WO2019142451A1 - Ｘ線イメージング装置 - Google Patents

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ray
fiber bundle
dark field
image
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哲 佐野
木村　健士
太郎 白井
貴弘 土岐
日明 堀場
直樹 森本
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株式会社島津製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an X-ray imaging apparatus, and more particularly to an X-ray imaging apparatus including an image processing unit that generates a dark field image of an object.
  • an X-ray imaging apparatus that includes an image processing unit that generates a dark field image of a subject.
  • Such an X-ray imaging apparatus is disclosed, for example, in M Bech, et al., "Quantitative x-ray dark-field computed tomography" PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55 (2010) P. 5529-P. 5539 .
  • the above-mentioned M Bech, et al., “Quantitative x-ray dark-field computed tomography” PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55 (2010) P.5529-P.5539 has a phase grating, a detector, and And an image processing apparatus.
  • the x-rays from the x-ray source are scattered by the object and pass through the phase grating to be irradiated on the detector.
  • a dark field image is generated by the image processing device based on the X-ray interference intensity detected by the detector.
  • image reconstruction is performed using the dark field images generated at each angle when the subject is rotated 360 degrees.
  • the present invention has been made to solve the problems as described above, and one object of the present invention is to provide an X-ray imaging system capable of suppressing blurring of the image of a reconstructed object. It is providing a device.
  • an X-ray imaging apparatus comprises an X-ray source, a detector for detecting X-rays emitted from the X-ray source, and an X-ray source and a detector.
  • a plurality of gratings provided between the plurality of gratings including the first grating and the second grating, a rotating mechanism relatively rotating an object, an imaging system including the X-ray source, the detector, and the plurality of gratings;
  • an image processing unit that generates a dark field image due to X-ray scattering based on the intensity distribution of X-rays detected by the detector at each of a plurality of rotation angles when rotated by the rotation mechanism.
  • the image processing unit reduces a value based on X-ray scattering intensity of a pixel whose value based on X-ray scattering intensity is larger than a predetermined threshold among a plurality of pixels in the dark field image to a predetermined setting value Configured to perform scatter correction
  • the “dark field image” is a Visibility image obtained by the change in Visibility based on small angle scattering of an object.
  • the dark field image is also referred to as a small angle scattering image.
  • “Visibility" is the definition.
  • a value based on X-ray scattering intensity of a pixel whose value based on X-ray scattering intensity is larger than a predetermined threshold is set to a predetermined setting value. It is configured to reduce.
  • the predetermined value in the scattering correction is To approximate the change of the value based on the X-ray scattering intensity to the rotation angle (transmission length) to an exponential change by optimizing the setting value and reducing the value based on the X-ray scattering intensity to an appropriate value Can.
  • the image processing unit performs, in the scattering correction, a value based on the X-ray scattering intensity of a pixel whose value based on the X-ray scattering intensity is larger than a predetermined threshold value. It is configured to set a predetermined threshold. According to this configuration, it is possible to suppress an increase in the work load for determining the predetermined setting value by the user, as compared to the case where the predetermined setting value and the predetermined threshold value are different values.
  • the subject includes fiber bundles
  • the first grating has a first grating component
  • the second grating is in a direction in which the first grating component extends.
  • the image processing unit is configured such that the direction in which the rotation axis of the rotation mechanism extends is the same as the direction in which each of the first grating component and the second grating component extends.
  • a scatter correction is performed on the dark field image of the subject including the fiber bundle.
  • a fiber bundle extending along a direction in which each of the first grating component and the second grating component extends is prominent.
  • each of the first grating component and the second grating component is In addition to the fiber bundles extending along the extending direction, fiber bundles extending in a direction perpendicular to the extending direction of each of the first grating component and the second grating component appear. This is because the X-ray transmission length for the fiber bundle extending in the direction orthogonal to the direction in which each of the first grating component and the second grating component extends is dependent on the rotation angle by rotating the subject by the rotation mechanism. It is because there is a case (angle) that becomes long.
  • the scattering angle of the X-rays by the fiber bundle extending in the direction orthogonal to the extending direction of each of the first grating component and the second grating component becomes large. Therefore, when the direction in which the rotation axis of the rotation mechanism extends is in line with the direction in which the first grating component and the second grating component extend, scattering correction is performed on the dark field image of the object including the fiber bundle. To more effectively suppress the generation of artefacts (noises) due to the scattering of X-rays by the fiber bundle extending in the direction orthogonal to the extending direction of each of the first grating component and the second grating component. be able to. As a result, it is possible to more effectively suppress blurring of the image of the reconstructed subject.
  • the fiber bundle includes a first fiber bundle extending in a predetermined direction and a second fiber bundle extending in a direction different from the predetermined direction
  • the image processing unit is configured to correct the first fiber by scattering correction.
  • the sum of the value based on the X-ray scattering intensity caused by the bundle and the value based on the X-ray scattering intensity caused by the second fiber bundle is configured to be reduced to a predetermined set value.
  • one of the first fiber bundle and the second fiber bundle is provided to extend along a direction in which each of the first lattice component and the second lattice component extends, and the first fiber bundle and the second fiber bundle are provided.
  • the other one of the fiber bundles is provided to extend along a direction orthogonal to the direction in which each of the first grating component and the second grating component extends when the first grating and the second grating are viewed from the front. .
  • the scattering correction causes X-rays of one of the first fiber bundle and the second fiber bundle to extend in a direction orthogonal to the extending direction of each of the first grating component and the second grating component. It is possible to suppress the occurrence of artifacts (noise) caused by scattering. As a result, it is possible to suppress blurring of the other image of the first fiber bundle and the second fiber bundle extending along the direction in which each of the first grating component and the second grating component extends.
  • the image processing unit includes a rotation mechanism. Scatter correction is performed on the dark field image at each of a plurality of rotation angles when the direction in which the axis of rotation extends is in line with the direction in which each of the first grating component and the second grating component extends.
  • the method is configured to generate the first solid dark field data by reconstructing a dark field image at each of the plurality of rotation angles at which the scatter correction is performed.
  • the dark field signal (the value based on the X-ray scattering intensity) can be made close to the change of the exponential decay at each of the plurality of rotation angles, so the first solid dark field data becomes unclear. Can be suppressed.
  • the image processing unit is configured to be able to receive a change in whether or not scattering correction is performed, and a direction in which the rotation axis extends and a first grating configuration when the first grating and the second grating are viewed from the front
  • the second solid dark by reconstructing the dark field image at each of the plurality of rotation angles without performing the scattering correction, when the direction in which each of the portion and the second grating component extends is substantially orthogonal
  • the visual field data is generated, and the first three-dimensional dark field data and the second three-dimensional dark field data are combined to obtain a three-dimensional image of the subject.
  • the direction in which the rotation axis extends when the first grating and the second grating are viewed from the front, and the direction in which each of the first grating component and the second grating component extend are substantially orthogonal If so, fiber bundles extending along the direction in which each of the first grating component and the second grating component extend appear prominently in the dark field image. This is based on the fiber bundle extending in the direction (direction along the rotation axis) orthogonal to the extending direction of each of the first grating component and the second grating component when the object is rotated by the rotation mechanism.
  • the fiber bundle significantly displayed in the second three-dimensional dark field data and the fiber bundle significantly displayed in the first three-dimensional dark field data become fiber bundles different from each other (extending in directions). Therefore, by combining the first three-dimensional dark field data and the second three-dimensional dark field data, the user appears prominently in the fiber bundle displayed notably in the first three-dimensional dark field data and in the second three-dimensional dark field data. The positional relationship with the fiber bundle can be visually recognized in a three-dimensional image.
  • the image processing unit is configured to be able to receive a change of a predetermined setting value.
  • the predetermined setting value can be changed according to the type of the subject, so that the scatter correction can be more appropriately performed.
  • FIG. 2A is a configuration diagram showing the configuration of an X-ray imaging apparatus in which the rotation axis and the grating direction are orthogonal to each other.
  • FIG. 2 (b) is three-dimensional dark field data in the case of FIG. 2 (a).
  • FIG. 3A is a configuration diagram showing the configuration of the X-ray imaging apparatus in the case where the rotation axis and the lattice direction are aligned.
  • FIG. 3B is three-dimensional dark field data (comparative example) in the case of FIG. 3A (without scattering correction).
  • FIG. 7A is a schematic diagram (a) to (d) for describing the arrangement angle of the subject with respect to the optical axis of X-rays and the degree of scattering of the X-rays in the X-ray imaging apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram (a) to (d) of a dark field image when imaging is performed while rotating an object by the X-ray imaging apparatus according to one embodiment.
  • 3 is a sinogram of a dark field image generated by an x-ray imaging device according to one embodiment.
  • FIG. 6 (a) is a view of FIG. 2 (a).
  • FIG. 6 (b) is a view of FIG.
  • FIG. 7 (a) is a view of FIG. 2 (a).
  • FIG. 7 (b) is a view of FIG. 3 (a) (without scatter correction).
  • FIG. 9 (a) is a cross-sectional image (comparative example) of FIG. 3 (b).
  • FIG. 9 (b) is a cross-sectional image of FIG. 8)
  • 10 is a cross-sectional image of solid dark field data (generated using an object different from that of FIG. 9) by the X-ray imaging apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 10 (a) is a cross-sectional image (comparative example) of FIG. 3 (b).
  • FIG. 10 (b) is a cross-sectional image of FIG. 8)
  • FIG. 11 is a cross-sectional view (along a direction different from that of FIG. 10) of stereoscopic dark field data by the X-ray imaging apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 10 (a) is a cross-sectional image (comparative example) of FIG. 3 (b).
  • FIG. 10 (b) is a cross-sectional image of FIG. 8)
  • FIG. 11 is a cross-sectional view (along
  • FIG. 11 (a) is a cross-sectional image (comparative example) of FIG. 3 (b).
  • FIG. 11 (b) is a cross-sectional image of FIG. 8)
  • FIG. 5 is a diagram showing stereoscopic dark field data by the X-ray imaging apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 12 (a) is the three-dimensional dark field data (comparative example) shown in FIG. 3 (b).
  • FIG. 12 (b) is the three-dimensional dark field data shown in FIG. 8) It is the figure which showed the three-dimensional image acquired combining the three-dimensional dark-field data shown by FIG. 8 by the X-ray imaging apparatus by one Embodiment, and the three-dimensional dark-field data shown in FIG.2 (b). It is a flowchart for demonstrating the imaging method by the X-ray imaging apparatus by one Embodiment.
  • the X-ray imaging apparatus 100 is an apparatus for imaging the inside of a subject T by using diffusion (scattering) of X-rays passing through the subject T. Further, the X-ray imaging apparatus 100 is an apparatus for imaging the inside of the subject T using the Talbot effect. The X-ray imaging apparatus 100 can be used, for example, for imaging the inside of an object in nondestructive inspection applications.
  • the subject T includes the fiber bundle 10 (see FIG. 2) inside.
  • the subject T is, for example, a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) in which a carbon fiber is used as the fiber bundle 10 and a resin 11 (see FIG. 2) is used as a base material.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the fiber bundle is a bundle of many fibers.
  • the fiber bundle 10 is formed in a plate shape by a large number of fibers.
  • FIG. 1 is a view of the X-ray imaging apparatus 100 as viewed from the X direction.
  • the X-ray imaging apparatus 100 controls an X-ray source 1, a first grating 2, a second grating 3, a third grating 4, a detector 5, an image processing unit 6, and And a rotating mechanism 8 and a lattice moving mechanism 9.
  • the direction from the X-ray source 1 toward the first grating 2 is taken as the Z2 direction
  • the opposite direction is taken as the Z1 direction.
  • the horizontal direction in the plane orthogonal to the Z direction is taken as the X direction
  • the direction toward the back of the paper is taken as the X2 direction
  • the direction toward the front of the paper is taken as the X1 direction
  • the vertical direction in the plane orthogonal to the Z direction is taken as the Y direction, the upper direction as the Y1 direction, and the lower direction as the Y2 direction.
  • the X-ray source 1 is configured to generate X-rays by applying a high voltage and to irradiate the generated X-rays in the Z2 direction.
  • the first grating 2 has a plurality of slits 2a arranged in a predetermined cycle (pitch) d1 in the Y direction, and an X-ray phase change portion 2b.
  • Each of the slits 2a and the X-ray phase change portion 2b is formed to extend linearly. Further, each slit 2a and the X-ray phase change portion 2b are formed to extend in parallel with each other.
  • the first grating 2 is a so-called phase grating.
  • the X-ray phase change unit 2 b is an example of the “first grating component” in the claims.
  • the first grating 2 is disposed between the X-ray source 1 and the second grating 3 and is irradiated with X-rays from the X-ray source 1.
  • the first grating 2 is provided to form a self-image (not shown) of the first grating 2 by the Talbot effect.
  • an image (self-image) of the grating is formed at a position separated from the grating by a predetermined distance (Talbo distance). This is called Talbot effect.
  • the second grating 3 has a plurality of X-ray transmitting portions 3a and X-ray absorbing portions 3b which are arranged in the Y direction at a predetermined period (pitch) d2.
  • the X-ray absorbing portion 3 b extends along the direction in which the X-ray phase change portion 2 b extends.
  • Each of the X-ray transmitting parts 3a and the X-ray absorbing parts 3b is formed to extend in a straight line. Further, each of the X-ray transmitting parts 3a and the X-ray absorbing parts 3b is formed to extend in parallel.
  • the second grating 3 is a so-called absorption grating.
  • the first grating 2 and the second grating 3 are gratings having different roles, but the slit 2a and the X-ray transmitting portion 3a transmit X-rays. Further, the X-ray absorbing portion 3b plays a role of shielding the X-ray, and the X-ray phase change portion 2b changes the phase of the X-ray due to the difference in refractive index with the slit 2a.
  • the X-ray absorbing portion 3 b is an example of the “second grating component” in the claims.
  • the second grating 3 is disposed between the first grating 2 and the detector 5 and is irradiated with X-rays that have passed through the first grating 2.
  • the second grating 3 is disposed at a position separated from the first grating 2 by a Talbot distance.
  • the second grating 3 interferes with the self-image of the first grating 2 to form moire fringes (not shown) on the detection surface of the detector 5.
  • the third grating 4 has a plurality of X-ray transmitting portions 4a and X-ray absorbing portions 4b which are arranged in the Y direction at a predetermined period (pitch) d3. Each of the X-ray transmitting parts 4a and the X-ray absorbing parts 4b is formed to extend linearly. Further, each of the X-ray transmitting portions 4a and the X-ray absorbing portions 4b is formed to extend in parallel.
  • the third grating 4 is a so-called multi slit.
  • the third grating 4 is disposed between the X-ray source 1 and the first grating 2.
  • the third grating 4 is configured to convert the X-rays from the X-ray source 1 into a multipoint light source by using the X-rays passing through the X-ray transmitting parts 4a as a linear light source.
  • the pitch of the three gratings (the first grating 2, the second grating 3 and the third grating 4) and the distance between the gratings satisfy a constant condition, the X-ray source irradiated from the X-ray source 1 It is possible to increase the coherence. Thereby, even if the focal spot size of the tube of the X-ray source 1 is large, the interference intensity can be maintained.
  • the detector 5 is configured to detect X-rays, convert the detected X-rays into an electrical signal, and read the converted electrical signal as an image signal.
  • the detector 5 is, for example, an FPD (Flat Panel Detector).
  • the detector 5 is composed of a plurality of conversion elements (not shown) and pixel electrodes (not shown) disposed on the plurality of conversion elements. The plurality of conversion elements and the pixel electrodes are arrayed in the X direction and the Y direction at a predetermined period (pixel pitch). Further, the detector 5 is configured to output the acquired image signal to the image processing unit 6.
  • the image processing unit 6 is configured to generate an absorption image (not shown) based on the image signal output from the detector 5. Further, the image processing unit 6 is configured to generate a dark field image (see FIG. 5) based on the intensity distribution of X-rays detected by the detector 5.
  • the absorption image is obtained by imaging the contrast generated by the difference in absorption of X-rays by the subject T.
  • the dark field image is an image obtained by imaging the contrast generated by the refraction of the X-ray by the fine structure inside the object T.
  • the image processing unit 6 reconstructs a plurality of absorption images and a plurality of dark field images which are captured while rotating the rotation mechanism 8 (at each of a plurality of rotation angles). A three-dimensional dark field image (see FIG. 2 (b) etc.) is generated.
  • the image processing unit 6 also includes, for example, a processor such as a graphics processing unit (GPU) or a field-programmable gate array (FPGA) configured for image processing.
  • GPU graphics processing unit
  • the control unit 7 includes the subject T, the X-ray source 1, the detector 5, and a plurality of gratings (first grating 2, second grating 3, and third grating 4) via the rotation mechanism 8.
  • the imaging system 200 is configured to be relatively rotated.
  • the control unit 7 is configured to step-move the first grating 2 in the grating plane in a direction orthogonal to the grating direction via the grating moving mechanism 9.
  • a method (fringe scanning method) of acquiring a reconstructed image from a plurality of moiré fringes (images) obtained by scanning the first grating 2 at a constant cycle interval is used.
  • the control unit 7 includes, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the grating direction is an example of the “direction in which each of the first grating component and the second grating component extends” in the claims.
  • the rotation mechanism 8 is configured to relatively rotate the subject T and the imaging system 200 based on a signal from the control unit 7. Specifically, the rotation mechanism 8 is configured to rotate the subject T relative to the imaging system 200 by rotating the subject T around the axis AR.
  • FIG. 1 illustrates that the direction in which the axis AR extends (the Y direction in FIG. 1) and the grating direction of the plurality of gratings (X direction in FIG. 1) are orthogonal to each other, the gratings of the plurality of gratings are illustrated.
  • the direction can be changed to a predetermined direction (for example, the Y direction).
  • the lattice direction is the direction in which the lattice pattern of the lattice extends.
  • the lattice pattern refers to the slit 2a of each lattice, the X-ray phase change portion 2b, the X-ray transmission portion 3a, the X-ray absorption portion 3b, and the like.
  • the rotation mechanism 8 also includes, for example, a rotation stage driven by a motor or the like.
  • the axis AR is an example of the “rotation axis” in the claims.
  • the grating moving mechanism 9 is configured to step-move the first grating 2 in a direction (Y direction in FIG. 1) orthogonal to the grating direction in the lattice plane (in the XY plane) based on the signal from the control unit 7 It is done. Specifically, the lattice moving mechanism 9 divides the period d1 of the first lattice 2 into n, and moves the first lattice 2 stepwise by d1 / n. The grating moving mechanism 9 is configured to step-move the first grating 2 by at least one period d1 of the first grating 2.
  • n is a positive integer, for example, 9 or the like.
  • the lattice moving mechanism 9 includes, for example, a stepping motor, a piezo actuator, and the like.
  • the fiber bundle 10 includes fiber bundles 10 extending in a plurality of different directions in the subject T.
  • the object T is a fiber bundle 10a extending in a direction (Y direction) orthogonal to the lattice direction when the first grating 2 and the second grating 3 are viewed from the front (as viewed from the Z direction).
  • a fiber bundle 10b extending in the lattice direction (X direction) is woven.
  • the fiber bundle 10a and the fiber bundle 10b are separately displayed, but in fact, they are carbon fibers of the same type woven (or woven) into a sheet shape. .
  • the X direction and the Y direction are examples of the “direction different from the predetermined direction” and the “predetermined direction” in the claims, respectively.
  • the fiber bundle 10a and the fiber bundle 10b are examples of the "first fiber bundle” and the "second fiber bundle” in the claims respectively.
  • a crack 12 may be formed in the resin 11 of the subject T.
  • the crack 12 extends in the Y direction.
  • the crack 12 is a layer of air formed in the resin 11 or the like.
  • the direction in which the axis AR extends (the Y direction in FIG. 2A) and the lattice direction (the X direction in FIG. 2A) are orthogonal to each other.
  • an image of the fiber bundle 10 (fiber bundle 10b in FIG. 2A) extending in the lattice direction among the fiber bundles 10 appears in the dark field image.
  • 3D data 20 (FIG. 5) in which a three-dimensional image of the fiber bundle 10b is clearly displayed. 2 (b)) is generated.
  • the 3D data 20 is an example of the “second solid dark field image” in the claims.
  • the fiber bundle 10 extends in the direction orthogonal to the lattice direction (X direction) in addition to the image of the fiber bundle 10 extending in the lattice direction (the fiber bundle 10a in FIG. 3A) and the crack 12 in the lattice direction.
  • the fiber bundle (fiber bundle 10b in FIG. 3A) appears in the dark field image.
  • 3D data 21 in which a stereoscopic image appears are generated.
  • FIG. 4A is a schematic view showing an example in which the fiber bundle 10b of the subject T is disposed to be orthogonal to the optical axis of the X-ray in the XZ plane.
  • FIG. 4 (b) is a cross-sectional view taken along line 400-400 in FIG. 4 (a).
  • FIG. 4C is a schematic view showing an example in which the fiber bundle 10b of the subject T is disposed to be oblique to the optical axis of the X-ray in the XZ plane.
  • FIG. 4 (d) is a cross-sectional view taken along the line 500-500 in FIG. 4 (c).
  • the X-rays when the X-rays enter the fiber bundle 10 extending in the direction orthogonal to the optical axis of the X-rays, the X-rays are scattered (diffuse) by the fiber bundle 10. Specifically, at the interface between the fiber in the subject T and the resin 11 (see FIG. 2), the X-ray is refracted due to the difference in refractive index between the fiber and the resin 11. Since the fiber bundle 10 is laminated in the subject T, and the fiber bundle 10 is composed of a large number of fibers, multiple refraction occurs by passing through a large number of fibers, and the X-rays are scattered. (Spread.
  • the fiber bundle 10b becomes arrangement
  • FIG. 5 shows an angle (first angle ⁇ 1 , second angle ⁇ 2 , third angle ⁇ 3 and fourth angle ⁇ 4) at the time of imaging while rotating the subject T in the X-ray imaging apparatus 100 according to the present embodiment.
  • FIGS. 21A to 21D are schematic diagrams showing dark field images 21a to 21d of FIG.
  • the fiber bundle 10b is appear clearly There is. Also, in the dark field images (dark field images 20b to 20d) (see FIGS. 5B to 5D) having a relatively large angle, as the angle becomes larger, scattering (diffusion) of X-rays by the fiber bundle 10b 4) becomes larger. As a result, the dark field signal (see the solid line in FIG. 7A) of the fiber bundle 10b becomes large.
  • the dark field signal is a value obtained by f (1 / V) where V is a pixel value of a predetermined pixel in the dark field image.
  • the function f (x) is a function whose value increases as the value of the argument x increases. Therefore, when the scattered intensity of the X-ray is large and the pixel value (brightness) of the dark field image is small (that is, when V is large), the dark field signal becomes large.
  • the dark field signal is an example of the “value based on the X-ray scattering intensity” in the claims.
  • FIG. 6 is a sinogram at the time of imaging while rotating the subject T by 360 degrees in the X-ray imaging apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the sinogram of FIG. 6 shows the output data of the detector 5 at each of a plurality of rotation angles.
  • a sinogram when the direction in which the axis AR extends is orthogonal to the grating direction (see FIG. 6A), and a sinogram when the direction in which the axis AR extends is in line with the grating direction (FIG. 6B)
  • scattering (diffusion) of X-rays by the fiber bundle 10b is large at a predetermined rotation angle (see hatched portions in FIGS. 6 (a) and 6 (b)).
  • the hatched portions in FIG. 6 (a) and FIG. 6 (b) correspond to rotation angles (see solid lines in FIGS. 7 (a) and 7 (b)) in which the dark field signal is relatively large.
  • the image processing unit 6 selects the dark field of the pixel whose dark field signal is larger than the threshold value V1 (see FIG. 7B) among the plurality of pixels in the dark field image. It is configured to perform a scatter correction that reduces the signal to the set value V2.
  • the set value V2 is equal to the threshold value V1.
  • the threshold value V1 and the setting value V2 are examples of the “predetermined threshold value” and the “predetermined setting value” in the claims, respectively.
  • the image processing unit 6 performs scatter correction on each of the plurality of pixels included in the dark field image. Specifically, the image processing unit 6 reduces the dark-field signal of the pixel whose dark-field signal is larger than the threshold V1 among the plurality of pixels included in the dark-field image to the set value V2 (threshold V1) by scatter correction. . Further, the image processing unit 6 does not perform scattering correction on a pixel having a dark field signal equal to or less than the threshold value V1 among a plurality of pixels included in the dark field image, and does not change the dark field signal.
  • the image processing unit 6 compares the dark-field image of the subject T including the fiber bundle 10 when the direction in which the axis AR extends and the lattice direction are aligned (see FIG. 3A). And is configured to perform scatter correction. Specifically, the image processing unit 6 generates dark field images (see dark field images 21a to 21d in FIG. 5) at each of a plurality of rotation angles when the direction in which the axis AR extends and the grid direction are aligned. Scatter correction is performed.
  • the image processing unit 6 generates 3D data 22 by reconstructing a dark field image at each of the plurality of rotation angles for which the scattering correction has been performed.
  • the 3D data 22 is an example of the “first three-dimensional dark field image” in the claims.
  • the image processing unit 6 is configured to be able to receive a change in the presence or absence of the execution of the scattering correction.
  • the image processing unit 6 is configured such that the scattering correction is not performed when the direction in which the axis AR extends is orthogonal to the lattice direction (see FIG. 2A).
  • the image processing unit 6 causes the dark field signal (refer to the solid line in FIG. 7B) originating from the fiber bundle 10a and the dark field signal originating from the fiber bundle 10b (FIG. 7).
  • the total value with (b) (see the broken line) is reduced to the set value V2 (threshold value V1).
  • the set value V2 (threshold value V1) is a value preset by the user.
  • the image processing unit 6 is configured to be able to receive a change of the setting value V2. Specifically, when the user instructs to change the setting value V2 in the operation unit (not shown), the setting value V2 of the image processing unit 6 is changed by the control unit 7 (see FIG. 1) based on the user's instruction.
  • FIG. 9 (a) shows 3D data 21 (FIG. 3 (b)) in the case where scattering correction is not performed when the direction in which the axis AR extends and the grating direction are aligned (see FIG. 3 (a)).
  • Cross-sectional image (comparative example) along the predetermined direction of.
  • 3D data 22 in the case where the scatter correction is performed when the direction in which the axis AR extends and the lattice direction are aligned (see FIG. 3A). Is a cross-sectional image taken along a predetermined direction of In the comparative example shown in FIG.
  • the image (hatched portion) of the fiber bundle 10b appears prominently in the cross-sectional image, and the image of the fiber bundle 10a (and the crack 12) does not appear.
  • the image of the fiber bundle 10b appearing in FIG. 9 (a) does not appear, and the image (hatched portion) of the fiber bundle 10a appears notably.
  • the image of the crack 12 does not appear.
  • FIG. 10 (a) shows 3D data 21 (FIG. 3 (b) and FIG. 3 (b)) in the case where scattering correction is not performed when the direction in which the axis AR extends and the grating direction are aligned (see FIG. 3 (a)). It is the cross-sectional image (comparative example) which followed the predetermined
  • FIG. 12 (b)) is a cross-sectional image taken along a predetermined direction.
  • the image of the crack 12 (striped portion) appears in the sectional image
  • the image of the fiber bundle 10b (hatched portion) as in FIG. 9 (a) Is prominent, and the image of the crack 12 is less visible.
  • the image of the fiber bundle 10b appearing in FIG. 10 (a) does not appear, and the image (hatched portion) of the crack 12 appears notably.
  • the image of the fiber bundle 10a is not prominent.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional image along a direction different from that in FIG.
  • an artifact (noise) (a radial line extending outward from the object T) caused by the scattering of the X-ray by the fiber bundle 10b appears prominently in the cross-sectional image .
  • FIG. 11B generation of an artifact (noise) caused by the scattering of X-rays by the fiber bundle 10b is suppressed as compared with the comparative example of FIG. 11A.
  • FIG. 12 shows 3D data of the subject T in FIG. 10 and FIG.
  • a three-dimensional image of the fiber bundle 10b appears prominently in the 3D data 21 when the scattering correction is not performed.
  • a three-dimensional image of the crack 12 (and the fiber bundle 10a) appears prominently in the 3D data 22 when the scattering correction is performed.
  • the image processing unit 6 sees the first grating 2 and the second grating 3 from the front (as viewed from the Z direction), the direction in which the axis AR extends and the grating direction Are substantially orthogonal to each other (see FIG. 2A), the scatter correction is not performed on the dark field images (see the dark field images 20a to 20d in FIG. 5) at each of the plurality of rotation angles.
  • 3D data 20 see FIG. 2B
  • the image processing unit 6 is configured to acquire the three-dimensional image 23 of the subject T by combining the 3D data 22 and the 3D data 20. That is, the image processing unit 6 is configured to combine the 3D data 22 and the 3D data 20 to obtain (generate) one three-dimensional image 23.
  • step S1 the lattice direction and the direction in which the axis AR extends are aligned.
  • the fiber bundle 10a is provided to extend along the lattice direction
  • the fiber bundle 10b extends along the direction orthogonal to the lattice direction when the first lattice 2 and the second lattice 3 are viewed from the front. It is provided.
  • step S2 the control unit 7 rotates the subject T by a predetermined angle (for example, one degree) via the rotation mechanism 8.
  • step S3 the control unit 7 captures an image of the subject T while the first grid 2 is moved stepwise via the grid moving mechanism 9.
  • step S4 the image processor 6 generates a dark field image of the subject T.
  • step S5 the image processing unit 6 carries out scattering correction on the dark field image generated in step S4.
  • step S6 the control unit 7 determines whether the rotation mechanism 8 has rotated the subject T by 360 degrees. If the subject T is not rotated 360 degrees, the process returns to step S2. If the subject T is rotating 360 degrees, the process proceeds to step S7.
  • step S7 the image processor 6 reconstructs a dark field image captured at each rotation angle, and three-dimensional data (3D data 22 (see FIG. 8)) of the subject T is generated.
  • the image processing unit 6 may perform correction processing including at least smoothing processing on the generated 3D data 22.
  • the smoothing process includes, for example, smoothing by filter process using a Gaussian filter or the like.
  • step S8 by rotating (rotating) the plurality of lattices, the lattice direction is made orthogonal to the direction in which the axis AR extends.
  • the fiber bundle 10b is provided to extend along the lattice direction
  • the fiber bundle 10a extends along a direction orthogonal to the lattice direction when the first lattice 2 and the second lattice 3 are viewed from the front. It is provided.
  • step S9 the control unit 7 rotates the subject T by a predetermined angle (for example, one degree) via the rotation mechanism 8.
  • step S10 the control unit 7 captures an image of the subject T while the first grating 2 is moved stepwise via the grating moving mechanism 9.
  • step S11 the image processor 6 generates a dark field image of the subject T.
  • step S12 the control unit 7 determines whether the rotation mechanism 8 has rotated the subject T by 360 degrees. If the subject T is not rotated 360 degrees, the process returns to step S9. If the subject T is rotating 360 degrees, the process proceeds to step S13.
  • step S13 dark-field images (see dark-field images 20a to 20d in FIG. 5) captured at each rotation angle are reconstructed by the image processing unit 6, and three-dimensional data (3D data 20 (FIG. (B)) is generated.
  • the image processing unit 6 may perform correction processing including smoothing processing on the generated 3D data 20.
  • step S14 the 3D data 22 generated in step S7 and the 3D data 20 generated in step 13 are combined (synthesized) by the image processing unit 6, and the three-dimensional image 23 of the subject T is acquired. Ru.
  • step S15 the image processing unit 6 extracts a predetermined feature amount from the three-dimensional image 23 acquired in step S14.
  • the characteristic quantities extracted in this case include the height of the braid of the fiber bundle 10, the size of the gap between the adjacent fiber bundles 10, the width of the fiber bundle 10, the length of the fiber bundle 10, and the size of the fiber bundle 10.
  • the image processing unit 6 sets the dark field signal of the pixel whose dark field signal is larger than the threshold value V1 among the plurality of pixels in the dark field image to the set value V2 (threshold value V1).
  • the x-ray imaging apparatus 100 is configured to perform reduced scatter correction. As a result, even if the dark field signal does not change exponentially with the transmission length (of X-ray) that changes corresponding to the rotation angle before the scatter correction, the set value V2 in the scatter correction is optimized. By reducing the dark field signal to an appropriate value, the change of the dark field signal with respect to the rotation angle (transmission length) can be approximated to an exponential change. As a result, generation of an artifact (noise) caused by a large scattering angle of X-rays can be suppressed, and blurring of the reconstructed image of the subject T can be suppressed.
  • an artifact noise
  • the X-ray imaging apparatus is configured such that the image processing unit 6 sets the dark field signal of the pixel whose dark field signal is larger than the threshold value V1 to the threshold value V1 in the scattering correction.
  • Configure 100 thereby, compared with the case where setting value V2 and threshold value V1 are made into a separate value, increase of the work burden concerning determination of setting value V2 by a user can be controlled.
  • the dark field image of the subject T including the fiber bundle 10 The X-ray imaging apparatus 100 is configured to perform the scatter correction with respect to.
  • the fiber bundle 10 extending along the lattice direction appears prominently.
  • a fiber bundle 10 extending in a direction orthogonal to the lattice direction appears.
  • the image processing unit 6 sets the total value of the dark field signal caused by the fiber bundle 10 a and the dark field signal caused by the fiber bundle 10 b by the scattering correction.
  • the X-ray imaging apparatus 100 is configured to be reduced to V2 (threshold V1).
  • the dark field signal is controlled by one scatter correction. be able to. As a result, it is possible to suppress an increase in the time required for the scatter correction.
  • one of the fiber bundle 10a and the fiber bundle 10b is provided to extend along the lattice direction
  • the other of the fiber bundle 10a and the fiber bundle 10b is
  • the X-ray imaging apparatus 100 is configured such that the first grating 2 and the second grating 3 are provided to extend along a direction orthogonal to the grating direction when viewed from the front.
  • an artifact noise caused by the scattering of X-rays by one of the fiber bundle 10a and the fiber bundle 10b extending in the direction orthogonal to the lattice direction by the scattering correction.
  • the other image of the fiber bundle 10a and the fiber bundle 10b extending along the lattice direction can be prevented from being blurred.
  • the image processing unit 6 aligns the direction in which the axis AR of the rotation mechanism 8 extends and the grid direction, dark field images at each of a plurality of rotation angles are obtained.
  • the X-ray imaging apparatus 100 is configured to generate 3D data 22 by performing scatter correction and reconstructing a dark field image at each of the plurality of rotation angles at which the scatter correction is performed.
  • the dark field signal can be made close to the change in exponential decay at each of the plurality of rotation angles, so that blurring of the 3D data 22 can be suppressed.
  • each of the plurality of rotation angles So as to generate 3D data 20 by reconstructing the dark-field image without performing scatter correction, and to combine the 3D data 22 and the 3D data 20 to obtain a stereoscopic image 23 of the subject T,
  • An X-ray imaging apparatus 100 is configured.
  • the fiber bundle 10 that is displayed notably in the 3D data 20 and the fiber bundle 10 that is displayed notably in the 3D data 22 become fiber bundles 10 that are different (extend in the direction) from each other. Therefore, by combining the 3D data 20 and the 3D data 22, the user can three-dimensionally determine the positional relationship between the fiber bundle 10 displayed notably in the 3D data 20 and the fiber bundle 10 displayed notably in the 3D data 22. It can be viewed in the image 23.
  • the X-ray imaging apparatus 100 is configured such that the image processing unit 6 is configured to be capable of receiving the change of the setting value V2.
  • the setting value V2 can be changed in accordance with the type of the subject T, so that the scattering correction can be more appropriately performed.
  • the present invention is not limited to this.
  • scattering correction may be performed based on pixel values of a dark field image.
  • the image processing unit 6 is configured to perform the scatter correction when the pixel value is smaller than a predetermined threshold.
  • the pixel value is the “value based on the X-ray scattering intensity” in the claims.
  • the predetermined setting value (setting value V2) and the predetermined threshold (threshold value V1) are equal, but the present invention is not limited to this.
  • the predetermined set value (set value V2) and the predetermined threshold (threshold V1) may be different from each other.
  • the image processing unit 6 may be configured to estimate an optimal value as the predetermined setting value (setting value V2) based on the generated dark field image.
  • the direction in which the rotation axis (axis line AR) of the rotation mechanism 8 extends, and the first grating component (X-ray phase changing portion 2b) and the second grating component (X-ray absorbing portion 3b) Although an example in which the scattering correction is performed when the direction (the direction of the lattice) in which the s extend is the same has been described, the present invention is not limited thereto.
  • the direction in which the rotation axis (axis line AR) of the rotation mechanism 8 extends, and the direction in which each of the first grating component (X-ray phase changing portion 2b) and the second grating component (X-ray absorbing portion 3b) extends may be performed when the directions are deviated by a predetermined angle (for example, 10 degrees).
  • the example which the 1st fiber bundle (fiber bundle 10a) and the 2nd fiber bundle (fiber bundle 10b) are substantially orthogonal was shown in the said embodiment, this invention is not limited to this.
  • the first fiber bundle (fiber bundle 10a) and the second fiber bundle (fiber bundle 10b) may intersect without being orthogonal to each other.
  • first solid dark field data (3D data 22) may be generated after the second solid dark field data (3D data 20) is generated.
  • the image processing unit 6 shows an example in which the first three-dimensional dark field data (3D data 22) and the second three-dimensional dark field data (3D data 20) are combined (combined).
  • the invention is not limited to this.
  • the direction in which the rotation axis (axis line AR) extends and the first grating component (X-ray phase change portion 2b) may be combined in the case where each of the second grating components (the X-ray absorbing portion 3b) extends without intersecting with the extending direction (grating direction).
  • lattice 4 is provided was shown in the said embodiment, this invention is not limited to this.
  • the third grid 4 may not be provided.
  • the first grating 2 may be an absorption grating.
  • the rotation mechanism 8 rotates the subject T to rotate the subject T relative to the imaging system.
  • the present invention is not limited to this.
  • the subject T may be configured to be rotated relative to the imaging system by rotating the imaging system.
  • the lattice direction of the plurality of lattices and the direction of the subject T are relatively changed by rotating (rotating) the plurality of lattices, but the present invention is limited to this. I can not.
  • the lattice direction of the plurality of lattices and the direction of the subject T may be relatively changed.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • GFRP glass fiber reinforced plastic
  • Any object may be used as long as the object to be imaged contains fiber bundles.

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Abstract

このＸ線イメージング装置（１００）は、Ｘ線源（１）と検出器（５）と第１格子（２）および第２格子（３）とによって構成される撮像系（２００）を相対的に回転させる回転機構（８）と、複数の回転角度の各々において、Ｘ線の強度分布に基づいて、暗視野像を生成する画像処理部（６）とを備える。そして、画像処理部（６）は、暗視野像における複数の画素のうち、暗視野信号が閾値（Ｖ１）よりも大きい画素の暗視野信号を、設定値（Ｖ２）に低減させる散乱補正を実施するように構成されている。

Description

Ｘ線イメージング装置
　本発明は、Ｘ線イメージング装置に関し、特に、被写体の暗視野像を生成する画像処理部を備えるＸ線イメージング装置に関する。
　従来、被写体の暗視野像を生成する画像処理部を備えるＸ線イメージング装置が知られている。このようなＸ線イメージング装置は、たとえば、M Bech, et al., “Quantitative x-ray dark-field computed tomography” PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55(2010) P.5529-P.5539に開示されている。
　上記M Bech, et al., “Quantitative x-ray dark-field computed tomography” PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55(2010) P.5529-P.5539のＸ線イメージング装置は、位相格子と、検出器と、画像処理装置とを備えている。Ｘ線源からのＸ線は、被写体により散乱され、位相格子を通過して検出器に照射される。検出器により検出されるＸ線の干渉強度に基づいて、画像処理装置により暗視野像が生成される。また、被写体が３６０度回転された場合における各々の角度において生成された暗視野像を用いて画像の再構成が行われる。
　上記M Bech, et al., “Quantitative x-ray dark-field computed tomography” PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55(2010) P.5529-P.5539に記載されているような従来のＸ線イメージング装置では、Ｘ線の散乱が十分微小である場合、Ｘ線の干渉強度は散乱体の透過長に対して指数関数的に減衰すると近似することが可能である。この場合、一般的なＦＢＰ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ　Ｂａｃｋ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）により再構成を適切に行うことが可能である。
M Bech, et al., "Quantitative x-ray dark-field computed tomography" PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55(2010) P.5529-P.5539
　しかしながら、上記M Bech, et al., “Quantitative x-ray dark-field computed tomography” PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY 55(2010) P.5529-P.5539に記載されているような従来のＸ線イメージング装置では、Ｘ線の散乱角が大きい場合などにおいては、Ｘ線の干渉強度が透過長に対して指数関数的に変化しないため、ＦＢＰによる再構成を適切に行うことができない。すなわち、ＦＢＰにより再構成された暗視野像（３次元データ）においてアーチファクト（ノイズ）が発生するという不都合がある。この場合、再構成された被写体の像が不鮮明になるという問題点がある。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、再構成された被写体の像が不鮮明になるのを抑制することが可能なＸ線イメージング装置を提供することである。
　上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるＸ線イメージング装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に設けられ、第１格子および第２格子を含む複数の格子と、被写体と、Ｘ線源と検出器と複数の格子とによって構成される撮像系とを相対的に回転させる回転機構と、回転機構により回転された場合における複数の回転角度の各々において、検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、Ｘ線の散乱に起因する暗視野像を生成する画像処理部とを備え、画像処理部は、暗視野像における複数の画素のうち、Ｘ線の散乱強度に基づく値が所定の閾値よりも大きい画素のＸ線の散乱強度に基づく値を、所定の設定値に低減させる散乱補正を実施するように構成されている。なお、「暗視野像」とは、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙの変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。また、暗視野像は、小角散乱像とも呼ばれる。「Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ」とは、鮮明度のことである。
　この発明の一の局面におけるＸ線イメージング装置では、上記のように、Ｘ線の散乱強度に基づく値が所定の閾値よりも大きい画素のＸ線の散乱強度に基づく値を、所定の設定値に低減させるように構成されている。これにより、散乱補正前において、Ｘ線の散乱強度に基づく値が、回転角度に対応して変化する（Ｘ線の）透過長に対して指数関数的に変化しない場合でも、散乱補正における所定の設定値を適切化してＸ線の散乱強度に基づく値を適切な値まで低減させることによって、Ｘ線の散乱強度に基づく値の回転角度（透過長）に対する変化を指数関数的な変化に近づけることができる。その結果、Ｘ線の散乱角が大きいことに起因するアーチファクト（ノイズ）の発生を抑制することができるとともに、再構成された被写体の像が不鮮明になるのを抑制することができる。
　上記一の局面におけるＸ線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、散乱補正において、Ｘ線の散乱強度に基づく値が所定の閾値よりも大きい画素のＸ線の散乱強度に基づく値を、所定の閾値に設定するように構成されている。このように構成すれば、所定の設定値と所定の閾値とを別個の値にする場合に比べて、ユーザによる所定の設定値の決定にかかる作業負担の増加を抑制することができる。
　上記一の局面におけるＸ線イメージング装置において、好ましくは、被写体は、繊維束を含み、第１格子は、第１格子構成部分を有し、第２格子は、第１格子構成部分が延びる方向に沿って延びる第２格子構成部分を有し、画像処理部は、回転機構の回転軸が延びる方向と、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に、繊維束を含む被写体の暗視野像に対して散乱補正を行うように構成されている。ここで、一般的に、暗視野像において、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びる繊維束が顕著に現われる。しかし、回転機構の回転軸が延びる方向と、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合では、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びる繊維束に加えて、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に延びる繊維束が現われる。これは、回転機構により被写体が回転されることによって、回転角度によっては、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に延びる繊維束に対するＸ線の透過長が長くなる場合（角度）があるからである。このため、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に延びる繊維束によるＸ線の散乱角が大きくなる。したがって、回転機構の回転軸が延びる方向と、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に、繊維束を含む被写体の暗視野像に対して散乱補正を行うことによって、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に延びる繊維束によるＸ線の散乱に起因するアーチファクト（ノイズ）の発生をより効果的に抑制することができる。その結果、再構成された被写体の像が不鮮明になるのをより効果的に抑制することができる。
　この場合、好ましくは、繊維束は、所定の方向に延びる第１繊維束と、所定の方向とは異なる方向に延びる第２繊維束とを含み、画像処理部は、散乱補正によって、第１繊維束に起因するＸ線の散乱強度に基づく値と、第２繊維束に起因するＸ線の散乱強度に基づく値との合計値を、所定の設定値に低減させるように構成されている。このように構成すれば、第１繊維束に起因するＸ線の散乱強度に基づく値、および、第２繊維束に起因するＸ線の散乱強度に基づく値をそれぞれ別個に散乱補正により低減させる場合と異なり、１回の散乱補正によってＸ線の散乱強度に基づく値の制御をすることができる。その結果、散乱補正に要する時間が長くなるのを抑制することができる。
　上記第１繊維束に起因するＸ線の散乱強度に基づく値と第２繊維束に起因するＸ線の散乱強度に基づく値との合計値を所定の設定値に低減させるＸ線イメージング装置において、好ましくは、第１繊維束および第２繊維束のうちの一方は、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びるように設けられ、第１繊維束および第２繊維束のうちの他方は、第１格子および第２格子を正面から見て第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に沿って延びるように設けられている。このように構成すれば、散乱補正によって、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に延びる第１繊維束および第２繊維束のうちの一方によるＸ線の散乱に起因するアーチファクト（ノイズ）の発生を抑制することができる。その結果、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びる第１繊維束および第２繊維束のうちの他方の像が不鮮明になるのを抑制することができる。
　上記回転軸が延びる方向と第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に散乱補正を行うＸ線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、回転機構の回転軸が延びる方向と、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に、複数の回転角度の各々における暗視野像に対して散乱補正を行うとともに、散乱補正が行われた複数の回転角度の各々における暗視野像を再構成することにより第１立体暗視野データを生成するように構成されている。このように構成すれば、複数の回転角度の各々において、暗視野シグナル（Ｘ線の散乱強度に基づく値）を指数関数的減衰の変化に近づけることができるので、第１立体暗視野データが不鮮明になるのを抑制することができる。
　この場合、好ましくは、画像処理部は、散乱補正の実施の有無の変更を受け付け可能に構成されており、第１格子および第２格子を正面から見て回転軸が延びる方向と第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向とが略直交している場合に、複数の回転角度の各々における暗視野像に対して散乱補正を行わずに再構成することにより第２立体暗視野データを生成するとともに、第１立体暗視野データと第２立体暗視野データとを組み合わせて、被写体の立体像を取得するように構成されている。ここで、一般的に、暗視野像において、第１格子および第２格子を正面から見て回転軸が延びる方向と第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向とが略直交している場合、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びる繊維束が暗視野像において顕著に現われる。これは、回転機構により被写体が回転される場合に、第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向（回転軸に沿った方向）に延びる繊維束に対して、どの回転角度でも繊維束に対する暗視野感度があるためなのと、Ｘ線の透過長が回転角度によって大きく変化しないからである。これにより、第２立体暗視野データにおいて顕著に表示される繊維束と、第１立体暗視野データにおいて顕著に表示される繊維束とは互いに異なる（方向に延びる）繊維束となる。したがって、第１立体暗視野データと第２立体暗視野データとを組み合わせることによって、ユーザは、第１立体暗視野データに顕著に表示される繊維束と、第２立体暗視野データにおいて顕著に現われる繊維束との位置関係を立体像において視認することができる。
　上記一の局面におけるＸ線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、所定の設定値の変更を受け付け可能に構成されている。このように構成すれば、所定の設定値を被写体の種類に応じて変更することができるので、より適切に散乱補正を実施することができる。
　本発明によれば、上記のように、再構成された被写体の像が不鮮明になるのを抑制することができる。
一実施形態によるＸ線イメージング装置の構成を示した模式図である。 図２（ａ）は、回転軸と格子方向とが直交している場合のＸ線イメージング装置の構成を示した構成図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の場合の立体暗視野データである。 図３（ａ）は、回転軸と格子方向とが揃っている場合のＸ線イメージング装置の構成を示した構成図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の場合（散乱補正なし）の立体暗視野データ（比較例）である。 一実施形態によるＸ線イメージング装置における、Ｘ線の光軸に対する被写体の配置角度とＸ線の散乱度合を説明するための模式図（ａ）～（ｄ）である。 一実施形態によるＸ線イメージング装置によって被写体を回転させながら撮像している際の暗視野像の模式図（ａ）～（ｄ）である。 一実施形態によるＸ線イメージング装置によって生成された暗視野像のサイノグラムである。（図６（ａ）は、図２（ａ）の場合の図である。図６（ｂ）は、図３（ａ）の場合（散乱補正なし）の図である。） 一実施形態によるＸ線イメージング装置による第１繊維束に起因する暗視野信号と第２繊維束に起因する暗視野信号との関係を説明するための図である。（図７（ａ）は、図２（ａ）の場合の図である。図７（ｂ）は、図３（ａ）の場合（散乱補正なし）の図である。） 図３（ａ）のＸ線イメージング装置によって生成された暗視野像に対して散乱補正を行うとともに再構成して生成された立体暗視野データである。 一実施形態によるＸ線イメージング装置による立体暗視野データの断面像である。（図９（ａ）は、図３（ｂ）の断面像（比較例）である。図９（ｂ）は、図８の断面像である。） 一実施形態によるＸ線イメージング装置による（図９とは異なる被写体を用いて生成された）立体暗視野データの断面像である。（図１０（ａ）は、図３（ｂ）の断面像（比較例）である。図１０（ｂ）は、図８の断面像である。） 一実施形態によるＸ線イメージング装置による立体暗視野データの（図１０とは異なる方向に沿った方向の）断面像である。（図１１（ａ）は、図３（ｂ）の断面像（比較例）である。図１１（ｂ）は、図８の断面像である。） 一実施形態によるＸ線イメージング装置による立体暗視野データを示した図である。（図１２（ａ）は、図３（ｂ）に示した立体暗視野データ（比較例）である。図１２（ｂ）は、図８に示した立体暗視野データである。） 一実施形態によるＸ線イメージング装置による図８に示した立体暗視野データと図２（ｂ）に示した立体暗視野データとを組み合わせて取得された立体像を示した図である。 一実施形態によるＸ線イメージング装置による撮像方法を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
　［本実施形態］
　図１～図１４を参照して、本実施形態によるＸ線イメージング装置１００の構成について説明する。
　（Ｘ線イメージング装置の構成）
　図１に示すように、Ｘ線イメージング装置１００は、被写体Ｔを通過したＸ線の拡散（散乱）を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。また、Ｘ線イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。Ｘ線イメージング装置１００は、たとえば、非破壊検査用途では、物体の内部の画像化に用いることが可能である。
　被写体Ｔは、内部に繊維束１０（図２参照）を含む。被写体Ｔは、たとえば、繊維束１０として炭素繊維が用いられ、母材として樹脂１１（図２参照）が用いられる炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）である。なお、繊維束とは、繊維が多数集まって束状になったものである。本実施形態では、繊維束１０は、多数の繊維によって板状に形成されたものである。
　図１は、Ｘ線イメージング装置１００をＸ方向から見た図である。図１に示すように、Ｘ線イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、第１格子２と、第２格子３と、第３格子４と、検出器５と、画像処理部６と、制御部７と、回転機構８と、格子移動機構９とを備えている。なお、本明細書において、Ｘ線源１から第１格子２に向かう方向をＺ２方向、その逆向きの方向をＺ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＸ方向とし、紙面の奥に向かう方向をＸ２方向、紙面の手前側に向かう方向をＸ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の上下方向をＹ方向とし、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向とする。
　Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線をＺ２方向に向けて照射するように構成されている。
　第１格子２は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ１で配列される複数のスリット２ａおよび、Ｘ線位相変化部２ｂを有している。各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第１格子２は、いわゆる位相格子である。なお、Ｘ線位相変化部２ｂは、請求の範囲の「第１格子構成部分」の一例である。
　第１格子２は、Ｘ線源１と、第２格子３との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第１格子２は、タルボ効果により、第１格子２の自己像（図示せず）を形成するために設けられている。なお、可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成される。これをタルボ効果という。
　第２格子３は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ２で配列される複数のＸ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂを有する。Ｘ線吸収部３ｂは、Ｘ線位相変化部２ｂが延びる方向に沿って延びている。各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第２格子３は、いわゆる、吸収格子である。第１格子２、第２格子３はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット２ａおよびＸ線透過部３ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部３ｂはＸ線を遮蔽する役割を担っており、Ｘ線位相変化部２ｂはスリット２ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。なお、Ｘ線吸収部３ｂは、請求の範囲の「第２格子構成部分」の一例である。
　第２格子３は、第１格子２と検出器５との間に配置されており、第１格子２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子３は、第１格子２からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子３は、第１格子２の自己像と干渉して、検出器５の検出表面上にモアレ縞（図示せず）を形成する。
　第３格子４は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列される複数のＸ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂを有する。各Ｘ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第３格子４は、いわゆる、マルチスリットである。
　第３格子４は、Ｘ線源１と第１格子２との間に配置されている。第３格子４は、各Ｘ線透過部４ａを通過したＸ線を線光源とすることにより、Ｘ線源１からのＸ線を多点光源化するように構成されている。３枚の格子（第１格子２、第２格子３、および、第３格子４）のピッチと格子間の距離とが一定の条件を満たすことにより、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めることが可能である。これにより、Ｘ線源１の管球の焦点サイズが大きくても干渉強度を保持できる。
　検出器５は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。検出器５は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器５は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、Ｘ方向およびＹ方向にアレイ状に配列されている。また、検出器５は、取得した画像信号を、画像処理部６に出力するように構成されている。
　画像処理部６は、検出器５から出力された画像信号に基づいて、吸収像（図示せず）を生成するように構成されている。また、画像処理部６は、検出器５により検出されたＸ線の強度分布に基づいて暗視野像（図５参照）を生成するように構成されている。ここで、吸収像とは、被写体ＴによるＸ線の吸収の差によって生じるコントラストを画像化したものである。また、暗視野像とは、被写体Ｔの内部にある微細構造によるＸ線の屈折によって生じるコントラストを画像化したものである。また、画像処理部６は、回転機構８を回転させながら（複数の回転角度の各々において）撮像された複数の吸収像および複数の暗視野像をそれぞれ再構成することにより、３次元吸収像（図示せず）および３次元暗視野像（図２（ｂ）等参照）を生成する。また、画像処理部６は、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）や画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）などのプロセッサを含む。
　制御部７は、回転機構８を介して、被写体Ｔと、Ｘ線源１、検出器５、および、複数の格子（第１格子２、第２格子３、および、第３格子４）によって構成される撮像系２００を相対的に回転させるように構成されている。また、制御部７は、格子移動機構９を介して、第１格子２を格子面内において格子方向と直交する方向にステップ移動させるように構成されている。Ｘ線イメージング装置１００では、第１格子２を一定周期間隔に走査することにより得られた複数のモアレ縞（画像）から再構成画像を取得する手法（縞走査法）が用いられている。また、制御部７は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などのプロセッサを含む。なお、格子方向は、請求の範囲の「第１格子構成部分および第２格子構成部分の各々が延びる方向」の一例である。
　回転機構８は、制御部７からの信号に基づいて、被写体Ｔと撮像系２００とを相対的に回転させるように構成されている。具体的には、回転機構８は、被写体Ｔを軸線ＡＲ周りに回転させることにより、撮像系２００に対して被写体Ｔを相対的に回転させるように構成されている。図１では、軸線ＡＲが延びる方向（図１ではＹ方向）と、複数の格子の格子方向（図１ではＸ方向）とが直交している状態を図示しているが、複数の格子の格子方向は所定の方向（たとえばＹ方向）に変化させることが可能である。なお、格子方向とは、格子の格子パターンが延びる方向である。また、格子パターンとは、各格子のスリット２ａ、Ｘ線位相変化部２ｂ、Ｘ線透過部３ａ、および、Ｘ線吸収部３ｂなどのことである。また、回転機構８は、たとえば、モータなどによって駆動される回転ステージを含む。なお、軸線ＡＲは、請求の範囲の「回転軸」の一例である。
　格子移動機構９は、制御部７からの信号に基づいて、第１格子２を格子面内（ＸＹ面内）において格子方向と直交する方向（図１ではＹ方向）にステップ移動させるように構成されている。具体的には、格子移動機構９は、第１格子２の周期ｄ１をｎ分割し、ｄ１／ｎずつ第１格子２をステップ移動させる。格子移動機構９は、少なくとも第１格子２の１周期ｄ１分、第１格子２をステップ移動させるように構成されている。なお、ｎは正の整数であり、たとえば、９などである。また、格子移動機構９は、たとえば、ステッピングモータやピエゾアクチュエータなどを含む。
　図２（ａ）に示すように、繊維束１０は、被写体Ｔ内において、複数の異なる方向に延びる繊維束１０を含む。図２（ａ）に示す例では、被写体Ｔは、第１格子２および第２格子３を正面から見て（Ｚ方向から見て）格子方向と直交する方向（Ｙ方向）に延びる繊維束１０ａと、格子方向（Ｘ方向）に延びる繊維束１０ｂとが編み込まれた構造となっている。なお、図２（ａ）に示す例では、繊維束１０ａおよび繊維束１０ｂを区別して表示しているが、実際にはシート状に織り込まれた（または、編み込まれた）同種の炭素繊維である。また、Ｘ方向およびＹ方向は、それぞれ、請求の範囲の「所定の方向とは異なる方向」および「所定の方向」の一例である。また、繊維束１０ａおよび繊維束１０ｂは、それぞれ、請求の範囲の「第１繊維束」および「第２繊維束」の一例である。
　また、被写体Ｔの樹脂１１には、クラック１２が形成されている場合がある。図２に示す例では、クラック１２は、Ｙ方向に延びている。なお、クラック１２は、樹脂１１に形成される空気の層などである。
　図２に示す例では、軸線ＡＲが延びる方向（図２（ａ）ではＹ方向）と格子方向（図２（ａ）ではＸ方向）とが直交している。この場合、繊維束１０のうち格子方向に延びる繊維束（図２（ａ）では繊維束１０ｂ）の像が暗視野像において現われる。この場合に生成された複数の回転角度における暗視野像（図５の暗視野像２０ａ～２０ｄ参照）を再構成することにより、繊維束１０ｂの立体像が鮮明に表示される３Ｄデータ２０（図２（ｂ）参照）が生成される。なお、３Ｄデータ２０は、請求の範囲の「第２立体暗視野像」の一例である。
　図３に示す比較例では、軸線ＡＲが延びる方向（図３（ａ）ではＹ方向）と格子方向（図３（ａ）ではＹ方向）とが揃っている。この場合、繊維束１０のうち格子方向に延びている繊維束（図３（ａ）では繊維束１０ａ）およびクラック１２の像に加えて、格子方向と直交する方向（Ｘ方向）に延びている繊維束（図３（ａ）では繊維束１０ｂ）が暗視野像において現われる。この場合に生成された複数の回転角度における暗視野像（図５の暗視野像２１ｂ～２１ｄ参照）を再構成することにより、繊維束１０ａおよびクラック１２の立体像に加えて、繊維束１０ｂの立体像が現われる３Ｄデータ２１（図３（ｂ）参照）が生成される。
　ここで、図４を参照して、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが揃っている場合（図３（ａ）参照）において、暗視野像（図５の暗視野像２１ｂ～２１ｄ参照）に、格子方向と直交する方向（Ｘ方向）に延びている繊維束（図３（ａ）では繊維束１０ｂ）が現われる理由について説明する。
　図４（ａ）は、ＸＺ平面において、被写体Ｔの繊維束１０ｂがＸ線の光軸と直交するように配置されている場合の例を示す模式図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）における４００－４００線に沿う断面図である。図４（ｃ）は、ＸＺ平面において、被写体Ｔの繊維束１０ｂがＸ線の光軸に対して斜めになるように配置されている場合の例を示す模式図である。図４（ｄ）は、図４（ｃ）における５００－５００線に沿う断面図である。
　ここで、Ｘ線の光軸と直交する方向に延びる繊維束１０にＸ線が入射した場合、繊維束１０によってＸ線が散乱（拡散）する。具体的には、被写体Ｔ内の繊維と樹脂１１（図２参照）との界面において、繊維と樹脂１１との屈折率の差によってＸ線が屈折する。被写体Ｔ内には、繊維束１０が積層されているため、また、繊維束１０は多数の繊維から構成されているため、多数の繊維を通過することによって多重の屈折が起こり、Ｘ線が散乱（拡散）する。
　図４（ａ）に示す例では、繊維束１０ｂがＸ線の光軸と直交する配置となっている。すなわち、繊維束１０ｂがＸ方向に延びるように配置されている。したがって、図４（ｂ）に示すように、繊維の断面は略円形となっている。図４（ｃ）に示す例では、繊維束１０ｂがＸ線の光軸に対して斜めに配置されている。したがって、図４（ｄ）に示すように、繊維の断面は楕円形である。繊維の断面が楕円形となる場合、繊維の断面が略円形となる場合と比較して、Ｘ線が繊維と樹脂１１との界面を通過する距離が長くなる。また、繊維と樹脂１１との界面はざらざらした形状（微小な凹凸）となっており、Ｘ線が繊維と樹脂１１との界面を通過する距離が長くなる分だけ、Ｘ線の散乱（拡散）が増大する。
　図５は、本実施形態によるＸ線イメージング装置１００において被写体Ｔを回転させながら撮像した際のある角度（第１角度θ１、第２角度θ２、第３角度θ３および第４角度θ４）における、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが直交している場合（図２参照）の暗視野像２０ａ～２０ｄと、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが揃っている場合（図３参照）の暗視野像２１ａ～２１ｄを示す模式図（ａ）～（ｄ）である。
　軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが直交している場合では、第１角度θ１の暗視野像（暗視野像２０ａ）（図５（ａ）参照）において、繊維束１０ｂが鮮明に現われている。また、角度が比較的大きい暗視野像（暗視野像２０ｂ～２０ｄ）（図５（ｂ）～（ｄ）参照）において、角度が大きくなるにつれて、繊維束１０ｂによるＸ線の散乱（拡散）（図４参照）が大きくなる。その結果、繊維束１０ｂの暗視野信号（図７（ａ）の実線参照）が大きくなる。なお、この場合、角度が大きくなっても繊維束１０ａによるＸ線の散乱（拡散）は大きく変化しないので、繊維束１０ａ（およびクラック１２）の暗視野信号（図７（ａ）の破線参照）は大きくならない。ここで、暗視野信号とは、暗視野像における所定の画素の画素値をＶとした場合にｆ（１／Ｖ）で求められる値である。なお、上記関数ｆ（ｘ）は、引数ｘの値が大きいほど値が大きくなる関数である。したがって、Ｘ線の散乱強度が大きく、暗視野像の画素値（明るさ）が小さい場合（すなわちＶが大きい場合）は、暗視野信号は大きくなる。なお、暗視野信号は、請求の範囲の「Ｘ線の散乱強度に基づく値」の一例である。
　一方、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが揃っている場合では、角度が比較的小さい第１角度θ１の暗視野像（暗視野像２１ａ）においては、繊維束１０ｂの暗視野信号（図７（ｂ）の実線参照）が比較的小さく、繊維束１０ａ（およびクラック１２）が鮮明に現われている。しかし、角度が大きくなるにつれて、繊維束１０ｂによるＸ線の散乱（拡散）が大きくなるため、繊維束１０ｂの暗視野信号（図７（ｂ）の実線参照）が繊維束１０ａの暗視野信号（図７（ｂ）の破線参照）に対して大きくなる。このため、暗視野像２１ｂ～２１ｄにおいて、繊維束１０ｂの像が顕著に現われるため、繊維束１０ａ（およびクラック１２）の詳細な構造を把握することは難しくなる。
　図６は、本実施形態によるＸ線イメージング装置１００において被写体Ｔを３６０度回転させながら撮像した際のサイノグラムである。図６のサイノグラムは、複数の回転角度の各々における検出器５の出力データを示したものである。軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが直交している場合のサイノグラム（図６（ａ）参照）、および、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが揃っている場合のサイノグラム（図６（ｂ）参照）の各々に示されているように、所定の回転角度において、繊維束１０ｂによるＸ線の散乱（拡散）が大きくなっている（図６（ａ）および図６（ｂ）の斜線部分参照）ことが分かる。すなわち、図６（ａ）および図６（ｂ）の斜線部分は、暗視野信号が比較的大きい回転角度（図７（ａ）および（ｂ）の実線参照）に対応している。
　ここで、本実施形態では、画像処理部６（図１参照）は、暗視野像における複数の画素のうち、暗視野信号が閾値Ｖ１（図７（ｂ）参照）よりも大きい画素の暗視野信号を、設定値Ｖ２に低減させる散乱補正を実施するように構成されている。なお、本実施形態では、設定値Ｖ２は、閾値Ｖ１と等しい。なお、閾値Ｖ１および設定値Ｖ２は、それぞれ、請求の範囲の「所定の閾値」および「所定の設定値」の一例である。
　具体的には、画像処理部６は、暗視野像に含まれる複数の画素の各々に対して散乱補正を実施する。詳細には、画像処理部６は、暗視野像に含まれる複数の画素のうち、暗視野信号が閾値Ｖ１よりも大きい画素の暗視野信号を散乱補正により設定値Ｖ２（閾値Ｖ１）に低減させる。また、画像処理部６は、暗視野像に含まれる複数の画素のうち、暗視野信号が閾値Ｖ１以下の画素に対しては散乱補正を実施せず、暗視野信号を変化させない。
　また、本実施形態では、画像処理部６は、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが揃っている場合（図３（ａ）参照）に、繊維束１０を含む被写体Ｔの暗視野像に対して散乱補正を行うように構成されている。具体的には、画像処理部６は、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが揃っている場合に、複数の回転角度の各々における暗視野像（図５の暗視野像２１ａ～２１ｄ参照）に対して散乱補正を行う。
　そして、図８に示すように、画像処理部６は、散乱補正が行われた複数の回転角度の各々における暗視野像を再構成することにより３Ｄデータ２２を生成する。なお、３Ｄデータ２２は、請求の範囲の「第１立体暗視野像」の一例である。
　また、画像処理部６は、散乱補正の実施の有無の変更を受け付け可能に構成されている。本実施形態では、画像処理部６は、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが直交している場合（図２（ａ）参照）には、散乱補正が行われないように構成されている。
　また、本実施形態では、画像処理部６は、散乱補正によって、繊維束１０ａに起因する暗視野信号（図７（ｂ）の実線参照）と、繊維束１０ｂに起因する暗視野信号（図７（ｂ）の破線参照）との合計値を、設定値Ｖ２（閾値Ｖ１）に低減させるように構成されている。なお、設定値Ｖ２（閾値Ｖ１）は、ユーザにより予め設定されている値である。
　また、本実施形態では、画像処理部６は、設定値Ｖ２の変更を受け付け可能に構成されている。具体的には、図示しない操作部においてユーザが設定値Ｖ２の変更を指示した場合、ユーザの指示に基づいて制御部７（図１参照）により画像処理部６の設定値Ｖ２が変更される。
　図９（ａ）は、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが揃っている場合（図３（ａ）参照）の、散乱補正が実施されていない場合の３Ｄデータ２１（図３（ｂ）参照）の所定の方向に沿った断面像（比較例）である。また、図９（ｂ）は、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが揃っている場合（図３（ａ）参照）の、散乱補正が実施されている場合の３Ｄデータ２２（図８参照）の所定の方向に沿った断面像である。図９（ａ）に示す比較例では、断面像内において、繊維束１０ｂの像（斜線部分）が顕著に現われており、繊維束１０ａ（およびクラック１２）の像は現われていない。一方、図９（ｂ）に示す例では、図９（ａ）において現われていた繊維束１０ｂの像が現われず、繊維束１０ａの像（斜線部分）が顕著に現われている。なお、図９（ｂ）に示す例では、クラック１２の像は現われていない。
　また、図１０に示す例では、図９とは異なる種類の被写体Ｔの画像を示す。図１０（ａ）は、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが揃っている場合（図３（ａ）参照）の、散乱補正が実施されていない場合の３Ｄデータ２１（図３（ｂ）および図１２（ａ）参照）の所定の方向に沿った断面像（比較例）である。また、図１０（ｂ）は、軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが揃っている場合（図３（ａ）参照）の、散乱補正が実施されている場合の３Ｄデータ２２（図８および図１２（ｂ）参照）の所定の方向に沿った断面像である。図１０（ａ）に示す比較例では、断面像内において、クラック１２（筋状の部分）の像は現われてはいるが、図９（ａ）と同様に繊維束１０ｂの像（斜線部分）が顕著に現われており、クラック１２の像が視認しにくくなっている。一方、図１０（ｂ）に示す例では、図１０（ａ）において現われていた繊維束１０ｂの像が現われず、クラック１２の像（斜線部分）が顕著に現われている。なお、図１０（ｂ）に示す例では、繊維束１０ａの像は顕著に現われていない。
　また、図１１では、図１０とは異なる方向に沿った断面像を示す。図１１（ａ）に示す比較例では、断面像内において、繊維束１０ｂによるＸ線の散乱に起因するアーチファクト（ノイズ）（被写体Ｔから外側に出ている放射状の線）が顕著に現われている。また、図１１（ｂ）では、図１１（ａ）の比較例に比べて、繊維束１０ｂによるＸ線の散乱に起因するアーチファクト（ノイズ）の発生が抑制されている。
　また、図１２では、図１０および図１１の被写体Ｔの３Ｄデータを示す。図１２（ａ）に示すように、散乱補正が実施されていない場合の３Ｄデータ２１には、繊維束１０ｂの立体像が顕著に現われている。また、図１２（ｂ）に示すように、散乱補正が実施されている場合の３Ｄデータ２２には、クラック１２（および繊維束１０ａ）の立体像が顕著に現われている。
　ここで、本実施形態では、図１３に示すように、画像処理部６は、第１格子２および第２格子３を正面から見て（Ｚ方向から見て）軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが略直交している場合（図２（ａ）参照）に、複数の回転角度の各々における暗視野像（図５の暗視野像２０ａ～２０ｄ参照）に対して散乱補正を行わずに再構成することにより３Ｄデータ２０（図２（ｂ）参照）を生成するように構成されている。そして、画像処理部６は、３Ｄデータ２２と３Ｄデータ２０とを組み合わせて、被写体Ｔの立体像２３を取得するように構成されている。すなわち、画像処理部６は、３Ｄデータ２２と３Ｄデータ２０とを合成して、１つの立体像２３を取得（生成）するように構成されている。
　（被写体の撮像）
　次に、図１４を参照して、本実施形態によるＸ線イメージング装置１００による被写体Ｔを撮像する処理の流れについて説明する。
　ステップＳ１において、格子方向と軸線ＡＲが延びる方向とを揃える。この場合、繊維束１０ａは、格子方向に沿って延びるように設けられ、繊維束１０ｂは、第１格子２および第２格子３を正面から見て格子方向と直交する方向に沿って延びるように設けられている。
　次に、ステップＳ２において、制御部７により、回転機構８を介して、被写体Ｔが所定角度（たとえば１度）回転される。
　次に、ステップＳ３において、制御部７により、格子移動機構９を介して第１格子２がステップ移動されながら、被写体Ｔが撮像される。次に、ステップＳ４において、画像処理部６により、被写体Ｔの暗視野像が生成される。
　次に、ステップＳ５において、画像処理部６により、ステップＳ４において生成された暗視野像に対して散乱補正が実施される。
　次に、ステップＳ６において、制御部７により、回転機構８が被写体Ｔを３６０度回転させたかどうかが判定される。被写体Ｔが３６０度回転していない場合、ステップＳ２に戻る。被写体Ｔが３６０度回転している場合、ステップＳ７へ進む。
　ステップＳ７において、画像処理部６により、各回転角度において撮像された暗視野像が再構成され、被写体Ｔの３次元データ（３Ｄデータ２２（図８参照））が生成される。なお、この場合、画像処理部６により、生成された３Ｄデータ２２に対して少なくとも平滑化処理を含む補正処理が行われてもよい。平滑化処理は、たとえば、ガウシアンフィルタなどによるフィルター処理による平滑化を含む。
　次に、ステップＳ８において、複数の格子が回動（回転）されることにより、格子方向と軸線ＡＲが延びる方向とが直交した状態にする。この場合、繊維束１０ｂは、格子方向に沿って延びるように設けられ、繊維束１０ａは、第１格子２および第２格子３を正面から見て格子方向と直交する方向に沿って延びるように設けられている。
　次に、ステップＳ９において、制御部７により、回転機構８を介して、被写体Ｔが所定角度（たとえば１度）回転される。
　次に、ステップＳ１０において、制御部７により、格子移動機構９を介して第１格子２がステップ移動されながら、被写体Ｔが撮像される。次に、ステップＳ１１において、画像処理部６により、被写体Ｔの暗視野像が生成される。
　次に、ステップＳ１２において、制御部７により、回転機構８が被写体Ｔを３６０度回転させたかどうかが判定される。被写体Ｔが３６０度回転していない場合、ステップＳ９に戻る。被写体Ｔが３６０度回転している場合、ステップＳ１３へ進む。
　ステップＳ１３において、画像処理部６により、各回転角度において撮像された暗視野像（図５の暗視野像２０ａ～２０ｄ参照）が再構成され、被写体Ｔの３次元データ（３Ｄデータ２０（図２（ｂ）参照））が生成される。なお、この場合、画像処理部６により、生成された３Ｄデータ２０に対して平滑化処理を含む補正処理が行われてもよい。
　ステップＳ１４において、画像処理部６により、ステップＳ７において生成された３Ｄデータ２２と、ステップ１３において生成された３Ｄデータ２０とが組み合わされて（合成されて）、被写体Ｔの立体像２３が取得される。
　ステップＳ１５において、画像処理部６により、ステップＳ１４において取得された立体像２３から所定の特徴量が抽出される。この場合に抽出される特徴量としては、繊維束１０の編み込みの高さ、隣接する繊維束１０の間の隙間の大きさ、繊維束１０の幅、繊維束１０の長さ、繊維束１０の曲率、繊維束１０の肉厚、クラック１２の長さ、クラック１２の深さ、クラック１２の数量、および、クラック１２の曲率などである。また、繊維束１０の編み込みの規則性などを特徴量として抽出してもよい。
　（本実施形態の効果）
　本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
　本実施形態では、上記のように、画像処理部６が、暗視野像における複数の画素のうち、暗視野信号が閾値Ｖ１よりも大きい画素の暗視野信号を、設定値Ｖ２（閾値Ｖ１）に低減させる散乱補正を実施するように、Ｘ線イメージング装置１００を構成する。これにより、散乱補正前において、暗視野信号が、回転角度に対応して変化する（Ｘ線の）透過長に対して指数関数的に変化しない場合でも、散乱補正における設定値Ｖ２を適切化して暗視野信号を適切な値まで低減させることによって、暗視野信号の回転角度（透過長）に対する変化を指数関数的な変化に近づけることができる。その結果、Ｘ線の散乱角が大きいことに起因するアーチファクト（ノイズ）の発生を抑制することができるとともに、再構成された被写体Ｔの像が不鮮明になるのを抑制することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、画像処理部６が、散乱補正において、暗視野信号が閾値Ｖ１よりも大きい画素の暗視野信号を、閾値Ｖ１に設定するように、Ｘ線イメージング装置１００を構成する。これにより、設定値Ｖ２と閾値Ｖ１とを別個の値にする場合に比べて、ユーザによる設定値Ｖ２の決定にかかる作業負担の増加を抑制することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、画像処理部６が、回転機構８の軸線ＡＲが延びる方向と、格子方向とが揃っている場合に、繊維束１０を含む被写体Ｔの暗視野像に対して散乱補正を行うように、Ｘ線イメージング装置１００を構成する。ここで、一般的に、暗視野像において、格子方向に沿って延びる繊維束１０が顕著に現われる。しかし、回転機構８の軸線ＡＲが延びる方向と、格子方向とが揃っている場合では、格子方向に沿って延びる繊維束１０に加えて、格子方向と直交する方向に延びる繊維束１０が現われる。これは、回転機構８により被写体Ｔが回転されることによって、回転角度によっては、格子方向と直交する方向に延びる繊維束１０に対するＸ線の透過長が長くなる場合（角度）があるからである。このため、格子方向と直交する方向に延びる繊維束１０によるＸ線の散乱角が大きくなる。したがって、回転機構８の軸線ＡＲが延びる方向と、格子方向とが揃っている場合に、繊維束１０を含む被写体Ｔの暗視野像に対して散乱補正を行うことによって、格子方向と直交する方向に延びる繊維束１０によるＸ線の散乱に起因するアーチファクト（ノイズ）の発生をより効果的に抑制することができる。その結果、再構成された被写体Ｔの像が不鮮明になるのをより効果的に抑制することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、画像処理部６が、散乱補正によって、繊維束１０ａに起因する暗視野信号と、繊維束１０ｂに起因する暗視野信号との合計値を、設定値Ｖ２（閾値Ｖ１）に低減させるように、Ｘ線イメージング装置１００を構成する。これにより、繊維束１０ａに起因する暗視野信号、および、繊維束１０ｂに起因する暗視野信号をそれぞれ別個に散乱補正により低減させる場合と異なり、１回の散乱補正によって暗視野信号の制御をすることができる。その結果、散乱補正に要する時間が長くなるのを抑制することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、繊維束１０ａおよび繊維束１０ｂのうちの一方が、格子方向に沿って延びるように設けられ、繊維束１０ａおよび繊維束１０ｂのうちの他方が、第１格子２および第２格子３を正面から見て格子方向と直交する方向に沿って延びるように設けられるように、Ｘ線イメージング装置１００を構成する。これにより、散乱補正によって、格子方向と直交する方向に延びる繊維束１０ａおよび繊維束１０ｂのうちの一方によるＸ線の散乱に起因するアーチファクト（ノイズ）の発生を抑制することができる。その結果、格子方向に沿って延びる繊維束１０ａおよび繊維束１０ｂのうちの他方の像が不鮮明になるのを抑制することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、画像処理部６が、回転機構８の軸線ＡＲが延びる方向と、格子方向とが揃っている場合に、複数の回転角度の各々における暗視野像に対して散乱補正を行うとともに、散乱補正が行われた複数の回転角度の各々における暗視野像を再構成することにより３Ｄデータ２２を生成するように、Ｘ線イメージング装置１００を構成する。これにより、複数の回転角度の各々において、暗視野信号を指数関数的減衰の変化に近づけることができるので、３Ｄデータ２２が不鮮明になるのを抑制することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、第１格子２および第２格子３を正面から見て軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが略直交している場合に、複数の回転角度の各々における暗視野像に対して散乱補正を行わずに再構成することにより３Ｄデータ２０を生成するとともに、３Ｄデータ２２と３Ｄデータ２０とを組み合わせて、被写体Ｔの立体像２３を取得するように、Ｘ線イメージング装置１００を構成する。ここで、一般的に、暗視野像において、第１格子２および第２格子３を正面から見て軸線ＡＲが延びる方向と格子方向とが略直交している場合、格子方向に沿って延びる繊維束１０が暗視野像において顕著に現われる。これは、回転機構８により被写体Ｔが回転される場合に、格子方向と直交する方向（軸線ＡＲに沿った方向）に延びる繊維束１０に対して、どの回転角度でも繊維束１０に対する暗視野感度があるためなのと、Ｘ線の透過長が回転角度によって大きく変化しないからである。これにより、３Ｄデータ２０において顕著に表示される繊維束１０と、３Ｄデータ２２において顕著に表示される繊維束１０とは互いに異なる（方向に延びる）繊維束１０となる。したがって、３Ｄデータ２０と３Ｄデータ２２とを組み合わせることによって、ユーザは、３Ｄデータ２０に顕著に表示される繊維束１０と、３Ｄデータ２２において顕著に表示される繊維束１０との位置関係を立体像２３において視認することができる。
　また、本実施形態では、上記のように、画像処理部６が、設定値Ｖ２の変更を受け付け可能に構成されるように、Ｘ線イメージング装置１００を構成する。これにより、設定値Ｖ２を被写体Ｔの種類に応じて変更することができるので、より適切に散乱補正を実施することができる。
　（変形例）
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
　たとえば、上記実施形態では、暗視野像の暗視野信号の大きさに基づいて、散乱補正を実施する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、暗視野像の画素値に基づいて、散乱補正を行ってもよい。ここで、Ｘ線の散乱が大きい場合は暗視野像の画素値（明るさ）は小さくなる。したがって、画素値に基づいて散乱補正を行う場合、画像処理部６は、画素値が所定の閾値よりも小さい場合に散乱補正を行うように構成される。なお、この場合、画素値は、請求の範囲の「Ｘ線の散乱強度に基づく値」である。
　また、上記実施形態では、所定の設定値（設定値Ｖ２）と所定の閾値（閾値Ｖ１）とが等しい例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、所定の設定値（設定値Ｖ２）と所定の閾値（閾値Ｖ１）とが互いに異なっていてもよい。この場合、画像処理部６は、所定の設定値（設定値Ｖ２）として最適な値を、生成された暗視野像に基づいて推定するように構成されていてもよい。
　また、上記実施形態では、回転機構８の回転軸（軸線ＡＲ）が延びる方向と、第１格子構成部分（Ｘ線位相変化部２ｂ）および第２格子構成部分（Ｘ線吸収部３ｂ）の各々が延びる方向（格子方向）とが揃っている場合に散乱補正を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転機構８の回転軸（軸線ＡＲ）が延びる方向と、第１格子構成部分（Ｘ線位相変化部２ｂ）および第２格子構成部分（Ｘ線吸収部３ｂ）の各々が延びる方向（格子方向）とが、所定の角度（たとえば１０度）ずれている場合に散乱補正を行ってもよい。
　また、上記実施形態では、第１繊維束（繊維束１０ａ）と第２繊維束（繊維束１０ｂ）とが略直交している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１繊維束（繊維束１０ａ）と第２繊維束（繊維束１０ｂ）とが直交せずに交差していてもよい。
　また、上記実施形態では、第２立体暗視野データ（３Ｄデータ２０）の生成において散乱補正を実施しない例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２立体暗視野データ（３Ｄデータ２０）の生成において散乱補正を実施してもよい。
　また、上記実施形態では、第１立体暗視野データ（３Ｄデータ２２）を生成した後に、第２立体暗視野データ（３Ｄデータ２０）を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２立体暗視野データ（３Ｄデータ２０）を生成した後に、第１立体暗視野データ（３Ｄデータ２２）を生成してもよい。
　また、上記実施形態では、画像処理部６が、第１立体暗視野データ（３Ｄデータ２２）と第２立体暗視野データ（３Ｄデータ２０）とを組み合わせる（合成する）例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１立体暗視野データ（３Ｄデータ２２）および第２立体暗視野データ（３Ｄデータ２０）に加えて、回転軸（軸線ＡＲ）が延びる方向と第１格子構成部分（Ｘ線位相変化部２ｂ）および第２格子構成部分（Ｘ線吸収部３ｂ）の各々が延びる方向（格子方向）とが直交せずに交差している場合の立体暗視野データを組み合わせてもよい。
　また、上記実施形態では、第３格子４が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。第３格子４が設けられていなくてもよい。
　また、上記実施形態では、縞走査法によって暗視野像を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子２、第２格子３、または、第３格子４のうちのいずれかを、Ｘ線の光軸方向に直交する平面上において回転させる手法（いわゆる、モアレ１枚撮り手法）によって、暗視野像を生成してもよい。
　また、上記実施形態では、第１格子２が位相格子である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子２は吸収格子であってもよい。
　また、上記実施形態では、回転機構８は、被写体Ｔを回転させることにより、撮像系に対して被写体Ｔを相対的に回転させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、撮像系を回転させることにより、撮像系に対して被写体Ｔを相対的に回転させるように構成されていてもよい。
　また、上記実施形態では、複数の格子を回動（回転）させることにより、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの向きとを相対的に変更する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、被写体Ｔを回動（回転）させることにより、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの向きとを相対的に変更するように構成されていてもよい。
　また、上記実施形態では、第１格子２を格子面内においてステップ移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。複数の格子のうち、いずれの格子をステップ移動させてもよい。
　また、上記実施形態では、被写体Ｔとして、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を撮像する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）などを被写体Ｔとして用いてもよい。撮像する被写体内に繊維束が含まれていれば、どのような被写体であってもよい。
　１　Ｘ線源
　２　第１格子
　２ｂ　Ｘ線位相変化部（第１格子構成部分）
　３　第２格子
　３ｂ　Ｘ線吸収部（第２格子構成部分）
　５　検出器
　６　画像処理部
　８　回転機構
　１０　繊維束
　１０ａ　繊維束（第１繊維束）
　１０ｂ　繊維束（第２繊維束）
　２０　３Ｄデータ（第２立体暗視野データ）
　２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ　暗視野像（回転軸が延びる方向と第１格子構成部分および第２格子構成部分の延びる方向とが略直交している場合の暗視野像）
　２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ　暗視野像（回転軸が延びる方向と第１格子構成部分および第２格子構成部分の延びる方向とが揃っている場合の暗視野像）
　２２　３Ｄデータ（第１立体暗視野データ）
　２３　立体像
　１００　Ｘ線イメージング装置
　２００　撮像系
　ＡＲ　軸線（回転軸）
　Ｔ　被写体
　Ｖ１　閾値（所定の閾値）
　Ｖ２　設定値（所定の設定値）

Claims (8)

  1. 　Ｘ線源と、
    　前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
    　前記Ｘ線源と前記検出器との間に設けられ、第１格子および第２格子を含む複数の格子と、
    　被写体と、前記Ｘ線源と前記検出器と前記複数の格子とによって構成される撮像系とを相対的に回転させる回転機構と、
    　前記回転機構により回転された場合における複数の回転角度の各々において、前記検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、Ｘ線の散乱に起因する暗視野像を生成する画像処理部とを備え、
    　前記画像処理部は、前記暗視野像における複数の画素のうち、Ｘ線の散乱強度に基づく値が所定の閾値よりも大きい前記画素の前記Ｘ線の散乱強度に基づく値を、所定の設定値に低減させる散乱補正を実施するように構成されている、Ｘ線イメージング装置。
  2. 　前記画像処理部は、前記散乱補正において、前記Ｘ線の散乱強度に基づく値が前記所定の閾値よりも大きい前記画素の前記Ｘ線の散乱強度に基づく値を、前記所定の閾値に設定するように構成されている、請求項１に記載のＸ線イメージング装置。
  3. 　前記被写体は、繊維束を含み、
    　前記第１格子は、第１格子構成部分を有し、
    　前記第２格子は、前記第１格子構成部分が延びる方向に沿って延びる第２格子構成部分を有し、
    　前記画像処理部は、前記回転機構の回転軸が延びる方向と、前記第１格子構成部分および前記第２格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に、前記繊維束を含む前記被写体の前記暗視野像に対して前記散乱補正を行うように構成されている、請求項１に記載のＸ線イメージング装置。
  4. 　前記繊維束は、所定の方向に延びる第１繊維束と、前記所定の方向とは異なる方向に延びる第２繊維束とを含み、
    　前記画像処理部は、前記散乱補正によって、前記第１繊維束に起因する前記Ｘ線の散乱強度に基づく値と、前記第２繊維束に起因する前記Ｘ線の散乱強度に基づく値との合計値を、前記所定の設定値に低減させるように構成されている、請求項３に記載のＸ線イメージング装置。
  5. 　前記第１繊維束および前記第２繊維束のうちの一方は、前記第１格子構成部分および前記第２格子構成部分の各々が延びる方向に沿って延びるように設けられ、前記第１繊維束および前記第２繊維束のうちの他方は、前記第１格子および前記第２格子を正面から見て前記第１格子構成部分および前記第２格子構成部分の各々が延びる方向と直交する方向に沿って延びるように設けられている、請求項４に記載のＸ線イメージング装置。
  6. 　前記画像処理部は、前記回転機構の回転軸が延びる方向と、前記第１格子構成部分および前記第２格子構成部分の各々が延びる方向とが揃っている場合に、前記複数の回転角度の各々における前記暗視野像に対して前記散乱補正を行うとともに、前記散乱補正が行われた前記複数の回転角度の各々における前記暗視野像を再構成することにより第１立体暗視野データを生成するように構成されている、請求項３に記載のＸ線イメージング装置。
  7. 　前記画像処理部は、前記散乱補正の実施の有無の変更を受け付け可能に構成されており、前記第１格子および前記第２格子を正面から見て前記回転軸が延びる方向と前記第１格子構成部分および前記第２格子構成部分の各々が延びる方向とが略直交している場合に、前記複数の回転角度の各々における前記暗視野像に対して前記散乱補正を行わずに再構成することにより第２立体暗視野データを生成するとともに、前記第１立体暗視野データと前記第２立体暗視野データとを組み合わせて、前記被写体の立体像を取得するように構成されている、請求項６に記載のＸ線イメージング装置。
  8. 　前記画像処理部は、前記所定の設定値の変更を受け付け可能に構成されている、請求項１に記載のＸ線イメージング装置。
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