JP7217020B2 - X線装置、x線検査方法、及びデータ処理装置 - Google Patents
X線装置、x線検査方法、及びデータ処理装置 Download PDFInfo
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Description
[第1の実施形態]
<補正処理>
まず、この計測値の補正の背景を説明する。
<補正の概要>
<計測値の補正>
ブレーションデータ)を作り、そのデータでビームハードニング補正を行うことが重要であることがわかる。
Co1=Cl1・e(-μ1t) ‥‥(1)
Co2=Cl2・e(-μ2t) ‥‥(2)
Co3=Cl3・e(-μ3t) ‥‥(3)
で表される。ここで、μ1、μ2、μ3は各エネルギーBIN:Biniにおける仮想の平均線減弱係数(即ち、各エネルギーBINの実効エネルギーに対する線減弱係数)であり、tは対象物のX線透過方向のパスの厚さである。ここで、各エネルギーBIN:Biniの仮想の平均線減弱係数μ1(μ2、μ3)は厚さtには依存しないという条件が前提になっている。
<補正用データの取得>
ここで、
μim(t)・t: 各X線エネルギーBINiにおいて厚さtで演算される減弱値(ここで、μimは仮想の線減弱係数、tはX線パスに沿った対象物の厚さ)、
μio・t: 各X線エネルギーBINiにおける厚さtに対応する単色X線相当の線減弱係数μio(tの関数ではない)、
Ci(t): 線減弱係数μioを厚さtに依存しないように置換するための乗算補正係数、とすると、
乗算補正係数Ci(t)は、
μio・t=Ci(t)・μim(t)・t‥‥(4)
の式から演算される。この乗算補正係数Ci(t)は補正用データを成す。
(ファントム)
(全体の処理の一例)
<3次元散布図について>
(μ1t、μ2t、μ3t)
を設定し、3次元の線減弱係数ベクトル(μ1、μ2、μ3)の長さ、即ち、線減弱係数ベクトル長
(μ1 2+μ2 2+μ3 2)1/2
を分母とする正規化された3次元線減弱値ベクトル(以下、線減弱ベクトルと呼ぶ)を
(μ1,μ2,μ3)/(μ1 2+μ2 2+μ3 2)1/2 ‥‥(6)
として演算すると、この線減弱ベクトルから厚みtの成分が消える。互いに直交する3つの軸がμ1t、μ2t、μ3tをそれぞれ表す3次元座標を設定すると、この3次元線減弱ベクトルの始点はその3次元座標の原点に位置し、終点が半径1の例えば球体表面に位置する。この3次元線減弱ベクトルを各画素について演算し、上記3次元座標にマッピングすると、それらの終点はかかる球体表面の所定の一点を中心に、その周辺の一定範囲に分布する、統計誤差を示す点の集合として散布点される。このような散布点を描いた3次元マッピング図を、本発明者等は3次元散布図と呼んでいる。この3次元散布図の例を図11に示す。同図において、参照符号Vrが3次元線減弱ベクトルを示し、参照符号DPが散布点を示す。
<吸収ベクトル長画像について>
t(μ1 2+μ2 2+μ3 2)1/2 ‥‥(7)
で演算でき、本発明者等は、このスカラー量を吸収ベクトル長(absorption vector length)(又は擬似吸収値)と呼んでいる。この吸収ベクトル長を画素値として2次元画像を作成でき、本発明者等は、この2次元画像を吸収ベクトル長画像(又は擬似的な吸収画像)と呼んでいる。この吸収ベクトル長画像の例を図12に模式的に示す。
<平均吸収値画像について>
画素値=t・(μ1+μ2+μ3)/3 ‥‥(8)
又は
画素値=t・(a1・μ1+a2・μ2+a3・μ3)/3 ‥‥(9)
ここで、
a1,a2,a3: 0以上の正の実数からなる重み付け係数であり、
a1+a2+a3=3とする
の式に基づいて演算できる。即ち、厚さtに依存したスカラー量としての画素値を得ることができる。ここで、分母に3を充てているのは、3つのエネルギーBIN:Bin1~Bin3、即ち全エネルギーBINに渡る平均値を演算するためである。
画素値=t・(μ1+μ2)/2 ‥‥(8´)
又は
画素値=t・(a1・μ1+a2・μ2)/2 ‥‥(9´)
ここで、
a1,a2:0以上の正の実数からなる重み付け係数であり、
a1+a2=2とする
の式に基づいて演算するように構成されている。
画素値=t・(μ1+・・・+μn)/n ‥‥(8´´)
又は
画素値=t・(a1・μ1+・・・+an・μn)/n ‥‥(9´´)
ここで、
a1,・・・,an:0以上の正の実数からなる重み付け係数であり、
a1+・・・+an=nとする
の式に基づいて演算するように構成される。
<画像表示処理の例>
<シミュレーション>
[変形例]
(第1の変形例)
(第2の変形例)
(第3の変形例)
(第4の変形例)
(第5の変形例)
12 データ処理装置(コンピュータ)
21 X線管(X線発生手段の一部を成す)
24 検出器
25 データ収集回路
26 検出ユニット(X線検出手段)
33 ROM
33A プログラム記憶領域
33B 第1のデータ記憶領域
33C 第2のデータ記憶領域
35 プロセッサ(各種の処理手段の要部を構成:CPUを搭載)
36 画像メモリ(画像データ保管・提示手段の一部を成す)
37 入力器
38 表示器(提示手段の一部に相当)
51 情報取得部(情報取得手段に相当)
52 画素データ演算部(画素データ演算手段に相当)
53 画像データ作成部(画像データ作成手段に相当)
54 画像データ保管・提示部(画像データ保管・提示手段)
P 画素
PA 画素領域
OB 対象物
Claims (17)
- ビーム状のX線が対象物を透過したときの当該X線の透過量に基づいて当該対象物を検査するX線装置において、
前記X線を発生するX線発生手段と、
前記X線の予め設定したn個(nは2以上の正の整数)のエネルギー範囲のそれぞれ毎に、前記X線発生手段により発生された前記X線の前記対象物を透過した透過量を検出し、当該透過量に応じた検出信号を出力するX線検出手段と、
検出器が出力した前記検出信号に基づき、前記エネルギー範囲毎に、前記X線の線束が透過する方向に沿った前記対象物の厚さtと平均線減弱係数μの情報を取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段により取得された前記情報に基づいて前記エネルギー範囲毎の前記平均線減弱係数μの相互間の加算情報と前記厚さtとの乗算値を画素値とする画素データを演算する画素データ演算手段と、
前記画素データを画素値とする画像データを平均吸収値(average absorption value)画像のデータとして作成する画像データ作成手段と、
を備えたことを特徴とするX線装置。 - 前記n個のエネルギー範囲は、連続X線スペクトラムをX線エネルギーの大小によって分割した低エネルギー範囲:BIN1、中位エネルギー範囲:BIN2、及び高エネルギー範囲:BIN3からなる3つのエネルギー範囲であり(n=1,2,3)、
前記情報取得手段は、前記低エネルギー範囲:BIN1、前記中位エネルギー範囲:BIN2、及び前記高エネルギー範囲:BIN3のそれぞれの前記平均線減弱係数μの値を取得するように構成され、
前記画素データ演算手段は、前記画素値を、
画素値=t・(a1・μ1+a2・μ2+a3・μ3)
μ 1 :BIN1の平均線減弱係数
μ 2 :BIN2の平均線減弱係数
μ 3 :BIN3の平均線減弱係数
(ここで、a1,a2,a3:0以上の正の実数からなる重み付け係数であり、この重み付け係数はa1+a2+a3=1で規定される)
の式に基づいて演算するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載のX線装置。 - 前記n個のエネルギー範囲は、連続X線スペクトラムをX線エネルギーの大小によって分割した低エネルギー範囲:BIN1、中位エネルギー範囲:BIN2、及び高エネルギー範囲:BIN3からなる3つのエネルギー範囲であり(n=1,2,3)、
前記情報取得手段は、前記低エネルギー範囲:BIN1、前記中位エネルギー範囲:BIN2、及び前記高エネルギー範囲:BIN3のそれぞれの前記平均線減弱係数μの値を取得するように構成され、
前記画素データ演算手段は、前記画素値を、
画素値=t・(μ1+μ2+μ3)/3
μ1:BIN1の平均線減弱係数
μ2:BIN2の平均線減弱係数
μ3:BIN3の平均線減弱係数
の式に基づいて演算するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載のX線装置。 - 前記重み付け係数は可変可能であって、a1+a2+a3=1の式に従うことを特徴とする請求項2に記載のX線装置。
- 前記画像データを保管または提示する画像データ保管・提示手段と、を備えたことを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載のX線装置。
- 前記情報取得手段は、
前記検出信号に基づいて、前記対象物を透過した前記X線の前記2つ以上のエネルギー範囲に渡る減弱に関するベクトル情報を画素毎に演算する対象物情報演算手段と、
前記ベクトル情報を提示する提示手段と、を備え、
前記対象物情報演算手段は、
前記エネルギー範囲それぞれの平均線減弱係数μi(i=1~n:nは2以上の正の整数)、
X線投影方向で見たときの前記対象物の厚さt、及び、
平均線減弱係数μi(i=1,…,n)及び厚さtで定義されるn次元ベクトル(μ1t,…,μnt)を定義したときに、
このn次元ベクトルの下記計算によって導出される規格化された線減弱ベクトル
(μ1,…,μn)/(μ1 2+…+μn 2)1/2
を前記ベクトル情報として演算するように構成されている請求項1~5の何れか一項に記載のX線装置。 - 前記情報取得手段は、
前記検出信号に基づいて、前記対象物を透過した前記X線の減弱に関する吸収ベクトル長を画素毎に演算する対象物情報演算手段と、
前記吸収ベクトル長を提示する提示手段と、を備え、
前記対象物情報演算手段は、
前記n個(nは2以上の正の整数)の前記X線エネルギー範囲の平均線減弱係数μi(i=1,…,n)、
X線投影方向で見たときの前記対象物の厚さt、及び、
平均線減弱係数μi(i=1,…,n)及び厚さtで定義されるn次元ベクトル(μ1t,…,μnt)を定義したときに、ベクトル長さ
t×(μ1 2+…+μn 2)1/2
を前記吸収ベクトル長として演算するように構成された
ことを特徴とする請求項1~6の何れか一項に記載のX線装置。 - 前記複数のX線エネルギー範囲の数は、連続X線スペクトラムを当該X線エネルギーの大小によって分割した低エネルギー範囲及び高エネルギー範囲からなる2つであり、
前記情報取得手段は、低エネルギー範囲及び高エネルギー範囲のそれぞれの前記線減弱係数μ1、μ2の値を取得するように構成され、
前記画素データ演算手段は、前記画素値を、
画素値=t・(a1・μ1+a2・μ2)/2
(ここで、a1,a2:0以上の正の実数からなる重み付け係数であり、この重み付け係数はa1+a2=2で規定される)
の式に基づいて演算するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載のX線装置。 - 前記複数のX線エネルギー範囲の数である前記n個は4個以上であり、前記n個それぞれの前記エネルギー範囲の線減弱係数をμ1、・・・、μnとすると、前記画素データ演算手段は、前記画素値を、
画素値=t・(μ1+・・・+μn)/n
又は
画素値=t・(a1・μ1+・・・+an・μn)/n
ここで、
a1,・・・,an: 0以上の正の実数からなる重み付け係数であり、
a1+・・・+an=nとする
の式に基づいて演算するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載のX線装置。 - 前記提示手段は、前記平均吸収値画像及び前記吸収ベクトル長を画素値とする吸収ベクトル長画像の何れか一方を選択的に切り替えて表示する切替表示手段を備える請求項7に記載のX線装置。
- 前記係数のデフォルト値又は変更された値を入力する入力手段と、このデフォルト値又は変更された値に応じて前記画素値を演算する演算手段と、この演算された画素値に基づく前記平均吸収値画像を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする請求項5に記載のX線装置。
- 前記X線発生手段は、前記n個の前記X線のエネルギー範囲を含む連続X線スペクトラムを有するビーム状のX線を発生するX線発生器を備え、
前記X線検出手段は、前記対象物を透過してきた前記X線を検出し、前記エネルギー範囲のそれぞれ毎に当該X線の光子数を、前記透過量に対応する情報として計数して、その計数値を、前記検出信号として出力する光子計数型の検出器を備える、
ことを特徴とする請求項1~11の何れか一項に記載のX線装置。 - 前記X線発生手段は、前記n個の前記X線のエネルギー範囲のX線スペクトラムを有するビーム状のX線を発生する1個又は複数個のX線発生器を備え、
前記X線検出手段は、前記対象物を透過してきた前記X線を検出し、前記エネルギー範囲のそれぞれ毎に前記透過量を積分した前記検出信号を出力する積分型の1個又は複数個のX線検出器を備える、
ことを特徴とする請求項1~11の何れか一項に記載のX線装置。 - ビーム状のX線が対象物を透過したときの当該X線の透過量に基づいて当該対象物を検査するX線検査方法において、
前記X線を発生させ、
前記X線の予め設定したn個(nは2以上の正の整数)のエネルギー範囲のそれぞれ毎に、前記発生されたX線の前記対象物を透過した透過量に応じた検出信号を収集し、
前記検出信号に基づき、前記エネルギー範囲毎に、前記X線の線束が透過する方向に沿った前記対象物の厚さtと平均線減弱係数μの情報を取得し、
前記取得された情報に基づいて前記エネルギー範囲毎の前記平均線減弱係数μの相互間の加算情報と前記厚さtとの乗算値を画素値とする画素データを演算し、
前記画素データを画素値とする画像データを平均吸収値(average absorption value)画像のデータとして作成する構成を備えたことを特徴とするX線検査方法。 - ビーム状のX線が対象物を透過したときの当該X線の透過量に基づいて当該対象物を検査するためのデータ処理装置において、
前記X線の予め設定したn個(nは2以上の正の整数)のエネルギー範囲のそれぞれ毎に、発生された前記X線の前記対象物を透過した透過量を検出し、当該透過量に応じた検出信号を出力するX線検出手段と、
検出器が出力した前記検出信号に基づき、前記エネルギー範囲毎に、前記X線の線束が透過する方向に沿った前記対象物の厚さtと平均線減弱係数μの情報を取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段により取得された前記情報に基づいて前記エネルギー範囲毎の前記平均線減弱係数μの相互間の加算情報と前記厚さtとの乗算値を画素値とする画素データを演算する画素データ演算手段と、
前記画素データを画素値とする画像データを平均吸収値(average absorption value)画像のデータとして作成する画像データ作成手段と、
を備えたことを特徴とするデータ処理装置。 - ビーム状のX線が対象物を透過したときの当該X線の透過量に基づいて当該対象物を検査するためのデータ処理方法において、
前記X線の予め設定したn個(nは2以上の正の整数)のエネルギー範囲のそれぞれ毎に、発生された前記X線の前記対象物を透過した透過量に応じた検出信号を収集し、
前記検出信号に基づき、前記エネルギー範囲毎に、前記X線の線束が透過する方向に沿った前記対象物の厚さtと平均線減弱係数μの情報を取得し、
前記取得された情報に基づいて前記エネルギー範囲毎の前記平均線減弱係数μの相互間の加算情報と前記厚さtとの乗算値を画素値とする画素データを演算し、
前記画素データを画素値とする画像データを平均吸収値(average absorption value)画像のデータとして作成する構成を備えたことを特徴とするデータ処理方法。 - 予めコンピュータ読み取り可能な非一過性の記録媒体に保存されている、ビーム状のX線が対象物を透過したときの当該X線の透過量に基づいて当該対象物を検査するためのデータ処理の手順を読み出し、コンピュータにその読み出した手順を実行させることにより、
前記X線の予め設定したn個(nは2以上の正の整数)のエネルギー範囲のそれぞれ毎に、発生された前記X線の前記対象物を透過した透過量に応じた検出信号を収集し、
前記検出信号に基づき、前記エネルギー範囲毎に、前記X線の線束が透過する方向に沿った前記対象物の厚さtと平均線減弱係数μの情報を取得し、
前記取得された情報に基づいて前記エネルギー範囲毎の前記平均線減弱係数μの相互間の加算情報と前記厚さtとの乗算値を画素値とする画素データを演算すし、
前記画素データを画素値とする画像データを平均吸収値(average absorption value)画像のデータとして作成する構成を備えたことを特徴とするコンピュータプログラム。
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