(57)【要約】【課題】複数の透過像から高品質な再構成画像を高速に生成する技術を提供する。【解決手段】透過像が、光源と対象物と検出器の間の位置関係を連続的に変化させながら異なるタイミングで撮像された第１の画素と第２の画素を含んでいる場合に、再構成処理部は、透過像と再構成画像の間で投影又は逆投影の操作を行うときに、第１の画素に対応する再構成画像上の画素を、第１の画素が撮像されたタイミングにおける光源と対象物と検出器の間の位置関係に基づき選択し、第２の画素に対応する再構成画像上の画素を、第２の画素が撮像されたタイミングにおける光源と対象物と検出器の間の位置関係に基づき選択する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と対象物と検出器の間の位置関係を変えながら、前記対象物を透過した電磁波を前記検出器により複数回撮像することにより得られた、複数の透過像のデータを取得する透過像取得部と、
前記複数の透過像から前記対象物内部の再構成画像を生成する再構成処理を行う再構成処理部と、を有し、
前記透過像が、前記光源と前記対象物と前記検出器の間の位置関係を連続的に変化させながら異なるタイミングで撮像された第１の画素と第２の画素を含んでおり、
前記再構成処理部は、
前記再構成処理において前記透過像と前記再構成画像の間で投影又は逆投影の操作を行うときに、
前記第１の画素に対応する前記再構成画像上の画素を、前記第１の画素が撮像されたタイミングにおける前記光源と前記対象物と前記検出器の間の位置関係に基づき選択し、
前記第２の画素に対応する前記再構成画像上の画素を、前記第２の画素が撮像されたタイミングにおける前記光源と前記対象物と前記検出器の間の位置関係に基づき選択する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記透過像上の画素の座標と前記再構成画像上の画素の座標との対応関係が定義された対応座標データを記憶する記憶部を有しており、
前記再構成処理部は、前記再構成処理において前記透過像と前記再構成画像の間で投影又は逆投影の操作を行うときに、前記対応座標データを参照して前記透過像上の画素に対応する前記再構成画像上の画素を選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記検出器は、ラインごとに撮像タイミングが異なるローリングシャッター方式の検出器であり、
前記第１の画素と前記第２の画素は、前記検出器の異なるラインで撮像された画素である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記再構成処理は、フィルタ補正逆投影法を用いた処理である
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
コンピュータが実行する画像処理方法であって、
光源と対象物と検出器の間の位置関係を変えながら、前記対象物を透過した電磁波を前記検出器により複数回撮像することにより得られた、複数の透過像のデータを取得するステップと、
前記複数の透過像から前記対象物内部の再構成画像を生成する再構成処理を行うステップと、を有し、
前記透過像が、前記光源と前記対象物と前記検出器の間の位置関係を連続的に変化させながら、異なるタイミングで撮像された第１の画素と第２の画素を含んでおり、
前記再構成処理において前記透過像と前記再構成画像の間で投影又は逆投影の操作を行うときに、
前記第１の画素に対応する前記再構成画像上の画素は、前記第１の画素が撮像されたタイミングにおける前記光源と前記対象物と前記検出器の間の位置関係に基づき選択され、
前記第２の画素に対応する前記再構成画像上の画素は、前記第２の画素が撮像されたタイミングにおける前記光源と前記対象物と前記検出器の間の位置関係に基づき選択されることを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の透過像から対象物の３次元像を再構成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物内部の３次元像や断層像を得る手法として、ＣＴ（Computed Tomography）スキ
ャン又は単にＣＴと呼ばれる技術が知られている。Ｘ線を用いたＸ線ＣＴは医療検査装置や産業用検査装置などに実用化されている。
【０００３】
Ｘ線ＣＴでは、対向配置した光源（Ｘ線源）と検出器の間に対象物を配置し、Ｘ線の投影方向を変えながら検出器により複数の透過像（投影データとも呼ぶ）を撮影する。そして、投影方向の異なる複数の透過像を基に、コンピュータ処理によって逆問題を解くことにより、対象物内部の３次元像を再構成する。従来のＸ線ＣＴでは、投影像の撮影と投影方向の変更（対象物と検出器の相対的な移動）とを交互に繰り返す、いわゆるＳｔｏｐ＆Ｇｏ方式が主流であったが、最近では、撮影時間の短縮を図るため、対象物と検出器を相対的に移動させながら各投影方向の透過像を連続的に撮影する方式（連続撮像方式と呼ぶ）を採用する装置が増えつつある。
【０００４】
検出器に用いられるＣＭＯＳセンサには、グローバルシャッター方式のものとローリングシャッター方式のものがある。グローバルシャッター方式とは、ＣＭＯＳセンサの全てのラインに対し同じタイミングで露光・データ読み出しを行う方式であり、ローリングシャッター方式とは、ラインごとに露光・データ読み出しのタイミングを少しずつずらす方式である。グローバルシャッター方式に比べローリングシャッター方式のセンサの方が低コストであるため、ＣＴの検出器としてローリングシャッター方式のセンサが採用されることも多い。
【０００５】
しかしながら、ローリングシャッター方式のセンサの弱点として、移動する物体を撮影する場合に画像の歪みが発生するという問題がある（一般に「ローリングシャッター歪み」と呼ばれる）。それゆえ、ローリングシャッター方式のセンサを用いて上述した連続撮像方式を行うと、各透過像に歪みが発生し、再構成の精度及び再構成結果の品質を著しく低下させる可能性がある。
【０００６】
なお、ローリングシャッター歪みを補正する手法は、従来からいくつか提案されている。例えば、特許文献１では、動画像のフレーム間解析を行ってカメラが移動したときに発生する動きベクトルを取得し、その動きベクトルからローリングシャッター歪み成分を推定し画像を補正する手法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法は、動きベクトルを計算するための計算負荷が重く、リアルタイム処理することが困難である。また、特許文献１のように、画像処理ベースで補正する方法では、動きベクトルの推定やローリングシャッター歪みの補正に失敗する箇所があると、再構成結果にアーチファクトが発生するという問題も懸念される。したがって、特許文献１の方法は、高速性が要求される検査装置や高信頼性が要求される検査装置には適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５５３１１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、複数の透過像から高品質な再構成画像を高速に生成する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像処理装置は、光源と対象物と検出器の間の位置関係を変えながら、前記対象物を透過した電磁波を前記検出器により複数回撮像することにより得られた、複数の透過像のデータを取得する透過像取得部と、前記複数の透過像から前記対象物内部の再構成画像を生成する再構成処理を行う再構成処理部と、を有し、前記透過像が、前記光源と前記対象物と前記検出器の間の位置関係を連続的に変化させながら異なるタイミングで撮像された第１の画素と第２の画素を含んでおり、前記再構成処理部は、前記再構成処理において前記透過像と前記再構成画像の間で投影又は逆投影の操作を行うときに、前記第１の画素に対応する前記再構成画像上の画素を、前記第１の画素が撮像されたタイミングにおける前記光源と前記対象物と前記検出器の間の位置関係に基づき選択し、前記第２の画素に対応する前記再構成画像上の画素を、前記第２の画素が撮像されたタイミングにおける前記光源と前記対象物と前記検出器の間の位置関係に基づき選択することを特徴とする画像処理装置である。
【００１１】
従来の再構成処理では、１つの透過像上の画素はすべて、光源と対象物と検出器の間の位置関係（以後「投影方向」と呼ぶ）が同じ状態で撮像されたという前提で、投影（再構成画像上の点から透過像上の点への投影）及び逆投影（透過像上の点から再構成画像上の点への投影）を行っている。それゆえ、「前記透過像が、前記光源と前記対象物と前記検出器の間の位置関係を連続的に変化させながら異なるタイミングで撮像された第１の画素と第２の画素を含んで」いる場合、従来の再構成処理では、投影及び逆投影の処理において誤差が生じてしまう。
【００１２】
これに対し、本発明では、第１の画素と第２の画素では投影方向が異なることを考慮し、各画素が実際に撮像されたタイミングにおける投影方向に基づき、透過像上の点と再構成画像上の点の対応をとる。したがって、いずれの画素についても、再構成処理における投影及び逆投影の処理を精度良く行うことができ、高品質な再構成結果を得ることができる。また、透過像の歪みや画素値を補正するような画像処理は不要であり、単に投影及び逆投影における対応点の選択を修正するだけでよいので、処理が高速である。また、画像処理の不備（補正ミス）に起因するアーチファクトのような問題は生じない。
【００１３】
「前記透過像が、前記光源と前記対象物と前記検出器の間の位置関係を連続的に変化させながら異なるタイミングで撮像された第１の画素と第２の画素を含んで」いる状態は、例えば、ラインごとに撮像タイミングが異なるローリングシャッター方式の検出器を用いて連続撮像方式による透過像の撮影を行った場合に発生する。言い換えると、本発明の手法は、ローリングシャッター方式の検出器を用いて連続撮像方式による透過像の撮影を行うＣＴ装置に対し、好ましく適用できる。
【００１４】
前記透過像上の画素の座標と前記再構成画像上の画素の座標との対応関係が定義された対応座標データを記憶する記憶部を有しており、前記再構成処理部は、前記再構成処理において前記透過像と前記再構成画像の間で投影又は逆投影の操作を行うときに、前記対応座標データを参照して前記透過像上の画素に対応する前記再構成画像上の画素を選択することが好ましい。この構成によれば、再構成処理のなかで透過像上の各画素と再構成画像上の画素との対応関係を都度計算する必要がなくなるので、再構成処理のさらなる高速化を図ることができる。
【００１５】
前記再構成処理は、フィルタ補正逆投影法を用いた処理であるとよい。フィルタ補正逆投影法を用いた再構成処理は、比較的高品質な再構成結果を高速に演算できるという利点がある。なお、本発明は、投影や逆投影が必要なアルゴリズムであれば、フィルタ補正逆投影法以外の再構成アルゴリズムに対しても好ましく適用できる。
【００１６】
なお、本発明は、上記構成ないし機能の少なくとも一部を有する画像処理装置として捉えることができる。また、本発明は、画像処理装置を備えるＣＴ装置、再構成された３次元像を利用した検査装置や診断装置として捉えることもできる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む、画像処理方法、ＣＴ装置の制御方法、検査方法、診断方法や、これらの方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、又は、そのようなプログラムを非一時的に記録したコンピュータ読取可能な記録媒体として捉えることもできる。上記構成及び処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の透過像から高品質な再構成画像を高速に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施形態に係るＣＴシステムのハードウェア構成を模式的に示す図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｄは光源と対象物と検出器の移動方式の一例を示す図である。
【図３】図３は画像処理装置の再構成処理に関わる機能を示すブロック図である。
【図４】図４Ａは撮像の基本原理を示す図であり、図４Ｂは再構成処理を示す図である。
【図５】図５は単純逆投影法による再構成処理を示す図である。
【図６】図６はローリングシャッター方式のＣＭＯＳセンサにおける露光・データ取り込みのタイミングを示す図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｃはローリングシャッター方式の検出器を用いた連続撮像を示す図である。
【図８】図８Ａは従来の再構成処理を示す図であり、図８Ｂは画素ごとの撮像タイミングを考慮した再構成処理を示す図である。
【図９】図９は対応座標データの一例を示す図である。
【図１０】図１０は画像処理装置のフローチャートである。
【図１１】図１１Ａ〜図１１Ｇはコンピュータ・シミュレーションによる効果検証結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、以下に記載されている各構成の説明は、発明が適用されるシステムの構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
【００２０】
（システム構成）
図１は、本発明の実施形態に係るＣＴシステム１のハードウェア構成を模式的に示している。ＣＴシステム１は、ＣＴ（Computed Tomography）技術を利用して対象物１０２の
内部の３次元像や断層像のデータを取得するシステムである。ＣＴシステム１は、例えば、人や動物の体内を可視化し診断や検査に利用する医療検査装置、工業製品の内部構造を非破壊検査する産業用検査装置などに応用することができる。
【００２１】
ＣＴシステム１は、概略、撮像装置１０、制御装置１１、及び、画像処理装置１２を有
して構成される。撮像装置１０は、対象物１０２の透過像を撮像する装置である。制御装置１１は、撮像装置１０の各部の動作を制御する装置である。画像処理装置１２は、撮像装置１０によって取得された透過像のデータ（投影データとも呼ぶ）に対し、画像処理や演算処理を施す装置である。撮像装置１０と制御装置１１と画像処理装置１２は一体の装置で構成されていてもよいし、それぞれ別体の装置で構成されていてもよい。
【００２２】
撮像装置１０は、対向配置された光源１００と検出器１０１を有している。光源１００から対象物１０２に対し電磁波１０３を投射し、対象物１０２を透過した電磁波１０３を検出器１０１で撮像することで、対象物１０２の透過像が得られる。本実施形態では、光源１００としてコーンビームＸ線源を、検出器１０１としてシンチレータと２次元ＣＭＯＳセンサで構成される２次元Ｘ線検出器を用い、１回の撮像で対象物１０２の２次元Ｘ線透過像を得る構成を採用する。ただし、光源１００としては、ファンビームタイプやパラレルビームタイプの光源を用いてもよい。また、Ｘ線に限らず、対象物１０２に対し一定の透過性を有する電磁波（例えば、ガンマ線、可視光など）を撮像に用いてもよい。
【００２３】
また、撮像装置１０は、光源１００と対象物１０２と検出器１０１の間の位置関係（すなわち、対象物１０２に対する電磁波の投影方向）を変えるための移動機構（不図示）を有している。移動機構の構成としては、例えば、図２Ａのように、固定した対象物１０２の周囲を光源１００と検出器１０１が回転するタイプ、図２Ｂのように、光源１００と検出器１０１が固定され対象物１０２がその場で回転するタイプ、図２Ｃのように、対象物１０２を通る軸に垂直な面内で光源１００と検出器１０１がそれぞれ旋回するタイプ、図２Ｄのように、対象物１０２が固定され、光源１００と検出部１０１が平行に且つ互いに反対方向に移動するタイプなど、様々な方式がある。
【００２４】
制御装置１１は、光源１００の投射・停止、検出器１０１による撮像、投影方向の変更（移動機構の駆動）など、ＣＴシステム１の統括的な制御を行う装置である。
【００２５】
画像処理装置１２は、撮像装置１０によって取得された透過像のデータに対し画像処理や演算処理を行う装置である。例えば、投影方向の異なる複数の透過像のデータから対象物１０２の再構成画像（３次元像、ボリュームデータとも呼ぶ）を生成する再構成処理、再構成画像から任意の断層像を生成する処理、再構成画像や断層像のデータを用いて特徴量の抽出や検査・診断を行う処理など、画像処理装置１２にはその目的や用途に応じて様々な処理を実装することができる。
【００２６】
画像処理装置１２は、プロセッサ（ＣＰＵ）、メモリ、記憶装置（ハードディスクドライブなど）、入力装置（マウス、キーボード、タッチパネルなど）、出力装置（表示装置など）などを備えたコンピュータにより構成することができる。後述する画像処理装置１２の機能は、記憶装置に格納されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。ただし、画像処理装置１２の機能の一部又は全部を、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどで構成しても構わない。あるいは、画像処理装置１２の機能の一部又は全部を、他のコンピュータや、ネットワーク上のサーバなどで実行しても構わない。
【００２７】
図３は、画像処理装置１２の再構成処理に関わる機能を示すブロック図である。画像処理装置１２は、透過像取得部３０、再構成処理部３１、パラメータ記憶部３２を有している。透過像取得部３０は、投影方向の異なる複数の透過像のデータ（つまり、再構成に使う元データ）を取得する機能である。透過像取得部３０は、撮像装置１０から透過像のデータを直接取得してもよいし、過去に撮像された透過像のデータを記憶装置や外部のデータストレージから読み込んでもよい。再構成処理部３１は、複数の透過像から対象物１０２内部の再構成画像を生成する再構成処理を行う機能である。再構成処理のアルゴリズムとしては、単純逆投影法、フィルタ補正逆投影（Filtered Back Projection）法、逐次近
似法（ＳＩＲＴ（Simultaneous Reconstruction Technique）法、ＡＲＴ（Algebraic Reconstruction Technique）法）、探索法（勾配法（Gradient Method）、共役勾配法、最急降下法））などがあり、いずれのアルゴリズムを用いてもよい。本実施形態では、比較的高品質な再構成結果を高速に演算できるという利点をもつフィルタ補正逆投影法を用いる。パラメータ記憶部３２は、再構成処理で用いる各種のパラメータ（設定値、定義データ、テーブルなど）を記憶する機能である。
【００２８】
（撮像及び再構成の原理）
本実施形態の再構成処理を説明する前に、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、一般的なＣＴ装置における撮像及び再構成の基本的な原理を説明する。説明の簡単のため、図４Ａでは、パラレルビームと３画素Ｌ０〜Ｌ１の検出器１０１を用いて１次元透過像の撮影を２回行う例を示す。実際の装置では、コーンビームを用いて２次元の透過像を撮影し、その枚数（投影回数）は数十から数百、透過像の画素数は数万から数百万画素となるが、基本的な原理は図４Ａのものと同様である。
【００２９】
図４Ａにおいて、対象物１０２の内部に示した数値はＸ線減衰係数分布を表しており、破線矢印はＸ線１０３の透過経路（投影線）を示している。まず時刻ｔ０に、光源１００及び検出器１０１を対象物１０２の上下に配置し、光源１００からＸ線１０３を投射し、検出器１０１により第一の透過像４０を撮影する。Ｘ線１０３は、対象物１０２を透過するときにエネルギの一部が吸収され、減衰する。通常、対象物１０２の内部のＸ線減衰係数分布は一様ではないため、透過経路によってＸ線１０３の減衰率に差が生じる（Ｘ線１０３の減衰率の自然対数の負符号を取ったものが、透過経路上のＸ線減衰係数の積分値に相当する。）。ただし、透過像４０の値は、観測値に対して、物体が存在しないときの観測値で割り、その値の自然対数を取り負符号を取ったものである。
【００３０】
時刻ｔ１では、光源１００及び検出器１０１を移動し、投影方向を時計回りに９０度変更した後、光源１００からＸ線１０３を投射し、第二の透過像４１を撮影する。第一の透過像４０と第二の透過像４１ではＸ線１０３の透過経路が異なるため、異なる値が観測されることがわかる。
【００３１】
このようにして、投影方向の異なる複数の透過像４０，４１を得た後、それらの透過像４０，４１を用いて再構成処理を行う。図４Ｂに示すように、再構成処理は、複数の透過像４０，４１を基に対象物１０２内部のＸ線減衰係数分布４２を推定する処理に相当する。
【００３２】
図５に、単純逆投影法による再構成処理を模式的に示す。まず、対象物１０２の一断面に相当する再構成画像５０のデータ領域をメモリ上に確保し、ゼロで初期化する。そして、透過像４０を再構成画像５０に逆投影する。逆投影とは、透過像４０上の点を再構成画像５０上の点に投影する操作であり、ここでは、透過像４０上の画素の値を再構成画像５０上の対応画素に書き込む（加算する）処理となる。対応画素は、Ｘ線の透過経路上に存在する画素であり、図５の例では、透過像４０の各画素に３つずつ対応画素が存在している。３つの対応画素には同じ値が書き込み（加算）される。その後、透過像４１も同じように再構成画像５０に逆投影する。この処理を全ての透過像に対し行い、全透過像の逆投影を累積加算することにより、再構成画像５０を得ることができる。なお、図５では、逆投影を累積加算した後に投影回数（ここでは２回）で除算している。以上が単純逆投影法による再構成処理の概要である。本実施形態で用いるフィルタ補正逆投影法は、透過像にハイパスフィルタをかけた後に逆投影する点が特徴であり、それ以外の操作は単純逆投影法と基本的に同じである。
【００３３】
（連続撮像方式とその課題）
本実施形態の撮像装置１０は、対象物１０２と検出器１０１を相対的に移動させながら各投影方向の透過像を連続的に撮影する方式（連続撮像方式）を用いる。対象物１０２と検出器１０１の相対移動を止めて撮像を行ういわゆるＳｔｏｐ＆Ｇｏ方式に比べ、連続撮像方式の方がスループットを向上できるからである。
【００３４】
ただし、連続撮像方式を用いる場合には、検出器１０１で発生するローリングシャッター歪みの影響を考慮する必要がある。図６は、ローリングシャッター方式のＣＭＯＳセンサにおける露光・データ取り込みのタイミングを説明する図である。横軸は時間であり、縦軸はＣＭＯＳセンサのスキャンラインである。スキャンラインごとに露光・データ取り込みのタイミングが異なることがわかる。図６の例では、スキャンラインＬ１のデータ取り込みはスキャンラインＬ０に比べて時間ｄｔだけ遅延し、スキャンラインＬ２のデータ取り込みはスキャンラインＬ０に比べて時間２×ｄｔだけ遅延している。この遅延により、動く物体を撮影したときに、ローリングシャッター歪みと呼ばれる画像の歪みが発生する。この歪みは、対象物１０２と検出器１０１の相対速度が速くなるほど無視できなくなり、再構成処理の精度及び再構成画像の品質を著しく低下させる。
【００３５】
図７Ａ〜図７Ｃ及び図８Ａを用いて、ローリングシャッター方式の検出器１０１を用いて連続撮像を行った場合の問題を詳しく説明する。Ｓｔｏｐ＆Ｇｏ方式の場合（図４Ａ参照）、光源１００と対象物１０２と検出器１０１の位置関係が変わらない状態で、全スキャンラインＬ０〜Ｌ２のデータ取り込みが行われる。これに対し、連続撮像方式の場合は、図７Ａ〜図７Ｃに示すように、スキャンラインごとに、光源１００と対象物１０２と検出器１０１の位置関係（投影方向）が異なる。したがって、第１の画素７００、第２の画素７０１、第３の画素７０２は、同じ透過像７０の中に含まれているにもかかわらず、光源１００と対象物１０２と検出器１０１の位置関係（投影方向）が異なる状態で撮像されたデータとなる。それゆえ、この透過像７０を用いて再構成処理を行う際に、図８Ａのごとく全画素７００〜７０２の逆投影方向を一律にしてしまうと、誤差が生じる。
【００３６】
（再構成処理）
上記の課題に鑑み、本実施形態では、画素ごとの実際の撮像タイミング（データ取り込みタイミング）とそのときの投影方向を考慮して逆投影時の対応画素を決定することで、ローリングシャッター歪みの影響を回避する。図８Ｂに、本実施形態の再構成処理における逆投影を模式的に示す。図８Ｂに示すように、透過像７０中の第１の画素７００を逆投影する場合には、第１の画素７００が撮像されたタイミングｔ００における投影方向に基づき、再構成画像８０上の対応画素（グレーの画素）を選択する。第２の画素７０１を逆投影する場合には、第２の画素７０１が撮像されたタイミングｔ０１における投影方向に基づき、再構成画像８０上の対応画素（グレーの画素）を選択する。第３の画素７０２を逆投影する場合には、第３の画素７０２が撮像されたタイミングｔ０２における投影方向に基づき、再構成画像８０上の対応画素（グレーの画素）を選択する。このような方法を採ることにより、再構成処理の精度を向上することができる。
【００３７】
透過像上の画素と再構成画像上の画素の対応関係は、光源１００と対象物１０２と検出器１０１の配置、検出器１０１の仕様（画素数、画素サイズ、スキャンラインごとの撮像タイミング（フレームレート））、検出器１０１の移動速度など、撮像装置１０の物理的仕様と連続撮像時の制御条件が分かれば、幾何学的な計算により求めることができる。したがって、本実施形態では、連続撮像時に取得する全ての透過像について、透過像上の画素と再構成画像上の画素の対応関係を予め計算し、その対応関係を定義した対応座標データをパラメータ記憶部３２に格納しておく。図９に対応座標データの一例を示す。再構成処理において投影又は逆投影の操作を行う際に対応座標データを参照することで、対応画素を逐一計算するよりも、処理の高速化を図ることができる。
【００３８】
図１０に本実施形態の画像処理装置の処理フローを示す。ステップＳ１００において、透過像取得部３０が、投影方向の異なる複数の透過像のデータを取得する。ステップＳ１０１では、再構成処理部３１が、パラメータ記憶部３２から対応座標データを読み込む。ステップＳ１０２では、再構成処理部３１が、各透過像にハイパスフィルタをかけた後、逆投影を行うことで再構成画像を生成する。逆投影の際は、図８Ｂに示したように、各画素が実際に撮像されたタイミングにおける投影方向に基づき、透過像上の点と再構成画像上の点の対応をとる。ステップＳ１０３では、再構成処理部３１が、再構成画像に基づき対象物１０２の３次元像や断層像を表示装置に表示する。
【００３９】
以上述べた本実施形態の再構成処理によれば、透過像上のいずれの画素についても逆投影の処理を精度良く行うことができ、高品質な再構成結果を得ることができる。また、透過像の歪みや画素値を補正するような画像処理は不要であり、単に逆投影における対応点の選択を修正するだけでよいので、処理が高速である。また、画像処理の不備（補正ミス）に起因するアーチファクトのような問題は生じない。
【００４０】
本実施形態の再構成処理を用いれば、ローリングシャッター方式の検出器１０１を用いて連続撮像方式による透過像の撮影を行った場合でも、高品質な再構成結果を得ることができる。言い換えると、Ｓｔｏｐ＆Ｇｏ方式（静止撮像）と同等の品質を維持しながら、ＣＴシステムの高速化を図ることができる。
【００４１】
また本実施形態では、対応座標データを用いることで、再構成処理のなかで透過像上の各画素と再構成画像上の画素との対応関係を都度計算する必要がなくなるので、再構成処理のさらなる高速化を図ることができる。
【００４２】
（実施例）
図１１Ａ〜図１１Ｇに、コンピュータ・シミュレーションによる効果検証結果を示す。図１１Ａは、対象物体のモデルである。ここでは、内部に空洞１１１を有する球体のモデル１１０を用いた。このモデル１１０に対し３２方向のＸ線透過像をシミュレーションにより生成し、それら３２枚の透過像をＣＴ再構成し、再構成画像（３次元像）を球体の中心でスライスした結果が、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄである。図１１Ｂは、Ｓｔｏｐ＆Ｇｏ方式（静止撮像方式）による透過像、つまりローリングシャッター歪みの無い透過像を用いた再構成結果である。図１１Ｃ及び図１１Ｄは、連続撮像方式による透過像、つまりローリングシャッター歪みを含む透過像を用いた再構成結果であり、図１１Ｃは従来の再構成処理（図８Ａ）を適用した例、図１１Ｄは本実施形態の再構成処理（図８Ｂ）を適用した例である。また、図１１Ｅ〜図１１Ｇはそれぞれ図１１Ｂ〜図１１Ｄの破線位置のプロファイルであり、横軸は画像のｘ座標、縦軸は正規化した線源弱係数を示す。
【００４３】
ＰＳＮＲ（ピーク信号対雑音比）は再構成結果の精度を定量評価するための指標であり、下記のように定義した。ＰＳＮＲ値が大きいほど精度が良い（静止撮像の品質に近い）ことを表す。
ＰＳＮＲ＝２０×ｌｏｇ１０（ＭＡＸＩ／√ＭＳＥ）  ［ｄＢ］
ＭＡＸＩ＝静止撮像の再構成結果の最大値
ＭＳＥ＝（Σ（静止撮像の再構成結果−連続撮像の再構成結果）２）／画素数
【００４４】
従来の再構成処理の場合、図１１Ｃ及び図１１Ｆに示すように、ローリングシャッター歪みの影響により再構成結果の品質が著しく低下する。これに対し、本実施形態の再構成処理を適用することで、図１１Ｄ及び図１１Ｇに示すように静止撮像の場合と同等品質の再構成結果が得られることが確認できた。また、ＰＳＮＲ値を比較すると、従来の再構成
処理を適用した場合は１１．０９６６［ｄＢ］であるのに対し、本実施形態の再構成処理を適用した場合は４１．６４３４［ｄＢ］と大幅に改善することが確認できた。
【００４５】
（その他の実施形態）
上記の実施形態の説明は、本発明を例示的に説明するものに過ぎない。本発明は上記の具体的な形態には限定されることはなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【００４６】
例えば、上記実施形態ではフィルタ補正逆投影法を用いたが、単純逆投影法、逐次近似法（ＳＩＲＴ法、ＡＲＴ法）、探索法（勾配法、共役勾配法、最急降下法））など、他の再構成アルゴリズムを用いてもよい。いずれのアルゴリズムでも、透過像から再構成画像への逆投影と再構成画像から透過像への投影の少なくともいずれかの操作が行われる。その逆投影又は投影の操作を行う際に、上記実施形態と同様、各画素を実際に撮像したタイミングにおける投影方向に基づき透過像と再構成画像の間の対応点を選択することで、ローリングシャッター歪みの影響の無い、高品質な再構成結果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１：ＣＴシステム、１０：撮像装置、１１：制御装置、１２：画像処理装置
３０：透過像取得部、３１：再構成処理部、３２：パラメータ記憶部
４０，４１，７０：透過像、５０，８０：再構成画像
１００：光源、１０１：検出器、１０２：対象物、１０３：電磁波
１１０：モデル、１１１：空洞
７００：第１の画素、７０１：第２の画素、７０２：第３の画素
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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