JP2017167032A - 放射線画像生成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
放射線の強度分布画像を用いて、放射線画像を生成するための装置であって、
撮像部と、駆動部と、処理部とを備えており、
前記撮像部は、線源と、格子部と、画像検出器とを備えており、
前記線源は、前記格子部に向けて放射線を照射する構成となっており、
前記画像検出器は、前記格子部を透過した前記放射線を所定の時間間隔で検出することにより、複数枚の前記強度分布画像を取得する構成となっており、
前記格子部は、前記強度分布画像に周期的な強度変調を与える少なくとも1枚の格子を備えており、
前記格子は、周期的な構造を有しており、
前記駆動部は、前記格子を、前記放射線の進行方向に交差する方向に移動させる構成となっており、
前記処理部は、ROI画素値取得部と、楕円軌跡決定部と、角度領域画像取得部と、放射線画像演算部とを備えており、
前記ROI画素値取得部は、前記強度分布画像中の第1関心領域における第1ROI画素値と、第2関心領域における第2ROI画素値とを取得する構成となっており、
前記第1及び第2の関心領域のうちの一方は、他方に対して、前記強度変調の周期において、π/2の位相差となる位置又はその近傍に設定されており、
前記楕円軌跡決定部は、前記第1及び第2のROI画素値を、前記強度分布画像ごとにプロットして得られる楕円軌跡を決定する構成となっており、
前記角度領域画像取得部は、前記楕円軌跡を所定角度ごとに分割して得られる少なくともk個の角度領域に対応する前記強度分布画像を用いて、k枚の角度領域画像を取得する構成となっており、
前記放射線画像演算部は、前記k枚の角度領域画像を用いて、前記放射線画像を生成する構成となっており、
ここでkは3以上の整数である
ことを特徴とする放射線画像生成装置。
前記角度領域画像は、前記角度領域に対応する複数枚の前記強度分布画像を加算平均して得られたものである
項目1に記載の放射線画像生成装置。
前記格子部は、少なくとも第1及び第2の格子を備えている
項目1又は2に記載の放射線画像生成装置。
前記放射線はX線である
項目1〜3のいずれか1項に記載の放射線画像生成装置。
前記第1及び第2の関心領域の面積に包含される前記強度変調の範囲は、前記強度変調の1周期の1/4以下とされている
項目1〜4のいずれか1項に記載の放射線画像生成装置。
前記楕円軌跡決定部は、前記第1ROI画素値を、直交座標系における一方の軸、前記第2ROI画素値を、前記直交座標系における他方の軸として、前記第1及び第2のROI画素値を前記強度分布画像ごとに前記直交座標系上にプロットすることにより、前記楕円軌跡を決定する構成となっている
項目1〜5のいずれか1項に記載の放射線画像生成装置。
前記第1画素値は、前記第1関心領域に含まれる画素値の平均値である
項目1〜6のいずれか1項に記載の放射線画像生成装置。
放射線の強度分布画像を用いて、放射線画像を生成するための方法であって、
線源から格子部に向けて放射線を照射するステップと、ここで前記格子部は、前記強度分布画像に周期的な強度変調を与える少なくとも1枚の格子を備えており、
前記格子部を透過した前記放射線を所定の時間間隔で検出することにより、複数枚の前記強度分布画像を取得するステップと、
前記格子を、前記放射線の進行方向に交差する方向に移動させるステップと、
前記強度分布画像中の第1関心領域における第1ROI画素値と、第2関心領域における第2ROI画素値とを取得するステップと、ここで前記第1及び第2の関心領域のうちの一方は、他方に対して、前記強度変調の周期において、π/2の位相差となる位置又はその近傍に設定されており、
前記第1及び第2のROI画素値を、前記強度分布画像ごとにプロットして得られる楕円軌跡を決定するステップと、
前記楕円軌跡を所定角度ごとに分割して得られる少なくともk個の角度領域に対応する前記強度分布画像を用いて、k枚の角度領域画像を取得するステップと、ここでkは3以上の整数であり、
前記k枚の角度領域画像を用いて、前記放射線画像を生成するステップと、
を備えることを特徴とする放射線画像生成方法。
項目8に記載の各ステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
撮像部1は、線源11と、格子部12と、画像検出器13とを備えている(図2参照)。線源11は、格子部12に向けて放射線を照射する構成となっている。ここで、放射線としては、試料(図示せず)に対する透過性を有するものが用いられている。
格子部12は、強度分布画像10(図5参照)における周期的な強度変調(例えばモアレ縞や格子の自己像)を与える少なくとも1枚の、周期的な構造を有する格子を備えている。格子部12は、タルボ干渉計(タルボ・ロー干渉計、ロー干渉計である場合を含む)を構成するために必要な機械的構造及び幾何学的配置についての条件を満たしている。ただし、本実施形態においては、タルボ干渉計を構成する条件は、必要な検査を可能にするために十分な程度に満たされていればよく、数学的に厳密な意味で条件を満足する必要はない。
駆動部2は、格子部12を構成するいずれかの格子を、放射線の進行方向に交差する方向に移動させる構成となっている。具体的には、本実施形態の駆動部2は、G1格子121を、放射線の進行方向(図2において右方向)にほぼ直交する方向(図2において上下方向または紙面に直交する方向)に並進させる構成となっている。駆動部2としては、格子を並進させるための適宜の機構、例えばボールねじ、リニアモータ、ピエゾ素子、静電アクチュエータなどを用いることが可能であるが、これらには制約されない。駆動部2としては、従来の縞走査法のために用いられているアクチュエータを利用可能なので、これ以上詳しい説明は省略する。
処理部3は、ROI画素値取得部31と、楕円軌跡決定部32と、角度領域画像取得部33と、放射線画像演算部34とを備えている(図3参照)。
制御部4は、駆動部2に駆動信号を送り、所定の速度で格子を移動させることができるようになっている。また、格子の移動量が上限に達したら、初期位置に復帰させて再度移動させることができるようになっている。また、制御部4は、格子の移動タイミングと画像検出器13の撮影タイミングとを同期させて、所望の動画像(複数枚の強度分布画像)を取得できるようになっている。
以下、本実施形態の放射線画像生成を用いた画像生成方法を、図4をさらに参照しながら説明する。以下の説明では、被写体としての試料(図示せず)が、線源11から画像検出器13までの適宜の位置に配置されているものとする。例えば試料を、G0格子120とG1格子121との間に配置することができる。しかし、本実施形態の装置は、試料なしの状態で、格子の歪みを調べるために用いることもできる。
まず、駆動部2により、撮像部1におけるいずれかの格子(本例ではG1格子121)を所定の速度で、所定時間の間、一方向(放射線の進行方向に直交する方向)に移動させる。
前記のステップSA−1と同時に又は前後して、撮像部1の画像検出器13により、複数枚の強度分布画像10(図5参照)を取得する。これにより、動画としての強度分布画像を取得することができる。得られた強度分布画像10は、処理部3に送られて保存される。
ついで、得られた強度分布画像10における画像空間上において、第1及び第2の関心領域101及び102を指定する(図5参照)。この指定は、強度分布画像10を取得した後、その画像に基づいて、自動又は手動で行うことができる。ここで、第1及び第2の関心領域のうちの一方は、他方に対して、強度変調の周期において、π/2の位相差となる位置又はその近傍に設定されることが好ましい。ただし、この位相差は厳密である必要はない。また、後述のように、不適切な位相差である場合は再帰的に手順を実行するので、初回の設定においては、任意の位相差とすることもできる。このように、再帰的に処理を繰り返した結果として適切な位相差となった場合であっても、その位相差への設定処理が行われたものと解釈できる。また、関心領域の指定処理は、システムにより自動的に行うこともできるが、ユーザにより行うこともできる。
ついで、ROI画素値取得部31は、第1及び第2の関心領域101及び102内に存在する画素値を、第1画素値及び第2画素値として取得する。第1画素値は、第1関心領域101に含まれる画素値の平均値である。同様に、第2画素値は、第2関心領域102に含まれる画素値の平均値である。ただし、各領域の大きさを等しくすることにより、平均値に代えて、合計値を用いることもできる。
次いで、楕円軌跡決定部32は、プロットにより得られた図が適切かどうかを判定する。判定の基準としては、短軸の長さが、データを楕円上に振り分けできる程度に十分に長い(つまり図が円形に近い)ということである。具体的な判定基準は例えば実験的に求めることができる。例えば、短軸の長さが、長軸の長さの1/2以上という基準を用いることができる。
ついで、楕円軌跡決定部32は、外れ点を除去する。外れ点の除去手法としては、様々な手法を利用可能である。例えば以下のようにできる。まず、外れ点を設定せずにステップSA−4で得られた図から最小二乗法で楕円の初期形状を決める。これにより、楕円の中心が暫定的に決まる。この中心の周り360度をk個の領域に等分割する。それぞれの分割領域に含まれるフレームについて、暫定中心から画素値の組I(f)までの距離を計算し、その平均値を求める。それぞれの画素値の組の距離が距離の平均値の±5%の範囲内に無いフレームについては、これを除外することとする。こうして楕円の全周について外れ点を除去し、残った点を用いて最小二乗法による楕円形状を再び求め、楕円中心を更新し、中心から画素値の組までの距離について上記の選別を行う。以降、除外する点がなくなるまでこれを繰り返し、最終的な楕円軌跡を決定する。
ついで、角度領域画像取得部33は、最終的な楕円軌跡の中心O(図6参照)を基準として、所定角度ごとに楕円軌道をk個の角度領域に分割する。ここで、所定角度は、360度/kとされる。kは3以上の整数である。図示の例では、k=12となっている。得られる放射線画像の精度を向上させるためには、分割数kを増やすことが好ましい。その場合、kの数に応じて、強度変調の1周期あたりで取得されるフレーム数も増加させることが好ましい。また、一つの角度領域の中に、少なくとも3個以上の点(一つの点が1フレームに対応)が含まれることが好ましい。なお、このステップにおけるkは前のステップのkと同じである必要はないが、実際には同じであるほうが好ましい。
ついで、角度領域画像取得部33は、各領域に含まれる点に対応するフレーム画像を平均して、k枚の角度領域画像を生成する。例えば、特定の(つまりi番目の)角度領域に存在するフレームが10枚存在した(つまり10個の点が存在した)とすると、それら10枚のフレームを画素ごとに平均して、1枚の角度領域画像を生成することができる。
ついで、放射線画像演算部34は、得られたk枚の角度領域画像を用いて、従来の縞走査法と同様の演算を行い、所望の放射線画像を生成することができる。放射線画像の生成方法自体は従来と同様でよいので、これについての詳しい説明は省略する。
11 線源
12 格子部
120 G0格子
121 G1格子
122 G2格子
13 画像検出器
2 駆動部
3 処理部
31 ROI画素値取得部
32 楕円軌跡決定部
33 角度領域画像取得部
34 放射線画像演算部
4 制御部
10 強度分布画像
101 第1関心領域
102 第2関心領域
IA 第1ROI画素値
IB 第2ROI画素値
k 楕円軌跡の分割数
Claims (9)
- 放射線の強度分布画像を用いて、放射線画像を生成するための装置であって、
撮像部と、駆動部と、処理部とを備えており、
前記撮像部は、線源と、格子部と、画像検出器とを備えており、
前記線源は、前記格子部に向けて放射線を照射する構成となっており、
前記画像検出器は、前記格子部を透過した前記放射線を所定の時間間隔で検出することにより、複数枚の前記強度分布画像を取得する構成となっており、
前記格子部は、前記強度分布画像に周期的な強度変調を与える少なくとも1枚の格子を備えており、
前記格子は、周期的な構造を有しており、
前記駆動部は、前記格子を、前記放射線の進行方向に交差する方向に移動させる構成となっており、
前記処理部は、ROI画素値取得部と、楕円軌跡決定部と、角度領域画像取得部と、放射線画像演算部とを備えており、
前記ROI画素値取得部は、前記強度分布画像中の第1関心領域における第1ROI画素値と、第2関心領域における第2ROI画素値とを取得する構成となっており、
前記第1及び第2の関心領域のうちの一方は、他方に対して、前記強度変調の周期において、π/2の位相差となる位置又はその近傍に設定されており、
前記楕円軌跡決定部は、前記第1及び第2のROI画素値を、前記強度分布画像ごとにプロットして得られる楕円軌跡を決定する構成となっており、
前記角度領域画像取得部は、前記楕円軌跡を所定角度ごとに分割して得られる少なくともk個の角度領域に対応する前記強度分布画像を用いて、k枚の角度領域画像を取得する構成となっており、
前記放射線画像演算部は、前記k枚の角度領域画像を用いて、前記放射線画像を生成する構成となっており、
ここでkは3以上の整数である
ことを特徴とする放射線画像生成装置。 - 前記角度領域画像は、前記角度領域に対応する複数枚の前記強度分布画像を加算平均して得られたものである
請求項1に記載の放射線画像生成装置。 - 前記格子部は、少なくとも第1及び第2の格子を備えている
請求項1又は2に記載の放射線画像生成装置。 - 前記放射線はX線である
請求項1〜3のいずれか1項に記載の放射線画像生成装置。 - 前記第1及び第2の関心領域の面積に包含される前記強度変調の範囲は、前記強度変調の1周期の1/4以下とされている
請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射線画像生成装置。 - 前記楕円軌跡決定部は、前記第1ROI画素値を、直交座標系における一方の軸、前記第2ROI画素値を、前記直交座標系における他方の軸として、前記第1及び第2のROI画素値を前記強度分布画像ごとに前記直交座標系上にプロットすることにより、前記楕円軌跡を決定する構成となっている
請求項1〜5のいずれか1項に記載の放射線画像生成装置。 - 前記第1画素値は、前記第1関心領域に含まれる画素値の平均値である
請求項1〜6のいずれか1項に記載の放射線画像生成装置。 - 放射線の強度分布画像を用いて、放射線画像を生成するための方法であって、
線源から格子部に向けて放射線を照射するステップと、ここで前記格子部は、前記強度分布画像に周期的な強度変調を与える少なくとも1枚の格子を備えており、
前記格子部を透過した前記放射線を所定の時間間隔で検出することにより、複数枚の前記強度分布画像を取得するステップと、
前記格子を、前記放射線の進行方向に交差する方向に移動させるステップと、
前記強度分布画像中の第1関心領域における第1ROI画素値と、第2関心領域における第2ROI画素値とを取得するステップと、ここで前記第1及び第2の関心領域のうちの一方は、他方に対して、前記強度変調の周期において、π/2の位相差となる位置又はその近傍に設定されており、
前記第1及び第2のROI画素値を、前記強度分布画像ごとにプロットして得られる楕円軌跡を決定するステップと、
前記楕円軌跡を所定角度ごとに分割して得られる少なくともk個の角度領域に対応する前記強度分布画像を用いて、k枚の角度領域画像を取得するステップと、ここでkは3以上の整数であり、
前記k枚の角度領域画像を用いて、前記放射線画像を生成するステップと、
を備えることを特徴とする放射線画像生成方法。 - 請求項8に記載の各ステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
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