(57)【要約】【課題】被検体像等の難透過領域に含まれる統計ノイズを低減することで断層画像の偽像を抑えることができる放射線撮影装置を提供する。【解決手段】Ｘ線撮影装置において、対数変換部３３は、透過データＧａを対数変換してＸ線透過パス長データＧｃを取得する。差分データ作成部３５は、対数変換部３３で取得した２つのＸ線透過パス長データＧｃの差分を計算して差分データＧｄを作成する。ノイズマップ画像作成部３７は、差分データＧｄの各画素値が予め設定された範囲の範囲外であるときに統計ノイズとして判定してノイズマップ画像Ｎｍを作成する。このノイズマップ画像Ｎｍに従って、差分データＧｄを作成した際に用いられた２つのＸ線透過パス長データＧｃそれぞれの統計ノイズ画素に対してノイズ低減処理を行う。よって、被検体像等の難透過領域に含まれる統計ノイズを従来よりも確実に低減することができる。【選択図】図２
2014081203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ１）同じ撮影方向から被検体を透過した放射線を検出して取得した複数の透過データを対数変換して放射線透過パス長データを取得する対数変換部と、
（Ｂ１）前記対数変換部で取得した２つの放射線透過パス長データの差分を計算して差分データを作成する差分データ作成部と、
（Ｃ）前記差分データの各画素値が予め設定された範囲の範囲外であるときに統計ノイズとして判定してノイズマップ画像を作成するノイズマップ画像作成部と、
（Ｄ）前記ノイズマップ画像に従って、前記差分データを作成した際に用いられた２つの放射線透過パス長データそれぞれの統計ノイズ画素に対してノイズ低減処理を行うノイズ低減処理部とを備えていることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
同じ撮影方向から被検体を透過した放射線を検出して取得した複数の透過データを予め設定された個数の透過データでグループ分けし、グループごとに複数の透過データを平均して平均透過データを作成する平均透過データ作成部を備え、
対数変換部は、前記平均透過データを対数変換することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の放射線撮影装置において、
前記ノイズ低減処理部でノイズ低減処理された２つの放射線透過パス長データを平均するノイズ低減データ平均部を備えていることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項４】
（Ａ２）撮影方向を変えながら被検体を透過した放射線を検出して取得した複数の透過データを対数変換して放射線透過パス長データを取得する対数変換部と、
（Ｂ２）前記対数変換部で取得した撮影順番が連続する２つの放射線透過パス長データを差分して差分データを作成する差分データ作成部と、
（Ｃ）前記差分データの各画素値が予め設定された範囲の範囲外であるときに統計ノイズとして判定してノイズマップ画像を作成するノイズマップ画像作成部と、
（Ｄ）前記ノイズマップ画像に従って、前記差分データを作成した際に用いられた２つの放射線透過パス長データの統計ノイズ画素に対してノイズ低減処理を行うノイズ低減処理部とを備えていることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項５】
請求項４に記載の放射線撮影装置において、
撮影方向を変えながら被検体を透過した放射線を検出して取得した複数の透過データを時間的に連続する予め設定された個数の透過データでグループ分けし、グループごとに複数の透過データを平均して平均透過データを作成する平均透過データ作成部を備え、
対数変換処理部は、前記平均透過データを対数変換することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
前記範囲は、前記透過データに基づいてＳ／Ｎ比が大きいほど広く、Ｓ／Ｎ比が小さいほど狭くなるように動的に設定されることを特徴とする放射線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物検査等の産業用および医用に使用され、被検体に放射線を投影した透過データを取得し、取得した透過データに対して対数変換した放射線透過パス長データを取得する放射線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として断層画像を取得するＸ線撮影装置がある（例えば、特許文献１参照）。Ｘ線撮影装置は、被検体に向けて放射線の一種であるＸ線を照射するＸ線管と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備えている。Ｘ線検出器は、Ｘ線管から照射されて被検体を透過したＸ線を検出して、透過データを取得する。透過データは、被検体に対して異なる複数の方向から取得する。取得した複数の透過データをそれぞれ対数変換し、対数変換した複数の透過データを画像再構成して断層画像を取得する。
【０００３】
取得した透過データを対数変換する際には、次の２種類の画像データを予め用意しておく。１つ目は、被検体が映っていないエア画像Ｇａｉｒであり、２つ目は、オフセット画像（暗電流データ）Ｇｏｆｆである。エア画像Ｇａｉｒは、Ｘ線管とＸ線検出器との間に被検体を配置せずにＸ線を照射して得られた画像であり、オフセット画像Ｇｏｆｆは、Ｘ線を照射せずに得られた画像である。
【０００４】
それらエア画像およびオフセット画像に基づき、次に示す（１）式により複数方向から撮影した透過データＧａそれぞれに対して対数変換処理を行い、Ｘ線（放射線）透過パス長データＧｃに変換する。
Ｇｃ＝ｌｏｇ（（Ｇａｉｒ−Ｇｏｆｆ）／（Ｇａ−Ｇｏｆｆ））
＝ｌｏｇ（Ｇａｉｒ−Ｇｏｆｆ）−ｌｏｇ（Ｇａ−Ｇｏｆｆ）    …  （１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２８６７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
透過データには、ノイズを含有することが一般的に知られている。透過データに含まれるノイズには、放射線の統計的ゆらぎに起因する統計ノイズが含まれる。統計ノイズの影響が大きいと、断層画像の計算手法で一般的に用いられているＦＢＰ（filtered back projection）法の内部処理の１つである高域強調フィルタの作用により、断層画像上に偽像（アーティファクト）を発生させてしまう。統計ノイズは、上述した（１）式の対数変換をする際に、被検体像等が写り込んだ透過データ中のＳ／Ｎ比が下がる放射線が透過しにくい部位（以下、「難透過領域」と称する）で増幅されて、その影響が顕著に現れてしまう。
【０００７】
また、従来の統計ノイズのノイズ低減処理は、上述した（１）式の対数変換する前に、例えば１０個の透過データを平均して１個の透過データを取得している。これにより、統計ノイズを低減させている。すなわち、複数の透過データを用いることで放射線の検出量を増やし、統計ノイズを滑らかにして低減させている。しかしながら、このような平均処理を行っても統計ノイズが十分に低減されず、対数変換されて増幅された統計ノイズにより、断層画像上に偽像を発生させている。また、平均処理に用いる透過データを増やすことも可能であるが、その個数にも制限がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被検体像等の難透過領域に含まれる統計ノイズを低減することで断層画像の偽像を抑えることができる放射線撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線撮影装置は、（Ａ１）同じ撮影方向から被検体を透過した放射線を検出して取得した複数の透過データを対数変換して放射線透過パス長データを取得する対数変換部と、（Ｂ１）前記対数変換部で取得した２つの放射線透過パス長データの差分を計算して差分データを作成する差分データ作成部と、（Ｃ）前記差分データの各画素値が予め設定された範囲の範囲外であるときに統計ノイズとして判定してノイズマップ画像を作成するノイズマップ画像作成部と、（Ｄ）前記ノイズマップ画像に従って、前記差分データを作成した際に用いられた２つの放射線透過パス長データそれぞれの統計ノイズ画素に対してノイズ低減処理を行うノイズ低減処理部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る放射線撮影装置は、増幅させた透過データに含まれる統計ノイズをノイズマップ画像として作成し、これを用いてその透過データ上の統計ノイズを低減するための各構成を備えている。対数変換部は、透過データを対数変換して放射線透過パス長データを取得することで、透過データに含まれる統計ノイズを増幅させた状態にする。差分データ作成部は、対数変換部で取得した２つの放射線透過パス長データの差分を計算して差分データを作成することで、被検体像等を取り除き統計ノイズを抽出する。そして、ノイズマップ画像作成部は、差分データの各画素値が予め設定された範囲の範囲外であるときに統計ノイズとして判定してノイズマップ画像を作成する。すなわち、対数変換した画素値の変動量が大きい画素を統計ノイズとして判定している。このようにして得られたノイズマップ画像に従って、差分データを作成した際に用いられた２つの放射線透過パス長データそれぞれの統計ノイズ画素に対してノイズ低減処理を行う。これにより、予め統計ノイズの現れる位置が分かった状態からノイズ低減処理を行うことができるので、放射線透過パス長データに含まれる統計ノイズの部分を狙ってノイズ低減処理ができる。このようにすることで、被検体像等の難透過領域に含まれる統計ノイズを従来よりも確実に低減することができ、断層画像の偽像を抑えることができる。
【００１１】
また、同じ方向から複数の透過データを取得するので、被検体Ｍの輪郭の形状に依存せずにノイズ低減処理を行うことができる。
【００１２】
また、本発明に係る放射線撮影装置において、同じ撮影方向から被検体を透過した放射線を検出して取得した複数の透過データを予め設定された個数の透過データでグループ分けし、グループごとに複数の透過データを平均して平均透過データを作成する平均透過データ作成部を備え、対数変換部は、前記平均透過データを対数変換することが好ましい。グループごとに複数の透過データを平均して１つの平均透過データを作成するので、さらに統計ノイズを抑えることができる。
【００１３】
また、本発明に係る放射線撮影装置において、前記ノイズ低減処理部でノイズ低減処理された２つの放射線透過パス長データを平均するノイズ低減データ平均部を備えていることが好ましい。これにより、２つの放射線透過パス長データ間でさらに統計ノイズを低減させることができる。また、例えば、従来は、１０個の透過データを平均して、平均した透過データを対数変換して放射線透過パス長データを作成していた。それと同じ１０個の透過データを５個と５個の２つのグループに分けて本発明のノイズ低減処理を行って、ノイズ低減処理された２つのグループを平均化する。これにより、従来、１つの放射線透過パス長データを作成していた１０個の透過データと同数の透過データを用いて、本発明を適用させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る放射線撮影装置は、（Ａ２）撮影方向を変えながら被検体を透過した放射線を検出して取得した複数の透過データを対数変換して放射線透過パス長データを取得する対数変換部と、（Ｂ２）前記対数変換部で取得した撮影順番が連続する２つの放射線透過パス長データを差分して差分データを作成する差分データ作成部と、（Ｃ）前記差分データの各画素値が予め設定された範囲の範囲外であるときに統計ノイズとして判定してノイズマップ画像を作成するノイズマップ画像作成部と、（Ｄ）前記ノイズマップ画像に従って、前記差分データを作成した際に用いられた２つの放射線透過パス長データの統計ノイズ画素に対してノイズ低減処理を行うノイズ低減処理部とを備えていることを特徴とするである。
【００１５】
本発明に係る放射線撮影装置は、増幅させた透過データに含まれる統計ノイズをノイズマップ画像として作成し、これを用いてその透過データ上の統計ノイズを低減するための各構成を備えている。対数変換部は、透過データを対数変換して放射線透過パス長データを取得することで、透過データに含まれる統計ノイズを増幅させた状態にする。差分データ作成部は、対数変換部で取得した２つの放射線透過パス長データの差分を計算して差分データを作成することで、被検体像等を取り除き統計ノイズを抽出する。そして、ノイズマップ画像作成部は、差分データの各画素値が予め設定された範囲の範囲外であるものをノイズとして判定してノイズマップ画像を作成する。すなわち、対数変換した画素値の変動量が大きい画素を統計ノイズとして判定している。このようにして得られたノイズマップ画像に従って、差分データを作成した際に用いられた２つの放射線透過パス長データそれぞれのノイズ画素に対してノイズ低減処理を行う。これにより、予め統計ノイズの現れる位置が分かった状態からノイズ低減処理を行うことができるので、放射線透過パス長データに含まれる統計ノイズの部分を狙ってノイズ低減処理ができる。このようにすることで、被検体像等の難透過領域に含まれる統計ノイズを従来よりも確実に低減することができ、断層画像の偽像を抑えることができる。
【００１６】
また、方向を変えながら複数の透過データを取得するので、被検体の輪郭が比較的はっきりしない曲線で構成された被検体に適してノイズ低減処理を行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る放射線撮影装置において、撮影方向を変えながら被検体を透過した放射線を検出して取得した複数の透過データを時間的に連続する予め設定された個数の透過データでグループ分けし、グループごとに複数の透過データを平均して平均透過データを作成する平均透過データ作成部を備え、対数変換処理部は、前記平均透過データを対数変換することが好ましい。グループごとに複数の透過データを平均して１つの平均透過データを作成するので、さらに統計ノイズを抑えることができる。
【００１８】
また、本発明に係る放射線撮影装置の一例は、前記範囲は、前記透過データに基づいてＳ／Ｎ比が大きいほど広く、Ｓ／Ｎ比が小さいほど狭くなるように動的に設定されることである。これにより、透過データのＳ／Ｎ比に応じて自動的にノイズを判別するための範囲を設定することができる。また、Ｓ／Ｎ比が変動する場合に、その都度、自動設定された範囲でノイズを判別することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る放射線撮影装置によれば、対数変換部は、透過データを対数変換して放射線透過パス長データを取得することで、透過データに含まれる統計ノイズを増幅させた状態にする。差分データ作成部は、対数変換部で取得した２つの放射線透過パス長データの差分を計算して差分データを作成することで、被検体像等を取り除き統計ノイズを抽出する。そして、ノイズマップ画像作成部は、差分データの各画素値が予め設定された範囲の範囲外であるものを統計ノイズとして判定してノイズマップ画像を作成する。すなわち、対数変換された画素値の変動量が大きい画素を統計ノイズとして判定している。このようにして得られたノイズマップ画像に従って、差分データを作成した際に用いられた２つの放射線透過パス長データそれぞれの統計ノイズ画素に対してノイズ低減処理を行う。これにより、予め統計ノイズの現れる位置が分かった状態からノイズ低減処理を行うことができるので、放射線透過パス長データに含まれる統計ノイズの部分を狙ってノイズ低減処理ができる。このようにすることで、被検体像等の難透過領域に含まれる統計ノイズを従来よりも確実に低減することができ、断層画像の偽像を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線撮影装置の概略構成図である。
【図２】画像処理部の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、時間に沿って連続して透視データを取得することの説明に供する図であり、（ｂ）は、グループごとに平均処理することの説明に供する図である。
【図４】（ａ）は、Ｘ線透過パス長データの一例を示す写真であり、（ｂ）は、（ａ）と同じ方向の次に取得したＸ線透過パス長データの一例を示す写真である。
【図５】（ａ）は、図４（ａ）と図４（ｂ）による差分データを示す写真であり、（ｂ）は、（ａ）における矩形の枠内を拡大した写真である。
【図６】ノイズマップ画像作成の説明に供する図である。
【図７】ノイズマップ画像の一例を示す図である。
【図８】第１の実施形態に係るＸ線撮影装置の動作説明に供するフローチャートである。
【図９】第２の実施形態に係るＸ線撮影装置の動作説明に供する平面図である。
【図１０】ノイズを判定するための範囲の大きさとＳ／Ｎ比の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。本実施形態では、放射線撮影装置としてＸ線撮影装置について説明する。
【００２２】
なお、図１は、第１の実施形態に係るＸ線撮影装置の概略構成図であり、図２は、画像処理部の構成を示す図である。図３（ａ）は、時間に沿って連続して透視データを取得することの説明に供する図であり、図３（ｂ）は、グループごとに平均処理することの説明に供する図である。図４（ａ）は、Ｘ線透過パス長データの一例を示す写真であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）と同じ方向の次に取得したＸ線透過パス長データの一例を示す写真である。
【００２３】
図１を参照する。Ｘ線撮影装置１は、被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管３と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＸ線検出器５とを備えている。これらＸ線管３とＸ線検出器５の間に被検体Ｍを載置するステージ７が設けられている。
【００２４】
Ｘ線管３は、Ｘ線管制御部９により制御される。Ｘ線管制御部９は、Ｘ線管３の管電圧および管電流を発生させる高電圧発生部１１を有している。Ｘ線管制御部９は、管電圧、管電流および照射時間等のＸ線照射条件に応じてＸ線管３からＸ線を照射させる。また、Ｘ線管３のＸ線照射側には、Ｘ線管３から照射されたＸ線を絞るコリメータ（図示しない）が設けられており、Ｘ線はコーンビーム状に照射される。なお、コリメータを必要としない場合は、省略してもよい。
【００２５】
Ｘ線検出器５は、例えばフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）で構成される。ＦＰＤは、検出対象（被検体Ｍ）の透過Ｘ線像が投影されるＸ線検出面にＸ線を電気信号に変換して検出する多数のＸ線検出素子が横・縦の２次元マトリックス状に配列されている。Ｘ線検出素子の配列マトリックスとしては、例えば横：数千×縦：数千が挙げられる。Ｘ線検出素子は、Ｘ線が直に電気信号に変換される直接変換タイプ、あるいはＸ線が一旦光に変換されてから更に電気信号に変換される間接変換タイプで構成される。また、Ｘ線検出器５は、ＦＰＤに限定されず、イメージインテンシファイアおよびカメラで構成されていてもよい。
【００２６】
ステージ７は、ステージ駆動機構１３によってＸ、ＹおよびＺ方向の３軸方向に移動され、軸ｚ周りに回転されるように構成されている。また、Ｘ線管３およびＸ線検出器５は、例えば、図示しないＣ状のアームの両端にそれぞれ取り付けられて構成されており、図１では、コーン状に照射されるＸ線の中心軸Ｑが水平であるが、その中心軸Ｑが水平に対して傾斜するようにＸ線管３およびＸ線検出器５を配置してもよい。
【００２７】
Ｘ線検出器５の後段には、Ａ／Ｄ変換器１５と画像処理部１７と主制御部１９とが順番に設けられている。Ａ／Ｄ変換器１５は、Ｘ線検出器５から出力された透過データＧａの一種であるアナログのＸ線検出信号をディジタルのＸ線検出信号に変換して、透過データＧａとして出力する。画像処理部１７は、ディジタル変換された透過データＧａに対して後述するノイズ低減処理その他、階調処理など必要な処理を行う。主制御部１９は、Ｘ線撮影装置１の各構成を統括的に制御し、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成される。主制御部１９は、例えば、ステージ駆動機構１３を制御して、ステージ７を軸ｚ周りに回転させる。
【００２８】
また、Ｘ線撮影装置１は、表示部２１と入力部２３と記憶部２５とを備えている。表示部２１は、モニタ等で構成される。入力部２３は、キーボードやマウス等で構成される。記憶部２５は、ＲＯＭ（Read-only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）またはハードディスク等、取り外し可能なものを含む記憶媒体で構成される。また、Ｘ線撮影装置１は、例えばＦＢＰ法により画像再構成して断層画像を作成する画像再構成部２７を備えている。
【００２９】
次に、図２を参照して画像処理部１７の詳細な構成について説明する。画像処理部１７は、本発明の特徴部分であるノイズ低減処理を行うものである。
【００３０】
画像処理部１７が行うノイズ低減処理の概要について説明する。平均透過データ作成部３１は、取得した透過データＧａをグループごとに平均して平均透過データＧｂを作成する。対数変換部３３は、平均透過データＧｂを対数変換してＸ線透過パス長データＧｃを取得する。差分データ作成部３５は、対数変換部３３で取得した２つのＸ線透過パス長データＧｃの差分を計算して差分データＧｄを作成する。ノイズマップ画像作成部３７は、差分データＧｄに基づいて統計ノイズの分布を示すノイズマップ画像Ｎｍを作成する。ノイズ低減処理部３９は、ノイズマップ画像Ｎｍに従って、差分データＧｄを作成した際に用いられた２つのＸ線透過パス長データＧｃそれぞれのノイズ画素に対してノイズ低減処理を行う。これにより、ノイズ低減データＧｅを取得する。ノイズ低減データ平均部４１は、２つのノイズ低減データＧｅを平均して平均ノイズ低減データＧｆを作成する。
【００３１】
本実施形態では、Ｘ線検出器５で取得される複数の透過データＧａ（Ｘ線検出信号）は、同じ方向から撮影されたものである。透過データＧａは、時間に沿って連続して撮影され、例えば、図３（ａ）に示すように、時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…，ｔ（ｎ−１），ｔ（ｎ）の順番に撮影される。
【００３２】
平均透過データ作成部３１は、取得した複数の透過データＧａを予め設定された個数の透過データＧａでグループ分けし、グループごとに複数の透過データＧａを平均して１つの平均透過データＧｂを作成する。例えば、図３（ｂ）に示すように、連続する時間ｔ１〜時間ｔ５の５つの透過データＧａを平均して１つの透過データである平均透過データＧｂ１を作成し、また、連続する時間ｔ６〜時間ｔ１０の５つの透過データＧａを平均して平均透過データＧｂ２を作成する。
【００３３】
本実施形態においてグループ分けする理由は、例えば、次のような場合が挙げられる。すなわち、１０個の透過データＧａを取得して、従来のように１０個の透過データＧａで１つの画像を形成する場合がある。この場合、１０個の透過データＧａで平均透過データＧｂを作成してしまうと、１つの平均透過データＧｂからでは、差分データＧｄを作成できない。取得した１０個の透過データＧａを５個と５個のグループに分けることで、差分データＧｄを求めるための２つの平均透過データＧｂ１，Ｇｂ２を取得することができる。また、２等分することにより、２つの平均透過データＧｂ１，Ｇｂ２を同等に扱うことことができる。
【００３４】
なお、２０個の透過データＧａを取得して、従来のように１０個の透過データＧａで２つの画像を形成する場合があるとする。この場合は、取得した２０個の透過データＧａを１０個と１０個のグループに分ける。これにより、差分データＧｄを求めるための２つの平均透過データＧｂ１，Ｇｂ２を取得してもよい。
【００３５】
平均透過データＧｂ１，Ｇｂ２、後述するＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２、およびノイズ低減データＧｅ１，Ｇｅ２等において、特に区別しない場合は、平均透過データＧｂ、Ｘ線透過パス長データＧｃおよびノイズ低減データＧｅ等と示すものとする。
【００３６】
対数変換部３３は、平均透過データＧｂを対数変換してＸ線透過パス長データＧｃ（投影データともいう）を取得する。すなわち、上述した（１）式により、平均透過データＧｂ１を対数変換してＸ線透過パス長データＧｃ１を取得し、平均透過データＧｂ２を対数変換してＸ線透過パス長データＧｃ２を取得する。Ｘ線透過パス長データＧｃとは、Ｘ線が被検体Ｍを透過するときの経路長さ（パス長）と線吸収係数の積を示したデータである。この対数変換の際に、各平均透過データＧｂ１，Ｇｂ２に含まれる統計ノイズが増幅される。なお、Ｘ線透過パス長データＧｃは本発明の放射線透過パス長データに相当する。また、２つのＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２は、撮影順番が連続する状態にある。
【００３７】
差分データ作成部３５は、対数変換部３３で取得した２つのＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２の差分を計算して差分データＧｄを作成する。すなわち、図４（ａ）に示すＸ線透過パス長データＧｃ１と、図４（ｂ）に示すＸ線透過パス長データＧｃ２との差分を計算して図５（ａ）に示す差分データＧｄを作成する。図４（ａ）および図４（ｂ）に示す各Ｘ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２において、被検体Ｍの厚みがある難透過領域（白い部分）では統計ノイズが認識しにくい。しかしながら、図５（ａ）に示す差分データＧｄでは、映り込んだ被検体Ｍ像等が差分により取り除かれた統計ノイズが抽出される。すなわち、被検体像等が差分することにより取り除かれるのに対し、統計ノイズは時間と共にゆらぐので差分することにより現れる。図５（ｂ）には、図５（ａ）における矩形の枠内を拡大した写真を示す。
【００３８】
ノイズマップ画像作成部３７は、差分データＧｄに基づいてノイズマップ画像Ｎｍを作成する。ノイズマップ画像Ｎｍは、２つのＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２に写り込んだ統計ノイズの分布を示すものである。図６は、ノイズマップ画像Ｎｍ作成の説明に供する図である。ノイズマップ画像作成部３７は、差分データＧｄの各画素値が予め設定された範囲Ｒの図６中の斜線で示す範囲外であるものを統計ノイズとして判定してノイズマップ画像Ｎｍを作成する。統計ノイズを判定するための範囲Ｒは、上側の閾値Ｒａと下側の閾値Ｒｂとで構成される。
【００３９】
すなわち、ノイズマップ画像作成部３７は、上側の閾値Ｒａにより閾値処理を行って、閾値Ｒａ以上（または、より大きい）の領域の画素値を統計ノイズとして判定する。また、下側の閾値Ｒｂにより閾値処理を行って、閾値Ｒｂ以下（または、より小さい）の領域の画素値を統計ノイズとして判定する。ノイズマップ画像作成部３７は、統計ノイズとして判定された画素の位置を示すノイズマップ画像Ｎｍを作成する。ノイズマップ画像Ｎｍは、例えば、ノイズ画素を“１”で表し、その他の画素を“０”で表したものである。図７にノイズマップ画像Ｎｍの一例を示す。なお、図７において、黒点Ｎが２つのＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２に写り込んだ統計ノイズを示している。対数変換した後に差分データＧｄを算出して統計ノイズを抽出している理由は、対数変換により統計ノイズが増幅されて顕著に現れるからである。そして、ノイズマップ画像作成部３７は、対数変換された画素値の変動量が大きい画素を統計ノイズとして判定している。
【００４０】
ノイズ低減処理部３９は、図７に示すノイズマップ画像Ｎｍに従って、差分データＧｄを作成した際に用いられた２つのＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２のノイズ画素に対してノイズ低減処理を行う。すなわち、ノイズ低減処理部３９は、各Ｘ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２に現れたゴマ塩状の統計ノイズを低減させる。ノイズ低減処理部３９は、ノイズマップ画像Ｎｍのノイズ画素位置に対応する各Ｘ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２の画素に対してノイズ低減処理を行う。具体的なノイズ低減処理としては、例えば、メディアンフィルタが用いられる。メディアンフィルタは、例えば、統計ノイズに対応するＸ射線透過パス長データＧｃ１の画素ｊおける周囲８画素（近傍８画素）の画素値を大きさの順番に並べる。このときに中央の順番の画素値を選択して、その画素ｊの画素値とするものである。
【００４１】
なお、ノイズ低減処理として、メディアンフィルタを一例に挙げたが、これに限定されない。例えば、ガウスフィルタ、バイラテラルフィルタ、またはミーンフィルタ等の公知の方法を用いてもよい。
【００４２】
ノイズ低減処理部３９は、ノイズ低減処理されたＸ線透過パス長データとして、２つのノイズ低減データＧｅ１，Ｇｅ２を出力し、ノイズ低減データ平均部４１に送信する。ノイズ低減データ平均部４１は、ノイズ低減データＧｅ１，Ｇｅ２を平均して平均ノイズ低減データＧｆを作成する。これにより、２つのノイズ低減データＧｅ１，Ｇｅ２間の統計ノイズを低減している。なお、ノイズ低減データＧｅ１，Ｇｅ２はそれぞれ、５個の透過データＧａに基づいて取得している。そのため、ノイズ低減データ平均部４１により、それらを平均することで、平均ノイズ低減データＧｆは１０個の透過データに基づいて取得したものとなっている。
【００４３】
なお、画像処理部１７は、ノイズ低減処理以外に、例えば階調処理等の必要な画像処理を実行する。
【００４４】
次に、図８のフローチャートに沿ってＸ線撮影装置１の動作について説明する。まず、Ｘ線管３とＸ線検出器５とステージ７の位置を固定する。この固定した状態で、被検体Ｍに向けてＸ線管３からＸ線を照射する。被検体Ｍを透過したＸ線は、Ｘ線検出器５に入射し、Ｘ線検出器５は、入射したＸ線強度に応じた透過データＧａの一種であるＸ線検出信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器１５は、アナログのＸ線検出信号をディジタルのＸ線検出信号に変換し、透過データＧａとして出力する。透過データＧａは、図示しない記憶部に記憶される。また、Ｘ線管３とＸ線検出器５が固定された状態で連続して、例えば合計１０回のＸ線撮影を行い、１０個の透過データＧａを取得して記憶させておく。
【００４５】
〔ステップＳ０１〕平均透過データの作成
平均透過データ作成部３１は、取得した１０個の透過データＧａを５個の透過データＧａでグループ分けし、グループごとに５個の透過データＧａを平均して平均透過データＧｂ１，Ｇｂ２を作成する（図３（ａ）および図３（ｂ）参照）。
【００４６】
〔ステップＳ０２〕対数変換
対数変換部３３は、平均透過データＧｂ１，Ｇｂ２を上述した（１）式により対数変換してＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２を取得する（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）。
【００４７】
〔ステップＳ０３〕差分データの作成
差分データ作成部３５は、対数変換部３３で取得した２つのＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２の差分を計算して差分データＧｄを作成する（図５参照）。
【００４８】
〔ステップＳ０４〕ノイズマップ画像の作成
ノイズマップ画像作成部３７は、差分データＧｄの各画素値が予め設定された範囲Ｒの範囲外であるものをノイズとして判定してノイズマップ画像Ｎｍを作成する（図６および図７参照）。
【００４９】
〔ステップＳ０５〕ノイズ低減処理
ノイズ低減処理部３９は、図７に示すノイズマップ画像Ｎｍに従って、差分データＧｄを作成した際に用いられた２つのＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２の統計ノイズ画素に対してノイズ低減処理を行う。すなわち、２つのＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２内の全ての統計ノイズ画素に対応する画素に対してメディアンフィルタによるノイズ低減処理が行われる。なお、ノイズ低減処理部３９は、ノイズ低減処理されたＸ線透過パス長データとして、２つのノイズ低減データＧｅ１，Ｇｅ２を出力する。
【００５０】
〔ステップＳ０６〕平均ノイズ低減データの作成
ノイズ低減データ平均部４１は、２つのノイズ低減データＧｅ１，Ｇｅ２を平均して平均ノイズ低減データＧｆを作成する。
【００５１】
以上のように作成した平均ノイズ低減データＧｆは、その他必要な画像処理が行われた後、表示部２１に表示され、または記憶部２５に記憶される。
【００５２】
また、ステージ７を軸ｚ周りに少し回転させて、撮影方向を変えて平均ノイズ低減データＧｆを再度作成してもよい。そして、異なる方向から撮影された複数の平均ノイズ低減データＧｆを画像処理部１７で画像再構成して断層画像Ｓを作成してもよい。
【００５３】
本実施形態によれば、対数変換部３３は、透過データＧａを対数変換してＸ線透過パス長データを取得することで、透過データＧａに含まれる統計ノイズを増幅させた状態にする。差分データ作成部３５は、対数変換部３３で取得した２つのＸ線透過パス長データＧｃの差分を計算して差分データＧｄを作成することで、被検体像等を取り除き統計ノイズを抽出する。そして、ノイズマップ画像作成部３７は、差分データＧｄの各画素値が予め設定された範囲Ｒの範囲外であるときにノイズとして判定してノイズマップ画像Ｎｍを作成する。対数変換した画素値の変動量が大きい画素を統計ノイズとして判定している。このようにして得られたノイズマップ画像Ｎｍに従って、差分データＧｄを作成した際に用いられた２つのＸ線透過パス長データＧｃそれぞれのノイズ画素に対してノイズ低減処理を行う。これにより、予め統計ノイズの現れる位置が分かった状態からノイズ低減処理を行うことができるので、Ｘ線透過パス長データＧｃに含まれる統計ノイズの部分を狙ってノイズ低減処理ができる。このようにすることで、被検体像等の難透過領域に含まれる統計ノイズを従来よりも確実に低減することができ、断層画像の偽像を抑えることができる。
【００５４】
また、同じ方向から複数の透過データを取得するので、被検体Ｍの輪郭の形状に依存せずにノイズ低減処理を行うことができる。
【００５５】
また、Ｘ線撮影装置１は、複数の透過データＧａを予め設定された個数の透過データＧａでグループ分けし、グループごとに複数の透過データＧａを平均して１つの平均透過データＧｂを作成する平均透過データ作成部３１を備え、対数変換部３３は、平均透過データＧｂを対数変換する。グループごとに複数の透過データＧａを平均して１つの平均透過データＧｂを作成するので、さらに統計ノイズを抑えることができる。すなわち、複数の透過データＧａを用いることでＸ線の検出量を増やし、統計ノイズを滑らかにして低減させている。
【００５６】
また、Ｘ線撮影装置１は、ノイズ低減処理部３９でノイズ低減処理された２つのＸ線透過パス長データＧｃ（ノイズ低減データＧｅ）を平均して１つの平均ノイズ低減データＧｆを作成するノイズ低減データ平均部４１を備えている。これにより、２つの放射線透過パス長データ間でさらに統計ノイズを低減させることができる。
【００５７】
また、例えば、従来は、１０個の透過データを平均して、平均した透過データを対数変換してＸ線透過パス長データを作成していた。それと同じ１０個の透過データを５個と５個の２つのグループに分けて本発明のノイズ低減処理を行って、ノイズ低減処理された２つのグループを平均化する。これにより、従来、１つのＸ線透過パス長データを作成していた１０個の透過データＧａと同数の透過データＧａを用いて、本発明を適用させることができる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
次に、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と重複する説明は省略する。第１の実施形態では、撮影方向を固定し、同じ撮影方向から透過データを取得していた。この点、第２の実施形態では、撮影方向を固定せず、撮影方向を変えながら透過データを取得する。また、第２の実施形態では、図２に示すノイズ低減データ平均部４１を備えていない。
【００５９】
すなわち、第２の実施形態では、ステージ駆動機構１３によりステージ７を軸ｚ周りに回転させながらＸ線撮影を行う。図９は、Ｘ線管３およびＸ線検出器５と、ステージ７とが相対的に回転ながら撮影するときのＸ線撮影装置１の動作説明に供する平面図である。図９に示すように、時間ｔ１で撮影した後、ステージ７を少し回転させた（図示しない）時間ｔ２の撮影方向でＸ線撮影を行う。この後もＸ線管３およびＸ線検出器５と、ステージ７とを相対的に回転させながら、例えば、時間ｔ３，ｔ４，ｔ５，…，ｔ４０の順番に撮影し、４０個の撮影方向が異なる連続した透視データを取得する（時間ｔ３〜ｔ５は図示しない）。なお、本実施形態では、４０個の透過データを取得して説明しているが、実際には、被検体Ｍの周りを例えば１０００分割し、１０００個の透過データを取得する。
【００６０】
Ｘ線検出器５は、撮影方向を変えながら透過データＧａの一種であるＸ線検出信号を複数取得する。Ａ／Ｄ変換器１５によりディジタル変換されたＸ線検出信号を透過データＧａとして出力する。
【００６１】
平均透過データ作成部３１は、取得した複数の透過データＧａを撮影順番が連続する予め設定された個数の透過データＧａでグループ分けし、グループごとに複数の透過データＧａを平均して平均透過データＧｂを作成する。すなわち、平均透過データ作成部３１は、時間ｔ１〜時間ｔ１０でＸ線撮影された１０個の透過データＧａを平均して１つの平均透過データＧｂ１を作成する。また、時間ｔ１〜時間ｔ１０と撮影順番が連続する、時間ｔ１１〜時間ｔ２０でＸ線撮影された１０個の透過データＧａを平均して１つの平均透過データＧｂ２を作成する。
【００６２】
また同様に、平均透過データ作成部３１は、時間ｔ２１〜時間ｔ３０でＸ線撮影された１０個の透過データＧａを平均して１つの平均透過データＧｂ３を作成する。また、時間ｔ３１〜時間ｔ４０でＸ線撮影された１０個の透過データＧａを平均して１つの平均透過データＧｂ４を作成する。
【００６３】
４つの平均透過データＧｂ１〜Ｇｂ４は、第１の実施形態と同様にそれぞれ、上述した（１）式により対数変換してＸ線透過パス長データＧｃ１〜Ｇｃ４を取得する。差分データ作成部３５は、撮影順番が連続する２つのＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２を差分して差分データＧｄ１を作成する。また、撮影順番が連続する２つのＸ線透過パス長データＧｃ３，Ｇｃ４を差分して差分データＧｄ２を作成する。差分を計算する際には、撮影順番が連続する２つのＸ線透過パス長データであることが望ましい。仮に、２つのＸ線透過パス長データＧｃの撮影方向が大きく異なる透過データＧａを元に取得されると、差分を計算したときに被検体Ｍの像の一部が残ってしまう。これにより、ノイズマップ画像を作成する際に、その残った被検体Ｍの像の一部をノイズとして誤って判定してしまう恐れがある。なお、この影響が小さい場合は、差分する２つのＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２の撮影順番が連続しなくてもよい。
【００６４】
ノイズマップ画像作成部３７は、各差分データＧｄ１，Ｇｄ２の各画素値が予め設定された範囲Ｒの範囲外であるものを統計ノイズとして判定して、それぞれノイズマップ画像Ｎｍ１，Ｎｍ２を作成する。ノイズ低減処理部３９は、ノイズマップ画像Ｎｍ１に従って、差分データＧｄ１を作成した際に用いられた２つのＸ線透過パス長データＧｃ１，Ｇｃ２のノイズ画素に対してノイズ低減処理を行ってノイズ低減データＧｅ１を出力する。また、ノイズマップ画像Ｎｍ２に従って、差分データＧｄ２を作成した際に用いられた２つのＸ線透過パス長データＧｃ３，Ｇｃ４のノイズ画素に対してノイズ低減処理を行ってノイズ低減データＧｅ２を出力する。
【００６５】
ノイズ低減処理部３９（画像処理部１７）から出力されたノイズ低減データＧｅ１，Ｇｅ２は、記憶部２５に一旦記憶され、画像再構成部２７に送信される。画像再構成部２７は、ノイズ低減データＧｅ１，Ｇｅ２やその他の撮影方向のノイズ低減データにより、画像再構成を行って断層画像Ｓを作成する。
【００６６】
本実施形態によれば、第１の実施形態とほぼ同様の効果を有する。また、方向を変えながら複数の透過データＧａを取得するので、被検体Ｍの輪郭が比較的はっきりしない曲線で構成された被検体Ｍに適してノイズ低減処理を行うことができる。
【００６７】
＜第３の実施形態＞
次に、図面を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。なお、第１および第２の実施形態と重複する説明は省略する。本実施形態は、Ｓ／Ｎ比に応じて統計ノイズを判定するための範囲Ｒを可変にするものである。
【００６８】
すなわち、上述した第１および第２の実施形態では、ノイズマップ画像を作成する際に、差分データＧｄの各画素値が予め設定された範囲Ｒの範囲外であるものをノイズとして判定していた。すなわち、上側と下側に固定の閾値Ｒａ，Ｒｂを設けて、上側の閾値Ｒａ以上（又は、より大きい）あるいは下側の閾値Ｒｂ以下（又は、より小さい）であれば、ノイズとして判定していた。しかしながら、元となる透過データのＳ／Ｎ比等の素性によって、上側と下側の閾値Ｒａ，Ｒｂで形成される範囲Ｒを自動で設定してもよい。なお、図１０は、ノイズを判定するための範囲Ｒの大きさとＳ／Ｎ比の関係を示す図である。
【００６９】
例えば、差分データＧｄを作成するための元となった平均透過データＧｂおよび透過データＧａのいずれか１つの透過データを用いる。この透過データのＳ／Ｎ比をまず求め、図１０に示すように、上側と下側の閾値Ｒａ，Ｒｂで形成される範囲Ｒは、透過データに基づいてＳ／Ｎ比が大きいほど広く、Ｓ／Ｎ比が小さいほど狭くなるように動的に設定される。具体的には、例えば、上側と下側の閾値Ｒａ，Ｒｂで形成される範囲Ｒの固定の中心値Ｔ（図６参照）を予め設定しておき、Ｓ／Ｎ比に応じて、その中心値Ｔを基準に範囲Ｒを可変するように構成してもよい。
【００７０】
本実施形態によれば、範囲Ｒは、透過データに基づいてＳ／Ｎ比が大きいほど広く、Ｓ／Ｎ比が小さいほど狭くなるように動的に設定される。これにより、透過データＧａのＳ／Ｎ比に応じて自動的にノイズを判別するための範囲Ｒを設定することができる。また、Ｓ／Ｎ比が変動する場合に、その都度、自動設定された範囲Ｒでノイズを判別することができる。
【００７１】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００７２】
（１）上述した各実施形態では、Ｘ線管３およびＸ線検出器５を固定して、ステージ７を軸ｚ周りで回転させることにより、撮影方向を変えていた。しかしながら、ステージ７を固定して、Ｘ線管３およびＸ線検出器５を軸ｚ周りで回転させることにより、撮影方向を変えてもよい。また、ステージ７を固定して、Ｘ線管３およびＸ線検出器５を互いに逆方向に平行直線移動させることにより、撮影方向を変えてもよい。
【００７３】
（２）上述した各実施形態および変形例（１）では、Ｘ線管３およびＸ線検出器５は、図１に示すようにステージ７を挟んで左右方向に配置されていたが、ステージ７を挟んで上下方向に配置されていてもよい。
【００７４】
（３）上述した各実施形態および各変形例では、Ｘ線検出器５でＸ線を検出して透過データＧａを取得していたが、透過データＧａは、例えばγ線検出器でγ線を検出して取得するようにしてもよい。
【００７５】
（４）上述した各実施形態および各変形例では、図２に示すように、画像処理部１７は、平均透過データ作成部３１およびノイズ低減データ平均部４１を備える構成（第１の実施形態）であり、また、平均透過データ作成部３１を備える構成（第２の実施形態）であったが、これに限定されない。平均透過データ作成部３１およびノイズ低減データ平均部４１の少なくとも１つを除いた構成であってもよい。
【００７６】
（５）上述した各実施形態および各変形例では、ノイズ低減処理を画像処理部１７で行っていたが、これに限定されない。例えば、透過データＧａを一旦、記憶部２５に記憶させ、主制御部１９でノイズ低減処理を行ってもよい。また、主制御部１９に接続された図示しないパソコンによりノイズ低減処理を行ってもよい。
【００７７】
（６）上述した第１の実施形態および各変形例のＸ線撮影装置１は、ＣＴ装置のように断層画像Ｓを取得する断層撮影装置であってもよいし、ノイズ低減データＧｅまたは平均ノイズ低減データＧｆを取得する撮影装置であってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１    …  Ｘ線撮影装置
３    …  Ｘ線管
５    …  Ｘ線検出器
１７  …  画像処理部
１９  …  主制御部
２７  …  画像再構成部
３１  …  平均透過データ作成部
３３  …  対数変換部
３５  …  差分データ作成部
３７  …  ノイズマップ画像作成部
３９  …  ノイズ低減処理部
４１  …  ノイズ低減データ平均部
Ｇａ  …  透過データ
Ｇｂ  …  平均透過データ
Ｇｃ  …  Ｘ線透過パス長データ
Ｇｄ  …  差分データ
Ｇｅ  …  ノイズ低減データ
Ｇｆ  …  平均ノイズ低減データ
Ｓ    …  断層画像
Ｎｍ  …  ノイズマップ画像
Ｒ    …  範囲
【図１】
2014081203.tif 000003
【図２】
2014081203.tif 000004
【図３】
2014081203.tif 000005
【図６】
2014081203.tif 000006
【図７】
2014081203.tif 000007
【図８】
2014081203.tif 000008
【図９】
2014081203.tif 000009
【図１０】
2014081203.tif 000010
【図４】
2014081203.tif 000011
【図５】
2014081203.tif 000012