JPH02121067A

JPH02121067A - スキャナの移動によるスキャナの画像不良の補正方法とシステム

Info

Publication number: JPH02121067A
Application number: JP1240485A
Authority: JP
Inventors: Andrei Feldman; アンドレイ　フェルドマン; Dominique Cornuejols; ドミニック　コルニュジョル
Original assignee: General Electric CGR SA
Current assignee: General Electric CGR SA
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1989-09-16
Publication date: 1990-05-08
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: FR2636752A1; JP2952313B2; FR2636752B1; EP0360653A1; US5056020A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はＸ線スキャナに関するものであり、さらに詳細
には得られた画像において、測定ユニットの移動により
生じた画像不良の補正を可能にする方法に関する。また
、本発明はこのような画像不良の補正を行うためのシス
テムにも関する。

従来の技術患者を検査するために、患者の断面像を得ることのでき
る「スキャナ」と呼ばれるＸ線装置がますます多く利用
されるようになっている。この装置は、人体がＸ線を吸
収するという物理現象に基づいている。この吸収はＸ線
が身体を通過する距離Ｘと、直接関係しており、式：％式％（ただし、１．は人体に侵入するＸ線の強度、■は人体
から出るＸ線の強度、ｂはＸ線が通過する身体に依存した減衰係数）で表され
る。

対数スケールでは、減衰Ｉ／１．はｂｘに等しい。すな
わち、減衰は対数スケールでは距離Ｘに比例する。

このような装置は、第１図に示したように、Ｘ線源１０
とそれと向かいあう検出装置１１を主な構成要素として
いる。これらの２つの要素は互いに幾何学的に固定され
た位置に設置されており、両者の間に検査する身体が挿
入できるようになされている。さらに、これらの要素は
検査する身体を異なる角度から照射できるよう、この身
体のまわりを回転することのできる構造体（図示せず）
に支持されている。Ｘ線源は制御装置１３に制御され、
身体の横断面全体を照射するのに十分な幅を有する所定
の角度範囲にＸ線を放射する。検出装置１１は円弧の形
状であり、その長さはＸ線ビームの幅に適合した値であ
る。この検出装置１１は互いに並置された多数の単位検
出器１２で構成されている。

Ｘ線ビームが通過する人体の横断面の画像を得るために
は、Ｘ線源ＩＯと検出装置１１の支持構造体を身体のま
わりに回転させ、単位検出器１２からの出力信号を測定
し、その信号を公知の方法に従って適切に処理すること
により、横断面を表す画像が得られる。この処理を実行
するためには、チャネルとも呼ばれる単位検出器１２が
電子装置１４に接続される。この電子装置１４は、第１
に、受信した信号の対数計算を行って、振幅がＸ線の減
衰に比例した信号を獲得する。Ｘ線源１０および検出装
置１１により形成される構造体の回転軸は、点Ｏに位置
する。この点は、Ｘ線源１０および検出器１２の各々が
構造体の回転により中心Ｏと公知の半径を有する円周を
描くという意味において中心を意味する。しかし、これ
は理論的に言えるだけである。

というのは、製造誤差や使用上の誤差は理論位置からの
ずれを生じるからである。この結果、「アーティファク
ト」と呼ばれる画像不良、ならびに空間的解像度の低下
が起こる。

発明が解決しようとする課題そこで、本発明の目的は、理論位置に対するＸ線源と検
出器の位置のずれから生じる画像不良を補正する方法を
実現することである。

また、本発明の別の目的は、この補正方法を実施するシ
ステムを実現することである。

課題を解決するための手段本発明によるならば、スキャナの移動によるスキャナの
画像不良の補正方法であって、入射Ｘ線に大きな減衰を
生じさせる少なくとも一つのロッドを置き、スキャナを完全に一回転させて、スキャナのＮ個の検出
器もしくはチャネル上でのｍ個の視野を実現し、ここで
各視野は回転中心を中心としてスキャナの所定角度αｊ
に対応するものであり、各視野について、減衰（ロッド
）の重心を決定し、回転中心を通過するＸ線の軸線と減
衰の重心を通過するＸ線の軸線との間の角度βｊを測定
し、減衰すなわちロッドの重心の直角座標すおよびＣを測定
し、各視野について、スキャナの回転中心を通過するＸ線の
軸線と座標す及びＣの点を通過するＸ線の軸線との間の
理論角度βｔｈを計算し、各視野について、角度βｔｈ
およびβ４間の差δ」を計算し、ｍ個の値δ１を記憶し
、多値δ」を角度位置α１の対応する値を修正するのに
用いることを特徴とする方法が提供される。

更に、本発明によるならば、Ｘ線源と、Ｎ個の検出器を
備えたＸ線の検出装置と、Ｘ線源と検出装置を回転中心
のまわりに回転させる手段と、Ｘ線源とＸ線検出装置の
間に少なくとも一つのロッドを挿入する手段と、完全な
一回転の間にＸ線源と検出装置のｍ個の異なる角度位置
αｊに対応する受信信号をメモリ中に記憶する手段とを
備えるスキャナにおいて、前記方法を実施するためのシ
ステムであって・メモリ中に含まれる信号を分析し、各視野について、角
度β、の値を決定するための上記メモリに結合した第１
の手段と、ロッドの座標すおよびＣを決定するための第２の手段と
、 −ｍ個の角度位置αｊの各々について理論角度β５．を
計算するための第３の手段と、ｍ個の視野各々について
、角度差： βｔｈ−β」＝δ」を計算するための第４の手段と、ｍ個の角度補正値δｉを記憶するための第５手段とを備えることを特徴とするシステムが提供される。

本発明の他の特徴ならびに利点は、添付の図面を参照し
て行う特別な実施例についての以下の説明によりさらに
よく理解できよう。

実施例第２図の幾何学的図式は、本方法をより明確に理解させ
、実施すべき補正を決定する方法を図解するものである
。この図において、点０はスキャナの回転軸を意味し、
軸ＯｘおよびＯｙは互いに直交し、また回転軸とも直交
する二つの軸である。

これらの二つの軸のうち、Ｏｘは水平方向で、Ｏｙは鉛
直方向である。構造体の角度位置は、Ｏｘと、直線ＦＯ
とで形成された角度αにより規定される。ここで、Ｆは
Ｘ線源の焦点を示す。また、点Ｐは、高い度合でＸ線を
吸収するロッドの位置を示し、例えば、Ｘ軸上のす、ｔ
ｉ５よびＸ軸上のＣである座標を有している。

さらに、βは角度ＯＦＦを示している。この角度βはス
キャナの一回転の間中変化する。この角度は、検出装置
１１の中央検出器（ＦＯと並ぶ）と第１番目の検出器と
の間の角度であると定義することもできる。ここで、第
１番目の検出器の信号がロッドの位置Ｐにより減衰して
いる。従って、第３番目の各視野について、数個のチャ
ネルがロッドの位置Ｐにより大幅に減衰した信号を持つ
ことになり、このようにして角度β、を限定することが
できる。本発明に従い、この角度βｊは、三角関数：で限定される理論角度βｔｈと減算により比較される。

この減算βｔｈ−β、の結果が角度位置αｊの補正をす
るのに用いられる。β０．を知るためには、まずロッド
Ｐの座標すおよびＣを決定する必要がある。これらの座
標は、例えば、得られた画像上のｂおよびＣの測定に導
くロッドについてのデータ取得を行う等、様々な方法で
得ることができる。

ｂおよびＣを計算するもう一つの方法は、以下の第３図
の説明に関してさらに詳しく述べることにする。次に、
角度βｔｈを式（１）により計算する。

各視野Ｊについて、ロッドＰを通るＸ線に対応する、最
も減衰された信号を持つチャネルｌの位置により角度β
ｊを決定する。

そこで、スキャナの移動により生じるスキャナの画像不
良を補正するのに用いられる方法は、入射Ｘ線に大きな
減衰を生じさせる少なくとも一つのロッドを置き、スキャナを完全に一回転させて、スキャナのＮ個の検出
器もしくはチャネル上でｍ個の視野を実現し、ここで、
各視野は回転中心を中心としてスキャナの所定角度位置
α、に対応するものであり、各視野Ｊ　（角度α、）について、減衰の重心（ロッド
Ｐに対応）を決定することにより、角度β」の値を獲得
し、０ツドＰの座標すおよびＣを測定し、 −各視野Ｊについて、測定したロッドの座標すおよびＣ
を式（１）　に代入して理論角度βｔｈを計算し、一各視野Ｊについて、補正値となる差：δ」＝（β、−
β、）を計算し、ｍ個の値δ、を記憶し、第３番目の視野について、Ｎ個の検出器の角度位置の対
応する値を修正するのに多値δ、を使用する。

この修正方法を実施するため、本発明は、第３図を参照
して以下に説明するシステムを提供する。

このシステムは、Ａ／Ｄ変換器２０を備え、Ａ／Ｄ変換
器２０には検出装置１１のＮ個の検出器もしくはチャネ
ルの出力信号が送られる。第３番目の位置もしくは視野
に対応するＮ個のデジタル符号が対数計算回路２１に送
られる。この対数計算回路２１は、各チャネル１および
各視野ｊについてＸ線が受けた減衰を表す符号を出力す
る。対数計算の結果得られたＮ個の符号は減算器２２に
送られ、この減算器２２において、これらの符号から基
準値ＲＥＦが差し引かれる。この値ＲＥＦは空気中のＸ
線の減衰を表す。この値は、モニタと呼ばれる検出器に
より得られる。検出装置１１におけるこのモニタの位置
は減衰なしのＸ線を受信することができるような位置で
ある。

この減算により得られる符号はＹＩＪと呼ばれ、メモリ
２９中に記憶される。次に、このＹ目は計算装置２３中
で処理され、各視野Ｊについて、ロッドＰに対応する角
度β、を決定する。これは、例えば、各視野のＮ個の信
号Ｙｌを分析し、ロッドＰによる減衰の重心を表すチャ
ネルｌを決定することにより行われる。さらに詳しくは
、ロッドＰにより減衰された信号に対応するチャネルが
決定される。ここで、この減衰の最大値は必ずしもチャ
ネルの厳密な角度位置ではない。換言すれば、直線ＦＰ
は必ずしも検出器１２の中心と一直線に並んでいるわけ
ではない（第２図）。このため、最大減衰を決定するこ
とが必要であり、その後、ｉの値が得られる。この値１
は整数ではなく、分数である。次に角度β、が、ＦＯと
並ぶ中央の検出器と、最大減衰に対応する第１番目の検
出器（１は分数である）との間のチャネルもしくは検出
器１２の数により計算される。このとき、検出器は中心
Ｆを持つ円弧に沿って一様に配置されているとする。ｍ
個の値βｊはメモリ２４中に記憶され、最初に座標すお
よびＣを計算し、次に補正値δ、を得るのに用いられる
。

ｂおよびＣの計算は、βｔｈの代わりに測定したβｊを
用いて式（１）により回路２５において行われる。さら
に詳細には、βｊの連続した二つずつの値が用いられ、
各計算ごとに、未知の値すおよびＣを有する二つの方程
式の体系が得られるようにする（ただし、βＪおよびα
、は既知である）。

方程式の各体系は、（ただし、］は、方程式のｍ／２個の体系を得るよう、
１〜ｍまで変化する）のような系である。β８＋１　は実際にはβｊ　と一致
することは理解されるであろう。

ｍ／２個の体系を解くことにより、ｍ／２個のｂの値お
よびｍ／２個のＣの値が得られ、これらの値について平
均値が計算される。

ｂおよびＣのこれらの平均値が回路２６に伝送され、回
路２６は各位置の視野αｊについてｍ個の理論値βｔｈ
の計算を行う。

メモリ２４中に含まれるｍ個の理論値βｔｈの各々は、
回路２７において、計算回路２６が与えた対応する値（
同じ角度αｊ、すなわち同じ視野）から代数的に差し引
かれる。こうして、ｍ個の差の値δ。

が得られ、これらはメモリ２８に記憶され、軸Ｏｘに対
する検出器の角度位置を示す角度α目を修正するために
画像処理装置において使用される。

本発明は、単一ロッドを使用した場合を参照して説明し
てきたが、異なる位置に配置された数個のロッドを用い
て実施することも可能である。

第３図を参照にして説明したシステムは、発明明の範囲
を越えることなく様々な方法に従い達成することができ
る。特に、値Ｙ　Ｉ　Ｊを記憶するメモリ２９は、βｌ
の計算（回路２３）が実時間で行われる場合、省略する
ことができる。

同様に、ロッドＰの座標すおよびＣは、例えば前述した
スキャナにより得られるロッドの画像上等、様々な方法
で計算することができる。

さらに、本発明に従う方法およびシステムを一つ以上の
ロッドを用いて実施し、δｊの平均値を決定することも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｘ線スキャナの原理図であり、第２図は、本
発明により実施される方法を理解するための幾何学的図
式であり、第３図は、本発明に従うスキャナの画像補正方法を実施
するための、検出器の信号処理のためのシステムの構成
図である。（主な参照番号）１０・・・Ｘ線源　　　　１１・・・検出装置１２・・
・単位検出器　　１３・・・制御装置１４・・・電子装
置　　　２０・・・Δ／Ｄ変換器２１・・・対数計算回
路　２２・・・減算器２３．２５．２６．２７・・・計
算装置２４．２８．２９・・・メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スキャナの移動によるスキャナの画像不良の補正
方法であって、 −入射Ｘ線に大きな減衰を生じさせる少なくとも一つの
ロッドを置き、 −スキャナを完全に一回転させて、スキャナのＮ個の検
出器もしくはチャネル上でのｍ個の視野を実現し、ここ
で各視野は回転中心を中心としてスキャナの所定角度α
＿ｊに対応するものであり、−各視野について、減衰（
ロッド）の重心を決定し、回転中心を通過するＸ線の軸
線と減衰の重心を通過するＸ線の軸線との間の角度β＿
ｊを測定し、 −ロッドの重心の直角座標ｂおよびｃを測定し、−各視
野について、スキャナの回転中心を通過するＸ線の軸線
と座標ｂ及びｃの点を通過するＸ線の軸線との間の理論
角度β＿ｔ＿ｈを計算し、−各視野について、角度β＿
ｔ＿ｈおよびβ＿ｊ間の差δ＿ｊを計算し、ｍ個の値δ
＿ｊを記憶し、各値δ＿ｊを角度位置α＿ｊの対応する
値を修正するのに用いる操作を含むことを特徴とする方
法。
（２）上記β＿ｊを決定する操作が、各視野について、
Ｎ個の受信信号を分析することにより、最も弱い信号の
重心の角度位置を決定し、該角度位置と、Ｘ線の焦点と
スキャナの回転中心Ｏとの間を結ぶことに相当する角度
位置とを比較するものであることを特徴とする請求項１
記載の方法。
（３）上記ロッドの直角座標ｂおよびｃの測定操作が、
ｍ個の値β＿ｊから、 β＿ｊ＝ａｒｃｔａｎ［（ＯＦｓｉｎａ＿ｊ−ｃ＿ｊ）
／（ＯＦｃｏｓα＿ｊ−ｂ＿ｊ）］−α＿ｊおよび β＿ｊ＿＋＿１＝ａｒｃｔａｎ［（ＯＦｓｉｎα＿ｊ＿
＋＿１−ｃ＿ｊ）／（ＯＦｃｏｓａ＿ｊ＿＋＿１−ｂ＿
ｊ）］−α＿ｊ＿＋＿１（ただし、ｊは１〜ｍまで変化
する）のような型の二つの未知数を用いた二つの方程式のｍ／
２個の系を解いて、ｂおよびｃについて得られたｍ／２個の値の平均値を計
算することにより実施されることを特徴とする請求項１
または２に記載の方法。
（４）上記各視野についての理論角度β＿ｔ＿ｈの計算
操作が、式： β＿ｔ＿ｈ＝ａｒｃｔａｎ［（ＯＦｓｉｎα＿ｊ−ｃ）
／（ＯＦｃｏｓα＿ｊ−ｂ）］−α＿ｊに従い行われる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
（５）Ｘ線源と、Ｎ個の検出器を備えたＸ線検出装置と
、Ｘ線源と検出装置を回転中心のまわりに回転させる手
段と、完全な一回転の間にＸ線源と検出装置のｍ個の異
なる角度位置α＿ｊに対応する受信信号をメモリ中に記
憶する手段とを備えるスキャナにおいて、請求項１また
は２に記載の方法を実施するためのシステムであって、 −メモリ中に含まれる信号を分析し、各視野について、
角度β＿ｊの値を決定するための上記メモリに結合した
第１の手段と、 −ロッドの座標ｂおよびｃを決定するための第２の手段
と、 −ｍ個の角度位置α＿ｊの各々について理論角度β＿ｔ
＿ｈを計算するための第３の手段と、−ｍ個の視野各々
について、角度差： β＿ｔ＿ｈ−β＿ｊ＝δ＿ｊを計算するための第４の手段と、 −ｍ個の角度補正値δ＿ｊを記憶するための第５手段とを備えることを特徴とするシステム。