(57)【要約】【課題】システムノイズを抑制した画像の生成を可能とするとともに、実際の画像の撮像時にシステムノイズを測定することが可能な仕組みを提供する。【解決手段】複数の画素を備えており、非破壊読み出し可能なＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）１と、ＦＰＤ１から複数回の非破壊読み出しを行うことにより得られた複数の非破壊読み出し画像を合成して、合成画像を生成する平均計算部３及び記憶部５と、ＦＰＤ１の各画素について、複数回の非破壊読み出しにおける画素値間の差分データを算出し、当該差分データに基づいてシステムノイズの指標となる統計値を算出する統計値算出部１０を備える。【選択図】図３
2014096639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を備えており、非破壊読み出し可能な撮像手段と、
前記撮像手段から複数回の非破壊読み出しを行うことにより得られた複数の非破壊読み出し画像を合成して、合成画像を生成する合成画像生成手段と、
前記撮像手段の各画素について、前記複数回の非破壊読み出しにおける画素値間の差分データを算出し、当該差分データに基づいてシステムノイズの指標となる統計値を算出する統計値算出手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記統計値が所定値を超えている場合に、前記合成画像にシステムノイズ情報を付加するシステムノイズ情報付加手段と、
前記システムノイズ情報に基づいて前記合成画像の画像処理を行う画像処理手段と
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記統計値が所定値を超えている場合に、警告を通知する警告通知手段を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記統計値算出手段は、前記統計値として、前記各画素ごとに、前記複数回の非破壊読み出しにおける画素値間の差分データにおける絶対値の平均値を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記統計値算出手段は、前記統計値として、前記各画素ごとに、前記複数回の非破壊読み出しにおける画素値間の差分データにおける絶対値の最大値と最小値との範囲値を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記統計値算出手段は、前記統計値として、前記各画素ごとに、前記複数回の非破壊読み出しにおける画素値間の差分データにおける分散値を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記統計値算出手段は、前記撮像手段のある画素について前記非破壊読み出しを行った際の画素値が所定の範囲を超える場合には、当該ある画素について前記差分データを算出する際に当該画素値を異常値として除去することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像手段は、動画像の撮影を行うものであり、
前記合成画像生成手段は、前記動画像の各フレームごとに、前記複数回の非破壊読み出しを行って前記合成画像を生成し、
前記統計値算出手段は、前記動画像の各フレームごとに、前記撮像手段の各画素について、前記統計値を算出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記非破壊読み出し画像は、複数の画像領域に分割して前記非破壊読み出し可能となっており、
前記統計値算出手段は、前記画像領域ごとに前記統計値を算出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置と、
被写体に放射線を照射する放射線発生装置と、
前記放射線発生装置と前記撮像手段との動作を同期制御する制御装置と
を有し、
前記撮像手段は、前記放射線発生装置から照射され、前記被写体を透過した放射線に基づく放射線画像を撮像することを特徴とする撮像システム。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記統計値算出手段において、前記撮像手段のある画素について前記非破壊読み出しを行った際の画素値が所定の範囲を超える場合には、前記放射線発生装置および前記撮像装置を制御して放射線撮影を中止することを特徴とする請求項１０に記載の撮像システム。
【請求項１２】
複数の画素を備えており、非破壊読み出し可能な撮像手段を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像手段から複数回の非破壊読み出しを行うことにより得られた複数の非破壊読み出し画像を合成して、合成画像を生成する合成画像生成ステップと、
前記撮像手段の各画素について、前記複数回の非破壊読み出しにおける画素値間の差分データを算出し、当該差分データに基づいてシステムノイズの指標となる統計値を算出する統計値算出ステップと
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の画素を備えており、非破壊読み出し可能な撮像手段を有する撮像装置及びその制御方法、並びに、撮像装置を含む撮像システムに関する。特に、本発明は、被写体に放射線を照射し、当該被写体を透過した放射線に基づく放射線画像の撮像を行う放射線撮像装置及びその制御方法、並びに、放射線撮像装置を含む放射線撮像システムに用いて好適なものである。なお、本明細書においては、放射線としてＸ線を適用した場合を例に挙げて説明を行うが、放射線は、Ｘ線に限らず、例えば、電磁波やα線、β線、γ線などであってもよい。
【背景技術】
【０００２】
人体もしくは物体などの被写体を透過したＸ線のＸ線強度の空間分布を画像化することにより得られる、当該被写体の内部構造を観察するためのＸ線画像は、現在、デジタル画像が一般化している。特に、医療分野においては、人体などの比較的大きな被写体の内部を観察するために、大判の平板半導体撮像部（フラットパネルディテクタ；以下、「ＦＰＤ」と称する）を用いて、Ｘ線強度分布をデジタル化したデジタル医用Ｘ線画像を得る。
【０００３】
医用Ｘ線画像の一般的な特徴の１つとして、画像に重畳するノイズの多さが挙げられる。これは、被写体のＸ線被ばくを低減する目的でＸ線量を極力低くするために、画像化すべきＸ線強度の弱い部分が1ｍｍ2あたり数個〜数百個の単位で観測されるエネルギー量子として扱われるレベルになっていることに由来する。このような元来ノイズの多い医用Ｘ線画像から最大限の情報を引き出して医用診断に用いるためには、上記ＦＰＤ及びその周辺の電気回路で発生するいわゆるシステムノイズを極力少なくすべきである。
【０００４】
また、医用Ｘ線画像の他の特徴として、必要なＸ線強度分布情報のダイナミックレンジが広いことも挙げられる。通常、人体などの被写体のＸ線透過率の低いところはＸ線透過率が数千分の１になる場合があり、画像を単純に観察する目的であれば、Ｘ線の強い部分を飽和させることで対応できる。しかしながら、Ｘ線ＣＴなどの数値演算に用いるためには、被写体を透過しない直接Ｘ線である強いＸ線強度分布から、被写体のもっとも透過しない部分の弱いＸ線強度分布まで、飽和することなく一律な線形性が必要になるため、広いダイナミックレンジが必要になる。
【０００５】
＜非破壊読み出しセンサ技術の応用について＞
Ｘ線画像のシステムノイズを極力低減する、及び、ダイナミックレンジを極力広くするという２つの目的を達成するために、ＦＰＤとして、電荷が蓄積された画素の画素情報を同一電圧値として複数回読み出すことが可能なセンサを用いることが有用である。具体的には、複数の「非破壊読み出し画像」の合成により、システムノイズのより少ない、もしくはダイナミックレンジが拡張された「合成画像」を作成する。この非破壊読み出し技術としては、例えば、下記の特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【０００６】
また、下記の特許文献３では、例えば画像センサの光入力をなくした方法で得られるダーク画像情報をノイズ解析することで、システムノイズを測定して対応している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−８５５８５号公報
【特許文献２】特許第２９６６９７７号公報
【特許文献３】特開２００９−１８９４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、撮像系のシステムノイズを画像解析で測定するためには、被写体情報のない、画像入力のない、いわゆる暗画像を用いていた。このため、システムノイズの測定のために撮像系の使用を中断した後に、ノイズ測定を行わなければならなかった。この場合、本来必要である、実際の画像の撮像時にシステムノイズを測定することが困難であった。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、システムノイズを抑制した画像の生成を可能とするとともに、実際の画像の撮像時にシステムノイズを測定することが可能な仕組み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】
【００１０】
本発明の撮像装置は、複数の画素を備えており、非破壊読み出し可能な撮像手段と、前記撮像手段から複数回の非破壊読み出しを行うことにより得られた複数の非破壊読み出し画像を合成して、合成画像を生成する合成画像生成手段と、前記撮像手段の各画素について、前記複数回の非破壊読み出しにおける画素値間の差分データを算出し、当該差分データに基づいてシステムノイズの指標となる統計値を算出する統計値算出手段とを有する。
また、本発明は、上述した撮像装置による制御方法、及び、当該撮像装置を含む撮像システムを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、システムノイズを抑制した画像の生成を可能とするとともに、実際の画像の撮像時にシステムノイズを測定することが可能な仕組みを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を示し、非破壊読み出し可能なＦＰＤ（平板半導体撮像部）の等価回路の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の構成のうち、ＦＰＤから非破壊読み出し画像を複数読み出してこれらを合成した合成画像を生成する構成部分の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の概略構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の制御方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の構成のうち、ＦＰＤから非破壊読み出し画像をアンプのゲイン値を変えながら複数読み出してこれらを合成した合成画像を生成する構成部分の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の概略構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の制御方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態を示し、Ｘ線撮像装置（放射線撮像装置）をＸ線撮像システム（放射線撮像システム）に利用した際の概略構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態を示し、非破壊読み出し可能なＦＰＤ（平板半導体撮像部）の等価回路の一例を示す図である。図１において、破線で囲まれた部分が１つの画素１１０に相当する。
【００１５】
このＦＰＤ１は、図１に示すように、画素１１０が２次元行列状に配設されたＸ線検出器（放射線検出器）と、シフトレジスタ１２０と、マルチプレクサ１３０と、アンプ１４０を有して構成されている。このＦＰＤ１は、不図示の被写体を透過したＸ線（放射線）に基づくＸ線画像（放射線画像）を撮像するものである。
【００１６】
Ｘ線検出器は、例えば各画素１１０上に不図示の蛍光体層（シンチレータ）を備えており、当該蛍光体層において被写体を透過したＸ線が光に変換されて、当該光が各画素１１０に入射する。
【００１７】
画素１１０の中には、光を検知するフォトダイオード１１１と、フォトダイオード１１１によって得られた電気エネルギーを電荷として蓄積するキャパシタ１１２が設けられている。この蓄積された電荷はキャパシタ１１２上で電圧として検知されるが、当該電圧は、画素１１０の中に設けられているトランジスタ１１３と負荷１１４とで構成されるソースフォロアアンプ１１５によって出力される。このソースフォロアアンプ１１５の特徴は、入力インピーダンスが高いため、キャパシタ１１２中に蓄えられた電荷を消費しないという特徴がある。このソースフォロアアンプ１１５によって取り出された電圧は、順次行選択を行うシフトレジスタ１２０からの出力が当該画素１１０のトランジスタ１１６のゲートに入力されることにより、順次列選択用のマルチプレクサ１３０に伝えられる。
【００１８】
マルチプレクサ１３０に出力された１行分の画素１１０の電圧データは、ゲイン値Ａを持つアンプ１４０を介して、非破壊読み出し画像信号１４１として順次出力される。そして、シフトレジスタ１２０がＸ線検出器に設けられた各行の画素１１０を順次選択することにより、マルチプレクサ１３０に各行の画素１１０の電圧データが順次出力され、アンプ１４０を介して、非破壊読み出し画像信号１４１が順次出力される。ここで、画素１１０の中の上述したソースフォロアアンプ１１５は、電荷を消費しないため、複数回同じ電圧を取り出すことが可能であり、いわゆる「非破壊読み出し」が可能となる。
【００１９】
また、図１に示すＦＰＤ１では、画素１１０ごとに、キャパシタ１１２に蓄積された電荷が不要になった場合にこれをリセットするトランジスタ回路が必要である。図１に示す例では、画素１１０ごとに設けられたトランジスタ１１７によって、キャパシタ１１２に蓄積された電荷をリセットして排除し、電荷蓄積可能な初期状態に戻すことが可能である。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の構成のうち、ＦＰＤ１から非破壊読み出し画像を複数読み出してこれらを合成した合成画像を生成する構成部分の一例を示す図である。
【００２１】
図２に示すＦＰＤ１は、非破壊読み出し可能な平板半導体撮像部であり、その内部の等価回路は図１に示されたものとなる。このＦＰＤ１は、ｒｅｓｅｔで示した信号線を介した全体制御部７の制御により、各画素１１０の内部のキャパシタ１１２に蓄積された電荷がリセットされる。また、ＦＰＤ１は、各画素１１０からの画素信号からなる非破壊読み出し画像信号１４１を出力する。
【００２２】
全体制御部７は、本実施形態に係るＸ線撮像装置の全体を制御するものである。例えば、全体制御部７は、ＦＰＤ１の画素１１０が電荷を蓄積する直前のタイミングでＮｅｗ＿ｐａｇｅ信号を出力してＦＰＤ１をリセットし、また、非破壊読み出しをするタイミングでＲｅａｄ＿ｉｍａｇｅ信号を出力する。
【００２３】
カウント部４は、非破壊読み出しの回数（非破壊読み出し画像の枚数）を計数するカウンタであり、全体制御部７からのＲｅａｄ＿ｉｍａｇｅ信号の数をカウント値Ｎとしてカウントする。また、カウント部４は、全体制御部７からＮｅｗ＿ｐａｇｅ信号を受信すると、カウント値を０にクリアする。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換部２は、ＦＰＤ１から出力されたアナログ信号である非破壊読み出し画像信号１４１をデジタル信号に変換して、これを非破壊読み出し画像データとして平均計算部３に出力するアナログ／デジタル変換部である。
【００２５】
平均計算部３は、図２に示すように、Ａ／Ｄ変換部２からの非破壊読み出し画像データ（ａ）、記憶部５からのデータ（ｂ）、及び、カウント部４からのカウント値（Ｎ）を入力とし、以下の（１）式で示すｃの値を算出して記憶部５に出力する。例えば、平均計算部３は、各画素ごとに平均値であるｃの値を算出して記憶部５に出力する。
ｃ＝ｂ＋（ａ−ｂ）／Ｎ    （Ｎ≧１）      ・・・（１）
ここで、例えば、ｃの値を算出する際に、好適には、浮動小数点演算を用いることが要求される。平均計算部３の出力値ｃは、記憶部５に入力されてここに一旦記憶される。また、平均計算部３は、Ａ／Ｄ変換部２から出力された各非破壊読み出し画像データを記憶する。
【００２６】
記憶部５は、全体制御部７からＮｅｗ＿ｐａｇｅ信号を受信すると、記憶している情報をすべて０にクリアすることが可能に構成されている。また、記憶部５に記憶された平均値である画素値は、次の非破壊読み出し時に順次読み出されるため、平均計算部３に入力するｂの値として用いることができる。
【００２７】
記憶部５には、順次、非破壊読み出し画像の平均値が記録される。最終的には、記憶部５から合成画像データ６として、複数回数である規定回数非破壊読み出しされた非破壊読み出し画像データにおける平均画像データが出力される。このように、規定回数分の非破壊読み出し画像データにおける平均画像データを合成画像データ６として出力することにより、例え１つの非破壊読み出し画像データにシステムノイズがのったとしても規定回数で平均化されるため、システムノイズを抑制した合成画像データ６を出力することができる。ここで、平均計算部３及び記憶部５は、合成画像データ６を生成する合成画像生成手段を構成する。
【００２８】
＜システムノイズについて＞
ＦＰＤ１を含むシステム全体の環境に依存するシステムノイズの影響が問題となっている。ＦＰＤ１から得られる画像信号には、電気系で発生するシステムノイズが重畳している。このシステムノイズの原因としては、下記の環境要因が挙げられる。
・ＦＰＤ１を含む電気系の温度上昇による熱に依存する熱雑音。
・システム外部からの電磁輻射／伝導によって、ＦＰＤ１を含む電気系にノイズを与える外乱ノイズ（システム外部でのノイズ源となるものとして、Ｘ線発生装置、ＰＣ、ディスプレイ、照明、通信装置など）。
・ＦＰＤ１を含む電気系の経時的劣化もしくは故障による、ノイズ混入／ノイズ増大。
【００２９】
次に、本実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の構成について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の概略構成の一例を示す図である。図３に示すＸ線撮像装置１００−１の構成において、図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
本実施形態に係るＸ線撮像装置１００−１は、図３に示すように、ＦＰＤ１、Ａ／Ｄ変換部２、平均計算部３、カウント部４、記憶部５、全体制御部７、統計値算出部１０、及び、情報処理部１２を有して構成されている。
【００３１】
統計値算出部１０は、平均計算部３からの情報（非破壊読み出しで得られた非破壊読み出し画像データ（ａ）、非破壊読み出しを行った回数（Ｎ））に基づいて、システムノイズの指標となる統計値を算出する。そして、統計値算出部１０は、算出した統計値を情報処理部１２に出力する。
【００３２】
情報処理部１２は、統計値算出部１０で算出された統計値１１と、記憶部５から出力された合成画像データ６とに基づいて、各種の情報処理を行う。この情報処理部１２は、システムノイズ判定部１２１、警告通知部１２２、システムノイズ情報付加部１２３、及び、画像処理部１２４を有して構成されている。
【００３３】
図４は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の制御方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。この図４に示すフローチャートの説明においては、図３に示すＸ線撮像装置１００−１の各構成を用いながら説明を行う。また、図４に示すフローチャートは、主として、統計値算出部１０及び情報処理部１２の処理について示しており、この図４に示すフローチャートの処理とは独立して（或いは並行して）平均計算部３及び記憶部５による合成画像データ６の生成が行われている。また、図４に示すフローチャートの処理を開始する際には、平均計算部３に、規定回数の非破壊読み出しにより得られた規定回数分の非破壊読み出し画像データが保持されているものとする。
【００３４】
まず、図４のステップＳ１０１において、統計値算出部１０は、ある１画素についてＮ回目に非破壊読み出しを行った際の画素値である画素データを取得する（ｐ［Ｎ］＝ａ）。ここでは、Ｎ回目に非破壊読み出しを行った際の画素値をｐ［Ｎ］と記述する。なお、最初の処理では、ある１画素について１回目に非破壊読み出しを行った際の画素データを取得する（即ち、Ｎ＝１）。
【００３５】
続いて、ステップＳ１０２において、統計値算出部１０は、当該ある１画素について前記規定回数分の画素データの取得を終了したか否かを判断する。即ち、このステップＳ１０２では、規定回数の非破壊読み出しにより得られた規定回数分の非破壊読み出し画像データのすべてについて前記ある１画素の画素データを取得したか否かを判断する。
【００３６】
ステップＳ１０２の判断の結果、当該ある１画素について前記規定回数分の画素データの取得は未だ終了していない場合には、ステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３に進むと、統計値算出部１０は、変数Ｎに１を加算して、Ｎを変更する。そして、変更したＮに対して、ステップＳ１０１以降の処理を再度行う。
【００３７】
一方、ステップＳ１０２の判断の結果、当該ある１画素について前記規定回数分の画素データの取得を終了した場合には、ステップＳ１０４に進む。
【００３８】
ステップＳ１０４に進むと、統計値算出部１０は、当該ある１画素について、複数回の非破壊読み出しにおける画素値間の差分データ（画素内差分データ）を算出する。例えば非破壊読み出しの規定回数が４の場合には、１画素につき、以下に示すように６つの差分データを算出する。
（ｐ［１］−ｐ［２］），（ｐ［１］−ｐ［３］），（ｐ［１］−ｐ［４］），
（ｐ［２］−ｐ［３］），（ｐ［２］−ｐ［４］），
（ｐ［３］−ｐ［４］）
【００３９】
続いて、ステップＳ１０５において、統計値算出部１０は、非破壊読み出し画像データの全画素について、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理を終了したか否かを判断する。
【００４０】
ステップＳ１０５の判断の結果、非破壊読み出し画像データの全画素については未だステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理を終了していない場合には、未だステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理を終了していない画素を指定した後、ステップＳ１０１の処理に戻る。その後、指定した画素についてステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理が行われることになる。
【００４１】
一方、ステップＳ１０５の判断の結果、非破壊読み出し画像データの全画素についてステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理を終了した場合には、ステップＳ１０６に進む。
【００４２】
ステップＳ１０６に進むと、統計値算出部１０は、各画素ごとに、システムノイズの指標となる統計値として、画素内差分データの絶対値の平均値、画素内差分データの絶対値の最大値と最小値との範囲値、及び、画素内差分データの分散値を算出する。なお、本例では、システムノイズの指標となる統計値として、上述した平均値、範囲値及び分散値の３つの値を算出しているが、本実施形態においてはこれに限定されずに、例えばこれらの３つの値のうちの少なくともいずれか１つを算出する形態も含まれる。そして、統計値算出部１０は、各画素ごとに算出した統計値１１を情報処理部１２に対して出力する。
【００４３】
続いて、ステップＳ１０７において、情報処理部１２のシステムノイズ判定部１２１は、各画素ごとに算出した統計値１１が閾値である所定値を超えているか否かの判断を行う。ここで、予め設定されている所定値（閾値）は、システムノイズの有無を判定するための基準値であり、統計値１１が所定値を超えている場合とは、当該画素の画素データに、システムノイズがのっていると判定できる場合である。本ステップでは、１つの画素でも、その統計値１１が所定値を超えている場合には、肯定判断（Ｙｅｓと判断）されるものとする。また、本例では、統計値１１として、上述した平均値、範囲値及び分散値の３つの値を算出しているが、本ステップでは、当該３つの値のうちの１つの値でも、所定値を超えている場合には、肯定判断（Ｙｅｓと判断）されるものとする。
【００４４】
ステップＳ１０７の判断の結果、各画素ごとに算出した統計値１１が閾値である所定値を超えている場合には、ステップＳ１０８に進む。ここでは、上述したように、１つの画素でも、その統計値１１が所定値を超えている場合には、肯定判断（Ｙｅｓと判断）されて、ステップＳ１０８に進む。
【００４５】
続いて、ステップＳ１０８において、情報処理部１２の警告通知部１２２は、統計値１１が所定値を超えている旨の警告（即ち、合成画像データ６にシステムノイズがのっている旨の警告）を通知する処理を行う。例えば、警告通知部１２２は、統計値１１が所定値を超えている画素を特定した警告を表示して通知する処理を行う。
【００４６】
続いて、ステップＳ１０９において、情報処理部１２のシステムノイズ情報付加部１２３は、合成画像データ６のヘッダ情報に、システムノイズ情報を付加する処理を行う。例えば、システムノイズ情報付加部１２３は、合成画像データ６のヘッダ情報に、統計値１１が所定値を超えている画素を特定し当該画素の画素データにシステムノイズがのっていることを示すシステムノイズ情報を付加する処理を行う。
【００４７】
続いて、ステップＳ１１０において、情報処理部１２の画像処理部１２４は、合成画像データ６のヘッダ情報に付加されているシステムノイズ情報に基づいて、合成画像データ６の画像処理を行う。例えば、画像処理部１２４は、合成画像データ６における画素のうち、システムノイズ情報からシステムノイズがのっている画素を特定し、当該特定した画素の画素データを破棄して、当該破棄した画素データを当該特定した画素の周辺画素の画素データを用いて補完する画像処理を行う。この画像処理を行うことにより、システムノイズを除去した合成画像（Ｘ線画像）を得ることが可能となる。
【００４８】
ステップＳ１１０の処理が終了した場合、或いは、ステップＳ１０７において各画素ごとに算出した統計値１１が閾値である所定値を超えていないと判断された場合には、図４に示すフローチャートにおける処理が終了する。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５０】
図５は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の構成のうち、ＦＰＤ１から非破壊読み出し画像をアンプ１４０のゲイン値を変えながら複数読み出してこれらを合成した合成画像を生成する構成部分の一例を示す図である。図５において、図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
ゲイン制御部８は、非破壊読み出しをするタイミングに合わせて、ＦＰＤ１におけるアンプ１４０のゲイン値Ａを、図５に示すｇａｉｎ出力信号線を介して、予め設定されたゲイン値ａ１，ａ２，…と変化させるゲイン制御を行う。そして、ＦＰＤ１は、アンプ１４０のゲイン値Ａを、ゲイン制御部８から送られたゲイン値に従って設定する。
【００５２】
また、ゲイン制御部８は、各ゲイン値ａ１，ａ２，…に合わせてアンプ１４０の出力が飽和してＡ／Ｄ変換部２の出力が使用不可能になる画素値ｓ１，ｓ２，…を予め保持しておき、この画素値を、図５に示すｓａｔｕｒａｔｉｏｎ出力信号線に出力する。
【００５３】
積和平均（ｐｒｏｄｕｃｔ  ａｖｅｒａｇｅ）計算部９は、Ａ／Ｄ変換部２からの非破壊読み出し画像データ（ａ）、記憶部５からのデータ（ｂ）、カウント部４からのカウント値（Ｎ）、ゲイン制御部８からのゲイン値（Ｇ）及び画素値（Ｓ）を入力とし、以下の（２）式及び（３）式で示すｄの値を算出して記憶部５に出力する。例えば、積和平均計算部９は、各画素ごとに積和平均値であるｄの値を算出して記憶部５に出力する。具体的に、積和平均計算部９は、３）式で示す場合には、Ａ／Ｄ変換部２からの非破壊読み出し画像データ（ａ）に対して、ゲイン値Ｇ＝｛ａ１，ａ２，…｝の逆数を乗じた荷重平均を計算する。
ｄ＝ｂ    （ａ≧Ｓ）      ・・・（２）
ｄ＝ｂ＋（ａ／Ｇ−ｂ）／Ｎ    （ａ＜Ｓ）      ・・・（３）
ここで、例えば、ｄの値を算出する際に、好適には、浮動小数点演算を用いることが要求される。積和平均計算部９の出力値ｄは、記憶部５に入力されてここに一旦記憶される。また、積和平均計算部９は、Ａ／Ｄ変換部２から出力された各非破壊読み出し画像データを記憶する。
【００５４】
図５に示す構成の動作は、図２に示す構成とほぼ同等であるため詳細な説明は省略するが、非破壊読み出しを行うタイミングに係るｒｅａｄ＿ｉｍａｇｅ信号により更新されるゲイン値はａ１，ａ２，…の順で順次設定される。この際、図５に示す構成におけるゲイン値Ｇ＝｛ａ１，ａ２，…｝の大小関係としては、ａ１≦ａ２≦ａ３・・・（ｓ１≧ｓ２≧ｓ３・・・）となることが要求される。なお、ａ１＝ａ２＝ａ３・・・（ｓ１＝ｓ２＝ｓ３・・・）である場合には、図２に示す構成と同様の機能を有する構成となる。
【００５５】
そして、最終的には、記憶部５から合成画像データ６として、アンプ１４０のゲイン値を変えながら規定回数非破壊読み出しされた非破壊読み出し画像データにおける積和平均画像データが出力される。このように、アンプ１４０のゲイン値を変えながら規定回数非破壊読み出しされた非破壊読み出し画像データにおける積和平均画像データを合成画像データ６として出力することにより、例え１つの非破壊読み出し画像データにシステムノイズがのったとしても規定回数で平均化されるため、システムノイズを抑制した合成画像データ６を出力することができるとともに、アンプ１４０のゲイン値を変えながら非破壊読み出し画像データを読み出しているため、ダイナミックレンジが拡張された合成画像データ６を出力することができる。ここで、積和平均計算部９及び記憶部５は、合成画像データ６を生成する合成画像生成手段を構成する。
【００５６】
次に、本実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の構成について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の概略構成の一例を示す図である。図６に示すＸ線撮像装置１００−２の構成において、図５に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【００５７】
本実施形態に係るＸ線撮像装置１００−２は、図６に示すように、ＦＰＤ１、Ａ／Ｄ変換部２、カウント部４、記憶部５、全体制御部７、積和平均計算部９、統計値算出部１０、及び、情報処理部１２を有して構成されている。
【００５８】
統計値算出部１０は、積和平均計算部９からの情報（非破壊読み出しで得られた非破壊読み出し画像データ（ａ）、非破壊読み出しを行った回数（Ｎ）、ゲイン値（Ｇ）及び画素値（Ｓ））に基づいて、システムノイズの指標となる統計値を算出する。そして、統計値算出部１０は、算出した統計値を情報処理部１２に出力する。
【００５９】
情報処理部１２は、統計値算出部１０で算出された統計値１１と、記憶部５から出力された合成画像データ６とに基づいて、各種の情報処理を行う。この情報処理部１２は、システムノイズ判定部１２１、警告通知部１２２、システムノイズ情報付加部１２３、及び、画像処理部１２４を有して構成されている。
【００６０】
図７は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮像装置（放射線撮像装置）の制御方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。この図７に示すフローチャートの説明においては、図６に示すＸ線撮像装置１００−２の各構成を用いながら説明を行う。また、図７に示すフローチャートは、主として、統計値算出部１０及び情報処理部１２の処理について示しており、この図７に示すフローチャートの処理とは独立して（或いは並行して）積和平均計算部９及び記憶部５による合成画像データ６の生成が行われている。また、図７に示すフローチャートの処理を開始する際には、積和平均計算部９に、規定回数の非破壊読み出しにより得られた規定回数分の非破壊読み出し画像データが保持されているものとする。
【００６１】
まず、図７のステップＳ２０１において、統計値算出部１０は、ある１画素についてＮ回目に非破壊読み出しを行った際の画素値である画素データを取得する。なお、最初の処理では、ある１画素について１回目に非破壊読み出しを行った際の画素データを取得する（即ち、Ｎ＝１）。
【００６２】
続いて、ステップＳ２０２において、統計値算出部１０は、ａの値とＳの値との大小関係を比較して、アンプ１４０の出力が飽和しているか否かを判断する。ここで、統計値算出部１０は、ａ≧Ｓの場合には、アンプ１４０の出力が飽和していると判断し、ａ＜Ｓの場合には、アンプ１４０の出力が飽和していないと判断する。
【００６３】
ステップＳ２０２の判断の結果、アンプ１４０の出力が飽和していない場合（ａ＜Ｓ）には、ステップＳ２０３に進む。
【００６４】
ステップＳ２０３に進むと、統計値算出部１０は、ある１画素についてＮ回目に非破壊読み出しを行った際の画素値である画素データとして、ゲイン値Ｇを考慮した値を設定する（ｐ［Ｎ］＝ａ／Ｇ）。ここでは、Ｎ回目に非破壊読み出しを行った際の値をｐ［Ｎ］と記述する。
【００６５】
ステップＳ２０３の処理が終了した場合、或いは、ステップＳ２０２においてアンプ１４０の出力が飽和していると判断された場合（ａ≧Ｓ）には、ステップＳ２０４に進む。
【００６６】
ステップＳ２０４に進むと、統計値算出部１０は、当該ある１画素について前記規定回数分の画素データの取得を終了したか否かを判断する。即ち、このステップＳ２０４では、規定回数の非破壊読み出しにより得られた規定回数分の非破壊読み出し画像データのすべてについて前記ある１画素の画素データを取得したか否かを判断する。
【００６７】
ステップＳ２０４の判断の結果、当該ある１画素について前記規定回数分の画素データの取得は未だ終了していない場合には、ステップＳ２０５に進む。
ステップＳ２０５に進むと、統計値算出部１０は、変数Ｎに１を加算して、Ｎを変更する。そして、変更したＮに対して、ステップＳ２０１以降の処理を再度行う。
【００６８】
一方、ステップＳ２０４の判断の結果、当該ある１画素について前記規定回数分の画素データの取得を終了した場合には、ステップＳ２０６に進む。
【００６９】
ステップＳ２０６に進むと、統計値算出部１０は、当該ある１画素について、複数回の非破壊読み出しにおける画素値間の差分データ（画素内差分データ）を算出する。例えば非破壊読み出しの規定回数が４の場合であってステップＳ２０２においてすべての画素データについてアンプ１４０の出力が飽和していないと判断された場合には、１画素につき、以下に示すように６つの差分データを算出する。
（ｐ［１］−ｐ［２］），（ｐ［１］−ｐ［３］），（ｐ［１］−ｐ［４］），
（ｐ［２］−ｐ［３］），（ｐ［２］−ｐ［４］），
（ｐ［３］−ｐ［４］）
【００７０】
続いて、ステップＳ２０７において、統計値算出部１０は、非破壊読み出し画像データの全画素について、ステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理を終了したか否かを判断する。
【００７１】
ステップＳ２０７の判断の結果、非破壊読み出し画像データの全画素については未だステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理を終了していない場合には、未だステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理を終了していない画素を指定した後、ステップＳ２０１の処理に戻る。その後、指定した画素についてステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理が行われることになる。
【００７２】
一方、ステップＳ２０７の判断の結果、非破壊読み出し画像データの全画素についてステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理を終了した場合には、ステップＳ２０８に進む。
【００７３】
ステップＳ２０８に進むと、統計値算出部１０は、各画素ごとに、システムノイズの指標となる統計値として、画素内差分データの絶対値の平均値、画素内差分データの絶対値の最大値と最小値との範囲値、及び、画素内差分データの分散値を算出する。なお、本例では、システムノイズの指標となる統計値として、上述した平均値、範囲値及び分散値の３つの値を算出しているが、本実施形態においてはこれに限定されずに、例えばこれらの３つの値のうちの少なくともいずれか１つを算出する形態も含まれる。そして、統計値算出部１０は、各画素ごとに算出した統計値１１を情報処理部１２に対して出力する。
【００７４】
続いて、ステップＳ２０９において、情報処理部１２のシステムノイズ判定部１２１は、各画素ごとに算出した統計値１１が閾値である所定値を超えているか否かの判断を行う。ここで、予め設定されている所定値（閾値）は、システムノイズの有無を判定するための基準値であり、統計値１１が所定値を超えている場合とは、当該画素の画素データに、システムノイズがのっていると判定できる場合である。本ステップでは、１つの画素でも、その統計値１１が所定値を超えている場合には、肯定判断（Ｙｅｓと判断）されるものとする。また、本例では、統計値１１として、上述した平均値、範囲値及び分散値の３つの値を算出しているが、本ステップでは、当該３つの値のうちの１つの値でも、所定値を超えている場合には、肯定判断（Ｙｅｓと判断）されるものとする。
【００７５】
ステップＳ２０９の判断の結果、各画素ごとに算出した統計値１１が閾値である所定値を超えている場合には、ステップＳ２１０に進む。ここでは、上述したように、１つの画素でも、その統計値１１が所定値を超えている場合には、肯定判断（Ｙｅｓと判断）されて、ステップＳ２１０に進む。
【００７６】
続いて、ステップＳ２１０において、情報処理部１２の警告通知部１２２は、統計値１１が所定値を超えている旨の警告（即ち、合成画像データ６にシステムノイズがのっている旨の警告）を通知する処理を行う。例えば、警告通知部１２２は、統計値１１が所定値を超えている画素を特定した警告を表示して通知する処理を行う。
【００７７】
続いて、ステップＳ２１１において、情報処理部１２のシステムノイズ情報付加部１２３は、合成画像データ６のヘッダ情報に、システムノイズ情報を付加する処理を行う。例えば、システムノイズ情報付加部１２３は、合成画像データ６のヘッダ情報に、統計値１１が所定値を超えている画素を特定し当該画素の画素データにシステムノイズがのっていることを示すシステムノイズ情報を付加する処理を行う。
【００７８】
続いて、ステップＳ２１２において、情報処理部１２の画像処理部１２４は、合成画像データ６のヘッダ情報に付加されているシステムノイズ情報に基づいて、合成画像データ６の画像処理を行う。例えば、画像処理部１２４は、合成画像データ６における画素のうち、システムノイズ情報からシステムノイズがのっている画素を特定し、当該特定した画素の画素データを破棄して、当該破棄した画素データを当該特定した画素の周辺画素の画素データを用いて補完する画像処理を行う。この画像処理を行うことにより、ダイナミックレンジが拡張された合成画像（Ｘ線画像）においてシステムノイズを除去した合成画像を得ることが可能となる。
【００７９】
ステップＳ２１２の処理が終了した場合、或いは、ステップＳ２０９において各画素ごとに算出した統計値１１が閾値である所定値を超えていないと判断された場合には、図７に示すフローチャートにおける処理が終了する。
【００８０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００８１】
図８は、本発明の第３の実施形態を示し、Ｘ線撮像装置（放射線撮像装置）をＸ線撮像システム（放射線撮像システム）に利用した際の概略構成の一例を示す図である。具体的に、第３の実施形態は、Ｘ線撮像装置１００を医用Ｘ線撮影に応用した実施形態である。
【００８２】
図８に示すＸ線撮像システム１０００は、上述した第１の実施形態または第２の実施形態に係るＸ線撮像装置１００、Ｘ線発生装置２１、及び、制御装置２２を有して構成されている。
【００８３】
図８に示すＸ線撮像装置１００の処理装置２３は、例えば、第１の実施形態に係るＸ線撮像装置１００−１であれば図３に示すＦＰＤ１以外の構成からなり、第２の実施形態に係るＸ線撮像装置１００−２であれば図６に示すＦＰＤ１以外の構成からなる。
【００８４】
制御装置２２は、Ｘ線発生装置２１及びＸ線撮像装置１００の動作を制御して、本実施形態に係るＸ線撮像システム１０００を統括的に制御するものである。例えば、制御装置２２は、Ｘ線発生装置２１とＸ線撮像装置１００（ＦＰＤ１及び処理装置２３）との動作を同期制御する。
【００８５】
Ｘ線発生装置（放射線発生装置）２１は、制御装置２２の制御に基づいて、被写体Ｈに対してＸ線（放射線）を放射するものである。
【００８６】
Ｘ線発生装置２１から照射され、被写体Ｈを透過したＸ線は、ＦＰＤ１に入射する。ＦＰＤ１では、入射したＸ線の強度分布をＸ線検出器で検出し、第１の実施形態または第２の実施形態で上述したように、非破壊読み出し画像信号１４１を出力する。そして、処理装置２３では、第１の実施形態または第２の実施形態で上述したように、非破壊読み出し画像の合成処理や統計処理、システムノイズ判定処理、画像処理等が行われる。
【００８７】
（その他の実施形態）
次に、本発明に適用可能なその他の実施形態について説明する。
【００８８】
上述した第１の実施形態または第２の実施形態における統計値算出部１０では、以下に示す処理を更に行うようにしてもよい。
具体的に、統計値算出部１０は、ある１画素についてＮ回目（Ｎは１以上の整数）に非破壊読み出しを行った際の画素値である画素データが所定の範囲を超える場合には、当該ある１画素について差分データを算出する際に当該画素データを異常値として除去する。例えば、４回の非破壊読み出しを行った際には、通常、上述した６つの差分データを算出することになるが、例えば、２回目に非破壊読み出しを行った際の画素データが所定の範囲を超える場合には、当該画素データを異常値として除去し、以下に示す３つの差分データを算出することになる。
（ｐ［１］−ｐ［３］），（ｐ［１］−ｐ［４］），
（ｐ［３］−ｐ［４］）
このような処理を行うことにより、統計値算出部１０による統計処理の中でシステムノイズ成分を除去することも可能になる。
【００８９】
また、上述した第３の実施形態における制御装置２２では、以下に示す処理を更に行うようにしてもよい。
具体的に、制御装置２２は、統計値算出部１０において、ある１画素についてＮ回目に非破壊読み出しを行った際の画素値である画素データが所定の範囲を超える場合には、Ｘ線発生装置２１及びＸ線撮像装置１００を制御してＸ線撮影（放射線撮影）を中止する。
【００９０】
また、上述した第１の実施形態〜第３の実施形態におけるＸ線撮像装置１００では、静止画像の撮影のみならず、動画像の撮影を行うことも可能である。
この場合、動画像の撮影は、連続する静止画像の撮影と考えることができるため、動画像の各フレームに対して、本発明の実施形態における規定回数の非破壊読み出し処理を行い、その後、非破壊読み出し画像の合成処理や統計処理、システムノイズ判定処理、画像処理等を行う。
【００９１】
また、上述した第１の実施形態または第２の実施形態におけるＡ／Ｄ変換部２は、ＦＰＤ１に対して１つ設ける形態であったが、ＦＰＤ１に対して複数設けるようにしてもよい。
このように、ＦＰＤ１に対してＡ／Ｄ変換部２を複数設けるＸ線撮像装置１００では、ＦＰＤ１のＸ線検出器における画素領域（撮像領域）が前記複数に分割されることになる。そして、この場合、非破壊読み出し画像も前記複数の画像領域に分割されることになるため、非破壊読み出し画像の画像領域ごとに、統計処理、システムノイズ判定処理、画像処理等を行う。
【００９２】
なお、上述した本発明の各実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明は、その技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１  ＦＰＤ（平板半導体撮像部）、２  Ａ／Ｄ変換部、３  平均計算部、４  カウント部、５  記憶部、６  合成画像データ、７  全体制御部、１０  統計値算出部、１１  統計値、１２  情報処理部、１００−１  Ｘ線撮像装置（放射線撮像装置）、１２１  システムノイズ判定部、１２２  警告通知部、１２３  システムノイズ情報付加部、１２４  画像処理部、１４１  非破壊読み出し画像信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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