JP6122966B2 - X-ray equipment - Google Patents
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Description
本発明は、X線撮影装置に係り、特に、一般医療用や歯科用のX線撮影装置に関する。 The present invention relates to an X-ray imaging apparatus, and more particularly, to a general medical or dental X-ray imaging apparatus.
一般的に、例えばフラットパネル検出器(Flat Panel Detector:FPD)等のX線を検出する画像検出器では、その画素のサイズが小さいほど、つまり単位面積当たりの画素数が多いほど、得られる画像の解像度(resolution)が高くなる。より視認し易い画像を得る方法の1つは、画像検出器の画素のサイズをより小さくしていくことである。ただし、画素サイズが小さな画像検出器は高価である。また、画像検出器の画素サイズを小さくすると、受光感度が低下してしまうため、被曝線量の問題から医療用のX線撮影に用いるには、小さくするにも限度がある。
なお、医療用X線撮影系の解像力(resolving power)、すなわち解像限界(resolving limit)またはカットオフ周波数は、画像検出器の画素サイズ、X線管の焦点サイズ、被写体の拡大率の3要素で決定される。In general, in an image detector that detects X-rays such as a flat panel detector (FPD), the smaller the size of the pixel, that is, the larger the number of pixels per unit area, the obtained image. The resolution of the is increased. One method for obtaining a more easily viewable image is to reduce the pixel size of the image detector. However, an image detector with a small pixel size is expensive. Further, if the pixel size of the image detector is reduced, the light receiving sensitivity is lowered. Therefore, there is a limit to reducing the pixel size for use in medical X-ray imaging due to the problem of exposure dose.
Note that the resolving power of the medical X-ray imaging system, that is, the resolving limit or cut-off frequency, is the three elements of the pixel size of the image detector, the focal point size of the X-ray tube, and the magnification of the subject. Determined by
従来、本願発明者らは、超解像技術であるDetector Moving and Frame Additional Technique(以下、DEMOT法という)による画像処理によって、変調伝達関数(Modulation Transfer Function:MTF)のカットオフ周波数をナイキスト周波数の2倍に引き上げる方法を提案してきた(例えば、特許文献1,2参照)。ここで、MTFは光学伝達関数(Optical Transfer Function:OTF)の絶対値であり、画像の鮮鋭性を表す数値として用いられる。なお、OTFは線像分布関数(Line Spread Function:LSF)をフーリエ変換したものである。
Conventionally, the inventors of the present application have used the Nyquist frequency of the cut-off frequency of a modulation transfer function (MTF) by image processing using the Detector Moving and Frame Additional Technique (hereinafter referred to as the DEMOT method), which is a super-resolution technique. A method of pulling up twice has been proposed (see, for example,
特許文献1に記載の技術は、画像検出器の受光面上の画素の配列方向を、画像検出器の移動方向から傾斜させるように画素を配置して、画像検出器で得られた信号にDEMOT法の画像処理を施すものである。特許文献2に記載の技術は、画像検出器の受光面上の画素においてX線を受光する受光部エリアと信号電荷を発生しない不感部エリアとを設けて、画像検出器で得られた信号にDEMOT法の画像処理を施すものである。
In the technique described in
しかしながら、特許文献1,2に記載された技術には改良の余地があった。特許文献1に記載された技術は、画像検出器の受光面上の画素の配列方向において解像力を2倍にすることが可能であるが、2倍よりも大きくさせることができなかった。特許文献2には、画像検出器の1列の画素群に不感部エリアを設けて、画像検出器で得られた信号を処理することで解像力を2倍よりも大きくさせることが記載されているが、画素を2次元に配列するときの具体的な画像処理については記載されていない。
However, the techniques described in
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、画素が2次元配列された画像検出器で被写体を撮影して得られる画像においてMTFのカットオフ周波数をナイキスト周波数の2倍より大きくすることができるX線撮影装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in an image obtained by photographing a subject with an image detector in which pixels are two-dimensionally arranged, the cutoff frequency of the MTF is made larger than twice the Nyquist frequency. It is an object of the present invention to provide an X-ray imaging apparatus capable of performing the above.
前記課題を解決するために、本発明に係るX線撮影装置は、X線源と、被写体の所定点を通過したX線を受光する受光面に画素が2次元配列された画素アレイを有するX線画像検出記録媒体からなる画像検出器と、前記画像検出器をX線入射方向に直交する方向に移動させる駆動手段と、前記画像検出器から所定のフレームレートで送られてくるフレーム画像を記憶するフレーム画像記憶手段と、前記画像検出器の画素アレイにおける各画素と位置を合わせた画素毎の記録領域を有して前記画素毎の記録領域を横にM行(Mは2以上の整数)に分割し縦にN列(Nは2以上の整数)に分割することで前記フレーム画像をM×N倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間が設定された大容量処理画像記憶手段と、を備えたX線撮影装置であって、前記駆動手段で前記画像検出器を移動させる方向に対して、前記画像検出器の画素アレイにおける画素の配列方向が傾斜するように配設され、前記画像検出器の受光面において、受光部エリアと不感部エリアとを画素毎に設け、前記フレーム画像を前記大容量処理画像記憶手段に転送し、前記フレーム画像の1画素に対してそのM×N倍に拡大した画素数に対応した複数のメモリに前記画素の受光面の形状を信号分布として記録し、前記画像検出器を、前記画素アレイにおける縦または横の一列の画素群が傾斜した方向に対して画素幅よりも小さな距離ずつ微小移動させたときの前記画像検出器の画素の出力信号を前記画像検出器の移動中の位置に応じて前記拡張したメモリ空間において当該画素の位置に相当するM×N個のメモリに案分して順次書き込み、前記画素毎のM×N個のメモリに書き込まれる信号を各メモリ上で加算することで処理画像を生成する画像処理手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an X-ray imaging apparatus according to the present invention includes an X-ray source and a pixel array in which pixels are two-dimensionally arranged on a light receiving surface that receives X-rays that have passed through a predetermined point of a subject. An image detector comprising a line image detection recording medium, driving means for moving the image detector in a direction orthogonal to the X-ray incident direction, and a frame image sent from the image detector at a predetermined frame rate are stored. A frame image storage means, and a recording area for each pixel that is aligned with each pixel in the pixel array of the image detector, and the recording area for each pixel is M rows horizontally (M is an integer of 2 or more) A large-capacity processed image storage in which an expanded memory space corresponding to a coordinate space obtained by expanding the frame image by M × N times by dividing the frame image into N columns (N is an integer of 2 or more) vertically X-ray imaging with means A pixel array direction of the pixel array of the image detector is inclined with respect to a direction in which the image detector is moved by the driving unit, and is arranged on the light receiving surface of the image detector. , A light receiving area and a dead area are provided for each pixel, the frame image is transferred to the large-capacity processed image storage means, and the number of pixels enlarged to M × N times one pixel of the frame image The shape of the light receiving surface of the pixel is recorded as a signal distribution in a plurality of corresponding memories, and the image detector is smaller than the pixel width with respect to the direction in which the vertical or horizontal pixel group in the pixel array is inclined. The output signal of the pixel of the image detector when it is moved minutely by the distance is M × N mem- bers corresponding to the position of the pixel in the expanded memory space according to the moving position of the image detector. Sequentially writing prorated to Li, characterized in that it comprises an image processing means for generating processed image signals to be written in the M × N memory of each pixel by adding on each memory.
かかる構成によれば、X線撮影装置は、画像検出器の受光面において受光部エリアと不感部エリアとが画素毎に設けられており、画像検出器を移動させる方向に対して、画素の配列方向が傾斜しており、大容量処理画像記憶手段において、入力画像の1画素に対してそのM×N倍の画素数に拡大したメモリに、画素の受光面形状を信号分布として記録する。そして、画像処理手段が、M×N倍の画素数に拡大されたメモリを用いてDEMOT法による画像処理を行うので、得られる画像においてMTFのカットオフ周波数をナイキスト周波数の2倍より大きくすることができる。 According to such a configuration, in the X-ray imaging apparatus, the light receiving area and the insensitive area are provided for each pixel on the light receiving surface of the image detector, and the arrangement of the pixels with respect to the direction in which the image detector is moved. The direction is inclined, and in the large-capacity processed image storage means, the light receiving surface shape of the pixel is recorded as a signal distribution in a memory expanded to the number of pixels M × N times that of one pixel of the input image. Since the image processing means performs image processing by the DEMOT method using a memory expanded to M × N times the number of pixels, the cutoff frequency of the MTF is made larger than twice the Nyquist frequency in the obtained image. Can do.
また、本発明に係るX線撮影装置は、前記画像検出器に配列された画素において、前記不感部エリアもしくは前記受光部エリアの受光面における形状が、前記画素の受光面における形状と同じ形状の2つの図形をずらして重ねたときにできる重なり部分の形状と同じであることが好ましい。ここで、画素の受光面における形状とは、例えば矩形、円形、六角形等である。 In the X-ray imaging apparatus according to the present invention, in the pixels arranged in the image detector, the shape of the light-receiving surface of the insensitive area or the light-receiving area is the same as the shape of the light-receiving surface of the pixel. It is preferable that the shape of the overlapping portion formed when the two figures are shifted and overlapped is the same. Here, the shape of the light receiving surface of the pixel is, for example, a rectangle, a circle, a hexagon, or the like.
また、本発明に係るX線撮影装置は、前記画像検出器に配列された各画素において、前記不感部エリアの受光面における形状が、前記画素の受光面における形状を前記画像検出器を移動させる方向に二等分する中心線に対して対称な形状を含むことが好ましい。 In the X-ray imaging apparatus according to the present invention, in each pixel arranged in the image detector, the shape of the light-sensitive surface of the insensitive part area moves the shape of the light-receiving surface of the pixel to the image detector. It is preferable to include a symmetrical shape with respect to a center line that bisects the direction.
また、本発明に係るX線撮影装置において、前記不感部エリアまたは前記受光部エリアの形状は、前記画素の形状と相似形であることが好ましい。
また、本発明に係るX線撮影装置において、前記画素及び前記不感部エリアの形状は正方形であり、前記不感部エリアは前記画素の角部に配設されていることが好ましい。In the X-ray imaging apparatus according to the present invention, it is preferable that the shape of the insensitive part area or the light receiving part area is similar to the shape of the pixel.
In the X-ray imaging apparatus according to the present invention, it is preferable that the shape of the pixel and the insensitive part area is a square, and the insensitive part area is disposed at a corner of the pixel.
画像検出器の画素に不感部エリアを設けて、画像検出器を移動させる方向に対して、画素の配列方向を傾斜させると、X線撮影装置で得られる画像に2次元アーチファクトが生じることがある。そこで、本発明に係るX線撮影装置において、前記画像処理手段は、前記画像検出器を移動させる方向に対する画素の配列方向の角度と、前記各画素の配置と、前記不感部エリアと前記受光部エリアとの面積比と、前記画素における前記不感部エリアの位置についての各情報の入力を受け付け、前記大容量処理画像記憶手段に設定されたメモリ空間でM×N倍に拡大されたフレーム画像において前記画像検出器を移動させる方向の信号強度を加算することで、前記移動させる方向に直交する方向における感度特性曲線を求め、前記生成した処理画像の信号値を、前記感度特性曲線により補正することが好ましい。 If an insensitive part area is provided in the pixel of the image detector and the pixel arrangement direction is inclined with respect to the direction in which the image detector is moved, a two-dimensional artifact may occur in the image obtained by the X-ray imaging apparatus. . Therefore, in the X-ray imaging apparatus according to the present invention, the image processing means includes an angle of a pixel arrangement direction with respect to a direction in which the image detector is moved, the arrangement of the pixels, the insensitive part area, and the light receiving part. In the frame image enlarged by M × N in the memory space set in the large-capacity processing image storage unit, receiving input of each information about the area ratio to the area and the position of the dead area in the pixel By adding the signal intensity in the direction in which the image detector is moved, a sensitivity characteristic curve in a direction orthogonal to the direction in which the image detector is moved is obtained, and the signal value of the generated processed image is corrected by the sensitivity characteristic curve. Is preferred.
かかる構成によれば、画像検出器の受光面上の感度のバラツキを画像処理により補正できるので、アーチファクトを大幅に低減することができる。 According to such a configuration, variations in sensitivity on the light receiving surface of the image detector can be corrected by image processing, so that artifacts can be greatly reduced.
また、本発明に係るX線撮影装置において、前記画像検出器の画素アレイは、一列おきに画素の位置をずらして並べた交互配列であることが好ましい。
かかる構成によれば、画像検出器の受光面上の感度を、画素の位置をずらすことで平均化できる。したがって、感度特性曲線を求めることなくアーチファクトを大幅に低減することができる。In the X-ray imaging apparatus according to the present invention, it is preferable that the pixel array of the image detector is an alternating array in which the positions of the pixels are shifted every other column.
According to this configuration, the sensitivity on the light receiving surface of the image detector can be averaged by shifting the pixel positions. Therefore, artifacts can be greatly reduced without obtaining a sensitivity characteristic curve.
本発明に係るX線撮影装置において、前記画像検出器は、隣接した複数の画素をまとめて仮想的な単位画素として扱う処理であるビニングを行い、前記単位画素毎に、所定の一部の画素の出力信号を読み取らずに残りの画素の出力信号を読み取ることで前記単位画素毎に前記不感部エリアと前記受光部エリアとを形成することが好ましい。 In the X-ray imaging apparatus according to the present invention, the image detector performs binning, which is processing for handling a plurality of adjacent pixels as a virtual unit pixel, and for each unit pixel, a predetermined part of the pixels It is preferable to form the dead area and the light receiving area for each unit pixel by reading the output signals of the remaining pixels without reading the output signal.
かかる構成によれば、ビニングすると空間分解能は低下するものの、読み出す画素数が少なくなるため、フレームレートが高くなる。フレームレートが高いほど、DEMOT法と組み合わせるのに有利となる。また、画像検出器に配列された画素において、受光部エリアと不感部エリアとの面積比または形状を変えることで、解像力を向上させることができる。 According to such a configuration, although the spatial resolution is reduced when binning is performed, the number of pixels to be read is reduced, so that the frame rate is increased. A higher frame rate is advantageous for combination with the DEMOT method. Further, in the pixels arranged in the image detector, the resolving power can be improved by changing the area ratio or the shape of the light receiving area and the insensitive area.
本発明に係るX線撮影装置は、画素が2次元配列された画像検出器で被写体を撮影して得られる画像においてMTFのカットオフ周波数をナイキスト周波数の2倍より大きくすることができる。 The X-ray imaging apparatus according to the present invention can make the cutoff frequency of MTF larger than twice the Nyquist frequency in an image obtained by imaging a subject with an image detector in which pixels are two-dimensionally arranged.
本発明に係るX線撮影装置を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。 An embodiment for implementing an X-ray imaging apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation.
(第1実施形態)
X線撮影装置1は、例えばデジタルパノラマX線撮影装置であり、図1に示すように、X線源2と、画像検出器3と、アーム4と、旋回駆動手段5と、A/D変換手段6と、大容量フレーム画像記憶手段7と、大容量処理画像記憶手段8と、全画像表示記憶手段9と、画像処理手段10と、出力手段11とを備えている。(First embodiment)
The
X線源2は、例えば鉛からなる図示しない筐体に設けられたスリット(鉛スリット)を介してX線を照射することにより生成されるスリット状のX線ビームを所定のタイミングで被写体12に照射するものである。
The
画像検出器3は、被写体12の所定点を通過したX線を受光する画素が2次元配列された画素アレイを有するX線画像検出記録媒体からなる。画像検出器3は、被写体12のX線が通過した部分を所定のフレームレートで撮像する。画像検出器3は、X線イメージセンサやX線検出器、またはそれらの組合せである。
The
ここで、イメージセンサは、例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOSイメージセンサ、TFT(Thin Film Transistor)センサ、CdTeセンサ等である。また、X線検出器は、X線イメージインテンシファイア(Image Intensifier:I.I.)、フラットパネル検出器(Flat Panel Detector:FPD)等である。 Here, the image sensor is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, a CMOS image sensor, a TFT (Thin Film Transistor) sensor, a CdTe sensor, or the like. The X-ray detector is an X-ray image intensifier (I.I.), a flat panel detector (FPD), or the like.
本実施形態では、画像検出器3は、FPDであるものとして説明する。この場合、画素の1画素サイズを、例えば100μm×100μmとして、例えば水平方向1024画素×垂直方向1024画素で配列されたものとして画像検出器3を構成することができる。
In the present embodiment, the
アーム4は、X線源2と画像検出器3とを所定の間隔を空けて保持するものである。この間隔は、X線源2と画像検出器3との間に被写体12が収まるように、例えば、30cm〜1mに設定される。なお、X線源2のX線管が配置された照射部と画像検出器3の受光面とは対向して配置される。また、アーム4は、回転中心Oの周りに回転及びスライド可能に構成されている。アーム4は、画像検出器3側では、図示しない基台を介して画像検出器3を固定保持している。
The
旋回駆動手段5は、X線源2および画像検出器3を被写体12の周りに回転及びスライドさせることで画像検出器3をX線入射方向に直交する方向に移動させるものである。旋回駆動手段5は、モータやアクチュエータ等から構成され、アーム4を所定の角速度で回転するように旋回させる。本実施形態では、旋回駆動手段5は、アームを回転させることで、画像検出器3を回転中心Oの周りに回転及びスライドさせる。
The turning drive means 5 moves the
画像検出器3及びその移動方向の一例を図2に示す。図2に示す画像検出器3aは、受光面に画素20が2次元配列された画素アレイを有する。画素アレイは、画素20を縦横に揃えて並べた正方配列である。ここでは、X方向(縦)に並べられた6個の画素20からなる画素群を、Y方向(横)に6列だけ並べた部分を図示した。
An example of the
画像検出器3aは、画素アレイのほか、図示を省略するが、従来公知の電子回路を備えている。当該電子回路は、例えば、水平読出制御部と、垂直読出制御部と、各読出制御部にクロック信号を供給するタイミングジェネレータと、タイミングジェネレータに接続された発振器と、垂直読出制御部に接続された増幅器と、増幅器に接続されたA/D変換器と、A/D変換器に接続されたラインドライバとを含んで備える。ここで、水平読出制御部は、例えば行走査用垂直シフトレジスタを含む。垂直読出制御部は、例えば水平シフトレジスタ及びCDS回路内蔵チャージアンプを含む。
In addition to the pixel array, the
受光面の画素20にX線が当たると電荷に変換され、画素20毎に電荷が蓄えられる。この電荷への変換方式としては直接変換方式および間接変換方式(シンチレータ方式)があるが、本発明では何れの変換方式を使用しても差し支えない。直接変換方式では、X線をセレン(Se)に代表されるX線検出素子により直接電荷として取得する。シンチレータ方式の場合、X線をヨウ化セシウム(CsI)等のシンチレータで吸収し、そこで発生した蛍光をフォトダイオードで電荷として取得する。蓄積された電荷は、水平読出制御部および垂直読出制御部による水平読出制御および垂直読出制御によって、電荷が読み出される。
When an X-ray hits the
旋回駆動手段5で画像検出器3aを移動させる方向15に対して、画像検出器3aの画素アレイにおける画素の配列方向が傾斜するように配設されている。
この傾斜角は任意であるが、得られる画像において縦方向の解像力と横方向の解像力とを均等に向上させるためには、傾斜角が45度であることが好ましい。つまり、画像検出器3aの移動方向15の角度を基準の方位(0度)とすると、画像検出器3aの画素アレイにおける縦の列に並んだ画素群が例えば45度の方向に配列し、横の列に並んだ画素群が例えば−45度(135度)の方向に配列することが好ましい。The pixel arrangement direction in the pixel array of the
This tilt angle is arbitrary, but it is preferable that the tilt angle is 45 degrees in order to improve the resolution in the vertical direction and the resolution in the horizontal direction equally in the obtained image. That is, assuming that the angle of the moving
画素20は、受光部エリア21と、不感部エリア22とを備えている。受光部エリア21は、X線を受光して信号電荷を発生するエリアである。不感部エリア22は、信号電荷を発生しないエリア、または、実質的に信号電荷が0であるものとして扱われるエリアである。
The
不感部エリアを設ける方法は、通常の画像検出器の受光部エリア(フィルファクタ100%)に新たに不感部エリアを画素毎に設ける方法でもよいし、画像検出器の受光面において、受光部エリアと不感部エリアとを設けた新規な画素を設ける方法でもよい。不感部エリア22を設ける方法は、例えば、画素の一部分を物理的に被覆するマスクを設ける方法や、受光部エリアで発生した信号電荷を転送する配線部を設ける方法を挙げることができる。なお、これら不感部エリア22を固定的に設ける方法以外に、隣接した複数の画素をまとめて仮想的な単位画素として扱う処理であるビニング(Binning)を応用して不感部エリアを形成することもできる。このビニングについては第5実施形態で説明する。
The method of providing the insensitive part area may be a method of newly providing the insensitive part area for each pixel in the light receiving part area (fill
図2に示すように、画素20において、不感部エリア22は受光部エリア21に隣接している。受光面において不感部エリア22の形状は、画素20の形状と相似形の正方形であり、不感部エリア22は画素20の左角部に配設されている。画素幅をdとすると、画素幅dの値は、不感部エリア22の幅Wと受光部エリア21の幅Lとの合計値である。ここでは、一例として幅Wと幅Lとが等しいものとして説明する(W=L=2/d)。つまり、フィルファクタは75%であるものとする。
As shown in FIG. 2, in the
図3は、画像検出器3をX方向およびY方向に、それぞれ2/dだけずらして移動前の画素アレイに重ねた状態を示す模式図である。図3に示すように、不感部エリア22の受光面における形状は、画素の受光面における形状と同じ形状の2つの図形をずらして重ねたときにできる重なり部分の形状と同じである。言い換えれば、不感部エリア22の形状は、2つの画素の形状を重ね合わせてから一方を平行移動させたときにできる2つの画素の重なり部分の形状と同じである。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state in which the
図1に戻って、X線撮影装置1の構成の説明を続ける。
旋回駆動手段5と、X線源2と、画像検出器3とは、図示しないコントローラにより制御され、旋回駆動手段5がアーム4を回転及びスライド動作させながら、X線源2がX線の照射を繰り返し、X線の照射タイミングに同期して画像検出器3が被写体12のフレーム画像を撮像してA/D変換手段6に出力する。Returning to FIG. 1, the description of the configuration of the
The turning drive means 5, the
A/D変換手段6は、画像検出器3の出力信号を取得し、A/D変換し、A/D変換した画像検出器3の出力信号を、大容量フレーム画像記憶手段7に格納する。画像検出器3の出力信号は、画像検出器3に2次元配列された複数の画素の出力信号であり、フレーム画像のことである。
The A / D conversion means 6 acquires the output signal of the
大容量フレーム画像記憶手段7と、大容量処理画像記憶手段8と、全画像表示記憶手段9と、画像処理手段10とは、例えば、一般的なコンピュータ(計算機)で実現することができ、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、HDD(Hard Disk Drive)と、入力/出力インタフェースとを含んで構成されている。
The large-capacity frame
出力手段11は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、PDP(Plasma Display Panel)、EL(Electronic Luminescence)等から構成される。 The output means 11 is comprised from CRT (Cathode Ray Tube), a liquid crystal display (LCD: Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), EL (Electronic Luminescence) etc., for example.
大容量フレーム画像記憶手段7は、一般的な画像メモリやハードディスク等から構成され、画像検出器3から所定のフレームレートで送られてくる出力信号(フレーム画像)を記憶する。大容量フレーム画像記憶手段7は、A/D変換されたフレーム画像を記憶する。
The large-capacity frame image storage means 7 is composed of a general image memory, a hard disk or the like, and stores output signals (frame images) sent from the
大容量処理画像記憶手段8は、一般的な画像メモリやハードディスク等から構成される。本実施形態では、画像処理手段10は、大容量処理画像記憶手段8を用いて、前記DEMOT法による画像処理を行ったり、パノラマ断層画像の構築処理を行ったりする。 The large-capacity processed image storage means 8 is composed of a general image memory, a hard disk, and the like. In the present embodiment, the image processing means 10 uses the large-capacity processing image storage means 8 to perform image processing by the demott method or to perform panoramic tomographic image construction processing.
大容量処理画像記憶手段8には、画像(ここではフレーム画像)における各ピクセルの座標位置にそれぞれ合わせたピクセル毎の記録領域を有し、ピクセル毎の記録領域を横にM行(Mは2以上の整数)に分割し縦にN列(Nは2以上の整数)に分割することで画像をM×N倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間が設定されている。以下では、一例として、MとNが同じ値であるものとする。この拡張されたメモリ空間は、DEMOT法による画像処理に用いられる。 The large-capacity processed image storage means 8 has a recording area for each pixel that matches the coordinate position of each pixel in an image (here, a frame image), and M rows (M is 2) An expanded memory space corresponding to a coordinate space obtained by enlarging the image M × N times is set by dividing the image into N columns (N is an integer of 2 or more). In the following, as an example, it is assumed that M and N have the same value. This expanded memory space is used for image processing by the DEMOT method.
大容量処理画像記憶手段8には、フレーム画像における各ピクセルに1対1に対応したメモリ空間が設定されている。この1対1のメモリ空間は、パノラマ断層画像の構築処理のために用いられる。なお、パノラマ断層画像の構築のために用いる記憶手段は、別体の記憶装置としてもよい。 In the large-capacity processed image storage means 8, a memory space corresponding to each pixel in the frame image is set on a one-to-one basis. This one-to-one memory space is used for panoramic tomographic image construction processing. The storage means used for constructing the panoramic tomographic image may be a separate storage device.
全画像表示記憶手段9は、一般的な画像メモリ等から構成され、画像処理手段10で生成されたパノラマ断層画像(表示対象とする画像)を記憶する。このパノラマ断層画像は、例えば、輝度値で表される。
The all-image
画像処理手段10は、大容量フレーム画像記憶手段7から、フレーム画像を読み出して大容量処理画像記憶手段8に転送し、大容量処理画像記憶手段8上で所定の画像処理を行う。つまり、画像処理手段10は、A/D変換手段6が変換して出力したフレーム画像を取得して画像処理を行う。本実施形態では、画像処理手段10は、DEMOT法による画像処理の機能と、パノラマ断層画像を構築する処理の機能とを備えている。
The image processing means 10 reads out the frame image from the large-capacity frame image storage means 7 and transfers it to the large-capacity processing image storage means 8, and performs predetermined image processing on the large-capacity processing image storage means 8. That is, the
なお、画像処理手段10は、CPUがROM等に格納された所定のプログラムをRAMに展開して実行することによりその機能が実現されるものである。このプログラムは、通信回線を介して提供することも可能であるし、CD−ROM等の記録媒体に書き込んで提供することも可能である。 The function of the image processing means 10 is realized by the CPU developing and executing a predetermined program stored in the ROM or the like on the RAM. This program can be provided via a communication line, or can be provided by being written in a recording medium such as a CD-ROM.
パノラマ断層画像を構築する処理として、画像処理手段10は、大容量処理画像記憶手段8から、DEMOT法により画像処理したフレーム画像を複数枚読み出す。そして、画像処理手段10は、大容量処理画像記憶手段8に設定されたメモリ空間(画素に1対1に対応したメモリ空間)において、被写体12の所定の断層面に対応した所定のずれ幅で、複数枚のフレーム画像を重ね合わせる。これにより、被写体12の所定の断層面に対応したパノラマ断層画像が構築される。このパノラマ断層画像を構築する処理は公知である。 As processing for constructing a panoramic tomographic image, the image processing means 10 reads out a plurality of frame images subjected to image processing by the DEMOT method from the large-capacity processed image storage means 8. Then, the image processing means 10 has a predetermined shift width corresponding to a predetermined tomographic plane of the subject 12 in the memory space set in the large-capacity processing image storage means 8 (memory space corresponding to one-to-one pixel). A plurality of frame images are superimposed. Thereby, a panoramic tomographic image corresponding to a predetermined tomographic plane of the subject 12 is constructed. The process of constructing this panoramic tomographic image is known.
DEMOT法による画像処理については特許文献1及び特許文献2に記載されているが、以下にDEMOT法の画像再構築アルゴリズムについて図面を参照しながら説明する。
Image processing by the DEMOT method is described in
一例としてエッジ像の撮影について図4A及び図4Bを参照して説明する。ここでは、画像検出器3として、記録媒体であるFlat Panel Detector(FPD)を使用し、被写体12を金属プレート(鉛エッジ)とするエッジ法による撮影を行うこととする。
Taking an edge image as an example will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. Here, a flat panel detector (FPD) that is a recording medium is used as the
図4Aに、FPD13と鉛エッジ14の配置を示す。FPD13は、微小な直線移動が可能な図示しないステージに載置されている。図4Aの符号15はFPD13の移動方向を示す。FPD13の上に鉛エッジ14を近接させて置く。図4Aに示す一点鎖線における断面の画素列の一部を図4Bに示す。FPD13が微小移動する前の初期状態及びスタート時には、鉛エッジ14の端縁部は、FPD13の画素間の境界線と一致していることとする。FPD13の画素のうち鉛エッジ14に隠れた画素をP1とし、X線16に照射されている画素をP2とする。FIG. 4A shows the arrangement of the
画素P1,P2,…は、多数の画素を有するFPD13の図4Aに示す一点鎖線上に1次元配列されている。以下では、この1次元のラインに着目してFPD13を説明する。まず、フィルファクタが100%であるものとする。つまり、画素が受光部エリアだけを備えているものとする。このとき、画素幅よりも小さな距離を想定する。具体的には画素幅を複数に分割した微小距離を想定し、この微小距離だけFPD13を移動しては撮影を行う、という動作を分割数と同じ数だけ繰り返し、最終的にFPD13を画素サイズだけ移動させるものとする。ここで、例えば画素サイズをd、画素の分割数を10とすると、FPD13をd/10だけ微小移動しては撮影を行う、という動作を10回繰り返すことになる。図4Bに示すように鉛エッジ14はFPD13の表面から僅かに離間して配置され、図示しない保持具で固定されている。よって、FPD13が移動しても鉛エッジ14は初期の配置のまま動かない。The pixels P 1 , P 2 ,... Are one-dimensionally arranged on a one-dot chain line shown in FIG. 4A of the
X線16がFPD13に垂直に照射されて、鉛エッジ像を撮影すると、画素P2から入射X線量に対応した出力信号が得られる。このFPD13の2次元画像を大容量処理画像記憶手段8に転送する。大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間には、予めFPD13の画素とサイズ及び位置を合わせ、FPD13の画素の分割数に対応して、FPD13の1次元のラインの1画素に対してその10倍の画素数が設定されている。したがって、大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間には、2次元のFPD13の総画素数の100倍の画素数が設定されている。FPD13の1次元のライン上の1画素の出力信号は、その画素位置に相当する大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上の10画素にそれぞれ同じように転送される。And
ここで、画素の出力信号のレベルについて説明する。図4Bに示すようにFPD13の微小移動のスタート時の撮影では、画素P2では画素全体にX線16が照射されている。このときの画素P2の出力信号のレベルを画素の分割数に対応して便宜的に10とする。一方、画素P1では鉛エッジ14に遮られてX線16が照射されていないので、このときの画素P1の出力信号のレベルを0とする。Here, the level of the output signal of the pixel will be described. The shooting at the start of the minute movement of FPD13 as shown in FIG. 4B,
FPD13の画素P2から転送される出力信号(レベル10)は、大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上のP2画素の位置に相当する10画素にそれぞれ書き込まれる。
FPD13の画素P1から転送される出力信号(レベル0)は、大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上のP1画素の位置に相当する10画素にそれぞれ書き込まれる。The output signal (level 10) transferred from the pixel P 2 of the FPD 13 is written in 10 pixels corresponding to the position of the P 2 pixel in the memory space of the large-capacity processed image storage means 8.
The output signal (level 0) transferred from the pixel P 1 of the FPD 13 is written in 10 pixels corresponding to the position of the P 1 pixel in the memory space of the large-capacity processed image storage means 8.
次に図5において符号15で示すようにFPD13を画素サイズの1/10だけ図5において左に微小移動させる。すると、この1回目の移動によって、画素P2は、画素面積の1/10が鉛エッジ14で遮蔽されることになる。よって、P2画素は、画素全体の90%の面積に、X線16が照射されることになる。したがって、このときの画素P2の出力信号のレベルは9となる。その出力信号(レベル9)を大容量処理画像記憶手段8に転送し、書き込んだものが図5の中段に示す数値である。この出力信号(レベル9)は、大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上においてP2画素が画素サイズの1/10だけ微小移動した後の位置に相当する10画素に転送するものとする。Next, as indicated by
図5において上段に示すFPD13の画素P2の位置は、微小移動のスタート時の位置である。図5において中段に示す大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上の画素の位置は、1回目の移動時の位置を示している。大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上において、レベル9の出力信号が書き込まれた10画素のうち最左端の画素は、微小移動のスタート時に画素P1から転送された出力信号(レベル0)が書き込まれていた画素である。すなわち1回目の移動に伴う書き込み処理では、スタート時の大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上の画素から1画素分だけ左にずれた画素を含む10画素にレベル9が書き込まれることになる。したがって、1回目の移動において、例えば画素P1から転送される出力信号(レベル0)は、スタート時の大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上の画素から1画素分だけ左にずれた画素を含む10画素に書き込まれることになる。In FIG. 5, the position of the pixel P 2 of the
FPD13の1回目の移動と出力信号の書き込みとが終わった後、さらにFPD13を画素サイズの1/10だけ図5において左に微小移動させてエッジ像を撮影する。2回目の移動により、最初の位置からの移動量は、画素サイズの2/10となる。すると、この2回目の移動によって、画素P2は、画素面積の2/10が鉛エッジ14で遮蔽されることになる。よって、P2画素は、画素全体の80%の面積に、X線16が照射されることになる。したがって、このときの画素P2の出力信号のレベルは8となる。その出力信号(レベル8)を大容量処理画像記憶手段8に転送し、書き込んだものが図5の下段に示す数値である。After the first movement of the
このようにFPD13の移動と撮影を行いながら、その都度、各画素の出力信号を大容量処理画像記憶手段8に転送する処理を行う。このとき、大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上の画素位置と鉛エッジ14は、初期の設定位置から動かない。このようなFPD13の微小移動に合わせた各画素の出力信号を、大容量処理画像記憶手段8に転送した信号列として一覧にしたものが図6である。
In this way, while the
ここでは、画素サイズの1/10ずつの移動であるので、10回の移動によって一巡し、スタート時に戻ることになる。つまり、一巡すると、鉛エッジ14の端縁部は、FPD13の次の画素間の境界線と一致する。スタート時に戻るまでの移動時に大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上の各画素に書き込まれる出力信号は逐次加算される。この処理は図6の表の信号レベルを縦列方向に加算する処理である。
In this case, since the movement is performed by 1/10 of the pixel size, the movement is completed by 10 movements, and returns at the start. That is, when the circuit is completed, the edge of the
最終的な加算結果を、図6では、大容量処理画像記憶手段8の下に、「0,0,0,1,3,6,…,100」のように記載した。この数値列は、鉛エッジ14を撮影したものであり、距離のディメンジョンを持っている。この数値列で表される曲線は、Edge Spread Function(ESF)と呼ばれる。ESFの距離微分から算出したLine Spread Function(LSF)を図6の最下段に、「0,0,1,2,3,…,0」のように記載した。理論的に求めたESFのグラフを図7Aに示す。理論的に求めたLSFのグラフを図7Bに示す。LSFの形状は全体的には三角波の形状であるが、2つの対称な鋸歯状波を合わせた形状となっている。
In FIG. 6, the final addition result is indicated as “0, 0, 0, 1, 3, 6,..., 100” under the large-capacity processing
次に、図8A及び図8Bを参照して画像検出器30の微小移動中の鉛エッジ14の撮影について説明する。図8Aに示す一点鎖線における断面の画素列の一部を図8Bに示す。この1次元のラインに着目して画像検出器30を説明する。例えば画素サイズをdとして、画像検出器30をd/10だけ微小移動しては撮影を行う、という動作を10回繰り返す。画像検出器30の画素P1,P2,…は、受光部エリア31と不感部エリア32とを備えている。画素幅dの値は、不感部エリア32の幅Wと受光部エリア31の幅Lとの合計値である。ここでは、幅Wと幅Lとが等しいものとする(W=L=2/d)。つまり、1次元のラインで見たときにはフィルファクタが50%であるものとして説明する。なお、2次元平面で見たときには、不感部エリア32の形状や面積に応じてフィルファクタを例えば75%とすることができる。Next, imaging of the
X線16が画像検出器30に垂直に照射されて、鉛エッジ像を撮影すると、画素P2の受光部エリア31から入射X線量に対応した出力信号が得られる。この画像検出器30の2次元画像を大容量処理画像記憶手段8に転送する。大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間には、予め画像検出器30の画素の受光部エリア31及び不感部エリア32とそれぞれサイズ及び位置を合わせて、画像検出器30の1次元のラインの1画素に対してその10倍の画素数が設定されている。なお、2次元では100倍の画素数が設定されている。An
ここで、画素の出力信号のレベルについて説明する。図8Bに示すように画像検出器30の微小移動のスタート時の撮影では、画素P2の受光部エリア31がX線16を受光する。このときの画素P2の出力信号のレベルを便宜的に5とする。一方、画素P2の不感部エリア32は信号電荷を発生しないので出力信号のレベルを0とする。画像検出器30の画素P2の受光部エリア31の出力信号(レベル5)は、その画素位置に相当する大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上の10画素のうち5画素にそれぞれ同じように転送されて書き込まれる。残りの5画素には不感部エリア32の出力信号(レベル0)が書き込まれる。Here, the level of the output signal of the pixel will be described. Shooting at the start of the minute movement of the
次に、図9において符号15で示すように画像検出器30を画素サイズの1/10だけ図9において左に微小移動させる。すると、この1回目の移動によって、画素P2は、画素面積の1/10が鉛エッジ14で遮蔽される。この場合、不感部エリア32の一部が遮蔽され、受光部エリア31にはX線16が照射されている。したがって、このときの画素P2の受光部エリア31の出力信号レベルは5である。その出力信号(レベル5)を大容量処理画像記憶手段8に転送し、該当の5画素にそれぞれ書き込んだものが図9の中段に示す数値である。Next, as indicated by
画像検出器30の1回目の移動と出力信号の書き込みとが終わった後、さらに画像検出器30を画素サイズの1/10だけ図9において左に微小移動させてエッジ像を撮影する。このときの画素P2の受光部エリア31の出力信号(レベル5)を大容量処理画像記憶手段8に転送し、書き込んだものが図9の下段に示す数値である。このように画像検出器30の移動と撮影を行いながら、その都度、各画素の出力信号を大容量処理画像記憶手段8に転送する処理を行う。このような画像検出器30の微小移動に合わせた各画素の出力信号を、大容量処理画像記憶手段8に転送した信号列として一覧にしたものが図10である。After the first movement of the
画像検出器30をdだけ移動するまでの移動時に大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間上の各画素に書き込まれる出力信号は逐次加算される。この処理は図10の表の信号レベルを縦列方向に加算する処理である。最終的な加算結果を、図10では、大容量処理画像記憶手段8の下に記載した。この数値列で表される曲線(ESF)の距離微分から算出したLSFを図10の最下段に記載した。この場合に、理論的に求めたESFのグラフを図11Aに示し、理論的に求めたLSFのグラフを図11Bに示す。
Output signals written to each pixel in the memory space of the large-capacity processed
図7Bから、LSFの形状が鋸歯状波である場合に求めたMTFを図12に二点鎖線で示す。同様に、図11Bから求めたMTFを図12に実線で示す。比較としてLSFの形状が矩形波である場合に求めたMTFを図12に破線で示す。LSFの形状が矩形波である場合、MTFのカットオフ周波数は、画素サイズをdとすると1/(2d)、すなわちナイキスト周波数で表される。これに対して、不感部エリアを考慮せずにDEMOT法を用いた場合(フィルファクタ100%の場合)、MTFのカットオフ周波数は1/dとなり、理論的にはナイキスト周波数の2倍で表され、解像力が向上する。また、不感部エリアを考慮してDEMOT法を用いた場合(フィルファクタ50%の場合)、MTFのカットオフ周波数は2/dとなり、理論的にはナイキスト周波数の4倍で表され、解像力が向上する。 From FIG. 7B, the MTF obtained when the shape of the LSF is a sawtooth wave is shown by a two-dot chain line in FIG. Similarly, the MTF obtained from FIG. 11B is shown by a solid line in FIG. As a comparison, the MTF obtained when the shape of the LSF is a rectangular wave is shown by a broken line in FIG. When the shape of the LSF is a rectangular wave, the cutoff frequency of the MTF is represented by 1 / (2d), that is, the Nyquist frequency, where d is the pixel size. On the other hand, when the DEMOT method is used without considering the dead area (when the fill factor is 100%), the cutoff frequency of the MTF is 1 / d, which is theoretically expressed as twice the Nyquist frequency. As a result, the resolution is improved. In addition, when the DEMOT method is used in consideration of the insensitive area (when the fill factor is 50%), the cutoff frequency of the MTF is 2 / d, which is theoretically expressed by four times the Nyquist frequency, and the resolving power is improves.
前記した不感部エリアを考慮してDEMOT法を用いた画像再構築アルゴリズムにおいては、説明を単純化するために図8Aに示す一点鎖線に着目して画像検出器30を説明しが、実際には画像検出器には画素が2次元配列されている。そのため、図1のX線撮影装置1では、得られる画像の横および縦の2方向に対して解像力を上げる目的で、画像検出器3を移動させる方向に対して、任意の一列の画素群の配列方向が傾斜するように画素を配設することとした。
In the image reconstruction algorithm using the DEMOT method in consideration of the insensitive area described above, the
以下、X線撮影装置1が画像検出器3aを備える場合に、DEMOT法を用いた画像再構築アルゴリズムについて図2等を適宜参照しながら説明する。図13Aは、画像検出器3aのうちの一部の画素20a,20b,20c,20dと、被写体としての鉛エッジ14Bとの配置の一例を模式的に示す図である。図13Aに示す2×2の画素領域が鉛エッジ14Bの側に移動する場合、その移動をX方向の移動とY方向の移動とに分解して考えることができる。
Hereinafter, when the
図13Aに示す2×2の画素領域を仮にX軸に平行な境界線で2等分し、画素20a,20bの組を想定する。さらに、画素20a,20bの組を、図13Bに示すように仮にX軸に平行な境界線で2等分すると、一方は、不感部エリアを有する画素P1,P2がX方向に移動するものとみなすことが可能である。このときの動作は、図8Bに示す動作と同様である。また、2等分したときの他方は、不感部エリアを有しない画素P3,P4がX方向に移動するものとみなすことが可能である。このときの動作は、図4Bに示す動作と同様である。したがって、不感部エリアを考慮したDEMOT法と、不感部エリアを考慮しないDEMOT法とを組み合わせればESFやLSFを算出可能である。A 2 × 2 pixel region shown in FIG. 13A is divided into two equal parts by a boundary line parallel to the X axis, and a set of
図13Aに示す2×2の画素領域をY方向に移動する場合についても同様に考えることができる。この場合、画素20a,20cの組を、図13Cに示すように、不感部エリアを有する画素P5,P6と、不感部エリアを有しない画素P7,P8とで構成されているとみなすことが可能である。The same applies to the case of moving the 2 × 2 pixel region shown in FIG. 13A in the Y direction. In this case, as shown in FIG. 13C, the set of the
図14は、X線撮影装置1が画像検出器3aを備える場合について、大容量処理画像記憶手段8に設定されたメモリに書き込まれた信号強度の一例を示す模式図である。図14において、太線の矩形の枠は、ピクセル毎の記録領域を表しており、横に10行に分割され縦に10列に分割され、合計100個のメモリを備えている。なお、画素群の配列方向の傾斜角度に対応させて全体を45度傾けて表示した。
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an example of the signal intensity written in the memory set in the large-capacity processing
ここでは、画像検出器3aの画素20の受光部エリア21全体でX線を受光するときの出力信号のレベルを便宜的に5とする。一方、不感部エリア22は信号電荷を発生しないので出力信号のレベルを0とする。DEMOT法による画像検出器3aの微小移動のスタート時の撮影では、画素20の不感部エリア22と受光部エリア21との面積比(1/3)等に対応させて、図14に示す太線の矩形の枠において、25個のメモリに信号レベル0が書き込まれ、残りの75個のメモリに信号レベル5が書き込まれる。
Here, for convenience, the level of the output signal when receiving X-rays in the entire
太線の矩形の枠に隣接する他のピクセルの記録領域においても各メモリに同様に画素の出力信号が書き込まれる。よって、図14においてA軸に沿った行L1においては、連続した5個のメモリに信号レベル0が書き込まれている。行L1から見て、図14においてB軸に沿って1つ上の行においては、連続した4個のメモリに信号レベル0が書き込まれている。また、行L1の2つ上の行においては、連続した3個のメモリに信号レベル0が書き込まれている。さらに、行L1の5つ上にある行L2においては、連続した10個のメモリに信号レベル5が書き込まれている。同様に、行L4においては、連続した10個のメモリに信号レベル5が書き込まれている。また、行L3,L5においては、連続した5個のメモリに信号レベル0が書き込まれている。
In the recording area of other pixels adjacent to the bold rectangular frame, the pixel output signal is similarly written in each memory. Therefore, in the row L1 along the A axis in FIG. 14, the
図2に示すように、画像検出器3aを移動方向15に画素幅dの1/10の微小距離の1.41倍ずつ移動させると、画像検出器3aに並んだ画素群をX方向に画素幅dの1/10ずつ微小移動させることができる。同時に、画像検出器3aに並んだ画素群をY方向に画素幅dの1/10ずつ微小移動させることができる。
As shown in FIG. 2, when the
画像検出器3aの移動方向15をX方向に分解した場合、図13Bに示すように画素20a,20bの組を、仮想的に、不感部エリアを有する画素P1,P2と、不感部エリアを有しない画素P3,P4とで構成されているとみなすことができる。この場合に、DEMOT法を用いて、X方向に画素幅dだけ移動するまでに、大容量処理画像記憶手段8に設定された所定ピクセルの各メモリに書き込まれて最終的に加算された信号強度の一例を図15Aに示す。When the moving
図15Aにおいてハッチングを付した10個のメモリのうち、左半分の5個のメモリに書き込まれた信号レベル「15,19,22,24,25」は、図10の大容量処理画像記憶手段8の下に記載した数値列で表される曲線(ESF)の一部と同じものであり、図10に示す画素P2の不感部エリアの位置及びサイズに対応している。また、右半分の5個のメモリに書き込まれた信号レベル「90,94,97,99,100」は、図6において大容量処理画像記憶手段8の下に記載した数値列で表される曲線(ESF)の一部と同じものであり、図6に示す画素P2の位置及びサイズに対応している。15A, the signal level “15, 19, 22, 24, 25” written in the five left half memories among the 10 hatched memories is the large-capacity processed image storage means 8 in FIG. Is the same as a part of the curve (ESF) represented by the numerical sequence described below, and corresponds to the position and size of the dead area of the pixel P 2 shown in FIG. The signal level “90, 94, 97, 99, 100” written in the five memories on the right half is a curve represented by a numerical sequence described below the large-capacity processed image storage means 8 in FIG. This is the same as a part of (ESF) and corresponds to the position and size of the pixel P 2 shown in FIG.
画像検出器3aの移動方向15をY方向に分解した場合、図13Cに示すように画素20a,20cの組を、仮想的に、不感部エリアを有する画素P5,P6と、不感部エリアを有しない画素P7,P8とで構成されているとみなすことができる。この場合に、DEMOT法を用いてY方向に画素幅dだけ移動するまでに、大容量処理画像記憶手段8に設定された前記所定ピクセルの各メモリに書き込まれて最終的に加算された信号強度の一例を図15Bに示す。このピクセルの各メモリには、図15Aに示す信号値と、図15Bに示す信号値と、を合わせた信号値が書き込まれることになる。When the moving
ここで、画像検出器3の他の例について図16を参照して説明する。画像検出器3bは、画素20が2次元配列された画素アレイを有する。画素アレイは、画素20を縦横に揃えて並べた正方配列である。画像検出器3bの移動方向15に対して、任意の一列の画素群の配列方向が傾斜するように配設されている。画素20は、受光部エリア21と、不感部エリア22とを備え、フィルファクタは75%である。ここでは、移動方向15に並べられた10個の画素20からなる画素群(破線L5)と、移動方向15に並べられた9個の画素20からなる画素群(破線L2)と、を交互に配設した部分を図示した。破線L2の位置は、図14に示す大容量処理画像記憶手段8に設定されたメモリの行L2の位置に対応している。同様に破線L5の位置は、図14に示す行L5の位置に対応している。
Here, another example of the
本発明のX線撮影装置1の性能を確かめるために以下の実験1、実験2を行った。適宜図1を参照しながら説明する。
<前提>
各実験では、画像検出器3を模擬したFPDモデルを用いた。FPDモデルは、所定厚みの矩形の枠の中に、画素を模擬する多数の窓を格子状に設け、枠の表面及び裏面に拡散板を配設して形成したものである。ここでは、縦300mm×横300mm×高さ20mmの矩形の枠の中に、0.2mmの隔壁で仕切った1辺10mmの矩形の窓を設けた。つまり、FPDモデルは画素幅が10.2mmの画素が配列された画像検出器を模擬する。この窓の一部を遮蔽することで不感部エリアを模擬することができる。In order to confirm the performance of the
<Premise>
In each experiment, an FPD model simulating the
また、各実験に共通に用いた被写体を図17に示す。図17に示す被写体は、テストパターン(スターパターンチャート)である。このテストパターンには、原点から放射状に広がる複数の扇形で白黒の縞模様のパターンが形成されている。これにより、放射状の白黒の縞模様のパターンが原点付近まで見えるほど、撮影装置による解像力が高い、ということが分かる。パターンの放射方向の長さは100mm程度とした。 In addition, FIG. 17 shows subjects commonly used in each experiment. The subject shown in FIG. 17 is a test pattern (star pattern chart). In this test pattern, a plurality of fan-shaped black and white striped patterns extending radially from the origin are formed. Thus, it can be seen that the more the radial black-and-white striped pattern is seen to the vicinity of the origin, the higher the resolving power by the photographing apparatus. The length of the pattern in the radial direction was about 100 mm.
<実験方法>
FPDモデルの正面側に所定距離だけ離間させてカメラを固定した。FPDモデルの枠全体を水平方向から45度傾斜させることで、窓の配列方向を水平方向から45度傾斜させた。FPDモデルの表面側に、カメラから視て左半分の側にテストパターンを固定した。この状態でFPDモデルをカメラから視て左右にスライドできるように設置した。FPDモデルの背面側に、面発光型のバックライトを固定した。バックライトでFPDモデルを照明した状態で、テストパターンをカメラ撮影した。<Experiment method>
The camera was fixed at a predetermined distance from the front side of the FPD model. By tilting the entire frame of the FPD model by 45 degrees from the horizontal direction, the arrangement direction of the windows was tilted by 45 degrees from the horizontal direction. A test pattern was fixed to the front half of the FPD model on the left half side as viewed from the camera. In this state, the FPD model was installed so that it could slide to the left and right when viewed from the camera. A surface-emitting backlight was fixed on the back side of the FPD model. The test pattern was photographed with the camera while the FPD model was illuminated with the backlight.
<実験1>
実験1は、事前の予備実験であり、フィルファクタを100%としてテストパターンを撮影したときにDEMOT法により解像力が向上することを確かめるための実験である。このため、FPDモデルの窓をすべて開放することで、不感部エリアを設けないことを模擬した。このとき、FPDモデルを例えば右から左に微小移動させながらテストパターンを撮影した。また、対比するために、FPDモデルを静止させた状態でテストパターンを撮影した。<
図18に示す画像は、FPDモデルを静止させた状態で撮影された画像である。この画像は、画像処理にDEMOT法を用いない場合に出力された画像に相当する。細かな正方形は、FPDモデルの窓である。この窓をピクセルとした画像が得られていることが分かる。なお、図18において右側に見える縦長の矩形の画像は被写体とは無関係である。
図19に示す画像は、FPDモデルを例えば右から左に窓1つ分だけ微小移動させながら撮影された画像である。この画像は、画像処理にDEMOT法を用いた場合に出力された画像に相当する。図19に示すように、FPDモデルの窓よりも小さなピクセルの画像が得られていることが分かる。
要するに、図19に示す画像は、図18に示す画像よりも、テストパターンの白黒の縞模様のパターンが鮮明である。よって、フィルファクタを100%としてDEMOT法を用いた場合、DEMOT法を用いない場合に比べて、解像力が理論的には2倍に向上することを確かめた。The image shown in FIG. 18 is an image taken with the FPD model stationary. This image corresponds to an image output when the DEMOT method is not used for image processing. The fine square is the window of the FPD model. It can be seen that an image with this window as a pixel is obtained. Note that the vertically long rectangular image seen on the right side in FIG. 18 is irrelevant to the subject.
The image shown in FIG. 19 is an image taken while finely moving the FPD model by, for example, one window from right to left. This image corresponds to an image output when the DEMOT method is used for image processing. As shown in FIG. 19, it can be seen that an image of pixels smaller than the window of the FPD model is obtained.
In short, the image shown in FIG. 19 has a clearer black and white striped pattern of the test pattern than the image shown in FIG. Therefore, it was confirmed that when the DEMOT method was used with a fill factor of 100%, the resolving power theoretically improved twice as compared with the case where the DEMOT method was not used.
<実験2>
実験2では、フィルファクタを低下させてテストパターンを撮影した。このため、FPDモデルに配列された複数の窓のうちの一部を遮蔽することで、不感部エリアを設けることを模擬した。具体的には、FPDモデルの表面の左半分の側に配列された複数の窓とその遮蔽部とを図16に示すように配列し、フィルファクタを75%とした。そして、FPDモデルにおいて不感部エリアを設けた部分の表面にテストパターンを固定し、FPDモデルを右から左に窓1つ分だけ微小移動させながらテストパターンを撮影した。このときに得られた画像を図20に示す。<
In
図20に示す画像は、アーチファクトが見られるものの、図19に示す画像と比較して、白黒の縞模様のパターンが原点により近いところまで識別できることが分かる。よって、フィルファクタを75%としてDEMOT法を用いた場合、フィルファクタを100%としてDEMOT法を用いた場合に比べて、解像力が理論的には2倍に向上することを確かめた。つまり、DEMOT法を用いない場合に比べて、解像力が理論的には4倍に向上することを確かめた。 Although the image shown in FIG. 20 shows artifacts, it can be seen that the black and white striped pattern can be identified closer to the origin than the image shown in FIG. Therefore, it was confirmed that when the DEMOT method was used with a fill factor of 75%, the resolving power theoretically improved twice as compared with the case where the DEMOT method was used with a fill factor of 100%. That is, it was confirmed that the resolving power was theoretically improved by a factor of 4 compared with the case where the DEMOT method was not used.
以上説明したように、第1実施形態に係るX線撮影装置1によれば、DEMOT法による画像処理によって、ナイキスト周波数の2倍よりも大きくなるような解像力を得ることができる。
As described above, according to the
(第2実施形態)
第2実施形態に係るX線撮影装置1は、画像処理手段10によって、図20に示すようなアーチファクトを低減するものである。第2実施形態に係るX線撮影装置1において第1実施形態の構成と同じ構成には同じ符号を付して説明を適宜省略する。第2実施形態に係るX線撮影装置1は、例えば、図16に示す画像検出器3bを備えているものとする。(Second Embodiment)
The
画像処理手段10は、画像検出器3bを移動させる方向15に対する画素20の配列方向の角度と、各画素20の配置と、不感部エリア22と受光部エリア21との面積比と、画素20における不感部エリア22の位置についての各情報の入力を受け付ける。各画素の配置情報や画素情報の一例を次の(1)〜(5)に記載する。
(1)画像検出器3bを移動させる方向15に対する画素20の配列方向の角度は45度である。
(2)画素アレイは、画素を縦横に揃えて並べた正方配列である。
(3)不感部エリア22と受光部エリア21との面積比は1/3である。つまり、フィルファクタは75%である。
(4)画素20における不感部エリア22の位置は、矩形の画素の左角部である。
(5)不感部エリア22の形状は、画素20の形状と同様に矩形である。The image processing means 10 includes the angle of the arrangement direction of the
(1) The angle of the arrangement direction of the
(2) The pixel array is a square array in which pixels are aligned vertically and horizontally.
(3) The area ratio between the
(4) The position of the
(5) The shape of the
これらの情報は、画像処理手段10の外部の制御装置から入力するようにしてもよいし、予め記憶手段に格納しておいたものを画像処理手段10が読み出すようにしてもよい。これにより、大容量処理画像記憶手段8のメモリ空間には、画像検出器3bの画素20とサイズ及び位置を合わせ、ピクセル毎の記録領域の分割数Mに対応して、1画素に対してそのM×M倍の画素数が設定されることになる。例えば、分割数M=10の場合、図14に示すように、1画素に対して合計100個のメモリを備える。
These pieces of information may be input from a control device external to the image processing means 10, or the image processing means 10 may read out information stored in advance in the storage means. Thereby, the size and position of the
図16に示す画像検出器3bを用いた場合、図20に示すような2次元アーチファクトが生じた。このようなアーチファクトが生じた理由は、画像検出器3bの受光面上の感度にバラツキがあるためであると考えられる。図16に示す画像検出器3bの画素アレイは正方配列である。この場合、移動方向15に沿って配列された画素群における感度が、列の位置によって異なる。具体的には、図16に示すように、例えば破線L2上には受光部エリア21だけが配置されているが、例えば破線L5上では不感部エリア22が占める割合は受光部エリア21と等しくなっている(不感部エリア占有率50%)。
When the
そこで、受光面上の感度のバラツキを補正するために、本実施形態では、画像処理手段10は、大容量処理画像記憶手段8に設定されたメモリ空間で100倍に拡大されたフレーム画像から感度特性曲線を求め、生成した処理画像の信号値を、感度特性曲線により補正することとした。画像処理手段10は、拡大されたフレーム画像において、画像検出器3bを移動させる方向15の信号強度を加算することで、移動させる方向に直交する方向における感度特性曲線を求める。
Therefore, in order to correct the sensitivity variation on the light receiving surface, in this embodiment, the image processing means 10 detects the sensitivity from the frame image enlarged 100 times in the memory space set in the large-capacity processing image storage means 8. A characteristic curve was obtained, and the signal value of the generated processed image was corrected by the sensitivity characteristic curve. The image processing means 10 obtains a sensitivity characteristic curve in the direction orthogonal to the moving direction by adding the signal intensity in the
具体的には、画像検出器3bで検出する画像の信号値を、図14に示すように1画素に対して100個のメモリに記録した、拡大したフレーム画像を想定する。図14のA軸の方向は、画像検出器3bの移動方向15に対応している。図14において例えば行L1,L5において、10個の画素群に対応した100個のメモリに信号値が書き込まれ、その合計は例えば250となる。行L2,L4において、95個のメモリに信号値が書き込まれ、その合計は例えば475となる。行L3において、9個の画素群に対応した90個のメモリに信号値が書き込まれ、その合計は例えば225となる。このようにして求めたのが図21に示す感度特性曲線である。図21に示す感度特性曲線は、信号レベルが高いほど、つまり画像の濃度が薄いほど相対強度が大きいものとした。なお、画像の濃度が濃いほど相対強度が大きくなるような感度特性曲線を採用してもよい。
Specifically, an enlarged frame image is assumed in which the signal value of the image detected by the
前記実験2において、不感部エリアを設けたFPDモデルを右から左に窓1つ分だけ微小移動させながらテストパターンを撮影し、画像処理手段10によって、生成した処理画像の信号値を、感度特性曲線により補正して画像を得た。得られた画像を図22に示す。図22に示す画像では、図20に示す画像と比べると、アーチファクトを大幅に低減することができた。
In the
(第3実施形態)
第3実施形態に係るX線撮影装置1は、図20に示すようなアーチファクトを感度特性曲線を求めることなく低減するものである。第3実施形態に係るX線撮影装置1において第1実施形態の構成と同じ構成には同じ符号を付して説明を適宜省略する。第3実施形態に係るX線撮影装置1は、例えば、図23に示す画像検出器3cを備えているものとする。(Third embodiment)
The
画像検出器3cに配列された個々の画素20は、図16に示す画像検出器3bに配列された個々の画素20と同じものである。ただし、画像検出器3cの画素アレイは、一列おきに画素の位置をずらして並べた交互配列である。このずらし幅は任意であるが、ここでは、一例として、一列おきに画素の位置を半画素ずらした。
The
図23に示すように、交互配列の場合、移動方向15に沿って配列された画素群における感度が、列の位置によらずに一定である。具体的には、破線L6上において不感部エリア22が占める割合は受光部エリア21が占める割合のおよそ1/3となっている(不感部エリア占有率33%)。また、破線L6を上下にずらした位置においても、不感部エリア22が占める割合と受光部エリア21が占める割合とは不変である。そのため、図20に示すようなアーチファクトを大幅に低減することができると考えられる。
As shown in FIG. 23, in the case of the alternating arrangement, the sensitivity in the pixel group arranged along the
(第4実施形態)
第4実施形態に係るX線撮影装置1は、画像検出器3の受光面において画素の不感部エリアの形状が異なる以外は、第1実施形態に係るX線撮影装置1と同様なものである。したがって、画素の不感部エリアの形状とその変形例について図面を参照して説明する。(Fourth embodiment)
The
図24(a)に示す画素40は、受光部エリア41と、不感部エリア42とを備えている。不感部エリア42は、画素40の中心点を含み、受光部エリア41に囲まれている。不感部エリア42の形状は、画素40の形状と相似形の正方形である。画素40のフィルファクタは75%である。
A
図24(b)に示す画素50は、受光部エリア51と、不感部エリア52とを備えている。不感部エリア52の形状は、画素50の形状と相似形の正方形であり、不感部エリア52は画素50の右角部に配設されている。画素50のフィルファクタは75%である。
A
図24(c)に示す画素60は、受光部エリア61と、不感部エリア62とを備えている。不感部エリア62の形状は、長方形であり、不感部エリア62は画素60の輪郭の一辺と、その両端のそれぞれの辺の一部分とを含んでいる。画素60のフィルファクタは75%である。
A
図24(d)に示す画素70は、受光部エリア71と、不感部エリア72とを備えている。不感部エリア72の形状は、長方形であり、不感部エリア72は画素70の左角部と、その角部を挟む二辺の一部分とを含んでいる。画素70のフィルファクタは62.5%である。
これら図24(a)〜図24(d)に示す各画素において、不感部エリアの受光面における形状は、画素の受光面における形状と同じ形状の2つの図形をずらして重ねたときにできる重なり部分の形状と同じである。A
In each pixel shown in FIGS. 24 (a) to 24 (d), the shape of the light-receiving surface of the insensitive area is an overlap formed when two shapes having the same shape as the shape of the light-receiving surface of the pixel are shifted and overlapped. The shape of the part is the same.
図24(e)に示す画素80は、受光部エリア81と、不感部エリア82とを備えている。受光部エリア81の受光面における形状は、画素の受光面における形状と同じ形状の2つの図形をずらして重ねたときにできる重なり部分の形状と同じである。受光部エリア51の形状は、画素80の形状と相似形の正方形であり、受光部エリア51は画素80の右角部に配設されている。画素80のフィルファクタは25%である。
これら図24(a)〜図24(e)に示す各画素において、不感部エリアの受光面における形状は、画素の受光面における形状を移動方向15に平行に二等分する中心線Cに対して対称な形状を含んでいる。A
In each of the pixels shown in FIGS. 24A to 24E, the shape of the light-receiving surface of the insensitive area is relative to the center line C that bisects the shape of the light-receiving surface of the pixel in parallel with the moving
図25は、図24(c)に示す画素60を配列した画像検出器3d及びその移動方向の一例を示す図である。図25に示す画像検出器3dは、画素60が2次元配列された画素アレイを有する。画素アレイは、画素60を縦横に揃えて並べた正方配列である。画素幅をdとすると、画素幅dの値は、不感部エリア62の幅Wと受光部エリア61の幅Lとの合計値である。ここでは、一例として幅Lが幅Wの3倍であるものとした。つまり、フィルファクタは75%である。この場合、理論的には、画像検出器3dにおいてX方向の解像力は、40[cycles/mm]で表され、ナイキスト周波数の8倍に向上する。
FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the
次に、不感部エリアの面積と解像力との関係について図26(a)〜図26(d)を参照して説明する。ここでは、画像検出器3の受光面の1つの画素に注目し、当該画素の角部に不感部エリアを有し、画素の対角線の方向に画像検出器を移動させるものとしていくつかの具体例について説明する。
Next, the relationship between the area of the insensitive area and the resolving power will be described with reference to FIGS. 26 (a) to 26 (d). Here, some specific examples will be given in which one pixel on the light receiving surface of the
図26(a)に示す画素100には、不感部エリアを設けていないので、画素100のフィルファクタは100%である。この画素100が配列された画像検出器3を使用してDEMOT法による画像処理を行った場合、理論的には解像力はナイキスト周波数の2倍で表される。
Since the
図26(c)に示す画素120は、受光部エリア121と、不感部エリア122とを備えている。画素120のフィルファクタは75%である。受光面における受光部エリア121の形状はアルファベットのL字状であるので、画素120のことを、L型形態画素ともいう。この画素120が配列された画像検出器3を使用してDEMOT法による画像処理を行った場合、理論的には解像力は、前記したようにナイキスト周波数の4倍で表される。このような比較的高い解像力とする場合(高解像型の場合)、上記フィルファクタの値とすることが好ましい。
A
図26(b)に示す画素110は、L型形態画素であって、受光部エリア111と、不感部エリア112とを備えている。画素110のフィルファクタは93.75%である。この画素110が配列された画像検出器3を使用してDEMOT法による画像処理を行った場合、理論的には解像力はナイキスト周波数の3倍で表される。これによれば、図26(a)に示す画素100を用いた場合に比べて高い解像力が得られると共に、図26(b)に示す画素120を用いた場合に比べて粒状性が優れた画像が得られる。よって、画像の粒状性を重視しつつ高解像の画像を得ようとする場合(粒状性重視高解像型の場合)、上記フィルファクタの値とすることが好ましい。
A
図26(d)に示す画素130は、L型形態画素であって、受光部エリア131と、不感部エリア132とを備えている。画素130のフィルファクタは43.75%である。この画素130が配列された画像検出器3を使用してDEMOT法による画像処理を行った場合、理論的には解像力はナイキスト周波数の8倍で表される。これによれば、図26(a)に示す画素100を用いた場合に比べてはるかに高い解像力が得られる。よって、超高解像の画像を得ようとする場合(超高解像型の場合)、上記フィルファクタの値とすることが好ましい。
A
次に、画素の形状の変形例について図26(e)〜図26(g)を参照して説明する。ここでは、画像検出器3の受光面の1つの画素に注目し、その画素の形状が一例として円形であり、円の半径をrとし、図26(e)〜図26(g)において左方向に画像検出器を移動させるものとしていくつかの具体例について説明する。
Next, modification examples of the shape of the pixel will be described with reference to FIGS. 26 (e) to 26 (g). Here, paying attention to one pixel on the light receiving surface of the
図26(e)に示す画素140は、受光部エリア141と、不感部エリア142とを備えている。不感部エリア142の受光面における形状は、画素の受光面における形状と同じ2つの円をずらして重ねたときにできる重なり部分の形状と同じである。2つの円の重なり部分の最大幅は3r/2である。画素140のフィルファクタは31.5%である。受光部エリア141の形状は三日月状であるので、画素140のことを、三日月形態画素ともいう。
A
図26(f)に示す画素150は、三日月形態画素であって、受光部エリア151と、不感部エリア152とを備えている。不感部エリア152の受光面における形状は、画素の受光面における形状と同じ2つの円をずらして重ねたときにできる重なり部分の形状と同じである。2つの円の重なり部分の最大幅はrである。画素150のフィルファクタは60.9%である。
A
図26(g)に示す画素160は、三日月形態画素であって、受光部エリア161と、不感部エリア162とを備えている。不感部エリア162の受光面における形状は、画素の受光面における形状と同じ2つの円をずらして重ねたときにできる重なり部分の形状と同じである。2つの円の重なり部分の最大幅はr/2である。画素160のフィルファクタは85.6%である。
これら図26(e)〜図26(g)に示す各画素において、不感部エリアの受光面における形状は、画素の受光面における形状と同じ円を移動方向に平行に二等分する中心線に対して対称な形状を含んでいる。A
In each pixel shown in FIGS. 26 (e) to 26 (g), the shape of the light-receiving surface of the insensitive area is a center line that bisects the same circle as the shape of the light-receiving surface of the pixel in parallel with the moving direction. It contains a symmetrical shape.
図26(b)〜図26(d)には、矩形形状画素の受光面に不感部エリアを設けたL型形態画素を示し、図26(e)〜図26(g)には、円形形状画素の受光面に不感部エリアを設けた三日月形態画素を示したが、画素の形状は矩形や円形に限定されるものではなく、例えば六角形等であってもよい。画素の形状が正六角形の場合、各画素を隙間なく並べて、所謂、ハニカム構造とすることができる。 26 (b) to 26 (d) show an L-shaped pixel in which a light-sensitive surface area of a rectangular pixel is provided, and FIGS. 26 (e) to 26 (g) show a circular shape. Although the crescent-shaped pixel in which the insensitive part area is provided on the light receiving surface of the pixel is shown, the shape of the pixel is not limited to a rectangle or a circle, and may be, for example, a hexagon. When the shape of the pixel is a regular hexagon, the pixels can be arranged without gaps to form a so-called honeycomb structure.
本発明は、受光部エリアと不感部エリアとを備える画素が、以下の(1)、(2)のいずれかの条件を満たせば、あらゆる形状の画素に適用可能である。
(1)不感部エリアの受光面における形状は、画素の受光面における形状と同じ形状の2つの図形をずらして重ねたときにできる重なり部分の形状と同じである。なお、この場合、不感部エリアが受光部エリアに囲まれている形態でもよい。
(2)受光部エリアの受光面における形状は、画素の受光面における形状と同じ形状の2つの図形をずらして重ねたときにできる重なり部分の形状と同じである。なお、この場合、受光部エリアが不感部エリアに囲まれている形態は感度が悪いので好ましくない。The present invention can be applied to pixels having any shape as long as a pixel including a light receiving area and a dead area satisfies the following conditions (1) and (2).
(1) The shape of the light-receiving surface in the insensitive area is the same as the shape of the overlapping portion formed when two figures having the same shape as the shape of the light-receiving surface of the pixel are shifted and overlapped. In this case, the insensitive part area may be surrounded by the light receiving part area.
(2) The shape of the light-receiving surface of the light-receiving portion area is the same as the shape of the overlapping portion formed when two figures having the same shape as the shape of the light-receiving surface of the pixel are shifted and overlapped. In this case, it is not preferable that the light receiving area is surrounded by the insensitive area because the sensitivity is poor.
本発明は、大容量処理画像記憶手段8において、1画素に対してそのM×M倍の画素数に拡大したメモリに、画素の受光面形状を信号分布として記録し、DEMOT法に基づいて画像合成することで、得られる画像においてMTFのカットオフ周波数をナイキスト周波数の2倍より大きくすることができる。 According to the present invention, in the large-capacity processed image storage means 8, the shape of the light-receiving surface of a pixel is recorded as a signal distribution in a memory expanded to the number of pixels M × M times that of one pixel, and an image is obtained based on the DEMOT method. By synthesizing, the cut-off frequency of MTF can be made larger than twice the Nyquist frequency in the obtained image.
(第5実施形態)
第5実施形態に係るX線撮影装置1は、画像検出器3がビニングを行うことで各画素20に不感部エリア22と受光部エリア21とを形成する以外は、第1実施形態に係るX線撮影装置1と同様なものである。以下、X線撮影装置1の画像検出器3の一例として、図27(a)に示すFPD13を用いる場合のビニングについて説明する。(Fifth embodiment)
The
例えば一般的なFPDの場合、電荷を蓄積する画素アレイのほか、行走査用垂直シフトレジスタと、複数のチャージアンプアレイとを備え、このうちチャージアンプアレイは、数十チャネルのCDS回路内蔵チャージアンプと、水平シフトレジスタで構成されている。本実施形態では、例えば画像処理手段10がFPD13に制御指令を出力し、画素アレイにおいて不感部エリアにしようとする画素Pに対応するチャージアンプアレイを電気的にオフにする。これにより、該当する画素の出力信号を読み取らずに、残りの他の画素の出力信号を読み取ることができる。このようにビニングを行うことで、単位画素毎に不感部エリアと受光部エリアとを形成することができる。なお、FPDの受光面の局所的なエリアの位置やサイズを自由に設定制御する方法については、例えば特開2010−42121号公報に記載された方法と同様の方法を用いることができる。
For example, in the case of a general FPD, in addition to a pixel array for accumulating charges, a vertical scanning register for row scanning and a plurality of charge amplifier arrays are included, and the charge amplifier array is a charge amplifier with a built-in CDS circuit of several tens of channels. And a horizontal shift register. In the present embodiment, for example, the image processing means 10 outputs a control command to the
図27(a)に示すFPD13には、通常の矩形形状画素Pが正方配列されている。FPD13の例えば画素P11,P12,P21,P22からなる2×2の画素をまとめて単位画素210として扱う場合、例えば画素P21の出力信号を読み取らずに、残りの画素P11,P12,P22の出力信号を読み取る。画素P11,P12,P22の出力信号を読み取ることで受光部エリア211を形成し、画素P21の出力信号を読み取らないことで不感部エリア212を形成することができる。In the
画素P11,P12,P21,P22からなる2×2の画素をまとめて単位画素として扱う場合、どの画素を不感部エリアに対応させてもよい。例えば、図27(b)に示す単位画素220は、画素P11,P12の出力信号を読み取ることで受光部エリア221を形成し、画素P21,P22の出力信号を読み取らないことで不感部エリア222を形成したものである。図27(c)に示す単位画素230は、画素P11,P21,P22の出力信号を読み取ることで受光部エリア231を形成し、画素P12の出力信号を読み取らないことで不感部エリア232を形成したものである。When 2 × 2 pixels composed of the pixels P 11 , P 12 , P 21 , and P 22 are collectively handled as a unit pixel, any pixel may correspond to the insensitive area. For example, the
ビニングすると画素数が少なくなるため、空間分解能は低下する。しかしながら、ビニングすると、読み出す画素数が少なくなるため、フレームレート(frame/second)が高くなる。例えば、FPD13の画素サイズが100[μm]×100[μm]、水平方向1024画素×垂直方向1024画素で配列されている場合、2×2の画素をまとめた単位画素のサイズは200[μm]×200[μm]となる。この単位画素の場合、他の条件が同じならば、通常画素と比べてフレームレートが2倍となる。DEMOT法による画像処理は、フレームレートが高いほど有利になる。また、被写体が歯列である場合、実用的には画素アレイの垂直方向には例えば60〜80画素ほどあればよく、このように一部の画素アレイだけを有効とするモードを利用した場合、フレームレートをさらに十数倍高くすることが可能である。
Since the number of pixels decreases when binning, the spatial resolution is lowered. However, the binning increases the frame rate (frame / second) because the number of pixels to be read decreases. For example, when the pixel size of the
ビニング処理において、まとめて扱う画素の個数は4画素に限定されるものではない。例えば3×3の画素をまとめて単位画素として扱ってもよい。図27(d)に示す単位画素240は、中央の1画素の出力信号を読み取らないことで不感部エリア242を形成し、周辺の8画素の出力信号を読み取ることで受光部エリア241を形成したものである。図27(e)に示す単位画素250は、角部の4画素の出力信号を読み取らないことで不感部エリア252を形成し、周辺の5画素の出力信号を読み取ることで受光部エリア251を形成したものである。
In the binning process, the number of pixels handled together is not limited to four pixels. For example, 3 × 3 pixels may be collectively handled as a unit pixel. In the
本実施形態において、単位画素のフィルファクタは図示したものに限らず、適宜変更可能である。また、画像処理手段10とは別の不図示のコントローラからFPD13に制御指令を出力するようにしてもよい。
In the present embodiment, the fill factor of the unit pixel is not limited to that illustrated, and can be changed as appropriate. Further, a control command may be output to the
[変形例]
本発明は、前記した各実施形態に限定されるものではない。例えば、大容量処理画像記憶手段8に設定されたピクセル毎の記録領域の横の分割数Mと縦の分割数Nとを等しいものとして説明したが、MとNの値が異なっていてもよい。例えば分割数Mは10に限定されず、任意である。
DEMOT法を用いる場合、画像検出器3の1つの画素の横の分割数と縦の分割数とは異なっていてもよいが、等しくすると、得られる画像において縦の解像力と横の解像力とが同様に向上するので好ましい。また、画素の分割数は10に限定されず、任意である。装置の処理負荷や処理時間等を考慮すると、例えば、3〜20であることが好ましく、特に5〜10であることがさらに好ましい。[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the horizontal division number M and the vertical division number N of the recording area for each pixel set in the large-capacity processed
When the DEMOT method is used, the number of horizontal divisions and the number of vertical divisions of one pixel of the
また、各実施形態では、歯科用のX線撮影装置1で説明したが、本発明は、歯科用のX線撮影に限定されるものではなく、一般的な医療用画像に用いることができる。例えば、内科用として、胸部X線撮影装置に適用してもよい。また、本発明において、被写体は人体に限定されるものではなく、例えば、鉱物等の自然に存在するものや各種産業の製品でもよい。この場合には、各種分析や被破壊検査等を行うことができる。
In each embodiment, the dental
1 X線撮影装置
2 X線源
3,3a,3b,3c,3d,30 画像検出器
4 アーム
5 旋回駆動手段
7 大容量フレーム画像記憶手段
8 大容量処理画像記憶手段
9 全画像表示記憶手段
10 画像処理手段
11 出力手段
12 被写体
13 FPD
14 鉛エッジ
15 移動方向
16 X線
20,20a,20b,20c,20d 画素
21,31,41,51,61,71,81 受光部エリア
22,32,42,52,62,72,82 不感部エリア
40,50,60,70,80 画素
100,110,120,130,140,150,160 画素
111,121,131,141,151,161 受光部エリア
112,122,132,142,152,162 不感部エリア
210,220,230,240,250 単位画素
211,221,231,241,251 受光部エリア
212,222,232,242,252 不感部エリア
d 画素幅
w 不感部の幅
L 受光部の幅
O 回転中心DESCRIPTION OF
14
Claims (8)
被写体の所定点を通過したX線を受光する受光面に画素が2次元配列された画素アレイを有するX線画像検出記録媒体からなる画像検出器と、
前記画像検出器をX線入射方向に直交する方向に移動させる駆動手段と、
前記画像検出器から所定のフレームレートで送られてくるフレーム画像を記憶するフレーム画像記憶手段と、
前記画像検出器の画素アレイにおける各画素と位置を合わせた画素毎の記録領域を有して前記画素毎の記録領域を横にM行(Mは2以上の整数)に分割し縦にN列(Nは2以上の整数)に分割することで前記フレーム画像をM×N倍に拡大した座標空間に対応する拡張されたメモリ空間が設定された大容量処理画像記憶手段と、を備えたX線撮影装置であって、
前記駆動手段で前記画像検出器を移動させる方向に対して、前記画像検出器の画素アレイにおける画素の配列方向が傾斜するように配設され、
前記画像検出器の受光面において、受光部エリアと不感部エリアとを画素毎に設け、
前記フレーム画像を前記大容量処理画像記憶手段に転送し、前記フレーム画像の1画素に対してそのM×N倍に拡大した画素数に対応した複数のメモリに前記画素の受光面の形状を信号分布として記録し、前記画像検出器を、前記画素アレイにおける縦または横の一列の画素群が傾斜した方向に対して画素幅よりも小さな距離ずつ微小移動させたときの前記画像検出器の画素の出力信号を前記画像検出器の移動中の位置に応じて前記拡張したメモリ空間において当該画素の位置に相当するM×N個のメモリに案分して順次書き込み、前記画素毎のM×N個のメモリに書き込まれる信号を各メモリ上で加算することで処理画像を生成する画像処理手段を備えることを特徴とするX線撮影装置。 An X-ray source;
An image detector comprising an X-ray image detection recording medium having a pixel array in which pixels are two-dimensionally arranged on a light-receiving surface that receives X-rays passing through a predetermined point of a subject;
Driving means for moving the image detector in a direction orthogonal to the X-ray incident direction;
Frame image storage means for storing a frame image sent at a predetermined frame rate from the image detector;
It has a recording area for each pixel whose position is aligned with each pixel in the pixel array of the image detector, and the recording area for each pixel is divided into M rows (M is an integer of 2 or more) and N columns vertically. A large-capacity processing image storage means in which an expanded memory space corresponding to a coordinate space obtained by dividing the frame image by M × N times by dividing into N (N is an integer of 2 or more) is set. A radiography apparatus,
With respect to the direction in which the image detector is moved by the driving means, the arrangement direction of the pixels in the pixel array of the image detector is arranged to be inclined,
In the light receiving surface of the image detector, a light receiving area and a dead area are provided for each pixel,
The frame image is transferred to the large-capacity processed image storage means, and the shape of the light receiving surface of the pixel is signaled to a plurality of memories corresponding to the number of pixels expanded by M × N times for one pixel of the frame image. Recorded as a distribution, the pixel of the image detector when the image detector is moved minutely by a distance smaller than the pixel width with respect to the direction in which the vertical or horizontal pixel group in the pixel array is inclined. Output signals are proportionally written in M × N memories corresponding to the position of the pixel in the expanded memory space according to the moving position of the image detector and sequentially written, and M × N pieces for each pixel. An X-ray imaging apparatus comprising image processing means for generating a processed image by adding signals to be written in each memory on each memory.
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