JP6482934B2 - 画像処理装置、放射線検出装置および画像処理方法 - Google Patents
画像処理装置、放射線検出装置および画像処理方法 Download PDFInfo
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Description
図1は、第1の実施形態に係るX線検査装置の全体構成図である。図1を参照しながら、X線検査装置1の全体構成の概要を説明する。
第1再構成部341は、検出器13によりチャネル毎に検出され、データ収集部16により収集された被検体40を透過したX線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを入力する。第1再構成部341は、入力したスペクトルから、所望する(注目する)特定のエネルギーの被検体サイノグラムを生成し、生成した被検体サイノグラムに基づいて減弱率サイノグラムを生成する。そして、第1再構成部341は、生成した減弱率サイノグラムを再構成して、線減弱係数を画素値とする再構成画像1101(図6参照)を生成し、生成した再構成画像1101を画像平均化部344に送る。そして、ステップS12へ進む。
第2再構成部342は、検出器13によりチャネル毎に検出され、データ収集部16により収集された被検体40を透過したX線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを入力する。第2再構成部342は、入力したスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーの被検体サイノグラムを生成する。第2再構成部342は、生成した被検体サイノグラムに対して再構成して、再構成画像1201(図7参照)を生成し、生成した再構成画像1201をブロック対検出部343に送る。そして、ステップS13へ進む。
ブロック対検出部343は、再構成画像1201を、図8に示すように、格子状に区分した子ブロック1201aに分割する。ブロック対検出部343は、分割した子ブロック1201aのうち、処理の対象となる子ブロックである対象子ブロック1211毎に、子ブロックよりも大きいブロックである親ブロック1212であって、画素値のパターンが相似となる親ブロック1212を探索する。ブロック対検出部343は、親ブロック1212の画素1212aの画素値を用いて、親ブロック1212を縮小し、対象子ブロック1211と同じ大きさの縮小ブロック1213を生成する。ブロック対検出部343は、対象子ブロック1211の画素それぞれの画素値と、縮小ブロック1213の画素それぞれの画素値とを用いて、例えば、上述の式(1)に示す絶対値誤差、または、式(2)に示す二乗誤差等の誤差を算出する。ブロック対検出部343は、複数の親ブロック1212のうち、算出した誤差が最も小さい縮小ブロック1213に係る親ブロック1212が、対象子ブロック1211と相似であるものと判定し、その親ブロック1212を検出親ブロック1214(図13参照)として検出する。ブロック対検出部343は、対象子ブロック1211と、対象子ブロック1211と相似である検出親ブロック1214とのブロック対の再構成画像1201における位置情報を画像平均化部344に送る。そして、ステップS14へ進む。
画像平均化部344は、第1再構成部341から受け取った再構成画像1101において、図17に示すように、ブロック対検出部343から受け取ったブロック対の位置情報が示す位置に対応する位置にブロック対(子ブロック1111および親ブロック1114)を特定する。画像平均化部344は、ブロック対検出部343と同様の縮小処理の方法によって、親ブロック1114を、子ブロック1111と同じ大きさの縮小ブロックに縮小する。画像平均化部344は、子ブロック1111の画素の画素値と、縮小ブロックの画素の画素値とを用いて、上述の式(3)に示す加重平均を行う。画像平均化部344は、再構成画像1101の子ブロック1111における画素の画素値を、それぞれ、式(3)による加重平均により算出された値に置き換えて、新たな画素値とする。このような画像平均化部344による加重平均、および画素値の置き換えを、ブロック対検出部343から受け取ったブロック対の位置情報が示す位置ごと(再構成画像1101の子ブロックごと)に行う。画像平均化部344は、子ブロック1111に対して、親ブロック1114を縮小した縮小ブロックによる加重平均を繰り返すことによって、復元画像1103を生成する。画像平均化部344は、生成した復元画像1103を画像記憶部35に出力して、画像記憶部35は、復元画像1103を記憶する。
図21は、第1の実施形態の変形例1の画像処理部のブロック構成図である。図21を参照しながら、本変形例の画像処理部34aの構成および動作について、第1実施形態に係るX線検査装置1の画像処理部34と相違する点を中心に説明する。第1の実施形態においては、サイノグラムから再構成した再構成画像に対して、ばらつきを低減する画像処理を実行した。本変形例においては、サイノグラムに対して、ばらつきを低減する画像処理をした後に、サイノグラムを再構成する動作について説明する。なお、本変形例に係るX線検査装置の構成は、図1に示す画像処理部34が画像処理部34aに置換された構成である。
図22は、第1の実施形態の変形例2に係るX線透視装置の全体構成図である。図22を参照しながら、本変形例に係るX線透視装置1bの構成および動作について、第1の実施形態に係るX線検査装置1と相違する点を中心に説明する。第1の実施形態においては、サイノグラムから再構成した再構成画像に対して、ばらつきを低減する画像処理を実行したが、本変形例においては、透視画像に対してばらつきを低減する画像処理について説明する。
第2の実施形態に係るX線検査装置について、第1の実施形態に係るX線検査装置1と相違する点を中心に説明する。第2の実施形態に係るX線検査装置は、図1に示す第1の実施形態に係るX線検査装置1と同様の構成を有するが、画像処理部34の代わりに後述する図25に示す画像処理部34cを備えている。本実施形態では、画像処理部34cの画像処理において、画像の平均化処理と、逐次近似法による再構成処理とを同時に実行する動作について説明する。
再構成部345cは、検出器13によりチャネル毎に検出され、データ収集部16により収集された被検体40を透過したX線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを入力する。再構成部345cは、入力したスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーの被検体サイノグラムを生成する。再構成部345cは、生成した被検体サイノグラムに対して再構成して、再構成画像1201(図7参照)を生成し、生成した再構成画像1201をブロック対検出部346cに送る。そして、ステップS22へ進む。
ブロック対検出部346cは、再構成部345cから受け取った再構成画像1201を子ブロックに分割して、それぞれの子ブロックと相似な親ブロックを検出する。そして、ブロック対検出部346cは、子ブロックとその子ブロックと相似な親ブロックとのブロック対の再構成画像1201における位置情報を画像平均化部343cに送る。そして、ステップS23へ進む。
画像平均化部343cは、保持部344cから画素値として仮の線減弱係数を並べた仮再構成画像1501を受け取り、仮再構成画像1501を初期化する。そして、ステップS24へ進む。
画像平均化部343cは、仮再構成画像1501において、ブロック対検出部346cから受け取ったブロック対の位置情報が示す位置にブロック対を配置し、ブロック対のうち、子ブロックの画素値と、親ブロックを縮小した縮小ブロックの画素値とを加重平均した値で画素値を置換する平均化処理を実行する処理部である。画像平均化部343cは、保持部344cまたは判定部342cから受け取った仮再構成画像1501において、ブロック対検出部346cから受け取ったブロック対の位置情報が示す位置にブロック対を配置し、このブロック対に対して加重平均を行う。そして、画像平均化部343cは、加重平均(平均化処理)をした画像を更新部341cに送る。
判定部342cは、更新部341cによる仮再構成画像1501の更新動作が所定回数行われたか否かを判定する。判定部342cは、更新部341cによる仮再構成画像1501の更新動作が所定回数行われていない場合(ステップS25:No)、更新部341cから受け取った仮再構成画像1501を画像平均化部343cに送り、ステップS24へ戻る。一方、判定部342cは、更新部341cによる仮再構成画像1501の更新動作が所定回数行われた場合(ステップS25:Yes)、その時点の仮再構成画像1501を、再構成画像1601(復元画像)として画像記憶部35に出力する。判定部342cから出力された再構成画像1601は、画像記憶部35に記憶される。そして、画像処理部34cによる画像処理が終了する。
第3の実施形態に係るX線検査装置について、第1の実施形態に係るX線検査装置1と相違する点を中心に説明する。第3の実施形態に係るX線検査装置は、図1に示す第1の実施形態に係るX線検査装置1と同様の構成を有する。第1の実施形態における本実施形態では、画像処理部34の画像処理において、ブロック対検出部343が、子ブロック、および子ブロックよりも大きい親ブロックのブロック対を検出する動作について説明した。本実施形態においては、画像処理部34の画像処理において、ブロック対検出部343が、子ブロック、および子ブロックと大きさの等しい親ブロックのブロック対を検出する動作について説明する。
1b X線透視装置
10、10b 架台装置
11 X線管
11a X線ビーム
12 回転フレーム
13、13b 検出器
14、14b 照射制御部
15 架台駆動部
16、16b データ収集部
17 X線管
17b X線ビーム
20 寝台装置
21 寝台駆動装置
22 天板
30、30b コンソール装置
31、31b 入力装置
32、32b 表示装置
33、33b スキャン制御部
34、34a〜34d 画像処理部
35、35b 画像記憶部
36、36b システム制御部
40、40b 被検体
41 投影断面
341 第1再構成部
341a、341b 第1生成部
341c 更新部
341d 第1画像生成部
342 第2再構成部
342a、342b 第2生成部
342c 判定部
342d 第2画像生成部
343、343a、343b ブロック対検出部
343c 画像平均化部
343d ブロック対検出部
344、344a、344b 画像平均化部
344c 保持部
344d 画像補正部
345a、345c 再構成部
346c ブロック対検出部
1001 サイノグラム
1011、1011a〜1101d 被検体サイノグラム
1101 再構成画像
1102 再構成画像
1103 復元画像
1111 子ブロック
1114 親ブロック
1201 再構成画像
1201a 子ブロック
1201b 画素
1211、1211a〜1211c 対象子ブロック
1212 親ブロック
1212a 画素
1212b 位置
1213 縮小ブロック
1214、1214a〜1214c 検出親ブロック
1301 透視画像
1401 被検体サイノグラム
1501 仮再構成画像
1601 再構成画像
1701 再構成画像
1701b 画素
1711、1711a〜1711c 対象子ブロック
1712、1712a〜1712c 親ブロック
1714 検出親ブロック
1721 中央画素
1722a〜1722c 中央画素
Claims (16)
- 放射線を被検体に照射し、前記被検体を透過した前記放射線のエネルギーに基づく画像に対して画像処理する画像処理装置であって、
被検体を透過した放射線のエネルギーに基づくデータのうち、第1エネルギーのフォトンに対応する第1データに基づいて第1画像を生成する第1生成部と、
前記第1エネルギーと異なる第2エネルギーのフォトンに対応する第2データに基づいて第2画像を生成する第2生成部と、
前記第2画像に含まれる第1ブロックの画素値のパターンと相似する第2ブロックを前記第2画像内で検出する検出部と、
前記第1画像において、前記第2画像における前記第1ブロックの位置と対応する位置の第3ブロックに含まれる画素値と、前記第2画像における前記第2ブロックの位置と対応する位置の第4ブロックに含まれる画素値とを用いて、前記第3ブロックの新たな画素値を算出し、前記新たな画素値に基づいて前記第3ブロックの画素値の補正を行う補正部と、
を備えた画像処理装置。 - 前記第1データは、前記第1エネルギーのフォトンの第1カウント数を示すデータであり、
前記第2データは、前記第1カウント数よりも大きい前記第2エネルギーのフォトンの第2カウント数である請求項1に記載の画像処理装置。 - 被検体が撮像されることにより得られる第1データに基づいて、前記被検体の撮像領域を含む第1画像を生成する第1生成部と、
前記被写体が撮像されることにより得られる第2データに基づいて、前記第1画像が含む撮像領域と同一の撮像領域を含む第2画像を生成する第2生成部と、
前記第2画像に含まれる第1ブロックの画素値のパターンと相似する第2ブロックを前記第2画像内で検出する検出部と、
前記第1画像において、前記第2画像における前記第1ブロックの位置と対応する位置の第3ブロックに含まれる画素値と、前記第2画像における前記第2ブロックの位置と対応する位置の第4ブロックに含まれる画素値とを用いて、前記第3ブロックの新たな画素値を算出し、前記新たな画素値に基づいて前記第3ブロックの画素値の補正を行う補正部と、
を備えた画像処理装置。 - 前記第2生成部は、前記第1データが撮像された条件とは異なる条件で撮像された前記第2データに基づいて、前記第2画像を生成する請求項3に記載の画像処理装置。
- 前記第2生成部は、前記第1データを撮像したモダリティとは異なるモダリティにより撮像された前記第2データに基づいて、前記第2画像を生成する請求項3に記載の画像処理装置。
- 前記第1画像は、第1S/N比を有し、
前記第2画像は、前記第1S/N比よりも高い第2S/N比を有する請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記第2生成部は、前記第1データが撮像された時刻と異なる時刻に撮像された前記第2データに基づいて、前記第2画像を生成する請求項3に記載の画像処理装置。
- 前記第1生成部は、前記第1エネルギーのフォトンに対応する前記第1データから前記第1画像として第1サイノグラムを生成し、
前記第2生成部は、前記第2エネルギーのフォトンに対応する前記第2データから前記第2画像として第2サイノグラムを生成し、
前記補正部により前記補正が行われた画像を再構成して再構成画像を生成する再構成部をさらに備えた請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記第1生成部は、前記第1エネルギーのフォトンに対応する前記第1データから前記第1画像として第1透視画像を生成し、
前記第2生成部は、前記第2エネルギーのフォトンに対応する前記第2データから前記第2画像として第2透視画像を生成する請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記第2生成部は、前記第2エネルギーのフォトンに対応する前記第2データから被検体サイノグラムを生成し、前記被検体サイノグラムに基づいて、前記第2画像として再構成画像を再構成して生成し、
前記補正部は、仮の画素値で構成された第1仮再構成画像に対して前記補正を行い、
前記第1生成部は、前記第1エネルギーのフォトンに対応する前記第1データ、および前記補正部により前記補正が行われた画像の画素値に基づいて算出した更新値によって、画素値を更新した前記第1画像としての第2仮再構成画像を生成し、
前記補正部は、さらに、前記第2仮再構成画像に対して前記補正を行う請求項1に記載の画像処理装置。 - 被検体を透過した放射線のエネルギーに基づくデータのうち、第1エネルギーのフォトンに対応するデータに基づいて第1画像を生成する第1生成部と、
前記第1エネルギーと異なる第2エネルギーのフォトンに対応するデータに基づいて第2画像を生成する第2生成部と、
前記第2画像に含まれる第1ブロックの周囲の所定領域において前記第1ブロックの大きさと等しい複数の第2ブロックを検出する検出部と、
前記第1画像において、前記第2画像における前記第1ブロックの位置と対応する位置の第3ブロックに含まれる画素値と、前記第2画像における前記第2ブロックの位置と対応する位置の第4ブロックに含まれる画素値とを用いて、前記第3ブロックの新たな画素値を算出し、前記新たな画素値に基づいて前記第3ブロックの画素値の補正を行う補正部と、
を備えた画像処理装置。 - 前記検出部は、前記第1ブロックの大きさよりも大きい前記第2ブロックを検出し、
前記補正部は、前記第4ブロックを前記第3ブロックの大きさに縮小して縮小ブロックを生成し、前記第3ブロックの画素値と、前記縮小ブロックの画素値との加重平均を行う請求項1または3に記載の画像処理装置。 - 前記検出部は、複数の前記第1ブロックごとに、前記第1ブロックの画素値のパターンと合同な前記第2ブロックを検出し、
前記補正部は、前記第3ブロックの画素値と、前記第4ブロックの画素値との加重平均を行う請求項1または3に記載の画像処理装置。 - 前記検出部は、前記第1ブロックの画素値のパターンと相似する候補となるブロックのうち、前記第1ブロックとの誤差が最小となる前記候補となるブロックを、前記第2ブロックとして検出する請求項1または3に記載の画像処理装置。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
前記放射線を照射する放射線管と、
前記放射線管から照射された前記放射線のエネルギーを検出する検出器と、
を備えた放射線検出装置。 - 被検体を透過した放射線のエネルギーに基づくデータのうち、第1エネルギーのフォトンに対応するデータに基づいて第1画像を生成する第1生成ステップと、
前記第1エネルギーと異なる第2エネルギーのフォトンに対応するデータに基づいて第2画像を生成する第2生成ステップと、
前記第2画像に含まれる第1ブロックの画素値のパターンと相似する第2ブロックを前記第2画像内で検出する検出ステップと、
前記第1画像において、前記第2画像における前記第1ブロックの位置と対応する位置の第3ブロックに含まれる画素値と、前記第2画像における前記第2ブロックの位置と対応する位置の第4ブロックに含まれる画素値とを用いて、前記第3ブロックの新たな画素値を算出し、前記新たな画素値に基づいて前記第3ブロックの画素値の補正を行う補正ステップと、
を有する画像処理方法。
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