(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生のＸ線データを発生する複数の検出器と、
前記複数の検出器に接続されて前記生のＸ線データを受け取って較正済みＸ線データを生成する走査エンジンと、
前記走査エンジンに接続されて前記較正済みＸ線データを１つ以上の処理済みＸ線画像に変換する画像復元エンジンと、
前記複数の検出器及び前記走査エンジンに接続された走査コントローラと、
を有し、
前記走査コントローラは、前記生のＸ線データを受け取り、前記生のＸ線データを分析して必要な情報を含む１つ以上の領域を特定することによって、前記走査エンジンによる前記生のＸ線データの処理をダイナミックに調節し、
必要な情報を含む前記１つ以上の領域は、前記複数の検出器によって検出された全領域のサブセットであり、
前記走査エンジンは、必要な情報を含む前記１つ以上の領域に相当する検出器からのみの生のＸ線データを処理し、
前記走査コントローラが、前記走査エンジンによって収集された生のＸ線データの空間分解能をダイナミックに制御するので、前記画像復元エンジンは、各々が可変分解能を有するＸ線画像を生成することを特徴とするＸ線システム。
【請求項２】
さらにユーザ入力部を有し、
前記ユーザ入力部は、ユーザから制御情報を受け取り、
前記走査コントローラは、前記制御情報を使用して、前記走査エンジンによる前記生のＸ線データまたは前記画像復元エンジンによる較正済みＸ線データの処理の少なくとも一方の処理をダイナミックに調節することを特徴とする請求項１記載のＸ線システム。
【請求項３】
前記Ｘ線データは、透過データであることを特徴とする請求項１記載のＸ線システム。
【請求項４】
前記Ｘ線データは、バックスキャッタデータであることを特徴とする請求項１記載のＸ線システム。
【請求項５】
さらに、前記画像復元エンジンに結合されて処理済みＸ線画像を人が読み取り可能なスクリーンに提供するデータ視覚化エンジンを有することを特徴とする請求項１記載のＸ線システム。
【請求項６】
前記複数の検出器、走査エンジン及び画像復元エンジンの１つ以上に結合されて、前記複数の検出器、走査エンジン及び画像復元エンジンから得られたデータを記憶する１つ以上の記憶装置をさらに有することを特徴とする請求項１記載のＸ線システム。
【請求項７】
さらにデータ視覚化エンジンを有し、
前記データ視覚化エンジンは、前記画像復元エンジンから、必要な情報を含む１つ以上の領域に相当する複数の座標を受け取ることを特徴とする請求項１記載のＸ線システム。
【請求項８】
走査ローテーションを有する放射線源と、
生のＸ線データを生成する複数の検出器と、
複数の検出器に接続されて生のＸ線データを受け取り、較正済みＸ線データを生成する走査エンジンと、
走査エンジンに接続されて較正済みＸ線データを１つ以上の処理済みＸ線画像に変換する画像復元エンジンと、
前記画像復元エンジンと前記複数の検出器とに接続された走査コントローラと、
を有し、
前記走査コントローラは、前記生のＸ線データを受け取り、前記生のＸ線データを分析し、且つ必要な情報を含む１つ以上の領域を特定することによって、前記画像復元エンジンによる前記較正済みＸ線データの処理をダイナミックに調節し、
必要な情報を含む前記１つ以上の領域は、前記複数の検出器によって検出された全領域のサブセットであり、
前記走査エンジンは、必要な情報を含む前記１つ以上の領域に相当する検出器からのみの生のＸ線データを処理し、
前記走査コントローラが、前記走査エンジンによって収集された生のＸ線データの空間分解能をダイナミックに制御するので、前記画像復元エンジンは、各々が可変分解能を有するＸ線画像を生成することを特徴とするＸ線システム。
【請求項９】
前記走査コントローラは、前記走査エンジンにインストラクションを発して、前記生のＸ線データに基づいた走査の空間分解能を変更することを特徴とする請求項８記載のＸ線システム。
【請求項１０】
前記空間分解能は、走査方向における第１の空間分解能及び走査面における第２の空間分解能を生成することによって変更され、第１の空間分解能と第２の空間分解能とは異なることを特徴とする請求項９記載のＸ線システム。
【請求項１１】
前記走査コントローラは、前記走査エンジンにインストラクションを発して、走査における第１の分解能と前記走査における第２の分解能とを生成し、前記第１の分解能と前記第２の分解能とは異なることを特徴とする請求項８記載のＸ線システム。
【請求項１２】
前記走査エンジンは、前記第１の分解能と前記第２の分解能とを有する前記走査を画像復元エンジンに送信することを特徴とする請求項１１記載のＸ線システム。
【請求項１３】
前記画像復元エンジンは、前記第１の分解能と前記第２の分解能とを有する前記走査に基づいた可変の分解能を有する画像データを生成することを特徴とする請求項１２記載のＸ線システム。
【請求項１４】
前記画像復元エンジンは、粗ピクセレーション、中粒度ピクセレーション、高粒度ピクセレーションの少なくとも１つの領域を有する画像データを生成することを特徴とする請求項１２記載のＸ線システム。
【請求項１５】
前記走査コントローラは、前記走査エンジンまたは前記放射線源の少なくとも１つにインストラクションを発して、前記放射線源の放射レートを制御することを特徴とする請求項８記載のＸ線システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高データ速度断層撮影Ｘ線スキャナに関する。
［関連出願の記載］
【０００２】
本発明は、優先権主張のために、２００９年５月２６日に出願された米国特許仮出願第６１／１８１，０７７号に関連する。
【０００３】
本発明は、２００９年６月１６日に出願された米国特許出願第１２／４８５，８９７号の一部継続出願であり、これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許出願第１０／５５４，６５６号の継続出願であり、現在米国特許第７，５６４，９３９号として発行され、これは、２００４年４月２３日に出願されたＰＣＴ／ＧＢ０４／０１７２９の３７１条の国内移行出願であり、これは、優先権主張のために、２００３年４月２５日に出願された英国出願第０３０９３８７．９号に関連する。
【０００４】
本発明は、２００９年２月１６日に出願された米国特許出願第１２／３７１，８５３号の一部継続出願であり、これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許出願第１０／５５４，９７５号の継続出願であって、現在米国特許第７，５１２，２１５号として発行され、これは２００４年４月２３日に出願されたＰＣＴ／ＧＢ２００４／０１７４１の３７１条の国内移行出願であり、これは、優先権主張のために２００３年４月２５日に出願された英国出願第０３０９３８３．８号に関連する。
【０００５】
本発明は、２０１０年１月３日に出願された米国特許出願第１２／６５１，４７９号の一部継続出願であり、これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許出願第１０／５５４，６５４号の継続出願であって現在米国特許第７，６６４，２３０号として発行され、２００４年４月２３日に出願された国内移行出願ＰＣＴ／ＧＢ２００４／００１７３１の３７１条の国内移行出願であり、これは、優先権主張のために、２００３年４月２５日に出願された英国特許出願第０３０９３７１．３号に関連する。
【０００６】
本発明は、２００９年２月２日に出願された米国特許出願第１２／３６４，０６７号の一部継続出願であり、これは、２００８年２月１９日に出願された米国特許出願第１２／０３３，０３５号の継続出願であって現在米国特許第７，５０５，５６３号として発行され、これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許出願第１０／５５４，５６９号の継続出願であって現在米国特許第７，３４９，５２５号として発行され、これは、２００４年４月２３日に出願されたＰＣＴ／ＧＢ０４／００１７３２の３７１条による国内移行出願であり、優先権主張のために２００３年４月２５日に出願された英国特許出願第０３０９３７４．７号に関連する。
【０００７】
本発明は、２０１０年４月１２日に出願された米国特許出願第１２／７５８，７６４号の一部継続出願であり、これは、２００８年９月１６日に出願された米国特許出願第１２／２１１，２１９号の継続出願であり，そして現在米国特許第７，７２４，８６８号として発行され，これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許第１０／５５４，６５５号の継続出願であり、現在米国特許第７，４４０，５４３号として発行され，これは、２００４年４月２３日に出願のＰＣＴ／ＧＢ２００４／００１７５１の３７１条の国内移行出願であり、優先権主張のために、２００３年４月２５日に出願の英国特許出願第０３０９３８５．３号に関連する。
【０００８】
本発明は、２０１０年１月２９日に出願の米国特許出願第１２／６９７，０７３号の一部継続出願であり，これは、２００５年１０月２５日に出願の米国特許出願第１０／５５４，５７０号の継続出願であって、現在米国特許第７，６８４，５３８号として発行され，これは、２００４年４月２３日に出願のＰＣＴ／ＧＢ２００４／００１７４７の３７１条の国内移行出願であり、優先権主張のために２００３年４月２５日に出願の英国特許出願第０３０９３７９．６号に関連する。
【０００９】
本発明は、２００８年６月１３日に出願の米国特許出願第１２／０９７，４２２号及び２００８年６月１９日に出願の米国特許出願第１２／１４２，００５号の一部継続出願であり、その両方は、２００６年１２月１５日出願のＰＣＴ／ＧＢ２００６／００４６８４の３７１条による国内移行出願であり、これは、優先権主張のために、２００５年１２月１６日に出願の英国特許出願第０５２５５９３．０号に関連する。
【００１０】
本発明は、２００９年６月４日に出願の米国特許出願第１２／４７８，７５７号の一部継続出願であり、これは、２００９年２月２日に出願の米国特許出願第１２／３６４，０６７号の継続出願であり、２００８年２月１９日に出願の米国特許出願第１２／０３３，０３５号の継続出願であり、現在米国特許第７，５０５，５６３号として発行され、これは、２００５年１０月２５日に出願の米国特許出願第１０／５５４，５６９号の継続出願であり、現在米国特許第７，３４９，５２５号として発行され、これは、２００４年４月２３日に出願のＰＣＴ／ＧＢ０４／００１７３２の３７１条による国内移行出願であり、これは、優先権主張のために、２００３年４月２５日に出願の英国特許出願第０３０９３７４．７号に関連する。さらに、米国特許出願は、優先権主張のために、２００８年７月１５日に出願の英国特許出願第０８１２８６４．７号に関連する。
【００１１】
本発明は、２０１０年２月２５日に出願の米国特許出願第１２／７１２，４７６号の一部継続出願であり、これは２００９年２月２６日に出願の米国特許仮出願第６１／１５５，５７２号に関連し、優先権主張のために２００９年２月２５日に出願の英国特許出願第０９０３１９８．０号に関連する。
【００１２】
上記のＰＣＴ，外国及び米国出願の各々、及びこれらに関係する出願は、本願発明に関連として取り込まれている。
【背景技術】
【００１３】
静電制御下での電子銃の高速スイッチングによって、Ｘ線管の有効焦点スポットの移動と、移動部品を使用せずに断層撮影Ｘ線走査データのセットの高速生成とが、可能となる。電子銃の点火シーケンスを適切に構成することによって、Ｘ線投影データの適切なセットが、従来のシステムよりも高速で収集される。従って、本出願人の最新世代のＸ線断層撮影システムは、高速で非常に高分解能の断層撮影Ｘ線データを生成することができるので、多数の新規なデータ獲得並びにデータ送信及び配信システムが可能となり、これらの高データ速度システムの利点を活用し、また最適に管理することが求められている。たとえば、現在の記憶システム及びデータ伝送ネットワークは、不当な遅延の無い状態で容量の大きな画像データをオペレータワークステーションのネットワークに効率良く伝送することができない。さらに、当該遅延は、ネットワーク上の画像生成システムの個数が増えるに従い、さらに、画像を分析するために必要とされるオペレータの数が増えるに従い、増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本出願人は、単一の真空空間内に１つ以上の電子銃と１つ以上高電圧アノードとを備えたＸ線源を実行する新規な世代のＸ線システムを開発した。
【００１５】
故に、改良されたデータ獲得、伝送及び配信システムが、１ギガビット／秒よりも早いデータ速度などの高速で生成される高分解能のＸ線データの利点をすべて活用し、又は最適に管理することが必要になる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
一実施例において、本発明は、調査すべき物体を走査するための複数のＸ線源及び検出器からなる線源・検出器モジュールと、前記線源・検出器モジュールに接続されて線源・検出器モジュールから走査データを収集する走査エンジンと、走査エンジンに接続されて収集した走査データをＸ線画像に変換する画像復元エンジンと、前記線源・検出器モジュール、前記走査エンジン及び前記画像復元エンジンの少なくとも１つに接続される走査コントローラと、入力によって得られたユーザの制約条件の少なくとも１つに基づいて制御情報を提供するユーザ入力モジュールと、を有するＸ線システムを提供する。Ｘ線システムは、さらに、前記画像復元エンジンに結合されて画像データを人が読み取り可能なスクリーンに提供するデータ視覚化エンジンと、線源・検出器モジュール、走査エンジン、及び画像復元エンジンの１つ以上に接続されて得られたデータを記憶する１つ以上の記憶装置と、を有する。
【００１７】
一実施例において、走査エンジンは、線源・検出器モジュールと協働し、各走査ベースで且つ１の走査内で、プログラマブルであり、故に線源・検出器モジュールの高速の再最適を可能とする。走査コントローラは、必要な情報を含む１つ以上の領域を特定するために走査データを分析し、さらに、走査エンジンを制御して、１つ以上の特定された領域に相当するＸ線線源・検出器からのみの走査データを収集することによって、走査エンジンを最適化する。一実施例において、走査データは、シノグラムチャートを使用することによって分析されて対象となる領域を獲得する。このシノグラムチャートは、水平の列に配置された各検出器からのデータと、連続した列に配列された各Ｘ線源回転角度からのデータとを含み、２次元のデータセットを形成する。対象となる領域は、調査されるべき物体の少なくとも２つの要求ポイントに相当するシノグラムデータセットを通過する軌道を得ることによって得られる。
【００１８】
一実施例において、走査コントローラは、画像復元エンジンに対する制御情報を提供して走査データの所定の部分のみをＸ線画像へと変換することによって画像復元エンジンを最適化する。さらに、走査コントローラは、走査エンジンを制御して、走査方向における第１の空間分解能及び走査面における第２の空間分解能を生成する。なお、第１の空間分解能は、第２の空間分解能よりは低くなっている。また、走査コントローラは、走査エンジンによってダイナミックに収集された走査データの空間分解能を制御する。なお、制御データは、可変分解能の画像データを生成する画像復元エンジンを通過する。
【００１９】
他の実施例において、本発明は、Ｘ線を使用して１つ以上の物体を調査し、各物体の少なくとも１つの３次元（３Ｄ）画像を生成する複数のＸ線システムと、複数の３Ｄエンジンであって、各３Ｄエンジンは、少なくとも１つのＸ線システムに接続されて、Ｘ線システムにより生成された各３Ｄ画像を処理することによって１つ以上の２次元（２Ｄ）画像を獲得し、２Ｄ画像は３Ｄ画像の投影である複数のエンジンと、専用ネットワークリンクを介して各３Ｄエンジンに接続され、１つ以上の２Ｄ画像を、手作業の検査のためにオペレータに送る少なくとも１つのネットワークスケジューラであって、各オペレータは、１対所運所定の特徴を獲得するために２Ｄ画像を調査し、ネットワークスケジューラは、係る３Ｄ画像に対する要求を受け取ったときに、検査を行うオペレータに、相当する３Ｄ画像を送るネットワークスケジューラと、高速専用ネットワークリンクを介してＸ線システムの各々に接続され、３Ｄ画像及び２Ｄ画像の１つ以上を記憶する少なくとも１つの記憶装置アレイと、を有する画像伝送システムを提供する。
【００２０】
他の実施例において、本発明は、Ｘ線を使用することによって１つ以上の物体を調査し、各物体の少なくとも３次元画像を生成する複数のＸ線システムと、複数のエンジンであって、各エンジンは、少なくとも１つのＸ線システムに接続され、Ｘ線システムによって生成された各画像を処理することによって１つ以上の２次元画像を獲得することによって生成された各画像を処理することによって１つ以上の２次元画像を獲得するものであり、２次元画像は、３次元画像の投影であり、ネットワークリンクを介して各３次元エンジンに接続され、手作業による調査のために１人以上のオペレータに１つ以上の２次元画像を送る少なくとも１つのスケジューラとを有し、前記スケジューラは、係る３次元画像に対する要求を受け取ったときに、調査のためにオペレータに相当する３次元画像を送り、さらに、高速専用ネットワークリンクを介してＸ線システムの各々に接続され、３次元画像及び２次元画像の１つ以上を記憶する少なくとも１つの記憶装置アレイとを有する画像伝送システムを目的とする。
【００２１】
他の実施例において、本発明は、生のＸ線データを生成する複数の検出器と、複数の検出器に接続されて生のＸ線データを受け取りって、較正済みのＸ線データを生成する走査エンジンと、走査エンジンに接続されて較正済みのＸ線データを１つ以上の処理済みのＸ線画像に変換する画像復元エンジンと、前記走査エンジン及び前記画像復元エンジンの少なくとも一方と複数の検出器とに接続された走査コントローラとを有し、前記走査コントローラは、前記生のＸ線データを受け取り、前記走査エンジンによる前記生のＸ線データ及び前記画像復元エンジンによる前記較正済みＸ線データの少なくとも１つの処理をダイナミックに調整するＸ線システムを目的とする。
【００２２】
Ｘ線システムは、さらに、ユーザ入力部を有し、前記ユーザ入力部は、ユーザからの制御情報を受け取り、前記走査コントローラは、前記制御情報を使用して、前記走査エンジンによる全生のＸ線データ、又は、前記画像復元エンジンによる較正済みＸ線データの少なくとも１つの処理をダイナミックに調整する。生のＸ線データは透過データである。生のＸ線データは、バックスキャッタデータである。Ｘ線システムは、さらに、画像復元エンジンに接続されて処理済みのＸ線画像を人による読み出しが可能なスクリーンに送るデータ視覚化エンジンを含む。Ｘ線システムは、さらに、複数の検出器、走査エンジン及び画像復元エンジンの少なくとも１つ以上に接続されて、複数の検出器、走査エンジン及び画像復元エンジンから得られたデータを記憶する１つ以上の記憶装置を有する。
【００２３】
走査コントローラは、生のＸ線データを分析して、必要な情報を含む１つ以上の領域を特定することによって前記走査エンジンによる生のＸ線データの処理をダイナミックに調整する。必要な情報を含む１つ以上の領域は、前記複数の検出器によって検出された全領域の部分集合、すなわち必要な情報を含む全領域ではなく較正又は画像処理を受けた領域のみである。
【００２４】
走査コントローラは、インストラクションを走査エンジンに発して、必要な情報を含む１つ以上の領域に相当する検出器からのみの生のＸ線データを処理する。走査コントローラは、画像復元エンジンにインストラクションを発して、必要な情報を含む１つ以上の領域に相当する検出器からのみの較正済みＸ線データを処理する。Ｘ線システムは、さらに、データ視覚化エンジンを含む。データ視覚化エンジンは、前記画像復元エンジンから、必要な情報を含む１つ以上の領域に相当する複数の座標を受け取る。
【００２５】
他の実施例において、Ｘ線システムは、走査ローテーションを有する放射源と、生のＸ線データを生成する複数の検出器と、複数の検出器に接続されて生のＸ線データを受け取り較正済みのＸ線データを生成する走査エンジンと、走査エンジンに接続され較正済みのＸ線データを１つ以上の処理済みのＸ線画像に変換する画像復元エンジンと、走査エンジン又は画像復元エンジンの少なくとも一方と前記複数の検出器とに接続される走査コントローラとを有し、前記走査コントローラは、前記生のＸ線データを受け取り、前記生のＸ線データに基づいて、前記放射源又は走査エンジンの少なくとも一方をダイナミックに調整する。走査コントローラは、前記走査エンジンに向けてインストラクションを発し、前記生のＸ線データに基づいて走査の空間分解能を変更する。空間分解能は、走査方向における第１の空間分解能と、走査面内の第２の空間分解能とを生成することによって変更される。なお、第１の空間分解能は、第２の空間分解能とは異なる。
【００２６】
走査コントローラは、前記走査エンジンにインストラクションを発し、走査における第２の分解能とその走査における第２の分解能とを生成する。なお、第１の分解能と第２の分解能とは異なる。走査エンジンは、第１の分解能及び第２の分解能を有する前記走査を画像復元エンジンに送信する。画像復元エンジンは、第１の分解能及び第２の分解能を有する前記走査に基づいて、可変の分解能を有する画像データを生成する。画像復元エンジンは、粗ピクセレーション、中粒度ピクセレーション、又は高粒度ピクセレーションの少なくとも１つを有する画像データを生成する。走査コントローラは、放射源又は前記走査エンジンの少なくとも一方にインストラクションを発し、放射源の回転速度を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明のＸ線システムの一実施例のブロック図である。
【図２】図２は、検査対象となる物体に対する描画領域を示す。
【図３】図３は、本発明によって生成されたシノグラムの一例を示す。
【図４】スキャンすべき物体に基づいた、可変スキャンを示す。
【図５】スキャンすべき物体の可変ピクセル化の一例を示す。
【図６】改良されたデータ送信を備えたＸ線システムの集合体を示すブロック図である。
【図７】フル３次元データセットから導いた２次元画像の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
上記出願において開示されるＸ線システムは、関連出願によって本願発明に取り込まれ、Ｘ線源軌跡の高速及びリアルタイム制御を可能とする。以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。本発明は、Ｘ線源軌跡をダイナミックに制御して、要求される検査結果の質及び調査される物体の特性との両方に基づいて、画像の復元方法を変更することによって、この機能の効果が得られる。このダイナミックシステムの最適化は、スキャン線量の減少、計算の複雑さの低減、及びデータ帯域の減少を含む、いくつかの長所を有する。他の目的は、同一または関連した最適化方法を使用することによって、取り組むことができる。
【００２９】
以下の開示は、当業者が本発明を実施可能とするように提供されている。示された実施例は、例示的な目的のためのみに提供され、様々な変更例は、当業者には明らかである。ここに画定される一般的な原理は、本発明の権利範囲をから逸脱せずに、他の実施例及び用途に適用される。また、使用される用語や文言は、例示的な実施例を記載する目的のためであり、限定するものとして考慮すべきではない。このように、本発明は、開示された原理及び特徴と整合のとれた数々の変形例、変更例及び等価な例を包囲する広範囲の権利範囲を与えるべきである。明確化を目的として、本発明に関する技術分野で知られている技術的な材料についての詳細は、本発明を不必要に不明確なものとしないために、詳細については、記載しない。
【００３０】
本発明は、添付図面に示すような実施例の内容で議論する。図１を参照すると、Ｘ線システムの一実施例が示されている。Ｘ線システム１００は、検査中の物体についての情報を集めることができるＸ線源及びＸ線検出器のセット１０５からなる。線源及び検出器（センサ）のセット１０５は、一実施例では、断層画像復元に適した透過Ｘ線データセットを生成するように構成されている。あるいは、他の実施例では、線源及びセンサのセット１０５は、回折Ｘ線データのセットあるいは、後方散乱Ｘ線データのセットを生成するように構成されている。あるいは、さらに他の実施例では、線源及びセンサ１０５は、立体透過Ｘ線データのセットを生成するように構成されている。当業者は、本発明を他の線源及びセンサの形態に当てはめることができることを理解すると思われる。
【００３１】
図１に示すように、走査エンジン１１０は、検査中の物体のスキャンニングと、Ｘ線源及び検出器１０５からのデータ収集とを調整する。走査エンジン１１０は、スキャン毎にプログラマブルであり、また、Ｘ線システム１００の高速再最適化を許容するスキャンの中でもプログラマブルである。
【００３２】
図１に示すように、画像復元エンジン１１５は、走査エンジン１１０から出力される生のデータあるいは較正済みデータを取り込み、このデータを画像データまたは処理済みデータの認識可能なセットへと変換する。較正済みデータは、走査エンジン１１０の一部であって、画像復元エンジン１１５の第１ステージと考えられているプレプロセッサから生成できることを理解すべきである。
【００３３】
たとえば、通常、走査エンジン１１０が、較正済み透過Ｘ線投影データのセットを提供すると仮定する。画像復元エンジン１１５は、この投影データを取り込み、投影データを２次元あるいは３次元断層Ｘ線画像へと逆変換するフィルタ処理されたバックプロジェクションなどの複数のプロセシング技術を使用して、このデータをＸ線画像へと変換する。本実施例にて使用されるように、生データは、１つまたは複数の検出器から直接転送されたデータ、あるいは、較正や正規化を未だ受けていない検出器データである。較正あるいは正規化された生データは、較正データと称する。処理済みデータ、すなわち画像データは、１つまたは複数のフィルタを通過した較正済みデータである。
【００３４】
画像復元エンジン１１５からの処理済みデータは、オプションのデータ視覚化エンジン１２０に、オプションとして流される。データ視覚化エンジン１２０は、復元済み画像データを取り込み、それを人が読むことができるスクリーンに送る。一実施例において、このデータ視覚化エンジン１２０は、補間や、２次元画像への３次元投影、復元済み画像密度、材料のタイプや必要に応じた他のパラメータに基づいた画像のカラーリングなどの機能を実行することができる。
【００３５】
一実施例において、ＲＡＩＤアレイ、ハードディスクのセット、または他のメモリシステム等の記憶装置１２５が、Ｘ線画像データをアーカイブするために設けられている。当業者においては、記憶装置１２５は、データ視覚化エンジンの出力部のみではなく、信号チェーンの任意のポイントからのデータを記憶することができることを理解するであろう。
【００３６】
走査コントローラ１３０は、イメージングチェーンでの全部品からの出力部でのＸ線画像データを分析することができる。走査コントローラ１３０は、イメージングチェーンにおける全部品に対して制御情報を出力することもできる。このように、走査コントローラ１３０は、全システムの操作を最適化する能力を有する。
【００３７】
走査コントローラ１３０は、ユーザ入力ステーション１３５から入力データも受け取る。ユーザ入力ステーション１３５において、ユーザは、たとえば、タッチスクリーンやマウス、キーボードなどを介してコンピューティング装置と通信して、画像最適化プロセスについての制約条件を入力することができる。たとえば、セキュリティスクリーニングシステムにおいて、ユーザは、現在の脅威レベル（たとえばハイ、ミディアム、またはロー）を選択することがある。医療システムにおいて、ユーザは、線量、または空間分解能制約条件（高診断品質、低線量）を選択してもよい。
【００３８】
故に、走査コントローラ１３０は、２つの異なる線源からの入力、すなわちユーザの制約条件とＸ線画像データを受け取り、Ｘ線源及び検出器１０５や、走査エンジン１１０、画像復元エンジン１１５、データ視覚化エンジン１２０の走査を継続的且つダイナミックに再度最適化するために、ユーザの制約条件によりＸ線画像データを処理する方法を実行する。
【００３９】
上記するＸ線源及び検出器１０５や、走査エンジン１１０、画像復元エンジン１１５、データ視覚化エンジン１２０の機能及び特徴は、サーバなどのハードウエアによって可能となる。サーバは、少なくとも１つのプロセッサからなり、ＲＡＭやＲＯＭ，ハードディスク、その他メモリ構造体などのメモリに記憶されている複数のプログラマチックインストラクションを実行する。様々なエンジンが、互いに離れていたりまたはローカルの１つまたは複数のサーバに組み込まれている。従って、Ｘ線システム１００の構成部品は、互いにローカルであったり、離れていることもあり、単一のサーバに組み込まれていることもあったり、ネットワークを介して複数のサーバ間に分布していることもある。あるいは、送受信用に有線あるいは無線で互いに通信することができる。なお、各エンジンは、少なくとも１つの受信機、データ送信機、複数のプログラマチックインストラクションを実行可能なデータプロセッサ、からなり、当該インストラクションは、メモリに記憶されて、ここに記載するように、エンジンの機能及び特性を実行する。
【００４０】
図２を参照すると、一実施例において、本発明の断層撮影Ｘ線イメージングシステムは、描画領域２０５を部分的に充填する物体２１０をイメージする。従来、回転ガントリＸ線源が使用され、投影データは、すべての投影角に対して、すべての検出器素子から蓄積されている。実際には、Ｘ線検査領域の一部分のみが、関係する物体によって充填されているとき、このデータのすべてを収集し且つ処理することは計算学的に割高である。空気２２５や物体サポート２２０で充填されているＸ線検査領域の一部は、ユーザにとってほとんど関心がない。
【００４１】
一実施例において、走査のシナリオは、以下の方法によって改善される。描画領域２０５を走査し且つ処理するよりは、Ｘ線システムによって生成された生の走査データは、最初に、走査コントローラ１３０によって分析される。関連情報を含む画像データの領域は、関連データの無い画像データの領域とは区別されている。図３に示すように、シノグラムチャート３００は、データをレビューするために使用することができる。シノグラムチャート３００は、各検出器からのデータを横の列（−ｄ／２から０を通過し＋ｄ／２まで、ただしｄは、投影図における検出器の総個数）に、各線源の回転角度からのデータ（Ｐｈｉ  １からＰｈｉ  ｎまで、なお、ｎは投影角の個数である）は連続した列に配置して、２次元のデータセットを形成する。物体における２つのポイントに対するシノグラムデータを経由した軌跡は、Ａ  ３０５及びＢ  ３１５とラベルが付され、図示もされている。
【００４２】
本発明において、シノグラムの第１のライン（Ｐｈｉ  １）が収集されると直ぐに、シノグラムのどの部分が他の投影角度での収集に必要とされるかが、分かり、優先事項である。ゆえに、走査コントローラは、走査エンジンを最適化して、実際に必要とされる検出器要素からデータを収集し処理するのみである。また、走査コントローラは、実際に関連データを生成し、故に、フロントエンドでデータの帯域及びコンピュータのパワーをセーブする。
【００４３】
数学的には、シノグラムデータは、ラドン変換によって背面投影された画像に対し前方向にリンクされる。この変換の下では、シノグラムの各ポイントは、復元イメージを介して背面投影される１のラインを表す。シノグラムのどの部分が使えるデータを含み、故に走査エンジンによって収集されていたことが分かっているため、画像復元エンジンは、シノグラムデータの価値ある部分をフィルタ処理し且つ背面投影することにのみ拘束される。これは、画像復元エンジンにおける計算上のコストの相当な節約を生じる。
【００４４】
この画像復元エンジンは、完全復元画像スライスレートで全画像の再現サークルの完全画像を許容するように、大抵は設計されている。しばし、画像復元サークルの一部分のみが、その中に物体を有し、走査コントローラの使用と共に設計されたシステムは、物体の関係する部分のみをダイナミックに復元することに最適化されている低価格画像復元エンジンを備えている。好ましくは、走査エンジン及び画像復元エンジンは、画像のシーケンスを許容するバッファメモリを備えていたり、あるいはアクセスすべきである。ここでは、画像復元エンジンが、現在のデータフローに追い付くまで、物体は、一時的に保存される、設計画像復元サークルの完全容量よりも大きい。
【００４５】
データ視覚化エンジンは、サブイメージの座標（スライスの個数及び１スライス内の位置）を備えている。このサブイメージは、画像復元エンジンによって提供され、これらの座標（スライスの個数及び１スライス内の位置）を使い、データ視覚化前に、復元画像データを、３次元の復元画像容量の適切な部分に対して、復元した画像データを参照する。究極の効果は、記憶システムに対するデータ帯域の実質的な減少である。これによって、ネットワークに添付されたストレージの設計が簡単になり、不要なバックグラウンドデータを記憶しないために、ストレージによる解決の価格を下げることが可能となる。
【００４６】
本発明の用途のさらなる例において、検査すべき物体は、その長手に沿って可変の調査の重要性を有している場合である。たとえば、人体の部分によっては（脚）、走査方向に対して全く対称的であり、走査方向（脚に沿って）における空間分解能が、走査面内のものに比較して低くなる断層撮影画像システムを設計するためには有効である。
【００４７】
これを実行するため、ユーザは、低線量走査方法を使用する走査コントローラを要求することがある。この方法は、走査回転速度をダイナミックに制御することによって、線量を下げるために脚の長い骨をイメージングするときに、走査方向の一部容量人工物の程度を許容することによって達成される。図４を参照すると、走査方向に実質的に変化する膝４０２に到達するとき、走査コントローラは、走査エンジンの向きを自動的に変更して、低線量速度が膝を通過した長い骨４０４に一度戻る前に、膝４０２の高分解能画像を作成するために、走査速度（そしてＸ線線量も）を増加する。
【００４８】
数学的に、走査コントローラは、前のシノグラムから新しいシノグラムの各々を引くことによって、走査方向において情報の変化の速度を測定でき、その差は、走査方向における情報の変化の速度を示している。
【００４９】
本発明のさらなる実施例において、走査コントローラを使用して、ダイナミックベースで、走査エンジンによって収集されたデータの空間分解能を調整することが可能である。次に、このデータは、画像復元エンジンに送られる。画像復元エンジンは、可変解像度を作成する。復元画像は、データ視覚化エンジンによってディスプレイ用に符号化され、故に、画像は、空間的且つ時間的なドメインの両方において表される。
【００５０】
一例として、３次元断層撮影画像復元を提供する安全性調査のアプリケーションにおいて、人は、図５に示すような、高い脅威物体に似ているラップトップコンピュータなどの複雑な物体用に、中粒度ピクセレーション（最小画素サイズの２〜１０倍など）及び高粒度ピクセレーション（最小画素サイズなど、たとえば、１ｍｍ×１ｍｍ）を確保しながら、粗ピクセレーション５１５（最小の画素サイズの１０倍よりも大）で、服装などの低密度領域を復元できる。いくつかの領域において分解能の要件を緩和し、これによって演算を少なくすることを要求することによって、予備の演算容量を割り当てて、画像の複雑な領域における分解能を補強することができる。この効果は、データ帯域の減少、演算の価格の減少、診断の質を損なわない記憶の必要条件の減少である。
【００５１】
一の実施例において、シノグラムデータは、復元画像を形成するために何の演算パワーを割り当てるべきかについて、走査コントローラに向けられる。より小さい信号対ノイズ比（たとえば、２０未満、好ましくは１０未満）を有する領域などの、高程度の変化を呈するシノグラム領域は、復元画像のこれらの領域に直接リンクされている。これらの領域では、高画像分解能が達成されるべきである。高画像分解能は、多くの場合、画素サイズに関しては２ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍ未満であり、一方、低画像分解能は、多くの場合、画素サイズに関しては５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍを超えるほどに大きい。高信号対ノイズ比（たとえば４０を超える比、好ましくは５０を超える比）を備えたこれらの領域などの低程度の変化を呈するシノグラムの領域は、低画像分解能が許容されている復元画像の領域にリンクされている。
【００５２】
当業者は、可変の分解能復元画像を符号化すべきであり、データ視覚化エンジンは、可変の分解能復元画像データを、人への表示を目的として３次元データにおいて適切な位置へと参照することを理解すると考える。さらに、基底をなすデータは、可変の解像度で復元されるかもしれないが、３次元画像補間法などの適宜の画像処理方法を使用して、均一な高空間解像度で画像をスクリーンに与えることができる。
【００５３】
本発明のさらなる実施例において、画像復元プロセスそのものの性質は、走査エンジンによって処理されていえる情報による悪影響を受けていることを理解すべきである。たとえば、代表的には、均一な母材の中に原子数が低く且つコントラストが低い物体を探す描画システムを検討する。係る画像は、フィルタ処理された逆投影断層撮影画像復元アプローチに適している。時々、描画空間に入る高原子数の汚染物質があることを仮定する。この場合、高原子番号材料は、低原子番号材料の分析を歪ませる不要なビーム硬化人工品になる傾向がある。典型的なフィルタ処理逆投影アルゴリズムよりもビーム硬化の硬化を最小にするためにより良い、周知の反復プロセスがある。この場合、走査コントローラは、特に高減衰物体用のシノグラムを調査でき、高減衰物体が配置されているこれらの領域に対する反復アルゴリズムを代用でき、画像の他の領域のすべてに対してレス演算デマンディングフィルタ処理逆投影アルゴリズムを適用できる。その結果は、ビーム硬化人工物の減少であり、最終的な画像の分析の改善である。
【００５４】
当業者には、ユーザによって設定されている最適化要求条件に、システム製造時に評価されていたコストの制約に、さらには、記憶システムの利用可能性及び性能に依存して、同時に且つ個別に本命最初において記載されている方法を適用することは可能であることは明らかである。
【００５５】
上記のように、高データ速度、高スループットシステムは、応答性があり、スケーラブルであり、費用効果的な伝送方法を提供する改良された画像伝送システムを必要とする。図６を参照すると、Ｘ線システム６０５の集合体が示されている。Ｘ線システム６０５の各々は、高容量のデータを生成することができる。この容量において、各データセットは、物体の３次元画像を含む。Ｘ線システム６０５の各々には、高速専用ネットワークリンクが備えられている。高速専用ネットワークリンクは、全帯域で且つ待ち時間の無い状態で記憶装置アレイ６４５に直接この３次元データセットを取り出す。
【００５６】
記憶装置アレイ６４５についてのデータベースは、システムサーバ６５５によって管理されている。システムサーバ６５５は、Ｘ線システム６０５に接続され、また、ネットワークを介してディスクコントローラ６６５に接続されている。一連のオペレータは、一連のネットワークされたワークステーション６３５で３次元画像データを見る。
【００５７】
ジョブ発送アプリケーションは、特定のオペレータに新しい３次元データセットを検査するように割り当て、オペレータは、自分の発見物をネットワークを介してシステムサーバ６５５に報告する。この点で、３次元データセットは、破棄され、あるいは、中期間または長期間保存用にアーカイブされる。
【００５８】
係るシステムは、非常にゆっくりとでき、３次元データセットのサイズのために多量のネットワーク帯域を使用する。本発明において、３Ｄエンジン６１５は、システム、Ｘ線システム６０５毎の３Ｄエンジン６１５に接続されている。３Ｄエンジン６１５は、リアルタイムでＸ線システム６０５によって生成される３次元データを処理する。その理由は、３Ｄエンジン６１５は、中間ネットワークの帯域及び待ち時間に拘束されるというよりも、Ｘ線システム６０５に直接接続されているからである。
【００５９】
３Ｄエンジン６１５は、Ｘ線システム６０５のデータを１つ以上の２次元画像へと処理する。なお、当該２次元画像は、３次元データを介した投影を表す。たとえば、完全３次元データセットから導き出した画像７００を図７に示す。画像７００は、様々な配向の３次元の３角形の物体と、立方体形状の物体を示す。当業者には、２次元画像のサイズは、完全３次元データセットのサイズに比較して小さいことは明らかである。故に、２Ｄ画像に対するネットワーク伝送時間は、完全３Ｄデータセットのものに比較して短い。
【００６０】
本発明において、３Ｄエンジン６１５の出力部は、直接ネットワークに接続され、故に、システムサーバ６５５で実行されているジョブ発送アプリケーションは、最初に、コンパクトな２Ｄ画像のセットを、速やかな調査のために、オペレータワークステーション６３５へと送ることができる。最低限として、１つの２Ｄ画像が、急速に生成され、オペレータに発送される。より典型的には、５〜８の２Ｄ画像が、オペレータワークステーション６３５に向けて予め送付される。特に頻繁に、オペレータは、完全３次元データセットへのアクセスを必要としない十分な完全性で物体を調査でき、故にオペレータワークステーション６３５を、比較的低い仕様とすると共に、フル３Ｄステーションに比較してそのコストの減少も許容する。ネットワークは、ギガビットのイーサネットのネットワークなどの、適度な帯域の商業的に利用可能なネットワークとすることができる。
【００６１】
検査官が２Ｄ画像のみを使用して物体を調査できない場合、オペレータは、ジョブ発想者に、検査が不完全であり、画像データは、さらなる調査のために適切に訓練されたオペレータを備えた完全３Ｄオペレータワークステーションに搬送されるべきである、との信号を送ることができる。
【００６２】
この場合、ジョブ派遣機は、適切な資格を有する３Ｄオペレータを配置し、最初に、調査用のオペレータに２Ｄ画像のセットを送る。このとき、オペレータは、２Ｄ画像のみからの画像データの分析を開始する。その背後では、ジョブ派遣機は、３Ｄオペレータに対する完全３Ｄデータセットの転送を開始する。一度、３Ｄデータセットがオペレータワークステーションに到着すると、オペレータワークステーション内部の３Ｄエンジンは、オペレータの３Ｄ調査用にデータセットを用意する。３Ｄデータセットが調査用に用意されると、画像ワークステーションによって、１セットの３次元画像分析ツールが可能となり、オペレータは、インタラクティブの形態でこれらの使用を開始する。故に、オペレータは、必要なデータが利用可能となるに従い、２Ｄ調査モードから３Ｄ調査モードへと移行する。
【００６３】
係る２ステージ画像伝送アプローチは、オペレータが作業を開始しながらも必要に応じて調査用の全データを用意するのに必要な時間を短縮する。これは、適度な帯域及び待ち時間のネットワークを使用して達成され、結果として低コストとなる。
【００６４】
他の実施例において、全員が３Ｄデータの調査資格を有し且つ全員が３Ｄオペレータワークステーションにアクセスするオペレータからなるネットワークが用意される。この場合、オペレータは、直ちに２Ｄデータを受け取り、２Ｄデータの予め付与された画像のみを使用して調査を終えることができない時に、完全３Ｄ画像データを要求することができる。再び、これは、高調査スループットを維持しながらも利用されるネットワークを高信頼性且つ低コストとする。
【００６５】
本発明の例示的な実施例を記載し説明したが、これらの実施例は例示であることを理解すべきである。当業者においては、形態及び詳細において、様々な変更が、本発明の請求の範囲を逸脱しない範囲で行われることを理解すべきである。
【図１】
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【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】
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【図７】
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