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JP2003348448A - ゴースト像アーチファクトの抑制方法 - Google Patents

ゴースト像アーチファクトの抑制方法

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Publication number
JP2003348448A
JP2003348448A JP2003077067A JP2003077067A JP2003348448A JP 2003348448 A JP2003348448 A JP 2003348448A JP 2003077067 A JP2003077067 A JP 2003077067A JP 2003077067 A JP2003077067 A JP 2003077067A JP 2003348448 A JP2003348448 A JP 2003348448A
Authority
JP
Japan
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contribution
corrected
ray
corrected image
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003077067A
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English (en)
Inventor
Martin Dr Spahn
シュパーン マルチン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/62—Detection or reduction of noise due to excess charges produced by the exposure, e.g. smear, blooming, ghost image, crosstalk or leakage between pixels
    • H04N25/626—Reduction of noise due to residual charges remaining after image readout, e.g. to remove ghost images or afterimages
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/30—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming X-rays into image signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/32—Transforming X-rays
    • H04N5/3205—Transforming X-rays using subtraction imaging techniques

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  • Signal Processing (AREA)
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  • Image Processing (AREA)
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  • Image Analysis (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線像におけるゴースト像アーチファクトの
存在を減じ、同時に撮像内の背景ノイズを可能なかぎり
小さく保つ方法を提供する。 【解決手段】 時間的に順次対象物のＸ線撮影が固体検
出器を介して可視像を発生するため衝突するＸ線放射に
より発生され、各現在発生されるＸ線像７から先に求め
られた補正像８が電子的に差し引かれる方法において、
最後に求められた補正像８.ｎが空撮影により発生さ
れ、その使用の前に残留像効果の存在を検査され、残留
像効果における関与分の予め定められた限界値を上回る
際に最後の補正像８.ｎが少なくとも関与分に応じて棄
却され、以前に空撮影により求められた少ない残留像関
与分を有する補正像８.ｎ−ｘが少なくとも関与分に応
じて現在のＸ線像７を補正するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線像におけるゴ
ースト像アーチファクトを抑制するための方法であっ
て、時間的に順次に１つまたは複数の対象物の多数のＸ
線撮影が少なくとも１つの固体検出器の媒介のもとに可
視像を発生させるため衝突するＸ線放射により発生さ
れ、各々の現在発生されるＸ線像から先に求められた補
正像（オフセット像）が電子的に差し引かれる方法に関
する。
【０００２】さらに本発明は、少なくとも１つのＸ線
源、固体検出器および上記の方法により撮影されたＸ線
像を補正するための像前処理装置を有するＸ線装置に関
する。
【０００３】
【従来の技術】特に医療診断用の撮像Ｘ線装置は一般に
知られている。このようなＸ線装置では元来、また部分
的には現在でも、発生された像は直接にＸ線放射により
放射感応性のフィルム上に撮像される。発展の過程で、
像性能を改善するため、フィルムがディジタルのＸ線撮
像を可能にするいわゆる固体検出器により置換された。
これらの固体検出器はたとえばヨウ化セシウムシンチレ
ータであり、そこで衝突するＸ線量子により光パルスが
発生され、これらの光パルスが再び相応に配置されてい
るフォトダイオードマトリックスにより電荷に変換さ
れ、電子的に読み出される。ダイレクトＸ線コンバータ
とも呼ばれるこのような固体検出器は、固体検出器の特
性に基づいて、たとえば不完全な電荷収集により、また
は後になって初めて熱的に誘導されて空になる検出器材
料内の深く励起されるエネルギーレベルにより発生され
るいわゆる“メモリ効果”が生ずるという欠点を有す
る。その結果、検出器内に先行の撮像からの残留信号が
残留し、これらの残留信号が後に発生される像に重畳す
る。もちろんこの効果は、２つの相続いて発生される撮
像の間の時間的間隔が短いほど大きく、または撮像を発
生させるために与えられたＸ線線量が高いほど大きい。
【０００４】実行された撮像に基づいて初めて生ずるこ
れらの残留像効果とならんで、固体検出器は、たとえば
暗電流、漏れ電流または画素キャパシタンスのような像
点から像点へと変化する特性をも有する。さらに各読出
しチャネルは同じく相異なる導線キャパシタンス、入力
増幅器の入力キャパシタンスなどにより相異なる特性を
持っている。ノイズの少ない像を発生させるためには、
これらの最後に述べた効果が、背景効果のみを含んでお
り、像情報を含んでいない補正像が対象物撮像から消去
されることによって、消去されなければならない。
【０００５】撮像されたディジタルのＸ線像の像質を改
善するため、撮像されたＸ線像から先に求められた補正
像を電子的に差し引き、それによって検出器マトリック
スの特有の特性または検出器マトリックス上の残留電荷
により生ずる可能なアーチファクトを減ずることは知ら
れている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】もちろん一方では、現在の像から差し引く
べき補正像の定義の際に先行の撮像と対象物なしで行わ
れる補正像の撮像との間に可能なかぎり長い時間を経過
させることが、“メモリ効果”をわずかに保つために望
ましい。しかし他方では、検出器マトリックス内の変化
ができるだけ実際の撮像の時点の状況に相当するよう
に、補正像はできるだけ現在のものであるべきであろ
う。
【０００７】すなわち、“メモリ効果”に基づいてまだ
古い撮像の部分を含んでいる補正像が新しい像を補正す
るために使用されると、補正された新しい像の上により
古い撮像の残留に由来するいわゆる“ゴースト像”が生
ずる。しかし他方において、確かに“ゴースト像”情報
を含んでいないが、補正すべき撮像から時間的にあまり
に離れて位置しているあまりに古い補正像は、大き過ぎ
る統計的なノイズを発生する。なぜならば、そこで得ら
れる補正値はそれらの時間的な変化に基づいてもはや現
在生じている補正値と一致しないからである。
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第0642264 B1号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、ゴースト像アーチファクトの存在を減じ、同時に撮
像内の背景ノイズを可能なかぎり小さく保つ方法を提供
することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明におい
ては、時間的に順次に１つまたは複数の対象物の多数の
Ｘ線撮影が少なくとも固体検出器の媒介のもとに可視像
を発生させるため衝突するＸ線放射により発生され、各
現在発生されるＸ線像から先に求められた補正像が電子
的に差し引かれる方法において、最後に求められた補正
像が空撮影により発生され、その使用の前に残留像効果
の存在を検査され、残留像効果における関与分（残留像
関与分）の予め定められた限界値を上回る際に最後の補
正像が少なくとも関与分に応じて棄却され、以前に空撮
影により求められた、より少ない残留像関与分を有する
補正像が少なくとも関与分に応じて現在のＸ線像を補正
するために使用されることにより解決される。本発明の
有利な構成は請求項２以下に記載されている。
【００１１】本発明者は、現在のＸ線撮像の前に撮像さ
れた補正像の相応の処理および統計的な評価により、補
正撮像内の残留像成分がどのように大きいかを認識する
ことが可能であることを認めた。この値の知識によりい
まや、よりわずかな残留像成分を有するより古い補正像
撮像を現在の撮像の補正のために利用することがより望
ましいか、最後の現在の補正像撮像を使用することがよ
り望ましいか、の判定が可能である。
【００１２】この基本的な考え方に相応して発明者は、
Ｘ線像におけるゴースト像アーチファクトを抑制するた
めの方法であって、時間的に順次に１つまたは複数の対
象物の多数のＸ線撮影が少なくとも１つの固体検出器の
媒介のもとに可視像を発生させるため衝突するＸ線放射
により発生され、各現在発生されるＸ線像から、先に空
撮影により求められた補正像（オフセット像）が電子的
に差し引かれるそれ自体は公知の方法において、最後に
求められた補正像が空撮影により発生され、その使用の
前に残留像効果の存在を検査され、残留像効果における
関与分（残留像関与分）の予め定められた限界値を上回
る際に最後の補正像が少なくとも部分的に棄却され、以
前に空撮影により求められた、より少ない残留像関与分
を有する補正像が少なくとも部分的に現在のＸ線像を補
正するために使用される方法を提案するものである。
【００１３】本発明によれば、それに応じて最後の補正
像が完全に棄却され、完全に以前の補正像により置換さ
れる。
【００１４】他方において、最後の補正像も関与分に応
じて新しい補正像に像点のスライド重み付けされた平均
値の形成により古い補正像および最後の補正像から移行
し、こうして補正のために使用される新しい補正像が発
生される。
【００１５】現在の補正像のなかの残留像関与分を決定
するため、本発明によれば、それから生じた像から残留
像関与分が容易に認識され得るように、これから再び残
留像関与分なしの以前の補正像が差し引かれる。
【００１６】さらに、残留像関与分を決定するため現在
の補正像が正常なＸ線撮影のように像技術的に処理され
得る。
【００１７】補正像のなかの残留像関与分を決定するた
めの可能性はまた、補正像の像点値の統計的な評価が行
われることにあり、その際たとえば像点の求められた信
号の値および（または）補正像の像点値の標準偏差が残
留像関与分の大きさに対する尺度として使用され得る。
【００１８】ディジタル化されたＸ線像の全面にわたる
完全な統計的な評価は高い計算費用を必要とするので、
計算費用を低減するため、先ず補正像の部分範囲がまと
められ、続いて各まとめられた範囲が新しい評価すべき
像の像点として評価され得る。この計算費用を低減する
ための技術は基本的に専門用語“Binnung”として知ら
れている。
【００１９】計算費用を低減するための他の可能性は、
統計的な評価のために補正像のただ部分範囲のみを考察
することにあり、その際考察される部分範囲は像マトリ
ックスの選ばれた行および（または）列であり、もしく
は像マトリックスの特定の選ばれた区域のみが考察され
る。さらに、全体像の統計的な考察を行なうため、像点
からの統計的な無作為抽出が引き出されることも可能で
ある。
【００２０】さらに、補正像が統計的な評価の前に相異
なるカーネルの大きさを有する低域通過フィルタリング
を受けることは有利であり、その際小さいカーネルを有
する低域通過フィルタリングにより統計的なノイズが消
去され、大きいほうのカーネルを有する低域通過フィル
タリングによりたとえば温度または電気的なオフセット
変動による零のまわりの変動が除去され得る。
【００２１】過度に高い残留像関与分が含まれているか
どうかを評価するため、補正像のなかの最小数の像点
が、予め定められた変動幅の外に位置しているかどうか
という事実を利用することもできる。
【００２２】本方法の他の改善は、高過ぎる残留像関与
分の決定を下す予め定められた限界値が時間的な適合を
受けることにより達成され、その際これによって実際の
Ｘ線撮像からの補正像の時間間隔に関する互いに矛盾す
る要求を考慮に入れることができる。
【００２３】本発明の上記の方法および本発明の基本的
な考え方に相応して、発明者はさらに、それ自体は公知
のＸ線装置であって、少なくとも１つのＸ線源、固体検
出器および撮影されたＸ線像を補正するための像処理装
置を有するＸ線装置において、像処理装置が手段、好ま
しくはメモリを有する少なくとも１つのプロセッサおよ
び上記の方法を実行するためのプログラム手段を有する
Ｘ線装置を提案する。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に本発明のさらなる特徴およ
び利点を、図面に示す好ましい実施例について説明す
る。
【００２５】図１には固体検出器１の部分が示されてい
る。固体検出器１は主として読出しマトリックス４の上
に取付けられているシンチレータ層２、通常ヨウ化セシ
ウム、から成っている。読出しマトリックス４はシンチ
レータ層２へのＸ線放射３の入射により生ずる光信号を
検出する各フォトダイオード５′を含んでいる多数の碁
盤目状に配置されている像点（＝画素）５を有する。さ
らに各画素５は光を電気的な信号に変換するフォトダイ
オード５′とならんで、電気的信号を読出すためのスイ
ッチ６を含んでいる。このようにして多数の碁盤目状に
取付けられている画素５の読出しにより、別のプロセス
により処理され得る像情報からマトリックスを有する電
子的な像が生ずる。
【００２６】固体検出器の特有の特性に基づいて、古い
像情報を後処理することが最適なＸ線撮像を達成するた
めに必要である。この後処理のために、対象物のＸ線撮
像が行われない相のなかで、すなわちＸ線放射の存在な
しに、空の補正像８が撮像される。これは後続のＸ線撮
像７から差し引き方法を使用して差し引かれ、続いてゲ
イン像１２によるゲイン補正１３が行われ、次いでオフ
セット補正およびゲイン補正されたＸ線像１４としてそ
の後の像処理１５に供される。その他の補正、たとえば
欠陥画素の補正、が続き得る。
【００２７】このような撮像の時間的な順序の例が図３
に示されている。これは時間軸ｔを示す。時間軸ｔの下
側に補正像０１ないし０７の補正像発生の経過が示され
ており、時間軸ｔの上側に発生されたＸ線像Ｒ１ないし
Ｒ２の経過が示されている。
【００２８】Ｘ線像Ｒ１ないしＲ２の両方の撮像の間
に、直前に撮像されたＸ線像Ｒ１によりなおＸ線像Ｒ１
の残留像関与分を含んでいる補正像Ｏ３が撮像された。
この補正像Ｏ３がいま、その後に撮像されるＸ線像Ｒ２
を補正するために使用されると、まだ補正像Ｏ３のなか
に含まれている残留像関与分が、なおＸ線像Ｒ１に由来
する望ましくない影（ゴースト像）を発生する。Ｘ線像
Ｒ２を補正するために、残留像関与分を含んでいない、
またはわずかしか含んでいない先に撮像された補正像Ｏ
２を使用すると、本質的により良いＸ線像がＸ線撮像Ｒ
２から生ずるであろう。ここでゴースト像の発生がほぼ
避けられ、また他方において補正像Ｏ２とＸ線撮像Ｒ２
との間の間隔が、現在の検出器特性に対する補正像とし
て問題なく重要であるように小さいであろう。
【００２９】この本発明の考え方は本発明による像補正
の経過の概要を示す図４で再び明らかにされる。
【００３０】図４は同じく差し引き方法および続くゲイ
ン像１２によるゲイン補正１３を使用して補正像１０に
よりＸ線撮像７を補正する基本方法を示す。得られた像
１４は続いてその後の像処理１５に移される。しかしこ
の方法の新しい点は、最後に撮像された補正像８.ｎを
検査せずに使用する代わりにこれが最初に、場合によっ
ては存在する残留像関与分が検出され、この最後の補正
像８.ｎを使用するほうが望ましいか、先に撮像された
補正像８.ｎ−ｘを使用するほうが望ましいかが判定さ
れる検査方法１６を通過することである。
【００３１】古い残留像関与分および新しい残留像関与
分の比較からの別の帰結は、先に測定された補正像また
は同じく計算された補正像の間のスライド重み付けされ
た平均値の形成により新しい補正像が発生されることに
よって、撮像された補正像の棄却と完全な使用との間の
妥協をすることにある。ここで重み付け係数の相応の選
択により、現在撮像された補正像の残留像関与分の大き
さも以前の補正像の古さも考慮に入れられ、その際重み
付け係数は一方ではより古い像はより弱く、またより新
しい像はより強く考慮に入れ、また他方ではより高い残
留像関与分を有する像をより低い残留像関与分を有する
像にくらべて減じて評価する。
【００３２】残留像関与分の検出は上に詳細に説明され
ており、また本質的に、撮像の残留像関与分は通常の統
計的な変動を有しておらず、他方において固体検出器の
補正撮像の残留する補正値は、統計的な特性変動そのも
のに基づいて、規則性を有しておらずに良い不規則特性
を有するという事実に基づいている。
【００３３】本発明の簡単な構成では、図４に示されて
いる方法により、現在の補正像の過度に高い残留像関与
分の際にはそれぞれその前に得られた補正像がもう一度
使用され得る。しかし、以前の補正像の集まりから補正
像の古さと残留像関与分との間の最適な妥協を推定し、
使用すべき補正像に対する相応の選択を行なうことも可
能である。
【００３４】本発明の上記の特徴は、それぞれ示された
組み合わせだけでなく、本発明の範囲内で他の組み合わ
せでも、または単独でも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固体検出器の実施例の概要を示す部分
切欠き図である。
【図２】Ｘ線撮像を補正するための従来の方法の系統図
である。
【図３】本発明のＸ線撮像の時間的経過の一例の説明図
である。
【図４】本発明による補正方法の概要を示す系統図であ
る。
【符号の説明】
１ 固体検出器 ２ シンチレータ層 ３ Ｘ線放射 ４ 読出しマトリックス ５ 像点（画素） ５´ フォトダイオード ６ スイッチ ７ Ｘ線像 ８ 補正像 １２ ゲイン像 １３ ゲイン補正 １４ Ｘ線像 １５ 像処理 １６ 検査方法
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 1/00 ２９０ Ｇ０６Ｔ 1/00 ２９０Ａ 5/00 ３００ 5/00 ３００ Ｈ０４Ｎ 1/409 Ｈ０４Ｎ 1/40 １０１Ｃ Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG19 GG20 JJ05 KK07 KK27 KK32 LL11 LL12 LL17 4C093 AA01 CA13 EB12 EB13 EB17 FA32 FC19 FD03 FD05 FD12 FF19 FF34 5B057 AA08 BA03 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE02 CH01 5C024 AX12 CX11 GX09 HX29 HX55 5C077 LL02 LL19 MM02 MP01 PP05 PP46 PP47 PQ12 SS01

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｘ線像におけるゴースト像アーチファク
    トを抑制するための方法であって、−時間的に順次に１
    つまたは複数の対象物の多数のＸ線撮影（Ｒ１、Ｒ２）
    が少なくとも固体検出器（１）の媒介のもとに可視像を
    発生させるため衝突するＸ線放射（３）により発生さ
    れ、−各現在発生されるＸ線像（７）から先に求められ
    た補正像（８）が電子的に差し引かれる方法において、
    −最後に求められた補正像（８.ｎ）が空撮影により発
    生され、その使用の前に残留像効果の存在を検査され、
    −残留像効果における関与分（残留像関与分）の予め定
    められた限界値を上回る際に最後の補正像（８.ｎ）が
    少なくとも関与分に応じて棄却され、−以前に空撮影に
    より求められた、より少ない残留像関与分を有する補正
    像（８.ｎ−ｘ）が少なくとも関与分に応じて現在のＸ
    線像（７）を補正するために使用されることを特徴とす
    るゴースト像アーチファクトの抑制方法。
  2. 【請求項２】 最後の補正像（８.ｎ）が完全に棄却さ
    れ、以前の補正像（８.ｎ−ｘ）により置換されること
    を特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 最後の補正像（８.ｎ）が関与分に応じ
    て新しい補正像に像点（５）のスライド重み付けされた
    平均値の形成により古い補正像および最後の補正像から
    発生され、補正のために使用されることを特徴とする請
    求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 現在の補正像（８.ｎ）のなかの残留像
    関与分を決定するため、これから残留像関与分なしの以
    前の補正像（８.ｎ−ｘ）が差し引かれることを特徴と
    する請求項１ないし３のいずれか1つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 残留像関与分を決定するため現在の補正
    像（８）が正常なＸ線撮影のように像技術的に処理され
    ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1つに
    記載の方法。
  6. 【請求項６】 補正像（８）のなかの残留像関与分を決
    定するため補正像（８）の像点値の統計的な評価が行わ
    れることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか1つ
    に記載の方法。
  7. 【請求項７】 求められた信号の値および（または）補
    正像（８）の像点値の標準偏差が残留像関与分の大きさ
    に対する尺度として使用されることを特徴とする請求項
    ６記載の方法。
  8. 【請求項８】 統計的な評価のために先ず補正像（８）
    の部分範囲がまとめられ、好ましくは平均化され、続い
    て各まとめられた範囲が像点として評価されることを特
    徴とする請求項６または７記載の方法。
  9. 【請求項９】 統計的な評価が補正像（８）の部分範囲
    のみを考察することを特徴とする請求項１ないし８のい
    ずれか1つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 補正像（８）の考察される部分範囲が
    像マトリックスの選ばれた行および（または）列である
    ことを特徴とする請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 補正像（８）の考察される部分範囲が
    像マトリックスの選ばれた区域であることを特徴とする
    請求項９記載の方法。
  12. 【請求項１２】 補正像（８）の考察される部分範囲が
    像マトリックス（４）の像点（５）における統計的な無
    作為抽出であることを特徴とする請求項９記載の方法。
  13. 【請求項１３】 補正像（８）が統計的な評価の前に低
    域通過フィルタリングを受けることを特徴とする請求項
    １ないし１２のいずれか1つに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 補正像のなかの最小数の像点が、棄却
    されるために、予め定められた変動幅の外に位置してい
    なければならないことを特徴とする請求項１ないし１３
    のいずれか1つに記載の方法。
  15. 【請求項１５】 予め定められた限界値が時間的な適合
    を受けることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれ
    か1つに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 少なくとも１つのＸ線源、固体検出器
    （１）および撮影されたＸ線像（７）を補正（１１、１
    ３）するための像処理装置を有するＸ線装置において、
    像処理装置が手段、好ましくはメモリを有する少なくと
    も１つのプロセッサ、および請求項１ないし１５の少な
    くとも１つによる方法を実行するためのプログラム手段
    を有することを特徴とするＸ線装置。
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DE10213564.9 2002-03-26

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Cited By (2)

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