KR20200002918A - X선 장치, x선 검사 방법, 데이터 처리 장치, 데이터 처리 방법 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

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Abstract

X선 검사에 있어서, 빔하드닝이 X선 감약(減弱)에 미치는 영향을 경감 해, 화상의 노이즈의 증가를 억제하고 콘트라스트를 보다 향상시키는 동시에, 대상물의 X선 패스 방향의 두께에 대한 정량성(定量性)도 확보한다. 검출기(24)를 갖춘 검출 유닛(26)을 가진다. 이 검출 유닛은, 미리 설정한 n개(n은 2 이상의 정(正)의 정수)의 에너지 범위의 각각 마다, X선 발생 장치(23)에 의해 발생된 X선의 대상물을 투과한 투과량을 검출하고, 상기 투과량에 따른 검출 신호를 출력한다. 정보 취득부(51)는, 그 검출 신호에 근거해, 에너지 범위 마다, X선의 선속의 투과 패스에 따른 대상물의 두께(t)와 평균 선감약 계수(μ)의 정보를 취득한다. 화소 데이터 연산부(52)는, 그 취득된 정보에 근거해 에너지 범위 마다의 평균 선감약 계수(μ)의 상호 간의 가산 정보와 두께(t)와의 승산값을 화소치로 하는 화소 데이터를 연산한다.

Description

X선 장치, X선 검사 방법, 및 데이터 처리 장치
본 발명은, X선으로 대상물을 스캔해 X선 투과 데이터를 수집하고, 그 수집 데이터에 근거해 대상물을 검사하는 X선 장치, X선 검사 방법, 및 데이터 처리 장치에 관한 것으로, 특히, X선의 에너지의 스펙트럼 상에 설정한 복수의 에너지 범위(에너지 BIN) 각각에서의 X선 투과 특성의 차이에 착안한 X선 장치, X선 검사 방법, 및 데이터 처리 장치에 관한 것이다.
근년, X선을 이용해 대상물의 내부 상태를 조사하는 검사는, 식품의 이물 검사, 수화물 검사 등을 비롯해, 의료용의 X선 매모그래피(mammography)까지 여기저기에 퍼져 있다.
예를 들면, 공항이나 공공 시설 등에서 가방이나 우편물을 열지 않고, 내용물의 종류 및/형상을 검사하는, 소위, 내용물 검사가 있다. 또한, 상술한 내용물 검사에 있어서, 미리 기지의 대상물(예를 들면, 빵 등의 식품)에 이물(예를 들면, 금속편)이 섞여 있는 경우, 그 이물의 존재 및 그 종류를 발견해 특정하려는 검사 요구도 있다. 즉, 대상물(물질)의 종류 및/또는 그 형상 자체를 X선에 의해 동정(同定)하기를 원하는 니즈(needs)도 잠재적으로 높다.
이 니즈에 대해, 예를 들면 특허문헌 1(일본 특개 2010-091483: 발명의 명칭은 「이물 검출 방법 및 장치」)에 기재된 수법이 제안되고 있다. 이 특허문헌 1은, 소위, 듀얼 에너지법(또는 서브 트랙션법)으로 불리는 검사법을 베이스로 하고 있다. 이 검사법은, 2종류의 에너지의 X선(즉, 파장이 서로 다른 2종류의 X선)이 물질을 투과하는 경우에, 그 X선 투과 정보에 차가 있는 것을 이용하고 있다. 구체적으로는, 이하의 처리를 기본으로 하고 있다. 우선, 저 에너지와 고 에너지의 2종류의 X선 화상을 동시에 작성해, 이들 화상의 상호의 차분을 취한다. 게다가, 그 차분 화상으로부터 혼입 이물의 성분 화상을 추출하고, 그 성분 화상을 임계치 처리해 이물을 검출한다.
덧붙여, 이 특허공보 1에 의하면, 상기의 기본 처리에 더해, 차분 연산에서의 최적 파라미터를 자동적으로 설정함으로써, 고감도의 이물 검출을 실시하는 것을 노리고 있다. 게다가, 이 특허문헌 1에는, X선의 광자(포톤(photon))의 입사를 그 에너지를 변별한 상태에서 검출 가능한 검출기를 이용할 수도 있음이 암시되어 있다. 즉, 저 에너지와 고 에너지의 2종류의 X선을 동시에 얻는 수단으로서 종래 알려져 있는 광자 계수형(포톤 카운팅형)의 X선 조사ㆍ검출계의 이용도 암시되어 있다.
한편, 듀얼 에너지법에 따른 검사법으로서, 비특허문헌 1에 기재된 검출법도 알려져 있다. 이 비특허문헌 1에 의하면, 상술한 듀얼 에너지법의 기본 구성을 바탕으로, 또한 검사 대상물이 벨트 상에 겹쳐 있거나 한 경우에도, 그 겹침과 이물을 혼동하지 않고, 이물을 보다 고감도로 검출 가능한 시스템이 제공된다.
상술한 특허문헌 1 및 비특허문헌 1에 기재된 듀얼 에너지법에 의하면, 대상물 또는 그 중에 혼입되는 이물의 검출 감도는, 어느 정도는 향상될 것이라고 생각된다. 「어느 정도」란, 촬영 조건 및/화상 처리 조건을 특정의 조건으로 좁혔을 때의 검출 감도 향상이라는 의미이다. 이 때문에, 이러한 조건 하에서의 실시가 되기 때문에, 이 수법을 적용할 수 있는 촬영 대상 혹은 촬영 조건은 한정되어 이물의 검출 가능한 조건이 좁다.
즉, 이들 문헌에 기재된 듀얼 에너지법의 경우, X선의 광자 에너지와 물질에 의한 감약(減弱) 정도의 차이에 대한 정밀도가 엉성하고, X선 검출 회로의 전기 노이즈나 비선형 특성까지 고려하지 않는다고 하는 간과할 수 없는 문제를 떠안고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특개 2010-091483호 공보
[비특허문헌 1] 안리츠 테크니컬 No.87, Mar.2012, 「듀얼 에너지 방식 X선 이물 검출기의 개발」
그런데, X선 파노라마 촬영 장치와 같이, X선의 치과(dental) 응용의 경우, 치아(齒)나 악부(顎部)와 같은 경조직(硬組織)에 X선이 투과한다. 이때, X선은 빔하드닝(선질경화(線質硬化) 현상)을 받아서, 검출한 X선의 스펙트럼은 상대적으로 고 에너지 측으로 시프트 한다. 즉, 빔하드닝에 의해 저 에너지 측의 X선량(X선 포톤 수)이 감소하므로, 노이즈의 영향을 보다 강하게 받는다.
또한, 각 X선 에너지 범위의 실효(평균) 에너지는, 빔하드닝의 영향에 의해, 대상물의 두께에 의해 다르다. 특히, 저 에너지 측의 X선 에너지 범위가 될수록, 그 두께에 의한 변동은 현저해지고, 재구성한 화상의 정량성이 보다 낮아진다.
그래서, 본 발명은, X선 검사에 있어서, 빔하드닝이 X선 감약에 미치는 영향을 경감해, 화상의 노이즈의 증가를 억제하고 콘트라스트를 양호하게 유지하는 동시에, 대상물의 X선 패스 방향의 두께에 대한 정량성(定量性)도 확보하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 종류에 의하면, 빔상(beam shape)의 X선이 대상물을 투과했을 때의 상기 X선의 투과량에 근거해 상기 대상물을 검사하는 X선 장치가 제공된다. 이 X선 장치는, 상기 X선을 발생하는 X선 발생 수단과, 상기 X선의 미리 설정한 n개(n은 2 이상의 정(正)의 정수)의 에너지 범위의 각각 마다, 상기 X선 발생 수단에 의해 발생된 상기 X선의 상기 대상물을 투과한 투과량을 검출하고, 상기 투과량에 따른 검출 신호를 출력하는 X선 검출 수단과, 상기 검출기가 출력한 상기 검출 신호에 근거해, 상기 에너지 범위 마다, 상기 X선의 선속(線束)이 투과하는 방향에 따른 상기 대상물의 두께(t)와 평균 선감약(線減弱) 계수(μ)의 정보를 취득하는 정보 취득 수단과, 상기 정보 취득 수단에 의해 취득된 상기 정보에 근거해 상기 에너지 범위 마다의 상기 평균 선감약 계수(μ)의 상호 간의 가산(加算) 정보와 상기 두께(t)와의 승산값(乘算値)을 화소치(畵素値)로 하는 화소 데이터를 연산하는 화소 데이터 연산 수단을 갖춘 것을 특징으로 한다.
여기서, 이 X선 장치는 구체적으로는, 예를 들면, 인라인형의 X선 이물 검출 장치, X선을 이용해 대상물(을 이루는 조성물)의 종류나 성상(性狀)을 동정(추정, 평가)하는 물질 동정 장치, X선에 의한 매모그래피를 실시하는 의료 장치, X선에 의해 치열이나 잇몸 상태를 진단하는 치과용 X선 진단 장치 등을 가리킨다. 또한, 「대상물」은 X선 검사의 대상이거나, 그 대상 중에 존재하는 이물이다. 물론, 의료용의 X선 장치의 경우, 「대상물」은 유방, 구강부, 수족 등, 인체나 동물의 일부이다.
또한, X선의 「에너지 범위」란, X선의 에너지의 연속 스펙트럼(소위, 다색 X선)의 일부로 설정된 에너지 범위를 말한다. 본 발명에서는, 이 에너지 범위는, 사전에 n개(n은 2 이상의 정(正)의 정수) 설정된다. 일례로서, X선 검출이 예를 들어 광자 계수형으로 실행되고, 예를 들어 n=3이면, 에너지 범위는, 18~23 keV의 저 에너지 범위, 23~38 keV의 중위(中位)의 에너지 범위, 및 38~50 keV의 고 에너지 범위이다. 또한, X선 검출이 듀얼 에너지법으로 실행되는 경우이면(통상, n=2), 에너지 범위는, 18~23 keV의 저 에너지 범위 및 38~50 keV의 고 에너지 범위이다. 에너지 범위는 에너지 BIN이라고도 부른다.
덧붙여, 상기의 정보 취득 및 화상 데이터 연산은, X선 에너지 범위(BIN) 마다 또한 화소 마다 또는 2 이상의 화소로 이루어진 화소 영역 마다 실시해도 무방하다. 또한, 이 특성 취득 및 보정용 데이터 연산은, 화소가 1개의 검출기(또는 센서)의 검출 신호 또는 X선 스펙트로미터(spectrometer)의 검출 신호에 대해서도 마찬가지로 실시할 수 있다.
본 발명에서는, 화소 데이터 연산 수단은, 에너지 범위 각각의 평균 선감약 계수(μ)의 상호 간의 가산 정보와 대상물의 X선 패스에 따른 두께(t)와의 승산값을 화소치로 하는 화소 데이터를 연산한다. 이 때문에, 빔하드닝에 의해 낮은 측의 에너지 범위에서의 X선량(X선 포톤 수)이 감소해 노이즈 성분이 상대적으로 증가하지만, 그 증가하는 비율은 선감약 계수(μ)를 2승하여 화상치를 연산하는 방식에 비해, 노이즈 성분의 상대적인 상승이 억제된다. 한편, 그 빔하드닝에 의해 낮은 측의 에너지 범위에서의 실효 에너지가 상대적으로 높아지므로, 그 선감약 계수(μ)는 작아진다. 그렇지만, 상대적인 노이즈 저감의 기여가 크기 때문에, CNR(콘트라스트 대 노이즈 비)이 개선되는 동시에, 화상의 콘트라스트도 내려가지 않고, 종래와 거의 다르지 않은 값이 유지된다.
게다가, 이 화소치는 두께(t)와의 승산값이므로, 두께(t)에 대한 정량성을 발휘한다. 이에 따라, X선 검사에 있어서, 빔하드닝이 X선 감약에 미치는 영향을 경감시켜, 화상의 노이즈의 증가를 억제하고 콘트라스트를 알맞게 유지시키므로, 대상물의 X선 패스 방향의 두께에 대한 정량성도 확보할 수 있다.
첨부 도면에서,
[도 1] 도 1은, 본 발명에 따른 X선 장치의 일실시 형태의 개요 구성을 설명하는 블록도,
[도 2] 도 2는, 실시 형태에 따른 X선 장치에서 경사져 배치된 검출기를 설명하는 도면,
[도 3] 도 3은, X선 광자의 입사 빈도의 스펙트럼에 복수의 에너지 BIN을 설정한 상태를 설명하는 도면,
[도 4] 도 4는, 데이터 처리 장치에서 실행되는, 빔하드닝 등의 영향에 대한 보정의 개요를 설명하는 블록도,
[도 5] 도 5는, X선의 에너지 BIN 마다의, X선의 광자의 입사량(카운트)과 투과량(카운트: 계수치)과의 관계를 설명하는 도면,
[도 6] 도 6은, X선의 에너지 BIN 마다의, 빔하드닝 등의 영향을 도시한 두께(t)와 X선 감약량(μt)과의 관계를, 알루미늄에 대해 예시하는 시뮬레이션 그래프,
[도 7] 도 7은, 빔하드닝 등의 영향을 보정하기 위한 보정용 데이터의 작성을 설명하기 위한 그래프,
[도 8] 도 8은, 보정용 데이터를 사전에 취득해 두기 위한, 복수의 기지(旣知)의 두께로 스텝상(step shape)으로 형성되고 기지의 물질 또는 그것을 본뜬 소재로 형성된 팬텀(캘리브레이션 팬텀)의 일례를 도시한 사시도,
[도 9] 도 9는, 보정용 데이터를 사전에 취득해 두기 위한, 복수의 기지의 두께로 스텝상으로 형성되고 기지의 물질 또는 그것을 본뜬 소재로 형성된 팬텀(캘리브레이션 팬텀)의 다른 예를 도시한 사시도,
[도 10] 도 10은, 보정용 데이터의 취득으로부터 계측 데이터의 보정, 이용까지의 처리의 개요를 예시하는 플로우 차트(제1 변형 예의 설명도 포함한다),
[도 11] 도 11은, 3차원 산포도의 개념을 설명하는 모식도,
[도 12] 도 12는, 흡수 벡터 길이 화상의 개념을 설명하는 모식도
[도 13] 도 13은, 평균 흡수값 화상의 개념을 설명하는 모식도,
[도 14] 도 14는, 화상 표시와 관련되는 처리를 도시한 플로우 차트,
[도 15] 도 15는, 표시기로의 화상 표시를 예시하는 모식도,
[도 16] 도 16은, 제2 변형 예를 설명하는 X선 에너지 스펙트럼의 그래프,
[도 17] 도 17은, 제2 변형 예와 관련되는, 프로세서에서 실행되는 일부의 처리를 설명하는 부분 플로우 차트,
[도 18] 도 18은, 제3 변형 예를 설명하는 X선 에너지 스펙트럼의 그래프,
[도 19] 도 19는, 제4 변형 예를 설명하는, 빔하드닝 등의 영향을 보정하기 위한 보정용 데이터의 작성을 설명하기 위한 그래프,
[도 20] 도 20은, 제4 변형 예에 있어서 프로세서에서 실행되는 일부의 처리를 설명하는 부분 플로우 차트,
[도 21] 도 21은, 제5 변형 예를 설명하는, 연산점의 지정을 설명하는 X선 에너지 스펙트럼의 그래프, 및
[도 22] 도 22는, 제5 변형 예에 있어서 프로세서에서 실행되는 일부의 처리를 설명하는 부분 플로우 차트이다.
이하, 본 발명에 따른 X선 장치의 실시 형태를 설명한다. 덧붙여, 이 X선 장치에는, 본 발명에 따른 데이터 처리 장치도 기능적으로 일체로 탑재되어 있다.
[제1 실시 형태]
도 1~도 15를 참조하여, X선 장치(및 데이터 처리 장치)의 제1 실시 형태를 설명한다.
도 1에, 이 제1 실시 형태에 따른 X선 장치의 개요를 나타낸다. 이 X선 장치는, X선 이물 검사나 X선 매모그래피를 실시하는 장치로서 실시된다. 이러한 장치는, 검사의 대상인 대상물의 단층상, 투영상 등의 화상을 취득하는 것을 목적으로 하는 것 외에 특히, 대상물(예를 들면, 식품)에 부착 또는 혼입되는 경우가 있을 수 있는 이물(즉, 대상으로 하는 소재 이외의 물질: 예를 들면, 알루미늄 등의 금속편, 바퀴벌레 등의 곤충류)의 유무, 및/또는, 그 이물의 종류, 성상(性狀)을 동정(同定)(추정, 특정)하는 것도 목적으로 하고 있다. 이 이물의 유무를 검사하는 장치는, X선 이물 검사 장치로서 알려져 있다. 덧붙여, 본 실시 형태에 따른 X선 장치는, 이물의 유무에 더하여, 이물이 존재하는 것이 판명되었을 경우, 그 이물의 종류 또는 성상(상태)를 동정하기 위한 검사, 소위, 물질 동정에도 응용할 수 있다.
도 1에, 상술한 다양한 물질 동정 장치(유방의 병변을 물질의 동정면에서 파악하는 X선 매모그래피 장치도 포함한다)의 기본 구성을 갖춘 X선 장치(10)를 나타낸다.
이 X선 장치(10)는, 그 기본적인 구성 요소로서, 도 1에 도시한 것처럼, 연속 스펙트럼을 가지는 X선을 발생하는 X선관(21)을 가지는 X선 발생 장치(23)와, X선관(21)에 대치해서 배치되고, X선의 포톤 수를 계수하는 광자 계수형의 검출기(24)를 갖춘다.
본 실시 형태에서는, 연속 스펙트럼의 X선을 발생시키는 X선 발생 장치와 광자 계수형(포톤 카운팅)의 검출기를 이용한 X선 장치를 설명하지만, 본 발명에서 실시 가능한 X선 장치는, 이 구성으로 한정되지 않는다. 다른 구성으로서, 소위, 듀얼 에너지형의 X선 조사 및 X선 검출을 실시하는 X선 발생 장치 및 검출기를 이용해도 무방하다. 이 경우, 검출기는 입사하는 X선 포톤을 일정 시간씩 적분하고, 그 적분된 신호를 출력하는 타입의 검출기여도 무방하다.
도 1로 돌아와서, X선관(21)에는, 도시하지 않은 X선 고전압 장치로부터 X선 조사를 위한 구동용 고전압이 공급된다. X선관(21)과 검출기(24)와의 사이에 형성되는 공간(OS)(오브젝트 공간)에는 검사 대상(또는 검사 대상)인 대상물(OB)이 위치한다. 대상물(OB)를 검사하는 경우, X선관(21)과 검출기(24)의 쌍과 대상물(OB)과는 서로 상대적으로 이동된다.
대상물(OB)은, 대상물을 이루는 물질의 종류 또는 성상을 파악하는 X선 검사 장치의 경우, 검사해야 할 대상물 그 자체이다. 이 경우, 대상물(OB)은 예를 들면 인체의 유방이며 매모그래피가 실행된다. 다른 예로서, X선 검사 장치가 치과용 파노라마 X선 촬영 장치여도 무방하고, 그 경우의 대상물(OB)은 인체 또는 동물의 구강부이다.
또한, 예를 들면, 대상물(소재 종류가 기지(旣知)인 식품, 공업 제품 등)의 내부에 존재할지도 모르는(또는 외부에 부착되어 있을지도 모르는) 이물을 검사하는 X선 이물 검사의 경우, 대상물(OB)은 반송 벨트(48)에 실려 오브젝트 공간(S)를 통과한다(도 2 참조). 물론, 대상물(OB)를 고정하고, 그 주위를 X선관(21) 및 검출기(24)의 쌍이 이동하도록 구성해도 무방하다.
이에 따라, X선관(21)의 관 초점(F)의 초점 지름은 예를 들면 0.5 mmφ이다. 이 때문에, 이 관 초점(F)은 대부분 점상(点狀)의 X선원으로 간주할 수 있다. X선관(21)으로부터 출사된 X선은, 콜리메이터(22)를 통해 콘빔상(corn beam shape)(또는 팬빔상(fan beam shape)) 성형된다. 도 1에서는, 콘각(corn angle)(θ) 및 팬각(fan angle)(β)을 가지는 콘빔상의 X선(XB)를 나타낸다. 도 1에 도시한 구성으로는, 대상(OB)이 오브젝트 공간(OS)를 이동하는 방향, 즉 스캔 방향을 Z축 방향으로 하는 XYZ축의 직교좌표가 설정되어 있다. X선(XB)은 높이 방향인 Y축 방향으로 콘빔상으로 퍼져 조사된다.
이 콘빔상의 X선빔(XB)이 대상물(OB)의 내부를 감약하면서 투과하고, 그 투과 X선이 검출기(24)에 입사한다. X선 매모그래피의 경우, 압박판으로 압박된 인체 유방의 회전을, X선관(21)을 갖춘 X선 발생 장치와 검출기(24)의 쌍이 소정 각도 범위에서 회전한다.
덧붙여, 본 실시 형태와 같이 광자 계수형의 검출기(24)를 이용하는 경우, X선관(21)은 연속 스펙트럼의 X선을 조사하지만, 적분형의 검출기를 이용하는 경우, X선관은 듀얼 에너지의 스펙트럼의 X선을 조사하도록 구성된다. 이 경우, 서로 다른 에너지 범위를 가지는 2대의 X선관을 갖추던지, 1대의 X선관의 연속 스펙트럼을 필터 등을 사용해 2개의 에너지 범위의 X선 스펙트럼으로 분리하는 구성을 가진다(예를 들면, 전술한 비특허문헌 1을 참조).
도 1로 돌아와서, 검출기(24)는, 도 2에 도시한 것처럼, 2차원의 모듈(M)(예를 들면, 0.2mm×0.2mm의 사이즈의 화소(P)를 종횡(縱橫)으로 80종×20횡 가진다)을 예를 들면 복수 개(예를 들면, 29개), 종렬(縱列)로 배치한 종장(縱長)의 형상을 가진다. 이에 따라, 종방향이 약 47 cm×횡방향이 0.4 cm인 X선 입사창 MD(화소 수로 해서 예를 들면, 20×2348개의 화소)가 검출층(24A)으로서 형성된다. 이 때문에, 복수의 모듈(M) 자체는 라인상(line shape)으로 늘어서 있지만, 화소 배열의 점에서는 횡방향으로도 복수의 화소(P)를 가지는 2차원의 가늘고 긴 직접 변환형의 검출기(24)로서 구성되어 있다. 덧붙여, 본 실시 형태에서는, 후술하는 것처럼, 계측값의 빔하드닝 등의 물리 현상으로 인한 영향을 보정하도록 구성되어 있다. 이 보정은 화소(P) 마다도 실시할 수 있지만, 복수의 화소(P)를 1개의 영역으로서 가상적으로 설정해 실시할 수도 있다. 이 복수의 화소를 1개의 영역으로서 가상적으로 설정한 영역이, 도 2에 화소 영역(PA)으로서 나타나 있다.
이 검출기(24)는, 반송 벨트(48)의 하부에서, 그 장축 방향이 대상물(OB)의 스캔 방향(또는 그 스캔 방향에 직교하는 방향)으로 소정각(예를 들면, 약 14도 정도) 만큼 스큐(skew) 하도록 경사져 배치되어 있다.
각 모듈(M)의 검출층(24A)은, CdTe, CZT 등의 반도체 재료로 성형한, X선으로부터 전기 신호로 직접 변환하는, 소위, 직접 변환형의 X선 검출 요소이다. 이 검출층(24A)의 상하 양면에는, 도시하지 않지만, 실제로는 하전 전극과 수집 전극이 첩설(貼設)되어 있다. 이 양전극 간에 고압의 바이어스 전압이 인가된다.
게다가, 이 검출기(24)는, X선을 다양한 에너지를 가지는 포톤의 집합으로 간주하고, 그러한 포톤의 개수를 X선의 에너지 BIN(에너지 범위) 별로 계수 가능한 광자 계수형(photon counting type)의 검출기로서 구성되어 있다. 이 에너지 BIN으로서는, 예를 들면 도 3에 도시한 것처럼, 3개의 에너지 BIN: Bin1~Bin3(저 에너지 범위, 중위 에너지 범위, 및 고 에너지 범위에 상당)이 설정되어 있다. 물론, 이 에너지 BIN: Bin의 수는 2 이상이면 무방하다. 에너지[keV]의 하한 임계치(TH1) 이하의 영역 및 상한 임계치(TH4)(관전압에 상당) 이상의 영역은 계측 불가 또는 사용하지 않는 영역이다. 이 때문에, 이 임계치(TH1~TH4) 사이의 에너지 범위가 복수의 에너지 BIN으로 분할된다. 예를 들면, 임계치(TH2, TH3)를 도 3과 같이 설정하고, 3개의 에너지 BIN이 형성된다.
이 검출기(24)에는, 검출층(24A)의 하면 측에 층상(層狀)의 데이터 수집 회로(25)가 ASIC층으로서 만들어지고 있다. 이 때문에, 화소(P) 마다, 또한 에너지 영역 BIN 마다, X선 강도가 일정 시간 마다 포톤 수의 디지털 양의 계수치(누적값)로서 데이터 수집 회로(25)에 의해 검출된다. 검출기(24)와 데이터 수집 회로(25)에 의해 검출 유닛(26)이 구성되어 있다.
1개의 X선 광자(포톤)가 어느 화소(P)에 입사하면, 그 에너지 값에 따른 파고치의 전기 펄스 신호가 그 화소(P)에 발생한다. 이 전기 펄스 신호의 파고치, 즉 에너지 값은, 그 값이 속하는 에너지 영역 BIN으로 분류되고, 그 계수치가 1개 증가한다. 이 계수치는 일정 시간 마다의 누적값(디지털 값)으로서 화소(P) 마다 또한 그 에너지 영역 BIN 마다 데이터 수집 회로(25)에 의해 수집된다.
이 데이터 수집 회로(25)에서의 샘플링 주파수를 높은 값으로 설정함으로써, 예를 들면, 6600 fps의 프레임 레이트로, 예를 들면 20×2348개의 화소 각각으로부터 디지털 양의 계수치로서, 게다가, 에너지 영역 BIN 마다 수집된다.
이러한 직접 변환형 검출기는, 그 데이터 수집 회로도 포함하고, 공지이며, 예를 들면, 유럽 특허 공개: EP2674787(A1)호 공보에 나타나 있다.
덧붙여, 검출기(24)로는, 반드시 상술한 직접 변환형 검출기가 아니어도 무방하고, CeLaCl3 검출기처럼 수십 μm 정도 직경의 마이크로 컬럼상(Micro Column shape)의 신틸레이터에 SiPM(MPPC라고도 불린다)을 구성한 광자 계수형 검출기여도 무방하다.
검출 유닛(26)의 데이터 수집 회로(25)로부터 일정 프레임 마다 반복 출력되는 화소 마다 또한 에너지 영역 BIN 마다의 디지털 양의 계수치는, 프레임 데이터로서, 그 후단의 데이터 처리 장치(12)에 통신 라인(LN)을 통해 보내진다.
데이터 처리 장치(12)는, X선 장치(10)와 일체의 장치 또는 검사 시스템으로서 설치되어도 무방하다. 또한, 데이터 처리 장치(12)는, 본 실시 형태와 같이, X선 장치(10)에 대해 통신 라인(LN)를 통해 통신 가능하게 접속되어 있는 경우, 상시, 온라인으로 접속되어 있어도 무방하고, 필요한 때에만 통신 가능하게 되어도 무방하다. 게다가, 데이터 처리 장치(12)는 스탠드얼론(stand-alone) 형식으로 설치되어도 무방하다.
데이터 처리 장치(12)는, 일례로서, 컴퓨터(CP)에 의해 구성된다. 이 컴퓨터(CP) 자체는 공지의 연산 기능을 가지는 컴퓨터로 무방하고, 검출 유닛(26)에 통신 라인(LN)를 통해 접속된 인터페이스(I/O)(31)를 갖춘다. 이 인터페이스(31)에는, 내부 버스(B)를 통해, 버퍼 메모리(32), ROM(read-only memory)(33), RAM(random access memory)(34), CPU(central processing unit)를 갖춘 프로세서(35), 화상 메모리(36), 입력기(37) 및 표시기(38)가 서로, 예를 들면 신호 선을 통해 통신 가능하게 접속되어 있다.
ROM(33)에는, 컴퓨터 판독 가능한 계측값 보정 및 물질 동정을 위한 각종 프로그램이 미리 격납되어 있다. 이 때문에, ROM(33)은, 이러한 프로그램을 미리 기억하는 프로그램 기억 영역(non-transitory computer readable recording medium으로서 기능한다)(33A)를 갖춘다. 게다가, 이 ROM(33)은, 후술하는, 캘리브레이션(calibration)으로서의 계측값 보정을 위한 데이터를 기억하는 제1, 제2 데이터 기억 영역(33B, 33C)(제1, 제2 기억 수단)도 갖춘다.
프로세서(35)는, ROM(33)의 프로그램 기억 영역(33A)으로부터, 필요한 프로그램을 자신의 워크 에리어로 독출해 실행한다. 프로세서(35)는 화상 처리용의 CPU이다. 버퍼 메모리(32)는, 검출 유닛(26)에서 보낸 프레임 데이터를 일시적으로 보관하기 위해 사용된다. RAM(34)은, 프로세서(35)의 연산 시, 연산에 필요한 데이터를 일시적으로 기억하기 위해 사용된다.
화상 메모리(36)는, 프로세서(35)에 의해 처리된 각종 화상 데이터나 정보를 보관하기 위해 사용된다. 입력기(37) 및 표시기(38)는, 유저와의 사이의 맨ㆍ머신 인터페이스로서 기능하고, 이중, 입력기(37)는 유저로부터의 입력 정보를 받아들인다. 표시기(38)는, 데이터 프로세서(35)의 제어 하에서 화상 등을 표시할 수 있다.
<보정 처리>
여기서, 이 프로세서(35)에서 실행되는, 연속 스펙트럼을 가지는 X선 조사 및 광자 계수형 검출에 의해 X선 검출을 실시하는 시스템에서의 광자 계수값의 보정 처리를 설명한다.
우선, 이 계측값의 보정의 배경을 설명한다.
근년, 연속 스펙트럼을 가지는 X선을 이용해 대상물의 종류나 형상을 특정하려는 요망은 여기저기에서 볼 수 있다. 그 일례로서 식품 안전의 관점에서, 식품의 내부에 포함되는 경우가 있는 이물의 검사가 있다.
이 연속 X선 스펙트럼을 이용하는 연유는, 본래, 단색(單色), 즉 어느 특정의 에너지를 가지는 X선을 이용해 검사하는 편이, 화상의 정량성이 높고, 화질의 제어도 용이하지만, 그 실현이 어렵기 때문이다. 단색 X선을 발생하기 위한 장치는 싱크로트론(synchrotron) 등의 가속기가 필요하고, 코스트면, 실장면, 그리고 출력 파워의 문제로 사용 가능한 상황은 한정되어 있다.
이에 대해, 연속 스펙트럼의 X선(다색 X선)은, 텅스텐이나 몰리브덴과 같은 타겟 소재에 진공 하에서 전자를 고전압으로 가속해 맞힘으로써 얻을 수 있다. 즉, 단색 X선을 얻는 경우에 비해, 비교적 용이하게 실장 가능하고 코스트면에서도 압도적으로 염가로 구성할 수 있다. 그러나, 이 연속적인 에너지를 가지는 다색 X선을 이용한 촬상은, 화질의 정량화를 희생하는 면도 있었다.
특히, 화질에 크게 영향을 주는 팩터의 하나로서, 빔하드닝(선질경화 현상)이 있다. 빔하드닝이란, 연속 X선이 물질을 통과할 때 저 에너지의 쪽이 보다 많이 흡수되어, 결과적으로 계측한 평균(실효) 에너지가, 에너지가 높은 측으로 시프트 하는 현상이다. 이 빔하드닝이 생기면, 아치 팩트가 발생하거나, 재구성한 화상의 화소치를 부정확한 것으로 한다. 빔하드닝은 정도의 차이는 있지만, 물질의 두께에도 의존(두꺼울수록, 빔하드닝이 커진다)하고 있다. 이 빔하드닝은, 물리적으로는 X선 광자의 에너지의 차이에 의해 대상물의 분자(원자)와 X선 광자와의 상호 간섭이 다른 결과 생기는 것이라고 총괄할 수 있다. 덧붙여, 이러한 물리 현상으로 인한 화질에 영향을 주는 팩터로서, 빔하드닝 이외에, X선 발생기 측에 기인하는 힐 효과(Heel effect) 등이 있다. 본 발명의 계측값의 보정에 의하면, 이러한 다양한 물리 현상으로 인한 악영향을 모아서 일거에 경감할 수 있는 것도 특징이다.
게다가, 이 계측값의 보정은 회로 부품이나 회로 기판의 고체 차에 유래하는 계측값의 오차도 함께 보정할 수도 있다. 이러한 오차에는, 화소 마다의 게인(gain)의 편차, 오프셋의 편차, 선형성의 편차, 차지 쉐어링(charge sharing)의 편차 등이 있다. 이러한 편차는, 정밀도가 높은 데이터 처리(물질 동정 등)를 실시하기 위해서는 지장이 되는 경우가 있지만, 이것들도 개선된다.
본 발명 등은, 지금까지 주목받지 않은 각 에너지 BIN에서조차, X선 에너지의 대소로 인하여 빔하드닝 등의 영향이 있는 것을 찾아내고, 이 문제를 개선하기 위한 보정법을 개발ㆍ제공하는 것이다. 이 보정법은, 이러한 물리 현상이 대상물로서의 물질이나 장치에 고유한 것이면, 일종의 캘리브레이션으로도 간주할 수 있는 것이며, 이때문에 보정용 데이터는 캘리브레이션 데이터라고도 부를 수 있다.
<보정의 개요>
본 실시 형태에 따른 X선 장치의 일례로 X선 이물 검사 장치를 예를 들면, 통상, 검사 대상인 대상물(예를 들면, 피망 등의 식품)은 기지의 물질(예를 들면, 주성분을 수분(水分)으로 간주할 수 있다)이고, 그 검사하려는 이물도 사전에 예컨대 금속(예를 들면, 알루미늄, 글라스, 철 등의 1종류 또는 복수 종류)으로 좁혀 검사된다. 이 때문에, 본 발명에 따른 계측값의 보정법은, 각각의 기지의 물질의 보정용 데이터를 미리 취득해 두는 것으로, 그 보정용 데이터를 사용해 실시된다. 본 발명에 따른 X선 장치는, 그 보정에 필요한 처리를 실현하기 위한 기본 구성을 제공한다. 그 때문에, 본 실시 형태의 X선 장치는, 그 기본 구성은 이하와 같이 개괄할 수 있다.
이 기본 구성에 의하면, 도 4에 도시한 것처럼, 프로세서(35)의 처리를 중심으로 하는 데이터 처리 장치(12)는, 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로, 적어도, 검출기가 출력한 검출 신호에 근거해, 에너지 범위 마다, X선의 선속이 투과하는 방향에 따른 상기 대상물의 두께(t)와 평균 선감약 계수(μ)의 정보를 취득하는 정보 취득부(정보 취득 수단)(51)와, 이 정보 취득부에 의해 취득된 정보에 근거해 에너지 범위 마다의 평균 선감약 계수(μ)의 상호 간의 가산 정보와 두께(t)와의 승산값을 화소치로 하는 화소 데이터를 연산하는 화소 데이터 연산부(화소 데이터 연산 수단)(52)를 갖춘다. 이에 따라, 빔하드닝에 따른 저 에너지 측의 X선 투과량(X선 포톤 수)의 상대적인 감소의 영향을 경감해, 화상의 노이즈의 증가를 억제하고 또한 콘트라스트를 보다 향상시키는 동시에, 대상물의 X선 패스 방향의 두께에 대한 정량성도 확보할 수 있다.
덧붙여, 상술한 정보 취득부(51) 및 화소 데이터 연산부(52)의 연산은, X선 에너지 BIN 마다(또는, X선 에너지 BIN 마다 또한 화소(P) 마다 혹은 화소 영역 마다) 실시해도 무방하다. 또한, 이들의 연산을, 1개의 화소로 이루어진 X선 검출기 또는 X선 센서의 검출 신호에 대해 실시해도 무방하다. 게다가, 이들의 연산을 X선 스펙트로미터(예를 들면, EMF 재팬(주) 제(製), EMF123형 X선 스펙트로미터)가 검출한 신호에 대해 실시해도 무방하다.
또한, 데이터 처리 장치(12)는, 이에 더하여, 화소 데이터를 화소치로 하는 화상 데이터를 평균 흡수값(average absorption value) 화상의 데이터로서 작성하는 화상 데이터 작성부(화상 데이터 작성 수단)(53)와, 화상 데이터를 보관 또는 제시하는 화상 데이터 보관ㆍ제시부(화상 데이터 보관ㆍ제시 수단)(54)를 갖추어도 무방하다. 이에 따라, 평균 흡수값 화상의 데이터를 보관하거나, 그 화상을 표시할 수 있다.
<계측값의 보정>
본 실시 형태는, 연속 스펙트럼을 가지는 X선을 대상물에 조사하고, 그 투과 X선을, 예를 들면 복수의 에너지 BIN: Bini(i=1, 2, …)으로 변별하고 또한 광자 계수형의 검출을 실시해 계수치를 구하는 시스템을 전제로 한다. 이 시스템에서, X선 에너지 BIN 마다의 입출력으로부터 계산되는 μt (= -ln(출력카운트 Cli/입력카운트 Coi : i=1, 2, … : ln은 대수 연산을 나타낸다)으로 계산된다)의 특성이, 대상물의 X선 투과 방향의 두께(t)에 따라, 좌표 상의 원점을 통과하는 직선(목표 특성)으로부터 어긋나는, 즉 단색 X선과는 다른 특성(이는 각 X선 에너지 BIN 내에서의 빔하드닝이나 힐 효과)이나 픽셀형 반도체 검출기의 차지 쉐어링 등의 요소도 포함되는 것에 주목한다. 이 어긋난 X선 감약량(μt)의 곡선이, 후술하는 도 7에 도시한 것처럼, 원점을 지나는 기울기 = 선감약 계수(μio)(일정치, t의 함수는 아니다)에 맞도록, 계측된 X선 감약량(μt)를 승산 계수로 보정한다. 이 기울기(μio)를 도시한 직선상(linear shape)의 특성은, 단색 X선 상당의 목표 특성이 된다. 이 목표 특성은, 예를 들면 X선 에너지 BIN 마다 또한 화소 마다 설정된다.
상기 승산 계수는 보정용 데이터로서 기능하는 데이터로서, 기지의 소재로 또한 복수의 기지의 두께를 가지는 캘리브레이션(보정용) 팬텀으로 구해 둔다.
이 팬텀은, 대상물과 동일한 물질, 또는, 실효 원자 번호에 관해 대상물과 유사하다고 간주할 수 있는 소재로 이루어진 물질로 구성된다. 여기서, 실효 원자 번호란, 「대상물이 복수의 물질(소재)로 구성되어 있는 경우의, 그 대상물의 평균적인 원자 번호 Zeff라고 정의된다(예를 들면, Isotope News, 2014년 8월호, No.724, 「실효 원자 번호 Zeff를 가시화 하는 새로운 X선 이메징 방법」참조). 또한, 「대상물과 동일한 물질」이란, 동일한 조성을 가지는 소재(동종의 소재)로 이루어지는 물질을 말한다. 게다가, 「실효 원자 번호에 관해 대상물과 유사하다고 간주할 수 있는 소재로 이루어진 물질」이란, 예를 들면, 본 발명자들의 지견에 의하면, 「상기 대상물의 실효 원자 번호의 ±5의 범위 내의 실효 원자 번호를 가지는 소재」이다. 특히, 실제의 촬상에서, 대상물의 내부에 존재하는 물질(이물 등)의 종류나 성상을 보다 정밀도 좋게 구하려는 경우(예를 들면, 매모그래피로 유선 함유율을 정밀도 좋게 구하려는 경우 등), 그러한 팬텀용의 물질로서, 「상기 대상물의 실효 원자 번호의 ±2의 범위 내의 실효 원자 번호를 가지는 소재」로 이루어지는 물질이 바람직하다, 라는 지견도 얻고 있다. 예를 들면, 대상물의 실효 원자 번호 = 7.2라고 하면, 팬텀으로서 사용하는 소재의 실효 원자 번호 = 7.2±5, 바람직하게는 7.2±2이다.
이 수치 범위의 배경을 발명자들이 실시하고 있는, 매모그래피에서 실행되는 물질 동정에 필요 불가결한 빔하드닝 보정을 예로 설명한다. 유방은 정상인 경우, 지방과 유선으로 구성되고, 유선과 지방의 비율로, 유방 상태가 표현된다. 따라서, 유선 50%, 지방 50%의 조직과 같은 조성으로, 빔하드닝 보정을 할 수 있으면 좋지만, 그러한 조성의 팬텀을 얻는 것은 실제로는 어렵고, 별도의 일반적인 재료를 조합해 팬텀을 만들 수 밖에 없다. 이번에, 발명자들은 주식회사 교토 과학(KYOTO KAGAKU Co., LTD)제의 유방 등가 판상(板狀) 팬텀 XUR형 중, 유선 50%, 지방 50% 등가의 팬텀을 만들어 빔하드닝 보정을 시도했다. 그 결과, 양호한 보정 결과를 얻었다. 한편, 알루미늄으로 팬텀을 구성해 빔하드닝 보정을 시도했지만, 보정은, 조직의 두께에 의존해, 정밀도가 높은 물질 동정은 할 수 없었다. 이에 따라, 실효 원자 번호의 시점에서 선택한 유사한 소재의 팬텀을 이용해 보정용 데이터(캘리브레이션 데이터)를 만들고, 그 데이터로 빔하드닝 보정을 실시하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다.
우선, 상술한 팬텀을 이용한 사전 계측의 일례로서, 복수의 에너지 BIN이 3개인 경우에 대해, 각 에너지 BIN과 X선 감약량의 관계를 설명한다.
도 5에 도시한 것처럼, 도 3에 도시한 X선의 에너지 BIN: Bin1~Bin3을 도 5의 횡축에 모식적으로 나타내고, 종축에 각 에너지 BIN: Bini(i=1~3)에서 계수되는 X선 광자의 계수치를 빈도로서 나타낸다. 연속 스펙트럼을 가지는 X선의 조사를 실시하면, 에너지 BIN: Bini 마다 대상물 내에서 광자의 흡수ㆍ투과가 있고, 그 투과분의 광자가 검출된다. 각 에너지 BIN: Bini으로의 입사 광자 수를 Cl1, Cl2, Cl3으로 하면, 출사 포톤 수 Co1, Co2, Co3은,
Co1 = Cl1ㆍe(-μ1t) ‥‥ (1)
Co2 = Cl2ㆍe(-μ2t) ‥‥ (2)
Co3 = Cl3ㆍe(-μ3t) ‥‥ (3)
으로 나타내진다. 여기서, μ1, μ2, μ3은 각 에너지 BIN: Bini에서의 가상의 평균 선감약 계수(즉, 각 에너지 BIN의 실효 에너지에 대한 선감약 계수)이고, t는 대상물의 X선 투과 방향의 패스의 두께이다. 여기서, 각 에너지 BIN: Bini의 가상의 평균 선감약 계수 μ1(μ2, μ3)은 두께(t)에는 의존하지 않는다고 하는 조건이 전제되어 있다.
도 6에, 연속 스펙트럼의 X선 조사 하에서, 물질로서 알루미늄(Al)을 채용하고, 그 두께(t)와 감약치(μit)(i=1~3)를 실측한 결과를 나타낸다. 동 도면 (A), (B), (C)의 그래프에, 제일 낮은 에너지 BIN: Bin1, 중간 영역의 에너지 BIN: Bin2, 가장 높은 에너지 BIN: Bin3의 순으로 감약치(μit)의 특성이 나타나 있다. 이들 그래프에서 직선은, 각 에너지 BIN: Bini의 중간의 에너지에 상당하는 단색 X선을 조사했을 때의 감약치(μit)의 계산값(이론치)이다. 이에 대해, 연속 스펙트럼의 X선 조사 시에는, 감약치(μit)를 나타내는 특성은 직선 특성으로부터 벗어나고, 또한 저 에너지 측의 BIN이 될수록, 크게 커브한다. 어느 커브도 2차 곡선에 거의 근사할 수 있다. 이는 분명히 빔하드닝을 메인으로 하는 다양한 팩터의 영향을 받고, 그 영향의 정도는 두께(t)가 커질수록 크기 때문이다.
이와 같이 감약치(μit)를 나타내는 특성이 단색 X선 조사 시에 상당하는, 좌표 원점 통과의 직선 특성으로부터 어긋나면, 두께가 다른 동일 물질이 혼재하는 경우, 후술하는 3차원 산포도 상에서, 한 점을 중심으로 하는 일정 범위의 분포로부터 어긋나는 산포점이 발생한다. 환언하면, 전술의 각 에너지 BIN의 실효 에너지에 대한 선원약(線源弱) 계수(μi)가, 두께(t)에 의해 변화하지 않는다고 하는 전제가 무너지는 것을 의미한다.
즉, 본 보정을 채용하는 바람직한 일례인 물질 동정(종류를 동정, 특정, 추정)하기 위한 분포 상황이 특정할 수 없게 되거나, 또는 신뢰성이 낮은 것이 된다.
<보정용 데이터의 취득>
그래서, 상기 어긋난 감약치의 곡선을, 각 에너지 BIN에서 특정의 단색 X선 조사 시에 상당하는, 좌표 원점 통과의 직선(직선상의 목표 특성)이 되도록 보정용 데이터를 미리 결정해 둔다. 예를 들면, 이 보정용 데이터는, 이러한 곡선을 좌표 원점 통과의 직선이 되도록 보정하는 승산 계수이다.
도 7에 근거해, 이 보정용 데이터를 사전에 준비하는 방법을 설명한다. 이 보정용 데이터는, 실제의 X선 검사나 X선 촬영 전에 사전에 취득되어, ROM(33), 즉 기억 수단에 기억ㆍ보존된다. 실제의 검사나 촬영을 위한 스캔 시에는, 이러한 보정용 데이터가 ROM(33)으로부터 독출되고, 그 스캔에 의해 프레임 데이터로서 수집된 계수치가 화소(P) 마다 또는 화소 영역(PA) 마다 보정된다.
도 7의 종축 및 횡축은 도 6(A)~(C)와 같고, 이들 도면을 대표적으로 나타내고 있다. 지금, 물질은 알루미늄(Al)으로 형성되어 있는 것으로 한다. 도 7에 도시한 곡선은 물질의 X선 투영 방향의 두께(t)에 대한 계측된 감약치, 직선은 X선 투과 방향의 두께(t)에 대한 감약치(μit)(i=1~3)의 특성 예를 나타내고 있다.
이 중, 직선은, 각 에너지 Bini(i=1~3)의 실효 에너지를 가지는 단색 X선을 알루미늄에 조사했을 때의 감약치(μit)의 특성을 나타낸다. 이 직선은 2차원 좌표의 원점을 기울기(μio)로 통과한다. 이 직선은, 후술하는 커브한 곡선으로부터의 근사 계산으로 구할 수 있다.
한편, 커브한 곡선은, X선 투과 방향의 두께(t)를 바꾸면서, 연속 스펙트럼을 가지는 X선(다색 X선)을 알루미늄으로 형성된 물질에 조사했을 때의 특성 예이다. 다색 X선이므로, 전술한 것처럼 빔하드닝 등의 영향에 의해 직선에 따르지 않고 커브한다. 다색 X선 조사 시의 감약치(μit)의 특성은, 예를 들면, 두께(t)가 기지(旣知)이고 서로 다른 복수의 부분을 가지는 팬텀을 사용해 취득된다.
여기서,
μim(t)ㆍt: 각 X선 에너지 Bini에서 두께(t)로 연산되는 감약치(여기서, μim은 가상의 선감약 계수, t는 X선 패스에 따른 대상물의 두께),
μioㆍt: 각 X선 에너지 Bini에서의 두께(t)에 대응하는 단색 X선 상당의 선감약 계수(μio)(t의 함수는 아니다),
Ci(t): 선감약 계수(μio)를 두께(t)에 의존하지 않도록 치환하기 위한 승산 보정 계수로 하면,
승산 보정 계수(Ci(t))는,
μioㆍt = Ci(t)ㆍμim(t)ㆍt ‥‥ (4)
의 식으로부터 연산된다. 이 승산 보정 계수(Ci(t))는 보정용 데이터를 이룬다.
즉, 1개 또는 복수의 보정 계수(Ci(t))의 후보가 되는 함수형을 상정하고, 어느 하나의 함수형(예를 들면, 2차 함수)에 근사시킨다. 이 후, 보정용 데이터(Ci(t))는, 취득된 1개 이상의 두께(t)에 대한 X선 감약량(μim(t)ㆍt)의 특성으로부터, 예를 들면 하기 식(5)를 최소로 하는 값으로서 연산할 수 있다.
Figure pct00001
(i = 1, 2, 3) ‥‥ (5)
이 식(5)에서, tmin, tmax는 대상물이 검사될 때 상정되는 X선의 선속의 투과 방향에서의 상기 대상물의 두께의 하한값 및 상한값을 포함하는 넓게 설정한 값이다.
상기 식(5)에는 두께(t)의 승산항(乘算項)이 존재하고 있기 때문에, 얇은 영역(두께)의 보정용 데이터(Ci(t))에 대한 오차 비율은 커지기 십상이다. 따라서, 보정용 데이터(Ci(t))에 대한 오차 비율을 두께(t)에 의존하지 않도록 하는 것은 바람직한 하나의 양태이다. 그러기 위해서는, 상기 식(5)를 하기 식(5')과 같이 변형하고, 식(5')을 최소로 하는 값으로서 보정용 데이터(Ci(t))를 연산하도록 해도 무방하다.
Figure pct00002
(i = 1, 2, 3) ‥‥ (5')
이처럼 두께(t) 마다 연산되는 보정용 데이터(Ci(t))가 ROM(33)의 제1 데이터 기억 영역(33B)에 보존된다. 또한, 이 연산의 도중에 얻어지는 상기 함수형(예를 들면, 2차 함수)을 도시한 근사 데이터도 ROM(33)의 제2 데이터 기억 영역(33C)에 보존된다.
(팬텀)
그래서, 본 실시 형태에서는 각종 팬텀을 사용하고, 도 7에 나타낸 감약치(μim(t)ㆍt)의 사전 계측이 화소 마다 실시되고, 전술한 것처럼 보정용 데이터(Ci(t))가 화소 마다 구할 수 있다.
팬텀으로는, 물질의 종류가 기지(旣知)이고(예를 들면, 피망을 본뜬 수(水) 팬텀, 알루미늄을 본뜬 알루미늄 팬텀)이 이용된다.
도 8에는, 일례로서, 식품으로서의 피망에 알루미늄 등의 금속의 이물의 혼입을 검사하는 X선 이물 검사를 할 때의, 피망의 팬텀(FM1)을 모식적으로 나타내고 있다. 이 팬텀(FM1)은, 피망의 성분은 대부분이 수분이므로, X선 투과성이 높은 용기에 물을 넣은 것으로, 그 부분적인 높이, 즉, X선 투과 방향의 두께(t)가 t = 1 mm~19 mm까지 스텝상으로 변화하는 구조로 되어 있다. 이 두께(t)는 실제로 이물 검사에 부치는 피망의 소재 두께를 커버하도록 설정되어 있다. 또한, 식품 등의 대상물에 포함되는 이물을 본뜬 팬텀의 경우, 통상, 대상물 보다는 작은 것이 통상이기 때문에, 예를 들면 알루미늄 팬텀의 경우, 극히 얇은 단차의 복수의 기지의 두께를 가지고, 또한 최소 두께 및 최대 두께도 작은 것으로 무방하다.
또한, 도 9에는, 팬텀(FM2)의 예를 도시한다. 이 팬텀(FM2)은, 인체의 근육과 Adipose 70%의 혼합물의 팬텀이며, 검사 시에 실제로 상정되는 두께를 포함할 수 있도록, 일례로서 4~40 mm까지 4 mm씩 스텝상으로 두께를 변경한 구성으로 되어 있다.
(전체 처리의 일례)
데이터 처리 장치(12)의 프로세서(35)는, 일례로서, 도 10에 도시한 처리를 실행한다. 프로세서(35)는, 오퍼레이터에 소망하는 물질의 팬텀(FM1(FM2))을 X선 장치(10)의 검사 위치의 소정 위치에 두도록 오퍼레이터에게 지시하고(스텝(S1)), 이 배치가 끝나면 X선 장치(10)를 가동시켜 팬텀(FM1)을 X선 스캔하고, 그 계측값을 수집한다(스텝(S2)). 다음으로, 전술한 것처럼, 보정용 데이터(Ci(t))를 연산하고(스텝(S3)), 이를 ROM(33)의 제1 데이터 기억 영역(33B)에 기억시켜 보존한다(스텝(S4)). 이 보정용 데이터(Ci(t))의 연산에는, 전술한 것처럼, 전술한 식(5) 또는 식(5')이 이용된다.
그 다음으로, 프로세서(35)는 오퍼레이터와의 사이에서서 인터랙티브하게, 별도의 팬텀에 대해 마찬가지의 연산을 실시할 것인지 확인하고(스텝(S5)), 이를 실시하는 경우에는 스텝(S1)으로 처리를 되돌리고, 다음의 팬텀(FM2(FM1))으로 상술한 처리를 반복한다. 팬텀의 수는 2개로 한정되지 않으며, 검사하려는 대상물이나 이물의 종류, 성상에 따라, 더 많은 팬텀이 사용 가능하고, 그 만큼, 더 많은 종류의 물질에 대한 보정용 데이터가 준비된다.
이 팬텀에 의한 사전의 계측 및 보정용 데이터의 연산이 끝나는 경우에는, 처리를 종료한다(스텝(S6): YES). 그러나, 종료하지 않는 경우(스텝(S6): NO)의 판단인 경우에는, 처리를 S7 이후의 검사의 처리를 실행한다.
우선, 프로세서(35)는 오퍼레이터와의 사이에서서 검사 대상인 대상물의 선택, 촬영 조건 설정 등의 검사 준비를 인터랙티브하게 실시하고(스텝(S7)), X선 장치(10)를 기동시켜 X선 스캔을 실시한다(예를 들면, 이물 검사: 스텝(S8)). 이에 따라, 대상물의 프레임 데이터, 즉, 각 에너지 BIN: Bini(예를 들면, i=1, 2, 3)의 예컨대 화소(P) 마다의 계측값이 수집된다.
그래서, 프로세서(35)는, ROM(33)의 제1 데이터 기억 영역(33B)에 보존되고 있던 대상물(예를 들면, 식품(피망))의 보정용 데이터(Ci(t))를 독출하고(스텝(S9)), 계측값으로부터 구한 감약치(μim(t)ㆍt)에 보정용 데이터(Ci(t))를 곱하여 단색 X선 상당의 선감약치(μioㆍt)를 연산한다(스텝(S10)). 즉, 빔하드닝 등의 영향에 의해 직선에 따르지 않고, 커브하는 곡선을 따르는 감약치(μim(t)ㆍt)가 보정된다. 이는, 빔하드닝 등의 X선 특유의, X선 검출해 보지 않으면 파악할 수 없는 오차 요인을, 마치 사전에 알고 있던 것처럼, 계측 후에 포괄적으로 캘리브레이트(calibrate)하는 캘리브레이션으로 간주할 수도 있다. 덧붙여, 이 보정(캘리브레이션)은 화소 영역(PA)의 단위로 실행해도 무방하다.
이것이 끝나면, 프로세서(35)는, 오퍼레이터와의 사이에서 인터랙티브하게 계측값을 처리하고, 검사 대상인 대상물에 존재할지도 모르는 이물의 존재 여부의 확인이나, 이물의 종류의 동정 등을 실시한다(스텝(S11)). 이물의 동정 시에는, 예를 들면, 알루미늄 팬텀이나 그 외의 물질의 팬텀으로 작성된 보정용 데이터(Ci(t))가 전술과 마찬가지로 사용된다.
이 동정법의 일례로는, 전술한 것처럼, 일본 특개 2013-119000, 일본 공표 특허 공보 WO2014181889(A1) 등에 알려져 있다. 또한, 본 발명자들은, 이러한 동정법의 개선책을, 일본 특원 2015-023446, 일본 특원 2015-85551으로 제안하고 있다.
게다가, 프로세서(35)는 계측값의 처리 결과를 예를 들면 다양한 양태의 표시나 인쇄에 의해 제시한다(스텝(S12)). 이후, 처리를 끝낸다.
이 처리 결과의 제시의 예로서 이하에, 3차원 산포도, 흡수 벡터 길이(absorption vector length) 화상, 평균 흡수값(average absorption value) 화상을 들 수 있다. 이들 산포도 및 화상은, 선택적으로 또는 일괄해서 표시ㆍ제시 가능하게 되어 있다.
<3차원 산포도에 대해>
본 실시 형태에서는, 3개의 에너지 BIN: Bini (i=1, 2, 3)를 이용하고 있으므로, 선감약치(μ1t)에 3개의 자유도가 있다. 이 때문에, 3차원 벡터
(μ1t, μ2t, μ3t)
를 설정하고, 3차원의 선감약 계수 벡터 (μ1, μ2, μ3)의 길이, 즉, 선감약 계수 벡터 길이
(μ1 2 + μ2 2 + μ3 2)1/2
을 분모로 하는 정규화된 3차원 선감약치 벡터(이하, 선감약 벡터라고 부른다)를
(μ1, μ2, μ3) / (μ1 2 + μ2 2 + μ3 2)1/2 ‥‥ (6)
으로서 연산하면, 이 선감약 벡터로부터 두께(t)의 성분이 사라진다. 서로 직교하는 3개의 축이 μ1t, μ2t, μ3t를 각각 나타내는 3차원 좌표를 설정하면, 이 3차원 선감약 벡터의 시점(始点)은 그 3차원 좌표의 원점에 위치하고, 종점(終点)이 반경 1인 예컨대 구체 표면에 위치한다. 이 3차원 선감약 벡터를 각 화소에 대해 연산해, 상기 3차원 좌표에 매핑하면, 이들 종점은 이러한 구체 표면의 소정의 일점을 중심으로, 그 주변의 일정 범위에 분포하는, 통계 오차를 나타내는 점의 집합으로서 산포점이 된다. 이러한 산포점을 그린 3차원 매핑도를, 본 발명자들은 3차원 산포도로 부르고 있다. 이 3차원 산포도의 예를 도 11에 나타낸다. 동 도면에서, 참조 부호 Vr이 3차원 선감약 벡터를 나타내고, 참조 부호 DP가 산포점을 나타낸다.
이 구체 표면, 즉, 3차원 산포도에서의 선감약 벡터의 종점의 분포 상황은, 대상물을 이루는 물질의 종류 그 자체에 고유한 것이다. 즉, 물질의 종류가 다르면, 분포 위치는 이론상 다르므로, 이에 따라, 물질의 종류를 동정할 수 있다. 이러한 사실은, 본 발명자들의 시뮬레이션에 의해 확인되고 있다.
<흡수 벡터 길이 화상에 대해>
게다가, 각 화소에서의 벡터 길이를
t(μ1 2 + μ2 2 + μ3 2)1/2 ‥‥ (7)
로 연산할 수 있고, 본 발명자들은, 이 스칼라 양을 흡수 벡터 길이(absorption vector length)(또는 의사(擬似) 흡수값)라고 부르고 있다. 이 흡수 벡터 길이를 화소치로서 2차원 화상을 작성할 수 있고, 본 발명자들은, 이 2차원 화상을 흡수 벡터 길이 화상(또는 의사적인 흡수 화상)이라고 부르고 있다. 이 흡수 벡터 길이 화상의 예를 도 12에 모식적으로 나타낸다.
<평균 흡수값 화상에 대해>
게다가, 3개의 에너지 BIN: Bin1~Bin3에서의 가상의 평균 선감약 계수(즉, 각 에너지 BIN의 실효 에너지에 대한 선감약 계수)를 각각 μ1, μ2, μ3으로 하고, 대상물의 X선 투과 방향의 패스의 두께를 t로 했을 때에, 각 화소의 화소치를,
화소치 = tㆍ(μ1 + μ2 + μ3) / 3 ‥‥ (8)
또는
화소치 = tㆍ(a1ㆍμ1 + a2ㆍμ2 + a3ㆍμ3) / 3 ‥‥ (9)
여기서,
a1, a2, a3: 0 이상의 정(正)의 실수로 이루어진 가중치 계수이고,
a1 + a2 + a3 = 3
의 식에 근거해 연산할 수 있다. 즉, 두께(t)에 의존한 스칼라 양으로서의 화소치를 얻을 수 있다. 여기서, 분모에 3을 할당하고 있는 것은, 3개의 에너지 BIN: Bin1~Bin3, 즉 전 에너지 BIN에 걸친 평균값을 연산하기 위해서이다.
덧붙여, 계수(a1, a2, a3)는 디폴트로 미리 고정된 값이어도 무방하고, 유저 등이 독영(讀影)을 하면서 가변할 수 있도록 해도 무방하다. 계수의 조건: a1 + a2 + a3 = 3은 가중 평균을 취하는 경우이며, 가중 평균값의 실수 배의 화소치로서 취급하는 경우에는, 이 계수의 조건을 제외해도 무방하다.
이와 같이 해서 연산한 화소치를 각 화소에 가지는 화상을, 본 발명자들은 평균 흡수값(averageabsorption value) 화상으로 정의하였다. 이 평균 흡수값 화상을 도 13에 모식적으로 나타낸다. 각 화소는 상술한 (8)식 또는 (9)식에서 연산한 화소치를 가지고 있다. 덧붙여, 화소치는, 어느 화소의 주변 화소를 일정 수 씩 묶어 연산한 값이어도 무방하다.
덧붙여, 본 발명에 따른 평균 흡수값 화상은, 반드시, 연속 X선 스펙트럼으로부터 3개의 X선 에너지 BIN을 절출(切出)했을 경우에 작성되는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 복수의 X선 에너지 범위(BIN)의 수는, 연속 X선 스펙트럼을 상기 X선 에너지의 대소에 따라 분할한 저 에너지 범위 및 고 에너지 범위로 이루어지는 2개여도 무방하다. 그 경우에는, 도 5에 도시한 정보 취득부(51)는, 저 에너지 범위 및 고 에너지 범위 각각의 선감약 계수 μ1, μ2의 값을 취득하도록 구성된다. 게다가, 화소 데이터 연산부(52)는, 평균 화소치를,
화소치 = tㆍ(μ1 + μ2) / 2 ‥‥ (8')
또는
화소치 = tㆍ(a1ㆍμ1 + a2ㆍμ2) / 2 ‥‥ (9')
여기서,
a1, a2 : 0 이상의 정(正)의 실수로 이루어진 가중치 계수이고,
a1 + a2 = 2로 하는
식에 근거해 연산하도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 평균 흡수값 화상은, 연속 X선 스펙트럼으로부터 n개 = 4 이상(n은 정(正)의 정수)의 X선 에너지 BIN을 절출했을 경우에도 작성할 수 있고, 그 경우에는, 각각 에너지 범위의 선감약 계수를 μ1,…, μn으로 하면, 평균 화소치는,
화소치 = tㆍ(μ1 + … + μn) / n ‥‥ (8'')
또는
화소치 = tㆍ(a1ㆍμ1 + … + anㆍμn) / n ‥‥ (9'')
여기서,
a1,…, an : 0 이상의 정의 실수로 이루어진 가중치 계수이고,
a1 + … + an = n
의 식에 근거해 연산하도록 구성된다.
<화상 표시 처리의 예>
여기서, 상술한 스텝(S12)에서 실행되는 처리 결과의 제시 공정의 일례를 도 14 및 도 15를 참조해 설명한다. 도 14에 도시한 처리의 프로그램은, ROM(33)의 프로그램 기억 영역(33A)에 미리 보존되어 있다. 이 때문에, 프로세서(35)는, 도 14의 처리가 지령되면, 그 프로그램을 프로그램 기억 영역(33A)으로부터 자신의 워크 에리어로 호출하고, 그 절차에 따라 순차적으로, 처리를 실시한다.
프로세서(35)는, 우선, 오퍼레이터와의 사이에서 인터랙티브하게 관련되는 제시 공정을 실행할 것인지 여부를 판단한다(도 14, 스텝(S121)). 이에 따라 제시 공정을 실행한다고 판단하면(스텝(S121), YES), 프로세서(35)는 이어서, 다시, 오퍼레이터와의 사이에서 인터랙티브하게 처리 내용의 정보를 입력한다(스텝(S122)). 이 정보에는, 예를 들면, 전술한 3차원 산포도, 흡수 벡터 길이 화상, 및 평균 흡수값 화상 중 어느 화상을 어떻게 표시시킬 것인지를 나타내는 정보가 포함된다. 다음으로, 이 정보에 평균 흡수값 화상을 지정하는 정보가 포함되어 있는지 여부를 판단한다(스텝(S123)). 평균 흡수값 화상이 지정되어 있는 경우(스텝(S123), YES), 프로세서(35)는 이어서, 가중치 계수(a1, a2, a3)의 디폴트값 또는 지정값을 유저와의 사이에서 인터랙티브하게 결정한다.
게다가, 프로세서(35)는 스텝(S122)에서 읽어 들인 정보에 따라, 3차원 산포도, 흡수 벡터 길이 화상, 및 평균 흡수값 화상 중 어느 하나 또는 복수 종의 화상 데이터를 전술한 식(6), (7), 및/또는 (8)(또는 (9))에 근거해 연산하고, 화상 메모리(36)에 보존한다(스텝(S125)). 그 다음으로, 연산한 화상 데이터를 그 종별 마다 표시기(38)에 표시한다(스텝(S126)).
이 표시의 일례를 도 15에 모식적으로 나타낸다. 동 도면의 경우, 3차원 산포도, 흡수 벡터 길이 화상, 및 평균 흡수값 화상의 3 종류의 화상을 화면 분할로 표시한 예를 나타낸다.
게다가, 프로세서(35)는, 독영자(讀影者)에게 표시 화상의 변경이 있는지 여부를 문의하고(스텝(S127)), 화상 변경이 지령되는 경우에는, 그 변경된 화상의 화상 데이터를 표시시킨다(스텝(S128)). 이 예로서, 예를 들면, 그때까지 표시하고 있던 3차원 산포도 및/또는 흡수 벡터 길이 화상의 표시로부터, 평균 흡수값 화상의 단독 표시로, 또는, 이 평균 흡수값 화상과 다른 화상과의 조합에 의한 표시에의 변경을 들 수 있다.
또한, 프로세서(35)는 평균 흡수값 화상을 작성할 때의 가중치 계수(a1, a2, a3)를 변경할 것인지 여부를 독영자에게 문의한다(스텝(S129)). 이 판단이 Yes, 즉, 가중치 계수(a1, a2, a3)의 변경이 지령되었을 경우, 그 변경된 가중치 계수(a1, a2, a3)로 재차, 평균 흡수값 화상의 화상 데이터를 연산하고, 화상 메모리(36)에 보존한다(스텝(S130)). 이 예로서, 예를 들면, 저 에너지 BIN: Bin1의 가중치 계수(a1)를 상하(上下)시켜서, 그 저 에너지 BIN: Bin1의 X선 포톤 수의 전(全) 에너지 BIN으로의 관여를 조정하는 것을 들 수 있다. 이 갱신된 평균 흡수값 화상은 표시기(38)에 표시된다(스텝(S131)).
이들 스텝은, 처리 종료가 지시될 때까지, 스텝(S122, S123, S127, 또는 S129)으로 돌아와 반복된다.
이상으로부터, 3차원 산포도, 흡수 벡터 길이 화상, 및 평균 흡수값 화상을 적절히 선택해 표시시킬 수 있다. 또한, 가중치 계수(a1, a2, a3)를 적절히 변경하여, 빔하드닝의 영향을 에너지 BIN 마다 수정하면서, CNR(콘트라스트대 노이즈비) 및 콘트라스트의 밸런스를 고려해, 또한, X선 패스 방향의 대상물 두께(t)에 정량성을 나타내는 스칼라 양의 화소치를 가지는 평균 흡수값 화상을 제공할 수 있다.
<시뮬레이션>
본 발명자들의 시뮬레이션에 의하면, 상술한 빔하드닝 등의 X선 스펙트럼에 부여하는 오차 요인을 보정(또는 캘리브레이트 라고도 불린다)하는 처리를 실시함으로써, 종래에 비해, 3차원 산포도에 묘출되는 물질의 묘출능(描出能)이 현격히 오르고, 또한 흡수 벡터 길이 화상 및 평균 흡수값 화상이 물질 마다의 두께에 비례하는 것을 확인하고 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 복수의 에너지 BIN 각각에서 X선 광자를 계수하는 검출기를 이용하는 동시에, 연속 스펙트럼을 가지는 X선으로 대상물을 스캔하는 X선 장치에 있어서, 빔하드닝을 비롯하는, 힐 효과 등의 X선 감약의 요인, 차지 쉐어링 등의 회로 요인으로 인한 오차가 포함되어 있는 계측값으로부터 그 오차를 큰 폭으로 줄일 수 있다. 이에 따라, 계측값이 최초부터 캘리브레이션 되고 있었던 것처럼 보정되어 그 신뢰성이 높아진다. 이는 즉, 그 계측값에 근거해 화상 재구성이나 대상물의 분석을 실시할 때, 이들 처리가 보다 안정되고, 또한 보다 신뢰성이 높아진다. 계측값에 근거해 물질의 종류나 성상을 동정하는 경우에는, 그 동정 정밀도가 높아진다.
다시 말하면, 1개의 에너지 BIN 내에서, 또한 같은 물질이어도, 빔하드닝에 의해, 두께가 늘어날수록 실효 에너지가 높아진다. 이에 따라, 통상, 각 에너지 BIN에 1개의 대표하는 단색 X선을 할당한 것 같은 특성으로는 되지 않는다. 그러나, 본 실시 형태에 의하면, 이것을 마치, 에너지 BIN 마다 있는 단색 X선을 조사한 것처럼, 행동하도록, 각 에너지 BIN으로부터의 계수치를 보정할 수 있다. 따라서, 빔하드닝 등으로 인한 계수값의 오차 요인을 줄이고, 검사 정보로서의 검사 화상이나 분석 맵에서의 왜곡 성분, 노이즈 등을 줄여, 이러한 검사 정보의 신뢰성을 높일 수 있다.
자세하게는, 에너지 범위 각각의 평균 선감약 계수(μ)의 상호 간의 가산 정보와 대상물의 X선 패스에 따른 두께(t)와의 승산값을 화소치로 하는 화소 데이터가 연산된다. 이 때문에, 빔하드닝으로 인해 낮은 측의 에너지 범위에서의 X선량(X선 포톤 수)이 감소하여 노이즈 성분이 상대적으로 증가하지만, 그 증가하는 비율은 선감약 계수(μ)를 2승해 화상치를 연산하는 방식에 비해, 노이즈 성분의 상대적인 상승이 억제된다. 한편, 그 빔하드닝으로 인해 낮은 측의 에너지 범위에서의 실효 에너지가 상대적으로 높아지므로, 그 선감약 계수(μ)는 작아진다. 그렇지만, 상대적인 노이즈 저감의 기여가 크기 때문에, CNR이 개선되는 동시에, 화상의 콘트라스트도 내려가지 않고, 양호한 값이 유지된다.
게다가, 이 화소치는 두께(t)와의 승산값이므로, 두께(t)에 대한 정량성을 발휘한다. 이에 따라, X선 검사에 있어서, 빔하드닝이 X선 감약에 미치는 영향을 경감시켜, 화상의 노이즈의 증가를 억제하고 또한 콘트라스트를 알맞게 유지시키므로, 대상물의 X선 패스 방향의 두께에 대한 정량성도 확보할 수 있다.
검사하는 대상물의 물질의 구성에 따라서는, 보정용 데이터를 복수 세트 준비하는 것이 아니라, 어느 주된 구성 물질에 가까운 소재로 보정용 데이터를 만들면 되는 것도 있다. 이 경우, 별도의 소재도 특별히, 보정용 데이터를 준비하지 않고, 정밀도가 높은 물질 동정을 실시할 수 있는 경우도 있다. 예를 들면 매모그래피에서의 유선, 지방, 악성 종양, 석회화 등의 물질 구성의 경우, 정상 조직인 유선, 지방 등의 평균적인 조성의 실효 원자 번호에 가까운 소재로 보정용 데이터를 만들면 충분히 정밀도가 높은 물질 동정을 실시하는 것이 가능하다.
또한, 이러한 보정은, 1개의 화소를 갖춘 X선 검출기(또는 X선 센서), 또는, X선 스펙트로미터에 의해 대상물의 투과 X선을 검출하는 시스템에도 적용할 수 있다. 이러한 시스템이어도, 통계적으로 충분히, 정밀도가 높은 카운트 정보를 얻을 수 있다면, 유효한 물질 동정이 가능한 것은 말할 필요도 없다.
또한 시점(視点)을 바꾸면, 본 발명의 구성을 물질의 중량이나 두께의 검출에 적용 가능하다. 즉, 전술의 실시 형태에서는, 물질의 두께와 X선원약치(X線源弱値)가 원점을 지나는 직선이 되도록 보정을 하고 있다. 이로부터, 대상물이 단일 종류의 물질을 중심으로 해서 구성되어 있는 경우, 선원약 계수가 기지(旣知)이면, 물질의 중량이나 두께를 정밀도 좋게 계산할 수도 있다. X선을 사용한 중량 측정은, 식품 이물 검사로 이용되는 X선 IN-LINE 검사 장치로 일부 실현될 수 있고 있다. 그러나, 이는, 이는, 어디까지나 비교적 적용 범위(두께나 종류)가 한정된 야채 등의 비교적 조성의 구성이 단순한 물체의 검사 등의 분야에서 밖에 실현되고 있지 않다. 광자 계수형 검출기는 다이나믹 레인지(적용 범위)가 넓기 때문에, 각 에너지 BIN의 정보가 0이 되지 않도록 X선 조사 조건을 조정하기만 하면, 정밀도가 높은 중량 측정이 가능한 범위는 비약적으로 넓어진다. 또한, 본 발명과 같이 간편하게 두께를 추정하는 수법은, 현상의 기술에는 존재하지 않는다고 말할 수 있다.
[변형 예]
상술한 실시 형태로 설명한 보정용 데이터의 취득에 관해, 더욱 다양한 양태로 실시할 수 있다.
(제1 변형 예)
우선, 전술한 도 7에서 설명한 직선상의 목표 특성에 대해 다양한 변형 예를 들 수 있다. 전술한 목표 특성의 구하는 방법은 어디까지나 일례이며, 이 직선은 자유자재로 설계할 수 있다.
예를 들면, 대상물과 동종의 물질 또는 근사하는 물질의 복수의 서로 다른 두께(t)로부터 설정한, 상기 대상물의 대표적인 두께(tr)와 상기 대표 두께(tr)(예를 들면, 도 7 참조)에 상당하는 X선 감약량(μtr)과의 교점과 원점을 연결하는 직선을 직선상의 목표 특성으로서 설정해도 무방하다. 이 목표 특성은, 프로세서(35) 또는 외부의 처리 장치에서 미리 연산하고, ROM(33)의 제1 데이터 기억 영역(33B)에 기억시켜 두면 무방하다. 전술한 도 10의 스텝(S3)에서, ROM(33)의 제1 데이터 기억 영역(33B)으로부터, 그 목표 특성의 정보를 독출해 보정용 데이터의 연산에 사용할 수 있다.
(제2 변형 예)
이 제2 변형 예도, 상술과 마찬가지로, 목표 특성의 다른 설정법에 관한 것이다.
이 설정법은, X선 에너지 Bin 각각의 실효 에너지 혹은 고정 에너지의 이론치로부터 계산되는 선원약 계수를 기울기로 하고, 또한 원점을 지나는 직선을 목표 특성으로서 설정하는 것이다.
여기서, X선 에너지 BIN 각각의 실효 에너지를 이용하는 경우에 대해 설명한다. 도 16에 X선 에너지 스펙트럼의 일례를 모식적으로 나타낸다. 동 도면의 스펙트럼의 경우, 도 3과 마찬가지로, 3개의 에너지 Bin1~Bin3이 설정되어 있다. 이 경우, 각 에너지 Bin1(~Bin3)에서 실효 에너지(Ei)를 하기 식으로부터 연산할 수 있다.
Figure pct00003
여기서, i = 1, 2, 3 ‥‥ (10)
이는, 에너지 임계치(ETHi)~실효 에너지(Ei)의 사이의 포톤의 카운트가 에너지 임계치(ETHi~ETHi + 1)의 사이의 포톤의 카운트의 1/2이 되는 것을 의미하고 있다.
그래서, 프로세서(35)는, 대략, 도 17에 도시한 것처럼 처리를 실시한다. 즉, 프로세서(35)는 전술한 실시 형태와 마찬가지로, 선감약 계수의 관점에서 촬상 대상물을 본뜬 물질(팬텀)의 에너지 스펙트럼에서(도 17, 스텝(S201, S202)를 참조), 각 실효 에너지(Ei)를 상술한 식에 근거해 연산한다(S203). 게다가, 이 각 실효 에너지(Ei)에서의 질량 감약 계수(μ/σ: μ는 선감약 계수, σ는 밀도)와 밀도(σ)를 곱한 값(μ(선감약 계수))을 연산하고, 그 값(μ)을 기울기로서 채용한다(스텝(S204)). 다음으로, 프로세서(35)는, 이 기울기(μ)를 가지고 원점(0)을 통과하는 직선을 목표 특성으로서 설정하고, 이 목표 특성에 근거해 보정용 데이터(캘리브레이션 데이터)를 연산한다(S205, S206). 게다가, 이 보정용 데이터는, ROM(33)의 제1 데이터 기억 영역(33B)에 보존된다(S207).
이에 따라, 도 7과 마찬가지로, 각 X선 에너지 Bin에서 화소 마다 또는 소정 수의 화소로 이루어진 영역 마다 목표 특성이 설정되고, 보정 데이터가 연산된다. 이 연산 후는, 도 10의 스텝(S5) 이후의 처리와 마찬가지로 실시된다. 이에 따라서도, 각 X선 에너지 Bin에서, 보다 적은 연산량에 의해, 보다 적확(的確)한 목표 특성이 설정되어, 빔하드닝 보정을 간단히 실행할 수 있다.
덧붙여, 각 X선 에너지 Bin에서, 실효 에너지의 대신에, 에너지 폭의 중심 위치 등의 고정 에너지 값을 채용해 목표 특성을 설정해도 무방하다.
(제3 변형 예)
제3 변형 예는, 캘리브레이션 팬텀이 도시한 두께(t)의 대소 부분에 따르고, 보정용 데이터를 취득하는 두께 노치 Δt를 바꾸는 수법에 관한 것이다. 이는, 빔하드닝 보정은 일반적으로 두께(t)가 얇은 편일수록 정밀도 좋게 실행할 필요가 있기 때문이다. 이 때문에, 도 18에 모식적으로 도시한 것처럼, 캘리브레이션 팬텀의 두께(t)가 얇을수록 두께 노치(notch) Δt를 작은 값으로 설정한다(예를 들면, Δt1 < Δt2). 이 두께 노치 Δt의 변경 설정은, 프로세서(35)에 의해, 도 10의 스텝(S3) 중에서 실행된다(스텝(S3A) 참조). 이에 따라, 두께(t)에 따른, 보다 궁극의 세밀한 보정용 데이터(승산 보정 계수(Ci(t)): 캘리브레이션 데이터)를 취득할 수 있다.
(제4 변형 예)
전술한 실시 형태에서는, 도 7에 도시한 것처럼, 물질의 상정되는 두께(t)의 전역을 1개의 구간으로 하고, X선 감약량(μt)의 특성을 2차 함수 등으로 근사하고, 이 근사식이 나타내는 곡선을 기울기(μio)의 목표 특성으로 보정하는 보정용 데이터를 취득하고 있었다. 이에 대해서는 더욱 다양한 양태로 실시할 수 있다. 예를 들면, 도 19에 도시한 것처럼, 대상물의 두께를 복수의 구간, 예를 들면 얇은 구간(ta), 중간 정도의 두께 구간(tb), 및 두꺼운 구간(tc)으로 나누고, 각각의 구간 마다 전술한 근사식의 연산 및 보정용 데이터 산출의 연산을 행할 수도 있다.
그러기 위해서는, 프로세서(35)는, 도 10의 스텝(S3)에서, 도 20에 도시한 것처럼, 팬텀으로부터 측정된 X선 감약량(μt)의 구간(ta, tb, tc) 각각에 대해 함수 근사를 실시한다(스텝(S31)). 다음으로, 프로세서(35)는, 구간(ta, tb, tc) 각각에 대해, 근사식이 나타내는 곡선을 기울기(μio)의 목표 특성으로 보정하는(맞추는) 보정용 데이터를 연산한다(스텝(S32)). 마지막으로, 프로세서(35)는 각 구간의 보정용 데이터를 서로 연결해 하나의 보정용 데이터로서 ROM(33)의 제1 데이터 기억 영역(33B)에 보존한다(스텝(S33)).
덧붙여, 이 3개의 구간(ta, tb, tc)에서, 어느 하나 또는 두 개의 구간을 중점(重点) 보정 구간으로서 선택하고, 상술과 마찬가지로 처리해도 무방하다.
이와 같이 해서, 대상물의 두께(t)의 전역에 걸쳐 또는 일부분에 대해, 보다 극히 세밀하게 보정용 데이터를 취득할 수 있다.
(제5 변형 예)
제3 변형 예는, 분할 구간을 설정한다는 점에서 제2 변형 예의 수법과 유사하지만, 이 분할 구간을 두께(t)의 방향으로 어긋나게 하면서, 보정용 데이터를 연산하는 점이 상이하다.
도 21을 참조하여, 이 제5 변형 예의 수법을 개념적으로 설명한다. 도 21에 도시한 곡선은, 도 19에서 설명한, 캘리브레이션 팬텀을 이용해 측정한 가상의 감약치(μim(t)ㆍt)의 곡선을 개념화하여 나타낸다. 이 곡선에서, 최초(1회째)에 원점(0)을 포함하는, 예를 들면 세 점 0, A, B를 통과하는 곡선을 예를 들면 2차 곡선으로 근사하고, 이 세 점 0, A, B 중 최초의 두 점 0, A 또는 이들 두 점 0-A 사이를 세분화한 두께 노치 Δt분(分)(두께 방향으로 가변이어도 고정이어도 무방하다)의 보정용 데이터를 작성한다. 다음으로, 2회째의 처리로서, 연산 대상점을 두께(t)가 두꺼운 측으로 이동시키고, 세 점 A, B, C를 통과하는 곡선을 예를 들면 2차 곡선으로 근사하고, 이 세 점 A, B, C 중 최초의 두 점 A, B 또는 이들 두 점 A-B 사이를 세분화한 두께 노치 Δt분의 보정용 데이터를 작성한다. 다음으로, 3번째의 처리로서, 연산 대상점을 두께(t)가 두꺼운 측으로 이동시키고, 세 점 B, C, D에 대해 마찬가지로 처리한다. 4번째 이후도 마찬가지로 처리한다. 덧붙여, 연산 대상점 A, B, C, D,…I는 두께(t)가 두꺼워질수록, 넓게 설정해도 무방하고, 일정 간격이어도 무방하다. 일정 간격인 경우, 두께 노치 Δt를, 두께(t)가 두꺼워질수록 크게 설정해도 무방하다.
이 경우, 프로세서(35)는, 전술한 스텝(S3, S4)의 처리의 일부로서 도 22에 도시한 처리를 실시한다. 우선, 프로세서(35)는, 원점(0)을 포함한 복수의 연산점 0, A, B, C, D,…I를 미리 정해져 있는 정보에 근거해 설정한다(스텝(S310). 다음으로, 프로세서(35)는, 원점(0)을 포함한 최초의 세 점 0, A, B를 지정하고(스텝(S311), 게다가, 그 중의 두 점(0, A) 또는 이들 사이의 두께 노치 Δt의 위치에서 보정용 데이터를 연산·보존한다(스텝(S312)). 게다가, 연산점을 두께(t)가 큰 방향으로 예를 들면 1점 만큼 시프트시키고, 다음의 세 점 A, B, C를 지정한 후(스텝(S313)), 그 중의 두 점 A 또 B는 이들 사이의 두께 노치 Δt의 위치에서 보정용 데이터를 연산ㆍ보존한다(스텝(S314)). 이러한 처리는, 소정 수의 연산점에 대해 모두 끝날 때까지 반복된다(스텝(S315). 이것이 끝나면, 프로세서(35)는, 개개의 구간에서 연산된 보정 데이터를 독출해 결합함과 동시에 스무딩을 걸고(스텝(S316)), 재차, 그 결합한 전체의 보정용 데이터를 ROM(33)의 제1 데이터 기억 영역(33B)에 보존한다(스텝(S317)). 이 이후의 처리는, 예를 들면, 전술한 도 10의 스텝(S5) 이후의 처리와 같다.
이와 같이 연산점을 이동시키면서, 보정용 데이터를 연산하는 것으로, 전술과 마찬가지로 극히 세밀하게 보정용 데이터를 취득할 수 있다.
본 발명은, 상술한 실시 형태 및 그 변형 예의 구성으로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 종래 공지된 다양한 형태와 조합해 실시할 수 있다.
10: X선 장치
12: 데이터 처리 장치(컴퓨터)
21: X선관(X선 발생 수단의 일부를 이룬다)
24: 검출기
25: 데이터 수집 회로
26: 검출 유닛(X선 검출 수단)
33: ROM
33A: 프로그램 기억 영역
33B: 제1 데이터 기억 영역
33C: 제2 데이터 기억 영역
35: 프로세서(각종 처리 수단의 주요부를 구성: CPU를 탑재)
36: 화상 메모리(화상 데이터 보관ㆍ제시 수단의 일부를 이룬다)
37: 입력기
38: 표시기(제시 수단의 일부에 상당)
51: 정보 취득부(정보 취득 수단에 상당)
52: 화소 데이터 연산부(화소 데이터 연산 수단에 상당)
53: 화상 데이터 작성부(화상 데이터 작성 수단에 상당)
54: 화상 데이터 보관ㆍ제시부(화상 데이터 보관ㆍ제시 수단)
P: 화소
PA: 화소 영역
OB: 대상물

Claims (17)

  1. 빔상의 X선이 대상물을 투과했을 때의 상기 X선의 투과량에 근거해 상기 대상물을 검사하는 X선 장치에 있어서,
    상기 X선을 발생하는 X선 발생 수단과,
    상기 X선의 미리 설정한 n개(n은 2 이상의 정의 정수)의 에너지 범위의 각각 마다, 상기 X선 발생 수단에 의해 발생된 상기 X선의 상기 대상물을 투과한 투과량을 검출하고, 상기 투과량에 따른 검출 신호를 출력하는 X선 검출 수단과,
    상기 검출기가 출력한 상기 검출 신호에 근거해, 상기 에너지 범위 마다, 상기 X선의 선속이 투과하는 방향에 따른 상기 대상물의 두께(t)와 평균 선감약 계수(μ)의 정보를 취득하는 정보 취득 수단과,
    상기 정보 취득 수단에 의해 취득된 상기 정보에 근거해 상기 에너지 범위 마다의 상기 평균 선감약 계수(μ)의 상호 간의 가산 정보와 상기 두께(t)와의 승산값을 화소치로 하는 화소 데이터를 연산하는 화소 데이터 연산 수단
    을 갖춘 것을 특징으로 하는 X선 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소 데이터 연산 수단은, 상기 화소치를,
    화소치 = tㆍ(a1ㆍμ1 + a2ㆍμ2 + a3ㆍμ3)
    (여기서, a1, a2, a3 : 0 이상의 정의 실수로 이루어진 가중치 계수로서, 이 가중치 계수는 a1 + a2 + a3 = 1로 규정된다)
    의 식에 근거해 연산하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 X선 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 n개의 에너지 범위는, 상기 연속 X선 스펙트럼을 X선 에너지의 대소에 따라 분할한 저 에너지 범위: Bin1, 중위 에너지 범위: Bin2, 및 고 에너지 범위: Bin3으로 이루어진 3개의 에너지 범위이고(n=1, 2, 3),
    상기 정보 취득 수단은, 상기 저 에너지 범위: Bin1, 상기 중위 에너지 범위: Bin2, 및 고 에너지 범위: Bin3 각각의 상기 평균 선감약 계수(μ)의 값을 취득하도록 구성되고,
    상기 화소 데이터 연산 수단은, 상기 화소치를,
    화소치 = tㆍ(μ1 + μ2 + μ3) / 3
    μ1: Bin1의 평균 선감약 계수
    μ2: Bin2의 평균 선감약 계수
    μ3: Bin3의 평균 선감약 계수
    의 식에 근거해 연산하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 X선 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가중치 계수는 가변 가능하고, a1 + a2 + a3 = 1의 식에 따르는 것을 특징으로 하는 X선 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화소 데이터를 화소치로 하는 화상 데이터를 평균 흡수값(average absorption value) 화상의 데이터로서 작성하는 화상 데이터 작성 수단과,
    상기 화상 데이터를 보관 또는 제시하는 화상 데이터 보관ㆍ제시 수단
    을 갖춘 것을 특징으로 하는 X선 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정보 취득 수단은,
    상기 검출 신호에 근거하여, 상기 대상물을 투과한 상기 X선의 상기 2개 이상의 에너지 범위에 걸친 감약에 관한 벡터 정보를 화소 마다 연산하는 대상물 정보 연산 수단과,
    상기 벡터 정보를 제시하는 제시 수단
    을 갖추고,
    상기 대상물 정보 연산 수단은,
    상기 에너지 범위 각각의 평균 선감약 계수(μi)(i=1~n : n은 2 이상의 정의 정수),
    X선 투영 방향에서 보았을 때의 상기 대상물의 두께(t), 및
    평균 선감약 계수(μi)(i=1,…, n) 및 두께(t)로 정의되는 n차원 벡터 (μ1t,…, μnt)를 정의했을 때에,
    이 n차원 벡터의 하기 계산에 의해 도출되는 규격화 된 선감약 벡터
    (μ1,…, μn) / (μ1 2 + … + μn 2)1/2
    을 상기 벡터 정보로서 연산하도록 구성되어 있는 X선 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정보 취득 수단은,
    상기 검출 신호에 근거하여, 상기 대상물을 투과한 상기 X선의 감약에 관한 흡수 벡터 길이를 화소 마다 연산하는 대상물 정보 연산 수단과,
    상기 흡수 벡터 길이를 제시하는 제시 수단
    을 갖추고,
    상기 대상물 정보 연산 수단은,
    상기 n개(n은 2 이상의 정의 정수)의 상기 X선 에너지 범위의 평균 선감약 계수(μi)(i=1,…, n),
    X선 투영 방향에서 보았을 때의 상기 대상물의 두께(t), 및
    평균 선감약 계수(μi)(i=1,…, n) 및 두께(t)로 정의되는 n차원 벡터 (μ1t,…, μnt)를 정의했을 때에, 벡터 길이
    t × (μ1 2 + … + μn 2)1/2
    을 상기 흡수 벡터 길이로서 연산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 X선 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 X선 에너지 범위의 수는, 상기 연속 X선 스펙트럼을 해당 X선 에너지의 대소에 따라 분할한 저 에너지 범위 및 고 에너지 범위로 이루어진 2개이고,
    상기 정보 취득 수단은, 저 에너지 범위 및 고 에너지 범위 각각의 상기 선감약 계수 μ1, μ2의 값을 취득하도록 구성되고,
    상기 화소 데이터 연산 수단은, 상기 화소치를,
    화소치 = tㆍ(a1ㆍμ1 + a2ㆍμ2) / 2
    (여기서, a1, a2 : 0 이상의 정의 실수로 이루어진 가중치 계수로서, 이 가중치 계수는 a1 + a2 = 2로 규정된다)
    의 식에 근거해 연산하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 X선 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 X선 에너지 범위의 수인 상기 n개는 4개 이상이고, 상기 n개 각각의 상기 에너지 범위의 선감약 계수를 μ1,…, μn으로 하면, 상기 화소 데이터 연산 수단은, 상기 화소치를,
    화소치 = tㆍ(μ1 + … + μn) / n
    또는
    화소치 = tㆍ(a1ㆍμ1 + … + anㆍμn) / n
    여기서,
    a1,…, an : 0 이상의 정의 실수로 이루어진 가중치 계수이고,
    a1 + … + an = n으로 하는
    식에 근거해 연산하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 X선 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제시 수단은,
    상기 평균 흡수값 화상 및 상기 벡터 길이 화상을 어느 한 쪽을 선택적으로 절체(切替)해 표시하는 절체 표시 수단
    을 갖추는 X선 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 계수의 디폴트값 또는 변경된 값을 입력하는 입력 수단과,
    이 디폴트값 또는 변경된 값에 따라 상기 화소치를 연산하는 연산 수단과,
    이 연산된 화소치에 근거하는 상기 평균 흡수값 화상을 표시하는 표시 수단
    을 갖춘 것을 특징으로 하는 X선 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X선 발생 수단은,
    상기 n개의 상기 X선의 에너지 범위를 포함한 연속 X선 스펙트럼을 가지는 빔상의 X선을 발생하는 X선 발생기를 갖추고,
    상기 X선 검출 수단은,
    상기 대상물을 투과해온 상기 X선을 검출하고, 상기 에너지 범위의 각각 마다 상기 X선의 광자 수를, 상기 투과량에 대응하는 정보로서 계수하고, 그 계수치를, 상기 검출 신호로서 출력하는 광자 계수형의 검출기
    를 갖추는 것을 특징으로 하는 X선 장치.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 X선 발생 수단은,
    상기 n개의 상기 X선의 에너지 범위의 X선 스펙트럼을 가지는 빔상의 X선을 발생하는 1개 또는 복수 개의 X선 발생기
    를 갖추고,
    상기 X선 검출 수단은,
    상기 대상물을 투과해온 상기 X선을 검출하고, 상기 에너지 범위의 각각 마다 상기 투과량을 적분한 상기 검출 신호를 출력하는 적분형의 1개 또는 복수 개의 X선 검출기
    를 갖추는 것을 특징으로 하는 X선 장치.
  14. 빔상의 X선이 대상물을 투과했을 때의 상기 X선의 투과량에 근거해 상기 대상물을 검사하는 X선 검사 방법에 있어서,
    상기 X선을 발생시키고,
    상기 X선의 미리 설정한 n개(n은 2 이상의 정의 정수)의 에너지 범위의 각각 마다, 상기 발생된 X선의 상기 대상물을 투과한 투과량에 따른 검출 신호를 수집하고,
    상기 검출 신호에 근거해, 상기 에너지 범위 마다, 상기 X선의 선속이 투과하는 방향에 따른 상기 대상물의 두께(t)와 평균 선감약 계수(μ)의 정보를 취득하고,
    상기 취득된 정보에 근거해 상기 에너지 범위 마다의 상기 평균 선감약 계수(μ)의 상호 간의 가산 정보와 상기 두께(t)와의 승산값을 화소치로 하는 화소 데이터를 연산하는
    을 갖춘 것을 특징으로 하는 X선 검사 방법.
  15. 빔상의 X선이 대상물을 투과했을 때의 상기 X선의 투과량에 근거해 상기 대상물을 검사하기 위한 데이터 처리 장치에 있어서,
    상기 X선의 미리 설정한 n개(n은 2 이상의 정의 정수)의 에너지 범위의 각각 마다, 발생된 상기 X선의 상기 대상물을 투과한 투과량을 검출하고, 상기 투과량에 따른 검출 신호를 출력하는 X선 검출 수단과,
    상기 검출기가 출력한 상기 검출 신호에 근거해, 상기 에너지 범위 마다, 상기 X선의 선속이 투과하는 방향에 따른 상기 대상물의 두께(t)와 평균 선감약 계수(μ)의 정보를 취득하는 정보 취득 수단과,
    상기 정보 취득 수단에 의해 취득된 상기 정보에 근거해 상기 에너지 범위 마다의 상기 평균 선감약 계수(μ)의 상호 간의 가산 정보와 상기 두께(t)와의 승산값을 화소치로 하는 화소 데이터를 연산하는 화소 데이터 연산 수단
    을 갖춘 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  16. 빔상의 X선이 대상물을 투과했을 때의 상기 X선의 투과량에 근거해 상기 대상물을 검사하기 위한 데이터 처리 방법에 있어서,
    상기 X선의 미리 설정한 n개(n은 2 이상의 정의 정수)의 에너지 범위의 각각 마다, 발생된 상기 X선의 상기 대상물을 투과한 투과량에 따른 검출 신호를 수집하고,
    상기 검출 신호에 근거해, 상기 에너지 범위 마다, 상기 X선의 선속이 투과하는 방향에 따른 상기 대상물의 두께(t)와 평균 선감약 계수(μ)의 정보를 취득하고,
    상기 취득된 정보에 근거해 상기 에너지 범위 마다의 상기 평균 선감약 계수(μ)의 상호 간의 가산 정보와 상기 두께(t)와의 승산값을 화소치로 하는 화소 데이터를 연산하는
    을 갖춘 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  17. 미리 컴퓨터 판독 가능한 비일과성(非一過性)의 기록 매체에 보존되어 있는, 빔상의 X선이 대상물을 투과했을 때의 상기 X선의 투과량에 근거해 상기 대상물을 검사하기 위한 데이터 처리의 절차를 독출하고, 컴퓨터에 그 독출한 절차를 실행시키는 것에 의해,
    상기 X선의 미리 설정한 n개(n은 2 이상의 정의 정수)의 에너지 범위의 각각 마다, 발생된 상기 X선의 상기 대상물을 투과한 투과량에 따른 검출 신호를 수집하고,
    상기 검출 신호에 근거해, 상기 에너지 범위 마다, 상기 X선의 선속이 투과하는 방향에 따른 상기 대상물의 두께(t)와 평균 선감약 계수(μ)의 정보를 취득하고,
    상기 취득된 정보에 근거해 상기 에너지 범위 마다의 상기 평균 선감약 계수(μ)의 상호 간의 가산 정보와 상기 두께(t)와의 승산값을 화소치로 하는 화소 데이터를 연산하는
    을 갖춘 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
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