(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル信号における周期的変動を抑制する方法であって、
該デジタル信号の周期的変動を表現している抑制信号を得るために前記デジタル信号を高域濾波する過程と、
前記抑制信号をＴの分離信号の数に等しい数に分離し、これにより前記抑制信号におけると等しい位相を有する前記抑制信号の値を抑制信号が含んでいるようにこれら抑制信号の各々が構成される過程と、
濾波された分離信号を得るために前記分離信号の各々に高周波減衰濾波を適用する過程と、
前記濾波された分離信号が修正された抑制信号を形成するように前記濾波された分離信号を再構成する過程と、
前記修正された抑制信号を前記デジタル信号から減算する過程と、
を具備する方法。
【請求項２】
前記デジタル信号が画像の２次元的信号表現である請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記周期的変動が、マイクロレンズのアレイによる光の案内に起因する請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル周期的における周期的変動を抑制する方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
かかる方法は、例えば、デジタル信号表現がハードコピイ又はソフトコピイの画像にアーティファクトを作る周期的変動を含むときの画像のデジタル信号表現に適用することができる。
【０００３】
これまで以下の文献が知られている。
【０００４】
非特許文献１
特許文献１：入力画像信号の特性に基づいて入力画像信号にフィルター特性を適合させることによりノイズを抑制する装置。
【０００５】
特許文献２：メモリ層に記憶された情報を読み取るための装置及びこの装置と共に使用するためのＸ線カセット。
【０００６】
非特許文献２
非特許文献３
非特許文献４
【特許文献１】米国特許第２００２／０７１６６００  Ａ１号  明細書
【特許文献２】米国特許第２００１／００６２２２  Ａ１号  明細書
【特許文献３】米国特許第２００３／０１１１６２０号  明細書
【特許文献４】米国特許第６，６４２，５３５号  明細書
【非特許文献１】キルシュタイン他（Ｋｉｒｓｔｅｉｎｓ  Ｉ  Ｐ  ｅｔ  ａｌ）：「アダプティブ・セパレーション・オブ・アンノウン・ナロウバンド・アンド・ブロードバンド・タイム・シリーズ」」（”Ａｄａｐｔｉｖｅ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｕｎｋｎｏｗｎ  ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ  ａｎｄ  ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｔｉｍｅ  ｓｅｒｉｅｓ”），  アコースティックス、スピーチ・アンド・シグナル・プロセッシング（Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）：プロシーディングス・オブ・ザ・１９９８  ＩＥＥＥインターナショナル・コンフェレンス・オン・シアトル・ワシントン州  ＵＡＳ（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  １９９８  ＩＥＥＥ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｅａｔｔｌｅ，ＷＡ，ＵＳＡ）、ニューヨーク（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）、１９９８年５月１２日、ｐ．２５２５−２５２８．
【非特許文献２】スリヴァスタヴァ他（Ｓｒｉｖａｓｔａｖａ  Ｖ  Ｋ  ｅｔ  ａｌ）：「デザイン・オブ・２Ｄマルチプル・ノッチ・フィルター・アンド・イッツ・アプリケーション・イン・レヂューシング・ブロッキング・アーティファクト・フロム・デーシーテー・コーデッドイメージ」（”Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ２Ｄ−ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｎｏｔｃｈ  ｆｉｌｔｅｒ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｒｅｄｕｉｎｇ  ｂｌｏｃｋｉｎｇ  ａｒｔｉｆａｃｔ  ｆｒｏｍ  ｄｃｔ  ｃｏｄｅｄ  ｉｍａｇａｅ”）、プロシーディングス・オブ・トゥエンティセカンド・アニュアル  ＥＭＢＳ  インターナショナル・コンフェレンス（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ２２ｎｄ  ａｎｎｕａｌ  ＥＭＢＳ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ），第４巻、２０００年７月２３日、Ｐ．２８２９−２８３３．
【非特許文献３】カルラ    マニュデープ他（Ｋａｌｒａ  Ｍａｎｎｕｄｅｅｐ  Ｋ  ｅｔ  ａｌ）：「キャン・ノイズ・レダクション・フィルター・イムプルーブ・ロウ−ラディエーション−ドース・チェスト  ＣＴ  イメージズ？  パイロット・スタディ」（”Ｃａｎ  ｎｏｉｓｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｈｉｌｔｅｒｓ  ｉｍｐｒｏｖｅ  ｌｏｗ−ｒａｄｉａｔｉｏｎ−ｄｏｓｅ  ｃｈｅｓｔ  ＣＴ  ｉｍａｇｅｓ？”  Ｐｉｌｏｔ  ｓｔｕｄｙ）、ラディオロジイ（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ）、第２２８巻第１号、２００３年７月、ｐ．２５７−２６４．
【非特許文献４】ヒルツ他（Ｈｉｌｔｓ  Ｍ  ｅｔ  ａｌ）：「イメージ・フィルタリング・フォア・イムプルーブド・ドース・レゾルーション・イン・ＣＴ・ポリマー・ゲル・ドースメトリ」（Ｉｍａｇｅ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ｆｏｒ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｄｏｓｅ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｉｎ  ＣＴ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｇｅｌ  ｄｏｓｉｍｅｔｒｙ”）、メディカル・フィジックス  ＡＩＰ  フォア・アメリカン・アソシエーション・Ｐｈｙｓ．Ｍｅｓ．ＵＳＡ（Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ＡＩＰ  ｆｏｒ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ａｓｓｏｃ．  Ｐｈｙｓ．  Ｍｅｄ．  ＵＳＡ）、第３１巻、第１号、２００４年１月、ｐ．３９−４９．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
周期的なアーティファクトの確実な評価は極めて困難である。周期的なアーティファクトを除去するだけのフィルターを構成するために多くの研究がなされてきた。
【０００８】
これらフィルターの大部分は、強度勾配の大きい領域（縁）においては正確でない。この領域においては、多くのフィルターが高度の応答を作る。
【０００９】
本発明は、光刺激可能な蛍光スクリーンに一時的に記憶された放射線画像を読み取ることにより画像信号が得られる用途に特に関する。記憶された放射線画像のデジタル信号表現は、刺激用放射線によって版を走査し、そして刺激の際に版から放出された画像状に変調された光をデジタル信号表現に変換することにより得られる。刺激の際に放射された画像状の光は、マイクロレンズアレイの手段により、光を電気信号に変換する変換器のアレイ上に集光される。
【００１０】
光刺激可能な蛍光スクリーンのような画像化用の版はその厚さが変動するため、画像化用の版の何カ所かにおいては、マイクロレンズアレイに関して焦点が外れる。
【００１１】
画像化用の版の焦点外れの領域は、受信信号の校正後、マイクロレンズアレイの周期と同じ周期的変動を含む。
【００１２】
マイクロレンズアレイの周期は、マイクロレンズアレイにおける１マイクロレンズの幅として定義される。
【００１３】
受信信号のフーリエスペクトルを解析するとき、幅Ｔ＝１／Ｆ（画素）を有するマイクロレンズに対して、マイクロレンズアレイの周波数Ｆ及び高調波Ｆｎ＝ｎＦ、ｎ＝１，２，３，…においてフーリエスペクトルのピークが観察される。多くのフィルターは、この性質の周期的変動を抑制するように構成することができる。しかし、これらの全ては、周期的変動のみの除去を確保するように注意深く同調させられる。
【００１４】
同様な方法で、フィルターは、これを信号から周期的変動を抽出するように構成することができる。この周期的評価は余分の誤った情報を含むであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上述の欠点を克服するために、請求項１において説明されるようなデジタル信号における周期的変動の抑制方法を提供する。
【００１６】
本発明の好ましい実施例の特別な特徴は、従属請求項において説明される。
【００１７】
本発明の方法の適用により、設計されたフィルターを上述の欠点に対してより強くし、かつフィルターをより周期的に適用する結果をもたらす。
【００１８】
本発明の更なる有利かつ特別な実施例が以下の説明及び図面から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の方法】
【００１９】
本発明は、医療用のデジタル画像の作成に関し、より特別には以下説明されるようなコンピューター放射線撮影システムに関して説明されるであろう。
【００２０】
コンピューター放射線撮影においては、放射線写真画像のデジタル信号表現が、放射線画像に露光された光刺激可能な蛍光スクリーンから読み出される。
【００２１】
露光された光刺激可能な蛍光スクリーンを刺激用の放射線で走査することにより、及び刺激の際にスクリーンから発せられ画像状に変調された光を電気信号表現に変換することにより、デジタル信号表現が得られる。このとき、この電気信号表現はデジタル化される。
【００２２】
光刺激蛍光スクリーンから放射線画像を読み出すかかるシステムにおいては、スクリーンが刺激されたときに出される画像状に変調された光を集めるために、マイクロレンズのアレイを使用することができる。
【００２３】
光刺激可能な蛍光スクリーン輸送用のカセット内に組み込まれたかかる読み出しシステムの例が、例えば特許文献３及び特許文献４に説明されている。
【００２４】
マイクロレンズは、例えば、ドイツ、４４２２７ドルトムントの  ＬＩＭＯ−Ｌｉｓｓｏｔｓｃｈｅｎｋｏ  Ｍｉｋｒｏｏｐｔｉｋ  ＧｍｂＨ  から得られる。
【００２５】
本発明は、マイクロレンズアレイを使用した読み出しシステムに関連して説明されるであろうが、本発明の原理は、別の機構に由来する周期的変動を含む信号に対しても寄与する。
【００２６】
マイクロレンズアレイにより集められた光は、マイクロレンズアレイのマイクロレンズ素子と同じ周期の周期的変動を示す（図１）。マイクロレンズアレイの周期は、マイクロレンズアレイ内の個々のマイクロレンズ素子の幅として定義される。
【００２７】
受信された信号は、調整されたゲイン値で校正された後、より均質かつ一定の信号に転換される（図２）。
【００２８】
発光源が焦点外れに置かれた場合（これは光刺激可能な蛍光スクリーンの厚さの変動のためスクリーンの何カ所かがマイクロレンズアレイに関して焦点外れにされたときに生ずる）は（図３）、校正された信号は均質でなくかつ周期的変動を含む（図４）。
【００２９】
この周期的変動は、乗法的な性質のものである。Ｃを校正された信号としたとき、乗算的な問題を加算的な問題に転化させるために
Ｓ＝ｌｏｇＣ
を定義する。
【００３０】
以下の文節において説明される所要の修正段階の適用後のＳの修正された信号をＳｃとすると、終結信号Ｒを得るために
Ｒ＝ｅｘｐＳｃ
を使用してこの修正された信号を変換する。
【００３１】
校正された信号Ｓのフーリエ解析は、マイクロレンズの周波数Ｆ及びその高調波においてピークを示す（図５）。これらのスペクトルのピークは、焦点を合わせられた画像化の版から集められた信号中には存在しない（図６）。
【００３２】
図７は、説明された周期的変動を抑制するために従うであろう一般的な流れを示す。
【００３３】
画像のデジタル信号表現は、より詳細に説明されるようなコンピューター放射線撮影システムにより得られ、又は画像表現がより早期に作られた場合はアーカイブシステムから検索される。次いで、画像表現はワークステーション又は画像処理ユニットに適用され、ここで本発明によるアーティファクト抑制方法が適用される。次いで、修正された画像表現が表示され又は保管される。
【００３４】
図５のフーリエ解析から、フーリエドメインにおける周期的変動の情報の大部分は、その周波数とその高調波とを中心とすることが明らかである。この情報を引き出すために、先に計算されたフーリエスペクトルに掛けるために使用されるパラメーターが計算される。校正された信号Ｓのフーリエ変換をＳｆとすれば、Ｓｆ  にＷが掛けられる。ここに、Ｗはスケールパラメーターである。
【００３５】
【数１】
0004712436.tif 000002
【００３６】
【数２】
0004712436.tif 000003
【００３７】
はフーリエ変換を示す。この特別な応用例においては、Ｗは次のように定義される。
【００３８】
【数３】
0004712436.tif 000004
【００３９】
ここに、Ｆ＝１／１４，ｎｈ＝５  そしてσ＝Ｆ／３  とする。
【００４０】
しかし、Ｗの選択は厳密でなく、適宜適切なスケールパラメーターの組を使用することができる。
【００４１】
図８は、ｉ＝１，…，５に対するスケールパラメーターを示す。式（１）及び（２）は、２Ｄ画像を処理するために容易に２次元に拡張される。
【００４２】
Ｐｆ  を正確な周期変動のフーリエ変換であるとすると、抑制された信号Ｓｃ  は次式から得られる。
【００４３】
【数４】
0004712436.tif 000005
【００４４】
【数５】
0004712436.tif 000006
【００４５】
が正確な周期的変動であるという仮説は完全に正しいとはいえない（以下を参照されたい）。
【００４６】
たたみ込みの核
【００４７】
【数６】
0004712436.tif 000007
【００４８】
が図９に示される。
【００４９】
図７のマイクロレンズ格子アーティファクト抑制ブロックは、式（３）の最後の形式を適用したとき、図１０の流れ図に変換する。
【００５０】
図４の信号に適用される修正アルゴニズムが図１１に示される。
【００５１】
図１２は、抑制信号を示す。これは、比較的一定かつ周期的な性質の信号である。
【００５２】
本発明の方法が実際の診断信号（図１３）に適用された場合は、周期的変動以上が濾波される（ｂｅ  ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｏｕｔ）であろう（図１４）。
【００５３】
この影響は、パラメーターの注意深い調整又は異なるフィルターの選定によって解決することはできない。
【００５４】
この問題を解決するために、式（３）の高域周波数通過フィルター
【００５５】
【数７】
0004712436.tif 000008
【００５６】
の応答に、後処理用フィルターが適用される。
【００５７】
後処理用フィルターは、フィルターが除去すべき変動の周期と同じ周期を持つような方法で設計される。
【００５８】
信号が周期Ｔを持つならば、これは、画素が対応した位相を持つＴの信号に分離するようにマッピングする。
【００５９】
【数８】
0004712436.tif 000009
【００６０】
ここに、Ｐｉ  は、抽出された周期的変動Ｐのｉ番目の要素である。
【００６１】
各信号Ｐｉに対して、高周波減衰用フィルターが適用される。マイクロレンズデジタル化システム由来の垂直方向ストリップを濾波するために、あるサイズの中央フィルターが選ばれる。ｋの選択は厳密ではない。再起し得る全ての誤ったフィルター応答を濾波するに十分に大きく、かつ発光している画像化用の版の厚さの変動にそれ自体で適合するに十分に小さいことが必要である。しかし、大き過ぎる核は、実行時に大きい衝撃を持つことがあり、かつ画像化用の版の厚さに変化に対して鈍感なことがある。診断画像の処理に適したサイズは７であることが見いだされた。
【００６２】
信号の境界における中央要素を計算するために、公知の画像処理技術を使用することができる。フィルター核のサイズを有する信号の鏡像バージョンによるその両端における信号の拡張が、フィルターの端部効果の大部分を無くす。変動する入力信号に対してより強いフィルターを作るため、入力信号の変化に応じて中央核のサイズ又は低域通過フィルターを自動的に決定するように計画を変えることを考えることができる。
【００６３】
フィルター応答Ｐｉ  の後処理の後で、抑制信号Ｐの濾波されたバージョンが再構築される。
【００６４】
【数９】
0004712436.tif 000010
【００６５】
ここに、
【００６６】
【数１０】
0004712436.tif 000011
【００６７】
後処理されたフィルターの応答Ｐｉ、のｊ番目の要素である。
そして修正された信号が計算される。
【００６８】
【数１１】
0004712436.tif 000012
【００６９】
図１３に与えられた診断入力信号に対する抑制信号Ｐ及び中央の濾波された抑制信号Ｐｃ  が図１５に示される。図１６は、フィルター応答Ｐｉ  の平均の濾波されたバージョンを示す。
【００７０】
後処理用の低域通過フィルターが図９のアルゴニズムのブロック２と３との間に置かれた場合は、修正アルゴニズムは、図１７に示されたバージョンに変えられる。データをコピイするためのメモリの消費と間接費とを減らすために、データを濾波しながら信号の仮想的な垂直方向の再区分及び再構築を実行することができる。これによりブロック４、５及び６が１ブロックに減らされる。
【００７１】
図１７のアルゴニズムは、フーリエドメインにおける抑制スケールパラメーターの２次元への拡大により、容易に２次元に拡張される。これは、１次元たたみ込みを２次元たたみ込みに転換する。もしフーリエドメインにおける抑制パラメーターが注意深く選ばれたならば、このたたみ込みを分離することができる。オリジナルのたたみ込みは、周期的変動と直交するたたみ込み及び周期的変動と平行なたたみ込みにより置換される。
【００７２】
マイクロレンズを使用しているデジタル化システムの場合は、これが、水平方向及び垂直方向のたたみ込みにそれぞれマッピングする。後処理段階も、フィルターを故障に対して更に強くするために２次元に拡張することができる。
【００７３】
【数１２】
0004712436.tif 000013
【００７４】
のように定義すると、図１７のたたみ込み段階は、図９の核を有する水平方向たたみ込み、及び平行方向のガウスの平滑化用の核を有するたたみ込みに分離される。診断画像の処理については、周期的変動と平行な方向において中央フィルターを適用することが選ばれる。図１７のアルゴニズムは図１８に転換する。
【００７５】
本発明の好ましい実施例を詳細に説明したが、本技術熟練者には、請求項において定められた本発明の範囲から離れることなく、これに多くの変更をなし得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】均一に露光された画像化用の版から読み出された校正前の信号を示す。
【図２】均一に露光された画像化用の版から読み出された校正された後の信号を示す。
【図３】焦点外れに置かれ均一に露光された画像化用の版から読み出された信号を示す。
【図４】焦点外れに置かれ均一に露光された画像化用の版の校正された信号を示す。
【図５】焦点外れに置かれ均一に露光された画像化用の版のフーリエ転換され校正された信号の大きさの部分を示す。
【図６】焦点を合わせられて置かれ均一に露光された画像化用の版のフーリエ転換され校正された信号の大きさの部分を示す。
【図７】画像の流れにおける修正アルゴニズムの位置を表示する。
【図８】フーリエ転換され校正された入力信号に適用されるスケールパラメーターを示す。
【図９】式（２）において定義されたスケールパラメーターの空間ドメインにおける対応したたたみ込み核を示す。
【図１０】抑制方法の流れ図を示す。
【図１１】図１０に示された方法を使用して焦点外れに置かれ均一に露光された画像化用の版の修正された信号を示す。
【図１２】図４に示された信号の周期的変動を抑制するために使用される抑制信号を示す。
【図１３】診断信号の見本を示す。
【図１４】図１３の方法の抑制信号を示す。
【図１５】周期的変動と同じ周期を中央フィルターに適用した後、図１４の入力信号に適用される。
【図１６】周期的変動と同じ周期を中央フィルターに適用した後、信号を抑制する図１４の抑制信号を示す。
【図１７】１次元的信号を処理するための本発明による方法のブロック図を示す。
【図１８】２次元的信号を処理するための本発明のアルゴリズムの方法のブロック図を示す。
【図１】
0004712436.tif 000014
【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】
0004712436.tif 000019
【図７】
0004712436.tif 000020
【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】
0004712436.tif 000029
【図１７】
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【図１８】
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