(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有する撮像素子を用いて、被写体及び散乱線除去用グリッドを透過した放射線の強度分布を画像情報として読み取る放射線画像読取装置において、前記撮像素子を用いて前記被写体を介さずにかつ前記散乱線除去用グリッドを介して放射線強度分布の情報を補正データ取得用画像データとして得るための読取手段と、前記補正データ取得用画像データから前記散乱線除去用グリッドと前記撮像素子の画素の並び方向及び回転方向のずれを検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいてローパスフィルタを作成するローパスフィルタ作成手段と、該ローパスフィルタ作成手段により作成されたローパスフィルタにより前記補正データ取得用画像データをフィルタリングして得られたローパス画像データ及び前記補正データ取得用画像データに基づいて、前記撮像素子の変換効率のばらつきに対応した画像補正のための補正係数を算出する補正係数算出手段とを有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記補正係数算出手段は、前記補正データ取得用画像データの各ピクセル値を、対応する前記ローパス画像データのピクセル値によって除算することにより、前記補正係数を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記補正データ取得用画像データの所定方向への積算画素値情報を複数の所定方向のそれぞれについて求め、前記積算画素値情報の標準偏差を最大とする前記所定方向を前記並び方向及び回転方向として算出するグリッド方向算出手段と、前記並び方向及び回転方向における前記積算画素値情報をフーリエ変換することにより前記並び方向及び回転方向の周波数を算出するグリッド周波数算出手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項４】
複数の画素を有する撮像素子を用いて、被写体及び散乱線除去用グリッドを透過した放射線の強度分布を画像情報として読み取る放射線画像読取装置において、前記撮像素子を用いて前記被写体を介さずにかつ前記散乱線除去用グリッドを介して放射線強度分布の情報を画像データとして得るための読取手段と、前記画像データから前記散乱線除去用グリッドと前記撮像素子の画素の並び方向及び回転方向のずれを検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて前記散乱線除去用グリットを変位させる散乱線除去用グリット変位手段とを有することを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体を透過した放射線の強度分布を画像化して読み取る画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放射線機影装置は、放射線源から被検査媒体である被写体に向けて放射線を出射し、放射線と被写体の相互作用によって、被写体の内部構造に応じて放射線が強度変調され、かつ散乱されて、固体撮像素子に放射像画像が形成される。このとき、散乱放射線を除去して放射線画像のコントラストを向上するために、固体操像素子の前面にグリッドを配置して撮影を行っている。
【０００３】
また、予め幾つかの撮影条件で補正撮影を行い、実際に撮影したときに最も近い条件の補正撮影像を用いて補正を行う装置が、特開平２−２３７２７７号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、固体撮像素子と被写体との問に配置したグリッドの方向性は考慮されていない。二次元ローパスフィルタを用いた方法によりグリッドを通して画像撮影を行う場合に、グリッドの方向を考慮しないと、グリッドと固体撮像素子の相対的位置関係がずれた場合に問題が生ずる。即ち、グリッドが存在するときに、二次元ローパスフィルタを用いて変換効率のばらつき分布であるゲイン補正係数データを計算すると、この中にグリッドによる出力データも含まれてしまう。
【０００５】
図９において、ゲイン補正係数データを得るために、被写体を入れずに撮影を実行して得た補正データ取得用画像に対して、センサＳの断面Ａにおけるセンサ出力Ｓｉｊとローパスフィルタ出力Ｌｉｊをグラフ化している。センサ出力Ｓｉｊをローパスフィルタ通過後の出力Ｌｉｊで除算したものを、固体撮像素子１の変換効率を示すゲイン補正係数データ（Ｃｉｊ）とすると、ゲイン補正係数Ｃｉｊにはグリッド２の影響も含まれてしまう。
【０００６】
即ち、ローパスフィルタ出力ＬｉｊはローパスフィルタによるＸ線放射量を少な目に算出するために、センサ出力Ｓｉｊのプラスのピークに対応した点Ｐは実際の点Ｐにおける固体撮像素子１の変換効率以上に見掛け上の変換効率が良くなり、センサ出力Ｓｉｊのマイナスのピークに対応した点Ｑは実際の点Ｑにおける固体撮像素子１の変換効率以上に見掛け上の変換効率が悪くなる。このように、実際の被写体撮影時においてグリッド２とセンサＳの相対位置関係がずれると、ゲイン補正係数Ｃｉｊとの対応がつかなくなり、一方、グリッド２とセンサＳの相対位置関係はゲイン補正係数データと１対１の関係であるとして計算を行っているために、このゲイン補正係数データを用いて補正した画像は、正しくゲインを補正した画像ではなくなる。
【０００７】
固体撮像素子１の画素毎にゲイン補正を行う場合は、そのためのゲイン補正係数データが撮影時に必要となるが、ゲイン補正係数データを収集する時の固体撮像素子１とグリッド２の相対位置関係と、実際に被写体を撮影するときの固体撮像素子ｌとグリッド２の相対位置関係がずれていると、正しい補正を行うことができない。
【０００８】
通常、Ｘ線技師は固体撮像素子１とグリッド２との相関関係が常に平行であることを前提としており、ゲイン補正係数データを得る前段階又はゲイン補正係数データを得る段階において、固体撮像素子１とグリッド２の相対位置関係を常に所望の方向に自動的に揃える必要がある。このとき、より汎用的に装置を利用できるようにするためには、固体撮像素子１とグリッド２の画素並び方向との相関関係を平行にするだけでなく、直角方向やその他の方向にも微調整した後に、正確なゲイン補正係数データを得ることが必要となる。
【０００９】
また、前述の特開平２−２３７２７７号公報においては、複数の撮影条件で補正のための撮影を行う必要があるので、記憶メモリが非常に多くなるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、グリッドと撮像素子との画素と並び方向と回転方向ずれの影響を抑制した撮影を行うことを可能とする画像読取装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る画像読取装置は、複数の画素を有する撮像素子を用いて、被写体及び散乱線除去用グリッドを透過した放射線の強度分布を画像情報として読み取る放射線画像読取装置において、前記撮像素子を用いて前記被写体を介さずにかつ前記散乱線除去用グリッドを介して放射線強度分布の情報を補正データ取得用画像データとして得るための読取手段と、前記補正データ取得用画像データから前記散乱線除去用グリッドと前記撮像素子の画素の並び方向及び回転方向のずれを検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいてローパスフィルタを作成するローパスフィルタ作成手段と、該ローパスフィルタ作成手段により作成されたローパスフィルタにより前記補正データ取得用画像データをフィルタリングして得られたローパス画像データ及び前記補正データ取得用画像データに基づいて、前記撮像素子の変換効率のばらつきに対応した画像補正のための補正係数を算出する補正係数算出手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
また本発明に係る画像読取装置は、複数の画素を有する撮像素子を用いて、被写体及び散乱線除去用グリッドを透過した放射線の強度分布を画像情報として読み取る放射線画像読取装置において、前記撮像素子を用いて前記被写体を介さずにかつ前記散乱線除去用グリッドを介して放射線強度分布の情報を画像データとして得るための読取手段と、前記画像データから前記散乱線除去用グリッドと前記撮像素子の画素の並び方向及び回転方向のずれを検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて前記散乱線除去用グリットを変位させる散乱線除去用グリット変位手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を図１〜図８に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施形態における画像読取装置のブロック回路の構成図である。Ｘ線発生手段１０とグリッド１１及びシンチレータ１２ａを有する固体撮像素子１２との間に、被写体Ｔが配置されるようになっており、固体撮像素子１２の出力は、Ａ／Ｄ変換器１３、ルックアップテーブル１４、加算器１５、ルックアップテーブル１６に順次に接続されている。また、クロック発生器１７の出力が制御回路１８に接続され、制御回路１８の出力は位置補正手段１９を介してグリッド１１に接続され、また、制御回路１８の出力はＡ／Ｄ変換器１３、ルックアップテーブル１４、及び補正メモリ手段２０を介して加算器１５、ルックアップテーブル１６にそれぞれ接続されている。
【００１６】
そして、ルックアップテーブル１６、制御回路１８、補正メモリ手段２０の出力はバス２１に接続され、バス２１にはＣＰＵ２２、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４、ハードディスク２５、ネットワークデバイス２６の出力がそれぞれ接続され、ネットワークデバイス２６の出力は外部装置２７に接続されている。
【００１７】
図２は位置補正手段１９の斜視図を示し、設置台３０の側面に平行移動用アクチュエータ３１を介して平行移動台３２が設けられている。平行移動台３２上には支持部材３３と回転用アクチュエータ３４が載置されており、グリッド１１は一方の側面下方で支持部材３３に設けられた支点３３ａに回転自在に支持され、他方の側面上方で回転用アクチュエータ３４に取り付けられている。アクチュエータ３１、３４には例えばソレノイドやモータ又はピエゾ素子等が用いられ、ＣＰＵ２２により制御される制御回路１８からの信号により、グリッド１１を矢印Ｂ方向に平行移動し、また矢印θ方向に回転移動するようになっている。そして、グリッド１１の背後には固体撮影素子１２が配置されている。
【００１８】
画像読取装置はゲイン補正取得用画像を収集した後に、グリッド方向算出工程において、ゲイン補正取得用画像からグリッド方向と固体撮像素子１２の画素の並び方向との回転方向のずれを算出し、位置補正手段１９によりゲイン補正取得用画像におけるグリッド方向を揃える機能を有する。ＣＰＵ２２、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４、ハードディスク２５によってシステム全体が制御され、撮影はＣＰＵ２２から与えられる命令が制御回路１８に出力されることにより行われ、制御回路１８はクロック発生器１７に同期して作動するようになっている。
【００１９】
先ず、補正データ取得用画像の撮影は通常撮影の前に行われる。補正データ取得用画像のデータを得るための撮影手順は、ＣＰＵ２２によりルックアップテーブル１４、１６に線形テーブルをロードしておき、補正メモリ手段２０に全て０の値を与える。この方法で得られるデータは、Ａ／Ｄ変換器１３から出力された補正データ取得用画像をデジタルデータとしてそのまま収集可能である。補正取得用画像のデータは、以下に述べる方法を用いてゲイン補正係数の算出に利用され、算出されたゲイン補正係数はハードディスク等の不揮発性媒体に記憶されている。
【００２０】
図３は収集された補正データ取得用画像からゲイン補正データを生成する工程を示しており、グリッド方向算出工程、ローパスフィルタマトリックス生成工程、ゲイン補正係数算出工程から構成されている。
【００２１】
図４はグリッド方向算出工程の処理を説明する図である。半径ベクトルＶｒとこの半径ベクトルＶｒに直交するベクトルＶｗからベクトルＶを求める。次式により、ベクトルＶは半径ベクトルＶｒを回転角度θの関数として変化させながら演算する。
Ｖ＝Ｖｒ＋Ｖｗ
【００２２】
ただし、Ｖｗは収集幅ベクトルであり、ベクトルＶｒとＶｗは直交している。従って、半径ベクトルＶｒが回転角度θに従い変化すると、収集幅ベクトルＶｗは直交関係を保つために、半径ベクトルＶｒの変化に合わせて従属的に変化する。
【００２３】
回転角度θを例えば０ラジアン〜１ラジアンまで、０．１ラジアン単位で増加してゆき、それぞれ増加単位毎に半径ベクトルの絶対値｜Ｖｒ｜を例えば０〜３２に１画素単位ずつ変化させ、それぞれの場合において収集幅ベクトルの絶対値｜Ｖｗ｜を例えば０〜６４に１画素単位ずつ変化させ、それに伴ってベクトルＶが示す位置を近似する画素の画素値を算出し、その画素値をＶｒ方向に積算してゆくと、｜Ｖｗ｜の大きさ６５点の積算画素情報を収集することができる。
【００２４】
図５は回転角度θ＝０ラジアン（ｒａｄ）の場合において、｜Ｖｒ｜に関する０〜３２の画素（ｉ方向）と、｜Ｖｗ｜に関する０〜６４の画素（ｊ方向）から成る平面を示す説明図である。画素の位置を特定するための位置ベクトルは前述の半径ベクトルと、収集幅ベクトルとの関係を用いて次のように示すことができる。
Ｖ（ｉ、ｊ）＝Ｖｒ（ｉ）＋Ｖｗ（ｊ）
【００２５】
ベクトルＶ（ｉ，Ｊ）が示す位置に対応する画素の画素値をＡｉｊとすると、ｊ＝１とした場合に、ｉ＝０〜３２の画素に対応した画素値Ａｉｊ（ｉ＝０〜３２）は、図３の補正用画像入力工程で収集された画像に基づいて求めることができる。同様に、全てのｊ、即ちｊ＝０〜６４までについても各画素に対応した画素値Ａｉｊ（ｉ＝０〜３２，ｉ＝０〜６４）を求めることができる。
【００２６】
グリッド方向の角度は画素値の積算を求め、その最大の標準偏差値を与える角度となる。積算はｊを一定とし、可変パラメータを１とした列の要素を考える。ｊ＝１の場合を例とすると、列方向の画素値はＡ０  、Ａ１  、Ａ２  、Ａ３  、・・・  、Ａ３２となり、その積算値はＭ（１，θ）＝Ａ０  ＋Ａ１  ＋Ａ２  ＋Ａ３  ・・・  ＋Ａ３２となる。
【００２７】
Ｊ＝１以外の場合も同様に積算値Ｍ（ｊ，θ）（ｊ＝０〜６４）を算出することができる。回転角度θを変化させ、各回転角度θにおいて積算値Ｍ（ｊ，θ）をｊが０〜６４まで６５点求め、かつこれらの標準偏差値Ｄ（θ）を求める。このＤ（θ）が最大となるラジアン値θ０  が固体撮像素子１２の画素の並び方向に対するグリッド方向のずれ角度となる。
【００２８】
また、ラジアン値θ０  のときの得られた６５点の画素情報を基にフーリエ変換することにより、グリッド１１の周波数成分を算出することができる。即ち、予めグリッド１１として可能性のある波長範囲を指定しておき、この範囲からフーリエ変換時のデータの振幅の最大となる波長Ｗ０  を求めると、固体撮像素子１２の画素を１単位としたグリッド１１の波長Ｗ０  を算出することができる。
【００２９】
図６はずれ角度のラジアン値θ０  とグリッド１ｌの波長Ｗ０  を用いて、ローパスフィルタマトリックスを生成する工程を示している。本実施例では、前工程で得られたラジアン値θ０  に対して、ベクトルＶｘ、Ｖｙを可変としてローパスフィルタマトリックスを生成する。グリッド１１の波長Ｗ０  の例えば１／１６から半分の大きさＷ０  ／１６〜Ｗ０  ／２で、ベクトルＶｘが最大絶対値となるようにベクトルＶｘを変化させて、ベクトル和（Ｖｙ＋Ｖｘ）の指すポジションに対して、マトリックス内に１を記録すると共に、ベクトルＶｙをマトリックス全てを１で埋め尽すように変化させることにより、グリッド方向に沿ったグリッド幅の１／１６から半分の領域のみを平均化するローパスフィルタマトリックスを生成することができる。このローパスフィルタマトリックスで平均化したデータはマトリックス内の１の合計量で除算する。
【００３０】
図７は前工程で得られたローパスフィルタマトリックスを、次に示すゲイン補正用係数算出式で演算しながら、補正データ取得用画像Ｓにカーネル移動する工程の説明図である。Ｓｉｊをセンサ出力、Ｌｉｊをローパス出力、Ｃｉｊを求めるゲイン補正係数とすると次式が得られる。
Ｓｉｊ／Ｌｉｊ＝Ｃｉｊ
【００３１】
本実施例においては、対数変換を利用して次のように減算によりｌｏｇ（Ｃｉｊ）を算出する。
ｌｏｇ（Ｃｉｊ）＝ｌｏｇ（Ｓｉｊ／Ｌｉｊ）＝ｌｏｇ（Ｓｉｊ）−ｌｏｇ（Ｌｉｊ）
【００３２】
図７に示すように、ゲイン補正係数Ｃｉｊはローパスフィルタ出力がグリッドの存在による出力の増減成分と同期しているので、グリッド１１の影響は現れないので、ゲイン補正係数データｌｏｇ（Ｃｉｊ）をハードディスク２５又はＲＡＭ２４に保存しておき、後段の通常撮影時に利用する。通常撮影の場合には、被写体ＴをＸ線発生手段１０と固体撮像素子１２の間に配置し、ルックアツプテーブル１４には線形から対数へ変換する線形−対数変換テーブルをロードしておき、ルックアップテーブル１６には対数から線形へ変換する対数−線形変換テーブルをロードしておく。次に、補正メモリ手段２０には本実施例で算出したｌｏｇ（Ｃｉｊ）のゲイン補正係数データを与え、次式の演算を行う。なお、Ｏｉｊはゲイン補正後の画素値、Ｉｉｊは入力画素値である。
Ｏｉｊ＝Ｉｉｊ／（Ｓｉｊ／Ｌｉｊ）
【００３３】
これらをハードウエアで実現し易いように、本実施例では対数計算によりハードウエア処理されて、各ピクセルのゲインのばらつきを次の計算式で補正したデータが出力される。
【００３４】
ｌｏｇ（Ｏｉｊ）＝ｌｏｇ（Ｉｉｊ／Ｓｉｊ／Ｌｉｊ）
＝ｌｏｇ（Ｉｉｊ）−ｌｏｇ（Ｓｉｊ／Ｌｉｊ）
＝ｌｏｇ（Ｉｉｊ）−ｌｏｇ（Ｃｉｊ）
【００３５】
グリッド１１と固体撮像素子１２との相対位置関係をより正しく調整する目的で、この結果を撮影時に利用する。本実施例においては、グリッド１１の影響を最終出力画像として打ち消すものではないので、技師又は医師にはグリッド１１の存在が画像の上で明瞭に見ることができる。このとき、グリッド１１の方向が固体操像素子１２のピクセル並び方向とずれていない方が好ましいので、本実施例ではグリッド１１と固体撮像素子１２との相対位置関係を、ユーザが設定する方向と常に同じになるように制御することにより、ユーザが希望するグリッド方向を正しく微調整することができる。
【００３６】
図８は同様な方法で、ゲイン補正時におけるグリッド１１と固体撮像素子１２との角度値θｘを算出する工程を示している。この値θｘとユーザが指定するグリッド方向θｕとの差Δを、Δ＝θｘ−θｕで算出して位置補正手段１９に与える。ＣＰＵ２２は与えられた回転角Δを、適切な変換閲数θａ＝ｆ（Δ）によって回転用アクチュエータ３４の移動により回転角に変換して、回転用アクチュエータ３４を制御する。一方、平行移動用アクチュエータ３１はグリッド１１全体を左右方向に微調整するために利用される。これによって、グリッド方向をユーザの措定する方向に正しく微調整することができる。
【００３７】
グリッド１１と固体撮像素子１２の相対位置関係の変動がないような場合でも、Ｘ線発生手段ｌ０と固体撮像素子ｌ２及びグリッド１１との相対位置関係に変動があれば同様の問題が発生するが、本実施例によってこの問題を解決することができる。Ｘ線発生手段１０と固体撮像素子１２及びグリッド１１との相対位置関係に変動があっても正しい補正を行えるので、常に固体撮像素子の画素毎のゲイン補正を行って画像を撮影することができ、画像を観察する医師や技師はモアレ画像に悩まされることがなくなり、また記憶メモリもゲイン補正用の係数データのみを記憶する容量の小さいもので済む。
【００３８】
更に、その相対位置関係は積極的に変動させてもよく、ユーザがグリッド方向を固体撮像素子の画素の並び方向に対して一定の関係で揃えることができるので、技師や医師がより精度良く揃ったグリッド方向で画像を参照することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る画像読取装置によれば、散乱線除去用グリッドと撮像素子の画像との並び方向及び回転方向のずれの影響を抑制して撮影を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のブロック回路図である。
【図２】位置補正手段の斜視図である。
【図３】ゲイン補正係数生成工程の説明図である。
【図４】グリッド方向算出工程の説明図である。
【図５】半径ベクトルの絶対値と、収集ベクトルの絶対値とに基づく位置と画素の関係の説明図である。
【図６】ローパスフィルタマトリックス算出工程の説明図である。
【図７】グリッドに影響しないゲイン補正係数生成の説明図である。
【図８】グリッド方向算出工程の説明図である。
【図９】従来例のゲイン補正係数生成工程の説明図である。
【符号の説明】
１０  Ｘ線発生手段
１１  グリット
１２  固体撮像素子
１４、１６  ルックアップテーブル
１８  制御手段
１９  位置補正手段
２０  補正メモリ手段
２２  ＣＰＵ
２３  ＲＯＭ
２４  ＲＡＭ
【図１】
0003542512.tif 000002
【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】
0003542512.tif 000009
【図９】
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