(57)【要約】【課題】  固体検出器から取得した画像信号をＡ／Ｄ変換での変換誤差を安価な構成により除去して画質の劣化を防止する。【解決手段】  固体検出器１０から画像情報がアナログ画像信号ＡＳとして取得されて、そのアナログ画像信号ＡＳがデジタル画像信号ＤＳにＡ／Ｄ変換される。その後、デジタル画像信号ＤＳが補正テーブルＲＴを用いて、デジタル画像信号ＤＳに含まれる変換誤差を除去した後にログ変換される。【選択図】  図１
2005184287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報を静電潜像として記録した固体検出器から該画像情報を画素毎の画像信号として取得する画像処理方法において、
前記固体検出器から前記画像情報をアナログ画像信号として取得し、
取得した該アナログ画像信号をデジタル画像信号にＡ／Ｄ変換し、
Ａ／Ｄ変換した際に該デジタル画像信号に生じる変換誤差を除去するための補正条件を記憶した補正テーブルを用いて、前記デジタル画像信号に含まれる変換誤差を除去し、
変換誤差を除去した該デジタル画像信号をログ変換してログ画像信号を生成する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
画像情報を静電潜像として記録した固体検出器から該画像情報を画素毎の画像信号として取得する画像処理装置において、
前記固体検出器から前記画像情報をアナログ画像信号として取得する信号取得部と、
該信号取得部により取得された前記アナログ画像信号をデジタル画像信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
該Ａ／Ｄ変換部において変換された該デジタル画像信号に含まれる変換誤差を除去するための補正条件を記憶した補正テーブルと、
該補正テーブルを用いて前記Ａ／Ｄ変換部において変換された前記デジタル画像信号に含まれる変換誤差を除去して前記ログ変換部に出力する信号補正部と、
該信号補正部により補正された前記デジタル画像信号をログ変換してログ画像信号を生成するログ変換部と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
前記補正テーブルが、前記デジタル画像信号を前記ログ変換部によりログ変換した場合の方が前記アナログ画像信号をログアンプを用いてログ変換した後にＡ／Ｄ変換した場合も大きい分解能となる前記デジタル画像信号に対してのみ前記補正条件を有するものであることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記補正テーブルが、ログ画像信号を生成するログ変換部を兼ねることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体検出器から取得された画像信号を補正する画像処理方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、医療用放射線撮像装置などにおいては、被験者の受ける被爆線量の減少、診断性能の向上などのために、Ｘ線などの放射線に感応するセレン板などの光導電層を有する放射線固体検出器を画像検出器として用い、放射線固体検出器に放射線を照射し、照射された放射線の線量に応じた量の電荷を放射線固体検出器内の蓄電部に潜像電荷として蓄積させることにより、放射線画像情報を蓄電部に静電潜像として記録するとともに、ビーム状あるいはライン状の読取光で放射線画像情報が記録された放射線固体検出器を走査することにより、固体検出器から放射線画像情報を読取る方法が知られている（特許文献１、２参照。）。
【０００３】
上述した固体検出器から得られる画像情報は蓄積された電荷の量でありアナログ画像信号であるため、得られた画像に対して画像処理等を施すためにアナログ画像信号をデジタル化（Ａ／Ｄ変換）する必要がある。アナログ画像信号をデジタル化する方法として直線量子化と非線形量子化とがあり、そのうち非線形量子化は信号レベルが小さい領域において、Ｓ／Ｎ比を小さくする効果がある。そこで、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する際に、ログ変換（対数圧縮）を用いた非線形量子化が用いられている。
【特許文献１】特開平６−２１７３２２号公報
【特許文献２】米国特許第４８５７７２３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した非線形量子化の方法として、アナログ画像信号をＡ／Ｄ変換した後にログ変換する方法とアナログ画像信号をログアンプを用いてログ変換した後にＡ／Ｄ変換する方法とがある。前者の場合には、Ａ／Ｄ変換したときの変換誤差がログ変換時に増大されることによる誤差が大きくなり、画像信号における低濃度部の分解能の劣化や粒状感の悪化を招いてしまうという問題がある。量子化誤差を減少させるためには、ビット数のより大きいＡ／Ｄ変換器を用いるか、もしくは同じビット数であっても変換誤差の少ない高価なＡ／Ｄ変換器を用いる必要がありコストがかかってしまうという問題がある。
【０００５】
一方、後者の場合には、ログ変換した後にＡ／Ｄ変換するため変換誤差が増大することはないが、ログアンプが必要となりコストがかかってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、安価な構成によりＡ／Ｄ変換に起因する非直線性誤差を安価な構成により除去して画質の劣化を防止する画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像処理方法は、画像情報を静電潜像として記録した固体検出器から該画像情報を画素毎の画像信号として取得する画像処理方法において、前記固体検出器から前記画像情報をアナログ画像信号として取得し、取得した該アナログ画像信号をデジタル画像信号にＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換した際に該デジタル画像信号に生じる変換誤差を除去するための補正条件を記憶した補正テーブルを用いて、前記デジタル画像信号に含まれる変換誤差を除去し、変換誤差を除去した該デジタル画像信号をログ変換してログ画像信号を生成することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の画像処理装置は、画像情報を静電潜像として記録した固体検出器から該画像情報を画素毎の画像信号として取得する画像処理装置において、固体検出器から前記画像情報をアナログ画像信号として取得する信号取得部と、該信号取得部により取得された前記アナログ画像信号をデジタル画像信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、該Ａ／Ｄ変換部において変換された該デジタル画像信号に含まれる変換誤差を除去するための補正条件を記憶した補正テーブルと、該補正テーブルを用いて前記Ａ／Ｄ変換部において変換された前記デジタル画像信号に含まれる変換誤差を除去して前記ログ変換部に出力する信号補正部と、信号補正部により補正された前記デジタル画像信号をログ変換してログ画像信号を生成するログ変換部とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、補正条件は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号から変換誤差を除去することができるものであればよく、たとえば変換誤差を取り除いた後のデジタル画像信号の信号値であってもよいし変換誤差の値であってもよい。
【００１０】
また、補正テーブルは、デジタル画像信号をログ変換部によりログ変換した場合の方がアナログ画像信号をログアンプを用いてログ変換した後にＡ／Ｄ変換した場合よりも大きい分解能となるデジタル画像信号に対してのみ補正条件を有するものであってもよい。
【００１１】
さらに、補正テーブルは、ログ画像信号を生成するログ変換部を兼ねたものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像処理方法および装置によれば、Ａ／Ｄ変換した際にデジタル画像信号に生じる変換誤差を除去した後、デジタル画像信号をログ変換してログ画像信号を生成することにより、デジタル画像信号に含まれる非直線性誤差がログ変換により拡大することがなくなり、Ａ／Ｄ変換部自体の量子化ビット数を大きくしなくても、変換誤差を除去することができるため、安価な構成により画質の劣化を防止することができる。
【００１３】
なお、デジタル画像信号をログ変換部によりログ変換した場合の方がアナログ画像信号をログアンプを用いてログ変換した後にＡ／Ｄ変換した方よりも大きい分解能となるデジタル画像信号に対してのみ補正条件を設定することにより、Ａ／Ｄ変換部の分解能の低いデジタル画像信号のみを補正することになり、演算量の効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の画像処理装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の画像処理装置の好ましい実施の形態を示す構成図である。図１の画像処理装置１は、画像情報を有する記録用の電磁波の照射を受けて、画像情報を静電潜像として記録する固体検出器から、記録した画像情報を画素毎の画像信号として取得するものである。
【００１５】
まず、図１を参照して固体検出器１０について説明する。固体検出器１０は、たとえば特開２０００−２８４０５６号公報に開示されているような、いわゆる光読み出し方式の固体検出器であって、第１電極１１、読取用光導電層１２、電荷輸送層１３、記録用光導電層１４、第２電極１５を積層した構造を有している。
【００１６】
第１電極１１はたとえばネサ被膜等からなり、走査方向（矢印Ｘ方向）に向かって延びた副数本の線状電極が略平行に形成された構造を有している。この第１電極１１は、各線状電極は電気的に絶縁した状態になっている。読取用光導電層１２はたとえばアモルファスセレンからなっており、読取光Ｌ１の照射により導電性を呈し電荷対を発生するものである。電荷輸送層１３は読取用光導電層１２に積層されており、負電荷に対しては略絶縁体として作用し、正電荷に対しては略導電体として作用するようになっている。記録用光導電層１４は、たとえばアモルファスセレンからなっており、記録用の電磁波（光または放射線）の照射によって導電性を呈し電荷対を発生するようになっている。さらに、記録用光導電層１４の上には、照射される記録用の電磁波を透過するたとえばＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の材料からなる第２電極１５が積層されている。
【００１７】
ここで、電荷輸送層１３と記録用光導電層１４との界面には蓄電部１９が形成されている。つまり、記録用光導電層１４内で発生した電子が、第１電極１１と第２電極１５の間で形成される電界により、第１電極１１側へ移動しようとしたときに、電荷輸送層１３によってその移動が制限されるようになっている。よって蓄電部１９には、記録用の電磁波の照射量に応じた電荷が静電潜像として蓄積され、画像情報が記録されることになる。
【００１８】
ここで、固体検出器１０に画像情報を記録するとき、信号取得部２０から第１電極１１と第２電極１５との間に高電圧が印加される。すると、第１電極１１には負電荷が帯電し、第２電極１５には正電荷が帯電する。次に、第２電極１５側から記録用の電磁波が照射されたとき、記録用の電磁波の照射量に応じて、記録用光導電層１４において正負の電荷対が発生する。そのうち、電荷対の正孔は第２電極１５側に移動し、第２電極１５の負電荷と結合し消滅する。一方、電荷対の電子は、第１電極１１側に移動するが、電荷輸送層１３によってその移動が制限される。これにより、蓄電部１９に静電潜像として画像情報が記録される。
【００１９】
蓄電部１９に記録された画像情報を読取る場合、読取光照射部１６から矢印Ｙ方向に延びているライン状の読取光Ｌ１が、第１電極１１側から矢印Ｘ方向に走査しながら照射される。すると、読取光Ｌ１の照射量に応じた電荷対が読取用光導電層１２において発生する。発生した電荷対の正孔は、電荷輸送層１３を透過して蓄電部１９に蓄積された負電荷と結合し消滅する。一方、電荷対の電子は第１電極１１側へ移動し正電荷と結合する。そして、第１電極１１において正孔と負電荷が結合したときに、信号取得部２０に電流が流れる。この電流の変化を信号取得部２０が検出することにより画像情報が読み取られる。
【００２０】
次に図１を参照して画像処理装置１について説明する。画像処理装置１は、固体検出器１０から画像情報をアナログ画像信号ＡＳとして取得する信号取得部２０と、取得されたアナログ画像信号ＡＳをデジタル画像信号ＤＳにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部２１と、Ａ／Ｄ変換部２１における変換誤差を除去するための補正テーブルＲＴを記憶した補正テーブルＲＴと、補正テーブルＲＴを用いてデジタル画像信号ＤＳから変換誤差を除去して出力する信号補正部２２と、変換されたデジタル画像信号ＤＳ‘をログ変換してログ画像信号ＬＳを生成するログ変換部２３とを有している。よって、固体検出器１０に記録されている画像情報は、Ａ／Ｄ変換部２１によりＡ／Ｄ変換された後に、ログ変換部２３によりログ変換されたログ画像信号ＬＳとして出力され、画像の非線形量子化が行われるようになっている。
【００２１】
ここで、Ａ／Ｄ変換部２１においてアナログ画像信号ＡＳからデジタル画像信号ＤＳに変換する際に変換誤差が発生する。この変換誤差は、主として理想的な量子化幅と実際の値との差である微分非線形性誤差と、微分非線形性誤差の累積により生じる偏差である積分非線形性誤差からなる非直線性誤差とが原因となっている。
【００２２】
具体的には、図２は微分直線性誤差の一例を示すグラフであるが、図２において、アナログ信号が一定量増加する度にデジタル出力が１ＬＳＢ増加するのが理想である。しかし、実際には、アナログ信号が理想状態において１ＬＳＢとなる信号値になる前もしくはなった後に、デジタル出力が１ＬＳＢ増加するような誤差が生じてしまう。これが微分直線性誤差である。
【００２３】
また、図３は積分直線性誤差の一例を示すグラフ図であるが、図３において、ゼロ−フルスケール間を結ぶ直線がＡ／Ｄ変換における理想直線である。しかし実際のＡ／Ｄ変換部の出力においては直線にはならずたとえば図に示すような曲線になる。この理想直線と入出力曲線との差が積分直線性誤差である。
【００２４】
上述した変換誤差を含むデジタル画像信号ＤＳがログ変換された場合、図４に示すように、たとえばログ変換前の変換誤差δがログ変換後においてはｌｏｇδとなり、変換誤差が増幅または減衰されることになる。特に、アナログ画像信号ＡＳの信号値が小さい場合、その変換誤差は非常に増幅され、誤差の影響が大きくなり、分解能の低下や粒状感の悪化を招いている。
【００２５】
そこで、図１の画像処理装置１においては、変換誤差を除去するための補正テーブルＲＴを記憶した補正テーブルＲＴと、補正テーブルＲＴを用いてデジタル画像信号から変換誤差を除去して出力する信号補正部２２とを有する構成になっている。そして、信号補正部２２が、補正テーブルＲＴを用いてＡ／Ｄ変換されたデジタル画像信号から変換誤差を除去した後、ログ変換部２３がログ変換するようになっている。
【００２６】
ここで、補正テーブルＲＴは、図５に示すような予めＡ／Ｄ変換部２１の種類に固有の非線形誤差を調べた結果に基づく補正量が記憶されている。そして信号補正部２２は、補正テーブルＲＴを用いて、入力されたデジタル画像信号ＤＳの信号値に該当する補正量を補正したデジタル画像信号ＤＳ‘をログ変換部２３に出力するようになっている。このとき、図５のように読み取ったＡ／Ｄ変換器のビット数よりも擬似的に４ビット追加したデジタルデータとしてデジタル補正値を表現してもよい。たとえば読取は１２ビットであるが擬似的に１６ビットとして処理を行い、デジタル補正値を表現する。もしくは補正テーブルＲＴがデジタル画像信号をログ変換してログ画像信号を生成するログ変換部を兼ねたものであって入力されるデジタルデータは１２ビットのままであってもログ変換した後のデジタル値が補正を行った後のデジタル値として出力される構成をとってもよい。
【００２７】
このとき、デジタル画像信号ＤＳについてすべての信号領域について補正テーブルＲＴを設定してもよいが、デジタル画像信号ＤＳをログ変換した場合の分解能がアナログ画像信号ＡＳをログ変換した後にＡ／Ｄ変換した場合の分解能よりも大きい領域のデジタル画像信号ＤＳに対してのみ補正テーブルＲＴを設定するようにしてもよい。
【００２８】
つまり、図１においては、アナログ画像信号ＡＳをデジタル画像信号ＤＳにした後にログ変換を行う方法を用いているが、他の方法としてアナログ画像信号ＡＳをログアンプを用いてログ変換した後、Ａ／Ｄ変換することによりデジタル信号を取得する方法がある。この２つの方法を比較したとき、アナログ画像信号ＡＳの大きさによって、Ａ／Ｄ変換部２１における分解能（量子化間隔）の優劣がある。したがって、信号しきい値ＤＳｒｅｆ以下のデジタル画像信号ＤＳに対しては補正テーブルＲＴを設定して変換誤差の除去を行い、信号しきい値ＤＳｒｅｆより大きいデジタル画像信号ＤＳに対しては変換誤差の除去を行わないようにすれば、変換誤差の影響が大きいデジタル画像信号ＤＳについてのみ補正を行うことになり、画像の劣化を防止するとともに演算量の効率化を図ることができる。
【００２９】
この信号しきい値ＤＳｒｅｆは以下のように決定する。たとえばＡ／Ｄ変換部２１の入力レンジが０．０１ｍＲから１００ｍＲの４桁とする。そして、ログアンプを用いたときのＡ／Ｄ変換部のビット数をＡ、ログ変換部２３を用いたときのＡ／Ｄ変換部２１のビット数をＢとする。このとき、０．０１ｍＲから次の値までの差分は、ログアンプを用いたものは０．０１×（１０１／２（Ａ−２）−１）となり、ログ変換部２３を用いたものは１００／２Ｂとなる。
【００３０】
すると、デジタル画像信号ＤＳをログ変換した場合の分解能がアナログ画像信号ＡＳをログ変換した後にＡ／Ｄ変換した場合の分解能よりも大きくなる信号しきい値ＤＳｒｅｆは、
１０ＤＳｒｅｆ≧２（Ａ−２）ｌｏｇ（１０４／（２Ｂ×（１０１／２（Ａ−２）−１））
１０ＤＳｒｅｆ≧２（Ａ−２）ｌｏｇ（１０４／（２Ｂ×（１０１／２（Ａ−２）−１））
となる。ここで、Ａ＝１２ビット、Ｂ＝１６ビットとし、上式に代入すると、
ＤＳｒｅｆ≧０．６７９ｍＲ
となる。
【００３１】
つまり、ＤＳｒｅｆ≧０．６７９ｍＲであれば、デジタル画像信号ＤＳをログ変換した場合の分解能が、ログアンプを用いてログ変換する場合よりも高く、量子化誤差が小さいことを意味する。そこで、信号しきい値ＤＳｒｅｆより小さいデジタル画像信号ＤＳに対してのみ補正テーブルＲＴを作成する。これにより、変換誤差の影響が大きいデジタル画像信号ＤＳについてのみ補正を行うことになり、画像の劣化を防止するとともに演算量の効率化を図ることができる。
【００３２】
図６は本発明の画像処理方法の好ましい実施の形態を示すフローチャートであり、図１から図６を参照して画像処理方法について説明する。まず、固体検出器１０に記録された画像情報が信号取得部２０によりアナログ画像信号ＡＳとして取得される（ステップＳＴ１）。その後、アナログ画像信号ＡＳがＡ／Ｄ変換部２１によりＡ／Ｄ変換されて、デジタル画像信号ＤＳが生成される（ステップＳＴ２）。
【００３３】
次に、信号補正部２２において、デジタル画像信号ＤＳのうち、信号しきい値ＤＳｒｅｆよりも小さい信号レベルのデジタル画像信号ＤＳが補正される（ステップＳＴ３）。具体的には、信号しきい値ＤＳｒｅｆよりも小さい信号レベルのデジタル画像信号ＤＳから変換誤差分が補正テーブルＲＴに基づいて除去される（ステップＳＴ４）。その後、デジタル画像信号ＤＳが信号補正部２２からログ変換部２３に送られる。すると、ログ変換部２３において、デジタル画像信号ＤＳがログ変換されてログ画像信号ＬＳが出力される（ステップＳＴ５）。
【００３４】
上記実施の形態によれば、アナログ画像信号ＡＳをデジタル画像信号ＤＳした後、ログ変換する場合において、Ａ／Ｄ変換による変換誤差に起因する画質の劣化を防止することができる。特に、低信号レベルのデジタル画像信号ＤＳについてのみ補正を行うことにより、演算量の効率化を図ることができる。
【００３５】
本発明の実施の形態は上記実施の形態に限定されない。たとえば、図１において、固体検出器１０はいわゆる光読み出し方式の構造を有する場合について例示しているが、もしくは電極がＴＦＴ構造を有するものであってもよい。また、上述した固体検出器１０はいわゆる直接変換型のものについて例示しているが、Ｘ線を蛍光体等を用いて光に変換した後、ＴＦＴ等の読み出し回路を用いて画像を取得するいわゆる間接変換型の構造ものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の画像処理装置の好ましい実施の形態を示す構成図
【図２】Ａ／Ｄ変換部における微分直線性誤差の一例を示すグラフ
【図３】Ａ／Ｄ変換部における積分直線性誤差の一例を示すグラフ
【図４】本発明の画像処理装置において、デジタル画像信号がログ変換される様子を示すグラフ図
【図５】本発明の画像処理装置における補正テーブルの一例を示す図
【図６】本発明の画像処理方法の好ましい実施の形態を示すフローチャート図
【符号の説明】
【００３７】
１     画像処理装置
１０   固体検出器
２０   信号取得部
２１   Ａ／Ｄ変換部
２２   信号補正部
２３   ログ変換部
ＡＳ   アナログ画像信号
ＤＳ   デジタル画像信号
Ｌ１   読取光
ＬＳ   ログ画像信号
ＲＴ   補正テーブル
【図１】
2005184287.tif 000003
【図２】
2005184287.tif 000004
【図３】
2005184287.tif 000005
【図４】
2005184287.tif 000006
【図５】
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【図６】
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