(57)【要約】　　【目的】放射線画像の空間周波数処理を、簡便な演算処理によって実行し、かつ、ノイズによる画質劣化を改善する。　　【構成】被写体各部の透過線量に対応するデジタル放射線画像信号Ｓｏを得る。そして、前記デジタル放射線画像信号Ｓｏから所定の低周波数に対応する非鮮鋭マスク信号Ｓｕを求める。更に、この非鮮鋭マスク信号Ｓｕに減弱係数Ｋを乗算した値を、前記オリジナルのデジタル放射線画像信号Ｓｏから減算する。かかる演算によって得られた画像信号Ｓは、前記所定の低周波数以下の成分の振幅を、オリジナルに比して減弱させた信号であり、これにより、相対的に高周波数領域の信号が周波数強調される。【選択図】　図３
2004129292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を通過した放射線量を検知してデジタル放射線画像信号に変換する撮像手段と、
該撮像手段で得られたデジタル放射線画像信号の低空間周波数成分の振幅を減弱させる低周波成分減弱手段とを含んで構成され、
該低周波成分減弱手段が、前記デジタル放射線画像信号から、０．５サイクル／ｍｍ以上の空間周波数のときに変調伝達関数が０となる所定の低空間周波数に対応する非鮮鋭マスク信号を求め、この非鮮鋭マスク信号に０．１≦Ｋ≦０．８の範囲から選ばれる減弱係数Ｋを乗算した値を、前記デジタル放射線画像信号から減算するものであることを特徴とする放射線画像信号の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は放射線画像信号の処理装置に関し、特に、医療用放射線写真システムにおける画像処理（周波数処理）関する。
【背景技術】
【０００２】
　Ｘ線画像のような放射線画像は、医療用として多く用いられている。この放射線画像を得る一方法として、被写体を通した放射線を蛍光体層（蛍光スクリーン）に照射し、この可視光を銀塩感光材料を塗布したフィルムに照射して現像する、いわゆる放射線写真方式がある。
【０００３】
　近年、放射線画像診断技術の進歩に伴い、上記放射線写真を走査し、そこに記録された放射線画像情報を読取り、デジタル信号化した後にＣＲＴや感光材料上に再生する方法が工夫されるようになってきた。それにより、一回の放射線撮影からより多くの診断情報が得られるようになり、診断性能の向上と被爆線量の低減がもたらされる。この方法は、放射線画像情報の保存や検索の効率化という点でも期待がもたれている。
【０００４】
　前記写真フィルムを用いた放射線画像情報読取装置においては、放射線画像を記録した写真フィルムを読取光で露光走査し、その反射光又は透過光を光検出器で検出して電気信号に変換するが行われる。
　また、一方では銀塩感光材料からなる放射線写真フィルムを使用しないで放射線画像情報を得る方法が工夫されるようになった。この方法としては、被写体を通した放射線をある種の蛍光体に吸収せしめ、しかる後、この蛍光体を例えば、光又は熱エネルギーで励起することにより、この蛍光体が前記吸収により蓄積している放射線エネルギーを蛍光として放射せしめ、この蛍光を検出して画像化するものがある。具体的には、例えば米国特許第3,859,527 号又は特開昭55−12144 号公報に開示されている。これらは輝尽性蛍光体を用い、可視光線又は赤外線を輝尽励起光とした放射線画像変換方法を示したもので、支持体上に輝尽性蛍光体層を形成した放射線画像変換パネルを使用し、この放射線画像変換パネルの輝尽性蛍光体層に被写体を透過した放射線を当てて被写体各部の放射線透過度に対応する放射線エネルギーを蓄積させて潜像を形成し、しかる後、この輝尽性蛍光体層を前記輝尽励起光で走査することによって該放射線画像変換パネルの各部に蓄積された放射線エネルギーを放射させて、これを光に変換し、この光の強弱による光信号を光電子倍増管、フォトダイオード等の光電変換素子で検出して放射線画像情報を得るものである。
【０００５】
　また、他の方法としては、被写体を透過した放射線を、一様に帯電させたセレン，シリコン等の光導電体層を有する半導体パネルに吸収せしめて静電潜像を形成した後、この半導体パネルを光で走査することにより該パネル上の静電潜像を電気的に検出して画像化するものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開昭54−31219号公報
【０００６】
　斯くして得た放射線画像情報は、そのままの状態で、あるいはＸ線画像による診断性をさらに向上させる目的で空間周波数処理や階調処理等の画像処理が施されて銀塩フィルム，ＣＲＴ等に出力されて可視化されるか、又は、半導体記憶装置，磁気記憶装置，光ディスク記憶装置等の画像記憶装置に格納され、その後、必要に応じてこれら画像記憶装置から取り出され銀塩フィルム，ＣＲＴ等に出力されて可視化される。
【０００７】
　前記空間周波数処理法の１つとして、各画素に対する非鮮鋭マスク信号Ｓｕｓを求め、オリジナル画像信号Ｓｏｒｇ、非鮮鋭マスク信号Ｓｕｓ及び強調計数βを用いて、
　　　Ｓ’＝Ｓｏｒｇ＋β（Ｓｏｒｇ−Ｓｕｓ）
なる演算を実行して空間周波数強調、いわゆるエッジ強調を行い、画像の鮮鋭性を高める処理方法が知られている（特公昭62−62373 号公報等参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　しかしながら、上記の空間周波数処理方法では、演算回数が多く、リアルタイムで画像処理を行わせることが困難であるという問題があった。また、前記方法では、高空間周波数領域を強調しているため、画像ノイズが強調されてしまい、画像ノイズによる画質劣化をきたすという問題もあり、特に、放射線量の少ない（信号の小さい）部分における画質低下が著しくなってしまうという欠点を有していた。
【０００９】
　本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、演算処理が簡単で、処理スピードを改善した新たな周波数処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、高周波数領域のコントラスト（鮮鋭性）を改善しても、信号の小さい部分のノイズによる画質劣化をきたさない新たな周波数処理装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、高周波数領域でのコントラストを維持しながら、信号の小さい部分でのノイズによる画質劣化を改善する新たな周波数処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　そのため本発明にかかる放射線画像信号の処理装置は、図１に示すように構成される。
　図１において、撮像手段は、被写体を通過した放射線量を検知してデジタル放射線画像信号に変換し、低周波成分減弱手段は、前記撮像手段で得られたデジタル放射線画像信号の低空間周波数成分の振幅を減弱させる。
【００１１】
　ここで、前記低周波成分減弱手段が、前記撮像手段で得られたデジタル放射線画像信号から所定の低空間周波数に対応する非鮮鋭マスク信号を求め、この非鮮鋭マスク信号に所定の減弱係数を乗算した値を、前記撮像手段から得たデジタル放射線画像信号から減算することにより、前記所定の低空間周波数以下の成分の振幅を減弱させるよう構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
　かかる構成によると、デジタル放射線画像信号の低空間周波数領域の振幅が、高空間周波数領域の振幅に比較して減弱されるので、相対的に高空間周波数領域の信号を周波数強調することができる。これにより、高空間周波数領域での信号のコントラスト（鮮鋭性）が改善され、診断に適した画像を再生することが可能となる。
【００１３】
　また、低空間周波数領域の信号が減弱されるので、疑似的に被写体の放射線透過率の変化幅を減少させたことになり、放射線画像のうち比較的大きな面積を有する濃淡部の変化幅を減少させることができる。これにより、高空間周波数領域のコントラスト（鮮鋭性）を減少させることなく、被写体の放射線を透過し易い部分と透過し難い部分とを、同時に観察し易い状態に再生させることが可能となるものである。さらに、これにより、被写体の放射線を透過し難い部分のＳ／Ｎ比が向上し、ノイズによる画質低下が改善される。
【００１４】
　デジタル放射線画像信号の低空間周波数領域の振幅を減弱させるに当たっては、デジタル放射線画像信号から所定の低空間周波数に対応する非鮮鋭マスク信号を求め、この非鮮鋭マスク信号に所定の減弱計数を乗算した値を、元のデジタル放射線画像信号から減算すれば、所定の低空間周波数以下の空間周波数領域の振幅を所望の特性で減弱することが容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
　以下に本発明の実施例を説明する。
　一実施例を示す図２は、本発明にかかる放射線画像信号の処理装置を含む放射線画像撮像再生装置の基本構成図であり、医療用として人体の放射線撮影に適用した場合の例を示す。
【００１６】
　ここで、放射線発生装置１は被写体（人体胸部等）２に向けてＸ線などの放射線を照射する。被写体２を挟んで放射線発生装置１と対向する側には、輝尽性蛍光プレート３が備えられており、この輝尽性蛍光プレート３は放射線発生装置１からの照射放射線量に対する被写体２の放射線透過率分布（通過線量）に従ったエネルギーを輝尽蛍光体層に蓄積記録し、そこに被写体２の潜像を形成する。
【００１７】
　前記輝尽性蛍光プレート３は、支持体上に輝尽蛍光体層を、輝尽性蛍光体の気相堆積、或いは輝尽性蛍光体塗料塗布によって設けてあり、該輝尽蛍光体層は環境による悪影響及び損傷を遮断するために保護部材によって遮蔽若しくは被覆される。該輝尽性蛍光体材料としては、例えば、特開昭６１−７２０９１号公報、或いは、特開昭５９−７５２００号公報に開示されるような材料が使われる。
【００１８】
　一方、上記のようにして被写体の放射線画像情報が蓄積記録された輝尽性蛍光プレート３からの画像情報の読取りは以下のようにして行われる。
　即ち、輝尽励起光源（ガスレーザ，固体レーザ，半導体レーザ等）４は、出射強度が制御された励起光ビームを発生し、その励起光ビームは、被写体の放射線画像情報が蓄積記録された前記輝尽性蛍光プレート３を走査し、輝尽性蛍光プレート３が蓄積している放射線エネルギー（潜像）を蛍光（輝尽発光）として放射せしめる。
【００１９】
　光電変換装置５は、前記輝尽性蛍光プレート３を励起光ビームで走査して放射された蛍光（輝尽発光）を、該蛍光（輝尽発光光）のみを通過させるフィルタ６を介して受光して、入射光に対応した電流信号に走査点毎に光電変換して、走査点毎の放射線画像信号を得る。
　前記光電変換装置５で光電的に読み取られたアナログ放射線画像信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器で逐次Ａ／Ｄ変換されて、デジタル放射線画像信号としてマイクロコンピュータを備えた画像処理装置７に出力される。従って、本実施例では、輝尽性蛍光プレート３，輝尽励起光源４，光電変換装置５によって撮像手段が構成される。
【００２０】
　前記画像処理装置７では、デジタル放射線画像信号に対して階調処理などの画像処理を施すと共に、本発明にかかる低空間周波数成分の振幅を減弱させる演算処理を行って、光電変換装置５からのデジタル放射線画像信号を診断に適した形としてから放射線画像再生装置８に出力する。従って、本実施例において、低周波成分減弱手段としての機能は前記画像処理装置７が備えている。
【００２１】
　放射線画像再生装置８は、プリンタやＣＲＴ等のモニタであり、画像処理装置７で処理されたデジタル放射線画像信号を入力し、撮影された放射線画像をハードコピー又は再生画面として可視化する。
　尚、放射線画像再生装置８と共に、又は、放射線画像再生装置８の代わりに、半導体記憶装置などの記憶装置（ファイリングシステム）を設けて、読み取った放射線画像信号を保存するよう構成しても良い。
【００２２】
　更に、本実施例では、上記のように輝尽性蛍光プレート３に蓄積記録された放射線画像情報を読み取ることでデジタル放射線画像信号を得たが、被写体２の通過線量を直接ＣＣＤラインセンサ等の半導体検出器で検出しデジタル放射線画像信号を得る構成であっても良い。また、スクリーン・フィルムに被写体を通過した放射線を照射し、該フィルムを現像して得られたフィルム上の画像を読取り装置で読み取ることでデジタル放射線画像信号を得る構成であっても良く、デジタル放射線画像信号を得る撮像手段の構成を上記実施例に限定するものではない。
【００２３】
　ここで、前記画像処理装置７で行われる低空間周波数成分の振幅を減弱させる処理について説明する。
　画像処理装置７では、光電変換装置５から入力されるデジタル放射線画像信号を記憶し、この記憶データから所定の低周波数に対応する非鮮鋭マスク信号Ｓｕを求める。そして、記憶されているオリジナルのデジタル放射線画像信号をＳｏ、減弱係数をＫ（０＜Ｋ≦１）としたときに、
　　Ｓ＝Ｓｏ−Ｋ・Ｓｕ
なる演算を行うことで、前記所定の低空間周波数以下の成分の振幅が減弱されたデジタル放射線画像信号Ｓを得て、この信号Ｓに階調処理などの画像処理を施した上で放射線画像再生装置８に出力する。
【００２４】
　前記階調処理は、放射線画像を診断上好ましい状態で表示する上で必要な処理であり、上記のように空間周波数処理と組み合わせて用いられる。ここで、階調処理は、前記空間周波数処理の後に行っても良いが、空間周波数処理の前に行っても良く、階調処理自体は、Ａ／Ｄ変換前或いはＤ／Ａ変換後のアナログ信号をアナログ回路で処理しても良いし、デジタル信号をコンピュータ上でデジタル処理しても良い。
【００２５】
　ここで、前記所定の低空間周波数以下の成分の振幅が減弱されたデジタル放射線画像信号Ｓを得る処理において、ゼロ空間周波数近傍での変調伝達関数の値を規格化するために、次式によって処理を行っても良い。
　　Ｓ’＝Ｓｏ／（１−Ｋ）−Ｋ・Ｓｕ／（１−Ｋ）
　前記非鮮鋭マスク信号Ｓｕとしては、0.5 サイクル／ｍｍの空間周波数のときに変調伝達関数が0.5 以下となるような非鮮鋭マスク信号を用いるのが好ましいが、更に、0.01サイクル／ｍｍの空間周波数のときに変調伝達関数が0.5 以上で、然も、0.5 サイクル／ｍｍの空間周波数のときに変調伝達関数が0.5 以下となるような非鮮鋭マスク信号を用いることがより好ましい。
【００２６】
　前記非鮮鋭マスク信号Ｓｕの作成は以下のようにして行うことができる。
　最も基本的な第１の方法としては、オリジナルのデジタル放射線画像信号Ｓｏを記憶させておき、非鮮鋭マスクのサイズに応じて各走査点の信号を周辺部のデータと共に読み出してその平均値（単純平均又は種々の加重平均）として非鮮鋭マスク信号Ｓｕを得る方法がある。
【００２７】
　第２としては、輝尽励起光源４による小サイズ径のビームで輝尽性蛍光プレート３からオリジナル信号Ｓｏを読み出した後に、まだ、輝尽性蛍光プレート３に画像情報が残っている場合に非鮮鋭マスク信号のサイズに合わせた大サイズ径の光ビームを用いて各走査点の信号をその周辺部の信号と共に平均化して読み出す方法がある。
【００２８】
　更に、第３としては、読み出し用の光ビームが蛍光体層中での散乱によりそのビーム径が徐々に広がることを利用するもので、光ビームの入射側からの発光信号でオリジナル信号Ｓｏを作り、光ビームの透過した側での発光で非鮮鋭マスク信号Ｓｕを作る方法がある。この場合、非鮮鋭マスク信号のサイズは、蛍光体層の光散乱の程度を変えたり、これを受光するアパーチャの大きさを変えたりすることによって制御できる。
【００２９】
　第４としては、ビームの走査方向（主走査方向）についてはアナログ信号をローパスフィルタ処理し、副走査方向についてはＡ／Ｄ変換後のデジタル放射線信号を平均化処理して求める方法がある。
　ここで、前記非鮮鋭マスク信号Ｓｕを用いた所定の低空間周波数以下の成分の振幅減弱においては、振幅を減弱する前のゼロ空間周波数近傍の変調伝達関数Ｍ０を基準とすると、その値が0.2 ≦Ｍ０≦0.9 となるように減弱することが診断に適した画像を提供する上で好ましく、0.3 ≦Ｍ０≦0.8 となることがより好ましい。さらには、0.68　≦Ｍ０≦0.80であると、得られる画像は、従来のスクリーン・フィルムを用いたシステムと比較して違和感なく診断に供することができる。
【００３０】
　よって、減弱係数Ｋは、0.1 ≦Ｋ≦0.8 であることが好ましく、さらには0.2 ≦Ｋ≦0.7 であることがより好ましい。また、最も好ましい減弱係数Ｋの範囲は、0.20≦Ｋ≦0.32である。
　尚、0.5 サイクル／ｍｍ以下のいずれの空間周波数ｆｃにおいて変調伝達関数を0.5 にするかによって決定される非鮮鋭マスク信号の形（図３参照）、或いは、前記減弱係数Ｋの値は、処理を行う前に指定しておかなければならない。これらの値は、外部入力装置を用いて個別に入力するか、人体の部位或いは症例により予め複数設定された中から撮影部位等を指定したときに選択的に入力されるようにするか、更には、読み取った画像データを解析し、好ましい値を自動的に設定する等の方法が想定される。
【００３１】
　上記のようにして、非鮮鋭マスク信号Ｓｕに減弱係数Ｋを乗算した値を、オリジナルのデジタル放射線画像信号Ｓｏから減算すれば（図３参照）、図４に示すように、所定の低空間周波数以下の信号成分の振幅が、オリジナル信号に対して減弱された画像信号を得ることができる。
　所定の低空間周波数以下の信号成分の振幅が減弱されれば、例えば人体の胸部撮影の場合における肺野部と縦隔部とのように、放射線を透過し易い部分と透過し難い部分とが同時に存在しても、信号処理後の画像は、疑似的に放射線透過率の変化幅が減少したような画像となる。
【００３２】
　従って、放射線を透過し易い部分と透過し難い部分とを同時に観察し易い状態に再生させることが可能となるものであり、然も、低空間周波数領域以外の空間周波数領域における信号成分の振幅はオリジナルのままであるから、高空間周波数領域でのコントラストは確保され、血管や小さな病変などの診断情報が前記周波数処理によって潰れてしまうことがなく、診断性に優れた画像を得ることができる。
【００３３】
　また、振幅の減弱を比較的高空間周波数領域まで行うと、高空間周波数領域での信号の振幅が中・低周波数領域に比較して相対的に大きくなり、画像のエッジ部分が強調された画像となる。従って、このような周波数処理では、画像のコントラスト（鮮鋭性）を見掛け上改善することができる。
　次に、図３，４，５を参照して、前記周波数処理のより具体的な様子を説明する。
【００３４】
　図３のＳｏは、輝尽性蛍光体プレート３に蓄積された放射線画像を、100 μｍ／１画素でサンプリングしたとき、得られたデジタル放射線画像信号の空間周波数応答特性を示すものである。また、Ｓｕは、0.5 サイクル／ｍｍでの変調伝達関数が0.5 以下になるように設定したガウス分布非鮮鋭マスク信号の空間周波数応答特性を示している。この例では、100 μｍ／１画素でサンプリングした上記画像を、80画素×80画素について加算平均をとる場合にガウス分布状の重み付けをして非鮮鋭マスク信号を作成している。図中ｆｃは、変調伝達関数が0.5 となるときの空間周波数である。
【００３５】
　尚、前記非鮮鋭マスク信号Ｓｕの作成は、重み付けを省略し、単純加算平均をとって行っても良く、その場合の矩形非鮮鋭マスク信号の空間周波数応答特性を図５に示してある。但し、非鮮鋭マスクの形状は、80画素×80画素のように正方形とする必要はなく、長方形であっても良い。
　図４は、（Ｓｏ−Ｋ・Ｓｕ）の演算結果Ｓを示しており、この例では、減弱係数Ｋを0.3 としてある。また、前記減弱係数Ｋは、通常所定の値に固定されるが、オリジナルのデジタル放射線画像信号Ｓｏ又は非鮮鋭マスク信号Ｓｕの大きさに応じて変化させるようにすれば、低信号域と高信号域とで低空間周波数領域の信号の振幅減弱度合いを変化させることができ、より診断性能の向上した画像を提供することができる。
【００３６】
　以上説明したように本発明によると、放射線画像信号の低空間周波数成分の振幅を減弱させることにより、相対的に高空間周波数領域の信号を周波数強調することができ、高空間周波数領域での信号のコントラストが改善される。また、低空間周波数成分の振幅を減弱させることは、疑似的に被写体の放射線透過率の変化幅を減少させることになり、被写体の放射線を透過し易い部分と透過し難い部分とを同時に観察し易い状態に再生させることが可能となる。従って、特に医療用放射線画像においては、診断に適した再生画像を得ることができるようになり、放射線画像を用いた診断性能を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図。
【図３】オリジナルの放射線画像信号Ｓｏ及び非鮮鋭マスク信号の空間周波数応答特性を示す線図。
【図４】低空間周波数成分の振幅を減弱させた結果の空間周波数応答特性を示す線図。
【図５】非鮮鋭マスク信号の重み付けを行わずに単純加算平均によって作成した場合の空間周波数応答特性を示す線図。
【符号の説明】
【００３８】
　　１　　放射線発生装置
　　２　　被写体
　　３　　輝尽性蛍光プレート
　　４　　輝尽励起光源
　　５　　光電変換装置
　　７　　画像処理装置
　　８　　放射線画像再生装置。
【図１】
2004129292.tif 000003
【図２】
2004129292.tif 000004
【図３】
2004129292.tif 000005
【図４】
2004129292.tif 000006
【図５】
2004129292.tif 000007