JP2013047644A - 放射線撮影装置および断層画像補正方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステージ2に校正用ファントムPhを埋め込むことで、当該校正用ファントムPhを搭載可能にステージ2を構成する。撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムPhを同時にステージ2に載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムPhを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
【選択図】図4
Description
すなわち、この発明の放射線撮影装置は、対象物を載置するステージと、そのステージを間に挟んで互いに対向するように配置された放射線照射手段および放射線検出手段とを備え、前記放射線照射手段から照射されて前記対象物を透過した放射線を前記放射線検出手段で検出することにより得られた投影画像に基づいて放射線撮影を行う放射線撮影装置であって、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成し、前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記放射線照射手段、前記放射線検出手段、前記ステージの少なくともいずれかを駆動する駆動手段と、前記校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出手段とを備えることを特徴とするものである。
ここで、本発明における上述の断層画像とは、複数の断層画像を含む3次元断層画像であり、もちろん、1枚の断層画像の場合も含むものである。
図1は、実施例に係るX線検査装置の概略構成図であり、図2は、実施例に係るX線検査装置のブロック図である。本実施例では、放射線撮影装置として、X線検査装置を例に採って説明する。
先ず、校正用ファントムPhの投影画像から特徴点を抽出し、その特徴点のピクセル座標を記憶する。特徴点としては、例えばマーカが球形状である場合は球の中心、マーカが格子状パターンである場合は、格子状パターンの交点を特徴点と設定すればよい。特徴点は1つの投影画像中に複数(数は算出したいパラメータの数による)存在し、全ての投影画像において校正用ファントムPhの同一点の特徴点が抽出されるのが好ましい。
次に、前記ステップS1で抽出した各フレームの特徴点を、校正用ファントムPhの投影画像間で、校正用ファントムPhの同一点を表している特徴点の対応付けを行う。対応付けの方法は、例えば連続フレームの投影画像間で比較して、投影画像上の距離が最も近い特徴点同士を同一特徴点として識別する方法が考えられる。また、あるフレームでの投影画像上の特徴点位置(特徴点画素)を、それ以前に取得されたフレームでの投影画像からわかる特徴点の画像上の軌跡から推定して、同一特徴点を対応付けて識別する方法も考えられる。
次に、対応付けられた特徴点(識別された特徴点)群からパラメータを算出する。特徴点の3次元座標が既知であり、特徴点が3次元的に6つ以上配置されている場合には、上述したように代数演算によりパラメータを直接的に算出することができる。また、Bundle Adjustment法のような非線形最適化により算出することができる。このとき、いくつかのパラメータを固定値として扱うこともでき、算出必要なパラメータの数に応じて必要な特徴点数も異なる。また、特徴点の3次元座標が未知である場合でも、skewが0である場合は非線形最適化方法によりセルフキャリブレーションが可能であり、最適な変数パラメータを算出することができる。このときのパラメータ算出はユークリッド復元にあたりスケール不定性は残る。そこで、必要に応じて適切なスケール変換をしたり、パラメータに制約を入れる事で所望のスケールとしたりすることができる。
次に、対象物Oを撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成するために、当該撮影条件でのパラメータ(適したパラメータ)がパラメータ記憶部9(図2を参照)に既に記憶済か否かを例えばコントローラ11(図2を参照)が判断する。適したパラメータがパラメータ記憶部9に既に記憶済であれば、ステップT2に進む。適したパラメータがパラメータ記憶部9に記憶済でなければ、当該撮影条件でのパラメータを算出するために、ステップT11に進む。
当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出部8(図2を参照)が算出するために、当該撮影条件において校正用ファントムPhの投影画像を収集して、校正用ファントムPhの断層撮影を行う。具体的には、対象物Oおよび校正用ファントムPhをステージ2に載置した状態で、校正用ファントムPhを透過したX線をX線検出器4(図1、図2を参照)で検出することにより校正用ファントムPhの投影画像を取得して収集する。
当該撮影条件において対象物Oの投影画像を収集して、対象物Oの断層撮影を行う。具体的には、ステップT11と同様に、対象物Oおよび校正用ファントムPhをステージ2に載置した状態で、対象物Oを透過したX線をX線検出器4で検出することにより対象物Oの投影画像を取得して収集する。ステップT2は、この発明における第1投影画像収集工程に相当する。
ステップT2で対象物Oの断層撮影を行った後、当該撮影条件でのパラメータ(適したパラメータ)をパラメータ算出部8が既に算出済か否かを例えばコントローラ11が判断する。適したパラメータをパラメータ算出部8が既に算出済であれば、ステップT5に進む。適したパラメータをパラメータ算出部8が算出済でなければ、パラメータ算出完了までステップT4で待機する。
適したパラメータをパラメータ算出部8が算出するために、算出完了までステップT4で待機する。算出完了すれば、ステップT5に進む。
一方、ステップT11で校正用ファントムPhの断層撮影を行った後、校正用ファントムPhの投影画像に基づいてパラメータ算出部8はパラメータを算出する。上述のステップS1〜S3(図6を参照)を行って、上記(1)式を用いてパラメータを求める場合には、以下のように求める。すなわち、校正用ファントムPhの投影画像上に映った各々の特徴点の座標(ピクセル座標系のP〜 in中のxin,yin)や、そのときの撮影条件での座標を上記(1)式に代入することにより、撮影時の幾何学的条件を求める。これらの幾何学的条件を求めることにより、最大11個のパラメータ(この場合には、6個の外部パラメータと、5個の内部パラメータ)を求める。このステップT12は、この発明におけるパラメータ算出工程に相当する。
ステップT12で算出されたパラメータをパラメータ記憶部9に書き込んで記憶する。このステップT11〜T13を行うことにより、当該撮影条件でのパラメータを算出して記憶することになる。パラメータを記憶したらステップT5に進む。このステップT13は、この発明におけるパラメータ記憶工程に相当する。
ステップT4あるいはステップT13でパラメータが求まったら、複数の対象物Oの投影画像およびパラメータに基づいて、断層画像算出部10(図2を参照)は対象物Oの断層画像を算出し、当該算出時に対象物Oを撮影したときに撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。このようにして、校正用ファントムPhを利用して対象物Oの断層画像を補正する。このステップT5は、この発明における断層画像算出工程に相当する。
断層画像算出部10で得られた断層画像を画像出力部12(図2を参照)のモニタに表示出力する。断層画像算出部10で得られた断層画像を画像出力部12のプリンタに印刷出力してもよい。
3 … X線管
4 … X線検出器
5 … 検出器回転機構
6 … 検出器傾動機構
7 … ステージ駆動機構
8 … パラメータ算出部
9 … パラメータ記憶部
10 … 断層画像算出部
M … マーカ
Ph … 校正用ファントム
O … 対象物
Claims (11)
- 対象物を載置するステージと、
そのステージを間に挟んで互いに対向するように配置された放射線照射手段および放射線検出手段と
を備え、
前記放射線照射手段から照射されて前記対象物を透過した放射線を前記放射線検出手段で検出することにより得られた投影画像に基づいて放射線撮影を行う放射線撮影装置であって、
少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成し、
前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記放射線照射手段、前記放射線検出手段、前記ステージの少なくともいずれかを駆動する駆動手段と、
前記校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出手段と
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。 - 請求項1に記載の放射線撮影装置において、
前記ステージにマーカを埋め込んで前記校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする放射線撮影装置。 - 請求項1に記載の放射線撮影装置において、
前記ステージにパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる前記校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする放射線撮影装置。 - 校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する断層画像補正方法であって、
前記対象物および前記校正用ファントムをステージに載置する載置工程と、
その載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記対象物を透過した放射線に基づく前記対象物の投影画像を収集する第1投影画像収集工程と、
前記載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記校正用ファントムを透過した放射線に基づく前記校正用ファントムの投影画像を収集する第2投影画像収集工程と、
その第2投影画像収集工程で収集された前記校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出工程と、
前記第1投影画像収集工程でそれぞれ収集された複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータ算出工程で算出された前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出工程と
を備え、
これらの工程を行うことで、前記校正用ファントムを利用して前記対象物の断層画像を補正することを特徴とする断層画像補正方法。 - 請求項4に記載の断層画像補正方法において、
前記対象物が前記校正用ファントムを兼用することで、
前記第1投影画像収集工程と前記第2投影画像収集工程とを両方同時に行い、前記対象物の投影画像を収集するとともに、前記対象物が兼用する前記校正用ファントムの投影画像を収集することを特徴とする断層画像補正方法。 - 請求項4に記載の断層画像補正方法において、
少なくとも放射線撮影時に前記校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。 - 請求項6に記載の断層画像補正方法において、
前記ステージにマーカを埋め込んで前記校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。 - 請求項6に記載の断層画像補正方法において、
前記ステージにパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる前記校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。 - 請求項4から請求項8のいずれかに記載の断層画像補正方法において、
前記第1投影画像収集工程で前記対象物の投影画像を収集するときと同じ撮影条件において前記第2投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出し、
当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において前記第1投影画像収集工程で前記対象物の投影画像を収集するとともに、当該変更後の撮影条件において前記第2投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該変更後の撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出することを特徴とする断層画像補正方法。 - 請求項4から請求項9のいずれかに記載の断層画像補正方法において、
前記パラメータ算出工程で算出された前記パラメータを撮影条件毎に記憶媒体に書き込んで記憶するパラメータ記憶工程を備え、
ある撮影条件に適した前記パラメータが記憶されていないときに、当該撮影条件において前記第2投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出し、算出された当該撮影条件に適したパラメータを前記パラメータ記憶工程で前記記憶媒体に書き込んで記憶し、
前記断層画像算出工程で、各々の撮影条件でのパラメータを利用して前記対象物の断層画像を算出して再構成することを特徴とする断層画像補正方法。 - 請求項4から請求項10のいずれかに記載の断層画像補正方法において、
放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した前記所定枚数のフレーム以外のフレーム毎に前記第2投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像をそれぞれ収集し、当該フレーム毎に前記パラメータを前記パラメータ算出工程でそれぞれ算出し、
前記断層画像補正方法は、
それぞれ算出された前記パラメータに基づいて、削除した前記所定枚数のフレームでのパラメータを補間するパラメータ補間工程を備え、
そのパラメータ補間工程でパラメータを補間することにより、前記全フレームでのパラメータを算出することを特徴とする断層画像補正方法。
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