(57)【要約】  【課題】画像のゆらぎを、画像データから自動かつ定量的に求めることができる画像ゆらぎの計算方法を提供する。  【解決手段】直線エッジを有する試験片の画像データを取得し、エッジ画像Ｓ1 に沿う方向の画素に対応した試験片のエッジ位置を推定し、このエッジ位置に基づいて直線エッジのずれ量を求めることにより、上記課題を達成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光走査によって画像を読み取るシステムを評価するために前記画像のゆらぎを計算するに際し、
直線エッジを有する試験片を撮像し、その画像データを取得する工程と、
前記直線エッジに沿う方向の画素に対応したエッジ位置を推定する工程と、
前記エッジ位置から前記直線エッジを表す直線の式を求める工程と、
前記直線エッジの画像データの前記直線の式に対するずれ量を求める工程と、
を含むことを特徴とする画像ゆらぎの計算方法。
【請求項２】
前記エッジ位置を推定する際は、前記試験片の端から離れた領域２箇所の平均データ値min およびmax を求め、前記試験片の直線エッジと判断する位置を半値（（min ＋max ）／２）とし、前記半値を横切る前後の値を直線近似してエッジ位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像ゆらぎの計算方法。
【請求項３】
前記試験片端と略直交方向に、メディアンフィルター処理または／および移動平均処理を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の画像ゆらぎの計算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像ゆらぎの計算方法に関し、詳しくは、光走査によって画像を読み取るシステムを評価するために、読み取られたデジタル放射線画像等の画像のゆらぎを計算するための画像ゆらぎの計算方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、医療用撮像装置であるＣＲ（コンピューテッドラジオグラフィー）装置で撮影された患者の放射線画像は、デジタル画像データとして取得され、Ｘ線フィルムに再生され、あるいは、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（液晶表示装置）等のディスプレイに表示され、再生画像や表示画像を解析することで、患者の診断が行なわれている。
【０００３】
ところで、ＣＲ装置においては、患者の放射線画像が撮影された蓄積性（輝尽性）蛍光体からなるイメージングプレートをポリゴン走査機構を用いてレーザ光等の励起光によって光走査し、走査励起光の照射により発生する輝尽発光をフォトマルチプライヤ等の光検出器で検出することにより、イメージングプレートに撮影された放射線画像をデジタル放射線画像データとして読み取っている。
【０００４】
このように、ＣＲにおいて撮影された放射線画像を、Ｘ線フィルムに再生し、あるいはディスプレイに表示するために、ポリゴン走査機構を用いて光走査して読み取る際に、光走査の各ラインにおける始点検出ずれやジッターなどによって、光走査位置と電気信号検出のタイミングがずれ、画像がゆらぐといった不具合が生じることがある。
【０００５】
そこで、かかる画像のゆらぎは、感度、分解能、表示精度およびダイナミックレンジ等の機能の評価を行なうことを目的としたＱＣファントムの画像をイメージングプレートに撮影し、撮影されたＱＣファントムの放射線画像を光走査して読み取って、Ｘ線フィルムに再生し、あるいはディスプレイに表示し、作業者が目視により評価している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような画像ゆらぎの評価は、作業者が目視によって行なっているため、その判断が大雑把なものになるうえ、評価基準が明確に示されず、さらには目視検査での限度見本等の比較対象もないので、評価結果が曖昧なものになるという事情がある。また、作業者による官能検査が加わることで、作業の自動化が妨げられるという事情もある。
【０００７】
本発明の技術的課題は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像を撮像する際に生じる画像のゆらぎを、画像撮像して得られた画像データから自動かつ定量的に求めることができる画像ゆらぎの計算方法を提供することにある。
なお、本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、光走査によって画像を読み取るシステムを評価するために前記画像のゆらぎを計算するに際し、直線エッジを有する試験片を撮像し、その画像データを取得する工程と、前記直線エッジに沿う方向の画素に対応したエッジ位置を推定する工程と、前記エッジ位置から前記直線エッジを表す直線の式を求める工程と、前記直線エッジの画像データの前記直線の式に対するずれ量を求める工程とを含むことを特徴とする画像ゆらぎの計算方法を提供するものである。
【０００９】
また、前記エッジ位置を推定する際は、前記試験片の端から離れた領域２箇所の平均データ値min およびmax を求め、前記試験片の直線エッジと判断する位置を半値（（min ＋max ）／２）とし、前記半値を横切る前後の値を直線近似してエッジ位置を決定することが好ましい。
また、前記試験片端と直交方向に、メディアンフィルター処理または／および移動平均処理を行なうことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＱＣファントム等の直線エッジを有する試験片の画像からエッジ位置を表す直線を推定し、この推定された直線に対して読み込まれたエッジ位置のずれ量が求められるので、画像のゆらぎが自動かつ定量的に算出される。これによって、画像のゆらぎが高精度かつ容易に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る一実施例を示すもので、画像ゆらぎの計算方法を示すフローチャートを例示したものである。また、図２は、図１の工程説明図を示す。
【００１２】
図１のフローチャートに示す本発明の画像ゆらぎの計算方法では、まず、ステップＳ１において、試験片として、端部が直線の金属板を用い、これをＸ線を用いて撮像して、金属板の画像１を得る（図２（ａ）参照）。例えば、ＣＲにおける試験片として、感度、分解能、表示精度およびダイナミックレンジ等の機能の評価を行なうためのＱＣファントムを用い、Ｘ線を照射してＱＣファントムを蓄積性蛍光体からなる蓄積性蛍光体シート（イメージングプレート）に撮影して、ＱＣファントムが撮影されたイメージングプレートをポリゴン走査機構を用いてレーザ光等の励起光によって光走査し、光走査によって発生する輝尽発光をフォトマルチプライヤ等の光検出器で検出することにより、ＱＣファントムをデジタル放射線画像データとして読み取る。こうして、ＱＣファントムの直線性評価のための金属板部分の画像データを取得する。ここで、図２（ａ）中、１は、Ｘ線が透過しない金属板の画像であるので低濃度（透過または白）であり、２は、Ｘ線に曝露されて露光された部分（バックグラウンド）であるので高濃度（黒）であり、Ｓ1 は、画像の揺らぎがない場合の金属板端のエッジ画像を示す。
【００１３】
次に、ステップＳ２において、画像データがログデータであるかどうかを判断し、ログデータであれば、ステップＳ３において、リニアデータ（画像データ）に変換する。
その後、こうして得られたリニアデータに対して、ステップＳ４において、ノイズを除去するために、画像の揺らぎを確認する方向であるスキャニング精度確認方向、例えば、主走査方向、図２（ａ）では水平方向、すなわちエッジ画像Ｓ1 と略直交方向にメディアンフィルター処理を行なう。すなわち、各副走査位置毎に主走査方向の１ラインに沿って所定のメディアンフィルター長でメディアンフィルター処理を行なう。ここで、メディアンフィルター長は、特に制限的ではなく、画像揺らぎの計算精度やノイズに応じて適宜決定すれば良いが、例えば、３〜１１とするのが好ましい。
【００１４】
そして、次に、こうして得られたメディアンフィルター処理済みのリニアデータに対して、ステップＳ５において、計算精度を向上させ、ノイズの影響を少なくするため、スキャニング精度確認方向、例えば、主走査方向、図２（ａ）では水平方向、すなわち、エッジ画像Ｓ1 と略直交方向に移動平均処理を行なう。すなわち、各副走査位置毎に主走査方向の１ラインに沿って所定の画素数の移動平均処理を行なう。ここで、移動平均画素サイズは、特に制限的ではなく、画像揺らぎの計算精度やノイズに応じて適宜決定すれば良いが、例えば、３〜１１とするのが好ましい。この移動平均処理は、リニア画像データの高周波成分を除去することができ、リニア画像データの変化を滑らかにすることができる。その結果、計算精度を向上させ、ノイズの影響を少なくすることができる。
こうして、１つの副走査位置（Ｐｓ）について、図２（ｂ）に示すグラフのように、主走査方向の１ラインに沿った各画素の画像データの値が決定される。図２（ｂ）に示すようなグラフが、全副走査位置の各々について求められる。
【００１５】
なお、上述した例においては、画像の揺らぎを確認するスキャニング精度確認方向を、主走査方向（図２（ａ）では水平方向、すなわちエッジ画像Ｓ1 と略直交方向）のみとしているが、本発明はこれに限定されず、副走査方向、図２（ａ）では垂直方向、すなわちエッジ画像Ｓ1 と略平行方向のみとしても良いし、主走査方向および副走査方向の２方向としても良い。これらの場合には、上記ステップ４および５のメディアンフィルター処理および移動平均処理は、副走査方向のみ、あるいは、主副走査方向の２方向に対して行うことはいうまでもない。
【００１６】
次に、ステップＳ６において、金属板端を示すエッジ画像Ｓ1 から離れた領域２箇所（金属板１およびバックグラウンド２）の平均データ値の最小値（ｍｉｎ）、すなわち、金属板１の画像データの平均値および平均データ値の最大値（ｍａｘ）、すなわち、バックグラウンド２の画像データの平均値を算出する。
そして、ステップＳ７において、実際の金属板端と判断する位置の値（画像データ値）を半値（ｍｍ＝（ｍｉｎ＋ｍａｘ）／２）として求める（図２（ｂ）参照）。
【００１７】
さらに、ステップＳ８において、図２（ｂ）に示すように、１つの副走査位置（Ｐｓ）で半値（ｍｍ）を横切る前後の２点の座標位置（画素位置）Ｍ１、Ｍ２を求める。こうして求められた２点の座標位置Ｍ１、Ｍ２を直線近似して金属板端位置（主走査方向の座標位置）Ｐｍを決定する。こうして、全副走査位置（Ｐｓ1 〜Ｐｓn ）について、金属板端位置の座標（Ｐｍi ，Ｐｓi ）を求める。
【００１８】
次に、ステップＳ９において、全副走査位置（Ｐｓ1 〜Ｐｓn ）について求められた金属板端位置の座標（Ｐｍi ，Ｐｓi ；ｉ＝１〜ｎ）の組から、最小２乗法によりエッジを表す直線の式（Ｐｍｆ＝ａ×Ｐｓ＋ｂ）を求め、金属板端位置を示すエッジ位置を表す直線Ｓ2 を推定する（図２（ｃ）参照）。
【００１９】
最後に、ステップＳ１０において、図２（ｃ）に示すように、金属板端位置の座標（Ｐｍ，Ｐｓ）の直線Ｓ2 に対するずれ量（Δ＝Ｐｍ−Ｐｍｆ）がスキャニングのずれとして求められる。このずれ量Δは、スキャニング精度確認方向が主走査方向である場合のずれ量であり、主走査方向の画像の揺らぎとして求められる。
【００２０】
本実施形態のように、最小２乗法によるエッジ位置の推定では、金属板のエッジが直線からずれている場合、どの程度の範囲で直線と見做すかによって推定精度が著しく変化する。そこで、本発明方法では、エッジを設定長さに分割し、分割したそれぞれで直線の式を求め、ずれ量を計算するようにしても良い。
【００２１】
このように、本実施形態では、金属板のエッジ位置を表す直線Ｓ2 が最小２乗法により推定され、この直線Ｓ2 に対する求めた金属板端位置（Ｐｍ，Ｐｓ）のずれ量を求めることで、画像のゆらぎ成分、すなわち画像のゆらぎが自動かつ定量的に求められる。
なお、本実施形態では、求められた金属端位置の座標（Ｐｍi ，Ｐｓi ；ｉ＝１〜ｎ）の組から金属板のエッジ位置を表す直線Ｓ2 を求める方法として、最小２乗法を用いているが、本発明はこれに限定されず、従来公知の近似式の算出方法はいずれも使用可能である。
【００２２】
また、本実施形態では、金属板のエッジ位置を、金属板端から離れた領域２箇所の平均データ値ｍｉｎ、ｍａｘを算出し、その半値ｍｍ（＝（ｍｉｎ＋ｍａｘ）／２）を横切る位置とするので、エッジ位置の推定誤差が小さくなる。なお、エッジ位置を決定する方法としては、このようにエッジから離れた領域２箇所の平均データ値ｍｉｎ、ｍａｘを算出し、半値ｍｍを横切る位置とするのが好ましいが、本発明はこれに限定されない。
【００２３】
また、本実施形態では、スキャニング精度確認方向、すなわち金属板端と直交または略直交する方向のみにメディアンフィルター処理を行なうので、ノイズを除去することができる。さらに、本実施形態では、スキャニング精度確認方向のみに移動平均処理を行なうので、計算精度を向上させることができ、ノイズの影響を除去する、または低減させることができる。なお、本発明においては、ノイズの除去や、計算精度の向上やノイズの影響の除去または低減のために、メディアンフィルター処理および／または移動平均処理を行うのが好ましいが、本発明はこれに限定されず、求められる計算精度や混入するノイズの大きさや量によってはこれらの処理を行わなくても良いし、その他の公知の処理を行っても良い。
【００２４】
また、本実施形態では、リニア画像データに対して移動平均処理を行った後に、エッジから離れた領域２箇所の平均データ値ｍｉｎ、ｍａｘを算出し、エッジと判断する位置の値（画像データ値）を半値ｍｍ（＝（ｍｉｎ＋ｍａｘ）／２）として求めているが、本発明はこれに限定されず、リニア画像データに対して移動平均処理を行う前に、先に、エッジから離れた領域２箇所の平均データ値ｍｉｎ、ｍａｘを算出し、半値ｍｍをエッジ位置として求め、この後に、リニア画像データに対して移動平均処理を行っても良い。
【００２５】
本実施形態は、ＣＲにおける蓄積性蛍光体シートに撮影された放射線画像を光走査によって読み取る際の画像の揺らぎを算出し、スキャニング精度を確認するものであるが、本発明はこれに限定されず、光走査によって原稿から画像をデジタル画像データとして読み取るものであれば、どのようなものにも適用可能である。
【実施例】
【００２６】
本発明法を実施例に基づいて具体的に説明する。
本発明法を図１に示すフローチャートに従って実施した。
ＦＣＲ（富士写真フイルム株式会社製）において図２（ａ）に示すような金属板端を持つ試験片（ＱＣファントムの一部）が撮影された蓄積性蛍光体シートを光走査してエッジ画像Ｓ1 を含む画像のデジタル画像データを取得し（ステップＳ１参照）、得られたデジタル画像データを用いて、本発明法のアルゴリズムを行い、光走査して放射線画像をデジタル画像データとして読み取る際のスキャニング精度を確認した。
【００２７】
ここで、ＥＤＲ条件  Ｓｅｍｉ、Ｌ＝１とし、メディアンフィルター処理の際のメディアンフィルター長Ｆを、Ｆ＝３とし、金属板端を示すエッジ画像Ｓ1 から離れた領域２箇所（金属板１およびバックグラウンド２）の平均データ値の最小値（ｍｉｎ）および最大値（ｍａｘ）を算出するための平均領域幅Ｗを、Ｗ＝１０×画素密度（ｐｉｘｅｌ／ｍｍ）とし、実際の金属板端と判断する位置の値（画像データ値）である半値（ｍｍ＝（ｍｉｎ＋ｍａｘ）／２）求める際の異常データ検出数Ｎａｂｎを、Ｎａｂｎ＝３とした。
また、計算領域は、主走査および副走査開始位置（主Ｍｓ、副Ｓｓ）から主走査および副走査終了位置（主Ｍｅ、副Ｓｅ）とし、出力データは、原点側最大位置ずれ（ｆｌｏａｔ：有効桁４）および反原点側最大位置ずれ（ｆｌｏａｔ：有効桁４）とした。ここで、ｆｌｏａｔは、浮動小数点であることを示す。
【００２８】
ここで、本発明法のアルゴリズムを図１に示すフローチャートに従って以下のように実施した。
まず、ＣＲにおいて得られるデジタル画像データは、濃度データ（Ｌｏｇデータ）であるので（ステップＳ２参照）、計算領域のＬｏｇデータＤｏ「」「」を下記式に従ってリニアデータｆｌｏａｔＤ「」「」に変換した。ここで、「」「」は、主走査方向（ｘ）のデータの配列および副走査方向（ｙ）のデータの配列を示す。
Ｄ「」「」＝１０＾（Ｄｏ「」「」／（（２＾画像ｂｉｔ）／Ｌ））
【００２９】
次に、ノイズ等を除去するために、こうして得られたリニアデータＤ「」「」に対して画像の揺らぎを確認したい主走査方向のみにメディアンフィルター処理を行った。
続いて、計算精度を向上し、ノイズ等の影響を無くすために、メディアンフィルター処理されたリニアデータＤ「」「」に対して画像の揺らぎを確認したい主走査方向のみに移動平均処理を行った。
【００３０】
その後、半値ｍｍを与える座標の組ｆｌｏａｔＰｍ「」，Ｐｓ「」を以下のようにして求めた。このアルゴリズムを以下に示す。
ｎＣｎｔ＝０；
ｆｏｒ（ｓ＝Ｓｓ；ｓ＜Ｓｅ；＋＋ｓ）｛ルーチンＡ｝
すなわち、ｎＣｎｔの初期値を０とし、副走査位置座標ｓの初期値を副走査開始位置ＳｓとしてルーチンＡを行い、副走査位置座標ｓを一つずつ増加させて副走査終了位置ＳｅまでルーチンＡを繰り返す。
【００３１】
なお、ルーチンＡの内容は、以下の通りである。
まず、下記式に従って、半値ｍｍを計算する。
半値ｍｍ＝（（Ｍｓ〜Ｍｓ＋Ｗの平均値）＋（Ｍｅ・Ｗ〜Ｍｅの平均値））／２
次に、半値ｍｍを横切る前後の座標をＭｌ，Ｍ２を求める。
この時、異常データの検出を防ぐため、Ｍｌ−Ｎａｂｎ，，，Ｍｌ・１，Ｍｌが半値を上回り、Ｍ２，Ｍ２＋1 ，，，Ｍ２＋Ｎａｂｎが半値を下回っていることを確認する。この条件を満たす点が見つからなかったら次の副走査位置へ移り、ルーチンＡを始めから繰り返し行う。
【００３２】
次に、半値ｍｍを横切る前後の２つの座標ＭｌおよびＭ２を直線近似して、半値ｍｍを与える座標（主走査方向の軸の座標）Ｐｍ〔ｎＣｎｔ〕を金属板のエッジ位置の座標として求める。
次に、Ｐｓ〔ｎＣｎｔ〕＝ｓ；＋＋ｎＣｎｔとする。すなわち、ここで、副走査方向の軸の座標Ｐｓ〔ｎＣｎｔ〕をｓとし、ｎＣｎｔの値を１つ増加させ、次の副走査位置へ移り、ルーチンＡを始めから繰り返し行う。
【００３３】
こうして求められたＰｍ「」およびＰｓ「」から最小２乗法で直線の式Ｐｍ＝ａ* Ｐｓ＋ｂを求めた。
次に、金属板のエッジ位置と直線のずれ量Δを下記式に従って計算した。
Δ＝Ｐｍ「」−（ａ* Ｐｓ「」＋ｂ）
こうして得られたずれ量Δの最大値ｍａｘと最小値ｍｉｎとを求めた。
こうして得られたずれ量Δの最大値ｍａｘおよび最小値ｍｉｎから、原点側最大位置ずれとして｜ｍｉｎ｜、反原点側最大位置ずれとしてｍａｘを出力した。
【００３４】
このようにして、光走査によって読み取られたデジタル放射線画像等の画像のゆらぎを自動的に計算することができた。得られた画像の揺らぎとしてのずれ量Δは、Ｘ線フィルムに再現された画像から目視によって判定または測定されたものほぼ同じであるが、目視によるものに比べ、バラツキが極めて小さく、定量性が高かった。
すなわち、本発明法では、エッジ推定誤差が小さく、計算精度が高く、ノイズの影響が少なく、スキャニング精度を正確かつ定量的に確認できた。
なお、ずれ量Δが３０〜５０μｍのものでは、Ｘ線フィルムに再現された画像においてずれが視認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例に係る画像ゆらぎの計算方法を示すフローチャートである。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施例に係る画像ゆらぎの計算方法を示す工程説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  金属板の画像
２  バックグラウンド
Ｓ1   エッジ画像
Ｓ2   近似直線
【図１】
2005052550.tif 000003
【図２】
2005052550.tif 000004