JP7816538B2 - Ｘ線位相イメージングシステムおよびｘ線位相イメージング方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線位相イメージングシステムおよびＸ線位相イメージング方法に関し、特に、被写体と撮像系とを相対回転させながら被写体を撮像するＸ線位相イメージングシステムおよびＸ線位相イメージング方法に関する。

従来、被写体と撮像系とを相対回転させながら被写体を撮像するＸ線位相イメージングシステムが知られている。このようなＸ線位相イメージングシステムは、たとえば、特開２０１９－４５３９４号公報に開示されている。

特開２０１９－４５３９４号公報には、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置された複数の格子と、回転機構と、を備えたＸ線イメージング装置が開示されている。回転機構は、被写体を、Ｘ線の照射軸線と直交する方向に延びる軸線周りに回転させるように構成されている。すなわち、特開２０１９－４５３９４号公報に開示されているＸ線イメージング装置は、３次元の画像を生成するように構成されている。また、特開２０１９－４５３９４号公報では、Ｘ線イメージング装置は、被写体として、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を撮像するように構成されている。

特開２０１９－４５３９４号公報

ここで、炭素繊維を含むＣＦＲＰは、繊維が延びる方向に対する機械的強度（たとえば、引張強度）が高く、繊維が延びる方向と交差する方向の機械的強度（引張強度）が低いことが知られている。そこで、ＣＦＲＰは、所定の方向に対する機械的強度（引張強度）を高めるために、炭素繊維を所定の方向に向けた状態で成型される場合がある。ＣＦＲＰは、樹脂母材と炭素繊維とによって構成されており、成型過程において、炭素繊維が所定の方向とは異なる方向に向く場合がある。たとえば、ＣＦＲＰ（被写体）の成型過程において、被写体の所定の面内における引張強度を向上させるために被写体の面内に沿った方向に向けた炭素繊維が、被写体の面と交差する方向に向く場合がある。この場合、被写体の面内における引張強度が低下する。したがって、ＣＦＲＰ（被写体）における炭素繊維（繊維）の方向によっては、被写体の面内における機械的強度が低下する場合がある。しかしながら、特開２０１９－４５３９４号公報に開示されているＸ線イメージング装置（Ｘ線位相イメージングシステム）は、被写体の３次元画像は生成するが、繊維を含む被写体の所定の面内における被写体の機械的強度が低下している位置をユーザが容易に把握することが可能な画像を生成するようには構成されていない。この場合、繊維を含む被写体の所定の面内における被写体の機械的強度が低下している位置を、ユーザが把握することが困難である。そこで、ユーザが所望する面内において、繊維を含む被写体の機械的強度が低下している位置を容易に把握することが可能なＸ線位相イメージングシステムが望まれている。

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、ユーザが所望する面内において、繊維を含む被写体の機械的強度が低下している位置を容易に把握することが可能なＸ線位相イメージングシステムおよびＸ線位相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の局面におけるＸ線位相イメージングシステムは、被写体に含まれる繊維を抽出するＸ線位相イメージングシステムであって、Ｘ線を照射するＸ線源とＸ線源から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器とＸ線源とＸ線検出器との間に配置された複数の格子とを含む撮像系と、被写体と撮像系とを、Ｘ線の照射軸線と直交する方向周りの回転方向に相対回転させる第１回転機構と、被写体と撮像系とを第１回転機構により相対回転させながら複数の撮像角度において撮像することにより、Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の強度分布に基づいて、３次元の暗視野像を含む３次元のＸ線位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、暗視野像の所定の断面に対して、被写体に含まれる所定の方向に沿って延びる線状部分を抽出するフィルタを用いたフィルタ処理を、所定の断面におけるフィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して行うフィルタ処理部と、フィルタ処理部によって抽出された、繊維に対応する複数の線状部分に基づいて、線状部分画像を生成する線状部分画像生成部と、を備える。

また、この発明の第２の局面におけるＸ線位相イメージング方法は、被写体に含まれる繊維を抽出するＸ線位相イメージング方法であって、被写体と、Ｘ線を照射するＸ線源とＸ線源から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器とＸ線源とＸ線検出器との間に配置された複数の格子とを含む撮像系とを、Ｘ線の照射軸線と直交する方向周りの回転方向に相対回転させながら複数の撮像角度において撮像するステップと、複数の撮像角度においてＸ線検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、３次元の暗視野像を含む３次元のＸ線位相コントラスト画像を生成するステップと、暗視野像の所定の断面に対して、被写体に含まれる所定の方向に沿って延びる線状部分を抽出するフィルタを用いたフィルタ処理を、所定の断面におけるフィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して行うステップと、抽出された、繊維に対応する複数の線状部分に基づいて、線状部分画像を生成するステップと、を備える。

上記第１の局面におけるＸ線位相イメージングシステム、および、上記第２の局面におけるＸ線位相イメージング方法では、上記のように、フィルタ処理によって抽出された繊維に対応する複数の線状部分に基づいて、線状部分画像が生成される。これにより、ユーザは、被写体の所定の断面における繊維に対応する線状部分を画像化した線状部分画像によって、所定の断面における繊維の分布を把握することができる。したがって、ユーザは、繊維を含む被写体のうちの、所定の断面と直交する面内において、機械的強度が低下している位置を把握することができる。その結果、ユーザは、被写体の所定の断面における線状部分画像を確認することにより、ユーザが所望する面内において、繊維を含む被写体の機械的強度が低下している位置を容易に把握することができる。

一実施形態によるＸ線位相イメージングシステムの全体構成を示した模式図である。 一実施形態によるＸ線位相イメージングシステムの第１回転機構および第２回転機構の構成を説明するための模式図である。 一実施形態によるＸ線位相イメージングシステムの格子位置調整機構の構成を説明するための模式図である。 Ｘ線位相コントラスト画像を生成する構成を説明するための模式図である。 一実施形態によるＸ線位相イメージングシステムが生成する、３次元の吸収像、３次元の位相微分像、および、３次元の暗視野像を説明するための模式図である。 被写体の形状および厚み方向断面を説明するための模式図である。 厚み方向断面における繊維のうねりを説明するための模式図である。 被写体の厚み方向に沿った断面の暗視野像の模式図である。 一実施形態によるフィルタ処理部が、線状部分の角度を取得する構成を説明するための模式図である。 一実施形態による線状部分画像生成部が、線状部分画像を生成する構成を説明するための模式図である。 複数の格子に対する被写体の角度を変更して撮像した複数の暗視野像を説明するための模式図である。 複数の線状部分画像から合成抽出画像を生成する構成を説明するための模式図である。 一実施形態による投影画像生成部が生成する第１投影画像のうち、ベクトル平均投影によって生成される第１投影画像を説明するための模式図である。 一実施形態による投影画像生成部が生成する第１投影画像のうち、最大値投影によって生成される第１投影画像を説明するための模式図である。 一実施形態による投影画像生成部が生成する第２投影画像を説明するための模式図である。 一実施形態によるＸ線位相イメージングシステムが、暗視野像、第１投影画像、および、第２投影画像を表示する構成を説明するための模式図である。 一実施形態によるＸ線位相イメージングシステムが、投影画像を表示する処理を説明するためのフローチャートである。 変形例によるＸ線位相イメージングシステムが生成する繊維方向強調画像を説明するための模式図である。

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、本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージングシステム１００の全体構成について説明する。

図１に示すように、Ｘ線位相イメージングシステム１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体９０の内部を画像化する装置である。本実施形態では、Ｘ線位相イメージングシステム１００は、被写体９０に含まれる繊維９０ｂ（図７参照）を抽出するように構成されている。被写体９０は、たとえば、繊維９０ｂを含む繊維複合材料である。被写体９０は、たとえば、ＣＦＲＰである。

Ｘ線位相イメージングシステム１００は、撮像系６と、第１回転機構７と、コンピュータ８と、を備えている。また、本実施形態では、Ｘ線位相イメージングシステム１００は、第２回転機構９と、表示部１０と、入力受付部１１と、格子位置調整機構１２と、を備えている。

撮像系６は、Ｘ線源１と、Ｘ線検出器２と、複数の格子とを含む。複数の格子は、Ｘ線源１とＸ線検出器２との間に配置されている。複数の格子は、第１格子３と、第２格子４と、第３格子５とを含む。なお、本明細書では、上下方向をＺ方向とし、上方向をＺ１方向、下方向をＺ２方向とする。また、Ｘ線源１からＸ線検出器２に向かう方向をＸ方向とし、一方側をＸ１方向、他方側をＸ２方向とする。また、Ｚ方向およびＸ方向と直交する方向をＹ方向とし、一方側をＹ１方向、他方側をＹ２方向とする。すなわち、図１は、Ｘ線位相イメージングシステム１００を、Ｚ１方向から見た模式図である。

Ｘ線位相イメージングシステム１００では、Ｘ線源１と、第３格子５と、第１格子３と、第２格子４と、Ｘ線検出器２とが、Ｘ線の照射軸線５０方向に、この順に並んで配置されている。すなわち、第３格子５、第１格子３、および、第２格子４、は、Ｘ線源１とＸ線検出器２との間に配置されている。

Ｘ線源１は、被写体９０にＸ線を照射するように構成されている。具体的には、Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるように構成されている。

Ｘ線検出器２は、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出するように構成されている。また、Ｘ線検出器２は、検出されたＸ線を電気信号に変換するように構成されている。Ｘ線検出器２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。Ｘ線検出器２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、Ｙ方向およびＺ方向に並んで配置されている。Ｘ線検出器２の検出信号（画像信号）は、後述する画像処理部８１に送られる。

第１格子３は、Ｘ線源１とＸ線検出器２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３は、Ｙ方向に所定の周期（格子ピッチ）３ｃで配列されるスリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂを有している。各スリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂは、Ｚ方向に直線状に延びるように形成されている。第１格子３は、いわゆる位相格子である。第１格子３は、Ｘ線源１と第２格子４との間に配置されており、Ｘ線源１から照射されたＸ線により（タルボ効果によって）自己像を形成するために設けられている。なお、タルボ効果は、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）が形成されることを意味する。

第２格子４は、第１格子３からのＸ線が照射される。第２格子４は、Ｙ方向に所定の周期（格子ピッチ）４ｃ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、Ｚ方向に直線状に延びるように形成されている。第２格子４は、いわゆる、吸収格子である。第２格子４は、第１格子３とＸ線検出器２との間に配置されており、第１格子３により形成された自己像に干渉するように構成されている。第２格子４は、自己像と第２格子４とを干渉させるために、第１格子３からタルボ距離だけ離れた位置に配置されている。

第３格子５は、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置される。第３格子５は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）５ｃで配列される複数のスリット５ａおよびＸ線吸収部５ｂを有している。各スリット５ａおよびＸ線吸収部５ｂはそれぞれ、Ｚ方向に直線状に延びるように形成されている。また、各スリット５ａおよびＸ線吸収部５ｂ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５は、Ｘ線源１と第１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３格子５は、各スリット５ａを通過したＸ線を、各スリット５ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。

なお、本実施形態では、第１格子３、第２格子４、および、第３格子５の各々は、格子パターンがＺ方向に延びる向きに配置される。なお、格子パターンとは、スリット３ａ、Ｘ線位相変化部３ｂ、Ｘ線透過部４ａ、Ｘ線吸収部４ｂ、スリット５ａ、および、Ｘ線吸収部５ｂなどである。

第１回転機構７は、被写体９０と撮像系６とを、Ｘ線の照射軸線５０と直交する方向周りの回転方向に相対回転させるように構成されている。具体的には、第１回転機構７は、Ｘ線の照射軸線５０と直交する第１軸線５１（図２参照）周りの第１回転方向に被写体９０を回転させることにより、被写体９０と撮像系６とを相対回転させるように構成されている。また、本実施形態では、第１回転機構７は、第２回転機構９を保持している。すなわち、第１回転機構７は、第２回転機構９を第１軸線５１周りの第１回転方向に回転させることにより、被写体９０を第１回転方向に回転させる。なお、第１回転機構７の詳細な構成については、後述する。

コンピュータ８は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）などのプロセッサ８ａと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリとを含む。また、コンピュータ８は、記憶部８ｂを含む。

プロセッサ８ａは、制御部８０と、画像処理部８１と、フィルタ処理部８２と、線状部分画像生成部８３と、投影画像生成部８４と、を含む。制御部８０は、Ｘ線源１、第１回転機構７、第２回転機構９、および、格子位置調整機構１２、などの制御を行うように構成されている。制御部８０、画像処理部８１、フィルタ処理部８２、線状部分画像生成部８３、および、投影画像生成部８４は、プロセッサ８ａが各種プログラムを実行することにより実現される機能ブロックとしてソフトウェア的に構成される。制御部８０、画像処理部８１、フィルタ処理部８２、線状部分画像生成部８３、および、投影画像生成部８４は、専用のプロセッサ（処理回路）を設けてハードウェアにより構成されていてもよい。

画像処理部８１は、被写体９０と撮像系６とを第１回転機構７により相対回転させながら複数の撮像角度において撮像することにより、Ｘ線検出器２によって検出されたＸ線の強度分布に基づいて、３次元の暗視野像４３（図５参照）を含む３次元のＸ線位相コントラスト画像４０を生成するように構成されている。画像処理部８１がＸ線位相コントラスト画像４０を生成する構成の詳細については、後述する。

フィルタ処理部８２は、暗視野像４３の所定の断面に対して、後述するフィルタを用いたフィルタ処理を行うように構成されている。フィルタ処理部８２が行うフィルタ処理の詳細については、後述する。

線状部分画像生成部８３は、後述する線状部分画像４５（図１０参照）を生成するように構成されている。線状部分画像生成部８３が線状部分画像４５を生成する処理の詳細については、後述する。

投影画像生成部８４は、線状部分画像４５を被写体９０の厚み方向（Ｃ方向（図５参照））に投影した２次元の第１投影画像４７（図１３参照）を生成するように構成されている。また、本実施形態では、３次元の暗視野像４３を被写体９０の面内方向に投影した２次元の第２投影画像４８（図１５参照）を生成するように構成されている。投影画像生成部８４が第１投影画像４７および第２投影画像４８を生成する処理の詳細については、後述する。

記憶部８ｂは、画像処理部８１が生成したＸ線位相コントラスト画像４０、線状部分画像生成部８３が生成した線状部分画像４５、投影画像生成部８４が生成した第１投影画像４７および第２投影画像４８、および、プロセッサ８ａが実行する各種プログラムを記憶するように構成されている。記憶部８ｂは、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、または、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性の記憶装置を含む。

第２回転機構９は、被写体９０と複数の格子とを、Ｘ線の照射軸線５０周りの回転方向に相対回転させるように構成されている。具体的には、第２回転機構９は、被写体９０をＸ線の照射軸線５０周りの回転方向に回転させることにより、被写体９０と複数の格子とを相対回転させる。なお、第２回転機構９は、Ｘ線源１と正対した状態において、Ｘ線の照射軸線５０と同一直線上であり、後述する被写体載置部９ａ（図２参照）の中心を通る第２軸線５２周りの第２回転方向に被写体９０を回転させる。なお、第２回転機構９は、第１回転機構７によって、第１軸線５１周りの第１回転方向に回転させられる。そのため、第１回転機構７によって第２回転機構９が回転された際の角度によって、第２軸線５２が延びる方向は変化し得る。

表示部１０は、画像処理部８１が生成したＸ線位相コントラスト画像４０を表示する。また、本実施形態では、表示部１０は、第１投影画像４７（図１３参照）と、第２投影画像４８（図１５参照）とを表示するように構成されている。表示部１０は、たとえば、液晶モニタを含む。

入力受付部１１は、操作者の操作入力を受け付けるように構成されている。入力受付部１１は、たとえば、キーボードやマウスなどの入力デバイスを含む。

格子位置調整機構１２は、第１格子３を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｚ方向の軸線周りの回転方向Ｒｚ（図３参照）、Ｘ方向の軸線周りの回転方向Ｒｘ（図３参照）、および、Ｙ方向の軸線周りの回転方向Ｒｙ（図３参照）に移動可能に構成されている。

（第１回転機構および第２回転機構）
次に、図２を参照して、本実施形態による第１回転機構７、および、第２回転機構９の構成について説明する。

第１回転機構７は、載置部７ａと、載置部７ａを第１軸線５１の周りに回転させる駆動部７ｂと、載置部７ａを回転させる際の原点を検知する原点センサ（図示せず）とを備える。載置部７ａは、上面視において、円形形状を有する。また、載置部７ａのＺ１方向側には、第２回転機構９が載置される載置面７ｃが設けられている。本実施形態では、第１回転機構７は、載置部７ａ（載置面７ｃ）に、第２回転機構９が載置されることにより、第２回転機構９を保持する。なお、図２に示す例では、第１軸線５１は、Ｚ方向に延びる軸線である。

本実施形態では、第１回転機構７は、第２回転機構９を着脱可能に保持するように構成されている。また、載置面７ｃには、後述する第２回転機構９の係合部９ｅと係合する凹部７ｄが設けられている。凹部７ｄは、載置面７ｃの回転中心となる位置に設けられている。

図２に示すように、第２回転機構９は、被写体載置部９ａと、駆動部９ｂと、駆動力伝達部材９ｃと、支持部材９ｄと、を備える。

被写体載置部９ａは、被写体９０（図１参照）が載置される。本実施形態では、被写体載置部９ａは、Ｘ線の透過率が金属よりも大きく、Ｘ線の散乱度合いが金属よりも小さい樹脂材料により形成されている。なお、被写体９０が載置されるとは、被写体９０が被写体載置部９ａ上に置かれることのみならず、被写体載置部９ａに張り付けることなどにより固定されることを含む。

被写体載置部９ａは、駆動力伝達部材９ｃを介して駆動部９ｂと接続されている。また、被写体載置部９ａは、駆動部９ｂの回転が駆動力伝達部材９ｃを介して伝達されることにより回転される。

駆動部９ｂは、被写体載置部９ａを回転させる駆動力を付与するように構成されている。駆動部９ｂは、被写体載置部９ａから離間し、かつ、Ｘ線の照射範囲外となる位置に設けられている。具体的には、図２に示すように、駆動部９ｂは、被写体載置部９ａからＺ２方向側に離間した位置に設けられている。駆動部９ｂは、駆動力を発生させるモータと、プーリーとを含む。

駆動力伝達部材９ｃは、駆動部９ｂから付与された駆動力によって被写体載置部９ａを回転させるように構成されている。駆動力伝達部材９ｃは、ゴム材料により形成されている。

支持部材９ｄは、樹脂材料により形成されている。また、支持部材９ｄは、一方側において被写体載置部９ａを回転可能に支持するように構成されている。支持部材９ｄは、Ｚ１方向側において、被写体載置部９ａを回転可能に保持している。

また、本実施形態では、支持部材９ｄには、第２回転機構９が第１回転機構７に保持された際に、被写体載置部９ａの表面上であり、かつ、被写体載置部９ａの回転中心を通る鉛直線と、第１軸線５１とが、同一直線状となるように第１回転機構７と係合する係合部９ｅが設けられている。

（格子位置調整機構）
図３に示すように、格子位置調整機構１２は、Ｘ方向直動機構１２ａと、Ｚ方向直動機構１２ｂと、Ｙ方向直動機構１２ｃと、直動機構接続部１２ｄと、ステージ支持部駆動部１２ｅと、ステージ支持部１２ｆと、ステージ駆動部１２ｇと、ステージ１２ｈと、を含む。

Ｘ方向直動機構１２ａ、Ｚ方向直動機構１２ｂ、および、Ｙ方向直動機構１２ｃは、それぞれ、Ｘ方向、Ｚ方向、および、Ｙ方向に移動可能に構成されている。Ｘ方向直動機構１２ａ、Ｚ方向直動機構１２ｂ、および、Ｙ方向直動機構１２ｃは、たとえば、ステッピングモータなどを含む。格子位置調整機構１２は、Ｘ方向直動機構１２ａ、Ｚ方向直動機構１２ｂ、および、Ｙ方向直動機構１２ｃの動作により、それぞれ、第１格子３を、Ｘ方向、Ｚ方向、および、Ｙ方向に移動させるように構成されている。

ステージ支持部１２ｆは、第１格子３を載置させるためのステージ１２ｈを図３の下方（Ｚ２方向）から支持している。ステージ駆動部１２ｇは、ステージ１２ｈをＸ方向に往復移動させるように構成されている。ステージ１２ｈは、底部がステージ支持部１２ｆに向けて凸曲面状に形成されており、Ｘ方向に往復移動されることにより、Ｙ方向の軸線周り（Ｒｙ方向）に回動するように構成されている。また、ステージ支持部駆動部１２ｅは、ステージ支持部１２ｆをＹ方向に往復移動させるように構成されている。また、ステージ支持部１２ｆは底部が直動機構接続部１２ｄに向けて凸曲面状に形成されており、Ｙ方向に往復移動されることにより、Ｘ方向の軸線周り（Ｒｘ方向）に回動するように構成されている。また、直動機構接続部１２ｄは、Ｚ方向の軸線周り（Ｒｚ方向）に回動可能にＹ方向直動機構１２ｃに設けられている。上記の構成により、格子位置調整機構１２では、Ｙ方向直動機構１２ｃの動作により、第１格子３をＹ方向に縞走査させることができる。

（Ｘ線位相コントラスト画像を生成する構成）
次に、図４を参照して、画像処理部８１（図１参照）がＸ線位相コントラスト画像４０（図１参照）を生成する構成について説明する。画像処理部８１は、Ｘ線検出器２（図１参照）によって検出されたＸ線の強度分布に基づいて取得された強度信号曲線２０および強度信号曲線２１を用いて、Ｘ線位相コントラスト画像４０を生成する。Ｘ線位相コントラスト画像４０は、吸収像、位相微分像、および、暗視野像を含む。また、強度信号曲線２０は、被写体９０を配置した状態で撮像することにより得られるＸ線の強度の分布を示す曲線である。また、強度信号曲線２１は、被写体９０を配置していない状態で撮像することにより得られるＸ線の強度の分布を示す曲線である。

図４に示すように、吸収像は、被写体９０（図１参照）を配置して撮像した際のＸ線の平均強度Ｃｓと、被写体９０を配置せずに撮像した際のＸ線の平均強度Ｃｒとの比によって生成することができる。また、位相微分像は、被写体９０を配置した状態で撮像して取得した強度信号曲線２０と、被写体９０を配置しない状態で撮像して取得した強度信号曲線２１との位相差Δφに対して、所定の算出によって求められた数を乗算することにより生成することができる。また、暗視野像は、被写体９０を配置せずに撮像した際のＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（Ｖｒ）と被写体９０を配置して撮像した際のＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（Ｖｓ）との比によって生成することができる。Ｖｒは、強度信号曲線２０の振幅Ａｒと平均強度Ｃｒとの比によって求めることができる。また、Ｖｓは、強度信号曲線２１の振幅Ａｓと平均強度Ｃｓとの比によって求めることができる。

（３次元の吸収像、位相微分像、および、暗視野像）
本実施形態では、Ｘ線位相イメージングシステム１００（図１参照）は、第１回転機構７（図１参照）によって、被写体９０を第１軸線５１（図２参照）周りの第１回転方向に回転させながら撮像する。したがって、本実施形態では、画像処理部８１は、図５に示すように、３次元の吸収像４１と、３次元の位相微分像４２と、３次元の暗視野像４３とを生成する。すなわち、Ｘ線位相コントラスト画像４０は、３次元の吸収像４１と、３次元の位相微分像４２と、３次元の暗視野像４３とを含む。

（被写体の形状および繊維のうねり）
次に、図６および図７を参照して、被写体９０の形状、および、被写体９０に含まれる繊維９０ｂのうねりについて説明する。

図６に示すように、繊維９０ｂ（図７参照）を含む被写体９０は、板状形状を有している。図６に示す例では、被写体９０は、正面視において矩形形状を有する。本実施形態において、被写体９０の幅方向をＡ方向とする。また、被写体９０の高さ方向をＢ方向とする。また、被写体９０の厚み方向をＣ方向とする。なお、被写体９０の高さ方向とは、被写体９０のうちの最も長い辺が延びる方向である。また、被写体９０の厚み方向とは、被写体９０のうちの最も短い辺が延びる方向である。また、被写体９０の幅方向とは、被写体９０の高さ方向および厚み方向の各々と、互いに直交する方向である。

本実施形態では、たとえば、被写体９０は、Ａ方向における機械的強度（引張強度）を向上させるために、平面的なシート状の繊維織布を、Ａ方向に沿った向きに配置して、かつ、Ｃ方向に複数積層し、樹脂で固めたものである。したがって、繊維９０ｂ（図７参照）は、Ａ方向に沿った向きに配置される。

ここで、被写体９０のうち、所定の高さにおけるＡＣ断面を、被写体９０の厚み方向断面９０ａとする。

図７に示す繊維９０ｂは、被写体９０に含まれる繊維のうちの、被写体９０の厚み方向においてうねっている繊維を表している。図７に示すように、厚み方向断面９０ａにおいて、繊維９０ｂがうねっている場合、被写体９０の幅方向（Ａ方向）における引張強度が低下する。なお、本明細書において、繊維９０ｂのうねりとは、被写体９０の厚み方向において、繊維９０ｂがサイン波状（Ｓ字状）にうねること、および、被写体９０の厚み方向に繊維９０ｂが向くことを意味する。なお、図７では、便宜的に、被写体９０に含まれる繊維９０ｂを１本だけ図示しているが、実際には、被写体９０には、複数の繊維が含まれる。

図８に示す暗視野像４３は、被写体９０（図６参照）の厚み方向に沿った方向の厚み方向断面９０ａ（図６参照）を画像化した像である。なお、図８に示す暗視野像４３は、厚み方向断面９０ａの暗視野像のうち、一部の領域を拡大した暗視野像である。

被写体９０の厚み方向断面９０ａにおいて繊維９０ｂがうねっている場合、暗視野像４３ａの矩形６０で囲んだ領域に示すように、被写体９０（図１参照）の中央部分に、サイン波状にうねった白い部分が写る。この場合、被写体９０のＡＢ面内における機械的強度（Ａ方向における引張強度）が低下する。

そこで、本実施形態では、Ｘ線位相イメージングシステム１００（図１参照）は、被写体９０に含まれる繊維のうち、被写体９０の厚み方向に向く繊維９０ｂを抽出するように構成されている。

（フィルタ処理）
具体的には、フィルタ処理部８２（図１参照）が、暗視野像４３に対してフィルタ処理を行うことにより、被写体９０に含まれる繊維のうち、被写体９０の厚み方向に向く繊維９０ｂを抽出する。具体的には、フィルタ処理部８２は、ユーザによって選択された断面が写る暗視野像４３に対してフィルタ処理を行う。したがって、ユーザは、所望する断面の画像を選択することにより、所望する断面における繊維９０ｂを抽出することができる。本実施形態では、ユーザが、厚み方向断面９０ａが写る暗視野像４３を選択した場合の例を示す。

図９に示すように、フィルタ処理部８２は、暗視野像４３（図８参照）の所定の断面に対して、被写体９０に含まれる所定の方向に沿って延びる線状部分４４（図１０参照）を抽出するフィルタを用いたフィルタ処理を、所定の断面におけるフィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して行うように構成されている。本実施形態では、フィルタ処理部８２は、所定の断面としての被写体９０の厚み方向に沿った方向の厚み方向断面９０ａ（図６参照）における線状部分４４を抽出するように構成されている。具体的には、フィルタ処理部８２は、厚み方向断面９０ａにおける、被写体９０の厚み方向を含む所定の角度範囲内において、フィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して、フィルタ処理を行うように構成されている。なお、フィルタの角度とは、ガボールフィルタによって抽出する線状部分４４を決定するためのパラメータである。図９に示す例では、フィルタの角度を、矩形３０に示される直線部分３１によって図示している。本実施形態では、直線部分３１が縦向きの場合を、０（ゼロ）度とし、反時計回りの方向をプラスの回転角度、時計回りの回転方向をマイナスの回転角度とする。

本実施形態では、フィルタ処理部８２は、フィルタとして、たとえば、ガボールフィルタを用いたフィルタ処理を行うように構成されている。ガボールフィルタとは、画像に含まれる線状部分のうち、フィルタの角度に沿った方向の線状部分を抽出するフィルタである。

図９に示すグラフ６１は、暗視野像４３（図８参照）に対してフィルタ処理を行った際の、所定の画素における画素値の変化を示すグラフである。グラフ６１は、横軸がフィルタの角度であり、縦軸が画素値である。

図９に示す例では、フィルタの角度を、-６７．５度、-４５度、-２２．５度、０度、２２．５度、４５度、６７．５度、および、９０度に変化させた場合の画素値を取得した。グラフ６１に示す第１プロット６２ａは、フィルタの角度が－６７．５度の場合の画素値を示している。また、第２プロット６２ｂは、フィルタの角度が－４５度の場合の画素値を示している。また、第３プロット６２ｃは、フィルタの角度が－２２．５度の場合の画素値を示している。また、第４プロット６２ｄは、フィルタの角度が０度の場合の画素値を示している。また、第５プロット６２ｅは、フィルタの角度が２２．５度の場合の画素値を示している。また、第６プロット６２ｆは、フィルタの角度が４５度の場合の画素値を示している。また、第７プロット６２ｇは、フィルタの角度が６７．５度の場合の画素値を示している。また、第８プロット６２ｈは、フィルタの角度が９０度の場合の画素値を示している。

図９に示すように、フィルタの角度を異ならせた場合、被写体９０の繊維９０ｂ（図７参照）の方向に応じて、画素値が変化する。具体的には、被写体９０の繊維９０ｂが向く方向とフィルタの角度との差異が小さくなるにつれて、画素値が大きくなる。図９に示す例では、フィルタの角度が－６７．５度付近の画素値が最も大きくなっている。

グラフ６１に示す曲線６３は、第１プロット６２ａ～第８プロット６２ｈをサイン関数でフィッティングすることにより得られる曲線である。グラフ６１に示す曲線６３の最大値が、その画素における被写体９０に含まれる線状部分４４が向いている方向（角度）である。したがって、フィッティングにより得られた曲線６３に基づいて、線状部分４４が向いている角度を取得することができる。フィルタ処理部８２は、暗視野像４３（図８参照）の各画素に対して、同様のフィルタ処理を行い、被写体９０に含まれる線状部分４４の方向（角度）を取得する。

（線状部分画像）
本実施形態では、図１０に示すように、フィルタ処理部８２（図１参照）は、暗視野像４３に対してフィルタの角度を異ならせてフィルタ処理を行うことにより、複数の線状部分４４を取得する。具体的には、１つの暗視野像４３に対して、フィルタの角度を異ならせて、複数回のフィルタ処理を行うことにより、複数の線状部分４４を取得する。

第１線状部分４４ａは、暗視野像４３に対して、角度が－４５度のフィルタによってフィルタ処理することにより得られる線状部分４４である。すなわち、第１線状部分４４ａは、暗視野像４３に写る線状部分４４のうち、－４５度の方向に沿って延びる部分である。

第２線状部分４４ｂは、暗視野像４３に対して、角度が－２２．５度のフィルタによってフィルタ処理することにより得られる線状部分４４である。すなわち、第２線状部分４４ｂは、暗視野像４３に写る線状部分４４のうち、－２２．５度の方向に沿って延びる部分である。

第３線状部分４４ｃは、暗視野像４３に対して、角度が０度のフィルタによってフィルタ処理することにより得られる線状部分４４である。すなわち、第３線状部分４４ｃは、暗視野像４３に写る線状部分４４のうち、０度の方向に沿って延びる部分である。

なお、図１０に示す例では、便宜的に、フィルタの角度が－４５度、－２２．５度、および、０度の場合の線状部分４４（第１線状部分４４ａ～第３線状部分４４ｃ）を図示している。実際には、フィルタ処理部８２は、フィルタの角度が０度を中心として、所定の角度範囲において角度を異ならせフィルタによってフィルタ処理を行う。たとえば、フィルタ処理部８２は、暗視野像４３に対して、－４５度、－２２．５度、０度、２２．５度、および、４５度の角度のフィルタを適用し、線状部分４４を取得する。

図１０に示すように、線状部分画像生成部８３（図１参照）は、フィルタ処理部８２によって抽出された、繊維９０ｂ（図７参照）に対応する複数の線状部分４４に基づいて、線状部分画像４５を生成するように構成されている。具体的には、線状部分画像生成部８３は、フィルタ処理部８２によって抽出された複数の線状部分４４を積算することにより、線状部分画像４５を生成するように構成されている。なお、本実施形態では、線状部分画像生成部８３は、積算処理として、複数の線状部分４４の対応する位置の画素において、最も高い画素値を、線状部分画像４５の画素値とする処理を行うように構成されている。線状部分画像生成部８３は、線状部分４４の全ての画素に対して同様の処理を行うことにより、線状部分画像４５を生成する。

（角度に応じた重み付け）
ここで、上記のような積算処理を行った場合、複数の線状部分４４のうちの最も画素値が高い値を線状部分画像４５の画素値とするため、線状部分画像４５において、線状部分４４の角度の情報が失われる。したがって、ユーザが線状部分画像４５を確認したとしても、被写体９０（図１参照）のＡＢ面内の機械的強度が低下している部分を一見して容易に把握することが困難である。そこで、本実施形態では、線状部分画像生成部８３は、被写体９０の厚み方向の重みが最も大きくなるように、線状部分４４に対して重み付けを行うように構成されている。具体的には、線状部分画像生成部８３は、互いに異なる角度のフィルタを用いた処理によって得られる線状部分４４の信号値（画素値）に対して、角度に応じた重み付けを行うとともに、被写体９０の厚み方向の角度の重み付けが最も大きくなるように重み付けを行うように構成されている。本実施形態では、線状部分画像生成部８３は、被写体９０の厚み方向の重みを最も大きくするため、複数の線状部分４４の各々に対して、角度に応じた余弦（コサイン）の値によって、線状部分４４の信号値の重み付けを行う。そして、線状部分画像生成部８３は、角度に応じた余弦の値によって重み付けした後の複数の線状部分に対して積算処理を行うことにより、線状部分画像４５を生成する。これにより、線状部分画像４５において、被写体９０の厚み方向に向く繊維９０ｂが強調される。すなわち、線状部分画像４５は、被写体９０の厚み方向に向く繊維９０ｂが強調された画像である。

（複数の暗視野像）
本実施形態によるＸ線位相イメージングシステム１００（図１参照）が撮像する暗視野像４３（図５参照）は、被写体９０（図１参照）に含まれる繊維のうち、複数の格子が延びる方向と交差する方向に延びる繊維９０ｂ（図７参照）が画像化されたものである。したがって、被写体９０の向きによっては、暗視野像４３において画像化されない繊維が生じ得る。

そこで、本実施形態では、画像処理部８１（図１参照）は、第２回転機構９（図１参照）によって、第１軸線５１（図２参照）周りの第１回転方向に複数の格子に対する被写体９０の向きを変更して取得した複数の暗視野像４３を生成するように構成されている。

図１１に示す例は、被写体９０の角度を、０度、４５度、および、９０度に変更して撮像することにより生成された、第１暗視野像４３ｂ～第３暗視野像４３ｄである。なお、被写体９０の角度とは、複数の格子の格子方向に対する被写体９０の相対的な角度である。本実施形態では、被写体９０の角度は、Ｚ１方向に沿う方向を基準（０度）とし、反時計回りの方向をプラスの回転角度、時計回りの方向をマイナスの回転角度とした角度である。なお、図１１に示す例では、便宜的に、第２暗視野像４３ｃおよび第３暗視野像４３ｄの向きを、第１暗視野像４３ｂの向きと揃うように、各画像を回転させた状態で図示している。また、図１１に示す例では、便宜的に、被写体９０の角度を０度、４５度、および、９０に変更した例を示している。しかしながら、被写体９０の繊維９０ｂ（図７参照）の分布を詳細に確認したい場合には、被写体９０の角度を、０度、２２．５度、４５度、６７．５度、９０度、－６７．５度、－４５度、および、－２２．５度に変更して撮像することが好ましい。

第１暗視野像４３ｂは、被写体９０の角度が０度の場合の暗視野像４３である。また、第２暗視野像４３ｃは、被写体９０の角度が４５度の場合の暗視野像４３である。また、第３暗視野像４３ｄは、被写体９０の角度が９０度の場合の暗視野像４３である。

図１１に示すように、被写体９０の角度に応じて、各暗視野像４３において画像化される繊維が異なる。

（合成抽出画像）
そこで、本実施形態では、図１２に示すように、フィルタ処理部８２（図１参照）は、複数の暗視野像４３（図１１参照）の各々に対して、ガボールフィルタを用いたフィルタ処理を行うように構成されている。フィルタ処理部８２は、第１暗視野像４３ｂ～第３暗視野像４３ｄの各々に対して、フィルタの角度を異ならせてフィルタ処理を行い、また、角度に応じた余弦の値で重み付けを行うことにより、第１線状部分画像４５ａ～第３線状部分画像４５ｃを取得する。なお、図１２に示す例では、便宜的に、第２線状部分画像４５ｂ、および、第３線状部分画像４５ｃの向きを、第１線状部分画像４５ａの向きと揃うように、各画像を回転させた状態で図示している。

第１線状部分画像４５ａは、第１暗視野像４３ｂに対してフィルタ処理を行って得られた線状部分画像４５である。また、第２線状部分画像４５ｂは、第２暗視野像４３ｃに対してフィルタ処理を行って得られた線状部分画像４５である。また、第３線状部分画像４５ｃは、第３暗視野像４３ｄに対してフィルタ処理を行って得られた線状部分画像４５である。

本実施形態では、図１２に示すように、線状部分画像生成部８３（図１参照）は、フィルタ処理部８２（図１参照）が複数の暗視野像４３の各々に対してフィルタを用いたフィルタ処理を行うことにより得られた複数の線状部分４４に基づいて生成された複数の線状部分画像４５を合成した合成抽出画像４６を生成するように構成されている。本実施形態では、線状部分画像生成部８３は、複数の線状部分画像４５を積算することにより、合成抽出画像４６を生成するように構成されている。

（第１投影画像および第２投影画像）
ここで、暗視野像４３（図８参照）は、被写体９０（図１参照）の厚み方向断面９０ａ（図６参照）を画像化した断面図である。そのため、被写体９０の厚みが小さい場合などには、被写体９０の厚み方向に延びる繊維９０ｂ（図７参照）の状態を一見して把握することが困難である。

そこで、本実施形態では、図１３に示すように、投影画像生成部８４（図１参照）は、被写体９０の厚み方向（Ｃ方向）に沿った方向に暗視野像４３を投影した第１投影画像４７を生成するように構成されている。第１投影画像４７は、被写体９０の厚み方向に沿った方向における線状部分４４の分布を表した画像である。投影画像生成部８４は、線状部分画像４５を、被写体９０の厚み方向（Ｃ方向）と、被写体９０の面内方向（Ａ方向）とに投影することにより、第１投影画像４７を生成するように構成されている。

（ベクトル平均投影画像）
図１３に示す第１投影画像４７は、被写体９０（図１参照）の厚み方向に沿った方向に延びる線状部分４４（図１０参照）の角度と、合成抽出画像４６（図１２参照）の画素値とに基づくベクトルを平均してＣ方向に投影したベクトル平均投影画像４７ａである。ベクトル平均投影画像４７ａは、被写体９０（図１参照）に含まれる線状部分４４を、凡例７０に示すように、角度に応じて表示態様を異ならせた画像である。凡例７０は、角度が０度～９０度の範囲において、赤色、紫色、青色、および、水色となるように段階的に色が変化する。また、９０度～１８０度の範囲において、水色、緑色、黄色、および、赤色となるように、段階的に色が変化する。

図１３に示すベクトル平均投影画像４７ａは、全体的に赤色の画像であるが、領域６４においては、緑色の線状部分４４が含まれる。したがって、領域６４には、被写体９０の厚み方向（Ｃ方向）に沿った方向に向く線状部分４４が存在していることがわかる。

したがって、ユーザは、ベクトル平均投影画像４７ａを確認することにより、Ｘ線源１から被写体９０を見た場合の、被写体９０に含まれる繊維のうち、被写体９０の厚み方向に沿った方向の繊維９０ｂの分布（位置および角度）を容易に把握することができる。

（最大値投影画像）
図１４に示す第１投影画像４７は、合成抽出画像４６（図１２参照）の画素値の最大値を、Ｃ方向投影した最大値投影画像４７ｂである。凡例７１に示すように、最大値投影画像４７ｂは、白色に近づくにつれて線状部分４４（図１０参照）の配向が大きくなり黒色に近づくにつれて線状部分４４の配向が小さくなる。なお、本実施形態では、線状部分４４の配向とは、被写体９０の厚み方向に沿った方向に向いているか否かを意味している。すなわち、線状部分４４が被写体９０の厚み方向に沿った方向に向くほど、線状部分４４の配向が大きくなる。また、線状部分４４が被写体９０の厚み方向と直交する方向に向くほど、線状部分４４の配向が小さくなる。

図１４に示す最大値投影画像４７ｂのうち、領域６５においては、白色の線状部分４４が含まれる。したがって、領域６５には、被写体９０の厚み方向（Ｃ方向）に沿った方向に向く線状部分４４が存在していることがわかる。

したがって、ユーザは、最大値投影画像４７ｂを確認することにより、被写体９０の厚み方向に沿った方向に向く繊維９０ｂを容易に把握することができる。

（第２投影画像）
本実施形態では、図１５に示すように、線状部分画像生成部８３（図１参照）は、３次元の暗視野像４３（図５参照）の被写体９０（図１参照）の面内方向における線状部分４４（図１０参照）を抽出し、被写体９０の面内方向に投影した２次元の第２投影画像４８を生成するように構成されている。

図１５に示す第２投影画像４８は、被写体９０の厚み方向（Ｃ方向）と直交する面内（ＡＢ面内）における線状部分４４の角度と、被写体９０の厚み方向断面９０ａを画像化した暗視野像４３に対してフィルタ処理を行った後の複数の線状部分画像に基づいて生成される合成抽出画像の画素値とに基づくベクトル平均を、Ｂ方向に投影した画像である。第２投影画像４８は、被写体９０（図１参照）に含まれる線状部分４４を、凡例７０に示すように、角度に応じて表示態様を異ならせた画像である。凡例７０は、角度が０度～９０度の範囲において、赤色、紫色、青色、および、水色となるように段階的に色が変化する。また、９０度～１８０度の範囲において、水色、緑色、黄色、および、赤色となるように、段階的に色が変化する。

図１５に示す第２投影画像４８は、全体的に赤色の画像であるが、領域６６には、青色の線状部分４４が含まれる。したがって、領域６６には、被写体９０の厚み方向と直交する方向（Ｂ方向）に向く線状部分４４が存在していることがわかる。

したがって、ユーザは、第２投影画像４８を確認することにより、Ｘ線源１から被写体９０を見た場合の、被写体９０に含まれる繊維のうちの、被写体９０のＡＢ面内における繊維９０ｂの分布（位置および角度）を容易に把握することができる。

（暗視野像、第１投影画像、および、第２投影画像の表示）
図１６に示すように、表示部１０は、吸収像４１（図５参照）と、位相微分像４２（図５参照）と、暗視野像４３とのうち、少なくともいずれかの画像と、第１投影画像４７（図１３参照）と、第２投影画像４８とを表示するように構成されている。本実施形態では、表示部１０は、暗視野像４３と、第１投影画像４７と、第２投影画像４８とを、並べて表示するように構成されている。また、図１６に示す例では、表示部１０は、第１投影画像４７として、ベクトル平均投影画像４７ａと、最大値投影画像４７ｂとを表示している。なお、表示部１０は、制御部８０（図１参照）の制御に基づいて、暗視野像４３と、第１投影画像４７（ベクトル平均投影画像４７ａおよび最大値投影画像４７ｂ）と、第２投影画像４８とを表示するように構成されている。

（投影画像表示処理）
次に、図１７を参照して、本実施形態によるＸ線位相イメージングシステム１００（図１参照）が、暗視野像４３（図１６参照）、ベクトル平均投影画像４７ａ（図１６参照）、最大値投影画像４７ｂ（図１６参照）、および、第２投影画像４８（図１６参照）を表示部１０（図１６参照）に表示する処理について説明する。

ステップ１０１において、制御部８０（図１参照）は、Ｘ線源１（図１参照）および第１回転機構７（図１参照）を制御することにより、被写体９０（図１参照）と、Ｘ線を照射するＸ線源１とＸ線源１から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器２とＸ線源１とＸ線検出器２（図１参照）との間に配置された複数の格子とを含む撮像系６とを、Ｘ線の照射軸線５０（図１参照）と直交する方向周りの回転方向に相対回転させながら複数の撮像角度において撮像する。

ステップ１０２において、画像処理部８１（図１参照）は、複数の撮像角度においてＸ線検出器２により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、３次元の暗視野像４３（図４参照）を含む３次元のＸ線位相コントラスト画像４０（図１参照）を生成する。

ステップ１０３において、フィルタ処理部８２（図１参照）は、暗視野像４３の所定の断面（厚み方向断面９０ａ（図６参照））に対して、被写体９０に含まれる所定の方向に沿って延びる線状部分４４を抽出するフィルタを用いたフィルタ処理を、所定の断面におけるフィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して行う。

ステップ１０４において、線状部分画像生成部８３（図1参照）は、抽出された、繊維９０ｂに対応する複数の線状部分４４（図１０参照）に基づいて、線状部分画像４５（図１０参照）を生成する。

ステップ１０５において、制御部８０は、格子に対する被写体９０の角度について、予め設定された所定の角度の全てで撮像を行ったか否かを判定する。予め設定された所定の角度の全てで撮像を行っていない場合、処理は、ステップ１０６へ進む。予め設定された所定の角度の全てで撮像を行った場合、処理は、ステップ１０７へ進む。

ステップ１０６において、制御部８０は、第２回転機構９（図１参照）を制御することにより、被写体９０を回転させる。この際、制御部８０は、予め設定された角度分、被写体９０を回転させる。本実施形態では、制御部８０は、被写体９０を２２．５度回転させる。その後、処理は、ステップ１０１へ進む。

また、ステップ１０５からステップ１０７へ処理が進んだ場合、ステップ１０７において、線状部分画像生成部８３（図１参照）は、複数の線状部分画像４５（図１２参照）を合成し、合成抽出画像４６（図１２参照）を生成する。

ステップ１０８において、投影画像生成部８４（図１参照）は、第１投影画像４７（図１３参照）を生成する。本実施形態では、投影画像生成部８４は、ベクトル平均投影画像４７ａ（図１３参照）、および、最大値投影画像４７ｂ（図１４参照）を生成する。

ステップ１０９において、投影画像生成部８４は、第２投影画像４８（図１５参照）を生成する。

ステップ１１０において、制御部８０は、表示部１０を制御することにより、第１投影画像４７（ベクトル平均投影画像４７ａおよび最大値投影画像４７ｂ）と、第２投影画像４８と、暗視野像４３とを表示する。その後、処理は、終了する。

なお、上記ステップ１０８の処理と、ステップ１０９の処理とは、どちらが先に実行されてもよい。また、上記ステップ１０３の処理、および、ステップ１０４の処理は、ステップ１０５の処理の後に、まとめて行ってもよい。また、ステップ１０１における第１軸線５１周りの角度毎に、ステップ１０６の全ての角度での撮像を順次行ってもよい。

（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、Ｘ線位相イメージングシステム１００は、被写体９０に含まれる繊維を抽出するＸ線位相イメージングシステムであって、Ｘ線を照射するＸ線源１と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器２と、Ｘ線源１とＸ線検出器２との間に配置された複数の格子と、を含む撮像系６と、被写体９０と撮像系６とを、Ｘ線の照射軸線５０と直交する方向周りの回転方向に相対回転させる第１回転機構７と、被写体９０と撮像系６とを第１回転機構７により相対回転させながら複数の撮像角度において撮像することにより、Ｘ線検出器２によって検出されたＸ線の強度分布に基づいて、３次元の暗視野像４３を含む３次元のＸ線位相コントラスト画像４０を生成する画像処理部８１と、暗視野像４３の所定の断面に対して、被写体９０に含まれる所定の方向に沿って延びる線状部分４４を抽出するフィルタを用いたフィルタ処理を、所定の断面におけるフィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して行うフィルタ処理部８２と、フィルタ処理部８２によって抽出された、繊維９０ｂに対応する複数の線状部分４４に基づいて、線状部分画像４５を生成する線状部分画像生成部８３と、を備える。

これにより、ユーザは、被写体９０の所定の断面における繊維９０ｂに対応する線状部分４４を画像化した線状部分画像４５によって、所定の断面における繊維９０ｂの分布を把握することができる。したがって、ユーザは、繊維を含む被写体９０のうちの、所定の断面と直交する面内において、機械的強度が低下している位置を把握することができる。その結果、ユーザは、被写体９０の所定の断面における線状部分画像４５を確認することにより、ユーザが所望する面内において、繊維を含む被写体９０の機械的強度が低下している位置を容易に把握することができる。

また、本実施形態では、上記のように、Ｘ線位相イメージング方法は、被写体９０に含まれる繊維を抽出するＸ線位相イメージング方法であって、被写体９０と、Ｘ線を照射するＸ線源１と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器２と、Ｘ線源１とＸ線検出器２との間に配置された複数の格子と、を含む撮像系６とを、Ｘ線の照射軸線５０と直交する方向周りの回転方向に相対回転させながら複数の撮像角度において撮像するステップと、複数の撮像角度においてＸ線検出器２により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、３次元の暗視野像４３を含む３次元のＸ線位相コントラスト画像４０を生成するステップと、暗視野像４３の所定の断面に対して、被写体９０に含まれる所定の方向に沿って延びる線状部分４４を抽出するフィルタを用いたフィルタ処理を、所定の断面におけるフィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して行うステップと、抽出された、繊維９０ｂに対応する複数の線状部分４４に基づいて、線状部分画像４５を生成するステップと、を備える。

これにより、上記Ｘ線位相イメージングシステム１００と同様に、ユーザが所望する面内において、繊維を含む被写体９０の機械的強度が低下している位置を容易に把握することが可能なＸ線位相イメージング方法を提供することができる。

また、上記実施形態では、以下のように構成したことによって、下記のような更なる効果が得られる。

すなわち、本実施形態では、上記のように、繊維を含む被写体９０は、板状形状を有しており、フィルタ処理部８２は、所定の断面としての被写体９０の厚み方向に沿った方向の厚み方向断面９０ａにおける線状部分４４を抽出するように構成されている。ここで、被写体９０の厚み方向に向く繊維９０ｂが分布している場所は、被写体９０の面内方向における機械的強度が低下する。そこで、上記のように構成することにより、被写体９０に含まれる繊維のうち、被写体９０の厚み方向に向く繊維９０ｂを抽出することができる。その結果、被写体９０の厚み方向に向く繊維９０ｂの分布をユーザが把握することが可能となるので、被写体９０の面内方向における機械的強度が低下している位置をユーザが把握することができる。

また、本実施形態では、上記のように、フィルタ処理部８２は、厚み方向断面９０ａにおける、被写体９０の厚み方向を含む所定の角度範囲内において、フィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して、フィルタ処理を行うように構成されている。これにより、被写体９０の厚み方向を含む所定の角度範囲内に向いている繊維９０ｂを抽出することができる。その結果、繊維９０ｂを含む被写体９０の面内方向における機械的強度が低下している位置を容易に抽出することができる。

また、本実施形態では、上記のように、線状部分画像生成部８３は、被写体９０の厚み方向の重みが最も大きくなるように、線状部分４４に対して重み付けを行うように構成されている。これにより、被写体９０の面内方向における機械的強度が低下している位置の重み付けを最も大きくすることができる。その結果、ユーザは、繊維９０ｂを含む被写体９０の面内方向における機械的強度が低下している位置を、より容易に把握することができる。

また、本実施形態では、上記のように、線状部分画像生成部８３は、互いに異なる角度のフィルタを用いた処理によって得られる線状部分４４の信号値に対して、角度に応じた重み付けを行うとともに、被写体９０の厚み方向の角度の重み付けが最も大きくなるように重み付けを行うように構成されている。これにより、線状部分画像４５において、被写体９０の厚み方向に向く繊維９０ｂが分布している位置の信号値の重み付けを容易に大きくすることができる。その結果、線状部分画像４５において、被写体９０の厚み方向に向く繊維９０ｂが分布している位置の信号値（画素値）が大きくなるので、線状部分画像４５における被写体９０の面内方向における機械的強度が低下している位置を、ユーザが容易に把握することができる。

また、本実施形態では、上記のように、線状部分画像生成部８３は、フィルタ処理部８２によって抽出された複数の線状部分４４を積算することにより、線状部分画像４５を生成するように構成されている。これにより、たとえば、１つの線状部分４４に基づいて線状部分画像４５を生成する構成とは異なり、様々な方向の線状部分４４を含む線状部分画像４５を生成することができる。その結果、ユーザは、線状部分画像４５を確認することにより、被写体９０の面内方向における機械的強度が低下している位置を詳細に把握することができる。

また、本実施形態では、上記のように、線状部分画像４５を被写体９０の厚み方向に投影した２次元の第１投影画像４７を生成する投影画像生成部８４をさらに備える。ここで、線状部分画像４５は、被写体９０を正面（被写体９０の厚み方向）から見た場合の画像である。そのため、被写体９０の厚みが小さい場合には、被写体９０の厚み方向に沿った方向において繊維９０ｂが延びる方向、および、角度を、詳細に把握することが困難である。一方、第１投影画像４７は、線状部分画像４５を被写体９０の厚み方向に投影した画像であるため、被写体９０の厚みが小さい場合でも、被写体９０の厚み方向に沿った方向において繊維９０ｂが延びる方向、および、角度の把握が容易である。そこで、上記のように、線状部分画像４５を被写体９０の厚み方向に投影した２次元の第１投影画像４７を生成することにより、ユーザは、第１投影画像４７を確認することによって、被写体９０の厚み方向に沿った方向において繊維９０ｂが延びる方向、および、角度の詳細を、容易に把握することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１投影画像４７は、被写体９０の厚み方向に沿った方向における線状部分４４の分布を表した画像であり、投影画像生成部８４は、線状部分画像４５を、被写体９０の厚み方向と、被写体９０の面内方向とに投影することにより、第１投影画像４７を生成するように構成されている。これにより、ユーザは、第１投影画像４７において、被写体９０の厚み方向に沿った方向における線状部分４４の分布を容易に確認することができる。その結果、ユーザは、第１投影画像４７において、被写体９０の厚み方向に沿った方向の繊維９０ｂの分布を、容易に把握することができる。

また、本実施形態では、上記のように、被写体９０と複数の格子とを、Ｘ線の照射軸線５０周りの回転方向に相対回転させる第２回転機構９をさらに備え、画像処理部８１は、第２回転機構９によって複数の格子に対する被写体９０の向きを変更して取得した複数の暗視野像４３を生成するように構成されており、フィルタ処理部８２は、複数の暗視野像４３の各々に対して、フィルタを用いたフィルタ処理を行うように構成されている。ここで、暗視野像４３では、被写体９０の繊維のうち、複数の格子に沿った方向に延びる繊維９０ｂが画像化される。したがって、被写体９０と複数の格子との相対角度によっては、画像化されない繊維が生じる。そこで、上記のように構成することにより、第２回転機構９によって、被写体９０と複数の格子との相対角度を変更して取得された複数の暗視野像４３に基づいて、被写体９０に含まれる繊維を、繊維が延びる方向によらずに抽出することができる。その結果、被写体９０に含まれる、様々な方向に向く繊維を抽出することが可能となるので、被写体９０の機械的強度が低下している位置を精度よく抽出することができる。

また、本実施形態では、上記のように、線状部分画像生成部８３は、フィルタ処理部８２が複数の暗視野像４３の各々に対してフィルタを用いたフィルタ処理を行うことにより得られた複数の線状部分４４に基づいて生成された複数の線状部分画像４５を合成した合成抽出画像４６を生成するように構成されている。これにより、被写体９０に含まれる、様々な方向に向く繊維を画像化した複数の線状部分画像４５に基づいて、合成抽出画像４６が生成されるので、様々な方向に向く繊維を画像化した合成抽出画像４６を生成することができる。

また、本実施形態では、上記のように、線状部分画像生成部８３は、３次元の暗視野像４３の被写体９０の面内方向における線状部分４４を抽出し、被写体９０の面内方向に投影した２次元の第２投影画像４８を生成するように構成されており、第１投影画像４７と、第２投影画像４８とを表示する表示部１０をさらに備える。これにより、ユーザは、第１投影画像４７により、被写体９０の厚み方向に沿った方向に向く繊維９０ｂの分布を確認することが可能であるとともに、第２投影画像４８によって、被写体９０の面内方向における繊維の分布を確認することができる。その結果、ユーザは、被写体９０に含まれる繊維の３次元的な分布を把握することが可能となるので、被写体９０の機械的強度が低下している位置を、３次元的に把握することができる。

また、本実施形態では、上記のように、Ｘ線位相コントラスト画像４０は、３次元の吸収像４１と、３次元の位相微分像４２とをさらに含み、表示部１０は、吸収像４１と、位相微分像４２と、暗視野像４３とのうち、少なくともいずれかの画像と、第１投影画像４７と、第２投影画像４８とを表示するように構成されている。これにより、ユーザは、吸収像４１と、位相微分像４２と、暗視野像４３とのうちのいずれかの画像と、第１投影画像４７と、第２投影画像４８とを、比較しながら確認することができる。したがって、ユーザは、第１投影画像４７および第２投影画像４８によって、被写体９０における繊維の分布を確認することが可能であるとともに、吸収像４１と、位相微分像４２と、暗視野像４３とのうちのいずれかの画像によって、被写体９０の外形などを確認することができる。その結果、ユーザの利便性（ユーザビリティ）を向上させることができる。

［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請求の範囲によって示され、さらに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、Ｘ線位相イメージングシステム１００が、Ｘ線位相コントラスト画像４０、線状部分画像４５、合成抽出画像４６、第１投影画像４７、および、第２投影画像４８を生成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。Ｘ線位相イメージングシステム１００は、少なくとも、Ｘ線位相コントラスト画像４０と、線状部分画像４５とを生成すればよい。

また、上記実施形態では、線状部分画像４５を投影した第１投影画像４７および第２投影画像４８を表示部１０に表示する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１８に示すように、暗視野像４３における繊維９０ｃを強調した繊維方向強調画像４９を表示部１０に表示するように構成されていてもよい。繊維方向強調画像４９は、凡例７２に示すように、線状部分画像４５に基づいて、暗視野像４３に写る繊維９０ｃの角度に応じて、繊維９０ｃを強調表示した画像である。なお、凡例７２は、上記実施形態における凡例７０（図１３参照）と同様に、角度が０度～９０度の範囲において、赤色、紫色、青色、および、水色となるように段階的に色が変化する。また、９０度～１８０度の範囲において、水色、緑色、黄色、および、赤色となるように、段階的に色が変化する。

繊維方向強調画像４９に含まれる繊維９０ｃは、大部分が赤色で表示されるが、領域６７に含まれる繊維９０ｂは、緑色および水色で表示される。すなわち、領域６７に含まれる繊維９０ｃは、被写体９０の厚み方向（Ｃ方向）に沿った方向に向いている。繊維方向強調画像４９を表示部１０に表示することによっても、ユーザは、被写体９０に含まれる繊維のうち、被写体９０の厚み方向に沿った方向の繊維９０ｃの分布（位置および角度）を容易に把握することができる。

また、上記実施形態では、被写体９０が板状形状を有し、フィルタ処理部８２が、被写体９０の厚み方向断面９０ａに対してフィルタ処理を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。被写体９０は、板状形状以外の形状を有していてもよい。また、フィルタ処理部８２は、被写体９０の厚み方向断面９０ａ以外の断面に対してフィルタ処理を行ってもよい。

また、上記実施形態では、線状部分画像生成部８３が、被写体９０の厚み方向の重みが最も大きくなるように、線状部分４４に対して重み付けを行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。線状部分画像生成部８３は、線状部分４４に対して重み付けを行わなくてもよい。

また、上記実施形態では、線状部分画像生成部８３が、積算処理として、複数の線状部分４４の対応する画素において、最も高い画素値を、線状部分画像４５の画素値とする処理を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、線状部分画像生成部８３は、複数の線状部分４４の対応する画素の画素値を加算することにより、線状部分画像４５を生成するように構成されていてもよい。また、線状部分画像生成部８３は、複数の線状部分４４の対応する画素の画素値の平均値によって、線状部分画像４５を生成するように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ線位相イメージングシステム１００が、投影画像生成部８４を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｘ線位相イメージングシステム１００は、投影画像生成部８４を備えていなくてもよい。Ｘ線位相イメージングシステム１００が投影画像生成部８４を備えていない場合、たとえば、制御部８０は、線状部分画像４５、合成抽出画像４６、または、図１８に示す繊維方向強調画像４９のいずれかを、暗視野像４３とともに表示部１０に表示すればよい。

また、上記実施形態では、投影画像生成部８４が、第１投影画像４７として、ベクトル平均投影画像４７ａおよび最大値投影画像４７ｂの両方を生成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、投影画像生成部８４は、ベクトル平均投影画像４７ａおよび最大値投影画像４７ｂのいずれかを生成するように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、制御部８０が、第１投影画像４７として、ベクトル平均投影画像４７ａおよび最大値投影画像４７ｂの両方を、表示部１０に表示する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部８０は、ベクトル平均投影画像４７ａおよび最大値投影画像４７ｂのいずれかを、表示部１０に表示するように構成されていてもよい。また、制御部８０は、ユーザの選択に基づいて、ベクトル平均投影画像４７ａおよび最大値投影画像４７ｂのいずれかを、表示部１０に表示するように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、制御部８０が、暗視野像４３と、第１投影画像４７と、第２投影画像４８とを表示部１０に表示する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部８０は、少なくとも、暗視野像４３と第１投影画像４７とを表示部１０に表示すればよく、第２投影画像４８を表示部１０に表示しないように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、投影画像生成部８４が、第２投影画像４８を生成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、投影画像生成部８４は、第２投影画像４８を生成しなくてもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ線位相イメージングシステム１００が第２回転機構９を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｘ線位相イメージングシステム１００は、第２回転機構９を備えていなくてもよい。しかしながら、Ｘ線位相イメージングシステム１００が第２回転機構９を備えていない場合、被写体９０と複数の格子との角度によっては、暗視野像４３において画像化されない繊維が生じる可能性がある。したがって、Ｘ線位相イメージングシステム１００は、第２回転機構９を備えていることが好ましい。

また、上記実施形態では、線状部分画像生成部８３が、複数の線状部分画像４５を合成した合成抽出画像４６を生成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、線状部分画像生成部８３は、合成抽出画像４６を生成しなくてもよい。この場合、たとえば、制御部８０は、複数の線状部分画像４５を、暗視野像４３とともに表示部１０に表示するように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、制御部８０が、Ｘ線位相コントラスト画像４０のうち、暗視野像４３を表示部１０に表示する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部８０は、Ｘ線位相コントラスト画像４０のうち、吸収像４１と、位相微分像４２と、暗視野像４３とを、任意の組み合わせで表示するように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、フィルタ処理部８２が、暗視野像４３に対して、－４５度、－２２．５度、０度、２２．５度、および、４５度の角度のフィルタを適用し、線状部分４４を取得する。構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。フィルタ処理部８２によるフィルタ処理の際のフィルタの角度は、任意に設定し得る。また、フィルタ処理部８２によるフィルタ処理の際の、フィルタの角度の個数は、任意の個数に設定し得る。

また、上記実施形態では、制御部８０が、第２回転機構９を制御することにより、被写体９０の角度を、０度、４５度、および、９０度に変更して撮像する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。制御部８０による複数の格子に対する被写体９０の角度は、任意に設定し得る。また、制御部８０による複数の格子に対する被写体９０の角度の個数は、任意の個数に設定し得る。

また、上記実施形態では、第１回転機構７が、被写体９０を回転させることにより、被写体９０と撮像系６とを相対回転させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１回転機構７は、撮像系６を回転させることにより、被写体９０と撮像系６とを相対回転させるように構成されていてもよい。しかしながら、第１回転機構７が撮像系６を回転させる構成の場合、第１回転機構７が大型化する。したがって、第１回転機構７は、被写体９０を回転させるように構成されることが好ましい。

また、上記実施形態では、図２に示すように、第２回転機構９が、被写体載置部９ａと、駆動部９ｂと、駆動力伝達部材９ｃと、支持部材９ｄと、を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。被写体９０を第２軸線５２周りの第２回転方向に回転可能であれば、第２回転機構９の構成は問わない。

また、上記実施形態では、第２回転機構９が、被写体９０を回転させることにより、被写体９０と複数の格子とを相対回転させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２回転機構９が、複数の格子を回転させることにより、被写体９０と複数の格子とを相対回転させるように構成されていてもよい。この場合、第２回転機構９は、１つの回転機構によって複数の格子を回転させるように構成されていてもよい。また、第２回転機構９は、１つの回転機構によって１つの格子を回転させるように構成されていてもよい。この場合、第２回転機構９は、各格子に設ければよい。

また、上記実施形態では、フィルタ処理部８２が、ガボールフィルタを用いる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。フィルタ処理部８２は、ガボールフィルタ以外のフィルタを用いたフィルタ処理を行うように構成されていてもよい。たとえば、フィルタ処理部８２は、暗視野像４３のＡ方向およびＢ方向の各々の方向に沿って、各画素の画素値のプロファイルを取得し、線状部分４４を取得するようなフィルタ処理を行うように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ線位相イメージングシステム１００が、被写体９０として、ＣＦＲＰを撮像する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｘ線位相イメージングシステム１００は、被写体として、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）を撮像するように構成されていてもよい。繊維複合材料であれば、どのような被写体を撮像してもよい。

また、上記実施形態では、格子位置調整機構１２が、第１格子３を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、回転方向Ｒｚ、回転方向Ｒｘおよび回転方向Ｒｙに移動可能に構成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、格子位置調整機構１２は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、回転方向Ｒｚ、回転方向Ｒｘおよび回転方向Ｒｙの内、いずれか１つまたは複数の方向のみに移動可能に構成されていてもよい。また、格子位置調整機構１２は、第２格子４または第３格子５を移動可能に構成されていてもよい。なお、縞走査を行う場合は、格子位置調整機構１２を、縞走査を行う方向に格子を移動可能に構成する必要がある。

また、上記実施形態では、複数の格子は、Ｘ線源１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子５を含むように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性が高ければ、第３格子５を含まない構成としてもよい。

また、上記実施形態では、タルボ効果による自己像を形成するために、第１格子３を位相格子とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、自己像は縞模様であればよいので、位相格子の代わりに吸収格子を用いてもよい。吸収格子を用いると、距離などの光学条件により単純に縞模様が発生する領域（非干渉計）と、タルボ効果による自己像が生じる領域（干渉計）とが生じる。

［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）
被写体に含まれる繊維を抽出するＸ線位相イメージングシステムであって、
Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に配置された複数の格子と、を含む撮像系と、
前記被写体と前記撮像系とを、Ｘ線の照射軸線と直交する方向周りの回転方向に相対回転させる第１回転機構と、
前記被写体と前記撮像系とを前記第１回転機構により相対回転させながら複数の撮像角度において撮像することにより、前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の強度分布に基づいて、３次元の暗視野像を含む３次元のＸ線位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、
前記暗視野像の所定の断面に対して、前記被写体に含まれる所定の方向に沿って延びる線状部分を抽出するフィルタを用いたフィルタ処理を、前記所定の断面における前記フィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して行うフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理部によって抽出された、前記繊維に対応する複数の前記線状部分に基づいて、線状部分画像を生成する線状部分画像生成部と、を備える、Ｘ線位相イメージングシステム。

（項目２）
前記繊維を含む前記被写体は、板状形状を有しており、
前記フィルタ処理部は、前記所定の断面としての前記被写体の厚み方向に沿った方向の厚み方向断面における前記線状部分を抽出するように構成されている、項目１に記載のＸ線位相イメージングシステム。

（項目３）
前記フィルタ処理部は、前記厚み方向断面における、前記被写体の厚み方向を含む所定の角度範囲内において、前記フィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して、前記フィルタ処理を行うように構成されている、項目２に記載のＸ線位相イメージングシステム。

（項目４）
前記線状部分画像生成部は、前記被写体の厚み方向の重みが最も大きくなるように、前記線状部分に対して重み付けを行うように構成されている、項目２または３に記載のＸ線位相イメージングシステム。

（項目５）
前記線状部分画像生成部は、互いに異なる角度の前記フィルタを用いた処理によって得られる前記線状部分の信号値に対して、角度に応じた重み付けを行うとともに、前記被写体の厚み方向の角度の重み付けが最も大きくなるように重み付けを行うように構成されている、項目４に記載のＸ線位相イメージングシステム。

（項目６）
前記線状部分画像生成部は、前記フィルタ処理部によって抽出された複数の前記線状部分を積算することにより、前記線状部分画像を生成するように構成されている、項目２～５のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージングシステム。

（項目７）
前記線状部分画像を前記被写体の厚み方向に投影した２次元の第１投影画像を生成する投影画像生成部をさらに備える、項目６に記載のＸ線位相イメージングシステム。

（項目８）
前記第１投影画像は、前記被写体の厚み方向に沿った方向における前記線状部分の分布を表した画像であり、
前記投影画像生成部は、前記線状部分画像を、前記被写体の厚み方向と、前記被写体の面内方向とに投影することにより、前記第１投影画像を生成するように構成されている、項目７に記載のＸ線位相イメージングシステム。

（項目９）
前記被写体と前記複数の格子とを、Ｘ線の照射軸線周りの回転方向に相対回転させる第２回転機構をさらに備え、
前記画像処理部は、前記第２回転機構によって前記複数の格子に対する前記被写体の向きを変更して取得した複数の前記暗視野像を生成するように構成されており、
前記フィルタ処理部は、前記複数の暗視野像の各々に対して、前記フィルタを用いた前記フィルタ処理を行うように構成されている、項目２～８のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージングシステム。

（項目１０）
前記線状部分画像生成部は、前記フィルタ処理部が前記複数の暗視野像の各々に対して前記フィルタを用いた前記フィルタ処理を行うことにより得られた前記複数の線状部分に基づいて生成された前記複数の線状部分画像を合成した合成抽出画像を生成するように構成されている、項目９に記載のＸ線位相イメージングシステム。

（項目１１）
前記線状部分画像生成部は、前記３次元の暗視野像の前記被写体の面内方向における前記線状部分を抽出し、前記被写体の面内方向に投影した２次元の第２投影画像を生成するように構成されており、
前記第１投影画像と、前記第２投影画像とを表示する表示部をさらに備える、項目７に記載のＸ線位相イメージングシステム。

（項目１２）
前記Ｘ線位相コントラスト画像は、３次元の吸収像と、３次元の位相微分像とをさらに含み、
前記表示部は、前記吸収像と、前記位相微分像と、前記暗視野像とのうち、少なくともいずれかの画像と、前記第１投影画像と、前記第２投影画像とを表示するように構成されている、項目１１に記載のＸ線位相イメージングシステム。

（項目１３）
被写体に含まれる繊維を抽出するＸ線位相イメージング方法であって、
前記被写体と、Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に配置された複数の格子と、を含む撮像系とを、Ｘ線の照射軸線と直交する方向周りの回転方向に相対回転させながら複数の撮像角度において撮像するステップと、
複数の撮像角度において前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、３次元の暗視野像を含む３次元のＸ線位相コントラスト画像を生成するステップと、
前記暗視野像の所定の断面に対して、前記被写体に含まれる所定の方向に沿って延びる線状部分を抽出するフィルタを用いたフィルタ処理を、前記所定の断面における前記フィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して行うステップと、
抽出された、前記繊維に対応する複数の前記線状部分に基づいて、線状部分画像を生成するステップと、を備える、Ｘ線位相イメージング方法。

１ Ｘ線源
２ Ｘ線検出器
６ 撮像系
７ 第１回転機構
９ 第２回転機構
１０ 表示部
４０ Ｘ線位相コントラスト画像
４１ 吸収像
４２ 位相微分像
４３ 暗視野像
４４ 線状部分
４５ 線状部分画像
４６ 合成抽出画像
４７ 第１投影画像
４８ 第２投影画像
５０ Ｘ線の照射軸
８１ 画像処理部
８２ フィルタ処理部
８３ 線状部分画像生成部
８４ 投影画像生成部
９０ 被写体
９０ａ 厚み方向断面
９０ｂ 繊維（被写体の厚み方向に向く繊維）
１００ Ｘ線イメージング装置

Claims (13)

1. 被写体に含まれる繊維を抽出するＸ線位相イメージングシステムであって、
   Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に配置された複数の格子と、を含む撮像系と、
   前記被写体と前記撮像系とを、Ｘ線の照射軸線と直交する方向周りの回転方向に相対回転させる第１回転機構と、
   前記被写体と前記撮像系とを前記第１回転機構により相対回転させながら複数の撮像角度において撮像することにより、前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の強度分布に基づいて、３次元の暗視野像を含む３次元のＸ線位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、
   前記暗視野像の所定の断面に対して、前記被写体に含まれる所定の方向に沿って延びる線状部分を抽出するフィルタを用いたフィルタ処理を、前記所定の断面における前記フィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して行うフィルタ処理部と、
   前記フィルタ処理部によって抽出された、前記繊維に対応する複数の前記線状部分に基づいて、線状部分画像を生成する線状部分画像生成部と、を備える、Ｘ線位相イメージングシステム。
2. 前記繊維を含む前記被写体は、板状形状を有しており、
   前記フィルタ処理部は、前記所定の断面としての前記被写体の厚み方向に沿った方向の厚み方向断面における前記線状部分を抽出するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージングシステム。
3. 前記フィルタ処理部は、前記厚み方向断面における、前記被写体の厚み方向を含む所定の角度範囲内において、前記フィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して、前記フィルタ処理を行うように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージングシステム。
4. 前記線状部分画像生成部は、前記被写体の厚み方向の重みが最も大きくなるように、前記線状部分に対して重み付けを行うように構成されている、請求項３に記載のＸ線位相イメージングシステム。
5. 前記線状部分画像生成部は、互いに異なる角度の前記フィルタを用いた処理によって得られる前記線状部分の信号値に対して、角度に応じた重み付けを行うとともに、前記被写体の厚み方向の角度の重み付けが最も大きくなるように重み付けを行うように構成されている、請求項４に記載のＸ線位相イメージングシステム。
6. 前記線状部分画像生成部は、前記フィルタ処理部によって抽出された複数の前記線状部分を積算することにより、前記線状部分画像を生成するように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージングシステム。
7. 前記線状部分画像を前記被写体の厚み方向に投影した２次元の第１投影画像を生成する投影画像生成部をさらに備える、請求項６に記載のＸ線位相イメージングシステム。
8. 前記第１投影画像は、前記被写体の厚み方向に沿った方向における前記線状部分の分布を表した画像であり、
   前記投影画像生成部は、前記線状部分画像を、前記被写体の厚み方向と、前記被写体の面内方向とに投影することにより、前記第１投影画像を生成するように構成されている、請求項７に記載のＸ線位相イメージングシステム。
9. 前記被写体と前記複数の格子とを、Ｘ線の照射軸線周りの回転方向に相対回転させる第２回転機構をさらに備え、
   前記画像処理部は、前記第２回転機構によって前記複数の格子に対する前記被写体の向きを変更して取得した複数の前記暗視野像を生成するように構成されており、
   前記フィルタ処理部は、前記複数の暗視野像の各々に対して、前記フィルタを用いた前記フィルタ処理を行うように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージングシステム。
10. 前記線状部分画像生成部は、前記フィルタ処理部が前記複数の暗視野像の各々に対して前記フィルタを用いた前記フィルタ処理を行うことにより得られた前記複数の線状部分に基づいて生成された前記複数の線状部分画像を合成した合成抽出画像を生成するように構成されている、請求項９に記載のＸ線位相イメージングシステム。
11. 前記線状部分画像生成部は、前記３次元の暗視野像の前記被写体の面内方向における前記線状部分を抽出し、前記被写体の面内方向に投影した２次元の第２投影画像を生成するように構成されており、
    前記第１投影画像と、前記第２投影画像とを表示する表示部をさらに備える、請求項７に記載のＸ線位相イメージングシステム。
12. 前記Ｘ線位相コントラスト画像は、３次元の吸収像と、３次元の位相微分像とをさらに含み、
    前記表示部は、前記吸収像と、前記位相微分像と、前記暗視野像とのうち、少なくともいずれかの画像と、前記第１投影画像と、前記第２投影画像とを表示するように構成されている、請求項１１に記載のＸ線位相イメージングシステム。
13. 被写体に含まれる繊維を抽出するＸ線位相イメージング方法であって、
    前記被写体と、Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に配置された複数の格子と、を含む撮像系とを、Ｘ線の照射軸線と直交する方向周りの回転方向に相対回転させながら複数の撮像角度において撮像するステップと、
    複数の撮像角度において前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、３次元の暗視野像を含む３次元のＸ線位相コントラスト画像を生成するステップと、
    前記暗視野像の所定の断面に対して、前記被写体に含まれる所定の方向に沿って延びる線状部分を抽出するフィルタを用いたフィルタ処理を、前記所定の断面における前記フィルタの角度を異ならせた複数の角度に対して行うステップと、
    抽出された、前記繊維に対応する複数の前記線状部分に基づいて、線状部分画像を生成するステップと、を備える、Ｘ線位相イメージング方法。