Ｘ線診断装置、画像処理方法及び画像処理プログラム
【課題】欠陥画素の補正処理やリサイズ処理行う際に、偽像の生じないＸ線診断装置、画像処理方法および画像処理プログラムを提供すること。
【解決手段】Ｘ線管から被検体にばく射されたＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器からの画像信号を処理する画像処理部とを備えたＸ線診断装置において、前記画像処理部は、前記Ｘ線画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及びＸ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値の少なくとも一方の画素値を所定の画素の画素値に置き換える。
【解決手段】Ｘ線管から被検体にばく射されたＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器からの画像信号を処理する画像処理部とを備えたＸ線診断装置において、前記画像処理部は、前記Ｘ線画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及びＸ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値の少なくとも一方の画素値を所定の画素の画素値に置き換える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線診断装置、画像処理方法及び画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線循環器検査では、透視画像を観察しながら、ガイドワイヤや、カテーテルを進める操作が行われる。この場合において、ガイドワイヤや、カテーテルを血管に沿って進める必要があるが、血管はＸ線画像で観察できない。このため、造影剤を血管に注入し、血管にコントラストを付け、このときの画像（コントラスト画像）を利用してガイドワイヤカテーテルを進めている。ここで、造影剤が流れる様子は、たとえば数秒間観察できるが、この間に得られる複数枚の画像に対してピークホールド処理を行って、1枚の画像が作成される。
【０００３】
この「ピークホールド処理」とは、複数毎の画像の同じ画素の画素値のうちで一番小さいもの（最小値を有する画素）または、一番大きいもの（最大値を有する画素）を選び、画像中の全画素に対して選ばれた画素値を用いて１枚の画像を作成する処理である。ここで、最小値及び最大値は、造影剤の種類（例えば、陽性（ＣＯ２など）、陰性（ヨウ素など））に応じて、使い分ける。
【０００４】
上記のピークホールド処理によってロードマップ画像を得る場合の処理の流れを図５に示す。図５に示すように、透視画像を取得して（Ｓ１）、その透視画像に対して詳細は後述するリサイズ処理や補間処理を行う（Ｓ２）。次に、リサイズ処理や補間処理後の複数の画像に対してピーク検出処理を行って（Ｓ３）、その結果ロードマップ画像を得る（Ｓ４）。このような一連の処理により、ロードマップ画像を得ることができる。
【０００５】
ところで、Ｘ線検出器には、通常製造工程で発生する欠陥画素が存在する。この欠陥画素は、現実的な歩留まりの範囲内では、ゼロにすることは出来ない。そこで、欠陥画素の周囲に存在する複数の正常画素の画素値を使って。欠陥画素の補正処理が行われる。この補正処理は、一般的に周囲の複数の正常画素の画素値から、その距離に応じて（例えば、距離に反比例させる等の）重み付け平均を計算して、この結果を欠陥画素の画素値とすることにより行われる。このような、補正処理においては、正常画素の画素値はノイズ（Ｘ線の量子ノイズと回路ノイズ）を含んでいるが、これを平均処理して欠陥画素の画素値を求めているので、欠陥画素の画素値のノイズは正常画素より小さくなることになる。従って、欠陥画素が線状に並ぶような線欠陥の場合、ノイズの小さい画素が線状に並ぶことになる。
【０００６】
また、Ｘ線検出器は所定のマトリクスサイズとなっているが、このマトリクスの全体あるいは一部分を画像処理装置へ出力する際に、画像処理装置での処理の簡便化のために、所定のマトリクスサイズに変換して出力されている。このマトリクス変換を「リサイズ処理」と呼ぶ。リサイズ処理では、リサイズ後の画像中の画素の画素値を算出するために、その画素の周囲に位置する元画像の複数の画素の加重平均を算出し、これをリサイズ後の画素の画素値としている。元画像の複数の画素の画素値はノイズ（Ｘ線の量子ノイズと回路ノイズ）を含んでいるが、これを平均処理してリサイズ後の画素の画素値を求めることから、上記と同様に、リサイズ後の画素の画素値のノイズが正常画素より小さくなることがある。例えば、リサイズ後の画素の位置が、元画像の画素の位置に一致するときは、リサイズ後の画素の位置に対応する元画像の画素の重みが最大になり、加重平均の結果が元画像の画素の画素値そのものになるので、ノイズの変化はない。一方、リサイズ後の画素の位置が、元画像の複数の画素から均等に離れた位置の場合、複数の画素の加重は均等になるので、このときリサイズ後の画素のノイズは最小となる。リサイズ後の各画素におけるノイズの大きさは、画素の位置によって決定されるため、画像上で規則的に繰り返されることになる。このため、リサイズ後の画像のノイズの大小が画像上で格子状に配列されることとなる。
【０００７】
上記のように、欠陥画素の補正処理や、リサイズ処理を行った場合、対象画素は、正常な画素あるいは元の画素よりも基本的にノイズが小さくなり、線状や格子状に配列される。このような画像に対してピーク検出処理を行うと、画面内でノイズの大きさが異なるため、ロードマップ像に、線状あるいは、格子状のパターンが現われてしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、欠陥画素の補正処理やリサイズ処理行う際に、偽像の生じないＸ線診断装置、画像処理方法および画像処理プログラム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】
【０００９】
本発明の一局面に係るＸ線診断装置は、リサイズ処理または欠陥補正をする際に、補間処理を行う代わりに置き換え処理を行う。この置き換え処理により、画素抜けの問題が生じるが、透視ロードマップ画像を使用する透視検査では問題が少ない。
【００１０】
本発明の他の局面に係るＸ線診断装置は、ピーク検出処理を欠陥補正またはリサイズ処理の前に行う。
【００１１】
本発明の更に他の局面に係るＸ線診断装置は、リサイズ処理または欠陥補正をする際に周辺画素からの加重平均値に、その標準偏差から算出したノイズ成分をに加算する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、欠陥画素の補正処理やリサイズ処理行う際に、偽像の発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置のブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係るＸ線診断装置１０は、Ｘ線高電圧装置１１と、Ｃアーム２１と、ＴＶカメラ制御部２３と、ディジタル画像処理部２５と、表示部２７とを有する。Ｘ線高電圧装置１１は、Ｘ線管１３からエックス線を被検体Ｐにばく射するための高電圧を発生する。Ｃアーム２１は、その一方の端部にＸ線管１３を備えると共に、他方の端部にＸ線を光学像に変換するイメージインテンシファイア１５とこの光学像を集光する光学系１７とこの集光された光学像をその明るさに対応させてゲインを変えてＴＶ映像信号に変換するＣＣＤから成るＴＶカメラ１９とを備えている。ＴＶカメラ制御部２３は、Ｘ線高電圧装置１１からの透視スタート信号やＸ線パルス発生のレート信号に対応させて前記ＴＶ映像信号を出力する。ディジタル画像処理部２５は、ＴＶカメラ制御部２３により出力されたＴＶ映像信号をディジタル信号に変換し、補正処理や画像のリサイズ処理等の画像処理を行う。表示部２７は、ディジタル画像処理部２５により輪郭強調された信号をモニタ上に表示する。
【００１５】
上記のように構成された本発明の第１の実施形態に係るＸ線診断装置の動作を説明する。
従来は、上記のように、リサイズや欠陥画素の補正を行うのに際し、当該欠陥画素の周辺の複数の画素の加重平均により画素値を算出していた。本実施形態では、
図２は、本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法の流れを示す図である。なお、図２において、図５と同じ処理には、同じ符号を付している。なお、以下の説明において、欠陥画素の補正のみについて言及する場合もあるが、リサイズ処理にも含むものとする。
図２に示すように、まず、血管像などの透視画像を取得して、リサイズ処理や欠陥画素の補正処理を行う（Ｓ２′）この場合において、本実施形態においては、欠陥画像の補正を行うのに際して、従来のような正常画素の加重平均によって欠陥画素を補正するのではなく、欠陥画素の周囲の画素の１つをその欠陥画素の輝度とする（置き換え）処理によって、欠陥画素の補正を行っている。ここで、置き換え処理は、欠陥画素に最も近い画素で置き換えることが好ましい。なお、欠陥画素に最も近い画素は、欠陥画素に隣接した上下左右の画素であるが、これらの上下左右の画素が正常画素であれば、どの画素で置き換えても構わない。なお、欠陥画素を上下左右の４つの画素のうちどの画素で置き換えてもよいが、例えば、欠陥画素の右側の画素で置き換えるのであれば、他の欠陥画素についても、右側の正常画素で置き換えるようにすることが好ましい。
Ｓ２′において、リサイズ処理あるいは欠陥画素の置き換え処理が終了したのであれば、処理後の複数の画像についてピーク検出を行い（Ｓ３）、ロードマップ像を得る（Ｓ４）。
【００１６】
上記のような処理により、求めたい画素の画素値のノイズが近傍の画素のノイズと同じになる。このため、Ｓ３におけるピーク検出処理をしても、近傍の画素の結果と同じ結果を得ることが出来るので、偽像を生じることがない。
【００１７】
図３を参照して、第２の実施形態を説明する。なお、図３において、図５と同じ部分には、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、従来と同じ処理を行っているが、処理の順序を入れ替えている。具体的には、本実施形態では、ピーク検出を行ってから（Ｓ３）、リサイズ処理や補間処理を行っている（Ｓ２）。なお、この場合のリサイズ処理や補間処理は、従来と同様に正常画素の加重平均により画素値を算出して行う。
【００１８】
このように、処理の順序を入れ替えることによって、すなわち、リサイズ処理や欠陥画素補正を行う前にピーク検出処理を行うことによって、ピーク検出処理時には各画素のノイズが加重平均により影響を受ける前である。このため、リサイズ処理や補間処理を従来と同様に加重平均で求めても、問題とする偽像は生じない。
【００１９】
図４を参照して第３の実施形態を説明する。なお、図４において、図５と同じ部分には同じ符号を付している。
【００２０】
前述したように、単純に複数の画素の画素値を用いた加算平均を行って欠陥画素の画素値やリサイズ処理における画素値を求めた場合、ノイズ成分が１つの画素のノイズ成分より小さくなる。この理由は、ノイズ成分は統計誤差によるものであるので、複数の画素値を加重平均した場合、画素値が多くなるにつれて、基本的に、ノイズ成分は０に近づいていくことになる。従って、本実施形態では、加重平均によって小さくなったノイズ成分を補正後の画素値に加算し、これを補間結果としている。これにより、画素補間によるノイズ成分の減少分を補正できる。
【００２１】
以下、具体的な実施形態について説明する。
【００２２】
正常画素を使用した補間計算方法は、次のとおりである。周辺のＮ個の正常画素を使用した場合に、加重平均により補間をした場合、求められる画素値は次の式で表される。
【数１】
【００２３】
ここで、ｗij：重み係数
Ｐij：周辺画素の画素値
（１）式で欠陥画素（又はリサイズ処理における画素。以下、「欠陥画素等」と称する）の画素値を求めた場合、上述したように、ノイズ成分が統計的な誤差成分であるため、１つの画素値に対するノイズ成分よりも小さくなってしまう。そこで、図４に示すような構成により、アルゴリズムによって算出されたノイズ成分（以下、「擬似ノイズ成分」と称する）を、加重平均によって求めた画素値に加算することにより、このノイズ成分を補う。
【００２４】
まず、図４により、擬似ノイズ成分の加算の概略の動作を説明し、その後、擬似ノイズ成分の算出のアルゴリズムを説明する。
【００２５】
図４に示すように、取得した透視画像（Ｓ１）における欠陥画素等の周辺画素の重み付け平均を算出して欠陥画素等の画素値を求める（Ｓ５）。同時に取得した画像における欠陥画素等の周辺画素の重み付け係数に対する分散の平方根（標準偏差ＳＤ）を求めて（Ｓ６）、この結果と予め設定された定数ｋとの積を求める（Ｓ８）。
【００２６】
また、別に図示しない乱数発生器により、乱数Ｒ（例えば、−１＜Ｒ＜１）を発生し（Ｓ７）、この乱数とＳ８で求めた積との乗算により積を求めて（Ｓ９）、この結果を擬似ノイズ成分とする。そして、この擬似ノイズ成分とＳ５で求めた画素値との和を求めて、この結果を欠陥画素等の画素値とする。以降の動作は第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００２７】
なお、上記の動作において、定数ｋは、補間処理された画像上の偽造が最も見難くなるような値に設定されるが、実際の値は設計・調整段階で設定される。また、定数ｋは、どの段階で、乗算されても良く、例えば、標準偏差と乱数との積に乗算しても良いし、乱数と定数ｋとの積を求めてから、その結果と標準偏差との積を求めて擬似ノイズ成分としても良い。更に、乱数Ｒを-ｋ＜Ｒ＜ｋの範囲で発生させても良い。
【００２８】
次にノイズ成分の算出のアルゴリズムを説明する。ノイズ成分は、上記のように、
ノイズ成分＝ｋ×ＳＤ×Ｒ （２）
ここで、ｋ：定数（＞１）
ＳＤ：分散の平方根
Ｒ：乱数（−１＜Ｒ＜１）
で求められる。ここで、分散Ｄを具体的に求めてみると、分散Ｄは、
【数２】
【００２９】
ここで、Ｎ：周辺画素数
ｗij’：分散計算に使用する重み係数。ただし Σｗij’/N=1
Ｐij ：位置（ｉ，ｊ）の周辺画素の画素値
Pijav ：周辺画素の画素値の平均値
で表される。ここで、Pijav ＝Pbar_wとおいて、（３）式を展開すると、
【数３】
【００３０】
D = {N/(N-1)}・{P2bar_w’ − 2Pbar_w・Pbar_w’ + Pbar_w2} （５）
となり、w=w’の場合、
D = {N/(N-1)}・{P2bar_w −Pbar_w2} （６）
と求められる。従って、分散は（６）式で求められることになる。
【００３１】
なお、実際には、周辺画素数Ｎは小さい方が演算回路を実現しやすいので、Ｎを小さくした方が好ましい。例えば、Ｎ＝２かつw=w’=1の場合を下記に示す。
【００３２】
D = {(P1+P2)・(P1-P2)}/2
Ｎが小さいと、正確な分散を求めることが出来なくなるが、ピーク検出処理による偽像を低減する目的では、有用な結果を得ることが出来る。
【００３３】
本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。
例えば、乱数は独立した発生器で発生するのではなく、周辺画素値から決めてもよい。この場合において、周辺画素値の（加算結果の）下位１ビットの値により−１又は１とする方法もある。また、周辺画素値の（加算結果の）下位２ビットにより−１、−０．５、０．５、１のいずれかの値としても良い。
定数ｋは、上記のように設計時等に画像効果を考慮して決定するが、ノイズのピークツーピーク値はノイズのＳＤより大きいため、ｋ＞１とすることが望ましい。
なお、上記実施形態では、検出器としてイメージインテンシファイアの例を示したが、それに限らず、検出器として平面検出器（ＦＰＤ）を適用しても同様の効果を得ることができる。平面検出器としては、間接変換方式、直接変換方式のいずれでも同様に適用できる。
【００３４】
さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００３５】
また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置のブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法の流れを示す図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る画像処理方法の流れを示す図
【図４】本発明の第３の実施形態に係る画像処理方法の流れを示す図
【図５】ピークホールド処理によってロードマップ画像を得る場合の処理の流れを示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１０…Ｘ線診断装置
１１…Ｘ線高電圧装置
１３…Ｘ線管
１５…イメージインテンシファイア
１７…光学系
１９…ＴＶカメラ
２１…Ｃアーム
２３…ＴＶカメラ制御部
２５…ディジタル画像処理部
２７…表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線診断装置、画像処理方法及び画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線循環器検査では、透視画像を観察しながら、ガイドワイヤや、カテーテルを進める操作が行われる。この場合において、ガイドワイヤや、カテーテルを血管に沿って進める必要があるが、血管はＸ線画像で観察できない。このため、造影剤を血管に注入し、血管にコントラストを付け、このときの画像（コントラスト画像）を利用してガイドワイヤカテーテルを進めている。ここで、造影剤が流れる様子は、たとえば数秒間観察できるが、この間に得られる複数枚の画像に対してピークホールド処理を行って、1枚の画像が作成される。
【０００３】
この「ピークホールド処理」とは、複数毎の画像の同じ画素の画素値のうちで一番小さいもの（最小値を有する画素）または、一番大きいもの（最大値を有する画素）を選び、画像中の全画素に対して選ばれた画素値を用いて１枚の画像を作成する処理である。ここで、最小値及び最大値は、造影剤の種類（例えば、陽性（ＣＯ２など）、陰性（ヨウ素など））に応じて、使い分ける。
【０００４】
上記のピークホールド処理によってロードマップ画像を得る場合の処理の流れを図５に示す。図５に示すように、透視画像を取得して（Ｓ１）、その透視画像に対して詳細は後述するリサイズ処理や補間処理を行う（Ｓ２）。次に、リサイズ処理や補間処理後の複数の画像に対してピーク検出処理を行って（Ｓ３）、その結果ロードマップ画像を得る（Ｓ４）。このような一連の処理により、ロードマップ画像を得ることができる。
【０００５】
ところで、Ｘ線検出器には、通常製造工程で発生する欠陥画素が存在する。この欠陥画素は、現実的な歩留まりの範囲内では、ゼロにすることは出来ない。そこで、欠陥画素の周囲に存在する複数の正常画素の画素値を使って。欠陥画素の補正処理が行われる。この補正処理は、一般的に周囲の複数の正常画素の画素値から、その距離に応じて（例えば、距離に反比例させる等の）重み付け平均を計算して、この結果を欠陥画素の画素値とすることにより行われる。このような、補正処理においては、正常画素の画素値はノイズ（Ｘ線の量子ノイズと回路ノイズ）を含んでいるが、これを平均処理して欠陥画素の画素値を求めているので、欠陥画素の画素値のノイズは正常画素より小さくなることになる。従って、欠陥画素が線状に並ぶような線欠陥の場合、ノイズの小さい画素が線状に並ぶことになる。
【０００６】
また、Ｘ線検出器は所定のマトリクスサイズとなっているが、このマトリクスの全体あるいは一部分を画像処理装置へ出力する際に、画像処理装置での処理の簡便化のために、所定のマトリクスサイズに変換して出力されている。このマトリクス変換を「リサイズ処理」と呼ぶ。リサイズ処理では、リサイズ後の画像中の画素の画素値を算出するために、その画素の周囲に位置する元画像の複数の画素の加重平均を算出し、これをリサイズ後の画素の画素値としている。元画像の複数の画素の画素値はノイズ（Ｘ線の量子ノイズと回路ノイズ）を含んでいるが、これを平均処理してリサイズ後の画素の画素値を求めることから、上記と同様に、リサイズ後の画素の画素値のノイズが正常画素より小さくなることがある。例えば、リサイズ後の画素の位置が、元画像の画素の位置に一致するときは、リサイズ後の画素の位置に対応する元画像の画素の重みが最大になり、加重平均の結果が元画像の画素の画素値そのものになるので、ノイズの変化はない。一方、リサイズ後の画素の位置が、元画像の複数の画素から均等に離れた位置の場合、複数の画素の加重は均等になるので、このときリサイズ後の画素のノイズは最小となる。リサイズ後の各画素におけるノイズの大きさは、画素の位置によって決定されるため、画像上で規則的に繰り返されることになる。このため、リサイズ後の画像のノイズの大小が画像上で格子状に配列されることとなる。
【０００７】
上記のように、欠陥画素の補正処理や、リサイズ処理を行った場合、対象画素は、正常な画素あるいは元の画素よりも基本的にノイズが小さくなり、線状や格子状に配列される。このような画像に対してピーク検出処理を行うと、画面内でノイズの大きさが異なるため、ロードマップ像に、線状あるいは、格子状のパターンが現われてしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、欠陥画素の補正処理やリサイズ処理行う際に、偽像の生じないＸ線診断装置、画像処理方法および画像処理プログラム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】
【０００９】
本発明の一局面に係るＸ線診断装置は、リサイズ処理または欠陥補正をする際に、補間処理を行う代わりに置き換え処理を行う。この置き換え処理により、画素抜けの問題が生じるが、透視ロードマップ画像を使用する透視検査では問題が少ない。
【００１０】
本発明の他の局面に係るＸ線診断装置は、ピーク検出処理を欠陥補正またはリサイズ処理の前に行う。
【００１１】
本発明の更に他の局面に係るＸ線診断装置は、リサイズ処理または欠陥補正をする際に周辺画素からの加重平均値に、その標準偏差から算出したノイズ成分をに加算する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、欠陥画素の補正処理やリサイズ処理行う際に、偽像の発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置のブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係るＸ線診断装置１０は、Ｘ線高電圧装置１１と、Ｃアーム２１と、ＴＶカメラ制御部２３と、ディジタル画像処理部２５と、表示部２７とを有する。Ｘ線高電圧装置１１は、Ｘ線管１３からエックス線を被検体Ｐにばく射するための高電圧を発生する。Ｃアーム２１は、その一方の端部にＸ線管１３を備えると共に、他方の端部にＸ線を光学像に変換するイメージインテンシファイア１５とこの光学像を集光する光学系１７とこの集光された光学像をその明るさに対応させてゲインを変えてＴＶ映像信号に変換するＣＣＤから成るＴＶカメラ１９とを備えている。ＴＶカメラ制御部２３は、Ｘ線高電圧装置１１からの透視スタート信号やＸ線パルス発生のレート信号に対応させて前記ＴＶ映像信号を出力する。ディジタル画像処理部２５は、ＴＶカメラ制御部２３により出力されたＴＶ映像信号をディジタル信号に変換し、補正処理や画像のリサイズ処理等の画像処理を行う。表示部２７は、ディジタル画像処理部２５により輪郭強調された信号をモニタ上に表示する。
【００１５】
上記のように構成された本発明の第１の実施形態に係るＸ線診断装置の動作を説明する。
従来は、上記のように、リサイズや欠陥画素の補正を行うのに際し、当該欠陥画素の周辺の複数の画素の加重平均により画素値を算出していた。本実施形態では、
図２は、本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法の流れを示す図である。なお、図２において、図５と同じ処理には、同じ符号を付している。なお、以下の説明において、欠陥画素の補正のみについて言及する場合もあるが、リサイズ処理にも含むものとする。
図２に示すように、まず、血管像などの透視画像を取得して、リサイズ処理や欠陥画素の補正処理を行う（Ｓ２′）この場合において、本実施形態においては、欠陥画像の補正を行うのに際して、従来のような正常画素の加重平均によって欠陥画素を補正するのではなく、欠陥画素の周囲の画素の１つをその欠陥画素の輝度とする（置き換え）処理によって、欠陥画素の補正を行っている。ここで、置き換え処理は、欠陥画素に最も近い画素で置き換えることが好ましい。なお、欠陥画素に最も近い画素は、欠陥画素に隣接した上下左右の画素であるが、これらの上下左右の画素が正常画素であれば、どの画素で置き換えても構わない。なお、欠陥画素を上下左右の４つの画素のうちどの画素で置き換えてもよいが、例えば、欠陥画素の右側の画素で置き換えるのであれば、他の欠陥画素についても、右側の正常画素で置き換えるようにすることが好ましい。
Ｓ２′において、リサイズ処理あるいは欠陥画素の置き換え処理が終了したのであれば、処理後の複数の画像についてピーク検出を行い（Ｓ３）、ロードマップ像を得る（Ｓ４）。
【００１６】
上記のような処理により、求めたい画素の画素値のノイズが近傍の画素のノイズと同じになる。このため、Ｓ３におけるピーク検出処理をしても、近傍の画素の結果と同じ結果を得ることが出来るので、偽像を生じることがない。
【００１７】
図３を参照して、第２の実施形態を説明する。なお、図３において、図５と同じ部分には、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、従来と同じ処理を行っているが、処理の順序を入れ替えている。具体的には、本実施形態では、ピーク検出を行ってから（Ｓ３）、リサイズ処理や補間処理を行っている（Ｓ２）。なお、この場合のリサイズ処理や補間処理は、従来と同様に正常画素の加重平均により画素値を算出して行う。
【００１８】
このように、処理の順序を入れ替えることによって、すなわち、リサイズ処理や欠陥画素補正を行う前にピーク検出処理を行うことによって、ピーク検出処理時には各画素のノイズが加重平均により影響を受ける前である。このため、リサイズ処理や補間処理を従来と同様に加重平均で求めても、問題とする偽像は生じない。
【００１９】
図４を参照して第３の実施形態を説明する。なお、図４において、図５と同じ部分には同じ符号を付している。
【００２０】
前述したように、単純に複数の画素の画素値を用いた加算平均を行って欠陥画素の画素値やリサイズ処理における画素値を求めた場合、ノイズ成分が１つの画素のノイズ成分より小さくなる。この理由は、ノイズ成分は統計誤差によるものであるので、複数の画素値を加重平均した場合、画素値が多くなるにつれて、基本的に、ノイズ成分は０に近づいていくことになる。従って、本実施形態では、加重平均によって小さくなったノイズ成分を補正後の画素値に加算し、これを補間結果としている。これにより、画素補間によるノイズ成分の減少分を補正できる。
【００２１】
以下、具体的な実施形態について説明する。
【００２２】
正常画素を使用した補間計算方法は、次のとおりである。周辺のＮ個の正常画素を使用した場合に、加重平均により補間をした場合、求められる画素値は次の式で表される。
【数１】
【００２３】
ここで、ｗij：重み係数
Ｐij：周辺画素の画素値
（１）式で欠陥画素（又はリサイズ処理における画素。以下、「欠陥画素等」と称する）の画素値を求めた場合、上述したように、ノイズ成分が統計的な誤差成分であるため、１つの画素値に対するノイズ成分よりも小さくなってしまう。そこで、図４に示すような構成により、アルゴリズムによって算出されたノイズ成分（以下、「擬似ノイズ成分」と称する）を、加重平均によって求めた画素値に加算することにより、このノイズ成分を補う。
【００２４】
まず、図４により、擬似ノイズ成分の加算の概略の動作を説明し、その後、擬似ノイズ成分の算出のアルゴリズムを説明する。
【００２５】
図４に示すように、取得した透視画像（Ｓ１）における欠陥画素等の周辺画素の重み付け平均を算出して欠陥画素等の画素値を求める（Ｓ５）。同時に取得した画像における欠陥画素等の周辺画素の重み付け係数に対する分散の平方根（標準偏差ＳＤ）を求めて（Ｓ６）、この結果と予め設定された定数ｋとの積を求める（Ｓ８）。
【００２６】
また、別に図示しない乱数発生器により、乱数Ｒ（例えば、−１＜Ｒ＜１）を発生し（Ｓ７）、この乱数とＳ８で求めた積との乗算により積を求めて（Ｓ９）、この結果を擬似ノイズ成分とする。そして、この擬似ノイズ成分とＳ５で求めた画素値との和を求めて、この結果を欠陥画素等の画素値とする。以降の動作は第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００２７】
なお、上記の動作において、定数ｋは、補間処理された画像上の偽造が最も見難くなるような値に設定されるが、実際の値は設計・調整段階で設定される。また、定数ｋは、どの段階で、乗算されても良く、例えば、標準偏差と乱数との積に乗算しても良いし、乱数と定数ｋとの積を求めてから、その結果と標準偏差との積を求めて擬似ノイズ成分としても良い。更に、乱数Ｒを-ｋ＜Ｒ＜ｋの範囲で発生させても良い。
【００２８】
次にノイズ成分の算出のアルゴリズムを説明する。ノイズ成分は、上記のように、
ノイズ成分＝ｋ×ＳＤ×Ｒ （２）
ここで、ｋ：定数（＞１）
ＳＤ：分散の平方根
Ｒ：乱数（−１＜Ｒ＜１）
で求められる。ここで、分散Ｄを具体的に求めてみると、分散Ｄは、
【数２】
【００２９】
ここで、Ｎ：周辺画素数
ｗij’：分散計算に使用する重み係数。ただし Σｗij’/N=1
Ｐij ：位置（ｉ，ｊ）の周辺画素の画素値
Pijav ：周辺画素の画素値の平均値
で表される。ここで、Pijav ＝Pbar_wとおいて、（３）式を展開すると、
【数３】
【００３０】
D = {N/(N-1)}・{P2bar_w’ − 2Pbar_w・Pbar_w’ + Pbar_w2} （５）
となり、w=w’の場合、
D = {N/(N-1)}・{P2bar_w −Pbar_w2} （６）
と求められる。従って、分散は（６）式で求められることになる。
【００３１】
なお、実際には、周辺画素数Ｎは小さい方が演算回路を実現しやすいので、Ｎを小さくした方が好ましい。例えば、Ｎ＝２かつw=w’=1の場合を下記に示す。
【００３２】
D = {(P1+P2)・(P1-P2)}/2
Ｎが小さいと、正確な分散を求めることが出来なくなるが、ピーク検出処理による偽像を低減する目的では、有用な結果を得ることが出来る。
【００３３】
本発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。
例えば、乱数は独立した発生器で発生するのではなく、周辺画素値から決めてもよい。この場合において、周辺画素値の（加算結果の）下位１ビットの値により−１又は１とする方法もある。また、周辺画素値の（加算結果の）下位２ビットにより−１、−０．５、０．５、１のいずれかの値としても良い。
定数ｋは、上記のように設計時等に画像効果を考慮して決定するが、ノイズのピークツーピーク値はノイズのＳＤより大きいため、ｋ＞１とすることが望ましい。
なお、上記実施形態では、検出器としてイメージインテンシファイアの例を示したが、それに限らず、検出器として平面検出器（ＦＰＤ）を適用しても同様の効果を得ることができる。平面検出器としては、間接変換方式、直接変換方式のいずれでも同様に適用できる。
【００３４】
さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００３５】
また、例えば各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置のブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法の流れを示す図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る画像処理方法の流れを示す図
【図４】本発明の第３の実施形態に係る画像処理方法の流れを示す図
【図５】ピークホールド処理によってロードマップ画像を得る場合の処理の流れを示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１０…Ｘ線診断装置
１１…Ｘ線高電圧装置
１３…Ｘ線管
１５…イメージインテンシファイア
１７…光学系
１９…ＴＶカメラ
２１…Ｃアーム
２３…ＴＶカメラ制御部
２５…ディジタル画像処理部
２７…表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管から被検体にばく射されたＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器からの画像信号を処理する画像処理部とを備えたＸ線診断装置において、
前記画像処理部は、前記Ｘ線画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及びＸ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値の少なくとも一方の画素値を所定の画素の画素値に置き換えることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線診断装置において、前記所定の画素は、前記マトリクス変換処理後の画素及び前記欠陥画素の周辺に位置する複数の画素の１つの画素であることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線診断装置において、前記画像処理部は、
前記Ｘ線画像検出器から出力された連続して取得した複数の画像分の画像信号を用いてピーク検出処理を行って、ピーク画像を得る手段と、
前記ピーク画像を用いて、前記マトリクス変換処理及び前記Ｘ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方を行う手段と、を更に具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項４】
Ｘ線管から被検体にばく射されたＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器からの画像信号を処理する画像処理部とを備えたＸ線診断装置において、前記画像処理部は、
前記Ｘ線画像検出器から出力された連続して取得した複数の画像分の画像信号を用いてピーク検出処理を行って、ピーク画像を得る手段と、
前記ピーク画像を用いて、前記マトリクス変換処理及び前記Ｘ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方を行う手段と、を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項５】
Ｘ線管から被検体にばく射されたＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器からの画像信号を処理する画像処理部とを備えたＸ線診断装置において、
前記画像処理部は、前記Ｘ線画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及びＸ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、
前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値を求める手段と、
擬似ノイズ成分を算出する手段と、
前記画素値と前記擬似ノイズ成分を加算して新たな画素値とする手段と、を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＸ線診断装置において、前記Ｘ線画像検出器から出力された連続して取得した複数の画像分の画像信号を用いたピーク検出処理を行う場合の処理とその他の処理におけるマトリクス変換処理の変換方式および欠陥補正の補正方式の少なくとも一方を切り替えることを特徴とすることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項７】
画像検出器により検出された画像を処理する画像処理方法において、
前記画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及び画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値の少なくとも一方の画素値を所定の画素の画素値に置き換えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
画像検出器により検出された画像を処理する画像処理方法において、
前記画像検出器から出力された連続して取得した複数の画像分の画像信号を用いてピーク検出処理を行って、ピーク画像を得るステップと、
前記ピーク画像を用いて、前記マトリクス変換処理及び前記Ｘ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方を行うステップと、を具備することを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
画像検出器により検出された画像を処理する画像処理方法において、前記Ｘ線画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及びＸ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、
前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値を求めるステップと、
擬似ノイズ成分を算出するステップと、
前記画素値と前記擬似ノイズ成分を加算して新たな画素値とするステップと、を具備することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
画像検出器により検出された画像を処理するプログラムにおいて、
前記Ｘ線画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及びＸ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値の少なくとも一方の画素値を所定の画素の画素値に置き換える処理を実行することを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
画像検出器により検出された画像を処理するプログラムにおいて、
前記画像検出器から出力された連続して取得した複数の画像分の画像信号を用いてピーク検出処理を行って、ピーク画像を得る処理と、
前記ピーク画像を用いて、前記マトリクス変換処理及び前記Ｘ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方を行う処理と、を具備することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
画像検出器により検出された画像を処理するプログラムにおいて、前記画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及び画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、
前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値を求める処理と、
擬似ノイズ成分を算出する処理と、
前記画素値と前記擬似ノイズ成分を加算して新たな画素値とする処理と、を具備することを特徴とするプログラム。
【請求項１】
Ｘ線管から被検体にばく射されたＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器からの画像信号を処理する画像処理部とを備えたＸ線診断装置において、
前記画像処理部は、前記Ｘ線画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及びＸ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値の少なくとも一方の画素値を所定の画素の画素値に置き換えることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線診断装置において、前記所定の画素は、前記マトリクス変換処理後の画素及び前記欠陥画素の周辺に位置する複数の画素の１つの画素であることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線診断装置において、前記画像処理部は、
前記Ｘ線画像検出器から出力された連続して取得した複数の画像分の画像信号を用いてピーク検出処理を行って、ピーク画像を得る手段と、
前記ピーク画像を用いて、前記マトリクス変換処理及び前記Ｘ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方を行う手段と、を更に具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項４】
Ｘ線管から被検体にばく射されたＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器からの画像信号を処理する画像処理部とを備えたＸ線診断装置において、前記画像処理部は、
前記Ｘ線画像検出器から出力された連続して取得した複数の画像分の画像信号を用いてピーク検出処理を行って、ピーク画像を得る手段と、
前記ピーク画像を用いて、前記マトリクス変換処理及び前記Ｘ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方を行う手段と、を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項５】
Ｘ線管から被検体にばく射されたＸ線を検出するＸ線画像検出器と、前記Ｘ線画像検出器からの画像信号を処理する画像処理部とを備えたＸ線診断装置において、
前記画像処理部は、前記Ｘ線画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及びＸ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、
前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値を求める手段と、
擬似ノイズ成分を算出する手段と、
前記画素値と前記擬似ノイズ成分を加算して新たな画素値とする手段と、を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＸ線診断装置において、前記Ｘ線画像検出器から出力された連続して取得した複数の画像分の画像信号を用いたピーク検出処理を行う場合の処理とその他の処理におけるマトリクス変換処理の変換方式および欠陥補正の補正方式の少なくとも一方を切り替えることを特徴とすることを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項７】
画像検出器により検出された画像を処理する画像処理方法において、
前記画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及び画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値の少なくとも一方の画素値を所定の画素の画素値に置き換えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
画像検出器により検出された画像を処理する画像処理方法において、
前記画像検出器から出力された連続して取得した複数の画像分の画像信号を用いてピーク検出処理を行って、ピーク画像を得るステップと、
前記ピーク画像を用いて、前記マトリクス変換処理及び前記Ｘ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方を行うステップと、を具備することを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
画像検出器により検出された画像を処理する画像処理方法において、前記Ｘ線画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及びＸ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、
前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値を求めるステップと、
擬似ノイズ成分を算出するステップと、
前記画素値と前記擬似ノイズ成分を加算して新たな画素値とするステップと、を具備することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
画像検出器により検出された画像を処理するプログラムにおいて、
前記Ｘ線画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及びＸ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値の少なくとも一方の画素値を所定の画素の画素値に置き換える処理を実行することを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
画像検出器により検出された画像を処理するプログラムにおいて、
前記画像検出器から出力された連続して取得した複数の画像分の画像信号を用いてピーク検出処理を行って、ピーク画像を得る処理と、
前記ピーク画像を用いて、前記マトリクス変換処理及び前記Ｘ線画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方を行う処理と、を具備することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
画像検出器により検出された画像を処理するプログラムにおいて、前記画像検出器からの出力画像のマトリクス変換処理及び画像検出器の欠陥画素の補正処理の少なくとも一方の処理を行う場合において、
前記マトリクス変換処理後の画素の画素値及び前記欠陥画素の画素値を求める処理と、
擬似ノイズ成分を算出する処理と、
前記画素値と前記擬似ノイズ成分を加算して新たな画素値とする処理と、を具備することを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２３０４８４（Ｐ２００６−２３０４８４Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４５７４３（Ｐ２００５−４５７４３）
【出願日】平成１７年２月２２日（２００５．２．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２２日（２００５．２．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
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