(57)【要約】【課題】Ｘ線検出器の固有ノイズによる画質の悪化の影響を改善し、良好なＸ線画像を取得する。【解決手段】Ｘ線発生手段２から照射され被写体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器３と、Ｘ線検出器３で取得したＸ線量に比例した出力値を持つＸ線画像を画像処理する画像処理器４と、画像処理器４により画像処理した前記Ｘ線画像を表示する画像表示手段１０とを有し、画像処理器４は、Ｘ線検出器３の出力値の平均値をＸ線検出器３の出力値の標準偏差で除した値をＳＮＲと定義し、Ｘ線画像の各画素のＳＮＲを取得するＳＮＲ取得手段５と、取得したＳＮＲが目標ＳＮＲ以上となるようにＸ線画像を画像処理する画像処理手段９を備えている。【選択図】図１
2007068597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生手段から照射され被写体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器で取得したＸ線量に比例した出力値を持つＸ線画像を画像処理する画像処理器と、該画像処理器により画像処理した前記Ｘ線画像を表示する画像表示手段とを有し、前記画像処理器は、前記Ｘ線検出器の出力値の平均値を前記Ｘ線検出器の出力値の標準偏差で除した値を信号対雑音比と定義し、前記Ｘ線画像の各画素の前記信号対雑音比を取得するＳＮＲ取得手段と、取得した前記信号対雑音比が目標の信号対雑音比以上となるように前記Ｘ線画像を画像処理する画像処理手段とを備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
Ｘ線発生手段から照射され被写体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器で取得したＸ線量に比例した出力値を持つＸ線画像を画像処理する画像処理器と、該画像処理器により画像処理した前記Ｘ線画像を表示する画像表示手段とを有し、前記画像処理器は、前記Ｘ線検出器の出力値の平均値を前記Ｘ線検出器の出力値の標準偏差で除した値を信号対雑音比と定義し、前記Ｘ線画像の各画素の信号対雑音比を取得するＳＮＲ取得手段と、新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算により取得した前記信号対雑音比を目標の信号対雑音比以上になるように前記Ｘ線画像の各画素の前記信号対雑音比を変更するＳＮＲ変更手段とを備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記ＳＮＲ変更手段は取得した前記信号対雑音比が前記目標の信号対雑音比よりも低い場合に、前記信号対雑音比を前記演算により変更し、前記信号対雑音比の変更前の出力値の平均値と、変更後の新出力値の平均値が等しくなるように前記演算の係数Ａ、Ｂを決定することを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記ＳＮＲ取得手段は前記Ｘ線画像の出力値の平均値を、注目画素を中心とするＲＯＩ(関心領域)における出力値の平均で求め、前記信号対雑音比変更手段は、目標の信号対雑音比＝(出力値の平均値＋Ｂ)／(信号対雑音比×出力値の平均値)の条件式で、前記係数Ｂを決定することを特徴とする請求項２又は３に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記ＳＮＲ取得手段は前記Ｘ線画像の出力値と目標の信号対雑音比を対応させたテーブルを保持していることを特徴とする請求項２〜４の何れか１つの請求項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
前記ＳＮＲ取得手段が保持する前記テーブルは撮影部位情報と対応付け、撮影情報入力手段による前記撮影部位情報の入力により、前記撮影部位情報に対応して選択したことを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
【請求項７】
前記画像処理器は前記Ｘ線画像の領域を抽出する解析手段を備え、前記ＳＮＲ変更手段は抽出した前記領域と前記目標の信号対雑音比を対応させたテーブルを作成することを特徴とする請求項２〜６の何れか１つの請求項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項８】
前記ＳＮＲ変更手段が保持する前記テーブルは撮影部位情報と対応付け、撮影情報入力手段による前記撮影部位情報の入力により、前記撮影部位情報に対応して選択したことを特徴とする請求項７に記載のＸ線撮影装置。
【請求項９】
αを信号認識度に関する変数としたとき、前記ＳＮＲ変更手段は変更後のα／信号対雑音比の値が、最小信号コントラスト以上となるように、前記信号対雑音比の変更を制限することを特徴とする請求項２〜８の何れか１つの請求項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１０】
前記ＳＮＲ変更手段による前記Ｘ線画像の前記信号対雑音比の変更後に、前記Ｘ線画像の周波数成分を強調する画像処理又は階調処理を行う画像処理手段を備えたことを特徴とする請求項２〜９の何れか１つの請求項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１１】
前記ＳＮＲ取得手段は前記Ｘ線画像の出力値と前記信号対雑音比を対応させたテーブルを保持し、該テーブルから前記Ｘ線画像の各画素に対応する前記信号対雑音比を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１２】
前記ＳＮＲ取得手段は前記Ｘ線画像の出力値の平均値と標準偏差を前記ＲＯＩ中の出力値の演算により算出し、算出した出力値と標準偏差から前記Ｘ線画像の各画素に対応する前記信号対雑音比を取得することを特徴とする請求項１１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１３】
前記算出する平均値のゆらぎが濃度分解能以下となるように、前記ＲＯＩの大きさを決定することを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１４】
Ｘ線発生手段から照射され被写体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器で取得したＸ線量に比例した出力値を持つＸ線画像を画像処理する画像処理器と、該画像処理器により画像処理した前記Ｘ線画像を表示する画像表示手段とを有し、前記画像処理器は、前記Ｘ線画像の各画素の濃度標準偏差を取得する濃度標準偏差取得手段と、該濃度標準偏差取得手段により取得した前記濃度標準偏差が目標濃度標準偏差以下となるように、前記各画素の濃度標準偏差を変更する濃度標準偏差変更手段又は階調処理手段とを備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線像をデジタルＸ線画像に変換するＸ線検出器を用い、このＸ線検出器のノイズを良好に補正し得るＸ線撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮影において、検診者のＸ線像をＸ線写真として取得するために、カセッテにフィルムと増感紙を挟んだフィルム・スクリーン系が従来から使用されている。
【０００３】
近年では、Ｘ線像を直接にリアルタイムで、デジタル信号に変換できるＸ線検出器が提案され、医療の現場で使用されている。例えば、石英ガラスから成る基板上にアモルファス半導体を挟んで、透明導電膜と導電膜とから成る固体光検出素子をマトリクス状に配列した固体光検出器と、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータとを積層したＸ線検出器が知られている。
【０００４】
このＸ線検出器を用いた場合のＸ線画像の取得過程においては、先ずＸ線検出器に対象物を透過したＸ線を照射することにより、Ｘ線が蛍光体でＸ線量に応じて可視光に変換される。そして、この可視光が固体光検出素子の光電変換部により信号電荷として検出され、このＸ線量に比例した信号電荷は、各固体光検出素子から所定の読出方法により読み出され、この信号がＡ／Ｄ変換され、Ｘ線量に比例したＸ線画像が得られる。
【０００５】
このようなＸ線検出器の詳細は特許文献１に記載されている。また、蛍光体を用いずに、直接Ｘ線を固体光検出器で取得するＸ線検出器も多数提案されており、これらのＸ線検出器も同様にＸ線量に比例した信号電荷を読み出して、Ｘ線画像を得ることができる。
【０００６】
特許文献１においては、Ｘ線検出器から出力されるＸ線量に比例した信号を、Ｘ線検出器の出力値として定義する。更に、特許文献１においては、Ｘ線量に比例した出力値を対数変換した値を、Ｘ線画像の画素値と定義する。
【０００７】
従来から使用されてきたフィルム・スクリーン系は、適正な濃度のＸ線写真を得るために、その感度に合わせて撮影条件が決められている。しかし、Ｘ線検出器を用いたＸ線撮影装置では、Ｘ線画像の画像処理により、撮影条件によらず適正な濃度のＸ線画像を得ることができる。そのため、検診者の被曝量を低減するように、各病院は診断に最低限必要なＸ線量で撮影するようになってきた。このため、従来のフィルム・スクリーン系の１／２倍又は１／３倍、１／４倍などのＸ線量で撮影されている例もある。
【０００８】
Ｘ線検出器を用いたＸ線撮影装置では、このように従来よりもかなり低いＸ線量で撮影されるようになったために、Ｘ線検出器の固有ノイズが画質に影響を与えるという問題が生じている。Ｘ線検出器の固有ノイズの原因は、ＫＴＣノイズ、ＳＨＯＴノイズや周辺回路ノイズなどである。これらのＸ線検出器のノイズについて、以下の特許文献２〜４、非特許文献１に詳しく説明されている。
【０００９】
また、これらのＸ線検出器の固有ノイズが、特定のＸ線検出器だけに存在するのではないという例が、非特許文献２に示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−１１６０４４号公報
【特許文献２】特開２００２−９２７１号公報
【特許文献３】特表２００２−５３３６９１号公報
【特許文献４】特開２００２−８００９号公報
【特許文献５】特許第３０５１５９５号公報
【非特許文献１】Novel Large Area MIS-type X-ray Image Sensor for Digital Radigraphy Medical Imaging 1998 SPIE Vol3336 p453〜
【非特許文献２】Handbook of Medical Imaging Volume1.Physics and Psychophysics SPIE Chapter2 p115〜、Chapter3 p169〜、Chapter4 p273〜
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１６、図１７は上述したＸ線検出器の固有ノイズのＸ線画像への影響の説明図である。図１６はＸ線検出器の固有ノイズが存在しない場合で特にＸ線画像におけるＸ線量子ノイズの影響の説明図であり、図１７はＸ線検出器の固有ノイズが存在する場合の説明図である。
【００１２】
Ｘ線画像にはＸ線量子ノイズが存在することは一般的に知られている。図１６において、横軸が相対Ｘ線量であり、縦軸が一様にＸ線を照射したＸ線検出器の出力値のグラフ図であり、Ｘ線量に対するＸ線検出器の出力値の平均値と標準偏差を示している。図１６から分かるように、横軸、縦軸は共に対数スケールとなっており、平均値が傾き１の直線となっていることから、Ｘ線検出器の出力値の平均値はＸ線量に比例する。また、標準偏差が傾き＝２の直線となっていることから、Ｘ線検出器の出力値の標準偏差はＸ線量の平方根に比例する。
【００１３】
ここで信号対雑音比（以下ＳＮＲという）を、(Ｘ線検出器の出力値の平均値)／(Ｘ線検出器の出力値の標準偏差)と定義する。従って、ＳＮＲはＸ線量の平方根に比例する。
【００１４】
良く知られているように、Ｘ線画像にはこのＳＮＲが反映されるので、同一Ｘ線検出器で撮影した各Ｘ線画像の画質はこのＳＮＲが大きいほど良く、Ｘ線量が多いほどＸ線画像の画質は良くなる。
【００１５】
図１７は図１６と同様に横軸が相対Ｘ線量、縦軸がＸ線検出器の出力値のグラフ図であり、Ｘ線検出器の固有ノイズの標準偏差はＸ線量によらず一定である。従って、Ｘ線量子ノイズによる影響と、Ｘ線検出器の固有ノイズによる影響の両者を合わせると、Ｘ線検出器の出力値の標準偏差は、Ｘ線量が多い領域では図１６の標準偏差と同様になる。Ｘ線量が少なくなる領域では、Ｘ線検出器の固有ノイズの標準偏差に漸近してゆき、この結果、Ｘ線量が少なくなる領域でＳＮＲが急に悪くなり、Ｘ線画像の画質が急に悪化するという問題が生ずる。
【００１６】
図１６、図１７では、Ｘ線検出器の固有ノイズが存在する場合としない場合とを区別できるように、標準偏差をそれぞれ標準偏差(１)、標準偏差(２)とした。
【００１７】
図１８は標準偏差(１)、標準偏差(２)、それぞれの場合のＳＮＲ(１)、ＳＮＲ(２)を示したグラフ図であり、Ｘ線検出器の固有ノイズが存在する場合のＳＮＲ(２)では、Ｘ線量が少なくなる領域で、ＳＮＲ(１)に比べてＳＮＲが急に悪くなることが分かる。
【００１８】
例えば、撮影部位として胸部のＸ線画像の場合に、肺野のＸ線量が多い部分から、腹部又は縦隔部のＸ線量の少ない部分が存在し、被曝の低減により少ないＸ線量で撮影されると、腹部又は縦隔部の画質が急に悪化する。Ｘ線量が少ない部分は、元々診断にあまり重要でないためＸ線量を少なくしているが、ＳＮＲが悪いＸ線画像はざらざらした印象を見る人に与えるため、この画質が悪化したＸ線量の少ない部分が、他の重要な部分の診断に影響を及ぼす虞れがある。
【００１９】
本発明の目的は、上述の課題を解消し、Ｘ線検出器の固有ノイズによる画質の悪化の影響を改善し、良好なＸ線画像を取得するＸ線撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するための本発明に係るＸ線撮影装置の技術的特徴は、Ｘ線発生手段から照射され被写体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器で取得したＸ線量に比例した出力値を持つＸ線画像を画像処理する画像処理器と、該画像処理器により画像処理した前記Ｘ線画像を表示する画像表示手段とを有し、前記画像処理器は、前記Ｘ線検出器の出力値の平均値を前記Ｘ線検出器の出力値の標準偏差で除した値を信号対雑音比と定義し、前記Ｘ線画像の各画素の前記信号対雑音比を取得するＳＮＲ取得手段と、取得した前記信号対雑音比が目標の信号対雑音比以上となるように前記Ｘ線画像を画像処理する画像処理手段とを備えたことにある。
【００２１】
また、本発明に係るＸ線撮影装置の技術的特徴は、Ｘ線発生手段から照射され被写体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器で取得したＸ線量に比例した出力値を持つＸ線画像を画像処理する画像処理器と、該画像処理器により画像処理した前記Ｘ線画像を表示する画像表示手段とを有し、前記画像処理器は、前記Ｘ線検出器の出力値の平均値を前記Ｘ線検出器の出力値の標準偏差で除した値を信号対雑音比と定義し、前記Ｘ線画像の各画素の信号対雑音比を取得するＳＮＲ取得手段と、新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算により取得した前記信号対雑音比を目標の信号対雑音比以上になるように前記Ｘ線画像の各画素の前記信号対雑音比を変更するＳＮＲ変更手段とを備えたことにある。
【００２２】
更に、本発明に係るＸ線撮影装置の技術的特徴は、Ｘ線発生手段から照射され被写体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、該Ｘ線検出器で取得したＸ線量に比例した出力値を持つＸ線画像を画像処理する画像処理器と、該画像処理器により画像処理した前記Ｘ線画像を表示する画像表示手段とを有し、前記画像処理器は、前記Ｘ線画像の各画素の濃度標準偏差を取得する濃度標準偏差取得手段と、該濃度標準偏差取得手段により取得した前記濃度標準偏差が目標濃度標準偏差以下となるように、前記各画素の濃度標準偏差を変更する濃度標準偏差変更手段又は階調処理手段とを備えたことにある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るＸ線撮影装置によれば、被写体の被曝量低減のため、Ｘ線量をかなり少なくして撮影しても、Ｘ線量が多い重要な部分の診断に、Ｘ線量の少ない部分の画質悪化の影響が及ぶことがなく、良好なＸ線画像を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明を図１〜図１５に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は実施例１のＸ線撮影装置の構成図である。撮影開始手段１の出力はＸ線発生手段２、Ｘ線発生手段２からのＸ線を検出するＸ線検出器３に接続され、Ｘ線検出器３の出力は画像処理器４に接続されている。画像処理器４において、Ｘ線検出器３の出力はＳＮＲ取得手段５と対数変換手段６に接続され、ＳＮＲ取得手段５の出力はＳＮＲ変更手段７に接続されている。ＳＮＲ変更手段７の出力は対数変換手段６、対数変換手段８に接続され、対数変換手段８の出力は画像処理手段９を経て、画像処理器４外のモニタやプリンタなどの画像表示手段１０に接続されている。また、対数変換手段６の出力は解析手段１１を介して画像処理手段９に接続されている。撮影情報入力手段１２の出力は、画像処理器４内のＳＮＲ取得手段５、ＳＮＲ変更手段７、画像処理手段９、解析手段１１に接続されている。
【００２６】
Ｘ線撮影を行ってＸ線画像を表示するには、先ず撮影情報入力手段１２はＸ線撮影が開始される前までに、画像処理器４に撮影情報を入力する。撮影者は撮影情報が入力されたことを確認して、撮影開始手段１からＸ線撮影の開始信号をＸ線検出器３に送る。Ｘ線検出器３はこの開始信号を受けると、Ｘ線を検出できるレディ状態になり、このレディ状態になったことをレディ信号として撮影開始手段１に戻す。撮影開始手段１はレディ信号を受けて、Ｘ線発生手段２にＸ線発生信号を送ると、Ｘ線発生手段２はこのＸ線発生信号を受けてＸ線を照射する。
【００２７】
照射されたＸ線は被写体を通過し、Ｘ線検出器３でＸ線像をＸ線画像として取得し、取得されたＸ線画像はＸ線量に比例する出力値を持ち、画像処理器４に入力し、入力したＸ線画像は画像解析用と画像処理用の２用途に使用される。
【００２８】
解析用画像は対数変換手段６で対数変換された後に、解析手段１１に入力される。処理用画像はＳＮＲ取得手段５に入力され、Ｘ線画像の注目画素に対応する出力値*を算出する。ＳＮＲ取得手段５は算出された出力値*を、出力値とＳＮＲを対応付けたテーブル(又は関数)：ＳＮＲ＝Ｆ１(出力値)に代入し、注目画素のＳＮＲを取得し、算出された出力値*はＳＮＲ変更手段７に入力される。
【００２９】
ＳＮＲ変更手段７は上記と同様に、出力値と目標ＳＮＲを対応付けたテーブル(又は関数)：目標ＳＮＲ＝Ｆ２(出力値)に代入し、注目画素の目標ＳＮＲを取得する。ＳＮＲ変更手段７は注目画素のＳＮＲと目標ＳＮＲを比較し、ＳＮＲが目標ＳＮＲよりも小さければ、目標ＳＮＲ以上にＳＮＲを変更する。この処理を全ての画素について行い、Ｘ線画像のＳＮＲを目標ＳＮＲ以上に変更する。
【００３０】
ＳＮＲを変更されたＸ線画像は対数変換手段８で変換され、画像処理手段９に入力され、画像処理手段９において入力されたＸ線画像は解析手段１１の解析結果に基づいて画像処理される。解析結果に必要ならば、ＳＮＲを変更されたＸ線画像は対数変換手段６で対数変換され、解析手段１１にも入力され画像解析され、画像処理されたＸ線画像は画像表示手段１０に出力される。
【００３１】
画像処理器４への撮影部位又は撮影条件などの撮影情報の撮影情報入力手段１２による入力により、次のテーブル(又は関数)が選択される。
出力値とＳＮＲを対応付けたテーブル(又は関数)：ＳＮＲ＝Ｆ１(出力値)
出力値と目標ＳＮＲを対応付けたテーブル(又は関数)：目標ＳＮＲ＝Ｆ２(出力値)
【００３２】
更に、画像解析も撮影部位又は撮影条件に対応してなされ、画像処理も撮影部位又は撮影条件に対応してなされる。
【００３３】
ここで、上記のように算出された出力値と、Ｘ線画像の元々の出力値において、前者を「出力値*」、後者を「出力値」として区別する。テーブル(又は関数)における出力値は区別がし易いため、そのまま「出力値」を用いる。
【００３４】
図２は(出力値、ＳＮＲ)のテーブルと、(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルをグラフ化し、横軸はＸ線検出器３の出力値、縦軸はＳＮＲのグラフ図を示している。Ｘ線検出器３の出力のＳＮＲは、(出力値、ＳＮＲ)のテーブルをプロットし、目標ＳＮＲは(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルをプロットしたものである。
【００３５】
(出力値、ＳＮＲ)のテーブルは、図１６、図１７のグラフ図のように、各出力値に対してＸ線検出器３の出力値の平均値を、出力値の標準偏差で除して、各出力値に対応したＳＮＲを導出することで作成されている。勿論、出力値の平均値、出力値の標準偏差は、Ｘ線発生手段２の撮影条件(管電圧、管電流、照射時間など)によって決まるので、そのため(出力値、ＳＮＲ)のテーブルは、撮影条件又は撮影部位に依存したテーブルとなる。
【００３６】
(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルは(出力値、ＳＮＲ)のテーブルにおいて、或る閾値ＳＮＲよりも小さいＳＮＲを全て、閾値ＳＮＲと同じＳＮＲにすることで作成される。この閾値ＳＮＲはこれ以上にＳＮＲが低下したＸ線画像は、画質が劣化すると判断された値であり、このようにして図２に示す(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルが作成される。この(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルも、(出力値、ＳＮＲ)のテーブルを基準として作成されているので、撮影条件又は撮影部位に依存したテーブルとなる。
【００３７】
図３はＳＮＲを目標ＳＮＲに変更するＳＮＲの変更方法の説明図である。ＳＮＲの変更方法の説明として、図２におけるＸ線検出器３のＳＮＲを目標ＳＮＲに変更する場合を例にしてある。以下、注目画素を中心としたＲＯＩ(関心領域)の平均により算出した出力値を出力値*と書き、Ｘ線画像における注目画素の元々の出力値と区別する。先ず、注目画素を中心としたＲＯＩにおいて、出力値を平均することにより、注目画素の出力値*を算出し、算出した出力値*に対応するＳＮＲを(出力値、ＳＮＲ)のテーブルから取得する。また、算出した出力値*に対応する目標ＳＮＲを(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルから取得し、ＳＮＲと目標ＳＮＲを比較し、ＳＮＲが目標ＳＮＲよりも大きければ何らの処理もしない。
【００３８】
ＳＮＲが目標ＳＮＲよりも小さければ、条件式：目標ＳＮＲ＝(出力値*＋Ｂ)／標準偏差＝(出力値*＋Ｂ)／(ＳＮＲ×出力値*)を満たすように、注目画素におけるＢの値を求める。次に、Ｘ線画像の元々の出力値を出力値＋Ｂと変更することにより、Ｘ線画像のＳＮＲを目標ＳＮＲに変更する。図３はこのようにして求められたＢと、出力値＋Ｂと、出力値の関係を示したグラフ図を示している。
【００３９】
ＳＮＲを目標ＳＮＲに変更できても、出力値*と、出力値*＋Ｂで値が違うため、ＳＮＲを変更したＸ線画像は、ＳＮＲの変更前のＸ線画像と違う出力値*になり、Ｘ線画像に違和感が出てしまう。そこで、同じ出力値*となるように、条件式：出力値*＝Ａ×(出力値*＋Ｂ)からＡの値を求め、出力値をＡ×(出力値＋Ｂ)と変更する。Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算による出力値の変更は、Ｘ線画像の出力値*を変更することなく、ＳＮＲを変更することができる。
【００４０】
図３で説明したように、条件式の目標ＳＮＲ＝(出力値*＋Ｂ)／標準偏差＝(出力値*＋Ｂ)／(ＳＮＲ×出力値*)及び条件式の出力値*＝Ａ×(出力値*＋Ｂ)を満たすＡ、Ｂを用いて、Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算を行う。これにより、Ｘ線画像に違和感を生ずることなくＳＮＲを変更できる効果がある。
【００４１】
図３において、横軸を相対Ｘ線量、縦軸を対数スケールの出力値で表現しているが、この表現方法は特性曲線の表現と同じであり、特性曲線については、先の特許文献４、５において説明されている。図３から分かるように、出力値＋Ｂのグラフ図は特性曲線を表現しており、Ｘ線画像への出力値＋Ｂの演算は、Ｘ線画像の階調処理を行っていると解釈できる。また、Ｘ線画像へのＡ×(出力値＋Ｂ)の演算は、出力値に応じて係数Ａ、Ｂを自在に決めることで、自在な階調処理を実現できる。
【００４２】
従って、図１〜図３を用いて説明した処理は、広義にはＸ線画像のＳＮＲを目標ＳＮＲ、又は目標ＳＮＲ以上とする階調処理であると云うことができる。この階調処理についての詳しい説明は、実施例７において後述する。
【００４３】
図４は図１で説明したＸ線撮影装置において、撮影開始から画像表示手段１０によるＸ線画像の表示前までの動作のフローチャート図である。先ず、撮影が開始されると、ステップＳ４０５で撮影部位情報の入力を行う。次に、撮影者がＸ線撮影の開始信号を送ると、ステップＳ４１０でＸ線画像を取得し、ステップＳ４１５でステップＳ４０５で入力された撮影部位情報に対応する(出力値、ＳＮＲ)のテーブルを選択する。
【００４４】
続いて、ステップＳ４２０でステップＳ４０５で入力された撮影部位情報に対応する(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルを選択する。ステップＳ４２５で注目画素の出力値*を、注目画素を含むＲＯＩ内の演算により算出し、ステップＳ４３０で算出された出力値*に対応するＳＮＲを、選択された(出力値、ＳＮＲ)のテーブルから取得する。ステップＳ４３５で算出された出力値*に対応する目標ＳＮＲを、選択された(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルから取得する。
【００４５】
ステップＳ４４０で取得されたＳＮＲと目標ＳＮＲを比較し、ＳＮＲ＜目標ＳＮＲのときは、ステップＳ４４５に進み、係数Ａ、Ｂを算出し、注目画素のＳＮＲを新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算により変更する。ＳＮＲ≧目標ＳＮＲのときは、ステップＳ４５０に進む。
【００４６】
ステップＳ４５０で全ての画素について、ＳＮＲと目標ＳＮＲの比較が終了したか否かを確認し、全ての画素が終了していなければ、終了するまでステップＳ４２５〜ステップＳ４５０を繰り返す。全ての画素が終了すれば、ステップＳ４５５に進み、Ｘ線画像を対数変換し、ステップＳ４６０で対数変換されたＸ線画像を画像解析及び画像処理する。以上で、撮影開始から画像表示手段１０によるＸ線画像の表示前までの処理が終了する。
【００４７】
ステップＳ４４５において、新出力値*と出力値*が同じになるように係数Ａ、Ｂを定めることにより、ＳＮＲ≧目標ＳＮＲのとき、注目画素に演算を行わなくともよい。演算を行った部分と行わない部分で、違和感のないＸ線画像が取得でき、演算を行わない分だけ、処理時間が短くなる効果がある。
【００４８】
図４ではＳＮＲと目標ＳＮＲを比較して、ＳＮＲ＜目標ＳＮＲのときにステップＳ４４５を行う。図１８から分かるように、ＳＮＲは出力値の単調増加関数であるので、目標閾値という出力値を用いて、出力値*＜目標閾値の場合に、ステップＳ４４５の処理を行うようにしてもよい。
【００４９】
図５はＸ線画像に図３、図４で説明したＡ×(出力値＋Ｂ)の演算を行っても、濃度分解能が保たれれば、信号認識度は変化しないことを説明するグラフ図である。図５はノイズがあるＸ線画像に信号が存在している場合の信号部分のプロファイルを示し、信号認識度とは信号が十分認識できるかどうかの閾値を示している。
【００５０】
Ｘ線画像の出力値の標準偏差をσ、出力値の平均値をＳ、信号の面積をＡｒ(画素数)、信号差をΔＳとすると、ローズモデルによる信号認識度は、次式のようになる。
信号認識度＝Ａｒ1/2×ΔＳ／σ                              …(１)
【００５１】
式(１)において、ローズモデルによる信号認識度は、信号の面積Ａｒによらず一定である。そこで、信号の面積Ａｒ(画素数)が大きくなると、信号差ΔＳは小さくとも、信号が認識できることをローズモデルは示している。ローズモデルについての詳しい説明は先の非特許文献２に記載されており、単位面積当りの標準偏差が使用されているが、ここでは単位面積を画素のサイズとした。単位面積を画素サイズとすることにより、信号認識度の値はずれる。
【００５２】
出力値の標準偏差σは次式となる。なお、以下にΣはｋ＝１からＮまで積分することを示している。
σ＝［Σ(出力値k−Ｓ)2／(Ｎ−１)］1/2                        …(２)
【００５３】
そこで、新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算を行った後の標準偏差σ’は次式のようになる。
σ’＝［Σ{Ａ×(出力値k＋Ｂ)−Ａ×(Ｓ＋Ｂ)}2／(Ｎ−１)］1/2
＝Ａ×{Σ(出力値k−Ｓ)2／(Ｎ−１)}1/2＝Ａ×σ              …(２)’
【００５４】
同様に、新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算を行った後のΔＳ’も、当然に以下の式のようになる。
ΔＳ’＝Ａ×ΔＳ                                          …(３)
【００５５】
更に、新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算を行った後の信号認識度’は、式(２)’、式(３)を用いて以下の式のようになる。
信号認識度’＝Ａｒ1/2×ΔＳ’／σ’
＝Ａｒ1/2×Ａ×ΔＳ／(Ａ×σ)
＝Ａｒ1/2×ΔＳ／σ＝信号認識度              …(４)
【００５６】
従って、新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算を行う前と後では、信号認識度は変化しない。つまり、Ｘ線画像に対して、新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算を行うことは、信号認識度を変化させずに、Ｘ線画像のＳＮＲを変更できる効果がある。
【００５７】
濃度分解能と最小信号コントラストについて説明する。先ず、濃度分解能をΔＤとする。濃度分解能は画像表示手段１０に依存して決まることもあれば、対数変換後のビット数に依存して決まることもある。外部要因で定まる濃度分解能ΔＤにより、最小信号コントラストΔＳmin ／Ｓが決まることが、次式で示される。
ΔＤ＝Log(ΔＳmin ＋Ｓ)−Log(Ｓ)
＝Log(１＋ΔＳmin ／Ｓ)                                …(５)
【００５８】
ここで、Ｘ線画像の対数変換は一般的にＧ、Ｈを係数として、Ｇ×Log(出力値)＋Ｈと書くべきであるが、簡単にLog(出力値)と書くことにする。
【００５９】
以下において、Ｘ線画像の信号が濃度分解能を保つことができるか否かを確認する方法を説明する。式(１)に示すローズモデルによれば、認識できる信号は、以下の式を満たす。
ΔＳ＝(信号認識度／Ａｒ1/2)×σ
＝α×σ                                                …(６)
【００６０】
なお、αはＸ線画像のターゲットとする信号の面積Ａｒ(画素数)や、視覚評価の検討による信号認識度の決定により決まる定数である。
【００６１】
ここで、α＝信号認識度／Ａｒ1/2とし、また式(５)から対数の逆関数を用いて、濃度分解能を保つ最小信号コントラストΔＳmin ／Ｓは次のようになる。
ΔＳmin ／Ｓ＝Log -1(ΔＤ)−１                              …(７)
【００６２】
従って、式(６)、(７)から次の関係が満たされるとき、Ｘ線画像の認識できる信号が濃度分解能を保つことが確認できる。
Log -1ΔＤ−１＝ΔＳmin ／Ｓ≦α×σ／Ｓ＝α／ＳＮＲ        …(８)
【００６３】
従って、新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算によるＳＮＲの変更により、以下の条件式を満たすようにすることで、Ｘ線画像の認識できる信号が濃度分解能を保つようにできる。
最小信号コントラスト＝ΔＳmin ／Ｓ≦α×σ／(出力値＋Ｂ)    …(９)
【００６４】
Ｘ線画像の認識できる信号が濃度分解能を保つようにすることと、Ｘ線画像のＳＮＲが目標ＳＮＲ以上になることが、両立しない場合が存在する。その場合の新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算に対する処理手順を、実施例２を説明している図７のフローチャート図に示す。
【００６５】
図６はＳＮＲ変更処理の後に画像処理をする効果の説明図である。図５と同様にノイズ中に信号があり、信号部分のプロファイルを示している。ただし、図５がＸ線量に比例した出力値でのプロファイルであるのに対して、図６は出力値を対数変換したプロファイルを示している。
【００６６】
(ａ)はＸ線検出器３から取得直後の何も処理を行っていないＸ線画像を対数変換したプロファイルであり、(ｂ)、(ｃ)はＸ線画像にＳＮＲ変更処理を行った後のＸ線画像を対数変換したプロファイルである。(ｂ)、(ｃ)はＳＮＲ変更処理をしたので、(ａ)に比べてノイズ、信号と共に凹凸が小さくなっていることが分かる。(ｄ)は(ｂ)における信号部分を抽出し、信号のエッジを抽出したプロファイルである。(ｃ)と(ｄ)を或る比率で加え合わせて(ｅ)とすることにより、ノイズに対して信号認識度を高めることができ、必要ならば(ｆ)のように、(ｅ)に対して濃度の階調を強くすることもできる。
【００６７】
このように、ＳＮＲ変更処理によりＸ線画像の他の部分へのノイズの影響を低減し、必要なら信号部分のみを抽出して強調することにより、良好なＸ線画像が取得できる効果がある。更に、通常行う画像処理で強調しても、ノイズの影響がでないように目標ＳＮＲを設定することで、ＳＮＲ変更処理の後にユーザーが自在に画像処理を行えるという効果がある。また、濃度分解能を保ち、信号認識度を変えないＳＮＲ変更処理により、信号をなくすことなくノイズの影響の低減ができるという効果がある。
【実施例２】
【００６８】
実施例２はＳＮＲ変更手段を備え、良好なＸ線画像を取得するＸ線撮影装置であり、図５で説明した濃度分解能を保つ機能を、図４のフローチャート図に加えている。図７は図４のフローチャート図において、ステップＳ４２０〜Ｓ４５５までの変更部分を説明したフローチャート図であり、この変更部分以外は実施例１と同等である。
【００６９】
ステップＳ４２０〜Ｓ４４５は実施例１と同等である。ステップＳ４４５の新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算後に、ステップＳ７１０は注目画素の標準偏差を取得する。取得方法は算出した出力値*に対応するＳＮＲを(出力値、ＳＮＲ)のテーブルから取得し、標準偏差＝出力値*／ＳＮＲから求める方法である。
【００７０】
ステップＳ７２０は取得した標準偏差に図５で説明したαの積を、出力値＋Ｂで除した(標準偏差×α)／(出力値*＋Ｂ)を図５で説明した最小信号コントラストと比較する。(標準偏差×α)／(出力値*＋Ｂ)≧最小信号コントラストの場合には、ステップＳ４５０に進む。
【００７１】
(標準偏差×α)／(出力値*＋Ｂ)＜最小信号コントラストの場合には、ステップＳ７３０に進む。ステップＳ７３０に進む場合は、図５で説明したように認識できる信号が濃度分解能を保てない場合であるので、ステップＳ７３０は注目画素に変更の新出力値＝Ａ’×(出力値＋Ｂ’)の演算を行う。ステップＳ４５０は全ての画素に対して上記に説明した処理がなされたかを確認し、全ての画素に対して上記フローを終了させる。ステップＳ４５５以降は実施例１と同等である。
【００７２】
ここで、ステップＳ４４５における係数Ａ、Ｂと、ステップＳ７３０における係数Ａ’、Ｂ’の導出方法を説明しておく。係数Ａ、Ｂの導出では、以下の２つの条件式を用いる。ここで、σは標準偏差＝出力値*／ＳＮＲである。
目標ＳＮＲ＝(出力値*＋Ｂ)／σ                            …(１０)
出力値*＝Ａ×(出力値*＋Ｂ)                                …(１１)
【００７３】
上記２つの条件式より、係数Ａ、Ｂが次式のように導出される。
Ｂ＝目標ＳＮＲ×(出力値*／ＳＮＲ)−出力値*            …(１２)
Ａ＝出力値*／(出力値*＋Ｂ)                              …(１３)
【００７４】
係数Ａ’、Ｂ’の導出では、以下の２つの条件式を用いる。ここで、σは標準偏差＝出力値*／ＳＮＲであり、α＝信号認識度／Ａｒ1/2である。
最小信号コントラスト＝σ×α／(出力値*＋Ｂ’)            …(１４)
出力値*＝Ａ’×(出力値*＋Ｂ’)                          …(１５)
【００７５】
上記２つの条件式より、係数Ａ’、Ｂ’は以下の式のように導出される。
Ｂ’＝{(出力値*／ＳＮＲ)×α／最小信号コントラスト}−出力値*…(１６)
Ａ’＝出力値*／(出力値*＋Ｂ’)                          …(１７)
【００７６】
図７に示すフローチャート図のように、ＳＮＲ変更処理のため、認識できる信号が最小信号コントラストより小さくなり、信号が見えなくなる場合は、最小信号コントラストと同じになるようにＳＮＲ変更処理を変える。このことにより、認識できる信号が見えなくならないようにＳＮＲ変更処理を行い、ノイズの影響を低減できるという効果がある。
【実施例３】
【００７７】
実施例３はＳＮＲ変更手段を備え、良好なＸ線画像を取得するＸ線撮影装置であり、図２で説明した(出力値、ＳＮＲ)のテーブルを予め用意することなく、Ｘ線画像から注目画素における(出力値*、ＳＮＲ)の組を算出して取得する。
【００７８】
図８はフローチャート図であり、ステップＳ４０５、Ｓ４１０、Ｓ４２０は実施例１と同等である。(出力値、ＳＮＲ)のテーブルは予め用意してないので、図４のフローチャート図におけるステップＳ４１５は存在しない。ステップＳ４２０の後に、ステップＳ８１０は注目画素の出力値*と標準偏差を取得する。取得方法ついて、注目画素を中心とするＲＯＩ中の出力値の平均と標準偏差で、出力値*と標準偏差を取得する方法がある。
【００７９】
また、標準偏差はＲＯＩ中に信号成分があると、ノイズ成分のみと比べて値が大きくなる。そこで、ＲＯＩの各列について、ノイズパワースペクトラムを算出して、ノイズパワースペクトラムの列平均を算出する。そのノイズパワースペクトラムの列平均から信号に対応する周波数成分を削除して、ノイズパワースペクトラムの大きさから標準偏差を算出する方法がある。
【００８０】
このようにして、ステップＳ８１０において注目画素の(出力値*、標準偏差)の組を取得した後に、ステップＳ８２０はＳＮＲ＝出力値*／標準偏差から注目画素の(出力値*、ＳＮＲ)の組を取得する。以降に、注目画素における出力値*とＳＮＲが取得できたことにより、実施例１と同等の処理ができる。ステップＳ４３５、Ｓ４４０、Ｓ４４５、Ｓ４５０、Ｓ４５５、Ｓ４６０は実施例１と同等である。
【００８１】
このように、Ｘ線画像から注目画素の(出力値*、ＳＮＲ)の組を取得することにより、どのような撮影条件で撮影されるか分からないＸ線画像に対して、(出力値、ＳＮＲ)のテーブルを予め用意する必要がない。撮影条件が分からないＸ線画像に対して、より正確な(出力値*、ＳＮＲ)の組を算出できるという効果がある。
【００８２】
ＲＯＩ中の出力値の平均値を求める場合に注意しなくてはならないことは、平均値はＲＯＩの大きさに依存するゆらぎを持つということである。例えば、ノイズ成分がガウス分布である場合に、ゆらぎは平均する画素数の平方根に反比例し、ＲＯＩの大きさを大きくすればするほど、平均値のゆらぎは小さくなる。そこで、平均値のゆらぎの標準偏差が濃度分解能よりも小さくなるように、ＲＯＩの大きさを決めることは、Ｘ線画像に濃度変動の違和感を起こさずに、ＳＮＲ変更処理を実行できるという効果を生ずる。
【実施例４】
【００８３】
実施例４はＳＮＲ変更手段を備え、良好なＸ線画像を取得するＸ線撮影装置であり、図２で説明した(出力値、ＳＮＲ)のテーブルの作成方法や、種類が多数ある場合である。
【００８４】
図９は横軸はＸ線検出器の出力値、縦軸はＳＮＲのグラフ図を示し、(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルの３つの例をプロットしている。図２では、許容できるＳＮＲの閾値までを、Ｘ線検出器３のＳＮＲとして、閾値以下を一定とした(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルを示している。しかし、この図９は(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルを多様にできることを示し、Ｘ線画像においてＳＮＲが低くＸ線量が少ない部分だけでなく、ＳＮＲが高くＸ線量が多い部分も、細かく目標ＳＮＲを設定できることを示している。
【００８５】
図９に示すように、出力値の広い領域に渡り、細かく目標ＳＮＲを設定する場合には、実施例１〜３で説明した図４、図７、図８におけるフローチャート図の中のステップＳ４４０で処理する。つまり、ＳＮＲ＜目標ＳＮＲの不等式を、ＳＮＲ≠目標ＳＮＲの等しいか否かの式に置換して、等しくない場合にステップＳ４４５の処理を行うようにするとよい。
【実施例５】
【００８６】
実施例５はＳＮＲ変更手段を備え、良好なＸ線画像を取得するＸ線撮影装置であり、図２で説明した(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルを被写体のヒストグラムに応じて調整する。
【００８７】
図１０は図２に説明したグラフ図に、被写体の例として選択した胸部のヒストグラムのグラフ図を加えている。図２の場合と同等の(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルを用意した後に、ここでは更に胸部のヒストグラムを解析することにより、(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルを調整する。ここで、説明のために、(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルの目標ＳＮＲを、関数：目標ＳＮＲ＝Ｆ(出力値)で表すことにすると、テーブルは(出力値、目標ＳＮＲ＝Ｆ(出力値))と書ける。
【００８８】
図１０の胸部のヒストグラムにおいて、胸部のヒストグラムを解析することにより、縦隔部と肺野部の部分の出力値が、それぞれ出力値*１、出力値*２と取得されるとする。一方、胸部のＸ線画像において、縦隔部と肺野部に必要な目標ＳＮＲを定めて、これらをそれぞれ目標ＳＮＲ１、目標ＳＮＲ２とする。(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルから、目標ＳＮＲ１、目標ＳＮＲ２となる出力値が、出力値Ｐ、出力値Ｑと取得される。
【００８９】
そこで、条件(１)：出力値Ｐ＝Ｋ×出力値*１＋Ｌ、条件(２)：出力値Ｑ＝Ｋ×出力値*２＋Ｌの２つの条件から係数Ｋ、Ｌを求める。目標ＳＮＲ＝Ｆ(Ｋ×出力値＋Ｌ)＝Ｆ’(出力値)として、テーブルを(出力値、目標ＳＮＲ＝Ｆ’(出力値))と調整する。撮影されたＸ線画像の胸部のヒストグラムに応じて、縦隔部と肺野部に必要な目標ＳＮＲが設定された(出力値、目標ＳＮＲ＝Ｆ’(出力値))のテーブルを取得できる。
【００９０】
このように、調整後の目標ＳＮＲのテーブルを用いて、実施例１又は実施例４に説明したＳＮＲ変更処理を行うことにより、Ｘ線画像における被写体のそれぞれの領域を好ましいＳＮＲに変更し、良好なＸ線画像を取得できる。
【実施例６】
【００９１】
実施例６はＳＮＲ変更手段を備え、良好なＸ線画像を取得するＸ線撮影装置であり、実施例１〜５ではＳＮＲ変更処理をＸ線量に比例する出力値で行っているが、出力値の対数変換後にＳＮＲ変更処理と同等な処理を行う。
【００９２】
ここで、濃度値をＸ線量に比例する出力値を対数変換した値：濃度値＝Log(出力値)と定義する。また、実施例１の出力値と、出力値*の区別と同様に、ＲＯＩ平均などで算出された濃度値と、Ｘ線画像の元々の濃度値において、前者を「濃度値*」、後者を「濃度値」として区別する。テーブル(又は関数)における濃度値は、区別がつき易いため、そのまま「濃度値」を用いる。
【００９３】
実施例１〜５では、ＳＮＲの関数：ＳＮＲ＝ＳＮＲ(出力値)(＝Ｆ(出力値))について説明した。ＳＮＲ＝平均値／標準偏差の関係から、標準偏差も出力値の関数として記述でき、この関数を標準偏差＝σ(出力値)と書くことにする。ＳＮＲ(出力値*)、σ(出力値*)は、それぞれ平均値が出力値*に対応するＳＮＲ、標準偏差を示しており、ＳＮＲ、標準偏差の関数に出力値*を代入した値を示している。
【００９４】
また、ＳＮＲ{Ａ×(出力値＋Ｂ)}、σ{Ａ×(出力値＋Ｂ)}は、Ｘ線画像に新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算を施した後のＳＮＲ、標準偏差σを示している。演算によりＳＮＲの関数：ＳＮＲ＝ＳＮＲ(出力値)、標準偏差σの関数：標準偏差＝σ(出力値)は調整される。ＳＮＲ{Ａ×(出力値*＋Ｂ)}、σ×{Ａ×(出力値*＋Ｂ)}は、演算により調整された後のＳＮＲ、標準偏差の関数に出力値*を代入した値を示している。
【００９５】
σ×[Log {Ａ×(出力値＋Ｂ)}]はＸ線画像に、新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)の演算を施した後に、更に対数変換をした後の標準偏差を示しており、演算により標準偏差の関数：標準偏差＝σ(出力値)は調整される。
【００９６】
表１〜表３はＳＮＲ変更処理をＸ線量に比例する出力値で行う場合と、濃度値＝Log(出力値)でＳＮＲ変更処理と同等な処理を行う場合を説明している。表１はＸ線量に比例した出力でのＳＮＲ変更処理である演算１：新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)において、係数Ａ、Ｂの導出のための条件式を示している。
【００９７】
【表１】
2007068597.tif 000003
【００９８】
【表２】
2007068597.tif 000004
【００９９】
【表３】
2007068597.tif 000005
【０１００】
表２は表１で説明した係数Ａ、Ｂ及び条件が、濃度値＝Log(出力値)ではどのような係数及び条件式になるかを示している。表３はＸ線量に比例した出力でのＳＮＲ変更処理と同等の処理を、濃度値＝Log(出力値)で行うには、どのようにすればよいかを示している。
【０１０１】
先ず、表１において、実施例１及び２で説明したように、ＳＮＲ変更処理を示す演算１：新出力値＝Ａ×(出力値＋Ｂ)における係数Ａ、Ｂを算出するための条件式は、式(１０)、(１１)で説明したように、以下の２式のようになる。
目標ＳＮＲ＝(出力値*＋Ｂ)／標準偏差                      …(１８)
出力値*＝Ａ×(出力値*＋Ｂ)                              …(１１)
【０１０２】
上記２つの条件式(１８)、(１１)から、係数Ａ、Ｂが次式のように導出される。
Ｂ＝目標ＳＮＲ×(出力値*／ＳＮＲ)−出力値*              …(１２)
Ａ＝出力値*／(出力値*＋Ｂ)                              …(１３)
【０１０３】
表２に示すように対数変換後では、表１に示した演算１は以下の演算２のようになる。
演算２：Log(新出力値)＝Log{Ａ×(出力値＋Ｂ)}
＝Log(出力値＋Ｂ)＋LogＡ                          …(１９)
【０１０４】
表２の濃度標準偏差を演算１に続き、Ｘ線画像を対数変換した後に算出される標準偏差と定義する。以下に濃度標準偏差は、ＳＮＲの逆数に比例することを示す。ここで、出力値＝平均値＋Δ出力値と対数のテーラー展開を用いる。また、ＳＮＲ{Ａ×(出力値＋Ｂ)}は、演算１の後のＳＮＲを示す。出力値の平均値の対数変換と、出力値を対数変換した後の平均値が等しいことは、以下と同様にして示すことができる。
【０１０５】
ここから以下の説明では、式(５)で説明した対数の関数に含まれる比例係数Ｇは、説明を簡単にするためＧ＝１とする。
濃度標準偏差＝σ×Log{Ａ×(出力値＋Ｂ)}
＝［Σ{Log(Ａ×(出力値k＋Ｂ))−Log(Ａ×(平均値＋Ｂ))}2／(Ｎ−１)］1/2
＝［Σ{Log((平均値＋Δ出力値k＋Ｂ)／(平均値＋Ｂ))}2／(Ｎ−１)］1/2
＝［Σ{Log(１＋(Δ出力値k／(平均値＋Ｂ))}2／(Ｎ−１)］1/2
≒［Σ{Δ出力値k／(平均値＋Ｂ)}2／(Ｎ−１)］1/2
＝［Σ(出力値k−平均値)2／(Ｎ−１)］1/2／(平均値＋Ｂ)
＝σ×Ａ×(出力値＋Ｂ)／{Ａ×(平均値＋Ｂ)}
＝１／ＳＮＲ{Ａ×(出力値＋Ｂ)}                            …(２０)
【０１０６】
ここで、出力値の平均値の対数変換と、出力値を対数変換した後の平均値が等しいことを示しておく。
ΣLog(出力値k)／Ｎ−Log(Σ出力値k／Ｎ)
＝ΣLog(出力値k／平均値)／Ｎ＝ΣLog(１＋Δ出力値k／平均値)／Ｎ
≒Σ(Δ出力値k／平均値)／Ｎ＝(Σ出力値k／Ｎ−平均値)／平均値＝０
【０１０７】
つまり、表２における目標濃度標準偏差は、表１の目標ＳＮＲに対して、目標濃度標準偏差＝１／目標ＳＮＲの関係があることが示される。従って、表１に示す条件式が、表２に示す条件式と対応することが容易に分かる。また、濃度標準偏差＝１／ＳＮＲ、濃度値＝Log(出力値)の関係から、表１の場合に使用する(出力値、ＳＮＲ)のテーブルも、(濃度値、濃度標準偏差)のテーブルに差し換えることができる。その結果、係数Ａ、Ｂの値は濃度値、濃度標準偏差を使って、以下の式のように算出される。
Ｂ＝Log -1(濃度値*)×濃度標準偏差／目標濃度標準偏差−Log -1(濃度値*)
…(２１)
Ａ＝Log -1(濃度値*)／{Log -1(濃度値*)＋Ｂ}                …(２２)
【０１０８】
表３は出力値の対数変換後にＳＮＲ変更処理と同等の処理を行う場合の演算と条件式について説明している。表１の演算１に対応する表３の演算を次のように定義する。
演算３：新濃度値＝Ｃ×濃度値＋Ｄ                          …(２３)
【０１０９】
表３の２つのテーブルは、表２の２つのテーブルと同じである。条件式は表２の場合と同様に、次式のようになる。
目標濃度標準偏差＝σ(Ｃ×濃度値*＋Ｄ)                    …(２４)
濃度値*＝Ｃ×濃度値*＋Ｄ                                …(２５)
【０１１０】
ここで、σ×(濃度値*)は(濃度値、濃度標準偏差)のテーブルから選択した濃度値*に対応する濃度標準偏差である。従って、式(２４)、(２５)から計数Ｃ、Ｄは次式のように算出される。
Ｃ＝目標濃度標準偏差／濃度標準偏差                          …(２６)
Ｄ＝濃度値*−Ｃ×濃度値*                                   …(２７)
【０１１１】
ここで、式(２１)、(２６)により、係数Ｃ、Ｂの関係は次式のようになる。
Ｃ＝出力値*／(出力値*＋Ｂ)                                …(２８)
【０１１２】
このように、表１に示したＳＮＲ変更処理と同等な処理を、対数変換後の濃度値＝Log(出力値)で行う場合の処理は表３のようになる。
【０１１３】
図１１は実施例６のＸ線撮影装置の構成図であり、図１と同一の符号は同一の手段を示している。Ｘ線検出器３の出力を受けた対数変換手段２１の出力は、濃度標準偏差取得手段２２と解析手段１１に接続されている。濃度標準偏差取得手段２２の出力は濃度標準偏差変更手段２３を経て画像処理手段９に接続され、また撮影情報入力手段１２の出力は濃度標準偏差取得手段２２、濃度標準偏差変更手段２３、画像処理手段９、解析手段１１に接続されている。
【０１１４】
先ず、撮影情報入力手段１２はＸ線撮影が開始される前までに、画像処理器４に撮影情報を入力する。撮影者は撮影情報が入力されたことを確認して、Ｘ線撮影を開始し、Ｘ線検出器３でＸ線画像を取得する。取得されたＸ線画像はＸ線量に比例する出力値を持ち、画像処理器４の対数変換手段２１に入力し対数変換される。対数変換されたＸ線画像は、画像解析用と画像処理用の２用途に使用され、画像解析用は解析手段１１に入力され、画像処理用は濃度標準偏差取得手段２２に入力される。
【０１１５】
濃度標準偏差取得手段２２はＸ線画像の注目画素に対応する濃度値*を算出する。濃度標準偏差取得手段２２は算出された濃度値を濃度値*と濃度標準偏差を対応付けたテーブル(又は関数)である濃度標準偏差＝Ｆ３(濃度値)に代入し、注目画素の濃度標準偏差を取得する。
【０１１６】
また、算出された濃度値*は濃度標準偏差変更手段２３に入力され、濃度標準偏差変更手段２３は上記と同様に濃度値と目標濃度標準偏差を対応付けたテーブル(又は関数)である目標濃度標準偏差＝Ｆ４(濃度値)に代入する。これにより、注目画素の目標濃度標準偏差を取得でき、濃度標準偏差変更手段２３は注目画素の濃度標準偏差と目標濃度標準偏差を比較する。濃度標準偏差が目標濃度標準偏差より大きければ、目標濃度標準偏差以下又は目標濃度標準偏差に濃度標準偏差を変更する。これを全ての画素について行い、Ｘ線画像の濃度標準偏差を目標濃度標準偏差以下又は目標濃度標準偏差に変更する。
【０１１７】
濃度標準偏差を変更されたＸ線画像は画像処理手段９に入力され、入力されたＸ線画像を解析手段１１の解析結果に基づいて画像処理される。解析結果に必要であれば、濃度標準偏差を変更されたＸ線画像は、解析手段１１にも入力されて画像解析され、画像処理されたＸ線画像は画像表示手段１０により出力される。
【０１１８】
画像処理器４への撮影部位又は撮影条件などの撮影情報の入力により、撮影部位又は撮影条件に対応した次のテーブル(又は関数)が選択される。
濃度値と濃度標準偏差を対応付けたテーブル(又は関数)：濃度標準偏差＝Ｆ３(濃度値)
濃度値と目標濃度標準偏差を対応付けたテーブル(又は関数)：目標濃度標準偏差＝Ｆ４(濃度値)
【０１１９】
両者共に、画像解析も撮影部位又は撮影条件に対応した画像解析がなされ、画像処理も撮影部位又は撮影条件に対応した画像処理がなされる。
【０１２０】
図１２は図１１に説明したＸ線撮影装置において、撮影開始から画像表示手段１０によるＸ線画像の表示前までのフローチャート図である。先ず、撮影が開始されると、ステップＳ４０５で撮影部位情報の入力を行う。次に、撮影者がＸ線撮影の開始信号を送ると、ステップＳ４１０でＸ線画像が取得され、ステップＳ１２０５でＸ線画像を対数変換する。ステップＳ１２１０ではステップＳ４０５で入力された撮影部位情報に対応する(濃度値、濃度標準偏差)のテーブルを選択する。
【０１２１】
続いて、ステップＳ１２１５ではステップＳ４０５で入力された撮影部位情報に対応する(濃度値、目標濃度標準偏差)のテーブルを選択する。ステップＳ１２２０で注目画素の濃度値*を、注目画素を含むＲＯＩ内の演算により算出し、ステップＳ１２２５で算出された濃度値*に対応する濃度標準偏差を、選択された(濃度値、濃度標準偏差)のテーブルから取得する。ステップＳ１２３０で算出された濃度値*に対応する目標濃度標準偏差を、選択された(濃度値、目標濃度標準偏差)のテーブルから取得する。
【０１２２】
ステップＳ１２３５で取得された濃度標準偏差と目標濃度標準偏差を比較し、濃度標準偏差＞目標濃度標準偏差のときは、ステップＳ１２４０に進み、濃度標準偏差≦目標濃度標準偏差のときは、ステップＳ４５０に進む。ステップＳ１２４０は注目画素の濃度標準偏差を新濃度値＝Ｃ×(濃度値＋Ｄ)の演算により変更する。ステップＳ４５０は全ての画素について、濃度標準偏差と目標濃度標準偏差の比較が終了したか否かを確認する。
【０１２３】
全ての画素が終了していなければ、終了するまでステップＳ１２２０〜Ｓ４５０を繰り返し、全ての画素が終了すればステップＳ４６０に進み、Ｘ線画像を画像解析及び画像処理する。
【０１２４】
ステップＳ１２４０において、新濃度値*と濃度値*が同じになるように、係数Ｃ、Ｄを定めることにより、濃度標準偏差≦目標濃度標準偏差のとき、注目画素に演算を行わなくてよい。演算を行った部分と行わない部分で、違和感のないＸ線画像が取得でき、演算を行わない分だけ処理時間が短くなる効果がある。
【０１２５】
図１２では、濃度標準偏差と目標濃度標準偏差を比較して、濃度標準偏差＞目標濃度標準偏差のときにステップＳ１２４０を行った。濃度値＝Log(出力値)、濃度標準偏差＝１／ＳＮＲ、及び図４での説明から分かるように、濃度標準偏差は濃度値の単調減少関数である。目標閾値という濃度値を用いて、濃度値*＜目標閾値の場合にステップＳ１２４０の処理を行うようにしてもよい。
【０１２６】
一般的に、Ｘ線撮影装置は濃度値＝Log(出力値)を持つＸ線画像をデータベースなどに保存することが多い。実施例６のように、対数変換後に実施例１に説明したようなＳＮＲ変更処理と同等な処理を行う。Ｘ線量に比例した出力値を持つＸ線画像だけではなく、濃度値＝Log(出力値)を持つＸ線画像にも、容易にＳＮＲ変更処理と同等の処理を適用することができる効果がある。
【０１２７】
なお、実施例２〜５が実施例１の変形及び変更であるのと同様に、実施例６については実施例２〜５のように変形及び変更が可能である。
【実施例７】
【０１２８】
実施例７はＳＮＲを考慮した階調処理する階調処理手段を備え、良好なＸ線画像を取得するＸ線撮影装置である。実施例１〜６においても説明したように、注目画素を中心としたＲＯＩの平均により算出した出力値を出力値*と書き、Ｘ線画像における注目画素の元々の出力値と区別する。また、濃度値*は出力値*を対数変換した濃度値*＝Log(出力値*)であり、Ｘ線画像における注目画素の元々の出力値を対数変換した濃度値＝Log(出力値)と区別する。
【０１２９】
図１３は実施例７のＸ線撮影装置の構成図であり、図１と比較してＳＮＲ変換手段７が省略され、画像処理手段９と画像表示手段１０の間の画像処理器４内に、階調処理手段３１が設けられている。また、ＳＮＲ取得手段５の出力は階調処理手段３１に接続されている。
【０１３０】
先ず、撮影情報入力手段１２はＸ線撮影が開始される前までに画像処理器４に撮影情報を入力する。撮影者は撮影情報が入力されたのを確認してＸ線撮影を開始し、Ｘ線検出器３でＸ線画像を取得する。Ｘ線検出器３からのＸ線画像を受信したＳＮＲ取得手段５は、Ｘ線画像の注目画素に対応する出力値*を算出する。ＳＮＲ取得手段５は算出された出力値*を出力値とＳＮＲを対応付けたテーブル(又は関数)であるＳＮＲ＝Ｆ１(出力値)に代入し、注目画素のＳＮＲを取得する。また、算出された出力値*は階調処理手段３１に入力され、上記と同様に出力値と目標ＳＮＲを対応付けたテーブル(又は関数)である目標ＳＮＲ＝Ｆ２(出力値)に代入し、注目画素の目標ＳＮＲを取得する。
【０１３１】
階調処理手段３１は注目画素のＳＮＲと目標ＳＮＲを比較し、ＳＮＲが目標ＳＮＲよりも小さければ、目標ＳＮＲ以上又は目標ＳＮＲにＳＮＲを変更するためのパラメータを取得し、各画素に対応付けて保存する。なお、パラメータとは図１４に説明する係数Ｂ(又は係数Ｃ)である。これを全ての画素について行い、Ｘ線画像の各画素に対応する上記パラメータと出力値*の組を、階調処理手段３１に保存する。
【０１３２】
一方で、Ｘ線画像は対数変換手段８で変換され、画像処理手段９に入力され、解析手段１１の解析結果に基づいて画像処理がなされる。ここでの画像処理は、階調処理を除く画像処理が行われ、画像処理されたＸ線画像は階調処理手段３１に入力される。取得保存したパラメータと階調処理の関数γに基づいて、ＳＮＲ変更処理と階調処理を同時に行い、ＳＮＲ変更処理と階調処理を行ったＸ線画像は、画像表示手段１０により出力される。
【０１３３】
画像処理器４への撮影部位又は撮影条件などの撮影情報の入力により、次の撮影部位又は撮影条件に対応したテーブル(又は関数)の何れかが選択される。
出力値とＳＮＲを対応付けたテーブル(又は関数)：ＳＮＲ＝Ｆ１(出力値)
出力値と目標ＳＮＲを対応付けたテーブル(又は関数)：目標ＳＮＲ＝Ｆ２(出力値)
【０１３４】
更に、画像解析も撮影部位又は撮影条件に対応した画像解析がなされ、画像処理、階調処理も撮影部位又は撮影条件に対応した画像処理がなされる。
【０１３５】
図１４は撮影開始から画像表示手段１０によるＸ線画像の表示前までのフローチャート図である。先ず、撮影が開始されると、ステップＳ４０５は撮影部位情報の入力を行う。次に、撮影者がＸ線撮影の開始信号を送り、ステップＳ４１０でＸ線画像が取得されると、ステップＳ４１５はステップＳ４０５で入力された撮影部位情報に対応する(出力値、ＳＮＲ)のテーブルを選択する。
【０１３６】
続いて、ステップＳ４２０はステップＳ４０５で入力された撮影部位情報に対応する(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルを選択する。ステップＳ４２５は注目画素の出力値*を、注目画素を含むＲＯＩ内の演算により算出する。ステップＳ４３０は算出された出力値*に対応するＳＮＲを、選択された(出力値、ＳＮＲ)のテーブルから取得する。
【０１３７】
ステップＳ４３５で算出された出力値に対応する目標ＳＮＲを、選択された(出力値、目標ＳＮＲ)のテーブルから取得する。ステップＳ４４０は取得されたＳＮＲと目標ＳＮＲを比較し、ＳＮＲ＜目標ＳＮＲのときはステップＳ１４４５に進み、ＳＮＲ≧目標ＳＮＲのときはステップＳ１４４７に進む。ステップＳ１４４５で実施例１で説明したように係数Ｂを算出し、更にステップＳ１４４５で式(２８)に係数Ｂと、出力値*を代入して係数Ｃを求める。ステップＳ１４４７で、係数Ｂ＝０(係数Ｃ＝１)を各画素に対応付けて保存する。
【０１３８】
ステップＳ４５０で全ての画素について、ＳＮＲと目標ＳＮＲの比較が終了したかどうかを確認し、全ての画素が終了していなければ、終了するまでステップＳ４２５〜ステップＳ４５０を繰り返し、全ての画素が終了すれば、ステップＳ４５５に進む。ステップＳ４５５でＸ線画像を対数変換し、ステップＳ１４６０で対数変換されたＸ線画像を画像解析及び階調処理を除く画像処理を行う。ステップＳ１４７０でＳＮＲ変更処理と階調処理を同時に行う。
【０１３９】
ステップＳ１４７０において、ＳＮＲ変更処理と階調処理を同時に行うことで、処理時間が短くなる効果があり、またユーザーが直接見る画像のＳＮＲをＸ線画像の濃度と共に設定できるという効果がある。
【０１４０】
図１４のフローチャート図では、ステップＳ４４０でＳＮＲと目標ＳＮＲを比較した図１８から分かるように、ＳＮＲは出力値の単調増加関数である。そこで、ステップＳ４４０では目標閾値という出力値を用いて、ＳＮＲ＜目標ＳＮＲを出力値*＜目標閾値に代用してもよい。
【０１４１】
図１５は横軸を濃度値、縦軸を新濃度値とした階調処理の関数γである新濃度値＝γ(濃度値)を示したグラフ図である。図３で説明したように、Ｘ線撮影装置では一般的に関数γのような特性曲線を用いて、階調処理を行う。
【０１４２】
係数Ｃ(又は係数Ｂ)と階調処理の関数γに基づいて、ＳＮＲ変更処理と階調処理を同時に行う。この階調処理において、ＳＮＲ変更処理を同時に行うには、実施例６の表１〜３で説明したように、Ｘ線画像に対して、演算４：新濃度値＝Ｃ×濃度値＋Ｄを行えばよい。ここで、係数Ｃの値は図１３、図１４で説明したように、階調処理手段３１に保存してある各画素に対応した係数Ｃの値を用いる。係数Ｄの値は、グラフ図に示す関数γの階調処理ができるように、次の条件式を用いて導出する。
γ(濃度値*)＝Ｃ×濃度値*＋Ｄ                            …(２９)
【０１４３】
ここで、濃度値*は各画素に対応した出力値*から、濃度値*＝Log(出力値*)により求められた濃度値*である。従って、係数Ｄは次の式のように導出される。
Ｄ＝γ(濃度値*)＝Ｃ×濃度値*                            …(３０)
【０１４４】
以上説明した係数Ｃ、Ｄにより、Ｘ線画像に対して、演算４：新濃度値＝Ｃ×濃度値＋Ｄを行う。つまり、演算４は係数Ｃ(係数Ｂ)によりＳＮＲ変更処理を行い、係数Ｄにより階調処理を行う演算と解釈できる。
【０１４５】
このようにして、実施例７に説明したＸ線撮影装置は、ＳＮＲを考慮した階調処理をすることができる。なお、実施例２〜５が実施例１の変形及び変更であると同様に、実施例７において実施例２〜５のように変形及び変更が可能である。
【０１４６】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】実施例１のＸ線撮影装置の構成図である。
【図２】ＳＮＲのテーブルと、目標ＳＮＲのテーブルのグラフ図である。
【図３】ＳＮＲを目標ＳＮＲに変更するＳＮＲの変更方法のグラフ図である。
【図４】撮影開始からＸ線画像の表示前までのフローチャート図である。
【図５】ＳＮＲ変更処理により信号認識度は変化しないことを説明するグラフ図である。
【図６】ＳＮＲ変更処理の後に画像処理をする効果の説明図である。
【図７】実施例２のフローチャート図である。
【図８】実施例３のフローチャート図である。
【図９】実施例４のグラフ図である。
【図１０】実施例５のグラフ図である。
【図１１】実施例６の構成図である。
【図１２】フローチャート図である。
【図１３】実施例７の構成図である。
【図１４】フローチャート図である。
【図１５】ＳＮＲ変更処理と階調処理を同時に行う場合のグラフ図である。
【図１６】Ｘ線画像におけるＸ線量子ノイズの影響のグラフ図である。
【図１７】Ｘ線画像におけるＸ線検出器の固有ノイズのグラフ図である。
【図１８】図１６、図１７におけるそれぞれのＳＮＲのグラフ図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１  撮影開始手段
２  Ｘ線発生手段
３  Ｘ線検出器
４  画像処理器
５  ＳＮＲ取得手段
６、８、２１  対数変換手段
７  ＳＮＲ変更手段
９  画像処理手段
１１  解析手段
１２  撮影情報入力手段
２２  濃度標準偏差取得手段
２３  濃度標準偏差変更手段
３１  階調処理手段
【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】
2007068597.tif 000021
【図１７】
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【図１８】
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