JP6897801B2 - X線イメージング装置 - Google Patents
X線イメージング装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6897801B2 JP6897801B2 JP2019565730A JP2019565730A JP6897801B2 JP 6897801 B2 JP6897801 B2 JP 6897801B2 JP 2019565730 A JP2019565730 A JP 2019565730A JP 2019565730 A JP2019565730 A JP 2019565730A JP 6897801 B2 JP6897801 B2 JP 6897801B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lattice
- fiber bundle
- ray
- image
- grid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 68
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 174
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 36
- 238000000333 X-ray scattering Methods 0.000 claims description 22
- 208000001308 Fasciculation Diseases 0.000 claims 1
- 206010028293 Muscle contractions involuntary Diseases 0.000 claims 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- LFEUVBZXUFMACD-UHFFFAOYSA-H lead(2+);trioxido(oxo)-$l^{5}-arsane Chemical compound [Pb+2].[Pb+2].[Pb+2].[O-][As]([O-])([O-])=O.[O-][As]([O-])([O-])=O LFEUVBZXUFMACD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 5
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/483—Diagnostic techniques involving scattered radiation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
- A61B6/5282—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to scatter
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/4291—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis the detector being combined with a grid or grating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/46—Arrangements for interfacing with the operator or the patient
- A61B6/461—Displaying means of special interest
- A61B6/466—Displaying means of special interest adapted to display 3D data
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/484—Diagnostic techniques involving phase contrast X-ray imaging
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5205—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of raw data to produce diagnostic data
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
- G01N23/041—Phase-contrast imaging, e.g. using grating interferometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/4035—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis the source being combined with a filter or grating
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
本発明は、X線イメージング装置に関し、特に、被写体の暗視野像を生成する画像処理部を備えるX線イメージング装置に関する。
従来、被写体の暗視野像を生成する画像処理部を備えるX線イメージング装置が知られている。このようなX線イメージング装置は、たとえば、M Bech, et al., “Quantitative x-ray dark-field computed tomography” PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55(2010) P.5529-P.5539に開示されている。
上記M Bech, et al., “Quantitative x-ray dark-field computed tomography” PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55(2010) P.5529-P.5539のX線イメージング装置は、位相格子と、検出器と、画像処理装置とを備えている。X線源からのX線は、被写体により散乱され、位相格子を通過して検出器に照射される。検出器により検出されるX線の干渉強度に基づいて、画像処理装置により暗視野像が生成される。また、被写体が360度回転された場合における各々の角度において生成された暗視野像を用いて画像の再構成が行われる。
上記M Bech, et al., “Quantitative x-ray dark-field computed tomography” PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55(2010) P.5529-P.5539に記載されているような従来のX線イメージング装置では、X線の散乱が十分微小である場合、X線の干渉強度は散乱体の透過長に対して指数関数的に減衰すると近似することが可能である。この場合、一般的なFBP(Filtered Back Projection)により再構成を適切に行うことが可能である。
M Bech, et al., "Quantitative x-ray dark-field computed tomography" PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55(2010) P.5529-P.5539
しかしながら、上記M Bech, et al., “Quantitative x-ray dark-field computed tomography” PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55(2010) P.5529-P.5539に記載されているような従来のX線イメージング装置では、X線の散乱角が大きい場合などにおいては、X線の干渉強度が透過長に対して指数関数的に変化しないため、FBPによる再構成を適切に行うことができない。すなわち、FBPにより再構成された暗視野像(3次元データ)においてアーチファクト(ノイズ)が発生するという不都合がある。この場合、再構成された被写体の像が不鮮明になるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、再構成された被写体の像が不鮮明になるのを抑制することが可能なX線イメージング装置を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるX線イメージング装置は、X線源と、X線源から照射されたX線を検出する検出器と、X線源と検出器との間に設けられ、第1格子および第2格子を含む複数の格子と、被写体と、X線源と検出器と複数の格子とによって構成される撮像系とを相対的に回転させる回転機構と、回転機構により回転された場合における複数の回転角度の各々において、検出器により検出されたX線の強度分布に基づいて、X線の散乱に起因する暗視野像を生成する画像処理部とを備え、画像処理部は、暗視野像における複数の画素のうち、X線の散乱強度に基づく値が所定の閾値よりも大きい画素のX線の散乱強度に基づく値を、所定の設定値に低減させる散乱補正を実施するように構成されている。なお、「暗視野像」とは、物体の小角散乱に基づくVisibilityの変化によって得られる、Visibility像のことである。また、暗視野像は、小角散乱像とも呼ばれる。「Visibility」とは、鮮明度のことである。
この発明の一の局面におけるX線イメージング装置では、上記のように、X線の散乱強度に基づく値が所定の閾値よりも大きい画素のX線の散乱強度に基づく値を、所定の設定値に低減させるように構成されている。これにより、散乱補正前において、X線の散乱強度に基づく値が、回転角度に対応して変化する(X線の)透過長に対して指数関数的に変化しない場合でも、散乱補正における所定の設定値を適切化してX線の散乱強度に基づく値を適切な値まで低減させることによって、X線の散乱強度に基づく値の回転角度(透過長)に対する変化を指数関数的な変化に近づけることができる。その結果、X線の散乱角が大きいことに起因するアーチファクト(ノイズ)の発生を抑制することができるとともに、再構成された被写体の像が不鮮明になるのを抑制することができる。
上記一の局面におけるX線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、散乱補正において、X線の散乱強度に基づく値が所定の閾値よりも大きい画素のX線の散乱強度に基づく値を、所定の閾値に設定するように構成されている。このように構成すれば、所定の設定値と所定の閾値とを別個の値にする場合に比べて、ユーザによる所定の設定値の決定にかかる作業負担の増加を抑制することができる。
上記一の局面におけるX線イメージング装置において、好ましくは、被写体は、繊維束を含み、第1格子は、第1格子構成部分を有し、第2格子は、第1格子構成部分が延びる方向に沿って延びる第2格子構成部分を有し、画像処理部は、回転機構の回転軸が延びる方向と、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に、繊維束を含む被写体の暗視野像に対して散乱補正を行うように構成されている。ここで、一般的に、暗視野像において、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びる繊維束が顕著に現われる。しかし、回転機構の回転軸が延びる方向と、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合では、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びる繊維束に加えて、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に延びる繊維束が現われる。これは、回転機構により被写体が回転されることによって、回転角度によっては、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に延びる繊維束に対するX線の透過長が長くなる場合(角度)があるからである。このため、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に延びる繊維束によるX線の散乱角が大きくなる。したがって、回転機構の回転軸が延びる方向と、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に、繊維束を含む被写体の暗視野像に対して散乱補正を行うことによって、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に延びる繊維束によるX線の散乱に起因するアーチファクト(ノイズ)の発生をより効果的に抑制することができる。その結果、再構成された被写体の像が不鮮明になるのをより効果的に抑制することができる。
この場合、好ましくは、繊維束は、所定の方向に延びる第1繊維束と、所定の方向とは異なる方向に延びる第2繊維束とを含み、画像処理部は、散乱補正によって、第1繊維束に起因するX線の散乱強度に基づく値と、第2繊維束に起因するX線の散乱強度に基づく値との合計値を、所定の設定値に低減させるように構成されている。このように構成すれば、第1繊維束に起因するX線の散乱強度に基づく値、および、第2繊維束に起因するX線の散乱強度に基づく値をそれぞれ別個に散乱補正により低減させる場合と異なり、1回の散乱補正によってX線の散乱強度に基づく値の制御をすることができる。その結果、散乱補正に要する時間が長くなるのを抑制することができる。
上記第1繊維束に起因するX線の散乱強度に基づく値と第2繊維束に起因するX線の散乱強度に基づく値との合計値を所定の設定値に低減させるX線イメージング装置において、好ましくは、第1繊維束および第2繊維束のうちの一方は、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びるように設けられ、第1繊維束および第2繊維束のうちの他方は、第1格子および第2格子を正面から見て第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に沿って延びるように設けられている。このように構成すれば、散乱補正によって、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に延びる第1繊維束および第2繊維束のうちの一方によるX線の散乱に起因するアーチファクト(ノイズ)の発生を抑制することができる。その結果、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びる第1繊維束および第2繊維束のうちの他方の像が不鮮明になるのを抑制することができる。
上記回転軸が延びる方向と第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に散乱補正を行うX線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、回転機構の回転軸が延びる方向と、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に、複数の回転角度の各々における暗視野像に対して散乱補正を行うとともに、散乱補正が行われた複数の回転角度の各々における暗視野像を再構成することにより第1立体暗視野データを生成するように構成されている。このように構成すれば、複数の回転角度の各々において、暗視野シグナル(X線の散乱強度に基づく値)を指数関数的減衰の変化に近づけることができるので、第1立体暗視野データが不鮮明になるのを抑制することができる。
この場合、好ましくは、画像処理部は、散乱補正の実施の有無の変更を受け付け可能に構成されており、第1格子および第2格子を正面から見て回転軸が延びる方向と第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向とが略直交している場合に、複数の回転角度の各々における暗視野像に対して散乱補正を行わずに再構成することにより第2立体暗視野データを生成するとともに、第1立体暗視野データと第2立体暗視野データとを組み合わせて、被写体の立体像を取得するように構成されている。ここで、一般的に、暗視野像において、第1格子および第2格子を正面から見て回転軸が延びる方向と第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向とが略直交している場合、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びる繊維束が暗視野像において顕著に現われる。これは、回転機構により被写体が回転される場合に、第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向(回転軸に沿った方向)に延びる繊維束に対して、どの回転角度でも繊維束に対する暗視野感度があるためなのと、X線の透過長が回転角度によって大きく変化しないからである。これにより、第2立体暗視野データにおいて顕著に表示される繊維束と、第1立体暗視野データにおいて顕著に表示される繊維束とは互いに異なる(方向に延びる)繊維束となる。したがって、第1立体暗視野データと第2立体暗視野データとを組み合わせることによって、ユーザは、第1立体暗視野データに顕著に表示される繊維束と、第2立体暗視野データにおいて顕著に現われる繊維束との位置関係を立体像において視認することができる。
上記一の局面におけるX線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、所定の設定値の変更を受け付け可能に構成されている。このように構成すれば、所定の設定値を被写体の種類に応じて変更することができるので、より適切に散乱補正を実施することができる。
本発明によれば、上記のように、再構成された被写体の像が不鮮明になるのを抑制することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
[本実施形態]
図1〜図14を参照して、本実施形態によるX線イメージング装置100の構成について説明する。
図1〜図14を参照して、本実施形態によるX線イメージング装置100の構成について説明する。
(X線イメージング装置の構成)
図1に示すように、X線イメージング装置100は、被写体Tを通過したX線の拡散(散乱)を利用して、被写体Tの内部を画像化する装置である。また、X線イメージング装置100は、タルボ(Talbot)効果を利用して、被写体Tの内部を画像化する装置である。X線イメージング装置100は、たとえば、非破壊検査用途では、物体の内部の画像化に用いることが可能である。
図1に示すように、X線イメージング装置100は、被写体Tを通過したX線の拡散(散乱)を利用して、被写体Tの内部を画像化する装置である。また、X線イメージング装置100は、タルボ(Talbot)効果を利用して、被写体Tの内部を画像化する装置である。X線イメージング装置100は、たとえば、非破壊検査用途では、物体の内部の画像化に用いることが可能である。
被写体Tは、内部に繊維束10(図2参照)を含む。被写体Tは、たとえば、繊維束10として炭素繊維が用いられ、母材として樹脂11(図2参照)が用いられる炭素繊維強化プラスチック(CFRP)である。なお、繊維束とは、繊維が多数集まって束状になったものである。本実施形態では、繊維束10は、多数の繊維によって板状に形成されたものである。
図1は、X線イメージング装置100をX方向から見た図である。図1に示すように、X線イメージング装置100は、X線源1と、第1格子2と、第2格子3と、第3格子4と、検出器5と、画像処理部6と、制御部7と、回転機構8と、格子移動機構9とを備えている。なお、本明細書において、X線源1から第1格子2に向かう方向をZ2方向、その逆向きの方向をZ1方向とする。また、Z方向と直交する面内の左右方向をX方向とし、紙面の奥に向かう方向をX2方向、紙面の手前側に向かう方向をX1方向とする。また、Z方向と直交する面内の上下方向をY方向とし、上方向をY1方向、下方向をY2方向とする。
X線源1は、高電圧が印加されることにより、X線を発生させるとともに、発生されたX線をZ2方向に向けて照射するように構成されている。
第1格子2は、Y方向に所定の周期(ピッチ)d1で配列される複数のスリット2aおよび、X線位相変化部2bを有している。各スリット2aおよびX線位相変化部2bはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各スリット2aおよびX線位相変化部2bはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第1格子2は、いわゆる位相格子である。なお、X線位相変化部2bは、請求の範囲の「第1格子構成部分」の一例である。
第1格子2は、X線源1と、第2格子3との間に配置されており、X線源1からX線が照射される。第1格子2は、タルボ効果により、第1格子2の自己像(図示せず)を形成するために設けられている。なお、可干渉性を有するX線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離(タルボ距離)離れた位置に、格子の像(自己像)が形成される。これをタルボ効果という。
第2格子3は、Y方向に所定の周期(ピッチ)d2で配列される複数のX線透過部3aおよびX線吸収部3bを有する。X線吸収部3bは、X線位相変化部2bが延びる方向に沿って延びている。各X線透過部3aおよびX線吸収部3bはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各X線透過部3aおよびX線吸収部3bはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第2格子3は、いわゆる、吸収格子である。第1格子2、第2格子3はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット2aおよびX線透過部3aはそれぞれX線を透過させる。また、X線吸収部3bはX線を遮蔽する役割を担っており、X線位相変化部2bはスリット2aとの屈折率の違いによってX線の位相を変化させる。なお、X線吸収部3bは、請求の範囲の「第2格子構成部分」の一例である。
第2格子3は、第1格子2と検出器5との間に配置されており、第1格子2を通過したX線が照射される。また、第2格子3は、第1格子2からタルボ距離離れた位置に配置される。第2格子3は、第1格子2の自己像と干渉して、検出器5の検出表面上にモアレ縞(図示せず)を形成する。
第3格子4は、Y方向に所定の周期(ピッチ)d3で配列される複数のX線透過部4aおよびX線吸収部4bを有する。各X線透過部4aおよびX線吸収部4bはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各X線透過部4aおよびX線吸収部4bはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第3格子4は、いわゆる、マルチスリットである。
第3格子4は、X線源1と第1格子2との間に配置されている。第3格子4は、各X線透過部4aを通過したX線を線光源とすることにより、X線源1からのX線を多点光源化するように構成されている。3枚の格子(第1格子2、第2格子3、および、第3格子4)のピッチと格子間の距離とが一定の条件を満たすことにより、X線源1から照射されるX線の可干渉性を高めることが可能である。これにより、X線源1の管球の焦点サイズが大きくても干渉強度を保持できる。
検出器5は、X線を検出するとともに、検出されたX線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。検出器5は、たとえば、FPD(Flat Panel Detector)である。検出器5は、複数の変換素子(図示せず)と複数の変換素子上に配置された画素電極(図示せず)とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期(画素ピッチ)で、X方向およびY方向にアレイ状に配列されている。また、検出器5は、取得した画像信号を、画像処理部6に出力するように構成されている。
画像処理部6は、検出器5から出力された画像信号に基づいて、吸収像(図示せず)を生成するように構成されている。また、画像処理部6は、検出器5により検出されたX線の強度分布に基づいて暗視野像(図5参照)を生成するように構成されている。ここで、吸収像とは、被写体TによるX線の吸収の差によって生じるコントラストを画像化したものである。また、暗視野像とは、被写体Tの内部にある微細構造によるX線の屈折によって生じるコントラストを画像化したものである。また、画像処理部6は、回転機構8を回転させながら(複数の回転角度の各々において)撮像された複数の吸収像および複数の暗視野像をそれぞれ再構成することにより、3次元吸収像(図示せず)および3次元暗視野像(図2(b)等参照)を生成する。また、画像処理部6は、たとえば、GPU(Graphics Processing Unit)や画像処理用に構成されたFPGA(Field−Programmable Gate Array)などのプロセッサを含む。
制御部7は、回転機構8を介して、被写体Tと、X線源1、検出器5、および、複数の格子(第1格子2、第2格子3、および、第3格子4)によって構成される撮像系200を相対的に回転させるように構成されている。また、制御部7は、格子移動機構9を介して、第1格子2を格子面内において格子方向と直交する方向にステップ移動させるように構成されている。X線イメージング装置100では、第1格子2を一定周期間隔に走査することにより得られた複数のモアレ縞(画像)から再構成画像を取得する手法(縞走査法)が用いられている。また、制御部7は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを含む。なお、格子方向は、請求の範囲の「第1格子構成部分および第2格子構成部分の各々が延びる方向」の一例である。
回転機構8は、制御部7からの信号に基づいて、被写体Tと撮像系200とを相対的に回転させるように構成されている。具体的には、回転機構8は、被写体Tを軸線AR周りに回転させることにより、撮像系200に対して被写体Tを相対的に回転させるように構成されている。図1では、軸線ARが延びる方向(図1ではY方向)と、複数の格子の格子方向(図1ではX方向)とが直交している状態を図示しているが、複数の格子の格子方向は所定の方向(たとえばY方向)に変化させることが可能である。なお、格子方向とは、格子の格子パターンが延びる方向である。また、格子パターンとは、各格子のスリット2a、X線位相変化部2b、X線透過部3a、および、X線吸収部3bなどのことである。また、回転機構8は、たとえば、モータなどによって駆動される回転ステージを含む。なお、軸線ARは、請求の範囲の「回転軸」の一例である。
格子移動機構9は、制御部7からの信号に基づいて、第1格子2を格子面内(XY面内)において格子方向と直交する方向(図1ではY方向)にステップ移動させるように構成されている。具体的には、格子移動機構9は、第1格子2の周期d1をn分割し、d1/nずつ第1格子2をステップ移動させる。格子移動機構9は、少なくとも第1格子2の1周期d1分、第1格子2をステップ移動させるように構成されている。なお、nは正の整数であり、たとえば、9などである。また、格子移動機構9は、たとえば、ステッピングモータやピエゾアクチュエータなどを含む。
図2(a)に示すように、繊維束10は、被写体T内において、複数の異なる方向に延びる繊維束10を含む。図2(a)に示す例では、被写体Tは、第1格子2および第2格子3を正面から見て(Z方向から見て)格子方向と直交する方向(Y方向)に延びる繊維束10aと、格子方向(X方向)に延びる繊維束10bとが編み込まれた構造となっている。なお、図2(a)に示す例では、繊維束10aおよび繊維束10bを区別して表示しているが、実際にはシート状に織り込まれた(または、編み込まれた)同種の炭素繊維である。また、X方向およびY方向は、それぞれ、請求の範囲の「所定の方向とは異なる方向」および「所定の方向」の一例である。また、繊維束10aおよび繊維束10bは、それぞれ、請求の範囲の「第1繊維束」および「第2繊維束」の一例である。
また、被写体Tの樹脂11には、クラック12が形成されている場合がある。図2に示す例では、クラック12は、Y方向に延びている。なお、クラック12は、樹脂11に形成される空気の層などである。
図2に示す例では、軸線ARが延びる方向(図2(a)ではY方向)と格子方向(図2(a)ではX方向)とが直交している。この場合、繊維束10のうち格子方向に延びる繊維束(図2(a)では繊維束10b)の像が暗視野像において現われる。この場合に生成された複数の回転角度における暗視野像(図5の暗視野像20a〜20d参照)を再構成することにより、繊維束10bの立体像が鮮明に表示される3Dデータ20(図2(b)参照)が生成される。なお、3Dデータ20は、請求の範囲の「第2立体暗視野像」の一例である。
図3に示す比較例では、軸線ARが延びる方向(図3(a)ではY方向)と格子方向(図3(a)ではY方向)とが揃っている。この場合、繊維束10のうち格子方向に延びている繊維束(図3(a)では繊維束10a)およびクラック12の像に加えて、格子方向と直交する方向(X方向)に延びている繊維束(図3(a)では繊維束10b)が暗視野像において現われる。この場合に生成された複数の回転角度における暗視野像(図5の暗視野像21b〜21d参照)を再構成することにより、繊維束10aおよびクラック12の立体像に加えて、繊維束10bの立体像が現われる3Dデータ21(図3(b)参照)が生成される。
ここで、図4を参照して、軸線ARが延びる方向と格子方向とが揃っている場合(図3(a)参照)において、暗視野像(図5の暗視野像21b〜21d参照)に、格子方向と直交する方向(X方向)に延びている繊維束(図3(a)では繊維束10b)が現われる理由について説明する。
図4(a)は、XZ平面において、被写体Tの繊維束10bがX線の光軸と直交するように配置されている場合の例を示す模式図である。図4(b)は、図4(a)における400−400線に沿う断面図である。図4(c)は、XZ平面において、被写体Tの繊維束10bがX線の光軸に対して斜めになるように配置されている場合の例を示す模式図である。図4(d)は、図4(c)における500−500線に沿う断面図である。
ここで、X線の光軸と直交する方向に延びる繊維束10にX線が入射した場合、繊維束10によってX線が散乱(拡散)する。具体的には、被写体T内の繊維と樹脂11(図2参照)との界面において、繊維と樹脂11との屈折率の差によってX線が屈折する。被写体T内には、繊維束10が積層されているため、また、繊維束10は多数の繊維から構成されているため、多数の繊維を通過することによって多重の屈折が起こり、X線が散乱(拡散)する。
図4(a)に示す例では、繊維束10bがX線の光軸と直交する配置となっている。すなわち、繊維束10bがX方向に延びるように配置されている。したがって、図4(b)に示すように、繊維の断面は略円形となっている。図4(c)に示す例では、繊維束10bがX線の光軸に対して斜めに配置されている。したがって、図4(d)に示すように、繊維の断面は楕円形である。繊維の断面が楕円形となる場合、繊維の断面が略円形となる場合と比較して、X線が繊維と樹脂11との界面を通過する距離が長くなる。また、繊維と樹脂11との界面はざらざらした形状(微小な凹凸)となっており、X線が繊維と樹脂11との界面を通過する距離が長くなる分だけ、X線の散乱(拡散)が増大する。
図5は、本実施形態によるX線イメージング装置100において被写体Tを回転させながら撮像した際のある角度(第1角度θ1、第2角度θ2、第3角度θ3および第4角度θ4)における、軸線ARが延びる方向と格子方向とが直交している場合(図2参照)の暗視野像20a〜20dと、軸線ARが延びる方向と格子方向とが揃っている場合(図3参照)の暗視野像21a〜21dを示す模式図(a)〜(d)である。
軸線ARが延びる方向と格子方向とが直交している場合では、第1角度θ1の暗視野像(暗視野像20a)(図5(a)参照)において、繊維束10bが鮮明に現われている。また、角度が比較的大きい暗視野像(暗視野像20b〜20d)(図5(b)〜(d)参照)において、角度が大きくなるにつれて、繊維束10bによるX線の散乱(拡散)(図4参照)が大きくなる。その結果、繊維束10bの暗視野信号(図7(a)の実線参照)が大きくなる。なお、この場合、角度が大きくなっても繊維束10aによるX線の散乱(拡散)は大きく変化しないので、繊維束10a(およびクラック12)の暗視野信号(図7(a)の破線参照)は大きくならない。ここで、暗視野信号とは、暗視野像における所定の画素の画素値をVとした場合にf(1/V)で求められる値である。なお、上記関数f(x)は、引数xの値が大きいほど値が大きくなる関数である。したがって、X線の散乱強度が大きく、暗視野像の画素値(明るさ)が小さい場合(すなわちVが大きい場合)は、暗視野信号は大きくなる。なお、暗視野信号は、請求の範囲の「X線の散乱強度に基づく値」の一例である。
一方、軸線ARが延びる方向と格子方向とが揃っている場合では、角度が比較的小さい第1角度θ1の暗視野像(暗視野像21a)においては、繊維束10bの暗視野信号(図7(b)の実線参照)が比較的小さく、繊維束10a(およびクラック12)が鮮明に現われている。しかし、角度が大きくなるにつれて、繊維束10bによるX線の散乱(拡散)が大きくなるため、繊維束10bの暗視野信号(図7(b)の実線参照)が繊維束10aの暗視野信号(図7(b)の破線参照)に対して大きくなる。このため、暗視野像21b〜21dにおいて、繊維束10bの像が顕著に現われるため、繊維束10a(およびクラック12)の詳細な構造を把握することは難しくなる。
図6は、本実施形態によるX線イメージング装置100において被写体Tを360度回転させながら撮像した際のサイノグラムである。図6のサイノグラムは、複数の回転角度の各々における検出器5の出力データを示したものである。軸線ARが延びる方向と格子方向とが直交している場合のサイノグラム(図6(a)参照)、および、軸線ARが延びる方向と格子方向とが揃っている場合のサイノグラム(図6(b)参照)の各々に示されているように、所定の回転角度において、繊維束10bによるX線の散乱(拡散)が大きくなっている(図6(a)および図6(b)の斜線部分参照)ことが分かる。すなわち、図6(a)および図6(b)の斜線部分は、暗視野信号が比較的大きい回転角度(図7(a)および(b)の実線参照)に対応している。
ここで、本実施形態では、画像処理部6(図1参照)は、暗視野像における複数の画素のうち、暗視野信号が閾値V1(図7(b)参照)よりも大きい画素の暗視野信号を、設定値V2に低減させる散乱補正を実施するように構成されている。なお、本実施形態では、設定値V2は、閾値V1と等しい。なお、閾値V1および設定値V2は、それぞれ、請求の範囲の「所定の閾値」および「所定の設定値」の一例である。
具体的には、画像処理部6は、暗視野像に含まれる複数の画素の各々に対して散乱補正を実施する。詳細には、画像処理部6は、暗視野像に含まれる複数の画素のうち、暗視野信号が閾値V1よりも大きい画素の暗視野信号を散乱補正により設定値V2(閾値V1)に低減させる。また、画像処理部6は、暗視野像に含まれる複数の画素のうち、暗視野信号が閾値V1以下の画素に対しては散乱補正を実施せず、暗視野信号を変化させない。
また、本実施形態では、画像処理部6は、軸線ARが延びる方向と格子方向とが揃っている場合(図3(a)参照)に、繊維束10を含む被写体Tの暗視野像に対して散乱補正を行うように構成されている。具体的には、画像処理部6は、軸線ARが延びる方向と格子方向とが揃っている場合に、複数の回転角度の各々における暗視野像(図5の暗視野像21a〜21d参照)に対して散乱補正を行う。
そして、図8に示すように、画像処理部6は、散乱補正が行われた複数の回転角度の各々における暗視野像を再構成することにより3Dデータ22を生成する。なお、3Dデータ22は、請求の範囲の「第1立体暗視野像」の一例である。
また、画像処理部6は、散乱補正の実施の有無の変更を受け付け可能に構成されている。本実施形態では、画像処理部6は、軸線ARが延びる方向と格子方向とが直交している場合(図2(a)参照)には、散乱補正が行われないように構成されている。
また、本実施形態では、画像処理部6は、散乱補正によって、繊維束10aに起因する暗視野信号(図7(b)の実線参照)と、繊維束10bに起因する暗視野信号(図7(b)の破線参照)との合計値を、設定値V2(閾値V1)に低減させるように構成されている。なお、設定値V2(閾値V1)は、ユーザにより予め設定されている値である。
また、本実施形態では、画像処理部6は、設定値V2の変更を受け付け可能に構成されている。具体的には、図示しない操作部においてユーザが設定値V2の変更を指示した場合、ユーザの指示に基づいて制御部7(図1参照)により画像処理部6の設定値V2が変更される。
図9(a)は、軸線ARが延びる方向と格子方向とが揃っている場合(図3(a)参照)の、散乱補正が実施されていない場合の3Dデータ21(図3(b)参照)の所定の方向に沿った断面像(比較例)である。また、図9(b)は、軸線ARが延びる方向と格子方向とが揃っている場合(図3(a)参照)の、散乱補正が実施されている場合の3Dデータ22(図8参照)の所定の方向に沿った断面像である。図9(a)に示す比較例では、断面像内において、繊維束10bの像(斜線部分)が顕著に現われており、繊維束10a(およびクラック12)の像は現われていない。一方、図9(b)に示す例では、図9(a)において現われていた繊維束10bの像が現われず、繊維束10aの像(斜線部分)が顕著に現われている。なお、図9(b)に示す例では、クラック12の像は現われていない。
また、図10に示す例では、図9とは異なる種類の被写体Tの画像を示す。図10(a)は、軸線ARが延びる方向と格子方向とが揃っている場合(図3(a)参照)の、散乱補正が実施されていない場合の3Dデータ21(図3(b)および図12(a)参照)の所定の方向に沿った断面像(比較例)である。また、図10(b)は、軸線ARが延びる方向と格子方向とが揃っている場合(図3(a)参照)の、散乱補正が実施されている場合の3Dデータ22(図8および図12(b)参照)の所定の方向に沿った断面像である。図10(a)に示す比較例では、断面像内において、クラック12(筋状の部分)の像は現われてはいるが、図9(a)と同様に繊維束10bの像(斜線部分)が顕著に現われており、クラック12の像が視認しにくくなっている。一方、図10(b)に示す例では、図10(a)において現われていた繊維束10bの像が現われず、クラック12の像(斜線部分)が顕著に現われている。なお、図10(b)に示す例では、繊維束10aの像は顕著に現われていない。
また、図11では、図10とは異なる方向に沿った断面像を示す。図11(a)に示す比較例では、断面像内において、繊維束10bによるX線の散乱に起因するアーチファクト(ノイズ)(被写体Tから外側に出ている放射状の線)が顕著に現われている。また、図11(b)では、図11(a)の比較例に比べて、繊維束10bによるX線の散乱に起因するアーチファクト(ノイズ)の発生が抑制されている。
また、図12では、図10および図11の被写体Tの3Dデータを示す。図12(a)に示すように、散乱補正が実施されていない場合の3Dデータ21には、繊維束10bの立体像が顕著に現われている。また、図12(b)に示すように、散乱補正が実施されている場合の3Dデータ22には、クラック12(および繊維束10a)の立体像が顕著に現われている。
ここで、本実施形態では、図13に示すように、画像処理部6は、第1格子2および第2格子3を正面から見て(Z方向から見て)軸線ARが延びる方向と格子方向とが略直交している場合(図2(a)参照)に、複数の回転角度の各々における暗視野像(図5の暗視野像20a〜20d参照)に対して散乱補正を行わずに再構成することにより3Dデータ20(図2(b)参照)を生成するように構成されている。そして、画像処理部6は、3Dデータ22と3Dデータ20とを組み合わせて、被写体Tの立体像23を取得するように構成されている。すなわち、画像処理部6は、3Dデータ22と3Dデータ20とを合成して、1つの立体像23を取得(生成)するように構成されている。
(被写体の撮像)
次に、図14を参照して、本実施形態によるX線イメージング装置100による被写体Tを撮像する処理の流れについて説明する。
次に、図14を参照して、本実施形態によるX線イメージング装置100による被写体Tを撮像する処理の流れについて説明する。
ステップS1において、格子方向と軸線ARが延びる方向とを揃える。この場合、繊維束10aは、格子方向に沿って延びるように設けられ、繊維束10bは、第1格子2および第2格子3を正面から見て格子方向と直交する方向に沿って延びるように設けられている。
次に、ステップS2において、制御部7により、回転機構8を介して、被写体Tが所定角度(たとえば1度)回転される。
次に、ステップS3において、制御部7により、格子移動機構9を介して第1格子2がステップ移動されながら、被写体Tが撮像される。次に、ステップS4において、画像処理部6により、被写体Tの暗視野像が生成される。
次に、ステップS5において、画像処理部6により、ステップS4において生成された暗視野像に対して散乱補正が実施される。
次に、ステップS6において、制御部7により、回転機構8が被写体Tを360度回転させたかどうかが判定される。被写体Tが360度回転していない場合、ステップS2に戻る。被写体Tが360度回転している場合、ステップS7へ進む。
ステップS7において、画像処理部6により、各回転角度において撮像された暗視野像が再構成され、被写体Tの3次元データ(3Dデータ22(図8参照))が生成される。なお、この場合、画像処理部6により、生成された3Dデータ22に対して少なくとも平滑化処理を含む補正処理が行われてもよい。平滑化処理は、たとえば、ガウシアンフィルタなどによるフィルター処理による平滑化を含む。
次に、ステップS8において、複数の格子が回動(回転)されることにより、格子方向と軸線ARが延びる方向とが直交した状態にする。この場合、繊維束10bは、格子方向に沿って延びるように設けられ、繊維束10aは、第1格子2および第2格子3を正面から見て格子方向と直交する方向に沿って延びるように設けられている。
次に、ステップS9において、制御部7により、回転機構8を介して、被写体Tが所定角度(たとえば1度)回転される。
次に、ステップS10において、制御部7により、格子移動機構9を介して第1格子2がステップ移動されながら、被写体Tが撮像される。次に、ステップS11において、画像処理部6により、被写体Tの暗視野像が生成される。
次に、ステップS12において、制御部7により、回転機構8が被写体Tを360度回転させたかどうかが判定される。被写体Tが360度回転していない場合、ステップS9に戻る。被写体Tが360度回転している場合、ステップS13へ進む。
ステップS13において、画像処理部6により、各回転角度において撮像された暗視野像(図5の暗視野像20a〜20d参照)が再構成され、被写体Tの3次元データ(3Dデータ20(図2(b)参照))が生成される。なお、この場合、画像処理部6により、生成された3Dデータ20に対して平滑化処理を含む補正処理が行われてもよい。
ステップS14において、画像処理部6により、ステップS7において生成された3Dデータ22と、ステップ13において生成された3Dデータ20とが組み合わされて(合成されて)、被写体Tの立体像23が取得される。
ステップS15において、画像処理部6により、ステップS14において取得された立体像23から所定の特徴量が抽出される。この場合に抽出される特徴量としては、繊維束10の編み込みの高さ、隣接する繊維束10の間の隙間の大きさ、繊維束10の幅、繊維束10の長さ、繊維束10の曲率、繊維束10の肉厚、クラック12の長さ、クラック12の深さ、クラック12の数量、および、クラック12の曲率などである。また、繊維束10の編み込みの規則性などを特徴量として抽出してもよい。
(本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、上記のように、画像処理部6が、暗視野像における複数の画素のうち、暗視野信号が閾値V1よりも大きい画素の暗視野信号を、設定値V2(閾値V1)に低減させる散乱補正を実施するように、X線イメージング装置100を構成する。これにより、散乱補正前において、暗視野信号が、回転角度に対応して変化する(X線の)透過長に対して指数関数的に変化しない場合でも、散乱補正における設定値V2を適切化して暗視野信号を適切な値まで低減させることによって、暗視野信号の回転角度(透過長)に対する変化を指数関数的な変化に近づけることができる。その結果、X線の散乱角が大きいことに起因するアーチファクト(ノイズ)の発生を抑制することができるとともに、再構成された被写体Tの像が不鮮明になるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、画像処理部6が、散乱補正において、暗視野信号が閾値V1よりも大きい画素の暗視野信号を、閾値V1に設定するように、X線イメージング装置100を構成する。これにより、設定値V2と閾値V1とを別個の値にする場合に比べて、ユーザによる設定値V2の決定にかかる作業負担の増加を抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、画像処理部6が、回転機構8の軸線ARが延びる方向と、格子方向とが揃っている場合に、繊維束10を含む被写体Tの暗視野像に対して散乱補正を行うように、X線イメージング装置100を構成する。ここで、一般的に、暗視野像において、格子方向に沿って延びる繊維束10が顕著に現われる。しかし、回転機構8の軸線ARが延びる方向と、格子方向とが揃っている場合では、格子方向に沿って延びる繊維束10に加えて、格子方向と直交する方向に延びる繊維束10が現われる。これは、回転機構8により被写体Tが回転されることによって、回転角度によっては、格子方向と直交する方向に延びる繊維束10に対するX線の透過長が長くなる場合(角度)があるからである。このため、格子方向と直交する方向に延びる繊維束10によるX線の散乱角が大きくなる。したがって、回転機構8の軸線ARが延びる方向と、格子方向とが揃っている場合に、繊維束10を含む被写体Tの暗視野像に対して散乱補正を行うことによって、格子方向と直交する方向に延びる繊維束10によるX線の散乱に起因するアーチファクト(ノイズ)の発生をより効果的に抑制することができる。その結果、再構成された被写体Tの像が不鮮明になるのをより効果的に抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、画像処理部6が、散乱補正によって、繊維束10aに起因する暗視野信号と、繊維束10bに起因する暗視野信号との合計値を、設定値V2(閾値V1)に低減させるように、X線イメージング装置100を構成する。これにより、繊維束10aに起因する暗視野信号、および、繊維束10bに起因する暗視野信号をそれぞれ別個に散乱補正により低減させる場合と異なり、1回の散乱補正によって暗視野信号の制御をすることができる。その結果、散乱補正に要する時間が長くなるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、繊維束10aおよび繊維束10bのうちの一方が、格子方向に沿って延びるように設けられ、繊維束10aおよび繊維束10bのうちの他方が、第1格子2および第2格子3を正面から見て格子方向と直交する方向に沿って延びるように設けられるように、X線イメージング装置100を構成する。これにより、散乱補正によって、格子方向と直交する方向に延びる繊維束10aおよび繊維束10bのうちの一方によるX線の散乱に起因するアーチファクト(ノイズ)の発生を抑制することができる。その結果、格子方向に沿って延びる繊維束10aおよび繊維束10bのうちの他方の像が不鮮明になるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、画像処理部6が、回転機構8の軸線ARが延びる方向と、格子方向とが揃っている場合に、複数の回転角度の各々における暗視野像に対して散乱補正を行うとともに、散乱補正が行われた複数の回転角度の各々における暗視野像を再構成することにより3Dデータ22を生成するように、X線イメージング装置100を構成する。これにより、複数の回転角度の各々において、暗視野信号を指数関数的減衰の変化に近づけることができるので、3Dデータ22が不鮮明になるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、第1格子2および第2格子3を正面から見て軸線ARが延びる方向と格子方向とが略直交している場合に、複数の回転角度の各々における暗視野像に対して散乱補正を行わずに再構成することにより3Dデータ20を生成するとともに、3Dデータ22と3Dデータ20とを組み合わせて、被写体Tの立体像23を取得するように、X線イメージング装置100を構成する。ここで、一般的に、暗視野像において、第1格子2および第2格子3を正面から見て軸線ARが延びる方向と格子方向とが略直交している場合、格子方向に沿って延びる繊維束10が暗視野像において顕著に現われる。これは、回転機構8により被写体Tが回転される場合に、格子方向と直交する方向(軸線ARに沿った方向)に延びる繊維束10に対して、どの回転角度でも繊維束10に対する暗視野感度があるためなのと、X線の透過長が回転角度によって大きく変化しないからである。これにより、3Dデータ20において顕著に表示される繊維束10と、3Dデータ22において顕著に表示される繊維束10とは互いに異なる(方向に延びる)繊維束10となる。したがって、3Dデータ20と3Dデータ22とを組み合わせることによって、ユーザは、3Dデータ20に顕著に表示される繊維束10と、3Dデータ22において顕著に表示される繊維束10との位置関係を立体像23において視認することができる。
また、本実施形態では、上記のように、画像処理部6が、設定値V2の変更を受け付け可能に構成されるように、X線イメージング装置100を構成する。これにより、設定値V2を被写体Tの種類に応じて変更することができるので、より適切に散乱補正を実施することができる。
(変形例)
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、暗視野像の暗視野信号の大きさに基づいて、散乱補正を実施する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、暗視野像の画素値に基づいて、散乱補正を行ってもよい。ここで、X線の散乱が大きい場合は暗視野像の画素値(明るさ)は小さくなる。したがって、画素値に基づいて散乱補正を行う場合、画像処理部6は、画素値が所定の閾値よりも小さい場合に散乱補正を行うように構成される。なお、この場合、画素値は、請求の範囲の「X線の散乱強度に基づく値」である。
また、上記実施形態では、所定の設定値(設定値V2)と所定の閾値(閾値V1)とが等しい例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、所定の設定値(設定値V2)と所定の閾値(閾値V1)とが互いに異なっていてもよい。この場合、画像処理部6は、所定の設定値(設定値V2)として最適な値を、生成された暗視野像に基づいて推定するように構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、回転機構8の回転軸(軸線AR)が延びる方向と、第1格子構成部分(X線位相変化部2b)および第2格子構成部分(X線吸収部3b)の各々が延びる方向(格子方向)とが揃っている場合に散乱補正を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転機構8の回転軸(軸線AR)が延びる方向と、第1格子構成部分(X線位相変化部2b)および第2格子構成部分(X線吸収部3b)の各々が延びる方向(格子方向)とが、所定の角度(たとえば10度)ずれている場合に散乱補正を行ってもよい。
また、上記実施形態では、第1繊維束(繊維束10a)と第2繊維束(繊維束10b)とが略直交している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1繊維束(繊維束10a)と第2繊維束(繊維束10b)とが直交せずに交差していてもよい。
また、上記実施形態では、第2立体暗視野データ(3Dデータ20)の生成において散乱補正を実施しない例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第2立体暗視野データ(3Dデータ20)の生成において散乱補正を実施してもよい。
また、上記実施形態では、第1立体暗視野データ(3Dデータ22)を生成した後に、第2立体暗視野データ(3Dデータ20)を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第2立体暗視野データ(3Dデータ20)を生成した後に、第1立体暗視野データ(3Dデータ22)を生成してもよい。
また、上記実施形態では、画像処理部6が、第1立体暗視野データ(3Dデータ22)と第2立体暗視野データ(3Dデータ20)とを組み合わせる(合成する)例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1立体暗視野データ(3Dデータ22)および第2立体暗視野データ(3Dデータ20)に加えて、回転軸(軸線AR)が延びる方向と第1格子構成部分(X線位相変化部2b)および第2格子構成部分(X線吸収部3b)の各々が延びる方向(格子方向)とが直交せずに交差している場合の立体暗視野データを組み合わせてもよい。
また、上記実施形態では、第3格子4が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。第3格子4が設けられていなくてもよい。
また、上記実施形態では、縞走査法によって暗視野像を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1格子2、第2格子3、または、第3格子4のうちのいずれかを、X線の光軸方向に直交する平面上において回転させる手法(いわゆる、モアレ1枚撮り手法)によって、暗視野像を生成してもよい。
また、上記実施形態では、第1格子2が位相格子である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1格子2は吸収格子であってもよい。
また、上記実施形態では、回転機構8は、被写体Tを回転させることにより、撮像系に対して被写体Tを相対的に回転させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、撮像系を回転させることにより、撮像系に対して被写体Tを相対的に回転させるように構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、複数の格子を回動(回転)させることにより、複数の格子の格子方向と被写体Tの向きとを相対的に変更する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、被写体Tを回動(回転)させることにより、複数の格子の格子方向と被写体Tの向きとを相対的に変更するように構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、第1格子2を格子面内においてステップ移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。複数の格子のうち、いずれの格子をステップ移動させてもよい。
また、上記実施形態では、被写体Tとして、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を撮像する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)などを被写体Tとして用いてもよい。撮像する被写体内に繊維束が含まれていれば、どのような被写体であってもよい。
1 X線源
2 第1格子
2b X線位相変化部(第1格子構成部分)
3 第2格子
3b X線吸収部(第2格子構成部分)
5 検出器
6 画像処理部
8 回転機構
10 繊維束
10a 繊維束(第1繊維束)
10b 繊維束(第2繊維束)
20 3Dデータ(第2立体暗視野データ)
20a、20b、20c、20d 暗視野像(回転軸が延びる方向と第1格子構成部分および第2格子構成部分の延びる方向とが略直交している場合の暗視野像)
21a、21b、21c、21d 暗視野像(回転軸が延びる方向と第1格子構成部分および第2格子構成部分の延びる方向とが揃っている場合の暗視野像)
22 3Dデータ(第1立体暗視野データ)
23 立体像
100 X線イメージング装置
200 撮像系
AR 軸線(回転軸)
T 被写体
V1 閾値(所定の閾値)
V2 設定値(所定の設定値)
2 第1格子
2b X線位相変化部(第1格子構成部分)
3 第2格子
3b X線吸収部(第2格子構成部分)
5 検出器
6 画像処理部
8 回転機構
10 繊維束
10a 繊維束(第1繊維束)
10b 繊維束(第2繊維束)
20 3Dデータ(第2立体暗視野データ)
20a、20b、20c、20d 暗視野像(回転軸が延びる方向と第1格子構成部分および第2格子構成部分の延びる方向とが略直交している場合の暗視野像)
21a、21b、21c、21d 暗視野像(回転軸が延びる方向と第1格子構成部分および第2格子構成部分の延びる方向とが揃っている場合の暗視野像)
22 3Dデータ(第1立体暗視野データ)
23 立体像
100 X線イメージング装置
200 撮像系
AR 軸線(回転軸)
T 被写体
V1 閾値(所定の閾値)
V2 設定値(所定の設定値)
Claims (8)
- X線源と、
前記X線源から照射されたX線を検出する検出器と、
前記X線源と前記検出器との間に設けられ、第1格子および第2格子を含む複数の格子と、
被写体と、前記X線源と前記検出器と前記複数の格子とによって構成される撮像系とを相対的に回転させる回転機構と、
前記回転機構により回転された場合における複数の回転角度の各々において、前記検出器により検出されたX線の強度分布に基づいて、X線の散乱に起因する暗視野像を生成する画像処理部とを備え、
前記画像処理部は、前記暗視野像における複数の画素のうち、X線の散乱強度に基づく値が所定の閾値よりも大きい前記画素の前記X線の散乱強度に基づく値を、所定の設定値に低減させる散乱補正を実施するように構成されている、X線イメージング装置。 - 前記画像処理部は、前記散乱補正において、前記X線の散乱強度に基づく値が前記所定の閾値よりも大きい前記画素の前記X線の散乱強度に基づく値を、前記所定の閾値に設定するように構成されている、請求項1に記載のX線イメージング装置。
- 前記被写体は、繊維束を含み、
前記第1格子は、第1格子構成部分を有し、
前記第2格子は、前記第1格子構成部分が延びる方向に沿って延びる第2格子構成部分を有し、
前記画像処理部は、前記回転機構の回転軸が延びる方向と、前記第1格子構成部分および前記第2格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に、前記繊維束を含む前記被写体の前記暗視野像に対して前記散乱補正を行うように構成されている、請求項1に記載のX線イメージング装置。 - 前記繊維束は、所定の方向に延びる第1繊維束と、前記所定の方向とは異なる方向に延びる第2繊維束とを含み、
前記画像処理部は、前記散乱補正によって、前記第1繊維束に起因する前記X線の散乱強度に基づく値と、前記第2繊維束に起因する前記X線の散乱強度に基づく値との合計値を、前記所定の設定値に低減させるように構成されている、請求項3に記載のX線イメージング装置。 - 前記第1繊維束および前記第2繊維束のうちの一方は、前記第1格子構成部分および前記第2格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びるように設けられ、前記第1繊維束および前記第2繊維束のうちの他方は、前記第1格子および前記第2格子を正面から見て前記第1格子構成部分および前記第2格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に沿って延びるように設けられている、請求項4に記載のX線イメージング装置。
- 前記画像処理部は、前記回転機構の回転軸が延びる方向と、前記第1格子構成部分および前記第2格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に、前記複数の回転角度の各々における前記暗視野像に対して前記散乱補正を行うとともに、前記散乱補正が行われた前記複数の回転角度の各々における前記暗視野像を再構成することにより第1立体暗視野データを生成するように構成されている、請求項3に記載のX線イメージング装置。
- 前記画像処理部は、前記散乱補正の実施の有無の変更を受け付け可能に構成されており、前記第1格子および前記第2格子を正面から見て前記回転軸が延びる方向と前記第1格子構成部分および前記第2格子構成部分の各々が延びる方向とが略直交している場合に、前記複数の回転角度の各々における前記暗視野像に対して前記散乱補正を行わずに再構成することにより第2立体暗視野データを生成するとともに、前記第1立体暗視野データと前記第2立体暗視野データとを組み合わせて、前記被写体の立体像を取得するように構成されている、請求項6に記載のX線イメージング装置。
- 前記画像処理部は、前記所定の設定値の変更を受け付け可能に構成されている、請求項1に記載のX線イメージング装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018007624 | 2018-01-19 | ||
JP2018007624 | 2018-01-19 | ||
PCT/JP2018/041152 WO2019142451A1 (ja) | 2018-01-19 | 2018-11-06 | X線イメージング装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019142451A1 JPWO2019142451A1 (ja) | 2020-11-26 |
JP6897801B2 true JP6897801B2 (ja) | 2021-07-07 |
Family
ID=67301445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019565730A Active JP6897801B2 (ja) | 2018-01-19 | 2018-11-06 | X線イメージング装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11154270B2 (ja) |
JP (1) | JP6897801B2 (ja) |
CN (1) | CN111566471B (ja) |
WO (1) | WO2019142451A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7136033B2 (ja) * | 2019-07-26 | 2022-09-13 | 株式会社島津製作所 | X線位相差撮影装置 |
JP7454541B2 (ja) | 2021-11-24 | 2024-03-22 | 株式会社リガク | 構造情報取得方法及び構造情報取得装置 |
WO2024101253A1 (ja) * | 2022-11-10 | 2024-05-16 | コニカミノルタ株式会社 | 画像処理方法、画像処理装置、画像処理システム及びプログラム |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101510298B (zh) * | 2009-03-17 | 2010-12-29 | 西北工业大学 | 一种ct伪影的综合校正方法 |
CN101943668B (zh) * | 2009-07-07 | 2013-03-27 | 清华大学 | X射线暗场成像系统和方法 |
CN102221565B (zh) * | 2010-04-19 | 2013-06-12 | 清华大学 | X射线源光栅步进成像系统与成像方法 |
JP6237001B2 (ja) * | 2013-08-29 | 2017-11-29 | コニカミノルタ株式会社 | 医用画像処理装置及び位相画像生成方法 |
JP2015118074A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | キヤノン株式会社 | X線断層撮影装置およびx線断層撮影方法 |
JP6187298B2 (ja) * | 2014-02-14 | 2017-08-30 | コニカミノルタ株式会社 | X線撮影システム及び画像処理方法 |
JP6626517B2 (ja) * | 2015-06-26 | 2019-12-25 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 暗視野および位相コントラストctのための堅牢な再構成 |
JP6602630B2 (ja) * | 2015-10-05 | 2019-11-06 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | X線検査装置及びx線検査方法 |
JP6613988B2 (ja) * | 2016-03-30 | 2019-12-04 | コニカミノルタ株式会社 | 放射線撮影システム |
DE102016223797A1 (de) * | 2016-11-30 | 2018-05-30 | Technische Universität München | Röntgen-CT-Verfahren, Probenhalter und Röntgen-CT-Vorrichtung |
-
2018
- 2018-11-06 US US16/958,044 patent/US11154270B2/en active Active
- 2018-11-06 CN CN201880082441.7A patent/CN111566471B/zh active Active
- 2018-11-06 JP JP2019565730A patent/JP6897801B2/ja active Active
- 2018-11-06 WO PCT/JP2018/041152 patent/WO2019142451A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111566471A (zh) | 2020-08-21 |
US11154270B2 (en) | 2021-10-26 |
WO2019142451A1 (ja) | 2019-07-25 |
US20210059630A1 (en) | 2021-03-04 |
JPWO2019142451A1 (ja) | 2020-11-26 |
CN111566471B (zh) | 2023-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6897801B2 (ja) | X線イメージング装置 | |
JP6741080B2 (ja) | X線位相イメージング装置 | |
JP6943090B2 (ja) | X線イメージング装置 | |
EP2469472A1 (en) | Computed tomography (ct) image reconstruction method and apparatus | |
JP2012200567A (ja) | 放射線撮影システム及び放射線撮影方法 | |
JP6673188B2 (ja) | X線位相撮影装置 | |
JP7006784B2 (ja) | X線イメージング装置 | |
WO2020095482A1 (ja) | X線位相撮像システム | |
WO2019220689A1 (ja) | X線イメージング装置 | |
JP7180566B2 (ja) | X線イメージング装置およびx線イメージング方法 | |
JP6844461B2 (ja) | X線位相イメージング装置および情報取得手法 | |
JP7163969B2 (ja) | X線位相差撮影システム | |
JP6798408B2 (ja) | X線位相イメージング装置 | |
JP6992902B2 (ja) | X線位相イメージング装置 | |
JP2011227028A (ja) | 断層像再構成方法およびx線ct装置 | |
JP2021143958A (ja) | X線位相撮像システム、x線画像処理装置、および、x線画像処理方法 | |
JP2007151849A (ja) | X線ct撮影方法およびx線ct装置 | |
KR101685005B1 (ko) | 저선량 엑스선 콘빔 ct 영상 장치 및 이를 이용한 영상 생성 방법 | |
JP2019072367A (ja) | X線位相差撮影装置および位相コントラスト画像補正方法 | |
JP2021085829A (ja) | X線位相イメージング装置 | |
JP2012220422A (ja) | 断層像再構成方法およびx線ct装置 | |
JP2005331527A (ja) | コンピュータ断層撮影方法および装置 | |
JP2012249787A (ja) | X線光学素子及び該x線光学素子を有するx線撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200512 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210511 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210524 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6897801 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |