JP6795099B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態による画像処理装置100は、たとえばX線撮影装置1に適用され、X線撮影装置1により撮影されたX線画像に対する画像処理を行う。まず、図1を参照して、X線撮影装置1の全体構成について説明する。X線画像は、請求の範囲の「放射線画像」の一例である。
図1に示すように、X線撮影装置1は、被写体PにX線を照射し、被写体Pを透過したX線を検出することにより、被写体Pの内部の透過像としてのX線画像を撮影する装置である。X線撮影装置1は、医療分野の臨床診断に用いるX線診断装置(医用X線装置)である。被写体Pは、主としてヒト(患者)である。本実施形態による画像処理装置100としては、医用X線装置の他、たとえば非破壊検査等に用いられる産業用のX線撮影装置に適用されてもよい。
図2に示すように、画像処理装置100は、画像処理プログラムを実行することによりX線画像を処理するコンピュータにより構成される。たとえば、画像処理装置100は、FPGA(field-programmable gate array)などのプログラム可能な論理デバイス20に、画像処理を実行する機能を組み込んだ専用ハードウェアとして構成されている。画像処理装置100は、制御部4と共通の、または別個のCPU、ROMおよびRAMなどにより構成されてもよい。その場合、画像処理装置100は、CPUに画像処理プログラムを実行させることによりソフトウェア上で構成される。なお、画像処理装置100は、図1のように、制御部4とは別体で設けられていてもよいし、制御部4の一部として組み込まれていてもよい。
次に、図3を参照して、画像処理装置100によるX線画像処理の流れについて説明する。
次に、図4〜図8を参照して、図3のステップS3に示したノイズ成分の低減処理について説明する。
X線画像51中のノイズ成分(統計ノイズ)の量については、検出器に到達した放射線量(すなわち、放射線画像の画素値)に対して正の相関を有することが知られている。したがって、図5に示すように、X線画像51中の平均画素値N0が高いほど、統計ノイズの量も多くなる傾向がある。つまり、統計ノイズの量は、直接線および散乱線の合計線量が多い程、多くなる。
図4のステップS11において、ノイズ低減手段22は、散乱線低減画像52に対してノイズ成分を低減するフィルタ処理を施すことにより、ノイズ低減画像53を生成する。フィルタ処理は、平滑化処理である。フィルタ処理は、処理対象の画像に重畳したノイズ成分を平滑化できればよく、処理方法は特に限定されない。フィルタ処理の例としては、一般的なガウスフィルタが採用できる。フィルタ処理の例としては、エッジ保存フィルタとして知られるバイラテラルフィルタや異方性フィルタを用いてもよい。
ステップS12において、画素比率取得手段23が、X線画像51と散乱線低減画像52との、同一画素同士の画素値の比率αを算出する(画素比率取得処理)。たとえば、画素比率取得手段23は、下式(1)により、画素値の比率αを算出する。
ここで、(x,y)は、各々の画像中の画素の座標である(0≦x≦X,0≦y≦Y)。X、Yは、それぞれ画像の横方向および縦方向のサイズ(画素数)である。Sc(x,y)は、散乱線低減画像52における座標(x,y)の画素値である。In(x,y)は、散乱線低減前のX線画像51における座標(x,y)の画素値である。Sc(x,y)≦In(x,y)であり、α(x,y)は、0≦α≦1の変数である。
ステップS13において、合成重み設定手段24が、画素値の比率αに基づいて合成重みgを設定する(合成重み設定処理)。たとえば、合成重み設定手段24は、下式(2)により、合成重みgを算出する。
ここで、Fは、αを変数とする変換関数である。合成重みg(x,y)は、0≦g≦1の変数である。
F(k) = ak+b ・・・(3)
F(k) = ak2+bk1+ck-1+d ・・・(4)
ここで、変数kには、画素値の比率α(x,y)が代入される。a、b、c、dは、それぞれ変換関数Fを決めるパラメータ(係数)である。
F(k) = ak1/2+b ・・・(5)
ここで、変換関数Fは、(0≦F(k)≦1)であり、閾値Th以下の範囲で0になる領域を含む(k≦Thのとき、F(k)=0)。パラメータa、bおよび閾値Thには、フィルタ処理のパワーに応じて適切な値が設定される。
図4に示すように、ステップS14において、合成手段25は、画素値の比率αに基づいて設定された合成重みgでノイズ低減画像53と散乱線低減画像52とを重み付け合成する(合成処理)。重み付け合成の結果、合成手段25は、補正済み画像54を生成する。具体的には、合成手段25は、下式(6)により、ノイズ低減画像53と散乱線低減画像52とを重み付け合成する。
Out(x,y) = g(x,y)×Sc(x,y)+[1−g(x,y)]×Sm(x,y) ・・・(6)
ここで、Out(x,y)は、補正済み画像54における座標(x,y)の画素値である。Sm(x,y)は、ノイズ低減画像53における座標(x,y)の画素値である。
次に、図9〜図11を参照して、第1実施形態の画像処理装置100による画像処理を単純化して説明する。図9〜図11では、便宜的に、5×5画素のX線画像に対して、画像処理を行う例を示す。図中に示した5×5個の矩形領域の各々が画素であり、画素内の数値は、画素値を示す。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
次に、図12〜図15を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態では、X線画像を複数の帯域画像に周波数分解することにより、上記第1実施形態のノイズ低減処理を帯域画像毎に実施する例について説明する。なお、第2実施形態において、上記第1実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
図12に示すように、第2実施形態の画像処理装置200は、散乱線低減手段21およびノイズ低減手段122に加えて、帯域画像取得手段126と、帯域画像合成手段127とをさらに備える。帯域画像取得手段126および帯域画像合成手段127は、散乱線低減手段21およびノイズ低減手段122と同様、論理デバイス20に組み込まれた画像処理モジュールとして構成されうるほか、ソフトウェア上で構成される画像処理を行う機能ブロックであり得る。
次に、図15を参照して、第2実施形態の画像処理装置200によるX線画像処理の流れについて説明する。
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
22、122 ノイズ低減手段
23 画素比率取得手段
24 合成重み設定手段
25、125 合成手段
51 X線画像(放射線画像)
52 散乱線低減画像
53 ノイズ低減画像
54 補正済み画像
100、200 画像処理装置
126 帯域画像取得手段
127 帯域画像合成手段
155 帯域画像
156 補正済み帯域画像
α 画素値の比率
g 合成重み
P 被写体
Th 閾値
Claims (4)
- 被写体に放射線を照射することにより得られる放射線画像に含まれる散乱線成分を前記放射線画像から低減する散乱線低減手段と、
前記放射線画像から前記散乱線成分が低減された散乱線低減画像に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減手段と、を備え、
前記ノイズ低減手段は、
前記散乱線成分の低減後の前記散乱線低減画像と、前記散乱線成分の低減前の前記放射線画像との間の画素値の比率を取得する画素比率取得手段と、
前記画素値の比率に基づいて、前記ノイズ成分を前記散乱線低減画像から低減したノイズ低減画像と前記散乱線低減画像との重み付け合成に用いる合成重みを設定する合成重み設定手段とを含み、
前記合成重みを用いて前記ノイズ低減画像と前記散乱線低減画像とを重みづけ合成することにより、前記ノイズ成分を前記散乱線低減画像から低減するように構成され、
前記散乱線成分および前記ノイズ成分を前記放射線画像から低減した補正済み画像を出力するように構成されている、画像処理装置。 - 前記合成重み設定手段は、前記放射線画像に対する前記散乱線低減画像の前記画素値の比率が小さいほど、前記ノイズ低減画像の重みが大きくなるように、前記合成重みを設定する、請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記合成重み設定手段は、前記放射線画像に対する前記散乱線低減画像の前記画素値の比率が閾値を下回る場合に、前記散乱線低減画像の重みをゼロに設定する、請求項1に記載の画像処理装置。
- 被写体に放射線を照射することにより得られる放射線画像に含まれる散乱線成分を前記放射線画像から低減する散乱線低減手段と、
前記放射線画像から前記散乱線成分が低減された散乱線低減画像を周波数分解して複数の周波数の帯域画像を取得する帯域画像取得手段と、
前記複数の帯域画像の各々に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減手段と、を備え、
前記ノイズ低減手段は、前記散乱線成分の低減後の前記散乱線低減画像と、前記散乱線成分の低減前の前記放射線画像との間の画素値の比率に基づいて、前記帯域画像毎に合成重みを別々に設定する合成重み設定手段を含み、
前記帯域画像毎に設定された前記合成重みにより、各々の前記帯域画像から前記ノイズ成分を低減したノイズ低減画像と、対応する前記帯域画像とを、重み付け合成することにより、前記複数の帯域画像の各々に含まれる前記ノイズ成分を低減した補正済み画像を出力するように構成されている、画像処理装置。
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