JP3740860B2 - 分割境界線認識方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被写体の局部的なＸ線画像が１枚の記録媒体に複数記録された各々の画像領域を自動認識して各種画像処理を実行する放射線画像処理システムなどに適用して好適な分割境界線認識方法に関する。
【０００２】
詳しくは、放射線画像を走査し、走査方向と略直角な画素列であって、分割境界線の候補となる画素列の組を抽出し、その画素列が諸条件を満たす場合には、その放射線画像の画像中心に最も近い画素列の組を分割境界線として認識して、被写体に埋め込まれた放射線の吸収率が高い支持具などを分割境界線と誤ることなく、各々の画像領域を画定するための真の分割境界線を認識できるようにしたものである。
【０００３】
【従来の技術】
近年、放射線画像をデジタルデータとして取り扱う放射線画像処理システムが開発されている。例えば、Ｘ線検出器として輝尽性蛍光体を用いたシステムによれば、被写体に照射された放射線量を検出し、その検出量に対応して形成された放射線画像を電気信号に変換してデジタルデータを得ている。この種のシステムについては技術文献である特開昭５５−１２４２９号や、特開昭６３−１８９８５３号公報等に多数開示されている。
【０００４】
このような輝尽性蛍光体を用いたシステムでは、シート状の基板に輝尽性蛍光体が塗布され、あるいは蒸着等によって輝尽性蛍光体を固着した放射線画像変換パネル（Ｘ線検出器）が準備される。この変換パネルに被写体を透過した放射線が照射されると、その輝尽性蛍光体が放射線を一旦吸収する。その後、この輝尽性蛍光体を光又は熱エネルギーで励起すると、上記吸収によって輝尽性蛍光体に蓄積されている放射線エネルギーの蛍光が放射され、この蛍光を光電変換することにより放射線画像信号を得ることができる。
【０００５】
上述の輝尽性蛍光体による放射線画像変換パネルの他に、半導体素子を用いたＸ線検出器が開発されている。この種のＸ線検出器によれば、被写体に照射された放射線の強度に応じた電荷が光導電層に生成され、その電荷が二次元的に配列されたコンデンサに蓄積される。これらのコンデンサから電荷を読み出すことにより放射線画像データが得られる。近頃では、このようなＸ線検出器を備えた画像データを画像処理する放射線画像処理システムも提案されている。
【０００６】
これらのシステムでは、被写体の放射線画像を診断に適した階調で表現するために、医師が注目する部分（関心領域）について見やすくするように、自動的に階調変換処理が行われる。このような自動階調変換処理を行うためには、画像データから関心領域を抽出し、その統計的特徴（データの最大値、最小値、ヒストグラム等）から処理条件を決定し、画像全体に対して輝度信号などの信号値の調整処理を施すことが行われる。
【０００７】
一方、胸部レントゲンなどに比べて手や足等のように比較的サイズが小さい被写体に関して放射線画像撮影を行う場合には、放射線画像変換パネルの被照射領域を２つに分割して使用されることがある。この種の変換パネルは上述した輝尽性蛍光体などからなる。このように被照射領域を分割して使用する場合に、図８に示す分割撮影板４を用いる場合がある。この分割撮影板４には、枠体４Ａが設けられ、放射線画像変換パネルがその枠内に収まるようになされる。その枠体４Ａの上部及び下部には軸受け部４Ｂ、４Ｃが設けられる。この軸受け部４Ｂ、４Ｃには軸部４Ｄが渡され、この軸部４Ｄには変換パネルの半分の被照射領域を覆う大きさの遮光板４Ｅが左右に回転可能な状態で取付けられている。
【０００８】
例えば、図９Ａに示す遮光板４Ｅを右側に回転させると、被照射領域Ｂが遮光されて被照射領域Ａが露出するようになされる。反対に図９Ｂに示す遮光板４Ｂを左側に回転させると、被照射領域Ａが遮光されて被照射領域Ｂが露出するようになされる。これにより、被照射領域を水平方向のＡ、Ｂの２つに分割して個々の被照射領域に１個の被写体の左右の手や足などを写し込む分割撮影を行うことができる。
【０００９】
このような分割撮影によれば、被写体の左右の足の同じ部位や、同じ被写体について異なる向きから撮影した足などの放射線画像を１枚の記録媒体の中に写し込むことができる。従って、分割撮影では医師にとって両者が比較読影し易くなるし、経済的なメリットがある。
【００１０】
しかしながら、この種の分割撮影では個々の被照射領域の境界部分において、二重にＸ線撮影され、被写体の撮影領域同士が重なって多重露光され、その境界部分の信号値が他の部分よりも高くなったり、逆に撮影領域が全然重ならず、Ｘ線がほとんど照射されずに他の部分より信号値が低くなったりして様々な分割境界線ができることがある。この分割境界線は上述のような分割撮影板を用いると、画像全体の中心近傍を通る直線となる。また、このような分割撮影板を用いなくとも、個々の撮影領域には同じような被写体を撮影するため、撮影領域同士のサイズがほぼ等しくなるので、分割境界線は画像中心の近傍にできる。
【００１１】
上述の様々な分割境界線が存在すると、そのまま上述の階調変換処理を行った場合には、システムが分割境界線を被写体の一部や、照射野絞りの輪郭部分と誤認識して、誤った関心領域を抽出してしまう場合がある。ここで照射野絞りとは、人体への無用な被曝を避けるために用いる遮光板をいう。このように誤った関心領域を抽出した場合には、階調変換処理を行っても、診断に適した放射線画像を得ることができない。
【００１２】
そこで、システムで正しく階調変化処理を行うために、分割境界線を認識する処理が、階調変換処理を行う前に必要になる。つまり、予め放射線画像の分割境界線を認識することにより、個々の画像領域を認識し、その画像領域内の画像データだけを用いた画像処理を行う。これにより、各画像領域毎に処理条件を決定して階調変換処理を行うことができるので、診断に適した放射線画像を得ることができる。
【００１３】
この種の分割境界線を認識する処理としては、技術文献の特開平２−１００１８３号公報や、特開平２ー２６７６７９号公報等に開示されている。前者は分割境界線を横切る方向で、複数の線分に沿って信号値のプロファイルを調べ、その信号変化に関して上方又は下方に変化した頂点を抽出し、その頂点が直線状に並ぶところを分割境界線と認識するものである。後者は分割境界線を横切る方向で、複数の線分に沿って信号値のプロファイルを調べ、その頂点の信号値に関して所定の閾値以上になる点が直線状に並ぶところを分割境界線と認識するものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、骨折等のけがをした場合に、骨折部分を支えるために棒状の金属製支持具を足などの患部に埋め込む治療がなされる場合がある。このような支持具を伴った患部をＸ線撮影すると、図１０に示す放射線画像（図中上側）９０が得られる。この放射線画像において、中央の白い線が分割境界線ＰＬであり、その信号値は非常に低い。この分割境界線ＰＬの左側が正常な方の足９１の放射線画像であり、その右側が骨折した方の足９２の放射線画像である。足９２の放射線画像９０中で９２Ａは骨部であり、９２Ｂは肉部である。
【００１５】
図１０に示す支持具９３による放射線画像は人体の組織と比較してＸ線を良く吸収するために、その放射線画像上の走査線ａにおける信号値（図中下側）９４に関して、他の部位に比べて非常に信号値が低くなる。従って、分割境界線ＰＬと非常に類似した信号値の低い支持具９３が混在した放射線画像に対して上述のような分割境界線認識方法を適用した場合には、誤ってこの支持具９３を分割境界線ＰＬと認識してしまうことがある。これにより、分割境界線ＰＬを誤認識したために、その後の階調変換処理を正しく実行することができないという問題がある。
【００１６】
そこで、この発明は上述した課題を解決したものであって、被写体に埋め込まれた放射線の吸収率が高い支持具などを分割境界線と誤ることなく、各々の画像領域を画定する分割境界線を精度良く認識できるようにした分割境界線認識方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明に係る分割境界線認識方法は、半導体Ｘ線検出素子から成る１枚の記録媒体が複数の被照射領域に分割され、該被照射領域毎に放射線撮影された被写体の放射線画像に関して、該放射線画像を画素単位に記録した記録媒体の各々の画像領域を画定するための分割境界線を認識する分割境界線認識方法において、記録媒体の半導体Ｘ線検出素子から得られる放射線画像を画像中心近傍から画像端方向へ順に走査し、その走査の方向と略直交する２本の近接した略平行な画素列の組について、その画素列の組の特徴量を抽出し、画素列の組の特徴量と予め設定された基準量とを比較し、その基準量を満たす分割境界線の候補となる画素列の組を抽出すると共に、それらの画素列の組のうち、半導体Ｘ線検出素子から得られた放射線画像の画像中心に最も近い画素列の組を分割境界線として認識することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第１の分割境界線認識方法によれば、半導体Ｘ線検出素子から得られた放射線画像が画像中心近傍から画像端方向へ順に走査され、２本の近接した画素列の組の特徴量と予め設定された基準量とが比較され、その基準量を満たす場合には、その画素列の組が分割境界線の候補として抽出される。そして、半導体Ｘ線検出素子から得られた放射線画像の画像中心に最も近い画素列の組が分割境界線として認識されるので、被写体に埋め込まれた放射線の吸収率が高い支持具などを分割境界線と誤ることなく、各々の画像領域を画定するための真の分割境界線を認識することができる。
【００１９】
本発明の第２の分割境界線認識方法は、半導体Ｘ線検出素子から成る１枚の記録媒体が複数の被照射領域に分割され、該被照射領域毎に放射線撮影された被写体の放射線画像に関して、該放射線画像を画素単位に記録した記録媒体の各々の画像領域を画定するための分割境界線を認識する分割境界線認識方法において、半導体Ｘ線検出素子から得られる放射線画像を画像中心近傍から画像端方向へ順に走査し、その走査の方向と略直交する画素列についてその画素列の特徴量を抽出し、画素列の組の特徴量と予め設定された基準量とを比較し、
その基準量を満たす分割境界線の候補となる画素列を抽出すると共に、それらの画素列のうち、半導体Ｘ線検出素子から得られた放射線画像の画像中心に最も近い画素列を分割境界線として認識することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第２の分割境界線認識方法によれば、注目画素の信号値が近傍画素よりも高いか、もしくは、低いかを走査線上で検出したとき、最も、画像中心に近い画素列が分割境界線である確率が高いと考えられる。そこで、半導体Ｘ線検出素子から得られる放射線画像を画像中心近傍から画像端方向へ順に走査し、１本の画素列の特徴量と予め設定された基準量とが比較され、その基準量を満たす場合には、その画素列が分割境界線の候補として抽出される。従って、半導体Ｘ線検出素子から得られた放射線画像の画像中心に最も近い画素列が分割境界線として認識されるので、被写体に埋め込まれた放射線の吸収率が高い支持具などを分割境界線と誤ることなく、各々の画像領域を画定するための真の分割境界線を認識することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態について説明をする。
【００２２】
（１）第１の実施形態
図１は、本発明の各実施形態としての分割境界線認識方法を適用した放射線画像処理システム１００の構成例を示すブロック図である。
【００２３】
本実施の形態では、放射線画像を走査し、走査方向と略直角な画素列であって、分割境界線の候補となる画素列の組を抽出し、その画素列が諸条件を満たす場合には、その放射線画像の画像中心に最も近い画素列の組を分割境界線として認識して、被写体に埋め込まれた放射線の吸収率が高い支持具などを分割境界線と誤ることなく、各々の画像領域を画定するための真の分割境界線を認識できるようにしたものである。
【００２４】
この発明に係る放射線画像処理システム１００は図８で説明したような分割撮影板４を使用するものである。この例では放射線画像変換パネルの被照射領域を水平方向で２分割して被写体のＸ線などの放射線撮影を行う場合を想定して説明する。従って、２つの撮影領域を画定する分割境界線は放射線画像に対して垂直方向に現れる。
【００２５】
この放射線画像処理システム１００は図１に示す記録読み取り装置３を有している。記録読み取り装置３には放射線画像変換パネル４０が設けられ、手や足などの被写体３０を透過した放射線が検出される。この変換パネル４０では放射線量に対する足部などの放射線透過率分布に従ったエネルギーが輝尽性蛍光体層に蓄積され、そこに足部の潜像などが形成される。この例の変換パネル４０によれば、輝尽性蛍光体の気相堆積、あるいは、輝尽性蛍光体塗料の塗布によって支持体上に輝尽性蛍光体層が設けられる。その輝尽性蛍光体層は環境による悪影響及び損傷を遮断するために保護部材によって遮蔽もしくは被覆されている。この輝尽性蛍光体材料としては例えば、特開昭６１−７２０９１号公報、あるいは、特開昭５７−７５２００号公報に開示されているような材料を用いる。
【００２６】
もちろん、放射線画像変換パネル４０（以下単に変換パネルという）に対向した位置には放射線発生源１が設けられ、電源２による高電圧に基づいて被写体３０の手や足の局部に向けてＸ線などの放射線が照射される。この例で放射線発生源１と被写体３０との間に遮光板２０を設け、人体への被曝量を少なくするためのいわゆる照射野絞りを用いた放射線撮影を行ってもよい。
【００２７】
更に、記録読み取り装置３は放射線画像変換パネル４０の他に光ビーム発生部５、走査器６、反射鏡７、集光体８、フィルタ９、フォトマル１０、電流／電圧変換器（Ｉ／Ｖ）１１、増幅器（Ａｍｐ）１２、アナログ・デジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器という）１３、読み取りゲイン調整回路１８及び記録電圧制御装置１９を有している。
【００２８】
光ビーム発生部５にはガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザ等が使用され、そのレーザ源から所定の出射強度の光ビームが発生される。その光ビームは図示しない種々の光学系を経由して走査器６に到達し、そこで、偏向走査され、更に、反射鏡７で光路が変更されて、変換パネル４０に輝尽励起走査光として導かれる。
【００２９】
この変換パネル４０上には近接して集光体８が設けられる。集光体８は光ファイバからなる集光端を有しており、その集光端は変換パネル４０に近接して配置される。この例では光ビームで走査された変換パネル４０からの潜像エネルギーに比例した光強度の輝尽発光が集光体８によって受光される。この集光体８の後段にはフィルタ９が取付けられ、集光体８から導かれた光のうち輝尽発光波長領域の光のみが通過する。フィルタ９を通過した光はフォトマル１０に入射し、その入射光に対応した電流信号に光電変換される。この電流信号は放射線透過量に比例したものである。
【００３０】
また、フォトマル１０の出力段には電流／電圧変換器１１が接続され、フォトマル１０による出力電流が電圧信号に変換される。この電流／電圧変換器１１の出力段には増幅器１２が接続され、電圧信号が増幅される。増幅器１２の出力段には、Ａ／Ｄ変換器１３が接続され、増幅後の電圧信号がデジタルデータに変換される。このデジタルデータは以後放射線画像データＤinともいう。
【００３１】
このＡ／Ｄ変換器１３の出力段には画像処理装置１４が接続され、放射線画像データＤinを入力し、第１の実施形態では放射線画像を走査し２本の近接した画素列であって、分割境界線の候補となる画素列の組が抽出され、その組が諸条件を満たす場合には、その放射線画像の画像中心に最も近い画素列の組を分割境界線として認識するような画像処理が実行される。
【００３２】
また、他の実施形態では放射線画像を走査し１本の画素列であって、分割境界線の候補となる画素列を抽出し、その画素列が諸条件を満たす場合には、その放射線画像の画像中心に最も近い画素列を分割境界線として認識するような画像処理が実行される。この画像処理装置１４にはＣＰＵ（中央演算装置）１５が接続され、分割境界線認識方法を実行するための制御やその他の制御がなされる。
【００３３】
この際の分割境界線認識方法については図２及び図３で説明する。その他の制御としてはＡ／Ｄ変換器１３から出力された放射線画像データＤinに対して階調処理を含む種々の画像処理、例えば、空間周波数、拡大、縮小、移動、回転、統計処理などであり、これらの処理を画像処理装置１４に行わせる。これにより、診断に適した形の画像信号Ｓoutが画像処理装置１４から出力される。
【００３４】
この画像処理装置１４の出力段にはインタフェース１６が接続され、画像処理後の画像信号Ｓoutがプリンタ１７などに伝送される。プリンタ１７では診断に適した形の例えば足部の放射線画像がハードコピーとして得られる。なお、インタフェース１６を介して接続されるのは、プリンタ１７に限られることはなく、ＣＲＴなどのモニタであってもよく、更に、半導体記憶装置（ファイリングシステム）などのメモリであってもよい。
【００３５】
これらの電流／電圧変換器１１、増幅器１２、Ａ／Ｄ変換器１３及び読み取りゲイン調整回路１８には記録電圧制御装置１９が接続され、フォトマル用の高圧電源やＡ／Ｄ変換用の低圧電源などが供給される。読み取りゲイン調整回路１８では放射線画像信号の読み取りゲインが総合的に調整される。この調整のために、記録電圧制御装置１９では光ビーム発生部５の光ビーム強度調整、フォトマル用の高圧電源の電圧調整によるフォトマル１０のゲイン調整、電流／電流変換器１１と増幅器１２のゲイン調整及びＡ／Ｄ変換器１３のダイナミックレンジ調整が行われる。
【００３６】
次に、図２及び図３を参照しながら、第１の実施形態としての分割境界線認識方法について説明をする。図２は各実施形態としての分割境界線認識方法の処理例を示すフローチャートである。図３Ａは第１の実施形態としての分割境界線認識方法に係る放射線画像例であり、図３Ｂはその走査線ａ上の輝度信号の信号差分値例を示す図である。図３Ｂにおいて、縦軸は走査線ａ上の差分値であり、横軸は水平走査方向の位置である。
【００３７】
この例では、図８で説明した分割撮影板４を用いたＮ画素×Ｍ画素（＝縦×横）の放射線画像変換パネル４０が水平方向に２つの被照射領域に分割される。そして、被照射領域毎に放射線撮影された被写体３０の放射線画像の各々の撮影領域を画定するための分割境界線を認識する場合を前提とする。また、本例では、放射線画像を記録した変換パネル４０の画素数を縮小して分割境界線を認識する場合を説明する。
【００３８】
まず、図２に示すフローチャートのステップＳＴ１で記録読み取り装置３から画像処理装置１４へ放射線画像データＤinが入力される。この例では、放射線画像の原画像が２０００画素×２０００画素程度であるが、画像処理を短縮するために、１２８画素×１２８画素に程度まで間引き処理がなされる。この間引き処理に関してはマトリクス内の１点の画素の輝度信号の信号値を用いてもよいし、そのマトリクス内の画素の平均値を用いてもよい。
【００３９】
その後、ステップＳＴ２〜ステップＳＴ４で画素列の組を抽出するために分割境界線検出処理が行われる。例えば、ステップＳＴ２で画像中心近傍から画像端に向かって放射線画像を水平方向に順に走査することによって、分割境界線候補点の検出処理が行われる。この例では、図３Ａの放射線画像９０Ａの走査線ａ上で、まず、注目画素Ｐ１と、この画素Ｐ１から画像端側に隣接する近傍画素Ｐ２とが抽出される。
【００４０】
そして、この２つの画素Ｐ１、Ｐ２を輝度信号で示したとき、その画素の組について、輝度信号の信号値の差が算出され、その差の絶対値Ｄが求められる。この例では、この絶対値Ｄが予め定められた図３Ｂに示す信号差分値で所定の閾値Ｔhd１以上となるときは、画素Ｐ１、Ｐ２が分割境界線候補点として検出される。図３Ｂにおいて、縦軸は走査線ａ上の信号差分値であり、横軸は水平走査方向の位置である。
【００４１】
次に、図３Ａに示す放射線画像９０Ａの走査線ａと異なる走査線ｂ上で、同様に画像中心から画像端方向へ走査する。その走査線ｂ上で、注目画素Ｑ１と、この画素Ｑ１から画像端側に隣接する近傍画素Ｑ２とが抽出される。そして、この２つの画素Ｑ１、Ｑ２を輝度信号で示したとき、その画素の組となる輝度信号の信号値の差が算出され、その差の絶対値Ｄが求められる。この絶対値Ｄが予め定められた所定の閾値Ｔhd１以上となるときは、画素Ｑ１、Ｑ２が分割境界線候補点として検出される。画素Ｐ１、Ｑ１のどちらか一方でも分割境界線候補点が検出できない場合は画像水平方向には分割撮影されていないと判断され、放射線画像９０Ａを９０°回転する処理などに移行される。
【００４２】
その後、ステップＳＴ３で画素列に関して分割境界線の算出処理が行われる。この際の算出処理は放射線画像９０Ａの走査の方向と略直交する２本の近接した略平行した画素列であって、分割境界線の候補となる画素列の組を抽出するためである。具体的には上述の分割境界線候補点検出処理によって検出された分割境界線候補点Ｐ１、Ｑ１を通る直線Ｌ１及び、分割境界線候補点Ｐ２、Ｑ２を通る直線Ｌ２が求められる。
【００４３】
その後、ステップＳＴ４で画素列の組の特徴量と予め設定された基準量とを比較して分割境界線の判定処理が行われる。この判定処理に先立ち、各々の画素列の組の特徴量を抽出するために、直線Ｌ１上の画素列の平均信号値Ａ１及び直線Ｌ２上の画素列の平均信号値Ａ２が求められる。その後、平均信号値Ａ１及びＡ２の差分値が計算され、この差分値が閾値Ｔhd１以上となるときは、直線Ｌ１、Ｌ２のいずれかを分割境界線ＰＬとして検出する。逆に、差分値が閾値Ｔhd１以下のときは水平方向には分割撮影されていないと判断する。このようにして求められた直線Ｌ１、Ｌ２は画像中心側から画像端側へ順に走査して、最初に検出されたものなので、この走査方向に対して条件を満たす画像中心に最も近い画素列の組となる。
【００４４】
ここで、直線Ｌ１、Ｌ２のどちらを分割境界線ＰＬとして選択するかについては、平均信号値Ａ１、Ａ２の値に基づいて行う。例えば、平均信号値Ａ１、Ａ２のどちらか一方が画像全体の平均信号値に比べて非常に高い場合には、分割境界線は個々の画像領域が重なって、多重露光されたと考えられるので、平均信号値Ａ１又はＡ２の高い方を分割境界線ＰＬとする。
【００４５】
反対に、平均信号値Ａ１、Ａ２のどちらか一方が画像全体の平均信号値に比べて非常に低い場合には、分割境界線は個々の画像領域が全く重ならずに、ほとんどＸ線が照射されなかったと考えられるので、平均信号値Ａ１又はＡ２の低い方を分割境界線とする。ここでは、画素列Ｌ１、Ｌ２の代表値を平均信号値としたが、画素列に含まれる画素信号値の総和を用いてもよい。その際には画像の大きさに依存して定まる、閾値Ｔhd１と異なる他の閾値Ｔhdｘを用いる必要がある。
【００４６】
これにより、この基準量を満たす画素列の組であって、放射線画像９０Ａの画像中心に最も近い画素列の組を分割境界線として例えばＣＰＵ１５に認識させることができる。
【００４７】
その後、ステップＳＴ５で分割境界線で区切られた画像領域内の画像データだけを用いた画像処理がなされる。この際の画像処理では各画像領域毎に処理条件が決定され、診断に適した放射線画像９０Ａを得るための階調変換処理がなされる。その後、ステップＳＴ６で画像信号Ｓoutがインタフェース１６を介してプリンタ１７などに出力される。プリンタ１７では診断に適した形の例えば足部の放射線画像９０Ａがハードコピーとして得られる。
【００４８】
このようにして、第１の実施形態として分割境界線認識方法によれば、２本の画素列Ｌ１、Ｌ２などの組が予め設定された閾値Ｔhd１（基準量）を満たす場合には、分割境界線の候補として抽出され、その候補となった画素列の組が放射線画像９０Ａの画像中心に最も近い画素列の組となる場合には、それが分割境界線ＰＬとして認識されるので、図１０に示した放射線画像９０で被写体３０に埋め込まれた放射線の吸収率が高い支持具などを分割境界線と誤ることなく、各々の画像領域を画定するための真の分割境界線を認識することができる。
【００４９】
従って、放射線画像処理システム１００に対して、１枚の放射線画像変換パネル４０に２つに分割記録された被写体３０の放射線画像９０Ａの各々の画像領域を自動認識させ、被写体３０の手や足などの局部的な放射線画像９０Ａの階調変換処理などを信頼性良く実行させることができる。
【００５０】
（２）第２の実施形態
図４Ａは第２の実施形態としての分割境界線認識方法に係る境界線未露光時の放射線画像例であり、図４Ｂはその放射線画像９０Ｂの輝度信号の信号値例を示す図である。図５Ａは多重露光時の放射線画像例であり、図５Ｂはその放射線画像９０Ｃの輝度信号の信号値例を示す図である。図４Ｂ及び図５Ｂにおいて、縦軸は放射線画像９０Ｃの走査線ａ上の信号値である。
【００５１】
この放射線画像９０Ｂは照射野絞りを使用した場合の指のＸ線撮影例であり、放射線画像９０Ｃは照射野絞りを使用しない場合の足のＸ線撮影例である。この例でも放射線画像変換パネル４０の各々の画像領域を画定するための分割境界線Ｌを認識する場合を前提とする。なお、図２のフローチャートを再び使用して説明する。
【００５２】
まず、図２に示したフローチャートのステップＳＴ１で記録読み取り装置３から画像処理装置１４へ放射線画像データＤinが出力される。この例でも、２０００画素×２０００画素程度の放射線画像９０Ｂが、１２８画素×１２８画素程度まで縮小処理される。その後、ステップＳＴ２からステップＳＴ４で分割境界線検出処理が行われる。例えば、ステップＳＴ２で画像中心近傍から画像端に向かって拡がるように放射線画像９０Ｂを順に走査することによって、分割境界線候補点の検出処理が行われる。
【００５３】
例えば、照射野絞りにより放射線画像が撮影された場合には、図４Ａに示す白抜きで囲んだ部分が照射野絞りによりＸ線が遮光された領域となる。この場合に、放射線画像９０Ｂの走査線ａ上で画像中心から画像端方向へ走査すると、その走査線上ａで注目画素Ｐ１が抽出され、その画素Ｐ１の輝度信号の信号値が図４Ｂに示す予め定められた所定の閾値Ｔhd２以下となるときは、その画素Ｐ１が分割境界線Ｌの候補点として検出される。
【００５４】
次に、図４Ａに示す放射線画像９０Ｂの走査線ａと異なる走査線ｂ上で、同様に、画像中心から画像端方向へ走査する。その走査線ｂ上で注目画素Ｑ１の信号値が図４Ｂに示す閾値Ｔhd２以下となるときは、その画素Ｑ１が分割境界線Ｌの候補点として検出される。画素Ｐ１、Ｑ１のどちらか一方でも分割境界線候補点が検出できない場合は、水平方向で分割撮影した放射線画像ではないと判断され、放射線画像９０Ｂを９０°回転する処理などに移行される。
【００５５】
このときの閾値Ｔhd２は、図４Ａに示す放射線画像９０Ｂで個々の画像領域が全然重ならず、Ｘ線が照射されず、低信号値となった分割境界線Ｌを検出するために使用するものであり、その値としては、画像全体の最大信号値Ｓmaxと最小信号値Ｓminの差の５〜２０％程度の値を最小信号値Ｓminに加えたものや、最小信号値Ｓminから順に累積した累積ヒストグラムで、１０〜２０％以下になる値等を用いるとよい。
【００５６】
また、分割撮影された放射線画像が多重露光された場合には、図５Ａに示す黒帯破線部分が多重露光された領域となる。この場合に、放射線画像９０Ｃの走査線ａ上で画像中心から画像端方向へ走査すると、その走査線上ａで注目画素Ｐ１が抽出され、その画素Ｐ１の輝度信号の信号値が図５Ｂに示す予め定められた所定の閾値Ｔhd３以上となるときは、その画素Ｐ１を分割境界線Ｌの候補点として検出される。
【００５７】
次に、図５Ａに示す放射線画像９０Ｃの走査線ａと異なる走査線ｂ上で、同様に、画像中心から画像端方向へ走査する。その走査線ｂ上で注目画素Ｑ１の信号値が図５Ｂに示す閾値Ｔhd３以上となるときは、その画素Ｑ１を分割境界線Ｌの候補点として検出される。画素Ｐ１、Ｑ１のどちらか一方でも分割境界線候補点が検出できない場合は画像水平方向には分割撮影されていないと判断され、放射線画像９０Ｃを９０°回転する処理などに移行される。
【００５８】
ここで、閾値Ｔhd３は図５Ａに示す放射線画像９０Ｃで個々の画像領域が重なって多重露光され、高信号値となった分割境界線Ｌを検出するために使用するものであり、その値としては、画像全体の最大信号値Ｓmaxと最小信号値Ｓminの差の５〜２０％程度の値を最大信号値Ｓmaxから引いたものや、最小信号値Ｓminから順に累積した累積ヒストグラムで、８０〜９０％以上になる値等を用いるとよい。
【００５９】
その後、ステップＳＴ３で画素列に関して分割境界線Ｌの算出処理が行われる。そこで、例えば、放射線画像９０Ｂの走査の方向と略直交する略平行な１本の画素列であって、分割境界線Ｌの候補となる複数の画素列を抽出するための算出処理がなされる。具体的には、上述した分割境界線候補点の検出処理によって検出された分割境界線候補点の画素Ｐ１、Ｑ１を結ぶ画素列（以下、直線Ｌという）が求められる。この直線Ｌは、画像中心側から画像端側へ順に走査して最初に検出される画素列なので、その走査方向において、画像中心に最も近い画素列となる。
【００６０】
その後、ステップＳＴ４で画素列の特徴量と予め設定された基準量とを比較して分割境界線Ｌの判定処理が行われる。この判定処理に先立ち、各々の画素列の組の特徴量を抽出するために、直線Ｌ上の画素の平均信号値Ａが求められる。この平均信号値Ａが閾値Ｔhd２以下となるときには、直線Ｌは未露光であると考え、それを分割境界線Ｌとして検出する。逆に、その平均信号値Ａが閾値Ｔhd３以上のときには、直線Ｌは多重露光されていると考え、それを分割境界線Ｌとして検出する。平均信号値Ａが閾値Ｔhd２以下でも、閾値Ｔhd３以上でもないときは、水平方向には分割撮影されていないと判断される。
【００６１】
ここでは、画素列の代表値を平均信号値Ａとしたが、画素列に含まれる画素信号値の総和を用いてもよい。その際には画像の大きさに依存して定まる、閾値Ｔhd２、Ｔhd３と異なる閾値Ｔhdｘを用いる必要がある。これにより、その基準量を満たす画素列であって、放射線画像９０Ｂなどの画像中心に最も近い画素列を分割境界線Ｌとして認識することができる。
【００６２】
その後、ステップＳＴ５で分割境界線Ｌで区切られた画像領域内の画像データだけを用いた画像処理がなされる。この際の画像処理では各画像領域毎に処理条件が決定され、診断に適した放射線画像９０Ｂなどを得るための階調変換処理がなされる。その後、ステップＳＴ６で画像信号Ｓoutがインタフェース１６を介してプリンタ１７などに出力される。プリンタ１７では診断に適した形の例えば足部の放射線画像９０Ｂなどがハードコピーとして得られる。
【００６３】
このようにして、第２の実施形態としての分割境界線認識方法によれば、１本の画素列（直線）Ｌが予め設定された基準量を満たす場合には、分割境界線Ｌの候補として抽出され、その候補となった分割境界線Ｌが放射線画像９０Ｂなどの画像中心に最も近い画素列の場合には、それが分割境界線Ｌとして認識されるので、図１０に示した放射線画像９０で被写体３０に埋め込まれた放射線の吸収率が高い支持具などを分割境界線Ｌと誤ることなく、各々の画像領域を画定するための真の分割境界線Ｌとして認識することができる。
【００６４】
従って、放射線画像処理システム１００に対して、第１の実施形態と同様に１枚の放射線画像変換パネル４０に複数記録された被写体３０の放射線画像９０Ｂなどの各々の画像領域を自動認識させ、被写体３０の手や足などの局部的な放射線画像９０Ｂの階調処理などを信頼性良く実行させることができる。なお、より精度良く分割境界線Ｌを認識するために、第１及び第２の実施形態に係る分割境界線認識方法を順次行ってその判定結果を吟味するような処理を行ってもよい。
【００６５】
（３）記録読み取り装置３の他の実施例
図６は他の実施例の記録読み取り装置３として用いるフラットパネルディテクタ（Flat Panel Detector、以下ＦＰＤという）４００の構成例を示す回路図である。図７はその半導体Ｘ線検出素子４１のセル構造例を示す断面図である。
【００６６】
この例でＦＰＤ４００は半導体Ｘ線検出素子４１を集積化したものである。半導体Ｘ線検出素子４１の内部構造については図７で説明する。図６に示すＦＰＤ４００はＸ線撮像パネル４２の他、垂直走査部３１、水平走査部３２および信号処理回路３３などで構成される。
【００６７】
Ｘ線撮像パネル４２自体の基本的な構成は半導体Ｘ線検出素子４１をマトリックス状（ｍ×ｎ）に集積化したものである。その基本単位である半導体Ｘ線検出素子４１は、電荷生成部２２の他に、生成電荷を蓄積するコンデンサ２４および蓄積電荷を取り出すＴＦＴ構成のスイッチングトランジスタ（以下単にトランジスタという）２６を有する。電荷生成部２２は被写体３０のＸ線画像に関して画素単位にＸ線光子を受けるために画素電極４６が画定され、その画素電極４６がガラス基板５０にｍ行×ｎ列だけ設けられる。その断面構成については図７で説明する。
【００６８】
上述のトランジスタ２６は垂直走査部３１によってゲート制御（オン・オフ制御）され、各々のトランジスタ２６が時系列的に選択されると、その選択されたトランジスタ２６のドレイン電極５４から読み出された電荷が水平走査部３２を介して信号処理回路３３に出力される。信号処理回路３３では電気信号を増幅した後のオリジナル画像信号Ｓorgが図１に示した画像処理装置１４などに出力される。この例では、人体の手や足などの組織内を透過したＸ線がＦＰＤ４００に分割投影され、このＦＰＤ４００内ではＸ線画像が直接電気信号（オリジナル画像信号）Ｓorgに変換されて出力される。このオリジナル画像信号Ｓorgは非常に鮮鋭性の高いものである。
【００６９】
図７は、半導体Ｘ線検出素子４１のセル構造例を示す断面図である。この半導体Ｘ線検出素子４１は図７に示すガラス基板（誘電基板）５０上に基板電極４３、画素電極４６および絶縁層｛（ＳｉＯ₂）などの誘電体層｝４４がそれぞれ被着形成されてコンデンサ（容量：Ｃ）２４が構成される。このコンデンサ２４によって画素電極４６で受けたＸ線光子による電荷が蓄積される。このために、コンデンサ２４も画素電極４６毎に設けられている。
【００７０】
また、コンデンサ２４に隣接してトランジスタ２６が設けられる。コンデンサ２４に蓄積された電荷はトランジスタ２６によって読み出し制御される。トランジスタ２６は図示するようにゲート電極５２、ドレイン電極５４およびソース電極５６がそれぞれ被着形成されて構成されるものであり、ソース電極５６はコンデンサ２４の画素電極４６に接続される。
【００７１】
コンデンサ２４およびスイッチング用トランジスタ２６の上面には所定の厚みを有する電荷生成部２２が設けられる。この電荷生成部２２を構成する光導電層５７としてＸ線吸収率が高く、光導電性を有する無機化合物が用いられる。この例では光導電層５７として膜厚が５００μｍ程度のアモルファスセレンなどが使用される。アモルファスセレンはコンデンサ２４およびトランジスタ２６の上面に蒸着される。
【００７２】
この光導電層（アモルファスセレン層）５７の上面にはさらに誘電層５８と電界発生用の電極としての表面電極６０がそれぞれ被着形成される。このときの誘電層５８には厚さ０．５〜９μｍ程度のポリエチレンテレフタレート樹脂などが用いられる。ガラス基板５０には厚みが０．５μｍ〜２ｃｍ程度の樹脂部材を用いてもよい。
【００７３】
この半導体Ｘ線検出素子４１では、光導電層５７に入射したＸ線光子が直接電気信号に変換される。この電気信号はＸ線照射により光導電層５７内に発生した電子・ホールペアによるものである。この電子・ホールペアに所定の電界をかけると、電荷分離が行われる。この際の電界は電源５９から表面電極６０と基板電極４３とに印加された所定電位によって生ずる。この場合に、表面電極６０には０Ｖ（接地線電位）で基板電極４３には負の電圧（例えば−１２００Ｖ）を印加する。表面電極６０を０Ｖとしたのは、被写体３０への感電防止のためである。この電界によって集められた電荷がコンデンサ２４に蓄積され、この電荷をスイッチングトランジスタ２６によってコンデンサ２４から読み出すことにより放射線画像（Ｘ線画像）データＤinが得られる。
【００７４】
このように記録読み取り装置３にＦＰＤ４００を用いた場合には、図１に示した光ビーム発生部５、走査器６、反射鏡７、集光体８、フィルタ９、フォトマル１０、電流／電圧変換器１１、増幅器１２、読み取りゲイン調整回路１８及び記録電圧制御装置１９などが不要になるだけでなく、非常に鮮鋭性の高い放射線画像データＤinに基づいて画像処理装置１４で分割境界線認識処理を行うことができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の分割境界線認識方法によれば、記録媒体の半導体Ｘ線検出素子から得られる放射線画像を画像中心近傍から画像端方向へ順に走査し、２本の近接した画素列の組の特徴量と予め設定された基準量とを比較し、その基準量を満たす場合に、その画素列の組を分割境界線の候補として抽出し、半導体Ｘ線検出素子から得られた放射線画像の画像中心に最も近い画素列の組を分割境界線として認識するものである。
【００７６】
この構成によって、被写体に埋め込まれた放射線の吸収率が高い支持具などを分割境界線と誤ることなく、各々の画像領域を画定するための真の分割境界線を認識することができる。しかも、非常に鮮鋭性の高い放射線画像データに基づいて分割境界線認識処理を行うことができる。これにより、放射線画像処理システムに対して、１枚の記録媒体に複数記録された被写体の放射線画像の各々の画像領域を自動認識させ、被写体の手や足などの局部的な放射線画像の階調処理などを信頼性良く実行させることができる。
【００７７】
本発明の第２の分割境界線認識方法によれば、半導体Ｘ線検出素子から得られる放射線画像を画像中心近傍から画像端方向へ順に走査し、１本の画素列の特徴量と予め設定された基準量とを比較し、その基準量を満たす場合には、その画素列を分割境界線の候補として抽出し、半導体Ｘ線検出素子から得られた放射線画像の画像中心に最も近い画素列を分割境界線として認識するものである。
【００７８】
この構成によって、被写体に埋め込まれた放射線の吸収率が高い支持具などを分割境界線と誤ることなく、各々の画像領域を画定するための真の分割境界線を認識することができる。しかも、非常に鮮鋭性の高い放射線画像データに基づいて分割境界線認識処理を行うことができる。これにより、第１の分割境界線認識方法と同様にして、被写体の手や足などの局部的な放射線画像の階調処理などを信頼性良く実行させることができる。
【００７９】
この発明は被写体の局部的なＸ線画像が半導体Ｘ線検出素子から成る１枚の記録媒体に複数記録された各々の画像領域を自動認識して各種画像処理を実行する放射線画像処理システムなどに適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】各実施形態としての分割境界線認識方法を適用する放射線画像処理システム１００の構成例を示すブロック図である。
【図２】各実施形態としての分割境界線認識方法による処理例を示すフローチャートである。
【図３】Ａは、第１の実施形態としての分割境界線認識方法に係る放射線画像例、Ｂは、その輝度信号の差分値例を示す図である。
【図４】Ａは、第２の実施形態としての分割境界線認識方法に係る境界線未露光時の放射線画像例、Ｂは、その輝度信号の信号値例を示す図である。
【図５】Ａは、その境界線多重露光時の放射線画像例、Ｂは、その輝度信号の信号値例を示す図である。
【図６】他の実施例の記録読み取り装置３に使用するフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）４００の構成例を示す回路図である。
【図７】半導体Ｘ線検出素子４１のセル構造例を示す断面図である。
【図８】従来方式の分割境界線認識方法に係る分割撮影板４の構成例を示す斜視図である。
【図９】Ａ、Ｂはその分割撮影板４の使用例を示す平面図である。
【図１０】従来方式の分割境界線認識方法に係る放射線画像９０とその輝度信号の信号レベル９４との関係例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・放射線発生源、３・・・記録読み取り装置、４・・・分割撮影板、１４・・・画像処理装置、１５・・・ＣＰＵ、１７・・・プリンタ、２０・・・遮光板、４０・・・放射線画像変換パネル、４１・・・半導体Ｘ線検出素子、１００・・・放射線画像処理システム、４００・・・フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）

Claims (6)

1. 半導体Ｘ線検出素子から成る１枚の記録媒体が複数の被照射領域に分割され、該被照射領域毎に放射線撮影された被写体の放射線画像に関して、該放射線画像を画素単位に記録した記録媒体の各々の画像領域を画定するための分割境界線を認識する分割境界線認識方法において、
   前記記録媒体の半導体Ｘ線検出素子から得られる放射線画像を画像中心近傍から画像端方向へ順に走査し、
   前記走査の方向と略直交する２本の近接した略平行な画素列の組について、該画素列の組の特徴量を抽出し、
   前記画素列の組の特徴量と予め設定された基準量とを比較し、
   前記基準量を満たす分割境界線の候補となる画素列の組を抽出すると共に、それらの画素列の組のうち、
   前記半導体Ｘ線検出素子から得られた放射線画像の画像中心に最も近い画素列の組を分割境界線として認識することを特徴とする分割境界線認識方法。
2. 前記半導体Ｘ線検出素子から得られる放射線画像の画素列の各々の画素を輝度信号で示したとき、
   前記画素列について、各々の画素の輝度信号の信号値の平均値を求め、前記画素列の組の間で前記平均値の差の絶対値を求め、
   前記絶対値が予め設定された所定の閾値を越える画素列の組のうち、
   前記放射線画像の画像中心に最も近い画素列の組を分割境界線として認識することを特徴とする請求項１記載の分割境界線認識方法。
3. 半導体Ｘ線検出素子から成る１枚の記録媒体が複数の被照射領域に分割され、該被照射領域毎に放射線撮影された被写体の放射線画像に関して、該放射線画像を画素単位に記録した記録媒体の各々の画像領域を画定するための分割境界線を認識する分割境界線認識方法において、
   前記記録媒体の半導体Ｘ線検出素子から得られる放射線画像を画像中心近傍から画像端方向へ順に走査し、
   前記走査の方向と略直交する画素列について該画素列の特徴量を抽出し、
   前記画素列の特徴量と予め設定された基準量とを比較し、
   前記基準量を満たす分割境界線の候補となる画素列を抽出すると共に、それらの画素列のうち、
   前記半導体Ｘ線検出素子から得られた放射線画像の画像中心に最も近い画素列を分割境界線として認識することを特徴とする分割境界線認識方法。
4. 前記半導体Ｘ線検出素子から得られる放射線画像の画素列に含まれる各々の画素の信号値の平均値Ａを求め、
   前記平均値Ａが予め設定された第１の閾値以上であって、
   前記放射線画像の画像中心に最も近い画素列を分割境界線として認識することを特徴とする請求項３記載の分割境界線認識方法。
5. 前記半導体Ｘ線検出素子から得られる放射線画像の画素列に含まれる各々の画素を信号値の平均値Ａを求め、
   前記平均値Ａが予め設定された第２の閾値以下であって、
   前記放射線画像の画像中心に最も近い画素列を分割境界線として認識することを特徴とする請求項３記載の分割境界線認識方法。
6. 前記半導体Ｘ線検出素子から得られる放射線画像を記録した記録媒体の画素数を縮小し、
   前記縮小された放射線画像から分割境界線を認識することを特徴とする請求項１乃至５記載のいずれかの分割境界線認識方法。

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