JP5938860B2 - Radiography apparatus and tomographic image correction method - Google Patents
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Description
この発明は、放射線照射手段から照射されて対象物を透過した放射線を放射線検出手段で検出することにより得られた投影画像に基づいて放射線撮影を行う放射線撮影装置、および校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する断層画像補正方法に関する。 The present invention utilizes a radiation imaging apparatus that performs radiation imaging based on a projection image obtained by detecting radiation emitted from a radiation irradiation means and transmitted through an object by a radiation detection means, and a calibration phantom. The present invention relates to a tomographic image correction method for correcting a tomographic image of an object.
放射線撮影装置として、X線検査装置を例に採って説明する。従来、この種のX線検査装置は、図8に示すように、対象物Oを載置するステージSと、そのステージSを間に挟んで互いに対向するように配置されたX線管T(放射線照射手段)およびX線検出器D(放射線検出手段)とを備えている。ステージSは、回転機構を有する回転ステージとなっており、回転軸Axの軸心周りに回転ステージを回転駆動する。 An X-ray inspection apparatus will be described as an example of the radiation imaging apparatus. Conventionally, as shown in FIG. 8, this type of X-ray inspection apparatus includes a stage S on which an object O is placed and an X-ray tube T ( Radiation irradiating means) and an X-ray detector D (radiation detecting means). The stage S is a rotation stage having a rotation mechanism, and rotationally drives the rotation stage around the axis of the rotation axis Ax.
なお、X線検査の対象物としては、実装基板、多層基板のスルーホール/パターン/はんだ接合部、パレット上に配置された集積回路(IC: Integrated Circuit)のような実装前の電子部品、金属などの鋳物、ビデオデッキのような成型品などがある。 Note that X-ray inspection objects include mounting substrates, through-holes / patterns / solder joints of multilayer substrates, electronic components before mounting such as integrated circuits (ICs) placed on pallets, metal There are castings such as video decks.
特に、Ball Grid Array(BGA)や配線などの非常に微細な構造を有する対象物に対する断層撮影によりX線検査を行う際には、拡大率を大きくして撮影する必要がある。しかし、拡大率を大きくするには、X線管に代表される放射線源と対象物とを近づけて撮影する必要があるので、対象物が平面に広い形状の場合にはX線管と対象物とが互いに干渉してしまう恐れがある。その結果、干渉を避けるために拡大率をあまり上げることができない。 In particular, when performing X-ray inspection by tomography of an object having a very fine structure such as a Ball Grid Array (BGA) or wiring, it is necessary to perform imaging with a large enlargement ratio. However, in order to increase the enlargement ratio, it is necessary to photograph a radiation source typified by an X-ray tube close to the object. Therefore, if the object has a wide shape on a plane, the X-ray tube and the object May interfere with each other. As a result, the enlargement rate cannot be increased so much to avoid interference.
そこで、図9に示すように、回転ステージSと、回転ステージSを回転駆動する回転軸Axに対して一定角度(ラミノ角)傾いた軸方向にX線管TとX線検出器Dとを配置する(例えば、特許文献1参照)。図9の場合には、X線管Tを固定で配置し、回転軸Axの軸心周りに回転ステージSを回転駆動する。データ取得時には、ラミノ角傾いた斜め方向からX線管Tから照射されて対象物Oを透過したX線をX線検出器Dが検出して、それに基づいてX線検出器Dの検出面に投影された投影画像を取得する。回転ステージSを回転駆動する度に投影画像を取得することで複数の角度からの投影画像を取得する。 Therefore, as shown in FIG. 9, the rotation stage S and the X-ray tube T and the X-ray detector D are arranged in an axial direction inclined by a fixed angle (lamino angle) with respect to the rotation axis Ax for rotationally driving the rotation stage S. It arrange | positions (for example, refer patent document 1). In the case of FIG. 9, the X-ray tube T is fixedly arranged, and the rotary stage S is rotationally driven around the axis of the rotary axis Ax. At the time of data acquisition, the X-ray detector D detects X-rays irradiated from the X-ray tube T and transmitted through the object O from an oblique direction inclined by the lamino angle, and on the detection surface of the X-ray detector D based on the detection. A projected image is obtained. A projection image is acquired from a plurality of angles by acquiring a projection image each time the rotary stage S is rotationally driven.
このように、ラミノ角傾いた斜め方向にX線管とX線検出器とを配置して斜め方向から撮影することで、X線管と、回転ステージひいては対象物とを近づけることができ、X線管と対象物とが互いに干渉することなく高拡大率の投影画像が得られるという利点がある。しかし、駆動系の自由度の制約があるので、任意の位置から対象物の投影画像を取得するのが難しく、用途がCT(Computed Tomography)に限定されてしまうという欠点がある。 Thus, by arranging the X-ray tube and the X-ray detector in the oblique direction inclined by the lamino angle and photographing from the oblique direction, it is possible to bring the X-ray tube and the rotation stage and consequently the object close to each other. There is an advantage that a projection image with a high magnification can be obtained without interference between the ray tube and the object. However, since there is a restriction on the degree of freedom of the drive system, it is difficult to obtain a projected image of an object from an arbitrary position, and there is a drawback that the application is limited to CT (Computed Tomography).
そこで、例えば図10に示すように、ステージSに特別な回転機構を有さない装置で、斜め方向からの撮影を実現する方法が知られている(例えば、特許文献2〜4参照)。図10では、対象物OとともにステージSを回転軸Axに垂直な平面(図10では水平面)で円軌道を描くように平行移動(直進移動)させ、ステージSの移動に同期させて同一の回転軸Axの軸心周りにX線検出器Dを回転駆動することで、複数の投影画像を取得し、さらには複数の投影画像に基づいて断層画像を取得する。
Therefore, for example, as shown in FIG. 10, there is known a method for realizing photographing from an oblique direction with an apparatus having no special rotation mechanism in the stage S (see, for example,
このように、図10における撮影時のX線管、対象物およびX線検出器の相対的な幾何関係が、図9の場合(対象物および回転ステージが回転軸Axの軸心周りに回転駆動した場合)と同じになるようにそれぞれを同期駆動することで、斜め方向からの撮影を実現している。なお、図10の場合には図9と相違して、ステージSの向きを一定に固定することができる。 As described above, the relative geometric relationship among the X-ray tube, the object, and the X-ray detector at the time of imaging in FIG. 10 is the same as in FIG. 9 (the object and the rotary stage are driven to rotate around the axis of the rotation axis Ax In this case, the images are taken in an oblique direction by synchronously driving them so as to be the same as in FIG. In the case of FIG. 10, unlike FIG. 9, the direction of the stage S can be fixed.
しかしながら、図10に示すように、ステージとX線検出器とを動作させることにより斜め方向から撮影する方法では、ステージとX線検出器とが互いに独立した駆動機構となっているので、理想的な断層撮影の走査軌道を得るために、高精度な位置決め、同期が可能な機構と制御とが必要になり、高価になるという問題点がある。 However, as shown in FIG. 10, in the method of photographing from an oblique direction by operating the stage and the X-ray detector, the stage and the X-ray detector have a drive mechanism independent of each other, which is ideal. In order to obtain a scanning scan trajectory for tomography, a mechanism and control capable of high-accuracy positioning and synchronization are required, which is expensive.
そこで、実際の走査軌道と理想走査軌道とのズレがある場合でも、校正用ファントムを特定の断層撮影条件で撮影して、そのときの理想走査軌道からの幾何学的なズレを補正用のパラメータ(物理量)として算出して、ズレを補正する方法がある(例えば、特許文献4、5参照)。 Therefore, even if there is a deviation between the actual scanning trajectory and the ideal scanning trajectory, the calibration phantom is imaged under specific tomographic conditions, and the geometric deviation from the ideal scanning trajectory at that time is a parameter for correcting There is a method of correcting the deviation by calculating as (physical quantity) (see, for example, Patent Documents 4 and 5).
しかしながら、図10に示す方法で幾何学的な断層撮影条件(例えば拡大率、ラミノ角)を変更して撮影したときには、各々の撮影条件に合わせた補正用のパラメータを用いるのが望ましい。そのため、予め取得した特定の断層撮影条件での補正用のパラメータにより任意の撮影条件に対応することは困難である。また、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置して、ズレの補正(キャリブレーション)を行わなければいけないのは、ユーザに煩わしさを与える。 However, when imaging is performed by changing the geometric tomographic conditions (for example, the enlargement ratio and the lamino angle) by the method shown in FIG. 10, it is desirable to use correction parameters in accordance with the respective imaging conditions. Therefore, it is difficult to cope with an arbitrary imaging condition by using a correction parameter for a specific tomographic condition acquired in advance. Further, it is inconvenient for the user to install a calibration phantom each time the shooting condition is changed and to correct the deviation (calibration).
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる放射線撮影装置および断層画像補正方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a radiation imaging apparatus capable of easily setting and changing arbitrary imaging conditions and calculating correction parameters for each imaging condition, and An object is to provide a tomographic image correction method.
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明の放射線撮影装置は、対象物を載置し、X方向およびY方向に直進するステージと、そのステージを間に挟んで互いに対向するように配置された放射線照射手段および放射線検出手段とを備え、前記放射線照射手段から照射されて前記対象物を透過した放射線を前記放射線検出手段で検出することにより得られた投影画像に基づいて放射線撮影を行う放射線撮影装置であって、少なくとも放射線撮影時に複数のマーカを有する校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成し、前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記放射線検出手段が傾動したうえで中心軸周りに回転し、前記ステージが前記放射線検出手段の回転駆動に同期して円軌道を描くように駆動する駆動手段と、前記校正用ファントムの複数フレームの投影画像における対応付けられた前記複数のマーカの画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出手段とを備えることを特徴とするものである。
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
That is, the radiation imaging apparatus of the present invention includes a stage on which an object is placed and advances straight in the X direction and the Y direction, and a radiation irradiating means and a radiation detecting means arranged so as to face each other with the stage interposed therebetween. A radiation imaging apparatus that performs radiation imaging based on a projection image obtained by detecting radiation emitted from the radiation irradiation means and transmitted through the object by the radiation detection means, wherein at least radiation The stage is configured so that a calibration phantom having a plurality of markers can be mounted at the time of imaging, and the radiation detection means is tilted with the object and the calibration phantom placed on the stage, and then around the central axis Driving means for driving the stage to draw a circular orbit in synchronization with the rotational driving of the radiation detecting means; and A parameter calculating means for calculating the parameters of the correction based on the image of the plurality of markers which are correlated in the projection image of a plurality of frames of Tadashiyo phantom, based on the projection image and the parameters of the plurality of the object, And a tomographic image calculating means for calculating a tomographic image of the object and reconstructing it using the parameters suitable for the imaging conditions when the object was imaged at the time of the calculation.
[作用・効果]この発明に係る放射線撮影装置によれば、少なくとも複数のマーカを有する放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能に(X方向およびY方向に直進する)ステージを構成する。対象物および校正用ファントムをステージに載置した状態で、放射線検出手段が傾動したうえで中心軸周りに回転し、ステージが放射線検出手段の回転駆動に同期して円軌道を描くように駆動して、放射線撮影を行う。そして、パラメータ算出手段は、校正用ファントムの複数フレームの投影画像における対応付けられた複数のマーカの画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、複数の対象物の投影画像およびパラメータに基づいて、断層画像算出手段は、当該算出時に対象物を撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。このように少なくとも放射線撮影時に複数のマーカを有する校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムを同時にステージに載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
ここで、本発明における上述の断層画像とは、複数の断層画像を含む3次元断層画像であり、もちろん、1枚の断層画像の場合も含むものである。
[Operation / Effect] According to the radiation imaging apparatus of the present invention, the stage is configured so that the calibration phantom can be mounted (going straight in the X direction and the Y direction) during radiography having at least a plurality of markers . With the object and calibration phantom placed on the stage, the radiation detection means tilts and rotates around the central axis, and the stage is driven to draw a circular orbit in synchronization with the rotational drive of the radiation detection means. Radiography. Then, the parameter calculation means calculates correction parameters based on the images of a plurality of markers associated with the projection images of the plurality of frames of the calibration phantom , and based on the projection images and parameters of the plurality of objects, The tomographic image calculation means reconstructs using parameters suitable for the imaging conditions when the object is imaged at the time of the calculation. By configuring the stage so that at least a calibration phantom having a plurality of markers can be mounted at the time of radiography, the object and the calibration phantom are simultaneously placed on the stage at the time of radiography even if the imaging conditions are changed. be able to. Therefore, the troublesomeness of re-installing the calibration phantom each time the shooting conditions are changed can be eliminated, and any shooting conditions can be easily changed and corrected for each shooting condition. Each parameter can be calculated.
Here, the above-described tomographic image in the present invention is a three-dimensional tomographic image including a plurality of tomographic images, and of course includes a case of a single tomographic image.
また、この発明の断層画像補正方法は、複数のマーカを有する校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する断層画像補正方法であって、前記対象物および前記校正用ファントムを、X方向およびY方向に直進するステージに載置する載置工程と、その載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、放射線検出手段が傾動したうえで中心軸周りに回転し、前記ステージが前記放射線検出手段の回転駆動に同期して円軌道を描くように駆動した状態で、前記対象物を透過した放射線に基づく前記対象物の投影画像を収集する第1投影画像収集工程と、前記載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記放射線検出手段が傾動したうえで中心軸周りに回転し、前記ステージが前記放射線検出手段の回転駆動に同期して円軌道を描くように駆動した状態で、前記校正用ファントムを透過した放射線に基づく前記校正用ファントムの投影画像を収集する第2投影画像収集工程と、その第2投影画像収集工程で収集された前記校正用ファントムの複数フレームの投影画像における対応付けられた前記複数のマーカの画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出工程と、前記第1投影画像収集工程でそれぞれ収集された複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータ算出工程で算出された前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出工程とを備え、これらの工程を行うことで、前記校正用ファントムを利用して前記対象物の断層画像を補正することを特徴とするものである。 The tomographic image correction method according to the present invention is a tomographic image correction method for correcting a tomographic image of an object using a calibration phantom having a plurality of markers , wherein the object and the calibration phantom are A placement step of placing on a stage that goes straight in the direction Y and the Y direction, and a center axis after the radiation detection means tilts with the object and the calibration phantom placed on the stage in the placement step First, a projection image of the object based on the radiation transmitted through the object is collected in a state where the object rotates around and the stage is driven to draw a circular orbit in synchronization with the rotational drive of the radiation detection means. In a state where the object and the calibration phantom are placed on the stage in the projection image collecting step and the placing step, the radiation detection means is tilted and around the central axis. A second stage of collecting a projection image of the calibration phantom based on the radiation transmitted through the calibration phantom in a state where the stage is driven to draw a circular orbit in synchronization with the rotational drive of the radiation detection means; Parameter calculation for calculating correction parameters based on the images of the plurality of markers associated with each other in the projection images of the plurality of frames of the calibration phantom collected in the projection image collection step and the second projection image collection step And a tomographic image of the object based on the projection image of the plurality of objects collected in the first projection image collection process and the parameter calculated in the parameter calculation process, and at the time of the calculation A tomographic image calculation step for reconstructing using the parameters suitable for imaging conditions when imaging the object, By performing the process, it is characterized in that to correct the tomographic image of the object by using the calibration phantom.
[作用・効果]この発明に係る断層画像補正方法によれば、載置工程では、対象物および複数のマーカを有する校正用ファントムを、X方向およびY方向に直進するステージに載置する。そして、放射線検出手段が傾動したうえで中心軸周りに回転し、ステージが放射線検出手段の回転駆動に同期して円軌道を描くように駆動して、放射線撮影を行う。その状態で、第1投影画像収集工程では、対象物を透過した放射線に基づく対象物の投影画像を収集し、一方で、第2投影画像収集工程では、校正用ファントムを透過した放射線に基づく校正用ファントムの投影画像を収集する。なお、第1/第2投影画像収集工程の順序については特に限定されず、第1投影画像収集工程の後に第2投影画像収集工程を行ってもよいし、逆に第2投影画像収集工程の後に第1投影画像収集工程を行ってもよいし、あるいは後述するように第1/第2投影画像収集工程を同時並行して行ってもよい。 [Operation / Effect] According to the tomographic image correction method according to the present invention, in the placing step, the calibration phantom having the object and the plurality of markers is placed on a stage that goes straight in the X and Y directions. Then, the radiation detection means tilts and rotates around the central axis, and the stage is driven so as to draw a circular orbit in synchronization with the rotational drive of the radiation detection means, and radiation imaging is performed. In this state, in the first projection image collection step, the projection image of the object based on the radiation transmitted through the object is collected, while in the second projection image collection step, the calibration based on the radiation transmitted through the calibration phantom. Collect phantom projection images. The order of the first / second projection image collection process is not particularly limited, and the second projection image collection process may be performed after the first projection image collection process, or conversely, the second projection image collection process. The first projection image collection step may be performed later, or the first / second projection image collection step may be performed in parallel as will be described later.
さらに、パラメータ算出工程では、第2投影画像収集工程で収集された校正用ファントムの複数フレームの投影画像における対応付けられた複数のマーカの画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、第1投影画像収集工程でそれぞれ収集された複数の対象物の投影画像およびパラメータ算出工程で算出されたパラメータに基づいて、断層画像算出工程では、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に対象物を撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。これらの工程を行うことで、校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する。このように対象物および校正用ファントムをステージに載置して、これらの工程を行うことにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムを同時にステージに載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。 Further, in the parameter calculation step, a correction parameter is calculated based on the images of a plurality of markers associated with each other in the projection images of the plurality of frames of the calibration phantom collected in the second projection image collection step, and the first projection The tomographic image calculation step calculates a tomographic image of the object based on the projection images of the plurality of objects collected in the image acquisition step and the parameters calculated in the parameter calculation step, and images the object at the time of the calculation. Reconfiguration is performed using parameters suitable for the shooting conditions. By performing these steps, the tomographic image of the object is corrected using the calibration phantom. By placing the object and the calibration phantom on the stage in this way and performing these steps, the object and the calibration phantom can be simultaneously placed on the stage during radiography even if the imaging conditions are changed. Can do. Therefore, the troublesomeness of re-installing the calibration phantom each time the shooting conditions are changed can be eliminated, and any shooting conditions can be easily changed and corrected for each shooting condition. Each parameter can be calculated.
上述したこの発明に係る断層画像補正方法において、対象物が校正用ファントムを兼用することで、第1投影画像収集工程と第2投影画像収集工程とを両方同時に行い、対象物の投影画像を収集するとともに、対象物が兼用する校正用ファントムの投影画像を収集してもよい。あるいは、上述したこの発明に係る放射線撮影装置と同様に、上述したこの発明に係る断層画像補正方法においても、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成してもよい。 In the tomographic image correction method according to the present invention described above, when the object also serves as a calibration phantom, both the first projection image collection step and the second projection image collection step are performed simultaneously to collect the projection image of the object. In addition, a projection image of a calibration phantom shared by the object may be collected. Alternatively, similarly to the above-described radiographic apparatus according to the present invention, in the tomographic image correction method according to the present invention described above, the stage may be configured so that at least a calibration phantom can be mounted during radiography.
上述したこの発明に係る放射線撮影装置および断層画像補正方法において、ステージにマーカを埋め込んで校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムを搭載可能にステージを構成してもよい。あるいは、ステージにパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる校正用ファントムを搭載可能にステージを構成してもよい。また、両方を組み合わせてもよい。 In the radiation imaging apparatus and tomographic image correction method according to the present invention described above, the stage may be configured so that the calibration phantom can be mounted by embedding a marker in the stage to form a calibration phantom. Alternatively, the stage may be configured so that a calibration phantom made of the marker can be mounted by installing a pattern as a marker on the stage. Moreover, you may combine both.
上述したこれらの発明に係る断層画像補正方法では、第1投影画像収集工程で対象物の投影画像を収集するときと同じ撮影条件において第2投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程で算出し、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第1投影画像収集工程で対象物の投影画像を収集するとともに、当該変更後の撮影条件において第2投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像を収集し、当該変更後の撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程で算出するのが好ましい。同じ撮影条件において第1/第2投影画像収集工程で各投影画像を収集してパラメータを算出し、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第1/第2投影画像収集工程で各投影画像を収集してパラメータを算出することにより、任意の撮影条件での補正用のパラメータを容易にそれぞれ算出することができる。 In the tomographic image correction methods according to these inventions described above, the projection image of the calibration phantom is collected in the second projection image collection step under the same imaging conditions as when the projection image of the object is collected in the first projection image collection step. When the parameters under the imaging conditions are calculated in the parameter calculation step and the imaging conditions are changed, the projection image of the object is collected in the first projection image collection step under the changed imaging conditions, and the changed Preferably, the projection image of the calibration phantom is collected in the second projection image collection step under the photographing condition, and the parameter under the photographing condition after the change is calculated in the parameter calculation step. Under the same shooting conditions, each projection image is collected in the first / second projection image collecting step to calculate parameters, and when the shooting conditions are changed, the first / second projection image collecting step is performed under the changed shooting conditions. By collecting the projection images and calculating the parameters, it is possible to easily calculate the correction parameters under any photographing condition.
また、上述したこれらの発明に係る断層画像補正方法では、パラメータ算出工程で算出されたパラメータを撮影条件毎に記憶媒体に書き込んで記憶するパラメータ記憶工程を備え、ある撮影条件に適したパラメータが記憶されていないときに、当該撮影条件において第2投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程で算出し、算出された当該撮影条件に適したパラメータをパラメータ記憶工程で記憶媒体に書き込んで記憶し、断層画像算出工程で、各々の撮影条件でのパラメータを利用して対象物の断層画像を算出して再構成するのが好ましい。パラメータが記憶工程で過去に記憶されて記憶媒体に既にあるときには、そのパラメータを利用して対象物の断層画像を算出して再構成し、パラメータが記憶媒体にないときのみ、そのときの撮影条件において第1/第2投影画像収集工程で各投影画像を収集してパラメータを算出し再構成する。このようなことを行うことで、同一の撮影条件で撮影(投影画像の収集/パラメータの算出)を改めて行う必要はなく、さらには過去の撮影条件の有無を過去に遡って調べる必要はなく、これらについてユーザを煩わすことなく、手間をかけず時間を短縮することができる。 In addition, the above-described tomographic image correction methods according to these inventions include a parameter storage step of writing and storing the parameters calculated in the parameter calculation step in a storage medium for each imaging condition, and storing parameters suitable for a certain imaging condition. If not, the projection image of the calibration phantom is collected in the second projection image collection step under the shooting condition, the parameter under the shooting condition is calculated in the parameter calculation step, and is suitable for the calculated shooting condition. Preferably, the parameters are written and stored in a storage medium in the parameter storage step, and in the tomographic image calculation step, the tomographic image of the object is calculated and reconstructed using the parameters under each imaging condition. If the parameter is stored in the past in the storage process and already exists in the storage medium, the tomographic image of the object is calculated and reconstructed using the parameter, and only when the parameter is not in the storage medium, the imaging conditions at that time In the first / second projection image collection step, each projection image is collected, parameters are calculated, and reconstruction is performed. By doing this, there is no need to re-shoot under the same shooting conditions (collection of projection images / calculation of parameters), and there is no need to go back in the past to check for past shooting conditions. The time can be shortened without bothering the user for these.
また、上述したこれらの発明に係る断層画像補正方法では、放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した所定枚数のフレーム以外のフレーム毎に第2投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像をそれぞれ収集し、当該フレーム毎にパラメータをパラメータ算出工程でそれぞれ算出し、断層画像補正方法は、それぞれ算出されたパラメータに基づいて、削除した所定枚数のフレームでのパラメータを補間するパラメータ補間工程を備え、そのパラメータ補間工程でパラメータを補間することにより、全フレームでのパラメータを算出するのが好ましい。フレームを削除した状態でパラメータを算出し、削除したフレームでのパラメータを、算出されたパラメータに基づいて補間することで、削除したフレーム分の撮影(投影画像の収集/パラメータの算出)時間を短縮することができる。 Further, in the tomographic image correction methods according to these inventions described above, the second projection image collection is performed for each frame other than the deleted predetermined number of frames in a state where the predetermined number of frames are deleted from all the frames required for radiography. In the process, projection images of the calibration phantoms are collected, and parameters are calculated for each frame in the parameter calculation process. The tomographic image correction method is based on the calculated parameters for each of the predetermined number of deleted frames. It is preferable to provide a parameter interpolation step for interpolating parameters, and to calculate parameters for all frames by interpolating the parameters in the parameter interpolation step. The parameters are calculated with the frames deleted, and the parameters for the deleted frames are interpolated based on the calculated parameters, thereby shortening the shooting (collection image / parameter calculation) time for the deleted frames. can do.
この発明に係る放射線撮影装置および断層画像補正方法によれば、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムを同時にステージに載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。 According to the radiation imaging apparatus and the tomographic image correction method according to the present invention, the object and the calibration phantom can be simultaneously placed on the stage even when the imaging conditions are changed. Therefore, the troublesomeness of re-installing the calibration phantom each time the shooting conditions are changed can be eliminated, and any shooting conditions can be easily changed and corrected for each shooting condition. Each parameter can be calculated.
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図1は、実施例に係るX線検査装置の概略構成図であり、図2は、実施例に係るX線検査装置のブロック図である。本実施例では、放射線撮影装置として、X線検査装置を例に採って説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an X-ray inspection apparatus according to the embodiment, and FIG. 2 is a block diagram of the X-ray inspection apparatus according to the embodiment. In the present embodiment, an X-ray inspection apparatus will be described as an example of a radiation imaging apparatus.
図1に示すように、X線検査装置1は、対象物Oを載置するステージ2と、そのステージ2を間に挟んで互いに対向するように配置されたX線管3およびX線検出器4とを備えている。X線検出器4については、イメージインテンシファイア(I.I)やフラットパネル型X線検出器(FPD: Flat Panel Detector)などに例示されるように、特に限定されない。本実施例では、X線検出器4としてフラットパネル型X線検出器(FPD)を例に採って説明する。ステージ2は、この発明におけるステージに相当し、X線管3は、この発明における放射線照射手段に相当し、X線検出器4は、この発明における放射線検出手段に相当する。
As shown in FIG. 1, an
FPDは、画素に対応して縦横に並べられた複数の検出素子からなり、X線を検出素子が検出して、検出されたX線のデータ(電荷信号)をX線検出信号として出力する。このようにして、X線管3から照射されて対象物Oを透過したX線をFPDからなるX線検出器4が検出してX線検出信号を出力し、X線検出信号に基づく画素値を画素に対応してそれぞれ並べることで、X線検出器4の検出面に投影された投影画像を取得する。
The FPD is composed of a plurality of detection elements arranged vertically and horizontally corresponding to pixels, and the detection elements detect X-rays and output detected X-ray data (charge signals) as X-ray detection signals. In this way, the X-rays irradiated from the
その他に、X線検査装置1は、図1に示すように、X線検出器4を矢印R1周りに回転駆動する検出器回転機構5と、X線検出器4を矢印R2方向に傾動させる検出器傾動機構6とを備えている。検出器傾動機構6は、X線検出器4を支持する円弧状のガイド部6a、および回転モータ(図示省略)からなり、回転モータが回転駆動することで、ガイド部6aに沿ってX線検出器4が矢印R2方向に傾動する。
Other,
検出器回転機構5は、回転モータ(図示省略)からなり、回転モータが検出器傾動機構6のガイド部6aを矢印R1周りに回転駆動することで、ガイド部6aに支持されたX線検出器4も矢印R1周りに回転駆動する。また、本実施例では、検出器回転機構5は、ステージ2の駆動に同期させてX線検出器4を矢印R1周りに回転駆動する。特に、X線管3から照射されたX線が対象物Oの注目点を透過して放射線検出器4の中心部分で検出されるように、検出器回転機構5はX線検出器4を矢印R1周りに回転駆動する。
その他に、X線検査装置1は、図2に示すように、ステージ2を直交座標系X,Y,Z(図1を参照)でそれぞれ直進駆動するステージ駆動機構7と、校正用ファントムPh(図3〜図5を参照)の投影画像に基づいて補正用のパラメータ(物理量)を算出するパラメータ算出部8と、パラメータ算出部8で算出されたパラメータを書き込んで記憶するパラメータ記憶部9と、複数の対象物Oの投影画像およびパラメータに基づいて、対象物Oの断層画像を算出して演算する断層画像算出部10と、これらを統括制御するコントローラ11と、断層画像算出部10で得られた断層画像を出力(モニタに表示出力あるいはプリンタに印刷出力)する画像出力部12とを備えている。上述の検出器回転機構5や検出器傾動機構6を含め、ステージ駆動機構7は、この発明における駆動手段に相当し、パラメータ算出部8は、この発明におけるパラメータ算出手段に相当し、パラメータ記憶部9は、この発明における記憶媒体に相当し、断層画像算出部10は、この発明における断層画像算出手段に相当する。
In addition, as shown in FIG. 2, the
ステージ駆動機構7は、ステージ2をX方向に直進駆動(ここでは水平駆動)するX軸直進モータ(図示省略)、ステージ2をY方向に直進駆動(ここでは水平駆動)するY軸直進モータ(図示省略)、およびステージ2をZ方向に直進駆動(ここでは昇降駆動)するZ軸直進モータ(図示省略)からなる。本実施例では、各々のX軸直進モータ,Y軸直進モータによる軌道の合成が円軌道で、かつ検出器回転機構5によるX線検出器4の回転駆動に同期するようにコントローラ11はステージ2を駆動する。
The
パラメータ算出部8は、校正用ファントムPh(図3〜図5を参照)の投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、算出されたパラメータを撮影条件毎にパラメータ記憶部9に書き込んで記憶する。対象物Oの断層画像を補正する際に、パラメータ記憶部9に記憶されたパラメータを読み出して、その読み出されたパラメータを利用する。パラメータ記憶部9は、RAM(Random Access Memory)などに代表される記憶媒体で構成されている。
The
断層画像算出部10は、複数の対象物Oの投影画像および上述のパラメータに基づいて、対象物Oの断層画像を算出し、当該算出時に対象物Oを撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。コントローラ11は、X線検査装置1を構成する各部分を統括制御し、特に、検出器回転機構5の回転モータ(図示省略)、検出器傾動機構6の回転モータ(図示省略)、ステージ駆動機構7のX軸/Y軸/Z軸直進モータ(図示省略)をそれぞれ制御する。図1ではX線管3は固定位置であったが、X線検出器4の傾動に応じてX線管3を傾斜可能にコントローラ11は制御してもよい。上述のパラメータ算出部8や断層画像算出部10やコントローラ11は、中央演算処理装置(CPU)などで構成されている。
The tomographic
図1に示すように、X線管3、対象物OおよびX線検出器4を配置することで、図10と同様に、ラミノ角傾いた斜め方向にX線管3とX線検出器4とを配置して斜め方向から撮影することができる。そして、X線管3と、ステージ2ひいては対象物Oとを近づけることができ、X線管3と対象物Oとが互いに干渉することなく高拡大率の投影画像を得ることができる。ステージ2を駆動する度に投影画像を取得することで複数の角度からの投影画像を取得し、図2に示す断層画像算出部10は、複数の投影画像に基づいて断層画像を算出して演算する。
As shown in FIG. 1, by arranging the
次に、校正用ファントムPhについて説明する。校正用ファントムPhはマーカを有しており、校正用ファントムPhを放射線撮影したときに得られる投影画像中のマーカから、マーカの同一位置を特徴点として抽出できるような構造をしている。図3〜図5を参照して説明する。図3は、対象物が校正用ファントムを兼用する一例の概略平面図であり、図4は、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する一例の概略図であり、図4(a)は、ステージにマーカを埋め込んで校正用ファントムとする場合の概略斜視図であり、図4(b)は、その概略断面図であり、図5は、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する他の一例の概略図であり、図5(a)は、ステージの表面(上面)に、パターンをマーカとして設置したときの校正用ファントムの概略斜視図であり、図5(b)は、ステージの裏面(下面)に、パターンをマーカとして設置したときの校正用ファントムの概略斜視図である。 Next, the calibration phantom Ph will be described. The calibration phantom Ph has a marker and has a structure in which the same position of the marker can be extracted as a feature point from the marker in the projection image obtained when the calibration phantom Ph is radiographed. This will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic plan view of an example in which the object also serves as a calibration phantom, and FIG. 4 is a schematic diagram of an example in which the stage can be mounted so that the calibration phantom can be mounted at least during radiography. FIG. 4A is a schematic perspective view when a marker is embedded in a stage to form a calibration phantom, FIG. 4B is a schematic sectional view thereof, and FIG. 5 is equipped with a calibration phantom at least during radiography. FIG. 5A is a schematic perspective view of a calibration phantom when a pattern is set as a marker on the surface (upper surface) of the stage. FIG. (B) is a schematic perspective view of the calibration phantom when the pattern is set as a marker on the back surface (lower surface) of the stage.
放射線撮影時に対象物O(図1、図3を参照)および校正用ファントムPhを同時にステージ2(図1、図2、図4あるいは図5を参照)に載置するには、図3に示すように対象物Oが校正用ファントムPhを兼用する手法と、図4あるいは図5に示すように少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムPhを搭載可能にステージ2を構成する手法とに大別される。
To place the object O (see FIGS. 1 and 3) and the calibration phantom Ph simultaneously on the stage 2 (see FIGS. 1, 2, 4 or 5) at the time of radiography, as shown in FIG. Thus, the object O is roughly divided into a technique in which the calibration phantom Ph is also used and a technique in which the
図3に示すように、対象物Oが校正用ファントムPhを兼用する一例として、例えば対象物OがBGAの場合には、対象物O中の球状物質(Ball)のいずれかにマーカMを設置する。マーカMを設置することで、マーカMからなる校正用ファントムPhを対象物Oが兼用することができ、対象物Oとは別の校正用ファントムを用意する必要がなくなる。このとき、対象物O中のマーカMの位置で第1/第2投影画像収集工程を同時に行ってもよいし、対象物O中のマーカM以外の位置で第1投影画像収集工程を行ってもよい。 As shown in FIG. 3, as an example in which the object O also serves as the calibration phantom Ph, for example, when the object O is a BGA, a marker M is placed on one of the spherical substances (Ball) in the object O To do. By installing the marker M, the calibration object phantom Ph composed of the marker M can be used as the object O, and it is not necessary to prepare a calibration phantom different from the object O. At this time, the first / second projection image collecting step may be performed simultaneously at the position of the marker M in the object O, or the first projection image collecting step may be performed at a position other than the marker M in the object O. Also good.
少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムPhを搭載可能にステージ2を構成する一例として、図4(a)の概略斜視図や図4(b)の概略断面図に示すように、ステージ2に校正用ファントムPhを埋め込む。一般に、ステージ2は放射線透過率が高い物質で形成されているので、マーカを放射線透過率が低い物質(例えば鉛)で形成して、ステージ2と区別する。図4の場合には、マーカを放射線透過率が低い球状物質で形成し、その球状物質をステージ2に埋め込んだものを校正用ファントムPhとする。
As an example of configuring the
図4とは別に、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムPhを搭載可能にステージ2を構成する他の一例として、図5の概略斜視図に示すように、ステージ2にパターンからなるマーカを設置する。このように、マーカを設置することで、マーカからなる校正用ファントムPhを搭載可能にステージ2を構成する。図5のマーカも、パターンの交点を特徴点とすることができるので、マーカの概念に包括されることに留意されたい。
In addition to FIG. 4, as another example of configuring the
ステージ2のいずれの面にマーカを設置しても構わない。例えば、図5(a)に示すように、ステージ2の表面(上面)にマーカを設置してもよいし、図5(b)に示すように、ステージ2の裏面(下面)にマーカを設置してもよい。また、図5(a)および図5(b)を組み合わせて、ステージ2の表裏面ともにマーカを設置してもよい。その他の面(側面、正面あるいは背面)にマーカを設置してもよい。
A marker may be placed on any surface of the
後述する下記(1)式は、3次元空間から2次元画像への透視投影を表す一般的な計算式である。(1)式を用いる場合において、12個の要素からなる11個のパラメータを利用して対象物O(図1、図3を参照)の断層画像を補正するときには、3次元的に配置された相対座標が既知のマーカが6つ以上映っていれば、代数演算によりパラメータを直接的に算出することができる。したがって、図4(a)の概略平面図に示すように、ステージ2に6つ(あるいはそれ以上)の校正用ファントムPhを3次元的に埋め込んで配置する。
The following formula (1), which will be described later, is a general calculation formula representing perspective projection from a three-dimensional space to a two-dimensional image. In the case of using the equation (1), when correcting the tomographic image of the object O (see FIGS. 1 and 3) using 11 parameters consisting of 12 elements, they are arranged in a three-dimensional manner. If there are six or more markers with known relative coordinates, the parameters can be directly calculated by algebraic calculation. Therefore, as shown in the schematic plan view of FIG. 4A, six (or more) calibration phantoms Ph are three-dimensionally embedded and arranged in the
なお、上述した11個のパラメータを利用して対象物O(図1、図3を参照)の断層画像を補正するときに、パラメータのいくつかが固定値であるという制約条件があれば、マーカが2次元的な配置であっても、正しいパラメータを算出できる条件も存在する。したがって、図3や図5に示すように、マーカを2次元的に配置してもよい。 When correcting the tomographic image of the object O (see FIGS. 1 and 3) using the eleven parameters described above, if there is a constraint that some of the parameters are fixed values, the marker There are also conditions under which correct parameters can be calculated even if is a two-dimensional arrangement. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 5, the markers may be arranged two-dimensionally.
パターンからなるマーカについては、ステージ2に溝あるいは突起を設けることで設置してもよいし、ステージ2とは別の物質を貼りつけることでパターンを設置してもよい。パターンは、図5では格子状であるが、格子状に限定されない。例えば点状のパターンから構成されていてもよい。
About the marker which consists of a pattern, you may install by providing a groove | channel or protrusion in the
図4や図5では、校正用ファントムPhをステージ2の全体に亘って搭載したが、撮影の邪魔にならないようにステージ2の端部に校正用ファントムPhを搭載してもよい。また、図3〜図5を互いに組み合わせてもよい。
4 and 5, the calibration phantom Ph is mounted over the
次に、断層画像を補正する方法について説明する。断層画像の算出アルゴリズムは公知の方法があり、例えばFBP法(Filtered Back Projection法)などにより計算することができる。このとき、放射線撮影時の幾何条件を表すパラメータが分かれば、そのパラメータを補正用(計算用)のパラメータとして、断層画像の計算ができる。ここで、3次元空間から2次元画像への透視投影を表す一般的な方程式である下記(1)式により表され、(1)式を用いると撮影時の幾何条件は、11個のパラメータにより表すことができる。 Next, a method for correcting a tomographic image will be described. There are known methods for calculating a tomographic image, and for example, it can be calculated by an FBP method (Filtered Back Projection method) or the like. At this time, if a parameter representing a geometric condition at the time of radiography is known, a tomographic image can be calculated using that parameter as a correction (calculation) parameter. Here, the following equation (1), which is a general equation representing perspective projection from a three-dimensional space to a two-dimensional image, is expressed by the following equation (1). Can be represented.
P〜 Wは、ワールド座標系での特徴点の3次元斉次座標であり、転置行列で表されているので、実際には4行1列の行列である。P〜 inは、投影画像上の画素(ピクセル)座標系での2次元斉次座標である。P〜 inも転置行列で表されているので、実際には3行1列の行列である。 P to W are three-dimensional homogeneous coordinates of feature points in the world coordinate system, and are represented by a transposed matrix, and thus are actually a matrix of 4 rows and 1 column. P to in are two-dimensional homogeneous coordinates in the pixel coordinate system on the projection image. Since P to in are also expressed as transposed matrices, they are actually 3 × 1 matrices.
Mは外部パラメータからなる行列であり、ワールド座標系からカメラ座標系への変換行列である。M中のRは3次元空間での3自由度の回転を表す回転行列であり、3つのパラメータからなる3行3列の行列である。M中のtは3次元空間での3自由度の並進を表す「並進ベクトル」であり、3つのパラメータからなる3行1列のベクトルである。また、M中の“0”は1行3列の零ベクトル、M中の“1”は1行1列である。したがって、Mは6つのパラメータ(外部パラメータ)からなる4行4列の行列である。 M is a matrix composed of external parameters, and is a transformation matrix from the world coordinate system to the camera coordinate system. R in M is a rotation matrix representing rotation of three degrees of freedom in a three-dimensional space, and is a matrix of 3 rows and 3 columns composed of three parameters. T in M is a “translation vector” representing a translation with three degrees of freedom in a three-dimensional space, and is a 3 × 1 vector composed of three parameters. Further, “0” in M is a zero vector of 1 row and 3 columns, and “1” in M is 1 row and 1 column. Therefore, M is a 4 × 4 matrix composed of 6 parameters (external parameters).
行列Aと行列Pは内部パラメータからなる行列であり、行列APはカメラ座標系からピクセル座標系への変換行列である。P中のfは、X線管3(図1を参照)、いわゆる光源からX線検出器4(図1、図2を参照)へ垂線を下ろした距離(SID: Source Image Distance)を表すパラメータであり、Pは3行4列の行列である。 The matrix A and the matrix P are matrices composed of internal parameters, and the matrix AP is a transformation matrix from the camera coordinate system to the pixel coordinate system. F in P is a parameter that represents a distance (SID: Source Image Distance) from the X-ray tube 3 (see FIG. 1), a so-called light source to the X-ray detector 4 (see FIGS. 1 and 2). And P is a 3 × 4 matrix.
A中のkx,kyは実空間の座標系から、ピクセル座標系へのスケール変換をするパラメータであり、A中の「skew」はピクセル座標系の座標軸の歪みを表すパラメータであり、直交座標系の場合は“0”となる。また、A中のσx,σyは、ピクセル座標系の原点位置を表すパラメータである。Aは3行3列の行列である。行列Aと行列Pをかけた行列APは6つの要素からなる行列であるが自由度は5であるので、行列APは5つのパラメータ(内部パラメータ)からなる3行4列の行列となる。 K x and k y in A are parameters for scale conversion from the coordinate system in the real space to the pixel coordinate system, and “skew” in A is a parameter representing the distortion of the coordinate axes of the pixel coordinate system, and is orthogonal In the case of the coordinate system, it is “0”. Also, σ x and σ y in A are parameters representing the origin position of the pixel coordinate system. A is a 3 × 3 matrix. A matrix AP obtained by multiplying the matrix A and the matrix P is a matrix composed of six elements but has 5 degrees of freedom, so the matrix AP is a matrix of 3 rows and 4 columns composed of 5 parameters (internal parameters).
上記(1)式を用いて放射線撮影時の幾何条件を求める場合は、行列M中の6つの外部パラメータ、行列AP中の5つの内部パラメータの計11個のパラメータを求めることになる。これらの11個のパラメータを算出することは、一般にコンピュータビジョンなどの分野で扱われているカメラの校正問題であり、校正用ファントムを放射線撮影したときに得られる投影画像での、マーカの特徴点のピクセル座標((1)式中のP〜 in)と、校正用ファントムのマーカの相対座標が既知の場合はマーカのワールド座標系での3次元座標((1)式中のP〜 W)とを用いて、計算することができる。 In the case of obtaining the geometric condition at the time of radiography using the above equation (1), a total of 11 parameters including 6 external parameters in the matrix M and 5 internal parameters in the matrix AP are obtained. The calculation of these 11 parameters is a camera calibration problem that is generally handled in the field of computer vision and the like, and a marker feature point in a projection image obtained when radiographing a calibration phantom. pixel coordinates ((1) P ~ in the formula), 3-dimensional coordinates in the world coordinate system of the marker when the marker relative coordinates of the calibration phantom is known ((1) P ~ W in the formula) And can be calculated.
なお、ワールド座標系やカメラ座標系やピクセル座標系の各座標系については公知であるので、その具体的な説明については省略する。また、11個のパラメータの上記(1)式はあくまでも一例である。したがって、断層画像を補正する場合については、上記(1)式を必ずしも用いる必要はなく、撮影時の幾何条件を表すようなパラメータを用いた公知の式であれば、特に限定されない。 In addition, since each coordinate system of a world coordinate system, a camera coordinate system, and a pixel coordinate system is well-known, the detailed description is abbreviate | omitted. Further, the above expression (1) of 11 parameters is merely an example. Therefore, when correcting a tomographic image, the above equation (1) is not necessarily used, and is not particularly limited as long as it is a well-known equation using a parameter representing a geometric condition at the time of photographing.
上述したように、1つの投影画像中に3次元座標が既知である3次元的に配置された特徴点が6つ以上映っていれば、代数演算により11個のパラメータを直接的に算出することができる。また、非線形的な最適化方法によりパラメータを算出することも可能であり、Bundle Adjustmentなどの方法が知られている。 As described above, if there are six or more feature points arranged three-dimensionally with known three-dimensional coordinates in one projection image, 11 parameters can be directly calculated by algebraic calculation. Can do. It is also possible to calculate parameters by a non-linear optimization method, and methods such as Bundle Adjustment are known.
また、上述したように、パラメータのいくつかが固定値であるという制約条件があれば、特徴点配置が2次元的であったり、投影画像中の特徴点の数が6個に満たない場合であったりしても正しいパラメータを算出できる条件も存在する。上記条件を満たすように、例えば図4あるいは図5に示すように、放射線透過率が低い物質と、放射線透過率が比較的に高いステージ2とを有するものを、校正用ファントムPhとして用いることができる。
Further, as described above, if there is a constraint that some of the parameters are fixed values, the feature point arrangement is two-dimensional or the number of feature points in the projection image is less than six. There are also conditions under which correct parameters can be calculated. In order to satisfy the above condition, for example, as shown in FIG. 4 or FIG. 5, a substance having a low radiation transmittance and a
次に、上記方法で取得された校正用ファントムPhの投影画像からパラメータを算出するまでの処理について、図6を参照して説明する。図6は、校正用パラメータの投影画像からパラメータを算出するまでの一連の処理を示すフローチャートである。 Next, a process until a parameter is calculated from the projection image of the calibration phantom Ph acquired by the above method will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a series of processes until the parameter is calculated from the projection image of the calibration parameter.
(ステップS1)特徴点抽出
先ず、校正用ファントムPhの投影画像から特徴点を抽出し、その特徴点のピクセル座標を記憶する。特徴点としては、例えばマーカが球形状である場合は球の中心、マーカが格子状パターンである場合は、格子状パターンの交点を特徴点と設定すればよい。特徴点は1つの投影画像中に複数(数は算出したいパラメータの数による)存在し、全ての投影画像において校正用ファントムPhの同一点の特徴点が抽出されるのが好ましい。
(Step S1) Feature Point Extraction First, feature points are extracted from the projection image of the calibration phantom Ph, and the pixel coordinates of the feature points are stored. As the feature points, for example, the center of the sphere may be set as the feature point when the marker is spherical, and the intersection of the lattice pattern may be set as the feature point when the marker is the lattice pattern. It is preferable that a plurality of feature points exist in one projection image (the number depends on the number of parameters to be calculated), and feature points at the same point of the calibration phantom Ph are extracted from all the projection images.
(ステップS2)同一特徴点識別
次に、前記ステップS1で抽出した各フレームの特徴点を、校正用ファントムPhの投影画像間で、校正用ファントムPhの同一点を表している特徴点の対応付けを行う。対応付けの方法は、例えば連続フレームの投影画像間で比較して、投影画像上の距離が最も近い特徴点同士を同一特徴点として識別する方法が考えられる。また、あるフレームでの投影画像上の特徴点位置(特徴点画素)を、それ以前に取得されたフレームでの投影画像からわかる特徴点の画像上の軌跡から推定して、同一特徴点を対応付けて識別する方法も考えられる。
(Step S2) Identification of Same Feature Points Next, the feature points of each frame extracted in step S1 are associated with the feature points representing the same points of the calibration phantom Ph between the projection images of the calibration phantom Ph. I do. As an association method, for example, it is conceivable to compare the feature points having the shortest distance on the projection image as the same feature point by comparing the projection images of the continuous frames. Also, the feature point position (feature point pixel) on the projected image in a certain frame is estimated from the trajectory on the image of the feature point known from the projected image obtained in the previous frame, and the same feature point is supported A method of attaching and identifying is also conceivable.
(ステップS3)パラメータ算出
次に、対応付けられた特徴点(識別された特徴点)群からパラメータを算出する。特徴点の3次元座標が既知であり、特徴点が3次元的に6つ以上配置されている場合には、上述したように代数演算によりパラメータを直接的に算出することができる。また、Bundle Adjustment法のような非線形最適化により算出することができる。このとき、いくつかのパラメータを固定値として扱うこともでき、算出必要なパラメータの数に応じて必要な特徴点数も異なる。また、特徴点の3次元座標が未知である場合でも、skewが0である場合は非線形最適化方法によりセルフキャリブレーションが可能であり、最適な変数パラメータを算出することができる。このときのパラメータ算出はユークリッド復元にあたりスケール不定性は残る。そこで、必要に応じて適切なスケール変換をしたり、パラメータに制約を入れる事で所望のスケールとしたりすることができる。
(Step S3) Parameter Calculation Next, a parameter is calculated from the associated feature point (identified feature point) group. When the three-dimensional coordinates of feature points are known and six or more feature points are arranged three-dimensionally, the parameters can be directly calculated by algebraic calculation as described above. Further, it can be calculated by nonlinear optimization such as Bundle Adjustment method. At this time, some parameters can be handled as fixed values, and the number of necessary feature points varies depending on the number of parameters that need to be calculated. Even when the three-dimensional coordinates of the feature points are unknown, if skew is 0, self-calibration can be performed by the nonlinear optimization method, and optimal variable parameters can be calculated. The parameter calculation at this time leaves scale indefiniteness for Euclidean reconstruction. Therefore, an appropriate scale conversion can be performed as necessary, or a desired scale can be obtained by restricting parameters.
次に、本実施例に係る断層画像補正方法について、図7を参照して説明する。図7は、実施例に係る断層画像補正方法の一連の処理を示すフローチャートである。 Next, the tomographic image correction method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart illustrating a series of processes of the tomographic image correction method according to the embodiment.
先ず、対象物O(図1、図3を参照)および校正用ファントムPh(図3〜図5を参照)をステージ2(図1、図2、図4あるいは図5を参照)に載置する。この載置は、この発明における載置工程に相当する。 First, the object O (see FIGS. 1 and 3) and the calibration phantom Ph (see FIGS. 3 to 5) are placed on the stage 2 (see FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4 or FIG. 5). . This placement corresponds to the placement step in the present invention.
(ステップT1)パラメータ記憶済?
次に、対象物Oを撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成するために、当該撮影条件でのパラメータ(適したパラメータ)がパラメータ記憶部9(図2を参照)に既に記憶済か否かを例えばコントローラ11(図2を参照)が判断する。適したパラメータがパラメータ記憶部9に既に記憶済であれば、ステップT2に進む。適したパラメータがパラメータ記憶部9に記憶済でなければ、当該撮影条件でのパラメータを算出するために、ステップT11に進む。
(Step T1) Parameter stored?
Next, in order to perform reconstruction using parameters suitable for the photographing conditions when photographing the object O, the parameters (suitable parameters) under the photographing conditions are stored in the parameter storage unit 9 (see FIG. 2). For example, the controller 11 (see FIG. 2) determines whether it has already been stored. If a suitable parameter has already been stored in the
(ステップT11)校正用ファントムの断層撮影
当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出部8(図2を参照)が算出するために、当該撮影条件において校正用ファントムPhの投影画像を収集して、校正用ファントムPhの断層撮影を行う。具体的には、対象物Oおよび校正用ファントムPhをステージ2に載置した状態で、校正用ファントムPhを透過したX線をX線検出器4(図1、図2を参照)で検出することにより校正用ファントムPhの投影画像を取得して収集する。
(Step T11) Tomography of the calibration phantom In order for the parameter calculation unit 8 (see FIG. 2) to calculate the parameters under the imaging conditions, the projection image of the calibration phantom Ph is collected under the imaging conditions, and the calibration is performed. A tomography of the phantom Ph is performed. Specifically, the X-ray detector 4 (see FIGS. 1 and 2) detects X-rays that have passed through the calibration phantom Ph with the object O and the calibration phantom Ph placed on the
もし、図3に示すように、対象物Oが校正用ファントムPhを兼用する場合には、ステップT11での校正用ファントムの断層撮影と、後述するステップT2での対象物の断層撮影とが同一であるので、ステップT1でのパラメータ記憶の如何に関わらずステップT11(T2)に進めばよい。ステップT11は、この発明における第2投影画像収集工程に相当する。 If the object O also serves as the calibration phantom Ph as shown in FIG. 3, the tomography of the calibration phantom in step T11 is the same as the tomography of the object in step T2 described later. Therefore, it is sufficient to proceed to step T11 (T2) regardless of the parameter storage at step T1. Step T11 corresponds to the second projection image collection step in this invention.
ステップT11が済めば、ステップT2とステップT12とを並行に行う。後述するステップT5での断層画像の算出までに、ステップT2,それに続くステップT3,T4と、ステップT12,それに続くステップT13とが終了していれば、ステップT2およびステップT12の開始・終了のタイミングについては、特に限定されない。したがって、ステップT2およびステップT12を同時に開始してもよいし、ステップT2の開始後にステップT12を行ってもよく、逆にステップT12の開始後にステップT2を行ってもよい。 When step T11 is completed, step T2 and step T12 are performed in parallel. If step T2, subsequent steps T3 and T4, step T12, and subsequent step T13 are completed before the calculation of the tomographic image in step T5, which will be described later, the start / end timing of step T2 and step T12 Is not particularly limited. Therefore, step T2 and step T12 may be started simultaneously, step T12 may be performed after the start of step T2, and step T2 may be performed after the start of step T12.
(ステップT2)対象物の断層撮影
当該撮影条件において対象物Oの投影画像を収集して、対象物Oの断層撮影を行う。具体的には、ステップT11と同様に、対象物Oおよび校正用ファントムPhをステージ2に載置した状態で、対象物Oを透過したX線をX線検出器4で検出することにより対象物Oの投影画像を取得して収集する。ステップT2は、この発明における第1投影画像収集工程に相当する。
(Step T2) Tomographic imaging of the object The projection image of the object O is collected under the imaging conditions, and the tomographic imaging of the object O is performed. Specifically, as in step T11, the X-ray detector 4 detects X-rays transmitted through the object O while the object O and the calibration phantom Ph are placed on the
(ステップT3)パラメータ算出済?
ステップT2で対象物Oの断層撮影を行った後、当該撮影条件でのパラメータ(適したパラメータ)をパラメータ算出部8が既に算出済か否かを例えばコントローラ11が判断する。適したパラメータをパラメータ算出部8が既に算出済であれば、ステップT5に進む。適したパラメータをパラメータ算出部8が算出済でなければ、パラメータ算出完了までステップT4で待機する。
(Step T3) Is the parameter already calculated?
After performing tomographic imaging of the object O in step T2, for example, the
なお、ステップT1で適したパラメータがパラメータ記憶部9に既に記憶済であれば、必ずしもステップT3を行う必要はない。また、パラメータ記憶部9に既に記憶済のパラメータの撮影条件と、ステップT2での対象物Oの断層撮影における撮影条件とが同一でなくても、下記のようなパラメータ補間を行えば、必ずしも投影画像の収集/パラメータの算出を行う必要はない。
In addition, if the parameter suitable at step T1 has already been stored in the
すなわち、放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した所定枚数のフレーム以外のフレーム毎にステップT11で校正用ファントムPhの投影画像をそれぞれ収集する。そして、当該フレーム毎にパラメータをステップT12でそれぞれ算出する。このパラメータは、パラメータ記憶部9に過去に記憶済のパラメータも含まれる。
That is, in a state where a predetermined number of frames are deleted from all the frames necessary for radiography, projection images of the calibration phantom Ph are collected for each frame other than the deleted predetermined number of frames in step T11. Then, parameters are calculated for each frame in step T12. This parameter includes parameters stored in the
それぞれ算出されたパラメータに基づいて、削除した所定枚数のフレームでのパラメータを補間する。そのパラメータ補間でパラメータを補間することにより、全フレームでのパラメータを算出する。パラメータ補間については公知であるので、その具体的な説明については省略する。このパラメータ補間は、この発明におけるパラメータ補間工程に相当する。 Based on the calculated parameters, the parameters for the deleted predetermined number of frames are interpolated. By interpolating the parameters by the parameter interpolation, the parameters for all frames are calculated. Since parameter interpolation is publicly known, a detailed description thereof will be omitted. This parameter interpolation corresponds to the parameter interpolation step in the present invention.
(ステップT4)パラメータ算出完了まで待機
適したパラメータをパラメータ算出部8が算出するために、算出完了までステップT4で待機する。算出完了すれば、ステップT5に進む。
(Step T4) Wait until Completion of Parameter Calculation In order for the
(ステップT12)パラメータ算出
一方、ステップT11で校正用ファントムPhの断層撮影を行った後、校正用ファントムPhの投影画像に基づいてパラメータ算出部8はパラメータを算出する。上述のステップS1〜S3(図6を参照)を行って、上記(1)式を用いてパラメータを求める場合には、以下のように求める。すなわち、校正用ファントムPhの投影画像上に映った各々の特徴点の座標(ピクセル座標系のP〜 in中のxin,yin)や、そのときの撮影条件での座標を上記(1)式に代入することにより、撮影時の幾何学的条件を求める。これらの幾何学的条件を求めることにより、最大11個のパラメータ(この場合には、6個の外部パラメータと、5個の内部パラメータ)を求める。このステップT12は、この発明におけるパラメータ算出工程に相当する。
(Step T12) Parameter Calculation On the other hand, after performing tomography of the calibration phantom Ph in step T11, the
(ステップT13)パラメータ記憶
ステップT12で算出されたパラメータをパラメータ記憶部9に書き込んで記憶する。このステップT11〜T13を行うことにより、当該撮影条件でのパラメータを算出して記憶することになる。パラメータを記憶したらステップT5に進む。このステップT13は、この発明におけるパラメータ記憶工程に相当する。
(Step T13) Parameter storage The parameter calculated in step T12 is written and stored in the
(ステップT5)断層画像の算出
ステップT4あるいはステップT13でパラメータが求まったら、複数の対象物Oの投影画像およびパラメータに基づいて、断層画像算出部10(図2を参照)は対象物Oの断層画像を算出し、当該算出時に対象物Oを撮影したときに撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。このようにして、校正用ファントムPhを利用して対象物Oの断層画像を補正する。このステップT5は、この発明における断層画像算出工程に相当する。
(Step T5) Calculation of Tomographic Image When the parameters are obtained in step T4 or T13, the tomographic image calculation unit 10 (see FIG. 2) determines the tomographic image of the object O based on the projection images and parameters of the plurality of objects O. An image is calculated and reconstructed using parameters suitable for the shooting conditions when the object O is shot at the time of calculation. In this way, the tomographic image of the object O is corrected using the calibration phantom Ph. This step T5 corresponds to the tomographic image calculation step in this invention.
(ステップT6)断層画像の表示
断層画像算出部10で得られた断層画像を画像出力部12(図2を参照)のモニタに表示出力する。断層画像算出部10で得られた断層画像を画像出力部12のプリンタに印刷出力してもよい。
(Step T6) Display of Tomographic Image The tomographic image obtained by the tomographic
図7に示す一連のステップT1〜T6(ステップT11〜T13を含む)を行うことで、断層画像を補正する。 The tomographic image is corrected by performing a series of steps T1 to T6 (including steps T11 to T13) shown in FIG.
上述の構成を備えた本実施例に係るX線検査装置によれば、図4あるいは図5に示すように、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムPhを搭載可能にステージ2を構成する。そして、パラメータ算出部8は、校正用ファントムPhの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、複数の対象物Oの投影画像およびパラメータに基づいて、断層画像算出部10は、当該算出時に対象物Oを撮影したときに撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。このように少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムPhを搭載可能にステージ2を構成することにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物Oおよび校正用ファントムPhを同時にステージ2に載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムPhを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
According to the X-ray inspection apparatus according to the present embodiment having the above-described configuration, the
また、本実施例に係る断層画像補正方法によれば、載置工程では、対象物Oおよび校正用ファントムPhをステージ2に載置する。その状態で、第1投影画像収集工程(図7ではステップT2)では、対象物Oを透過したX線に基づく対象物Oの投影画像を収集し、一方で、第2投影画像収集工程(図7ではステップT11)では、校正用ファントムPhを透過したX線に基づく校正用ファントムPhの投影画像を収集する。上述したように、第1/第2投影画像収集工程(ステップT2,T11)の順序については特に限定されず、第1投影画像収集工程(ステップT2)の後に第2投影画像収集工程(ステップT11)を行ってもよいし、逆に第2投影画像収集工程(ステップT11)の後に第1投影画像収集工程(ステップT2)を行ってもよいし、あるいは第1/第2投影画像収集工程(ステップT2,T11)を同時並行して行ってもよい。
Further, according to the tomographic image correction method according to the present embodiment, the object O and the calibration phantom Ph are placed on the
さらに、パラメータ算出工程(図7ではステップT12)では、第2投影画像収集工程(ステップT11)で収集された校正用ファントムPhの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、第1投影画像収集工程(ステップT2)でそれぞれ収集された複数の対象物Oの投影画像およびパラメータ算出工程(ステップT12)で算出されたパラメータに基づいて、断層画像算出工程(図7ではステップT5)では、対象物Oの断層画像を算出し、当該算出時に対象物Oを撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。 Further, in the parameter calculation step (step T12 in FIG. 7), a correction parameter is calculated based on the projection image of the calibration phantom Ph collected in the second projection image collection step (step T11), and the first projection image is obtained. In the tomographic image calculation step (step T5 in FIG. 7) based on the projection images of the plurality of objects O respectively collected in the collection step (step T2) and the parameters calculated in the parameter calculation step (step T12) A tomographic image of the object O is calculated, and reconstruction is performed using parameters suitable for the imaging conditions when the object O is imaged at the time of the calculation.
これらの工程(図7ではステップT11〜T13を含んだステップT1〜T6)を行うことで、校正用ファントムPhを利用して対象物Oの断層画像を補正する。このように対象物Oおよび校正用ファントムPhをステージ2に載置して、これらの工程を行うことにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物Oおよび校正用ファントムPhを同時にステージ2に載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムPhを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
By performing these steps (steps T1 to T6 including steps T11 to T13 in FIG. 7), the tomographic image of the object O is corrected using the calibration phantom Ph. As described above, the object O and the calibration phantom Ph are placed on the
本実施例に係る断層画像補正方法において、図3に示すように、対象物Oが校正用ファントムPhを兼用することで、第1投影画像収集工程(ステップT2)と第2投影画像収集工程(ステップT11)とを両方同時に行い、対象物Oの投影画像を収集するとともに、対象物Oが兼用する校正用ファントムPhの投影画像を収集してもよい。あるいは、本実施例に係るX線検査装置と同様に、本実施例に係る断層画像補正方法においても、図4あるいは図5に示すように、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムPhを搭載可能にステージ2を構成してもよい。 In the tomographic image correction method according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the object O also serves as the calibration phantom Ph, so that the first projection image collection step (step T2) and the second projection image collection step ( Step T11) may be performed at the same time to collect the projection image of the object O and to collect the projection image of the calibration phantom Ph shared by the object O. Alternatively, similarly to the X-ray inspection apparatus according to the present embodiment, in the tomographic image correction method according to the present embodiment, as shown in FIG. 4 or FIG. 2 may be configured.
本実施例に係るX線検査装置および断層画像補正方法において、図4に示すようにステージ2にマーカを埋め込んで校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムPhを搭載可能にステージ2を構成してもよい。あるいは、図5に示すようにステージ2にパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる校正用ファントムPhを搭載可能にステージ2を構成してもよい。また、図4および図5の両方を組み合わせてもよい。
In the X-ray inspection apparatus and tomographic image correction method according to the present embodiment, the
本実施例に係る断層画像補正方法では、好ましくは、図7のフローチャートに示すように、第1投影画像収集工程(ステップT2)で対象物Oの投影画像を収集するときと同じ撮影条件において第2投影画像収集工程(ステップT11)で校正用ファントムPhの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程(ステップT12)で算出する。そして、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第1投影画像収集工程(ステップT2)で対象物Oの投影画像を収集するとともに、当該変更後の撮影条件において第2投影画像収集工程(ステップT11)で校正用ファントムPhの投影画像を収集し、当該変更後の撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程(ステップT12)で算出する。同じ撮影条件において第1/第2投影画像収集工程(ステップT2,T11)で各投影画像を収集してパラメータを算出し、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第1/第2投影画像収集工程(ステップT2,T11)で各投影画像を収集してパラメータを算出することにより、任意の撮影条件での補正用のパラメータを容易にそれぞれ算出することができる。 In the tomographic image correction method according to the present embodiment, preferably, as shown in the flowchart of FIG. 7, the first imaging image acquisition process (step T2) is performed under the same imaging conditions as when the projection image of the object O is acquired. The projection image of the calibration phantom Ph is collected in the two projection image collection step (step T11), and the parameters under the photographing conditions are calculated in the parameter calculation step (step T12). And if the said imaging condition is changed, while the projection image of the target object O is collected by the 1st projection image collection process (step T2) on the said imaging condition after the change, the 2nd projection image collection will be carried out on the said imaging condition after the change In the step (step T11), projection images of the calibration phantom Ph are collected, and the parameters under the changed imaging conditions are calculated in the parameter calculation step (step T12). Under the same shooting conditions, the projection images are collected in the first / second projection image collection step (steps T2, T11), the parameters are calculated, and if the shooting conditions are changed, the first / first shooting conditions are changed. By collecting each projection image and calculating the parameters in the two projection image collection steps (steps T2 and T11), it is possible to easily calculate parameters for correction under an arbitrary shooting condition.
また、本実施例に係る断層画像補正方法では、好ましくは、図7のフローチャートに示すように、パラメータ算出工程(ステップT12)で算出されたパラメータを撮影条件毎に記憶媒体(本実施例ではパラメータ記憶部9)に書き込んで記憶するパラメータ記憶工程(図7ではステップT13)を備える。ある撮影条件に適したパラメータが記憶されていないとき(図7ではステップT1の「No」に分岐:適したパラメータがパラメータ記憶部9に記憶済でないとき)に、当該撮影条件において第2投影画像収集工程(ステップT11)で校正用ファントムPhの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程(ステップT12)で算出する。そして、算出された当該撮影条件に適したパラメータをパラメータ記憶工程(ステップT13)でパラメータ記憶部9に書き込んで記憶し、断層画像算出工程(ステップT5)で、各々の撮影条件でのパラメータを利用して対象物Oの断層画像を算出して再構成する。
Further, in the tomographic image correction method according to the present embodiment, preferably, as shown in the flowchart of FIG. 7, the parameter calculated in the parameter calculation step (step T12) is stored for each imaging condition in the storage medium (the parameter in the present embodiment). A parameter storage step (step T13 in FIG. 7) for writing and storing in the storage unit 9) is provided. When a parameter suitable for a certain imaging condition is not stored (in FIG. 7, branching to “No” in step T1: when a suitable parameter is not already stored in the parameter storage unit 9), the second projected image in the imaging condition The projection image of the calibration phantom Ph is collected in the collecting step (step T11), and the parameters under the photographing conditions are calculated in the parameter calculating step (step T12). Then, the calculated parameters suitable for the imaging conditions are written and stored in the
パラメータが記憶工程(ステップT13)で過去に記憶されてパラメータ記憶部9に既にあるときには、そのパラメータを利用して対象物Oの断層画像を算出して再構成し、パラメータがパラメータ記憶部9にないときのみ、そのときの撮影条件において第1/第2投影画像収集工程(ステップT2,T11)で各投影画像を収集してパラメータを算出し再構成する。このようなことを行うことで、同一の撮影条件で撮影(投影画像の収集/パラメータの算出)を改めて行う必要はなく、さらには過去の撮影条件の有無を過去に遡って調べる必要はなく、これらについてユーザを煩わすことなく、手間をかけず時間を短縮することができる。
When the parameter is stored in the past in the storage step (step T13) and already exists in the
また、本実施例に係る断層画像補正方法では、好ましくは、放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した所定枚数のフレーム以外のフレーム毎に第2投影画像収集工程(ステップT11)で校正用ファントムPhの投影画像をそれぞれ収集し、当該フレーム毎にパラメータをパラメータ算出工程(ステップT12)でそれぞれ算出する。本実施例に係る断層画像補正方法は、それぞれ算出されたパラメータに基づいて、削除した所定枚数のフレームでのパラメータを補間するパラメータ補間工程を備え、そのパラメータ補間工程でパラメータを補間することにより、全フレームでのパラメータを算出する。フレームを削除した状態でパラメータを算出し、削除したフレームでのパラメータを、算出されたパラメータに基づいて補間することで、削除したフレーム分の撮影(投影画像の収集/パラメータの算出)時間を短縮することができる。 In the tomographic image correction method according to the present embodiment, it is preferable that the second projection image is generated for each frame other than the predetermined number of deleted frames in a state where the predetermined number of frames are deleted from all the frames necessary for radiography. Projection images of the calibration phantom Ph are collected in the collection step (step T11), and parameters are calculated for each frame in the parameter calculation step (step T12). The tomographic image correction method according to the present embodiment includes a parameter interpolation process for interpolating parameters in a predetermined number of deleted frames based on the calculated parameters, and by interpolating the parameters in the parameter interpolation process, Calculate parameters for all frames. The parameters are calculated with the frames deleted, and the parameters for the deleted frames are interpolated based on the calculated parameters, thereby shortening the shooting (collection image / parameter calculation) time for the deleted frames. can do.
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した実施例では、放射線撮影装置として、X線検査装置を例に採って説明したが、複数の投影画像に基づいて断層画像を取得して放射線撮影を行う装置であれば、放射線についてはX線に限定されず、X線以外の放射線(α線、β線、γ線など)であってもよい。 (1) In the above-described embodiments, the X-ray inspection apparatus has been described as an example of the radiation imaging apparatus. However, if the apparatus performs radiography by acquiring tomographic images based on a plurality of projection images, radiation Is not limited to X-rays, and may be radiation other than X-rays (α rays, β rays, γ rays, etc.).
(2)対象物については特に限定されない。上述したように実装基板、多層基板のスルーホール/パターン/はんだ接合部、パレット上に配置された集積回路(IC)のような実装前の電子部品、金属などの鋳物、ビデオデッキのような成型品などに例示されるように、対象物に対する放射線撮影を行うのであればよい。 (2) The object is not particularly limited. As described above, mounting boards, through holes / patterns / solder joints on multilayer boards, electronic parts before mounting such as integrated circuits (ICs) placed on pallets, castings of metals, moldings such as video decks What is necessary is just to perform radiography with respect to a target object, as exemplified by goods.
(3)上述した実施例では、図1に示すように、ラミノ角傾いた斜め方向からの放射線照射手段(実施例ではX線管3)と放射線検出手段(実施例ではX線検出器4)とを配置して斜め方向から撮影したが、従来の図8に示すような方向から撮影してもよいし、従来の図9に示すような方向から撮影してもよい。
(3) In the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, the radiation irradiation means (X-ray
(4)上述した実施例では、駆動手段は、図2に示す検出器回転機構5や検出器傾動機構6やステージ駆動機構7であって、対象物Oおよび校正用ファントムPhをステージ2に載置した状態で、放射線検出手段(実施例ではX線検出器4)およびステージ2をそれぞれ駆動したが、駆動の対象はこれに限定されない。対象物および校正用ファントムをステージに載置した状態で、放射線照射手段(実施例ではX線管3)、放射線検出手段、ステージの少なくともいずれかを駆動するのであれば、放射線照射手段、放射線検出手段、ステージのいずれか1つのみを駆動してもよいし、放射線照射手段、放射線検出手段、ステージを全て駆動してもよいし、放射線照射手段、放射線検出手段、ステージのうちの2つを駆動してもよい。
(4) In the embodiment described above, the driving means is the detector
2 … ステージ
3 … X線管
4 … X線検出器
5 … 検出器回転機構
6 … 検出器傾動機構
7 … ステージ駆動機構
8 … パラメータ算出部
9 … パラメータ記憶部
10 … 断層画像算出部
M … マーカ
Ph … 校正用ファントム
O … 対象物
DESCRIPTION OF
Claims (11)
そのステージを間に挟んで互いに対向するように配置された放射線照射手段および放射線検出手段と
を備え、
前記放射線照射手段から照射されて前記対象物を透過した放射線を前記放射線検出手段で検出することにより得られた投影画像に基づいて放射線撮影を行う放射線撮影装置であって、
少なくとも放射線撮影時に複数のマーカを有する校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成し、
前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記放射線検出手段が傾動したうえで中心軸周りに回転し、前記ステージが前記放射線検出手段の回転駆動に同期して円軌道を描くように駆動する駆動手段と、
前記校正用ファントムの複数フレームの投影画像における対応付けられた前記複数のマーカの画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出手段と
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。 A stage on which the object is placed and goes straight in the X and Y directions;
Radiation irradiating means and radiation detecting means arranged to face each other with the stage in between,
A radiation imaging apparatus that performs radiation imaging based on a projection image obtained by detecting radiation emitted from the radiation irradiation means and transmitted through the object by the radiation detection means,
Configure the stage so that a calibration phantom having a plurality of markers can be mounted at least during radiography,
In a state where the object and the calibration phantom are placed on the stage, the radiation detection means tilts and rotates around a central axis, and the stage rotates in a circular orbit in synchronization with the rotational drive of the radiation detection means. Driving means for driving to draw,
Parameter calculating means for calculating a correction parameter based on the images of the plurality of markers associated with each other in the projection image of the plurality of frames of the calibration phantom;
A tomogram that calculates a tomographic image of an object based on a plurality of projection images of the object and the parameters, and that is reconstructed using the parameters suitable for imaging conditions when the object is imaged at the time of the calculation A radiation imaging apparatus comprising: an image calculating unit.
前記ステージにマーカを埋め込んで前記校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする放射線撮影装置。 The radiographic apparatus according to claim 1,
A radiation imaging apparatus, wherein a stage is configured so that the calibration phantom can be mounted by embedding a marker in the stage to form the calibration phantom.
前記ステージにパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる前記校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする放射線撮影装置。 The radiographic apparatus according to claim 1,
A radiation imaging apparatus, wherein a stage is configured so that the calibration phantom including the marker can be mounted by installing a pattern as a marker on the stage.
前記対象物および前記校正用ファントムを、X方向およびY方向に直進するステージに載置する載置工程と、
その載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、放射線検出手段が傾動したうえで中心軸周りに回転し、前記ステージが前記放射線検出手段の回転駆動に同期して円軌道を描くように駆動した状態で、前記対象物を透過した放射線に基づく前記対象物の投影画像を収集する第1投影画像収集工程と、
前記載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記放射線検出手段が傾動したうえで中心軸周りに回転し、前記ステージが前記放射線検出手段の回転駆動に同期して円軌道を描くように駆動した状態で、前記校正用ファントムを透過した放射線に基づく前記校正用ファントムの投影画像を収集する第2投影画像収集工程と、
その第2投影画像収集工程で収集された前記校正用ファントムの複数フレームの投影画像における対応付けられた前記複数のマーカの画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出工程と、
前記第1投影画像収集工程でそれぞれ収集された複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータ算出工程で算出された前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出工程と
を備え、
これらの工程を行うことで、前記校正用ファントムを利用して前記対象物の断層画像を補正することを特徴とする断層画像補正方法。 A tomographic image correction method for correcting a tomographic image of an object using a calibration phantom having a plurality of markers ,
A placing step of placing the object and the calibration phantom on a stage that goes straight in the X direction and the Y direction;
In a state where the object and the calibration phantom are placed on the stage in the placing step, the radiation detecting means tilts and rotates around the central axis, and the stage synchronizes with the rotational drive of the radiation detecting means. A first projection image collecting step of collecting a projection image of the object based on radiation transmitted through the object in a state where the object is driven to draw a circular orbit;
In a state where the object and the calibration phantom are placed on the stage in the placing step, the radiation detecting means tilts and rotates around a central axis, and the stage is driven to rotate the radiation detecting means. A second projection image collecting step of collecting a projection image of the calibration phantom based on the radiation transmitted through the calibration phantom in a state where the circular orbit is driven synchronously;
A parameter calculating step of calculating correction parameters based on the images of the plurality of markers associated in the projection images of the plurality of frames of the calibration phantom collected in the second projection image collecting step;
A tomographic image of the object is calculated based on the projection images of the plurality of objects collected in the first projection image collection process and the parameters calculated in the parameter calculation process, and the object is calculated at the time of the calculation. A tomographic image calculation step for reconstructing using the parameters suitable for the imaging conditions when imaging
A tomographic image correction method comprising correcting the tomographic image of the object using the calibration phantom by performing these steps.
前記対象物が前記校正用ファントムを兼用することで、
前記第1投影画像収集工程と前記第2投影画像収集工程とを両方同時に行い、前記対象物の投影画像を収集するとともに、前記対象物が兼用する前記校正用ファントムの投影画像を収集することを特徴とする断層画像補正方法。 The tomographic image correction method according to claim 4,
By combining the object with the calibration phantom,
Performing both the first projection image collection step and the second projection image collection step simultaneously to collect the projection image of the object, and to collect the projection image of the calibration phantom shared by the object. A characteristic tomographic image correction method.
少なくとも放射線撮影時に前記校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。 The tomographic image correction method according to claim 4,
A tomographic image correction method, wherein the stage is configured so that the calibration phantom can be mounted at least during radiation imaging.
前記ステージにマーカを埋め込んで前記校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。 The tomographic image correction method according to claim 6,
A tomographic image correction method, wherein a stage is configured so that the calibration phantom can be mounted by embedding a marker in the stage to form the calibration phantom.
前記ステージにパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる前記校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。 The tomographic image correction method according to claim 6,
A tomographic image correction method characterized in that a stage is configured so that the calibration phantom comprising the marker can be mounted by installing a pattern as a marker on the stage.
前記第1投影画像収集工程で前記対象物の投影画像を収集するときと同じ撮影条件において前記第2投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出し、
当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において前記第1投影画像収集工程で前記対象物の投影画像を収集するとともに、当該変更後の撮影条件において前記第2投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該変更後の撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出することを特徴とする断層画像補正方法。 In the tomographic image correction method according to any one of claims 4 to 8,
The projection image of the calibration phantom is collected in the second projection image collection step under the same photographing condition as when the projection image of the object is collected in the first projection image collection step, and the parameter under the photographing condition is set. Calculated in the parameter calculation step,
When the imaging condition is changed, the projection image of the object is collected in the first projection image collection step under the changed imaging condition, and the calibration is performed in the second projection image collection step under the changed imaging condition. A tomographic image correction method, comprising: collecting projection images of an imaging phantom, and calculating the parameters under the changed imaging conditions in the parameter calculation step.
前記パラメータ算出工程で算出された前記パラメータを撮影条件毎に記憶媒体に書き込んで記憶するパラメータ記憶工程を備え、
ある撮影条件に適した前記パラメータが記憶されていないときに、当該撮影条件において前記第2投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出し、算出された当該撮影条件に適したパラメータを前記パラメータ記憶工程で前記記憶媒体に書き込んで記憶し、
前記断層画像算出工程で、各々の撮影条件でのパラメータを利用して前記対象物の断層画像を算出して再構成することを特徴とする断層画像補正方法。 In the tomographic image correction method according to any one of claims 4 to 9,
A parameter storage step of storing the parameter calculated in the parameter calculation step in a storage medium for each shooting condition;
When the parameter suitable for a certain photographing condition is not stored, the projection image of the calibration phantom is collected in the second projected image collecting step under the photographing condition, and the parameter under the photographing condition is calculated as the parameter Calculated in the process, parameters suitable for the calculated shooting conditions are written and stored in the storage medium in the parameter storage process,
A tomographic image correction method characterized in that in the tomographic image calculation step, a tomographic image of the object is calculated and reconstructed using parameters in each imaging condition.
放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した前記所定枚数のフレーム以外のフレーム毎に前記第2投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像をそれぞれ収集し、当該フレーム毎に前記パラメータを前記パラメータ算出工程でそれぞれ算出し、
前記断層画像補正方法は、
それぞれ算出された前記パラメータに基づいて、削除した前記所定枚数のフレームでのパラメータを補間するパラメータ補間工程を備え、
そのパラメータ補間工程でパラメータを補間することにより、前記全フレームでのパラメータを算出することを特徴とする断層画像補正方法。 In the tomographic image correction method according to any one of claims 4 to 10,
In a state where a predetermined number of frames are deleted from all the frames required for radiography, the projection images of the calibration phantom are collected in the second projection image collection step for each frame other than the deleted predetermined number of frames. , Calculating the parameters for each frame in the parameter calculation step,
The tomographic image correction method includes:
A parameter interpolation step of interpolating parameters in the deleted predetermined number of frames based on the calculated parameters,
A tomographic image correction method, wherein parameters in all the frames are calculated by interpolating parameters in the parameter interpolation step.
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