JP4497615B2

JP4497615B2 - 画像処理装置、補正方法及び記録媒体

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Publication number: JP4497615B2
Application number: JP2000004545A
Authority: JP
Inventors: 修辻井
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2000-01-13
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2020-01-13
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば、Ｘ線フラットパネルセンサ等の被写体画像を検出する検出手段から出力される画像用データの処理を行うための画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ある種の蛍光体に放射線（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蛍光体中に蓄積され、この蛍光体に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て蛍光体が輝尽発光を示すことが知られており、このような性質を示す蛍光体は蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）呼ばれる。この蓄積性蛍光体を利用して、人体等の被写体の放射線画像情報を一旦蓄積性蛍光体のシートに記録し、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生ぜしめ、得られた輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づき写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等の表示装置に被写体の放射線画像を可視像として出力させる放射線画像情報記録再生システムが提案されている。
【０００３】
また、近年においては半導体のセンサを使用して同様にＸ線画像を撮影する装置が開発されている。これらのシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真システムと比較して極めて広い放射線露出域にわたって画像を記録しうるという実用的な利点を有している。すなわち、非常に広いダイナミックレンジのＸ線を光電変換手段により読み取って電気信号に変換し、この電気信号を用いて写真感光材料等の記録材料、ＣＲＴ等の表示装置に放射線画像を可視像として出力させることによって、放射線露光量の変動に影響されない放射線画像を得ることができる。
【０００４】
ここでＸ線画像を検出するための半導体のセンサは、広面積、高分解能化が進み４３×３５ｃｍの半切細部の画像に対して、２０００×２５００画素、あるいはそれ以上の画素から構成される。このような広い面積の検出領域を有する半導体のセンサに関しては、各画素の補正が必要である。必要な補正としては、オフセット補正、ゲイン補正（シェーディング補正）を考えることが出来る。オフセット補正は、影響毎に収集することが可能であり、Ｘ線曝射と同じ積分時間のオフセットをキャンセルする技術が知られている。ゲイン補正に関しては、被検査体がない状態で、Ｘ線を曝射してその画像を白画像として、補正係数を計算するわけであるが、この画像を頻繁にとることは著しく作業性を悪化させるものである。そこで、予め撮影したゲイン補正係数を長期にわたって、たとえば１週間、１ヶ月、１年間使用することが考えられる。センサ特性の温度変化、経年変化を考慮すると、なるべく頻繁に撮影したほうがよいと考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
センサとX線焦点との距離が近い状態で撮影を行う場合がある。例えば、骨撮影の場合には、センサとX線焦点との距離が１ｍで撮影される。このような場合において、センサの検出領域が４３×４３cmの面積を考えると、一般のX線装置の照射角度は１２度であり、１２度の放射角で１ｍの距離では、検出領域の全面を照射することはできない。
【０００６】
ところで、このような撮影条件で被写体画像を検出する場合には、補正用のデ−タを取得する場合においても、この距離で照射することによって補正用画像を取得することが望ましい。
【０００７】
しかしながら、従来においては、上記のような場合における被写体画像の適切な補正の方法が存在していなかった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明の画像処理装置は、Ｘ線検出センサの全領域に対する第一の画像補正用データを作成する第一の画像補正用データ作成手段と、前記Ｘ線検出センサの前記全領域よりも小さい照射野領域に対する第二の画像補正用データを作成する第二の画像補正用データ作成手段と、前記照射野領域外は前記第一の画像補正用データに基づき作成され、前記照射野領域内は前記第二の画像補正用データに基づき作成された、第三の画像補正用データを作成する第三の画像補正用データ作成手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第1の実施の形態）
図１は、本発明の第1の実施の形態の画像処理装置の主要構成要素である。
【００２１】
501は、被写体である患者の透過したX線分布を画像化するための検出手段であるX線フラットパネルセンサである。本実施の形態としては、アモルファスのセンサを使用している。
【００２２】
X線フラットパネルセンサ501のような半導体センサの補正にはオフセット補正と、白補正（ゲイン補正、シェ−ディング補正）の二つが考えられるが、ここでは白補正について開示する。白補正は、一般的には、X線焦点とX線フラットパネルセンサ501に被検査体がない状態でX線をセンサ501に照射し、その照射によてセンサ501から出力される補正画像（補正用デ−タ）を用いて、センサ501から出力される画像デ−タの補正をすることである。補正画像を得るための撮影の際、テ−ブル撮影の場合、あるいは特殊な撮影を考える場合は、X線焦点と、X線フラットパネルセンサ501の間に、天板やスリットを挿入する場合がある。
【００２３】
506は、センサ501から出力された補正画像を用いて画像を補正するための補正手段である。
【００２４】
図１を用いて、本実施の形態の画像処理装置の動作を説明する。
【００２５】
病院で使用される場合においてセンサの検出領域（図１３の８で示す領域）の全領域に対して補正画像を撮影することが不可能な場合があるので、予め製品の工場出荷時に検出領域の全域に対する補正デ−タを取得する。そして第1の補正係数計算手段502によって補正係数を算出し、その補正係数を第1の補正係数保存手段503に保存する。この第1の補正係数保存手段503に保存された補正係数を第1の補正係数とする。しかしながら、補正デ−タはセンサの経年変化、温度変化も考慮してなるべく頻繁にとることが望ましい。そこで、病院ではセンサの検出領域中の照射可能な領域の補正デ−タを取得する。そして、そして第1の補正係数計算手段502によって補正係数を算出し、その補正係数を第２の補正係数保存手段504に保存する。この第２の補正係数保存手段504に保存された補正係数を第２の補正係数とする。これらはX線のシェ−ディングの違いもあり単純には連結できないので、第２の補正係数計算手段505によって、それぞれの補正画像に対して近似する関数を多項式で求めて、第2の補正係数の外側に、第1の補正係数を連結する。そして補正回路507で、この連結された補正係数（第3の補正係数）を用いて、センサから出力される画像デ−タに対して、補正を行う。
【００２６】
次に、図１の画像処理装置の詳細について説明する。
【００２７】
センサ５０１から出力された補正画像は、第一の補正係数計算手段５０２に転送される。第一の補正係数計算手段５０２は、認識手段６０１、割り算手段６０２、とＬＯＧ変換手段６０３より構成される。
【００２８】
認識手段６０１は、画像縮小部３０１、照射野絞りの有無判定３０２、プロファイル解析３０３より構成される。画像縮小部３０１では、入力画像２６８８×２６８８画素の画像に対して３３６×３３６画素程度の縮小画像を出力する。後に続く処理の演算時間を短くするためにオリジナル１２ビット画像が、下位４ビットの削除して８ビットに変換する事も考えられる。
【００２９】
照射野絞りの有無制定３０２においては、入力画像領域に全体に対してＸ線入射領域がどの様に分布するかを抽出する。入射Ｘ線領域は、入力画像面全般に分布している場合もあるが、ある一部にＸ線が照射される場合（この場合、照射野絞りがあると言う）があるからである。最初に照射野絞りの有無を判定する。図６（Ａ）に画像の例を示す。
【００３０】
照射野絞りがあるとすれば、Ｘ線未照射部分が画像の周辺領域にあるため、入力画像の周辺領域の画素値の平均値と入力画像の中心部の平均画素値を比較する。経験的に周辺平均画素値が、中央平均画素値の５パーセントより小さい場合に照射野絞りがあると判断する事が出来る。図６（Ｂ）に周辺領域と中心領域の例を示す。
【００３１】
照射野絞りがある場合は、プロファイル解析３０３により縦方向と横方向にたいしてプロファイルを何本か抽出する。抽出したプロファイルの２次微分値をからピーク点を２点抽出する。複数のプロファイルに対して２次微分のピーク値の座標を求めて、平均的な線分を求めて照射野領域の線分を求めることが出来る。
図６（Ｃ）にプロファイル位置の例、（Ｄ）に２次微分ピーク検出の例、（Ｅ）各プロファイルの検出位置、（Ｆ）に決定照射野領域を示す。照射野領域は、矩形に近似され４本の直線式で記憶することもできるし、マスク画像として２次元ビットマップとして記憶することも可能である。
【００３２】
割り算手段６０２においては、抽出された照射野領域の中央画素（３２×３２画素程度）の平均値Ｖａを求めて、補正画像の照射野領域Ａ１内部の画素Ｖに対して、Ｖ／Ｖａ＝Ｖ１を計算する。これによって、画素のゲインとＸ線源のシェーディングの両方を補正することが可能である。具体的には、割り算結果に対しては定数Ｋが掛けられて、有効ビット長１６ビットで保存される。補正画像の照射野領域Ａ１に対する補正係数に対して、ＬＯＧ変換手段６０３によりＬＯＧ変換される。ＬＯＧ変換により１２ビットに圧縮される。
【００３３】
第一の補正画像の照射野領域Ａ１に対する補正係数および補正画像の照射野領域情報が第一の補正係数保存手段５０３に保存される。ただし、本実施例においては、第一の補正画像は、照射野絞りを行わずに、工場の出荷時等に撮影されることを想定しているので、照射野領域はセンサの全領域であるが、これに限定されるものではない。
【００３４】
次に病院等で撮影される第二の補正画像について説明する。第二の補正画像も同様に第一の補正係数計算手段５０２を使用して、補正係数の計算がされるが違いは照射野は限定されていることである。これを図３にしめす。第一の補正係数は（Ａ）に、第二の補正係数は（Ｂ）にしめす。線で示した部分のプロファイルを下に示す。使用するＸ線装置、あるいはＸ線焦点からセンサまでの距離がことなるシェーディングの様子もことなる可能性がある。第二の補正画像に対する照射領域をＡ２、割り算手段の出力をＶ／Ｖａ＝Ｖ２とする。
【００３５】
図５に示す第二の補正係数計算手段について説明する。多項式近似手段７０１、照射野領域の比較手段７０２、誤差計算手段７０３、つなぎ合わせ手段７０４、ＬＯＧ変換手段７０５より構成される。多項式近似手段７０１は、第一の補正係数Ｖ１（Ｘ，Ｙ）、第二の補正係数Ｖ２（Ｘ，Ｙ）に対する多項式Ｆ１（Ｘ，Ｙ）、Ｆ２（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ求める。具体的には、Ｆ１（Ｘ，Ｙ）＝ａＸ＾２＋ｂＹ＾２＋ｃＸＹ＋ｄＸ＋ｅＹ＋ｆ、Ｆ２（Ｘ，Ｙ）＝ｓＸ＾２＋ｔＹ＾２＋ｕＸＹ＋ｖＸ＋ｗＹ＋ｚとした場合の各係数を最小二乗法でもとめることである。ここでは、二次の関数を使用したが三次関数を使用してもよいし、更に次数をあげてもよい。
【００３６】
照射野領域の比較手段７０２は、照射野領域Ａ１とＡ２の大小関係の比較である。ここで紹介する例は、Ａ２がＡ１の部分になっているが、この方法の必要条件ではない。比較の手法としては、照射領域がビットマップで保存されている場合は、画像的に認識することが出来、領域が直線で表現されている場合は、線分として求めることが出来る。本実施例では内部であるＡ２を基本に第三の補正係数を決定し、Ａ２の外形部分が接続部分として決定される。
【００３７】
誤差計算手段７０３について説明する。基準補正係数がＶ２となったので、Ａ２の外側に対して誤差分を計算する。つまり、Ａ１の領域からＡ２の領域を差し引いた部分をＡ３とすると、Ａ３の領域に対してＦ１（Ｘ，Ｙ）を計算して、それと第一の補正係数Ｖ１（Ｘ，Ｙ）の誤差分Ｄ（Ｘ，Ｙ）をもとめる。
【００３８】
Ｄ（Ｘ，Ｙ）＝Ｖ１（Ｘ，Ｙ）／Ｆ１（Ｘ，Ｙ）、ただし、（Ｘ，Ｙ）はＡ３の領域。
【００３９】
そして、やはりＡ３の領域に対してＦ２（Ｘ，Ｙ）を設けて、これと誤差分Ｄ（Ｘ，Ｙの和をＡ３に対する第三の補正係数Ｖ３３とする。
【００４０】
Ｖ３３（Ｘ，Ｙ）＝Ｄ（Ｘ，Ｙ）×Ｆ２（Ｘ，Ｙ）、ただし、（Ｘ，Ｙ）はＡ３の領域。
【００４１】
照射野領域Ａ２に対する補正係数Ｖ３２（Ｘ，Ｙ）＝Ｖ２（Ｘ，Ｙ）、ただし、（Ｘ，Ｙ）はＡ２の領域、となる。
【００４２】
基本的に以上の処理で補正係数の連結処理は完了するが、つなぎ目に段差アーチファクトが発生することも考えられる。このためにつなぎめ処理７０４を行う。つなぎめ処理は、照射領域Ａ２の外周の画素値に対して、Ｖ３２（Ｘ，Ｙ）とＶ３３（Ｘ，Ｙ）の和Ｓ３２，Ｓ３３を求める。
【００４３】
Ｓ３２＝ΣＶ３２（Ｘ，Ｙ）、ただし、（Ｘ，Ｙ）はＡ２の外周
Ｓ３３＝ΣＶ３３（Ｘ，Ｙ）、ただし、（Ｘ，Ｙ）はＡ２の外周
【００４４】
Ｓ３２とＳ３３が等しければ段差なく補正係数が連結されていると判断することが出来る。その差をＡ２の周辺画素数で割ったものを求めてそれをＤ３とする。
【００４５】
Ｄ３＝（Ｓ３２−Ｓ３３）／Ａ２の外周画素数、
つなぎめ処理は、このＤ３をＶ３３に足して、最終的な連結補正係数Ｖ３にする処理である。
【００４６】
Ｖ３（Ｘ，Ｙ）＝Ｖ３３（Ｘ，Ｙ）＋Ｄ３、ただし、（Ｘ，Ｙ）はＡ３の領域。
【００４７】
照射野領域Ａ２に対する補正係数は、Ｖ３（Ｘ，Ｙ）＝Ｖ３２（Ｘ，Ｙ）、ただし、（Ｘ，Ｙ）はＡ２の領域、である。以上によって求められた補正係数をＬＯＧ変換手段７０５によりＬＯＧ変換して、最終的な補正係数が計算される。本撮影の画像にたいする補正は、本画像のデータ（画像用データ）に対してオフセット補正、ＬＯＧ変換した後に図に示す白補正手段によって第三の補正係数を減算することにより行われる。図１７に近似関数と補正係数の連結の様子を示している。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態の画像処理装置の主要構成要素である。
【００４９】
501は、被写体である患者の透過したX線分布を画像化するための検出手段であるX線フラットパネルセンサである。本実施の形態としては、アモルファスのセンサを使用している。
【００５０】
X線フラットパネルセンサ501のような半導体センサの補正にはオフセット補正と、白補正（ゲイン補正、シェ−ディング補正）の二つが考えられるが、ここでは白補正について開示する。白補正は、一般的には、X線焦点とX線フラットパネルセンサ501に被検査体がない状態でX線をセンサ501に照射し、その照射によてセンサ501から出力される補正画像（補正用デ−タ）を用いて、センサ501から出力される画像デ−タの補正をすることである。補正画像を得るための撮影の際、テ−ブル撮影の場合、あるいは特殊な撮影を考える場合は、X線焦点と、X線フラットパネルセンサ501の間に、天板やスリットを挿入する場合がある。
【００５１】
516は、センサ501から出力された補正画像を用いて画像を補正するための補正手段である。
【００５２】
図８を用いて、本実施の形態の画像処理装置の動作を説明する。
【００５３】
まず、検出手段であるX線フラットパネルセンサ501の検出領域内（図１３の８で示す領域）の照射領域に対応する部分から出力された補正画像（補正用デ−タ）は、第1の実施の形態で用いられた第1の補正係数計算手段と同じ補正係数計算手段502によって補正係数を算出し、その補正係数を第1の実施の形態で用いられた第1の補正係数保存手段同じ補正係数保存手段503に保存する。そして、その補正係数の照射領域をキャリブレ−ション領域保存手段504に保存する。センサからの画像デ−タに対しては、補正係数計算手段513とキャリブレ−ション領域保存手段514からの情報に基づいて、補正画像を得るために照射した照射領域と、画像デ−タを得るために照射した照射領域との重なり部分のみを補正し、重ならない部分の画像デ−タを画像として出力しないようにする。
【００５４】
次に、図８の画像処理装置の詳細について説明する。
【００５５】
センサ５０１から出力された補正画像は、補正係数計算手段５０２に転送される。補正係数計算手段５０２は、認識手段６０１と、割り算手段６０２、ＬＯＧ変換手段６０３より構成される（図２）。
【００５６】
認識手段６０１は、画像縮小部３０１、照射野絞りの有無判定３０２、プロファイル解析３０３より構成される。画像縮小部３０１では、入力画像２６８８×２６８８画素の画像に対して３３６×３３６画素程度の縮小画像を出力する。後に続く処理の演算時間を短くするためにオリジナル１２ビット画像が、下位４ビットの削除して８ビットに変換する事も考えられる。
【００５７】
認識手段６０１においては、入力画像領域に全体に対してＸ線入射領域がどの様に分布するかを抽出する。入射Ｘ線領域は、入力画像面全般に分布している場合もあるが、ある一部にＸ線が照射される場合（この場合、照射野絞りがあると言う）があるからである。最初に照射野絞りの有無を判定する。図６（Ａ）に画像の例を示す。
【００５８】
照射野絞りがあるとすれば、Ｘ線未照射部分が画像の周辺領域にあるため、入力画像の周辺領域の画素値の平均値と入力画像の中心部の平均画素値を比較する。経験的に周辺平均画素値が、中央平均画素値の５パーセントより小さい場合に照射野絞りがあると判断する事が出来る。図６（Ｂ）に周辺領域と中心領域の例を示す。
【００５９】
照射野絞りがある場合は、プロファイル解析３０３により縦方向と横方向にたいしてプロファイルを何本か抽出する。抽出したプロファイルの２次微分値をからピーク点を２点抽出する。複数のプロファイルに対して２次微分のピーク値の座標を求めて、平均的な線分を求めて照射野領域の線分をもとめることが出来る。図６（Ｃ）にプロファイル位置の例、（Ｄ）に２次微分ピーク検出の例、（Ｅ）各プロファイルの検出位置、（Ｆ）に決定照射野領域を示す。照射野領域は、矩形に近似され４本の直線式で記憶することもできるし、マスク画像として２次元ビットマップとして記憶することも可能である。補正画像の照射の領域情報は、キャリブレーション領域保存手段５１４に記憶される。
【００６０】
割り算手段６０２においては、抽出された照射野領域の中央画素（３２×３２画素程度）の平均値Ｖａと求めて、補正画像の照射野領域Ａｃ内部の画素Ｖに対して、Ｖ／Ｖａを計算する。これによって、画素のゲインとＸ線源のシェーディングの両方を補正することが可能である。具体的には、割り算結果に対しては定数Ｋが掛けられて、有効ビット長１６ビットで保存される。
【００６１】
補正画像の照射野領域Ａｃに対する補正係数に対して、ＬＯＧ変換手段６０３によりＬＯＧ変換される。ＬＯＧ変換により１２ビットに圧縮されて、結果は補正係数保存手段５０３で保存される。
【００６２】
次に実際に撮影された被検査体の画像に関する補正をおこなう白補正手段５１５を説明する。補正画像と被検査体画像の照射領域の関係を図９を用いて説明する。（Ａ）が補正画像（キャリブレーション）画像の領域をしめす。センサ領域全体に対して、中央部の一部のみが補正画像の撮影領域となっている。（Ｂ）に示すのが、被検査体画像の撮影照射野領域である。（Ｂ）に示すように、２枚の照射野領域は完全にはオーバーラップしていない。そのために、被検査体画像の全部を白補正することは出来ず、（Ｃ）に示すように、２枚の画像がオーバーラップするところの補正が可能で、画像出力できる。しかし、表示に際しては単純に被検査体画像の撮影領域中の補正画像可能領域のみを表示するのは、操作者に不親切であるので、破線で示すように照射野領域の輪郭を表示することが考えられる。また、輪郭以外にも画像領域が補正画像との関係で一部不出力になっていることを文章で出力することも出きる。
【００６３】
白補正手段５１５について説明する。図１０に示す照射野抽出７０１、キャリブレーション（補正画像）領域と被検査体画像の比較手段７０２、ＬＯＧ変換７０３、減算手段７０４から構成される。照射野抽出７０１は認識手段６０１とほぼ同じ処理が行われる。違う点は、照射野領域中に対象物が写し込まれているので、２次微分のピークが被検査体内のエッジ部で検知されることもあるが、抽出点の平均化処理をすることにより輪郭線の直線式を抽出することが可能である。
【００６４】
キャリブレーション（補正画像）領域と被検査体画像の比較手段７１２は、被検査体画像の照射野領域中で補正係数が保存されている領域を決定する。輪郭を示す直線式の計算で求める方法と、２枚の照射野領域を示す２次元ビットマップをＡＮＤ処理しても求めることが可能である。
【００６５】
次に、比較手段７１２で決定された画像出力領域に対して、ＬＯＧ変換７１３、減算手段７１４を行うことにより出力画像が決定される。図示しない画像出力装置に画像が出力される際には、周波数強調処理、階調変化処理等がおこなわれて出力される。
【００６６】
以上に説明した補正手段は、第1の実施の形態では、第1の補正係数計算手段502、第1の補正係数保存手段503、第2の補正係数保存手段504、第2の補正係数計算手段505及び、演算手段506を含む構成のものを示し、第2の実施の形態では、補正係数計算手段502、補正係数保存手段503、キャリブレション領域保存手段及び白補正手段515を含む構成のものを示したが、これに限らず、センサ501内の検出領域における照射領域に対応する第1の領域に基いた補正用デ−タを用いて、前記検出領域における照射領域に対応する第2の領域に基いた画像用デ−タに補正を行う第1の処理と、第2の領域のうち前記第１の領域と重ならない領域の画像用デ−タの処理を行う第2の処理とを含む構成のものであればよい。また、補正手段はセンサ501内の検出領域における、照射領域に対応する前記検出領域よりも小さい第1の領域に基いた補正用デ−タを用いて、前記検出領域における照射領域に対応する第2の領域に基いた画像用デ−タに補正を行う処理を含む構成であってもよい。また、補正手段は、センサ501内の検出領域における照射領域に対応する第1の領域に基いた補正用デ−タを用いて、前記検出領域における照射領域に対応する第2の領域に基いた画像用デ−タに補正を行う処理と、その検出領域に照射される照射領域が前記検出領域よりも小さいことに基いて、検出領域から出力される画像用デ−タに対して補正を加える処理を含む構成であってもよい。また、さらに、補正手段は、センサ５０１内の検出領域における照射領域を認識する手段と、センサ501内の検出領域における照射領域に対応する第1の領域に基いた補正用デ−タを用いて、前記検出領域における照射領域に対応する第2の領域に基いた画像用デ−タに補正を行うとともに、その認識手段による認識結果に基づいて、画像用デ−タに対して補正を行う手段を含む構成であってもよい。
【００６７】
次に、上記の第１又は第２の実施の形態で説明した検出手段（Ｘ線フラットパネルセンサ）及び補正手段を用いたＸ線撮像システムの全体を説明する。
【００６８】
図１１を用いて、Ｘ線撮像システムの全体を説明する。１０１はＸ線室、１０２はＸ線制御室、１０３は診断室を表している。本Ｘ線撮像システムの全体的な動作はシステム制御部１１０によって支配される。
【００６９】
操作者インターフェース１１１は、ディスプレイ上のタッチパネル、マウス、キーボード、ジョイスティック、フットスイッチなどがある。操作者インターフェース１１１から撮像条件（静止画、動画、Ｘ線管電圧、管電流、Ｘ線照射時間など）および撮像タイミング、画像処理条件、被験者ＩＤ、取込画像の処理方法などの設定を行うことが出来るが、ほとんどの情報は、不図示の放射線情報システムから転送されるので、個別に入力する必要はない。操作者の重要な作業は、撮影した画像の確認作業である。つまり、アングルが正しいか、患者が動いていないか、画像処理が適切か等の判断を行なう。
【００７０】
そして、システム制御部１１０はＸ線撮像シーケンスを司る撮像制御部２１４に、操作者１０５あるいは放射線情報システム５０７の指示に基づいた撮像条件を指示し、データを取り込む。撮像制御部２１４はその指示に基づき放射線源２１１であるＸ線発生装置１２０、撮像用寝台１３０、Ｘ線検出器１４０を駆動して画像データを取り込み、画像処理部１０に転送後、操作者指定の画像処理を施してディスプレイ１６０に表示、同時にオフセット補正、ＬＯＧ変換、およびゲイン補正の基本画像処理を行った生データを外部記憶装置１６１に保存する。画像処理部１０は、第１の実施の形態の第１及び第２の補正係数計算手段５０２、５０５、白補正手段５０６又は、第２の実施の形態の補正係数計算手段５０２、白補正手段５１５を含む構成である。外部記憶装置１６１は、第１の実施の形態の第１及び第２の補正係数保存手段又は、第２の実施の形態の補正係数保存手段５０３、キャリブレーション領域保存手段５０４を含んだ構成であり、外部記憶装置１６１には、生画像の他に処理プログラム、保存画像リスト、ゲイン補正用画像等が保存される。このように、第１又は第２の実施の形態で説明した補正手段は、図１２の画像処理部１０、外部記録装置１６１が相当する。
【００７１】
さらに、システム制御部１１０は撮像者１０５の指示に基づいて、再画像処理及び再生表示、ネットワーク上の装置への画像データの転送・保存、ディスプレイ表示やフィルムへの印刷などを行う。
【００７２】
次に、信号の流れを追って順次説明を加える。
【００７３】
Ｘ線発生装置１２０にはＸ線管球１２１とＸ線絞り１２３とが含まれる。Ｘ線管球１２１は撮像制御部２１４に制御された高圧発生電源１２４によって駆動され、Ｘ線ビーム１２５を放射する。Ｘ線絞り１２３は撮像制御部２１４により駆動され、撮像領域の変更に伴い、不必要なＸ線照射を行わないようにＸ線ビーム１２５を整形する。Ｘ線ビーム１２５はＸ線透過性の撮像用寝台１３０の上に横たわった被検体１２６に向けられる。撮像用寝台１３０は、撮像制御部２１４の指示に基づいて駆動される。Ｘ線ビーム１２５は、被検体１２６および撮像用寝台１３０を透過した後にＸ線検出部１４０に照射される。
【００７４】
Ｘ線検出部１４０はグリッド１４１、シンチレータ１４２、光検出器アレー（検出領域）８、Ｘ線露光量モニタ１４４および駆動回路１４５から構成される。グリッド１４１は、被検体１２６を透過することによって生じるＸ線散乱の影響を低減する。グリッド１４１はＸ線低吸収部材と高吸収部材とから成り、例えば、ＡｌとＰｂとのストライプ構造をしている。そして、光検出器アレー８とグリッド１４１との格子比の関係によりモワレが生じないようにＸ線照射時には撮像制御部２１４の指示に基づいてグリッド１４１を振動させる。図１で示したＸ線フラットパネルセンサー５０１の構成要素としては、シンチレータ１４２、光検出器アレー８および駆動回路１４５である。
【００７５】
シンチレータ１４２ではエネルギーの高いＸ線によって蛍光体の母体物質が励起され、再結合する際の再結合エネルギーにより可視領域の蛍光が得られる。その蛍光はＣａＷｏ４やＣｄＷＯ４などの母体自身によるものやＣｓｌ：ＴｌやＺｎｓ：Ａｇなどの母体内に付活された発光中心物質によるものがある。
【００７６】
このシンチレータ１４２に隣接して光検出器アレー８が配置されている。この光検出器アレー８は光子を電気信号に変換する。Ｘ線露光量モニタ１４４はＸ線透過量を監視するものである。Ｘ線露光量モニタ１４４は結晶シリコンの受光素子などを用いて直接Ｘ線を検出しても良いし、シンチレータ１４２からの光を検出してもよい。この例では、光検出器アレー８を透過した可視光（Ｘ線量に比例）を光検出器アレー８基板裏面に成膜されたアモーファスシリコン受光素子で検知し、撮像制御部２１４にその情報を送り、撮像制御部２１４はその情報に基づいて高圧発生電源１２４を駆動してＸ線を遮断あるいは調節する。駆動回路１４５は、撮像制御部２１４の制御下で、光検出器アレー（フラットパネルセンサ）８を駆動し、各画素から信号を読み出す。光検出器アレー８、周辺駆動回路１４５については後で詳述する。
【００７７】
Ｘ線検出部１４０からの画像信号は、Ｘ線室１０１からＸ線制御室１０２内の画像処理部１０へ転送される。この転送の際、Ｘ線室１０１内はＸ線発生に伴うノイズが大きいため、画像データがノイズのために正確に転送されない場合が有るため、転送路の耐雑音性を高くする必要がある。誤り訂正機能を持たせた伝送系にする事やその他、例えば、差動ドライバによるシールド付き対より線や光ファイバによる転送路を用いることが望ましい。画像処理部１０では、撮像制御部２１４の指示に基づき表示データを切り替える（後に詳しく述べる）。その他、画像データの補正（第１の実施の形態の第１の補正係数計算手段５０２、第２の補正係数計算手段５０４、白補正手段５０６で行う補正動作又は第２の実施の形態の補正係数計算手段５０２、白補正手段５１５で行う補正動作）、空間フィルタリング、リカーシブ処理などをリアルタイムで行ったり、階調処理、散乱線補正、各種空間周波数処理などを行うことも可能である。
【００７８】
処理された画像はディスプレイアダプタ１５１を介してディスプレイ１６０に表示される。またリアルタイム画像処理と同時に、データの補正のみ行われた基本画像は、外部記憶装置１６１に保存される。高速記憶装置１６１としては、大容量、高速かつ高信頼性を満たすデータ保存装置が望ましく、例えば、ＲＡＩＤ等のハードディスクアレー等が望ましい。また、操作者の指示に基づいて、外部記憶装置１６１に蓄えられた画像データは外部記憶装置１６２に保存される。その際、画像データは所定の規格（例えば、ＩＳ＆Ｃ）を満たすように再構成された後に、外部記憶装置に保存される。外部記憶装置は、例えば、光磁気ディスク１６２、ＬＡＮ上のファイルサーバ１７０内のハードディスクなどである。
【００７９】
本Ｘ線撮像システムはＬＡＮボード１６３を介して、ＬＡＮに接続する事も可能であり、ＨＩＳとのデータの互換性を持つ構造を有している。ＬＡＮには、複数のＸ線撮像システムを接続する事は勿論のこと、動画・静止画を表示するモニタ１７４、画像データをファイリングするファイルサーバ１７０、画像をフィルムに出力するイメージプリンタ１７２、複雑な画像処理や診断支援を行う画像処理用端末１７３などが接続される。本Ｘ線撮像システムは、所定のプロトコル（例えば、ＤＩＣＯＭ）に従って、画像データを出力する。その他、ＬＡＮに接続されたモニタを用いて、Ｘ線撮像時に医師によるリアルタイム遠隔診断が可能である。
【００８０】
図１２に光検出アレー８の一例の等価回路を示す。以下の例は２次元アモーファスシリコンセンサについて説明を加えていくが、検出素子は特に限定する必要はなく、例えばその他の固体撮像素子（電荷結合素子など）あるいは光電子倍増管のような素子であってもＡ／Ｄ変換部の機能、構成については同様である。
【００８１】
さて、図１２に戻って説明を加える。１素子の構成は光検出部２１と電荷の蓄積および読み取りを制御するスイッチングＴＦＴ２２とで構成され、一般にはガラスの基板上に配されたアモーファスシリコン（α−Ｓｉ）で形成される。光検出部２１中の２１−Ｃはこの例では単に寄生キャパシタンスを有した光ダイオードでもよいし、光ダイオード２１−Ｄと検出器のダイナミックレンジを改良するように追加コンデンサ２１−Ｃを並列に含んでいる光検出器と捉えても良い。ダイオード２１−ＤのアノードＡは共通電極であるバイアス配線Ｌｂに接続され、カソードＫはコンデンサ２１−Ｃに蓄積された電荷を読み出すための制御自在なスイッチングＴＦＴ２２に接続されている。この例では、スイッチングＴＦＴ２２はダイオード２１−ＤのカソードＫと電荷読み出し用増幅器２６との間に接続された薄膜トランジスタである。
【００８２】
スイッチングＴＦＴ２２と信号電荷はリセット用スイッチング素子２５を操作してコンデンサ２１−Ｃをリセットした後に、放射線１を放射することにより、光ダイオード２１−Ｄで放射線量に応じた電荷を発生し、コンデンサ２１−Ｃに蓄積される。その後、再度、スイッチングＴＦＴ２２と信号電荷はリセット用スイッチング素子２５を操作して容量素子２３に電荷を転送する。そして、光ダイオード２１−Ｄにより蓄積された量を電位信号として前置増幅器２６によって読み出し、Ａ／Ｄ変換を行うことにより入射放射線量を検出する。
【００８３】
図１３は２次元に配列した光電変換装置（図１１の光検出アレイ８及び駆動回路１４５に相当）を表した等価回路図である。図１２で示された光電変換素子を具体的に２次元に拡張して構成した場合における光電変換動作について述べる。
【００８４】
光検出アレー８の画素は２０００×２０００〜４０００×４０００程度の画素から構成され、アレー面積は２００ｍｍ×２００ｍｍ〜５００ｍｍ×５００ｍｍ程度である。図９において、光検出アレー８は４０９６×４０９６の画素から構成され、アレー面積は４３０ｍｍ×４３０ｍｍである。よって、１画素のサイズは約１０５×１０５μｍである。１ブロック内の４０９６画素を横方向に配線し、４０９６ラインを順に縦に配置する事により各画素を２次元的に配置している。
【００８５】
上記の例では４０９６×４０９６画素の光検出器アレー８を１枚の基板で構成した例を示したが、４０９６×４０９６画素の光検出器アレー８を２０４８×２０４８個の画素を持つ４枚の光検出器で構成することもできる。２０４８×２０４８個の検出器を４枚で１つの光検出器アレー８を構成する場合は、分割して製作する事により歩留まりが向上するなどのメリットがある。
【００８６】
前述の通り１画素は、光電変換素子２１とスイッチングＴＦＴ２２とで構成される。２１−（１，１）〜２１−（４０９６，４０９６）は前述の光電変換素子２１に対応するものであり、光検出ダイオードのカソード側をＫ、アノード側をＡとして表している。２２−（１，１）〜２２−（４０９６，４０９６）はスイッチングＴＦＴ２２に対応するものである。
【００８７】
２次元光検出器アレー８の各列の光電変換素子２１−（ｍ，ｎ）のＫ電極は対応するスイッチングＴＦＴ２２−（ｍ，ｎ）のソース、ドレイン導電路によりその列に対する共通の列信号線（Ｌｃ１〜４０９６）に接続されている。例えば、列１の光電変換素子２１−（１，１）〜（１，４０９６）は第１の列信号配線Ｌｃ１に接続されている。各行の光電変換素子２１のＡ電極は共通にバイアス配線Ｌｂを通して前述のモードを操作するバイアス電源３１に接続されている。各行のＴＦＴ２２のゲート電極は行選択配線（Ｌｒ１〜４０９６）に接続されている。例えば、行１のＴＦＴ２２−（１，１）〜（４０９６，１）は行選択配線Ｌｒ１に接続される。行選択配線Ｌｒはラインセレクタ部３２を通して撮像制御部３３に接続されている。ラインセレクタ部３２は例えばアドレスデコーダ３４と４０９６個のスイッチ素子３５から構成される。この構成により任意のラインＬｒｎを読み出すことが可能である。ラインセレクタ部３２は最も簡単に構成するならば単に液晶ディスプレイなどに用いられているシフトレジスタによって構成することも可能である。
【００８８】
列信号配線Ｌｃは撮像制御部３３により制御される信号読み出し部３６に接続されている。２５は列信号配線Ｌｒをリセット基準電源２４の基準電位にリセットするためのスイッチ、２６は信号電位を増幅するための前置増幅器、３８はサンプルホールド回路、３９はアナログマルチプレクサ、４０はＡ／Ｄ変換器をそれぞれ表す。それぞれの列信号配線Ｌｃｎの信号は前置増幅器２６により増幅されサンプルホールド回路３８によりホールドされる。その出力はアナログマルチプレクサ３９により順次Ａ／Ｄ変換器４０へ出力されディジタル値に変換され画像処理部１０に転送される。
【００８９】
光電変換装置は４０９６×４０９６個の画素を４０９６個のラインＬｃｎに分け、１行あたり４０９６画素の出力を同時に転送し、この列信号配線Ｌｃを通して前置増幅器２６−１〜４０９６、サンプルホールド部３８−１〜４０９６を通してアナログマルチプレクサ３９によって順次、Ａ／Ｄ変換器４０に出力される。
【００９０】
図９ではあたかもＡ／Ｄ変換器４０が１つで構成されているように表されているが、実施には４〜３２の系統で同時にＡ／Ｄ変換を行う。これは、アナログ信号帯域Ａ／Ｄ変換レートを不必要に大きくすることなく、画像信号の読み取り時間を短くすることが要求されるためである。
【００９１】
蓄積時間とＡ／Ｄ変換時間とは密接な関係にあり、高速にＡ／Ｄ変換を行うとアナログ回路の帯域が広くなり所望のＳ／Ｎを達成することが難しくなる。従って、Ａ／Ｄ変換速度を不必要に速くすることなく、画像信号の読み取り時間を短くすることが要求される。そのためには、多くのＡ／Ｄ変換器４０を用いてＡ／Ｄ変換を行えばよいが、その場合はコストが高くなる。よって、上述の点を考慮して適当な値を選択する必要がある。
【００９２】
放射線１の照射時間はおよそ１０〜５００ｍｓｅｃであるので、全画面の取り込み時間あるいは電荷蓄積時間を１００ｍｓｅｃのオーダーあるいはやや短めにすることが適当である。
【００９３】
例えば、全画素を順次駆動して１００ｍｓｅｃで画像を取り込むために、アナログ信号帯域を５０ＭＨｚ程度にし、例えば１０ＭＨｚのサンプリングレートでＡ／Ｄ変換を行うと、最低でも４系統のＡ／Ｄ変換器４０が必要になる。本撮像装置では１６系統で同時にＡ／Ｄ変換を行う。１６系統のＡ／Ｄ変換器４０の出力はそれぞれに対応する１６系統の図示しないメモリ（ＦＩＦＯなど）に入力される。そのメモリを選択して切り替えることで連続した１ラインの走査線にあたる画像データとして以後の画像処理部１０、あるいはそのメモリに転送される。
この後、画像、グラフとしてディスプレイなどの表示装置に表示を行う。
【００９４】
（他の実施形態）
本発明は、前述した実施形態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録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し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。
【００９５】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、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になる。
【００９６】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、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、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００９７】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、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働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００９８】
さらに、記憶媒体から読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機能拡張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または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００９９】
尚、本発明は、前述した実施形態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録した記憶媒体からそのプログラムをパソコン通信等通信ラインを介して要求者にそのプログラムを配信する場合にも適用できる。
【０１００】
【発明の効果】
本発明により、照射領域が検出手段内の検出領域よりも小さい場合であっても、適切に画像用デ−タに対して補正を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第1の実施の形態を説明するための図である。
【図２】第1又は第2の実施の形態を説明するための図である。
【図３】第1の実施の形態を説明するための図である。
【図４】第１又は第2の実施の形態を説明するための図である。
【図５】第１の実施の形態を説明するための図である。
【図６】第１又は第2の実施の形態を説明するための図である。
【図７】第１又は第2の実施の形態を説明するための図である。
【図８】第2の実施の形態を説明するための図である。
【図９】第2の実施の形態を説明するための図である。
【図１０】第2の実施の形態を説明するための図である。
【図１１】第1又は第2の実施の形態で説明した検出手段及び補正手段を用いたX線撮像システムの全体図である。
【図１２】図１１のX線撮像システムの１部分を表す図である。
【図１３】図１１のX線撮像システムの１部分を表す図である。
【符号の説明】
８光検出アレイ
５０１Ｘ線フラットパネルセンサ
５０２第一の補正係数計算手段
５０３第一の補正係数保存手段
５０４第二の補正係数保存手段
５０５第二の補正係数計算手段
５０６白補正手段
５０７補正手段
５１４キャリブレ−ション領域保存手段
５１５白補正手段
５１６補正手段

Claims

Ｘ線検出センサの全領域に対する第一の画像補正用データを作成する第一の画像補正用データ作成手段と、
前記Ｘ線検出センサの前記全領域よりも小さい照射野領域に対する第二の画像補正用データを作成する第二の画像補正用データ作成手段と、
前記照射野領域外は前記第一の画像補正用データに基づき作成され、前記照射野領域内は前記第二の画像補正用データに基づき作成された、第三の画像補正用データを作成する第三の画像補正用データ作成手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
前記第三の画像補正用データ作成手段は、前記第一の画像補正用データと前記第二の画像補正用データとに基づく近似多項式を作成し、当該近似多項式を用いて前記第三の画像補正用データを作成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
第一の画像補正用データ作成手段が、Ｘ線検出センサの全領域に対する第一の画像補正用データを作成する第一の画像補正用データ作成工程と、
第二の画像補正用データ作成手段が、前記Ｘ線検出センサの前記全領域よりも小さい照射野領域に対する第二の画像補正用データを作成する第二の画像補正用データ作成工程と、
第三の画像補正用データ作成手段が、前記照射野領域外は前記第一の画像補正用データに基づき作成され、前記照射野領域内は前記第二の画像補正用データに基づき作成された、第三の画像補正用データを作成する第三の画像補正用データ作成工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
コンピュータを、
Ｘ線検出センサの全領域に対する第一の画像補正用データを作成する第一の画像補正用データ作成手段と、
前記Ｘ線検出センサの前記全領域よりも小さい照射野領域に対する第二の画像補正用データを作成する第二の画像補正用データ作成手段と、
前記照射野領域外は前記第一の画像補正用データに基づき作成され、前記照射野領域内は前記第二の画像補正用データに基づき作成された、第三の画像補正用データを作成する第三の画像補正用データ作成手段とを有することを特徴とする画像処理装置として機能させるためのコンピュータプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。