(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を被検体に照射し、前記被検体を透過した前記放射線のエネルギーに基づく画像に対して画像処理する画像処理装置であって、
被検体を透過した放射線のエネルギーに基づくデータのうち、第１エネルギーのフォトンに対応する第１データに基づいて第１画像を生成する第１生成部と、
前記第１エネルギーと異なる第２エネルギーのフォトンに対応する第２データに基づいて第２画像を生成する第２生成部と、
前記第２画像に含まれる第１ブロックの画素値のパターンと相似する第２ブロックを前記第２画像内で検出する検出部と、
前記第１画像において、前記第２画像における前記第１ブロックの位置と対応する位置の第３ブロックに含まれる画素値と、前記第２画像における前記第２ブロックの位置と対応する位置の第４ブロックに含まれる画素値とを用いて、前記第３ブロックの新たな画素値を算出し、前記新たな画素値に基づいて前記第３ブロックの画素値の補正を行う補正部と、
を備えた画像処理装置。
【請求項２】
前記第１データは、前記第１エネルギーのフォトンの第１カウント数を示すデータであり、
前記第２データは、前記第１カウント数よりも大きい前記第２エネルギーのフォトンの第２カウント数である請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
被検体が撮像されることにより得られる第１データに基づいて、前記被検体の撮像領域を含む第１画像を生成する第１生成部と、
前記被写体が撮像されることにより得られる第２データに基づいて、前記第１画像が含む撮像領域と同一の撮像領域を含む第２画像を生成する第２生成部と、
前記第２画像に含まれる第１ブロックの画素値のパターンと相似する第２ブロックを前記第２画像内で検出する検出部と、
前記第１画像において、前記第２画像における前記第１ブロックの位置と対応する位置の第３ブロックに含まれる画素値と、前記第２画像における前記第２ブロックの位置と対応する位置の第４ブロックに含まれる画素値とを用いて、前記第３ブロックの新たな画素値を算出し、前記新たな画素値に基づいて前記第３ブロックの画素値の補正を行う補正部と、
を備えた画像処理装置。
【請求項４】
前記第２生成部は、前記第１データが撮像された条件とは異なる条件で撮像された前記第２データに基づいて、前記第２画像を生成する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記第２生成部は、前記第１データを撮像したモダリティとは異なるモダリティにより撮像された前記第２データに基づいて、前記第２画像を生成する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記第１画像は、第１Ｓ／Ｎ比を有し、
前記第２画像は、前記第１Ｓ／Ｎ比よりも高い第２Ｓ／Ｎ比を有する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記第２生成部は、前記第１データが撮像された時刻と異なる時刻に撮像された前記第２データに基づいて、前記第２画像を生成する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記第１生成部は、前記第１エネルギーのフォトンに対応する前記第１データから前記第１画像として第１サイノグラムを生成し、
前記第２生成部は、前記第２エネルギーのフォトンに対応する前記第２データから前記第２画像として第２サイノグラムを生成し、
前記補正部により前記補正が行われた画像を再構成して再構成画像を生成する再構成部をさらに備えた請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記第１生成部は、前記第１エネルギーのフォトンに対応する前記第１データから前記第１画像として第１透視画像を生成し、
前記第２生成部は、前記第２エネルギーのフォトンに対応する前記第２データから前記第２画像として第２透視画像を生成する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記第２生成部は、前記第２エネルギーのフォトンに対応する前記第２データから被検体サイノグラムを生成し、前記被検体サイノグラムに基づいて、前記第２画像として再構成画像を再構成して生成し、
前記補正部は、仮の画素値で構成された第１仮再構成画像に対して前記補正を行い、
前記第１生成部は、前記第１エネルギーのフォトンに対応する前記第１データ、および前記補正部により前記補正が行われた画像の画素値に基づいて算出した更新値によって、画素値を更新した前記第１画像としての第２仮再構成画像を生成し、
前記補正部は、さらに、前記第２仮再構成画像に対して前記補正を行う請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
被検体を透過した放射線のエネルギーに基づくデータのうち、第１エネルギーのフォトンに対応するデータに基づいて第１画像を生成する第１生成部と、
前記第１エネルギーと異なる第２エネルギーのフォトンに対応するデータに基づいて第２画像を生成する第２生成部と、
前記第２画像に含まれる第１ブロックの周囲の所定領域において前記第１ブロックの大きさと等しい複数の第２ブロックを検出する検出部と、
前記第１画像において、前記第２画像における前記第１ブロックの位置と対応する位置の第３ブロックに含まれる画素値と、前記第２画像における前記第２ブロックの位置と対応する位置の第４ブロックに含まれる画素値とを用いて、前記第３ブロックの新たな画素値を算出し、前記新たな画素値に基づいて前記第３ブロックの画素値の補正を行う補正部と、
を備えた画像処理装置。
【請求項１２】
前記検出部は、前記第１ブロックの大きさよりも大きい前記第２ブロックを検出し、
前記補正部は、前記第４ブロックを前記第３ブロックの大きさに縮小して縮小ブロックを生成し、前記第３ブロックの画素値と、前記縮小ブロックの画素値との加重平均を行う請求項１または３に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記検出部は、複数の前記第１ブロックごとに、前記第１ブロックの画素値のパターンと合同な前記第２ブロックを検出し、
前記補正部は、前記第３ブロックの画素値と、前記第４ブロックの画素値との加重平均を行う請求項１または３に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記検出部は、前記第１ブロックの画素値のパターンと相似する候補となるブロックのうち、前記第１ブロックとの誤差が最小となる前記候補となるブロックを、前記第２ブロックとして検出する請求項１または３に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
前記放射線を照射する放射線管と、
前記放射線管から照射された前記放射線のエネルギーを検出する検出器と、
を備えた放射線検出装置。
【請求項１６】
被検体を透過した放射線のエネルギーに基づくデータのうち、第１エネルギーのフォトンに対応するデータに基づいて第１画像を生成する第１生成ステップと、
前記第１エネルギーと異なる第２エネルギーのフォトンに対応するデータに基づいて第２画像を生成する第２生成ステップと、
前記第２画像に含まれる第１ブロックの画素値のパターンと相似する第２ブロックを前記第２画像内で検出する検出ステップと、
前記第１画像において、前記第２画像における前記第１ブロックの位置と対応する位置の第３ブロックに含まれる画素値と、前記第２画像における前記第２ブロックの位置と対応する位置の第４ブロックに含まれる画素値とを用いて、前記第３ブロックの新たな画素値を算出し、前記新たな画素値に基づいて前記第３ブロックの画素値の補正を行う補正ステップと、
を有する画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理装置、放射線検出装置および画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンをベースとした光電子増倍器の開発が盛んになると共に、光電子増倍器を用いたＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：コンピュータ断層撮影）装置等の放射線検出装置の開発が進んでいる。Ｘ線ＣＴ装置では、被検体を透過したＸ線が検出され、Ｘ線の減弱率に対応するＣＴ値を画素値とする被検体の断面画像（再構成画像）が再構成される。ＣＴ値は、Ｘ線が透過する物質ごとに異なるため、再構成画像を生成することにより被検体内部の構造を観察できるが、Ｘ線の線量が少ないと、再構成画像に誤差を含むＣＴ値の画素が多くなりノイズとなって観察が困難となる。
【０００３】
このような、問題を解消するために、通常の再構成画像の他に、ノイズが生じにくいぼやけた再構成画像も生成し、ぼやけた再構成画像を用いて物質のエッジの方向を検出し、検出されたエッジの方向で通常の再構成画像に平滑化処理を実行することでエッジをぼかすことなくノイズを低減した画像を得るものがある。しかし、このような平均化処理は、単純平均フィルタまたは加重平均フィルタを用いるものであり、局所的な凹凸であるノイズの空間的な高周波数成分は低減することが可能であるが、低周波数成分は低減することができない。そのため、画像にムラが残存し、ＣＴ値の精度が向上しないという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１９０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ノイズの低減した再構成画像を生成する画像処理装置、放射線検出装置および画像処理方法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】
【０００６】
実施形態の画像処理装置は、第１生成部と、第２生成部と、検出部と、補正部と、を備える。第１生成部は、被検体を透過した放射線のエネルギーに基づくデータのうち、第１エネルギーのフォトンに対応する第１データに基づいて第１画像を生成する。第２生成部は、第１エネルギーと異なる第２エネルギーのフォトンに対応する第２データに基づいて第２画像を生成する。検出部は、第２画像に含まれる第１ブロックの画素値のパターンと相似する第２ブロックを第２画像内で検出する。補正部は、第１画像において、第２画像における第１ブロックの位置と対応する位置の第３ブロックに含まれる画素値と、第２画像における第２ブロックの位置と対応する位置の第４ブロックに含まれる画素値とを用いて、第３ブロックの新たな画素値を算出し、新たな画素値に基づいて第３ブロックの画素値の補正を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線検査装置の全体構成図である。
【図２】第１の実施形態の画像処理部のブロック構成図である。
【図３】サイノグラムを説明する図である。
【図４】検出器の特定のチャネルで検出されたエネルギーのスペクトルの一例である。
【図５】被検体サイノグラムの例を示す図である。
【図６】特定のエネルギーのフォトンで再構成した再構成画像の例を示す図である。
【図７】複数のエネルギーのフォトンで再構成した再構成画像の例を示す図である。
【図８】再構成画像を子ブロックで分割した状態を示す図である。
【図９】対象子ブロックの周辺に設定された親ブロックの例を示す図である。
【図１０】対象子ブロックに対して比較対象となる親ブロックの例を示す図である。
【図１１】親ブロックから縮小ブロックを作成することを説明する図である。
【図１２】作成された縮小ブロックの例を示す図である。
【図１３】子ブロックに相似する親ブロックを検出した場合の例を示す図である。
【図１４】ブロック対の例を示す図である。
【図１５】ブロック対の例を示す図である。
【図１６】ブロック対の例を示す図である。
【図１７】特定のエネルギーの再構成画像にブロック対を配置した例を示す図である。
【図１８】子ブロックおよび縮小ブロックの画素値を加重平均した後の再構成画像である。
【図１９】加重平均を繰り返し行って得られた復元画像の例を示す図である。
【図２０】第１の実施形態の画像処理部の動作を示すフローチャートである。
【図２１】第１の実施形態の変形例１の画像処理部のブロック構成図である。
【図２２】第１の実施形態の変形例２に係るＸ線透視装置の全体構成図である。
【図２３】透視画像を説明する図である。
【図２４】第１の実施形態の変形例２の画像処理部のブロック構成図である。
【図２５】第２の実施形態の画像処理部のブロック構成図である。
【図２６】逐次近似法の処理と平均化処理とを同時に行うことを説明する図である。
【図２７】第２の実施形態の画像処理部の動作を示すフローチャートである。
【図２８】再構成画像における子ブロックの例を示す図である。
【図２９】対象子ブロックの周辺に設定された親ブロックの例を示す図である。
【図３０】子ブロックと合同な親ブロックを検出した場合の例を示す図である。
【図３１】子ブロックを一画素ずつずらして処理する動作を説明する図である。
【図３２】子ブロックおよび親ブロックの中央画素値の加重平均を説明する図である。
【図３３】画像処理部のブロック構成の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る画像処理装置、放射線検出装置および画像処理方法を詳細に説明する。また、以下の図面において、同一の部分には同一の符号が付してある。ただし、図面は模式的なものであるため、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線検査装置の全体構成図である。図１を参照しながら、Ｘ線検査装置１の全体構成の概要を説明する。
【００１０】
放射線検出装置の一例であるＸ線検査装置１は、図１に示すように、放射線の一例であるＸ線を被検体４０に透過させてエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルとして検出することにより、被検体４０の投影断面４１の画像を得るスペクトラルＣＴ装置またはフォトンカウンティングＣＴ装置等である。Ｘ線検査装置１は、図１に示すように、架台装置１０と、寝台装置２０と、コンソール装置３０と、を備えている。
【００１１】
架台装置１０は、被検体４０に対してＸ線を照射して透過させ、上述のスペクトルを検出する装置である。架台装置１０は、Ｘ線管１１（放射線管の一例）と、回転フレーム１２と、検出器１３と、照射制御部１４と、架台駆動部１５と、データ収集部１６と、を備えている。
【００１２】
Ｘ線管１１は、照射制御部１４から供給される高電圧によりＸ線を発生する真空管であり、Ｘ線ビーム１１ａを被検体４０に対して照射する。Ｘ線管１１から照射されるＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルは、Ｘ線管１１の管電圧、管電流、および、線源に用いるターゲット（例えば、タングステン等が用いられる）の種類によって定まる。そして、Ｘ線管１１から照射されたＸ線は、被検体４０を透過する際に、被検体４０を構成する物質の状態に応じて各エネルギーのフォトン数が減少してスペクトルが変化する。
【００１３】
回転フレーム１２は、Ｘ線管１１と検出器１３とを被検体４０を挟んで対向するように支持するリング状の支持部材である。
【００１４】
検出器１３は、チャネル毎に、Ｘ線管１１から照射されて被検体４０を透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数を検出する検出器である。すなわち、検出器１３は、チャネル毎に、後述する図４に示すようなＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルを検出する。検出器１３は、図１に示すように、回転フレーム１２の周方向に回転しながら、ビュー毎にスペクトルを検出する。ここで、ビューとは、回転フレーム１２の周方向の１周３６０°のうち、所定角度ごとに検出器１３によりスペクトルが検出される場合の角度のことをいうものとする。すなわち、検出器１３が２°ごとにスペクトルを検出する場合、１ビュー＝２°というものとする。検出器１３は、チャネル方向（回転フレーム１２の周方向）に複数の検出素子が配列された検出素子列が、被検体４０の体軸方向（図１に示すＺ軸方向）に沿って複数列配列された２次元アレイ型検出器である。
【００１５】
照射制御部１４は、高電圧を発生して、発生した高電圧をＸ線管１１に供給する装置である。
【００１６】
架台駆動部１５は、回転フレーム１２を回転駆動させることで、被検体４０を中心とした円軌道上でＸ線管１１および検出器１３を回転駆動させる処理部である。
【００１７】
データ収集部１６は、検出器１３によりチャネル毎に検出されたエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを収集する装置である。そして、データ収集部１６は、収集したスペクトルのデータそれぞれに対して増幅処理またはＡ／Ｄ変換処理等を行なって、コンソール装置３０に出力する。
【００１８】
寝台装置２０は、被検体４０を載せる装置であり、図１に示すように、寝台駆動装置２１と、天板２２とを、備えている。
【００１９】
天板２２は、被検体４０が載置されるベッド等の寝台である。寝台駆動装置２１は、天板２２に載置される被検体４０の体軸方向（Ｚ軸方向）へ移動させることによって、被検体４０を回転フレーム１２内に移動させる装置である。
【００２０】
コンソール装置３０は、操作者によるＸ線検査装置１の操作を受け付け、架台装置１０によって収集されたデータから断面画像を再構成する装置である。コンソール装置３０は、図１に示すように、入力装置３１と、表示装置３２と、スキャン制御部３３と、画像処理部３４と、画像記憶部３５と、システム制御部３６と、を備えている。
【００２１】
入力装置３１は、Ｘ線検査装置１を操作する操作者が各種指示を操作入力するための装置であり、操作入力された各種コマンドをシステム制御部３６に送信する。入力装置３１は、例えば、マウス、キーボード、ボタン、トラックボール、またはジョイスティック等により実現される。
【００２２】
表示装置３２は、入力装置３１を介して操作者から操作指示を受け付けるためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を表示したり、後述する画像記憶部３５が記憶する再構成画像を表示したりする装置である。表示装置３２は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）ディスプレイ、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）、または有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等により実現される。
【００２３】
スキャン制御部３３は、照射制御部１４、架台駆動部１５、データ収集部１６、および寝台駆動装置２１の動作を制御する処理部である。具体的には、スキャン制御部３３は、回転フレーム１２を回転させながら、Ｘ線管１１からＸ線を連続的または間欠的に照射させることで、Ｘ線スキャンを実行させる。例えば、スキャン制御部３３は、天板２２を移動させながら回転フレーム１２を連続回転させて撮影を行なうヘリカルスキャン、または、被検体４０の周りを回転フレーム１２が１回転して撮影を行い、続いて被検体４０が載置された天板２２を少しずらして再び回転フレーム１２が１回転して撮影を行うノンヘリカルスキャンを実行させる。
【００２４】
画像処理部３４は、データ収集部１６により収取されたスペクトルのデータに基づいて、サイノグラムを生成し、サイノグラムから被検体４０の断層画像を再構成する処理部である。画像処理部３４のブロック構成および動作の詳細については、後述する。
【００２５】
画像記憶部３５は、画像処理部３４による再構成処理により生成された断層画像（復元画像）を記憶する。画像記憶部３５は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、または光ディスク等の記憶媒体によって実現される。
【００２６】
システム制御部３６は、架台装置１０、寝台装置２０およびコンソール装置３０の動作を制御することによって、Ｘ線検査装置１の全体の制御を行う。具体的には、システム制御部３６は、スキャン制御部３３を制御することにより、架台装置１０および寝台装置２０による被検体４０のスペクトルのデータの収集動作を制御する。また、システム制御部３６は、画像処理部３４を制御することにより、断層画像の再構成処理を制御する。また、システム制御部３６は、画像記憶部３５から断層画像を読み出して、表示装置３２に断層画像を表示させる。
【００２７】
図２は、第１の実施形態の画像処理部のブロック構成図である。図３は、サイノグラムを説明する図である。図４は、検出器の特定のチャネルで検出されたエネルギーのスペクトルの一例である。図５は、被検体サイノグラムの例を示す図である。図６は、特定のエネルギーのフォトンで再構成した再構成画像の例を示す図である。図７は、複数または全てのエネルギーのフォトンで再構成した再構成画像の例を示す図である。図２〜７を参照しながら、第１の実施形態の画像処理部３４の構成、および動作の概要について説明する。
【００２８】
図２に示すように、画像処理部３４は、第１再構成部３４１（第１生成部）と、第２再構成部３４２（第２生成部）と、ブロック対検出部３４３（検出部）と、画像平均化部３４４（補正部）と、を備えている。
【００２９】
第１再構成部３４１は、Ｘ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルから後述する被検体サイノグラムを生成し、被検体サイノグラムに基づいて後述する減弱率サイノグラム（第１サイノグラム）を生成し、減弱率サイノグラムを再構成して再構成画像を生成する処理部である。ここで、サイノグラムとは、図３に示すサイノグラム１００１のように、Ｘ線管１１のビュー毎、検出器１３のチャネル毎の測定値を画素値として並べた画像をいう。このうち、Ｘ線管１１から照射されたＸ線が被検体４０を透過して検出器１３により検出されたスペクトルから生成されたサイノグラムを被検体サイノグラムというものとする。そして、被検体４０を配置せずに、Ｘ線が空気だけを通過して検出器１３により検出されたスペクトルから生成されたサイノグラムを空気サイノグラムというものとする。被検体サイノグラムおよび空気サイノグラムの画素値は、検出器１３により測定値として検出されたフォトン数である。また、検出器１３は、ビュー毎、かつ、チャネル毎にエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルを検出するので、Ｘ線検査装置１は、Ｘ線管１１の１周分のＸ線スキャンにより、図５に示すような、エネルギーごとの被検体サイノグラム１０１１を得ることができる。図５に示す例では、スペクトルを４つのエネルギー帯に分割して、エネルギー帯ごと（以下、単に「エネルギーごと」という）に４つの被検体サイノグラム１０１１ａ〜１０１１ｄが得られる場合を示している。なお、図５では、４つのエネルギー帯に分割する例を示したが、この分割数に限定されるものではない。
【００３０】
第１再構成部３４１は、検出器１３によりチャネル毎に検出され、データ収集部１６により収集された被検体４０を透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトル（図４参照）のデータを入力する。第１再構成部３４１は、入力したスペクトルから、所望する（注目する）特定のエネルギー（第１エネルギー）の被検体サイノグラムを生成し、生成した被検体サイノグラムに基づいて減弱率サイノグラムを生成する。なお、「特定のエネルギー」とは、特定の１つの値を有するエネルギーであることに限定する趣旨ではなく、上述のように、特定のエネルギー帯を含む概念であるとし、以下、同様とする。
【００３１】
具体的には、第１再構成部３４１は、被検体サイノグラムにおいてビュー毎、かつ、チャネル毎に減弱率を算出し、この減弱率を画素値とする減弱率サイノグラムを生成する。減弱率の算出方法としては、Ｘ線管１１から照射されるＸ線のフォトン数が既知である場合、ビュー毎、かつ、チャネル毎に、減弱率＝（Ｘ線管１１からそのチャネルおよびそのビューにおいて照射されたフォトン数）／（被検体４０を透過して検出器１３によりそのチャネルおよびそのビューで検出されたフォトン数）として、減弱率を算出する。一方、Ｘ線管１１から照射されるＸ線のフォトン数が未知である場合、第１再構成部３４１は、予め、被検体４０を配置せずに検出器１３により検出されたスペクトルを入力し、そのスペクトルから空気サイノグラムを生成しておく。そして、ビュー毎、かつ、チャネル毎に、減弱率＝（空気サイノグラムのフォトン数（画素値））／（被検体サイノグラムのフォトン数（画素値））として、減弱率を算出する。
【００３２】
そして、第１再構成部３４１は、周知の技術である逆投影法または逐次近似法により、生成した減弱率サイノグラムを再構成して、図６に示すように、線減弱係数を画素値とする再構成画像１１０１（第１画像）を生成する。第１再構成部３４１は、生成した再構成画像１１０１を画像平均化部３４４に送る。線減弱係数は、Ｘ線を透過させる物質の種類および濃度によって異なるため、その分布を再構成画像で可視化することにより、被検体４０内部の構造を認識することができる。また、線減弱係数は、Ｘ線のフォトンのエネルギーによっても異なるので、ある物質を特に観察したい場合には、他の物質との線減弱係数の差が大きくなるエネルギーのスペクトルを用いることにより、物質同士のコントラストが向上し、視認性が高い再構成画像を得ることができる。
【００３３】
また、逆投影法では、まず、あるビューにおいて検出器１３で検出された測定値を再構成すべき画像全体に書き込み、これをすべてのビューにおいて行う。この場合、被検体４０が存在しないところにも値が残るため、ぼやけた画像が得られるが、エッジを強調してアーチファクトを低減するフィルタによるフィルタ処理によって、エッジを強調してぼやけを相殺することにより鮮明な再構成画像を得る。フィルタ処理の方法は、フーリエ変換して周波数領域上で実行する方法、または、実空間においてコンボリューション（たたみ込み演算）により行う方法のいずれでもよい。このように、フィルタを用いて再構成画像を補正する方法を、特に、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法）と呼ぶ。
【００３４】
また、逐次近似法では、疑似的に仮の画像を予め用意し、各ビューにおいてＸ線を被写体に照射した場合の減弱率を算出する。そして、仮の画像で算出した減弱率が、実際に検出器１３において検出された測定値（減弱率）より小さい場合、仮の画像の画素値を増加させていく。逆に、仮の画像で算出した減弱率が、実際に検出器１３において検出された測定値より大きい場合、仮の画像の画素値を減少させていく。この動作を繰り返すことによって、仮の画像で算出される減弱率が、実際に検出器１３で検出された測定値（減弱率）と等しくなるように変更して再構成画像を得る。逐次近似法には、ＯＳ−ＥＭ（Ｏｒｄｅｒｄ  Ｓｕｂｓｅｔ  Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法、およびＭＬ−ＥＭ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法等の種々の方法がある。
【００３５】
以上のように、第１再構成部３４１は、Ｘ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルから所望する特定のエネルギーの被検体サイノグラムを生成するが、この被検体サイノグラムを構成する画素値であるフォトン数は少ない。したがって、量子ゆらぎ、または検出誤差の影響が大きくなり、図６に示すように、生成される再構成画像１１０１の画素値である線減弱係数は、誤差を含むため、ばらつきが大きくなり精度が低下した値となる。
【００３６】
第２再構成部３４２は、Ｘ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーのフォトン数を、ビュー毎、かつ、チャネル毎に加算した被検体サイノグラム（第２サイノグラム）を生成し、図７に示すように、この被検体サイノグラムを再構成して再構成画像１２０１を生成する処理部である。
【００３７】
第２再構成部３４２は、まず、検出器１３によりチャネル毎に検出され、データ収集部１６により収集された被検体４０を透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトル（図４参照）のデータを入力する。第２再構成部３４２は、入力したスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギー（第２エネルギー）の被検体サイノグラム（第２データ）を生成する。第２再構成部３４２は、上述の逆投影法または逐次近似法により、被検体サイノグラムに対して再構成して、再構成画像１２０１（第２画像）を生成する。第２再構成部３４２は、生成した再構成画像１２０１をブロック対検出部３４３に送る。第２再構成部３４２により生成される被検体サイノグラムの画素値は、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーのフォトン数が加算された値である。したがって、被検体サイノグラムから再構成された再構成画像１２０１の画素値は、第１再構成部３４１により生成される再構成画像１１０１と比較してばらつきが小さいが、特定のエネルギーにおける線減弱係数とは異なる値となる。
【００３８】
ブロック対検出部３４３は、第２再構成部３４２から受け取った再構成画像１２０１を子ブロックに分割して、それぞれの子ブロックの画素値のパターンが相似（以下、「画素値のパターンが相似」を単に、「相似」ともいう）な親ブロックを検出する処理部である。そして、ブロック対検出部３４３は、子ブロックとその子ブロックと相似な親ブロックとの対（以下、ブロック対という）の位置情報を画像平均化部３４４に送る。ブロック対検出部３４３の動作の詳細は、後述する。なお、後述のブロック対検出部３４３の動作でも説明するが、「相似」とは、２つのブロックの画素値のパターンが完全に相似する場合のみならず、所定の誤差を含み得る概念であるものとする。
【００３９】
画像平均化部３４４は、第１再構成部３４１から受け取った再構成画像１１０１において、ブロック対検出部３４３から受け取ったブロック対の位置情報が示す位置にブロック対を配置し、ブロック対のうち、子ブロックの画素値と、親ブロックを縮小した縮小ブロックの画素値とを加重平均した値で画素値を置換する処理部である。画像平均化部３４４の動作の詳細は、後述する。
【００４０】
なお、画像処理部３４における第１再構成部３４１、第２再構成部３４２、ブロック対検出部３４３、および画像平均化部３４４は、それぞれ、ソフトウェアであるプログラムで実現されてもよく、またはハードウェア回路によって実現されてもよい。また、図２に示す画像処理部３４における第１再構成部３４１、第２再構成部３４２、ブロック対検出部３４３、および画像平均化部３４４は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。
【００４１】
また、本実施形態のコンソール装置３０は、通常のコンピュータを利用した構成となっている。すなわち、コンソール装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の制御装置（図１のスキャン制御部３３およびシステム制御部３６等）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）またはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）またはＣＤドライブ等の外部記憶装置（図１の画像記憶部３５等）と、キーボードまたはマウス等の入力装置（図１の入力装置３１）と、ディスプレイ等の表示装置（図１の表示装置３２）とを備えている。ここで、上述のように、画像処理部３４における第１再構成部３４１、第２再構成部３４２、ブロック対検出部３４３、および画像平均化部３４４のうち少なくともいずれかがプログラムで実現される場合、コンソール装置３０で実行されるそのプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲまたはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。また、コンソール装置３０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、コンソール装置３０で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、上述のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。本実施形態のコンソール装置３０で実行されるプログラムは、上述した画像処理部３４における第１再構成部３４１、第２再構成部３４２、ブロック対検出部３４３、および画像平均化部３４４のうち少なくともいずれかを含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵが上述の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、上述の各部が主記憶装置上にロードされて生成されるようになっている。上述の内容は、後述する変形例およびその他の実施形態についても同様である。
【００４２】
図８は、再構成画像を子ブロックで分割した状態を示す図である。図９は、対象子ブロックの周辺に設定された親ブロックの例を示す図である。図１０は、対象子ブロックに対して比較対象となる親ブロックの例を示す図である。図１１は、親ブロックから縮小ブロックを作成することを説明する図である。図１２は、作成された縮小ブロックの例を示す図である。図１３は、子ブロックに相似する親ブロックを検出した場合の例を示す図である。図１４〜１６は、ブロック対の例を示す図である。図８〜１６を参照しながら、第１の実施形態の画像処理部３４のブロック対検出部３４３の動作について説明する。
【００４３】
上述のように、図７に示す第２再構成部３４２により生成された再構成画像１２０１は、画素値のばらつきの小さい画像であり、図７においては、画素値の異なる物質ごとに楕円で示している。ブロック対検出部３４３は、図７に示す再構成画像１２０１を、図８に示すように、格子状に区分した領域（以下、子ブロックという）（第１ブロック）に分割する。図８においては、再構成画像１２０１が、格子状に区分された子ブロック１２０１ａに分割された例を示している。
【００４４】
次に、ブロック対検出部３４３は、分割した子ブロック１２０１ａのうち、処理の対象となる子ブロックである対象子ブロック１２１１毎に、子ブロックよりも大きいブロックである親ブロック１２１２であって、画素値のパターンが相似となる親ブロック１２１２（第２ブロック）を探索する。ここで、ブロック対検出部３４３は、図９に示すように、対象子ブロック１２１１の周辺の所定領域に複数の親ブロック１２１２を設定し、その複数の親ブロック１２１２の中から、対象子ブロック１２１１と画素値のパターンが相似となる親ブロック１２１２を探索する。あるいは、ブロック対検出部３４３は、対象子ブロック１２１１の周辺の所定領域において、上述のような大きさの親ブロック１２１２を一画素ずつずらしながら、対象子ブロック１２１１と画素値のパターンが相似となる親ブロック１２１２を探索する。
【００４５】
次に、ブロック対検出部３４３による、対象子ブロック１２１１と画素値のパターンが相似となる親ブロック１２１２の探索方法を詳述する。図１０に示すように、再構成画像１２０１は、画素１２０１ｂによって構成されているものとし、対象子ブロック１２１１は、例えば、２×２の画素（画素Ａ１〜Ａ４）で構成されているものとする。また、図１０に示すように、例えば、対象子ブロック１２１１と画素値のパターンが相似となる親ブロックの候補となる親ブロック１２１２が、４×４の画素で構成されているものとする。そして、ブロック対検出部３４３は、図１０に示す親ブロック１２１２に対して、図１１に示す親ブロック１２１２の画素１２１２ａの画素値を用いて、図１１の黒丸で示す位置１２１２ｂで周囲の４画素の画素値を平均するバイリニア法、または、最近傍法もしくは三次畳み込み内挿法等の方法によって縮小処理をする。ブロック対検出部３４３は、上述の縮小処理によって、図１２に示すように、画素Ｂ１〜Ｂ４で構成される、対象子ブロック１２１１と同じ大きさの縮小ブロック１２１３を生成する。
【００４６】
次に、ブロック対検出部３４３は、対象子ブロック１２１１の画素Ａ１〜Ａ４のそれぞれの画素値ａ１ａ〜ａ４ａと、縮小ブロック１２１３の画素Ｂ１〜Ｂ４のそれぞれの画素値ｂ１ａ〜ｂ４ａとを用いて、例えば、下記の式（１）に示す絶対値誤差を算出する。
【００４７】
（絶対値誤差）＝｜ａ１ａ−ｂ１ａ｜＋｜ａ２ａ−ｂ２ａ｜＋｜ａ３ａ−ｂ３ａ｜＋｜ａ４ａ−ｂ４ａ｜                                                  ・・・式（１）
【００４８】
ブロック対検出部３４３は、複数の親ブロック１２１２のうち、算出した絶対値誤差が最も小さい縮小ブロック１２１３に係る親ブロック１２１２が、対象子ブロック１２１１と相似であるものと判定し、その親ブロック１２１２を図１３に示す検出親ブロック１２１４として検出する。このように、ブロック対検出部３４３は、再構成画像１２０１を構成する子ブロック１２０１ａについてそれぞれ、画素値のパターンが相似となる親ブロックを探索し、その親ブロックを検出親ブロックとして検出する。また、ブロック対検出部３４３は、算出した絶対値誤差が最も小さい縮小ブロック１２１３に係る親ブロック１２１２について、絶対値誤差が所定の閾値以下とならない場合、その対象子ブロック１２１１には相似となる親ブロック１２１２は存在しないと判定し、その後の処理を実行しないようにする。これによって、無駄な処理を回避することができる。
【００４９】
なお、ブロック対検出部３４３は、対象子ブロック１２１１と縮小ブロック１２１３との絶対値誤差を算出するものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、ブロック対検出部３４３は、対象子ブロック１２１１の画素値ａ１ａ〜ａ４ａと、縮小ブロック１２１３の画素値ｂ１ａ〜ｂ４ａとを用いて、下記の式（２）に示す二乗誤差を算出するものとしてもよい。そして、ブロック対検出部３４３は、複数の親ブロック１２１２のうち、算出した二乗誤差が最も小さい縮小ブロック１２１３に係る親ブロック１２１２を、対象子ブロック１２１１と相似であるものと判定し、その親ブロック１２１２を検出親ブロック１２１４として検出するものとすればよい。
【００５０】
（二乗誤差）＝（ａ１ａ−ｂ１ａ）２＋（ａ２ａ−ｂ２ａ）２＋（ａ３ａ−ｂ３ａ）２＋（ａ４ａ−ｂ４ａ）２                                            ・・・式（２）
【００５１】
また、図１０に示すように、対象子ブロック１２１１を２×２の画素で構成されるものとし、親ブロック１２１２を４×４の画素で構成されるものとしたが、これは例示であり、対象子ブロック１２１１および親ブロック１２１２が異なる大きさであってもよい。
【００５２】
また、上述において、ブロック対検出部３４３は、親ブロック１２１２を縮小処理し、縮小ブロック１２１３を生成するものとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、ブロック対検出部３４３は、親ブロック１２１２と同じ大きさとなるように対象子ブロック１２１１を拡大し、拡大されたブロックと、親ブロック１２１２との誤差（例えば、絶対値誤差または二乗誤差等）を用いて、対象子ブロック１２１１と、親ブロック１２１２とが相似であるか否かを判定するものとしてもよい。
【００５３】
また、上述のように、ブロック対検出部３４３が、対象子ブロック１２１１と親ブロック１２１２とが相似であるか否かを判定するために、絶対値誤差および二乗誤差について説明したが、誤差としてこれらに限定されるものではなく、例えば、誤差として平均絶対値誤差または平均二乗誤差等のその他の値を用いてもよい。
【００５４】
対象子ブロック１２１１と、ブロック対検出部３４３がその対象子ブロック１２１１と相似であると判定した検出親ブロック１２１４との対（以下、ブロック対という）を図１３に示す。なお、図１３に示す再構成画像１２０１は、図６に示す再構成画像１１０１との比較のため、簡易的に画素のばらつきがない画像として図示されているが、実際には、フォトン数が多くても多少の画素値のばらつきはあり、物質間のコントラストが小さかったり大きかったりする場合もある。このような場合においても上述の方法によれば、物質の本来の図柄（画素値のパターン）が相似になるような親ブロック（検出親ブロック）を検出することができる。
【００５５】
ここで、図１４〜１６に、ブロック対の例を示す。図１４に示すブロック対（対象子ブロック１２１１ａおよび検出親ブロック１２１４ａ）のように、物質Ａと物質Ｂとの境界が直線となっている場合、その境界を含む子ブロックに対して完全に相似な親ブロックを検出することができる。また、図１５に示すブロック対（対象子ブロック１２１１ｂおよび検出親ブロック１２１４ｂ）のように、物質Ａと物質Ｂとの境界がコーナー形状となっている場合、そのコーナー形状を含む子ブロックに対して完全に相似な親ブロックを検出することができる。また、図１６に示すブロック対（対象子ブロック１２１１ｃと検出親ブロック１２１４ｃ）のように、物質Ａ〜Ｃそれぞれの境界が直線である場合、物質Ａ〜Ｃそれぞれを含む子ブロックに対して完全に相似な親ブロックを検出することができる。一方、物質の境界が曲線の場合には、厳密には相似なブロック対はないが、ブロックの大きさを小さくすれば、局所的には直線となり、ほぼ相似なブロック対を検出することができる。そして、互いに相似な子ブロックおよび親ブロックは、ブロックの大きさを一方から他方に合うように縮小または拡大した場合に、対応する点は必ず同じ物質同士の点となる。
【００５６】
ブロック対検出部３４３は、対象子ブロック１２１１と、対象子ブロック１２１１と相似である検出親ブロック１２１４とのブロック対の再構成画像１２０１における位置情報を画像平均化部３４４に送る。
【００５７】
図１７は、特定のエネルギーの再構成画像にブロック対を配置した例を示す図である。図１８は、子ブロックおよび縮小ブロックの画素値を加重平均した後の再構成画像である。図１９は、加重平均を繰り返し行って得られた復元画像の例を示す図である。図１７〜１９を参照しながら、第１の実施形態の画像処理部３４の画像平均化部３４４の平均化処理について説明する。
【００５８】
上述のように、図６に示す第１再構成部３４１により所望する（注目する）特定のエネルギーの被検体サイノグラムに基づいて生成された再構成画像１１０１は、図７に示す再構成画像１２０１と比較して、画素値のばらつきが大きい画像である。ただし、再構成画像１１０１および再構成画像１２０１は、Ｘ線のエネルギーごとのフォトン数で示される同じスペクトルから得られた画像である。したがって、図６に示す再構成画像１１０１は、画像中の各物質の位置および形状等が図７に示す再構成画像１２０１と等しくなる。また、図６に示す再構成画像１１０１における各物質部分の画素値の平均値は、所望する（注目する）特定のエネルギーにおいての線減弱係数とほぼ一致するはずであるが、上述のように、再構成画像１１０１は、画素値のばらつきが大きい画像であるため、各物質の境界が不鮮明である場合もある。そこで、本実施形態においては、ブロック対検出部３４３によるブロック対の検出、および、これから説明する画像平均化部３４４による平均化処理によって、再構成画像１１０１から鮮明な復元画像を得る。
【００５９】
画像平均化部３４４は、第１再構成部３４１から受け取った再構成画像１１０１において、図１７に示すように、ブロック対検出部３４３から受け取ったブロック対の位置情報が示す位置に対応する位置にブロック対（子ブロック１１１１（第３ブロック）および親ブロック１１１４（第４ブロック））を特定する。なお、この段階では、子ブロック１１１１および親ブロック１１１４内の画素値は、図６に示す対応する部分の画素値と同一である。
【００６０】
次に、画像平均化部３４４は、図１０〜１２で上述した方法と同様の縮小処理によって、親ブロック１１１４を、子ブロック１１１１と同じ大きさの縮小ブロックに縮小する。次に、画像平均化部３４４は、子ブロック１１１１の４つの画素の画素値ａ１〜ａ４と、縮小ブロックの４つの画素の画素値ｂ１〜ｂ４とを用いて、下記の式（３）に示す加重平均を行う。
【数１】
0006482934.tif 000002
【００６１】
式（３）のαは画素値の重みであり、例えば、０．２５、０．５、または０．７５等の正の値であり、画素値のばらつきに応じて調整して決定する。画像平均化部３４４は、再構成画像１１０１の子ブロック１１１１における４つの画素の画素値ａ１〜ａ４を、それぞれ、式（３）による加重平均により算出された値ｃ１〜ｃ４に置き換えて、新たな画素値とする。このような画像平均化部３４４による加重平均、および画素値の置き換えを、ブロック対検出部３４３から受け取ったブロック対の位置情報が示す位置ごと（再構成画像１１０１の子ブロックごと）に行う。そして、画像平均化部３４４によって、再構成画像１１０１のすべての子ブロックについて加重平均、および画素値の置き換えを１回ずつ行った画像の例が、図１８に示す再構成画像１１０２である。
【００６２】
上述のように、特定のエネルギーで再構成された再構成画像１１０１（図６参照）は、画像中の各物質の位置および形状等が再構成画像１２０１（図７参照）と等しいので、再構成画像１１０１においても、子ブロック１１１１と親ブロック１１１４とは互いに相似となる。したがって、画像平均化部３４４が、親ブロック１１１４を縮小した縮小ブロックにより、子ブロック１１１１に対して上述の式（３）による加重平均を行っても、元々同じ物質内の画素同士の加重平均となるので、各物質における画素値の平均化処理が維持され、再構成画像１１０１が有していた画素値のばらつきが低減されていく。したがって、画像平均化部３４４は、子ブロック１１１１に対して、親ブロック１１１４を縮小した縮小ブロックによる加重平均を繰り返すことによって、図１９に示すように、画素値が各物質の正しい線減弱係数である復元画像１１０３を生成する。このような画像平均化部３４４による加重平均の繰り返しの結果、復元画像１１０３では物質ごとに画素値が平均化されて、ばらつきは低減し、再構成の精度を向上させることができる。なお、画像平均化部３４４による子ブロック１１１１に対する、縮小ブロックによる加重平均の繰り返し動作は、所定回数繰り返して終了するものとすればよい。あるいは、前回、加重平均で求めた値で置き換えた画素値と、今回、加重平均で求めた値との差分（再構成画像すべての画素値の差分の平均値または合計値等）が所定の閾値以下となった場合に終了するものとしてもよい。
【００６３】
また、画像平均化部３４４により、再構成画像１１０１において親ブロック１１１４を縮小して縮小ブロックが生成されるので、ノイズとしての画素値のばらつきの低周波成分は、次第に高周波成分に移行する。そして、高周波成分の画素値のばらつきを含む縮小ブロックが、子ブロック１１１１に対して加重平均されるので、ばらつきが低減される。すなわち、ノイズとしての画素値のばらつきの高周波成分のみならず、低周波成分についても低減することができる。
【００６４】
また、再構成画像１１０１において、物質の境界をまたいで画素値の平均化はされず、物質ごとの画素値について平均化されるため、復元画像１１０３では、物質同士のコントラストが復元され各物質の境界が鮮明になる。
【００６５】
そして、画像平均化部３４４は、生成した復元画像１１０３を画像記憶部３５に出力して、画像記憶部３５は、復元画像１１０３を記憶する。
【００６６】
図２０は、第１の実施形態の画像処理部の動作を示すフローチャートである。図２０を参照しながら、第１の実施形態の画像処理部３４による画像処理の全体動作について説明する。
【００６７】
＜ステップＳ１１＞
第１再構成部３４１は、検出器１３によりチャネル毎に検出され、データ収集部１６により収集された被検体４０を透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを入力する。第１再構成部３４１は、入力したスペクトルから、所望する（注目する）特定のエネルギーの被検体サイノグラムを生成し、生成した被検体サイノグラムに基づいて減弱率サイノグラムを生成する。そして、第１再構成部３４１は、生成した減弱率サイノグラムを再構成して、線減弱係数を画素値とする再構成画像１１０１（図６参照）を生成し、生成した再構成画像１１０１を画像平均化部３４４に送る。そして、ステップＳ１２へ進む。
【００６８】
＜ステップＳ１２＞
第２再構成部３４２は、検出器１３によりチャネル毎に検出され、データ収集部１６により収集された被検体４０を透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを入力する。第２再構成部３４２は、入力したスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーの被検体サイノグラムを生成する。第２再構成部３４２は、生成した被検体サイノグラムに対して再構成して、再構成画像１２０１（図７参照）を生成し、生成した再構成画像１２０１をブロック対検出部３４３に送る。そして、ステップＳ１３へ進む。
【００６９】
＜ステップＳ１３＞
ブロック対検出部３４３は、再構成画像１２０１を、図８に示すように、格子状に区分した子ブロック１２０１ａに分割する。ブロック対検出部３４３は、分割した子ブロック１２０１ａのうち、処理の対象となる子ブロックである対象子ブロック１２１１毎に、子ブロックよりも大きいブロックである親ブロック１２１２であって、画素値のパターンが相似となる親ブロック１２１２を探索する。ブロック対検出部３４３は、親ブロック１２１２の画素１２１２ａの画素値を用いて、親ブロック１２１２を縮小し、対象子ブロック１２１１と同じ大きさの縮小ブロック１２１３を生成する。ブロック対検出部３４３は、対象子ブロック１２１１の画素それぞれの画素値と、縮小ブロック１２１３の画素それぞれの画素値とを用いて、例えば、上述の式（１）に示す絶対値誤差、または、式（２）に示す二乗誤差等の誤差を算出する。ブロック対検出部３４３は、複数の親ブロック１２１２のうち、算出した誤差が最も小さい縮小ブロック１２１３に係る親ブロック１２１２が、対象子ブロック１２１１と相似であるものと判定し、その親ブロック１２１２を検出親ブロック１２１４（図１３参照）として検出する。ブロック対検出部３４３は、対象子ブロック１２１１と、対象子ブロック１２１１と相似である検出親ブロック１２１４とのブロック対の再構成画像１２０１における位置情報を画像平均化部３４４に送る。そして、ステップＳ１４へ進む。
【００７０】
＜ステップＳ１４＞
画像平均化部３４４は、第１再構成部３４１から受け取った再構成画像１１０１において、図１７に示すように、ブロック対検出部３４３から受け取ったブロック対の位置情報が示す位置に対応する位置にブロック対（子ブロック１１１１および親ブロック１１１４）を特定する。画像平均化部３４４は、ブロック対検出部３４３と同様の縮小処理の方法によって、親ブロック１１１４を、子ブロック１１１１と同じ大きさの縮小ブロックに縮小する。画像平均化部３４４は、子ブロック１１１１の画素の画素値と、縮小ブロックの画素の画素値とを用いて、上述の式（３）に示す加重平均を行う。画像平均化部３４４は、再構成画像１１０１の子ブロック１１１１における画素の画素値を、それぞれ、式（３）による加重平均により算出された値に置き換えて、新たな画素値とする。このような画像平均化部３４４による加重平均、および画素値の置き換えを、ブロック対検出部３４３から受け取ったブロック対の位置情報が示す位置ごと（再構成画像１１０１の子ブロックごと）に行う。画像平均化部３４４は、子ブロック１１１１に対して、親ブロック１１１４を縮小した縮小ブロックによる加重平均を繰り返すことによって、復元画像１１０３を生成する。画像平均化部３４４は、生成した復元画像１１０３を画像記憶部３５に出力して、画像記憶部３５は、復元画像１１０３を記憶する。
【００７１】
以上のような画像処理部３４の画像処理によって、復元画像１１０３では物質ごとに画素値が平均化されて、ばらつきは低減し、再構成の精度を向上させることができる。
【００７２】
また、画像平均化部３４４により、再構成画像１１０１において親ブロック１１１４を縮小して縮小ブロックが生成されるので、ノイズとしての画素値のばらつきの低周波成分は、次第に高周波成分に移行する。そして、高周波成分の画素値のばらつきを含む縮小ブロックが、子ブロック１１１１に対して加重平均されるので、ばらつきが低減される。すなわち、ノイズとしての画素値のばらつきの高周波成分のみならず、低周波成分についても低減することができる。
【００７３】
また、再構成画像１１０１において、物質の境界をまたいで画素値の平均化はされず、物質ごとの画素値について平均化されるため、復元画像１１０３では、物質同士のコントラストが復元され各物質の境界が鮮明になる。
【００７４】
なお、第２再構成部３４２は、入力したＸ線のスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーの被検体サイノグラムを生成するものとしているが、これに限定されるものではなく、Ｘ線に含まれる特性Ｘ線のエネルギー（第２エネルギー）を用いてもよい。ここで、特性Ｘ線とは、Ｘ線管１１内部にあるターゲットと呼ばれる線源が、高い電子準位から低い電子準位に遷移する過程で放射するＸ線である。そして、特性Ｘ線のエネルギーは、ターゲットの物質によって決まり、例えば、タングステンでは５９［ｋｅＶ］というように既知の値である。そして、特性Ｘ線は、例えば、図４のスペクトルの中央部のようにフォトン数が突出して多い。したがって、特性Ｘ線のフォトン数も被検体４０を通過する際に減少するが、Ｘ線管１１から照射される数が多いため、通常は検出器１３に到達するフォトンの数も他のエネルギーより多く、特性Ｘ線のエネルギーのフォトン数を用いることで、画素値のばらつきが少ない画像を再構成できる。なお、上述した特性Ｘ線に限らずとも、エネルギー帯のフォトンのカウント数が多いほどノイズは少なく、Ｓ／Ｎ比が高くなるので、第２再構成部３４２は、第１再構成部３４１で生成する再構成画像よりも、フォトンのカウント数が多くなるようなエネルギー帯を用いて再構成画像を生成することも有効である。
【００７５】
また、検出器１３は、回転フレーム１２の周方向に並んだチャネル（検出素子）ごとにエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルを検出するものとしたが、上述のように、検出器１３は、被検体４０の体軸方向にも検出素子が配列されている。したがって、体軸方向における検出素子のリング状の配列ごとにサイノグラムが生成され、上述の画像処理が実行されるものとしてよい。または、ヘリカルスキャンのように天板２２を移動させながら回転フレーム１２を連続回転させる場合においては、同一の周方向のチャネル（検出素子）により検出されたデータのみを使用するのではなく、体軸方向にずれたチャネルによって検出されたデータにより補間してサイノグラムが生成されるものとしてもよい。また、デュアルエナジーＸ線ＣＴ装置のように、Ｘ線管１１から照射されるＸ線のエネルギーを２種類に分けて１周ごとに切り替えて照射（例えば、１周目は１４０［ｋｅＶ］、２周目は８０［ｋｅＶ］）して、異なるエネルギーのスペクトルを合成して、サイノグラムを生成するものとしてもよい。
【００７６】
また、第１再構成部３４１によって再構成される再構成画像１１０１の画素値は線減弱係数であるものとしたが、これに限定されるものではなく、ＣＴ値等のＸ線の減弱の多寡を表す値であれば、いずれも有効である。同様に、サイノグラムの画素値も、フォトン数または減弱率に限定されるものではなく、Ｘ線の量もしくはフォトン数の多寡を表す値、または、Ｘ線の量もしくはフォトン数の変化率を表す値であってもよい。
【００７７】
また、上述の復元画像を生成するまでの画像処理について、Ｘ線検査装置１で説明したが、後述する図２２に示すＸ線透視装置１ｂを含め、被検体を投影または撮影した、フォトン数が異なる画像が得られるすべての画像処理装置において適用可能である。
【００７８】
＜変形例１＞
図２１は、第１の実施形態の変形例１の画像処理部のブロック構成図である。図２１を参照しながら、本変形例の画像処理部３４ａの構成および動作について、第１実施形態に係るＸ線検査装置１の画像処理部３４と相違する点を中心に説明する。第１の実施形態においては、サイノグラムから再構成した再構成画像に対して、ばらつきを低減する画像処理を実行した。本変形例においては、サイノグラムに対して、ばらつきを低減する画像処理をした後に、サイノグラムを再構成する動作について説明する。なお、本変形例に係るＸ線検査装置の構成は、図１に示す画像処理部３４が画像処理部３４ａに置換された構成である。
【００７９】
図２１に示すように、画像処理部３４ａは、第１生成部３４１ａ（第１生成部）と、第２生成部３４２ａ（第２生成部）と、ブロック対検出部３４３ａ（検出部）と、画像平均化部３４４ａ（補正部）と、再構成部３４５ａ（再構成部）と、を備えている。
【００８０】
第１生成部３４１ａは、Ｘ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルから後述する被検体サイノグラムを生成し、被検体サイノグラムに基づいて後述する減弱率サイノグラム（第１サイノグラム、第１画像）を生成する処理部である。
【００８１】
具体的には、第１生成部３４１ａは、検出器１３によりチャネル毎に検出され、データ収集部１６により収集された被検体４０を透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを入力する。第１生成部３４１ａは、入力したスペクトルから、所望する（注目する）特定のエネルギー（第１エネルギー）の被検体サイノグラムを生成し、生成した被検体サイノグラムに基づいて減弱率サイノグラムを生成する。そして、第１生成部３４１ａは、生成した減弱率サイノグラムを画像平均化部３４４ａに送る。
【００８２】
このように、第１生成部３４１ａは、Ｘ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルから所望する特定のエネルギーの被検体サイノグラムを生成するが、この被検体サイノグラムを構成する画素値であるフォトン数は少ない。したがって、量子ゆらぎ、または検出誤差の影響が大きくなり、生成された減弱率サイノグラムの画素値である減弱率は、誤差を含むため、ばらつきが大きくなり精度が低下した値となる。
【００８３】
第２生成部３４２ａは、Ｘ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギー（第２エネルギー）のフォトン数を、ビュー毎、かつ、チャネル毎に加算した被検体サイノグラム（第２サイノグラム、第２画像）を生成する処理部である。
【００８４】
具体的には、第２生成部３４２ａは、検出器１３によりチャネル毎に検出され、データ収集部１６により収集された被検体４０を透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを入力する。第２生成部３４２ａは、入力したスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーの被検体サイノグラムを生成する。第２生成部３４２ａは、生成した被検体サイノグラムをブロック対検出部３４３ａに送る。
【００８５】
このように、第２生成部３４２ａにより生成される被検体サイノグラムの画素値は、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーのフォトン数が加算された値である。したがって、被検体サイノグラムの画素値は、第１生成部３４１ａにより生成される減弱率サイノグラムと比較してばらつきが小さいが、特定のエネルギーにおける減弱率とは異なる値となる。
【００８６】
ブロック対検出部３４３ａは、第２生成部３４２ａから受け取った被検体サイノグラムを子ブロックに分割して、それぞれの子ブロックと相似な親ブロックを検出する処理部である。ブロック対検出部３４３ａが被検体サイノグラムにおいて複数の子ブロックそれぞれと相似な親ブロックを検出する動作は、第１の実施形態のブロック対検出部３４３が再構成画像１２０１に対して複数の子ブロックそれぞれと相似な親ブロックを検出する動作と同様である。そして、ブロック対検出部３４３ａは、被検体サイノグラムの子ブロック（第１ブロック）と、その子ブロックと相似である親ブロック（第２ブロック）とのブロック対の被検体サイノグラムにおける位置情報を画像平均化部３４４ａに送る。
【００８７】
画像平均化部３４４ａは、第１生成部３４１ａから受け取った減弱率サイノグラムにおいて、ブロック対検出部３４３ａから受け取ったブロック対の位置情報が示す位置にブロック対を特定し、特定したブロック対のうち、子ブロック（第３ブロック）の画素値と、親ブロック（第４ブロック）を縮小した縮小ブロックの画素値とを加重平均した値で画素値を置き換える処理部である。このような画像平均化部３４４ａによる加重平均および画素値の置き換えを、ブロック対検出部３４３ａから受け取ったブロック対の位置情報が示す位置ごと（減弱率サイノグラムの子ブロックごと）に行う。画像平均化部３４４ａは、減弱率サイノグラムの子ブロックに対して、親ブロックを縮小した縮小ブロックによる加重平均を繰り返すことによって、ばらつきを低減した減弱率サイノグラムを生成し、その減弱率サイノグラムを再構成部３４５ａに送る。
【００８８】
再構成部３４５ａは、画像平均化部３４４ａから受け取った、ばらつきが低減された減弱率サイノグラムを再構成して再構成画像（復元画像）を生成する処理部である。再構成部３４５ａは、生成した再構成画像を画像記憶部３５に出力して、画像記憶部３５は、再構成画像を記憶する。
【００８９】
以上のように、画像平均化部３４４ａにおける加重平均により減弱率サイノグラムにおいてばらつきが低減されているので、再構成部３４５ａにより再構成される再構成画像もばらつきが低減されており、再構成の精度を向上させることができる。また、第１の実施形態におけるその他の効果を有するのは言うまでもない。
【００９０】
なお、第１生成部３４１ａにより生成された減弱率サイノグラムに対して、ばらつきを低減する処理を実行する例を説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、第１生成部３４１ａは、被検体サイノグラムおよび空気サイノグラムそれぞれにばらつきを低減する処理を実行した後に、ばらつきが低減された被検体サイノグラムおよび空気サイノグラムによって減弱率サイノグラムを生成するものとしてもよい。
【００９１】
また、画像処理部３４ａにおける第１生成部３４１ａ、第２生成部３４２ａ、ブロック対検出部３４３ａ、画像平均化部３４４ａおよび再構成部３４５ａは、それぞれ、ソフトウェアであるプログラムで実現されてもよく、またはハードウェア回路によって実現されてもよい。また、図２１に示す画像処理部３４ａにおける第１生成部３４１ａ、第２生成部３４２ａ、ブロック対検出部３４３ａ、画像平均化部３４４ａおよび再構成部３４５ａは、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。
【００９２】
＜変形例２＞
図２２は、第１の実施形態の変形例２に係るＸ線透視装置の全体構成図である。図２２を参照しながら、本変形例に係るＸ線透視装置１ｂの構成および動作について、第１の実施形態に係るＸ線検査装置１と相違する点を中心に説明する。第１の実施形態においては、サイノグラムから再構成した再構成画像に対して、ばらつきを低減する画像処理を実行したが、本変形例においては、透視画像に対してばらつきを低減する画像処理について説明する。
【００９３】
放射線検出装置の一例であるＸ線透視装置１ｂは、放射線の一例であるＸ線を被検体４０ｂに透過させてエネルギーごとのフォトン数でスペクトルとして検出することにより、被検体４０ｂの透視画像を得る装置である。Ｘ線透視装置１ｂは、図２２に示すように、架台装置１０ｂと、コンソール装置３０ｂと、を備えている。
【００９４】
架台装置１０ｂは、被検体４０ｂに対してＸ線を照射して透過させ、上述のスペクトルを検出する装置である。架台装置１０ｂは、Ｘ線管１７（放射線管の一例）と、検出器１３ｂと、照射制御部１４ｂと、データ収集部１６ｂと、を備えている。
【００９５】
Ｘ線管１７は、照射制御部１４ｂから供給される高電圧によりＸ線を発生する真空管であり、Ｘ線ビーム１７ｂを被検体４０ｂに対して照射する。Ｘ線管１７から照射されるＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルは、Ｘ線管１７の管電圧、管電流、および、線源に用いるターゲット（例えば、タングステン等が用いられる）の種類によって定まる。そして、Ｘ線管１７から照射されたＸ線は、被検体４０ｂを透過する際に、被検体４０ｂを構成する物質の状態に応じて各エネルギーのフォトン数が減少してスペクトルが変化する。
【００９６】
検出器１３ｂは、縦方向および横方向に複数の検出素子が配列された２次元アレイ型検出器である。検出器１３ｂは、配列された検出素子毎に、Ｘ線管１７から照射されて被検体４０ｂを透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数を検出する。すなわち、検出器１３ｂは、縦方向および横方向に配列された検出素子毎に、上述の図４に示すようなＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルを検出する。
【００９７】
照射制御部１４ｂは、高電圧を発生して、発生した高電圧をＸ線管１７に供給する装置である。
【００９８】
データ収集部１６ｂは、検出器１３ｂによりチャネル毎に検出されたエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを収集する装置である。そして、データ収集部１６ｂは、収集したスペクトルのデータそれぞれに対して増幅処理またはＡ／Ｄ変換処理等を行なって、コンソール装置３０ｂに出力する。
【００９９】
コンソール装置３０ｂは、操作者によるＸ線透視装置１ｂの操作を受け付け、架台装置１０ｂによって収集されたデータから透視画像を生成する装置である。コンソール装置３０ｂは、図２２に示すように、入力装置３１ｂと、表示装置３２ｂと、スキャン制御部３３ｂと、画像処理部３４ｂと、画像記憶部３５ｂと、システム制御部３６ｂと、を備えている。入力装置３１ｂ、表示装置３２ｂ、スキャン制御部３３ｂ、画像記憶部３５ｂおよびシステム制御部３６ｂの機能は、それぞれ上述の図１に示す入力装置３１、表示装置３２、スキャン制御部３３、画像記憶部３５およびシステム制御部３６の機能と同様である。
【０１００】
画像処理部３４ｂは、データ収集部１６ｂにより収取されたスペクトルのデータに基づいて、透視画像を生成する処理部である。画像処理部３４ｂのブロック構成および動作の詳細については、後述する。
【０１０１】
図２３は、透視画像を説明する図である。図２４は、第１の実施形態の変形例２の画像処理部のブロック構成図である。図２３および２４を参照しながら、本変形例の画像処理部３４ｂの構成および動作について説明する。
【０１０２】
図２４に示すように、画像処理部３４ｂは、第１生成部３４１ｂ（第１生成部）と、第２生成部３４２ｂ（第２生成部）と、ブロック対検出部３４３ｂ（検出部）と、画像平均化部３４４ｂ（補正部）と、を備えている。
【０１０３】
第１生成部３４１ｂは、Ｘ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルから透視画像を生成する処理部である。ここで、透視画像とは、図２３に示す透視画像１３０１のように、Ｘ線管１７の縦方向および横方向に配列された検出素子毎の測定値を画素値として並べた画像をいう。透視画像１３０１の画素値は、検出器１３ｂにより測定値として検出されたフォトン数である。また、検出器１３ｂは、縦方向および横方向に配列された検出素子毎にエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルを検出するので、Ｘ線透視装置１ｂは、Ｘ線管１７の１回のＸ線スキャンにより、上述の図５と同様に、エネルギーごとの透視画像を得ることができる。
【０１０４】
第１生成部３４１ｂは、検出器１３ｂにより検出素子毎に検出され、データ収集部１６ｂにより収集された被検体４０ｂを透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトル（上述の図４と同様）のデータを入力する。第１生成部３４１ｂは、入力したスペクトルから、所望する（注目する）特定のエネルギー（第１エネルギー）の透視画像（第１透視画像、第１画像）を生成する。第１生成部３４１ｂは、生成した透視画像を画像平均化部３４４ｂに送る。透視画像の画素値は、Ｘ線を透過させる物質の種類および濃度によって異なるため、その分布を透視画像で可視化することにより、被検体４０ｂ内部の構造を認識することができる。また、透視画像の画素値は、Ｘ線のフォトンのエネルギーによっても異なるので、ある物質を特に観察したい場合には、他の物質との画素値の差が大きくなるエネルギーのスペクトルを用いることにより、物質同士のコントラストが向上し、視認性が高い透視画像を得ることができる。
【０１０５】
以上のように、第１生成部３４１ｂは、Ｘ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルから所望する特定のエネルギーの透視画像を生成するが、この透視画像を構成する画素値であるフォトン数は少ない。したがって、量子ゆらぎ、または検出誤差の影響が大きくなり、生成される透視画像の画素値は、誤差を含むため、ばらつきが大きくなり精度が低下した値となる。
【０１０６】
第２生成部３４２ｂは、Ｘ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギー（第２エネルギー）のフォトン数を、縦方向および横方向の検出素子毎に加算した透視画像（第２透視画像、第２画像）を生成する処理部である。第２生成部３４２ｂは、まず、検出器１３ｂにより検出素子毎に検出され、データ収集部１６ｂにより収集された被検体４０ｂを透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトル（上述の図４と同様）のデータを入力する。第２生成部３４２ｂは、入力したスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーの透視画像を生成する。第２生成部３４２ｂは、生成した透視画像をブロック対検出部３４３ｂに送る。第２生成部３４２ｂにより生成される透視画像の画素値は、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーのフォトン数が加算された値である。したがって、第２生成部３４２ｂにより生成された透視画像の画素値は、第１生成部３４１ｂにより生成される透視画像と比較してばらつきが小さいが、特定のエネルギーにおけるフォトン数とは異なる値となる。
【０１０７】
ブロック対検出部３４３ｂは、第２生成部３４２ｂから受け取った透視画像を子ブロック（第１ブロック）に分割して、それぞれの子ブロックと相似な親ブロック（第２ブロック）を検出する処理部である。そして、ブロック対検出部３４３ｂは、子ブロックとその子ブロックと相似な親ブロックとのブロック対の位置情報を画像平均化部３４４ｂに送る。ブロック対検出部３４３ｂの第２生成部３４２ｂから受け取った透視画像に対する画像処理は、上述したブロック対検出部３４３の再構成画像１２０１（図７参照）に対する画像処理の内容と同様である。
【０１０８】
画像平均化部３４４ｂは、第１生成部３４１ｂから受け取った透視画像において、ブロック対検出部３４３ｂから受け取ったブロック対の位置情報が示す位置にブロック対を特定し、特定したブロック対のうち、子ブロック（第３ブロック）の画素値と、親ブロック（第４ブロック）を縮小した縮小ブロックの画素値とを加重平均した値で画素値を置換する平均化処理を実行する処理部である。画像平均化部３４４ｂは、子ブロックに対する、親ブロックを縮小した縮小ブロックによる加重平均を繰り返すことによって、画素値が各物質に対応した値である復元画像を生成する。このような画像平均化部３４４ｂによる加重平均の繰り返しの結果、復元画像では物質ごとに画素値が平均化されて、ばらつきは低減し、透視画像の画素値の精度を向上させることができる。画像平均化部３４４ｂは、生成した復元画像を画像記憶部３５ｂ（図２２参照）に出力して、画像記憶部３５ｂは、復元画像を記憶する。画像平均化部３４４ｂの透視画像に対する平均化処理は、上述した画像平均化部３４４の再構成画像１１０１に対する平均化処理の内容と同様である。
【０１０９】
以上のような画像処理部３４ｂの画像処理によって、復元画像では物質ごとに画素値が平均化されて、ばらつきは低減し、透視画像の画素値の精度を向上させることができる。
【０１１０】
また、画像平均化部３４４ｂにより、第１生成部３４１ｂから受け取った透視画像において親ブロックを縮小して縮小ブロックが生成されるので、ノイズとしての画素値のばらつきの低周波成分は、次第に高周波成分に移行する。そして、高周波成分の画素値のばらつきを含む縮小ブロックが、子ブロックに対して加重平均されるので、ばらつきが低減される。すなわち、ノイズとしての画素値のばらつきの高周波成分のみならず、低周波成分についても低減することができる。
【０１１１】
また、画像平均化部３４４ｂが第１生成部３４１ｂから受け取った透視画像において、物質の境界をまたいで画素値の平均化はされず、物質ごとの画素値について平均化されるため、復元画像では、物質同士のコントラストが復元され各物質の境界が鮮明になる。
【０１１２】
なお、画像処理部３４ｂにおける第１生成部３４１ｂ、第２生成部３４２ｂ、ブロック対検出部３４３ｂ、および画像平均化部３４４ｂは、それぞれ、ソフトウェアであるプログラムで実現されてもよく、またはハードウェア回路によって実現されてもよい。また、図２４に示す画像処理部３４ｂにおける第１生成部３４１ｂ、第２生成部３４２ｂ、ブロック対検出部３４３ｂ、および画像平均化部３４４ｂは、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。
【０１１３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るＸ線検査装置について、第１の実施形態に係るＸ線検査装置１と相違する点を中心に説明する。第２の実施形態に係るＸ線検査装置は、図１に示す第１の実施形態に係るＸ線検査装置１と同様の構成を有するが、画像処理部３４の代わりに後述する図２５に示す画像処理部３４ｃを備えている。本実施形態では、画像処理部３４ｃの画像処理において、画像の平均化処理と、逐次近似法による再構成処理とを同時に実行する動作について説明する。
【０１１４】
図２５は、第２の実施形態の画像処理部のブロック構成図である。図２６は、逐次近似法の処理と平均化処理とを同時に行うことを説明する図である。図２５および２６を参照しながら、第２の実施形態の画像処理部３４ｃの構成および動作について説明する。
【０１１５】
画像処理部３４ｃは、データ収集部１６（図１参照）により収取されたスペクトルのデータに基づいて、画像の平均化処理と、逐次近似法による再構成処理とを同時に実行する処理部である。まず、図２６を参照しながら、画像処理部３４ｃの画像処理としての、平均化処理および再構成処理の同時処理の概要について説明する。
【０１１６】
本実施形態における逐次近似法による再構成処理では、まず、図２６に示すように、画素値として仮の線減弱係数を並べた仮再構成画像１５０１（第１仮再構成画像）を用意する。仮の線減弱係数としては、例えば、全画素で均一な値とするもの、または、別途推定した被検体の断面を近似した円の内部で０より大きい値とし、円の外部で０としたもの等が考えられる。
【０１１７】
次に、画像処理部３４ｃは、Ｘ線管１１から検出器１３に至るＸ線ビーム１１ａにより、被検体サイノグラム１４０１の各ビューでフォトン数が検出されたときと同様の位置関係で、線減弱係数が仮再構成画像１５０１の画素の画素値であるとした場合に、検出器１３で検出されるはずのフォトン数を算出する。画像処理部３４ｃは、算出したフォトン数と、実際に検出器１３において検出されたフォトン数とに差異がある場合には、仮再構成画像１５０１の画素値を更新し、差異がない場合には、画素値を更新しないものとする。フォトン数の差異の有無は、例えば、所定の閾値を設け、その閾値以下であれば差異がないものと判定すればよい。画像処理部３４ｃは、このような被検体サイノグラム１４０１の各ビューに対応して、仮再構成画像１５０１の画素値の更新を繰り返す再構成処理によって、線減弱係数を復元した再構成画像１６０１（復元画像）を得る。
【０１１８】
このような逐次近似法による再構成処理では、被検体サイノグラム１４０１を使用する例を示したが、減弱率サイノグラムを用いるものとしてもよく、空気サイノグラムと被検体サイノグラム１４０１とを組み合わせて用いる方式としてもよい。また、仮再構成画像１５０１の画素値の更新方法についても、種々の方法があるが、一例として、下記の式（４）を用いたコンベックス法による画素値の更新方法について説明する。画像処理部３４ｃは、下記の式（４）によって求められる線減弱係数ｆｊで、仮再構成画像１５０１の画素値を更新していく。
【数２】
0006482934.tif 000003
【０１１９】
式（４）において、ｆｊは、仮再構成画像１５０１の画素ｊの画素値（更新値）である線減弱係数であり、上付き文字（ｋまたはｋ＋１）は、それまでの更新回数を示す。Ｉｉは、チャネルｉの検出素子に至るＸ線ビーム１１ａが透過する画素であり、Ｃｉｊは、チャネルｉに至るＸ線ビーム１１ａへの画素ｊの寄与度であり、例えば、Ｘ線ビーム１１ａが各画素を横切る長さまたは面積等である。Ｂｉは、チャネルｉに向けてＸ線管１１から照射したＸ線ビーム１１ａの検出されたフォトン数、すなわち空気サイノグラムの画素値である。Ｔｉは、チャネルｉに向けてＸ線管１１から照射して被検体４０を透過したＸ線ビーム１１ａの検出された所望する（注目する）特定のエネルギーのフォトン数、すなわち特定のエネルギーの被検体サイノグラムの画素値である。Ｖは、その更新回数における仮再構成画像１５０１を処理する関数であり、βは、Ｖに対する調整パラメータである。
【０１２０】
ここで、関数Ｖは、従来のコンベックス法においては、メディアンフィルタを用いた下記の式（５）で求められる。
【数３】
0006482934.tif 000004
【０１２１】
この式（５）におけるＭｊは、ｋ回更新した仮再構成画像１５０１にメディアンフィルタによるフィルタ処理を施した画像の画素値である。メディアンフィルタは、スパイク状のノイズ、またはいわゆるごま塩状ノイズを除去するのに有効であるが、フィルタ処理後の画像がぼやける等の弊害がある。そこで、本実施形態においては、メディアンフィルタによるフィルタ処理を施した画像の代わりに、ｋ回更新した仮再構成画像１５０１に対して上述の平均化処理を施した画像の画素値Ｓｊを用いて、下記の式（６）により関数Ｖを算出する。
【数４】
0006482934.tif 000005
【０１２２】
画像処理部３４ｃは、仮再構成画像１５０１の画素値を、上述の式（４）および（６）を用いて算出した線減弱係数ｆｊにより更新する。このように、第１の実施形態と同様の方法で平均化処理を行った画像を用いて、式（４）および（６）を用いて算出した線減弱係数ｆｊによって更新を繰り返す再構成処理が実行されることによって、再構成画像１６０１（復元画像）では、物質ごとに画素値が平均化されて、ばらつきは低減し、再構成の精度を向上させることができる。
【０１２３】
なお、仮再構成画像１５０１の画素値の更新式は、上述の式（４）に限定されるものではなく、逐次近似法のその他の方法に基づいて画素値を更新するものとしてもよい。
【０１２４】
次に、図２５を参照しながら、画像処理部３４ｃの構成および動作の詳細について説明する。画像処理部３４ｃは、図２５に示すように、更新部３４１ｃ（第１生成部）と、判定部３４２ｃと、画像平均化部３４３ｃ（補正部）と、保持部３４４ｃと、再構成部３４５ｃ（第２生成部）と、ブロック対検出部３４６ｃ（検出部）とを備えている。
【０１２５】
更新部３４１ｃは、検出器１３により検出されたＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータ、および画像平均化部３４３ｃから受け取った平均化処理が実行された画像の画素値Ｓｊ等を用いて、仮再構成画像１５０１の画素値を更新する処理部である。更新部３４１ｃは、まず、検出器１３によりチャネル毎に検出され、データ収集部１６により収集された被検体４０を透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトル（図４参照）のデータを入力する。更新部３４１ｃは、入力したスペクトルから、所望する（注目する）特定のエネルギー（第１エネルギー）の被検体サイノグラムを生成する。また、更新部３４１ｃは、予め空気サイノグラムを生成して保持しておく。また、更新部３４１ｃは、画像平均化部３４３ｃから、仮再構成画像１５０１に対して平均化処理が実行された画像を受け取る。
【０１２６】
更新部３４１ｃは、生成した被検体サイノグラムおよび空気サイノグラムの画素値と、画像平均化部３４３ｃにより平均化処理が実行された画像の画素値Ｓｊ等を用いて、上述の式（４）および（６）により線減弱係数ｆｊを算出する。更新部３４１ｃは、算出した線減弱係数ｆｊで仮再構成画像１５０１の画素値を更新して、新たな仮再構成画像１５０１を生成する。更新部３４１ｃは、生成した新たな仮再構成画像１５０１（第２仮再構成画像、第１画像）を判定部３４２ｃに送る。
【０１２７】
判定部３４２ｃは、更新部３４１ｃによる仮再構成画像１５０１の更新動作が所定回数行われたか否かを判定する処理部である。判定部３４２ｃは、更新部３４１ｃによる仮再構成画像１５０１の更新動作が所定回数行われた場合、その時点の仮再構成画像１５０１を、再構成画像１６０１（復元画像）として画像記憶部３５に出力する。判定部３４２ｃから出力された再構成画像１６０１は、画像記憶部３５に記憶される。一方、判定部３４２ｃは、更新部３４１ｃによる仮再構成画像１５０１の更新動作が所定回数行われていない場合、更新部３４１ｃから受け取った仮再構成画像１５０１を画像平均化部３４３ｃに送る。
【０１２８】
なお、判定部３４２ｃは、更新動作が所定回数行われたか否かを判定するものとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、判定部３４２ｃは、前回、更新部３４１ｃにより画素値が更新された仮再構成画像１５０１の画素値と、新たに更新部３４１ｃから受け取った仮再構成画像１５０１の画素値との差分（仮再構成画像１５０１すべての画素値の差分の平均値または合計値等）が所定の閾値以下となった時点の仮再構成画像１５０１を、再構成画像１６０１（復元画像）とするものとしてもよい。
【０１２９】
画像平均化部３４３ｃは、仮再構成画像１５０１において、ブロック対検出部３４６ｃから受け取ったブロック対の位置情報が示す位置にブロック対を特定し、特定したブロック対のうち、子ブロック（第３ブロック）の画素値と、親ブロック（第４ブロック）を縮小した縮小ブロックの画素値とを加重平均した値で画素値を置換する平均化処理を実行する処理部である。画像平均化部３４３ｃは、まず、保持部３４４ｃが保持する仮再構成画像１５０１を受け取り、この仮再構成画像１５０１において、ブロック対検出部３４６ｃから受け取ったブロック対の位置情報が示す位置にブロック対を配置し、このブロック対に対して加重平均を行う。そして、画像平均化部３４３ｃは、加重平均（平均化処理）をした画像を更新部３４１ｃに送る。以後、画像平均化部３４３ｃは、判定部３４２ｃから受け取った仮再構成画像１５０１において、ブロック対検出部３４６ｃから受け取ったブロック対の位置情報が示す位置にブロック対を配置し、このブロック対に対して加重平均を行う。そして、画像平均化部３４３ｃは、加重平均（平均化処理）をした画像を更新部３４１ｃに送る。ここで、画像平均化部３４３ｃの仮再構成画像１５０１に対する平均化処理は、上述した画像平均化部３４４の再構成画像１１０１に対する平均化処理の内容と同様である。
【０１３０】
保持部３４４ｃは、図２６で上述したように、画素値として仮の線減弱係数を並べた仮再構成画像１５０１を保持する。保持部３４４ｃは、画像平均化部３４３ｃにおける最初の加重平均の動作のために、仮再構成画像１５０１を送る。
【０１３１】
再構成部３４５ｃは、Ｘ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギー（第２エネルギー）のフォトン数を、ビュー毎、かつ、チャネル毎に加算した被検体サイノグラムを生成し、この被検体サイノグラムを再構成して再構成画像１２０１（図７参照）を生成する処理部である。再構成部３４５ｃは、まず、検出器１３によりチャネル毎に検出され、データ収集部１６により収集された被検体４０を透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトル（図４参照）のデータを入力する。再構成部３４５ｃは、入力したスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーの被検体サイノグラムを生成する。再構成部３４５ｃは、上述の逆投影法または逐次近似法により、被検体サイノグラムに対して再構成して、再構成画像１２０１（図７参照）（第２画像）を生成する。再構成部３４５ｃは、生成した再構成画像１２０１をブロック対検出部３４６ｃに送る。
【０１３２】
ブロック対検出部３４６ｃは、再構成部３４５ｃから受け取った再構成画像１２０１を子ブロックに分割して、それぞれの子ブロック（第１ブロック）と相似な親ブロック（第２ブロック）を検出する処理部である。そして、ブロック対検出部３４６ｃは、子ブロックとその子ブロックと相似な親ブロックとのブロック対の位置情報を画像平均化部３４３ｃに送る。ブロック対検出部３４６ｃの再構成部３４５ｃから受け取った再構成画像１２０１に対する画像処理は、上述したブロック対検出部３４３の再構成画像１２０１に対する画像処理の内容と同様である。
【０１３３】
なお、画像処理部３４ｃにおける更新部３４１ｃ、判定部３４２ｃ、画像平均化部３４３ｃ、保持部３４４ｃ、再構成部３４５ｃおよびブロック対検出部３４６ｃは、それぞれ、ソフトウェアであるプログラムで実現されてもよく、またはハードウェア回路によって実現されてもよい。また、図２５に示す画像処理部３４ｃにおける更新部３４１ｃ、判定部３４２ｃ、画像平均化部３４３ｃ、保持部３４４ｃ、再構成部３４５ｃおよびブロック対検出部３４６ｃは、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。
【０１３４】
図２７は、第２の実施形態の画像処理部の動作を示すフローチャートである。図２７を参照しながら、第２の実施形態の画像処理部３４ｃによる画像処理の全体動作について説明する。
【０１３５】
＜ステップＳ２１＞
再構成部３４５ｃは、検出器１３によりチャネル毎に検出され、データ収集部１６により収集された被検体４０を透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを入力する。再構成部３４５ｃは、入力したスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーの被検体サイノグラムを生成する。再構成部３４５ｃは、生成した被検体サイノグラムに対して再構成して、再構成画像１２０１（図７参照）を生成し、生成した再構成画像１２０１をブロック対検出部３４６ｃに送る。そして、ステップＳ２２へ進む。
【０１３６】
＜ステップＳ２２＞
ブロック対検出部３４６ｃは、再構成部３４５ｃから受け取った再構成画像１２０１を子ブロックに分割して、それぞれの子ブロックと相似な親ブロックを検出する。そして、ブロック対検出部３４６ｃは、子ブロックとその子ブロックと相似な親ブロックとのブロック対の再構成画像１２０１における位置情報を画像平均化部３４３ｃに送る。そして、ステップＳ２３へ進む。
【０１３７】
＜ステップＳ２３＞
画像平均化部３４３ｃは、保持部３４４ｃから画素値として仮の線減弱係数を並べた仮再構成画像１５０１を受け取り、仮再構成画像１５０１を初期化する。そして、ステップＳ２４へ進む。
【０１３８】
＜ステップＳ２４＞
画像平均化部３４３ｃは、仮再構成画像１５０１において、ブロック対検出部３４６ｃから受け取ったブロック対の位置情報が示す位置にブロック対を配置し、ブロック対のうち、子ブロックの画素値と、親ブロックを縮小した縮小ブロックの画素値とを加重平均した値で画素値を置換する平均化処理を実行する処理部である。画像平均化部３４３ｃは、保持部３４４ｃまたは判定部３４２ｃから受け取った仮再構成画像１５０１において、ブロック対検出部３４６ｃから受け取ったブロック対の位置情報が示す位置にブロック対を配置し、このブロック対に対して加重平均を行う。そして、画像平均化部３４３ｃは、加重平均（平均化処理）をした画像を更新部３４１ｃに送る。
【０１３９】
更新部３４１ｃは、検出器１３によりチャネル毎に検出され、データ収集部１６により収集された被検体４０を透過したＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを入力する。更新部３４１ｃは、入力したスペクトルから、所望する（注目する）特定のエネルギーの被検体サイノグラムを生成する。また、更新部３４１ｃは、予め空気サイノグラムを生成して保持しておく。また、更新部３４１ｃは、画像平均化部３４３ｃから、仮再構成画像１５０１に対して平均化処理が実行された画像を受け取る。更新部３４１ｃは、生成した被検体サイノグラムおよび空気サイノグラムの画素値と、画像平均化部３４３ｃにより平均化処理が実行された画像の画素値Ｓｊ等を用いて、上述の式（４）および（６）により線減弱係数ｆｊを算出する。更新部３４１ｃは、算出した線減弱係数ｆｊで仮再構成画像１５０１の画素値を更新して、新たな仮再構成画像１５０１を生成する。更新部３４１ｃは、生成した新たな仮再構成画像１５０１を判定部３４２ｃに送る。そして、ステップＳ２５へ進む。
【０１４０】
＜ステップＳ２５＞
判定部３４２ｃは、更新部３４１ｃによる仮再構成画像１５０１の更新動作が所定回数行われたか否かを判定する。判定部３４２ｃは、更新部３４１ｃによる仮再構成画像１５０１の更新動作が所定回数行われていない場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、更新部３４１ｃから受け取った仮再構成画像１５０１を画像平均化部３４３ｃに送り、ステップＳ２４へ戻る。一方、判定部３４２ｃは、更新部３４１ｃによる仮再構成画像１５０１の更新動作が所定回数行われた場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、その時点の仮再構成画像１５０１を、再構成画像１６０１（復元画像）として画像記憶部３５に出力する。判定部３４２ｃから出力された再構成画像１６０１は、画像記憶部３５に記憶される。そして、画像処理部３４ｃによる画像処理が終了する。
【０１４１】
以上のような画像処理部３４ｃの画像処理によって、復元画像である再構成画像１６０１では物質ごとに画素値が平均化されて、ばらつきは低減し、再構成の精度を向上させることができる。
【０１４２】
また、画像平均化部３４３ｃにより、仮再構成画像１５０１において親ブロックを縮小して縮小ブロックが生成されるので、ノイズとしての画素値のばらつきの低周波成分は、次第に高周波成分に移行する。そして、高周波成分の画素値のばらつきを含む縮小ブロックが、子ブロックに対して加重平均されるので、ばらつきが低減される。すなわち、ノイズとしての画素値のばらつきの高周波成分のみならず、低周波成分についても低減することができる。
【０１４３】
また、仮再構成画像１５０１において、物質の境界をまたいで画素値の平均化はされず、物質ごとの画素値について平均化されるため、再構成画像１６０１では、物質同士のコントラストが復元され各物質の境界が鮮明になる。
【０１４４】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係るＸ線検査装置について、第１の実施形態に係るＸ線検査装置１と相違する点を中心に説明する。第３の実施形態に係るＸ線検査装置は、図１に示す第１の実施形態に係るＸ線検査装置１と同様の構成を有する。第１の実施形態における本実施形態では、画像処理部３４の画像処理において、ブロック対検出部３４３が、子ブロック、および子ブロックよりも大きい親ブロックのブロック対を検出する動作について説明した。本実施形態においては、画像処理部３４の画像処理において、ブロック対検出部３４３が、子ブロック、および子ブロックと大きさの等しい親ブロックのブロック対を検出する動作について説明する。
【０１４５】
本実施形態の画像処理部３４は、図２に示す第１の実施形態の画像処理部３４と同様に、第１再構成部３４１（第１生成部）と、第２再構成部３４２（第２生成部）と、ブロック対検出部３４３（第３生成部）と、画像平均化部３４４（補正部）と、を備えている。第１再構成部３４１および第２再構成部３４２の動作は、第１の実施形態と同様である。ただし、第２再構成部３４２により再構成された画像を、後述する図２８に示すように、再構成画像１７０１（第２画像）とする。
【０１４６】
図２８は、再構成画像における子ブロックの例を示す図である。図２９は、対象子ブロックの周辺に設定された親ブロックの例を示す図である。図３０は、子ブロックと合同な親ブロックを検出した場合の例を示す図である。図２８〜３０を参照しながら、第３の実施形態の画像処理部３４のブロック対検出部３４３の動作について説明する。
【０１４７】
第２再構成部３４２により生成された再構成画像１７０１は、画素値のばらつきの小さい画像であり、図２８においては、画素値の異なる物質ごとに異なる色合いで示している。ブロック対検出部３４３は、図２８に示す再構成画像１７０１を、上述の図８と同様に、格子状に区分した子ブロック（第１ブロック）に分割する。
【０１４８】
次に、ブロック対検出部３４３は、分割した子ブロックのうち、処理の対象となる子ブロックである対象子ブロック１７１１毎に、子ブロックと大きさが等しいブロックである親ブロック１７１２であって、画素値のパターンが相似となる親ブロック１７１２、すなわち、対象子ブロック１７１１と合同な親ブロック１７１２（第２ブロック）を探索する。ここで、ブロック対検出部３４３は、図２９に示すように、対象子ブロック１７１１の周辺の所定領域に複数の親ブロック１７１２を設定し、その複数の親ブロック１７１２の中から、対象子ブロック１７１１と合同となる親ブロック１７１２を探索する。あるいは、ブロック対検出部３４３は、対象子ブロック１７１１の周辺の所定領域において、上述のような対象子ブロック１７１１と大きさの等しい親ブロック１７１２を一画素ずつずらしながら、対象子ブロック１７１１と合同となる親ブロック１７１２を探索する。ただし、探索の対象となる親ブロック１７１２として、対象子ブロック１７１１自体は含めない。なお、「合同」とは、２つのブロックの画素値のパターンが完全に合同となる場合のみならず、所定の誤差を含み得る概念であるものとする。
【０１４９】
次に、ブロック対検出部３４３による、対象子ブロック１７１１と合同となる親ブロック１７１２の探索方法を詳述する。ブロック対検出部３４３は、上述のように、対象子ブロック１７１１と親ブロック１７１２とは同じ大きさなので、探索する親ブロック１７１２に対して、第１の実施形態で上述した図１１に示すような縮小処理は実行しない。したがって、ブロック対検出部３４３は、親ブロック１７１２のそのままの画素値と、対象子ブロック１７１１の画素値を用いて、上述の式（１）に示す絶対値誤差、または式（２）に示す二乗誤差等の誤差を算出する。
【０１５０】
ブロック対検出部３４３は、複数の親ブロック１７１２のうち、算出した誤差が最も小さい親ブロック１７１２が、対象子ブロック１７１１と合同であるものと判定し、その親ブロック１７１２を図３０に示す検出親ブロック１７１４として検出する。このように、ブロック対検出部３４３は、再構成画像１７０１を構成する子ブロックについてそれぞれ、合同となる親ブロックを探索し、その親ブロックを検出親ブロックとして検出する。また、ブロック対検出部３４３は、算出した誤差が最も小さい親ブロック１７１２について、誤差が所定の閾値以下とならない場合、その対象子ブロック１７１１には合同となる親ブロック１７１２は存在しないと判定し、その後の処理を実行しないようにする。これによって、無駄な処理を回避することができる。以上のような動作によって、ブロック対検出部３４３は、再構成画像１７０１において、図３０に示すように、対象子ブロック１７１１と、対象子ブロック１７１１に合同な検出親ブロック１７１４とのブロック対を検出する。ブロック対検出部３４３は、対象子ブロック１７１１と、対象子ブロック１７１１と相似である検出親ブロック１７１４とのブロック対の再構成画像１７０１における位置情報を画像平均化部３４４に送る。
【０１５１】
次に、第３の実施形態の画像処理部３４の画像平均化部３４４の平均化処理について説明する。
【０１５２】
画像平均化部３４４は、第１再構成部３４１から受け取った再構成画像（図６に示す再構成画像１１０１に相当）において、上述の図１７に示したものと同様に、ブロック対検出部３４３から受け取ったブロック対の位置情報が示す位置に対応する位置に子ブロック（第３ブロック）および親ブロック（第４ブロック）のブロック対を特定する。また、画像平均化部３４４は、上述のように、子ブロックと親ブロックとは同じ大きさなので、第１再構成部３４１から受け取った再構成画像における親ブロックに対して、第１の実施形態で上述したような縮小処理は実行しない。
【０１５３】
次に、画像平均化部３４４は、配置したブロック対の子ブロックの画素の画素値と、親ブロックの画素の画素値とを用いて、上述の式（３）に示す数式と同様の方法で、加重平均を行う。画像平均化部３４４は、第１再構成部３４１から受け取った再構成画像の子ブロックにおける画素の画素値を、それぞれ、式（３）による加重平均により算出された値に置き換えて、新たな画素値とする。このような画像平均化部３４４による加重平均、および画素値の置き換えを、ブロック対検出部３４３から受け取ったブロック対の位置情報が示す位置ごと（第１再構成部３４１から受け取った再構成画像の子ブロックごと）に行う。
【０１５４】
第１再構成部３４１により特定のエネルギーで再構成された再構成画像は、画像中の各物質の位置および形状等が再構成画像１７０１と等しいので、第１再構成部３４１により生成された再構成画像においても、子ブロックと親ブロックとは互いに合同となる。したがって、画像平均化部３４４が、親ブロックにより、子ブロックに対して上述の式（３）による加重平均を行っても、元々同じ物質内の画素同士の加重平均となるので、各物質における画素値の平均化処理が維持され、第１再構成部３４１により生成された再構成画像が有する画素値のばらつきが低減されていく。したがって、画像平均化部３４４は、子ブロックに対して、親ブロックによる加重平均を繰り返すことによって、画素値が各物質の正しい線減弱係数である復元画像を生成する。このような画像平均化部３４４による平均化処理においては、親ブロックに対して縮小処理は実行されないため、ノイズとしての画素値のばらつきの低周波成分を高周波成分に移行させる効果はないが、復元画像では、物質境界をまたいだ平均化はされないため、物質ごとに画素値が平均化されて、ばらつきは低減し、再構成の精度を向上させることができる。特に、図３０に示す対象子ブロック１７１１のように、並行する物質境界が含まれていると、大きさが異なって相似となる親ブロックは周囲に存在しないため、加重平均によるばらつきの低減効果が十分に得られない場合がある。しかし、上述のように、親ブロックが子ブロックの等倍であれば、図３０に示すように、子ブロックと合同な親ブロックが検出されるため、ばらつきの低減効果が得られる。
【０１５５】
なお、画像平均化部３４４による子ブロックに対する、親ブロックによる加重平均の繰り返し動作は、所定回数繰り返して終了するものとすればよい。あるいは、前回、加重平均で求めた値で置き換えた画素値と、今回、加重平均で求めた値との差分（再構成画像すべての画素値の差分の平均値または合計値等）が所定の閾値以下となった場合に終了するものとしてもよい。
【０１５６】
また、上述のようにブロック対検出部３４３が子ブロックと同じ大きさである合同な親ブロックを検出し、画像平均化部３４４により子ブロックに対して、合同な親ブロックにより加重平均する動作は、上述の第２の実施形態にも適用することができる。
【０１５７】
また、上述の画像処理部３４による画像処理では、子ブロックに対して、加重平均する親ブロックは、子ブロックに合同な１つの親ブロックであるものとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、画像平均化部３４４は、図３０に示した対象子ブロック１７１１（第１ブロック）の周辺の所定領域のブロック対検出部３４３により特定された複数の親ブロック１７１２（第２ブロック）全てを利用して加重平均するものとしてもよい。この場合、例えば、複数の親ブロック１７１２のうち、対象子ブロック１７１１に対して誤差の小さいものは加重平均の重みを大きくし、誤差が大きいものは加重平均の重みを小さくするものとすればよい。このように、子ブロックに対して複数の親ブロックを加重平均することにより、加重平均処理前後の画素値の変化が空間的に連続的になり、加重平均処理による不自然なアーチファクトの発生を抑制することができる。
【０１５８】
また、上述のした各実施形態およびその変形例における画像平均化部は、加重平均により平均化して補正を行う以外にも、例えば、メディアンフィルタ等のランクフィルタによるフィルタ処理で補正を行ったり、または、親ブロックに基づく値で画素値を置き換えることによる補正を行うものとしてもよい。これらによっても、ノイズを低減することができる。
【０１５９】
また、上述の画像処理部３４による画像処理においては、ブロック対検出部３４３は、再構成画像１７０１を格子状に区分した子ブロックに分割して、分割したそれぞれの子ブロックに合同な親ブロックを検出するものとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、再構成画像１７０１において処理の対象となる対象子ブロック１７１１として、図３１に示す対象子ブロック１７１１ａ〜１７１１ｃに示すように、再構成画像１７０１を構成する画素１７０１ｂごとにずらしながら加重平均するものとしてもよい。この場合も、上述のように、対象子ブロック１７１１の周辺の所定領域の複数の親ブロック１７１２全てを利用して加重平均するものとし、かつ、加重平均は、図３２に示すように、対象子ブロック１７１１の中央画素１７２１の位置に相当する第１再構成部３４１からの再構成画像（第１画像）上の画素と、複数の親ブロック（親ブロック１７１２ａ〜１７１２ｃ）の中央画素１７２２ａ〜１７２２ｃそれぞれの位置に相当する第１再構成部３４１からの再構成画像上の画素とを利用して演算する。これによって、さらに加重平均処理による不自然なアーチファクトの発生を抑制することができる。また、この加重平均処理（平均化処理）の動作を、第２の実施形態に係るＸ線検査装置のように平均化処理と、逐次近似法による再構成処理とを同時に実行する動作に適用する場合、画像平均化部３４３ｃが加重平均する画像の画素値ｇ（ｉ，ｊ）は、例えば、下記の式（７）によって求められる。
【０１６０】
【数５】
0006482934.tif 000006
【０１６１】
式（７）において、（ｉ，ｊ）は、仮再構成画像１５０１における画素の位置を示す。ｆ（ｉ，ｊ）は、仮再構成画像１５０１の位置（ｉ，ｊ）の画素の画素値（更新値）である線減弱係数である。ｇ（ｉ，ｊ）は、画像平均化部３４３ｃにより仮再構成画像１５０１において加重平均された画像の位置（ｉ，ｊ）の画素の画素値である。ｒ（ｉ，ｊ）は、再構成部３４５ｃによりＸ線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルから、複数のエネルギー、またはスペクトルの全エネルギーのフォトン数を、ビュー毎、かつ、チャネル毎に加算した被検体サイノグラムが生成され、この被検体サイノグラムが再構成されて生成された再構成画像１２０１の位置（ｉ，ｊ）の画素の画素値である。σは、ノイズの量によって切り替える調整パラメータである。画像平均化部３４３ｃが、この式（７）によって仮再構成画像１５０１に対して加重平均することにより、位置（ｉ，ｊ）を中心とした（２Ｍ＋１）×（２Ｎ＋１）画素の範囲にある親ブロックの画素値によって加重平均が演算されることになる。
【０１６２】
なお、上述した第１の実施形態および第３の実施形態において、ＣＴ装置における画像処理について説明したが、ＣＴ装置に限定するものではなく、例えば、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ：磁気共鳴画像）装置等の画像についての画像処理に対しても適用可能である。ＭＲＩ装置では、例えば、鉄の沈着物およびメラニン等を見る場合はＴ１強調画像、水および血液等を見る場合はＴ２強調画像、というように診断の目的に応じて種々の画像が生成する。図３３は、画像処理部のブロック構成の別の例を示す図である。図３３を参照しながら、ＣＴ装置以外の装置（モダリティ）の画像処理について、上述の第１の実施形態および第３の実施形態の画像処理を適用する場合について説明する。例えば、モダリティとしてＭＲＩ装置を想定した場合を例にして説明する。
【０１６３】
図３３に示すように、画像処理部３４ｄは、第１画像生成部３４１ｄ（第１生成部）と、第２画像生成部３４２ｄ（第２生成部）と、ブロック対検出部３４３ｄ（検出部）と、画像補正部３４４ｄ（補正部）と、を備えている。
【０１６４】
第１画像生成部３４１ｄは、診断画像として脂肪抑制画像（第１画像）を生成する。ここで、脂肪抑制画像とは、周知の技術である判定回復法またはＳＴＩＲ（Ｓｈｏｒｔ  ＴＩ  Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）法等を用いて脂肪信号を選択的に低下させた画像であり、ノイズが生じやすい。
【０１６５】
第２画像生成部３４２ｄは、例えば、参照画像として、脂肪抑制画像と被検体の同じ部分を示す、抑制していないＴ２強調画像（第２画像）を生成する。ここで、Ｔ２強調画像は、脂肪抑制画像と比較して、物質ごとの画素値の平均は異なるが、脂肪抑制画像よりもノイズは少なく、かつ鮮明である。
【０１６６】
ブロック対検出部３４３ｄは、第２画像生成部３４２ｄから受け取ったＴ２強調画像を子ブロック（第１ブロック）に分割して、それぞれの子ブロックと相似な親ブロック（第２ブロック）を検出する処理部である。そして、ブロック対検出部３４３ｄは、子ブロックとその子ブロックと相似な親ブロックとのブロック対の位置情報を画像補正部３４４ｄに送る。
【０１６７】
画像補正部３４４ｄは、第１画像生成部３４１ｄから受け取った脂肪抑制画像において、ブロック対検出部３４３ｄから受け取ったブロック対の位置情報が示す位置にブロック対を特定し、特定したブロック対のうち、子ブロック（第３ブロック）の画素値と、親ブロック（第４ブロック）を縮小した縮小ブロックの画素値とを加重平均した値で画素値を置換する補正を行う処理部である。また、画像補正部３４４ｄは、子ブロックに対する、親ブロックを縮小した縮小ブロックによる加重平均を繰り返すことによって、画素値が各物質に対応した値である復元画像を生成する。このような画像補正部３４４ｄによる加重平均の繰り返しの結果、復元画像では物質ごとに画素値が補正されて、ばらつきは低減し、診断画像としての脂肪抑制画像の画素値の精度を向上できる。なお、画像補正部３４４ｄでは、加重平均による補正を行うものとしているが、これに限定されるものではなく、上述と同様に、例えば、メディアンフィルタ等のランクフィルタによるフィルタ処理で補正を行ったり、または、親ブロックに基づく値で画素値を置き換えることによる補正を行うものとしてもよいのは言うまでもない。
【０１６８】
なお、第１画像生成部３４１ｄは、診断画像として脂肪抑制画像（第１画像）を生成するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、周知の技術であるＦＬＡＩＲ（Ｆｌｕｉｄ  Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ  ＩＲ）等で水抑制画像を生成するものとしてもよい。この場合でも、水抑制画像のノイズを除去することができる。
【０１６９】
このように、ＭＲＩ装置に用いる診断画像にノイズが生じる場合に、それを第１画像生成部３４１ｄで生成し、別の画像であって、かつノイズが少ない画像を参照画像として第２画像生成部３４２ｄで生成して、ブロック対検出部３４３ｄおよび画像補正部３４４ｄの機能に基づく補正処理を適用すれば、診断画像のノイズを低減できる。なお、上述した診断画像および参照画像の例の他にも、診断画像がＴ１強調画像またはＴ２強調画像（第１画像）である場合に、参照画像としてＴ１強調画像とＴ２強調画像との平均画像、またはプロトン画像（第２画像）を用いる場合においても有効である。また、診断画像が拡散強調画像（第１画像）である場合に、参照画像として非拡散画像（第２画像）を用いる場合においても有効である。
【０１７０】
また、モダリティとして超音波診断装置を用いた場合においても、上述の画像処理を適用できる。例えば、第１画像生成部３４１ｄは、診断画像として、超音波の高調波成分の画像であるハーモニック画像（第１画像）を生成する。ここで、ハーモニック画像は、被検体の体表付近で多重反射が少なくアーチファクトは少ないが、基本波に比べて感度が劣るためノイズが生じやすい。また、第２画像生成部３４２ｄは、参照画像として、ハーモニック画像と同じ部分を撮像した基本波のＢモード画像（第２画像）を生成する。そして、ブロック対検出部３４３ｄおよび画像補正部３４４ｄは、上述と同様の動作を行う。これにより、診断画像としてのハーモニック画像のノイズを低減できる。また、高いフレームレートで診断する場合、１フレームあたりのビーム数は少なくなるため画質は劣化する。そこで、ビーム数が多い低フレームレート画像（第２画像）を参照画像として、ビーム数が少ない高フレームレート画像（第１画像）を診断画像として、上述の画像処理部３４ｄによる画像処理をすることにより画質を改善できる。
【０１７１】
また、モダリティとしてＸ線透視装置を用いた場合においても、上述の画像処理を適用できる。この場合、造影画像と非造影画像との差分画像を透視画像に重ね合わせて表示するロードマップ表示において、一般にＸ線量が少なくノイズが多い透視モードで得られる透視画像（第１画像）を診断画像とし、Ｘ線量の多い造影画像、非造影画像、またはそれらの平均画像（第２画像）を参照画像として、上述の画像処理部３４ｄによる画像処理が行われることにより、診断画像としての透視画像のロードマップ表示を鮮明にできる。
【０１７２】
また、被検体の同じ部分を他のモダリティでも撮影し、診断画像を超音波画像（第１画像）とした場合に、参照画像としてＣＴまたはＭＲＩの画像（第２画像）を用いることによって、診断画像としての超音波画像のノイズを低減できる。
【０１７３】
また、被検体において撮像する部位が変形しない場合には、診断画像（第１画像）を撮像した時刻とは別の時刻に取得したデータ（第２画像）を参照画像として、上述の画像処理部３４ｄによる画像処理が行われることも有効である。
【０１７４】
このように、各種の診断画像（第１画像）に対して、同じ部分を異なる条件で撮像した画像を参照画像（第２画像）として、上述の画像処理部３４ｄによる画像処理が行われることにより、ノイズを低減することができる。ここで、異なる条件とは、同じモダリティか別のモダリティかを問わない。
【０１７５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、および変更を行うことができる。これらの実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１７６】
１  Ｘ線検査装置
１ｂ  Ｘ線透視装置
１０、１０ｂ  架台装置
１１  Ｘ線管
１１ａ  Ｘ線ビーム
１２  回転フレーム
１３、１３ｂ  検出器
１４、１４ｂ  照射制御部
１５  架台駆動部
１６、１６ｂ  データ収集部
１７  Ｘ線管
１７ｂ  Ｘ線ビーム
２０  寝台装置
２１  寝台駆動装置
２２  天板
３０、３０ｂ  コンソール装置
３１、３１ｂ  入力装置
３２、３２ｂ  表示装置
３３、３３ｂ  スキャン制御部
３４、３４ａ〜３４ｄ  画像処理部
３５、３５ｂ  画像記憶部
３６、３６ｂ  システム制御部
４０、４０ｂ  被検体
４１  投影断面
３４１  第１再構成部
３４１ａ、３４１ｂ  第１生成部
３４１ｃ  更新部
３４１ｄ  第１画像生成部
３４２  第２再構成部
３４２ａ、３４２ｂ  第２生成部
３４２ｃ  判定部
３４２ｄ  第２画像生成部
３４３、３４３ａ、３４３ｂ  ブロック対検出部
３４３ｃ  画像平均化部
３４３ｄ  ブロック対検出部
３４４、３４４ａ、３４４ｂ  画像平均化部
３４４ｃ  保持部
３４４ｄ  画像補正部
３４５ａ、３４５ｃ  再構成部
３４６ｃ  ブロック対検出部
１００１  サイノグラム
１０１１、１０１１ａ〜１１０１ｄ  被検体サイノグラム
１１０１  再構成画像
１１０２  再構成画像
１１０３  復元画像
１１１１  子ブロック
１１１４  親ブロック
１２０１  再構成画像
１２０１ａ  子ブロック
１２０１ｂ  画素
１２１１、１２１１ａ〜１２１１ｃ  対象子ブロック
１２１２  親ブロック
１２１２ａ  画素
１２１２ｂ  位置
１２１３  縮小ブロック
１２１４、１２１４ａ〜１２１４ｃ  検出親ブロック
１３０１  透視画像
１４０１  被検体サイノグラム
１５０１  仮再構成画像
１６０１  再構成画像
１７０１  再構成画像
１７０１ｂ  画素
１７１１、１７１１ａ〜１７１１ｃ  対象子ブロック
１７１２、１７１２ａ〜１７１２ｃ  親ブロック
１７１４  検出親ブロック
１７２１  中央画素
１７２２ａ〜１７２２ｃ  中央画素
【図１】
0006482934.tif 000007
【図２】
0006482934.tif 000008
【図３】
0006482934.tif 000009
【図４】
0006482934.tif 000010
【図５】
0006482934.tif 000011
【図６】
0006482934.tif 000012
【図７】
0006482934.tif 000013
【図８】
0006482934.tif 000014
【図９】
0006482934.tif 000015
【図１０】
0006482934.tif 000016
【図１１】
0006482934.tif 000017
【図１２】
0006482934.tif 000018
【図１３】
0006482934.tif 000019
【図１４】
0006482934.tif 000020
【図１５】
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【図１６】
0006482934.tif 000022
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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