JP2016077904A - 撮像方法、画像処理装置、コンピュータ可読媒体、方法、装置およびシステム - Google Patents

撮像方法、画像処理装置、コンピュータ可読媒体、方法、装置およびシステム Download PDF

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Abstract

【課題】干渉計において撮像された画像の解像度向上に関し、特に、Ｘ線源により導入された復調画像の中のアーティファクトを低減させる方法を提供する。
【解決手段】干渉計システムのＸ線源のインパルス応答、及び干渉計システムの検出器のインパルス応答を、それぞれ独立して決定する。干渉計システムの格子により生成された被検体の画像が撮像され、画像は干渉計システムの検出器により撮像される。検出器により導入されたアーティファクトを減衰するために、決定された検出器インパルス応答を使用して、撮像された画像は処理される。復調画像を生成するために処理された画像が復調され、復調画像の中にＸ線源により導入されたアーティファクトを低減させるために、Ｘ線源インパルス応答を使用して復調画像が処理される。
【選択図】図６

Description

本発明は、干渉計において撮像された画像の解像度向上に関し、特に、撮像方法、画像処理装置、方法、装置およびシステムに関する。本発明は、更に、画像処理のためのコンピュータプログラムが記録されたコンピュータ可読媒体に関する。
撮像デバイスは、自然のシーンであるか又は人工のシーンであるかに関わらず、元のシーンを２次元の面への投影画像として投影する。２次元投影により元のシーンに関する情報を送信し、解析する手段が提供される。しかし画像の撮像により、ぼけ、ノイズ及び他の多くの種類の劣化が通常は発生する。
例えばデジタルカメラの解像度は、センサ画素数に応じて限定される。超音波撮影では、異なる種類の組織からの超音波の反射、屈折及び偏向、並びに利用されている超音波収集システムの伝達関数によって画像にぼけが生じる。Ｘ線タルボ干渉測定システムのような干渉計の場合には、Ｘ線源の大きさが限定されているために、撮像される干渉縞画像の空間分解能は制限される。
多くの撮影システムにおいて、画像デコンボリューション／復元を使用してぼけは改善されるが、この方法では、システムを特徴付ける点像強度分布関数（ＰＳＦ）が推定又は測定される。点像強度分布関数（ＰＳＦ）を表す更に一般的な用語は、システムの「インパルス応答」であり、点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、集束型撮影システムのインパルス応答である。
推定又は測定された点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、画像を撮像するために使用される撮影システムによって発生したぼけを含まない画像を復元するために使用されてもよい。例えば自由空間伝搬Ｘ線位相コントラスト撮影（ＰＣＩ）システムでは、画像の解像度を改善するために、検出器線像強度分布関数（ＬＳＦ）によるデコンボリューションに基づく画像処理方法が使用されている。しかし、線像強度分布関数は、撮影システムの点像強度分布関数の非常に大まかな推定であるので、デコンボリューション実行後の結果は正確ではない。更に、Ｘ線位相コントラスト撮影（ＰＣＩ）システムなどの干渉計におけるぼけの原因は、検出器に限定されない。多くの場合、Ｘ線位相コントラスト撮影（ＰＣＩ）システムにおいて、ぼけは、例えばＸ線源の大きさが限られていること及びシステムの光学部品が原因となって起こる。
少なくとも１つの基準画像を使用して推定される点像強度分布関数（ＰＳＦ）によって、撮像画像をデコンボリュートすることにより、Ｘ線源の大きさが限られているという問題に対処する他のぼけ除去方法が使用されてもよい。最近では、格子を使用する位相コントラスト撮影（ＰＣＩ）システムの復調方法に、デコンボリューションステップが組み込まれている。その場合、実点像強度分布関数（ＰＳＦ）を近似するために、推定変調伝達関数（ＭＴＦ）が使用される。しかし、異なる段階で多様なぼけ発生過程が出現する非線形システムにまで、そのようなデコンボリューションステップを使用する方法は十分に拡張されていない。
そのような干渉計では、位相情報を復元するために必要な解析／復調処理は非線形であることが多いので、Ｘ線タルボ干渉計などの位相コントラスト撮影（ＰＣＩ）システムにおけるぼけ除去は難しい。多くの場合、ハイゼンベルクの限界に対処するために、位相コントラスト撮影（ＰＩ）システムにより使用される窓フーリエ変換（ＷＦＴ）のようなシングルショット解析／復調方法は、システムに特定のレベルの非線形性を導入するように修正される必要がある。ハイゼンベルクの限界は、測定で使用されるエネルギーに従って測定の精度をスケーリング可能な最適速度である。位相コントラスト撮影（ＰＣＩ）システムで起こるジレンマは、窓を狭くとると望ましくないアーティファクトが発生し、窓を広くとると生成される結果の分解能は低下するということである。更に、どの復調方法においても、その一部である位相アンラッピングステップに非線形性が含まれるので、ぼけ除去と復調を１つのステップで取り扱うぼけ除去方法は、いずれも満足できる結果をもたらさない。
更に、位相コントラスト撮影（ＰＣＩ）システムの点像強度分布関数（ＰＳＦ）を推定するのが困難であることも、Ｘ線タルボ干渉計のような位相コントラスト撮影（ＰＣＩ）システムにおけるぼけ除去を難しくする一因である。ぼけの原因は、Ｘ線源の大きさが限られていること、検出器の分解能が限られていること及びシンチレータ点像強度分布関数（ＰＳＦ）の問題など多数あるので、非線形位相コントラスト撮影（ＰＣＩ）システムの場合、相対的な点像強度分布関数（ＰＳＦ）によってぼけを表現しても、正確な結果を得ることはできない。更に、位相コントラスト撮影（ＰＣＩ）システムにおけるぼけの各原因の点像強度分布関数（ＰＳＦ）を個別に測定する手段は現在存在しない。
従って、Ｘ線タルボ干渉計などの干渉計の新規な画像処理方法が必要とされている。
本発明の目的は、既存の構成の１つ以上の欠点をほぼ克服するか又は少なくとも改善することである。
本発明の１つの態様によれば、干渉計システムのＸ線源のインパルス応答を受信する工程と、
前記干渉計システムの検出器のインパルス応答を受信する工程であって、前記Ｘ線源のインパルス応答が前記検出器のインパルス応答から独立して決定される工程と、
前記干渉計システムの格子により生成される画像を前記検出器により撮像する工程と、
前記検出器により導入されたアーティファクトを減衰するために、前記決定された検出器のインパルス応答を使用して前記撮像された画像を処理する工程と、
復調画像を生成するために、前記処理された画像を復調する工程であって、前記復調画像の中に、前記Ｘ線源により導入されたアーティファクトが存在する、前記処理された画像を復調する工程と、
前記Ｘ線源により導入された前記復調画像の中のアーティファクトを低減させるために、前記Ｘ線源のインパルス応答を使用して前記復調画像を処理する工程と、を有することを特徴とする画像処理方法が提供される。
本発明の別の態様によれば、干渉計システムのＸ線源のインパルス応答を受信し、前記干渉計システムの検出器のインパルス応答を受信する受信手段であって、前記Ｘ線源のインパルス応答が前記検出器のインパルス応答から独立して取得される受信手段と、
前記検出器により撮像された、前記干渉計システムの格子により生成される画像を取得する取得手段と、
前記検出器により導入されたアーティファクトを減衰するために、前記取得された検出器のインパルス応答を使用して前記画像を処理する処理手段と、
復調画像を生成するために、前記処理された画像を復調する復調手段であって、前記復調画像の中に、前記Ｘ線源により導入されたアーティファクトが存在する、前記処理された画像を復調する復調手段と、
前記Ｘ線源により導入された前記復調画像の中の前記アーティファクトを低減させるために、前記Ｘ線源のインパルス応答を使用して前記復調画像を処理する処理手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置が提供される。
本発明の更に別の態様によれば、画像処理のためのコンピュータプログラムが記録されているコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラムは、
干渉計システムのＸ線源のインパルス応答を受信するためのコードと、
前記干渉計システムの検出器のインパルス応答を受信するためのコードであって、前記Ｘ線源のインパルス応答が前記検出器のインパルス応答から独立して取得されるコードと、
前記検出器により撮像された、前記干渉計システムの格子により生成される画像を取得するためのコードと、
前記検出器により導入されたアーティファクトを減衰するために、前記取得された検出器のインパルス応答を使用して前記撮像された画像を処理するためのコードと、
復調画像を生成するために、前記処理された画像を復調するためのコードであって、前記復調画像の中に、前記Ｘ線源により導入されたアーティファクトが存在する、前記処理された画像を復調するためのコードと、
前記Ｘ線源により導入された前記復調画像の中の前記アーティファクトを低減させるために、前記Ｘ線源のインパルス応答を使用して前記復調画像を処理するためのコードと、を有することを特徴とするコンピュータ可読媒体が提供される。
本発明の更に別の態様によれば、システムが備えるエネルギー源と検出器とのインパルス応答を取得する方法であって、
前記システムのエネルギー源のインパルス応答を決定するために第１の画像を撮像する工程であって、前記第１の画像が前記システムの第１の開口素子を通過する前記エネルギー源からのエネルギー波により生成される、第１の画像を撮像する工程と、
前記システムの検出器のインパルス応答を決定するために第２の画像を撮像する工程であって、前記第２の画像が前記システムの第２の開口素子を通過するエネルギー波により生成され、前記エネルギー源のインパルス応答および前記検出器のインパルス応答が互いに独立して使用されるために取得される、第２の画像を撮像する工程と、を有することを特徴とする方法が提供される。
本発明の更に別の態様によれば、システムが備えるエネルギー源と検出器とのインパルス応答を取得するためのコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラムは、
前記システムの第１の開口素子を通過する前記エネルギー源からのエネルギー波により生成される第１の画像を取得するためのコードと、
前記システムの第２の開口素子を通過するエネルギー波により生成される第２の画像を取得するためのコードと、
第１の画像を使用して、前記エネルギー源のインパルス応答を取得するコードと、
前記第２の画像を使用して、前記検出器のインパルス応答を取得するコードと、を有することを特徴とするコンピュータ可読媒体が提供される。
本発明の更に別の態様によれば、複数のＸ線を発生するＸ線源と、
Ｘ線源格子であって、前記複数のＸ線の少なくとも一部が前記Ｘ線源格子を通過する間に複数の仮想Ｘ線源を形成し、前記Ｘ線源格子が前記複数の仮想Ｘ線源のうち少なくとも１つに対するシステムのＸ線源のインパルス応答と関連するＸ線源格子と、
前記Ｘ線源格子から画像を撮像するように構成された検出器であって、前記撮像された画像が少なくとも前記Ｘ線源のインパルス応答および前記検出器の特性に依存する検出器と、を有する干渉計システムと、
前記検出器により撮像された画像を処理する画像処理装置と、
を備え、前記画像処理装置は上記の画像処理装置であることを特徴とするシステムが提供される。
本発明の他の態様も開示される。
添付の図面を参照して、本発明の１つ以上の実施形態を説明する。
例示的なＸ線タルボ干渉計システムを示す図である。 位相格子の一実施例を示す図である。 吸収格子の一実施例を示す図である。 図１の例示的なＸ線タルボ干渉計システムを更に詳細に示す図である。 干渉縞画像の形成を示す図１のＸ線タルボ干渉計システムの図である。 組み合わされて、低コントラストの干渉縞画像を形成する２つの干渉縞画像の一例を示す図である。 画像処理方法を示すフローチャートである。 図６で実行されるような検出器ぼけ除去方法を示すフローチャートである。 図６で実行されるようなＸ線源ぼけ除去方法を示すフローチャートである。 検出器の点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定するように構成された図１の例示的なＸ線タルボ干渉計システムを示す図である。 検出器及びＸ線源の点像強度分布関数（ＰＳＦ）測定で使用される多開口素子の一実施例を示す図である。 Ｘ線源の点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定するように構成された図１の例示的なＸ線タルボ干渉計を示す図である。 画像がいくつかの重なり合わない領域に分割されている９つの光点を含む撮像点像強度分布関数（ＰＳＦ）画像を示す図である。 重なり合わない領域に分割された図１２の撮像点像強度分布関数（ＰＳＦ）画像を示す図である。 Ｘ線タルボ干渉計システムにおける被検体情報の拡大の一例を示す図である。 説明される構成を実施可能な電子デバイスの概略ブロック図である。 説明される構成を実施可能な電子デバイスの概略ブロック図である。
添付の図面中、１つ以上の図面で、同一の図中符号により示されるステップ及び／又は特徴を参照する場合、説明の便宜上、特に指示のない限り、それらのステップ及び／又は特徴は同一の機能又は作用を有する。
図１は、Ｘ線タルボ干渉計システム１００（X-ray Talbot interferometer system）の一実施例を示す。Ｘ線タルボ干渉計システムは「干渉計」と呼ばれてもよい。Ｘ線タルボ干渉計システム１００は、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１（source grating）の形態の回折素子（diffraction device）、位相格子Ｇ１ １１０（phase grating）の形態の回折素子及び第２の吸収格子Ｇ２ １３０（second absorption grating）の形態の回折素子を備える。Ｘ線タルボ干渉計システム１００はシンチレーション検出器１４０を更に備える。位相格子Ｇ１ １１０は、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１とシンチレーション検出器１４０との間に配置される。
図１に示されるように、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１、被検体１０２、位相格子Ｇ１ １１０及び第２の吸収格子Ｇ２ １３０は、電磁波により搬送されるエネルギーを被検体１０２に向かって照射するＸ線源１０４により照明される。図１の構成では、Ｘ線源１０４は複数のＸ線を発生し、「タルボ効果」（Talbot effect）と呼ばれる近接場回折効果（near-field diffraction effect）によって、位相格子Ｇ１ １１０の背後に自己像１２０が形成される。Ｘ線源１０４からのＸ線波の位相は被検体１０２によりシフトされるので、位相格子Ｇ１ １１０の自己像１２０は変形される。変形した自己像１２０を解析することにより、被検体１０２の特性を推定できる。被検体１０２の画像は、Ｘ線源１０４からの電磁波（又は「エネルギー波」）がシステム１００のＸ線源格子Ｇ０ １０１、位相格子Ｇ１ １１０及び吸収格子Ｇ２ １３０を通過することにより生成される。以下に更に詳細に説明されるように、システム１００のＸ線源１０４（又は「エネルギー源」）の点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定するために、画像が撮像されてもよい。Ｘ線源１０４の点像強度分布関数（ＰＳＦ：Point Spread Function）は、Ｘ線源点像強度分布関数（source point spread function）と呼ばれてもよい。前述のように、点像強度分布関数（ＰＳＦ）を表す更に一般的な用語は「インパルス応答」（impulse response）である。Ｘ線源点像強度分布関数は「Ｘ線源インパルス応答」（source impulse response）と呼ばれてもよい。
以上説明したＸ線タルボ（ＸＴ）撮影システム１００は、コントラストを発生するために吸収ではなく位相差を使用することから、「Ｘ線タルボ（ＸＴ）撮影システム」(X-ray Talbot (XT) imaging system)と呼ばれてもよい。そのようなＸ線タルボ（ＸＴ）撮影システムの解像度は、従来の吸収型Ｘ線システムよりはるかに高い。
システム１００のシンチレーション検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定するために、第２の画像が撮像されてもよい。検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）は「検出器点像強度分布関数」と呼ばれてもよい。検出器点像強度分布関数は「検出器インパルス応答」と呼ばれてもよい。図１に示されるように、第２の吸収格子Ｇ２ １３０は、自己像１２０(self-image)の位置で検出器１４０に向けて配置される。干渉計システム１００の第２の吸収格子Ｇ２ １３０はモアレ干渉縞画像を生成し、このモアレ干渉縞画像は、干渉計システム１００のシンチレーション検出器１４０により撮像される。モアレ干渉縞画像は位相コントラスト画像である。
システム１００のＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又はＸ線源インパルス応答）及び検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又は検出器インパルス応答(detector impulse response)）を使用して、干渉計システム１００により撮像された被検体１０２の画像を処理する方法を以下に説明する。１つの構成において、第２の吸収格子Ｇ２ １３０のピッチは、投影された自己像１２０のピッチと同様である。変形した自己像１２０と第２の吸収格子Ｇ２ １３０とを重ね合わせることにより生成されるモアレ干渉縞画像は、自己像１２０のはるかに大型のバージョンである。シンチレーション検出器１４０は、モアレ干渉縞画像を分解するために自己像１２０の大型バージョンを使用する。シンチレーション検出器１４０は、電子光センサに結合されたシンチレータを有する画像検出器であり、シンチレータは、Ｘ線エネルギーを可視光に変換するために使用される。１つの構成において、吸収格子Ｇ２ １３０及びシンチレーション検出器１４０は、以下の説明の便宜上、吸収格子Ｇ２ １３０及びシンチレーション検出器１４０の双方に対して同一の位置が想定されるように互いにごく近接して配置される。
図１のＸ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００において、格子Ｇ０ １０１、格子Ｇ１ １１０及び格子Ｇ２ １３０は、互いに平行な薄い板の形態であってもよい。シンチレーション検出器１４０の面も、格子Ｇ０ １０１、格子Ｇ１ １１０及び格子Ｇ２ １３０と平行であると想定してよい。
図１に示されるＸ線タルボ干渉計システム１００は、仮想Ｘ線源として、複数の仮想点光源(virtual point sources)（又は「アレイ」）を形成するためにＸ線源格子Ｇ０ １０１を使用する。位相格子Ｇ１ １１０の自己像１２０を格子Ｇ１ １１０から特定のタルボ距離(Talbot Distance)に形成可能であるように、仮想光源（仮想Ｘ線源）は形成される。仮想光源は、少なくともＸ線源格子Ｇ０ １０１の開口部を通過するＸ線の一部として形成され、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１は、複数の仮想光源のうち少なくとも１つに対するシステム１００のＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又はＸ線源インパルス応答）と関連する。
位相格子Ｇ１ １１０の自己像１２０は、Ｘ線源が相対的に大型である場合でも十分なコントラスト／可視性を有する。図１のＸ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００の吸収格子Ｇ２ １３０のピッチｐ２及びＸ線源格子Ｇ０ １０１のピッチｐ０は、以下の式（１）により定義される規則に従う。
Figure 2016077904
式中、
ｐ０は、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１のピッチを表し、
ｐ２は、吸収格子Ｇ２ １３０のピッチ及び位相格子Ｇ１ １１０の投影自己像１２０の周期を表し、
Ｌは、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１と位相格子Ｇ１ １１０との間の距離を表し、
ｄは、位相格子Ｇ１ １１０と吸収格子Ｇ２ １３０との間の距離を表す。
Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００は、図３に更に詳細に示される。式（１）により定義されるようなＸ線源格子Ｇ０ １０１のピッチｐ０と吸収格子Ｇ２ １３０のピッチｐ２との関係も図３に示される。Ｘ線源１０４の１次元（１Ｄ）プロファイルの表現３１０が図３に表されている。吸収格子Ｇ２上に投影された１次元（１Ｄ）干渉縞画像３６０も図３に表される。図３において、図中符号３０５は干渉縞画像の周期ｐ２を示し、図中符号３０６はＸ線源格子Ｇ０ １０１のピッチｐ０を示す。吸収格子Ｇ２ １３０における投影Ｘ線源プロファイル３０７の半値全幅（ＦＷＨＭ）値Ｓ（full width at half maximum value）は、以下の式（２）により定義される規則に従う。
Figure 2016077904
式中、
Ｓは、図中符号３０８により示され、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１におけるＸ線源プロファイル３１０の半値全幅（ＦＷＨＭ）値であり、
Ｗは、図中符号３０９により示され、吸収格子Ｇ２ １３０における投影Ｘ線源プロファイル３０７の半値全幅（ＦＷＨＭ）である。
図３の例では、被検体１０２が位相格子Ｇ１ １１０に近接して配置された場合、被検体情報の倍率Ｍは、式（３）に従って次のように決定される。
Figure 2016077904
そこで、図１４を参照して、被検体情報の倍率Ｍを説明する。被検体１０２が位相格子Ｇ１ １１０に隣接して配置された場合、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１上の点光源から第２の吸収格子Ｇ２ １３０への被検体１０２の投影は、式（３）のＭだけ拡大される。Ｚ２１４１５とＺ１１４０５との比は（Ｌ＋ｄ）／Ｌである。
Ｘ線タルボシステムにおいて、位相解析を単純化するために１次元格子が使用されてもよい。しかし、Ｘ線タルボシステムでは、ｘ方向及びｙ方向の双方で位相コントラスト（位相コントラストモアレ画像）を提供するために、２次元（２Ｄ）構造を有する格子（位相格子）が使用されてもよい。
２次元（２Ｄ）格子の実施例が図２Ａ及び図２Ｂに示され、格子２１０は位相格子Ｇ１ １１０の一実施例である。格子２２０は吸収格子Ｇ２ １３０の一実施例である。
図２Ａに示されるように、格子２１０の場合、黒色で示される領域は、位相格子Ｇ１ １００の位相シフトπが加えられる領域を表す。図２Ａの白色で示される領域は、位相格子Ｇ１ １１０の位相シフトが加えられない領域を表す。
図２Ｂの格子２２０の場合、黒色で示される領域は、Ｘ線源１０４のＸ線エネルギーを吸収する吸収格子Ｇ２ １３０の領域を表す。図２Ｂに示される格子２２０の白色の領域は、Ｘ線源１０４のＸ線エネルギーを通過させる吸収格子Ｇ２ １３０の領域（すなわち、開口部）を表す。
以下に説明される方法は、１次元格子並びに図２Ａ及び図２Ｂに示されるような２次元格子を使用して実現されてもよい。しかし、説明をわかりやすくするため、方法は、１次元格子に関連して説明される。以下に詳細に説明されるように、Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００は、干渉計システム１００の格子により生成された画像を撮像するために使用され、画像は干渉計システム１００の検出器１４０により撮像される。
Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００で生成されたモアレ干渉縞画像が撮像された後、被検体１０２の位相情報を抽出できるように、モアレ干渉縞画像に位相復調(phase demodulation)及びアンラッピング(unwrapping)が適用される。屈折に対するＸ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００の感度は高く、干渉計システム１００は、軟組織の高コントラスト画像を生成することが可能であるので、Ｘ線タルボ位相コントラスト撮影（ＰＣＩ）を医用画像の撮影に適用すると、線量を低減させることができると共に、画像の解像度が向上するので、更に安全で正確な診断が実現される。
Ｘ線源の大きさ、光学的特性及び検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又は「検出器インパルス応答」）は限られているので、Ｘ線タルボ（ＳＴ）干渉計で撮像される画像は、ぼけ及びノイズを含む場合が多い。シンクロトロン光源などの高品質Ｘ線源は更に高解像度のモアレ画像を生成できるだろうが、そのような高品質Ｘ線源の大きさ及びコストの関係上、高品質Ｘ線源を医療に応用するのは実用的ではない。従って、システム１００のようなＸ線タルボ撮影システムを使用して生成された画像に対して、ぼけ除去を実行する必要がある。
先に説明したように、Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００は、自己像１２０を形成するための仮想点光源のアレイを形成するためにＸ線源格子Ｇ０ １０１を使用する。Ｘ線源格子Ｇ０ １０１で生成された個別の仮想点光源を被検体１０２及び位相格子Ｇ１ １１０に投影することにより、十分なコントラスト／可視性を有する鮮鋭なタルボ画像が生成される。しかし、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１の多数の仮想点光源は規則的な格子に分散して存在しているので、鮮鋭なタルボ画像を合わせるとコントラストの低いぼけとなる。Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又は「Ｘ線源インパルス応答」）と被検体情報との線形畳み込みを使用して、このぼけをモデル化することができる。以下の説明中、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１に多数の仮想点光源によって起こるぼけを「Ｘ線源ぼけ」(source blurring)と呼ぶ。
次に、図４を参照して、被検体１０２がない場合に位相格子Ｇ１ １１０により投影された１次元干渉縞画像に対するＸ線源ぼけの影響を説明する。先に説明したように、図１のＸ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００の吸収格子Ｇ２ １３０のピッチｐ２及びＸ線源格子Ｇ０ １０１のピッチｐ０は、式（１）により定義される規則に従う。式（１）に記載される制約によって、ｐ０だけ離間した２つの仮想光源４１０及び４２０により形成された２つの干渉縞画像４０４及び４０５は、干渉縞画像４０４及び４０５の周期を表す周期ｐ２の値だけ互いに対してシフトされる。被検体１０２により導入される変形がなければ、２つの干渉縞画像４０４及び４０５は互いに強め合い、更に強い干渉縞画像４０６を形成する。この干渉縞画像４０６は、シンチレーション検出器１４０により検出される干渉縞画像である。Ｘ線源格子Ｇ０ １０１の各仮想光源は、点光源と考えられるほど十分に小さいので、２つの干渉縞画像４０４及び４０５の各々は、十分な可視性／コントラストを有する。従って、２つの干渉縞画像４０４及び４０５の和も、十分な可視性／コントラストを有する。
Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００の中に被検体（例えば、被検体１０２）が存在する場合、各仮想光源４１０及び４２０により投影される干渉縞画像は変形される。いくつかの変形した干渉縞画像を合体させると、ぼけが発生する。図５を参照して、位相格子Ｇ１ １１０及び被検体１０２により投影された１次元干渉縞画像に対するＸ線源ぼけの影響を説明する。図５において、干渉縞画像５１０は、１つの仮想光源によりＸ線源格子Ｇ０ １０１に形成され、干渉縞画像５２０は、第１の仮想光源からｐ０離間した位置にある別の仮想光源により形成される。２つの干渉縞画像５１０及び５２０が吸収格子Ｇ２ １３０上に投影されると、２つの干渉縞画像５１０及び５２０は、投影Ｇ１自己像１２０の干渉縞周期である周期ｐ２だけ互いに関してシフトされる。図５に示される２つの干渉縞画像５１０及び５２０のシフトは、先に図４を参照して説明した２つの干渉縞画像４０４及び４０５のシフトに類似している。しかし、２つの干渉縞画像５１０及び５２０は被検体１０２によって変形されたので、２つの干渉縞画像５１０及び５２０は、位置によっては互いに厳密には強め合わない。それどころか、２つの干渉縞画像５１０及び５２０は、位置によっては非常に異なる位相、更には逆の位相を有するようになり、その結果、信号の振幅は非常に小さくなるか、あるいは０になってしまう。
シンチレーション検出器１４０は図５に示され、干渉縞画像５１０及び干渉縞画像５２０の和は、図５に干渉縞画像５４０として示される。図５に示されるように、相当に大きな位相変化を伴う領域５５０では、２つの変形した干渉縞画像５１０及び５２０の和は、低コントラストの干渉縞画像５４０を生成する。
Ｘ線源ぼけを線形畳み込みによってモデル化できるので、Ｘ線源の大きさが限定されることによって起こるぼけを除去するためにデコンボリューション方法が適用可能である。Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００では、シンチレーション検出器１４０でもぼけが発生する。先に説明したように、シンチレーション検出器１４０は、電子光に結合されたシンチレータを有する画像検出器であり、シンチレータは、Ｘ線エネルギーを可視光に変換するために使用される。シンチレーション検出器１４０では、シンチレータ点像強度分布関数（ＰＳＦ）及び結合される電子光センサの分解能が限定されることの２つが原因となってぼけが発生する。シンチレータ及び電子光センサによるぼけの影響を線形畳み込みによってモデル化できる。更に、電子光センサは撮影処理の中でシンチレータの直後に位置するので、検出器ぼけをモデル化する点像強度分布関数（ＰＳＦ）全体を想定できる。本明細書において、シンチレーション検出器１４０に起因するぼけを総称して「検出器ぼけ」(detector blurring)と呼ぶ。
可視光を使用する撮影システムの場合、撮影システムの光学的特性は、ぼけ除去処理で重要な役割を果たすことが多い。Ｘ線の屈折率は小さいため、Ｘ線の操作は、屈折ではなく、反射、回折及び干渉により実行される。更に、Ｘ線タルボ干渉計システム１００のような干渉計では、関連する光学的ぼけはごくわずかである。従って、本明細書において説明される構成では、光学的特性は考慮されない。しかし、Ｘ線とは異なる光源を使用するシステムの中に重大な光学部品が存在する場合には、それらの光学部品の光学的特性を個別に考慮し、処理する必要がある。
シンチレータ検出器１４０は、順次発生するＸ線源ぼけ、格子変調、検出器ぼけを含む前述の画像形成処理によって生成されたモアレ画像を撮像するために使用される。シンチレーション検出器１４０は、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１からモアレ画像を撮像するように適合され、撮像されたモアレ画像は、以下に詳細に説明されるように、Ｘ線源１０４のインパルス応答及び検出器１４０の特性に依存する。被検体１０２の位相情報を復元するために、画像形成処理が逆の順序で実行される。すなわち、まず検出器１４０により導入されたアーティファクトを減衰するために、シンチレーション検出器１４０の特性を使用して検出器ぼけ除去を実行することにより、撮像されたモアレ画像にぼけ除去が適用される。次に、復調画像のコントラストを強調させるために、解析又は復調及びその後のＸ線源ぼけ除去が実行される。
本明細書において、位相復調は詳細に考慮されない。Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計における位相復調の概要を提供するが、位相復調の特定の方法には言及しない。ぼけ除去処理を説明するために、必要に応じて、位相復調に関連する詳細な説明が提示される場合もある。以下に、復調画像を取得するために処理済み画像を復調する方法を説明する。復調画像のコントラストを強調させるために、復調画像は、先に取得されたＸ線源点像強度分布関数（又はＸ線源インパルス応答）を使用して処理される。復調画像は非線形復調方法を使用して取得されてもよい。
図６を参照して、画像処理方法６００を説明する。方法６００は処理済み画像に対してぼけ除去を実行する。図１５Ａ及び図１５Ｂは、方法６００及び本明細書において説明される他の方法を実施可能な汎用コンピュータシステム１５００を示す。
図１５Ａに示されるように、コンピュータシステム１５００は、コンピュータモジュール１５０１、キーボード１５０２、マウスポインタデバイス１５０３、スキャナ１５２６、カメラ１５２７及びマイク１５８０などの入力デバイス、並びにプリンタ１５１５、ディスプレイデバイス１５１４及びスピーカ１５１７を含む出力デバイスを含む。接続回線１５２１を介して通信ネットワーク１５２０との間で通信を実行するために、コンピュータモジュール１５０１により外部変復調器（モデム）トランシーバデバイス１５１６が使用されてもよい。通信ネットワーク１５２０は、インターネットなどのワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、セルラ通信ネットワーク又はプライベートＷＡＮであってもよい。接続回線１５２１が電話回線である場合、モデム１５１６は従来の「ダイヤルアップ」モデムであってもよい。あるいは、接続回線１５２１が大容量（例えば、ケーブル）接続回線である場合、モデム１５１６はブロードバンドモデムであってもよい。通信ネットワーク１５２０への無線接続のために、無線モデムが使用されてもよい。
コンピュータモジュール１５０１は、少なくとも１つのプロセッサユニット１５０５及びメモリユニット１５０６を通常含む。例えばメモリユニット１５０６は、半導体ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び半導体読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）を有してもよい。コンピュータモジュール１５０１は、ビデオディスプレイ１５１４、スピーカ１５１７及びマイク１５８０に結合するオーディオビデオインタフェース１５０７、キーボード１５０２、マウス１５０３、スキャナ１５２６及びカメラ１５２７に結合し、任意にジョイスティック又は他のヒューマンインタフェースデバイス（図示せず）に結合するＩ／Ｏインタフェース１５１３、並びに外部モデム１５１６及びプリンタ１５１５に対応するインタフェース１５０８を含む複数の入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースを更に含む。いくつかの実現形態において、モデム１５１６は、コンピュータモジュール１５０１の中に、例えばインタフェース１５０８の中に組み込まれてもよい。コンピュータモジュール１５０１は、接続回線１５２３を介してコンピュータシステム１５００をローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）として知られるローカルエリア通信ネットワーク１５２２に結合させるローカルネットワークインタフェース１５１１を更に有する。図１５Ａに示されるように、ローカル通信ネットワーク１５２２は、接続回線１５２４を介してワイドエリアネットワーク１５２０にも結合してよく、これは、通常、いわゆる「ファイアウォール」デバイス又は類似する機能性を有するデバイスを含むだろう。ローカルネットワークインタフェース１５１１は、イーサネット回路カード、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線構成又はＩＥＥＥ８０２．１１無線構成を備えてもよいが、インタフェース１５１１の代わりに多くの他の種類のインタフェースが実施されてもよい。
Ｉ／Ｏインタフェース１５０８及び１５１３は、直列接続性及び並列接続性のうちいずれか一方又は双方を供与してもよく、前者は、通常ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）規格に従って実現され、対応するＵＳＢコネクタ（図示せず）を有する。記憶デバイス１５０９が設けられ、通常、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１５１０を含む。フロッピーディスクドライブ及び磁気テープドライブ（図示せず）などの他の記憶デバイスが使用されてもよい。光ディスクドライブ１５１２は、通常、不揮発性データ源として機能するように設けられる。システム１５００への適切なデータ源として、例えば光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕｅ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標））、ＵＳＢ−ＲＡＭ、ポータブルな外部ハードドライブ及びフロッピーディスクなどのポータブルメモリデバイスが使用されてもよい。
コンピュータモジュール１５０１の構成要素１５０５〜１５１３は、通常、相互接続バス１５０４を介して、及び当業者に知られている従来のコンピュータシステム１５００の動作モードとなる方式で通信する。例えばプロセッサ１５０５は、接続回線１５１８を使用してシステムバス１５０４に結合される。同様に、メモリ１５０６及び光ディスクドライブ１５１２は、接続回線１５１９によりシステムバス１５０４に結合される。説明した構成を実施可能なコンピュータの例には、ＩＭＢ−ＰＣ及びそのＰＣに適用可能なコンピュータ、Ｓｕｎ Ｓｐａｒｃｓｔａｔｉｏｎｓ、Ａｐｐｌｅ Ｍａｃ（登録商標）又は同様のコンピュータシステムがある。
方法６００及び本明細書において説明される他の方法は、コンピュータシステム１５００を使用して実現されてもよく、以下に説明される図６、図７及び図８の処理は、コンピュータシステム１５００内で実行可能な１つ以上のソフトウェアアプリケーションプログラム１５３３として実現されてもよい。特に、説明される方法のステップは、コンピュータシステム１５００内で実行されるソフトウェア１５３３中の命令１５３１（図１５Ｂを参照）により実行される。ソフトウェア命令１５３１は、各々が１つ以上の特定のタスクを実行する１つ以上のコードモジュールとして形成されてもよい。ソフトウェアは２つの個別の部分に分割されてもよく、その場合、第１の部分及び対応するコードモジュールは、説明される方法を実行し、第２の部分及び対応するコードモジュールは、第１の部分とユーザとの間のユーザインタフェースを管理する。
ソフトウェアは、例えば以下に説明される記憶デバイスを含むコンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。ソフトウェア１５３３は、通常メモリ１５０６のＨＤＤ１５１０に記憶される。ソフトウェアは、コンピュータ可読媒体からコンピュータシステム１５００にロードされ、コンピュータシステム１５００により実行される。例えばソフトウェア１５３３は、光ディスクドライブ１５１２により読み取られる光学的可読ディスク記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）１５２５に記憶されてもよい。そのようなソフトウェア又はコンピュータプログラムが記録されたコンピュータ可読媒体は、コンピュータプログラムである。コンピュータシステム１５００においてコンピュータプログラムを使用することにより、説明される方法を実現する装置が生み出されるのが好ましい。
場合によっては、アプリケーションプログラム１５３３は、１つ以上のＣＤ−ＲＯＭ１５２５に符号化された形態でユーザに供給され、対応するドライブ１５１２を介して読み取られてもよく、あるいはユーザによりネットワーク１５２０又は１５２２から読み取られてもよい。更に、ソフトウェアは、他のコンピュータ可読媒体からコンピュータシステム１５００にロードされることも可能である。コンピュータ可読媒体とは、記録された命令及び／又はデータを実行及び／又は処理のためにコンピュータシステム１５００に提供する何らかの有形の非一時的記憶媒体である。そのような記憶媒体の例には、デバイスがコンピュータモジュール１５０１の内部にあるか又は外部にあるかに関わらず、フロッピーディスク、磁気テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕｅ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃ、ハードディスクドライブ、ＲＯＭ又は集積回路、ＵＳＢメモリ、光磁気ディスク、あるいはＰＣＭＰＩＡカードなどのコンピュータ可読カードがある。コンピュータモジュール１５０１へのソフトウェア、アプリケーションプログラム、命令及び／又はデータの提供に関与してもよい一時的又は非一時的コンピュータ可読送信媒体の例には、無線送信チャネル又は赤外線送信チャネル、並びに別のコンピュータ又はネットワーク化デバイスへのネットワーク接続、Ｅメール送信を含むインターネット又はイントラネット及びウェブサイトなどに記録された情報などがある。
先に述べたアプリケーションプログラム１５３３の第２の部分及び対応するコードモジュールは、ディスプレイ１５１４にレンダリングされるか又は他の方法により表現されるべき１つ以上のグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を実現するために実行されてもよい。コンピュータシステム１５００及びアプリケーションのユーザは、通常はキーボード１５０２及びマウス１５０３の操作によって、ＧＵＩと関連するアプリケーションに制御コマンド及び／又は入力を提供するために機能適応方式でインタフェースを操作してもよい。スピーカ１５１７を介して出力される音声プロンプト及びマイク１５８０を介して入力される音声コマンドを利用するオーディオインタフェースなどの他の形態の機能適応型ユーザインタフェースも実現されてよい。
図１５Ｂは、プロセッサ１５０５及び「メモリ」１５３４の詳細な概略ブロック図である。メモリ１５３４は、図１５Ａのコンピュータモジュール１５０１によりアクセス可能なすべてのメモリモジュール（ＨＤＤ１５０９及び半導体メモリ１５０６を含む）の論理的集合体を表す。
コンピュータモジュール１５０１が初めて起動されると、電源オン自己診断テスト（ＰＯＳＴ）プログラム１５５０が実行される。ＰＯＳＴプログラム１５５０は、通常、図１５Ａの半導体メモリ１５０６のＲＯＭ１５４９に記憶される。ソフトウェアを記憶するＲＯＭ１５４９などのハードウェアデバイスはファームウェアと呼ばれる場合もある。ＰＯＳＴプログラム１５５０は、適正な機能を確保するためにコンピュータモジュール１５０１内部のハードウェアを検査し、通常、プロセッサ１５０５、メモリ１５３４（１５０９、１５０６）及び通常はＯＭ１５４９に記憶されている基本入出力システムソフトウェア（ＢＩＯＳ）モジュール１５５１が正しく動作しているか否かを検査する。ＰＯＳＴプログラム１５５０の実行後に問題がなければ、ＢＩＯＳ１５５１は、図１５Ａのハードディスクドライブ１５１０を起動する。ハードディスクドライブ１５１０の起動によって、ハードディスクドライブ１５１０に常駐するブートストラップローダプログラム１５５２がプロセッサ１５０５を介して実行される。このプログラムは、オペレーティングシステム１５５３をＲＡＭメモリ１５０６にロードし、この時点で、オペレーティングシステム１５５３は動作を開始する。オペレーティングシステム１５５３は、プロセッサ管理、メモリ管理、デバイス管理、記憶装置管理、ソフトウェアアプリケーションインタフェース及びユーザインタフェース全般を含む種々の高レベル機能を遂行するためにプロセッサ１５０５により実行可能なシステムレベルアプリケーションである。
オペレーティングシステム１５５３は、コンピュータモジュール１５０１で実行中の各処理又は各アプリケーションが別の処理に割り当てられたメモリと衝突せずに実行するための十分なメモリを確保するために、メモリ集合体１５３４（１５０９、１５０６）を管理する。更に、各処理を効果的に実行できるように、図１５Ａのシステム１５００で利用可能な異なる種類のメモリは適正に使用されなければならない。従って、メモリ集合体１５３４(aggregated memory)は、メモリの特定のセグメントがどのように割り当てられるかを例示するのではなく（特に指示のない限り）、コンピュータシステム１５００によりアクセス可能なメモリの全体図及びそのメモリがどのように使用されるかを提示することを意図する。
図１５Ｂに示されるように、プロセッサ１５０５は、制御ユニット１５３９、演算論理ユニット（ＡＬＵ）１５４０及びキャッシュメモリと呼ばれる場合もあるローカルメモリ又は内部メモリ１５４８を含む複数の機能モジュールを含む。キャッシュメモリ１５４８は、通常、レジスタ部分に多数の記憶レジスタ１５４４〜１５４６を含む。１つ以上の内部バス１５４１は、これらの機能モジュールを機能的に相互接続する。通常、プロセッサ１５０５は、接続回線１５１８を使用して、システムバス１５０４を介して外部デバイスと通信するための１つ以上のインタフェース１５４２を含む。メモリ集合体１５３４は、接続回線１５１９を使用してバス１５０４に結合される。
アプリケーションプログラム１５３３は、条件付き分岐命令及びループ命令を含んでもよい一連の命令１５３１を含む。プログラム１５３３は、プログラム１５３３の実行時に使用されるデータ１５３２を更に含んでもよい。命令１５３１及びデータ１５３２は、メモリの記憶場所１５２８、１５２９、１５３０及び１５３５、１５３６、１５３７にそれぞれ記憶される。記憶場所１５３０に示される命令により表されるように、命令１５３１と記憶場所１５２８〜１５３０の相対的大きさに応じて、特定の１つの命令が１つの記憶場所に記憶されてもよい。あるいは、記憶場所１５２８及び１５２９に示される命令セグメントにより表されるように、命令は複数の部分に分割されてもよく、各部分はそれぞれ別の記憶場所に記憶される。
一般に、プロセッサ１５０５は、プロセッサ１５０５で実行される命令のセットを提供される。プロセッサ１５０５は後続入力を待機し、プロセッサ１５０５は、別の命令セットを実行することにより、その入力に反応する。各入力は、入力デバイス１５０２、１５０３のうち１つ以上により生成されるデータ、ネットワーク１５２０、１５０２のうち一方を介して外部データ源から受信されるデータ、記憶デバイス１５０６、１５０９のうち一方から検索されるデータ、又は対応する読み取り装置１５１２に挿入された記憶媒体１５２５から検索されるデータを含む多数のデータ源のうち１つ以上から提供されてもよく、これらはすべて図１５Ａに示されている。場合により、１つの命令セットの実行の結果、データが出力されてもよい。実行は、メモリ１５３４にデータ又は変数を記憶することを含んでもよい。
開示される構成は入力変数１５５４を使用し、それらの入力変数は、メモリ１５３４の対応する記憶場所１５５５、１５５６、１５５７に記憶される。開示される構成は出力変数１５６１を生成し、それらの出力変数は、メモリ１５３４の対応する記憶場所１５６２、１５６３、１５６４に記憶される。中間変数１５５８が記憶場所１５５９、１５６０、１５６６及び１５６７に記憶されてもよい。
図１５Ｂのプロセッサ１５０５を参照すると、レジスタ１５４４、１５４５、１５４６、演算論理ユニット（ＡＬＵ）１５４０及び制御ユニット１５３９は、プログラム１５３３を構成する命令セットの命令ごとに「フェッチ、デコード、及び実行」サイクルを実行するために必要とされるマイクロ操作のシーケンスを実行するように協働する。各フェッチ、デコード、及び実行サイクルは、
記憶場所１５２８、１５２９、１５３０から命令１５３１を取り出す又は読み取るフェッチ動作、
どの命令が取り出されたかを制御ユニット１５３９が決定する復号動作、
制御ユニット１５３９及び／又はＡＬＵ１５４０が命令を実行する実行動作を含む。
その後、次の命令に対して別のフェッチ、デコード、及び実行サイクルが実行されてもよい。同様に、制御ユニット１５３９が値を記憶場所１５３２に記憶する又は書き込む記憶サイクルが実行されてもよい。
図６、図７及び図８の各ステップ又は部分処理は、プログラム１５３３の１つ以上のセグメントと関連し、プログラム１５３３の前述のセグメントに関する命令セットの命令ごとにフェッチ、デコード、及び実行サイクルを実行するために協働するプロセッサ１５０５のレジスタ部分１５４４、１５４５、１５４７、ＡＬＵ１５４０及び制御ユニット１５３９により実行される。
あるいは、説明される方法は、説明される方法の機能又は部分機能を実行する１つ以上の集積回路のような専用ハードウェアで実現されてもよい。そのような専用ハードウェアは、グラフィックプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ又は１つ以上のマイクロプロセッサ及び関連メモリを含んでもよい。
例として、図１に示されるＸ線タルボ干渉計システム１００及び被検体１０２に関連させて方法６００を説明する。Ｘ線タルボ干渉計システム１００は、Ｘ線タルボ（ＸＴ）画像を撮像するために使用される。
方法６００は、読み取りステップ６１０で開始され、Ｘ線タルボ干渉計システム１００により撮像されたＸ線タルボ（ＸＴ）画像がプロセッサ１５０５の実行の下で読み取られる。Ｘ線タルボ（ＸＴ）画像は、例えば干渉計システム１００により撮像され、メモリ１５０６に記憶された後に、メモリ１５０６から読み取られてもよい。方法６００で使用される位相復調方法の種類に応じて、ステップ６１０で読み取られるＸ線タルボ（ＸＴ）画像の数は１〜１６の範囲にわたる。以下に説明されるように、干渉計システム１００のＸ線源１０４の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又はＸ線源インパルス応答）及び検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又は検出器インパルス応答）は、Ｘ線源１０４により発生されるＸ線エネルギーの２つ以上の更なる画像を撮像することにより取得される。前述のように、撮像された更なる画像のうち１つの画像で、Ｘ線源１０４の点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）より優勢である場合がある。撮像された更なる画像のうち別の画像では、検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）がＸ線源１０４の点像強度分布関数（ＰＳＦ）より優勢である。
方法６００において復調に窓フーリエ変換（ＷＦＴ(Windowed Fourier Transform)）方法が使用される場合、ステップ６１０で１つの撮像画像が読み取られるだけでよい。しかし、校正を目的として、余分の基準画像が撮像されてもよい。
方法６００において復調に位相ステッピング方法が使用され、格子１０１、１１０及び１２０が１次元格子である場合、ステップ６１０で、少なくとも３つの撮像画像が読み取られる。方法６００において復調に位相ステッピング方法が使用され、格子１０１、１１０及び１２０が２次元格子である場合、ステップ６１０で、少なくとも５つの画像が撮像され、読み取られる。１つの構成において、ステップ６１０で、オーバーサンプリングのために１６、更には２７の画像が撮像され、読み取られる。
ステップ６１０でＸ線タルボ（ＸＴ）画像が読み取られた後、方法６００は検出器ぼけ除去ステップ６２０へ進み、そこで、１つ以上のぼけ除去画像（又は「ぼけ除去モアレ画像」）を生成するために、撮像されたＸ線タルボ（ＸＴ）画像に検出器ぼけ除去方法７００(detector deblurring method)（図７を参照）が直接適用される。以下に図７を参照して詳細に説明されるように、検出器ぼけ除去方法７００は、撮像されたＸ線タルボ（ＸＴ）画像に検出器１４０により導入されたアーティファクトを減衰するために、取得された検出器点像強度分布関数（又は検出器インパルス応答）を使用して、撮像されたＸ線タルボ（ＸＴ）画像のうち１つ以上を処理するように構成される。
次に、復調ステップ６３０において、被検体１０２と関連する位相情報を復元するために、ステップ６２０で処理されたぼけ除去画像にプロセッサ１５０５の実行の下で位相復調が適用される。被検体位相情報は、被検体１０２に関する重要な形状情報及び密度情報を表す。以下に詳細に説明されるように、ステップ６３０で実行される位相復調は、少なくとも１つの復調画像を生成する。Ｘ線源１０４により導入されたアーティファクトは復調画像の中に存在している。
次に、方法６００はＸ線源ぼけ除去ステップ６４０へ進み、被検体１０２の復元された位相情報がＸ線源ぼけ除去方法８００（図８を参照）に供給される。方法８００は、Ｘ線源１０４により導入された復調画像の中のアーティファクトを実質的に低減させるために、取得されたＸ線源インパルス応答を使用して復調画像を処理するために使用される。方法８００は、被検体位相情報を取得し、方法７００に従って取得されたぼけ除去Ｘ線タルボ（ＸＴ）画像を復元する。ステップ６４０で実行されるＸ線源ぼけ除去方法８００は、以下に図８を参照して詳細に説明される。
次に、方法６００は出力ステップ６５０で終了し、被検体１０２の位相情報がディスプレイ１５１４へ出力される。被検体１０２は、解像度が向上された画像として表示される。あるいは、ステップ６５０で、被検体位相情報に対して更なる解析が実行されてもよい。
復調ステップ６３０で実行される位相復調は非線形性を含む場合が多いので、方法６００の検出器ぼけ除去ステップ６２０、復調ステップ６３０及びＸ線源ぼけ除去ステップ６４０は、図６に示される順序の通りに実行される。検出器ぼけ及びＸ線源ぼけは、先に説明した画像形成の順序に対応する順序で処理される。
ステップ６２０及び６４０において、検出器ぼけ除去は、ステップ６３０で実行される位相復調の前にＸ線タルボ（ＸＴ）画像（すなわち、ステップ６１０で読み取られた画像）に適用され、Ｘ線源ぼけ除去は位相復調の後に適用される。検出器ぼけ除去は撮像された干渉縞画像に適用され、Ｘ線源ぼけ除去は復調画像に適用されるので、ステップ６２０で使用されるぼけ除去方法は、ステップ６４０で使用されるぼけ除去方法とは異なり、想定される点像強度分布関数（ＰＳＦ）も異なる。
次に、図７を参照して、ステップ６２０で実行される検出器ぼけ除去方法７００を説明する。方法７００は、ハードディスクドライブ１５１０に常駐し、プロセッサ１５０５により実行を制御されるソフトウェアアプリケーションプログラム１５３３の１つ以上のソフトウェアコードモジュールとして実現される。方法７００において、ぼけ除去は撮像されたＸ線タルボ（ＸＴ）画像に適用される。
方法７００は測定ステップ７１０で開始され、シンチレータ及びイメージセンサの分解能による点像強度分布関数（ＰＳＦ）がプロセッサ１５０５の実行の下で測定される。ステップ７１０で測定される点像強度分布関数は、干渉計システム１００の検出器のインパルス応答である。ステップ７１０で実行される検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）の測定は、図９を参照して説明される。
１つの構成において、検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又は検出器インパルス応答）は、あらかじめ計測され、例えばメモリ１５０６に記憶されてもよい。そのような構成では、プロセッサ１５０５は、ステップ７１０において、干渉計システム１００の検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又は検出器インパルス応答）をメモリ１５０６から受信するように構成されてもよい。
別の構成では、検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又は検出器インパルス応答）は、製造の段階で前もって測定され、ネットワーク１５２０に接続された遠隔サーバ１５９０に記憶されていてもよい。そのような構成では、プロセッサ１５０５は、ステップ７１０において、干渉計システム１００の検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又は検出器インパルス応答）をサーバ１５９０からネットワーク１５９０を介して受信するように構成されてもよい。
次に、デコンボリューションステップ７２０において、Ｘ線タルボ（ＸＴ）画像中の検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）の影響を除去するために、撮像されたＸ線タルボ（ＸＴ）画像に画像復元方法が適用される。先に説明したように、Ｘ線タルボ（ＸＴ）画像は、例えばメモリ１５０６から読み取られてもよい。
図９を参照して、ステップ７１０で実行されるような検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）の測定を説明する。図９は、検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又は検出器インパルス応答）を測定するためにＸ線源１０４及びシンチレーション検出器１４０のみが使用される点を除き、図１のＸ線タルボ干渉計システム１００を示す。図９に示されるように、Ｘ線源１０４とシンチレーション検出器１４０との間に、シンチレーション検出器１４０に向けて多開口素子９２０が配置される。検出器点像強度分布関数（又は検出器インパルス応答）は、素子９２０を通過したＸ線源１０４のＸ線により生成される画像を撮像することにより測定されてもよい。言い換えれば、シンチレーション検出器１４０に向けて配置された多開口素子９２０を通過したＸ線源１０４からの電磁波（又は「エネルギー波」）により、検出器点像強度分布関数（又は検出器インパルス応答）の画像が生成される。多開口素子９２０をシンチレーション検出器１４０に向けて配置することにより、撮像された画像の中で、検出器点像強度分布関数（又は検出器インパルス応答）は、Ｘ線源点像強度分布関数（又はＸ線源インパルス応答）より優勢になる（すなわち、大きくなる）。従って、本発明に関しては、撮像された画像の中のＸ線源点像強度分布関数（又はＸ線源インパルス応答）は無視される。Ｘ線源格子Ｇ０ １０１、位相格子Ｇ１ １１０及び吸収格子Ｇ２ １３０は含まれない。
多開口素子９２０(multi-opening device)は図１０に更に詳細に示される。格子１０１、１１０及び１３０と同様に、多開口素子９２０は、薄板１０１０の形態のアパーチャ素子(aperture device)であり、使用中に、シンチレーション検出器１４０の面とほぼ平行に位置決めされる。薄板１０１０は、Ｘ線エネルギーを有効に吸収できるように金から製造されてもよい。薄板１０１０の中央には、Ｘ線エネルギーの少なくとも一部が薄板１０１０を通過するように複数の小さな（例えば、幅２０μｍ）開口部（例えば、１０２０）が設けられる。開口部（例えば、１０２０）はピンホールの形態であってもよく、多開口素子９２０がピンホール素子の形態になるように、開口部（例えば、１０２０）の形状はほぼ円形である。素子９２０は、図９に示されるように検出器１４０に隣接して配置される。各開口部は点光源と考えられるため、素子９２０の開口部の形状は検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）の測定に影響を与えないので、開口部（例えば、１０２０）は任意の適切な形状であってよい。しかし、上述しように各開口は小さい（例えば、幅２０μｍ）。
図９に戻ると、多開口素子９２０がシンチレーション検出器１４０にすぐ隣接して配置された場合、開口部（例えば、１０２０）を通して検出器１４０に投影されるＸ線は、点光源であると考えられる。従って、シンチレーション検出器１４０で撮像される点光源の画像は、検出器１４０の点像強度分布関数の正確な測定値である。投影されるＸ線を点光源と考えるためには、多開口素子９２０は、シンチレーション検出器１４０に十分に近接し、Ｘ線源１０４からは十分に離れて位置する必要がある。
例えば１つの構成において、多開口素子９２０とＸ線源１０４との間の距離Ｈは１９６ｃｍである。そのような構成では、多開口素子９２０とシンチレーション検出器１４０との間の距離Ｔは４ｃｍである。多開口素子９２０とシンチレーション検出器１４０との間の距離Ｔは、Ｘ線源１０４と多開口素子９２０との間の距離Ｈと比較して十分に短い。開口部を通過するＸ線光は点光源であるという想定があるため、図９の干渉計システム１００の構成を使用して撮像される点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、真正な検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）であると考えられる。図９の構成を使用して測定された点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、Ｘ線源１０４からの重大な影響（例えば、アーティファクト）を含まない。
多開口素子９２０は、点光源を生成するどのような素子の形態であってもよい。例えば多開口素子９２０は、中央にただ１つの小さな開口部を有する薄板であることも可能である。しかし、多開口素子９２０に２つ以上の開口部を形成することにより、検出器ぼけの特性に関する更に多くの情報が提供される。薄板全体に多数の開口部が分散している場合、検出器ぼけの局所的特性を収集できる。検出器ぼけが均一であるとは限らないということを考慮すると、薄板全体に多数の開口部を分散させるのは有用である。
検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）の測定が終了した後、ステップ７２０において、検出器ぼけの影響を除去するために、撮像されたＸ線画像にデコンボリューション方法が適用されてもよい。撮像されたＸ線画像に、任意の線形デコンボリューション方法又は非線形デコンボリューション方法が適用されてよい。例えば１つの構成において、低輝度Ｘ線撮影において優位のポアソンノイズ(Poisson noise)を適合させるために、リチャードソン・ルーシーデコンボリューション方法(Richardson-Lucy deconvolution method)が使用される。
撮像されたＸ線画像に、他の期待値最大化方式デコンボリューション(expectation maximization style deconvolution)を使用する方法が適用されてもよい。別の構成では、単純なウィナーフィルタ(Wiener filter)が使用され、その場合、被検体１０２なしのＸ線タルボ（ＸＴ）画像などの基準撮像画像を使用して、ノイズと基礎信号とのパワースペクトル比が推定される。
撮像されたＸ線画像が２つ以上ある場合、異なるＸ線画像にそれぞれ異なるデコンボリューション方法を適用することは可能であり、また撮像されたすべてのＸ線画像に対して同一の方法を使用することもできる。
１つの構成において、シフト不変ぼけの発生過程が検出器ぼけを発生させると想定される。そのような構成では、速度性能を高めるために、ぼけ除去方法に基づく高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用できる。ぼけ除去方法に基づく高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が使用される場合、図１０に示される多開口素子１０１０(multi-opening device)には、撮像された検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）画像に９つの光点を与える９つの開口部（又はピンホール）があるが、検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）として使用される光点はただ１つである。１つの構成において、検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）全体として、９つの光点の平均値が使用されるが、これは、ノイズ及び他の不規則性を消去するという利点を有する。
先に説明したように、ステップ６３０において、被検体位相情報を復元するために、ぼけ除去画像（又は「ぼけ除去モアレ画像」）に位相復調処理が適用される。ステップ６３０では、ぼけ除去モアレ画像に、どのような位相復調方法が適用されてもよい。例えばステップ６３０で、ぼけ除去画像に窓フーリエ変換（ＷＦＴ）方法又は位相ステッピング方法が適用されてもよい。しかし、説明を容易にするためステップ６３０は、位相ステッピング方法を使用して被検体位相情報が復調されるものとして以下に説明される。
干渉計システム１００の変調処理で想定される数学モデルに従って、復調結果のフォーマットは異なる。しかし、どの数学モデルが使用されるかに関わらず、復調結果は被検体１０２によって発生したＸ線位相変化を表す。
１つの構成において、Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００の格子１０１、１１０及び１３０は２次元格子であり、位相復調ステップ６３０は、吸収画像Ａ、ｘ変調画像Ｍｘ及びｙ変調画像Ｍｙという３つの画像を生成する。吸収画像Ａは、従来のＸ線画像と同様に組織が吸収するＸ線エネルギーの量を反映する。ｘ及びｙ変調画像は複素値を有する２次元である。ｘ変調画像Ｍｘは、以下の式（４）に従って決定されてもよい。
Figure 2016077904
式中、ｒ＝（ｘ，ｙ）は、撮像されたＸ線タルボ（ＸＴ）画像における位置を表し、Ｂｘ（ｒ）及びＢｙ（ｒ）はｘ変調強度及びｙ変調強度をそれぞれ表す。式（４）において、被検体位相情報φｘ（ｒ）及びφｙ（ｒ）は、被検体の重要な形状及び密度の情報を表し、軟組織に適用される場合、医療診断のための重大な情報を提供する。
ステップ６３０では、変調強度画像と関連する位相画像を生成する何らかの適切な位相変調方法が実行されてもよい。
Ｘ線源ぼけ除去方法は、Ｘ線タルボ（ＸＴ）画像に対するＸ線ぼけの影響を左右するので、ステップ６４０で実行されるＸ線源ぼけ除去方法は、Ｘ線タルボ干渉計システム１００の構成に応じて異なる。Ｘ線タルボ干渉計システム１００の構成が異なれば、ぼけはまったく異なる段階で起こり、その程度も異なる。
例えばＸ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００において、位相格子Ｇ１ １１０がＸ線源１０４に近接し、吸収格子Ｇ２ １３０及びシンチレーション検出器１４０からは離れている場合、自己像１２０の周期は大きい。先に説明したように、格子Ｇ２ １３０及びシンチレーション検出器１４０は、同一の場所にあると考えられる。位相格子Ｇ１ １１０と吸収格子Ｇ２ １３０との間の距離ｄは、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１と位相格子Ｇ１ １１０との間の距離Ｌに匹敵するか又はそれより大きいので、式（２）に従って決定される被検体情報の倍率も大きい。１つの構成において、Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００には１．５より大きい倍率が使用されるので、位相格子Ｇ１ １１０と吸収格子Ｇ２ １３０との間の距離ｄはＬ／２より大きい。
大きい倍率を使用することの利点の１つは、Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００により最小の屈折角度でも検出できるように、角感度の向上が実現されることである。角感度が高くなれば、ステップ６１０で撮像されるＸ線タルボ（ＸＴ）画像の解像度が高くなる。角感度は、距離ｄと格子Ｇ１ １１０のピッチＰ１３０４との比ｒを設定の倍率で除算した値に基づいて決定されてもよい。位相格子Ｇ１ １１０を吸収格子Ｇ２１３０からさらに離間させるにつれて、Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００の角感度は特定のポイントまで増加する。
大きな倍率が使用される場合、式（２）で定義される関係があるため、Ｘ線源ぼけは、撮像されるＸ線タルボ画像に対してはるかに大きな影響を及ぼす。
Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００は、これより小さい倍率に合わせて構成されてもよく、その場合、シンチレーション検出器１４０を物理的に更に小型にすることができるように、格子Ｇ１ １１０は格子Ｇ２ １３０に近接している。Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００が大きい倍率に合わせて構成される場合、撮像されるＸ線タルボ画像にＸ線源ぼけが与える影響は大きいので、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）は正確に測定されなければならない。
図８を参照して、ステップ６４０で実行されるＸ線源ぼけ除去方法８００を以下に説明する。方法８００は、プロセッサ１５０５によりメモリ１５０６に記憶される被検体位相情報を取得する。方法８００は、ハードディスクドライブ１５１０に常駐し、プロセッサ１５０５により実行を制御されるソフトウェアアプリケーションプログラム１５３３の１つ以上のソフトウェアコードモジュールとして実現される。
方法８００は、測定ステップ８１０で開始され、プロセッサ１５０５の実行の下で、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）が測定される。Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、干渉計システム１００のＸ線源１０４のインパルス応答である。図１１を参照して、ステップ８１０におけるＸ線源点像強度分布関数の測定を以下に詳細に説明する。
１つの構成では、Ｘ線源１０４の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又はＸ線源インパルス応答）は、ＸＴシステム１００の特定の構成に対してあらかじめ取得されてもよく、例えばメモリ１５０６に記憶されてもよい。そのような構成では、プロセッサ１５０５は、ステップ８１０でメモリ１５０６から干渉計システム１００のＸ線源１０４の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又はＸ線源インパルス応答）を受信するように構成されてもよい。
別の構成では、干渉計システム００のいくつかの構成に関して、Ｘ線源１０４の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又はＸ線源インパルス応答）は、ネットワーク１５２０に接続された遠隔サーバ１５９０で取得されてもよい。そのような構成の場合、プロセッサ１５０５は、ステップ８１０において、干渉計システム１００の特定の構成に対応するＸ線源１０４の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又はＸ線源インパルス応答）をサーバ１５９０から受信するように構成されてもよい。本明細書の説明の便宜上、干渉計１００の構成は、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１、位相格子Ｇ１ １１０、吸収格子Ｇ２ １３０及びシンチレーション検出器１４０の互いに対する配列を表す。
以下に説明されるように、Ｘ線源１０４の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又はＸ線源インパルス応答）は、検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）（又は検出器インパルス応答）から独立して取得される。
次に、デコンボリューションステップ８２０において、方法７００に従って取得されたぼけ除去Ｘ線タルボ（ＸＴ）画像を復元するために、デコンボリューション方法が実行される。デコンボリューション方法は、位相復調ステップ６３０の出力に適用される。ステップ８２０で実行されるデコンボリューション方法は、以下に更に詳細に説明される。
方法８００は抽出ステップ８３０で終了し、ステップ８２０で復元されたぼけ除去Ｘ線タルボ（ＸＴ）画像から被検体位相情報が抽出される。ステップ８３０の被検体位相情報の抽出は、以下に更に詳細に説明される。
次に、図１１を参照して、ステップ８１０のＸ線源点像強度分布関数の測定を更に詳細に説明する。図１１は、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定するためにＸ線源１０４及びシンチレーション検出器１４０のみが使用される点を除き、図１のＸ線タルボ干渉計システム１００を示す。シンチレーション検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）が測定される構成を示す図９と同様に、Ｘ線タルボ干渉計システム１００は図１１に示されるように、Ｘ線源１０４のＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定するために多開口素子９２０を使用するように構成されてもよい。図１１の構成では、多開口素子９２０は、シンチレーション検出器１４０にごく近接して配置されるのではなく、Ｘ線源１０１により近接して配置される。Ｘ線源点像強度分布関数（又はＸ線源インパルス応答）は、位相格子Ｇ１ １１０とＸ線源１０４との間の位置に多開口素子９２０を配置し、素子９２０をＸ線源１０４に向かって移動させることにより測定されてもよい。
Ｘ線源１０４が画質に与える影響を再現するために、多開口素子９２０は、図１において位相格子Ｇ１ １１０が配置されたのと同一の場所に配置される。Ｘ線源点像強度分布関数（又はＸ線源インパルス応答）は、多開口素子９２０を位相格子Ｇ１ １１０の位置に配置することにより測定されてもよい。多開口素子９２０の位置が決定されたならば、干渉計システム１００のシンチレーション検出器１４０により、システム１００のＸ線源１０４（又は「エネルギー源」）のＸ線源点像強度分布関数（又はＸ線源インパルス応答）の画像が撮像される。撮像される画像は、図１１の構成に従って、Ｘ線源１０４に向けて配置された多開口素子９２０を通過するＸ線源１０４からの電磁波（又は「エネルギー波」）により生成される。
１つの構成において、多開口素子９２０とＸ線源１０４との間の距離Ｈは１２０ｃｍであるが、多開口素子９２０とシンチレーション検出器１４０との間の距離Ｔは８０ｃｍである。Ｈ＝１２０ｃｍ及びＴ＝８０ｃｍの構成の場合、倍率は、（１２０＋８０）／１２０＝１．６７である。倍率が大きいので、９つの開口部を介するＸ線源の投影を表す９つの光点から構成される撮像されたＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）画像は、Ｘ線源の特性のみを反映する。多開口素子９２０をＸ線源１０４に向けて配置することにより、撮像されたＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）画像の中のＸ線源点像強度分布関数（又はＸ線源インパルス応答）は、撮像された画像の中の検出器点像強度分布関数（又は検出器インパルス応答）より優勢である（すなわち、大きい）。撮像されたＸ線源点像強度分布（ＰＳＦ）画像の中の検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）の影響は、無視してよいと考えられる。
検出器点像強度分布（ＰＳＦ）を測定する場合、全検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）を作成するために、多開口素子９２０の９つの穴を通して測定された点像強度分布関数（ＰＳＦ）値は平均される。シフト不変ぼけが検出器ぼけ及びＸ線源ぼけの双方で想定される場合、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）も同様の方式で測定されてよい。
しかし、検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）の測定と、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）の測定には相違がある。多くのＸ線タルボシステムのＸ線源の形状及び輝度は、Ｘ線管電圧などの動作条件に応じて変動する。Ｘ線源の経時劣化も、形状及び輝度に影響する可能性がある。Ｘ線源のそのような劣化は、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）の測定が検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）より頻繁に（例えば、定期的に）実行されることを意味する。干渉計システム１００のＸ線エネルギー源１０４の点像強度分布関数（ＰＳＦ）は定期的に決定されてもよい。ステップ７１０の検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）測定は、多くの画像撮像処理に関して任意に実行可能である。
更に、多開口素子９２０は、検出器ＰＳＦ測定と、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）測定とで、それぞれ異なる役割を果たす。検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定する場合、小さなピンホールを有する多開口素子９２０は、光点の大きさを限定する。従って、多開口素子９２０は、シンチレーション検出器１４０に近接する点光源群を生成するので、シンチレーション検出器１４０で撮像される光点は、点光源に対する検出器応答である。Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）の測定の場合、位相格子Ｇ１ １１０の各開口部の影響をシミュレート（又はモデル化）するために、１つの構成に従って位相格子Ｇ１ １１０の場所で多開口素子９２０により小さな点光源が生成される。従って、検出器１４０で撮像される画像は、位相格子Ｇ１ １１０に近接して配置された何らかの被検体にＸ線源が与えるぼけの影響をより大きく受ける。いくつかの構成において、素子９２０はアパーチャ素子の形態に形成可能である。他の構成では、素子９２０はただ１つの開口部しか含まない。
検出器１４０の点像強度分布関数（ＰＳＦ）が測定された後、干渉計システム１００の特性は、シンチレーション１４０の寿命を通して変化しない。これに対し、デコンボリューションで使用される点像強度分布関数（ＰＳＦ）と実際のぼけ点像強度分布関数（ＰＳＦ）との不一致を最小限に抑えるために、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、定期的に監視される必要がある。例えば撮像された１群のＸ線タルボ（ＸＴ）画像が解析されるたびにＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定可能であり、また毎週又は毎日など、規則的に時間をおいて（すなわち、定期的に）Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定することも可能である。Ｘ線源の形状及び輝度は多様であるので、新たなＸ線源１０１が設置されるたびに、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）を再測定しなければならない。
先に説明したように、ステップ８２０において、位相復調ステップ６３０の出力にデコンボリューション方法が適用される。先に説明したように、１つの構成において、位相復調ステップ６３０は、式（４）で説明される通りの吸収画像Ａ、ｘ復調画像Ｍｘ及びｙ復調画像Ｍｙの３つの画像を生成する。ステップ８２０の復調出力には、何らかの適切な線形デコンボリューション方法又は非線形デコンボリューション方法を適用できる。例えば１つの構成において、低輝度Ｘ線撮影で優位なポアソンノイズを適合させるために、ステップ８２０の復調出力にリチャードソン・ルーシーデコンボリューション方法が適用される。ステップ８２０において、他の期待値最大化型デコンボリューションを使用する他の何らかの適切なデコンボリューション方法も、位相復調の出力に適用可能である。別の構成では、ステップ８２０においてウィナーフィルタが使用され、その場合、被検体１０２が存在しない状態のＸＴ画像の形態の基準撮像画像を使用して、ノイズと基礎信号とのパワースペクトル比が推定される。
ステップ８２０において、吸収画像Ａ、ｘ復調画像Ｍｘ及びｙ復調画像Ｍｙを含む３つの画像に、デコンボリューション方法がそれぞれ独立して適用される。３つの画像の各々（すなわち、吸収画像Ａ、ｘ復調画像Ｍｘ及びｙ復調画像Ｍｙ）に同一のデコンボリューション方法が適用されてもよい。
ｘ復調画像Ｍｘ及びｙ復調画像Ｍｙは複素画素値を有するので、変調画像の実部と虚部に個別に同一のデコンボリューション方法が適用されてもよい。次に、共に複素値を有するぼけ除去ｘ変調画像及びぼけ除去ｙ変調画像を形成するために、変調画像の実部と虚部にデコンボリューション方法を適用した結果は組み合わされる。ぼけ除去ｘ変調画像及びぼけ除去ｙ変調画像を取得する処理は、以下の式（５）、（６）、（７）及び（８）を使用して説明できる。
Figure 2016077904
式（５）において、Ｍｘｒは、ｘ変調画像Ｍｘの実部を表し、Ｍｘｉは、ｘ変調画像Ｍｘの虚部を表す。同様に、式（６）において、Ｍｙｒは、ｙ変調画像Ｍｙの実部を表し、Ｍｙｉは、ｙ変調画像Ｍｙの虚部を表す。
式（７）及び（８）において、演算子Ｄはデコンボリューション演算を表す。デコンボリューション演算子は、線形デコンボリューション演算又は非線形デコンボリューション演算のいずれであってもよい。式（７）及び（８）は、ぼけ除去実部Ｄ［Ｍｘｒ（ｒ）］（Ｄ［Ｍｙｒ（ｒ）］）及びぼけ除去虚部Ｄ［Ｍｘｉ（ｒ）］（Ｄ［Ｍｙｉ（ｒ）］）が組み合わされて、新たな複素画像Ｍ〜 x(Ｍ〜 y)を形成することを示す。
図８に戻ると、抽出ステップ８３０において、式（７）及び（８）で定義される被検体位相情報φ〜 x（ｒ）及びφ〜 y（ｒ）がぼけ除去画像から抽出される。被検体位相情報φ〜 x（ｒ）及びφ〜 y（ｒ）は、メモリ１５０６及び／又はハードディスク１５１０に記憶されてもよい。被検体１０２が例えば臨床情報を提供する場合、診断の目的で、被検体位相情報φ〜 x（ｒ）及びφ〜 y（ｒ）に更なる解析又は可視化を適用することができる。被検体１０２が新たな物質の内部構造などの情報を提供する場合、ｘ位相情報φ〜 x（ｒ）及びｙ位相情報φ〜 y（ｒ）を使用できる。
図１を参照して先に説明したＸ線タルボ干渉計システム１００の場合、位相格子Ｇ１ １１０は、Ｘ線源格子Ｇ０ １０１に近接して配置されるので、干渉計システム１００の倍率は大きい（例えば、１．５を超える倍率）。先に説明したように、図１１に示される多開口素子９２０が格子Ｇ１ １１０と同一の位置に配置された場合、測定されるＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、Ｘ線源の正確な大きさを反映するので、Ｘ線源ぼけ除去に直接使用される。このようなＸ線タルボ干渉計システムの倍率は大きいので、測定されるＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）画像では、検出器１４０からの影響はごく限定され、Ｘ線源１０１の影響が優勢である。倍率の大きいＸ線タルボ（ＸＴ）干渉計システムにおいて、多開口素子９２０を格子Ｇ１ １１０の場所に配置することによりＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定すると、検出器１４０からの妨害がごくわずかな正しい大きさで正確なＸ線源点像分布関数（ＰＳＦ）が生成される。
多くの場合、位相格子Ｇ１ １１０は位相格子Ｇ２ １３０により近接して配置されるので、Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システムは、はるかに小さい倍率を有する。通常、センサの大きさが限定されているために視野（ＦＯＶ）が狭くなることを避けるために又はＸ線源ぼけの影響を最小限に抑えるために、位相格子Ｇ１ １１０は、位相格子Ｇ２ １３０により近接して配置される。位相格子Ｇ１ １１０が位相格子Ｇ２ １３０により近接して配置されるＸ線タルボ（ＸＴ）干渉計システムでは、多開口素子９２０を格子Ｇ１ １１０の位置に配置することによりＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定すると、Ｘ線源ぼけ情報と検出器ぼけ情報が混ざり合った点像強度分布関数（ＰＳＦ）画像が生成されることになる。
Ｘ線源ぼけと検出器ぼけと、を十分に分離させておくために、１つの構成において、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、図１１の干渉計の構成と同様に、多開口素子９２０をＸ線源１０４に近接して配置することにより測定される。このような構成では、Ｘ線源と多開口素子９２０との間の距離Ｈは、多開口素子９２０とシンチレーション検出器１４０との間の距離Ｔの約２倍である。倍率Ｍは約１．５である。多開口素子９２０をＸ線源１０４により近接させて配置することにより、検出器ぼけの影響は最小限に抑えられる。
多開口素子９２０がＸ線源１０４に近接して配置される構成において、多開口素子９２０の場所と格子Ｇ１の場所とが一致しないということは、測定されるＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）が実点像強度分布関数（ＰＳＦ）の拡大バージョンであることを意味する。従って、多開口素子９２０がＸ線源１０４に近接して配置される構成では、点像分布関数（ＰＳＦ）が多開口素子を格子（Ｇ１）の場所で測定されたように見えるように点像分布関数（ＰＳＦ）のサイズを補正するために、ダウンサンプリングが実行される。前述した多開口素子９２０がＸ線源１０４に近接して配置される構成において、Ｘ線源点像分布関数（ＰＳＦ）のプロファイルを著しく変化させないダウンサンプリング方法であれば、適切などのようなダウンサンプリング方法が実行されてもよい。
Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）が測定され、サイズ補正された後、被検体位相情報を復元するために、図６に関して説明した検出器ぼけ除去、位相復調及びＸ線源ぼけ除去を含む同一の処理が適用される。
１つの構成において、Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００のシフトバリアント特性（shift-variant 5 property）を反映するために検出器ぼけ除去処理及びＸ線源ぼけ処理にデコンボリューション方法が適用される。点像強度分布関数（ＰＳＦ）測定に使用される多開口素子９２０は、２つ以上の光点を検出器１４０上に投影し、各光点は、撮像された画像の特定の場所における点像強度分布関数（ＰＳＦ）を表す。先に説明したように、光点の平均点像強度分布関数（ＰＳＦ）が検出器又はＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）として使用されてもよい。１つの構成において、デコンボリューション方法は、各光点及びデコンボリューション入力からの対応する画素に適用される。
図１０の多開口素子９２０は、測定される点像分布強度関数（ＰＳＦ）画像に９つの光点を投影するために９つの穴を含む。９つの光点の各々は、撮像されたＸ線タルボ画像の中の対応する近傍におけるぼけをモデル化するために使用可能である。検出器ぼけ又はＸ線源ぼけをモデル化した行列は、ブロックテプリッツではなく不規則構造を有する。フーリエドメイン方法を直接使用できないので、このような不規則構造を解くのは不経済であると考えられる。しかし、Ｘ線タルボ画像のデコンボリューションの問題に対処するために、シフトバリアントなデコンボリューション方法が適用されてもよい。１つの構成において、Ｘ線タルボ画像は、いくつかの重なり合わない領域に分割され、各領域は、局所的なシフト不変ぼけカーネルによってぼけを発生すると想定される。重なり合わない領域のデコンボリューションの結果は、デコンボリュート画像を形成するために互いに「縫い合わされる」が、これは「区分的定数（piece-wise constant）」方法と呼ばれる。
図１０に示される素子１０１０のような多開口素子に関して、９つの局所点像強度分布関数が測定される場合、ぼけを除去する画像は、９つの重なり合わない領域に分割可能である。９つの局所点像強度分布関数の各々は、対応する画像領域におけるシフト不変ぼけカーネルを表す。例えば図１２は、撮像された９つの光点（例えば、１２２０）を有する撮像点像強度分布関数（ＰＳＦ）画像１２１０を示す。図１２に示されるように、各領域１２１１、１２１２、１２１３、１２１４、１２１５、１２１６、１２１７、１２１８及び１２１９は、対応する光点／点像強度分布関数（ＰＳＦ）の局所近傍を表す。図１２に示される分割パターン以外の多くの領域分割パターンが使用されてよい。例えばぼけの主な変動がｙ方向に沿っている場合、図１３に示されるように、撮像点像強度分布関数（ＰＳＦ）画像は３つの領域１３０１、１３０２及び１３０３に分割可能である。各領域の３つの光点の平均値を局所シフト不変ぼけカーネルとして使用できる。
図９を参照して先に説明したデコンボリューション方法は、９つの領域の境界で境界アーティファクトを発生させる可能性がある。「区分的線形（piece-wise linear）」方法と呼ばれる別の構成では、撮像点像強度分布関数（ＰＳＦ）画像１２１０の各画素におけるぼけをモデル化するために、線形補間が使用されてもよい。画素のうち特定の１つの画素の近傍にあるいくつかの点像強度分布関数のぼけ除去結果の加重和（weighted sum）を使用して、その特定の画素のぼけ除去結果が計算される。
上記の「区分的定数」方法及び「区分的線形」方法の主な利点は、点像強度分布関数（ＰＳＦ）ごとに、直接高速フーリエ変換（ＦＦＴ）に基づく方法を使用でき、その結果、計算が速くなることである。検出器ぼけ除去処理及びＸ線源ぼけ除去処理の双方で、シフトバリアント（shift-variant）なぼけ除去方法を使用できる。
別の構成では、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）及び検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、点像強度分布関数（ＰＳＦ）を測定する必要がないようにあらかじめ決定されてもよい。Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）及び検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００のメーカーにより提供されてもよい。あるいは、Ｘ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）及び検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、Ｘ線タルボ（ＸＴ）干渉計システム１００と共に提供される文書に記載されてもよい。提供されたＸ線源点像強度分布関数（ＰＳＦ）及び検出器点像強度分布関数（ＰＳＦ）は、先に説明した検出器ぼけ除去、復調及びＸ線源ぼけ除去の処理で直接適用される。
説明した構成は、コンピュータ及びデータ処理の分野、特に画像処理、画像処理システムの分野に適用可能である。
以上、本発明のいくつかの実施形態のみを説明したが、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、それらの実施形態に対して変形及び／又は変更を実施可能であり、実施形態は単なる例示であって、限定する意図を持たない。
本明細書に関連して、「備える」という言葉は、「主に含むが、必ずそれのみを含むとは限らない」又は「有する」又は「含む」という意味であり、「それのみから構成される」ことを意味しない。「備える」を変形した言葉は、対応して変形された意味を有する。

Claims (19)

  1. 干渉計システムのＸ線源のインパルス応答を受信する工程と、
    前記干渉計システムの検出器のインパルス応答を受信する工程であって、前記Ｘ線源のインパルス応答が前記検出器のインパルス応答から独立して決定される工程と、
    前記干渉計システムの格子により生成される画像を前記検出器により撮像する工程と、
    前記検出器により導入されたアーティファクトを減衰するために、前記決定された検出器のインパルス応答を使用して前記撮像された画像を処理する工程と、
    復調画像を生成するために、前記処理された画像を復調する工程であって、前記復調画像の中に、前記Ｘ線源により導入されたアーティファクトが存在する、前記処理された画像を復調する工程と、
    前記Ｘ線源により導入された前記復調画像の中のアーティファクトを低減させるために、前記Ｘ線源のインパルス応答を使用して前記復調画像を処理する工程と、
    を有することを特徴とする撮像方法。
  2. 前記Ｘ線源により生成されるエネルギーの少なくとも２つの更なる画像を撮像する工程を更に有し、
    前記Ｘ線源のインパルス応答と前記検出器のインパルス応答との少なくともいずれか一方は、前記２つの更なる画像を用いて決定されることを特徴とする請求項１に記載の撮像方法。
  3. 前記撮像された前記２つの更なる画像のうち第１の画像において、前記Ｘ線源のインパルス応答は前記検出器のインパルス応答より優勢であることを特徴とする請求項２に記載の撮像方法。
  4. 前記撮像された前記２つの更なる画像のうち第２の画像において、前記検出器のインパルス応答は前記Ｘ線源のインパルス応答より優勢であることを特徴とする請求項２に記載の撮像方法。
  5. 前記２つの更なる画像は、前記干渉計システムの撮像範囲内に被検体が存在しない状態で撮像されることを特徴とする請求項２に記載の撮像方法。
  6. 前記干渉計システムの前記Ｘ線源と前記検出器との間に多開口素子を配置して更なる画像を撮像する工程を更に有し、
    前記Ｘ線源のインパルス応答と前記検出器のインパルス応答との少なくともいずれか一方は、前記２つの更なる画像を用いて決定されることを特徴とする請求項２に記載の撮像方法。
  7. 前記復調画像は、非線形復調方法を適用することにより取得されることを特徴とする請求項１に記載の撮像方法。
  8. 干渉計システムのＸ線源のインパルス応答を受信し、前記干渉計システムの検出器のインパルス応答を受信する受信手段であって、前記Ｘ線源のインパルス応答が前記検出器のインパルス応答から独立して取得される受信手段と、
    前記検出器により撮像された、前記干渉計システムの格子により生成される画像を取得する取得手段と、
    前記検出器により導入されたアーティファクトを減衰するために、前記取得された検出器のインパルス応答を使用して前記画像を処理する処理手段と、
    復調画像を生成するために、前記処理された画像を復調する復調手段であって、前記復調画像の中に、前記Ｘ線源により導入されたアーティファクトが存在する、前記処理された画像を復調する復調手段と、
    前記Ｘ線源により導入された前記復調画像の中の前記アーティファクトを低減させるために、前記Ｘ線源のインパルス応答を使用して前記復調画像を処理する処理手段と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
  9. 画像処理のためのコンピュータプログラムが記録されているコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラムは、
    干渉計システムのＸ線源のインパルス応答を受信するためのコードと、
    前記干渉計システムの検出器のインパルス応答を受信するためのコードであって、前記Ｘ線源のインパルス応答が前記検出器のインパルス応答から独立して取得されるコードと、
    前記検出器により撮像された、前記干渉計システムの格子により生成される画像を取得するためのコードと、
    前記検出器により導入されたアーティファクトを減衰するために、前記取得された検出器のインパルス応答を使用して前記撮像された画像を処理するためのコードと、
    復調画像を生成するために、前記処理された画像を復調するためのコードであって、前記復調画像の中に、前記Ｘ線源により導入されたアーティファクトが存在する、前記処理された画像を復調するためのコードと、
    前記Ｘ線源により導入された前記復調画像の中の前記アーティファクトを低減させるために、前記Ｘ線源のインパルス応答を使用して前記復調画像を処理するためのコードと、
    を有することを特徴とするコンピュータ可読媒体。
  10. システムが備えるエネルギー源と検出器とのインパルス応答を取得する方法であって、
    前記システムのエネルギー源のインパルス応答を決定するために第１の画像を撮像する工程であって、前記第１の画像が前記システムの第１の開口素子を通過する前記エネルギー源からのエネルギー波により生成される、第１の画像を撮像する工程と、
    前記システムの検出器のインパルス応答を決定するために第２の画像を撮像する工程であって、前記第２の画像が前記システムの第２の開口素子を通過するエネルギー波により生成され、前記エネルギー源のインパルス応答および前記検出器のインパルス応答が互いに独立して使用されるために取得される、第２の画像を撮像する工程と、
    を有することを特徴とする方法。
  11. 前記第１の開口素子および前記第２の開口素子はピンホール素子であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. システムが備えるエネルギー源と検出器とのインパルス応答を取得する装置であって、
    前記システムの第１の開口素子を通過する前記エネルギー源からのエネルギー波により生成される第１の画像と、前記システムの第２の開口素子を通過するエネルギー波により生成され、前記検出器により撮像される第２の画像とを取得する手段と、
    前記第１の画像を使用して、前記エネルギー源のインパルス応答を取得し、且つ、前記第２の画像を使用して、前記検出器のインパルス応答を取得する手段と、を備えることを特徴とする装置。
  13. 前記システムの撮像範囲内に被検体を配置して取得した第３の画像を取得する手段と、 前記エネルギー源のインパルス応答および前記検出器のインパルス応答を使用して前記第３の画像を処理する処理手段と、
    を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
  14. システムが備えるエネルギー源と検出器とのインパルス応答を取得するためのコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラムは、
    前記システムの第１の開口素子を通過する前記エネルギー源からのエネルギー波により生成される第１の画像を取得するためのコードと、
    前記システムの第２の開口素子を通過するエネルギー波により生成される第２の画像を取得するためのコードと、
    第１の画像を使用して、前記エネルギー源のインパルス応答を取得するコードと、
    前記第２の画像を使用して、前記検出器のインパルス応答を取得するコードと、を有することを特徴とするコンピュータ可読媒体。
  15. 複数のＸ線を発生するＸ線源と、
    Ｘ線源格子であって、前記複数のＸ線の少なくとも一部が前記Ｘ線源格子を通過する間に複数の仮想Ｘ線源を形成し、前記Ｘ線源格子が前記複数の仮想Ｘ線源のうち少なくとも１つに対するシステムのＸ線源のインパルス応答と関連するＸ線源格子と、
    前記Ｘ線源格子から画像を撮像するように構成された検出器であって、前記撮像された画像が少なくとも前記Ｘ線源のインパルス応答および前記検出器の特性に依存する検出器と、を有する干渉計システムと、
    前記検出器により撮像された画像を処理する画像処理装置と、
    を備え、前記画像処理装置は請求項８に記載の画像処理装置であることを特徴とするシステム。
  16. 前記干渉計システムは、
    位相コントラストモアレ画像を生成するように構成された位相格子を更に備え、前記位相格子は、前記Ｘ線源格子と前記検出器との間に配置されることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
  17. 前記復調画像は、非線形復調方法を適用することにより取得されることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
  18. 前記Ｘ線源のインパルス応答と前記検出器のインパルス応答との少なくともいずれか一方は、前記更なる画像を用いて決定されることを特徴とする請求項２に記載の撮像方法。
  19. 前記Ｘ線源のインパルス応答と前記検出器のインパルス応答との少なくともいずれか一方は、前記Ｘ線源と前記検出器との間にピンホール素子を配置して取得された画像を用いて決定されることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
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