(57)【要約】【課題】  出力が飽和した画素があった場合でも入出力特性のばらつきを補正する。【解決手段】  Ｘ線を撮像するための複数の画素で構成された撮像手段と、  複数の画素の中で出力値が飽和していない画素の出力値を補正する第一の補正手段と、  複数の画素の中で出力値が飽和した画素の値を、該画素の所定距離の範囲内に存在する画素の前記第一の補正手段で補正された出力値に基づき補正する第二の補正手段とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を撮像するための複数の画素で構成された撮像手段と、
前記複数の画素の中で出力値が飽和していない画素の出力値を補正する第一の補正手段と、
前記複数の画素の中で出力値が飽和した画素の値を、該画素の所定距離の範囲内に存在する画素の前記第一の補正手段で補正された出力値に基づき補正する第二の補正手段と、
を有することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
画素毎の入射Ｘ線量と出力値の関係を画素毎にモデル近似することで、前記第一の補正手段の補正に用いる入出力特性及び出力値が飽和しはじめる画素の値を各画素毎に得る取得手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記モデル近似は、前記画素毎の入射Ｘ線量と出力値の関係を示すデータの内、Ｘ線量の高いほうから順にデータ点数を減らした際の近似誤差の変化に基づいて前記入出力特性及び出力値が飽和しはじめる画素の値を得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】
前記第二の補正手段は、前記出力値が飽和した画素の所定距離の範囲内に存在する画素の前記第一の補正手段で補正された出力値を重み付け加算することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記第一の補正手段は、各画素の出力値が入射Ｘ線量に対して線形になるように補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
前記第一の補正手段は、各画素の入出力特性が基準の入出力特性に近づくように補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項７】
前記複数の画素の中で出力値が飽和した画素の数が予めさだめられた数を超えた場合に警告する警告手段をさらに有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項８】
Ｘ線を撮像するための複数の画素で構成された撮像手段のＸ線撮影方法であって前記複数の画素の中で出力値が飽和していない画素の出力値を補正する第一の補正工程と、
前記複数の画素の中で出力値が飽和した画素の値を、該画素の所定距離の範囲内に存在する画素の前記第一の補正手段で補正された出力値に基づき補正する第二の補正工程と、
を有することを特徴とするＸ線撮影方法。
【請求項９】
請求項８に記載のＸ線撮影方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
請求項８に記載のＸ線撮影方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ記録媒体。
【請求項１１】
画素に入射される入射Ｘ線量が該画素の充電許容量を超えてない画素を出力値が飽和していない画素とし、入射Ｘ線量が該画素の充電許容量を超えた画素を出力値が飽和した画素とする請求項１から７のいずれか一項に記載のＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮影された各画素の入出力特性のばらつきを補正するＸ線撮影装置、およびＸ線撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療用のＸ線撮影装置では、デジタル技術の進歩に伴い、さまざまな方式を用いたデジタルＸ線撮影装置が普及してきている。例えば、蛍光体と大面積アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）センサを密着させたＸ線検出器を使用し、光学系等を介さずにＸ線像を直接デジタル化する方式が実用化されている。また、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等を使用してＸ線を直接光電変換して電子に変換し、該電子を大面積アモルファスシリコンセンサで検出する方式も同様に実用化されている。
【０００３】
ところで、上述したＸ線検出器を用いたＸ線撮影装置では、光電変換素子毎の感度のばらつきや、読み出し回路内でのゲインのばらつき等に起因する各画素の入出力特性（入射Ｘ線量と出力値の関係）の相違を補正することが一般的に行われている。
【０００４】
例えば、各画素の入出力特性が線形であることが保証されているならば、被検体の無い状態で検出器全面に所定の強度のＸ線を照射した補正用データを取得する。この補正データを、被検体を撮影した画像から除算（あるいは、対数変換後に減算）することで各画素の入出力特性を補正することができる。
【０００５】
なお、一般的なＸ線検出器の入出力特性は、入射Ｘ線量が高くなると飽和現象により線形性が崩れ非線形な特性となることが知られており、線形を前提とした上記の補正では非線形な線量域での適切な補正が行えない。そのため、この非線形な特性を補正する方法として特許文献１の方法が提案されている。
【０００６】
この方法によれば、各画素の入出力特性を所定のモデル関数で近似したパラメータを事前に保存しておき、その逆関数を用いることで非線形な特性を適切に補正することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０１−２３５４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の特許文献１の方法は、各画素の入出力特性が非線形となる線量域に関して考慮されているが、出力が飽和する線量域、すなわち画素に入射される入射Ｘ線量がその画素の充電許容量を超え、出力値が略一定値（以下、この値を「飽和レベル」と呼ぶもとする。）となる線量域に関して考慮されていない。この飽和レベルでは画素への入力Ｘ線量に対して出力値の有為な変動がなく画素の出力値から入射Ｘ線量の値を得ることが困難である。そのため、入出力特性を適切に補正することができない場合がある。
【０００９】
具体的には、出力値が略一定値となる線量域では逆関数によって解を一意に決定できず、適切な補正が行えない。また、各画素の入出力特性を所定のモデル関数で近似する際、出力値が飽和レベルに達するデータが含まれてしまうと、近似精度が悪くなり、結果として適切な補正が行えない場合がある。
【００１０】
なお、出力値が飽和レベルに達しないように最大入射Ｘ線量を制限することも可能である。しかしながら、出力が飽和する線量域は各画素で異なり、他の画素に比べて低い線量で出力値が飽和レベルに達する画素も少なからず存在する。そのため、すべての画素が飽和レベルに達しない範囲で最大入射Ｘ線量を制限してしまうと、撮影可能な線量域（ダイナミックレンジ）が狭くなるという課題がある。
【００１１】
そこで、本発明の例示的な目的は、上記の課題を解決するためになされたもので、出力が飽和した画素があった場合でも入出力特性のばらつきを補正することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、Ｘ線を撮像するための複数の画素で構成された撮像手段と、
前記複数の画素の中で出力値が飽和していない画素の出力値を補正する第一の補正手段と、
前記複数の画素の中で出力値が飽和した画素の値を、該画素の所定距離の範囲内に存在する画素の前記第一の補正手段で補正された出力値に基づき補正する第二の補正手段と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上述したＸ線撮影装置によるＸ線撮影方法、およびＸ線撮影方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びにプログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む。
【発明の効果】
【００１４】
出力値が飽和した画素があった場合においても各画素の入出力特性のばらつきを補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１によるＸ線撮影装置全体の構成図である。
【図２】実施例１によるキャリブレーション動作の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】実施例１によるモデル近似の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】実施例１による撮影動作の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】実施例２によるモデル近似の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】実施例３によるＸ線撮影装置全体の構成図である。
【図７】実施例３による撮影動作の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】各画素の入出力特性を説明する図である。
【図９】入出力特性のモデル近似と飽和レベルの算出結果を説明する図である。
【図１０】サンプル数の違いによるモデル近似を説明する図である。
【図１１】サンプル数の違いによる近似精度を説明する図である。
【図１２】サンプル数の違いによるモデル近似を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例１）
本発明は、例えば図１に示すようなＸ線撮影装置１００に適用される。図１に示すようにＸ線撮影システム１００は、被検体１０３にＸ線を照射し取得した撮影画像をフィルム上又はモニタ上に出力する際の機能を有する。
【００１７】
Ｘ線撮影装置１００は、Ｘ線を発生するＸ線発生部１０１、Ｘ線発生部１０１が発生したＸ線を撮像して複数の画素で画像信号に変換する撮像手段としてのＸ線検出器１０４、Ｘ線検出器１０４が撮像した画像データを収集するデータ収集部１０５を備える。また、Ｘ線撮影装置１００は、データ収集部１０５で収集された画像データのオフセットを補正するオフセット補正部１０６、を備えＣＰＵ１０８の制御下で操作パネル１１０の入力に従い制御される。そして処理後の画像データは表示部１１１に表示される。
【００１８】
そして、Ｘ線撮影装置１００は、画素毎の入力Ｘ線と出力値の関係を入出力特性として近似し飽和レベルを取得する取得手段としての取得部１１２、画素毎に飽和レベルに達しているか否かを判定する判定手段としての判定部１１３、を備える。
【００１９】
また、画素の中で出力値が飽和していない画素の出力値を補正する第一の補正手段としての第一の補正部１１４を備える。複数の画素の中で出力値が飽和した画素の値を第一の補正部１１４で補正された出力値に基づき補正する第二の補正手段としての第二の補正部１１５も備えている。これらはＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受が可能に接続されておりＣＰＵ１０８の制御下で制御されている。
【００２０】
上述のようなＸ線撮影装置１００において、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８での処理に必要な各種データを記憶すると共に、ＣＰＵ１０８のワーキング・メモリとして機能する。ＣＰＵ１０８は、メインメモリ１０９を用いて操作パネル１１０からの操作に従った装置全体の動作制御を行う。
【００２１】
また、本発明は、後述する実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施例では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、ＣＰＵ１０８に直接あるいは遠隔から供給し、ＣＰＵ１０８が該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【００２２】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００２３】
プログラムを供給するためのコンピュータ記録媒体としては、例えば、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００２４】
また、Ｘ線検出器１０４はＸ線発生部１０１から照射されたＸ線の２次元の強度分布に応じて各画素が光電変換を行うことでアナログ画像信号を取得する。データ収集部１０５は、Ｘ線検出器１０４で取得したアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して、オフセット補正部１０６に供給する。オフセット補正部１０６では、Ｘ線を照射しない状態で取得した画素毎の固有のオフセットをデジタル画像信号から減算することでオフセットばらつきを補正する。このオフセットばらつきが補正されたデジタル画像信号はＸ線画像データとして、ＣＰＵバス１０７を介して、メインメモリ１０９に一旦記憶され、ＣＰＵ１０８の制御に従い、各回路にＸ線画像データを供給する。
【００２５】
以上のような構成を備えたＸ線撮影装置１００において、本実施の形態の特徴的な動作である画素毎の入出力特性および飽和レベルを算出する動作（以下、「キャリブレーション動作」と呼ぶ）及び、被検体を撮影した画像から入出力特性のばらつきを補正する動作（以下、「撮影動作」と呼ぶ）に関して、それぞれ説明する。
【００２６】
＜実施例１のキャリブレーション動作＞
図１のＸ線撮影装置１００のキャリブレーション動作について図２、３に示すフローチャートを用いて具体的に説明する。まず、オペレータは、被検体１０３の無い状態で、操作パネル１１０を介してキャリブレーション撮影を行う。キャリブレーション撮影では、ＣＰＵ１０８の制御に従いＸ線発生部１０１から照射されるＸ線ビーム１０２の強度を変えた複数回の撮影を行う。また、不図示の線量計にて各撮影時の入射Ｘ線量を合わせて計測する。この撮影データは、上述したようにオフセットばらつきが補正されたのち、Ｘ線画像データとして、測定した入射Ｘ線量と共にメインメモリ１０９に一旦記憶される（ｓ２０１）。ここで、記録されたデータは、図８に示すように、Ｘ軸に入射Ｘ線量、Ｙ軸に入射Ｘ線量に対応するＸ線画像の各画素の出力値をとれば各々の入出力特性を示すサンプルデータとなるものである。なお、本実施の形態では入射Ｘ線量を線量計で計測する構成としたが、これに限定されるものではなく撮影条件やＸ線画像データから推定しても良い。
【００２７】
次に、取得部１１２において、ｓ２０２〜ｓ２０４のステップを実行することで、画素毎に入出力特性を近似したパラメータおよび飽和レベルを算出し取得する。ここで飽和レベルを算出するとは画素の出力値が飽和し始める値を得ることを意味する。
【００２８】
上述したように、出力が飽和する線量域、すなわち画素に入射される入射Ｘ線量がその画素の充電許容量を超え、出力値が略一定値となる領域を飽和レベルと呼んでいる。また、出力値が飽和レベルに達した画素を「出力値が飽和した画素」と呼び、出力値が飽和レベルに達していない画素を「出力値が飽和していない画素」と呼ぶこととする。
【００２９】
まず、メインメモリ１０９に記憶されている入射Ｘ線量｛ｘｉ｜ｉ＝１，２…Ｎかつｘｉ＜ｘｉ＋１｝および、ｘｉに対応する任意の画素の出力値｛ｙｉ｜ｉ＝１，２…Ｎ｝をその画素の入出力特性を示すサンプルデータとして取得する（ｓ２０２）。
【００３０】
次に取得したサンプルデータに基づいて画素の入出力特性を関数モデルＦで近似するためのパラメータおよび画素の飽和レベルを算出し、メインメモリ１０９に記憶する（ｓ２０３）。
【００３１】
次に、全画素に対して、ｓ２０２〜ｓ２０３の動作を繰り返し実行し（ｓ２０４）、全ての画素に対するパラメータおよび画素の飽和レベルを算出し、キャリブレーション動作を終了する。ここで、上述のごとく画素に入射される入射Ｘ線量がその画素の充電許容量を超え、出力値が略一定値となるその一定値を画素の飽和レベルとして取得する。
【００３２】
ここで、本実施の形態では、例えば関数モデルＦとして下記式のような合成関数を用いる。
【００３３】
【数１】
2012024344.tif 000003
【００３４】
上記式は、ｘがＴ０未満では１次式を用いることで入出力特性が線形な線量域をモデル化し、Ｔ０〜Ｔ１では２次式を用いることで入出力特性が非線形な線量域をモデル化し、さらにＴ１を超えた場合は一定値とすることで、飽和レベルに達する線量域をモデル化したものである。
【００３５】
ここで、上記式の未知パラメータはＡ、Ｂ、Ｃ、Ｔ０、Ｔ１であり、取得したサンプルデータを良く近似するパラメータを求めれば良い。なお、上記式は閾値Ｔ０、Ｔ１を固定すれば最小二乗基準に従って線形代数的に解くことができる。また、飽和レベルＳは求めたパラメータから算出できる。より具体的な算出方法に関しては図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３６】
まず、閾値テーブル｛ｔｋ｜ｋ＝１，２…Ｍ｝を設定する（ｓ３０１）。この閾値テーブルは、閾値の探索範囲を設定するものであり、撮影した入射Ｘ線量の最小値ｘｍｉｎおよび最大値ｘｍａｘから下記式にて設定すれば良い。
【００３７】
【数２】
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【００３８】
ここで、Ｍは探索ステップを設定するパラメータであり、任意の値を設定すれば良い。
【００３９】
次に、最小二乗誤差の値を格納する変数Ｊｍｉｎ、および閾値テーブルｔを参照するインデックスｉｉ、ｊｊを初期化し（ｓ３０２）、インデックスｉｉ、ｊｊに対応する閾値ｔｉｉ、およびｔｊｊをそれぞれｔ０、ｔ１に代入する（ｓ３０３）。
【００４０】
次に、下記式にて閾値ｔ０、ｔ１における未知パラメータａ、ｂ、ｃを最小二乗基準に従って算出する（ｓ３０４）。
【００４１】
【数３】
2012024344.tif 000005
【００４２】
ここで、入出力特性を示すサンプルデータ｛（ｘｉｙｉ）｜ｉ＝１，２…Ｎかつｘｉ＜ｘｉ＋１｝での残差の二乗和Ｊは、下記式で表される。よって、このＪが最小となる時のパラメータを近似パラメータａ、ｂ、ｃとして求めれば良い。
【００４３】
【数４】
2012024344.tif 000006
【００４４】
具体的には、上記式のパラメータａ、ｂ、ｃの偏微分を０とする下記の連立方程式を解くことで近似パラメータａ、ｂ、ｃを算出することができる。
【００４５】
【数５】
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【００４６】
次に、近似パラメータａ、ｂ、ｃにおける残差の二乗和ＪとＪｍｉｎを比較する（ｓ３０５）。もし、ＪがＪｍｉｎよりも小さい場合は、ＪｍｉｎにＪを代入し、近似パラメータａ、ｂ、ｃおよび閾値ｔ０、ｔ１を現時点でのパラメータとして、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｔ０、Ｔ１に代入する（ｓ３０６）。
【００４７】
次に、ｓ３０７〜ｓ３１０の各ステップを実行することで、インデックスｉｉ、ｊｊを更新し、閾値テーブルｔｋで設定された全組合せに対して、上述したｓ３０３〜ｓ３０６の各ステップを実行する。これにより、最終的には全組合せにおいて残差の二乗和が最小となるパラメータがＡ、Ｂ、Ｃ、Ｔ０、Ｔ１に格納されることになる。
【００４８】
次に、求めたパラメータＡ、Ｂ、Ｃおよび閾値Ｔ０、Ｔ１から飽和レベルＳを算出する（ｓ３１１）。ここで、飽和レベルＳは入射Ｘ線量がＴ１を超えた場合の画素の出力値であり、下記式にて算出することができる。
【００４９】
【数６】
2012024344.tif 000008
【００５０】
以上のように、図３のフローチャートに従った動作を実行することで、図９のように１画素に対するパラメータによるモデル近似および飽和レベルＳの算出を行うことができる。
【００５１】
＜実施例１の撮影動作＞
次に、図１のＸ線撮影装置１００の撮影動作について図４に示すフローチャートを用いて具体的に説明する。なお、撮影動作では上述のキャリブレーション動作で取得した画素毎の入出力特性および飽和レベルに基づき被検体を撮影した画像から入出力特性のばらつきを補正した好適な画像を提供するものである。
【００５２】
まず、オペレータは、被検体１０３をＸ線検出器１０４に対して適切な位置となるように整位させ、操作パネル１１０を介して撮影条件を設定したのち、Ｘ線撮影を行う。Ｘ線撮影では、ＣＰＵ１０８の制御に従いＸ線発生部１０１がＸ線ビーム１０２を照射する。Ｘ線ビームは、被検体１０３を減衰しながら透過して、Ｘ線検出器１０４に到達する。この撮影データは上述したようにオフセットばらつきが補正されたのち、Ｘ線画像データとしてメインメモリに一旦記憶される（ｓ４０１）。なお、本実施の形態では、被検体１０３を人体とする。すなわち、Ｘ線検出器１０４から出力されるＸ線画像データは人体画像となる。
【００５３】
次に、判定部１１３において、画素毎に飽和しているか否かを判定し飽和判定フラグｘを算出する（ｓ４０２）。ここでは、撮影したＸ線画像データの各画素の出力値Ｉ（ｘ，ｙ）に対応する飽和レベルＲ（ｘ，ｙ）に基づいて、下記式にて飽和している画素には１を飽和していない画素には０を設定する。
【００５４】
【数７】
2012024344.tif 000009
【００５５】
ここで、ｋは飽和レベルＲ（ｘ，ｙ）に対するマージンを設定するパラメータであり、１以下の値を設定する。通常、飽和した画素の出力値は一定値となるが、少なからずばらつきが生じる。そこで、ばらつきを考慮して経験的にｋを設定する。なお、本実施の形態ではｋ＝０．９５とする。
【００５６】
次に、第一の補正部１１４において、各画素の入出力特性を補正した画像Ｉ’を算出する（ｓ４０３）。ここでは、判定部１１３で飽和していないと判定された画素、すなわちｘ（ｘ，ｙ）＝０と設定された画素の特性を補正する。具体的には、ｘ（ｘ，ｙ）＝０と設定された各画素の出力値Ｉ（ｘ，ｙ）に対応するパラメータＡ（ｘ，ｙ）、Ｂ（ｘ，ｙ）、Ｃ（ｘ，ｙ）および閾値Ｔ０（ｘ，ｙ）、Ｔ１（ｘ，ｙ）に基づいて、下記式のように関数モデルＦの逆関数Ｆ−１にて各画素の出力値を変換する。これにより、各画素の出力値が画素の入出力特性のばらつきに影響されない線量相当値に補正される。すなわち、各画素の入出力特性が補正された補正画像Ｉ’を算出することができる。
【００５７】
【数８】
2012024344.tif 000010
【００５８】
なお、上記式では飽和していると判定された画素に関しては、逆関数による補正ができないため何も処理を行わない。そこで、この画素に関しては後段の処理で補正を行う。また、本実施の形態では、逆関数を代数的に求めたが、これに限定されるものではなく、直接探索法（２分法、線形逆補間法など）や逐次近似法（ニュートン・ラフソン法、ベイリー法など）を用いて解析的に値を求めても良い。
【００５９】
次に、第二の補正部１１５において、飽和していると判定された画素を補正した画像Ｉ’’を算出する（ｓ４０４）。ここでは、判定部１１３で飽和していると判定された画素、すなわちｘ（ｘ，ｙ）＝１と設定された画素を相関の高い近傍画素を用いて補正する。具体的には、下記式のようにｘ（ｘ，ｙ）＝１と設定された画素から所定距離にある画素のうち、飽和していないと判定された画素、すなわちｘ（ｘ，ｙ）＝０と設定された画素のみを重み付け加算することで補正を行う。
【００６０】
【数９】
2012024344.tif 000011
【００６１】
ここで、Ｎは参照する近傍画素の範囲を指定する定数であり、本実施の形態では例えばＮ＝２とする。つまりＮに画素の大きさを乗算すると所定距離が得られることになる。また、Ｗは近傍の各画素に対する重み係数を設定する関数である。なお、この関数系については特に限定するものではないが、本実施の形態では、例えば下記式に示すようなガウス関数を用いる。
【００６２】
【数１０】
2012024344.tif 000012
【００６３】
ここで、σはガウス関数の標準偏差を表し、本実施の形態では例えばσ＝Ｎとする。
【００６４】
以上、実施例１では飽和レベルを算出し、飽和しているか否かによって補正方法を切り替えることで、飽和した画素があった場合においても適切に各画素の入出力特性のばらつきを補正することができる。
【００６５】
さらに、式（７）でのマージンＫを式（９）を計算する際に再設定して計算すると更に精度が上がる。具体的には、ｘ（ｘ，ｙ）＝１と設定された画素からの距離に応じてマージンＫが単純減少するように設定する、これにより、飽和画素と相関の高い画素の出力の寄与を上げ、逆に相関の下がる画素の出力の寄与を下げる。つまり、マージンＫを上げるほど飽和レベルの影響を受ける可能性があるが、それよりも、飽和画素と相関の高い画素の出力の寄与をうけるようにＫを設定する。
【００６６】
（実施例２）
図５は、本実施の形態におけるモデル近似の処理手順を示すフローチャートである。
【００６７】
本発明は、Ｘ線撮影装置１００において、キャリブレーション動作でのモデル近似の方法を実施例１とは異なる図５に示したフローチャートに従った動作とする。なお、キャリブレーション動作全体の処理手順は、上述した図２と同様であるため説明は省略し、ここでは上述した実施例１とは異なる構成についてのみ具体的に説明する。
【００６８】
＜実施例２のキャリブレーション動作＞
まず、上述したようにキャリブレーション動作では、Ｘ線画像データと入射Ｘ線量のデータを取得する（ｓ２０１）。次に、画素毎に入射Ｘ線量｛ｘｉ｜ｉ＝１，２…Ｎ，ｘｉ＜ｘｉ＋１｝および、ｘｉに対応する画素の出力値｛ｙｉ｜ｉ＝１，２…Ｎ｝を入出力特性のサンプルデータとして取得し、関数モデルＦで近似したパラメータおよび飽和レベルを算出する（ｓ２０２〜ｓ２０４）。
【００６９】
なお、本実施の形態では、例えば関数モデルＦとして下記式のような２次関数を用いる。
【００７０】
【数１１】
2012024344.tif 000013
【００７１】
ここで、上記式は入出力特性が非線形な線量域までを想定した関数モデルであり、飽和レベルに達する線量域は考慮されていない。そのため、図１０のように飽和レベルを超えるようなサンプルデータが含まれてしまうと、近似精度が悪くなるものである。そこで、取得したサンプルデータの内、線量の高いほうから順にデータ点数を減らしながら、モデル近似を行うことで、パラメータおよび飽和レベルを算出する。より具体的な算出方法に関しては図５のフローチャートを用いて説明する。
【００７２】
まず、サンプルデータを参照するためのインデックスｊにＮを代入する（ｓ５０１）。次に、下記式にてサンプルデータ｛（ｘｉ，ｙｉ）｜ｉ＝１，２…ｊかつｘｉ＜ｘｉ＋１｝おける未知パラメータａ、ｂ、ｃを最小二乗基準に従って算出する（ｓ５０２）。
【００７３】
【数１２】
2012024344.tif 000014
【００７４】
ここで、入出力特性を示すサンプルデータ｛（ｘｉ，ｙｉ）｜ｉ＝１，２…ｊかつｘｉ＜ｘｉ＋１｝での残差の二乗和Ｊは、下記式で表される。よって、このＪが最小となる時のパラメータ、すなわちパラメータａ、ｂ、ｃの偏微分を０とする連立方程式を解くことで近似パラメータａ、ｂ、ｃを求める。
【００７５】
【数１３】
2012024344.tif 000015
【００７６】
次に、求めた近似パラメータにおける近似精度の指標値として下記式で表される決定係数Ｒ２を算出する。
【００７７】
【数１４】
2012024344.tif 000016
【００７８】
ここで、決定係数Ｒ２は０〜１の値をとり、１に近いほど近似精度が良いことを示す。なお、本実施の形態では、近似精度の指標値として決定係数Ｒ２を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば自由度調整済みの決定係数等を用いても良い。
【００７９】
次に、算出した決定係数Ｒ２を任意の閾値ＴＲと比較し（ｓ５０４）、決定係数Ｒ２が閾値ＴＲよりも小さい場合、すなわち近似精度が所望の精度を満たさない場合は、ｊをデクリメントし（ｓ５０５）、所望の精度を満たすまでｓ５０２〜ｓ５０３を繰り返し実行する。つまり近似誤差の変化をみながらｓ５０２〜ｓ５０３を繰り返し実行する。なお、閾値ＴＲは所望とする近似精度に応じて決定すればよく、本実施の形態では例えばＴＲ＝０．９９９５とする。
【００８０】
ここで、ｓ５０２〜ｓ５０３を繰り返し実行することは取得したサンプルデータの内、線量の高いほうから順にデータ点数を減らしながらモデル近似を行うことを意味する。これにより、飽和レベルを超えるようなサンプルデータが含まれる場合においても、そのデータを除外することができ、近似精度の高いパラメータを求めることができる。なお、図１１は、図１０と同じ入出力特性を持つサンプルデータに対してデータ点数を減らしながらモデル近似をした場合の決定係数Ｒ２を示したものである。図１１のように、飽和レベルを超えるサンプルデータが除外された場合に決定係数Ｒ２が高くなる。また、図１２は、図１１において決定係数Ｒ２が閾値ＴＲを超える最大のサンプル点数（Ｎ−５）での近似結果を示したものであり、図１０と比較して飽和レベル以下の線量域を精度良く近似することができる。
【００８１】
次に、決定係数Ｒ２が閾値ＴＲよりも大きくなった場合、すなわち近似精度が所望の精度を満たした場合は、求めた近似パラメータａ、ｂ、ｃをパラメータとしてＡ、Ｂ、Ｃに代入する（ｓ５０６）。
【００８２】
次に、求めたパラメータＡ、Ｂ、Ｃから飽和レベルＳを算出する（ｓ５０７）。ここで、飽和レベルＳはモデル近似が可能な入射Ｘ線量ｘｊを超えた場合の画素の出力値であり、下記式にて算出することができる。
【００８３】
【数１５】
2012024344.tif 000017
【００８４】
以上、実施例２では飽和レベルに達するようなサンプルデータが含まれる場合においても画素毎にパラメータによるモデル近似および飽和レベルＳの算出を行うことができる。
【００８５】
（実施例３）
図６は、本実施の形態におけるＸ線撮影装置全体を示す図である。
【００８６】
図７は、本実施の形態における撮影動作の処理手順を示すフローチャートである。
【００８７】
本発明は、例えば図６に示すようなＸ線発生装置６００に適用される。このＸ線撮影装置６００は、Ｘ線撮影装置１００に対し、警告部６０１を備える構成としている。また、本発明は、撮影動作での処理手順を実施例１とは異なる図７に示したフローチャートに従った動作とする。
【００８８】
なお、図６のＸ線撮影装置６００において、図１のＸ線撮影装置１００と同様に動作する箇所は同じ符号を付し、その詳細は省略する。また、図７に示すフローチャートにおいて、図４に示したフローチャートと同様に処理実行するステップは同じ符号を付し、ここでは、上述した実施例１とは異なる構成についてのみ具体的に説明する。
【００８９】
＜実施例３の撮影動作＞
まず、上述したように撮影動作では、ｓ４０１〜ｓ４０２の各ステップを実行することで、撮影したＸ線画像データから画素毎の飽和判定フラグｘを算出する。
【００９０】
次に、警告部６０１において、飽和判定フラグｘに基づいて飽和していると判定された画素、すなわちｘ（ｘ，ｙ）＝１と設定された画素の個数をカウントし総数をＰに代入する（ｓ７０１）。
【００９１】
次に、総数Ｐを閾値Ｔｐと比較し（ｓ７０２）、総数Ｐが閾値Ｔｐよりも小さい場合は、ｓ４０３〜ｓ４０４の各ステップを実行することで、各画素の入出力特性のばらつきを補正する。
【００９２】
もし、総数Ｐが閾値Ｔｐよりも大きい場合、すなわち飽和した画素が多く存在する場合は、撮影線量が多く適正な補正が行えない可能性がある。そこで、表示部１１１を介してオペレータにその旨を警告する（ｓ７０３）。また、合わせて飽和した画素に関する情報を表示する。ここで、飽和した画素に関する情報の表示方法は特に限定するものではないが、例えば飽和した画素の座標を表示しても良いし、Ｘ線画像データそのものを表示しても良い。また、Ｘ線画像データを表示する際に飽和した画素のみを色付け表示することもできる。
【００９３】
次に、オペレータは表示された情報を確認し、再撮影するか否かを操作パネル１１０を介して選択する。ここで、再撮影が選択された場合は、ｓ４０１に戻り再撮影を行う。また、再撮影しない場合はｓ４０３〜ｓ４０４の各ステップを実行することで、各画素の入出力特性のばらつきを補正する。
【００９４】
なお、上述の閾値Ｔｐは、飽和した画素の許容数に応じて決定すれば良く、例えば本実施の形態では、総画素数の０．０１％を閾値Ｔｐとして設定する。また、本実施の形態では、飽和している全画素の個数Ｐに応じてオペレータに警告する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、Ｘ線が直接検出器に到達する領域（素抜け領域とも言う）を解析的に求め、この領域を除外した範囲で飽和している画素の個数Ｐを求めるようにしても良い。また、飽和している画素が第二の補正部１１５で補正できない場合、すなわち飽和していると判定された画素の近傍に飽和していない画素が存在しない場合にのみオペレータに警告するようにしても良い。
【００９５】
以上、実施例３では、撮影線量が多く適正な補正が行えない可能性がある場合に警告を表示し、オペレータに明示的に知らせることができる。
【００９６】
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いうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１００  Ｘ線撮影装置
１０３  被検体
１０４  Ｘ線検出器
１０８  ＣＰＵ
１０９  メインメモリ
１１２  取得部
１１３  判定部
１１４  第一の補正部
１１５  第二の補正部
６００  Ｘ線撮影装置
６０１  警告部
【図１】
2012024344.tif 000018
【図２】
2012024344.tif 000019
【図３】
2012024344.tif 000020
【図４】
2012024344.tif 000021
【図５】
2012024344.tif 000022
【図６】
2012024344.tif 000023
【図７】
2012024344.tif 000024
【図８】
2012024344.tif 000025
【図９】
2012024344.tif 000026
【図１０】
2012024344.tif 000027
【図１１】
2012024344.tif 000028
【図１２】
2012024344.tif 000029