(57)【要約】      （修正有）【課題】放射線画像内の被写体像を除去することなく、任意の角度で設置する散乱線除去グリッドの周期的パターンのみ除去する。【解決手段】フィルタリング処理手段１２０は、被写体Ｓを透過した放射線を散乱線除去手段を介して放射線検出器１０により検出して得られた放射線画像Ｐから散乱線除去手段に起因する周期的パターンを除去する。このとき、フィルタ処理手段１２０は周期的パターンの空間周波数成分のみを放射線画像Ｐから除去する。【選択図】図４
2009195512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を透過した放射線を放射線の散乱成分を除去する散乱線除去手段を介して放射線検出器により検出し得られた放射線画像から前記散乱線除去手段に起因する周期的パターンを除去する放射線画像処理装置において、
前記周期的パターンの空間周波数成分のみを前記放射線画像から除去するフィルタ処理手段を備えたことを特徴とする放射線画像処理装置。
【請求項２】
前記放射線検出器において被写体がない状態で撮影したときに検出された基準画像を周波数解析することにより、前記基準画像の２次元周波数分布を生成する周波数分布生成手段と、
該周波数分布生成手段により生成された前記２次元周波数分布に存在するピークに基づいて前記周期的パターンの空間周波数成分を検出する周期パターン検出手段と、
該周期パターン検出手段により検出された前記空間周波数成分のみを前記放射線画像から除去するフィルタを作成するフィルタ作成手段と
をさらに備えたものであることを特徴とする請求項１記載の放射線画像処理装置。
【請求項３】
前記周期パターン検出手段が、前記２次元周波数分布のピークの半値幅を前記周期的パターンの空間周波数成分として検出するものであることを特徴とする請求項２記載の放射線画像処理装置。
【請求項４】
前記散乱線除去手段が、前記放射線検出器の主方向および副方向に対し傾いて設けられた複数のプレートを有するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
【請求項５】
前記散乱線除去手段が、前記放射線検出器に対し往復運動するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の放射線画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像から周期的パターンを除去する放射線画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射により被写体に関する放射線画像を記録する放射線検出器が各種提案、実用化されている。上記放射線検出器としては、たとえば、放射線の照射により電荷を発生するアモルファスセレンを利用した放射線検出器がある。この放射線画像処理装置において、放射線を照射する放射線源と放射線検出器との間に、複数の鉛板を並列に配列した構造を有する散乱線除去手段（グリッド）が設けられており、この散乱線除去手段により放射線の散乱成分が除去されるようになっている。上述のように、散乱線除去手段を介して放射線画像を取得したとき、放射線画像内に散乱線除去手段による周期縞が発生してしまう。この周期縞による画質の劣化を防止するために様々な提案がなされている（たとえば特許文献１−３参照）。
【０００３】
特許文献１において、散乱線除去手段の格子密度等により決定する周期的パターンの空間周波数成分を求め、放射線画像中の当該空間周波数以上の周波数成分を除去するフィルタリング処理を行うことにより周期的パターンを除去することが提案されている。特に、特許文献１において、周期的パターンは高周波側に存在するものであって、散乱線除去手段の空間周波数以上の周波数領域には被写体像は存在しないことが前提となっている。また、特許文献２において、散乱線除去手段のプレートの形成方向が放射線検出器に対して所定の角度だけ傾けて設けることが提案されている。さらに、特許文献３において、散乱線除去手段を往復運動させることにより静止した散乱線除去手段により周期縞が発生するのを防止することが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３３０３４４号公報
【特許文献２】米国特許第６０７５８４０号明細書（図９）
【特許文献３】特開２００４−３２９５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、放射線の透過率を上げるために散乱線除去手段の格子密度を小さくすることが望まれている。ここで、特許文献１、２のような散乱線除去手段の格子密度を小さくしたとき、散乱線除去手段による周期的パターンは空間周波数成分の低周波成分側に発生することになる。また、特許文献３に示したように、散乱線除去手段を往復運動させた場合や傾けて設けた場合であっても散乱線除去手段による周期的パターンがなくなるものではなく低周波成分として現れる。
【０００５】
一方、生体構造を示す画像情報は低周波成分側に多く存在するものであり、周期的パターンの空間周波数成分が低周波成分側に発生したときには、周期的パターンよりも高周波成分側に被写体像の成分が存在する場合がある。したがって、特許文献１のように、空間周波数以上の周波数成分をすべて除去してしまうと、生体構造を示す周波数成分も除去してしまうおそれがあるという問題がある。
【０００６】
また、散乱線除去手段を装置に設置する際に、放射線検出器の主方向または副方向に対して傾きが生じてしてしまうことや、放射線検出器とのモアレの発生を避けるなどの理由で敢えて任意の角度で設置することも考えられる。これらのグリッドは周波数成分のみならず角度成分も有するため、これらを全て除去してしまうと、同様に生体構造を示す周波数成分も除去してしまうおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、放射線画像内の被写体像を除去することなく、散乱線除去手段による周期的パターンのみ除去することができる放射線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】
【０００８】
本発明の放射線画像処理装置は、被写体を透過した放射線を放射線の散乱成分を除去する散乱線除去手段を介して放射線検出器により検出し得られた放射線画像から散乱線除去手段に起因する周期的パターンを除去する放射線画像処理装置において、散乱線除去手段に起因する空間周波数成分のみを放射線画像から除去するフィルタ処理手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、放射線画像は、被写体に放射線を曝射することにより検出されたものであればなんでもよく、たとえばマンモグラフィ装置により取得された放射線画像や胸部撮影により取得された放射線画像であってもよいし、医用画像に限らず非破壊検査に用いられる放射線画像であってもよい。
【００１０】
また、散乱線除去手段は放射線の散乱成分を除去するものであればそのパターンを問わず、たとえば放射線検出器の主方向または副方向に沿って設けられた複数のプレートからなるものであってもよいし、放射線検出器の主方向および副方向に対し傾けて設けられた複数のプレートからなるものであってもよい。さらに、散乱線除去手段は放射線検出器に対して静止したものであってもよいし往復運動するものであってもよい。
【００１１】
なお、放射線画像処理装置は、被写体がない状態で撮影したときに放射線検出器が検出した基準画像を周波数解析することにより、基準画像の２次元周波数分布を生成する周波数分布生成手段と、周波数分布生成手段により生成された２次元周波数分布に存在するピークに基づいて周期的パターンの空間周波数成分を検出する周期パターン検出手段と、周期パターン検出手段により検出された空間周波数成分のみを除去するフィルタを作成するフィルタ作成手段とをさらに備えたものであってもよい。
【００１２】
このとき、周期パターン検出手段は、２次元周波数分布のピークの半値幅を周期的パターンの空間周波数成分として検出するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の放射線画像処理装置によれば、被写体を透過した放射線を放射線の散乱成分を除去する散乱線除去手段を介して放射線検出器により検出し得られた放射線画像から散乱線除去手段に起因する周期的パターンを除去する放射線画像処理装置において、周期的パターンの空間周波数成分のみを放射線画像から除去するフィルタ処理手段を備えたことにより、被写体像の周期的パターンの周波数成分以上の成分が除去されるのを最小限に抑えることができる。
【００１４】
なお、被写体がない状態で放射線検出器において検出された基準画像を周波数解析することにより、基準画像の２次元周波数分布を生成する周波数分布生成手段と、周波数分布生成手段により生成された２次元周波数分布に存在するピークに基づいて散乱線除去手段に起因する周期的パターンの空間周波数成分を検出する周期パターン検出手段と、周期パターン検出手段により検出された空間周波数成分のみを除去するフィルタを作成するフィルタ作成手段とをさらに備えたものであるとき、実際に放射線検出器により検出された基準画像を用いて周期的パターンの空間周波数成分を検出しフィルタを作成することができるため、精度良く周期的パターンのみの除去を行うことができる。
【００１５】
さらに、周期パターン検出手段が２次元周波数分布のピークの半値幅を周期的パターンの空間周波数成分として検出するものであれば、周期的パターンを確実に除去しながら被写体像の周期的パターンの周波数成分以上の成分が除去されるのを最小限に抑えることができる。
【００１６】
また、散乱線除去手段が放射線検出器の主方向および副方向に対し傾いて設けられた複数のプレートを有するものであるとき、もしくは散乱線除去手段が放射線検出器に対し往復運動するものであっても、散乱線除去手段に起因する周期的パターンは所定の周波数成分として現れるものであるため、この周波数成分のみを除去するフィルタを作成しフィルタリング処理を行うことにより、確実に周期的パターンのみを除去しながら被写体像の周期的パターンの周波数成分以上の成分が除去されるのを最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の放射線画像処理装置について説明する。図１は放射線画像を取得する放射線画像検出装置の好ましい実施形態を示す模式図である。図１の放射線画像検出装置１は、いわゆる乳房の放射線画像を取得するマンモグラフィ装置であって、放射線源２、基台３、支持体４、撮影台５、押圧板６を備えている。基台３は支持体４を被写体Ｓの位置に応じて矢印Ｚ方向に移動可能に保持している。放射線源２は被写体Ｓに向けて放射線を照射するものであって、支持体４の上部に取り付けられた放射線源収容部２ａに収容されている。
【００１８】
撮影台５は放射線源２から照射され被写体Ｓを透過した放射線を検出して放射線画像Ｐを取得する放射線検出器１０を収納したものであり、支持体４の下部に放射線源２と対向するように取り付けられている。また、撮影台５の上部には被写体Ｓを撮影台５に押圧する押圧板６が設けられており、押圧板６は支持体４に対し矢印Ｚ方向に移動可能に取り付けられている。
【００１９】
放射線検出器１０は、被写体Ｓを透過した放射線からなる放射線画像情報を静電潜像として蓄積し、蓄積した静電潜像を読み取ることにより放射線の透過率分布を放射線画像として検出するものである。なお、放射線検出器１０は放射線を検出して画像情報として出力するものであればその構成を問わず、たとえばＴＦＴ方式の固体検出器であってもよいし光読出方式の固体検出器であってもよい。
【００２０】
図２は図１の撮影台５の内部構成を示す模式図、図３は撮影台５を上面から見た平面図である。撮影台５内において放射線源２と放射線検出器１０との間には散乱線除去手段２０が設けられている。散乱線除去手段２０は、放射線の非散乱成分を通し散乱成分をプレート２１により吸収（除去）するものであって、たとえば鉛板等からなる複数のプレート２１が放射線源（焦点）を指向するように所定間隔（例えば、０．３ｍｍ程度）で並列的に配置された構造を有している。ここで、散乱線除去手段２０はプレート２１の長手方向が放射線検出器１０の主方向（矢印Ｘ方向）に対し角度αだけ傾けて配置されている。
【００２１】
散乱線除去手段２０には放射線検出器１０に対し散乱線除去手段２０を往復運動させる往復駆動手段３０が取り付けられている。往復駆動手段３０は、たとえばモータの回転を往復運動に変換する機構からなっており、散乱線除去手段２０のプレート２１の長手方向（矢印Ｙ方向）に直交する方向に散乱線除去手段２０を一定の速度で往復運動させる。
【００２２】
図１の放射線画像検出装置１には放射線検出器１０において取得された放射線画像Ｐに対し各種画像処理を施し表示する放射線画像処理装置１００が接続されている。ここで、図４は本発明の放射線画像処理装置の好ましい実施形態を示すブロック図である。図４において放射線画像検出装置１００は、画像取得手段１１０、フィルタリング処理手段１２０を備えている。画像取得手段１１０は、放射線検出器１０により取得された放射線画像Ｐ０をデジタルデータとして取得するものである。
【００２３】
フィルタリング処理手段１２０は、画像取得手段１１０により取得された放射線画像Ｐに対し、周期的パターンの空間周波数成分のみを除去するフィルタリング処理を施すものであって、周期的パターンの空間周波数成分のみを除去するためのフィルタＨ（ｕ，ｖ）を有している（後述する図５〜図７参照）。フィルタリング処理手段１２０は、放射線画像Ｐをフーリエ変換することにより放射線画像Ｐのフーリエ変換像Ｆ（ｕ，ｖ）を生成する。その後、フィルタリング処理手段１２０はフーリエ変換像Ｆ（ｕ，ｖ）とフィルタＨ（ｕ，ｖ）との積算を行うことにより、フィルタリング処理後の放射線画像Ｐのフーリエ変換像Ｆ‘（ｕ，ｖ）を求める。そして、フィルタリング処理手段１２０は得られたフーリエ変換像Ｆ’ （ｕ，ｖ）を逆フーリエ変換することによりフィルタリング処理後の放射線画像Ｐを取得する。
【００２４】
ここで、放射線画像処理装置１００は予め作成されたフィルタＨ（ｕ，ｖ）を有するものであればよいが、基準画像Ｐｒｅｆからフィルタリング処理に用いるフィルタＨ（ｕ，ｖ）を作成する機能を有していてもよい。具体的には、放射線画像処理装置１００は、周波数分布生成手段１３０、周期パターン検出手段１４０、フィルタ作成手段１５０を備えている。
【００２５】
周波数分布生成手段１３０は、被写体がない状態で放射線検出器１０において検出された基準画像Ｐｒｅｆを周波数解析することにより、基準画像Ｐｒｅｆの２次元周波数分布を生成するものである。具体的には、周波数分布生成手段１３０は基準画像Ｐｒｅｆについて２次元フーリエ空間を施すことにより周波数分布を生成する。すると、図５に示すようにｕ軸から角度αだけ傾いた位置に周期パターンの空間周波数成分が現れる。ここで、散乱線除去手段２０の格子密度をａ（ｃ／ｍｍ）としたとき、図５の（ｕ2＋ｖ2）1/2＝ａとなる円周上についてｕ＝ａｃｏｓθ、ｖ＝ａｓｉｎθとしたとき、角度θを変数として考えると図６に示すような２つのピークｐ１、ｐ２を有する２次元周波数分布が生成される。
【００２６】
図４の周期パターン検出手段１４０は、周波数分布生成手段１３０により生成された２次元周波数分布に存在するピークｐ１、ｐ２に基づいて散乱線除去手段２０に起因する周期的パターンの空間周波数成分を検出するものである。具体的には、周期パターン検出手段１４０は、図６の２次元周波数分布において所定のしきい値Ｐｒ以上となる成分ｐ１、ｐ２を検出する。その後、周期パターン検出手段１４０は検出したピークｐ１、ｐ２のピーク値Ｐｍａｘに基づいてその半値幅ＦＷＨＭを周期的パターンの空間周波数成分として検出する。
【００２７】
図４のフィルタ作成手段１５０は周期パターン検出手段１４０により検出された周期的パターンの空間周波数成分のみを除去するフィルタＨ（ｕ，ｖ）を作成するものである。このとき、フィルタ作成手段１５０は、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すようなフーリエ変換像Ｆ（ｕ，ｖ）のｕ方向およびｖ方向に対するフィルタＨ（ｕ，ｖ）を作成する。そして、フィルタリング処理手段１２０は上記式（１）に図７に示すフィルタＨ（ｕ，ｖ）を用いて上述したフィルタリング処理を行う。
【００２８】
このように、フィルタリング処理手段１２０が周期的パターンの周波数成分のみを除去することにより、フィルタリング処理により除去されてしまう被写体像を最小限に抑えることができる。すなわち、従来のように、周期的パターンの周波数成分以上の周波数をすべて除去するようなフィルタリング処理を行った場合、低周波成分を多く含む被写体像まで除去してしまうおそれがある。
【００２９】
一方、図３に示すように、散乱線除去手段２０を放射線画像検出装置１に設置する際に、放射線検出器１０の主方向または副方向に対して微小な傾きが生じてしまうことや、放射線検出器１０とのモアレの発生を避けるなどの理由で敢えて任意の角度で設置することも考えられる。このような散乱線除去手段２０が放射線検出器１０に対し角度αだけ傾いており往復運動する場合であっても、フーリエ空間上の周期的パターンの空間周波数成分は、静止している散乱線除去手段１０による空間周波数成分より低い信号（この低いは周波数が低いという意味ではない）のものになるが、散乱線除去手段２０の格子密度（空間周波数には関係しない）により所定の空間周波数となる。これを利用して、フィルタリング処理手段１２０が周期的パターンの空間周波数成分のみを除去するフィルタリング処理を行うことにより、周期的パターンの除去のためのフィルタリング処理による被写体像の除去を最小限に抑えることができる。
【００３０】
上記実施の形態によれば、被写体を透過した放射線を散乱線除去手段２０を介して放射線検出器１０により検出して得られた放射線画像Ｐから散乱線除去手段２０に起因する周期的パターンを除去する放射線画像検出装置１において、周期的パターンの空間周波数成分のみを放射線画像Ｐから除去するフィルタ処理手段１２０を備えたことにより、被写体像の周期的パターンの周波数成分以上の成分が除去されるのを最小限に抑えることができる。
【００３１】
また、図４に示すように、被写体がない状態で放射線検出器１０において検出された基準画像を周波数解析することにより、基準画像Ｐｒｅｆの２次元周波数分布を生成する周波数分布生成手段１３０と、周波数分布生成手段１３０により生成された２次元周波数分布に存在するピークｐ１、ｐ２に基づいて散乱線除去手段２０に起因する周期的パターンの空間周波数成分を検出する周期パターン検出手段１４０と、周期パターン検出手段１４０により検出された空間周波数成分のみを除去するフィルタを作成するフィルタ作成手段１５０とをさらに備えたものであるとき、実際に放射線検出器１０により検出された基準画像Ｐｒｅｆを用いて周期的パターンの空間周波数成分を検出しフィルタＨ（ｕ，ｖ）を作成することができるため、精度良く周期的パターンのみの除去を行うことができる。
【００３２】
さらに、図６に示すように、周期パターン検出手段が２次元周波数分布のピークの半値幅ＦＷＨＭを周期的パターンの空間周波数成分として検出するものであれば、周期的パターンを確実に除去しながら、被写体像の周期的パターンの周波数成分以上の成分が除去されるのを最小限に抑えることができる。
【００３３】
また、図３に示すように、散乱線除去手段２０が放射線検出器１０の主方向（矢印Ｘ方向）および副方向（矢印Ｙ方向）に対し傾いて設けられた複数のプレートを有するものであるとき、もしくは散乱線除去手段２０が放射線検出器１０に対し往復運動するものであっても、散乱線除去手段２０に起因する周期的パターンは所定の周波数成分として現れるものであるため、この周波数成分のみを除去するフィルタを作成しフィルタリング処理を行うことにより、被写体像の周期的パターンの周波数成分以上の成分が除去されるのを最小限に抑えることができる。
【００３４】
本発明の実施形態は上記実施の形態に限定されない。たとえば、図３において散乱線除去手段２０が主方向および副方向に対し傾いている場合について例示しているが、図８（Ａ）に示すように、プレート２１の長手方向が放射線検出器１０の副方向（もしくは主方向）に沿って設けられたパターンを有するものであってもよい。このとき、周期的パターンのフーリエ空間Ｆ（ｕ，ｖ）上の周波数成分は、図８（Ｂ）に示すようにｖ軸上（もしくはｕ軸上）に現れ、フィルタ作成手段１５０は上記周波数成分のみを除去するようなフィルタを作成し、フィルタリング処理手段１２０は作成されたフィルタを用いてフィルタリング処理を行う。
【００３５】
また、図３において、散乱線除去手段２０が往復運動する場合について例示しているが、静止している場合であっても上記フィルタリング処理を適用することができる。つまり、散乱線除去手段２０が静止している場合であっても、格子密度が小さくなれば周期的パターンは低周波成分として現れるため、上記フィルタリング処理を行うことは有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の放射線画像処理装置の好ましい実施形態を示す模式図
【図２】図１の放射線画像処理装置における撮影台の内部構成を示す模式図
【図３】図１の放射線画像処理装置における撮影台の内部構成を示す平面図
【図４】本発明の放射線画像処理装置の好ましい実施形態を示すブロック図
【図５】図４の放射線検出器において基準画像を周波数解析したときの周期的パターンの一例を示すグラフ
【図６】図４の放射線検出器において基準画像を周波数解析したときの周期的パターンの一例を示すグラフ
【図７】図４のフィルタ作成手段において作成されるフィルタの一例を示すグラフ
【図８】散乱線除去手段の別の一例およびその空間周波数成分の一例を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１０  放射線検出器
２０  散乱線除去手段
２１  プレート
３０  往復駆動手段
１００      放射線画像処理装置
１２０      フィルタリング処理手段
１３０      周波数分布生成手段
１４０      周期パターン検出手段
１５０      フィルタ作成手段
Ｐ    放射線画像
Ｐｒｅｆ    基準画像
【図１】
2009195512.tif 000003
【図２】
2009195512.tif 000004
【図３】
2009195512.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009195512.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009195512.tif 000009
【図８】
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