JP4396435B2 - 放射線撮像装置 - Google Patents

Description

この発明は、医療分野や、非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査、および光学検査などの工業分野や、原子力分野などに用いられる放射線撮像装置に係り、特に、検出された放射線に基づいて画像処理を行う技術に関する。

放射線撮像装置の代表的な装置の一つである医用Ｘ線透視撮影装置において、近年、放射線検出手段として、フラットパネル型Ｘ線検出器（または、「二次元Ｘ線センサー」ともいい、以下では適宜「ＦＰＤ」と記載する）を搭載しているものが多い。

被検体を透過したＸ線像が投影されるＦＰＤの検出面には、Ｘ線感応型の半導体膜と、二次元マトリクス状に配列される複数個（たとえば、縦１５３６個×横１５３６個）の検出素子とを有する。具体的には、検出素子を構成する薄膜トランジスタやキャリア収集電極等がガラス基板上に分離配置され、その上に半導体膜としてのアモルファス・セレン（a-Se）膜を蒸着することで構成される（例えば、非特許文献１参照）。

ＦＰＤにＸ線像が投影されると、像の濃淡に比例した電荷が半導体膜内に発生する。この電荷をキャリア収集電極から電荷情報として所定時間収集して蓄積する。その後、薄膜トランジスタをオン状態に移行させ、蓄積した電荷情報を読み出す。ここで、電荷情報を蓄積している時間（薄膜トランジスタがオフ状態となっている時間に相当する）を特に「蓄積時間」という。

このように検出素子から得られた電荷情報は、検出素子の各列ごとに個別に設けられた増幅器で増幅される。そして、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル化される。本明細書では、デジタル化された電荷情報を、「Ｘ線検出信号」と区別して呼ぶ。これら複数個のＸ線検出信号をデジタル画像処理することによりＸ線画像１枚分が生成される。なお、このＸ線画像を構成する画素は、検出素子と対応関係にある。

上述する複数個の検出素子の中には、製造工程の不具合等種々の原因により、照射されたＸ線像に応じたＸ線検出信号を出力することができないものがある。このような検出素子を、本明細書では特に「欠陥素子」ということとする。この欠陥素子から得られるＸ線検出信号に基づいてそのままＸ線画像を取得すると、欠陥素子に対応する画素はＸ線像を正しく表示することができないばかりか、白く浮き出たり、黒くなってしまい、不都合が生じる。

このため、デジタル画像処理において、欠陥素子から得られるＸ線検出信号を補正している。具体的には、得られたＸ線検出信号が正常な範囲内にあるか否かを閾値等を用いて判断する。正常でないと判断したときは、それを出力した検出素子を欠陥素子とみなす。そして、この欠陥素子に隣接する検出素子から得られるＸ線検出信号を用いて置換処理や、補間処理等の補正を行って復元する。また、欠陥素子とみなした検出素子を記憶しておき、以降のデジタル画像処理においては、記憶された情報を参照しつつＸ線検出信号の補正を行うようにしている。これにより、Ｘ線画像の画質の低下を回避している（たとえば、特許文献１参照）。
特開平１０−５１６９３号公報 W.Zhao,et al.,"A flat detector for digital radiology using active matrix readout of amorphous selenium,"Proc.SPIE Vol.2708,pp523-531,1996.

従来の手法によれば、欠陥素子から得られるＸ線検出信号が突出した値をとる場合は、容易に欠陥素子とみなすことができる。しかし、欠陥素子から得られるＸ線検出信号が必ずしも突出した値をとるとは限らない。

すなわち、Ｘ線検出信号は、Ｘ線の入射量やリーク電流（暗電流）のような蓄積時間に依存する成分と、増幅器のオフセットのような蓄積時間に依存しない成分とを加算したものである。ここで、リーク電流が突出している場合は欠陥素子となる可能性が高い。しかし、それ以上に増幅器間でオフセットがバラついている場合等は、リーク電流の突出量が増幅器間のバラつき等に紛れてしまうことがあり、Ｘ線検出信号全体としては見かけ上、正常な範囲内に収まる場合が生じる。

この場合、従来の手法によっても欠陥素子から得られたＸ線検出信号を「正常である」と誤って判断してしまい、欠陥素子を正常な検出素子と誤認してしまう。この判断に基づいてＸ線画像を取得すると画質の低下を回避できない。なお、得られたＸ線検出信号が正常な範囲内にあるか否かを厳格に判断すると、却って正常な検出素子を欠陥素子と誤認するおそれが生じ、同様に画質の低下を招く。

図８（ａ）を参照して、より具体的に説明する。図８（ａ）は、各検出素子の位置に応じて空間的に展開したＸ線検出信号のプロファイルを模式的に示している。さらに、図示するように、位置Ｐ、及び位置Ｑにおける検出素子が欠陥素子であり、位置Ｒにおける検出素子は正常であるとする。また、増幅器のオフセットのバラつき等に起因して全体的にＸ線検出信号がバラついている様子を示している。

このとき、閾値としてＫ１を採ると、位置Ｑの検出素子を正常と誤ってみなしてしまう。他方、閾値としてＫ２を採ると、位置Ｒの検出素子を欠陥素子と誤認してしまう。いずれの場合も、欠陥素子を正しく抽出することができないので、高品質な画像を得ることができない。

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、放射線検出手段が有する検出素子から欠陥素子を正確に抽出して、高品質な放射線画像を取得することができる放射線撮像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、被写体を透過した放射線を所定の蓄積時間、検出する検出素子を複数個有する放射線検出手段を備えて、各検出素子から得られる放射線検出信号に基づいて放射線画像を取得する放射線撮像装置において、各検出素子について蓄積時間を変えて得られる２個の放射線検出信号から差分信号を得る差分手段と、前記差分信号が正常な信号範囲を超えている検出素子を欠陥素子と判定する欠陥素子抽出手段とを備え、前記欠陥素子から得られる放射線検出信号を補正す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、異なる蓄積時間の放射線検出信号間の差分信号を得ることで、放射線検出信号から蓄積時間に依存しない成分を除去して、蓄積時間に依存する成分のみを取り出すことができる。よって、蓄積時間に依存しない成分が各検出素子間でバラついている場合であっても、その影響を受けることなく欠陥素子の判定を行う。したがって、放射線検出信号に内在する異常が僅かであっても、正確に欠陥素子の抽出を行うことができる。そして、この欠陥素子から得られる放射線検出信号を補正することで、高品質な放射線画像を取得することができる。なお、放射線信号の補正とは、いわゆる置換処理や補間処理等の公知の技術を含む。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記２個の放射線検出信号は、それぞれ放射線を検出素子に入射させないで得られるものであることを特徴とするものである。

［作用・効果］差分信号は、上述のように蓄積時間に依存する成分のみを取り出したものである。ここで、放射線の入射量は蓄積時間に比例して増加するものである。請求項２に記載の発明によれば、差分信号は、放射線の入射量を除く蓄積時間に依存する成分のみとすることができる。この結果、差分信号は、いわゆるリーク電流（暗電流）による成分に大きく依存したものとなる。よって、リーク電流の量が異常でるか否かを、直接的に判断することができ、欠陥素子をより精密に抽出できる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の放射線撮像装置において、さらに、前記欠陥素子抽出手段がした判定の結果に基づく欠陥情報を記憶する欠陥情報記憶手段を備え、この欠陥情報を参照して放射線検出信号を補正することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、欠陥情報記憶手段を設けることで、放射線検出信号の補正を好適に行うことができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線撮像装置において、さらに、各検出素子の位置に応じた差分信号のプロファイルを求め、このプロファイルにおいて穏やかに変化している成分を各差分信号から除去する空間フィルタリング手段を備え、空間フィルタリング手段により処理された各差分信号に基づいて欠陥素子抽出手段が欠陥素子を抽出することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項４に記載の発明によれば、各検出素子の位置に応じて空間的に展開される差分信号のプロファイルには、低周波成分として穏やかに変化している成分（低周波成分）が含まれる場合がある。この低周波成分を各差分信号から除去することで、急峻に変化している成分（高周波成分）のみを残すことができる。したがって、欠陥素子抽出手段は、低周波成分の影響を受けなることなく、より精密に欠陥素子を抽出することができる。

なお、本明細書は、次のような検出素子検査方法に係る発明も開示している。

（１）被写体を透過した放射線を所定の蓄積時間、検出する検出素子を複数個有する放射線検出手段を備えて、各検出素子から得られる放射線検出信号に基づいて放射線画像を取得する放射線撮像装置において、各検出素子について、放射線を入射しつつ蓄積時間を変えて得られる２個の放射線検出信号から差分信号を得る差分手段と、前記各差分信号が正常な信号範囲を超えているか否かを判断し、かつ、超えていると判断したとき、その差分信号に応じた検出素子を欠陥素子と判定する欠陥素子抽出手段とを備え、前記欠陥素子から得られる放射線検出信号を補正することを特徴とする放射線撮像装置。

前記（１）に記載の発明によれば、放射線を入射して得られた放射線検出信号に基づいて、欠陥素子を抽出することができる。よって、放射線が照射されていない状態で欠陥素子を抽出する場合に比べて、より実際的に欠陥素子を抽出することができる。

（２）放射線検出手段が有する複数個の検出素子により被写体を透過した放射線を所定の蓄積時間に検出し、各検出素子から得られた放射線検出信号に基づいて検出素子が欠陥素子であるか否かを検査する検出素子検査方法において、同一の検出素子から蓄積時間を変えて得られた２個の放射線検出信号から差分信号を得る過程と、前記差分信号が正常な信号範囲を超えているか否かを判断し、かつ、超えていると判断したとき、その差分信号に応じた検出素子を欠陥素子と判定する過程とを有することを特徴とする検出素子検査方法。

前記（２）に記載の発明によれば、異なる蓄積時間の放射線検出信号間の差分信号を得ることで、放射線検出信号から蓄積時間に依存しない成分を除去して、蓄積時間に依存する成分のみを取り出すことができる。よって、蓄積時間に依存しない成分が各検出素子間でバラついている場合であっても、この影響をうけることがなく、欠陥素子の判定を行う。よって、欠陥素子であるか否かの検査を正確に行うことができる。

この発明に係る放射線撮像装置によれば、蓄積時間に依存しない成分の影響をうけることなく、欠陥素子の判定を行うので、正確に欠陥素子を抽出することができる。そして、この欠陥素子から得られる放射線信号を補正することで、得られる放射線画像の品質を高めることができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。

図１は、実施例１に係るＸ線透視撮像装置の全体構成を示すブロック図である。本実施例では、放射線撮像装置として医療用のＸ線透視撮像装置を例にとって説明する。

Ｘ線透視撮像装置の撮像部１は、被写体である被検体Ｍを載置する天板２と、被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管３と、複数個の検出素子により、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、適宜「ＦＰＤ」という）４とを備えている。ＦＰＤ４は、この発明における放射線検出手段に相当する。

Ｘ線透視撮像装置は、ほかに天板２やＸ線管３やＦＰＤ４を移動させる移動制御部５と、Ｘ線管３の管電圧や管電流を制御するＸ線管制御部６と、ＦＰＤ４の電荷情報を読み出し制御するＦＰＤ制御部７と各検出素子から読み出された電荷情報をデジタル化してＸ線検出信号に変換するＡ／Ｄ変換器９と、Ｘ線検出信号からＸ線画像を取得するデジタル画像処理部１０とを備えている。

デジタル画像処理部１０は、さらに、Ａ／Ｄ変換器９の出力側に接続されてＸ線検出信号を記憶する信号記憶部１１と、信号記憶部１１に記憶されるＸ線検出信号間の差分信号を取得する差分信号取得部１３と、差分信号と閾値との比較に基づき欠陥素子を判定・抽出する欠陥素子抽出部１５と、欠陥素子抽出部１５がした判定の結果に基づく欠陥情報を記憶する欠陥情報記憶部１７と、Ａ／Ｄ変換器９の出力側に接続されて、欠陥情報を参照しつつＸ線検出信号を補正・復元する補正部２１と、Ｘ線検出信号（欠陥素子から得られたＸ線検出信号については補正後のＸ線検出信号）に基づきＸ線画像を生成する画像生成部２３とを備えている。

Ｘ線管３とＦＰＤ４とは、被検体Ｍを挟んで対向配置される。移動制御部５は、この状態が保たれるようにＸ線管３とＦＰＤ４とを水平移動させたり、回転移動させる。Ｘ線管３は、Ｘ線管制御部６の制御に基づいて被検体Ｍに所定線量のＸ線を照射する。図１では、照射されるＸ線を１点鎖線で模式的に示している。

図２はＦＰＤ４の要部の垂直断面図であり、図３はＦＰＤ４の要部の平面図である。図示するようにＸ線の入射側から順に、印加電極３１とＸ線感応型の半導体膜３３とキャリア収集電極３５とアクティブマトリクス基板３７とが積層されている。キャリア収集電極３５は、平面視二次元マトリクス状に分離形成されている。

アクティブマトリクス基板３７には、キャリア収集電極３５ごとに電荷情報を蓄積するコンデンサＣａと、この電荷情報を取り出すスイッチ素子である薄膜トランジスタ（Thin Film Transistors）Ｔｒとが分離形成されている。キャリア収集電極３５及びコンデンサＣａは、薄膜トランジスタＴｒのソースＳに接続されている。また、各行の薄膜トランジスタＴｒのゲートに共通接続されるゲートバスライン４１と、各列の薄膜トランジスタＴｒのドレインに共通接続されるデータバスライン４３とがそれぞれ複数本、形成されている。

アクティブマトリクス基板３７から引き出された各データバスライン４３は、それぞれ別個の増幅器４７に接続される。増幅器４７の出力側は、Ａ／Ｄ変換器９に集約される。

印加電極３１にバイアス電圧を印加した状態でＦＰＤ４にＸ線が入射すると、半導体膜３３において電荷が発生し、この電荷は各キャリア収集電極３５を介してコンデンサＣａに蓄積される。ゲートバスライン４１は、ゲートドライバ４５からの走査信号を送信し、薄膜トランジスタＴｒのゲートに与える。これによって、オン状態に移行した薄膜トランジスタＴｒを経由して、コンデンサＣａに蓄積された電荷情報がデータバスライン４３に読み出される。なお、ＦＰＤ制御部７は、この電荷情報の読み出し動作制御をＸ線の照射に対応して行う。また、電荷情報を収集・蓄積している時間（薄膜トランジスタＴｒがオフ状態になっている時間に相当）を、「蓄積時間」という。

各データバスライン４３を通じて読み出される電荷情報はそれぞれ増幅器４７で増幅される。その後、Ａ／Ｄ変換器９にてデジタル化され、Ｘ線検出信号を得る。

このように、１組のキャリア収集電極３５とコンデンサＣａと薄膜トランジスタＴｒとは、電荷情報を出力する１個の検出素子ｄを構成する。

したがって、ＦＰＤ４の検出面には、図３に示すように、多数個の検出素子ｄが二次元マトリクス状に配列されていると見ることができる。たとえば、縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ程の広さの検出面に縦１５３６個×横１５３６個の検出素子ｄが配列されている。なお、各検出素子ｄは、生成されるＸ線画像を構成する各画素と対応関係にある。以下の説明では、ＦＰＤ４の検出面には検出素子ｄがｎ行×ｍ列で、（ｎ×ｍ）個配置されているものとし、また、各検出素子ｄは、二次元座標（ｉ、ｊ）による位置情報で識別されるものとする（ｉは１以上ｎ以下の整数、ｊは１以上ｍ以下の整数）。

信号記憶部１１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）に代表される記憶媒体により構成され、各検出素子ｄについて蓄積時間が異なるＸ線検出信号を少なくとも２フレーム分以上記憶する容量を有する。

差分信号取得部１３は、２個のＸ線検出信号から差分信号を得る減算器などから構成されている。差分信号取得部１３は、この発明における差分手段に相当する。

欠陥素子抽出部１５は、予め設定される閾値等を記憶する記憶媒体と、差分信号と閾値とを比較する比較器などから構成されており、その比較結果に基づいて検出素子ｄを欠陥素子と判定する。欠陥素子抽出部１５は、この発明における欠陥素子抽出手段に相当する。

欠陥情報記憶部１７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）に代表される記憶媒体により構成される。そして、欠陥素子抽出部１５がした判定の結果に基づく欠陥情報を記憶する。欠陥情報とは、欠陥素子を識別する二次元座標（ｉ、ｊ）による位置情報等である。欠陥情報記憶部１７は、この発明における欠陥情報記憶手段に相当する。

補正部２１は、メディアンフィルタ等で構成されている。そして、欠陥情報記憶部１７に記憶される欠陥情報を参照して、これが出力したＸ線検出信号を、その欠陥素子に隣接する正常な検出素子ｄから得られるＸ線検出信号の中央値に置換する。

なお、補正部２１は、メディアンフィルタ等で構成されてＸ線検出信号を置換処理するように構成されているが、これに限らず、欠陥素子に隣接する正常な検出素子ｄから得られるＸ線検出信号により補間処理（例えば、スプライン補間、ラグランジェ補間、ＳＩＮＣ関数）等、公知の補正手法を採用してもよい。このように、補正部２１は、この発明において検出素子から得られる放射線検出信号としてのＸ線検出信号を補正する補正手段として機能する。

次に、実施例１に係るＸ線透視撮像装置の各動作について説明する。先ず、図４を参照しつつ、欠陥素子を抽出する動作について説明する。

＜ステップＳ１＞ 第１蓄積時間分のＸ線検出信号を記憶する
Ｘ線管制御部６の制御に基づき、Ｘ線管３はＸ線を照射しない。このＸ線未照射の状態で、ＦＰＤ制御部７の制御に基づき、ＦＰＤ４の各検出素子ｄは、所定の蓄積時間（この蓄積時間を「第１蓄積時間」という）、Ｘ線を検出し電荷情報を蓄積する。そして、各検出素子ｄから蓄積された電荷情報を読み出す。増幅器４７は、読み出された各電荷情報を増幅する。Ａ／Ｄ変換器９は、増幅された各電荷情報をデジタル化し、Ｘ線検出信号として出力する。信号記憶部１１は、出力された各Ｘ線検出信号を記憶する。

＜ステップＳ２＞ 第２蓄積時間分のＸ線検出信号を記憶する
Ｘ線未照射の状態で、第１蓄積時間と異なる蓄積時間（この蓄積時間を「第２蓄積時間」という）、ＦＰＤ４の各検出素子ｄはＸ線を検出し電荷情報を蓄積する。その後は、ステップＳ１と同様に、各検出素子ｄからＸ線検出信号を得て、信号記憶部１１に記憶する。

＜ステップＳ３＞ 差分信号を求める
差分信号取得部１３は、同一の検出素子ｄから得られた、第１蓄積時間分のＸ線検出信号と第２蓄積時間分のＸ線検出信号とを信号記憶部１１から読み出して、減算処理を行い、両者の差分信号を求める。

ここで、位置（ｉ，ｊ）における検出素子ｄから得られる第１蓄積時間分のＸ線検出信号をＡ（ｉ，ｊ）と、第２蓄積時間分のＸ線検出信号をＢ（ｉ，ｊ）と表記し、両者間の差分信号をＣ（ｉ，ｊ）と表記する。この差分信号Ｃ（ｉ，ｊ）は、次式（１）のように表すことができる。

Ｃ（ｉ，ｊ）＝｜Ａ（ｉ，ｊ）−Ｂ（ｉ，ｊ）｜ ・・・（１）
図８（ｂ）は、各検出素子の位置に応じて空間的に展開した差分信号のプロファイルを模式的に示している。なお、図８（ａ）に示すＸ線検出信号のプロファイルと対応関係にある。

図８（ｂ）のプロファイルは、図８（ａ）のプロファイルに比べて、バラつく量が少ない。これは、増幅器４７のオフセット等の蓄積時間に依存しない成分がバラついていることと、この影響を差分信号が受けないことを明示している。

＜ステップＳ４＞ 差分信号が閾値より大きいか？
欠陥素子抽出部１５は、差分信号取得部１３から得られる差分信号Ｃ（ｉ，ｊ）と予め設定されている閾値とを比較し、差分信号が閾値より大きいか否か判断する。大きいと判断したときはステップＳ５に進み、大きくないと判断したときはステップＳ６に進む。

ここで、閾値は、差分信号として（第１蓄積時間と第２蓄積時間との差に相当する時間当たりのＸ線検出信号の変化量として）、正常な範囲の上限であることが好ましい。より具体的には、リーク電流によって蓄積時間に依存して増加する信号量の正常範囲の上限とすることが好ましい。

図８（ｂ）は、差分信号と閾値Ｌ１とを比較することにより、位置Ｐ、及び位置Ｑにおける差分信号が閾値Ｌ１より大きいと正確に判断することができる様子を模式的に示している。

＜ステップＳ５＞ 検出素子を欠陥素子と判定する
欠陥素子抽出部１５は、閾値より大きいと判断された差分信号に応じた検出素子ｄを欠陥素子と判定する。

＜ステップＳ６＞ 欠陥情報を記憶する
欠陥情報記憶部１７は、欠陥素子と判定された検出素子ｄを識別する位置情報等を欠陥情報として記憶する。

＜ステップＳ７＞ 未処理の差分信号はないか？
未処理の差分信号があればステップＳ４に戻り、未処理の差分信号がなければ終了する。

このように、実施例１に係るＸ線透視撮像装置によれば、ステップＳ３で各検出素子について蓄積時間を変えて得られる２個のＸ線検出信号から差分信号を得る。これにより、Ｘ線検出信号に含まれていた蓄積時間に依存しない成分を除去することができる。また、ステップＳ４とステップＳ５とにより、この差分信号に基づいて検出素子を抽出するので、Ｘ線検出信号に内在する異常が僅かであっても、正確に欠陥素子の抽出を行うことができる。

また、ステップＳ１からステップＳ３において、Ｘ線を照射しない状態で差分信号を得ている。これにより、差分信号は、リーク電流（暗電流）による成分に大きく依存したものとなる。したがって、その後の処理で、リーク電流の量が異常でるか否かを、直接的に判断することができるので、欠陥素子をより精密に抽出できる。

続いて、図５を参照しつつ、Ｘ線透視撮像装置によってＸ線画像を取得する動作について説明する。

＜ステップＴ１＞ Ｘ線を照射する
Ｘ線管制御部６の制御に基づき、Ｘ線管３はＸ線を被検体Ｍに照射する。被検体Ｍを透過したＸ線はＦＰＤ４に入射する。

＜ステップＴ２＞ 各検出素子からＸ線検出信号を得る
ＦＰＤ制御部７の制御に基づき、ＦＰＤ４の各検出素子ｄから入射するＸ線に応じた電荷情報を読み出す。各電荷情報は、増幅器４７とＡ／Ｄ変換器９とを介してＸ線検出信号となる。

＜ステップＴ３＞ Ｘ線検出信号を出力した検出素子は欠陥素子か？
各検出素子ｄから得られたＸ線検出信号は、補正部２１に入力される。補正部２１は、欠陥情報記憶部１７に記憶される欠陥情報を参照する。そして、入力されたＸ線検出信号が、欠陥素子から得られたものであるか否かを判断する。欠陥素子が出力したものである場合は、ステップＴ４に進む。欠陥素子が出力したものでない場合は、ステップＴ５に進む。

＜ステップＴ４＞ Ｘ線検出信号を補正する
補正部２１は、欠陥素子に隣接する複数個の正常な検出素子ｄから得られたＸ線検出信号の中から、中央値を特定する。そして、欠陥素子から得られたＸ線検出信号を、この中央値に置き換える。

＜ステップＴ５＞ 未処理のＸ線検出信号はないか？
未処理のＸ線検出信号がないときはステップＴ６に進み、未処理のＸ線検出信号があるときはステップＴ３に進む。このようにして、少なくとも１フレーム分のＸ線検出信号について必要な補正処理を行う。

＜ステップＴ６＞ Ｘ線画像を生成する
補正部２１から出力されるＸ線検出信号（補正処理を行ったときは、置換されたＸ線検出信号）に基づいて、画像生成部２３がＸ線画像を生成する。

このように、実施例１に係るＸ線透視撮像装置によれば、欠陥情報記憶部１７を備えることで、補正部２１は欠陥情報を参照してＸ線検出信号を好適に補正することができる。

さらに、正確に抽出された欠陥素子に関する欠陥情報に基づいて補正するので、その後の処理により高品質なX線画像を取得することができる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。

図６は、実施例２に係るＸ線透視撮像装置の全体構成を示すブロック図である。なお、実施例１と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

実施例２に係るデジタル画像処理部１０は、さらに、Ａ／Ｄ変換器９の出力側に接続されてＸ線検出信号を記憶する信号記憶部１２と、Ａ／Ｄ変換器９、及び信号記憶部１２の出力側に接続されて、Ａ／Ｄ変換器９から直接受けとるＸ線検出信号と、信号記憶部１２から読み出すＸ線検出信号との差分信号を取得する差分信号取得部１３と、差分信号について空間フィルタリング処理を施す空間フィルタリング部５１と、空間フィルタリング処理された差分信号と閾値との比較に基づき欠陥素子を判定・抽出する欠陥素子抽出部１５と、Ａ／Ｄ変換器９の出力側に接続されて、欠陥素子抽出部１５が抽出した欠陥素子を参照してＸ線検出信号を補正・復元する補正部２１と、Ｘ線検出信号（欠陥素子から得られたＸ線検出信号については補正後のＸ線検出信号）に基づきＸ線画像を生成する画像生成部２３とを備えている。

さらに、空間フィルタリング処理部５１は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）処理器５３と減算器５５とを有する。

信号記憶部１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）に代表される記憶媒体により構成される。そして、各検出素子ｄから得られるＸ線検出信号を少なくとも１フレーム分記憶する容量を有すればよい。したがって、２フレーム分の記憶容量を備える必要がない点で、実施例１が有する信号記憶部１１と異なるので、特に信号記憶部に付す符号を「１２」と変えている。

また、ＬＰＦ処理器５３は、各検出素子ｄの位置に応じて空間的に展開した差分信号のプロファイルに現れる急峻な変化（高周波成分）を差分信号から除去して、穏やかに変化している成分（低周波成分）を残す。

減算器５５は、差分信号取得部１３から得られる差分信号と、ＬＰＦ処理器５３から得られる差分信号の低周波成分とを減算処理する。これにより、差分信号から低周波成分が除去される。

このように、空間フィルタリング処理部５１は、全体として、差分信号に含まれる高周波成分のみを残す広域通過フィルター処理を行う。空間フィルタリング処理部５１は、この発明における空間フィルタリング手段に相当する。

次に、図７を参照しつつ、実施例２に係るＸ線透視撮像装置の動作について説明する。

＜ステップＵ１＞ Ｘ線を照射する
Ｘ線管制御部６の制御に基づき、Ｘ線管３はＸ線を被検体Ｍに照射する。被検体Ｍを透過したＸ線はＦＰＤ４に入射する。

＜ステップＵ２＞ 基準蓄積時間分のＸ線検出信号を記憶する
所定の基準蓄積時間、Ｘ線を検出し電荷情報を蓄積する。ここで、基準蓄積時間は、次のステップＵ３で収集する画像生成用のＸ線検出信号を得るときの蓄積時間とは異なるように設定される。各検出素子ｄから蓄積された電荷情報を読み出す。読み出した電荷情報は、増幅器４７とＡ／Ｄ変換器９とを介してＸ線検出信号となる。ステップＵ２で得られる各Ｘ線検出信号を便宜上「基準信号」という。基準信号は、信号記憶部１２に記憶される。

＜ステップＵ３＞ 画像生成用のＸ線検出信号を収集する
引き続きＸ線を照射した状態で、ＦＰＤ制御部７の制御に基づき、取得するＸ線画像に適した蓄積時間分のＸ線検出信号を各検出素子ｄから得る。得られた各Ｘ線検出信号は差分信号取得部１３と補正部２１とに入力される。

＜ステップＵ４＞ 差分信号を求める
差分信号取得部１３は、信号記憶部１２から各基準信号を読み出す。また、Ａ／Ｄ変換器９から直接、画像生成用のＸ線検出信号を受け取る。そして、各検出素子ｄについて、基準信号とＸ線検出信号との差分信号を求める。

＜ステップＵ５＞ 差分信号を空間フィルタリング処理する
求められた差分信号は、空間フィルタリング処理部５１に入力される。空間フィルタリング処理部５１では、各検出素子ｄの位置に応じて空間的に展開される差分信号のプロファイルにおいて穏やかに変化している成分（低周波成分）を各差分信号から除去する。これにより、急峻に変化する成分（高周波成分）を残す。

図８（ｃ）は、図８（ｂ）に示す差分信号のプロファイルについて、空間フィルタリング処理を施したあとの差分信号のプロファイルを模式的に示している。なお、この処理で除去される穏やかに変化する成分（低周波成分）は、半導体膜３３の特性等に因るものである。すなわち、差分信号は、蓄積時間に入射するＸ線の量に依存し、また、このＸ線から電荷に変換する半導体膜３３の特性にも依存する。よって、この半導体膜３３の特性がバラつくと、差分信号のプロファイルに変動が生じ、低周波成分が形成される。

＜ステップＵ６＞ 差分信号が閾値より大きいか？
欠陥素子抽出部１５は、空間フィルタリング処理が施された差分信号と予め設定されている閾値とを比較し、差分信号が閾値より大きいか否か判断する。大きいと判断したときはステップＵ７に進み、大きくないと判断したときはステップＵ９に進む。

図８（ｃ）は、空間フィルタリング処理された差分信号と閾値Ｌ２とを比較することにより、位置Ｐ、及び位置Ｑにおける差分信号が閾値Ｌ２より大きいと正しく判断することができる様子を模式的に示している。また、図８（ｂ）に比べて、図８（ｃ）の方が、閾値を厳密に与えることができる。これにより、Ｘ線検出信号に含まれる異常が僅かであっても、精密に欠陥素子を抽出することができる。

＜ステップＵ７＞ 検出素子を欠陥素子と判定する
欠陥素子抽出部１５は、閾値より大きいと判断された差分信号に応じた検出素子ｄを欠陥素子と判定する。

＜ステップＵ８＞ Ｘ線検出信号を補正する
補正部２１は、Ａ／Ｄ変換器９から入力されるＸ線検出信号のうち、欠陥素子が出力したものを特定して補正する。

＜ステップＵ９＞ 未処理の差分信号はないか？
未処理の差分信号がないときはステップＵ１０に進み、未処理の差分信号があるときはステップＵ６に戻る。このようにして、少なくとも１フレーム分のＸ線検出信号について必要な補正処理を行う。

＜ステップＵ１０＞ Ｘ線画像を生成する
補正部２１から出力されるＸ線検出信号（補正処理を行ったときは、補正されたＸ線検出信号）に基づいて、画像生成部２３がＸ線画像を生成する。

以上のように、実施例２に係るＸ線透視撮像装置によっても、ステップＵ３で各検出素子について蓄積時間を変えて得られる２個のＸ線検出信号から差分信号を得る。これにより、Ｘ線検出信号に含まれていた蓄積時間に依存しない成分を除去することができる。また、ステップＵ６とステップＵ７とにより、この差分信号に基づいて検出素子を抽出するので、Ｘ線検出信号に内在する異常が僅かであっても、正確に欠陥素子の抽出を行うことができる。

また、実施例２に係るＸ線透視撮像装置によれば、Ｘ線を照射した状態で欠陥素子を抽出する。よって、Ｘ線を照射しない状態で欠陥素子を抽出する場合に比べて、より実際的に欠陥素子を抽出することができる。

また、Ａ／Ｄ変換器９から直接Ｘ線検出信号を差分信号取得部１３に与えるので、信号記憶部１１は少なくとも１フレーム分の基準信号を記憶する容量を備えればよい。

また、差分信号を空間フィルタリング処理することで、低周波成分を除去することができる。これにより、差分信号に内在する半導体膜３３の特性のバラつき等に起因する低周波成分を除去することができる。よって、この低周波成分の影響を受けることなく、欠陥素子の判定を精密に行うことができる。

また、Ｘ線撮影、及びＸ線画像生成の動作と平行して、欠陥素子を抽出しこの欠陥素子が出力したＸ線検出信号を補正することができる。

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）上述した各実施例では、欠陥素子抽出部１５は、閾値として、差分信号の正常な範囲の上限を採用していたが、これに限らず、閾値として差分信号の正常な範囲の下限を採用してもよい。これにより、差分信号が突出して低い場合にも検出素子を欠陥素子と判定することができる。

（２）上述した各実施例では、差分信号にのみ基づいて欠陥素子を検出していたが、これに加えてＸ線検出信号に基づいて欠陥素子を検出する手法を併用してもよい。具体的には、実施例１に係るＸ線透視撮像装置において、Ａ／Ｄ変換器９と欠陥情報記憶部１７との間に比較器をさらに設ける。そして、入力されるＸ線検出信号が正常な範囲内にあるか否かを閾値等を用いて判断し、正常でないと判断したときは、それを出力した検出素子を欠陥素子とみなす。そして、この判定の結果に基づく欠陥情報を欠陥情報記憶部１７に出力するように構成する。このように構成することで、漏れなく欠陥素子を抽出することができる。

（３）上述した各実施例では、放射線検出手段としてＦＰＤ４を例に採って説明したが、検出面に複数個の検出素子を有する放射線検出器であれば、この発明を適用することができる。

（４）上述した各実施例では、医用のＸ線透視撮像装置であったが、これに限られない。すなわち、Ｘ線以外の放射線を用いる装置にも適用することができ、また、非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査、および光学検査などの工業分野や、原子力分野などに用いられる放射線撮像装置にも適用できる。

実施例１に係るＸ線透視撮像装置の全体構成を示すブロック図である。 ＦＰＤ４の要部の垂直断面図である。 ＦＰＤ４の要部の平面図である。 欠陥素子を抽出する処理を示すフローチャートである。 Ｘ線画像を取得する処理を示すフローチャートである。 実施例２に係るＸ線透視撮像装置の全体構成を示すブロック図である。 Ｘ線撮影の一連の処理を示すフローチャートである。 図８（ａ）は、検出素子の位置に応じて空間的に展開したＸ線検出信号のプロファイルを示す模式図であり、図８（ｂ）は、検出素子の位置に応じて空間的に展開した差分信号のプロファイルを示す模式図であり、図８（ｃ）は、空間フィルタリング処理が施された差分信号のプロファイルを示す模式図である。

符号の説明

３ …Ｘ線管
４ …フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
１３ …差分信号取得部
１５ …欠陥素子抽出部
１７ …欠陥情報記憶部
２１ …補正部
５１ …空間フィルタリング処理部
Ｍ …被検体（被写体）

Claims (4)

1. 被写体を透過した放射線を所定の蓄積時間、検出する検出素子を複数個有する放射線検出手段を備えて、各検出素子から得られる放射線検出信号に基づいて放射線画像を取得する放射線撮像装置において、各検出素子について蓄積時間を変えて得られる２個の放射線検出信号から差分信号を得る差分手段と、前記差分信号が正常な信号範囲を超えている検出素子を欠陥素子と判定する欠陥素子抽出手段とを備え、前記欠陥素子から得られる放射線検出信号を補正することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記２個の放射線検出信号は、それぞれ放射線を検出素子に入射させないで得られるものであることを特徴とする放射線撮像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線撮像装置において、さらに、前記欠陥素子抽出手段がした判定の結果に基づく欠陥情報を記憶する欠陥情報記憶手段を備え、この欠陥情報を参照して放射線検出信号を補正することを特徴とする放射線撮像装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線撮像装置において、さらに、各検出素子の位置に応じた差分信号のプロファイルを求め、このプロファイルにおいて穏やかに変化している成分を各差分信号から除去する空間フィルタリング手段を備え、空間フィルタリング手段により処理された各差分信号に基づいて欠陥素子抽出手段が欠陥素子を抽出することを特徴とする放射線撮像装置。
   
   

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