(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転動作を含まない直線軌跡走査を採用した画像復元システムであって、
直線軌跡走査での投影データを、各走査角度での検知器の等価サンプル間隔が異なり走査角度サンプルも不均一でありうる擬平行束走査での投影データに変換するための投影データ変換部と、
予め定めた重畳積分関数核で前記擬平行束走査での投影データを重畳積分することで、フィルタリングされた投影データを獲得するためのフィルタ部と、
フィルタリングされた投影データに対して重み付け逆投影を実行することで画像を復元する逆投影部と、
検知器ユニットを複数備え、放射線源から放射された放射線が被検査物体を透過した透過信号を受信して透過信号を投影データに変換するための検知器アレーと、
を含み、
前記投影データ変換部が、投影データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）を逆転・シフトして前記擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，ｔ，ｚ）を獲得し、但し、前記投影データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）は、被検査物体が直線上の座標ｌである位置に移動したときに、前記検知器アレーのｚ層目の座標位置がｔである位置への投影値を示し、
前記フィルタ部が、予め定めた重畳積分関数核でｌ方向に沿って、前記擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，ｔ，ｚ）に対して一次元重畳積分を実行して、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）を獲得し、
前記逆投影部が、放射線方向に沿って前記フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）に対して重み付け逆投影操作を実行することで、復元画像を獲得し、
前記逆転・シフトは、下記式に従って行なわれ、
【数１】
0004668161.tif 000022
前記等価サンプル間隔とは、走査角度ごとに被検査物体が二回の走査の間に移動する距離を、放射線源と検知器ユニットとの接続線に垂直する方向への距離に置換した値である、ことを特徴とする画像復元システム。
【請求項２】
前記複数の検知器ユニットが等間隔で配列されることを特徴とする請求項１に記載する画像復元システム。
【請求項３】
回転動作を含まない直線軌跡走査を採用した画像復元システムであって、
直線軌跡走査での投影データを、各走査角度での検知器の等価サンプル間隔が異なり走査角度サンプルも不均一でありうる擬平行束走査での投影データに変換するための投影データ変換部と、
予め定めた重畳積分関数核で前記擬平行束走査での投影データを重畳積分することで、フィルタリングされた投影データを獲得するためのフィルタ部と、
フィルタリングされた投影データに対して重み付け逆投影を実行することで画像を復元する逆投影部と、
検知器ユニットを複数備え、放射線源から放射された放射線が被検査物体を透過した透過信号を受信して透過信号を投影データに変換するための検知器アレーと、
を含み、
前記投影データ変換部が、投影データｐ（ｌ，γ，ｚ）を逆転・シフトして擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，γ，ｚ）を獲得し、但し、前記投影データｐ（ｌ，γ，ｚ）は、被検査物体が直線上の座標ｌである位置に移動したときに、検知器アレーのｚ層目の角度位置がγである位置への投影値を示し、
前記フィルタ部が、予め定めた重畳積分関数核でｌ方向に沿って、前記擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，γ，ｚ）に対して一次元重畳積分を実行して、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，γ，ｚ）を獲得し、
前記逆投影部が、放射線方向に沿って前記フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，γ，ｚ）に対して重み付け逆投影操作を実行することで、復元画像を獲得し、
前記逆転・シフトは、下記式に従って行なわれ、
【数２】
0004668161.tif 000023
前記等価サンプル間隔とは、走査角度ごとに被検査物体が二回の走査の間に移動する距離を、放射線源と検知器ユニットとの接続線に垂直する方向への距離に置換した値である、ことを特徴とする画像復元システム。
【請求項４】
前記複数の検知器ユニットは、放射線源に対して等間隔で配列されることを特徴とする請求項３に記載する画像復元システム。
【請求項５】
回転動作を含まない直線軌跡走査を採用した画像復元方法であって、
直線軌跡走査での投影データを、各走査角度での検知器の等価サンプル間隔が異なり走査角度サンプルも不均一でありうる擬平行束走査での投影データに変換するための投影データ変換ステップと、
予め定めた重畳積分関数核で前記擬平行束走査での投影データを重畳積分することで、フィルタリングされた投影データを獲得するためのフィルタステップと、
フィルタリングされた投影データに対して重み付け逆投影を実行することで画像を復元する逆投影ステップと、
検知器ユニットを複数備える検知器アレーを利用して、放射線源から放射された放射線が被検査物体を透過した透過信号を受信し、透過信号を投影データに変換するステップとを含み、
前記投影データ変換ステップが、投影データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）を逆転・シフトして擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，ｔ，ｚ）を獲得し、但し、前記投影データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）は、被検査物体が直線上の座標ｌである位置に移動したときに、検知器アレーのｚ層目の座標位置がｔである位置への投影値を示し、
前記フィルタステップが、予め定めた重畳積分関数核でｌ方向に沿って、前記擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，ｔ，ｚ）に対して一次元重畳積分を実行して、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）を獲得し、
前記逆投影ステップが、放射線方向に沿って前記フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）に対して重み付け逆投影操作を実行することで、復元画像を獲得し、
前記逆転・シフトは、下記式に従って行なわれ、
【数３】
0004668161.tif 000024
前記等価サンプル間隔とは、走査角度ごとに被検査物体が二回の走査の間に移動する距離を、放射線源と検知器ユニットとの接続線に垂直する方向への距離に置換した値である、ことを特徴とする画像復元方法。
【請求項６】
前記複数の検知器ユニットが等間隔で配列されることを特徴とする請求項５に記載する画像復元方法。
【請求項７】
回転動作を含まない直線軌跡走査を採用した画像復元方法であって、
直線軌跡走査での投影データを、各走査角度での検知器の等価サンプル間隔が異なり走査角度サンプルも不均一でありうる擬平行束走査での投影データに変換するための投影データ変換ステップと、
予め定めた重畳積分関数核で前記擬平行束走査での投影データを重畳積分することで、フィルタリングされた投影データを獲得するためのフィルタステップと、
フィルタリングされた投影データに対して重み付け逆投影を実行することで画像を復元する逆投影ステップと、
検知器ユニットを複数備える検知器アレーを利用して、放射線源から放射された放射線が被検査物体を透過した透過信号を受信し、透過信号を投影データに変換するステップとを含み、
前記投影データ変換ステップが、投影データｐ（ｌ，γ，ｚ）を逆転・シフトして擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，γ，ｚ）を獲得し、但し、前記投影データｐ（ｌ，γ，ｚ）は、被検査物体が直線上の座標ｌである位置に移動したときに、検知器アレーのｚ層目の角度位置がγである位置への投影値を示し、
前記フィルタステップが、予め定めた重畳積分関数核でｌ方向に沿って、前記擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，γ，ｚ）に対して一次元重畳積分を実行して、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，γ，ｚ）を獲得し、
前記逆投影ステップが、放射線方向に沿って前記フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，γ，ｚ）に対して重み付け逆投影操作を実行することで、復元画像を獲得し、
前記逆転・シフトは、下記式に従って行なわれ、
【数４】
0004668161.tif 000025
前記等価サンプル間隔とは、走査角度ごとに被検査物体が二回の走査の間に移動する距離を、放射線源と検知器ユニットとの接続線に垂直する方向への距離に置換した値である、ことを特徴とする画像復元方法。
【請求項８】
前記複数の検知器ユニットは、放射線源に対して等角度に配列されることを特徴とする請求項７に記載する画像復元方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輻射結像技術に関し、具体的には、三次元結像中の走査速度を向上させるための、直線軌跡走査を採用した画像復元システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴ技術の進展に伴い、走査角度が制限されている場合、及びデータカットの場合にも、ある程度の品質の断層画像を復元することが可能であり、これは不完全走査復元画像の実際の応用を可能にする。理論的には、走査経路が直線である結像システムに対して、直線の長さが無限大であると、断層画像を精細に復元できることが分かっている。走査経路の長さが有限であれば、制限された角度（Ｌｉｍｉｔｅｄ−Ａｎｇｌｅ）のＣＴ走査モードと等価である。そこで、不完全復元アルゴリズムを応用して、直線走査の結像システムで採集したデータを復元することで、断層画像を獲得し、立体結像を実現できる。
【０００３】
実際の安全検査において、高速に移動する物体の立体結像と大型物体の回転が難題となる。これは、従来のＣＴ結像システムにおいて、被検査物体に対して円軌道走査を実行し、又は被検査物体を回転し、又は被検査物体を固定し円軌跡走査で検査しなければならないためである。つまり、走査システムと被検査物体との何れかが回転される。回転しなければならないので、大型の被検査物体、例えば列車やトラックなどのような車両に対しては困難である。なお、回転式走査には大錐角（large cone-angle）についての問題もある。
【０００４】
前記問題に鑑みて、直線軌跡の結像システムであるコンピュータ断層結像（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｌａｍｉｎｏｇｒａｐｈｙ）システムが提案されている。当該システムは、放射線放射角が小さく、復元アルゴリズムとしてトモグラフ（tomograph）方式を採用したものであるが、三次元立体結像の能力が不足であるので、現在まで安全検査に適用されていない。他の技術としては、再配列アルゴリズムを採用したものがある。それは、直線走査による投影データを平行束の場合のデータを再配列して、画像の復元を行う。しかし、このアルゴリズムは、空間解像度が低いという問題がある。なぜなら、これは直線軌跡走査データを円軌道平行束走査データに再配列するときに、角度方向と検知器方向での補間がシステム解像度の低下を招いているためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものである。本発明は、投影データを平行束に再配列する必要をなくし、データ再配列において角度方向での補間と検知器方向での補間による画像解像度の低下を避けることにより、復元断層の品質を向上させた、直線軌跡走査を採用した画像復元システムと方法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】
【０００６】
本発明の一つの形態は、直線軌跡走査を採用した画像復元システムであって、直線軌跡走査での投影データを擬平行束走査での投影データに変換するための投影データ変換部と、予め定めた重畳積分関数核で擬平行束走査での投影データを重畳積分することで、フィルタリングされた投影データを獲得するためのフィルタ部と、フィルタリングされた投影データに対して重み付け逆投影を実行することで画像を復元する逆投影部とを含む画像復元システムを提供するものである。
【０００７】
また、本発明の一実施例では、画像復元システムは、検知器ユニットを複数備え、放射線源から放射された放射線が被検査物体を透過した透過信号を受信して透過信号を投影データに変換するための検知器アレーを更に含む。
【０００８】
また、本発明の一実施例では、前記複数の検知器ユニットが等間隔で配列される。
【０００９】
また、本発明の一実施例では、前記投影データ変換部が、投影データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）を逆転・シフトして擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，ｔ，ｚ）を獲得する。ここで、投影データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）は、被検査物体が直線上の座標ｌである位置に移動したときに、検知器アレーのｚ層目の座標位置がｔである位置への投影値を示す。前記フィルタ部は、予め定めた重畳積分関数核でｌ方向に沿って、擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，ｔ，ｚ）に対して一次元重畳積分を実行し、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）を獲得する。前記逆投影部は、放射線方向に沿ってフィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）に対して重み付け逆投影操作を実行することで、復元画像を獲得する。
【００１０】
また、本発明の一実施例では、前記複数の検知器ユニットは、放射線源に対して等角度に配列される。
【００１１】
また、本発明の一実施例では、前記投影データ変換部が、投影データｐ（ｌ，γ，ｚ）を逆転・シフトして擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，γ，ｚ）を獲得する。ここで、投影データｐ（ｌ，γ，ｚ）は、被検査物体が直線上の座標ｌである位置に移動したときに、検知器アレーのｚ層目の角度位置がγである位置への投影値を示す。前記フィルタ部は、予め定めた重畳積分関数核でｌ方向に沿って、擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，γ，ｚ）に対して一次元重畳積分を実行し、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，γ，ｚ）を獲得する。前記逆投影部は、放射線方向に沿ってフィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，γ，ｚ）に対して重み付け逆投影操作を実行することで、復元画像を獲得する。
【００１２】
本発明の他の形態は、直線軌跡走査を採用した画像復元方法であって、直線軌跡走査での投影データを擬平行束走査での投影データに変換するための投影データ変換ステップと、予め定めた重畳積分関数核で擬平行束走査での投影データを重畳積分することで、フィルタリングされた投影データを獲得するためのフィルタステップと、フィルタリングされた投影データに対して重み付け逆投影を実行することで画像を復元する逆投影ステップとを含む画像復元方法を提供するものである。
【００１３】
また、本発明の一実施例では、本発明の方法は、検知器ユニットを複数備える検知器アレーを利用して、放射線源から放射された放射線が被検査物体を透過した透過信号を受信し、透過信号を投影データに変換するステップを更に含む。
また、本発明の一実施例では、前記複数の検知器ユニットが等間隔で配列される。
【００１４】
また、本発明の一実施例では、前記投影データ変換ステップは、投影データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）を逆転・シフトして擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，ｔ，ｚ）を獲得する。ここで、投影データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）は、被検査物体が直線上の座標ｌである位置に移動したときの、検知器アレーのｚ層目の座標位置がｔである位置への投影値を示す。前記フィルタステップは、予め定めた重畳積分関数核でｌ方向に沿って、擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，ｔ，ｚ）に対して一次元重畳積分を実行し、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）を獲得する。前記逆投影ステップは、放射線方向に沿ってフィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）に対して重み付け逆投影操作を実行することで、復元画像を獲得する。
【００１５】
また、本発明の一実施例では、前記複数の検知器ユニットは、放射線源に対して等角度に配列される。
【００１６】
また、本発明の一実施例では、前記投影データ変換ステップは、投影データｐ（ｌ，γ，ｚ）を逆転・シフトして擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，γ，ｚ）を獲得する。但し、投影データｐ（ｌ，γ，ｚ）は、被検査物体が直線上の座標ｌである位置に移動したときの、検知器アレーのｚ層目の角度位置がγである位置への投影値を示す。前記フィルタステップは、予め定めた重畳積分関数核でｌ方向に沿って、擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，γ，ｚ）に対して一次元重畳積分を実行し、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，γ，ｚ）を獲得する。前記逆投影ステップは、放射線方向に沿ってフィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，γ，ｚ）に対して重み付け逆投影操作を実行することで、復元画像を獲得する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、再配列アルゴリズムに比べて、画像復元解像度が向上し、復元画像に対するデータカットの影響が低減される。本発明は、フィルタリング逆投影の形式を採用しているので、一般的なフィルタリング逆投影の利点、例えば復元速度が速い、容易な並行動作、容易な加速動作などの利点を有する。
【００１８】
これによって、従来の結像システムと比べて、本発明のシステムは、透視画像に加えて、断層画像を獲得することも可能であり、透視結像における物体オーバーラップの問題を解決し、安全検査システムにおける高速立体結像を実現することが出来る。従来のＣＴ結像と比べて、本発明のシステムは、設計が簡単で、検査速度が速く、回転の必要がなく、円軌道錐束ＣＴにおける「大錐角」についての問題がないという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下で、本発明の実施例を図面に参照しつつ詳しく説明する。
図１は、立体結像安全検査における本発明の結像システムの直線走査の実行を示す模式図である。図２は本発明の結像システムの構成を示す模式図である。
【００２０】
図１に示すように、被検査物体は、直線に沿って放射線源Ａと検知器との間を移動し、移動の過程において、放射線源Ａは制御システムの命令に従って放射線を放射し、被検査物体を透過する。検知器は透過信号を受信して、制御システムの制御によって投影データを採取し、投影データをメモリに格納する。
【００２１】
図２に示すようなシステムは、被検査物体１２０のサイズと応用領域に応じて選択される。システムは、放射線源１１０と、移送デバイス１３０と、検知器アレー１４０と、制御・データ信号線１５０と、制御・画像処理装置１６０とを含む。放射線源１１０は、例えばＸ線管、加速器放射線源又は同位体源などの放射線源であり、かつ水平方向の放射角が９０度より大きい角度、例えば９０〜１８０度の範囲内の角度である。移送デバイス１３０は、被検査物体１２０を搭載し、安定して移送して、検査過程において搭載された被検査物体１２０を直線に沿って移動させる。検知器アレー１４０は、エリアアレー検知器又はラインアレー検知器であり、移送デバイス１３０を挟んで放射線源１１０の対面に位置し、物体を透過した放射線を検知するのに充分な大きさを持つ。制御・データ信号線１５０は制御・データ信号を伝送する。制御・画像処理装置１６０は、放射線源１１０と移送デバイス１３０と検知器アレー１４０とに制御・データ信号線１５０を介して接続され、走査過程において移送デバイス１３０が直線に沿って移動するよう制御し、放射線源１１０に対して放射線を放射するように命令し、検知器アレー１４０が透過信号の受信を開始するように制御し、投影データを生成し、獲得した投影データに対して後続処理を行う。
【００２２】
これによって、被検査物体１２０は、図１に示す直線軌跡に従って等速度で移動させられ、検知器アレー１４０は、同期して、等時間間隔でサンプリングして、投影データを獲得する。
【００２３】
図３は、図２に示すような結像システムにおける制御・画像処理装置１６０の機能ブロック図である。図３に示すように、制御・画像処理装置１６０は、メモリ１６１と、入力ユニット１６２と、コントローラ１６３と、内部バス１６４と、画像復元ユニット１６５とを含む。メモリ１６１は、データを格納するための、例えばハードディスクなどのような記憶媒体からなる。入力ユニット１６２は、例えばキーボードなどのようなユーザがパラメータや命令を入力するための入力装置である。コントローラ１６３は、ユーザが入力ユニット１６２を介して命令してから、移送デバイス１３０に指示して被検査物体１２０を直線に沿って等速度で移動させることを開始させ、放射線源１１０と検知器アレー１４０の動作を開始させて、投影データを獲得する。内部バス１６４は、各部を接続し制御信号とデータとを伝送する。画像復元ユニット１６５は、検知器アレー１４０により獲得された投影データを復元する。
【００２４】
次に、図４を用いて、画像復元ユニット１６５において画像復元を行う過程を詳しく述べる。図４は等価検知器と復元物体点との間のＺ方向での幾何学関係を示す模式図である。
【００２５】
被検査物体ｆ（ｒ，φ，ｚ）のある近似推定を
【数１】
0004668161.tif 000002
とすると、下記の式
【数２】
0004668161.tif 000003
となる。
【００２６】
ここで、
【数３】
0004668161.tif 000004
である。
【００２７】
ここで、検知器は等間隔に配列されたものであり、データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）は、物体１２０が直線上での座標ｌである位置に移動したときに、検知器アレー１４０のｚ層目の座標位置がｔである位置への投影値を示す。注意すべきことは、ｔ及びｚの何れもが検知器アレー１４０の各検知器ユニットを物体直線運動の中心線上に置換した数値である、ということである。
【００２８】
なお、式（１）〜（４）において、Ｄは放射線源１１０から直線運動中心線までの距離を示し、±ｔｍは被検査物体の移動方向での検知器アレー１４０の最小位置と最大位置を示し、ｈは重畳積分関数核を示し、その理論値は
【数４】
0004668161.tif 000005
であり、一般的にはＳ−Ｌフィルタ関数を採用し、当該関数の離散形式は、
【数５】
0004668161.tif 000006
となる。
【００２９】
そこで、画像復元ユニット１６５において、投影データ変換部１６５１が投影データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）を逆転シフトしてｑ（ｌ，ｔ，ｚ）を獲得する。ここでのｑ（ｌ，ｔ，ｚ）は擬平行束走査での投影データを示す。ここでの「擬平行束走査」とは、各角度での検知器の等価サンプル間隔が異なり走査角度サンプルも不均一な可能性があることを指す。
【００３０】
そして、フィルタ部１６５２は、重畳積分関数核ｈでｌ方向に沿って、擬平行束走査での投影データｑ（ｌ,ｔ,ｚ）に対して一次元重畳積分を実行して、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）を獲得する。
続いて、逆投影部１６５３は、放射線方向に沿ってフィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）に対して重み付け逆投影操作を実行することで、復元画像を獲得する。
【００３１】
ここで、説明すべきことは、逆転・シフトを実行する目的が、直線走査での投影データを、擬平行束走査での投影データに変換することであり、ここでの擬平行束走査は標準のＣＴ復元中の平行束ではない、ということである。これは、各々の走査角度での検知器による等価サンプル間隔が異なり、角度サンプルが不均一であることも可能であるからである。
【００３２】
なお、重畳積分関数核ｈでフィルタリングする目的は、標準ＦＢＰ復元アルゴリズム中のフィルタリングと同様であり、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）を重み付け逆投影することで復元画像を獲得できる。
【００３３】
データ採集方向ｌに沿ってフィルタリングし、放射線方向に沿って逆投影され、平行束に再配列するアルゴリズムと比べて、本発明は、各有効データを充分利用し、画像の解像度を向上し、且つデータカットに対する影響を再配列アルゴリズムの場合より小さくすることが出来る。
【００３４】
以下に、図１，４及び５を参照して、前記の式（１）を導出する。導出する前に、まず、直線走査データを円軌道平行束走査に再配列する過程を述べる。
図１に示す走査方式のように、各検出器が一つの角度走査の角度に対応し、物体ｆ（ｘ，ｙ）の移動過程における、当該角度での平行束走査に相当する。図５の投影模式図を参照すれば、等間隔に配列された検知器アレーに対しては、直線走査データを円軌道平行束走査に再配列する再配列数式は、
【数６】
0004668161.tif 000007
となる。ここで、
【数７】
0004668161.tif 000008
となり、円軌道平行束走査における、走査角度がθで、回転中心からの距離がｓである位置への投影データを示している。ｐ（ｌ，ｔ）は、アレー検知器は物体が直線上の座標ｌである位置に移動したときの、検知器アレー座標位置がｔである位置への投影値を示している。
【００３５】
数式（６）を利用して、直線軌跡走査投影データを円軌道平行束走査での投影データに再配列することが実現できる。しかし、実際のシステムにおいては直線の長さが無限大であることはあり得ないので、再配列されたデータも、円軌道上で１８０度分の平行束走査データとはなり得ない。つまり、ここでのＣＴ復元について言えば、データは不完全であると言える。
直線走査においては、ｌとｔのサンプリングは均一なものであるが、円軌道平行束走査における角度θと検知器位置ｓに対するサンプリングの何れもが不均一なものである。したがって、再配列のためには、角度方向及び検知器方向において補間を行うことが必要であり、復元画像の解像度は低下してしまう。
【００３６】
次に、本発明による直線走査データを直接フィルタリング逆投影して画像を復元する過程を詳しく説明する。
【００３７】
円軌道平行束走査でのフィルタリング逆投影復元数式は、
【数８】
0004668161.tif 000009
である。無限長の直線軌跡、等間隔検知器に対して、数式（７）を利用し、パラメータ（ｌ，ｔ）で（θ，ｓ）を置換すると、
【数９】
0004668161.tif 000010
となる。ここで、
【数１０】
0004668161.tif 000011
である。以下のように証明する。
【数１１】
0004668161.tif 000012
【００３８】
ここで、
【数１２】
0004668161.tif 000013
である。
直線軌跡走査では、ｐ（ｌ，ｔ）で
【数１３】
0004668161.tif 000014
を置換する。同時に、図５の幾何学構造に基づいて、
【数１４】
0004668161.tif 000015
となる。ここで、
【数１５】
0004668161.tif 000016
であり、これは直線走査での空間サンプル位置における点（ｒ，φ）及び第ｔ検知器を経過した投影データを示している。
【００３９】
（１０）を（９）に代入し、
【数１６】
0004668161.tif 000017
を利用し、
ｌ＝ｌ−ｔ, ｌ´＝ｌ´−ｔを代入して、直ちに復元数式（８）を得る。
数式（８）に対しては、ｑ(ｌ,ｔ)＝ｐ(−ｌ＋ｔ,ｔ)を数式（８）に代入すれば、
【数１７】
0004668161.tif 000018
となる。ここで、Ｑ（ｌ´，ｔ）＝ｑ（ｌ，ｔ）＊ｈ（ｌ）である。
【００４０】
実際には、直線軌跡が［−Ｌ，Ｌ］であり、検知器の総長が［−ｔｍ，ｔｍ］であれば、数式（８）に従って復元される画像は精確なｆ（ｘ，ｙ）ではなく、ある近似したものである。さらに、三次元の場合を考えると、被検査物体ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）のある近似したものである
【数１８】
0004668161.tif 000019
は式（１）に示すもので表わすことができる。
【００４１】
図６に本発明による直線フィルタリング逆投影方法のフローチャートを示す。図６に示すように、検知器アレー１４０が投影データを獲得しメモリ１６１に格納してから、画像を復元しようとするときに、ステップＳ１１０にて、メモリから直線走査で獲得された投影データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）を読み取る。
【００４２】
そして、ステップＳ１２０において、投影データ変換部１６５１で投影データｐ（ｌ，ｔ，ｚ）を逆転・シフトしてｑ（ｌ，ｔ，ｚ）を取得する。ここでのｑ（ｌ，ｔ，ｚ）は、擬平行束走査での投影データを示している。
【００４３】
そして、ステップＳ１３０にて、フィルタ部１６５２は、重畳積分関数核ｈでｌ方向に沿って擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，ｔ，ｚ）に対して一次元重畳積分を実行し、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）を取得する。
次に、ステップ１４０にて、逆投影部１６５３は、放射線方向に沿ってフィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，ｔ，ｚ）に対して重み付け逆投影操作を実行することで、復元画像を獲得する。
【００４４】
ステップＳ１５０にて、復元した画像をメモリ１６１に格納し、又はディスプレー１７０のスクリーンに表示する。
【００４５】
等間隔検知器アレーの場合、直線軌跡走査のフィルタリング逆投影復元数式（１）及び本発明による方法の詳細の実行過程を前記のように導出する。実際には、検知器アレー１４０における検知器ユニット同士は、放射線源１１０に対して等角度の方式に従って配列されることも可能である。検知器が等角度に配列されれば、前記の導出過程と類似し、そのフィルタリング逆投影復元数式は、
【数１９】
0004668161.tif 000020
となる。ここで、
【数２０】
0004668161.tif 000021
である。ここで、検知器ユニットは等角度に配列されたものであり、データｐ（ｌ，γ，ｚ）は、物体が直線上の座標ｌである位置に移動したときに、検知器アレーのｚ層目の角度位置がγである位置への投影値を表している。注意すべきことは、γ及びｚの何れもが、検知器アレーを物体の直線運動の中心線に変換した数値である、ということである。±γｍは、被検査物体の移動方向での検知器アレーの最小の角度と最大の角度を表している。
【００４６】
したがって、等角度に配列された検知器の場合には、直線フィルタリング逆投影の復元過程は上述のように行われ、そこでは、逆転・シフト操作が数式（１４）に従って行われ、重畳積分の意味は等間隔の場合のそれと同じである。
【００４７】
言い換えれば、投影データ変換部１６５１において、投影データｐ（ｌ，γ，ｚ）を逆転・シフトすることで擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，γ，ｚ）を獲得する。ここで、投影データｐ（ｌ，γ，ｚ）は、物体が直線上の座標ｌである位置に移動したときに、検知器アレーのｚ層目の角度位置がγである位置への投影値を表している。
【００４８】
フィルタ部１６５２において、予め定めた重畳積分関数核ｈでｌ方向に沿って、擬平行束走査での投影データｑ（ｌ，γ，ｚ）に対して一次元重畳積分を実行して、フィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，γ，ｚ）を獲得する。
【００４９】
逆投影部１６５３において、放射線方向に沿ってフィルタリングされた投影データＱ（ｌ´，γ，ｚ）に対して重み付け逆投影操作を実行することで、復元画像を獲得する。
【００５０】
精確な画像復元を実現するために、Ｘ線結像システムは以下のようなシステムパラメータを精確に検知／設定できるべきである。当該システムパラメータは、Ｘ線源点から検知器までの距離Ｔと、Ｘ線源点から直線運動中心までの距離Ｄと、移送装置の直線移動速度νと、アレー検知器のサンプリング間隔Δｔと、検知器の物理サイズとを含む。但し、検知器の物理サイズは、単一検知器ユニットの物理サイズと検知器アレーの物理サイズなどを含む。
【００５１】
図７に、本発明の方法を採用した場合と再配列平行束アルゴリズムを採用した場合とで、結像システムで採集したデータを復元して獲得した断層画像（Ｘ−Ｙ平面）を比較した結果を示す。ここで、模擬放射線放射角は１５０度であり、検知器の幅は６ｍｍで等間隔に配列され、検知器アレー等価空間サンプル間隔は３ｍｍである。復元画像は３００＊３００画素であり、画素毎のサイズは３ｍｍ＊３ｍｍである。同図は、荷物モデルを利用して行われた模擬実験の結果であり、復元されたものは中心層の画像である。但し、（Ａ）は原始模擬画像を、（Ｂ）は円軌道平行束走査で精確に復元された画像を、（Ｃ）は直線軌跡走査で獲得された投影データを使用し、平行束に再配列する方法によって復元された画像を、（Ｄ）は本発明の方法によって復元された画像を、（Ｅ）は、データを検知器方向で切断した場合の、平行束に再配列する方法によって復元されたもう一つの画像を、（Ｆ）は、データを検知器方向で切断した場合の、本発明の方法によって復元されたもう一つの画像を、それぞれ表している。図７の比較から分かるように、本発明の方法では、平行束再配列方法に比べて、解像度が大きく向上し、データカットによる影響が大きく低減している。
【００５２】
これまで述べてきたものは、本発明における具体的な実施の形態に過ぎず、本発明の保護範囲はこれに限定されるものではなく、本発明中に示唆された技術範囲内に入る当業者が容易に想到可能な変換や置換もまた、本発明の保護範囲に含まれる。したがって、本発明の保護範囲は、クレームにおける保護範囲を基準として定められるべきである。  
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による結像システムにおける直線軌跡走査の実行を示す平面模式図である。
【図２】本発明の実施例による結像システムの構成を示す模式図である。
【図３】図２に示す結像システムにおける制御・画像処理装置の機能ブロック図である。
【図４】等価検知器と復元物体点との間のＺ方向での幾何学関係を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施例による直線フィルタリング逆投影方法の幾何学関係を説明するための模式図である。
【図６】本発明による直線フィルタリング逆投影方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の方法復元と再配列平行束アルゴリズムとを使用し、立体結像システムで採取したデータを復元することで獲得した模擬画像（Ｘ−Ｙ平面）の効果の比較を示したものである。
【符号の説明】
【００５４】
１６１  メモリ
１６２  入力ユニット
１６３  コントローラ
１６４  内部バス
１６５  画像復元ユニット
１６５１  投影データ変換部
１６５２  フィルタ部
１６５３  逆投影部
【図１】
0004668161.tif 000026
【図３】
0004668161.tif 000027
【図６】
0004668161.tif 000028
【図２】
0004668161.tif 000029
【図４】
0004668161.tif 000030
【図５】
0004668161.tif 000031
【図７】
0004668161.tif 000032