JP2732594B2

JP2732594B2 - センタリング処理用定数発生装置

Info

Publication number: JP2732594B2
Application number: JP63175963A
Authority: JP
Inventors: 宏一矢口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1998-03-30
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JPH0223948A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、Ｘ線CT装置の画像再構成処理において、プ
ロジェクションデータをＸ線源に対して逆投影するセン
タリング処理を行う場合に必要となる定数を発生するセ
ンタリング処理用定数発生装置に関する。

（従来の技術）Ｘ線CT装置は、偏平な扇状の広がり角を有するファン
ビームＸ線を曝射するＸ線管と、このＸ線を検出する複
数のＸ線検出セルを並設してなるＸ線検出器とを被検体
Ｐを挟んで対向させ、かつこれらＸ線管及びＸ線検出器
を前記被検体を中心に互いに同一方向に同一角速度で回
転移動させて被検体断面上の種々の方向についてのプロ
ジェクションデータを収集し、十分なデータを収集した
後、このデータを電子計算機で解析し被検体断面の個々
の位置に対応するＸ線吸収率を算出して、その吸収率に
応じた階調度を与えて前記被検体断面における画像情報
を得るようにしたものであり、軟質組織から硬質組織に
至るまでほぼ明確な断層像が得られる。

このようなＸ線CT装置においては、画像再構成処理の
ためにプロジェクションデータをＸ線源に対して逆投影
する演算処理が行われる。この演算処理には、センタリ
ング処理とバックプロジェクション処理とがある。第３
図はセンタリング処理とバックプロジェクション処理と
の説明図であり、40はＸ線源、41は画像再構成領域、42
はディテクタ（Ｘ線検出器）である。センタリング処理
は、ディテクタ42の位置で収集されたプロジェクション
データを画像再構成領域41のＸ線又はＹ軸に並べる処理
であり、バックプロジェクション処理は、センタリング
処理されたプロジェクションデータを画像再構成領域41
全体に逆投影する処理である。

ここで、センタリング処理は、 DCEN_k＝｛（１−d_k）・DXNV_n(k) ＋d_k DCNV_n(k)+1｝・E_k …（１）と表現され、このときD_k,E_kは次のように表現される。

Ｎ（ｋ）＝φ［θα−θ）＋tan^-1｛tan（θ＋θα） −k/N（tan（θ＋θα）−tan（θ−θα））｝ …（２） d_k＝Ｎ（ｋ）−〔Ｎ（ｋ）〕 …Ｎ（ｋ）の小数部ｎ（ｋ）＝〔Ｎ（ｋ）〕 …Ｎ（ｋ）の整数部ここで、k:0乃至Ｎ−１までの整数 N:ディテクタのチャネル数×２ φ₀:ファン角 φ:N/φ_０ θα：φ_０（Ｎ−１）/2N 上記の定数d_k,n（ｋ）,E（ｋ）は、ポイントｋ毎に毎
回求める必要がある。

第４図はセンタリング処理用定数N_k,E_kを発生させる
従来装置を示している。

44はシーケンサ（SEQUECER）であり、45はWCS（Writa
ble Control Store）であり、46はインストラクション
レジスタ（INSTRUCTION REGISTER）である。WCS45にはR
AM（ランダム・アクセス・メモリ）が適用され、このRA
M内にマイクロプログラムが記憶される。このマイクロ
プログラムはシーケンサ44によって順次読出される。AL
U（算術論理回路）47,ADD（加算器）48,MPY（乗算器）4
9は、前記WCS45より読出されたプログラムに従って動作
する。すなわち、第４図の従来装置においては、所定の
マイクロプログラムに従ってALU47,ADD48,MPY49を動作
させ、数十サイクルかけて１つのセンタリング処理用定
数を発生させている。

（発明が解決しようとする課題）センタリング処理自体が乗算２回、減算１回、加算１
回で行い得るのに対して（前（１）式参照）、センタリ
ング処理用定数Nk,Ekの算出は複雑であり（前（２），
（３）式参照）、N_k,E_k算出を第４図の従来装置で実行
した場合、非常に時間かがかる。センタリング処理用定
数が得られなければセンタリング処理を行うことができ
ないため、センタリング処理用定数を高速に求めること
はセンタリング処理の高速化、ひいては画像再構成処理
の高速化を図る上で極めて重要となる。

本発明は、上記事情に鑑みて成されたもので、その目
的とするところは、センタリング処理用定数を高速に求
めることができるセンタリング処理用定数発生装置を提
供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、被検体に向けてＸ線を曝射して得られたプ
ロジェクションデータのセンタリング処理用定数発生装
置において、センタリング処理用定数発生における主要
演算結果を出力するテーブルメモリを設け、このテーブ
ルメモリの出力を用いた定数発生演算における加算及び
乗算の回数分だけ加算器及び乗算器をそれぞれ設け、定
数発生演算の途中結果を保持し得るレジスタを介して上
記のテーブルメモリ，加算器及び乗算器を連結すること
により、定数発生のパイプライン処理を可能としたもの
である。

（作用）本発明では、テーブルメモリをアクセスすることで、
センタリング処理用定数発生における主要演算結果が得
られ、この主要演算結果を用いた定数発生演算が前記加
算器及び乗算器によって行われる。ここで、加算器及び
乗算器は、定数発生演算における加算及び乗算の回数分
だけ設けられ、しかもそれらがレジスタを介して結合さ
れているので、パイプライン処理が可能となる。このた
め、センタリング処理用定数を等価的に１サイクルで発
生することができ、従来のように数十サイクルかけて発
生する場合に比して定数発生の高速化が図れる。

（実施例）以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示している。

52はレジスタであり、このレジスタ52の後段には、定
数テーブルメモリ51,53が配置されている。定数テーブ
ルメモリ51の出力（C2m）はセレクタ54を介して加算器
（ADD）55に取込まれ、定数テーブルメモリ53の出力（C
3m）は直接加算器55に取込まれるようになっている。こ
の加算器55の後段にはレジスタ56が配置され、このレジ
スタ56の出力が前記セレクタ54を介して加算器55に取込
まれるようになっている。また、レジスタ56の後段に
は、関数テーブルメモリ57,58及びレジスタ59,73が配置
されている。関数テーブルメモリ57の出力（Df
₁（ｋ））はレジスタ60を介して乗算器（MPY）62に取込
まれ、この乗算器62においてレジスタ59の出力との乗算
が行われるようになっている。この乗算器62の出力はレ
ジスタ64を介して加算器67に取込まれる。一方、関数テ
ーブルメモリ57の出力（f₁（ｋ））はレジスタ65,66を
介して加算器67に取込まれ、この加算器67において、64
の出力とレジスタ66の出力との加算が行われるようにな
っている。そしてこの加算器67の出力はレジスタ68を介
して加算器69に取込まれる。また、レジスタ61の後段に
は定数テーブルメモリ63が配置され、この定数テーブル
メモリ63の出力（C1m）が加算器69に取込まれるように
なっている。加算器69において定数テーブルメモリ63の
出力とレジスタ68の出力と加算が行われ、この加算出力
がレジスタ71を介して乗算器72に取込まれるようになっ
ている。この乗算器72においてはレジスタ72,71の出力
の乗算が行われる。更に、前記レジスタ56の出力がレジ
スタ73を介して乗算器76に取込まれ、関数テーブルメモ
リ58の出力（df₂（ｋ））がレジスタ74を介して乗算器7
6に取込まれるようになっている。そしてこの乗算器76
においてレジスタ73,74の出力の乗算が行われ、その乗
算出力がレジスタ78を介して加算器79に取込まれるよう
になっている。また、関数テーブルメモリ58の出力（f₂
（ｋ））はレジスタ75,77を介して加算器79に取込まれ
るようになっている。この加算器79の加算出力は、後段
に配置されたレジスタ82を介して乗算器83に取込まれる
ようになっている。またレジスタ80の後段には定数テー
ブルメモリ81が配置され、この定数テーブルメモリ81の
出力（C4m）が乗算器83に取込まれ、この乗算器83にお
いて定数テーブルメモリ81の出力と前記レジスタ82の出
力との乗算が行われるようになっている。

上記構成において、レジスタ52,61,70,80へのデータ
のロードは外部から取込まれるクロックパルス（PCK）
によって行われる。また、レジスタ56,59,60,64,68,71,
73,74,75,77,78,82はシステムクロック（SCK）の立上り
で入力データを保持する。ここでこのシステムクロック
によって動作するレジスタが、本発明におけるレジスタ
に相当する。

関数テーブルメモリ57,58の関数テーブルは次のよう
に形成される。すなわち、 Z_1n＝−４＋2^-7・ｎ（ｎ＝０〜1023） f₁（Z_1n）＝tan^-1（Z_1n） df₁（Z_1n）＝f₁（Z_1n+1）−f₁（Z_1n）また、 Z_2n＝−４＋2^-7・ｎ（ｎ＝０〜1023） f₂（Z_2n）＝1/1＋（Z_2n）^２ df₂（Z_2n）＝f₂（Z_2n+1）−f₂（Z_2n）更に、定数テーブルメモリ51,53,63,81の定数テーブ
ルは次のように形成される。すなわち、 θｍ＝−48＋0.15m（ｍ＝０〜639） φ＝チャネル数／ファン角 θα＝（1/φ）×（チャネル数−１）/2 Ｎ＝チャネル数×２とした場合、 C1m＝θα−θｍ C2m＝tan（θｍ＋θα）となる。つまり、センタリング処理用定数算出における
主要演算結果が、上記の関数テーブルメモリ及び定数テ
ーブルメモリをアクセスすることで得られることになる
（前（２），（３）式参照）。

尚、関数テーブルメモリ及び定数テーブルメモリには
RAMが適用され、システム立上げ時にホスト側装置によ
り所定の関数テーブル，定数テーブルが形成される。

次に、上記のように構成された実施例装置の作用につ
いて説明する。

第２図は本実施例装置の動作タイミングを示してい
る。

本実施例装置における定数発生はパイプライン処理に
よって行われる。この定数発生処理は１つのプロジェク
ションづつ進むことになるが、特にどのプロジェクショ
ンから再構成を開始しなくてはならないということはな
い。プロジェクションのコントロールはｍは定量ずつ増
加させることによって各テーブルメモリより、プロジェ
クションの角度に関する定数を引出すことによって行わ
れる。

セレクタ54は最初定数テーブル51の出力を選択してこ
れを加算器55に伝達するが、システムクロック（SCK）
の２発目立上りタイミングでレジスタ56の出力を選択す
る。これにより加算器55ではシステムクロック（SCK）
１発毎に、定数テーブルメモリ53の出力（C3m）の累積
加算が行われることになる。この加算器55の出力はレジ
スタ56を介して関数テーブルメモリ57,58に取込まれ、
更にレジスタ59,73を介して乗算器62,76にそれぞれ取込
まれる。

乗算器62ではdf₁（ｋ））×a_kなる乗算処理が行われ
（a_kはレジスタ59の出力）、加算器67では、この乗算器
62の出力と関数テーブルメモリ57の出力f₁（ｋ））との
加算処理が行われる。またこの加算出力と定数テーブル
メモリ63の出力C1mとの加算処理が加算器69により行わ
れ、この加算出力とφとの乗算処理が乗算器72において
行われる。この乗算器72の出力がN_kであり、整数部と小
数部とに分けられ、センタリング処理（前（１）式参
照）におけるｎ（ｋ）,d_kとなる。

また、乗算器76においてa_k×df₂（ｋ））なる乗算処
理が行われ、この乗算出力と関数テーブルメモリ58の出
力f₂（ｋ））との加算処理が加算器79により行われ、こ
の加算出力と定数テーブル81の出力C4mとの乗算処理が
乗算器83において行われる。この乗算出力がE_kとなる
（前（３）式参照）。

以上の定数発生は、第２図により明らかなように、ST
−１乃至ST−６を経ることにより行われるが、定数の最
終出力を待たずに次々に新たな定数発生処理が開始され
ることになるため、換言すれば加算処理及び乗算処理が
並列的に実行されるため、等価的に１サイクルで１つの
定数を発生することができ、センタリング処理用定数発
生の高速化が図れる。

また、従来、バックプロジェクション処理の多重化に
おいては、センタリング処理定数の発生が間に合わない
ために多重化に制限を生じていたが、本実施例装置をカ
スタムIC化してそれぞれ実装することにより多重化が無
制限にできるという利点もある。

以上本発明の一実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施
が可能であるのは言うまでもない。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、センタリング処
理用定数を高速に求めることができるセンタリング処理
用定数発生装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセンタリング処理用定数発生装置
の一実施例を示すブロック図、第２図は本実施例装置の
動作タイミング図、第３図はセンタリング処理及びバッ
クプロジェクション処理の説明図、第４図は従来のセン
タリング処理用定数発生装置のブロック図である。 51,53,57,58,63,81……テーブルメモリ、 55,67,69,79……加算器、 62,72,76,83……乗算器、 56,59,60,64,68,71,73,74,75,77,78,82……レジスタ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に向けてＸ線を曝射して得られたプ
ロジェクションデータのセンタリング処理における定数
を発生するセンタリング処理用定数発生装置において、
センタリング処理用定数発生における主要演算結果を出
力するテーブルメモリを設け、このテーブルメモリの出
力を用いた定数発生演算における加算及び乗算の回数分
だけ加算器及び乗算器をそれぞれ設け、定数発生演算の
途中結果を保持し得るレジスタを介して上記のテーブル
メモリ，加算器及び乗算器を連結することにより、定数
発生のパイプライン処理を可能としたことを特徴とする
センタリング処理用定数発生装置。
【請求項２】前記テーブルメモリは、前記被検体を透過
したＸ線を検出するディテクタのチャネル数と前記Ｘ線
のファン角度とから算出された所定の定数をテーブルと
して記憶し、このテーブルメモリをアクセスすることで
センタリング処理用定数発生における主要演算結果を得
るようにした請求項１記載のセンタリング処理用定数発
生装置。