(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの散乱放射線を除去するためのグリッドを使用した放射線撮影により得られた放射線画像を処理する放射線画像処理装置であって、
所定の上記放射線画像から前記グリッドに起因する画像成分を作成する作成手段と、
上記作成手段により得られた上記画像成分に基づき、上記所定の上記放射線画像より後に得られた複数の上記放射線画像に対して、上記画像成分の除去処理を施す除去手段とを備え、
上記作成手段は、上記放射線画像に重畳された画像成分は画像全体にわたって定常であるという特徴に基づいて上記画像成分を作成する手段を備えることを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項２】
被写体からの散乱放射線を除去するためのグリッドを使用した放射線撮影により得られた放射線画像を処理するための放射線画像処理方法であって、
放射線画像から前記グリッドに起因する画像成分を作成する作成ステップと、
上記作成ステップにより得られた画像成分に基づき、上記放射線画像より後に得られた複数の放射線画像に対して、上記画像成分の除去処理を施す除去ステップとを含み、
上記作成ステップは、上記放射線画像に重畳された画像成分は画像全体にわたって定常であるという特徴に基づいて上記画像成分を作成するステップを含むことを特徴とする放射線画像処理方法。
【請求項３】
上記除去ステップは、上記複数の放射線画像に対して、上記作成ステップにより得られた同一の画像成分を用いて除去処理を施すステップを含むことを特徴とする請求項２記載の放射線画像処理方法。
【請求項４】
上記作成ステップは、上記放射線画像を解析して上記画像成分の空間周波数を得る解析ステップを含むことを特徴とする請求項２記載の放射線画像処理方法。
【請求項５】
上記作成ステップは、
上記解析ステップの解析結果に基づいて上記放射線画像から画像成分を含む所定の成分を抽出する抽出ステップと、
上記抽出ステップにより得られた所定の成分を加工して上記画像成分を得る加工ステップと、
を有し、
上記除去ステップは、上記作成ステップの上記加工ステップにより得られた上記画像成分を上記放射線画像から除去することを特徴とする請求項４記載の放射線画像処理方法。
【請求項６】
上記抽出ステップは、上記解析ステップにより得た上記空間周波数を有する成分を上記放射線画像から抽出するフィルタリングを行うステップを含むことを特徴とする請求項５記載の放射線画像処理方法。
【請求項７】
上記加工ステップは、上記所定の成分の非定常な部分を、その前後の定常な部分から推定して加工する処理を実行するステップを含むことを特徴とする請求項５記載の放射線画像処理方法。
【請求項８】
上記加工ステップは、上記所定の成分の包絡線情報に基づいて、上記非定常な部分を検出するステップを含むことを特徴とする請求項７記載の放射線画像処理方法。
【請求項９】
上記加工ステップは、上記所定の成分の非定常な部分の前後の定常な部分及び空間周波数に基づいて、上記画像成分に対応する正弦波の振幅及び位相を推定し、上記非定常な部分の補修を行うステップを含むことを特徴とする請求項７記載の放射線画像処理方法。
【請求項１０】
上記加工ステップは、上記補修された非定常な部分を含む所定の成分に対して、さらなるフィルタリングを行って前記画像成分を得るステップを含むことを特徴とする請求項９記載の放射線画像処理方法。
【請求項１１】
上記加工ステップは、上記非定常な部分のうち所定の条件を満たす部分を予め定められた値に置換して上記画像成分を得ることを特徴とする請求項７記載の放射線画像処理方法。
【請求項１２】
上記作成ステップは、上記放射線画像から選択した所定のラインについて、上記画像成分を作成するステップを含むことを特徴とする請求項２記載の放射線画像処理方法。
【請求項１３】
上記作成ステップは、複数のラインの平均の結果に対して、上記画像成分を作成するステップを含むことを特徴とする請求項１２記載の放射線画像処理方法。
【請求項１４】
上記作成ステップは、画像成分が作成されなかったラインの画像成分として、当該ラインの近隣の上記画像成分が作成されたラインから取得した上記画像成分を用いるステップを含むことを特徴とする請求項１２記載の放射線画像処理方法。
【請求項１５】
上記グリッドの装着を検出する検出ステップを含み、
上記作成ステップは、上記検出ステップの検出結果に基づいて、上記の処理を実行するステップを含むことを特徴とする請求項２記載の放射線画像処理方法。
【請求項１６】
請求項２〜１５の何れか１項に記載の放射線画像処理方法の処理ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１７】
請求項２〜１５の何れか１項に記載の放射線画像処理方法の処理ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、散乱放射線を除去するためのグリッドを使用した放射線撮影により被写体の放射線画像を取得する装置或いはシステムに用いられる、放射線画像処理装置、放射線画像処理方法、記憶媒体及びプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より例えば、Ｘ線に代表される放射線を被写体（物体）に照射し、当該被写体を透過した放射線成分の空間分布（放射線分布）を画像化することで、被写体内部を可視化可能とする技術が用いられているが、放射線は被写体内部で散乱放射線（散乱線）を発生するため、被写体を透過した直接透過放射線（直接線）と共に、散乱放射線（散乱線）も画像化されてしまう。
【０００３】
散乱線の発生過程は、放射線の種類や、被写体の物性、或いは構造等に依存し、通常は予測不可能である。このため、散乱線を除去した放射線画像を得るためには、様々な工夫が必要となってくる。
【０００４】
散乱線を除去した放射線画像を簡便に得る方法において、代表的な方法としては、鉛等の放射線遮蔽物質の壁を放射線の受像面に設け、当該受像面に到達する放射線の角度を規制することで、散乱線成分を遮蔽する方法がある。
【０００５】
具体的には例えば、医療分野におけるＸ線撮影では、人体等の被写体からの散乱Ｘ線を除去するために、「グリッド」と呼ばれる器具を被写体とＸ線の受像面の間に設置することが行われている。
【０００６】
グリッドは、鉛等のＸ線遮蔽物質と、木材や、紙、アルミニウム、或いはカーボン等のＸ線透過物質とが、互いにＸ線発生源（焦点）へ収束する方向を向くように角度を付けて、所定の幅で交互に並べて構成される器具である。
【０００７】
上述のようなグリッドは直接線の一部を除外するため、Ｘ線の受像面でもグリッドの影（グリッドの陰影、以下、「グリッド縞」とも言う）が見られることになるが、「Ｘ線遮蔽物質とＸ線透過物質を交互に配置する空間的な周期を正確にする」、及び「当該周期を比較的高い空間周波数にする」等という構成をとることで、Ｘ線画像の観察者に対して、当該Ｘ線画像上にグリッド縞が存在することの違和感を極力減らしている。
【０００８】
図２２は、グリッド９４０の構成を模式的に示したものである。
上記図２２において、“９１０”はＸ線の発生源を示し、“９２０”はＸ線の放射方向を示す。“９３０”は人体等の被写体を示し、“９５０”はＸ線の受像面を示す。
【０００９】
上記図２２に示すように、グリッド９４０は、その製造のし易さ等の理由から、２次元平面上の１方向のみ（同図の矢印で示す縦方向）に縞構造を成すものが一般的である。
【００１０】
また、グリッド縞のコントラストを低減（除去）する方法としては、Ｘ線曝射中に、グリッドのみを縞に直交する方向へ移動させ、Ｘ線の受像面でのＸ線曝射中の積分効果を利用する方法がある。
【００１１】
ここでの放射線の受像面（受像部分）というのは、主に、放射線分布を直接感光材料に記録する放射線フィルムを意味している。
【００１２】
ところで、近年では、医療用等の放射線画像についても、放射線フィルムにより直接画像化する方法よりも、放射線画像をディジタルデータとして扱う方法が一般化しつつある。
例えば、放射線分布を電気信号（アナログ信号）へ一旦変換し、当該アナログ信号をディジタル化（Ａ／Ｄ変換）して数値データ（ディジタルデータ）ヘ変換する。これにより、ディジタル化された放射線画像（ディジタル放射線画像）に対して、ファイリング、画像処理、及びモニタ表示等の処理を低コストで行える。
【００１３】
しかしながら、ディジタル放射線画像の場合、必然的に２次元空間的に画像信号をサンプリングする必要があるため、当然サンプリング定理に基づくエリアシングの問題が顕在化してくる。
【００１４】
具体的には、一般の画像の場合、空間におけるサンプリング周期を適切な周期（細かい周期等）にすることで、多少のエリアシングが発生しても、画像を観察するにあたって問題はない。
【００１５】
これに対して、グリッドを使用して得られたディジタル放射線画像の場合、グリッドによる周期的な縞模様がエリアシングにより非常に低周波になってしまう場合や、サンプリング周期によってはエリアシングは発生しないが低周波の振幅変動が発生してしまう場合があり、これは、画像の観察者の関知するところとなり問題である。
【００１６】
そこで、エリアシング等による不適切なグリッド縞模様を除去する方法としては、次のような方法が提案されている。
ここでは、放射線画像をディジタル化する方法を大きく２つの方法に分類し、これらの２つの方法に対するグリッド縞模様を除去する（方法１）及び（方法２）を挙げるものとする。
【００１７】
（方法１）
ここでのディジタル化方法では、先ず、放射線分布（放射線強度分布）を一旦別のエネルギー分布（蛍光等のエネルギー分布）に変換し、これを走査することで、画像を１方向にのみ空間サンプリングするアナログ的なビデオ信号（時間信号）を生成し、当該時間信号を別に用意した時間的な周期に基づいてＡ／Ｄ変換する。
当該ディジタル化方法の代表例としては、輝尽性蛍光体に貯えられたエネルギーをレーザ走査により逐次蛍光化／集光して、ビデオ信号として取得し、その後、順次Ａ／Ｄ変換を行う方法が挙げられる。
【００１８】
上記のディジタル化方法によりディジタル的な放射線画像を取得するにあたって、エリアシング等による不適切なグリッド縞模様を除去する方法としては、例えば、特許第２５０７６５９号、特許第２７５４０６８号、及び特開平８−０８８７６５号等に記載された方法がある。
【００１９】
具体的には、先ず、放射線分布に対応した別のエネルギー分布に対する走査を、グリッド縞に直交する方向に行い、グリッド縞をビデオ信号上での周期信号に変換し、アナログ的な当該周期信号に対して、低域通過フィルタリングを行った後、時間軸のサンプリングを行う。このような通常のアンチエリアシングフィルタの構成により、不適切なグリッド縞を除去できる。
【００２０】
上述のような方法に類する方法として、特許第２５０７６５９号等には、予備的にサンプリングした画像をフーリエ変換することにより、グリッド縞模様の像の存在及びその周波数を検出し、その検出結果に基づいた低域通過フィルタを選択し、これを用いて低域通過フィルタリングを行うことで、不適切なグリッド縞を除去する方法が提案されている。
【００２１】
また、特許第２７５４０６８号や特開平８−０８８７６５号等には、特許第２５０７６５９号等で提案されているアナログ的な低域通過フィルタリング処理ではなく、時間軸のサンプリングを所望の間隔より短く行い、グリッド縞模様の情報のエリアシングを無くしてグリッド像を含む画像情報を取得した後に、グリッド像成分を除去するディジタル的な低域通過フィルタリングを行い、その後、ディジタル的に間引いて（再サンプリング）、所望のサンプリング間隔による画像を得る方法が提案されている。
【００２２】
（方法２）
ここでのディジタル化方法では、先ず、放射線強度分布を一旦別のエネルギー分布（蛍光や電界強度等のエネルギー分布）に変換し、これに対して、２次元的に配置された複数の電気信号変換素子（フォトダイオードやキャパシター等）により直接２次元サンプリングを行い、各変換素子からの信号を順序取り出してＡ／Ｄ変換する。
当該ディジタル化方法の代表例としては、近年技術開発が進んでいる大画面平面センサにより、放射線による大面積にわたる蛍光分布若しくは電界強度分布を二次元配列された複数の画素毎の変換素子で電気信号化する、所謂放射線フラットパネルセンサを用いた方法が挙げられる。
【００２３】
ところで、この方法2のディジタル化方法によりディジタル的な放射線画像を取得するにあたって、エリアシング等による不適切なグリッド縞模様を除去するのは非常に困難となっている。その理由は、放射線フラットパネルセンサ等（以下、単に「センサ」或いは「フラットパネルセンサ」とも言う）の複数の電気信号変換素子により２次元空間上で直接サンプリングされるため、方法1のようなアナログ的な電気信号に対するアンチエリアシングフィルタが適用できないためである。
【００２４】
上記の問題を解決するために、センサにより２次元空間上でエリアシングを起こさない程度の細かさで直接サンプリングを行い、ディジタル的なアンチエリアシングフィルタを施した上で、上述した再サンプリングを行う方法が考えられるが、このような方法では、センサの電気信号変換素子の構成上、２次元空間での細かなサンプリングが困難であり、電気信号変換素子自体の性能を落とす上に、莫大なコストアップを招いてしまう。
【００２５】
そこで、従来のようにＸ線曝射中にグリッドを移動させる方法が行われている。
【００２６】
別の方法として、特開平９−７５３３２号等では、センサにより２次元空間で直接サンプリングしてディジタルＸ線画像を取得する際に、グリッド縞を除去することを目的とし、グリッド縞の間隔とサンプリングピッチ（センサの画素ピッチ）を完全に一致させ、グリッド縞による直接線を遮断する領域と画素の隙間を一致させることにより、不適切なグリッド縞を画像上に発生させないようにする方法が提案されている。
【００２７】
また、特開平９−７８９７０号や、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ５８０１３８５等では、グリッド縞の間隔をサンプリングピッチより小さくし、１画素（１つの電気信号変換素子）の有する受光部の開口の幅と同じにする或いは近づけるようにすることで、グリッド縞のコントラストを低減する方法が提案されている。
【００２８】
また、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ５．０５０．１９８等では、複数の撮影条件でグリッド縞模様の像（グリッド像）を予め記憶しておき、実際にグリッドを用いた撮影を行ったときに、予め記憶した複数のグリッド像の中で撮影条件の一致又は近似したグリッド像により撮影で得た画像を除算することで、グリッド像を除去する方法が提案されている。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の放射線画像処理、特に、（方法２）に代表される、２次元空間上で直接サンプリングするセンサ及びグリッドを使用して放射線画像を取得した場合の画像処理では、次のような問題点があった。
【００３０】
まず、特開平９−７５３３２号等で提案されている構成において、グリッド縞の間隔とサンプリングピッチを完全に一致させることは非常に困難である。すなわち、一般的に半導体製造工程で作成されるフラットパネルセンサと、比較的厚みのある鉛板の組み合わせで作成されるグリッドとは、それぞれ独立して作成作業が行なわれ、或いは、グリッド自体は、そのときの状況により取り外し可能なように作成しなくはいけないため、これらの要因により、グリッド縞の間隔とセンサの画素ピッチ（サンプリングピッチ）を完全に合致させることは非常に困難である。
【００３１】
また、特開平９−７８９７０号やＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ５８０１３８５等で提案されている構成において、グリッド縞の間隔をサンプリングピッチより細かくし、１画素の有する受光部の開口の幅と同じにする或いは近づけるのは有効であるが、センサ（フラットパネルセンサ）が高精細化し、サンプリングピッチが、例えば、０．１ｍｍ以下になると、グリッド縞の間隔も同様に、１ｍｍ当たり１０本以上という非常に細かなものが要求されるようになる。このような細かな縞のグリッドとなると、散乱線を遮断するための鉛板厚さはほぼ固定されているため、直接線の通過する領域を狭くするしかなく、この結果、放射線量の利用効率が極端に低くなり、良好な放射線撮影を行えなくなる。
【００３２】
また、上述したような従来の構成では、放射線曝射中にグリッド自体を移動させるようになされているが、このグリッドの移動については、グリッド移動のための駆動系等によりコスト上昇、装置或いはシステムの大型化を招くと共に、駆動タイミングと放射線曝射タイミングの関係、及び駆動速度の関係等の調整制御等のための構成等を設ける必要がある。したがって、グリッド移動の構成は、グリッド縞を除去するためには有効であるが、上述のような制限があり、常に採用できるわけではない。
【００３３】
そこで、上記の問題点を解決するために、得られる放射線画像がディジタルデータであることから、ディジタルフィルタリングにより、グリッド縞を除去する方法が考えられる。この方法によれば、グリッド縞の空間周波数と被写体に基づく有効な画像情報の空間周波数成分が完全に分離されていれば、単純なフィルタリング構成にてグリッド縞を除去できる。
【００３４】
上記の方法の具体例として、特開平３−１２７８５号等では、フーリエ変換を用いて、グリッド縞の空間周波数に相当するデータを除去若しくは低減する方法が提案されている。
【００３５】
また、通常のＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｎｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いて、グリッド縞の空間周波数に相当するデータを除去若しくは低減する方法も考えられる。
【００３６】
ところで、グリッド縞の像は、鉛等のＸ線遮蔽物質による放射線の透過率の低減した陰影であるため、信号ではほぼ乗算的に重畳されるが、対数変換を行えば加算的に重畳されることになる。したがって、上述したようなフィルタリングが可能となる。
【００３７】
また、一般的に、散乱線除去のためのグリッドの製造工程は、非常に精度よく管理されており、そのグリッド縞についても、画像全般にわたって均一の空間周波数特性を有するものが広く用いられている。このため、上述したようなフィルタリングについても、単一の空間周波数に対してのみ行えばよいという可能性がある。
【００３８】
また、実際には、グリッド縞の像（陰影）の形状は、正確な正弦波状ではないため、逓倍周波数である２倍，３倍，…の空間周波数成分が存在する可能性があるが、この場合、センサでの変換過程（エネルギー変換過程）の２次元空間的な依存性に起因するボケにより、基本波成分のみが受像されると考える。
【００３９】
しかしながら、上述したようなフィルタリングでの問題は、画像成分自体の空間周波数帯域を制限することは不可能に近いということにある。
【００４０】
具体的には例えば、特許第２７５４０６８号や特開平８−０８８７６５等で提案されているものに代表されるように、空間サンプリングピッチを非常に細かくし、当該サンプリング後に有効なナイキスト周波数を高めて、有効な帯域幅（ナイキスト周波数以下の帯域幅）を広くとり、その中で画像成分とグリッド縞成分が完全に分離されれば、何の問題もなく、通常のフィルタリングでグリッド縞の除去が行えることは明確であるが、現実的な問題として、グリッド縞を除去するためだけに、空間サンプリングピッチを高めることは、半導体プロセスその他の要因によりセンサの非常なコストアップにつながり、さらに、放射線取得効率を落とす原因となり、有効ではない。
【００４１】
したがって、ナイキスト周波数以下の帯域に有効な画像成分がほぼ収まる程度の空間サンプリングピッチでセンサ自体を構成することが、コスト的及び性能的に有効であるが、このような構成をとった場合、グリッド縞の空間周波数と有効な画像成分の空間周波数との間にある程度の重畳があるのはやむをえない。
【００４２】
具体的には、例えば、図２３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明すると、まず、同図（ａ）は、処理対象となる画像（元画像）を１次元で見たときの当該画像信号を示したものであり、当該画像信号は２５６点の数値で構成されている。
上記図２３（ｂ）は、同図（ａ）で示される画像信号をフィルタリングする際の、空間周波数領域でのフィルタの応答特性を示したものである。上記図２３（ｂ）では、離散フーリエ変換を意識して、周波数領域を“０”〜“１２８”の数値で表しており、空間周波数の値が“１００”の位置での帯域カットフィルタリングとしている。
上記図２３（ｃ）は、同図（ｂ）で示されるフィルタリングを、同図（ａ）で示される画像信号に対して施した結果を示したものである。上記図２３（ｃ）の画像信号は同図から明らかなように、同図（ａ）で示される画像信号の特性からほとんど変化がない。
上記図２３（ｄ）は、確認のために、同図（ａ）で示される画像信号と、同図（ｃ）で示される画像信号との差分を示したものである。上記図２３（ｄ）から明らかなように、フィルタリングにより除去された信号成分はほとんどない。
【００４３】
また、図２４（ａ）は、上記図２３（ａ）で示した画像信号（元画像信号）に対して、中間で急峻に立ち上がる部分（所謂エッジ部分）を加えたものを示したものである。
上記図２４（ｂ）は、上記図２３（ｂ）と同様に、上記図２４（ａ）で示される画像信号をフィルタリングする際の、空間周波数領域でのフィルタの応答特性を示したものである。
上記図２４（ｃ）は、同図（ｂ）で示されるフィルタリングを、同図（ａ）で示される画像信号に対して施した結果を示したものである。上記図２４（ｃ）において、丸で囲った部分から明らかなように、元画像信号から外れて不安定な振動をしていること（アーチファクト）がわかる。
上記図２４（ｄ）は、確認のために、同図（ａ）で示される画像信号と、同図（ｃ）で示される画像信号との差分を示したものである。上記図２４（ｄ）から明らかなように、急峻に変動する部分（信号の両端部分を含む）に関して、多くの振動成分が現れている。
【００４４】
上記図２３（ａ）〜（ｄ）及び図２４（ａ）〜（ｄ）に示されるように、通常の画像信号の場合、ナイキスト周波数（同図では空間周波数が“１２８”）以下の、かなり高い周波数の成分については、画像信号の主成分ではなく、ほとんど情報がない成分であるため、この位置で急峻なフィルタリング処理を施しても問題は少ない。これに対して、画像信号が急峻な部分（エッジ部分）を有する場合、上記のナイキスト周波数以下の、かなり高い周波数成分を用いて画像信号が表現されるため、これにフィルタリングを施すと、急峻に変動する部分で問題（アーチファクト）が発生してしまう。
【００４５】
図２５（ａ）〜（ｄ）は、グリッドを摸して、上記図２３（ａ）に示される元画像信号に対して、正弦波（ｓｉｎ（２π１００ｘ／２５６））を加えた場合の信号状態を示したものである。上記図２５（ａ）〜（ｄ）から明らかなように、同図（ｂ）で示されるフィルタの応答特性を有するフィルタリングにより、グリッド縞がほぼ除去されている（同図（ｃ）参照）。
【００４６】
図２６（ａ）〜（ｄ）は、グリッドを摸して、上記図２４（ａ）に示される元画像信号に対して、正弦波（ｓｉｎ（２π１００ｘ／２５６））を加えた場合の信号状態を示したものである。上記図２６（ａ）〜（ｄ）から明らかなように、同図（ｂ）で示されるフィルタの応答特性を有するフィルタリングにより、上記図２４（ｃ）と同様なアーチファクトが発生している（上記図２６（ｃ）参照）。
【００４７】
すなわち、特開平３−１２７８５号等に記載されているような、単純なフィルタリング処理では、グリッド縞の成分を除去すると、上述のようなアーチファクトが強く発生してしまう可能性がある。また、アーチファクトを減らすために、フィルタのインパルス応答の幅を狭くすると、フィルタリングの応答特性が広い範囲で低減するようになってしまい、画像自体が強くなまった形になってしまう。
【００４８】
上述のような放射線画像における問題は、放射線撮影により得られる動画にも言えることである。
【００４９】
具体的には例えば、Ｘ線を被写体を介して固体撮像素子で撮像することで、当該被写体のＸ線画像を取得する構成の場合、当該被写体の動きに応じた一連の連続画像（動画のＸ線画像、以下、「Ｘ線動画」とも言う）の取得が可能である。このようなＸ線動画についても、これを構成する個々のフレーム画像には、上述したようなグリッド縞成分に関する問題が生じる。
【００５０】
また、Ｘ線動画の取得の場合、１秒あたり３０フレーム乃至１２０フレーム程度で高速にＸ線動画の取得が行なわれる。このように高速に得られるＸ線動画から、グリッド縞成分を完全に除去することは非常に困難である。さらに、Ｘ線動画の取得が高速になされることにより、単純なフィルタリングでグリッド縞成分を除去しようとすると、画像自体にアーチファクトが生じる等の損傷を与えてしまう。
【００５１】
そこで、本発明は、上記の欠点を除去するために成されたもので、グリッドを使用した放射線撮影による放射線画像から、グリッドに起因する画像成分が除去された良好な放射線動画を得ることのできる、放射線画像処理装置、放射線画像処理方法、記憶媒体及びプログラムを提供することを目的とする。
【００５２】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的下において、第１の発明は、被写体からの散乱放射線を除去するためのグリッドを使用した放射線撮影により得られた放射線画像を処理する放射線画像処理装置であって、所定の上記放射線画像から前記グリッドに起因する画像成分を作成する作成手段と、上記作成手段により得られた上記画像成分に基づき、上記所定の上記放射線画像より後に得られた複数の上記放射線画像に対して、上記画像成分の除去処理を施す除去手段とを備え、上記作成手段は、上記放射線画像に重畳された画像成分は画像全体にわたって定常であるという特徴に基づいて上記画像成分を作成する手段を備えることを特徴とする。
【００７２】
第２の発明は、被写体からの散乱放射線を除去するためのグリッドを使用した放射線撮影により得られた放射線画像を処理するための放射線画像処理方法であって、放射線画像から前記グリッドに起因する画像成分を作成する作成ステップと、上記作成ステップにより得られた画像成分に基づき、上記放射線画像より後に得られた複数の放射線画像に対して、上記画像成分の除去処理を施す除去ステップとを含み、上記作成ステップは、上記放射線画像に重畳された画像成分は画像全体にわたって定常であるという特徴に基づいて上記画像成分を作成するステップを含むことを特徴とする。
【００７３】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記除去ステップは、上記複数の放射線画像に対して、上記作成ステップにより得られた同一の画像成分を用いて除去処理を施すステップを含むことを特徴とする。
【００７５】
第４の発明は、上記第２の発明において、上記作成ステップは、上記放射線画像を解析して上記画像成分の空間周波数を得る解析ステップを含むことを特徴とする。
【００７６】
第５の発明は、上記第４の発明において、上記作成ステップは、上記解析ステップの解析結果に基づいて上記放射線画像から画像成分を含む所定の成分を抽出する抽出ステップと、上記抽出ステップにより得られた所定の成分を加工して上記画像成分を得る加工ステップと、を有し、上記除去ステップは、上記作成ステップの上記加工ステップにより得られた上記画像成分を上記放射線画像から除去することを特徴とする。
【００７７】
第６の発明は、上記第５の発明において、上記抽出ステップは、上記解析ステップにより得た上記空間周波数を有する成分を上記放射線画像から抽出するフィルタリングを行うステップを含むことを特徴とする。
【００７８】
第７の発明は、上記第５の発明において、上記加工ステップは、上記所定の成分の非定常な部分を、その前後の定常な部分から推定して加工する処理を実行するステップを含むことを特徴とする。
【００７９】
第８の発明は、上記第７の発明において、上記加工ステップは、上記所定の成分の包絡線情報に基づいて、上記非定常な部分を検出するステップを含むことを特徴とする。
【００８０】
第９の発明は、上記第７の発明において、上記加工ステップは、上記所定の成分の非定常な部分の前後の定常な部分及び空間周波数に基づいて、上記画像成分に対応する正弦波の振幅及び位相を推定し、上記非定常な部分の補修を行うステップを含むことを特徴とする。
【００８１】
第１０の発明は、上記第９の発明において、上記加工ステップは、上記補修された非定常な部分を含む所定の成分に対して、さらなるフィルタリングを行って前記画像成分を得るステップを含むことを特徴とする。
【００８２】
第１１の発明は、上記第７の発明において、上記加工ステップは、上記非定常な部分のうち所定の条件を満たす部分を予め定められた値に置換して上記画像成分を得ることを特徴とする。
【００８３】
第１２の発明は、上記第２の発明において、上記作成ステップは、上記放射線画像から選択した所定のラインについて、上記画像成分を作成するステップを含むことを特徴とする。
【００８４】
第１３の発明は、上記第１２の発明において、上記作成ステップは、複数のラインの平均の結果に対して、上記画像成分を作成するステップを含むことを特徴とする。
【００８５】
第１４の発明は、上記第１２の発明において、上記作成ステップは、画像成分が作成されなかったラインの画像成分として、当該ラインの近隣の上記画像成分が作成されたラインから取得した上記画像成分を用いるステップを含むことを特徴とする。
【００８７】
第１５の発明は、上記第２の発明において、上記グリッドの装着を検出する検出ステップを含み、上記作成ステップは、上記検出ステップの検出結果に基づいて、上記の処理を実行するステップを含むことを特徴とする。
【００９２】
第１６の発明に係るプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体は、第２〜１５の発明のいずれかに係る放射線処理方法の処理ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したことを特徴とする。
【００９４】
第１７の発明に係るプログラムは、第２〜１５の発明のいずれかに係る放射線処理方法の処理ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００９５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００９６】
[第１〜第５の実施の形態の概要]
ここでは、本発明の実施の形態として、第１〜第５の実施の形態を例示として挙げる。第１〜第５の実施の形態の具体的な説明の前に、こられの概要について説明する。
【００９７】
尚、ここでは放射線の一例として、Ｘ線を用い、Ｘ線撮影により得られたＸ線画像について処理するものとする。
また、以下に説明する構成は、本発明を適用した一構成例であり、これに限られることはない。
【００９８】
第１〜第５の実施の形態では、特に、グリッドを使用したＸ線撮影により、被写体の動きに応じた一連の連続画像（Ｘ線動画）を取得する場合の、当該Ｘ線動画について、単純なフィルタリング処理によるグリッド縞成分の除去が困難である問題、及び高速にグリッド縞成分の除去が困難である問題を、次のような構成により解決した。
【００９９】
すなわち、処理対象のＸ線動画（対象Ｘ線動画）を構成する複数のフレーム画像のそれぞれに対して重畳されている、或いはセンサの特性（飽和特性や欠陥画素等の特性）の影響等で通常のフィルタリング処理では検出不可能な本来画像全体にわたって安定な縞模様として存在するはずである、グリッド縞の成分情報（以下、単に「グリッド縞成分」とも言う）を推定して求めることにより、当該グリッド縞成分を抽出する。
【０１００】
また、対象Ｘ線動画を構成する複数のフレーム画像において、隣接するフレーム画像ではグリッド縞成分がほぼ変動しないことにより、グリッド縞成分の抽出処理を、当該複数のフレーム画像全てに対して行うのではなく、間引いて行うようにする。
【０１０１】
そして、例えば、各フレーム画像が対数画像の信号である場合、抽出したグリッド縞成分を、それぞれのフレーム画像から差し引く。これにより、Ｘ線動画に影響を与えることなく、安定したグリッド縞情報の除去が可能となる。
【０１０２】
具体的には、まず、第１の実施の形態では、Ｘ線撮影で得られたＸ線動画の１つのフレーム画像（対象フレーム画像）を解析する。そして、グリッド縞に直交する方向の画素の欠陥については、線形予測型の画素欠陥補正処理を施す。また、上記解析結果に基いて、グリッド縞成分を対象フレーム画像から抽出し、画像情報として保持する。
ここで、上記解析に要する時間は、連続して取得されるフレーム画像の時間よりも長いことにより、次のフレーム画像の解析が完了するまでは、１つ前に抽出したグリッド縞成分を用いて、当該グリッド縞成分を解析及び抽出した対象フレーム画像を開始フレームとして、次の解析が行なわれるフレーム画像までの間の各フレーム画像に対して、グリッド縞成分の除去処理を行う。このとき、上記解析に要する時間に対応した、別のタイミング制御構成からの制御に基づいて、定期的にグリッド縞成分の抽出を行うようにしてもよい。
【０１０３】
また、第１の実施の形態では、対象フレーム画像からグリッド縞成分を抽出する際、一旦低次のＦＩＲフィルタリングにて抽出し、その後、別のＦＩＲフィルタリングとのベクトル振幅特性計算により包絡線情報を取得する。そして、当該包絡線情報に基づいて、グリッド縞成分から非定常な部分を抽出し、当該非定常分を、その周囲の定常な部分を利用して補修することで、グリッド縞成分を、全体として定常な信号系列に変換する。そしてさらに、より適切にグリッド縞成分のみを抽出するために、グリッド縞成分に対応する空間周波数を選択的に抽出するフィルタリング処理を実行し、その結果をグリッド縞成分とする。
上述のようにして取得したグリッド縞成分を、それぞれのフレーム画像から差し引く。これにより、グリッド縞成分の除去後のＸ線動画が得られる。
【０１０４】
第２の実施の形態では、グリッド縞成分を除去した後のフレーム画像に対して画素欠陥補正を行なう。ここでの画素欠陥補正としては、例えば、平均による画素欠陥補正を適用可能である。
【０１０５】
第３の実施の形態では、グリッド装着を検知する検知手段を設け、グリッド装着が検知手段により確認された場合に、フレーム画像を解析し、この結果に基いて、予測型の画素欠陥補正、及びグリッド縞成分の除去を行う。
【０１０６】
第４の実施の形態では、Ｘ線曝射の照射野が、被写体の撮影部位に対応するように絞られている状態の場合、フレーム画像において、当該照射野に相当する部分画像のみに対して、第１の実施の形態での処理を実行する。
【０１０７】
第５の実施の形態では、被写体の状況によっては画像の部分毎にグリッド縞が存在しない場合もあることにより、グリッド縞が存在しない部分の画像に対して、グリッド縞除去の処理を行わない方法をとる。
具体的には、抽出されたグリッド縞成分に関して、グリッド縞成分が存在しない部分の情報を零（“０”）データに置き換えることで、当該部分については、グリッド縞除去の処理を行わない。
【０１０８】
尚、第１〜第５の実施の形態において、例えば、抽出されたグリッド縞成分は画像情報として存在していることにより、その画像を保持しておくことで、フレーム画像からグリッド縞成分を除去した場合であっても、その後に、保持しておいたグリッド縞成分の画像情報を用いて、元のフレーム画像、すなわちグリッド縞を除去しない状態のフレーム画像を復元することができる。
【０１０９】
[第１〜第５の実施の形態におけるグリッド縞成分の除去処理]
ここでは、第１〜第５の実施の形態で用いる、グリッド縞成分の除去処理方法について説明する。
尚、以下の説明では、第１〜第５の実施の形態をまとめて「本実施の形態」とも言う。また、Ｘ線動画の中の対象とするフレーム画像を「対象画像」とも言う。
【０１１０】
例えば、グリッド縞成分が示す周波数から、ほぼ当該グリッド縞成分を含む成分を分離し、分離後の当該成分を、グリッド縞の示すであろう特徴情報に加工し、当該加工後の情報を、グリッド縞成分と見なし、これを対象画像信号から除去する。
【０１１１】
グリッド縞成分は、空間スペクトル表現によれば、かなり強い成分を有し、グリッド縞の空間周波数を適当に選択すれば、サンプリングの際のナイキスト周波数（サンプリング周波数の１／２に相当する空間周波数）近辺に存在させることができる。この結果、上記図２５（ａ）〜（ｄ）に示したような、通常の画像信号の主成分とは重ならないような状態が容易に得られる。
【０１１２】
ここで、対象画像信号に対して、急峻な変動成分が存在する場合に限り、上記図２６（ａ）〜（ｄ）を用いて説明したように、グリッド縞成分と対象画像信号の分離が困難となる。
【０１１３】
また、場合によっては、グリッド縞自体が存在しない場合も考えられる。これは、Ｘ線をほぼ完全に遮断するような被写体をＸ線撮影した場合や、センサのダイナミックレンジで規定される以上の強いＸ線が当該センサに到達した場合に、サチュレーションによりグリッド縞成分がなくなる場合である。
【０１１４】
尚、通常、Ｘ線画像を取得する場合、被写体内部を透過するＸ線量を重視するため、透過しない被写体外部（素抜け部分）では、被写体透過量の数１００倍ものＸ線量になる。一般に、センサ、或いはセンサ用のアンプのダイナミックレンジを、情報のない被写体外部にまで広げることは無意味であり、被写体外部は、ほとんどの場合、サチュレーションによる非線形性を呈し、グリッド縞成分をも存在しなくなる、或いはコントラストが落ちた状態となる。
【０１１５】
そこで、本実施の形態では、対象画像において、１ライン中のデータで、グリッド縞成分と対象画像信号の分離が困難になるような急峻な変動がある場合、及びグリッド縞自体が存在しない場合の双方に適応的に対応し、アーチファクトを発生することなく、グリッド縞成分を除去することを実現した。
【０１１６】
具体的には、本実施の形態におけるグリッド縞成分の除去処理は、主に、次のような第１処理ステップ〜第３処理ステップを含む処理としている。
【０１１７】
第１処理ステップ：
グリッド縞成分を含んで得られた対象画像から、グリッド縞に直交する方向のラインデータをサンプル的に抽出し、グリッド縞の空間周波数を割り出す。
【０１１８】
第２処理ステップ：
順次対象画像からグリッド縞成分を抽出し、その結果（グリッド縞成分）を対象画像から差し引くが、このとき、アーチファクトの発生を考慮して、アーチファクトが発生しても、その影響範囲が小さくなる比較的小さなスパンのＦＩＲフィルタリングにより、グリッド縞を主とした成分を抽出する。
【０１１９】
第３処理ステップ：
第１処理ステップで得られたグリッド縞の空間周波数に基いて、第２処理ステップで得られたグリッド縞を主とした成分の包絡線を、当該成分と別のＦＩＲフィルタリングによって当該成分の位相を９０°移動させた成分とのベクトル振幅計算により求める。
【０１２０】
上記の第１処理ステップ〜第３処理ステップを含むグリッド縞成分の除去処理について、さらに具体的に説明すると、まず、第３処理ステップで得られた包絡線情報は、必ず正の値をとり、その特徴としては、次のような特徴（１）及び（２）を有する。
（１）急峻な変動部分（例えばエッジ部）に関しては、非常に大きな値を示す。
（２）グリッド縞が存在しない部分に関しては、ほぼ“０”となるような小さな値を示す。
【０１２１】
本実施の形態では、上記の包絡線情報に基いて、特徴（１）により示される値の部分（非常に大きな値の部分）、及び特徴（２）により示される値の部分（非常に小さな値の部分）について、グリッド縞成分を補修することで、より安定したグリッド縞成分の作成を実現する。
【０１２２】
グリッド縞成分の補修の方法としては、例えば、上記特徴（１）の部分を、その周辺の安定したグリッド縞の部分から予測した成分に置き換えることで、全体として安定したグリッド縞成分にする方法が挙げられる。
【０１２３】
上述のようにして取得した、安定した成分のみが存在するグリッド縞を主とした成分について、ライン全体に対して、通常のフィルタリング処理を行う。このとき、グリッド縞の空間周波数を中心としたより狭い範囲の空間周波数のみを抽出するフィルタリングを行う。
【０１２４】
上記のフィルタリングの結果（抽出成分）を、対象画像におけるグリッド縞成分とするが、包絡線情報が、特徴（２）を有するものである場合、すなわちグリッド縞を主とした成分にグリッド縞成分が存在しない部分がある場合、もともとグリッド縞が存在しないのだから、当該部分のグリッド縞を主とした成分を“０”に置き換える。
【０１２５】
また、対象画像に対してフィルタリング処理を施す際、より急峻なフィルタリング処理を安定に高速に行うために、高速フーリエ変換アルゴリズムを用いる場合があるが、この場合、データ点数が“２”のｎ乗（ｎは正の整数）に限定される。このため、通常データの周辺に“０”を詰めて点数を合わせるようにする。この“０”を詰めた範囲のデータも、包絡線情報が特徴（２）を示す部分に該当するデータと考えればよい。
【０１２６】
尚、グリッド自体の空間周波数として有効な空間周波数としては、ここでは、特願２０００−０２８１６１号等で提案されているようなサンプリング周波数（空間サンプリングピッチの逆数）の３０％以上４０％以下となるような空間周波数（ナイキスト周波数の６０％以上８０％以下）から選ばれていると有効である。この理由は、一般的にサンプリング周波数の３０％以下に画像の主成分が集中し、サンプリング周波数の４０％以上６０％以下の空間周波数を有する強いグリッド縞の成分は、サンプリング後に線形補間に類する補間処理が施された場合に、別の周期的な振幅変動を起こしたように見え、グリッド縞自体の安定性に欠けるためである。
【０１２７】
グリッド自体の空間周波数を“ｆｇ[ｃｙｃ／ｍｍ]”とし、センサのサンプリングのピッチを“Ｔ”とすると、グリッド縞の空間周波数ｆｍは、
【０１２８】
【数１】
0004746761.tif 000002
【０１２９】
なる式（１）で表される。
【０１３０】
本実施の形態では、上記式（１）で表される空間周波数ｆｍに相当する縞模様がグリッド縞成分として対象画像中に存在することを考慮して、上述した第１処理ステップにおいて、グリッド縞を正確に抽出する。すなわち、グリッド縞の空間周波数ｆｇは、予め判明しているため、サンプリングされたラインデータの中から、対象画像の空間周波数ｆｍ近辺を探索し、その検索結果により、ピーク値を示す空間周波数を以って、対象画像におけるグリッド縞の空間周波数ｆｍと見なす。
【０１３１】
また、上述した第２処理ステップにおいて、空間周波数ｆｍに対し、その空間周波数ｆｍを中心として、できるだけ小さなスパンのＦＩＲフィルタリングを行うことで、有効な画像成分を殆ど除去した状態で、且つ、急峻な変動（例えばエッジ部分）によるアーチファクトの影響が狭い範囲に収まる状態で、グリッド縞成分を粗く抽出する。
【０１３２】
このとき、位相変動をなくすために、例えば、ＦＩＲフィルタの係数系列を偶関数とし、また、上記の狭い範囲を満たすために、３点若しくは５点のＦＩＲフィルタが望ましい。
【０１３３】
具体的には例えば、対称３点のＦＩＲフィルタとし、その係数を（ａ１，ｂ１，ａ１）とすると、当該係数（ａ１，ｂ１，ａ１）を求めるためには、空間周波数ｆｍにおけるレスポンスが“１”であるという条件、及び画像情報の中心値である直流成分を“０”にするという条件の２つの条件を用いることができる。
【０１３４】
すなわち、当該係数演算は、
２*ａ１＋ｂ１＝０
２*ａ１*ｃｏｓ（２πｆｍＴ）＋ｂ１＝１
なる式で表される連立方程式であり、
【０１３５】
【数２】
0004746761.tif 000003
【０１３６】
なる式（２）で表される解をとる。
【０１３７】
上記のＦＩＲフィルタリングは、空間周波数ｆｍにおいてレスポンスが“１”であるが、空間周波数がそれ以上になると、レスポンスは次第に上昇していく。一般的に、この部分には画像成分が存在しないため、当該ＦＩＲフィルタイリングであってもグリッド縞を充分に抽出できる。
【０１３８】
また、対称５点のＦＩＲフィルタリングとし、その係数を（ａ２，ｂ２，ｃ２，ｂ２，ａ２）とすると、当該係数（ａ２，ｂ２，ｃ２，ｂ２，ａ２）を求めるためには、空間周波数ｆｍにおけるレスポンスが“１”であるという条件、及び画像情報の中心値である直流成分を“０”にするという条件の２つの条件の外に、空間周波数ｆｍにおけるレスポンスの微分値が“０”（ピーク）を示すという条件をも用いることができる。
【０１３９】
すなわち、当該係数演算は、上記式（２）で表される解から、簡単な演算を行うことで、
（−ａ１2，２ａ１（１−ｂ１），１−２ａ１2−（１−ｂ１）2，
２ａ１（１−ｂ１），−ａ１2）
なる解が得られる。
【０１４０】
対称５点のＦＩＲフィルタリングのフィルタの求め方としては、例えば、先ず、上記式（２）で表される係数（ａ１，ｂ１，ａ１）を有するフィルタを、“１”から差し引いた形にすると、空間数端数ｆｍで零点を有するフィルタとなる。このフィルタによるフィルタリングを２回施す処理を考慮すると、やはり空間周波数ｆｍで零点を有するが、位相（符号）の反転がなくなる。このようなフィルタが、対称５点のＦＩＲフィルタリングのフィルタであり、“１”から当該フィルタを差し引くことで、目的とする空間周波数ｆｍにおいてピークを有するフィルタを構成できる。
【０１４１】
図１は、上述したような、対称３点のＦＩＲフィルタリング（以下、「３点ＦＩＲフィルタリング」とも言う）、及び対称５点のＦＩＲフィルタリング（以下、「５点ＦＩＲフィルタリング」とも言う）の形状（空間周波数特性）の例を示したものである。
【０１４２】
上記図１に示されるＦＩＲフィルタによるフィルタリングの結果は、殆どの場合、グリッド縞成分のみを抽出した結果となる。これは、上記図１から明かなように、主に低周波成分からなる有効な画像成分の当該低周波成分の多くが除去されるためである。
【０１４３】
しかしながら、上述したように、FIRフィルタリングにより抽出した成分の中には、かなりの量の有効画像成分が含まれているのも事実である。本来は、空間周波数ｆｍを中心とする急峻な選択特性を有するフィルタによるフィルタリングを行いたいところであるが、これを行ったとしても、対象画像に含まれる急激な変動部分を構成する周波数成分が含まれてしまうことに変りはない。
【０１４４】
そこで、上記の問題を解決するために、本実施の形態では、上述した第３ステップにおいて、グリッド縞成分の局所的な包絡線を求め、その変動から、グリッド縞成分以外の、アーチファクトを発生させる可能性のある成分が含まれる部分を検出することで、グリッド縞成分のみを安定に抽出（作成）する。
【０１４５】
一般の信号の包絡線は、ヒルベルト変換によらなければならないが、単一の正弦波の包絡線は、その周波数におけるレスポンス振幅が“１”であり、９０°（π／２）の位相変動を起こすような空間フィルタを施し、その結果と元信号とのベクトル振幅（２乗和の平方根）をとれば求まる。
【０１４６】
位相が９０°変動するＦＩＲフィルタによるフィルタリングを、離散的なデータに対して施す場合、当該ＦＩＲフィルタの係数を点対称（奇関数）的なものとする。例えば、この係数を（−ａ３，０，ａ３）とすると、空間周波数ｆｍでレスポンスを“１”にするためには、係数（−ａ３，０，ａ３）は、
２*ａ３*ｓｉｎ（２πｆｍＴ）＝１
なる式を満たす必要があり、
【０１４７】
【数３】
0004746761.tif 000004
【０１４８】
なる式（３）で表される解が得られる。
【０１４９】
上記式（３）で表される解の係数（−ａ３，０，ａ３）を有するＦＩＲフィルタにより得られた信号系列と元信号系列との振幅を求める。
【０１５０】
例えば、図２（ａ）は、上記図２５（ａ）で示した元画像信号に対して、上記式（２）で示される解の係数（ａ１，ｂ１，ａ１）を有するフィルタリングを施した結果を示したものである。上記図２（ａ）から明かなように、グリッド縞成分が殆ど抽出されている。
【０１５１】
また、図３（ａ）は、上記図２６（ａ）で示した元画像信号に対して、上記式（２）で示される解の係数（ａ１，ｂ１，ａ１）を有するフィルタリングを施した結果を示したものである。
【０１５２】
上記図２（ｂ）及び図３（ｂ）で示す波形（太線で示す波形）はそれぞれ、上記図２（ａ）及び図３（ａ）で示される元画像信号に対して、上記式（３）で示される解の係数（−ａ３，０，ａ３）を有するフィルタリングを施した結果と、当該元画像信号との２乗和の平方根をとった包絡線を示したものである。
【０１５３】
特に、上記図３（ｂ）に示す包絡線において、同図（ｃ）に示す窪み部分に着目すると、当該窪み部分には明らかに非定常な成分が存在している。これは、抽出されたグリッド縞成分は、単純なフィルタリングでは異常に抽出され（対象画像のエッジ成分等を含み）、対象画像信号から差し引けば、この処理後の対象画像信号にアーチファクトが発生することを意味する。
【０１５４】
そこで、本実施の形態では、上述のようにして求められた包絡線から、異常な数値を示す範囲を特定し、当該範囲のグリッド縞成分をその周辺の数値列からの推定値で補正（置換）する。すなわち、本来有するグリッド縞成分の特徴である、全ての範囲にわたって常に定常な成分を有するという性質を利用して、グリッド縞成分を形成（作成）する。
【０１５５】
補正の際に用いる推定値（予測値）は、異常な数値を示す範囲の周辺のデータの統計的性質から求める。例えば、グリッド縞成分の空間周波数ｆｍが既知であるので、この空間周波数ｆｍを統計的性質として用いることができる。
【０１５６】
例えば、グリッド縞の空間周波数ｆｍ、及び位相φを以って、
【０１５７】
【数４】
0004746761.tif 000005
【０１５８】
なる式（４）により表される正弦波を用いて、非定常部のグリッド縞成分を形成する。
【０１５９】
例えば、最も簡便な方法としては、フーリエ変換（フーリエ級数展開）を用い、特定の周波数における２つの係数Ａ及びφを周辺画素から求める方法が挙げられる。
【０１６０】
しかしながら、データに欠陥（非定常部分）が存在する等の問題から、通常のフーリエ変換を用いることができない。したがって、ここでは、フーリエ変換を一般化し、最小２乗の意味で、振幅及び位相情報を求める。このため、上記式（４）を、
【０１６１】
【数５】
0004746761.tif 000006
【０１６２】
なる式（５）に変形する。
【０１６３】
この場合、サンプリング点ｘｉにおけるデータを“ｙｉ”（データ点数ｎ）である時（｛ｘｉ，ｙｉ；ｉ＝０〜ｎ−１｝）の２乗誤差εは、
【０１６４】
【数６】
0004746761.tif 000007
【０１６５】
なる式（６）で表される。
【０１６６】
このとき、注意すべきは、ここで用いられる成分“ｘｉ，ｙｉ”としては、上述した包絡線の成分の検証から、定常な部分であると判断されたデータのみを選択することである。そして、２乗誤差εを最小化するパラメータＲ，Ｉを、次のようにして求める。
【０１６７】
先ず、
【０１６８】
【数７】
0004746761.tif 000008
【０１６９】
なる式（７）は、
【０１７０】
【数８】
0004746761.tif 000009
【０１７１】
なる式（７´）で書き表される。
上記式（７´）の連立方程式を解くことで、パラメータＲ，Ｉが求まり、位相φと振幅Ａを同時に推定できる。
【０１７２】
ここで、データ系列がｋ／（２・ｆｍ）（ｋは正の整数）の区間を等間隔でｍ等分するものであれば、上記式（７´）は、
【０１７３】
【数９】
0004746761.tif 000010
【０１７４】
なる式（８）で示されるように、特定の周波数の係数を求める離散フーリエ変換（フーリエ級数展開）となる。
【０１７５】
上記式（７´）若しくは上記式（８）により、非定常部分の周辺の定常な適当なデータを用いて、パラメータＲ，Ｉの値を求めることで、不適当であるとして除去された非定常部分の補修（置換）を行う。
【０１７６】
また、その他の補修方法としては、線形予測モデルを考え、グリッド縞の空間周波数を特定せずに、線形予測アルゴリズムによって順次予測して補修を行う方法が挙げられる。
【０１７７】
上述のような補修によって得られた信号波形は、全般的に定常な正弦波であり、グリッド縞成分を非常によく表している成分である。
【０１７８】
しかしながら、上記の信号波形（グリッド縞成分の信号波形）は、もともと上記式（２）で示される係数（ａ１，ｂ１，ａ１）による狭いスパンのＦＩＲフィルタリングの結果であり、上記図１に示したようなフィルタの応答特性を有し、グリッド縞成分以外の画像成分をかなり多く含んでいるものである。
【０１７９】
そこで、本実施の形態では、上記の信号波形に対して、さらに、グリッド縞の空間周波数ｆｍ近辺の成分のみを抽出するフィルタリングを施す。このフィルタリングは、上述したような操作により、既に非定常な成分が補修された成分に対して施されるものであり、当該フィルタリングによるリンギング等のアーチファクトが発生することはない。
【０１８０】
上記のフィルタリング後のグリッド縞成分の信号に対して、上述した包絡線作成を行った際、非常に小さな値（“０”に近い値）が観測された部分が存在した場合、この部分は、元々グリッド縞成分が何らかの理由（例えば、Ｘ線が完全に遮断されている、又はセンサがサチュレーションを起こしている等）で観測されなかった部分であり、グリッド縞成分が元々存在しない部分である。したがって、この部分に関しては、その情報を記録しておき、後段のフィルタリングの後に“０”に置き換える。この処理の結果を、グリッド縞成分として、対象画像信号から差し引く。
【０１８１】
本実施の形態では、対象画像信号から順次対象とするラインデータを１ラインづつ取り出しながら、グリッド縞成分の抽出処理を実行するが、１ラインデータを取り出すときに、その前後の数ラインデータの平均を求め、すなわち画像成分を弱めてから、又はグリッド縞成分を強調してから、グリッド縞成分を抽出することも可能である。
【０１８２】
上記のことは、通常グリッド縞とセンサは、ほぼ平行に配置されており、あるラインのグリッド縞と、その近辺のラインのグリッド縞との各成分は、非常に酷似しているからである。
【０１８３】
したがって、本実施の形態の他の形態として、上記の非常に酷似しているという特徴を利用し、グリッド縞成分の抽出のための計算処理回数を減らすために、処理するラインを間引き、あるラインで抽出されたグリッド縞成分を、その近辺のラインのグリッド縞成分とする。すなわち、グリッド縞成分が抽出されたラインの近辺のラインについてはグリッド縞成分の抽出処理を行なわず、上記のあるラインで抽出されたグリッド縞成分を用いて、その近辺のラインデータからの差し引き処理を行なうこともできる。
【０１８４】
尚、上述の間引きが可能であるか否かを判断するために、上述した第１処理ステップにおいて、グリッド縞の空間周波数を測定する際に、サンプルされた前後のライン若しくはサンプルされたライン同士のグリッド縞の位相差を調べ、グリッド縞がセンサに対して傾いていないことを確認する。
【０１８５】
また、本実施の形態の他の形態としては、上述のようにして、グリッド縞成分を対象画像信号から除去する場合に、信号強度等を検出することで、対象画像信号における照射野を認識し、当該照射野内部の画像データに対してのみ、上述のグリッド縞成分の除去処理を行なうようにしてもよい。
【０１８６】
また、上述したようなグリッド縞成分の除去処理に用いるグリッド縞成分の抽出をＸ線動画を構成する全てのフレーム画像に対して実行すると多くの時間を必要とし、実際には、全てのフレーム画像に当該抽出処理を実行することは実時間では不可能であるため、本実施の形態では、Ｘ線動画を構成する複数のフレーム画像の中の選択フレーム画像（対象フレーム画像）について当該抽出処理を行い、これにより取得したグリッド縞成分を画像として保持し、対象フレーム画像に近隣の時間のフレーム画像に対して、同じグリッド縞成分を用いたグリッド縞成分除去処理を実行する。
【０１８７】
ところで、例えば、固体撮像素子によりＸ線画像を取得する場合、複数の画素を配列してなる当該固体撮像素子特有の問題として、欠陥画素の問題がある。画像情報の冗長性（空間的に低周波成分を主成分とする）から、欠陥画素が少量であれば、その周辺画素値からの平均的な補間により、殆どの場合、欠陥画素についての修復（補正）が可能である。
【０１８８】
しかしながら、一般的には、欠陥画素周辺の統計的な性質により、予測が必要となってくる。例えば、本実施の形態のように、グリッド縞がナイキスト周波数の５０％以上となると、平均補間では予測が逆転してしまう。
【０１８９】
図４は、１次元において、任意の点を欠陥画素とし、その両側の２点の画素の平均で補間する場合の、フィルタリングとしての応答関数を示したものである。
上記図４では、空間周波数を横軸で表している。上記図４に示すように、空間周波数が低く、ナイキスト周波数の５０％以下であれば、応答は“正”、すなわち位相が反転しない。これに対して、ナイキスト周波数の５０％以上となると、位相が反転し、期待される補間結果が得られない。
【０１９０】
図５は、欠陥画素補間の一例を示したものである。
上記図５において、黒丸点は、正常な画素から得られた画素値を表し、矢印で示す点（「欠陥画素位置」）は、データが得られていない欠陥画素を表している。また、上記図５は、グリッド縞が映り込んでいることにより、それぞれの画素データ（黒丸点で示すデータ）が細かく振動している状態を示している。
また、上記図５の「Ａ：平均による補間値」と指している白丸点は、従来の平均補間により得られた画素値であり、同図の「Ｂ：理想的な補間値」と指してある白丸点は、グリッド縞を考慮した補間値である。
【０１９１】
本実施の形態では、上記図５の「Ｂ：理想的な補間値」で示される理想的な補間値を得るため、次の２つの方法を実施する。
（方法１：線形予測の方法）
上記図５において、欠陥画素位置のデータを、その周辺の画素から線形予測して求める。
（方法２）
上述したグリッド縞の除去処理により、元画像信号からグリッド縞成分を除去することで、ナイキスト周波数の５０％以下の主成分を無くした状態で、従来の方法である平均による補間処理を行なう。
【０１９２】
以下に、（方法１）である線形予測の方法について、その概要を説明する。
【０１９３】
まず、処理対象の画像データ（画素データ）として、
データ系列｛Ｘn，Ｘn-1，Ｘn-2，・・・，Ｘn-p｝
が与えられ、“ｎ”におけるデータＸnが、
【０１９４】
【数１０】
0004746761.tif 000011
【０１９５】
なる差分方程式（９）で表されるものとする。
上記式（９）において、“εn”は白色雑音系列を表し、“ａｉ｛ｉ＝１，・・・，ｐ｝”は線形予測係数を表す。このような系列を「自己回帰過程（ＡＲ過程）Ｘn」と呼ぶ。
【０１９６】
上記式（９）を、遅延演算子Ｚ-1を用いて書き直すと、
【０１９７】
【数１１】
0004746761.tif 000012
【０１９８】
なる式（１０）となる。
【０１９９】
但し、上記式（１０）は、
【０２００】
【数１２】
0004746761.tif 000013
【０２０１】
なる式（１０´）で表されるため、ＡＲ過程Ｘnは、パルス伝達関数１／Ａ（ｚ-1）を有する線形フィルタの入力εnに対する出力であると定義（スペクトル推定）できる。
【０２０２】
また、上記式（９）は、線形予測係数ａｉ｛ｉ＝１，・・・，ｐ｝が、信頼できるデータ系列から求まれば、（ｎ−１）点目の画素データから、ｎ点目の画素データが予測可能であることを示している。
【０２０３】
線形予測係数ａｉ｛ｉ＝１，・・・，ｐ｝の予測は、装置或いはシステムが定常であると過程して、最尤推定（最小２乗推定）を用いれば行える。すなわち、εnのパワー（分散）を最小にするものを求めることができる。εnは最小２乗推定によって得られた誤差であるため、その予測次数に対応する以下の相関成分を持たない。  したがって、必要十分な次数ｐで予測されて得られた予測誤差εnは式９で定義したように白色雑音となる。
【０２０４】
予測誤差εnの分散は、２乗平均（平均値“０”）であるため、当該平均を表す関数Ｅ[＊]は、
【０２０５】
【数１３】
0004746761.tif 000014
【０２０６】
なる式（１１）で表される。
【０２０７】
上記式（１１）において、
Ｒ（τ）＝Ｅ［ＸmＸm+τ］（共分散関数：ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ）
であり、最小値を求めるために両辺を係数ａkで微分して“０”とおくと、
【０２０８】
【数１４】
0004746761.tif 000015
【０２０９】
なる連立方程式（１２）が得られる。これは、正規方程式若しくはＹｕｌｅ−Ｗａｌｋｅｒ方程式と呼ばれるものである。
【０２１０】
実際には、自己相関Ｒ（＊）の演算は、全ての画素点で行うことなく、限られた（与えられた）画素数で演算した推定値を用いる。
例えば、高速算法であるＬｅｖｉｎｓｏｎアルゴリズムを用いるが、Ｂｕｒｇアルゴリズムを用いるようにしてもよい。このＢｕｒｇアルゴリズムは、さらに少ない画素数のデータで共分散（自己相関）を直接計算せずに求められる最大エントロピー法によるアルゴリズムである。これらのアルゴリズムでは、予測誤差が正規分布であり画素数が多ければ数学的には一致するが、画素数が少ない場合、Ｂｕｒｇアルゴリズム（最大エントロピー法によるアルゴリズム）が有利である。
【０２１１】
上述のような演算により得られる係数ａkを用いて、欠陥画素の前後の画素から予想される画素データを求める。
【０２１２】
[第１の実施の形態]
本発明は、例えば、図６に示すようなＸ線画像取得装置１００に適用される。
【０２１３】
＜Ｘ線画像取得装置１００の全体構成及び動作＞
本実施の形態のＸ線画像取得装置１００は、医療用（画像診断等）のＸ線動画を取得するための装置であり、上記図１に示すように、Ｘ線を被写体１０２（ここでは人体）に対して発生するＸ線発生部１０１と、被写体１０２からの散乱Ｘ線を除去するためのグリッド１０３と、被写体１０２を透過したＸ線量の分布を検出する面状のＸ線センサ１０４と、Ｘ線発生部１０１のコントローラ１０５（ＣＯＮＴ）と、Ｘ線センサ１０４から出力される電気信号をディジタルデータに変換するアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１０６と、Ａ／Ｄ変換器１０６から出力されるディジタルデータをフレーム画像データとして一旦蓄積するメモリ１０７と、Ｘ線を放射しない状態での撮影により取得されたディジタルデータを記憶するメモリ１０８と、メモリ１０７内のフレーム画像データに対してメモリ１０８のデータを用いた演算処理を施す演算器１０９と、演算器１０９での演算処理後のフレーム画像データの変換テーブル（参照テーブル：Ｌｏｏｋ  ＵｐＴａｂｌｅ、以下、「ＬＵＴ」とも言う）１１０と、Ｘ線センサ１０４を構成する画素毎のゲインのばらつきを補正するためゲインパタンデータを記憶するメモリ１１１と、ＬＵＴ１１０から出力される変換後のフレーム画像データに対してメモリ１１１のゲインパタンデータを用いた演算処理を施す演算器１１２と、演算器１１２での演算結果後のフレーム画像データを一旦記憶するメモリ１１３と、Ｘ線センサ１０４固有の欠陥画素に関しての情報（欠陥画素位置情報等）を記憶するメモリ１１４と、メモリ１１４内の情報を用いてメモリ１１３に記憶されたフレーム画像データに補正処理を施す補正処理部１１５と、メモリ１１３内の補正処理後のフレーム画像データの読み出しを制御するメモリ転送制御部１４２と、メモリ転送制御部１４２の制御によりメモリ１１３から読み出されたフレーム画像データを記憶するメモリ１４３と、メモリ１４３内のフレーム画像データに対してグリッド縞に関する情報を検出するグリッド縞検出部１１６と、グリッド縞検出部１１６で得られた情報に基いてメモリ１４３内のフレーム画像データからグリッド縞成分を抽出するグリッド縞成分抽出部１１７と、グリッド縞成分抽出部１１７で抽出されたグリッド縞成分を一時的に記憶するメモリ１１８と、メモリ１１８内のグリッド縞成分の読み出しを制御するメモリ転送制御部１４０と、メモリ転送制御部１４０の制御によりメモリ１１８から読み出されたグリッド縞成分を記憶するメモリ１４１と、メモリ１１３内のフレーム画像データからメモリ１４１内のグリッド縞成分を差し引く演算器１１９と、演算器１１９での演算結果(グリッド縞成分除去後のフレーム画像データ)を一旦記憶するメモリ１２０と、メモリ１２０内のフレーム画像データに画像処理を施して出力する画像処理部１２１とを備えている。
【０２１４】
上述のようなＸ線画像取得装置１００において、Ｘ線発生部１０１のコントローラ１０５は、不図示の操作部から操作者により発生トリガがかけられると、Ｘ線発生部１０１でのＸ線放射を開始する。
これにより、Ｘ線発生部１０１は、人体である被写体１０２に対して、Ｘ線を放射する。
【０２１５】
Ｘ線発生部１０１から放射されたＸ線は、被写体１０２を透過して、被写体１０２からの散乱Ｘ線を除去するグリッド１０３を介して、Ｘ線センサ１０４へと到達する。
【０２１６】
Ｘ線センサ１０４は、被写体１０２を透過したＸ線量の分布を検出する面（受像面）上に、当該Ｘ線強度を検出する複数の検出器（画素）がマトリックス状に配置された構成とされており、このマトリックス状に配置された複数の検出器（画素）により得られたＸ線強度に対応する電気信号を出力する。
【０２１７】
Ｘ線センサ１０４としては、例えば、次のようなセンサ（１）及び（２）を適用可能である。
センサ（１）：
Ｘ線強度を一旦蛍光に変換し、その蛍光をマトリックス状に配置されている複数の検出器で光電変換して検出するようになされたセンサ。
センサ（２）：
特定の物体に放射されたＸ線が該物体内で光電変換されて遊離した自由電子を、一様な電界によって引き付けて電荷分布を構成し、その電荷分布を、マトリックス状に配置された複数の電荷検出器（キャパシタ）によって電気信号に変換するようになされたセンサ。
【０２１８】
Ａ／Ｄ変換器１０６は、Ｘ線センサ１０４から出力された電気信号をディジタル化して出力する。
具体的には、Ａ／Ｄ変換器１０６は、Ｘ線発生部１０１のＸ線の放射、若しくはＸ線センサ１０４の駆動に同期して、Ｘ線センサ１０４から出力される電気信号を順次ディジタルデータに変換して出力する。
【０２１９】
尚、上記図６では、１つのＡ／Ｄ変換器１０６を設ける構成としているが、例えば、複数のＡ／Ｄ変換器を設け、これらを並行に動作させるように構成してもよい。これにより、ディジタル変換速度を早めることができ、効率よく処理を進めることができる。
【０２２０】
Ａ／Ｄ変換器１０６から出力されたディジタルデータは、フレーム画像データとしてメモリ１０７に一旦記憶される。
したがって、メモリ１０７には、Ｘ線センサ１０４を構成する複数の画素に対応する複数の画素データの集合であるディジタル画像データ（フレーム画像データ）が記憶される。
【０２２１】
メモリ１０８には、Ｘ線を放射しない状態での撮影により取得されたディジタルデータが予め記憶されている。このディジタルデータは、メモリ１０７に記憶されたフレーム画像データから、Ｘ線センサ１０４特有のオフセット的に存在する固定パタンノイズを除去するためのデータである。したがって、予め、Ｘ線画像取得装置１００において、Ｘ線発生部１０１によるＸ線を放射しない状態で撮影を行ない、これにより取得されたディジタルデータを画像データとして、メモリ１０８に記憶させておく。
【０２２２】
演算器１０９は、メモリ１０７に記憶されたフレーム画像データ（被写体１０２を透過したＸ線により得られた画像データ）を構成する複数の画素データのそれぞれに対して、メモリ１０８に記憶された画像データ（Ｘ線なしの撮影により得られた固定パタンノイズの画像データ）を構成する複数の画素データの中の対応する位置の画素データを減算する処理を実行する。
【０２２３】
ＬＵＴ１１０は、演算器１０９での処理後のフレーム画像データを、対数に比例した値に変換して出力する。
【０２２４】
メモリ１１１には、ＬＵＴ１１０による変換後のフレーム画像データに対して、Ｘ線センサ１０４を構成する各画素のゲインのばらつきを補正するためゲインパタンデータが記憶されている。このため、予め、Ｘ線画像取得装置１００において、被写体１０２がない状態でＸ線撮影を行ない、これにより得られた画像データから、メモリ１０８に記憶されたディジタルデータを用いて固定パタンノイズを除去し、さらにＬＵＴ１１０によって対数値に比例した値に変換して得られたデータを、ゲインパタンデータとしてメモリ１１１に記憶させておく。
【０２２５】
演算器１１２は、ＬＵＴ１１０から出力されたフレーム画像データから、メモリ１１１のゲインパタンデータを減算（対数変換されていなければ除算に相当）して出力する。
この演算器１１２での減算処理されたフレーム画像データは、メモリ１１３に一旦記憶される。
【０２２６】
尚、メモリ１１１に記憶させるゲインパタンデータに使用する画像データの取得の際に、グリッド１０３を装着した状態で撮影を行なえば、これにより得られるゲインパタンデータ自体に、グリッド縞が写り込むことになる。予想されるのは、演算器１１２により、対象画像データからゲインパタンデータを減算した際に、被写体１０２に写り込んだグリッド縞自体がゲインの変動に近いものであることにより、グリッド縞成分が除去される可能性があることである。しかしながら、被写体１０２なしの撮影で得られたゲインパタンデータは、画像取得毎（実際の撮影毎）に毎回取得される可能性は少なく、殆どの場合、１日一回、或いはさらに低い頻度で得られるものであり、また、Ｘ線発生部１０１とＸ線センサ１０４の位置関係は撮影毎に変化する可能性があるため、グリッド縞成分は上記の減算によって除去されない。また、上記位置関係が不変であっても、被写体１０２ありの撮影と、被写体１０２なし撮影なしの撮影とでは、一般にＸ線の散乱線量や線質が異なるため、グリッド縞のコントラストが異なり、グリッド縞成分は減算によって除去されない。
何れの場合にもグリッド１０３方向が一致していれば、グリッド縞の空間周波数が変動することはない。好適には、ゲインパタンデータを取得する場合には、グリッド１０３自体を取り外して、グリッド縞がゲインパタンデータに含まれないようにすべきである。
【０２２７】
メモリ１１４には、Ｘ線センサ１０４固有の欠陥画素に関しての情報（欠陥画素位置情報等）が記憶される。
具体的には例えば、一般に平面状のＸ線センサは、半導体製造技術で製造されるが、その歩留まりは１００％ではなく、製造工程での何らかの原因により、複数の検出器（画素）の内のいくらかは、検出器としての意味を無さない、すなわちその出力が意味を持たない欠陥画素である。ここでは、製造工程において、或いは不図示の手段によって、Ｘ線センサ１０４を予め検査し、その結果得られた欠陥画素の位置情報をメモリ１１４に記憶させておく。
【０２２８】
補正処理部１１５は、メモリ１１４に記憶された欠陥画素の位置情報により、メモリ１１３に記憶されたフレーム画像データを構成する複数の画素データの中の欠陥画素データを補正し、当該補正後の画素データを、再びメモリ１１３の該当する位置に記憶させる。
【０２２９】
メモリ転送制御部１４２は、後述するグリッド縞成分抽出部１１７から与えられる演算終了信号に基づいて、メモリ１１３内のフレーム画像データ（補正処理部１１５による補正処理後の画像データ）の読み出しを制御する。
メモリ１４３は、メモリ転送制御部１４２によりメモリ１１３から読み出されたフレーム画像データを記憶する。
【０２３０】
グリッド縞検出部１１６は、メモリ１４３内のフレーム画像データ（補正処理部１１５による補正処理後の画像データ）に対して、グリッド縞の解析を行い、グリッド縞の空間周波数ｆｍ、及びグリッド縞の角度θを検出して出力する。
【０２３１】
グリッド縞成分抽出部１１７は、メモリ１４３内のフレーム画像データ（補正処理部１１５による補正処理後の画像データ）を読み出し、当該読出画像データから、グリッド縞検出部１１６で得られたグリッド縞の空間周波数ｆｍ及びグリッド縞の角度θに基いて、グリッド縞成分を抽出し、その後、当該抽出処理終了を示す演算終了信号を、メモリ転送制御部１４２及びメモリ転送制御部１４０のそれぞれに対して出力する。
グリッド縞成分抽出部１１７で得られたグリッド縞成分は、メモリ１１８に一旦記憶される。
【０２３２】
メモリ転送制御部１４０は、グリッド縞成分抽出部１１７から与えられる演算終了信号に基づいて、メモリ１１８内のグリッド縞成分の読み出しを制御する。
メモリ１４１は、メモリ転送制御部１４０によりメモリ１１８から読み出されたグリッド縞成分を記憶する。
【０２３３】
演算器１１９は、メモリ１１３内のフレーム画像データ（補正処理部１１５による補正処理後の画像データ）から、メモリ１４１に記憶されたグリッド縞成分を差し引く。
演算器１１９によりグリッド縞成分が差し引かれたフレーム画像データは、メモリ１２０に一旦記憶される。
【０２３４】
画像処理部１２１は、メモリ１２０内のフレーム画像データに対して、観察者が観察しやすいように画像処理を施す。
ここでの画像処理としては、例えば、次のような処理が挙げられる。
・フレーム画像からのランダムノイズの除去処理。
・フレーム画像を表示した際に、観察者が見やすい濃度値になるように、階調を変換する、或いは詳細部分を強調する。
・フレーム画像から観察者にとって不要な部分を切り取り、フレーム画像の情報量を減らす、或いはフレーム画像情報を圧縮する。
【０２３５】
画像処理部１２１での処理後のフレーム画像データは、不図示の手段により、外部或いはＸ線画像取得装置１００内において、表示部への表示や、記憶部若しくは記憶媒体への格納、記録媒体への記録、或いは解析処理等が施される。
【０２３６】
＜Ｘ線画像取得装置１００の特徴とする構成及び動作＞
図７（ａ）〜（ｅ）は、Ｘ線画像取得装置１００において、特に、メモリ転送制御部１４０及びメモリ転送制御部１４２によるデータ読出及び当該読出データに対する処理のタイミングに着目して図示したものである。
【０２３７】
上記図７（ａ）は、Ｘ線センサ１０４で順次取得されるフレーム画像データがメモリ１１３へ記憶されるタイミングを示したものである。メモリ１１３へ順次記憶されたフレーム画像データは、演算器１１９により、メモリ１４１内のグリッド縞成分の除去処理が施される。
【０２３８】
上記図７（ｂ）は、グリッド縞成分抽出部１１７が出力する演算終了信号を示したものである。上記図７（ｂ）に示されるように、当該演算終了信号は、ハイレベル信号で、グリッド縞成分の抽出を終了（演算終了）したことを示す。
【０２３９】
上記図７（ｃ）は、グリッド縞成分抽出部１１７が出力する演算終了信号に基づいた、メモリ転送制御部１４２の動作タイミングを示したものである。上記図７（ｃ）に示されるように、メモリ転送制御部１４２は、グリッド縞成分抽出部１１７からの演算終了信号により、グリッド縞成分の抽出を終了したタイミングであれば（当該演算終了信号がハイレベル信号である場合）、メモリ１１３内のフレーム画像データをメモリ１４３に対して読み出す。
【０２４０】
上記図７（ｄ）は、グリッド縞検出部１１６及びグリッド縞成分抽出部１１７の動作タイミングを示したものである。上記図７（ｄ）に示されるように、メモリ１４３へフレーム画像データが転送されると、グリッド縞検出部１１６及びグリッド縞成分抽出部１１７は動作し、この結果得られたグリッド縞成分が、メモリ１１８へ記憶される。この動作が終了したタイミングで、グリッド縞成分抽出部１１７は、上記図７（ｂ）に示したようなハイレベルの演算終了信号を出力する。
【０２４１】
上記図７（ｅ）は、グリッド縞成分抽出部１１７が出力する演算終了信号に基づいた、メモリ転送制御部１４０の動作タイミングを示したものである。上記図７（ｅ）に示されるように、メモリ転送制御部１４０は、グリッド縞成分抽出部１１７からの演算終了信号により、グリッド縞成分の抽出を終了したタイミングであれば（当該演算終了信号がハイレベル信号である場合）、すなわちメモリ１１８へグリッド縞成分が記憶されたタイミングであれば、メモリ１１８内のグリッド縞成分をメモリ１４１に対して読み出す。これにより、メモリ１４１内のグリッド縞成分が更新されることになる。
【０２４２】
すなわち、本実施の形態では、上記図７（ａ）〜（ｅ）に示すように、Ｘ線動画を構成する全てのフレーム画像に対してグリッド縞成分の抽出処理を行うのではなく、１フレーム画像に対するグリッド縞成分の抽出処理が終了したタイミングで、次のグリッド縞成分の抽出処理を実行し、その間のフレーム画像に対して、直前に抽出された同一のグリッド縞成分（メモリ１４１に記憶されたグリッド縞成分）を用いたグリッド縞成分の除去処理を行う。このような動作は、一般的に、連続するフレーム画像では、Ｘ線発生部１０１の位置や、そのＸ線エネルギー、或いは被写体１０２の位置等がほぼ不変であるため、グリッド１０３による縞成分も殆ど変動がないことにより、有効となる動作である。
【０２４３】
尚、本実施の形態では、メモリ転送制御部１４２により、１フレーム画像に対するグリッド縞成分の抽出処理が終了したタイミングで、メモリ１４３へ次の抽出処理を行うフレーム画像を取り込むように構成したが、これに限られることはなく、例えば、他の任意のタイミング制御機構を用いて、定期的にメモリ１４３へフレーム画像を取り込み、当該フレーム画像に対するグリッド縞成分の抽出処理を行うようにしてもよい。
【０２４４】
また、本実施の形態では、Ｘ線動画を対象としているが、例えば、静止画を対象として、以前に抽出したグリッド縞成分を、今回取得した静止画に対するグリッド縞成分の除去処理に用いるようにしてもよい。この場合にも、グリッド縞成分の抽出に要する負担を軽減することができる。
【０２４５】
＜Ｘ線画像取得装置１００の他の具体的な構成及び動作＞
ここでは、上述したＸ線画像取得装置１００において、その他具体的な説明が必要と思われる、次のような構成部分について具体的に説明する。
（１）メモリ１１８に記憶されたグリッド縞成分の画像データ
（２）補正処理部１１５による欠陥画素の補正処理
（３）グリッド縞検出部１１６及びグリッド縞成分抽出部１１７によるグリッド縞成分の検出及び抽出処理
【０２４６】
（１）メモリ１１８に記憶されたグリッド縞成分の画像データ
メモリ１１８に記憶されたグリッド縞成分の画像データは、グリッド縞成分が重畳されたフレーム画像データから減算されるデータであるが、本実施の形態のように、メモリ１１８に記憶されるデータを減算後の対象画像データと対応づけて別途記憶する等の構成にすれば、グリッド縞が除去されたフレーム画像データから、元のグリッド縞が重畳されたフレーム画像データを再現できる。これにより、例えば、グリッド除去処理において、何らかの不具合によりフレーム画像データが損傷を受けた場合であっても、上記の再現処理により、元のフレーム画像データに戻すことが可能となる。
【０２４７】
（２）補正処理部１１５による欠陥画素の補正処理
補正処理部１１５は、以下に説明するような処理を、例えば、マイクロプロセッサを用いたソフトウエアにより実行する。
【０２４８】
図８〜図１１は、Ｘ線センサ１０４における画素欠陥の分布の例を示したものである。
ここでは、画素欠陥は基本的に１画素の幅でしか存在しないものとする。これは、大きなかたまりで隣接する複数の画素欠陥を有するＸ線センサは、欠陥画素の補修が困難であるので一般的に用いないためである。
【０２４９】
上記図８〜図１１において、それぞれの各マス目は画素を表し、黒いマス目は欠陥画素を表している。また、図の下部には、グリッド１０３のグリッド縞の方向（縦方向）を図示している。
【０２５０】
まず、上記図８に示す欠陥画素は基本的な画素欠陥であり、同図に示すように、欠陥画素（黒マス目）の周囲に、８個の隣接する画素成分ａ１〜ａ８が存在している。
【０２５１】
上記図８に示す欠陥画素が存在し、グリッド縞成分が存在する対象画像において、当該グリッド縞成分の空間周波数軸上の信号分布を模式的に示したものが、図１２である。
上記図１２において、横軸は、対象画像の横方向の空間周波数軸ｕを表し、縦軸は、対象画像の縦方向の空間周波数軸ｖを表し、空間周波数軸ｕ及び空間周波数軸ｖの両軸に対して、画素ピッチの逆数である「サンプリング周波数」とその半値である「ナイキスト周波数」を示している。
【０２５２】
グリッド縞は、対象画像の横方向に振動しており、縦方向には一定であるので、グリッド縞の成分は、上記図１２に示すように、空間周波数軸ｕ上に存在することになる（同図白丸参照）。
【０２５３】
通常の画像では、その主成分が、ナイキスト周波数の、さらに半値以下の空間周波数領域に分布しており、グリッド縞成分が存在しなければ、欠陥画素の任意の両側の画素値の平均により補間できる。これは、当該補間の空間スペクトルに与える影響が、例えば、上記図４で示したフィルタリングの応答関数（特性）を示すためである。
【０２５４】
したがって、上記図８に示す欠陥画素の補正の場合、縦方向にはグリッド縞成分がないことにより、縦方向の画素の平均、すなわち画素成分ａ２及画素成分ａ６の平均、或いは何れか一方の画素成分により、ほぼ満足な補正が可能となる。
【０２５５】
上記図９に示す欠陥画素は、横長に連結する画素欠陥である（同図中、黒マス目参照）。このような形状の欠陥画素の場合も、上記図８に示した欠陥画素と同様に、各画素の上下方向がグリッド縞に並行する方向であるため、対象欠陥画素の上下の画素成分により、ほぼ満足な補正が可能となる。
【０２５６】
上記図１０に示す欠陥画素は、縦長に連結する画素欠陥である（同図中、黒マス目参照）。このような形状の欠陥画素の場合、連結欠陥画素の上端の欠陥画素或いは下端の欠陥画素以がいについては、対象画素の上下に信頼できる値を有する画素が存在しない。このような状態の欠陥画素に対して、横方向の単純な平均等で欠陥補正を行えば、上記図５を用いて説明したような、期待しない値の補正結果が得られてしまう。
【０２５７】
そこで、本実施の形態では、対象欠陥画素の右又は左側に連なる正常な画素成分を以って、上記式（１２）で示したような連立方程式を利用し、係数ａk（ｋ＝１〜Ｐ）を、対象欠陥画素の左右から求める。
このとき、例えば、使用する画素数を２０程度とし、次数ｋを５程度とする。
【０２５８】
そして、係数ａkを以って、上記式（９）により対象欠陥画素値Ｘnを予測し、この結果得られた全ての欠陥画素値Ｘnの平均を求める。これにより、上記図５に示したような「Ｂ：理想的な補間値」が得られる。
【０２５９】
尚、本実施の形態では、上記式（１２）を用いて、係数ａk（ｋ＝１〜Ｐ）を求めるようにしているが、これに限られることはなく、例えば、最大エントロピー法と呼ばれるアルゴリズム等を用いるようにしてもよい。
【０２６０】
上記図１１に示す欠陥画素は、上記図９に示した欠陥画素の状態、及び上記図１０に示した欠陥画素の状態を重ね合わせた状態の欠陥画素である。この状態の欠陥画素の中で問題となる画素は、縦方向の連結欠陥画素と、横方向の連結欠陥画素との交わる部分の画素（十字に重なった部分の画素）、すなわち画素成分ａ４，ａ１２，ａ１８，ａ２４で囲まれた欠陥画素である。
【０２６１】
上記図１１に示すような状態の欠陥画素の補正は、横方向に連なった線状の欠陥画素の補正は、上下画素成分の平均で行い、縦方向に連なった線状の欠陥画素の補正は、上述したような連立方程式を用いて行う。
具体的には、次の３つの方法▲１▼〜▲３▼が挙げられるが、何れの方法を用いても、ほぼ同じ結果が得られる。
【０２６２】
▲１▼画素成分ａ４，ａ１２，ａ１８，ａ２４に囲まれた欠陥画素の補正を、上下の欠陥補正値（補正された欠陥画素の値）の平均値を用いて行なう。
▲２▼画素成分ａ４，ａ１２，ａ１８，ａ２４に囲まれた欠陥画素の補正を、欠陥補正値である左右画素の値を用いて、上記式（１２）の連立方程式を解くことにより行う。
▲３▼画素成分ａ４，ａ１２，ａ１８，ａ２４に囲まれた欠陥画素の補正を、▲１▼の結果と▲２▼の結果の平均値を用いて行なう。
【０２６３】
以上説明したような処理を実行することで、メモリ１１３に記憶されたフレーム画像データを構成する複数の画素データの中の欠陥画素データが補正される。
【０２６４】
（３）グリッド縞検出部１１６及びグリッド縞成分抽出部１１７によるグリッド縞成分の検出及び抽出処理
【０２６５】
グリッド縞検出部１１６は、メモリ１１３内に記憶されたフレーム画像データの一部を読み出し、当該読出データにより、フレーム画像データに含まれるグリッド縞のスペクトルを調べ、当該グリッド縞の空間周波数ｆｍ及び角度θを検出する。このグリッド縞の空間周波数ｆｍ及び角度θ（以下、「角度η」とも言う）の情報は、後段のグリッド縞成分抽出部１１７において、グリッド縞成分の抽出処理に使用される。
【０２６６】
図１３（ａ）〜（ｄ）は、グリッド縞の空間周波数ｆｍ及び角度θの検出処理を説明するための図である。
【０２６７】
上記図１３（ａ）は、対象となるフレーム画像全体のイメージを示したものであり、“Ｌ１”乃至“Ｌ６”は、対象フレーム画像上部からのライン位置を表している。グリッド縞検出部１１６は、ラインＬ１〜Ｌ６をフーリエ変換した結果により、グリッド縞の空間周波数ｆｍを測定する。このとき、グリッド縞検出部１１６は、グリッド縞のスペクトルを検出する際、当該検出能力を上げるために、各ラインＬ１〜Ｌ６の前後数ラインの平均（又はスペクトルの平均）を用いるようにしてもよい。
【０２６８】
上記図１３（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ、ラインＬ１におけるフーリエ変換結果を表したものである。
すなわち、上記図１２（ｂ）は、振幅スペクトル（又はパワースペクトル）を表し、同図（ｃ）は、フーリエ変換結果の余弦波の係数である実数部の値を表し、同図（ｄ）は、正弦波の係数である虚数部の値を表している。
【０２６９】
図１４は、グリッド縞検出部１１６の上記の処理をフローチャートによって示したものである。
【０２７０】
先ず、グリッド縞検出部１１６は、スペクトルの平均を求めるための変数ｃｕｍｕｌａｔｉｏｎをクリアする（ステップＳ２０１）。
また、グリッド縞検出部１１６は、スペクトルの平均を求める際の対象とライン数のカウンタ（変数）ｎをクリアする（ステップＳ２０２）。
また、グリッド縞検出部１１６は、上記図１３（ａ）に示したラインＬ１〜Ｌ６の中から処理対象ライン（選択ライン）を選択する変数ｉを“１”に初期設定する（ステップＳ２０３）。これにより、最初の処理では、ラインＬ１が対象ラインとして選択され処理されることになる。
【０２７１】
そして、グリッド縞検出部１１６は、次のステップＳ２０５〜ステップＳ２１５の処理を、対象フレーム画像のラインＬ１〜Ｌ６の全てのラインについて実行し終えたか否かを判別する（ステップＳ２０４）。
この判別の結果、処理終了した場合のみ、後述するステップＳ２１６へ進み、未だ処理終了していない場合には、次のステップＳ２０５からの処理を実行する。
【０２７２】
ステップＳ２０４の判別の結果、処理未終了の場合、先ず、グリッド縞検出部１１６は、対象フレーム画像のラインＬ１〜Ｌ６の中から、変数ｉで示されるラインＬｉを選択し、そのデータ（ラインデータＬｉ）を取得する（ステップＳ２０５）。
【０２７３】
次に、グリッド縞検出部１１６は、ステップＳ２０５で取得したラインデータＬｉに対して、高速フーリエ変換等のフーリエ変換処理を施す（ステップＳ２０６）。
【０２７４】
次に、グリッド縞検出部１１６は、ステップＳ２０６でのフーリエ変換結果（空間周波数領域のデータ）から、パワースペクトル（又は振幅スペクトル）を取得する（ステップＳ２０７）。
【０２７５】
次に、グリッド縞検出部１１６は、ステップＳ２０７で取得したパワースペクトルにおいて、グリッド縞を示す有意なスペクトル（ピーク値）が存在するか否かを判別する（ステップＳ２０８）。
【０２７６】
具体的には例えば、まず、グリッド縞を発生させる原因となるグリッド鉛の絶対的な空間周波数は、グリッド１０３を設置した段階で既知であることにより、その周波数を“ｆｇ”として用いることで、ステップＳ２０８での判別処理を正確に行える。
【０２７７】
すなわち、Ｘ線センサ１０４のサンプリングピッチを“Ｔｓ”とすると、グリッド縞の発生する大まかな空間周波数ｆｍは、
【０２７８】
【数１５】
0004746761.tif 000016
【０２７９】
なる条件式（１３）により特定できる。
【０２８０】
このとき、上記式（１３）において、▲３▼に示される条件を満たしている場合には、▲２▼で得られた空間周波数ｆｍ´を用い、▲３▼に示される条件を満たしていない場合には、「Ｊ←Ｊ＋１」として▲１▼を実行する。
【０２８１】
グリッド縞の正確な空間周波数ｆｍは、上記式（１３）で得られる“ｆｍ´”の近辺に存在するはずであり、ピーク値（グリッド縞を示す有意なスペクトル）が存在するか否かを判断する際に、当該近辺のみを検索すれば、画像成分やノイズ成分等の影響で異なるピーク値が存在したとしても、その影響を受けることなく、グリッド縞を示す有意なスペクトルであるピーク値の検出を行なえる。
【０２８２】
また、グリッド１０３のグリッド鉛の周波数ｆｇは、かなり正確に製造されるものであるが、撮影の際に、グリッド１０３とＸ線センサ１０４との間に任意の距離以上あると、Ｘ線発生部１０１からのＸ線ビームがコーンビーム状であることにより、当該Ｘ線ビームが拡大されてＸ線センサ１０４に到達してしまう。このため、正確な空間周波数ｆｍが異なるものになってしまい、簡単に予測することができない。
したがって、上記式（１３）で得られる“ｆｍ´”近辺の周波数のうち、ピーク値を示す周波数を、空間周波数ｆｍとして求める。
【０２８３】
但し、上記の場合、求められたピーク値に相当するものが、実際に安定して存在する有意なピーク値であるか否かを判断する必要がある。この判断は、通常ノイズレベルを基準に行う。このノイズレベルとしては、予め測定されるものでも構わないし、スペクトルの高域のピーク値以外の成分の平均値を代用するようにしてもよい。例えば、ピーク値を示した近隣のスペクトル値のパワースペクトルの総和（又は平均値）と、ノイズレベルとの比が、１０程度以上あれば、通常有意な安定したピーク値であると判断する。
【０２８４】
上述のようなステップＳ２０８の判別の結果、有意なピーク値が存在しない場合、グリッド縞検出部１１６は、次のラインを処理するために、変数ｉをカウントアップして（ステップＳ２１７）、再びステップＳ２０４へと戻り、これ以降の処理ステップを繰り返し実行する。
【０２８５】
一方、ステップＳ２０８の判別の結果、有意なピーク値が存在する場合、グリッド縞検出部１１６は、当該ピーク値を示す空間周波数をＰｉとして（ステップＳ２０９）、これを変数ｃｕｍｕｌａｔｉｏｎに対して加算する（ステップＳｓ２１０）。
【０２８６】
また、グリッド縞検出部１１６は、グリッド縞の位相を求め、変数θｎ及び変数Ｍｎに対して、当該位相及び変数ｉに示されるライン位置を設定し（ステップＳ２１１〜ステップＳ２１４）、変数ｎをインクリメントする（ステップＳ２１５）。
その後、グリッド縞検出部１１６は、次のラインを処理するために、変数ｉをカウントアップして（ステップＳ２１７）、再びステップＳ２０４へと戻り、これ以降の処理ステップを繰り返し実行する。
【０２８７】
上述のようにして、全てのラインＬ１〜Ｌ６に対してステップＳ２０５〜ステップＳ２１５の処理を実行し終えると、グリッド縞検出部１１６は、現在の変数ｃｕｍｕｌａｔｉｏｎの値を、現在の変数ｎの値（有意なピーク値数）で除算することで、平均的なグリッド縞の空間周波数ｆｍを求める（ステップＳ２１６）。
【０２８８】
また、グリッド縞検出部１１６は、上記図１４の処理実行後、ステップＳ２１３で得られた変数θｉ（ｉ＝０〜ｎ−１）を、ステップＳ２１４でのライン位置Ｍｉ（ｉ＝０〜ｎ−１）により、平均的なグリッド縞の角度η（角度θ）を求めることに用いる。
【０２８９】
すなわち、グリッド縞検出部１１６は、ｉ番目のラインＬｉの位相θiと、（ｉ＋１）番目のラインＬ（ｉ＋１）の位相θi+1との位相差（θi−θi+1）によるグリッド１０３の位置の差を、グリッド縞の空間周波数ｆｍを以って、
[（θi−θi+1）/２π]／ｆｍ
なる式により求め、ラインＬｉとラインＬ（ｉ＋１）のライン差を、
（Ｍｉ＋１）−Ｍｉ
なる式で求め、これらの結果を以って、グリッド縞の角度ηを、
【０２９０】
【数１６】
0004746761.tif 000017
【０２９１】
なる式（１４）により求める。
【０２９２】
そして、グリッド縞検出部１１６は、上記式（１４）により得られた角度ηが異常に傾いていない場合、グリッド縞を抽出する処理を数ライン毎に実行し、これに対して当該角度ηが異常に傾いている場合、グリッド縞を抽出する処理を１ライン毎を実行する。
【０２９３】
尚、上述したグリッド縞検出部１１６が実行する処理では、グリッド縞の方向（縦又は横方向）が既知であることを前提としたが、例えば、グリッド縞の方向も不明である場合、例えば、予め縦方向と横方向の双方に対して同様の処理を実行し、有意なピーク値が検出された方向を、グリッド縞に略直交する方向とする。
【０２９４】
以上説明したような処理をグリッド縞検出部１１６が実行することで、グリッド縞の空間周波数ｆｍ及び角度θ（角度η）が求められる。
グリッド縞成分抽出部１１７は、グリッド縞検出部１１６により得られたグリッド縞の空間周波数ｆｍ及び角度θ（角度η）を用いて、実際にメモリ１４３に記憶されている、グリッド縞成分を含む対象フレーム画像データから、グリッド縞成分を抽出し、そのグリッド縞成分をメモリ１１８ヘ格納する。
【０２９５】
図１４は、グリッド縞成分抽出部１１７でのグリッド縞成分抽出処理をフローチャートによって示したものである。
【０２９６】
先ず、グリッド縞成分抽出部１１７に対しては、処理パラメータとして、グリッド縞検出部１１６にて得られたグリッド縞の角度θ及びグリッド縞の空間周波数ｆｍが与えられる。
グリッド縞成分抽出部１１７は、上記処理パラメータ（グリッド縞の角度θ及びグリッド縞の空間周波数ｆｍ）に基いて、以下に説明するステップＳ３００〜ステップＳ３２１の処理を実行する。
【０２９７】
尚、グリッド縞成分抽出部１１７に対して与えられたグリッド縞の空間周波数ｆｍの値が“０”の場合等は、対象フレーム画像上にグリッド縞が存在しない、すなわちグリッド１０３を使用せずに撮影が行なわれた場合であるので、この場合、グリッド縞成分抽出部１１７は、上記図１５に示される処理を実行しない。また、例えば、メモリ１１８には、この場合のグリッド縞成分として“０”データが格納される。或いは、演算器１１９が機能しないことにより、メモリ１２０に対して、メモリ１１３に格納された対象画像データがそのまま格納される。
【０２９８】
グリッド縞検出部１１６からグリッド縞成分抽出部１１７に対して、グリッド縞の角度θ及びグリッド縞の空間周波数ｆｍが与えられると、先ず、グリッド縞成分抽出部１１７は、上記式（２）を用いて、空間周波数ｆｍから係数ａ１，ａ２（又は対称５点フィルタの係数（ａ２，ｂ２，ｃ２，ｂ２，ａ２））を求める（ステップＳ３００）。ここで得られた係数に対応するＦＩＲフィルタを「ＦＩＲ１」とする。
【０２９９】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、上記式（３）を用いて、空間周波数ｆｍから係数ａ３を求める（ステップＳ３０１）。ここで得られた係数に対応するＦＩＲフィルタを「ＦＩＲ２」とする。
【０３００】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、空間周波数ｆｍの領域でのＦＩＲフィルタリングを行うために、空間周波数ｆｍを中心とするウインドウ関数を生成する（ステップＳ３０２）。
ここでのウインドウ関数としては、例えば、空間周波数ｆｍを中心としたガウス分布形状の関数を適用可能である。
【０３０１】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、グリッド縞の角度θに基いて、対象フレーム画像を構成するラインデータに対してグリッド縞の抽出処理を実行するラインの範囲を決定する（ステップＳ３０３〜ステップＳ３０５）。
【０３０２】
具体的には例えば、グリッド縞成分抽出部１１７は、角度θの基準値を「０．１度」とし、グリッド縞検出部１１６で得られたグリッド縞の角度θが基準値０．１度よりも大きいか或いは小さいかを判別する（ステップＳ３０３）。この判別の結果、角度θが基準値０．１度よりも小さい場合、グリッド縞成分抽出部１１７は、変数ｋｉｐに対して「５」を設定することで、５ライン毎に当該処理を省くことを決定する（ステップＳ３０４）。一方、角度θが基準値０．１度以上の場合、グリッド縞成分抽出部１１７は、変数ｓｋｉｐに対して「０」を設定することで、全てのラインに対して当該処理を実行することを決定する（ステップＳ３０５）。
【０３０３】
尚、ステップＳ３０３〜ステップＳ３０５において、例えば、変数ｓｋｉｐに対する設定だけではなく、角度θに基き、さらに細かな設定を行なうようにしてもよい。
【０３０４】
ステップＳ３０４又はステップＳ３０５の処理後、グリッド縞成分抽出部１１７は、変数ｃｏｕｎｔに対して、ステップＳ３０４又はステップＳ３０５にて設定が行なわれた変数ｓｋｉｐの値を設定することで、変数ｃｏｕｎｔの初期化を行なう（ステップＳ３０６）。
【０３０５】
そして、グリッド縞成分抽出部１１７は、現在の変数ｃｏｕｎｔの値が、変数ｋｉｐの値以上であるか否か、すなわち対象ラインデータに対するグリッド縞の抽出処理を実行すべきであるか否かを判別する（ステップＳ３０７）。
この判別の結果、処理実行する場合には、ステップＳ３１０からの処理に進み、処理実行でない場合には、ステップＳ３０８からの処理に進む。但し、最初に本ステップＳ３０７の実行時には、必ず処理実行と判別されるため、次のステップＳ３１０へ進む。
【０３０６】
ステップＳ３０７の判別の結果、処理実行の場合（ｓｋｉｐ≦ｃｏｕｎｔ）、先ず、グリッド縞成分抽出部１１７は、メモリ１４３に格納されている対象フレーム画像データから処理対象となる１ラインのデータ（対象ラインデータ）を取得する（ステップＳ３１０）。
【０３０７】
尚、ステップＳ３１０において、対象フレーム画像データから対象ラインデータをそのまま取得するようにしてもよいが、例えば、対象ラインデータの前後数ライン分の平均値（移動平均値）を、実際の処理対象のラインデータとして取得するようにしてもよい。
【０３０８】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、ステップＳ３１０で取得した対象ラインデータに対して、ステップＳ３００で係数を決定したＦＩＲ１を用いたフィルタリングを施し、ラインバッファ１（不図示）へ格納する（ステップＳ３１１）。
ここでの処理により、ラインバッファ１に対しては、グリッド縞成分を含む画像成分のデータが格納される。
【０３０９】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、ラインバッファ１に格納されたラインデータに対して、ステップＳ３０１で係数を決定したＦＩＲ２を用いたフィルタリングを施し、ラインバッファ２（不図示）へ格納する（ステップＳ３１２）。
ここでの処理により、ラインバッファ２に対しては、グリッド縞成分の包絡線を求めるためのデータが格納される。
【０３１０】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、グリッド縞成分の包絡線を求める（ステップＳ３１３）。
すなわち、グリッド縞成分抽出部１１７は、ラインバッファ１内のデータと、ラインバッファ２内のデータを成分とするベクトルの振幅（すなわち２乗和の平方根）を求め、その結果を、ラインバッファ３（不図示）へ格納する。ここでの演算としては、平方根の単調増加性により、平方根を取らない演算であっても適用可能であり、同様の効果が得られる。
【０３１１】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、ラインバッファ３内のデータ、すなわち包絡線データを調査して、その異常データを検出するためのしきい値の上限値ｔｈ１及び下限値ｔｈ２を決定する（ステップＳ３１４）。
上限値ｔｈ１及び下限値ｔｈ２の決定方法としては、様々な方法を適用可能であるが、例えば、平均値と標準偏差値を求め、平均値から標準偏差値のｎ倍（ｎは、例えば、“３”程度の値）以上ずれた値を上限値ｔｈ１及び下限値ｔｈ２とする方法や、ラインバッファ３内の包絡線データのヒストグラムを求め、その最頻値を中心として上限値ｔｈ１及び下限値ｔｈ２を決定する方法等が挙げられる。
【０３１２】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、ラインバッファ３内の包絡線データにおいて、値ｔｈ１以上若しくは値ｔｈ２以下のデータを異常データ（画像データが急峻に変動していること等によるデータ）と見なし、その異常データに対応するラインバッファ１内のグリッド縞成分のデータを、当該異常データ周辺のデータから推定して書き換える（ステップＳ３１５）。このとき、全体のグリッド縞成分が周期的な変動パタンを示す安定な状態となるように、データ書き換えを行う。
尚、ステップＳ３１５の処理については、上記式（７´）等の説明部分で説明したので、ここではその詳細は省略する。
【０３１３】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、ステップＳ３１５の処理により、全体的に安定状態となったラインバッファ１内のグリッド縞成分のデータに対して、フーリエ変換処理を施し、グリッド縞成分の空間周波数領域のデータを求める（ステップＳ３１６）。
尚、ステップＳ３１６での変換処理については、フーリエ変換に限らず、例えば、コサイン変換等の他の直交変換をも適用可能である。
【０３１４】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、ステップＳ３１６で取得した空間周波数領域のデータに対して、ステップＳ３０２で求めた空間周波数ｆｍを中心とするウインドウ関数によるフィルタリングを施す（ステップＳ３１７）。これにより、グリッド縞成分のデータは、より選択的にグリッド縞を表すようになる。
【０３１５】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、ステップＳ３１７のフィルタリング処理後のグリッド縞成分のデータに対して、ステップＳ３１６の変換の逆変換処理を施し、この結果を、実際のグリッド縞成分のデータとする（ステップＳ３１８）。
【０３１６】
次に、グリッド縞成分抽出部１１７は、ステップＳ３１８で取得したグリッド縞成分のデータを、メモリ１１８の当該位置へ格納する（ステップＳ３１９）。
【０３１７】
そして、グリッド縞成分抽出部１１７は、変数ｃｏｕｎｔに対して“０”を設定し（ステップＳ３２０）、メモリ１４３の対象フレーム画像データを構成する全てのラインデータについて、ステップＳ３０７からの処理を行ったか否かを判別する（ステップＳ３２１）。
この判別の結果、処理が終了した場合、グリッド縞成分抽出部１１７は、上述した演算終了信号を出力し、本処理終了とする。一方、未だ処理が終了していない場合には、再びステップＳ３０７へ戻り、以降の処理ステップを繰り返し実行する。
【０３１８】
上述したステップＳ３０７の判別の結果、処理実行でない場合（ｓｋｉｐ＞ｃｏｕｎｔ）、グリッド縞成分抽出部１１７は、メモリ１１８の該当位置に対して、前段で取得したグリッド縞成分のデータをコピーし（ステップＳ３０８）、コピーするラインを示す変数ｃｏｕｎｔをインクリメントして（ステップＳ３０９）、再びステップＳ３０７へ戻り、以降の処理ステップを繰り返し実行する。
【０３１９】
[第２の実施の形態]
本発明は、例えば、図１６に示すようなＸ線画像取得装置４００に適用される。
本実施の形態のＸ線画像取得装置４００は、上記図６に示したＸ線画像取得装置１００とは、以下の構成が異なる。
【０３２０】
尚、上記図１６のＸ線画像取得装置４００において、上記図６のＸ線画像取得装置１００と同様に動作する構成部には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０３２１】
上記図６に示したＸ線画像取得装置１００では、補正処理部１１５が、メモリ１１３内のフレーム画像データに対して、メモリ１１４内のデータを用いた欠陥画素の補正処理を施すように構成した。これに対して、本実施の形態のＸ線画像取得装置４００では、上記図１６に示すように、補正処理部１１５が、メモリ１２０内のフレーム画像データ、すなわちグリッド縞成分の除去後のフレーム画像データに対して、メモリ１１４内のデータを用いた欠陥画素の補正処理を施すように構成した。
【０３２２】
したがって、本実施の形態のＸ線画像取得装置４００によれば、グリッド縞を考慮した画素欠陥補正が必要なくなるため、従来から知られるような、周辺の欠陥ではない画素値の平均値を用いて欠陥画素を補正する等のような、単純な欠陥画素補正を適用可能となる。
【０３２３】
[第３の実施の形態]
本発明は、例えば、図１７に示すようなＸ線画像取得装置５００に適用される。
本実施の形態のＸ線画像取得装置５００は、上記図６に示したＸ線画像取得装置１００とは、以下の構成が異なる。
【０３２４】
尚、上記図１７のＸ線画像取得装置５００において、上記図６のＸ線画像取得装置１００と同様に動作する構成部には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０３２５】
本実施の形態のＸ線画像取得装置５００は、上記図１７に示すように、上記図６のＸ線画像取得装置１００の構成に対して、さらに、グリッド１０３の装着を検知する検知部（スイッチ）１２２を設けた構成としている。
【０３２６】
検知部１２２は、グリッド１０３の装着の検知結果（グリッド装着信号）を、補正処理部１１５及びグリッド縞検出部１１６へそれぞれ供給する。
【０３２７】
補正処理部１１５は、検知部１２２からのグリッド装着信号により、グリッド１０３が装着されている場合、第１の実施の形態で説明したような、グリッド縞を考慮した欠陥画素補正処理を実行する。そうでない場合は、周辺の欠陥でない画素の画素値の平均値等により欠陥画素を補正する。
【０３２８】
グリッド縞検出部１１６も同様に、検知部１２２からのグリッド装着信号により、グリッド１０３が装着されている場合、第１の実施の形態で説明したような、グリッド縞の検出処理（解析処理）を実行する。但し、上記グリッド装着信号により、グリッド１０３が装着されていない場合、グリッド縞検出部１１６は、グリッド縞の検出処理を実行せずに、即座にグリッド縞無しと判断し、これに該当する処理を実行する。
【０３２９】
上述のように、本実施の形態のＸ線画像取得装置５００では、検出部１２２を設け、この検出結果に基づいて、グリッド縞の検出を行うように構成したので、グリッド縞を検出する処理に要する時間を大幅に短縮できる。
【０３３０】
[第４の実施の形態]
本発明は、例えば、図１８に示すようなＸ線画像取得装置６００に適用される。
本実施の形態のＸ線画像取得装置６００は、上記図６に示したＸ線画像取得装置１００とは、以下の構成が異なる。
【０３３１】
尚、上記図１８のＸ線画像取得装置６００において、上記図６のＸ線画像取得装置１００と同様に動作する構成部には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０３３２】
本実施の形態のＸ線画像取得装置６００は、上記図１８に示すように、上記図６のＸ線画像取得装置１００の構成に対して、さらに、Ｘ線照射領域データを格納するためのメモリ１２３を設けた構成としている。
【０３３３】
メモリ１２３には、メモリ１１３に格納されたフレーム画像データにおいて、Ｘ線が照射された領域部分のみを切り出した画像データ（照射領域データ）が格納され、このメモリ１２３内の照射領域データに対して、グリッド縞成分の検出及び抽出が行なわれる。
【０３３４】
具体的には、まず、Ｘ線撮影では一般に、被写体１０２（ここでは、人体）の目的とする部位以外への被曝を避けるために、Ｘ線発生部１０１のＸ線発生管球の出口に照射野絞りを設けることが行なわれる。これにより、被写体１０２の必要部分のみにＸ線の照射が行える。
【０３３５】
上記の照射野絞り機能を用いた場合、Ｘ線撮影により得られた画像も、Ｘ線センサ１０４から得られる画像信号全てが有効ではなく、照射野絞りによるＸ線照射野に対応する部分画像のみが有効になる。
【０３３６】
そこで、本実施の形態では、不図示の計算機手段（ＣＰＵ等）により、メモリ１１３内のフレーム画像データから、Ｘ線強度分布や形状、或いはその他の情報に基づいて、Ｘ線照射野に対応する有効な部分画像領域（照射領域）を見出し、その照射領域部分のデータ（照射領域データ）のみを、メモリ１２３に格納する。
【０３３７】
上述のように、本実施の形態では、メモリ１２３内の照射領域データ、すなわち対象画像データ全てではなく、情報量を削減した必要部分のデータのみを対象とするので、処理時間の短縮化を実現できる。
【０３３８】
尚、本実施の形態では、欠陥画素補正後のフレーム画像から、照射領域を切り出すように構成したが、例えば、当該照射領域の切り出し後に、当該照射領域に対して欠陥画素補正を行うようにしてもよい。
【０３３９】
[第５の実施の形態]
第１の実施の形態では、上記図６のＸ線画像取得装置１００において、グリッド縞成分抽出部１１７でのグリッド縞成分抽出処理を、上記図１５のフローチャートに従った処理とした。
本実施の形態では、グリッド縞成分抽出部１１７でのグリッド縞成分抽出処理を、例えば、図１９に示すフローチャートに従った処理とする。
【０３４０】
尚、上記図１９のグリッド縞成分抽出処理において、上記図１５のグリッド縞成分抽出処理と同様に処理するステップには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０３４１】
まず、本実施の形態でのグリッド縞成分抽出処理の説明の前に、図２０（ａ）は、グリッド縞成分を含むフレーム画像の一部分を示したものであり、同図において、“＊”で示す部分は、Ｘ線を遮断する物質が存在する等の原因により、グリッド縞成分が存在しない部分を示している。
【０３４２】
上記図２０（ｂ）は、同図（ａ）のフレーム画像に対して、第１の実施の形態でのフィルタタリングにより、グリッド縞成分の抽出を行った結果を示したものである。上記図２０（ｂ）に示すように、グリッド縞成分において、フレーム画像の“＊”で示す部分に対応する部分にアーチファクトが現れるため、第１の実施の形態で説明したように、当該部分を包絡線から抽出し、その前後のデータから推測して全体を安定したグリッド縞になるようにする。この結果を示したものが、上記図２０（ｃ）の図である。このように安定したグリッド縞成分であれば、フーリエ変換等の変換処理により、新たなアーチファクトは発生しない。
【０３４３】
第１の実施の形態では、上記図２０（ｃ）に示されるようなグリッド縞成分を、同図（ａ）に示されるような元のフレーム画像から差し引いて、グリッド縞成分を除去するように構成したが、この構成の場合、本来グリッド縞成分が存在しない部分（“＊”で示す部分）に新たなグリッド縞成分が現れてしまうことが考えられる。
【０３４４】
そこで、本実施の形態では、上記図２０（ｄ）に示すように、同図（ｃ）に示されるようなグリッド縞成分において、本来グリッド縞成分が存在しない部分（“＊”で示す部分）を“０”に設定する。
【０３４５】
このため、本実施の形態では、グリッド縞成分抽出部１１７は、上記図１９のフローチャートに従ったグリッド縞成分抽出処理を実行する。
すなわち、グリッド縞成分抽出部１１７は、ステップＳ３１８の処理実行後、この処理により取得した、安定したグリッド縞成分のデータに対して、ステップＳ３１５により推測で補った部分を“０”に置換する処理を施し（ステップＳ７００）、その後、次のステップＳ３１９へ進む。これにより、もともとグリッド縞成分が存在しない部分であっても、グリッド縞除去処理により新たなグリッド縞成分が発生してしまうことを確実に防ぐことができる。
【０３４６】
尚、第１〜第５の実施の形態では、ハードウェア的に構成したが、本装置全体をソフトウェアにより制御することで実現することも可能である。
【０３４７】
また、本発明の目的は、第１〜第５の実施の形態のホスト及び端末の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読みだして実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が第１〜第５の実施の形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコード、及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することとなる。
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等を用いることができる。
また、コンピュータが読みだしたプログラムコードを実行することにより、第１〜第５の実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって第１〜第５の実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された拡張機能ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって第１〜第５の実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０３４８】
図２１は、上記のコンピュータの機能８００の構成例を示したものである。
コンピュータ機能８００は、上記図２１に示すように、ＣＰＵ８０１と、ＲＯＭ８０２と、ＲＡＭ８０３と、キーボード（ＫＢ）８０９のキーボードコントローラ（ＫＢＣ）８０５と、表示部としてのＣＲＴディスプレイ（ＣＲＴ）８１０のＣＲＴコントローラ（ＣＲＴＣ）８０６と、ハードディスク（ＨＤ）８１１及びフレキシブルディスク（ＦＤ）８１２のディスクコントローラ（ＤＫＣ）８０７と、ネットワーク８４０との接続のためのネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）８０８とが、システムバス８０４を介して互いに通信可能に接続された構成としている。
【０３４９】
ＣＰＵ８０１は、ＲＯＭ８０２或いはＨＤ８１１に記憶されたソフトウェア、或いはＦＤ８１２より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス８０４に接続された各構成部を総括的に制御する。
すなわち、ＣＰＵ８０１は、所定の処理シーケンスに従った処理プログラムを、ＲＯＭ８０２、ＨＤ８１１或いはＦＤ８１２から読み出して実行することで、第１〜第５の本実施の形態での動作を実現するための制御を行う。
【０３５０】
ＲＡＭ８０３は、ＣＰＵ８０１の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。
ＫＢＣ８０５は、ＫＢ８０９や図示していないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。
ＣＲＴＣ８０６は、ＣＲＴ８１０の表示を制御する。
ＤＫＣ８０７は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム、及び第１〜第６の実施の形態における所定の処理プログラム等を記憶するＨＤ８１１及びＦＤ８１２へのアクセス等を制御する。
ＮＩＣ８０８は、ネットワーク８４０上の他の装置或いはシステムとの双方向のデータのやりとりを制御する。
【０３５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、グリッドを使用した放射線撮影による放射線画像から、グリッドに起因する画像成分が除去された良好な放射線画像を得ることのできる、放射線画像処理装置、画像処理システム、放射線画像処理方法、記憶媒体及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１〜第５の実施の形態において、対象画像からグリッド縞成分を抽出するためのフイルタの空間周波数特性を説明するための図である。
【図２】上記フィルタにより対象画像から抽出されたグリッド縞成分の一例を説明するための図である。
【図３】上記フィルタにより対象画像から抽出されたグリッド縞成分の他の例を説明するための図である。
【図４】対象画像の欠陥画素補正における空間周波数特性を説明するための図である。
【図５】上記グリッド縞成分が存在する対象画像に対する欠陥画素補正における空間周波数特性を説明するための図である。
【図６】第１の実施の形態において、本発明を適用したＸ線画像取得装置の構成を示すブロック図である。
【図７】上記Ｘ線画像取得装置の動作タイミングを説明するための図である。
【図８】上記Ｘ線画像取得装置での対象画像において、欠陥画素の様子の一例（例１）を説明するための図である。
【図９】上記欠陥画素の様子の一例（例２）を説明するための図である。
【図１０】上記欠陥画素の様子の一例（例３）を説明するための図である。
【図１１】上記欠陥画素の様子の一例（例４）を説明するための図である。
【図１２】上記Ｘ線画像取得装置での対象画像において、グリッド縞成分の空間周波数分布を説明するための図である。
【図１３】上記Ｘ線画像取得装置での対象画像に対する、グリッド縞成分の検出（解析）を説明するための図である。
【図１４】上記グリッド縞成分の検出（解析）処理を説明するためのフローチャートである。
【図１５】上記グリッド縞成分の検出（解析）処理の結果に基づいて、対象画像からグリッド縞成分を抽出する処理を説明するためのフローチャートである。
【図１６】第２の実施の形態において、本発明を適用したＸ線画像取得装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】第３の実施の形態において、本発明を適用したＸ線画像取得装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】第４の実施の形態において、本発明を適用したＸ線画像取得装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】第５の実施の形態において、上記グリッド縞成分の検出（解析）処理の結果に基づいて、対象画像からグリッド縞成分を抽出する処理を説明するためのフローチャートである。
【図２０】上記グリッド縞成分を抽出する処理を具体的例を挙げて説明するための図である。
【図２１】第１〜第５の実施の形態の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読出可能な記憶媒体から当該プログラムを読み出して実行する構成の一例を示すブロック図である。
【図２２】グリッドを用いた放射線撮影を説明するための図である。
【図２３】上記放射線撮影で得られた画像に対してのフィルタリングの効果の一例を説明するための図である。
【図２４】上記放射線撮影で得られた画像に対してのフィルタリングの効果の他の例を説明するための図である。
【図２５】上記放射線撮影で得られた、グリッド縞成分が重畳した画像に対してのフィルタリングの効果の一例を説明するための図である。
【図２６】上記放射線撮影で得られた、グリッド縞成分が重畳した画像に対してのフィルタリングの効果の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１００  Ｘ線画像取得装置
１０１  Ｘ線発生部
１０２  被写体
１０３  グリッド
１０４  Ｘ線センサ
１０５  コントローラ
１０６  アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
１０７  メモリ
１０８  メモリ
１０９  演算器
１１０  変換テーブル
１１１  メモリ
１１２  演算器
１１３  メモリ
１１４  メモリ
１１５  補正処理部
１１６  グリッド縞検出部
１１７  グリッド縞成分抽出部
１１８  メモリ
１１９  演算器
１２０  メモリ
１２１  画像処理部
１４０  メモリ転送制御部
１４１  メモリ
１４２  メモリ転送制御部
１４３  メモリ
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【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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