JP2013063166A - Radiographic apparatus and image processing method - Google Patents

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48Diagnostic techniques
    • A61B6/484Diagnostic techniques involving phase contrast X-ray imaging

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a phase differential image from which striped noises generated by an unwrapping error are removed.SOLUTION: A radiographic apparatus includes: a statistical operation processing unit 41 which applies statistical operation processing to actually-taken image data 52 obtained by stripe scanning; a phase differential image generating unit 40 which generates a differential image K1 of first phase having a pixel value superimposed on a range of a width α, on the basis of the actually-taken image data 52, and which generates a differential image K2 of second phase on the basis of the actually-taken image data 52 subjected to the statistical operation processing; an unwrapping processing unit 42 which applies unwrapping processing to the differential images K1 and K2 of first and second phases; and a corrective processing unit 44 which corrects an error in the unwrapping processing by calculating a difference Δ between the differential images K1 and K2 of first and second phases subjected to unwrapping processing, calculating an integer n, satisfying the inequality, nα-α/2≤Δ<nα+α/2, for each pixel, and subtracting the product of the integer n and the width α from the pixel value of each pixel of the differential image K1 of first phase after the unwrapping processing.

Description

本発明は、被検体による放射線の位相変化に基づく画像を検出する放射線撮影装置及びこれに用いられる画像処理方法に関する。   The present invention relates to a radiation imaging apparatus for detecting an image based on a phase change of radiation by a subject and an image processing method used therefor.

放射線、例えばX線は、物質を構成する元素の重さ(原子番号)と物質の密度及び厚さとに依存して吸収され減衰するといった特性を有する。この特性に着目し、医療診断や非破壊検査等の分野において、被検体の内部を透視するためのプローブとしてX線が利用されている。   Radiation, such as X-rays, has a characteristic that it is absorbed and attenuated depending on the weight (atomic number) of the elements constituting the substance and the density and thickness of the substance. Focusing on this characteristic, X-rays are used as a probe for seeing through the inside of a subject in fields such as medical diagnosis and nondestructive inspection.

一般的なX線撮影装置では、X線を放射するX線源と、X線を検出するX線画像検出器との間に被検体を配置して、被検体を透過したX線の撮影を行う。この場合、X線源からX線画像検出器に向けて放射されたX線は、被検体を透過する際に吸収され減衰した後、X線画像検出器に入射する。この結果、被検体によるX線の強度変化に基づく画像がX線画像検出器により検出される。   In a general X-ray imaging apparatus, an object is placed between an X-ray source that emits X-rays and an X-ray image detector that detects X-rays, and X-rays transmitted through the object are imaged. Do. In this case, X-rays emitted from the X-ray source toward the X-ray image detector are absorbed and attenuated when passing through the subject, and then enter the X-ray image detector. As a result, an image based on an X-ray intensity change by the subject is detected by the X-ray image detector.

X線吸収能は、原子番号が小さい元素ほど低くなるため、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、X線の強度変化が小さく、画像に十分なコントラストが得られないといった問題がある。例えば、人体の関節を構成する軟骨部とその周辺の関節液は、いずれも殆どの成分が水であり、両者のX線吸収能の差が小さいため、コントラストが得られにくい。   Since the X-ray absorptivity becomes lower with an element having a smaller atomic number, there is a problem that a change in X-ray intensity is small and sufficient contrast cannot be obtained in a soft tissue or soft material. For example, most of the components of the cartilage portion constituting the joint of the human body and the joint fluid in the vicinity thereof are water, and the difference in the X-ray absorption capacity between them is small, so that it is difficult to obtain contrast.

このような問題を背景に、被検体によるX線の強度変化に代えて、被検体によるX線の位相変化に基づいた画像を得るX線位相イメージングの研究が近年盛んに行われている。X線位相イメージングは、被検体に入射したX線の位相変化が強度変化より大きいことに基づき、X線の位相変化を画像化する方法であり、X線吸収能が低い被検体に対しても高コントラストの画像を得ることができる。X線位相イメージングの一種として、2枚の回折格子とX線画像検出器とを用いてX線タルボ干渉計を構成することにより、X線の位相変化を検出するX線撮影装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Against this background, research on X-ray phase imaging that obtains an image based on the phase change of the X-ray by the subject instead of the change in the intensity of the X-ray by the subject has been actively conducted in recent years. X-ray phase imaging is a method of imaging the X-ray phase change based on the fact that the phase change of the X-ray incident on the subject is larger than the intensity change. A high-contrast image can be obtained. As one type of X-ray phase imaging, an X-ray imaging apparatus that detects an X-ray phase change by configuring an X-ray Talbot interferometer using two diffraction gratings and an X-ray image detector is known. (For example, refer to Patent Document 1).

このX線撮影装置は、X線源から見て被検体の背後に第1の回折格子を配置し、第1の回折格子からタルボ距離だけ離れた位置に第2の回折格子を配置し、その背後にX線画像検出器を配置したものである。タルボ距離は、第1の回折格子を通過したX線が、タルボ効果によって第1の回折格子の自己像(縞画像)を形成する距離であり、第1の回折格子の格子ピッチとX線波長とに依存する。この自己像は、被検体でのX線の位相変化で屈折が生じることにより変調される。この変調量を検出することにより、X線の位相変化が画像化される。   In this X-ray imaging apparatus, the first diffraction grating is disposed behind the subject as viewed from the X-ray source, and the second diffraction grating is disposed at a position separated from the first diffraction grating by the Talbot distance. An X-ray image detector is arranged behind. The Talbot distance is the distance at which the X-rays that have passed through the first diffraction grating form a self-image (striped image) of the first diffraction grating due to the Talbot effect, and the grating pitch of the first diffraction grating and the X-ray wavelength Depends on and. This self-image is modulated by refraction caused by the phase change of X-rays in the subject. By detecting this modulation amount, the phase change of the X-ray is imaged.

上記変調量の検出方法として縞走査法が知られている。縞走査法とは、第1の回折格子に対して第2の回折格子を、第1の回折格子の面に平行でかつ第1の回折格子の格子線方向に垂直な方向に、所定の走査ピッチで並進移動(走査)させながら、各走査位置において、X線源からX線を放射し、被検体、第1及び第2の回折格子を通過したX線をX線画像検出器により撮影する方法である。このX線画像検出器により得られる各画素の画素値の上記走査に対する変化を表す信号(強度変調信号)について位相ズレ量(被検体が存在しない場合の初期位置からの位相差)を算出することにより、上記変調量に関連する画像が得られる。この画像は、被検体の屈折率を反映した画像であり、X線の位相変化(位相シフト)の微分量に対応するため、位相微分画像と呼ばれる。   A fringe scanning method is known as a method for detecting the modulation amount. In the fringe scanning method, the second diffraction grating is scanned with respect to the first diffraction grating in a direction parallel to the plane of the first diffraction grating and perpendicular to the grating line direction of the first diffraction grating. X-rays are radiated from the X-ray source at each scanning position while being translated (scanned) at a pitch, and the X-ray image passing through the subject and the first and second diffraction gratings is imaged by the X-ray image detector. Is the method. Calculating a phase shift amount (phase difference from an initial position when no subject exists) for a signal (intensity modulation signal) representing a change in the pixel value of each pixel obtained by the X-ray image detector with respect to the scanning. Thus, an image related to the modulation amount is obtained. This image is an image reflecting the refractive index of the subject, and corresponds to the differential amount of the X-ray phase change (phase shift), and is called a phase differential image.

特許文献1に示されているように、上記位相ズレ量は、複素数の偏角を抽出する関数(arg[…])や、逆正接関数(tan−1[…])を用いて算出される。このため、位相微分画像は、上記関数の値域(−πから+π、または、−π/2から+π/2)に畳み込まれた(ラップされた)値により表現される。このようにラップされた位相微分画像には、値域の上限から下限に変化する箇所、または下限から上限に変化する箇所で不連続点が生じることがあるため、この不連続点をなくして連続化するようにアンラップ処理を行うことが知られている(例えば、特許文献2参照)。 As shown in Patent Document 1, the phase shift amount is calculated using a function (arg [...]) for extracting a complex argument and an arctangent function (tan -1 [...]). . For this reason, the phase differential image is expressed by a value convolved (wrapped) in the range of the function (−π to + π or −π / 2 to + π / 2). In the phase differential image wrapped in this way, discontinuous points may occur at locations where the upper limit of the range changes to the lower limit or at locations where the lower limit changes to the upper limit. It is known to perform the unwrapping process (see, for example, Patent Document 2).

アンラップ処理は、画像内の所定位置を起点とし、該起点から所定の経路に沿って順に行われる。この経路中に上記不連続点が検出されると、この不連続点以降のデータに、上記関数の値域に相当する値が一律に加算または減算される。これにより、不連続点がなくなり、データが連続化する。   The unwrap process is performed in order along a predetermined path from a predetermined position in the image as a starting point. When the discontinuous point is detected in the path, a value corresponding to the range of the function is uniformly added to or subtracted from data after the discontinuous point. Thereby, discontinuous points are eliminated and data is continuous.

WO2004/058070号公報WO2004 / 058070 特開2011−045655号公報JP 2011-045655 A

しかしながら、被検体に骨部等のX線吸収能が高い高吸収体が含まれる場合には、該高吸収体がX線を大きく減衰させるので、上記強度変調信号の強度や振幅が低下する。このため、高吸収体がある領域では位相ズレ量の算出精度が低下し、アンラップエラーが生じやすくなる。アンラップエラーには、本来不連続点でない箇所に不連続性が生じて不連続点と見なされることによりアンラップ処理が行われるケースと、本来不連続点である箇所の不連続性が低下して不連続点と見なされないことによりアンラップ処理が行われないケースとがある。   However, when the subject includes a high-absorber having a high X-ray absorption ability such as a bone part, the high-absorber greatly attenuates the X-ray, so that the intensity and amplitude of the intensity modulation signal are reduced. For this reason, in a region where there is a high absorber, the calculation accuracy of the phase shift amount is lowered, and an unwrapping error is likely to occur. There are two types of unwrapping errors: a case where discontinuity occurs at a location that is not a discontinuous point and the processing is considered as a discontinuous point. There is a case where unwrap processing is not performed because it is not regarded as a continuous point.

例えば、アンラップ処理を行う経路上に骨部領域がある場合、骨部領域上で一旦アンラップエラーが生じると、アンラップエラーが生じた箇所以降の経路にエラー値(上記関数の値域に相当する値)が積算される。この結果、アンラップ処理後の位相微分画像にはアンラップ処理の経路方向に沿った筋状のノイズが生じる。このノイズが軟部組織である軟骨部の一部に重なる場合には、X線位相イメージングでの関心領域である肝心の軟部組織の画像化を阻害してしまうという問題がある。   For example, if there is a bone region on the path where unwrap processing is performed, once an unwrap error occurs on the bone region, an error value (a value corresponding to the range of the above function) is displayed on the path after the location where the unwrap error has occurred. Is accumulated. As a result, streak noise along the path direction of the unwrap process is generated in the phase differential image after the unwrap process. When this noise overlaps with a part of the cartilage part, which is a soft tissue, there is a problem in that imaging of the soft tissue of the heart, which is a region of interest in X-ray phase imaging, is hindered.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、アンラップエラーを補正することにより、アンラップエラーによって生じる筋状のノイズを除去した位相微分画像が得られる放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。また、アンラップエラーを補正するための画像処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a radiographic imaging apparatus capable of obtaining a phase differential image from which streak noise caused by an unwrap error is removed by correcting the unwrap error. And It is another object of the present invention to provide an image processing method for correcting an unwrap error.

本発明の放射線撮影装置は、放射線源から射出され、被検体を透過した放射線を検出して画像データを生成する放射線検出器と、前記放射線源と前記放射線検出器との間に配置された格子部と、前記放射線検出器により得られた画像データに基づいて、幅αを有する所定の値域に画素値が畳み込まれた第1位相微分画像を生成する第1位相微分画像生成部と、前記放射線検出器により得られた前記画像データに統計演算処理を施す統計演算処理部と、前記統計演算処理部によって前記統計演算処理が施された前記画像データに基づいて、幅αを有する所定の値域に画素値が畳み込まれた第2位相微分画像を生成する第2位相微分画像生成部と、前記第1位相微分画像及び前記第2位相微分画像にアンラップ処理を施すアンラップ処理部と、前記アンラップ処理後の前記第1位相微分画像から前記アンラップ処理後の前記第2位相微分画像を減算して差分Δを画素毎に算出するともに、nα−α/2≦Δ<nα+α/2を満たす整数nを算出し、前記アンラップ処理後の前記第1位相微分画像の各画素の画素値から前記整数nと前記幅αの積を減算することにより、前記アンラップ処理のエラーを補正する補正処理部と、を備えることを特徴とする。   The radiation imaging apparatus of the present invention includes a radiation detector that detects radiation emitted from a radiation source and transmitted through a subject to generate image data, and a grating disposed between the radiation source and the radiation detector. A first phase differential image generation unit that generates a first phase differential image in which pixel values are convoluted in a predetermined range having a width α based on image data obtained by the radiation detector, and A statistical calculation processing unit that performs statistical calculation processing on the image data obtained by a radiation detector, and a predetermined range having a width α based on the image data that has been subjected to the statistical calculation processing by the statistical calculation processing unit A second phase differential image generation unit that generates a second phase differential image in which pixel values are convolved with each other, an unwrap processing unit that performs an unwrap process on the first phase differential image and the second phase differential image, and The difference Δ is calculated for each pixel by subtracting the second phase differential image after the unwrap processing from the first phase differential image after the unwrap processing, and an integer satisfying nα−α / 2 ≦ Δ <nα + α / 2 a correction processing unit that corrects an error of the unwrap processing by calculating n and subtracting a product of the integer n and the width α from a pixel value of each pixel of the first phase differential image after the unwrap processing; It is characterized by providing.

前記第1位相微分画像生成部は、前記第1位相微分画像を生成するとともに、前記被検体を配置しない状態で行われるプレ撮影において得られる画像データに基づいて位相微分画像を生成し、前記アンラップ処理部は、前記第1位相微分画像及び前記第2位相微分画像とともに、前記プレ撮影で生成された位相微分画像にアンラップ処理を施し、前記プレ撮影で生成された位相微分画像に前記アンラップ処理を施した画像をオフセット画像として記憶するオフセット画像記憶部と、前記補正処理部によって前記アンラップ処理のエラーが補正された前記第1位相微分画像から、前記オフセット画像を減算し、前記第1位相微分画像からノイズであるオフセット成分を除去するオフセット処理部と、を備えることが好ましい。   The first phase differential image generation unit generates the first phase differential image, generates a phase differential image based on image data obtained in pre-imaging performed without placing the subject, and performs the unwrapping. The processing unit performs unwrap processing on the phase differential image generated by the pre-photographing together with the first phase differential image and the second phase differential image, and performs the unwrap processing on the phase differential image generated by the pre-photographing. An offset image storage unit that stores the applied image as an offset image; and the first phase differential image obtained by subtracting the offset image from the first phase differential image in which the error of the unwrap processing is corrected by the correction processing unit. And an offset processing unit that removes an offset component that is noise.

前記統計演算処理が行う前記統計演算処理は、前記画像データのノイズを低減するノイズ低減処理であることが好ましい。   The statistical calculation process performed by the statistical calculation process is preferably a noise reduction process for reducing noise in the image data.

前記ノイズ低減処理は、前記画像データを平滑化する平滑化処理であることが好ましい。   The noise reduction process is preferably a smoothing process for smoothing the image data.

前記平滑化処理は、前記画像データの各画素の画素値を、当該画素の画素値と周辺の画素の画素値との平均値に置き換える移動平均処理であることが好ましい。   The smoothing process is preferably a moving average process that replaces the pixel value of each pixel of the image data with an average value of the pixel value of the pixel and the pixel values of surrounding pixels.

前記ノイズ低減処理は、前記画像データの画素を所定数含む複数の組みにして、各々の前記組みに属する画素の画素値の平均値を、当該組みの全画素の新たな画素値とする処理であることが好ましい。   The noise reduction process is a process in which a plurality of sets including a predetermined number of pixels of the image data are used, and an average value of pixel values of pixels belonging to each set is set as a new pixel value of all pixels of the set. Preferably there is.

前記格子部は、放射線源からの放射線を通過させて第1の周期パターン像を生成する第1の格子と、前記第1の周期パターン像を部分的に遮蔽して第2の周期パターン像を生成する第2の格子と有し、前記放射線画像検出器は、前記第2の周期パターン像を検出して画像データを生成することが好ましい。   The grating unit partially shields the first periodic pattern image by passing the radiation from the radiation source to generate the first periodic pattern image, and displays the second periodic pattern image. It is preferable that the radiographic image detector generates the image data by detecting the second periodic pattern image.

前記格子部は、前記第1の格子または第2の格子を所定の走査ピッチで移動させ、複数の走査位置に順に設定する走査機構を備え、前記放射線画像検出器は、前記各走査位置で前記第2の周期パターン像を検出して画像データを生成し、前記位相微分画像生成部は、前記放射線画像検出器により生成される複数の画像データに基づいて位相微分画像を生成することが好ましい。   The grating unit includes a scanning mechanism that moves the first grating or the second grating at a predetermined scanning pitch and sequentially sets a plurality of scanning positions, and the radiological image detector includes the scanning mechanism at each scanning position. Preferably, the second periodic pattern image is detected to generate image data, and the phase differential image generation unit generates a phase differential image based on a plurality of image data generated by the radiation image detector.

前記走査機構は、前記第1の格子または第2の格子を、格子線に直交する方向に移動させることが好ましい。   The scanning mechanism preferably moves the first grating or the second grating in a direction perpendicular to the grating lines.

前記走査機構は、前記第1の格子または第2の格子を、格子線に対して傾斜する方向に移動させることが好ましい。   The scanning mechanism preferably moves the first grating or the second grating in a direction inclined with respect to the grating line.

前記位相微分画像生成部は、前記放射線検出器により得られる単一の画像データに基づいて前記位相微分画像を生成することが好ましい。   Preferably, the phase differential image generation unit generates the phase differential image based on single image data obtained by the radiation detector.

前記第1の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を幾何光学的に投影することにより前記第1の周期パターン像を生成することが好ましい。   Preferably, the first grating is an absorption grating, and the first periodic pattern image is generated by geometrically optically projecting incident radiation.

前記第1の格子は、吸収型格子または位相型格子であり、入射した放射線にタルボ効果を生じさせて前記第1の周期パターン像を生成することが好ましい。   It is preferable that the first grating is an absorption grating or a phase grating, and generates the first periodic pattern image by causing a Talbot effect to incident radiation.

前記放射線源から放射された放射線を部分的に遮蔽して焦点を分散化するマルチスリットを備えることが好ましい。   It is preferable to provide a multi slit that partially blocks the radiation emitted from the radiation source and disperses the focal point.

本発明の画像処理方法は、放射線源と放射線検出器との間に格子部を配置して被検体の撮影を行うことにより得られる画像データに基づいて、幅αを有する所定の値域に画素値が畳み込まれた第1位相微分画像を生成する第1位相微分画像生成ステップと、前記画像データに統計演算処理を施す統計演算処理ステップと、前記統計演算処理が施された前記画像データに基づいて幅αを有する所定の値域に画素値が畳み込まれた第2位相微分画像を生成する第2位相微分画像生成ステップと、前記第1位相微分画像及び前記第2位相微分画像にアンラップ処理を施すアンラップ処理ステップと、前記アンラップ処理が施された前記第1位相微分画像と前記第2位相微分画像の差分Δを算出する差分算出ステップと、前記差分Δがnα−α/2≦Δ<nα+α/2を満たす整数nを画素毎に算出することにより、前記第1位相微分画像の各画素に累積されたアンラップエラーの回数を算出するアンラップエラー累積回数算出ステップと、前記アンラップ処理後の前記第1位相微分画像の各画素の画素値から前記整数nと前記幅αの積を減算することにより、前記アンラップ処理のエラーを補正する補正処理ステップと、を備えることを特徴とする。   According to the image processing method of the present invention, a pixel value is set in a predetermined value range having a width α based on image data obtained by imaging a subject by arranging a grid portion between a radiation source and a radiation detector. Based on the first phase differential image generation step of generating a first phase differential image convolved with, a statistical calculation processing step of performing statistical calculation processing on the image data, and the image data subjected to the statistical calculation processing A second phase differential image generating step for generating a second phase differential image in which pixel values are convolved in a predetermined range having a width α, and an unwrapping process is performed on the first phase differential image and the second phase differential image. An unwrapping step, a difference calculating step for calculating a difference Δ between the first phase differential image and the second phase differential image subjected to the unwrapping process, and the difference Δ is nα−α / 2 ≦ Δ <. By calculating an integer n satisfying α + α / 2 for each pixel, an unwrap error cumulative number calculation step for calculating the number of unwrap errors accumulated in each pixel of the first phase differential image, and the unwrap processing after the unwrap processing, And a correction processing step of correcting an error in the unwrap processing by subtracting a product of the integer n and the width α from a pixel value of each pixel of the first phase differential image.

本発明によれば、アンラップエラーによって生じる筋状のノイズを除去した位相微分画像が得られる。   According to the present invention, a phase differential image from which streak noise caused by an unwrap error is removed can be obtained.

X線撮影装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an X-ray imaging apparatus. X線画像検出器の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a X-ray image detector. 第1及び第2の格子の構成を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structure of the 1st and 2nd grating | lattice. 強度変調信号を示すグラフである。It is a graph which shows an intensity | strength modulation signal. 画像処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an image process part. 移動平均処理の態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the aspect of a moving average process. アンラップ処理の起点及び経路の設定方法を説明する図である。It is a figure explaining the starting method of an unwrap process, and the setting method of a path | route. アンラップ処理の態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the aspect of an unwrap process. アンラップ処理でアンラップエラーが生じる態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the aspect which an unwrap error produces by an unwrap process. アンラップエラーの補正処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the correction process of an unwrapping error. プレ撮影時のX線撮影装置の作用を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the effect | action of the X-ray imaging apparatus at the time of pre imaging | photography. 本撮影時のX線撮影装置の作用を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the effect | action of the X-ray imaging apparatus at the time of this imaging | photography. 第1位相微分画像の態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect of a 1st phase differential image. 第2位相微分画像の態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect of a 2nd phase differential image. アンラップエラーが補正される態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the aspect by which an unwrap error is correct | amended. アンラップエラーが補正された位相微分画像を示す図である。It is a figure which shows the phase differential image by which the unwrapping error was correct | amended. 移動平均処理の他の態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other aspect of a moving average process.

図1において、X線撮影装置10は、X線源11、格子部12、X線画像検出器13、メモリ14、画像処理部15、画像記録部16、撮影制御部17、コンソール18、及びシステム制御部19を備える。X線源11は、例えば、回転陽極型のX線管と、X線の照射野を制限するコリメータとを有し、撮影制御部17の制御に基づき、被検体Hに向けてX線を放射する。   In FIG. 1, an X-ray imaging apparatus 10 includes an X-ray source 11, a grating unit 12, an X-ray image detector 13, a memory 14, an image processing unit 15, an image recording unit 16, an imaging control unit 17, a console 18, and a system. A control unit 19 is provided. The X-ray source 11 includes, for example, a rotary anode type X-ray tube and a collimator that limits the X-ray irradiation field, and emits X-rays toward the subject H based on the control of the imaging control unit 17. To do.

格子部12は、第1の格子21、第2の格子22、及び走査機構23を備える。第1及び第2の格子21,22は、X線照射方向であるz方向に関してX線源11に対向配置されている。X線源11と第1の格子21との間には、被検体Hが配置可能な間隔が設けられている。X線画像検出器13は、例えば、半導体回路を用いたフラットパネル検出器であり、第2の格子22の背後に、検出面13aがz方向に直交するように配置されている。   The grating unit 12 includes a first grating 21, a second grating 22, and a scanning mechanism 23. The first and second gratings 21 and 22 are disposed to face the X-ray source 11 with respect to the z direction that is the X-ray irradiation direction. A space is provided between the X-ray source 11 and the first grating 21 so that the subject H can be arranged. The X-ray image detector 13 is, for example, a flat panel detector using a semiconductor circuit, and is arranged behind the second grating 22 so that the detection surface 13a is orthogonal to the z direction.

第1の格子21は、z方向に直交する格子面内の一方向であるy方向に延伸された複数のX線吸収部21a及びX線透過部21bを備えた吸収型格子である。X線吸収部21a及びX線透過部21bは、z方向及びy方向に直交するx方向に交互に配列されており、縞状のパターンを形成している。第2の格子22は、第1の格子21と同様にy方向に延伸され、かつx方向に交互に配列された複数のX線吸収部22a及びX線透過部22bを備えた吸収型格子である。X線吸収部21a,22aは、金(Au)、白金(Pt)等のX線吸収性を有する材料により形成されている。X線透過部21b,22bは、シリコン(Si)や樹脂等のX線透過性を有する材料や空隙により形成されている。   The 1st grating | lattice 21 is an absorption type grating | lattice provided with the some X-ray absorption part 21a and X-ray transmission part 21b extended | stretched in the y direction which is one direction in the grating plane orthogonal to az direction. The X-ray absorption part 21a and the X-ray transmission part 21b are alternately arranged in the x direction orthogonal to the z direction and the y direction, and form a striped pattern. The second grating 22 is an absorption type grating having a plurality of X-ray absorbing portions 22a and X-ray transmitting portions 22b that are extended in the y direction and arranged alternately in the x direction, like the first grating 21. is there. The X-ray absorbing portions 21a and 22a are formed of a material having X-ray absorption properties such as gold (Au) and platinum (Pt). The X-ray transmissive portions 21b and 22b are formed of a material having X-ray permeability such as silicon (Si) or resin or a gap.

第1の格子21は、X線源11から放射されたX線を部分的に通過させて第1の周期パターン像(以下、G1像という)を生成する。第2の格子22は、第1の格子21により生成されたG1像を部分的に透過させて第2の周期パターン像(以下、G2像という)を生成する。被検体Hが配置されていない場合において、G1像は、第2の格子22の格子パターンとほぼ一致する。   The first grating 21 partially passes X-rays emitted from the X-ray source 11 to generate a first periodic pattern image (hereinafter referred to as G1 image). The second grating 22 partially transmits the G1 image generated by the first grating 21 to generate a second periodic pattern image (hereinafter referred to as G2 image). When the subject H is not arranged, the G1 image substantially matches the lattice pattern of the second lattice 22.

X線画像検出器13は、G2像を検出して画像データを生成する。メモリ14は、X線画像検出器13から読み出された画像データを一時的に記憶する。画像処理部15は、メモリ14に記憶された画像データに基づいて位相微分画像を生成し、この位相微分画像に基づいて位相コントラスト画像を生成する。画像記録部16は、位相微分画像と位相コントラスト画像とを記録する。   The X-ray image detector 13 detects the G2 image and generates image data. The memory 14 temporarily stores the image data read from the X-ray image detector 13. The image processing unit 15 generates a phase differential image based on the image data stored in the memory 14, and generates a phase contrast image based on the phase differential image. The image recording unit 16 records a phase differential image and a phase contrast image.

走査機構23は、第2の格子22をx方向に並進移動させ、第1の格子21に対する第2の格子22の相対位置を順次に変更する。走査機構23は、圧電アクチュエータや静電アクチュエータにより構成され、後述する縞走査を実行するために、撮影制御部17の制御に基づいて駆動される。メモリ14には、縞走査の各走査位置でX線画像検出器13により得られる画像データが一括して記憶される。   The scanning mechanism 23 translates the second grating 22 in the x direction, and sequentially changes the relative position of the second grating 22 with respect to the first grating 21. The scanning mechanism 23 is configured by a piezoelectric actuator or an electrostatic actuator, and is driven based on the control of the imaging control unit 17 in order to execute a fringe scanning described later. The memory 14 collectively stores image data obtained by the X-ray image detector 13 at each scanning position of fringe scanning.

コンソール18は、操作部18a及びモニタ18bを備えている。操作部18aは、キーボードやマウス等により構成され、X線源11の管電圧、管電流、照射時間等の撮影条件の設定や、本撮影またはプレ撮影のモード選択、撮影実行指示等の操作入力を可能とする。本撮影とは、X線源11と第1の格子21との間に被検体Hを配置した状態で行う撮影モードである。プレ撮影とは、X線源11と第1の格子21との間に被検体Hを配置せずに行う撮影モードである。詳しくは後述するが、プレ撮影は、第1及び第2の格子21,22の製造誤差や配置誤差等により生じるバックグランド成分をオフセット画像として取得するために用いられる。   The console 18 includes an operation unit 18a and a monitor 18b. The operation unit 18a includes a keyboard, a mouse, and the like, and sets operation conditions such as setting of imaging conditions such as tube voltage, tube current, and irradiation time of the X-ray source 11, mode selection for main imaging or pre-imaging, and imaging execution instruction. Is possible. The main imaging is an imaging mode performed with the subject H placed between the X-ray source 11 and the first grating 21. Pre-imaging is an imaging mode performed without placing the subject H between the X-ray source 11 and the first grating 21. As will be described in detail later, the pre-photographing is used to acquire a background component caused by a manufacturing error or an arrangement error of the first and second gratings 21 and 22 as an offset image.

モニタ18bは、撮影条件等の撮影情報や、画像記録部16に記録された位相微分画像及び位相コントラスト画像の表示を行う。システム制御部19は、操作部18aから入力される信号に応じて各部を統括的に制御する。   The monitor 18b displays photographing information such as photographing conditions and a phase differential image and a phase contrast image recorded in the image recording unit 16. The system control unit 19 comprehensively controls each unit according to a signal input from the operation unit 18a.

図2において、X線画像検出器13は、入射X線により半導体膜(図示せず)に生じた電荷を収集する画素電極31と、画素電極31によって収集された電荷を読み出すためのTFT(Thin Film Transistor)32とを備えた画素部30が2次元状に多数配列されたものである。半導体膜は、例えば、アモルファスセレンにより形成されている。   In FIG. 2, an X-ray image detector 13 includes a pixel electrode 31 that collects charges generated in a semiconductor film (not shown) by incident X-rays, and a TFT (Thin for reading charges collected by the pixel electrode 31). A plurality of pixel portions 30 having a film transistor (32) are arranged in a two-dimensional manner. The semiconductor film is made of amorphous selenium, for example.

また、X線画像検出器13は、ゲート走査線33、走査回路34、信号線35、及び読み出し回路36を備える。ゲート走査線33は、画素部30の行ごとに設けられている。走査回路34は、TFT32をオン/オフするための走査信号を各ゲート走査線33に付与する。信号線35は、画素部30の列ごとに設けられている。読み出し回路36は、各信号線35を介して画素部30から電荷を読み出し、画像データに変換して出力する。各画素部30の詳細な層構成については、例えば、特開2002−26300号公報に記載されている層構成と同様である。   The X-ray image detector 13 includes a gate scanning line 33, a scanning circuit 34, a signal line 35, and a readout circuit 36. The gate scanning line 33 is provided for each row of the pixel unit 30. The scanning circuit 34 applies a scanning signal for turning on / off the TFT 32 to each gate scanning line 33. The signal line 35 is provided for each column of the pixel unit 30. The readout circuit 36 reads out electric charges from the pixel unit 30 through the signal lines 35, converts them into image data, and outputs them. The detailed layer configuration of each pixel unit 30 is the same as the layer configuration described in JP-A-2002-26300, for example.

読み出し回路36は、積分アンプ、A/D変換器、補正回路(いずれも図示せず)等を備える。積分アンプは、各画素部30から信号線35を介して出力された電荷を積分して画像信号を生成する。A/D変換器は、積分アンプにより生成された画像信号を、デジタル形式の画像データに変換する。補正回路は、画像データに対して、暗電流補正、ゲイン補正、リニアリティ補正等を行う。この補正後の画像データがメモリ14に記憶される。   The readout circuit 36 includes an integration amplifier, an A / D converter, a correction circuit (none of which is shown), and the like. The integrating amplifier integrates the charges output from each pixel unit 30 via the signal line 35 to generate an image signal. The A / D converter converts the image signal generated by the integrating amplifier into digital image data. The correction circuit performs dark current correction, gain correction, linearity correction, and the like on the image data. The corrected image data is stored in the memory 14.

X線画像検出器13は、入射X線を半導体膜で直接電荷に変換する直接変換型に限られず、ヨウ化セシウム(CsI)やガドリウムオキシサルファイド(GOS)等のシンチレータで入射X線を可視光に変換し、可視光をフォトダイオードで電荷に変換する間接変換型であってもよい。さらに、X線画像検出器13を、シンチレータとCMOSセンサを組み合わせて構成してもよい。   The X-ray image detector 13 is not limited to the direct conversion type in which incident X-rays are directly converted into electric charges with a semiconductor film, and the incident X-rays are visible with a scintillator such as cesium iodide (CsI) or gadolinium oxysulfide (GOS). It may be an indirect conversion type that converts light into light and converts visible light into electric charge with a photodiode. Further, the X-ray image detector 13 may be configured by combining a scintillator and a CMOS sensor.

図3において、X線源11から照射されるX線は、X線焦点11aを発光点としたコーンビームである。第1の格子21は、タルボ効果が生じず、X線透過部21bを通過したX線を幾何光学的に投影するように構成される。具体的には、x方向へのX線透過部21bの幅を、X線源11から照射されるX線のピーク波長より十分大きな値とし、X線の大部分がX線透過部21bで回折しないようにすることで実現される。X線源11の回転陽極としてタングステンを用い、管電圧を50kVとした場合には、X線のピーク波長は約0.4Åである。この場合には、X線透過部21bの幅を1〜10μm程度とすればよい。   In FIG. 3, the X-rays emitted from the X-ray source 11 are cone beams having the X-ray focal point 11a as a light emission point. The 1st grating | lattice 21 is comprised so that the Talbot effect may not arise and the X-rays which passed X-ray transmissive part 21b may be projected geometrically. Specifically, the width of the X-ray transmission part 21b in the x direction is set to a value sufficiently larger than the peak wavelength of X-rays irradiated from the X-ray source 11, and most of the X-rays are diffracted by the X-ray transmission part 21b. It is realized by not doing. When tungsten is used as the rotating anode of the X-ray source 11 and the tube voltage is 50 kV, the peak wavelength of the X-ray is about 0.4 mm. In this case, the width of the X-ray transmission part 21b may be about 1 to 10 μm.

これにより、G1像は、第1の格子21からz方向下流への距離に依らず、常に第1の格子21の自己像となる。G1像は、X線焦点11aからz方向下流への距離に比例して拡大される。   Thus, the G1 image is always a self-image of the first grating 21 regardless of the distance from the first grating 21 downstream in the z direction. The G1 image is enlarged in proportion to the distance from the X-ray focal point 11a to the downstream in the z direction.

第2の格子22の格子ピッチpは、前述のように、第2の格子22の格子パターンが第2の格子22の位置におけるG1像に一致するように設定されている。具体的には、第2の格子22の格子ピッチpは、第1の格子21の格子ピッチp、X線焦点11aと第1の格子21との間の距離L、第1の格子21と第2の格子22との間の距離Lと、下式(1)をほぼ満たすように設定されている。 As described above, the grating pitch p 2 of the second grating 22 is set so that the grating pattern of the second grating 22 matches the G1 image at the position of the second grating 22. Specifically, the grating pitch p 2 of the second grating 22, the distance L 1 between the grating pitch p 1, X-ray focal point 11a and the first grating 21 of the first grating 21, the first grating 21 and the distance L 2 between the second grating 22, is set following equation (1) so as to satisfy substantially.

G1像は、被検体HでX線に位相変化が生じて屈折することにより変調される。この変調量には、被検体HでのX線の屈折角φ(x)が反映される。同図には、被検体HでのX線の位相変化を表す位相シフト分布Φ(x)に応じて屈折するX線の経路が例示されている。符号X1は、被検体Hが存在しない場合にX線が直進する経路を示し、符号X2は、被検体Hにより屈折したX線の経路を示している。   The G1 image is modulated by being refracted by a phase change in the X-ray at the subject H. This modulation amount reflects the X-ray refraction angle φ (x) of the subject H. The figure illustrates an X-ray path that is refracted in accordance with a phase shift distribution Φ (x) representing a phase change of the X-ray in the subject H. Reference numeral X1 indicates a path along which the X-ray goes straight when the subject H does not exist, and reference numeral X2 indicates an X-ray path refracted by the subject H.

位相シフト分布Φ(x)は、X線の波長をλ、被検体Hの屈折率分布をn(x,z)として、下式(2)で表される。   The phase shift distribution Φ (x) is expressed by the following equation (2), where X-ray wavelength is λ and the refractive index distribution of the subject H is n (x, z).

上記屈折角φ(x)は、位相シフト分布Φ(x)と、下式(3)の関係にある。   The refraction angle φ (x) is related to the phase shift distribution Φ (x) by the following equation (3).

第2の格子22の位置において、X線は、屈折角φ(x)に応じた量だけx方向に変位する。この変位量Δxは、X線の屈折角φ(x)が微小であることに基づいて、近似的に下式(4)で表される。   At the position of the second grating 22, the X-ray is displaced in the x direction by an amount corresponding to the refraction angle φ (x). This displacement amount Δx is approximately expressed by the following equation (4) based on the fact that the X-ray refraction angle φ (x) is very small.

このように、変位量Δxは、位相シフト分布Φ(x)の微分値に比例する。したがって、変位量Δxを後述する縞走査により検出することにより、位相シフト分布Φ(x)の微分値が得られ、位相微分画像が生成される。   Thus, the displacement amount Δx is proportional to the differential value of the phase shift distribution Φ (x). Therefore, by detecting the displacement amount Δx by fringe scanning, which will be described later, a differential value of the phase shift distribution Φ (x) is obtained, and a phase differential image is generated.

縞走査は、格子ピッチpをM個に分割した値(p/M)を走査ピッチとし、走査機構23により、この走査ピッチで第2の格子22を並進移動させ、第2の格子22を並進移動させるたびに、X線源11からX線を放射してG2像をX線画像検出器13により撮影することにより行われる。Mは3以上の整数であり、例えば、M=5であることが好ましい。 In the fringe scanning, a value obtained by dividing the grating pitch p 2 into M pieces (p 2 / M) is used as a scanning pitch, and the second grating 22 is translated by the scanning mechanism 23 at this scanning pitch. Each time the image is translated, X-rays are emitted from the X-ray source 11 and a G2 image is captured by the X-ray image detector 13. M is an integer greater than or equal to 3, for example, it is preferable that M = 5.

上式(1)を僅かに満たさない場合や、第1の格子21と第2の格子22との間にz方向周りの回転や、xy平面に対する傾斜が僅かに生じている場合には、G2像にはモアレ縞が生じる。このモアレ縞は、第2の格子22の並進移動に伴って移動し、x方向への移動距離が格子ピッチpに達すると元のモアレ縞に一致する。このモアレ縞の移動を確認することで、第2の格子22の並進移動量を検証することができる。 If the above equation (1) is not satisfied slightly, or if rotation around the z direction or slight inclination with respect to the xy plane occurs between the first grating 21 and the second grating 22, G2 Moire fringes appear in the image. The moire fringes are moved along with the translational movement of the second grating 22, the moving distance in the x direction matches the original moiré fringe reaches the grating pitch p 2. By confirming the movement of the moire fringes, the translational movement amount of the second grating 22 can be verified.

上記縞走査により、X線画像検出器13の各画素部30について、M個の画素値が得られる。図4に示すように、M個の画素値Iは、第2の格子22の走査位置kに対して周期的に変化する。走査位置kは、第2の格子22を一周期分並進移動させた場合の走査ピッチ(p/M)ごとの各位置である。走査位置kに対する画素値Iの変化を表す信号を強度変調信号と呼ぶ。 M pixel values are obtained for each pixel unit 30 of the X-ray image detector 13 by the fringe scanning. As shown in FIG. 4, the M pixel values I k periodically change with respect to the scanning position k of the second grating 22. The scanning position k is each position for each scanning pitch (p 2 / M) when the second grating 22 is translated by one period. A signal indicating a change in the pixel value I k with respect to the scanning position k is referred to as an intensity modulation signal.

同図中の破線は、被検体Hを配置しない状態で得られる強度変調信号を示している。これに対して、実線は、被検体Hを配置した状態で、被検体Hにより位相ズレ量ψ(x)が生じた強度変調信号を示している。この位相ズレ量ψ(x)は、上記変位量Δxと下式(5)の関係にある。   A broken line in the figure indicates an intensity modulation signal obtained in a state where the subject H is not arranged. On the other hand, a solid line indicates an intensity modulation signal in which the phase difference amount ψ (x) is generated by the subject H in a state where the subject H is arranged. This phase shift amount ψ (x) is in the relationship of the displacement amount Δx and the following equation (5).

したがって、各画素部30について、縞走査で得られるM個の画素値Iに基づき、強度変調信号の位相ズレ量ψ(x)を求めることにより、位相微分画像が得られる。 Therefore, for each pixel unit 30, a phase differential image is obtained by obtaining the phase shift amount ψ (x) of the intensity modulation signal based on the M pixel values I k obtained by the fringe scanning.

次に、位相ズレ量ψ(x)の算出方法について説明する。強度変調信号は、一般に下式(6)で表される。   Next, a method for calculating the phase shift amount ψ (x) will be described. The intensity modulation signal is generally expressed by the following formula (6).

ここで、Aは入射X線の平均強度を表し、Aは強度変調信号の振幅を表す。nは正の整数、iは虚数単位である。なお、図4に示すように、強度変調信号が正弦波を描く場合には、n=1である。 Here, A 0 represents the average intensity of the incident X-ray, A n represents the amplitude of the intensity-modulated signal. n is a positive integer and i is an imaginary unit. As shown in FIG. 4, when the intensity modulation signal draws a sine wave, n = 1.

本実施形態では、走査ピッチ(p/M)が一定であるため、下式(7)が成立する。 In the present embodiment, since the scanning pitch (p 2 / M) is constant, the following expression (7) is established.

上式(7)を上式(6)に適用すると、位相ズレ量ψ(x)は、下式(8)で表される。   When the above equation (7) is applied to the above equation (6), the phase shift amount ψ (x) is expressed by the following equation (8).

ここで、arg[…]は、複素数の偏角を抽出する関数である。また、位相ズレ量ψ(x)は、逆正接関数を用いて下式(9)のように表すことも可能である。   Here, arg [...] is a function for extracting the argument of a complex number. Further, the phase shift amount ψ (x) can also be expressed by the following equation (9) using an arctangent function.

複素数の偏角は、値域が−πから+πの範囲であるため、上式(8)に基づいて位相ズレ量ψ(x)を算出した場合には、位相ズレ量ψ(x)は、−πから+πの範囲に畳み込まれた(ラップされた)値を取る。これに対して、逆正接関数は、通常、値域が−π/2から+π/2の範囲であるため、上式(9)に基づいて位相ズレ量ψ(x)を算出した場合には、位相ズレ量ψ(x)は、−π/2から+π/2の範囲に畳み込まれた値を取る。なお、上式(9)において、逆正接関数内の分母及び分子の正負を判別することにより、値域を−πから+πとすることができるため、−πから+πの範囲で位相ズレ量ψ(x)を算出することも可能である。   Since the declination angle of the complex number ranges from −π to + π, when the phase shift amount ψ (x) is calculated based on the above equation (8), the phase shift amount ψ (x) is − Take a value that is convolved (wrapped) in the range of π to + π. On the other hand, the arc tangent function usually has a range of −π / 2 to + π / 2. Therefore, when the phase shift amount ψ (x) is calculated based on the above equation (9), The phase shift amount ψ (x) takes a value convoluted in a range of −π / 2 to + π / 2. In the above formula (9), by determining the denominator and the sign of the numerator in the arctangent function, the value range can be changed from −π to + π, and therefore the phase shift amount ψ ( It is also possible to calculate x).

本実施形態では、各画素部30について算出された位相ズレ量ψ(x)を画素値とするデータを位相微分画像という。なお、位相ズレ量ψ(x)に定数を乗じたり加算したりしたデータで表される画像を位相微分画像としてもよい。以下、位相微分画像の画素値は、幅αを有する所定の値域(例えば0からαの範囲)にラップされているとする。   In the present embodiment, data in which the phase shift amount ψ (x) calculated for each pixel unit 30 is a pixel value is referred to as a phase differential image. Note that an image represented by data obtained by multiplying or adding a phase shift amount ψ (x) by a constant may be a phase differential image. Hereinafter, it is assumed that the pixel values of the phase differential image are wrapped in a predetermined value range having a width α (for example, a range from 0 to α).

図5に示すように、画像処理部15は、位相微分画像生成部40、統計演算処理部41、アンラップ処理部42、オフセット画像記憶部43、補正処理部44、オフセット処理部45、位相コントラスト画像生成部46等を備える。位相微分画像生成部40は、特許請求の範囲の第1位相微分画像生成部と第2位相微分画像生成部とに対応する。   As shown in FIG. 5, the image processing unit 15 includes a phase differential image generation unit 40, a statistical calculation processing unit 41, an unwrap processing unit 42, an offset image storage unit 43, a correction processing unit 44, an offset processing unit 45, a phase contrast image. A generation unit 46 and the like are provided. The phase differential image generation unit 40 corresponds to a first phase differential image generation unit and a second phase differential image generation unit in claims.

位相微分画像生成部40は、プレ撮影の縞走査でX線画像検出器13により得られるM枚分の画像データ(プレ撮影画像データ)51を用い、上式(8)または上式(9)に基づいて演算を行うことにより、位相微分画像を生成する。   The phase differential image generation unit 40 uses the M image data (pre-photographed image data) 51 obtained by the X-ray image detector 13 in the pre-photographing fringe scanning, and uses the above equation (8) or the above equation (9). A phase differential image is generated by performing an operation based on the above.

同様に、位相微分画像生成部40は、本撮影の縞走査でX線画像検出器13により得られるM枚分の画像データ(本撮影画像データ)52に基づいて位相微分画像を生成する。但し、本撮影時には、位相微分画像生成部40は第1位相微分画像と第2位相微分画像の二種類の位相微分画像を生成する。第1位相微分画像は、本撮影画像データ52から直接生成する位相微分画像であり、第2位相微分画像は、統計演算処理部41によって統計演算処理が施された本撮影画像データ52を用いて生成する位相微分画像である。   Similarly, the phase differential image generation unit 40 generates a phase differential image based on the M pieces of image data (main captured image data) 52 obtained by the X-ray image detector 13 by the main scanning fringe scanning. However, at the time of actual photographing, the phase differential image generation unit 40 generates two types of phase differential images, that is, a first phase differential image and a second phase differential image. The first phase differential image is a phase differential image that is directly generated from the actual captured image data 52, and the second phase differential image is obtained by using the actual captured image data 52 that has been subjected to statistical calculation processing by the statistical calculation processing unit 41. It is a phase differential image to generate.

なお、位相微分画像生成部40は、上述のように第1位相微分画像と第2位相微分画像を生成するが、位相微分画像生成部40のかわりに、本撮影画像データ52の入力を受けて第1位相微分画像を生成する第1位相微分画像生成部と、統計演算処理を施された本撮影画像データ52を受けて第2位相微分画像を生成する第2位相微分画像生成部の二種類の位相微分画像生成部に分けておいても良い。この場合、プレ撮影時の位相微分画像は第1位相微分画像生成部で生成すれば良い。   The phase differential image generation unit 40 generates the first phase differential image and the second phase differential image as described above. However, instead of the phase differential image generation unit 40, the phase differential image generation unit 40 receives input of the captured image data 52. Two types, a first phase differential image generation unit that generates a first phase differential image, and a second phase differential image generation unit that generates a second phase differential image in response to main shooting image data 52 subjected to statistical calculation processing. The phase differential image generation unit may be divided. In this case, the phase differential image at the time of pre-imaging may be generated by the first phase differential image generation unit.

統計演算処理部41は、本撮影時に入力される本撮影画像データ52に統計演算処理を施して、位相微分画像生成部40に入力する。統計演算処理は、M枚の本撮影画像データ52の各々に施される。統計演算処理部41が本撮影画像データ52に施す統計演算処理は、本撮影画像データ52のノイズを低減するノイズ除去処理であり、例えば平滑化処理である。より具体的には、統計演算処理部41は、上述の平滑化処理(統計演算処理)として、いわゆる移動平均処理を本撮影画像データ52に施す。   The statistical calculation processing unit 41 performs statistical calculation processing on the main captured image data 52 input at the time of main imaging, and inputs the statistical calculation processing to the phase differential image generation unit 40. The statistical calculation process is performed on each of the M actual captured image data 52. The statistical calculation process performed by the statistical calculation processing unit 41 on the actual captured image data 52 is a noise removal process that reduces noise in the actual captured image data 52, and is, for example, a smoothing process. More specifically, the statistical calculation processing unit 41 performs a so-called moving average process on the captured image data 52 as the above-described smoothing process (statistical calculation process).

図6に示すように、移動平均処理は、例えば、画素Q5を注目画素として、この画素値を、注目画素Q5と、この周囲に隣接する隣接画素Q1〜Q4,Q6〜Q9との9個の画素値の平均値に置き換える。他の画素についても同様であり、各画素を注目画素とし、注目画素と、その周囲の隣接画素との9個の画素値の平均値を注目画素の画素値とする。ここでは、簡単のために、注目画素を中心とした3×3画素について画素値の平均値を求める例を説明したが、平均値を算出する画素数は任意である。但し、移動平均処理において平均値を算出する画素数が大きいと、移動平均処理を施された本撮影画像データ52から生成される第2位相微分画像の解像度が必要以上に低下してしまう。一方、平均値を算出する画素数が少ないと、後に行うアンラップ処理においてアンラップエラーが生じるという弊害がある。このため、統計演算処理部41において移動平均処理によって本撮影画像52の平滑化を行う場合には、例えば注目画素を中心とした9×9画素について画素値の平均値を求めることが好ましい。これは、後述するように、第2位相微分画像にアンラップ処理を施したときに、アンラップエラーが生じず、かつ、本撮影画像データ52の平滑化による第2位相微分画像の解像度の低下を最小限に抑えることができる画素数である。X線検出器13の画素数が十分に大きい場合には、注目画素を中央付近に含む16×16画素やそれ以上の範囲等、さらに広範囲の画素の平均値を求めても良い。また、平均値を算出する領域は正方形でなくても良く、9×10画素等の長方形でも良い。   As shown in FIG. 6, for example, the moving average process uses a pixel Q5 as a target pixel, and sets the pixel value to nine pixels of the target pixel Q5 and adjacent pixels Q1 to Q4 and Q6 to Q9 adjacent to the target pixel Q5. Replace with the average pixel value. The same applies to the other pixels, and each pixel is set as a target pixel, and an average value of nine pixel values of the target pixel and surrounding neighboring pixels is set as the pixel value of the target pixel. Here, for the sake of simplicity, an example has been described in which the average value of pixel values is calculated for 3 × 3 pixels centered on the pixel of interest, but the number of pixels for calculating the average value is arbitrary. However, if the number of pixels for which the average value is calculated in the moving average process is large, the resolution of the second phase differential image generated from the actual captured image data 52 that has been subjected to the moving average process is unnecessarily lowered. On the other hand, if the number of pixels for which the average value is calculated is small, there is an adverse effect that an unwrapping error occurs in the unwrapping process to be performed later. For this reason, when the statistical calculation processing unit 41 smoothes the captured image 52 by moving average processing, for example, it is preferable to obtain an average value of pixel values for 9 × 9 pixels centered on the target pixel. As will be described later, when the second phase differential image is unwrapped, an unwrapping error does not occur, and the decrease in resolution of the second phase differential image due to the smoothing of the actual captured image data 52 is minimized. This is the number of pixels that can be suppressed to the limit. When the number of pixels of the X-ray detector 13 is sufficiently large, an average value of a wider range of pixels such as a 16 × 16 pixel including the target pixel in the vicinity of the center or a range beyond that may be obtained. Further, the area for calculating the average value may not be a square, but may be a rectangle such as 9 × 10 pixels.

なお、統計演算処理部41が本撮影画像データ52に移動平均処理を施す例を挙げたが、統計演算処理部41が本撮影画像データ52に施す統計演算処理は、移動平均処理に限らず、本撮影画像データ52を平滑化し、ノイズを低減することができる処理であれば任意である。例えば、統計演算処理部41は、本撮影画像データ52にメディアンフィルタ処理や最頻値フィルタ処理等を施すようにしても良い。メディアンフィルタ処理は、注目画素(図6では画素Q5)の画素値を、これを含む所定範囲の画素(図6では画素Q1〜Q9)の画素値の中央値に置き換える処理である。最頻値フィルタ処理は、対象の画素の画素値を、これを含む所定範囲の画素の画素値の最頻値に置き換える処理である。   In addition, although the statistical calculation process part 41 gave the example which performs a moving average process with respect to this picked-up image data 52, the statistical calculation process which the statistical calculation process part 41 performs with respect to this picked-up image data 52 is not restricted to a moving average process, Any process can be used as long as the captured image data 52 can be smoothed and noise can be reduced. For example, the statistical calculation processing unit 41 may perform median filter processing, mode value filtering processing, or the like on the actual captured image data 52. The median filter process is a process of replacing the pixel value of the pixel of interest (pixel Q5 in FIG. 6) with the median value of the pixel values in a predetermined range including the pixel (pixels Q1 to Q9 in FIG. 6). The mode value filter process is a process of replacing the pixel value of the target pixel with the mode value of the pixel values of pixels in a predetermined range including the target pixel value.

アンラップ処理部42(図5参照)は、位相微分画像生成部40から入力される位相微分画像にアンラップ処理を施す。プレ撮影時には、プレ撮影画像データ51に基づいて生成された位相微分画像が位相微分画像生成部40からアンラップ処理部42に入力される。アンラップ処理部42は、プレ撮影画像データ51から生成された位相微分画像にアンラップ処理を施すと、これをオフセット画像K0として、オフセット画像記憶部43に記憶させる。なお、オフセット画像記憶部43は、新たにプレ撮影を行って新たなオフセット画像K0が入力された場合には、既に記憶されているオフセット画像を消去した後、新たに入力されたオフセット画像K0を記憶する。   The unwrap processing unit 42 (see FIG. 5) performs unwrap processing on the phase differential image input from the phase differential image generation unit 40. At the time of pre-photographing, the phase differential image generated based on the pre-photographed image data 51 is input from the phase differential image generation unit 40 to the unwrap processing unit 42. When the unwrap processing unit 42 performs an unwrap process on the phase differential image generated from the pre-captured image data 51, the unwrap processing unit 42 stores this in the offset image storage unit 43 as an offset image K0. Note that, when a new pre-shooting is performed and a new offset image K0 is input, the offset image storage unit 43 deletes the already stored offset image and then stores the newly input offset image K0. Remember.

また、本撮影時には、第1位相微分画像と第2位相微分画像の二種類の位相微分画像が位相微分画像生成部40からアンラップ処理部42に入力される。アンラップ処理部42は、第1位相微分画像及び第2位相微分画像に各々アンラップ処理を施す。そして、アンラップ処理を施した第1位相微分画像K1、アンラップ処理を施した第2位相微分画像K2をいずれも補正処理部44に入力する。   At the time of actual photographing, two types of phase differential images, that is, a first phase differential image and a second phase differential image are input from the phase differential image generation unit 40 to the unwrap processing unit 42. The unwrap processing unit 42 performs unwrap processing on the first phase differential image and the second phase differential image, respectively. Then, both the first phase differential image K1 subjected to the unwrap process and the second phase differential image K2 subjected to the unwrap process are input to the correction processing unit 44.

図7に示すように、アンラップ処理部42は、位相微分画像61の各行または各列の端部に位置する画素に起点SPを設定し、起点SPから経路WRに沿ってアンラップ処理を行った後、起点SPと、これに隣接する起点SPとのアンラップ処理を行い、起点SPから経路WRに沿ってアンラップ処理を行うという処理を、起点SP及び経路WRを変更しながら順に繰り返す。ここで示す位相微分画像61は、プレ撮影時に生成される位相微分画像、本撮影時に生成される第1位相微分画像、第2位相微分画像のいずれかである。 As shown in FIG. 7, the unwrap processing unit 42 sets the starting point SP 1 for the pixel located at the end of each row or each column of the phase differential image 61, and performs the unwrapping process from the starting point SP 1 along the path WR 1. After performing, unwrap processing is performed between the starting point SP 1 and the starting point SP 2 adjacent thereto, and the unwrap processing is performed from the starting point SP 2 along the route WR 2. The starting point SP n and the route WR n are changed. Repeat in order. The phase differential image 61 shown here is one of a phase differential image generated during pre-imaging, a first phase differential image generated during main imaging, and a second phase differential image.

アンラップ処理は、前述のように位相微分画像の画素値が所定の値域にラップされていることにより大きく変化(いわゆる位相飛び)する点を不連続点DPとして検出し、検出した不連続点DP以降の経路WR上の画素値に該値域の幅αを加算または減算することで不連続点DPをなくし、画素値の変化をほぼ連続化する処理である。不連続点DPの検出は、画素値の変化量が所定量(例えば、α/2)以上である箇所を求めることにより行われる。図8に示すように、位相微分画像にアンラップ処理を施すと、経路WR上に、位相飛びによる不連続点DPだけが検出された場合には、画素値の変化は正常に連続化される。 In the unwrap processing, as described above, a point that greatly changes (so-called phase jump) due to the pixel value of the phase differential image being wrapped in a predetermined value range is detected as a discontinuous point DP, and after the detected discontinuous point DP. In this process, the discontinuous point DP is eliminated by adding or subtracting the width α of the range to the pixel value on the path WR n of FIG. The detection of the discontinuous point DP is performed by obtaining a location where the change amount of the pixel value is a predetermined amount (for example, α / 2) or more. As shown in FIG. 8, when the phase differential image is subjected to unwrapping processing, when only the discontinuous point DP due to the phase jump is detected on the path WR n , the change in the pixel value is normally continued. .

一方、図9に示すように、経路WR上に、位相飛びによる不連続点DPだけでなく、ノイズ等による不連続点Errが存在すると、アンラップ処理部42は、位相飛びによる不連続点DPとノイズ等による不連続点Errとを識別することができず、不連続点Errに対しても値域の幅αを加算または減算することがある。この場合、アンラップ処理後位相微分画像には、不連続点Errで幅αのギャップが生じてしまう。このギャップがアンラップエラーである。 On the other hand, as shown in FIG. 9, when there is a discontinuous point Err due to noise or the like on the path WR n as well as a discontinuous point DPr due to noise or the like, the unwrap processing unit 42 causes the discontinuous point DP due to phase jump. And the discontinuous point Err due to noise or the like cannot be identified, and the range width α may be added to or subtracted from the discontinuous point Err. In this case, a gap having a width α occurs at the discontinuous point Err in the post-wrapping phase differential image. This gap is an unwrapping error.

なお、ノイズ等による不連続点Errが1点のデータだけで構成される場合には、結果的には正しくアンラップ処理される。これは、不連続点Errと直前のデータ点との差が不連続点を検出するための所定量を超え、かつ、不連続点Errと次のデータ点との差も所定量を超えるため、αを減算(加算)するアンラップ処理とαを加算(減算)するアンラップ処理が行われ、不連続点Errにおけるアンラップ処理は相殺されるからである。このため、図9に示す不連続点Errは複数のデータ点からなる。例えば、不連続点Errが、データ点Err1,Err2の2点からなり、データ点Err1と直前のデータ点との差が所定量を超え、データ点Err1とデータ点Err2の差、及びデータ点Err2と次のデータ点との差が所定量を超えないとする。この場合、データ点Err1と直前のデータ点との差を検出してアンラップ処理が行われるが、データ点Err1とデータ点Err2の差、及びデータ点Err2と次のデータ点との差はアンラップ処理が必要な箇所としては検出されないので、結果的にデータ点Err1と直前のデータ点との差を検出して行われるアンラップ処理がアンラップエラーとして残る。   When the discontinuous point Err due to noise or the like is composed of only one point of data, the unwrap processing is correctly performed as a result. This is because the difference between the discontinuous point Err and the previous data point exceeds a predetermined amount for detecting the discontinuous point, and the difference between the discontinuous point Err and the next data point also exceeds the predetermined amount. This is because an unwrap process for subtracting (adding) α and an unwrap process for adding (subtracting) α are performed, and the unwrap process at the discontinuous point Err is canceled. For this reason, the discontinuous point Err shown in FIG. 9 includes a plurality of data points. For example, the discontinuous point Err consists of two data points Err1 and Err2, the difference between the data point Err1 and the previous data point exceeds a predetermined amount, the difference between the data point Err1 and the data point Err2, and the data point Err2. And the next data point does not exceed a predetermined amount. In this case, the difference between the data point Err1 and the previous data point is detected and unwrapping is performed. The difference between the data point Err1 and the data point Err2 and the difference between the data point Err2 and the next data point are unwrapped. As a result, the unwrap process performed by detecting the difference between the data point Err1 and the immediately preceding data point remains as an unwrap error.

プレ撮影は、前述のように被検体Hがない状態で行われる撮影であるから、プレ撮影画像データ51及びプレ撮影画像データ51から生成される位相微分画像には、位相飛びによる不連続点DP以外の不連続点Errは基本的に発生しない。このため、プレ撮影時に生成される位相微分画像にアンラップ処理を施してもアンラップエラーは生じない。   Since the pre-imaging is an imaging performed without the subject H as described above, the pre-photographed image data 51 and the phase differential image generated from the pre-photographed image data 51 include discontinuous points DP due to phase jumps. The discontinuous point Err other than is basically not generated. For this reason, an unwrapping error does not occur even if an unwrapping process is performed on the phase differential image generated at the time of pre-shooting.

また、本撮影時に得られる第2位相微分画像K2は、骨部等でノイズが現れやすい箇所を含む被検体Hを含んでいるが、統計演算処理部42によって移動平均処理が施され、平滑化された本撮影画像データ51に基づいて生成されるので、第2位相微分画像K2にアンラップ処理を施してもアンラップエラーは生じない。一方、本撮影時に得られる第1位相微分画像K1は、平滑化されていない本撮影画像データ51から生成されるので、第1位相微分画像K1にアンラップ処理を施すとアンラップエラーが生じることがある。   Further, the second phase differential image K2 obtained at the time of the main imaging includes the subject H including a portion where noise is likely to appear in the bone portion or the like, but is subjected to moving average processing by the statistical calculation processing unit 42 and smoothed. Since it is generated based on the actual captured image data 51, no unwrapping error will occur even if the second phase differential image K2 is unwrapped. On the other hand, since the first phase differential image K1 obtained at the time of actual photographing is generated from the non-smoothed main photographed image data 51, an unwrapping error may occur when the first phase differential image K1 is subjected to unwrapping. .

補正処理部44(図5参照)は、第1位相微分画像K1に発生したアンラップエラーを、第2位相微分画像K2に基づいて補正し、アンラップエラーを補正した第1位相微分画像K1aを後述するオフセット処理部45に入力する。補正処理部44は、第1位相微分画像K1のアンラップエラーの補正を以下に説明するように行う。   The correction processing unit 44 (see FIG. 5) corrects the unwrapping error that has occurred in the first phase differential image K1 based on the second phase differential image K2, and will describe the first phase differential image K1a in which the unwrapping error is corrected later. Input to the offset processing unit 45. The correction processing unit 44 performs correction of the unwrapping error in the first phase differential image K1 as described below.

図10に示すように、補正処理部44は、まず、各位相微分画像の画素の座標を(x,y)、第1位相微分画像K1の各画素の画素値をψ(x,y)、第2位相微分画像K2の各画素の画素値をψ(x,y)とし、下式(10)に示すように、第1位相微分画像K1と第2位相微分画像K2の画素値の差分Δ(x,y)を算出する(ステップS01)。式(10)に示す通り、補正処理部44が算出する差分Δ(x,y)は、第2位相微分画像K2を基準とした差分である。 As illustrated in FIG. 10, the correction processing unit 44 first sets the pixel coordinates of each phase differential image to (x, y) and the pixel value of each pixel of the first phase differential image K1 to ψ 1 (x, y). The pixel value of each pixel of the second phase differential image K2 is ψ 2 (x, y), and the pixel values of the first phase differential image K1 and the second phase differential image K2 are expressed as shown in the following equation (10). The difference Δ (x, y) is calculated (step S01). As shown in Expression (10), the difference Δ (x, y) calculated by the correction processing unit 44 is a difference based on the second phase differential image K2.

その後、算出した差分Δ(x,y)について、下式(11)を満たす整数nを画素毎に算出する(ステップS02)。   Thereafter, for the calculated difference Δ (x, y), an integer n satisfying the following expression (11) is calculated for each pixel (step S02).

アンラップエラーが生じていない場合、第1位相微分画像K1(x,y)と第2位相微分画像K2(x,y)は、殆ど差がなく、式(11)を満たす整数nは0である。一方、アンラップエラーが発生していると、nは0以外の整数になる。例えば、式(11)を満たす整数nが0以外の画素は、経路WRに沿ってアンラップ処理を行ったときに、当該画素までに、最終的にn回分のアンラップエラーによるギャップを累積している。最終的にn回分のアンラップエラーによるギャップが累積するケースとしては、同一方向(正または負方向)にn回のアンラップエラーが生じた場合と、正及び負方向にアンラップエラーが合計n回以上生じて、一部相殺され、最終的にn回分のアンラップエラーに相当するギャップが累積された場合とがある。 When no unwrapping error has occurred, there is almost no difference between the first phase differential image K1 (x, y) and the second phase differential image K2 (x, y), and the integer n satisfying equation (11) is 0. . On the other hand, when an unwrapping error occurs, n becomes an integer other than 0. For example, when an unwrap process is performed along the path WR n for pixels where the integer n satisfying equation (11) is not 0, a gap due to an unwrap error for n times is accumulated to the pixel. Yes. Eventually, gaps due to unwrapping errors for n times accumulate as follows: when unwrapping errors occur n times in the same direction (positive or negative direction) and when there are a total of n or more unwrapping errors in the positive and negative directions In some cases, the gaps are partially offset and a gap corresponding to n unwrap errors is accumulated.

なお、式(11)では、差分Δの下限に等号を含み(≦)、上限に等号を含まない(<)が、整数nが一意に決定することができれば等号の位置は任意である。すなわち、上限に等号を含み、下限に等号を含まないようにしても良い(nα−α/2<Δ(x,y)≦nα+α/2 ・・・(11’))。   In equation (11), the lower limit of the difference Δ includes an equal sign (≦) and the upper limit does not include an equal sign (<), but the position of the equal sign is arbitrary as long as the integer n can be uniquely determined. is there. That is, an equal sign may be included in the upper limit and no equal sign may be included in the lower limit (nα−α / 2 <Δ (x, y) ≦ nα + α / 2 (11 ′)).

補正処理部44は、前述の式(11)を満たす整数nを用い、下式(12)に示すように、元の第1位相微分画像K1の各画素ψ(x,y)の画素値を、新たな画素値ψ’(x,y)にそれぞれ置き換える(ステップS03)。 The correction processing unit 44 uses the integer n satisfying the above-described equation (11), and as shown in the following equation (12), the pixel value of each pixel ψ 1 (x, y) of the original first phase differential image K1. Are replaced with new pixel values ψ 1 ′ (x, y), respectively (step S03).

新たな画素値ψ’(x,y)は、元の画素値ψ(x,y)に、この画素までの経路に累積したアンラップエラーによるギャップの個数分、幅αを減算する(nが負の場合には実質的には加算される)ことにより、ギャップが解消された画素値である。したがって、第1位相微分画像K1の全体で各画素の画素値をψ(x,y)からψ’(x,y)に置き換えることにより画素値の変化がほぼ連続化する。 The new pixel value ψ 1 ′ (x, y) is subtracted from the original pixel value ψ 1 (x, y) by the width α by the number of gaps due to unwrapping errors accumulated in the path to this pixel (n In the case of a negative value, the pixel value is substantially added). Therefore, by replacing the pixel value of each pixel in the entire first phase differential image K1 from ψ 1 (x, y) to ψ 1 ′ (x, y), the change in pixel value is substantially continuous.

なお、式(12)に示す通り、式(11)を満たす整数nが0の画素では、元の画素値ψ(x,y)と新たな画素値ψ’(x,y)は等しく、画素値の置き換えは行われない。整数nが0の画素は、この画素までにアンラップエラーが生じていない画素、あるいは値域αを加算/減算した回数が等しく、アンラップエラーによるギャップが相殺された画素であるから、画素値の置き換えは必要ない。 Note that, as shown in Expression (12), in a pixel where the integer n satisfying Expression (11) is 0, the original pixel value ψ 1 (x, y) and the new pixel value ψ 1 ′ (x, y) are equal. The pixel value is not replaced. A pixel whose integer n is 0 is a pixel in which no unwrapping error has occurred until this pixel, or a pixel in which the number of additions / subtractions of the range α is equal and the gap due to the unwrapping error is offset. unnecessary.

オフセット処理部45(図5参照)は、上述のように補正処理部44によってアンラップエラーが補正された第1位相微分画像K1aに対してオフセット補正を施す。オフセット補正は、アンラップエラーが補正された第1位相微分画像K1aからオフセット画像K0を減算することにより、第1位相微分画像K1aにバックグラウンドとして重畳されたノイズを減算する補正処理である。ここでオフセットとして除去されるノイズ成分は、バックグラウンドとして重畳されるノイズ成分は、例えば、第1の格子21や第2の格子22の歪や僅かな位置ずれ(回転や傾斜を含む)によるものである。   The offset processing unit 45 (see FIG. 5) performs offset correction on the first differential phase image K1a in which the unwrapping error is corrected by the correction processing unit 44 as described above. The offset correction is a correction process for subtracting noise superimposed as a background on the first phase differential image K1a by subtracting the offset image K0 from the first phase differential image K1a in which the unwrapping error is corrected. Here, the noise component removed as an offset is a noise component superimposed as a background, for example, due to distortion or slight positional deviation (including rotation or inclination) of the first grating 21 or the second grating 22. It is.

位相コントラスト画像生成部46(図5参照)は、第1位相微分画像K1aからオフセットが除去された第1位相微分画像K1bをx方向に沿って積分処理することにより、位相シフト分布を表す位相コントラスト画像を生成する。オフセット補正後の第1位相微分画像K1bと位相コントラスト画像は、画像記録部16に記録される。   The phase contrast image generation unit 46 (see FIG. 5) integrates the first phase differential image K1b from which the offset has been removed from the first phase differential image K1a along the x direction, thereby expressing the phase contrast representing the phase shift distribution. Generate an image. The first phase differential image K1b and the phase contrast image after the offset correction are recorded in the image recording unit 16.

以下、X線撮影装置10の作用を説明する。X線撮影装置10を用いて被検体Hの撮影を行う場合、図11に示すように、被検体Hの撮影の前に、プレ撮影を行う。操作部18aを用いて撮影モードとしてプレ撮影モードが選択されると(ステップS10)、撮影指示の入力待機状態となる(ステップS11)。操作部18aを用いて撮影指示が入力されると、走査機構23により第2の格子22が所定の走査ピッチずつ並進移動されながら、各走査位置kにおいて、X線源11によるX線照射及びX線画像検出器13によるG2像の検出が行われる(ステップS12)。この縞走査の結果、M枚のプレ撮影画像データ51が生成され、メモリ14に格納される。   Hereinafter, the operation of the X-ray imaging apparatus 10 will be described. When imaging the subject H using the X-ray imaging apparatus 10, pre-imaging is performed before imaging the subject H as shown in FIG. When the pre-shooting mode is selected as the shooting mode using the operation unit 18a (step S10), the camera enters a shooting instruction input standby state (step S11). When an imaging instruction is input using the operation unit 18a, the second grating 22 is translated by a predetermined scanning pitch by the scanning mechanism 23, and X-ray irradiation by the X-ray source 11 and X at each scanning position k are performed. The G2 image is detected by the line image detector 13 (step S12). As a result of the fringe scanning, M pieces of pre-captured image data 51 are generated and stored in the memory 14.

プレ撮影画像データ51は、画像処理部15に読み出される。画像処理部15内では、位相微分画像生成部40によってプレ撮影画像データ51から位相微分画像が生成される(ステップS13)。この位相微分画像は、アンラップ処理が施された後(ステップS14)、オフセット画像としてオフセット画像記憶部41に記憶される。プレ撮影動作は、以上で終了する。なお、このプレ撮影は、X線撮影装置10の立ち上げ時等に被検体Hを配置しない状態で少なくとも一度行われればよく、本撮影の前に毎回行われる必要はない。   The pre-captured image data 51 is read out to the image processing unit 15. In the image processing unit 15, a phase differential image is generated from the pre-captured image data 51 by the phase differential image generation unit 40 (step S13). This phase differential image is stored in the offset image storage unit 41 as an offset image after being unwrapped (step S14). The pre-photographing operation ends here. Note that this pre-imaging may be performed at least once in a state in which the subject H is not disposed when the X-ray imaging apparatus 10 is started up, and need not be performed every time before the main imaging.

次に、図12に示すように、被検体Hを配置し、本撮影を行う。本撮影を行う場合、操作部18aを用いて撮影モードとして本撮影モードが選択される(ステップS20)。本撮影モードが選択されると、撮影指示の待受状態となる(ステップS21)。操作部18aを用いて撮影指示がなされると、縞走査が行われ(ステップS22)、メモリ14にM枚の本撮影画像データ52が格納される。   Next, as shown in FIG. 12, the subject H is arranged and the main imaging is performed. When performing the main shooting, the main shooting mode is selected as the shooting mode using the operation unit 18a (step S20). When the main shooting mode is selected, a shooting instruction standby state is set (step S21). When a shooting instruction is given using the operation unit 18a, stripe scanning is performed (step S22), and M main captured image data 52 are stored in the memory 14.

その後、本撮影画像データ52は、画像処理部15に読み出される。画像処理部15内では、位相微分画像生成部40によって本撮影画像データ52から第1位相微分画像K1が生成され(ステップS23)、アンラップ処理部42によってアンラップ処理が施される(ステップS24)。   Thereafter, the actual captured image data 52 is read by the image processing unit 15. In the image processing unit 15, the phase differential image generation unit 40 generates a first phase differential image K1 from the actual captured image data 52 (step S23), and the unwrap processing unit 42 performs unwrap processing (step S24).

一方、上述のように第1位相微分画像K1が生成されると同時に、本撮影画像データ52は、統計演算処理部41に入力される。統計演算処理部41に入力されたM枚の本撮影画像データ52には、統計演算処理部41によって各々前述の移動平均処理が施される(ステップS25)。そして、移動平均処理が施された本撮影画像データ52は、位相微分画像生成部40に入力され、移動平均処理が施された本撮影画像データ52から第2位相微分画像K2が生成されるとともに(ステップS26)、アンラップ処理が施される(ステップS27)。   On the other hand, at the same time as the first differential phase image K1 is generated as described above, the actual captured image data 52 is input to the statistical calculation processing unit 41. The above-mentioned moving average processing is performed on each of the M actual captured image data 52 input to the statistical calculation processing unit 41 by the statistical calculation processing unit 41 (step S25). Then, the actual captured image data 52 that has been subjected to the moving average process is input to the phase differential image generation unit 40, and a second phase differential image K2 is generated from the actual captured image data 52 that has been subjected to the moving average process. (Step S26) Unwrap processing is performed (Step S27).

なお、ここでは、後に行う補正処理に第1位相微分画像K1と第2位相微分画像K2が用いられるので、第1位相微分画像K1と第2位相微分画像K2の生成及びアンラップ処理が同時に行われる例を説明したが、第1位相微分画像K1及び第2位相微分画像K2の生成及びアンラップ処理は厳密に同時に行われる必要はない。第1位相微分画像K1の生成及びアンラップ処理を行ってから、統計演算処理部42による本撮影画像データ52への移動平均処理及び第2位相微分画像K2の生成及びアンラップ処理を行っても良く、逆に、統計演算処理部42による本撮影画像データ52への移動平均処理及び第2位相微分画像K2の生成及びアンラップ処理を行ってから、第1位相微分画像K1の生成及びアンラップ処理を行っても良い。また、第1位相微分画像K1と第2位相微分画像K2をそれぞれ生成した後に、第1位相微分画像K1と第2位相微分画像K2にアンラップ処理を行うようにしても良い。   Here, since the first phase differential image K1 and the second phase differential image K2 are used for the correction processing to be performed later, the first phase differential image K1 and the second phase differential image K2 are generated and unwrapped at the same time. Although an example has been described, the generation and unwrapping of the first phase differential image K1 and the second phase differential image K2 do not have to be performed strictly at the same time. After performing the generation and unwrapping processing of the first phase differential image K1, the moving average processing to the actual captured image data 52 by the statistical calculation processing unit 42 and the generation and unwrapping processing of the second phase differential image K2 may be performed. On the contrary, after performing the moving average process to the actual captured image data 52 and the generation and unwrapping process of the second phase differential image K2 by the statistical calculation processing unit 42, the generation and unwrapping process of the first phase differential image K1 are performed. Also good. Further, after generating the first phase differential image K1 and the second phase differential image K2, respectively, the first phase differential image K1 and the second phase differential image K2 may be unwrapped.

上述のように、第1位相微分画像K1と第2位相微分画像K2が生成され、アンラップ処理が施されると、補正処理部44は、第2位相微分画像K2に基づいて第1位相微分画像K1のアンラップエラーを補正する補正処理を施す(ステップS28)。   As described above, when the first phase differential image K1 and the second phase differential image K2 are generated and the unwrapping process is performed, the correction processing unit 44 performs the first phase differential image based on the second phase differential image K2. A correction process for correcting the unwrapping error of K1 is performed (step S28).

アンラップエラーが補正された第1位相微分画像K1aは、さらにオフセット処理部44によってオフセット補正が施されることによりオフセットが除去さる(ステップS29)。また、位相コントラスト画像生成部46がオフセットが除去された第1位相微分画像K1bに積分処理をすることにより、位相シフト分布を表す位相コントラスト画像が生成され(ステップS30)、第1位相微分画像K1bと位相コントラスト画像が画像記録部16に記録される。その後、第1位相微分画像K1bや位相コントラスト画像は、モニタ18bに画像表示される(ステップS31)。   The first phase differential image K1a in which the unwrapping error is corrected is further offset-corrected by the offset processing unit 44 to remove the offset (step S29). Further, the phase contrast image generation unit 46 integrates the first phase differential image K1b from which the offset is removed, thereby generating a phase contrast image representing the phase shift distribution (step S30), and the first phase differential image K1b. And a phase contrast image are recorded in the image recording unit 16. Thereafter, the first phase differential image K1b and the phase contrast image are displayed on the monitor 18b (step S31).

以上のように、X線撮影装置10は、本撮影において位相微分画像を生成するときに、本撮影画像データ51に基づいて、本撮影画像データ52から直接生成される第1位相微分画像K1と、移動平均処理を施した本撮影画像データ52から生成される第2位相微分画像K2の二種類の位相微分画像を生成し、これらの第1,第2位相微分画像K1,K2を用いて第1位相微分画像K1にアンラップ処理を施したときに生じるアンラップエラーを補正する。これにより、X線撮影装置10は、アンラップエラーがない第1位相微分画像K1b及び位相コントラスト画像を生成し、表示することができる。   As described above, when the X-ray imaging apparatus 10 generates the phase differential image in the main imaging, the first phase differential image K1 directly generated from the main imaging image data 52 based on the main imaging image data 51 and Two types of phase differential images of the second phase differential image K2 generated from the actual captured image data 52 subjected to the moving average process are generated, and the first and second phase differential images K1 and K2 are used to generate the first phase differential image K2. An unwrapping error that occurs when the unwrapping process is performed on the one-phase differential image K1 is corrected. Thereby, the X-ray imaging apparatus 10 can generate and display the first phase differential image K1b and the phase contrast image without an unwrapping error.

また、X線撮影装置10は、第1位相微分画像K1のアンラップエラーを補正するが、このアンラップエラーの補正処理は、第2位相微分画像K2の画素値ψ(x,y)を基準とすることにより、アンラップエラーが発生した箇所及びアンラップエラーによるギャップの実質的な累積回数を検出し、アンラップエラーで生じるギャップのみを補正するものである。アンラップエラーが生じた画素値ψ(x,y)を近似値に補正し、単にアンラップエラーを目立たなくする補正処理(例えば、補間やフィッティング等で行う補正処理)と比較すると、このX線撮影装置10が行うアンラップエラーの補正処理は、被検体Hの像の情報や解像度等を全く損なうことがなく、アンラップエラーを正確に補正することができるという利点がある。 The X-ray imaging apparatus 10 corrects the unwrapping error of the first phase differential image K1, and this unwrapping error correction processing is based on the pixel value ψ 2 (x, y) of the second phase differential image K2. Thus, the location where the unwrap error has occurred and the substantial cumulative number of gaps due to the unwrap error are detected, and only the gap caused by the unwrap error is corrected. Compared with correction processing (for example, correction processing performed by interpolation, fitting, etc.) that corrects the pixel value ψ 1 (x, y) in which the unwrap error has occurred to an approximate value and simply makes the unwrap error inconspicuous, this X-ray imaging The unwrapping error correction process performed by the apparatus 10 has an advantage that the unwrapping error can be accurately corrected without losing any information or resolution of the image of the subject H.

さらに、比較例としては、例えば、アンラップ処理前の位相微分画像から、アンラップ処理が正常に行える領域とアンラップエラーが起こり得る領域とを予め抽出し、正常にアンラップ処理が行える領域にだけアンラップ処理を行うように、アンラップ処理の起点や経路を選択することにより、アンラップエラーを発生しないようにすることが考えられる。しかし、上述の実施形態のように、第2位相微分画像K2を基準に第1位相微分画像K1のアンラップエラーを補正すれば、比較例のようなアンラップ処理が正常に行える領域の抽出や起点,経路の設定等の複雑な処理が不要であり、簡便な処理でアンラップエラーの補正をすることができる。   Furthermore, as a comparative example, for example, from the phase differential image before unwrapping, a region where unwrapping can be normally performed and a region where an unwrapping error can occur are extracted in advance, and unwrapping is performed only on regions where unwrapping can be performed normally. It is conceivable that an unwrapping error will not occur by selecting a starting point or a route for unwrapping processing. However, if the unwrapping error of the first phase differential image K1 is corrected on the basis of the second phase differential image K2 as in the above-described embodiment, the extraction or starting point of the region where the unwrap processing can be normally performed as in the comparative example, Complicated processing such as route setting is not required, and unwrapping errors can be corrected with simple processing.

以下、補正処理部44によってアンラップエラーが補正される態様を、より具体的に説明する。   Hereinafter, a mode in which the unwrapping error is corrected by the correction processing unit 44 will be described more specifically.

例えば、図13に示すように、被写体Hに、X線吸収能が高いためにコントラストが低くノイズが生じやすい骨部66と、X線撮影装置10による撮影の主要な関心領域である軟部組織67(軟骨や関節液等)があるとする。骨部66はコントラストが低く、アンラップエラーが生じやすいので、本撮影画像データ52から直接生成された位相微分画像K1においては、骨部66を通る経路WRに沿ってアンラップエラーによる筋状のノイズ67が発生することがある。破線で示す領域68のように、ノイズ67が軟部組織67に重畳される箇所では、関心領域である軟部組織67の観察を阻害する。 For example, as shown in FIG. 13, the subject H has a bone 66 that is low in contrast and easily generates noise due to its high X-ray absorption ability, and a soft tissue 67 that is a main region of interest for imaging by the X-ray imaging apparatus 10. (Cartilage, synovial fluid, etc.) Since the bone portion 66 has a low contrast and an unwrapping error is likely to occur, in the phase differential image K1 directly generated from the actual captured image data 52, streak noise due to the unwrapping error along the path WR n passing through the bone portion 66. 67 may occur. As in a region 68 indicated by a broken line, at a place where the noise 67 is superimposed on the soft tissue 67, the observation of the soft tissue 67 that is the region of interest is hindered.

一方、図14に示すように、第2位相微分画像K2は、移動平均処理が施され、平滑化された本撮影画像データ52から生成及びアンラップ処理が行われているので、第1位相微分画像K1と同様にアンラップ処理を施してもアンラップエラーは生じない。また、第2位相微分画像K2は、第1位相微分画像K1と比較して軟部組織67の輪郭等が若干不鮮明になるが、ほぼ第1位相微分画像K1と同様の被検体Hの像が写し出されている。このため、第1位相微分画像K1と第2位相微分画像K2の対応する画素は、被検体Hのほぼ同じ箇所のデータとなっている。   On the other hand, as shown in FIG. 14, since the second phase differential image K2 is generated and unwrapped from the main image data 52 that has been subjected to moving average processing and smoothed, the first phase differential image is obtained. An unwrapping error does not occur even if the unwrapping process is performed as in K1. In addition, the second phase differential image K2 has a slightly blurred outline of the soft tissue 67 as compared to the first phase differential image K1, but the image of the subject H that is substantially the same as the first phase differential image K1 is displayed. It is. For this reason, the corresponding pixels of the first phase differential image K1 and the second phase differential image K2 are data of substantially the same portion of the subject H.

図15に示すように、第1位相微分画像K1でアンラップエラーが生じたある経路WR上の画素値ψ(x,y)を第2位相微分画像K2の対応する画素値ψ(x,y)と比較すると、第1位相微分画像K1,第2位相微分画像K2ともに、位相飛びによる不連続点DP1及びDP2はアンラップ処理によって接続され、連続化される。 As shown in FIG. 15, a pixel value ψ 1 (x, y) on a certain path WR n in which an unwrapping error has occurred in the first phase differential image K1 is converted into a corresponding pixel value ψ 2 (x , Y), in both the first phase differential image K1 and the second phase differential image K2, the discontinuous points DP1 and DP2 due to the phase jump are connected by the unwrap process and are made continuous.

ノイズ等による不連続点Errでは、第1位相微分画像K1の場合、アンラップ処理によって値域の幅αが加算されるアンラップエラーが生じる。このため、アンラップ処理の起点SPからノイズ等による不連続点Errまでの範囲E1では、画素値ψ(x,y)がアンラップ処理によって滑らかに接続されるが、不連続点Errにおいて幅αのギャップが生じ、不連続点Err以降の領域E2においてもこのアンラップエラーによるギャップが上乗せされたかたちで反映される。一方、第2位相微分画像K2は、本撮影画像データ52を平滑化してから生成されているため、元の本撮影画像データ52にあったノイズ等による不連続点Errはなく、アンラップ処理後の当該経路WR上にはギャップは生じない。 At the discontinuous point Err due to noise or the like, in the case of the first phase differential image K1, an unwrap error in which the range width α is added by the unwrap process occurs. Therefore, the range E1 from the starting point SP n of unwrapping to discontinuity Err due to noise or the like, the pixel values ψ 1 (x, y) but are smoothly connected by the unwrapping, the width α in the discontinuity Err This gap is also reflected in the region E2 after the discontinuous point Err in the form of adding the gap due to this unwrapping error. On the other hand, since the second phase differential image K2 is generated after smoothing the actual captured image data 52, there is no discontinuity point Err due to noise or the like in the original actual captured image data 52, and after the unwrap processing. no gap is on the route WR n.

このため、第1位相微分画像K1と第2位相微分画像K2の差分Δ(x,y)を算出すると、第1位相微分画像K1におけるアンラップ処理の起点SPからノイズ等による不連続点Errまでの領域E1では、差分Δ(x,y)はほぼ0(Δ(x,y)≒0)である。一方、不連続点Err以降の領域E2では、差分Δ(x,y)が概ね幅αになる(Δ(x,y)≒α)。したがって、前述の式(11)を満たす整数nを算出すると、領域E1ではn=0であり、領域E2ではn=1となる。 Thus, the first differential phase image K1 difference delta (x, y) of the second differential phase image K2 calculating the until discontinuity Err due to noise or the like from the starting point SP n of unwrapping the first differential phase image K1 In the area E1, the difference Δ (x, y) is almost 0 (Δ (x, y) ≈0). On the other hand, in the region E2 after the discontinuous point Err, the difference Δ (x, y) is approximately the width α (Δ (x, y) ≈α). Therefore, when the integer n satisfying the above-described equation (11) is calculated, n = 0 in the region E1 and n = 1 in the region E2.

補正処理部44は、こうして算出した式(11)を満たす整数nに応じて、前述の式(12)に示す通り、アンラップエラーで生じたギャップの総量nαを減算した画素値ψ’(x,y)を第1位相微分画像K1の新たな画素値とする。こうすると、同図15に示すように、新たな画素値ψ’(x,y)は、第2位相微分画像ψ(x,y)とほぼ一致し、滑らかに接続され、アンラップエラーが解消される。 In accordance with the integer n satisfying the equation (11) calculated in this way, the correction processing unit 44 subtracts the total amount nα of gaps caused by the unwrap error, as shown in the equation (12), and the pixel value ψ 1 ′ (x , Y) is a new pixel value of the first phase differential image K1. As a result, as shown in FIG. 15, the new pixel value ψ 1 ′ (x, y) substantially coincides with the second phase differential image ψ 2 (x, y), is smoothly connected, and an unwrapping error occurs. It will be resolved.

こうしてアンラップエラーが補正された第1位相微分画像K1aは、図16に示すように、筋状のノイズもなく、かつ、関心領域である軟部組織67の輪郭等も鮮明な画像となる。   As shown in FIG. 16, the first phase differential image K1a in which the unwrapping error has been corrected in this way has no streak noise and a clear outline of the soft tissue 67 that is the region of interest.

なお、アンラップ処理は値域の幅αを加算/減算する処理であるため、アンラップエラーもまた幅αを単位とした画素値のギャップである。このため、第1位相微分画像K1と第2位相微分画像K2の差分Δ(x,y)も基本的に幅αを単位とした値である。したがって、差分Δ(x,y)≒nαを満たすnを算出すれば、この画素で累積されたアンラップエラーによるギャップの総量を検出することができる。但し、第2位相微分画像K2は移動平均処理により平滑化した本撮影画像データ52から生成されたものであるため、アンラップエラーが生じない代わりに、厳密には第1位相微分画像K1とは異なる画素値になる。このため、前述の式(11)では、こうした第1位相微分画像K1と第2位相微分画像K2の生成過程による差異を考慮して、単純に差分Δ(x,y)=nαを満たす整数nを算出するのではなく、アンラップエラーで生じるギャップ量nαを中心とした±α/2の範囲幅(全幅がα)となる範囲を用いている。   Since the unwrap process is a process of adding / subtracting the range width α, the unwrap error is also a gap between pixel values in units of the width α. Therefore, the difference Δ (x, y) between the first differential phase image K1 and the second differential phase image K2 is also basically a value with the width α as a unit. Therefore, if n satisfying the difference Δ (x, y) ≈nα is calculated, the total amount of gaps due to unwrapping errors accumulated in this pixel can be detected. However, since the second phase differential image K2 is generated from the actual captured image data 52 smoothed by the moving average process, it is strictly different from the first phase differential image K1 instead of causing no unwrapping error. It becomes a pixel value. For this reason, in the above equation (11), an integer n that simply satisfies the difference Δ (x, y) = nα in consideration of the difference due to the generation process of the first phase differential image K1 and the second phase differential image K2. Is not calculated, but a range having a range width of ± α / 2 (the total width is α) centering on the gap amount nα caused by the unwrapping error is used.

このことから分かる通り、移動平均処理時に平均する画素数等の調節により、第1位相微分画像K1と第2位相微分画像K2の生成過程の相違による差異を小さく抑え得る場合には式(11)の範囲幅を例えば±α/4にする等、±α/2よりも小さくすることも考えられる。但し、式(11)で指定する範囲幅を±α/2よりも大きくすることはできない。式(11)で指定する範囲幅を±α/2よりも大きくすると、アンラップエラーで生じるギャップ量nαを中心とした各範囲に重複が生じ、整数nを一意に算出することができなくなるためである。   As can be seen from this, when the difference due to the difference in the generation process of the first phase differential image K1 and the second phase differential image K2 can be reduced by adjusting the number of pixels to be averaged during the moving average process, the expression (11) It is also conceivable to make the range width smaller than ± α / 2, such as ± α / 4. However, the range width specified by Expression (11) cannot be larger than ± α / 2. If the range width specified by Expression (11) is larger than ± α / 2, overlap occurs in each range centered on the gap amount nα caused by the unwrap error, and the integer n cannot be calculated uniquely. is there.

また、式(11)の範囲幅を±α/2よりも小さくする場合には、アンラップエラーで生じるギャップ量nαを中心とした各範囲が連続しないために、整数nが算出できないことがある。例えば、式(11)の範囲幅を±α/4にする場合、差分Δ(x,y)が−α/4≦Δ(x,y)<+α/4であれば整数nは0、α+α/4≦Δ(x,y)<α+α/4であれば整数nは1となるが、α/4≦Δ(x,y)<α+α/4の場合には整数nを算出できない。こうしたことから、式(11)で示した通り、ギャップ量nαを中心とした各範囲の幅は±α/2とし、各ギャップ量nαについて指定する範囲が連続するようにすることが好ましい。   Further, when the range width of the expression (11) is made smaller than ± α / 2, since the respective ranges centered on the gap amount nα caused by the unwrap error are not continuous, the integer n may not be calculated. For example, when the range width of Expression (11) is ± α / 4, if the difference Δ (x, y) is −α / 4 ≦ Δ (x, y) <+ α / 4, the integer n is 0 and α + α If n / 4 ≦ Δ (x, y) <α + α / 4, the integer n is 1. However, if α / 4 ≦ Δ (x, y) <α + α / 4, the integer n cannot be calculated. For this reason, it is preferable that the width of each range centered on the gap amount nα is ± α / 2 and the range specified for each gap amount nα is continuous as shown in the equation (11).

なお、上述の実施形態では、統計演算処理部41で行う統計演算処理の一例として、各画素の画素値を周辺の画素値との平均値に置き換える移動平均処理を例に挙げたが、統計演算処理部41で行う移動平均処理は、以下に説明する態様の、いわゆるビニング処理に対応する移動平均処理でも良い。   In the above-described embodiment, as an example of the statistical calculation process performed by the statistical calculation processing unit 41, the moving average process in which the pixel value of each pixel is replaced with the average value with the surrounding pixel values is taken as an example. The moving average process performed by the processing unit 41 may be a moving average process corresponding to a so-called binning process in an aspect described below.

図17に示すように、例えば、本撮影画像データ52の画素を3×3の領域に区切る。例えば、3×3の領域81aでは、全ての画素Q1〜Q9の画素値を、同領域81a内の画素値の平均値((Q1+Q2+・・・+Q8+Q9)/9)に置き換える。同様に、領域81bでは、全ての画素Q11〜Q19の画素値を、同領域81b内の画素値の平均値((Q11+Q12+・・・+Q18+Q19)/9)に置き換える。このように、領域81a,81b等の各領域内の画素値を、全て同領域内の画素の平均値に置き換える移動平均処理は、これらの領域81a,81bを各々一つの大画素にすることに相当する。   As shown in FIG. 17, for example, the pixels of the actual captured image data 52 are divided into 3 × 3 areas. For example, in the 3 × 3 area 81a, the pixel values of all the pixels Q1 to Q9 are replaced with the average value of the pixel values in the area 81a ((Q1 + Q2 +... + Q8 + Q9) / 9). Similarly, in the region 81b, the pixel values of all the pixels Q11 to Q19 are replaced with the average value ((Q11 + Q12 +... + Q18 + Q19) / 9) of the pixel values in the region 81b. As described above, the moving average process in which the pixel values in each of the regions 81a and 81b and the like are all replaced with the average value of the pixels in the same region makes each of the regions 81a and 81b one large pixel. Equivalent to.

このように大画素化する移動平均処理をすると、各大画素(領域81a,81b等)は、元の本撮影画像データ52の各画素の一つ一つと比較して光量が増大し、S/N比が向上する。このため、強度変調信号のコントラストが向上し、位相ズレ量ψ(x)が正確に算出でき、第2位相微分画像K2にアンラップエラーを引き起こすようなノイズは生じなくなる。   When the moving average processing for increasing the pixels is performed in this way, the light intensity of each large pixel (regions 81a, 81b, etc.) increases compared to each pixel of the original actual captured image data 52, and S / N ratio is improved. For this reason, the contrast of the intensity modulation signal is improved, the phase shift amount ψ (x) can be accurately calculated, and noise that causes an unwrapping error in the second phase differential image K2 does not occur.

なお、ここでは、3×3画素で大画素を形成する例を説明したが、大画素のサイズは任意である。前述の通り、第2位相微分画像K2にアンラップエラーが生じず、かつ、第2位相微分画像K2の解像度の低下を最小限に抑えるためには、9×9画素程度を一つの大画素とすることが好ましい。また、ここでは、大画素の画素値を、元の画素の平均値とする例を説明したが、単に、各画素の合計値を大画素の画素値としても良い。   In addition, although the example which forms a large pixel by 3x3 pixel was demonstrated here, the size of a large pixel is arbitrary. As described above, in order to prevent an unwrapping error from occurring in the second phase differential image K2 and to minimize a decrease in resolution of the second phase differential image K2, about 9 × 9 pixels are set as one large pixel. It is preferable. Here, an example has been described in which the pixel value of the large pixel is the average value of the original pixels, but the total value of each pixel may be simply set as the pixel value of the large pixel.

なお、上述の実施形態では、位相微分画像と位相コントラスト画像を生成する例を説明したが、プレ撮影画像データ51や本撮影画像データ52から吸収画像、吸収画像の微分画像、または小角散乱画像を生成しても良い。吸収画像は、強度変調信号の平均強度を画像化することにより生成される。吸収画像の微分画像は、吸収画像を所定方向(例えば、x方向)に微分処理することにより生成される。小角散乱画像は、強度変調信号の振幅を画像化することにより生成される。   In the above-described embodiment, the example in which the phase differential image and the phase contrast image are generated has been described. However, the absorption image, the differential image of the absorption image, or the small-angle scattering image is obtained from the pre-captured image data 51 and the main captured image data 52. It may be generated. The absorption image is generated by imaging the average intensity of the intensity modulation signal. The differential image of the absorption image is generated by differentiating the absorption image in a predetermined direction (for example, the x direction). The small angle scattered image is generated by imaging the amplitude of the intensity modulation signal.

さらに、X線画像検出器13、第1の格子21、第2の格子22に欠陥が生じたり、ゴミなどが付着したりした場合には、所定の画素部30の画素値が常に高く、または低くなることがある。このような画素欠陥が生じた領域は、強度変調信号の平均強度、振幅等が異常値を示すため、アンラップエラーが生じやすい領域となる。このようにアンラップエラーが画素欠陥に起因する場合にも本発明は有効であり、アンラップエラーを補正することができる。   Furthermore, when a defect occurs in the X-ray image detector 13, the first grating 21, or the second grating 22, or dust or the like adheres, the pixel value of the predetermined pixel unit 30 is always high, or May be lower. The region where such a pixel defect occurs is a region where an unwrapping error is likely to occur because the average intensity, amplitude, etc. of the intensity modulation signal show abnormal values. Thus, the present invention is also effective when the unwrapping error is caused by a pixel defect, and the unwrapping error can be corrected.

上述の画素欠陥に起因するアンラップエラーは、プレ撮影時にも発生する。このため、上述の実施形態では、本撮影時にだけアンラップエラーの補正処理を行う例を説明したが、画素欠陥がある場合に備えて、プレ撮影時にもアンラップエラーの補正処理を行うようにすることが好ましい。プレ撮影時にアンラップエラーを補正する態様は、上述の実施形態で説明した本撮影の場合と同様であり、プレ撮影画像データ51から第1の位相微分画像を生成するとともに、統計演算処理部41によって移動平均処理を施したプレ撮影画像データ51から第2の位相微分画像を生成し、これらを用いて補正処理部44でアンラップエラーの補正処理を行えば良い。   The unwrapping error due to the pixel defect described above also occurs during pre-photographing. For this reason, in the above-described embodiment, the example in which the unwrapping error correction process is performed only during the main photographing has been described. Is preferred. The mode of correcting the unwrapping error at the time of pre-shooting is the same as in the case of the main shooting described in the above-described embodiment. A second phase differential image may be generated from the pre-captured image data 51 that has been subjected to the moving average processing, and the correction processing unit 44 may perform unwrapping error correction processing using these.

なお、上記実施形態では、被検体HをX線源11と第1の格子21との間に配置しているが、被検体Hを第1の格子21と第2の格子22との間に配置してもよい。   In the above embodiment, the subject H is disposed between the X-ray source 11 and the first grating 21, but the subject H is disposed between the first grating 21 and the second grating 22. You may arrange.

また、上記実施形態では、縞走査時に第2の格子22を格子線に直交する方向(x方向)に移動させているが、本出願人により特願2011−097090号として出願されているように、第2の格子22を格子線に対して傾斜する方向(xy平面内でx方向及びy方向に直交しない方向)に移動させてもよい。この移動方向は、xy平面内で、かつy方向以外であれば、いずれの方向であってもよい。この場合には、第2の格子22の移動のx方向成分に基づいて、走査位置kを設定すればよい。第2の格子22を格子線に対して傾斜する方向に移動させることにより、縞走査の一周期分の走査に要するストローク(移動距離)が長くなるため、移動精度が向上するといった利点がある。   Moreover, in the said embodiment, although the 2nd grating | lattice 22 is moved to the direction (x direction) orthogonal to a grating | lattice line at the time of fringe scanning, as filed as Japanese Patent Application No. 2011-097090 by this applicant. The second grating 22 may be moved in a direction inclined with respect to the grid line (a direction not orthogonal to the x direction and the y direction in the xy plane). This moving direction may be any direction as long as it is within the xy plane and other than the y direction. In this case, the scanning position k may be set based on the x-direction component of the movement of the second grating 22. By moving the second grating 22 in a direction inclined with respect to the grating lines, the stroke (movement distance) required for one period of the fringe scanning is increased, and there is an advantage that the movement accuracy is improved.

また、上記実施形態では、縞走査時に第2の格子22を移動させているが、第2の格子22に代えて、第1の格子21を格子線に直交する方向または傾斜する方向に移動させてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the 2nd grating | lattice 22 is moved at the time of fringe scanning, it replaces with the 2nd grating | lattice 22, and the 1st grating | lattice 21 is moved to the direction orthogonal to the grid line, or the direction which inclines. May be.

また、上記第実施形態では、X線源11から射出されるコーンビーム状のX線を射出するX線源11を用いているが、平行ビーム状のX線を射出するX線源を用いることも可能である。この場合には、上式(1)に代えて、p=pをほぼ満たすように第1及び第2の格子21,22を構成すればよい。 In the first embodiment, the X-ray source 11 that emits cone-beam X-rays emitted from the X-ray source 11 is used. However, an X-ray source that emits parallel-beam X-rays is used. Is also possible. In this case, instead of the above equation (1), the first and second gratings 21 and 22 may be configured so as to substantially satisfy p 2 = p 1 .

また、上記実施形態では、X線源11から射出されたX線を第1の格子21に入射させており、X線源11は単一焦点であるが、X線源11の射出側直後に、WO2006/131235号公報等に記されたマルチスリット(線源格子)を設けることにより、X焦点を分散化してもよい。これより、高出力のX線源を用いることが可能となり、X線量が向上するため、位相微分画像の画質が向上する。この場合、マルチスリットのピッチpは、下式(13)を満たす必要がある。この場合、距離Lは、マルチスリットから第1の格子21までの距離を表す。 Moreover, in the said embodiment, the X-rays inject | emitted from the X-ray source 11 are made to inject into the 1st grating | lattice 21, and although the X-ray source 11 is a single focus, immediately after the emission side of the X-ray source 11 The X focus may be dispersed by providing a multi slit (radiation source lattice) described in WO 2006/131235. As a result, a high-power X-ray source can be used, and the X-ray dose is improved, so that the image quality of the phase differential image is improved. In this case, the pitch p 0 of the multi-slit needs to satisfy the following formula (13). In this case, the distance L 1 represents the distance from the multi slit to the first grating 21.

また、上記実施形態では、第1の格子21が入射X線を幾何光学的に投影するように構成しているが、WO2004/058070号公報等で知られているように、第1の格子21をタルボ効果が生じる構成としてもよい。第1の格子21でタルボ効果を生じさせるためには、X線の空間干渉性を高めるように、小焦点のX線光源を用いるか、上記マルチスリットを用いればよい。   Moreover, in the said embodiment, although the 1st grating | lattice 21 is comprised so that incident X-ray may be projected geometrically optically, as known in WO2004 / 058070 etc., the 1st grating | lattice 21 is comprised. May be configured to generate the Talbot effect. In order to generate the Talbot effect in the first grating 21, a small-focus X-ray light source or the multi-slit may be used so as to enhance the spatial coherence of X-rays.

第1の格子21でタルボ効果が生じる場合には、第1の格子21の自己像(G1像)が、第1の格子21からz方向下流にタルボ距離Zだけ離れた位置に生じるため、第1の格子21から第2の格子22までの距離Lをタルボ距離Zとする必要がある。 When the Talbot effect is generated in the first grating 21, the self-image (G1 image) of the first grating 21 is generated at a position away from the first grating 21 by the Talbot distance Z m downstream in the z direction. the distance L 2 from the first grid 21 to the second grid 22 is required to be Talbot distance Z m.

タルボ距離Zは、第1の格子21の構成とX線のビーム形状とに依存する。第1の格子21が吸収型格子であり、X線源11から射出されるX線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Zは、下式(14)で表される。ここで、mは正の整数である。 Talbot distance Z m is dependent on the beam shape of the structure and the X-ray of the first grating 21. An absorption grating first grating 21, when X-rays emitted from the X-ray source 11 is a cone beam shape, Talbot distance Z m is represented by the following formula (14). Here, m is a positive integer.

また、第1の格子21がX線にπ/2の位相変調を与える位相型格子であり、X線源11から射出されるX線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Zは、下式(15)で表される。ここで、mは0または正の整数である。 Further, when the first grating 21 is a phase-type grating that applies phase modulation of π / 2 to the X-ray, and the X-ray emitted from the X-ray source 11 has a cone beam shape, the Talbot distance Z m is Is represented by the following formula (15). Here, m is 0 or a positive integer.

また、第1の格子21がX線にπの位相変調を与える位相型格子であり、X線源11から射出されるX線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Zは、下式(16)で表される。ここで、mは0または正の整数である。 In addition, when the first grating 21 is a phase-type grating that imparts π phase modulation to X-rays and the X-rays emitted from the X-ray source 11 have a cone beam shape, the Talbot distance Z m is as follows. It is represented by Formula (16). Here, m is 0 or a positive integer.

また、第1の格子21が吸収型格子であり、X線源11から射出されるX線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Zは、下式(17)で表される。ここで、mは正の整数である。 The first grating 21 is absorption grating, if X-rays emitted from the X-ray source 11 is a parallel beam shape, Talbot distance Z m is represented by the following formula (17). Here, m is a positive integer.

また、第1の格子21がX線にπ/2の位相変調を与える位相型格子であり、X線源11から射出されるX線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Zは、下式(18)で表される。ここで、mは0または正の整数である。 Further, when the first grating 21 is a phase-type grating that applies phase modulation of π / 2 to X-rays, and the X-rays emitted from the X-ray source 11 are parallel beams, the Talbot distance Z m is Is represented by the following formula (18). Here, m is 0 or a positive integer.

そして、第1の格子21がX線にπの位相変調を与える位相型格子であり、X線源11から射出されるX線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Zは、下式(19)で表される。ここで、mは0または正の整数である。 When the first grating 21 is a phase type grating that imparts π phase modulation to X-rays, and the X-rays emitted from the X-ray source 11 are parallel beams, the Talbot distance Z m is It is represented by equation (19). Here, m is 0 or a positive integer.

また、上記実施形態では、格子部12に第1及び第2の格子21,22の2つの格子を設けているが、第2の格子22を省略し、第1の格子21のみとすることも可能である。   In the above embodiment, the grating portion 12 is provided with the two gratings of the first and second gratings 21 and 22. However, the second grating 22 may be omitted and only the first grating 21 may be used. Is possible.

例えば、特開平2009−133823号公報に記されたX線画像検出器を用いることにより、第2の格子22を省略し、第1の格子21のみとすることが可能である。このX線画像検出器は、X線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを備えた直接変換型のX線画像検出器であり、各画素の電荷収集電極が複数の線状電極群を備える。1つの線状電極群は、一定の周期で配列された線状電極を互いに電気的に接続したものであり、他の線状電極群と互いに位相が異なるように配置されている。この線状電極群が第2の格子22として機能し、線状電極群が複数存在することにより、一度の撮影で位相の異なる複数のG2像の検出が行われる。したがって、この構成では、走査機構23を省略することが可能である。   For example, by using an X-ray image detector described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-133823, the second grating 22 can be omitted and only the first grating 21 can be used. This X-ray image detector is a direct conversion type X-ray image detector including a conversion layer that converts X-rays into electric charges and a charge collection electrode that collects electric charges converted in the conversion layer. The charge collection electrode includes a plurality of linear electrode groups. One linear electrode group is obtained by electrically connecting linear electrodes arranged at a constant period, and is arranged so that the phases thereof are different from those of other linear electrode groups. This linear electrode group functions as the second grating 22, and the presence of a plurality of linear electrode groups allows detection of a plurality of G2 images having different phases in one imaging. Therefore, in this configuration, the scanning mechanism 23 can be omitted.

また、走査機構23を省略し、第1及び第2の格子21,22を介してX線画像検出器13により得られる単一の画像データに基づいて位相微分画像を生成する方法がある。この方法として、本出願人により特願2010−256241号として出願されている画素分割法がある。この画素分割法では、第1の格子21と第2の格子22とを、z方向の回りに僅かに回転させて、y方向に周期を有するモアレ縞をG2像に発生させる。X線画像検出器13により得られる単一の画像データを、該モアレ縞に対して互いに位相が異なる画素行(x方向に並ぶ画素)の群に分割し、分割された複数の画像データを、縞走査により互いに異なる複数のG2像に基づくものと見なして、上記縞走査法と同様な手順で位相微分画像を生成する。この画素分割法において、前述の強度変調信号は、単一の画像データに生じるモアレ縞の1周期分の画素値の強度変化として表される。   Further, there is a method of omitting the scanning mechanism 23 and generating a phase differential image based on single image data obtained by the X-ray image detector 13 via the first and second gratings 21 and 22. As this method, there is a pixel division method filed as Japanese Patent Application No. 2010-256241 by the present applicant. In this pixel division method, the first grating 21 and the second grating 22 are slightly rotated around the z direction, and moire fringes having a period in the y direction are generated in the G2 image. A single image data obtained by the X-ray image detector 13 is divided into groups of pixel rows (pixels arranged in the x direction) having different phases from each other with respect to the moire fringes. A phase differential image is generated in the same procedure as the above-described fringe scanning method, assuming that the images are based on a plurality of different G2 images by fringe scanning. In this pixel division method, the intensity modulation signal described above is expressed as a change in intensity of pixel values for one cycle of moire fringes generated in single image data.

さらに、画素分割法と同様に、走査機構23を省略し、第1及び第2の格子21,22を介してX線画像検出器13により得られる単一の画像データに基づいて位相微分画像を生成する方法として、WO2010/050483号公報に記載されたフーリエ変換法が知られている。このフーリエ変換法は、上記単一の画像データに対してフーリエ変換を行うことによりフーリエスペクトルを取得し、このフーリエスペクトルからキャリア周波数に対応したスペクトル(位相情報を担うスペクトル)を分離した後、逆フーリエ変換を行なうことにより位相微分画像を生成する方法である。なお、このフーリエ変換法において、前述の強度変調信号は、画素分割法の場合と同様に、単一の画像データに生じるモアレ縞の1周期分の画素値の強度変化として表される。   Further, similarly to the pixel division method, the scanning mechanism 23 is omitted, and the phase differential image is obtained based on the single image data obtained by the X-ray image detector 13 via the first and second gratings 21 and 22. As a generation method, a Fourier transform method described in WO2010 / 050484 is known. This Fourier transform method obtains a Fourier spectrum by performing a Fourier transform on the single image data, separates a spectrum corresponding to a carrier frequency (a spectrum carrying phase information) from the Fourier spectrum, and then reverses the spectrum. This is a method of generating a phase differential image by performing Fourier transform. In this Fourier transform method, the intensity modulation signal described above is expressed as a change in intensity of pixel values for one cycle of moire fringes generated in a single image data, as in the case of the pixel division method.

本発明は、医療診断用の放射線撮影装置の他に、工業用の放射線撮影装置等に適用することが可能である。また、放射線は、X線以外に、ガンマ線等を用いることも可能である。   The present invention can be applied to an industrial radiography apparatus and the like in addition to a radiography apparatus for medical diagnosis. In addition to X-rays, gamma rays or the like can be used as radiation.

10 X線撮影装置
12 格子部
13 X線画像検出器
21 第1の格子
21a X線吸収部
21b X線透過部
22 第2の格子
22a X線吸収部
22b X線透過部
30 画素部
31 画素電極
33 ゲート走査線
35 信号線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 X-ray imaging apparatus 12 Lattice part 13 X-ray image detector 21 1st grating | lattice 21a X-ray absorption part 21b X-ray transmission part 22 2nd grating | lattice 22a X-ray absorption part 22b X-ray transmission part 30 Pixel part 31 Pixel electrode 33 Gate scanning line 35 Signal line

Claims (15)

放射線源から射出され、被検体を透過した放射線を検出して画像データを生成する放射線検出器と、
前記放射線源と前記放射線検出器との間に配置された格子部と、
前記放射線検出器により得られた画像データに基づいて、幅αを有する所定の値域に画素値が畳み込まれた第1位相微分画像を生成する第1位相微分画像生成部と、
前記放射線検出器により得られた前記画像データに統計演算処理を施す統計演算処理部と、
前記統計演算処理部によって前記統計演算処理が施された前記画像データに基づいて、幅αを有する所定の値域に画素値が畳み込まれた第2位相微分画像を生成する第2位相微分画像生成部と、
前記第1位相微分画像及び前記第2位相微分画像にアンラップ処理を施すアンラップ処理部と、
前記アンラップ処理後の前記第1位相微分画像から前記アンラップ処理後の前記第2位相微分画像を減算して差分Δを画素毎に算出するともに、nα−α/2≦Δ<nα+α/2を満たす整数nを算出し、前記アンラップ処理後の前記第1位相微分画像の各画素の画素値から前記整数nと前記幅αの積を減算することにより、前記アンラップ処理のエラーを補正する補正処理部と、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
A radiation detector that detects radiation emitted from the radiation source and transmitted through the subject to generate image data; and
A grating portion disposed between the radiation source and the radiation detector;
A first phase differential image generation unit that generates a first phase differential image in which pixel values are convoluted into a predetermined value range having a width α based on image data obtained by the radiation detector;
A statistical calculation processing unit that performs statistical calculation processing on the image data obtained by the radiation detector;
Second phase differential image generation for generating a second phase differential image in which pixel values are convoluted into a predetermined value range having a width α based on the image data subjected to the statistical calculation processing by the statistical calculation processing unit And
An unwrap processing unit that performs unwrap processing on the first phase differential image and the second phase differential image;
The difference Δ is calculated for each pixel by subtracting the second phase differential image after the unwrap processing from the first phase differential image after the unwrap processing, and satisfies nα−α / 2 ≦ Δ <nα + α / 2. A correction processing unit that calculates an integer n and corrects an error in the unwrap process by subtracting a product of the integer n and the width α from a pixel value of each pixel of the first phase differential image after the unwrap process. When,
A radiation imaging apparatus comprising:
前記第1位相微分画像生成部は、前記第1位相微分画像を生成するとともに、前記被検体を配置しない状態で行われるプレ撮影において得られる画像データに基づいて位相微分画像を生成し、
前記アンラップ処理部は、前記第1位相微分画像及び前記第2位相微分画像とともに、前記プレ撮影で生成された位相微分画像にアンラップ処理を施し、
前記プレ撮影で生成された位相微分画像に前記アンラップ処理を施した画像をオフセット画像として記憶するオフセット画像記憶部と、
前記補正処理部によって前記アンラップ処理のエラーが補正された前記第1位相微分画像から、前記オフセット画像を減算するオフセット処理部と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の放射線撮影装置。
The first phase differential image generation unit generates the first phase differential image and generates a phase differential image based on image data obtained in pre-imaging performed in a state where the subject is not disposed,
The unwrap processing unit performs unwrap processing on the phase differential image generated by the pre-photographing together with the first phase differential image and the second phase differential image,
An offset image storage unit that stores an image obtained by performing the unwrap processing on the phase differential image generated by the pre-photographing, as an offset image;
An offset processing unit that subtracts the offset image from the first phase differential image in which the error of the unwrap processing is corrected by the correction processing unit;
The radiation imaging apparatus according to claim 1, further comprising:
前記統計演算処理が行う前記統計演算処理は、前記画像データのノイズを低減するノイズ低減処理であることを特徴とする請求項1または2記載の放射線撮影装置。   The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the statistical calculation process performed by the statistical calculation process is a noise reduction process for reducing noise of the image data. 前記ノイズ低減処理は、前記画像データを平滑化する平滑化処理であることを特徴とする請求項3記載の放射線撮影装置。   The radiation imaging apparatus according to claim 3, wherein the noise reduction process is a smoothing process for smoothing the image data. 前記平滑化処理は、前記画像データの各画素の画素値を、当該画素の画素値と周辺の画素の画素値との平均値に置き換える移動平均処理であることを特徴とする請求項4記載の放射線撮影装置。   The smoothing process is a moving average process in which the pixel value of each pixel of the image data is replaced with an average value of the pixel value of the pixel and the pixel values of surrounding pixels. Radiography equipment. 前記ノイズ低減処理は、前記画像データの画素を所定数含む複数の組みにして、各々の前記組みに属する画素の画素値の平均値を、当該組みの全画素の新たな画素値とする処理であることを特徴とする請求項3記載の放射線撮影装置。   The noise reduction process is a process in which a plurality of sets including a predetermined number of pixels of the image data are used, and an average value of pixel values of pixels belonging to each set is set as a new pixel value of all pixels of the set. The radiation imaging apparatus according to claim 3, wherein the radiation imaging apparatus is provided. 前記格子部は、放射線源からの放射線を通過させて第1の周期パターン像を生成する第1の格子と、前記第1の周期パターン像を部分的に遮蔽して第2の周期パターン像を生成する第2の格子と有し、
前記放射線画像検出器は、前記第2の周期パターン像を検出して画像データを生成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の放射線撮影装置。
The grating unit partially shields the first periodic pattern image by passing the radiation from the radiation source to generate the first periodic pattern image, and displays the second periodic pattern image. A second grid to generate,
The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the radiation image detector detects the second periodic pattern image and generates image data.
前記格子部は、前記第1の格子または第2の格子を所定の走査ピッチで移動させ、複数の走査位置に順に設定する走査機構を備え、
前記放射線画像検出器は、前記各走査位置で前記第2の周期パターン像を検出して画像データを生成し、
前記位相微分画像生成部は、前記放射線画像検出器により生成される複数の画像データに基づいて位相微分画像を生成することを特徴とする請求項7記載の放射線撮影装置。
The grating unit includes a scanning mechanism that moves the first grating or the second grating at a predetermined scanning pitch and sequentially sets a plurality of scanning positions.
The radiation image detector detects the second periodic pattern image at each scanning position to generate image data;
The radiographic apparatus according to claim 7, wherein the phase differential image generation unit generates a phase differential image based on a plurality of image data generated by the radiological image detector.
前記走査機構は、前記第1の格子または第2の格子を、格子線に直交する方向に移動させることを特徴とする請求項8記載の放射線撮影装置。   The radiation imaging apparatus according to claim 8, wherein the scanning mechanism moves the first grating or the second grating in a direction orthogonal to a grating line. 前記走査機構は、前記第1の格子または第2の格子を、格子線に対して傾斜する方向に移動させることを特徴とする請求項8記載の放射線撮影装置。   9. The radiation imaging apparatus according to claim 8, wherein the scanning mechanism moves the first grating or the second grating in a direction inclined with respect to the grating line. 前記位相微分画像生成部は、前記放射線検出器により得られる単一の画像データに基づいて前記位相微分画像を生成することを特徴とする請求項7記載の放射線撮影装置。   The radiographic apparatus according to claim 7, wherein the phase differential image generation unit generates the phase differential image based on single image data obtained by the radiation detector. 前記第1の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を幾何光学的に投影することにより前記第1の周期パターン像を生成することを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載の放射線撮影装置。   The said 1st grating | lattice is an absorption-type grating | lattice, and produces | generates a said 1st periodic pattern image by projecting the incident radiation geometrically optically, The any one of Claims 7-11 characterized by the above-mentioned. The radiation imaging apparatus described in 1. 前記第1の格子は、吸収型格子または位相型格子であり、入射した放射線にタルボ効果を生じさせて前記第1の周期パターン像を生成することを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載の放射線撮影装置。   The said 1st grating | lattice is an absorption-type grating | lattice or a phase-type grating | lattice, The Talbot effect is produced in the incident radiation, The said 1st periodic pattern image is produced | generated, The one of Claims 7-11 characterized by the above-mentioned. The radiation imaging apparatus according to item 1. 前記放射線源から放射された放射線を部分的に遮蔽して焦点を分散化するマルチスリットを備えることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の放射線撮影装置。   The radiation imaging apparatus according to claim 1, further comprising a multi-slit that partially blocks the radiation emitted from the radiation source and disperses the focal point. 放射線源と放射線検出器との間に格子部を配置して被検体の撮影を行うことにより得られる画像データに基づいて、幅αを有する所定の値域に画素値が畳み込まれた第1位相微分画像を生成する第1位相微分画像生成ステップと、
前記画像データに統計演算処理を施す統計演算処理ステップと、
前記統計演算処理が施された前記画像データに基づいて幅αを有する所定の値域に画素値が畳み込まれた第2位相微分画像を生成する第2位相微分画像生成ステップと、
前記第1位相微分画像及び前記第2位相微分画像にアンラップ処理を施すアンラップ処理ステップと、
前記アンラップ処理が施された前記第1位相微分画像と前記第2位相微分画像の差分Δを算出する差分算出ステップと、
前記差分Δがnα−α/2≦Δ<nα+α/2を満たす整数nを画素毎に算出することにより、前記第1位相微分画像の各画素に累積されたアンラップエラーの回数を算出するアンラップエラー累積回数算出ステップと、
前記アンラップ処理後の前記第1位相微分画像の各画素の画素値から前記整数nと前記幅αの積を減算することにより、前記アンラップ処理のエラーを補正する補正処理ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。
A first phase in which pixel values are convoluted into a predetermined value range having a width α based on image data obtained by imaging a subject with a grating portion disposed between a radiation source and a radiation detector. A first phase differential image generation step for generating a differential image;
A statistical calculation processing step for performing statistical calculation processing on the image data;
A second phase differential image generation step of generating a second phase differential image in which a pixel value is convolved with a predetermined value range having a width α based on the image data subjected to the statistical calculation processing;
An unwrap processing step of applying unwrap processing to the first phase differential image and the second phase differential image;
A difference calculating step of calculating a difference Δ between the first phase differential image and the second phase differential image subjected to the unwrapping process;
An unwrap error for calculating the number of unwrap errors accumulated in each pixel of the first phase differential image by calculating an integer n for each pixel where the difference Δ satisfies nα−α / 2 ≦ Δ <nα + α / 2. A cumulative number calculation step;
A correction processing step of correcting an error of the unwrap processing by subtracting a product of the integer n and the width α from a pixel value of each pixel of the first phase differential image after the unwrap processing;
An image processing method comprising:
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