(57)【要約】【課題】高Ｘ線吸収体を有する被写体に対して、良好な計測を可能にする３次元Ｘ線計測装置を提供する。【解決手段】投影データ（１０３）を用いて第１の再構成処理（１０４）を行う手段と、再構成データ（１０５）においてしきい値より大きな値を抽出処理する手段（１０６）と、抽出した再構成データから再投影データ（１０８）を再投影処理する手段（１０７）と、再投影データ（１０８）を２次変換処理する手段（１０９）と、２次変換再投影データ（１１０）に重み係数を乗算する手段と、投影データから重み付き再投影データを差分処理する手段（１１１）と、差分再投影データ（１１２）を用いて第２の再構成処理（１１３）を行う手段とを有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象に照射するＸ線を発生するＸ線管と、前記検査対象の計測像に関する計測データを検出するＸ線検出器と、前記検査対象に対する、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の相対位置を変化させる回転装置と、前記計測データの演算処理を行なう処理装置とを有し、かつ、前記処理装置は、前記計測データに対数変換処理を施し、投影データを得る処理と、前記投影データを用いて第１の再構成処理を行い、再構成データを得る処理と、前記再構成データにしきい値処理を施し、しきい値より大きな値を抽出する処理と、抽出した前記再構成データに再投影処理を行い、再投影データを得る処理と、前記再投影データに２次変換処理を施し、２次変換再投影データを得る処理と、前記２次変換再投影データに重み係数を乗算し、前記投影データから差分処理を行い、差分データを得る処理と、前記差分データを用いて第２の再構成処理を行い、補正再構成データを得る処理とを行い、３次元再構成像を得るように構成したことを特徴とするＸ線計測装置。
【請求項２】
検査対象に照射するＸ線を発生するＸ線管と、前記検査対象の計測像に関する計測データを検出するＸ線検出器と、前記検査対象に対する、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の相対位置を変化させる回転装置と、前記計測データの演算処理を行なう処理装置とを有し、かつ、前記処理装置は、前記計測データに対数変換処理を施し、投影データを得る処理と、前記投影データを用いて第１の再構成処理を行い、第１の再構成データを得る処理と、前記第１の再構成データにしきい値処理を施し、しきい値より大きな値を抽出する処理と、抽出した再構成データに再投影処理を行って、再投影データを得る処理と、前記再投影データに２次変換処理を施し、２次変換再投影データを得る処理と、前記２次変換再投影データを用いて第２の再構成処理を行い、第２の再構成データを得る処理と、前記第２の再構成データに重み係数を乗算し、前記第１の再構成データから差分処理を行い、補正再構成データを得る処理とを行い、３次元再構成像を得るように構成したことを特徴とするＸ線計測装置。
【請求項３】
前記処理装置は、前記再投影データを得る処理の後に、前記再投影データに平滑化処理を施す処理を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線計測装置。
【請求項４】
前記Ｘ線検出器は、１次元もしくは２次元検出器であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線計測装置。
【請求項５】
前記処理装置は、前記第１の再構成処理において、再構成データを取得する領域として、投影が全ての角度で計測されていない領域を含む領域を設定するよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線計測装置。
【請求項６】
前記処理装置は、前記投影データおよび前記再投影データに対して、前記データの端において微分係数を算出する処理と、前記データの端において微分係数を保存すると共に前記データの端から離れた位置でゼロ値になる関数を算出する処理と、前記データの端から外側のデータを関数によって求めた値に変換する処理とを含むことを特徴とする請求項５に記載のＸ線計測装置。
【請求項７】
前記処理装置は、前記しきい値より大きな値を抽出処理する際に、抽出されたデータと抽出されなかったデータの境界を平滑化する処理を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線計測装置。
【請求項８】
前記処理装置は、前記再構成データから再投影データを求める再投影処理において、前記再投影データの投影数を前記投影データの投影数の２倍に設定するよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線計測装置。
【請求項９】
前記処理装置は、再投影処理において、再投影データを平滑化する処理を含むことを特徴とする請求項１および２に記載のＸ線計測装置。
【請求項１０】
前記処理装置は、前記第１の再構成データにおいて領域を設定する処理と、前記第１の再構成処理以降の処理を領域内のデータ対してのみに対して行う制限処理とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線計測装置。
【請求項１１】
高吸収体を含む被写体に照射するＸ線を発生するＸ線管と、前記被写体の計測像に関する計測データを検出するＸ線検出器と、前記被写体に対する、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の相対位置を変化させる回転装置と、前記計測データの演算処理を行なう処理装置とを有し、かつ、前記処理装置は、前記計測データに対数変換処理を施し、投影データを得る処理と、前記投影データを用いて第１の再構成処理を行い、再構成データを得る処理と、前記再構成データにしきい値処理を施し、しきい値より大きな値を抽出する処理と、抽出した前記再構成データに再投影処理を行い、再投影データを得る処理と、前記再投影データに２次変換処理を施し、２次変換再投影データを得る処理と、前記２次変換再投影データに重み係数を乗算し、前記投影データから差分処理を行い、差分データを得る処理と、前記差分データを用いて第２の再構成処理を行い、補正再構成データを得る処理とを行い、前記計測像に含まれる前記高吸収体から発生するアーチファクトを補正するよう構成したことを特徴とするＸ線計測装置。
【請求項１２】
高吸収体を含む被写体に照射するＸ線を発生するＸ線管と、前記被写体の計測像に関する計測データを検出するＸ線検出器と、前記被写体に対する、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の相対位置を変化させる回転装置と、前記計測データの演算処理を行なう処理装置とを有し、かつ、前記処理装置は、前記計測データに対数変換処理を施し、投影データを得る処理と、前記投影データを用いて第１の再構成処理を行い、第１の再構成データを得る処理と、前記第１の再構成データにしきい値処理を施し、しきい値より大きな値を抽出する処理と、抽出した再構成データに再投影処理を行って、再投影データを得る処理と、前記再投影データに２次変換処理を施し、２次変換再投影データを得る処理と、前記２次変換再投影データを用いて第２の再構成処理を行い、第２の再構成データを得る処理と、前記第２の再構成データに重み係数を乗算し、前記第１の再構成データから差分処理を行い、補正再構成データを得る処理とを行い、前記計測像に含まれる前記高吸収体から発生するアーチファクトを補正するよう構成したことを特徴とするＸ線計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線計測技術に係り、特に、ＣＴ装置およびコーンビームＣＴ装置を含むＸ線計測技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１次元Ｘ線検出器を用い、Ｘ線源と１次元Ｘ線検出器を被写体の周りに１回転させながら回転撮影を行うＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置がある。また、２次元Ｘ線検出器を用い、Ｘ線源と２次元Ｘ線検出器を被写体の周りに１回転させながら回転撮影を行うコーンビームＣＴ装置がある。また、Ｘ線源とＸ線検出器を固定し被写体を１回転させながら回転撮影を行うＣＴ装置およびコーンビームＣＴ装置がある。これらのＣＴ装置およびコーンビームＣＴ装置は周知である。
【０００３】
コーンビームＣＴに用いられる２次元Ｘ線検出器としては、Ｉ．Ｉ．（Ｉｍａｇｅ  Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ：イメージインテンシファイア）とビデオカメラとを光学系を介して組み合わせたＩ．Ｉ．−カメラ型Ｘ線検出器や、平面型Ｘ線検出器、等がある。平面型Ｘ線検出器としては、アモルファスシリコンフォトダイオードとＴＦＴを一対としてこれを正方マトリックス上に配置し、これと蛍光板を直接組み合わせたもの、等がある。これらのセンサは周知である。
【０００４】
ＣＴ装置およびコーンビームＣＴ装置では、回転撮影により得られた複数のデータにそれぞれ補正処理を施して、３次元再構成のための１組の投影データを得る。得られた１組の投影データに対して、３次元再構成アルゴリズムを用いて３次元再構成を行い、３次元像を得る。コーンビームＣＴ再構成アルゴリズムとしてはＦｅｌｄｋａｍｐ法、等がある。これらの再構成アルゴリズムは周知である。なお、投影データから再構成データを作成する再構成処理の際には逆投影演算が用いられ、再構成データから投影データを作成する再投影処理の際には正投影演算が用いられる。これらの演算は周知である。
【０００５】
被写体に金属などの高いＸ線吸収をもたらす物体が含まれている場合、３次元像にアーチファクトが生じる。これは、高吸収体を通過するＸ線ビームによって得られるデータが他のビームによって得られるデータに比べて極端に小さくなるため、投影データ上に急峻なエッジができ、このエッジによって３次元再構成像上で吸収体の接線方向にアーチファクトを発生するものである。例えば、金属と金属とを結ぶ領域に帯状のアーチファクトが発生する。また、金属のエッジ同士を結ぶ接線上にアーチファクトが発生する。
【０００６】
医療現場において、金属などの高吸収体は手術の際に頻繁に用いられている。例としては、人工関節、金属歯、関節において手術後に固定用に挿入されるピン、胸部において手術後に開胸部を塞ぐために用いられるピン、血管拡張用に血管に挿入されるステント、などがある。また、血管の識別を容易にするために、血管に注入する造影剤も高吸収体の一例である。高吸収体を含む被写体に対してＸ線ＣＴ計測を行う際、高吸収体から発生するアーチファクトによって画像が激しく劣化し、診断に重大な支障が生じることが問題となっている。また、産業用ＣＴにおいても同様に、自動車部品や半導体部品などの被写体の計測を行う際、高吸収体から発生するアーチファクトによって画像が激しく劣化し、検査に支障が生じることが問題となっている。
【０００７】
このアーチファクトを軽減する従来技術として、再構成像上で高吸収体を含む関心領域を指定し、関心領域に対応する領域を投影像に設定し、設定された領域を平滑化処理した後に再構成処理を行う手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、再構成像上で高吸収体を含む関心領域を指定し、関心領域に対応する領域を投影像に設定し、設定された領域内の投影データを近傍の投影データから補間処理したデータに置き換えた後に再構成処理を行う手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、投影データ上で高吸収体を識別し、高吸収体領域の投影データを平滑化処理した後に再構成処理を行う手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。さらにまた、Ｘ線検出チャンネルがチャンネル方向とセグメント方向に２次元的に配列されているマルチスライス形Ｘ線検出器において、被写体内の高吸収体に起因して信号強度が極端に低下した投影データをセグメント方向の位置が異なる高吸収体の影響を受けていない検出チャンネルの投影データに置き換えた後に再構成処理を行う手法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
高吸収体により生じるアーチファクトの主な原因として、ビームハードニング効果がある。ビームハードニング効果とは、単色でないＸ線を用いるＣＴ計測において、再構成において必要な直線上のＸ線吸収係数の線積分が、吸収体がない場合に計測されたＸ線強度と、吸収体がある場合に計測されたＸ線強度の比の対数（以下、吸収項）では正確に表現されないことにより発生するアーチファクトである。
【０００９】
この点については、線積分が吸収項の多項式で表されることが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。かかる従来例には、被写体が単一の成分で構成されている場合に上記多項式の補正が完全に行われたとしても、被写体に第２成分として吸収係数の大きな成分が加わった場合には計測される線積分は誤差を持ち、この誤差がビームハードニングアーチファクトの原因となること、また、再構成像をしきい値処理した後に再投影演算することにより高吸収体の線積分を求め、誤差が高吸収体の線積分の２乗項に比例するとみなして再投影データを補正した後に再構成処理を行う手法が提案されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−９８８８６号公報
【特許文献２】
特開平８−１９５３３号公報
【特許文献３】
特開２００２−１５３４５４号公報
【特許文献４】
特開平１０−３３７２８７号公報
【非特許文献１】
Ｈｓｉｅｈ他：”Ａｎ  ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｂｅａｍ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ            ｉｎ  ｃｏｎｅ  ｂｅａｍ  ＣＴ．”，  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ２７（１），  ｐｐ．２３−２９，  ２０００
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、投影データ上で高吸収体と判定された領域に対してデータ変換処理を行う。その際、変換領域と非変換領域の境界に不連続を生じさせないために、上述した従来例（特許文献１）では、変換領域内のデータは周辺データを用いた平滑化処理データに変換される。また、従来例（特許文献２）では、変換領域内のデータは周辺データからの補間データに変換される。また、従来例（特許文献３）では、変換領域内のデータを任意の値に変換した後に、境界線近傍のデータを平滑化処理している。また、従来例（特許文献４）では、変換領域内のデータは最近傍のデータに変換される。これらの手法は、近傍データを用いる置換処理や補間処理や平滑化処理であり、補正効果に限界がある。即ち、高吸収体が非常に強いＸ線吸収を持つ場合や、高吸収体が広い領域を持つ場合には、アーチファクト低減が十分に行われないという課題を有する。
【００１２】
一般に、ＣＴ装置およびコーンビームＣＴ装置ではデータ量が膨大になるため、再構成データは保存するが投影データは保存しない。そのため、処理に投影データを必要とする上述の従来技術では、計測時にしか補正処理を行うことができないという課題を有する。
【００１３】
一般に、再構成視野は、回転撮影中の全ての角度において検出器が含むことができる領域となる。コーンビームＣＴ装置で用いられる２次元検出器は、回転撮影中に一部の角度において、被写体を視野内に納めることができない場合が多い。
その場合、上述の従来例（非特許文献５）では、再構成像からの再投影において再構成視野の外に存在する高吸収体から発生するアーチファクトを補正できないため、正確な補正を行うことができないという課題を有する。
【００１４】
また、金属を埋め込んだ人体では３成分以上の多成分から構成される。その場合、従来例（非特許文献５）では、再投影データ上におけるしきい値手段において高吸収体を完全に分離することはできず、正確な補正を行うことができないという課題を有する。さらに、従来例（非特許文献５）では、高精度に再投影演算を行おうとすると、演算量が膨大になるという課題を有する。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、高Ｘ線吸収体を有する被写体に対して、良好な計測を実現するＸ線計測技術を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるＸ線計測装置は、投影データを用いて第１の再構成処理を行う手段と、再構成データにおいてしきい値より大きな値を抽出処理する手段と、抽出した再構成データから再投影データを再投影処理する手段と、再投影データを２次変換処理する手段と、２次変換再投影データに重み係数を乗算する手段と、投影データから重み付き再投影データを差分処理する手段と、差分再投影データを用いて第２の再構成処理を行う手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、第１の再構成データにおいてしきい値より大きな値を抽出処理する手段と、抽出した再構成データから再投影データを再投影処理する手段と、再投影データを２次変換処理する手段と、変換した再投影データを用いて第２の再構成処理を行う手段と、第２の再構成データに対して重み係数を乗算処理する手段と、第１の再構成データから重み付き再構成データを差分処理する手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、第１の再構成処理において、再構成データを取得する領域として、投影が全ての角度で計測されていない領域を含む領域を設定する手段を有する。
【００１９】
また、本発明は、投影データおよび再投影データに対して、データの端において微分係数を算出処理する手段と、データの端において微分係数を保存すると共に端から離れた位置でゼロ値になる関数を算出処理する手段と、データの端から外側のデータを関数によって求めた値に変換処理する手段とを有する。
【００２０】
また、本発明は、しきい値より大きな値を抽出処理する際に、抽出されたデータと抽出されなかったデータの境界を平滑化処理する手段を有する。
【００２１】
また、本発明は、再構成データから再投影データを求める再投影処理において、再投影データの投影数を投影データの投影数の２倍に設定する手段を有する。
【００２２】
また、本発明は、再投影処理において再投影データを平滑化する手段を有する。
【００２３】
また、本発明は、第１の再構成データにおいて領域を設定する手段と、第１の再構成処理以降の処理を領域内のデータ対してのみに対して行う制限手段を有する。
【００２４】
以下に、本発明による効果について列挙する。
【００２５】
第１に、非常に強いＸ線吸収を持つ高吸収体や、広い領域を持つ高吸収体から発生するアーチファクトを低減することを可能にする。第２に、投影データが保存されていない場合に、高吸収体から発生するアーチファクトの低減を可能にする。第３に、再構成視野の外側に存在する高吸収体から発生するアーチファクトを低減することができる。第４に、再構成視野の外側に存在する高吸収体から発生するアーチファクトを高精度に低減することができる。第５に、３成分以上の多成分から構成される被写体において、高吸収体から発生するアーチファクトの低減を可能にする。第６に、高吸収体から発生するアーチファクトを高精度に低減することができる。第７に、高吸収体から発生するアーチファクトを高精度かつ高速に低減するができる。第８に、高吸収体から発生するアーチファクトを高速に低減することができる。
【００２６】
本発明の代表的な構成例について、以下に述べる。
【００２７】
（１）検査対象（被写体）に照射するＸ線を発生するＸ線管と、前記検査対象の計測像に関する計測データを検出するＸ線検出器と、前記検査対象に対する、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の相対位置を変化させる回転装置と、前記計測データの演算処理を行なう処理装置とを有し、かつ、計測データに対数変換処理を施し、投影データを得る処理と、前記投影データを用いて第１の再構成処理を行い、再構成データを得る処理と、前記再構成データにしきい値処理を施し、しきい値より大きな値を抽出する処理と、抽出した前記再構成データに再投影処理を行い、再投影データを得る処理と、前記再投影データに２次変換処理を施し、２次変換再投影データを得る処理と、前記２次変換再投影データに重み係数を乗算し、前記投影データから差分処理を行い、差分データを得る処理と、前記差分データを用いて第２の再構成処理を行い、補正再構成データを得る処理とを行い、３次元再構成像を得るように構成したことを特徴とするＸ線計測装置。
【００２８】
（２）検査対象に照射するＸ線を発生するＸ線管と、前記検査対象の計測像に関する計測データを検出するＸ線検出器と、前記検査対象に対する、前記Ｘ線管および前記Ｘ線検出器の相対位置を変化させる回転装置と、前記計測データの演算処理を行なう処理装置とを有し、かつ、前記処理装置は、前記計測データに対数変換処理を施し、投影データを得る処理と、前記投影データを用いて第１の再構成処理を行い、第１の再構成データを得る処理と、前記第１の再構成データにしきい値処理を施し、しきい値より大きな値を抽出する処理と、抽出した再構成データに再投影処理を行って、再投影データを得る処理と、前記再投影データに２次変換処理を施し、２次変換再投影データを得る処理と、前記２次変換再投影データを用いて第２の再構成処理を行い、第２の再構成データを得る処理と、前記第２の再構成データに重み係数を乗算し、前記第１の再構成データから差分処理を行い、補正再構成データを得る処理とを行い、３次元再構成像を得るように構成したことを特徴とするＸ線計測装置。
【００２９】
（３）前記事項（１）又は（２）に記載のＸ線計測装置において、前記処理装置は、前記再投影データを得る処理の後に、前記再投影データに平滑化処理を施す処理を含むことを特徴とするＸ線計測装置。
【００３０】
（４）前記事項（１）又は（２）に記載のＸ線計測装置において、前記Ｘ線検出器は、１次元もしくは２次元検出器であることを特徴とするＸ線計測装置。
【００３１】
（５）前記事項（１）又は（２）に記載のＸ線計測装置において、前記処理装置は、前記第１の再構成処理において、再構成データを取得する領域として、投影が全ての角度で計測されていない領域を含む領域を設定するよう構成されていることを特徴とするＸ線計測装置。
【００３２】
（６）前記事項（５）に記載のＸ線計測装置において、前記処理装置は、前記投影データおよび前記再投影データに対して、前記データの端において微分係数を算出する処理と、前記データの端において微分係数を保存すると共に前記データの端から離れた位置でゼロ値になる関数を算出する処理と、前記データの端から外側のデータを関数によって求めた値に変換する処理とを含むことを特徴とする請求項５に記載のＸ線計測装置。
【００３３】
（７）前記事項（１）又は（２）に記載のＸ線計測装置において、前記処理装置は、前記しきい値より大きな値を抽出処理する際に、抽出されたデータと抽出されなかったデータの境界を平滑化する処理を含むことを特徴とするＸ線計測装置。
【００３４】
（８）前記事項（１）又は（２）に記載のＸ線計測装置において、前記処理装置は、前記再構成データから再投影データを求める再投影処理において、前記再投影データの投影数を前記投影データの投影数の２倍に設定するよう構成されていることを特徴とするＸ線計測装置。
【００３５】
（９）前記事項（１）又は（２）記載のＸ線計測装置において、前記処理装置は、再投影処理において、再投影データを平滑化する処理を含むことを特徴とするＸ線計測装置。
【００３６】
（１０）前記事項（１）又は（２）記載のＸ線計測装置において、前記処理装置は、前記第１の再構成データにおいて領域を設定する処理と、前記第１の再構成処理以降の処理を領域内のデータ対してのみに対して行う制限処理とを含むことを特徴とするＸ線計測装置。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００３８】
図２に、本発明による３次元Ｘ線計測装置の一例として、コーンビームＣＴ装置の概要を示す。装置は、Ｘ線を発生するＸ線管２０１、被写体（検査対象）２０３を透過したＸ線を検出するＸ線検出器２０２、被写体２０３を保持する保持器２０４、被写体２０３とＸ線管２０１とＸ線検出器２０２の相対位置を変化させる回転装置２０５、Ｘ線検出器２０２で検出されたデータを処理する処理装置２０６、等から成る。図２では、Ｘ線検出器２０２は検出素子が２次元に配列した２次元Ｘ線検出器である。保持器２０４は床面に対して水平であり、回転装置２０５によりＸ線管２０１とＸ線検出器２０２が被写体２０３の周囲を回転する。検出器２０２は回転しながら様々な方向から被写体２０３のデータを計測し、処理装置２０６にデータを送り出す。
【００３９】
処理装置２０６は、データに対して高吸収体アーチファクト補正処理および再構成処理を行い、３次元像を作成する。処理装置２０６は、高吸収体アーチファクト補正処理に必要なパラメータを入力することが可能な入力装置と、パラメータを保持することが可能な記憶装置を有する。パラメータは、しきい値処理におけるしきい値、第１の再構成処理における再構成データの画素数、再投影処理における再投影データの投影数、２次変換処理における関数、差分処理における重み係数である。また、処理装置２０６は、高吸収体アーチファクト補正処理の実行時に、各処理の進行状況を表示することが可能な表示装置を有する。
【００４０】
図２では、Ｘ線管とＸ線検出器の回転面を床面に垂直に設定したが、床面に水平あるいは斜めに設定してもよい。保持器を床面に水平に設定したが、床面に垂直あるいは斜めに設定してもよい。被写体を固定してＸ線管とＸ線検出器を回転させたが、Ｘ線管とＸ線検出器を固定して被写体を回転する、あるいはＸ線管とＸ線検出器と被写体を回転するよう構成してもよい。
【００４１】
図１に、本発明による高吸収体アーチファクト補正処理の一例を示す。回転計測において検出器から出力された全てのデータに対して、オフセット補正、感度補正、歪補正、はみ出し補正等、再構成処理に付随する前処理を、検出器内部あるいは処理装置で行い、計測データ１０１を得る。処理装置において、計測データ１０１に対して、以下の処理を行う。
【００４２】
計測データ１０１に対数変換処理１０２を施し、投影データ１０３を得る。投影データを用いて第１の再構成処理１０４を行い、再構成データ１０５を得る。つぎに、再構成データ１０５にしきい値処理１０６を施し、しきい値より大きな値を抽出する。抽出した再構成データに再投影処理１０７を行い、再投影データ１０８を得る。ここで、再投影データを平滑化処理することにより、抽出時に発生するデータの不連続に起因するアーチファクトの発生を防ぐことができる。
【００４３】
つぎに、再投影データ１０８に２次変換処理１０９を施し、２次変換再投影データ１１０を得る。２次変換処理に用いる関数は、例えば、各画素において値を２乗するものである。２次変換再投影データ１１０は、高吸収体アーチファクト成分を表す画像データである。２次変換再投影データ１１０に重み係数を乗算し、投影データ１０３から差分処理１１１を行い、差分データ１１２を得る。差分データ１１２を用いて第２の再構成処理１１３を行い、補正再構成データ１１４を得る。
【００４４】
図３に、本発明による高吸収体アーチファクト補正処理の別の一例を示す。回転計測において検出器から出力された全てのデータに対して、オフセット補正、感度補正、歪補正、はみ出し補正等、再構成処理に付随する前処理を、検出器内部あるいは処理装置で行い、計測データ３０１を得る。処理装置において、計測データ３０１に対して、以下の処理を行う。
【００４５】
計測データ３０１に対数変換処理３０２を施し、投影データ３０３を得る。投影データ３０３を用いて第１の再構成処理３０４を行い、第１の再構成データ３０５を得る。つぎに、第１の再構成データ３０５にしきい値処理３０６を施し、しきい値より大きな値を抽出する。抽出した再構成データに再投影処理３０７を行って、再投影データ３０８を得る。ここで、再投影データを平滑化処理することにより、抽出時に発生するデータの不連続に起因するアーチファクトの発生を防ぐことができる。
【００４６】
つぎに、再投影データに２次変換処理３０９を施し、２次変換再投影データ３１０を得る。２次変換処理に用いる関数は、例えば、各画素において値を２乗するものである。２次変換再投影データ３１０を用いて第２の再構成処理３１１を行い、第２の再構成データ３１２を得る。第２の再構成データ３１２は、高吸収体アーチファクト成分を表す画像データである。第２の再構成データに重み係数を乗算し、第１の再構成データ３０５から差分処理３１３を行い、補正再構成データ３１４を得る。
【００４７】
図１および図３に示した補正処理において、投影データおよび再投影データに対して、データの端において微分係数を算出処理し、データの端において微分係数を保存すると共に端から離れた位置でゼロ値になる関数を算出し、データの端から外側のデータを関数によって求めた値に変換処理した後に、再構成処理を実行する。これにより、再構成視野の外側にアーチファクトが発生することを防ぐことができる。
【００４８】
図１および図３に示した補正処理において、しきい値処理におけるしきい値を高く設定することにより、再投影処理に要する演算量を減少させることができる。第１の再構成データにおいて、高吸収体の含まれる領域を特定し、その領域のみに対して再投影処理および第２の再構成処理を行うことにより、演算量を減少させることができる。
【００４９】
図４に、本発明による高吸収体アーチファクト補正処理におけるデータ例を示す。投影データ４０１は、横ａ、縦ｂの画素を持つ。投影データ上の画素４０２の大きさは、回転中心位置に換算すると、横Ｐ、縦Ｑである。第１の再構成処理４０３によって得られる再構成データ４０４は、横ｃ、縦ｄの画素を持つ。第１の再構成データ上の画素４０５の大きさは、横Ｓ、縦Ｔである。第１の再構成処理において、ＳをＰよりも小さく設定することにより、回転面に平行な面において解像度の低下を防ぐことができる。第１の再構成処理において、ＴをＱよりも小さく設定することにより、回転面に垂直な面において解像度の低下を防ぐことができる。
【００５０】
第１の再構成データの横方向の画素数ｃは、回転撮影中の全ての角度において検出器が含むことができる再構成視野の横方向の大きさを画素の大きさＳで除算した値よりも大きい整数に設定する。これにより、再構成処理による横方向の解像度の低下を防ぐと共に視野の減少を防ぐことができる。第１の再構成データの縦方向の画素数ｄは、回転撮影中の全ての角度において検出器が含むことができる再構成視野の縦方向の大きさを画素の大きさＴで除算した値よりも大きい整数に設定する。これにより、再構成処理による縦方向の解像度の低下を防ぐと共に視野の減少を防ぐことができる。
【００５１】
第１の再構成処理４０５の代わりに、通常の再構成視野４０４よりも広い視野４０７に対して再構成処理を行う大視野再構成処理４０６を行う。これにより、通常の再構成視野外に存在する高吸収体を画像化することができ、そこから発生するアーチファクトを再投影データに反映することができる。例えば、第１の大視野再構成データの横方向の画素数ｃ’を、通常の再構成データの横方向の画素数ｃの２倍とする。
【００５２】
第１の再構成データに再投影処理４０９を行い、再投影データ４１０を得る。再投影データ４１０の画素数および画素の大きさは、投影データ４０１の画素数と画素の大きさと等しく設定する。これにより、再投影処理における解像度の低下および視野の減少を防ぐことができる。再投影処理における投影数を投影データの投影数と等しく設定することにより、高速演算が可能となる。再投影処理における投影数を投影データの投影数の２倍に設定することにより、アーチファクトの増大を防ぐことができる。
【００５３】
つぎに、２次変換再投影データを用いて、第２の再構成処理４１２を行い、第２の再構成データ４１３を得る。第２の再構成データの画素数および画素の大きさは、第１の再構成データ４０４の画素数と画素の大きさと等しく設定する。これにより、解像度の低下および視野の減少を防ぐことができる。
【００５４】
上記実施例では、２次元検出器によって得られるデータに対して補正処理を行った場合について説明したが、それに限定されることなく、本発明では、１次元検出器による１次元データに対しても実施することは可能である。
【００５５】
以上のように、本発明によれば、投影データを用いて第１の再構成処理を行い、再構成データにおいてしきい値より大きな値を抽出し、抽出した再構成データから再投影データを再投影処理し、再投影データを２次変換処理し、２次変換再投影データに重み係数を乗算し、投影データから重み付き再投影データを差分処理し、差分再投影データを用いて第２の再構成処理を行うことにより、非常に強いＸ線吸収を持つ高吸収体や、広い領域を持つ高吸収体から発生するアーチファクトを低減することができる。
【００５６】
また、本発明によれば、第１の再構成データにおいてしきい値より大きな値を抽出処理し、抽出した再構成データから再投影データを再投影処理し、再投影データを２次変換処理し、変換した再投影データを用いて第２の再構成処理を行い、第２の再構成データに対して重み係数を乗算処理し、第１の再構成データから重み付き再構成データを差分処理することにより、投影データが保存されていない場合にアーチファクトを低減することができる。
【００５７】
また、本発明によれば、第１の再構成処理において、再構成データを取得する領域として、投影が全ての角度で計測されていない領域を含む領域を設定することにより、再構成視野の外側に存在する高吸収体から発生するアーチファクトを低減することができる。
【００５８】
また、本発明によれば、投影データおよび再投影データに対して、データの端において微分係数を算出し、データの端において微分係数を保存すると共に端から離れた位置でゼロ値になる関数を算出し、データの端から外側のデータを関数によって求めた値に変換することにより、再構成視野の外側に存在する高吸収体から発生するアーチファクトを高精度に低減することができる。
【００５９】
また、本発明によれば、しきい値より大きな値を抽出処理する際に、抽出されたデータと抽出されなかったデータの境界を平滑化処理することにより、３成分以上の多成分から構成される被写体においてアーチファクトを低減することができる。
【００６０】
また、本発明によれば、再構成データから再投影データを求める再投影処理において、再投影データの投影数を投影データの投影数の２倍に設定することにより、高精度にアーチファクトを低減することができる。
【００６１】
また、本発明によれば、第１の再構成データにおいて領域を設定し、第１の再構成処理以降の処理を領域内のデータ対してのみに対して行うことにより、高速にアーチファクトを低減することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明は、高精度かつ高速に高吸収体アーチファクトを補正する技術を実現し、高Ｘ線吸収体を有する被写体に対して、良好な計測を可能にする３次元Ｘ線計測装置を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高吸収体アーチファクト補正処理の一例を説明する図。
【図２】本発明における３次元Ｘ線計測装置の構成例を示す図。
【図３】本発明による高吸収体アーチファクト補正処理の別の一例を説明する図。
【図４】本発明による高吸収体アーチファクト補正処理におけるデータ例を説明する図。
【符号の説明】
１０１…計測データ、１０２…対数変換処理、１０３…投影データ、１０４…第１の再構成処理、１０５…再構成データ、１０６…しきい値処理、１０７…再投影処理、１０８…再投影データ、１０９…２次変換処理、１１０…２次変換再投影データ、１１１…差分処理、１１２…差分データ、１１３…第２の再構成処理、１１４…補正再構成データ、２０１…Ｘ線管、２０２…Ｘ線検出器、２０３…被写体、２０４…保持器、２０５…回転装置、２０６…処理装置、３０１…計測データ、３０２…対数変換処理、３０３…投影データ、３０４…第１の再構成処理、３０５…第１の再構成データ、３０６…しきい値処理、３０７…再投影処理、３０８…再投影データ、３０９…２次変換処理、３１０…２次変換再投影データ、３１１…第２の再構成処理、３１２…第２の再構成データ、３１３…差分処理、３１４…補正再構成データ、４０１…投影データ、４０２…画素、４０３…第１の再構成処理、４０４…再構成データ、４０５…画素、４０６…大視野再構成処理、４０７…視野、４０８…画素、４０９…再投影処理、４１０…再投影データ、４１１…画素、４１２…第２の再構成処理、４１３…第２の再構成データ、４１４…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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