JP2018038647A - 画像処理装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像を加算処理する画像処理装置、方法およびプログラムにおいて、ノイズを低減しつつ、観察可能な濃度範囲が広い画像を取得する。
【解決手段】画像取得部３１が、第１および第２の放射線検出器から、第１および第２の放射線画像を取得する。第１の周波数解析部３２が、第１の放射線画像の高周波成分である第１の高周波成分ＧＨ１を生成し、第２の周波数解析部が、第２の放射線画像の高周波成分および低周波成分である第２の高周波成分ＧＨ２および第２の低周波成分ＧＬ２を生成する。加算処理部３４が、第１および第２の高周波成分ＧＨ１，ＧＨ２に対して重み付け加算を行うことにより加算高周波成分ＧＨａを生成し、合成部３５が、加算高周波成分ＧＨａと第２の低周波成分ＧＬ２とを合成して処理済み画像を生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、２つの放射線画像に対して重み付け加算処理を行う画像処理装置、方法およびプログラムに関するものである。

従来より放射線画像を用いた各種診断が行われているが、より診断性能を向上させるために、放射線画像に含まれる放射線の量子ノイズ（以下単にノイズとする）を低減する、放射線画像の加算処理が提案されている。加算処理は、複数枚重ねた放射線検出器等の検出手段のそれぞれから放射線画像を取得し、複数の放射線画像を対応する画素間で加算することにより行われる。このような加算処理を行うことにより、ノイズが低減されたＳ／Ｎのよい高画質の加算画像を得ることができる。

また、加算処理において、より高画質の処理済み画像を取得するための各種手法が提案されている。例えば、特許文献１においては、撮影時の放射線量、検出手段の種類、放射線画像における注目すべき周波数等に応じて、２つの放射線画像の加算比率を変更して、Ｓ／Ｎが最大となる加算画像を生成する手法が提案されている。また、特許文献２においては、放射線量に基づいて加算画像のＳ／Ｎを高くするような周波数特性を有するマスクフィルタを求め、このマスクフィルタにより各放射線画像をコンボリューションした後に加算画像を得る手法が提案されている。さらに、特許文献３においては、加算する２つの放射線画像を周波数分解し、各周波数帯域毎に異なる加算比率により加算を行い、周波数帯域毎の加算画像を逆多重解像度変換して加算画像を得る手法が提案されている。

上述した加算処理を行うための２つの放射線画像を取得するためには、撮影を２回行う２ショット法と、例えば被写体を透過した放射線を、重ねられた２枚の検出手段に同時に曝射することによって、同時に２つの放射線画像を取得するようにした１ショット法が知られている。

特開平７−１５９９１０号公報 特開平７−２８７３３０号公報 特開平７−３１９０９２号公報

上記１ショット法により２つの放射線画像を取得する場合、放射線源に近い側の検出手段には、放射線源から離れた側の検出手段よりも照射される線量が多い。このため、放射線源に近い側の検出手段により取得された放射線画像はノイズ成分が少ないものとなる。一方、腰椎の撮影、股関節軸位撮影、または肩を含む頸椎側面撮影等の体厚が大きくなる部位を含む撮影を行う場合、照射される放射線の線量を大きくする必要がある。しかしながら、線量を大きくすると、体厚の薄い部分、例えばスキンラインの部分において、検出手段に照射される放射線量が検出手段の最大検出線量を超えてしまうおそれがある。このように、検出手段の最大検出線量を超えると、放射線画像における体厚の薄い部分の濃度が飽和して黒つぶれしてしまう。

また、放射線源から離れた側の検出手段には、放射線源に近い側の検出手段と比較して到達する線量が小さいため、取得される放射線画像において、体厚の薄い部分の画素値が飽和して黒つぶれすることはない。しかしながら、主たる関心領域となる体厚の厚い部分において線量が不足するため、放射線画像の粒状が悪化してノイズが多くなる。このため、放射線源から離れた側の検出手段により取得された放射線画像では、主たる関心領域の診断が困難なものとなる。

また、２ショット法により２つの放射線画像を取得する場合、被写体の被曝量を低減するために、２回目の撮影時には１回目の撮影時よりも被写体に照射される線量が低減される。このため、２ショット法により体厚が大きくなる部位の撮影を行って２つの放射線画像を取得する場合、１回目の撮影により取得される放射線画像は、１ショット法により取得される、放射線源に近い側の検出手段により取得された放射線画像と同様に、体厚の薄い部分の濃度が飽和して黒つぶれしてしまう。また、２回目の撮影により取得される放射線画像は、１ショット撮影により取得される放射線源から離れた側の検出手段により取得された放射線画像と同様に、黒つぶれ等により被写体の情報は消失していないが、線量不足によりノイズが多いものとなる。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、放射線画像を加算処理する画像処理装置、方法およびプログラムにおいて、ノイズを低減しつつ、観察可能な濃度範囲が広い画像を取得できるようにすることを目的とする。

本発明による画像処理装置は、被写体を透過した互いに異なる線量の放射線により取得された２つの放射線画像を取得する画像取得手段と、
２つの放射線画像のうち、線量が大きい放射線により取得された第１の放射線画像の高周波成分である第１の高周波成分を生成する第１の周波数解析手段と、
２つの放射線画像のうち、線量が小さい放射線により取得された第２の放射線画像の高周波成分である第２の高周波成分および低周波成分である第２の低周波成分を生成する第２の周波数解析手段と、
第１の高周波成分および第２の高周波成分に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、加算高周波成分を生成する加算処理手段と、
加算高周波成分と第２の低周波成分とを合成して処理済み画像を生成する合成手段とを備えたことを特徴とするものである。

１ショット法の場合、被写体を透過した放射線は重ねられた２つの検出手段に照射される。このため、放射線源に離れた側の検出手段は放射線源に近い側の検出手段よりも照射される線量が小さくなる。したがって、１ショット法において、放射線源に近い側の検出手段により得られる放射線画像と、放射線源から離れた側の検出手段により得られる放射線画像とでは、線量が異なるものとなる。一方、２ショット法の場合、２回目の撮影において、１回目の撮影よりも線量が少ない放射線を用いることにより、１回目の撮影により得られる放射線画像と、２回目の撮影により得られる放射線画像とでは、線量が異なるものとなる。したがって、本発明においては、２つの放射線画像は、１ショット法および２ショット法のいずれでも取得することができる。

なお、本発明による画像処理装置においては、加算処理手段は、重み付け加算を行う際の重み係数を、第１の放射線画像の画素値に基づいて設定するものであってもよい。

また、本発明による画像処理装置においては、加算処理手段は、第１の高周波成分に対する、第１の放射線画像における飽和画素値を超える画素値に対応する画素値に対しては重み係数を０、第１の放射線画像における飽和画素値以下の画素値に対応する画素値に対しては重み係数を１に設定するものであってもよい。

この場合、加算処理手段は、飽和画素値付近において重み係数を徐々に変更するものであってもよい。

また、本発明による画像処理装置においては、加算処理手段は、重み付け加算を行う際の重み係数を、第１の検出手段の特性に基づいて設定するものであってもよい。

また、本発明による画像処理装置においては、第１の周波数解析手段は、被写体の撮影部位に応じた周波数帯域の第１の高周波成分を生成し、
第２の周波数解析手段は、被写体の撮影部位に応じた周波数帯域の第２の高周波成分および第２の低周波成分を生成するものであってもよい。

本発明による画像処理方法は、被写体を透過した互いに異なる線量の放射線により取得された２つの放射線画像を取得し、
２つの放射線画像のうち、線量が大きい放射線により取得された第１の放射線画像の高周波成分である第１の高周波成分を生成し、
２つの放射線画像のうち、線量が小さい放射線により取得された第２の放射線画像の高周波成分である第２の高周波成分および低周波成分である第２の低周波成分を生成し、
第１の高周波成分および第２の高周波成分に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、加算高周波成分を生成し、
加算高周波成分と第２の低周波成分とを合成して処理済み画像を生成することを特徴とするものである。

なお、本発明による画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。

本発明によれば、２つの放射線画像のうち、線量が大きい放射線により取得された第１の放射線画像の第１の高周波成分が生成され、線量が小さい放射線により取得された第２の放射線画像の第２の高周波成分および第２の低周波成分が生成される。そして、第１の高周波成分および第２の高周波成分に対して、相対応する画素間で重み付け加算が行われて加算高周波成分が生成され、加算高周波成分と第２の低周波成分とが合成されて処理済み画像が生成される。

ここで、第１の放射線画像は、線量が大きい放射線により取得されたものであるため、ノイズ成分が少ないが、画素値が飽和して黒つぶれまたは白飛びが生じている可能性がある。このため、第１の放射線画像の高周波成分である第１の高周波成分はノイズは少ないが、画素値が飽和している部分の被写体の情報は消失している。一方、第２の放射線画像は、線量が小さい放射線により取得されたものであるため、画素値が飽和することはないが、被写体の体厚が厚い部分において粒状が悪くノイズが多いものとなる。このため、第２の放射線画像の高周波成分である第２の高周波成分はノイズ成分が多くなるが、被写体の情報が消失していることはない。したがって、第１の高周波成分および第２の高周波成分に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、第１の放射線画像において飽和している画素については、第１の高周波成分の重み付けを第２の高周波成分よりも小さく、それ以外の画素においては、第１の高周波成分の重み付けを第２の高周波成分よりも大きくすることができる。これにより、照射された線量に対する第１の放射線画像のダイナミックレンジを拡大することができ、その結果、飽和による高周波成分の消失を抑制された、かつノイズ成分が少ない加算高周波成分を生成できる。そして、加算高周波成分と第２の低周波成分とを合成することにより、第１の放射線画像の長所と第２の放射線画像の長所とを併せ持った、すなわち飽和していない画素においてはノイズが少なく、かつ飽和の影響がなく、観察可能な濃度範囲が広い処理済み画像を生成することができる。

本発明の実施形態による画像処理装置を適用した放射線画像撮影システムの構成を示す概略ブロック図 本実施形態による画像処理装置の概略構成を示す図 第１の周波数解析部が行う周波数分解を説明するための図 重み係数を説明するための図 重み係数を説明するための図 合成部が行う周波数合成を説明するための図 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

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は本発明の実施形態による画像処理装置を適用した放射線画像撮影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、本実施形態による放射線画像撮影システムは、２つの放射線画像を撮影し、２つの放射線画像を用いて重み付け加算処理を行うためのものであり、撮影装置１と、本実施形態による画像処理装置を内包するコンピュータ２とを備える。

撮影装置１は、第１の放射線検出器５および第２の放射線検出器６に、放射線源であるＸ線源３から発せられ、被写体Ｈを透過したＸ線を照射するいわゆる１ショット法による撮影を行うための撮影装置である。撮影時においては、図１に示すように、Ｘ線源３に近い側から順に第１の放射線検出器５および第２の放射線検出器６を配置して、Ｘ線源３を駆動させる。なお、第１および第２の放射線検出器５，６は密着されている。

これにより、第１の放射線検出器５においては、被写体Ｈの第１の放射線画像Ｇ１が取得される。また、第２の放射線検出器６においては、被写体Ｈの第２の放射線画像Ｇ２が取得される。第１および第２の放射線画像は画像処理装置であるコンピュータ２に入力される。また、第１の放射線検出器５と第２の放射線検出器６とでは、第１の放射線検出器５の方がＸ線源３に近い側にあるため、第１の放射線画像Ｇ１が線量が大きいＸ線により取得され、第２の放射線画像Ｇ２が線量が小さいＸ線により取得されることとなる。

第１および第２の放射線検出器５，６は、放射線画像の記録と読み出しを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチをオン・オフさせることによって放射線画像信号が読み出される、いわゆるＴＦＴ読出方式のもの、または読取り光を照射することによって放射線画像信号が読み出される、いわゆる光読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。

コンピュータ２には表示部８および入力部９が接続されている。表示部８は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）あるいは液晶ディスプレイ等からなり、撮影により取得された放射線画像およびコンピュータ２において行われる処理に必要な各種入力の補助を行う。入力部９は、キーボード、マウスあるいはタッチパネル等からなる。

コンピュータ２には、本実施形態の画像処理プログラムがインストールされている。本実施形態においては、コンピュータは、操作者が直接操作するワークステーションあるいはパソコンでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。画像処理プログラムは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。もしくは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。

図２は、本実施形態において、コンピュータ２に画像処理プログラムをインストールすることにより実現された画像処理装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、画像処理装置は、標準的なコンピュータの構成として、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２１、メモリ２２およびストレージ２３を備えている。

ストレージ２３は、ハードディスクまたはＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージデバイスからなり、撮影装置１の各部を駆動するためのプログラムおよび画像処理プログラムを含む各種情報が記憶されている。また、撮影により取得された放射線画像も記憶される。

メモリ２２には、各種処理をＣＰＵ２１に実行させるために、ストレージ２３に記憶されたプログラム等が一時的に記憶される。画像処理プログラムは、ＣＰＵ２１に実行させる処理として、撮影装置１に撮影を行わせて第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する画像取得処理、Ｘ線源３に近い側にある第１の放射線検出器５により取得された、すなわち線量が大きいＸ線により取得された第１の放射線画像Ｇ１の高周波成分である第１の高周波成分ＧＨ１を生成する第１の周波数解析処理、Ｘ線源３から離れた側にある第２の放射線検出器６により取得された、すなわち線量が小さいＸ線により取得された第２の放射線画像Ｇ２の高周波成分および低周波成分である第２の高周波成分ＧＨ２および第２の低周波成分ＧＬ２を生成する第２の周波数解析処理、第１の高周波成分ＧＨ１および第２の高周波成分ＧＨ２に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、加算高周波成分ＧＨａを生成する加算処理、並びに加算高周波成分ＧＨａと第２の低周波成分ＧＬ２とを合成して処理済み画像Ｇｓを生成する合成処理を規定している。

そして、ＣＰＵ２１が画像処理プログラムに従いこれらの処理を実行することで、コンピュータ２は、画像取得部３１、第１の周波数解析部３２、第２の周波数解析部３３、加算処理部３４および合成部３５として機能する。なお、コンピュータ２は、画像取得処理、第１の周波数解析処理、第２の周波数解析処理、加算処理および合成処理をそれぞれ行うプロセッサまたは処理回路を備えるものであってもよい。

画像取得部３１は、Ｘ線源３を駆動して被写体ＨにＸ線を照射し、被写体Ｈを透過したＸ線を第１および第２の放射線検出器５，６により検出して、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する。なお、画像処理プログラムとは別個のプログラムにより第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得してストレージ２３に保存するようにしてもよい。この場合、画像取得部３１は、ストレージ２３に保存された第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を画像処理のためにストレージ２３から読み出すものとなる。

第１の周波数解析部３２は、第１の放射線画像Ｇ１の高周波成分である第１の高周波成分ＧＨ１を生成する。このために、第１の周波数解析部３２は、第１の放射線画像Ｇ１を周波数分解して、第１の放射線画像Ｇ１についての、複数の周波数帯域毎の周波数成分を表す複数の帯域画像を生成する。図３は第１の周波数解析部３２が行う周波数分解を説明するための図である。まず、第１の周波数解析部３２は、第１の放射線画像Ｇ１に対して、例えばσ＝１のガウシアンフィルタによりフィルタリング処理を行って、第１の放射線画像Ｇ１を１／２に縮小してガウシアン成分である縮小画像Ｇ１−１を生成する。縮小画像Ｇ１−１は第１の放射線画像Ｇ１を１／２に縮小したものとなる。なお、以降の説明において、第１の放射線画像Ｇ１を便宜上第１の放射線画像Ｇ１−０と称する場合があるものとする。次いで、第１の周波数解析部３２は、例えば３次Ｂスプライン補間等の補間演算を行って、縮小画像Ｇ１−１を第１の放射線画像Ｇ１と同一サイズとなるように２倍に拡大し、拡大した縮小画像Ｇ１−１を第１の放射線画像Ｇ１から減算して、最高周波数帯域のラプラシアン成分である帯域画像Ｆ１−０を生成する。なお、本実施形態では、最高周波数帯域を便宜上第０の周波数帯域と称する。

次いで、第１の周波数解析部３２は、縮小画像Ｇ１−１に対してσ＝１のガウシアンフィルタによりフィルタリング処理を行って、縮小画像Ｇ１−１を１／２に縮小して縮小画像Ｇ１−２を生成し、縮小画像Ｇ１−２を縮小画像Ｇ１−１と同一サイズとなるように２倍に拡大し、拡大した縮小画像Ｇ１−２を縮小画像Ｇ１−１から減算して、第１の周波数帯域の帯域画像Ｆ１−１を生成する。さらに、所望とする周波数帯域の帯域画像が生成されるまで上記の処理を繰り返すことにより、複数の周波数帯域の帯域画像Ｆ１−ｋ（ｋ＝０〜ａ：ａは帯域の数）を生成する。なお、これにより、最低周波数の縮小画像Ｇ１−（ａ＋１）も生成される。

ここで、縮小画像の各画素の信号値はその画素の濃度を表し、帯域画像Ｆ１−ｋの各画素の信号値は、その画素におけるその周波数帯域の周波数成分の大きさを表すものとなる。なお、ウェーブレット変換等の他の多重解像度変換の手法を用いることにより、周波数帯域が異なる複数の帯域画像Ｆ１−ｋを生成してもよい。

第１の周波数解析部３２は、最高周波数帯域から予め定められた周波数帯域までの帯域画像を第１の高周波成分ＧＨ１として生成する。本実施形態においては、第１の周波数解析部３２は、被写体Ｈの撮影部位に応じた周波数帯域の第１の高周波成分ＧＨ１を生成する。例えば、胸部が撮影部位の場合、最大の関心領域は肺血管である。このため、胸部が撮影部位の場合、最高周波数帯域から肺血管の情報を含む周波数帯域までの帯域画像を第１の高周波成分ＧＨ１として生成する。また、撮影部位が腰椎または股関節軸位である場合、肺血管よりも大きい構造物である関節等の骨の部分が最大の関心領域となるため、最高周波数帯域から肺血管よりも低い周波数帯域までの帯域画像を第１の高周波成分ＧＨ１として生成する。なお、撮影部位と第１の高周波成分ＧＨ１として生成する周波数帯域との関係は、予め生成されてストレージ２３に保存されている。第１の周波数解析部３２は、入力部９から入力された撮影部位の情報に基づいて、ストレージ２３に保存された関係を参照して、生成する帯域画像の周波数帯域を決定して、第１の高周波成分ＧＨ１を生成する。

なお、第１の周波数解析部３２においては、複数の周波数帯域の帯域画像および縮小画像を生成し、撮影部位に応じた周波数帯域までの帯域画像を、複数の周波数帯域の帯域画像から選択して第１の高周波成分ＧＨ１としてもよい。

第２の周波数解析部３３は、第２の放射線検出器６により取得された第２の放射線画像Ｇ２の高周波成分および低周波成分である第２の高周波成分ＧＨ２および第２の低周波成分ＧＬ２を生成する。なお、第２の周波数解析部３３は、第１の周波数解析部３２と同様に、撮影部位に応じて決定された、最高周波数帯域から予め定められた周波数帯域までの帯域画像を第２の高周波成分ＧＨ２として生成する。なお、第２の高周波成分ＧＨ２は、第１の高周波成分ＧＨ１と同一の周波数帯域までの帯域画像となる。また、第２の高周波成分ＧＨ２と併せて、第２の低周波成分ＧＬ２も生成される。第２の低周波成分ＧＬ２は、第２の高周波成分ＧＨ２に含まれる最も低い周波数帯域の帯域画像を生成する際に使用した縮小画像である。例えば、第２の高周波成分ＧＨ２として、第２の周波数帯域までの帯域画像Ｆ２−２を生成した場合、第２の低周波成分ＧＬ２は縮小画像Ｇ２−３となる。

なお、第２の周波数解析部３３においては、複数の周波数帯域の帯域画像および縮小画像を生成し、撮影部位に応じた周波数帯域までの帯域画像、すなわち第１の高周波成分ＧＨ１に含まれる周波数帯域の帯域画像を、複数の周波数帯域の帯域画像から選択して第２の高周波成分ＧＨ２としてもよい。この場合、第２の高周波成分ＧＨ２に含まれる最も低い周波数帯域の帯域画像を生成する際に使用した縮小画像を第２の低周波成分ＧＬ２として選択すればよい。

加算処理部３４は、第１の高周波成分ＧＨ１および第２の高周波成分ＧＨ２に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、加算高周波成分ＧＨａを生成する。具体的には、以下の式（１）により加算高周波成分ＧＨａを算出する。

ＧＨａ＝α１・ＧＨ１＋α２・ＧＨ２ （１）
ここで、α１、α２は重み係数であり、α１＋α２＝１である。重み係数α１，α２は、第１の放射線画像Ｇ１に基づいて設定される。すなわち、加算処理部３４は、第１の放射線画像Ｇ１において、表示部８に表示した際に、画素値が飽和して黒つぶれしてしまう画素値である飽和画素値Ｖｓを有する画素を、画素値が飽和している飽和画素として検出する。そして、飽和画素値Ｖｓをしきい値として、第１の放射線画像Ｇ１において飽和画素値Ｖｓ以下となる画素についてはα１＝１、α２＝０とし、第１の放射線画像Ｇ１において飽和画素値Ｖｓを超える画素についてはα１＝０、α２＝１とする。図４は重み係数α１を示す図である。なお、図５に示すように、飽和画素値Ｖｓ付近において重み係数α１を徐々に変更してもよい。

なお、第１および第２の高周波成分ＧＨ１，ＧＨ２が複数の周波数帯域の帯域画像を含む場合、各周波数帯域毎に加算高周波成分が生成される。

合成部３５は、加算高周波成分ＧＨａと第２の低周波成分ＧＬ２とを合成して処理済み画像Ｇｓを生成する。図６は加算高周波成分ＧＨａと第２の低周波成分ＧＬ２との合成を説明するための図である。本実施形態においては、合成は周波数合成である。なお、本実施形態においては、第２の周波数帯域までの帯域画像Ｆ１−０，Ｆ１−１，Ｆ１−２，Ｆ２−０，Ｆ２−１，Ｆ２−２が第１の高周波成分ＧＨ１および第２の高周波成分ＧＨ２として生成され、縮小画像Ｇ２−３が第２の低周波成分ＧＬ２として生成されたものとする。このため、加算高周波成分ＧＨａの周波数帯域は第０から第２の周波数帯域となる。

合成部３５は、補間演算により第２の低周波成分ＧＬ２である縮小画像Ｇ２−３を２倍に拡大し、２倍に拡大した縮小画像Ｇ２−３と第２の周波数帯域の加算高周波成分ＧＨａ−２とを加算して合成画像Ｇｓ−２を生成する。次いで合成画像Ｇｓ−２を２倍に拡大し、２倍に拡大した合成画像Ｇｓ−２と第１の周波数帯域の加算高周波成分ＧＨａ−１とを加算して合成画像Ｇｓ−１を生成する。さらに、合成画像Ｇｓ−１を２倍に拡大し、２倍に拡大した合成画像Ｇｓ−１と第０の周波数帯域の加算高周波成分ＧＨａ−０とを加算して合成画像Ｇｓ−０すなわち処理済み画像Ｇｓを生成する。

次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図７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、画像取得部３１が、第１および第２の放射線検出器５，６から第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する（ステップＳＴ１）。次いで、第１の周波数解析部３２が、第１の放射線画像Ｇ１の高周波成分である第１の高周波成分ＧＨ１を生成する第１の周波数解析処理を行い（ステップＳＴ２）、第２の周波数解析部３３が、第２の放射線画像Ｇ２の高周波成分および低周波成分である第２の高周波成分ＧＨ２および第２の低周波成分ＧＬ２を生成する第２の周波数解析処理を行う（ステップＳＴ３）。

そして、加算処理部３４が、第１の高周波成分ＧＨ１および第２の高周波成分ＧＨ２に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、加算高周波成分ＧＨａを生成する加算処理を行う（ステップＳＴ４）。次いで、合成部３５が、加算高周波成分ＧＨａと第２の低周波成分ＧＬ２とを合成して処理済み画像Ｇｓを生成する合成処理を行い（ステップＳＴ５）、処理を終了する。

ここで、第１の放射線画像Ｇ１は線量が大きいＸ線により取得されたものであるため、ノイズ成分が少ないが、画素値が飽和して黒つぶれまたは白飛びが生じている可能性がある。このため、第１の放射線画像Ｇ１の高周波成分である第１の高周波成分ＧＨ１はノイズは少ないが、画素値が飽和している部分においては、被写体Ｈの情報は消失している。一方、第２の放射線画像Ｇ２は、線量が小さいＸ線により取得されたものであるため、画素値が飽和することはないが、被写体Ｈの体厚が厚い部分において粒状が悪くノイズが多いものとなる。このため、第２の放射線画像Ｇ２の高周波成分である第２の高周波成分ＧＨ２はノイズ成分が多くなるが、被写体Ｈの情報が消失していることはない。したがって、第１の高周波成分ＧＨ１および第２の高周波成分ＧＨ２に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、第１の放射線画像Ｇ１において飽和している画素については、第１の高周波成分ＧＨ１の重み付けを第２の高周波成分ＧＨ２よりも小さく、それ以外の画素においては、第１の高周波成分ＧＨ１の重み付けを第２の高周波成分ＧＨ２よりも大きくすることができる。

これにより、照射された線量に対する第１の放射線画像Ｇ１のダイナミックレンジを拡大することができ、その結果、飽和による高周波成分の消失を抑制された、かつノイズ成分が少ない加算高周波成分ＧＨａを生成できる。そして、加算高周波成分ＧＨａと第２の低周波成分ＧＬ２とを合成することにより、第１の放射線画像Ｇ１の長所と第２の放射線画像Ｇ２の長所とを併せ持った、すなわち飽和していない画素においてはノイズが少なく、かつ飽和の影響がなく、観察可能な濃度範囲が広い処理済み画像Ｇｓを生成することができる。

とくに、第１の高周波成分ＧＨ１に対する、第１の放射線画像Ｇ１における飽和画素値Ｖｓを超える画素値に対応する画素値に対しては重み係数α１を０、飽和画素値以下の画素値に対応する画素値に対しては重み係数α１を１に設定することにより、飽和していない画素においてはノイズが少なく、かつ飽和の影響がなく、観察可能な濃度範囲が広い処理済み画像Ｇｓを生成することができる。

この際、飽和画素値付近において重み係数を徐々に変更することにより、飽和画素値とそれ以外の画素値との境界にアーチファクトが発生することを防止できる。このため、より高画質の処理済み画像Ｇｓを生成することができる。

なお、上記実施形態においては、第１および第２の放射線検出器５，６を用いて被写体の放射線画像を撮影するシステムにおいて取得した放射線画像を用いて画像処理を行っているが、検出手段として蓄積性蛍光体シートを用いて第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得する場合にも、本発明を適用できることはもちろんである。この場合、２枚の蓄積性蛍光体シートを重ねて被写体Ｈを透過したＸ線を照射して、被写体Ｈの放射線画像情報を各蓄積性蛍光体シートに蓄積記録し、各蓄積性蛍光体シートから放射線画像情報を光電的に読み取ることにより第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得すればよい。

また、上記実施形態においては、第１の放射線画像Ｇ１の画素値に基づいて重み係数α１，α２を設定しているが、第１の放射線画像Ｇ１を取得する検出手段の特性に基づいて、重み係数を決定してもよい。例えば、蓄積性蛍光体シートは感度は低いがダイナミックレンジは広く、飽和画素値Ｖｓに相当する線量は１００ｍＲである。一方、放射線検出器の場合、感度は高いがダイナミックレンジは狭く、飽和画素値Ｖｓに相当する線量は１０ｍＲである。このため、検出手段の特性に基づいて重み係数を決定してもよい。具体的には、検出手段の特性に応じて、図４，５における飽和画素値Ｖｓの値を変更すればよい。これにより、検出手段の特性を反映させて、飽和の影響がなく、観察可能な濃度範囲が広い処理済み画像Ｇｓを生成することができる。

また、上記実施形態においては、周波数分解により第１の高周波成分ＧＨ１、第２の高周波成分ＧＨ２および第２の低周波成分ＧＬ２を生成しているが、ハイパスフィルタ等のフィルタリング処理によって、第１の高周波成分ＧＨ１、第２の高周波成分ＧＨ２および第２の低周波成分ＧＬ２を生成してもよい。フィルタリング処理により、第１の高周波成分ＧＨ１、第２の高周波成分ＧＨ２および第２の低周波成分ＧＬ２を生成した場合、合成部３５においては、加算高周波成分ＧＨａに対して第２の低周波成分ＧＬ２を加算して、処理済み画像Ｇｓを生成すればよい。

また、上記実施形態においては、１ショット法により第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得しているが、撮影を２回行ういわゆる２ショット法により第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を取得してもよい。２ショット法を行う場合、被写体Ｈの被曝量を低減するために、２回目の撮影時には１回目の撮影時よりも被写体Ｈに照射される線量が低減される。このため、２回目の撮影により取得される第２の放射線画像Ｇ２は、１ショット法により取得される第２の放射線画像Ｇ２と同様に、黒つぶれ等により被写体の情報は消失していないが、線量不足によりノイズが多いものとなっている。したがって、２ショット法により取得した第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２に対しても、上記実施形態と同様に処理を行うことにより、飽和していない画素においてはノイズが少なく、かつ飽和の影響がなく、観察可能な濃度範囲が広い処理済み画像Ｇｓを生成することができる。

以下、本実施形態の作用効果について説明する。

重み付け加算を行う際の重み係数を、第１の放射線画像の画素値に基づいて設定することにより、第１の放射線画像において飽和している画素については、第１の高周波成分の重み付けを第２の高周波成分よりも小さく、それ以外の画素においては、第１の高周波成分の重み付けを第２の高周波成分よりも大きくすることができる。したがって、飽和していない画素においてはノイズが少なく、かつ飽和の影響がなく、観察可能な濃度範囲が広い処理済み画像を生成することができる。

第１の高周波成分に対する、第１の放射線画像における飽和画素値を超える画素値に対応する画素値に対しては重み係数を０、飽和画素値以下の画素値に対応する画素値に対しては重み係数を１に設定することにより、飽和していない画素においてはノイズが少なく、かつ飽和の影響がなく、観察可能な濃度範囲が広い処理済み画像を生成することができる。

飽和画素値付近において重み係数を徐々に変更することにより、飽和画素値とそれ以外の画素値との境界にアーチファクトが発生することを防止できるため、より高画質の処理済み画像を生成することができる。

１ 放射線画像撮影装置
２ コンピュータ
３ Ｘ線源
５、６ 放射線検出器
８ 表示部
９ 入力部
２１ ＣＰＵ
２２ メモリ
２３ ストレージ
３１ 画像取得部
３２ 第１の周波数解析部
３３ 第２の周波数解析部
３４ 加算処理部
３５ 合成部
Ｆ１−ｋ，Ｆ２−ｋ 帯域画像
Ｇ１ 第１の放射線画像
Ｇ２ 第２の放射線画像
Ｇ１−ｋ，Ｇ２−ｋ 縮小画像
ＧＨａ 加算高周波成分
Ｇｓ 処理済み画像
Ｈ 被写体

Claims (8)

1. 被写体を透過した互いに異なる線量の放射線により取得された２つの放射線画像を取得する画像取得手段と、
   前記２つの放射線画像のうち、前記線量が大きい放射線により取得された第１の放射線画像の高周波成分である第１の高周波成分を生成する第１の周波数解析手段と、
   前記２つの放射線画像のうち、前記線量が小さい放射線により取得された第２の放射線画像の高周波成分である第２の高周波成分および低周波成分である第２の低周波成分を生成する第２の周波数解析手段と、
   前記第１の高周波成分および前記第２の高周波成分に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、加算高周波成分を生成する加算処理手段と、
   前記加算高周波成分と前記第２の低周波成分とを合成して処理済み画像を生成する合成手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記加算処理手段は、前記重み付け加算を行う際の重み係数を、前記第１の放射線画像の画素値に基づいて設定する請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記加算処理手段は、前記第１の高周波成分に対する、前記第１の放射線画像における飽和画素値を超える画素値に対応する画素値に対しては前記重み係数を０、前記第１の放射線画像における前記飽和画素値以下の画素値に対応する画素値に対しては前記重み係数を１に設定する請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記加算処理手段は、前記飽和画素値付近において前記重み係数を徐々に変更する請求項３記載の画像処理装置。
5. 前記加算処理手段は、前記重み付け加算を行う際の重み係数を、前記第１の検出手段の特性に基づいて設定する請求項１から４のいずれか１項記載の画像処理装置。
6. 前記第１の周波数解析手段は、前記被写体の撮影部位に応じた周波数帯域の前記第１の高周波成分を生成し、
   前記第２の周波数解析手段は、前記被写体の撮影部位に応じた周波数帯域の前記第２の高周波成分および前記第２の低周波成分を生成する請求項１から５のいずれか１項記載の画像処理装置。
7. 被写体を透過した互いに異なる線量の放射線により取得された２つの放射線画像を取得し、
   前記２つの放射線画像のうち、前記線量が大きい放射線により取得された第１の放射線画像の高周波成分である第１の高周波成分を生成し、
   前記２つの放射線画像のうち、前記線量が小さい放射線により取得された第２の放射線画像の高周波成分である第２の高周波成分および低周波成分である第２の低周波成分を生成し、
   前記第１の高周波成分および前記第２の高周波成分に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、加算高周波成分を生成し、
   前記加算高周波成分と前記第２の低周波成分とを合成して処理済み画像を生成することを特徴とする画像処理方法。
8. 被写体を透過した互いに異なる線量の放射線により取得された２つの放射線画像を取得する手順と、
   前記２つの放射線画像のうち、前記線量が大きい放射線により取得された第１の放射線画像の高周波成分である第１の高周波成分を生成する手順と、
   前記２つの放射線画像のうち、前記線量が小さい放射線により取得された第２の放射線画像の高周波成分である第２の高周波成分および低周波成分である第２の低周波成分を生成する手順と、
   前記第１の高周波成分および前記第２の高周波成分に対して、相対応する画素間で重み付け加算を行うことにより、加算高周波成分を生成する手順と、
   前記加算高周波成分と前記第２の低周波成分とを合成して処理済み画像を生成する手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。