため、ピーク周波数の推定値を含む周波数範囲において高次高調波成分の抽出を行うことにより、より確実に高次高調波成分が抽出できるようになる。また、抽出を行うための周波数範囲は、Ｘ線撮影装置の装置構成（Ｘ線照射部およびＸ線検出部の特性やグリッドのピッチなど）によって異なってくる。そのため、周波数範囲の設定値を変更可能にすることによって、たとえば装置構成が変更された場合や、仕様の異なるＸ線撮影装置の間においても、周波数範囲の設定値を変更するだけで画像処理部を共通化することができるようになる。

　上記のように、本発明によれば、モアレパターンの高調波成分の除去によってＸ線画像の分解能を不必要に劣化させることを抑制することができる。

本発明の一実施形態によるＸ線撮影装置の全体構成を示した模式図である。Ｘ線画像を説明するための模式図である。Ｘ線画像に対するフーリエ変換結果の一例を示した周波数スペクトルである。除去画像に対するフーリエ変換結果の一例を示した周波数スペクトルである。画像処理部による第１除去処理および第２除去処理を説明するための模式図である。周波数範囲における周波数区分毎のスペクトル強度の例１を示した図である。周波数範囲における周波数区分毎のスペクトル強度の例２を示した図である。注目画素の輝度変化量の取得方法を説明するための模式図である。区画領域を単位とする輝度変化量の取得方法を説明するための模式図である。第１除去処理により生成されるＸ線処理画像を説明するための模式図である。本発明の一実施形態によるＸ線撮影装置のＸ線画像処理を説明するためのフローチャートである。

　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。

（Ｘ線撮影装置の構成）
　まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態によるＸ線撮影装置１００の全体構成について説明する。

　図１に示すように、本実施形態によるＸ線撮影装置１００は、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出することにより、被検体Ｐの内部の透過像としてのＸ線画像を撮影する装置である。本実施形態によるＸ線撮影装置１００は、医療分野の臨床診断に用いるＸ線診断装置（医用Ｘ線装置）である。被検体Ｐは、主としてヒト（患者）である。

　Ｘ線撮影装置１００は、被検体ＰにＸ線を照射するＸ線照射部１と、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出部２と、Ｘ線検出部２の検出面側に配置され、散乱したＸ線を除去するグリッド３とを備えている。

　Ｘ線照射部１とＸ線検出部２とは、それぞれ、被検体Ｐが載置される天板４を挟んで対向するように配置されている。グリッド３は、Ｘ線検出部２と天板４との間の位置に配置されている。Ｘ線照射部１、Ｘ線検出部２およびグリッド３は、移動機構５に移動可能に支持されている。天板４は、天板駆動部６により水平方向に移動可能である。被検体Ｐの関心領域を撮影できるように、移動機構５および天板駆動部６を介してＸ線照射部１、Ｘ線検出部２、グリッド３および天板４が移動される。Ｘ線撮影装置１００は、移動機構５および天板駆動部６を制御する制御部７を備えている。

　Ｘ線照射部１は、電力供給によってＸ線を発生するＸ線管１ａを含み、図示しない高電圧発生部に接続されている。Ｘ線管１ａは、Ｘ線出射方向をＸ線検出部２の検出面に向けて配置されている。Ｘ線照射部１は、制御部７に接続されている。制御部７は、管電圧、管電流およびＸ線照射時間などの予め設定された撮影条件に従ってＸ線照射部１を制御し、Ｘ線管１ａからＸ線を発生させる。

　Ｘ線検出部２は、Ｘ線照射部１から照射され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出し、検出したＸ線強度に応じた検出信号を出力する。Ｘ線検出部２は、たとえば、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）により構成されている。また、Ｘ線撮影装置１００は、Ｘ線検出部２からＸ線検出信号を取得して、Ｘ線画像２１（図２参照）を生成する画像処理部８を備えている。Ｘ線検出部２は、所定の解像度のＸ線画像（検出信号）を画像処理部８に出力する。

　グリッド３は、Ｘ線を吸収する鉛製の直線状の遮蔽部を、微小な間隔（スリット）を隔てて配列した格子状部材である。グリッド３は、たとえば遮蔽部がＸ線画像２１の縦方向（図２のＹ方向）に沿って延び、横方向に所定のピッチで並ぶように配置される。

　制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などにより構成され、ＣＰＵが所定の制御プログラムを実行することにより、Ｘ線撮影装置１００の各部を制御する制御部として機能する。制御部７は、Ｘ線照射部１の制御や、移動機構５および天板駆動部６の駆動制御を行う。

　Ｘ線撮影装置１００は、表示部９、操作部１０および記憶部１１を備える。表示部９は、たとえば液晶ディスプレイなどのモニタである。操作部１０は、たとえばキーボードおよびマウス、タッチパネルまたは他のコントローラーなどを含んで構成される。記憶部１１は、たとえばハードディスクドライブなどの記憶装置により構成される。制御部７は、画像処理部８により生成された画像を表示部９に表示させる制御を行うように構成されている。また、制御部７は、操作部１０を介した入力操作を受け付けるように構成されている。Ｘ線画像２１の撮影条件は、操作部１０を介して、または記憶部１１から読み出されることにより、撮影前に制御部７に予め設定される。また、制御部７は、画像データ、撮影条件および各種の設定値を記憶部１１に記憶させるように構成されている。

　画像処理部８は、たとえば、制御部７と共通のＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどにより構成される。すなわち、画像処理部８は、ＣＰＵに画像処理プログラムを実行させることによりソフトウェア上で構成される。画像処理部８は、制御部７とは別個の専用のハードウェア（プロセッサ）により構成されてもよい。

　画像処理部８は、図２に示すように、Ｘ線検出部２により得られたＸ線画像２１に映り込んだグリッド３に起因するモアレパターンＭＰの除去処理を行い、除去処理後のＸ線処理画像２２（図５参照）を制御部７に出力するように構成されている。画像処理部８により処理されたＸ線処理画像２２が、表示部９に表示されるとともに、記憶部１１に記憶される。

　（モアレパターンの除去処理）
　以下、図２～図１０を参照して、画像処理部８によるモアレパターンの除去処理について説明する。

　本実施形態では、図２に示すように、画像処理部８は、Ｘ線画像２１のうちからモアレパターンＭＰを構成する高調波成分を抽出する。モアレパターンＭＰは、Ｘ線検出部２の解像度（画素ピッチ）とグリッド３のピッチ（遮蔽部同士の間隔）との相違に起因してＸ線画像２１に映り込む周期的な縞模様である。

　モアレパターンＭＰは、グリッド３の遮蔽部の方向（図２ではＹ方向）に沿って延びる縞模様として形成される。画像処理部８は、モアレパターンＭＰが映り込んだＸ線画像２１に対して、モアレパターンＭＰの縞と直交するＸ方向に１次元のフーリエ変換を行う。フーリエ変換により、図３に示すようなＸ線画像２１のスペクトル強度分布が得られる。

　画像処理部８は、１次の高調波成分としての第１高調波成分３１よりも高次の２次または３次の高次高調波成分の強度に応じて、除去処理の内容を変更するように構成されている。本実施形態では、画像処理部８は、第３高調波成分３３の強度に応じて、除去処理の内容を変更するように構成されている例について説明する。第３高調波成分３３は、特許請求の範囲の「高次高調波成分」の一例である。

　以下、除去処理の各段階について詳細に説明する。

〈高調波成分の抽出〉
　画像処理部８は、スペクトルのピークを検出することにより、高調波成分を検出する。画像処理部８は、図３に示すように、第１高調波成分３１、第２高調波成分３２、第３高調波成分３３をそれぞれ抽出する。

　本実施形態の一例として、Ｘ線検出部２の解像度は、たとえば１３９μｍの画素ピッチを有し、ナイキスト周波数が約３．６［ｌｐ／ｍｍ］である。また、グリッド３のピッチは、たとえば５０［ｌｐ／ｃｍ］＝５［ｌｐ／ｍｍ］である。この場合、ナイキスト周波数よりも高い周波数成分は、ナイキスト周波数を中心に折り返される（いわゆるエリアシング）ため、１次の高調波成分としての第１高調波成分３１のピークが２．２［ｌｐ／ｍｍ］近傍に現れると推定される（すなわち、３．６－（５．０－３．６）＝２．２［ｌｐ／ｍｍ］）。

　なお、グリッド３のピッチには誤差が存在するため、厳密に第１高調波成分３１が２．２［ｌｐ／ｍｍ］に現れるとは限らない。そのため、画像処理部８は、スペクトル分布から推定値（２．２［ｌｐ／ｍｍ］）近傍で第１高調波成分３１のピークを検出する。図３では、第１高調波成分３１が約２．０［ｌｐ／ｍｍ］に現れた例を示している。第２高調波成分３２は、第１高調波成分３１の２倍の周波数となるため、画像処理部８は、同様に推定値近傍で第２高調波成分３２のピークを抽出する。図３では、第２高調波成分３２が約３．３［ｌｐ／ｍｍ］に現れた例を示している。

　画像処理部８は、第３高調波成分３３のピーク周波数の推定値Ｅを含む周波数範囲Ｒにおいて第３高調波成分３３の抽出を行うように構成されている。本実施形態では、後述するように、第３高調波成分３３の抽出に先だって、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２がＸ線画像２１から除去される。

　すなわち、画像処理部８は、第３高調波成分３３よりも低次の高調波成分（第１高調波成分３１および第２高調波成分３２）が除去された除去画像２３（図５参照）に対して、第３高調波成分３３の抽出を行う。画像処理部８は、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２が除去された除去画像２３に対してもう一度フーリエ変換を行うことにより、図４に示した除去画像２３のスペクトル強度分布を取得する。画像処理部８は、除去画像２３のスペクトル強度分布の中から、第３高調波成分３３の抽出を行う。

　第３高調波成分３３のピーク周波数は、第１高調波成分３１の３倍の周波数となる。画像処理部８は、第３高調波成分３３のピーク周波数を算出し、ナイキスト周波数での折り返し（エリアシング）を考慮して、推定値Ｅを算出する。たとえば、図３では、第１高調波成分３１の周波数が約２．０［ｌｐ／ｍｍ］であるので、第３高調波成分３３の周波数は約６．０［ｌｐ／ｍｍ］になる。ナイキスト周波数（約３．６［ｌｐ／ｍｍ］）での折り返しを考慮すると、推定値Ｅ＝３．６－（６．０－３．６）＝１．２［ｌｐ／ｍｍ］となる。

　画像処理部８は、スペクトルにおける推定値Ｅの両側に所定幅で設定した周波数範囲Ｒにおいて、第３高調波成分３３の抽出を行う。本実施形態では、周波数範囲Ｒは、たとえば、スペクトルにおける推定値Ｅの両側に０．２［ｌｐ／ｍｍ］の範囲（１．２［ｌｐ／ｍｍ］を中心とする１．０［ｌｐ／ｍｍ］以上１．４［ｌｐ／ｍｍ］以下の周波数範囲）に設定されている。なお、本実施形態では、画像処理部８は、周波数範囲Ｒの設定値を変更可能に構成されている。画像処理部８は、たとえば操作部１０を介した操作入力や記憶部１１からの設定値読み出しなどにより、周波数範囲Ｒの設定値を変更する。

　設定した周波数範囲Ｒにおけるピークが、第３高調波成分３３として検出される。図３および図４では、第３高調波成分３３が約１．２９［ｌｐ／ｍｍ］に現れた例を示している。

〈高調波成分の除去処理〉
　本実施形態では、画像処理部８は、高次高調波成分（第３高調波成分３３）の強度に応じて、第１除去処理と第２除去処理とを切り替えるように構成されている。

　第１除去処理は、高次高調波成分（第３高調波成分３３）および高次高調波成分よりも低次の高調波成分を除去する除去処理である。すなわち、本実施形態では、第１除去処理は、第１高調波成分３１、第２高調波成分３２および第３高調波成分３３を除去する除去処理である。

　第２除去処理は、高次高調波成分（第３高調波成分３３）を除去せずに高次高調波成分よりも低次の高調波成分を除去する除去処理である。すなわち、本実施形態では、第２除去処理は、第３高調波成分３３を除去せずに第１高調波成分３１および第２高調波成分３２を除去する除去処理である。

　このように、画像処理部８は、第１除去処理および第２除去処理のいずれの処理を行う場合でも第１高調波成分３１および第２高調波成分３２を除去する。第１高調波成分３１および第２高調波成分３２を除去する場合、画像処理部８は、図３に示したフーリエ変換結果（スペクトル強度分布）から、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２のスペクトルに対応するフィルタをそれぞれ作成する。画像処理部８は、作成したフィルタを用いて第１高調波成分３１および第２高調波成分３２をそれぞれ抽出し、抽出された第１高調波成分３１および第２高調波成分３２をモアレパターンＭＰが映り込んだＸ線画像２１から減算する。これにより、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２がＸ線画像２１から除去され、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２が除去された除去画像２３が得られる。なお、第３高調波成分３３の抽出は、上記のように除去画像２３に対するフーリエ変換結果に基づいて行われる。

　画像処理部８は、第１除去処理では第３高調波成分３３を除去し、第２除去処理では第３高調波成分３３を除去しない。したがって、第２除去処理の場合、図５に示したように、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２が除去された除去画像２３がＸ線処理画像２２として出力される。第１除去処理の内容については、後述する。第１除去処理を行うか、第２除去処理を行うかは、フーリエ変換結果（スペクトル強度分布）における第３高調波成分３３のピークの相対強度に依存する。

　具体的には、画像処理部８は、第３高調波成分３３が近傍の周波数成分と比較して閾値ＴＨ（図４参照）以上の相対強度のピークを有する場合に、第１除去処理を行い、第３高調波成分３３が閾値ＴＨ未満の相対強度のピークを有する場合に、第２除去処理を行うように構成されている。

　たとえば、画像処理部８は、第３高調波成分３３を抽出した周波数範囲Ｒを、複数の周波数区分に分割し、各周波数区分におけるスペクトル強度を取得する。そして、画像処理部８は、近傍の周波数成分との比較として、隣接する周波数区分に対するスペクトルの相対強度が閾値ＴＨ以上か否かを判断する。

　図６に示す例１では、１．００［ｌｐ／ｍｍ］から１．４０［ｌｐ／ｍｍ］までの８区分に周波数範囲Ｒを分割した例を示している。区分数は、８以外の数でもよい。画像処理部８は、各周波数区分のうち、着目した周波数区分におけるスペクトル強度と、隣接する（周波数が低い側の）周波数区分におけるスペクトル強度との比（パーセンテージ）を相対強度として算出する。そして、画像処理部８は、各周波数区分のうちで、相対強度が閾値ＴＨ以上となる区分が存在すれば第１除去処理を行い、閾値ＴＨ以上となる区分が存在しない場合に第２除去処理を行う。

　本実施形態では、相対強度の閾値ＴＨは、たとえば、１２０％に設定されている。なお、本実施形態では、画像処理部８は、閾値ＴＨの設定値を変更可能に構成されている。画像処理部８は、たとえば操作部１０を介した操作入力や記憶部１１からの設定値読み出しなどにより、閾値ＴＨの設定値を変更する。

　図６に示す例１では、１．２９［ｌｐ／ｍｍ］の周波数区分において、相対強度が１４６％（＞１２０％）となっており、相対強度が閾値ＴＨ以上となる区分が存在している。そのため、例１の場合には、画像処理部８は、第３高調波成分３３を除去する第１除去処理（図５参照）を選択する。例１は、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２を除去しても、第３高調波成分３３に起因するモアレパターンＭＰが画像に映り込んでいると判断できるため、第３高調波成分３３を除去した方が画像の視認性が向上すると判断できるケースに相当する。

　なお、図７に示す例２では、いずれの周波数区分においても閾値ＴＨ（１２０％）以上となる区分が存在していない。そのため、例２の場合には、画像処理部８は、第３高調波成分３３を除去しない第２除去処理（図５参照）を選択する。すなわち、画像処理部８は、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２が除去された除去画像２３をＸ線処理画像２２として出力する。この例２は、第３高調波成分３３が、Ｘ線処理画像２２を見た場合に画像の視認性を低下させるほどの強度を有していないことを表している。つまり、例２は、第３高調波成分３３に起因するモアレパターンＭＰが画像にほとんど映り込んでいないと判断できるため、第３高調波成分３３を除去しない方が、除去処理に伴う不必要な分解能の劣化が抑制されると判断できるケースに相当する。なお、図３および図４では、第３高調波成分３３の強度が大きい例（図６の例１に相当）を示している。

　このように、本実施形態では、画像処理部８は、第３高調波成分３３の強度に応じて、第３高調波成分３３の除去を行う第１除去処理と第３高調波成分３３の除去を行わない第２除去処理とを切り替える。言い換えると、画像処理部８は、第３高調波成分３３に起因するモアレパターンＭＰのＸ線画像２１（除去画像２３）への映り込みの有無を判断し、映り込みの有無に応じて第３高調波成分３３を除去するか否かを判断するように構成されている。

　次に、第１除去処理の内容について説明する。

　第１除去処理において、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２の除去については、上述した通りである。第３高調波成分３３については、画像処理部８は、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２とは異なる除去処理を行う。

　具体的には、画像処理部８は、図２に示したように、除去画像２３中から輝度変化の小さい平坦領域３４を抽出し、平坦領域３４に対して第３高調波成分３３を除去するとともに、平坦領域３４以外の領域３５（ハッチング部）では、第３高調波成分３３を除去しない処理を行う。すなわち、第１除去処理では、除去画像２３の一部（平坦領域３４）については第１高調波成分３１、第２高調波成分３２および第３高調波成分３３が除去され、除去画像２３の残りの一部（平坦領域３４以外の領域３５）については第１高調波成分３１および第２高調波成分３２が除去されて第３高調波成分３３が除去されない。なお、図２はＸ線画像２１を示しているが、平坦領域３４および領域３５は、Ｘ線画像２１でも除去画像２３でも同一である。

　第３高調波成分３３を部分的（局所的）に除去するのは、輝度変化の小さい平坦領域３４ではモアレパターンＭＰが目立つ一方で、平坦領域３４以外の領域３５（相対的に輝度変化が大きい領域）では認識されにくいためである。これにより、第３高調波成分３３を除去する場合でも、画像中で目立つ部分（平坦領域３４）に限定して除去処理を行うことにより、Ｘ線処理画像２２の分解能劣化（視認性低下）を極力抑制することが可能となる。一例として、輝度変化が大きい領域３５は、たとえば骨などの構造物が映る領域であり、平坦領域３４は、たとえば構造物のない肉の部分が映る領域が相当する。

　画像処理部８は、平坦領域３４については、除去画像２３からさらに第３高調波成分３３を除去した第３高調波除去画像２４を出力し、平坦領域３４以外の領域３５については、除去画像２３を出力する合成画像を作成し、作成した合成画像をＸ線処理画像２２として出力する。

　画像処理部８は、図４に示した除去画像２３のフーリエ変換結果（スペクトル強度分布）から、第３高調波成分３３のスペクトルに対応するフィルタを作成する。画像処理部８は、作成したフィルタを用いて抽出された第３高調波成分３３を除去画像２３から減算することにより、除去画像２３から第３高調波成分３３を除去する。その結果、第３高調波除去画像２４（図５参照）が取得される。

　また、画像処理部８は、平坦領域３４の抽出を行う。画像処理部８は、除去画像２３の画素毎に、注目画素３６と、注目画素の周囲の画素との輝度変化量を算出する。たとえば、図８に示すように、注目画素３６および注目画素３６の周囲（上下左右）Ｎ個の画素の輝度の加算平均値Ａを算出し、注目画素３６の輝度Ｂから加算平均値Ａを減算することにより、輝度変化量Ｆ１（＝｜Ｂ－Ａ｜）を取得する。周囲の画素数Ｎは、たとえば１０画素程度である。画像処理部８は、得られた輝度変化量Ｆ１を注目画素３６の輝度Ｂにより除算して、正規化した輝度変化量Ｆ２（＝｜Ｂ－Ａ｜／Ｂ）を取得する。これにより、個々の画素の輝度変化量を共通の基準により評価できるようになる。画像処理部８は、除去画像２３の全ての画素について、それぞれ輝度変化量Ｆ２を取得する。

　また、画像処理部８は、図９に示すように、除去画像２３を複数の区画領域３７に分割して、区画領域３７内に含まれる画素の輝度変化量Ｆ２の値を平滑化する。区画領域３７の大きさは、特に制限はないが、たとえば１６×１６画素などである。画像処理部８は、１６×１６画素の区画領域３７内の各画素の輝度変化量Ｆ２の加算平均を行い、加算平均値Ｆ３を得る。そして、画像処理部８は、区画領域３７内の各画素の輝度変化量を加算平均値Ｆ３とする。つまり、１６×１６画素の区画領域３７内の各画素には、共通の輝度変化量Ｆ３が与えられる。輝度変化量Ｆ３は、区画領域３７毎に取得される。

　画像処理部８は、区画領域３７毎に算出した輝度変化量Ｆ３に応じて、第３高調波成分３３を除去する平坦領域３４と平坦領域３４以外の領域３５（第３高調波成分３３を除去しない領域）とを識別する。すなわち、画像処理部８は、輝度変化量Ｆ３が変化量閾値未満の場合に平坦領域３４とし、輝度変化量Ｆ３が変化量閾値以上の場合に平坦領域３４以外の領域３５とする。各区画領域３７（１６×１６画素）内の画素は共通の輝度変化量Ｆ３であるので、画像処理部８は、各区画領域３７を単位として、輝度変化量Ｆ３の閾値判定（平坦領域３４か否かの判断）を行う。なお、除去画像２３を複数の区画領域３７に分割せずに、除去画像２３の画素毎の輝度変化量Ｆ２について閾値判定を行ってもよい。

　以上の処理の結果、画像処理部８は、輝度変化量Ｆ３が変化量閾値未満の平坦領域３４については、除去画像２３から第３高調波成分３３を除去した第３高調波除去画像２４を出力する。輝度変化量Ｆ３が変化量閾値以上の領域（平坦領域３４以外の領域）については、画像処理部８は、除去画像２３をそのまま出力する。すなわち、図１０に示すように、第１除去処理の場合、画像処理部８は、第３高調波除去画像２４（平坦領域３４）と除去画像２３（領域３５）との合成画像を作成し、作成した合成画像をＸ線処理画像２２として出力する。この場合、領域３５には、第３高調波成分３３に起因するモアレパターンＭＰが残存することになるが、上記の通り輝度変化量が大きいため画像の視認性にほとんど影響しない。図１０では、便宜的に、第３高調波成分３３に起因する僅かに残存したモアレパターンＭＰを示す点線部を領域３５に図示している。

（Ｘ線撮影装置の処理動作）
　次に、図１１を参照して、Ｘ線撮影装置１００の処理動作を説明する。

　図１１のステップＳ１において、Ｘ線画像２１が取得される。まず、図１に示した制御部７が、予め設定された撮影条件に従ってＸ線照射部１からＸ線を被検体Ｐに照射させる。被検体Ｐを透過したＸ線は、Ｘ線検出部２により検出され、画像処理部８が、Ｘ線検出部２からＸ線画像２１（図２参照）を取得する。

　ステップＳ２において、画像処理部８は、Ｘ線画像２１に対して１次元のフーリエ変換を行い、得られた周波数スペクトル（図３参照）から第１高調波成分３１および第２高調波成分３２を抽出する。

　ステップＳ３において、画像処理部８は、抽出した第１高調波成分３１および第２高調波成分３２をＸ線画像２１から除去し、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２が除去された除去画像２３（図５参照）を取得する。

　また、ステップＳ３と並行して、画像処理部８は、ステップＳ４において、第１高調波成分３１のピーク周波数に基づいて、第３高調波成分３３のピーク周波数の推定値Ｅを算出する。

　そして、ステップＳ５において、除去画像２３に対して１次元のフーリエ変換を行い、得られた周波数スペクトル（図４参照）のうち、推定値Ｅを含む周波数範囲Ｒにおいて、第３高調波成分３３の強度判定を行う。すなわち、画像処理部８は、周波数範囲Ｒにおいて隣接する周波数区分に対するスペクトルの相対強度が閾値ＴＨ以上か否かの判定を行う。

　ステップＳ６において、画像処理部８は、第３高調波成分３３の強度判定結果に応じて、第３高調波成分３３を除去するか否かを判断する。すなわち、画像処理部８は、第３高調波成分３３が閾値ＴＨ以上の相対強度のピークを有するか否かに応じて、第３高調波成分３３を除去する第１除去処理を行うか、第３高調波成分３３を除去しない第２除去処理を行うかを判断する。

　第３高調波成分３３が閾値ＴＨ以上の相対強度のピークを有する場合、画像処理部８は、ステップＳ７において、第３高調波成分３３を除去する。すなわち、画像処理部８は、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２が除去された除去画像２３に対して、第３高調波成分３３を除去することにより、第１除去処理を実行する。

　画像処理部８は、上記の通り、第３高調波成分３３を除去画像２３から減算することにより、第３高調波除去画像２４を取得するとともに、除去画像２３中から輝度変化量Ｆ３を算出し、輝度変化量Ｆ３の閾値判定を行うことにより、平坦領域３４を抽出する。そして、画像処理部８は、平坦領域３４について第３高調波除去画像２４を出力し、平坦領域３４以外の領域については除去画像２３をそのまま出力した合成画像を、Ｘ線処理画像２２（図１０参照）として作成する。

　一方、第３高調波成分３３の相対強度が閾値ＴＨ未満の場合、画像処理部８は、ステップＳ７をスキップしてステップＳ８に進む。この場合、画像処理部８は、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２が除去された除去画像２３を、Ｘ線処理画像２２（図５参照）とする。つまり、第３高調波成分３３の相対強度が閾値ＴＨ未満の場合、画像処理部８は、ステップＳ７をスキップすることにより、第３高調波成分３３を除去しない第２除去処理を実行することになる。

　ステップＳ８において、画像処理部８は、作成したＸ線処理画像２２を表示部９に表示（出力）するとともに、記憶部１１に記憶する。画像処理部８がステップＳ７を実行した場合（第３高調波成分３３が閾値ＴＨ以上の相対強度のピークを有する場合）、出力されるＸ線処理画像２２は、第１高調波成分３１および第２高調波成分３２が除去されるとともに、平坦領域３４について第３高調波成分３３が除去された合成画像（図１０参照）となる。また、画像処理部８がステップＳ７を実行しなかった場合（第３高調波成分３３の相対強度が閾値未満の場合）、出力されるＸ線処理画像２２は、第３高調波成分３３は除去せずに第１高調波成分３１および第２高調波成分３２が除去された除去画像２３となる。

（実施形態の効果）
　本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

　本実施形態では、上記のように、Ｘ線画像２１のうちからモアレパターンＭＰを構成する高調波成分を抽出し、第１高調波成分３１よりも高次の第３高調波成分３３（３次の高次高調波成分）の強度に応じて、除去処理の内容を変更する画像処理部８を設ける。これにより、第３高調波成分３３を除去することによる分解能の劣化の影響と、除去しない場合のモアレパターンＭＰの映り込みによる画質の劣化の影響とを勘案して、第３高調波成分３３を除去するか否かを個々のＸ線画像２１中の第３高調波成分３３の強度に応じて変更することができる。その結果、除去する必要がない第３高調波成分３３を除去しないことが可能となるので、モアレパターンＭＰの高調波成分の除去によってＸ線画像２１の分解能を不必要に劣化させることを抑制することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、第３高調波成分３３（高次高調波成分）の強度に応じて、第３高調波成分３３および第３高調波成分３３よりも低次の高調波成分（第１高調波成分３１および第２高調波成分３２）を除去する第１除去処理と、第３高調波成分３３を除去せずに第３高調波成分３３よりも低次の高調波成分を除去する第２除去処理とを切り替える。これにより、第３高調波成分３３の強度が高い場合には第１除去処理によって第３高調波成分３３を除去することができ、第３高調波成分３３の強度が高くない場合には第２除去処理によって第３高調波成分３３を残しておくことができる。また、除去処理を切り替える構成であっても、第３高調波成分３３よりも低次の高調波成分は除去することができるので、モアレパターンＭＰの映り込みを効果的に除去することができる。

　また、上記構成により、相対的に映り込みの影響の大きい第１高調波成分３１および第２高調波成分３２を確実に除去しつつ、第３高調波成分３３については、強度に応じてケースバイケースで除去するか否かを選択することができる。その結果、モアレパターンＭＰの除去処理に起因する分解能の低下を効果的に抑制しつつ、モアレパターンＭＰの映り込みを効果的に除去することが可能となる。

　特に、低い周波数成分には、モアレパターンＭＰ以外の本来の画像情報が高周波成分と比較して多く含まれることから、上記実施形態で例示したように、第３高調波成分３３（約１．２９［ｌｐ／ｍｍ］）が第１高調波成分３１（約２．０［ｌｐ／ｍｍ］）よりも低い周波数領域に現れる場合、第３高調波成分３３を除去する場合の分解能低下が顕著である。このため、第３高調波成分３３については強度に応じて除去するか否かを選択することによって、第３高調波成分３３を一律で除去する構成と比較して、分解能低下を効果的に抑制することが可能となる。

　また、本実施形態では、上記のように、第３高調波成分３３が近傍の周波数成分と比較して閾値ＴＨ以上の相対強度のピークを有する場合に、第１除去処理を行い、第３高調波成分３３が閾値ＴＨ未満の相対強度のピークを有する場合に、第２除去処理を行う。これにより、第３高調波成分３３の強度に応じた除去の必要性を、閾値ＴＨを用いて容易に判断することができる。そして、適切な閾値ＴＨを設定することによって、容易に、第３高調波成分３３を除去する第１除去処理と第３高調波成分３３を除去しない第２除去処理とを必要性に応じて切り替えることが可能となる。

　また、本実施形態では、上記のように、画像処理部８を、閾値ＴＨの設定値を変更可能に構成する。これにより、たとえば装置構成が変更された場合や、仕様の異なるＸ線撮影装置１００の間においても、閾値ＴＨの設定値を変更するだけで画像処理部８を共通化することができるとともに、閾値ＴＨの最適化を行うことが容易となる。

　また、本実施形態では、上記のように、第３高調波成分３３よりも低次の高調波成分（第１高調波成分３１および第２高調波成分３２）が除去された除去画像２３に対して、第３高調波成分３３の抽出を行い、第３高調波成分３３の強度に応じて除去画像２３に対する除去処理の内容を変更するように画像処理部８を構成する。これにより、低次の高調波成分を除去した後で第３高調波成分３３が抽出されるので、低次の高調波成分の一部を第３高調波成分３３として誤認識したり、低次の高調波成分に紛れて第３高調波成分３３を見逃したりすることを抑制することができる。その結果、より確実に第３高調波成分３３を抽出して適切な除去処理を実行することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、第３高調波成分３３のピーク周波数の推定値Ｅを含む周波数範囲Ｒにおいて第３高調波成分３３の抽出を行うように画像処理部８を構成し、周波数範囲Ｒの設定値を変更可能にする。これにより、グリッド３のピッチに誤差が存在する場合でも、ピーク周波数の推定値Ｅを含む周波数範囲Ｒにおいて第３高調波成分３３の抽出を行うことにより、より確実に第３高調波成分３３が抽出できるようになる。また、周波数範囲Ｒの設定値を変更可能にすることによって、たとえば装置構成が変更された場合や、仕様の異なるＸ線撮影装置の間においても、周波数範囲Ｒの設定値を変更するだけで画像処理部８を共通化することができるようになる。

（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請求の範囲によって示され、さらに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、上記実施形態では、被検体が人である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、被検体は、人以外の生物であってもよいし、物であってもよい。たとえば、本発明のＸ線撮影装置を、レントゲン装置などの医用機器以外の、Ｘ線検査装置（非破壊検査装置）などの産業用機器に用いてもよい。また、本発明のＸ線撮影装置を、分析機器などに用いてもよい。

　また、上記実施形態では、横臥されている被検体を撮影する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、起きている状態（立位）の被検体を撮影してもよい。

　また、上記実施形態では、３次の高次高調波成分である第３高調波成分３３の強度に応じて、除去処理の内容を変更する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、２次の高次高調波成分である第２高調波成分３２の強度に応じて、除去処理の内容を変更してもよい。その場合、第２高調波成分３２は、特許請求の範囲の「高次高調波成分」の一例である。モアレパターンの映り込みは、Ｘ線撮影装置１００の装置構成によって異なることから、第２高調波成分３２を除去するか否かをケースバイケースで強度に応じて判断した方がよい場合もあり得る。これは、上記実施形態で説明したケースよりもモアレパターンの映り込みが弱く、第３高調波成分３３を無視できるようなケースである。この場合には、上記実施形態における一連の処理を第２高調波成分３２に適用すればよい。すなわち、上記実施形態において「第３高調波成分３３」を「第２高調波成分３２」に読み替え、除去画像２３については第１高調波成分３１のみを除去した画像とすればよい。

　また、上記実施形態では、第３高調波成分３３（高次高調波成分）を抽出し、抽出した第３高調波成分３３を除去画像２３から減算することにより、第３高調波成分３３を除去した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、周波数スペクトルにおいて、抽出した第３高調波成分３３のピーク強度を低減することにより、第３高調波成分３３を部分的に除去（抑制）するだけでもよい。

　また、上記実施形態では、第３高調波成分３３（高次高調波成分）を除去する場合に、除去画像２３のうち輝度変化の小さい平坦領域３４に対して第３高調波成分３３を除去する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第３高調波成分３３（高次高調波成分）を除去する場合に、除去画像２３の全体に対して一括して第３高調波成分３３を除去してもよい。

　また、上記実施形態では、第１高調波成分３１、第２高調波成分３２および第３高調波成分３３を除去する第１除去処理と、第３高調波成分３３を除去せずに第１高調波成分３１および第２高調波成分３２を除去する第２除去処理とを切り替える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、第３高調波成分３３を完全に除去する第１除去処理と、第３高調波成分３３のピーク強度を低減する第２除去処理とを切り替えてもよい。また、第１除去処理および第２除去処理以外の除去処理をさらに追加して、３つ以上の除去処理の間で切替を行ってもよい。

　また、上記実施形態では、第３高調波成分３３（高次高調波成分）が近傍の周波数成分と比較して閾値ＴＨ以上の相対強度のピークを有する場合に、第３高調波成分３３を除去した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、相対強度ではなく、第３高調波成分３３のピーク強度（絶対強度）が所定の閾値以上となる場合に、第３高調波成分３３を除去してもよい。

　また、上記実施形態では、除去画像２３に対して、第３高調波成分３３（高次高調波成分）の抽出および除去処理を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、除去画像２３ではなく、Ｘ線画像２１に対して第３高調波成分３３の抽出を行ってもよい。すなわち、Ｘ線画像２１に対して第１高調波成分３１、第２高調波成分３２および第３高調波成分３３の抽出をまとめて行い、第３高調波成分３３の強度に応じた除去処理を第１高調波成分３１、第２高調波成分３２の除去処理と一緒にまとめて行ってもよい。

　また、上記実施形態では、第３高調波成分３３（高次高調波成分）の抽出を行うための周波数範囲Ｒの設定値を変更可能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、周波数範囲Ｒの設定値を固定値としてもよい。

　また、上記実施形態では、第３高調波成分３３（高次高調波成分）の相対強度の閾値ＴＨの設定値を変更可能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、閾値ＴＨの設定値を固定値としてもよい。

　また、上記実施形態では、説明の便宜上、本発明のＸ線撮影装置の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

　１　Ｘ線照射部
　２　Ｘ線検出部
　３　グリッド
　８　画像処理部
　２１　Ｘ線画像
　２２　Ｘ線処理画像
　２３　除去画像
　３１　第１高調波成分
　３２　第２高調波成分（高次高調波成分）
　３３　第３高調波成分（高次高調波成分）
　１００　Ｘ線撮影装置
　Ｅ　ピーク周波数の推定値
　ＭＰ　モアレパターン
　Ｐ　被検体
　Ｒ　周波数範囲
　ＴＨ　閾値

Claims

　被検体にＸ線を照射するＸ線照射部と、
　前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
　前記Ｘ線検出部の検出面側に配置され、散乱したＸ線を除去するグリッドと、
　前記Ｘ線検出部により得られたＸ線画像に映り込んだ前記グリッドに起因するモアレパターンの除去処理を行い、除去処理後のＸ線処理画像を出力する画像処理部とを備え、
　前記画像処理部は、前記Ｘ線画像のうちから前記モアレパターンを構成する高調波成分を抽出し、１次の高調波成分としての第１高調波成分よりも高次の２次または３次の高次高調波成分の強度に応じて、前記除去処理の内容を変更するように構成されている、Ｘ線撮影装置。
　前記画像処理部は、前記高次高調波成分の強度に応じて、
　　前記高次高調波成分および前記高次高調波成分よりも低次の高調波成分を除去する第１除去処理と、
　　前記高次高調波成分を除去せずに前記高次高調波成分よりも低次の高調波成分を除去する第２除去処理とを切り替え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。
　前記高次高調波成分は第３高調波成分であり、
　前記第１除去処理は、第１高調波成分、第２高調波成分および第３高調波成分を除去する除去処理であり、
　前記第２除去処理は、前記第３高調波成分を除去せずに第１高調波成分および第２高調波成分を除去する除去処理である、請求項２に記載のＸ線撮影装置。
　前記画像処理部は、
　　前記高次高調波成分が近傍の周波数成分と比較して閾値以上の相対強度のピークを有する場合に、前記第１除去処理を行い、
　　前記高次高調波成分が前記閾値未満の相対強度のピークを有する場合に、前記第２除去処理を行うように構成されている、請求項２または３に記載のＸ線撮影装置。
　前記画像処理部は、前記閾値の設定値を変更可能に構成されている、請求項４に記載のＸ線撮影装置。
　前記画像処理部は、前記高次高調波成分よりも低次の高調波成分が除去された除去画像に対して、前記高次高調波成分の抽出を行い、前記高次高調波成分の強度に応じて前記除去画像に対する前記除去処理の内容を変更するように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
　前記画像処理部は、前記高次高調波成分のピーク周波数の推定値を含む周波数範囲において前記高次高調波成分の抽出を行うように構成され、
　前記画像処理部は、前記周波数範囲の設定値を変更可能に構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。