(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号とフレームメモリに記憶された画像信号とを所定の比率で加重平均して得られるローリングアベレージ信号を出力すると共に該ローリングアベレージ信号を新たなフレームメモリ記憶信号とするリカーシブフィルタと、
前記入力画像信号と前記ローリングアベレージ信号との比較に基づいて入力画像信号の動き量を検出する動画検出回路と、
前記信号レベルと前記動き量とに基づいて入力画像信号係数とローリングアベレージ信号係数とを発生する係数発生回路と、
前記入力画像信号と前記入力画像信号係数とを乗算する第1の係数乗算回路と、
前記ローリングアベレージ信号と前記ローリングアベレージ信号係数とを乗算する第２の係数乗算回路と、
前記第1の係数乗算回路の乗算結果と前記第２の係数乗算回路の乗算結果とを加算して信号を出力する加算回路と、
前記出力の信号の信号レベルを検出すると共に、該信号レベルを前記係数発生回路へ伝えるレベル検出回路とを備えることを特徴とするＸ線ＴＶカメラ装置。
【請求項２】
前記係数発生回路は、動き量の絶対値が小さければ、ローリングアベレージ係数を大きくし、信号レベルが小さければ、ローリングアベレージ係数を大きくするように係数を発生することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＴＶ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＸ線ＴＶカメラ装置に係り、特に入力信号レベルが低下したときでも画質劣化が少ないＸ線ＴＶカメラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＴＶカメラ装置は、被検体を透過したＸ線をイメージインテンシファイヤにより光学像に変換した後、この光学像をＴＶカメラで撮影してモニタ画面に表示するものである。従来のＸ線ＴＶカメラ装置の構成を図６に示す。
【０００３】
図６において、Ｘ線管１０１より放射されたＸ線は、被検体１０２を通過して、イメージインテンシファイヤ（以下、Ｉ．Ｉ．と省略する）１０３に入射する。Ｉ．Ｉ．１０３は、入射したＸ線を蛍光体により可視光に変換し、この可視光の画像を光学系１０４を通じてＴＶカメラ１０５で撮影する。また、Ｉ．Ｉ．１０３の可視光出力の一部は、光電子増倍管１０６に入射し、その強度が電気信号に変換されて、自動輝度調整（ＡＢＣ）回路１１６へ伝えられる。
【０００４】
ＴＶカメラ１０５で撮影されたアナログ画像信号は、カメラ制御ユニット１０７の内部で適当な信号レベルまで増幅された後、アナログ・ディジタル変換されてディジタル画像信号として診断装置本体１０８の画像収集系１０９へ出力される。画像収集系１０９では、ディジタル信号処理により画像信号のノイズを低減して画像メモリ１１０へ格納する。画像メモリ１１０に格納された画像は、画像処理系１１１により、ウインドウレベルやウインドウ幅の指定に従った画像処理等が行われて、モニタ１１２の画面に表示される。また画像メモリ１１０に格納された画像は、画像保存系１１３から光ディスク装置などの画像ファイル装置１１４へ書き込みが行われて保存される。
【０００５】
自動輝度調整回路１１６は、光電子増倍管１０６の検出信号に基づいて、高電圧制御回路１１７に信号を送り、高電圧制御回路１１７は、操作卓１１５から入力されたＸ線撮影条件と自動輝度調整回路１１６からの信号により、高電圧供給回路１１８がＸ線管１０１に供給する高電圧及びその電流値を制御する。こうして自動輝度調整機構は、光電子増倍管１０６への入力が低下した場合には、Ｘ線強度を上げて、Ｉ．Ｉ．１０３の蛍光出力が一定となるように制御する。
【０００６】
このような従来の自動輝度調整機構（以下、ＡＢＣ機構と省略する）では、被検者の被曝量が制限されているため、被検者の体厚が特に厚い場合にはＸ線の減衰量が大きいため、Ｉ．Ｉ．へのＸ線入射量が少なくなり、Ｉ．Ｉ．の蛍光面をＴＶカメラで撮影したビデオ信号の出力レベルは、所定のレベルを割り込むこととなる。このため、ビデオ信号レベルによりＴＶカメラの自動絞り（オートアイリスとも呼ばれる）を制御する方法や、自動利得制御（以下、ＡＧＣと省略する）によりカメラの利得を制御する方法がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ビデオ信号レベルによりＴＶカメラの自動絞りを制御する方法や、ＡＧＣによりカメラの利得を制御する方法を用いても、ＡＢＣ機構の調整範囲を超えて、Ｉ．Ｉ．へのＸ線入射量が低下する場合には、Ｉ．Ｉ．の蛍光面の画像が量子雑音の多い画像となり、著しく画質が低下し、診断能が悪くなるという問題点があった。
【０００８】
以上の問題点に鑑み本発明の目的は、ＡＢＣ機構の制御範囲を超えてＩ．Ｉ．へのＸ線入射量が低下しても、画像のノイズを低下させることのできるＸ線ＴＶ装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項１に記載のＸ線ＴＶカメラ装置は、入力画像信号とフレームメモリに記憶された画像信号とを所定の比率で加重平均して得られるローリングアベレージ信号を出力すると共に該ローリングアベレージ信号を新たなフレームメモリ記憶信号とするリカーシブフィルタと、前記入力画像信号と前記ローリングアベレージ信号との比較に基づいて入力画像信号の動き量を検出する動画検出回路と、前記信号レベルと前記動き量とに基づいて入力画像信号係数とローリングアベレージ信号係数とを発生する係数発生回路と、前記入力画像信号と前記入力画像信号係数とを乗算する第1の係数乗算回路と、前記ローリングアベレージ信号と前記ローリングアベレージ信号係数とを乗算する第２の係数乗算回路と、前記第1の係数乗算回路の乗算結果と前記第２の係数乗算回路の乗算結果とを加算して信号を出力する加算回路と、前記出力の信号の信号レベルを検出すると共に、該信号レベルを前記係数発生回路へ伝えるレベル検出回路とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載のＸ線ＴＶカメラ装置は、請求項１記載のＸ線ＴＶカメラ装置において、係数発生回路は、動き量の絶対値が小さければ、ローリングアベレージ係数を大きくし、信号レベルが小さければ、ローリングアベレージ係数を大きくするように係数を発生することを特徴とする。
【００１２】
【作用】
上記構成により、請求項１記載の発明において、リカーシブフィルタは、入力画像信号とフレームメモリに記憶された１フレーム前までのローリングアベレージ信号とを所定の比率で加重平均して、画像信号のローリングアベレージ信号を出力し、またこのローリングアベレージ信号でフレームメモリの記憶内容を更新する。
【００１３】
レベル検出回路は、入力画像信号の信号レベルを検出して、係数発生回路へ信号レベルを伝える。動画検出回路は、入力画像信号とローリングアベレージ信号とを入力して、両者の差分に基づいて画像の動き量を検出する。
【００１４】
係数発生回路は、入力画像信号とローリングアベレージ信号を加重平均する係数を発生するための回路であり、動き量の絶対値が小さい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を大きくしてノイズ低減効果を高め、動き量の絶対値が大きい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を小さくして入力画像への追随性を高める。さらに、動き量が同じであっても入力信号レベルが小さい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を大きくしてノイズ低減効果を高める。
【００１５】
第１の係数乗算回路と第２の係数乗算回路は、それぞれ入力画像信号と入力画像信号係数及びローリングアベレージ信号とローリングアベレージ信号係数を乗算し、これらの乗算結果が加算回路で加算されて加重平均が出力画像信号として得られる。
【００１６】
また請求項２記載の発明において、リカーシブフィルタは、入力画像信号とフレームメモリに記憶された１フレーム前までのローリングアベレージ信号とを所定の比率で加重平均して、画像信号のローリングアベレージ信号を出力し、またこのローリングアベレージ信号でフレームメモリの記憶内容を更新する。
【００１７】
レベル検出回路は、後述される出力画像信号の信号レベルを検出して、係数発生回路へ信号レベルを伝える。動画検出回路は、入力画像信号とローリングアベレージ信号とを入力して、両者の差分に基づいて画像の動き量を検出する。
【００１８】
係数発生回路は、入力画像信号とローリングアベレージ信号を加重平均する係数を発生するための回路であり、動き量の絶対値が小さい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を大きくしてノイズ低減効果を高め、動き量の絶対値が大きい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を小さくして入力画像への追随性を高める。さらに、動き量が同じであっても入力信号レベルが小さい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を大きくしてノイズ低減効果を高める。
【００１９】
第１の係数乗算回路と第２の係数乗算回路は、それぞれ入力画像信号と入力画像信号係数及びローリングアベレージ信号とローリングアベレージ信号係数を乗算し、これらの乗算結果が加算回路で加算されて加重平均が出力画像信号として得られる。
【００２０】
【実施例】
次に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。図１は、本発明に係るＸ線ＴＶカメラ装置の第１実施例の要部構成を示すブロック図であり、請求項１記載の発明に対応する。
【００２１】
図１において、ディジタル化された入力画像信号１１は、それぞれ、利得調整回路１、レベル検出回路２、動画検出回路４及び乗算回路７へ接続されている。レベル検出回路２は、入力画像信号１１のレベル（画像分の加算値又は加算平均）を検出し、レベル信号１２を発生する。利得調整回路１は、レベル信号１２に基づいて入力画像信号１１の信号レベルを調整して、リカーシブフィルタ３へ出力する。リカーシブフィルタ３は、後述する図２に示すようにフレームメモリを備えて、ローリングアベレージ信号１３を出力する回路である。
【００２２】
動画検出回路４は、入力画像信号１１とローリングアベレージ信号１３との信号強度の差を画素毎に求める。この各画素毎に求められた結果を動き量信号としてそれぞれの画素に対応させて出力する。係数発生回路５は、ローリングアベレージ信号と入力画像信号とを加重平均する係数を発生する回路であり、ローリングアベレージ信号の係数ｋ（０≦ｋ＜１）及び入力画像信号の係数１−ｋを画素毎に発生する。また係数発生回路５は、読み出し専用メモリを使用したルックアップテーブルで構成され、動き量信号１４とレベル信号１２とに基づいて、後述する図３のグラフに示すような係数ｋ及び１−ｋを発生する。
【００２３】
係数乗算回路６及び７は、それぞれ入力画像信号１１と係数１−ｋ及びローリングアベレージ信号１３と係数ｋとを乗算する。係数乗算回路６及び７の出力は、加算回路８により加算されて、出力画像信号１５が得られる。
【００２４】
図２は、リカーシブフィルタ３の詳細な構成を示すブロック図である。図２において、添字（ｔ）をフレーム時間とすれば、減算器２１により入力信号Ａ（ｔ）からフレームメモリ２４の読み出し信号Ｆ（ｔ−１）が減算され、この減算結果に係数乗算回路２２により係数ｈが乗算され、その乗算結果とフレームメモリ２４の読み出し信号Ｆ（ｔ−１）が加算器２３により加算されて、出力信号Ｆ（ｔ）となる。すなわち、出力信号Ｆ（ｔ）は、式（１）となる。
【００２５】
【数１】
Ｆ（ｔ）＝Ｆ（ｔ−１）＋ｈ×｛Ａ（ｔ）−Ｆ（ｔ−１）｝  …（１）
なお、通常係数ｈ（０＜ｈ≦１）は、ｈ＝１／２m（ｍは正整数）に選ばれるので、係数乗算回路は単にｍビットだけ減算結果をシフトするだけでよい。
【００２６】
式（１）から明らかなように、リカーシブフィルタでは、無限回フレームメモリを更新しても、フレームメモリが飽和しない。また入力信号のノイズ成分がショットノイズである場合には、静止部分のＳＮ比は、ｔが１／ｈより十分大きいとき約（２／ｈ−１）1/2倍に改善される。
【００２７】
また、図３に示すようなリカーシブフィルタの構成とすることも可能である。図３において、入力信号Ａ（ｔ）は係数乗算器３１により係数ｈ（０＜ｈ≦１）が乗算される。一方フレームメモリ３４の読み出し出力は、係数乗算器３３により係数１−ｈが乗算される。そして、係数乗算器３１及び３３の出力は、加算器３２により加算されて、出力Ｆ（ｔ）となるとともに、この出力Ｆ（ｔ）によりフレームメモリ３４の記憶内容を更新する。この場合にも出力信号Ｆ（ｔ）は、式（１）に従うが、係数ｈ及び係数１−ｈをＡＧＣの利得制御信号であるレベル検出回路で検出された信号レベルで制御することも可能となる。
【００２８】
図４は、図１における係数発生回路５が発生する係数ｋを示すグラフである。図４において、Ｘ軸方向が動き量信号が示す画像の動き量であり、Ｙ軸方向がローリングアベレージ信号係数ｋを示す。
【００２９】
なお、入力画像信号係数１−ｋはｙ＝１のグラフから−Ｙ方向へ係数ｋまでの距離となる。動き量の絶対値が小さい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を大きくしてノイズ低減効果を高め、動き量の絶対値が大きい場合には、ローリングアベレージ信号の係数を小さくして入力画像への追随性を高める。さらに、動き量が同じであってもレベル信号１２が小さい場合には、破線のグラフで示すように、ローリングアベレージ信号の係数ｋを大きくしてノイズ低減効果を高める。
【００３０】
このような第１実施例によれば、画像の動きの大きい領域は入力画像信号１１の比率が高い画像となり、動きの少ない領域はローリングアベレージ信号の比率が高い画像となる。
【００３１】
図５は、本発明に係るＸ線ＴＶカメラ装置の第２実施例の要部構成を示すブロック図であり、請求項２記載の発明に対応する。図５において、ディジタル化された入力画像信号１１は、それぞれ、リカーシブフィルタ３、動画検出回路４及び乗算回路７へ接続されている。リカーシブフィルタ３は、図２に示したようにフレームメモリを備えて、ローリングアベレージ信号１３を出力する回路である。
【００３２】
動画検出回路４は、入力画像信号１１とローリングアベレージ信号１３とを比較して入力画像の動き量を検出し、動き量信号１４として出力する。係数発生回路５は、入力画像信号とローリングアベレージ信号を加重平均する係数：ｋ及び１−ｋを画素毎に発生するための回路であり、読み出し専用メモリを使用したルックアップテーブルで構成され、動き量信号１４と後述するレベル検出回路２からのレベル信号１２とに基づいて、図４に示したような係数ｋ及び１−ｋを発生する。
【００３３】
係数乗算回路６及び７は、それぞれ入力画像信号１１と係数１−ｋ及びローリングアベレージ信号１３と係数ｋとを乗算する。係数乗算回路６及び７の出力は、加算回路８により加算された後、利得調整回路１によりレベル調整されて、出力画像信号１６となる。レベル検出回路２は、加算回路８の１画像分の出力を加算（又は加算平均）してレベル信号１２を生成し、利得調整回路１および係数発生回路５へ伝える。
【００３４】
第１実施例と比較して、本第２実施例の相違点は、利得調整回路１とレベル検出回路２とが画像信号処理の出力側に設けられていることであり、第１実施例に比べて応答速度は遅くなるが、フィードバック制御を行っているため、輝度変化の少ない比較的安定な画像が得られるという利点がある。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像信号のレベルと画像の動きとに基づいて、入力信号とローリングアベレージ信号とを加重平均するので、自動輝度調整機構の制御範囲を超えてＩ．Ｉ．へのＸ線入射量が低下しても、画像のノイズを低下させることができると共に、出力の画像レベル情報を発生するローリングアベレージ信号にフィードバックさせているので、より輝度変化の少ない安定した画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線ＴＶカメラ装置の第１実施例の要部構成を示すブロック図である。
【図２】リカーシブフィルタの構成例を示すブロック図である。
【図３】リカーシブフィルタの別の構成例を示すブロック図である。
【図４】実施例の係数発生回路による係数の例を示すグラフである。
【図５】本発明に係るＸ線ＴＶカメラ装置の第２実施例の要部構成を示すブロック図である。
【図６】Ｘ線ＴＶカメラ装置の従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  利得調整回路    ２  レベル検出回路    ３  リカーシブフィルタ    ４
動画検出回路    ５  係数発生回路    ６、７  係数乗算器    ８  加算器
【図１】
0003667383.tif 000002
【図２】
0003667383.tif 000003
【図３】
0003667383.tif 000004
【図４】
0003667383.tif 000005
【図５】
0003667383.tif 000006
【図６】
0003667383.tif 000007