JP5276423B2

JP5276423B2 - 画像撮影装置

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Publication number: JP5276423B2
Application number: JP2008309996A
Authority: JP
Inventors: 佳司土谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-12-04
Also published as: JP2010136101A

Description

本発明は、画像撮影装置に関し、特に、Ｘ線画像撮影装置におけるデータ補正処理に関する。

平面検出器を用いたＸ線撮影装置が知られている。平面検出器には様々な種類のものが存在する。例えば、ガラス基板上に成膜、形成したアモルファスシリコンやポリシリコンを材料とし、光電変換素子とＴＦＴを二次元的に配列してＸ線を検知する平面検出器が知られている。かかる平面検出器においては、光電変換素子で光電変換された電荷に対して、ＴＦＴを用いたマトリクス駆動を行うことによって電荷を読み出している。

また、静止画撮影だけでなく、動画撮影可能な平面検出器が開発されている（例えば特許文献１参照）。

平面検出器には欠陥画素が存在するのが通常である。この欠陥画素の存在によって撮影画像の画質が劣化するという問題がある。そのため、欠陥画素を補正する必要があり、平面検出器内の欠陥画素位置等の欠陥情報を予め検出して記憶しておき、撮像時に欠陥情報に基づいて欠陥補正が行われる。欠陥補正は、欠陥画素の値を、例えば欠陥画素の周辺画素から補間して得た値で補正するのが一般的である。

また、Ｘ線撮影装置では、平面検出器から読み出した画像を表示又は保存する場合、動き検知機能を持ったリカーシブフィルタ処理が用いられる。これは、Ｘ線動画像を撮影する場合には低線量でのＸ線動画撮影が求められ、低線量化に伴って生じるノイズを抑制するためのものである。

動き検知機能を持ったリカーシブフィルタに関する方法は、例えば特許文献２に開示されている。特許文献２によれば、現フレームの画像データが空間フィルタ処理され、前フレームの画像データはフレームメモリに記憶される。現フレームの画像データと前フレームの画像データとの間の関係から動き検知が行われる。動きが検知された場合、現フレームの画像が空間フィルタ処理された画像データに切り換えられる。動き検知機能は、前フレームの画像データと現フレームの画像データの局所的な平均値が所定値以上になった場合に動いたと判断する。

従来のＸ線撮影装置の概略ブロック図を図５に示す。

Ｘ線撮影装置は、大きく分けて、平面検出器１を有する平面検出部２０と、平面検出部２０から転送された画像データを処理する画像処理部２１とで構成されている。平面検出部２０は、平面検出器１の他に、欠陥補正部３０、送信部２を備える。一方、画像処理部２１は、受信部３、転送エラー検出部４、転送エラー補正部３１、リカーシブフィルタ部３２を備える。

平面検出器１は既に説明した、光電変換素子とＴＦＴを二次元的に配列した平面検出器である。

図６は、欠陥補正部３０で行われるデータ補正処理の例を説明する図である。同図において、ｘが欠陥画素、a、ｂ、ｃ、ｄは正常な画素を示す。欠陥補正部３０は、例えば、欠陥画素周辺の４画素を用いて欠陥画素を補正する。この場合、欠陥画素ｘの補正後の画素ｘ’は次式で表される。

ｘ’＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／４ …… （１）

Ｘ線撮影装置の場合、平面検出部２０と画像処理部２１とは距離的に離れている場合が多いので、送信部２が必要となる。送信部２は、平面検出器１から読み出したデータにエラー検出コードを付加して画像処理部２１に転送する。エラー検出コードは、データ転送中にデータ化けが発生したか否かを判定できるようにするためのコードである。エラー検出コードには様々な方式があるが、例えばＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check Character）が用いられる。

受信部３は、送信部２から送信されたデータを受信し、転送エラー検出部４は付加されたエラー検出コードからデータ転送中にデータ化けがあったか否かを判定する。

転送エラー検出部４が転送エラーを検出した場合は、転送エラー補正部３１でデータ転送エラーが補正される。転送エラー補正部３１は欠陥補正部３０と同様な構造であり、データ転送エラーが起きた画素はその周辺の正常な画素を用いて補正される。

図７は、転送エラー補正部３１で行われるデータ補正処理の例を説明する図である。同図において、ｅ１、ｅ２、ｅ３がデータ転送エラーの画素、a、ｃはデータ転送エラーが起きなかった画素を示す。転送エラー補正部３１はデータ転送エラーが起きた画素の周辺４画素から補正する場合、データ転送エラーを起こした画素ｅ２は、データ転送が起きなかった画素がa、ｃだけを用いて補正される。この場合、欠陥画素ｅ２の補正後の画素ｅ２’は次式で表される。

ｅ２’＝（ａ＋ｃ）／２ …… （２）

ｅ１及びｅ３も同様に補正される。

補正後のデータは、動き検知機能を持ったリカーシブフィルタ部３２でリカーブフィルタ処理され、処理されたデータが不図示の表示装置に表示、又は保存部に保存される。

特開2003-078124号公報特開平06-047036号公報

しかし、従来のＸ線撮影装置は欠陥画素とデータ転送エラーを補正するために、平面検出部２０に欠陥補正部３０、画像処理部２１に転送エラー補正部３１と、２つの補正部が必要であった。そのため、従来のＸ線撮影装置はコストが高くなるという問題があった。

このコスト高を避けるため、転送エラー補正部３１を省略する方法が考えられるが、この場合、データ転送エラーの起きた画素が動き検知機能を持ったリカーシブフィルタ部３２に入ってしまう。既に説明したように、リカーシブフィルタ部３２は、前フレームの画像データと現フレームの画像データの局所的な平均値が所定値以上になった場合に動いたと判断するために、データ転送エラーの起きた画素を動きと判断してしまう。そして、動きと判断した場合は、データ転送エラーの起きた現フレームの画像を空間フィルタ処理したデータに切り換えてしまうために、異常な画素値が表示部に表示される、または保存部に保存されてしまうという問題がある。

本発明は、より簡単な構成で平面検出器の欠陥及びデータ転送エラーの補正を行うことができるＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、平面検出器から読み出した各画素のデータを受信する受信手段と、前記受信したデータの転送エラーを検出する検出手段と、前記平面検出器の欠陥画素の位置を予め記憶する第１の記憶手段と、前記検出手段により転送エラーが検出された画素の位置と前記欠陥画素の位置との関係に応じて、前記欠陥画素の所定の周辺画素に基づく第１の欠陥画素の補正方法、又は、現フレームのデータと前フレームのデータを用いた第２の欠陥画素の補正方法、を選択して、前記欠陥画素のデータを補正する補正手段とを備えることを特徴とする画像撮影装置が提供される。

本発明によれば、より簡単な構成で平面検出器の欠陥及びデータ転送エラーの補正を行うことができる画像撮影装置が提供される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものであるとは限らない。

図１は、本実施形態における画像撮影装置であるＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態におけるＸ線撮影装置は、平面検出部１０と画像処理部１１を備える。平面検出部１０と画像処理部１１は、図５に示した従来例における平面検出部２０と画像処理部２１と概ね同じであるが、図１の平面検出部１０には欠陥補正部３０がなく、画像処理部１１には転送エラー補正部３１の代わりに欠陥補正部５が入っている。また、リカーシブフィルタ部６は従来例のリカーシブフィルタ部３２とは異なる。

従って、平面検出部１０は、入射したＸ線を検出する検出素子を含む画素を２次元状に配列した平面検出器１と、平面検出器１から読み出したデータを送信する送信部２により構成される。また、画像処理部１１は受信部３、転送エラー検出部４、欠陥補正部５、リカーシブフィルタ部６により構成される。なお、平面検出器１、送信部２、受信部３、転送エラー検出部４に関しては、従来例と同じであるので、参照符号を共通として、説明を省略する。

転送エラー検出部４はＣＲＣなどのエラー検出コードに基づいてデータの転送エラーを検出し、データ転送エラーがあった場合はデータ転送エラーが発生した位置の情報（４１）を出力する。また、受信部３で受信したデータを出力（４０）する。

欠陥補正部５は平面検出器１の欠陥画素と、転送エラー検出部４から出力されたデータ転送エラー位置情報（４１）に基づいて、欠陥補正部５に入力されたデータ（４０）を補正して出力（５０）する。ただし、欠陥補正部５は平面検出器１の欠陥画素とデータ転送エラーが起きた画素の全てを補正できるとは限らないので、補正できなかった画素がある場合はその位置の情報（５１）を出力する。

リカーシブフィルタ部６はリカーシブフィルタ処理と、欠陥補正部５で補正できなかったデータ（５０）を、その位置情報（５１）を用いて補正し出力（６０）する。

リカーシブフィルタ部６から出力されたデータ（６０）は不図示の表示装置に表示、または保存部に保存される。

図２は欠陥補正部５の構成を示すブロック図である。

欠陥補正部５は、第１記憶部５２、第２記憶部５３、判定部５４、第３記憶部５５、補正部５６を有する。第１記憶部５２は、平面検出器１の欠陥画素の位置の情報を予め記憶している。第２記憶部５３は、転送エラー検出部４から送信された、データ転送エラーが起きた位置の情報（４１）を記憶する。

欠陥補正部５は、図６に示したように、注目画素である欠陥画素の所定数の周辺画素（例えば周辺４画素）を用いて欠陥画素を補正する。具体的には、前述した（１）式により、周辺画素の平均値で注目画素のデータを置換する。

また、図７に示したように、注目画素である欠陥画素の周辺画素に転送エラーまたは欠陥画素が含まれる場合がある。この場合は、欠陥補正部５は、前述の（２）式のように、注目画素の所定数の周辺画素のうち正常なもののデータの平均値で当該注目画素のデータを置換する。

判定部５４は、第１記憶部５２に記憶された欠陥画素の位置の情報と第２記憶部５３に記憶された位置の情報から、異常があった画素を補正できるか否かを判定する。注目画素が欠陥画素である場合にそれを所定数の周辺画素から補正するとき、図７に示したようなデータ転送エラーが発生した場合は、（２）式で補正できると判定する。

図４は、補正部５６では補正することができないと判定する場合を示す図である。

図４において、ｘ１、ｘ２は平面検出器１の欠陥画素を示し、e１、e２、e３がデータ転送エラーの画素を示す。注目画素ｅ２は転送エラーが検出された画素となっている。その周辺４画素は欠陥画素ｘ１とｘ２、データ転送エラーの画素e１、e３である。このため、注目画素ｅ２の画素は補正できないと判定する。

そして、補正部５６が補正できないと判定した画素の位置の情報は第３記憶部５５に記憶され、次のリカーシブフィルタ部６に出力（５１）される。また、欠陥補正部５に入ったデータ（４０）は補正部５６に入り、判定部５６が補正できると判定した画素は補正部５６で補正されて出力（５０）される。欠陥補正部５で補正できなかったデータは、次のリカーシブフィルタ部６に入る。

図３はリカーシブフィルタ部６の構成を示すブロック図である。

リカーシブフィルタ部６は、欠陥補正部５から出力されたデータより得られる現フレーム画像に、ある重み付けをした前フレーム画像を加算することによりノイズを低減させるための処理を行う。具体的には、リカーシブフィルタ部６は、動き検知部６１、空間フィルタ部６２、フレームメモリ部６３、切り換え部６４、リカーシブフィルタ計算部６５を備える。

動き検知部６１は、現フレーム画像と前フレーム画像との関係から動きを検知する。空間フィルタ部６２は現フレーム画像に空間フィルタ処理を施して、現フレーム画像のノイズを抑制する。また、フレームメモリ部６３は前フレーム画像のデータを記憶する。

切り換え部６４は、動き検知部６１が動きを検知したときは、リカーシブフィルタ計算部６５との接続を空間フィルタ部６２に切り換える。一方、動き検知部６１が動きを検知しなかったときは、当該接続をフレームメモリ部６３に切り換える。

さらに、切り換え部６４は、欠陥補正部５で補正できなかった位置の情報（５１）も入力している。リカーシブフィルタ計算部６５での注目画素が欠陥補正部５で補正できなかった位置の画素になったときは、切り換え部６４はリカーシブフィルタ計算部６５との接続をフレームメモリ部６３に強制的に切り換える。

リカーシブフィルタ計算部６５は、現フレーム画像と切り換え部６４を介して入力した画像とを用いて、画素毎に次式による計算を行う。

Po_n(x, y) = (1-a)・Pi_n(x, y) + a・Po_n-1(x, y) ……（３）

ここで、aはリカーシブフィルタ係数、Pi_n(x, y)は現フレーム画像の位置x, yの画素のデータ、Po_n-1(x, y)は切り換え部６４を介して入力された位置x, yの画素のデータである。そして、リカーシブフィルタ計算部６５は、（３）式により計算したリカーシブフィルタ出力データPo_n(x, y)を出力する。ただし、欠陥補正部５で補正できなかった位置（５１）の画素に対しては、リカーシブフィルタ係数aを１として、前フレームの画素のデータで置換する。

従って、欠陥補正部５で補正できなかった位置の画素が注目画素となるときは、切り換え部６４をフレームメモリに切り換え、かつ、リカーシブフィルタ計算部６５のリカーシブフィルタ係数aを１にする。このため、前フレームの画素と等しくなり、欠陥補正部５で補正できなかった画素が補正できるようになる。

上述の実施形態では、欠陥補正部５は欠陥画素、またはデータ転送エラーを起こした画素の周辺４画素の正常な画素から補正するようにしたが、これに限定されない。例えば周辺８画素の正常な画素から補正する方法でもよい。なお、その補正方法に応じて判定部５４の判定方法は変わることになる。

また、第１記憶部５２、第２記憶部５３、第３記憶部５５において、異常な値の位置を記憶する方式として様々な方式がある。典型例として、異常な値の画素をｘｙ座標で記憶する方法があるが、本発明はその方式に限定されない。

また、エラー検出コードはＣＲＣとして説明したが、エラー検出コードには様々な方式がある。例えば数ビット単位にエラー検出コードを付加する方式や、数十画素毎にエラー検出コードを付加する方式がある。従って例えば、エラー検出コードとして、ＣＲＣの代わりに、例えばエラー訂正コードであるＲＳ符号（Reed Solomon Coding）を用いてもよい。

また、送信部２及び受信部３における伝送方式には様々な方式がある。例えばデータを電気信号で送信する方式や光信号に変換して送信する方式、またパラレルで送信する方式やシリアルで送信する方式等がある。本発明には、これらのあらゆる伝送方式を用いることができる。更に、本発明においては送信部２と受信部３の間の距離も限定していない。

また、動き検知部６１の動き検知方式としては、上述の実施形態では、現フレームの画像データと前フレームの画像データとの間の関係から動き検知するようにした。しかし、これに限定されるものではなく、例えば空間フィルタ部６２で空間フィルタを施した画像データと、フレームメモリ部６３に記憶した画像データとから動き検知を行ってもよい。

また、平面検出器１はＸ線を検知する平面検出器としているが、これに限定されない。例えば可視光を検知する平面検出器でもよい。

実施形態におけるＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。実施形態における欠陥補正部の構成を示すブロック図である。実施形態におけるリカーシブフィルタ部の構成を示すブロック図である。実施形態における補正部が補正できないと判定する場合を説明する図である。従来のＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。平面検出器の欠陥画素に対するデータ補正処理の例を説明する図である。転送エラーに係るデータ補正処理の例を説明する図である。

符号の説明

１：平面検出器
２：送信部
３：受信部
４：転送エラー検出部
５：欠陥補正部
６：リカーシブフィルタ部
１０：平面検出部
１１：画像処理部

Claims

平面検出器から読み出した各画素のデータを受信する受信手段と、
前記受信したデータの転送エラーを検出する検出手段と、
前記平面検出器の欠陥画素の位置を予め記憶する第１の記憶手段と、
前記検出手段により転送エラーが検出された画素の位置と前記欠陥画素の位置との関係に応じて、前記欠陥画素の所定の周辺画素に基づく第１の欠陥画素の補正方法、又は、現フレームのデータと前フレームのデータを用いた第２の欠陥画素の補正方法、を選択して、前記欠陥画素のデータを補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする画像撮影装置。
前記欠陥画素の前記所定の周辺画素が前記検出手段により転送エラーが検出された画素及び他の欠陥画素の少なくともいずれかによって占められている場合は、前記欠陥画素のデータを前記第１の欠陥画素の補正方法によっては補正できないと判定する判定手段を更に備え、
前記補正手段は、前記判定手段により前記欠陥画素のデータを前記第１の欠陥画素の補正方法によっては補正できないと判定された場合は前記第２の欠陥画素の補正方法を選択し、それ以外の場合は前記第１の欠陥画素の補正方法を選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像撮影装置。
前記検出手段により転送エラーが検出された画素の位置を記憶する第２の記憶手段と、
前記判定手段により前記第１の欠陥画素の補正方法によっては補正できないと判定された欠陥画素の位置を記憶する第３の記憶手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の画像撮影装置。
現フレーム画像をリカーシブフィルタ処理することで前記第２の欠陥画素の補正方法を実現するリカーシブフィルタ手段を更に備え、
前記補正手段は、前記第３の記憶手段に記憶された位置の欠陥画素のデータを前記リカーシブフィルタ手段を用いて補正する
ことを特徴とする請求項３に記載の画像撮影装置。
前記リカーシブフィルタ手段は、
現フレーム画像の前フレーム画像に対する動きを検知する動き検知手段と、
現フレーム画像に対して空間フィルタ処理を行う空間フィルタ手段と、
前フレーム画像のデータを記憶するフレームメモリと、
現フレーム画像と、前記空間フィルタ手段で前記空間フィルタ処理された現フレーム画像または前記フレームメモリから読み出した前フレーム画像とを入力してリカーシブフィルタ計算を行う計算手段と、
前記計算手段への入力として前記空間フィルタ手段と前記フレームメモリのいずれか一方に切り換える切り換え手段と、
を含み、
前記動き検知手段が動きを検知した位置では前記空間フィルタ手段に切り換え、前記動き検知手段が動きを検知しなかった位置では前記フレームメモリに切り換えるとともに、前記第３の記憶手段に記憶された位置では前記フレームメモリに切り換えることにより前記判定手段により前記第１の欠陥画素の補正方法によっては補正できないと判定された欠陥画素のデータを補正する
ことを特徴とする請求項４に記載の画像撮影装置。
前記計算手段は、
aをリカーシブフィルタ係数、Pi_n(x, y)を現フレーム画像の位置x, yの画素のデータ、Po_n-1(x, y)を前記切り換え手段を介して入力された位置x, yの画素のデータ、Po_n(x, y)を現フレーム画像の位置x, yの画素のリカーシブフィルタ出力データとするとき、
Po_n(x, y) = (1-a)・Pi_n(x, y) + a・Po_n-1(x, y)
を計算するものであり、
前記動き検知手段で動きが検知されなかった位置、及び、前記第３の記憶手段に記憶された位置では、リカーシブフィルタ係数aを１とすることを特徴とする請求項５に記載の画像撮影装置。
画像撮影装置の制御方法であって、
受信手段が、平面検出器から読み出した各画素のデータを受信する受信工程と、
検出手段が、前記受信したデータの転送エラーを検出する検出工程と、
補正手段が、前記検出工程で転送エラーが検出された画素の位置と、第１の記憶手段に予め記憶された欠陥画素の位置との関係に応じて、前記欠陥画素の所定の周辺画素に基づく第１の欠陥画素の補正方法、又は、現フレームのデータと前フレームのデータを用いた第２の欠陥画素の補正方法、を選択して、前記欠陥画素のデータを補正する補正工程と、
を有することを特徴とする画像撮影装置の制御方法。
コンピュータを、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像撮影装置が有する各手段として機能させるためのプログラム。