(57)【要約】【課題】Ｘ線画像の十分な視認性を確保しつつ被検者のＸ線被ばく量を低減することにある。【解決手段】一実施形態に係る画像処理装置は、取得部及び補正部を備える。取得部は、第１の撮影法で撮影された第１のＸ線画像と、第１の撮影法とは異なる第２の撮影法で撮影された第２のＸ線画像とを取得する。補正部は、前記第２のＸ線画像のノイズ量が前記第１のＸ線画像のノイズ量に近づくように、前記第２のＸ線画像の輝度値を補正する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の撮影法で撮影された第１のＸ線画像と、前記第１の撮影法とは異なる第２の撮影法で撮影された第２のＸ線画像とを取得する取得部と、
前記第２のＸ線画像のノイズ量が、前記第１のＸ線画像のノイズ量に近づくように、前記第２のＸ線画像の輝度値を補正する補正部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記第２のＸ線画像は、前記第１のＸ線画像が得られたパルス幅よりも短いパルス幅のＸ線によって得られた画像である、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】
前記第２のＸ線画像は、前記第１のＸ線画像が得られた電圧値よりも高い電圧値によって得られた画像である、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４】
前記第２のＸ線画像は、前記第１のＸ線画像が得られたＸ線管に印加する管電流よりも低い電流値によって得られた画像である、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５】
前記ノイズ量は、画像の輝度値の平均値と、輝度値の標準偏差又は分散値との、どちらか一方もしくは両方である、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６】
前記補正部は、
前記第２のＸ線画像の明るさが前記第１のＸ線画像の明るさと揃うように、前記第２のＸ線画像の輝度値を仮補正する輝度値仮補正部と、
前記仮補正された第２のＸ線画像のノイズ量が前記第１のＸ線画像のノイズ量に近づくように、前記仮補正された第２のＸ線画像の輝度値を補正する輝度値補正部と、  を備える、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７】
前記補正部は、
前記第１のＸ線画像の画素と前記第２のＸ線画像の画素をそれぞれ分類して第１の画素群と第２の画素群を生成する分類部と、
前記第１の画素群と前記第２の画素群とを照応する照応部と、
前記照応関係に基づいて前記第２のＸ線画像の輝度値を補正する輝度値補正部と、
を備える、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８】
第１の撮影法で撮影された第１のＸ線画像と、前記第１の撮影法とは異なる第２の撮影法で撮影された第２のＸ線画像とを取得する取得部と、
前記第２のＸ線画像のノイズ量が、前記第１のＸ線画像のノイズ量に近づくように、前記第２のＸ線画像の輝度値を補正する補正部と、
を具備することを特徴とするＸ線画像処理装置。
【請求項９】
前記第１の撮影法及び前記第２の撮影法を併用する第１の撮影モードと、前記第１の撮影法を使用する第２の撮影モードとのうちのいずれの撮影モードを使用するかを指定するために、ユーザが操作する操作部と、
をさらに具備する、請求項８に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１０】
前記操作部は、前記第２の撮影法が前記第１の撮影法と比べてどの程度低い線量を照射するかをユーザが指定するために使用される、ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１１】
前記操作部は、前記第１のＸ線画像１フレームに対して、前記第２のＸ線画像を何フレーム撮影するかをユーザが指定するために使用されることを特徴とする請求項９に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１２】
前記操作部は、前記第１の撮影法のみで撮影する場合と比べて、前記第１の撮影法と前記第２の撮影法とを組み合わせることでトータルのＸ線量をどの程度の割合で低減するかをユーザが指定するために使用される、ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１３】
前記第１のＸ線画像と、前記輝度値を補正した第２のＸ線画像とを表示する表示部をさらに具備し、
前記表示部は、前記取得部の画像収集が停止した際に、前記第１の撮影法で撮影したＸ線画像を表示する、ことを特徴とする請求項８に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１４】
前記表示部は、前記第１の撮影法と前記第２の撮影法の切り替え動作が稼働している間はその動作状態を表示する、ことを特徴とする請求項１３に記載のＸ線画像処理装置。
【請求項１５】
前記第２の撮影モードでの撮影中に、Ｘ線を照射するためのＸ線管の稼働時間、またはＸ線を照射し始めてからの照射Ｘ線量が所定の値を超えた場合に、前記第２の撮影モードから前記第１の撮影モードに切り替えるシステム制御部をさらに具備することを特徴とする請求項９に記載のＸ線画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理装置及びＸ線画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線画像処理装置は、検査のみならず治療にも利用されている。心臓冠動脈の狭窄による虚血性疾患に対する治療として、経皮的冠動脈インターベンションと呼ばれる手術法が知られている。経皮的冠動脈インターベンションでは、作業者は、リアルタイムで表示されるＸ線画像を参照しながら、カテーテルと呼ばれるチューブ及びガイドワイヤと呼ばれる細い金属を血管内に挿入して病変部まで治療器具を進めて治療を行う。このようなカテーテルを利用する治療は、外科手術と比べて被検者（患者）の負担が小さいという利点がある。しかしながら、Ｘ線透視下で治療が行われるため、被検者は、その間常にＸ線被ばくすることになる。被検者の被ばく量を低減するためには、照射するＸ線の線量を低減する必要があるが、Ｘ線の線量を低減するほど多くのランダムノイズがＸ線画像に発生する。照射するＸ線のパルス幅を長くすると、被検者の被ばく量の増加と引き換えにランダムノイズは低減するが、動きのある領域では画像に動きボケが発生する。
【０００３】
低線量で撮影されたＸ線画像からノイズを除去する手法として、平滑化処理が利用されている。しかしながら、ノイズが多い画像では、ノイズと治療器具などの陰影との区別が困難であり、平滑化処理されたＸ線画像においては、陰影にボケが発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２８９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線画像の十分な視認性を確保しながら、被検者のＸ線被ばくを低減することができる画像処理装置及びＸ線画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る画像処理装置は、取得部及び補正部を備える。取得部は、第１の撮影法で撮影された第１のＸ線画像と、前記第１の撮影法とは異なる第２の撮影法で撮影された第２のＸ線画像とを取得する。補正部は、前記第２のＸ線画像のノイズ量が、前記第１のＸ線画像のノイズ量に近づくように、前記第２のＸ線画像の輝度値を補正する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線画像処理装置を概略的に示すブロック図。
【図２】図１に示した取得部により取得される一連のＸ線画像を示す概略図。
【図３】図１に示した補正部を詳細に示すブロック図。
【図４】図１に示した補正部の動作例を示すフローチャート。
【図５】図１に示した取得部で取得された２枚のＸ線画像を示す概略図。
【図６】第２の実施形態に係る補正部を概略的に示すブロック図。
【図７】図６の補正部の動作例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
被験者の被ばく量を抑えながらＸ線動画像を撮影する方法には、通常線量で撮影する第１の撮影モードと、少ない線量で撮影する第２の撮影モードの２つの撮影法で撮影を行う方法がある。たとえば、第２の撮影モードで撮影した画像は、画像間の動きを検出して第１の撮影モードのフレームレートを設定するのに用いる方法である。臨床に用いられるのは第１の撮影モードで撮影した画像のみである場合、第１の撮影モードの照射パルス幅は固定のため、被写体の動きに対してパルス幅が長いと、撮影画像に動きボケが発生する。また、第２の撮影モードを用いる分、被験者は余分な被ばくをすることになる。
【０００９】
このように被検者のＸ線被ばく量を低減するために低線量でＸ線撮影を行う場合、撮影画像にノイズが発生し、動画像として表示されるＸ線画像の視認性が低下する。Ｘ線画像処理装置においては、Ｘ線画像の十分な視認性を確保するとともに、被検者のＸ線被ばくを低減できることが求められている。
【００１０】
以下、必要に応じて図面を参照しながら、実施形態に係るＸ線画像処理装置を説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係るＸ線画像処理装置１００を概略的に示している。このＸ線画像処理装置１００は、図１に示されるように、取得部１９０、補正部１５０、表示部１６０、操作部１７０、及びシステム制御部１８０を備えている。
【００１２】
取得部１９０は、第１の撮影法と第２の撮影法とを切り替えながら被検者ＰのＸ線画像（即ち、透視画像）を次々に撮影し、被検者ＰのＸ線動画像を生成する。本実施形態では、第１の撮影法は、通常の線量のＸ線を照射することによりＸ線画像を撮影する撮影モードであり、第２の撮影法は、通常の線量より低い線量のＸ線を照射することによりＸ線画像を撮影する撮影モードである。照射するＸ線の線量は、例えばＸ線のパルス幅を変えることで、調整することができる。具体的には、第１の撮影法では、照射するＸ線のパルス幅を通常の長さにし、第２の撮影法では、照射するＸ線のパルス幅を通常より短くする。このように、通常線量で撮影する第１の撮影法と低線量で撮影する第２の撮影法を交互に切り替えて撮影することにより、第１の撮影法のみで撮影する場合に比べて被検者ＰのＸ線被ばく量を低減することができる。同様に、カテーテルを利用する治療などの治療を施す作業者のＸ線被ばく量を低減することができる。
【００１３】
以下では、第１の撮影法で撮影されたＸ線画像を第１のＸ線画像と呼び、第２の撮影法で撮影されたＸ線画像を第２のＸ線画像と呼ぶ。第２の撮影法は低線量で撮影するので、第２のＸ線画像は、第１のＸ線画像と比較して、全体的に暗い画像となり、多くのランダムノイズを含む。一例では、取得部１９０は、第１の撮影法と第２の撮影法を１フレーム毎に切り替える。この場合、取得部１９０により生成されるＸ線動画像は、第１のＸ線画像及び第２のＸ線画像を時系列に沿って交互に含む。具体的には、図２に示すように、第１のＸ線画像２０１の後に第２のＸ線画像２０２が続き、第２のＸ線画像２０２の後に第１のＸ線画像２０３が続き、第１のＸ線画像２０３の後に第２のＸ線画像２０４が続くというように、第１のＸ線画像及び第２のＸ線画像が交互に配置される。
【００１４】
補正部１５０は、取得部１９０により生成されたＸ線動画像を補正する。具体的には、補正部１５０は、第１のＸ線画像を参照画像として用いて第２のＸ線画像を補正する。補正部１５０から出力されるＸ線動画像は、第１のＸ線画像及び補正された第２のＸ線画像を時系列に沿って含む。補正部１５０については後に詳細に説明する。
【００１５】
表示部１６０は、補正部１５０により補正されたＸ線動画像を表示するモニタ装置である。モニタ装置としては、例えば、ＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ  ｔｕｂｅ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）などを用いることができる。表示部１６０には、Ｘ線動画像の他に例えば、第１の撮影法と第２の撮影法の切り替え動作が稼働していることを表示することができる。
【００１６】
操作部１７０は、キーボード及びマウスなどの入力装置からなる。操作部１７０は、ユーザからの入力を受け付け、入力に応じた操作信号を生成してシステム制御部１８０に送出する。例えば、操作部１７０は、Ｘ線条件を設定するために使用される。Ｘ線条件は、Ｘ線のパルス幅、後述するＸ線管１１１の電極間に印加する管電圧及び管電流、Ｘ線照射タイミングなどを含む。パルス幅、管電流及び管電圧は、第１の撮影法及び第２の撮影法ごとに設定することができる。Ｘ線条件は、第１の撮影法のみで撮影する場合と比べて総被ばく量をどの程度低減するかという形でユーザから与えられてもよい。また、操作部１７０は、第１の撮影法で１フレーム撮影した後に第２の撮影法による撮影を何フレーム分続けるかをユーザが指定するスイッチを搭載することができる。
【００１７】
システム制御部１８０は、Ｘ線画像処理装置１００全体を制御する。例えば、システム制御部１８０は、被検者ＰのＸ線画像を撮影してリアルタイムで表示するように、取得部１９０、補正部１５０及び表示部１６０を制御する。Ｘ線画像を撮影する際には、システム制御部１８０は、操作部１７０から入力されたＸ線条件に従ってＸ線量の調整及びＸ線照射のオン／オフ制御や、第１の撮影法と第２の撮影法の切り替えなどを行う。また、システム制御部１８０は、手術開始時からのＸ線画像処理装置１００の稼働時間とＸ線照射量をカウントしておき、一定時間あるいは一定線量を照射すると第２の撮影法のＸ線量を下げることで、装置１００が過度にＸ線を発生させて過熱することを防ぐこともできる。
【００１８】
なお、Ｘ線画像処理装置１００は、本実施形態で説明されるような第１の撮影法及び第２の撮影法を併用する撮影モード（第１の撮影モードともいう）に従って動作するだけでなく、第１の撮影法のみを使用する通常の撮影モード（第２の撮影モードともいう）などの種々の撮影モードに従って動作することもできる。撮影モードの切り替えは、ユーザが操作部１７０を操作することによって実行される。
【００１９】
また、第２の撮影モードでの撮影中に、Ｘ線を照射するためのＸ線管の稼働時間、又はＸ線を照射し始めてからの照射Ｘ線量が所定の値を超えた場合に、システム制御部１８０は、第２の撮影モードから第１の撮影モードに切り替えることもできる。この切り替え制御により、被検体の過度の被ばく及び取得部１９０（例えばＸ線発生部１１０）の過度な発熱を防止することができる。
【００２０】
次に、取得部１９０について詳細に説明する。  
取得部１９０は、Ｃ字型のＣアーム１３５を備え、このＣアーム１３５は、図示しないアーム支持部により回動可能且つ移動可能に支持されている。Ｃアーム１３５の一端には、Ｘ線を発生するＸ線発生部１１０が設けられ、その他端には、Ｘ線発生部１１０から照射され被検者Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出部１２０が設けられている。これらのＸ線発生部１１０及びＸ線検出部１２０は、寝台装置（図示せず）の天板１３６上に載置される被検者Ｐを挟んで互いに対向して配置される。
【００２１】
Ｃアーム１３５及び天板１３６は、機構部１３０によって位置決めされる。機構部１３０は、システム制御部１８０からの移動制御指令に従って、天板１３６を移動させる。さらに、機構部１３０は、システム制御部１８０からの移動制御指令に従って、Ｃアーム１３５を移動させるとともに、このＣアーム１３５を被検者Ｐの体軸周りに回動させる。このようにして天板１３６の位置並びにＣアーム１３５の位置及び角度を調整することにより、被検者Ｐに対するＸ線発生部１１０及びＸ線検出部１２０の相対位置が調整される。
【００２２】
Ｘ線発生部１１０には、高電圧発生部１１５が接続されている。この高電圧発生部１１５は、Ｘ線発生部１１０に高電圧を印加する。具体的には、Ｘ線発生部１１０は、Ｘ線制御部１１６及び高電圧発生器１１７を備える。Ｘ線制御部１１６には、Ｘ線条件を含むＸ線照射指令がシステム制御部１８０から与えられる。Ｘ線制御部１１６は、このＸ線条件で指定される電圧を発生させるための電圧制御信号を生成して高電圧発生器１１７に送出する。高電圧発生器１１７は、Ｘ線制御部１１６から受け取った電圧制御信号に応じた高電圧を発生してＸ線発生部１１０に印加する。
【００２３】
Ｘ線発生部１１０は、Ｘ線管１１１及びＸ線絞り器１１２を備える。Ｘ線管１１１は、高電圧発生器１１７によって高電圧を印加されることによりＸ線を発生する。Ｘ線絞り器１１２は、Ｘ線管１１１と被検者Ｐとの間に配置され、Ｘ線管１１１から被検者Ｐに向けて照射されたＸ線の照射野を限定する。
【００２４】
Ｘ線検出部１２０は、平面検出器１２１、ゲートドライバ１２２及び投影データ生成部１２５を備える。平面検出器１２１は、２次元配列された複数の半導体検出素子を有する。ゲートドライバ１２２は、平面検出器１２１に蓄積された電荷を読み出すための駆動パルスを生成する。被検者Ｐを透過したＸ線は、平面検出器１２１の半導体検出素子により電荷に変換されて蓄積される。蓄積された電荷は、ゲートドライバ１２２が供給する駆動パルスによって順次に読み出される。
【００２５】
投影データ生成部１２５は、平面検出器１２１から読み出された電荷を投影データに変換する。具体的には、投影データ生成部１２５は、電荷・電圧変換器１２３及びＡ／Ｄ変換器１２４を備える。電荷・電圧変換器１２３は、平面検出器１２１から読み出された電荷の各々を電圧信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１２４は、電荷・電圧変換器１２３から出力される電圧信号をデジタル信号に変換して投影データを得る。投影データは、Ｘ線画像生成部１２６に送出される。
【００２６】
Ｘ線画像生成部１２６は、投影データ生成部１２５から受け取った投影データに基づいてＸ線画像（即ち、透視画像）を生成し、生成したＸ線画像をＸ線画像記憶部１２７に格納する。取得部１９０では、Ｘ線発生部１１０からＸ線が一定周期（例えば、１／１５秒周期）で照射され、図２に示されるようにＸ線画像が次々に生成される。Ｘ線画像記憶部１２７は、撮影されたＸ線画像を、このＸ線画像が撮影された時間（又は順番）を示すフレーム番号とともに記憶する。
【００２７】
なお、照射するＸ線の線量は、Ｘ線のパルス幅を変えることで調整される例に限らず、管電圧又は管電流を変えるなどのいかなる方法で調整されてもよい。一例では、第１の撮影法では、管電圧を通常の値とし、第２の撮影法では、管電圧を通常の値より高く設定する。他の例では、第１の撮影法では、管電流を通常の値とし、第２の撮影法では、管電流を通常の値より低く設定する。
【００２８】
次に、図３を参照して、補正部１５０について詳細に説明する。  
図３は、補正部１５０を概略的に示している。この補正部１５０は、第１の分類部３０１、第２の分類部３０２、照応部３０３、及び輝度値補正部３０４を備えている。補正部１５０は、図２に示されるように、第１のＸ線画像２０１及び第２のＸ線画像２０２の対を処理し、続いて、第１のＸ線画像２０３及び第２のＸ線画像２０４の対を処理するというように、第１のＸ線画像及び第２のＸ線画像の対ごとに一連のＸ線動画像を処理する。出力するＸ線動画像のフレーム番号が第１のＸ線画像に相当する場合は第１のＸ線画像をそのまま出力し、フレーム番号が第２のＸ線画像に相当する場合は以降の処理により第２のＸ線画像を補正して出力する。
【００２９】
第１の分類部３０１は、第１の撮影法で撮影された第１のＸ線画像に含まれる複数の画素をクラスタリングして１以上のクラスタを生成する。クラスタリング手法としては、例えば、空間座標及び輝度値が近い画素群によりクラスタを構成する手法を利用することができる。クラスタリング手法は、この例に限定されず、画素の性質が近い画素群によりクラスタを構成する手法であれば、いかなる手法であってもよい。
【００３０】
第２の分類部３０２は、第２の撮影法で撮影された第２のＸ線画像に含まれる複数の画素をクラスタリングして１以上のクラスタを生成する。典型的には、第２の分類部３０２は、第１の分類部３０１のクラスタリング手法と同じクラスタリング手法を用いる。以下では、第１のＸ線画像内のクラスタを第１クラスタと呼び、第２のＸ線画像内のクラスタを第２クラスタと呼ぶこともある。
【００３１】
なお、第１の分類部３０１及び第２の分類部３０２は、クラスタリング手法として平均移動法（Ｍｅａｎ  Ｓｈｉｆｔ法）を用いてもよい。或いは、第１の分類部３０１及び第２の分類部３０２は、クラスタリング手法として、バイラテラルフィルタ（Ｂｉｌａｔｅｒａｌ  Ｆｉｌｔｅｒ）及びイプシロンフィルタ（ε  Ｆｉｌｔｅｒ）に代表されるようなエッジ保存型の平滑化手法を用いてもよい。この場合、平滑化後の画像中で、同一輝度値の画素が同一クラスタに属すると見なされる。
【００３２】
照応部３０３は、第１のＸ線画像と第２のＸ線画像との間でクラスタ同士を対応付ける。対応付けの基準としては、個々のクラスタ（第１クラスタ及び第２クラスタを含む）に関して特徴量を算出し、第１のＸ線画像と第２のＸ線画像との間で特徴量の近いクラスタ同士に対応関係があると見なす。特徴量としては、例えば、クラスタ内平均輝度値、エッジ強度などを用いることができる。本実施形態では、クラスタに含まれる複数の画素が保持する輝度値を平均して得られる平均輝度値を特徴量として使用する。照応部３０３は、第１クラスタ及び第２クラスタの平均輝度値を算出し、第２クラスタの各々を、この第２クラスタの平均輝度値と最も近い平均輝度値を有する第１クラスタに対応付ける。
【００３３】
輝度値補正部３０４は、対応付けられたクラスタ同士のノイズ量が等しくなるように、第２のＸ線画像内の画素の輝度値を補正する。ノイズ量としては、例えば、クラスタに含まれる複数の画素が保持する輝度値の平均値と、これら輝度値の標準偏差又は分散値と、のいずれか一方もしくは両方を用いることができる。この場合、輝度値補正部３０４は、ある第２クラスタに含まれる画素の輝度値の標準偏差と、この第２クラスタに対応付けられている第１クラスタに含まれる画素の輝度値の標準偏差とが等しくなるように、この第２クラスタ内の画素の輝度値を補正する。輝度値補正部３０４は、この処理を第２のＸ線画像内の全ての第２クラスタに対して行う。輝度値補正部３０４は、補正した第２のＸ線画像を出力する。
【００３４】
このようにして、補正部１５０は、第１のＸ線画像のノイズ量とこれに連続する第２のＸ線画像のノイズ量とが揃うように、第２のＸ線画像を補正している。これにより平滑化のボケを発生させることなく、第２のＸ線画像の視認性を向上することができる。また、このように連続する複数枚のＸ線画像のノイズ量を揃えることにより、これらＸ線画像を動画像として再生した際に画質の切り替わりによる違和感を軽減することができる。さらに、第２の撮影法として、第１の撮影法よりも短いパルス幅でＸ線を照射する場合、第２のＸ線画像は第１のＸ線画像に比べて動きボケが少ないため、Ｘ線画像を動画像として再生した際に、第１の撮影法のみで撮影した動画像と比べて視認性を向上することができる。
【００３５】
なお、補正部１５０は、第２のＸ線画像のノイズ量と第１のＸ線画像のノイズ量とを揃える例に限定されず、補正前の第２のＸ線画像のノイズ量が第１のＸ線画像のノイズ量に近づくように、第２のＸ線画像の輝度値を補正すればよい。即ち、補正部１５０は、補正後の第２のＸ線画像のノイズ量と第１のＸ線画像のノイズ量との差が、補正前の第２のＸ線画像のノイズ量と第１のＸ線画像のノイズ量との差より小さくなるように、第２のＸ線画像を補正する。
【００３６】
次に、図４及び図５を参照して、Ｘ線画像処理装置１００の動作について説明する。  
ステップＳ４０１では、取得部１９０は、被検者Ｐに対するＸ線撮影を開始する。具体的には、取得部１９０は、通常線量のＸ線を照射する第１の撮影法と低線量のＸ線を照射する第２の撮影法を切り替えながら被検者ＰのＸ線画像を次々に撮影する。このように第１の撮影法と第２の撮影法を切り替えながら一連の撮影を行うことにより、被検者ＰのＸ線被ばく量を低減することができる。後段のステップＳ４０２からステップＳ４０７は、補正部１５０が実行する画像処理の手順例を示し、ここでは、ステップＳ４０１で得られる一連のＸ線画像に含まれる１対の第１のＸ線画像及び第２のＸ線画像を処理する場合を説明する。処理対象である１対の第１のＸ線画像及び第２のＸ線画像を図５に例示する。図５において、画像５１０は、第１のＸ線画像であり、画像５２０は、第１のＸ線画像５１０の次に撮影された第２のＸ線画像である。
【００３７】
ステップＳ４０２では、フレーム番号に基づいて、表示部に出力する画像が第１のＸ線画像なのか第２のＸ線画像の画像なのか判別を行う。第１のＸ線画像はそのまま表示部へ出力し、第２のＸ線画像は対となる第１のＸ線画像と合わせて以降の処理により輝度値を補正する。
【００３８】
ステップＳ４０３では、第１の分類部３０１は、第１のＸ線画像に含まれる複数の画素をクラスタリングして、１以上の第１クラスタを生成する。図５の例では、第１のＸ線画像５１０内に２つの第１クラスタ５１１、５１２が生成される。
【００３９】
ステップＳ４０４では、第２の分類部３０２は、第２のＸ線画像に含まれる複数の画素をクラスタリングして、１以上の第２クラスタを生成する。図５の例では、第２のＸ線画像５２０内に２つの第２クラスタ５２１、５２２が生成される。
【００４０】
ステップＳ４０５では、照応部３０３は、第１のＸ線画像５１０と第２のＸ線画像５２０との間でクラスタ同士を対応付ける。具体的には、照応部３０３は、まず、ステップＳ４０３で生成された第１クラスタ及び第２クラスタのそれぞれの平均輝度値を算出する。次に、照応部３０３は、第２クラスタの各々を、この第２クラスタの平均輝度値と最も近い平均輝度値を有する第１クラスタに対応付ける。例えば、照応部３０３は、ある第２クラスタの平均輝度値と最も近い平均輝度値を有する第１クラスタを選定し、この第２クラスタを、選定した第１クラスタに対応付ける。図５の例では、第１クラスタ５１１と第２クラスタ５２１とが対応付けられ、第１クラスタ５１２と第２クラスタ５２２とが対応付けられる。
【００４１】
ステップＳ４０６では、輝度値補正部３０４は、各第２クラスタのノイズ量が、この第２クラスタに対応付けられた第１クラスタのノイズ量と等しくなるように、第２のＸ線画像５２０内の各第２クラスタの輝度値を補正する。補正方法としては、例えば、クラスタに含まれる画素の輝度値の標準偏差を揃える手法を用いることができる。図５の例のように、第１クラスタ５１２と第２クラスタ５２２とが対応付けられているとする。第１クラスタ５１２の輝度値の標準偏差をσ１とし、第２クラスタ５２２内のある画素ｐの輝度値をｖとし、第２クラスタ５２２の平均輝度値をＭ２とし、第２クラスタ５２２の輝度値の標準偏差をσ２とすると、画素ｐの補正後の輝度値ｖ´は、例えば下記数式（１）に従って算出される。
【数１】
2013172889.tif 000003
【００４２】
この補正を、全ての第２クラスタに対して、即ち、第２のＸ線画像内の全ての画素に対して施すことで、第２のＸ線画像のノイズ量が第１のＸ線画像のノイズ量と等しくなる。このように第２のＸ線画像のノイズ量が第１のＸ線画像のノイズ量と等しくなるように第２のＸ線画像を補正することにより、平滑化のボケを発生させることなく、第２のＸ線画像の視認性を向上することができる。さらに、このようにして連続する２枚のＸ線画像のノイズ量を揃えることにより、これらのＸ線画像を動画像として連続して再生した際に画質の切り替わりによる違和感を軽減することができる。即ち、自然な動画像を得ることができる。
【００４３】
ステップＳ４０７では、表示部１６０は、補正部１５０から受け取ったＸ線画像をフレーム番号に従って表示する。このようにして、被検者ＰのＸ線画像がリアルタイムで動画像として表示される。
【００４４】
以上のように、本実施形態に係るＸ線画像処理装置は、通常線量で撮影する第１の撮影法と低線量で撮影する第２の撮影法とを交互に切り替え、第１の撮影法で撮影された第１のＸ線画像のノイズ量と第２の撮影法で撮影された第２のＸ線画像のノイズ量とを揃えるように、第２のＸ線画像を補正している。これにより、動画像として表示されるＸ線画像の十分な視認性を確保するとともに、被検者のＸ線被ばく量を低減することができる。
【００４５】
なお、取得部１９０は、図２に示されるような第１の撮影法と第２の撮影法を１フレーム毎に切り替える例に限定されない。例えば、取得部１９０は、第１のＸ線画像を２フレーム連続して撮影した後に第２のＸ線画像を１フレーム撮影する撮影パターンを繰り返し実行してＸ線動画像を生成してもよい。
【００４６】
さらに、補正部１５０は、補正すべき第２のＸ線画像の直前の第１のＸ線画像を参照画像として用いる例に限らず、いずれの第１のＸ線画像を参照画像として用いてもよい。例えば、補正部１５０は、補正すべき第２のＸ線画像に後続する第１のＸ線画像を参照画像として用いてもよい。
【００４７】
さらにまた、輝度値補正部３０４は、数式（１）に示されるような、対応付けられたクラスタ間で標準偏差を揃える例に限らず、例えば下記数式（２）に示されるように、対応付けられたクラスタ間で、輝度値の標準偏差及び平均輝度値を揃えるように、第２のＸ線画像を補正してもよい。
【数２】
2013172889.tif 000004
【００４８】
ここで、ｖ´´は、第２クラスタ（例えばクラスタ５２２）内のある画素ｐの補正後の輝度値であり、Ｍ１は、第２クラスタ（例えばクラスタ５２２）に対応付けられた第１クラスタ（例えばクラスタ５１２）の平均輝度値である。
【００４９】
このように数式（１）に代えて数式（２）を用いて補正することにより、対応付けられたクラスタ間で輝度値の標準偏差とともに平均輝度値が等しくなる。これにより、第１のＸ線画像と第２の物体との明るさの違いにより表示画面全体に生じるフリッカをクラスタ単位で低減することができる。
【００５０】
（第２の実施形態）  
第２の実施形態は、補正部の構成が第１の実施形態と異なっている。  
図６は、第２の実施形態に係る補正部６００を概略的に示している。図６に示される補正部６００は、図３に示される補正部１５０の構成に追加して、輝度値仮補正部６０１を備える。この輝度値仮補正部６０１は、取得部１９０から１対の第１のＸ線画像及び第２のＸ線画像を受け取り、第２のＸ線画像の明るさが第１のＸ線画像の明るさと等しくなるように、第２のＸ線画像を仮補正する。
【００５１】
Ｘ線の線量を変えて撮影する場合、１回の撮影ごとに平面検出器１２１に到達するＸ線光子の数またはエネルギーが変わる。このため、図５に示されるように、第１のＸ線画像５１０と第２のＸ線画像５２０とでは画像全体の明るさが異なる。これらのＸ線画像を動画像として連続して表示すると、フレームごとに明るさが変化し、作業者（例えば医師）にはフリッカとして知覚される。本実施形態では、輝度値仮補正部６０１によって第１のＸ線画像の明るさ（例えば平均輝度値）と第２のＸ線画像の明るさ（例えば平均輝度値）とを揃えることにより、フリッカを低減することができる。
【００５２】
図７は、本実施形態に係る補正部６００を備えるＸ線画像処理装置が実行する画像処理の手順を例示する。図７のステップＳ７０１、Ｓ７０３〜Ｓ７０８は、図４のステップＳ４０１、Ｓ４０２〜Ｓ４０７とそれぞれ同じ処理であるので、ステップＳ７０１、Ｓ７０３〜Ｓ７０８については詳細な説明を省略する。
【００５３】
ステップＳ７０１では、取得部１９０は、通常の線量のＸ線を照射する第１の撮影法で被検者Ｐを撮影して第１のＸ線画像を生成し、通常の線量より低い線量のＸ線を照射する第２の撮影法で被検者Ｐを撮影して第２のＸ線画像を取得する。
【００５４】
ステップＳ７０３では、輝度値仮補正部６０１は、第２のＸ線画像の平均輝度値が第１のＸ線画像の平均輝度値と等しくなるように、第２のＸ線画像を仮補正する。この補正は、例えば第１のＸ線画像のヒストグラムに一致するように、第２のＸ線画像のヒストグラムを変換することで実現してもよいし、第２のＸ線画像内の各画素の輝度値を定数倍することで実現してもよい。輝度値仮補正部６０１は、仮補正した第２のＸ線画像を第２の分類部３０２に送出する。
【００５５】
ステップＳ７０３では、第１の分類部３０１は、第１のＸ線画像に含まれる複数の画素をクラスタリングして１以上の第１クラスタを生成する。ステップＳ７０４では、第２の分類部３０２は、輝度値仮補正部６０１により仮補正された第２のＸ線画像に含まれる複数の画素をクラスタリングして１以上の第２クラスタを生成する。
【００５６】
ステップＳ７０５では、照応部３０３は、第１のＸ線画像５１０と第２のＸ線画像５２０との間でクラスタ同士を対応付ける。ステップＳ７０６では、輝度値補正部３０４は、各第２クラスタのノイズ量が、この第２クラスタに対応付けられた第１クラスタのノイズ量と等しくなるように、第２のＸ線画像５２０内の各第２クラスタの輝度値を補正する。ステップＳ７０７では、表示部１６０は、補正部６００から受け取ったＸ線画像をフレーム番号に従って表示する。Ｘ線画像収集が停止した際には、最後に収集した前記第１のＸ線画像を表示するように構成してもよい。
【００５７】
以上のように、第２の実施形態に係るＸ線画像処理装置は、第１の実施形態と同様の効果を備えるとともに、第１のＸ線画像の明るさと第２のＸ線画像の明るさとを揃えることにより、フリッカを低減することができる。
【００５８】
ここで、各実施形態に示した補正部の前後において、一般的なノイズ低減処理や信号強調処理を追加して、さらに視認性を高めることもできる。
【００５９】
なお、各実施形態に示した補正部は、Ｘ線画像処理装置に組み込まれている例に限らず、独立した画像処理装置として実現することもできる。補正部が独立した画像処理装置として実現される場合、画像処理装置は、図１に示されるシステム制御部、操作部及び表示部の一部又は全ての機能を備えることができる。さらに、各実施形態に示した補正部は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることで実現することもできる。即ち、第１の分類部、第２の分類部、照応部、輝度値補正部及び輝度値仮補正部は、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、補正部は、上記のプログラムをコンピュータ装置に予めインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、或いはネットワークを介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に適宜インストールすることで実現してもよい。
【００６０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１００…Ｘ線画像処理装置、１１０…Ｘ線発生部、１１１…Ｘ線管、１１２…Ｘ線絞り器、１１５…高電圧発生部、１１６…Ｘ線制御部、１１７…高電圧発生器、１２０…Ｘ線検出部、１２１…平面検出器、１２２…ゲートドライバ、１２３…電荷・電圧変換器、１２４…Ａ／Ｄ変換器、１２５…投影データ生成部、１２６…Ｘ線画像生成部、１２７…Ｘ線画像記憶部、１３０…機構部、１３５…Ｃアーム、１３６…天板、１５０…補正部、１６０…表示部、１７０…操作部、１８０…システム制御部、１９０…取得部、３０１…第１の分類部、３０２…第２の分類部、３０３…照応部、３０４…輝度値補正部、６００…補正部、６０１…輝度値仮補正部。
【図１】
2013172889.tif 000005
【図２】
2013172889.tif 000006
【図３】
2013172889.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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