JP2011064642A - 放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの放射線検出器における画素数が異なっても、これらの放射線検出器による放射線像に基づく演算処理を容易にする。
【解決手段】一実施形態に係る放射線検出装置８０は、サブトラクション法を用いる異物検査用の放射線検出装置であって、被検査物Ｓを透過した第１エネルギ範囲の放射線を検出して第１画像を生成する第１放射線検出器３２と、第１エネルギ範囲の放射線よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出して第２画像を生成する第２放射線検出器４２と、第１画像の画像処理を行う第１画像処理部３４と、第２画像の画像処理を行う第２画像処理部４４とを備え、第１放射線検出器３２の画素の像検出方向での第１画素幅は、第２放射線検出器４２の画素の像検出方向での第２画素幅より小さく、第１画像処理部３４及び第２画像処理部４４は、第１画像の画素数と第２画像の画素数とを等しくするように画素変更処理を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、デュアルエナジータイプの放射線検出装置に関するものである。

ベルトコンベア等で搬送される被検査物のインラインでの非破壊検査において、異物の検出、成分分布の計測、重量の計測等を行う放射線検出装置が知られている。放射線検出装置は、シンチレータ層と画素とを有する放射線検出器を備え、被検査物を透過した放射線を検出して放射線像を生成する。

この種の放射線検出装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の放射線検出装置は、画素の面積が異なる２つの放射線検出器をベルトコンベアの運搬方向に並置する。この放射線検出装置では、画素の面積が大きい放射線検出器によって大きな異物を検出し、画素の面積が小さい放射線検出器によって小さな異物を検出する。このように、検出したい異物の大きさに応じて画素サイズを予め選択することによって、異物の検査精度を向上させることができるとしている。

異物の検査精度を高める別の手法としては、デュアルエナジータイプの放射線検出装置が知られている。デュアルエナジータイプの放射線検出装置は、異なるエネルギ感度を有する２つの放射線検出器を備え、被検査物を透過した低エネルギ範囲（第１エネルギ範囲）の放射線及び高エネルギ範囲（第２エネルギ範囲）の放射線を検出する。この放射線検出装置によれば、低エネルギ範囲の放射線像及び高エネルギ範囲の放射線像を同時に取得し、これらの放射線像に基づいて重み付け減算処理や重ね合わせ処理等（例えば、サブトラクション処理）が施された画像を作成し、この画像のコントラスト差によって異物を浮き出させることによって、高精度の異物検査を実現することができる。

特開２００９−８５６２７号公報

例えば、食品内の異物検査では、食肉内の骨や軟骨、金属等を異物として検査することが要求され、食肉の放射線吸収量と異物（骨や軟骨、金属等）の放射線吸収量との相違を利用して、これらを透過した放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差によって異物を浮き出させ、異物の有無を判断する。

ここで、骨や金属は、食肉に比べて放射線透過性が大きく異なる（低い）ので、少なくとも一方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が大きい。その結果、二つの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差が大きく、異物検査が容易である。しかしながら、軟骨は、食肉と同様に放射線透過率が高く、その差が小さいので、双方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が小さくなってしまう。その結果、これらの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差も小さく、異物検査が困難であった。

この点に関し、本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像のコントラスト差は、より低エネルギ範囲の放射線像において大きくすることができることを見出した。更に、本願発明者らは、低エネルギ範囲検出用の放射線検出器における画素の面積を小さくして、各画素によって変換される電荷量を小さくすると、放射線透過性が高い物質同士の放射線像による電荷量差を相対的に大きくすることができ、これらの放射線像のコントラスト差を大きくできることを見出した。

しかしながら、低エネルギ放射線検出器における画素の面積を小さくするために、この画素の配列方向（像検出方向）の画素幅を小さくして画素数が増えると、低エネルギ放射線検出器から出力される画素数と高エネルギ放射線検出器から出力される画素数とが異なってしまい、その結果、サブトラクション処理、すなわち差分処理を行うことが困難となってしまう。

そこで、本発明は、２つの放射線検出器における画素数が異なっても、これらの放射線検出器による放射線像に基づく演算処理を容易にする放射線検出装置を提供することを目的としている。

本発明の放射線検出装置は、サブトラクション法を用いる異物検査用の放射線検出装置であって、被検査物を透過して放射線入射方向から入射する第１エネルギ範囲の放射線及び第１エネルギ範囲の放射線よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出する放射線検出装置において、放射線入射方向に対して上流側に位置し、第１エネルギ範囲の放射線を検出して、当該放射線の像に応じた第１画像を生成する第１放射線検出器と、放射線入射方向に対して下流側に位置し、第２エネルギ範囲の放射線を検出して、当該放射線の像に応じた第２画像を生成する第２放射線検出器と、第１放射線検出器からの第１画像の画像処理を行う第１画像処理部と、第２放射線検出器からの第２画像の画像処理を行う第２画像処理部と、を備える。第１放射線検出器は、像検出方向に沿って配列された複数の画素を有して、第１エネルギ範囲の放射線の像による第１画像を取得する第１画素部を有し、第２放射線検出器は、像検出方向に沿って配列された複数の画素を有して、第２エネルギ範囲の放射線の像による第２画像を取得する第２画素部を有する。第１画素部における複数の画素それぞれの像検出方向での第１画素幅は、第２画素部における複数の画素それぞれの像検出方向での第２画素幅より小さく、第１画像処理部及び第２画像処理部は、第１画像の画素数と第２画像の画素数とを等しくするように画素変更処理を行う。

サブトラクション法を用いる場合、２つの放射線検出器は、空間的かつ時間的に、被検査物における同一の位置を撮像する必要がある。そのため、特許文献１に記載のように２つの放射線検出器を横並びに配置するタイプでは、それぞれの放射線検出器の検出タイミングを調整しなければならない。また、例え、検出タイミングを調整したとしても、被検査物において同一の位置、すなわち、全く同一のエリアを撮像することは困難であり、位置精度が低い可能性がある。このように、検出エリアの端の一部がずれたサブトラクション画像を作成すると、サブトラクション画像における検出物の端部に明るいエッジ（白エッジ）や暗いエッジ（黒エッジ）といった擬似エッジが生じてしまうことがある。

一方、この放射線検出装置では、第１放射線検出器と第２放射線検出器とが放射線入射方向に対して重なって配置されているので、すなわち、縦積みタイプであるので、検出タイミング制御を行うことなく、容易に、時間的に同時に、かつ、被検査物における同一の位置を撮像することができる。

この放射線検出装置によれば、第１放射線検出器における画像の像検出方向での第１画素幅が第２放射線検出器における画素の像検出方向での第２画素幅より小さい場合であっても、すなわち、第１放射線検出器における画素数と第２放射線検出器における画素数とが異なっていても、第１画像処理部及び第２画像処理部によって、第１放射線検出器からの第１画像の画素と第２放射線検出器からの第２画像の画素とが対応するように、第１放射線検出器からの第１画像の画素数と第２放射線検出器からの第２画像の画素数とを等しくする画素変更処理を行うので、第１放射線検出器による放射線像及び第２放射線検出器による放射線像に基づく演算処理、例えばサブトラクション処理を容易にすることができる。

上記した第１画像処理部及び第２画像処理部は、第１画像の画素数及び第２画像の画素数のうちの少なくとも一方の画素の間引き処理を行ってもよいし、第１画像の画素数及び第２画像の画素数のうちの少なくとも一方の画素の補間処理を行ってもよい。

上記した間引き処理としては、単純間引き処理、平均化間引き処理、加算間引き処理、ミニマムフィルタ間引き処理、又は、マキシマムフィルタ間引きが適用可能であり、上記した補間処理としては、単純補間処理、一次補間処理、二次補間処理、スプライン補間処理、又は、ラグランジェ補間処理が適用可能である。

上記した間引き処理では、第１画像の画素数と第２画像の画素数との比率Ｊ:Ｋに基づいて、第１画像の画素数が１／Ｊ倍になるように、かつ、第２画像の画素数が１／Ｋ倍になるように、第１画像の画素及び第２画素のうちの少なくとも一方において隣接する２つの画素から１つの補正画素を生成し、補正画像の輝度値ＩＬ（ｙ）が、補正前の２つの画素それぞれの信号値Ｌ（ｘ）、Ｌ（ｘ＋１）、画素補正係数α、β、輝度調整係数γに基づく下式
ＩＬ（ｙ）＝γ（α×Ｌ（ｘ）＋Β×Ｌ（ｘ＋１））
を満たすように設定されてもよい。

また、上記した補間処理では、第１画像の画素数と第２画像の画素数との比率Ｊ:Ｋ、ＪとＫの最小公倍数Ｌに基づいて、第１画像の画素数がＬ／Ｊ倍になるように、かつ、第２画像の画素数がＬ／Ｋ倍になるように、第１画像の画素間及び第２画像の画素間のうちの少なくとも一方に補間画素を補間し、補間画素の輝度値ＩＨ（ｙ）が、補間画素の両側に隣接する画素それぞれの信号値Ｈ（ｘ）、Ｈ（ｘ＋１）、画素補正係数α、β、輝度調整係数γに基づく下式
ＩＨ（ｙ）＝γ（α×Ｈ（ｘ）＋β×Ｈ（ｘ＋１））
を満たすように設定されてもよい。

また、上記した第１放射線検出器は、像検出方向に沿って延在し、第１エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第１シンチレータ層と、第１シンチレータ層で変換された光像による第１画像を取得する第１画素部とを有し、上記した第２放射線検出器は、像検出方向に沿って延在し、第２エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第２シンチレータ層と、第２シンチレータ層で変換された光像による第２画像を取得する第２画素部とを有していてもよい。

本発明によれば、サブトラクション法を用いるデュアルエナジータイプの放射線検出装置において、２つの放射線検出器における画素数が異なっても、これらの放射線検出器による放射線像に基づく演算処理、例えばサブトラクション処理を容易にすることができる。

本実施形態に係るＸ線異物検査装置の斜視図である。 本実施形態に係るＸ線異物検査装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る放射線検出装置におけるデュアルエナジーセンサの概略構造図である。 図３に示すデュアルエナジーセンサにおける低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器のＸ線入射面を示す図である。 図２に示す低エネルギ画像補正部及び高エネルギ画像補正部における画像処理を示す概念図である。 単純補間処理の一例を示す概念図である。 一次補間処理の一例を示す概念図である。 補間画素の輝度算出のための画素数の比率に対する補正係数を示す図である。 単純間引き処理の一例を示す概念図である。 平均化間引き処理の一例を示す概念図である。 加算間引き処理の一例を示す概念図である。 ミニマムフィルタ間引き処理の一例を示す概念図である。 本実施形態の画素補間処理や画素間引き処理を行わない場合の低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器によって検出した画像を示す図である。 本実施形態の画素補間処理を行った場合の低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器によって検出した画像を示す図である。 図１４に示す画像に基づくサブトラクション画像である。 本発明の変形例のデュアルエナジーセンサにおける低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器のＸ線入射面を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、本実施形態に係るＸ線異物検査装置の斜視図であり、図２は、本実施形態に係るＸ線異物検査装置の概略構成図である。図１及び図２に示されるように、Ｘ線異物検査装置１は、Ｘ線源からのＸ線（放射線）を照射方向Ｚへ向けて被検査物Ｓに照射し、照射されたＸ線のうち被検査物Ｓを透過した透過Ｘ線を複数のエネルギ範囲で検出する装置である。Ｘ線異物検査装置１は、透過Ｘ線画像を用いて被検査物Ｓに含まれる異物検査や手荷物検査等を行う。このようなＸ線異物検査装置１は、ベルトコンベア１０、Ｘ線照射器２０、低エネルギ画像取得部３０、高エネルギ画像取得部４０、タイミング制御部５０及び画像処理装置７０を備えている。低エネルギ画像取得部３０、高エネルギ画像取得部４０及びタイミング制御部５０から本発明の実施形態に係るデュアルエナジー型の放射線検出装置８０が構成される。

ベルトコンベア１０は、図１に示すように、被検査物Ｓが載置されるベルト部１２を備える。ベルトコンベア１０は、ベルト部１２を搬送方向Ｙに移動させることで、被検査物Ｓを所定の搬送速度で搬送方向Ｙに搬送する。被検査物Ｓの搬送速度は、例えば４８ｍ／分である。ベルトコンベア１０は、必要に応じて、ベルトコンベア制御部１４により、例えば２４ｍ／分や９６ｍ／分といった搬送速度に速度を変更することができる。また、ベルトコンベア制御部１４は、ベルト部１２の高さ位置を変更することができる。ベルト部１２の高さ位置を変更することで、Ｘ線照射器２０と被検査物Ｓとの距離を変更させることができる。この変更により、低エネルギ画像取得部３０及び高エネルギ画像取得部４０で取得されるＸ線透過像の解像度を変更させることが可能となる。なお、ベルトコンベア１０で搬送される被検査物Ｓとしては、例えば、食肉等の食品やタイヤなどのゴム製品、セキュリティ・安全のための手荷物検査や貨物検査、その他に樹脂製品や金属製品、鉱物など資源材料、分別や資源回収（リサイクル）のための廃棄物、電子部品等など広くあげることができる。

Ｘ線照射器２０は、Ｘ線源としてＸ線を照射方向Ｚへ向けて被検査物Ｓに照射する装置である。Ｘ線照射器２０は、点光源であり、照射方向Ｚ及び搬送方向Ｙに直交する検出方向Ｘに所定の角度範囲でＸ線を拡散させて照射する。Ｘ線照射器２０は、Ｘ線の照射方向Ｚがベルト部１２に向けられると共に拡散するＸ線が被検査物Ｓの幅方向（検出方向Ｘ）全体に及ぶように、ベルト部１２から所定の距離を離れてベルト部１２の上方に配置される。また、Ｘ線照射器２０は、被検査物Ｓの長さ方向（搬送方向Ｙ）においては、長さ方向における所定の分割範囲が照射範囲とされ、被検査物Ｓがベルトコンベア１０で搬送方向Ｙへ搬送されることにより、被検査物Ｓの長さ方向全体に対してＸ線が照射されるようになっている。

低エネルギ画像取得部３０は、低エネルギ検出器（第１放射線検出器）３２と低エネルギ画像補正部（第１画像処理部）３４とを備えている。

低エネルギ検出器３２は、Ｘ線入射方向Ｚに対して上流側に位置し、Ｘ線照射器２０から照射されたＸ線のうち被検査物Ｓを透過した低エネルギ範囲（第１エネルギ範囲）のＸ線を検出して、低エネルギ画像データ（第１放射線画像データ）を生成する。

低エネルギ画像補正部３４は、低エネルギ検出器３２で生成された低エネルギ画像データの増幅、補正及び変更を行う。低エネルギ画像補正部３４は、低エネルギ画像データを増幅するアンプ３４ａ、アンプ３４ａで増幅された低エネルギ画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部３４ｂ、Ａ／Ｄ変換部３４ｂで変換された低エネルギ画像データに対して所定の補正処理を行う補正回路３４ｃ、補正回路３４ｃで補正された画像データの画素数の変更を行う画素変更回路３４ｄ、画素変更回路３４ｄで変更された画像データを外部出力する出力インターフェイス３４ｅを備えている。なお、画素変更回路３４ｄの詳細については後述する。

高エネルギ画像取得部４０は、高エネルギ検出器（第２放射線検出器）４２と高エネルギ画像補正部（第２画像処理部）４４とを備えている。

高エネルギ検出器４２は、Ｘ線入射方向Ｚに対して下流側に位置し、Ｘ線照射器２０から照射されて、Ｘ線のうち被検査物Ｓ及び低エネルギ検出器３２を透過した高エネルギ範囲（第２エネルギ範囲）のＸ線を検出して、高エネルギ画像データ（第２放射線画像データ）を生成する。なお、低エネルギ検出器３２で検出される低エネルギ範囲と高エネルギ検出器４２で検出される高エネルギ範囲とは、明確に区別されるものではなく、エネルギ範囲がある程度、重なるようになっている。

高エネルギ画像補正部４４は、高エネルギ検出器４２で生成された高エネルギ画像データの増幅、補正及び変更を行う。高エネルギ画像補正部４４は、高エネルギ画像データを増幅するアンプ４４ａ、アンプ４４ａで増幅された高エネルギ画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部４４ｂ、Ａ／Ｄ変換部４４ｂで変換された高エネルギ画像データに対して所定の補正処理を行う補正回路４４ｃ、補正回路４４ｃで補正された画像データの画素数の変更を行う画素変更回路４４ｄ、画素変更回路４４ｄで変更された画像データを外部出力する出力インターフェイス４４ｅを備えている。なお、画素変更回路４４ｄの詳細については後述する。

タイミング制御部５０は、低エネルギ検出器３２での透過Ｘ線の検出タイミングと高エネルギ検出器４２での透過Ｘ線の検出タイミングとを制御する。タイミング制御部５０は、低エネルギ画像データと高エネルギ画像データとがそれぞれ対応するようにして、下記のサブトラクション処理における画像ずれを低減させる。

画像処理装置７０は、低エネルギ検出器３２で検出及び生成された低エネルギ画像データと高エネルギ検出器４２で検出及び生成された高エネルギ画像データとの差分データを求める演算処理（サブトラクション処理）を行い、合成画像であるサブトラクション像を生成する装置である。画像処理装置７０に入力される両エネルギ画像データは、タイミング制御部５０により、互いの画像データが対応するように検出タイミングが制御されている。画像処理装置７０は、演算処理により生成したサブトラクション像をディスプレイ等に出力表示する。この出力表示により、被検査物Ｓに含まれる異物等を目視で確認することができる。なお、サブトラクション像を出力表示せずに、データ出力のみを行って画像データ上での検出処理により画像データから直接、被検査物Ｓに含まれる異物等を検出するようにしてもよい。

次に、低エネルギ検出器３２及び高エネルギ検出器４２について詳細に説明する。図３は、図２に示す放射線検出装置８０における低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２とからなるデュアルエナジーセンサ８６の概略構造図であり、図４は、低エネルギ検出器３２のＸ線入射面（ａ）、及び、高エネルギ検出器４２のＸ線入射面（ｂ）を示す図である。

図３及び４に示すように、低エネルギ検出器３２は、低エネルギシンチレータ層（第１シンチレータ層）３２２と低エネルギラインセンサ（第１画素部）３２４とを有する。低エネルギシンチレータ層３２２は、像検出方向Ｘに沿って延在し、低エネルギ範囲のＸ線の像を光像に変換する。低エネルギラインセンサ３２４は、像検出方向Ｘに沿って配列された複数の画素３２６を有し、低エネルギシンチレータ層３２２で変換された光像による低エネルギ画像（第１画像）を取得する。このようにして、低エネルギ検出器３２は、低エネルギ範囲のＸ線を検出する。

同様に、高エネルギ検出器４２は、高エネルギシンチレータ層（第２シンチレータ層）４２２と高エネルギラインセンサ（第２画素部）４２４とを有する。高エネルギシンチレータ層４２２は、像検出方向Ｘに沿って延在し、高エネルギ範囲のＸ線の像を光像に変換する。高エネルギラインセンサ４２４は、像検出方向Ｘに沿って配列された複数の画素４２６を有し、高エネルギシンチレータ層４２２で変換された光像による高エネルギ画像（第２画像）を取得する。このようにして、高エネルギ検出器４２は、高エネルギ範囲のＸ線を検出する。

ここで、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの像検出方向Ｘでの画素幅（第１像検出方向幅）Ｗａ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの像検出方向Ｘでの画素幅（第２像検出方向幅）Ｗａ２より小さくなっている。一方、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの像検出方向Ｘに直交する直交方向（搬送方向Ｙ）での画素幅（第１直交方向幅）Ｗｂ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの直交方向Ｙでの画素幅（第２直交方向幅）Ｗｂ２と同一である。このようにして、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの面積（第１面積）Ｓ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの面積（第２面積）Ｓ２より小さくなっている。また、高エネルギラインセンサ４２４の単位長さあたりの画素数と低エネルギセンサ３４２の単位長さあたりの画素数が異なり、低エネルギラインセンサ３２４における画素数は、高エネルギラインセンサ４２４における画素数より多くなっている。

また、高エネルギラインセンサ４２４における画素４２６の画素ピッチＰ２は、低エネルギラインセンサ３２４における画素３２６の画素ピッチＰ１のｎ倍（ｎは正数）である。

なお、低エネルギシンチレータ層３２２の材料と高エネルギシンチレータ層４２２の材料とは同一であってもよいが、低エネルギシンチレータ層３２２と高エネルギシンチレータ層４２２とで異なる材料が用いられてもよい。例えば、低エネルギシンチレータ層３２２及び高エネルギシンチレータ層４２２の材料としては、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ:Ｔｂ、ＣｓＩ:Ｔｌ、ＣｄＷＯ４、ＣａＷＯ４、ＧＳＯ、ＬＧＳＯ、ＢＧＯ、ＬＳＯ、ＹＳＯ、ＹＡＰ、Ｙ２Ｏ２Ｓ:Ｔｂ、ＹＴａＯ４:Ｔｍ等が適用可能であり、検出するＸ線に応じて材料の組合せを選択すればよい。なお、低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）などの直接変換方式によるエネルギ弁別機能を備えたＸ線検出器であってもよい。

ここで、食品内の異物検査では、食肉内の骨や軟骨、金属等を異物として検査することが要求され、食肉の放射線吸収量と異物（骨や軟骨、金属等）の放射線吸収量との相違を利用して、これらを透過した放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差によって異物を浮き出させ、異物の有無を判断する。

ここで、骨や金属は、食肉に比べて放射線透過性が大きく異なる（低い）ので、少なくとも一方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が大きい。その結果、二つの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差が大きく、異物検査が容易である。しかしながら、軟骨は、食肉と同様に放射線透過率が高く、その差が小さいので、双方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が小さくなってしまう。その結果、これらの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差も小さく、異物検査が困難であった。

しかしながら、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像のコントラスト差を比較的大きくすることができる低エネルギ範囲の放射線像を検出する低エネルギ検出器３２において、各画素３２６の検出方向Ｘでの画素幅Ｗａ１を小さくすると、すなわち、低エネルギ検出器３２における各画素３２６の面積Ｓ１を小さくすると、各画素３２６によって変換される電荷量が小さくなり、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像による電荷量差を相対的に大きくすることができ、これらの放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。その結果、異物検査を容易にすることができる。

次に、低エネルギ画像補正部３４における画素変更回路３４ｄ、及び、高エネルギ画像補正部４４における画素変更回路４４ｄについて詳細に説明する。

図５は、低エネルギ画像補正部３４による画像処理（ａ）、及び、高エネルギ画像補正部４４における画像処理（ｂ）を示す概念図である。

図５（ａ）に示すように、低エネルギ検出器３２から出力される画像は、Ｍ画素（検出方向Ｘ）×Ｎライン出力（搬送方向Ｙ）が２次元画像処理され、その画素数はＭ×Ｎ画素となる。一方、図５（ｂ）によれば、高エネルギ検出器４２から出力される画像は、Ｍ’画素（検出方向Ｘ）×Ｎライン出力（搬送方向Ｙ）が２次元画像処理され、その画素数はＭ’×Ｎ画素となる（Ｍ’＜Ｍ）。

このように、低エネルギ検出器３２の画素面積Ｓ１と高エネルギ検出器４２の画素面積Ｓ２が異なる場合、すなわち、低エネルギ検出器３２の検出方向Ｘでの画素幅Ｗａ１と高エネルギ検出器４２の検出方向Ｘでの画素幅Ｗａ２とが異なる場合、低エネルギ検出器３２から出力される画像における１ライン出力ごとの画素数Ｍと高エネルギ検出器４２から出力される画像における１ライン出力ごとの画素数Ｍ’とが異なり、これらの差分処理を行うことによってサブトラクション画像を作成することが難しい。

そこで、画素変更回路３４ｄ，４４ｄは、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数Ｍと高エネルギ検出器４２からの画像の画素数Ｍ’とを等しくするように、画素変更処理を行う。この画素変更処理としては、画素補間処理や画素間引き処理などが適用可能である。
（１）画素補間処理

まず、画素補間処理について詳細に説明する。画素補間処理では、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数Ｍに高エネルギ検出器４２からの画像の画素数Ｍ’を合わせるように画素の補間を行う。この画素補間処理として、単純補間処理及び一次補間処理の例を以下に示す。
（１−１）単純補間処理

図６は、単純補間処理の一例を示す概念図である。この単純補間処理では、画素変更回路４４ｄによって、高エネルギ検出器４２から出力された画像における各画素を単純コピーした補間画素を生成し、対応の画素に隣接させて補間する。このとき、画素変更回路３４ｄは、この単純補間処理を行わず、低エネルギ検出器３２から出力された画像をそのまま出力する。
（１−２）一次補間処理

図７は、一次補間処理の一例を示す概念図である。この一次補間処理では、画素変更回路４４ｄは、高エネルギ検出器４２から出力された画像における隣り合う画素の平均輝度を有する補間画素を生成し、これらの画素間に補間する。例えば、第１画素と第２画素との間に第（１＋２）’画素を補間している。第（１＋２）’画素の輝度値は、下式のように求められる。
［第（１＋２）’画素の輝度値］＝｛［第１画素の輝度値］＋［第２画素の輝度値］｝／２
このとき、画素変更回路３４ｄは、この一次補間処理を行わず、低エネルギ検出器３２から出力された画像をそのまま出力する。

ここで、この一次補間処理を一般化する。例えば、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数との比率が２:１の場合、画素変更回路４４ｄは、この比に応じて、高エネルギ検出器４２からの画像の画素数を２倍にするように補間処理を行う。すなわち、各々の画素間に補間画素を１画素補間する。次に、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数との比率が３:１の場合、画素変更回路４４ｄは、この比に応じて、高エネルギ検出器４２からの画像の画素数を３倍にするように補間処理を行う。すなわち、各々の画素間に補間画素を２画素補間する。次に、低エネルギ検出器３２から画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数との比率が４:３のような場合には、画素変更回路４４ｄは、高エネルギ検出器４２からの画像の画素数を４倍にするように各々の画素間に補間画素を３画素補間する。加えて、画素変更回路３４ｄは、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数を３倍にするように各々の画素間に補間画素を２画素補間する。

これより、一次補間処理を一般化すると、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数との比率がＪ:Ｋの場合、ＪとＫの最小公倍数Ｌを求め、画素変更回路３４ｄは、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数をＬ／Ｊ倍にするように補間画素を補間し、画素変更回路４４ｄは、高エネルギ検出器４２からの画像の画素数をＬ／Ｋ倍にするように補間画素を補間することとなる。

そして、これらの補間画素の輝度値は以下のように求められる。補間対象となる隣り合う画素の信号をそれぞれＨ（ｘ）、Ｈ（ｘ＋１）とし、Ｈ（Ｘ）とＨ（ｘ＋１）の画素間を補間する場合、補間画素の輝度値ＩＨ（ｙ）は次式で表される。
ＩＨ（ｙ）＝γ（α×Ｈ（ｘ）＋β×Ｈ（ｘ＋１））
ここで、αは前画素補正係数、βは後画素補正係数、γは輝度調整係数であり、ｘは補間対象の画素の順番を表すものである。なお、αとβは任意の数を用いてもよいし、計算によって求めてもよい。また、定数を用いてもよい。

この一般化によれば、例えば、α＝１、β＝０、γ＝１とすると、上記した単純補間処理となる。

補正係数α及びβは、図８に示すように、補間画素数に応じて求められてもよい。例えば、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数との比率が２:１で、１画素のみ補間する場合には、図８よりα＝０．５、β＝０．５と求められる。これは、二つの画素の平均を求めることとなる。また、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数との比率が４:１で、３画素補間する場合には、図８よりＨ（ｘ）側から一つ目の補間画素としてはα＝０．７５、β＝０．２５とし、二つ目の補間画素としてはα＝０．５、β＝０．５とし、三つ目の補間画素としてはα＝０．２５、β＝０．７５とする。このように、二つの画素間の補正画素の輝度値を画素数の比率に応じて、すなわち補間画素数に応じて求めてもよい。

なお、画像の端では、補間対象画素が欠けることがありえるが、このような場合には、α＝１、β＝０とし、単純補間を行えばよい。

画素補間処理としては、上記した単純補間処理や一次補間処理に限定されることなく、様々な手法が適用可能である。例えば、二次補間手法を用いた補間手法やスプライン補間手法を用いた補間手法、ラグランジェ補間手法を用いた補間手法など、様々な手法が用いられてもよい。なお、ラグランジェ補間手法とは、ｎ＋１ヶの点がある時に、ｎ次関数を作成して、全ての点をとおる曲線を導き、その曲線を用いて間の輝度値を補間する手法である。
（２）画素間引き処理

次に、画素間引き処理について詳細に説明する。画素間引き処理では、高エネルギ検出器４２の画素数Ｍ’に低エネルギ検出器３２の画素数Ｍをあわせるように画素の間引きを行う。この画素間引き処理として、単純間引き処理、平均化間引き処理、加算間引き処理、ミニマムフィルタ間引き処理の例を以下に示す。
（２−１）単純間引き処理

図９は、単純間引き処理の一例を示す概念図である。この単純間引き処理では、画素変更回路３４ｄによって、低エネルギ検出器３２から出力された画像における隣り合う画素のうち、奇数番目もしくは偶数番目の画素を削除することによって間引く。例えば、図９では、奇数番目の画素を残し、偶数番目の画素を削除している。このとき、画素変更回路４４ｄは、この単純間引き処理を行わず、高エネルギ検出器４２から出力された画像をそのまま出力する。
（２−２）平均化間引き処理

図１０は、平均化間引き処理の一例を示す概念図である。この平均化間引き処理では、画素変更回路３４ｄによって、低エネルギ検出器３２から出力された画像における隣り合う画素の平均輝度を算出し、この平均輝度を有する画素を配列する。例えば、図１０では、｛［第１画素の輝度]＋[第２画素の輝度]｝/２、｛[第３画素の輝度]＋[第４画素の輝度]｝/２、｛[第５画素の輝度]＋[第６画素の輝度]｝/２、｛[第７画素の輝度]＋[第８画素の輝度]｝/２、｛[第９画素の輝度]＋[第１０画素の輝度]｝/２、｛[第１１画素の輝度]＋[第１２画素の輝度]｝/２それぞれの平均輝度を有する画素を配列する。このとき、画素変更回路４４ｄは、この平均化間引き処理を行わず、高エネルギ検出器４２から出力された画像をそのまま出力する。
（２−３）加算間引き処理

図１１は、加算間引き処理の一例を示す概念図である。この加算間引き処理では、画素変更回路３４ｄによって、低エネルギ検出器３２から出力された画像における隣り合う画素の輝度を加算し、加算値を有する画素を配列する。例えば、図１１では、｛[第１画素の輝度]＋[第２画素の輝度]｝、｛[第３画素の輝度]＋[第４画素の輝度]｝、｛[第５画素の輝度]＋[第６画素の輝度]｝、｛[第７画素の輝度]＋[第８画素の輝度]｝、｛[第９画素の輝度]＋[第１０画素の輝度]｝、｛[第１１画素の輝度]＋[第１２画素の輝度]｝それぞれの加算値を有する画素を配列する。このとき、画素変更回路４４ｄは、この加算間引き処理を行わず、高エネルギ検出器４２から出力された画像をそのまま出力する。
（２−４）ミニマムフィルタ間引き処理

図１２は、ミニマムフィルタ間引き処理の一例を示す概念図である。このミニマムフィルタ間引き処理では、画素変更回路３４ｄによって、低エネルギ検出器３２から出力された画像における隣り合う画素のうち、輝度が低いものを残し、輝度が高いものを削除することで間引きを行う。図１２では、[第１画素の輝度]＜[第２画素の輝度]、[第４画素の輝度]＜[第３画素の輝度]、[第５画素の輝度]＜[第６画素の輝度]、[第７画素の輝度]＜[第８画素の輝度]、[第１０画素の輝度]＜[第９画素の輝度]、[第１１画素の輝度]＜[第１２画素の輝度]と仮定し、輝度の大きい画素を間引きしている。このとき、画素変更回路４４ｄは、このミニマムフィルタ間引き処理を行わず、高エネルギ検出器４２から出力された画像をそのまま出力する。

なお、図１２では、[画素数Ｍ]／[画素数Ｍ’]＝２であるので、隣り合う画素の輝度差を比較しているが、[画素数Ｍ]／[画素数Ｍ’]＝Ａの場合には、近隣のＡ個の画素を比較して、輝度値が最小となる画素を残すようにすればよい。また、Ａの値が整数でない場合は、四捨五入などを行ってもよい。

異物検査における異物は、通常、その周りよりもＸ線透過率が低い（Ｘ線吸収率が高い）ので、上記したように、隣り合う画素のうち輝度値の小さい画素を残すことにより、異物情報を残すことができる。

ここで、画素間引き処理においても、上記した一次補間処理と同様に一般化することができる。例えば、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数との比率が２:１の場合、画素変更回路３４ｄは、この比に応じて、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数を１／２倍にするように間引き処理を行う。すなわち、２画素を１画素とするように間引きする。次に、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数との比率が３:１の場合、画素変更回路３４ｄは、この比に応じて、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数を１／３倍にするように間引き処理を行う。すなわち、３画素を１画素とするように間引きする。次に、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数との比率が４:３のような場合には、画素変更回路３４ｄは、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数を１／４倍にするように間引きを行う。加えて、画素変更回路４４ｄは、高エネルギ検出器４２からの画像の画素数を１／３倍にするように間引きを行う。

これより、画素間引き処理を一般化すると、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数との比率がＪ:Ｋの場合、画素変更回路３４ｄは、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数を１／Ｊ倍にするように画素の間引きを行い、画素変更回路４４ｄは、高エネルギ検出器４２からの画像の画素数を１／Ｋ倍にするように画素の間引きを行う。

そして、補正画素の輝度値は以下のように求められる。補正対象となる画素の信号をそれぞれＬ（ｘ）、Ｌ（ｘ＋１）とし、Ｌ（Ｘ）とＬ（ｘ＋１）の画素から補正する場合、補正画素の輝度値ＩＬ（ｙ）は次式で表される。
ＩＬ（ｙ）＝γ（α×Ｌ（ｘ）＋Β×Ｌ（ｘ＋１））
ここで、αは前画素補正係数、βは後画素補正係数、γは輝度調整係数であり、xは補正対象の画素の順番を表すものである。なお、αとβは任意の数を用いてもよいし、計算によって求めてもよい。また、定数を用いてもよい。

この一般化によれば、例えば、α＝１、β＝０、γ＝１とすると、上記した単純間引き処理となる。また、α＝０．５、Β＝０．５、γ＝０．５とすると、上記した平均化間引き処理となる。このように、補正に使用する画素数の比率に応じて、すなわち補正に使用する画素数に応じてα、β、γを求めることにより、平均化間引き処理や加算間引き処理などを実現することができる。

画素間引き処理としては、上記した単純間引き処理や平均化間引き処理、加算間引き処理、ミニマムフィルタ間引き処理に限定されることなく、様々な手法が適用可能である。例えば、マキシマムフィルタ手法を用いた間引き手法など、様々な手法が用いられてもよい。マキシマムフィルタ手法とは、ミニマムフィルタ手法の逆であり、隣り合った画素のうち輝度値が大きい方を残す手法である。空隙などを通過した画素の輝度値はその周りよりも高くなります。よって、マキシマムフィルタ手法を用いることにより、被検査物に空隙などがあるかどうかを調べることができることとなる。

このように、本実施形態の放射線検出装置８０によれば、低エネルギ検出器３２における画素３２６の像検出方向Ｘでの画素幅Ｗａ１が高エネルギ検出器４２における画素４２６の像検出方向Ｘでの画素幅Ｗａ２より小さい場合であっても、すなわち、低エネルギ検出器３２における単位長さあたりの画素数と高エネルギ検出器４２における単位長さあたりの画素数とが異なっていても、低エネルギ画像補正部３４における画素変更回路３４ｄ及び高エネルギ画像補正部４４における画素変更回路４４ｄによって、低エネルギ検出器３２からの画像の各画素と高エネルギ検出器４２からの画像の各画素とが対応し、かつ、低エネルギ検出器３２からの画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数とを等しくするように画素変更処理を行うので、低エネルギ検出器３２による放射線像及び高エネルギ検出器による放射線像に基づく画像処理装置７０によるサブトラクション処理を容易にすることができる。

図１３は、本実施形態の画素補間処理や画素間引き処理を行わない場合の低エネルギ検出器３２によって検出した画像（ａ）、及び、高エネルギ検出器４２によって検出した画像（ｂ）を示す図であり、図１４は、本実施形態の画素補間処理を行った場合の低エネルギ検出器３２によって検出した画像（ａ）、及び、高エネルギ検出器４２によって検出した画像（ｂ）を示す図である。また、図１５は、図１４に示す画像に基づくサブトラクション画像である。

図１３に示すように、低エネルギ検出器３２からの画像の検出方向Ｘでの画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の検出方向Ｘでの画素数とが異なるので、これらの画像に基づくサブトラクション画像を生成することが困難である。

図１４に示すように、低エネルギ検出器３２からの画像の検出方向Ｘでの画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の検出方向Ｘでの画素数とを等しくすることによって、図１５に示すように、所望の物質のみを浮き立たせたサブストラクション画像を容易に得られることがわかる。

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。

本実施形態では、低エネルギ画像補正部３４及び高エネルギ画像補正部４４がハードウエアで構成される例を示したが、低エネルギ画像補正部３４及び高エネルギ画像補正部４４は、例えば外部のコンピュータにおけるソフトウエア処理によって実現されてもよい。すなわち、本発明の画像処理部がコンピュータプログラムによって実現され、本発明の画素補間処理や画素間引き処理といった画素変更処理がソフトウエア的に処理されてもよい。

また、本実施形態では、低エネルギ検出器３２のラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの面積Ｓ１を、高エネルギ検出器４２のラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの面積Ｓ２より小さくするために、各画素３２６の画素幅Ｗａ１を各画素４２６の画素幅Ｗａ２より小さくしたが、図１６に示すように、更に、各画素３２６の画素幅Ｗｂ１を各画素４２６の画素幅Ｗｂ２より小さくしてもよい。このように、搬送方向Ｙのライン出力数が異なる場合には、同一のライン出力数となるように、２つの放射線検出器の検出タイミングの制御を行ってもよい。

１…Ｘ線異物検査装置、１０…ベルトコンベア、１２…ベルト部、１４…ベルトコンベア制御部、２０…Ｘ線照射器、３０…低エネルギ画像取得部、３２…低エネルギ検出器（第１放射線検出器）、３２２…低エネルギシンチレータ層（第１シンチレータ層）、３２４…低エネルギラインセンサ（第１画素部）、３２６…画素、３４…低エネルギ画像補正部（第１画像処理部）、３４ａ…アンプ、３４ｂ…Ａ／Ｄ変換部、３４ｃ…補正回路、３４ｄ…画素変更回路、３４ｅ…出力インターフェイス、４０…高エネルギ画像取得部、４２…高エネルギ検出器（第２放射線検出器）、４２２…高エネルギシンチレータ層（第２シンチレータ層）、４２４…高エネルギラインセンサ（第２画素部）、４２６…画素、４４…高エネルギ画像補正部（第２画像処理部）、４４ａ…アンプ、４４ｂ…Ａ／Ｄ変換部、４４ｃ…補正回路、４４ｄ…画素変更回路、４４ｅ…出力インターフェイス、５０…タイミング制御部、７０…画像処理装置、８０…放射線検出装置、８６…デュアルエナジーセンサ。

Claims (8)

1. サブトラクション法を用いる異物検査用の放射線検出装置であって、被検査物を透過して放射線入射方向から入射する第１エネルギ範囲の放射線及び前記第１エネルギ範囲の放射線よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出する放射線検出装置において、
   前記放射線入射方向に対して上流側に位置し、前記第１エネルギ範囲の放射線を検出して、当該放射線の像に応じた第１画像を生成する第１放射線検出器と、
   前記放射線入射方向に対して下流側に位置し、前記第２エネルギ範囲の放射線を検出して、当該放射線の像に応じた第２画像を生成する第２放射線検出器と、
   前記第１放射線検出器からの前記第１画像の画像処理を行う第１画像処理部と、
   前記第２放射線検出器からの前記第２画像の画像処理を行う第２画像処理部と、を備え、
   前記第１放射線検出器は、像検出方向に沿って配列された複数の画素を有して、前記第１エネルギ範囲の放射線の像による前記第１画像を取得する第１画素部を有し、
   前記第２放射線検出器は、前記像検出方向に沿って配列された複数の画素を有して、前記第２エネルギ範囲の放射線の像による前記第２画像を取得する第２画素部を有し、
   前記第１画素部における前記複数の画素それぞれの前記像検出方向での第１画素幅は、前記第２画素部における前記複数の画素それぞれの前記像検出方向での第２画素幅より小さく、
   前記第１画像処理部及び前記第２画像処理部は、前記第１画像の画素数と前記第２画像の画素数とを等しくするように画素変更処理を行う、
   ことを特徴とする、放射線検出装置。
2. 前記第１画像処理部及び前記第２画像処理部は、前記第１画像の画素数及び前記第２画像の画素数のうちの少なくとも一方の画素の間引き処理を行うことを特徴とする、
   請求項１に記載の放射線検出装置。
3. 前記間引き処理は、単純間引き処理、平均化間引き処理、加算間引き処理、ミニマムフィルタ間引き処理、又は、マキシマムフィルタ間引き処理である、
   請求項２に記載の放射線検出装置。
4. 前記間引き処理では、
   前記第１画像の画素数と前記第２画像の画素数との比率Ｊ:Ｋに基づいて、前記第１画像の画素数が１／Ｊ倍になるように、かつ、前記第２画像の画素数が１／Ｋ倍になるように、前記第１画像の画素及び前記第２画素のうちの少なくとも一方において隣接する２つの画素から１つの補正画素を生成し、
   前記補正画像の輝度値ＩＬ（ｙ）が、補正前の２つの画素それぞれの信号値Ｌ（ｘ）、Ｌ（ｘ＋１）、画素補正係数α、β、輝度調整係数γに基づく下式
   ＩＬ（ｙ）＝γ（α×Ｌ（ｘ）＋Β×Ｌ（ｘ＋１））
   を満たすように設定される、
   請求項２に記載の放射線検出装置。
5. 前記第１画像処理部及び前記第２画像処理部は、前記第１画像の画素数及び前記第２画像の画素数のうちの少なくとも一方の画素の補間処理を行うことを特徴とする、
   請求項１に記載の放射線検出装置。
6. 前記補間処理は、単純補間処理、一次補間処理、二次補間処理、スプライン補間処理、又は、ラグランジェ補間処理である、
   請求項５に記載の放射線検出装置。
7. 前記補間処理では、
   前記第１画像の画素数と前記第２画像の画素数との比率Ｊ:Ｋ、ＪとＫの最小公倍数Ｌに基づいて、前記第１画像の画素数がＬ／Ｊ倍になるように、かつ、前記第２画像の画素数がＬ／Ｋ倍になるように、前記第１画像の画素間及び前記第２画像の画素間のうちの少なくとも一方に補間画素を補間し、
   前記補間画素の輝度値ＩＨ（ｙ）が、前記補間画素の両側に隣接する画素それぞれの信号値Ｈ（ｘ）、Ｈ（ｘ＋１）、画素補正係数α、β、輝度調整係数γに基づく下式
   ＩＨ（ｙ）＝γ（α×Ｈ（ｘ）＋β×Ｈ（ｘ＋１））
   を満たすように設定される、
   請求項５に記載の放射線検出装置。
8. 前記第１放射線検出器は、前記像検出方向に沿って延在し、前記第１エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第１シンチレータ層と、前記第１シンチレータ層で変換された光像による前記第１画像を取得する前記第１画素部とを有し、
   前記第２放射線検出器は、前記像検出方向に沿って延在し、前記第２エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第２シンチレータ層と、前記第２シンチレータ層で変換された光像による前記第２画像を取得する前記第２画素部とを有する、
   請求項１に記載の放射線検出装置。