(57)【要約】【課題】動きに対する応答性とノイズ低減効果の改善を図った医用Ｘ線カメラを提供する。【解決手段】リカーシブフィルタ回路１０Ｃにおいて、第１組の演算回路２０Ａは［Ｌ×（２／Ｋ−１／Ｋ）  ＋  Ｍａ×（１−２／Ｋ  ＋  １／Ｋ）］の加算処理を実施して出力画像（Ｆａ）を生成し、第２組の演算回路３０Ａは［Ｌ×（２／Ｋ−１／Ｋ２）  ＋  Ｍａ×（１−２／Ｋ＋１／Ｋ２）］の加算処理を実施して中間画像（Ｆｂ）を生成する。【選択図】図８
2015139660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線透視像を受像するイメージインテンシファイアの出力像を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子で撮像され一定のフレームレートで入力された入力画像から量子雑音を除去するリカーシブフィルタ回路とを具備した医用Ｘ線カメラであって、
前記リカーシブフィルタ回路は、
前記入力画像に対して、設定された重み付け係数を用い、前記フレームレートに従う周期で前記リカーシブフィルタ処理を並行して行う２組の演算回路と、前記リカーシブフィルタ処理した画像をメモリ画像として１フレーム期間一時保存するフレームメモリとを備え、
前記２組の演算回路のうち、第１組の演算回路は、前記入力画像と前記メモリ画像とをもとに前記リカーシブフィルタ処理を実行して出力画像を生成し、第２組の演算回路は、前記入力画像と前記出力画像とをもとに前記リカーシブフィルタ処理を実行し、当該リカーシブフィルタ処理した画像を前記フレームメモリに一時保存することを特徴とする医用Ｘ線カメラ。
【請求項２】
前記第２組の演算回路は、前記リカーシブフィルタ処理した画像を前記出力画像に対する中間画像として出力することを特徴とする請求項１に記載の医用Ｘ線カメラ。
【請求項３】
前記出力画像と中間画像を前記フレームレートの２倍のフレームレートで交互に出力する出力回路をさらに具備したことを特徴とする請求項２に記載の医用Ｘ線カメラ。
【請求項４】
前記第２組の演算回路に入力される前記入力画像および前記出力画像をそれぞれ一定時間遅延する遅延回路を有し、
前記入力画像をＬ、前記重み付け係数をＫ、前記メモリ画像をＭａ、前記第１組の演算回路の出力をＦａ、前記第２組の演算回路の出力をＦｂ、前記遅延回路の出力画像をＭｂ、としたとき、
前記第１組の演算回路は、
［Ｆａ＝Ｌ×１／Ｋ＋Ｍａ×１−１／Ｋ）］
のリカーシブフィルタ処理を繰り返し実行し、
前記第２組の演算回路は、
［Ｆｂ＝Ｌ×１／Ｋ＋Ｍｂ×（１−１／Ｋ）］
のリカーシブフィルタ処理を繰り返し実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の医用Ｘ線カメラ。
【請求項５】
前記入力画像をＬ、前記重み付け係数をＫ、前記メモリ画像をＭａ、前記第１組の演算回路の出力をＦａ、前記第２組の演算回路の出力をＦｂ、としたとき、
前記第１組の演算回路は、
［Ｆａ＝Ｌ×１／Ｋ＋Ｍａ×１−１／Ｋ）］
のリカーシブフィルタ処理を繰り返し実行し、
前記第２組の演算回路は、
［Ｆｂ＝Ｌ×（２／Ｋ−１／Ｋ２）＋Ｍａ×（１−２／Ｋ＋１／Ｋ２）］
のリカーシブフィルタ処理を繰り返し実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の医用Ｘ線カメラ。
【請求項６】
前記遅延回路はラインバッファにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の医用Ｘ線カメラ。
【請求項７】
前記第１組の演算回路および第２組の演算回路は、それぞれ、前記入力画像に対して前記重み付け係数に従う出力画像の比率演算を行う第１の乗算器と、前記過去画像に対して前記重み付け係数に従う出力画像の比率演算を行う第２の乗算器と、前記第１の乗算器の出力画像に前記第２の乗算器の出力画像を加える加算器とを具備して構成されていることを特徴とする請求項１，４，５のいずれか１項に記載の医用Ｘ線カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線透視システムに適用して好適な医用Ｘ線カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
医用Ｘ線カメラは、Ｘ線透視システムに組み込まれて使用される。Ｘ線透視システムは、Ｘ線発生器、イメージインテンシファイア、Ｘ線カメラ、観察用モニタ等を備え、Ｘ線発生器からのＸ線照射によって得られる被検者の透視像をイメージインテンシファイアで受像し、イメージインテンシファイアで光増幅した可視像をＸ線カメラで撮像して、観察用モニタにＸ線透視像を表示出力する。
【０００３】
Ｘ線カメラには、撮像した画像から量子雑音（ランダムノイズ）を除去するためのリカーシブフィルタ（recursive filter）回路が設けられる。リカーシブフィルタ回路は、Ｘ線カメラの内蔵基板に他の回路とともに実装され若しくは追加回路として実装される。例えばカメラ本体内の回路基板に実装されたＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）内に組み込まれる。
【０００４】
リカーシブフィルタ回路は、現在の画像に、ある重み付けをした過去の画像を加算することにより量子雑音を低減させる再帰形フィルタ処理（リカーシブフィルタ処理）を行う。このリカーシブフィルタ処理を強くすると（過去の画像を加算する度合いを大きくすると）、その度合いに応じてノイズ低減効果は大きくなるが、動きの速いものは過去画像による残像の影響によりボケでしまう（動きに対する応答性が低下する）。
【０００５】
上記医用Ｘ線カメラに実装されるリカーシブフィルタ回路の構成を図１０に示し、その処理動作の一例を図１１および図１２に示す。
【０００６】
リカーシブフィルタ回路は、図１０に示すように、ＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）から一定のフレームレート（例えば３０ｆｐｓ）で入力された最新の入力画像（Ｌ）とリカーシブフィルタ処理された１フレーム前の過去画像であるメモリ画像（Ｍ）とをもとに、設定された一定の重み付け係数（Ｋ）を用いてリカーシブフィルタ処理の演算をフレーム周期毎に繰り返し実施し、リカーシブフィルタ処理した画像（Ｆ）を出力する演算部ＲＦと、演算部ＲＦで演算処理した出力画像（Ｆ）をフレーム周期に従いメモリ画像（Ｍ）として一時保存するフレームメモリＦＭとを具備して構成される。
【０００７】
演算部ＲＦは、乗算器１および乗算器２と、加算器と、乗算器制御部とを具備して構成され、重み付け係数（Ｋ）に従う比率で入力画像（Ｌ）にメモリ画像（Ｍ）を加算するリカーシブフィルタ処理を画像の更新毎に繰り返し実施する。１秒間に３０フレームの画像が更新されるフレームレート（＝３０ｆｐｓ）であれば、画像更新を伴う１／３０秒毎にリカーシブフィルタ処理を行い、１秒間に３０巡回のリカーシブフィルタ処理を実施する。
【０００８】
この画像更新に伴い繰り返し実施される演算処理では、乗算器１により［Ｌ×１／Ｋ］の乗算処理が実行され、乗算器２により［Ｍ×（１−１／Ｋ）］の乗算処理が実行され、加算器により［Ｌ×１／Ｋ  ＋  Ｍ×（１−１／Ｋ）］の加算処理が実行される。
【０００９】
この重み付け係数（Ｋ）を用いた加算処理により、入力画像を１とした画像レベルと同等のリカーシブフィルタ出力画像（Ｆ）が得られる。例えば、Ｋ＝２の場合、図１１に示すように、１／２の入力画像（Ｌ／２）と、１／２のメモリ画像（Ｍ／２）が加算された出力画像（Ｆ）が得られる。
【００１０】
このリカーシブフィルタ処理による入力画像（Ｌ）と、１フレーム前のリカーシブフィルタ処理したメモリ画像（Ｍ）との加算処理の繰り返しにより、画像中に含まれるランダムノイズが除去されていく。
【００１１】
一方、時間経過で見ると、図１１に斜線部で示すように、過去の画像が一定の期間に亘り視認できるレベルで残存し、動きのある画像の場合にはこれが残像となることから、ノイズ低減と残像の度合いの兼ね合いで重み付け係数（Ｋ）を選んで使用される。
【００１２】
この重み付け係数（Ｋ）を上記図１１に示す例より高く設定した場合の一例を図１２に示している。ここでは、重み付け係数（Ｋ）を４（Ｋ＝４）とした場合のリカーシブフィルタ処理例を示している。このように重み付け係数（Ｋ）を高く設定すると、過去の画像データの残存する時間がその分長くなり、残像が大きくなっていく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第４６１３７５８号公報
【特許文献２】特許第２７９２１３３号公報
【特許文献３】特公平６−６９４４７号公報
【特許文献４】特許第４４０７０１５号公報
【特許文献５】特開平６−１２１３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように従来のリカーシブフィルタ処理回路においては、フィルタ処理を強くするとノイズ低減効果は大きくなるが、動きに対する応答性が低下し、フィルタ処理を弱くすると動きに対する応答性は改善されるがノイズ低減効果損なわれるという問題があった。
【００１５】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、動きに対する応答性とノイズ低減効果の改善を図った医用Ｘ線カメラ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】
【００１６】
本発明の実施形態は、Ｘ線透視像を受像するイメージインテンシファイアの出力像を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子で撮像され一定のフレームレートで入力された入力画像から量子雑音を除去するリカーシブフィルタ回路とを具備した医用Ｘ線カメラであって、前記リカーシブフィルタ回路は、前記入力画像に対して、設定された重み付け係数を用い、前記フレームレートに従う周期で前記リカーシブフィルタ処理を並行して行う２組の画像処理回路と、前記リカーシブフィルタ処理した画像をメモリ画像として１フレーム期間一時保存するフレームメモリとを備え、前記２組の画像処理回路のうち、第１組の演算回路は、前記入力画像と前記メモリ画像とをもとに前記リカーシブフィルタ処理を実行して出力画像を生成し、第２組の演算回路は、前記入力画像と前記出力画像とをもとに前記リカーシブフィルタ処理を実行し、当該リカーシブフィルタ処理した画像を前記フレームメモリに一時保存することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、動きに対する応答性とノイズ低減効果の改善を図った医用Ｘ線カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る医用Ｘ線カメラを使用したＸ線透視システムの概略的な構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態に係る医用Ｘ線カメラの構成を示すブロック図。
【図３】上記実施形態に係る医用Ｘ線カメラに設けられたリカーシブフィルタ回路の第１構成例を示すブロック図。
【図４】上記第１構成例におけるリカーシブフィルタ回路の動作を説明するための２倍周波数動作時の画像推移と入力占有率を示す図。
【図５】上記第１構成例におけるリカーシブフィルタ回路の動作を説明するための、従来回路における画像推移および入力占有率（ａ）と上記第１構成例における２倍周波数動作時の画像推移および入力占有率（ｂ）とを対比して示す図。
【図６】上記実施形態に係る医用Ｘ線カメラに設けられたリカーシブフィルタ回路の第２構成例を示すブロック図。
【図７】上記第２構成例におけるリカーシブフィルタ回路の動作を説明するための、重み付け係数（Ｋ）をＫ＝４としたときの画像推移を第１構成例におけるリカーシブフィルタ処理と第２構成例におけるリカーシブフィルタ処理と対比して示す図。
【図８】上記実施形態に係る医用Ｘ線カメラに設けられたリカーシブフィルタ回路の第３構成例を示すブロック図。
【図９】本発明の実施形態に係る医用Ｘ線カメラの画像出力部の機能を拡張した回路構成を示すブロック図。
【図１０】従来の医用Ｘ線カメラに設けられたリカーシブフィルタ回路の構成を示すブロック図。
【図１１】図６に示すリカーシブフィルタ回路の動作を説明するための、重み付け係数（Ｋ）をＫ＝２としたときの画像推移と入力占有率を示す図。
【図１２】図６に示すリカーシブフィルタ回路の動作を説明するための、重み付け係数（Ｋ）をＫ＝４としたときの画像推移と入力占有率を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
本発明の実施形態に係る医用Ｘ線カメラを使用したＸ線透視システムの概略的な構成を図１に示し、上記実施形態に係る医用Ｘ線カメラの構成を図２に示し、上記実施形態に係る医用Ｘ線カメラに設けられたリカーシブフィルタ回路の構成を図３に示す。
【００２１】
本発明の実施形態に係る医用Ｘ線カメラを使用したＸ線透視システムは、図１に示すように、ステージＳに位置規制された被検者にＸ線を照射するＸ線発生器１と、Ｘ線発生器１からのＸ線照射によって得られる被検者の透視像を受像し、光増幅した可視像を画像出力部２ａから出力するイメージインテンシファイア２と、システム制御を司るＸ線制御装置３と、イメージインテンシファイア２の画像出力部２ａから出力された可視像を撮像し、Ｘ線透視像を観察用モニタ５に表示出力する医用Ｘ線カメラ４とを具備して構成される。
【００２２】
上記医用Ｘ線カメラ４は、撮像した画像が更新される都度、１フレームの入力画像に対して２画像分のリカーシブフィルタ処理を繰り返し行う２倍速リカーシブフィルタ回路１０を具備して構成されている。この実施形態では、外部から固定値として設定された一定の重み付け係数Ｋを用い、一定のフレームレート（例えば３０ｆｐｓ）に従う画像更新において、当該画像更新周期の１／２周期毎にリカーシブフィルタ回路処理を繰り返し実行する演算回路を具備する。すなわち、フレームレートの２倍の処理速度でリカーシブフィルタ処理を繰り返し行う演算回路を具備して構成される。
【００２３】
このリカーシブフィルタ回路１０を備えた医用Ｘ線カメラ４の構成を図２に示す。
【００２４】
医用Ｘ線カメラ４は、図２に示すように、イメージインテンシファイア２の画像出力部２ａから出力された可視像を撮像するカメラ部４ａと、カメラ部４ａから出力されたアナログ映像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部４ｂと、Ａ／Ｄ変換部４ｂから出力された映像データに対して、自動利得制御、ガンマ補正等の各種の映像補正処理を行う映像処理部４ｃと、映像処理部４ｃで処理された映像データにより生成されるフレーム単位の画像を入力画像（Ｌ）として、外部から固定値で与えられた重み付け係数（Ｋ）を用い、２倍速リカーシブフィルタ処理を実施するリカーシブフィルタ回路１０と、リカーシブフィルタ回路１０でリカーシブフィルタ処理された出力画像（Ｆ）からアナログモニタ用の映像信号を生成するアナログ映像出力部４ｄと、出力画像（Ｆ）からデジタルモニタ用の映像データを生成するデジタル映像出力部４ｅとを具備して構成される。
【００２５】
上記カメラ部４ａは、光学レンズａ１と、光学レンズａ１の焦点位置に設けられたＣＣＤイメージセンサａ２と、ＣＣＤイメージセンサａ２の読出しノイズ（ｋＴＣノイズ）を除去するＣＤＳ（correlated double sampling）回路ａ３とを具備して構成される。
【００２６】
図１に示すＸ線透視システムにおいて、イメージインテンシファイア２は、Ｘ線発生器１からのＸ線照射によって得られる被検者の透視像を受像し、光増幅した可視像を画像出力部２ａから出力する。医用Ｘ線カメラ４は、イメージインテンシファイア２の画像出力部２ａから出力された可視像を撮像し、Ｘ線透視像を観察用モニタＭに表示出力するための映像信号を生成する。
【００２７】
図２に示す医用Ｘ線カメラ４において、イメージインテンシファイア２の画像出力部２ａから出力された可視像はカメラ部４ａにて撮像され、Ａ／Ｄ変換部４ｂおよび映像処理部４ｃを介しフレームレート（例えば３０ｆｐｓ）に従うフレーム単位の画像としてリカーシブフィルタ回路１０に入力される。
【００２８】
リカーシブフィルタ回路１０は、外部から固定値として設定された一定の重み付け係数Ｋを用い、一定のフレームレート（３０ｆｐｓ）に従う画像更新において、１フレームの入力画像に対して２画像分のリカーシブフィルタ処理を繰り返し行う。
【００２９】
このリカーシブフィルタ回路１０による、１フレームの入力画像に対して２画像分のリカーシブフィルタ処理を繰り返し行うリカーシブフィルタ処理によりノイズ除去された観察画像の映像信号は入力画像の更新周期に同期した一定のフレームレート（３０ｆｐｓ）に戻され、当該フレームレートでアナログモニタまたはデジタルモニタに出力される。なお、フレームレートを６０ｆｐｓとした医用Ｘ線カメラにおいては、フレームレートを３０ｆｐｓに戻すことなく、そのままフレームレートに従う６０ｆｐｓでモニタ出力が可能であり、この画像出力処理については後述する。
【００３０】
ここで、上記図２に示すリカーシブフィルタ回路１０は、本発明に係る医用Ｘ線カメラの試作過程において、それぞれ回路構成を異にする、第１構成例、第２構成例、第３の構成例が順次実現された。ここでは、第１構成例のリカーシブフィルタ回路に符号１０Ａを付し、第２構成例のリカーシブフィルタ回路に符号１０Ｂを付し、第３構成例のリカーシブフィルタ回路に符号１０Ｃを付して以降の説明を行う。
【００３１】
リカーシブフィルタ回路１０Ａは、１フレームの入力画像に対して２画像分のリカーシブフィルタ処理を繰り返し行うリカーシブフィルタ処理手段として、フレームレートの２倍の処理速度で、すなわちフレームレート（３０ｆｐｓ）で規定された画像更新周波数（３０Ｈｚ）に対して、その２倍の動作周波数（６０Ｈｚ）で、リカーシブフィルタ演算を実施する（１秒間に６０巡回の巡回フィルタ演算を実施する）。
【００３２】
これに対して、リカーシブフィルタ回路１０Ｂおよびリカーシブフィルタ回路１０Ｃは、それぞれフレームレート（３０ｆｐｓ）に従う動作周波数（３０Ｈｚ）で、１フレームの入力画像に対して２画像分のリカーシブフィルタ処理を２組の演算回路が並行して実施する、並列動作によるリカーシブフィルタ処理機能を実現している。具体的には、リカーシブフィルタ回路１０Ａが１フレーム周期を画像更新フェーズと非画像更新フェーズとに分けて各フェーズ毎にリカーシブフィルタ処理を行う２倍速リカーシブフィルタ処理機能を実現しているのに対して、リカーシブフィルタ回路１０Ｂ、およびリカーシブフィルタ回路１０Ｃは、それぞれ、リカーシブフィルタ回路１０Ａが行っている画像更新フェーズのリカーシブフィルタ処理と非画像更新フェーズのリカーシブフィルタ処理とを２組の演算回路が並行して実施する、並列動作によるリカーシブフィルタ処理機能を実現している。
【００３３】
この処理形態の違いから、リカーシブフィルタ回路１０Ａを本発明の基本構成によるリカーシブフィルタ、リカーシブフィルタ回路１０Ｂを本発明の第１実施形態に係るリカーシブフィルタ、リカーシブフィルタ回路１０Ｃを本発明の第２実施形態に係るリカーシブフィルタと呼称することができる。
【００３４】
リカーシブフィルタ回路１０Ａの回路構成を図３に示し、リカーシブフィルタ回路１０Ｂの回路構成を図６に示し、リカーシブフィルタ回路１０Ｃの回路構成を図８に示している。なお、上記各図において共通の構成要素には同一符号を付している。
【００３５】
リカーシブフィルタ回路１０Ａは、図３に示すように、１フレームの入力画像に対して２画像分のリカーシブフィルタ処理を繰り返し行う演算部１１と、入力画像（Ｌ）を後続フレームの画像が入力されるまで一時保存する第１のフレームメモリ１２、および当該メモリを読み出し・書き込み制御するメモリ制御部１２Ｃと、リカーシブフィルタ処理が行われる都度、当該リカーシブフィルタ処理により重み付け処理された過去画像をメモリ画像（Ｍ）として次のリカーシブフィルタ処理が行われるまで一時保存する第２のフレームメモリ１３、および当該メモリを読み出し・書き込み制御するメモリ制御部１３Ｃと、出力画像（Ｆ）を一時保持する第３のフレームメモリ１４、および当該メモリを読み出し・書き込み制御するメモリ制御部１４Ｃとを具備して構成される。ここでは、フレームレートを３０フレーム／秒とした３０ｆｐｓの入力画像（Ｌ）を例に、画像更新処理速度（３０ｆｐｓ）と演算部１１の処理速度並びにフレームメモリ１２，１４の読み出し・書き込み処理速度との関係を併せて表記している。
【００３６】
演算部１１は、第１のフレームメモリ１２に一時保存された入力画像（Ｌ）に対して外部から固定値として与えられた重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第１の乗算器（乗算器１）１１ａと、第２のフレームメモリ１３に一時保存されたメモリ画像（Ｍ）に対して上記重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第２の乗算器（乗算器２）１１ｂと、第１の乗算器１１ａの出力画像に第２の乗算器１１ｂの出力画像を加える加算器１１ｃと、乗算器１，２を同期演算制御する乗算器制御部１１ｄとを具備して、上記フレームレート（３０ｆｐｓ）の２倍の処理速度（６０ｆｐｓ）でリカーシブフィルタ処理を実行する。すなわち、フレームレート（３０ｆｐｓ）における画像更新周波数（３０Ｈｚ）に対して、その２倍の動作周波数（６０Ｈｚ）でリカーシブフィルタ演算を実施する。
【００３７】
このリカーシブフィルタ処理の２倍速演算処理機能を実現するため、演算部１１は、１フレームの入力画像（Ｌ）に対して、フレーム周期を画像更新フェーズと、画像更新フェーズの間の非画像更新フェーズとに分けて２画像分のリカーシブフィルタ処理を繰り返し行う。この処理では、入力画像（Ｌ）を一時保持する第１のフレームメモリ１２の画像更新フェーズＦａにおいて、一定の重み付け係数（Ｋ）と第１のフレームメモリ１２に一時保存された入力画像（Ｌ）および第２のフレームメモリ１３に一時保存されたメモリ画像（Ｍ）とをもとに、上記入力画像（Ｌ）に対する第１回目（第１巡目）のリカーシブフィルタ処理を行い、画像更新フェーズの間の非画像更新フェーズＦｂにおいて、上記重み付け係数（Ｋ）と上記入力画像（Ｌ）および上記第１回目のリカーシブフィルタ処理で更新されたメモリ画像（Ｍ）とをもとに、入力画像（Ｌ）に対する第２回目（第２巡目）のリカーシブフィルタ処理を行う。
【００３８】
第１のフレームメモリ１２は、メモリ制御部１２Ｃによりフレームレートに従う３０ｆｐｓで書き込み制御され、フレームレートの２倍の６０ｆｐｓで読み出し制御される。第２のフレームメモリ１３はメモリ制御部１３Ｃにより６０ｆｐｓで書き込み・読み出し制御される。第３のフレームメモリ１４はメモリ制御部１４Ｃにより６０ｆｐｓで書き込み制御され、フレームレートに従う３０ｆｐｓで読み出し制御される。
【００３９】
上記演算部１１において、第１の乗算器１１ａは、［Ｌ×１／Ｋ］の乗算処理を実行し、第２の乗算器１１ｂは、［Ｍ×（１−１／Ｋ）］の乗算処理を実行する。加算器１１ｃは、［Ｌ×１／Ｋ  ＋  Ｍ×（１−１／Ｋ）］の加算処理を実行する。この各演算処理が１フレームの入力画像（Ｌ）に対し画像更新フェーズＦａと非画像更新フェーズＦｂとで繰り返し実行される。
【００４０】
この演算部１１の処理では、上記入力画像（Ｌ）のフレーム周期内における画像更新フェーズＦａにおいて、一定の重み付け係数（Ｋ）と第１のフレームメモリ１２に一時保存された入力画像（Ｌ）および第２のフレームメモリ１３に一時保存されたメモリ画像（Ｍ）とをもとに、第１の乗算器１１ａにより第１回目（第１巡目）の［Ｌ×１／Ｋ］の乗算処理が実行され、第２の乗算器１１ｂにより第１回目の［Ｍ×（１−１／Ｋ）］の乗算処理が実行される。この各乗算器１１ａ，１１ｂの出力画像は加算器１１ｃに入力され、第１回目の［Ｌ×１／Ｋ  ＋  Ｍ×（１−１／Ｋ）］の加算処理が実行される。続いて、上記入力画像（Ｌ）のフレーム周期内における非画像更新フェーズＦｂにおいて、第１の乗算器１１ａにより第２回目（第２巡目）の［Ｌ×１／Ｋ］の乗算処理が実行され、第２の乗算器１１ｂにより第２回目の［Ｍ×（１−１／Ｋ）］の乗算処理が実行される。この各乗算器１１ａ，１１ｂの出力画像は加算器１１ｃに入力され、第２回目の［Ｌ×１／Ｋ  ＋  Ｍ×（１−１／Ｋ）］の加算処理が実行される。このようにして、演算部１１からは、フレームレート（３０ｆｐｓ）に対してその２倍のフレームレート（６０ｆｐｓ）でリカーシブフィルタ処理後の画像が出力される。この演算部１１から出力された画像は第３のフレームメモリ１４に、６０ｆｐｓで書き込み制御され、フレームレートに従う３０ｆｐｓで読み出し制御されて図１に示すＸ線透視像観察用モニタ５に出力される。
【００４１】
上記したリカーシブフィルタ回路１０Ａにおける２倍周波数動作時の画像推移と入力占有率を図４に示し、図５に従来回路における画像推移および入力占有率（ａ）と上記実施形態における２倍周波数動作時の画像推移および入力占有率（ｂ）との対比例を示している。
【００４２】
図４は重み付け係数（Ｋ）をＫ＝４としたときの画像推移を示したもので、画像更新フェーズと非画像更新フェーズで入力画像の占有率が変化することを表している。画像更新フェーズでは２５％の占有率に対し、非更新フェーズでは４３．７５％の占有率に変化する。ノイズの低減率という意味では、この２５％と４３．７５％の中間値（（４３．７５−２５）／２＋２５＝３４．３７５（％））に概ね落ち着くことになる。
【００４３】
図５は上記実施形態のリカーシブフィルタ処理における画像の推移を示したもので、同図（ａ）に示す従来のリカージブフィルタ処理（図６に示す従来のリカーシブフィルタ回路によるリカージブフィルタ処理）では、係数を４にするなど、高くすると、残像が強く、動きに対する観察に支障が生じるが、同図（ｂ）に示す上記実施形態のリカーシブフィルタ処理を用いることで残像を低く抑えることができ、高い係数を設定可能となる。一方、ノイズ低減効果については、同一画像を２度入力することから、入力画像の占有率が係数設定そのものよりも高くなる。
【００４４】
ノイズ低減と残像の関係で比較すると、上記実施形態のリカーシブフィルタ処理では、従来のリカーシブフィルタ処理で８フレーム後、３．３％の残像があり、一方、上記実施形態のリカーシブフィルタ処理で３．３％を下回るのは６フレーム後である（１２回目の処理時）。従って従来のリカーシブフィルタ処理に対し上記実施形態のリカーシブフィルタ処理の方が残像の減少速度が速い。
【００４５】
また、上記実施形態のリカーシブフィルタ処理で８フレーム後（１６回目の処理時）の残像が３．３％となる係数は７．４相当となり、従来のリカーシブフィルタ処理における係数に換算すると５．１６相当になる。従って、上記実施形態のリカーシブフィルタ処理では、従来のリカーシブフィルタ処理に比して、より高い係数設定が可能で、ノイズ低減性も向上する
上述の通り、リカーシブフィルタはノイズ低減と残像の度合いの兼ね合いで係数が設定されることから、上記実施形態のリカーシブフィルタ処理を用いることで、従来のリカーシブフィルタ処理と比較して、ノイズ低減性、残像の度合いをともに向上させることができる。
【００４６】
上記したリカーシブフィルタ回路１０Ａは、上述したように、ノイズ低減性、残像の度合いをともに向上させることができるが、入力画像（Ｌ）の更新周期に対して、その２倍のリカーシブフィルタ処理演算を各フレームの全画素に対して実施することから、演算回路に高速処理機能が要求され、特に高画質の出力画像を扱うＸ線透視システムにおいて適応性並びに経済性の面で課題が残る。
【００４７】
そこで、この課題を克服すべくリカーシブフィルタ回路１０Ｂが実現された。
【００４８】
このリカーシブフィルタ回路１０Ｂは、図６に示すように、入力画像（Ｌ）に対して、設定された重み付け係数（Ｋ）を用い、フレームレート（例えば３０ｆｐｓ）に従う周期でリカーシブフィルタ処理を並行して行う２組の演算回路２０，３０と、演算回路３０でリカーシブフィルタ処理した画像をメモリ画像（Ｍａ）として１フレーム期間一時保存するフレームメモリ３５とを備えて構成される。この２組の演算回路２０，３０は、例えば、ともに同一のＦＰＧＡ内に組み込まれることにより実装される。
【００４９】
上記２組の演算回路２０，３０のうち、第１組の演算回路２０は、入力画像（Ｌ）とメモリ画像（Ｍａ）とをもとに、上記リカーシブフィルタ回路１０Ａにおける画像更新フェーズＦａのリカーシブフィルタ処理に相当するリカーシブフィルタ処理を実行し、当該リカーシブフィルタ処理した画像を出力画像（Ｆａ）としてモニタ側に出力する。第２組の演算回路３０は、入力画像（Ｌ）と出力画像（Ｆａ）をバッファメモリ（後述するラインバッファ）２７により遅延したメモリ画像（Ｍｂ）とをもとに、上記リカーシブフィルタ回路１０Ａにおける画像更新フェーズＦｂのリカーシブフィルタ処理に相当するリカーシブフィルタ処理を実行し、当該リカーシブフィルタ処理した画像をフレームメモリ３５にメモリ画像（Ｍａ）として一時保存する。また、第２組の演算回路３０は、上記リカーシブフィルタ処理した画像を出力画像（Ｆａ）に対する中間画像（Ｆｂ）として出力する。図６では、フレームレートを３０フレーム／秒とした３０ｆｐｓの入力画像（Ｌ）と２組の演算回路２０，３０の処理速度並びにフレームメモリ３５の読み出し・書き込み処理速度との関係を併せて表記している。
【００５０】
上記した第１組の演算回路２０は、入力画像（Ｌ）に対して外部から固定値として与えられた重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第１の乗算器（乗算器１）２１と、フレームメモリ３５に一時保存されたメモリ画像（Ｍ）に対して上記重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第２の乗算器（乗算器２）２２と、第１の乗算器２１の出力画像に第２の乗算器２２の出力画像を加える加算器２３と、乗算器１，２を同期演算制御する乗算器制御部２４とを具備して、上記フレームレート（３０ｆｐｓ）の画像更新速度に従う処理速度（３０ｆｐｓ）でリカーシブフィルタ演算処理を実行する。さらに入力画像（Ｌ）と出力画像（Ｆａ）をそれぞれＤｘ時間遅延する遅延回路（バッファ）２６，２７と、この遅延回路２６，２７を同期をとってバッファ制御するメモリ制御部２５を具備している。上記遅延時間Ｄｘは、１フレーム周期の期間内に中間画像（Ｆｂ）が出力可能な範囲内で予め設定される。ここでは１フレーム画像内の１ライン分の画像データを一時記憶するラインバッファにより上記遅延時間Ｄｘをもって入力画像（Ｌ）および出力画像（Ｆａ）を遅延する。
【００５１】
第２組の演算回路３０は、ラインバッファ２６で遅延した入力画像（Ｌ）に対して外部から固定値として与えられた重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第１の乗算器（乗算器３）３１と、ラインバッファ２７に一時保存された出力画像（Ｆａ）に対して上記重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第２の乗算器（乗算器４）３２と、第１の乗算器３１の出力画像に第２の乗算器３２の出力画像を加える加算器３３と、乗算器３，４を同期演算制御する乗算器制御部３４と、フレームメモリ３５に一時記憶されるメモリ画像（Ｍａ）を読み出し・書き込み制御するメモリ制御部３６を具備して、上記フレームレート（３０ｆｐｓ）の画像更新速度に従う処理速度（３０ｆｐｓ）でリカーシブフィルタ演算処理を実行する。なお、上記ラインバッファ２６，２７およびメモリ制御部３６はそれぞれ図示した演算回路に設ける必要はなく、第１、第２のいずれの演算回路に設けてもよい。実際の回路構成では図６に示す回路構成要素がすべてＦＰＧＡ内に集積化されて組み込まれる。
【００５２】
上記第１組の演算回路２０において、第１の乗算器２１は、［Ｌ×１／Ｋ］の乗算処理を実行し、第２の乗算器２２は、［Ｍａ×（１−１／Ｋ）］の乗算処理を実行する。加算器２３は、［Ｌ×１／Ｋ  ＋  Ｍａ×（１−１／Ｋ）］の加算処理を実行する。この各演算処理が入力画像（Ｌ）として１フレームの画像が入力される毎に実行される。
【００５３】
上記第２組の演算回路３０において、第２の乗算器３１は、［Ｌ×１／Ｋ］の乗算処理を実行し、第２の乗算器３２は、［Ｍｂ×（１−１／Ｋ）］の乗算処理を実行する。加算器２３は、［Ｌ×１／Ｋ  ＋  Ｍｂ×（１−１／Ｋ）］の加算処理を実行する。この各演算処理が入力画像（Ｌ）として１フレームの画像が入力される毎に実行される。
【００５４】
このように、第１組の演算回路２０は、入力画像（Ｌ）の１フレーム期間内に、上記リカーシブフィルタ回路１０Ａにおける画像更新フェーズＦａで行った演算処理に相当するリカーシブフィルタ演算処理を実行し、この第１組の演算回路２０による演算処理と並行して、第２組の演算回路３０は、上記リカーシブフィルタ回路１０Ａにおける非画像更新フェーズＦｂで行った演算処理に相当するリカーシブフィルタ演算処理を実行する。
【００５５】
このリカーシブフィルタ回路１０Ａの画像更新フェーズＦａと非画像更新フェーズＦｂとによる２倍速演算処理（２倍周波数動作）と、リカーシブフィルタ回路１０Ｂの並列動作によるリカーシブフィルタ処理（２回路並行動作）とを対比した状態遷移を図７に示している。図７に示すように、第２組の演算回路３０は、ラインバッファ２６，２７による一定の遅延時間Ｄｘを経て第１組の演算回路２０と並行しリカーシブフィルタ演算処理を実行する。
【００５６】
このリカーシブフィルタ回路１０Ｂの構成により、リカーシブフィルタ回路１０Ａの課題として挙げられた、適応性並びに経済性に対して有利な構成の医用Ｘ線カメラを提供できる。本発明の実施形態で最初に例示したリカーシブフィルタ回路１０Ａは、リカーシブフィルタ回路内のメモリを含めた全回路をフレームレートの画像更新周波数に対しその２倍周波数で動作させるため、動作周波数上の制約が生じ、特に、高ピクセル画像に対する処理の場合、動作速度が非常に高速になることから、製品実現性の面で価格や性能に影響を及ぼす可能性が高い。これに対してリカーシブフィルタ回路１０Ｂは、フレームレートの画像更新周波数に従う動作周波数で各回路を動作させるため、上記したリカーシブフィルタ回路１０Ａの課題をすべて解消できる。なお、回路構成要素としては２組の演算回路を必要とするが、この各演算回路はＦＰＧＡ内に一体に組み込むことが可能であり、製品実現性の面で価格や性能に影響を及ぼす可能性はきわめて低い。
【００５７】
このリカーシブフィルタ回路１０Ｂに対して、当該回路の処理性能を維持しつつ、より回路構成を簡素にした、実用性の高いリカーシブフィルタの回路構成を図８に示している。この図８に示すリカーシブフィルタ回路１０Ｃは、上記図６に示したリカーシブフィルタ回路１０Ｂに設けた２つのラインバッファ２６，２７、およびメモリ制御部２５を不要にして回路構成を簡素化している。
【００５８】
このリカーシブフィルタ回路１０Ｃは、図８に示すように、入力画像（Ｌ）に対して、設定された重み付け係数（Ｋ）を用い、フレームレート（例えば３０ｆｐｓ）に従う周期でリカーシブフィルタ処理を並行して行う２組の演算回路２０Ａ，３０Ａと、演算回路３０Ａでリカーシブフィルタ処理した画像をメモリ画像（Ｍａ）として１フレーム期間一時保存するフレームメモリ３５とを備えて構成される。
【００５９】
上記２組の演算回路２０Ａ，３０Ａのうち、第１組の演算回路２０Ａは、入力画像（Ｌ）とメモリ画像（Ｍａ）とをもとに、上記リカーシブフィルタ回路１０Ａにおける画像更新フェーズＦａのリカーシブフィルタ処理に相当するリカーシブフィルタ処理を実行し、当該リカーシブフィルタ処理した画像を出力画像（Ｆａ）として出力する。第２組の演算回路３０Ａは、入力画像（Ｌ）とメモリ画像（Ｍａ）とをもとに、上記リカーシブフィルタ回路１０Ａにおける画像更新フェーズＦａのリカーシブフィルタ処理に相当するリカーシブフィルタ処理を実行し、当該リカーシブフィルタ処理した画像をフレームメモリ３５にメモリ画像（Ｍａ）として一時保存する。また、第２組の演算回路３０は、上記リカーシブフィルタ処理した画像を出力画像（Ｆａ）に対する中間画像（Ｆｂ）として出力する。図８では、フレームレートを３０フレーム／秒とした３０ｆｐｓの入力画像（Ｌ）と２組の演算回路２０Ａ，３０Ａの処理速度並びにフレームメモリ３５の読み出し・書き込み処理速度との関係を併せて表記している。
【００６０】
第１組の演算回路２０Ａは、入力画像（Ｌ）に対して外部から固定値として与えられた重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第１の乗算器（乗算器１）２１と、フレームメモリ３５に一時保存されたメモリ画像（Ｍ）に対して上記重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第２の乗算器（乗算器２）２２と、第１の乗算器２１の出力画像に第２の乗算器２２の出力画像を加える加算器２３と、乗算器１，２を同期演算制御する乗算器制御部２４とを具備して、上記フレームレート（３０ｆｐｓ）の画像更新速度に従う処理速度（３０ｆｐｓ）でリカーシブフィルタ演算処理を実行する。
【００６１】
第２組の演算回路３０Ｂは、入力画像（Ｌ）に対して外部から固定値として与えられた重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第１の乗算器（乗算器３）３１と、メモリ画像（Ｍ）に対して上記重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第２の乗算器（乗算器４）３２と、第１の乗算器３１の出力画像に第２の乗算器３２の出力画像を加える加算器３３と、乗算器３，４を同期演算制御する乗算器制御部３４と、フレームメモリ３５に一時記憶されるメモリ画像（Ｍａ）を読み出し・書き込み制御するメモリ制御部３６を具備して、上記フレームレート（３０ｆｐｓ）の画像更新速度に従う処理速度（３０ｆｐｓ）でリカーシブフィルタ演算処理を実行する。
【００６２】
ここで、図６に示すリカーシブフィルタ回路１０Ｂにおいて、メモリ画像（Ｍｂ）は、加算器２３の出力画像（Ｆａ）を用いていることから、Ｍｂ＝Ｆａとすることができる。中間画像（Ｆｂ）を出力画像（Ｆａ）を用いて表すと、［Ｆｂ＝Ｌ×１／Ｋ＋（Ｌ×１／Ｋ＋Ｍａ×（１−１／Ｋ））×（１−１／Ｋ）］となり、ＬとＭａでまとめると、［Ｆｂ＝Ｌ×（２／Ｋ−１／Ｋ２）  ＋  Ｍａ×（１−２／Ｋ＋１／Ｋ２）］となる。このことからＦａとＦｂは、ＬとＭａとＫにて表されることから同時に処理することが可能であることがわかる。
【００６３】
このことから、第１組の演算回路２０Ａは、［Ｌ×（２／Ｋ−１／Ｋ）  ＋  Ｍａ×（１−２／Ｋ  ＋  １／Ｋ）］の加算処理を実施して出力画像（Ｆａ）を生成し、第２組の演算回路３０Ａは、［Ｌ×（２／Ｋ−１／Ｋ２）  ＋  Ｍａ×（１−２／Ｋ＋１／Ｋ２）］の加算処理を実施して中間画像（Ｆｂ）を生成することで、図６に示すリカーシブフィルタ回路１０Ｂから２つのラインバッファ２６，２７、とメモリ制御部２５を省いて回路を簡素にしたリカーシブフィルタ回路１０Ｃが提供できる。
【００６４】
また、上記リカーシブフィルタ回路１０Ｂまたはリカーシブフィルタ回路１０Ｃから得られる出力画像（Ｆａ）と中間画像（Ｆｂ）を交互に出力することで、出力画像を倍速化した（６０ｆｐｓとした）より連続性のあるＸ線透視画像を表示することが可能である。この回路構成例を図９に示している。ここでは、リカーシブフィルタ回路１０Ｂ（または１０Ｃ）の画像出力部に、出力画像（Ｆａ）を一時保存するフレームメモリ５Ａと、中間画像（Ｆｂ）を一時保存するフレームメモリ５Ｂと、この各フレームメモリ５Ａ，５Ｂに一時保存された画像を交互に出力する画像出力回路５Ｃとを備え、フレームメモリ５Ａ，５Ｂをそれぞれフレームレート（３０ｆｐｓ）で書き込み制御し、２倍のフレームレート（６０ｆｐｓ）で読み出し制御することで、画像出力回路５Ｃから出力画像（Ｆａ）と中間画像（Ｆｂ）を交互に出力することが可能である。
【００６５】
上述したように、医用Ｘ線カメラに適用されるリカーシブフィルタ回路はノイズ低減と残像の度合いの兼ね合いで係数（ｋ）が設定されることから、上記実施形態のリカーシブフィルタ処理を用いることで、従来のリカーシブフィルタ処理と比較して、ノイズ低減性、残像の度合いをともに向上させることができる。
【００６６】
また上記実施形態の応用例１として、出力画像のレートを高くすることが可能な場合、出力画像の周波数を１／３０Ｈｚから１／６０Ｈｚに変更するなど、出力の倍速化が可能な場合は本実施形態にて行った処理画像を全て出力することができ、より連続性のある画像を表現できる。よって、回路最終段の周波数を１／２とする回路が不要となる。
【００６７】
また上記実施形態の応用例２として、もともと６０ｆｐｓにて画像更新されるカメラにおいて、感度を含む諸条件からＳ／Ｎを向上させる必要がある場合、本実施形態を効果的に用いることが可能である。６０ｆｐｓで動作する医用Ｘ線カメラを３０ｆｐｓにて動作させることで、同一照度におけるセンサーの出力が約２倍になる。これを回路側で１／２の利得で出力すると、Ｓ／Ｎが向上した６０ｆｐｓ時の画像レベルと同等のコントラストで画像を出力できる（センサーの蓄積時間の変更による感度制御は既知の技術）。この向上したＳ／Ｎを効果的に出力するため、本実施形態のリカーシブフィルタを採用する。例えば６０ｆｐｓ動作で従来のリカーシブフィルタ回路を使用して係数を４としている場合、３０ｆｐｓに動作レートを変更してＳ／Ｎを向上させても、３０ｆｐｓでのリカーシブフィルタ動作では画像の更新も１／２になることから６０ｆｐｓ時と同一係数の場合は残像の発生が顕著になる。よって、残像が気にならないレベルまで係数を下げざるを得ない状況となり、その結果、従来回路によるリカーシブフィルタ処理では６０ｆｐｓ時と３０ｆｐｓ時で画質の改善に乏しいものとなる。この対応策として本実施形態のリカーシブフィルタを採用することで、残像を少なくして係数を高く設定することが可能であるため、３０ｆｐｓでリカーシブフィルタを動作させた場合よりもノイズの低減が図られる。また、本実施形態ではもともと６０ｆｐｓでの画像出力であることから、画像更新周波数を１／２にすることなくそのまま６０ｆｐｓでの映像出力が可能となる。
【００６８】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示されるフレームレートについても、３０ｆｐｓ、６０ｆｐｓに限らず、例えばフレームレートをより低くした高画質Ｘ線装置においても適用可能である。また、本発明の実施形態とは異なる装置構成において、本発明の実施形態における要部の構成要素を適宜組み合わせ用いることも可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１…Ｘ線発生器、２…イメージインテンシファイア、２ａ…画像出力部、３…Ｘ線制御装置、４…医用Ｘ線カメラ、５…Ｘ線透視像観察用モニタ、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…リカーシブフィルタ回路、１１…演算部、１２…第１のフレームメモリ、１３…第２のフレームメモリ、１４…第３のフレームメモリ、２０，２０Ａ…第１組の演算回路、３０，３０Ａ…第２組の演算回路、２６、２７…遅延回路（ラインバッファ）、３５…フレームメモリ。
【図１】
2015139660.tif 000003
【図２】
2015139660.tif 000004
【図３】
2015139660.tif 000005
【図４】
2015139660.tif 000006
【図５】
2015139660.tif 000007
【図６】
2015139660.tif 000008
【図７】
2015139660.tif 000009
【図８】
2015139660.tif 000010
【図９】
2015139660.tif 000011
【図１０】
2015139660.tif 000012
【図１１】
2015139660.tif 000013
【図１２】
2015139660.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月5日(2015.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る医用Ｘ線カメラを使用したＸ線透視システムの概略的な構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態に係る医用Ｘ線カメラの構成を示すブロック図。
【図３】上記実施形態に係る医用Ｘ線カメラに設けられたリカーシブフィルタ回路の第１構成例を示すブロック図。
【図４】上記第１構成例におけるリカーシブフィルタ回路の動作を説明するための画像更新フェーズと非画像更新フェーズの画像推移と入力占有率を示す図。
【図５】上記第１構成例におけるリカーシブフィルタ回路の動作を説明するための、従来回路における画像推移および入力占有率（ａ）と上記第１構成例における画像更新フェーズと非画像更新フェーズの画像推移および入力占有率（ｂ）とを対比して示す図。
【図６】上記実施形態に係る医用Ｘ線カメラに設けられたリカーシブフィルタ回路の第２構成例を示すブロック図。
【図７】上記第２構成例におけるリカーシブフィルタ回路の動作を説明するための、重み付け係数（Ｋ）をＫ＝４としたときの画像推移を第１構成例におけるリカーシブフィルタ処理と第２構成例におけるリカーシブフィルタ処理と対比して示す図。
【図８】上記実施形態に係る医用Ｘ線カメラに設けられたリカーシブフィルタ回路の第３構成例を示すブロック図。
【図９】本発明の実施形態に係る医用Ｘ線カメラの画像出力部の機能を拡張した回路構成を示すブロック図。
【図１０】従来の医用Ｘ線カメラに設けられたリカーシブフィルタ回路の構成を示すブロック図。
【図１１】図６に示すリカーシブフィルタ回路の動作を説明するための、重み付け係数（Ｋ）をＫ＝２としたときの画像推移と入力占有率を示す図。
【図１２】図６に示すリカーシブフィルタ回路の動作を説明するための、重み付け係数（Ｋ）をＫ＝４としたときの画像推移と入力占有率を示す図。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上記医用Ｘ線カメラ４は、撮像した画像が更新される都度、１フレームの入力画像に対して２画像分のリカーシブフィルタ処理を繰り返し行うリカーシブフィルタ回路１０を具備して構成されている。この実施形態では、外部から固定値として設定された一定の重み付け係数Ｋを用い、一定のフレームレート（例えば３０ｆｐｓ）に従う画像更新において、当該画像更新周期の１／２周期毎にリカーシブフィルタ回路処理を繰り返し実行する演算回路を具備する。すなわち、フレームレートの処理速度で２回のリカーシブフィルタ処理を繰り返し行う演算回路を具備して構成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
医用Ｘ線カメラ４は、図２に示すように、イメージインテンシファイア２の画像出力部２ａから出力された可視像を撮像するカメラ部４ａと、カメラ部４ａから出力されたアナログ映像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部４ｂと、Ａ／Ｄ変換部４ｂから出力された映像データに対して、自動利得制御、ガンマ補正等の各種の映像補正処理を行う映像処理部４ｃと、映像処理部４ｃで処理された映像データにより生成されるフレーム単位の画像を入力画像（Ｌ）として、外部から固定値で与えられた重み付け係数（Ｋ）を用い、２回のリカーシブフィルタ処理を繰り返し実施するリカーシブフィルタ回路１０と、リカーシブフィルタ回路１０でリカーシブフィルタ処理された出力画像（Ｆ）からアナログモニタ用の映像信号を生成するアナログ映像出力部４ｄと、出力画像（Ｆ）からデジタルモニタ用の映像データを生成するデジタル映像出力部４ｅとを具備して構成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
リカーシブフィルタ回路１０Ａは、１フレームの入力画像に対して２画像分のリカーシブフィルタ処理を繰り返し行うリカーシブフィルタ処理手段として、フレームレートの２倍の処理速度で、すなわちフレームレート（３０ｆｐｓ）で規定された画像更新周波数（３０Ｈｚ）に対して、その２倍の動作周波数（６０Ｈｚ）間で、２回のリカーシブフィルタ演算を実施する（１秒間に６０巡回の巡回フィルタ演算を実施する）。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
これに対して、リカーシブフィルタ回路１０Ｂおよびリカーシブフィルタ回路１０Ｃは、それぞれフレームレート（３０ｆｐｓ）に従う動作周波数（３０Ｈｚ）で、１フレームの入力画像に対して２画像分のリカーシブフィルタ処理を２組の演算回路が並行して実施する、並列動作によるリカーシブフィルタ処理機能を実現している。具体的には、リカーシブフィルタ回路１０Ａが１フレーム周期を画像更新フェーズと非画像更新フェーズとに分けて各フェーズ毎にリカーシブフィルタ処理を行うリカーシブフィルタ処理機能を実現しているのに対して、リカーシブフィルタ回路１０Ｂ、およびリカーシブフィルタ回路１０Ｃは、それぞれ、リカーシブフィルタ回路１０Ａが行っている画像更新フェーズのリカーシブフィルタ処理と非画像更新フェーズのリカーシブフィルタ処理とを２組の演算回路が並行して実施する、並列動作によるリカーシブフィルタ処理機能を実現している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
演算部１１は、第１のフレームメモリ１２に一時保存された入力画像（Ｌ）に対して外部から固定値として与えられた重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第１の乗算器（乗算器１）１１ａと、第２のフレームメモリ１３に一時保存されたメモリ画像（Ｍ）に対して上記重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第２の乗算器（乗算器２）１１ｂと、第１の乗算器１１ａの出力画像に第２の乗算器１１ｂの出力画像を加える加算器１１ｃと、乗算器１，２を同期演算制御する乗算器制御部１１ｄとを具備して、上記フレームレート（３０ｆｐｓ）の処理速度で２回のリカーシブフィルタ処理を繰り返し実行する。すなわち、フレームレート（３０ｆｐｓ）における画像更新周波数に対して、その２倍（６０ｆｐｓ）の動作周波数の間（画像更新フェーズと非画像更新フェーズ）で２回のリカーシブフィルタ演算を実施する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
このリカーシブフィルタ処理の２回の演算処理機能を実現するため、演算部１１は、１フレームの入力画像（Ｌ）に対して、フレーム周期を画像更新フェーズと、画像更新フェーズの間の非画像更新フェーズとに分けて２画像分のリカーシブフィルタ処理を繰り返し行う。この処理では、入力画像（Ｌ）を一時保持する第１のフレームメモリ１２の画像更新フェーズＦａにおいて、一定の重み付け係数（Ｋ）と第１のフレームメモリ１２に一時保存された入力画像（Ｌ）および第２のフレームメモリ１３に一時保存されたメモリ画像（Ｍ）とをもとに、上記入力画像（Ｌ）に対する第１回目（第１巡目）のリカーシブフィルタ処理を行い、画像更新フェーズの間の非画像更新フェーズＦｂにおいて、上記重み付け係数（Ｋ）と上記入力画像（Ｌ）および上記第１回目のリカーシブフィルタ処理で更新されたメモリ画像（Ｍ）とをもとに、入力画像（Ｌ）に対する第２回目（第２巡目）のリカーシブフィルタ処理を行う。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
この演算部１１の処理では、上記入力画像（Ｌ）のフレーム周期内における画像更新フェーズＦａにおいて、一定の重み付け係数（Ｋ）と第１のフレームメモリ１２に一時保存された入力画像（Ｌ）および第２のフレームメモリ１３に一時保存されたメモリ画像（Ｍ）とをもとに、第１の乗算器１１ａにより第１回目（第１巡目）の［Ｌ×１／Ｋ］の乗算処理が実行され、第２の乗算器１１ｂにより第１回目の［Ｍ×（１−１／Ｋ）］の乗算処理が実行される。この各乗算器１１ａ，１１ｂの出力画像は加算器１１ｃに入力され、第１回目の［Ｌ×１／Ｋ  ＋  Ｍ×（１−１／Ｋ）］の加算処理が実行される。続いて、上記入力画像（Ｌ）のフレーム周期内における非画像更新フェーズＦｂにおいて、第１の乗算器１１ａにより第２回目（第２巡目）の［Ｌ×１／Ｋ］の乗算処理が実行され、第２の乗算器１１ｂにより第２回目の［Ｍ×（１−１／Ｋ）］の乗算処理が実行される。この各乗算器１１ａ，１１ｂの出力画像は加算器１１ｃに入力され、第２回目の［Ｌ×１／Ｋ  ＋  Ｍ×（１−１／Ｋ）］の加算処理が実行される。このようにして、演算部１１からは、フレームレート（３０ｆｐｓ）に対してその２倍のフレームレート（６０ｆｐｓ）間で２回のリカーシブフィルタ処理後の画像が出力される。この演算部１１から出力された画像は第３のフレームメモリ１４に、６０ｆｐｓで書き込み制御され、フレームレートに従う３０ｆｐｓで読み出し制御されて図１に示すＸ線透視像観察用モニタ５に出力される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
上記したリカーシブフィルタ回路１０Ａにおける画像更新フェーズと非画像更新フェーズの画像推移と入力占有率を図４に示し、図５に従来回路における画像推移および入力占有率（ａ）と上記実施形態における画像更新フェーズと非画像更新フェーズの画像推移および入力占有率（ｂ）との対比例を示している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
上記したリカーシブフィルタ回路１０Ａは、上述したように、ノイズ低減性、残像の度合いをともに向上させることができるが、入力画像（Ｌ）の更新周期に対して、その２回のリカーシブフィルタ処理演算を各フレームの全画素に対して実施することから、演算回路に高速処理機能が要求され、特に高画質の出力画像を扱うＸ線透視システムにおいて適応性並びに経済性の面で課題が残る。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
上記２組の演算回路２０，３０のうち、第１組の演算回路２０は、入力画像（Ｌ）とメモリ画像（Ｍａ）とをもとに、上記リカーシブフィルタ回路１０Ａにおける画像更新フェーズＦａのリカーシブフィルタ処理に相当するリカーシブフィルタ処理を実行し、当該リカーシブフィルタ処理した画像を出力画像（Ｆａ）としてモニタ側に出力する。第２組の演算回路３０は、入力画像（Ｌ）と出力画像（Ｆａ）をバッファメモリ（後述するラインバッファ）２７により遅延したメモリ画像（Ｍｂ）とをもとに、上記リカーシブフィルタ回路１０Ａにおける非画像更新フェーズＦｂのリカーシブフィルタ処理に相当するリカーシブフィルタ処理を実行し、当該リカーシブフィルタ処理した画像をフレームメモリ３５にメモリ画像（Ｍａ）として一時保存する。また、第２組の演算回路３０は、上記リカーシブフィルタ処理した画像を出力画像（Ｆａ）に対する中間画像（Ｆｂ）として出力する。図６では、フレームレートを３０フレーム／秒とした３０ｆｐｓの入力画像（Ｌ）と２組の演算回路２０，３０の処理速度並びにフレームメモリ３５の読み出し・書き込み処理速度との関係を併せて表記している。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
上記した第１組の演算回路２０は、入力画像（Ｌ）に対して外部から固定値として与えられた重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第１の乗算器（乗算器１）２１と、フレームメモリ３５に一時保存されたメモリ画像（Ｍａ）に対して上記重み付け係数（Ｋ）に従う出力画像の比率演算を行う第２の乗算器（乗算器２）２２と、第１の乗算器２１の出力画像に第２の乗算器２２の出力画像を加える加算器２３と、乗算器１，２を同期演算制御する乗算器制御部２４とを具備して、上記フレームレート（３０ｆｐｓ）の画像更新速度に従う処理速度（３０ｆｐｓ）でリカーシブフィルタ演算処理を実行する。さらに入力画像（Ｌ）と出力画像（Ｆａ）をそれぞれＤｘ時間遅延する遅延回路（バッファ）２６，２７と、この遅延回路２６，２７を同期をとってバッファ制御するメモリ制御部２５を具備している。上記遅延時間Ｄｘは、１フレーム周期の期間内に中間画像（Ｆｂ）が出力可能な範囲内で予め設定される。ここでは１フレーム画像内の１ライン分の画像データを一時記憶するラインバッファ２６，２７により上記遅延時間Ｄｘをもって入力画像（Ｌ）および出力画像（Ｆａ）を遅延する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
図３のリカーシブフィルタ回路１０Ａの画像更新フェーズＦａと非画像更新フェーズＦｂとによる２回の演算処理と、図６のリカーシブフィルタ回路１０Ｂの並列動作によるリカーシブフィルタ処理（２回路並行動作）とを対比した状態遷移を図７に示している。図７に示すように、第２組の演算回路３０は、ラインバッファ２６，２７による一定の遅延時間Ｄｘを経て第１組の演算回路２０と並行しリカーシブフィルタ演算処理を実行する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線透視像を受像するイメージインテンシファイアの出力像を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子で撮像され一定のフレームレートで入力された入力画像から量子雑音を除去するリカーシブフィルタ回路とを具備した医用Ｘ線カメラであって、
前記リカーシブフィルタ回路は、
前記入力画像に対して、設定された重み付け係数を用い、前記フレームレートに従う周期で前記リカーシブフィルタ処理を並行して行う２組の演算回路と、前記リカーシブフィルタ処理した画像をメモリ画像として１フレーム期間一時保存するフレームメモリとを備え、
前記２組の演算回路のうち、
第１組の演算回路は、前記入力画像と前記メモリ画像とをもとに前記リカーシブフィルタ処理を実行して出力画像を生成し、
第２組の演算回路は、前記入力画像と前記出力画像とをもとに前記リカーシブフィルタ処理を実行し、当該リカーシブフィルタ処理した画像を前記フレームメモリに一時保存する
ことを特徴とする医用Ｘ線カメラ。
【請求項２】
前記第２組の演算回路は、前記リカーシブフィルタ処理した画像を前記出力画像に対する中間画像として出力することを特徴とする請求項１に記載の医用Ｘ線カメラ。
【請求項３】
前記出力画像と前記中間画像を前記フレームレートの２倍のフレームレートで交互に出力する出力回路をさらに具備したことを特徴とする請求項２に記載の医用Ｘ線カメラ。
【請求項４】
前記第２組の演算回路に入力される前記入力画像を一定時間遅延する第１遅延回路および前記出力画像を一定時間遅延する第２遅延回路を有し、
前記入力画像をＬ、前記重み付け係数をＫ、前記メモリ画像をＭａ、前記第１組の演算回路の出力をＦａ、前記第２組の演算回路の出力をＦｂ、前記第２遅延回路の出力画像をＭｂ、としたとき、
前記第１組の演算回路は、
［Ｆａ＝Ｌ×１／Ｋ＋Ｍａ×１−１／Ｋ）］
のリカーシブフィルタ処理を繰り返し実行し、
前記第２組の演算回路は、
［Ｆｂ＝Ｌ×１／Ｋ＋Ｍｂ×（１−１／Ｋ）］
のリカーシブフィルタ処理を繰り返し実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の医用Ｘ線カメラ。
【請求項５】
前記第１および第２遅延回路はラインバッファにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の医用Ｘ線カメラ。
【請求項６】
Ｘ線透視像を受像するイメージインテンシファイアの出力像を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子で撮像され一定のフレームレートで入力された入力画像から量子雑音を除去するリカーシブフィルタ回路とを具備した医用Ｘ線カメラであって、
前記リカーシブフィルタ回路は、
前記入力画像に対して、設定された重み付け係数を用い、前記フレームレートに従う周期で前記リカーシブフィルタ処理を並行して行う２組の演算回路と、前記リカーシブフィルタ処理した画像をメモリ画像として１フレーム期間一時保存するフレームメモリとを備え、
前記２組の演算回路のうち、
第１組の演算回路は、前記入力画像と前記メモリ画像とをもとに前記リカーシブフィルタ処理を実行して出力画像を生成し、
第２組の演算回路は、前記入力画像と前記メモリ画像とをもとに前記リカーシブフィルタ処理を実行し、当該リカーシブフィルタ処理した画像を前記フレームメモリに一時保存し、
前記入力画像をＬ、前記重み付け係数をＫ、前記メモリ画像をＭａ、前記第１組の演算回路の出力をＦａ、前記第２組の演算回路の出力をＦｂ、としたとき、
前記第１組の演算回路は、
［Ｆａ＝Ｌ×１／Ｋ＋Ｍａ×１−１／Ｋ）］
のリカーシブフィルタ処理を繰り返し実行し、
前記第２組の演算回路は、
［Ｆｂ＝Ｌ×（２／Ｋ−１／Ｋ２）＋Ｍａ×（１−２／Ｋ＋１／Ｋ２）］
のリカーシブフィルタ処理を繰り返し実行する
ことを特徴とする医用Ｘ線カメラ。
【請求項７】
前記第１組の演算回路および第２組の演算回路は、
それぞれ、前記入力画像に対して前記重み付け係数に従う出力画像の比率演算を行う第１の乗算器と、
前記メモリ画像に対して前記重み付け係数に従う出力画像の比率演算を行う第２の乗算器と、
前記第１の乗算器の出力画像に前記第２の乗算器の出力画像を加える加算器と、
を具備して構成されていることを特徴とする請求項６に記載の医用Ｘ線カメラ。