(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、狭隘な場所に取り付けられた配管を短時間で断層撮影できる配管の検査方法及び配管の検査装置を提供することにある。  【解決手段】  本発明の配管の検査方法は、前記配管に対して対向配置した放射線源と放射線検出器を並進走査する第１の工程と、任意の走査距離ごとに、前記放射線源が照射した放射線を前記放射線検出器が検出する第２の工程と、前記放射線検出器が検出した放射線量に基づき、前記配管の透過画像を作成する第３の工程と、前記透過画像に基づき、前記配管の断層像又は立体像を構築する第４の工程とを備えたことを特徴とする。【効果】  本発明によれば、狭隘な場所に取り付けられた配管を短時間で断層撮影できる配管の検査方法及び配管の検査装置を提供することができる。【選択図】図１
2008275352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を用いて配管の断層像又は立体像を撮影する配管の検査方法であって、
前記配管に対して対向配置した放射線源と放射線検出器を並進走査する第１の工程と、
任意の走査距離ごとに、前記放射線源が照射した放射線を前記放射線検出器が検出する第２の工程と、
前記放射線検出器が検出した放射線量に基づき、前記配管の透過画像を作成する第３の工程と、
前記透過画像に基づき、前記配管の断層像又は立体像を構築する第４の工程とを備えたことを特徴とする配管の検査方法。
【請求項２】
放射線を用いて配管の断層像又は立体像を撮影する配管の検査方法であって、
放射線源と、前記配管に対して対向配置した２次元放射線検出器を並進走査する第１の工程と、
任意の走査距離ごとに、前記放射線源が照射したコーンビーム形状の放射線を前記２次元放射線検出器が検出する第２の工程と、
前記２次元放射線検出器が検出した放射線量に基づき、前記配管の透過画像を作成する第３の工程と、
前記透過画像に基づき、前記配管の断層像又は立体像を構築する第４の工程とを備えたことを特徴とする配管の検査方法。
【請求項３】
放射線を用いて配管の断層像を撮影する配管の検査方法であって、
放射線源と、前記配管に対して対向配置した２次元放射線検出器を並進走査する第１の工程と、
任意の走査距離ごとに、前記放射線源が照射したコーンビーム形状の放射線を前記２次元放射線検出器が検出する第２の工程と、
前記２次元放射線検出器が検出した放射線量に基づき、前記配管の透過画像を複数枚作成する第３の工程と、
前記複数枚の透過画像を重ね合わせて前記配管の断層像を構築する第４の工程とを備えたことを特徴とする配管の検査方法。
【請求項４】
請求項１記載の配管の検査方法であって、
前記放射線源と前記放射線検出器は、前記配管の長手方向に沿って並進走査することを特徴とする配管の検査方法。
【請求項５】
請求項１記載の配管の検査方法であって、
前記放射線源と前記放射線検出器は、前記配管の長軸方向と直交する方向に沿って並進走査することを特徴とする配管の検査方法。
【請求項６】
請求項１記載の配管の検査方法であって、
前記放射線検出器として１次元放射線検出器を用いたことを特徴とする配管の検査方法。
【請求項７】
請求項１記載の配管の検査方法であって、
前記走査距離を前記放射線検出器の検出素子間隔と等しくすることを特徴とする配管の検査方法。
【請求項８】
放射線を用いて配管の断層像又は立体像を撮影する配管の検査装置であって、
前記配管を挟んで、放射線源と放射線検出器を対向配置する支持装置と、
該支持装置を介して前記放射線源と前記放射線検出器を並進走査させる駆動装置と、
任意の走査距離ごとに、前記放射線検出器から透過データを取り込む放射線検出器コントローラと、
前記透過データに基づき、２次元断層像又は３次元立体像を再構成する画像再構成演算装置を備えることを特徴とする配管の検査装置。
【請求項９】
放射線を用いて配管の断層像又は立体像を撮影する配管の検査装置であって、
前記配管を挟んで、コーンビームを出射する放射線源と放射線を検出する２次元放射線検出器を対向配置する支持装置と、
該支持装置を介して前記放射線源と前記放射線検出器を並進走査させる駆動装置と、
任意の走査距離ごとに、前記放射線検出器から透過データを取り込む放射線検出器コントローラと、
前記透過データに基づき、２次元断層像又は３次元立体像を再構成する画像再構成演算装置を備えることを特徴とする配管の検査装置。
【請求項１０】
放射線を用いて配管の断層像を撮影する配管の検査装置であって、
前記配管を挟んで、ファンビームを出射する放射線源と放射線を検出する１次元放射線検出器を対向配置する支持装置と、
該支持装置を介して前記放射線源と前記放射線検出器を並進走査させる駆動装置と、
任意の走査距離ごとに、前記放射線検出器から透過データを取り込む放射線検出器コントローラと、
複数の前記透過データを重ね合わせて、２次元断層像を再構成する画像再構成演算装置を備えることを特徴とする配管の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の検査方法及び配管の検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントに設置された配管のように、特定の場所に据え付けられた状態にある構造物の内部を可視化して検査する非破壊検査方法に、Ｘ線やγ線などの放射線を利用する放射線透過試験がある。放射線透過試験では、検査対象となる構造物（以下、「被検体」と呼ぶ）に対して照射した放射線を、被検体に対して放射線の照射位置と反対側に設置した放射線検出器で計測することにより、被検体の２次元透過画像を撮影する方法である。この試験では、撮影した透過画像を用いて被検体内部の状況の確認や寸法計測などを実施する。
【０００３】
放射線透過試験に用いる主な放射線検出器として、輝尽性蛍光体と呼ばれる物質が塗布された感光板がある。この感光板では、入射した放射線のエネルギがこの蛍光体に蓄積される。蓄積されたエネルギは、レーザビームの照射により生じるエネルギに応じた蛍光体からの発光を光電子増倍管で電気信号に変換し、さらにＡ／Ｄ変換することによりデジタル化して読み取ることができる。一般に、大きさが小さく、持ち運びや取り扱いが便利なため、狭隘部への設置が比較的容易である。そのため、発電プラントや化学プラントなどに据え付けられた配管等の構造物に対する放射線透過試験に広く利用されている。
【０００４】
その他の放射線検出器として、放射線の入射面に設けられた入力蛍光面による発光を光電子に変換し、この光電子を集束させて出力蛍光面上に光学像を出力するものがある。この光学像は、ＴＶカメラやＣＣＤカメラ等により、モニタ上に表示することができる。この検出器をプラント配管の減肉検査に適用した例として、非特許文献１がある。
【０００５】
放射線を用いた別の非破壊検査方法として、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）がある。産業用のＸ線ＣＴ装置は、一般的にＸ線源および放射線検出器を固定し、それらの間に配置した回転円盤状に設置した被検体を回転させることにより、被検体の全周方向からの透過像を撮影し、画像再構成演算により被検体の断層像を得る。放射線透過試験による透過画像との違いは、被検体内部の３次元分布が得られることにある。このため、被検体の内部構造について、より詳細な位置情報を取得できる。
【０００６】
また、配管を非破壊検査するための放射線ＣＴ装置として、配管溶接部の継ぎ目の検査に適用した装置に関する非特許文献２がある。この装置は、ラミノグラフィと呼ばれる撮影方法に基づく撮影装置である。ラミノグラフィは、被検体を挟んで対向するように設置された放射線源および放射線検出器が、互いに平行かつ反対方向に相対運動することにより、放射線源と放射線検出器の間をそれらの運動方向と平行な断層像として撮影する方法である。放射線源の移動距離に対して、放射線検出器の移動距離を変化させることで、放射線源から見た撮影断層面の深さを変えることができる。非特許文献２の装置ではラミノグラフィの撮影原理を基本としたものであり、小型のＸ線源および放射線検出器を、配管に装着した移動装置に取り付けて撮影を実施する。撮影は、放射線検出器を固定した状態で、Ｘ線源を配管の周方向に回転、あるいは配管の長軸方向に走査することにより実施される。
【０００７】
【非特許文献１】濱田、片山、「配管肉厚検査装置」、東芝レビュー  Vol.61, No.6, pp.68-71 (2006)
【非特許文献２】B. Redmer, et. al, “MOBILE 3D-X-RAY TOMOGRAPHY FOR ANALYSIS OF PLANAR DEFECTS IN WELDS BY “TOMOCAR”，”16th WCNDT proceedings (2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、放射線透過試験は撮影方向によって、検査対象とする部位の見え方が変わってしまうという問題があった。これは、実際には３次元の構造を持つものを２次元の透過画像としてしまうことにより、撮影方向の情報が重ねあわされてしまうためである。そのため、放射線透過試験では、検査対象を観察できるような撮影方向を探索するために、被検体を複数の方向から撮影する必要があり、この作業には通常数分〜数十分程度かかっていた。
【０００９】
またＣＴは、被検体を回転させるか、あるいは放射線源および放射線検出器を被検体の周りに回転させる必要がある。しかし、プラントに設置された配管の場合、配管を回転させることは不可能である。また、配管の周囲は狭隘であり、放射線源および放射線検出器を配管の周囲に回転させる余裕はないのが通常である。すなわち、上のような場合には、従来のようなＣＴ撮影ができないという課題があった。
【００１０】
また、非特許文献２の装置による配管の断層撮影では、放射線検出器を固定して断層撮影を実施するため、１回の撮影範囲は放射線検出器の検出器サイズに依存してしまう。放射線検出器のサイズは多くの場合に数十センチメートルであり、１回の撮影時間が数分の場合には、数メートルに及ぶ配管全体の撮影時間が膨大になるという課題があった。また、上で説明したように、放射線源あるいは放射線検出器の走査が複雑であり、アライメント作業に時間がかかるという課題があった。
【００１１】
本発明の目的は、狭隘な場所に取り付けられた配管を短時間で断層撮影できる配管の検査方法及び配管の検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の配管の検査方法は、前記配管に対して対向配置した放射線源と放射線検出器を並進走査する第１の工程と、任意の走査距離ごとに、前記放射線源が照射した放射線を前記放射線検出器が検出する第２の工程と、前記放射線検出器が検出した放射線量に基づき、前記配管の透過画像を作成する第３の工程と、前記透過画像に基づき、前記配管の断層像又は立体像を構築する第４の工程とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の配管の検査装置は、前記配管を挟んで、放射線源と放射線検出器を対向配置する支持装置と、該支持装置を介して前記放射線源と前記放射線検出器を並進走査させる駆動装置と、任意の走査距離ごとに、前記放射線検出器から透過データを取り込む放射線検出器コントローラと、前記透過データに基づき、２次元断層像又は３次元立体像を再構成する画像再構成演算装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、狭隘な場所に取り付けられた配管を短時間で断層撮影できる配管の検査方法及び配管の検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を、図を用いて説明する。なお、説明では、被検体として、発電プラントなどに設置された配管を例として用いている。
【実施例１】
【００１６】
本発明における一実施例を図１に示す。本図は、本発明の放射線断層撮影方法を実現する装置を説明したものである。放射線源および放射線検出器の走査方向は、配管の長軸方向とした場合を示している。放射線源については、Ｘ線管を用いたものを図示しているが、当然ながらガンマ線源を用いることも可能である。また放射線検出器は、２次元放射線検出器の場合を示している。２次元放射線検出器の主なものには、放射線の入射面に設けられた入力蛍光面からの発光を光電子に変換し、光電子を集束させて光学像を出力する検出器の他に、フラットパネルディテクタ（Flat Panel Detector、以下「ＦＰＤ」）がある。ＦＰＤは、０.１〜０.３mm角の放射線検出素子を格子状に密に配列した放射線検出器である。一般的に、ＦＰＤは前記光電子を集束させて光学像を出力する検出器よりも装置の奥行きが短いため、狭隘な場所にも適用しやすい。そのため本実施例では、２次元放射線検出器をＦＰＤとした場合で説明してあるが、前記光電子を集束させて光学像を出力する検出器を利用した装置構成とすることも可能である。また、２次元放射線検出器２に対して、放射線源１から円錐状の放射線線束（コーンビーム１０１）が照射される。
【００１７】
本実施例による放射線断層撮影装置は、透過データを撮影するための撮影システム５０１、および撮影システム５０１の制御や画像再構成演算等を実施する制御・演算システム５０２により構成されている。
【００１８】
撮影システム５０１は、支持脚３ｃで支えられ配管１０に沿うように配置されたガイドレール３ｂと、ガイドレール３ｂ上に取り付けられた支持装置３ａを備える。支持装置３ａによって、保温材１１で覆われた配管１０を挟むようにして、放射線源１と２次元放射線検出器２を対向配置する。以下では、支持装置３ａ，ガイドレール３ｂおよび支持脚３ｃをあわせたものをスキャナ５０３とよぶ。図は、撮影システム５０１が配管の長軸方向に沿って、図面の左から右へ移動しながら撮影する様子を表している。ここでは、スキャナ５０３は、床面上に設置した支持脚３ｃによって敷設されたガイドレール上を動かす駆動装置を有する。保温材１１の外装板や、保温材がない場合には配管１０に小型の移動装置を直接装着するなどしてもよい。
【００１９】
制御・演算システム５０２は、制御・画像取込装置２１と、透過画像格納装置３１と、画像再構成演算装置２２と、再構成演算結果格納装置３２を備える。制御・画像取込装置２１は、スキャナ５０３や放射線源１，２次元放射線検出器２を制御し、２次元放射線検出器２で撮影した複数の透過画像５１を取り込む。透過画像格納装置３１は、取り込んだ複数の透過画像５１を格納する。画像再構成演算装置２２は、複数の透過画像５１を読み込み、被検体の２次元断層像、あるいは３次元立体像を再構成する。再構成演算結果格納装置３２は、再構成された被検体の２次元断層像、あるいは３次元立体像を格納する。図には、使用者の利便性を考慮し、２次元断層像、あるいは３次元立体像を用いた画像計測を実施する画像計測ソフトウェア等を搭載した画像計測装置２３が示されている。
【００２０】
撮影システム５０１および制御・演算システム５０２が接続した実装置の一例を図２に示す。図２では、操作者からの入力を受け付ける入力装置２５や、画像確認のための表示装置２４が接続されている。
【００２１】
図３は、制御・画像取込装置２１のブロック図を示す。制御・画像取込装置２１は、中央制御装置２０１と、画像取込装置２０２と、スキャナコントローラ２０４と、放射線検出器コントローラ２０５と、表示・入力装置２０３を備える。中央制御装置２０１は、全体を制御するために、コントローラに対してコマンドの送受信を行う。画像取込装置２０２は、２次元放射線検出器２から得られた複数の透過画像５１を取り込む。スキャナコントローラ２０４は、中央制御装置２０１とコマンドをやり取りし、スキャナ５０３を動作させる。放射線検出器コントローラ２０５は、中央制御装置２０１とコマンドをやり取りし、２次元放射線検出器２を制御し、かつ、複数の透過画像５１を画像取込装置２０２に送信する。表示・入力装置２０３は、使用者による制御パラメータの入力、およびそのパラメータや制御結果を表示する。
【００２２】
画像取込装置２０２により取り込まれた複数の透過画像５１は、透過画像格納装置３１に格納される。図３では、スキャナコントローラ２０４および放射線検出器コントローラ２０５を制御・画像取込装置２１の構成要素としているが、これらは撮影システム５０１にあってもよい。
【００２３】
図４は、画像再構成演算装置２２のブロック図を示す。画像再構成演算装置２２は、中央演算装置３０１と、プログラム格納装置３０２と、表示・入力装置３０３を備える。中央演算装置３０１は、透過画像格納装置３１から複数の透過画像５１を読み込み、画像再構成演算処理を実行する。プログラム格納装置３０２は、画像再構成演算プログラムを格納する。表示・入力装置３０３は、使用者による演算パラメータの入力、およびそのパラメータや演算結果、画像を表示する装置である。２次元断層像や３次元立体像などの画像再構成演算結果は、再構成演算結果格納装置３２に格納される。
【００２４】
図５は、本放射線撮影装置により透過画像５１を撮影する方法について説明した図である。スキャナコントローラ２０４は、保温材１１に覆われた配管１０を挟んで対向配置された放射線源１および２次元放射線検出器２を、配管１０の長軸方向に一定の速度で同期して並進走査する。具体的には、スキャナコントローラ２０４が、スキャナ５０３（ここでは図示していない）にコマンドを送信して、スキャナ５０３を走査する。放射線源１および２次元放射線検出器２は、配管１０の長軸方向（一方向）に並進走査すればよいため、走査時間を短縮することが出来る。また、放射線源１とともに２次元放射線検出器２も移動するため、２次元放射線検出器２の大きさに関係なく、配管全体の撮影時間を短縮できる。
【００２５】
走査の間、放射線源１からは定常的に放射線が照射される。放射線源１からはコーンビーム１０１が照射される。また、放射線検出器コントローラ２０５は、放射線を検出するコマンドを、一定の時間間隔で２次元放射線検出器２に送信する。一定速度での走査中においてコマンドを受信する毎に、２次元放射線検出器２は配管１０および保温材１１を透過した放射線を検出して、一回の検出ごとに１つの透過画像を２次元画像として出力する。この２次元画像は、画像取込装置２０２によって取り込まれる。
【００２６】
スキャナ５０３の移動速度をｖ（ｍ／ｓ）、２次元放射線検出器２による検出時間間隔をΔｔ（秒）とすると、１つの透過画像が出力される間にスキャナ５０３が移動する距離Δｕは、（１）式により計算される。
【００２７】
【数１】
2008275352.tif 000003
【００２８】
スキャナ５０３の移動距離Δｕは通常、最終的に得られる２次元断層像、あるいは３次元立体像などの再構成画像の解像度等を考慮して決定する。例えば、高解像度の画像を出力する場合には、Δｕを２次元放射線検出器２の検出素子間隔（〜０.３mm 程度）と同等とすることが考えられる。またΔｔは、２次元放射線検出器２の仕様であるデータ出力時間間隔により決定する。例えばＦＰＤの場合、多くの市販装置では１秒間に最大３０フレーム（画像）を出力するので、もっとも短い検出時間間隔はΔｔ＝１／３０（秒）となる。以上のことから、実際にはスキャナ５０３の移動距離Δｕ、および２次元放射線検出器２の検出時間間隔Δｔに基づき、スキャナ５０３の移動速度ｖが（２）式により決定される。
【００２９】
【数２】
2008275352.tif 000004
【００３０】
また、配管１０の長軸方向１ｍをスキャンする場合、このスキャンの間に出力される透過画像の数Ｎは、（３）式により計算される。
【００３１】
【数３】
2008275352.tif 000005
【００３２】
高解像度で再構成画像を出力する場合、Δｕ＝０.２×１０-3(ｍ) とすると、透過画像の数はＮ＝５０００となる。粗い解像度の再構成画像でよい場合には、Ｎの値はこれよりも小さくできる。
【００３３】
次に、複数の透過画像５１から画像再構成演算装置２２により２次元断層像、または３次元立体像を作成する方法について述べる。図６は、画像再構成に必要となる透過画像の収集範囲を示す。簡単のため、図は２次元撮影の場合を示してある。３次元撮影の場合は、この２次元での考え方を拡張したものである。放射線源１および２次元放射線検出器２は図の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、左から右に向かって並進走査する場合を考える。またここでは、被検体として板状の物体１０ｄを考え、この物体１０ｄの内部の点１０ｃに着目する。
【００３４】
並進走査の間に、内部の点１０ｃを透過する放射線５は、図６（ａ）に示す方向から始まり、図６（ｂ）の方向による透過を経て図６（ｃ）に示す方向にて終了する。放射線の開き角をθとすると、この並進走査の間に内部の点１０ｃを透過する放射線５の角度範囲もθとなる。一般に、ＣＴ撮影により断層像を画像再構成するためには、被検体に対して１８０°〜３６０°の方向から放射線を透過させる必要がある。これに対して、本撮影システム５０１では放射線の透過方向は角度θとなり、このθは放射線源１の放射角または２次元放射線検出器２の検出面の大きさにより決まり、４０°〜６０°程度となる。このような条件下において画像再構成をするためには、投影角度が制限された状態での画像再構成（Limited Angle 画像再構成）手法が必要となる。
【００３５】
Limited Angle 画像再構成手法はこれまでに多数提案されている。例えば、被検体形状のうちあらかじめわかっているものを事前情報として活用するもの、不足している投影角度方向からの透過データを、取得済みのほかの投影角度方向からの透過データから推測，補間する方法など、様々な手法がある。以下ではその一手法である、Digital Tomosynthesis （ＤＴＳ）法を例に画像再構成の原理を説明する。もちろん、他のLimited Angle 画像再構成手法を適用することも可能である。
【００３６】
図７にＤＴＳ法による画像再構成の原理を示す。簡単のため、放射線源１のみが並進移動し、２次元放射線検出器２は固定している場合を考える。また、被検体は厚さのない円形の被検体１０ｆおよび矩形の被検体１０ｇとし、これらは放射線源１から２次元放射線検出器２に向かう方向軸に垂直かつ２次元放射線検出器２に平行に配置されているものとする。そして、円形の被検体１０ｆおよび矩形の被検体１０ｇは、放射線源１からの距離が異なるものとする。被検体１０ｆ，１０ｇは、放射線源１が並進走査している最中の各位置に対応して、図に示すような透過画像５１として撮影される。これらの透過画像５１から円形の被検体１０ｆを含む断面を再構成する場合、各透過画像における円形の被検体１０ｆの投影部が重ね合わさるように各透過画像を移動させた後、全ての透過画像を重ね合わせる。この処理により、円形の像が鮮明となる。このときの移動量は、各透過画像を撮影する間の放射線源１の移動量、放射線源１と円形の被検体１０ｆを含む断面との距離、および円形の被検体１０ｆを含む断面と２次元放射線検出器２との距離により決まる。また、各透過画像上における被検体１０ｇの投影部は、上記透過画像の移動および重ね合わせ処理により、不鮮明な像となる。この結果、円形の被検体１０ｆと矩形の被検体１０ｇとにコントラスト差が発生し、円形の被検体１０ｆの２次元断層像４０１を再構成することができる。
【００３７】
本撮影システム５０１およびＤＴＳ法のようなLimited Angle再構成画像手法を配管の撮影に適用した場合の例を図８に示す。この場合に２次元断層像４０１は、線源１から２次元放射線検出器２に向かう軸と平行な法線ベクトルを持つ断面として、線源１と２次元放射線検出器２の間に再構成される。この２次元断層像４０１を積み上げることで３次元立体像４０２を構築できる。
【００３８】
以上のように、本実施例では、配管を一方向（長軸方向）に走査して得られた透過画像を用いて２次元断層像又は３次元立体像を構築できるため、走査時間を大幅に短縮できる。また、放射線検出器を移動させながら配管の透過画像を取得できるため、放射線検出器の大きさにとらわれず、狭隘な場所に取り付けられた配管を短時間で断層撮影できる。
【００３９】
図９に画像再構成演算の処理フローを示す。
【００４０】
最初に、中央演算装置３０１は、プログラム格納装置３０２から画像再構成演算プログラムを読み込むプログラム読込処理１０００を実行する。そして、表示・入力装置３０３によって入力データ名や演算パラメータなどの演算条件を入力する演算条件入力処理１００１が実行される。次に、入力された演算条件に基づき、撮影システム５０１により撮影された透過画像５１を透過画像格納装置３１から読み込む透過画像読込処理１００２と、エアデータ５２を読み込むエアデータ読込処理１００３が実行される。エアデータとは、被検体がない状態で撮影したデータのことであり、減衰のない放射線強度を取得したものである。このデータは次の処理において使用する。次に、対数変換処理１００４が実行される。対数変換処理とは、減衰のない放射線強度と被検体を透過して減衰した放射線強度との比を対数変換する処理であり、（４）式で表される。
【００４１】
【数４】
2008275352.tif 000006
【００４２】
ここでＩo u,v は、２次元放射線検出器１２上の位置（ｕ，ｖ）において放射線検出素子により検出された減衰のない放射線強度を、Ｉu,v は同位置において検出された減衰のある放射線強度を表す。またμは材質や放射線エネルギに依存した線減衰係数を、ｔは放射線の透過経路を表す。画像再構成演算は、（４）式の左辺を入力値としてμの空間分布を求める処理である。続いて、前処理１００５が実行される。前処理１００５では、多数の検出器素子間におけるばらつきや欠陥のある素子に対する補正や装置に依存した補正などを実施する。この前処理１００５は、場合に応じて対数変換処理１００４の前で実施してもよい。
【００４３】
以上の処理の後、逆投影演算処理１００６が実行される。逆投影演算処理は、これまでに補正，変換したデータを２次元または３次元の空間にマッピング（逆投影）する処理である。先に説明したＤＴＳ法では、透過画像の移動および重ねあわせ処理に対応する。この逆投影演算により最終的に２次元断層像または３次元立体像が再構成される。再構成された演算結果は、再構成演算結果格納装置３２で格納する。
【００４４】
以上の説明では、一走査により得られた複数の透過画像５１を全て使用する場合を述べたが、目的に応じて２次元断層像４０１、あるいは３次元立体像４０２として出力したい領域を使用者が選択し、選択範囲のみを画像再構成してもよい。
【００４５】
以上の画像再構成演算の結果は、放射線源１から見て、深さの異なる複数の２次元断層像４０１、あるいはボクセルデータと呼ばれる３次元の立体形状を表す３次元立体像４０２として出力される。また、使用者の目的に応じて、画像計測装置２３において、深さの異なる複数の２次元断層像４０１を積層して３次元立体像４０２を構築することも可能である。
【００４６】
なお以上の説明では、撮影時のスキャナ５０３は一定速度で連続移動する場合について述べたが、スキャナ５０３が、「Δｕ移動 → 停止 → Δｔの時間撮影・透過画像５１の出力 → Δｕ移動 → ・・・」という動作を繰り返して撮影することも可能である。この場合、撮影の間はスキャナ５０３が停止するため、全体の撮影時間が長くなるが、透過画像５１、あるいは２次元断層像４０１，３次元立体像４０２の画質がより鮮明になるという長所がある。
【００４７】
図１０は、配管１０が曲がり部を有する曲がり管１０ａに対して、本発明の装置を適用した例である。図１０は、装置の上方から見た図を示す。図のように、曲がり管１０ａの曲がり部手前より本装置を直線状に走査する。曲がり部を通過した後に走査を停止し、本装置の向きを変え、曲がり部後方の配管長軸方向に沿って走査を開始する。このような走査方法により、曲がり管１０ａに対しても断層撮影が可能である。
【００４８】
図１１に、同じく曲がり管１０ａに対して、別の走査方法により断層撮影する様子を示した例であり、装置の上方から見た図を示す。図１０と同様、この方法でも曲がり管１０ａの曲がり部手前より本装置を直線状に走査開始する。図１０との相違点は、配管に沿うようにガイドレール３ｂを設置することで、曲がり部においては適宜走査方向を変え、曲がり部後方の配管長軸方向まで走査を実施する。このような走査方法であっても、曲がり管１０ａを断層撮影可能である。
【００４９】
図１２，図１３に、本実施例における撮影システム５０１を配管１０の長軸方向から見た様子を示す。本実施例では、放射線源１および２次元放射線検出器２をそれぞれ配管１０の上，下に配置している。図１３に示すように配管１０の左右に配置してもよい。また、図には示していないが、配管１０を挟むように放射線源１と２次元放射線検出器２を対向配置できれば、配管１０に対して上下，左右だけでなく、任意の方向で配置してもよい。
【実施例２】
【００５０】
本発明における別の実施例を図１４に示す。本図は、放射線源１および２次元放射線検出器２を、配管１０の長軸方向と直交する方向に走査することで、断層を撮影する装置を示す。この図の場合、放射線源１および２次元放射線検出器２は、配管１０の左から右に向かって走査される。走査は、放射線源１から照射されるコーンビーム１０１の右端が配管１０を覆う保温材１１と接する位置から開始され、コーンビーム１０１の左端が保温材１１と接する位置において終了される。走査の際の移動速度は、実施例１と同様、（２）式により決定される。この走査を実現する装置として、支持装置３ａにおいて、放射線源１を取り付け支持する部分と、２次元放射線検出器２を取り付け支持する部分が、同じ距離だけ同期して移動する伸縮機構などを設置すればよい。
【００５１】
この走査方法により撮影された複数の透過画像５１を図１５に示す。図に示す透過画像５１は、上から下に向かって、図１５の走査方向（図面左から右）に沿って撮影された順に並べてある。画像再構成演算により構築される２次元断層像４０１，３次元立体像４０２は実施例１と同様である。ここで使用する画像再構成アルゴリズムは、実施例１において述べた方法と同じである。また、実施例１と同様に、放射線源１と２次元放射線検出器２は、配管１０を挟むように対向配置できれば、配管１０に対して上下，左右だけでなく、任意の方向で配置してもよい。
【００５２】
図１６は、本発明の実施例２を応用して、分岐・合流部を有するＴ字配管１０ｂの断層撮影に本発明の装置を適用したものであり、装置の上方から見た図を示す。図に示すように、Ｔ字配管１０ｂの分岐・合流部上流側から、この配管の長軸方向に沿って走査を開始する。装置が分岐・合流部に到達したところで、この配管の長軸方向への走査をいったん停止する。そして、図１５で述べた支持装置３の伸縮機構を用いて、分岐・合流部の配管をこの装置から見て奥から手前まで走査する。この走査が終了した後、最初の配管に対する走査を再開する。
【実施例３】
【００５３】
本発明の実施例３を図１７に示す。本実施例は、実施例１において、放射線検出器をラインセンサと呼ばれる１次元放射線検出器２１１としたものである。この場合、２次元放射線検出器２による撮影と異なり、放射線源１から扇形の放射線線束（ファンビーム１０２）が照射される。そのため、１回の検出で得られる透過画像５１は、線状に配列されたものとなる。図１８に示すように、この方法で撮影された複数の透過画像を用いて得られる画像再構成演算結果は、配管１０の縦断面における２次元断層像となる。このときの画像再構成アルゴリズムは、実施例１と同じものが使用できる。また、実施例１又は２と同様、配管１０を挟むように、放射線源１と１次元放射線検出器２１１を対向配置できれば、配管１０に対して上下，左右だけでなく、任意の方向で配置してもよい。
【実施例４】
【００５４】
本発明の実施例４を図１９に示す。本実施例は、実施例２において、放射線検出器をラインセンサと呼ばれる１次元放射線検出器２１１としたものである。この場合、実施例３と同様、１回の検出で得られる透過画像５１は線状に配列されたものとなる。図２０に示すように、この方法により撮影された複数の透過画像を用いて得られる画像再構成演算結果は配管１０の長軸方向と直交する縦断面における２次元断層像となる。このときの画像再構成アルゴリズムは、実施例１と同じものが使用できる。
【００５５】
図２１は、図１９に示す走査を配管長軸方向に繰り返し適用して撮影する方法を説明したものである。この撮影方法により、図２０に示すような各位置での断層像を積み重ねることで、配管１０の３次元立体像４０２が構築できる。
【実施例５】
【００５６】
本発明の実施例５を図２２に示す。本実施例は、１次元放射線検出器２１１を使用して、実施例１と同様な再構成画像を構築する場合のものである。本実施例では、まず、支持装置３の伸縮機構により、放射線源１と１次元放射線検出器２１１を図面手前から奥行き方向へ走査する。この一走査により、この位置における２次元の透過画像５１が取得される。次に、スキャナ５０３を距離Δｕ移動させ、先の図面手前から奥行き方向の走査を実施する。以下、これを繰り返し、配管長軸方向の走査を実施する。この方法により得られた複数の透過画像５１から画像再構成演算を実施して、２次元断層像４０１、または３次元立体像４０２を構築する手順は、実施例１と同様である。
【００５７】
以上の実施例によれば、特定の場所に据え付けられた構造物を、撮影方向の探索をすることなく短時間で断層撮影できる。また、狭隘な場所に取り付けられた構造物を、断層撮影できる。また、特定の場所、さらには狭隘な場所に取り付けられた構造物を断層撮影する断層撮影装置を、簡素な装置構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施例の構成を説明した図である。
【図２】本発明の一実施例の具体例を説明した図である。
【図３】本発明の一実施例にある制御・画像取込装置の構成を説明した図である。
【図４】本発明の一実施例にある画像再構成演算装置の構成を説明した図である。
【図５】本発明の一実施例にある放射線撮影装置により透過データを撮影する方法について説明した図である。
【図６】画像再構成演算で使用する透過データの収集範囲について説明した図である。
【図７】画像再構成手法の一例について、その画像再構成の原理を説明した図である。
【図８】放射線撮影装置及び画像再構成演算を配管に適用した例を説明した図である。
【図９】画像再構成演算処理のフロー図である。
【図１０】本発明の一実施例である装置を曲がり管に適用した例を説明した図である。
【図１１】本発明の一実施例である装置を曲がり管に適用した別の例を説明した図である。
【図１２】本発明の一実施例の装置を異なる方向から見た様子を説明した図である。
【図１３】本発明の一実施例の装置において、異なる方向で機器を設置した場合について説明した図である。
【図１４】本発明の実施例２の構成を説明した図である。
【図１５】本発明の実施例２により撮影される透過データの一例を説明した図である。
【図１６】本発明の実施例２の応用例を説明した図である。
【図１７】本発明の実施例３の構成を説明した図である。
【図１８】本発明の実施例３により撮影される断層像の一例を説明した図である。
【図１９】本発明の実施例４の構成を説明した図である。
【図２０】本発明の実施例４により撮影される断層像の一例を説明した図である。
【図２１】本発明の実施例４の応用例を説明した図である。
【図２２】本発明の実施例５の構成を説明した図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  放射線源
２  ２次元放射線検出器
３ａ  支持装置
５  放射線
１０  配管
１１  保温材
２１  制御・画像取込装置
２２  画像再構成演算装置
２３  画像計測装置
３１  透過画像格納装置
３２  再構成演算結果格納装置
５１  透過画像
１０１  コーンビーム
１０２  ファンビーム
２０１  中央制御装置
２０２  画像取込装置
２０３，３０３  表示・入力装置
２０４  スキャナコントローラ
２０５  放射線検出器コントローラ
２１１  １次元放射線検出器
４０１  ２次元断層像
４０２  ３次元立体像
５０１  撮影システム
５０２  制御・演算システム
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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