JPH06242026A - X-ray tomographic method and system - Google Patents

X-ray tomographic method and system

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JPH06242026A
JPH06242026A JP5024073A JP2407393A JPH06242026A JP H06242026 A JPH06242026 A JP H06242026A JP 5024073 A JP5024073 A JP 5024073A JP 2407393 A JP2407393 A JP 2407393A JP H06242026 A JPH06242026 A JP H06242026A
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JP
Japan
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ray
intensity
image
transmission distance
transmission
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Application number
JP5024073A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Munehiro Takayama
山 宗 広 高
Shiro Yamazaki
崎 史 朗 山
Nobutaka Kiku
信 隆 菊
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP5024073A priority Critical patent/JPH06242026A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a tomographic image only of a specified substance by substantially eliminating various complicated image processings for extracting an image of specified substance from a tomographic image containing a plurality of types of substance image. CONSTITUTION:An objective member containing a plurality (n) of types of object made of known materials is irradiated with (n) types of characteristic X-ray individually to obtain (n) types of transmission intensity data. (n) simultaneous equations representative of relationship between irradiation intensity and transmission intensity are then solved to obtain the transmission distance of a required object and then a tomographic image of the required object is configured again based on the transmission distance data. This method simplifies data processing and enhances processing speed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、材質が既知、形状およ
び分布が未知の物体(以下構成素材と称す)が複数種含
まれる物(以下測定対象又は対象物と称す)の、特定の
構成素材(以下対象素材と称す)の位置検出に関し、特
に、X線CTによる対象素材の断面像の形成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a specific structure of an object (hereinafter referred to as a measurement object or an object) containing a plurality of kinds of objects (hereinafter referred to as constituent materials) whose material is known and whose shape and distribution are unknown. The present invention relates to position detection of a material (hereinafter referred to as a target material), and particularly to formation of a cross-sectional image of the target material by X-ray CT.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の技術は、例えば、「計測と制
御」,昭和53年6月号(Vol.17,No.6),第451〜459
頁の「投影からの像再生法」において、村田 和美氏お
よび馬場直志氏が説明している。この種の技術を用い
て、従来は、対象素材の透視に適したX線を照射して、
対象物を中心にしたX線源の回転駆動又は対象物の回転
駆動もしくはX線源又は対象物の直線駆動により対象物
に対してX線を走査しつつ、走査位置対応で、X線セン
サが検出した透過X線強度をメモリに書込み、1回転走
査又はxおよびy方向それぞれ1回の直線駆動を終える
と、メモリの透過X線強度デ−タに基づいて対象物の断
面像(断層像)を生成(一般に再構成という)する。そ
して画像処理技術により断層像中の対象素材像を分離も
しくは明瞭化す
2. Description of the Related Art This type of technology is described, for example, in "Measurement and Control", June 1978 issue (Vol.17, No.6), Nos. 451-459.
Kazumi Murata and Naoshi Baba explain in “Image Reproduction from Projection” on page. Using this kind of technology, conventionally, X-rays suitable for see-through of the target material are irradiated,
While the X-ray is scanned around the object by the rotational drive of the X-ray source or the rotational drive of the object or the linear drive of the X-ray source or the object, the X-ray sensor corresponds to the scanning position and the X-ray sensor The detected transmitted X-ray intensity is written in the memory, and when one rotation scanning or one linear drive in each of the x and y directions is completed, a cross-sectional image (tomographic image) of the object is obtained based on the transmitted X-ray intensity data of the memory. Is generated (generally called reconstruction). Then, image processing technology is used to separate or clarify the target material image in the tomographic image.

【0003】る。[0003]

【発明が解決しようとする課題】画像処理技術による断
層像(画像)からの対象素材像の分離もしくは明瞭化で
は、演算が複雑で処理時間が長くかかる。特に、同一断
層像から複数種の対象素材像を分離する場合は、正確な
分離のために高度かつ複雑な様々な画像処理技術を用い
なければならず、断層像から各対象素材像を分離する処
理時間がきわめて長くなる。
In the separation or clarification of the target material image from the tomographic image (image) by the image processing technique, the calculation is complicated and the processing time is long. In particular, when separating multiple types of target material images from the same tomographic image, various sophisticated and complex image processing techniques must be used for accurate separation, and each target material image is separated from the tomographic image. Processing time is extremely long.

【0004】本発明は、各対象素材像の分離を簡単にす
ることを目的とする。
An object of the present invention is to simplify the separation of each target material image.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のX線断層撮影方
法では、 A.第i種の特性X線の、測定対象材の仮想上の同一断
面の該面に沿う方向の透過強度を複数点測定し、第iメ
モリ手段に測定位置p対応で透過強度Iipを記憶する、
i=1,・・・n,nは2以上の整数; B.材質mjの物質の第i種の特性X線吸収係数μji
照射X線強度Ioi,前記透過強度IipおよびX線透過距
離χjpの関係 Iip=Ioi exp(−Σj(μji・χjp)) j=1,・・・m,mはn以下の整数,Σjは、j=1
からj=mまでのシグマ,に基づいて所要の材質mj
X線透過距離 χjp=−Σi(νji・ln(Iip/Ioi)) Σiは、i=1からi=nまでのシグマ,νjiは、μji
の逆行列,を算出する;および、 C.得たX線透過距離χjpにより、前記断面での所要の
材質mjの断面像を形成する。
According to the X-ray tomography method of the present invention, A. The transmission intensity of the i-th type characteristic X-ray in the direction along the surface of the virtually same cross section of the measurement target material is measured at a plurality of points, and the transmission intensity I ip is stored in the i-th memory means at the measurement position p. ,
i = 1, ..., N, n is an integer of 2 or more; B. I-type characteristic X-ray absorption coefficient μ ji of the substance of material m j ,
The relationship between the irradiation X-ray intensity I oi , the transmission intensity I ip and the X-ray transmission distance χ jp I ip = I oi exp (−Σ jji · χ jp )) j = 1, ... An integer less than or equal to n, Σ j , j = 1
From j = sigma up to m, X-ray transmission distance required material m j based on the χ jp = -Σ i (ν ji · ln (I ip / I oi)) Σ i from i = 1 i = sigma up to n, ν ji is μ ji
C., and C. Based on the obtained X-ray transmission distance χ jp , a cross-sectional image of the required material m j in the cross section is formed.

【0006】[0006]

【作用】物質によりX線吸収係数μが異なり、この吸収
係数μはまたX線の線質(特性X線の種類)により異な
る。この数例を図4に示す。そこで、第i種の特性X線
源とX線センサの間に、材質mj(j=1,・・・m)
の構成素材を置き、測定対象材の仮想上の同一断面の該
面に沿う方向の透過強度を複数点測定し、第iメモリ手
段に測定位置p対応で透過強度Iipを記憶し、これにお
いて、 i=1,・・・n,nは2以上の整数, j=1,・・・m,mはn以下の整数, μji:材質mjの物質の第i種の特性X線吸収係数, Ioi:照射X線強度, Iip:透過強度, χjp:物質mjのX線透過距離(物質mjの、測定位置p
における厚み) とすると、特性X線の場合、一種の特性X線を1物質に
照射したときには、照射X線強度Ioと透過強度Ipの間
には、 Ip=Io exp(−μ・χp) ・・・(1) なる関係があるので、n種の特性X線i(i=1,・・
・i=n)を個別に、m種の物質mj(j=1,・・・
j=m)の物質の連なりに照射した場合には、 Iip=Ioi exp(−Σμji・χjp) ・・・(2) となる。ただし、Σはj=1からj=mまでのシグマで
ある。
The X-ray absorption coefficient μ differs depending on the substance, and this absorption coefficient μ also differs depending on the X-ray quality (type of characteristic X-ray). An example of this number is shown in FIG. Therefore, the material m j (j = 1, ..., m) is provided between the i-th type characteristic X-ray source and the X-ray sensor.
Is placed, the transmission intensity in the direction along the surface of the virtually same cross section of the measurement target material is measured at a plurality of points, and the transmission intensity I ip is stored in the i-th memory means at the measurement position p. , I = 1, ... N, n is an integer of 2 or more, j = 1, ... M, m is an integer of n or less, μ ji : Characteristic X-ray absorption of the i-th kind of the substance of material m j factor, I oi: X-ray intensity, I ip: transmission intensity, chi uk: X-ray transmission distance material m j (material m j, the measurement position p
In the case of characteristic X-rays, when one kind of characteristic X-rays is irradiated to one substance, I p = I o exp (−μ) between the irradiation X-ray intensity I o and the transmission intensity I p. · χ p) ··· (1) since there is a relationship, n species of characteristic X-ray i (i = 1, ··
・ Individually, i = n), and m kinds of substances m j (j = 1, ...
(j = m) When a series of substances is irradiated, I ip = I oi exp (−Σμ ji · χ jp ) (2) However, Σ is a sigma from j = 1 to j = m.

【0007】これより物質mjの、測定位置pにおける
厚みχjpは、 χjp=−Σ〔νip・ln(Iip/Ioi)〕 ・・・(3) と求まる。ただし、Σはi=1からi=nまでのシグマ
であり、νjiは、μjiの逆行列である。
From this, the thickness χ jp of the substance m j at the measurement position p is obtained as χ jp = -Σ [ν ip · ln (I ip / I oi )] (3). However, Σ is a sigma from i = 1 to i = n, and ν ji is an inverse matrix of μ ji .

【0008】例えば、i=1,2および3、j=1,2
および3の場合、すなわち第1種の特性X線(i=
1),第2種の特性X線(i=2)および第3種の特性
X線(i=3)を個別にかつこの順に、第1種の物質m
1(j=1),第2種の物質m2(j=2)および第3種
の物質m3(j=3)の連なりに照射すると、(2)式は、 I1p=Io1 exp〔−(μ11・χ1p+μ21・χ2p+μ31・χ3p) ・・・(2-1) I2p=Io2 exp〔−(μ12・χ1p+μ22・χ2p+μ32・χ3p) ・・・(2-2) I3p=Io3 exp〔−(μ13・χ1p+μ23・χ2p+μ33・χ3p) ・・・(2-3) と表わされ、物質の種類が既知でm種である場合には、
照射強度Ioおよび吸収係数μjiが既知であるので、m
種以上の特性X線iの順次照射と透過強度Iipの検出に
より、(2)式を解いてすなわち(3)式により、m種の物質
のそれぞれの透過距離(厚み)χjpを算出しうる。
For example, i = 1, 2, and 3, j = 1, 2.
And 3, that is, the characteristic X-ray of the first type (i =
1), characteristic X-rays of the second kind (i = 2) and characteristic X-rays of the third kind (i = 3) individually and in this order, the substance m of the first kind m
When a series of 1 (j = 1), the second type substance m 2 (j = 2) and the third type substance m 3 (j = 3) is irradiated, the equation (2) is expressed as I 1p = I o1 exp [-(Μ 11・ χ 1p + μ 21・ χ 2p + μ 31・ χ 3p ) ・ ・ ・ (2-1) I 2p = I o2 exp 〔- (μ 12・ χ 1p + μ 22・ χ 2p + μ 32・ χ 3p ) ・ ・ ・ (2-2) I 3p = I o3 exp [− (μ 13 · χ 1p + μ 23 · χ 2p + μ 33 · χ 3p ) ・ ・ ・ (2-3) If the type is known and there are m types,
Since the irradiation intensity I o and the absorption coefficient μ ji are known, m
By sequentially irradiating the characteristic X-rays i or more of the species and detecting the transmission intensity I ip , the equation (2) is solved, that is, the equation (3) is used to calculate the transmission distance (thickness) χ jp of each of the m types of substances. sell.

【0009】本発明ではこの論理に従って、種類が既知
でm種の物質でなる測定対象材に、n種(n≧m)の特
性X線を個別に照射して、透過強度Iipを検出し、検出
デ−タIipをメモリ手段に記憶し、そして(3)式に従っ
て、所要の材質mjの透過距離χjpを算出し、透過距離
χjpに基づいて断層像を形成する。この断層像は該所要
の材質mjの断面像のみを示すものとなる。したがっ
て、従来必要とした、画像処理技術による特定像の摘出
処理は、省略しうる。
According to the present invention, n-type (n ≧ m) characteristic X-rays are individually radiated to the material to be measured, which is a known type and consists of m-type substances, to detect the transmission intensity I ip. , The detection data I ip is stored in the memory means, and the transmission distance χ jp of the required material m j is calculated according to the equation (3), and a tomographic image is formed based on the transmission distance χ jp . This tomographic image shows only a sectional image of the required material m j . Therefore, the extraction process of the specific image by the image processing technique, which is conventionally required, can be omitted.

【0010】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.

【0011】[0011]

【実施例】図1に本発明の一実施例の構成の概要を示
す。対象物6を支持する架台1には、対象物の端部のそ
れぞれを挟持するための両開きのチャック機構(図示せ
ず)およびチャック中心軸線(水平軸線;不動)を中心
にチャック機構を回転駆動する回転機構(図示せず)が
備わっており、回転機構にロ−タリエンコ−ダ(図示せ
ず)が結合されている。回転機構の電気モ−タはドライ
バ7で回転付勢され、ロ−タリエンコ−ダが発生する回
転同期パルスはコントロ−ラ8に与えられる。チャック
中心軸線と直交する垂直軸線上にX線源2およびX線セ
ンサ3があり、X線源2はチャック中心軸線の上側に、
X線センサ3は下側にある。X線源2およびX線センサ
3は図示しない垂直基台で支持されている。該垂直基台
にはフィルタ走査器4が固着されている。フィルタ走査
器4には、3枚のフィルタ5a,5b,5cが装着され
かつフィルタ位置決め機構(図示せず)が備わってお
り、3枚のフィルタは一体に連結され、位置決め機構で
それらが同時に同方向に駆動され、常時一枚のフィルタ
がX線源2とX線センサ3の間のX線行路に位置決めさ
れる。フィルタ位置決め機構の電気モ−タはドライバ1
3で正,逆転駆動される。該位置決め機構には、X線源
2とX線センサ3の間のX線行路にあるフィルタ(フィ
ルタ番号)を検知するための複数個のスイッチがあり、
これらのスイッチの開,閉信号はコントロ−ラ14に与
えられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the outline of the configuration of an embodiment of the present invention. On the gantry 1 that supports the object 6, a double-opening chuck mechanism (not shown) for holding each of the ends of the object and a chuck center rotation axis (horizontal axis; immovable) are driven to rotate. The rotary mechanism (not shown) is provided, and a rotary encoder (not shown) is coupled to the rotary mechanism. The electric motor of the rotating mechanism is rotationally energized by the driver 7, and the rotation synchronizing pulse generated by the rotary encoder is given to the controller 8. The X-ray source 2 and the X-ray sensor 3 are located on a vertical axis orthogonal to the chuck central axis, and the X-ray source 2 is located above the chuck central axis.
The X-ray sensor 3 is on the lower side. The X-ray source 2 and the X-ray sensor 3 are supported by a vertical base (not shown). A filter scanner 4 is fixed to the vertical base. The filter scanner 4 is equipped with three filters 5a, 5b, 5c and is equipped with a filter positioning mechanism (not shown). The three filters are integrally connected so that they can be simultaneously moved by the positioning mechanism. Driven in the direction, one filter is always positioned in the X-ray path between the X-ray source 2 and the X-ray sensor 3. The electric motor of the filter positioning mechanism is the driver 1
It is driven in the forward and reverse directions at 3. The positioning mechanism has a plurality of switches for detecting a filter (filter number) in the X-ray path between the X-ray source 2 and the X-ray sensor 3.
The open / close signals of these switches are given to the controller 14.

【0012】X線センサ3は、X線を光に変換する螢光
板および螢光の輝度を電気信号に変換するラインイメ−
ジセンサ(ラインCCD)を含み、CCDドライバ11
がイメ−ジセンサの電気信号を信号処理回路12に与え
る。信号処理回路12は、螢光の輝度を表わす電気信号
をデジタルデ−タに変換し、該デ−タを1ライン分バッ
ファメモリに格納し、ライン単位でCT処理装置15に
転送する。
The X-ray sensor 3 includes a fluorescent plate for converting X-rays into light and a line image for converting the brightness of the fluorescent light into an electric signal.
Including CCD sensor (line CCD), CCD driver 11
Supplies the electric signal of the image sensor to the signal processing circuit 12. The signal processing circuit 12 converts the electric signal representing the brightness of the fluorescent light into digital data, stores the data for one line in a buffer memory, and transfers the data to the CT processing device 15 line by line.

【0013】X線管のフィラメント電流および陽/陰極
間電圧はコントロ−ラ10が設定する。これらの値は、
X線源2とX線センサ3の間のX線行路に位置決めする
フィルタ(5a,5bおよび5cの1つ)に対応してC
T処理装置15がコントロ−ラ10に与える。
The controller 10 sets the filament current and the positive / negative voltage of the X-ray tube. These values are
C corresponding to the filter (one of 5a, 5b and 5c) for positioning in the X-ray path between the X-ray source 2 and the X-ray sensor 3
The T processor 15 supplies the controller 10.

【0014】CT処理装置15には、操作・表示ボ−ド
15aの入力読取,入力対応の処理,コントロ−ラ8,
10,14および信号処理回路12への指令出力、なら
びに、装置15内のシステム制御を行なう、CPU1を
中心とするシステム制御コンピュ−タユニット、CPU
1の指令に対応してメモリへのデ−タの読み,書き、な
らびにメモリデ−タに基づいた透過距離計算を行なう、
CPU2を中心とする演算処理コンピュ−タユニット、
ならびに、CPU1の指令に対応して、メモリ上の透過
距離デ−タに基づいた断層画像情報の生成とメモリへの
格納,断層画像のカラ−CRT15bへの表示,断層画
像のプリントアウト等を行なう、CPU3を中心とする
画像処理コンピュ−タユニットがある。なお、装置15
にはフロッピ−ディスク装置が備わっており、断層画像
メモリから、フロッピ−ディスク装置,CRT15bあ
るいはプリンタ15cへの断層画像デ−タの転送は、C
PU1の指令に対応してCPU3が行なう。
The CT processing device 15 includes an input / read of the operation / display board 15a, a process corresponding to the input, a controller 8,
A system control computer unit centered on the CPU 1, which outputs commands to the signals 10 and 14 and the signal processing circuit 12 and controls the system in the device 15, CPU
In response to the command 1, the reading and writing of data to the memory and the calculation of the transmission distance based on the memory data are performed.
An arithmetic processing computer unit centered on the CPU 2,
In addition, in response to a command from the CPU 1, generation of tomographic image information based on transmission distance data on the memory, storage in the memory, display of the tomographic image on the color CRT 15b, printout of the tomographic image, etc. are performed. , An image processing computer unit centered on the CPU 3. The device 15
Is equipped with a floppy disk device, and transfer of tomographic image data from the tomographic image memory to the floppy disk device, CRT 15b or printer 15c is performed by C
The CPU 3 performs the command in response to the instruction from the PU 1.

【0015】図2および図3に、本発明の実施に関連す
るCPU1のCT処理制御動作を示す。対象物の断層像
生成処理を実行しうる待機状態のとき、CPU1は操作
・表示ボ−ド15aが入力操作されるのを待っている
(図2のステップ1;以下、カッコ内ではステップとい
う語を省略し、ステップ番号数字のみを示す)。ここで
はオペレ−タは、フィルタA,BおよびCのいずれをか
を指定しうる。オペレ−タが操作・表示ボ−ド15aで
「フィルタA」を指定すると、CPU1は、フィルタA
(図1の5a)の設定をコントロ−ラ14に指令する。
コントロ−ラ14は、フィルタ5aをX線源2とX線セ
ンサ3の間のX線行路に位置決めする(2)。コントロ
−ラ14が位置決め終了を表わす情報を送って来るとC
PU1は、デ−タ入力又はスタ−ト入力があるのを待つ
(3)。デ−タ入力があったら、それに対応した処理を
行なう。例えば、X線管印加電圧,電流入力があるとそ
れらに割り当てたレジスタのデ−タを入力デ−タに書替
える。予定されているデ−タは、他に、CCDの電気信
号をデジタルデ−タに変換するレベルを指定するデ−
タ,対象物の回転速度(指示値),演算式指定デ−タ,
演算係数デ−タ等々がある。
2 and 3 show the CT processing control operation of the CPU 1 related to the implementation of the present invention. In the standby state in which the tomographic image generation process of the object can be executed, the CPU 1 waits for the input operation of the operation / display board 15a (step 1 in FIG. 2; hereinafter, the term step in parentheses). Is omitted and only the step number is shown). Here, the operator can specify any of the filters A, B and C. When the operator designates "filter A" on the operation / display board 15a, the CPU 1 causes the filter A
The controller 14 is instructed to set (5a in FIG. 1).
The controller 14 positions the filter 5a in the X-ray path between the X-ray source 2 and the X-ray sensor 3 (2). When the controller 14 sends information indicating the end of positioning, C
PU1 waits for data input or start input (3). If there is data input, the corresponding processing is performed. For example, when the X-ray tube applied voltage and current are input, the data of the registers assigned to them are rewritten to the input data. The planned data is, in addition, data that specifies the level at which the CCD electric signal is converted into digital data.
Data, target object rotation speed (instruction value), calculation formula specification data,
There are calculation coefficient data and the like.

【0016】オペレ−タが操作・表示ボ−ド15aでス
タ−トを指示するとCPU1は、X線管印加電圧,電流
値をコントロ−ラ10に転送しそしてX線照射を指示
し、コントロ−ラ8に回転速度デ−タを与えて回転を指
示し、信号処理回路12に信号処理に関連するパラメ−
タデ−タを与えて、CCD読取を指示し、そして、チャ
ック機構を回転駆動する回転機構のロ−タリエンコ−ダ
が基点パルス(360度をカウントする始点)を発生す
ると、回転角カウント(回転同期パルスのカウントアッ
プ)を開始し、回転同期パルスが所定数発生する毎に、
CPU2に、デ−タ読込みを指示する。CPU2は、フ
ィルタ5aに割り当てられたメモリ領域A1に、信号処
理回路12が転送して来る1ライン分のデ−タI1pを、
回転角に対応するアドレス(ラインアドレス:回転角)
に書込む(4)。1ライン上の各デ−タの位置は、透過
X線の水平方向(ラインCCDのライン方向)位置である。
When the operator gives an instruction to start the operation / display board 15a, the CPU 1 transfers the X-ray tube applied voltage and current value to the controller 10 and gives an instruction for the X-ray irradiation to control the controller. The rotation speed data is given to the rotor 8 to instruct the rotation, and the signal processing circuit 12 receives the parameters related to the signal processing.
When data is given to instruct CCD reading, and the rotary encoder of the rotating mechanism that rotationally drives the chuck mechanism generates a base point pulse (start point for counting 360 degrees), rotation angle counting (rotation synchronization) is performed. Pulse count-up), and every time a predetermined number of rotation synchronization pulses are generated,
The CPU 2 is instructed to read the data. The CPU 2 transfers the data I 1p for one line transferred from the signal processing circuit 12 to the memory area A1 assigned to the filter 5a.
Address corresponding to the rotation angle (line address: rotation angle)
Write in (4). The position of each data on one line is the position of the transmission X-ray in the horizontal direction (line CCD line direction).

【0017】回転機構のロ−タリエンコ−ダが基点パル
スを再度発生すると(360度の回転が終了すると)C
PU1は、コントロ−ラ10にX線照射停止を、コント
ロ−ラ8には回転駆動停止を、コントロ−ラ信号処理回
路12には読取停止を指示し、CPU2にはデ−タ読込
停止を指示する。そして操作・表示ボ−ド15aより次
の指示が到来するのを待つ(5,6)。
When the rotary encoder of the rotating mechanism regenerates the base point pulse (when the rotation of 360 degrees is completed), C
The PU 1 instructs the controller 10 to stop the X-ray irradiation, the controller 8 to stop the rotation drive, the controller signal processing circuit 12 to stop the reading, and the CPU 2 to stop the data reading. To do. Then, it waits for the next instruction from the operation / display board 15a (5, 6).

【0018】ここではオペレ−タは、フィルタBおよび
Cのいずれをかを指定しうる。オペレ−タが操作・表示
ボ−ド15aで「フィルタB」を指定すると、CPU1
は、フィルタB(図1の5b)の設定をコントロ−ラ1
4に指令する。コントロ−ラ14は、フィルタ5bをX
線源2とX線センサ3の間のX線行路に位置決めする
(7)。コントロ−ラ14が位置決め終了を表わす情報
を送って来るとCPU1は、デ−タ入力又はスタ−ト入
力があるのを待つ(8)。デ−タ入力があったら、それ
に対応した処理を行なう。
Here, the operator can specify either of filters B and C. When the operator designates "filter B" on the operation / display board 15a, the CPU 1
Sets the filter B (5b in FIG. 1) to the controller 1
Command 4 The controller 14 sets the filter 5b to X
The X-ray path between the radiation source 2 and the X-ray sensor 3 is positioned (7). When the controller 14 sends the information indicating the end of positioning, the CPU 1 waits for the data input or the start input (8). If there is data input, the corresponding processing is performed.

【0019】オペレ−タが操作・表示ボ−ド15aでス
タ−トを指示するとCPU1は、X線管印加電圧,電流
値をコントロ−ラ10に転送しそしてX線照射を指示
し、コントロ−ラ8に回転速度デ−タを与えて回転を指
示し、信号処理回路12に信号処理に関連するパラメ−
タデ−タを与えて、CCD読取を指示し、そして、チャ
ック機構を回転駆動する回転機構のロ−タリエンコ−ダ
が基点パルスを発生すると、回転角カウントを開始し、
回転同期パルスが所定数発生する毎に、CPU2に、デ
−タ読込みを指示する。CPU2は、フィルタ5bに割
り当てられたメモリ領域B1に、信号処理回路12が転
送して来る1ライン分のデ−タI2pを、回転角に対応す
るアドレスに書込む(9)。1ライン上の各デ−タの位
置は、透過X線の水平方向位置である。
When the operator gives an instruction to start the operation / display board 15a, the CPU 1 transfers the X-ray tube applied voltage and current values to the controller 10 and gives an instruction to the X-ray irradiation to make a control. The rotation speed data is given to the rotor 8 to instruct the rotation, and the signal processing circuit 12 receives the parameters related to the signal processing.
When data is given to instruct CCD reading, and the rotary encoder of the rotating mechanism that rotationally drives the chuck mechanism generates a base point pulse, rotation angle counting is started,
Every time a predetermined number of rotation synchronizing pulses are generated, the CPU 2 is instructed to read the data. The CPU 2 writes the data I 2p for one line transferred by the signal processing circuit 12 into the memory area B1 assigned to the filter 5b at the address corresponding to the rotation angle (9). The position of each data on one line is the horizontal position of the transmitted X-ray.

【0020】回転機構のロ−タリエンコ−ダが基点パル
スを再度発生するとCPU1は、コントロ−ラ10にX
線照射停止を、コントロ−ラ8には回転駆動停止を、コ
ントロ−ラ信号処理回路12には読取停止を指示し、C
PU2にはデ−タ読込停止を指示する。そして操作・表
示ボ−ド15aより次の指示が到来するのを待つ(1
0,11)。
When the rotary encoder of the rotating mechanism regenerates the base point pulse, the CPU 1 causes the controller 10 to generate an X signal.
Instructing the controller 8 to stop the line irradiation, the controller 8 to stop the rotation drive, and the controller signal processing circuit 12 to stop the reading.
PU2 is instructed to stop reading data. Then, it waits for the next instruction from the operation / display board 15a (1
0, 11).

【0021】ここではオペレ−タは、フィルタCの指
定,断層像A生成指示,断層像B生成指示および合成断
層像生成指示のいずれかを指示しうる。オペレ−タが
「合成断層像生成指示」を入力するとCPU1は、ここ
までの撮影種類をチェックして、ここまでに、フィルタ
Aを介した透過撮影およびフィルタBを介した透過撮影
をすでに実行しているので、CPU1はCPU2に、フ
ィルタAおよびBの二種による2物質m1(j=1)お
よびm2(j=2)の透過距離χ1pおよびχ2pの算出を
指示する。CPU2は、メモリ領域A1の透過強度デ−
タI1pおよびI2pならびに、他の既知量に基づいて、 χjp=−Σ〔νip・ln(Iip/Ioi)〕 ・・・(3-2) ただし、i,jともにフィルタAおよびB対応の2種
(i,j=1およびi,j=2、Σはi=1からi=2
までのシグマ)であり、νjiは、μjiの逆行列、によ
り、透過距離χ1pおよびχ2pを算出してそれぞれメモリ
領域A2およびB2に格納する(12)。この場合、C
PU2は、 I1p=Io1 exp〔−(μ11・χ1p+μ21・χ2p) I2p=Io2 exp〔−(μ12・χ1p+μ22・χ2p) なる関係に基づいて、透過距離χ1pおよびχ2pを算出す
ることになる。
Here, the operator can instruct any of the designation of the filter C, the tomographic image A generation instruction, the tomographic image B generation instruction, and the composite tomographic image generation instruction. When the operator inputs the "composite tomographic image generation instruction", the CPU 1 checks the type of imaging up to this point and has already executed the transmission imaging through the filter A and the transmission imaging through the filter B up to this point. Therefore, the CPU 1 instructs the CPU 2 to calculate the transmission distances χ 1p and χ 2p of the two substances m 1 (j = 1) and m 2 (j = 2) by the two kinds of filters A and B. The CPU 2 receives the transmission intensity data of the memory area A1.
Based on I 1p and I 2p and other known quantities, χ jp = −Σ [ν ip · ln (I ip / I oi )] (3-2) However, both i and j are filters A And two types corresponding to B (i, j = 1 and i, j = 2, Σ is i = 1 to i = 2).
Ν ji is the inverse matrix of μ ji , and the transmission distances χ 1p and χ 2p are calculated and stored in memory areas A2 and B2, respectively (12). In this case, C
PU2 is transmitted based on the relation of I 1p = I o1 exp [-(μ 11 · χ 1p + μ 21 · χ 2p ) I 2p = I o 2 exp [-(μ 12 · χ 1p + μ 22 · χ 2p ). The distances χ 1p and χ 2p will be calculated.

【0022】CPU2がこの算出の終了を知らせて来る
とCPU1はCPU3に、メモリ領域A2の透過距離デ
−タに基づいた断層像Aの生成,メモリ領域B2の透過
距離デ−タに基づいた断層像Bの生成および断層像Aお
よびBの合成を指示する。CPU3は、この実施例では
公知の再構成法である逆投影法により、断層像A(画像
デ−タ)を生成してメモリA3に書込み、次に断層像B
を生成してメモリB3に書込み(13)、そして断層像
AをR(レッド)成分とし、断層像BをG(グリ−ン)
成分として断層像AおよびBを合成し、合成画像デ−タ
をメモリ領域αに書込む(14)。次にCPU3は合成
画像(メモリ領域αの画像デ−タ)をカラ−ディスプレ
イに与えて、カラ−CRT15bに表示し、CPU1に
合成終了を報知する(15)。CPU1はこの報知を受
けると、操作・表示ボ−ド15aに指示が入力されるの
を待つ(16)。ここではオペレ−タは、プリントアウ
ト,断像像登録および終了を入力しうる。オペレ−タが
「終了」を入力するとCPU1は、図2に示す「入力読
取」(1)に戻る。「プリントアウト」が入力されると
CPU1は、メモリ領域αの画像デ−タをプリンタ15
cに転送してプリントアウトを指示する。「断層像登
録」が入力されるとCPU1は、メモリ領域αの画像デ
−タのフロピ−ディスクへの登録をフロッピ−ディスク
装置に指示する。
When the CPU 2 notifies the end of this calculation, the CPU 1 informs the CPU 3 of the tomographic image A based on the transmission distance data of the memory area A2 and the tomographic image based on the transmission distance data of the memory area B2. The generation of the image B and the synthesis of the tomographic images A and B are instructed. The CPU 3 generates a tomographic image A (image data) by the back projection method, which is a known reconstruction method in this embodiment, writes the tomographic image A in the memory A3, and then the tomographic image B.
Is generated and written in the memory B3 (13), and the tomographic image A is used as the R (red) component, and the tomographic image B is G (green).
The tomographic images A and B are combined as components, and the combined image data is written in the memory area α (14). Next, the CPU 3 gives a composite image (image data in the memory area .alpha.) To the color display, displays it on the color CRT 15b, and notifies the CPU 1 of the end of the composition (15). Upon receiving this notification, the CPU 1 waits for an instruction to be input to the operation / display board 15a (16). Here, the operator can input printout, image registration, and end. When the operator inputs "end", the CPU 1 returns to "input reading" (1) shown in FIG. When "print out" is input, the CPU 1 prints the image data in the memory area .alpha.
Transfer to c and instruct to print out. When "Tomographic image registration" is input, the CPU 1 instructs the floppy disk device to register the image data in the memory area .alpha. On the floppy disk.

【0023】なお、上述の動作ル−チンにおいて、仮に
図2のステップ11の「入力読取」でオペレ−タが「断
層像A生成指示」を入力したときには、上述のステップ
12(図3)においては、透過距離χ1pのみを算出し、
ステップ13においては断層像Aのみを生成し、ステッ
プ14はスキップ(不実施)して、ステップ15で断層
像Aのみを出力する。仮に図2のステップ11の「入力
読取」でオペレ−タが「断層像B生成指示」を入力した
ときには、透過距離χ2pのみを算出し断層像Bのみを出
力する。
In the above-mentioned operation routine, if the operator inputs a "tomographic image A generation instruction" in "input reading" in step 11 of FIG. 2, in step 12 (FIG. 3) described above. Calculates only the transmission distance χ 1p ,
Only the tomographic image A is generated in step 13, the step 14 is skipped (not executed), and only the tomographic image A is output in step 15. If the operator inputs a "tomographic image B generation instruction" in "input reading" in step 11 of FIG. 2, only the transmission distance χ 2p is calculated and only the tomographic image B is output.

【0024】また、仮に図2のステップ「入力読取」で
オペレ−タがフィルタCを指定すると、CPU1は、上
述のステップ7〜10と同様な処理を、フィルタCに関
して同様に実行する。これによりメモリ領域C1に、フ
ィルタCを介した透過強度I3pが格納される。そしてこ
れが終了したときの、ステップ11相当の「入力読取」
では、オペレ−タは、断層像A生成指示,断層像B生成
指示,断層像C生成指示および合成断層像生成指示を指
定入力しうる。合成断層像生成指示が入力された場合に
は、断層像AをR(レッド)成分とし、断層像BをG
(グリ−ン)成分としかつ断層像CをB(ブル−)成分
とした、断層像A,BおよびCの合成画像がメモリ領域
αに書込まれ、CRT15bにカラ−表示される。この
場合は、 χjp=−Σ〔νip・ln(Iip/Ioi)〕 ・・・(3-3) ただし、i,jともにフィルタA,BおよびC対応の3
種(i,j=1,i,j=2およびi,j=3)、Σは
i=1からi=3までのシグマ)であり、νjiは、μji
の逆行列、により、透過距離χ1p,χ2pおよびχ3pを算
出してそれぞれメモリ領域A2,B2およびC2に格納
する。この場合、CPU2は、前記(2-1)式〜(2-3)式で
表わされる関係に基づいて、透過距離χ1p,χ2pおよび
χ3pを算出することになる。
Further, if the operator designates the filter C in the step "input reading" of FIG. 2, the CPU 1 similarly executes the same processing as that of steps 7 to 10 with respect to the filter C. As a result, the transmission intensity I 3p through the filter C is stored in the memory area C1. Then, when this is finished, "input reading" corresponding to step 11
Then, the operator can designate and input a tomographic image A generation instruction, a tomographic image B generation instruction, a tomographic image C generation instruction, and a composite tomographic image generation instruction. When the synthetic tomographic image generation instruction is input, the tomographic image A is the R (red) component and the tomographic image B is the G component.
A composite image of the tomographic images A, B and C having the (green) component and the tomographic image C as the B (blu-) component is written in the memory area α and color-displayed on the CRT 15b. In this case, χ jp = −Σ [ν ip · ln (I ip / I oi )] (3-3) However, both i and j correspond to filters A, B, and C.
Is a species (i, j = 1, i, j = 2 and i, j = 3), Σ is a sigma from i = 1 to i = 3, and ν ji is μ ji
Then, the transmission distances χ 1p , χ 2p and χ 3p are calculated by the inverse matrix of, and stored in the memory areas A2, B2 and C2, respectively. In this case, the CPU 2 will calculate the transmission distances χ 1p , χ 2p and χ 3p based on the relationships expressed by the equations (2-1) to (2-3).

【0025】[0025]

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、複数種の特
性X線を照射しそれらの透過強度に基づいて複数の異種
物質でなる測定対象材の少くとも一種の物質の透過距離
を算出し、透過距離に基づいて該物質の断層像を生成す
るので、異種物質像が含まれる断層像より特定物質の像
を摘出するための複雑な各種画像処理が実質上省略とな
り、その分、デ−タ処理が簡単になりしかも処理速度が
向上する。
As described above, according to the present invention, a plurality of types of characteristic X-rays are irradiated, and the transmission distance of at least one substance of a plurality of different substances to be measured is calculated based on their transmission intensities. However, since the tomographic image of the substance is generated based on the transmission distance, various complicated image processing for extracting the image of the specific substance from the tomographic image including the image of the different substance is substantially omitted, and the corresponding amount of data is reduced. -The processing becomes simple and the processing speed is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明を実施する1つの装置の構成概要を示
す斜視図であり、一部分はブロック図を示す。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of one device for carrying out the present invention, and a part thereof is a block diagram.

【図2】 図1に示すCPU1のシステム制御動作の概
要の一部を示すフロ−チャ−トである。
FIG. 2 is a flowchart showing a part of the outline of the system control operation of the CPU 1 shown in FIG.

【図3】 図1に示すCPU1のシステム制御動作の概
要の一部を示すフロ−チャ−トである。
3 is a flowchart showing a part of the outline of the system control operation of the CPU 1 shown in FIG.

【図4】 物体に照射するX線の線質(横軸)と物体の
X線吸収係数(縦軸)の関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the quality of X-rays irradiated on an object (horizontal axis) and the X-ray absorption coefficient of the object (vertical axis).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:架台 2:X線源 3:X線センサ 4:フィルタ走
査器 5a,5b,5c:フィルタ 6:測定対象物 15:CT処理装置 15a:操作・
表示ボ−ド 15b:カラ−CRT 15c:プリン
タ CPU1〜3:マイクロプロセッサ
1: Frame 2: X-ray source 3: X-ray sensor 4: Filter scanner 5a, 5b, 5c: Filter 6: Object to be measured 15: CT processing device 15a: Operation
Display board 15b: Color CRT 15c: Printer CPU 1-3: Microprocessor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】次のステップを含む、X線断層撮影方法: A.第i種の特性X線の、測定対象材の仮想上の同一断
面の該面に沿う方向の透過強度を複数点測定し、第iメ
モリ手段に測定位置p対応で透過強度Iipを記憶する,
i=1,・・・n,nは2以上の整数; B.材質mjの物質の第i種の特性X線吸収係数μji
照射X線強度Ioi,前記透過強度IipおよびX線透過距
離χjpの関係 Iip=Ioi exp(−Σj(μji・χjp)) j=1,・・・m,mはn以下の整数,Σjは、j=1
からj=mまでのシグマ,に基づいて所要の材質mj
X線透過距離 χjp=−Σi(νji・ln(Iip/Ioi)) Σiは、i=1からi=nまでのシグマ,νjiは、μji
の逆行列,を算出する;および、 C.得たX線透過距離χjpにより、前記断面での所要の
材質mjの断面像を形成する。
1. An X-ray tomography method comprising the steps of: A. The transmission intensity of the i-th type characteristic X-ray in the direction along the surface of the virtually same cross section of the measurement target material is measured at a plurality of points, and the transmission intensity I ip is stored in the i-th memory means at the measurement position p. ,
i = 1, ..., N, n is an integer of 2 or more; B. I-type characteristic X-ray absorption coefficient μ ji of the substance of material m j ,
The relationship between the irradiation X-ray intensity I oi , the transmission intensity I ip and the X-ray transmission distance χ jp I ip = I oi exp (−Σ jji · χ jp )) j = 1, ... An integer less than or equal to n, Σ j , j = 1
From j = sigma up to m, X-ray transmission distance required material m j based on the χ jp = -Σ i (ν ji · ln (I ip / I oi)) Σ i from i = 1 i = sigma up to n, ν ji is μ ji
C., and C. Based on the obtained X-ray transmission distance χ jp , a cross-sectional image of the required material m j in the cross section is formed.
【請求項2】X線源;X線源に対向し、X線強度を電気
信号レベルに変換するX線センサ;X線源が発生するX
線の第i種の特性X線を実質上透過し他種の特性X線を
実質上遮断する複数個のフィルタi,i=1,・・・
n,nは2以上の整数;指定されたフィルタiを選択的
にX線源からX線センサへのX線行路に設定するフィル
タ選択手段;フィルタとX線センサの間のX線行路上に
置かれる測定対象材を支持する支持手段;X線源,フィ
ルタおよびX線センサでなるX線照射/検出系と、測定
対象材の少くとも一方を相対的に他方に対して走査駆動
する手段;X線源からX線センサへのX線行路にフィル
タiを設定しX線を照射しているときのX線センサが検
出する透過強度Iipを、前記走査駆動手段による走査位
置p対応でメモリ手段iに書込むデ−タ収集手段;材質
jの物質の第i種の特性X線吸収係数μji,照射X線
強度Ioi,前記透過強度IipおよびX線透過距離χjp
相関関係に基づいて所要の材質mjのX線透過距離 χjp=−Σi(νji・ln(Iip/Ioi)) Σiは、i=1からi=nまでのシグマ,νjiは、μji
の逆行列,を算出し、走査位置p対応でメモリ手段jに
書込む演算手段,j=1,・・・m,mはn以下の整
数;メモリ手段jのX線透過距離χjpに基づいて、材質
jの断面像を形成する画像形成手段;および、 断面像を出力する手段;を備えるX線断層撮影装置。
2. An X-ray source; an X-ray sensor facing the X-ray source and converting the X-ray intensity into an electric signal level; X generated by the X-ray source.
A plurality of filters i, i = 1, ... Which substantially transmit the i-th characteristic X-ray of the line and substantially block other characteristic X-rays.
n and n are integers of 2 or more; filter selecting means for selectively setting the designated filter i on the X-ray path from the X-ray source to the X-ray sensor; on the X-ray path between the filter and the X-ray sensor. Supporting means for supporting the measurement target material to be placed; X-ray irradiation / detection system composed of an X-ray source, a filter and an X-ray sensor, and means for scanning and driving at least one of the measurement target materials relative to the other; A transmission intensity I ip detected by the X-ray sensor when an X-ray is emitted by setting a filter i in the X-ray path from the X-ray source to the X-ray sensor is stored in the memory corresponding to the scanning position p by the scanning driving means. Data collecting means to be written in the means i; Correlation of the characteristic X-ray absorption coefficient μ ji of the substance of the material m j of the i-th type, the irradiation X-ray intensity I oi , the transmission intensity I ip and the X-ray transmission distance χ jp X-ray transmission distance required material m j based on the relationship χ jp = -Σ i (ν ji · ln I ip / I oi)) Σ i Sigma from i = 1 to i = n, [nu ji is mu ji
The inverse matrix of is calculated and written in the memory means j corresponding to the scanning position p, j = 1, ..., m, m is an integer of n or less; based on the X-ray transmission distance χ jp of the memory means j. And an image forming means for forming a sectional image of the material m j ; and a means for outputting the sectional image.
【請求項3】画像形成手段は、複数のメモリ手段jのそ
れぞれのX線透過距離χjpに基づいて、各材質mjの断
面像を形成し、これらを合成した断面像を形成する、請
求項2記載のX線断層撮影装置。
3. The image forming means forms a cross-sectional image of each material m j based on the X-ray transmission distance χ jp of each of the plurality of memory means j, and forms a cross-sectional image by combining these. Item 2. The X-ray tomography apparatus according to Item 2.
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