CN107209130A - 一种x射线测量设备的图像重建方法、结构物的制造方法、x射线测量设备的图像重建程序以及x射线测量设备 - Google Patents

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Abstract

该图像重建方法包括：通过旋转被测定物以及/或者改变X射线的照射方向，在多个不同的前述照射方向，将前述X射线照射前述被测定物，检测在前述多个不同照射方向上穿透前述被测定物的X射线，并且生成多个检测数据，该检测数据有关X射线穿透前述被测定物的强度；从前述多个不同的照射方向给推定结构物，即基于前述被测定物的形状信息推定的形状，照射前述X射线时，推定X射线按前述多个不同的照射方向穿透的强度，并生成多个推定数据；对于前述多个检测数据，使用前述X射线的照射方向相互对应的前述检测数据与前述推定数据，从前述检测数据提取差异数据，该差异数据表示前述推定数据与前述检测数据之间的差异。

Description

一种X射线测量设备的图像重建方法、结构物的制造方法、X射 线测量设备的图像重建程序以及X射线测量设备
技术领域
本发明涉及一种X射线测量设备的图像重建方法、结构物的制造方法、X射线测量设备的图像重建程序以及X射线测量设备。
背景技术
作为一种无需破坏物体即可获得物体内部信息的设备，例如，了解到有一种X射线设备，用以对物体照射X射线，并对透过该物体的X射线进行检测。该X射线设备具有照射X射线的X射线源，可检测透过物体的X射线，并对物体内部进行观察(请参照专利文献1)。由此，获取物体内部信息。
先行技术文献
专利文献1:美国专利申请公开2010/0098209号公报
然而，采用上述X射线设备获取的图像，是由照射到物体上的X射线引起的，所获得的图像中可能含有伪像等。其结果，就会出现标准精度下降这个问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可抑制检查精度下降的X射线测量设备的图像重建方法、结构物的制造方法、X射线测量设备的图像重建程序以及X线测量设备。
根据本发明的第一方面，X射线测量设备的图像重建方法具有如下特征，即通过旋转被测定物以及/或者改变X射线的照射方向，从多个不同的照射方向，针对被测定的物体照射X射线，并检测多个不同的、每一个照射方向上所穿透被测定物的X射线，且生成多个有关被测定物穿透X射线强度的检测数据，以及依据被测定物的形状信息，推定定结构物的形状，当从多个不同的照射方向，向该推定定结构物照射X射线时，推定推定多个不同的、每一个照射方向上的X射线的透射强度，从而生成多个推定推定数据，再有，分别针对多个检测数据，采用在X射线的照射方向上相互对应的检测数据与推定推定数据，从检测数据中提取差异数据，该差异数据表示推定推定数据与检测数据之间的差异。
根据本发明的第二方面，X射线测量设备的图像重建方法具有如下特征，即通过旋转被测定物以及/或者改变X射线的照射方向，从多个不同的照射方向，针对被测定的物体照射X射线，并检测从多个不同的、每一个照射方向上所穿透被测定物的X射线，且生成多个有关被测定物穿透X射线强度的检测数据，以及依据被测定物的形状信息，推定推定结构物的形状，当从多个不同的照射方向，向该推定推定结构物照射X射线时，推定多个不同的、每一个照射方向上的X射线的透射强度推定，从而生成多个推定推定数据，再有，分别针对多个检测数据，采用在X射线的照射方向上相互对应的检测数据与推定推定数据，从检测数据中提取差异数据，该差异数据表示推定数据与检测数据之间的差异，进而当所提取的差异数据所表示的差异未超过既定值的条件下，即可判断被测定物为良品。
根据本发明的第三方面，结构物的制造方法，就是编写有关结构物形状的设计信息，并基于设计信息编制结构物，采用上述任一方面的X射线测量设备的图像重建方法测量所编制的结构物形状，并获取形状信息，再将所获取的形状信息与设计信息进行比较。
根据本发明的第四方面，X射线测量设备的图像重建程序是在计算机上运行如下各种处理，即实施检测数据生成处理，它将通过旋转被测定物以及/或者改变X射线的照射方向，针对被测定物，从多个不同的照射方向照射X射线，并检测多个不同的、每一个照射方向上，穿透被测定物的X射线，从而分别生成多个有关被测定物穿透X射线强度的检测数据与，再有，实施推定数据生成处理，它依据被测定物的形状信息，对推定出形状的推定结构物从多个不同的照射方向，给该推定结构物照射X射线，推定多个不同的、每一个照射方向上所穿透X射线的强度，从而分别生成多个推定数据，以及实施差异数据的提取处理，它将分别针对对多个检测数据，采用在X射线的照射方向上相互对应的检测数据与推定数据，从检测数据中提取差异数据，该差异数据表示推定数据与检测数据之间的差异。
根据本发明的第五方面，X射线测量设备具有如下各部分。具有检测数据获取部，它是通过旋转被测定物以及/或者改变X射线的照射方向，针对被测定物，从多个不同的照射方向照射X射线，并通过对多个不同的、每一个照射方向上所穿透被测定物的X射线进行检测而生成的，，从而获取多个有关被测定物穿透X射线强度的检测数据，以及具有图像生成部，对依据被测定物的形状信息所推定出形状的推定结构物从多个不同的照射方向，给该推定结构物照射X射线，并对多个不同的、每一个照射方向上所穿透X射线的强度进行推定，并生成多个推定数据，再分别针对多个检测数据，提取差异数据，该差异数据表示通过在X射线的照射方向上相互对应的获取部分而获取的检测数据与推定数据之间的差异。
附图说明
图1为本发明实施形态的X射线装置构成说明图。
图2为用以生成三维图像的概念示意图。
图3为采用各种数据，示意性显示生成三维图像的概念图。
图4为示意性显示修改推定结构物形状的概念图。
图5为对第1、第2实施形态中生成三维图像的处理进行说明的流程图。
图6说明在第3实施形态中生成三维图像的处理流程图。
图7通过第4实施形态表示结构物制造系统构成的框图。
图8通过第4实施形态说明结构物制造系统工作状态的流程图。
图9说明为提供程序产品而使用的设备整体配置图。
符号说明：
2：X射线源，4：检测器，5：控制装置，53：图像生成部，100：X射线装置，600：结构物制造系统，610：设计装置，620：成型装置，630：控制系统，632：检查部，640：修复装置
具体实施方式
实施例1
下面参照附图，针对第1实施形态的X射线设备作进一步说明。X射线设备，通过对被测定物进行X射线照射，并检测穿透被测定物的透射X射线，即可不用破坏测定物来获取被测定物的内部信息(例如内部结构)等。当被测定物，为机械部件和电子部件等产业用零部件时，X射线设备即被称为检验产业用零部件的产业用X射线CT(Computed Tomography)检验设备。同时，作为被测定物的检验对象，通常可以将人体、动物、植物等生物作为对象。另外，既可以将该生物的一部分组织作为对象。并且还可以把生物与产业用零部件这类非生物组合在一起。
本实施形态是为理解发明宗旨而进行具体说明的内容，在没有特别指定的情况下，则不限定本发明的内容。
图1是通过本实施形态，表示X射线设备100配置的一个例子的示意图。进而，为了方便说明，将由X轴、Y轴、Z轴组成的坐标系按图示进行设定。
X射线设备100具备壳体1、X射线源2、承载载置部3、检测器4、控制装置5、监视器6以及架子8。壳体1配置在车间等的操作台面上，确保与XZ平面平行(水平)，且其内部可容纳X射线源2、承载载置部3、检测器4以及架子8。壳体1的材质含有铅，用以防止X射线向外部泄漏。
X射线源2射出X射线(所谓锥形射束)，它是通过控制装置5进行控制，并在此控制下，以图1所示出射点Q为顶点，沿着平行于Z轴的光轴Zr，以圆锥状向Z轴+方向扩展。出射点Q相当于X射线源2的焦点。也就是说，光轴Zr连接X射线源2的焦点即出射点Q与下面将要叙述的检测器4的图像区域的中心。此外，X射线源2取代以圆锥状放射X射线的情形，放射扇形X射线(所谓扇形射束)和线性X射线(所谓笔形波束)的情形也包含在本发明的一个方面内。X射线源2可以发射诸如约50eV的超软X射线、约0.1～2keV的软X射线、约2～20keV的X射线以及约20～100keV的硬X射线的至少一种。此外，甚至X射线源2还可以发射诸如1～10Mev的X射线。
承载载置部3具有能够承载被测定物S的承载台30、以及由旋转驱动部32、Y轴移动部33、X轴移动部34以及Z轴移动部35组成的机械手部36，其设置于比X射线源2更近Z轴+正方向侧。承载台30设置成通过旋转驱动部32即可旋转的状态，机械手部36在沿X轴、Y轴、Z轴方向移动过程中，将同时移动。
旋转驱动部32含有电动机等，经由后述的控制装置5进行控制，并通过驱动的电动机产生的旋转力，平行于Y轴，且将通过承载台30中心的轴作为旋转轴Yr，使承载台30旋转。也就是说，旋转驱动部32，通过使承载台30旋转，并对应于从X射线源2放射的X射线，而使承载台30以及承载台30上被测定物S的相对的方向发生变化。Y轴移动部33、X轴移动部34以及Z轴移动部35，基于控制装置5受到控制，使承载台30分别沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向移动，确保被测定物S始终位于X射线源2射出的X射线的照射范围内。Z轴移动部35通过控制装置5进行控制，沿Z轴方向移动承载台30，从X射线源2至被测定物S之间的距离移动，直至被测定物S的投影图像放大率达到所需效果为止。
Y位置检测器331、X位置检测器341以及Z位置检测器351作为编码器，通过Y轴移动部33、X轴移动部34以及Z轴移动部35，分别对沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向上移动的承载台30的位置进行检测，并将所显示的检测位置(以下简称检测移动位置)的信号输出到控制装置5。旋转位置检测器321是编码器，通过旋转驱动部32，检测在旋转轴Yr旋转的承载台30的位置，并把显示已检测位置(以下简称检测旋转位置)的信号输出到控制装置5。也就是说，检测旋转位置，表示出承载台30上的被测定物S相对于X射线源2放射出X射线的方向。
检测器4设置在X射线源2以及承载台30一侧的Z轴+侧。即，承载台30在Z轴方向，设置在X射线源2与检测器4之间。检测器4具有平行于XY平面的平行入射面41，由X射线源2放射的，且包含有穿透承载在承载台30上被测定物S的透射X射线在内的X射线入射到入射面41内。检测器4，由众所周知含闪烁物质的闪烁器部、光电倍增管、以及受光部等构成。检测器4将入射到闪烁器部入射面41的X射线的能量转换成可视光或紫外光等的光能，并通过光电倍增管进行增幅，将该增幅的光能通过上述受光部转换成电能，并作为电信号向控制装置5输出。检测器4具有将闪烁器部与光电子倍增器以及受光部作为多个像素进行分别分割的结构，这些像素进行二维排列。由此，可以一并获取那些由X射线源2放射，并通过被测定物S的X射线强度分布信息。
此外，检测器4还可以无需将射入的X射线的能量转换成光能，而是转换成电能，并作为电信号输出。检测器4，不只是对像素进行二维排列。检测器4在平行于XY平面的面上，具有在X方向延伸的入射面41，不过，入射面41还可以由Y方向配置1个像素的线形传感器组成。线形传感器的像素配置方向不只在Y方向，还可以配置在X方向、Z方向。另外，作为检测器4，也可以是不用设置光电倍增器，直接在受光部(光电变换部)上方形成闪烁器部的结构。
架子8，支撑X射线源2与载置部3以及检测器4。该架子8具有足够的刚性。因此，在获取被测定物S投影图像的过程中，可以稳定地支撑X射线源2、载置部3以及检测器4。架子8通过振动阻尼機構81支撑，防止外部发生的振动直接传递给架子8。
控制装置5具有微处理器和外围电路等，通过读取并运行预先存储在未图示的存储媒体(例如闪存等)中的控制程序，控制X射线设备100的各个部分。控制装置5具备X射线控制部51与、移动控制部52与、图像生成部53与、工作存储器55。X射线控制部51控制X射线源2的动作，移动控制部52控制机械手部36的移动动作。图像生成部53随着承载台30的旋转，在每次被测定物S按照规定角度旋转时，根据穿透被测定物S的X射线的强度，对由检测器4输出的电信号进行图像重建处理，并生成被测定物S的三维图像。图像生成部53，作为图像重建处理，将进行一些处理，即根据由检测器4输出的电气信号生成被测定物S的X射线投影图像数据(检测数据)的处理与，根据投影方向也就是说检测旋转位置不同的被测定物S的X射线投影图像数据生成反向投影图像，并生成被测定物S的内部结构(剖面结构)即三维图像的处理。作为生成反向投影图像的处理，有反向投影法、滤波补充修正反向投影法、逐次近似法等。工作存储器55由例如挥发性存储媒体组成，可以暂时保存基于图像生成部53所生成的X射线投影图像数据。
以下将详细说明图像生成部53进行的被测定物S三维图像生成处理。以下的说明分为两部分，即在本实施形态中，生成三维图像的概念，以及基于此概念，由图像生成部53进行的相关处理。
生成三维图像的概念——
参照图2以及图3，对生成三维图像的概念进行说明。
图2是通过本实施形态示意性显示生成三维图像过程的示意图。图2(a)是基于由检测器4输出的电气信号而生成的检测数据，示意性地显示被测定物S的立体图像。通过使承载台30旋转，从多个不同的照射方向照射被测定物S，在每次该X射线穿透被测定物S即可得到一个检测数据，通过使用多个检测数据即可得到被测定物S的立体图像。被测定物S的立体图像，受穿透被测定物S的X射线的实际的强度影响。所以，在被测定物S的内部含有空洞等缺陷时，被测定物S的立体图像还将会显示出被测定物S的内部空洞等缺陷的相关信息。由此，被测定物S中，相对于既定的设计信息来说，存在产生并构成差异的因素，所以，被测定物S的立体图像中就会有含有误差的现象。作为此种误差的一个例子，图2(a)显示了被测定物S的内部缺陷S1的立体图像。图3(a)示意性地显示为生成被测定物S的立体图像而采用的X射线的穿透强度，即多个检测数据中的某一个检测数据D1。图3(a)表示承载台30位于某一检测移动位置以及检测旋转位置时，通过被测定物S内部缺陷S1的剖面(图2(a)用虚线显示的面P)中X射线的透射强度。为了方便说明，纵轴所表示的强度是用X射线的穿透强度除以X射线的穿透长度(距离)取得的值。图3(b)、(c)也同样。缺陷S1与被测定物S之间，因X射线的吸收系数不同，故在穿透缺陷S1的X射线的穿透强度与没有穿透缺陷S1的X射线的穿透强度之间产生差异。图3(a)表示缺陷S1对于在其周围被吸收的X射线的比例，因吸收的比例较小，故与穿透被测定物S的X射线的穿透强度相比，穿透缺陷S1的X线的穿透强度变高时的例子。
图2(b)示意性显示虚构的推定结构物S2的立体图像，该图像基于作为被测定物S的CAD等设计信息的形状信息与材料信息。推定结构物S2的立体图像相当于被测定物S是按设计值制作的理想状态。因此，不含有缺陷S1。图3(b)示意性表示在X射线穿透推定结构物S2时，推定被检测的X射线的穿透强度，即推定数据D2。推定数据D2是相当于被测定物S处于按设计值进行制作的状态(理想状态)时，X射线照射推定结构物S2时，通过模拟获取X射线穿透该推定结构物S2强度的信息。推定结构物S2不含缺陷S1，所以，如图3(b)所示，推定穿透推定结构物S2的X射线穿透强度，只受推定结构物S2的吸收系数影响。
此外，推定数据D2是在与得到检测数据D1时的同等条件下生成的。即推定数据D2，是在与能够生成检测数据D1时的承载台30的检测移动位置以及检测旋转位置同等的检测移动位置以及检测旋转位置，对推定结构物S2照射X射线时推定后生成的。另外，推定数据D2是在与生成检测数据D1时，由X射线源2输出X射线的输出同等的输出条件下，X射线照射推定结构物S2时推定后生成的。因此，生成推定数据D2，该数据分别对应在每个不同的X射线的照射方向上，检测出的多个检测数据D1。
下面，如图2(c)所示，对上述被测定物S的立体图像与推定结构物S2的立体图像之间的差异进行提取。图2(c)中，作为被测定物S与推定结构物S2的差异可以提取缺陷S1。此时，如图3(c)所示，计算出检测数据D1与推定数据D2的差分函数，即差异数据D3。再有，在图3(c)的差异数据D3中，表示有强度的绝对值。差异数据D3含被测定物S的内部空洞等缺陷S1，以及被测定物S与推定结构物S2的形状误差。差异数据D3是通过提取多个检测数据D1与分别处于对应关系的推定数据D2的差异得到。因此，差异数据D3也将生成多个数据，该数据也将分别对应每个照射被测定物S的X射线照射方向上检测到的多个检测数据D1。
如图2(d)所示，组合所提取的缺陷S1的立体图像与推定结构物S2的立体图像。如上所述，推定结构物S2的立体图像，是被测定物S按设计值进行设计的形状，且相当于不含缺陷等的理想状态。为此，生成的立体图像是在抑制发生伪像的推定结构物S2的立体图像中，组合了由被测定物S的立体图像提取的缺陷S1。也就是说，在具有几乎与被测定物S一样的形状，却抑制了发生伪像的立体图像里，会再现缺陷S1的立体图像。
此时，把算出的多个差异数据D3反向投影，并生成有关被测定物S与推定结构物S2差异的反向投影图像Im1。然后，组合反向投影图像Im1与相当于推定结构物S2的图像Im2，生成图像Im3。也就是说，图像Im3为三维图像，它在具有与被测定物S几乎相同的形状，却抑制了发生伪像的推定结构物S2的图像Im2中，再现了实际存在于被测定物S内部的缺陷等。因此，图像Im3能够抑制因射束硬化而发生的伪像。
再有，例如，在图像Im1或者图像Im3中，虽然抑制因射束硬化而发生的伪像，但是，其大小、形状、例如为球形形状时，往往要求其中心位置等位置要进一步提高精度。因此，将在图像Im3得到的图像作为推定结构物S2。作为推定结构物S2，来计算推定数据D2。用算出的推定数据D2与检测数据D1，提取差异数据D3。采用所提取的差异数据D3，制作缺陷S1的立体图像。组合所制作的缺陷S1的立体图像与曾作为图像Im3得到的图像，生成新的图像Im3。这样，通过再进行一次图2(c)的步骤，相对于最初得到的图像Im3，是第二次得到的图像Im3，更能抑制因射束硬化而发生的假图像。这是因为推定结构物S2的推定数据D2与检测数据D1的差变小导致的。此外，这样，在图2(c)的步骤中，通过将得到的图像Im3作为推定结构物S2而重复使用，即可抑制射束硬化带来的影响。另外，这个重复工序不限于1次，也可以多次重复。也可以基于差异数据D3的提取量，决定重复工序的次数。
此外，作为检测器4，使用线形传感器时，通过使用多个对应被测定物S在Y方向不同位置的穿透X射线强度数据群进行反向投影，即可生成显示整个被测定物S内部结构的三维图像。
由图像生成部53进行处理一一
针对图像生成部53在生成上述三维图像Im3过程中所执行的处理进行说明。图像生成部53采用以下算式(1)、(1)’，生成推定数据D2，另外，基于来自检测器4的输出，从检测数据D1提取差异数据D3。
yi＝Biexp{-∫ldlδμ(X，Y，Z)}+ri
…(1)
Bi＝∫dεIi(ε)exp{-∫Idlμ0(X，Y，Z，ε)}
…(1)’
式(1)’的μo(x，Y，Z，ε)是光子能量ε的X射线穿过采用被测定物S的设计信息而虚构的推定结构物S2内部时在位置(X，Y，Z)处，X射线的衰减系数。通常，式(1)的μ(X，Y，Z，ε)是在光子能量ε的X射线穿过被测定物S内部时在位置(X，Y，Z)上X射线的衰减系数。将这些关系以式(2)来表示。
μ(X，Y，Z，ε)＝μ0(X，Y，Z，ε)+δμ(X，Y，Z)…
(2)
式中，δμ(X，Y，Z)为两者的误差。
述式(1)、(1)’，由式(2)进行如下推导。X射线在被测定物S前进微小距离ΔI过程中的X射线衰减量如下式(3)所示。
μ(X，Y，Z，ε)ΔI＝μ0(X，Y，Z，ε)ΔI+δμ(X，Y，Z)ΔI
…(3)
因此，射入微小距离ΔI的强度Ii(ε)的X射线，在穿透微小距离Δ|时，即为式(4)所表示所形成的的强度。
Ii(ε)exp{-μ(X，Y，Z，ε)ΔI}＝Ii(ε)exp{-μ0(X，Y，Z，ε)ΔI+δμ(X，Y，Z)ΔI}
…(4)
因此，当沿X射线的前进方向通过被测定物S的内部时，射入检测器4的X射线的强度yi如式(5)所示。
yi＝∫Ii(ε)exp{-∫ldlμ(X，Y，Z，ε)}＝∫Ii(ε)exp{-∫l(dlμ0(X，Y，Z，ε)+δμ(X，Y，Z))}
∫ddi(ε)exp{-∫ldlμ0(X，Y，Z，ε)}exp{-∫ldlδμ(X，Y，Z)}+ri
…(5)
再有，i表示检测器4所含的多个检测像素中，一个检测像素的位置。例如，当检测器4中，有多个检测像素呈线形排列的情况下，yi表示射入从端部排在前第i位的检测像素的X射线强度。另外，ri表示来自检测器4中排列在第i位检测像素的输出中所含的暗电流等噪音成分。也就是说，式(5)在每一个检测旋转位置，生成一个检测器4的检测像素个数的强度yi。
在这里，式(5)中，通过设置
∫dεIi(ε)exp{∫ldlμ0(X，Y，Z，ε)}＝Bi
(即式(1)’)即可得到式(1)。如上所述，衰减系数μo(X，Y，Z，ε)是X射线在推定结构物S2内部位置(X，Y，Z)的衰减系数，由被测定物S的设计信息决定。设计信息采用例如组成被测定物S材料的相关材料信息。所谓被测定物S的材料信息，也可以是例如被测定物S所含的物质信息的比例。此外，所谓被测定物S的材料信息，例如不管被测定物S所含的物质是金属还是非金属，它们的信息均可。此外，所谓被测定物S的材料信息，例如，即可以是构成被测定物S的每个部材中所含的元素信息，也可以是化合物的信息。还有，设计信息，例如采用与被测定物S的外部形状信息以及/或者内部形状信息相关的形状信息。强度Ii(ε)由测定装置的测定条件即照射被测定物S的X射线强度和光谱决定。因此，式(1)’所表示的Bi，基于设计信息、材料信息、测定条件计算出的、相当于通过检测器4第i位的检测像素被检测出的检测强度。即Bi相当于在给推定结构物S2按照测定条件照射X射线时，X射线通过推定结构物S2的穿透强度，若将该Bi按检测器4的检测像素个数进行排列，那么，就会形成相当于上述推定数据D2。因此，图像生成部53将设计信息、材料信息、测定条件应用于式(1)’后，生成推定数据D2。
下面，将Bi与ri代入式(1)的右边。同时，将以检测器4实际检测的X射线的强度代入左边的yi。如上所述，δμ(X,Y,Z)是衰减系数μ(X,Y,Z,ε)与衰减系数μo(X,Y,Z,ε)的误差，且已假定不依赖于光子能量ε，所以，可以计算出误差项δμ(X,Y,Z)。
在这里，δμ(X,Y,Z)是在每个检测器4的多个检测像素上，基于分别穿透被测定物S与推定结构物S2内部的X射线通过的距离差而得出的值。也就是说，相当于投影数据D1与推定数据D2的差。即图像生成部53是在每个X射线照射被测定物S的位置，针对从检测器4所排列的多个检测像素输出的检测强度，计算δμ(X,Y,Z)。图像生成部53是按X射线对被测定物S的照射位置，提取多个差异数据D3。
下面接着，图像生成部53在任意的X射线照射位置，针对根据式(1)计算出的检测器4的检测像素个数的δμ(X,Y,Z)，分别进行大小评价。图像生成部53在计算出的所有δμ(X,Y,Z)不超过第1规定值时，认为差异数据D3对应因被测定物S内部有空洞等而造成的差异(例如图2的缺陷S1)。图像生成部53在计算出的δμ(X,Y,Z)中，若有超过第1规定值的部分，那么，被测定物S1与推定结构物S2的形状误差就较大。即认为被测定物S的尺寸与设计值有很大差异。
当计算出的所有δμ(X,Y,Z)不超过第1规定值时，图像生成部53反向投影差异数据D3，并生成反向投影图像Im1，结合有关推定结构物S2的图像Im2，生成图像Im3。由此，针对被测定物S的内部缺陷，可以对场地、形状、大小等进行评价。一方面，当计算出的δμ(X,Y,Z)中，有超过第1规定值的部分时，图像生成部53将基于δμ(X,Y,Z)的大小，对推定结构物S2的形状进行修正，以便推定结构物S2的形状接近被测定物S的形状。图像生成部53基于已修正推定结构物S2的尺寸形状，根据与上述说明一样的程序，求出δμ(X,Y,Z)，并对其大小进行评价。重复该程序，直至计算出的所有δμ(X,Y,Z)低于第1规定值。
图4示意性地表示推定结构物S2的修正概念。图4中，与图3(a)所示情况一样，对内部有缺陷S1的被测定物S，从X射线源2照射X射线时，用实线表示在检测器4检测的X射线检测强度L1，也就是相当于检测数据D1的X射线检测强度。假定X射线照射对应被测定物S的推定结构物S2时，用虚线表示推定在检测器4进行检测的X射线检测强度L2、L3以及L4，也就是相当于推定数据D2的X射线检测强度。L2表示第1次处理，也就是在修正推定结构物S2的尺寸形状前所推定的X射线强度。图4中，L1与L2相比，其X射线的穿透强度较大。即穿透被测定物S的X射线穿透距离比设计尺寸短，即表示被测定物的尺寸比设计值小。L3以及L4表示在第2次处理以后，修正推定结构物S2的尺寸形状后所推定的X射线强度。图4中，检测器4所包含的多个检测像素中，来自区域ir所包含的检测像素的X射线穿透强度比来自其他检测像素的X射线穿透强度高。这表示在该检测像素上，已出现由被测定物S的内部缺陷S1造成的影响。图4所示的L1与L2、L3或者L4的强度差相当于δμ(X,Y,Z)。
图像生成部53通过修正推定结构物S2的形状，使所推定的X射线穿透强度从L2变成箭头A的方向，也就是图4中强度变大的方向。修正推定结构物S2的形状，相当于使X射线穿透推定结构物S内部的距离发生变化。图像生成部53在推定结构物S2的形状接近被测定物S形状的方向上，使推定结构物S2的形状发生变化，所以，在这个例子中，对应L3、L4区域ir的强度比区域ir以外的强度还大。当然，X射线穿透被测定物的穿透距离比设计尺寸大，即被测定物的尺寸比设计值大时，L2对L1的大小关系与上述相反。
当X射线相当于穿透修正推定结构物S2的形状并新生成推定数据D2的强度由L2变成L3时，作为L1与L3之间的穿透强度之差，重新计算δμ(X,Y,Z)。若该δμ(X,Y,Z)比第1规定值还大时，再基于δμ(X,Y,Z)对推定结构物S2的形状进行修正。若所推定的X射线的穿透强度从L2或者L3变到L4，那么，可视为被测定物S的X射线穿透强度与，推定X射线穿透形状修正后的推定结构物S2的穿透强度相同。也就是说，作为L1与L4之间的穿透强度之差，重新计算出的δμ(X,Y,Z)值为第1规定值以下，此时，表示推定数据D2再现了X射线穿透被测定物S的穿透强度。
此外，图像生成部53可以将由检测数据D1显示的被测定物S与由推定数据D2显示的推定结构物S2在数据上对齐。例如，图像生成部53对由检测数据D1显示的被测定物S与背景的边界位置(像素位置i)进行检测。图像生成部53在推定数据D2上，检测像素对应该边界的位置i+a。图像生成部53利用像素i中的检测数据D1(即yi)与像素i+a中的推定数据D2(即Bi+a)，对式(1)进行运算。其结果，在第1次的处理时间点，可以将δμ(X,Y,Z)的值作为比较小的值进行计算，所以，即便以后需要对δμ(X,Y,Z)进行修正，也可以降低处理次数。
图像生成部53对于X射线对被测定物S的投影方向，也就是说检测旋转位置不同的多个检测数据D1以及推定数据D2，分别进行上述处理并校准、切合并位置后，合成反向投影图像Im1与推定结构物S2相关图像Im2并生成图像Im3。图像生成部53将生成的图像Im3作为三维图像，显示在监视器6上。
采用图5的流程图，针对通过图像生成部53生成被测定物S三维图像的处理情况进行说明。图5所示的处理是在图像处理部53运行程序完成的。该程序存储在控制装置5内的存储器(未图示)里，由图像生成部53启动并运行。
在步骤S1中，获取被测定物S的设计信息即形状信息以及材料信息与，测定装置信息即被测定物S的测定条件后，进入步骤S2。步骤S2基于形状信息、材料信息以及测定信息，采用上述式(1)’，按各像素计算Bi(即生成推定数据D2)后，进入步骤S3。
在步骤S3中，针对所有的照射方向，获取穿透图像后进入步骤S4。在步骤S3，为了用于图像重建，要对所有测定方向获取穿透图像。例如，在图1中，使用将被测定物S用转台30旋转360°时，获取的穿透图像。在步骤S4，按每个像素，实际上通过使X射线穿透被测定物S而检测出的检测值，与计算出的Bi用于式(1)，通过反向投影法计算δμ(X,Y,Z)(即提取差异数据D3)后，进入步骤S5。在步骤S5，判断按检测像素计算出的，依赖位置的δμ(X,Y,Z)是否都在第1规定值以下。若所有的δμ(X,Y,Z)在第1规定值以下时，将会肯定判断步骤S5，并进入步骤S7。若有超过第1规定值的δμ(X,Y,Z)时，那么，将否定判断步骤S5并进入步骤S6。在步骤S6，对推定结构物S2的形状进行修正后进入步骤S2。此时，在步骤S2，将在步骤S6修正的推定结构物S2的形状作为被测定物S的设计信息(形状信息)使用。
在步骤S7，因差异数据D3的反向投影图像Im1为0，所以，之前一直持续修正的推定结构物S2的形状与实际的被测定物S(结构物)的形状应该保持一致。将该推定结构物S2的图像作为被测定物S的三维图像，显示在监视器6上，并结束处理。再有，监视器6显示的图像不限于推定结构物S2的图像Im3。
若根据上述的第1实施形态，即可得到如下的作用效果。
(1)图像生成部53生成多个检测数据D1，该数据与X射线穿透被测定物S的穿透强度有关与，多个推定数据D2，该数据是针对基于设计信息而构成的虚构推定结构物S2，假定采用与穿透被测定物S一样的X射线照射条件进行照射时，有关所推定的X射线穿透强度的数据。图像生成部53采用X射线的照射方向相互对应的检测数据D1与推定数据D2，提取表示检测数据D1与推定数据D2差异的差异数据D3。因此，根据被测定物S的检测数据D1，即可获取被测定物S的内部空洞等缺陷S1信息，它们不包含在推定结构物S2中，是基于设计信息推定出来的，以及被测定物S与推定结构物S2的形状误差相关信息。
(2)图像生成部53反向投影提取的差异数据D3，并生成有关差异的反向投影图像Im1，组合该反向投影图像Im1与推定结构物S2，并生成有关被测定物S内部结构的图像Im3。因此，与反向投影检测数据D1并生成的被测定物S的反向投影图像相比，生成图像Im3，抑制发生因射束硬化产生的假图像。其结果，在图像Im3容易掌握被测定物S的内部缺陷。尤其是即便是较小的空洞这样的缺陷，也可抑制不良情况的发生，如因为是图像上的假图像，故很难掌握其形状和大小。也就是说，通过抑制所生成的图像中含有假图像的现象，即可抑制检查精度的下降。甚至，与通过补正降低因射束硬化产生的假图像这种情况相比较，采用式(1)，可生成图像，该图像抑制了因射束硬化而发生的假图像，所以，有助于降低处理负荷，缩短处理时间。此外，本实施形态中，因生成差异数据D3，并只用该差异数据D3进行重建处理，所以可降低处理负荷，缩短处理时间。
(3)图像生成部53通过基于被测定物S的材料信息与，被测定物S的测定条件即X射线的光谱信息，推定X射线照射推定结构物S2时X射线的穿透强度，生成推定数据D2。因此，无需较大的处理负荷，即可生成推定数据D2。
(4)X射线的衰减系数μ(X,Y,Z,ε)将通过依赖于光子能量ε的第1要素即衰减系数μo(X,Y,Z,ε)与第2要素即误差项δμ(X,Y,Z)表示。图像生成部53通过采用检测数据D1与推定数据D2，计算δμ(X,Y,Z)的值，提取差异数据D3。因此，这不像现有技术那样，在解开依赖于光子能量ε的近似式时所生成的反向投影图像中，还留有因射束硬化而发生的伪像的影响，它可以降低所生成的图像Im3中因射束硬化而发生的伪像的影响，并提供高像质的图像Im3。
(5)图像生成部53，在针对某一X射线的照射方向计算出的多个全部的δμ(X,Y,Z)值不超过第1规定值时，将反向投影差异数据D3并生成反向投影图像Im1。因此，可以生成反向投影图像Im1，以便可观察被测定物S所含有的较小空洞等。
(6)图像生成部53，在针对某一X射线的照射方向计算出的多个δμ(X,Y,Z)值超过第1规定值时，将基于δμ(X,Y,Z)，对推定数据D2进行修正，重新生成推定数据D2。因此，在被测定物S与推定结构物S2上，充分缩小形状误差的基础上，可以正确评价被测定物S中所含有的较小空洞等缺陷。
(7)图像生成部53在重新生成推定数据D2时，采用检测数据D1与新的推定数据D2，重新提取差异数据D3。图像生成部53，在新的差异数据D3不超过第1规定值时，重新反向投影差异数据D3并生成反向投影图像Im1。之后，图像生成部53，组合该反向投影图像Im1与有关推定结构物S2的图像Im2，并生成有关被测定物S内部结构的图像Im3。因此，因把表示缺陷等的反向投影图像Im1组合在将推定结构物S2的形状作为实际上与被测定物S形状相同的图像中，所以，可以把实际测定的视为与被测定物S相同的形状，在已降低因射束硬化而发生伪像的图像上再现。也就是说，对于实际测定的被测定物S，可以容易地掌握内部缺陷等。
实施例2
请参照附图，对本发明的第2实施形态进行说明。在以下的说明中，与第1实施形态一样，成分上附加相同符号，着重说明分歧点。没特别说明之处，与第1实施形态相同。
在实施例2中，图像生成部53，基于实施例1中说明的概念，采用以下算式(7)、(7)’，生成推定数据D2，并依据来自检测器4的输出，从检测数据D1提取差异数据D3。如下面叙述的那样，图像生成部53，通过采用算式(7)’，计算Ai，生成推定数据D2，将计算出的Ai代入算式(7)中，计算出δμ(X，Y，Z)，由此提取差异数据D3。
yi＝Aiexp{∫ldlδμ(X，Y，Z)}+ri
…(7)
Ai＝∫dεIi(ε)exp{-fPE(ε)∫ldla1(X，Y，Z)-fKN(ε)∫ldlα2(X，Y，Z)}
…(7)’
上述算式(7)、(7)’将按以下所示推导。
在本实施形态中，将按照如下算式(8)假定光子能量ε的X射线通过被测定物S时在位置(X，Y，Z)上X射线的衰减系数μ(X，Y，Z，ε)。
μ(X，Y，Z，ε)＝α1(X，Y，Z)fPK(ε)+α2(X，Y，Z)fKN(ε)+δμ(X，Y，Z)
…(8)
α1(X，Y，Z)表示在被测定物S上，因光电吸收而衰减的X射线的空间分布。α2(X，Y，Z)表示在被测定物S上，因康普顿效应而衰减的X射线的空间分布。α1(X，Y，Z)以及α2(X，Y，Z)均是由被测定物S的材料决定的已知值，预先存储在存储器(未图示)内。fPE(ε)以及fKN(ε)均作为依赖于光子能量ε的函数，表示成如下算式(9)～(11)。
此外，算式(11)中的510.975keV对应电子的静止能量，ε0为电子的静止能量，表示已规格化的X射线光子能量。
因此，算式(8)的a1(X,Y,Z)fPE(ε)+a2(X,Y,Z)fKN(ε)是在光子能量ε的X射线通过推定结构物S2内部时，有关X射线衰减的信息，其中推定结构物S2是基于被测定物S的材料信息而推定的理想状态下的被测定物S。δμ(X,Y,Z)是光子能量ε的X射线通过被测定物S内部时在位置(X,Y,Z)上的X射线衰减系数μ(X,Y,Z,ε)与，上述有关衰减信息之间的误差项。此外，衰减系数M(X,Y,Z,s)、函数fPE(ε)、fKN(ε)是依赖于光子能量ε的要素。δμ(X,Y,Z)是假定不依赖于光子能量ε的要素。
在被测定物S前进微小距离ΔI时，用算式(8)，将X射线表示成如下算式(12)。
μ(X，Y，Z，ε)ΔI＝{α1(X，Y，Z)fPE(ε)+α2(X，Y，Z)fKN(ε)}ΔI+δμ(X，Y，Z)ΔI
…(12)
对于该算式(12)，在实施例1中，与导出算式(4)时一样，采用X射线射入检测器4的像素中的光谱Ii(ε)表示，做到与导出算式(5)时一样，将本实施形态中，X射线射入检测器4的强度yi表示成算式(13)。
yi＝∫Ii(ε)exp{-∫ldlμ(X，Y，Z，ε)}
＝∫Ii(ε)exp{∫ldl{α1(X，Y，Z)fPK(ε)+α2(X，Y，Z)fKN(ε)+δμ(X，Y，Z)}}
＝∫dεIi(ε)exp{-∫ldl{α1(X，Y，Z)fPK(ε)+α2(X，Y，Z)fKN(ε)+δμ(X，Y，Z)}}+ri
＝∫dεIi(ε)exp{-fPE(ε)∫ldlα1(X，Y，Z)-fKN(ε)∫ldlα2(X，Y，Z)-∫ldlδμ(X，Y，Z)}+ri
＝exp{-∫ldlδμ(X，Y，Z)}∫dεIi(ε)exp{-fPK(ε)∫ldlα1(X，Y，Z)-fKN(ε)∫ldlα2(X，Y，Z)}+ri
…(13)
再有，在算式(13)中，i仍表示检测器4中所含的多个像素中，其中一个像素的位置。另外，ri表示暗电流等的噪音成分，该成分包含在来自于排列在检测器4第i位像素的输出中。
算式(13)中，通过把
∫dεIi(ε)exp{-fPE(ε)∫ldlα1(X，Y，Z)-fKN(ε)∫ldlα2(X，Y，Z)}
置于Ai，即可导出算式(7)’。如上所述，α1(X，Y，Z)、α2(X，Y，Z)是根据被测定物S的设计信息决定的值。强度Ii(ε)由测定装置的测定条件即X射线照射被测定物S的强度和光谱决定。因此，算式(7)’中表示的Ai相当于检测强度，是根据基于设计信息、测定条件而计算出的检测器4第i位的检测像素进行检测的。即，Ai与在实施例1中的Bi一样，相当于依据测定条件，用X射线照射推定结构物S2时，X射线通过推定结构物S2的穿透强度，即推定数据D2。因此，图像生成部53将设计信息、测定条件适用算式(7)’并生成推定数据D2。
其次，将Ai与ri代入算式(7)的右边。此外，左边代入检测器4内实际检测出的X射线强度。δμ(X，Y，Z)是因光电效应导致的衰减系数与因康普顿效应导致的衰减系数之和，与衰减系数μ(X，Y，Z，ε)的误差，并且，因它不依赖于光子能量ε，故可以计算出误差项δμ(X，Y，Z)。
以下，图像生成部53将进行与第1实施形态一样的处理。也就是说，图像生成部53对计算出的δμ(X,Y,Z)与第1规定值的大小关系进行评价，并根据评价结果，生成反向投影图像以及进行三维图像显示，或者对推定数据D2进行修正后，生成反向投影图像以及进行三维图像显示。
在实施例2中，图像生成部53通过进行实施例1的图5的流程图所示的各种处理，即可生成三维图像。只是，在步骤S3中，图像生成部53，通过采用算式(7)’，计算出Ai，由此生成推定数据D2。此外，在步骤S4，图像生成部53采用算式(7)计算δμ(X,Y,Z)。
另外，上述说明中，图像生成部53采用有关光电吸收的信息即α1(X,Y,Z)与有关康普顿效应的信息即α2(X,Y,Z)，表示衰减系数μ(X,Y,Z,ε)，但还可以采用α1(X,Y,Z)与α2(X,Y,Z)的任一个表示衰减系数μ(X,Y,Z,ε)。例如，当对被测定物S照射的X射线光子能量ε较小时，图像生成部53可以采用光电吸收相关信息α1(X,Y,Z)。当光子能量ε较大时，可以采用康普顿效应相关信息α2(X,Y,Z)。
根据以上说明的第2实施形态，再加上根据第1实施形态得到的(1)～(2)、(4)～(7)的作用效果，即可得到以下的作用效果。
图像生成部53基于X射线射入被测定物S的光谱信息与，X射线穿透被测定物S时的光电吸收相关信息即α1(X,Y,Z)，与X射线穿透被测定物S时的康普顿效应相关信息即α2(X,Y,Z)的至少一个信息，生成推定数据D2。也就是说，图像生成部53采用上述算式(7)’计算Ai。因此，无需较大的处理负荷即可生成推定数据D2。
实施例3参照附图，就本发明的实施例3进行说明。在以下的说明中，与实施例1一样，给成分附上相同的符号，着重说明分歧点。没特别说明之处，是与第1实施形态相同的内容。本实施形态中，采用提取的差异数据，对被测定物进行是否为良品的判断，这一点与实施例1不同。
图像生成部53与实施例1一样，采用算式(1)，计算μ(X,Y,Z)，即提取差异数据D3。图像生成部53，对计算出的δμ(X,Y,Z)与第2规定值之间进行大小关系比较。此外，作为第2规定值，例如，可以使用被测定物S的容许公差值。当δμ(X,Y,Z)为第2规定值以下时，判定被测定物S的形状相对于推定结构物S2的形状，在容许公差范围内。即此时，图像生成部53，判定被测定物S相对于设计尺寸没有较大的形状误差，将该被测定物S作为良品进行判定。若将被测定物S作为良品进行判定，那么，图像生成部53，与第1实施形态时一样，生成反向投影图像Im1，与推定结构物S2相关图像Im2组合，生成图像Im3。使用该图像Im3，生成三维图像并显示在监视器6上。也就是说，差异数据D3的反向投影图像Im1为0，所以重复修正的推定结构物S2设定为与实际被测定物S(结构物)的形状一致，并使用图像Im3生成三维图像。当然，既可以将图像Im3与设计图像进行比较后作出显示，也可以只显示图像Im3与设计图像的差异图像。
当δμ(X,Y,Z)超过第2规定值时，被测定物S的形状相对于推定结构物S2的形状，已超过容许公差范围，也就是说被测定物S具有比设计尺寸大的形状误差。此时，图像生成部53判断被测定物S为次品，将不进行之后的处理。再有，图像生成部53不将被测定物S的三维图像显示在监视器6上，例如，也可以在监视器6上显示被测定物S为次品的警告信息。此外，即便将被测定物S判断为次品，那么，图像生成部53也可以生成被测定物S的三维图像并显示在监视器6上。此时，图像生成部53也可以在监视器6所显示的被测定物S的三维图像上重叠显示警告为次品的信息。
另外，上述说明中，图像生成部53与实施例1一样，计算出δμ(X,Y,Z)，但也可以与实施例2一样，计算δμ(X,Y,Z)。
采用图6的流程图，针对通过图像生成部53进行被测定物S的三维图像生成处理进行说明。图5所示的处理在图像处理部53通过运行程序实现。该程序存储在控制装置5内的存储器(未图示)内，由图像生成部53启动并运行。
从步骤S11(获取设计信息、测定条件)到步骤S14(提取差异数据)的各项处理，将采用与图5从步骤S1(获取设计信息、测定条件)到步骤S4(提取差异数据)的各项处理一样的处理。
步骤S15中，判断按像素计算出的依赖于位置的δμ(X,Y,Z)是否均在第2规定值以下。当所有的δμ(X,Y,Z)在第2规定值以下时，步骤S15将做肯定判定，并进入步骤S17。当有超过第2规定值的δμ(X,Y,Z)时，步骤S15做否定判断并进入步骤S16。在步骤S16中，将被测定物S判断为次品后，结束处理。另外，在步骤S16，也可以在监视器6显示被测定物S为次品等提示。
从步骤S17(所有δμ(X,Y,Z)与第1规定值之间的大小判定)到步骤S19(将修正的推定结构物的形状设为实际被测定物(结构物)的形状)的各项处理，与图5从步骤S5(所有的δμ(X,Y,Z)与第1规定值之间的大小判定)到步骤S7(将修正的推定结构物的形状设定为实际的被测定物(结构物)的形状)的各项处理一样。只是，经过步骤S18并再次进行步骤S13的处理时，将跳过步骤S15中的判定，进入步骤S17。
采用以上说明的实施例3的话，加上根据第1以及/或者第2实施形态得到的作用效果，即可得到以下的作用效果。(1)图像生成部53在对应差异数据D3的δμ(X,Y,Z)不超过第2规定值时，将被测定物S判断为良品。因此，可以将δμ(X,Y,Z)用于生成图像之外的处理上，可以提高便利性。
(2)图像生成部53在基于差异数据D3，把被测定物S判断为良品时，反向投影差异数据D3并生成反向投影图像Im1，并与推定结构物S2有关的图像Im2组合，生成被测定物S的内部结构图像Im3。因此，在被测定物S没有较大的形状误差时，是可以生成有关被测定物S内部结构的图像Im3的，所以，对于判断为次品的被测定物S，可以防止因生成不必要的图像而增加负荷。
实施例4
参照附图，通过本发明的实施形态对结构物制造系统进行说明。本实施例的结构物制造系统，例如制作一些成型品，如汽车的车门部分、发动机部分、齿轮部分以及具备电路板的电子零部件等。
图7为本发明构成结构物制造系统600的示例框图。结构物制造系统600，包括第1～第3的任一个实施例或者变形例中说明的X射线设备100、与设计装置610、成型装置620、控制系统630、以及修复装置640。
设计装置610是在编写有关结构物形状的设计信息时用户使用的装置，并进行设计处理，将编写的设计信息进行存储。设计信息是表示结构物各位置坐标的信息。设计信息输出给成型装置620以及后述的控制系统630。成型装置620进行成型处理，它使用由设计装置610编写的设计信息，编制结构物并成型。此时，成型装置620针对用3D打印机技术至少进行代表性积层加工、铸造加工、锻造加工以及切削加工中任意一个处理，也包含在本发明的一个方面。
X射线设备100进行测定处理，对由成型装置620成型的结构物的形状进行测定。X射线设备100将表示测定结构物的测定结果即结构物坐标的信息(以下称为形状信息)输出给控制系统630。控制系统630包括坐标存储部631与检查部632。坐标存储部631存储由上述设计装置610编写的设计信息。
检查部632对成型装置620所成型的结构物是否是根据设计装置610编写的设计信息实施成型的情况进行判断。换言之，检查部632对所成型的结构物是否为良品进行判定。此时，检查部632将读取坐标存储部631中存储的设计信息，并进行检查处理，对设计信息与从图像测定装置100输入的形状信息进行比较。检查部632作为检查处理，例如比较设计信息显示的坐标与对应的形状信息显示的坐标，当检查处理的结果，设计信息的坐标与形状信息的坐标一致时，按照设计信息，判断所成型的为良品。当设计信息的坐标与对应的形状信息的坐标不一致时，检查部632对坐标的差异是否在规定范围内进行判定，若在规定范围内，那么，判断为可修复的次品。
若判断为可修复的次品时，检查部632将显示不良部位与修复量的修复信息输出给修复装置640。不良部位是与设计信息的坐标不一致的形状信息坐标，修复量是不良部位上设计信息的坐标与形状信息坐标的差异。修复装置640基于输入的修复信息，进行修复处理，重新加工结构物的不良部位。修复装置640在修复处理中，将再次进行与成型装置620进行的成型处理一样的处理。
请参照图8所示的流程图，并针对结构物制造系统600所实施的处理逐一说明。
步骤S111中，设计装置610由用户进行结构物设计时使用，通过设计处理，编写有关结构物形状的设计信息并存储后，进入步骤S112。此外，不仅限于在设计装置610编写的设计信息，若已有设计信息时，那么，通过输入该设计信息，即可获取设计信息，这也包含在本发明的一个方面。步骤S112中，成型装置620通过成型处理，基于设计信息编制结构物，并成型后进入步骤S113。在步骤S113，图像测定装置100进行测定处理后，测量结构物的形状，并输出形状信息后，进入步骤S114。
步骤S114中，检查部632实施检查处理，对通过设计装置610编写的设计信息与通过图像测定装置100测定、并输出的形状信息进行比较后，进入步骤S115。步骤S115中，基于检查处理的结果，检查部632对通过成型装置620成型的结构物是否为良品进行判定。当结构物为良品时，也就是说，当设计信息的坐标与形状信息的坐标一致时，步骤S115实施肯定判定后结束处理。当结构物并非良品时，也就是说，设计信息的坐标与形状信息的坐标不一致时以及检测到设计信息中无坐标时，对步骤S115做出否定判定，并进入步骤S116。
步骤S116中，检查部632对结构物的不良部位是否可修复进行判定。若不良部位并非可修复时，也就是说不良部位中设计信息的坐标与形状信息的坐标的差异超过了规定范围时，对步骤116做否定判定后，结束处理。当不良部位为可修复时，也就是说不良部位中的设计信息的坐标与形状信息坐标的差异在规定范围内时，对步骤S116做肯定判定，并进入步骤S117。此时，检查部632向修复装置640输出修复信息。在步骤S117环节中，修复装置640基于输入的修复信息，对结构物进行修复处理后，返回步骤S113。此外，如上所述，修复装置640在修复处理中，将再度实施与成型装置620进行的成型处理一样的处理。
若根据上述实施例4实施本结构物制造系统，即可得到以下的作用效果。
(1)结构物制造系统600的X射线设备100进行测定处理，其基于设计装置610的设计处理，获取由成型装置620编写的结构物形状信息，并且控制系统630的检查部632进行检查处理，即对在测定处理中获取的形状信息与在设计处理中编写的设计信息进行比较。因此，基于非破坏性检查，以实施结构物的缺陷检查、以及获取结构物的内部信息，同时由于能够判断出结构物是否是按设计信息制作的良品，所以，有助于对结构物的品质进行管理。
(2)修复装置640实施修复处理，其基于检查处理的比较结果，针对结构物作出决定，再次进行成型处理的修复处理。因此，当结构物的不良部分可修复时，由于可以对结构物实施与再次成型处理一样的处理，所以，有助于制造近乎设计信息的高品质结构物。
如以上说明所示，若根据本发明，可以提取数据，其显示被测定物与基于被测定物的形状信息制作的推定结构物之间的差异。
此外，如下所示的变形也在本发明的范围内，还可以把一个或多个变形例与上述实施形态组合。
(1)在实施例1～实施例4中的X射线设备100，将图像生成部53作为采用设计信息所包含的形状信息，对推定结构物S2的形状进行推定的部分做了说明，但也可以基于被测定物S的检测数据D1生成推定数据D2。此时，图像生成部53采用滤波补充修正反向投影(FBP)等，反向投影被测定物S的检测数据D1，并生成图像。该图像是根据X射线穿透被测定物S的强度，由浓淡程度表现的，所以，图像生成部53基于该浓淡程度，推定构成被测定物S的物质，也就是说材料。例如，图像生成部53预先具有与图像浓度和材料有关的数据，并从生成的图像的浓度，也就是从穿透的X射线的强度推定材料。图像生成部53将该推定的材料作为材料信息使用，并基于算式(1)’，计算Bi，由此，即可生成推定数据D2。此时，在图5的步骤S1或者图6的步骤S11，从被测定物S的投影图像获取被测定物S的材料信息。因此，作为被测定物S的设计信息，即便得不到材料信息，也可以生成推定数据D2。
(2)图像生成部53还可以通过使用被测定物S的反向投影图像，进行边缘检测等，并提取被测定物S的形状信息。此时，X射线的照射方向按每个小的旋转角度进行设定，并增加生成的检测数据个数，通过增加检测的边缘，也就是说被测定物S的外观形状个数，即可得到高精度的被测定物S的形状。尤其是当被测定物S为复杂的外观形状时，最好增加照射方向，以便检测数据的个数能够增多。
还可以采用摄像机等成像装置对被测定物S进行成像，并使用成像的图像，提取被测定物S的外形形状，作为推定结构物S2的形状使用。此时，X射线设备100具有成像装置(未图示)，该装置具备由CMOS和CCD等构成的成像元件。成像装置设置在壳体1的顶层部分(Y轴+侧的内墙壁面)，从与X射线投影方向(Z轴)实质上正交的Y轴方向，对放在承载台30的被测定物S的外形进行成像，并将生成的图像信号输出给控制装置5。图像生成部53对输入的图像信号，实施众所周知的边缘检测处理等，提取图像信号上的被测定物S的轮廓。此外，希望成像装置不依赖于随Y轴移动部33与X轴移动部34的变化而变化的被测定物S的位置，可在广范围内进行成像，以便整个被测定物S都能成像。或者，也可以设置成像装置，使其与Y轴移动部33与X轴移动部34的移动同步移动。
此外，形状信息不限于通过成像装置得到的信息。例如，还含有使用将被测定物S的光学像投影到屏幕上的投影机或，使用触摸探头的接触式或者扫描激光探头或光学式非接触三维测定装置即形状测定装置，测定被测定物S后得到的信息。
(3)不限于承载被测定物S的承载台30通过Y轴移动部33与，X轴移动部34与，Z轴移动部35向X轴、Y轴以及Z轴方向移动的情况。承载台30不在X轴、Y轴以及Z轴方向移动，通过让X射线源2以及检测器4在X轴、Y轴以及Z轴方向移动，使X射线源2以及检测器4与被测定物S进行相对移动，这也包含在本发明的一个方面。此外，替代承载台30在旋转轴Yr进行旋转的情形，承载台30不旋转，而是让X射线源2与检测器4在旋转轴Yr进行旋转，这也包含在本发明的一个方面。
此外，上述实施形态中，例如，在图5的步骤S3，针对多个照射方向，在获取穿透图像后，也可只用其中部分穿透图像，生成差异数据D3。
(4)可以通过计算机实现输入检测数据D1与被测定物S的设计信息与测定条件的接口与图像生成部53的功能。此时，将实现图像生成处理功能所需程序记录在计算机可读取存储媒体中，将该存储媒体上所记录的，上述图像生成相关程序写入计算机系统，通过运行予以实现。另外，在这里所说的“计算机系统”是指含OS(Operating System)和外围设备的硬件。此外，“计算机可读取存储媒体”是指软盘、光磁盘、光盘、存储卡等便携式存储媒体、内置在计算机系统的硬盘等存储设备。甚至，“计算机可读取存储媒体”还可以包含像借助于因特网等网络或电话线路等通信线路，发送程序时的通信线那样，短时间内，动态保持程序的媒体，以及就像此时成为服务器和客户端的计算机系统内部挥发性存储器那样，保持一定时间程序的媒体。此外，上述程序可以是实现部分前述功能所需，甚至，还可以将前述功能与计算机系统早已记录的程序组合在一起予以实现。
此外，适用个人计算机等时，上述有关控制的程序，可以通过CD-ROM等存储媒体或因特网等数据信号提供。图9是表示这种情况的图。个人计算机950借助CD-ROM953，接收程序。此外，个人计算机950具有与通信线路951进行连接的功能。计算机952是提供上述程序的服务器—计算机，将程序存储在硬盘等存储媒体里。通信线路951是因特网、电脑通信等通信线路，或者专用通信线路等。计算机952使用硬盘读取程序，借助通信线路951，将程序发送给个人计算机950。也就是说，将程序作为数据信号，通过载波进行传输，并借助通信线路951进行发送。这样，程序可作为存储媒体和载波等各种形态的计算机可读写计算机程序产品提供。
只要不损害本发明的特征，本发明并非限于上述实施形态以及/或者变形例，针对在本发明的技术想法范围内能够考虑到的其他形态，仍包含在本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，即通过旋转被测定物以及/或者改变X射线的照射方向，在多个不同的前述照射方向，将前述X射线照射前述被测定物，检测在前述多个不同照射方向上，穿透前述被测定物的X射线，并且生成多个检测数据，该检测数据有关X射线穿透前述被测定物的强度；
从前述多个不同的照射方向，给推定结构物，即基于前述被测定物的形状信息推定的形状，照射前述X射线时，推定X射线按前述多个不同的照射方向穿透的强度，并生成多个推定数据；
对于前述多个检测数据，使用前述X射线的照射方向相互对应的前述检测数据与前述推定数据，从前述检测数据提取差异数据，该差异数据表示前述推定数据与前述检测数据之间的差异。
2.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，在根据权利要求1记载的X射线测量设备图像重建方法中，反向投影前述提取的多个差异数据，并生成图像，组合前述反向投影并生成的图像与前述推定结构物，生成前述被测定物的内部结构图像。
3.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，根据权利要求1或者2记载的X射线测量设备图像重建方法中，基于前述被测定物的材料信息与射入前述被测定物的X射线光谱信息，推定前述X射线照射前述推定结构物时前述穿透X射线的强度，并生成前述推定数据。
4.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，根据权利要求1或者2记载的X射线测量设备图像重建方法中，基于射入前述被测定物的X射线光谱信息与，X射线穿透前述被测定物时有关光电吸收的信息与，X射线穿透前述被测定物时有关康普顿效应的信息的至少一个信息，推定前述X射线照射前述推定结构物时的前述穿透X射线强度。
5.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，根据权利要求3或者4记载的X射线测量设备图像重建方法中，假定前述X射线的衰减系数含有依赖于前述X射线光子能量的第1要素与不依赖于前述X射线光子能量的第2要素，通过使用前述检测数据与前述推定数据，计算前述第2要素的值，提取前述差异数据。
6.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，根据权利要求1乃至5的任何一项记载的X射线测量设备图像重建方法中，前述形状信息是前述被测定物的设计信息。
7.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，根据权利要求1乃至5的任何一项记载的X射线测量设备图像重建方法中，前述形状信息是采用反向投影前述多个检测数据的图像生成的。
8.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，根据权利要求1乃至7的任何一项记载的X射线测量设备图像重建方法中，当前述提取的差异数据所表示的差异不超过第1阈值时，反向投影前述多个差异数据，并生成前述差异数据的反向投影图像，组合前述差异数据的反向投影图像与前述推定结构物，并生成前述被测定物的内部结构图像。
9.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，根据权利要求8记载的X射线测量设备的图像重建方法中，当前述提取的差异数据所表示的差异比前述第1阈值还大时，基于前述多个差异数据所表示的差异，修正前述推定数据并生成修正后推定数据。
10.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，根据权利要求9记载的X射线测量设备的图像重建方法中，采用前述检测数据与前述修正后推定数据，从前述检测数据重新提取差异数据，该差异数据表示前述检测数据与前述修正后推定数据之间的差异；
当前述新的差异数据所表示的差异不超过前述第1阈值时，反向投影前述新的差异数据，并且生成前述差异数据的反向投影图像，组合前述差异数据的反向投影图像与前述推定结构物，并生成前述被测定物的内部结构图像。
11.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，通过旋转被测定物以及/或者改变X射线的照射方向，在多个不同的前述照射方向，给前述被测定物照射前述X射线，检测在前述多个不同的照射方向，穿透前述被测定物X射线，并生成X射线穿透前述被测定物强度的有关多个检测数据与，基于前述被测定物的形状信息，给推定结构物推定形状，并从前述多个不同的照射方向，给前述推定结构物照射前述X射线，推定此时X射线按前述多个不同的照射方向的穿透强度，并生成多个推定数据与，对于前述多个检测数据，使用前述X射线的照射方向相互对应的前述检测数据与前述推定数据，从前述检测数据提取差异数据，该差异数据表示前述推定数据与前述检测数据之间的差异；
当前述提取的差异数据所表示的差异不超过规定值时，将前述被测定物判定为良品。
12.一种X射线测量设备的图像重建方法，其特征在于，根据权利要求11记载的X射线测量设备图像重建方法中，当将前述被测定物被判定为良品时，反向投影前述差异数据并生成图像，组合前述反向投影并生成的图像与前述推定结构物，生成前述被测定物的内部结构图像。
13.一种一种结构物的制造方法，其特征在于，编写有关结构物形状的设计信息，基于前述设计信息编制前述结构物，并采用权利要求1乃至12的任何一项记载的X射线测量设备图像重建方法，测量所编制的前述结构物的形状，并获取形状信息，再对前述获取的前述形状信息与前述设计信息进行比较。
14.一种结构物的制造方法，其特征在于，根据权利要求13记载的结构物制造方法中，基于前述形状信息与前述设计信息的比较结果实施，并重新加工前述结构物。
15.一种结构物的制造方法，其特征在于，根据权利要求14记载的结构物的制造方法中，前述结构物的再加工是基于前述设计信息，并重新编制前述结构物。
16.一种X射线测量设备的图像重建程序，其特征在于，在计算机上运行如下处理，即检测数据生成处理，它将通过旋转被测定物以及/或者改变X射线的照射方向，在多个不同的前述照射方向，给前述被测定物照射前述X射线，检测在前述多个不同的照射方向，穿透前述被测定物的X射线，并分别生成X射线穿透前述被测定物的强度相关多个检测数据；
推定数据生成处理，它是基于前述被测定物的形状信息，对推定结构物的形状进行推定，并从前述多个不同的照射方向，给前述推定结构照射前述X射线，推定此时在前述多个不同的照射方向，穿透X射线的强度，并分别生成多个推定数据；
提取处理，它将对前述多个检测数据，使用前述X射线照射方向相互对应的前述检测数据与前述推定数据，从前述检测数据提取差异数据，该差异数据表示前述推定数据与前述检测数据之间的差异。
17.一种X射线测量设备的图像重建程序，其特征在于，进一步在计算机上运行图像生成处理，它根据权利要求16记载的X射线测量设备图像重建程序中，反向投影前述提取的多个差异数据并生成图像，组合前述反向投影并生成的图像与前述推定结构物，生成前述被测定物内部结构图像。
18.一种X射线测量设备，其特征在于，具有如下各部分，即获取部，它将通过旋转被测定物以及/或者改变X射线的照射方向，在多个不同的前述照射方向，给前述被测定物照射前述X射线，并获取通过检测在前述多个不同的照射方向穿透前述被测定物的X射线而生成的、穿透前述被测定物的与X射线强度相关的多个检测数据；
图像生成部，它将基于前述被测定物的形状信息，对推定结构物的形状进行推定，并从前述多个不同的照射方向，给前述推定结构物照射前述X射线，推定此时在前述多个不同的照射方向穿透X射线的强度，并生成多个推定数据，对前述多个检测数据提取差异数据，该差异数据是通过前述X射线的照射方向相互对应的前述获取部获取的前述检测数据与前述推定数据之间的差异。
19.一种X射线测量设备，其特征在于，根据权利要求18记载的X射线测量设备中，
前述图像生成部反向投影前述提取的前述差异数据并生成图像，组合根据前述反向投影生成的图像与前述推定结构物，并生成前述被测定物的内部结构图像。
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