JP2009000164A - 放射線画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エッジ部分をボケさせずにノイズ成分を低減させ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。
【解決手段】フィルタを、フィルタを等方低域通過フィルタ（等方ＬＰＦ）３１ａ、等方高域通過フィルタ（等方ＨＰＦ）３１ｂ、非等方高域通過フィルタ（非等方ＨＰＦ）３１ｃの３つに区分して、エッジの強度Ｖおよび方向θに基づいて、区分された各フィルタをそれぞれ変えることで各々のフィルタをそれぞれ決定するので、エッジ部分をボケさせずにノイズ成分を低減させることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、放射線画像に対して所定の処理を行う放射線画像処理装置に係り、特に、放射線画像に対してフィルタ処理を行う技術に関する。

放射線画像として、Ｘ線画像を例に採って説明する。従来、Ｘ線画像のノイズを減らすノイズリダクションとして、スムージング（画像の平滑化処理）等による空間フィルタ演算、またはリカーシブフィルタ（再帰的演算処理）等の時間フィルタ演算がある。空間フィルタ演算はノイズの振幅を減弱させ、画像が粒状にざらついて出力される画像の粒状性を向上させることができる。その一方で、空間フィルタ演算は、画像の信号強度自体も劣化させ、エッジがボケる欠点がある。時間フィルタ演算は、連続的な画像を重み付け加算することによって、ノイズ成分を低減させることができる。その一方で、時間フィルタ演算では、動きボケを生じるといった大きな欠点がある。ビデオレートは３０フレーム／秒であるが、このビデオレートよりもフレームレートを１５フレーム／秒、７フレーム／秒と下げると、前の画像との時間差が大きくなってしまい、前の画像による残像が残ってしまう。したがって、低線量化を狙って低フレームレートで透視画像（動画）を行った場合には、その透視画像では動きボケの弊害が顕著になる。

この発明では、空間フィルタ演算について説明する。上述したように空間フィルタ演算ではエッジがボケるので、構造物などを撮像した場合に画像に映った構造物の輪郭部分に相当するエッジまでボケて、構造物が正確に撮像されない場合が生じる。そこで、エッジの強度および方向を検出して、その検出結果に基づいて２つのフィルタのうちのいずれかに切り換えて、空間フィルタ演算、すなわちフィルタ処理を行うことで、エッジ部分をボケさせずにノイズ成分を低減させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２８３２１５号公報（第１−１８頁、図１−２７）

かかる特許文献１以外の手法で、エッジ部分をボケさせずにノイズ成分を低減させる手法も望まれる。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、エッジ部分をボケさせずにノイズ成分を低減させ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。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、放射線画像に対して所定の処理を行う放射線画像処理装置であって、前記放射線画像を構成する各々の画素に基づいて画素値の統計量を算出する統計量算出手段と、その統計量算出手段によって求められた画素値の統計量に基づいて、周囲の画素に対して特異となる箇所の強度をエッジの強度とするとともに、特異となる箇所の方向をエッジの方向として算出するエッジ算出手段と、放射線画像に対してフィルタ処理を行うためのフィルタを複数に区分して、前記エッジ算出手段によって求められたエッジの強度および方向に基づいて、前記区分された各フィルタをそれぞれ変えることで各々のフィルタをそれぞれ決定するフィルタ決定手段と、そのフィルタ決定手段によって決定された各フィルタを複合して放射線画像に対してフィルタ処理を行うフィルタ処理手段とを備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、統計量算出手段は、放射線画像を構成する各々の画素に基づいて画素値の統計量を算出する。その統計量算出手段によって求められた画素値の統計量に基づいて、エッジ算出手段は、周囲の画素に対して特異となる箇所の強度をエッジの強度とするとともに、特異となる箇所の方向をエッジの方向として算出する。構造物の輪郭部分などのエッジは周囲の画素に対して特異となるので、統計学的な知見から画素値の統計量に基づいてエッジの強度および方向を算出することが可能である。ここで、放射線画像に対してフィルタ処理を行うためのフィルタを複数に区分する。そして、上述したエッジ算出手段によって求められたエッジの強度および方向に基づいて、区分された各フィルタをフィルタ決定手段がそれぞれ変えることで各々のフィルタをそれぞれ決定する。そのフィルタ決定手段によって決定された各フィルタをフィルタ処理手段が複合して放射線画像に対してフィルタ処理を行うことで、上述した特許文献１のような２つのフィルタのうちのいずれかに切り換えてフィルタ処理を行う手法とは別の手法で、エッジの強度および方向に基づくフィルタ処理が可能になる。このように、フィルタを複数に区分して、エッジの強度および方向に基づいて、区分された各フィルタをそれぞれ変えることで各々のフィルタをそれぞれ決定するので、エッジの強度および方向に応じてフィルタの決定がより柔軟に細かく行われる。その結果、エッジの強度および方向をより一層考慮して、エッジ部分をボケさせずにノイズ成分を低減させることができる。

上述した発明では、放射線画像全体に対してフィルタ処理を一度で行ってもよいし、放射線画像をそれよりも小さな小区画に区分して走査するたびにフィルタ処理をその都度行ってもよい。

後者の場合には、この発明に係る放射線画像処理装置は、放射線画像をそれよりも小さな小区画に区分する小区画区分手段と、その小区画区分手段によって区分された小区画の位置を変えることで放射線画像内を走査する小区画走査手段とを備える。そして、統計量算出手段は、小区画区分手段によって区分された小区画を構成する各々の画素に基づいて画素値の統計量を算出し、フィルタ処理手段は小区画に対してフィルタ処理を行う。上述した小区画走査手段は、以下のような走査を行う。すなわち、同一の小区画に対して、(1)統計量算出手段による統計量の算出、(2) エッジ算出手段によるエッジの強度および方向の算出、(3) フィルタ決定手段による各々のフィルタの決定、(4)フィルタ処理手段によるフィルタ処理を行う(1)〜(4)までの工程を行った後に、(5)次なる小区画の位置に変えて、(1)の工程に戻って繰り返すことで、小区画走査手段は走査する（請求項２に記載の発明）。このように、小区画に区分して走査するたびにフィルタ処理が行われるので、小区画に応じたフィルタ処理を適正に行うことができる。

後者の場合における一例は、小区画走査手段は、対象となる小区画の位置から次なる小区画の位置に変えて走査するときに、上述した対象となる小区画と次なる小区画との間に走査されない領域が含まれるように走査することである（請求項３に記載の発明）。

後者の場合における別の一例は、小区画走査手段は、対象となる小区画の位置から次なる小区画の位置に変えて走査するときに、上述した対象となる小区画と次なる小区画とが接するように走査することである（請求項４に記載の発明）。

後者の場合におけるさらなる別の一例は、小区画走査手段は、対象となる小区画の位置から次なる小区画の位置に変えて走査するときに、上述した対象となる小区画の一部を上述した次なる小区画が含んで、対象となる小区画と次なる小区画とが重なるように走査することである（請求項５に記載の発明）。

このように、フィルタ処理の演算負荷は、請求項５、請求項４、請求項３の順に軽くなる。逆にフィルタ処理による演算としては、請求項３、請求項４、請求項５の順に精密になる。

また、後者の場合には、小区画区分手段によって区分される小区画は方形であるのが好ましい（請求項６に記載の発明）。放射線画像全体が方形であるので、小区画も方形にすることで各種の演算処理が簡潔になる。

上述したこれらの発明の一例として、フィルタ決定手段は、エッジ算出手段によって求められたエッジの強度および方向に基づいた複数の係数を、区分された各フィルタにそれぞれ乗じることで、各フィルタをそれぞれ変えて、各々のフィルタをそれぞれ決定することである（請求項７に記載の発明）。各係数に応じて、係数を乗じたフィルタがそれぞれ決定される。

この発明に係る放射線画像処理装置によれば、フィルタを複数に区分して、エッジの強度および方向に基づいて、区分された各フィルタをそれぞれ変えることで各々のフィルタをそれぞれ決定するので、エッジ部分をボケさせずにノイズ成分を低減させることができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係る画像処理部を用いたＸ線透視撮影装置のブロック図であり、図２は、実施例に係る画像処理部のブロック図である。なお、本実施例では、Ｘ線画像処理装置として画像処理部を例に採るとともに、Ｘ線画像処理装置（画像処理部）はＸ線透視撮影装置に用いられるものとして、以下を説明する。

Ｘ線透視撮影装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、その被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）３とを備えている。

Ｘ線透視撮影装置は、他に、天板１の昇降および水平移動を制御する天板制御部４や、ＦＰＤ３の走査を制御するＦＰＤ制御部５や、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部６を有するＸ線管制御部７や、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８や、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部９や、これらの各構成部を統括するコントローラ１０や、処理された画像などを記憶するメモリ部１１や、オペレータが入力設定を行う入力部１２や、処理された画像などを表示するモニタ１３などを備えている。画像処理部９は、この発明におけるＸ線画像処理装置に相当する。

天板制御部４は、天板１を水平移動させて被検体Ｍを撮像位置にまで収容したり、昇降、回転および水平移動させて被検体Ｍを所望の位置に設定したり、水平移動させながら撮像を行ったり、撮像終了後に水平移動させて撮像位置から退避させる制御などを行う。ＦＰＤ制御部５は、ＦＰＤ３を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させることによる走査に関する制御などを行う。高電圧発生部６は、Ｘ線を照射させるための管電圧や管電流を発生してＸ線管２に与え、Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させることによる走査に関する制御や、Ｘ線管２側のコリメータ（図示省略）の照視野の設定の制御などを行う。なお、Ｘ線管２やＦＰＤ３の走査の際には、Ｘ線管２から照射されたＸ線をＦＰＤ３が検出できるようにＸ線管２およびＦＰＤ３が互いに対向しながらそれぞれの移動を行う。

コントローラ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１１は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１２は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。Ｘ線透視撮影装置では、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出して、検出されたＸ線に基づいて画像処理部９で画像処理を行うことで被検体Ｍの撮像を行う。メモリ部１１は、画像処理部９で処理された各々の画像を書き込んで記憶するように構成されている。

次に、画像処理部９は、図２に示すように、大別すると検出部２０と処理部３０とを備えている。画像処理部９は、ＦＰＤ３から出力されてＡ／Ｄ変換器８でディジタル化されたＸ線検出信号をＸ線検出信号の信号値に応じて画素値に変換して、各々の画素から構成されたＸ線画像として取り込み、そのＸ線画像を検出部２０および処理部３０へ送り込む。検出部２０は、後述するエッジを検出し、処理部３０は、検出されたエッジの強度および方向に基づいてフィルタ処理を行う。

検出部２０は、エッジを検出する前の処理を行う前処理部２１と、エッジ検出部２２とを備えている。エッジ検出部２２は、画素値の平均値や揺らぎ（偏差）などに代表される画素値の統計量を算出する統計量算出部２２ａと、その統計量算出部２２ａによって求められた平均値や揺らぎに基づいて、周囲の画素に対して特異となる箇所の強度をエッジの強度とするとともに、特異となる箇所の方向をエッジの方向として算出するエッジ算出部２２ｂとを備えている。前処理部２１で行われる前処理としては、例えば被検体Ｍの体厚による輝度差（画素値の差分に相当）から生じるＸ線検出信号の強度検出偏りを軽減させるＬｏｇ変換や、強度検出可能な画像を効率よく作成するために高域通過フィルタ(HPF: High Pass Filter)によって画像の高周波成分のみを抽出する高周波強調処理などがある。統計量算出部２２ａは、この発明における統計量算出手段に相当し、エッジ算出部２２ｂは、この発明におけるエッジ算出手段に相当する。

処理部３０は、大別するとフィルタ決定部３１とフィルタ処理部３２とを備えている。フィルタ決定部３１は、Ｘ線画像に対してフィルタ処理を行うためのフィルタを複数に区分して、上述したエッジ算出部２２ｂによって求められたエッジの強度および方向に基づいて、区分された各フィルタをそれぞれ変えることで各々のフィルタをそれぞれ決定する。フィルタ処理部３２は、そのフィルタ決定部３１によって決定された各フィルタを複合してＸ線画像に対してフィルタ処理を行う。フィルタ決定部３１は、この発明におけるフィルタ決定手段に相当し、フィルタ処理部３２は、この発明におけるフィルタ処理手段に相当する。

具体的には、フィルタ決定部３１は、フィルタを等方低域通過フィルタ(LPF: Low Pass Filter)（以下、低域通過フィルタを「ＬＰＦ」と略記する）３１ａと等方高域通過フィルタ(HPF: High Pass Filter) （以下、高域通過フィルタを「ＨＰＦ」と略記する）３１ｂと非等方高域通過フィルタ（非等方ＨＰＦ）３１ｃと３つに区分する。等方ＨＰＦ３１ｂの下流部分には乗算器３１ｄを備えるとともに、非等方ＨＰＦ３１ｃの下流部分には乗算器３１ｅを備えている。エッジ算出部２２ｂによって求められたエッジの強度に基づいた係数（後述するブレンド率limitまたは（１−limit））を乗算器３１ｄおよび乗算器３１ｅに送り込む。乗算器３１ｄおよび乗算器３１ｅによって、区分された等方ＨＰＦ３１ｂ、非等方ＨＰＦ３１ｃにエッジの強度に基づいた係数（limit，１−limit）をそれぞれ乗じる。このように乗じることで、各フィルタをそれぞれ変えて、各々のフィルタをそれぞれ決定する。

具体的には、フィルタ処理部３２は、等方ＬＰＦ３１ａの下流部分、等方ＨＰＦ３１ｂの乗算器３１ｄの下流部分、非等方ＨＰＦ３１ｃの乗算器３１ｅの下流部分には加算器３２ａを備えている。このような加算器３２ａを備えることで、フィルタ決定部３１によって決定された各フィルタを複合する。

次に、Ｘ線画像の具体的な処理について、図３〜図１３を参照して説明する。図３は、一連のＸ線画像処理の流れを示すフローチャートであり、図４は、Ｘ線画像内の小区画の一態様を示す模式図であり、図５は、方位角が０°や９０°のときの5×5局所領域の小区画の模式図であり、図６は、方位角の定義を示す模式図であり、図７は、方位角が０°のときの小区画の模式図であり、図８は、方位角が４５°のときの小区画の模式図であり、図９は、方位角が９０°のときの小区画の模式図であり、図１０は、方位角が１３５°のときの小区画の模式図であり、図１１は、スレッシュを設定するための模式図であり、図１２は、ブレンド率を求めるための模式図であり、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）は、小区画の走査の各一例を示す模式図である。

メモリ部１１（図１を参照）のＲＯＭには、図３のフローを行うプログラムが予め記憶されており、そのプログラムをコントローラ１０（図１を参照）と同様のＣＰＵで構成された画像処理部９が実行する。具体的には、Ｘ線画像をそれよりも小さな小区画に区分し（ステップＳ１）、その区分された小区画の位置を変えることでＸ線画像内を走査する（ステップＳ２〜Ｓ７）。より具体的には、対象となる小区画で統計量を算出し（ステップＳ２）、対象となる小区画でエッジの強度／方向を算出し（ステップＳ３）、対象となる小区画で各々のフィルタをそれぞれ決定し（ステップＳ４）、対象となる小区画でフィルタ処理を行い（ステップＳ５）、次なる小区画があれば（ステップＳ６）、次なる小区画の位置に変えて走査し（ステップＳ７）、ステップＳ２に戻って繰り返すことで、走査する。したがって、画像処理部９は、この発明における小区画区分手段の機能、およびこの発明における小区画走査手段の機能を備えている。

（ステップＳ１）小区画に区分
図４に示すような方形のＸ線画像Ｐを、そのＸ線画像Ｐよりも小さな小区画Ｐ_Ｉ（Ｉ＝１，２，…，Ｉ，…，Ｍ−１，Ｍ）に区分する。区分される小区画Ｐ_Ｉは、図４に示すように方形であるのが好ましい。Ｘ線画像Ｐ全体が方形であるので、小区画Ｐ_Ｉも方形にすることでステップＳ２以降の各種の演算処理が簡潔になる。もちろん、Ｘ線画像を方形以外（例えば三角形や多角形）で小区画に区分してもよい。

本実施例では、図５に示すように、後述する方位角が０°や９０°のときを例に採って、縦に５つの画素、横に５つの画素からなる正方形の小区画Ｐ_Ｉ（5×5局所領域）で説明する。もちろん、5×5局所領域以外のｎ×ｎ局所領域（ｎは任意の自然数）であってもよいし、長方形のｍ×ｎ局所領域（ｍ、ｎは任意の自然数）であってもよい。また、後述する方位角が０°や９０°以外の４５°や１３５°の場合には、図８や図１０のような小区画になる。また、5×5局所領域の小区画Ｐ_Ｉの基準座標を（ｘ，ｙ）とし、横軸をｉ、縦軸をｊとして、左から順にｉ＝−２，−１，０，１，２とし、上から順にｊ＝−２，−１，０，１，２とする。したがって、5×5局所領域の小区画Ｐ_Ｉの中心座標は（０，０）となる。本実施例では、この中心座標を基準座標とする。したがって、基準座標（ｘ，ｙ）は中心座標（０，０）となる。なお、基準座標は中心座標に限定されず、5×5局所領域の小区画Ｐ_Ｉ内の任意の座標であってもよい。

（ステップＳ２）対象となる小区画で統計量を算出
対象となる小区画Ｐ_Ｉに対して、その小区画Ｐ_Ｉを構成する各々の画素（図４では縦横に5×5の画素）に基づいて、統計量算出部２２ａ（図２を参照）は画素値の統計量として画素値の平均値avg(i)や揺らぎ（偏差）を算出する。平均値avg(i)や揺らぎを求めるには、例えば画素の並びに対する方位角を、図６に示すように定義する。図６では０°，４５°，９０°，１３５°と方位角を定義する。もちろん、それ以外の角度で方位角を定義してもよいし、細かく方位角を定義してもよい。

方位角が０°のときには、図７に示すように下から上へ０°の方向に沿って平均値avg(i)および揺らぎを求める。方位角が４５°のときには、図８に示すように左下から右上へ４５°の方向に沿って平均値avg(i)および揺らぎを求める。方位角が９０°のときには、図９に示すように左から右へ９０°の方向に沿って平均値avg(i)および揺らぎを求める。方位角が１３５°のときには、図１０に示すように左上から右下へ１３５°の方向に沿って平均値avg(i)および揺らぎを求める。なお、基準となる方位角０°は必ずしも図６のような方向である必要はなく、例えば図６に示す４５°，９０°，１３５°あるいはそれ以外の角度を基準となる方位角０°として定義してもよい。

各々の方位角ごとの平均値avg(i)および揺らぎに基づいて平均値との差の絶対値Ｓを設定する。方位角が０°のときをＳ０とし、方位角が４５°のときをＳ４５とし、方位角が９０°のときをＳ９０とし、方位角が１３５°のときをＳ１３５とする。また、平均値avg(i)は方位角ごとの1×5の局所領域であり、後述するd(x,y)は基準座標での画素値、d(x+i,y+j)は基準座標から(i,j)分移動した座標での画素値である。また、Wiは重み係数を表す。

先ず、方位角が０°のときのＳ０を設定する場合を例に採って説明する。図７に示すように、方位角が０°のときの平均値avg(i)および揺らぎを求めて、その平均値avg(i)および揺らぎに基づいてＳ０を設定する。すると、Ｓ０は下記（１）式のように表される。

他の方位角４５°，９０°，１３５°のときも同様の手順でＳ４５，Ｓ９０，Ｓ１３５をそれぞれ設定する。図８に示すように、Ｓ４５は下記（２）式のように表される。

また、図９に示すように、Ｓ９０は下記（３）式のように表される。

また、図１０に示すように、Ｓ１３５は下記（４）式のように表される。

なお、上記（１）〜（４）式はｎが５のときであるが、５以外の自然数にｎを拡張したときで、ｎが奇数の場合には、（１）〜（４）式中の±２で計算しているΣを±（ｎ−１）／２に置換すればよい。これらの設定されたＳ０，Ｓ４５，Ｓ９０，Ｓ１３５は、周囲の画素に対して特異となる、すなわち画素値が異なる箇所をエッジとして抽出したときに、そのエッジの度合いの目安となる物理量（パラメータ）となる。

例えば、エッジが、方位角が０°の方向（すなわち下から上への方向）に沿って延びている場合には、Ｓ０は極端に小さな値となるが、逆にＳ９０はエッジを垂直に横切るので、Ｓ９０は極端に大きな値となる。なお、Ｓ４５，Ｓ１３５は、その間の値となる。逆にエッジが、方位角が９０°の方向（すなわち左から右への方向）に沿って延びている場合には、Ｓ９０は極端に小さな値となるが、逆にＳ０はエッジを垂直に横切るので、Ｓ０は極端に大きな値となる。通常は、エッジは必ずしも下から上へ、あるいは左から右への方向に沿って延びているわけでなく、方位角が４５°や１３５°のときのように斜め方向や途中で折れ曲がって延びていることに留意されたい。

（ステップＳ３）対象となる小区画でエッジの強度／方向を算出
対象となる小区画Ｐ_Ｉで、ステップＳ２と同一の小区画Ｐ_Ｉに対して、ステップＳ２で求められた画素値の平均値avg(i)や揺らぎに基づいて、さらにはＳ０，Ｓ４５，Ｓ９０，Ｓ１３５に基づいて、エッジ算出部２２ｂ（図２を参照）は周囲の画素に対して特異となる箇所の強度をエッジの強度とするとともに、特異となる箇所の方向をエッジの方向として算出する。強度をＶ（ｘ，ｙ）とするとともに、エッジの方向、すなわち角度をθ（ｘ，ｙ）とすると、強度Ｖ（ｘ，ｙ）および角度θ（ｘ，ｙ）は下記（５）、（６）式のように表される。

また、小区画Ｐ_Ｉ全体の平均値をavgとすると、平均値avgは下記（７）式のように表される。

ところで、スレッシュは、ランダムノイズレベルをどこまで許容するかの係数である。スレッシュをshとしたときに、図１１に示すようにスレッシュshの値によって、sh√（avg）のしきい値が変わり、しきい値sh√（avg）（図１１中では「sh＊（avg）^１／２」）よりも上の領域ではエッジ(Edge)となり、しきい値sh√（avg）よりも下の領域ではノイズ(Noise)となる。このしきい値sh√（avg）を下記（８）式のような条件式で設定する。

上記（８）式の条件式の意味は、下記に示す通りである。すなわち、もし、上記（５）式で求められたエッジの強度Ｖがしきい値sh√（avg）よりも大きければ（上記（８）式中の「ｉｆ（Ｖ≧sh√avg）」を参照、エッジ（上記（８）式中の「｛Ｅ｝」を参照）と認定して、エッジの強度Ｖがしきい値sh√（avg）未満であれば、ノイズ（上記（８）式中の「｛Ｎ｝」を参照）と認定する。

ここで、図１２に示すように、横軸としてＶ／｛sh√（avg）｝（図１２中では「Ｖ／｛sh＊（avg）^１／２｝」）をとるとともに、縦軸としてブレンド率limitをとる。すなわち、ブレンド率limitはＶ／｛sh√（avg）｝を変数とした関数となる。このブレンド率limitの関数については任意の関数で予め適宜設定すればよいが、Ｖ／｛sh√（avg）｝の値が大きくなるのにしたがって、ブレンド率limitの値も大きくなるように設定するのが好ましい。また、ブレンド率limitの値が０〜１の値をとるように設定するのがより好ましい。さらに、Ｖ／｛sh√（avg）｝＝１のときにブレンド率limitの値が０．５の値をとるように設定するのがより一層好ましい。

図１１や上記（８）式の条件式でも述べたように、エッジの強度Ｖがしきい値sh√（avg）よりも大きければエッジとするとともに、エッジの強度Ｖがしきい値sh√（avg）未満であればノイズとしているので、エッジの強度Ｖをしきい値sh√（avg）で除算した値であるＶ／｛sh√（avg）｝については、図１２に示すように、“１”よりも大きければエッジとなり、“１”未満であればノイズとなる。また、Ｖ／｛sh√（avg）｝＝１のときにブレンド率limitの値が０．５の値をとるように設定した場合には、ブレンド率limit が“０．５”よりも大きければエッジとなり、ブレンド率limitが“０．５”未満であればノイズとなる。このようにして求められたブレンド率limitや、“１”からブレンド率limitを減算した値である（１−limit）は、この発明におけるエッジの強度および方向に基づいた複数の係数に相当する。これらブレンド率limitや（１−limit）を乗算器３１ｄおよび乗算器３１ｅ（図２を参照）に送り込む。

（ステップＳ４）対象となる小区画で各々のフィルタをそれぞれ決定
フィルタ決定部３１（図２を参照）は、Ｘ線画像に対してフィルタ処理を行うためのフィルタを複数に区分する。そして、対象となる小区画Ｐ_Ｉで、ステップＳ２、Ｓ３と同一の小区画Ｐ_Ｉに対して、ステップＳ３で求められたエッジの強度および方向に基づいて、区分された各フィルタをフィルタ決定部３１がそれぞれ変えることで各々のフィルタをそれぞれ決定する。本実施例では、フィルタを等方低域通過フィルタ（等方ＬＰＦ）３１ａと等方高域通過フィルタ（等方ＨＰＦ）３１ｂと非等方高域通過フィルタ（非等方ＨＰＦ）３１ｃと３つに区分する。ステップＳ３で求められたエッジの強度に基づいた係数に相当するブレンド率limitや（１−limit）を、区分された等方ＨＰＦ３１ｂ、非等方ＨＰＦ３１ｃに、乗算器３１ｄおよび乗算器３１ｅ（図２を参照）を介してそれぞれ乗じることで、各フィルタをそれぞれ変えて、各々のフィルタをそれぞれ決定する。なお、非等方ＨＰＦ３１ｃには、エッジの方向（角度）の成分が含まれているので、上記（６）式で求められたエッジの角度θを非等方ＨＰＦ３１ｃに送り込む。

（ステップＳ５）対象となる小区画でフィルタ処理
対象となる小区画Ｐ_Ｉで、ステップＳ２〜Ｓ４と同一の小区画Ｐ_Ｉに対して、ステップＳ４で決定された各フィルタをフィルタ処理部３２（図２を参照）が複合してＸ線画像に対してフィルタ処理を行う。本実施例では、等方ＬＰＦ３１ａの下流部分、等方ＨＰＦ３１ｂの乗算器３１ｄの下流部分、非等方ＨＰＦ３１ｃの乗算器３１ｅの下流部分に備えられた加算器３２ａ（図２を参照）によって、ステップＳ４で決定された各フィルタを複合する。複合されたフィルタでフィルタ処理されたＸ線画像をｇ（ｘ，ｙ）とすると、ｇ（ｘ，ｙ）は下記（９）式のように表される。

なお、上記（９）式中のｇ（ｘ，ｙ）は（フィルタ処理されたＸ線画像の）出力であり、上記（９）式中のｆ（ｘ，ｙ）は（フィルタ処理される前のＸ線画像の）入力であり、上記（９）式中のｈ（ｘ，ｙ）は等方ＬＰＦ（上記（９）式では「等方型ローパスフィルタ」）であり、上記（９）式中のｍ（ｘ，ｙ）は等方ＨＰＦ（上記（９）式では「等方型ハイパスフィルタ」）であり、上記（９）式中のｎ（ｘ，ｙ，θ）は非等方ＨＰＦ（上記（９）式では「非等方型ハイパスフィルタ」）である。また、ｎ（ｘ，ｙ，θ）中のθはエッジの方向（角度）の成分であり、上記（６）式で求められたエッジの角度θに基づいてフィルタ処理される。

上記（９）式からも明らかなように非等方ＨＰＦを示すｎ（ｘ，ｙ，θ）にはブレンド率limitを乗じ、等方ＨＰＦを示すｍ（ｘ，ｙ）には（１−limit）を乗じている。また、等方ＬＰＦを示すｈ（ｘ，ｙ）には、ブレンド率limitや（１−limit）などのエッジの強度に基づいた係数を乗じないでフィルタを決定している。上記（９）式を行うことでＸ線画像に対してフィルタ処理を行う。

（ステップＳ６）次なる小区画があるか？
ステップＳ５で小区画Ｐ_Ｉ毎のフィルタ処理が終了すれば、次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１があるか否かを判定する。次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１があれば次のステップＳ７に進み、次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１がなければ走査が終了したものとして一連のフローを終了する。

（ステップＳ７）次なる小区画の位置に変えて走査
ステップＳ６で次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１があると判定された場合には、対象となる小区画Ｐ_Ｉの位置から次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１の位置に変えて走査する。そして、次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１の位置が、今度は対象となる小区画となって、ステップＳ２に戻って、同様のステップＳ２〜Ｓ７を繰り返す。すなわち、同一の小区画Ｐ_Ｉに対して、(1)統計量算出部２２ａ（図２を参照）による統計量の算出（ステップＳ２）、(2)エッジ算出部２２ｂ（図２を参照）によるエッジの強度および方向の算出（ステップＳ３）、(3)フィルタ決定部３１（図２を参照）による各々のフィルタの決定（ステップＳ４）、(4)フィルタ処理部３２によるフィルタ処理（ステップＳ５）の後に、ステップＳ６の次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１の存在の判定を経て、(5)次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１の位置に変えて（ステップＳ７）、(1)の工程であるステップＳ２に戻って繰り返すことで、走査することになる。

ステップＳ７での小区画の走査については、特に限定されないが、図１３に示す小区画の走査の各一例のように行うのが好ましい。例えば、図１３（ａ）に示すように、対象となる小区画Ｐ_Ｉの位置から次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１の位置に変えて走査するときに、対象となる小区画Ｐ_Ｉと次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１との間に走査されない領域が含まれないように走査する。

または、図１３（ｂ）に示すように、対象となる小区画Ｐ_Ｉの位置から次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１の位置に変えて走査するときに、対象となる小区画Ｐ_Ｉと次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１とが接するように走査する。

あるいは、図１３（ｃ）に示すように、対象となる小区画Ｐ_Ｉの位置から次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１の位置に変えて走査するときに、対象となる小区画Ｐ_Ｉの一部を次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１が含んで、対象となる小区画Ｐ_Ｉと次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１とが重なるように走査する。

このように、フィルタ処理の演算負荷は、図１３（ｃ）、図１３（ｂ）、図１３（ａ）の順に軽くなる。逆にフィルタ処理による演算としては、図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）の順に精密になる。

本実施例に係るＸ線透視撮影装置に用いられる画像処理部９によれば、統計量算出部２２ａは、Ｘ線画像を構成する各々の画素に基づいて画素値の統計量（ここでは画素値の平均値avg(i)や揺らぎ）を算出する。その統計量算出部２２ａによって求められた画素値の統計量に基づいて、エッジ算出部２２ｂは、周囲の画素に対して特異となる箇所の強度をエッジの強度とするとともに、特異となる箇所の方向をエッジの方向として算出する。構造物の輪郭部分などのエッジは周囲の画素に対して特異となるので、統計学的な知見から画素値の統計量に基づいてエッジの強度および方向を算出することが可能である。

ここで、Ｘ線画像に対してフィルタ処理を行うためのフィルタを複数（本実施例では３つ）に区分する。そして、上述したエッジ算出部２２ｂによって求められたエッジの強度および方向に基づいて、区分された各フィルタをフィルタ決定部３１がそれぞれ変えることで各々のフィルタをそれぞれ決定する。そのフィルタ決定部３１によって決定された各フィルタをフィルタ処理部３２が複合してＸ線画像に対してフィルタ処理を行うことで、上述した特許文献１のような２つのフィルタのうちのいずれかに切り換えてフィルタ処理を行う手法とは別の手法で、エッジの強度および方向に基づくフィルタ処理が可能になる。このように、フィルタを複数に区分して、エッジの強度および方向に基づいて、区分された各フィルタをそれぞれ変えることで各々のフィルタをそれぞれ決定するので、エッジの強度および方向に応じてフィルタの決定がより柔軟に細かく行われる。その結果、エッジの強度および方向をより一層考慮して、エッジ部分をボケさせずにノイズ成分を低減させることができる。

本実施例では、Ｘ線画像をそれよりも小さな小区画に区分する小区画区分手段の機能と、その区分された小区画の位置を変えることでＸ線画像内を走査する小区画走査手段の機能とを画像処理部９が備えている。そして、統計量算出部２２ａは、区分された小区画を構成する各々の画素に基づいて画素値の統計量（ここでは画素値の平均値avg(i)や揺らぎ）を算出し、フィルタ処理部３２は小区画に対してフィルタ処理を行う。上述した小区画走査手段の機能は、以下のような走査を行う。

すなわち、同一の小区画Ｐ_Ｉに対して、(1)統計量算出部２２ａ（図２を参照）による統計量の算出（ステップＳ２）、(2)エッジ算出部２２ｂ（図２を参照）によるエッジの強度および方向の算出（ステップＳ３）、(3)フィルタ決定部３１（図２を参照）による各々のフィルタの決定（ステップＳ４）、(4)フィルタ処理部３２によるフィルタ処理（ステップＳ５）の後に、ステップＳ６の次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１の存在の判定を経て、(5)次なる小区画Ｐ_Ｉ＋１の位置に変えて（ステップＳ７）、(1)の工程であるステップＳ２に戻って繰り返すことで、走査することになる。このように、小区画に区分して走査するたびにフィルタ処理が行われるので、小区画に応じたフィルタ処理を適正に行うことができる。

また、フィルタ決定部３２は、エッジ算出部２２ｂによって求められたエッジの強度および方向に基づいた複数の係数（ここではブレンド率limit，１−limit）を、区分された各フィルタにそれぞれ乗じることで、各フィルタをそれぞれ変えて、各々のフィルタをそれぞれ決定している。各係数に応じて、係数を乗じたフィルタがそれぞれ決定される。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、Ｘ線画像処理装置（画像処理部）を用いた装置としてＸ線透視撮影装置を例に採って説明したが、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置やＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission CT）装置などに代表されるＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように、Ｘ線以外の放射線（ＰＥＴ装置の場合にはγ線）を検出して、検出された放射線に基づいて放射線画像を得ることで放射線撮像を行う放射線撮像装置に適用してもよい。

（２）上述した実施例では、図１に示すようなＸ線透視撮影を例に採って説明したが、この発明は、例えばＣ型アームに配設されたＸ線撮像装置にも適用してもよい。また、この発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも適用してもよい。

（３）上述した実施例では、放射線画像（実施例ではＸ線画像）をそれよりも小さな小区画に区分して走査するたびにフィルタ処理をその都度行ったが、放射線画像全体に対してフィルタ処理を一度で行ってもよい。

（４）上述した実施例では、上記（１）〜（９）式を利用して一連のＸ線画像処理を行ったが、上記（１）〜（９）式に限定されない。

（５）上述した実施例では、上記（１）〜（４）式のように重み付け（「Ｗ_ｉ」を参照）を行ったが、必ずしも重み付けを行う必要はない。

実施例に係る画像処理部を用いたＸ線透視撮影装置のブロック図である。 実施例に係る画像処理部のブロック図である。 一連のＸ線画像処理の流れを示すフローチャートである。 Ｘ線画像内の小区画の一態様を示す模式図である。 方位角が０°や９０°のときの5×5局所領域の小区画の模式図である。 方位角の定義を示す模式図である。 方位角が０°のときの小区画の模式図である。 方位角が４５°のときの小区画の模式図である。 方位角が９０°のときの小区画の模式図である。 方位角が１３５°のときの小区画の模式図である。 スレッシュを設定するための模式図である。 ブレンド率を求めるための模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、小区画の走査の各一例を示す模式図である。

符号の説明

９ … 画像処理部
２２ａ … 統計量算出部
２２ｂ … エッジ算出部
３１ … フィルタ決定部
３１ａ … フィルタを等方低域通過フィルタ（等方ＬＰＦ）
３１ｂ … 等方高域通過フィルタ（等方ＨＰＦ）
３１ｃ … 非等方高域通過フィルタ（非等方ＨＰＦ）
３１ｄ，３１ｅ … 乗算器
３２ … フィルタ処理部
３２ａ … 加算器
Ｐ … Ｘ線画像
Ｐ_Ｉ … 小区画
Ｖ … エッジの強度
θ … エッジの方向（角度）
limit … ブレンド率

Claims (7)

1. 放射線画像に対して所定の処理を行う放射線画像処理装置であって、前記放射線画像を構成する各々の画素に基づいて画素値の統計量を算出する統計量算出手段と、その統計量算出手段によって求められた画素値の統計量に基づいて、周囲の画素に対して特異となる箇所の強度をエッジの強度とするとともに、特異となる箇所の方向をエッジの方向として算出するエッジ算出手段と、放射線画像に対してフィルタ処理を行うためのフィルタを複数に区分して、前記エッジ算出手段によって求められたエッジの強度および方向に基づいて、前記区分された各フィルタをそれぞれ変えることで各々のフィルタをそれぞれ決定するフィルタ決定手段と、そのフィルタ決定手段によって決定された各フィルタを複合して放射線画像に対してフィルタ処理を行うフィルタ処理手段とを備えることを特徴とする放射線画像処理装置。
2. 請求項１に記載の放射線画像処理装置において、前記放射線画像をそれよりも小さな小区画に区分する小区画区分手段と、その小区画区分手段によって区分された小区画の位置を変えることで放射線画像内を走査する小区画走査手段とを備え、前記統計量算出手段は、小区画区分手段によって区分された小区画を構成する各々の画素に基づいて画素値の統計量を算出し、前記フィルタ処理手段は小区画に対してフィルタ処理を行い、前記小区画走査手段は、同一の小区画に対して、(1)統計量算出手段による統計量の算出、(2)前記エッジ算出手段によるエッジの強度および方向の算出、(3)前記フィルタ決定手段による各々のフィルタの決定、(4)フィルタ処理手段によるフィルタ処理を行う(1)〜(4)までの工程を行った後に、(5)次なる小区画の位置に変えて、(1)の工程に戻って繰り返すことで、走査することを特徴とする放射線画像処理装置。
3. 請求項２に記載の放射線画像処理装置において、前記小区画走査手段は、対象となる小区画の位置から次なる小区画の位置に変えて走査するときに、前記対象となる小区画と次なる小区画との間に走査されない領域が含まれるように走査することを特徴とする放射線画像処理装置。
4. 請求項２に記載の放射線画像処理装置において、前記小区画走査手段は、対象となる小区画の位置から次なる小区画の位置に変えて走査するときに、前記対象となる小区画と次なる小区画とが接するように走査することを特徴とする放射線画像処理装置。
5. 請求項２に記載の放射線画像処理装置において、前記小区画走査手段は、対象となる小区画の位置から次なる小区画の位置に変えて走査するときに、前記対象となる小区画の一部を前記次なる小区画が含んで、対象となる小区画と次なる小区画とが重なるように走査することを特徴とする放射線画像処理装置。
6. 請求項２から請求項５のいずれかに記載の放射線画像処理装置において、前記小区画区分手段によって区分される小区画は方形であることを特徴とする放射線画像処理装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の放射線画像処理装置において、前記フィルタ決定手段は、前記エッジ算出手段によって求められたエッジの強度および方向に基づいた複数の係数を、前記区分された各フィルタにそれぞれ乗じることで、各フィルタをそれぞれ変えて、各々のフィルタをそれぞれ決定することを特徴とする放射線画像処理装置。

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