JP7180566B2

JP7180566B2 - Ｘ線イメージング装置およびｘ線イメージング方法

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Publication number: JP7180566B2
Application number: JP2019137185A
Authority: JP
Inventors: 直樹森本; 健士木村; 太郎白井; 貴弘土岐
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2022-11-30
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Description

本発明は、Ｘ線イメージング装置およびＸ線イメージング方法に関する。

従来、Ｘ線源と検出器とを備えるＸ線イメージング装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、Ｘ線源とＸ線検出器とを備える、微分位相コントラスト撮像用のＸ線撮像システム（Ｘ線イメージング装置）が開示されている。

国際公開第２０１４／０３０１１５号

ここで、上記特許文献１には明記されていないが、上記特許文献１に記載されるような従来のＸ線撮像システムでは、再構成処理により３次元のボリュームデータが取得される場合がある。この場合に、３次元のボリュームデータから、被写体のエッジが検出される場合がある。しかしながら、被写体のエッジの検出処理として、キャニー法などの標準的なエッジ検出処理を行う場合、被写体の３次元構造に起因した偽のエッジが生成されるため、被写体のエッジ解析を精度良く行うことができないという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、３次元のボリュームデータから被写体のエッジを検出する場合に、被写体のエッジ解析を精度良く行うことが可能なＸ線イメージング装置およびＸ線イメージング方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるＸ線イメージング装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されて、複数のシートが積層された被写体を通過したＸ線を検出する検出器と、検出器によるＸ線の検出データに基づいて、再構成処理により３次元のボリュームデータを取得する画像処理部と、を備え、画像処理部は、ボリュームデータから複数のスライス画像データを取得して、取得した複数のスライス画像データの各々に対して第１処理としての微分処理を行うことにより、複数のスライス画像データの各々にそれぞれが対応する複数の第１処理画像データを取得して、取得した複数の第１処理画像データに対して加算処理を含む第２処理を行うことにより、複数の第２処理画像データを取得して、取得した複数の第２処理画像データに基づいて、被写体のシートのエッジを検出して、検出した被写体のシートのエッジを含むエッジ画像データを取得するように構成されている。

この発明の第２の局面によるＸ線イメージング方法は、複数のシートが積層された被写体を通過したＸ線を検出するステップと、Ｘ線の検出データに基づいて、再構成処理により３次元のボリュームデータを取得するステップと、ボリュームデータから複数のスライス画像データを取得するステップと、複数のスライス画像データの各々に対して第１処理としての微分処理を行うことにより、複数のスライス画像データの各々にそれぞれが対応する複数の第１処理画像データを取得するステップと、複数の第１処理画像データに対して加算処理を含む第２処理を行うことにより、複数の第２処理画像データを取得するステップと、複数の第２処理画像データに基づいて、被写体のシートのエッジを検出して、検出した被写体のシートのエッジを含むエッジ画像データを取得するステップと、を備える。

本発明によれば、上記のように、３次元のボリュームデータから複数のスライス画像データを取得して、取得した複数のスライス画像データの各々に対して第１処理としての微分処理を行うことにより、複数のスライス画像データの各々にそれぞれが対応する複数の第１処理画像データを取得する。これにより、真のエッジを表す信号および偽のエッジを表す信号を含む第１処理画像データを取得することができる。そして、複数の第１処理画像データに対して加算処理を含む第２処理を行うことにより、複数の第２処理画像データを取得する。これにより、真のエッジを表す信号は打ち消さずに残して、偽のエッジを表す信号は打ち消した第２処理画像データを取得することができる。そして、複数の第２処理画像データに基づいて、被写体のエッジを検出して、検出した被写体のエッジを含むエッジ画像データを取得する。これにより、被写体のエッジを精度良く検出することができるとともに、精度良く検出した被写体のエッジを含むエッジ画像データを取得することができる。その結果、３次元のボリュームデータから被写体のエッジを検出する場合に、精度良く検出した被写体のエッジを含むエッジ画像データに基づいて、被写体のエッジ解析を精度良く行うことができる。

一実施形態によるＸ線イメージング装置の構成を示した図である。一実施形態によるＸ線イメージング装置により撮影される被写体を示した図である。（Ａ）は、被写体の吸収像の一例を示した写真である。（Ｂ）は、被写体の暗視野像の一例を示した写真である。（Ａ）は、一実施形態によるボリュームデータおよびスライス画像データを説明するための図である。（Ｂ）は、一実施形態による微分処理を説明するための図である。（Ｃ）は、一実施形態による平均化処理を説明するための図である。一実施形態によるＸ線イメージング装置によるエッジ画像データの取得を説明するための図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１を参照して、一実施形態によるＸ線イメージング装置１００の全体構成について説明する。

（Ｘ線イメージング装置の構成）
図１に示すように、Ｘ線イメージング装置１００は、被写体２００を通過したＸ線を利用して、被写体２００の内部の画像を生成する装置である。具体的には、Ｘ線イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体２００の内部の画像を生成するＸ線位相イメージング装置である。Ｘ線イメージング装置１００は、たとえば、非破壊検査用途では、物体の内部の画像化に用いることが可能である。

Ｘ線イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、第１格子２と、第２格子３と、第３格子４と、検出器５と、画像処理部６と、制御部７と、回転機構８と、格子移動機構９とを備えている。なお、本願明細書において、Ｘ線源１から第１格子２に向かう方向をＺ２方向、その逆向きの方向をＺ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＸ方向とし、紙面の奥に向かう方向をＸ２方向、紙面の手前側に向かう方向をＸ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の上下方向をＹ方向とし、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向とする。

Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線をＺ２方向に向けて照射するように構成されている。

第１格子２は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ１で配列される複数のスリット２ａ、および、Ｘ線位相変化部２ｂを有している。各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第１格子２は、いわゆる位相格子である。

第１格子２は、Ｘ線源１と、第２格子３との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第１格子２は、タルボ効果により、第１格子２の自己像（図示せず）を形成するために設けられている。なお、可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成される。これをタルボ効果という。

第２格子３は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ２で配列される複数のＸ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂを有している。Ｘ線吸収部３ｂは、Ｘ線位相変化部２ｂが延びる方向に沿って延びている。各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第２格子３は、いわゆる吸収格子である。第１格子２および第２格子３はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット２ａおよびＸ線透過部３ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部３ｂはＸ線を遮蔽する役割を担っており、Ｘ線位相変化部２ｂはスリット２ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。

第２格子３は、第１格子２と検出器５との間に配置されており、第１格子２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子３は、第１格子２からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子３は、第１格子２の自己像と干渉して、検出器５の検出表面上にモアレ縞（図示せず）を形成する。

第３格子４は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列される複数のＸ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂを有している。各Ｘ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第３格子４は、いわゆるマルチスリットである。

第３格子４は、Ｘ線源１と第１格子２との間に配置されている。第３格子４は、各Ｘ線透過部４ａを通過したＸ線を線光源とすることにより、Ｘ線源１からのＸ線を多点光源化するように構成されている。３枚の格子（第１格子２、第２格子３、および、第３格子４）のピッチと格子間の距離とが一定の条件を満たすことにより、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めることが可能である。これにより、Ｘ線源１の管球の焦点サイズが大きくても干渉強度を保持できる。

検出器５は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。検出器５は、たとえば、ＦＰＤ（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器５は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、Ｘ方向およびＹ方向にアレイ状に配列されている。また、検出器５は、取得した画像信号を、画像処理部６に出力するように構成されている。

画像処理部６は、検出器５から出力された画像信号（検出データ）に基づいて、被写体２００の内部の画像を生成するように構成されている。具体的には、画像処理部６は、検出器５から出力された画像信号に基づいて、吸収像、位相微分像および暗視野像を生成可能に構成されている。なお、吸収像とは、被写体２００によるＸ線の吸収の差によって生じるコントラストを画像化したものである。また、位相微分像とは、被写体２００によるＸ線の位相の変化によって生じるコントラストを画像化したものである。また、暗視野像とは、被写体２００の内部にある微細構造によるＸ線の屈折（散乱）によって生じるコントラストを画像化したものである。言い換えると、暗視野像は、被写体２００によるビジビリティの低下を画像化したものであり、ビジビリティの低下は被写体２００の散乱の程度に依存する。すなわち、暗視野像は、被写体２００のＸ線散乱を画像化したものである。

また、画像処理部６は、検出器５によるＸ線の検出データに基づいて、ＦＢＰ（ＦｉｌｔｅｒｅｄＢａｃｋＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）などの再構成処理により３次元のボリュームデータ（ＣＴデータ）を取得する。具体的には、画像処理部６は、回転機構８を回転させながら（複数の回転角度の各々において）撮像された複数の画像（すなわち、複数の吸収像、複数の位相微分像または複数の暗視野像）に基づいて、再構成処理により３次元のボリュームデータを取得する。たとえば、画像処理部６は、複数の吸収像に基づいて、吸収像のボリュームデータを取得する。また、たとえば、画像処理部６は、複数の位相微分像に基づいて、位相像のボリュームデータを取得する。また、たとえば、画像処理部６は、複数の暗視野像に基づいて、暗視野像のボリュームデータを取得する。画像処理部６は、たとえば、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）や画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）などのプロセッサを含んでいる。

制御部７は、回転機構８により、被写体２００と、Ｘ線源１、検出器５、および、複数の格子（第１格子２、第２格子３、および、第３格子４）によって構成される撮像系３００とを相対的に回転させるように構成されている。また、制御部７は、格子移動機構９により、第１格子２を格子面内において格子方向と直交する方向にステップ移動させるように構成されている。Ｘ線イメージング装置１００では、第１格子２を一定周期間隔に走査することにより得られた複数のモアレ縞（画像）から画像を取得する手法（縞走査法）が用いられている。また、制御部７は、たとえば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などのプロセッサを含んでいる。

回転機構８は、制御部７からの信号に基づいて、被写体２００と撮像系３００とを相対的に回転させるように構成されている。具体的には、回転機構８は、被写体２００を軸線４００周りに回転させることにより、撮像系３００に対して被写体２００を相対的に回転させるように構成されている。図１では、軸線４００が延びる方向（図１ではＹ方向）と、複数の格子の格子方向（図１ではＸ方向）とが直交している状態を図示しているが、複数の格子の格子方向は所定の方向（たとえばＹ方向）に変化させることが可能である。なお、格子方向とは、格子の格子パターンが延びる方向である。また、格子パターンとは、各格子のスリット２ａ、Ｘ線位相変化部２ｂ、Ｘ線透過部３ａ、および、Ｘ線吸収部３ｂなどのことである。また、回転機構８は、たとえば、モータなどによって駆動される回転ステージ８ａを含んでいる。

格子移動機構９は、制御部７からの信号に基づいて、第１格子２を格子面内（ＸＹ面内）において格子方向と直交する方向（図１ではＹ方向）にステップ移動させるように構成されている。具体的には、格子移動機構９は、第１格子２の周期ｄ１をｎ分割し、ｄ１／ｎずつ第１格子２をステップ移動させる。格子移動機構９は、少なくとも第１格子２の１周期ｄ１分、第１格子２をステップ移動させるように構成されている。なお、ｎは正の整数であり、たとえば、９などである。また、格子移動機構９は、たとえば、ステッピングモータやピエゾアクチュエータなどを含んでいる。

（被写体の構成）
次に、図２を参照して、被写体２００の構成について説明する。

図２に示す被写体２００は、炭素繊維と、母材である樹脂との複合材料である炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）である。被写体２００は、ランダムに配置された複数のシート２０１（テープ）が積層された構造を有している。シート２０１は、炭素繊維が多数集まって束状になった繊維束であり、薄膜形状を有している。被写体２００は、たとえば、ランダムに配置した複数のシート２０１に対して、加熱と加圧（プレス）とを行うことにより、成形することができる。なお、図２では、図示の都合上、積層されたシート２０１のうちの被写体２００の表面のシート２０１のみが図示されている。しかしながら、シート２０１は、被写体２００の表面だけでなく、内部にも存在している。

図２に示すような被写体２００では、シート２０１のエッジ２０１ａ（シート端面）の検出が重要であると考えられている。シート２０１のエッジ２０１ａには、母材である樹脂が偏析するため、シート２０１のエッジ２０１ａが、破壊の起点となると予想されているためである。このため、本実施形態のＸ線イメージング装置１００は、被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを検出する処理を行う。

図３（Ａ）は、図２に示すような被写体２００を撮像して得られた吸収像を示し、図３（Ｂ）は、図２に示すような被写体２００を撮像して得られた暗視野像を示している。図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、暗視野像（図３（Ｂ）参照）では、吸収像（図３（Ａ）参照）に比べて、シート２０１のエッジ２０１ａが明瞭に写っている。被写体２００のＸ線の散乱には向きがあるため、格子と垂直な方向（図１ではＹ方向）の散乱成分が検出される。すなわち、暗視野像では、格子の格子方向（格子の格子パターンが延びる方向）に対応する繊維方向を有するシート２０１が明瞭に写る一方、格子の格子と垂直の方向に対応する繊維方向を有するシート２０１は明瞭には写らない。このため、暗視野像では、吸収像に比べて、シート２０１のエッジ２０１ａが明瞭に写る。

したがって、暗視野像を用いて被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを検出する処理を行うのが好ましい。なお、暗視野像を用いて被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを検出する処理を行う場合、格子の格子パターンに対して被写体２００の向きを変えながら（すなわち、被写体２００をＺ方向に延びる軸線周りに回転させながら）、被写体２００を撮像することにより、各繊維方向を有するシート２０１のエッジ２０１ａを検出することができる。

（被写体のエッジの検出に関する処理）
ここで、本実施形態では、図４（Ａ）～（Ｃ）および図５に示すように、画像処理部６は、暗視野像のボリュームデータ５０１から複数のスライス画像データ５０２を取得して、取得した複数のスライス画像データ５０２の各々に対して第１処理としての微分処理を行うことにより、複数のスライス画像データ５０２の各々にそれぞれが対応する複数の第１処理画像データ５０３を取得して、取得した複数の第１処理画像データ５０３に対して加算処理を含む第２処理を行うことにより、複数の第２処理画像データ５０４を取得して、取得した複数の第２処理画像データ５０４に基づいて、被写体２００のエッジ２０１ａを検出して、検出した被写体２００のエッジ２０１ａを含むエッジ画像データ５０６を取得するように構成されている。なお、図４（Ａ）～（Ｃ）では、理解の容易化のために、被写体２００が１つのシート２０１のみを有する例が図示されている。

〈微分処理〉
図４（Ａ）（Ｂ）および図５に示すように、まず、画像処理部６は、ボリュームデータ５０１に基づいて、複数のスライス画像データ５０２を取得する。複数のスライス画像データ５０２の各々は、シート２０１の積層方向と直交する方向に沿ったスライス画像データ（断層画像データ）である。

そして、画像処理部６は、取得した複数のスライス画像データ５０２の各々に対して第１処理としての微分処理（微分フィルタ処理）を行う。これにより、画像処理部６は、複数のスライス画像データ５０２と同じ数の第１処理画像データ５０３（微分画像データ）を取得する。この際、微分処理の微分方向は、任意に決めることができる。検出したいエッジ２０１ａがある場合には、検出したいエッジ２０１ａに垂直な方向を、微分方向とすればよい。

なお、図４（Ｂ）では、（１）～（３）の３つのスライス画像データ５０２に対して微分処理が行われることにより、（１）～（３）の３つの第１処理画像データ５０３が取得される例を示している。しかしながら、実際には、より多くのスライス画像データ５０２に対して微分処理が行われ得る。すなわち、シート２０１の積層方向の一端（第１端）から他端（第２端）までの範囲の全部のスライス画像データ５０２に対して微分処理が行われ得る。

第１処理画像データ５０３は、シート２０１のエッジ２０１ａに起因した真のエッジを表す信号と、シート２０１の３次元構造に起因した偽のエッジを表す信号とを含んでいる。微分処理は、スライス画像データ５０２からエッジ２０１ａに対応する部分（信号）を抽出する処理である。

図４（Ｂ）に示すように、隣り合う第１処理画像データ５０３では、同じ位置に、正負が反転した偽のエッジを表す信号が現れる。たとえば、図４（Ｂ）に示す（１）の第１処理画像データ５０３で負の信号として現れた偽のエッジは、図４（Ｂ）に示す（２）の第１処理画像データ５０３では同じ位置において正の信号として現れている。同様に、図４（Ｂ）に示す（２）の第１処理画像データ５０３で負の信号として現れた偽のエッジは、図４（Ｂ）に示す（３）の第１処理画像データ５０３では同じ位置において正の信号として現れている。

〈平均化処理〉
そして、図４（Ｃ）および図５に示すように、画像処理部６は、複数の第１処理画像データ５０３に対して加算処理を含む第２処理としての平均化処理を行うことにより、複数の第２処理画像データ５０４（平均化画像データ）を取得する。これにより、画像処理部６は、真のエッジを表す信号は打ち消さずに残して、偽のエッジを表す信号は打ち消した第２処理画像データ５０４を取得する。すなわち、加算処理を含む第２処理は、偽のエッジを表す信号を打ち消す処理である。

この際、画像処理部６は、複数の第１処理画像データ５０３のうち、シート２０１の３次元構造に対応する数分の第１処理画像データ５０３に対して第２処理としての平均化処理を行う。シート２０１の３次元構造に対応する数とは、たとえば、１つのシート２０１がシート２０１の積層方向に存在し得る範囲に対応する数である。シート２０１の３次元構造に対応する数は、シート２０１の厚みと、シート２０１の変形（折れ曲がりなど）とを考慮して、試験などにより予め決めておくことができる。

画像処理部６は、複数の第１処理画像データ５０３のうち、シート２０１の３次元構造に対応する一部の第１処理画像データ５０３に対して第２処理としての平均化処理を行うことにより、１つの第２処理画像データ５０４を取得する。すなわち、画像処理部６は、複数の第１処理画像データ５０３のうち、シート２０１の３次元構造に対応する部分毎に対して、第２処理としての平均化処理を行うことにより、複数の第２処理画像データ５０４を取得する。

〈投影処理〉
そして、図５に示すように、画像処理部６は、複数の第２処理画像データ５０４の全部に対して第３処理としての投影処理を行うことにより、第３処理画像データ５０５（投影画像データ）を取得する。そして、画像処理部６は、取得した第３処理画像データ５０５に基づいて、被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを検出して、検出した被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを含むエッジ画像データ５０６を取得する。

具体的には、画像処理部６は、第３処理画像データ５０５として、微分処理時に正の信号により表された被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａである正のエッジ２０１ａ（図４（Ｂ）参照）を１つに集約した正側第３処理画像データ５０５ａと、微分処理時に負の信号により表された被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａである負のエッジ２０１ａ（図４（Ｂ）参照）を１つに集約した負側第３処理画像データ５０５ｂとを取得するように構成されている。すなわち、第３処理としての投影処理は、複数の第２処理画像データ５０４の各々に含まれるエッジ２０１ａに対応する信号を抽出して集約する処理である。

正側第３処理画像データ５０５ａは、たとえば、複数の第２処理画像データ５０４に対して投影パラメータとして最大値を選択した投影処理を行うことにより、取得することができる。投影パラメータとして最大値を選択した投影処理を行えば、複数の第２処理画像データ５０４から、最大値の信号部分（すなわち、正のエッジ２０１ａに対応する部分）を抽出することができる。なお、正の信号により表された被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを抽出することができれば、投影パラメータとして必ずしも最大値が選択される必要はない。

また、負側第３処理画像データ５０５ｂは、たとえば、複数の第２処理画像データ５０４に対して投影パラメータとして最小値を選択した投影処理を行うことにより、取得することができる。投影パラメータとして最小値を選択した投影処理を行えば、複数の第２処理画像データ５０４から、最小値の信号部分（すなわち、負のエッジ２０１ａに対応する部分）を抽出することができる。なお、負の信号により表された被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを抽出することができれば、投影パラメータとして必ずしも最小値が選択される必要はない。

〈極値検索処理、エッジ画像データ〉
そして、画像処理部６は、第３処理画像データ５０５に対して第４処理としての極値検索処理（山登り法など）を行うことにより、被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを検出して、検出した被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを含むエッジ画像データ５０６を取得する。

具体的には、画像処理部６は、正側第３処理画像データ５０５ａに対して極大値検索処理を行うことにより、正側第３処理画像データ５０５ａから、正のエッジ２０１ａを検出するとともに、負側第３処理画像データ５０５ｂに対して極小値検索処理を行うことにより、負側第３処理画像データ５０５ｂから、負のエッジ２０１ａを検出して、検出した正のエッジ２０１ａと負のエッジ２０１ａとを含むエッジ画像データ５０６を取得する。エッジ画像データ５０６は、被写体２００の内部のエッジ２０１ａを含んでいる。

なお、図５に示す例では、複数の第２処理画像データ５０４の全部に対して第３処理としての投影処理を行っているが、本実施形態はこれに限られない。すなわち、本実施形態では、複数の第２処理画像データ５０４を、シート２０１の積層方向にいくつかの部分に分割して、分割した部分毎に対して第３処理としての投影処理を行ってもよい。たとえば、第２処理画像データ５０４の１つずつに対して、第３処理としての投影処理を行ってもよいし、互いに隣り合う複数の第２処理画像データ５０４を１部分として、この１部分毎に対して、第３処理としての投影処理を行ってもよい。このようにすれば、シート２０１の積層方向において、互いに異なる位置のエッジ２０１ａを含む、複数のエッジ画像データ５０６を取得することもできる。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、ボリュームデータ５０１から複数のスライス画像データ５０２を取得して、取得した複数のスライス画像データ５０２の各々に対して第１処理としての微分処理を行うことにより、複数のスライス画像データ５０２の各々にそれぞれが対応する複数の第１処理画像データ５０３を取得する。これにより、真のエッジ２０１ａを表す信号および偽のエッジ２０１ａを表す信号を含む第１処理画像データ５０３を取得することができる。そして、複数の第１処理画像データ５０３に対して加算処理を含む第２処理を行うことにより、複数の第２処理画像データ５０４を取得する。これにより、真のエッジ２０１ａを表す信号は打ち消さずに残して、偽のエッジ２０１ａを表す信号は打ち消した第２処理画像データ５０４を取得することができる。そして、複数の第２処理画像データ５０４に基づいて、被写体２００のエッジ２０１ａを検出して、検出した被写体２００のエッジ２０１ａを含むエッジ画像データ５０６を取得する。これにより、被写体２００のエッジ２０１ａを精度良く検出することができるとともに、精度良く検出した被写体２００のエッジ２０１ａを含むエッジ画像データ５０６を取得することができる。その結果、３次元のボリュームデータ５０１から被写体２００のエッジ２０１ａを検出する場合に、精度良く検出した被写体２００のエッジ２０１ａを含むエッジ画像データ５０６に基づいて、被写体２００のエッジ解析を精度良く行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、画像処理部６を、複数の第１処理画像データ５０３に対して加算処理を含む第２処理としての平均化処理を行うことにより、複数の第２処理画像データ５０４を取得するように構成する。これにより、複数の第１処理画像データ５０３に対して単に加算処理のみを行う場合と異なり、加算した複数の第１処理画像データ５０３を平均化することができるので、複数の第１処理画像データ５０３から取得される第２処理画像データ５０４の信号値が過度に大きくなることを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、画像処理部６を、複数の第１処理画像データ５０３のうち、一部の第１処理画像データ５０３に対して第２処理としての平均化処理を行うことにより、１つの第２処理画像データ５０４を取得するように構成する。これにより、複数の第１処理画像データ５０３の全部に対して第２処理としての平均化処理を行うことにより、１つの第２処理画像データ５０４を取得する場合に比べて、平均化処理により、真のエッジ２０１ａを表す信号の信号値が過度に平坦化されることを抑制することができる。その結果、真のエッジ２０１ａを表す信号の信号値が過度に平坦化された場合に比べて、被写体２００のエッジ２０１ａをより精度良く検出することができる。

また、本実施形態では、上記のように、被写体２００を、ランダムに配置された複数のシート２０１が積層された構造を有するように構成する。また、画像処理部６を、被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを検出して、検出した被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを含むエッジ画像データ５０６を取得するように構成する。これにより、複数のシート２０１を有する被写体２００において、被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを解析したい場合に、精度良く検出した被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを含むエッジ画像データ５０６に基づいて、被写体２００のシート２０１のエッジ解析を精度良く行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、画像処理部６を、複数の第２処理画像データ５０４に対して第３処理としての投影処理を行うことにより、第３処理画像データ５０５を取得して、取得した第３処理画像データ５０５に基づいて、被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを検出して、検出した被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを含むエッジ画像データ５０６を取得するように構成する。これにより、複数の第２処理画像データ５０４に分散して含まれる被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを第３処理画像データ５０５に集約した状態で、被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａを検出することができるので、被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａの検出を容易に行うことができる。また、エッジ２０１ａを集約したエッジ画像データ５０６を容易に取得することができるので、被写体２００のシート２０１のエッジ解析を容易に行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、画像処理部６を、第３処理画像データ５０５として、微分処理時に正の信号により表された被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａである正のエッジ２０１ａを１つに集約した正側第３処理画像データ５０５ａと、微分処理時に負の信号により表された被写体２００のシート２０１のエッジ２０１ａである負のエッジ２０１ａを１つに集約した負側第３処理画像データ５０５ｂとを取得するように構成する。これにより、正のエッジ２０１ａと負のエッジ２０１ａとを分離した状態で検出することができるので、正のエッジ２０１ａと負のエッジ２０１ａとが混在した状態で検出される場合に比べて、エッジ２０１ａを容易かつ確実に検出することができる。

また、本実施形態では、上記のように、画像処理部６を、正側第３処理画像データ５０５ａに対して極大値検索処理を行うことにより、正側第３処理画像データ５０５ａから、正のエッジ２０１ａを検出するとともに、負側第３処理画像データ５０５ｂに対して極小値検索処理を行うことにより、負側第３処理画像データ５０５ｂから、負のエッジ２０１ａを検出して、検出した正のエッジ２０１ａと負のエッジ２０１ａとを含むエッジ画像データ５０６を取得するように構成する。これにより、極大値検索処理により正側第３処理画像データ５０５ａから正確に検出した正のエッジ２０１ａと、極小値検索処理により負側第３処理画像データ５０５ｂから正確に検出した負のエッジ２０１ａとを含むエッジ画像データ５０６を取得することができるので、被写体２００のシート２０１のエッジ解析を正確に行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、Ｘ線イメージング装置１００を、Ｘ線源１と検出器５との間に配置され、Ｘ線源１からＸ線が照射される第１格子２と、第１格子２と検出器５との間に配置され、第１格子２を通過したＸ線が照射される第２格子３と、を備えるように構成する。これにより、Ｘ線位相イメージング装置であるＸ線イメージング装置１００において、被写体２００のエッジ２０１ａを精度良く検出することができるとともに、精度良く検出した被写体２００のエッジ２０１ａを含むエッジ画像データ５０６を取得することができる。

また、本実施形態では、上記のように、画像処理部６は、暗視野像のボリュームデータ５０１に基づいて、エッジ画像データ５０６を取得するように構成されている。これにより、被写体２００のエッジ２０１ａが明瞭に写る暗視野像のボリュームデータ５０１に基づいて、エッジ画像データ５０６を取得することができるので、精度良く検出した被写体２００のエッジ２０１ａを含むエッジ画像データ５０６を容易に取得することができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明が、Ｘ線位相イメージング装置に適用される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、Ｘ線位相イメージング装置以外のＸ線イメージング装置（たとえば、吸収像のみを撮像可能な通常のＸ線イメージング装置）に適用されてもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ線イメージング装置が、エッジ画像データを取得するために、第１処理としての微分処理と、加算処理を含む第２処理と、第３処理としての投影処理と、第４処理としての極値検索処理とを行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｘ線イメージング装置が、第１処理としての微分処理と、加算処理を含む第２処理とを行うように構成されていれば、必ずしも、第３処理としての投影処理と、第４処理としての極値検索処理とを行うように構成されていなくてもよい。

また、上記実施形態では、加算処理を含む第２処理が、平均化処理である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２処理が、加算処理であってもよい。

また、上記実施形態では、複数の第１処理画像データのうち、一部の第１処理画像データに対して第２処理としての平均化処理が行われる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の第１処理画像データの全部に対して第２処理としての平均化処理が行われてもよい。

また、上記実施形態では、被写体が、ランダムに配置された複数のシートが積層された構造を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、被写体が、必ずしもランダムに配置された複数のシートが積層された構造を有していなくてもよい。なお、本発明は、内部にエッジ構造を有する被写体に対して好適である。

また、上記実施形態では、暗視野像のボリュームデータに基づいて、エッジ画像データが取得される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、吸収像のボリュームデータ、または、位相像のボリュームデータに基づいて、エッジ画像データが取得されてもよい。

また、上記実施形態では、回転機構により被写体が回転されることにより、ボリュームデータを取得するための撮像が行われる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、撮像系が回転されることにより、ボリュームデータを取得するための撮像が行われてもよい。

また、上記実施形態では、第３格子が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第３格子が必ずしも設けられていなくてもよい。

また、上記実施形態では、第１格子が位相格子である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１格子が吸収格子であってもよい。

また、上記実施形態では、第１格子が格子面内においてステップ移動される例を示したが、本発明はこれに限られない。複数の格子のうち、いずれの格子がステップ移動されてもよい。

また、上記実施形態では、被写体として、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が撮像される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、被写体として、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）などが撮像されてもよい。

［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（項目１）
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射されて、被写体を通過したＸ線を検出する検出器と、
前記検出器によるＸ線の検出データに基づいて、再構成処理により３次元のボリュームデータを取得する画像処理部と、を備え、
前記画像処理部は、前記ボリュームデータから複数のスライス画像データを取得して、取得した前記複数のスライス画像データの各々に対して第１処理としての微分処理を行うことにより、前記複数のスライス画像データの各々にそれぞれが対応する複数の第１処理画像データを取得して、取得した前記複数の第１処理画像データに対して加算処理を含む第２処理を行うことにより、複数の第２処理画像データを取得して、取得した前記複数の第２処理画像データに基づいて、前記被写体のエッジを検出して、検出した前記被写体のエッジを含むエッジ画像データを取得するように構成されている、Ｘ線イメージング装置。

（項目２）
前記画像処理部は、前記複数の第１処理画像データに対して加算処理を含む前記第２処理としての平均化処理を行うことにより、前記複数の第２処理画像データを取得するように構成されている、項目１に記載のＸ線イメージング装置。

（項目３）
前記画像処理部は、前記複数の第１処理画像データのうち、一部の第１処理画像データに対して前記第２処理としての平均化処理を行うことにより、１つの第２処理画像データを取得するように構成されている、項目２に記載のＸ線イメージング装置。

（項目４）
前記被写体は、ランダムに配置された複数のシートが積層された構造を有し、
前記画像処理部は、前記被写体のシートのエッジを検出して、検出した前記被写体のシートのエッジを含む前記エッジ画像データを取得するように構成されている、項目１～３のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。

（項目５）
前記画像処理部は、前記複数の第２処理画像データに対して第３処理としての投影処理をさらに行うことにより、第３処理画像データを取得して、取得した前記第３処理画像データに基づいて、前記被写体のシートのエッジを検出して、検出した前記被写体のシートのエッジを含む前記エッジ画像データを取得するように構成されている、項目４に記載のＸ線イメージング装置。

（項目６）
前記画像処理部は、前記第３処理画像データとして、微分処理時に正の信号により表された前記被写体のシートのエッジである正のエッジを１つに集約した正側第３処理画像データと、微分処理時に負の信号により表された前記被写体のシートのエッジである負のエッジを１つに集約した負側第３処理画像データとを取得するように構成されている、項目５に記載のＸ線イメージング装置。

（項目７）
前記画像処理部は、前記正側第３処理画像データａに対して極大値検索処理を行うことにより、前記正側第３処理画像データから、前記正のエッジを検出するとともに、前記負側第３処理画像データに対して極小値検索処理を行うことにより、前記負側第３処理画像データから、前記負のエッジを検出して、検出した前記正のエッジと前記負のエッジとを含む前記エッジ画像データを取得するように構成されている、項目６に記載のＸ線イメージング装置。

（項目８）
前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置され、前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、
前記第１格子と前記検出器との間に配置され、前記第１格子を通過したＸ線が照射される第２格子と、をさらに備える、項目１～７のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。

（項目９）
前記画像処理部は、暗視野像の前記ボリュームデータに基づいて、前記エッジ画像データを取得するように構成されている、項目８に記載のＸ線イメージング装置。

（項目１０）
被写体を通過したＸ線を検出するステップと、
Ｘ線の検出データに基づいて、再構成処理により３次元のボリュームデータを取得するステップと、
前記ボリュームデータから複数のスライス画像データを取得するステップと、
前記複数のスライス画像データの各々に対して第１処理としての微分処理を行うことにより、前記複数のスライス画像データの各々にそれぞれが対応する複数の第１処理画像データを取得するステップと、
前記複数の第１処理画像データに対して加算処理を含む第２処理を行うことにより、複数の第２処理画像データを取得するステップと、
前記複数の第２処理画像データに基づいて、前記被写体のエッジを検出して、検出した前記被写体のエッジを含むエッジ画像データを取得するステップと、を備える、Ｘ線イメージング方法。

１Ｘ線源
２第１格子
３第２格子
５検出器
６画像処理部
１００Ｘ線イメージング装置
２００被写体
２０１シート
２０１ａエッジ
５０１ボリュームデータ
５０２スライス画像データ
５０３第１処理画像データ
５０４第２処理画像データ
５０５第３処理画像データ
５０５ａ正側第３処理画像データ
５０５ｂ負側第３処理画像データ

Claims

Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射されて、複数のシートが積層された被写体を通過したＸ線を検出する検出器と、
前記検出器によるＸ線の検出データに基づいて、再構成処理により３次元のボリュームデータを取得する画像処理部と、を備え、
前記画像処理部は、前記ボリュームデータから複数のスライス画像データを取得して、取得した前記複数のスライス画像データの各々に対して第１処理としての微分処理を行うことにより、前記複数のスライス画像データの各々にそれぞれが対応する複数の第１処理画像データを取得して、取得した前記複数の第１処理画像データに対して加算処理を含む第２処理を行うことにより、複数の第２処理画像データを取得して、取得した前記複数の第２処理画像データに基づいて、前記被写体のシートのエッジを検出して、検出した前記被写体のシートのエッジを含むエッジ画像データを取得するように構成されている、Ｘ線イメージング装置。
前記画像処理部は、前記複数の第１処理画像データに対して加算処理を含む前記第２処理としての平均化処理を行うことにより、前記複数の第２処理画像データを取得するように構成されている、請求項１に記載のＸ線イメージング装置。
前記画像処理部は、前記複数の第１処理画像データのうち、一部の第１処理画像データに対して前記第２処理としての平均化処理を行うことにより、１つの第２処理画像データを取得するように構成されている、請求項２に記載のＸ線イメージング装置。
前記被写体は、ランダムに配置された前記複数のシートが積層された構造を有し、
前記画像処理部は、前記被写体のシートのエッジを検出して、検出した前記被写体のシートのエッジを含む前記エッジ画像データを取得するように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
前記画像処理部は、前記複数の第２処理画像データに対して第３処理としての投影処理をさらに行うことにより、第３処理画像データを取得して、取得した前記第３処理画像データに基づいて、前記被写体のシートのエッジを検出して、検出した前記被写体のシートのエッジを含む前記エッジ画像データを取得するように構成されている、請求項４に記載のＸ線イメージング装置。
前記画像処理部は、前記第３処理画像データとして、微分処理時に正の信号により表された前記被写体のシートのエッジである正のエッジを１つに集約した正側第３処理画像データと、微分処理時に負の信号により表された前記被写体のシートのエッジである負のエッジを１つに集約した負側第３処理画像データとを取得するように構成されている、請求項５に記載のＸ線イメージング装置。
前記画像処理部は、前記正側第３処理画像データに対して極大値検索処理を行うことにより、前記正側第３処理画像データから、前記正のエッジを検出するとともに、前記負側第３処理画像データに対して極小値検索処理を行うことにより、前記負側第３処理画像データから、前記負のエッジを検出して、検出した前記正のエッジと前記負のエッジとを含む前記エッジ画像データを取得するように構成されている、請求項６に記載のＸ線イメージング装置。
前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置され、前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、
前記第１格子と前記検出器との間に配置され、前記第１格子を通過したＸ線が照射され
る第２格子と、をさらに備える、請求項１～７のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
前記画像処理部は、暗視野像の前記ボリュームデータに基づいて、前記エッジ画像データを取得するように構成されている、請求項８に記載のＸ線イメージング装置。
複数のシートが積層された被写体を通過したＸ線を検出するステップと、
Ｘ線の検出データに基づいて、再構成処理により３次元のボリュームデータを取得するステップと、
前記ボリュームデータから複数のスライス画像データを取得するステップと、
前記複数のスライス画像データの各々に対して第１処理としての微分処理を行うことにより、前記複数のスライス画像データの各々にそれぞれが対応する複数の第１処理画像データを取得するステップと、
前記複数の第１処理画像データに対して加算処理を含む第２処理を行うことにより、複数の第２処理画像データを取得するステップと、
前記複数の第２処理画像データに基づいて、前記被写体のシートのエッジを検出して、検出した前記被写体のシートのエッジを含むエッジ画像データを取得するステップと、を備える、Ｘ線イメージング方法。