JP2022012392A - Image processing method, x-ray phase imaging device and creation method of learned model - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、画像処理方法、X線位相イメージング装置および学習済みモデルの作成方法に関する。 The present invention relates to an image processing method, an X-ray phase imaging apparatus, and a method for creating a trained model.
従来、X線撮影画像のための画像処理方法が知られている(たとえば、非特許文献1参照)。 Conventionally, an image processing method for an X-ray photographed image is known (see, for example, Non-Patent Document 1).
上記非特許文献1には、X線撮影画像のための画像処理方法が開示されている。この画像処理方法では、X線撮影に伴って発生するアーティファクト成分を含むX線撮影画像を入力とし、アーティファクト成分を除去したX線撮影画像を出力する機械学習モデルを用いて、X線撮影画像からアーティファクト成分が除去される。 The non-patent document 1 discloses an image processing method for an X-ray photographed image. In this image processing method, an X-ray image containing an artifact component generated by X-ray photography is input, and a machine learning model that outputs an X-ray image with the artifact component removed is used from the X-ray image. The artifact component is removed.
実際のX線撮影で生じるアーティファクトは装置構成に応じてその形状が変化する。あらゆる形状のアーティファクトに対応するためには、大量の学習データを準備する必要があり、さらにはデータ量も増えて学習に時間がかかるという不都合がある。 The shape of the artifact generated in actual X-ray photography changes according to the device configuration. In order to deal with artifacts of all shapes, it is necessary to prepare a large amount of training data, and there is an inconvenience that the amount of data increases and learning takes time.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、学習済みモデルによりアーティファクト成分を除去する場合に、学習済みモデルの学習時間の短縮を図りつつ、アーティファクト成分を精度よく除去することが可能な画像処理方法、X線位相イメージング装置および学習済みモデルの作成方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and one object of the present invention is to shorten the learning time of the trained model when the artifact component is removed by the trained model. At the same time, it is an object of the present invention to provide an image processing method capable of accurately removing an artifact component, an X-ray phase imaging device, and a method for creating a trained model.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による画像処理方法は、複数の格子を用いたX線位相計測法によりX線撮影を行うことにより、X線撮影画像を取得するステップと、データ容量を削減する形でX線撮影画像を縮小するステップと、学習済みモデルを準備するステップと、学習済みモデルにX線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得するステップと、データ容量を増加させる形でアーティファクト画像を拡大するステップと、拡大したアーティファクト画像を用いて、X線撮影画像から低周波成分を除去するステップと、を備え、学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより作成した入力画像に対し、低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている。なお、「画像を縮小する」とは、単に画像サイズを小さくする処理だけでなく、代表的な画素値を取得することにより画像処理上において画像サイズを小さくする処理も含む広い概念である。 In order to achieve the above object, the image processing method according to the first aspect of the present invention includes a step of acquiring an X-ray image by performing an X-ray image by an X-ray phase measurement method using a plurality of lattices. , The step of reducing the radiographed image in the form of reducing the data capacity, the step of preparing the trained model, the step of inputting the radiographed image into the trained model and acquiring the artifact image, and the data capacity The trained model adds low-frequency components to the original image, with steps to magnify the artifact image in an increasing manner and to remove low-frequency components from the radiographed image using the magnified artifact image. In addition, a low-frequency component image showing a low-frequency component is learned as a teacher image for an input image created by reducing the data capacity. Note that "reducing an image" is a broad concept that includes not only a process of reducing an image size but also a process of reducing an image size in image processing by acquiring a typical pixel value.
この発明の第2の局面によるX線位相イメージング装置は、X線源と、X線源から照射されたX線を検出する検出器と、X線源と検出器との間に配置された複数の格子と、画像処理部と、を備え、画像処理部は、複数の格子を用いたX線位相計測法によりX線撮影を行うことにより、X線撮影画像を取得し、データ容量を削減する形でX線撮影画像を縮小し、学習済みモデルに縮小したX線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得し、データ容量を増加させる形でアーティファクト画像を拡大し、拡大したアーティファクト画像を用いて、X線撮影画像から低周波成分を除去する、ように構成されており、学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより作成した入力画像に対し、低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている。 The X-ray phase imaging apparatus according to the second aspect of the present invention includes an X-ray source, a detector for detecting X-rays emitted from the X-ray source, and a plurality of X-ray sources arranged between the X-ray source and the detector. The image processing unit is provided with a grid and an image processing unit, and the image processing unit acquires an X-ray photographed image by performing X-ray photography by an X-ray phase measurement method using a plurality of lattices, and reduces the data capacity. Reduce the X-ray image in the form, input the reduced X-ray image to the trained model, acquire the artifact image, enlarge the artifact image in the form of increasing the data capacity, and use the enlarged artifact image. , The trained model is configured to remove low frequency components from the radiographed image, and the trained model is an input image created by adding low frequency components to the original image and reducing the data capacity. On the other hand, a low-frequency component image showing a low-frequency component is learned as a teacher image.
この発明の第3の局面による学習済みモデルの作成方法は、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより入力画像を作成するステップと、低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として作成するステップと、入力画像および教師画像に基づいて、機械学習を行うことにより、複数の格子を用いたX線位相計測法によりX線撮影を行うことにより取得されたX線撮影画像を縮小した画像を入力とし、アーティファクト画像を出力とする学習済みモデルを作成する。 The method for creating a trained model according to the third aspect of the present invention shows a step of creating an input image by adding a low frequency component to the original image and reducing the data capacity, and a low frequency component. Obtained by performing X-ray photography by the X-ray phase measurement method using multiple grids by performing machine learning based on the step of creating a low-frequency component image as a teacher image and the input image and the teacher image. Create a trained model that inputs a reduced image of the X-ray photographed image and outputs an artifact image.
この発明の第4の局面による画像処理方法は、X線撮影を行うことにより、X線撮影画像を取得するステップと、データ容量を削減する形でX線撮影画像を縮小するステップと、学習済みモデルを準備するステップと、学習済みモデルに縮小したX線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得するステップと、データ容量を増加させる形でアーティファクト画像を拡大するステップと、拡大したアーティファクト画像を用いて、X線撮影画像から低周波成分を除去するステップと、を備え、学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより作成した入力画像に対し、低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている。 The image processing method according to the fourth aspect of the present invention has already been learned: a step of acquiring an X-ray photographed image by performing X-ray photography, and a step of reducing the X-ray photographed image in a form of reducing the data capacity. Using the step of preparing the model, the step of inputting the reduced X-ray image to the trained model and acquiring the artifact image, the step of enlarging the artifact image by increasing the data capacity, and the step of enlarging the artifact image. The trained model is provided with a step of removing the low frequency component from the X-ray photographed image, and the trained model is added to the input image created by adding the low frequency component to the original image and reducing the data capacity. On the other hand, a low frequency component image showing a low frequency component is learned as a teacher image.
この発明の第5の局面による画像処理方法は、X線撮影画像を取得するステップと、学習済みモデルを準備するステップと、学習済みモデルにX線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得するステップと、アーティファクト画像を用いて、X線撮影画像から低周波成分を除去するステップと、を備え、学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加することにより作成した入力画像に対し、低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている。 The image processing method according to the fifth aspect of the present invention includes a step of acquiring an X-ray photographed image, a step of preparing a trained model, and a step of inputting an X-ray photographed image into the trained model and acquiring an artifact image. With the steps of removing the low frequency component from the X-ray image using the artifact image, the trained model has a low frequency with respect to the input image created by adding the low frequency component to the original image. A low-frequency component image showing the components is learned as a teacher image.
この発明の第1の局面による画像処理方法、第2の局面によるX線位相イメージング装置、第3の局面による学習済みモデルの作成方法、および、第4の局面による画像処理方法では、上記のように、学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより作成した入力画像に対し、低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている。これにより、縮小していない画像を用いて学習済みモデルを学習させる場合に比べて、学習する画像の画像サイズを小さくすることができる。その結果、学習済みモデルの学習時間の短縮を図ることができる。また、アーティファクト画像を取得し、データ容量を増加させる形でアーティファクト画像を拡大し、拡大したアーティファクト画像を用いて、X線撮影画像から低周波成分を除去する。ここで、細かい成分である高周波成分は画像の縮小および拡大時に消去されやすい一方、なだらかな成分である低周波成分は画像の縮小および拡大時に消去されにくい。このため、上記のように、アーティファクト画像を拡大すれば、アーティファクト成分としての低周波成分を正確に示す拡大したアーティファクト画像を取得することができる。また、上記のように、拡大したアーティファクト画像を用いて、X線撮影画像から低周波成分を除去すれば、アーティファクト成分としての低周波成分を正確に示す拡大したアーティファクト画像を用いて、アーティファクト成分を精度よく除去することができる。これらの結果、学習済みモデルによりアーティファクト成分を除去する場合に、学習済みモデルの学習時間の短縮を図りつつ、アーティファクト成分を精度よく除去することができる。
また、この発明の第5の局面による画像処理方法では、学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加することにより作成した入力画像に対し、低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている。これにより、アーティファクト成分を含まない画像(たとえば、入力画像の元画像)を教師画像として学習済みモデルを作成する場合に比べて、簡単な画像により学習済みモデルを作成することができる。その結果、学習済みモデルを容易に作成することができる。また、アーティファクト画像を用いて、X線撮影画像から低周波成分を除去する。これにより、機械学習モデルを容易に作成しつつ、アーティファクト成分を除去することができる。また、画像を縮小または拡大して用いた場合には、上述した第1~第4の局面による発明と同様、学習済みモデルの学習時間の短縮を図りつつ、アーティファクト成分を精度よく除去することができる。
The image processing method according to the first aspect of the present invention, the X-ray phase imaging apparatus according to the second aspect, the method for creating a trained model according to the third aspect, and the image processing method according to the fourth aspect are as described above. In addition, the trained model is trained using a low-frequency component image showing a low-frequency component as a teacher image for an input image created by adding a low-frequency component to the original image and reducing the data capacity. ing. As a result, the image size of the trained image can be reduced as compared with the case where the trained model is trained using the unreduced image. As a result, the learning time of the trained model can be shortened. In addition, an artifact image is acquired, the artifact image is enlarged in a form that increases the data capacity, and the enlarged artifact image is used to remove low-frequency components from the radiographed image. Here, the high-frequency component, which is a fine component, is easily erased when the image is reduced or enlarged, while the low-frequency component, which is a gentle component, is difficult to be erased when the image is reduced or enlarged. Therefore, by enlarging the artifact image as described above, it is possible to obtain an enlarged artifact image that accurately shows the low frequency component as the artifact component. Further, as described above, if the low frequency component is removed from the X-ray photographed image using the enlarged artifact image, the artifact component can be obtained by using the enlarged artifact image that accurately shows the low frequency component as the artifact component. It can be removed accurately. As a result, when the artifact component is removed by the trained model, the artifact component can be removed accurately while shortening the learning time of the trained model.
Further, in the image processing method according to the fifth aspect of the present invention, the trained model uses a low-frequency component image showing a low-frequency component as a teacher image for an input image created by adding a low-frequency component to the original image. Is being learned as. As a result, it is possible to create a trained model with a simple image as compared with the case of creating a trained model using an image containing no artifact component (for example, the original image of the input image) as a teacher image. As a result, a trained model can be easily created. Also, the artifact image is used to remove low frequency components from the radiographed image. This makes it possible to remove artifact components while easily creating a machine learning model. Further, when the image is reduced or enlarged and used, the artifact component can be accurately removed while shortening the learning time of the trained model as in the invention according to the first to fourth aspects described above. can.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、図1を参照して、一実施形態によるX線位相イメージング装置100の全体構成について説明する。
First, with reference to FIG. 1, the overall configuration of the X-ray
(画像処理方法の構成)
図1に示すように、X線位相イメージング装置100は、被写体200を通過したX線を利用して、被写体200の内部の画像を生成する装置である。具体的には、X線位相イメージング装置100は、タルボ(Talbot)効果を利用して、被写体200の内部の画像を生成する装置である。X線位相イメージング装置100は、たとえば、非破壊検査用途では、物体の内部の画像化に用いることが可能である。
(Structure of image processing method)
As shown in FIG. 1, the X-ray
X線位相イメージング装置100は、X線源1と、第1格子2と、第2格子3と、第3格子4と、検出器5と、画像処理部6と、制御部7と、格子移動機構8とを備えている。なお、本願明細書において、X線源1から第1格子2に向かう方向をZ2方向、その逆向きの方向をZ1方向とする。また、Z方向と直交する面内の左右方向をX方向とし、紙面の奥に向かう方向をX2方向、紙面の手前側に向かう方向をX1方向とする。また、Z方向と直交する面内の上下方向をY方向とし、上方向をY1方向、下方向をY2方向とする。
The X-ray
X線源1は、高電圧が印加されることにより、X線を発生させるとともに、発生されたX線をZ2方向に向けて照射するように構成されている。 The X-ray source 1 is configured to generate X-rays by applying a high voltage and to irradiate the generated X-rays in the Z2 direction.
第1格子2は、Y方向に所定の周期(ピッチ)d1で配列される複数のスリット2a、および、X線位相変化部2bを有している。各スリット2aおよびX線位相変化部2bはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各スリット2aおよびX線位相変化部2bはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第1格子2は、いわゆる位相格子である。
The
第1格子2は、X線源1と、第2格子3との間に配置されており、X線源1からX線が照射される。第1格子2は、タルボ効果により、第1格子2の自己像(図示せず)を形成するために設けられている。なお、可干渉性を有するX線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離(タルボ距離)離れた位置に、格子の像(自己像)が形成される。これをタルボ効果という。
The
第2格子3は、Y方向に所定の周期(ピッチ)d2で配列される複数のX線透過部3aおよびX線吸収部3bを有している。X線吸収部3bは、X線位相変化部2bが延びる方向に沿って延びている。各X線透過部3aおよびX線吸収部3bはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各X線透過部3aおよびX線吸収部3bはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第2格子3は、いわゆる吸収格子である。第1格子2および第2格子3はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット2aおよびX線透過部3aはそれぞれX線を透過させる。また、X線吸収部3bはX線を遮蔽する役割を担っており、X線位相変化部2bはスリット2aとの屈折率の違いによってX線の位相を変化させる。
The second lattice 3 has a plurality of
第2格子3は、第1格子2と検出器5との間に配置されており、第1格子2を通過したX線が照射される。また、第2格子3は、第1格子2からタルボ距離離れた位置に配置される。第2格子3は、第1格子2の自己像と干渉して、検出器5の検出面上にモアレ縞(図示せず)を形成する。
The second grid 3 is arranged between the
第3格子4は、Y方向に所定の周期(ピッチ)d3で配列される複数のX線透過部4aおよびX線吸収部4bを有している。各X線透過部4aおよびX線吸収部4bはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各X線透過部4aおよびX線吸収部4bはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第3格子4は、いわゆるマルチスリットである。
The
第3格子4は、X線源1と第1格子2との間に配置されている。第3格子4は、各X線透過部4aを通過したX線を線光源とすることにより、X線源1からのX線を多点光源化するように構成されている。3枚の格子(第1格子2、第2格子3、および、第3格子4)のピッチと格子間の距離とが一定の条件を満たすことにより、X線源1から照射されるX線の可干渉性を高めることが可能である。これにより、X線源1の管球の焦点サイズが大きくても干渉強度を保持できる。
The
検出器5は、X線を検出するとともに、検出されたX線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。検出器5は、たとえば、FPD(Flat Panel Detector)である。検出器5は、複数の変換素子(図示せず)と複数の変換素子上に配置された画素電極(図示せず)とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期(画素ピッチ)で、X方向およびY方向にアレイ状に配列されている。また、検出器5は、取得した画像信号を、画像処理部6に出力するように構成されている。
The
画像処理部6は、検出器5から出力された画像信号に基づいて、被写体200のX線撮影画像(縮小前X線撮影画像)11(図3参照)を生成するように構成されている。なお、図3に示す例では、バイアル瓶としての被写体200がX線撮影画像(縮小前X線撮影画像)11に写り込んでいる。画像処理部6は、たとえば、GPU(Graphics Processing Unit)、および、画像処理用に構成されたFPGA(Field-Programmable Gate Array)などのプロセッサを含んでいる。
The
制御部7は、格子移動機構8により、第1格子2を格子面内において格子方向と直交する方向にステップ移動させるように構成されている。X線位相イメージング装置100では、第1格子2を一定周期間隔に走査することにより得られた複数のモアレ縞(画像)から画像を取得する手法(縞走査法)が用いられている。また、制御部7は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを含んでいる。
The
格子移動機構8は、制御部7からの信号に基づいて、第1格子2を格子面内(XY面内)において格子方向と直交する方向(図1ではY方向)にステップ移動させるように構成されている。具体的には、格子移動機構8は、第1格子2の周期d1をn分割し、d1/nずつ第1格子2をステップ移動させる。格子移動機構8は、少なくとも第1格子2の1周期d1分、第1格子2をステップ移動させるように構成されている。なお、nは正の整数であり、たとえば、9などである。また、格子移動機構8は、たとえば、ステッピングモータ、および、ピエゾアクチュエータなどを含んでいる。
The grid movement mechanism 8 is configured to step-move the
(低周波成分除去処理)
次に、図2のフローチャートおよび図3を参照して、一実施形態のX線位相イメージング装置100による低周波成分除去処理について説明する。なお、低周波成分除去処理は、画像処理部6により行われる。
(Low frequency component removal processing)
Next, the low frequency component removal process by the X-ray
まず、図2および図3に示すように、まず、ステップ101では、複数の格子2~4を用いたX線位相計測法によりX線撮影を行うことにより、縮小前X線撮影画像11が取得される。ここで、縞走査法によりX線撮影のデータを取得する際、ステップされる格子である第1格子2のステップ位置に誤差がある場合、画像化処理により生成された縮小前X線撮影画像11に、モアレ縞と類似したアーティファクトが発生する。これをモアレアーティファクトと呼ぶ。このモアレアーティファクトは、数nm~数十nmという微小なステップ位置の誤差でも発生するため、発生を抑制することが困難である。なお、縮小前X線撮影画像11は、特許請求の範囲の「X線撮影画像」の一例である。
First, as shown in FIGS. 2 and 3, first, in
そして、ステップ102では、データ容量を削減する形で縮小前X線撮影画像11が縮小される。すなわち、ステップ102では、縮小前X線撮影画像11を縮小した縮小後X線撮影画像12が取得される。具体的には、ステップ102では、縮小前X線撮影画像11に対して画素数(解像度)を減少させる画像縮小処理を行うことにより、縮小前X線撮影画像11に対して所定の縮小率で縮小された縮小後X線撮影画像12が取得される。縮小後X線撮影画像12は、縮小前X線撮影画像11に対して所定の縮小率で画素数が減少されているとともに、データ容量が減少されている。画像縮小処理としては、特に限られないが、たとえば、平均画素法、バイリニア補間法、および、バイキュービック補間法などを採用することができる。なお、縮小後X線撮影画像12は、特許請求の範囲の「X線撮影画像」の一例である。
Then, in
そして、ステップ103では、予め学習されて準備された学習済みの機械学習モデル13に、縮小後X線撮影画像12を入力し、出力画像としての縮小後アーティファクト画像14が取得される。なお、機械学習モデル13の詳細については、後述する。縮小後アーティファクト画像14は、アーティファクト成分としての画像の低周波成分を示す画像である。本実施形態では、低周波成分は、画像の濃淡成分である。また、低周波成分は、画像のなだらかな濃淡の変化を示す成分である。具体的には、低周波成分は、第1格子2の位置ずれに起因して発生する縞状の濃淡であるモアレアーティファクト成分である。縮小後アーティファクト画像14は、被写体200などのモアレアーティファクト成分以外の成分を含んでおらず、周期的な縞状のモアレアーティファクト成分のみを含んでいる。また、縮小後アーティファクト画像14は、縮小後X線撮影画像12と同じ画像サイズを有している。なお、機械学習モデル13は、特許請求の範囲の「学習済みモデル」の一例である。また、縮小後アーティファクト画像14は、特許請求の範囲の「アーティファクト画像」の一例である。
Then, in
そして、ステップ104では、データ容量を増加させる形で縮小後アーティファクト画像14が拡大される。すなわち、ステップ104では、出力画像としての縮小後アーティファクト画像14を縮小前X線撮影画像11と同じ画像サイズに拡大した拡大アーティファクト画像15が取得される。具体的には、ステップ104では、縮小後アーティファクト画像14に対して画素数(解像度)を増加させる画像拡大処理(画像補間処理)を行うことにより、縮小後アーティファクト画像14に対して所定の拡大率で拡大されることによって、縮小前X線撮影画像11と同じ画像サイズに拡大された拡大アーティファクト画像15が取得される。拡大アーティファクト画像15は、縮小後アーティファクト画像14に対して所定の拡大率で画素数が増加されている。また、所定の拡大率は、ステップ102の所定の縮小率の逆数である。画像拡大処理としては、特に限られないが、たとえば、バイリニア補間法、および、バイキュービック補間法などを採用することができる。なお、拡大アーティファクト画像15は、特許請求の範囲の「アーティファクト画像」の一例である。
Then, in
そして、ステップ105では、拡大アーティファクト画像15を用いて、縮小前X線撮影画像11から低周波成分が除去される。すなわち、ステップ105では、縮小前X線撮影画像11から拡大アーティファクト画像15を差分することにより、縮小前X線撮影画像11から低周波成分が除去される。具体的には、ステップ105では、縮小前X線撮影画像11から拡大アーティファクト画像15を減算する処理を行うことにより、モアレアーティファクト成分としての低周波成分を除去した低周波成分除去後X線撮影画像16が取得される。
Then, in
なお、縮小前X線撮影画像11中のモアレアーティファクト成分の周期が過度に小さい場合、ステップ102の画像縮小処理時に、モアレアーティファクト成分が消去されてしまうおそれがある。一方、モアレアーティファクト成分の周期は、検出器5の検出面に形成されるモアレ縞の周期と相関関係がある。このため、モアレアーティファクト成分の周期が十分な大きさになるように、検出器5の検出面に形成されるモアレ縞の周期を予め調整しておくことが好ましい。検出器5の検出面に形成されるモアレ縞の周期は、格子2~4の位置を調整することにより、調整することができる。
If the cycle of the moire artifact component in the
(学習済みモデルの作成方法)
次に、図4のフローチャートおよび図5を参照して、一実施形態のX線位相イメージング装置100が備える機械学習モデル13の作成方法(学習済みモデルの作成方法)について説明する。機械学習モデル13は、教師あり学習により、学習される。
(How to create a trained model)
Next, a method of creating a machine learning model 13 (method of creating a trained model) included in the X-ray
図4および図5に示すように、まず、ステップ111では、アーティファクト成分を示す画像の低周波成分を示す縮小前低周波成分画像17が作成される。具体的には、ステップ111では、シミュレーション計算により、縮小前低周波成分画像17が作成される。また、縮小前低周波成分画像17は、アーチファクト成分を含む実際のX線撮影画像(縮小前X線撮影画像11)から抽出されて、作成されてもよい。本実施形態では、低周波成分は、画像の濃淡成分である。また、低周波成分は、画像の画素値の変化がなだらかな濃淡成分である。具体的には、低周波成分は、第1格子2の位置ずれに起因して発生する縞状の濃淡であるモアレアーティファクト成分である。縮小前低周波成分画像17および後述する縮小後低周波成分画像19は、モアレアーティファクト成分以外の成分を含んでおらず、周期的な縞状のモアレアーティファクト成分のみを含んでいる。また、ステップ111では、モアレアーティファクト成分の振幅および周期のうちの少なくともいずれかが異なる複数の縮小前低周波成分画像17が作成される。
As shown in FIGS. 4 and 5, first, in
そして、ステップ112では、アーティファクト成分を示す画像の低周波成分を元画像に付加した縮小前低周波成分合成画像18が作成される。具体的には、ステップ112では、ステップ111において作成された縮小前低周波成分画像17を元画像に付加(合成)することにより、縮小前低周波成分合成画像18が作成される。また、ステップ112では、モアレアーティファクト成分の振幅および周期のうちの少なくともいずれかが異なる複数の縮小前低周波成分合成画像18が作成される。低周波成分が付加される元画像は、高周波成分と低周波成分とを適度に含んだ画像であればよく、X線撮影画像である必要はない。元画像としては、たとえば、X線撮影画像、および、風景写真の画像(自然画像)などを採用することができる。なお、図5では、便宜的に、縮小前X線撮影画像11(図3参照)と同様の画像を縮小前低周波成分合成画像18として図示している。また、縮小前低周波成分画像17および縮小前低周波成分合成画像18は、互いに同じ画像サイズを有している。
Then, in
そして、ステップ113では、縮小前低周波成分画像17をデータ容量を削減する形で縮小した縮小後低周波成分画像19が教師出力画像(教師画像)として作成されるとともに、縮小前低周波成分合成画像18をデータ容量を削減する形で縮小した縮小後低周波成分合成画像20が教師入力画像(入力画像)として作成される。具体的には、ステップ113では、縮小前低周波成分画像17に対して画素数(解像度)を減少させる画像縮小処理を行うことにより、縮小前低周波成分画像17に対して所定の縮小率で縮小された縮小後低周波成分画像19が取得される。縮小後低周波成分画像19は、縮小前低周波成分画像17に対して所定の縮小率で画素数が減少されているとともに、データ容量が減少されている。同様に、ステップ113では、縮小前低周波成分合成画像18に対して画素数(解像度)を減少させる画像縮小処理を行うことにより、縮小前低周波成分合成画像18に対して所定の縮小率で縮小された縮小後低周波成分合成画像20が取得される。縮小後低周波成分合成画像20は、縮小前低周波成分合成画像18に対して所定の縮小率で画素数が減少されているとともに、データ容量が減少されている。画像縮小処理としては、特に限られないが、たとえば、平均画素法、バイリニア補間法、および、バイキュービック補間法などを採用することができる。また、縮小後低周波成分画像19および縮小後低周波成分合成画像20は、互いに同じ画像サイズを有している。なお、縮小後低周波成分画像19は、特許請求の範囲の「低周波成分画像」の一例である。
Then, in
また、画像縮小処理時の縮小率は、モアレアーティファクト成分としての低周波成分が、消去されない(つぶれない)程度の縮小率であれば、どのような縮小率であってもよい。なお、縮小により低周波成分が消去される(つぶれる)か否かについては、指標を用いて判断することができる。具体的には、縮小前の画像と、一旦縮小して拡大することにより復元した画像とを比較することにより、縮小前の画像と、復元した画像との類似度(一致度)が取得される。そして、取得された類似度がしきい値以下である場合、縮小により低周波成分が消去されている(つぶれている)と判断することができる。また、取得された類似度がしきい値を超える場合、縮小により低周波成分が消去されていない(つぶれていない)と判断することができる。 Further, the reduction ratio at the time of image reduction processing may be any reduction ratio as long as the low frequency component as the moire artifact component is not erased (not crushed). Whether or not the low frequency component is erased (crushed) by the reduction can be determined by using an index. Specifically, by comparing the image before reduction with the image restored by reducing and enlarging it once, the similarity (matching degree) between the image before reduction and the restored image is acquired. .. Then, when the acquired similarity is equal to or less than the threshold value, it can be determined that the low frequency component is erased (crushed) by the reduction. Further, when the acquired similarity exceeds the threshold value, it can be determined that the low frequency component is not erased (not crushed) by the reduction.
そして、ステップ114では、教師入力画像(縮小後低周波成分合成画像20)および教師出力画像(縮小後低周波成分画像19)に基づいて、機械学習を行うことにより、複数の格子2~4を用いたX線位相計測法によりX線撮影を行うことにより取得された縮小前X線撮影画像11(図3参照)を縮小した縮小後X線撮影画像12(図3参照)を入力とし、縮小後アーティファクト画像14(図3参照)を出力とする学習済みの機械学習モデル13(図3参照)が作成される。具体的には、ステップ114では、縮小後X線撮影画像12(図3参照)を入力とし、縮小後アーティファクト画像14を出力とする畳み込みニューラルネットワークを構築することにより、学習済みの機械学習モデル13(図3参照)が作成される。
Then, in
(機械学習モデル)
また、本実施形態では、図6に示すように、縮小前X線撮影画像11(図3参照)は、吸収像11a、位相微分像11b、および、暗視野像11cを含んでいる。画像処理部6(図1参照)は、検出器5(図1参照)から出力された画像信号に基づいて、吸収像11a、位相微分像11b、および、暗視野像11cを生成可能に構成されている。なお、吸収像11aとは、被写体200によるX線の吸収の差によって生じるコントラストを画像化したものである。また、位相微分像11bとは、被写体200によるX線の位相の変化によって生じるコントラストを画像化したものである。また、暗視野像11cとは、被写体200の内部にある微細構造によるX線の屈折(散乱)によって生じるコントラストを画像化したものである。言い換えると、暗視野像11cは、被写体200によるビジビリティの低下を画像化したものであり、ビジビリティの低下は被写体200の散乱の程度に依存する。すなわち、暗視野像11cは、被写体200のX線散乱を画像化したものである。
(Machine learning model)
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the pre-reduction X-ray image 11 (see FIG. 3) includes an
ここで、吸収像11a、位相微分像11b、および、暗視野像11cでは、互いに異なるモアレアーティファクトが発生する。具体的には、吸収像11aでは、検出器5の検出面に形成されるモアレ縞と同じ周期を有するモアレアーティファクトが発生する。また、位相微分像11bでは、検出器5の検出面に形成されるモアレ縞の半分の周期を有するモアレアーティファクトが発生する。このため、位相微分像11bでは、吸収像11aに比べて、周期が小さいモアレアーティファクトが発生する。また、暗視野像11cでは、検出器5の検出面に形成されるモアレ縞と同じ周期を有するモアレ縞と、検出器5の検出面に形成されるモアレ縞の半分の周期を有するモアレ縞とが重なったモアレアーティファクトが発生する。このため、暗視野像11cでは、位相微分像11bと同じ周期を有する一方、吸収像11aおよび位相微分像11bとは異なり、明部同士および暗部同士において濃淡(明暗)の程度が異なるモアレアーティファクトが発生する。
Here, in the
そこで、本実施形態では、機械学習モデル13(図3参照)は、吸収像11a用の機械学習モデル13a、位相微分像11b用の機械学習モデル13b、および、暗視野像11c用の機械学習モデル13cを含んでいる。吸収像11a用の機械学習モデル13a、位相微分像11b用の機械学習モデル13b、および、暗視野像11c用の機械学習モデル13cは、各々の画像に特有のモアレアーティファクト成分を含む縮小後低周波成分画像19(図5参照)を教師出力画像として学習されている。具体的には、吸収像11a用の機械学習モデル13aは、位相微分像11bおよび暗視野像11cに比べて周期が大きいモアレアーティファクト成分を含む縮小後低周波成分画像19を教師出力画像として学習されている。また、位相微分像11b用の機械学習モデル13bは、吸収像11aに比べて周期が小さいモアレアーティファクト成分を含む縮小後低周波成分画像19を教師出力画像として学習されている。また、暗視野像11c用の機械学習モデル13cは、吸収像11aおよび位相微分像11bとは異なり、明部同士および暗部同士において濃淡(明暗)の程度が異なるモアレアーティファクト成分を含む縮小後低周波成分画像19を教師出力画像として学習されている。なお、吸収像11a用の機械学習モデル13a、位相微分像11b用の機械学習モデル13b、および、暗視野像11c用の機械学習モデル13cは、それぞれ、特許請求の範囲の「吸収像用の学習済みモデル」、「位相微分像用の学習済みモデル」、および、「暗視野像用の学習済みモデル」の一例である。
Therefore, in the present embodiment, the machine learning model 13 (see FIG. 3) is a
(本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of this embodiment)
In this embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、上記のように、機械学習モデル13は、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより作成した入力画像(縮小後低周波成分合成画像20)に対し、低周波成分を示す低周波成分画像(縮小後低周波成分画像19)を教師画像として学習されている。これにより、縮小していない画像を用いて機械学習モデル13を学習させる場合に比べて、学習する画像の画像サイズを小さくすることができる。その結果、機械学習モデル13の学習時間の短縮を図ることができる。また、データ容量を増加させる形で縮小後アーティファクト画像14を拡大し、拡大した縮小後アーティファクト画像14(拡大アーティファクト画像15)を用いて、縮小前X線撮影画像11から低周波成分を除去する。ここで、細かい成分である高周波成分は画像の縮小および拡大時に消去されやすい一方、なだらかな成分である低周波成分は画像の縮小および拡大時に消去されにくい。このため、上記のように、縮小後アーティファクト画像14を拡大すれば、アーティファクト成分としての低周波成分を正確に示す拡大アーティファクト画像15を取得することができる。また、上記のように、拡大アーティファクト画像15を用いて、縮小前X線撮影画像11から低周波成分を除去すれば、アーティファクト成分としての低周波成分を正確に示す拡大アーティファクト画像15を用いて、アーティファクト成分を精度よく除去することができる。これらの結果、機械学習モデル13によりアーティファクト成分を除去する場合に、機械学習モデル13の学習時間の短縮を図りつつ、アーティファクト成分を精度よく除去することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、上記実施形態では、機械学習モデル13は、元画像に低周波成分を付加することにより作成した入力画像(縮小後低周波成分合成画像20)に対し、低周波成分を示す低周波成分画像(縮小後低周波成分画像19)を教師画像として学習されている。これにより、アーティファクト成分を含まない画像(たとえば、入力画像の元画像)を教師画像として機械学習モデル13を作成する場合に比べて、簡単な画像により機械学習モデル13を作成することができる。その結果、機械学習モデル13を容易に作成することができる。また、拡大アーティファクト画像15を用いて、低周波成分を除去する。これにより、機械学習モデル13を容易に作成しつつ、アーティファクト成分を除去することができる。
Further, in the above embodiment, the
また、本実施形態では、上記のように、低周波成分は、画像の濃淡成分である。これにより、低周波成分が単純な濃淡成分であるので、画像の縮小および拡大時において、アーティファクト成分としての低周波成分をより消去されないようにすることができる。その結果、アーティファクト成分としての低周波成分を正確に示す拡大アーティファクト画像15を効果的に取得することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the low frequency component is a shading component of the image. As a result, since the low frequency component is a simple shading component, it is possible to prevent the low frequency component as an artifact component from being erased more when the image is reduced or enlarged. As a result, the magnified
また、本実施形態では、上記のように、低周波成分は、格子2~4の位置ずれに起因して発生する縞状の濃淡であるモアレアーティファクト成分である。これにより、機械学習モデル13によりモアレアーティファクト成分を除去する場合に、機械学習モデル13の学習時間の短縮を図りつつ、モアレアーティファクト成分を精度よく除去することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the low frequency component is a moire artifact component which is a striped shade generated due to the misalignment of the
また、本実施形態では、上記のように、縮小前X線撮影画像11は、吸収像11a、位相微分像11b、および、暗視野像11cを含んでいる。また、機械学習モデル13は、吸収像11a用の機械学習モデル13a、位相微分像11b用の機械学習モデル13b、および、暗視野像11c用の機械学習モデル13cを含んでいる。これにより、吸収像11a、位相微分像11b、または、暗視野像11cから、アーティファクト成分を精度よく除去することができる。
Further, in the present embodiment, as described above, the
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification example]
It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims, not the description of the above-described embodiment, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
たとえば、上記実施形態では、本発明が、X線位相イメージング装置に適用される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、X線位相イメージング装置以外のX線イメージング装置(たとえば、吸収像のみを撮像可能な通常のX線イメージング装置)に適用されてもよい。この場合にも、通常のX線イメージング装置により生成されたX線撮影画像が含むアーティファクト成分を精度よく除去することができる。 For example, in the above embodiment, the present invention has been shown as an example in which the present invention is applied to an X-ray phase imaging apparatus, but the present invention is not limited to this. The present invention may be applied to an X-ray imaging device other than the X-ray phase imaging device (for example, a normal X-ray imaging device capable of capturing only an absorption image). Also in this case, the artifact component contained in the X-ray photographed image generated by the ordinary X-ray imaging apparatus can be accurately removed.
また、上記実施形態では、本発明が、モアレアーティファクト成分としての低周波成分の除去に適用される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、低周波成分が中心のアーティファクト成分であれば、モアレアーティファクト成分以外のアーティファクト成分にも適用可能である。たとえば、図7に示す変形例のように、アーティファクト成分としての低周波成分が、X線の線質硬化に起因して発生するビームハードニングアーティファクト成分であってもよい。ここで、被写体200(図1参照)のX線吸収率が高い場合、被写体200の内部におけるX線の線質硬化に起因して、縮小前X線撮影画像11dに、グラデーション状の濃淡であるビームハードニングアーティファクトが発生する。なお、図7に示す例では、矩形状のアルミニウムの板としての被写体200が縮小前X線撮影画像11dに写り込んでいる。本来、アルミニウムの板の内部は均一な構造であるので、画像中の被写体200の部分は均一な画素値になるはずである。しかしながら、図7に示す例では、被写体200の内部におけるX線の線質硬化の影響に起因して、山なりの画素値を有するビームハードニングアーティファクトが発生している。このビームハードニングアーティファクトも、上記実施形態と同様の方法により、縮小前X線撮影画像11dから除去することができる。これにより、機械学習モデルによりビームハードニングアーティファクト成分を除去する場合に、機械学習モデルの学習時間の短縮を図りつつ、ビームハードニングアーティファクト成分を精度よく除去することができる。
Further, in the above embodiment, the present invention has been shown as an example in which the present invention is applied to the removal of a low frequency component as a moire artifact component, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to an artifact component other than the moire artifact component as long as the low frequency component is the main artifact component. For example, as in the modification shown in FIG. 7, the low-frequency component as an artifact component may be a beam hardening artifact component generated due to radiation hardening of X-rays. Here, when the X-ray absorption rate of the subject 200 (see FIG. 1) is high, the X-ray photographed
また、上記実施形態では、機械学習モデル(学習済みモデル)が、吸収像用の機械学習モデル、位相微分像用の機械学習モデル、および、暗視野像用の機械学習モデルを含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、学習済みモデルが、吸収像用の学習済みモデル、位相微分像用の学習済みモデル、および、暗視野像用の学習済みモデルのうちのいずれか1つまたは2つのみを含んでいてもよい。また、学習済みモデルが、吸収像、位相微分像、および、暗視野像のいずれも入力可能な1つの学習済みモデルを含んでいてもよい。 Further, in the above embodiment, an example is shown in which the machine learning model (trained model) includes a machine learning model for an absorption image, a machine learning model for a phase differential image, and a machine learning model for a dark field image. However, the present invention is not limited to this. In the present invention, the trained model includes only one or two of the trained model for the absorption image, the trained model for the phase differential image, and the trained model for the dark field image. You may. Further, the trained model may include one trained model in which any of the absorption image, the phase differential image, and the dark field image can be input.
また、上記実施形態では、第3格子が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第3格子が設けられていなくてもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the third lattice is provided is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the third grid may not be provided.
また、上記実施形態では、第1格子が位相格子である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1格子が吸収格子であってもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the first lattice is a phase lattice is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the first lattice may be an absorption lattice.
また、上記実施形態では、第1格子が格子面内においてステップ移動される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の格子のうち、いずれの格子がステップ移動されてもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the first lattice is step-moved in the lattice plane is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, any of the plurality of grids may be stepped.
また、上記実施形態では、縮小後低周波成分合成画像を教師入力画像とし、縮小後低周波成分画像を教師出力画像として機械学習モデルを学習させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上記実施形態の縮小前低周波成分合成画像を教師入力画像とし、上記実施形態の縮小前低周波成分画像を教師出力画像として機械学習モデルを学習させてもよい。この場合、機械学習モデルに、縮小前X線撮影画像を入力し、出力画像としての縮小前低周波成分画像が取得される。そして、縮小前X線撮影画像から縮小前低周波成分画像を差分することにより、縮小前X線撮影画像から低周波成分が除去される。 Further, in the above embodiment, an example is shown in which a machine learning model is trained by using a reduced low-frequency component composite image as a teacher input image and a reduced low-frequency component image as a teacher output image, but the present invention is limited to this. do not have. In the present invention, the machine learning model may be trained using the pre-reduction low-frequency component composite image of the above embodiment as a teacher input image and the pre-reduction low-frequency component image of the above embodiment as a teacher output image. In this case, the pre-reduction X-ray image is input to the machine learning model, and the pre-reduction low-frequency component image is acquired as the output image. Then, the low frequency component is removed from the pre-reduction X-ray image by differentiating the pre-reduction low-frequency component image from the pre-reduction X-ray image.
[態様]
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
[Aspect]
It will be understood by those skilled in the art that the above-mentioned exemplary embodiments are specific examples of the following embodiments.
(項目1)
複数の格子を用いたX線位相計測法によりX線撮影を行うことにより、X線撮影画像を取得するステップと、
データ容量を削減する形で前記X線撮影画像を縮小するステップと、
学習済みモデルを準備するステップと、
前記学習済みモデルに縮小した前記X線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得するステップと、
アーティファクト画像を拡大するステップと、
拡大した前記アーティファクト画像を用いて、前記X線撮影画像から低周波成分を除去するステップと、を備え、
前記学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより作成した入力画像に対し、前記低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている、画像処理方法。
(Item 1)
A step of acquiring an X-ray photographed image by performing an X-ray photograph by an X-ray phase measurement method using a plurality of grids, and a step of acquiring an X-ray photographed image.
The step of reducing the X-ray image in a way that reduces the data capacity,
Steps to prepare the trained model and
A step of inputting the reduced X-ray image into the trained model and acquiring an artifact image, and
Steps to magnify the artifact image and
It comprises a step of removing low frequency components from the radiographed image using the magnified artifact image.
In the trained model, a low-frequency component image showing the low-frequency component is trained as a teacher image with respect to an input image created by adding a low-frequency component to the original image and reducing the data capacity. Image processing method.
(項目2)
前記低周波成分は、画像の濃淡成分である、項目1に記載の画像処理方法。
(Item 2)
The image processing method according to item 1, wherein the low frequency component is a shading component of an image.
(項目3)
前記低周波成分は、前記格子の位置ずれに起因して発生する縞状の濃淡であるモアレアーティファクト成分である、項目2に記載の画像処理方法。
(Item 3)
The image processing method according to
(項目4)
前記低周波成分は、X線の線質硬化に起因して発生するビームハードニングアーティファクト成分である、項目2または3に記載の画像処理方法。
(Item 4)
The image processing method according to
(項目5)
前記X線撮影画像は、吸収像、位相微分像、および、暗視野像のうちの少なくとも1つを含み、
前記学習済みモデルは、前記吸収像用の学習済みモデル、前記位相微分像用の学習済みモデル、および、前記暗視野像用の学習済みモデルのうちの少なくとも1つを含む、項目1~4のいずれか1項に記載の画像処理方法。
(Item 5)
The radiographed image includes at least one of an absorption image, a phase differential image, and a dark field image.
Item 1 to 4, wherein the trained model includes at least one of a trained model for the absorption image, a trained model for the phase differential image, and a trained model for the dark field image. The image processing method according to any one item.
(項目6)
X線源と、
前記X線源から照射されたX線を検出する検出器と、
前記X線源と前記検出器との間に配置された複数の格子と、
画像処理部と、を備え、
前記画像処理部は、
前記複数の格子を用いたX線位相計測法によりX線撮影を行うことにより、X線撮影画像を取得し、
データ容量を削減する形で前記X線撮影画像を縮小し、
学習済みモデルに縮小した前記X線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得し、
データ容量を増加させる形で前記アーティファクト画像を拡大し、
拡大した前記アーティファクト画像を用いて、前記X線撮影画像から低周波成分を除去する、ように構成されており、
前記学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより作成した入力画像に対し、前記低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている、X線位相イメージング装置。
(Item 6)
X-ray source and
A detector that detects X-rays emitted from the X-ray source, and
A plurality of grids arranged between the X-ray source and the detector,
Equipped with an image processing unit
The image processing unit
An X-ray photographed image is acquired by performing X-ray photography by the X-ray phase measurement method using the plurality of lattices.
The X-ray photographed image is reduced in a way that reduces the data capacity,
Input the reduced X-ray image into the trained model, acquire the artifact image, and
Enlarge the artifact image in a way that increases the data capacity,
It is configured to remove low frequency components from the radiographed image using the magnified artifact image.
In the trained model, a low-frequency component image showing the low-frequency component is trained as a teacher image with respect to an input image created by adding a low-frequency component to the original image and reducing the data capacity. X-ray phase imaging device.
(項目7)
元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより入力画像を作成するステップと、
前記低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として作成するステップと、
前記入力画像および前記教師画像に基づいて、機械学習を行うことにより、複数の格子を用いたX線位相計測法によりX線撮影を行うことにより取得されたX線撮影画像を縮小した画像を入力とし、アーティファクト画像を出力とする学習済みモデルを作成する、学習済みモデルの作成方法。
(Item 7)
A step to create an input image by adding a low frequency component to the original image and reducing the data capacity.
The step of creating a low-frequency component image showing the low-frequency component as a teacher image, and
By performing machine learning based on the input image and the teacher image, a reduced image obtained by performing X-ray imaging by an X-ray phase measurement method using a plurality of lattices is input. And how to create a trained model that outputs an artifact image.
(項目8)
X線撮影を行うことにより、X線撮影画像を取得するステップと、
データ容量を削減する形で前記X線撮影画像を縮小するステップと、
学習済みモデルを準備するステップと、
前記学習済みモデルに縮小した前記X線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得するステップと、
データ容量を増加させる形で前記アーティファクト画像を拡大するステップと、
拡大した前記アーティファクト画像を用いて、前記X線撮影画像から低周波成分を除去するステップと、を備え、
前記学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより作成した入力画像に対し、前記低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている、画像処理方法。
(Item 8)
The step of acquiring an X-ray photographed image by performing X-ray photography, and
The step of reducing the X-ray image in a way that reduces the data capacity,
Steps to prepare the trained model and
A step of inputting the reduced X-ray image into the trained model and acquiring an artifact image, and
The step of enlarging the artifact image in a way that increases the data capacity,
It comprises a step of removing low frequency components from the radiographed image using the magnified artifact image.
In the trained model, a low-frequency component image showing the low-frequency component is trained as a teacher image with respect to an input image created by adding a low-frequency component to the original image and reducing the data capacity. Image processing method.
(項目9)
X線撮影画像を取得するステップと、
学習済みモデルを準備するステップと、
前記学習済みモデルに前記X線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得するステップと、
前記アーティファクト画像を用いて、前記X線撮影画像から低周波成分を除去するステップと、を備え、
前記学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加することにより作成した入力画像に対し、前記低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている、画像処理方法。
(Item 9)
Steps to acquire X-ray images and
Steps to prepare the trained model and
The step of inputting the X-ray photographed image into the trained model and acquiring the artifact image, and
It comprises a step of removing low frequency components from the radiographed image using the artifact image.
The trained model is an image processing method in which a low-frequency component image showing the low-frequency component is trained as a teacher image with respect to an input image created by adding a low-frequency component to the original image.
(項目10)
前記X線撮影画像を取得するステップは、複数の格子を用いたX線位相計測法によりX線撮影を行うことにより、前記X線撮影画像を取得するステップを含む、項目9に記載の画像処理方法。
(Item 10)
Item 9. The image processing according to item 9, wherein the step of acquiring the X-ray photographed image includes a step of acquiring the X-ray photographed image by performing X-ray photography by an X-ray phase measurement method using a plurality of grids. Method.
(項目11)
前記低周波成分は、画像の濃淡成分である、項目9または10に記載の画像処理方法。
(Item 11)
The image processing method according to item 9 or 10, wherein the low frequency component is a shading component of an image.
(項目12)
前記低周波成分は、前記格子の位置ずれに起因して発生する縞状の濃淡であるモアレアーティファクト成分である、項目11に記載の画像処理方法。
(Item 12)
The image processing method according to
(項目13)
前記低周波成分は、X線の線質硬化に起因して発生するビームハードニングアーティファクト成分である、項目11または12に記載の画像処理方法。
(Item 13)
The image processing method according to
(項目14)
前記X線撮影画像は、吸収像、位相微分像、および、暗視野像のうちの少なくとも1つを含み、
前記学習済みモデルは、前記吸収像用の学習済みモデル、前記位相微分像用の学習済みモデル、および、前記暗視野像用の学習済みモデルのうちの少なくとも1つを含む、項目9~13のいずれか1項に記載の画像処理方法。
(Item 14)
The radiographed image includes at least one of an absorption image, a phase differential image, and a dark field image.
Item 9-13, wherein the trained model includes at least one of the trained model for the absorption image, the trained model for the phase differential image, and the trained model for the dark field image. The image processing method according to any one item.
1 X線源
2~4 格子(複数の格子)
5 検出器
6 画像処理部
11、11d 縮小前X線撮影画像(X線撮影画像)
11a 吸収像
11b 位相微分像
11c 暗視野像
12 縮小後X線撮影画像(X線撮影画像)
13 機械学習モデル(学習済みモデル)
13a 吸収像用の機械学習モデル(吸収像用の学習済みモデル)
13b 位相微分像用の機械学習モデル(位相微分像用の学習済みモデル)
13c 暗視野像用の機械学習モデル(暗視野像用の学習済みモデル)
14 縮小後アーティファクト画像(アーティファクト画像)
15 拡大アーティファクト画像(アーティファクト画像)
17 縮小前低周波成分画像
18 縮小前低周波成分合成画像
19 縮小後低周波成分画像(教師画像、低周波成分画像)
20 縮小後低周波成分合成画像(入力画像)
100 X線位相イメージング装置
1 X-ray source 2-4 grids (multiple grids)
5
13 Machine learning model (learned model)
13a Machine learning model for absorption image (trained model for absorption image)
13b Machine learning model for phase differential image (trained model for phase differential image)
13c Machine learning model for darkfield image (trained model for darkfield image)
14 Artifact image after reduction (artifact image)
15 Enlarged artifact image (artifact image)
17 Low-frequency component image before
20 Reduced low frequency component composite image (input image)
100 X-ray phase imaging device
Claims (14)
データ容量を削減する形で前記X線撮影画像を縮小するステップと、
学習済みモデルを準備するステップと、
前記学習済みモデルに縮小した前記X線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得するステップと、
データ容量を増加させる形で前記アーティファクト画像を拡大するステップと、
拡大した前記アーティファクト画像を用いて、前記X線撮影画像から低周波成分を除去するステップと、を備え、
前記学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより作成した入力画像に対し、前記低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている、画像処理方法。 A step of acquiring an X-ray photographed image by performing an X-ray photograph by an X-ray phase measurement method using a plurality of grids, and a step of acquiring an X-ray photographed image.
The step of reducing the X-ray image in a way that reduces the data capacity,
Steps to prepare the trained model and
A step of inputting the reduced X-ray image into the trained model and acquiring an artifact image, and
The step of enlarging the artifact image in a way that increases the data capacity,
It comprises a step of removing low frequency components from the radiographed image using the magnified artifact image.
In the trained model, a low-frequency component image showing the low-frequency component is trained as a teacher image with respect to an input image created by adding a low-frequency component to the original image and reducing the data capacity. Image processing method.
前記学習済みモデルは、前記吸収像用の学習済みモデル、前記位相微分像用の学習済みモデル、および、前記暗視野像用の学習済みモデルのうちの少なくとも1つを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の画像処理方法。 The radiographed image includes at least one of an absorption image, a phase differential image, and a dark field image.
The trained model includes at least one of the trained model for the absorption image, the trained model for the phase differential image, and the trained model for the dark field image, claims 1 to 4. The image processing method according to any one of the above items.
前記X線源から照射されたX線を検出する検出器と、
前記X線源と前記検出器との間に配置された複数の格子と、
画像処理部と、を備え、
前記画像処理部は、
前記複数の格子を用いたX線位相計測法によりX線撮影を行うことにより、X線撮影画像を取得し、
データ容量を削減する形で前記X線撮影画像を縮小し、
学習済みモデルに縮小した前記X線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得し、
データ容量を増加させる形で前記アーティファクト画像を拡大し、
拡大した前記アーティファクト画像を用いて、前記X線撮影画像から低周波成分を除去する、ように構成されており、
前記学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより作成した入力画像に対し、前記低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている、X線位相イメージング装置。 X-ray source and
A detector that detects X-rays emitted from the X-ray source, and
A plurality of grids arranged between the X-ray source and the detector,
Equipped with an image processing unit
The image processing unit
An X-ray photographed image is acquired by performing X-ray photography by the X-ray phase measurement method using the plurality of lattices.
The X-ray photographed image is reduced in a way that reduces the data capacity,
Input the reduced X-ray image into the trained model, acquire the artifact image, and
Enlarge the artifact image in a way that increases the data capacity,
It is configured to remove low frequency components from the radiographed image using the magnified artifact image.
In the trained model, a low-frequency component image showing the low-frequency component is trained as a teacher image with respect to an input image created by adding a low-frequency component to the original image and reducing the data capacity. X-ray phase imaging device.
前記低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として作成するステップと、
前記入力画像および前記教師画像に基づいて、機械学習を行うことにより、複数の格子を用いたX線位相計測法によりX線撮影を行うことにより取得されたX線撮影画像を縮小した画像を入力とし、アーティファクト画像を出力とする学習済みモデルを作成する、学習済みモデルの作成方法。 A step to create an input image by adding a low frequency component to the original image and reducing the data capacity.
The step of creating a low-frequency component image showing the low-frequency component as a teacher image, and
By performing machine learning based on the input image and the teacher image, a reduced image obtained by performing X-ray imaging by an X-ray phase measurement method using a plurality of lattices is input. And how to create a trained model that outputs an artifact image.
データ容量を削減する形で前記X線撮影画像を縮小するステップと、
学習済みモデルを準備するステップと、
前記学習済みモデルに縮小した前記X線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得するステップと、
データ容量を増加させる形で前記アーティファクト画像を拡大するステップと、
拡大した前記アーティファクト画像を用いて、前記X線撮影画像から低周波成分を除去するステップと、を備え、
前記学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加し且つデータ容量を削減する形で縮小することにより作成した入力画像に対し、前記低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている、画像処理方法。 The step of acquiring an X-ray photographed image by performing X-ray photography, and
The step of reducing the X-ray image in a way that reduces the data capacity,
Steps to prepare the trained model and
A step of inputting the reduced X-ray image into the trained model and acquiring an artifact image, and
The step of enlarging the artifact image in a way that increases the data capacity,
It comprises a step of removing low frequency components from the radiographed image using the magnified artifact image.
In the trained model, a low-frequency component image showing the low-frequency component is trained as a teacher image with respect to an input image created by adding a low-frequency component to the original image and reducing the data capacity. Image processing method.
学習済みモデルを準備するステップと、
前記学習済みモデルに前記X線撮影画像を入力し、アーティファクト画像を取得するステップと、
前記アーティファクト画像を用いて、前記X線撮影画像から低周波成分を除去するステップと、を備え、
前記学習済みモデルは、元画像に低周波成分を付加することにより作成した入力画像に対し、前記低周波成分を示す低周波成分画像を教師画像として学習されている、画像処理方法。 Steps to acquire X-ray images and
Steps to prepare the trained model and
The step of inputting the X-ray photographed image into the trained model and acquiring the artifact image, and
It comprises a step of removing low frequency components from the radiographed image using the artifact image.
The trained model is an image processing method in which a low-frequency component image showing the low-frequency component is trained as a teacher image with respect to an input image created by adding a low-frequency component to the original image.
前記学習済みモデルは、前記吸収像用の学習済みモデル、前記位相微分像用の学習済みモデル、および、前記暗視野像用の学習済みモデルのうちの少なくとも1つを含む、請求項9~13のいずれか1項に記載の画像処理方法。 The radiographed image includes at least one of an absorption image, a phase differential image, and a dark field image.
The trained model includes at least one of the trained model for the absorption image, the trained model for the phase differential image, and the trained model for the dark field image, claims 9 to 13. The image processing method according to any one of the above items.
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