放射線画像処理装置及び方法
【課題】精度のよい欠陥画素補正を可能とするとともに、補正処理に要する時間を短縮することを可能とする。
【解決手段】第１の吸収型格子２１と第２の吸収型格子２２との相対位置を変更して撮影を行うことにより得られる複数の画像データから被検体Ｈの位相コントラスト画像を取得するＸ線撮影システムにおいて、画像処理部１４は、ＦＰＤ２０で取得された複数の画像データに基づき、位相微分像を生成する位相微分像生成部３２と、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップから欠陥画素の位置情報を取得し、各欠陥画素に対応する位相微分像の位相微分値を、欠陥画素に隣接する画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換する補正処理部３３と、補正処理部３３により補正処理がなされた位相微分像から位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部３４とを備える。
【解決手段】第１の吸収型格子２１と第２の吸収型格子２２との相対位置を変更して撮影を行うことにより得られる複数の画像データから被検体Ｈの位相コントラスト画像を取得するＸ線撮影システムにおいて、画像処理部１４は、ＦＰＤ２０で取得された複数の画像データに基づき、位相微分像を生成する位相微分像生成部３２と、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップから欠陥画素の位置情報を取得し、各欠陥画素に対応する位相微分像の位相微分値を、欠陥画素に隣接する画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換する補正処理部３３と、補正処理部３３により補正処理がなされた位相微分像から位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部３４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線等の放射線により被検体の撮影を行う放射線撮影システムに用いられる放射線画像処理装置及び方法に関し、特に、放射線画像に対して欠陥画素補正を行う放射線画像処理装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線は、物質を構成する元素の原子番号と、物質の密度及び厚さとに依存して減衰するといった特性を有することから、被検体の内部を透視するためのプローブとして用いられている。Ｘ線を用いた撮影は、医療診断や非破壊検査等の分野において広く普及している。
【０００３】
一般的なＸ線撮影システムでは、Ｘ線を放射するＸ線源とＸ線を検出するＸ線画像検出器との間に被検体を配置して、被検体の透過像を撮影する。この場合、Ｘ線源からＸ線画像検出器に向けて放射されたＸ線は、Ｘ線画像検出器までの経路上に存在する物質の特性（原子番号、密度、厚さ）の差異に応じた量の減衰（吸収）を受けた後、Ｘ線画像検出器の各画素に入射する。この結果、被検体のＸ線吸収像がＸ線画像検出器により検出され画像化される。Ｘ線画像検出器としては、Ｘ線増感紙とフイルムとの組み合わせや輝尽性蛍光体のほか、半導体回路を用いたフラットパネル検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）が広く用いられている。
【０００４】
ただし、Ｘ線吸収能は、原子番号が小さい元素からなる物質ほど低くなるため、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、Ｘ線吸収像としての十分な画像の濃淡（コントラスト）が得られないといった問題がある。例えば、人体の関節を構成する軟骨部とその周辺の関節液は、いずれも殆どの成分が水であり、両者のＸ線の吸収量の差が少ないため、濃淡差が得られにくい。
【０００５】
このような問題を背景に、近年、被検体によるＸ線の強度変化に代えて、被検体によるＸ線の位相変化（角度変化）に基づいた画像（以下、位相コントラスト画像と称する）を得るＸ線位相イメージングの研究が盛んに行われている。一般に、Ｘ線が物体に入射したとき、Ｘ線の強度よりも位相のほうが高い相互作用を示すため、位相差を利用したＸ線位相イメージングでは、Ｘ線吸収能が低い弱吸収物体であっても高コントラストの画像を得ることができる。このようなＸ線位相イメージングの一種として、２枚の透過型回折格子とＸ線画像検出器とからなるＸ線タルボ干渉計を用いたＸ線撮影システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
Ｘ線タルボ干渉計は、被検体の背後に第１の回折格子を配置し、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長で決まるタルボ干渉距離だけ下流に第２の回折格子を配置し、その背後にＸ線画像検出器を配置することにより構成される。タルボ干渉距離とは、第１の回折格子を通過したＸ線が、タルボ干渉効果によって自己像（縞画像）を形成する距離である。この自己像は、Ｘ線源と第１の回折格子との間に配置された被検体とＸ線との相互作用（位相変化）により変調を受ける。
【０００７】
このＸ線撮影システムでは、第１の回折格子の自己像と第２の回折格子との重ね合わせにより強度変調された縞画像の被検体による変化（位相ズレ）から縞走査法により被検体の位相コントラスト画像が取得される。縞走査法とは、第１の回折格子に対して第２の回折格子を、第１の回折格子の面にほぼ平行で、かつ第１の回折格子の格子線方向にほぼ垂直な方向に、格子ピッチを等分割した走査ピッチで並進移動（走査）させながら複数回の撮影を行い、Ｘ線画像検出器で得られる各画素の画素データの上記走査に対する強度変化の位相ズレ量（被検体による位相のズレ量）から位相微分像を取得する方法である。この位相微分像は、被検体で屈折したＸ線の角度分布に対応する。位相微分像を縞走査方向に沿って積分することにより被検体の位相コントラスト画像が得られる。なお、画素データは、上記走査により周期的に強度が変調される。上記走査に対する複数の画素データのセットを、以下、「強度変調信号」と称する。
【０００８】
このＸ線撮影システムでは、Ｘ線画像検出器として、画素データをデジタルデータとして取得可能な上記ＦＰＤ等の固体撮像装置が用いられる。このようなＸ線画像検出器は、多数の画素を備えるため、欠陥画素の発生が避けられない。この欠陥画素には、製造時に生じる物理的な欠陥に起因するもののほか、画素自体は正常であるが検出面のキズやゴミの付着などにより画素データが異常となったものが含まれる。
【０００９】
欠陥画素の対処方法としては、予め欠陥画素の位置情報を取得しておき、Ｘ線画像検出器により取得されたＸ線画像に対して画像処理の一種である補正処理を施す方法が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。特許文献２、３には、Ｘ線タルボ干渉計に係るものではないが、欠陥画素に隣接する複数の隣接画素の画素データに基づき、線形補間やその他の関数を用いた演算により得た画素データで欠陥画素の画素データを置換することにより、欠陥画素補正を行うことを可能としたＸ線撮影システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２００３５９号公報
【特許文献２】特開２００８−０７９９２３号公報
【特許文献３】特開２００２−１９７４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記した縞走査法を用いたＸ線撮影システムでは、位相微分像から位相コントラスト画像を得るために、縞走査方向に沿って積分処理を行う必要があるため、欠陥画素が生じると、１つの欠陥画素につき、縞走査方向に沿ったライン状のアーチファクトが発生してしまう。このため、欠陥画素補正を高精度に行うことが求められている。しかしながら、縞走査法を用いたＸ線撮影システムに、特許文献２、３に記載の従来の補正方法を適用した場合には、以下の問題が生じる。
【００１２】
第１に、従来の補正方法を適用すると、縞走査の各走査ステップで得られる画像（Ｘ線吸収像）に対して欠陥画素補正を行うことになるため、その走査ステップ数分の補正処理が要される。したがって、補正処理に要する時間が長いといった問題がある。
【００１３】
第２に、従来の補正方法を適用すると、各走査ステップで欠陥画素を補正した結果、欠陥画素に対して算出される位相微分値（補正値）は、補正に用いた隣接画素の強度変調信号の最大値や振幅（コントラスト）の差異が影響して、適正値（中間の値）からずれるといった問題がある。図１４（ａ），（ｂ）は、従来の補正方法の具体例として、位相ズレ量が“０”の隣接画素Ａの画素データと、位相ズレ量が“０．５π”の隣接画素Ｂの画素データとを各走査ステップで平均化した画素データからなる平均信号により、欠陥画素補正を行う場合の問題点を示している。
【００１４】
図１４（ａ）は、隣接画素Ａ，Ｂの強度変調信号の最大値及び振幅が同一である場合を例示している。この場合には、隣接画素Ａ，Ｂの平均信号の位相ズレ量は“０．２５π”となり、隣接画素Ａ，Ｂの強度変調信号の位相ズレ量（位相微分値）の中間値“０．２５π”と一致する。すなわち、この場合には、従来の補正方法であっても適正値が得られる。
【００１５】
これに対して、図１４（ｂ）は、隣接画素Ａ，Ｂの強度変調信号の最大値が異なる場合（隣接画素Ａの強度変調信号の最大値が“１”、隣接画素Ｂの強度変調信号の最大値が“０．８”）を例示している。この場合には、隣接画素Ａ，Ｂの平均信号の位相ズレ量はおよそ“０．２２π”となり、最大値が大きいほうの隣接画素Ａの強度変調信号に偏った値となる。すなわち、従来の補正方法では適正値が得られない。なお、具体例の説明は省略するが、隣接画素Ａ，Ｂの強度変調信号の最大値が同じで、かつ振幅が異なる場合には、平均信号の位相ズレ量は、振幅の大きいほうの隣接画素の強度変調信号に偏った値となり、同様に、従来の補正方法では適正値が得られない。
【００１６】
さらに、従来の補正方法では、Ｘ線の屈折が大きい被検体のエッジ部分に対応する位置に欠陥画素が位置する場合には、このエッジ部分の形状（異方性）を画素の強度情報から把握することができず、異方性を考慮した精度のよい補正を行うことができないといった問題がある。
【００１７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、縞走査法を用いた放射撮影システムにおいて、精度のよい欠陥画素補正を可能とするとともに、補正処理に要する時間を短縮することを可能とする放射線画像処理装置及び方法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】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の放射線画像処理装置は、放射線源から照射された放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、前記第１の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、を備えた放射線撮影システムに用いられる放射線画像処理装置であって、前記画像データに基づいて位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、前記放射線画像検出器の欠陥画素の位置情報を記憶する欠陥画素情報記憶手段と、前記欠陥画素情報記憶手段から前記欠陥画素の位置情報を取得し、前記各欠陥画素に対応する前記位相微分像の位相微分値を、前記各欠陥画素に隣接する隣接画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換する補正処理手段と、を備える。
【００１９】
前記補正処理手段は、欠陥画素に隣接する複数の隣接画素を、欠陥画素を中心とした点対称の関係を有する複数の点対称ペアにグループ分けするとともに、各点対称ペアについて位相微分値の差の絶対値を算出し、該絶対値が最小となる点対称ペアの位相微分値の平均値を前記補正値とする。
【００２０】
前記補正処理手段は、欠陥画素に隣接する各隣接画素の位相微分値の絶対値を算出し、絶対値の大きさが上位２つの隣接画素の位相微分値の平均値を前記補正値とすることも好ましい。
【００２１】
前記放射線画像撮影システムは、前記補正処理手段により補正処理がなされた位相微分像に対して積分処理を施すことにより位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成手段を備える。
【００２２】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調を与えて複数の第２の周期パターン像を生成し、前記放射線画像検出器は、前記各第２の周期パターン像を検出して複数の画像データを生成し、前記位相微分像生成手段は、前記複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより前記位相微分像を生成する。
【００２３】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する第２の格子と、前記第１及び第２の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段とからなる。
【００２４】
前記第１及び第２の格子は、吸収型格子であり、前記第１の格子は、前記放射線源からの放射線を前記第１の周期パターン像として線形的に前記第２の格子に投影するものである。
【００２５】
前記第１の格子は位相型格子であり、前記第１の格子は、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を前記第１の周期パターン像として前記第２の格子の位置に形成するものであってもよい。
【００２６】
前記放射線画像検出器は、放射線を電荷に変換する変換層と、前記変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを画素ごとに備えた放射線画像検出器であって、前記電荷収集電極は、前記第１の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されていることも好ましい。
【００２７】
本発明の放射線画像処理装置は、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に被検体を配置せずに前記放射線画像検出器により得られる少なくとも１枚分の画像データに基づいて前記欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段を備える。
【００２８】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源が非照射の状態で前記放射線画像検出器により得られる１枚分の画像データに基づいて前記欠陥画素を検出する。
【００２９】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの一定強度の放射線照射下において、前記強度変調手段により、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調が与えられて複数の第２の周期パターン像が生成され、前記各第２の周期パターン像が前記放射線画像検出器により検出されることにより生成される複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の最大値または平均値を検出し、この最大値または平均値に基づいて前記欠陥画素を検出することが好ましい。
【００３０】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの一定強度の放射線照射下において、前記強度変調手段により、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調が与えられて複数の第２の周期パターン像が生成され、前記各第２の周期パターン像が前記放射線画像検出器により検出されることにより生成される複数の画像データに基づき、画素データの前記相対位置に対する強度変化を表す強度変調信号の振幅を検出し、この振幅に基づいて前記欠陥画素を検出することも好ましい。
【００３１】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの放射線強度を段階的に変化させながら、各放射線強度において前記最大値または前記平均値を検出し、この最大値または平均値の放射線強度に対するリニアリティに基づいて前記欠陥画素を検出することも好ましい。
【００３２】
前記放射線画像撮影システムは、前記第１及び第２の格子を、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間から退避させる移動手段を備えており、前記欠陥画素検出手段は、前記移動手段により前記第１及び第２の格子が前記放射線源と前記放射線画像検出器との間から退避した状態で、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づいて前記欠陥画素を検出することも好ましい。
【００３３】
本発明の放射線画像処理方法は、放射線源から照射された放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、前記第１の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、を備えた放射線撮影システムに用いられる放射線画像処理方法であって、前記放射線画像検出器により生成された画像データに基づいて位相微分像を生成するステップと、前記放射線画像検出器の欠陥画素の位置情報を取得するステップと、前記各欠陥画素に対応する前記位相微分像の位相微分値を、前記各欠陥画素に隣接する隣接画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、欠陥画素の位相微分値を、欠陥画素に隣接する画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換することにより補正するものであるため、精度のよい補正を可能とするとともに、一回の補正処理で欠陥画素補正が完了するため補正処理に要する時間を短縮することができる。
【００３５】
また、本発明は、被検体による放射線の屈折角に対応する位相微分値に基づいて欠陥画素補正を行うものであるため、被検体のエッジに対応する部分に欠陥画素が位置する場合であってもエッジの異方性を考慮した精度の良い補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システムの構成を示す模式図である。
【図２】フラットパネル検出器の構成を示す模式図である。
【図３】第１及び第２の吸収型格子の構成を示す概略側面図である。
【図４】縞走査法を説明するための説明図である。
【図５】被検体がある場合とない場合との強度変調信号を例示するグラフである。
【図６】欠陥画素の補正処理を説明するフローチャートである。
【図７】点対称ペアについての説明図である。
【図８】欠陥マップの作成処理を説明するフローチャートである。
【図９】被検体のエッジ部分で得られる位相微分値の具体例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における欠陥画素の補正処理を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態における欠陥マップの作成処理を説明するフローチャートである。
【図１２】Ｘ線強度に対する強度変調信号の最大値の変化を例示するグラフである。
【図１３】本発明の第４実施形態で用いられる移動装置を示す模式図である。
【図１４】従来の補正方法の問題点を説明するグラフである。
【図１５】本発明の第５実施形態で用いられるＸ線画像検出器の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（第１実施形態）
図１において、本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システム１０は、被検体ＨにＸ線を照射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１に対向配置され、Ｘ線源１１から被検体Ｈを透過したＸ線を検出して画像データを生成する撮影部１２と、撮影部１２から読み出された画像データを記憶するメモリ１３と、メモリ１３に記憶される複数の画像データを画像処理して位相コントラスト画像を生成する画像処理部１４と、画像処理部１４により生成された位相コントラスト画像が記録される画像記録部１５と、Ｘ線源１１及び撮影部１２の制御を行う撮影制御部１６と、操作部やモニタからなるコンソール１７と、コンソール１７から入力される操作信号に基づいてＸ線撮影システム１０の全体を統括的に制御するシステム制御部１８とから構成されている。
【００３８】
Ｘ線源１１は、高電圧発生器、Ｘ線管、コリメータ（いずれも図示せず）等から構成されており、撮影制御部１６の制御に基づいて、被検体ＨにＸ線を照射する。例えば、Ｘ線管は、回転陽極型であり、高電圧発生器からの電圧に応じて、フィラメントから電子線を放出し、所定の速度で回転する回転陽極に電子線を衝突させることによりＸ線を発生する。回転陽極は、電子線が固定位置に当り続けることによる劣化を軽減するために回転しており、電子線の衝突部分が、Ｘ線を放射するＸ線焦点となっている。また、コリメータは、Ｘ線管から発せられたＸ線のうち、被検体Ｈの検査領域に寄与しない部分を遮蔽するように照射野を制限するものである。
【００３９】
撮影部１２には、半導体回路からなるフラットパネル検出器（ＦＰＤ）２０、被検体ＨによるＸ線の位相変化（角度変化）を検出し位相イメージングを行うための第１の吸収型格子２１及び第２の吸収型格子２２が設けられている。ＦＰＤ２０は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の光軸Ａに沿う方向（以下、ｚ方向いう）に検出面が直交するように配置されている。
【００４０】
第１の吸収型格子２１は、ｚ方向に直交する面内の一方向（以下、ｙ方向という）に延伸した複数のＸ線遮蔽部２１ａが、ｚ方向及びｙ方向に直交する方向（以下、ｘ方向という）に所定のピッチｐ１で配列されたものである。同様に、第２の吸収型格子２２は、ｙ方向に延伸した複数のＸ線遮蔽部２２ａが、ｘ方向に所定のピッチｐ２で配列されたものである。Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの材料としては、Ｘ線吸収性に優れる金属が好ましく、例えば、金、銀、白金等が好ましい。
【００４１】
また、撮影部１２には、第２の吸収型格子２２を格子線方向（ｙ方向）に直交する方向（ｘ方向）に並進移動させることにより、第１の吸収型格子２１に対する第２の吸収型格子２２との相対位置を変化させる走査機構２３が設けられている。走査機構２３は、例えば、圧電素子等のアクチュエータにより構成される。走査機構２３は、後述する縞走査の際に、撮影制御部１６の制御に基づいて駆動される。詳しくは後述するが、メモリ１３には、縞走査の各走査ステップで撮影部１２により得られる画像データがそれぞれ記憶される。なお、第２の吸収型格子２２と走査機構２３とが特許請求の範囲に記載の強度変調手段を構成している。
【００４２】
画像処理部１４は、キャリブレーション動作時に得られる画像データからＦＰＤ２０の欠陥画素を検出し、欠陥マップ（欠陥画素の位置情報）を作成する欠陥画素検出部３０と、欠陥画素検出部３０により作成された欠陥マップを記憶する欠陥マップ記憶部３１とを備える。欠陥画素検出部３０は、キャリブレーション動作時に作動し、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップを更新する。
【００４３】
また、画像処理部１４は、縞走査の各走査ステップで撮影部１２により撮影され、メモリ１３に記憶された複数の画像データに基づき、位相微分像を生成する位相微分像生成部３２と、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップに基づき、位相微分像に対して欠陥画素補正を行う補正処理部３３と、補正がなされた位相微分像をｘ方向に沿って積分することにより、位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部３４とをさらに備える。位相コントラスト画像生成部３４により生成された位相コントラスト画像は、画像記録部１５に記録された後、コンソール１７に出力されてモニタ（図示せず）に表示される。
【００４４】
コンソール１７は、モニタの他、操作者が撮影指示やその指示内容を入力する入力装置（図示せず）を備えている。この入力装置としては、例えば、スイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等が用いられる。入力装置の操作により、Ｘ線管の管電圧やＸ線照射時間等のＸ線撮影条件、撮影タイミング等が入力される。モニタは、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイからなり、Ｘ線撮影条件等の文字や、上記位相コントラスト画像を表示する。
【００４５】
図２において、ＦＰＤ２０は、Ｘ線を電荷に変換して蓄積する複数の画素４０が、ｘ方向及びｙ方向に沿ってアクティブマトリクス基板上に２次元配列されてなる受像部４１と、受像部４１からの電荷の読み出しタイミングを制御する走査回路４２と、各画素４０に蓄積された電荷を読み出し、電荷を画像データに変換して記憶する読み出し回路４３とから構成されている。なお、走査回路４２と各画素４０とは、行毎に走査線４４によって接続されており、読み出し回路４３と各画素４０とは、列毎に信号線４５によって接続されている。画素４０の配列ピッチは、ｘ方向及びｙ方向にそれぞれ１００μｍ程度である。
【００４６】
画素４０は、アモルファスセレン等の変換層（図示せず）によりＸ線を電荷に直接変換し、変換された電荷を変換層の下部の電極に接続されたキャパシタ（図示せず）に蓄積する直接変換型のＸ線検出素子として構成することができる。各画素４０には、ＴＦＴスイッチ（図示せず）が接続され、ＴＦＴスイッチのゲート電極が走査線４４、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線４５に接続される。走査回路４２からの駆動パルスによってＴＦＴスイッチがＯＮ状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線４５に読み出される。
【００４７】
なお、画素４０は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等からなるシンチレータ（図示せず）でＸ線を一旦可視光に変換し、変換された可視光をフォトダイオード（図示せず）で電荷に変換して蓄積する間接変換型のＸ線検出素子として構成することも可能である。また、本実施形態では、放射線画像検出器としてＴＦＴパネルをベースとしたＦＰＤを用いているが、これに限られず、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子をベースとした各種の放射線画像検出器を用いることも可能である。
【００４８】
読み出し回路４３は、積分アンプ、補正回路、Ａ／Ｄ変換器（いずれも図示せず）等により構成されている。積分アンプは、各画素４０から信号線４５を介して出力された電荷を積分して電圧信号（画像信号）に変換する。Ａ／Ｄ変換器は、積分アンプにより変換された画像信号を、デジタルの画像データに変換する。補正回路は、画像データに対して、オフセット補正、ゲイン補正、及びリニアリティ補正等を行い、補正後の画像データをメモリ１３に入力する。
【００４９】
図３において、第１の吸収型格子２１のＸ線遮蔽部２１ａは、ｘ方向に所定のピッチｐ１で、互いに所定の間隔ｄ１を空けて配列されている。同様に、第２の吸収型格子２２のＸ線遮蔽部２２ａは、ｘ方向に所定のピッチｐ２で、互いに所定の間隔ｄ２を空けて配列されている。Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａは、それぞれ不図示のＸ線透過性基板（例えば、ガラス基板）上に配置されたものである。第１及び第２の吸収型格子２１，２２は、入射Ｘ線に位相差を与えるものでなく、強度差を与えるものであり、振幅型格子とも称される。なお、スリット部（上記間隔ｄ１，ｄ２の領域）は空隙でなくてもよく、高分子や軽金属等のＸ線低吸収材が充填されていてもよい。
【００５０】
第１及び第２の吸収型格子２１，２２は、スリット部を通過したＸ線を線形的（幾何光学的）に投影するように構成されている。具体的には、間隔ｄ１，ｄ２を、Ｘ線源１１から照射されるＸ線のピーク波長より十分大きな値とすることで、照射Ｘ線に含まれる大部分のＸ線をスリット部で回折させずに、直進性を保ったまま通過するように構成する。例えば、前述のＸ線管の回転陽極としてタングステンを用い、管電圧を５０ｋＶとした場合には、Ｘ線のピーク波長は、約０．４Åである。この場合には、間隔ｄ１，ｄ２を、１〜１０μｍ程度とすれば、スリット部で大部分のＸ線が回折されずに線形的に投影される。この場合、格子ピッチｐ１，ｐ２は、２〜２０μｍ程度の大きさである。
【００５１】
Ｘ線源１１から照射されるＸ線は、平行ビームではなく、Ｘ線焦点を発光点としたコーンビームであるため、第１の吸収型格子２１を通過することにより形成される第１の周期パターン像（以下、Ｇ１像という）は、Ｘ線焦点１１ａからの距離に比例して拡大される。第２の吸収型格子２２の格子ピッチｐ２及び間隔ｄ２は、そのスリット部が、第２の吸収型格子２２の位置におけるＧ１像の明部の周期パターンとほぼ一致するように決定されている。すなわち、Ｘ線焦点１１ａから第１の吸収型格子２１までの距離をＬ１、第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２までの距離をＬ２とした場合に、格子ピッチｐ２及び間隔ｄ２は、次式（１）及び（２）の関係を満たすように決定される。
【００５２】
【数１】
【００５３】
【数２】
【００５４】
なお、必ずしも式（２）を満たす必要はなく、間隔ｄ１，ｄ２をそれぞれ個別に設定してもよい。
【００５５】
第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２までの距離Ｌ２は、タルボ干渉計の場合には、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長とで決まるタルボ干渉距離に制約されるが、本実施形態では、第１の吸収型格子２１が入射Ｘ線を回折させずに投影する構成であって、第１の吸収型格子２１のＧ１像が、第１の吸収型格子２１の後方のすべての位置で相似的に得られるため、該距離Ｌ２を、タルボ干渉距離と無関係に設定することができる。
【００５６】
上記のように本実施形態の撮影部１２は、タルボ干渉計を構成するものではないが、第１の吸収型格子２１でＸ線の回折が生じ、タルボ干渉効果が生じていると仮定した場合のタルボ干渉距離Ｚは、第１の吸収型格子２１の格子ピッチｐ１、Ｘ線波長（ピーク波長）λ、及び正の整数ｍを用いて、次式（３）で表される。
【００５７】
【数３】
【００５８】
本実施形態では、前述のように距離Ｌ２をタルボ干渉距離と無関係に設定することができるため、撮影部１２のｚ方向への薄型化を目的とし、距離Ｌ２を、ｍ＝１の場合の最小のタルボ干渉距離Ｚより短い値に設定する。すなわち、距離Ｌ２は、次式（４）を満たす範囲の値に設定される。
【００５９】
【数４】
【００６０】
Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａは、コントラストの高い周期パターン像を生成するためには、Ｘ線を完全に遮蔽（吸収）することが好ましいが、上記したＸ線吸収性に優れる材料（金、銀、白金等）を用いたとしても、吸収されずに透過するＸ線が少なからず存在する。このため、Ｘ線の遮蔽性を高めるためには、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａのそれぞれの厚み（ｚ方向の厚さ）をできるだけ厚くすること（すなわち、アスペクト比を高めること）が好ましい。例えば、Ｘ線管の管電圧が５０ｋＶの場合に、照射Ｘ線の９０％以上を遮蔽することが好ましく、この場合には、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの厚みは、金（Ａｕ）換算で３０μｍ以上であることが好ましい。
【００６１】
以上のように構成された第１及び第２の吸収型格子２１，２２では、第１の吸収型格子２１により生成されたＧ１像が第２の吸収型格子２２との重ね合わせにより部分的に遮蔽され、強度変調されることにより、第２の周期パターン像（以下、Ｇ２像という）が生成される。このＧ２像はＦＰＤ２０によって撮像される。
【００６２】
第２の吸収型格子２２の位置におけるＧ１像のパターン周期と、第２の吸収型格子２２の格子ピッチｐ２とは、製造誤差や配置誤差により若干の差異が生じており、この微小な差異により、Ｇ２像にはモアレ縞が生じる。また、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の格子配列方向に誤差が生じ、配列方向が同一でない場合には、Ｇ２像にいわゆる回転モアレが発生する。しかし、Ｇ２像にモアレ縞が発生した場合でも、モアレ縞のｘ方向またはｙ方向の周期が画素４０の配列ピッチより大きい範囲であれば特に問題はない。理想的にはモアレ縞が発生しないことが好ましいが、モアレ縞は、後述するように、縞走査の走査量（第２の吸収型格子２２の並進距離）の確認に利用することができる。
【００６３】
Ｘ線源１１と第１の吸収型格子２１との間に被検体Ｈを配置すると、ＦＰＤ２０により検出されるＧ２像は、被検体Ｈにより変調を受ける。この変調量は、被検体Ｈによる屈折効果によって偏向したＸ線の角度に比例する。したがって、ＦＰＤ２０で検出されたＧ２像を解析することによって、被検体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。
【００６４】
次に、Ｇ２像の解析方法について説明する。同図には、被検体Ｈのｘ方向に関する位相シフト分布Φ（ｘ）に応じて屈折される１つのＸ線が例示されている。符号５０は、被検体Ｈが存在しない場合に直進するＸ線の経路を示している。この経路５０を進むＸ線は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を通過してＦＰＤ２０に入射する。符号５１は、被検体Ｈが存在する場合に、被検体Ｈにより屈折されて偏向したＸ線の経路を示している。この経路５１を進むＸ線は、第１の吸収型格子２１を通過した後、第２の吸収型格子２２のＸ線遮蔽部２２ａにより遮蔽される。
【００６５】
被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）は、被検体Ｈの屈折率分布をｎ（ｘ，ｚ）、ｚをＸ線の進む方向として、次式（５）で表される。
【００６６】
【数５】
【００６７】
第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２の位置に投影されたＧ１像は、被検体ＨでのＸ線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけｘ方向に変位する。この変位量Δｘは、Ｘ線の屈折角φが微小であることに基づいて、近似的に次式（６）で表される。
【００６８】
【数６】
【００６９】
ここで、屈折角φは、Ｘ線波長λと被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、次式（７）で表される。
【００７０】
【数７】
【００７１】
このように、被検体ＨでのＸ線の屈折によるＧ１像の変位量Δｘは、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）に関連している。そして、この変位量Δｘは、ＦＰＤ２０で検出される各画素４０の強度変調信号の位相ズレ量ψ（被検体Ｈがある場合とない場合とでの各画素４０の強度変調信号の位相のズレ量）に、次式（８）のように関連している。
【００７２】
【数８】
【００７３】
したがって、各画素４０の強度変調信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式（８）から屈折角φが求まり、式（７）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まる。これをｘについて積分することにより、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被検体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。本実施形態では、上記位相ズレ量ψを、下記に示す縞走査法を用いて算出する。
【００７４】
縞走査法では、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の一方を他方に対して相対的にｘ方向に並進移動させながら撮影を行う（すなわち、両者の格子周期の位相を変化させながら撮影を行う）。本実施形態では、前述の走査機構２３により第２の吸収型格子２２を移動させる。Ｇ２像に生じるモアレ縞は、第２の吸収型格子２２の移動に伴って移動し、並進距離（ｘ方向への移動量）が、第２の吸収型格子２２の格子周期の１周期（格子ピッチｐ２）に達すると（すなわち、位相変化が２πに達すると）、元の位置に戻る。このように、格子ピッチｐ２の整数分の１ずつ第２の吸収型格子２２を移動させながら、ＦＰＤ２０でＧ２像を撮影する。撮影により得られた複数の画像データから各画素の強度変調信号を取得し、前述の画像処理部１４内の位相微分像生成部３２で演算処理することにより、各画素の強度変調信号の位相ズレ量ψが得られ、位相微分像が得られる。
【００７５】
図４は、格子ピッチｐ２をＭ（２以上の整数）個に分割した走査ピッチ（ｐ２／Ｍ）ずつ第２の吸収型格子２２を移動させる様子を模式的に示している。走査機構２３は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１のＭ個の各走査位置に、第２の吸収型格子２２を順に並進移動させる。なお、同図では、第２の吸収型格子２２の初期位置を、被検体Ｈが存在しない場合における第２の吸収型格子２２の位置でのＧ１像の暗部が、Ｘ線遮蔽部２２ａにほぼ一致する位置（ｋ＝０）としているが、この初期位置は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１のうちいずれの位置としてもよい。
【００７６】
まず、ｋ＝０の位置では、主として、被検体Ｈにより屈折されなかったＸ線の成分（非屈折成分）が第２の吸収型格子２２を通過する。次に、ｋ＝１，２，・・・と順に第２の吸収型格子２２を移動させていくと、第２の吸収型格子２２を通過するＸ線は、非屈折成分が減少する一方で、被検体Ｈにより屈折されたＸ線の成分（屈折成分）が増加する。特に、ｋ＝Ｍ／２の位置では、主として、屈折成分のみが第２の吸収型格子２２を通過する。ｋ＝Ｍ／２の位置を超えると、逆に、第２の吸収型格子２２を通過するＸ線は、屈折成分が減少する一方で、非屈折成分が増加する。
【００７７】
ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各位置で、ＦＰＤ２０により撮影を行い画像データを生成すると、各画素４０について、Ｍ個の画素データが得られる。以下に、このＭ個の画素データから各画素４０の強度変調信号の位相ズレ量ψを算出する方法を説明する。第２の吸収型格子２２の位置ｋにおける各画素４０の画素データＩｋ（ｘ）は、一般に次式（９）で表される。
【００７８】
【数９】
【００７９】
ここで、ｘは画素のｘ方向に関する座標、Ａ０は入射Ｘ線の強度、Ａｎは強度変調信号のコントラストに対応する値、ｎは正の整数、ｉは虚数単位である。また、φ（ｘ）は、上記屈折角φを画素４０の座標ｘの関数として表したものである。
【００８０】
次いで、次式（１０）で表される関係式を適用すると、上記屈折角φ（ｘ）は、式（１１）のように表される。
【００８１】
【数１０】
【００８２】
【数１１】
【００８３】
ここで、ａｒｇ［ ］は、偏角の抽出を意味しており、上記位相ズレ量ψに対応する。したがって、各画素４０で得られたＭ個の画素データで表される強度変調信号から、式（１１）に基づいて位相ズレ量ψを算出することにより、屈折角φ（ｘ）が求まり、位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まる。
【００８４】
具体的には、図５に示すように、強度変調信号は、第２の吸収型格子２２の位置ｋに対して、格子ピッチｐ２の周期で周期的に変化する。同図中の破線は、被検体Ｈが存在しない場合の強度変調信号を示しており、同図中の実線は、被検体Ｈが存在する場合の強度変調信号を示している。この両者の位相差が上記位相ズレ量ψに対応する。
【００８５】
以上の説明では、画素４０のｙ方向に関するｙ座標を考慮していないが、各ｙ座標について同様の演算を行うことにより、ｘ方向及びｙ方向に関する２次元的な位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ）が得られる。この位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ）が位相微分像に対応する。なお、屈折角φと位相ズレ量ψとは、上記式（７）で示されるように比例関係にあるため、共に位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量に対応する物理量である。
【００８６】
次に、補正処理部３３による欠陥画素補正について説明する。補正処理部３３は、上記の原理に基づいて位相微分像生成部３２によって算出された位相微分像（位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ））に対して、図６に示すフローチャートに従って補正処理を行う。まず、補正処理部３３は、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップから、１つの欠陥画素を選択する（ステップＳ１）。次いで、補正処理部３３は、位相微分像生成部３２から入力される位相微分像から、ステップＳ１で選択した欠陥画素に隣接する８個の隣接画素に対応する位相微分値（位相ズレ量ψ）を抽出する（ステップＳ２）。
【００８７】
次いで、補正処理部３３は、図７に示すように、欠陥画素に隣接する８個の隣接画素を、欠陥画素を中心として点対称の関係にある４種の点対称ペアＩ，II，III，IVのそれぞれについて、位相微分値の差分値を算出する（ステップＳ３）。なお、２つ以上の欠陥画素が隣接している場合には、上記隣接画素に欠陥画素が含まれることになる。この場合には、欠陥画素を含む点対称ペアを、位相微分値の差分値の算出対象から除外する。
【００８８】
そして、補正処理部３３は、位相微分値の差分値の絶対値が最も小さい点対称ペアを特定し（ステップＳ４）、選択した点対称ペアの位相微分値の平均値を算出し（ステップＳ５）、算出した平均値を補正値として、欠陥画素の位相微分値を置き換える（ステップＳ６）。
【００８９】
この後、選択中の欠陥画素が最終の欠陥画素であるか否かを判定し（ステップＳ７）、最終の欠陥画素でない場合には（ステップＳ７：ＮＯ判定）、再びステップＳ１に戻って、欠陥マップ中の他の欠陥画素を選択し、ステップＳ２〜Ｓ６を同様に実行する。この結果、欠陥マップ中のすべての欠陥画素について補正処理が行われる。
【００９０】
以上のように補正処理が行われた位相微分像は、位相コントラスト画像生成部３４に入力される。位相コントラスト画像生成部３４は、入力された位相微分像をｘ軸に沿って積分することにより、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ，ｙ）を生成し、これを位相コントラスト画像として画像記録部１５に記録する。
【００９１】
次に、キャリブレーション動作時に実行される欠陥マップの作成処理を、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。キャリブレーション動作は、操作者によるコンソール１７からの指示に基づいて、システム制御部１８が各部を制御することにより実行される。
【００９２】
キャリブレーションの指示があると（ステップＳ１０：ＹＥＳ判定）、システム制御部１８は、Ｘ線源１１からのＸ線の照射（曝射）を禁止した状態で、ＦＰＤ２０に撮影動作を実行させ、ＦＰＤ２０により得られた画像データ（以下、Ｘ線非照射の状態で得られた画像データを「ダーク画像」と称する）をメモリ１３に記憶させる（ステップＳ１１）。
【００９３】
メモリ１３に記憶されたダーク画像は、欠陥画素検出部３０に読み出され、欠陥画素検出部３０は、ダーク画像の画素データ（すなわち、画素のノイズ値）が許容値より大きい画素を欠陥画素と判定する（ステップＳ１２）。これにより、ＴＦＴスイッチ等の欠陥により大きな暗電流（リーク電流）が生じた画素が欠陥画素と判定される。
【００９４】
次いで、システム制御部１８は、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間に被検体Ｈを配置せずに、Ｘ線源１１から一定の強度でＸ線を照射させた状態で、走査機構２３により第２の吸収型格子２２を、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各走査位置に移動させながら、各走査位置でＦＰＤ２０に撮影動作（以下、この撮影動作を「縞走査撮影」と称する）を実行させ、各走査位置で得られた画像データをメモリ１３に記憶させる（ステップＳ１３）。
【００９５】
メモリ１３に記憶された複数の画像データは、欠陥画素検出部３０に読み出される。欠陥画素検出部３０は、強度変調信号の最大値（図５に示した強度変調信号（被検体なし）のピーク値）を求め、この最大値が所定値より小さい画素を欠陥画素と判定する（ステップＳ１４）。これにより、何らかの欠陥で飽和電荷量が低下した画素が欠陥画素と判定される。なお、このステップＳ１４では、強度変調信号の最大値に代えて、平均値を算出し、この平均値に基づいて欠陥画素を検出してもよい。
【００９６】
次いで、欠陥画素検出部３０は、強度変調信号の振幅（コントラストに対応）を求め、この振幅が所定値より小さい画素を欠陥画素と判定する（ステップＳ１５）。これにより、第１の吸収型格子２１や第２の吸収型格子２２の製造欠陥や配置誤差等の影響によりコントラストが低下した画素が欠陥画素と判定される。
【００９７】
そして、欠陥画素検出部３０が、ステップＳ１２、ステップＳ１４、及びステップＳ１５で得られた欠陥画素情報をそれぞれ統合して、欠陥画素の位置情報を表す欠陥マップを作成し、これを欠陥マップ記憶部３１に入力する（ステップＳ１６）。このとき、欠陥マップ記憶部３１に欠陥マップが既存である場合には、新たに入力された欠陥マップに更新（上書き）する。
【００９８】
次に、以上のように構成されたＸ線撮影システム１０の作用を説明する。操作者により、キャリブレーションの指示がコンソール１７から入力されると、Ｘ線撮影システム１０の各部が連携動作して、上記キャリブレーション動作が実行され、欠陥画素検出部３０により作成された欠陥マップが欠陥マップ記憶部３１に記憶される。
【００９９】
次いで、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間に被検体Ｈを配した状態で、操作者により、撮影指示がコンソール１７から入力されると、Ｘ線撮影システム１０の各部が連携動作して、上記撮影動作が実行され、位相微分像（位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ））が生成され、欠陥マップに基づく欠陥画素補正が行われた後、位相コントラスト画像が生成されてモニタに表示される。
【０１００】
図９は、被検体Ｈとして、水中に配置された直径１０ｍｍのプラスチック球（材質：ＰＭＭＡ）を用い、ＦＰＤ２０の画素４０のピッチを１５０μｍと想定した場合に得られる位相微分値（規格化された理想値）の例であり、同図中の符号「１」〜「９」は、ＦＰＤ２０の画素４０のうち、ＰＭＭＡ球のエッジ付近に位置する９個の画素４０を示している。位相微分値は、ＰＭＭＡ球のエッジに対応する画素「２」、「５」、「８」がその他の画素より顕著に大きな値を示している。ここで、例えば、中央の画素「５」が欠陥画素であるとすると、位相微分値の差分値は、欠陥画素「５」を中心として点対称の関係にある４種の点対称ペアのうち、画素「２」、「８」の点対称ペアが最も小さくなるため、欠陥画素「５」の補正処理時には、画素「２」、「８」が選択され、両者の位相微分値の平均値（０．８６）で、欠陥画素「５」の位相微分値が補正されることになる。
【０１０１】
上記のような被検体のエッジの急峻な変化は、位相微分像に顕著に現れるものであり、位相微分像を生成する前の画素データ（吸収像）には現れ難い（吸収像では、画素データはエッジ部分においても比較的連続に変化する）ため、従来技術のように、単に吸収像に基づいて欠陥画素補正を行った場合には、エッジ部分を正確に補正することはできない。これに対して、本発明では、エッジの変化が正確に反映される位相微分値に基づいて欠陥画素補正を行っているため、エッジ部分を精度良く補正することができる。
【０１０２】
なお、上記実施形態では、Ｘ線源１１からＦＰＤ２０までの距離を長くした場合に、Ｘ線焦点１１ａの焦点サイズ（一般的に０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度）によるＧ１像のボケが影響し、位相コントラスト画像の画質の低下をもたらす恐れがあるため、Ｘ線焦点１１ａの直後にマルチスリット（線源格子）を配置してもよい。
【０１０３】
このマルチスリットは、第１及び第２の吸収型格子２１，２２と同様な構成の吸収型格子であり、一方向（ｙ方向）に延伸した複数のＸ線遮蔽部が、第１及び第２の吸収型格子２１，２２のＸ線遮蔽部２１ａ，２２ａと同一方向（ｘ方向）に周期的に配列されたものである。このマルチスリットは、Ｘ線源１１からのＸ線を部分的に遮蔽してｘ方向に関する実効的な焦点サイズを縮小するとともに、ｘ方向に多数の点光源（分散光源）を形成することにより、Ｇ１像のボケを抑制する。
【０１０４】
また、上記実施形態では、第１の吸収型格子２１を、そのスリット部を通過したＸ線をＧ１像として線形的に投影するように構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、スリット部でＸ線を回折することにより、いわゆるタルボ干渉効果が生じる国際公開ＷＯ２００４／０５８０７０号公報等に記載の構成としてもよい。この場合には、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の間の距離Ｌ２をタルボ干渉距離に設定する必要がある。また、この場合には、第１の吸収型格子２１に代えて、位相型格子（位相型回折格子）を用いることが可能である。第１の吸収型格子２１に代えて用いた位相型格子は、タルボ干渉効果により生じるＧ１像（自己像）を、第２の吸収型格子２２の位置に形成する。
【０１０５】
さらに、上記実施形態では、被検体ＨをＸ線源１１と第１の吸収型格子２１との間に配置しているが、被検体Ｈを第１の吸収型格子２１と第２の吸収型格子２２との間に配置した場合にも同様に位相コントラスト画像の生成が可能である。
【０１０６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態として、補正処理部３３による欠陥画素補正処理の変形例について説明する。本第実施形態では、補正処理部３３は、図１０に示すフローチャートに従って補正処理を行う。まず、第１実施形態と同様に、補正処理部３３は、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップから、１つの欠陥画素を選択し（ステップＳ２０）、次いで、位相微分像生成部３２から入力される位相微分像から、選択した欠陥画素に隣接する８個の隣接画素に対応する位相微分値（位相ズレ量ψ）を抽出する（ステップＳ２１）。
【０１０７】
次いで、補正処理部３３は、各隣接画素の位相微分値の絶対値を算出する（ステップＳ２２）。そして、補正処理部３３は、絶対値の大きさが上位２つの隣接画素を特定し（ステップＳ２３）、特定した２つの隣接画素の位相微分値の平均値を算出し（ステップＳ２４）、算出した平均値で欠陥画素の位相微分値を置き換える（ステップＳ２５）。
【０１０８】
この後、選択中の欠陥画素が最終の欠陥画素であるか否かを判定し（ステップＳ２６）、最終の欠陥画素でない場合には、再びステップＳ２０に戻って、欠陥マップ中の他の欠陥画素を選択し、ステップＳ２１〜Ｓ２５を同様に実行する。この結果、欠陥マップ中のすべての欠陥画素について補正処理が行われる。
【０１０９】
本実施形態は、隣接画素のうち、位相微分値の絶対値の大きさが上位２つのものを用いて補間処理を行うことを特徴としており、第１実施形態と同様に、被検体のエッジ部分に欠陥画素が生じた場合でもエッジ部分を精度良く補正することができる。例えば、図９で説明した例では、画素「５」が欠陥画素である場合には、本実施形態においても画素「２」、「８」が選択され、両者の位相微分値の平均値（０．８６）で、欠陥画素「５」の位相微分値が補正されることになる。
【０１１０】
さらに、欠陥画素補正処理のその他の変形例としては、欠陥画素に隣接する８個の隣接画素の各位相微分値をパラメータとする関数を予め設定しておき、この関数の出力値で、欠陥画素の位相微分値を置換することが挙げられる。
【０１１１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態として、欠陥画素を検出するためのキャリブレーション動作の変形例について説明する。本実施形態では、システム制御部１８は、図１１に示すフローチャートに従ってキャリブレーション動作を実行する。
【０１１２】
まず、第１実施形態と同様に、キャリブレーションの指示があると（ステップＳ３０：ＹＥＳ判定）、システム制御部１８は、Ｘ線源１１からのＸ線の照射（曝射）を禁止した状態で、ＦＰＤ２０に撮影動作を実行させ、ＦＰＤ２０により得られる画像データ（ダーク画像）をメモリ１３に記憶させ（ステップＳ３１）、欠陥画素検出部３０により、画素データが許容値より大きい画素が欠陥画素と判定される（ステップＳ３２）。
【０１１３】
次いで、システム制御部１８は、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間に被検体Ｈを配置せずに、Ｘ線源１１から一定の強度でＸ線を照射させた状態で縞走査撮影を実行させ、各走査位置で得られた画像データをメモリ１３に記憶させる（ステップＳ３３）。そして、システム制御部１８は、画素４０ごとに強度変調信号の最大値を求めて記録する（ステップＳ３４）。なお、このステップＳ３４では、強度変調信号の最大値に代えて、平均値を算出し、この平均値を記録してもよい。
【０１１４】
この後、終了判定を行い、Ｘ線強度が最終の強度でない場合には（ステップＳ３５：ＮＯ判定）、Ｘ線強度を所定値だけ変更し（ステップＳ３６）、再びステップＳ３３に戻る。すなわち、Ｘ線強度を段階的に変更しながら各Ｘ線強度においてステップＳ３３〜Ｓ３５が実行され、Ｘ線強度が最終の強度に達すると（ステップＳ３５：ＹＥＳ判定）、ステップＳ３７に移行する。
【０１１５】
ステップＳ３７では、欠陥画素検出部３０により、Ｘ線強度に対する各強度変調信号の最大値（または平均値）の変化率が算出され、リニアリティ（線形性）が許容範囲外にある画素が欠陥画素と判定される。具体的には、欠陥画素検出部３０は、図１２に示すように、Ｘ線強度の変化に対して強度変調信号の最大値（または平均値）が線形的に変化する画素を正常画素と判定し、リニアリティが許容範囲外であって非線形的に変化する画素を欠陥画素と判定する。
【０１１６】
この後、欠陥画素検出部３０が、ステップＳ３２で得られた欠陥画素情報と、ステップＳ３７で得られた欠陥画素情報とを統合して、欠陥画素の位置情報を表す欠陥マップを作成し、これを欠陥マップ記憶部３１に入力する（ステップＳ３８）。
【０１１７】
このように、本実施形態のキャリブレーション動作は、画素データのＸ線強度に対するリニアリティに基づいて欠陥画素判定を行うことを含むため、第１実施形態の場合よりもより精度良く判定を行うことが可能である。
【０１１８】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態として、欠陥画素を検出するためのキャリブレーション動作の別の変形例について説明する。本実施形態では、キャリブレーション時に、図１３に示すように、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間から退避するように移動させる移動装置６０を設ける。
【０１１９】
本実施形態では、キャリブレーション時に第１及び第２の吸収型格子２１，２２をＸ線源１１とＦＰＤ２０との間から退避させるため、上記第１〜第３実施形態のような強度変調信号の最大値（または平均値）の検出が不要となる。つまり、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を退避させた場合には、ＦＰＤ２０により得られる画像データは、強度変調されたものではなく、吸収像そのものを表すため、この吸収像の各画素データに基づいて欠陥画素の検出（画素データが所定値より小さいものを欠陥画素と判定、または、リニアリティが許容範囲外のものを欠陥画素と判定）を行えばよい。
【０１２０】
（第５実施形態）
また、上記各実施形態では、第２の吸収型格子２２がＦＰＤ２０とは独立して設けられているが、特開平２００９−１３３８２３号公報に開示された構成のＸ線画像検出器を用いることにより、第２の吸収型格子２２を排することができる。このＸ線画像検出器は、Ｘ線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを備えた直接変換型のＸ線画像検出器において、各画素の電荷収集電極が、一定の周期で配列された線状電極を互いに電気的に接続してなる複数の線状電極群を、互いに位相が異なるように配置することにより構成されており、電荷収集電極が特許請求の範囲に記載の強度変調手段を構成している。
【０１２１】
図１５は、本実施形態のＸ線画像検出器（ＦＰＤ）の構成を例示する。画素７０が、ｘ方向及びｙ方向に沿って一定のピッチで２次元配列されており、各画素７０には、Ｘ線を電荷に変換する変換層によって変換された電荷を収集するための電荷収集電極７１が形成されている。電荷収集電極７１は、第１〜第６の線状電極群７２〜７７から構成されており、各線状電極群の線状電極の配列周期の位相がπ／３ずつずれている。具体的には、第１の線状電極群７２の位相を０とすると、第２の線状電極群７３の位相はπ／３、第３の線状電極群７４の位相は２π／３、第４の線状電極群７５の位相はπ、第５の線状電極群７６の位相は４π／３、第６の線状電極群７７の位相は５π／３である。このように、画素７０で発生された電荷が線状電極群７２〜７７を通して蓄えられる。
【０１２２】
さらに、各画素７０には、電荷収集電極７１により収集された電荷を読み出すためのスイッチ群７８が設けられている。スイッチ群７８は、第１〜第６の線状電極群７２〜７７のそれぞれに設けられたＴＦＴスイッチからなる。第１〜第６の線状電極群７２〜７７により収集された電荷を、スイッチ群７８を制御してそれぞれ個別に読み出すことによって、一度の撮影により、互いに位相の異なる６種類のＧ２像を検出することができる。この６種類のＧ２像に対応する複数の画像データに基づいて位相微分像を生成し、位相コントラスト画像を生成することができる。
【０１２３】
ＦＰＤ２０に代えて、上記構成のＸ線画像検出器を用いることにより、撮影部１２から第２の吸収型格子２２が不要となるため、コスト削減とともに、さらなる薄型化が可能となる。また、本実施形態では、一度の撮影により、異なる位相で強度変調が行われた複数のＧ２像を検出することが可能であるため、縞走査のための物理的な走査が不要となり、走査機構２３を排することができる。なお、電荷収集電極７１に代えて、特開平２００９−１３３８２３号公報に記載のその他の構成の電荷収集電極を用いることも可能である。
【０１２４】
また、第２の吸収型格子２２を配置しない場合の別の実施形態として、Ｘ線画像検出器によりＧ１像を直接検出し、信号処理によって位相を変えながら周期的にサンプリングすることで、互いに位相の異なる複数のＧ２像に対応する画像データを生成することも可能である。
【０１２５】
また、上記各実施形態では、縞走査法により位相微分像を求めているが、本発明はこれに限定されず、国際公開ＷＯ２０１０／０５０４８３に記載されたフーリエ変換法により位相微分像を求めてもよい。このフーリエ変換法は、Ｘ線画像検出器により得られた１枚分の画像データをフーリエ変換することによって画像データに生じるモアレ縞のフーリエスペクトルを取得し、このフーリエスペクトルからキャリア周波数に対応したスペクトルを分離して逆フーリエ変換を行なうことにより位相微分像を得る方法である。この場合には、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を移動させる必要がなく、走査機構２３が不要となる。
【０１２６】
また、上記各実施形態において、強度変調信号の最大値は、強度変調信号を構成する複数の画素データのうちの最大の画素データの値としてもよいが、画素データの数が少ない場合には誤差が生じるため、強度変調信号を構成する複数の画素データのフィッティング波形のピーク値としてもよい。強度変調信号の平均値及び振幅についても同様である。
【０１２７】
以上説明した第１〜第４実施形態は、医療診断用の放射線撮影システムのほか、工業用等のその他の放射線撮影システムに適用することが可能である。また、放射線として、Ｘ線以外に、ガンマ線等を用いることも可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０ Ｘ線撮影システム
１１ Ｘ線源（放射線源）
１１ａ Ｘ線焦点
１２ 撮影部
１４ 画像処理部
１６ 撮影制御部
１８ システム制御部
２０ フラットパネル検出器（ＦＰＤ）
２１ 第１の吸収型格子
２１ａ Ｘ線遮蔽部
２２ 第２の吸収型格子
２２ａ Ｘ線遮蔽部
２３ 走査機構
３０ 欠陥画素検出部
３１ 欠陥マップ記憶部
３２ 位相微分像生成部
３３ 補正処理部
３４ 位相コントラスト画像生成部
４０ 画素
６０ 移動装置
７０ 画素
７１ 電荷収集電極
７２〜７７ 第１〜第６の線状電極群
７８ スイッチ群
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線等の放射線により被検体の撮影を行う放射線撮影システムに用いられる放射線画像処理装置及び方法に関し、特に、放射線画像に対して欠陥画素補正を行う放射線画像処理装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線は、物質を構成する元素の原子番号と、物質の密度及び厚さとに依存して減衰するといった特性を有することから、被検体の内部を透視するためのプローブとして用いられている。Ｘ線を用いた撮影は、医療診断や非破壊検査等の分野において広く普及している。
【０００３】
一般的なＸ線撮影システムでは、Ｘ線を放射するＸ線源とＸ線を検出するＸ線画像検出器との間に被検体を配置して、被検体の透過像を撮影する。この場合、Ｘ線源からＸ線画像検出器に向けて放射されたＸ線は、Ｘ線画像検出器までの経路上に存在する物質の特性（原子番号、密度、厚さ）の差異に応じた量の減衰（吸収）を受けた後、Ｘ線画像検出器の各画素に入射する。この結果、被検体のＸ線吸収像がＸ線画像検出器により検出され画像化される。Ｘ線画像検出器としては、Ｘ線増感紙とフイルムとの組み合わせや輝尽性蛍光体のほか、半導体回路を用いたフラットパネル検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）が広く用いられている。
【０００４】
ただし、Ｘ線吸収能は、原子番号が小さい元素からなる物質ほど低くなるため、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、Ｘ線吸収像としての十分な画像の濃淡（コントラスト）が得られないといった問題がある。例えば、人体の関節を構成する軟骨部とその周辺の関節液は、いずれも殆どの成分が水であり、両者のＸ線の吸収量の差が少ないため、濃淡差が得られにくい。
【０００５】
このような問題を背景に、近年、被検体によるＸ線の強度変化に代えて、被検体によるＸ線の位相変化（角度変化）に基づいた画像（以下、位相コントラスト画像と称する）を得るＸ線位相イメージングの研究が盛んに行われている。一般に、Ｘ線が物体に入射したとき、Ｘ線の強度よりも位相のほうが高い相互作用を示すため、位相差を利用したＸ線位相イメージングでは、Ｘ線吸収能が低い弱吸収物体であっても高コントラストの画像を得ることができる。このようなＸ線位相イメージングの一種として、２枚の透過型回折格子とＸ線画像検出器とからなるＸ線タルボ干渉計を用いたＸ線撮影システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
Ｘ線タルボ干渉計は、被検体の背後に第１の回折格子を配置し、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長で決まるタルボ干渉距離だけ下流に第２の回折格子を配置し、その背後にＸ線画像検出器を配置することにより構成される。タルボ干渉距離とは、第１の回折格子を通過したＸ線が、タルボ干渉効果によって自己像（縞画像）を形成する距離である。この自己像は、Ｘ線源と第１の回折格子との間に配置された被検体とＸ線との相互作用（位相変化）により変調を受ける。
【０００７】
このＸ線撮影システムでは、第１の回折格子の自己像と第２の回折格子との重ね合わせにより強度変調された縞画像の被検体による変化（位相ズレ）から縞走査法により被検体の位相コントラスト画像が取得される。縞走査法とは、第１の回折格子に対して第２の回折格子を、第１の回折格子の面にほぼ平行で、かつ第１の回折格子の格子線方向にほぼ垂直な方向に、格子ピッチを等分割した走査ピッチで並進移動（走査）させながら複数回の撮影を行い、Ｘ線画像検出器で得られる各画素の画素データの上記走査に対する強度変化の位相ズレ量（被検体による位相のズレ量）から位相微分像を取得する方法である。この位相微分像は、被検体で屈折したＸ線の角度分布に対応する。位相微分像を縞走査方向に沿って積分することにより被検体の位相コントラスト画像が得られる。なお、画素データは、上記走査により周期的に強度が変調される。上記走査に対する複数の画素データのセットを、以下、「強度変調信号」と称する。
【０００８】
このＸ線撮影システムでは、Ｘ線画像検出器として、画素データをデジタルデータとして取得可能な上記ＦＰＤ等の固体撮像装置が用いられる。このようなＸ線画像検出器は、多数の画素を備えるため、欠陥画素の発生が避けられない。この欠陥画素には、製造時に生じる物理的な欠陥に起因するもののほか、画素自体は正常であるが検出面のキズやゴミの付着などにより画素データが異常となったものが含まれる。
【０００９】
欠陥画素の対処方法としては、予め欠陥画素の位置情報を取得しておき、Ｘ線画像検出器により取得されたＸ線画像に対して画像処理の一種である補正処理を施す方法が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。特許文献２、３には、Ｘ線タルボ干渉計に係るものではないが、欠陥画素に隣接する複数の隣接画素の画素データに基づき、線形補間やその他の関数を用いた演算により得た画素データで欠陥画素の画素データを置換することにより、欠陥画素補正を行うことを可能としたＸ線撮影システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２００３５９号公報
【特許文献２】特開２００８−０７９９２３号公報
【特許文献３】特開２００２−１９７４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記した縞走査法を用いたＸ線撮影システムでは、位相微分像から位相コントラスト画像を得るために、縞走査方向に沿って積分処理を行う必要があるため、欠陥画素が生じると、１つの欠陥画素につき、縞走査方向に沿ったライン状のアーチファクトが発生してしまう。このため、欠陥画素補正を高精度に行うことが求められている。しかしながら、縞走査法を用いたＸ線撮影システムに、特許文献２、３に記載の従来の補正方法を適用した場合には、以下の問題が生じる。
【００１２】
第１に、従来の補正方法を適用すると、縞走査の各走査ステップで得られる画像（Ｘ線吸収像）に対して欠陥画素補正を行うことになるため、その走査ステップ数分の補正処理が要される。したがって、補正処理に要する時間が長いといった問題がある。
【００１３】
第２に、従来の補正方法を適用すると、各走査ステップで欠陥画素を補正した結果、欠陥画素に対して算出される位相微分値（補正値）は、補正に用いた隣接画素の強度変調信号の最大値や振幅（コントラスト）の差異が影響して、適正値（中間の値）からずれるといった問題がある。図１４（ａ），（ｂ）は、従来の補正方法の具体例として、位相ズレ量が“０”の隣接画素Ａの画素データと、位相ズレ量が“０．５π”の隣接画素Ｂの画素データとを各走査ステップで平均化した画素データからなる平均信号により、欠陥画素補正を行う場合の問題点を示している。
【００１４】
図１４（ａ）は、隣接画素Ａ，Ｂの強度変調信号の最大値及び振幅が同一である場合を例示している。この場合には、隣接画素Ａ，Ｂの平均信号の位相ズレ量は“０．２５π”となり、隣接画素Ａ，Ｂの強度変調信号の位相ズレ量（位相微分値）の中間値“０．２５π”と一致する。すなわち、この場合には、従来の補正方法であっても適正値が得られる。
【００１５】
これに対して、図１４（ｂ）は、隣接画素Ａ，Ｂの強度変調信号の最大値が異なる場合（隣接画素Ａの強度変調信号の最大値が“１”、隣接画素Ｂの強度変調信号の最大値が“０．８”）を例示している。この場合には、隣接画素Ａ，Ｂの平均信号の位相ズレ量はおよそ“０．２２π”となり、最大値が大きいほうの隣接画素Ａの強度変調信号に偏った値となる。すなわち、従来の補正方法では適正値が得られない。なお、具体例の説明は省略するが、隣接画素Ａ，Ｂの強度変調信号の最大値が同じで、かつ振幅が異なる場合には、平均信号の位相ズレ量は、振幅の大きいほうの隣接画素の強度変調信号に偏った値となり、同様に、従来の補正方法では適正値が得られない。
【００１６】
さらに、従来の補正方法では、Ｘ線の屈折が大きい被検体のエッジ部分に対応する位置に欠陥画素が位置する場合には、このエッジ部分の形状（異方性）を画素の強度情報から把握することができず、異方性を考慮した精度のよい補正を行うことができないといった問題がある。
【００１７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、縞走査法を用いた放射撮影システムにおいて、精度のよい欠陥画素補正を可能とするとともに、補正処理に要する時間を短縮することを可能とする放射線画像処理装置及び方法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】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の放射線画像処理装置は、放射線源から照射された放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、前記第１の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、を備えた放射線撮影システムに用いられる放射線画像処理装置であって、前記画像データに基づいて位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、前記放射線画像検出器の欠陥画素の位置情報を記憶する欠陥画素情報記憶手段と、前記欠陥画素情報記憶手段から前記欠陥画素の位置情報を取得し、前記各欠陥画素に対応する前記位相微分像の位相微分値を、前記各欠陥画素に隣接する隣接画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換する補正処理手段と、を備える。
【００１９】
前記補正処理手段は、欠陥画素に隣接する複数の隣接画素を、欠陥画素を中心とした点対称の関係を有する複数の点対称ペアにグループ分けするとともに、各点対称ペアについて位相微分値の差の絶対値を算出し、該絶対値が最小となる点対称ペアの位相微分値の平均値を前記補正値とする。
【００２０】
前記補正処理手段は、欠陥画素に隣接する各隣接画素の位相微分値の絶対値を算出し、絶対値の大きさが上位２つの隣接画素の位相微分値の平均値を前記補正値とすることも好ましい。
【００２１】
前記放射線画像撮影システムは、前記補正処理手段により補正処理がなされた位相微分像に対して積分処理を施すことにより位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成手段を備える。
【００２２】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調を与えて複数の第２の周期パターン像を生成し、前記放射線画像検出器は、前記各第２の周期パターン像を検出して複数の画像データを生成し、前記位相微分像生成手段は、前記複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより前記位相微分像を生成する。
【００２３】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する第２の格子と、前記第１及び第２の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段とからなる。
【００２４】
前記第１及び第２の格子は、吸収型格子であり、前記第１の格子は、前記放射線源からの放射線を前記第１の周期パターン像として線形的に前記第２の格子に投影するものである。
【００２５】
前記第１の格子は位相型格子であり、前記第１の格子は、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を前記第１の周期パターン像として前記第２の格子の位置に形成するものであってもよい。
【００２６】
前記放射線画像検出器は、放射線を電荷に変換する変換層と、前記変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを画素ごとに備えた放射線画像検出器であって、前記電荷収集電極は、前記第１の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されていることも好ましい。
【００２７】
本発明の放射線画像処理装置は、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に被検体を配置せずに前記放射線画像検出器により得られる少なくとも１枚分の画像データに基づいて前記欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段を備える。
【００２８】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源が非照射の状態で前記放射線画像検出器により得られる１枚分の画像データに基づいて前記欠陥画素を検出する。
【００２９】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの一定強度の放射線照射下において、前記強度変調手段により、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調が与えられて複数の第２の周期パターン像が生成され、前記各第２の周期パターン像が前記放射線画像検出器により検出されることにより生成される複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の最大値または平均値を検出し、この最大値または平均値に基づいて前記欠陥画素を検出することが好ましい。
【００３０】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの一定強度の放射線照射下において、前記強度変調手段により、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調が与えられて複数の第２の周期パターン像が生成され、前記各第２の周期パターン像が前記放射線画像検出器により検出されることにより生成される複数の画像データに基づき、画素データの前記相対位置に対する強度変化を表す強度変調信号の振幅を検出し、この振幅に基づいて前記欠陥画素を検出することも好ましい。
【００３１】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの放射線強度を段階的に変化させながら、各放射線強度において前記最大値または前記平均値を検出し、この最大値または平均値の放射線強度に対するリニアリティに基づいて前記欠陥画素を検出することも好ましい。
【００３２】
前記放射線画像撮影システムは、前記第１及び第２の格子を、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間から退避させる移動手段を備えており、前記欠陥画素検出手段は、前記移動手段により前記第１及び第２の格子が前記放射線源と前記放射線画像検出器との間から退避した状態で、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づいて前記欠陥画素を検出することも好ましい。
【００３３】
本発明の放射線画像処理方法は、放射線源から照射された放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、前記第１の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、を備えた放射線撮影システムに用いられる放射線画像処理方法であって、前記放射線画像検出器により生成された画像データに基づいて位相微分像を生成するステップと、前記放射線画像検出器の欠陥画素の位置情報を取得するステップと、前記各欠陥画素に対応する前記位相微分像の位相微分値を、前記各欠陥画素に隣接する隣接画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、欠陥画素の位相微分値を、欠陥画素に隣接する画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換することにより補正するものであるため、精度のよい補正を可能とするとともに、一回の補正処理で欠陥画素補正が完了するため補正処理に要する時間を短縮することができる。
【００３５】
また、本発明は、被検体による放射線の屈折角に対応する位相微分値に基づいて欠陥画素補正を行うものであるため、被検体のエッジに対応する部分に欠陥画素が位置する場合であってもエッジの異方性を考慮した精度の良い補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システムの構成を示す模式図である。
【図２】フラットパネル検出器の構成を示す模式図である。
【図３】第１及び第２の吸収型格子の構成を示す概略側面図である。
【図４】縞走査法を説明するための説明図である。
【図５】被検体がある場合とない場合との強度変調信号を例示するグラフである。
【図６】欠陥画素の補正処理を説明するフローチャートである。
【図７】点対称ペアについての説明図である。
【図８】欠陥マップの作成処理を説明するフローチャートである。
【図９】被検体のエッジ部分で得られる位相微分値の具体例を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における欠陥画素の補正処理を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態における欠陥マップの作成処理を説明するフローチャートである。
【図１２】Ｘ線強度に対する強度変調信号の最大値の変化を例示するグラフである。
【図１３】本発明の第４実施形態で用いられる移動装置を示す模式図である。
【図１４】従来の補正方法の問題点を説明するグラフである。
【図１５】本発明の第５実施形態で用いられるＸ線画像検出器の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（第１実施形態）
図１において、本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システム１０は、被検体ＨにＸ線を照射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１に対向配置され、Ｘ線源１１から被検体Ｈを透過したＸ線を検出して画像データを生成する撮影部１２と、撮影部１２から読み出された画像データを記憶するメモリ１３と、メモリ１３に記憶される複数の画像データを画像処理して位相コントラスト画像を生成する画像処理部１４と、画像処理部１４により生成された位相コントラスト画像が記録される画像記録部１５と、Ｘ線源１１及び撮影部１２の制御を行う撮影制御部１６と、操作部やモニタからなるコンソール１７と、コンソール１７から入力される操作信号に基づいてＸ線撮影システム１０の全体を統括的に制御するシステム制御部１８とから構成されている。
【００３８】
Ｘ線源１１は、高電圧発生器、Ｘ線管、コリメータ（いずれも図示せず）等から構成されており、撮影制御部１６の制御に基づいて、被検体ＨにＸ線を照射する。例えば、Ｘ線管は、回転陽極型であり、高電圧発生器からの電圧に応じて、フィラメントから電子線を放出し、所定の速度で回転する回転陽極に電子線を衝突させることによりＸ線を発生する。回転陽極は、電子線が固定位置に当り続けることによる劣化を軽減するために回転しており、電子線の衝突部分が、Ｘ線を放射するＸ線焦点となっている。また、コリメータは、Ｘ線管から発せられたＸ線のうち、被検体Ｈの検査領域に寄与しない部分を遮蔽するように照射野を制限するものである。
【００３９】
撮影部１２には、半導体回路からなるフラットパネル検出器（ＦＰＤ）２０、被検体ＨによるＸ線の位相変化（角度変化）を検出し位相イメージングを行うための第１の吸収型格子２１及び第２の吸収型格子２２が設けられている。ＦＰＤ２０は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の光軸Ａに沿う方向（以下、ｚ方向いう）に検出面が直交するように配置されている。
【００４０】
第１の吸収型格子２１は、ｚ方向に直交する面内の一方向（以下、ｙ方向という）に延伸した複数のＸ線遮蔽部２１ａが、ｚ方向及びｙ方向に直交する方向（以下、ｘ方向という）に所定のピッチｐ１で配列されたものである。同様に、第２の吸収型格子２２は、ｙ方向に延伸した複数のＸ線遮蔽部２２ａが、ｘ方向に所定のピッチｐ２で配列されたものである。Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの材料としては、Ｘ線吸収性に優れる金属が好ましく、例えば、金、銀、白金等が好ましい。
【００４１】
また、撮影部１２には、第２の吸収型格子２２を格子線方向（ｙ方向）に直交する方向（ｘ方向）に並進移動させることにより、第１の吸収型格子２１に対する第２の吸収型格子２２との相対位置を変化させる走査機構２３が設けられている。走査機構２３は、例えば、圧電素子等のアクチュエータにより構成される。走査機構２３は、後述する縞走査の際に、撮影制御部１６の制御に基づいて駆動される。詳しくは後述するが、メモリ１３には、縞走査の各走査ステップで撮影部１２により得られる画像データがそれぞれ記憶される。なお、第２の吸収型格子２２と走査機構２３とが特許請求の範囲に記載の強度変調手段を構成している。
【００４２】
画像処理部１４は、キャリブレーション動作時に得られる画像データからＦＰＤ２０の欠陥画素を検出し、欠陥マップ（欠陥画素の位置情報）を作成する欠陥画素検出部３０と、欠陥画素検出部３０により作成された欠陥マップを記憶する欠陥マップ記憶部３１とを備える。欠陥画素検出部３０は、キャリブレーション動作時に作動し、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップを更新する。
【００４３】
また、画像処理部１４は、縞走査の各走査ステップで撮影部１２により撮影され、メモリ１３に記憶された複数の画像データに基づき、位相微分像を生成する位相微分像生成部３２と、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップに基づき、位相微分像に対して欠陥画素補正を行う補正処理部３３と、補正がなされた位相微分像をｘ方向に沿って積分することにより、位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部３４とをさらに備える。位相コントラスト画像生成部３４により生成された位相コントラスト画像は、画像記録部１５に記録された後、コンソール１７に出力されてモニタ（図示せず）に表示される。
【００４４】
コンソール１７は、モニタの他、操作者が撮影指示やその指示内容を入力する入力装置（図示せず）を備えている。この入力装置としては、例えば、スイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等が用いられる。入力装置の操作により、Ｘ線管の管電圧やＸ線照射時間等のＸ線撮影条件、撮影タイミング等が入力される。モニタは、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイからなり、Ｘ線撮影条件等の文字や、上記位相コントラスト画像を表示する。
【００４５】
図２において、ＦＰＤ２０は、Ｘ線を電荷に変換して蓄積する複数の画素４０が、ｘ方向及びｙ方向に沿ってアクティブマトリクス基板上に２次元配列されてなる受像部４１と、受像部４１からの電荷の読み出しタイミングを制御する走査回路４２と、各画素４０に蓄積された電荷を読み出し、電荷を画像データに変換して記憶する読み出し回路４３とから構成されている。なお、走査回路４２と各画素４０とは、行毎に走査線４４によって接続されており、読み出し回路４３と各画素４０とは、列毎に信号線４５によって接続されている。画素４０の配列ピッチは、ｘ方向及びｙ方向にそれぞれ１００μｍ程度である。
【００４６】
画素４０は、アモルファスセレン等の変換層（図示せず）によりＸ線を電荷に直接変換し、変換された電荷を変換層の下部の電極に接続されたキャパシタ（図示せず）に蓄積する直接変換型のＸ線検出素子として構成することができる。各画素４０には、ＴＦＴスイッチ（図示せず）が接続され、ＴＦＴスイッチのゲート電極が走査線４４、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線４５に接続される。走査回路４２からの駆動パルスによってＴＦＴスイッチがＯＮ状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線４５に読み出される。
【００４７】
なお、画素４０は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等からなるシンチレータ（図示せず）でＸ線を一旦可視光に変換し、変換された可視光をフォトダイオード（図示せず）で電荷に変換して蓄積する間接変換型のＸ線検出素子として構成することも可能である。また、本実施形態では、放射線画像検出器としてＴＦＴパネルをベースとしたＦＰＤを用いているが、これに限られず、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子をベースとした各種の放射線画像検出器を用いることも可能である。
【００４８】
読み出し回路４３は、積分アンプ、補正回路、Ａ／Ｄ変換器（いずれも図示せず）等により構成されている。積分アンプは、各画素４０から信号線４５を介して出力された電荷を積分して電圧信号（画像信号）に変換する。Ａ／Ｄ変換器は、積分アンプにより変換された画像信号を、デジタルの画像データに変換する。補正回路は、画像データに対して、オフセット補正、ゲイン補正、及びリニアリティ補正等を行い、補正後の画像データをメモリ１３に入力する。
【００４９】
図３において、第１の吸収型格子２１のＸ線遮蔽部２１ａは、ｘ方向に所定のピッチｐ１で、互いに所定の間隔ｄ１を空けて配列されている。同様に、第２の吸収型格子２２のＸ線遮蔽部２２ａは、ｘ方向に所定のピッチｐ２で、互いに所定の間隔ｄ２を空けて配列されている。Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａは、それぞれ不図示のＸ線透過性基板（例えば、ガラス基板）上に配置されたものである。第１及び第２の吸収型格子２１，２２は、入射Ｘ線に位相差を与えるものでなく、強度差を与えるものであり、振幅型格子とも称される。なお、スリット部（上記間隔ｄ１，ｄ２の領域）は空隙でなくてもよく、高分子や軽金属等のＸ線低吸収材が充填されていてもよい。
【００５０】
第１及び第２の吸収型格子２１，２２は、スリット部を通過したＸ線を線形的（幾何光学的）に投影するように構成されている。具体的には、間隔ｄ１，ｄ２を、Ｘ線源１１から照射されるＸ線のピーク波長より十分大きな値とすることで、照射Ｘ線に含まれる大部分のＸ線をスリット部で回折させずに、直進性を保ったまま通過するように構成する。例えば、前述のＸ線管の回転陽極としてタングステンを用い、管電圧を５０ｋＶとした場合には、Ｘ線のピーク波長は、約０．４Åである。この場合には、間隔ｄ１，ｄ２を、１〜１０μｍ程度とすれば、スリット部で大部分のＸ線が回折されずに線形的に投影される。この場合、格子ピッチｐ１，ｐ２は、２〜２０μｍ程度の大きさである。
【００５１】
Ｘ線源１１から照射されるＸ線は、平行ビームではなく、Ｘ線焦点を発光点としたコーンビームであるため、第１の吸収型格子２１を通過することにより形成される第１の周期パターン像（以下、Ｇ１像という）は、Ｘ線焦点１１ａからの距離に比例して拡大される。第２の吸収型格子２２の格子ピッチｐ２及び間隔ｄ２は、そのスリット部が、第２の吸収型格子２２の位置におけるＧ１像の明部の周期パターンとほぼ一致するように決定されている。すなわち、Ｘ線焦点１１ａから第１の吸収型格子２１までの距離をＬ１、第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２までの距離をＬ２とした場合に、格子ピッチｐ２及び間隔ｄ２は、次式（１）及び（２）の関係を満たすように決定される。
【００５２】
【数１】
【００５３】
【数２】
【００５４】
なお、必ずしも式（２）を満たす必要はなく、間隔ｄ１，ｄ２をそれぞれ個別に設定してもよい。
【００５５】
第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２までの距離Ｌ２は、タルボ干渉計の場合には、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長とで決まるタルボ干渉距離に制約されるが、本実施形態では、第１の吸収型格子２１が入射Ｘ線を回折させずに投影する構成であって、第１の吸収型格子２１のＧ１像が、第１の吸収型格子２１の後方のすべての位置で相似的に得られるため、該距離Ｌ２を、タルボ干渉距離と無関係に設定することができる。
【００５６】
上記のように本実施形態の撮影部１２は、タルボ干渉計を構成するものではないが、第１の吸収型格子２１でＸ線の回折が生じ、タルボ干渉効果が生じていると仮定した場合のタルボ干渉距離Ｚは、第１の吸収型格子２１の格子ピッチｐ１、Ｘ線波長（ピーク波長）λ、及び正の整数ｍを用いて、次式（３）で表される。
【００５７】
【数３】
【００５８】
本実施形態では、前述のように距離Ｌ２をタルボ干渉距離と無関係に設定することができるため、撮影部１２のｚ方向への薄型化を目的とし、距離Ｌ２を、ｍ＝１の場合の最小のタルボ干渉距離Ｚより短い値に設定する。すなわち、距離Ｌ２は、次式（４）を満たす範囲の値に設定される。
【００５９】
【数４】
【００６０】
Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａは、コントラストの高い周期パターン像を生成するためには、Ｘ線を完全に遮蔽（吸収）することが好ましいが、上記したＸ線吸収性に優れる材料（金、銀、白金等）を用いたとしても、吸収されずに透過するＸ線が少なからず存在する。このため、Ｘ線の遮蔽性を高めるためには、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａのそれぞれの厚み（ｚ方向の厚さ）をできるだけ厚くすること（すなわち、アスペクト比を高めること）が好ましい。例えば、Ｘ線管の管電圧が５０ｋＶの場合に、照射Ｘ線の９０％以上を遮蔽することが好ましく、この場合には、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの厚みは、金（Ａｕ）換算で３０μｍ以上であることが好ましい。
【００６１】
以上のように構成された第１及び第２の吸収型格子２１，２２では、第１の吸収型格子２１により生成されたＧ１像が第２の吸収型格子２２との重ね合わせにより部分的に遮蔽され、強度変調されることにより、第２の周期パターン像（以下、Ｇ２像という）が生成される。このＧ２像はＦＰＤ２０によって撮像される。
【００６２】
第２の吸収型格子２２の位置におけるＧ１像のパターン周期と、第２の吸収型格子２２の格子ピッチｐ２とは、製造誤差や配置誤差により若干の差異が生じており、この微小な差異により、Ｇ２像にはモアレ縞が生じる。また、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の格子配列方向に誤差が生じ、配列方向が同一でない場合には、Ｇ２像にいわゆる回転モアレが発生する。しかし、Ｇ２像にモアレ縞が発生した場合でも、モアレ縞のｘ方向またはｙ方向の周期が画素４０の配列ピッチより大きい範囲であれば特に問題はない。理想的にはモアレ縞が発生しないことが好ましいが、モアレ縞は、後述するように、縞走査の走査量（第２の吸収型格子２２の並進距離）の確認に利用することができる。
【００６３】
Ｘ線源１１と第１の吸収型格子２１との間に被検体Ｈを配置すると、ＦＰＤ２０により検出されるＧ２像は、被検体Ｈにより変調を受ける。この変調量は、被検体Ｈによる屈折効果によって偏向したＸ線の角度に比例する。したがって、ＦＰＤ２０で検出されたＧ２像を解析することによって、被検体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。
【００６４】
次に、Ｇ２像の解析方法について説明する。同図には、被検体Ｈのｘ方向に関する位相シフト分布Φ（ｘ）に応じて屈折される１つのＸ線が例示されている。符号５０は、被検体Ｈが存在しない場合に直進するＸ線の経路を示している。この経路５０を進むＸ線は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を通過してＦＰＤ２０に入射する。符号５１は、被検体Ｈが存在する場合に、被検体Ｈにより屈折されて偏向したＸ線の経路を示している。この経路５１を進むＸ線は、第１の吸収型格子２１を通過した後、第２の吸収型格子２２のＸ線遮蔽部２２ａにより遮蔽される。
【００６５】
被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）は、被検体Ｈの屈折率分布をｎ（ｘ，ｚ）、ｚをＸ線の進む方向として、次式（５）で表される。
【００６６】
【数５】
【００６７】
第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２の位置に投影されたＧ１像は、被検体ＨでのＸ線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけｘ方向に変位する。この変位量Δｘは、Ｘ線の屈折角φが微小であることに基づいて、近似的に次式（６）で表される。
【００６８】
【数６】
【００６９】
ここで、屈折角φは、Ｘ線波長λと被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、次式（７）で表される。
【００７０】
【数７】
【００７１】
このように、被検体ＨでのＸ線の屈折によるＧ１像の変位量Δｘは、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）に関連している。そして、この変位量Δｘは、ＦＰＤ２０で検出される各画素４０の強度変調信号の位相ズレ量ψ（被検体Ｈがある場合とない場合とでの各画素４０の強度変調信号の位相のズレ量）に、次式（８）のように関連している。
【００７２】
【数８】
【００７３】
したがって、各画素４０の強度変調信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式（８）から屈折角φが求まり、式（７）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まる。これをｘについて積分することにより、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被検体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。本実施形態では、上記位相ズレ量ψを、下記に示す縞走査法を用いて算出する。
【００７４】
縞走査法では、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の一方を他方に対して相対的にｘ方向に並進移動させながら撮影を行う（すなわち、両者の格子周期の位相を変化させながら撮影を行う）。本実施形態では、前述の走査機構２３により第２の吸収型格子２２を移動させる。Ｇ２像に生じるモアレ縞は、第２の吸収型格子２２の移動に伴って移動し、並進距離（ｘ方向への移動量）が、第２の吸収型格子２２の格子周期の１周期（格子ピッチｐ２）に達すると（すなわち、位相変化が２πに達すると）、元の位置に戻る。このように、格子ピッチｐ２の整数分の１ずつ第２の吸収型格子２２を移動させながら、ＦＰＤ２０でＧ２像を撮影する。撮影により得られた複数の画像データから各画素の強度変調信号を取得し、前述の画像処理部１４内の位相微分像生成部３２で演算処理することにより、各画素の強度変調信号の位相ズレ量ψが得られ、位相微分像が得られる。
【００７５】
図４は、格子ピッチｐ２をＭ（２以上の整数）個に分割した走査ピッチ（ｐ２／Ｍ）ずつ第２の吸収型格子２２を移動させる様子を模式的に示している。走査機構２３は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１のＭ個の各走査位置に、第２の吸収型格子２２を順に並進移動させる。なお、同図では、第２の吸収型格子２２の初期位置を、被検体Ｈが存在しない場合における第２の吸収型格子２２の位置でのＧ１像の暗部が、Ｘ線遮蔽部２２ａにほぼ一致する位置（ｋ＝０）としているが、この初期位置は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１のうちいずれの位置としてもよい。
【００７６】
まず、ｋ＝０の位置では、主として、被検体Ｈにより屈折されなかったＸ線の成分（非屈折成分）が第２の吸収型格子２２を通過する。次に、ｋ＝１，２，・・・と順に第２の吸収型格子２２を移動させていくと、第２の吸収型格子２２を通過するＸ線は、非屈折成分が減少する一方で、被検体Ｈにより屈折されたＸ線の成分（屈折成分）が増加する。特に、ｋ＝Ｍ／２の位置では、主として、屈折成分のみが第２の吸収型格子２２を通過する。ｋ＝Ｍ／２の位置を超えると、逆に、第２の吸収型格子２２を通過するＸ線は、屈折成分が減少する一方で、非屈折成分が増加する。
【００７７】
ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各位置で、ＦＰＤ２０により撮影を行い画像データを生成すると、各画素４０について、Ｍ個の画素データが得られる。以下に、このＭ個の画素データから各画素４０の強度変調信号の位相ズレ量ψを算出する方法を説明する。第２の吸収型格子２２の位置ｋにおける各画素４０の画素データＩｋ（ｘ）は、一般に次式（９）で表される。
【００７８】
【数９】
【００７９】
ここで、ｘは画素のｘ方向に関する座標、Ａ０は入射Ｘ線の強度、Ａｎは強度変調信号のコントラストに対応する値、ｎは正の整数、ｉは虚数単位である。また、φ（ｘ）は、上記屈折角φを画素４０の座標ｘの関数として表したものである。
【００８０】
次いで、次式（１０）で表される関係式を適用すると、上記屈折角φ（ｘ）は、式（１１）のように表される。
【００８１】
【数１０】
【００８２】
【数１１】
【００８３】
ここで、ａｒｇ［ ］は、偏角の抽出を意味しており、上記位相ズレ量ψに対応する。したがって、各画素４０で得られたＭ個の画素データで表される強度変調信号から、式（１１）に基づいて位相ズレ量ψを算出することにより、屈折角φ（ｘ）が求まり、位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まる。
【００８４】
具体的には、図５に示すように、強度変調信号は、第２の吸収型格子２２の位置ｋに対して、格子ピッチｐ２の周期で周期的に変化する。同図中の破線は、被検体Ｈが存在しない場合の強度変調信号を示しており、同図中の実線は、被検体Ｈが存在する場合の強度変調信号を示している。この両者の位相差が上記位相ズレ量ψに対応する。
【００８５】
以上の説明では、画素４０のｙ方向に関するｙ座標を考慮していないが、各ｙ座標について同様の演算を行うことにより、ｘ方向及びｙ方向に関する２次元的な位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ）が得られる。この位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ）が位相微分像に対応する。なお、屈折角φと位相ズレ量ψとは、上記式（７）で示されるように比例関係にあるため、共に位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量に対応する物理量である。
【００８６】
次に、補正処理部３３による欠陥画素補正について説明する。補正処理部３３は、上記の原理に基づいて位相微分像生成部３２によって算出された位相微分像（位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ））に対して、図６に示すフローチャートに従って補正処理を行う。まず、補正処理部３３は、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップから、１つの欠陥画素を選択する（ステップＳ１）。次いで、補正処理部３３は、位相微分像生成部３２から入力される位相微分像から、ステップＳ１で選択した欠陥画素に隣接する８個の隣接画素に対応する位相微分値（位相ズレ量ψ）を抽出する（ステップＳ２）。
【００８７】
次いで、補正処理部３３は、図７に示すように、欠陥画素に隣接する８個の隣接画素を、欠陥画素を中心として点対称の関係にある４種の点対称ペアＩ，II，III，IVのそれぞれについて、位相微分値の差分値を算出する（ステップＳ３）。なお、２つ以上の欠陥画素が隣接している場合には、上記隣接画素に欠陥画素が含まれることになる。この場合には、欠陥画素を含む点対称ペアを、位相微分値の差分値の算出対象から除外する。
【００８８】
そして、補正処理部３３は、位相微分値の差分値の絶対値が最も小さい点対称ペアを特定し（ステップＳ４）、選択した点対称ペアの位相微分値の平均値を算出し（ステップＳ５）、算出した平均値を補正値として、欠陥画素の位相微分値を置き換える（ステップＳ６）。
【００８９】
この後、選択中の欠陥画素が最終の欠陥画素であるか否かを判定し（ステップＳ７）、最終の欠陥画素でない場合には（ステップＳ７：ＮＯ判定）、再びステップＳ１に戻って、欠陥マップ中の他の欠陥画素を選択し、ステップＳ２〜Ｓ６を同様に実行する。この結果、欠陥マップ中のすべての欠陥画素について補正処理が行われる。
【００９０】
以上のように補正処理が行われた位相微分像は、位相コントラスト画像生成部３４に入力される。位相コントラスト画像生成部３４は、入力された位相微分像をｘ軸に沿って積分することにより、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ，ｙ）を生成し、これを位相コントラスト画像として画像記録部１５に記録する。
【００９１】
次に、キャリブレーション動作時に実行される欠陥マップの作成処理を、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。キャリブレーション動作は、操作者によるコンソール１７からの指示に基づいて、システム制御部１８が各部を制御することにより実行される。
【００９２】
キャリブレーションの指示があると（ステップＳ１０：ＹＥＳ判定）、システム制御部１８は、Ｘ線源１１からのＸ線の照射（曝射）を禁止した状態で、ＦＰＤ２０に撮影動作を実行させ、ＦＰＤ２０により得られた画像データ（以下、Ｘ線非照射の状態で得られた画像データを「ダーク画像」と称する）をメモリ１３に記憶させる（ステップＳ１１）。
【００９３】
メモリ１３に記憶されたダーク画像は、欠陥画素検出部３０に読み出され、欠陥画素検出部３０は、ダーク画像の画素データ（すなわち、画素のノイズ値）が許容値より大きい画素を欠陥画素と判定する（ステップＳ１２）。これにより、ＴＦＴスイッチ等の欠陥により大きな暗電流（リーク電流）が生じた画素が欠陥画素と判定される。
【００９４】
次いで、システム制御部１８は、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間に被検体Ｈを配置せずに、Ｘ線源１１から一定の強度でＸ線を照射させた状態で、走査機構２３により第２の吸収型格子２２を、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各走査位置に移動させながら、各走査位置でＦＰＤ２０に撮影動作（以下、この撮影動作を「縞走査撮影」と称する）を実行させ、各走査位置で得られた画像データをメモリ１３に記憶させる（ステップＳ１３）。
【００９５】
メモリ１３に記憶された複数の画像データは、欠陥画素検出部３０に読み出される。欠陥画素検出部３０は、強度変調信号の最大値（図５に示した強度変調信号（被検体なし）のピーク値）を求め、この最大値が所定値より小さい画素を欠陥画素と判定する（ステップＳ１４）。これにより、何らかの欠陥で飽和電荷量が低下した画素が欠陥画素と判定される。なお、このステップＳ１４では、強度変調信号の最大値に代えて、平均値を算出し、この平均値に基づいて欠陥画素を検出してもよい。
【００９６】
次いで、欠陥画素検出部３０は、強度変調信号の振幅（コントラストに対応）を求め、この振幅が所定値より小さい画素を欠陥画素と判定する（ステップＳ１５）。これにより、第１の吸収型格子２１や第２の吸収型格子２２の製造欠陥や配置誤差等の影響によりコントラストが低下した画素が欠陥画素と判定される。
【００９７】
そして、欠陥画素検出部３０が、ステップＳ１２、ステップＳ１４、及びステップＳ１５で得られた欠陥画素情報をそれぞれ統合して、欠陥画素の位置情報を表す欠陥マップを作成し、これを欠陥マップ記憶部３１に入力する（ステップＳ１６）。このとき、欠陥マップ記憶部３１に欠陥マップが既存である場合には、新たに入力された欠陥マップに更新（上書き）する。
【００９８】
次に、以上のように構成されたＸ線撮影システム１０の作用を説明する。操作者により、キャリブレーションの指示がコンソール１７から入力されると、Ｘ線撮影システム１０の各部が連携動作して、上記キャリブレーション動作が実行され、欠陥画素検出部３０により作成された欠陥マップが欠陥マップ記憶部３１に記憶される。
【００９９】
次いで、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間に被検体Ｈを配した状態で、操作者により、撮影指示がコンソール１７から入力されると、Ｘ線撮影システム１０の各部が連携動作して、上記撮影動作が実行され、位相微分像（位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ））が生成され、欠陥マップに基づく欠陥画素補正が行われた後、位相コントラスト画像が生成されてモニタに表示される。
【０１００】
図９は、被検体Ｈとして、水中に配置された直径１０ｍｍのプラスチック球（材質：ＰＭＭＡ）を用い、ＦＰＤ２０の画素４０のピッチを１５０μｍと想定した場合に得られる位相微分値（規格化された理想値）の例であり、同図中の符号「１」〜「９」は、ＦＰＤ２０の画素４０のうち、ＰＭＭＡ球のエッジ付近に位置する９個の画素４０を示している。位相微分値は、ＰＭＭＡ球のエッジに対応する画素「２」、「５」、「８」がその他の画素より顕著に大きな値を示している。ここで、例えば、中央の画素「５」が欠陥画素であるとすると、位相微分値の差分値は、欠陥画素「５」を中心として点対称の関係にある４種の点対称ペアのうち、画素「２」、「８」の点対称ペアが最も小さくなるため、欠陥画素「５」の補正処理時には、画素「２」、「８」が選択され、両者の位相微分値の平均値（０．８６）で、欠陥画素「５」の位相微分値が補正されることになる。
【０１０１】
上記のような被検体のエッジの急峻な変化は、位相微分像に顕著に現れるものであり、位相微分像を生成する前の画素データ（吸収像）には現れ難い（吸収像では、画素データはエッジ部分においても比較的連続に変化する）ため、従来技術のように、単に吸収像に基づいて欠陥画素補正を行った場合には、エッジ部分を正確に補正することはできない。これに対して、本発明では、エッジの変化が正確に反映される位相微分値に基づいて欠陥画素補正を行っているため、エッジ部分を精度良く補正することができる。
【０１０２】
なお、上記実施形態では、Ｘ線源１１からＦＰＤ２０までの距離を長くした場合に、Ｘ線焦点１１ａの焦点サイズ（一般的に０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度）によるＧ１像のボケが影響し、位相コントラスト画像の画質の低下をもたらす恐れがあるため、Ｘ線焦点１１ａの直後にマルチスリット（線源格子）を配置してもよい。
【０１０３】
このマルチスリットは、第１及び第２の吸収型格子２１，２２と同様な構成の吸収型格子であり、一方向（ｙ方向）に延伸した複数のＸ線遮蔽部が、第１及び第２の吸収型格子２１，２２のＸ線遮蔽部２１ａ，２２ａと同一方向（ｘ方向）に周期的に配列されたものである。このマルチスリットは、Ｘ線源１１からのＸ線を部分的に遮蔽してｘ方向に関する実効的な焦点サイズを縮小するとともに、ｘ方向に多数の点光源（分散光源）を形成することにより、Ｇ１像のボケを抑制する。
【０１０４】
また、上記実施形態では、第１の吸収型格子２１を、そのスリット部を通過したＸ線をＧ１像として線形的に投影するように構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、スリット部でＸ線を回折することにより、いわゆるタルボ干渉効果が生じる国際公開ＷＯ２００４／０５８０７０号公報等に記載の構成としてもよい。この場合には、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の間の距離Ｌ２をタルボ干渉距離に設定する必要がある。また、この場合には、第１の吸収型格子２１に代えて、位相型格子（位相型回折格子）を用いることが可能である。第１の吸収型格子２１に代えて用いた位相型格子は、タルボ干渉効果により生じるＧ１像（自己像）を、第２の吸収型格子２２の位置に形成する。
【０１０５】
さらに、上記実施形態では、被検体ＨをＸ線源１１と第１の吸収型格子２１との間に配置しているが、被検体Ｈを第１の吸収型格子２１と第２の吸収型格子２２との間に配置した場合にも同様に位相コントラスト画像の生成が可能である。
【０１０６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態として、補正処理部３３による欠陥画素補正処理の変形例について説明する。本第実施形態では、補正処理部３３は、図１０に示すフローチャートに従って補正処理を行う。まず、第１実施形態と同様に、補正処理部３３は、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップから、１つの欠陥画素を選択し（ステップＳ２０）、次いで、位相微分像生成部３２から入力される位相微分像から、選択した欠陥画素に隣接する８個の隣接画素に対応する位相微分値（位相ズレ量ψ）を抽出する（ステップＳ２１）。
【０１０７】
次いで、補正処理部３３は、各隣接画素の位相微分値の絶対値を算出する（ステップＳ２２）。そして、補正処理部３３は、絶対値の大きさが上位２つの隣接画素を特定し（ステップＳ２３）、特定した２つの隣接画素の位相微分値の平均値を算出し（ステップＳ２４）、算出した平均値で欠陥画素の位相微分値を置き換える（ステップＳ２５）。
【０１０８】
この後、選択中の欠陥画素が最終の欠陥画素であるか否かを判定し（ステップＳ２６）、最終の欠陥画素でない場合には、再びステップＳ２０に戻って、欠陥マップ中の他の欠陥画素を選択し、ステップＳ２１〜Ｓ２５を同様に実行する。この結果、欠陥マップ中のすべての欠陥画素について補正処理が行われる。
【０１０９】
本実施形態は、隣接画素のうち、位相微分値の絶対値の大きさが上位２つのものを用いて補間処理を行うことを特徴としており、第１実施形態と同様に、被検体のエッジ部分に欠陥画素が生じた場合でもエッジ部分を精度良く補正することができる。例えば、図９で説明した例では、画素「５」が欠陥画素である場合には、本実施形態においても画素「２」、「８」が選択され、両者の位相微分値の平均値（０．８６）で、欠陥画素「５」の位相微分値が補正されることになる。
【０１１０】
さらに、欠陥画素補正処理のその他の変形例としては、欠陥画素に隣接する８個の隣接画素の各位相微分値をパラメータとする関数を予め設定しておき、この関数の出力値で、欠陥画素の位相微分値を置換することが挙げられる。
【０１１１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態として、欠陥画素を検出するためのキャリブレーション動作の変形例について説明する。本実施形態では、システム制御部１８は、図１１に示すフローチャートに従ってキャリブレーション動作を実行する。
【０１１２】
まず、第１実施形態と同様に、キャリブレーションの指示があると（ステップＳ３０：ＹＥＳ判定）、システム制御部１８は、Ｘ線源１１からのＸ線の照射（曝射）を禁止した状態で、ＦＰＤ２０に撮影動作を実行させ、ＦＰＤ２０により得られる画像データ（ダーク画像）をメモリ１３に記憶させ（ステップＳ３１）、欠陥画素検出部３０により、画素データが許容値より大きい画素が欠陥画素と判定される（ステップＳ３２）。
【０１１３】
次いで、システム制御部１８は、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間に被検体Ｈを配置せずに、Ｘ線源１１から一定の強度でＸ線を照射させた状態で縞走査撮影を実行させ、各走査位置で得られた画像データをメモリ１３に記憶させる（ステップＳ３３）。そして、システム制御部１８は、画素４０ごとに強度変調信号の最大値を求めて記録する（ステップＳ３４）。なお、このステップＳ３４では、強度変調信号の最大値に代えて、平均値を算出し、この平均値を記録してもよい。
【０１１４】
この後、終了判定を行い、Ｘ線強度が最終の強度でない場合には（ステップＳ３５：ＮＯ判定）、Ｘ線強度を所定値だけ変更し（ステップＳ３６）、再びステップＳ３３に戻る。すなわち、Ｘ線強度を段階的に変更しながら各Ｘ線強度においてステップＳ３３〜Ｓ３５が実行され、Ｘ線強度が最終の強度に達すると（ステップＳ３５：ＹＥＳ判定）、ステップＳ３７に移行する。
【０１１５】
ステップＳ３７では、欠陥画素検出部３０により、Ｘ線強度に対する各強度変調信号の最大値（または平均値）の変化率が算出され、リニアリティ（線形性）が許容範囲外にある画素が欠陥画素と判定される。具体的には、欠陥画素検出部３０は、図１２に示すように、Ｘ線強度の変化に対して強度変調信号の最大値（または平均値）が線形的に変化する画素を正常画素と判定し、リニアリティが許容範囲外であって非線形的に変化する画素を欠陥画素と判定する。
【０１１６】
この後、欠陥画素検出部３０が、ステップＳ３２で得られた欠陥画素情報と、ステップＳ３７で得られた欠陥画素情報とを統合して、欠陥画素の位置情報を表す欠陥マップを作成し、これを欠陥マップ記憶部３１に入力する（ステップＳ３８）。
【０１１７】
このように、本実施形態のキャリブレーション動作は、画素データのＸ線強度に対するリニアリティに基づいて欠陥画素判定を行うことを含むため、第１実施形態の場合よりもより精度良く判定を行うことが可能である。
【０１１８】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態として、欠陥画素を検出するためのキャリブレーション動作の別の変形例について説明する。本実施形態では、キャリブレーション時に、図１３に示すように、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間から退避するように移動させる移動装置６０を設ける。
【０１１９】
本実施形態では、キャリブレーション時に第１及び第２の吸収型格子２１，２２をＸ線源１１とＦＰＤ２０との間から退避させるため、上記第１〜第３実施形態のような強度変調信号の最大値（または平均値）の検出が不要となる。つまり、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を退避させた場合には、ＦＰＤ２０により得られる画像データは、強度変調されたものではなく、吸収像そのものを表すため、この吸収像の各画素データに基づいて欠陥画素の検出（画素データが所定値より小さいものを欠陥画素と判定、または、リニアリティが許容範囲外のものを欠陥画素と判定）を行えばよい。
【０１２０】
（第５実施形態）
また、上記各実施形態では、第２の吸収型格子２２がＦＰＤ２０とは独立して設けられているが、特開平２００９−１３３８２３号公報に開示された構成のＸ線画像検出器を用いることにより、第２の吸収型格子２２を排することができる。このＸ線画像検出器は、Ｘ線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを備えた直接変換型のＸ線画像検出器において、各画素の電荷収集電極が、一定の周期で配列された線状電極を互いに電気的に接続してなる複数の線状電極群を、互いに位相が異なるように配置することにより構成されており、電荷収集電極が特許請求の範囲に記載の強度変調手段を構成している。
【０１２１】
図１５は、本実施形態のＸ線画像検出器（ＦＰＤ）の構成を例示する。画素７０が、ｘ方向及びｙ方向に沿って一定のピッチで２次元配列されており、各画素７０には、Ｘ線を電荷に変換する変換層によって変換された電荷を収集するための電荷収集電極７１が形成されている。電荷収集電極７１は、第１〜第６の線状電極群７２〜７７から構成されており、各線状電極群の線状電極の配列周期の位相がπ／３ずつずれている。具体的には、第１の線状電極群７２の位相を０とすると、第２の線状電極群７３の位相はπ／３、第３の線状電極群７４の位相は２π／３、第４の線状電極群７５の位相はπ、第５の線状電極群７６の位相は４π／３、第６の線状電極群７７の位相は５π／３である。このように、画素７０で発生された電荷が線状電極群７２〜７７を通して蓄えられる。
【０１２２】
さらに、各画素７０には、電荷収集電極７１により収集された電荷を読み出すためのスイッチ群７８が設けられている。スイッチ群７８は、第１〜第６の線状電極群７２〜７７のそれぞれに設けられたＴＦＴスイッチからなる。第１〜第６の線状電極群７２〜７７により収集された電荷を、スイッチ群７８を制御してそれぞれ個別に読み出すことによって、一度の撮影により、互いに位相の異なる６種類のＧ２像を検出することができる。この６種類のＧ２像に対応する複数の画像データに基づいて位相微分像を生成し、位相コントラスト画像を生成することができる。
【０１２３】
ＦＰＤ２０に代えて、上記構成のＸ線画像検出器を用いることにより、撮影部１２から第２の吸収型格子２２が不要となるため、コスト削減とともに、さらなる薄型化が可能となる。また、本実施形態では、一度の撮影により、異なる位相で強度変調が行われた複数のＧ２像を検出することが可能であるため、縞走査のための物理的な走査が不要となり、走査機構２３を排することができる。なお、電荷収集電極７１に代えて、特開平２００９−１３３８２３号公報に記載のその他の構成の電荷収集電極を用いることも可能である。
【０１２４】
また、第２の吸収型格子２２を配置しない場合の別の実施形態として、Ｘ線画像検出器によりＧ１像を直接検出し、信号処理によって位相を変えながら周期的にサンプリングすることで、互いに位相の異なる複数のＧ２像に対応する画像データを生成することも可能である。
【０１２５】
また、上記各実施形態では、縞走査法により位相微分像を求めているが、本発明はこれに限定されず、国際公開ＷＯ２０１０／０５０４８３に記載されたフーリエ変換法により位相微分像を求めてもよい。このフーリエ変換法は、Ｘ線画像検出器により得られた１枚分の画像データをフーリエ変換することによって画像データに生じるモアレ縞のフーリエスペクトルを取得し、このフーリエスペクトルからキャリア周波数に対応したスペクトルを分離して逆フーリエ変換を行なうことにより位相微分像を得る方法である。この場合には、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を移動させる必要がなく、走査機構２３が不要となる。
【０１２６】
また、上記各実施形態において、強度変調信号の最大値は、強度変調信号を構成する複数の画素データのうちの最大の画素データの値としてもよいが、画素データの数が少ない場合には誤差が生じるため、強度変調信号を構成する複数の画素データのフィッティング波形のピーク値としてもよい。強度変調信号の平均値及び振幅についても同様である。
【０１２７】
以上説明した第１〜第４実施形態は、医療診断用の放射線撮影システムのほか、工業用等のその他の放射線撮影システムに適用することが可能である。また、放射線として、Ｘ線以外に、ガンマ線等を用いることも可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０ Ｘ線撮影システム
１１ Ｘ線源（放射線源）
１１ａ Ｘ線焦点
１２ 撮影部
１４ 画像処理部
１６ 撮影制御部
１８ システム制御部
２０ フラットパネル検出器（ＦＰＤ）
２１ 第１の吸収型格子
２１ａ Ｘ線遮蔽部
２２ 第２の吸収型格子
２２ａ Ｘ線遮蔽部
２３ 走査機構
３０ 欠陥画素検出部
３１ 欠陥マップ記憶部
３２ 位相微分像生成部
３３ 補正処理部
３４ 位相コントラスト画像生成部
４０ 画素
６０ 移動装置
７０ 画素
７１ 電荷収集電極
７２〜７７ 第１〜第６の線状電極群
７８ スイッチ群
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から照射された放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、
前記第１の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、
前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、を備えた放射線撮影システムに用いられる放射線画像処理装置であって、
前記画像データに基づいて位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、
前記放射線画像検出器の欠陥画素の位置情報を記憶する欠陥画素情報記憶手段と、
前記欠陥画素情報記憶手段から前記欠陥画素の位置情報を取得し、前記各欠陥画素に対応する前記位相微分像の位相微分値を、前記各欠陥画素に隣接する隣接画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換する補正処理手段と、
を備えたことを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項２】
前記補正処理手段は、欠陥画素に隣接する複数の隣接画素を、欠陥画素を中心とした点対称の関係を有する複数の点対称ペアにグループ分けするとともに、各点対称ペアについて位相微分値の差の絶対値を算出し、該絶対値が最小となる点対称ペアの位相微分値の平均値を前記補正値とすることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像処理装置。
【請求項３】
前記補正処理手段は、欠陥画素に隣接する各隣接画素の位相微分値の絶対値を算出し、絶対値の大きさが上位２つの隣接画素の位相微分値の平均値を前記補正値とすることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像処理装置。
【請求項４】
前記放射線画像撮影システムは、前記補正処理手段により補正処理がなされた位相微分像に対して積分処理を施すことにより位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成手段を備えることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項５】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調を与えて複数の第２の周期パターン像を生成し、
前記放射線画像検出器は、前記各第２の周期パターン像を検出して複数の画像データを生成し、
前記位相微分像生成手段は、前記複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより前記位相微分像を生成することを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項６】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する第２の格子と、前記第１及び第２の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段とからなることを特徴とする請求項５項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の格子は、吸収型格子であり、前記第１の格子は、前記放射線源からの放射線を前記第１の周期パターン像として線形的に前記第２の格子に投影することを特徴とする請求項６に記載の放射線画像処理装置。
【請求項８】
前記第１の格子は位相型格子であり、前記第１の格子は、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を前記第１の周期パターン像として前記第２の格子の位置に形成することを特徴とする請求項６に記載の放射線画像処理装置。
【請求項９】
前記放射線画像検出器は、放射線を電荷に変換する変換層と、前記変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを画素ごとに備えた放射線画像検出器であって、
前記電荷収集電極は、前記第１の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、
前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されていることを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影システム。
【請求項１０】
前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に被検体を配置せずに前記放射線画像検出器により得られる少なくとも１枚分の画像データに基づいて前記欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段を備えることを特徴とする請求項１から９いずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１１】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源が非照射の状態で前記放射線画像検出器により得られる１枚分の画像データに基づいて前記欠陥画素を検出することを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１２】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの一定強度の放射線照射下において、前記強度変調手段により、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調が与えられて複数の第２の周期パターン像が生成され、前記各第２の周期パターン像が前記放射線画像検出器により検出されることにより生成される複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の最大値または平均値を検出し、この最大値または平均値に基づいて前記欠陥画素を検出することを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１３】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの一定強度の放射線照射下において、前記強度変調手段により、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調が与えられて複数の第２の周期パターン像が生成され、前記各第２の周期パターン像が前記放射線画像検出器により検出されることにより生成される複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の振幅を検出し、この振幅に基づいて前記欠陥画素を検出することを特徴とする請求項１１または１２に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１４】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの放射線強度を段階的に変化させながら、各放射線強度において前記最大値または前記平均値を検出し、この最大値または平均値の放射線強度に対するリニアリティに基づいて前記欠陥画素を検出することを特徴とする請求項１２に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１５】
前記放射線画像撮影システムは、前記第１及び第２の格子を、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間から退避させる移動手段を備えており、
前記欠陥画素検出手段は、前記移動手段により前記第１及び第２の格子が前記放射線源と前記放射線画像検出器との間から退避した状態で、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づいて前記欠陥画素を検出することを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１６】
放射線源から照射された放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、
前記第１の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、
前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、を備えた放射線撮影システムに用いられる放射線画像処理方法であって、
前記放射線画像検出器により生成された画像データに基づいて位相微分像を生成するステップと、
前記放射線画像検出器の欠陥画素の位置情報を取得するステップと、
前記各欠陥画素に対応する前記位相微分像の位相微分値を、前記各欠陥画素に隣接する隣接画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換するステップと、
を有することを特徴とする放射線画像処理方法。
【請求項１】
放射線源から照射された放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、
前記第１の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、
前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、を備えた放射線撮影システムに用いられる放射線画像処理装置であって、
前記画像データに基づいて位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、
前記放射線画像検出器の欠陥画素の位置情報を記憶する欠陥画素情報記憶手段と、
前記欠陥画素情報記憶手段から前記欠陥画素の位置情報を取得し、前記各欠陥画素に対応する前記位相微分像の位相微分値を、前記各欠陥画素に隣接する隣接画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換する補正処理手段と、
を備えたことを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項２】
前記補正処理手段は、欠陥画素に隣接する複数の隣接画素を、欠陥画素を中心とした点対称の関係を有する複数の点対称ペアにグループ分けするとともに、各点対称ペアについて位相微分値の差の絶対値を算出し、該絶対値が最小となる点対称ペアの位相微分値の平均値を前記補正値とすることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像処理装置。
【請求項３】
前記補正処理手段は、欠陥画素に隣接する各隣接画素の位相微分値の絶対値を算出し、絶対値の大きさが上位２つの隣接画素の位相微分値の平均値を前記補正値とすることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像処理装置。
【請求項４】
前記放射線画像撮影システムは、前記補正処理手段により補正処理がなされた位相微分像に対して積分処理を施すことにより位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成手段を備えることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項５】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調を与えて複数の第２の周期パターン像を生成し、
前記放射線画像検出器は、前記各第２の周期パターン像を検出して複数の画像データを生成し、
前記位相微分像生成手段は、前記複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより前記位相微分像を生成することを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項６】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する第２の格子と、前記第１及び第２の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段とからなることを特徴とする請求項５項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の格子は、吸収型格子であり、前記第１の格子は、前記放射線源からの放射線を前記第１の周期パターン像として線形的に前記第２の格子に投影することを特徴とする請求項６に記載の放射線画像処理装置。
【請求項８】
前記第１の格子は位相型格子であり、前記第１の格子は、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を前記第１の周期パターン像として前記第２の格子の位置に形成することを特徴とする請求項６に記載の放射線画像処理装置。
【請求項９】
前記放射線画像検出器は、放射線を電荷に変換する変換層と、前記変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを画素ごとに備えた放射線画像検出器であって、
前記電荷収集電極は、前記第１の周期パターン像と同一方向の周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、
前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されていることを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影システム。
【請求項１０】
前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に被検体を配置せずに前記放射線画像検出器により得られる少なくとも１枚分の画像データに基づいて前記欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段を備えることを特徴とする請求項１から９いずれか１項に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１１】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源が非照射の状態で前記放射線画像検出器により得られる１枚分の画像データに基づいて前記欠陥画素を検出することを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１２】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの一定強度の放射線照射下において、前記強度変調手段により、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調が与えられて複数の第２の周期パターン像が生成され、前記各第２の周期パターン像が前記放射線画像検出器により検出されることにより生成される複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の最大値または平均値を検出し、この最大値または平均値に基づいて前記欠陥画素を検出することを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１３】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの一定強度の放射線照射下において、前記強度変調手段により、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調が与えられて複数の第２の周期パターン像が生成され、前記各第２の周期パターン像が前記放射線画像検出器により検出されることにより生成される複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の振幅を検出し、この振幅に基づいて前記欠陥画素を検出することを特徴とする請求項１１または１２に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１４】
前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源からの放射線強度を段階的に変化させながら、各放射線強度において前記最大値または前記平均値を検出し、この最大値または平均値の放射線強度に対するリニアリティに基づいて前記欠陥画素を検出することを特徴とする請求項１２に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１５】
前記放射線画像撮影システムは、前記第１及び第２の格子を、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間から退避させる移動手段を備えており、
前記欠陥画素検出手段は、前記移動手段により前記第１及び第２の格子が前記放射線源と前記放射線画像検出器との間から退避した状態で、前記放射線画像検出器により得られる画像データに基づいて前記欠陥画素を検出することを特徴とする請求項１０に記載の放射線画像処理装置。
【請求項１６】
放射線源から照射された放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、
前記第１の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、
前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、を備えた放射線撮影システムに用いられる放射線画像処理方法であって、
前記放射線画像検出器により生成された画像データに基づいて位相微分像を生成するステップと、
前記放射線画像検出器の欠陥画素の位置情報を取得するステップと、
前記各欠陥画素に対応する前記位相微分像の位相微分値を、前記各欠陥画素に隣接する隣接画素の位相微分値に基づいて算出した補正値で置換するステップと、
を有することを特徴とする放射線画像処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２１８１４８（Ｐ２０１１−２１８１４８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４８２（Ｐ２０１１−２２４８２）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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