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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6108575
(24)【登録日】2017年3月17日
(45)【発行日】2017年4月5日
(54)【発明の名称】画像処理装置及びＸ線撮影装置
(51)【国際特許分類】
A61B 6/00 20060101AFI20170327BHJP
A61B 6/14 20060101ALI20170327BHJP
【ＦＩ】
A61B6/00 350N
A61B6/14 310
【請求項の数】4
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2015-537493(P2015-537493)
(86)(22)【出願日】2013年9月18日
(86)【国際出願番号】JP2013075185
(87)【国際公開番号】WO2015040703
(87)【国際公開日】20150326
【審査請求日】2015年7月30日
(73)【特許権者】
【識別番号】000141598
【氏名又は名称】株式会社吉田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】丹羽 克味
(72)【発明者】
【氏名】中浜 久則
(72)【発明者】
【氏名】高橋 信生
【審査官】
亀澤 智博
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００２−０４４４２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−０４２０８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−１２５２４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２０７７６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２５９５８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−３３５４４７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ ６／００ − ６／１４
Ｇ０６Ｔ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体を撮影した画像に対して所定の画像処理を施す画像処理装置であって、
前記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て前記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）に分割することで前記画像を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メモリ記憶手段と、
入力された前記画像におけるピクセルの信号値を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記ピクセル毎に、前記拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するＭ×Ｎ個のメモリに同じ信号値を書き込み、前記拡張されたメモリ空間において拡大された画像に対して周波数変換フィルタ処理を施す画像処理手段と、
を備え、
前記画像処理手段は、前記周波数変換フィルタ処理として、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を、前記拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するＭ×Ｎ個のメモリに記録すると共に、入力された前記画像におけるピクセルの記録領域から、当該ピクセルの記録領域より小さな範囲で上下左右にずらした位置において、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を前記拡張されたメモリ空間上のＭ×Ｎ個のメモリに記録し、各メモリに記録される信号値をそれぞれ加算することで移動平均処理を行う、ことを特徴とする画像処理装置。
前記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て前記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）に分割することで前記画像を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メモリ記憶手段と、
入力された前記画像におけるピクセルの信号値を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記ピクセル毎に、前記拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するＭ×Ｎ個のメモリに同じ信号値を書き込み、前記拡張されたメモリ空間において拡大された画像に対して周波数変換フィルタ処理を施す画像処理手段と、
を備え、
前記画像処理手段は、前記周波数変換フィルタ処理として、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を、前記拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するＭ×Ｎ個のメモリに記録すると共に、入力された前記画像におけるピクセルの記録領域から、当該ピクセルの記録領域より小さな範囲で上下左右にずらした位置において、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を前記拡張されたメモリ空間上のＭ×Ｎ個のメモリに記録し、各メモリに記録される信号値をそれぞれ加算することで移動平均処理を行う、ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項2】
前記画像処理手段は、前記周波数変換フィルタ処理を施した後、前記拡張されたメモリ空間において、前記ピクセルの記録領域毎にＭ×Ｎ個のメモリの平均濃度を求め、入力された前記画像における各ピクセルの信号値と置換する、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載の画像処理装置と、
Ｘ線源と、
被写体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、を備え、
前記大容量メモリ記憶手段には、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ており、
前記画像処理手段は、前記フレーム画像を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記拡張されたメモリ空間において拡大されたフレーム画像に対して前記周波数変換フィルタ処理を施すことを特徴とするＸ線撮影装置。
Ｘ線源と、
被写体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、を備え、
前記大容量メモリ記憶手段には、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ており、
前記画像処理手段は、前記フレーム画像を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記拡張されたメモリ空間において拡大されたフレーム画像に対して前記周波数変換フィルタ処理を施すことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項4】
請求項１または請求項２に記載の画像処理装置と、
Ｘ線源と、
被写体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、を備え、
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、
前記大容量メモリ記憶手段には、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ており、
前記画像処理手段は、前記フレーム画像を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記画像検出器を前記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、前記画素の出力信号が案分された拡大された画像に対して前記周波数変換フィルタ処理を順次施し、各メモリ上で前記周波数変換フィルタ処理後の信号値をそれぞれ加算することを特徴とするＸ線撮影装置。
Ｘ線源と、
被写体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、を備え、
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、
前記大容量メモリ記憶手段には、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ており、
前記画像処理手段は、前記フレーム画像を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記画像検出器を前記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、前記画素の出力信号が案分された拡大された画像に対して前記周波数変換フィルタ処理を順次施し、各メモリ上で前記周波数変換フィルタ処理後の信号値をそれぞれ加算することを特徴とするＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般的なカメラで撮影した画像や放射線を用いて撮影した画像を処理する画像処理装置に係り、特に、一般医療用や歯科用の撮影で取得した画像を処理する画像処理装置及びＸ線撮影装置に関する。【背景技術】
【0002】
従来、一般的なカメラで撮影した画像や放射線を用いて撮影した画像において、解像度（resolution）の良い画像、すなわち視認しやすい画像やコントラストの良い画像を得るための様々な技術が研究開発されてきた。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。【0003】
他には、画像処理により、解像力（resolving power）を上げる方法、換言すれば解像限界（resolving limit）またはカットオフ周波数を上げる方法がある。つまり、画像検出器で得られた信号になんらかの処理を加える方法がある。従来、被写体をデジタルパノラマＸ線撮影装置で撮影して得られるパノラマ断層画像の解像力を信号処理により向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第４９３９２８７号公報
【特許文献2】特許第４８８３６１８号公報
【特許文献3】特許第４８０６４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１〜３に記載された技術には改良の余地があり、得られたモノクロームの画像の画質の向上が望まれていた。【0006】
従来知られている種々の画像処理法では、原画像に対してフィルタ処理を施すと、その画像は、原画像に比べて空間周波数領域（spatial frequency domain）が狭くなってしまう。この空間周波数領域は、２次元空間座標の信号（２次元画像データ）のフーリエ変換によって得られる。具体的には、空間周波数を横軸、変調伝達関数（Modulation Transfer Function：ＭＴＦ）を縦軸として、画像データのＭＴＦの周波数特性をグラフ化した曲線と縦軸と横軸とで囲まれた領域に着目すると、フィルタ処理後の画像では原画像と比べて、この領域が空間周波数の低い側に向かって狭くなるように領域面積が小さくなってしまう。そのため、従来の画像処理法では、解像力が大きく低下するという問題がある。ここで、画像の解像力が低下するとは、ＦＰＤ等の画像検出器の画素サイズで決定される解像力が変わらなくても、フィルタにより画像が劣化して見えることをいう。なお、医療用Ｘ線撮影系の解像力は、実際には、ＦＰＤ等の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。【0007】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、空間周波数領域におけるＭＴＦの利得を変化させることで、低コストで粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像を得ることのできる画像処理装置及びＸ線撮影装置を提供することを課題とする。【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、被写体を撮影した画像に対して所定の画像処理を施す画像処理装置であって、前記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て前記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）に分割することで前記画像を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メモリ記憶手段と、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記ピクセル毎に、前記拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するＭ×Ｎ個のメモリに同じ信号値を書き込み、前記拡張されたメモリ空間において拡大された画像に対して周波数変換フィルタ処理を施す画像処理手段と、を備え、前記画像処理手段は、前記周波数変換フィルタ処理として、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を、前記拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するＭ×Ｎ個のメモリに記録すると共に、入力された前記画像におけるピクセルの記録領域から、当該ピクセルの記録領域より小さな範囲で上下左右にずらした位置において、入力された前記画像におけるピクセルの信号値を前記拡張されたメモリ空間上のＭ×Ｎ個のメモリに記録し、各メモリに記録される信号値をそれぞれ加算することで移動平均処理を行う、ことを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係る画像処理装置は、前記画像処理手段が、前記周波数変換フィルタ処理を施した後、前記拡張されたメモリ空間において、前記ピクセルの記録領域毎にＭ×Ｎ個のメモリの平均濃度を求め、入力された前記画像における各ピクセルの信号値と置換することが好ましい。
【0010】
また、本発明に係るＸ線撮影装置は、前記画像処理装置と、Ｘ線源と、被写体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、を備え、前記大容量メモリ記憶手段には、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ており、前記画像処理手段が、前記フレーム画像を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記拡張されたメモリ空間において拡大されたフレーム画像に対して前記周波数変換フィルタ処理を施すことを特徴とする。【0011】
また、本発明に係るＸ線撮影装置は、前記画像処理装置と、Ｘ線源と、被写体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、を備え、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、前記大容量メモリ記憶手段には、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ており、前記画像処理手段が、前記フレーム画像を前記大容量メモリ記憶手段に転送し、前記画像検出器を前記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、前記画素の出力信号が案分された拡大された画像に対して前記周波数変換フィルタ処理を順次施し、各メモリ上で前記周波数変換フィルタ処理後の信号値をそれぞれ加算することを特徴とする。【発明の効果】
【0012】
本発明に係る画像処理装置は、粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像を得ることができる。本発明に係るＸ線撮影装置は、粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置を模式的に示すブロック図である。
【図2A】画像検出器の受光面の一部を拡大して模式的に示す図である。
【図2B】比較例のメモリ記憶手段において設定されたメモリを模式的に示す図である。
【図2C】比較例のメモリ記憶手段に記録される画像のＭＴＦを模式的に示すグラフである。
【図3A】画像検出器の受光面の一部を拡大して模式的に示す図である。
【図3B】大容量メモリ記憶手段において設定されたメモリを模式的に示す図である。
【図3C】大容量メモリ記憶手段に記録される画像のＭＴＦを模式的に示すグラフである。
【図4】大容量メモリ記憶手段において設定されたメモリを模式的に示す拡大図である。
【図5】移動平均処理の説明図である。
【図6A】Ｘ線源側から視たＦＰＤ及び鉛エッジの一例を示す模式図である。
【図6B】Ｘ線の照射方向に直交する側から視たＦＰＤ及び鉛エッジの一例を示す模式図である。
【図7】ＦＰＤから大容量メモリ記憶手段へ転送される信号値の一例を示す模式図である。
【図8】ＤＥＭＯＴ法のアルゴリズムの一例を示す模式図である。
【図11】左はＤＥＭＯＴ法を用いない場合の画像の例であり、右はＤＥＭＯＴ法を用いた場合の画像の例である。
【図12】左はＤＥＭＯＴ法を用いた場合の画像の一例であり、右はＤＥＭＯＴ法と移動平均処理とを組み合わせて用いた場合の画像の一例である。
【図13A】画像処理にＤＥＭＯＴ法を用いた場合のＭＴＦを示すグラフである。
【図13B】画像処理にＤＥＭＯＴ法と移動平均処理とを組み合わせて用いた場合のＭＴＦを示すグラフである。
【図14】左はＤＥＭＯＴ法を用いた場合の画像の他の例であり、右はＤＥＭＯＴ法と移動平均処理とを組み合わせて用いた場合の画像の他の例である。
【図15A】ＭＴＦのカットオフ周波数の向上を模式的に示すグラフである。
【図15B】フィルタの一例を示すグラフである。
【図15C】改善されたＭＴＦを模式的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明に係る画像処理装置及び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。【0015】
（第１実施形態）画像処理装置２０は、被写体１２を撮影した画像に対して所定の画像処理を施すものである。画像処理装置２０は、図１に示すように、例えば、大容量メモリ記憶手段８と、画像処理手段１０とを備えている。画像処理装置２０は、単独の装置として構成できるが、以下では例えばＸ線撮影装置１が画像処理装置２０を備えるものとして説明する。
【0016】
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、大容量メモリ記憶手段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。【0017】
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。【0018】
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。【0019】
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。【0020】
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。【0021】
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。【0022】
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。【0023】
この旋回駆動手段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。【0024】
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。【0025】
大容量フレーム画像記憶手段７と、大容量メモリ記憶手段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。【0026】
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。【0027】
大容量メモリ記憶手段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、大容量メモリ記憶手段８を用いて、周波数変換フィルタ処理を行ったり、パノラマ断層画像の構築処理を行ったりする。【0028】
大容量メモリ記憶手段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、周波数変換フィルタ処理で用いられる。【0029】
大容量メモリ記憶手段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。【0030】
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。【0031】
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メモリ記憶手段８に転送し、大容量メモリ記憶手段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、周波数変換フィルタ処理の機能と、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。【0032】
周波数変換フィルタ処理の機能として、画像処理手段１０は、入力された画像（ここではフレーム画像）におけるピクセルの信号値を大容量メモリ記憶手段８に転送する。そして、画像処理手段１０は、ピクセル毎に、拡張されたメモリ空間に設定された当該ピクセルの記録領域に相当するＭ×Ｍ個のメモリに同じ信号値を書き込む。そして、画像処理手段１０は、拡張されたメモリ空間において拡大された画像に対して周波数変換フィルタ処理を施す。ここで、周波数変換フィルタ処理は、拡張されたメモリ空間において拡大された画像を空間周波数領域でみたときに、その画像に含まれる信号の周波数成分を変化させる処理である。【0033】
具体的には、周波数変換フィルタ処理は、例えば平滑化フィルタ（smoothing）、エッジ抽出フィルタ（edge detection）、アンシャープマスク（unsharp masking）、周波数フィルタ（Frequency Filter）及びマルチ周波数処理（Multi-Objective Frequency Processing：ＭＦＰ）から選択されるいずれかであることが好ましい。平滑化フィルタとしては、例えば移動平均処理（Moving Average）、ガウシアンフィルタ（Gausian Filter）、メディアンフィルタ（Median Filter）等を挙げることができる。【0034】
移動平均処理は、注目画素の周辺の濃度値（輝度値）を用いて、濃度値を平均し、処理後画像の濃度値とする処理である。ガウシアンフィルタは、注目画素に近いほど重みが大きくなるようなガウス分布の関数を用いて、濃度値を平均し、処理後画像の濃度値とする処理である。メディアンフィルタは、注目画素の周辺の濃度値（輝度値）を小さい順に並べ中央値を、処理後画像の濃度値とする処理である。これらのフィルタは、画像の実空間領域で行う平滑化処理である。【0035】
エッジ抽出フィルタは、例えば、微分フィルタ（Differential filter）等である。一次微分の場合、例えば、ソーベルフィルタ（Sobel filter）、プリューウィットフィルタ（Prewitt filter）、ロバーツフィルタ（Roberts filter）等を挙げることができる。二次微分の場合、例えば、ラプラシアンフィルタ（Laplacian filter）等を挙げることができる。アンシャープマスクは、鮮鋭化フィルタの１つで、画像のぼやけた部分をマスクすることで、画像のぼやけた部分の輪郭を強調する処理である。
【0036】
周波数フィルタは、高域通過フィルタ（High-Pass Filter：HPF)等を用いて画像の鮮鋭度を調整する処理である。周波数フィルタは、画像のフーリエ変換後の周波数領域で行う処理である。【0037】
マルチ周波数処理は、複数の空間周波数帯域の成分を強調する処理である。【0038】
画像処理手段１０は、入力画像に周波数変換フィルタ処理を施した後、入力画像に比べて１００倍のサイズの画像を出力することもできるが、以下では、一例として、入力画像と同じサイズの画像を出力するものとして説明する。この場合、画像処理手段１０は、周波数変換フィルタ処理を施した後、拡張されたメモリ空間において、ピクセルの記録領域毎にＭ×Ｍ個のメモリの平均濃度を求め、入力された画像における各ピクセルの信号値と置換することで、入力画像と同じサイズの画像を出力する。【0039】
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、大容量フレーム画像記憶手段７から、信号値が置換され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、大容量メモリ記憶手段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の歯列等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の歯列等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。通常は画像検出器３で検出されてＡ／Ｄ変換されたフレーム画像をそのまま用いるが、本実施形態のＸ線撮影装置１では、周波数変換フィルタ処理後に信号値が置換されたフレーム画像を用いてパノラマ断層画像を構築する。【0040】
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。【0041】
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。【0042】
次に、大容量メモリ記憶手段８において、画像（ここではフレーム画像）をＭ×Ｍ倍に拡大した座標空間に対応して設定される拡張されたメモリ空間について、通常の座標空間に対応して設定されるメモリ空間と対比しながら説明する。【0043】
まず、通常の座標空間に対応して設定されるメモリ空間について図２Ａ〜図２Ｃを参照して説明する。図２Ａは、画像検出器３の受光面の一部を拡大して模式的に示す図である。ここでは、画素サイズがｄ［μｍ］×ｄ［μｍ］の画素Ｐ1〜Ｐ9が３行３列で配列されている領域に着目する。以下、画素サイズを単に一辺の長さ（画素幅）ｄで表す。図２Ｂは、比較例のメモリ記憶手段（メモリ記憶手段１８と表記する）において設定された例えば５×５のメモリ（番地）を模式的に示す図である。これら５×５のメモリは、画像検出器３の５×５の画素に位置及びサイズを合わせて対応している。図２Ａに示す画像検出器３の画素サイズとして、例えばｄ＝１００［μｍ］のものを使用したら、メモリ記憶手段１８の１個のメモリもｄ＝１００［μｍ］の画素に対応している。【0044】
図２Ｂにおいて中央部の３×３のメモリに書き込まれた数値は、画像検出器３の各画素Ｐ1〜Ｐ9の出力信号の信号レベルの一例を示している。この例では、画素Ｐ5の出力信号のレベルを１００とした。また、画素Ｐ2，Ｐ4，Ｐ6，Ｐ8の出力信号のレベルを８０とした。さらに、画素Ｐ1，Ｐ3，Ｐ7，Ｐ9の出力信号のレベルを６０とした。この場合、信号レベル１００がメモリ記憶手段１８の画素Ｐ5の位置に相当するメモリに書き込まれている。同様に、画素Ｐ5の右隣の画素Ｐ6の信号レベル８０がメモリ記憶手段１８において画素Ｐ6の位置に相当するメモリに書き込まれている。このようにメモリ記憶手段１８では、通常の座標空間の各画素Ｐ1〜Ｐ9の位置に対応して画素毎に、画素の出力信号の信号レベルを記録する記録領域が設定されている。【0045】
図２Ｃは、メモリ記憶手段１８に記録される画像を周波数領域でみたときのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を模式的に示すグラフである。グラフの横軸は空間周波数ω［cycles／ｍｍ］である。グラフの縦軸はＭＴＦであって、ω＝０のときのＭＴＦの値を１に正規化している。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。ここでは、撮影系の解像力を画像検出器３の画素サイズｄ［μｍ］だけに依存することとしている。この場合、ＭＴＦのカットオフ周波数は、ナイキスト周波数で表されるので、５００／ｄ［cycles／ｍｍ］となる。ｄ＝１００の場合、ＭＴＦのカットオフ周波数は５［cycles／ｍｍ］となる。【0046】
次に、大容量メモリ記憶手段８において設定される拡張されたメモリ空間について図３Ａ〜図３Ｃを参照して説明する。図３Ａは、画像検出器３の受光面の一部を拡大して模式的に示す図であり、図２Ａと同じものである。【0047】
図３Ｂは、大容量メモリ記憶手段８において設定された例えば５０×５０のメモリ（番地）を模式的に示す図である。これら５０×５０のメモリは、画像検出器３の５×５の画素に位置を合わせて対応している。つまり、画像検出器３の１つの画素が、大容量メモリ記憶手段８において設定された１０×１０のメモリに位置を合わせて対応している。これは、画像検出器３の１つの画素の縦横の分割数Ｍを１０とした例である。ここで、図３Ａに示す画像検出器３の各画素Ｐ1〜Ｐ9の出力信号の信号レベルが前記した比較例と同様であるものとする。すなわち、画素Ｐ5の出力信号のレベルを１００、画素Ｐ2，Ｐ4，Ｐ6，Ｐ8の出力信号のレベルを８０、画素Ｐ1，Ｐ3，Ｐ7，Ｐ9の出力信号のレベルを６０とする。
【0048】
この場合、例えば画素Ｐ5の出力信号が大容量メモリ記憶手段８に転送されると、図４に示すように、画素Ｐ5の位置に相当する１０×１０のメモリに信号レベル１００がそれぞれ書き込まれる。同様に、画素Ｐ5の右隣の画素Ｐ6の信号レベル８０は、大容量メモリ記憶手段８において画素Ｐ6の位置に相当する１０×１０のメモリにそれぞれ書き込まれる。このように大容量メモリ記憶手段８では、画像検出器３の各画素Ｐ1〜Ｐ9の位置に対応して画素毎に、画素の出力信号の信号レベルを記録するための１０×１０の記録領域が設定されている。【0049】
図３Ａに示す画像検出器３の画素サイズとして、例えばｄ＝１００［μｍ］のものを使用した場合、大容量メモリ記憶手段８の１個のメモリは、より細かなｄ＝１０［μｍ］の画素に対応していることになる。この場合、大容量メモリ記憶手段８には、画像検出器３で取得するフレーム画像を１０×１０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。【0050】
図３Ｃは、図２Ｃと同様のグラフであって、大容量メモリ記憶手段８に記録される画像を周波数領域でみたときのＭＴＦを模式的に示すグラフである。撮影系の解像力が画像検出器３の画素サイズｄ［μｍ］だけに依存する場合、ＭＴＦの曲線は実線で表される。例えば、画像検出器３の画素サイズとしてｄ＝１００［μｍ］のものを実際に使用すれば、周波数領域では、ＭＴＦのカットオフ周波数は５［cycles／ｍｍ］となる。このように実際にはｄ＝１００［μｍ］の画素を使用しつつも、仮に画素サイズをｄ＝１０［μｍ］に置き換えて計算してみると、周波数領域では、ＭＴＦの曲線は破線で表され、カットオフ周波数は５０［cycles／ｍｍ］となる。したがって、画像検出器３で取得する現実のフレーム画像を１０×１０倍に拡大した座標空間に対応するように設定された大容量メモリ記憶手段８を用いると、画像を周波数領域でみた場合、ＭＴＦのカットオフ周波数の値を実際の１０倍に増加させたのと同じ効果を奏することになる。なお、図３Ｃのグラフでは見易くするために、破線の曲線の傾斜を誇張している。【0051】
次に、画像処理手段１０による処理の具体例について図５を参照して説明する。ここでは、周波数変換フィルタ処理として、移動平均処理を行う場合について説明する。仮に移動平均処理を行わなければ、図４に例示したように、画像検出器３の各画素の出力信号の信号レベルを大容量メモリ記憶手段８の対応する座標位置に一度加算するだけである。一方、移動平均処理を行う場合、大容量メモリ記憶手段８の対応する座標位置から例えば上下左右にずらしたものも加算し、合計５回の加算を行う。【0052】
図５は、これらの加算処理を模式的に示す図である。図５において左上段に示す大容量メモリ記憶手段８は、図４に示す大容量メモリ記憶手段８の一部を模式的に示すものであり、図３Ａに示す画像検出器３の画素Ｐ5の位置に相当する１０×１０のメモリとその周囲のメモリを示している。【0053】
ここで、図３Ａに示す画像検出器３の各画素Ｐ1〜Ｐ9の出力信号の信号レベルが前記した比較例と同様であるものとする。すなわち、画素Ｐ5の出力信号のレベルを１００、画素Ｐ2，Ｐ4，Ｐ6，Ｐ8の出力信号のレベルを８０、画素Ｐ1，Ｐ3，Ｐ7，Ｐ9の出力信号のレベルを６０とする。【0054】
図５において右上段に符号５１で示すメモリ空間に符号４０で示す太線の矩形を重ねた図は、１回目の加算処理を模式的に示している。太線の矩形４０は、図４に示すように画素Ｐ5の信号レベルであって１０×１０の同一値を表している。符号５１で示すように、画像処理手段１０が移動平均処理を行う場合、大容量メモリ記憶手段８に設定された拡張されたメモリ空間において、各画素Ｐ1〜Ｐ9に対して初期設定されている位置に相当する１０×１０のメモリに各画素Ｐ1〜Ｐ9の出力信号の信号レベルを書き込む。なお、図５では信号レベルの数値を省略した。【0055】
図５において左中段に符号５２で示すメモリ空間に符号４０で示す太線の矩形を重ねた図は、２回目の加算処理を模式的に示している。２回目には、大容量メモリ記憶手段８の対応する座標位置から、メモリ空間上で例えば左に１画素（実空間上では０．１画素）ずらしたものを加算する。この場合、図４に示す例では、左から例えば２列目の信号レベル８０が書き込まれているメモリに信号レベル１００が書き込まれる。これにより、メモリ空間上において、画像検出器３の画素Ｐ4の出力信号に、画素Ｐ5の出力信号が影響を及ぼすことになる。このとき、図４に示す例では、右から例えば３列目の信号レベル１００が書き込まれているメモリに信号レベル８０が書き込まれる。これは、メモリ空間上において、画像検出器３の画素Ｐ5の出力信号に、画素Ｐ6の出力信号が影響を及ぼすことになる。よって、画素Ｐ4，Ｐ5，Ｐ6の濃度が平滑化される。【0056】
図５において右中段に符号５３で示すメモリ空間に符号４０で示す太線の矩形を重ねた図は、３回目の加算処理を模式的に示している。３回目には、大容量メモリ記憶手段８の対応する座標位置から、メモリ空間上で例えば右に１画素（実空間上では０．１画素）ずらしたものを加算する。この場合、図４に示す例では、右から２列目の信号レベル８０が書き込まれているメモリに信号レベル１００が書き込まれる。これは、メモリ空間上において、画像検出器３の画素Ｐ6の出力信号に、画素Ｐ5の出力信号の影響を及ぼし、また、画像検出器３の画素Ｐ5の出力信号に、画素Ｐ4の出力信号の影響を及ぼすことから、各画素の濃度の平滑化に寄与する。【0057】
図５において左下段に符号５４で示すメモリ空間に符号４０で示す太線の矩形を重ねた図は、４回目の加算処理を模式的に示している。４回目には、大容量メモリ記憶手段８の対応する座標位置から、メモリ空間上で例えば上に１画素（実空間上では０．１画素）ずらしたものを加算する。この場合、図４に示す例では、上から２列目の信号レベル８０が書き込まれているメモリに信号レベル１００が書き込まれる。これは、メモリ空間上において、画像検出器３の画素Ｐ2の出力信号に、画素Ｐ5の出力信号の影響を及ぼし、また、画像検出器３の画素Ｐ5の出力信号に、画素Ｐ8の出力信号の影響を及ぼすことから、各画素の濃度の平滑化に寄与する。【0058】
図５において右下段に符号５５で示すメモリ空間に符号４０で示す太線の矩形を重ねた図は、５回目の加算処理を模式的に示している。５回目には、大容量メモリ記憶手段８の対応する座標位置から、メモリ空間上で例えば下に１画素（実空間上では０．１画素）ずらしたものを加算する。この場合、図４に示す例では、下から２列目の信号レベル８０が書き込まれているメモリに信号レベル１００が書き込まれる。これは、メモリ空間上において、画像検出器３の画素Ｐ8の出力信号に、画素Ｐ5の出力信号の影響を及ぼし、また、画像検出器３の画素Ｐ5の出力信号に、画素Ｐ2の出力信号の影響を及ぼすことから、各画素の濃度の平滑化に寄与する。【0059】
ここで、画像処理手段１０が入力画像に周波数変換フィルタ処理を施した後、拡張されたメモリ空間において、ピクセルの記録領域毎にＭ×Ｍ個のメモリの平均濃度を求める処理について説明する。仮に位置をずらさずに上記５回の加算処理を行うと、メモリ空間上で画素Ｐ5の位置に相当する１０×１０のメモリに加算された信号レベルの総和は、１００×１００×５＝５００００なので、１回の加算処理当たり且つメモリ１個当たりの信号レベルの平均値（平均濃度）は、１００である。一方、メモリ空間上で上下左右にも１画素ずらす移動平均処理を行うと、信号レベルの平均値（平均濃度）は計算の結果９８．４となる。画像処理手段１０は、この信号レベルの平均値９８．４を、入力されたフレーム画像における画素Ｐ5の位置の信号レベル１００と置換する。同様にして、画像処理手段１０は、画素Ｐ5以外の各画素についても信号レベルの平均濃度を求め、入力されたフレーム画像における各画素Ｐ1〜Ｐ9の信号レベルと置換する。【0060】
上記移動平均処理において、５回の加算を行う順序は入れ替えても構わない。また、メモリ空間上で上下左右にずらす画素数は１画素に限定されるものではない。また、上記移動平均処理では、Ｍ×Ｍ個のメモリの値そのものを用いて５回の加算を行った。つまり、加算処理において、図４にて符号４０で示す太線の矩形（つまり方形波になる関数）等を用いたことになる。これを、正弦波になるような関数をかけることで、図４にて符号４０で示す太線の矩形のエリアの中心部の値が高くなるようにしてから、上下左右に加算するようにしてもよい。なお、入力画像に周波数変換フィルタ処理を施した後、入力画像における各画素の信号レベルと置換することなく、入力画像に比べて１００倍のサイズの画像を出力してもよい。【0061】
本実施形態のＸ線撮影装置１によれば、大容量メモリ記憶手段８に設定されたメモリ上の処理によって、ＭＴＦの利得を変化させることができ、従来ならば大きく解像力が低下するところを、低コストで粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像が得られる。このＸ線撮影装置１によれば、画像処理手段１０が周波数変換フィルタ処理として、移動平均処理を行うことで、フレーム画像の粒状性を改善することができる。よって、Ｘ線撮影装置１の画像処理手段１０が、粒状性が改善された複数のフレーム画像を所定のずれ幅で重ね合わせることでパノラマ断層画像を構築したときに、このパノラマ断層画像も粒状性が改善される。さらに、画像処理手段１０が、移動平均処理以外の周波数変換フィルタ処理をフレーム画像に施しても、フレーム画像の粒状性を改善し、その画質を向上させることができる。
【0062】
（第２実施形態）第２実施形態に係るＸ線撮影装置１において図１に示す構成と同じものには同じ符号を付して説明を適宜省略し、図１を参照して説明する。第２実施形態に係るＸ線撮影装置１は、画像処理手段１０が、さらに、超解像技術であるDetector Moving and Frame Additional Technique （以下、ＤＥＭＯＴ法という）による画像処理も行うこととしたものである。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３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。
【0063】
一例としてエッジ像の撮影について図６Ａ及び図６Ｂ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。【0064】
図６Ａに、ＦＰＤ６３と鉛エッジ６４の配置を示す。ＦＰＤ６３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６Ａの符号６５はＦＰＤ６３の移動方向を示す。ＦＰＤ６３の上に鉛エッジ６４を近接させて置く。図６Ａに示す一点鎖線における断面の画素列の一部を図６Ｂに示す。ＦＰＤ６３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６４の端縁部は、ＦＰＤ６３の画素間の境界線と一致していることとする。ＦＰＤ６３の画素のうち鉛エッジ６４に隠れた画素をＰ1とし、Ｘ線６６に照射されている画素をＰ2とする。【0065】
画素Ｐ1，Ｐ2，…は、多数の画素を有するＦＰＤ６３の図６Ａ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ＦＰＤ６３を説明する。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ＦＰＤ６３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ＦＰＤ６３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、ＦＰＤ６３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６Ｂに示すように鉛エッジ６４はＦＰＤ６３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、ＦＰＤ６３が移動しても鉛エッジ６４は初期の配置のまま動かない。【0066】
Ｘ線６６がＦＰＤ６３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ＦＰＤ６３の２次元画像を大容量メモリ記憶手段８に転送する。大容量メモリ記憶手段８のメモリ空間には、予めＦＰＤ６３の画素とサイズ及び位置を合わせ、ＦＰＤ６３の画素の分割数に対応して、ＦＰＤ６３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、大容量メモリ記憶手段８のメモリ空間には、２次元のＦＰＤ６３の総画素数の１００倍の画素数が設定されている。ＦＰＤ６３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メモリ記憶手段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。【0067】
ここで、画素の出力信号のレベルについて説明する。図６Ｂに示すようにＦＰＤ６３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６６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６４に遮られてＸ線６６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。【0068】
ＦＰＤ６３の画素Ｐ2から転送される出力信号（レベル１０）は、大容量メモリ記憶手段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。ＦＰＤ６３の画素Ｐ1から転送される出力信号（レベル０）は、大容量メモリ記憶手段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。
【0069】
次に図７において符号６５で示すようにＦＰＤ６３を画素サイズの１／１０だけ図７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６４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６６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）を大容量メモリ記憶手段８に転送し、書き込んだものが図７の中段に示す数値である。この出力信号（レベル９）は、大容量メモリ記憶手段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。【0070】
図７において上段に示すＦＰＤ６３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７において中段に示す大容量メモリ記憶手段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。大容量メモリ記憶手段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メモリ記憶手段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メモリ記憶手段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。【0071】
ＦＰＤ６３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ＦＰＤ６３を画素サイズの１／１０だけ図７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６４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６６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）を大容量メモリ記憶手段８に転送し、書き込んだものが図７の下段に示す数値である。【0072】
このようにＦＰＤ６３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メモリ記憶手段８に転送する処理を行う。このとき、大容量メモリ記憶手段８のメモリ空間上の画素位置と鉛エッジ６４は、初期の設定位置から動かない。このようなＦＰＤ６３の微小移動に合わせた各画素の出力信号を、大容量メモリ記憶手段８に転送した信号列として一覧にしたものが図８である。【0073】
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６４の端縁部は、ＦＰＤ６３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メモリ記憶手段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８の表の信号レベルを縦列方向に加算する処理である。【0074】
最終的な加算結果を、図８では、大容量メモリ記憶手段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６４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８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９Ａに示す。理論的に求めたＬＳＦのグラフを図９Ｂ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。【0075】
図９Ｂから、ＬＳＦの形状が鋸歯状波である場合に求めたＭＴＦを図１０に実線で示す。なお、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１０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。一方、ＤＥＭＯＴ法によれば、ＭＴＦのカットオフ周波数は、画素サイズをｄとすると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。【0076】
前記したＤＥＭＯＴ法の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６Ａに示す一点鎖線に着目してＦＰＤ６３を説明した。実際にはＦＰＤ６３には画素が２次元配列されている。ＤＥＭＯＴ法において、画像の横方向（一方の軸方向）および縦方向（他方の軸方向）の２方向に対して解像力を向上させる技術については特許文献３に開示されている。よって、第２実施形態に係るＸ線撮影装置１は、画像の２方向に対して解像力を向上させるために、旋回駆動手段５で画像検出器３を移動させる方向に対して、画像検出器３の画素アレイにおける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。【0077】
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、旋回駆動手段５で画像検出器３を移動させる方向の角度を基準の方位（０度）とすると、画像検出器３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１３５度の方向に配列することが好ましい。以下、この傾斜角が４５度であるものとして説明する。【0078】
具体的には、画像検出器３を移動させる方向の角度を基準の方位（０度）とすると、画像検出器３の画素アレイにおける縦の列に並んだ画素群を例えば４５度の方位に配列し、横の列に並んだ画素群を例えば−４５度の方位（すなわち１３５度の方位）に配列する。この場合、旋回駆動手段５が画像検出器３を基準の方位（０度）に対して画素サイズの１／Ｍの微小距離の１．４１倍ずつ移動させると、相対的に、画像検出器３の縦の列に並んだ画素群を４５度の方位に画素サイズの１／Ｍずつ微小移動させることができる。同時に、相対的に、画像検出器３の横の列に並んだ画素群を−４５度の方位に画素サイズの１／Ｍずつ微小移動させることができる。【0079】
本実施形態では、画像処理手段１０は、画像検出器３を移動方向の基準の方位からみて４５度の方位に画素サイズの１／Ｍずつ微小移動させたときの画像検出器３の画素の出力信号を、画像検出器３の移動中の位置に応じて、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×Ｍ個のメモリに案分して順次書き込む。これは図８に模式的に示す画素の微小移動中のＤＥＭＯＴ法による画像処理の一部である。【0080】
次いで、画像処理手段１０は、大容量メモリ記憶手段８のピクセル毎にＭ×Ｍ個のメモリに案分された画素の信号レベルに対応した拡大された画像に対して周波数変換フィルタ処理を順次施す。これは第１実施形態に係るＸ線撮影装置１において説明した画像処理の一部である。具体的には、画像処理手段１０は、画像検出器３を画素サイズの１／Ｍだけ微小移動させ、１回目の移動と出力信号の書き込みとが終わった後、大容量メモリ記憶手段８のピクセル毎のＭ×Ｍ個のメモリで拡大された画像に対して、１回目の周波数変換フィルタ処理を施す。そして、画像処理手段１０は、画像検出器３を画素サイズの２／Ｍだけ微小移動させ、２回目の移動と出力信号の書き込みとが終わった後、大容量メモリ記憶手段８のピクセル毎のＭ×Ｍ個のメモリで拡大された画像に対して、２回目の周波数変換フィルタ処理を施す。以下同様に、画像検出器３を画素サイズだけ微小移動させ、Ｍ回目の移動と出力信号の書き込みとが終わった後、大容量メモリ記憶手段８のピクセル毎のＭ×Ｍ個のメモリで拡大された画像に対して、Ｍ回目の周波数変換フィルタ処理を施す。そして、画像処理手段１０は、画像検出器３を画素サイズだけ微小移動させるまでの移動時に大容量メモリ記憶手段８のピクセル毎のＭ×Ｍ個のメモリに書き込まれる周波数変換フィルタ処理後の信号値を逐次加算する。この処理は図８の表の信号レベルを縦列方向に加算する処理と同様である。【0081】
以上説明したように、第２実施形態に係るＸ線撮影装置１によれば、第１実施形態と同様に、大容量メモリ記憶手段８に設定されたメモリ上の処理によって、ＭＴＦの利得を変化させることができ、従来ならば大きく解像力が低下するところを、低コストで粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像が得られる。さらに、第２実施形態に係るＸ線撮影装置１によれば、ＤＥＭＯＴ法を用いた画像処理によって、空間周波数領域におけるＭＴＦのカットオフ周波数をナイキスト周波数の２倍に引き上げることができ、低コストで超解像しつつも粒状性に優れ、より視認しやすい解像度を持った画像が得られる。【0082】
［実施例］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３を行った。
各実験では第２実施形態に係るＸ線撮影装置１による効果を確かめた。適宜図１を参照しながら説明する。各実験では、共通の被写体１２として、周知のジーメンススターチャート（以下、単にスターチャートと呼ぶ）を用いた。スターチャートは、鉛製で円盤状に形成され、中心から周辺に向かって放射状に広がる複数の扇形が白黒の縞模様のパターンとなっている。これにより、放射状の白黒の縞模様のパターンがスターチャートの中央付近まで見えるほど、撮影装置の解像力が高い、ということがわかるものである。
【0083】
＜実験１＞実験１は、事前の予備実験であり、スターチャートを撮影して、ＤＥＭＯＴ法による解像力の向上を確かめるための実験である。このため、取得した画像に対して周波数変換フィルタ処理を施していない。単に、ＤＥＭＯＴ法を用いた画像と用いていない画像とを対比する実験である。
【0084】
図１１の左側に示す画像は、画像処理にＤＥＭＯＴ法を用いない場合に出力された画像である。図１１の右側に示す画像は、画像処理にＤＥＭＯＴ法を用いた場合に出力された画像である。各画像においてスターチャートの表面は背景よりも暗い。なお、各画像は、スターチャートの中心付近の拡大図である。図１１において右側に示す画像は左側に示す画像よりも、スターチャートの白黒の縞模様のパターンが鮮明である。よって、ＤＥＭＯＴ法を用いた場合、解像力が向上することを確かめた。【0085】
＜実験２＞実験２は、スターチャートを撮影して、第２実施形態に係るＸ線撮影装置１が解像力を低下させずに画像のノイズを低減することを確かめるための実験である。ここでは、取得した画像に対して周波数変換フィルタ処理を施さずにＤＥＭＯＴ法を用いる場合を比較例とした。また、周波数変換フィルタ処理として移動平均処理を施し且つＤＥＭＯＴ法を用いる場合を実施例とした。
【0086】
＜実験２−１＞視覚評価図１２の左側に示す画像は比較例の画像である。図１２の右側に示す画像は実施例の画像である。図１２では、撮影画像を白黒反転したので、各画像においてスターチャートの表面は背景よりも明るくなっている。なお、各画像は、スターチャートの中心付近の拡大図である。視覚評価では、図１２の左右の画像では解像力の差がないことが読み取れる。また、図１２において右側に示す画像は左側に示す画像よりも、概ねノイズの低減効果があることが分かる。
【0087】
＜実験２−２＞空間分解能測定図１２の左右に示す画像について、エッジ法により、空間分解能をそれぞれ測定した。その測定結果を、図１３Ａ，図１３Ｂに示す。図１３Ａは、比較例の場合のＭＴＦを示すグラフであり、図１３Ｂは、実施例の場合のＭＴＦを示すグラフである。各グラフの横軸は空間周波数ω［cycles／ｍｍ］である。各グラフの縦軸はＭＴＦであって、ω＝０のときのＭＴＦの値を１に正規化している。撮影に用いた画像検出器３の画素サイズはｄ＝１００［μｍ］である。
【0088】
比較例の場合、画像に移動平均処理を施していないが、ＤＥＭＯＴ法を用いているので、図１３Ａに示すように、ＭＴＦのカットオフ周波数は、理論的には１０［cycles／ｍｍ］になる。ただし、エラー成分等も考慮すると、破線で示すように、カットオフ周波数は、８．０［cycles／ｍｍ］程度になると考えられる。【0089】
実施例の場合、画像に移動平均処理を施しているが、ＤＥＭＯＴ法を用いているので、図１３Ｂに示すように、ＭＴＦのカットオフ周波数は、理論的には１０［cycles／ｍｍ］になる。ただし、エラー成分等も考慮すると、破線で示すように、カットオフ周波数は、８．０［cycles／ｍｍ］程度になると考えられる。図１３Ｂと図１３Ａとを比較しても解像力の低下はないと考えられる。【0090】
＜実験３＞実験３は、スターチャートを撮影して、第２実施形態に係るＸ線撮影装置１によりノイズがどの程度減ったかを確かめるための実験である。ここでは、取得した画像に対して周波数変換フィルタ処理を施さずにＤＥＭＯＴ法を用いる場合を比較例とした。また、周波数変換フィルタ処理として移動平均処理を施し且つＤＥＭＯＴ法を用いる場合を実施例とした。
【0091】
図１４の左側に示す画像は比較例の画像である。図１４の右側に示す画像は実施例の画像である。各画像においてスターチャートの表面は背景よりも暗い。なお、各画像は、スターチャートの中心付近の拡大図である。実験３では、図１４の左右の画像において矩形の枠内の領域を選択し、この選択した領域にあるピクセルの濃度をそれぞれ測定し、濃度の標準偏差値を算出した。測定結果を表１に示す。【0092】
【表1】
【0093】
表１において、No.1は比較例の結果であり、No.2は実施例の結果である。Areaは、画像の選択した領域にあるピクセルの総数である。
Meanは、画像の選択した領域にあるピクセルの濃度の平均値である。
StdDevは、画像の選択した領域にあるピクセルの濃度の標準偏差値である。
Minは、画像の選択した領域にあるピクセルの濃度の最小値である。
Maxは、画像の選択した領域にあるピクセルの濃度の最大値である。
【0094】
濃度の標準偏差値が小さいほど、ノイズが少ないことを表している。表１によれば、明らかに実施例の画像は、比較例の画像よりもノイズが低減されている。実施例の濃度の標準偏差値は、比較例の濃度の標準偏差値の約８８％であった。よって、本発明に係るＸ線撮影装置によれば、解像力の低下を抑えて画像の粒状性を改善し、画質を向上させることができる。【0095】
［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、大容量メモリ記憶手段８において設定されるメモリ空間において画像に対して施す周波数変換フィルタ処理が移動平均処理であるものとして説明したが、一般的なフィルタ関数を用いてもよい。すなわち、従来、原画像そのもののピクセル座標空間上で行うフィルタ処理に用いられている一般的なフィルタ関数を用いることができる。また、上記移動平均処理の場合、画像の実空間領域で演算処理を行ったが、例えば周波数フィルタの場合、画像のフーリエ変換後の周波数領域で演算処理を行えばよい。
【0096】
ここで、周波数領域でのフィルタ処理の概念について図１５Ａ〜図１５Ｃを参照して説明する。図１５Ａのグラフの横軸は空間周波数ω［cycles／ｍｍ］であり、縦軸はＭＴＦであって、ω＝０のときのＭＴＦの値を１に正規化している。画素サイズがｄ＝１００［μｍ］である画素からなる画像検出器３を用いて被写体を撮影する場合、画像検出器３のナイキスト周波数は５［cycles／ｍｍ］である。通常、画素サイズがｄ＝１００［μｍ］である画像検出器３の場合、図１５Ａにおいて破線で示す特性で画像を検出する。ここで、解像力は、画像検出器３のナイキスト周波数に依存する。【0097】
画素サイズがｄ＝１００［μｍ］であったとしても、画像処理にＤＥＭＯＴ法を用いた場合、実線で示すように理論的にはＭＴＦのカットオフ周波数は１０［cycles／ｍｍ］になる。この場合、解像力は、画像検出器３のナイキスト周波数の２倍の値に依存する。ただし、ＭＴＦの特性は、図１５Ａにおいて実線で示すように、空間周波数ωが５〜１０［cycles／ｍｍ］の範囲で下に凸である曲線となっている。【0098】
通常、画素サイズがｄ＝１００［μｍ］である場合、図１５Ａにおいて破線で示すように、空間周波数ωが５［cycles／ｍｍ］より大きな範囲ではＭＴＦの値は何もない。そのため、解像力に対応したカットオフ周波数（５［cycles／ｍｍ］）の箇所でＭＴＦの利得を上げようとすると画像の粒状性が悪くなり、診断にはとても利用できない画像となってしまう。ここで、ＭＴＦの利得を上げるとは、原画像に対する画像処理によって、所定の空間周波数ωについてのＭＴＦの値を原画像のものよりも大きくさせることを指す。【0099】
一方、Ｘ線撮影装置１は、例えば図３Ｂに示すように、画像検出器３の１つの画素が、大容量メモリ記憶手段８において設定された１０×１０のメモリに位置を合わせて対応している。そして、図３Ｃに破線で示すように、画像を周波数領域でみた場合、ＭＴＦのカットオフ周波数の値を実際の１０倍に増加させたのと同じ効果を奏することになる。よって、１００［μｍ］の画素による撮影では、実際には空間周波数ωが５［cycles／ｍｍ］より大きな範囲ではＭＴＦの値は何もないが、拡張されたメモリ空間上では、空間周波数ωが５０［cycles／ｍｍ］となるまでのＭＴＦの情報を考慮することが可能である。【0100】
そして、この５０［cycles／ｍｍ］の帯域を利用した帯域通過フィルタ等の特殊なフィルタを想定することができる。このフィルタはラプラシアンフィルタでもよい。図１５Ｂは、空間周波数ωが５〜１０［cycles／ｍｍ］の範囲を強調する帯域通過フィルタの一例を示す図である。図１５Ｂのグラフの横軸は空間周波数ω［cycles／ｍｍ］であり、縦軸は相対強度であって、ω＝０のときの強度を１に正規化している。【0101】
図１５Ａにおいて破線の曲線で示す通常のＭＴＦに、図１５Ｂに示す帯域通過フィルタをコンボリューション（重畳積分）することで、ＭＴＦを改善し、粒状性に優れ、より視認し易い画像を得ることができる。具体的には、図１５Ｂに示す帯域通過フィルタを用いる場合、画像処理手段１０は次の手順で動作する。まず、画像処理手段１０は、入力された画像を、大容量メモリ記憶手段８に設定されたメモリ空間（座標空間）においてＭ×Ｍ倍に拡大してコピーし、次にこの拡大画像をフーリエ変換する。次に、画像処理手段１０は、周波数空間において、このフーリエ変換した画像に帯域通過フィルタを掛ける。そして、画像処理手段１０は、帯域通過フィルタを掛けることで生成された画像をフーリエ逆変換することで、大容量メモリ記憶手段８に設定されたメモリ空間（座標空間）において、拡大画像の濃度分布を求める。【0102】
さらに、上記周波数領域でのフィルタ処理とＤＥＭＯＴ法とを組み合わせることもできる。図１５Ａにおいて実線の曲線で示すＤＥＭＯＴ法を用いた場合のＭＴＦと、図１５Ｂに示す帯域通過フィルタとをコンボリューション（重畳積分）した結果を図１５Ｃに示す。図１５Ｃに示す改善されたＭＴＦのカットオフ周波数は、１０［cycles／ｍｍ］であり、図１５Ａに実線で示すＤＥＭＯＴ法を用いた場合のＭＴＦと同様である。よって、解像力は変わっていない。ただし、図１５Ｃに示す改善されたＭＴＦの曲線と縦軸と横軸とで囲まれた領域に着目すると、コンボリューション後の画像では原画像と比べて、この領域の特に空間周波数ωが５〜１０［cycles／ｍｍ］の範囲でＭＴＦの大きい側に向かって拡張するように領域面積が大きくなっている。つまり、解像力に対応したカットオフ周波数よりも低い低周波の領域において、ＭＴＦの利得を上げることができる。そのため、低コストで超解像しつつも粒状性に優れ、より視認し易い画像を得ることができる。これにより、解像力を変えることなく、診断に利用できる画像が得られる。【0103】
Ｘ線撮影装置１は、ＤＥＭＯＴ法を用いない場合も用いる場合もどちらであっても、大容量メモリ記憶手段８に、画像をＭ×Ｍ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を備えており、このような大きいメモリにおいて、非常に大きい高周波成分の帯域をもっているがゆえに、本来のＭＴＦを、改善されたＭＴＦに作り変えることができる。【0104】
前記第２実施形態では、大容量メモリ記憶手段８に設定されたメモリ空間において行う画像処理に、解像力を向上させるＤＥＭＯＴ法の画像処理を併用することとしたが、ＤＥＭＯＴ法の画像処理は本発明に必須ではない。また、第１及び第２実施形態では、大容量メモリ記憶手段８において設定されるメモリ空間において、フレーム画像に周波数変換フィルタ処理を施したが、代わりにパノラマ断層画像（表示対象とする画像）に周波数変換フィルタ処理を施してもよいし、フレーム画像とパノラマ断層画像の両方に周波数変換フィルタ処理を施してもよい。さらに、本発明は、パノラマ断層画像に限らず、Ｘ線ＣＴ画像の粒状性を改善させるために用いることができる。例えばＸ線ＣＴ画像の場合、大容量メモリ記憶手段８において設定されるメモリ空間において、最終的に表示対象とするＣＴ画像に対して周波数変換フィルタ処理を施せばよい。【0105】
また、大容量メモリ記憶手段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。
【0106】
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の粒状性を改善させるため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。【0107】
また、各実施形態では、Ｘ線撮影装置１が画像処理装置２０を備えるものとして説明したが、本発明は、Ｘ線撮影手段を分離した単独の画像処理装置２０であっても同様の効果を奏する。本発明は、一般的なカメラで撮影した画像にも適用できる。本発明は、放射線を用いて撮影した画像だけでなく、可視光や赤外線等を用いて撮影した画像にも適用できる。【符号の説明】
【0108】
１ Ｘ線撮影装置２ Ｘ線源
３ 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 大容量メモリ記憶手段
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
１８ メモリ記憶手段
２０ 画像処理装置
６３ ＦＰＤ
６４ 鉛エッジ
６５ 移動方向
６６ Ｘ線
ｄ 画素のサイズ
Ｏ 回転中心