(57)【要約】【課題】撮影対象物における所望の断層画像をより簡易な構成で、処理負荷を軽減させながら取得することができる画像生成装置を提供する。【解決手段】撮影対象物の特定の面の画像を非破壊的に取得する画像生成装置１は、放射線を放射する線源１０と、当該撮影対象物を挟んで線源１０に対向する位置に設けられ放射線の線量を検出する放射線検出器１１と、当該撮影対象物の撮影対象層と線源１０との距離を示す第一の距離と、当該撮影対象層と放射線検出器１１との距離を示す第二の距離との比が一定となる状態を保ったまま当該第一の距離と第二の距離とが変化するように制御する位置制御部１２０と、線源１０と放射線検出器１１の位置の変化に応じた放射線検出器における検出線量に基づいて、撮影対象物の放射線投影画像を生成する放射線投影画像生成部１２１と、を備える。【選択図】図１
2014157136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象物の特定の層の画像を取得する画像生成装置であって、
放射線を放射する線源と、
前記撮影対象物を挟んで前記線源に対向する位置に設けられ放射線の線量を検出する放射線検出器と、
前記撮影対象物の撮影対象層と前記線源との距離を示す第一の距離と、前記撮影対象層と前記放射線検出器との距離を示す第二の距離との比が一定となる状態を保ったまま前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御する位置制御部と、
前記線源と前記放射線検出器の位置の変化に応じた前記放射線検出器における検出線量に基づいて、前記撮影対象物の放射線投影画像を生成する放射線投影画像生成部と、
を備えることを特徴とする画像生成装置。
【請求項２】
前記放射線投影画像生成部は、
前記線源と前記放射線検出器の位置の変化に応じて生成された複数の放射線投影画像を重ね合わせた一つの合成画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項３】
前記放射線投影画像生成部は、
前記位置制御部が前記線源と前記放射線検出器の位置を変化させている最中に、一定時間間隔で前記放射線投影画像を取得する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像生成装置。
【請求項４】
前記複数の放射線投影画像それぞれについての撮影における放射線の露光時間が一定の露光時間となるように制御する露光制御部と、
を備え、
前記位置制御部は、
前記線源と前記放射線検出器の距離の二乗に反比例する移動速度で前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の画像生成装置。
【請求項５】
前記線源と前記放射線検出器の距離の二乗に比例する露光時間となるよう、前記複数の放射線投影画像それぞれについての撮影における放射線の露光時間を制御する露光制御部と、
を備え、
前記位置制御部は、
一定の移動速度で前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の画像生成装置。
【請求項６】
前記複数の放射線投影画像それぞれについての撮影における放射線の露光時間が一定の露光時間となるように制御する露光制御部と、
を備え、
前記位置制御部は、
一定の移動速度で前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御し、
前記放射線投影画像生成部は、
前記線源と前記放射線検出器の距離の二乗に反比例する時間間隔で、前記複数の放射線投影画像を撮影する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像生成装置。
【請求項７】
前記位置制御部が前記線源と前記放射線検出器の位置を変化させている最中に、放射線の露光が連続的に行われるように制御する露光制御部と、
を備え、
前記放射線投影画像生成部は、
前記線源と前記放射線検出器の位置の変化中において連続的に検出した放射線の線量を画素ごとに積算した一つの合成画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項８】
前記位置制御部は、
前記線源と前記放射線検出器の距離の二乗に反比例する移動速度で前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御する
ことを特徴とする請求項７に記載の画像生成装置。
【請求項９】
撮影対象物の特定の層の画像を取得する画像生成方法であって、
線源が、放射線を放射し、
放射線検出器が、前記撮影対象物を挟んで前記線源に対向する位置に設けられ放射線の線量を検出し、
位置制御部が、前記撮影対象物の撮影対象層と前記線源との距離を示す第一の距離と、前記撮影対象層と前記放射線検出器との距離を示す第二の距離との比が一定となる状態を保ったまま前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御し、
放射線投影画像生成部が、前記線源と前記放射線検出器の位置の変化に応じた前記放射線検出器における検出線量に基づいて、前記撮影対象物の放射線投影画像を生成する
ことを特徴とする画像生成方法。
【請求項１０】
放射線を放射する線源と、
前記撮影対象物を挟んで前記線源に対向する位置に設けられ放射線の線量を検出する放射線検出器と、
を備え、
撮影対象物の特定の層の画像を取得する画像生成装置のコンピュータを、
前記撮影対象物の撮影対象層と前記線源との距離を示す第一の距離と、前記撮影対象層と前記放射線検出器との距離を示す第二の距離との比が一定となる状態を保ったまま前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御する位置制御手段、
前記線源と前記放射線検出器の位置の変化に応じた前記放射線検出器における検出線量に基づいて、前記撮影対象物の放射線投影画像を生成する放射線投影画像生成手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線などの放射線の透過性を利用し、構造物内部の画像を生成する画像生成装置、画像生成方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線などの放射線の透過性を利用し、配管等の構造物内部の画像を撮影する検査装置が一般的に利用されている。ここで、撮影対象とする構造物が円筒形または積層形状など複数の層で構成されるために、検査の対象とする層（以下、「撮影対象層」と記載する）以外に放射線が透過する層（以下、「他の層」と記載する）がある場合、当該他の層の構造が取得した画像に映り込んで当該撮影対象層に存在する欠陥などの情報が得られなくなる場合がある。
【０００３】
また近年、撮影対象物に対し異なる複数の角度からＸ線を照射することで、当該撮影対象物の所望の断層面を画像として取得するトモシンセシス撮影技術を利用した検査装置が用いられている。トモシンセシス撮影では、Ｘ線源をフラットパネルなどの検出器と平行に移動させたり、円や楕円の弧を描くように移動させたりしながら、異なる照射角からＸ線を撮影対象物に照射して、異なる複数の投影画像を取得する。そして、当該複数の投影画像を再構成することで断層画像を取得することができる。
【０００４】
なお、投影画像の再構成においては、複数の投影画像ごとに平行移動したり、縮尺を調整したりしながら投影画像ごとの同一位置に対応する画素それぞれの輝度加算を行う手法が一般的に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９６４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記トモシンセシス撮影では、撮影対象物周辺に線源と検出器を平行または円弧移動させるための大掛かりな可動機構が必要不可欠である。またこの可動機構の構築には精密な設計が要求される。したがって、既存の検査装置は簡易な構成とはなっておらず、製造に多大な労力及び費用がかかるという問題があった。
【０００７】
また、上記トモシンセシス撮影では、照射角度を変化させながら複数の投影画像を取得するため、撮影対象物の写る大きさや位置が投影画像ごとに変化する。したがって再構成処理を行うにあたって撮影画像における撮影対象物の各位置を画素ごとに一致させるように、投影画像ごとに位置や大きさの調整処理を行う必要が生じる。現実的に、一の断層面を取得するために必要な画像は数十枚から数百枚に及ぶため、その再構成処理に費やす時間も長期化する。すなわち画像再構成のための演算システムが不可欠であり、断層画像を簡便には取得できないという問題があった。
【０００８】
そこでこの発明は、上述の問題を解決することのできる画像生成装置、画像生成方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、撮影対象物の特定の層の画像を取得する画像生成装置であって、放射線を放射する線源と、前記撮影対象物を挟んで前記線源に対向する位置に設けられ放射線の線量を検出する放射線検出器と、前記撮影対象物の撮影対象層と前記線源との距離を示す第一の距離と、前記撮影対象層と前記放射線検出器との距離を示す第二の距離との比が一定となる状態を保ったまま前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御する位置制御部と、前記線源と前記放射線検出器の位置の変化に応じた前記放射線検出器における検出線量に基づいて、前記撮影対象物の放射線投影画像を生成する放射線投影画像生成部と、を備えることを特徴とする画像生成装置である。
【００１０】
また本発明は、上述の画像生成装置において、前記放射線投影画像生成部が、前記線源と前記放射線検出器の位置の変化に応じて生成された複数の放射線投影画像を重ね合わせた一つの合成画像を生成することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、上述の画像生成装置において、前記放射線投影画像生成部が、前記位置制御部が前記線源と前記放射線検出器の位置を変化させている最中に、一定時間間隔で前記放射線投影画像を取得することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、上述の画像生成装置において、前記複数の放射線投影画像それぞれについての撮影における放射線の露光時間が一定の露光時間となるように制御する露光制御部と、を備え、前記位置制御部は、前記線源と前記放射線検出器の距離の二乗に反比例する移動速度で前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、上述の画像生成装置において、前記線源と前記放射線検出器の距離の二乗に比例する露光時間となるよう、前記複数の放射線投影画像それぞれについての撮影における放射線の露光時間を制御する露光制御部と、を備え、前記位置制御部は、一定の移動速度で前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記複数の放射線投影画像それぞれについての撮影における放射線の露光時間が一定の露光時間となるように制御する露光制御部と、を備え、前記位置制御部は、一定の移動速度で前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御し、前記放射線投影画像生成部は、前記線源と前記放射線検出器の距離の二乗に反比例する時間間隔で、前記複数の放射線投影画像を撮影することを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、上述の画像生成装置において、前記位置制御部が前記線源と前記放射線検出器の位置を変化させている最中に、放射線の露光が連続的に行われるように制御する露光制御部と、を備え、前記放射線投影画像生成部は、前記線源と前記放射線検出器の位置の変化中において連続的に検出した放射線の線量を画素ごとに積算した一つの合成画像を生成することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、上述の画像生成装置において、前記位置制御部が、前記線源と前記放射線検出器の距離の二乗に反比例する移動速度で前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、撮影対象物の特定の層の画像を取得する画像生成方法であって、線源が、放射線を放射し、放射線検出器が、前記撮影対象物を挟んで前記線源に対向する位置に設けられ放射線の線量を検出し、位置制御部が、前記撮影対象物の撮影対象層と前記線源との距離を示す第一の距離と、前記撮影対象層と前記放射線検出器との距離を示す第二の距離との比が一定となる状態を保ったまま前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御し、放射線投影画像生成部が、前記線源と前記放射線検出器の位置の変化に応じた前記放射線検出器における検出線量に基づいて、前記撮影対象物の放射線投影画像を生成することを特徴とする画像生成方法である。
【００１８】
また本発明は、放射線を放射する線源と、前記撮影対象物を挟んで前記線源に対向する位置に設けられ放射線の線量を検出する放射線検出器と、を備え、撮影対象物の特定の層の画像を取得する画像生成装置のコンピュータを、前記撮影対象物の撮影対象層と前記線源との距離を示す第一の距離と、前記撮影対象層と前記放射線検出器との距離を示す第二の距離との比が一定となる状態を保ったまま前記第一の距離と前記第二の距離とが変化するように制御する位置制御手段、前記線源と前記放射線検出器の位置の変化に応じた前記放射線検出器における検出線量に基づいて、前記撮影対象物の放射線投影画像を生成する放射線投影画像生成手段、として機能させることを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、撮影対象物における所望の断層画像をより簡易な構成で、処理負荷を軽減させながら取得することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一の実施形態による画像生成装置の機能構成を示す図である。
【図２】撮影対象とする層以外の他の層による映り込みの様子を説明する図である。
【図３】本発明の第一の実施形態による線源、放射線検出器及び撮影対象物の位置関係等を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施形態による線源及び放射線検出器の位置の変化に応じた放射線照射の様子を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施形態による線源及び放射線検出器の位置ごとの放射線投影画像の例を示す画像である。
【図６】本発明の第一の実施形態による放射線投影画像生成部の機能を説明する第一の図である。
【図７】本発明の第一の実施形態による放射線投影画像生成部の機能を説明する第二の図である。
【図８】本発明の第一の実施形態による放射線投影画像生成部が投影画像を取得するタイミングを説明する図である。
【図９】本発明の第二の実施形態による画像生成装置の機能構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第一の実施形態＞
以下、本発明の第一の実施形態による画像生成装置を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態による画像生成装置の機能構成を示す図である。この図において、符号１は画像生成装置である。
【００２２】
本実施形態による画像生成装置１は、線源１０、放射線検出器１１及び制御部１２を備えている。図１に示すように線源１０及び放射線検出器１１は撮影対象物を挟んで対向するように配置される。
【００２３】
線源１０は、放射線であるＸ線の線源である。線源１０は一点から放射線検出器１１の面に向けて均等にＸ線を放射する点光源であり当該放射されたＸ線の一部は、撮影対象物を透過して放射線検出器１１に到達する。
【００２４】
また放射線検出器１１は、フラットパネル状のＸ線検出器である。放射線検出器１１は線源１０により放射されたＸ線を受光して、その撮影対象物の放射線投影画像を生成する。なお放射線検出器１１はフラットな面（受光面）が常に図１に示す「移動軸」に対して鉛直となるように配置されている。放射線検出器１１は、例えばＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（Ｉｍａｇｅ  Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）等で構成されるものであってもよい。また、放射線検出器１１は、放射線の照射に応じて感光する「放射線検出フィルム」であってもよい。
【００２５】
また、本実施形態による線源１０及び放射線検出器１１は、それぞれ図示しない可動部を有している。可動部は後述する制御部１２からの所定の指示に基づいて、線源１０及び放射線検出器１１の位置を移動軸に沿う方向に移動させる。
【００２６】
制御部１２は、線源１０及び放射線検出器１１による放射線投影画像を取得する過程における各制御を行う機能部である。制御部１２は、例えば汎用のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）であり、所定のプログラムを読み込ませ実行することで制御部１２として機能する。なお、本実施形態による制御部１２は内部に少なくとも位置制御部１２０及び放射線投影画像生成部１２１の機能を有している。
【００２７】
位置制御部１２０は、線源１０及び放射線検出器１１の位置を制御する機能部である。位置制御部１２０は、所定の移動指示を線源１０及び放射線検出器１１の可動部に出力して、線源１０及び放射線検出器１１の位置を移動させる機能部である。
【００２８】
また放射線投影画像生成部１２１は、線源１０及び放射線検出器１１の位置の変化に応じた放射線検出器１１における検出線量に基づいて、複数の放射線投影画像を取得する機能部である。放射線投影画像生成部１２１はさらに、当該取得した複数の放射線投影画像を重ね合わせて合成し、所望の撮影対象層についての合成画像を生成する。複数の放射線投影画像の合成処理については後述する。
【００２９】
本実施形態による画像生成装置１は、例えば図１に示すような筒型形状の構造物を撮影対象物とする場合が考えられる。この場合、当該撮影対象物の検査にあたっては、利用者が検査しようとする「撮影対象層」と、撮影対象としない「他の層」の両方をＸ線が透過する態様となる（図１）。
【００３０】
図２は、撮影対象とする層以外の他の層による映り込みの様子を説明する図である。
上述した通り、撮影対象物の形状によっては、Ｘ線が撮影対象層以外の他の層を通過せざるを得ない場合がある。図１に示すように、画像生成装置１の撮影対象物が円筒形の場合、線源１０が放射するＸ線はまず他の層を通過した後さらに撮影対象層を通過し、放射線検出器１１に到達する。図２は、他の層と撮影対象層の両方を通過したＸ線に基づいて取得される画像の例を示している。
【００３１】
図２では、撮影対象層において存在する欠陥を“星マーク”で示している。画像生成装置１の利用者の立場からすれば、取得された画像においては、この“星マーク”で示す欠陥のみが鮮明に映っているのが最も理想的といえる。しかしながら、この円筒形の撮影対象物については、図２に示す通り、他の層の構造（図２の斜線で示すもの。例えば、この斜線は当該他の層に形成された溝構造であるとする。）が映り込んで表示されている。このため、取得された画像（図２）においては、撮影対象層の欠陥（星マーク）のコントラストが得られておらず不鮮明となる。
【００３２】
そこで本実施形態による画像生成装置１は、線源１０及び放射線検出器１１の位置を移動させながら複数の放射線投影画像を取得し、これらを重ね合わせて合成する処理を行い、所望の層を鮮明に映す断面画像を得る、という課題を解決する。以下に、その具体的な内容を説明する。
【００３３】
図３は、本発明の第一の実施形態による線源、放射線検出器及び撮影対象物の位置関係等を示す図である。
本実施形態による線源１０及び放射線検出器１１は、上述した通り位置制御部１２０の制御及び可動部に基づいて位置が変化する。図３（図１）に示す移動軸は、放射線検出器１１の水平面の法線方向に一致し、同時に線源１０の中心を通る直線である。線源１０及び放射線検出器１１は画像生成装置１に備えられた可動部の動作に基づいて、それぞれ当該移動軸に沿う方向に移動することができる。
【００３４】
ここで図３に示すように、撮影対象物の撮影対象層と線源１０との距離を「第一の距離」（ｄ１）とし、また当該撮影対象層と放射線検出器１１との距離を「第二の距離」（ｄ２）とする。この場合において、本実施形態による位置制御部１２０は、第一の距離ｄ１と第二の距離ｄ２の比が一定となる状態を保ったまま第一の距離ｄ１と第二の距離ｄ２とが変化するように制御することを特徴とする。
【００３５】
図４は、本発明の第一の実施形態による線源及び放射線検出器の位置の変化に応じた放射線照射の様子を示す図である。
図４（ａ）は、ある状態における線源１０、放射線検出器１１及び撮影対象物の位置関係を示している。この状態における第一の距離は「ｄ１」であり、第二の距離は「ｄ２」であったとする（図４（ａ））。
【００３６】
図４（ｂ）は、位置制御部１２０が、図４（ａ）の状態から線源１０及び放射線検出器１１の位置を移動軸に沿って移動させた後の状態を示している。この状態における第一の距離は「ｄ１’」であり、一方、第二の距離は「ｄ２’」である。なお、位置制御部１２０は上述した通り、第一の距離と第二の距離の比は一定の状態を保ったまま、線源１０及び放射線検出器１１の位置を移動させる。すなわちこの場合においては、ｄ１：ｄ２＝ｄ１’：ｄ２’の等式が成り立つ。なおこの説明においてはｄ１＜ｄ１’とする。
【００３７】
図４（ｃ）は、位置制御部１２０が、図４（ｂ）の状態からさらに線源１０及び放射線検出器１１の位置を移動軸に沿って移動させた後の状態を示している。この状態における第一の距離は「ｄ１”」であり、一方、第二の距離は「ｄ２”」である。なお、位置制御部１２０は上述した通り、第一の距離と第二の距離の比は一定の状態を保ったまま、線源１０及び放射線検出器１１の位置を移動させる。すなわちこの場合においては、ｄ１：ｄ２＝（ｄ１’：ｄ２’＝）ｄ１”：ｄ２”の等式が成り立つ。なおこの説明においてはｄ１’＜ｄ１”とする。
【００３８】
次に、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）それぞれの場合において放射線検出器１１に投影される撮影対象層及び他の層の範囲について説明する。まず図４（ａ）においては、他の層においては「ｘ１」で示す範囲が、撮影対象層においては「ｘ２」で示す範囲が放射線検出器１１に投影されることとなる。一方、図４（ｂ）においては、他の層においては「ｘ１’」で示す範囲が、撮影対象層においては「ｘ２’」で示す範囲が放射線検出器１１に投影される。同様に図４（ｃ）においては、他の層においては「ｘ１”」で示す範囲が、撮影対象層においては「ｘ２”」で示す範囲が放射線検出器１１に投影される。
【００３９】
ここで、位置制御部１２０が第一の距離と第二の距離との比を一定に保ちながら距離を移動させることから、図４（ａ）の状態から図４（ｃ）の状態へと推移した場合でも、撮影対象層の投影範囲ｘ２、ｘ２’、ｘ２”はいずれも一定である（ｘ２＝ｘ２’＝ｘ２”）。したがって、位置制御部１２０が線源１０及び放射線検出器１１の位置を変化させる過程において、放射線検出器１１に投影される撮影対象層の範囲は変化しない。
【００４０】
一方、他の層における投影範囲は、図４（ａ）の状態から図４（ｃ）の状態へと推移した場合、撮影対象層の投影範囲ｘ１、ｘ１’、ｘ１”は徐々に大きくなるように変化する（ｘ１＜ｘ１’＜ｘ１”）。したがって、位置制御部１２０が線源１０及び放射線検出器１１の位置を変化させる過程において、放射線検出器１１に投影される他の層の範囲は徐々に広がっていく。
【００４１】
図５は、本発明の第一の実施形態による線源及び放射線検出器の位置ごとの放射線投影画像の例を示す画像である。
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）それぞれの場合において放射線投影画像生成部１２１が取得する放射線投影画像の例である。例えば図５（ａ）に示す放射線投影画像は、図４（ａ）の状態すなわち第一の距離が「ｄ１」、第二の距離が「ｄ２」の場合において取得された放射線投影画像である。
【００４２】
ここで図５（ａ）と図５（ｂ）の放射線投影画像について比較する。まず、図４（ａ）の状態と図４（ｂ）の状態とを比較すると、撮影対象層における投影範囲は変化していない（ｘ２＝ｘ２’）のに対し、他の層における投影範囲は大きくなっている（ｘ１＜ｘ１’）。したがって、図５（ａ）、図５（ｂ）において投影される撮影対象層における欠陥はその投影位置が変化することはないが、他の層の構造による映り込みについては、その投影範囲が広がる方向に変化する。
【００４３】
次に、図５（ｂ）と図５（ｃ）の放射線投影画像について比較する。まず、図４（ｂ）の状態と図４（ｃ）の状態とを比較すると、撮影対象層における投影範囲は上記と同様に変化していない（ｘ２’＝ｘ２”）のに対し、他の層における投影範囲はさらに大きくなる方向に変化している（ｘ１’＜ｘ１”）。したがって、図５（ｂ）、図５（ｃ）において投影される撮影対象層における欠陥はその投影位置が変化することはないが、他の層の構造による映り込みについては、その投影範囲がさらに広がる方向に変化する。
【００４４】
放射線投影画像生成部１２１は、位置制御部１２０が線源１０及び放射線検出器１１の位置を変化させる過程において、図５に示すような放射線投影画像を複数取得する。そして、放射線投影画像生成部１２１は、取得した複数の放射線投影画像を重ね合わせて一つの合成画像を生成する。
【００４５】
図６は、本発明の第一の実施形態による放射線投影画像生成部の機能を説明する図である。
本実施形態による放射線投影画像生成部１２１は、取得した複数の放射線投影画像における画素ごとの輝度を加算して合成する処理を行う。ここで、図６を参照しながら当該合成処理の具体的内容を説明する。
【００４６】
図６では、説明の便宜上、放射線検出器１１において検出されるＸ線の投影画像が３×３画素で構成されるものであるとする。そして、撮影対象層における欠陥が当該３×３画素のうちの中央の画素に該当する位置に存在していたとする。図６左上に示す図（真の状態Ｐ０）は、Ｘ線投影によりこの欠陥を有する層のみを捉えた場合、放射線検出器１１において検出される各画素に生じ得る輝度を数値化したものである。すなわち、３×３画素のうち中央のみに輝度「１０」として映し出された画像は、真の状態（撮影対象層における欠陥）を正確に捉えた理想的な画像である。
【００４７】
撮影対象層以外にＸ線が透過する他の層がない場合、画像生成装置１はこの真の状態を反映した放射線投影画像を直接取得することができる。しかしながら上述した通り、Ｘ線が同時に撮影対象層以外の他の層を透過する場合、当該他の層の構造が一緒に映り込んでしまう。このような状態で画像生成装置１が取得した画像を図６中央（放射線投影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）に示す。
【００４８】
他の層の構造が一緒に映り込んでしまう状況下においても真の状態（撮影対象層における欠陥）を判別するため、放射線投影画像生成部１２１がこの撮影対象物に対しＸ線の投影を複数回行い、放射線投影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を取得したとする。ここで、放射線投影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、図４に示したように線源１０及び放射線検出器１１のそれぞれ異なる位置で取得された放射線投影画像である。なお、放射線投影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の各画素に示す数値はその画素における輝度を表している。
【００４９】
例えば生成された放射線投影画像Ｐ１において、欠陥が存在する中央の画素は、撮影対象層の欠陥に他の層による映り込みが重なって輝度「２０」となっている。さらに当該中央の画素以外の画素においても、他の層の構造による映り込みにより輝度「１０」となっている。その結果、欠陥が検出されるはずの中央の画素とそれ以外の他の画素との輝度比が、「真の状態」として検出されるべき画像（Ｐ０）よりも小さくなっており、当該欠陥を判別しにくい状態となっている。
【００５０】
また放射線投影画像Ｐ２では、欠陥が存在する中央の画素は、輝度「１０」となっており、当該中央の画素以外の画素においても、他の層の構造に基づいて同様に輝度「１０」となって映り込んでいる。その結果、欠陥が存在する箇所は他の画素と同一の輝度となり、「真の状態」として検出されるべき画像（Ｐ０）のように一画素分の欠陥を判別できない状態となっている。
【００５１】
放射線投影画像Ｐ３では放射線投影画像Ｐ１と同様に、欠陥が存在する中央の画素は、撮影対象層の欠陥に他の層による映り込みが重なって輝度「２０」となっており、さらに当該中央の画素以外の画素においても、他の層の構造による映り込みで輝度「１０」となっている。
【００５２】
ここで放射線投影画像生成部１２１は、放射線投影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における各輝度を、それぞれ画素ごとに加算する処理を行う。このようにして得た合成画像を図６右下（合成画像Ｐ４）に示す。図６右下に示す合成画像は、上述した通り放射線投影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれの画素の輝度を、各画素それぞれについてそのまま加算することで生成された合成画像である。
【００５３】
この合成画像によると、他の層による映り込み（中央以外の画素の輝度）は、均一化されている（輝度「１０」〜「２０」）のに対し、欠陥が存在する場所は強調され輝度「５０」として表示されている。これは、図４及び図５で説明した通り、位置制御部１２０が線源１０及び放射線検出器１１の位置を変化させる過程において、撮影対象層においての投影範囲は変化しないのに対し、他の層における投影範囲は、第一の距離及び第二の距離が変化するに伴って変化することに起因する。
【００５４】
すなわち、各画素の輝度を加算した場合において、放射線投影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を通じて中央の画素に投影され続ける欠陥は、放射線投影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３それぞれにおいて異なる位置に投影される他の層の構造よりも鮮明に中央の画素に表示されることとなる。画像生成装置１の利用者は、放射線投影画像生成部１２１が生成した合成画像（図６）を参照することで欠陥の様子を認知することができる。
【００５５】
図７は、本発明の第一の実施形態による放射線投影画像生成部の機能を説明する第二の図である。
ここで、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した各放射線投影画像について、本実施の形態による放射線投影画像生成部１２１が輝度の加算処理による合成を行って取得した合成画像を図７に示す。放射線投影画像生成部１２１は、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す各放射線投影画像の画素ごとの輝度をそのまま加算した結果、図７に示すような合成画像を得る。図７に示す合成画像では、撮影対象層における欠陥（星マーク、ハートマークなどで表す）が明確に浮かび上がっている。一方、他の層における構造の映り込みは、合成処理の結果均一化され、逆に不明確となっている。
【００５６】
本実施形態による画像生成装置１によれば、線源１０及び放射線検出器１１の可動部は、いずれも移動軸に沿った直線的な動機構のみで構成されるため、従来のＸ線検査装置（照射角度を変えながら複数回の撮影を行うトモシンセシス撮影技術）に比べ簡易な構成で実現することができる。
【００５７】
また、照射角度を変えながら撮影を行う場合においては、複数の放射線投影画像に投影される撮影対象物の位置や大きさを照射角度ごとに補正するために、放射線投影画像の各々に対し所定の演算処理を行う必要が生じる。一方、本実施形態による放射線投影画像生成部１２１は、取得した複数の放射線投影画像に渡り、画素ごとの輝度をそのまま加算するだけで合成画像を得ることができる。したがって、本実施形態による画像生成装置１は、従来のＸ線検査装置において必須であった、画像再構成のための複雑な演算システムを廃することができる。
【００５８】
以上、本実施形態の画像生成装置１によれば、撮影対象物における所望の断層画像をより簡易な構成で、処理負荷を軽減させながら取得することができる、という効果が得られる。
【００５９】
なお、画像生成装置１は、さらに以下に説明するような機能を有していてもよい。
本実施形態による放射線投影画像生成部１２１は、位置制御部１２０が線源１０と放射線検出器１１の位置を変化させている最中に、一定時間間隔で放射線投影画像を取得するものとする。そして位置制御部１２０は、線源１０と放射線検出器１１の距離の二乗に反比例する移動速度で第一の距離と第二の距離とが変化するように制御するようにしてもよい。
【００６０】
図８は、本発明の第一の実施形態による放射線投影画像生成部が投影画像を取得するタイミングを説明する図である。
上述したように、放射線投影画像生成部１２１が一定時間間隔で放射線投影画像を取得するという前提において、位置制御部１２０は、線源１０と放射線検出器１１の距離の二乗に反比例する移動速度で当該線源１０及び放射線検出器１１の位置を変化させる。放射線投影画像生成部１２１及び位置制御部１２０がこのような制御を行った場合、各画像が取得されるタイミングにおける線源１０の位置（画像取得ポイント）を図８に示す。
【００６１】
位置制御部１２０は、線源１０が撮影対象物及び放射線検出器１１から遠ざける過程において、当該線源１０と放射線検出器１１が遠ざかるほどその移動速度が距離の二乗に反比例して低速化させるように制御する。この場合、線源１０についての画像取得ポイントは、図８に示すように、線源１０と放射線検出器１１の距離が近いほどその画像取得ポイントが“疎”になる一方、線源１０と放射線検出器１１の距離が遠いほどその画像取得ポイントが“密”になる。
【００６２】
ここで点光源から距離ｄだけ離れた面に照射される光量は、距離ｄの二乗に反比例することが一般的に知られている。したがって、全ての放射線投影画像ごとの露光時間が一定であることを前提とすれば、線源１０がポイントＡにあるときに取得した放射線投影画像は、線源１０がポイントＢにあるときに取得した放射線投影画像よりもその全画素の平均輝度が高いものになる。このような放射線投影画像ごとの平均輝度差が生じているものをそのまま合成しても、平均輝度が低い放射線投影画像（ポイントＢ）よりも、平均輝度が高い放射線投影画像（ポイントＡ）の方が、その合成画像に与える影響度が高くなるため、図６で説明したような欠陥のみを鮮明化する効果が得られにくいものとなる。
【００６３】
例えば、図６において、放射性投影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、その順に線源１０と放射線検出器１１の距離が遠ざかりながら撮影されたものであって、放射性投影画像Ｐ２及びＰ３の平均輝度が放射線投影画像Ｐ１の平均輝度に比べて極めて小さいものであったとする。この場合、放射性投影画像Ｐ１〜Ｐ３の輝度を全てそのまま加算したとしてもその合成画像Ｐ４は、ほとんど放射線投影画像Ｐ１と変わらないものとなる。すなわちこの場合、放射性投影画像Ｐ２及びＰ３は、放射線投影画像Ｐ１よりも、合成画像Ｐ４に対して「影響度が小さい」と考えられる。この場合、放射性投影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３をそのまま輝度加算するのみでは、図６で説明したような撮影対象層の欠陥が撮影される画素のみを強調するような効果はほとんど得られない。
【００６４】
したがって、放射性投影画像Ｐ２及びＰ３は、合成画像Ｐ４に対し放射線投影画像Ｐ１と同等の影響度を有するように撮影されることが必要である。このような課題を解決する手法の一つとして、放射線投影画像Ｐ１を撮影した地点付近よりも放射性投影画像Ｐ２及びＰ３を撮影した地点付近の撮影画像数を、放射線投影画像Ｐ１を撮影した地点付近よりも多く取得すればよい。このようにすれば、これらの全ての画像を合成した場合において、放射線投影画像Ｐ２及びＰ３付近で撮影した画像の影響度がその枚数分だけ増加して、その影響度が放射線投影画像Ｐ１の一枚と同等なものとなる。
【００６５】
よって図８に示したように、画像生成装置１は、線源１０と放射線検出器１１の距離が近いほどその画像取得ポイントを“疎”とし、当該線源１０と放射線検出器１１が遠ざかるほど画像取得ポイントが“密”となるように放射線投影画像を複数枚取得する。このようにすることで、画像生成装置１は、距離が近い場合に取得した放射線投影画像と、距離が遠い場合に取得した放射線投影画像の合成画像に対する影響度を、単位移動距離ごとで均一化させることができる。
【００６６】
なお、上述した影響度を均一化する機能を実現するにあたっては、放射線投影画像生成部１２１が所定のデジタル処理をもって放射線投影画像ごとの平均輝度を調整してから合成画像を生成するような態様であってもよい。例えば、放射線投影画像生成部１２１は、放射線投影画像Ｐ２の平均輝度が放射線投影画像Ｐ１の平均輝度の１／１０であることを検知して、放射線投影画像Ｐ２の輝度をデジタル処理で１０倍に補正してから合成画像Ｐ４を出力する。このようにすることで、取得する枚数を増やさないで上述した機能と同等の効果を得ることができる。
【００６７】
なお本実施形態による画像生成装置１は、利用者が撮影対象物を当該画像生成装置１に設置する際において、撮影対象物の撮影対象層を配置すべき「合わせ位置」を予め定めておいてもよい。このようにすれば、利用者は当該定められた「合わせ位置」に撮影対象層を合わせながらこの撮影対象物を設置することで、所望の層を撮影対象層として指定することができる。
また、画像生成装置１は、所定のユーザインターフェイスを介して具体的に第一の距離、第二の距離の何れか一方または両方の入力を受け付けることで、利用者が撮影対象層を指定できるようにしてもよい。
【００６８】
＜第二の実施形態＞
以下、本発明の第二の実施形態による画像生成装置を、図面を参照して説明する。
図９は、本発明の第二の実施形態による画像生成装置の機能構成を示す図である。この図において、本実施形態による画像生成装置１は、制御部１２が露光制御部１２２を備えている点が、第一の実施形態による画像生成装置１と異なっている。なお、第一の実施形態による画像生成装置１と同一の機能構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
露光制御部１２２は、放射線投影画像生成部１２１が複数の放射線投影画像を取得するにあたり、当該放射線投影画像ごとにおける線源１０に対する放射線検出器１１の露光時間を制御する機能部である。本実施形態による露光制御部１２２は、線源１０と放射線検出器の距離の二乗に比例する露光時間となるよう、前記複数の放射線投影画像それぞれについての撮影におけるＸ線の露光時間を制御する。なおこの場合、放射線投影画像生成部１２１は一定時間間隔で放射線投影画像を取得し、さらに位置制御部１２０は、線源１０と放射線検出器１１の距離を一定の速度で変化させることを前提とする。
【００７０】
ここで、上述した通り点光源から距離ｄだけ離れた面に照射される光量は、距離ｄの二乗に反比例する。そこで線源１０と放射線検出器１１の距離が遠ざかるほど露光制御部１２２が線源１０の露光時間を長くすることで各放射線投影画像の輝度を均一化することができる。
なお、本実施形態による位置制御部１２０は、露光制御部１２２による露光処理中においては線源１０及び放射線検出器１１の位置を固定したまま変化させないような制御を行ってもよい。
【００７１】
以上、本実施形態による画像生成装置１によれば、位置制御部１２０及び放射線投影画像生成部１２１による複雑な制御を要することなく所望する層の状態を写す合成画像を取得することができる。
【００７２】
また、本実施形態による画像生成装置１は上述した態様の代わりに、以下のような制御を行ってもよい。
【００７３】
まず露光制御部１２２は、全ての放射線投影画像それぞれについての撮影における露光時間が一定となるように制御する。また位置制御部１２０は、第一の距離及び第二の距離が一定の速度で変化するように線源１０及び放射線検出器１１の位置を移動させる。そしてこの条件下において、放射線投影画像生成部１２１は、線源１０と前記放射線検出器１１の距離の二乗に反比例する時間間隔で、複数の放射線投影画像を撮影するようにしてもよい。
【００７４】
このようにすることで、位置制御部１２０の制御に基づき線源１０が撮影対象物及び放射線検出器１１から遠ざかるにつれ、撮影枚数が距離の二乗に比例して増加することとなる。線源１０についての画像取得ポイントは、第一の実施形態において図８に示したものと同様に、線源１０と放射線検出器１１の距離が近いほどその画像取得ポイントが“疎”になり、線源１０と放射線検出器１１の距離が遠いほどその画像取得ポイントが“密”になる。
【００７５】
＜第三の実施形態＞
以下、本発明の第三の実施形態による画像生成装置を、図面を参照して説明する。
本発明の第三の実施形態による画像生成装置の機能構成は、第二の実施形態による画像生成装置（図９）と同等である。なお、第一の実施形態及び第二の実施形態による画像生成装置１と同一の機能構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
本実施形態による放射線投影画像生成部１２１は、線源１０及び放射線検出器１１の位置の変化に応じた放射線検出器１１における検出線量に基づいて一枚の放射線投影画像を取得する機能部である。本実施形態による放射線投影画像生成部１２１は複数の放射線投影画像の合成処理などは行わない。
【００７７】
位置制御部１２０は、線源１０及び放射線検出器１１の位置を制御する機能部である。本実施形態による位置制御部１２０は、線源１０と放射線検出器１１の距離の二乗に反比例する移動速度で当該線源１０及び放射線検出器１１の位置を変化させる。
【００７８】
そして本実施形態による露光制御部１２２は、位置制御部１２０が線源１０及び放射線検出器１１の位置を変化させる過程において、放射線検出器１１において連続的に露光が行われるように露光時間を制御することを特徴とする。
【００７９】
この場合、線源１０及び放射線検出器１１の移動中、放射線検出器１１において連続露光が行われる。ここで放射線投影画像生成部１２１が、当該連続露光中に積算された検出線量に基づいて一つの放射線投影画像を取得することで、所望の断層面が投影された放射線投影画像を得ることができる。
【００８０】
本実施形態による画像生成装置１によれば、複数の放射線投影画像の電子的な合成処理等も不要となるため、より簡便な制御のみで撮影対象物における所望の断層画像を取得することができる。また本実施形態であれば、放射線検出器１１に「放射線検出フィルム」を用いる場合であっても、これを継続的に放射線で感光させるフィルム撮影を行うだけで簡単に断面画像を取得することができる。
【００８１】
なお、本発明の他の実施形態による画像生成装置は、上述した第一の実施形態、第二の実施形態及び第三の実施形態による画像生成装置１における各機能の全てを有する態様であっても構わない。また、当該他の実施形態による画像生成装置の利用者は、いずれの機能を使用して断層画像を取得するかを選択できる態様であってもよい。
【００８２】
また、上述した第一の実施形態、第二の実施形態及び第三の実施形態による画像生成装置１の説明において、いずれも撮影対象物を円筒形であるとして説明したが、本発明の各実施形態においては、この態様に限定されることはない。すなわち、撮影対象物は三以上の複数層からなる構造物でもよいし、バルク状の構造物であっても構わない。
【００８３】
また、上述した第一の実施形態、第二の実施形態及び第三の実施形態による画像生成装置１は、内部にコンピュータシステムを有していてもよい。そして、画像生成装置１の位置制御部１２０、放射線投影画像生成部１２１、露光制御部１２２における各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８４】
１・・・画像生成装置
１０・・・線源
１１・・・放射線検出器
１２・・・制御部
１２０・・・位置制御部
１２１・・・放射線投影画像生成部
１２２・・・露光制御部
【図１】
2014157136.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014157136.tif 000008
【図７】
2014157136.tif 000009
【図８】
2014157136.tif 000010
【図９】
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