JP4154081B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及び記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ディジタル画像を複数の画素で構成される平面センサにより収集する際に欠陥画素補正やピクセルゲイン補正の画像補正技術に関し、X線等の放射線撮影に用いて好適な、画像処理装置、画像処理方法、及び記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より例えば、増感紙とX線写真フィルムを組み合わせて用いるフィルムスクリーンシステムにより、医療診断を目的とするX線撮影がよく行われている。上記のシステムでは、被写体を通過したX線(被写体の内部情報を含む)を、増感紙によって該X線の強度に比例した可視光に変換し、その可視光によってX線写真フィルムを感光させることで、X線画像をX線写真フィルム上に形成するようになされている。
【0003】
また、近年では、X線を蛍光体によって該X線の強度に比例した可視光に変換し、その可視光を複数の画素で構成される平面センサを用いて電気信号に変換し、そのアナログ的な電気信号をアナログ/ディジタル(A/D)変換器によってディジタル化することで、X線ディジタル画像を得るX線ディジタル撮影装置が使用されはじめている。
X線ディジタル撮影装置では、平面センサを構成する各画素のそれぞれでは感度のばらつきがあることにより、これを補正する手段としてのピクセルゲイン補正が行われるのが一般的である。
また、平面センサには、各画素の感度のばらつきに加えて、平面センサの工場出荷時に欠陥画素として指定された欠陥画素等の初期欠陥画素が多々存在する。このため、X線ディジタル撮影装置では、その初期欠陥画素を修正(補正)することが一般的に行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようなピクセルゲイン補正を行うためには、その補正に用いるピクセルゲイン情報を、通常の撮影に先立って行う画像校正(補正)用の情報収集のためのキャリブレーション撮影によって収集する必要がある。
しかしながら、平面センサには、上述したように工場出荷時に欠陥画素として指定されている初期欠陥画素が多々存在しており、このような平面センサによりキャリブレーション撮影して得られたピクセルゲイン情報を用いて、ピクセルゲイン補正を行ったとしても、初期欠陥画素についての補正結果は正しい画素値を示すことはない。すなわち、従来では、ピクセルゲイン補正を行ったとしても、初期欠陥画素については、その画素値を正しく補正することができなかった。
【0005】
また、平面センサの欠陥画素については、工場出荷時に欠陥画素と認められたものが、その後全く増加しないことが望ましいが、出荷先のユーザ側において、ユーザが平面センサを利用している最中に増加する欠陥画素がある。サービスやメンテナンスの点、画質向上の点からいっても、このような増加欠陥画素についても、確実に抽出して補正の対象とする必要がある。
しかしながら、従来では、工場出荷時に認められた初期欠陥画素については補正されるが、ユーザの利用中に増加した欠陥画素については補正対象とならず、この結果、出力画像の画質が劣化してしまっていた。
【0006】
さらに、従来では、ピクセルゲイン情報と欠陥画素情報は別々に管理されており、ピクセルゲイン情報のみでは、ユーザが平面センサを利用中に発生している最中に発生した欠陥画素を取得することができなかった。すなわち、従来では、ピクセルゲイン情報と欠陥画素情報の2つの情報が揃わなければ、上記の欠陥画素を収集することができなかった。
【0007】
そこで、本発明は、上記の欠点を除去するために成されたもので、確実な画像補正を行うことで、撮影画像の画質向上を図った画像処理装置、画像処理方法、及び記録媒体を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、欠陥画素補正された画像情報を取得する取得手段と、上記欠陥画素補正された画像情報を積算するピクセルゲイン情報加算手段と、上記積算された画像情報を、ピクセルゲイン情報として収集する収集手段とを備えることを特徴とする。
【0009】
また、本発明の画像処理方法は、欠陥画素補正された画像情報を取得する取得ステップと、上記欠陥画素補正された画像情報を積算するピクセルゲイン情報加算ステップと、上記積算された画像情報を、ピクセルゲイン情報として収集する収集ステップとを含むことを特徴とする。
【0010】
また、本発明の記録媒体は、欠陥画素補正された画像情報を取得する取得ステップと、上記欠陥画素補正された画像情報を積算するピクセルゲイン情報加算ステップと、上記積算された画像情報を、ピクセルゲイン情報として収集する収集ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0023】
本発明は、例えば、図1に示すようなX線画像撮影装置100に適用される。このX線画像撮影装置100は、X線を発生するX線管球101と、X線管球101のX線絞り102と、X線管球101からのX線が入射する個体撮像素子(平面センサ)107と、X線管球101と個体撮像素子107の間に設けられたグリッド104及びシンチレータ106と、個体撮像素子107の出力をディジタル画像信号として出力するA/D変換器108と、A/D変換器108からのディジタル画像信号に対して種々の処理を行って画面表示出力等を行う画像読取部109と、X線管球101でのX線の発生を制御するX線発生制御部126とを備えている。
【0024】
画像読取部109は、個体撮像素子107及びX線発生制御部126等の動作制御や後述する画像補正処理を含む種々の処理を実行する画像読取制御部110と、種々のデータ等が記憶され作業用としても用いられるRAM111と、本装置で実行される種々の処理プログラム等が格納されるROM112と、外部ネットワーク(ここでは「LAN」とする)とのインターフェース部であるLAN/IF113と、外部可搬媒体記録装置とのインターフェース部であるDISK/IF114と、不揮発性RAMであるNVRAM115と、ハードディスク等の不揮発性記憶部116と、ユーザインターフェース(IF)部117と、ROM112の処理プログラムを実行する等して装置全体の動作制御を司るCPU118とが、バス119を介して接続され、互いにデータ授受する構成としている。また、画像読取部109には、曝射ボタン125が設けられており、この曝射ボタン125の出力は、画像読取制御部110が曝射許可スイッチ124を切り替え制御することでX線発生制御部126に供給されるようになされている。
また、ユーザIF部117には、CRT等のディスプレイ120や、キーボード及びマウス等の操作部121が接続されている。
【0025】
[X線画像撮影装置100の一連の動作]
【0026】
先ず、操作者は、撮影する被写体103を、固体撮像素子107とX線管球101の間に配置する。
次に、操作者は、撮影する為の準備を操作部121を用いて行う。例えば、被写体103の撮影部位を操作部121により選択する。この操作情報は、ユーザインターフェース117を介して画像読取部109内に取り込まれる。
【0027】
上述のような操作者による撮影準備が終了すると、画像読取部109において、画像読取制御部110は、固体撮像素子駆動制御信号を用いて固体撮像素子107に電圧を加えることで、固体撮像素子107が、被写体103の画像入力がいつ有っても良い状態(X線管球102からのX線を画像化できる状態)となるように準備する。
【0028】
次に、操作者は、被写体103の撮影したい目的の部位が撮影領域に入るように、操作部121の絞り指示部(図示せず)を用いて絞り量を調節する。この絞り量の調節情報は、ユーザインターフェース117を介して画像読取部109内に取り込まれる。
【0029】
画像読取部109において、画像読取制御部110は、ユーザインターフェース117からの絞り量調節情報に基づいた絞り信号2を、X線発生制御部126に供給する。
X線発生制御部126は、画像読取制御部110からの絞り信号2に基づいた絞り信号3をX線絞り102に供給する。これによりX線絞り102が開閉する。
【0030】
ここで、X線絞り102は、矩形であり。上下方向、左右方向の両者のそれぞれの開閉量が、X線発生制御部126からの絞り信号3によって調節可能になされている。また、操作者から指示された被写体103の部位に対する、X線絞り102による適切な照射は、ランプ光により調節できるようになされている。
【0031】
次に、操作者は、曝射ボタン125を操作する。この曝射ボタン125は、X線管球101でX線を発生させるトリガとなるものであり、操作者から操作(ボタン押下)されることで曝射信号1を発生する。
曝射ボタン125から発生した曝射信号1は、画像読取部109内の画像読取制御部110へ一旦供給される。
これを受けた画像読取制御部110は、固体撮像素子107がX線管球101からのX線を受けると画像化できる状態となっているか否かを、個体撮像素子107が発生する駆動通知信号の状態で確認した後、曝射許可信号を曝射許可スイッチ124に対して発生する。この曝射許可信号は、曝射許可スイッチ124をオンにして、曝射ボタン125から発生された曝射信号1を、X線発生制御部126に対する曝射信号2に導通させる。
尚、曝射信号は、曝射ボタン125のセカンドスイッチと呼ばれるスイッチを用いることとする。
【0032】
X線発生制御部126は、上述のようにして発生された曝射信号2に従って、X線管球101のX線発生の準備が整い次第、曝射信号3をX線管球101に対して発生する。これにより、X線管球101からX線が発生する。
【0033】
一方、上述のような曝射を受けた後、X線管球101のX線は、被写体103、グリッド104、及びシンチレータ106を順次透過して、被写体103の透過光像として固体撮像素子107の撮像面上に結像され、個体撮像素子107での光電変換により、画像信号として個体撮像素子107から出力される。
A/D変換器108は、個体撮像素子107の出力である画像信号をディジタル化して、それをディジタル画像信号として画像読取部109に供給する。
【0034】
画像読取部109は、A/D変換器108からのディジタル画像信号を一旦RAM111上に展開し、画像読取制御部110により後述する画像補正処理を含む様々な処理を施して、それをディスプレイ120にて画面表示したり、フィルム上に出力したりする。このような動作制御は、CPU118により行われる。
【0035】
[X線画像撮影装置100での画像補正処理構成]
【0036】
まず、X線画像撮影装置100では、例えば、キャリブレーション撮影が行われる。
このキャリブレーション撮影とは、通常撮影に先立って行う画像校正(補正)用の情報収集の為の操作を行うことで、通常撮影時の画像(以下、「撮影生画像」と言う)に対してピクセルゲイン補正を行う為のピクセルゲイン情報を収集することと、欠陥画素の位置情報を収集することとの作業(以下、「キャリブレーション作業」と言う)が行われる撮影方式である。
また、キャリブレーション撮影では、撮影が複数回行うようになっており、これにより平均的な情報を収集することができるようになされている。このとき、1回のキャリブレーション作業で何回の撮影を繰り返すかは、予め設定するとも可能であるし、また、操作者が撮影を繰り返していきながら、希望の撮影を最後の撮影とすることもできるようになされている。
したがって、画像補正処理に用いるピクセルゲイン情報や欠陥画素位置情報を収集するために、撮影する前段階の処理(実際の撮影直前の処理)として、何も被写体を置かない状態で、個体撮像素子(以下、「平面センサ」と言う)107の撮像面(センサ面)上の、例えば、中央256×256画素の出力が、4096階調中、およそ2048階調あたりになるような撮影を行う。この撮影により得られた画像情報(以下、「暗電流画像情報」と言う)は、自動的に収集される。
【0037】
そこで、画像読取制御部110は、例えば、図2に示すような画像補正部200を備えている。
画像補正部200は、上記図2に示すように、通常の撮影動作によって得られた撮影生画像情報から該撮影直前に収集された暗電流画像情報を減算する暗電流減算部201と、予め工場出荷時等に収集された初期欠陥位置情報を用いて暗電流減算部201からの画像情報に対して欠陥補正処理を行う初期欠陥補正部202と、初期欠陥補正部202にて得られた初期欠陥補正画像の適切さをチェックする画像チェック部203と、画像チェック部203でのチェック結果に基づいて初期欠陥補正部202にて得られた撮影毎の初期欠陥補正画像を積算するピクセルゲイン情報加算部205と、ピクセルゲイン情報加算部205での処理中における情報を一時記憶するためのピクセルゲイン情報一時記憶部206と、ピクセルゲイン情報加算部205での処理結果を保存するためのピクセルゲイン情報保持部207とを備えている。
また、画像補正部200は、初期欠陥補正部202にて得られた初期欠陥補正画像情報を用いてユーザ先で増加した欠陥画素の位置情報を抽出する欠陥位置抽出部204と、欠陥位置抽出部204にて得られた撮影毎の欠陥画素位置情報を合成する欠陥位置合成部208と、欠陥位置合成部208での処理中における情報を一時記憶するための欠陥位置情報一時記憶部209と、欠陥位置合成部208での処理結果を保存するための増加欠陥位置情報保持部212と、欠陥位置合成部208にて得られた増加欠陥画素と上記初期欠陥位置情報を合成する初期欠陥位置合成部210と、初期欠陥位置合成部210での処理結果を保存するための欠陥位置情報保持部211とを備えている。
尚、上述した各記憶部及び保持部としては、例えば、不揮発性記憶部116(上記図1参照)が用いられる。
【0038】
上述のような画像補正部200において、まず、暗電流減算部201は、撮影生画像情報から暗電流画像情報を減算することで暗電流補正処理を行う。
初期欠陥補正部202は、暗電流減算部201にて得られた画像情報に対して、予め工場出荷時等で収集された初期欠陥位置情報を用いた欠陥画素補正処理を行う。この補正処理に結果得られた画像を「初期欠陥補正画像」と言う。
【0039】
画像チェック部203は、初期欠陥補正部202からの初期欠陥補正画像情報を用いて、平面センサ107中央の出力が4096階調中、およそ2048階調あたりになるようになっているか否かを判定する。
ここでの平面センサ107は、2688×2688画素(ピクセル)としており、画像チェック部203は、平面センサ107の中央の256×256画素部分の画素平均値によって、キャリブレーション撮影でのX線量が適切が否かを判定する。例えば、センサ中央部分の画素平均値が、1500以上、2500未満の場合、キャリブレーション撮影でのX線量が適切と判断し、それ以外の場合は不適切と判断する。
画像チェック部203にて、キャリブレーション撮影でのX線量が不適切と判断された場合、このときの撮影はキャンセルされ、再度撮影をやり直す旨が、ユーザインタフェース部117を介してディスプレイ120等に与えられる。これにより、操作者は、再度撮影を認識し、再びキャリブレーション撮影を行う。
【0040】
画像チェック部203にて、キャリブレーション撮影でのX線量が適切と判断された場合、ピクセルゲイン情報加算部205は、初期欠陥補正部202からの撮影毎の初期欠陥補正画像情報の積算を行う。
【0041】
具体的にはまず、キャリブレーション作業中の初めての撮影である場合は、初期欠陥補正部202から受け取った初期欠陥補正画像を、そのままピクセルゲイン情報として一旦ピクセルゲイン情報一時記億部206へ記憶する。
【0042】
また、キャリブレーション作業中の初めての撮影でない場合、すなわち2回目以降の撮影である場合は、ピクセルゲイン情報一時記憶部206に記憶されている情報と、初期欠陥補正部202から受け取った初期欠陥補正画像とを、各画素毎に加算して、その加算結果を再びピクセルゲイン情報一時記憶部206へ記憶する。
【0043】
また、キャリブレーション作業中の最後の撮影である場合は、ピクセルゲイン情報一時記憶部206に記憶されている情報と、初期欠陥補正部202から受け取った初期欠陥補正画像とを、各画素毎に加算して、その加算結果を撮影回数で除算することで、ピクセルゲイン情報の平均値を算出する。そして、その算出結果を、ピクセルゲイン情報保持部207へ記憶する。
【0044】
尚、キャリブレーション撮影が1回の場合には、そのときにピクセルゲイン情報一時記憶部206へ一旦収集されたピクセルゲイン情報が、そのままピクセルゲイン情報保持部207へと渡されることと同等の扱いとなる。
また、通常撮影の際にはピクセルゲイン情報保持部207内の情報が必要となるので、ピクセルゲイン情報保持部207としては不揮発性記憶媒体を用いている。
【0045】
一方、初期欠陥補正部202にて得られた初期欠陥補正画像は、欠陥位置抽出部204にも供給される。この欠陥位置抽出部204に供給される初期欠陥補正画像は、予め工場出荷時の際に調べられた欠陥画像(初期欠陥画像)に関しては補正された状態である。
そこで、欠陥位置抽出部204は、ユーザ先で増えた欠陥画素の位置情報を抽出する。このための欠陥抽出アルゴリズムについての詳細は後述する。
【0046】
欠陥位置合成部208は、欠陥位置抽出部204にて得られた撮影毎の欠陥画素位置情報を合成する。
【0047】
具体的にはまず、キャリブレーション作業中の初めての撮影である場合は、欠陥位置抽出部204からの欠陥画素位置情報を、そのまま一時欠陥画素情報として欠陥位置情報一時記億部209へ一旦記憶する。
ここで、欠陥位置情報一時記憶部209には、各画素に対して欠陥画素である判定された回数を記憶できる機構(以下、「判定回数記憶機構」と言う)を有し、欠陥画素と判定された画素に対しては、その判定回数に”1”が加算されるようになされている。したがって、この場合に欠陥画素と判定された画素には、”1”が設定される。
【0048】
また、キャリブレーション作業中の初めての撮影でない場合、すなわち2回目以降の撮影である場合は、欠陥位置情報一時記憶部209に記憶されている情報と、欠陥位置抽出部204からの欠陥画素位置情報とを合成し、その合成結果を再び欠陥位置情報一時記憶部209へ記憶する。このとき、欠陥位置情報一時記憶部209において、上述した判定回数記憶機構により、欠陥画素と判定された画素に対しては、その判定回数に”1”が加算される。
【0049】
また、キャリブレーション作業中の最後の撮影である場合は、欠陥位置情報一時記憶部209に記憶されている情報と、欠陥位置抽出部204からの欠陥画素位置情報とを合成し、その合成結果を増加欠陥画素位置情報として、増加欠陥位置情報保持部212へ記憶すると共に、初期欠陥位置合成部211へ供給する。このとき、上述した判定回数記憶機構により、欠陥画素と判定された画素に対して、その判定回数に”1”が加算された後、その加算結果が予め設定された欠陥判定回数を超える場合のみ、その画素を欠陥画素として扱うようにする。例えば、一般には、キャリブレーション撮影は4回ほど行うため、このような場合の欠陥判定回数は、撮影回数の半分の値である”2”を設定する(小数点以下は切り捨てる)。したがって、この場合には、2回を超える、3回若しくは4回、欠陥画素と判定された画素が欠陥画素と確定される。
初期欠陥位置合成部211は、予め工場出荷時等で収集された初期欠陥位置情報と、欠陥位置合成部208からの増加欠陥画素位置情報とを合成し、その合成結果を欠陥位置情報保持部211へ記憶する。
【0050】
尚、キャリブレーション撮影が1回で、画素の判定回数が”0”の場合、収集された欠陥位置情報がそのまま欠陥位置情報保持部211へと渡されることと同等の扱いとなる。
【0051】
上述のようにして、ピクセルゲイン情報保持部207に保持されたピクセルゲイン情報、及び欠陥位置情報保持部211に保持された欠陥画素位置情報は、後述する通常撮影時でのピクセルゲイン補正処理及び欠陥画素補正処理に用いられる。
【0052】
[欠陥位置抽出部204にて実行される欠陥画素位置抽出アルゴリズム]
【0053】
ここでの欠陥画素位置抽出アルゴリズムは、以下に説明する方法(1)〜(3)というような複数のアルゴリズムの選択が可能となっており、これらのアルゴリズムから選択されたものが予めX線画像撮影装置100に対して設定されるようになされている。
また、ここでの欠陥画素位置抽出アルゴリズムは、例えば、工場出荷時に、初期欠陥画素位置情報を得る際にも利用可能なようになされている。
【0054】
(方法1)
本アルゴリズムは、図3の概念図、及び図4のフローチャートにより示される。
【0055】
先ず、センサ面上の領域の左上を対象画素Pijの開始画素とする(ステップS301)。
次に、初期欠陥補正部202にて得られた初期欠陥画素補正画像から、全画素の平均A及び標準偏差σを算出すると共に、この標準偏差σに予め指定された倍率Nを積算する(ステップS302)。
次に、対象画素Pijと全画素平均Aの差の絶対値が、上記積算結果より大きいか否かを判別する(ステップS303)。
この判別の結果、”絶対値>積算結果”の場合には、対象画素Pijを欠陥画素と確定する(ステップS304)。その後、次のステップS305へと進む。
一方、”絶対値>積算結果”でない場合には、そのままステップS305へと進む。
ステップS305では、センサ面上の領域の全ての画素に対して、ステップS303からの処理を実行し終えたか否かを判別し、未だ終了していない場合には対象画素Pijを次の画素へと進めて(ステップS306)、ステップS303へと戻り、以降の処理ステップを繰り返し実行する。そして、センサ面上の領域の全ての画素に対して、ステップS303からの処理を実行し終えたときに、本処理終了となる。
【0056】
すなわち、本アルゴリズムでは、
|Pij−A(全画素)|>σ(全画素)×N
Pij :対象画素
A(全画素):全画素平均
σ(全画素):全画素標準偏差
N :指定倍率
なる関係にある対象画素Pijを欠陥画素と判定する。
尚、X線撮影の際に画像シェーディングが存在するときは、該シェーディングのために、欠陥画素ではないのに出力値が少なくなり、欠陥画素として判断される場合がある。このため、本アルゴリズムは、演算時間が高速な、シェーディングの少ない場合等に利用するのが好ましい。
【0057】
(方法2)
本アルゴリズムは、図5の概念図、及び図6のフローチャートにより示される。
まず、上述した(方法1)では、センサ面上の全画素の平均A及び標準偏差σに基づいて、欠陥画素の判定を行っているが、本アルゴリズムでは、対象画素Pijの近傍、例えば、その周囲256×256画素の平均及び標準偏差に基づいて、欠陥画素の判定を行う。
【0058】
すなわち、先ず、センサ面上の領域の左上を対象画素Pijの開始画素とする(ステップS311)。
次に、初期欠陥補正部202にて得られた初期欠陥補正画像から、対象画素Pijの近傍256×256画素の平均A及び標準偏差σijを算出すると共に、この標準偏差σijに予め指定された倍率Nを積算する(ステップS312)。
次に、対象画素Pijと、対象画素Pijの近傍256×256画素の全画素平均Aijとの差の絶対値が、上記積算結果より大きいか否かを判別する(ステップS313)。
この判別の結果、”絶対値>積算結果”の場合には、対象画素Pijを欠陥画素と確定する(ステップS314)。その後、次のステップS315へと進む。
一方、”絶対値>積算結果”でない場合には、そのままステップS315へと進む。
ステップS315では、センサ面上の領域の全ての画素に対して、ステップS312からの処理を実行し終えたか否かを判別し、未だ終了していない場合には対象画素Pijを次の画素へと進めて(ステップS316)、ステップS312へと戻り、以降の処理ステップを繰り返し実行する。そして、センサ面上の領域の全ての画素に対して、ステップS312からの処理を実行し終えたときに、本処理終了となる。
【0059】
上述のような本アルゴリズムによれば、X線撮影によるシェーディングによる影響が少なくなり、より正確な欠陥画素の判定を行うことができる。
尚、例えば、図7に示すように、平面センサからの画像読み出しのAD変換器が複数ある場合は、AD変換器のばらつきが大きいことがある。この場合、2つのAD変換器にまたがるように近傍矩形領域をとった場合、例えば、AD変換器の出力が小さいと、それが原因で誤って欠陥画素として判定される場合がある。このため、本アルゴリズムは、利用している平面センサが小さいセンサであり、AD変換器が1つしかない場合等に利用するのが好ましい。
【0060】
(方法3)
本アルゴリズムは、図7の概念図、及び図8のフローチャートにより示される。
本アルゴリズムでは、平面センサ107からの画像読み出しのAD変換器108に従ってセンサ面の領域の横方向をバンドで区切り、且つ縦方向をも、X線シェーディング特性をよりなくすようにバンドで区切りる。このようにして、センサ面上の領域を縦横で碁盤状に区切り、対象画素Pijが存在する矩形領域内を対象として、上述した(方法1)のアルゴリズムを実行する。
【0061】
すなわち、先ず、センサ面上の領域の左上の区切られた矩形領域を対象矩形領域とする(ステップS321)。
次に、上記対象矩形領域の左上を対象画素Pijの開始画素とする(ステップS322)。
次に、初期欠陥補正部202にて得られた初期欠陥補正画像から、上記対象矩形領域の平均A及び標準偏差σijを算出すると共に、この標準偏差σijに予め指定された倍率Nを積算する(ステップS323)。
次に、対象画素Pijと全画素平均Aとの差の絶対値が、上記積算結果より大きいか否かを判別する(ステップS324)。
この判別の結果、”絶対値>積算結果”の場合には、対象画素Pijを欠陥画素と確定する(ステップS325)。その後、次のステップS326へと進む。
一方、”絶対値>積算結果”でない場合には、そのままステップS326へと進む。
ステップS326では、上記対象矩形領域の全ての画素に対して、ステップS324からの処理を実行し終えたか否かを判別し、未だ終了していない場合には対象画素Pijを次の画素へと進めて(ステップS327)、ステップS324へと戻り、以降に処理ステップを繰り返し実行する。
上記対象矩形領域の全ての画素に対して、ステップS324からの処理を実行し終えると、上記対象矩形領域を次の矩形領域へと進める(ステップS328)。
そして、センサ領域の全ての矩形領域に対して、ステップS322からの処理を実行し終えたか否かを判別し(ステップS329)、未だ終了していない場合にはステップS322へと戻り、以降の処理ステップを繰り返し実行する。センサ領域の全ての矩形領域に対して、ステップS322からの処理を実行し終えたときに、本処理終了となる。
【0062】
上述のような本アルゴリズムによれば、AD変換器が複数ある場合でも、より正確な欠陥画素の判定を行うことができる。特に、面積の小さい平面センサが複数組み合わされて大きい平面センサを構成する場合でも、平面センサの組み合わせの境目を区切りとして、縦横でセンサ領域を区切ることで、より正確な欠陥画素の判定を行うことができる。
尚、本アルゴリズムでは、X線撮影によるシェーディングによる影響が少なくなり、且つAD変換器やセンサの組み合わせに従う必要もないため、構成を問わず、様々な構成に利用することが可能である。
【0063】
[X線量を変更しながらの欠陥画素位置抽出]
【0064】
まず、一般的に、平面センサより得られる画素の出力挙動は、全く出力されない画素や、常にディジタル的に大きい信号を出力する画素、また、中間値を出力する画素等があり、上述したようなディジタル階調4096中、2000階調あたりをねらった撮影では、平面センサの出力中に欠陥画素としての出力値が含まれてしまうケースがある。
【0065】
そこで、ここでは、図9のフローチャートに示すように、X線量(曝射線量)を様々に変更して、それぞれのX線量での上述したようなキャリブレーション撮影を行って、欠陥画素位置情報を収集する。
【0066】
すなわち、先ず、平面センサ107の中央の256×256画素の平均が500〜1000階調の範囲となるようなX線量での撮影回数(撮影許容回数)Nl(low)、1500〜2500階調の範囲となるようなX線量での撮影回数Nm(mid)、3000〜3500階調の範囲となるようなX線量での撮影回数Nh(high)をそれぞれ設定する(ステップS401)。
ここでは、Nl=4、Nm=4、Nh=4と設定しているため、平面センサ107の中央の256×256画素の平均が500〜1000階調の範囲となるようなX線量での撮影が4回行われ、1500〜2500階調の範囲となるようなX線量での撮影が4回行われ、3000〜3500階調の範囲となるようなX線量での撮影が4回行われることになる。
【0067】
次に、平面センサ107の中央の256×256画素の平均が500〜1000階調の範囲となるようなX線量での撮影により得られた画像情報に対して、上述したような欠陥画素位置の抽出を、Nlで示される回数分行う(ステップS402)。
次に、平面センサ107の中央の256×256画素の平均が1500〜2500階調の範囲となるようなX線量での撮影により得られた画像情報に対して、上述したような欠陥画素位置の抽出を、Nmで示される回数分を行う。このとき、ピクセルゲイン情報の収集をもNmで示される回数分行う(ステップS403)。
次に、平面センサ107の中央の256×256画素の平均が3000〜3500階調の範囲となるようなX線量での撮影により得られた画像情報に対して、上述したような欠陥画素位置の抽出を、Nhで示される回数分行う(ステップS404)。
【0068】
上述のステップS402〜S404での欠陥画素位置抽出は、利用するセンサ種類等の環境により、上述した(方法1)〜(方法3)のいずれの欠陥画素位置抽出アルゴリズムも利用できるが、重要な点は、曝射強度が違うため、より低い曝射線量で撮影した場合は、欠陥画素として比較的中間階調を維持する画素が、欠陥画素と全画素平均の差の絶対値が標準偏差に予め指定された倍率を積算した値より大きく外れるので、欠陥画素として捕捉できる点である。
したがって、上述のようにしてX線量を様々に変更しながら欠陥画素位置の抽出を行うことで、それぞれのX線量での撮影での平面センサ107の出力のばらつきから大きくはずれたものが欠陥画素と確定されることになるため、出力挙動が、全く出力されない画素や、常にディジタル的に大きい信号を出力する画素、また、中間値を出力する画素等に対しても、欠陥画素の判定を正確に行うことができる。
【0069】
尚、X線量がそれぞれの範囲以外の値となってしまった場合においては、その撮影は再撮影となる。
【0070】
[ピクセルゲイン補正処理及び欠陥画素補正処理構成]
【0071】
上記図2〜図8を用いて説明したようにして、欠陥画素位置情報及びピクセルゲイン情報を収集し終えると、通常撮影時において、それらの情報を用いたピクセルゲイン補正処理及び欠陥画素補正処理が行われる。
このため、上記図2に示した画像補正部200は、例えば、図10に示すような、ピクセルゲイン情報保持部207に保持されたピクセルゲイン情報を用いてピクセル補正処理を行うピクセルゲイン補正部221と、ピクセルゲイン補正部221の出力及び欠陥位置情報保持部211に保持された欠陥画素位置情報を用いて欠陥画素補正処理を行う欠陥画素補正部222を更に備えた構成としている。
【0072】
先ず、ピクセルゲイン補正部221は、通常撮影により得られた撮影生画像情報に対して、ピクセルゲイン情報保持部207のピクセルゲイン情報を用いたピクセル補正処理を行う。
ここでのピクセルゲイン補正処理とは、先ず、ピクセルゲイン情報を、画像の中央部が1.0近くとなるように、撮影生画像情報の画素(入力ピクセル)Pijを持って、
Nij=Pij/(画像中央部256×256画素の平均)
なる式により正規化して、正規化されたピクセルゲイン情報Nijを得る。
【0073】
そして、
Oij=Pij/Nij
なる式に示されるように、入力ピクセルPijを、その画素の正規化されたピクセルゲイン情報Nijで除算して、ピクセルゲインの補正された値(ピクセルゲイン補正値)Oijを得る。
【0074】
上記のピクセルゲイン補正値Oijは、計算結果が4095階調となるようにクリッピングされて、オーバフローしたものは4095階調となる。
ここでは、
Log(Oij)=Log(Pij)−Log(Nij)
なるLog演算式により、Logテーブルを通して、減算することで実施するようになされている。そして、この結果の出力値は、指数テーブルを用いて”Oij”に戻すようになされている。
【0075】
ここで、上述のようなピクセルゲイン補正処理を行う際、欠陥画素に関しては、上記の計算は全く意味の無い値を出力する。これは、入力される撮影生画像も、上述したようにしてピクセルゲイン情報保持部209に保持されるピクセルゲイン情報も、欠陥画素に関しては無意味な値であるためである。
しかしながら、ピクセルゲイン補正処理に引き続き実行される欠陥画素補正部222での欠陥画素補正処理により、欠陥画素部分に関して補正がなされるため、ピクセルゲインも、欠陥画素も補正された撮影画像を得ることができる。
例えば、欠陥画素補正部222は、ピクセルゲイン補正部221にて得られたピクセルゲイン補正処理後の画像情報に対して、欠陥位置情報保持部211の欠陥画素位置情報(ユーザ先で増加した欠陥画素位置情報を含む)により、欠陥画素の周囲の画素の平均値を該欠陥画素値に上書する、といった補正処理を行う。したがって、欠陥画素補正部222での欠陥画素補正処理後、最終的に得られる撮影画像は、ピクセルゲインも、欠陥画素も補正された高品位の画像となる。また、上述したピクセルゲイン情報は、ユーザ先で増加した欠陥画素を含んでいるため、ピクセルゲイン情報のみしか入手できない場合においても、本実施の形態での欠陥画素抽出処理を実行すれば、ユーザ先で増加した欠陥画素を確実に抽出することが可能であり、サービスの面からも都合が良い。
【0076】
尚、本実施の形態では、実施をより容易にするため、及び説明をより簡便にするために、ソフトウェアでの実現を示したが、これに限らずハードウェアにて実現することも可能である。この場合、より高速に処理を実行することができる。
【0077】
また、本実施の形態では、本発明をX線撮影に適用したが、これに限らず、他の撮影、例えば、可視光を用いた撮影等に適用することも可能である。
【0078】
また、本発明の目的は、上述した実施の形態のホスト及び端末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憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又は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だして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本実施の形態の機能を実現することとなり、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となる。
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、ROM、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等を用いることができる。
また、コンピュータが読みだしたプログラムコードを実行することにより、本実施の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動しているOS等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって本実施の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。
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拡張機能ボ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き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボ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又は全部を行い、その処理によって本実施の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。
【0079】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、例えば、X線ディジタル撮影装置のキャリブレーション撮影(通常撮影に先立って画像補正用の情報収集のための撮影)時において、工場出荷時等で予め分かっている初期欠陥画素位置(平面センサを構成する画素中の欠陥画素)情報を用いて、このときの撮影にて収集されたディジタル画像情報を補正(修正)し、その補正結果を元に、ピクセルゲイン情報を生成する。このピクセルゲイン情報は、初期欠陥画素が補正された状態での情報である。
一方、ユーザが平面センサを利用している最中等に増加する欠陥画素(増加欠陥画素)は、その画素値がそのままの出力値を保っているので、上記初期欠陥画素が補正された状態のピクセルゲイン情報から、どの画素が増加欠陥画素であるかを判定し抽出することが可能となる。すなわち、ピクセルゲイン情報のみで、増加欠陥画素位置情報を収集することが可能となる。
また、通常撮影時において、先に得られたピクセルゲイン情報を利用してピクセルゲイン補正を行い、その後、先に得られた増加欠陥画素を利用して欠陥画素補正を行うようにすれば、ピクセルゲイン補正時においては、補正データがユーザ先で増加した欠陥画素を含んでおり、それらの増加欠陥画素については補正されていなくても、その後の欠陥画素補正で補正されるため、撮影画像に欠陥画素により劣化が見られることはない。
よって、本発明によれば、確実な画像補正を行うことができ、撮影画像の画質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したX線画像撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図2】上記X線画像撮影装置の画像読取制御部の画像補正部の構成を示すブロック図である。
【図3】上記画像補正部において、欠陥画素位置抽出処理の一例(方法1)を説明するための図である。
【図4】上記欠陥画素位置抽出処理(方法1)を説明するためのフローチャートである。
【図5】上記画像補正部において、欠陥画素位置抽出処理の一例(方法2)を説明するための図である。
【図6】上記欠陥画素位置抽出処理(方法2)を説明するためのフローチャートである。
【図7】上記画像補正部において、欠陥画素位置抽出処理の一例(方法3)を説明するための図である。
【図8】上記欠陥画素位置抽出処理(方法3)を説明するためのフローチャートである。
【図9】上記画像補正部において、X線量を変更しながらの欠陥画素位置抽出処理を説明するためのフローチャートである。
【図10】上記画像補正部において、ピクセルゲイン補正処理及び欠陥画素補正処理の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
100 X画像撮影装置
118 CPU
110 画像読取制御部
200 画像補正部
201 暗電流減算部
202 初期欠陥補正部
203 画像チェック部
204 欠陥位置抽出部
205 ピクセルゲイン情報加算部
206 ピクセルゲイン情報一時記憶部
207 ピクセルゲイン情報保持部
208 欠陥位置合成部
209 欠陥位置情報一時記憶部
210 初期欠陥位置合成部
211 欠陥位置情報保持部
212 増加欠陥位置情報保持部
221 ピクセルゲイン補正部
222 欠陥画素補正部
Claims (5)
- 欠陥画素補正された画像情報を取得する取得手段と、
上記欠陥画素補正された画像情報を積算するピクセルゲイン情報加算手段と、
上記積算された画像情報を、ピクセルゲイン情報として収集する収集手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 上記画像情報は、放射線撮影により得られた画像情報をディジタル化した情報であることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 欠陥画素補正された画像情報を取得する取得ステップと、
上記欠陥画素補正された画像情報を積算するピクセルゲイン情報加算ステップと、
上記積算された画像情報を、ピクセルゲイン情報として収集する収集ステップとを含むことを特徴とする画像処理方法。 - 上記画像情報は、放射線撮影により得られた画像情報をディジタル化した情報であることを特徴とする請求項3記載の画像処理方法。
- 欠陥画素補正された画像情報を取得する取得ステップと、
上記欠陥画素補正された画像情報を積算するピクセルゲイン情報加算ステップと、
上記積算された画像情報を、ピクセルゲイン情報として収集する収集ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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