(57)【要約】  本発明は、デジタル撮影測量の位置決め原理に基づいて注目対象物を撮影して複数のＸ線面状画像データを取得し、Ｘ線像の撮影時に、既知の三次元位置における複数の標識点を同時にＸ線像に撮影し、容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおける標識点の座標とＸ線像座標系o-xyにおける標識点の座標により前記両座標系の変換関係を構築し、この変換関係によりＸ線撮影ビーム毎の進路と位置を決定し、各Ｘビームが注目対象物の全ボクセルを透過することを得、同Ｘビームの進路上のボクセルｇと画素ＧによりRadon方程式群を立ててボクセルｇの階調値を解き、コンピュータにより全ボクセルｇの階調値を算出し、ボクセルｇの階調値により注目対象物の三次元立体容積画像を再構成する、Ｘ線容積撮影による立体画像再構成方法を開示するものである。
2010540893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル撮影測量の位置決め原理に基づいて、注目対象物を撮影して複数のＸ線面状画像データを取得して、デジタルＸ線像の撮影時に、既知の三次元位置における少なくとも３個の標識点を同時にデジタルＸ線像に撮影し、容積撮影立体画像再構成直角座標系における標識点の座標とＸ線像座標系における標識点の座標により前記両座標系の変換関係を構築し、この変換関係によりＸ線撮影ビーム毎の進路と位置を決定し、各Ｘビームが注目対象の全ボクセルを透過することを得、同Ｘビームの進路上のボクセルｇと画素ＧによりRadon方程式群を立ててボクセルｇの階調値を解き、コンピュータにより全ボクセルｇの階調値を算出し、ボクセルｇの階調値により注目対象物の三次元立体容積画像を再構成する
ことを特徴とするＸ線容積撮影による画像再構成方法。
【請求項２】
（１）Ｘ線管中心Ｓ（１）の直交ビームがデジタルＸ線像（６）の担持面に直交するようにＸ線撮影装置を調整して、Ｘ線管中心ＳからデジタルＸ線像の担持面までの距離Ｈを測定する、Ｘ線撮影装置の鑑定ステップと、
（２）デジタルＸ線像（６）に、Ｘ線管中心Ｓ（１）の直交ビームのデジタルＸ線像における画素点を原点oとし、原点oを通す画素点の横並び方向をｘ軸とし、原点oを通す画素点の縦並び方向をｙ軸とする座標系o-xyを構築する、像座標系o-xyの構築ステップと、
（３）注目対象物（４）に対して少なくとも３個の標識点を設け、標識点（８）同士の三次元距離を測定し、いずれかの標識点を原点oとして、容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZを構築し、座標系O-XYZにおける各標識点の座標をコンピュータに記憶する、容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZの構築ステップと、
（４）Ｘ線管とデジタルＸ線像の担持面とが弧線または直線軌道に運動するようにＸ線撮影装置を操作し、所定の距離がある各箇所において注目対象物（４）のデジタルＸ線像を撮影し、注目対象物の異なる位置での複数枚のデジタルＸ線像を得る、Ｘ線撮影ステップと、
（５）ステップ（４）で撮影されたデジタルＸ線像の全部をコンピュータに入力し、コンピュータにより各デジタルＸ線像に対して標識点のモード認識と画像位置決めを行い、各像座標系o-xyにおける各標識点の座標ｘ、ｙを得る、標識点モード認識と標識点画像位置決めステップと、
（６）コンピュータにより各デジタルＸ線像にての全標識点のＸ線ビームの共線方程式を立て、各デジタルＸ線像において、少なくとも３個の標識点のＸ線ビーム共線方程式を選択して連立計算し、各デジタルＸ線像の６つの方位要素ＸＳ、ＹＳ、ＺＳ、α、ω、κを得る、各デジタルＸ線像の方位要素ＸＳ、ＹＳ、ＺＳ、α、ω、κの算出ステップと、
（７）ステップ（６）で得られた各デジタルＸ線像の方位要素ＸＳ、ＹＳ、ＺＳ、α、ω、κと、デジタルＸ線像にての標識点のＸ線ビーム共線方程式により算出される、Ｘ線管中心ＳからデジタルＸ線像の担持面までの補正距離Ｈ補と、画素間の距離lとに基づいて、コンピュータにより各デジタルＸ線像の各画素Gijの容積撮影立体画像再構成座標X ij、Y ij、Z ijを計算する、容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおける画素Ｇの座標の算出ステップと、
（８）ステップ（６）で得られた各デジタルＸ線像の方位要素ＸＳ、ＹＳ、ＺＳと、ステップ（７）で得られた各デジタルＸ線像の各画素Gの容積撮影立体画像再構成座標X ij、Y ij、Z ijとに基づいて、コンピュータによる演算によって、各Ｘビームが注目対象の全ボクセルｇを透過することを見出す、各ビームが注目対象物の全ボクセルを透過することの決定ステップと、
（９）各Ｘビームの進路上の画素Ｇの階調値とボクセルｇによりＲadon方程式群を構築し、コンピュータにより全ボクセルｇの階調値を算出し、ボクセルの階調値により注目対象物の三次元立体容積画像を再構成する、三次元立体容積画像の再構成ステップと、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線容積撮影による画像再構成方法。
【請求項３】
前記標識点は、注目対象物または注目対象物回りに設けられた標識フレームに配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線容積撮影による画像再構成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像再構成技術分野に属し、特に物体の内部状態の画像再構成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体の内部状態の画像再構成は、主にハウンズフィールド氏（Hounsfield）により発明された方法でＣＴ（Computed Temography）走査することで行われている。即ち、精密機械走査架台にＸ線源１と検出器３を取付け（図１に示す）、Ｘ線源１と検出器３を物体（注目対象物）４回りに回転させて物体４を走査させて、回転と同時に、Ｘ光線毎の発光位置と受光位置を精確に決定し、物体内部の密度分布を求めるRadon計算方法を用いて画像再構成を実現することである（参照書類：『コンピュータ断層撮影』、アメリカのWilli A.Kalender著、人民衛生出版社、ISBN7-117-05284-8/R.5285；『実用ＣＴ検査技術学』、王鳴鵬著、科学技術文献出版社、ISBN7-5023-3262-6/R.656）。
【０００３】
１９７２年に１台目のＣＴ機が開発されてから、ＣＴ機は既に第８世代に発展してきたが（「世代」とはその発展進度のしるしであり、実質は如何に走査速度を向上させるかにある）、走査・位置決め原理は、少しも変わらず、ずっと精密機械架台スリップリング又は釣鐘型ビーム装置により断層データを走査するモードを利用している。このようなRadon計算条件をアナログする位置決め走査方式によって、ＣＴ装置の構成が制限され、装置の部材が充分に利用できなくなる。この結果、走査装置と電子機器の製造が複雑になり、Ｘ線の照射量が多く且つ利用率が低くなり、データ収集速度が遅く、データ走査精度が低くなり、再構成された画像の解像度が低く、本当の三次元画像として成立しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来の走査技術の欠点に鑑みて、面状のＸ線撮影像を取得して注目対象物の三次元立体画像を再構成し、任意方向に沿って三次元立体画像の断層画像を分割するＸ線容積撮影による画像再構成方法を提供することを目的とする。この方法は、画像の解像度が高くてＸ線の照射量が少ないだけでなく、装置の構造が簡単で、製造工程が容易で製造コストが低い。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、デジタル撮影測量の位置決め原理に基づいて、注目対象物を撮影して複数のＸ線面状画像データを取得して、デジタルＸ線像の撮影時に、既知の三次元位置における少なくとも３個の標識点を同時にデジタルＸ線像に撮影し、容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおける標識点の座標とＸ線像座標系o-xyにおける標識点の座標により前記両座標系の変換関係を構築し、この変換関係によりＸ線撮影ビーム毎の進路と位置を決定し、各Ｘビームが注目対象の全ボクセルを透過することを得、同Ｘビームの進路上のボクセルｇと画素ＧによりRadon方程式群を立ててボクセルｇの階調値を解き、コンピュータにより全ボクセルｇの階調値を算出し、ボクセルｇの階調値により注目対象物の三次元立体容積画像を再構成するものである。
【０００６】
本発明に係るＸ線容積撮影による画像再構成方法は、下記のステップを備える。
（１）Ｘ線撮影装置の鑑定について
Ｘ線管中心Ｓの直交ビームがデジタルＸ線像の担持面に直交するようにＸ線撮影装置を調整して、Ｘ線管中心ＳからデジタルＸ線像の担持面までの距離Ｈを測定する。
（２）像座標系o-xyの構築について
デジタルＸ線像に、Ｘ線管中心Ｓの直交ビームのデジタルＸ線像における画素点を原点oとし、原点oを通す画素点の横並び方向をｘ軸とし、原点oを通す画素点の縦並び方向をｙ軸とする座標系o-xyを構築する。
（３）容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZの構築について
注目対象物に対して少なくとも３個の標識点を設け、標識点同士の三次元距離を測定し、いずれかの標識点を原点Oとして、容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZを構築し、座標系O-XYZにおける各標識点の座標をコンピュータに記憶する。
【０００７】
前記標識点は、注目対象物又は注目対象物回りに設けられた標識フレームに配置されている。
（４）Ｘ線撮影について
Ｘ線管とデジタルＸ線像の担持面とが弧線または直線軌道に運動するようにＸ線撮影装置を操作し、所定の距離がある各箇所において注目対象物のデジタルＸ線像を撮影し、注目対象物の異なる位置での複数枚のデジタルＸ線像を得る。
（５）標識点モード認識と標識点画像位置決めについて
ステップ（４）で撮影されたデジタルＸ線像の全部をコンピュータに入力し、コンピュータにより各デジタルＸ線像に対して標識点のモード認識と画像位置決めを行い、各像座標系o-xyにおける各標識点の座標ｘ、ｙを得る（「標識点のモード認識と標識点の画像位置決め」については、『デジタル撮影測量学』の第７頁第４章〜第６章（張祖▲勳▼、張剣清著、武漢大学出版社、２００１年５月、ISBN7-307-03233-3）を参照）。
【０００８】
前記標識点のモード認識について、作成された標識点の形状のテンプレート画像と特徴抽出画像との整合により行われ、特徴抽出は各演算子により行われる。標識点の幾何形状が互いに異なり、これらの形状の異なる標識点がＸ像において異なる画像特徴を有するため、特徴抽出演算子は、Moravec演算子とHannah演算子とForstner演算子等を含む点特徴抽出演算子、グラディエント演算子と二次差分演算子とＧauss-Laplace演算子（LOG演算子）と特徴分割法とHough変換等を含む線特徴抽出演算子、面特徴抽出演算子に分けられる。面特徴の抽出は主に画像領域の分割により行われ、画像分割法は、閾値法と領域成長法とクラスター分類法等を含む。
【０００９】
前記標識点画像位置決めとは、標識点が位置決めされる目的地のデジタルＸ線像座標系o-xyにおける位置を正確に決定し、抽出された標識点形状領域において、標識点が位置決めされる目的地を見出すことであり、位置決め目的地のモード認識計算方法は、前記特徴抽出演算子と同一である。
（６）各デジタルＸ線像の方位要素ＸＳ、ＹＳ、ＺＳ、α、ω、κの算出について
コンピュータにより各デジタルＸ線像の全標識点のＸ線ビームの共線方程式を立てる。いずれかの標識点（例えば標識点A）についてのＸ線ビーム共線方程式は下記の式で表される。
【００１０】
【数１】
2010540893.tif 000003
【００１１】
上記の式において、ｘ、ｙは像座標系o-xyにおける標識点Aの座標、ＨはＸ線管中心ＳからデジタルＸ線像の担持面までの距離、ＸA、ＹA、ＺAは容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおける標識点Aの座標、Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓは容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおけるＸ線管中心Ｓの座標であり、回転因数は、
【００１２】
【数２】
2010540893.tif 000004
【００１３】
である。
【００１４】
各デジタルＸ線像において、少なくとも３個の標識点のＸ線ビーム共線方程式を選択して連立計算すると、各デジタルＸ線像の６つの方位要素ＸＳ、ＹＳ、ＺＳ、α、ω、κが得られる。方位要素のうち、Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓは容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおけるＸ線管中心Ｓの座標、α、ω、κは容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおけるデジタルＸ線像の回転方向の挟角である（「回転因数」と「共線方程式」の原理と計算方法は、『撮影測量の解析』の第1章（銭曾波著、測絵出版社15039.新143）を参照）。
（７）容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおける画素Ｇの座標の算出について
ステップ（６）で得られた各デジタルＸ線像の方位要素ＸＳ、ＹＳ、ＺＳ、α、ω、κと、Ｘ線管中心ＳからデジタルＸ線像の担持面までの補正距離Ｈ補（補正距離Ｈ補はデジタルＸ線像の標識点のＸ線ビーム共線方程式１−１により算出される）と、画素間の距離lとに基づいて、コンピュータにより各デジタルＸ線像の各画素Gijの容積撮影立体画像再構成座標X ij、Y ij、Z ijを計算する。計算の原理と方法は下記の通りである。
【００１５】
デジタルＸ線像にての画素点は等距離で順序良く配列し、画素Ｇ間の距離lは一定に設けられている。i、jを画素の番号とし、像座標系o-xyの座標軸ｘ、ｙを、それぞれ画素が順序良く配列する横、縦方向に直交するように設定し、各画素Ｇijの像座標ｘ、ｙを、投影中心Ｓから像Ｐまでの垂直距離と像Ｐとの交点oから起算するように設定し、Ｓからoまでの垂直距離をＨとする。交点oにおける画素ＧoのＸ像座標はｘ＝０、ｙ＝０である。ステップ（６）から分かるように、容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおけるＸ線管中心Ｓの座標はＳ（ＸＳ、ＹＳ、ＺＳ）であり、算出された回転方向の挟角要素α、ω、κを導入すると、方程式（１−３）、（１−４）が得られる。
【００１６】
容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおける画素Ｇoの座標について
【００１７】
【数３】
2010540893.tif 000005
【００１８】
容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおける画素Ｇijの座標について
【００１９】
【数４】
2010540893.tif 000006
【００２０】
上記の式において、i、jは画素の番号、lは画素間の距離であり、 i×l=x i、i×l=y iである。式（１−４）は、
【００２１】
【数５】
2010540893.tif 000007
【００２２】
に表される。
【００２３】
式（１−５）で算出された、容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおける画素Ｇijの座標はGij（X ij、Y ij、Z ij）である。
【００２４】
式（１−３）、式（１−４）、式（１−５）で表されるのはデジタルＸ線像にての画素Ｇの座標（ｘ、ｙ）を容積撮影立体画像再構成直角座標系に再配列させるプロセスであることが分かる。
【００２５】
ステップ（１）〜（７）によって、Ｘ線発射中心ＳとＸ線像の画素Ｇとの容積撮影立体画像再構成直角座標系における座標が求められている。Ｘ線発射中心ＳとデジタルＸ線像の全画素の位置が定められたことが明らかである。このプロセスは、伝統的なＣＴ精密機械架台走査機能と同一である。但し、伝統的なＣＴ走査は機械によりＸ線発射中心ＳとＸ線受光器の位置を取得するが、本方法は計算によりＸ線発射中心ＳとデジタルＸ線像にての全画素の位置を取得する。
（８）各ビームが多層ワイヤフレームの全ボクセルを透過することを決定することについて
ステップ（６）で得られた各デジタルＸ線像の方位要素ＸＳ、ＹＳ、ＺＳと、ステップ（７）で得られた各デジタルＸ線像の各画素Gの容積撮影立体画像再構成座標X ij、Y ij、Z ijとに基づいて、コンピュータによる演算によって、各Ｘビームが注目対象の全ボクセルｇを透過することを見出す。演算の原理と方法は下記の通りである。
【００２６】
Ｘ線管中心Ｓと画素Ｇijからなるビームが再構成用ボクセルｇijk格子を透過してなる直線方程式は、
【００２７】
【数６】
2010540893.tif 000008
【００２８】
である。
【００２９】
そこで、Ｘビームがボクセルｇijkを透過したことを判定する条件は、直線方程式（１−６）を満たすことである。直線方程式（１−６）を満たすボクセルｇijkの位置座標を見出すのは、ビームの進路を見出すことである。
【００３０】
ボクセルｇijk格子の大きさがg ijk =│t×t×t│に設定され、容積（ＶＰ）撮影立体画像再構成直角座標系におけるボクセルｇijk格子の８つの頂点の既知座標（図７を参照）は、
g ijk 1（X ijk 1、Y ijk 1、Z ijk 1）
g ijk 2（X ijk 2、Y ijk 2、Z ijk 2）
・      ・      ・
・      ・      ・
・      ・      ・
g ijk 8（X ijk 8、Y ikj 8、Z ijk 8）である。
【００３１】
式（１−６）で算出されたボクセルｇijkの座標値が（g ijk 1、…、g ijk 8）の範囲内に限定されると、当該Ｘビームが該ボクセルを透過したと認められる。各ＸビームＳＧijの透過した全ボクセルｇijkを見つければ、各ビームの進路が定められる。
【００３２】
容積撮影立体画像再構成直角座標系におけるボクセルｇijk格子の８つの頂点の座標が既に知られている（例えば、g ijk 1の座標は（X ijk 1、Y ijk 1、Z ijk 1）である）ため、ビームの進路は下記のステップで計算される。
［１］Z＝Zkを式（１−６）に代入したＸ、Ｙに関する方程式は当該Ｘ線の標高Z＝Zk面に投影する方程式である。
［２］当該投影方程式がボクセル格子の底面の四辺に交差するか否かを判断し、交差しない場合は、当該Ｘ線がボクセルを通過しない。交差する場合、その交点の座標を求め、交点の座標を（a1、b1）、（a2、b2）とし、更に判断する必要がある。
［３］ステップ［２］の交点の座標をそれぞれ式（１−６）に代入してＺの値を求める。Ｚの値がZkとZk＋t（ｔは立方体のボクセル格子の長さ）の間にあるか否かを判断し、間にある場合は、当該光線が該ボクセルを通過したことが証明される。
（９）三次元立体容積画像の再構成について
各Ｘビームの進路上の画素Ｇの階調値とボクセルｇによりＲadon方程式群を構築し、コンピュータにより全ボクセルｇの階調値を算出し（ボクセルの階調値はＲadon法により計算される）、ボクセルの階調値により注目対象物の三次元立体容積画像を再構成する（参照書類：『デジタル画像処理概要』の第７章、趙栄春著、西北工業大学出版社、ISBN7-5612-0737-9/TB.82）。
【００３３】
本発明に係る方法には様々な用途がある。
【００３４】
１、二次元平面像の観察について
本発明に係る方法にてのステップ（４）のＸ線撮影により、注目対象物の異なる位置での複数枚のデジタルＸ線像が得られる。これらのデジタルＸ線像によって、注目対象物の二次元平面像を観察することができる。
【００３５】
２、二次元デジタル・サブトラクション・アンギオグラフィ（DSA）について
Ｘ線により強調して撮影された後、本発明に係る方法のステップ（４）で得られたデジタルＸ線像は、直接に画像の階調を反転することが可能で、Ｘ像と重ね合わせることにより、DSAされた二次元画像が形成される。
【００３６】
３、リアルタイム立体画像観察について
立体観察原理により、異なる位置で撮影された２枚の重なったデジタルＸ線像を用いて立体像のペアを構築し、注目対象物をリアルタイムに立体観察することができる。
【００３７】
４、三次元特徴画像抽出について
ボクセルｇijkの階調値により再構成された三次元立体画像において、特徴が同じ部位の階調画像座標を抽出し、特徴画像図を形成して観察することができる。
【００３８】
５、リアルタイム立体位置決めナビゲーションについて
抽出された特徴が同じ部位の階調の画像座標に基づいて注目対象物の空間位置を決定し、機械を、所定の路線座標に沿って所定の空間位置に到達するように案内する。
【００３９】
６、任意断層画像の抽出について
ボクセルｇijkの階調値により再構成された三次元立体画像において、注目対象物の任意断層画像を抽出することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明は、下記のような有益な効果を有する。
【００４１】
１、本発明に係る方法は、一般のデジタルＸ線装置により撮影して被写体の二次元面状撮影データを取得し、面状撮影画像により立体画像を再構成して物体全体の画像データを得るものであり、物体の内部状態の画像再構成のために構想の異なる発明を提供している。
【００４２】
２、本発明に係る発明は、コンピュータによる計算によりＸビームの進路と位置を決定するものであり、ＣＴ走査用の精密機械スリップリングによりＸビームの進路と位置を決定する方法と比べて、画像の解像度が高く、Ｘ線の照射量が少ないだけでなく、利用される装置の構造が簡単で、コストが低く、電力消耗が少なく、作業環境が高く要求されない。
【００４３】
３、本発明に係る方法は、注目対象物の三次元立体画像を再構成できるだけでなく、二次元平面像の観察、二次元デジタルサブトラクション、リアルタイム立体画像観察、リアルタイム立体位置決めナビゲーション、三次元特徴画像抽出、任意断層画像の抽出等の用途を有する。
【００４４】
４、本発明に係る方法は、注目対象物内部の欠陥検出、安全検査、税関検査、注目対象物内部の空間位置決めナビゲーション、医学検出などの分野に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】コンピュータ断層撮影方法による走査（ＣＴ）の原理図である。
【図２】本発明に係るＸ線容積撮影による画像再構成方法のフローチャートである。
【図３】本発明に係るＸ線容積撮影による画像再構成方法の用途を説明する図である。
【図４】像座標系o-xyを示す図である。
【図５】Ｘ線容積撮影時のＸ線源、注目対象物、標識フレーム、デジタルＸ線像の位置関係を示す図であり、標識点と容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZも同図に示されている。
【図６】像座標系o-xyと容積撮影立体画像を再構成する直角座標系O-XYZとの関係を示す図である。
【図７】ボクセルｇijk格子と容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZとの関係を示す図である。
【図８】多層ワイヤフレームの４つの異なる位置でのデジタルＸ線像のうち、１枚目のデジタルＸ線像である。
【図９】多層ワイヤフレームの４つの異なる位置でのデジタルＸ線像のうち、２枚目のデジタルＸ線像である。
【図１０】多層ワイヤフレームの４つの異なる位置でのデジタルＸ線像のうち、３枚目のデジタルＸ線像である。
【図１１】多層ワイヤフレームの４つの異なる位置でのデジタルＸ線像のうち、４枚目のデジタルＸ線像である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照しながら本発明に係る方法を更に説明する。下記の実施例において、以下のステップでＸ線容積撮影により多層ワイヤフレームの画像再構成を実現する。
（１）Ｘ線撮影装置の鑑定について
Ｘ線管中心１（Ｓ）の直交ビームがデジタルＸ線像の担持面に直交するようにＸ線撮影装置を調整し、Ｘ線管中心１（Ｓ）からデジタルＸ線像の担持面までの距離Ｈを１０００ｍｍに設定する（図４を参照）。
（２）像座標系o-xyの構築について
デジタルＸ線像６に、図４に示すように、Ｘ線管中心１（Ｓ）の直交ビームの、デジタルＸ線像における画素点を原点oとし、原点oを通す画素点の横並び方向を像座標系のｘ軸とし、原点oを通る画素点の縦並び方向を像座標系のｙ軸とする像座標系o-xyを構築する。
（３）容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZの構築について
直径が0.5ｍｍの針金で巻かれた５０×５０×５０ｍｍの多層ワイヤフレームを平面標識フレームに設け、この標識フレームにA、B、C、D、E、F、G、Hの8個の標識点を設け、標識点同士の間の三次元距離を測定し、標識点Aを座標系の原点として容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZを構築する。座標系O-XYZにおける各標識点の座標は表１に示す。
【００４７】
【表１】
2010540893.tif 000009
【００４８】
座標系O-XYZにおける各標識点の座標をコンピュータに記憶する。用いられるコンピュータは一般のＰＣである。
（４）Ｘ線撮影について
Ｘ線管とデジタルＸ線像の担持面とが直線軌道に運動するようにＸ線撮影装置を操作し、それぞれ５０ｍｍ離れた４箇所でデジタルＸ線像を撮影して多層ワイヤフレームの異なる位置での４枚のデジタルＸ線像を得る（図８、図９、図１０、図１１を参照）。
（５）標識点モード認識と標識点画像位置決めについて
ステップ（４）で撮影された４枚のデジタルＸ線像をステップ（３）のコンピュータに入力し、コンピュータにより点特徴を抽出する演算子であるMoravecを用いて各標識点の特徴画像を整合計算して抽出し、各デジタルＸ線像における各標識点の画素位置を決定して、各像座標系o-xyにおける各標識点の座標を得る。
（６）各デジタルＸ線像の方位要素ＸＳ、ＹＳ、ＺＳ、α、ω、κの算出について
容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおける各デジタルＸ線像の標識点の座標とステップ（５）で得られた、座標系o-xyにおける標識点の座標をそれぞれＸ線ビーム共線方程式に代入し、デジタルＸ線像ごとに３つの標識点のＸ線ビーム共線方程式を選択し、コンピュータによる連立計算によって各デジタルＸ線像の６つの方位要素を算出する（算出方法は『撮影測量の解析』の第1章（銭曾波著、測絵出版社15039.新143）を参照）。各デジタルＸ線像の方位要素は表２に示す。
【００４９】
【表２】
2010540893.tif 000010
【００５０】
（７）容積撮影立体画像再構成直角座標系O-XYZにおける画素Ｇの座標の算出について
ステップ（６）で得られた４枚のデジタルＸ線像の方位要素ＸＳ、ＹＳ、ＺＳ、α、ω、κと、Ｘ線管中心１（Ｓ）からデジタルＸ線像の担持面までの補正距離Ｈ補（Ｈ補＝１０００ｍｍ）と、画素間の距離l（l＝１００μｍ）とに基づいて、コンピュータにより各デジタルＸ線像にての各画素Gijの容積撮影立体画像再構成座標X ij、Y ij、Z ijを計算する。各デジタルＸ線像にての標識点画素Gijの容積撮影立体画像再構成座標X ij、Y ij、Z ijは表３に示す。
【００５１】
【表３】
2010540893.tif 000011
【００５２】
（８）各ビームが多層ワイヤフレームの全ボクセルを透過することを決定することについて
ステップ（６）で得られた各デジタルＸ線像の方位要素ＸＳ、ＹＳ、ＺＳと、ステップ（７）で得られた各デジタルＸ線像の各画素Gの容積撮影立体画像再構成座標X ij、Y ij、Z ijとに基づいて、コンピュータによる演算によって、各Ｘビームが多層ワイヤフレームの全ボクセルｇを透過することを見出す。
（９）三次元立体画像の再構成について
各Ｘビームの進路上の画素ＧとボクセルｇによりＲadon方程式群を構築し、コンピュータにより全ボクセルの階調値を算出し、ボクセルの階調値により多層ワイヤフレームの立体容積画像を再構成する。
【００５３】
上記立体画像の観察において、標識点と多層ワイヤフレームの特徴部位の座標を測量し、ボクセルｇの階調画像座標を抽出して、ボクセルｇの階調画像座標を実測された標識点と多層ワイヤフレームの特徴部位の座標と比較するにより、それらは完全に一致する。これにより、標識点モード認識と標識点画像位置決めとが正確に画像整合され、交差するビームで構成された、前方に交差し計算される同名点が１対１に交差し、共線条件が正確に算出され、Ｘ線投影中心Ｓと画素Ｇの像座標から構成された光路がＲadonの計算条件に合致することが実証されている。
【符号の説明】
【００５４】
１……Ｘ線管中心（Ｘ線源）、２……走査架台、３……検出器、４……注目対象物、
５……画像再構成用格子、６……デジタルＸ線像、７……標識フレーム、
８……標識点、９……物受け寝台、１０……標識点の画素、１１……ボクセル格子
【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６】
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【図７】
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【図５】
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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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【国際調査報告】
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