JP2014521945A5

JP2014521945A5 - 主成分分析に基づく画像融合法およびｘ線用装置

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Publication number: JP2014521945A5
Application number: JP2014522046A
Authority: JP
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2032-07-20

Claims

吸収（ＡＣ absorption）信号、微分位相（ＤＰＣ differential phase）信号および暗視野（ＤＦＩ dark field）信号を合成する微分位相コントラストイメージングための、主成分分析（ＰＣＡ Principal Component Analysis）に基づく画像融合法において、
該画像融合法は、
ａ）一連の２Ｄ画像を収集するステップを有しており、ここで各画像には、吸収が優位なピクセル、および／または、微分位相が優位なピクセル、および／または、暗視野が優位な信号が含まれており、
前記画像融合法にはさらに、
ｂ）前記吸収が優位なピクセル、および、前記微分位相が優位なピクセル、および、前記暗視野が優位なピクセル毎に、ピクセル値を列毎に抽出することによってベクトル画像を得るステップと、
ｃ）主成分分析（ＰＣＡ principal component analysis）融合画像を形成するため、主成分分析（ＰＣＡ）により、前記吸収が優位なピクセル、および、前記暗視野が優位なピクセルの前記ベクトル画像を融合するステップと、
ｄ）スパーシャルスペース法か、フーリエ空間法か、または別の適当な画像融合方式かのいずれかにより、前記微分位相が優位なピクセルの前記ベクトル画像を、対応するＰＣＡ融合画像に合成するステップとを有する、
ことを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、
前記微分データは、殊に硬ｘ線であるｘ線用装置から得られたものであり、
１つのサンプルから量的なｘ線画像を得るために、
ａ）Ｘ線源（ｘ線）と、
ｂ）少なくとも第１回折格子（Ｇ１）および重ね合わされた第２回折格子（Ｇ２）と、
ｃ）複数の個別ピクセルを有する空間変調検出感度を備えた位置感知検出器（ＰＳＤ position-sensitive detector）と、
ｄ）前記検出器（ＰＳＤ）の画像を記録する手段と、
ｅ）吸収が優位なピクセル、および／または、微分位相コントラストが優位なピクセル、および／または、ｘ線散乱が優位なピクセルとしてのそれぞれの個別のピクセルに対し、前記対象体の特性を識別するために一連の画像においてピクセル毎に強度を評価する手段とを有しており、
ｆ）連続してまたはステップで、０からπまたは２πまで前記サンプルを回転するかまたは前記装置および前記線源を前記サンプルに対して回転するかのいずれかによって前記一連の画像を収集する、
ことを特徴とする方法。
請求項１または２に記載の方法において、
近接場方式またはTalbot方式のいずれかで動作する、
ことを特徴とする方法。
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法において、
前記第１回折格子（Ｇ１）は、低吸収型回折格子ではあるが大きなｘ線位相シフトを形成する、位相型回折格子かまたは吸収型回折格子のいずれかとして設計されたライン型回折格子（Ｇ１）であり、前記ｘ線位相シフトは有利にはπまたはπの奇数倍である、
ことを特徴とする方法。
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法において、
前記第２回折格子（Ｇ２）は、前記第１回折格子（Ｇ１）の自己画像の周期と周期が同じｘ線高吸収コントラストを有するライン型回折格子であり、
前記第２回折格子（Ｇ２）は有利には、そのラインが前記第１ライン型回折格子（Ｇ１）のラインに対して平行になるように前記検出器（ＰＳＤ）の前面近くに配置されている、
ことを特徴とする方法。
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法において、
近接場方式の動作に対しては、前記第１回折格子（Ｇ１）と前記第２回折格子（Ｇ２）との間の間隔を前記方式内で自由に選択し、
Talbot方式に対しては

にしたがって選択し、ただしｎ＝１，３，５，…であり、かつ、

であり、
ただしｌ＝１，２，３，…，であり、Ｄ_nは、平行ｘ線ビームを使用する場合の奇数の分数Talbot間隔であるのに対し、Ｄ_n,sphは、扇形または円錐形ｘ線ビームを使用する場合の奇数の分数Talbot間隔であり、Ｌは前記線源と前記第１回折格子（Ｇ１）との間の間隔である、
ことを特徴とする方法。
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法において、
１つの回折格子（Ｇ０，Ｇ１またはＧ２）を、他の１つまたは複数の回折格子に対して機械式にシフトさせることによって位相ステッピングを行う、
ことを特徴とする方法。
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法において、
欧州特許明細書第10167569.2号の請求項に記載されている方法によるプレーナ技術によって前記回折構造を作製する、
ことを特徴とする方法。
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法において、
欧州特許明細書第10167569.2号の請求項に記載されている方法にしたがって前記微分位相情報を得る、
ことを特徴とする方法。
請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法において、
前記第１回折格子（Ｇ１）と前記第２回折格子（Ｇ２）と間の前記位相関係は、前記強度曲線を１次にテーラー展開した値に正確に相応し、
国際特許明細書WO 2010/089319 A1の請求項に記載されている方法にしたがって前記微分位相の情報を得る、
ことを特徴とする方法。
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法において、
前記ＰＣＡ融合画像は、前記第１主成分と前記データ行列とを乗算することによって計算され、すなわち、
Ｉ＿ｅ₁＝ｅ₁ ^T・Ｉ＝ｓ₁×Ｉ_AC＋ｓ₂×Ｉ_DFI
であり、ただしe₁=[s₁, s₂]^Tである、
ことを特徴とする方法。
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法において、
前記吸収が優位なピクセルに対する前記ベクトル画像、前記微分位相が優位なピクセルに対する前記ベクトル画像、および前記暗視野が優位なピクセルに対する前記ベクトル画像にＰＣＡを実行することによって前記ＰＣＡ融合画像を形成する、
ことを特徴とする方法。
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法において、
エッジエンハンスメント作用を得るため、スパーシャルスペース演算、フーリエ空間演算または別の画像融合方式により、前記微分位相が優位なピクセルを前記ＰＣＡ融合画像に合成する、
ことを特徴とする方法。
請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法において、
前記微分位相が優位なピクセルを前記ＰＣＡ融合画像に合成するための１つのスパーシャルスペースパスは、
Ｉ_fuse＝Ｉ＿ｅ₁＋δ×|Ｉ_DPC|
によって得られ、ただしスケール値δは、前記エッジエンハンスメント作用の強さを制御する、
ことを特徴とする方法。
請求項１および請求項１１から１４までのいずれか１項に記載の方法において、
回折格子とは異なる択一的な手法によって吸収信号、微分位相コントラスト信号および暗視野信号を提供する、
ことを特徴とする方法。
請求項１から１５までのいずれか１項に記載の方法において、
収集した前記２Ｄ画像を３Ｄ再構成する前または後に、前記吸収が優位なピクセル、および、前記微分位相が優位なピクセル、および、前記暗視野が優位なピクセルを合成するために使用される、
ことを特徴とする方法。
ａ）Ｘ線源（ｘ線）と、
ｂ）少なくとも第１回折格子（Ｇ１）および重ね合わされた第２回折格子（Ｇ２）と、
ｃ）複数の個別ピクセルを有する空間変調検出感度を備えた位置感知検出器（ＰＳＤ position-sensitive detector）と、
ｄ）前記検出器（ＰＳＤ）の画像を記録する手段と、
ｅ）吸収が優位なピクセル、および／または、微分位相コントラストが優位なピクセル、および／または、ｘ線散乱が優位なピクセルとしてのそれぞれの個別のピクセルに対し、前記対象体の特性を識別するために一連の画像においてピクセル毎に強度を評価する手段とを有するｘ線用装置であって、
前記ｘ線用装置は、
ａ）一連の２Ｄ画像を収集し、ここで各画像には、吸収が優位なピクセル、および／または、微分位相が優位なピクセル、および／または、暗視野が優位な信号が含まれており、
ｂ）前記吸収が優位なピクセル、および、前記微分位相が優位なピクセル、および、前記暗視野が優位なピクセル毎に、ピクセル値を列毎に抽出することによってベクトル画像を取得し、
ｃ）主成分分析（ＰＣＡ principal component analysis）融合画像を形成するため、主成分分析（ＰＣＡ）により、前記吸収が優位なピクセル、および、前記暗視野が優位なピクセルの前記ベクトル画像を融合し、
ｄ）スパーシャルスペース法か、フーリエ空間法か、または別の適当な画像融合方式かのいずれかにより、前記微分位相が優位なピクセルの前記ベクトル画像を、対応するＰＣＡ融合画像に合成する、
ことを特徴とするｘ線用装置。
請求項１７記載のｘ線用装置において、
前記第１回折格子（Ｇ１）は、低吸収型回折格子ではあるが大きなｘ線位相シフトを形成する、位相型回折格子かまたは吸収型回折格子のいずれかとして設計されたライン型回折格子（Ｇ１）であり、前記ｘ線位相シフトはπまたはπの奇数倍である、
ことを特徴とするｘ線用装置。
請求項１７または１８記載のｘ線用装置において、
前記第２回折格子（Ｇ２）は、前記第１回折格子（Ｇ１）の自己画像の周期と周期が同じｘ線高吸収コントラストを有するライン型回折格子であり、
前記第２回折格子（Ｇ２）は、そのラインが前記第１ライン型回折格子（Ｇ１）のラインに対して平行になるように前記検出器（ＰＳＤ）の前面近くに配置されている、
ことを特徴とするｘ線用装置。