JP2005261487A - 放射線画像読取方法および装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 蓄積性蛍光体シートに走査光学系を介して励起光を走査・照射し、照射部分から発せられる輝尽発光光を光電的に検出して放射線画像を読み取る放射線画像読取方法および装置において、構造の複雑化を伴わずに、走査光学系の精度誤差に起因する画歪が除去された放射線画像を得る。
【解決手段】 ハード的な手段を用いずにソフト的な画像処理によって画歪を補正する。すなわち、事前に把握された励起光の走査速度の変動特性に基づいて、読み取られた放射線画像上での各画素の位置と当該各画素に対応するシート上でのサンプリング点の位置との対応関係を求め、当該対応関係に基づいて、画像上の各画素の位置が、それぞれ対応するシート上のサンプリング点の位置と相対的に一致するように当該各画素の座標変換を行う。
【選択図】 図4

Description

本発明は放射線画像読取方法および装置に関し、詳しくは、放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートに、励起光を、走査光学系を介して走査し、上記放射線画像情報に応じた輝尽発光光を生じさせ、当該輝尽発光光を光電的に検出して画像信号を得る読取手段により読取りを行う放射線画像読取方法および装置に関する。
従来、放射線(X線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等)を照射するとこの放射線エネルギーの一部が蓄積され、その後可視光等の励起光を照射すると蓄積されたエネルギーに応じた光量の輝尽発光光を放射する蓄積性蛍光体(輝尽性蛍光体)を利用して、人体等の被写体の放射線画像を一旦シート状の蓄積性蛍光体を備えた蓄積性蛍光体シート(以下単にシートともいう)に撮影記録し、この蓄積性蛍光体シートをレーザ光等の励起光で走査して輝尽発光光を発生させ、得られた輝尽発光光をフォトマルチプライヤー等の検出器により光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて被写体の放射線画像を写真感光材料等の記録材料、CRT等に可視像として出力させる放射線記録再生システムが提案されている(例えば、特許文献1〜5等)。
ところで、このような放射線記録再生システムに用いられる、放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートを励起光で走査して輝尽発光光を発生させ、得られた輝尽発光光を検出器により光電的に読み取って放射線画像を表す画像信号を得る放射線画像読取装置として、放射線画像情報の蓄積記録された蓄積性蛍光体シートに対して、ガルバノメータミラーやポリゴンミラー等の光偏向器、fθレンズ、平面反射鏡等からなる走査光学系を介して、レーザ光等の励起光のビームを等速走査させ、ビーム走査の所定のタイミングに同期したクロック周波数で検出器からの信号をサンプリングするものが知られている(例えば、特許文献6記載の読取走査装置等)。
このような装置の場合、上記走査光学系が光学的な精度誤差のない理想的な系であれば、蓄積性蛍光体シート上のビームが照射される位置の時間的変化は、図6(1)に示すように、線形となるので、一定の時間間隔すなわち一定の周波数で検出器からの信号をサンプリングすれば、画素ピッチ(シート上での読み取る位置の間隔)の揃った画像信号が得られる。
ところが、実際には、上記走査光学系において光学的な精度誤差が存在する場合があり、このような場合には、その精度誤差に起因して、ビームの走査速度がその照射位置によって変動することがある。ビームの走査速度が変動すると、蓄積性蛍光体シート上のビームが照射される位置の時間的変化は、例えば、図6(2)に示すように、非線形となり、このような状態で一定の周波数でサンプリングを行うと、画素ピッチの不揃いな画像信号が得られ、この画像信号が表す放射線画像においては、その走査速度の変動に応じた画歪が生じることとなる。
そこで、励起光の走査速度を検出し、実際の走査速度と上記サンプリングの周波数とが適正に対応するようにサンプリングのクロック周波数を調整して、画素ピッチを一定に保ち、画歪の発生を防ぐようにした放射線画像読取装置が提案されている(例えば、特許文献7記載の画像読取装置)。
特開昭55−12429号公報 特開昭56−11395号公報 特開昭55−163472号公報 特開昭56−164645号公報 特開昭55−116340号公報 特公平5−20027号公報 特開昭64−86130号公報
しかしながら、上記のような、励起光の走査速度を検出してサンプリングのクロック周波数を調整する放射線画像読取装置では、走査速度を検出する手段や、クロック周波数を調整する手段等が必要となるため、構造が複雑化し、製造コストの増大につながるという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑み、構造の複雑化を伴わず、走査光学系の光学的な精度誤差に起因する画歪が除去された放射線画像を得ることが可能な放射線画像読取方法および装置を提供することを目的とするものである。
本発明の放射線画像読取方法は、放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートに、走査光学系を介して励起光を走査し、前記放射線画像情報に応じた輝尽発光光を生じさせ、該輝尽発光光を光電的に検出して画像信号を得る読取手段により読取りを行う放射線画像読取方法において、前記走査光学系の特性による前記励起光の走査速度の変動の特性に基づいて、前記読取手段により読み取られた放射線画像における、前記走査速度の変動による画歪を除去する画歪補正を行うための画歪補正データを算出し、前記読取手段により読み取られた被写体の放射線画像に対して、前記画歪補正データに基づいて画歪補正を行うことを特徴とする方法である。
本発明の放射線画像読取方法においては、前記画歪補正データの算出の後に、前記読取手段により読み取られた被写体なしの放射線画像に対して、前記画歪補正データに基づいて画歪補正を行うことにより画歪補正後被写体なし画像を得、該画歪補正後被写体なし画像に基づいて、該画像における濃度むらを除去する濃度補正を行うための濃度補正データを算出し、前記被写体の放射線画像に対する前記画歪補正の後に、前記画歪補正後の前記被写体の放射線画像に対して、前記濃度補正データに基づいて濃度補正を行うようにすることもできる。
また、本発明の放射線画像読取装置は、放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートに、走査光学系を介して励起光を走査し、前記放射線画像情報に応じた輝尽発光光を生じさせ、該輝尽発光光を光電的に検出して画像信号を得る読取手段により読取りを行う放射線画像読取装置において、前記走査光学系の特性による前記励起光の走査速度の変動の特性に基づいて算出された補正データであって、前記読取手段により読み取られた放射線画像における、前記走査速度の変動による画歪を除去する画歪補正を行うための画歪補正データを記憶する画歪補正データ記憶手段と、前記読取手段により読み取られた被写体の放射線画像に対して、前記画歪補正データに基づいて画歪補正を行う画歪補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
本発明の放射線画像読取装置において、前記読取手段により読み取られた被写体なしの放射線画像に対して、前記画歪補正データに基づいて画歪補正を行うことにより画歪補正後被写体なし画像を得、該画歪補正後被写体なし画像に基づいて、該画像における濃度むらを除去する濃度補正を行うための濃度補正データを算出する濃度補正データ算出手段と、前記画歪補正後の前記被写体の放射線画像に対して、前記濃度補正データに基づいて濃度補正を行う濃度補正手段とをさらに備えるようにすることもできる。
ここで、「走査光学系」とは、励起光を蓄積性蛍光体シート上で等速走査させるように構成された光学系であり、例えば、ガルバノメータミラーやポリゴンミラー等の光偏向器、fθレンズ、平面反射鏡等からなる光学系が考えられる。
「前記走査光学系の特性による前記励起光の走査速度の変動の特性」は、走査光学系を構成するレンズやミラー等の光学的特性を表す情報、配置設計の情報等から理論的に求めてもよいし、実験的に励起光のビームの走査速度を測定して求めてもよい。
「画歪補正」としては、例えば、事前に把握された励起光の走査速度の変動特性に基づいて、読み取られた放射線画像上での各画素の位置と当該各画素に対応するシート上でのサンプリング点の位置との対応関係を求め、当該対応関係に基づいて、各画素の位置がそれぞれ対応するサンプリング点の位置と相対的に一致するように当該各画素の座標変換を行うものとすることができる。この場合、座標変換後の画素点同士の間隔は不均一となるので、例えば、座標軸上において実際の画素間隔で各領域に区切り、該各領域毎にその領域内に存在する座標変換された画素点の値を平均化して新たな画素の値を算出し、その値をその領域に対応する画素の値とする方法が考えられる。なお、上記領域内に一つも画素点が存在しない場合は近隣の画素の値に基づいて補間するようにすればよい。
また、「画歪補正」を上記のような画素の座標変換とする場合には、「画歪補正データ」は、その座標変換の演算式あるいは座標変換前後の座標の対応関係を示すテーブル等とすることができる。
「被写体なしの放射線画像」とは、被写体のない状態で放射線撮影して得られた蓄積性蛍光体シートを読取手段により読み取って得られる放射線画像のことである。
「濃度むら」とは、蓄積性蛍光体シート上での各読取り位置に対する、読取手段の系による読取感度のばらつきや、励起光の走査速度の変動により生じる励起光の照射時間のむらに起因する輝尽発光光の光量のばらつき等が原因で発生する放射線画像上の濃度のばらつきを意味する。
「濃度補正」とは、いわゆるシェーディング補正のことであり、「濃度補正」としては、例えば、上記の濃度のばらつきを含む濃度分布すなわち画素値の分布を、均一な画素値の分布に変換する画素値変換とすることができる。
「濃度補正」を上記のような画素値変換とする場合には、「濃度補正データ」は、画素値変換の演算式あるいは各画素毎の画素値に乗ずる重み付け係数等とすることができる。
本発明の放射線画像読取方法および装置によれば、読取手段の走査光学系の特性による励起光の走査速度の変動の特性に基づいて算出された補正データであって、読取手段により読み取られた放射線画像における、上記走査速度の変動に起因する画歪を除去する画歪補正を行うための画歪補正データに基づいて、読取手段により読み取られた被写体の放射線画像に対し画歪補正を行い、画歪を除去するので、励起光の走査速度を検出する手段やサンプリングのクロック周波数を調整する手段等のハード的な手段を用いずに、画像処理であるソフト的な画歪補正により画歪を除去することができ、構造の複雑化を伴わず、走査光学系の光学的な精度誤差に起因する画歪が除去された放射線画像を得ることができる。
以下、本発明の放射線画像読取装置の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による放射線画像読取装置の構成を示す概略ブロック図であり、図2は、図1に示す放射線画像読取装置が備えている読取手段20の構成を示す図である。
図1に示す放射線画像読取装置は、放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートに、後述の走査光学系12を介して励起光Lを走査し、上記放射線画像情報に応じた輝尽発光光を生じさせ、当該輝尽発光光を光電的に検出して画像信号を得る読取手段20と、走査光学系12の特性による励起光の走査速度の変動に基づいて算出された補正データであって、読取手段20により読み取られた放射線画像における、上記走査速度の変動による画歪を除去する画歪補正を行うための画歪補正データDを記憶する画歪補正データ記憶手段31と、画歪補正データDに基づいて、読取手段20により読み取られた被写体なしの画像P0に対して画歪補正を行って画歪補正後被写体なし画像P0′を得、画歪補正後被写体なし画像P0′に基づいて、当該画像P0′における濃度むらを除去する濃度補正を行うための濃度補正データHを算出する濃度補正データ算出手段32と、画歪補正データDに基づいて、読取手段20により読み取られた被写体の放射線画像P1に対して画歪補正を行って画歪補正後の被写体の放射線画像P1′を得る画歪補正手段33と、濃度補正データHに基づいて、画歪補正後の被写体の放射線画像P1′に対して濃度補正を行って補正済の被写体の放射線画像P1″を得る濃度補正手段34とを備えている。
また、読取手段20は、励起光Lを発する励起光源1と、この励起光Lのビーム径を調整するビーム・エクスパンダー2と、ビーム・エクスパンダー2を通過した励起光Lを偏向するガルバノメータミラーやポリゴンミラー等の光偏向器3と、光偏向器3により偏向された光を蓄積性蛍光体シート11に向けて反射する平面反射鏡4と、平面反射鏡4により反射された励起光Lが蓄積性蛍光体シート11上を均一なビーム径を有して等速走査されるように、光偏向器3と平面反射鏡4との間に配されたfθレンズ5と、シート11上の励起光Lが照射された部分から発せられる輝尽発光光を集光する集光ガイド6と、集光ガイド6により集光された輝尽発光光を検出して電気信号に変換するフォトマルチプライヤー等の光検出器7と、光検出器7により変換された電気信号を増幅する増幅器8と、増幅器8から出力される電気信号をデジタル信号に変換するA/D変換器9と、A/D変換器9により変換されたデジタル信号に基づいて画像信号を得る信号処理部10とを備えている。なお、光偏向器3、平面反射鏡4およびfθレンズ5により走査光学系12が構成されている。
次に、本実施形態による放射線画像読取装置の作用について説明する。
まず、読取手段20の作用について説明する。
励起光源1により発せられた励起光Lは、ビーム・エクスパンダー2によりビーム径の大きさが厳密に調整され、走査光学系12に入射される。走査光学系12では、入射された励起光Lが、光偏向器3によって偏向され、fθレンズ5、平面反射鏡4を介して放射線画像情報が蓄積記録されている蓄積性蛍光体シート11上に偏向されて入射される。このとき、fθレンズ5の働きにより、励起光Lはシート11上を均一なビーム径を有して、矢印Cの方向に等速走査される。シート11は矢印Aの方向に移送されて副走査がなされ、その結果、シート11の全面にわたって励起光Lが照射される。このように励起光Lが照射されると、シート11は蓄積記録されている放射線エネルギーに比例する光量の輝尽発光光を発し、この発光光は、集光ガイド(導光性シート)6に入射し、集光ガイド6内を全反射しながら進行して光検出器7によって受光される。光検出器7により検出された輝尽発光光は電気信号に変換され、この電気信号は、増幅器8、A/D変換器9を介して信号処理部10に送られる。信号処理部10は、励起光Lの主走査方向Cの走査が開始されるタイミングを検出する不図示のタイミング検出手段からそのタイミングを示す検出信号を受信し、当該検出信号に基づいて、励起光Lの主走査の開始に同期して一定の周波数で信号をサンプリングし、このサンプリングを励起光Lの副走査に対して連続的に行って放射線画像を表す画像信号を得る。
次に、放射線画像読取装置全体の作用について説明する。
図3は、本実施形態における処理フローを示すブロック図である。
まず、準備段階として、予め得られている、走査光学系12の特性(光学的な精度誤差等)による励起光のビーム走査速度の変動の特性に基づいて、読取手段20により読み取られた放射線画像における、走査速度の変動による画歪を除去する画歪補正を行うための画歪補正データDを算出する(ステップS1)。
画歪補正は、具体的には、読取手段20により読取られた放射線画像において当該画像の各画素について座標変換することにより行うことができる。例えば、励起光Lの走査速度が、図6(2)に示すような、主走査方向CにおけるS字状の変動、すなわち、走査速度が遅い領域Rsと速い領域Rfとが現れるような変動である場合、上記のように一定の周波数で信号をサンプリングすると、読取手段20により読み取られた放射線画像(原画像)においては、図4に示すように、走査速度の遅い領域Rsに対応する部分が主走査方向Cにおいて引き伸ばされ、走査速度の速い領域Rfに対応する部分が主走査方向Cにおいて縮められて画歪が生じる。このような励起光Lの走査速度の変動の特性が、走査光学系12の特性から予め分かっている場合には、得られた放射線画像における各画素ついて座標変換を行うことで画歪補正をすることができる。すなわち、事前に把握された励起光の走査速度の変動特性に基づいて、読み取られた放射線画像上での各画素の位置と当該各画素に対応するシート上でのサンプリング点の位置との対応関係を求め、当該対応関係に基づいて、各画素の位置がそれぞれ対応するサンプリング点の位置と相対的に一致するように当該各画素の座標変換を行う。この場合、座標変換後の画素点同士の間隔は不均一となるので、例えば、座標軸上において実際の画素間隔で各領域に区切り、当該各領域毎にその領域内に存在する座標変換された画素点の値を平均化して新たな画素の値を算出し、その値をその領域に対応する画素の値とする方法が考えられる。なお、上記領域内に一つも画素点が存在しない場合は近隣の画素の値に基づいて補間するようにすればよい。
したがって、画歪補正データDは、このような座標変換の演算式あるいは座標変換前後の対応関係を示すテーブル等とすることができる。なお、この画歪補正データDは、理論的に求めてもよいし実験的に求めてもよい。
画歪補正データDが算出されたら、これを画歪補正データ記憶手段31に入力し記憶させる(ステップS2)。
一方、被写体のない状態で放射線撮影して得られた蓄積性蛍光体シートを準備し、このシートを読取手段20により読み取って、被写体なし画像P0を得る(ステップS3)。この被写体なし画像P0には、励起光Lの走査速度の変動による画歪を有するとともに、励起光Lの走査速度の変動に起因する濃度むら、および、読取手段20の走査光学系12や集光ガイド6等を含む系の信号の読取り感度のばらつき等に起因する濃度むらが現れる。
読取手段20により被写体なし画像P0が得られると、濃度補正データ算出手段32は、この被写体なし画像P0に対して、画歪補正データ記憶手段31に記憶されている画歪補正データDに基づいて画歪補正(座標変換)を行い、画歪補正後被写体なし画像P0′を得る(ステップS4)。この画像P0′では、画像P0に含まれていた励起光Lの走査速度の変動による画歪は補正されるが、濃度むらはその位置を変化させながらも依然残ることとなる。
濃度補正条件算出手段32は、さらに、その画歪補正後被写体なし画像P0′に基づいて、当該画像P0′における、励起光Lの走査速度の変動に起因する濃度むらKと読取手段20の系による濃度むらJとが合成された、濃度むらK+Jを均一な濃度にする濃度補正を行うための濃度補正データHを算出する。図5は、上記濃度むらKと上記濃度むらJとが合成された濃度むらK+Jが均一な濃度に補正する濃度補正の概念を示した図である。なお、図5中のK0は走査速度の変動がない場合のフラットな濃度を示している。
濃度補正は、具体的には、濃度のばらつきを含む濃度分布すなわち画素値の分布を、均一な画素値の分布に変換する画素値変換により行うことができる。
したがって、濃度補正データHは、画素値変換の演算式あるいは各画素毎の画素値に乗ずる重み付け係数等とすることができる。
画歪補正データDと濃度補正データHとが得られたら、被写体を放射線撮影して得られた蓄積性蛍光体シートを読取手段20により読み取り、被写体の放射線画像P1を得る(ステップS6)。
そして、画歪補正手段33が、被写体の放射線画像P1に対して、画歪補正データDに基づいて画歪補正を行い、画歪補正後の被写体の放射線画像P1′を得(ステップS7)、濃度補正手段34が、画歪補正後の被写体の放射線画像P1′に対して、濃度補正データHに基づいて濃度補正を行い、画歪補正と濃度補正がなされた補正済の被写体の放射線画像P1″を得る(ステップS8)。
このように、本発明の上記実施形態による放射線画像読取装置によれば、読取手段20の走査光学系12による励起光Lの走査速度の変動の特性に基づいて算出された、読取手段20により読み取られた放射線画像における、上記走査速度の変動に起因する画歪を除去する画歪補正を行うための画歪補正データDに基づいて、読取手段20により読み取られた被写体の放射線画像P1に対し画歪補正を行い、画歪を除去するので、励起光Lの走査速度を検出する手段やサンプリングのクロック周波数を調整する手段等のハード的な手段を用いずに、画像処理であるソフト的な画歪補正により画歪を除去することができ、構造の複雑化を伴わず、走査光学系12の光学的な精度誤差に起因する画歪が除去された被写体の放射線画像P1′を得ることができる。
また、本放射線画像読取装置では、さらに、画歪補正データDの算出の後に、読取手段20により読み取られた被写体なしの放射線画像P0に対して、画歪補正データDに基づいて画歪補正を行うことにより画歪補正後被写体なし画像P0′を得、画歪補正後被写体なし画像P0′に基づいて、当該画像P0′における濃度むらを除去する濃度補正を行うための濃度補正データHを算出し、被写体の放射線画像P1に対する画歪補正の後に、画歪補正後の被写体の放射線画像P1′に対して、濃度補正データHに基づいて濃度補正を行うようにしているので、励起光Lの走査速度の変動に起因する濃度むらおよび読取手段20の系による濃度むらをも補正することができ、観察、画像処理等に対してより有用な被写体の放射線画像を得ることができる。
本発明の一実施形態による放射線画像読取装置の構成を示した図 本実施形態による放射線画像読取装置の読取手段の構成を示した図 本実施形態による放射線画像読取装置における処理フローを示した図 シート上でのサンプリング位置と放射線画像上での画素位置との対応関係を示した図 放射線画像における濃度補正の概念を示した図 シート上での励起光ビーム位置の時間的変化を示した図
符号の説明
1 励起光源
2 ビーム・エクスパンダー
3 光偏向器
4 平面反射鏡
5 fθレンズ
6 集光ガイド
7 光検出器
8 増幅器
9 A/D変換器
10 信号処理部
11 蓄積性蛍光体シート
12 走査光学系
20 読取手段
31 画歪補正データ記憶手段
32 濃度補正データ算出手段
33 画歪補正手段
34 濃度補正手段

Claims (4)

  1. 放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートに、走査光学系を介して励起光を走査し、前記放射線画像情報に応じた輝尽発光光を生じさせ、該輝尽発光光を光電的に検出して画像信号を得る読取手段により読取りを行う放射線画像読取方法において、
    前記走査光学系の特性による前記励起光の走査速度の変動の特性に基づいて、前記読取手段により読み取られた放射線画像における、前記走査速度の変動による画歪を除去する画歪補正を行うための画歪補正データを算出し、
    前記読取手段により読み取られた被写体の放射線画像に対して、前記画歪補正データに基づいて画歪補正を行うことを特徴とする放射線画像読取方法。
  2. 前記画歪補正データの算出の後に、
    前記読取手段により読み取られた被写体なしの放射線画像に対して、前記画歪補正データに基づいて画歪補正を行うことにより画歪補正後被写体なし画像を得、
    該画歪補正後被写体なし画像に基づいて、該画像における濃度むらを除去する濃度補正を行うための濃度補正データを算出し、
    前記被写体の放射線画像に対する前記画歪補正の後に、
    前記画歪補正後の前記被写体の放射線画像に対して、前記濃度補正データに基づいて濃度補正を行うことを特徴とする請求項1記載の放射線画像読取方法。
  3. 放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートに、走査光学系を介して励起光を走査し、前記放射線画像情報に応じた輝尽発光光を生じさせ、該輝尽発光光を光電的に検出して画像信号を得る読取手段により読取りを行う放射線画像読取装置において、
    前記走査光学系の特性による前記励起光の走査速度の変動の特性に基づいて算出された補正データであって、前記読取手段により読み取られた放射線画像における、前記走査速度の変動による画歪を除去する画歪補正を行うための画歪補正データを記憶する画歪補正データ記憶手段と、
    前記読取手段により読み取られた被写体の放射線画像に対して、前記画歪補正データに基づいて画歪補正を行う画歪補正手段とを備えたことを特徴とする放射線画像読取装置。
  4. 前記読取手段により読み取られた被写体なしの放射線画像に対して、前記画歪補正データに基づいて画歪補正を行うことにより画歪補正後被写体なし画像を得、
    該画歪補正後被写体なし画像に基づいて、該画像における濃度むらを除去する濃度補正を行うための濃度補正データを算出する濃度補正データ算出手段と、
    前記画歪補正後の前記被写体の放射線画像に対して、前記濃度補正データに基づいて濃度補正を行う濃度補正手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項3記載の放射線画像読取装置。
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