JP2002112992A - 信号処理装置及び方法、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部分画像間の差に対して、画像全体に渡る安
定した補正を動画像に対しても行う技術を提供するこ
と。 【解決手段】 複数の部分画像を合成した合成画像を連
続的に得る画像処理手段（６〜２４）と、前記複数の部
分画像毎のオフセットを補正する補正手段（２５〜３
７）とを有し、前記補正手段は、補正が行われる画像よ
りも前に取得された画像の情報を用いて画像を補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理技術に関
し、特に複数の部分画像を合成する画像処理技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｘ線照射により被写体とくに人体
内部の画像を得る手段として、近年ではＸ線強度の空間
分布を大判のＸ線センサパネルで直接電気信号に変換
し、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換によりデジタル
値に変換してデジタル画像として計算機内に取り込み、
保存・画像処理・観察に利用することが頻繁に行われて
いる。

【０００３】たとえば人体胸部を一度に撮影しようとす
ると４０ｃｍ×４０ｃｍ程度の大きさのセンサパネルを
人体にほぼ接触させ、人体を挟んで対向する方向からＸ
線を照射し、人体を透過したＸ線強度分布をセンサパネ
ルにより得る。また、人体の細密な構造を撮影するた
め、センサの画素分解能としては０．１〜０．２ｍｍ角
程度の画素の細かさが必要であり、１枚の画像が２００
０×２０００〜４０００×４０００画素から成るために
非常に大きな画像データになる。

【０００４】大型Ｘ線センサパネルの画像情報を高速か
つ安定して読み取る方式としては、大まかに以下の２つ
が考えられる。

【０００５】（１）比較的小さな部分センサパネルをタ
イル状に組み合わせて１つの大センサパネルを構成す
る。それぞれのセンサパネルを並行して駆動して、画像
をＡ／Ｄ変換する。

【０００６】（２）大きな１枚のセンサパネルの場合、
画像データ収集を高速に行うため、もしくはセンサパネ
ル上の実質的なデータ配線長を短縮するために、１枚の
センサを小部分に分割して駆動し、それぞれの部分毎に
独立したアンプ及びＡ／Ｄ変換器を接続してデータを取
り込む。

【０００７】すなわち、大判且つ大画像データサイズで
あるために、単一の系で高速且つ安定してデータを取り
込むことが困難になっている。

【０００８】単一の系ではなく、部分画像毎に独立した
複数の系で駆動されるということは、それぞれの電気信
号を扱うアンプ及びＡ／Ｄ変換器などの特性も独立して
変動（環境による変化、経時変化など）することにな
る。

【０００９】図１３は、通常のＸ線画像を取り込む場合
のシステム構成を示したものである。この場合は、１枚
のセンサパネルを４つの領域１ａ〜１ｄに分割しそれぞ
れ独立して駆動し、独立したアンプ２ａ〜２ｄでそれぞ
れの領域１ａ〜１ｄの出力電気信号にゲインをかけ、Ａ
／Ｄ変換器３ａ〜３ｄによって順次デジタル値に変換し
て、独立したＤＭＡコントローラ４ａ〜４ｄによりフレ
ームメモリ５ヘ並行して部分画像データをストアする。
ライン１５は、本システムのバスラインを示し、中央処
理装置（ＣＰＵ）９がプログラムメモリ１６に書かれた
プログラムを順次実行することにより、バス１５を通じ
てデータが処理される計算機システムを構成している。
フレームメモリ５はデュアルポートメモリであり、ＣＰ
Ｕ９が読み出しアドレスを制御することで画像データが
読み出される。

【００１０】撮影手順は、以下の通りである。まず、Ｘ
線管球の曝射制御装置１２からＸ線発生装置１３（管
球）を制御し、被写体（人体）１４へ向けてＸ線が放射
される。Ｘ線放射のタイミングに合わせて不図示のパネ
ル駆動装置によってそれぞれのセンサパネル領域１ａ〜
１ｄを駆動し（内部のスイッチングトランジスタを順次
駆動し）、画素に対応する電気信号を出力させ、アンプ
２ａ〜２ｄ、Ａ／Ｄ変換器３ａ〜３ｄ、ＤＭＡコントロ
ーラ４ａ〜４ｄによりフレームメモリ５へ画像をストア
する。

【００１１】６はフレームメモリであり、Ｘ線を曝射し
ない状態で予め同様の動作を行い、オフセット的な固定
パタンをフレームメモリ５に取得し、フレームメモリ６
に記憶しておく。８はメモリであり、このメモリ８には
あらかじめ記憶しておいた、各センサパネル領域１ａ〜
１ｄの画素毎のゲインばらつきの情報が格納されてい
る。この情報は、多くの場合、被写体のない状態でＸ線
をセンサヘ向けて曝射し、その画像を取得することで得
られる。オフセット的な固定パタンは除去し、対数値に
変換されている。

【００１２】また、２０は参照テーブル（Ｌｏｏｋ Ｕ
ｐ Ｔａｂｌｅ：ＬＵＴ）であり、フレームメモリ６に
ストアされた固定パタンを減算器２４によって順次差し
引いた画素データを対数値に変換し出力している。この
対数値に変換された画像データからは減算器２３によっ
て、メモリ８に保持されているゲインばらつきのデータ
が差し引かれる。メモリ１８には、ゲインばらつきでは
補正できない画素（画素に欠陥があり、データが得られ
ない画素）の位置をあらかじめ記憶してあり、欠陥補正
部１９は、減算器２３の出力である画素データに対し、
メモリ１８に記憶されている欠陥画素位置のデータを、
周辺の欠陥ではない画素値から補間して補正する。この
補正されたデータは再びアナログビデオ信号に変換され
た後、モニタ２１に表示される。この方式では、画像デ
ータを取得しながら、データを処理可能であり、連続し
て複数の画像を処理可能であるため、被写体の動きを表
示するＸ線動画像の表示を行うことができる。

【００１３】動画像は不図示の手段により、磁気記憶装
置もしくはその他の大容量不揮発性記憶装置等の記憶装
置１１ヘファイルとして保存される場合もあり、また、
不図示のインターフェースで外部の表示装置・記録装置
・記憶装置へ出力することもある。

【００１４】この場合、フレームメモリ６に保持された
オフセット的な固定パタンおよびメモリ８に保持された
ゲインばらつきパタンによって、センサパネル領域１ａ
〜１ｄ毎にそれぞれ独立して駆動して得られる部分画像
データは正規化されるため、部分画像データを合成して
得られる画像は、各領域毎に取得した画像からなること
は観察者には認識不能になる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述の基本的な動作に
おいて、メモリ８に保持された画素毎のゲインばらつき
のデータは、被写体なしでＸ線を曝射して得られるもの
であり、通常の医療現場では撮影毎の取得は困難であ
る。このデータはたとえば、１日１回の撮影で取得され
る。また、フレームメモリ６に保持される固定パタン
も、画像撮影に非常に近接した時間に行われるが、同時
ではない。フレームメモリ６及びメモリ８に保持される
補正用のデータと、被写体を撮影して得られる画像デー
タの取得時間の差は、それぞれのデータ取得時の環境
（温度・湿度など）の差に対応するものとなり、部分パ
ネルもしくはそれぞれのアンプなどの特性に差が出る可
能性がある。この場合、部分画像毎に異なる特性が現れ
ることになり、部分画像毎にはっきりとした境界が目立
つことになる。

【００１６】本発明者は、特願平１０−３０１９０９に
より、これら境界に対して、境界近辺で境界方向につな
がる特徴を持つ成分を抽出し、境界近辺でその特徴成分
を取り除くことにより、境界を目立たなくして解決する
方法を提案した。

【００１７】この方法は、部分画像の変動が比較的小さ
な場合には非常に有効であり、境界近辺のみを滑らかに
することで、画像全体に渡る補正を行わない補正を実現
した。しかし、部分画像間の変動が大きく、部分的な補
正のみでは全体的な違和感を吸収しきれない場合もあ
り、その場合の対策も必要になった。また、前述の方式
では、たまたま境界位置に境界に沿った形で重要な画像
情報が存在する場合、補正を行うことによりその画像情
報が損傷を受けてしまうという問題もある。また、画像
全体が得られてから補正を行うため、リアルタイムに近
い動画像処理を行うことは困難であった。

【００１８】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、部分画像間の差に対して、画像全体に渡る安定
した補正を動画像に対しても行う技術を提供することを
目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像処理装置は、複数の部分画像を合成し
た合成画像を連続的に得る画像処理手段と、前記複数の
部分画像毎のオフセットを補正する補正手段とを有し、
前記補正手段は、補正が行われる画像よりも前に取得さ
れた画像の情報を用いて画像を補正する。

【００２０】また、複数の部分画像を補正して合成画像
を生成する本発明の画像処理方法は、補正が行われる画
像よりも前に取得された画像の情報を用いて、補正値を
算出する算出ステップと、算出した補正値を用いて、画
像を補正する補正ステップとを有する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００２２】＜第１の実施形態＞図１は、本発明の第１
の実施形態によるＸ線画像を取得するシステム（Ｘ線画
像処理装置）の一例を示す。図１において、図１３に示
す構成と同様の構成には同じ参照番号を付す。

【００２３】このシステムでは、１枚のセンサパネルを
４つの領域１ａ〜１ｄに分割しそれぞれ独立して駆動
し、独立したアンプ２ａ〜２ｄでそれぞれの領域１ａ〜
１ｄの出力電気信号にゲインをかけ、Ａ／Ｄ変換器３ａ
〜３ｄによって順次デジタル値に変換して、独立したＤ
ＭＡコントローラ４ａ〜４ｄによりフレームメモリ５ヘ
並行して部分画像データをストアする。ライン１５は、
本システムのバスラインを示し、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）９がプログラムメモリ１６に書かれたプログラムを
順次実行することにより、バス１５を通じてデータが処
理される計算機システムを構成している。フレームメモ
リ５はデュアルポートメモリであり、ＣＰＵ９が読み出
しアドレスを制御することで画像データが読み出され
る。

【００２４】撮影手順は、以下の通りである。まず、Ｘ
線管球の曝射制御装置１２からＸ線発生装置１３（管
球）を制御し、被写体（人体）１４へ向けてＸ線が放射
される。Ｘ線放射のタイミングに合わせて不図示のパネ
ル駆動装置によってそれぞれのセンサパネル領域１ａ〜
１ｄを駆動し（内部のスイッチングトランジスタを順次
駆動し）、画素に対応する電気信号を出力させ、アンプ
２ａ〜２ｄ、Ａ／Ｄ変換器３ａ〜３ｄ、ＤＭＡコントロ
ーラ４ａ〜４ｄによりフレームメモリ５へ画像をストア
する。

【００２５】６はフレームメモリであり、Ｘ線を曝射し
ない状態で予め同様の動作を行い、オフセット的な固定
パタンをフレームメモリ５に取得し、フレームメモリ６
に記憶しておく。８はメモリであり、このメモリ８には
あらかじめ記憶しておいた、各センサパネル領域１ａ〜
１ｄの画素毎のゲインばらつきの情報が格納されてい
る。この情報は、多くの場合、被写体のない状態でＸ線
をセンサヘ向けて曝射し、その画像を取得することで得
られる。オフセット的な固定パタンは除去し、対数値に
変換されている。

【００２６】また、２０は参照テーブル（Ｌｏｏｋ Ｕ
ｐ Ｔａｂｌｅ：ＬＵＴ）であり、フレームメモリ６に
ストアされた固定パタンを減算器２４によって順次差し
引いた画素データを対数値に変換し出力している。この
対数値に変換された画像データからは減算器２３によっ
て、メモリ８に保持されているゲインばらつきのデータ
が差し引かれる。メモリ１８には、ゲインばらつきでは
補正できない画素（画素に欠陥があり、データが得られ
ない画素）の位置をあらかじめ記憶してあり、欠陥補正
部１９は、減算器２３の出力である画素データに対し、
メモリ１８に記憶されている欠陥画素位置のデータを、
周辺の欠陥ではない画素値から補間して補正する。

【００２７】この時の画像データの概念を図２に示す。
図２において、各部分画像の間にはｇ画素分の隙間があ
るとする。この隙間は見方によれば欠陥画素であるが、
部分画像間にオフセット的な段差がある場合、この隙間
の両側の画素を用いて画素補正を行っても無意味であ
る。従って、ここでは欠陥補正部１９による補正は行わ
ず、後述の各部分画像ごとの補正を行ってから、例えば
近隣画素値の平均値により画素の補正を行う。

【００２８】以後の処理は基本的にハードウエアで行う
が、高速な計算機であればソフトウエアでの処理も可能
である。

【００２９】欠陥補正部１９により欠陥画素補正処理を
行われた画像データは部分画像補正処理部２５へ入力さ
れ記憶される。部分画像補正処理部２５で行われる演算
は単純な加算と、境界領域での補間による画素補正のみ
であるので、高速演算が可能であり、１フレーム期間内
もしくはリアルタイムで演算を行うことができ、表示装
置２１へ出力される。段差補正値算出部２８は画像の境
界近辺の統計的性質から各部分画像の段差補正値Ｆ０〜
Ｆ３を計算する。この段差補正値算出部２８における段
差補正値の算出方法については、詳細に後述する。

【００３０】算出された段差補正値Ｆ０〜Ｆ３はメモリ
２９〜３２にそれぞれ記憶され、部分画像補正処理部２
５により読み出されて使用される。段差補正値算出部２
８は、段差補正値の演算が終了すると、ゲート３４，３
５を開いて画像情報を次の演算のために取り込む。

【００３１】３５は、欠陥補正部１９から出力される最
新に取得された画像データに対するゲートである。最新
画像データはゲート３５を通過した後、乗算器３６によ
り（１−ａ）倍（ａ＜１）されて加算器３３の一方の入
力へつながる。

【００３２】ゲート３４はフレームメモリ２７から画像
データを読み出すためのゲートであり、このデータはゲ
ート３４を通過した後、乗算器３７によりａ倍（ａ＜
１）されて加算器３３のもう一方の入力へつながる。加
算器３３の出力は、フレームメモリ２７へ再び画像デー
タとして記録される。このフレームメモリ２７の画像デ
ータは、段差補正値算出部２８により段差を統計的に求
めるための画像データとして用いられる。フレームメモ
リ２７は、その初期段階において、全て０に初期化して
おく必要がある。

【００３３】上述の、最新の画像データと、１つ前の画
像データとをある係数をもって加算する構成は、リカー
シブフィルタとよばれ、画素毎に式（１）に示す周波数
特性Ｈ（Ｚ）をもつフィルタを構成していることにな
る。

【００３４】

【００３５】ここで、Ｚ-1は１フレームの遅れを示す。
１フレームの遅れが１／３０秒であるとすると図６に示
すような周波数特性をしめすものになる。

【００３６】図６において、ａの値を大きくすると、全
体的に高周波成分が落ちることになり、画像データのノ
イズは大きく減らされる。しかし、画像としては、フレ
ーム毎の独立性がなくなる。

【００３７】本実施形態の場合、この遅れは１フレーム
とは限らず、段差補正値算出部２８によって演算が終了
した時点のタイミングであり、フレームメモリ２７の内
容は画像を示す情報としての意味はない。

【００３８】本実施形態ではフレームメモリ２７にスト
アされた情報を画像を示す情報として注目するものでは
なく、段差値を求めるために用いる。段差値は画像情報
そのものには依存せず、システムの状態に依存するた
め、補正しようとする画像情報から補正値を取り出さな
くても、その画像が取得された時点に近い時点で取得さ
れた画像情報をもちいても同様の効果が得られ、補正デ
ータの計算と、実際の補正作業を独立して行うことが可
能になる。

【００３９】フレームメモリ２７の内容を段差補正値算
出部２８では部分画像の境界近辺のデータをもとにオフ
セット値Ｆ０〜Ｆ３を計算し、メモリ２９〜３２へ記憶
する。

【００４０】部分画像補正処理部２５では、メモリ２９
〜３２（Ｆ０〜Ｆ３）で示すそれぞれの部分画像に対す
るオフセット誤差の補正値を各部分画像に加えた後に、
境界部分の隙間を補間処理で埋め、Ｄ／Ａ変換などの処
理を行った後にビデオ信号としてモニタ２１に出力し、
動画像を表示する。

【００４１】画像中に現れる部分画像間の段差は、被写
体像を含む画像情報に依存しているわけではなく、シス
テムの経時的な変動に依存しているものである。したが
って、部分画像どうしの境界近辺の統計的にもとめられ
る実質的な段差値は、画像情報に依存しないはずであ
る。

【００４２】本実施形態ではフレーム毎に得られる画像
データを順次蓄積し、画像情報としては意味を持たない
が、段差値を補正するためには意味を持つノイズの少な
い画像から、統計的にそれぞれの部分画像に加えるべき
補正値を抽出し、部分画像に安定した補正値を加えるこ
とで段差の補正を行う。すなわち、補正値を計算する系
と実際に画像の段差を補正する系を独立に動作させるこ
とにより、より高速に段差の補正を行うことができる。

【００４３】以下実質的な段差値の求め方について述べ
る。

【００４４】図９において、画像を１次元と考え、第１
の部分画像の画素値を、ｘ（０）、ｘ（１）、・・・、
ｘ（ｎ）とする。それに隣接する第２の部分画像の画素
値をｘ（ｎ＋ｇ）、ｘ（ｎ＋ｇ＋１）、・・・とする。
この図９は一般的に描いてあり、部分画像間にｇ画素分
の隙間があることを想定している。

【００４５】この場合、被写体の画像は、境界の左右又
は上下で連続しているはずである。従って、傾きが連続
していると考えることができる。ｘ（０）、ｘ（１）、
・・・、ｘ（ｎ）のデータから求めた画像データの傾き
とｘ（ｎ＋ｇ）、ｘ（ｎ＋ｇ＋１）、・・・の傾きの平
均をＫとする。データの差分をとった場合を考察する。
境界をまたいで隣接する画素の画素値ｘ（ｎ）とｘ（ｎ
＋ｇ）の差分はｘ（ｎ＋ｇ）−ｘ（ｎｉ）である。ま
た、傾きＫであるので、この傾きＫを基にして期待され
る画素値ｘ（ｎ）とｘ（ｎ＋ｇ）の差はｇＫとなる。こ
のｇＫの値とｘ（ｎ＋ｇ）−ｘ（n）の値の差が実質的
な段差の期待値ｄとなる。

【００４６】 ｄ＝ｇＫ＋ｘ（ｎ＋ｇ）ーｘ（ｍ） …（２） （２）式で求められるｄの期待値をもって実質的な段差
値とする。なお、この求め方は、上記に限らず、さまざ
まな方法がある。例えば、微分値を用いても良い。一例
として第１の部分画像の傾きをｘ（ｎ）を基準としても
とめ、第２の部分の傾きをｘ（ｎ＋ｇ）を基準として求
め、それぞれｍ点のデータを用いて平均して画像データ
の傾きＫとしても良い。

【００４７】

【００４８】また、（３）式を（２）式に代入すると期
待値ｄは、

【００４９】

【００５０】となる。この演算を施せば、１つの境界を
対象点とするラインの実質的な段差が求まる。この演算
は実質的に画素値に規定の係数を乗じて累積をとる累積
加算の演算に集約される。画像には複数の行及び列が存
在するため、１本の境界で連続する実質的な段差値列ｄ
（ｉ）；ｉ＝０〜Ｌが得られる。また、部分画像には他
の部分画像との境界が複数存在するため、この段差値列
も１つの部分画像について複数存在することになる。こ
れらのデータからこの部分画像に対する画素値の変更を
統計的に求める。この方法は部分画像の形態によりさま
ざまであり、ケースバイケースで考えなければならな
い。

【００５１】一例を示す。図１０のように、画像が４つ
の部分画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから成る場合を考える。この
場合、境界は同図のａ，ｂ，ｃ，ｄの４本現われる。中
心を原点とし、各部分画像が垂直及び水平方向に各Ｌ画
素から成り、画像領域が部分画像Ａの左下角が原点にあ
るとすると、それぞれの境界における上述の方法で求め
られた段差をｄ０（０〜Ｌ−１）、ｄ１（０〜Ｌ−
１）、ｄ２（−１〜−Ｌ）、ｄ３（−１〜−Ｌ）と表す
ことができる。この時、画像データが信号強度に比例す
る形式であれば、この段差はオフセット値に対応する。
また、画像データに対数的な変換がしてあれば、この段
差はゲインのばらつきに相当する。この場合の補正方法
もケースバイケースでさまざまであるが、一例として部
分画像における補正を一定値の加減算で行う場合を想定
する。

【００５２】一定値であれば、境界ａ，ｂ，ｃ，ｄにお
ける段差値はある１つの値に集約されるため、段差系列
ｄ０（０〜Ｌ−１）、ｄ１（０〜Ｌ−１）、ｄ２（−１
〜−Ｌ）、ｄ３（−１〜−Ｌ）から、図１１に示すよう
に、各境界毎に１つずつの段差値としてＤ０，Ｄ１，Ｄ
２，Ｄ３の４つの値を導き出す。この導きかたは、それ
ぞれの系列の平均値でもよく、また、平均的に補正する
のではなく、なるべく多くの範囲を補正するのであれ
ば、最頻値（ヒストグラムのピーク）を用いてもよい。

【００５３】当然Ｄ０＋Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＝０となるは
ずであるが、計算の誤差、画像ノイズの影響、オフセッ
ト値が一定ではないことなどにより、一般的にＤ０＋Ｄ
１＋Ｄ２＋Ｄ３＝ε（≠０）と考えなければならない。

【００５４】それぞれの部分画像には補正値としてＦ
０，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の４つのデータを加算することに
より段差を補正することになる。基準をＡの部分画像で
あるとして、Ｆ０＝０とする。

【００５５】もし、Ｄ０＋Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＝０であれ
ば、時計周りでも反時計周りで考えても同様の結果にな
る。Ｆ０＝０；Ｆ１＝Ｄ１＝−Ｄ０−Ｄ３−Ｄ２；Ｆ２
＝Ｄ１＋Ｄ２＝−Ｄ０−Ｄ３；Ｆ３＝Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３
＝−Ｄ０となる。

【００５６】もし、Ｄ０＋Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３＝ε（≠
０）であれば、時計周りと反時計周りの平均をもってこ
の矛盾を回避する。すなわち、Ｆ０＝０；Ｆ１＝（Ｄ１
−Ｄ０−Ｄ３−Ｄ２）／２；Ｆ２＝（Ｄ１＋Ｄ２−Ｄ０
−Ｄ３）／２；Ｆ３＝（Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３−Ｄ０）／２
となる。これは、誤差を全体に均一にばらまくことに相
当する。その他の方法でこの矛盾を回避する方法として
は、Ｄ０〜Ｄ３の内、絶対値が最小のものを他の値の和
の符号を反転させたもので置き換える方法なども考えら
れる。

【００５７】さらに、Ｆ０〜Ｆ３の値を全て正の値にす
る方が結果的に画像の画素値を負にするおそれがなくな
るため、Ｆ０〜Ｆ３の値の内最小の値を全てに加えるこ
とも考えられる。

【００５８】次に、段差補正値算出部２８で行われる処
理について記述する。ここでは、隙間ｇ＝２であるとす
る。まず、前述の（４）式にしたがって、実質的な段差
値を求める。（４）式の計算にしたがって、ｍを２とお
くと、（４）式は各画素値に特定の係数Ｃ（ｊ）（ｊ＝
２〜４）を乗じて加算する演算であるため、各画素デー
タｘ（ｎ−２）〜ｘ（ｎ＋４）にかかる係数を図３に示
す表にしたがって求める。図３の表では、各ｇにおける
微分Ｋを求める係数（第１項）と、段差値を計算する係
数（第２項、第３項）とに分け、最終段で総和をとる。

【００５９】図３の表より、実質的な段差ｄとして、

【００６０】

【００６１】のような演算を境界ｘ（ｎ＋１）をはさむ
１次元データ系列に施せば、実質的な段差値列が画像デ
ータの傾きを考慮した上で得られる。（５）式において
ｉは境界に並行な方向のインデックスである。図５は、
（５）式を概念的に表した図である。図５の２１は各画
素をあらわし、境界にまたがってデータを取り出し、
（５）式の演算を行いｄ０（＊）を出力している。これ
と同様の演算を全ての境界で行う。

【００６２】以下段差補正値算出部２８で行われる処理
動作を図４のフローチャートに沿って説明する。（５）
式を用いて、図２に示す部分画像Ａ〜Ｄの各境界ａ〜ｄ
でｄ０（０）〜ｄ０（ｎ）（ステップＳ１０１）、ｄ１
（ｎ＋２）〜ｄ１（Ｍ−１）（ステップＳ１０２）、ｄ
２（ｎ＋２）〜ｄ２（Ｍ−１）（ステップＳ１０３）、
ｄ３（０）〜ｄ３（ｎ）（ステップＳ１０４）の４つの
段差値列を作成する。

【００６３】次に、ｄ０（０）〜ｄ０（ｎ）、ｄ１（ｎ
＋２）〜ｄ１（Ｍ−１）、ｄ２（ｎ＋２）〜ｄ２（Ｍ−
１）、ｄ３（０）〜ｄ３（ｎ）のそれぞれの最頻値をＤ
０（ステップＳ１０５），Ｄ１（ステップＳ１０６），
Ｄ２（ステップＳ１０７），Ｄ３（ステップＳ１０８）
として求める。この値は平均値もしくは中央値などの分
布を代表する値を用いてもよい。

【００６４】次に、部分画像Ａに加えるオフセット値Ｆ
０＝０とし（ステップＳ１０９）、その他のオフセット
値Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３をＦ１＝（Ｄ１−Ｄ０−Ｄ３−Ｄ
２）／２（ステップＳ１１０）；Ｆ２＝（Ｄ１＋Ｄ２−
Ｄ０−Ｄ３）／２（ステップＳ１１１）；Ｆ３＝（Ｄ１
＋Ｄ２＋Ｄ３−Ｄ０）／２（ステップＳ１１２）となる
ように計算する。

【００６５】画像の画素値は基本的に正の値であるた
め、演算後も正の値であることを保証するため、Ｆ０〜
Ｆ３を全て正の値にする。具体的には、Ｆ０〜Ｆ３の最
小値をＭＶとして（ステップＳ１１３）、それぞれの値
にＭＶを加えて、新たなＦ０〜Ｆ３を得る（ステップＳ
１１４〜Ｓ１１７）。

【００６６】以上が段差補正値算出部２８の動作であ
る。この動作は複雑であるため、ローカルに設置したマ
イクロプロセッサによって実行してもよいし、ハードウ
エアを構成するのも容易である。

【００６７】ここで得られたＦ０〜Ｆ３のオフセット値
はメモリ２９〜３２にセットされ、部分画像補正処理部
２５に渡される。部分画像補正処理部２５は現在のフレ
ーム画像のそれぞれの部分画像に対し、メモリ２９〜３
２に記憶されているオフセット補正値Ｆ０〜Ｆ３をそれ
ぞれ加え、段差の補正を行う。

【００６８】さらに、境界部分に上記の例では１画素分
だけ画像データのない領域があったが、それは今までの
部分画像毎の補正を行わなければ、補間処理ができなか
った。最後に残ったこの境界部分の画素について、近傍
の欠陥では無い画素データを用いた補間により計算し、
出力する。

【００６９】部分画像補正処理部２５の出力はＤ／Ａ変
換などの処理を行った後にビデオ信号としてモニタ２１
で動画像を表示する。

【００７０】上記の通り、本発明の第１に実施形態によ
る画像処理装置では、動画像として得られた過去のフレ
ーム画像もしくは過去から現在に至るフレーム画像から
部分画像毎の段差情報を計算し、現在のフレーム画像に
対して順次段差の補正を行うことで、動画像に対しても
境界における段差を補正することができる。

【００７１】ここで、補正データを算出するために用い
るフレーム画像は、補正されるフレーム画像の１フレー
ム前にセンサパネルによって得られたフレーム画像とす
る構成であっても良い。また、補正データを算出するた
めに用いるフレーム画像は、センサパネルから連続的に
得られる複数のフレーム画像から、例えば０フレーム画
像毎に１フレーム画像を補正のために用いるフレーム画
像とし、その１フレーム画像を共通に補正のためのフレ
ーム画像として用いるような構成であっても良い。

【００７２】また、補正のために用いるフレーム画像は
２つのフレーム画像であっても良く、センサパネルから
連続的に得られる複数のフレーム画像から、１０フレー
ム画像毎に２フレーム画像を補正のために用いるフレー
ム画像とし、その２フレーム画像を共通に補正のための
フレーム画像として用いるような構成であっても良い。

【００７３】また、部分画像毎の境界の実質的な段差値
を統計的に解釈し、部分画像内の画素値全体に対する補
正値（オフセットもしくはゲイン）を定めて、補正す
る。

【００７４】本実施形態は対数的な変換がなされた画像
について行ったが、再び別のＬＵＴにて線形なデータに
直してから行えば、オフセット的な段差の補正が行え
る。

【００７５】また、Ｆ０〜Ｆ３の初期値が問題となる
が、初期値によらず、最初の数フレームは安定しない
が、徐々にＦ０〜Ｆ３の値は安定してくる。

【００７６】このオフセット値を保存しておけば、別の
被写体の動画像観察を同じシステムをもちいて行う場合
でも、この値を初期値としてもちいることが可能とな
る。

【００７７】通常のリカーシブフィルタの場合、被写体
の動きを正確にとらえるため、係数ａを余り大きくはで
きない。しかし、本実施形態ではａの値は１に近づけて
大きければ大きいほど安定した段差データがとれる。し
かし、あまり大きくとるとオフセットの変動に追従出来
なくなる可能性もあるので注意すべきである。

【００７８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、複数の部分Ｘ線画像を合成して１枚のＸ線画像を構
成する場合、補正を行う画像よりも前に取得された画像
の情報を用いて、部分画像間の境界部分での段差値を統
計的に求め、補正値を算出し、算出した補正値を用いる
ことにより、画像を補正することが可能になる。また、
補正値を計算する系と実際に補正する系を独立に動かす
ことにより、動画に対するリアルタイムな処理が可能と
なる。

【００７９】＜第２の実施形態＞本発明の第２の実施形
態は、第１の実施形態をさらに簡易化したものであり、
図１２に示すように、画像を加算する機能を省いたもの
である。段差補正値算出部２８が演算を終了するとゲー
ト３５を開き、フレームメモリ２７ヘ直接最新の画像デ
ータを書き込む。その他の動作は第１の実施形態と同様
であるため、説明を省略する。

【００８０】＜第３の実施形態＞本発明の第３の実施形
態は、図１もしくは図１２の段差補正値算出部２８から
出力されるオフセット値Ｆ０〜Ｆ３に対し、段差補正値
算出部２８からの１計算単位遅れのリカーシブフィルタ
を施して安定したオフセット値を得るものである。

【００８１】図７は、図１の段差補正値算出部２８から
の出力の内の１つを処理する構成を表している。この出
力はゲート５２により計算終了とともに乗算器５５へ入
力され、（１−ａ）倍（ａ＜１）され、加算器５６の一
方の入力へつながる。係数メモリ２９〜３２もブロック
２８の計算終了とともに開かれるゲート５４によって読
み出され、乗算器５３でａ倍（ａ＜１）され、加算器５
６のもう一方の入力へつながる。加算器５６は両者を加
算した後、係数メモリ２９〜３２を書き直す。

【００８２】この場合、初期において、係数メモリ２９
〜３２は０に初期化されている必要がある。特に図１２
のように画像データを加算しない系では、補正値Ｆ０〜
Ｆ３の安定性を高める上では有効な手段である。

【００８３】＜第４の実施形態＞図８は、通常の医療用
の人体のＸ線画像を模式的に示したものである。同図に
おいて、４１で示す周りの部分はＸ線照射が無い部分で
あり、４２で示す部分が、Ｘ線管球から発せられるＸ線
照射をコリメータにより絞った部分である。そして、４
３で示す部分が被写体を投影している部分である。ここ
で、４１で示す部分には、ほとんどもしくはまったくＸ
線照射が無く、逆に４２で示す被写体の無い部分では被
写体を透過しなかった非常に強いＸ線照射が存在する。

【００８４】４３で示す被写体の部分がその中間的なＸ
線強度であると考える。一般にＸ線センサの場合、その
電気信号による出力は入射したＸ線強度に比例するもの
となるが、そのエネルギー変換の過程もしくは電気信号
の変換過程（増幅・インピーダンス変換など）におい
て、Ｘ線強度と出力電気信号の線形性（リニアリティ
ー）が、センサの感度領域すべてに一定であるとは限ら
ない。特に、Ｘ線強度が非常に強い部分では次第に電気
系の出力飽和領域に近づくための非線形性があらわれ
る。また、照射が弱い部分では、ノイズの影響、電気回
路の超低電圧での挙動の不安定性などからの非線形性が
現れる。

【００８５】このような部分での画像情報は、ほとんど
あまり意味のない場合であり、通常はこのような非線形
性があっても問題がない。しかし、本実施形態で問題と
しているような、部分画像の一部分の統計的な挙動から
部分画像全体のオフセット成分（Ｘ線に比例する画像デ
ータであればオフセット、対数に比例する画像データで
あればゲイン）を導きだすため、上述のような非線形性
による誤差の大きな部分が、かなりの面積を占める場合
は正確なオフセット成分の抽出には至らない。

【００８６】そこで、本実施形態ではあらかじめ、Ｘ線
センサの感度範囲の内、リニアリティーが信頼できる区
間を定め、実質的な段差の値を計算する前もしくは同時
に近辺の平均値などの代表的な値が信頼できる区間にあ
る場合のみ、その段差値を採用することで、必要な領域
での段差値を求める。

【００８７】一般に医療用Ｘ線撮影の場合、被写体を透
過してセンサに至るＸ線量は最適に調整されるため（あ
らかじめ予想されるＸ線量を被写体に照射するかフォト
タイマーと呼ばれるＸ線量を測定する装置によって適当
な線量値になった時点でＸ線を遮断するため）、被写体
情報がある部分でのリニアリティーは常に最適である場
合が多い。

【００８８】具体的には、（６）式に示すように、
（５）式でもちいる境界をはさむデータの平均値ｍ
（ｉ）で判断する。

【００８９】

【００９０】ここで、信頼できる区間の最小値Ｖ０、最
大値Ｖ１を定め、 Ｖ０≦ｍ（ｉ）≦Ｖ１ …（７）

【００９１】であるときのみ（５）式でｄ（ｉ）を算出
する。この動作を段差補正値算出部２８内で行う。上記
以外の動作は第１の実施形態と同様であるため、説明を
省略する。

【００９２】上記の通り第４の実施形態によれば、非線
形領域を広く含む画像においても、適切な段差補正及び
部分画像間の隙間の補間を行うことができる。

【００９３】なお、上記第１乃至第４の実施形態におい
ては、Ｘ線画像処理装置においてＸ線画像を処理する場
合について説明したが、本発明はこれに限るものではな
く、１フレームの画像を複数の領域毎に撮像し、各領域
毎に画像データの処理を行う構成を有する、例えば、デ
ジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの他の
撮像装置に適用することも可能である。

【００９４】

【他の実施形態】なお、本発明は、複数の機器（例えば
ホストコンピュータ、インタフェイス機器、カメラヘッ
ド、リーダー）から構成されるシステムに適用しても、
一つの機器からなる装置（例えば、デジタルカメラ、ビ
デオカメラ、複写機、ファクシミリ装置など）に適用し
てもよい。

【００９５】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるい
は装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュ
ータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納された
プログラムコードを読み出し実行することによっても、
達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体
から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施
形態の機能を実現することになり、そのプログラムコー
ドを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実
行することにより、前述した実施形態の機能が実現され
るだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、
コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステ
ム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、
その処理によって前述した実施形態の機能が実現される
場合も含まれることは言うまでもない。ここでプログラ
ムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、フロッ
ピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、
ＲＡＭ、、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＣＤ
−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、光ディスク、光磁気ディ
スク、ＭＯなどが考えられる。

【００９６】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、
その処理によって前述した実施形態の機能が実現される
場合も含まれることは言うまでもない。

【００９７】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明した図４に示すフローチャー
トに対応するプログラムコードが格納されることにな
る。

【００９８】

【発明の効果】部分画像間の差に対して、画像全体に渡
る安定した補正を動画像に対しても行う技術を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかるＸ線画像処理
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】図１のＸ線センサの各領域を模式的に示した図
である。

【図３】各画素データの係数の表を示す図である。

【図４】第１の実施形態における部分画像間のオフセッ
ト値を求める処理をしめしたフローチャートである。

【図５】実質的な段差値の求め方を模式的に示す図であ
る。

【図６】一般的なリカーシブフィルタの特性を示すを示
す図である。

【図７】本発明の第３の実施形態におけるオフセット値
算出にかかる構成を示すブロック図である。

【図８】Ｘ線画像の例を示す図である。

【図９】画像部分間の段差の様子を１次元で模式的に示
す図である。

【図１０】４枚の部分画像の構成を示す図である。

【図１１】部分画像の補正の仕方を模式的に示す図であ
る。

【図１２】本発明の第２の実施形態におけるＸ線画像処
理装置の構成を示すブロック図である。

【図１３】従来のＸ線画像処理装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ センサパネル領域 ２ａ〜２ｄ アンプ ３ａ〜３ｄ Ａ／Ｄ変換器 ４ａ〜４ｄ ＤＭＡコントローラ ５ フレームメモリ ６ フレームメモリ ８ メモリ ９ 中央処理装置（ＣＰＵ） １１ 記憶装置 １２ 曝射制御装置 １３ Ｘ線発生装置（管球） １４ 被写体（人体） １５ バスライン １６ プログラムメモリ １８ メモリ １９ 欠陥補正部 ２０ 参照テーブル（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ：Ｌ
ＵＴ） ２１ 表示装置 ２３、２４ 減算器 ２５ 部分画像補正処理部 ２７ フレームメモリ ２８ 段差補正値算出部 ２９〜３２ メモリ ３３ 加算器 ３４，３５ ゲート ３６，３７ 乗算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/265 Ｈ０４Ｎ 5/265 ５Ｃ０５４ 5/32 5/32 ５Ｃ０７６ 7/18 7/18 Ｌ Ｖ Ｆターム(参考） 4C093 AA01 AA07 AA16 CA27 EA02 EB12 EB13 FA32 FA48 FC19 FF31 5B057 AA08 BA12 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CC03 CE10 CH01 CH11 DA16 5C022 AA08 AA15 AB19 AC41 AC69 5C023 AA11 AA37 BA11 BA13 DA04 DA08 EA02 EA03 EA05 5C024 AX11 BX00 CY40 5C054 AA06 CA02 EB05 ED11 ED14 GA04 HA12 5C076 AA11 AA36 BA01 BA06

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の部分画像を合成した合成画像を連
   続的に得る画像処理手段と、 前記複数の部分画像毎のオフセットを補正する補正手段
   とを有し、 前記補正手段は、補正が行われる画像よりも前に取得さ
   れた画像の情報を用いて画像を補正することを特徴とす
   る画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記補正手段は、補正が行われる画像の
   １フレーム前に取得された画像の情報を用いて画像を補
   正することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装
   置。
3. 【請求項３】 前記補正手段は、共通の画像の情報を用
   いて画像を補正することを特徴とする請求項１に記載の
   画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記共通の情報は、連続的に取得される
   複数フレーム毎に得られる１以上の所定数のフレーム画
   像であることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装
   置。
5. 【請求項５】 前記補正手段は、該部分画像間の境界近
   辺の画素値の統計的性質の値を基に補正することを特徴
   とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像処理装
   置。
6. 【請求項６】 前記補正手段は、補正に用いる補正値の
   計算処理と実際に補正する処理とを独立かつ並列して行
   うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の
   画像処理装置。
7. 【請求項７】 さらに、複数の部分画像を取得する独立
   した複数の画像取得手段を有し、 前記画像処理手段は、前記独立した画像取得手段から得
   られる複数の部分画像を合成した合成画像を連続的に得
   るものであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれ
   かに記載の画像処理装置。
8. 【請求項８】 前記境界近辺の画素値の統計的性質は、
   境界をはさむ２つの部分画像どうしの境界近辺の画素値
   の差分値から、画像情報自体の傾向に基づいて算出され
   る差分値の期待値を差し引いた値であることを特徴とす
   る請求項５記載の画像処理装置。
9. 【請求項９】 前記部分画像間の段差値の統計的性質の
   値は、２つの部分画像間の境界に関連して複数個計算さ
   れる段差値の最頻値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. 【請求項１０】 前記部分画像間の段差値の統計的性質
    の値は、２つの部分画像間の境界に関連して複数個計算
    される段差値の平均値であることを特徴とする請求項８
    記載の画像処理装置。
11. 【請求項１１】 前記部分画像間の段差値の統計的性質
    の値を求める際に、該部分画像の線形性が保証される画
    素値の範囲のみを用いることを特徴とする請求項８記載
    の画像処理装置。
12. 【請求項１２】 前記補正手段は、複数の部分画像の境
    界部分が互いに重なり合わず、画像データが境界部分で
    欠落している場合、部分画像毎の補正を行った後に該欠
    落部分に対して補間による画素情報生成を行うことを特
    徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の画像処理
    装置。
13. 【請求項１３】 さらに、複数のＸ線センサパネルから
    成る、複数の部分画像を生成する画像取得手段を有し、 前記画像処理手段は、前記画像取得手段から得られる複
    数の部分画像を合成した合成画像を連続的に得るもので
    あることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
14. 【請求項１４】 前記補正手段は、該部分画像間の境界
    近辺の画素値の統計的性質の値を基に補正し、前記部分
    画像間の段差値の統計的性質の値を求める際に、該部分
    画像の線形性が保証される画素値の範囲のみを用い、該
    部分画像の線形性が保証される画素値の範囲は、前記Ｘ
    線センサパネルにＸ線照射を行わなかった部分の画素値
    とＸ線が被写体を透過せず直接センサパネルに照射され
    た部分の画素値の部分を除く範囲であることを特徴とす
    る請求項１３記載の画像処理装置。
15. 【請求項１５】 前記画像取得手段は、前記Ｘ線センサ
    パネルヘ入射したＸ線強度に比例する画像信号を生成す
    ることを特徴とする請求項１３記載の画像処理装置。
16. 【請求項１６】 前記画像取得手段は、前記Ｘ線センサ
    パネルヘ入射したＸ線強度の対数値に比例する画像を生
    成することを特徴とする請求項１３記載の画像処理装
    置。
17. 【請求項１７】 前記補正手段は、補正が行われるより
    も前に取得された複数の画像の情報を用いて画像を補正
    することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
18. 【請求項１８】 複数の部分画像を補正して合成画像を
    生成する画像処理方法であって、 補正が行われる画像よりも前に取得された画像の情報を
    用いて、補正値を算出する算出ステップと、 算出した補正値を用いて、画像を補正する補正ステップ
    とを有することを特徴とする画像処理方法。
19. 【請求項１９】 前記補正ステップでは、補正が行われ
    る画像の１フレーム前に取得された画像の情報を用いて
    画像を補正することを特徴とする請求項１８に記載の画
    像処理方法。
20. 【請求項２０】 前記補正ステップでは、共通の画像の
    情報を用いて画像を補正することを特徴とする請求項１
    ８に記載の画像処理方法。
21. 【請求項２１】 前記共通の情報は、連続的に取得され
    る複数フレーム毎に得られる１以上の所定数のフレーム
    画像であることを特徴とする請求項２０に記載の画像処
    理方法。
22. 【請求項２２】 前記算出ステップでは、該部分画像間
    の境界近辺の画素値の統計的性質の値を基にして補正値
    を算出することを特徴とする請求項１８乃至２１のいず
    れかに記載の画像処理方法。
23. 【請求項２３】 前記境界近辺の画素値の統計的性質
    は、境界をはさむ２つの部分画像どうしの境界近辺の画
    素値の差分値から、画像情報自体の傾向に基づいて算出
    される差分値の期待値を差し引いた値であることを特徴
    とする請求項１８に記載の画像処理方法。
24. 【請求項２４】 前記部分画像間の段差値の統計的性質
    の値は、２つの部分画像間の境界に関連して複数個計算
    される段差値の最頻値であることを特徴とする請求項２
    ３記載の画像処理方法。
25. 【請求項２５】 前記部分画像間の段差値の統計的性質
    の値は、２つの部分画像間の境界に関連して複数個計算
    される段差値の平均値であることを特徴とする請求項２
    ３記載の画像処理方法。
26. 【請求項２６】 前記部分画像間の段差値の統計的性質
    の値を求める際に、該部分画像の線形性が保証される画
    素値の範囲のみを用いることを特徴とする請求項２３記
    載の画像処理方法。
27. 【請求項２７】 複数の部分画像の境界部分が互いに重
    なり合わず、画像データが境界部分で欠落している場合
    に、前記補正ステップ後に該欠落部分に対して補間によ
    る画素情報生成を行うステップを更に有することを特徴
    とする請求項１８乃至２６のいずれか記載の画像処理方
    法。
28. 【請求項２８】 前記算出ステップでは、補正が行われ
    るよりも前に取得された複数の画像の情報を用いて補正
    値を算出することを特徴とする請求項１８に記載の画像
    処理方法。
29. 【請求項２９】 情報処理装置が実行可能なプログラム
    であって、前記プログラムを実行した情報処理装置を、
    請求項１乃至１７のいずれかに記載の画像処理装置とし
    て機能させることを特徴とするプログラム。
30. 【請求項３０】 請求項１８乃至２８のいずれかに記載
    の画像処理方法を実現するためのプログラムコードを有
    する情報処理装置が実行可能なプログラム。
31. 【請求項３１】 請求項２９又は３０に記載のプログラ
    ムを記憶した記憶媒体。