图像处理设备、图像处理方法和图像处理程序的制作方法
【专利摘要】在通过读取其上记录了包括栅格图像在内的放射线照相图像的蓄积性荧光片来生成图像信号的图像信号生成方法和设备中，生成对栅格图像的空间频率分量引起的周期性图样(例如，折叠失真分量)进行抑制的高质量图像，同时维持对象分量。通过以下方式来提取第一处理信号(Sh)：通过对图像信号执行滤波处理，提取与周期性图样相对应的输入空间频率分量。从第一处理信号中提取所提取的第一处理信号中包括的图像的对象分量(Sc)。通过从图像信号(Sd)中减去第一处理信号(Sh)以及还通过将所提取的对象分量(Sc)与图像信号(Sd)相加，来提取第二处理信号(Sp)。
【专利说明】图像处理设备、图像处理方法和图像处理程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及将图像信号中与周期性图样相对应的空间频率分量加以抑制的周期性图样抑制方法和装置。
【背景技术】
[0002]传统上，使用蓄积性荧光体(可光刺激的荧光体)。当使用放射线(X射线、a射线、 射线、Y射线、电子束、紫外线等)来辐照蓄积性荧光体时，一部分放射线能量被存储在蓄积性荧光体中。之后，当向蓄积性荧光体输出激发光(例如可见光和激光束)时，蓄积性荧光体发射与其中存储的放射线能量相对应的光致发光。例如，在CR(计算放射线照相)中广泛使用采用蓄积性荧光体的放射线照相图像读出设备。使用已穿透对象(例如，人体)的放射线来辐照蓄积性荧光片，在该蓄积性荧光片中，在衬底上沉积蓄积性荧光体，且在蓄积性荧光片上临时存储和记录放射线照相信息。向蓄积性荧光片输出激发光(例如，激光束)，以引起光致发光。此外，针对光致发光执行光电转换，以获得图像信号。
[0003]此处，当在蓄积性荧光片等上对对象的放射线照相图像进行成像和记录时，在一些情况下通过在对象和片之间放置栅格来执行成像，使得由对象所散射的放射线不辐照该片。例如，在栅格中以4行/mm的狭窄间距来交替布置铅等(其不允许放射线从中穿过)和铝、木等(其倾向于允许放射线从中穿过)等。当通过使用栅格来执行放射线照相时，由对象散射的放射线不倾向于辐照该片。因此，有可能改进对象的放射线照相图像的对比度。然而，当对包括栅格图像在内的该图像的大小进行放大或缩小时，取决于放大或缩小比率，会出现由折置所造成的混置(aliasing)。此外，当混置与棚格图像等的空间频率重置时，生成了狭窄的条纹图样(莫尔条纹)，且对重新生成的图像的观察变得困难。
[0004]专利文献I公开了用于移除栅格图像的方法，作为用于从图像中移除这种周期性图样的方法。在用于移除栅格图像的该方法中，在布置栅格图像的条纹图样的方向上，针对图像执行一维高通滤波处理。此外，在与栅格图像的条纹图样相平行的方向上，针对图像执行一维低通滤波处理。因此，从原始图像中提取出与栅格图像相对应的空间频率分量，且从原始图像中减去所提取的空间频率分量。
[0005]专利文献2提出了用于获得图像的方法，其中，在放射线照相图像处理中已有效的移除了栅格引起的伪像，其中，对通过使用用于移除由对象散射的放射线的栅格来执行放射线照相所获得的对象的放射线照相图像数据进行处理。首先，从包括栅格分量在内的对象的放射线照相图像数据中提取表示第一图像分量的数据(频带分量)，换言之，栅格分量。然后，基于第一图像分量数据来生成在放射线照相图像数据中包括的由栅格引起的第二图像分量数据。从原始放射线照相图像数据(换言之，包括栅格分量的整个图像)中移除所生成的第二图像分量数据(换言之，由栅格引起的分量的数据)。
[0006]专利文献3公开了用于移除栅格的方法。获得由带通滤波器从原始图像中提取的带通栅格图像和由高通滤波器从原始图像中提取的高通栅格图像，以从原始图像中减去尚未被作为栅格 图像移除的剩余栅格图像。通过对差异图像执行低通处理来获得差异栅格图像(由带通尚未完全提取的栅格频率分量)，该差异栅格图像是在与栅格图样相平行的方向上两个栅格图像之间的差。从原始图像中减去通过将差异栅格图像与带通栅格图像相加在一起所获得的图像。
[0007]相关技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本未审专利公开N0.2003-150954
[0010]专利文献2:日本专利N0.3445258
[0011]专利文献3:日本未审专利公开N0.2010-240259
【发明内容】
[0012]此处，需要在尽可能不移除表示对象的分量的情况下移除周期性图样(例如，莫尔条纹)，以获得适用于基于图像的诊断的高质量图像。然而，在专利文献I至3所公开的方法中，当从图像中移除与周期性图样相对应的预定频带中的检测到的空间频率分量时，存在将表示对象的、且被包括在预定频带中的对象分量一起移除的问题。特别地，当栅格引起的莫尔条纹分量出现在包括表示对象的很多对象分量在内的低空间频带中时，在专利文献I至3所公开的方法中，图像质量显著地劣化。
[0013]考虑到前述事实，本发明的目的是提供图像处理设备、图像处理方法以及图像处理程序，它们可以从与周期性图样相对应的频率分量中提取对象分量，并将提取的对象分量恢复到当前图像中。
[0014]本发明的图像处理设备是一种图像处理设备，抑制与图像中包括的周期性图样相对应的空间频率分量，所述设备包括:
[0015]第一处理信号提取装置，通过以下方式来提取第一处理信号:通过对图像信号执行滤波处理，提取与所述周期性图样相对应的输入空间频率分量；
[0016]对象分量提取装置，从所提取的第一处理信号中提取所述图像的对象分量，以及所述对象分量是包括在所述第一处理信号中的；以及
[0017]第二处理信号提取装置，通过从所述图像信号中减去所述第一处理信号以及还通过将所提取的对象分量与所述图像信号相加，来提取第二处理信号。
[0018]根据本发明的图像处理方法是一种图像处理方法，抑制与图像中包括的周期性图样相对应的空间频率分量，所述方法包括以下步骤:
[0019]通过以下方式来提取第一处理信号:通过对图像信号执行滤波处理，提取与所述周期性图样相对应的输入空间频率分量；以及
[0020]通过从所述图像信号中减去所述第一处理信号以及还通过将所提取的对象分量与所述图像信号相加，来提取第二处理信号。
[0021]本发明的图像处理程序是一种图像处理程序，抑制与图像中包括的周期性图样相对应的空间频率分量，所述程序使得计算机担当:
[0022]第一处理信号提取装置，通过以下方式来提取第一处理信号:通过对图像信号执行滤波处理，提取与所述周期性图样相对应的输入空间频率分量；
[0023]对象分量提取装置，从所提取的第一处理信号中提取所述图像的对象分量，以及所述对象分量是包括在所述第一处理信号中的；以及[0024]第二处理信号提取装置，通过从所述图像信号中减去所述第一处理信号以及还通过将所提取的对象分量与所述图像信号相加，来提取第二处理信号。
[0025]术语“周期性图样”指在原始图像中包括的具有周期性图样的噪声。例如，周期性图样指当通过使用栅格在蓄积性荧光片上对放射线照相图像进行成像时在原始图像中包括的栅格图像、莫尔条纹等。
[0026]此外，与周期性图样相对应的“输入”空间频率分量包括与周期性图样相对应的空间频率分量，且其通过任何方法来输入。例如，可以通过用户的手动输入来输入与周期性图样相对应的已知空间频率分量。备选地，图像处理设备还可以包括周期性图样检测装置，其在图像信号中检测与周期性图样相对应的空间频率分量，并向第一处理信号提取装置输入检测到的空间频率分量。此外，可以输入与周期性图样相对应且已由周期性图样检测装置检测到的空间频率分量。
[0027]在本发明的图像处理设备中，期望对象分量提取装置从第一处理信号中提取超过预定阈值的高对比度分量作为对象分量。
[0028]此处，术语“对比度”意味着在图像的亮部和暗部之间的密度值的差异，且其由图像的密度值来代表。术语“高对比度”意味着与相邻像素的密度值的差的绝对值大于预定阈值。
[0029]阈值可以根据图像的成像区域或成像条件而不同。此处，可以通过使用成像菜单(例如，与成像条件和成像区域相关的信息)来获得图像的成像区域和图像的成像条件，该成像菜单是在原始图像的成像设备处指定的。备选地，可以使用由用户通过他/她的手动操作来输入的成像区域信息，例如对象的器官和病变。此外，本发明的图像处理设备还可以包括区域提取装置，其从图像中提取图像的成像区域，且使用所提取的成像区域信息。例如，可以使用日本未审专利公开N0.2002-109`548和日本未审专利公开N0.2003-6661中公开的方法，它们是由本申请的 申请人:所提出的。在该方法中，通过使用模板执行模板匹配来自动检测胸腔，该模板实质上类似于作为参考的平均心胸腔的轮廓。
[0030]本发明的图像处理设备中的第二处理信号提取装置可以从图像信号中减去第一处理信号，且还按任意顺序将对象分量与图像信号相加，只要最终可提取第二处理信号(其中，从图像信号中减去第一处理信号并将对象分量与图像信号相加)即可。例如，第二处理信号提取装置可以通过从图像信号中减去第一处理信号，并通过在相减之后将提取的对象分量与图像信号相加，来提取第二处理信号。备选地，第二处理信号提取装置可以通过从第一处理信号中减去提取的对象分量以获得信号，并通过从图像信号中减去所获得的该信号，来提取第二处理信号。
[0031]根据本发明的图像处理设备、图像处理方法和图像处理程序，通过以下方式来提取第一处理信号:通过对图像信号执行滤波处理，提取与所述周期性图样相对应的输入空间频率分量。此外，从所提取的第一处理信号中提取图像的对象分量，以及所述对象分量是包括在所述第一处理信号中的。此外，通过从所述图像信号中减去所述第一处理信号以及还通过将所提取的对象分量与所述图像信号相加，来提取第二处理信号。有可能从与周期性图样相对应的频率分量中提取对象分量，以及将对象分量恢复到当前图像。因此，有可能仅移除周期性图样(例如，莫尔条纹)，同时维持作为用于诊断的重要信息的表示对象的分量。因此，有可能获得作为第二处理图像的适用于基于图像的诊断的高质量图像。【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是示出了放射线照相设备的示意图；
[0033]图2是示出了通过使用栅格成像来获得的放射线照相图像的图；
[0034]图3是示出了放射线照相图像读出设备的示例的斜视图；
[0035]图4是示出了扫描方向和要读出的图像之间的关系的图；
[0036]图5是示出了根据本发明的第一实施例的图像处理设备的配置的示意图；
[0037]图6是示出了用于从第一处理图像中提取高对比度分量的查找表的示例的图；以及
[0038]图7是示出了根据第一实施例的修改示例的图像处理设备的配置的示意图。【具体实施方式】
[0039]下文中，将参考附图来描述本发明的实施例。在以下实施例中，将描述在放射线照相图像读出设备中使用根据本发明的周期性图样抑制处理设备的情况。备选地，可以在用于抑制放射线照相图像中包括的周期性图样的图像处理设备等中使用该周期性图样抑制处理设备，该放射线照相图像是当通过窗口屏幕、遮光物等来执行放射线照相时在使用数字相机等的普通放射线照相中获得的。此处，放射线照相图像读出设备通过使用激光束扫描放射线照相图像，读出在蓄积性荧光片上记录的人体的放射线照相图像作为数字图像信号。
[0040]图1是示出了放射线照相设备的示意图。从放射线源I输出放射线2，且放射线2穿过对象3，并到达静态栅格(下文中，简称为“栅格”)4。在栅格4中，以例如约4行/mm的间距来交替布置 铅4a (其吸收放射线2)和铝4b (其让放射线2通过)。此外，以铅4a的倾斜根据其位置而略微不同的方式来设置铅4a，使得放射线2穿过铝4b，并进入蓄积性荧光片11。
[0041]因此，已穿过对象3的放射线2由铅4a来吸收，且不到达蓄积性荧光片11。然而，放射线2穿过铝4b，并到达蓄积性荧光片11。将具有4行/mm的条纹图样的栅格图像与对象图像一起记录在蓄积性荧光片11上。同时，在对象3中被散射的散射放射线2a由铅4a所吸收，或由栅格4的表面来反射，铅4a是以根据其位置而倾斜的方式设置的。因此，散射的放射线2a不到达蓄积性荧光片11。因此，蓄积性荧光片11可以记录具有少量散射放射线2a的锐利的放射线照相图像，该少量散射放射线2a辐照蓄积性荧光片11。图2是示出了对象图像5和栅格图像6的放射线照相图像的示例的图。当通过使用图1所示的放射线照相设备来执行放射线照相时，在蓄积性荧光片11上存储和记录放射线照相图像。
[0042]图3是示出了放射线照相图像读出设备的立体图和功能框图的组合的图。在读出单元10的预定位置上设置蓄积性荧光片11，并通过由驱动装置(未示出)来确定的片传送装置15 (例如环带)来传送。在箭头方向Y上以例如扫描间距10行/mm来传送(辅扫描)蓄积性荧光片11。同时，从激光束源16输出光束17，且由旋转多面镜18向聚光透镜19 (例如，f0透镜)反射。旋转多面镜18由电机24驱动，并在箭头方向上以高速旋转。在光束17穿过聚光透镜19之后，光束17由镜子20向蓄积性荧光片11反射。由光束17在箭头方向X上主扫描蓄积性荧光片11，该箭头方向X与副扫描方向(箭头方向Y)实质上成直角。[0043]当使用光束17来照射蓄积性荧光片11时，从蓄积性荧光片11的被照射位置发射在量上与在该位置上存储和记录的放射线照相图像信息相对应的受激发射光21。受激发射光21从光导22的入射端面22a进入光导22,并在光导22中重复全反射,并从光导22的输出端面22b输出。由光电倍增器23来接收输出的受激发射光22,并通过光电转换转换为模拟图像信号Sa。
[0044]在由对数放大器26将模拟图像信号Sa进行对数放大之后，使用与空间频率fs =10周期/mm相对应的采样间隔对模拟图像信号Sa采样，并由A/D转换器28来数字化，且输出数字图像信号Sd(下文中，简称为“图像信号Sd”)。图像信号Sd表示通过对蓄积性荧光片11进行二维扫描所获得的放射线照相图像信息。如图4所示，通过在主扫描方向(水平方向)上使用光束17对蓄积性突光片11进行扫描的同时在副扫描方向(垂直方向)上移动蓄积性荧光片11来获得放射线照相图像信息。除了与对象3相对应的放射线照相图像5相关的信息之外，以该方式获得的图像信号Sd还包括由与栅格4相对应的栅格图像6相关的信息。
[0045]在存储单元29中临时存储图像信号Sd之后，向图像信号处理单元30输入图像信号Sd。图像信号处理单元30包括用于执行本发明中的图像处理方法的图像处理设备40。
[0046]图5是示出了第一实施例中的图像处理设备40的配置的示意框图。图6是用于解释本发明的实施例中的对象分量提取处理的图。图7是示出了本发明的实施例的修改示例中的图像处理设备40的配置的示意框图。将参考图5至图7来描述根据本发明的实施例的图像处理设备40。
[0047]本发明的实施例中的图像处理设备40是一种图像处理设备，其抑制与图像中包括的周期性图样相对应的空间频率分量。图像处理设备40包括:周期性图样检测装置41、第一处理信号提取装置42、对象分量提取装置43、以及第二处理信号提取装置44、45。周期性图样检测装置41在图像信号中`检测与周期性图样相对应的空间频率分量。第一处理信号提取装置42通过以下方式来提取第一处理信号:通过对图像信号执行滤波处理，提取与周期性图样相对应的检测到的空间频率分量。对象分量提取装置43从所提取的第一处理信号中提取图像的对象分量，以及对象分量是包括在第一处理信号中的。第二处理信号提取装置44、45通过从图像信号中减去第一处理信号以及还通过将所提取的对象分量与图像信号相加，来提取第二处理信号。
[0048]本发明的实施例中图像处理程序和该图像处理程序参考的数据在安装图像处理程序时被存储在存储单元29中，且在启动图像处理程序时被加载到存储单元29中包括的存储器中。该图像处理程序定义了周期性图样检测处理、第一处理信号提取处理、对象分量提取处理和第二处理信号提取，作为由图像处理单元30的中央处理单元来执行的处理，图像处理单元30构成了图像处理设备40。中央处理单元基于程序来执行前述各个类型处理。因此，图像处理单元30的中央处理单元担当周期性图样检测装置41、第一处理信号提取装置42、对象分量提取装置43、以及第二处理信号提取装置44、45。
[0049]如图5所示，周期性图样检测装置41从存储单元29中读出图像信号Sd，并通过使用已知方法来检测与周期性图样相对应的空间频率，如由本申请的 申请人:所提交的专利文献I和日本未审专利公开N0.2003-233818中公开的已知方法。第一处理信号提取装置42包括高通滤波器或带通滤波器，其移除空间频带。第一处理信号提取装置42以下述方式执行滤波处理:允许与周期性图样相对应的检测到的空间频带通过。此处，第一处理信号提取装置42通过对来自存储单元29的图像信号Sd在水平方向和垂直方向都执行一维高通滤波(HPF)处理，来提取第一处理信号Sh。第一处理信号提取装置42可以使用任何滤波器，只要通过允许与周期性图样相对应的空间频带通过的方式对图像信号Sd执行滤波处理，提取出第一处理信号Sh即可。可以由一个或多个二维滤波器或二维滤波器来执行滤波处理。
[0050]对象分量提取装置43从第一处理信号Sh中提取超过预定阈值的高对比度分量，作为对象分量。如稍后将要描述的，对象分量提取装置43获得第一处理信号Sh，并基于第一处理信号Sh的对比度sc来参考查找表fs[sc]。对象分量提取装置43从第一处理信号中提取表示高对比度分量的信号Sc，作为对象分量。
[0051]参见图6，将描述由对象分量提取装置43进行的用于提取在第一处理信号中包括的高对比度分量作为对象分量的处理。
[0052]对象分量提取装置43分析第一处理信号Sh的对比度，并基于查找表fs [sc]来执行与第一处理信号Sh的对比度相对应的函数处理。图6的上图是表示第一处理信号Sh的对比度的柱状图，图6的下图是由对象分量提取装置43所使用的函数的图。在图6的下图所示的图中，水平轴是输入sc (具体地，第一处理信号Sh的对比度)，且垂直轴是输出(具体的，fs [SC])。在fs [SC]的图中，当el<sc< e2时,输出=0,且当sc> e2或sc< e I时，输出与信号Sh成正比增加或减少。换言之，仅将图6的上图中小于el的分量和小于e 2的分量作为高度比分量加以提取。此外，在本发明的实施例中，输出fs[sc])的绝对值随着第一处理信号Sh的对比度sc越大而越大,如图6的下图中的查找表fs所示出的。
[0053]图6的下图对应于下式:
[0054][式I]
【权利要求】
1.一种图像处理设备，抑制与图像中包括的周期性图样相对应的空间频率分量，所述设备包括: 第一处理信号提取装置，通过以下方式来提取第一处理信号:通过对图像信号执行滤波处理，提取与所述周期性图样相对应的输入空间频率分量； 对象分量提取装置，从所提取的第一处理信号中提取所述图像的对象分量，以及所述对象分量是包括在所述第一处理信号中的；以及 第二处理信号提取装置，通过从所述图像信号中减去所述第一处理信号以及还通过将所提取的对象分量与所述图像信号相加，来提取第二处理信号。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述对象分量提取装置从所述第一处理信号中提取超过预定阈值的高对比度分量作为所述对象分量。
3.根据权利要求1或2所述的图像处理设备，其中，所述阈值根据所述图像的成像区域或成像条件而不同。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像处理设备，其中，所述图像处理设备还包括: 区域提取装置，从所述图像中提取所述图像的成像区域。
5.根据权利要求1至 4中任一项所述的图像处理设备，其中，所述图像处理设备还包括: 周期性图样检测装置，在所述图像信号中检测与所述周期性图样相对应的所述空间频率分量，并向所述第一处理信号提取装置输入检测到的空间频率分量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的图像处理设备，其中，所述第二处理信号提取装置通过从所述图像信号中减去所述第一处理信号，并通过在相减之后将提取的对象分量与所述图像信号相加，来提取所述第二处理信号。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的图像处理设备，其中，所述第二处理信号提取装置通过从所述第一处理信号中减去提取的对象分量以获得信号，并通过从所述图像信号中减去所获得的信号，来提取所述第二处理信号。
8.一种图像处理方法，抑制与图像中包括的周期性图样相对应的空间频率分量，所述方法包括以下步骤: 通过以下方式来提取第一处理信号:通过对图像信号执行滤波处理，提取与所述周期性图样相对应的输入空间频率分量； 从所提取的第一处理信号中提取所述图像的对象分量，以及所述对象分量是包括在所述第一处理信号中的；以及 通过从所述图像信号中减去所述第一处理信号以及还通过将所提取的对象分量与所述图像信号相加，来提取第二处理信号。
9.一种图像处理程序，抑制与图像中包括的周期性图样相对应的空间频率分量，所述程序使得计算机担当: 第一处理信号提取装置，通过以下方式来提取第一处理信号:通过对图像信号执行滤波处理，提取与所述周期性图样相对应的输入空间频率分量； 对象分量提取装置，从所提取的第一处理信号中提取所述图像的对象分量，以及所述对象分量是包括在所述第一处理信号中的；以及第二处理信号提取装置，通过从所述图像信号中减去所述第一处理信号以及还通过将所提取的对象分 量与所述图像信号相加，来提取第二处理信号。
【文档编号】A61B6/00GK103442642SQ201280014964
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月23日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】今井睦朗 申请人:富士胶片株式会社