JPH07103743A - Ｘ線透視検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｘ線検出器の出力データの中の不要信号成分
を除去して、関心ある信号成分を高精度で収集し、画質
の向上を図ったＸ線透視検査装置および方法を提供す
る。 【構成】 被検体検査時より小さな出力のＸ線を発生
し、このＸ線を被検体を透過させることなくＸ線検出器
で検出し、検出結果を蓄積し、所定のＸ線を発生し、こ
のＸ線を被検体を透過させることなくＸ線検出器で検出
し、この検出結果を蓄積し、この蓄積した検出結果から
先の検出結果を差し引いて、この減算結果を蓄積し、上
記２つの検出結果及び減算結果を基に実際のＸ線透過デ
ータを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工業用製品、原材料等
の被検体に向けてＸ線を発生し、被検体を透過したＸ線
を検出して、被検体を非破壊検査するＸ線透視検査装置
および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のＸ線透視検査装置は、例えば図
４に示すように、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３とを
被検体１０７をはさんで対向して配置し、搬送装置１０
８を機構制御装置１０９によって制御して被検体１０７
に直進運動を行なわせることによって、被検体のＸ線透
過データを得る。

【０００３】Ｘ線管１０１から放射されたＸ線ビーム１
０２は被検体１０７に照射され、透過Ｘ線がＸ線検出器
１０３へ入射して検出される。検出器１０３の出力デー
タはデータ収集装置１０４を通してデータ処理装置１０
５へ送られて処理され、被検体の透視像として表示装置
１０６に表示される。Ｘ線検出器１０３には通例一本の
線上に数百乃至千個程度の検出チャンネルを備えた線型
の検出器（一般にリニアセンサ又はラインセンサと呼ば
れることが多い）が使用され、一回のデータ収集ではＸ
線検出器１０３のＸ線検出幅又はＸ線ビーム１０２のビ
ーム幅に相当する線状の部分の透過データのみが収集さ
れる。そこで、被検体１０７を搬送装置１０８によって
Ｘ線検出器１０３と直交する方向に移動して繰り返しデ
ータ収集を行い、２次元の透過データを収集し、被検体
の透視像を得る。

【０００４】多チャンネル検出器を使用する場合には、
チャンネル間のばらつきを均一にするため、各チャンネ
ルの出力特性データを測定して補正を行う。上述した従
来のＸ線透視検査装置におけるデータ収集および処理
は、図５に示すように、まず最初に、オフセットデータ
の収集（ステップ５１０）、感度データの収集（ステッ
プ５２０）を行い、それぞれデータ処理装置１０５内に
記憶している。このオフセットデータの収集は、Ｘ線オ
フ状態でＸ線検出器等の回路系の雑音成分であるオフセ
ットデータを測定するものであり、これは被検体がない
状態で、すなわちＸ線が被検体によって遮られない状態
で行われる。また、感度データの収集は、同様に被検体
がない状態で被検体検査時と同じＸ線条件でＸ線検出器
の各チャンネル毎のばらつきを測定するものである。

【０００５】このようにオフセットデータおよび感度デ
ータを収集記憶した後、被検体を透過したＸ線データを
測定するために、まず搬送装置１０８を移動開始して、
被検体をＸ線管１０１とＸ線検出器１０３との間に移動
させ（ステップ５３０）、それからＸ線検出器１ライン
分のＸ線透過データを収集し、データ処理装置内に記憶
している（ステップ５４０）。

【０００６】この動作を１画面分行って、データ収集を
完了すると（ステップ５５０）、この収集した１画面分
のＸ線透過データから被検体の透視像を構成して、表示
装置１０６に表示する（ステップ５６０）。この処理
は、更に詳しくは、データ処理装置内において１画面分
のデータの読み出し、上述したステップ５１０，５２０
において収集したオフセットデータおよび感度データに
よる補正処理、その他のデータ処理を行って、表示装置
に出力され、表示されるという手順で行われる。

【０００７】そして、前データの収集を完了することに
より、収集処理が終了する（ステップ５７０）。上述し
たように、従来は、データ処理装置において、Ｘ線透過
データの収集後に、記憶しておいたオフセットデータや
感度データ等のデータを使用して、補正処理を行い、チ
ャンネル間のばらつきを均一化した透視像を作成してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、Ｘ線
検出器の出力データはそのままデータ処理装置に供給さ
れ、データ処理装置において各種補正処理を行っている
が、Ｘ線検出器の出力データには検出器の回路雑音や着
目部分以外の母材部の信号等の不要成分が含まれてお
り、収集されたデータの中で関心ある信号成分が占める
割合が小さくなってしまうという問題がある。

【０００９】図３（ａ）は、この時の様子を示してい
る。Ｘ線検出器の出力信号には図３（ａ）において最下
部の斜線で示すようなＸ線検出器の不要な信号成分や図
３（ａ）の最上部の斜線で示すようなＸ線検出器のチャ
ンネル間の感度のばらつきによる変動である着目外信号
成分が含まれているが、このような結果関心ある信号成
分の測定制度が相対的に低下し、結果として透視画像に
おける着目している被検体の識別度が悪化し、画質が低
下するという問題がある。

【００１０】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、Ｘ線検出器の出力データの中
の不要信号成分を除去して、関心ある信号成分を高精度
で収集し、画質の向上を図ったＸ線透視検査装置および
方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＸ線透視検査装置は、Ｘ線発生器から被検
体に向けてＸ線を発生して、被検体を透過したＸ線をＸ
線検出器で検出し、該Ｘ線検出器から出力される被検体
透過Ｘ線検出値をデータ収集装置で収集し、データ処理
装置で処理して、被検体の透視断面像を形成し被検体を
検査するＸ線透視検査装置であって、前記データ収集装
置は、被検体検査時より小さな出力のＸ線をＸ線発生器
から発生し、このＸ線を被検体を透過させることなく前
記Ｘ線検出器で検出し、この検出値をオフセットデータ
として蓄積するオフセットデータ蓄積手段と、被検体検
査時と異なる条件の基準Ｘ線量のＸ線をＸ線発生器から
発生し、このＸ線を被検体を透過させることなく前記Ｘ
線検出器で検出し、この検出値を不要成分混入感度デー
タとして蓄積する不要成分混入感度データ蓄積手段と、
前記不要成分混入感度データから前記オフセットデータ
を差し引いて、純粋感度データを算出する純粋感度デー
タ算出手段と、前記被検体透過Ｘ線検出値から前記オフ
セットデータを減算して、オフセットデータ除去Ｘ線検
出値を算出する減算手段と、前記オフセットデータ除去
Ｘ線検出値を前記純粋感度データで除算して、実際のＸ
線透過データを算出する除算手段とを有することを要旨
とする。

【００１２】また、本発明のＸ線透視検査方法は、Ｘ線
発生器から被検体に向けてＸ線を発生して、被検体を透
過したＸ線をＸ線検出器で検出し、該Ｘ線検出器から出
力される被検体透過Ｘ線検出値をデータ収集装置で収集
し、データ処理装置で処理して、被検体の透視断面像を
形成し被検体を検査するＸ線透視検査方法であって、前
記データ収集装置において、被検体検査時より小さな出
力のＸ線をＸ線発生器から発生し、このＸ線を被検体を
透過させることなく前記Ｘ線検出器で検出し、この検出
値をオフセットデータとして蓄積し、被検体検査時と異
なる条件の基準Ｘ線量のＸ線をＸ線発生器から発生し、
このＸ線を被検体を透過させることなく前記Ｘ線検出器
で検出し、この検出値を不要成分混入感度データとして
蓄積し、前記不要成分混入感度データから前記オフセッ
トデータを差し引いて、純粋感度データを算出し、前記
被検体透過Ｘ線検出値から前記オフセットデータを減算
して、オフセットデータ除去Ｘ線検出値を算出し、前記
オフセットデータ除去Ｘ線検出値を前記純粋感度データ
で除算して、実際のＸ線透過データを算出することを要
旨とする。

【００１３】

【作用】本発明のＸ線透視検査装置および方法では、デ
ータ収集装置において被検体検査時より小さな出力のＸ
線を発生し、このＸ線を被検体を透過させることなくＸ
線検出器で検出し、オフセットデータとして蓄積し、被
検体検査時と異なる条件の基準Ｘ線量のＸ線を発生し、
このＸ線を被検体を透過させることなくＸ線検出器で検
出し、不要成分混入感度データとして蓄積し、不要成分
混入感度データからオフセットデータを差し引いて、純
粋感度データを算出し、被検体透過Ｘ線検出値からオフ
セットデータを減算して、オフセットデータ除去Ｘ線検
出値を算出し、オフセットデータ除去Ｘ線検出値を純粋
感度データで除算して、実際のＸ線透過データを算出す
る。

【００１４】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明の一実施例に係わるＸ線透視検査装
置に使用されるデータ収集装置の要部の構成を示すブロ
ック図である。図１において、１はアナログ信号入力回
路、３は第１の切り替えスイッチ、５は減算回路、７は
オフセット補正係数記憶回路、９は除算回路、１１は感
度補正係数記憶回路、１３は第２の切り替えスイッチ、
１５はＡ／Ｄ変換回路、１７はディジタル信号出力回路
である。

【００１５】図１に示すデータ収集回路は、図４に示し
たＸ線透視検査装置におけるデータ収集装置１０４の代
わりをなすものであり、図１の本データ収集装置が適用
されるＸ線透視検査装置は図４においてデータ収集装置
１０４が図１の本データ収集装置で代わることを除いて
同じものであり、その他の構成は図４のものと同じであ
る。

【００１６】すなわち、図１に示すデータ収集装置は、
図４に示すＸ線検出器１０３からのＸ線検出データがア
ナログ信号入力回路１に供給され、該アナログ信号入力
回路１から第１の切り替えスイッチ３を介してＡ／Ｄ変
換回路１５、減算回路５、第２の切り替えスイッチ１
３、除算回路９、オフセット補正係数記憶回路７および
感度補正係数記憶回路１１を介して後述するオフセット
補正、感度補正を行われた実際のＸ線透過データがディ
ジタル信号出力回路１７を介してディジタル信号として
出力され、図４に示すデータ処理装置１０５に供給され
るものである。

【００１７】次に、図２に示すフローチャートを参照し
て、本実施例の作用を説明する。本実施例では、まず図
２に示すように、Ｘ線管１０１をオフして、オフセット
データの収集を行う（ステップ２１０，２２０）。な
お、このオフセットデータの収集は、被検体のない状態
でＸ線検出器１０３の出力を検出し、オフセットデータ
とすることにより行う。また、このオフセットデータの
収集では、Ｘ線管１０１をオフする代わりに、Ｘ線管１
０１の出力を被検体の検査時よりも小さな出力に調整
し、この小さな出力のＸ線を放射し、被検体のない状態
でＸ線検出器１０３で検出することによりオフセットデ
ータを得てもよい。このオフセットデータは、着目して
いない不要な信号成分である。

【００１８】それから、Ｘ線管１０１をオンとして、感
度データの収集を行う（ステップ２３０，２４０）。こ
の感度データの収集は、Ｘ線管１０１をオンする条件と
して、被検体の検査時と異なるＸ線条件（出力を下げ
て）で、かつ被検体のない状態でＸ線検出器１０３の出
力を検出し、感度データとすることにより行う。このＸ
線条件は着目している信号成分の上限値を与えるように
選定される。同一量のＸ線が入射された際のＸ線検出器
１０３の各チャンネルの出力の大きさが測定される。な
お、ここで測定された感度データには、上述したオフセ
ットデータ分の不要信号成分が含まれているので、この
オフセットデータ分を減算して、純粋に入射Ｘ線に対す
る出力の大きさを示す純粋感度データを作成する。

【００１９】以上のように、オフセットデータおよび感
度データを収集した後、搬送装置１０８を移動開始し
（ステップ２５０）、被検体１０７をＸ線管１０１とＸ
線検出器１０３との間に移動し、これによりＸ線管１０
１からのＸ線ビーム１０２を被検体１０７に照射し、被
検体を透過したＸ線をＸ線検出器１０３で検出し、１ラ
イン分のＸ線透過データを収集する（ステップ２６
０）。

【００２０】このように収集したＸ線透過データは、図
３（ａ）に示すように、回路系の雑音によるオフセット
成分（図３（ａ）の下側の斜線部分）および検出器の各
チャンネルの感度差による出力の変動成分（図３（ａ）
の上側の斜線部分）が含まれているので、このＸ線透過
データに対してオフセット補正および感度補正を行う
（ステップ２７０，２８０）。

【００２１】このオフセット補正においては、Ｘ線検出
器１０３の各チャンネルｉのオフセットデータをＯ_i 、
感度データをＳ_i 、補正前のＸ線透過データをＸ_i とす
ると、オフセット補正後のＸ線透過データＹ_i は、次式
のようになる。

【００２２】Ｙ_i ＝Ｘ_i −Ｏ_i この補正後のＸ線透過データＹ_i は、図３（ｂ）に示す
ように、Ｘ線検出器の出力に現れる不要信号成分を差し
引いた値となり、全体の出力値は不要信号成分だけ小さ
くなる。

【００２３】また、感度補正において、Ｘ線検出器の各
チャンネルの感度補正後の透過データＺ_i は、次式に示
すようになる。 Ｚ_i ＝Ｙ_i ×｛Ｋ／（Ｓ_i −Ｏ_i ）｝ ＝（Ｘ_i −Ｏ_i ）×｛Ｋ／（Ｓ_i −Ｏ_i ）｝ ここで、Ｋは規格化の係数であり、通常はＸ線検出器の
最大出力値に一致させるかまたは少し余裕を持った値に
設定される。

【００２４】なお、上述したオフセット補正および感度
補正の処理において上式に示されている減算処理および
除算処理が図１に示す減算回路５および除算回路９で行
われるとともに、この減算および除算処理における各デ
ータのやり取りおよび蓄積が図１に示す第１の切り替え
スイッチ３、第２の切り替えスイッチ１３、オフセット
補正係数記憶回路７、感度補正係数記憶回路１１、およ
びＡ／Ｄ変換回路１５を介して順次行われるのである。

【００２５】以上のオフセット補正および感度補正の結
果、Ｘ線検出器の各チャンネルの着目している信号成分
の上限値をＸ線検出器の出力の最大レベルに揃えること
ができ、この様子が図３（ｃ）に示されている。

【００２６】それから、オフセット補正および感度補正
されたＸ線透過データは、データ収集装置からデータ処
理装置１０５に供給され、ここで補正済みの透過データ
の蓄積が行われる（ステップ２９０，２９１）。そし
て、この補正済み透過データが１画面分収集されると
（ステップ３００）、Ｘ線検出器１０３において１画面
分のデータの読み出し処理（ステップ３１１）、画像処
理（ステップ３１３）、表示装置１０６へのデータ出力
処理（ステップ３１５）等が行われ、被検体の透視像が
表示装置１０６に表示され（ステップ３１０）、全デー
タ収集完了まで行われる（ステップ３２０）。

【００２７】なお、従来は、オフセットデータ収集時に
Ｘ線オフとして、回路系の雑音のみを除去の対象とした
のに対して、本発明ではＸ線オンのデータを使用する
が、これに加えて、被検体と同程度または少し厚い厚さ
の材質にＸ線を透過した状態でオフセットデータを収集
し、被検体を透過してしまうＸ線についても出力信号か
ら除去し、より一層有効信号成分の拡大を図ることも可
能である。

【００２８】また、被検体の厚さが場所によって異なる
場合に、ある厚さの材質をＸ線が透過した状態でオフセ
ットデータを収集することによって、その厚さよりも厚
い部分については信号を除去し、被検体の中のある厚さ
以下の部分についてのみ着目して検査を行う。更に、こ
の場合において、検出器チャンネルの場所によってオフ
セットデータ収集時の透過材質の厚さを変えて、場所に
よって着目する検査厚さを変えることもできる。

【００２９】更に、オフセットデータ収集時のＸ線の管
電圧や管電流等の条件を被検体のＸ線透過データ収集時
と変えることによって被検体の透過Ｘ線エネルギの違い
による差をきわだたせて検査を行うこともできる。

【００３０】また、データ収集装置にｌｏｇ（対数）変
換回路を設けることができるが、この場合には除算回路
の代わりに減算回路が使用される。感度データの補正
は、Ｘ線検出器のチャンネル間の感度差だけでなく、Ｘ
線のチャンネル方向の強度分布の差も一定に揃える機能
を果たしているが、更に感度データ収集時の条件設定を
変更することによってＸ線透過データをより有効に透視
像として表示することができる。

【００３１】すなわち、（１）感度データ収集時に、Ｘ
線吸収体を入れることによって被検体のある厚さ以下の
部分は無視して、ある厚さよりも厚い部分だけを透過デ
ータとして表現する。（２）Ｘ線検出器のチャンネル方
向に厚さの異なる材質を置いて、感度データを収集し、
位置によって透視像として表現する材質の厚さを変化さ
せる。（３）被検体の厚さが位置によって異なる場合に
は、被検体と同様な厚さ形状の材質のものを感度データ
収集時に使用し、Ｘ線透過データから被検体の厚さの変
化部分を取り除いて、平坦なデータとすることによって
被検体の中の注目している変化部位をきわだたせて検査
することができる。

【００３２】本実施例の方法で補正を行うと、図３に示
したように、被検体のＸ線透過データに含まれる不要な
信号成分や各チャンネルの感度差による出力変動成分が
除去され、被検体のＸ線透過データの着目している有効
成分のみが検出器の出力範囲全体にいっぱいまで拡大さ
れている。このため透過データをＡ／Ｄ変換してディジ
タルデータにする場合には、Ａ／Ｄ変換器のビット数を
最も有効に使用することができ、透過データの微少な変
化を精度よくとらえることが可能となる。また、アナロ
グデータのまま表示する場合も有効データがダイナミッ
クレンジいっぱいに拡大されているので、ノイズ等の影
響を受けずに微少な変化まで表示することが可能であ
る。これにより、データ処理装置や表示装置の性能をい
っぱいに使用して、被検体の透視像を高画質で表示する
ことができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
データ収集装置において被検体検査時より小さな出力の
Ｘ線を発生し、このＸ線を被検体を透過させることなく
Ｘ線検出器で検出し、オフセットデータとして蓄積し、
被検体検査時と異なる条件の基準Ｘ線量のＸ線を発生
し、このＸ線を被検体を透過させることなくＸ線検出器
で検出し、不要成分混入感度データとして蓄積し、不要
成分混入感度データからオフセットデータを差し引い
て、純粋感度データを算出し、被検体透過Ｘ線検出値か
らオフセットデータを減算して、オフセットデータ除去
Ｘ線検出値を算出し、オフセットデータ除去Ｘ線検出値
を純粋感度データで除算して、実際のＸ線透過データを
算出するので、Ｘ線検出器の各チャンネルの出力データ
中の不要成分を除去し、Ｘ線検出器の各チャンネルの出
力データ値を最適値に設定するような補正を行い、Ｘ線
透過データを出力し、データ処理装置や表示装置の性能
を最大限に利用した高精度データを収集でき、被検体の
透視像の画質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるＸ線透視検査装置に
使用されるデータ収集装置の要部の構成を示すブロック
図である。

【図２】図１に示す実施例の作用を示すフローチャート
である。

【図３】本実施例の補正を行った場合のＸ線透過データ
を示す図である。

【図４】従来のＸ線透視検査装置の構成を示す図であ
る。

【図５】図４に示す従来のＸ線透視検査装置の作用を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１ アナログ信号入力回路 ３，１３ 切り替えスイッチ ５ 減算回路 ７ オフセット補正係数記憶回路 ９ 除算回路 １１ 感度補正係数記憶回路 １５ Ａ／Ｄ変換回路 １７ ディジタル信号出力回路 １０１ Ｘ線管 １０３ Ｘ線検出器 １０５ データ処理装置 １０６ 表示装置 １０７ 被検体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線発生器から被検体に向けてＸ線を発
   生して、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出し、
   該Ｘ線検出器から出力される被検体透過Ｘ線検出値をデ
   ータ収集装置で収集し、データ処理装置で処理して、被
   検体の透視断面像を形成し被検体を検査するＸ線透視検
   査装置であって、前記データ収集装置は、 被検体検査時より小さな出力のＸ線をＸ線発生器から発
   生し、このＸ線を被検体を透過させることなく前記Ｘ線
   検出器で検出し、この検出値をオフセットデータとして
   蓄積するオフセットデータ蓄積手段と、 被検体検査時と異なる条件の基準Ｘ線量のＸ線をＸ線発
   生器から発生し、このＸ線を被検体を透過させることな
   く前記Ｘ線検出器で検出し、この検出値を不要成分混入
   感度データとして蓄積する不要成分混入感度データ蓄積
   手段と、 前記不要成分混入感度データから前記オフセットデータ
   を差し引いて、純粋感度データを算出する純粋感度デー
   タ算出手段と、 前記被検体透過Ｘ線検出値から前記オフセットデータを
   減算して、オフセットデータ除去Ｘ線検出値を算出する
   減算手段と、 前記オフセットデータ除去Ｘ線検出値を前記純粋感度デ
   ータで除算して、実際のＸ線透過データを算出する除算
   手段とを有することを特徴とするＸ線透視検査装置。
2. 【請求項２】 Ｘ線発生器から被検体に向けてＸ線を発
   生して、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出し、
   該Ｘ線検出器から出力される被検体透過Ｘ線検出値をデ
   ータ収集装置で収集し、データ処理装置で処理して、被
   検体の透視断面像を形成し被検体を検査するＸ線透視検
   査方法であって、前記データ収集装置において、 被検体検査時より小さな出力のＸ線をＸ線発生器から発
   生し、このＸ線を被検体を透過させることなく前記Ｘ線
   検出器で検出し、この検出値をオフセットデータとして
   蓄積し、 被検体検査時と異なる条件の基準Ｘ線量のＸ線をＸ線発
   生器から発生し、このＸ線を被検体を透過させることな
   く前記Ｘ線検出器で検出し、この検出値を不要成分混入
   感度データとして蓄積し、 前記不要成分混入感度データから前記オフセットデータ
   を差し引いて、純粋感度データを算出し、 前記被検体透過Ｘ線検出値から前記オフセットデータを
   減算して、オフセットデータ除去Ｘ線検出値を算出し、 前記オフセットデータ除去Ｘ線検出値を前記純粋感度デ
   ータで除算して、実際のＸ線透過データを算出すること
   を特徴とするＸ線透視検査方法。