JP2013176410A - Cyclic pattern detector and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像に含まれる周期的パターンを抑制するに際し、この周期的パターンの周波数成分を検出する周期的パターン検出装置および方法に関するものである。 The present invention relates to a periodic pattern detection apparatus and method for detecting a frequency component of a periodic pattern when suppressing a periodic pattern included in an image.
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。 2. Description of the Related Art Conventionally, in the medical field and the like, various types of radiation detectors that record a radiation image related to a subject by irradiation with radiation that has passed through the subject have been proposed and put into practical use. As such a radiation detector, for example, there is a radiation detector using amorphous selenium that generates charges by irradiation of radiation. In an imaging apparatus using this radiation detector, lead and the like that do not transmit radiation and aluminum and wood that are easily transmitted are alternately arranged at a predetermined pitch between the radiation source that emits radiation and the radiation detector. A scattered radiation removal grid (hereinafter simply referred to as a grid) is provided, and the scattered component of radiation is removed by this grid.
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成分を検出し、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周波数を、周期的パターンの周波数成分として検出する手法が提案されている。 However, when a radiographic image of a subject is captured using a grid, periodic patterns such as periodic stripes and moire due to the grid are generated as noise in the acquired radiographic image. For this reason, by detecting the frequency component of the periodic pattern contained in the radiographic image and performing processing on the radiographic image to suppress the frequency component of the periodic pattern, it is possible to prevent image quality deterioration due to the periodic pattern. Various proposals have been made. For example, in Patent Document 1, a plurality of linear regions are set in a radiographic image, and a frequency spectrum is obtained by performing frequency analysis such as Fourier transform on the image signal of the linear region. Has proposed a method of detecting a frequency having a peak response as a frequency component of a periodic pattern.
また、特許文献１に記載された手法においては、このように周期的パターンの周波数成分を検出する際に、放射線画像上に複数の小領域を設定し、各小領域において周波数スペクトルを算出し、すべての小領域についての周波数スペクトルの平均値を算出するようにしている。このように周波数スペクトルの平均値を算出することにより、ノイズに影響されることなく、周期的パターンの周波数成分を精度よく検出することができる。 Further, in the method described in Patent Document 1, when detecting the frequency component of the periodic pattern in this way, a plurality of small regions are set on the radiation image, and a frequency spectrum is calculated in each small region, The average value of the frequency spectrum for all the small regions is calculated. By calculating the average value of the frequency spectrum in this way, the frequency component of the periodic pattern can be detected with high accuracy without being affected by noise.
ところで、グリッドの密度が比較的高い場合、周期的パターンの振幅が弱くなる。また、周期的パターンの周波数成分が低周波に折り返すほど、その周波数成分が被写体の周波数成分に埋もれやすくなる。このような場合、周期的パターンの周波数成分の周波数スペクトルにおけるレスポンスが小さくなるため、周期的パターンの周波数成分が検出しにくくなる。 By the way, when the density of a grid is comparatively high, the amplitude of a periodic pattern becomes weak. In addition, as the frequency component of the periodic pattern is folded back to a lower frequency, the frequency component is more likely to be buried in the frequency component of the subject. In such a case, since the response in the frequency spectrum of the frequency component of the periodic pattern becomes small, it becomes difficult to detect the frequency component of the periodic pattern.
一方、撮影時には、被写体の不要な部分に放射線が照射されることを防止するために、照射野絞りを用いる場合がある。照射野絞りを用いて被写体を撮影した場合、放射線画像における照射野外の領域には放射線が照射されていないことから、周期的パターンは含まれない。また、生殖器等の人体の不要な部分への放射線の曝射を防止するために、放射線を吸収する鉛等のプロテクタを使用して撮影を行った場合、放射線画像におけるプロテクタの領域（以下、高吸収体領域とする）は低濃度となるため、周期的パターンはほとんど目立たないものとなる。このように、周期的パターンが目立たない領域においては、周波数スペクトルを算出しても、周期的パターンの周波数成分を精度よく検出できない。 On the other hand, at the time of photographing, an irradiation field stop may be used in order to prevent radiation from being applied to an unnecessary part of the subject. When the subject is photographed using the irradiation field stop, the region outside the irradiation field in the radiation image is not irradiated with radiation, and thus a periodic pattern is not included. In addition, in order to prevent radiation exposure to unnecessary parts of the human body such as the genitals, when taking a picture using a protector such as lead that absorbs radiation, the area of the protector in the radiographic image (hereinafter referred to as “high”). Since the concentration of the absorber region is low, the periodic pattern is hardly noticeable. As described above, in a region where the periodic pattern is not conspicuous, even if the frequency spectrum is calculated, the frequency component of the periodic pattern cannot be accurately detected.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、放射線画像に周期的パターンが目立たない領域が含まれていても、周期的パターンの周波数成分を精度よく検出することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to detect a frequency component of a periodic pattern with high accuracy even if a region where the periodic pattern is not conspicuous is included in the radiation image.
本発明による周期的パターン検出装置は、放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いて撮影を行うことにより取得された放射線画像の全体に亘って複数の小領域を設定する領域設定手段と、
複数の小領域のそれぞれに対して、グリッドに起因する周期的パターンの存在度合を設定する存在度合設定手段と、
複数の小領域のそれぞれに対して周波数解析を行うことにより、複数の小領域のそれぞれについての複数の周波数スペクトルを算出し、存在度合に応じて複数の周波数スペクトルを重みづけ平均して、周期的パターンの周波数成分を検出する周波数解析手段とを備えたことを特徴とするものである。
The periodic pattern detection apparatus according to the present invention includes a region setting unit that sets a plurality of small regions over the entire radiographic image obtained by performing imaging using a grid that removes a scattered component of radiation,
For each of a plurality of small areas, presence degree setting means for setting the presence degree of a periodic pattern caused by the grid,
By performing frequency analysis for each of a plurality of small regions, a plurality of frequency spectra for each of the plurality of small regions is calculated, and the plurality of frequency spectra are weighted and averaged according to the degree of presence, and then periodically The frequency analysis means for detecting the frequency component of the pattern is provided.
ここで、放射線画像は、被写体に放射線を照射することにより検出されたものであればなんでもよく、例えばマンモグラフィ装置により取得された放射線画像や胸部撮影により取得された放射線画像であってもよいし、医用画像に限らず非破壊検査に用いられる放射線画像であってもよい。 Here, the radiographic image may be anything as long as it is detected by irradiating the subject with radiation, for example, a radiographic image acquired by a mammography apparatus or a radiographic image acquired by chest imaging, A radiographic image used for nondestructive inspection is not limited to a medical image.
また、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。 In addition, the 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 is also possible to use a stimulable phosphor sheet that uses a stimulable phosphor that emits stimulated emission light according to the radiation energy. When 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.
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。 Moreover, 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.
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。 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.
なお、本発明による周期的パターン検出装置においては、存在度合設定手段を、小領域が、放射線画像における照射野外領域、直接放射線領域、高吸収体領域および高ノイズ領域の少なくとも１つに属する場合、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以外の領域に属する小領域よりも、存在度合を小さく設定する手段としてもよい。 In the periodic pattern detection device according to the present invention, the presence degree setting means includes a small area belonging to at least one of an irradiation field area, a direct radiation area, a high absorber area, and a high noise area in a radiation image. It is good also as a means to set a presence degree smaller than the small area | region which belongs to areas other than an irradiation field area, a direct radiation area | region, a high absorber area | region, and a high noise area | region.
照射野外領域とは、照射野絞りを用いて被写体を撮影した場合に、放射線検出器または蓄積性蛍光体シート（以下放射線検出器等とする）に放射線が照射されなかったたことにより得られる、放射線画像における被写体の画像情報を含まない領域のことをいう。 The irradiation field area is obtained by not irradiating the radiation detector or the storage phosphor sheet (hereinafter referred to as a radiation detector or the like) when the subject is photographed using the irradiation field stop. A region that does not include image information of a subject in a radiographic image.
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。 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.
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。 A high-absorber area is a low-density area that is included in a radiographic image when imaging is performed using a protector that is used to prevent irradiation of unnecessary parts of a subject such as a genital organ. I mean.
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。 Here, when imaging is performed with a low dose, radiation quantum noise becomes conspicuous in a relatively low density region. The high noise region is a region where such quantum noise of radiation is conspicuous.
なお、「属する」とは、小領域の全部が照射野外領域、直接放射線領域、高吸収体領域および高ノイズ領域の少なくとも１つに含まれる場合のみならず、小領域の一部がこれらの領域の少なくとも１つに含まれる場合も含む。 Note that “belongs” means not only when the entire small area is included in at least one of the irradiation field area, the direct radiation area, the high absorber area, and the high noise area, but also a part of the small area. The case where it is included in at least one of the above is also included.
また、本発明による周期的パターン検出装置においては、存在度合設定手段を、小領域が、放射線画像における高ノイズ領域に属する場合、高ノイズ領域以外の領域に属する小領域よりも、存在度合を小さく設定する手段としてもよい。 Further, in the periodic pattern detection device according to the present invention, the presence degree setting means is configured such that when the small area belongs to the high noise area in the radiation image, the presence degree is smaller than the small area belonging to the area other than the high noise area. It is good also as a means to set.
また、本発明による周期的パターン検出装置においては、存在度合設定手段を、放射線画像を取得する際の撮影条件に応じて、存在度合を設定する手段としてもよい。 In the periodic pattern detection apparatus according to the present invention, the presence degree setting means may be a means for setting the presence degree in accordance with the imaging conditions when acquiring the radiation image.
撮影条件とは、放射線を出射する放射線源に対する管電圧、ｍＡｓ値（すなわち電流×照射時間）、ＳＩＤ（放射線源と放射線の検出面との距離）、および撮影部位の情報等、被写体に照射される放射線量を推定可能な情報を用いることができる。 The imaging conditions include irradiation of the subject such as tube voltage to the radiation source emitting radiation, mAs value (that is, current × irradiation time), SID (distance between the radiation source and the radiation detection surface), and imaging site information. Information capable of estimating the radiation dose can be used.
また、本発明による周期的パターン検出装置においては、放射線画像から、周期的パターンの周波数成分を除去して処理済放射線画像を取得する処理手段をさらに備えるものとしてもよい。 The periodic pattern detection apparatus according to the present invention may further include processing means for removing a frequency component of the periodic pattern from the radiation image and acquiring a processed radiation image.
本発明による周期的パターン検出方法は、放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いて撮影を行うことにより取得された放射線画像の全体に亘って複数の小領域を設定し、
複数の小領域のそれぞれに対して、グリッドに起因する周期的パターンの存在度合を設定し、
複数の小領域のそれぞれに対して周波数解析を行うことにより、複数の小領域のそれぞれについての複数の周波数スペクトルを算出し、
存在度合に応じて複数の周波数スペクトルを重みづけ平均して、周期的パターンの周波数成分を検出することを特徴とするものである。
The periodic pattern detection method according to the present invention sets a plurality of small regions over the entire radiographic image acquired by performing imaging using a grid that removes a scattered component of radiation,
For each of a plurality of small areas, set the degree of existence of the periodic pattern due to the grid,
By performing frequency analysis for each of a plurality of small regions, a plurality of frequency spectra for each of the plurality of small regions are calculated,
A plurality of frequency spectra are weighted and averaged according to the degree of presence to detect frequency components of a periodic pattern.
本発明によれば、放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いて撮影を行うことにより取得された放射線画像の全体に亘って複数の小領域が設定され、複数の小領域のそれぞれに対して、グリッドに起因する周期的パターンの存在度合が設定され、複数の小領域のそれぞれに対して周波数解析が行われて、複数の小領域のそれぞれについての複数の周波数スペクトルが算出される。そして、存在度合に応じて複数の周波数スペクトルが重みづけ平均されて、周期的パターンの周波数成分が検出される。このため、周期的パターンの振幅が弱く、周波数解析により得られる周波数スペクトルにおいて、周期的パターンの周波数成分のレスポンスが小さくなる部分が放射線画像に含まれていても、その部分は周波数成分を検出する際の重みが小さくされることとなる。したがって、周期的パターンが存在する可能性が低い領域に影響されることなく、周期的パターンの周波数成分を精度よく検出することができる。 According to the present invention, a plurality of small areas are set over the entire radiation image acquired by performing imaging using a grid that removes the radiation scattering component, and for each of the plurality of small areas, The degree of presence of the periodic pattern due to the grid is set, and frequency analysis is performed on each of the plurality of small regions, and a plurality of frequency spectra are calculated for each of the plurality of small regions. Then, a plurality of frequency spectra are weighted and averaged according to the degree of presence, and the frequency component of the periodic pattern is detected. For this reason, even if the radiographic image contains a portion in which the response of the frequency component of the periodic pattern is small in the frequency spectrum obtained by frequency analysis because the amplitude of the periodic pattern is weak, the portion detects the frequency component. The weight at the time is reduced. Therefore, it is possible to detect the frequency component of the periodic pattern with high accuracy without being affected by the region where the possibility that the periodic pattern exists is low.
また、撮影条件に応じて存在度合を設定することにより、放射線画像が取得された状況に応じて適切に存在度合を設定することができる。したがって、周期的パターンの周波数成分をより精度よく検出することができる。 Moreover, by setting the presence level according to the imaging conditions, it is possible to set the presence level appropriately according to the situation where the radiation image is acquired. Therefore, the frequency component of the periodic pattern can be detected with higher accuracy.
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の実施形態による周期的パターン検出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は、放射線発生装置１、放射線検出器２、画像処理装置３、撮影制御装置４およびグリッド５から構成されており、放射線発生装置１と放射線検出器２とは、被検体Ｓを挟んで対向するように配置されている。また、撮影制御装置４は、放射線発生装置１、放射線検出器２および画像処理装置３の各々と接続され、放射線検出器２は画像処理装置３とも接続されている。なお、本実施形態においては、被写体Ｓは不要な部分への放射線の曝射を防ぐための、鉛等から構成されたプロテクタを装着しているものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of a radiological image diagnosis system to which a periodic pattern detection apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, this radiation image diagnostic system includes a radiation generator 1, a
放射線発生装置１は、放射線を曝射する放射線管１１と、放射線管１１に管電圧を印加する高電圧発生器１２と、放射線管１１から発せられる放射線の照射範囲を制限するための照射野絞り１３とを備え、撮影制御装置４からの制御により、被写体Ｓに対して照射野を絞って放射線を曝射することができるものとなっている。ここで、放射線管１１から発せられた放射線は、照射野絞り１３によりその照射範囲が絞られて被写体Ｓに照射されることとなる。なお、管電圧や、管電流および曝射時間等の撮影条件の設定やそれに基づく動作の制御は撮影制御装置４により行われる。
The radiation generator 1 includes a
放射線検出器２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２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。
The
さらに、この放射線画像診断システムは、被検体Ｓと放射線検出器２との間にグリッド５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５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２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。
Further, this radiological image diagnostic system is configured such that the grid 5 is detachable between the subject S and the
画像処理装置３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、放射線画像からグリッドに起因する周期的パターンを検出し、さらに周期的パターンを抑制する機能を有している。
The
図２は画像処理装置３の構成を示す概略ブロック図である。図２に示すように、画像処理装置３は、画像取得部３１、領域設定部３２、存在度合設定部３３、周波数解析部３４、フィルタリング処理部３５、および記憶部３６を備える。なお、領域設定部３２、存在度合設定部３３、周波数解析部３４およびフィルタリング処理部３５が、本発明による周期的パターン検出装置を構成する。
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the
画像取得部３１は、放射線検出器２により取得された放射線画像Ｐ０をデジタルデータとして取得するものである。図３は放射線画像の例を示す図である。図３に示すように、放射線画像Ｐ０には、照射野絞り１３による放射線の照射範囲を規定するエッジＥ０により囲まれた領域（すなわち照射野領域Ａ０′）に、被写体Ｓの透過像とともに、放射線が放射線検出器２に直接照射された部分である直接放射線部Ａ１、および不要な部分への放射線の曝射を防ぐためのプロテクタの領域である高吸収体領域Ａ２が含まれる。
The
領域設定部３２は、図４に示すように、放射線画像Ｐ０上に３×９の小領域Ａ１０を設定する。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つ含まれており、ｘ方向に長辺を有する矩形の領域となっている。また、領域設定部３２は、ｙ方向に長辺を有する小領域も設定する。
As shown in FIG. 4, the
存在度合設定部３３は、複数の小領域Ａ１０（ｙ方向も含む、以下同様）のそれぞれに対して、グリッド５に起因する周期的パターンの存在度合を設定する。以下、存在度合の設定について説明する。まず、存在度合設定部３３は、放射線画像Ｐ０から、照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２および高ノイズ領域Ａ３を検出する。
The presence
まず、照射野外領域Ａ０の検出について説明する。照射野外領域Ａ０の検出には、まず照射野領域Ａ０′を検出する。照射野領域Ａ０′の検出には、例えば特開昭６３−２４４０２９号公報に記載された手法を用いることができる。特開昭６３−２４４０２９号公報に記載された手法は、照射野のエッジ部分と考えられるエッジ候補点を求め、エッジ候補点の座標を（ｘ０，ｙ０）としたとき、（ｘ０，ｙ０）を定数としてρ＝ｘ０・ｃｏｓθ＋ｙ０・ｓｉｎθで表される曲線を各エッジ候補点について求め、これらの曲線同士の交点（ρ０，θ０）から直交座標系においてρ０＝ｘ・ｃｏｓθ０＋ｙ・ｓｉｎθ０で規定される直線を求め、これらの直線で囲まれる領域を放射線が照射された照射野領域Ａ０′として検出する手法である。なお、照射野領域Ａ０′の検出の手法はこれに限定されるものではなく、任意の手法を用いることができる。そして、放射線画像Ｐ０における照射野領域Ａ０′以外の領域を照射野外領域Ａ０として検出する。これにより、図３に示すように、照射野のエッジＥ０により囲まれる領域の外側の領域が照射野外領域Ａ０として検出される。なお、本実施形態においては、照射野は矩形としているが、円形、多角形等、任意の形状とすることが可能である。 First, detection of the irradiation field area A0 will be described. To detect the irradiation field area A0, first, the irradiation field area A0 ′ is detected. For the detection of the irradiation field region A0 ′, for example, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-244029 can be used. In the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-244029, an edge candidate point that is considered to be an edge portion of an irradiation field is obtained, and when the coordinate of the edge candidate point is (x0, y0), (x0, y0) is A curve expressed as ρ = x0 · cos θ + y0 · sin θ as a constant is obtained for each edge candidate point, and a straight line defined by ρ0 = x · cos θ0 + y · sin θ0 in an orthogonal coordinate system from the intersection (ρ0, θ0) of these curves. And a region surrounded by these straight lines is detected as an irradiation field region A0 ′ irradiated with radiation. Note that the method of detecting the irradiation field region A0 ′ is not limited to this, and any method can be used. Then, a region other than the irradiation field region A0 ′ in the radiation image P0 is detected as the irradiation field region A0. Thereby, as shown in FIG. 3, the area outside the area surrounded by the edge E0 of the irradiation field is detected as the irradiation field outside area A0. In the present embodiment, the irradiation field is rectangular, but can be any shape such as a circle or a polygon.
次に、直接放射線領域Ａ１の検出について説明する。直接放射線領域Ａ１は、放射線画像Ｐ０において、放射線が被写体Ｓを透過することなく、直接放射線検出器２に照射されていることから、濃度が飽和して黒つぶれした領域となっている。このため、存在度合設定部３３は、まず照射野領域Ａ０′の信号値のヒストグラムを算出する。図５は照射野領域Ａ０′の信号値のヒストグラムを示す図である。なお、図５に示すヒストグラムＨ０において、横軸は信号値、縦軸は頻度を示している。ここで、直接放射線領域Ａ１は、濃度が非常に高い。このため、存在度合設定部３３は、例えば、ヒストグラムの分布において、最高濃度の９５％の濃度をしきい値Ｔｈ１に設定し、信号値がしきい値Ｔｈ１以上となる画素値からなる領域を直接放射線領域Ａ１として検出する。
Next, detection of the direct radiation area A1 will be described. The direct radiation region A1 is a region where the density is saturated and blackened because the radiation is directly irradiated to the
次に、高吸収体領域Ａ２の検出について説明する。高吸収体領域Ａ２は、放射線画像Ｐ０において、プロテクタにより放射線が遮断されていることから、非常に濃度が低く、白とびした領域となっている。このため、存在度合設定部３３は、照射野領域Ａ０′の信号値のヒストグラムＨ０の分布において、最低濃度から５％の濃度をしきい値Ｔｈ２に設定し、信号値がしきい値Ｔｈ２以下となる画素値からなる領域を高吸収体領域Ａ２として検出する。
Next, detection of the superabsorbent region A2 will be described. In the radiation image P0, the high-absorber area A2 is a very low density and overexposed area because radiation is blocked by the protector. For this reason, the presence
高ノイズ領域は、例えば特開平２００２−１２５１５３号公報に記載されたように、放射線画像Ｐ０を取得した際の放射線量を表す情報に基づいて、ノイズを表す指標値を算出し、指標値がしきい値Ｔｈ３以上となる画素を高ノイズ領域として検出する。本実施形態においては、例えば図３に示す領域Ａ３を高ノイズ領域として検出する。 For example, as described in JP-A-2002-125153, the high noise region calculates an index value representing noise based on information representing a radiation dose when the radiation image P0 is acquired. A pixel having a threshold value Th3 or more is detected as a high noise region. In the present embodiment, for example, the area A3 shown in FIG. 3 is detected as a high noise area.
そして、存在度合設定部３３は、放射線画像Ｐ０における照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２および高ノイズ領域Ａ３、並びにこれらの領域以外の領域（以下、領域Ａ４とする）に、周期的パターンの存在度合を設定する。具体的には、照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２、高ノイズ領域Ａ３および領域Ａ４のそれぞれに対して、あらかじめ定められた定数α０，α１，α２，α３，α４を存在度合として設定する。ここで、α４の値としては１を、α０〜α３には、それぞれ０以上１未満の定数を設定する。例えば、α０＝０、α１＝０．５、α２＝０．５、α３＝０．５を存在度合として設定する。なお、領域に応じた存在度合は、あらかじめ決定されて記憶部３６に記憶されているものとする。
Then, the presence
周波数解析部３４は、領域設定部３２が設定した小領域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、２７個の平均した周波数スペクトルを、存在度合α０〜α４に応じて重みづけ平均することにより、放射線画像Ｐ０のｘ方向についての周波数スペクトルを算出する。また、ｙ方向についても同様に、複数の小領域についての周波数スペクトルを算出し、複数の周波数スペクトルを存在度合α０〜α４に応じて重みづけ平均することにより、放射線画像Ｐ０のｙ方向についての周波数スペクトルを算出する。
The
なお、小領域Ａ１０が、照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２および高ノイズ領域Ａ３のうちの複数の領域に跨る場合がある。この場合、小領域Ａ１０に対する重みづけは、その小領域Ａ１０が属する領域についての存在度合を乗算したものとする。例えば、ある小領域Ａ１０が高吸収体領域Ａ２および高ノイズ領域Ａ３の双方に属する場合、その小領域Ａ１０の重みは、高吸収体領域Ａ２の存在度合α２と、高ノイズ領域Ａ３の存在度合α３とを乗算した値（すなわちα２×α３）とする。 The small area A10 may straddle a plurality of areas among the irradiation field area A0, the direct radiation area A1, the high absorber area A2, and the high noise area A3. In this case, the weighting for the small area A10 is obtained by multiplying the existence degree of the area to which the small area A10 belongs. For example, when a small region A10 belongs to both the high absorber region A2 and the high noise region A3, the weight of the small region A10 is the presence degree α2 of the high absorber region A2 and the presence degree α3 of the high noise region A3. And a value obtained by multiplying (ie, α2 × α3).
図６は周波数スペクトルの例を示す図である。図６に示すように求められた周波数スペクトルは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、ある周波数成分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けるピークを有する周波数が、グリッドに起因する周期的パターンの周波数となる。なお、撮影時においてグリッド５のピッチがｘ方向である場合、ｘ方向について算出した周波数スペクトルに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方向については現れないこととなる。逆に、撮影時においてグリッド５のピッチがｙ方向である場合、ｙ方向について算出した周波数スペクトルに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方向については現れないこととなる。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum. The frequency spectrum obtained as shown in FIG. 6 gradually decreases as the frequency increases from a low frequency, and has a peak at a certain frequency component. The frequency having the peak in the frequency spectrum calculated in this way becomes the frequency of the periodic pattern caused by the grid. When the pitch of the grid 5 is the x direction at the time of shooting, the peak frequency of the periodic pattern due to the grid appears in the frequency spectrum calculated for the x direction, but does not appear in the y direction. On the contrary, when the pitch of the grid 5 is the y direction at the time of photographing, the peak frequency of the periodic pattern due to the grid appears in the frequency spectrum calculated for the y direction, but not in the x direction.
ここで、本実施形態においては、２７個の小領域Ａ１０において算出した、平均した周波数スペクトルのそれぞれに対して存在度合α０〜α４に応じた重みづけがなされて放射線画像Ｐ０についての周波数スペクトルが算出される。このため、図７に示すように、２７個の小領域Ａ１０のうち、実線で示すように領域Ａ４に属する小領域Ａ１０についてはα４（例えば１）の重みづけがなされ、破線で示すように照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２および高ノイズ領域Ａ３に５０％以上の面積が属する小領域Ａ１０については、属する領域に応じた１未満の存在度合α０〜α３の重みづけがそれぞれなされて、平均周波数スペクトルが算出される。なお、小領域が照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２、および高ノイズ領域Ａ３に含まれる面積の割合としては、５０％に限定されるものではなく、任意の値に設定可能である。 Here, in the present embodiment, each of the averaged frequency spectra calculated in the 27 small regions A10 is weighted according to the presence degrees α0 to α4, and the frequency spectrum for the radiation image P0 is calculated. Is done. Therefore, as shown in FIG. 7, among the 27 small areas A10, the small area A10 belonging to the area A4 as shown by the solid line is weighted with α4 (for example, 1), and irradiation is performed as shown by the broken line. For the small region A10 having an area of 50% or more in the outdoor region A0, the direct radiation region A1, the high absorber region A2, and the high noise region A3, the weighting of the abundances α0 to α3 of less than 1 corresponding to the region to which the region belongs In each case, an average frequency spectrum is calculated. Note that the ratio of the area of the small area included in the irradiation field area A0, the direct radiation area A1, the high absorber area A2, and the high noise area A3 is not limited to 50% but is set to an arbitrary value. Is possible.
フィルタリング処理部３５は、周波数解析部３４が検出した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放射線画像Ｐ０に対してフィルタリング処理を行う。フィルタリング処理された放射線画像Ｐ０は、図９に示すように、周期的パターンの周波数成分のみを有する画像となる。そして、フィルタリング処理部３５は、放射線画像Ｐ０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、処理済放射線画像Ｐ１を取得する。処理済放射線画像Ｐ１の周波数スペクトルは、図９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が除去されたものとなっている。
The
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１０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。なお、被写体Ｓの撮影は完了しているものとする。まず、画像取得部３１が放射線検出器２から放射線画像Ｐ０を取得し（ステップＳＴ１）、領域設定部３２が、放射線画像Ｐ０に周期的パターンを検出するための小領域Ａ１０を設定する。（ステップＳＴ２）。そして、存在度合設定部３３が、照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２、高ノイズ領域Ａ３およびこれら以外の領域Ａ４に対して存在度合α０〜α４を設定する（ステップＳＴ３）。
Next, processing performed in the first embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart showing processing performed in the first embodiment. It is assumed that photographing of the subject S has been completed. First, the
そして、周波数解析部３４が、小領域Ａ１０のそれぞれに対して周波数解析を行い（ステップＳＴ４）、小領域Ａ１０のそれぞれについて算出した、平均した周波数スペクトルを、存在度合α０〜α４に応じて重みづけ平均して、放射線画像Ｐ０についてのグリッドに起因する周期的パターンの周波数成分を検出する（ステップＳＴ５）。そして、フィルタリング処理部３５が、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ＳＴ６）、作成したフィルタによる放射線画像Ｐ０に対してフィルタリング処理を施して処理済放射線画像Ｐ１を取得し（ステップＳＴ７）、処理を終了する。
Then, the
このように、本実施形態においては、放射線の散乱成分を除去するグリッドを用いて撮影を行うことにより取得された放射線画像の全体に亘って複数の小領域Ａ１０を設定し、複数の小領域Ａ１０のそれぞれに対して、グリッドに起因する周期的パターンの存在度合α０〜α４を設定し、存在度合α０〜α４に応じて複数の小領域Ａ１０についての周波数スペクトルを重みづけ平均して、放射線画像Ｐ０についての周期的パターンの周波数成分を検出するようにしたものである。このため、照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２および高ノイズ領域Ａ３のように、周期的パターンの振幅が弱く、周波数解析により得られる周波数スペクトルにおいて、周期的パターンの周波数成分のレスポンスが小さくなる部分が放射線画像に含まれていても、その部分は周波数成分を検出する際の重みが小さくされることとなる。したがって、周期的パターンが存在する可能性が低い領域に影響されることなく、周期的パターンの周波数成分を精度よく検出することができる。 As described above, in the present embodiment, a plurality of small regions A10 are set over the entire radiographic image acquired by performing imaging using a grid that removes a radiation scattering component, and the plurality of small regions A10 are set. Are set to the degree of presence α0 to α4 of the periodic pattern due to the grid, and the frequency spectrum for the plurality of small regions A10 is weighted and averaged according to the degree of presence α0 to α4 to obtain the radiation image P0. The frequency component of the periodic pattern is detected. For this reason, the amplitude of the periodic pattern is weak as in the irradiation field region A0, direct radiation region A1, high absorber region A2, and high noise region A3, and the frequency component of the periodic pattern is obtained in the frequency spectrum obtained by frequency analysis. Even if a portion in which the response of 小 さ く な る is small is included in the radiation image, the weight in detecting the frequency component is reduced in that portion. Therefore, it is possible to detect the frequency component of the periodic pattern with high accuracy without being affected by the region where the possibility that the periodic pattern exists is low.
次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図１１は本発明の実施形態による周期的パターン検出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。なお、第２の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付与し、ここでは詳細な説明は省略する。第２の実施形態においては、画像処理装置３Ａが、放射線画像取得時の撮影条件を撮影制御装置４から取得する撮影条件取得部３７を備え、存在度合設定部３３が、撮影条件に応じて存在度合α０〜α４を設定するようにした点が第１の実施形態と異なる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a schematic block diagram showing a configuration of a radiological image diagnosis system to which the periodic pattern detection device according to the embodiment of the present invention is applied. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here. In the second embodiment, the
ここで、管電流×曝射時間の値（すなわちｍＡｓ値）が高い場合、放射線画像における直接放射線領域の濃度が飽和する可能性が高い。また、放射線の線量が大きいことから、ノイズが少ない。したがって、存在度合設定部３３は、ｍＡｓ値が所定のしきい値Ｔｈ４以上の場合には、直接放射線領域Ａ１の存在度合を低く設定する。具体的には、撮影条件に応じることなく設定される存在度合α１に対して、１より小さい定数βを乗算して、存在度合をより小さく設定する。逆にｍＡｓ値が所定のしきい値Ｔｈ５以下の場合には、放射線画像Ｐ０においてノイズが目立つようになるため、高ノイズ領域Ａ３の存在度合を低く設定する。
Here, when the value of tube current × exposure time (ie, mAs value) is high, there is a high possibility that the concentration of the direct radiation region in the radiation image is saturated. Moreover, since the radiation dose is large, there is little noise. Therefore, when the mAs value is equal to or greater than the predetermined threshold Th4, the presence
また、放射線管１１と放射線検出器２の撮像面までの距離であるＳＩＤに応じて、存在度合を設定するようにしてもよい。ここで、ＳＩＤが大きいほど放射線検出器２に到達する線量が小さくなるため、ＳＩＤが所定のしきい値Ｔｈ５以上の場合には、高ノイズ領域Ａ３の存在度合を低く設定する。
Further, the degree of presence may be set according to the SID that is the distance between the
なお、胸部を撮影する場合と手を撮影する場合とでは、後者の方が放射線量は少なくなる。したがって、被写体Ｓの撮影部位に応じて存在度合を設定するようにしてもよい。具体的には、撮影部位が手の場合には放射線量が少なくなるため、高ノイズ領域Ａ３の存在度合を低く設定する。 Note that the radiation dose is smaller in the latter case when photographing the chest and when photographing the hand. Therefore, the presence degree may be set according to the imaging region of the subject S. Specifically, when the imaging region is a hand, the amount of radiation decreases, so the presence level of the high noise region A3 is set low.
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１２は第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である。なお、被写体Ｓの撮影は終了しているものとする。まず、画像取得部３１が放射線検出器２から放射線画像Ｐ０を取得し（ステップＳＴ１１）、さらに撮影条件取得部３７が撮影条件を取得する（ステップＳＴ１２）。次に、領域設定部３２が、放射線画像Ｐ０に周期的パターンを検出するための小領域Ａ１０を設定する。（ステップＳＴ１３）。そして、存在度合設定部３３が、照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２、高ノイズ領域Ａ３およびこれら以外の領域Ａ４に対して存在度合α０〜α４を設定する（ステップＳＴ１４）。
Next, processing performed in the second embodiment will be described. FIG. 12 is a flowchart showing processing performed in the second embodiment. It is assumed that shooting of the subject S has been completed. First, the
そして、周波数解析部３４が、小領域Ａ１０のそれぞれに対して周波数解析を行い（ステップＳＴ１５）、小領域Ａ１０のそれぞれについて算出した、平均した周波数スペクトルを、存在度合α０〜α４に応じて重みづけ平均して、放射線画像Ｐ０についてのグリッドに起因する周期的パターンの周波数成分を検出する（ステップＳＴ１６）。そして、フィルタリング処理部３５が、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ＳＴ１７）、作成したフィルタによる放射線画像Ｐ０に対してフィルタリング処理を施して処理済放射線画像Ｐ１を取得し（ステップＳＴ１８）、処理を終了する。
Then, the
このように、第２の実施形態においては、撮影条件に応じて存在度合を設定するようにしたため、放射線画像が取得された状況に応じて適切に存在度合を設定することができる。したがって、周期的パターンの周波数成分をより精度よく検出することができる。 As described above, in the second embodiment, since the presence level is set according to the imaging conditions, the presence level can be appropriately set according to the situation where the radiographic image is acquired. Therefore, the frequency component of the periodic pattern can be detected with higher accuracy.
なお、上記第１および第２の実施形態においては、照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２および高ノイズ領域Ａ３を検出して、存在度合を設定しているが、照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２および高ノイズ領域Ａ３のすべてを検出する必要はなく、少なくとも１つを検出して存在度合を設定するようにしてもよい。とくに、高ノイズ領域Ａ３のみを除外して存在度合を設定するようにしてもよい。 In the first and second embodiments, the irradiation field region A0, the direct radiation region A1, the high absorber region A2, and the high noise region A3 are detected and the presence degree is set. It is not necessary to detect all of the region A0, the direct radiation region A1, the high absorber region A2, and the high noise region A3, and at least one may be detected to set the presence level. In particular, the presence degree may be set by excluding only the high noise region A3.
また、上記実施形態においては、存在度合α０〜α３をあらかじめ決定されたものとしているが、照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２および高ノイズ領域Ａ３であることの確からしさを存在度合α０〜α３として設定してもよい。具体的には、小領域Ａ１０の面積に対する照射野外領域Ａ０、直接放射線領域Ａ１、高吸収体領域Ａ２および高ノイズ領域Ａ３の面積の割合を存在度合α０〜α３として設定してもよい。例えば、ある小領域Ａ１０において、照射野外領域Ａ０の面積の割合が４０％である場合には、存度合α０＝０．４と設定すればよい。 Moreover, in the said embodiment, although the presence degree (alpha) 0- (alpha) 3 shall be determined beforehand, the certainty of being the irradiation field area | region A0, direct radiation area | region A1, high absorber area | region A2, and high noise area | region A3. The degree of presence α0 to α3 may be set. Specifically, the ratio of the area of the irradiation field area A0, the direct radiation area A1, the high absorber area A2, and the high noise area A3 to the area of the small area A10 may be set as the abundance α0 to α3. For example, in a certain small region A10, when the area ratio of the irradiation field region A0 is 40%, the degree of existence α0 = 0.4 may be set.
また、高吸収体領域Ａ２について、最低濃度から５％〜１％の間の信号値を高吸収体らしさ０％〜１００％に割り付け、小領域Ａ１０に含まれる各画素の画素値の高吸収体らしさの平均値を算出し、この平均値を存在度合α２として用いてもよい。また、高ノイズ領域Ａ３について、ノイズを表す指標値がしきい値Ｔｈ６となる画素をノイズらしさ０％、しきい値Ｔｈ６より大きいしきい値Ｔｈ７となる画素をノイズらしさ１００％と定義し、小領域Ａ１０に含まれる各画素についてノイズを表す指標値の平均値を算出し、この平均値を存在度合α３として用いてもよい。なお、指標値がしきい値Ｔｈ６からＴｈ７の間にある場合、ノイズらしさは線形補間により算出すればよい。 Further, for the high absorber region A2, a signal value between 5% and 1% from the lowest density is assigned to a high absorber likeness of 0% to 100%, and the high absorber of the pixel value of each pixel included in the small region A10. An average value of the likelihood may be calculated, and this average value may be used as the presence degree α2. In the high noise region A3, a pixel having an index value representing noise of a threshold Th6 is defined as 0% noise, and a pixel having a threshold Th7 larger than the threshold Th6 is defined as noise 100%. An average value of index values representing noise may be calculated for each pixel included in the region A10, and this average value may be used as the presence degree α3. When the index value is between the threshold values Th6 and Th7, the noise likelihood may be calculated by linear interpolation.
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２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。
In the first and second embodiments, the radiation image of the subject S is acquired using the
１ 放射線発生装置
２ 放射線検出器
３ 画像処理装置
４ 撮影制御装置
５ グリッド
３１ 画像取得部
３２ 領域設定部
３３ 存在度合設定部
３４ 周波数解析部
３５ フィルタリング処理部
３６ 記憶部
３７ 撮影条件取得部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記複数の小領域のそれぞれに対して、前記グリッドに起因する周期的パターンの存在度合を設定する存在度合設定手段と、
前記複数の小領域のそれぞれに対して周波数解析を行うことにより、該複数の小領域のそれぞれについての複数の周波数スペクトルを算出し、前記存在度合に応じて前記複数の周波数スペクトルを重みづけ平均して、前記周期的パターンの周波数成分を検出する周波数解析手段とを備えたことを特徴とする周期的パターン検出装置。 A region setting means for setting a plurality of small regions over the entire radiation image acquired by performing imaging using a grid that removes the scattered component of radiation;
For each of the plurality of small regions, presence degree setting means for setting the presence degree of a periodic pattern caused by the grid;
By performing frequency analysis for each of the plurality of small regions, a plurality of frequency spectra for each of the plurality of small regions is calculated, and the plurality of frequency spectra are weighted and averaged according to the degree of presence. And a frequency analysis means for detecting a frequency component of the periodic pattern.
前記複数の小領域のそれぞれに対して、前記グリッドに起因する周期的パターンの存在度合を設定し、
前記複数の小領域のそれぞれに対して周波数解析を行うことにより、該複数の小領域のそれぞれについての複数の周波数スペクトルを算出し、
前記存在度合に応じて前記複数の周波数スペクトルを重みづけ平均して、前記周期的パターンの周波数成分を検出することを特徴とする周期的パターン検出方法。 A plurality of small regions are set over the entire radiographic image acquired by performing imaging using a grid that removes the scattered component of radiation,
For each of the plurality of small regions, set the degree of presence of the periodic pattern due to the grid,
By performing frequency analysis on each of the plurality of small regions, a plurality of frequency spectra for each of the plurality of small regions is calculated,
A periodic pattern detection method, wherein the frequency components of the periodic pattern are detected by weighting and averaging the plurality of frequency spectra according to the degree of presence.
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