投影像特定方法及び放射線撮像装置
【課題】 被写体が球形状である透視画像において、残像が発生しても被写体の投影像を正確に特定できる投影像特定方法、及びそれを実現する放射線撮像装置を提供する。
【解決手段】 画像生成部３が生成する透視画像から、所定の閾値以上の輝度を有する高輝度領域を領域抽出部１３が抽出する。この所定の閾値は、抽出される高輝度領域の径が計算領域の径と等しくなるように、閾値設定部１５が設定する。高輝度領域の径と計算領域の径が等しいときは、高輝度領域は計算領域と一致するので被写体の投影像と特定することができる。よって、画像の輝度がバラつき、残像が発生する場合であっても、この影響を受けることなく球形状の被写体の投影像を特定することができる。
【解決手段】 画像生成部３が生成する透視画像から、所定の閾値以上の輝度を有する高輝度領域を領域抽出部１３が抽出する。この所定の閾値は、抽出される高輝度領域の径が計算領域の径と等しくなるように、閾値設定部１５が設定する。高輝度領域の径と計算領域の径が等しいときは、高輝度領域は計算領域と一致するので被写体の投影像と特定することができる。よって、画像の輝度がバラつき、残像が発生する場合であっても、この影響を受けることなく球形状の被写体の投影像を特定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被写体が球形状である透視画像から被写体の投影像を特定する投影像特定方法及び放射線撮像装置に係り、特に、平面検出器により放射線を検出し、これに基づいて得られる透視画像に発生する残像の影響を回避する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、Ｘ線を用いたＸ線撮像装置がある。Ｘ線撮像装置は、平面検出器を備え、被写体に照射するＸ線を検出信号に変換する。この検出信号を取り出して透視画像を生成する。
【０００３】
被写体としては人、物等のほかに、生成される透視画像を校正するため、または、透視画像に基づいて再構成処理を行う時に補正するデータを得るために、校正ファントムを撮影することがある。この校正ファントム内には高Ｘ線吸収材からなる球形状のマーカが配置されており、このマーカの投影像に基づいてＸ線管や平面検出器の位置情報等の校正データが得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、従来の装置により連続して（例えば、１秒間に３０回、または６０回）撮影を行うと、ある時点の撮影において照射されたＸ線の検出信号が、その後の時点の撮影において読み出されてしまうことがある。これは、平面検出器におけるＸ線から検出信号への変換特性や、平面検出器からの検出信号の読出し特性等によるものと考えられる。この結果、生成される画像上の輝度はバラつき、残像が発生する。このような画像から、被写体の投影像の幾何学的位置を正確に特定することは困難である。被写体が球形状の場合であっても、同様に画像から被写体の投影像を特定することが困難となる。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被写体が球形状である透視画像において、残像が発生しても被写体の投影像を正確に特定できる投影像特定方法、及びそれを実現する放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
【０００８】
すなわち、請求項１に記載の発明は、放射線照射手段から球形状の被写体に放射線を照射して、被写体を透過する放射線を放射線面検出手段により検出して得られた画像から、被写体の投影像を特定する投影像特定方法において、所定の閾値以上の輝度を有する画像の高輝度領域の径が、放射線照射手段と放射線面検出手段と被写体とに基づいて算出される、放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される計算領域の径と等しくなるように、前記所定の閾値を設定し、この設定される所定の閾値に応じた高輝度領域を被写体の投影像と特定することを特徴とするものである。
【０００９】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、生成される画像において所定の閾値以上の輝度を有する画像の高輝度領域の径が、計算領域の径と比較し等しくなるように、閾値を設定する。被写体は球形状であるので、径が一致するときは高輝度領域と計算領域とが一致する。計算領域は放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される領域であるので、計算領域と一致する高輝度領域は被写体の投影像と特定することができる。したがって、輝度がバラついて残像が発生する画像であっても、残像の影響を受けることなく正確に被写体の投影像を特定できる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、球形状の被写体に放射線を照射する放射線照射手段と、被写体を透過する放射線を検出信号として検出する放射線面検出手段と、を備え、検出信号に基づいて画像を生成する放射線撮像装置において、放射線照射手段と放射線面検出手段と被写体とに基づいて算出される、放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される計算領域の径と、生成される画像の輝度分布とに基づいて、画像から被写体の投影像を特定する投影像特定手段を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
［作用・効果］被写体が球形状であるので、その被写体の投影像も径によって規定される領域となる。請求項２に記載の発明によれば、投影像特定手段が、計算領域の径を用いて、画像の輝度分布に応じた種々の領域から、計算領域と一致する領域を決定することができる。計算領域は、放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される領域であるので、この計算領域と一致する、画像の輝度分布に応じた領域は、被写体の投影像であると特定できる。よって、画像の輝度がバラつき、残像が発生する場合であっても、この影響を受けることなく球形状の被写体の投影像を特定することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の放射線撮影装置において、前記投影像特定手段は、画像から所定の閾値以上の輝度を有する高輝度領域を抽出する抽出手段と、抽出される高輝度領域の径が前記計算領域の径と等しくなるように、前記所定の閾値を設定する閾値設定手段と、を備え、設定された所定の閾値に応じた高輝度領域を被写体の投影像と特定することを特徴とするものである。
【００１３】
［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、抽出される高輝度領域の径が計算領域の径と等しくなるように閾値設定手段が閾値を設定するので、この閾値によって抽出手段が抽出する高輝度領域を被写体の投影像と特定することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の放射線撮影装置において、前記検出信号に含まれる時間遅れ分を前記検出信号から除去して補正検出信号に補正する補正手段を備え、補正検出信号から画像を生成することを特徴とするものである。
【００１５】
［作用・効果］請求項４に記載の発明によれば、補正手段によって検出信号に含まれる時間遅れ分を除去した補正検出信号から画像を生成するので、輝度のバラつきを抑え、画像に残像が発生することを防止することができる。よって、より正確かつ容易に球形状の被写体の投影像を画像から特定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る投影像特定方法によれば、生成される画像において所定の閾値以上の輝度を有する画像の高輝度領域の径が、計算領域の径と比較し等しくなるように、閾値を設定する。被写体は球形状であるので、径が一致するときは高輝度領域と計算領域とが一致する。計算領域は放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される領域であるので、計算領域と一致する高輝度領域は被写体の投影像と特定することができる。したがって、輝度がバラついて残像が発生する画像であっても、残像の影響を受けることなく正確に被写体の投影像を特定できる。
【実施例１】
【００１７】
この発明の第１実施例について図面を参照して説明する。図１は第１実施例に係るＸ線撮像装置の全体的な構成を示すブロック図である。なお、Ｘ線撮像装置は、本発明の放射線撮像装置に相当する。
【００１８】
実施例のＸ線撮像装置は、図１に示すように、大きく撮像部１と画像生成部３と領域径算出部４と投影像特定部５とに分けられる。
【００１９】
撮像部１は、被写体Ｍを載置する天板６を挟んで、Ｘ線を末広がり状に被写体Ｍに照射するＸ線管７と、被写体Ｍを透過したＸ線をその検出面８ｓで検出する平面（フラットパネル型）検出器８（以下において、便宜上「ＦＰＤ８」と記載する）とがＣ字状アーム９に保持されて構成されている。Ｘ線管７とＦＰＤ８は、それぞれこの発明における放射線照射手段、放射線面検出手段に相当する。
【００２０】
Ｃ字状アーム９は、天板６の長手方向を向いた水平方向の軸ＲＡを中心に回転可能に保持部１０に支持される。保持部１０には図示省略の駆動制御部に接続され、駆動制御部に基づいて保持部１０がＣ字状アーム９を回転させる。Ｃ字状アーム９の回転に伴い、Ｘ線管７及びＦＰＤ８もＣ字状アーム９と一体的に回転する。
【００２１】
また、Ｘ線管７には図示省略のＸ線管制御部が接続され、Ｘ線管７はこのＸ線管制御部に基づいてＸ線を照射する。図１では、照射されるＸ線を符号ＸＡを付した点線で示す。
【００２２】
画像生成部３には、Ｘ線の照射によりＦＰＤ８が検出する検出信号が送られる。画像生成部３ではこの検出信号に基づいて透視画像を生成する。
【００２３】
領域径算出部４には、撮影時のＸ線管７とＦＰＤ８の位置情報が駆動制御部から送られる。また、天板６上に載置される被写体Ｍの位置情報及び被写体Ｍの大きさは予めわかっており、図示省略の入力部等から領域径算出部４に与えられる。領域径算出部４では、これらＸ線管７とＦＰＤ８と被写体Ｍとに関する情報に基づいて、検出面８ｓ上に被写体Ｍが投影される領域（以下、「計算領域」と区別して呼ぶ）の径を演算処理により算出する。なお、検出面８ｓ上に被写体Ｍが投影される領域を、図１に符号Ａｐを付して模式的に示す。
【００２４】
投影像特定部５は、画像生成部３で生成された透視画像の輝度分布と領域径算出部４で算出された計算領域の径とに基づいて、透視画像から被写体Ｍの投影像を特定する。投影像特定部５は、この発明における投影像特定手段に相当する。
【００２５】
投影像特定部５は、領域抽出部１３と閾値設定部１５とに分けられる。領域抽出部１３には、画像生成部３で生成された透視画像から、所定の閾値以上の輝度を有する高輝度領域を抽出する。本実施例では、所定の閾値により画像を二値化処理した画像（以下では、これを「二値化画像」と区別して呼ぶ）を生成することにより行う。なお、所定の閾値は閾値設定部１５によって与えられる。領域抽出部１３は、この発明における抽出手段に相当する。
【００２６】
閾値設定部１５には、領域抽出部１３により抽出される高輝度領域の径が、領域径算出部４で算出される計算領域の径と等しくなるように所定の閾値を設定する。閾値設定部１５は、この発明における閾値設定手段に相当する。
【００２７】
実施例に係るＸ線撮像装置による撮影の動作を説明する。まず、図示省略の駆動制御部に基づいて保持部１０がＣ字状アーム９を軸ＲＡを中心に回転させる。これにより、Ｘ線管７及びＦＰＤ８はＣ字状アーム９と一体となって軸ＲＡを中心に回転する。よって、Ｘ線管７とＦＰＤ８は、互いに対向した状態で、かつ、それらの間に被写体Ｍを挟んで回転する。
【００２８】
Ｘ線管７は、Ｘ線制御部に基づき被写体Ｍに向けて末広がり状にＸ線を照射する。被写体Ｍを透過したＸ線は、ＦＰＤ８の検出面８ｓに到達し、検出信号に変換される。Ｘ線管７の照射のタイミングごとに、変換された検出信号がＦＰＤ８から読み出され、画像生成部３に与えられる。画像生成部３は、この検出信号に基づき透視画像を生成する。
【００２９】
なお、この透視画像を構成する画素は、ＦＰＤ８の検出面８ｓにマトリクス状に配列される検出素子（図示省略）と対応関係にある。そして、画像上には、検出素子に検出されたＸ線に応じた輝度が画素単位で分布する。
【００３０】
図２に示す透視画像は、球形状の被写体Ｍを複数回にわたり連続して撮影したときの透視画像の模式図である。図２（ａ）がある時点の撮影の透視画像とすると、図２（ｂ）はその前の時点に撮影されたものであり、図２（ｃ）はさらにその前の時点に撮影されたものである。各図には、透視画像に現れる被写体Ｍの投影像を実線で囲まれる領域として示している。さらに、図２（ａ）、図２（ｂ）には、透視画像に発生した残像を点線と一点鎖線で囲まれる領域として示している。
【００３１】
ここで、球形状の被写体Ｍとは、構成ファントム内に配置されるマーカ（鋼球）等が例示されが、これに限らず球形状であれば含まれる。そして、以下では、被写体Ｍが球形状の場合であって、その透視画像において被写体Ｍの投影される領域の方が背景に比べて輝度が高いものとして説明する。これは本実施例の特徴を説明するためであり、本実施例に示すＸ線撮像装置は球形状以外の被検体Ｍを撮影する用途にも当然用いられる。
【００３２】
図３（ａ）は、図２（ａ）に示すような残像が発生している透視画像の輝度分布を模式的に示す図である。図３（ａ）において、被写体Ｍの投影像を実線で囲まれる領域Ａｒで示している。また、透視画像に表れる残像を点線で囲まれる領域Ａａと一点鎖線で囲まれる領域Ａｂとで示している。図３（ｂ）は図３（ａ）に示す透視画像において、点ｐ１−点ｐ８間の輝度値を模式的に示す図である。
【００３３】
図３（ａ）を参照すると、図３（ｂ）における点ｐ１−点ｐ８間で被写体Ｍが投影されている区間は、点ｐ２から点ｐ５までの間である。しかし、この区間に領域Ａａ、Ａｂで示す残像が重畳されているので、点ｐ２−点ｐ３間と点ｐ３−点ｐ４間と点ｐ４−点ｐ５間とではそれぞれ輝度値が異なり、点Ｐ２−点Ｐ５間において輝度がバラついている。一方、区間ｐ５−ｐ７間も残像の影響を受けて一定の輝度を有している。よって、図３（ａ）に示す透視画像のみからでは、被写体Ｍの投影像の領域Ａｒとそれ以外の領域（背景）との二つの領域に分けることができず、被写体Ｍの投影像の幾何学的位置を誤って認識するおそれがある。
【００３４】
しかし、本願の特徴部分である投影像特定部５によれば、図３（ａ）に示すような画像から被写体Ｍの投影像を特定できる。かかる投影像特定部５の動作を図４のフローチャートに沿って説明する。
【００３５】
なお、領域径算出部４は、Ｘ線管７とＦＰＤ８との位置情報、及び、天板６に載置される球形状の被写体Ｍの位置情報とその大きさとに基づいて、ＦＰＤ８の検出面８ｓ上に投影される計算領域の径を撮影ごとに求めているものとする。
【００３６】
＜ステップＳ１＞ 閾値を設定する
閾値設定部１５は、領域抽出部１３が透視画像の輝度に基づいて二値化するための閾値を設定する。このとき、高輝度領域の径が計算領域の径と等しくなるように前記所定の閾値を設定する。なお、高輝度領域の径は、後述するステップＳ３で求める。よって、最初に閾値を与えるときは高輝度領域の径が未知であるので、本実施例では所定の初期値を閾値として設定する。
【００３７】
＜ステップＳ２＞ 画像を二値化する
領域抽出部１３が設定された閾値に基づいて透視画像を二値化する。すなわち、透視画像を構成する各画素の輝度が閾値以上であればその画素の輝度を最高輝度に変換され、また閾値未満であればその画素を最低輝度に変換する。
【００３８】
＜ステップＳ３＞ 高輝度領域の径を求める
閾値設定部１５は、閾値以上の輝度を有する高輝度領域の径を求める。径は、高輝度領域を構成する画素単位で求める。
【００３９】
ここで、高輝度領域の径は、高輝度領域の中心を特定してから求めてもよい。例えば、高輝度領域の周縁から複数の法線を延ばして、これらが交わる点（画素）を高輝度領域の中心と特定する。そして、この中心から領域の周縁までの径を求めるようにしてもよい。
【００４０】
また、高輝度領域内の全点（画素）について、各点から領域の周縁までの水平及び垂直方向の距離をそれぞれ求め、得られた距離の大きさを比較して径を選択してもよい。
【００４１】
＜ステップＳ４＞ 高輝度領域の径が計算領域の径と等しいか？
さらに、閾値設定部１５は、高輝度領域の径を計算領域の径と比較し、等しいか否かを判断する。
【００４２】
等しくないと判断したときは、さらに高輝度領域の径が計算領域の径より大きいか、小さいかを判断する。そして、ステップＳ１に戻って同じ手順を繰り返す。
【００４３】
他方、等しいと判断したときは、被写体Ｍの投影像は高輝度領域であると特定する。これにより、投影像特定部５の動作が終了する。ここで、「等しい」とは、完全に一致する必要はなく、投影像の幾何学的位置を特定するときに求められる精度に応じて、実質的に問題のない範囲にある場合であればよい。
【００４４】
ここで、ステップＳ４において等しくないと判断したあとに、再びステップＳ１に戻って、高輝度領域の径が計算領域の径と等しくなるように前記所定の閾値を改めて設定する流れを、図３（ｂ）を参照して具体的に説明する。
【００４５】
まず、ステップＳ１において閾値をＬ３と設定した場合を考える。閾値Ｌ３に応じた高輝度領域は、領域Ａｒと領域Ａａとが重なっている部分となる。よって、高輝度領域は、領域Ａｒの一部であり計算領域よりも小さい。したがって、ステップＳ４において、この高輝度領域の径は計算領域の径と等しくないと判断され、さらに高輝度領域の径は計算領域の径に比べて小さいと判断される。このとき、再びステップＳ１に戻り、Ｌ３に比べて小さい値に閾値を置き換えて設定する（例えば、Ｌ２等）。この値のとり方は、ステップ状に増減させてもよい。また、輝度のヒストグラムをもとに置き換える閾値を選択するようにしてもよい。このような手順を繰り返して、高輝度領域の径が計算領域の径と等しくなるようにすることができる。
【００４６】
反対に、ステップＳ１において閾値をＬ１と設定した場合は、ステップＳ４において、高輝度領域の径は計算領域の径と等しくないと判断され、さらに高輝度領域の径は計算領域の径に比べて大きいと判断される。このときは、再びステップＳ１に戻って閾値をＬ１に比べて高い値に置き換えて設定すればよい。
【００４７】
以上のように、被検体Ｍが球形状であるので、その投影像の領域は径によって規定することができる。したがって、高輝度領域の径が計算領域の径と一致することによって、高輝度領域は計算領域と一致すると判断できる。ここで、計算領域は、ＦＰＤ８の検出面８ｓ上に被写体Ｍが投影される領域であるので、高輝度領域は被写体Ｍの投影像と特定できる。したがって、画像生成部３により生成される画像の輝度がバラついて、画像に残像が発生していても、この影響を受けることなく正確に被写体Ｍの投影像を特定することができる。
【実施例２】
【００４８】
この発明の第２実施例について図面を参照して説明する。図５は第２実施例に係るＸ線撮像装置の全体的な構成を示すブロック図である。なお、第１実施例と同じ構成については同符号をふすことで詳細な説明を省略する。
【００４９】
図５に示すように、第２実施例のＸ線撮像装置は、第１実施例の構成に、新たに補正部２１を備えている。
【００５０】
補正部２１には、Ｘ線の照射によりＦＰＤ８が検出する検出信号が送られる。補正部２１ではこの検出信号に含まれる時間遅れ分を除去して補正検出信号に補正する。そして、補正した補正検出信号Ｘkを画像生成部３に送る。画像生成部３はこの補正検出信号Ｘkに基づいて透視画像を生成する。補正部２１は、この発明における補正手段に相当する。
【００５１】
図６は、ＦＰＤ８の検出面８ｓ上に配置される１個の検出素子に注目して、入射されるＸ線と変換される検出信号との関係を模式的に表した図である。図６（ａ）は検出素子に入射するＸ線の強度を示し、図６（ｂ）は検出素子から読み出される検出信号を示している。また、図６（ｃ）は図６（ｂ）に示される検出信号から補正部２１により補正された補正検出信号を示している。なお、図６（ａ）から図６（ｃ）の横軸は時刻である。
【００５２】
図６（ａ）は、連続撮影時に３回続けて被検体Ｍを透過したＸ線が検出素子に入射し、その後は被検体Ｍを透過したＸ線が検出素子に入射していないことを示している。なお、Ｘ線入射強度は、３回とも同じである。この検出素子は、ちょうど図３（ａ）の点ｐ１０における画素に対応するものと考えることができる。
【００５３】
図６（ｂ）は、３回分の撮影において、読み出される検出信号が徐々に大きくなっていることを表している。これは、検出信号に含まれる時間遅れ分によるものである。また、３回分の撮影のあとにも、検出信号が読み出されている。これも、検出信号に含まれる時間遅れ分によるものである。
【００５４】
補正部２１は、この時間遅れ分を除去するため次のような構成となっている。すなわち、各検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式（１）から式（３）を利用して行う。
【００５５】
Ｘk ＝Ｙk −Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］ …（１）
Ｔn ＝−Δｔ／τn …（２）
Ｓnk＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn )・Ｓn(k-1) …（３）
但し， ΔｔはＦＰＤ８から検出信号を読み出すサンプリング時間間隔、ｋはサンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字、Ｙk はｋ番目のサンプリング時点で取り出された検出信号、Ｘk はＹk から時間遅れ分を除去した補正検出信号、Ｘk-1 は一時点前のＸk 、Ｓn(k-1)は一時点前のＳn 、exp は指数関数、Ｎはインパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数、ｎはインパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字、αn は指数関数nの強度、τn は指数関数nの減衰時定数である。
【００５６】
つまり、式（１）の２項の『Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］』が時間遅れ分に該当するので、時間遅れ分を除去した補正検出信号Ｘk が式（１）から式（３）という簡潔な漸化式によって速やかに求められる。
【００５７】
図７は、補正部２１が検出信号Ｙkから補正検出信号Ｘkに補正する流れを示すフローチャートである。
【００５８】
＜ステップＱ１＞ ｋ、Ｘ0、Ｓn0を全て初期値「０」にセットする
ｋ＝０とセットされて，式（１）のＸ0 ＝０，式（３）のＳn0＝０がＸ線照射前の初期値として全てセットされる。指数関数の数が３個（Ｎ＝３）の場合は、Ｓ10，Ｓ20，Ｓ30が全て０にセットされることになる。
【００５９】
＜ステップＱ２＞ ｋを「１」とセットし、検出信号Ｙ1を与えて補正検出信号Ｘ1 を求める
式（１）、式（３）でｋ＝１とセットされる。式（３）、つまりＳn1＝Ｘ0 ＋exp(Ｔn )・Ｓn0にしたがってＳ11，Ｓ21，Ｓ31が求められ、さらに求められたＳ11，Ｓ21，Ｓ31と検出信号Ｙ1 が式（１）に代入されることで補正検出信号Ｘ1 が求められる。
【００６０】
＜ステップＱ３＞ ｋを「ｋ＋１」に置き換えた上で、検出信号Ｙkを与えて補正検出信号Ｘkを求める
式（１）、式（３）でｋを１だけ増加（ｋ＝ｋ＋１）した後、続いて式（３）に１時点前のＸk-1 が代入されてＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3kが求められ、さらに求められたＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3kと検出信号Ｙk が式（１）に代入されることで補正検出信号Ｘk が求められる。
【００６１】
＜ステップＱ４＞ 未処理の検出信号Ｙkがあるか？
未処理の検出信号Ｙk があれば、ステップＱ３に戻り、未処理の検出信号Ｙk がなければ、次のステップＱ５に進む。
【００６２】
＜ステップＱ５＞ 撮影１回分の補正を終了
再帰的演算処理が終了し、撮影１回分（透視画像１枚分）の補正検出信号Ｘk が求められる。
【００６３】
以上のように、補正部２１は、ＦＰＤ８からサンプリング時間間隔で取り出される各検出信号に含まれる時間遅れ分を単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により検出信号から除去した補正検出信号を求める。よって、単独の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとする場合に比べて、求められた補正検出信号Ｘkは時間遅れ分が十分に除去されたものとなる。
【００６４】
この結果、画像生成部３は、輝度のバラツキが少なく、残像の少ない透視画像を生成することができる。よって、投影像特定部５は、より正確かつ容易に被写体Ｍの投影像を特定することができる。
【００６５】
図６（ｃ）は、このようにして求められた補正検出信号Ｘkを模式的に示している。
【００６６】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００６７】
（１）上述した各実施例では、領域抽出部１３は高輝度領域を抽出する構成であるが、画像生成部３において生成される画像において被写体Ｍの投影像が背景に比べて輝度が低くなる場合は、所定の閾値未満の低輝度領域を抽出する構成となる。
【００６８】
（２）上述した各実施例の領域抽出部１３は、いわゆる二値化処理を行うよう構成されているが、輝度分布に応じた領域の径を画像から求められれば、これに限られるものではない。たとえば、画像の輝度の変化により領域の周縁のみを抽出して、この周縁に囲まれる領域の径を求めるようにしてもよい。
【００６９】
（３）上述した各実施例では、撮影の度に領域径算出部４が計算領域の径を求めるように構成していたが、投影像特定部５に計算領域の径を与えることができればかかる構成に限られない。たとえば、計算領域の径が予め確定できる場合はこれを記憶する記憶部を備えて、投影像特定部５が計算領域の径を読み出すように構成してもよい。
【００７０】
（４）上述した各実施例において、ＦＰＤ８で読み出される検出信号や、画像生成部３で生成される透視画像を記憶する手段を備える構成としてもよい。これにより、投影像を撮影時（リアルタイム）に特定するほか、撮影終了後にも特定できる。
【００７１】
（５）上述した各実施例において、上記第１，第２実施例はＸ線撮影装置であったが、本発明はＸ線ＣＴ装置や、３次元再構成画像を作成する断層撮影装置のようにＸ線透視撮影装置以外のものにも適用できる。
【００７２】
（６）上述した各実施例は、医用に限らず、非破壊検査機器などの工業用装置にも適用することができる。
【００７３】
（７）上記第１、第２実施例は、放射線としてＸ線を用いる装置であったが、本発明はＸ線に限らずＸ線以外の放射線を用いる装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施例のＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】球形状の被写体Ｍを撮影したときの透視画像を模式的に示す図である。
【図３】図３（ａ）は球形状の被写体Ｍを撮影したときの透視画像の輝度分布を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す透視画像において、点ｐ１−点ｐ８間の輝度値を模式的に示す図である。
【図４】被検体Ｍの投影像を画像から特定する処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】第２実施例のＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図６】ＦＰＤ８の検出面８ｓ上にある検出素子について、入射するＸ線と読み出される検出信号と補正された補正検出信号との関係を模式的に示す図である。
【図７】検出信号から補正検出信号に補正する処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１ … 撮像部
３ … 画像生成部
４ … 領域径算出部
５ … 投影像特定部
７ … Ｘ線管
８ … 平面検出器（ＦＰＤ）
８ｓ … 検出面
１３ … 領域抽出部
１５ … 閾値設定部
Ｍ … 被検体
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被写体が球形状である透視画像から被写体の投影像を特定する投影像特定方法及び放射線撮像装置に係り、特に、平面検出器により放射線を検出し、これに基づいて得られる透視画像に発生する残像の影響を回避する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、Ｘ線を用いたＸ線撮像装置がある。Ｘ線撮像装置は、平面検出器を備え、被写体に照射するＸ線を検出信号に変換する。この検出信号を取り出して透視画像を生成する。
【０００３】
被写体としては人、物等のほかに、生成される透視画像を校正するため、または、透視画像に基づいて再構成処理を行う時に補正するデータを得るために、校正ファントムを撮影することがある。この校正ファントム内には高Ｘ線吸収材からなる球形状のマーカが配置されており、このマーカの投影像に基づいてＸ線管や平面検出器の位置情報等の校正データが得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、従来の装置により連続して（例えば、１秒間に３０回、または６０回）撮影を行うと、ある時点の撮影において照射されたＸ線の検出信号が、その後の時点の撮影において読み出されてしまうことがある。これは、平面検出器におけるＸ線から検出信号への変換特性や、平面検出器からの検出信号の読出し特性等によるものと考えられる。この結果、生成される画像上の輝度はバラつき、残像が発生する。このような画像から、被写体の投影像の幾何学的位置を正確に特定することは困難である。被写体が球形状の場合であっても、同様に画像から被写体の投影像を特定することが困難となる。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被写体が球形状である透視画像において、残像が発生しても被写体の投影像を正確に特定できる投影像特定方法、及びそれを実現する放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
【０００８】
すなわち、請求項１に記載の発明は、放射線照射手段から球形状の被写体に放射線を照射して、被写体を透過する放射線を放射線面検出手段により検出して得られた画像から、被写体の投影像を特定する投影像特定方法において、所定の閾値以上の輝度を有する画像の高輝度領域の径が、放射線照射手段と放射線面検出手段と被写体とに基づいて算出される、放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される計算領域の径と等しくなるように、前記所定の閾値を設定し、この設定される所定の閾値に応じた高輝度領域を被写体の投影像と特定することを特徴とするものである。
【０００９】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、生成される画像において所定の閾値以上の輝度を有する画像の高輝度領域の径が、計算領域の径と比較し等しくなるように、閾値を設定する。被写体は球形状であるので、径が一致するときは高輝度領域と計算領域とが一致する。計算領域は放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される領域であるので、計算領域と一致する高輝度領域は被写体の投影像と特定することができる。したがって、輝度がバラついて残像が発生する画像であっても、残像の影響を受けることなく正確に被写体の投影像を特定できる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、球形状の被写体に放射線を照射する放射線照射手段と、被写体を透過する放射線を検出信号として検出する放射線面検出手段と、を備え、検出信号に基づいて画像を生成する放射線撮像装置において、放射線照射手段と放射線面検出手段と被写体とに基づいて算出される、放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される計算領域の径と、生成される画像の輝度分布とに基づいて、画像から被写体の投影像を特定する投影像特定手段を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
［作用・効果］被写体が球形状であるので、その被写体の投影像も径によって規定される領域となる。請求項２に記載の発明によれば、投影像特定手段が、計算領域の径を用いて、画像の輝度分布に応じた種々の領域から、計算領域と一致する領域を決定することができる。計算領域は、放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される領域であるので、この計算領域と一致する、画像の輝度分布に応じた領域は、被写体の投影像であると特定できる。よって、画像の輝度がバラつき、残像が発生する場合であっても、この影響を受けることなく球形状の被写体の投影像を特定することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の放射線撮影装置において、前記投影像特定手段は、画像から所定の閾値以上の輝度を有する高輝度領域を抽出する抽出手段と、抽出される高輝度領域の径が前記計算領域の径と等しくなるように、前記所定の閾値を設定する閾値設定手段と、を備え、設定された所定の閾値に応じた高輝度領域を被写体の投影像と特定することを特徴とするものである。
【００１３】
［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、抽出される高輝度領域の径が計算領域の径と等しくなるように閾値設定手段が閾値を設定するので、この閾値によって抽出手段が抽出する高輝度領域を被写体の投影像と特定することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の放射線撮影装置において、前記検出信号に含まれる時間遅れ分を前記検出信号から除去して補正検出信号に補正する補正手段を備え、補正検出信号から画像を生成することを特徴とするものである。
【００１５】
［作用・効果］請求項４に記載の発明によれば、補正手段によって検出信号に含まれる時間遅れ分を除去した補正検出信号から画像を生成するので、輝度のバラつきを抑え、画像に残像が発生することを防止することができる。よって、より正確かつ容易に球形状の被写体の投影像を画像から特定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る投影像特定方法によれば、生成される画像において所定の閾値以上の輝度を有する画像の高輝度領域の径が、計算領域の径と比較し等しくなるように、閾値を設定する。被写体は球形状であるので、径が一致するときは高輝度領域と計算領域とが一致する。計算領域は放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される領域であるので、計算領域と一致する高輝度領域は被写体の投影像と特定することができる。したがって、輝度がバラついて残像が発生する画像であっても、残像の影響を受けることなく正確に被写体の投影像を特定できる。
【実施例１】
【００１７】
この発明の第１実施例について図面を参照して説明する。図１は第１実施例に係るＸ線撮像装置の全体的な構成を示すブロック図である。なお、Ｘ線撮像装置は、本発明の放射線撮像装置に相当する。
【００１８】
実施例のＸ線撮像装置は、図１に示すように、大きく撮像部１と画像生成部３と領域径算出部４と投影像特定部５とに分けられる。
【００１９】
撮像部１は、被写体Ｍを載置する天板６を挟んで、Ｘ線を末広がり状に被写体Ｍに照射するＸ線管７と、被写体Ｍを透過したＸ線をその検出面８ｓで検出する平面（フラットパネル型）検出器８（以下において、便宜上「ＦＰＤ８」と記載する）とがＣ字状アーム９に保持されて構成されている。Ｘ線管７とＦＰＤ８は、それぞれこの発明における放射線照射手段、放射線面検出手段に相当する。
【００２０】
Ｃ字状アーム９は、天板６の長手方向を向いた水平方向の軸ＲＡを中心に回転可能に保持部１０に支持される。保持部１０には図示省略の駆動制御部に接続され、駆動制御部に基づいて保持部１０がＣ字状アーム９を回転させる。Ｃ字状アーム９の回転に伴い、Ｘ線管７及びＦＰＤ８もＣ字状アーム９と一体的に回転する。
【００２１】
また、Ｘ線管７には図示省略のＸ線管制御部が接続され、Ｘ線管７はこのＸ線管制御部に基づいてＸ線を照射する。図１では、照射されるＸ線を符号ＸＡを付した点線で示す。
【００２２】
画像生成部３には、Ｘ線の照射によりＦＰＤ８が検出する検出信号が送られる。画像生成部３ではこの検出信号に基づいて透視画像を生成する。
【００２３】
領域径算出部４には、撮影時のＸ線管７とＦＰＤ８の位置情報が駆動制御部から送られる。また、天板６上に載置される被写体Ｍの位置情報及び被写体Ｍの大きさは予めわかっており、図示省略の入力部等から領域径算出部４に与えられる。領域径算出部４では、これらＸ線管７とＦＰＤ８と被写体Ｍとに関する情報に基づいて、検出面８ｓ上に被写体Ｍが投影される領域（以下、「計算領域」と区別して呼ぶ）の径を演算処理により算出する。なお、検出面８ｓ上に被写体Ｍが投影される領域を、図１に符号Ａｐを付して模式的に示す。
【００２４】
投影像特定部５は、画像生成部３で生成された透視画像の輝度分布と領域径算出部４で算出された計算領域の径とに基づいて、透視画像から被写体Ｍの投影像を特定する。投影像特定部５は、この発明における投影像特定手段に相当する。
【００２５】
投影像特定部５は、領域抽出部１３と閾値設定部１５とに分けられる。領域抽出部１３には、画像生成部３で生成された透視画像から、所定の閾値以上の輝度を有する高輝度領域を抽出する。本実施例では、所定の閾値により画像を二値化処理した画像（以下では、これを「二値化画像」と区別して呼ぶ）を生成することにより行う。なお、所定の閾値は閾値設定部１５によって与えられる。領域抽出部１３は、この発明における抽出手段に相当する。
【００２６】
閾値設定部１５には、領域抽出部１３により抽出される高輝度領域の径が、領域径算出部４で算出される計算領域の径と等しくなるように所定の閾値を設定する。閾値設定部１５は、この発明における閾値設定手段に相当する。
【００２７】
実施例に係るＸ線撮像装置による撮影の動作を説明する。まず、図示省略の駆動制御部に基づいて保持部１０がＣ字状アーム９を軸ＲＡを中心に回転させる。これにより、Ｘ線管７及びＦＰＤ８はＣ字状アーム９と一体となって軸ＲＡを中心に回転する。よって、Ｘ線管７とＦＰＤ８は、互いに対向した状態で、かつ、それらの間に被写体Ｍを挟んで回転する。
【００２８】
Ｘ線管７は、Ｘ線制御部に基づき被写体Ｍに向けて末広がり状にＸ線を照射する。被写体Ｍを透過したＸ線は、ＦＰＤ８の検出面８ｓに到達し、検出信号に変換される。Ｘ線管７の照射のタイミングごとに、変換された検出信号がＦＰＤ８から読み出され、画像生成部３に与えられる。画像生成部３は、この検出信号に基づき透視画像を生成する。
【００２９】
なお、この透視画像を構成する画素は、ＦＰＤ８の検出面８ｓにマトリクス状に配列される検出素子（図示省略）と対応関係にある。そして、画像上には、検出素子に検出されたＸ線に応じた輝度が画素単位で分布する。
【００３０】
図２に示す透視画像は、球形状の被写体Ｍを複数回にわたり連続して撮影したときの透視画像の模式図である。図２（ａ）がある時点の撮影の透視画像とすると、図２（ｂ）はその前の時点に撮影されたものであり、図２（ｃ）はさらにその前の時点に撮影されたものである。各図には、透視画像に現れる被写体Ｍの投影像を実線で囲まれる領域として示している。さらに、図２（ａ）、図２（ｂ）には、透視画像に発生した残像を点線と一点鎖線で囲まれる領域として示している。
【００３１】
ここで、球形状の被写体Ｍとは、構成ファントム内に配置されるマーカ（鋼球）等が例示されが、これに限らず球形状であれば含まれる。そして、以下では、被写体Ｍが球形状の場合であって、その透視画像において被写体Ｍの投影される領域の方が背景に比べて輝度が高いものとして説明する。これは本実施例の特徴を説明するためであり、本実施例に示すＸ線撮像装置は球形状以外の被検体Ｍを撮影する用途にも当然用いられる。
【００３２】
図３（ａ）は、図２（ａ）に示すような残像が発生している透視画像の輝度分布を模式的に示す図である。図３（ａ）において、被写体Ｍの投影像を実線で囲まれる領域Ａｒで示している。また、透視画像に表れる残像を点線で囲まれる領域Ａａと一点鎖線で囲まれる領域Ａｂとで示している。図３（ｂ）は図３（ａ）に示す透視画像において、点ｐ１−点ｐ８間の輝度値を模式的に示す図である。
【００３３】
図３（ａ）を参照すると、図３（ｂ）における点ｐ１−点ｐ８間で被写体Ｍが投影されている区間は、点ｐ２から点ｐ５までの間である。しかし、この区間に領域Ａａ、Ａｂで示す残像が重畳されているので、点ｐ２−点ｐ３間と点ｐ３−点ｐ４間と点ｐ４−点ｐ５間とではそれぞれ輝度値が異なり、点Ｐ２−点Ｐ５間において輝度がバラついている。一方、区間ｐ５−ｐ７間も残像の影響を受けて一定の輝度を有している。よって、図３（ａ）に示す透視画像のみからでは、被写体Ｍの投影像の領域Ａｒとそれ以外の領域（背景）との二つの領域に分けることができず、被写体Ｍの投影像の幾何学的位置を誤って認識するおそれがある。
【００３４】
しかし、本願の特徴部分である投影像特定部５によれば、図３（ａ）に示すような画像から被写体Ｍの投影像を特定できる。かかる投影像特定部５の動作を図４のフローチャートに沿って説明する。
【００３５】
なお、領域径算出部４は、Ｘ線管７とＦＰＤ８との位置情報、及び、天板６に載置される球形状の被写体Ｍの位置情報とその大きさとに基づいて、ＦＰＤ８の検出面８ｓ上に投影される計算領域の径を撮影ごとに求めているものとする。
【００３６】
＜ステップＳ１＞ 閾値を設定する
閾値設定部１５は、領域抽出部１３が透視画像の輝度に基づいて二値化するための閾値を設定する。このとき、高輝度領域の径が計算領域の径と等しくなるように前記所定の閾値を設定する。なお、高輝度領域の径は、後述するステップＳ３で求める。よって、最初に閾値を与えるときは高輝度領域の径が未知であるので、本実施例では所定の初期値を閾値として設定する。
【００３７】
＜ステップＳ２＞ 画像を二値化する
領域抽出部１３が設定された閾値に基づいて透視画像を二値化する。すなわち、透視画像を構成する各画素の輝度が閾値以上であればその画素の輝度を最高輝度に変換され、また閾値未満であればその画素を最低輝度に変換する。
【００３８】
＜ステップＳ３＞ 高輝度領域の径を求める
閾値設定部１５は、閾値以上の輝度を有する高輝度領域の径を求める。径は、高輝度領域を構成する画素単位で求める。
【００３９】
ここで、高輝度領域の径は、高輝度領域の中心を特定してから求めてもよい。例えば、高輝度領域の周縁から複数の法線を延ばして、これらが交わる点（画素）を高輝度領域の中心と特定する。そして、この中心から領域の周縁までの径を求めるようにしてもよい。
【００４０】
また、高輝度領域内の全点（画素）について、各点から領域の周縁までの水平及び垂直方向の距離をそれぞれ求め、得られた距離の大きさを比較して径を選択してもよい。
【００４１】
＜ステップＳ４＞ 高輝度領域の径が計算領域の径と等しいか？
さらに、閾値設定部１５は、高輝度領域の径を計算領域の径と比較し、等しいか否かを判断する。
【００４２】
等しくないと判断したときは、さらに高輝度領域の径が計算領域の径より大きいか、小さいかを判断する。そして、ステップＳ１に戻って同じ手順を繰り返す。
【００４３】
他方、等しいと判断したときは、被写体Ｍの投影像は高輝度領域であると特定する。これにより、投影像特定部５の動作が終了する。ここで、「等しい」とは、完全に一致する必要はなく、投影像の幾何学的位置を特定するときに求められる精度に応じて、実質的に問題のない範囲にある場合であればよい。
【００４４】
ここで、ステップＳ４において等しくないと判断したあとに、再びステップＳ１に戻って、高輝度領域の径が計算領域の径と等しくなるように前記所定の閾値を改めて設定する流れを、図３（ｂ）を参照して具体的に説明する。
【００４５】
まず、ステップＳ１において閾値をＬ３と設定した場合を考える。閾値Ｌ３に応じた高輝度領域は、領域Ａｒと領域Ａａとが重なっている部分となる。よって、高輝度領域は、領域Ａｒの一部であり計算領域よりも小さい。したがって、ステップＳ４において、この高輝度領域の径は計算領域の径と等しくないと判断され、さらに高輝度領域の径は計算領域の径に比べて小さいと判断される。このとき、再びステップＳ１に戻り、Ｌ３に比べて小さい値に閾値を置き換えて設定する（例えば、Ｌ２等）。この値のとり方は、ステップ状に増減させてもよい。また、輝度のヒストグラムをもとに置き換える閾値を選択するようにしてもよい。このような手順を繰り返して、高輝度領域の径が計算領域の径と等しくなるようにすることができる。
【００４６】
反対に、ステップＳ１において閾値をＬ１と設定した場合は、ステップＳ４において、高輝度領域の径は計算領域の径と等しくないと判断され、さらに高輝度領域の径は計算領域の径に比べて大きいと判断される。このときは、再びステップＳ１に戻って閾値をＬ１に比べて高い値に置き換えて設定すればよい。
【００４７】
以上のように、被検体Ｍが球形状であるので、その投影像の領域は径によって規定することができる。したがって、高輝度領域の径が計算領域の径と一致することによって、高輝度領域は計算領域と一致すると判断できる。ここで、計算領域は、ＦＰＤ８の検出面８ｓ上に被写体Ｍが投影される領域であるので、高輝度領域は被写体Ｍの投影像と特定できる。したがって、画像生成部３により生成される画像の輝度がバラついて、画像に残像が発生していても、この影響を受けることなく正確に被写体Ｍの投影像を特定することができる。
【実施例２】
【００４８】
この発明の第２実施例について図面を参照して説明する。図５は第２実施例に係るＸ線撮像装置の全体的な構成を示すブロック図である。なお、第１実施例と同じ構成については同符号をふすことで詳細な説明を省略する。
【００４９】
図５に示すように、第２実施例のＸ線撮像装置は、第１実施例の構成に、新たに補正部２１を備えている。
【００５０】
補正部２１には、Ｘ線の照射によりＦＰＤ８が検出する検出信号が送られる。補正部２１ではこの検出信号に含まれる時間遅れ分を除去して補正検出信号に補正する。そして、補正した補正検出信号Ｘkを画像生成部３に送る。画像生成部３はこの補正検出信号Ｘkに基づいて透視画像を生成する。補正部２１は、この発明における補正手段に相当する。
【００５１】
図６は、ＦＰＤ８の検出面８ｓ上に配置される１個の検出素子に注目して、入射されるＸ線と変換される検出信号との関係を模式的に表した図である。図６（ａ）は検出素子に入射するＸ線の強度を示し、図６（ｂ）は検出素子から読み出される検出信号を示している。また、図６（ｃ）は図６（ｂ）に示される検出信号から補正部２１により補正された補正検出信号を示している。なお、図６（ａ）から図６（ｃ）の横軸は時刻である。
【００５２】
図６（ａ）は、連続撮影時に３回続けて被検体Ｍを透過したＸ線が検出素子に入射し、その後は被検体Ｍを透過したＸ線が検出素子に入射していないことを示している。なお、Ｘ線入射強度は、３回とも同じである。この検出素子は、ちょうど図３（ａ）の点ｐ１０における画素に対応するものと考えることができる。
【００５３】
図６（ｂ）は、３回分の撮影において、読み出される検出信号が徐々に大きくなっていることを表している。これは、検出信号に含まれる時間遅れ分によるものである。また、３回分の撮影のあとにも、検出信号が読み出されている。これも、検出信号に含まれる時間遅れ分によるものである。
【００５４】
補正部２１は、この時間遅れ分を除去するため次のような構成となっている。すなわち、各検出信号から時間遅れ分を除去する再帰的演算処理を式（１）から式（３）を利用して行う。
【００５５】
Ｘk ＝Ｙk −Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］ …（１）
Ｔn ＝−Δｔ／τn …（２）
Ｓnk＝Ｘk-1 ＋exp(Ｔn )・Ｓn(k-1) …（３）
但し， ΔｔはＦＰＤ８から検出信号を読み出すサンプリング時間間隔、ｋはサンプリングした時系列内のｋ番目の時点を示す添字、Ｙk はｋ番目のサンプリング時点で取り出された検出信号、Ｘk はＹk から時間遅れ分を除去した補正検出信号、Ｘk-1 は一時点前のＸk 、Ｓn(k-1)は一時点前のＳn 、exp は指数関数、Ｎはインパルス応答を構成する時定数が異なる指数関数の個数、ｎはインパルス応答を構成する指数関数の中の一つを示す添字、αn は指数関数nの強度、τn は指数関数nの減衰時定数である。
【００５６】
つまり、式（１）の２項の『Σn=1 N ［αn ・〔１−exp(Ｔn ) 〕・exp(Ｔn )・Ｓnk］』が時間遅れ分に該当するので、時間遅れ分を除去した補正検出信号Ｘk が式（１）から式（３）という簡潔な漸化式によって速やかに求められる。
【００５７】
図７は、補正部２１が検出信号Ｙkから補正検出信号Ｘkに補正する流れを示すフローチャートである。
【００５８】
＜ステップＱ１＞ ｋ、Ｘ0、Ｓn0を全て初期値「０」にセットする
ｋ＝０とセットされて，式（１）のＸ0 ＝０，式（３）のＳn0＝０がＸ線照射前の初期値として全てセットされる。指数関数の数が３個（Ｎ＝３）の場合は、Ｓ10，Ｓ20，Ｓ30が全て０にセットされることになる。
【００５９】
＜ステップＱ２＞ ｋを「１」とセットし、検出信号Ｙ1を与えて補正検出信号Ｘ1 を求める
式（１）、式（３）でｋ＝１とセットされる。式（３）、つまりＳn1＝Ｘ0 ＋exp(Ｔn )・Ｓn0にしたがってＳ11，Ｓ21，Ｓ31が求められ、さらに求められたＳ11，Ｓ21，Ｓ31と検出信号Ｙ1 が式（１）に代入されることで補正検出信号Ｘ1 が求められる。
【００６０】
＜ステップＱ３＞ ｋを「ｋ＋１」に置き換えた上で、検出信号Ｙkを与えて補正検出信号Ｘkを求める
式（１）、式（３）でｋを１だけ増加（ｋ＝ｋ＋１）した後、続いて式（３）に１時点前のＸk-1 が代入されてＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3kが求められ、さらに求められたＳ1k，Ｓ2k，Ｓ3kと検出信号Ｙk が式（１）に代入されることで補正検出信号Ｘk が求められる。
【００６１】
＜ステップＱ４＞ 未処理の検出信号Ｙkがあるか？
未処理の検出信号Ｙk があれば、ステップＱ３に戻り、未処理の検出信号Ｙk がなければ、次のステップＱ５に進む。
【００６２】
＜ステップＱ５＞ 撮影１回分の補正を終了
再帰的演算処理が終了し、撮影１回分（透視画像１枚分）の補正検出信号Ｘk が求められる。
【００６３】
以上のように、補正部２１は、ＦＰＤ８からサンプリング時間間隔で取り出される各検出信号に含まれる時間遅れ分を単数または減衰時定数が異なる複数個の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとして再帰的演算処理により検出信号から除去した補正検出信号を求める。よって、単独の指数関数で構成されるインパルス応答によるものとする場合に比べて、求められた補正検出信号Ｘkは時間遅れ分が十分に除去されたものとなる。
【００６４】
この結果、画像生成部３は、輝度のバラツキが少なく、残像の少ない透視画像を生成することができる。よって、投影像特定部５は、より正確かつ容易に被写体Ｍの投影像を特定することができる。
【００６５】
図６（ｃ）は、このようにして求められた補正検出信号Ｘkを模式的に示している。
【００６６】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００６７】
（１）上述した各実施例では、領域抽出部１３は高輝度領域を抽出する構成であるが、画像生成部３において生成される画像において被写体Ｍの投影像が背景に比べて輝度が低くなる場合は、所定の閾値未満の低輝度領域を抽出する構成となる。
【００６８】
（２）上述した各実施例の領域抽出部１３は、いわゆる二値化処理を行うよう構成されているが、輝度分布に応じた領域の径を画像から求められれば、これに限られるものではない。たとえば、画像の輝度の変化により領域の周縁のみを抽出して、この周縁に囲まれる領域の径を求めるようにしてもよい。
【００６９】
（３）上述した各実施例では、撮影の度に領域径算出部４が計算領域の径を求めるように構成していたが、投影像特定部５に計算領域の径を与えることができればかかる構成に限られない。たとえば、計算領域の径が予め確定できる場合はこれを記憶する記憶部を備えて、投影像特定部５が計算領域の径を読み出すように構成してもよい。
【００７０】
（４）上述した各実施例において、ＦＰＤ８で読み出される検出信号や、画像生成部３で生成される透視画像を記憶する手段を備える構成としてもよい。これにより、投影像を撮影時（リアルタイム）に特定するほか、撮影終了後にも特定できる。
【００７１】
（５）上述した各実施例において、上記第１，第２実施例はＸ線撮影装置であったが、本発明はＸ線ＣＴ装置や、３次元再構成画像を作成する断層撮影装置のようにＸ線透視撮影装置以外のものにも適用できる。
【００７２】
（６）上述した各実施例は、医用に限らず、非破壊検査機器などの工業用装置にも適用することができる。
【００７３】
（７）上記第１、第２実施例は、放射線としてＸ線を用いる装置であったが、本発明はＸ線に限らずＸ線以外の放射線を用いる装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施例のＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】球形状の被写体Ｍを撮影したときの透視画像を模式的に示す図である。
【図３】図３（ａ）は球形状の被写体Ｍを撮影したときの透視画像の輝度分布を模式的に示す図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す透視画像において、点ｐ１−点ｐ８間の輝度値を模式的に示す図である。
【図４】被検体Ｍの投影像を画像から特定する処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】第２実施例のＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図６】ＦＰＤ８の検出面８ｓ上にある検出素子について、入射するＸ線と読み出される検出信号と補正された補正検出信号との関係を模式的に示す図である。
【図７】検出信号から補正検出信号に補正する処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１ … 撮像部
３ … 画像生成部
４ … 領域径算出部
５ … 投影像特定部
７ … Ｘ線管
８ … 平面検出器（ＦＰＤ）
８ｓ … 検出面
１３ … 領域抽出部
１５ … 閾値設定部
Ｍ … 被検体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線照射手段から球形状の被写体に放射線を照射して、被写体を透過する放射線を放射線面検出手段により検出して得られた画像から、被写体の投影像を特定する投影像特定方法において、所定の閾値以上の輝度を有する画像の高輝度領域の径が、放射線照射手段と放射線面検出手段と被写体とに基づいて算出される、放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される計算領域の径と等しくなるように、前記所定の閾値を設定し、この設定される所定の閾値に応じた高輝度領域を被写体の投影像と特定することを特徴とする投影像特定方法。
【請求項２】
球形状の被写体に放射線を照射する放射線照射手段と、被写体を透過する放射線を検出信号として検出する放射線面検出手段と、を備え、検出信号に基づいて画像を生成する放射線撮像装置において、放射線照射手段と放射線面検出手段と被写体とに基づいて算出される、放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される計算領域の径と、生成される画像の輝度分布とに基づいて、画像から被写体の投影像を特定する投影像特定手段を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線撮影装置において、前記投影像特定手段は、画像から所定の閾値以上の輝度を有する高輝度領域を抽出する抽出手段と、抽出される高輝度領域の径が前記計算領域の径と等しくなるように、前記所定の閾値を設定する閾値設定手段と、を備え、設定された所定の閾値に応じた高輝度領域を被写体の投影像と特定することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の放射線撮影装置において、前記検出信号に含まれる時間遅れ分を前記検出信号から除去して補正検出信号に補正する補正手段を備え、補正検出信号から画像を生成することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項１】
放射線照射手段から球形状の被写体に放射線を照射して、被写体を透過する放射線を放射線面検出手段により検出して得られた画像から、被写体の投影像を特定する投影像特定方法において、所定の閾値以上の輝度を有する画像の高輝度領域の径が、放射線照射手段と放射線面検出手段と被写体とに基づいて算出される、放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される計算領域の径と等しくなるように、前記所定の閾値を設定し、この設定される所定の閾値に応じた高輝度領域を被写体の投影像と特定することを特徴とする投影像特定方法。
【請求項２】
球形状の被写体に放射線を照射する放射線照射手段と、被写体を透過する放射線を検出信号として検出する放射線面検出手段と、を備え、検出信号に基づいて画像を生成する放射線撮像装置において、放射線照射手段と放射線面検出手段と被写体とに基づいて算出される、放射線面検出手段の検出面上に被写体が投影される計算領域の径と、生成される画像の輝度分布とに基づいて、画像から被写体の投影像を特定する投影像特定手段を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線撮影装置において、前記投影像特定手段は、画像から所定の閾値以上の輝度を有する高輝度領域を抽出する抽出手段と、抽出される高輝度領域の径が前記計算領域の径と等しくなるように、前記所定の閾値を設定する閾値設定手段と、を備え、設定された所定の閾値に応じた高輝度領域を被写体の投影像と特定することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の放射線撮影装置において、前記検出信号に含まれる時間遅れ分を前記検出信号から除去して補正検出信号に補正する補正手段を備え、補正検出信号から画像を生成することを特徴とする放射線撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−４４２（Ｐ２００６−４４２Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８０６７３（Ｐ２００４−１８０６７３）
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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