JP2008073515A - X-ray image system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線撮影によりX線画像のデータを生成し、出力するX線画像システムに関する。 The present invention relates to an X-ray image system that generates and outputs X-ray image data by X-ray imaging.
新生児や乳児等(以下、小児等という)は、成人と異なり、ほとんどの骨髄が赤色骨髄であるため、被曝による影響が大きい。よって、成人以上に被曝量の低減化が要求され、小児等のX線撮影を行う際には被曝量を最小限に抑えるため、撮影条件を調整しX線照射量の低減を図ることが必要である。 Unlike new adults and infants (hereinafter referred to as children), most of the bone marrow is red bone marrow, so the effect of exposure is large. Therefore, it is required to reduce the exposure dose more than adults, and it is necessary to adjust the imaging conditions and reduce the X-ray dose in order to minimize the exposure dose when performing X-ray imaging of children and the like. It is.
低線量による撮影により得られたX線画像は、信号値が全体的に低下するため、ノイズが増加する。従来は、得られたX線画像に対し、ノイズ除去処理、或いはノイズ低減処理等を施して対応していた(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、低線量による撮影を行ったX線画像にノイズ低減処理を施すと、ある程度の効果は得られて見やすい画質とはなるが、ノイズ除去の影響で鮮明性が低下することとなる(ノイズ除去により本来の信号部分が減弱してしまうためである)。そのため、部位の境界部分等が不鮮明となり、診断への利用性が低くなる。このような問題を回避するため、撮影時のX線量を十分に減らすことができず、結果として被曝量の十分な低減化を図ることが難しい状況であった。 However, if noise reduction processing is performed on an X-ray image taken with a low dose, a certain level of effect is obtained and the image quality is easy to see, but the sharpness is reduced due to the noise removal effect (noise removal). This is because the original signal portion is attenuated). Therefore, the boundary part of a site | part etc. becomes indistinct and the utilization property for a diagnosis becomes low. In order to avoid such a problem, the X-ray dose at the time of imaging cannot be reduced sufficiently, and as a result, it has been difficult to sufficiently reduce the exposure dose.
本発明の課題は、低線量の撮影であっても高画質のX線画像を出力することができるX線画像システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide an X-ray image system capable of outputting a high-quality X-ray image even when photographing at a low dose.
請求項1に記載の発明は、X線画像システムにおいて、
被写体に向けてX線を照射するX線源と、前記被写体を透過したX線を検出する画像検出器とを有し、前記被写体と画像検出器とを離間せしめて、X線源から15〜30(keV)のX線エネルギーのX線を前記被写体に照射し、位相コントラスト撮影を行う撮影手段と、
前記位相コントラスト撮影によるX線画像のデータを生成する画像生成手段と、
前記生成されたX線画像に対し、ノイズ低減処理を含む画像処理を施す画像処理手段と、
前記画像処理が施された処理画像を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする。
The invention according to
An X-ray source that irradiates the subject with X-rays and an image detector that detects the X-rays transmitted through the subject; An imaging means for irradiating the subject with X-rays having an X-ray energy of 30 (keV) to perform phase contrast imaging;
Image generating means for generating X-ray image data by the phase contrast imaging;
Image processing means for performing image processing including noise reduction processing on the generated X-ray image;
Output means for outputting a processed image subjected to the image processing;
It is characterized by providing.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のX線画像システムにおいて、
前記X線源の焦点径は、30〜200(μm)とすることを特徴とする。
The invention according to
A focal diameter of the X-ray source is 30 to 200 (μm).
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のX線画像システムにおいて、
前記X線源の焦点径は、50〜120(μm)とすることを特徴とする。
The invention described in
A focal diameter of the X-ray source is 50 to 120 (μm).
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載のX線画像システムにおいて、 前記位相コントラスト撮影の拡大率Mを、1.2≦M≦5とすることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the X-ray imaging system according to any one of the first to third aspects, an enlargement factor M of the phase contrast imaging is 1.2 ≦ M ≦ 5. And
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のX線画像システムにおいて、
前記位相コントラスト撮影の拡大率Mを、1.5≦M≦3とすることを特徴とする。
The invention described in
The magnification M of the phase contrast imaging is set to 1.5 ≦ M ≦ 3.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の何れか一項に記載のX線画像システムにおいて、
前記画像処理には、前記X線画像のコントラストを変更する階調変換処理が含まれ、
前記画像処理手段は、前記X線画像に階調変換処理を施した後、前記ノイズ低減処理を施して処理画像を生成することを特徴とする。
The invention according to
The image processing includes gradation conversion processing for changing the contrast of the X-ray image,
The image processing means performs gradation conversion processing on the X-ray image and then performs noise reduction processing to generate a processed image.
請求項7に記載の発明は、請求項1〜5の何れか一項に記載のX線画像システムにおいて、
前記画像処理には、前記X線画像の階調を反転する階調反転処理が含まれ、
前記画像処理手段は、前記X線画像に前記ノイズ低減処理を施した後、前記階調反転処理を施して処理画像を生成することを特徴とする。
The invention according to
The image processing includes gradation inversion processing for inverting the gradation of the X-ray image,
The image processing means performs the noise reduction processing on the X-ray image, and then performs the gradation inversion processing to generate a processed image.
請求項1〜5に記載の発明によれば、位相コントラスト撮影によってX線画像を得てこれにノイズ低減処理を施す。位相コントラスト撮影により得られるX線画像は被写体組織の辺縁等がエッジ強調されているため、ノイズ低減処理においてノイズ成分と区別してエッジ成分を抽出しやすく、エッジ強調及びノイズ抑制を精度良く行うことができる。すなわち、鮮明で高画質な処理画像を得ることができるため、小児用の撮影において撮影時のX線量を低線量としても読影に十分な画質のX線画像を得ることができる。よって、小児等を撮影対象とする場合には被曝量を最小限に抑えることが可能となる。さらに、位相コントラスト効果で元画像自体が鮮明になるので、ノイズ低減処理の影響で元画像に比べてややボケたとしても、ノイズ低減後の画像は依然として鮮明性が高い。 According to the first to fifth aspects of the present invention, an X-ray image is obtained by phase contrast imaging, and noise reduction processing is performed on the X-ray image. The X-ray image obtained by phase contrast imaging has the edge of the subject tissue edge-enhanced, so it is easy to extract the edge component by distinguishing it from the noise component in the noise reduction processing, and perform edge enhancement and noise suppression with high accuracy. Can do. That is, since a clear and high-quality processed image can be obtained, an X-ray image having a sufficient image quality for interpretation can be obtained even if the X-ray dose at the time of photographing is low in photographing for children. Therefore, when a child or the like is to be imaged, the exposure dose can be minimized. Furthermore, since the original image itself becomes clear due to the phase contrast effect, the image after noise reduction is still highly clear even if it is slightly blurred compared to the original image due to the influence of noise reduction processing.
請求項6に記載の発明によれば、階調変換処理とノイズ低減処理を組み合わせることにより、エッジ強調、ノイズ抑制を行うだけでなく、コントラストや濃度範囲も調整することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, not only edge enhancement and noise suppression can be performed, but also contrast and density range can be adjusted by combining gradation conversion processing and noise reduction processing.
請求項7に記載の発明によれば、階調反転処理とノイズ低減処理を組み合わせることにより、エッジ強調、ノイズ抑制を行うだけでなく、階調反転により画像中の構造物の視認性を向上させることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, not only edge enhancement and noise suppression are performed by combining gradation inversion processing and noise reduction processing, but also visibility of structures in the image is improved by gradation inversion. be able to.
本実施形態では、位相コントラスト撮影により辺縁部の鮮鋭性が高いX線画像を得、当該X線画像にノイズ低減処理を施すことにより、低線量下でも高画質のX線画像を提供することが可能なX線画像システムの例を説明する。 In the present embodiment, an X-ray image with high edge sharpness is obtained by phase contrast imaging, and noise reduction processing is performed on the X-ray image, thereby providing a high-quality X-ray image even under a low dose. An example of an X-ray imaging system capable of performing the above will be described.
まず、構成を説明する。
図1に、本実施形態におけるX線画像システム1のシステム構成を示す。
図1に示すように、X線画像システム1は撮影装置10a〜10c、読取装置10d、制御サーバ20、画像処理装置30、画像サーバ40、フィルム出力装置50a、読影装置50b、50cを備えて構成されている。各装置はネットワークNを介して相互に通信可能に構成されている。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 shows a system configuration of an
As shown in FIG. 1, the
X線画像システム1は、撮影装置10a〜10c、或いは読取装置10dにおいてX線撮影により生成したX線画像のデータに対し、画像処理装置30により各種画像処理を施して処理画像を生成し、これをフィルム出力装置50a又は読影装置50b、50cにより出力するものである。
なお、図1はシステム構成の一例であり、これに限定されない。必要に応じて装置台数の変更、他の装置の追加等、適宜構成すればよい。
The
FIG. 1 is an example of the system configuration, and the present invention is not limited to this. What is necessary is just to comprise suitably, such as a change of the number of apparatuses, the addition of another apparatus, etc. as needed.
撮影装置10a〜10cは、X線撮影及び/又はX線画像のデータ生成を行うものである。撮影装置10aは一般撮影用のCR(Computed Radiography)装置、撮影装置10bは小児撮影用のCR装置、撮影装置10cはマンモグラフィ用のCR装置である。撮影装置10a〜10cには、X線撮影を行うとともにX線画像のデータ生成を行うタイプのものと、可搬型の画像検出器を用いてX線撮影のみ行うタイプのものとがある。読取装置10dは、後者のタイプの撮影装置10a〜10cにおいて撮影に用いられた画像検出器からX線画像を読み取ってそのデータを生成するものである。
The
制御サーバ20は、撮影装置10a〜10cによる撮影からX線画像の生成、保存、出力までのX線画像システム1における一連の処理を統括的に制御する管理装置である。制御サーバ20としては一般的なコンピュータ装置を適用可能であり、管理用のプログラムを用いて管理動作を行わせる。
The
制御サーバ20は、撮影オーダ情報を用いて管理を行う。撮影オーダ情報は、撮影内容や画像の生成条件等について医師が指定した条件が示された撮影指示情報であり、図示しないHIS(Hospital Information System)やRIS(Radiology Information System
)において生成され、制御サーバ20に送信される。制御サーバ20では、この撮影オーダ情報を解析して撮影装置10a〜10cのうち、撮影内容に応じた撮影装置に撮影オーダ情報を配信する。
The
) And transmitted to the
制御サーバ20は、撮影装置10a〜10c又は読取装置10dにおいて生成されたX線画像の画像処理装置30への転送制御を行う。このとき、撮影オーダ情報により小児用撮影が指定されていた場合、小児用の画像処理条件により画像処理を行うことを指示する制御情報を生成し、X線画像とともに画像処理装置30へ送信する。
The
画像処理装置30は、X線画像に対して各種画像処理を施してその処理画像を生成するものである。
The
画像サーバ40は、大容量メモリにX線画像のデータを保存し、管理するものである。画像サーバ40は、制御サーバ20の指示に従ってフィルム出力装置50a、読影装置50b等にX線画像のデータを送信する。
The
フィルム出力装置50aは、フィルム上にX線画像を形成し、出力するものである。
読影装置50b、50cは、医師がX線画像を観察するために用いられる端末装置であり、モニタ上にX線画像を表示出力する。
The
The
次に、本発明に係る撮影装置10b、画像処理装置30について詳細に説明する。
撮影装置10bは、小児等を被写体Wとして位相コントラスト撮影を行うものである。
撮影装置10bは、図2に示すように撮影部3と撮影制御等を行う本体部4とを備えて構成されている。
撮影部3は、アーム状に形成され、本体部4を支柱として昇降可能に構成されている。撮影部3のアーム部分にはX線源2と保持部5とが対抗配置されている。保持部5は、画像検出器6を保持してその位置を固定するものである。保持部5は撮影部3の支柱部分に沿って昇降可能に構成されている。この撮影部3、保持部5を昇降させ、その高さ位置を変えることにより、撮影距離を調整することが可能である。
Next, the photographing
The
As shown in FIG. 2, the photographing
The
本体部4は、CPU(Central Processing Unit)やRAM(Random Access Memory)
、ROM(Read Only Memory)、操作部等からなるコンピュータを備えて構成されている。本体部4は、操作指示に応じて撮影部3の昇降、保持部5の昇降を制御するとともに、X線源2によるX線の照射動作を制御する。
The
And a computer including a ROM (Read Only Memory), an operation unit, and the like. The
X線源2は、X線を発生させて被写体Wに向けて照射するものである。X線源2には小児等を撮影対象とする位相コントラスト撮影に適した焦点径D(μm)を有するX線管が用いられている。この焦点径Dは30〜200(μm)、さらには50〜120(μm)であることが好ましい。
The
撮影対象の被写体Wは小児等である。小児等は保育器11に収容された状態で撮影を行い、小児等の高さ位置に合わせてX線源2及び保持器5の高さ位置を調整する。保育器11は図2に示すようにベット状の支持台上に保育用ケースが設けられたものである。
The subject W to be imaged is a child or the like. The child or the like takes a picture while being accommodated in the
画像検出器6は、カセッテと呼ばれる筐体内に蛍光体プレート7を収容してなるものである。蛍光体プレート7は、X線エネルギーを吸収、蓄積するX線検出器である。画像検出器6は、X線源2から照射され、被写体Wを介して到達したX線を蛍光体プレート7により検出する。その後、画像検出器6を読取装置10dに装填し、画像可視化を行う。読取装置10dは蛍光体プレート7にレーザ光等の励起光を照射し、蛍光体プレート7から出射される輝尽光を画像信号に光電変換することにより、その画像信号を生成するものである。
The
なお、本実施形態ではカセッテに蛍光体プレート7を収容した画像検出器6の例を説明するが、画像検出器6としては他にFPD(Flat Panel Detector)等を適用することも
できる。
FPDは、入射したX線量に応じて電気信号を生成する変換素子がマトリクス状に配列されたプレートであり、FPD内で直接電気信号を生成する点で上記蛍光体プレート7と異なる。FPDを適用した場合、FPD内で生成された電気信号がA/D変換され、得られたデジタル画像データが本体部4に出力されることとなる。
In the present embodiment, an example of the
The FPD is a plate in which conversion elements that generate an electric signal according to an incident X-ray dose are arranged in a matrix, and differs from the
次に、撮影部3により行われる位相コントラスト撮影について説明する。
位相コントラスト撮影は、通常の拡大撮影とは異なり、エッジ強調作用が得られるように撮影距離やX線の照射条件等の撮影条件を調整したものである。
図3は、位相コントラスト撮影の概略を説明する図である。
一般撮影の場合、被写体Wを透過したX線を画像検出器6ですぐに受けるように被写体Wに隣接させて画像検出器6を設置する。よって、一般撮影により得られるX線画像は、ライフサイズ(被写体Wと同一サイズであることをいう)とほぼ等サイズとなる。
Next, phase contrast imaging performed by the
Phase contrast imaging is different from normal magnification imaging in that imaging conditions such as imaging distance and X-ray irradiation conditions are adjusted so that an edge enhancement effect is obtained.
FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of phase contrast imaging.
In the case of general imaging, the
一方、位相コントラスト撮影では、図3に示すように被写体Wと画像検出器6の間に距離を設ける。つまり、被写体Wと画像検出器6の間を離間せしめる。この場合、X線源2からコーンビーム状に照射されたX線は被写体Wを透過した後、なおコーンビーム状に画像検出器6に到達するため、得られるX線画像はライフサイズに比して拡大されたサイズとなる。
On the other hand, in phase contrast imaging, a distance is provided between the subject W and the
このときの拡大率Mは、X線源2から被写体Wまでの距離をR1、被写体Wから画像検出器6までの距離をR2、X線源2から画像検出器6までの距離をR3(R3=R1+R2)とすると、下記式(1)により求めることができる。
M=R3/R1・・・(1)
拡大率Mは、距離R1、R2の比率を変えることにより調整が可能である。
In this case, the enlargement ratio M is set such that the distance from the
M = R3 / R1 (1)
The enlargement ratio M can be adjusted by changing the ratio of the distances R1 and R2.
撮影装置10bでは、特開2001−91479号公報等に開示されているように、R1、R2、R3及び焦点径Dの設定を所定の範囲とせしめることで、被写体W辺縁のエッジ強調効果が得られる位相コントラスト撮影を行う。
特開2001−91479号公報に記載の撮影条件は、X線源2の焦点径DをD≧30とし、距離R1をR1≧(D−7)/200、好ましくは0.3〜1.0(m)とし、距離R2をR2≧0.15、好ましくは0.3〜1.0(m)とするものである。この条件により、撮影によって得られたX線画像においてエッジ強調効果を得ることが可能である。また、撮影室内の全長を考慮するとこの範囲内での撮影が好ましい。
In the photographing
The imaging conditions described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-91479 are such that the focal diameter D of the
エッジ強調効果について説明する。
上記の位相コントラスト撮影により得られたX線画像では、図3に示すように、被写体Wの辺縁を通過することにより屈折したX線が被写体Wを介さずに通過したX線と重なり合い、重なった部分のX線強度が強くなる現象が生じる。そのため、被写体Wの辺縁内側の部分においてX線強度が弱くなる現象が生じる。これにより、被写体Wの辺縁を境にしてX線強度差が広がるエッジ強調作用(エッジ効果、位相コントラスト効果ともいう)が働き、辺縁部分が鮮鋭に描写された視認性の高いX線画像が得られることとなる。
The edge enhancement effect will be described.
In the X-ray image obtained by the above phase contrast imaging, as shown in FIG. 3, the X-ray refracted by passing through the edge of the subject W overlaps and overlaps with the X-ray passed through the subject W. A phenomenon occurs in which the X-ray intensity of the portion increases. For this reason, a phenomenon occurs in which the X-ray intensity is weakened at the inner edge of the subject W. As a result, an edge enhancement function (also referred to as an edge effect or a phase contrast effect) in which an X-ray intensity difference is widened at the border of the subject W works, and a highly visible X-ray image in which the border portion is sharply depicted. Will be obtained.
X線源2が点線源であるとみなした場合、辺縁部分におけるX線強度は図4の実線で示すようなものとなる。図4に示すEはエッジ強調の半値幅を示し、下記式(2)により求めることができる。半値幅Eはエッジの山−谷間の距離を示す。
しかし、医療現場や非破壊検査施設では、X線源2としてクーリッジX線管(熱電子X線管ともいう)が広く使用されており、このクーリッジX線管では焦点径が有る程度大きくなるため、理想的な点線源とみなすことができない。この場合、図5に示すようにエッジ強調の半値幅Eが広がり、かつ強度が低下する幾何学的不鋭の現象が生じ、図4の点線で示すようなX線強度となる。この幾何学的不鋭はボケと呼ばれる。
However, in medical sites and non-destructive inspection facilities, a Coolidge X-ray tube (also referred to as a thermionic X-ray tube) is widely used as the
ボケが生じた場合のエッジ強調の半値幅をEBとすると、EBは下記式(3)から求めることができる。
また、EBはボケが無い場合のエッジ強調半値幅Eにボケの大きさを示すBを加え、EB=E+Bで示される。
上述のように、X線源の焦点径Dは小さければ小さいほど、ボケが減少し、得られるエッジ効果が大きくなる。
If the half-value width of edge enhancement when blur occurs is EB, EB can be obtained from the following equation (3).
EB is represented by EB = E + B by adding B indicating the size of the blur to the edge emphasis half width E when there is no blur.
As described above, the smaller the focal diameter D of the X-ray source is, the more blur is reduced and the edge effect obtained is increased.
小児等を撮影対象とする場合には、撮影装置10bでは小児用の撮影条件により撮影を行う。小児用の撮影条件とは、位相コントラスト撮影を行うにあたり、X線源2の焦点径Dを30〜200(μm)、好ましくは50〜120(μm)とし、拡大率Mを1.2≦M≦5、好ましくは1.5≦M≦3とし、距離R1をR1≧(D−7)/200、好ましくは0.3〜1.0(m)、距離R2をR2≧0.15、好ましくは0.3〜1.0(m)とすることである。小児等は被写体サイズが小さいため、拡大率Mは成人より大きくすることが可能である。また、X線源2がW(タングステン)管を用いている場合、管電圧は20〜50(kVp)と低電圧とし、照射するX線エネルギーを15〜30(keV)とすることが好ましい。小児の軟骨は成人と異なり、軟部組織(筋肉や脂肪等)に近い性質を持っている。よって、前述したエネルギー範囲とすることで、軟骨と軟骨周辺の軟部組織とのコントラスト(信号値差)の増加を図ることができる。
When a child or the like is an object to be photographed, the photographing
なお、図6に示すように、撮影装置10bの撮影部3にはX線源2のみを搭載し、保育器11において被写体Wの下部に画像検出器6を保持する保持部を設けて撮影を行うこととしてもよい。この場合、被写体Wと画像検出器6との距離R2が固定されるので、拡大率MはX線源2と被写体Wとの距離R1により調整する。また、撮影装置10bを移動式のものとしてもよい。
As shown in FIG. 6, only the
次に、画像処理装置30について説明する。
画像処理装置30は、図7に示すように制御部31、操作部32、表示部33、通信部34、記憶部35、画像メモリ36、画像処理部37を備えて構成されている。
Next, the
As shown in FIG. 7, the
制御部31は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory
)等からなり、記憶部35に記憶された各種制御プログラムをCPUにより読み出してRAMに展開し、これらプログラムに従って各種演算や各部の集中制御を行う。
The
) And the like, and various control programs stored in the
操作部32は、マウスやキーボード等を備えてこれらの操作に応じた操作信号を生成し、制御部31に出力する。
表示部33は、ディスプレイを備えて制御部31の制御に従って各種表示画面を表示する。
The
The
通信部34は、ネットワークインターフェイスカード等の通信用インターフェイスを備え、ネットワークN上の外部装置と通信を行う。
記憶部35は、制御部31において実行される各種プログラムや画像処理部37において実行される画像処理プログラム、その実行に必要なパラメータやデータ等を記憶している。
画像メモリ36は、画像処理対象のX線画像や処理後の処理画像を保存するためのメモリである。
The
The
The
画像処理部37は、画像処理プログラムに従って各種画像処理を実行する。画像処理としては、前処理として照射野認識処理、関心領域の設定を行った後、階調変換処理、階調反転処理、ノイズ低減処理等の各種画像処理を施すことが可能である。
画像処理部37は、小児用、一般撮影用と、撮影用途に合わせて画像処理条件を予め定めており、制御部31により指定された画像処理条件によって画像処理を行う。
The
The
画像処理条件としては、施す画像処理の種類、順番、各画像処理における処理パラメータ等が定められている。
小児用の画像処理条件は、階調変換処理後にノイズ低減処理を行うことである。或いは、ノイズ低減処理後に階調反転処理を行うこととしてもよい。各画像処理で採用される小児用の処理パラメータについては、各画像処理の説明とともに以下に説明する。
As the image processing conditions, the type and order of image processing to be performed, processing parameters in each image processing, and the like are determined.
The image processing condition for children is to perform noise reduction processing after tone conversion processing. Alternatively, the gradation inversion process may be performed after the noise reduction process. The processing parameters for children used in each image processing will be described below together with the description of each image processing.
〈階調変換処理〉
階調変換処理は、画像出力時の濃度、コントラストを調整するための処理である。医師がX線画像の読影により人体構造の疾病の有無を診断する場合、X線画像上における構造物の濃度やコントラスト(階調性)に基づき疾病の有無を判断する。よって、読影に適した濃度、コントラストに調整することにより、医師の疾病の検出作業を支援することができる。
<Tone conversion processing>
The gradation conversion process is a process for adjusting density and contrast at the time of image output. When a doctor diagnoses the presence or absence of a disease in the human body structure by interpretation of the X-ray image, the presence or absence of the disease is determined based on the density and contrast (gradation) of the structure on the X-ray image. Therefore, by adjusting the density and contrast suitable for interpretation, a doctor's disease detection operation can be supported.
階調変換処理は、(1)正規化処理、(2)基本LUT(ルックアップテーブル)を用いての変換処理の2段階で行い、最終的に所望の信号値範囲、階調特性となるように階調変換を行うものである。従来、撮影にはスクリーン/フィルム方式が採用されていた背景から、画像検出器を用いたデジタル処理方式が採用された現在でも、医師の読影能(診断性能)を維持するため、スクリーン/フィルム方式で培われた階調特性(コントラスト)を目標として入力信号(読取信号)の変換処理が行われている。 The gradation conversion processing is performed in two stages, (1) normalization processing and (2) conversion processing using a basic LUT (lookup table), so that the desired signal value range and gradation characteristics are finally obtained. Tone conversion is performed. In order to maintain the interpretation ability (diagnostic performance) of doctors from the background that the screen / film method has been used for photography, the digital processing method using an image detector has been adopted. The input signal (read signal) is converted with the target of the gradation characteristics (contrast) cultivated in the above.
スクリーン/フィルム方式で得られる階調特性は、図8に示すようにS字状の曲線CVとなる。階調変換処理では、この階調特性を示すLUTを基本LUTとして準備しておき、正規化処理により対象画像について個々の信号調整を行った後、この基本LUTを用いて信号値の変換を行う。 The gradation characteristic obtained by the screen / film system is an S-shaped curve CV as shown in FIG. In the gradation conversion process, an LUT indicating this gradation characteristic is prepared as a basic LUT, and after individual signal adjustment is performed on the target image by the normalization process, signal values are converted using the basic LUT. .
図9に、画像検出器(蛍光体プレートの場合)により検出されるX線量とそのX線量に応じて最終的に出力されるX線画像の信号値との関係を示す。
図9の座標系において、第1象限は読取特性を示しており、画像検出器への到達X線量と、読取信号値(アナログ信号値)との関係を示している。また、第2象限は正規化特性を示しており、その読取信号値と、正規化処理が施された後の正規化信号値(デジタル信号値)の関係を示している。第3象限は階調変換特性を示すものであり、正規化信号値と、基本LUTにより変換された出力濃度値(デジタル濃度信号値)との関係を示している。なお、ここでは出力濃度値を0〜4095の12ビット分解能としている。
FIG. 9 shows the relationship between the X-ray dose detected by the image detector (in the case of the phosphor plate) and the signal value of the X-ray image finally output according to the X-ray dose.
In the coordinate system of FIG. 9, the first quadrant indicates the reading characteristic, and indicates the relationship between the X-ray dose reaching the image detector and the read signal value (analog signal value). The second quadrant shows normalization characteristics, and shows the relationship between the read signal value and the normalized signal value (digital signal value) after the normalization process is performed. The third quadrant shows tone conversion characteristics and shows the relationship between the normalized signal value and the output density value (digital density signal value) converted by the basic LUT. Here, the output density value is a 12-bit resolution of 0 to 4095.
第2象限において、正規化特性を示す直線はその傾きを変化させることにより出力値の範囲(SH−SL間の大きさ)を調整することができるとともに画像全体のコントラストを変化させることができる。この傾きをG値とする。また、階調変換特性を示す直線の切片を変化させることにより、出力値の範囲全体の高低(SH−SLの移動)を調整し、これにより画像全体の濃度を変化させることができる。この切片をS値とする。 In the second quadrant, the straight line indicating the normalization characteristic can adjust the output value range (size between SH and SL) by changing the slope thereof, and can also change the contrast of the entire image. This slope is defined as a G value. Further, by changing the intercept of the straight line indicating the gradation conversion characteristic, the height of the entire output value range (SH-SL movement) can be adjusted, and thereby the density of the entire image can be changed. Let this intercept be an S value.
例えば、図9に示す直線h2と直線h3で正規化を行った場合を比較すると、G値を大きくすることで、被写体Wに対応する正規化信号値が基本LUTの直線領域に対応することとなり、コントラストが向上することとなる。
すなわち、階調変換特性を示す直線の傾きG値、切片S値を階調変換パラメータとしてこれを制御することにより、出力画像の濃度範囲、コントラストを調整することができる。
For example, when the normalization is performed using the straight line h2 and the straight line h3 shown in FIG. 9, the normalized signal value corresponding to the subject W corresponds to the straight line region of the basic LUT by increasing the G value. Contrast will be improved.
That is, the density range and contrast of the output image can be adjusted by controlling the gradient G value and intercept S value of the straight line indicating the gradation conversion characteristics as gradation conversion parameters.
G値は、図8に示すスクリーン/フィルム方式における階調特性曲線CVの傾きを求める下記式(4)により決定される。
G=(J2−J1)/(logE2−logE1)…(4)
ここで、
J1=0.25+Fog、J2=2.0+Fog、Fog=0.2であり、
E1、E2はそれぞれJ2、J1に対応する入射X線量である。
胸部や乳房等の人体各部位を観察対象とする場合、G値は一般に、2.5〜5.0程度のものが用いられることが多い。
The G value is determined by the following equation (4) for obtaining the gradient of the gradation characteristic curve CV in the screen / film system shown in FIG.
G = (J2-J1) / (logE2-logE1) (4)
here,
J1 = 0.25 + Fog, J2 = 2.0 + Fog, Fog = 0.2,
E1 and E2 are incident X-ray doses corresponding to J2 and J1, respectively.
In the case where each part of the human body such as the chest and breast is to be observed, the G value is generally about 2.5 to 5.0 in many cases.
また、S値は下記式(5)により求められる。
S=QR×K1/K2…(5)
ここで、
QRは量子化領域値であり、
K1は信号値1535(QR=200、出力濃度1.2)となる到達X線量、K2は階調変換後の画像で出力濃度1.2となった画素の実際の到達X線量である。
K1の値は、撮影前の量子化領域QR値の設定で一意に決まるものである。
Moreover, S value is calculated | required by following formula (5).
S = QR × K1 / K2 (5)
here,
QR is the quantization domain value,
K1 is the reached X-ray dose that results in a signal value 1535 (QR = 200, output density 1.2), and K2 is the actual reached X-ray dose of the pixel that has an output density of 1.2 in the image after gradation conversion.
The value of K1 is uniquely determined by the setting of the quantization region QR value before photographing.
〈階調反転処理〉
階調反転処理は、階調レベルに対応する濃度を反転させる処理である。例えば、最小階調0(表示濃度:黒)〜最大階調4095(表示濃度:白)である場合、これを反転させて最小階調0のとき表示濃度:白、最大階調4095のとき表示濃度:黒に割り付ける。
<Tone reversal processing>
The gradation inversion process is a process for inverting the density corresponding to the gradation level. For example, in the case of the minimum gradation 0 (display density: black) to the maximum gradation 4095 (display density: white), the display is reversed when the
〈ノイズ低減処理〉
ノイズ低減処理は、X線画像の画像信号に含まれるノイズ成分の低減を図る処理である。ここでは、ノイズが目立ちやすい低濃度部ではノイズの低減の程度を大きくし、ノイズが目立ちにくい高濃度部ではノイズの抑制の程度を小さくする例を説明する。
<Noise reduction processing>
The noise reduction process is a process for reducing noise components included in the image signal of the X-ray image. Here, an example will be described in which the degree of noise reduction is increased in a low density part where noise is conspicuous, and the degree of noise suppression is reduced in a high density part where noise is not noticeable.
ノイズ低減処理では、多重解像度分解処理、エッジ・ノイズ情報取得処理、平滑化処理、エッジ強調・ノイズ抑制処理、復元処理の各処理を順次実行する。
まず、図10を参照して多重解像度分解処理、エッジ・ノイズ情報取得処理、平滑化処理、エッジ強調・ノイズ抑制処理について説明する。図10は各処理と画像信号との関係を示す図である。
In the noise reduction process, multiresolution decomposition processing, edge / noise information acquisition processing, smoothing processing, edge enhancement / noise suppression processing, and restoration processing are sequentially executed.
First, multi-resolution decomposition processing, edge / noise information acquisition processing, smoothing processing, and edge enhancement / noise suppression processing will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between each process and the image signal.
《多重解像度分解処理》
多重解像度分解処理では、原画像信号Sinを多重解像度変換することにより複数の空間周波数帯域の非鮮鋭画像信号gk′(k=1〜L(Lは1以上の整数、以下同じ))を得る。
多重解像度変換にはローパスフィルタを用いる。ローパスフィルタにより原画像信号Sinにフィルタ処理121を施し、その処理後の原画像信号Sinを1画素づつサンプリング(ダウンサンプリング)することによって、非鮮鋭画像信号g1を生成する。この非鮮鋭画像信号g1は原画像の1/4の大きさになっている。
《Multi-resolution decomposition processing》
In the multi-resolution decomposition process, the original image signal Sin is subjected to multi-resolution conversion to obtain a plurality of non-sharp image signals gk ′ (k = 1 to L (L is an integer of 1 or more, the same applies hereinafter)) in a plurality of spatial frequency bands.
A low-pass filter is used for multi-resolution conversion. The original image signal Sin is subjected to filter
次いで、補間処理122によって非鮮鋭画像信号g1のサンプリング間隔毎に「0」の値の画素を補完する。この補間は、非鮮鋭画像信号g1を構成する画素の列毎及び行毎に「0」の値の画素列及び画素行を挿入することにより行う。なお、このように補間された非鮮鋭画像信号は、1画素おきに「0」の場合の画素が挿入されているため、信号値の変化が滑らかではない状態になっている。そして、このような補間の後に、ローパスフィルタによって再度フィルタリングを施し、非鮮鋭画像信号g1′を得る。この非鮮鋭画像信号g1′は、前記した補間直後の非鮮鋭画像信号に比べると信号値の変化が滑らかな状態になっている。
Next, the
この非鮮鋭画像g1′は、画像を1/4にした後に1画素おきに0の補間とフィルタリングとをすることにより原画像信号と同じ大きさとなり、また原画像信号の空間周波数の半分より高い周波数が除かれた状態となっている。
This non-sharp image g1 'is made the same size as the original image signal by interpolating 0 and filtering every other pixel after making the
さらに、1段階低い周波数帯域の非鮮鋭画像信号を得るため、非鮮鋭画像信号g1をフィルタ処理121する。これにより、非鮮鋭画像信号g1はさらに1画素おきにサンプリングされた1/4(もとの1/16)の大きさの非鮮鋭画像信号g2に変換される。そして、この非鮮鋭画像信号g2に対し、補間処理122を施して非鮮鋭画像信号g2′を生成する。
Further, the non-sharp image signal g1 is filtered 121 in order to obtain a non-sharp image signal of a frequency band one step lower. As a result, the unsharp image signal g1 is further converted into an unsharp image signal g2 having a size of 1/4 (original 1/16) sampled every other pixel. The non-sharp image signal g2 is subjected to an
このような処理を順次繰り返すことで、周波数特性の異なる第1〜第nの各周波数帯域(解像度)の非鮮鋭画像信号gk、非鮮鋭画像信号gk′を得ることができる。 By repeating such processing sequentially, it is possible to obtain the unsharp image signal gk and the unsharp image signal gk ′ in the first to nth frequency bands (resolutions) having different frequency characteristics.
《エッジ・ノイズ情報取得処理》
エッジ・ノイズ情報取得処理は、多重解像度分解処理により取得された複数の周波数帯域のうち、何れかの周波数帯域の非鮮鋭画像信号に基づいて原画像信号Sinにおけるエッジ情報及びノイズ情報を取得するものである。ここでは、第2周波数帯域の非鮮鋭画像信号に基づいて取得する例を説明するが、基準とする周波数帯域は、画素サイズ0.5〜1.0(mm)ピッチ程度の最高周波数帯域ではない周波数帯域が好ましい。例えば画素サイズ0.175ピッチの画像でダウンサンプリング率が1/2の場合、第3周波数帯域が最も好ましい。これは30step/1〜2mm程度のエッジ信号にガウシアンノイズを付加した疑似微小エッジ像に対して0.5〜1.0mmピッチの解像度でノイズ・コントラスト比が最も高くなり、エッジが認識しやすい条件となるためである。
《Edge noise information acquisition processing》
The edge noise information acquisition process acquires edge information and noise information in the original image signal Sin based on an unsharp image signal in any one of a plurality of frequency bands acquired by the multi-resolution decomposition process. It is. Here, an example of acquiring based on an unsharp image signal in the second frequency band will be described, but the reference frequency band is not the highest frequency band with a pixel size of about 0.5 to 1.0 (mm) pitch. A frequency band is preferred. For example, when the downsampling rate is 1/2 with an image having a pixel size of 0.175 pitch, the third frequency band is most preferable. This is a condition where the noise / contrast ratio is highest at a resolution of 0.5 to 1.0 mm with respect to a pseudo minute edge image obtained by adding Gaussian noise to an edge signal of about 30 step / 1 to 2 mm, and the edge is easily recognized. It is because it becomes.
まず、エッジ情報の取得方法について説明する。
エッジ情報には、エッジ成分情報Ev及びエッジ方向情報Edが含まれる。先に、エッジ成分情報Evの取得方法について説明する。
図10に示すように、まず差分処理126によって非鮮鋭画像信号g1と非鮮鋭画像信号g2′の差分画像信号M2を求める。この差分画像信号M2から比較処理127によってエッジ成分情報Evを取得する。
比較処理127では、差分画像信号M2に注目画素を設定する。当該注目画素の信号値と閾値Bh、Blとを比較し、信号値が閾値Bh以上である場合には当該注目画素は正のエッジ成分を構成すると判別し、信号値が閾値Bl以下である場合には当該注目画素は負のエッジ成分を構成すると判別する。注目画素は閾値Bh、Blはそれぞれ正のエッジ成分、負のエッジ成分を判別するために予め準備された閾値である。
First, an edge information acquisition method will be described.
The edge information includes edge component information Ev and edge direction information Ed. First, a method for acquiring the edge component information Ev will be described.
As shown in FIG. 10, a difference image signal M2 between the unsharp image signal g1 and the unsharp image signal g2 ′ is first obtained by the
In the
一方、信号値が閾値Bhを下回るが閾値Blを上回る場合、注目画素の隣接画素を参照し、当該隣接画素が正又は負のエッジ成分であるかを判別する。隣接画素が正又は負のエッジ成分を有する場合、注目画素はエッジ変局点であると判別する。エッジ変局点とは、エッジ成分の正負の変わり目となる信号値0付近の点であり、エッジの基準となる点である。
また、隣接画素が正又は負のエッジ成分を有していない場合、注目画素は非エッジ成分であると判別する。
On the other hand, when the signal value is lower than the threshold value Bh but higher than the threshold value Bl, the adjacent pixel of the target pixel is referred to and it is determined whether the adjacent pixel is a positive or negative edge component. When the adjacent pixel has a positive or negative edge component, it is determined that the target pixel is an edge inflection point. The edge inflection point is a point in the vicinity of a
If the adjacent pixel does not have a positive or negative edge component, it is determined that the target pixel is a non-edge component.
注目画素の成分を判別すると、その判別結果(正のエッジ成分、負のエッジ成分、エッジ変局点、非エッジ成分の何れか)をエッジ成分情報Evとして画素位置の情報に対応付けて記憶部35に記憶する。
以上の処理を全ての画素について繰り返して実行する。
When the component of the pixel of interest is determined, the determination result (either a positive edge component, a negative edge component, an edge inflection point, or a non-edge component) is associated with pixel position information as edge component information Ev, and a
The above process is repeated for all pixels.
図11(a)は、差分画像信号M2のある一列分の画像信号を模式的に示す図である。図11(b)は、図11(a)の差分画像信号M2について得られたエッジ成分情報Evに基づき、差分画像信号M2のエッジ成分(正のエッジ成分、負のエッジ成分、エッジ変局点、非エッジ成分)を分類した模式図を示すものである。 FIG. 11A is a diagram schematically showing an image signal for a certain column of the difference image signal M2. FIG. 11B shows an edge component (positive edge component, negative edge component, edge inflection point) of the difference image signal M2 based on the edge component information Ev obtained for the difference image signal M2 of FIG. , Non-edge components) are shown schematically.
次に、エッジ方向情報Edの取得方法について説明する。
エッジ方向情報Edは、非鮮鋭画像信号g2′をSobelフィルタ、Prewittフィルタ等でフィルタ処理128することにより取得する。
Next, a method for acquiring the edge direction information Ed will be described.
The edge direction information Ed is acquired by subjecting the unsharp image signal g2 ′ to a
次に、ノイズ情報Nsの取得方法について説明する。
非鮮鋭画像信号gn−1′と非鮮鋭画像信号gn′との差分画像信号をMn(第1周波数帯域の場合、原画像信号Sinと非鮮鋭画像信号g1′との差分画像信号)とすると、ノイズ情報Nsは、例えば各周波数帯域における差分画像信号Mnでの局所的な分散値、エントロピー値情報及びその画素位置情報から取得することができる。
画像のエントロピー値Seは、ある画素が画素値zを取る確率P(z)とその画像の階調数Zを用いて下記の式(6)により求めることができる(Wiley-Interscience社刊「Digital Image Processing 3rd Edition」参照)。
If the difference image signal between the unsharp image signal gn-1 ′ and the unsharp image signal gn ′ is Mn (in the first frequency band, the difference image signal between the original image signal Sin and the unsharp image signal g1 ′), The noise information Ns can be acquired from, for example, a local variance value, entropy value information, and pixel position information of the difference image signal Mn in each frequency band.
The entropy value Se of the image can be obtained by the following equation (6) using the probability P (z) that a certain pixel takes the pixel value z and the gradation number Z of the image (“Digital” published by Wiley-Interscience) Image Processing 3rd Edition ").
中間周波数帯域(第2〜第nの周波数帯域)でエントロピー値が所定の値より低く、最高周波数帯域(第1周波数帯域)でエントロピーが大きい場合、その画素位置ではノイズ成分が支配的であり、その画素位置の画素をノイズ成分とすることができる。よって、ノイズ情報Nsとして当該画素がノイズ成分であることを示す情報を当該画素位置の情報に対応付けて記憶部35に記憶する。
When the entropy value is lower than a predetermined value in the intermediate frequency band (second to nth frequency bands) and the entropy is large in the highest frequency band (first frequency band), the noise component is dominant at the pixel position. A pixel at the pixel position can be used as a noise component. Therefore, information indicating that the pixel is a noise component is stored in the
得られたエッジ情報Ev、Ed、ノイズ情報Nsは処理1231、1232において利用する。処理1231、1232ではエッジ情報Ev、Ed及び/又はノイズ情報Nsに基づき、原画像信号Sin及び各周波数帯域の非鮮鋭画像信号gk(k=1〜(L−1))に平滑化処理、濃度依存補正処理を施す。平滑化処理はエッジ平滑化処理、ノイズ平滑化処理に分けて施す。すなわち、処理1231はエッジ平滑化処理の後、濃度依存補正処理を施し、処理1232はノイズ平滑化処理の後、濃度依存補正処理を施す。処理1231からは処理済み信号G01、処理1232からは処理済み信号G02が出力される。
The obtained edge information Ev, Ed, and noise information Ns are used in
《平滑化処理》
平滑化に用いるフィルタは、多重解像度分解処理で用いるローパスフィルタか、それに近い周波数応答のローパスフィルタであることが望ましい。図12(a)、図12(b)にそのフィルタ例を示す。図12(a)に示すフィルタ例は、多重解像度分解のダウンサンプリングを、バイノミアルフィルタリング(binomial filtering)を8回行うラプラシアンピラミッド法により行う場合に用いる2次元平滑化フィルタの例である。この平滑化フィルタには平滑化フィルタ係数(5タップ)が2次元的に設定されている。タップ数が5タップである場合、フィルタ係数F(x)は以下の式(7)、(8)で示す関数で表される。
The filter used for smoothing is desirably a low-pass filter used in multi-resolution decomposition processing or a low-pass filter having a frequency response close to that. FIG. 12A and FIG. 12B show examples of the filter. The filter example shown in FIG. 12A is an example of a two-dimensional smoothing filter used when down-sampling of multi-resolution decomposition is performed by a Laplacian pyramid method in which binomial filtering is performed 8 times. In this smoothing filter, smoothing filter coefficients (5 taps) are set two-dimensionally. When the number of taps is 5 taps, the filter coefficient F (x) is expressed by functions shown in the following equations (7) and (8).
一方、図12(b)に示すフィルタ例は、多重解像度分解のダウンサンプリングを、バイノミアルフィルタリングを8回行うラプラシアンピラミッド法により行う場合に用いる1次元平滑化フィルタの例である。 On the other hand, the filter example shown in FIG. 12B is an example of a one-dimensional smoothing filter used when down-sampling of multi-resolution decomposition is performed by a Laplacian pyramid method in which binomial filtering is performed 8 times.
まず、エッジ平滑化処理について説明する。
エッジ平滑化処理においては、記憶部35から各画素のエッジ成分情報Evを取得し、このエッジ成分情報Evに基づいて原画像信号Sin及び各周波数帯域の非鮮鋭画像信号gk(k=1〜(L−1))のそれぞれについてエッジ成分の画素を判別する。そして、原画像信号Sin及び各周波数帯域の非鮮鋭画像信号gkにつき、エッジ成分の画素を対象として平滑化フィルタ(例えば、図12(b)参照)によりエッジ勾配方向のみに一次元的な平滑化処理を施す。これにより、主にノイズ成分と1段階低い周波数帯域の周波数成分からなる画像信号が得られる。すなわち、エッジ平滑化処理は、エッジ成分の信号強度を低減させてノイズ成分を強調した画像信号を得るものである。
First, the edge smoothing process will be described.
In the edge smoothing process, the edge component information Ev of each pixel is acquired from the
次に、ノイズ平滑化処理について説明する。
ノイズ平滑化処理においては、記憶部35から取得した各画素のエッジ成分情報Evに基づいて原画像信号Sin及び各周波数帯域の非鮮鋭画像信号gk(k=1〜(L−1))のそれぞれについて非エッジ成分、エッジ成分の画素を判別する。そして、原画像信号Sin及び各周波数帯域の非鮮鋭画像信号gkの各画像につき、非エッジ成分の画素を対象として平滑化フィルタ(例えば、図12(a)参照)により二次元的な平滑化処理を行う。また、エッジ成分の画素については平滑化フィルタ(例えば、図12(b)参照)によりエッジ勾配方向以外の方向又はエッジ勾配方向と垂直な方向のみ一次元的な平滑化処理を施す。これにより、主にエッジ成分と1段階低い周波数帯域の周波数成分からなる画像信号のみが得られる。
Next, the noise smoothing process will be described.
In the noise smoothing process, each of the original image signal Sin and the unsharp image signal gk (k = 1 to (L−1)) of each frequency band based on the edge component information Ev of each pixel acquired from the
《濃度依存補正処理》
濃度依存補正処理とは、後段におけるノイズ抑制処理1241、エッジ強調処理1242において発生するアーチファクト、ノイズの発生を抑制するため、予め平滑化処理後の画像信号について補正を行っておくものである。補正は画像信号の濃度(画像信号値)によりその補正の程度が制御される。具体的には、図13に示す補正関数Rにより補正成分値を取得し、平滑化処理後に得られる画像信号値からこの補正成分値を減算する処理である。
補正関数Rは、画像信号値及びコントラストから補正成分値を求めるものである。コントラストとは、濃度依存補正処理前の隣り合う周波数帯域の非鮮鋭画像信号gk同士の差分画像信号(原画像信号Sinについては最高周波数帯域の非鮮鋭画像信号g1との差分画像信号)の信号値である。なお、補正関数Rは、エッジ平滑化処理の処理信号用、ノイズ平滑化処理の処理信号用と、エッジ平滑化処理、ノイズ平滑化処理に対応してそれぞれ準備されるとともにそれぞれ周波数帯域毎に定義されている。
<Density-dependent correction processing>
In the density-dependent correction process, the image signal after the smoothing process is corrected in advance in order to suppress the generation of artifacts and noise generated in the
The correction function R is to obtain a correction component value from the image signal value and contrast. The contrast is a signal value of a difference image signal between adjacent non-sharp image signals gk in adjacent frequency bands before density-dependent correction processing (for the original image signal Sin, a difference image signal from the unsharp image signal g1 in the highest frequency band). It is. The correction function R is prepared for each of the edge smoothing processing signal, the noise smoothing processing signal, the edge smoothing processing, and the noise smoothing processing, and is defined for each frequency band. Has been.
このような補正を施すのは、ノイズ抑制処理1241、エッジ強調処理1242では、処理の程度を大きくするとアーチファクトの発生やノイズの増幅により逆に画質が損なわれてしまうことがあるためである。エッジ強調処理1242では、アーチファクトの発生による部分的な画質の劣化が問題となり、ノイズ抑制処理1241ではノイズ成分の増幅が問題となる。このようなアーチファクトやノイズは特に低濃度部で目立ちやすい。よって、低濃度部ではエッジ強調、ノイズ抑制の処理の程度が小さくなるように濃度依存補正処理を行っておくことが必要である。
The reason why such correction is performed is that, in the
差分画像信号は、エッジ平滑化処理を施したものであれば主にノイズ成分からなる画像信号であり、ノイズ平滑化処理を施したものであれば主にエッジ成分からなる画像信号である。図13に示すように、補正関数Rを低濃度でかつ差分画像信号の値が0に近くなるにつれて補正成分値を大きくなるように設計することにより、低濃度部では原画像信号Sinに加算される信号成分が小さくなるように、すなわちエッジ強調・ノイズ抑制の程度が小さくなるように制御することができる。 The difference image signal is an image signal mainly composed of a noise component if the edge smoothing process is performed, and an image signal mainly composed of an edge component if the noise smoothing process is performed. As shown in FIG. 13, the correction function R is designed to have a low density and the correction component value increases as the value of the differential image signal approaches 0, so that it is added to the original image signal Sin at the low density portion. It is possible to control so that the signal component to be reduced is small, that is, the degree of edge enhancement and noise suppression is small.
図14は、補正関数Rのコントラストに対する応答を表した図である。図14に示すように、補正関数Rは何れの周波数帯域においても低コントラスト部より高コントラスト部で補正の程度が大きくなることが分かる。
一方、図15は補正関数Rの濃度に対する応答を表した図である。
図15(a)はノイズ平滑化処理に対応する補正関数Rの濃度に対する応答を示す図である。図15(a)に示すように、高濃度部より低濃度部で補正の程度が大きくなっており、高濃度部に対するエッジ強調処理の程度が大きくなることが分かる。
一方、図15(b)はエッジ平滑化処理に対応する補正関数Rの濃度に対する応答を示す図である。図15(b)に示すように、低濃度部より高濃度部で補正の程度が大きくなっており、低濃度部でノイズ抑制処理の程度が大きくなることが分かる。
このように、濃度依存補正処理により、ノイズが目立ちやすい低濃度部ではノイズ抑制処理の程度を大きくするとともに、エッジ強調処理の程度を小さくするよう制御することにより、ノイズを低減させることができる。一方、ノイズが目立ちにくい高濃度部ではノイズ抑制処理の程度を小さくし、エッジ強調処理の程度を大きくするよう制御することにより、ノイズ抑制処理によるノイズ、アーチファクトの発生を低減させることができる。
FIG. 14 is a diagram showing the response of the correction function R to the contrast. As shown in FIG. 14, the correction function R has a higher degree of correction in the high contrast portion than in the low contrast portion in any frequency band.
On the other hand, FIG. 15 is a diagram showing the response of the correction function R to the density.
FIG. 15A is a diagram showing a response to the density of the correction function R corresponding to the noise smoothing process. As shown in FIG. 15A, it can be seen that the degree of correction is greater in the low density part than in the high density part, and the degree of edge enhancement processing for the high density part is greater.
On the other hand, FIG. 15B is a diagram showing a response to the density of the correction function R corresponding to the edge smoothing process. As shown in FIG. 15B, it can be seen that the degree of correction is higher in the high density part than in the low density part, and the degree of noise suppression processing is higher in the low density part.
As described above, by the density-dependent correction process, noise can be reduced by increasing the degree of the noise suppression process and reducing the degree of the edge enhancement process in the low density part where noise is conspicuous. On the other hand, by controlling the noise suppression process to be small and the edge enhancement process to be increased in a high density portion where noise is not conspicuous, it is possible to reduce the occurrence of noise and artifacts due to the noise suppression process.
《エッジ強調・ノイズ抑制処理》
ノイズ抑制処理1241では、処理1231により得られた処理済み信号G01と非鮮鋭画像信号g1′の減算を行う。減算は各画像信号の対応する画素間で実行する。そして、減算により得られた主にノイズ成分からなる差分画像信号にノイズ抑制係数βN1を乗算し、ノイズ成分が低減された差分画像信号N0を得る。ノイズ抑制係数は周波数帯域毎に準備され、βNk(−1<βNk<0)で表される。
<Edge enhancement / noise suppression processing>
In the
同様に、エッジ強調処理1242では、処理1232により得られた処理済み信号G02と非鮮鋭画像信号g1′の減算を行う。そして、減算により得られた主にエッジ成分からなる差分画像信号にエッジ強調係数βE1を乗算し、エッジ成分が強調された差分画像信号E0を得る。エッジ強調係数は周波数帯域毎に準備され、βEk(0<βEk<1)で表される。
そして、加算処理125により差分画像信号N0、E0を加算し、差分画像信号B0を得る。
上記の処理を各周波数帯域で行うことにより、差分画像信号Bk−1(k=1〜L)を得る。得られた差分画像信号Bk−1は記憶部35に記憶される。
Similarly, in the
Then, the difference image signals N0 and E0 are added by the
By performing the above processing in each frequency band, a differential image signal Bk-1 (k = 1 to L) is obtained. The obtained difference image signal Bk−1 is stored in the
図16は、ノイズ抑制処理1241においてノイズ抑制係数βNkを乗算したときの処理応答と濃度との関係(実線で示す特性)と、エッジ強調処理1242においてエッジ強調係数βEkを乗算したときの処理応答と濃度との関係(点線で示す特性)を示す図である。図16に示すように、濃度依存補正処理をノイズ成分の信号(エッジ平滑化処理後の信号)、エッジ成分の信号(ノイズ平滑化処理後の信号)に個別に施した結果、低濃度部ではノイズ抑制処理の程度が大きくなり、エッジ強調処理の程度が小さくなっている。これにより低濃度部でノイズを目立ちにくくすることができる。また、ノイズの目立ちにくい高濃度部では、ノイズ抑制処理の程度が小さくなり、エッジ強調処理の程度が大きくなる。これにより、高濃度部ではノイズ抑制処理の程度を小さくしてノイズ抑制処理により生じるアーチファクトを低減しつつ、エッジをより強調することが可能となる。
FIG. 16 shows the relationship between the processing response and density (characteristic shown by the solid line) when multiplied by the noise suppression coefficient βNk in the
《復元処理》
復元処理は、図17に示すように差分画像信号bk−1を原画像信号Sinに加算して逆変換する処理である。なお、本実施形態では、ラプラシアンピラミッド法により複数の細部画像から逆変換(復元)するものとする。このラプラシアンピラミッド法によれば迅速な処理が可能となるが、他の手法を用いることも可能である。
《Restore processing》
The restoration process is a process of adding the difference image signal bk-1 to the original image signal Sin and inversely transforming it as shown in FIG. In this embodiment, it is assumed that inverse transformation (restoration) is performed from a plurality of detail images by the Laplacian pyramid method. Although this Laplacian pyramid method enables rapid processing, other methods can also be used.
まず、最低周波数帯域の差分画像信号bL−1に補間処理を施して各画素の間を補間し、4倍の大きさの画像信号bL−1′とする。次に、補間された画像信号bL−1′と、1段階周波数帯域の高い非鮮鋭画像信号bL−2とを対応する画素同士で加算し、加算画像信号(bL−1′+bL−2)を得る。
次いで、この加算画像信号(bL−1′+bL−2)に補間処理を施し、各画素の間を補間してさらに4倍の大きさの画像bL−2′を得る。次に、補間された画像bL−2′と、1段階周波数帯域の高い非鮮鋭画像信号bL−3とを対応する画素どうして加算して、加算画像信号(bL−2′+bL−3)を得る。
First, the differential image signal bL-1 in the lowest frequency band is interpolated to interpolate between the pixels to obtain an image signal bL-1 ′ having a quadruple magnitude. Next, the interpolated image signal bL-1 ′ and the non-sharp image signal bL-2 having a high one-stage frequency band are added together with corresponding pixels, and the added image signal (bL-1 ′ + bL-2) is added. obtain.
Next, this added image signal (bL-1 ′ + bL-2) is subjected to an interpolation process, and interpolation between pixels is performed to obtain an image bL-2 ′ having a size four times as large. Next, the interpolated image bL-2 ′ and the unsharp image signal bL-3 having a high one-step frequency band are added together to obtain the added image signal (bL-2 ′ + bL-3). .
以上の処理をより周波数が高い差分画像信号bkとの間で繰り返す。そして、最終的に画像信号b1′と最高解像度の差分画像信号b0とを加算したものを原画像信号Sinに加算することにより、処理済み画像信号Soutを得る。 The above processing is repeated for the difference image signal bk having a higher frequency. Then, finally, the processed image signal Sout is obtained by adding the sum of the image signal b1 'and the highest resolution difference image signal b0 to the original image signal Sin.
小児用の画像処理条件は、以下の通りである。
小児用の階調変換処理を行う際には、G値を一般撮影用のG値より大きい値とし、ノイズ低減処理においてノイズ抑制処理のノイズ抑制係数βNkを一般撮影のものより大きい値に設定し、ノイズ抑制の程度を大きくする。或いは、G値を一般撮影用のG値より小さい値とし、ノイズ抑制処理においてエッジ強調処理のエッジ強調係数βEkを一般撮影のものより大きい値に設定し、エッジ強調の程度を大きくする。
The image processing conditions for children are as follows.
When performing tone conversion processing for children, the G value is set to a value larger than that for general imaging, and the noise suppression coefficient βNk of the noise suppression processing is set to a value larger than that for general imaging in the noise reduction processing. Increase the degree of noise suppression. Alternatively, the G value is set to a value smaller than the G value for general photographing, and the edge enhancement coefficient βEk in the edge enhancement processing is set to a value larger than that for general photographing in the noise suppression processing to increase the degree of edge enhancement.
一般的には、小児用股関節画像の階調変換処理時のG値は2.0〜2.2程度で与えられることが多い。また、ノイズ抑制、エッジ強調に係る係数βNk、βEkは画像自体のX線量、診断目的により異なるが、βNkが0.2〜0.6程度、βEkが0〜0.4程度である。
例えば、エッジ成分SE=100、ノイズ成分SN=100のX線画像に対して、G値2.0、βNk=0.4、βEk=0.2の画像処理条件で画像処理を行った場合、画像処理後の関心領域内のエッジ成分SE、ノイズ成分SNはそれぞれ、SE=240、SN=120となり、その比SE/SNはSE/SN=240/120=2.0となる。
In general, the G value at the time of gradation conversion processing of a child's hip joint image is often given in a range of about 2.0 to 2.2. The coefficients βNk and βEk related to noise suppression and edge enhancement vary depending on the X-ray dose of the image itself and the purpose of diagnosis, but βNk is about 0.2 to 0.6 and βEk is about 0 to 0.4.
For example, when image processing is performed on an X-ray image with an edge component SE = 100 and a noise component SN = 100 under image processing conditions of G value 2.0, βNk = 0.4, βEk = 0.2, The edge component SE and noise component SN in the region of interest after image processing are SE = 240 and SN = 120, respectively, and the ratio SE / SN is SE / SN = 240/120 = 2.0.
SNを一定に保ち、SEを向上させるには、例えばG値を3.0、βNk=0.6、βEk=0.2とすればよい。すなわち、G値を増加させるとともにβNkを増加させる。
一方、SEを一定に保ち、SNを向上させるには、例えばG値を1.5、βNk=0.4、βEk=0.6とすればよい。すなわち、G値を減少させるとともにβEkを増加させる。
In order to keep SN constant and improve SE, for example, the G value may be set to 3.0, βNk = 0.6, and βEk = 0.2. That is, the G value is increased and βNk is increased.
On the other hand, in order to keep SE constant and improve SN, for example, the G value may be 1.5, βNk = 0.4, and βEk = 0.6. That is, the G value is decreased and βEk is increased.
小児等を撮影対象とする場合、位相コントラスト撮影が行われる。位相コントラスト撮影により得られたX線画像の場合、位相コントラスト効果により人体組織等の辺縁はもともとエッジ強調された画質となっている。よって、ノイズ低減処理ではエッジ成分とノイズ成分を精度良く抽出することができるとともに、ノイズ低減処理において上記のエッジ強調処理1242を経ることにより、辺縁部分のエッジはより強調されることとなる。また、低エネルギーのX線を用いて短時間での撮影となるため、一般撮影と比べて信号値は低くなりノイズが出やすい。しかし、ノイズ低減処理においてノイズ抑制処理1241を経ることにより、低信号値(低濃度部)におけるノイズをできるだけ低減させることができ、上記エッジ強調との相乗作用により、より鮮明な画質を得ることが可能となる。
When a child or the like is to be imaged, phase contrast imaging is performed. In the case of an X-ray image obtained by phase contrast imaging, the edge of a human tissue or the like originally has an edge-enhanced image quality due to the phase contrast effect. Therefore, the edge component and the noise component can be extracted with high accuracy in the noise reduction processing, and the edge of the edge portion is further emphasized by performing the
次に、X線画像システム1の動作について説明する。
図18は、X線画像システム1における撮影からX線画像の出力までの流れを示すフローチャートである。
小児を対象とした撮影を行う場合、制御サーバ20は小児用の撮影条件で撮影が可能な撮影装置10bに撮影オーダ情報を送信する(ステップS11)。
撮影装置10bでは、撮影オーダ情報に従って、小児用の撮影条件により位相コントラスト撮影を行う(ステップS12)。すなわち、X線源2から照射するX線の焦点径Dを30〜200(μm)、管電圧を50kVp以下とし、拡大率Mを1.2≦M≦5、R1≧(D−7)/200、距離R2をR2≧0.15の範囲内とする。また、撮影時間は0.02s以内である。
Next, the operation of the
FIG. 18 is a flowchart showing a flow from imaging to output of an X-ray image in the
When performing imaging for a child, the
In the
撮影済みの画像検出器6は撮影者によって読取装置10dに装填される。読取装置10dは読取処理を実行し、X線画像のデータを生成する。そして、生成したX線画像のデータのヘッダに画像処理条件等を書き込み、画像生成に関する付帯情報とする。その後、制御サーバ20の制御に従って、X線画像のデータは読取装置10dから画像処理装置30に送信される。なお、制御サーバ20ではX線画像の識別を以下のように行う。まず、予め撮影に用いる画像検出器6に付されている識別番号を撮影者に入力させ、制御サーバ20がその識別番号を撮影オーダ情報に対応付けて記憶しておく。そして、読取装置10dにおいて画像検出器6からX線画像を読み出す際に画像検出器6の識別番号も読み出し、この識別番号の情報をX線画像に付帯させる。制御サーバ20ではX線画像に付帯された識別番号を参照することにより、当該識別番号を元にそのX線画像の撮影オーダ情報を判別し、X線画像を識別することができる。
The photographed
画像処理装置30では、制御サーバ20の制御に従って、小児用の画像処理条件によりX線画像のデータに画像処理を施す。画像処理は、階調変換処理の後にノイズ低減処理、或いはノイズ低減処理の後に階調反転処理の順で施す(ステップS13)。階調変換処理ではG値を上げ、ノイズ低減処理ではノイズ抑制の程度を大きくする。或いはG値を下げ、ノイズ低減処理においてノイズ抑制を行うことともに、強調の程度の大きいエッジ強調を行う。
各画像処理が終了すると、画像処理装置30はX線画像データのヘッダに画像処理条件を書き込み、画像処理に関する付帯情報とする。その後、制御サーバ20の制御によりX線画像のデータは画像サーバ40に送信される。画像サーバ40では、X線画像データの保存処理を行う(ステップS14)。
The
When each image processing is completed, the
制御サーバ20は、画像サーバ40に保存されたX線画像のデータについて読影装置50b、50cから送信要求を受け付け、送信要求されたX線画像のデータを読影装置50a、50bに転送するよう指示する制御情報を画像サーバ40に送信する。画像サーバ40では、この制御情報に従って指定されたX線画像のデータを読影装置50a、50bに送信する。
The
読影装置50b、50cでは、X線画像データの表示出力を行う。医師によりフィルムへの出力の指示操作がなされた場合には、X線画像データをフィルム出力装置50aに送信する。フィルム出力装置50aでは受信されたX線画像データのフィルム出力を行う(ステップS15)。
The
X線画像システムにおいて下記の実験条件により撮影(比較例1、2、実施例1−3)を行い、得られたX線画像をフィルムに出力した出力画像について視覚評価を行った。
〈実験条件〉
被写体:小児を模した模擬ファントム(京都科学社製)の股関節部分を撮影した。
撮影装置:撮影装置はコニカミノルタ社で試作したものを用いた。
X線源:比較例1、2では従来から使用されている医療用W陽極X線管(Varian社A-192)を用いた。焦点径Dは1200(μm)である。一方、実施例1−3ではコニカミノルタ社で試作したW陽極X線管を用いた。焦点径Dは100(μm)である。
画像検出器:蛍光体プレートは同社製のRegiusプレートを用いた。
読取装置:同社製のRegius model 190を用いた。読取ピッチは87.5μmである。
出力装置:同社製のDRYPRO model 793
Imaging (Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1-3) was performed under the following experimental conditions in an X-ray image system, and visual evaluation was performed on an output image obtained by outputting the obtained X-ray image on a film.
<Experimental conditions>
Subject: A hip phantom of a simulated phantom (Kyoto Science Co., Ltd.) imitating a child was photographed.
Imaging device: The imaging device used was a prototype manufactured by Konica Minolta.
X-ray source: In Comparative Examples 1 and 2, a conventionally used medical W anode X-ray tube (Varian A-192) was used. The focal diameter D is 1200 (μm). On the other hand, in Example 1-3, a W anode X-ray tube manufactured by Konica Minolta was used. The focal diameter D is 100 (μm).
Image detector: The phosphor plate used was the company's Regius plate.
Reading device: Regius model 190 manufactured by the same company was used. The reading pitch is 87.5 μm.
Output device: DRYPRO model 793 manufactured by the company
〈撮影条件〉
X線エネルギー:管電圧を制御してX線エネルギーを表1のように調節した。
管電流:100mA
撮影時間:0.005〜0.02(s)の範囲で可変させた。
撮影距離:比較例1では拡大率M=1とし、撮影距離R1を0.5m、R2を0mとした。実施例1〜5及び比較例2では拡大率M=2とし、撮影距離R1、R2をそれぞれ0.5mとした。
〈画像処理条件〉
比較例1、2及び実施例1−3:画像処理は無処理
実施例4、5:G値1.5の階調変換処理、βNk=0.4、βEk=0.6のノイズ低減処理を施した。
<Shooting conditions>
X-ray energy: X-ray energy was adjusted as shown in Table 1 by controlling the tube voltage.
Tube current: 100 mA
Shooting time: Variable in the range of 0.005 to 0.02 (s).
Shooting distance: In Comparative Example 1, the enlargement ratio M = 1, the shooting distance R1 was 0.5 m, and R2 was 0 m. In Examples 1 to 5 and Comparative Example 2, the enlargement ratio M = 2, and the shooting distances R1 and R2 were each 0.5 m.
<Image processing conditions>
Comparative Examples 1 and 2 and Example 1-3: No image processing Example 4, 5: G value 1.5 gradation conversion processing, βNk = 0.4, βEk = 0.6 noise reduction processing gave.
〈評価基準〉
フィルム上に出力形成されたX線画像の股関節部分の画質について評価した。画質評価は鮮鋭性と粒状性を総合的に評価する。
◎: 極めて明瞭に視認できる。
○:明瞭に視認できる。
△:視認できる。
×:視認できない。
上記の評価基準に従って、7人の画像評価者がフィルム上の画像を観察し、画質評価を行った。
<Evaluation criteria>
The image quality of the hip joint portion of the X-ray image output and formed on the film was evaluated. Image quality evaluation comprehensively evaluates sharpness and graininess.
A: Visible very clearly.
○: Visible clearly.
Δ: Visible.
X: Not visible.
In accordance with the above evaluation criteria, seven image evaluators observed images on the film and evaluated the image quality.
〈評価結果〉
表1にその評価結果を示す。
Table 1 shows the evaluation results.
表1では実施例1〜5によるX線画像が鮮鋭性、粒状性において良好な画質となっていることが分かる。
比較例1と実施例2を比較すると、同一X線量でありながら、実施例2の方が良い画質が得られている。これは位相コントラスト撮影法の効果である。
実施例1と実施例3を比較すると、実施例3では撮影時間を短くして、実施例1のX線量の約25%までX線量を減少しているにも拘わらず実用上問題のない画質が得られている。よって、本発明により、X線量を減少させても、従来と同様の画質の実現が可能であることが明らかである。
実施例3と実施例4を比較すると同一X線量でありながら、実施例4では画質が向上している。これは実施例4で実施したノイズ低減処理の効果である。よって、X線量を減少させても、本発明によるノイズ低減処理を行うことにより画質を向上できる。
実施例2と比較例2を比較すると同一X線量でありながら比較例2では画質が低下している。これは比較例2ではX線エネルギーを本発明の範囲の上限(30keV)より高くしたためで、位相コントラスト撮影法の効果を得るためには、X線エネルギーを30KeV以下に調節することが必要である。
なお、本発明の範囲の下限(15keV)より低くすると被写体の被曝量が増大するので好ましくない。
Table 1 shows that the X-ray images according to Examples 1 to 5 have good image quality in terms of sharpness and graininess.
Comparing Comparative Example 1 and Example 2, the image quality of Example 2 is better with the same X-ray dose. This is an effect of the phase contrast imaging method.
Comparing Example 1 and Example 3, in Example 3, the imaging time is shortened, and although the X-ray dose is reduced to about 25% of the X-ray dose of Example 1, there is no problem in practical use. Is obtained. Therefore, according to the present invention, it is apparent that the same image quality as before can be realized even if the X-ray dose is reduced.
When Example 3 and Example 4 are compared, the image quality is improved in Example 4 although the X-ray dose is the same. This is the effect of the noise reduction processing performed in the fourth embodiment. Therefore, even if the X-ray dose is reduced, the image quality can be improved by performing the noise reduction processing according to the present invention.
When Example 2 and Comparative Example 2 are compared, the image quality is degraded in Comparative Example 2 although the X-ray dose is the same. This is because in Comparative Example 2, the X-ray energy was set higher than the upper limit (30 keV) of the range of the present invention. In order to obtain the effect of the phase contrast imaging method, it is necessary to adjust the X-ray energy to 30 KeV or less. .
Note that it is not preferable to set the value lower than the lower limit (15 keV) of the present invention because the exposure amount of the subject increases.
実施例3、4では撮影時間が0.005sと短時間で十分な画質が得られている。小児は撮影の間、静止させることが難しい。よって、このように短時間での撮影でも視認性の良いX線画像を得ることができるのであれば撮影作業の容易性、小児への被曝量の観点から非常に好ましい構成である。また、撮影の間に発生する小児の動きに伴うボケを抑制できるので、従来の長時間撮影する手法に比べて画像の鮮明性は良好な方向となる。さらに、実施例1〜3では比較例1、2に比して全体的に良好な画質となっている。焦点径100μmと小焦点径にすることにより、位相コントラスト効果におけるボケBの広がりを抑え、エッジ強調効果を高めていることが要因の一つであると考えられる。
なお、実施例1〜5において拡大率Mを1.2から5の範囲で可変させた場合も上記と同様の評価結果が得られている。
In Examples 3 and 4, a sufficient image quality is obtained in a short time of 0.005 s. Children are difficult to keep stationary during filming. Therefore, if an X-ray image with good visibility can be obtained even in such a short time, it is a very preferable configuration from the viewpoint of ease of imaging work and exposure to children. In addition, since the blur caused by the movement of the child that occurs during the photographing can be suppressed, the sharpness of the image is in a better direction than the conventional method of photographing for a long time. Furthermore, in Examples 1 to 3, the overall image quality is better than that of Comparative Examples 1 and 2. It is considered that one of the factors is that by setting the focal diameter to 100 μm and a small focal diameter, the spread of the blur B in the phase contrast effect is suppressed and the edge enhancement effect is enhanced.
In Examples 1 to 5, the same evaluation results as above were obtained when the enlargement ratio M was varied in the range of 1.2 to 5.
以上のように、本実施形態によれば、小児等を撮影対象とする場合、位相コントラスト撮影によってX線画像を得てこれにノイズ低減処理を施す。位相コントラスト撮影により得られるX線画像は被写体組織の辺縁等がエッジ強調されているため、ノイズ低減処理においてノイズ成分と区別してエッジ成分を抽出しやすく、エッジ強調及びノイズ抑制を精度良く行うことができる。すなわち、鮮明で高画質な処理画像を得ることができるため、小児用の撮影において撮影時のX線量を少線量としても読影に十分な画質のX線画像を得ることができる。また、画質を優先するのであれば、X線量は特に調整せずに撮影を行うことにより通常撮影時よりも鮮明で高画質なX線画像を得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, when a child or the like is to be imaged, an X-ray image is obtained by phase contrast imaging, and noise reduction processing is performed on this. The X-ray image obtained by phase contrast imaging has the edge of the subject tissue edge-enhanced, so it is easy to extract the edge component by distinguishing it from the noise component in the noise reduction processing, and perform edge enhancement and noise suppression with high accuracy. Can do. That is, since a clear and high-quality processed image can be obtained, an X-ray image with sufficient image quality for interpretation can be obtained even if the X-ray dose at the time of imaging is small in imaging for children. In addition, if priority is given to image quality, X-ray images can be obtained with sharper and higher image quality than normal imaging by performing imaging without adjusting the X-ray dose.
また、ノイズ低減処理ではエッジ強調係数βEk及びノイズ抑制係数βNkによりエッジ強調、ノイズ抑制の程度を別々に調整することが可能である。よって、自由度の高い処理が可能となる。さらに、濃度依存補正処理を施すことにより、エッジ強調、ノイズ抑制に伴うノイズやアーチファクトの発生を抑止することができる。 In the noise reduction processing, it is possible to separately adjust the degree of edge enhancement and noise suppression by the edge enhancement coefficient βEk and the noise suppression coefficient βNk. Therefore, processing with a high degree of freedom is possible. Furthermore, by performing density-dependent correction processing, it is possible to suppress the occurrence of noise and artifacts associated with edge enhancement and noise suppression.
また、ノイズ低減処理と併せて階調変換処理、階調反転処理を行うことにより、X線画像の画質を効果的に向上させることができる。例えば、階調変換処理におけるG値、ノイズ低減処理における係数βEk、βNkを調整することにより、ノイズ成分、エッジ成分の調整を行うことが可能である。また、小児用の撮影では低X線量とするため、X線画像全体の信号値が小さくなり、ノイズと画像信号との見分けがつきにくいが、ノイズ低減処理の後、階調反転処理を行うことによりノイズの視認性をさらに低下させることができる。 Further, by performing gradation conversion processing and gradation inversion processing together with noise reduction processing, the image quality of the X-ray image can be effectively improved. For example, it is possible to adjust the noise component and the edge component by adjusting the G value in the gradation conversion process and the coefficients βEk and βNk in the noise reduction process. In addition, since the X-ray dose is low in pediatric imaging, the signal value of the entire X-ray image becomes small, and it is difficult to distinguish between noise and image signals. Thus, the visibility of noise can be further reduced.
なお、上記実施形態は本発明を適用した好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、小児用の撮影時にはX線量を低減させるため、画像検出器の感度を向上させることとしてもよい。画像検出器に蛍光体プレートを用いる場合にはフォトマル感度を上げる、FPDを用いる場合にはアンプのゲインを上げること等が考えられる。
In addition, the said embodiment is a suitable example to which this invention is applied, It is not limited to this.
For example, the sensitivity of the image detector may be improved in order to reduce the X-ray dose when photographing for children. It is conceivable to increase the photomultiplier sensitivity when using a phosphor plate for the image detector, and to increase the gain of the amplifier when using an FPD.
また、画像検出器の蛍光体プレートとして、粒状性を重視した粒状性タイプと、鮮鋭性を重視した鮮鋭性タイプとを選択できることとしてもよい。粒状性タイプは、蛍光体プレートの厚みを大きく調整したものである。蛍光体層を厚くしたことで蓄積できるX線エネルギー量が大きくなるため、信号値が全体として高くなり、低ノイズのX線画像を得ることができる。一方、鮮鋭性タイプは蛍光体プレートの厚みを小さく調整したものである。蛍光体層を薄くしたことで蛍光体層における入射X線の反射を低減し、反射によるボケを低減させて鮮鋭性の高いX線画像を得ることができる。 Further, as the phosphor plate of the image detector, a granularity type that emphasizes graininess and a sharpness type that emphasizes sharpness may be selected. In the granularity type, the thickness of the phosphor plate is greatly adjusted. Since the amount of X-ray energy that can be stored is increased by increasing the thickness of the phosphor layer, the signal value increases as a whole, and a low-noise X-ray image can be obtained. On the other hand, the sharpness type is obtained by adjusting the thickness of the phosphor plate to be small. By reducing the thickness of the phosphor layer, it is possible to reduce reflection of incident X-rays in the phosphor layer, reduce blur due to reflection, and obtain a sharp X-ray image.
1 X線画像システム
10b 撮影装置
2 X線源
3 撮影部
6 画像検出器
7 蛍光体プレート
W 被写体
10d 読取装置
20 制御サーバ
30 画像処理装置
37 画像処理部
40 画像サーバ
50a フィルム出力装置
50b、50c 読影装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記位相コントラスト撮影によるX線画像のデータを生成する画像生成手段と、
前記生成されたX線画像に対し、ノイズ低減処理を含む画像処理を施す画像処理手段と、
前記画像処理が施された処理画像を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とするX線画像システム。 An X-ray source that irradiates the subject with X-rays and an image detector that detects the X-rays transmitted through the subject; An imaging means for irradiating the subject with X-rays having an X-ray energy of 30 (keV) to perform phase contrast imaging;
Image generating means for generating X-ray image data by the phase contrast imaging;
Image processing means for performing image processing including noise reduction processing on the generated X-ray image;
Output means for outputting a processed image subjected to the image processing;
An X-ray imaging system comprising:
前記画像処理手段は、前記X線画像に階調変換処理を施した後、前記ノイズ低減処理を施して処理画像を生成することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のX線画像システム。 The image processing includes gradation conversion processing for changing the contrast of the X-ray image,
The said image processing means produces | generates a processed image by performing the said noise reduction process after performing a gradation conversion process to the said X-ray image, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. X-ray imaging system.
前記画像処理手段は、前記X線画像に前記ノイズ低減処理を施した後、前記階調反転処理を施して処理画像を生成することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載のX線画像システム。 The image processing includes gradation inversion processing for inverting the gradation of the X-ray image,
The said image processing means produces | generates a processed image by performing the said gradation inversion process after performing the said noise reduction process to the said X-ray image. X-ray imaging system.
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