(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の撮影画像を得る撮像デバイスにおける、暗電流による電荷の蓄積に起因する各画素における出力の変動量と前記撮像デバイスが撮影可能状態となった後の経過時間との関係に基づいて、前記出力の変動量が所定の閾値を超えた画素を、前記出力の変動量が前記所定の閾値を超えた時間以降において、前記撮影画像における補正対象の画素として判定する判定手段と、
該判定の結果に基づき前記撮影画像を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記撮像デバイスが撮影可能状態となった後の経過時間によらず異常値を出力する第１の欠陥画素と、前記経過時間に対する出力の変動量が所定の閾値を超えた第２の欠陥画素を示す欠陥マップを、前記補正対象の画素を示すマップとして記憶することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記判定手段は、各画素における前記出力の変動量と前記撮像デバイスが撮影可能状態となった後の経過時間との関係を示す特性情報を記憶することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
被写体の撮影画像を得る撮像デバイスにおける、暗電流による電荷の蓄積状態により、前記撮影画像における補正対象の画素を判定する判定手段と、
該判定の結果に基づき前記撮影画像を補正する補正手段と、
前記撮像デバイスが非露光状態で撮影したダーク画像を用いて、前記撮影画像における前記暗電流に起因するノイズを除去するダーク補正を行うダーク補正手段と、を備え、
前記判定手段は、前記ダーク補正後の経過時間によって前記撮影画像における補正対象の画素を判定することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
前記判定手段は、各画素における前記電荷の蓄積状態と時間の関係を示す特性情報と前記経過時間とに基づく電荷の蓄積状態により前記補正対象の画素を判定することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記特性情報は、各画素における前記電荷の蓄積による出力の変動量と時間の関係を示すことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記特性情報は、各画素における前記出力の変動量と前記ダーク補正後の経過時間との関係を示すことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記特性情報は、前記ダーク補正後の任意の経過時間における、前記出力の変動量を示すことを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記特性情報は、前記ダーク補正後の所定の経過時間における、前記出力の変動量を示すことを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、前記ダーク補正後の経過時間に対する前記出力の変動量が所定の値を超える画素を、前記補正対象の画素と判定することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記特性情報は、前記撮像デバイスが非露光状態で時系列に撮影した複数のダーク画像に基づいて生成されることを特徴とする請求項３、６乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記特性情報を、前記出力の変動量が所定の値を超える経過時間の情報を画素ごとに示すマップとして記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記マップは、前記出力の変動量が所定の値を超える経過時間の範囲の情報を画素ごとに示すことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記特性情報は、前記撮像デバイスの撮影時の温度に応じて複数が生成され、
前記判定手段は、前記撮像デバイスによる前記被写体の撮影時の温度に応じた前記特性情報を判定に用いることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記判定手段は、前記補正対象となる画素の位置を判定することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記撮像デバイスを用いて被写体を撮影する撮影手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
撮影画像のダーク補正に用いる暗電流データを繰り返し更新するために、暗電流信号が繰り返し読み出されるX線センサにより得られるX線画像を処理する画像処理装置であって、
前記X線センサの暗電流データを前記X線センサから読み出す第１の時点から次に暗電流データを前記X線センサから読み出す第２の時点までの間の期間のある時点で得られる撮影画像の欠陥画素を補正するための欠陥マップを、前記第１の時点から前記ある時点までの経過に基づいて取得する取得手段と、
前記取得される欠陥マップに基づいて前記撮影画像を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項１８】
被写体の撮影画像を得る撮像デバイスにおける、暗電流による電荷の蓄積に起因する各画素における出力の変動量と前記撮像デバイスが撮影可能状態となった後の経過時間との関係に基づいて、前記出力の変動量が所定の閾値を超えた画素を、前記出力の変動量が前記所定の閾値を超えた時間以降において、前記撮影画像における補正対象の画素として判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果に基づき前記撮影画像を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする画像処理システム。
【請求項１９】
被写体の撮影画像を得る撮像デバイスにおける、暗電流による電荷の蓄積に起因する各画素における出力の変動量と前記撮像デバイスが撮影可能状態となった後の経過時間との関係に基づいて、前記出力の変動量が所定の閾値を超えた画素を、前記出力の変動量が前記所定の閾値を超えた時間以降において、前記撮影画像における補正対象の画素として判定するステップと、
前記判定の結果に基づき前記撮影画像を補正するステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２０】
被写体の撮影画像を得る撮像デバイスにおける、暗電流による電荷の蓄積状態により、前記撮影画像における補正対象の画素を判定するステップと、
該判定の結果に基づき前記撮影画像を補正するステップと、
前記撮像デバイスが非露光状態で撮影したダーク画像を用いて、前記撮影画像における前記暗電流に起因するノイズを除去するダーク補正を行うステップと、を備え、
前記判定するステップでは、前記ダーク補正後の経過時間によって前記撮影画像における補正対象の画素を判定することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２１】
撮影画像のダーク補正に用いる暗電流データを繰り返し更新するために、暗電流信号が繰り返し読み出されるX線センサにより得られるX線画像を処理する画像処理方法であって、
第１の時点で前記X線センサの暗電流データを該X線センサから読み出すステップと、
前記第１の時点で読み出された暗電流データに基づいて前記X線センサにより得られるX線画像を補正するステップと、
前記第１の時点の次に第２の時点で、前記X線センサから暗電流データを読み出すステップと、
前記第２の時点で読み出された暗電流データに基づいて前記X線センサにより得られるX線画像を補正するステップと、
前記第１の時点から前記第２の時点までの間の期間のある時点で得られる撮影画像の欠陥画素を補正するための欠陥マップを、前記第１の時点から前記ある時点までの経過に基づいて取得するステップと、
前記取得される欠陥マップに基づいて前記撮影画像を補正するステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２２】
請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるための指示を含むプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像デバイスに含まれる欠陥画素の影響を補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、アモルファスシリコンや単結晶シリコンからなる固体撮像素子を2次元配列して構成された撮像デバイスが広く実用化されている。このような撮像デバイスは、デジタルカメラのように可視光像を撮影するのみならず、放射線像の撮影を行う医療機器としても広く利用されている。
【０００３】
一般に、上記のような撮像デバイスで撮影した画像には、暗電流に起因する固定パターンノイズや、撮像素子固有の微小なキズなどによる欠陥画素に影響された画素が含まれている。より好適な画像を作成するために、撮影画像において欠陥画素の影響を補正する必要がある。この補正としては、非露光状態で撮影を行って取得したダーク画像を露光画像から減算することで固定パターンノイズを除去するダーク補正処理や、欠陥画素の影響を周囲の画素から補間する欠陥補正処理などを行う方法が知られている。
【０００４】
撮影画像において欠陥画素の影響を補正する技術としては、予め撮像デバイスの製造時に欠陥画素を検出しておき、その欠陥画素のアドレスをメモリに記憶しておく手法が一般的である。しかしながら撮像デバイスにおいては、撮影条件によって欠陥様の挙動をする画素が変化する現象が発生することが知られている。欠陥ではない画素を欠陥画素として補正してしまうと、処理時間の増加や画質の低下を招く。また、欠陥画素を補正せずに表示してしまえば、画質に致命的な影響を与えてしまう。そのため、状況に合わせてどの画素を欠陥画素として選択し、如何に過不足なく欠陥補正を行うようにするかが重要な課題となっている。
【０００５】
このような状況に対処するため、欠陥補正方法を特定の撮影条件によって切り替える技術が提案されている。例えば特許文献1では、撮影時の撮影モード・シャッタスピード・感度・被写体輝度に応じて欠陥補正方法を切り替える方法が提案されている。また特許文献2では、蓄積時間や撮像素子のゲイン設定に応じて欠陥補正方法を切り替える方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2004-222143号公報
【特許文献２】特許第4819479号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ある種の撮像デバイスにおいては、撮像素子に発生する暗電流による電荷の蓄積状態に応じて、欠陥様の挙動をする画素が変化する現象が発生する。例えば、ダーク画像を取得した直後に撮影を行ってダーク補正した場合には欠陥様の動態を示さない画素が、ダーク画像を取得して一定の時間が経った後に撮影を行ってダーク補正した場合には、欠陥のように振る舞うことがある。
【０００８】
このような撮像デバイスに対して適切な欠陥補正を行うためには、暗電流による電荷の蓄積状態に応じて動的に欠陥補正方法を切り替える必要がある。上記特許文献1や特許文献2に記載された技術では撮影条件に応じて欠陥補正方法を切り替えているため、上記課題に対応できない。
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するために、暗電流による電荷の蓄積状態によってノイズとなる欠陥画素が変化する撮像デバイスを用いて撮影された撮影画像において、欠陥画素の影響を適切に補正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための一手段として、本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、被写体の撮影画像を得る撮像デバイスにおける、暗電流による電荷の蓄積に起因する各画素における出力の変動量と前記撮像デバイスが撮影可能状態となった後の経過時間との関係に基づいて、前記出力の変動量が所定の閾値を超えた画素を、前記出力の変動量が前記所定の閾値を超えた時間以降において、前記撮影画像における補正対象の画素として判定する判定手段と、該判定の結果に基づき前記撮影画像を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、暗電流による電荷の蓄積状態によってノイズとなる欠陥画素が変化する撮像デバイスを用いて撮影された撮影画像において、欠陥画素の影響を適切に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第1実施形態における放射線撮影装置の構成を示すブロック図、
【図２】第1実施形態における撮影処理の概要を示すフローチャート、
【図３】第1実施形態における欠陥マップを説明する図、
【図４】第1実施形態における撮影処理の詳細を示すフローチャート、
【図５】第2実施形態における欠陥マップを説明する図、
【図６】第2実施形態における撮影処理を示すフローチャート、
【図７】第3実施形態における撮影処理を示すフローチャート、
【図８】第3実施形態における欠陥マップを説明する図、
【図９】第1実施形態の変形例における放射線撮影システムの構成を示すブロック図、である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態は特許請求の範囲に関る本発明を限定するものではなく、また、本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１４】
＜第1実施形態＞
●装置構成
図1は、本実施形態における画像処理装置の基本的な構成を示すブロック図である。ここでは、本発明における画像処理装置を備えた実施形態の好適な一例として、医用画像の診断に用いる放射線撮影装置を示す。
【００１５】
放射線撮影装置100は、放射線発生装置101、被写体102を寝かせるための寝台103、被写体102を通過した放射線に応じた画像データを出力する検出装置104、を備える。撮像デバイスである検出装置104は、複数画素が2次元配置された撮像素子を有し、該撮像素子の画素ごとに放射線を検出することで、画像データを生成、出力する。さらに、放射線発生装置101の放射線発生タイミングと検出装置104の動作を制御する制御装置105、各種デジタルデータを収集するデータ収集装置106、ユーザーの指示に従って画像処理や機器全体の制御を行う情報処理装置107、を備える。
【００１６】
情報処理装置107は、CPU115、メモリ116、操作パネル117、ストレージ118、ディスプレイ119、画像処理部120、を備えており、これらがCPUバス114を介して電気的に接続されている。メモリ116は、CPU115での処理に必要な各種のデータなどが記憶されると共に、CPU115の作業用のワークメモリを含む。CPU115はメモリ116を用いて、操作パネル117に入力されるユーザーの指示に従い、装置全体の動作制御等を行う。ディスプレイ119は収集されたデジタルデータや、画像処理部120によって処理されたデジタル信号を画像として表示する。なお、ディスプレイ119に表示する画像を、適宜ストレージ118に保存することも可能である。
【００１７】
画像処理部120には、データ収集装置106によって取得された画像が入力され、ダーク補正処理と欠陥補正処理が行われる。そして該補正処理の後、さらに感度補正やノイズ低減処理、階調処理、ダイナミックレンジ調整処理、空間周波数処理などの診断用画像処理が行われた画像が出力される。このため画像処理部120は、ダーク補正処理部108、条件判定部109、欠陥情報記憶部110、欠陥情報取得部111、欠陥補正部112、および診断用画像処理部113、を備えている。
【００１８】
なお、本発明において放射線とは、一般的に用いられるX線に限らず、放射性崩壊によって放出される粒子(光子を含む)の作るビームであるα線、β線、γ線などの他、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えば粒子線や宇宙線等も含まれるとする。以下では、放射線としてX線を用いる場合を例として説明する。
【００１９】
●放射線撮影処理
上記構成を備える放射線撮影装置100のおおまかな撮影動作について、図2のフローチャートを用いて説明する。
【００２０】
S201では、ダーク補正処理に用いる、撮像素子の暗電流データとしてのダーク画像を撮影する。具体的には、検出装置104によって非露光状態で暗電流による電荷の蓄積動作が行われ、データ収集装置106によって固定パターンノイズを含んだダーク画像が収集される。収集されたダーク画像はCPUバス114を介して、メモリ116に保存される。ここで、ダーク画像に含まれる読み出しノイズの影響を軽減するために、複数枚のダーク画像を撮影した平均画像を扱うようにしてもよい。また、被写体の撮影の蓄積時間が一定でないことが想定される場合は、複数の蓄積時間でダーク画像を撮影しておくと好適である。
【００２１】
S202では、検出装置104において被写体の撮影を行う。具体的には、ユーザーの指示に従って、制御装置105が放射線発生装置101からの放射線の照射と、検出装置104の蓄積動作を同期して行う。データ収集装置106によって被写体画像データが収集され、画像処理部120に入力される。
【００２２】
S203では、被写体画像データに含まれる固定パターンノイズを除去するために、ダーク補正処理を行う。すなわち、ダーク補正処理部108によって被写体画像データから、S201で取得したダーク画像を減算する。なお、S201のダーク画像撮影時における検出装置104の蓄積時間と、S202の被写体画像撮影時における検出装置104の蓄積時間とが略同等となるように、例えば、撮影時の蓄積時間と最も近い蓄積時間のダーク画像を選択することが好適である。こうすることで、固定パターンノイズを精度高く除去することができる。
【００２３】
S204では、条件判定部109が、S202で被写体画像の撮影が行われた際の検出装置104の暗電流による電荷の蓄積状態、詳細には蓄積時間を判定する。本実施形態ではこの判定を行うために、被写体の撮影する前に、予めダーク画像を所定時間ごとに複数枚撮影し、全画素の時間別の出力を測定して、検出装置104の撮像素子における欠陥画素の座標情報作成用のマップ(欠陥マップ)を作成しておく。この作成は例えば工場出荷前の検査時等に行えば良く、作成した欠陥マップは欠陥情報記憶部110に保存しておく。
【００２４】
S205では、欠陥情報取得部111が、欠陥情報記憶部110に記憶されている欠陥マップと、S204で判定された暗電流による電荷の蓄積状態とに基づいて、欠陥画素の座標情報を選択・取得する。
【００２５】
S206では、欠陥補正部112が、欠陥情報取得部111で取得された欠陥画素の座標情報に基づいて、S203でダーク補正処理が行われた被写体画像データに対する欠陥補正処理を行う。なお、上記S202〜S206における処理の詳細については後述する。
【００２６】
そしてS207では診断用画像処理部113が、S206で得られた欠陥補正処理済みの被写体画像データに対し、感度補正やノイズ低減処理、グリッド縞低減処理、階調処理、ダイナミックレンジ調整処理、空間周波数処理、等の各種診断用画像処理を行う。ここで行われる診断用画像処理としては、周知のいかなる処理を行ってもよい。被写体画像データはS207の処理により、医用画像として診断に適したものに加工される。
【００２７】
S208では、画像処理部120によって医用画像となった被写体画像データが、CPUバス114を介してディスプレイ119に表示される。同時に、操作パネル117から入力されるユーザーの指示に従い、適宜診断用画像処理のパラメータ調整や、ストレージ118への保存が行われる。
【００２８】
●欠陥マップ
以下、図3を用いて、欠陥情報記憶部110に保存されている欠陥マップについて説明する。図3(a)は、検出装置104における一部の画素領域を抽出した図である。同図に示すように当該画素領域に、撮影を開始した後、時間が経っても異常な挙動を示さない画素A(正常画素)と、時間とともに異常な挙動を示す画素BとC、およびD(異常画素)がある例を考える。
【００２９】
図3(b)は、本実施形態の放射線撮影装置100において、予め時系列に撮影した複数枚のダーク画像における画素出力の変動を表す図である。同図において、縦軸が検出装置104による画素の出力のデジタル値、横軸が検出装置104にバイアス電圧が印加され、撮影が可能となってからの経過時間[秒]を示す。画素Aの出力は時間が経過してもほぼ一定値として推移するのに対し、画素Bと画素Cは時間とともに出力が変化している。また、画素Dは時間によらず異常な値を出力する欠陥画素である。画素Bおよび画素Cについて、ダーク補正を行うことを考えると、固定パターン即ち一定値であるべき出力が変動しているため、補正後にもその変動分は残ることになる。変動量が大きくなりすぎると、当該画素の挙動は被写体由来のX線信号とは無関係の異常値となるため、変動量が許容可能な閾値を超えた場合には欠陥として補正を行うのが望ましい。図3(b)に示すように、許容可能な出力の閾値をThとしたとき、時間T1において画素Cが閾値Thを超え、時間T2において画素Bが閾値Thを超える。それぞれ閾値Thを超えた時間以降は、欠陥画素として処理を行う。図3(b)はすなわち、撮像デバイス(検出装置104)における、暗電流による電荷の蓄積に起因するノイズと画素の関係を示す特性情報である。
【００３０】
図3(c)に、本実施形態における欠陥情報マップ例を示す。座標(x,y)におけるマップの値をD(x,y)とすると、正常な画素(画素A)の座標を表すアドレスにはD=0を記憶し、時間によらず異常値を出力する欠陥画素(画素D)にはD=1を記憶する。また、時間T1以降に閾値Thを超える異常画素(画素C)にはD=2を記憶し、時間T2以降に閾値Thを超える異常画素(画素B)にはD=3を記憶する。
【００３１】
なお、閾値Thについては、ダーク補正後に残る変動値の量が使用上問題ない範囲に設定する。使用上問題ない範囲については、予め主観評価などを行って決めておくことが望ましい。また、時間T1、T2については、検出装置104の動作を開始してからの時間に応じた欠陥増加数を鑑みて、任意に決めてよい。例えば、0〜T1までに増加する欠陥数と、T1〜T2までに増加する欠陥数が同じになるように決めると好適である。また、ここでは時間をT1、T2と区切った例を示したが、本発明はこの例に限らず、T3、T4…とより多く経過時間を区切って欠陥マップを作成してもよい。また、一般にダーク画像の出力は温度に応じて変動することが知られている。そのため、上記のデータを実使用上想定される温度別に取得しておくのが望ましい。その場合、条件判定部109では、撮影操作が行われる際の検出装置104の温度に近い条件を選択して処理を行うこととなる。
【００３２】
●撮影処理詳細(S202〜S206)
以下、図2に示す撮影処理の詳細について、図4のフローチャートを用いて説明する。図4に示す処理は、図2のS202〜S206の処理に相当する。
【００３３】
まずS401で条件判定部109が、カウンタ変数iに初期値1を代入し、S402で、放射線撮影装置100は被写体撮影動作を開始する。S402では検出装置104による被写体撮影(S202)と、ダーク補正処理部108によるダーク補正処理(S203)が行われる。
【００３４】
次にS403で欠陥情報取得部111が、欠陥補正部112で参照される欠陥画素の座標情報を、欠陥マップから取得する。すなわち、条件判定部109によって指定されたカウンタ変数iに基づき(S204)、欠陥情報記憶部110に予め保存された欠陥マップから、0＜D≦iとなる画素の座標情報を抽出し、これを最新の欠陥画素の座標情報とする(S205)。
【００３５】
S404で欠陥補正部112が、欠陥情報取得部111で取得された欠陥画素の座標情報を用いて欠陥補正(S206)を行う。この欠陥補正処理としては従来より多くの手法が提案されており、周知のいかなる方法を用いても構わない、例えば欠陥補正処理として、下式に示すように、周辺画素から補間する方法を適用することができる。
【００３６】
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【００３７】
上式において、S(x,y)は座標(x,y)での画素値、S'(x,y)は欠陥を補正した後の画素値である。また、w(x,y)は座標(x,y)の画素が欠陥画素であるか否かを示すフラグであり、欠陥画素であれば0、正常な画素であれば1としている。また、Pnormは正常な画素の総数である。すなわち上式によれば、周辺画素に欠陥画素があれば、その画素情報は使わずに補正が行われる。
【００３８】
S405では、ユーザーの操作に従って、撮影を継続するか否かの分岐を行う。撮影を継続しない場合は処理を終了し、撮影を継続する場合はS406に移行する。
【００３９】
S406では条件判定部109が、S402の撮影時に検出装置104の電源が投入され撮影可能状態となってからの経過時間TがTiを超えたか否かを判定する。T＜TiのときはS402に進むが、T≧TiのときはS407に進んで条件判定部109がカウンタ変数iに1を加算した後、S402にて次の撮影を行う。
【００４０】
なお、本実施形態では、予め用意された欠陥マップを参照して補正対象となる欠陥画素の位置(座標)を検出する例を示したが、必ずしも欠陥マップを記憶しておく必要はない。本実施形態では、図3(b)に示したような画素出力の変動特性に基づき、経過時間Tの時点で出力が閾値Thを超える画素を異常画素として検出し、その位置を特定できればよい。
【００４１】
以上説明したように本実施形態によれば、暗電流による電荷の蓄積状態に応じて、欠陥補正の対象画素を動的に切り替えることができる。したがって、暗電流による電荷の蓄積状態によって欠陥画素が変化する撮像素子においても、適切な欠陥補正を行うことができる。
【００４２】
＜変形例＞
第1実施形態では、情報処理装置107に設けた画像処理部120において、撮影画像における欠陥補正を行う例を示したが、この欠陥補正を検出装置側にて行うことも可能である。
【００４３】
ここで、欠陥補正を検出装置側にて行う画像処理システムとして、特に病院内で管理される医用画像を撮影する放射線撮影システムを例として、そのブロック構成を図9に示し説明する。図9において、901,903,904,905,907は、上述した図1で対応する符号101,103,104,105,107のそれぞれと同様の構成を示すため、詳細な説明を省略する。
【００４４】
同図における検出装置904は、X線センサ9041、読み出し回路9042、画像処理部9043、コネクタ9044、制御部9045、を備える。X線センサ9041は、アモルファスシリコンや単結晶シリコンからなる固体撮像素子が2次元配置されたセンサアレイを有し、X線を可視光に変換する蛍光体が積層されている。これにより、受光したX線を電気信号に変換する。なおX線センサ9041は、アモルファスセレンからなる撮像素子によりX線を直接電気信号に変換するセンサであってもよい。X線センサ9041のセンサアレイは駆動回路により電荷の蓄積と読み出しが制御される。読み出し回路9042は、X線センサ9041から出力される電気信号を増幅する増幅器と、増幅された信号を16ビットのデジタル値に変換するA/D変換器を有する。
【００４５】
画像処理部9043は、図1において情報処理装置107内に備えられた画像処理部120と同様の機能を有する。すなわち画像処理部9043では、撮影画像に対し、暗電流による電荷(暗電流信号)の蓄積状態に応じて欠陥補正の対象画素を動的に切り替えて欠陥補正を行うことで、診断に適した医用画像に加工された画像データが出力される。
【００４６】
コネクタ9044は、画像処理部9043にて処理された画像データを制御装置905に伝送する。伝送経路には光ファイバや有線LANまたは無線LANが用いられる。制御部9045は、撮影に伴って発生する、X線センサ9041の動作、読み出し回路9042の駆動、画像処理部9043の処理、コネクタ9044の転送、のそれぞれのタイミングを制御する制御回路である。なお、制御部9045と画像処理部9043とは、単一のFPGAとして実装されても良い。
【００４７】
制御装置905は、ユーザーの撮影要求に従って、X線の照射命令を発生制御部9015に送信する。同時に、X線の照射タイミングに合わせて、検出装置904が撮影動作を行うための制御命令を、X線センサ9041の制御部9045に送信する。
【００４８】
キャプチャボード9071は、制御装置905から伝送された画像信号を、情報処理装置907に受け渡すためのインターフェースであり、伝送方式として例えばCameraLinkが用いられる。
【００４９】
情報処理装置907にはディスプレイ919が接続されており、検出装置904の画像処理部9043によって医用画像となった被写体画像データが表示される。
【００５０】
情報処理装置907に送られた被写体画像データは、例えば不図示の内部ストレ−ジに格納された後、病院内LAN920を介して放射線科情報システム(RIS)や医用画像保管管理システム(PACS)等に提供される。
【００５１】
このように、検出装置側にて欠陥補正を行う構成においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
＜第2実施形態＞
以下、本発明に係る第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態における放射線撮影装置の構成は第1実施形態で示した図1と同様であるため、説明を省略する。また、第2実施形態における処理も、第1実施形態と同様の処理については詳細な説明を省略し、第1実施形態と相違する点についてのみ説明する。
【００５３】
第2実施形態の放射線撮影装置100においては、欠陥マップの構成と、被写体画像の撮影時における暗電流による電荷の蓄積状態を判定する条件判定部109および欠陥情報取得部111の動作が、第1実施形態と異なる。
【００５４】
●欠陥マップ
以下、図5に、第2実施形態の欠陥情報記憶部110に保存されている欠陥マップの例を示し、説明する。図5は、各画素が2バイトの符号なし整数によって構成された欠陥マップの例である。座標(x,y)におけるマップの値をD(x,y)とすると、正常な画素(画素A)の座標を表すアドレスにはD=65535(FFFF)を記憶し、時間によらず異常値を出力する欠陥画素(画素D)にはD=0(0000)を記憶する。また、時間T1以降に閾値Thを超える異常画素(画素C)にはD=T1を記憶し、時間T2以降に閾値Thを超える異常画素(画素B)にはD=T2を記憶する。
【００５５】
これにより第2実施形態の欠陥マップは、各画素に、当該画素が欠陥と判定されるまでの時間(欠陥判定時間)が記憶されることになる。
【００５６】
第2実施形態では、画素Aのように時間が経過しても欠陥にならない画素については、例えば2バイトの符号なし整数の最大値である65535(FFFF)を予約値として入れることで、欠陥補正がなされないようにしている。この例では、時間を秒の単位での値として用い、欠陥マップの1画素のサイズを2バイトの符号なし整数で構成している。したがって、欠陥マップが持てる最大の欠陥判定時間としては65534秒(正常画素が使用する予約値65535を除く)、すなわち約18時間に相当し、一般的に放射線発生装置の使用上問題ない程度の時間が確保できる。ただし、本発明における欠陥マップの画素ごとに設定する欠陥判定時間は上記の例に限らず、時間単位をより細かくして時間分解能を上げたり、設定可能な最大値をより大きくすることで、より長い時間に対応できるようにしてもよい。あるいは逆に、欠陥マップの画素ごとに設定可能な値をより小さくすることで、必要なメモリ量を節約するようにしてもよい。
【００５７】
以上のように作成された欠陥マップは、予め欠陥情報記憶部110に保存される。
【００５８】
●撮影処理詳細(S202〜S206)
以下、第2実施形態における撮影処理の詳細について、図6のフローチャートを用いて説明する。図6に示す処理は第1実施形態の図4と同様に、条件判定部109、および欠陥情報取得部111において行われる処理であって、図2のS202〜S206の処理に相当する。
【００５９】
まずS601で、放射線撮影装置100が被写体撮影動作(およびダーク補正)を開始し、S602で条件判定部109が、検出装置104の電源が投入され撮影可能状態となってからの時間Tを取得する。
【００６０】
そしてS603で欠陥情報取得部111が、欠陥補正部112で参照される欠陥画素の座標情報を、欠陥マップから取得する。すなわち欠陥情報取得部111は、欠陥情報記憶部110に保存されている欠陥マップから、条件判定部109が取得した時間T以下となる画素の座標情報を抽出し、これを最新の欠陥画素の座標情報とする。
【００６１】
S604で欠陥補正部112が、欠陥情報取得部111で取得された欠陥画素の座標情報を用いて、第1実施形態と同様に欠陥補正を行う。
【００６２】
そしてS605で、ユーザーの操作に従って、撮影を継続するか否かの分岐を行う。撮影を継続しない場合は処理を終了し、撮影を継続する場合はS601の撮影処理に移行する。
【００６３】
以上説明したように第2実施形態によれば、上述した第1実施形態で得られる効果に加えて、欠陥補正の対象画素をより細かな時間間隔で切り替えることができる。したがって、暗電流による電荷の蓄積状態に応じた動的な欠陥補正をより精密に行うことが可能となる。
【００６４】
＜第3実施形態＞
以下、本発明に係る第3実施形態について説明する。なお、第3実施形態における放射線撮影装置の構成も第1実施形態で示した図1と同様であるため、説明を省略する。第3実施形態の放射線撮影装置100においては、上述した第2実施形態での撮影処理に対し、撮影中にダーク画像を更新するか否かを判定し、該更新のタイミングに応じて欠陥マップを参照することを特徴とする。
【００６５】
●撮影処理
以下、第3実施形態における撮影処理について、図7のフローチャートを用いて説明する。
【００６６】
まずS701で、検出装置104の電源が投入され、撮影可能状態となる。このとき条件判定部109が、検出装置104にバイアス電圧が印加されて撮影が可能となってからの経過時間Tに0を代入する。
【００６７】
次にS702で、検出装置104によってダーク画像撮影を行う。そしてS703で条件判定部109が、S702でダーク画像を取得した時間を示すTupdateにTを代入する。以下、ダーク画像を取得した時間Tupdateを、ダーク補正時間と称する。
【００６８】
そしてS704で、検出装置104によって被写体撮影およびS702で撮影されたダーク画像を用いたダーク補正を行う。そしてS705で条件判定部109が、装置内の不図示のタイマから、S701以降の経過時間Tを取得する。
【００６９】
そしてS706で欠陥情報取得部111が、欠陥補正部112で参照される欠陥画素の座標情報を、欠陥情報記憶部110に予め保存されている欠陥マップから取得する。第3実施形態の欠陥マップはダーク補正時間Tupdateに応じて作成されており、S706では経過時間Tに応じて、最新の欠陥画素の座標情報を抽出する。第3実施形態における欠陥マップの詳細については後述する。
【００７０】
次にS707で欠陥補正部112が、欠陥情報取得部111で取得された欠陥画素の座標情報を用いて、第1実施形態と同様に欠陥補正を行う。
【００７１】
そしてS708で条件判定部109が、ダーク画像を更新するか否かを判定する。この判定の条件は、放射線撮影装置100のユースケースに応じて決定される。ダーク画像の更新タイミングとしては、例えば、欠陥画素数が所定数を超えてしまった場合が考えられる。また、撮影環境の温度が大幅に変化して固定パターンノイズが変わってしまった場合、あるいは撮影が停止された任意のタイミングで画質を向上させる目的で更新するケース、等が考えられる。この判定結果により、ダーク画像を更新しない場合はS709に進むが、ダーク画像を更新する場合はS702に移行し、ダーク画像の撮影および、ダーク補正時間Tupdateの更新(S703)を行う。
【００７２】
S709ではユーザーの操作に従って、撮影を継続するか否かの分岐を行う。撮影を継続しない場合は処理を終了し、撮影を継続する場合はS704の撮影処理に移行する。
【００７３】
●欠陥マップ
以下、第3実施形態における欠陥マップの作成方法について、図8を用いて説明する。図8は、画素出力の変動と、該変動に応じた欠陥マップの例を示す図である。図8において、画素出力の変動を示す図については、縦軸を検出装置104の画素の出力のデジタル値、横軸を検出装置104にバイアス電圧が印加されて撮影が可能となってからの時間、として示し、特に異常画素の挙動を例示している。
【００７４】
第3実施形態で用いる欠陥マップは、ダーク補正に用いられるダーク画像が更新されるタイミングに応じた値を有する。言い換えれば、欠陥マップの各画素が、ダーク補正時間Tupdateに応じた値を有する。
【００７５】
図8(a)は、ダーク画像が初期状態である場合における、欠陥マップの例を示す。ここでは、ダーク画像の取得を撮影開始(S701)直後に行っているものとし、ダーク補正時間Tupdateを0として扱う。この場合は、Tupdate=0を起点として、画素出力の変動量が所定の閾値Thを超えるまでの時間T(0)を、欠陥マップの対応座標に記憶する。このT(0)はすなわち、ダーク画像の取得後に当該画素が欠陥と判定されるまでの時間(欠陥判定時間)である。
【００７６】
図8(b)は、経過時間TAのときにダーク画像が更新された場合における、欠陥マップの例を示す。この場合は、Tupdate=TAを起点として、そこから画素出力の変動量が所定の閾値Thを超えるまでの時間T(TA)を、欠陥マップの対応座標に記憶する。このT(TA)はすなわち、ダーク画像の更新後に当該画素が欠陥と判定されるまでの時間(欠陥判定時間)である。
【００７７】
このように第3実施形態の欠陥マップは、所定のダーク画像の更新タイミング(Tupdate)毎に、欠陥判定時間が設定されている。したがって第3実施形態の欠陥マップとしては、例えばTupdateごとの複数の面を作成すれば良い。なお、タイミングに応じた異常画素の位置(座標)およびその変動値が参照できれば、欠陥マップの形態は限定しない。
【００７８】
S706では欠陥情報取得部111が、上記のような欠陥マップにおいて、直近のダーク画像の撮影タイミングに対応し、かつ、その値がS705で取得した時間T以下となる画素の座標情報を抽出し、これを最新の欠陥画素の座標情報とする。
【００７９】
●欠陥マップの限定
ここで、欠陥マップを任意のダーク補正時間Tupdateに対応可能とするには、検出装置104による撮影画像の全ての画素に対して、より多くのタイミングにおける欠陥判定時間T(Tupdate)を用意する必要がある。しかしながら、欠陥情報記憶部110のメモリ量に制限がある場合は、ダーク補正時間Tupdateをいくつか(好適には数個)の所定のタイミングのみに制限して、欠陥判定時間T(Tupdate)のデータ量を減らすようにしてもよい。
【００８０】
図8(c)に、欠陥マップが保持するダーク補正時間Tupdateを、所定のタイミングTAとTBに制限した例を示す。ダーク補正時間Tupdate=T'(TA＜T'＜TB)でダーク画像の更新処理が行われた場合は、画素出力の変動量が所定の閾値Thを超えるまでの欠陥判定時間T(T')として、T(TA)を適用すればよい。これにより、ダーク補正時間Tupdate=T'に対する本来の欠陥判定時間T(T')よりも短い時間T(TA)が、欠陥マップの値として代用される。また同様に、ダーク補正時間Tupdate=T'(TB＜T')であれば、欠陥判定時間T(T')としてT(TB)を適用することで、本来の欠陥判定時間T(T')よりも短い時間T(TB)が、欠陥マップの値として代用される。
【００８１】
したがって欠陥マップにおいて、本来欠陥と判定すべき座標を見逃すことなく、データ量を大幅に減らして運用することが可能となる。
【００８２】
以上説明したように第3実施形態によれば、上述した第1および第2実施形態で得られる効果に加えて、ダーク画像が任意のタイミングで更新される場合でも、暗電流による電荷の蓄積状態に応じた適切な欠陥補正を行うことができる。
【００８３】
＜変形例＞
第3実施形態では、時間の経過に依存して欠陥マップの面を選択する例を示したが、本発明はこの例に限らず、ダーク画像を更新してからの撮影フレーム数等、他の撮影状況の経過に応じて欠陥マップの選択を行うことも可能である。例えば、ダーク画像を更新してからX線画像をNフレーム撮影した場合には、N+1フレーム目から欠陥マップを更新するように制御することもできる。言い換えれば、第1の時点から次にダーク画像を更新する第2の時点までの間の期間のある時点で得られる撮影画像に対する欠陥マップを、該第1の時点から該ある時点までの経過時間に基づいて選択的に取得することができる。したがって、本変形例における撮影状況の経過とは時間経過のみならず、撮影を継続する場合のフレーム数も含まれる。
【００８４】
＜他の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介して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(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。また、そのプログラムをコンピュータ可読な記録媒体に記録して提供してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
101：放射線発生装置、102：被写体、104：検出装置、108：ダーク補正処理部、109：条件判定部、110：欠陥情報記憶部、111：欠陥情報取得部、112：欠陥補正部、113：診断用画像処理部
【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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