JP2023088704A - 放射線撮影装置、画像生成方法、放射線撮影システム、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】画像上に大きな特徴がなく、また、１回の撮影範囲を超える大きさの被写体でも、複数回撮影した画像を、位置ずれなく、高精度で位置合わせすること。【解決手段】放射線撮影装置が、放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられ、放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する生成手段（制御部５１）と、格子に対する被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する取得手段（制御部５１）と、相対位置情報と前記再構成画像を紐づける制御手段（制御部５１）と、を備える。【選択図】図３
Description
本発明は、放射線撮影装置、画像生成方法、放射線撮影システム、及びプログラムに関する。
従来、Ｘ線撮影装置として、複数の格子を有するタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置（以下、Ｘ線タルボ撮影装置という）が知られている。Ｘ線タルボ撮影装置において、撮影範囲は、格子の大きさ（面積）で決まる。しかし、格子は製造難易度が高く、そのサイズを大きくすることは難易度が非常に高い。そのため、１回の撮影範囲より大きなサイズの被写体を撮影する場合は、被写体の位置をずらしながら撮影し、その後、画像処理にて、画像の位置合わせを行い、画像を結合する必要がある。
また、被写体を回転させることで、格子に対する向きが異なる複数の画像を撮影し、画像処理することで、各画像のみからでは分からない配向度などの情報を導出することができる配向撮影も行われている。そして、画像処理にて、被写体を回転させた際に生じた位置ずれを補正して位置合わせを行っている。
また、被写体を回転させることで、格子に対する向きが異なる複数の画像を撮影し、画像処理することで、各画像のみからでは分からない配向度などの情報を導出することができる配向撮影も行われている。そして、画像処理にて、被写体を回転させた際に生じた位置ずれを補正して位置合わせを行っている。
位置合わせに関し、特許文献１に記載の発明では、吸収画像を用いた位置合わせが行われている。また、一般的には、Ｘ線吸収量が多い物質（鉛など）で作成したマーカーを用いて位置合わせが行われることもある。
しかし、被写体が一回の撮影範囲に収まらない大きさで且つ大きな特徴のない平板などである場合、位置合わせを精度よく行うことが難しい。特許文献１に記載の発明の位置合わせでは、吸収画像の画素が一致することで位置合わせが行われるが、特に大きな特徴のない平板の場合に、数画素ずれることがある。また、マーカーを用いた場合では、撮影された画像上のマーカーの箇所に、マーカーが映り込み、欠陥が生じる課題がある。
したがって、本発明の課題は、画像上に大きな特徴がなく、１回の撮影範囲を超える大きさの被写体でも、複数回撮影した画像を、高精度で位置合わせすることができる放射線撮影装置、画像生成方法、放射線撮影システム、及びプログラムを提供することである。
上記課題を解決するため、本発明の放射線撮影装置は、
放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられ、前記放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に前記放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する生成手段と、
前記格子に対する前記被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する取得手段と、
前記相対位置情報と前記再構成画像を紐づける制御手段と、
を備える。
放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられ、前記放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に前記放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する生成手段と、
前記格子に対する前記被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する取得手段と、
前記相対位置情報と前記再構成画像を紐づける制御手段と、
を備える。
また、本発明の画像生成方法は、
生成手段により、放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられ、前記放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に前記放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成し、
取得手段により、前記格子に対する被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得し、
制御手段により、前記相対位置情報と前記再構成画像を紐づける。
生成手段により、放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられ、前記放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に前記放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成し、
取得手段により、前記格子に対する被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得し、
制御手段により、前記相対位置情報と前記再構成画像を紐づける。
また、本発明の放射線撮影システムは、
前記放射線撮影装置と、
撮影範囲と前記被写体を同一座標系で把握できる画像データを出力する装置と、
を備える放射線撮影システムであって、
前記装置の解析結果と前記再構成画像とを、前記相対位置情報を用いて、位置照合する。
前記放射線撮影装置と、
撮影範囲と前記被写体を同一座標系で把握できる画像データを出力する装置と、
を備える放射線撮影システムであって、
前記装置の解析結果と前記再構成画像とを、前記相対位置情報を用いて、位置照合する。
また、本発明の放射線撮影システムは、
前記放射線撮影装置を備える放射線撮影システムであって、
前記相対位置情報を用いて、前記再構成画像と、撮影手段により得られた光学画像とを重ねて表示する。
前記放射線撮影装置を備える放射線撮影システムであって、
前記相対位置情報を用いて、前記再構成画像と、撮影手段により得られた光学画像とを重ねて表示する。
また、本発明のプログラムは、
放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられた放射線撮影装置のコンピューターを、
前記放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に前記放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する生成手段、
前記格子に対する前記被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する取得手段、
前記相対位置情報と前記再構成画像を紐づける制御手段として機能させる。
放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられた放射線撮影装置のコンピューターを、
前記放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に前記放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する生成手段、
前記格子に対する前記被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する取得手段、
前記相対位置情報と前記再構成画像を紐づける制御手段として機能させる。
本発明によれば、画像上に大きな特徴がなく、また、１回の撮影範囲を超える大きさの被写体でも、複数回撮影した画像を、高精度で位置合わせすることができる放射線撮影装置、画像生成方法、放射線撮影システム、及びプログラムを提供できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲を以下の実施形態および図示例に限定するものではない。
［第１の実施形態］
（放射線撮影システムの構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１００を模式的に示した図である。
（放射線撮影システムの構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１００を模式的に示した図である。
図１に示すように、Ｘ線タルボ撮影装置１００は、本体部１とコントローラー５を備える。
本体部１は、図１に示すように、放射線源１１と、マルチスリット１２及び付加フィルター・コリメーター１１２を含む第１のカバーユニット１２０と、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、及び放射線検出器１６を含む第２のカバーユニット１３０と、支柱１７と、基台部１９と、を有するタルボ・ロー干渉計を備える。本体部１のタルボ・ロー干渉計は縦型であり、放射線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、放射線検出器１６は、この順序に重力（鉛直）方向であるｚ方向に配置されている。また、Ｘ線照射範囲から外れた場所に、カメラ２１が設けられている。
本体部１は、図１に示すように、放射線源１１と、マルチスリット１２及び付加フィルター・コリメーター１１２を含む第１のカバーユニット１２０と、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、及び放射線検出器１６を含む第２のカバーユニット１３０と、支柱１７と、基台部１９と、を有するタルボ・ロー干渉計を備える。本体部１のタルボ・ロー干渉計は縦型であり、放射線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、放射線検出器１６は、この順序に重力（鉛直）方向であるｚ方向に配置されている。また、Ｘ線照射範囲から外れた場所に、カメラ２１が設けられている。
マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、放射線検出器１６は、同一の基台部１９に保持されて支柱１７に取り付けられている。基台部１９は、支柱１７に対してｚ方向に移動可能に構成されていてもよい。
また、支柱１７には、基台部１９のほか、放射線源１１が取り付けられている。放射線源１１は、緩衝部材１７ａを介して支柱１７に保持されている。緩衝部材１７ａは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。放射線源１１は放射線の照射によって発熱するため、放射線源１１側の緩衝部材１７ａは加えて断熱素材であることが好ましい。
また、支柱１７には、基台部１９のほか、放射線源１１が取り付けられている。放射線源１１は、緩衝部材１７ａを介して支柱１７に保持されている。緩衝部材１７ａは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。放射線源１１は放射線の照射によって発熱するため、放射線源１１側の緩衝部材１７ａは加えて断熱素材であることが好ましい。
放射線源１１は、Ｘ線管を備え、当該Ｘ線管によりＸ線を発生させてｚ方向（重力方向）にＸ線を照射する。Ｘ線管としては、例えばクーリッジＸ線管や回転陽極Ｘ線管を用いることができる。陽極としては、タングステンやモリブデンを用いることができる。
放射線源１１の焦点径は、０．０３～３（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは０．１～１（ｍｍ）である。
なお、本実施形態では、Ｘ線を用いて撮影を行う場合を例にとり説明するが、他の放射線、例えば、中性子線、ガンマ線等を用いてもよい。
放射線源１１の焦点径は、０．０３～３（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは０．１～１（ｍｍ）である。
なお、本実施形態では、Ｘ線を用いて撮影を行う場合を例にとり説明するが、他の放射線、例えば、中性子線、ガンマ線等を用いてもよい。
第１のカバーユニット１２０は、放射線源１１の直下に設けられたユニットである。第１のカバーユニット１２０は、図１に示すように、マルチスリット１２、取付用アーム１２ｂ、付加フィルター・コリメーター１１２等を備えて構成されている。第１のカバーユニット１２０の各構成要素は、カバー部材に覆われて保護されている。
マルチスリット１２（Ｇ０格子）は回折格子であり、図２に示すように、放射線照射軸方向（ここではｚ方向）と直交するｘ方向に複数のスリットが所定間隔で配列されて設けられている。マルチスリット１２はシリコンやガラスといった放射線の吸収率が低い材質の基板上に、タングステン、鉛、金といった放射線の遮蔽力が大きい、つまり放射線の吸収率が高い材質により形成される。例えば、フォトリソグラフィーによりレジスト層がスリット状にマスクされ、ＵＶが照射されてスリットのパターンがレジスト層に転写される。露光によって当該パターンと同じ形状のスリット構造が得られ、電鋳法によりスリット構造間に金属が埋め込まれて、マルチスリット１２が形成される。
マルチスリット１２のスリット周期（格子周期）は１～６０（μｍ）である。スリット周期は、図２に示すように隣接するスリット間の距離を１周期とする。スリットの幅（各スリットのスリット周期方向（ｘ方向）の長さ）はスリット周期の１～６０（％）の長さであり、さらに好ましくは１０～４０（％）である。スリットの高さ（ｚ方向の高さ）は１～１５００（μｍ）であり、好ましくは３０～１０００（μｍ）である。マルチスリット１２は、取付用アーム１２ｂに支持されて基台部１９に取り付けられている。なお、マルチスリット１２（Ｇ０格子）は、例えば、マイクロフォーカス線源などのように、放射線源１１のＸ線管の焦点が小さければ、無くてもよい。
付加フィルター・コリメーター１１２は、放射線源１１から照射されるＸ線の照射領域を制限するとともに、放射線源１１から照射されるＸ線の中から撮影に寄与しない低エネルギー成分を除去するものである。
第２のカバーユニット１３０は、図１に示すように、被写体台１３、第１格子１４及び第２格子１５、移動機構１５ａ、放射線検出器１６等を備えて構成されている。第２のカバーユニット１３０は、上面が被写体台１３となっており、被写体台１３の周囲をカバー部材で覆うことにより、被写体Ｈや技師の接触によるダメージや塵埃の侵入から内部の構成要素を保護している。また、ユニット内の温度が外気の影響を受けにくくなるため、第１格子１４及び第２格子１５の熱膨張等による格子位置の変動を低減することができる。
被写体台１３は、被写体Ｈを載置するための台である。そして、被写体台１３は、２次元方向＋回転（ＸＹ軸＋Θ軸）に移動可能である。
第１格子１４（Ｇ１格子）は、マルチスリット１２と同様に、放射線照射軸方向であるｚ方向と直交するｘ方向に複数のスリットが配列されて設けられた回折格子である。第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にＵＶを用いたフォトリソグラフィーによって形成することもできるし、いわゆるＩＣＰ法によりシリコン基板に微細細線で深掘加工を行い、シリコンのみで格子構造を形成することとしてもよい。第１格子１４のスリット周期は１～２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の２０～７０（％）であり、好ましくは３５～６０（％）である。スリットの高さは１～１００（μｍ）である。
第２格子１５（Ｇ２格子）は、マルチスリット１２と同様に、放射線照射軸方向であるｚ方向と直交するｘ方向に複数のスリットが配列されて設けられた回折格子である。第２格子１５もフォトリソグラフィーにより形成することができる。第２格子１５のスリット周期は１～２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の３０～７０（％）であり、好ましくは３５～６０（％）である。スリットの高さは１～１００（μｍ）である。第２格子１５に隣接して、第２格子１５をｘ方向に移動させる移動機構１５ａが設けられている。移動機構１５ａは、モーター等の駆動により第２格子１５をｘ方向に直線送り可能であればどのような構成のものを用いてもよい。
放射線検出器１６は、照射された放射線に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取る。放射線検出器１６の画素サイズは１０～３００（μｍ）であり、さらに好ましくは５０～２００（μｍ）である。放射線検出器１６は第２格子１５に当接するように基台部１９に位置を固定することが好ましい。第２格子１５と放射線検出器１６間の距離が大きくなるほど、放射線検出器１６により得られるモアレ縞画像がボケるからである。
放射線検出器１６としては、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いることができる。ＦＰＤには、放射線を、シンチレーターを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、放射線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
また、放射線検出器１６としては、第２格子１５の強度変調効果を与えた放射線検出器を使用しても良い。例えば、シンチレーターに第２格子１５のスリットと同等の周期および幅で不感領域を与えるために、シンチレーターに溝を掘り、格子状のシンチレーターとしたスリットシンチレーター検出器を放射線検出器１６として用いても良い。その場合、放射線検出器１６は、第２格子１５と放射線検出器１６とを兼ね備えたものであるため、第２格子１５を別途設ける必要はない。即ち、スリットシンチレーター検出器を備えることは、第２格子１５と放射線検出器１６を備えていることと同じである。
また、放射線検出器１６としては、第２格子１５の強度変調効果を与えた放射線検出器を使用しても良い。例えば、シンチレーターに第２格子１５のスリットと同等の周期および幅で不感領域を与えるために、シンチレーターに溝を掘り、格子状のシンチレーターとしたスリットシンチレーター検出器を放射線検出器１６として用いても良い。その場合、放射線検出器１６は、第２格子１５と放射線検出器１６とを兼ね備えたものであるため、第２格子１５を別途設ける必要はない。即ち、スリットシンチレーター検出器を備えることは、第２格子１５と放射線検出器１６を備えていることと同じである。
なお、本体部１のタルボ・ロー干渉計は、上側に設けられた放射線源１１から下方の被写体Ｈに向けてＸ線を照射するように構成されている場合（いわゆる縦型の場合）として説明したが、これに限らず、下側に設けられた放射線源１１から上方の被写体Ｈに向けてＸ線を照射するように構成してもよい。また、Ｘ線を水平方向（いわゆる横型の場合）に照射するなど任意の方向に照射するように構成することも可能である。
カメラ２１は、深度情報を含む画像を取得可能なものであり、三次元の点群データを含むＲＧＢ－Ｄ画像が得られるＲＧＢ－Ｄカメラ（Ｒｅｄ Ｇｒｅｅｎ Ｂｌｕｅ－Ｄｅｐｔｈカメラ）である。つまり、カメラ２１は、三次元情報とＲＧＢ画像（二次元画像）とが取得可能なものである。
また、カメラ２１は、Ｘ線タルボ撮影装置１００（Ｇ０格子、Ｇ１格子、Ｇ２格子）の絶対位置に合わせて調整されている。具体的には、カメラ２１によって撮影されたＲＧＢ－Ｄ画像と、放射線検出器１６によって撮影され生成された再構成画像との座標を合わせる。例えば、被写体台１３にＸ線高吸収性マーカーを撮影範囲の四隅及び中心の５か所に配置し、撮影したＲＧＢ－Ｄ画像と吸収画像で座標を合わせる。
したがって、カメラ２１は、格子に対する被写体の２次元以上の相対位置（相対位置情報）を取得可能な画像を撮影する撮影手段として機能する。
なお、相対位置情報は、複数のカメラを利用して取得してもよい。例えば、被写体Ｈの二次元画像を取得する手段と、三次元画像を取得する手段とを個別に備える場合が挙げられる。また、被写体Ｈをロボットアームに持たせることで、ロボットアームの移動情報から、上記相対位置情報を取得してもよい。また、３Ｄスキャナを用いて、高精度に上記相対位置情報を取得してもよい。また、被写体Ｈが平板なら、厚み情報は横からカメラで撮影することで得てもよい（上からの通常カメラと横からの通常カメラの組み合わせ）。
また、カメラ２１は、Ｘ線タルボ撮影装置１００（Ｇ０格子、Ｇ１格子、Ｇ２格子）の絶対位置に合わせて調整されている。具体的には、カメラ２１によって撮影されたＲＧＢ－Ｄ画像と、放射線検出器１６によって撮影され生成された再構成画像との座標を合わせる。例えば、被写体台１３にＸ線高吸収性マーカーを撮影範囲の四隅及び中心の５か所に配置し、撮影したＲＧＢ－Ｄ画像と吸収画像で座標を合わせる。
したがって、カメラ２１は、格子に対する被写体の２次元以上の相対位置（相対位置情報）を取得可能な画像を撮影する撮影手段として機能する。
なお、相対位置情報は、複数のカメラを利用して取得してもよい。例えば、被写体Ｈの二次元画像を取得する手段と、三次元画像を取得する手段とを個別に備える場合が挙げられる。また、被写体Ｈをロボットアームに持たせることで、ロボットアームの移動情報から、上記相対位置情報を取得してもよい。また、３Ｄスキャナを用いて、高精度に上記相対位置情報を取得してもよい。また、被写体Ｈが平板なら、厚み情報は横からカメラで撮影することで得てもよい（上からの通常カメラと横からの通常カメラの組み合わせ）。
コントローラー５は、図３に示すように、制御部５１、操作部５２、表示部５３、通信部５４、記憶部５５を備えて構成されている。
制御部５１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されている。制御部５１は、本体部１の各部（例えば、放射線源１１、放射線検出器１６、移動機構１５ａ、カメラ２１等）に接続されており、各部の動作を制御する。また、制御部５１は、記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により、後述する撮影処理ａを始めとする各種処理を実行する。
また、制御部５１は、放射線源１１、格子（マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５）、放射線検出器１６等との協働により、放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体Ｈに放射線源１１により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する生成手段として機能する。また、格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する取得手段として機能する。また、相対位置情報と後述する再構成画像を紐づける制御手段として機能する。
制御部５１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されている。制御部５１は、本体部１の各部（例えば、放射線源１１、放射線検出器１６、移動機構１５ａ、カメラ２１等）に接続されており、各部の動作を制御する。また、制御部５１は、記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により、後述する撮影処理ａを始めとする各種処理を実行する。
また、制御部５１は、放射線源１１、格子（マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５）、放射線検出器１６等との協働により、放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体Ｈに放射線源１１により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する生成手段として機能する。また、格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する取得手段として機能する。また、相対位置情報と後述する再構成画像を紐づける制御手段として機能する。
操作部５２は、曝射スイッチや撮影条件等の入力操作に用いるキー群の他、表示部５３のディスプレイと一体に構成されたタッチパネルを備え、これらの操作に応じた操作信号
を生成して制御部５１に出力する。
表示部５３は制御部５１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面、本体部１の動作状況等を表示する。
を生成して制御部５１に出力する。
表示部５３は制御部５１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面、本体部１の動作状況等を表示する。
通信部５４は、通信インターフェイスを備え、ネットワーク上の外部機器と通信を行う。
記憶部５５は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等により構成され、制御部５１により実行されるプログラムやプログラムの実行に必要なデータ、撮影履歴等を記憶している。
なお、撮影履歴には、撮影条件、被写体材料情報／成型条件、被写体の親子関係（親サンプルに対してその一部の子サンプル）、撮影時の温度／振動／気圧などの環境情報、各種試験データ（ｉｎ－ｓｉｔｕ、灰分測定結果など）等が紐づけられている。また、撮影履歴や紐づけられた情報は、画像ヘッダなどに記録し、その上で、記憶部５５に記録してもよい。また、記憶部５５は、コントローラー５とは別に、ＤＢ（Ｄａｔａ Ｂａｓｅ）を設けてもよく、撮影履歴や紐づけられた情報は、ＤＢ管理してもよい。
なお、撮影履歴には、撮影条件、被写体材料情報／成型条件、被写体の親子関係（親サンプルに対してその一部の子サンプル）、撮影時の温度／振動／気圧などの環境情報、各種試験データ（ｉｎ－ｓｉｔｕ、灰分測定結果など）等が紐づけられている。また、撮影履歴や紐づけられた情報は、画像ヘッダなどに記録し、その上で、記憶部５５に記録してもよい。また、記憶部５５は、コントローラー５とは別に、ＤＢ（Ｄａｔａ Ｂａｓｅ）を設けてもよく、撮影履歴や紐づけられた情報は、ＤＢ管理してもよい。
（タルボ干渉計、タルボ・ロー干渉計による撮影）
ここで、タルボ干渉計、タルボ・ロー干渉計による撮影方法を説明する。
図４に示すように、放射線源１１から照射されたＸ線が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第２格子１５が自己像と概ね平行に配置され、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ縞画像（図４においてＭｏで示す）が得られる。即ち、第１格子１４は、周期パターンを形成し、第２格子１５は周期パターンをモアレ縞に変換する。放射線源１１と第１格子１４間に被写体Ｈが存在すると、被写体ＨによってＸ線の位相がずれるため、図４に示すようにモアレ縞画像上のモアレ縞は被写体Ｈの辺縁を境界に乱れる。このモアレ縞の乱れを、モアレ縞画像を処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計の原理である。
ここで、タルボ干渉計、タルボ・ロー干渉計による撮影方法を説明する。
図４に示すように、放射線源１１から照射されたＸ線が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第２格子１５が自己像と概ね平行に配置され、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ縞画像（図４においてＭｏで示す）が得られる。即ち、第１格子１４は、周期パターンを形成し、第２格子１５は周期パターンをモアレ縞に変換する。放射線源１１と第１格子１４間に被写体Ｈが存在すると、被写体ＨによってＸ線の位相がずれるため、図４に示すようにモアレ縞画像上のモアレ縞は被写体Ｈの辺縁を境界に乱れる。このモアレ縞の乱れを、モアレ縞画像を処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計の原理である。
本体部１では、放射線源１１と第１格子１４との間の放射線源１１に近い位置に、マルチスリット１２が配置され、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影が行われる。タルボ干渉計は放射線源１１が理想的な点線源であることを前提としているが、実際の撮影にはある程度焦点径が大きい焦点が用いられるため、マルチスリット１２によってあたかも点線源が複数連なってＸ線が照射されているかのような効果が得られる。これがタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影法であり、焦点径がある程度大きい場合にも、タルボ干渉計と同様のタルボ効果を得ることができる。
本実施形態の本体部１においては、被写体Ｈの再構成画像を生成するために必要なモアレ縞画像を、縞走査法により撮影する。縞走査とは、一般的には、格子（マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５）のうちの何れか１枚（本実施形態では、第２格子１５とする）または２枚をスリット周期方向（ｘ方向）に相対的に動かしてＭ回（Ｍは正の整数、吸収画像はＭ＞２、微分位相画像と小角散乱画像はＭ＞３）の撮影（Ｍステップの撮影）を行い、再構成画像を生成するのに必要なＭ枚のモアレ縞画像を取得することをいう。具体的には、移動させる格子のスリット周期をｄ（μｍ）とすると、ｄ／Ｍ（μｍ）ずつ格子をスリット周期方向に動かして撮影を行うことを繰り返し、Ｍ枚のモアレ縞画像を取得する。
モアレ縞画像に基づいて生成される再構成画像には、小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像がある。
小角散乱画像は、微小構造でのＸ線の散乱を画像化したもので、Ｘ線の散乱が大きいほど信号値が大きくなる。小角散乱画像では、画素サイズよりも小さい数ｕｍ～数十ｕｍの微小構造集合体を捉えることができる。
微分位相画像は、被写体によるＸ線の屈折を画像化したもので、Ｘ線の屈折が大きいほど信号値が大きくなる。吸収画像では軽元素ほど感度が低くなるが、微分位相画像では軽元素でも感度を高く保てるため、吸収画像で捉えにくい物質の変化も捉えることができる。
吸収画像は、被写体によるＸ線の吸収を画像化したもので、従来からの単純Ｘ線画像と同等の画像である。
小角散乱画像は、微小構造でのＸ線の散乱を画像化したもので、Ｘ線の散乱が大きいほど信号値が大きくなる。小角散乱画像では、画素サイズよりも小さい数ｕｍ～数十ｕｍの微小構造集合体を捉えることができる。
微分位相画像は、被写体によるＸ線の屈折を画像化したもので、Ｘ線の屈折が大きいほど信号値が大きくなる。吸収画像では軽元素ほど感度が低くなるが、微分位相画像では軽元素でも感度を高く保てるため、吸収画像で捉えにくい物質の変化も捉えることができる。
吸収画像は、被写体によるＸ線の吸収を画像化したもので、従来からの単純Ｘ線画像と同等の画像である。
再構成画像の生成は、例えば、まず、被写体モアレ縞画像（被写体有りのモアレ縞画像）に、オフセット補正処理、ゲイン補正処理、欠陥画素補正処理、Ｘ線強度変動補正等を施す。次いで、補正後の被写体モアレ縞画像及び構成画像生成用のＢＧ（Ｂａｃｋ Ｇｒｏｕｎｄ）モアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する。ＢＧモアレ縞画像とは、被写体Ｈを被写体台１３から除いた状態で、被写体モアレ縞画像と同じＸ線照射条件（管電圧、ｍＡｓ値、フィルタ）で、第２格子１５を移動させて取得したモアレ縞画像である。
吸収画像は、Ｍ枚の被写体モアレ縞画像の加算画像をＭ枚のＢＧモアレ縞画像の加算画像で割り算することにより生成される透過率画像を対数変換することにより生成される。
微分位相画像は、被写体モアレ縞画像とＢＧモアレ縞画像のそれぞれについて縞走査法の原理を用いてモアレ縞の位相を計算することにより被写体有りの微分位相画像と被写体無しの微分位相画像をそれぞれ生成し、生成した被写体有りの微分位相画像から被写体無しの微分位相画像を減算することにより生成される。
小角散乱画像は、被写体モアレ縞画像とＢＧモアレ縞画像のそれぞれについて縞走査法の原理を用いてモアレ縞のＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙを計算することにより（Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ＝振幅÷平均値）、被写体有りの小角散乱画像と被写体無しの小角散乱画像をそれぞれ生成し、生成した被写体有りの小角散乱画像を被写体無しの小角散乱画像で割り算することにより生成される。
吸収画像は、Ｍ枚の被写体モアレ縞画像の加算画像をＭ枚のＢＧモアレ縞画像の加算画像で割り算することにより生成される透過率画像を対数変換することにより生成される。
微分位相画像は、被写体モアレ縞画像とＢＧモアレ縞画像のそれぞれについて縞走査法の原理を用いてモアレ縞の位相を計算することにより被写体有りの微分位相画像と被写体無しの微分位相画像をそれぞれ生成し、生成した被写体有りの微分位相画像から被写体無しの微分位相画像を減算することにより生成される。
小角散乱画像は、被写体モアレ縞画像とＢＧモアレ縞画像のそれぞれについて縞走査法の原理を用いてモアレ縞のＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙを計算することにより（Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ＝振幅÷平均値）、被写体有りの小角散乱画像と被写体無しの小角散乱画像をそれぞれ生成し、生成した被写体有りの小角散乱画像を被写体無しの小角散乱画像で割り算することにより生成される。
（Ｘ線タルボ撮影装置１００の動作 実施例１）
次に、Ｘ線タルボ撮影装置１００の動作について説明する。
図５は、Ｘ線タルボ撮影装置１００の制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される撮影処理ａを示すフローチャートである。撮影処理ａは、図６に示すように被写体Ｈを４つの位置に移動させ、撮影位置Ａ～Ｄで撮影し、撮影位置Ａ～Ｄ毎に生成した再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を結合することにより、１回の撮影範囲より大きな範囲を撮影した画像を生成する処理である。
次に、Ｘ線タルボ撮影装置１００の動作について説明する。
図５は、Ｘ線タルボ撮影装置１００の制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される撮影処理ａを示すフローチャートである。撮影処理ａは、図６に示すように被写体Ｈを４つの位置に移動させ、撮影位置Ａ～Ｄで撮影し、撮影位置Ａ～Ｄ毎に生成した再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を結合することにより、１回の撮影範囲より大きな範囲を撮影した画像を生成する処理である。
撮影処理ａが開始されると、制御部５１は、被写体Ｈを被写体台１３に配置しない状態で、被写体モアレ縞画像と同じＸ線照射条件（管電圧、ｍＡｓ値、フィルタ）で第２格子１５を移動させて被写体なしのＢＧモアレ縞画像（Ｒｅｆ画像）をＭ枚取得する（ステップＳ１１）。なお、実施例１では、４枚取得するとする。
ＢＧモアレ縞画像（Ｒｅｆ画像）の取得後、ユーザーは、被写体Ｈを被写体台１３に配置する。
ＢＧモアレ縞画像（Ｒｅｆ画像）の取得後、ユーザーは、被写体Ｈを被写体台１３に配置する。
次に、制御部５１は、カメラ２１により被写体Ｈを撮影させ、ＲＧＢ－Ｄ画像を取得する（ステップＳ１２）。
次に、制御部５１は、ＲＧＢ－Ｄ画像から、格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する（ステップＳ１３）。
次に、制御部５１は、放射線源１１、移動機構１５ａ、放射線検出器１６等を制御して、上述のタルボ効果を利用してモアレ縞画像（Ｓｐｌ画像）を取得する撮影（タルボ撮影と呼ぶ）を行う（ステップＳ１４）。本実施形態においては、縞走査法により、格子（本実施形態では第２格子１５）をスリット周期方向に移動させながらＭ枚（４枚）の被写体モアレ縞画像（Ｓｐｌ画像）を取得する。
次に、制御部５１は、被写体Ｈの位置変更の有無について判断する（ステップＳ１５）。実施例１では、図６に示す撮影位置Ａ～Ｄの４か所において撮影を行うため、ステップＳ１１～ステップＳ１４を４ループすることとなる。よって、制御部５１は、撮影位置変更を４回繰り返した後、被写体Ｈの位置変更無と判断し（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。また、制御部５１が被写体Ｈの位置変更有と判断した場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ユーザーは、被写体Ｈを被写体台１３から移動させ、その上で、ステップＳ１１に進む。なお、制御部５１が被写体Ｈの位置変更有と判断した場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）に、再度ＢＧモアレ縞画像を取得せず、ステップＳ１２に進んでもよい。なお、被写体Ｈを被写体台１３から移動させる際は、手動でもよいが、移動精度の観点から電動ステージなどを利用する方が好ましい。
次に、各撮影位置におけるＢＧ縞モアレ画像と、被写体モアレ縞画像に基づいて、再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を生成する（ステップＳ１６）。実施例１では、４枚生成されることとなる。再構成画像には、各撮影位置における相対位置情報や、画像を識別するための画像番号、検査条件、タルボ撮影における撮影条件、撮影日時等が紐づけられ、記憶部５５に記憶される。
次に、制御部５１は、各撮影位置における相対位置情報を基に、位置補正量を導出する（ステップＳ１７）。位置補正量の導出については後述する。例えば、勾配降下法を用いることが挙げられる。なお、被写体が厚い場合は、Ｘ線の斜入影響を無視できないので、この影響を考慮する。
最後に、制御部５１は、ステップＳ１７にて導出した位置補正量を基に、各位置における再構成画像の位置ずれを補正し、各位置における再構成画像を結合する（ステップＳ１８）。なお、１度も被写体Ｈの位置を移動しない場合、ステップＳ１７及びステップＳ１８は、実行しないで終了してもよい。また、位置ずれ補正は、再構成画像を作成する前の被写体モアレ縞画像に対して実施してもよい。この方法の方がより高精度になる。
したがって、格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置を用いることで、精度よく位置合わせすることができ、１回の撮影範囲より大きな範囲を撮影した画像を生成することが可能となる。また、マーカーを使わずに位置合わせできるので、欠損部が発生しない。
（実施例２）
実施例２は、図７に示すように被写体Ｈを３つの撮影位置（格子との相対角度が０°、６０°、１２０°）に移動させ撮影し、撮影位置毎に生成した再構成画像（小角散乱画像）を結合することにより、小角散乱配向画像を生成する処理である。なお、処理のフローは、実施例１と同じであり、ステップＳ１８にて、制御部５１が小角散乱配向画像を生成する。
なお、小角散乱配向画像とは、被写体Ｈと格子との放射線照射軸周りの相対角度を３角度以上に設定して撮影したモアレ縞画像に基づいて生成した複数の小角散乱画像を解析することにより得られる、被写体Ｈ内部の繊維等の物質の配向を表した画像である。
実施例２は、図７に示すように被写体Ｈを３つの撮影位置（格子との相対角度が０°、６０°、１２０°）に移動させ撮影し、撮影位置毎に生成した再構成画像（小角散乱画像）を結合することにより、小角散乱配向画像を生成する処理である。なお、処理のフローは、実施例１と同じであり、ステップＳ１８にて、制御部５１が小角散乱配向画像を生成する。
なお、小角散乱配向画像とは、被写体Ｈと格子との放射線照射軸周りの相対角度を３角度以上に設定して撮影したモアレ縞画像に基づいて生成した複数の小角散乱画像を解析することにより得られる、被写体Ｈ内部の繊維等の物質の配向を表した画像である。
図７に示した例では、格子との相対角度が０°、６０°、１２０°の３つの撮影位置を示しているが、この例に限られない。格子との相対角度は、撮影回数（Ｎ）で決まり、下記式（１）を基に決まる。
相対角度＝１８０°／Ｎ（※Ｎは３以上の整数）・・・式（１）
相対角度＝１８０°／Ｎ（※Ｎは３以上の整数）・・・式（１）
したがって、格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置を用いることで、精度よく位置合わせし、小角散乱配向画像を生成することができる。また、マーカーをつけなくても補正できるので、欠損部が発生しない。そして、被写体の回転中心を把握して位置ずれ補正可能なので、被写体の回転中心に相当する画素を中心に回転を戻すことで、画像の中心で回転戻しをして位置ずれ補正をするよりも精度よく補正可能ということである。
なお、画像から位置ずれ補正をする場合は、実際の回転中心がどの画素に相当するのかが分からないため、Ｘ線タルボ撮影装置１００の被写体台１３の設計としての回転中心（通常、画像の中央）を回転中心として回転戻しをする必要があるため誤差の要因になる。
なお、画像から位置ずれ補正をする場合は、実際の回転中心がどの画素に相当するのかが分からないため、Ｘ線タルボ撮影装置１００の被写体台１３の設計としての回転中心（通常、画像の中央）を回転中心として回転戻しをする必要があるため誤差の要因になる。
（実施例３）
実施例３は、図８に示すように被写体Ｈを２つの撮影位置（格子との相対角度が０°、９０°）に移動させ撮影し、撮影位置毎に生成した再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を結合することにより、再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を生成する処理である。なお、処理のフローは、実施例１と同じであり、ステップＳ１８にて、制御部５１が結合された再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を生成する。
実施例３は、図８に示すように被写体Ｈを２つの撮影位置（格子との相対角度が０°、９０°）に移動させ撮影し、撮影位置毎に生成した再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を結合することにより、再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を生成する処理である。なお、処理のフローは、実施例１と同じであり、ステップＳ１８にて、制御部５１が結合された再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を生成する。
図８に示した例において、ステップＳ１８の画像結合では、具体的には、下記式のような画素毎に各画素加算平均や各画素２乗和平方根を使用し、各画素の値を求める。特に、小角散乱画像、微分位相画像では、格子に対する被写体Ｈの向きによる影響を減らすことができる。
したがって、格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置を用いることで、精度よく位置合わせし、小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像を生成することができる。また、マーカーをつけなくても補正できるので、欠損部が発生しない。そして、被写体の回転中心を把握して位置ずれ補正可能なので、画像の中心を基に回転を戻すことで、位置合わせをすることが可能であり、これは、画像での位置ずれ補正よりも精度よく位置ずれ補正可能ということである。
（実施例４）
実施例４は、図９に示すように被写体Ｈ（親サンプル）を、６つの子サンプルごとに撮影し得た再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を、親サンプルに対する子サンプルの位置情報（格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置）を基に画像結合し、親サンプルの再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を生成する処理である。なお、処理のフローは、実施例１と同じであり、ステップＳ１８にて、制御部５１が親サンプルの再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を生成する。また、撮影前に、親サンプルから子サンプルを切り出すこと、ＤＢにてサンプルの親子関係と切り出し位置を管理することが必要である。
実施例４は、図９に示すように被写体Ｈ（親サンプル）を、６つの子サンプルごとに撮影し得た再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を、親サンプルに対する子サンプルの位置情報（格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置）を基に画像結合し、親サンプルの再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を生成する処理である。なお、処理のフローは、実施例１と同じであり、ステップＳ１８にて、制御部５１が親サンプルの再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）を生成する。また、撮影前に、親サンプルから子サンプルを切り出すこと、ＤＢにてサンプルの親子関係と切り出し位置を管理することが必要である。
したがって、複数の子サンプルの画像から、親サンプルの状態を精度よく復元できる。
（実施例５）
図１０は、Ｘ線タルボ撮影装置１００の制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される撮影可否判断処理ｂを示すフローチャートである。撮影可否判断処理ｂは、操作部５２を用いて入力された素材、組成情報と、ＲＧＢ－Ｄ画像から得た被写体Ｈの厚み情報と、過去の撮影情報と、現在の撮影条件から、撮影可否を判断する処理である。
図１０は、Ｘ線タルボ撮影装置１００の制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される撮影可否判断処理ｂを示すフローチャートである。撮影可否判断処理ｂは、操作部５２を用いて入力された素材、組成情報と、ＲＧＢ－Ｄ画像から得た被写体Ｈの厚み情報と、過去の撮影情報と、現在の撮影条件から、撮影可否を判断する処理である。
まず、制御部５１は、操作部５２を介して、被写体Ｈの素材、組成情報を得る（ステップＳ２１）。
次に、制御部５１は、カメラ２１により被写体Ｈを撮影させ、ＲＧＢ－Ｄ画像を取得する（ステップＳ２２）。
次に、制御部５１は、ＲＧＢ－Ｄ画像から、格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置である相対位置情報（特に、厚み情報）を取得する（ステップＳ２３）。
次に、制御部５１は、素材、組成情報及び厚み情報から、記憶部５５に保存された過去に撮影した同様の被写体の撮影条件等を参照し、現在の撮影条件と照らし合わせ、撮影可否を判断する（ステップＳ２４）。なお、撮影可能条件を導出してもよい。
具体的には、被写体Ｈが厚いアルミ板の場合が挙げられる。その場合、放射線源１１から照射されたＸ線が弱いと、被写体Ｈを透過しないため、撮影ができない。したがって、ステップＳ２４では、制御部５１が、撮影不可と判断する。また、制御部５１が、放射線源１１の設定（ｍＡｓ値）を厚みに従って導出する。
なお、上記では、過去の撮影情報を参照することにより、撮影可否を判断しているが、これに限定されない。例えば、被写体Ｈの物性情報を基に、Ｘ線の透過量を計算し、撮影可否を判断してもよい。
具体的には、被写体Ｈが厚いアルミ板の場合が挙げられる。その場合、放射線源１１から照射されたＸ線が弱いと、被写体Ｈを透過しないため、撮影ができない。したがって、ステップＳ２４では、制御部５１が、撮影不可と判断する。また、制御部５１が、放射線源１１の設定（ｍＡｓ値）を厚みに従って導出する。
なお、上記では、過去の撮影情報を参照することにより、撮影可否を判断しているが、これに限定されない。例えば、被写体Ｈの物性情報を基に、Ｘ線の透過量を計算し、撮影可否を判断してもよい。
次に、制御部５１は、表示部５３を介して、撮影可否通知を行う（ステップＳ２５）。最後に、制御部５１は、表示部５３を介して、撮影可能条件を通知する（ステップＳ２６）。
なお、通知方法は画面表示に限られず、音、音声、ＬＥＤ表示でもよい。また、撮影ができないと判断された場合、撮影を開始しないように構成してもよい。また、撮影開始を指示したときに、撮影しても良質な画像とはならない場合は、良質な画像とはならないことを通知し、その上で撮影できるように構成してもよい。また、撮影可能の場合、撮影可否通知（ステップＳ２５）及び撮影可能条件通知（ステップＳ２６）は行わないで処理を終了してもよい。
なお、通知方法は画面表示に限られず、音、音声、ＬＥＤ表示でもよい。また、撮影ができないと判断された場合、撮影を開始しないように構成してもよい。また、撮影開始を指示したときに、撮影しても良質な画像とはならない場合は、良質な画像とはならないことを通知し、その上で撮影できるように構成してもよい。また、撮影可能の場合、撮影可否通知（ステップＳ２５）及び撮影可能条件通知（ステップＳ２６）は行わないで処理を終了してもよい。
したがって、ユーザーは、必要な描画性能（コントラストなど）を備えた画像を撮影可能な条件を、精度よく把握できる。また、撮影可否の判断の手間を減らすことができる。
（位置補正量の導出）
図５のステップＳ１７にて制御部５１によって実行される位置補正量の導出について、２つの撮影位置（格子との相対角度が０°、９０°）による被写体Ｈの撮影（実施例３）に基づき説明する。
図１１の上段のように、撮影位置は、放射線照射軸を中心に９０°回転させた２つの撮影位置である。
図１１の上から二段目は、２つの撮影位置における３次元で考えた場合の被写体Ｈの相対位置情報である。また、被写体Ｈ上にある丸印は、マーカーである。左右の図を確認すると、被写体Ｈが放射線照射軸を中心に９０°回転していることがわかる。なお、マーカーは、説明や図をわかりやすくするためのもので、本願発明においては、このマーカーは不要である。
図１１の上から三段目は、２つの撮影位置における再構成画像（再構成画像Ａ０、再構成画像Ｂ０）と被写体Ｈの相対位置情報である。再構成画像は２次元のため、ｚ方向に圧縮し、３次元の相対位置情報を２次元に変換している。
図１１の上から四段目は、放射線照射軸を中心に９０°回転させた撮影位置における被写体Ｈの再構成画像を、マイナス９０°回転させた再構成画像Ｂ１と被写体Ｈの相対位置情報である。
図５のステップＳ１７にて制御部５１によって実行される位置補正量の導出について、２つの撮影位置（格子との相対角度が０°、９０°）による被写体Ｈの撮影（実施例３）に基づき説明する。
図１１の上段のように、撮影位置は、放射線照射軸を中心に９０°回転させた２つの撮影位置である。
図１１の上から二段目は、２つの撮影位置における３次元で考えた場合の被写体Ｈの相対位置情報である。また、被写体Ｈ上にある丸印は、マーカーである。左右の図を確認すると、被写体Ｈが放射線照射軸を中心に９０°回転していることがわかる。なお、マーカーは、説明や図をわかりやすくするためのもので、本願発明においては、このマーカーは不要である。
図１１の上から三段目は、２つの撮影位置における再構成画像（再構成画像Ａ０、再構成画像Ｂ０）と被写体Ｈの相対位置情報である。再構成画像は２次元のため、ｚ方向に圧縮し、３次元の相対位置情報を２次元に変換している。
図１１の上から四段目は、放射線照射軸を中心に９０°回転させた撮影位置における被写体Ｈの再構成画像を、マイナス９０°回転させた再構成画像Ｂ１と被写体Ｈの相対位置情報である。
位置補正量の導出は、再構成画像Ａ０と再構成画像Ｂ１の被写体Ｈの同一箇所の相対位置情報を比較することにより行われる。位置補正量は平行方向（Ｘｃｏｒ，Ｙｃｏｒ）と回転方向（ΘＣｏｒ）を導出する。
例えば、以下の式（２）を用いて、ｄｉｆｆが最小になるようなＸｃｏｒ、Ｙｃｏｒ、Θｃｏｒを勾配降下法で導出し、再構成画像Ａ０又は再構成画像Ｂ１に位置ずれ補正（平行移動と回転移動）を適用する。
ｄｉｆｆ＝｜ｘ３－Ｘ１｜＋｜ｘ４－Ｘ２｜＋｜ｙ３－Ｙ１｜＋｜ｙ４－Ｙ２｜
・・・式（２）
なお、勾配降下法以外の方法を用いてもよい。
例えば、以下の式（２）を用いて、ｄｉｆｆが最小になるようなＸｃｏｒ、Ｙｃｏｒ、Θｃｏｒを勾配降下法で導出し、再構成画像Ａ０又は再構成画像Ｂ１に位置ずれ補正（平行移動と回転移動）を適用する。
ｄｉｆｆ＝｜ｘ３－Ｘ１｜＋｜ｘ４－Ｘ２｜＋｜ｙ３－Ｙ１｜＋｜ｙ４－Ｙ２｜
・・・式（２）
なお、勾配降下法以外の方法を用いてもよい。
［第２実施形態］
第２実施形態では、図１２に示すように、第１実施形態に加え、同様にして、別モダリティを使用した撮影でも、ＲＧＢ－Ｄカメラを用いて撮影を行う。そして、制御部５１は、別モダリティから、撮影画像及び相対位置情報（別モダリティにおいてＲＧＢ－Ｄ画像から取得）を取得し、相対位置情報を基に、別モダリティとＸ線タルボ撮影装置１００の被写体画像を対応させる。別モダリティは、撮影範囲と被写体を同一座標系で把握できる画像データを出力するモダリティであればよく、例えば、ＳＥＭ、μＣＴ、高分解能タルボが挙げられる。
つまり、制御部５１は、格子に対する被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報（別モダリティにおいて取得された相対位置情報、及びＸ線タルボ撮影装置１００を使用した撮影における相対位置情報）を取得する取得手段として機能する。
第２実施形態では、図１２に示すように、第１実施形態に加え、同様にして、別モダリティを使用した撮影でも、ＲＧＢ－Ｄカメラを用いて撮影を行う。そして、制御部５１は、別モダリティから、撮影画像及び相対位置情報（別モダリティにおいてＲＧＢ－Ｄ画像から取得）を取得し、相対位置情報を基に、別モダリティとＸ線タルボ撮影装置１００の被写体画像を対応させる。別モダリティは、撮影範囲と被写体を同一座標系で把握できる画像データを出力するモダリティであればよく、例えば、ＳＥＭ、μＣＴ、高分解能タルボが挙げられる。
つまり、制御部５１は、格子に対する被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報（別モダリティにおいて取得された相対位置情報、及びＸ線タルボ撮影装置１００を使用した撮影における相対位置情報）を取得する取得手段として機能する。
図１３は、表示部５３にＸ線タルボ撮影装置１００により得られた再構成画像Ａ１と別モダリティ（ＳＥＭ）により得られた画像Ａ２を並べて表示した例である。再構成画像Ａ１と画像Ａ２の位置座標は、対応しているため、再構成画像Ａ１の一部に関し、その一部に対応する画像Ａ２を表示することが可能となる。
図１４は、表示部５３にＸ線タルボ撮影装置１００により得られた再構成画像Ａ３と別モダリティ（ＳＥＭ）により得られた画像Ａ４及び画像Ａ５を並べて表示した例である。再構成画像Ａ３と画像Ａ４及び画像Ａ５の位置座標は、対応しているため、再構成画像Ａ３の一部に関し、その一部に対応する画像Ａ４及び画像Ａ５を表示することが可能となる。
したがって、格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置を用いることで、精度よく位置合わせすることができ、異なる２つ以上のモダリティ間の画像の位置照合が可能となる。また、マーカーを使わずに位置合わせできるので、欠損部が発生しない。
［第３実施形態］
第３実施形態では、図１５に示すように、第１実施形態に加えてＣＡＤを使用して、Ｘ線タルボ撮影装置１００により得られた再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）とＣＡＤにより作成された画像の座標を、ＲＧＢ－Ｄ画像から得られた格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置を基に、制御部５１が対応させ、ＣＡＥ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）にフィードバック可能な形式のデータを生成する。
つまり、制御部５１は、格子に対する被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報（ＣＡＤにより作成された画像の座標情報、及びＲＧＢ－Ｄ画像から得られた相対位置情報）を取得する取得手段として機能する。
第３実施形態では、図１５に示すように、第１実施形態に加えてＣＡＤを使用して、Ｘ線タルボ撮影装置１００により得られた再構成画像（小角散乱画像、微分位相画像、吸収画像）とＣＡＤにより作成された画像の座標を、ＲＧＢ－Ｄ画像から得られた格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置を基に、制御部５１が対応させ、ＣＡＥ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）にフィードバック可能な形式のデータを生成する。
つまり、制御部５１は、格子に対する被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報（ＣＡＤにより作成された画像の座標情報、及びＲＧＢ－Ｄ画像から得られた相対位置情報）を取得する取得手段として機能する。
図１５の例では、ＣＡＤにより作成された被写体の３Ｄモデルから、３次元情報の流体解析結果を得て、Ｚ方向の情報を圧縮（ベクトルを考慮して積分）することで、２次元画像の流体解析結果Ａ６を得ることができる。その２次元画像の流体解析結果Ａ６と、Ｘ線タルボ撮影装置１００により得られた再構成画像Ａ７の位置を対応させている。
したがって、格子に対する被写体Ｈの２次元以上の相対位置を用いることで、精度よく位置合わせすることができ、ＣＡＤから得られた画像と正確に位置照合が可能となる。また、マーカーを使わずに位置合わせできるので、欠損部が発生しない。
特に流体解析結果と配向画像を正確に比較できることから、有用である。
特に流体解析結果と配向画像を正確に比較できることから、有用である。
［その他実施形態］
なお、再構成画像とＲＧＢ－Ｄ画像とをオーバーレイして表示することも可能である。これにより、比較しながら、確認することができる。
なお、再構成画像とＲＧＢ－Ｄ画像とをオーバーレイして表示することも可能である。これにより、比較しながら、確認することができる。
また、記憶部５５に保存された撮影履歴や紐づけられた情報を用いることで、さらに高精度に位置合わせ可能である。特に、撮影時の温度／振動／気圧などの環境情報や各種試験データとの関係（ｉｎ－ｓｉｔｕ、灰分測定結果など）により被写体Ｈの状態を把握することで、可能となる。
以上説明したように、放射線撮影装置は、放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられ、放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する生成手段（制御部５１）と、格子に対する被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する取得手段（制御部５１）と、相対位置情報と再構成画像を紐づける制御手段（制御部５１）と、を備えることで、画像上に大きな特徴がなく、また、１回の撮影範囲を超える大きさの被写体でも、複数回撮影した画像を、位置ずれなく、高精度で位置合わせすることが可能となる。
なお、取得手段（制御部５１）は、放射線撮影装置とは別のモダリティにおいて取得された撮影画像及び相対位置情報を取得してもよい。
なお、取得手段（制御部５１）は、放射線撮影装置とは別のモダリティにおいて取得された撮影画像及び相対位置情報を取得してもよい。
また、取得手段は、相対位置情報を取得可能な画像を撮影する撮影手段で撮影した画像から相対位置情報を取得してもよい。
また、生成手段は、複数の再構成画像を生成し、生成手段は、相対位置情報を用いて、複数の再構成画像の位置を補正して結合画像を生成するため、画像上に大きな特徴がなく、また、１回の撮影範囲を超える大きさの被写体でも、複数回撮影した画像を、位置ずれなく、高精度で位置合わせすることができ、画像を高精度に結合することが可能となる。
また、生成手段は、親サンプルから切り出した被写体の相対位置情報を用いて、同一の親サンプルから切り出した被写体の再構成画像を結合させ、親サンプルの再構成画像を生成するため、画像上に大きな特徴がなく、また、１回の撮影範囲を超える大きさの被写体でも、複数回撮影した画像を、位置ずれなく、高精度で位置合わせすることができ、画像を高精度に結合することが可能となる。
また、生成手段は、複数の再構成画像を生成し、再構成画像は、小角散乱画像であり、生成手段は、相対位置情報を用いて位置補正をした放射線照射軸中心に回転させた３角度以上の小角散乱画像を用いて配向画像を生成するため、画像上に大きな特徴がなく、また、１回の撮影範囲を超える大きさの被写体でも、複数回撮影した画像を、位置ずれなく、高精度で位置合わせすることができ、高精度な配向画像を得ることが可能となる。
また、生成手段は、複数の再構成画像を生成し、再構成画像は、小角散乱画像又は微分位相画像であり、生成手段は、相対位置情報を用いて位置補正をした放射線照射軸中心に回転させた２角度以上の小角散乱画像又は微分位相画像を合成した画像を生成するため、画像上に大きな特徴がなく、また、１回の撮影範囲を超える大きさの被写体でも、複数回撮影した画像を、位置ずれなく、高精度で位置合わせすることができ、画像を高精度に結合することが可能となる。
また、生成手段は、ＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）モデルの座標情報と、前記相対位置情報を関連付け、ＣＡＥ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）にフィードバック可能な形式のデータを生成するため、ＣＡＤ画像と再構成画像を、位置ずれなく、高精度で位置合わせすることが可能となる。
また、制御手段は、被写体の素材及び／又は組成情報と、相対位置情報から得た被写体の厚み情報から、撮影可否を判断するため、ユーザーは、撮影可否の判断の手間を減らすことができる。
また、制御手段は、被写体の素材及び／又は組成情報と、相対位置情報から得た被写体の厚み情報から、撮影可能条件を導出するため、ユーザーは、撮影可能条件が導出されることで、適切な撮影可能条件を設定することができる。
また、画像生成方法は、生成手段により、放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられ、放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成し、取得手段により、格子に対する被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得し、制御手段により、相対位置情報と再構成画像を紐づける方法であるため、画像上に大きな特徴がなく、また、１回の撮影範囲を超える大きさの被写体でも、複数回撮影した画像を、位置ずれなく、高精度で位置合わせ、結合し、再構成画像を生成することが可能となる。
また、放射線撮影システムは、上記放射線撮影装置と、μＣＴ、ＳＥＭ、高分解能タルボの内、少なくとも一つを含む装置と、を備える放射線撮影システムであって、装置の解析結果と再構成画像とを、相対位置情報を用いて、位置照合するため、別装置の解析結果と放射線撮影装置から得られた再構成画像とを位置ずれなく、高精度で位置合わせすることが可能となる。
また、放射線撮影システムは、上記放射線撮影装置を備え、相対位置情報を用いて、再構成画像と、撮影手段により得られた光学画像とを重ねて表示するため、位置ずれなく重ね合わせることが可能となる。
また、プログラムは、放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられた放射線撮影装置のコンピューターを、放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する生成手段、格子に対する前記被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する取得手段、相対位置情報と再構成画像を紐づける制御手段として機能させるため、画像上に大きな特徴がなく、また、１回の撮影範囲を超える大きさの被写体でも、複数回撮影した画像を、位置ずれなく、高精度で位置合わせすることが可能となる。
以上、本発明の第１～第２の実施形態及びその変形例について説明したが、上述した本実施形態における記述は、本発明に係る好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、縞走査法による撮影時に第２格子１５をマルチスリット１２及び第１格子１４に対して移動させる方式のタルボ・ロー干渉計を用いた検査装置を例にとり説明したが、本発明は、縞走査法による撮影時にマルチスリット１２又は第１格子１４又は第２格子１５の何れか又はそのうちの二つの格子を移動させる方式のタルボ・ロー干渉計を用いた検査装置に適用してもよい。また、本発明は、第１格子１４又は第２格子１５の何れかを他の格子に対して移動させる方式のタルボ干渉計を用いた検査装置に適用してもよい。また、本発明は、マルチスリット１２又は第１格子１４の何れかを他の格子に対して移動させる方式のロー干渉計を用いた検査装置に適用してもよい。また、本発明は、縞走査を必要としないフーリエ変換法を用いたタルボ・ロー干渉計、タルボ干渉計、ロー干渉計に適用してもよい。
また、上記実施形態では、タルボ撮影により得られたモアレ縞画像に基づいて、小角散乱画像、微分位相画像、及び吸収画像を生成する場合を例にとり説明したが、小角散乱画像及び／又は微分位相画像を生成するものであれば、本発明を実現することができる。
また、例えば、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリー等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを、通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ（搬送波）も適用される。
その他、Ｘ線タルボ撮影装置を構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
１００ Ｘ線タルボ撮影装置
１ 本体部
１１ 放射線源
１２ マルチスリット
１３ 被写体台
１４ 第１格子
１５ 第２格子
１５ａ 移動機構
１６ 放射線検出器
１７ 支柱
１７ａ 緩衝部材
１１１ 焦点
１１２ 付加フィルター・コリメーター
１２０ 第１のカバーユニット
１３０ 第２のカバーユニット
１９ 基台部
２１ カメラ
５ コントローラー
５１ 制御部
５２ 操作部
５３ 表示部
５４ 通信部
５５ 記憶部
１ 本体部
１１ 放射線源
１２ マルチスリット
１３ 被写体台
１４ 第１格子
１５ 第２格子
１５ａ 移動機構
１６ 放射線検出器
１７ 支柱
１７ａ 緩衝部材
１１１ 焦点
１１２ 付加フィルター・コリメーター
１２０ 第１のカバーユニット
１３０ 第２のカバーユニット
１９ 基台部
２１ カメラ
５ コントローラー
５１ 制御部
５２ 操作部
５３ 表示部
５４ 通信部
５５ 記憶部
Claims (13)
- 放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられ、前記放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に前記放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する生成手段と、
前記格子に対する前記被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する取得手段と、
前記相対位置情報と前記再構成画像を紐づける制御手段と、
を備える放射線撮影装置。 - 前記取得手段は、前記相対位置情報を取得可能な画像を撮影する撮影手段で撮影した画像から前記相対位置情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
- 前記生成手段は、複数の再構成画像を生成し、
前記生成手段は、前記相対位置情報を用いて、前記複数の再構成画像の位置を補正して結合画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮影装置。 - 前記生成手段は、親サンプルから切り出した前記被写体の前記相対位置情報を用いて、同一の親サンプルから切り出した前記被写体の前記再構成画像を結合させ、親サンプルの前記再構成画像を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の放射線撮影装置。
- 前記生成手段は、複数の再構成画像を生成し、
前記再構成画像は、小角散乱画像であり、
前記生成手段は、前記相対位置情報を用いて位置補正をした前記放射線照射軸中心に回転させた３角度以上の前記小角散乱画像を用いて配向画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮影装置。 - 前記生成手段は、複数の再構成画像を生成し、
前記再構成画像は、小角散乱画像又は微分位相画像であり、
前記生成手段は、前記相対位置情報を用いて位置補正をした前記放射線照射軸中心に回転させた２角度以上の前記小角散乱画像又は前記微分位相画像を合成した画像を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮影装置。 - 前記生成手段は、ＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）モデルの座標情報と、前記相対位置情報を関連付け、ＣＡＥ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）にフィードバック可能な形式のデータを生成することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の放射線撮影装置。
- 前記制御手段は、前記被写体の素材及び／又は組成情報と、前記相対位置情報から得た前記被写体の厚み情報から、撮影可否を判断することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の放射線撮影装置。
- 前記制御手段は、前記被写体の素材及び／又は組成情報と、前記相対位置情報から得た前記被写体の厚み情報から、撮影可能条件を導出することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の放射線撮影装置。
- 生成手段により、放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられ、前記放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に前記放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成し、
取得手段により、前記格子に対する被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得し、
制御手段により、前記相対位置情報と前記再構成画像を紐づける画像生成方法。 - 請求項１～９のいずれか一項に記載の放射線撮影装置と、
撮影範囲と前記被写体を同一座標系で把握できる画像データを出力する装置と、
を備える放射線撮影システムであって、
前記装置の解析結果と前記再構成画像とを、前記相対位置情報を用いて、位置照合する放射線撮影システム。 - 請求項２に記載の放射線撮影装置を備える放射線撮影システムであって、
前記再構成画像と、前記撮影手段により得られた光学画像とを、前記相対位置情報を用いて位置を合わせして重ねて表示する放射線撮影システム。 - 放射線源と、複数の格子と、放射線検出器と、が放射線照射軸方向に並んで設けられた放射線撮影装置のコンピューターを、
前記放射線照射軸方向と重なる位置に配置された被写体に前記放射線源により放射線を照射して撮影を行うことにより得られるモアレ縞画像に基づいて、再構成画像を生成する生成手段、
前記格子に対する前記被写体の２次元以上の相対位置である相対位置情報を取得する取得手段、
前記相対位置情報と前記再構成画像を紐づける制御手段として機能させるためのプログラム。
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