JP6305080B2 - 情報処理装置、放射線撮影システム、情報処理方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置、放射線撮影システム、情報処理方法、及びプログラムに関し、特に放射線画像データに対する感度補正処理を行う技術に関するものである。

近年、単結晶シリコンやアモルファスシリコン等で構成された固体撮像素子が二次元状に配列されたＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）が広く実用化されている。このような固体撮像素子は、医療機器においても放射線画像を撮影する際に利用されている。代表的なＦＰＤにおいては、被写体を透過したＸ線等の放射線が、直接的に、又は放射線に反応する蛍光体の発光を介して、撮像素子により捕えられ、電荷に変換される。そして、撮像素子に接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を駆動することにより、撮像素子に蓄積された電荷に基づく電気信号が順次読み出され、この電気信号に基づいて被写体の情報を反映した放射線画像データが生成される。

撮像素子の感度は、高線量の放射線を照射した場合には、撮像素子内に生じる残留電荷のために一時的に低下することが知られている。この課題に対処するために、特許文献１は、Ｘ線照射により生じたオフセット成分の増加分を求め、オフセット増加分と感度特性との関係を示す情報に従って感度補正係数を算出することを開示している。この感度補正係数を用いることにより、放射線の照射に起因する撮像素子の感度低下を相殺するように画像補正が行われる。さらに、特許文献２は、Ｘ線照射に起因する感度の劣化及び回復特性を表す数式モデルを用いて、Ｘ線照射後の所定時刻における感度を求めることを開示している。こうして求められた感度に従って、放射線の照射に起因する撮像素子の感度劣化を補償するように画像補正が行われる。

特開２００８−２３７９２０ 特開２００３−１５６５６７

一方で、撮像素子の感度は、撮影待機中に経時的に低下していく。この理由は、撮像素子内に存在する静電容量に暗電流起因の電荷が蓄積し、電位差が生じる結果、撮像素子内の光電変換部に印加される正味のバイアス電圧が低下するために、光電変換効率が低下するためであると考えられている。ここで撮影待機状態とは、ＦＰＤに電源を投入した後、撮像素子に逆バイアスを印加し、放射線又は光の入射時に撮像素子が信号を蓄積できる状態のことを指す。

しかしながら、特許文献１及び２に記載された方法は、放射線照射により生じた撮像素子の感度低下を補償するものであって、撮影待機中の経時的な感度低下を補償するものではなかった。

本発明は、放射線撮影において、撮影待機中の経時的な感度低下を補償することを目的とする。

本発明の目的を達成するために、例えば、本発明の情報処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
放射線撮影装置が撮影待機を開始してから放射線画像を撮影するまでの待機時間を取得する時間取得手段と、
前記待機時間に応じて前記放射線画像の補正量を決定する決定手段と、
を備えることを特徴とする。

放射線撮影において、撮影待機中の経時的な感度低下を補償することができる。

実施形態１に係る画像取得装置の機能構成を示す図。 実施形態１に係る放射線撮影システムの機能構成を示す図。 実施形態１に係る画像取得装置のハードウェア構成を示す図。 実施形態１に係る画像取得装置が行う処理のフローチャート。 撮影感度の低下に関する時間特性データを説明する図。 撮影感度の低下に関する時間特性データを説明する図。 実施形態２に係る画像取得装置の機能構成を示す図。 実施形態２に係る放射線撮影システムの機能構成を示す図。 実施形態２に係る画像取得装置のハードウェア構成を示す図。 実施形態２に係る画像取得装置が行う処理のフローチャート。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。

［実施形態１］
まず、本発明の実施形態１について説明する。図１Ａは本実施形態に係る画像取得装置１００の機能的な構成を示す。図１Ａに示すように、画像取得装置１００は、撮影部１０１、記憶部１０２、モニタリング部１０３、パラメータ取得部１０４、推定部１０５、及び補正部１０６を備える。

撮影部１０１は、放射線画像を撮影し、放射線画像データを取得する。記憶部１０２は、予め取得された、撮影部１０１による撮影感度の感度変化を示す時間特性データを格納している。この時間特性データは、撮影部１０１が撮影待機を開始してから撮影を行うまでの撮影待機時間に応じた、撮影部１０１による撮影感度の変化を示す。本実施形態において、この時間特性データは、より具体的には、撮影待機時間と撮影部１０１による撮影の感度低下量との関係を示している。記憶部１０２は、必要に応じてこの時間特性データを出力する。

モニタリング部１０３は、撮影部１０１が撮影待機を開始してからの経過時間を計時し、この経過時間を出力する。すなわち、モニタリング部１０３は、撮影部１０１が撮影待機を開始してから撮影を行うまでの撮影待機時間取得及び出力をすることができる。通常、撮影待機を開始する際には、リフレッシュ動作、すなわち撮影部１０１が有する撮像素子に蓄積した電荷を放電させる動作が行われる。すなわち、この経過時間は、リフレッシュ動作を最後に行ってからの経過時間であると考えることができ、撮影待機時間は、リフレッシュ動作を最後に行ってから撮影を行うまでの撮影待機時間であると考えることができる。

推定部１０５及び補正部１０６は、モニタリング部１０３が計時した撮影待機時間に応じて、放射線画像の補正量を決定する。本実施形態において、推定部１０５及び補正部１０６は、さらに時間特性取得、すなわち撮影部１０１の時間特性データの取得を行い、この時間特性データを参照してこの補正量を決定する。すなわち、推定部１０５は撮影待機時間及び時間特性データを用いて撮影部１０１による撮影の感度低下量を推定し、補正部１０６は推定された感度低下を補償する補正量を算出する。

別の実施形態においては、撮影待機時間と補正量との関係を示す時間特性データを用いることもできる。この場合、補正部１０６は、撮影待機時間及び時間特性データを用いて放射線画像に適用する補正量を算出することもできる。さらなる実施形態において、推定部１０５及び補正部１０６は、時間特性データを用いずに、予め定められた数式に従って、撮影待機時間に応じた感度低下量又は補正量を算出してもよい。

本実施形態においては、さらに、撮影部１０１のステータスを示す撮影情報を参照して、感度低下量の推定に用いられる時間特性データが、複数の時間特性データの中から選択される。本実施形態において、撮影情報は、撮影時のセンサ内部温度情報とゲイン設定情報との少なくとも一方を含む。パラメータ取得部１０４は、撮影部１０１から、このような撮影情報取得を行う。記憶部１０２は、撮影部１０１のステータスに応じた、例えばセンサ内部温度とゲイン設定とに応じた複数の時間特性データを格納している。推定部１０５は、パラメータ取得部１０４から取得した撮影情報に対応する時間特性データを、記憶部１０２から取得する。

すなわち、本実施形態において、推定部１０５は、記憶部１０２から時間特性データを、モニタリング部１０３から経過時間を、及びパラメータ取得部１０４からセンサ内部温度及びゲイン設定を示す情報を取得する。そして、推定部１０５は、これらの情報を用いて撮影部１０１による撮影時の感度低下量を推定し、推定結果を出力する。補正部１０６は、推定部１０５が推定した感度低下量を取得し、この感度低下量に従って撮影部１０１から受け取った放射線画像データを補正する。もっとも、推定部１０５は、時間特性データを画像取得装置１００の外部から取得してもよいし、撮影部１０１から取得してもよい。

図１Ｂに示すように、本実施形態の機能は、放射線撮影装置１２０と情報処理装置１３０とを備える放射線撮影システム１１０によって実現されてもよい。放射線撮影装置１２０は、上述した撮影部１０１、モニタリング部１０３、及びパラメータ取得部１０４を備える。また、情報処理装置１３０は、上述した記憶部１０２、推定部１０５、及び補正部１０６を備える。この場合、放射線撮影装置１２０は、撮影された放射線画像と、計時された撮影待機時間とを、情報処理装置１３０へと出力する。そして、情報処理装置１３０は、取得した撮影待機時間に応じて感度補正の補正量を算出する。情報処理装置１３０は、この補正量を用いて放射線画像の補正処理等を行うことができる。つまり、情報処理装置１３０及び放射線撮影システム１１０は、推定部１０５及び補正部１０６によって構成される、待機時間に応じて前記放射線画像の補正量を決定する決定部１３１を備えている。また、情報処理装置１３０及び放射線撮影システム１１０は、放射線撮影装置１２０が撮影待機を開始してから放射線画像を撮影するまでの待機時間を取得して決定部１３１に供給する時間取得部を備えている。

図２は、本実施形態に係る画像取得装置１００のハードウェア構成を示す。画像取得装置１００は、図２に示すように、放射線発生装置２１０及び画像表示装置２２０と接続されている。放射線発生装置２１０は、被写体に向けて放射線を照射する。画像取得装置１００は、被写体を透過した放射線を検出して電気信号に変換することにより、被写体の放射線画像データを取得する。画像取得装置１００は、画像表示装置２２０へと放射線画像データを出力し、画像表示装置２２０に放射線画像を表示させる。

画像取得装置１００は、撮影部１０１０、記憶部１０２０、制御部１０３０、及びパラメータ取得部１０４０を備える。

撮影部１０１０は、被写体を透過した放射線を電気信号に変換することにより、放射線画像データを生成する。また、撮影部１０１０は、暗電流成分等の画像のオフセット成分を補正するために、放射線発生装置２１０が放射線を照射していない状態で得られた電気信号に従って、暗画像データを生成する。

撮影部１０１０は、駆動回路１０１１、センサ１０１２、及び読み出し回路１０１３を備える。駆動回路１０１１は、制御部１０３０の制御を受けて、撮影を行うように撮影部１０１が備える各部を駆動する。センサ１０１２は、入射した放射線を電気信号に変換する。一実施形態において、センサ１０１２は、アモルファスシリコンから構成される２次元平面上に格子状に配置された固体撮像素子と、放射線信号を可視光信号へと変換する蛍光体とを備える。蛍光体としては、特に限定されるわけではないが、ＣｓＩ：Ｔｌ又はＧｄ_２Ｏ_２Ｓ等を用いることができる。蛍光体は被写体を透過した放射線を可視光に変換し、固体撮像素子はさらにその可視光を電荷信号に変換する。読み出し回路１０１３は、固体撮像素子に蓄積された電荷信号に基づく電気信号を読み出す。

パラメータ取得部１０４０は、撮影部１０１０からステータス情報を取得し、取得したステータス情報を含む撮影情報を生成する。ここで、撮影情報は、撮影部１０１０による撮影時又は撮影前のセンサ１０１２の内部温度や、撮影部１０１０のゲイン設定などのステータス情報を含んでいる。もっとも、撮影情報は他の情報を含んでいてもよい。本実施形態において、撮影部１０１０とパラメータ取得部１０４０とは独立しているが、撮影部１０１０がパラメータ取得部１０４０を含んでいてもよい。

記憶部１０２０は、放射線画像格納部１０２１、暗画像格納部１０２２、感度データ格納部１０２３、及びパラメータ格納部１０２４を備える。放射線画像格納部１０２１は、撮影部１０１０で取得された放射線画像データを格納する。暗画像格納部１０２２は、撮影部１０１０で取得された暗画像データを格納する。パラメータ格納部１０２４は、パラメータ取得部１０４０で取得された撮影情報を格納する。撮影の終了後、後述する感度低下量推定回路１０５１は、格納された撮影情報を取得する。

感度データ格納部１０２３は、感度補正に用いる感度補正データと、撮影部１０１による撮影前に予め取得されている、撮影部１０１による撮影感度の低下に関する時間特性データを格納する。ここで、感度補正データには、白画像データ及び製造ばらつきデータが含まれる。ここで白画像データとは、被写体を設置せずに、センサ１０１２の有効画素領域全面に対して均一に放射線を照射した際に得られる放射線画像データである。この白画像データは、センサ１０１２が有する複数の撮像素子のそれぞれの感度のばらつきを反映するばらつき情報に相当する。白画像データは、制御部１０３０の制御に従って必要な時に取得することができる。

また、製造ばらつきデータは、撮影部１０１毎の感度の製造ばらつきを示すデータである。製造ばらつきデータは、例えば、画像取得装置１００の機種毎に設定された感度目標値に対する、センサ１０１２の感度の比を表すデータでありうる。感度データ格納部１０２３に格納された製造ばらつきデータは、画像取得装置１００の工場出荷時に予め取得されたものでありうる。このデータは、撮影待機を開始した直後における感度の製造ばらつきを示すものである。本実施形態において、製造ばらつきデータは、撮影待機状態における経時的な感度低下を反映していない。

制御部１０３０は、駆動回路１０１１による各部の駆動を制御する。また、制御部１０３０は、撮影部１０１０が撮影待機を開始してからの経過時間をモニタリングする。撮影の終了後、後述する感度低下量推定回路１０５１は、撮影待機を開始してから撮影が行われるまでの経過時間（撮影待機時間）を、制御部１０３０から取得する。

画像処理部１０５０は、感度低下量推定回路１０５１、オフセット補正処理回路１０５２、感度補正処理回路１０５３、周波数処理回路１０５４、階調処理回路１０５５、及び欠陥補正処理回路１０５６を備える。

感度低下量推定回路１０５１は、感度データ格納部１０２３から時間特性データを、パラメータ格納部１０２４から撮影情報を、制御部１０３０から撮影待機時間を、それぞれ取得する。そして、感度低下量推定回路１０５１は、これらの情報に基づいて、撮影時における撮影部１０１０による撮影の感度低下量を推定する。

オフセット補正処理回路１０５２は、撮影部１０１０で取得された放射線画像データ及び暗画像データを放射線画像格納部１０２１及び暗画像格納部１０２２から受け取る。そして、オフセット補正処理回路１０５２は暗画像データを用いて放射線画像データに対してオフセット補正処理を行う。オフセット補正処理は公知の技術に従って行うことができ、この処理によりセンサ１０１２に放射線が入射しなくても生じる電気信号が放射線画像に及ぼす影響を軽減することができる。

感度補正処理回路１０５３は、センサ１０１２が有する画素の感度の違いに起因する放射線画像の画素値の変動を補償するように、放射線画像データを補正する。具体的には、感度補正処理回路１０５３は、感度データ格納部１０２３から感度補正データを取得し、感度低下量推定回路１０５１から推定された感度低下量を取得する。そして、感度補正処理回路１０５３は、感度補正データ及び感度低下量を用いて、放射線画像データに対して感度補正処理を行う。感度補正処理回路１０５３による処理の詳細については後述する。

周波数処理回路１０５４は、放射線画像データに対して、周波数強調処理及びノイズ抑制処理等の画像処理を行う。階調処理回路１０５５は、放射線画像データに対して、撮影時の線量情報及び被写体の部位情報等に基づいて階調処理を行う。欠陥補正処理回路１０５６は、放射線画像データに対して、欠陥画素を示す予め取得された欠陥データに基づいて欠陥補正処理を行う。

各回路１０５１〜１０５６によって実現される画像処理部１０５０の機能の少なくとも一部は、画像処理部１０５０が備えるＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することにより実現されてもよい。例えば、画像処理部１０５０は汎用のコンピュータを用いて実現することができる。この場合、画像処理部１０５０によって実現される処理をＣＰＵに行わせる命令を含むコンピュータプログラムを格納した記憶媒体が供給される。そして、画像処理部１０５０が備えるＲＡＭ等のメモリにこのプログラムをロードし、ＣＰＵがこのプログラムに従って動作することにより、画像処理部１０５０の機能を実現することができる。別の実施形態において、画像処理部１０５０の機能の少なくとも一部が、ＧＰＵ又は専用の処理ボードによって実現されてもよい。

図１Ａ，Ｂの撮影部１０１は、図２の撮影部１０１０に対応する。また、図１Ａ，Ｂの記憶部１０２は、図２の記憶部１０２０に対応する。さらに、図１Ａ，Ｂのモニタリング部１０３は、図２の制御部１０３０に対応する。また、図１Ａ，Ｂのパラメータ取得部１０４は、図２のパラメータ取得部１０４０に対応する。さらに、図１Ａ，Ｂの推定部１０５及び補正部１０６は、図２の感度低下量推定回路１０５１及び感度補正処理回路１０５３に対応する。

次に図３を参照しながら、本実施形態に係る画像取得装置１００の処理について説明する。ステップＳ３００において、撮影部１０１に電源が投入される。このとき、センサ１０１２にも同様に電源が投入される。電源投入後、センサ１０１２の特性が安定するまで一定時間待機してもよい。

ステップＳ３０１において、撮影部１０１は撮影待機を開始する。具体的には、制御部１０３０は、放射線信号が入射した場合に信号の蓄積が可能となるように、センサ１０１２内の各撮像素子に対して逆バイアス電圧を印加した状態で待機するように、駆動回路１０１１を制御する。この撮影待機を継続すると、センサ１０１２内に存在する静電容量に暗電流起因の電荷が蓄積していくため、センサ１０１２内の各撮像素子に印加される正味のバイアス電圧が低下していく。このため、センサ１０１２内の各撮像素子の感度は経時的に低下していく。

ステップＳ３０２において、モニタリング部１０３は、撮影待機を開始してからの経過時間をモニタリングする。

ステップＳ３０３において、モニタリング部１０３は、撮影部１０１への放射線の入射が検知されたか否かを判定する。放射線が検知された場合、処理はステップＳ３０４へ進む。放射線が検知されていない場合には、処理はステップＳ３０２へ戻り、撮影待機が継続される。

モニタリング部１０３は、放射線発生装置２１０から放射線照射信号を受信した際に、放射線の入射を検知してもよい。この放射線照射信号は、放射線発生装置２１０が放射線の照射を開始する際に、放射線発生装置２１０から送信される。

また、画像取得装置１００が放射線を検知する機能を有していてもよい。例えば、画像取得装置１００は放射線の入射を検知するための検知部をセンサ１０１２とは別に有していてもよい。また、画像取得装置１００は、センサ１０１２の撮像素子から電荷を読み出し、電荷量が閾値を超えるか否かを判定する等の方法により、放射線の入射を検知してもよい。

例えば、画像取得装置１００は、撮影待機中に撮像素子から１行毎に電荷を読み出すことにより、放射線の入射を検知することができる。具体的には、各行についてバイアス電圧を印加して電荷の蓄積が可能な状態とした後で、１行ずつ順次電荷の読み出しが行われる。放射線の入射が検知された際には、電荷の読み出しを中止し、全ての撮像素子に電荷の蓄積を行わせる駆動が行われる。特にＭＩＳ型の撮像素子を用いる場合、電荷の読み出しを行ったとしても、リフレッシュ動作を行わない限り次第に感度が低下していくことが知られているため、本実施形態のように感度補正を行うことが有効である。

もっとも、放射線の入射を検知することは必須ではなく、センサ１０１２は継続的に電荷の蓄積を行い、放射線の照射が終了したことを示す信号を受け取った後に電荷の読み出しを行ってもよい。

ステップＳ３０４において、撮影部１０１は放射線画像データを取得する。この時、駆動回路１０１１は、放射線による電荷蓄積のための駆動と、蓄積された電荷信号を読み出す駆動とを順次実施することにより、放射線に基づく電荷信号を読み出す。電荷蓄積のための駆動には、放射線の入射が開始してからの電荷の蓄積時間を制御するための駆動、及び放射線の入射を検知するための電荷の読み出しを中止するための駆動等が含まれる。

また、撮影部１０１は、放射線画像データを取得した後、放射線画像データに含まれる暗電流成分をオフセット補正により除去するために、暗画像データを取得する。具体的には、撮影部１０１は、放射線を照射していない状態で放射線画像データを取得した際と同じ蓄積時間だけ電荷の蓄積を行い、蓄積された電荷信号を読み出すことにより、暗画像データを取得する。取得された放射線画像データ及び暗画像データは、放射線画像格納部１０２１及び暗画像格納部１０２２に格納される。

また、放射線画像データを取得した際の撮像部１０１のステータス情報が、パラメータ取得部１０４によって取得され、撮影情報としてパラメータ格納部１０２４へ格納される。前述のように、撮影情報はセンサ１０１２の内部温度情報及びゲイン設定情報を含んでいる。さらに、モニタリング部１０３は、撮影待機を開始してから撮影が開始されるまでの経過時間を取得する。一実施形態においては、撮影待機を開始してから、電荷蓄積のための駆動を開始するまでの時間が、経過時間として用いられる。もっとも、撮影待機を開始してから、放射線の入射を検知するまでの時間を、経過時間として用いてもよい。

ステップＳ３０５において、オフセット補正処理回路１０５２は、放射線画像格納部１０２１及び暗画像格納部１０２２から放射線画像データ及び暗画像データをそれぞれ取得する。そして、放射線画像データから暗画像データを減算することにより、オフセット補正後の画像データを生成する。

ステップＳ３０６において、感度低下量推定回路１０５１は、パラメータ格納部１０２４から受け取った撮影情報に従って、適切な時間特性データを感度データ格納部１０２３から選択する。本実施形態において、感度低下を示すこの時間特性データは、撮影待機を開始してから撮影が開始されるまでの経過時間と、感度低下量との対応を表すルックアップテーブル（ＬＵＴ）であり、この対応関係は図４に示す曲線で表現できる。もっとも、時間特性データの構成は図４に示すものには限定されず、例えば感度低下量が第１の値であるか第２の値であるかを示す閾値を示していてもよい。

感度データ格納部１０２３は、撮影時の撮影部１０１のステータスに対応する、複数の時間特性データを格納している。この時間特性データは、経過時間、センサ１０１２の内部温度、及びゲイン設定等の撮影パラメータを変えながら、センサ１０１２の感度を測定することにより、予め作成されている。

感度低下量は、撮影部１０１のステータスによって異なる。例えばセンサ１０１２の内部温度がＴ_１よりも高いＴ_２である場合には、暗電流成分が増加するため、撮像素子内の静電容量への電荷蓄積が速くなり、結果として内部温度がＴ_１である場合と比べて感度の低下も速くなる。このときの経過時間と感度低下量との関係は、図５のＴ＝Ｔ_２に示すような曲線となる。一方で、センサ１０１２の内部温度がＴ_１よりも低いＴ_２である場合には、暗電流成分が減少するため、内部温度がＴ_１である場合と比べて感度の低下が緩やかとなる。このときの経過時間と感度低下量との関係は、図５のＴ＝Ｔ_０に示すような曲線となる。本実施形態において、感度低下量は、撮影待機を開始した際の感度値に対する比で表現され、撮影待機を開始した際の感度低下量は１であり、時間が経過するほど低くなる。また、感度低下量は、撮影部１０１のゲイン設定によっても異なる。

さらに、感度低下量推定回路１０５１は、選択された時間特性データを参照して、モニタリング部１０３から取得した経過時間に対応する感度低下量を取得する。経過時間に対応する感度低下量が時間特性データに含まれていない場合には、補間によって感度低下量を求めることができる。例えば、直線による内挿等を用いて補間を行ってもよいし、精度よく近似可能な場合には近似曲線を用いて補間を行ってもよい。撮影情報に対応する時間特性データが存在しない場合にも、複数の時間特性データを用いて、同様に補間によって感度低下量を求めることができる。

ステップＳ３０７において、感度補正処理回路１０５３は、感度データ格納部１０２３から感度補正データを取得し、感度低下量推定回路１０５１から推定された感度低下量を取得する。そして、感度補正処理回路１０５３は、感度補正データ及び感度低下量を用いて、オフセット補正後の画像データに対して感度補正を行う。本実施形態においては、感度補正は下式に従って行われる。
Ｉ_ｇ（ｘ，ｙ）＝（Ｉ_ｏｆｆ（ｘ，ｙ）×Ｍ_Ｉｗ）／（Ｉ_ｗ（ｘ，ｙ）×Ｒ_ｔ×Ｒ_ｄ）・・・式（１）
式（１）において、（ｘ，ｙ）は画素のｘ座標及びｙ座標を、Ｉ_ｇ（ｘ，ｙ）は感度補正後の画像データを、Ｉ_ｏｆｆ（ｘ，ｙ）はオフセット補正後の画像データを、それぞれ表す。また、Ｉ_ｗ（ｘ，ｙ）は白画像データを、Ｍ_Ｉｗは白画像データの平均画素値を、Ｒ_ｔは感度目標値に対するセンサ感度の比を、Ｒ_ｄは感度低下量を、それぞれ表す。

パラメータ（１／Ｒ_ｄ）は、感度低下量に従って決定される感度補正の補正量を表す。本実施形態においては、放射線画像の各画素について一律の補正量（１／Ｒ_ｄ）が用いられ、この補正量（１／Ｒ_ｄ）を各画素の画素値Ｉ_ｏｆｆ（ｘ，ｙ）に乗算することにより、感度補正が行われる。もっとも、異なる補正量を、放射線画像の各画素に適用することも可能である。

式（１）に示すように、感度補正においては、白画像データを用いて、センサ１０１２が有する撮像素子のそれぞれの感度のばらつきが補償される。すなわち、本実施形態においては、撮影待機時間に応じた感度低下の補正と、撮像素子の感度のばらつきを補償する補正との双方が行われる。また、本実施形態においては、撮影部１０１毎の感度の製造ばらつきを補償する補正も行われる。しかしながら、全ての補正を行うことは必須ではない。

ステップＳ３０８において、周波数処理回路１０５４、階調処理回路１０５５、及び欠陥補正処理回路１０５６は、感度補正された画像データに対して種々の画像処理を行う。感度補正された画像データにおいては、画素値と照射線量との関係がより正確となっているため、照射線量に依存する画像処理の精度が高くなる。

例えば、ランダム量子ノイズ量は照射線量に大きく依存するため、感度補正を行うことにより、より正確にノイズ抑制処理を行うことができる。ランダム量子ノイズ量をσ_ｑとし、Ｘ線量をＸとすると、これらの関係は式（２）により表される。

式（２）において、Ｋ_ｑはＸ線強度からノイズ量を計算する際の変換係数である。

画像データ全体のノイズ量σは、Ｘ線量に依存するランダム量子ノイズ量σ_ｑと、システム毎に固定された電気的ノイズ量σ_ｓとから、式（３）に従って求められる。

式（２）と式（３）とに従って、Ｘ線量に応じた放射線画像のノイズ量を推定できる。感度補正された画像データを用いることにより、Ｘ線量Ｘの値の精度が上がるために、ノイズ量σの推定精度も上がる。その結果、放射線画像に対する、推定されたノイズ量σに従うノイズ抑制処理の効果が上昇する。ノイズ抑制処理は、例えば、対象画素を中心にローパスフィルタをかけることにより行うことができる。すなわち、フィルタ領域内の周辺画素の画素値とフィルタ係数との畳み込み演算を行うことにより、ノイズ抑制処理後の対象画素の画素値が決定される。この際に、エッジを残すために、周辺画素がノイズである場合のフィルタ係数（重み）を、周辺画素がエッジである場合のフィルタ係数（重み）よりも大きくすることができる。周辺画素がノイズであるかエッジに位置するのかの判定は、対象画素と周辺画素との画素値の差分と、推定されたノイズ量σとを比較することにより行うことができる。

判定は、例えば、式（４）の判定式に従って、判定の閾値としてノイズ量σを用いながら行うことができる。

式（４）において、αはノイズ抑制力を調整するパラメータである。（ｘ＋ｉ，ｙ＋ｊ）はフィルタ領域内の周辺画素を表し、ｉ，ｊはフィルタの大きさに応じた範囲の値をとる。式（４）に示すように、対象画素と周辺画素との差分をとり、この差分をノイズ量σと比較することにより、周辺画素がノイズであるかエッジに位置するのかを判定する。一実施形態においては、エッジと判定された周辺画素に関してはその画素に対するフィルタ係数を０にする。一方で、ノイズと判定された周辺画素に関しては、適当なフィルタ係数が与えられる。例えば、対象画素と周辺画素との差分とノイズ量σとの差に対応する、任意の関数に従う値を、フィルタ係数として用いることができる。この関数は連続的な関数であってもよいし、ある範囲の値に対して１つのフィルタ係数を与える離散的な関数であってもよい。

照射線量に依存する画像処理の別の例としては、Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｉｎｄｅｘ（以下ＥＩ値と呼ぶ）の算出がある。ＥＩ値は、センサ１０１２への照射線量に比例する値であり、式（５）のように定義されている。

式（５）において、ｇはＶを空気カーマに変換するための係数である。また、Ｖは適切に設定した領域の中心における感度指標の傾向を示す値として規定されており、多くの場合には被写体の中心付近における指標の平均値を用いる。感度補正がなされた画像データを用いてＶを算出すると、照射線量に対してより適切な値が得られるため、式（５）に従って算出されるＥＩ値もより正確となる。また、感度補正がされていない画像データからＶを計算した場合であっても、感度補正の補正量を用いてＶを補正する、例えば感度補正の補正量をＶに乗じることにより、同様の効果を得ることができる。

その後画像処理部１０５０は、画像処理により得られた放射線画像データを画像表示装置２２０に転送する。

以上のように実施形態１によれば、撮影待機状態における感度の経時的な低下を考慮して感度補正を行うことができるため、より正確な放射線画像データを得ることができる。また、これにより放射線画像データと照射線量との関係が正確になるため、照射線量に依存する画像処理等の精度を高めることができ、より高画質な放射線画像等を出力することができる。

［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２について説明する。図６Ａは、本実施形態に係る画像取得装置６００の機能的な構成を示す。図６Ａに示すように、画像取得装置６００は、リフレッシュ判定部６０６を有している他は、実施形態１に係る画像取得装置１００と同様である。図６Ｂに示すように、本実施形態の機能は、実施形態１と同様、放射線撮影装置６２０と情報処理装置６３０とを備える放射線撮影システム６１０によって実現されてもよい。この場合、放射線撮影装置６２０がリフレッシュ判定部６０６を有していてもよいし、情報処理装置６３０がリフレッシュ判定部６０６を有していてもよい。

また、図７は、本実施形態に係る画像取得装置６００のハードウェア構成を示す。図７に示すように、画像取得装置６００は、リフレッシュ判定回路６０４２を有しており、感度データ格納部１０２３がさらに感度低下量閾値データを格納している他は、実施形態１に係る画像取得装置１００と同様である。図７のリフレッシュ判定回路６０４２は、図６Ａ，Ｂのリフレッシュ判定部６０６に対応する。

感度データ格納部１０２３が格納する感度低下量閾値データは、予め決定され格納されている感度低下量の限界値を表す。すなわち、センサ１０１２の感度低下量がこの限界値よりも大きくなった場合には、感度を回復するためにリフレッシュ動作が行われる。感度低下量の限界値は任意に定めることができる。本実施形態においては、感度低下量が限界値よりも小さい場合には感度補正により十分な画質が得られるが、限界値よりも大きくなった場合には感度補正を適用しても十分な画質が得られなくなるように、限界値が定められる。すなわち、感度低下量が限界値よりも大きいことは、画質劣化が避けられないことを示す。

例えば、感度低下量が大きい場合は、撮像素子より後段に位置する信号伝送路において混入するノイズ成分に対して、放射線画像データにおける出力値（画素値）が相対的に低くなるため、放射線画像の画質が低下する。また、放射線画像データにおける出力値（画素値）が低下することは、画像処理における演算誤差が増加するために、放射線画像の画質の劣化に繋がる。感度低下量閾値データは、こうした点を踏まえて、様々な感度において画質基準が満足されるかどうかの検討を行うことによって予め決定される。

図８は、実施形態２に係る画像取得装置６００の処理を示すフローチャートである。図８において、実施形態１と同様の処理には同じ参照符号が付されており、その説明は省略する。

ステップＳ８０１において、パラメータ取得部１０４０は撮影部１０１のステータスを取得し、パラメータ格納部１０２４に撮影情報として格納する。また、制御部１０３０は撮影待機を開始してからの経過時間をモニタリングする。さらに、推定部１０５は、実施形態１のステップＳ３０６と同様に、撮影情報及び経過時間に対応する感度低下量を取得する。ステップＳ８０１の処理は常時繰り返し行われていてもよい。

また、リフレッシュ判定部６０６は、モニタリング部１０３が計時した撮影待機時間に応じて、撮影部１０１にリフレッシュ動作を行わせるか否かを判定する。本実施形態において、リフレッシュ判定部６０６は、感度データ格納部１０２３から感度低下量閾値データを取得する。また、リフレッシュ判定部６０６は、推定部１０５から、撮影待機時間に応じて推定された感度低下量を取得する。そして、リフレッシュ判定部６０６は感度低下量の限界値と感度低下量とを比較する。感度低下量が限界値以下である場合、処理はステップＳ１０３に進む。感度低下量が限界値よりも大きい場合、処理はステップＳ８０２に進む。もっとも、別の実施形態において、リフレッシュ判定部６０６は、撮影待機時間と閾値とを比較することにより、撮影部１０１にリフレッシュ動作を行わせるか否かを判定してもよい。

ステップＳ８０２において制御部１０３０は、駆動回路１０１１を制御して撮影部１０１０にリフレッシュ動作を行わせる。リフレッシュ動作とは、センサ１０１２内の撮像素子が有する静電容量に蓄積された暗電流成分に由来する電荷を放電させる動作のことを指す。例えば、センサ１０１２に印加されているバイアス電圧を変更することにより、放電を行うことができる。リフレッシュ動作の詳細は使用する撮像素子の種類に従って適宜選択することができ、例えば撮像素子に印加するバイアス電圧を０Ｖとする方法等が挙げられる。リフレッシュ動作により、暗電流に起因する経時的な感度低下が解消され、センサ１０１２の感度が元に戻る。リフレッシュ動作後、処理はステップＳ８０１へ進み、再び撮影待機駆動が開始される。この場合、制御部１０３０は、リフレッシュ動作が行われてからの経過時間をモニタリングする。

本実施形態において、画像取得装置６００は、撮影待機時間に応じた感度補正と、撮影待機時間に応じたリフレッシュ動作の制御との双方を行った。しかしながら、別の実施形態において、画像取得装置６００は、撮影待機時間に応じたリフレッシュ動作の制御のみを行ってもよい。

以上説明したように、実施形態２によれば、感度低下量が大きくなった場合には自動で感度が回復される。このような構成を感度補正を行う構成と組み合わせることにより、十分な画質を確保することができる。

（他の実施形態）
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

Claims (16)

1. 放射線撮影装置が撮影待機を開始してから放射線画像を撮影するまでの待機時間を取得する時間取得手段と、
   前記待機時間に応じて前記放射線画像の補正量を決定する決定手段と、
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
2. 前記待機時間に応じた前記放射線撮影装置の感度変化を示す時間特性データを取得する特性取得手段をさらに備え、
   前記決定手段は、前記取得された時間特性データを参照して前記補正量を決定する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記時間特性データは、前記待機時間と前記放射線撮影装置の感度低下量との関係を示すことを特徴とする、請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記放射線撮影装置のステータスを示す撮影情報を取得する手段をさらに備え、
   前記特性取得手段は、複数の時間特性データの中から選択された、前記取得した撮影情報に対応する前記時間特性データを取得する
   ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の情報処理装置。
5. 前記撮影情報は、前記放射線撮影装置の内部温度情報を含むことを特徴とする、請求項４に記載の情報処理装置。
6. 前記撮影情報は、前記放射線撮影装置のゲイン設定情報を含むことを特徴とする、請求項４に記載の情報処理装置。
7. 前記放射線画像の各画素値を前記補正量に従って補正する補正手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の情報処理装置。
8. 前記補正手段は、前記放射線画像の各画素に対して一律に決定された前記補正量を、前記放射線画像の各画素に対して乗算することにより前記補正を行うことを特徴とする、請求項７に記載の情報処理装置。
9. 前記放射線撮影装置が有する複数の撮像素子のそれぞれの感度のばらつきを示すばらつき情報を取得する手段をさらに備え、
   前記補正手段は、前記補正量に従う補正と、前記ばらつき情報に従って前記感度のばらつきを補償する補正と、の双方を前記放射線画像に対して行う
   ことを特徴とする、請求項７又は８に記載の情報処理装置。
10. 前記補正量に従う補正後の放射線画像のノイズ量を推定し、当該推定されたノイズ量に従って前記補正後の放射線画像に対してノイズ抑制処理を行う処理手段をさらに備えることを特徴とする、請求項７乃至９の何れか１項に記載の情報処理装置。
11. 前記補正量に従う補正後の放射線画像からＥＩ値（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｉｎｄｅｘ）を算出する算出手段をさらに備えることを特徴とする、請求項７乃至１０の何れか１項に記載の情報処理装置。
12. 前記撮影された放射線画像からＥＩ値を算出し、当該算出されたＥＩ値を前記補正量を用いて補正する算出手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の情報処理装置。
13. 前記撮影待機を開始してからの経過時間は、前記放射線撮影装置が有する撮像素子に蓄積した電荷を放電させる動作が最後に行われてからの経過時間であることを特徴とする、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の情報処理装置。
14. 放射線画像を撮影する放射線撮影手段と、
    前記放射線撮影手段が撮影待機を開始してからの経過時間を計時する時間取得手段と、
    前記放射線撮影手段が撮影待機を開始してから撮影を行うまでの待機時間に応じて前記放射線画像の補正量を決定する決定手段と、
    を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
15. 放射線撮影装置が撮影待機を開始してから放射線画像を撮影するまでの待機時間を取得する時間取得工程と、
    前記待機時間に応じて前記放射線画像の補正量を決定する決定工程と、
    を有することを特徴とする情報処理方法。
16. コンピュータに、
    放射線撮影装置が撮影待機を開始してから放射線画像を撮影するまでの待機時間を取得する時間取得工程と、
    前記待機時間に応じて前記放射線画像の補正量を決定する決定工程と、
    を実行させることを特徴とするプログラム。

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