JP2008113792A - 放射線計測装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
放射線計測装置において、アーチファクトの発生を極力抑えた良好な画像を得る技術を提供する。
【解決手段】
画像上でレベルの段差を生じる異なる増幅率で検出された画素の値を、実際の計測データから算出した増幅率の比（ゲイン比）を用いて補正を行う。増幅率の切り替わる位置を切り替え位置として抽出し、切り替え位置の両側の計測データから切り替え位置の値をそれぞれ計算し、計算した両切り替え位置の値を用いてゲイン比を算出する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、読み出し回路において信号増幅率の切り替えが可能な検出器を有する放射線計測装置における補正技術に関する。特に、増幅率が切り替わる箇所に生じるレベル差を補正する技術に関する。
検査対象を透過した光およびＸ線などの放射線（以後、本明細書では代表してＸ線と呼ぶ。）を検出して画像として表示させる計測装置がある。このような計測装置は、入射するＸ線を電荷に変換する複数の検出素子を有する。各検出素子から信号線を通じて読み出される電荷情報は、それぞれ読み出し回路において所定の増幅率で出力信号に変換される。各読み出し回路の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器でデジタル値に変換される等の処理が施されて、検出器から出力され、生成される画像データを構成する各画素の画素値となる。
この時、読み出し回路の増幅率を切り替えて、ダイナミックレンジを拡大する技術がある（例えば、特許文献１参照。）。アナログデータの段階で増幅率を変更することにより、Ａ／Ｄ変換器に入力される信号の強度を調整し、Ａ／Ｄ変換器のビット数を有効に使うことが可能となる。
例えば、読み出し回路が２種類の増幅率（ここでは、ＨｉｇｈとＬｏｗと呼ぶ。）を有し、Ｈｉｇｈとして通常の増幅率の２倍に、Ｌｏｗとして通常の１／４倍に設定した場合、Ｈｉｇｈでは通常の半分のＸ線強度で検出器の識別限界の最大値に達して飽和するが、１ビットが識別できる濃度の幅が半分に細かくなり、濃度分解能が向上する。一方、Ｌｏｗでは１ビットが識別する濃度の幅は４倍に粗くなるが、通常の４倍の強度のＸ線まで飽和せずに識別が可能である。
増幅率は、各検出素子への入力の値に応じて自動的に切り替えられる。例えば、人体の頭部を測定する場合、頭部の中心等の検査対象である被写体の厚い領域を検出する素子では増幅率をＨｉｇｈにして識別幅を細かくして濃度分解能を上げ、被写体の表面付近の薄い領域を検出する検出素子ではＬｏｗとして検出器の飽和を抑制する。その結果、高画質のＸ線像が得られる。
Ｘ線ＣＴやコーンビームＣＴ等の回転計測が可能な計測装置で、検出器の増幅率の切り替えを行いながら回転計測を行うと、再構成像の表面付近では検出器の飽和に起因する輪郭の欠損やアーチファクトの発生、中心部では定量性（値の均一性）の低下やＳ／Ｎの低下による影響が大幅に軽減され、画質が向上する。その結果、しきい値処理が容易となり、良好なボリュームレンダリング像を得ることが可能となる。
特開２０００−００５１５４号公報
各検出素子の読み出し回路で異なる増幅率で増幅された画素の値は、画像上でレベルの段差を生じる。レベルの段差は、計測像上および再構成像上でアーチファクトとなり、画質を劣化させる。この段差を補正する技術が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されている技術では、事前に求めた増幅率を用いて補正を行う。しかし、増幅率は設定時と計測時では異なり、また、計測時であっても変動するため、計測像および再構成像上において補正誤差によるアーチファクトが残る。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、放射線計測装置において、アーチファクトの発生を極力抑えた良好な画像を得る技術を提供することを目的とする。
本発明は、画像上でレベルの段差を生じる異なる増幅率で検出された画素の値を、実際の計測データから算出した増幅率の比（ゲイン比）を用いて補正を行う。
具体的には、検査対象に放射線を照射するための放射線源と、前記放射線を複数の検出素子で検出するとともに増幅して計測データとして出力する検出器と、前記検出器から出力される計測データを補正してデジタルデータとして出力する制御装置とを備える放射線計測装置であって、前記制御装置は、各計測データについて、当該計測データを検出した前記検出素子に設定された増幅率を識別するとともに、前記識別結果に基づいて前記増幅率の切り替わる検出素子の境界を切り替え位置として抽出する切替位置抽出手段と、前記切り替え位置において両側の計測データが連続的に変化するよう前記計測データを補正するための値をゲイン比として前記計測データを用いて算出するゲイン比算出手段と、前記ゲイン比を用いて前記計測データを補正し、前記デジタルデータとして出力する計測データ補正手段と、を備えることを特徴とする放射線計測装置を提供する。
本発明によれば、放射線計測装置において、アーチファクトの発生を極力抑えた良好な画像を得ることができる。
＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用した第一の実施形態を説明する。本実施形態では、本発明をＸ線計測装置に適用した場合を例にあげて説明する。
図１は、本実施形態に係るＸ線計測装置の側面図である。本実施形態のＸ線計測装置はＸ線管２００内のＸ線源２０１と、検出器２０２と、支柱２０３と、回転装置２０４と、被写体保持装置２０５と、制御処理装置２０６とを備える。
本実施形態のＸ線計測装置は、支柱２０３で支持されたＸ線源２０１と検出器２０２とが検査対象である被検体２０８をはさんで対向配置され、Ｘ線源２０１から被検体２０８にＸ線を照射し、被検体２０８を透過したＸ線を検出器２０２で検出し、Ｘ線像を撮像する。
支柱２０３は、Ｃ字型、Ｕ字型、コ字型、ガントリ等の形状を有し、天井から吊るされる、床から支えられる等の形態で回転装置２０４により回転可能に支持される。支柱２０３により、Ｘ線源２０１および検出器２０２が、回転軸２０７を中心として被写体保持装置２０５上の被写体２０８の周囲を回転する。被写体保持装置２０５として、椅子や寝台が用いられる。
本図に示すＸ線計測装置は、支柱２０３としてＵ字型のアームを用いた例である。支柱２０３は床で支えた別の支柱から吊るされ、回転装置２０４がＸ線源２０１および検出器２０２を椅子に座った被写体２０８の周囲を床面に平行な面内で回転させる。Ｕ字型のアームを床で支え、Ｘ線源２０１および検出器２０２を椅子に座った被写体２０８の周囲を床面に平行な面内で回転させる形態でもよい。
図２は、本実施形態に係るＸ線計測装置の別の例である。本図の例では、被写体保持装置２０５として寝台３０１が用いられる。また、回転軸２０７は床に対して平行であり、回転装置２０４は、支柱２０３に設置されたＸ線源２０１および検出器２０２を寝台３０１に横になった被写体２０８の周囲を床に垂直な面内で回転させる。本図の例では、支柱２０３は、Ｃ字型のアーム３０２である。支柱２０３は、ガントリであってもよい。
図１および図２に示す形態において、支柱２０３と被写体保持装置２０５との両方あるいは片方を移動させることにより、回転軸２０７を被写体２０８の頭部から足部を貫く体軸に対して斜めに設定することもできる。
図１および図２に示すＸ線計測装置では、支柱２０３あるいはガントリを移動させることにより、Ｘ線源２０１と検出器２０２との対を被写体の周囲で回転させながらＸ線計測を行い、Ｘ線による被写体２０８の静止像や動画像を得る。Ｘ線源２０１と検出器２０２とを固定し、被写体を回転させながらＸ線計測を行う構成であってもよい。ＣＴ計測あるいはコーンビームＣＴ計測は、これらの回転計測により得られた一連の計測像に対して再構成演算処理を行い、３次元像を得る。
なお、Ｘ線源２０１と検出器２０２との間に、Ｘ線フィルタ２１０を設置してもよい。Ｘ線フィルタ２１０は、アルミニウム、銅、真鍮等の金属、セラミック、樹脂等から成り、Ｘ線の照射範囲を制限し、被写体の被曝量を低減する。
次に、検出器２０２の詳細を説明する。検出器２０２は、入射したＸ線を検出し、検出強度に応じた電気信号に変換し、制御処理装置２０６に計測像として出力する。計測像は各画素の画素値である計測データＭＤの集まりである。検出器２０２は、入射したＸ線を電気信号に変換するＸ線受光部と、各検出素子毎に電気信号をＸ線受光部から読み出す読み出し回路とを備える。読み出し回路は、変換された電気信号を与えられた増幅率で増幅する増幅器と、検出素子毎に増幅器の信号増幅率を決定する増幅率設定器と、増幅器で変換されたアナログデータである電気信号をデジタルデータである計測データＭＤ（画素値）に変換するアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器と、を備える。ここで増幅器は、電気信号を増幅する際、例えば電圧信号に変換することも考えられる。
なお、増幅率設定器は、検出素子を数個まとめて同じ増幅率に設定することも可能である。また、検出素子を全て同じ増幅率に設定することも可能である。本構成により、アナログデータの状態で増幅率を変更し、Ａ／Ｄ変換器に入る信号強度を調整することができるため、Ａ／Ｄ変換器のビット数を有効に使うことが可能となる。
また、増幅率設定器は、入射するＸ線の強度に応じて自動的に増幅率を切り替えるよう構成してもよい。この場合、例えば、検出素子群を任意の数からなるブロック単位に分割した場合には、そのブロック毎に入射する強度を計測し、切り替えを行うなどの制御を行う。
検出器２０２には、１次元検出器または２次元検出器を用いる。２次元検出器には、平面型Ｘ線検出器、Ｘ線イメージインテンシファイアとＣＣＤカメラとの組み合わせ、イメージングプレート、ＣＣＤ検出器、固体検出器等がある。平面型Ｘ線検出器には、アモルファスシリコンフォトダイオードとＴＦＴを一対としてこれを正方マトリックス上に配置し、これと蛍光板を直接組み合わせたもの等がある。検出器が２次元検出器の場合には、計測データは２次元画像として得られる。本明細書では、１次元データおよび２次元画像を包括して、計測像と表記する。
制御処理装置２０６は、Ｘ線源２０１におけるＸ線放射、検出器２０２における計測データＭＤの取得、回転装置２０４における支柱２０３の回転をそれぞれ制御する。例えば、支柱２０３を回転させながらＸ線を放射して計測データＭＤの取得を行う回転計測を行うようＸ線計測装置を制御する。
また、制御処理装置２０６は、検出器２０２で取得する計測データＭＤの中の被写体を計測したデータ（被写体データＦＤ）に対して補正処理を実行して補正データを得、さらに、再構成演算処理を実行して得た３次元再構成データから再構成像を生成する。
本実施形態の制御処理装置２０６が行う補正処理は、増幅率が異なることにより発生する計測データ間のレベルの段差を、増幅率の比（ゲイン比）を用いて補正するものである。本実施形態では、補正に用いる最適なゲイン比（ゲイン比最適値）αβを、予め設定された増幅率または事前に求めた増幅率から算出したゲイン比の初期値であるゲイン比初期値αを所定の補正係数βで補正して求める。補正係数βは、ゲイン比初期値αで仮に補正したデータから求める。
本実施形態の制御処理装置２０６は、上記補正処理を実現するために、ゲイン比初期値算出処理部１０１と、オフセットおよび感度補正処理部１０２と、ゲイン切り替え位置抽出処理部１０３と、ゲイン比仮補正処理部１０４と、ゲイン比最適値算出処理部１０５と、ゲイン比補正処理部１０６と、計測データ取得処理部１０７と、計測制御処理部１０８と、再構成処理部１０９と、を備える。図３は、本実施形態の制御処理装置２０６の補正処理を実現する機能のみ抽出した機能ブロック図である。
オフセットおよび感度補正処理部１０２は、Ｘ線を照射しないで取得した計測データ（オフセットデータ）を用いて行うオフセット補正と、被写体を置かずにＸ線を照射して取得した計測データ（感度データ）を用いて行う感度補正を実施する。ゲイン比初期値算出処理部１０１は、ゲイン比初期値αを求める。ゲイン切り替え位置抽出処理部１０３は、画素毎の増幅率を識別し、増幅率が切り替わる画素を判別する。ゲイン比仮補正処理部１０４は、ゲイン比初期値αを用いて仮の補正処理を行う。
ゲイン比最適値算出処理部１０５は、仮の補正処理後のデータからゲイン比初期値αを補正する補正係数βを求め、補正係数βを用いてゲイン比最適値αβを求める。ゲイン比補正処理部１０６は、ゲイン比最適値αβを用いて補正処理を行う。
計測データ取得処理部１０７は、検出器２０２から計測データとして各画素の画素値を受け取る。計測制御処理部１０８は、利用者からの指示を受け付け、計測を行うようＸ線計測装置を制御する。再構成処理部１０９は、補正後のデータから再構成像を生成する。
なお、制御処理装置２０６は、ＣＰＵとメモリと記憶装置と入力装置とを備える。記憶装置は、補正処理の有無、制御処理装置２０６が行う各処理に必要な関数、パラメータ、条件、各処理を実現するプログラム等を記憶する。また、入力装置は、データや指示の入力を受け付けるインタフェースであり、キー入力を行うキーボード、記憶媒体からデータを読み出すドライブ等である。なお、記憶チップを交換することによりデータを入力するよう構成してもよい。ＣＰＵは記憶装置に記憶されたプログラムをメモリにロードして実行し、プログラムの指示に従って、入力装置や記憶装置からデータを受け取り、演算、加工処理し、出力することにより上記各処理部を実現する。また、各処理部が取得または算出するデータは、一時的にメモリまたは記憶装置に記憶され、他の処理で使用される。
次に、本実施形態のＸ線計測装置の制御処理装置２０６による被写体の計測から再構成データを得るまでの処理過程について説明する。図４は、本実施形態の再構成データを取得するまでの処理過程を説明するためのフローである。
計測制御処理部１０８は、受け付けた利用者からの指示に従ってＸ線計測装置を制御し、被写体の計測とは別にオフセットおよびエアの計測を行い、オフセットデータＯＤおよび検出器２０２の感度データＧＤを計測データ取得処理部１０７に取得させる（ステップ４０１、４０２）。
また、被写体の計測とは別に、ゲイン比初期値算出処理部１０１は、ゲイン比初期値αの算出処理を行い（ステップ４０３：ゲイン比初期値算出処理）、ゲイン比初期値αを得る（ステップ４０４）。
計測制御処理部１０８は、利用者からの指示に従って被写体の計測を行い（ステップ４０５）、被写体データＦＤを計測データ取得処理部１０７に取得させる（ステップ４０６）。例えば、計測制御処理部１０８は、Ｘ線源２０１と検出器２０２とを被写体２０８の周囲で回転させながらＸ線を照射するよう制御を行う。
次に、オフセットおよび感度補正処理部１０２は、ステップ４０２で取得したオフセットデータＯＤおよび感度データＧＤを用いて、被写体データＦＤのオフセット補正および感度補正を行い（ステップ４０７：オフセットおよび感度補正処理）、被写体データＦＤの感度補正データＨＤを得る（ステップ４０８）。
次に、ゲイン切り替え位置抽出処理部１０３は、基準となる増幅率以外の増幅率で増幅されている画素を識別して、識別した画素の被写体データＦＤから得た感度補正データＨＤを、補正を行う対象のデータ（補正対象データ）として特定する（ステップ４０９、４１０：補正対象データ特定処理）。
次に、ゲイン比仮補正処理部１０４は、ステップ４０４で得たゲイン比初期値αを用いて、ステップ４０９で特定した補正対象データに対し仮の補正を行い（ステップ４１１：ゲイン比仮補正処理）、ゲイン比仮補正データＤＤを得る（ステップ４１２）。このとき、基準となる増幅率で増幅されている画素の被写体データＦＤから得た感度補正データＨＤは、そのままゲイン比仮補正データＤＤとする。
ゲイン比最適値算出処理部１０５は、ステップ４１１で得たゲイン比仮補正データＤＤを用いて、補正係数βを求め、補正係数βとゲイン比初期値αとを乗算し、ゲイン比最適値αβを得る（ステップ４１３、４１４：ゲイン比最適値算出処理）。
ゲイン比補正処理部１０６は、ステップ４０９で特定した補正対象データに対し、ステップ４１４で得たゲイン比最適値αβを用いて補正を行い（ステップ４１５：ゲイン比補正処理）、ゲイン比補正データＫＤを得る（ステップ４１６）。このとき、基準となる増幅率で増幅されている画素の被写体データＦＤから得たゲイン比仮補正データＤＤは、そのままゲイン比補正データＫＤとする。
再構成処理部１０９は、ステップ４１６で得られたゲイン比補正データＫＤを用いて再構成処理を行い（ステップ４１７）、再構成データを得る（ステップ４１８）。
次に上記各ステップにおける処理の詳細を説明する。
ステップ４０６のオフセットおよび感度補正処理部１０２によるオフセットおよび感度補正処理について説明する。
オフセット補正は、検出器２０２にＸ線が入射していないときの出力値をゼロにする処理である。具体的には、Ｘ線を照射せずに得られた計測データ（オフセットデータＯＤ）を、Ｘ線を照射して得る計測データＭＤから差し引く。
感度補正は、Ｘ線に対する出力の割合（感度）のばらつきを検出素子ごとに補正する処理である。検出器２０２にＸ線を一様に照射したとき、たとえば、被写体を置かずにＸ線を照射した時に得られた所定の画素Ｘの計測データＭＤＸが感度データＧＤＸである。なお、感度補正では、感度データＧＤＸを計測する際のＸ線条件が異なったとしても、感度補正後のデータのレベルを一定に保つ規格化を行うため、結果に検出器２０２を構成する全検出素子分（全画素分）の感度データＧＤＸの平均ＧＤＡＶＲを乗算する。
計測データＭＤＸに対するオフセットおよび感度補正処理を行って得られる感度補正データＣＤＸは、以下のとおりである。なお、感度データＧＤＸもオフセット補正を行う。
ＣＤＸ＝（ＭＤＸ−ＯＤＸ）/（ＧＤＸ−ＯＤＸ）*（ＧＤＸ−ＯＤＸ）ＡＶＲ・・・(式１）
ここで、（ＧＤＸ−ＯＤＸ）ＡＶＲは、全画素分の、オフセット補正を行った感度データ（ＧＤＸ−ＯＤＸ）の平均値である。
次に、ステップ４０３のゲイン比初期値算出処理部１０１によるゲイン比初期値算出処理について説明する。
ゲイン比は、各画素の増幅率の、基準となる増幅率に対する比（基準とした増幅率を対象となる増幅率で除したもの）である。本実施形態では、ゲイン比初期値αとして、予め回路に設定された増幅率から得られるゲイン比、または、計測に先立ち測定された増幅率から得られるゲイン比を用いる。基準とした増幅率で増幅された画素のゲイン比初期値αは１となる。
以下、増幅器は、ゲインＡとゲインＢとの２種の増幅率を設定可能な場合を例にあげて説明する。また、ゲインＡを基準の増幅率とする。なお、各データについて、特に区別する必要がない場合は、添え字を付けない。また、添え字を付す場合、その添え字で特定される増幅率、または、画素に関するデータであることを示す。
ゲイン比初期値αは、増幅器の電気的特性またはエアデータＡＤを用いて算出する。エアデータＡＤは、画像データのむらを補正するために被写体を設置せずに取得するものである。
例えば、設定された増幅率は、受信した電荷情報を蓄積する増幅器内のコンデンサの電気的な容量Ｃに比例する。増幅器の電気的特性を用いて算出する場合は、コンデンサの容量Ｃを用いてゲイン比初期値αを算出する。すなわち、増幅率がゲインＡの場合の容量をＣＡ、ゲインＢの場合の容量をＣＢとした場合、α＝ＣＡ／ＣＢとして求められる。
エアデータＡＤを用いて算出する場合は、設定可能な各増幅率に対して同じＸ線条件で（例えば、ゲインＡとゲインＢの両方で同じ条件で）、Ｘ線フィルタなどの条件も同じとして、被写体を置かずに、Ｘ線を照射してエアデータＡＤを取得し、基準となる増幅率のエアデータＡＤとの比として算出する。
なお、ゲイン比初期値αを算出するための計測においては、通常の計測と同様、精度を高めるためにオフセット補正および感度補正を行うことができる。
以下、オフセットおよび感度補正処理部１０２がオフセットおよび感度補正処理を行ったエアデータＡＤを用いてゲイン比初期値αを求める場合を説明する。所定の画素Ｘの、オフセット補正のために各増幅率でＸ線を照射せずに計測して得られたオフセットデータＯＤＸを、それぞれ、ＯＤＡＸ、ＯＤＢＸとし、各増幅率で取得したエアデータをそれぞれ、ＡＤＡＸ、ＡＤＢＸ、感度データをそれぞれＧＤＡＸ、ＧＤＢＸとすると、画素ＸのエアデータＡＤＡＸ、ＡＤＢＸの感度補正データ（エア補正データ）ＣＤＡＸ、、ＣＤＢＸは、以下の式のとおりである。
ＣＤＡＸ＝（ＡＤＡＸ−ＯＤＡＸ）/（ＧＤＡＸ−ＯＤＡＸ）＊（ＧＤＡＸ−ＯＤＡＸ）ＡＶＲ ・・・（式２）
ＣＤＢＸ＝（ＡＤＢＸ−ＯＤＢＸ）/（ＧＤＢＸ−ＯＤＢＸ）＊（ＧＤＢＸ−ＯＤＢＸ）ＡＶＲ ・・・（式３）
ここで、（ＧＤＡＸ−ＯＤＡＸ）ＡＶＲ、（ＧＤＢＸ−ＯＤＢＸ）ＡＶＲは、それぞれ、全画素分の、オフセット補正を行った感度データＧＤＡＸ、ＧＤＢＸの平均値である。
なお、先に（ＧＤＡＸ−ＯＤＡＸ）ＡＶＲ／（ＧＤＡＸ−ＯＤＡＸ）を求め、その結果を（ＡＤＡＸ−ＯＤＡＸ）に乗算してもよい。増幅率Ｂについても同様である。また、感度データＧＤは、上述のように検出器２０２の感度を補正するものであるため、感度が安定していれば、毎回取得する必要はない。この場合は、取得した感度データＧＤを、記憶装置またはメモリに格納し、エア補正データＣＤ算出に利用する。
ゲイン比初期値αは、各画素について得られた基準となる増幅率で取得したエア補正データＣＤＡＸの全画素に関する平均値ＣＤＡＡＶＲを、ゲイン比を求める増幅率で取得したエア補正データＣＤＢＸの全画素に関する平均値ＣＤＢＡＶＲで除算することにより求められる。すなわち、α＝ＣＤＡＡＶＲ／ＣＤＢＡＶＲである。
なお、ゲイン比初期値αは、各画素についてＣＤＡＸ／ＣＤＢＸを算出し、全画素の算出値の平均をとることにより求めてもよい。また、各エア補正データＣＤＡ、ＣＤＢについて、１画像全体の画素値のヒストグラムを作成してメジアン（中央値）あるいはモード（最頻値）ＭＡ、ＭＢを求め、ＭＡをＭＢで除算することにより求めてもよい。
また、ここでは、感度データＧＤとエアデータＡＤとは独立に計測される場合を例にあげて説明した。具体的には、例えば、感度データＧＤはＸ線フィルタがない状態で計測され、エアデータＡＤはＸ線フィルタがある状態で計測されることが想定される。感度データＧＤとエアデータＡＤとの計測条件を一致させ、感度データＧＤをエアデータＡＤで代替することも可能である。その場合、感度データＧＤの計測およびエアデータＡＤの感度補正が不要となり、処理を簡略化し、高速化することができる。
次に、ステップ４０９のゲイン切り替え位置抽出処理部１０３による補正対象データ特定処理について説明する。ここでは、ゲイン切り替え位置抽出処理部１０３は、被写体データＦＤから得た感度補正データＨＤの中から補正の対象となるものを特定するとともに、ゲイン切り替え位置を抽出する。
ゲイン切り替え位置抽出処理部１０３は、各画素毎の増幅率を判別する。そして、判別結果を元に、補正の対象となる感度補正データ（補正対象データ）ＨＤを特定するとともに、隣合う画素であって増幅率が異なる両画素の境界をゲイン切り替え位置として抽出する。画素毎の増幅率は、計測データＭＤに付加されている増幅率を特定可能な情報を参照することにより判別する。また、検出時に各画素に対応づけて別データとして格納されている場合は、格納場所を参照して判別する。本実施形態では、ゲインＡが基準となる増幅率であるため、その他の増幅率、すなわち、ゲインＢで増幅されている感度補正データＨＤＢを抽出する。
次に、ステップ４１１のゲイン比仮補正処理部１０４によるゲイン比仮補正処理について説明する。
ゲイン比仮補正処理部１０４は、被写体を計測した際の各画素の計測データ（被写体データＦＤ）について、増幅率を識別し、その増幅率について求めたゲイン比初期値αを乗算する。なお、計測データ（被写体データＦＤ）に対しては、オフセットおよび感度補正処理部１０２によりオフセット補正および感度補正がなされる。オフセットデータは、オフセット補正を行う対象の計測データの取得時の直近に取得したものを使用すると最も補正精度が高くなるため、ここで、オフセットデータを改めて取得してもよい。
各増幅率のゲイン比初期値をそれぞれαＡ、αＢ（ここでは、ゲインＡが基準となる増幅率であるため、αＡは１である。）、ゲインＡで増幅された画素ＸおよびゲインＢで増幅された画素Ｙそれぞれの被写体データをＦＤＡＸ、ＦＤＢＹ、被写体データＦＤＡＸ、ＦＤＢＹの感度補正データをＨＤＡＸ、ＨＤＢＹとすると、ゲイン比仮補正後のデータ（ゲイン比仮補正データＤＤ）ＤＤＡＸ、ＤＤＢＹは、感度補正データＨＤＡＸ、ＨＤＢＹに、ゲイン比初期値αＡ、αＢを乗算したものである。すなわち、
ＨＤＡＸ＝（ＦＤＡＸ−ＯＤＡＸ）/（ＧＤＡＸ−ＯＤＡＸ）＊（ＧＤＡＸ−ＯＤＡＸ）ＡＶＲ/ＣＤＡＸ・・・（式４）
ＨＤＢＹ＝（ＦＤＢＹ−ＯＤＢＹ）/（ＧＤＢＹ−ＯＤＢＹ）＊（ＧＤＢＹ−ＯＤＢＹ）ＡＶＲ/ＣＤＢＹ・・・（式５）
ＤＤＡＸ＝ＨＤＡＸ＊αＡ ・・・（式６）
ＤＤＢＹ＝ＨＤＢＹ＊αＢ ・・・（式７）
である。なお、本実施形態では、ゲインＡが基準となる増幅率であり、αＡ＝１であるため、式６は計算不要である。すなわち、ステップ４０９のゲイン切り替え位置抽出処理部１０３による補正対象データ特定処理により特定された、ゲインＢにより増幅された画素の感度補正データＨＤＢのみゲイン比仮補正処理を行えばよい。
なお、ゲイン比初期値算出処理において感度データＧＤとエアデータＡＤとの計測条件を一致させ、感度データＧＤをエアデータＡＤで代替した場合、（式４）、（式５）は、それぞれ、以下の（式４’）、（式５’）になり、処理を簡略化し、高速化することができる。
ＨＤＡＸ＝（ＦＤＡＸ−ＯＤＡＸ）/（ＡＤＡＸ−ＯＤＡＸ）＊（ＡＤＡＸ−ＯＤＡＸ）ＡＶＲ・・（式４’）
ＨＤＢＹ＝（ＦＤＢＸ−ＯＤＢＹ）/（ＡＤＢＹ−ＯＤＢＹ）＊（ＡＤＢＹ−ＯＤＢＹ）ＡＶＲ・・（式５’）
次に、ステップ４１３のゲイン比最適値算出処理部１０５によるゲイン比最適値算出処理について説明する。
本実施形態では、ゲイン比最適値αβは、ゲイン比初期値αに補正係数βを乗算することにより求める。補正係数βは、以下の手順で求める。まず、ゲイン切り替え位置の両側の複数の画素のゲイン比仮補正データＤＤＡ、ＤＤＢからそれぞれゲイン切り替え位置Ｊのゲイン比仮補正データＤＤＡＪ、ＤＤＢＪを求める。そして、基準となる増幅率で増幅された側の画素のゲイン比仮補正データＤＤＡから切り替え位置のゲイン比仮補正データＤＤＡＪを求める。また、他の増幅率で増幅された側の画素のゲイン比仮補正データＤＤＢから切り替え位置のゲイン比仮補正データをＤＤＢＪを求める。そして、ＤＤＡＪをＤＤＢＪで除算し、補正係数βを得る。
まず、複数の画素のゲイン比仮補正データＤＤＡ、ＤＤＢから、ゲイン切り替え位置のゲイン比仮補正データＤＤＡＪ、ＤＤＢＪを求める手順について図５を参照して説明する。ここで、図５は、ゲイン比仮補正データＤＤＡＪ、ＤＤＢＪをゲインＡ側のｍ個（ｍは１以上の整数）、ゲインＢ側のｎ個（ｎは１以上の整数）のデータからそれぞれ算出する場合のイメージ図である。
ゲイン切り替え位置抽出処理部１０３が抽出したゲイン切り替え位置の中から、同一の増幅率で取得した被写体データＦＤがゲイン切り替え位置から連続してゲインＡ側にｍ個、ゲインＢ側にｎ個連続しているゲイン切り替え位置を、ゲイン切り替え位置Ｊ（Ｊは自然数）として抽出する。
ゲインＡ側の連続するｍ個のデータを用いて、外挿等によりゲイン切り替え位置Ｊにおけるゲイン比仮補正データＤＤＡＪを求める。また、ゲインＢ側の連続するｎ個のデータを用いて同様にゲイン切り替え位置Ｊにおけるゲイン比仮補正データＤＤＢＪを求める。
本図に示すように、ゲインＡ側の、ゲイン切り替え位置Ｊに最も近い画素ｐから順に、それぞれの画素のゲイン比仮補正データＤＤをそれぞれ、ＤＤＡｐ、ＤＤＡ（ｐ−１）、・・・・ＤＤＡ（ｐ−（ｍ−１））とすると、ｍが２以上の場合は、その中の２点を通る直線を求め、その直線が位置Ｊで取る値をＤＡＪとする。例えば、ＤＤＡｐとＤＤＡ（ｐ−（ｍ−１））とを通る直線から求める場合、ゲイン比仮補正データＤＤＡＪは以下のとおりである。
ＤＤＡＪ＝ＤＤＡｐ＋（Ｊ−ｐ）／（ｍ−１）＊（ＤＤＡｐ−ＤＤＡ（ｐ−（ｍ−１））） ・・・（式８）
なお、ｍが１の場合は、ゲイン比仮補正データＤＤＡｐをゲイン切り替え位置ＪにおけるＤＤＡＪとする。
ゲインＢ側も同様に、ゲイン切り替え位置Ｊに最も近い画素ｑから順に、各画素のゲイン比仮補正データＤＤＢｑ、ＤＤＢ（ｑ−１）、・・・・ＤＤＢ（ｑ−（ｎ−１））とすると、ｎが２以上の場合、その中の２点を通る直線を求め、その直線が位置Ｊで取る値をゲイン比仮補正データＤＤＢＪとする。例えば、ＤＤＢｑとＤＤＢ（ｑ−（ｎ−１））とを通る直線から求める場合、ゲイン比仮補正データＤＤＢＪは以下のとおりである。
ＤＤＢＪ＝ＤＤＢｑ＋（Ｊ−ｑ）／（ｎ−１）＊（ＤＤＢｑ−ＤＤＢ（ｑ−（ｎ−１）））・・・（式９）
また、ｎ＝１の場合は、ＤＤＢＪ＝ＤＤＢｑとする。
なお、ＤＤＡＪ、ＤＤＢＪの精度を確保するため、ｍ、ｎとして、例えば、１０程度とする。
一般的に、位置Ｊの直近の画素を画素ｐと画素ｑとして選択することにより、ゲイン切り替え位置Ｊにおけるゲイン比仮補正データＤＤの算出値の精度を向上させることができる。ゲイン切り替え位置Ｊの近傍においてゲイン比仮補正データＤＤの値が不安定な場合、離れた位置にある画素ｐあるいは画素ｑを選択することにより、その影響を除くことができる。例えば、ゲインＡが基準の増幅率である場合、ゲインＡからゲインＢに切り替わった画素では計測データが不安定になっていることが多い。この場合は、ゲインＡ側の算出に採用する画素ｐはゲイン切り替え位置Ｊの直近のものとし、ゲインＢ側の画素ｑはゲイン切り替えＪから所定画素、例えば、約５画素離れた画素とすることにより、不安定な画素の影響を除くようにしてもよい。
以上のように、２点を結ぶ直線を用いて外挿によりゲイン比仮補正データＤＤＡＪ、ＤＤＢＪを求める場合、得られるＤＤＡＪ、ＤＤＢＪの値の誤差は比較的大きい。しかし、演算が簡単であるため、処理を高速化することができる。この方法は、検査対象が簡単な構造をしている場合には、特に誤差が小さくなる傾向にあるため、適する。
ＤＤＡＪ、ＤＤＢＪの値の誤差が大きいと、得られる補正係数の誤差が大きくなる。しかし、画像中で多くの補正係数の値が得られる場合に、平均値をとることにより誤差を減少させることができる。検査対象が複雑な構造を持っている場合は、外挿用の直線の算出に最小二乗法を用いる、あるいは、各画素のゲイン比仮補正データの近似曲線を高次の関数とすることにより、得られるゲイン切り替え位置Ｊのゲイン比仮補正データＤＤＡＪ、ＤＤＢＪの値の精度を向上させることができる。
以上のようにして求めた、ゲイン切り替え位置Ｊの、基準となる増幅率で増幅された画素側のゲイン比仮補正データＤＤＡから求めたゲイン比仮補正データＤＤＡＪを、他の増幅率で増幅された画素側のゲイン比仮補正データＤＤＢから求めたゲイン比仮補正データＤＤＢＪで除算し、当該ゲイン切り替え位置Ｊの補正係数βＪを求める。
そして、ゲイン比仮補正データＤＤ上で、上記条件を満たす全てのゲイン切り替え位置Ｊについて、同様に補正係数βＪを求める。求めた全ての補正係数βＪの平均値、メジアン値、または、モード値を算出し、算出結果を、補正係数βとする。
各増幅率のゲイン比初期値をそれぞれαＡ、αＢ（ここでは、ゲインＡが基準となる増幅率であるため、αＡは１である。）、各増幅率の補正係数をβＡ、βＢ（ここでは、ここでは、ゲインＡが基準となる増幅率であるため、βＡは１である。）とすると、ゲイン比最適値αβＡ、αβＢは、それぞれ、αβＡ＝αＡ＊βＡ、αβＡ＝αＢ＊βＢとなる。
次に、ステップ４１５のゲイン比補正処理部１０６によるゲイン比補正処理について説明する。
各増幅率のゲイン比最適値をαβＡ、αβＢ（ここでは、ここでは、ゲインＡが基準となる増幅率であるため、αβＡは１である。）とすると、ゲイン比補正後のデータ（ゲイン比補正データＫＤ）ＫＤＡＸ、ＫＤＢＹは、感度補正データＨＤＡＸ、ＨＤＢＹに、ゲイン比最適値をαβＡ、αβＢを乗算したものである。すなわち、
ＫＤＡＸ＝ＨＤＡＸ＊αβＡ ・・・（式１０）
ＫＤＢＹ＝ＨＤＢＹ＊αβＢ ・・・（式１１）
である。なお、本実施形態では、ゲインＡが基準となる増幅率であり、αβＡは１であるため、式１０は計算不要である。すなわち、ステップ４０９のゲイン切り替え位置抽出処理部１０３による補正対象データ特定処理で特定された、増幅率Ｂにより増幅された画素の感度補正データＨＤＢのみゲイン比補正処理を行えばよい。
次に、本実施形態の制御処理装置２０６による補正処理の流れを説明する。ここでは、補正係数の初期値αは、エアデータＡＤを用いて算出する場合を例にあげて説明する。図６は、本実施形態の補正処理の処理フローである。
計測制御処理部１０８は、利用者からの指示に従って増幅率をゲインＡおよびゲインＢに設定し、計測データ取得処理部１０７にそれぞれオフセットデータＯＤと感度補正データＧＤとを取得させる（ステップ５０１）。
計測制御処理部１０８は、利用者からの指示に従って、同じＸ線条件で、増幅率をゲインＡおよびゲインＢに設定し、計測データ取得処理部１０７にそれぞれエアデータＡＤを取得させる（ステップ５０２）。
オフセットおよび感度補正処理部１０２は、取得したエアデータＡＤに対し、オフセットデータＯＤと感度データＧＤとを用いてオフセット補正と感度補正とを行い、それぞれの増幅率のエア補正データＣＤＡ、ＣＤＢを得る（ステップ５０３）。
ゲイン比初期値算出処理部１０１は、各エア補正データＣＤＡ、、ＣＤＢについてそれぞれ平均値ＣＤＡＡＶＲ、ＣＤＢＡＶＲを求める（ステップ５０４）。
ゲイン比初期値算出処理部１０１は、エア補正データＣＤＡの平均値ＣＤＡＡＶＲを、エア補正データＣＤＢの平均値ＣＤＢＡＶＲで除算し、ゲイン比初期値αを求める（ステップ５０５）。
計測制御処理部１０８は、計測データ取得処理部１０７に被写体データＦＤを取得させる（ステップ５０６）。なお、本処理の直前に、被写体データＦＤのオフセット補正のためにオフセットデータＯＤを取得してもよい。
オフセットおよび感度補正処理部１０２は、取得した被写体データＦＤに対し、オフセットデータＯＤと感度データＧＤとを用いてオフセット補正と感度補正とを行い、被写体データＦＤの感度補正データＨＤを得る（ステップ５０７）。
ゲイン切替位置抽出処理部１０３は、取得した各画素の被写体データＦＤの増幅率を識別し、感度補正データＨＤの中から補正対象となるデータ（補正対象データ）を特定し、ゲイン切り替え位置を抽出する（ステップ５０８）。
ゲイン比仮補正処理部１０４は、補正対象データにゲイン比初期値αを用いてゲイン比仮補正処理を行い、ゲイン比仮補正データＤＤを得る（ステップ５０９）。
ゲイン比最適値算出処理部１０５は、ステップ５０８で抽出したゲイン切り替え位置の中で、ゲイン切り替え位置Ｊを抽出する（ステップ５１０）。
ゲイン比最適値算出処理部１０５は、ゲインＡ側のｍ個のゲイン比仮補正データＤＤＡを用いてゲイン切り替え位置Ｊにおけるゲイン比仮補正データＤＤＡＪを、また、ゲインＢ側のｎ個のゲイン比仮補正データＤＤＢを用いてゲイン切り替え位置Ｊにおけるゲイン比仮補正データＤＤＢＪを、それぞれ算出する（ステップ５１１）。
ゲイン比最適値算出処理部１０５は、ステップ５１０およびステップ５１１で算出したゲイン比仮補正データＤＤＡＪ、ＤＤＢＪを用いて補正係数βＪを算出する（ステップ５１２）。
ゲイン比最適値算出処理部１０５は、ゲイン比仮補正データＤＤ上の全てのゲイン比切り替え位置Ｊについて求めた補正係数βＪの平均をとり、補正係数βを算出する（ステップ５１３）。
ゲイン比最適値算出処理部１０５は、補正係数βとゲイン比初期値αとを乗算することにより、ゲイン比最適値αβを算出する（ステップ５１４）。
ステップ５０８で特定した補正対象となるデータにゲイン比最適値αβを乗算し、ゲイン比補正データを得る（ステップ５１５）。
以上説明したように、本実施形態では、予め得たゲイン比初期値を計測像自体から算出した補正係数により補正することによって、それぞれの画素の実質の増幅率（ゲイン比最適値）を算出し、その値を補正に用いている。従って、ゲイン切り替えによって生じる計測像上の値の段差を高精度に補正することができる。すなわち、増幅率の違いにより発生する計測像のレベル差の補正の精度を高めることができ、良好な計測像を取得することができる。そして、高い精度で段差を補正した計測像を用いて再構成像を算出することにより、段差によって生じるリング状のアーチファクトを除去し、高画質の再構成像を取得することができる。また、高い精度で計測像を補正することによって計測像上において正確な値が得られることにより、正確な値の再構成像を得ることができ、信頼性の高い再構成像を得ることができる。
なお、本実施形態では、上述のように、算出した補正係数βを用いてゲイン比最適値αβを求め、αβを感度補正データＨＤに乗じてゲイン比補正データＫＤを得ている。ゲイン比補正データＫＤの算出はこれに限られない。補正係数βをゲイン比仮補正データＤＤに乗じてゲイン比補正データＫＤを得るよう構成してもよい。ゲイン比仮補正データＤＤは、特許文献１に開示されている予め設定された増幅率を用いて補正したデータである。このデータに補正係数βを乗じる構成にすることにより、予め設定された増幅率を用いて補正されたデータしか得られない場合であっても、上記実施形態と同様の効果を得る補正を行うことができる。
また、本実施形態では、基準となる増幅率で増幅された画素のゲイン比は１であるため、基準となる増幅率以外の増幅率で増幅された画素に係る計測データのみ乗算処理を行うことになる。従って処理を高速化することができる。
なお、上記においては、増幅率が２種の場合を例にあげて説明したが、増幅率は２種に限られない。３種以上の場合であっても、上述のように、基準となる増幅率（基準増幅率）を１つ定め、基準増幅率以外の各増幅率について基準増幅率に対するゲイン比を求め、それぞれの増幅率で増幅された画素の画素値を各ゲイン比で補正すればよい。
＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明を適用した第二の実施形態について説明する。本実施形態においても、本発明をＸ線計測装置に適用した場合を例にあげて説明する。
本実施形態に係るＸ線計測装置は、基本的に第一の実施形態と同様の構成を有する。以下、第一の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。第一の実施形態では、レベルの段差を補正するために用いるゲイン比最適値を、予め定められたまたは事前に測定した増幅率を用いて算出した初期値をその初期値で仮補正したデータから算出した補正係数で補正して求めている。しかし、本実施形態では、初期値による仮補正を行わない。
図７は、本実施形態の制御処理装置２０６の補正処理を実現する機能のみ抽出した機能ブロック図である。本実施形態のＸ線計測装置の制御処理装置２０６は、オフセットおよび感度補正処理部９０２と、ゲイン切り替え位置抽出処理部９０３と、ゲイン比最適値算出処理部９０５と、ゲイン比補正処理部９０６と、計測データ取得処理部９０７と、計測制御処理部９０８と、再構成処理部９０９とを備える。オフセットおよび感度補正処理部９０２と、ゲイン比切り替え位置抽出処理部９０３と、計測データ取得処理部９０７と、計測制御処理部９０８と、再構成処理部９０９と、は、第一の実施形態の同名の機能と基本的に同様の機能を有する。
ゲイン比最適値算出処理部９０５は、増幅率が異なることにより発生するレベルの段差を補正するためのゲイン比最適値γを求める。ここでは、実際に被写体を計測したデータ（被写体データＦＤ）から算出される実際の増幅率を用いて求める。ゲイン比最適値算出処理部９０５によるゲイン比算出処理の詳細については、後述する。
ゲイン比補正処理部９０６は、ゲイン比最適値γを用いて基準とした増幅率以外の増幅率で増幅された画素の被写体データＦＤを補正し、ゲイン比補正データを生成する。本処理部による処理は、ゲイン比最適値αβの代わりにゲイン比最適値γを用いる点以外は、第一の実施形態のゲイン比補正処理部１０６によるゲイン比補正処理と基本的に同様である。
次に、本実施形態における制御処理装置２０６による補正処理の流れを説明する。図９は、本実施形態の補正処理の処理フローである。なお、本実施形態においても、第一の実施形態同様、検出器２０２が設定可能な増幅率は、ゲインＡとゲインＢとの２種類とし、ゲインＡを基準の増幅率とする。また、本実施形態でも、増幅率は計測データに付加情報として付加された増幅率を特定可能な情報から識別する。または、検出時に各画素に対応づけて別データとして格納されている場合は、格納場所を参照して判別する。
計測制御処理部９０８は、利用者からの指示に従って増幅率をゲインＡおよびゲインＢに設定し、計測データ取得処理部９０７にそれぞれオフセットデータＯＤと感度補正データＧＤとを取得させる（ステップ７０１）。
計測制御処理部９０８は、計測データ取得処理部９０７に被写体データＦＤを取得させる（ステップ７０２）。
オフセットおよび感度補正処理部９０２は、取得した被写体データＦＤにオフセットデータＯＤと感度データＧＤとを用いてオフセット補正と感度補正とを行い、それぞれの増幅率の感度補正データＨＤを得る（ステップ７０３）。
ここで、ゲインＡで増幅された画素Ｘの被写体データをＦＤＡＸ、ゲインＢで増幅された画素Ｙの被写体データをＦＤＢＹとし、それぞれの増幅率でオフセットおよび感度補正処理部９０２により得られたオフセットデータをＯＤＡ、ＯＤＢ、感度データをＧＤＡ、ＧＤＢとすると、オフセットおよび感度補正された、被写体データＦＤの感度補正データＨＤＡＸ、ＨＤＢＹは、以下のとおりである。
ＨＤＡＸ＝（ＦＤＡＸ−ＯＤＡＸ）/（ＧＤＡＸ−ＯＤＡＸ）＊（ＧＤＡＸ−ＯＤＡＸ）ＡＶＲ/ＣＤＡＸ ・・・(式１２）
ＨＤＢＹ＝（ＦＤＢＹ−ＯＤＢＹ）/（ＧＤＢＹ−ＯＤＢＹ）＊（ＧＤＢＹ−ＯＤＢＹ）ＡＶＲ/ＣＤＢＹ ・・・（式１３）
ここで、第一の実施形態と同様に、感度データＧＤとエアデータＡＤとの計測条件を一致させ、感度データＧＤをエアデータＡＤで代替することにより、処理を簡略化し、高速化することができる。
ゲイン切り替え位置抽出処理部９０３は、取得した各画素の被写体データＦＤの増幅率をを識別し、補正の対象となる感度補正データＨＤを特定し、計測ゲイン切り替え位置を抽出する（ステップ７０４）。
ゲイン比最適値算出処理部９０５は、ステップ７０４で抽出したゲイン切り替え位置の中で、ゲイン切り替え位置Ｊを抽出する（ステップ７０５）。抽出されるゲイン切り替え位置Ｊは、ゲイン切り替え位置抽出処理部９０３が抽出したゲイン切り替え位置の中で、同一のゲインが切り替え位置から連続してゲインＡ側にｍ個（ｍは１以上の整数）、ゲインＢ側にｎ個（ｎは１以上の整数）連続しているゲイン切り替え位置である。
ゲイン比最適値算出処理部９０５は、ゲインＡ側のｍ個の感度補正データＨＤＡを用いてゲイン切り替え位置Ｊにおける感度補正データＨＤＡＪを、ゲインＢ側のｎ個の感度補正データＨＤＢを用いてゲイン切り替え位置Ｊにおける感度補正データＨＤＢＪを算出する（ステップ７０６）。
ここでは、第一の実施形態と同様にして、ゲインＡ側の連続するｍ個の感度補正データＨＤＡを用いて、外挿等によりゲイン切り替え位置Ｊにおける感度補正データＨＤＡＪを求める。また、ゲインＢ側の連続するｎ個のデータを用いて同様にゲイン切り替え位置Ｊの置ける感度補正データＨＤＢＪを求める。図８に直線外挿により算出する場合のイメージ図を示す。詳細は、第一の実施形態のゲイン比最適値算出処理で説明したものと基本的に同様である。また、第一の実施形態と同様に、ｍ、ｎが１の場合は、当該感度補正データＨＤＡ、ＨＤＢをそのままＨＤＡＪ、ＨＤＢＪとする。そして、１画像分の計測データ内にゲイン切り替え位置Ｊが存在しない場合は、ゲイン比最適値γを１．０、または、直前の画像で求めたものを適用する。
ゲイン比最適値算出処理部９０５は、ステップ７０６で算出した感度補正データＨＤＡＪ、ＨＤＢＪを用いてゲイン比最適値γＪを算出する（ステップ７０７）。
ゲイン切り替え位置Ｊのデータの、基準となる増幅率で増幅された画素側の感度補正データＨＤＡから求めた感度補正データをＨＤＡＪ、他の増幅率で増幅された画素側の感度補正データＨＤＢから求めた感度補正データをＨＤＢＪとすると、当該ゲイン切り替え位置Ｊのゲイン比最適値γＪは、ＨＤＡＪをＨＤＢＪで除算したものである。すなわち、γＪ＝ＨＤＡＪ/ＨＤＢＪである。
ゲイン比最適値算出処理部９０５は、第一の実施形態と同様に、感度補正データＨＤ上の全ての上記条件を満たすゲイン切り替え位置Ｊについて算出した全てのゲイン比最適値γＪの平均をとり、ゲイン比最適値γを算出する（ステップ７０８）。なお、ゲイン比最適値γは、上述の全ゲイン比最適値γＪのメジアン値、または、モード値として算出してもよい。
ステップ７０２で抽出した補正対象となる感度補正データＨＤにゲイン比最適値γを乗算し、ゲイン比補正データを得る（ステップ７０９）。
以上説明したように、本実施形態では、実際に得られた計測データからそれぞれの画素の実質の増幅率を算出し、その値を用いてゲイン比最適値を算出して補正を行っている。従って、第一の実施形態同様、増幅率の違いにより発生する計測データのレベル差の補正の精度を高めることができる。高い精度での補正が行われるため、高画質の計測像を取得することができる。高精度に段差を補正した計測像を用いて再構成像を算出することにより、段差によって生じるリング状のアーチファクトを除去し、高画質の再構成像を取得することができる。また、高精度に計測像を補正することによって計測像上において正確な値が得られることにより、正確な値の再構成像を得ることができ、信頼性の高い再構成像を得ることができる。
また、本実施形態では、基準となる増幅率で増幅された画素については、ゲイン比最適値γは１であるため、基準となる増幅率以外の増幅率で増幅された画素に係る計測データのみ乗算処理を行うことになる。従って処理を高速化することができる。
さらに、本実施形態では、予め設定された増幅率から得たゲイン比初期値をさらに補正するという処理を行わないため、全体の処理を高速化することができる。
上記の各実施形態において、実際の増幅率を算出する対象のデータとして被写体の計測データを用いる。計測データから得られるゲイン切り替え位置には、被写体と空気領域の境界などのエッジが含まれる。エッジに該当する位置は、ゲイン比の算出に用いるのは不適当である。このため、予め設定された増幅率から求めたゲイン比、たとえば増幅器の電気的な容量の比または従来法により求めたゲイン比、前回の処理で求めたゲイン比、などを基準として、基準としたゲイン比から所定の範囲に入る値のゲイン比のみ抽出し、それらの平均、モード、またはメジアン値を求め、補正係数βまたはゲイン比最適値γを算出するよう構成してもよい。例えば、基準としたゲイン比から±５％の幅に入る値を選択するよう制限を加えた場合、補正係数等は０．９５〜１．０５の範囲となる。これにより、ゲイン比の精度を向上させることができる。
また、上記各実施形態において、Ｘ線源２０１と検出器２０２との間に滑らかに厚さの変化するＸ線フィルタを設置して、エアデータを計測するよう構成してもよい。Ｘ線フィルタの形状は、例えば、凹面形状あるいは凸面形状とする。このように構成することで、Ｘ線フィルタの薄い領域と厚い領域とで増幅率が切り替わり、１画像上で異なるゲインが計測される。
図１０に凹面形状のＸ線フィルタを用いた場合の一例を示す。本図に示すように、エアデータは、Ｘ線フィルタの厚い部分を透過したＸ線が検出器に入射する画素では第一の増幅率（ゲインＡ）で計測され、Ｘ線フィルタの薄い部分を透過したＸ線が入射する画素では第一の増幅率と異なる第二の増幅率（ゲインＢ）で計測される。このように滑らかに厚さの変化するＸ線フィルタを用いて被写体を置かずに計測したエアデータを対象のデータとして用いることにより、１画像上でエッジの影響のない理想的なゲインの切り替えの状態を作り出すことができ、簡便に高精度のゲイン比を求めることができる。
上記の各実施形態では、対象データ毎にゲイン比最適値を求めている。複数の対象データのゲイン比最適値を算出し、それぞれの平均値、メジアン値あるいはモード値を求め、一連の計測データに対する１のゲイン比最適値としてもよい。これにより、演算が簡素化され、高速化できる。
上記各実施形態では、補正に用いる実際の計測データから得られるゲイン比は各対象データ（１画像）に対して求めている。しかし、画素毎に求めることもできる。その場合、各画素に接続される回路間でその増幅率の差が大きい場合、補正の精度を向上することができる。画素毎にゲイン比を求める場合、回路を数個ずつ、あるいは、検出器２０２全体でまとめ、ゲイン比を各画素のゲイン比の平均値として求めることにより、ゲイン比を記憶する容量を減少させると共に、補正処理を高速化させることができる。
上記各実施形態では、検出器２０２がゲインＡとゲインＢとの２種類の増幅率を持つ場合を例にあげて説明した。しかし、本発明は、検出器２０２が複数の増幅率を設定可能な場合にも適用することができる。この場合、基準となる増幅率（基準増幅率）を１つ定め、基準増幅率以外の増幅率についてそれぞれ基準増幅率に対するゲイン比を算出し、当該増幅率で増幅された計測データを各ゲイン比で補正する。または、ゲイン比を相対的な値として算出し、補正時に換算を行う。
上記各実施形態では、信号の源がＸ線である場合を例にあげて説明した。しかし、上記各実施形態の源はこれに限らず、源の種類に係わらない。例えば、可視光線、赤外線、ガンマ線など様々な波長の光であってもよい。
第一の実施形態のＸ線計測装置の側面図である。 第一の実施形態のＸ線計測装置の側面図である。 第一の実施形態の制御処理装置の機能ブロック図である。 第一の実施形態の再構成データ取得処理の処理フローである。 第一の実施形態のゲイン切り替え位置のゲイン比仮補正データ算出のイメージ図である。 第一の実施形態の補正処理の処理フローである。 第二の実施形態の制御処理装置の機能ブロック図である。 第二の実施形態のゲイン切り替え位置の感度補正データ算出のイメージ図である。 第二の実施形態の補正処理の処理フローである。 本発明の実施形態に係るＸ線フィルタを用いた場合に計測されるエアデータのイメージ図である。
符号の説明
１０１：ゲイン比初期値算出処理部、１０２：オフセットおよび感度補正処理部、１０３：ゲイン切り替え位置抽出処理部、１０４：ゲイン比仮補正処理部、１０５：ゲイン比最適値算出処理部、１０６：ゲイン比補正処理部、１０７：計測データ取得処理部、１０８：計測制御処理部、１０９：再構成処理部、２０１：Ｘ線源、２０２：検出器、２０３：支柱、２０４：回転装置、２０５：被写体保持装置、２０６：制御処理装置、２０７：回転軸、２０８：被写体、２０９：記憶装置、２１０：Ｘ線フィルタ、３０１：寝台、９０２：オフセットおよび感度補正処理部、９０３：ゲイン切り替え位置抽出処理部、９０５：ゲイン比最適値算出処理部、９０６：ゲイン比補正処理部、９０７：計測データ取得処理部、９０８：計測制御処理部、９０９：再構成処理部

Claims (12)

  1. 検査対象に放射線を照射するための放射線源と、前記放射線を複数の検出素子で検出するとともに増幅して計測データとして出力する検出器と、前記検出器から出力される計測データを補正してデジタルデータとして出力する制御装置とを備える放射線計測装置であって、
    前記制御装置は、
    各計測データについて、当該データを検出した前記検出素子に設定された増幅率を識別するとともに、前記識別結果に基づいて前記増幅率の切り替わる検出素子の境界を切り替え位置として抽出する切替位置抽出手段と、
    前記切り替え位置において両側の計測データが連続的に変化するよう前記計測データを補正するための値をゲイン比最適値として前記計測データを用いて算出するゲイン比最適値算出手段と、
    前記ゲイン比最適値を用いて前記計測データを補正し、前記デジタルデータとして出力する計測データ補正手段と、を備えること
    を特徴とする放射線計測装置。
  2. 請求項１記載の放射線計測装置であって、
    前記ゲイン比最適値算出手段は、前記切り替え位置の両側の複数の計測データからそれぞれ前記切り替え位置の計測データを計算し、前記補正後の両計測データの値が実質的に同じになるよう前記ゲイン比最適値を算出すること
    を特徴とする放射線計測装置。
  3. 請求項１から２いずれか１項記載の放射線計測装置であって、
    前記ゲイン比最適値算出手段は、
    各切り替え位置について、当該切り替え位置における両側の計測データから計算したそれぞれの値が同じになるように補正するための値を求め、
    全切り替え位置について求めた前記値の平均値、メジアン値、または、モード値を前記ゲイン比最適値とすること
    を特徴とする放射線計測装置。
  4. 請求項１から３いずれか１項記載の放射線計測装置であって、
    前記ゲイン比最適値算出手段は、
    前記検出素子に設定された増幅率の比を用いて、ゲイン比初期値を算出するゲイン比初期値算出手段と、
    前記ゲイン比初期値算出手段で算出されたゲイン比初期値を用いて前記計測データを補正する仮計測データ補正手段と、を備え、
    前記仮計測データ補正手段で補正後の計測データ（仮補正データ）を用いて前記切り替え位置の両側の前記仮補正データが連続的に変化するよう前記仮補正データを補正するための値を補正係数として算出し、算出した補正係数を用いて前記ゲイン比初期値を補正して前記ゲイン比最適値を算出すること
    を特徴とする放射線計測装置。
  5. 請求項１から４いずれか１項記載の放射線計測装置であって、
    前記切替位置抽出手段は、前記増幅率を識別する際、予め定められた基準となる増幅率以外で増幅されている計測データを補正対象データとし、
    前記計測データ補正手段は、前記補正対象データを前記ゲイン比最適値を用いて補正すること
    を特徴とする放射線計測装置。
  6. 請求項１から５いずれか１項記載の放射線計測装置であって、
    前記検出器の検出素子は、所定数のブロックに分割され、
    前記検出器は、前記ブロック単位で各検出素子に前記増幅率を設定すること
    を特徴とする放射線計測装置。
  7. 請求項１から６いずれか１項記載の放射線計測装置であって、
    前記検出器は、前記検出素子に入力する放射線の強度に応じて前記増幅率を設定すること
    を特徴とする放射線計測装置。
  8. 請求項１から７いずれか１項記載の放射線計測装置であって、
    前記放射線は、Ｘ線であること
    を特徴とする放射線計測装置。
  9. 請求項１から８いずれか１項記載の放射線計測装置であって、
    前記検出器が出力する計測データは、検出したアナログ信号をデジタル信号に変換した信号であること
    を特徴とする放射線計測装置。
  10. 検査対象に照射した放射線を複数の検出素子で検出し、当該検出素子毎に増幅して計測データとして出力する検出器からの前記計測データを補正してデジタルデータとして出力する放射線計測装置の制御装置における計測データの補正方法であって、
    前記計測データについて、当該計測データを検出した検出素子に設定された増幅率を識別するとともに、前記識別結果に基づいて前記増幅率の切り替わる検出素子の境界を切り替え位置として抽出する切替位置抽出ステップと、
    前記抽出した切り替え位置の両側の計測データが連続的に変化するよう前記計測データを補正するための値をゲイン比最適値として前記計測データを用いて算出するゲイン比最適値算出ステップと、
    前記ゲイン比最適値を用いて前記計測データを補正し、前記デジタルデータとして出力する計測データ補正ステップと、を備えること
    を特徴とする放射線計測装置の制御装置における計測データの補正方法。
  11. コンピュータを、
    検査対象に照射した放射線を複数の検出素子で検出するとともに当該検出素子毎に増幅して計測データとして出力する検出器からの前記計測データについて、当該計測データを検出した前記検出素子に設定された増幅率を識別するとともに、前記識別結果に基づいて前記増幅率の切り替わる検出素子の境界を切り替え位置として抽出する切替位置抽出手段と、
    前記切り替え位置において両側の計測データが連続的に変化するよう前記計測データを補正するための値をゲイン比最適値として前記計測データを用いて算出するゲイン比最適値算出手段と、
    前記ゲイン比最適値を用いて前記計測データを補正し、前記デジタルデータとして出力する計測データ補正手段と、して機能させるためのプログラム。
  12. 検査対象に照射した放射線を複数の検出素子で検出し、当該検出素子毎に増幅して計測データとして出力する検出器からの前記計測データを補正してデジタルデータとして出力する放射線計測装置における制御装置であって、
    各計測データについて、当該計測データを検出した前記検出素子に設定された増幅率を識別するとともに、前記識別結果に基づいて前記増幅率の切り替わる検出素子の境界を切り替え位置として抽出する切替位置抽出手段と、
    前記切り替え位置において両側の計測データが連続的に変化するよう前記計測データを補正するための値をゲイン比最適値として前記計測データを用いて算出するゲイン比最適値算出手段と、
    前記ゲイン比最適値を用いて前記計測データを補正し、前記デジタルデータとして出力する計測データ補正手段と、を備えること
    を特徴とする放射線計測装置の制御装置。
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