WO2015162963A1 - 画像取得装置及び画像取得方法 - Google Patents

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WO2015162963A1
WO2015162963A1 PCT/JP2015/052875 JP2015052875W WO2015162963A1 WO 2015162963 A1 WO2015162963 A1 WO 2015162963A1 JP 2015052875 W JP2015052875 W JP 2015052875W WO 2015162963 A1 WO2015162963 A1 WO 2015162963A1
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WO
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image
amplification factor
image acquisition
imaging condition
pixels
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PCT/JP2015/052875
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English (en)
French (fr)
Inventor
須山　敏康
達也 大西
Original Assignee
浜松ホトニクス株式会社
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Publication date
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Priority to CN201580020701.4A priority patent/CN106233127B/zh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
    • G01T1/20184—Detector read-out circuitry, e.g. for clearing of traps, compensating for traps or compensating for direct hits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/208—Circuits specially adapted for scintillation detectors, e.g. for the photo-multiplier section

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to an image acquisition device and an image acquisition method for acquiring a radiographic image of an object.
  • An image acquisition device that acquires a radiation image that is a radiation transmission image of an object flowing on a belt conveyor is known for the purpose of foreign matter inspection and the like (for example, see Patent Document 1).
  • a radiation image of the object to be conveyed is acquired using a line scan camera.
  • an object of one aspect of the present invention is to provide an image acquisition apparatus and an image acquisition method that can acquire a clearer radiation image.
  • An image acquisition apparatus is an apparatus that acquires a radiographic image of an object conveyed in a conveyance direction, and a radiation source that outputs radiation, a conveyance apparatus that conveys the object in the conveyance direction, and A scintillator that converts radiation transmitted through the object into scintillation light, a line scan camera that detects the scintillation light and outputs a detection signal, and an amplifier that amplifies the detection signal at a predetermined set amplification factor and outputs the amplified signal
  • a detection unit having an image generation unit that generates a radiographic image based on the amplification signal, and a second amplification factor that is lower than the first amplification factor or the first amplification factor based on a predetermined imaging condition
  • a setting unit that sets one of the gains as a set gain.
  • An image acquisition apparatus is an apparatus that acquires a radiographic image of an object conveyed in a conveyance direction, and a radiation source that outputs radiation and a conveyance that conveys the object in the conveyance direction.
  • a device a scintillator that converts radiation transmitted through the object into scintillation light, a line scan camera that detects the scintillation light and outputs a detection signal, and a detection signal with an amplification factor set based on a predetermined imaging condition
  • a detection unit having an amplifier that amplifies and outputs the amplified signal; and an image generation unit that generates a radiation image based on the amplified signal.
  • an image acquisition method is a method for acquiring a radiographic image of an object conveyed in the conveyance direction, wherein the radiation transmitted through the object is converted into scintillation light, and a line scan camera is used.
  • One of detecting a scintillation light and outputting a detection signal and setting a first amplification factor or a second amplification factor lower than the first amplification factor based on a predetermined imaging condition A step of setting as an amplification factor, a step of amplifying a detection signal at the set amplification factor and outputting the amplified signal, and a step of generating a radiation image based on the amplification signal.
  • an image acquisition method detects radiation transmitted through an object by a line scan camera while conveying the object in the conveyance direction, outputs a detection signal, and is based on a predetermined imaging condition.
  • Each step includes amplifying the detection signal with the amplification factor, outputting the amplified signal, and generating a radiation image based on the amplified signal.
  • a detection signal based on radiation transmitted through an object is amplified at a predetermined set amplification factor to generate a radiation image.
  • the set amplification factor is set based on a predetermined imaging condition. For example, either the first amplification factor or the second amplification factor that is lower than the first amplification factor is set. .
  • An appropriate amplification factor for generating a clear radiographic image varies depending on the imaging condition. However, a clear radiographic image can be generated by setting the set amplification factor according to the imaging condition.
  • the line scan camera may include a plurality of line sensors arranged in parallel in a direction intersecting the transport direction.
  • the scintillation light which concerns on the target object conveyed in a conveyance direction can be reliably detected with the several line sensor paralleled in the direction which cross
  • the imaging condition may be a parameter related to the luminance values of a plurality of pixels of the radiation image.
  • the set amplification factor can be set appropriately.
  • the imaging condition may be set based on a radiation image generated by the image generation unit.
  • the imaging condition can be set reliably and easily.
  • the imaging condition is set based on the radiation image generated by the image generation unit in an environment where the set amplification factor is the first amplification factor. It may be what was done.
  • the radiation image generated with the first amplification factor having a relatively high amplification factor makes it easy to specify parameters relating to the luminance value of the pixel. Therefore, it is possible to appropriately set the imaging condition based on the radiation image.
  • the parameter relating to the luminance value may be a statistical value of the luminance values of a plurality of pixels of the radiation image.
  • the set amplification factor can be set more appropriately.
  • the statistical value may be a degree of variation in luminance values of a plurality of pixels.
  • the set amplification factor can be set appropriately.
  • the plurality of pixels of the radiographic image may be a plurality of pixels related to different spaces of the radiographic image.
  • the set amplification factor can be appropriately set in consideration of parameters of a plurality of pixels related to different spaces of the radiographic image.
  • the plurality of pixels of the radiographic image may be a plurality of pixels related to different times of the radiographic image.
  • the set amplification factor can be appropriately set in consideration of parameters of a plurality of pixels related to different times of the radiographic image.
  • the imaging condition may be an output parameter of the radiation source.
  • the set amplification factor can be set appropriately.
  • the setting unit may have a table corresponding to the parameters of the imaging condition and set the set amplification factor using the table.
  • the setting gain may be set using a table corresponding to the imaging condition parameter. By setting the set gain using the table, the set gain can be set reliably and easily.
  • the setting unit may have a threshold corresponding to the parameter of the imaging condition, and set the set amplification factor using the threshold.
  • the step of setting the set multiplication factor may set the set gain using a threshold value corresponding to a parameter of the imaging condition. By setting the set gain using the threshold value, the set gain can be set reliably and easily.
  • a clear radiation image can be acquired.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an image acquisition apparatus 1 according to the present embodiment.
  • the image acquisition apparatus 1 irradiates an object F transported in the transport direction TD with X-rays and transmits X-rays that are radiographic images based on the X-rays transmitted through the object F. It is a device that acquires images.
  • the image acquisition apparatus 1 performs foreign object detection, baggage inspection, board inspection, or the like using the X-ray transmission image.
  • the image acquisition device 1 includes a belt conveyor 60 that is a conveyance device, an X-ray irradiator 50 that is a radiation source, an X-ray detection camera 10, a control device 20 that is an image generation unit, a display device 30, and various inputs. And an input device 40 for performing the above.
  • the belt conveyor 60 has a belt part on which the object F is placed, and conveys the object F in the conveyance direction TD at a predetermined conveyance speed by moving the belt part in the conveyance direction TD.
  • the conveyance speed of the object F is 48 m / min, for example.
  • the belt conveyor 60 can change the conveyance speed to a conveyance speed such as 24 m / min or 96 m / min as necessary.
  • the belt conveyor 60 can change the height position of a belt part suitably, and can change the distance of the X-ray irradiator 50 and the target object F.
  • FIG. Examples of the object F conveyed by the belt conveyor 60 include, for example, food such as meat, rubber products such as tires, resin products, metal products, resource materials such as minerals, waste, and electronic components and electronic boards.
  • Various articles can be mentioned.
  • the X-ray irradiator 50 is an apparatus that irradiates an object F with X-rays as an X-ray source.
  • the X-ray irradiator 50 is a point light source, and irradiates it by diffusing X-rays in a predetermined irradiation range within a predetermined angle range.
  • the X-ray irradiator 50 is directed to the belt conveyor 60 so that the X-ray irradiation direction is directed to the belt conveyor 60 and the diffusing X-rays span the entire width direction of the object F, that is, the direction intersecting the transport direction TD. Is disposed above the belt conveyor 60 at a predetermined distance.
  • the predetermined division range in the length direction is set as the irradiation range, and the object F is transferred to the belt conveyor 60.
  • X-rays are irradiated to the entire length direction of the object F by being conveyed in the conveyance direction TD.
  • the X-ray irradiator 50 sets the tube voltage and the tube current by the control device 20 and irradiates the belt conveyor 60 with X-rays having a predetermined energy and a radiation dose according to the set tube voltage and tube current. .
  • the X-ray detection camera 10 detects X-rays transmitted through the object F among the X-rays irradiated to the object F by the X-ray irradiator 50, and outputs a signal based on the X-rays.
  • the X-ray detection camera 10 is a dual line X-ray camera in which two sets of configurations for detecting X-rays are arranged.
  • X-ray transmission images are generated based on X-rays detected on the first line and the second line, which are the respective lines of the dual-line X-ray camera.
  • the X-ray dose is smaller than when an X-ray transmission image is generated based on the X-rays detected in one line. It is possible to obtain a clear image with high brightness.
  • the X-ray detection camera 10 includes scintillators 11a and 11b, line scan cameras 12a and 12b, a sensor control unit 13, amplifiers 14a and 14b as amplifiers, AD converters 15a and 15b, and correction circuits 16a and 16b. , Output interfaces 17a and 17b, and an amplifier control unit 18 as a setting unit.
  • the scintillator 11a, the line scan camera 12a, the amplifier 14a, the AD converter 15a, the correction circuit 16a, and the output interface 17a are electrically connected to each other and have a configuration related to the first line.
  • the scintillator 11b, the line scan camera 12b, the amplifier 14b, the AD converter 15b, the correction circuit 16b, and the output interface 17b are electrically connected to each other and have a configuration related to the second line.
  • the line scan camera 12a of the first line and the line scan camera 12b of the second line are arranged side by side along the transport direction TD. In the following description, a configuration common to the first line and the second line will be described on behalf of the configuration of the first line.
  • the scintillator 11a is fixed on the line scan camera 12a by adhesion or the like, and converts X-rays that have passed through the object F into scintillation light.
  • the scintillator 11a outputs scintillation light to the line scan camera 12a.
  • the line scan camera 12a detects the scintillation light from the scintillator 11a, converts it into electric charge, and outputs it as a detection signal to the amplifier 14a.
  • the line scan camera 12a has a plurality of line sensors arranged in parallel in a direction crossing the transport direction TD.
  • the line sensor is, for example, a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor, and includes a plurality of photodiodes.
  • the sensor control unit 13 controls the line scan cameras 12a and 12b to repeatedly capture images at a predetermined detection cycle so that the line scan cameras 12a and 12b can capture X-rays transmitted through the same region of the object F. .
  • the predetermined detection period is, for example, the distance between the line scan cameras 12a and 12b, the speed of the belt conveyor 60, and the distance between the X-ray irradiator 50 and the object F on the belt conveyor 60, FOD (Focus Object Distance: line.
  • the cycle common to the line scan cameras 12a and 12b is It may be set. Further, the predetermined period may be individually set based on the pixel width of the photodiode in the direction orthogonal to the pixel array direction of the line sensor of each of the line scan cameras 12a and 12b. In this case, the distance between the line scan cameras 12a and 12b, the speed of the belt conveyor 60, and the distance between the X-ray irradiator 50 and the object F on the belt conveyor 60 is FOD (Focus Object Distance: between the source objects.
  • FDD Fluor Distance
  • the delay time may be specified and each individual period may be set.
  • the amplifier 14a amplifies the detection signal at a predetermined set amplification factor and outputs the amplified signal to the AD converter 15a.
  • the set amplification factor is an amplification factor set by the amplifier control unit 18. Based on a predetermined imaging condition, the amplifier control unit 18 sets either the high gain that is a relatively high gain or the low gain that is a lower gain than the high gain as the set gain of the amplifiers 14a and 14b. Set to one.
  • the gain conversion is performed by switching the electric capacity. For example, 30 types from 0.5 pF to 15 pF can be selected in increments of 0.5 pF.
  • the low gain may be an amplification factor that is relatively lower than the high gain.
  • the low gain is an amplification factor of 1 and the high gain is an amplification factor of 2 Rate.
  • the electric capacities can be freely combined, the number of electric capacities can be any number, and the low gain and high gain ranges can be freely set.
  • the amplifier 14a for example, as shown in FIGS. 2 and 3, at least one of a current-voltage conversion amplifier 14x that amplifies the current signal and a voltage amplification amplifier 14y that amplifies the voltage signal can be used.
  • the example shown in FIG. 2 is an example in which electric capacitance is connected in parallel to the current-voltage conversion amplifier 14x
  • the example shown in FIG. 3 is an example in which a feedback resistor is connected in parallel to the voltage amplification amplifier 14y.
  • the current-voltage conversion amplifier 14x converts the current signal output from the photodiode of the line scan camera 12a into a voltage signal.
  • An electric capacitance C1 is connected in parallel to the current-voltage conversion amplifier 14x.
  • the current signal is amplified with an amplification factor corresponding to the electric capacity C1, for example, the second amplification factor described above, and is output as a voltage signal.
  • an electric capacitance C2 is connected in parallel to the current-voltage conversion amplifier 14x via the switch S1.
  • the current signal When the switch S1 is in a connected state, that is, in a closed state, the current signal has an amplification factor larger than the amplification factor in the case of only the electric capacitance C1, according to the total electric capacitance of the electric capacitance C1 and the electric capacitance C2. For example, the signal is amplified with the first amplification factor described above and output as a voltage signal.
  • a switch S2 is connected in parallel to the current-voltage conversion amplifier 14x.
  • the switch S2 is a switch for resetting the electric capacity.
  • the amplifier control unit 18 sets the set amplification factor of the current-voltage conversion amplifier 14x by controlling opening and closing of the switch S1 and the switch S2.
  • the electric capacitances C1 and C2 may be the same electric capacitance or different.
  • the number of electric capacities is not limited to two and may be three or more.
  • the voltage amplification amplifier 14y amplifies the voltage signal output from the current-voltage conversion amplifier 14x.
  • Feedback resistors R1, R2, and R3 are connected in parallel to the voltage amplification amplifier 14y.
  • the feedback resistor R2 is connected in parallel via the switch S3, and the feedback resistor R3 is connected in parallel via the switch S4.
  • the set amplification factor is determined by the ratio between the resistance value of the input resistor Ri provided on the input side and the resistance value of the feedback resistor.
  • the amplifier controller 18 changes the resistance value of the feedback resistor by controlling the opening and closing of the switches S3 and S4, and sets the set amplification factor of the voltage amplification amplifier 14y.
  • the resistance values of the feedback resistors R1, R2, and R3 may be the same or different.
  • the set amplification factor may be set from a larger amplification factor by increasing the number of feedback resistors.
  • the AD converter 15a converts the amplified signal output by the amplifier 14a into a digital signal and outputs the digital signal to the correction circuit 16a.
  • the correction circuit 16a performs predetermined correction such as signal amplification on the digital signal, and outputs the corrected digital signal to the output interface 17a.
  • the output interface 17a outputs a digital signal to the outside of the X-ray detection camera 10.
  • the control device 20 is a computer such as a PC.
  • the control device 20 generates an X-ray transmission image based on digital signals output from the X-ray detection camera 10, more specifically, the output interfaces 17a and 17b.
  • the control device 20 generates one X-ray transmission image by averaging or adding two digital signals output from the output interfaces 17a and 17b.
  • the generated X-ray transmission image is output to the display device 30 and displayed by the display device 30. Further, the control device 20 controls the X-ray irradiator 50 and the sensor control unit 13.
  • control device 20 specifies a predetermined imaging condition and outputs the specified imaging condition to the amplifier control unit 18.
  • the predetermined imaging condition is a setting reference for the amplifier control unit 18 to set a set amplification factor for the amplifiers 14a and 14b.
  • the control device 20 specifies the imaging condition according to the X-ray signal area irradiated from the X-ray irradiator 50.
  • the scintillators 11a and 11b include Gd 2 O 2 S: Tb, Gd 2 O 2 S: Pr, CsI: Tl, CdWO 4 , CaWO 4 , Gd 2 SiO 5 : Ce, Lu 0.4 Gd 1.6 SiO 5 , Bi Any of 4 Ge 3 O 12 , Lu 2 SiO 5 : Ce, Y 2 SIO 5 , YALO 3 : Ce, Y 2 O 2 S: Tb, YTaO 4 : Tm, etc. may be used.
  • the fluorescence conversion efficiency differs depending on the type of scintillator, and it is desirable that the amplification factor of the amplifier can be set according to the fluorescence conversion efficiency.
  • control device 20 uses, for example, CdWO 4 for the scintillator unit.
  • the amount of fluorescence conversion of CdWO 4 is about 12-15 [photon / keV]
  • X-ray photon fluorescence conversion is lower than.
  • the amount of conversion of X-ray photons into visible light is lower under conditions where the X-ray energy is low, for example, a tube voltage of about 30 kV.
  • the conversion amount when X-ray photons are converted into visible light is low, that is, when the scintillator section is CdWO 4 with a low fluorescence conversion amount and the tube voltage is 30 kV, the low gain is 1 ⁇ and the high gain is 2 ⁇ 12 bits.
  • the image noise component is an area where the circuit noise is dominant over the quantum noise. For example, when the signal area is smaller than 300 count, the imaging condition is that the signal area is smaller than 300 count. .
  • the amplifier control unit 18 sets the set amplification factor to a high gain based on the imaging condition that “the signal area is smaller than 300 count”.
  • the control device 20 assumes that the high gain is twice, a value larger than 2047count, which is half of the maximum value 4095count of the 12-bit output, cannot be multiplied. , “The signal area is larger than 2047 count” is set as the imaging condition.
  • the amplifier control unit 18 sets the set amplification factor to a low gain based on the imaging condition that “the signal area is larger than 2047 count”.
  • the control device 20 sets the output parameters of the X-ray irradiator 50 or the parameters related to the luminance values of a plurality of pixels of the X-ray transmission image as the imaging condition.
  • the imaging condition when the signal area is 300 counts to 2047 counts will be described. Since this set value also changes depending on the gain magnification and the type of scintillator, the set value may be changed depending on each condition.
  • the control device 20 uses the output parameters of the X-ray irradiator 50, specifically, the tube voltage and tube current relating to the X-rays output from the X-ray irradiator 50 as imaging conditions.
  • the amplifier control unit 18 sets the set amplification factor based on the imaging condition. Set to low gain.
  • the amplifier control unit 18 sets the amplification based on the imaging condition. Set the rate to high gain.
  • the control device 20 uses a parameter relating to the luminance values of a plurality of pixels of the X-ray transmission image as an imaging condition.
  • An imaging condition based on such a parameter relating to the luminance value is specified based on an X-ray transmission image generated by the control device 20.
  • the imaging condition may be specified based on an X-ray transmission image generated by imaging in a state where the object F is not flowed, or may be generated by imaging in a state where a test piece is flowed. It may be specified based on an X-ray transmission image.
  • the imaging condition may be specified based on an X-ray transmission image generated by the control device 20 in an environment where the set amplification factor is a high gain.
  • the specification of the imaging condition based on the X-ray transmission image will be described with reference to FIG.
  • the parameter relating to the luminance values of the plurality of pixels of the X-ray transmission image is specified based on, for example, the X-ray transmission image Xa obtained by combining a plurality of X-ray transmission images Xp acquired by one imaging (see FIG. 4). ).
  • the X-ray transmission image Xp obtained by one imaging includes a plurality of pixels corresponding to 100 pixels, which is the number of pixels of the line sensor.
  • Such a plurality of pixels are a plurality of pixels in different spaces of the X-ray transmission image.
  • the spatial axis direction which is a direction in which a plurality of pixels related to different spaces are arranged, may be described as a horizontal direction. In the example illustrated in FIG.
  • the X-ray transmission image Xp is repeatedly captured a plurality of times, and 900 pixels, which are a plurality of pixels corresponding to the number of repetitions of imaging, are acquired.
  • Such a plurality of pixels are a plurality of pixels related to different times of the X-ray transmission image.
  • the time axis direction which is a direction in which a plurality of pixels related to different times are arranged, may be described as a vertical direction. Therefore, in the example illustrated in FIG. 4, when the pixels in the spatial axis direction and the time axis direction are combined, an X-ray transmission image Xa of 100 pixels ⁇ 900 pixels is acquired.
  • the parameter relating to the luminance values of the plurality of pixels of the X-ray transmission image is, for example, a statistical value of the luminance values of the plurality of pixels of the X-ray transmission image.
  • the statistical value is, for example, the degree of variation in luminance values of a plurality of pixels.
  • the variation degree of the luminance values of the plurality of pixels is obtained based on the variation degree of the luminance values of the plurality of pixels in the spatial axis direction.
  • the variation degree of the luminance values of a plurality of pixels in the spatial axis direction is obtained by calculating an average luminance that is an average value of luminance values in the temporal axis direction of pixels at the same position in the spatial axis direction.
  • the average luminance can be obtained, and the average luminance can be obtained by comparing each average luminance in units of a plurality of pixels in the spatial axis direction.
  • the degree of variation is obtained from the standard deviation or the difference between the maximum value and the minimum value.
  • the degree of variation is obtained based on an error (%) with respect to the maximum frequency of the average luminance distribution.
  • the luminance fb is the most frequent luminance value, that is, the luminance value of the plurality of pixels as the luminance value of the plurality of pixels in the spatial axis direction averaged over time
  • the error of the luminance value with respect to the luminance fb is the error of the luminance value with respect to the maximum frequency.
  • the degree of variation may be obtained based on an error (%) with respect to the average value or the intermediate value.
  • the degree of variation may be obtained based on an error with respect to an average value or an intermediate value of a plurality of pixels in the spatial axis direction obtained by time averaging.
  • the degree of variation may be obtained based on the difference between the maximum value and the minimum value of a plurality of pixels in the spatial axis direction obtained by time averaging.
  • the variation degree of the luminance values of the plurality of pixels may be obtained from the variation degree of the luminance values of the plurality of pixels in the time axis direction.
  • an average luminance that is an average value of the luminance values of the pixels acquired at the same time is obtained, that is, a spatial average luminance is obtained, and each average luminance is compared in units of a plurality of pixels in the time axis direction. It can ask for.
  • the luminance value in the present embodiment may be an analog value or a digital value.
  • the setting of the set amplification factor based on the imaging condition by the amplifier control unit 18 described above may be performed based on a table corresponding to the imaging condition parameter such as the degree of variation of the luminance value. That is, the amplifier control unit 18 stores a table corresponding to the imaging condition parameters in advance, and determines whether to set a high gain or a low gain as the set gain using the table. Also good.
  • the setting of the set amplification factor based on the imaging condition by the amplifier control unit 18 may be performed based on a threshold value corresponding to a parameter of the imaging condition such as a degree of variation in luminance value. That is, the amplifier control unit 18 stores a threshold value corresponding to the imaging condition parameter in advance, and sets a high gain or a low gain as the set amplification factor depending on whether or not the threshold value is exceeded. You may decide.
  • This image acquisition method is an image acquisition method for acquiring an X-ray transmission image of the object F conveyed in the conveyance direction TD.
  • X-rays are output by the X-ray irradiator 50 that is an X-ray source. Further, the object F is transported in the transport direction TD by the belt conveyor 60. Subsequently, the X-rays transmitted through the object F are converted into scintillation light by the scintillators 11a and 11b of the X-ray detection camera 10. Subsequently, scintillation light is detected by the line scan cameras 12a and 12b, and a detection signal is output.
  • the amplifiers 14a and 14b amplify the detection signal at a predetermined set amplification factor and output an amplified signal.
  • the amplifier control unit 18 determines whether either high gain or low gain having an amplification factor lower than the high gain is set based on a predetermined imaging condition. It is set as the set gain.
  • an X-ray transmission image is generated by the control device 20 based on the amplified signal.
  • a detection signal based on X-rays that have passed through the object F is amplified at a predetermined set amplification factor, and an X-ray transmission image is generated.
  • the set amplification factor is set to either a high gain or a low gain that is an amplification factor lower than the first amplification factor based on a predetermined imaging condition.
  • the appropriate amplification factor for generating a clear X-ray transmission image varies depending on the imaging conditions. By selecting a set amplification factor according to the imaging conditions, a clear X-ray transmission image is generated. Can do.
  • the line scan cameras 12a and 12b of the image acquisition device 1 have a plurality of line sensors arranged in parallel in a direction intersecting the transport direction TD.
  • the scintillation light related to the object F can be reliably detected by the plurality of line sensors.
  • the amplifier control unit 18 can appropriately set the set amplification factor by setting the imaging condition as a parameter related to the luminance values of a plurality of pixels of the X-ray transmission image.
  • the parameter relating to the luminance value is a statistical value of the luminance value of a plurality of pixels of the X-ray transmission image, and the statistical value is a degree of variation of the luminance value of the plurality of pixels.
  • the X-ray dose incident on the X-ray detection camera 10 is reduced.
  • the X-ray dose incident on the X-ray detection camera 10 is increased in the portion of the object F that is composed of components that easily transmit X-rays. Due to such a difference in X-ray dose, the luminance values of a plurality of pixels in the X-ray transmission image vary. When the variation degree of the luminance value is large, the X-ray transmission image becomes clear by setting a low gain.
  • the amplifier control unit 18 sets a high gain or a low gain using variations in luminance values of a plurality of pixels as imaging conditions, a clear X-ray transmission image with improved SN can be generated. it can.
  • the amplifier control unit 18 sets a high gain, thereby increasing the signal amount and extending the life. Since the signal amount is increased by changing the setting of the amplifier control unit 18, an operation for increasing the tube voltage and the tube current, which are output parameters of the X-ray irradiator 50, is not required.
  • the life of the X-ray irradiator 50 is affected by the tube voltage and tube current, which are output parameters, and the life of the X-ray irradiator 50 is shortened as these values increase.
  • the signal amount is increased by changing the gain setting by the amplifier control unit 18, the signal amount can be increased without increasing the output of the X-ray irradiator 50. Therefore, the life of the X-ray irradiator 50 can be extended. it can. Further, it has been found that the lifetimes of the line scan cameras 12a and 12b and the scintillators 11a and 11b are affected by the X-ray exposure dose.
  • the signal amount when the signal amount is increased by changing the gain setting by the amplifier control unit 18, the signal amount can be increased without increasing the output parameter of the X-ray irradiator 50. Therefore, the line scan cameras 12a and 12b and the scintillator The lifetime of 11a, 11b can be extended.
  • the imaging condition is set based on the X-ray transmission image generated by the control device 20, the imaging condition can be easily set. Further, since the X-ray transmission image related to the setting of the imaging condition is generated in an environment in which the amplifier control unit 18 is set to a high gain setting, parameters relating to the luminance values of a plurality of pixels of the X-ray transmission image are set. It becomes clear and the parameter regarding the luminance value can be easily specified. Thereby, an imaging condition can be set more easily and appropriately based on the X-ray transmission image.
  • the plurality of pixels of the X-ray transmission image are a plurality of pixels related to different spaces of the X-ray transmission image.
  • the set amplification factor can be appropriately set in consideration of parameters of a plurality of pixels related to different spaces of the X-ray transmission image.
  • the plurality of pixels of the X-ray transmission image may be a plurality of pixels related to different times of the X-ray transmission image.
  • the set amplification factor can be appropriately set in consideration of parameters of a plurality of pixels related to different times of the X-ray transmission image.
  • the imaging conditions may be based on output parameters of the X-ray irradiator 50, specifically, tube voltage and tube current relating to X-rays output from the X-ray irradiator 50.
  • the tube voltage of the X-ray irradiator 50 is high and the tube current is low, the luminance values of a plurality of pixels tend to vary. Therefore, when the tube voltage related to the X-rays set as the imaging condition by the control device 20 is higher than the predetermined value and the tube current is lower than the predetermined value, the amplifier control unit 18 sets the set amplification based on the imaging condition. Set the rate to low gain.
  • the amplifier control unit 18 sets the amplification based on the imaging condition. Set the rate to high gain. Thereby, the set amplification factor can be set appropriately.
  • the amplifier control unit 18 may have a table corresponding to the imaging condition parameter, and may determine whether to set a high gain or a low gain as the set gain using the table. Thereby, the setting gain can be set reliably and easily.
  • the amplifier control unit 18 has a threshold corresponding to the parameter of the imaging condition, and determines whether to set a high gain or a low gain as the set gain depending on whether or not the threshold is exceeded. May be. Thereby, the setting gain can be set reliably and easily.
  • the X-ray detection camera has been described as being a dual-line X-ray camera, but is not limited thereto, and is a single-line X-ray camera, a dual energy X-ray camera, or a TDI (Time Delay Integration) scan X-ray camera. Also good.
  • TDI Time Delay Integration
  • SYMBOLS 1 Image acquisition apparatus, 10 ... X-ray detection camera, 11a, 11b ... Scintillator, 12a, 12b ... Line scan camera, 14a, 14b ... Amplifier, 14x ... Current-voltage conversion amplifier, 14y ... Voltage amplification amplifier, 18 ... Amplifier control Part, 20 ... control device, 50 ... X-ray irradiator, F ... object, TD ... transport direction.

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Abstract

　画像取得装置は、搬送方向に搬送される対象物のＸ線透過画像を取得する画像取得装置であって、Ｘ線を出力するＸ線照射器と、対象物を搬送方向に搬送するベルトコンベアと、対象物を透過したＸ線をシンチレーション光に変換するシンチレータ、シンチレーション光を検出し検出信号を出力するラインスキャンカメラ、及び、所定の設定増幅率にて検出信号を増幅し該増幅信号を出力するアンプを有するＸ線検出カメラと、増幅信号に基づいて、Ｘ線透過画像を生成する制御装置と、所定の撮像条件に基づいて、第１の増幅率又は第１の増幅率よりも低い増幅率である第２の増幅率のいずれか一方を設定増幅率として設定するアンプ制御部と、を備える。

Description

画像取得装置及び画像取得方法
　本発明の一側面は、対象物の放射線画像を取得する画像取得装置及び画像取得方法に関する。
　異物検査等を目的として、ベルトコンベア上を流れる対象物の放射線透過画像である放射線画像を取得する画像取得装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような画像取得装置では、ラインスキャンカメラを用いて、搬送される対象物の放射線画像を取得している。
特開２００９－０８００２８号公報
　上述した放射線画像を用いた技術は、異物検査等を行う上で有効な技術であるが、取得される放射線画像のより一層の鮮明度向上が求められている。そこで本発明の一側面は、より鮮明な放射線画像を取得することができる画像取得装置及び画像取得方法を提供することを目的とする。
　本発明の一側面に係る画像取得装置は、搬送方向に搬送される対象物の放射線画像を取得する装置であって、放射線を出力する放射線源と、対象物を搬送方向に搬送する搬送装置と、対象物を透過した放射線をシンチレーション光に変換するシンチレータ、シンチレーション光を検出し検出信号を出力するラインスキャンカメラ、及び、所定の設定増幅率にて検出信号を増幅し該増幅信号を出力する増幅器を有する検出部と、増幅信号に基づいて、放射線画像を生成する画像生成部と、所定の撮像条件に基づいて、第１の増幅率又は第１の増幅率よりも低い増幅率である第２の増幅率のいずれか一方を設定増幅率として設定する設定部と、を備える。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置は、搬送方向に搬送される対象物の放射線画像を取得する装置であって、放射線を出力する放射線源と、対象物を搬送方向に搬送する搬送装置と、対象物を透過した放射線をシンチレーション光に変換するシンチレータ、シンチレーション光を検出し検出信号を出力するラインスキャンカメラ、及び、所定の撮像条件に基づいて設定された増幅率にて検出信号を増幅し該増幅信号を出力する増幅器を有する検出部と、増幅信号に基づいて、放射線画像を生成する画像生成部と、を備える。
　さらに、本発明の一側面に係る画像取得方法は、搬送方向に搬送される対象物の放射線画像を取得する方法であって、対象物を透過した放射線をシンチレーション光に変換し、ラインスキャンカメラによりシンチレーション光を検出し検出信号を出力するステップと、所定の撮像条件に基づいて、第１の増幅率又は第１の増幅率よりも低い増幅率である第２の増幅率のいずれか一方を設定増幅率として設定するステップと、設定増幅率にて検出信号を増幅し増幅信号を出力するステップと、増幅信号に基づいて放射線画像を生成するステップと、を備える。
　また、本発明の一側面に係る画像取得方法は、対象物を搬送方向に搬送しながら、ラインスキャンカメラにより対象物を透過した放射線を検出し、検出信号を出力し、所定の撮像条件に基づいた増幅率で検出信号を増幅して増幅信号を出力し、増幅信号に基づいて放射線画像を生成する、各ステップを備える。
　これらの画像取得装置及び画像取得方法では、対象物を透過した放射線に基づく検出信号が所定の設定増幅率にて増幅されて放射線画像が生成される。そして、設定増幅率は、所定の撮像条件に基づいて設定され、例えば、第１の増幅率又は第１の増幅率よりも低い増幅率である第２の増幅率のいずれか一方が設定される。鮮明な放射線画像を生成するために適切な増幅率は撮像条件によって変わるものであるところ、撮像条件に応じて設定増幅率が設定されることにより、鮮明な放射線画像を生成することができる。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置及び画像取得方法では、ラインスキャンカメラは、搬送方向と交差する方向に並列した複数のラインセンサを有してもよい。これにより、搬送方向に搬送される対象物に係るシンチレーション光を、搬送方向と交差する方向に並列した複数のラインセンサで確実に検出することができる。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置及び画像取得方法では、撮像条件は、放射線画像の複数の画素の輝度値に関するパラメータであってもよい。画素の輝度値を撮像条件とすることにより、設定増幅率を適切に設定することができる。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置及び画像取得方法では、撮像条件は、画像生成部により生成される放射線画像に基づいて設定されたものであってもよい。画像生成部により生成される放射線画像に基づいて撮像条件を設定することにより、撮像条件を確実且つ容易に設定することができる。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置及び画像取得方法では、撮像条件は、設定増幅率を第１の増幅率とした環境下で、画像生成部により生成される放射線画像に基づいて設定されたものであってもよい。比較的増幅率が高い第１の増幅率で生成された放射線画像は、画素の輝度値に関するパラメータの特定が容易である。そのため、当該放射線画像に基づいて、撮像条件を適切に設定することができる。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置及び画像取得方法では、輝度値に関するパラメータは、放射線画像の複数の画素の輝度値の統計値であってもよい。これにより、設定増幅率をより適切に設定することができる。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置及び画像取得方法では、統計値は、複数の画素の輝度値のばらつき度合いであってもよい。ばらつき度合いを考慮することにより、設定増幅率を適切に設定することができる。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置及び画像取得方法では、放射線画像の複数の画素は、放射線画像の異なる空間に係る複数の画素であってもよい。これにより、放射線画像の異なる空間に係る複数の画素のパラメータを考慮して、設定増幅率を適切に設定することができる。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置及び画像取得方法では、放射線画像の複数の画素は、放射線画像の異なる時間に係る複数の画素であってもよい。これにより、放射線画像の異なる時間に係る複数の画素のパラメータを考慮して、設定増幅率を適切に設定することができる。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置及び画像取得方法では、撮像条件は、放射線源の出力パラメータであってもよい。放射線源出力パラメータを撮像条件とすることにより、設定増幅率を適切に設定することができる。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置では、設定部は、撮像条件のパラメータに対応するテーブルを有し、該テーブルを用いて設定増幅率を設定してもよい。また、本発明の一側面に係る画像取得方法では、設定増倍率を設定するステップは、撮像条件のパラメータに対応するテーブルを用いて設定増幅率を設定してもよい。テーブルを用いて設定増幅率を設定することにより、設定増幅率の設定を確実且つ簡易に行うことができる。
　また、本発明の一側面に係る画像取得装置では、設定部は、撮像条件のパラメータに対応する閾値を有し、該閾値を用いて設定増幅率を設定してもよい。また、本発明の一側面に係る画像取得方法では、設定増倍率を設定するステップは、撮像条件のパラメータに対応する閾値を用いて設定増幅率を設定してもよい。閾値を用いて設定増幅率を設定することにより、設定増幅率の設定を確実且つ簡易に行うことができる。
　本発明の一側面によれば、鮮明な放射線画像を取得することができる。
本実施形態に係る画像取得装置の構成図である。 電流電圧変換アンプの一例を説明する図である。 電圧増幅アンプの一例を説明する図である。 Ｘ線透過画像に基づく撮像条件の設定について説明する図である。 輝度のばらつきを示す図である。
　以下、図面を参照しつつ本実施形態に係る画像取得装置、及び、画像取得装置を用いた画像取得方法について説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１は、本実施形態に係る画像取得装置１の構成図である。図１に示されるように、画像取得装置１は、搬送方向ＴＤに搬送される対象物Ｆに対してＸ線を照射し、対象物Ｆを透過したＸ線に基づき放射線画像であるＸ線透過画像を取得する装置である。画像取得装置１は、Ｘ線透過画像を用いて対象物Ｆに含まれる異物検出又は手荷物検査、基板検査等を行う。画像取得装置１は、搬送装置であるベルトコンベア６０と、放射線源であるＸ線照射器５０と、Ｘ線検出カメラ１０と、画像生成部である制御装置２０と、表示装置３０と、各種入力を行うための入力装置４０と、を備えて構成されている。
　ベルトコンベア６０は、対象物Ｆが載置されるベルト部を有しており、該ベルト部を搬送方向ＴＤに移動させることにより、対象物Ｆを所定の搬送速度で搬送方向ＴＤに搬送する。対象物Ｆの搬送速度は、例えば４８ｍ／分である。ベルトコンベア６０は、必要に応じて、搬送速度を、例えば２４ｍ／分や、９６ｍ／分等の搬送速度に変更することができる。また、ベルトコンベア６０は、ベルト部の高さ位置を適宜変更し、Ｘ線照射器５０と対象物Ｆとの距離を変更することができる。なお、ベルトコンベア６０で搬送される対象物Ｆとしては、例えば、食肉等の食品、タイヤ等のゴム製品、樹脂製品、金属製品、鉱物等の資源材料、廃棄物、及び電子部品や電子基板等、様々な物品を挙げることができる。
　Ｘ線照射器５０は、Ｘ線源としてＸ線を対象物Ｆに照射する装置である。Ｘ線照射器５０は、点光源であり、一定の照射方向に所定の角度範囲でＸ線を拡散させて照射する。Ｘ線照射器５０は、Ｘ線の照射方向がベルトコンベア６０に向けられると共に、拡散するＸ線が対象物Ｆの幅方向、すなわち搬送方向ＴＤと交差する方向全体に及ぶように、ベルトコンベア６０から所定の距離を離れてベルトコンベア６０の上方に配置されている。また、Ｘ線照射器５０は、対象物Ｆの長さ方向、すなわち搬送方向ＴＤと平行な方向においては、長さ方向における所定の分割範囲が照射範囲とされ、対象物Ｆがベルトコンベア６０にて搬送方向ＴＤへ搬送されることにより、対象物Ｆの長さ方向全体に対してＸ線が照射されるようになっている。Ｘ線照射器５０は、制御装置２０により管電圧及び管電流が設定され、設定された管電圧及び管電流に応じた所定のエネルギー、放射線量のＸ線を、ベルトコンベア６０に向けて照射する。
　Ｘ線検出カメラ１０は、Ｘ線照射器５０により対象物Ｆに照射されたＸ線のうち、対象物Ｆを透過したＸ線を検出し、該Ｘ線に基づく信号を出力する。Ｘ線検出カメラ１０は、Ｘ線を検出する構成が２組配置されたデュアルラインＸ線カメラである。本実施形態に係る画像取得装置１では、デュアルラインＸ線カメラのそれぞれのラインである第１のライン及び第２のラインで検出されたＸ線に基づき、それぞれＸ線透過画像が生成される。そして、生成された２つのＸ線透過画像について、平均処理又は加算処理等を行うことによって、１つのラインで検出されたＸ線に基づきＸ線透過画像を生成する場合と比べて、少ないＸ線量で鮮明な、すなわち輝度の大きい画像を取得することができる。
　Ｘ線検出カメラ１０は、シンチレータ１１ａ，１１ｂと、ラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂと、センサ制御部１３と、増幅器であるアンプ１４ａ，１４ｂと、ＡＤ変換器１５ａ，１５ｂと、補正回路１６ａ，１６ｂと、出力インターフェース１７ａ，１７ｂと、設定部であるアンプ制御部１８と、を有している。シンチレータ１１ａ、ラインスキャンカメラ１２ａ、アンプ１４ａ、ＡＤ変換器１５ａ、補正回路１６ａ、及び出力インターフェース１７ａはそれぞれ電気的に接続されており、第１のラインに係る構成である。また、シンチレータ１１ｂ、ラインスキャンカメラ１２ｂ、アンプ１４ｂ、ＡＤ変換器１５ｂ、補正回路１６ｂ、及び出力インターフェース１７ｂはそれぞれ電気的に接続されており、第２のラインに係る構成である。第１のラインのラインスキャンカメラ１２ａと、第２のラインのラインスキャンカメラ１２ｂとは、搬送方向ＴＤに沿って並んで配置されている。なお、以下では、第１のラインと第２のラインとで共通する構成については、第１のラインの構成を代表して説明する。
　シンチレータ１１ａは、ラインスキャンカメラ１２ａ上に接着等により固定されており、対象物Ｆを透過したＸ線をシンチレーション光に変換する。シンチレータ１１ａは、シンチレーション光をラインスキャンカメラ１２ａに出力する。
　ラインスキャンカメラ１２ａは、シンチレータ１１ａからのシンチレーション光を検出し、電荷に変換して、検出信号としてアンプ１４ａに出力する。ラインスキャンカメラ１２ａは、搬送方向ＴＤと交差する方向に並列した複数のラインセンサを有している。ラインセンサは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等であり、複数のフォトダイオードを含んでいる。
　センサ制御部１３は、ラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂが、対象物Ｆの同じ領域を透過したＸ線を撮像できるように、ラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂを、所定の検出周期で繰り返し撮像するよう制御する。所定の検出周期は、例えば、ラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂ間の距離、ベルトコンベア６０の速度、Ｘ線照射器５０とベルトコンベア６０上の対象物Ｆとの距離であるＦＯＤ（Focus Object Distance：線源物体間距離）、並びに、Ｘ線照射器５０とラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂとの距離であるＦＤＤ（FocusDetector Distance：線源センサ間距離）に基づいて、ラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂ共通の周期が設定されてもよい。また、所定の周期は、ラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂそれぞれのラインセンサの画素配列方向と直交する方向のフォトダイオードの画素幅に基づいて、それぞれ個別に設定されてもよい。この場合には、ラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂ間の距離、ベルトコンベア６０の速度、Ｘ線照射器５０とベルトコンベア６０上の対象物Ｆとの距離であるＦＯＤ（Focus Object Distance：線源物体間距離）、並びに、Ｘ線照射器５０とラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂとの距離であるＦＤＤ（FocusDetector Distance：線源センサ間距離）に応じて、ラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂ間の検出周期のズレ、すなわち遅延時間を特定し、それぞれ個別の周期が設定されてもよい。
　アンプ１４ａは、所定の設定増幅率にて検出信号を増幅し、該増幅信号をＡＤ変換器１５ａに出力する。設定増幅率は、アンプ制御部１８によって設定される増幅率である。アンプ制御部１８は、所定の撮像条件に基づいて、アンプ１４ａ，１４ｂの設定増幅率を、比較的高い増幅率である高ゲイン、又は、高ゲインよりも低い増幅率である低ゲインのいずれか一方に設定する。ゲイン変換は電気容量の切り替えにより行い、例えば０．５ｐＦから１５ｐＦまでを０．５ｐＦ刻みで３０種類選択することが可能となっている。低ゲインは高ゲインよりも相対的に低い増幅率であればよく、例えば、最大値の１５ｐＦを１倍とすると、低ゲインは、１倍の増幅率であり、高ゲインは、２倍の増幅率である。なお、電気容量は自由に組み合わせることができ、電気容量の数は何種類であってもよく、低ゲインと高ゲインの範囲は自由に設定してもよい。
　アンプ１４ａは、例えば、図２及び図３に示すように、電流信号を増幅する電流電圧変換アンプ１４ｘ、及び、電圧信号を増幅する電圧増幅アンプ１４ｙの少なくもいずれか一方を用いることができる。アンプ１４ａが電流電圧変換アンプ１４ｘにより構成される場合、並びに、アンプ１４ａが電流電圧変換アンプ１４ｘ及び電圧増幅アンプ１４ｙにより構成される場合のそれぞれについて、アンプ制御部１８による設定増幅率の設定を、図２及び図３も参照して詳細に説明する。図２に示す例は電流電圧変換アンプ１４ｘに電気容量が並列接続されている例であり、図３に示す例は電圧増幅アンプ１４ｙに帰還抵抗が並列接続されている例である。
　図２に示す例では、電流電圧変換アンプ１４ｘは、ラインスキャンカメラ１２ａのフォトダイオードから出力された電流信号を電圧信号に変換する。電流電圧変換アンプ１４ｘには、電気容量Ｃ１が並列接続されている。これにより、電流信号は電気容量Ｃ１に応じた増幅率、例えば上述した第２の増幅率にて増幅され、電圧信号として出力される。また、電流電圧変換アンプ１４ｘには、電気容量Ｃ２がスイッチＳ１を介して並列接続されている。当該スイッチＳ１が接続状態、すなわち閉状態とされることにより、電流信号は、電気容量Ｃ１及び電気容量Ｃ２トータルの電気容量に応じた、電気容量Ｃ１のみの場合の増幅率よりも大きい増幅率、例えば上述した第１の増幅率にて増幅され、電圧信号として出力される。また、電流電圧変換アンプ１４ｘには、スイッチＳ２が並列接続されている。当該スイッチＳ２は、電気容量をリセットするためのスイッチである。アンプ制御部１８は、スイッチＳ１及びスイッチＳ２の開閉を制御することにより、電流電圧変換アンプ１４ｘの設定増幅率を設定する。なお、電気容量Ｃ１，Ｃ２は、同じ電気容量であってもよいし異なってもよい。また、電気容量の数は２つに限定されず３つ以上であってもよい。
　また、図３に示す例では、電圧増幅アンプ１４ｙは、電流電圧変換アンプ１４ｘから出力された電圧信号を増幅する。電圧増幅アンプ１４ｙには、帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３がそれぞれ並列接続されている。帰還抵抗Ｒ２についてはスイッチＳ３、帰還抵抗Ｒ３についてはスイッチＳ４を介して、それぞれ並列接続されている。ここで、設定増幅率は、入力側に設けられた入力抵抗Ｒｉの抵抗値と、帰還抵抗の抵抗値との比により決まる。アンプ制御部１８は、スイッチＳ３及びスイッチＳ４の開閉を制御することにより、帰還抵抗の抵抗値を変化させ、電圧増幅アンプ１４ｙの設定増幅率を設定する。なお、帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値は同じであってもよいし異なってもよい。また、帰還抵抗の数を増やすことで、より多くの増幅率から設定増幅率を設定してもよい。
　図１に戻り、ＡＤ変換器１５ａは、アンプ１４ａにより出力された増幅信号をデジタル信号に変換し、補正回路１６ａに出力する。補正回路１６ａは、デジタル信号に対して、信号増幅等の所定の補正を行い、補正後のデジタル信号を出力インターフェース１７ａに出力する。出力インターフェース１７ａは、デジタル信号をＸ線検出カメラ１０外部に出力する。
　制御装置２０は、例えばＰＣ等のコンピュータである。制御装置２０は、Ｘ線検出カメラ１０、より詳細には、出力インターフェース１７ａ，１７ｂから出力されたデジタル信号に基づいてＸ線透過画像を生成する。制御装置２０は、出力インターフェース１７ａ，１７ｂから出力された２つのデジタル信号を平均処理又は加算処理することにより、１つのＸ線透過画像を生成する。生成されたＸ線透過画像は、表示装置３０に出力され、表示装置３０によって表示される。また、制御装置２０は、Ｘ線照射器５０及びセンサ制御部１３を制御する。
　また、制御装置２０は、所定の撮像条件を特定し、特定した撮像条件をアンプ制御部１８に出力する。所定の撮像条件とは、アンプ制御部１８がアンプ１４ａ，１４ｂに設定増幅率を設定するための設定基準である。制御装置２０は、Ｘ線照射器５０から照射されるＸ線の信号領域に応じて、撮像条件を特定する。なお、シンチレータ１１ａ，１１ｂには、Gd2O2S：Tb、Gd2O2S：Pr、CsI：Tl、CdWO4、CaWO4、Gd2SiO5：Ce、Lu0.4Gd1.6SiO5、Bi4Ge3O12、Lu2SiO5：Ce、Y2SIO5、YALO3：Ce、Y2O2S：Tb、YTaO4：Tm、等のどれを用いても良い。これらシンチレータの種類によって蛍光変換効率はそれぞれ異なっており、蛍光変換効率に応じてアンプの増幅率を設定できるのが望ましい。制御装置２０は、シンチレータ部に例えばCdWO4を用いたとする。一般的にCdWO4は蛍光変換量は約12～15[photon/keV]程度であり、CsI(Tl)：約54[photon/keV]程度やGOS(Tb)：約60[photon/keV]程度に比べX線フォトンの蛍光変換量が低い。また、Ｘ線エネルギーが低い条件、例えば管電圧30kV程度ではＸ線フォトンの可視光へ変換量がより低くなる。
　このようにＸ線フォトンが可視光に変換する際の変換量が低い条件、すなわちシンチレータ部が蛍光変換量の低いCdWO4で管電圧30kVにおいて、低ゲインを1倍、高ゲインを2倍で12bit出力としたときの例を挙げて説明する。この条件のとき、画像のノイズ成分が量子ノイズより回路系ノイズが支配的となる領域で、例えば信号領域が300countより小さい場合には、「信号領域が300countよりも小さい」ことを撮像条件とする。アンプ制御部１８は、「信号領域が300countよりも小さい」という撮像条件に基づいて、設定増幅率を高ゲインに設定する。また、制御装置２０は、高ゲイン２倍と仮定しているため、12bit出力の最大値4095countの半分の値である2047countより大きい値はゲインを掛けれないため、信号領域が2047countより大きい場合には、「信号領域が2047countよりも大きい」ことを撮像条件とする。アンプ制御部１８は、「信号領域が2047countよりも大きい」という撮像条件に基づいて、設定増幅率を低ゲインに設定する。ここで、制御装置２０は、信号領域が300count以上～2047count以下である場合には、Ｘ線照射器５０の出力パラメータ、又は、Ｘ線透過画像の複数の画素の輝度値に関するパラメータを、撮像条件として特定する。以下、信号領域が300count以上～2047count以下である場合の撮像条件の特定について説明する。なお、この設定値はゲイン倍率やシンチレータの種類によっても変化するため、各条件によって設定値は変更してよい。
　制御装置２０は、Ｘ線照射器５０の出力パラメータ、具体的には、Ｘ線照射器５０から出力されるＸ線に係る管電圧及び管電流を撮像条件とする。制御装置２０により撮像条件とされたＸ線に係る管電圧が所定値よりも高く、管電流が所定値よりも低い場合には、アンプ制御部１８は、当該撮像条件に基づき、設定増幅率を低ゲインに設定する。一方、制御装置２０により撮像条件とされたＸ線に係る管電圧が所定値よりも低く、管電流が所定値よりも高い場合には、アンプ制御部１８は、当該撮像条件に基づき、設定増幅率を高ゲインに設定する。
　また、制御装置２０は、Ｘ線透過画像の複数の画素の輝度値に関するパラメータを撮像条件とする。このような輝度値に関するパラメータに基づく撮像条件は、制御装置２０により生成されるＸ線透過画像に基づいて特定される。当該撮像条件は、対象物Ｆを流さない状態での撮像によって生成されたＸ線透過画像に基づいて特定されるものであってもよいし、テストピースを流した状態での撮像によって生成されたＸ線透過画像に基づいて特定されるものであってもよい。また、撮像条件は、設定増幅率を高ゲインとした環境下で制御装置２０により生成されるＸ線透過画像に基づいて特定されるものであってもよい。以下、図４も参照しながら、Ｘ線透過画像に基づく撮像条件の特定について説明する。
　Ｘ線透過画像の複数の画素の輝度値に関するパラメータは、例えば、１回の撮像で取得されるＸ線透過画像Ｘｐを複数個合わせたＸ線透過画像Ｘａに基づいて特定される（図４参照）。図４に示す例では、１回の撮像で得られるＸ線透過画像Ｘｐには、ラインセンサの画素数である１００ピクセル分の複数の画素が含まれている。このような複数の画素は、Ｘ線透過画像の異なる空間に係る複数の画素である。以下、異なる空間に係る複数の画素が並ぶ方向である空間軸方向を水平方向として説明する場合がある。また、図４に示す例では、Ｘ線透過画像Ｘｐが繰り返し複数回撮像されており、撮像の繰り返し回数に応じた複数の画素である９００ピクセルが取得される。このような複数の画素は、Ｘ線透過画像の異なる時間に係る複数の画素である。以下、異なる時間に係る複数の画素が並ぶ方向である時間軸方向を垂直方向として説明する場合がある。よって、図４に示す例では、空間軸方向及び時間軸方向の画素を合わせると、１００ピクセル×９００ピクセルのＸ線透過画像Ｘａが取得される。
　Ｘ線透過画像の複数の画素の輝度値に関するパラメータとは、例えばＸ線透過画像の複数の画素の輝度値の統計値である。統計値とは、例えば複数の画素の輝度値のばらつき度合いである。制御装置２０により撮像条件とされた輝度値のばらつき度合いが所定値よりも大きい場合には、アンプ制御部１８は、当該撮像条件に基づき、設定増幅率を低ゲインに設定する。一方、制御装置２０により撮像条件とされた輝度値のばらつき度合いが所定値よりも小さい場合には、アンプ制御部１８は、当該撮像条件に基づき、設定増幅率を高ゲインに設定する。
　複数の画素の輝度値のばらつき度合いは、空間軸方向における複数の画素の輝度値のばらつき度合いに基づいて求められる。例えば図４に示す例において、空間軸方向における複数の画素の輝度値のばらつき度合いは、空間軸方向において同じ位置の画素の時間軸方向における輝度値の平均値である平均輝度を求め、すなわち時間的な平均輝度を求め、各平均輝度を空間軸方向における複数の画素単位で比較することにより求めることができる。ばらつき度は、標準偏差や、最大値及び最小値の差等から求める。より詳細には、ばらつき度は、平均輝度分布の最頻度に対する誤差（％）に基づいて求められる。例えば図５に示すように、時間平均をした空間軸方向における複数の画素の輝度値として、輝度ｆｂが最頻度の輝度値、すなわち複数の画素の輝度値として最も多い輝度値であったとすると、当該輝度ｆｂに対する輝度値の誤差が、最頻度に対する輝度値の誤差とされる。なお、ばらつき度は、平均値又は中間値に対する誤差（％）に基づいて求めてもよい。すなわち、時間平均をした空間軸方向における複数の画素の平均値又は中間値に対する誤差に基づいてばらつき度を求めてもよい。また、ばらつき度は、時間平均をした空間軸方向における複数の画素の最大値と最小値との差に基づいて求めてもよい。
　また、複数の画素の輝度値のばらつき度合いは、時間軸方向における複数の画素の輝度値のばらつき度合いにより求められるものであってもよい。この場合には、同じ時間に取得された画素の輝度値の平均値である平均輝度を求め、すなわち空間的な平均輝度を求め、各平均輝度を時間軸方向における複数の画素単位で比較することにより求めることができる。なお、本実施形態における輝度値は、アナログ値であってもデジタル値であってもよい。
　上述した、アンプ制御部１８による撮像条件に基づく設定増幅率の設定は、例えば輝度値のばらつき度合い等の撮像条件のパラメータに対応するテーブルに基づいて行われるものであってもよい。すなわち、アンプ制御部１８は、撮像条件のパラメータに対応するテーブルを予め記憶しておき、該テーブルを用いて、設定増幅率として高ゲインを設定するか、低ゲインを設定するかを決定してもよい。また、アンプ制御部１８による撮像条件に基づく設定増幅率の設定は、例えば輝度値のばらつき度合い等の撮像条件のパラメータに対応する閾値に基づいて行われるものであってもよい。すなわち、アンプ制御部１８は、撮像条件のパラメータに対応する閾値を予め記憶しておき、該閾値を上回るか否かに応じて、設定増幅率として高ゲインを設定するか、低ゲインを設定するかを決定してもよい。
　次に、画像取得装置１を用いた画像取得方法について説明する。本画像取得方法は、搬送方向ＴＤに搬送される対象物ＦのＸ線透過画像を取得する画像取得方法である。本画像取得方法では、最初に、Ｘ線源であるＸ線照射器５０によりＸ線が出力される。また、ベルトコンベア６０により対象物Ｆが搬送方向ＴＤに搬送される。つづいて、Ｘ線検出カメラ１０のシンチレータ１１ａ，１１ｂにより、対象物Ｆを透過したＸ線がシンチレーション光に変換される。つづいて、ラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂによりシンチレーション光が検出され検出信号が出力される。つづいて、アンプ１４ａ，１４ｂにより、所定の設定増幅率にて検出信号が増幅され増幅信号が出力される。なお、少なくとも、当該増幅信号を出力するステップよりも前に、アンプ制御部１８により、所定の撮像条件に基づき、高ゲイン、又は、高ゲインよりも低い増幅率である低ゲインのいずれか一方が設定増幅率として設定されている。最後に、制御装置２０により、増幅信号に基づきＸ線透過画像が生成される。以上が、画像取得装置１を用いた画像取得方法である。
　次に、上述した本実施形態に係る画像取得装置１の作用効果について説明する。
　本実施形態に係る画像取得装置１では、対象物Ｆを透過したＸ線に基づく検出信号が所定の設定増幅率にて増幅されて、Ｘ線透過画像が生成される。そして、設定増幅率は、所定の撮像条件に基づき、高ゲイン又は第１の増幅率よりも低い増幅率である低ゲインのいずれか一方が設定される。鮮明なＸ線透過画像を生成するために適切な増幅率は撮像条件によって変わるものであるところ、撮像条件に応じて設定増幅率が選択されることにより、鮮明なＸ線透過画像を生成することができる。
　また、画像取得装置１のラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂは、搬送方向ＴＤと交差する方向に並列した複数のラインセンサを有している。複数のラインセンサにより、対象物Ｆに係るシンチレーション光を確実に検出することができる。
　また、撮像条件をＸ線透過画像の複数の画素の輝度値に関するパラメータとすることにより、アンプ制御部１８は、設定増幅率を適切に設定することができる。より詳細には、輝度値に関するパラメータはＸ線透過画像の複数の画素の輝度値の統計値であり、当該統計値は、複数の画素の輝度値のばらつき度合いである。ベルトコンベア６０により搬送される対象物ＦのＸ線透過画像を取得する場合、対象物Ｆを構成する成分等によって、Ｘ線検出カメラ１０に入射するＸ線量は大きく異なる。例えば対象物ＦのうちＸ線を透過しにくい成分で構成される部分においては、Ｘ線検出カメラ１０に入射するＸ線量は少なくなる。一方、対象物ＦのうちＸ線を透過しやすい成分で構成される部分においては、Ｘ線検出カメラ１０に入射するＸ線量は多くなる。このようなＸ線量の違い等によって、Ｘ線透過画像における複数の画素の輝度値にばらつきが生じる。輝度値のばらつき度合いが大きい場合には、低ゲインを設定することによりＸ線透過画像が鮮明になる。よって、複数の画素の輝度値のばらつきを撮像条件として、アンプ制御部１８が高ゲイン又は低ゲインを設定することにより、鮮明なすなわちＳＮの向上が図られたＸ線透過画像を生成することができる。なお、輝度値のばらつき度合いが小さい場合には、アンプ制御部１８が高ゲインを設定することにより信号量を増やし長寿命化を図ることができる。アンプ制御部１８の設定変更によって信号量を増やすため、Ｘ線照射器５０の出力パラメータである管電圧や管電流を増やす操作は必要としない。Ｘ線照射器５０の寿命は、出力パラメータである管電圧や管電流によって影響を受けることが分かっており、それらの値が大きくなるとＸ線照射器５０の寿命は短くなる。アンプ制御部１８によるゲインの設定変更によって信号量を増やした場合、Ｘ線照射器５０の出力を大きくすることなく信号量を増やすことができるため、Ｘ線照射器５０の寿命を長くすることができる。また、ラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂやシンチレータ１１ａ，１１ｂの寿命は、Ｘ線の被曝量に影響を受けることが分かっている。従って、アンプ制御部１８によるゲインの設定変更によって信号量を増やした場合、Ｘ線照射器５０の出力パラメータを大きくすることなく、信号量を増やすことができるため、ラインスキャンカメラ１２ａ，１２ｂやシンチレータ１１ａ，１１ｂの寿命を長くすることができる。
　また、撮像条件が、制御装置２０により生成されたＸ線透過画像に基づいて設定されたものであるので、撮像条件を容易に設定することができる。さらに、撮像条件の設定に係るＸ線透過画像が、アンプ制御部１８により高ゲイン設定とされた環境下で生成されたものであるので、Ｘ線透過画像の複数の画素の輝度値に関するパラメータが明確になり、輝度値に関するパラメータを容易に特定することができる。これにより、Ｘ線透過画像に基づいて、より容易且つ適切に撮像条件を設定することができる。
　また、Ｘ線透過画像の複数の画素はＸ線透過画像の異なる空間に係る複数の画素である。これにより、Ｘ線透過画像の異なる空間に係る複数の画素のパラメータを考慮して、設定増幅率を適切に設定することができる。
　また、Ｘ線透過画像の複数の画素はＸ線透過画像の異なる時間に係る複数の画素であってもよい。この場合には、Ｘ線透過画像の異なる時間に係る複数の画素のパラメータを考慮して、設定増幅率を適切に設定することができる。
　また、撮像条件は、Ｘ線照射器５０の出力パラメータ、具体的には、Ｘ線照射器５０から出力されるＸ線に係る管電圧及び管電流に基づくものであってもよい。Ｘ線照射器５０の管電圧が高く管電流が低い場合には、複数の画素の輝度値がばらつく傾向にある。そのため、制御装置２０により撮像条件とされたＸ線に係る管電圧が所定値よりも高く、管電流が所定値よりも低い場合には、アンプ制御部１８は、当該撮像条件に基づき、設定増幅率を低ゲインに設定する。一方、制御装置２０により撮像条件とされたＸ線に係る管電圧が所定値よりも低く、管電流が所定値よりも高い場合には、アンプ制御部１８は、当該撮像条件に基づき、設定増幅率を高ゲインに設定する。これにより、設定増幅率を適切に設定することができる。
　また、アンプ制御部１８が、撮像条件のパラメータに対応するテーブルを有し、該テーブルを用いて、設定増幅率として高ゲインを設定するか、低ゲインを設定するかを決定してもよい。これにより、設定増幅率の設定を確実且つ簡易に行うことができる。
　また、アンプ制御部１８が、撮像条件のパラメータに対応する閾値を有し、該閾値を上回るか否かに応じて、設定増幅率として高ゲインを設定するか、低ゲインを設定するかを決定してもよい。これにより、設定増幅率の設定を確実且つ簡易に行うことができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
　例えば、Ｘ線検出カメラはデュアルラインＸ線カメラであるとして説明したがこれに限定されず、シングルラインＸ線カメラや、デュアルエナジＸ線カメラ、ＴＤＩ（Time Delay Integration）スキャンＸ線カメラであってもよい。
　１…画像取得装置、１０…Ｘ線検出カメラ、１１ａ，１１ｂ…シンチレータ、１２ａ，１２ｂ…ラインスキャンカメラ、１４ａ，１４ｂ…アンプ、１４ｘ…電流電圧変換アンプ、１４ｙ…電圧増幅アンプ、１８…アンプ制御部、２０…制御装置、５０…Ｘ線照射器、Ｆ…対象物、ＴＤ…搬送方向。

Claims (13)

  1. 　搬送方向に搬送される対象物の放射線画像を取得する画像取得装置であって、
    　放射線を出力する放射線源と、
    　前記対象物を前記搬送方向に搬送する搬送装置と、
    　前記対象物を透過した放射線をシンチレーション光に変換するシンチレータ、前記シンチレーション光を検出し検出信号を出力するラインスキャンカメラ、及び、所定の設定増幅率にて前記検出信号を増幅し該増幅信号を出力する増幅器を有する検出部と、
    　前記増幅信号に基づいて、放射線画像を生成する画像生成部と、
    　所定の撮像条件に基づいて、第１の増幅率又は第１の増幅率よりも低い増幅率である第２の増幅率のいずれか一方を前記設定増幅率として設定する設定部と、を備える画像取得装置。
  2. 　前記ラインスキャンカメラは、前記搬送方向と交差する方向に並列した複数のラインセンサを有する、請求項１記載の画像取得装置。
  3. 　前記撮像条件は、放射線画像の複数の画素の輝度値に関するパラメータである、請求項１又は２記載の画像取得装置。
  4. 　前記撮像条件は、前記画像生成部により生成される放射線画像に基づいて設定されたものである、請求項１～３のいずれか一項記載の画像取得装置。
  5. 　前記撮像条件は、前記設定増幅率を前記第１の増幅率とした環境下で、前記画像生成部により生成される放射線画像に基づいて設定されたものである、請求項４記載の画像取得装置。
  6. 　前記輝度値に関するパラメータは、放射線画像の複数の画素の輝度値の統計値である、請求項３記載の画像取得装置。
  7. 　前記統計値は、複数の画素の輝度値のばらつき度合いである、請求項６記載の画像取得装置。
  8. 　放射線画像の複数の画素は、放射線画像の異なる空間に係る複数の画素である、請求項３～７のいずれか一項記載の画像取得装置。
  9. 　放射線画像の複数の画素は、放射線画像の異なる時間に係る複数の画素である、請求項３～８のいずれか一項記載の画像取得装置。
  10. 　前記撮像条件は、前記放射線源の出力パラメータである、請求項１～９のいずれか一項記載の画像取得装置。
  11. 　前記設定部は、前記撮像条件のパラメータに対応するテーブルを有し、該テーブルを用いて前記設定増幅率を設定する、請求項１～１０のいずれか一項記載の画像取得装置。
  12. 　前記設定部は、前記撮像条件のパラメータに対応する閾値を有し、該閾値を用いて前記設定増幅率を設定する、請求項１～１１のいずれか一項記載の画像取得装置。
  13. 　搬送方向に搬送される対象物の放射線画像を取得する画像取得方法であって、
    　前記対象物を透過した放射線をシンチレーション光に変換し、ラインスキャンカメラにより前記シンチレーション光を検出し検出信号を出力するステップと、
    　所定の撮像条件に基づいて、第１の増幅率又は第１の増幅率よりも低い増幅率である第２の増幅率のいずれか一方を設定増幅率として設定するステップと、
    　前記設定増幅率にて前記検出信号を増幅し増幅信号を出力するステップと、
    　前記増幅信号に基づいて放射線画像を生成するステップと、を備える画像取得方法。
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