JP2013090921A - Radiography apparatus and image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検体による放射線の位相変化に基づく画像を検出する放射線撮影装置及びこれに用いられる画像処理方法に関する。 The present invention relates to a radiation imaging apparatus for detecting an image based on a phase change of radiation by a subject and an image processing method used therefor.
放射線、例えばＸ線は、物質を構成する元素の重さ（原子番号）と物質の密度及び厚さとに依存して吸収され減衰するといった特性を有する。この特性に着目し、医療診断や非破壊検査等の分野において、被検体の内部を透視するためのプローブとしてＸ線が利用されている。 Radiation, such as X-rays, has a characteristic that it is absorbed and attenuated depending on the weight (atomic number) of the elements constituting the substance and the density and thickness of the substance. Focusing on this characteristic, X-rays are used as a probe for seeing through the inside of a subject in fields such as medical diagnosis and nondestructive inspection.
一般的なＸ線撮影装置では、Ｘ線を放射するＸ線源と、Ｘ線を検出するＸ線画像検出器との間に被検体を配置して、被検体を透過したＸ線の撮影を行う。この場合、Ｘ線源からＸ線画像検出器に向けて放射されたＸ線は、被検体を透過する際に吸収され減衰した後、Ｘ線画像検出器に入射する。この結果、被検体によるＸ線の強度変化に基づく画像がＸ線画像検出器により検出される。 In a general X-ray imaging apparatus, an object is placed between an X-ray source that emits X-rays and an X-ray image detector that detects X-rays, and X-rays transmitted through the object are imaged. Do. In this case, X-rays emitted from the X-ray source toward the X-ray image detector are absorbed and attenuated when passing through the subject, and then enter the X-ray image detector. As a result, an image based on an X-ray intensity change by the subject is detected by the X-ray image detector.
Ｘ線吸収能は、原子番号が小さい元素ほど低くなるため、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、Ｘ線の強度変化が小さく、画像に十分なコントラストが得られないといった問題がある。例えば、人体の関節を構成する軟骨部とその周辺の関節液は、いずれも殆どの成分が水であり、両者のＸ線吸収能の差が小さいため、コントラストが得られにくい。 Since the X-ray absorptivity becomes lower with an element having a smaller atomic number, there is a problem that a change in X-ray intensity is small and sufficient contrast cannot be obtained in a soft tissue or soft material. For example, most of the components of the cartilage portion constituting the joint of the human body and the joint fluid in the vicinity thereof are water, and the difference in the X-ray absorption capacity between them is small, so that it is difficult to obtain contrast.
このような問題を背景に、被検体によるＸ線の強度変化に代えて、被検体によるＸ線の位相変化に基づいた画像を得るＸ線位相イメージングの研究が近年盛んに行われている。Ｘ線位相イメージングは、被検体に入射したＸ線の位相変化が強度変化より大きいことに基づき、Ｘ線の位相変化を画像化する方法であり、Ｘ線吸収能が低い被検体に対しても高コントラストの画像を得ることができる。Ｘ線位相イメージングの一種として、２枚の回折格子とＸ線画像検出器とを用いてＸ線タルボ干渉計を構成することにより、Ｘ線の位相変化を検出するＸ線撮影装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Against this background, research on X-ray phase imaging that obtains an image based on the phase change of the X-ray by the subject instead of the change in the intensity of the X-ray by the subject has been actively conducted in recent years. X-ray phase imaging is a method of imaging the X-ray phase change based on the fact that the phase change of the X-ray incident on the subject is larger than the intensity change. A high-contrast image can be obtained. As one type of X-ray phase imaging, an X-ray imaging apparatus that detects an X-ray phase change by configuring an X-ray Talbot interferometer using two diffraction gratings and an X-ray image detector is known. (For example, refer to Patent Document 1).
このＸ線撮影装置は、Ｘ線源から見て被検体の背後に第１の回折格子を配置し、第１の回折格子からタルボ距離だけ離れた位置に第２の回折格子を配置し、その背後にＸ線画像検出器を配置したものである。タルボ距離は、第１の回折格子を通過したＸ線が、タルボ効果によって第１の回折格子の自己像（縞画像）を形成する距離であり、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長とに依存する。この自己像は、被検体でのＸ線の位相変化で屈折が生じることにより変調される。この変調量を検出することにより、Ｘ線の位相変化が画像化される。 In this X-ray imaging apparatus, the first diffraction grating is disposed behind the subject as viewed from the X-ray source, and the second diffraction grating is disposed at a position separated from the first diffraction grating by the Talbot distance. An X-ray image detector is arranged behind. The Talbot distance is the distance at which the X-rays that have passed through the first diffraction grating form a self-image (striped image) of the first diffraction grating due to the Talbot effect, and the grating pitch of the first diffraction grating and the X-ray wavelength Depends on and. This self-image is modulated by refraction caused by the phase change of X-rays in the subject. By detecting this modulation amount, the phase change of the X-ray is imaged.
上記変調量の検出方法として縞走査法が知られている。縞走査法とは、第１の回折格子に対して第２の回折格子を、第１の回折格子の面に平行でかつ第１の回折格子の格子線方向に垂直な方向に、所定の走査ピッチで並進移動（走査）させながら、各走査位置において、Ｘ線源からＸ線を放射し、被検体、第１及び第２の回折格子を通過したＸ線をＸ線画像検出器により撮影する方法である。このＸ線画像検出器により得られる各画素の画素値の上記走査に対する変化を表す信号（強度変調信号）について位相ズレ量（被検体が存在しない場合の初期位置からの位相差）を算出することにより、上記変調量に関連する画像が得られる。この画像は、被検体の屈折率を反映した画像であり、Ｘ線の位相変化（位相シフト）の微分量に対応するため、位相微分画像と呼ばれる。 A fringe scanning method is known as a method for detecting the modulation amount. In the fringe scanning method, the second diffraction grating is scanned with respect to the first diffraction grating in a direction parallel to the plane of the first diffraction grating and perpendicular to the grating line direction of the first diffraction grating. X-rays are radiated from the X-ray source at each scanning position while being translated (scanned) at a pitch, and the X-ray image passing through the subject and the first and second diffraction gratings is imaged by the X-ray image detector. Is the method. Calculating a phase shift amount (phase difference from an initial position when no subject exists) for a signal (intensity modulation signal) representing a change in the pixel value of each pixel obtained by the X-ray image detector with respect to the scanning. Thus, an image related to the modulation amount is obtained. This image is an image reflecting the refractive index of the subject, and corresponds to the differential amount of the X-ray phase change (phase shift), and is called a phase differential image.
特許文献１に示されているように、上記位相ズレ量は、複素数の偏角を抽出する関数（ａｒｇ［…］）や、逆正接関数（ｔａｎ−１［…］）を用いて算出される。このため、位相微分画像は、上記関数の値域（−πから＋π、または、−π／２から＋π／２）に畳み込まれた（ラップされた）値により表現される。このようにラップされた位相微分画像には、値域の上限から下限に変化する箇所、または下限から上限に変化する箇所で不連続点が生じることがあるため、この不連続点をなくして連続化するようにアンラップ処理を行うことが知られている（例えば、特許文献２参照）。 As shown in Patent Document 1, the phase shift amount is calculated using a function (arg [...]) for extracting a complex argument and an arctangent function (tan -1 [...]). . For this reason, the phase differential image is expressed by a value convolved (wrapped) in the range of the function (−π to + π or −π / 2 to + π / 2). In the phase differential image wrapped in this way, discontinuous points may occur at locations where the upper limit of the range changes to the lower limit or at locations where the lower limit changes to the upper limit. It is known to perform the unwrapping process (see, for example, Patent Document 2).
アンラップ処理は、画像内の所定位置を起点とし、該起点から所定の経路に沿って順に行われる。この経路中に上記不連続点が検出されると、この不連続点以降のデータに、上記関数の値域に相当する値が一律に加算または減算される。これにより、不連続点がなくなり、データが連続化する。 The unwrap process is performed in order along a predetermined path from a predetermined position in the image as a starting point. When the discontinuous point is detected in the path, a value corresponding to the range of the function is uniformly added to or subtracted from data after the discontinuous point. Thereby, discontinuous points are eliminated and data is continuous.
また、位相微分画像にはノイズが重畳され、画像ムラが生じ、被検体の観察の妨げになることがある。こうしたノイズは、例えば、各格子や線源等の配置誤差や撮影時の温度環境等、撮影時状況による様々な原因によって生じるが、配置誤差や温度環境等の撮影時の状況がほぼ同じであれば、被検体の有無に関わらず、同じ態様のノイズとして現れる。このため、被検体を撮影して得られた位相微分画像から、ほぼ同環境で被検体のない状態で撮影して得られた位相微分画像を減算することにより、被検体を撮影して得られた位相微分画像からノイズ成分を除去することが知られている（特許文献１，２参照）。 Further, noise is superimposed on the phase differential image, resulting in image unevenness, which may hinder the observation of the subject. Such noise is caused by various causes depending on the shooting conditions such as the placement error of each grid or radiation source, the temperature environment at the time of shooting, etc., but the situation at the time of shooting such as the placement error and the temperature environment is almost the same. For example, the noise appears in the same manner regardless of the presence or absence of the subject. For this reason, it can be obtained by imaging the subject by subtracting the phase differential image obtained by imaging in the same environment and without the subject from the phase differential image obtained by imaging the subject. It is known to remove noise components from the phase differential image (see Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、被検体を撮影して得られた位相微分画像から、被検体のない状態で撮影して得られた位相微分画像を減算した後にも、被写体の像とは関連しないノイズ成分（以下、トレンドという）が残存してしまうことがある。トレンドは、撮影のたびに変化する点が、前述の被検体のない状態で撮影した位相微分画像の減算により除去されるノイズ成分と異なるが、トレンドも前述のノイズ成分と同様に被検体の観察の妨げになるので、トレンドをも確実に除去することのが望まれている。 However, even after subtracting the phase differential image obtained by imaging in the absence of the subject from the phase differential image obtained by imaging the subject, noise components that are not related to the subject image (hereinafter referred to as trend) May remain). Although the trend changes with each imaging, the trend is different from the noise component removed by subtraction of the phase differential image captured in the absence of the subject, but the trend is also similar to the noise component described above. Therefore, it is desirable to remove the trend without fail.
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、被検体のない状態で撮影した位相微分画像の減算により除去されるノイズ成分だけでなく、トレンドも残存しない精細な位相微分画像が得られる放射線撮影装置を提供することを目的とする。また、トレンドのない位相微分画像を得るための画像処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described points, and not only a noise component removed by subtraction of a phase differential image photographed in a state where there is no subject, but also a fine phase differential image in which no trend remains is obtained. An object is to provide a radiation imaging apparatus. It is another object of the present invention to provide an image processing method for obtaining a phase differential image having no trend.
本発明の放射線撮影装置は、被検体に向けて放射線を射出する放射線源と、放射線源から射出された放射線を検出して画像データを生成する放射線検出器と、前記放射線源と前記放射線検出器との間に配置された格子部と、前記放射線検出器により得られた画像データに基づいて、位相微分画像を生成する位相微分画像生成部と、前記位相微分画像にアンラップ処理を施し、アンラップ処理済み位相微分画像を生成するアンラップ処理部と、被検体がない状態で得られた前記アンラップ処理済み位相微分画像をオフセット画像、被検体を撮影して得られた前記アンラップ処理済み位相微分画像を被検体画像とし、前記オフセット画像及び前記被検体画像から所定周波数成分を除去する第１ノイズ除去部と、前記第１ノイズ除去部により、前記所定周波数成分が除去された前記オフセット画像及び前記被検体画像の差分をとることにより、前記所定周波数成分以外のノイズを除去する第２ノイズ除去部と、を備えることを特徴とする放射線撮影装置。 The radiation imaging apparatus of the present invention includes a radiation source that emits radiation toward a subject, a radiation detector that detects radiation emitted from the radiation source and generates image data, and the radiation source and the radiation detector. A phase differential image generation unit that generates a phase differential image based on image data obtained by the radiation detector, an unwrap process performed on the phase differential image, and an unwrap process An unwrap processing unit that generates a completed phase differential image, an offset image of the unwrapped phase differential image obtained without a subject, and an unwrapped phase differential image obtained by photographing the subject. A first noise removing unit that removes a predetermined frequency component from the offset image and the subject image as a specimen image; and By taking the difference between the offset image and the subject image which the constant frequency component is removed, the radiation imaging apparatus, characterized by comprising a second noise removing unit for removing noise other than the predetermined frequency component.
前記第１ノイズ除去部は、前記オフセット画像及び前記被検体画像をフーリエ変換して前記所定周波数成分を除去することが好ましい。 The first noise removing unit preferably removes the predetermined frequency component by performing a Fourier transform on the offset image and the subject image.
前記第１ノイズ除去部は、前記所定周波数成分として前記所定周波数以下の成分を除去することが好ましい。 The first noise removing unit preferably removes a component having the predetermined frequency or less as the predetermined frequency component.
前記放射線検出器により得られた画像データに基づいて吸収微分画像を生成する吸収微分画像生成部を備え、前記第１ノイズ除去部は、前記位相微分画像にあり、前記吸収微分画像にない周波数成分を前記所定周波数成分として、前記被検体画像及び前記オフセット画像から除去することが好ましい。 An absorption differential image generation unit that generates an absorption differential image based on image data obtained by the radiation detector, wherein the first noise removal unit is in the phase differential image and is not in the absorption differential image. Is preferably removed from the subject image and the offset image as the predetermined frequency component.
前記吸収微分画像生成部は、前記被検体がない状態で得られた前記画像データに基づいて第１吸収微分画像を、前記被検体を撮影して得られた前記画像データに基づいて第２吸収微分画像をそれぞれ生成し、前記第１ノイズ除去部は、前記オフセット画像にあり、前記第１吸収微分画像にない周波数成分を前記オフセット画像から除去し、前記被検体画像にあり、前記第２吸収微分画像にない周波数成分を前記被検体画像から除去することが好ましい。 The absorption differential image generation unit obtains a first absorption differential image based on the image data obtained without the subject, and a second absorption based on the image data obtained by imaging the subject. Each differential image is generated, and the first noise removing unit removes a frequency component that is present in the offset image and is not present in the first absorption differential image from the offset image, and is present in the subject image, and the second absorption It is preferable to remove frequency components that are not in the differential image from the subject image.
前記吸収微分画像生成部は、前記被検体がない状態で得られた前記画像データに基づいて第１吸収微分画像を生成し、前記第１ノイズ除去部は、前記オフセット画像にあり、前記第１吸収微分画像にない周波数成分を前記所定周波数成分として、前記オフセット画像と前記被検体画像からそれぞれ除去することが好ましい。 The absorption differential image generation unit generates a first absorption differential image based on the image data obtained without the subject, and the first noise removal unit is in the offset image, It is preferable that a frequency component not included in the absorption differential image is removed from the offset image and the subject image as the predetermined frequency component.
前記吸収微分画像は、前記被検体を撮影して得られた前記画像データに基づいて第２吸収微分画像を生成し、前記第１ノイズ除去部は、前記被検体画像にあり、前記第２吸収微分画像にない周波数成分を前記所定周波数として、前記被検体画像と前記オフセット画像からそれぞれ除去することが好ましい。 The absorption differential image generates a second absorption differential image based on the image data obtained by imaging the subject, and the first noise removal unit is in the subject image, and the second absorption image It is preferable that a frequency component not included in the differential image is removed from the subject image and the offset image as the predetermined frequency.
前記格子部は、放射線源からの放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、前記第１の周期パターン像を部分的に遮蔽して第２の周期パターン像を生成する第２の格子と有し、前記放射線画像検出器は、前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成することが好ましい。 The grating unit partially shields the first periodic pattern image by passing the radiation from the radiation source to generate the first periodic pattern image, and displays the second periodic pattern image. It is preferable that the radiographic image detector generates the image data by detecting the second periodic pattern image.
前記格子部は、前記第１の格子または第２の格子を所定の走査ピッチで移動させ、複数の走査位置に順に設定する走査機構を備え、前記放射線画像検出器は、前記各走査位置で前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成し、前記位相微分画像生成部は、前記放射線画像検出器により生成される複数の画像データに基づいて位相微分画像を生成することが好ましい。 The grating unit includes a scanning mechanism that moves the first grating or the second grating at a predetermined scanning pitch and sequentially sets a plurality of scanning positions, and the radiological image detector includes the scanning mechanism at each scanning position. Preferably, the second periodic pattern image is detected to generate image data, and the phase differential image generation unit generates a phase differential image based on a plurality of image data generated by the radiation image detector.
前記走査機構は、前記第１の格子または第２の格子を、格子線に直交する方向に移動させることが好ましい。 The scanning mechanism preferably moves the first grating or the second grating in a direction perpendicular to the grating lines.
前記走査機構は、前記第１の格子または第２の格子を、格子線に対して傾斜する方向に移動させることが好ましい。 The scanning mechanism preferably moves the first grating or the second grating in a direction inclined with respect to the grating line.
前記位相微分画像生成部は、前記放射線検出器により得られる単一の画像データに基づいて前記位相微分画像を生成することが好ましい。 Preferably, the phase differential image generation unit generates the phase differential image based on single image data obtained by the radiation detector.
前記第１の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を幾何光学的に投影することにより前記第１の周期パターン像を生成することが好ましい。 Preferably, the first grating is an absorption grating, and the first periodic pattern image is generated by geometrically optically projecting incident radiation.
前記第１の格子は、吸収型格子または位相型格子であり、入射した放射線にタルボ効果を生じさせて前記第１の周期パターン像を生成することが好ましい。 It is preferable that the first grating is an absorption grating or a phase grating, and generates the first periodic pattern image by causing a Talbot effect to incident radiation.
前記放射線源から放射された放射線を部分的に遮蔽して焦点を分散化するマルチスリットを備えることが好ましい。 It is preferable to provide a multi slit that partially blocks the radiation emitted from the radiation source and disperses the focal point.
本発明の画像処理方法は、放射線源と放射線検出器との間に格子部を配置して被検体のない状態で撮影を行うことにより得られる画像データに基づいて位相微分画像を生成し、アンラップ処理を施すことによりオフセット画像を生成するオフセット画像生成ステップと、前記オフセット画像から所定周波数成分を除去する第１ノイズ除去ステップと、放射線源と放射線検出器との間に格子部を配置して被検体の撮影を行うことにより得られる画像データに基づいて位相微分画像を生成し、アンラップ処理を施すことによって被検体画像を生成する被検体画像生成ステップと、前記被検体画像から前記所定周波数成分を除去する第２ノイズ除去ステップと、前記所定周波数成分が除去された前記オフセット画像と前記被検体画像の差分を取ることにより、前記所定周波数以外のノイズを除去する第３ノイズ除去ステップと、
を備えることを特徴とする。
The image processing method of the present invention generates a phase differential image based on image data obtained by arranging a grating portion between a radiation source and a radiation detector and performing imaging without a subject, and unwraps the image. An offset image generating step for generating an offset image by performing processing, a first noise removing step for removing a predetermined frequency component from the offset image, and a grating portion disposed between the radiation source and the radiation detector. A phase differential image is generated based on image data obtained by imaging the specimen, and a subject image generation step for generating a subject image by performing an unwrap process; and the predetermined frequency component from the subject image A second noise removing step to remove; and taking a difference between the offset image from which the predetermined frequency component has been removed and the subject image. Accordingly, a third noise removal step of removing noise other than the predetermined frequency,
It is characterized by providing.
本発明によれば、被検体のない状態で撮影した位相微分画像の減算により除去されるノイズ成分だけでなく、トレンドもない精細な位相微分画像を得られる放射線撮影装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radiography apparatus which can obtain not only the noise component removed by the subtraction of the phase differential image image | photographed in the state without the subject but the fine phase differential image without a trend can be provided.
［第１実施形態］
図１において、Ｘ線撮影装置１０は、Ｘ線源１１、格子部１２、Ｘ線画像検出器１３、メモリ１４、画像処理部１５、画像記録部１６、撮影制御部１７、コンソール１８、及びシステム制御部１９を備える。Ｘ線源１１は、例えば、回転陽極型のＸ線管と、Ｘ線の照射野を制限するコリメータとを有し、撮影制御部１７の制御に基づき、被検体Ｈに向けてＸ線を放射する。
[First Embodiment]
In FIG. 1, an X-ray imaging apparatus 10 includes an X-ray source 11, a grating unit 12, an X-ray image detector 13, a memory 14, an image processing unit 15, an image recording unit 16, an imaging control unit 17, a console 18, and a system. A control unit 19 is provided. The X-ray source 11 includes, for example, a rotary anode type X-ray tube and a collimator that limits the X-ray irradiation field, and emits X-rays toward the subject H based on the control of the imaging control unit 17. To do.
格子部１２は、第１の格子２１、第２の格子２２、及び走査機構２３を備える。第１及び第２の格子２１，２２は、Ｘ線照射方向であるＺ方向に関してＸ線源１１に対向配置されている。Ｘ線源１１と第１の格子２１との間には、被検体Ｈが配置可能な間隔が設けられている。Ｘ線画像検出器１３は、例えば、半導体回路を用いたフラットパネル検出器であり、第２の格子２２の背後に、検出面１３ａがＺ方向に直交するように配置されている。 The grating unit 12 includes a first grating 21, a second grating 22, and a scanning mechanism 23. The first and second gratings 21 and 22 are disposed to face the X-ray source 11 in the Z direction, which is the X-ray irradiation direction. A space is provided between the X-ray source 11 and the first grating 21 so that the subject H can be arranged. The X-ray image detector 13 is, for example, a flat panel detector using a semiconductor circuit, and is disposed behind the second grating 22 so that the detection surface 13a is orthogonal to the Z direction.
第１の格子２１は、Ｚ方向に直交する格子面内の一方向であるＹ方向に延伸された複数のＸ線吸収部２１ａ及びＸ線透過部２１ｂを備えた吸収型格子である。Ｘ線吸収部２１ａ及びＸ線透過部２１ｂは、Ｚ方向及びＹ方向に直交するＸ方向に交互に配列されており、縞状のパターンを形成している。第２の格子２２は、第１の格子２１と同様にＹ方向に延伸され、かつＸ方向に交互に配列された複数のＸ線吸収部２２ａ及びＸ線透過部２２ｂを備えた吸収型格子である。Ｘ線吸収部２１ａ，２２ａは、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等のＸ線吸収性を有する材料により形成されている。Ｘ線透過部２１ｂ，２２ｂは、シリコン（Ｓｉ）や樹脂等のＸ線透過性を有する材料や空隙により形成されている。 The 1st grating | lattice 21 is an absorption type grating | lattice provided with the some X-ray absorption part 21a and X-ray transmission part 21b extended | stretched in the Y direction which is one direction in the lattice plane orthogonal to a Z direction. The X-ray absorption part 21a and the X-ray transmission part 21b are alternately arranged in the X direction orthogonal to the Z direction and the Y direction, and form a striped pattern. The second grating 22 is an absorption type grating having a plurality of X-ray absorbing portions 22 a and X-ray transmitting portions 22 b that are extended in the Y direction and alternately arranged in the X direction, like the first grating 21. is there. The X-ray absorbing portions 21a and 22a are formed of a material having X-ray absorption properties such as gold (Au) and platinum (Pt). The X-ray transmissive portions 21b and 22b are formed of a material having X-ray permeability such as silicon (Si) or resin or a gap.
第１の格子２１は、Ｘ線源１１から放射されたＸ線を部分的に通過させて第１の周期パターン像（以下、Ｇ１像という）を生成する。第２の格子２２は、第１の格子２１により生成されたＧ１像を部分的に透過させて第２の周期パターン像（以下、Ｇ２像という）を生成する。被検体Ｈが配置されていない場合において、Ｇ１像は、第２の格子２２の格子パターンとほぼ一致する。 The first grating 21 partially passes X-rays emitted from the X-ray source 11 to generate a first periodic pattern image (hereinafter referred to as G1 image). The second grating 22 partially transmits the G1 image generated by the first grating 21 to generate a second periodic pattern image (hereinafter referred to as G2 image). When the subject H is not arranged, the G1 image substantially matches the lattice pattern of the second lattice 22.
Ｘ線画像検出器１３は、Ｇ２像を検出して画像データを生成する。メモリ１４は、Ｘ線画像検出器１３から読み出された画像データを一時的に記憶する。画像処理部１５は、メモリ１４に記憶された画像データに基づいて位相微分画像を生成し、この位相微分画像に基づいて位相コントラスト画像を生成する。画像記録部１６は、位相微分画像と位相コントラスト画像とを記録する。 The X-ray image detector 13 detects the G2 image and generates image data. The memory 14 temporarily stores the image data read from the X-ray image detector 13. The image processing unit 15 generates a phase differential image based on the image data stored in the memory 14, and generates a phase contrast image based on the phase differential image. The image recording unit 16 records a phase differential image and a phase contrast image.
走査機構２３は、第２の格子２２をＸ方向に並進移動させ、第１の格子２１に対する第２の格子２２の相対位置を順次に変更する。走査機構２３は、圧電アクチュエータや静電アクチュエータにより構成され、後述する縞走査を実行するために、撮影制御部１７の制御に基づいて駆動される。メモリ１４には、縞走査の各走査位置でＸ線画像検出器１３により得られる画像データが一括して記憶される。 The scanning mechanism 23 translates the second grating 22 in the X direction, and sequentially changes the relative position of the second grating 22 with respect to the first grating 21. The scanning mechanism 23 is configured by a piezoelectric actuator or an electrostatic actuator, and is driven based on the control of the imaging control unit 17 in order to execute a fringe scanning described later. The memory 14 collectively stores image data obtained by the X-ray image detector 13 at each scanning position of fringe scanning.
コンソール１８は、操作部１８ａ及びモニタ１８ｂを備えている。操作部１８ａは、キーボードやマウス等により構成され、Ｘ線源１１の管電圧、管電流、照射時間等の撮影条件の設定や、本撮影またはプレ撮影のモード選択、撮影実行指示等の操作入力を可能とする。本撮影とは、Ｘ線源１１と第１の格子２１との間に被検体Ｈを配置した状態で行う撮影モードである。プレ撮影とは、Ｘ線源１１と第１の格子２１との間に被検体Ｈを配置せずに行う撮影モードである。詳しくは後述するが、プレ撮影は、第１及び第２の格子２１，２２の製造誤差や配置誤差等により生じるバックグランド成分をオフセット画像として取得するために用いられる。 The console 18 includes an operation unit 18a and a monitor 18b. The operation unit 18a includes a keyboard, a mouse, and the like, and sets operation conditions such as setting of imaging conditions such as tube voltage, tube current, and irradiation time of the X-ray source 11, mode selection for main imaging or pre-imaging, and imaging execution instruction. Is possible. The main imaging is an imaging mode performed with the subject H placed between the X-ray source 11 and the first grating 21. Pre-imaging is an imaging mode performed without placing the subject H between the X-ray source 11 and the first grating 21. As will be described in detail later, the pre-photographing is used to acquire a background component caused by a manufacturing error or an arrangement error of the first and second gratings 21 and 22 as an offset image.
モニタ１８ｂは、撮影条件等の撮影情報や、画像記録部１６に記録された位相微分画像及び位相コントラスト画像の表示を行う。システム制御部１９は、操作部１８ａから入力される信号に応じて各部を統括的に制御する。 The monitor 18b displays photographing information such as photographing conditions and a phase differential image and a phase contrast image recorded in the image recording unit 16. The system control unit 19 comprehensively controls each unit according to a signal input from the operation unit 18a.
図２において、Ｘ線画像検出器１３は、入射Ｘ線により半導体膜（図示せず）に生じた電荷を収集する画素電極３１と、画素電極３１によって収集された電荷を読み出すためのＴＦＴ（Thin Film Transistor）３２とを備えた画素部３０が２次元状に多数配列されたものである。半導体膜は、例えば、アモルファスセレンにより形成されている。 In FIG. 2, an X-ray image detector 13 includes a pixel electrode 31 that collects charges generated in a semiconductor film (not shown) by incident X-rays, and a TFT (Thin for reading charges collected by the pixel electrode 31). A plurality of pixel portions 30 having a film transistor (32) are arranged in a two-dimensional manner. The semiconductor film is made of amorphous selenium, for example.
また、Ｘ線画像検出器１３は、ゲート走査線３３、走査回路３４、信号線３５、及び読み出し回路３６を備える。ゲート走査線３３は、画素部３０の行ごとに設けられている。走査回路３４は、ＴＦＴ３２をオン／オフするための走査信号を各ゲート走査線３３に付与する。信号線３５は、画素部３０の列ごとに設けられている。読み出し回路３６は、各信号線３５を介して画素部３０から電荷を読み出し、画像データに変換して出力する。各画素部３０の詳細な層構成については、例えば、特開２００２−２６３００号公報に記載されている層構成と同様である。 The X-ray image detector 13 includes a gate scanning line 33, a scanning circuit 34, a signal line 35, and a readout circuit 36. The gate scanning line 33 is provided for each row of the pixel unit 30. The scanning circuit 34 applies a scanning signal for turning on / off the TFT 32 to each gate scanning line 33. The signal line 35 is provided for each column of the pixel unit 30. The readout circuit 36 reads out electric charges from the pixel unit 30 through the signal lines 35, converts them into image data, and outputs them. The detailed layer configuration of each pixel unit 30 is the same as the layer configuration described in JP-A-2002-26300, for example.
読み出し回路３６は、積分アンプ、Ａ／Ｄ変換器、補正回路（いずれも図示せず）等を備える。積分アンプは、各画素部３０から信号線３５を介して出力された電荷を積分して画像信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器は、積分アンプにより生成された画像信号を、デジタル形式の画像データに変換する。補正回路は、画像データに対して、暗電流補正、ゲイン補正、リニアリティ補正等を行う。この補正後の画像データがメモリ１４に記憶される。 The readout circuit 36 includes an integration amplifier, an A / D converter, a correction circuit (none of which is shown), and the like. The integrating amplifier integrates the charges output from each pixel unit 30 via the signal line 35 to generate an image signal. The A / D converter converts the image signal generated by the integrating amplifier into digital image data. The correction circuit performs dark current correction, gain correction, linearity correction, and the like on the image data. The corrected image data is stored in the memory 14.
Ｘ線画像検出器１３は、入射Ｘ線を半導体膜で直接電荷に変換する直接変換型に限られず、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）やガドリウムオキシサルファイド（ＧＯＳ）等のシンチレータで入射Ｘ線を可視光に変換し、可視光をフォトダイオードで電荷に変換する間接変換型であってもよい。さらに、Ｘ線画像検出器１３を、シンチレータとＣＭＯＳセンサを組み合わせて構成してもよい。 The X-ray image detector 13 is not limited to the direct conversion type in which incident X-rays are directly converted into electric charges with a semiconductor film, and the incident X-rays are visible with a scintillator such as cesium iodide (CsI) or gadolinium oxysulfide (GOS). It may be an indirect conversion type that converts light into light and converts visible light into electric charge with a photodiode. Further, the X-ray image detector 13 may be configured by combining a scintillator and a CMOS sensor.
図３において、Ｘ線源１１から照射されるＸ線は、Ｘ線焦点１１ａを発光点としたコーンビームである。第１の格子２１は、タルボ効果が生じず、Ｘ線透過部２１ｂを通過したＸ線を幾何光学的に投影するように構成される。具体的には、Ｘ方向へのＸ線透過部２１ｂの幅を、Ｘ線源１１から照射されるＸ線のピーク波長より十分大きな値とし、Ｘ線の大部分がＸ線透過部２１ｂで回折しないようにすることで実現される。Ｘ線源１１の回転陽極としてタングステンを用い、管電圧を５０ｋＶとした場合には、Ｘ線のピーク波長は約０．４Åである。この場合には、Ｘ線透過部２１ｂの幅を１〜１０μｍ程度とすればよい。 In FIG. 3, the X-rays emitted from the X-ray source 11 are cone beams having the X-ray focal point 11a as a light emission point. The 1st grating | lattice 21 is comprised so that the Talbot effect may not arise and the X-rays which passed X-ray transmissive part 21b may be projected geometrically. Specifically, the width of the X-ray transmission part 21b in the X direction is set to a value sufficiently larger than the peak wavelength of X-rays irradiated from the X-ray source 11, and most of the X-rays are diffracted by the X-ray transmission part 21b. It is realized by not doing. When tungsten is used as the rotating anode of the X-ray source 11 and the tube voltage is 50 kV, the peak wavelength of the X-ray is about 0.4 mm. In this case, the width of the X-ray transmission part 21b may be about 1 to 10 μm.
これにより、Ｇ１像は、第１の格子２１からＺ方向下流への距離に依らず、常に第１の格子２１の自己像となる。Ｇ１像は、Ｘ線焦点１１ａからＺ方向下流への距離に比例して拡大される。 As a result, the G1 image is always a self-image of the first grating 21 regardless of the distance from the first grating 21 downstream in the Z direction. The G1 image is enlarged in proportion to the distance from the X-ray focal point 11a to the downstream in the Z direction.
第２の格子２２の格子ピッチｐ２は、前述のように、第２の格子２２の格子パターンが第２の格子２２の位置におけるＧ１像に一致するように設定されている。具体的には、第２の格子２２の格子ピッチｐ２は、第１の格子２１の格子ピッチｐ１、Ｘ線焦点１１ａと第１の格子２１との間の距離Ｌ１、第１の格子２１と第２の格子２２との間の距離Ｌ２と、下式（１）をほぼ満たすように設定されている。以下、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の座標を、ｘ，ｙ，ｚとする。 As described above, the grating pitch p 2 of the second grating 22 is set so that the grating pattern of the second grating 22 matches the G1 image at the position of the second grating 22. Specifically, the grating pitch p 2 of the second grating 22, the distance L 1 between the grating pitch p 1, X-ray focal point 11a and the first grating 21 of the first grating 21, the first grating 21 and the distance L 2 between the second grating 22, is set following equation (1) so as to satisfy substantially. Hereinafter, the coordinates in the X, Y, and Z directions are x, y, and z.
Ｇ１像は、被検体ＨでＸ線に位相変化が生じて屈折することにより変調される。この変調量には、被検体ＨでのＸ線の屈折角φ（ｘ）が反映される。同図には、被検体ＨでのＸ線の位相変化を表す位相シフト分布Φ（ｘ）に応じて屈折するＸ線の経路が例示されている。符号Ｘ１は、被検体Ｈが存在しない場合にＸ線が直進する経路を示し、符号Ｘ２は、被検体Ｈにより屈折したＸ線の経路を示している。 The G1 image is modulated by being refracted by a phase change in the X-ray at the subject H. This modulation amount reflects the X-ray refraction angle φ (x) of the subject H. The figure illustrates an X-ray path that is refracted in accordance with a phase shift distribution Φ (x) representing a phase change of the X-ray in the subject H. Reference numeral X1 indicates a path along which the X-ray goes straight when the subject H does not exist, and reference numeral X2 indicates an X-ray path refracted by the subject H.
位相シフト分布Φ（ｘ）は、Ｘ線の波長をλ、被検体Ｈの屈折率分布をｎ（ｘ，ｚ）として、下式（２）で表される。 The phase shift distribution Φ (x) is expressed by the following equation (2), where X-ray wavelength is λ and the refractive index distribution of the subject H is n (x, z).
屈折角φ（ｘ）は、位相シフト分布Φ（ｘ）と、下式（３）の関係にある。 The refraction angle φ (x) is in the relationship of the phase shift distribution Φ (x) and the following equation (3).
第２の格子２２の位置において、Ｘ線は、屈折角φ（ｘ）に応じた量だけＸ方向に変位する。この変位量Δｘは、Ｘ線の屈折角φ（ｘ）が微小であることに基づいて、近似的に下式（４）で表される。 At the position of the second grating 22, the X-ray is displaced in the X direction by an amount corresponding to the refraction angle φ (x). This displacement amount Δx is approximately expressed by the following equation (4) based on the fact that the X-ray refraction angle φ (x) is very small.
このように、変位量Δｘは、位相シフト分布Φ（ｘ）の微分値に比例する。したがって、変位量Δｘを後述する縞走査により検出することにより、位相シフト分布Φ（ｘ）の微分値が得られ、位相微分画像が生成される。 Thus, the displacement amount Δx is proportional to the differential value of the phase shift distribution Φ (x). Therefore, by detecting the displacement amount Δx by fringe scanning, which will be described later, a differential value of the phase shift distribution Φ (x) is obtained, and a phase differential image is generated.
縞走査は、格子ピッチｐ２をＭ個に分割した値（ｐ２／Ｍ）を走査ピッチとし、走査機構２３により、この走査ピッチで第２の格子２２を並進移動させ、第２の格子２２を並進移動させるたびに、Ｘ線源１１からＸ線を放射してＧ２像をＸ線画像検出器１３により撮影することにより行われる。Ｍは３以上の整数であり、例えば、Ｍ＝５であることが好ましい。 In the fringe scanning, a value obtained by dividing the grating pitch p 2 into M pieces (p 2 / M) is used as a scanning pitch, and the second grating 22 is translated by the scanning mechanism 23 at this scanning pitch. Each time the image is translated, X-rays are emitted from the X-ray source 11 and a G2 image is captured by the X-ray image detector 13. M is an integer greater than or equal to 3, for example, it is preferable that M = 5.
上式（１）を僅かに満たさない場合や、第１の格子２１と第２の格子２２との間にＺ方向周りの回転や、ＸＹ平面に対する傾斜が僅かに生じている場合には、Ｇ２像にはモアレ縞が生じる。このモアレ縞は、第２の格子２２の並進移動に伴って移動し、Ｘ方向への移動距離が格子ピッチｐ２に達すると元のモアレ縞に一致する。このモアレ縞の移動を確認することで、第２の格子２２の並進移動量を検証することができる。 If the above equation (1) is not satisfied slightly, or if the rotation around the Z direction or slight inclination with respect to the XY plane occurs between the first grating 21 and the second grating 22, G2 Moire fringes appear in the image. The moire fringes are moved along with the translational movement of the second grating 22, the movement distance in the X-direction coincides with the original moiré fringe reaches the grating pitch p 2. By confirming the movement of the moire fringes, the translational movement amount of the second grating 22 can be verified.
上記縞走査により、Ｘ線画像検出器１３の各画素部３０について、Ｍ個の画素値が得られる。図４に示すように、Ｍ個の画素値Ｉｋは、第２の格子２２の走査位置ｋに対して周期的に変化する。走査位置ｋは、第２の格子２２を一周期分並進移動させた場合の走査ピッチ（ｐ２／Ｍ）ごとの各位置である。走査位置ｋに対する画素値Ｉｋの変化を表す信号を強度変調信号と呼ぶ。 M pixel values are obtained for each pixel unit 30 of the X-ray image detector 13 by the fringe scanning. As shown in FIG. 4, the M pixel values I k periodically change with respect to the scanning position k of the second grating 22. The scanning position k is each position for each scanning pitch (p 2 / M) when the second grating 22 is translated by one period. A signal indicating a change in the pixel value I k with respect to the scanning position k is referred to as an intensity modulation signal.
同図中の破線は、被検体Ｈを配置しない状態で得られる強度変調信号を示している。これに対して、実線は、被検体Ｈを配置した状態で、被検体Ｈにより位相ズレ量ψ（ｘ）が生じた強度変調信号を示している。この位相ズレ量ψ（ｘ）は、上記変位量Δｘと下式（５）の関係にある。 A broken line in the figure indicates an intensity modulation signal obtained in a state where the subject H is not arranged. On the other hand, a solid line indicates an intensity modulation signal in which the phase difference amount ψ (x) is generated by the subject H in a state where the subject H is arranged. This phase shift amount ψ (x) is in the relationship of the displacement amount Δx and the following equation (5).
したがって、各画素部３０について、縞走査で得られるＭ個の画素値Ｉｋに基づき、強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｘ）を求めることにより、位相微分画像が得られる。 Therefore, for each pixel unit 30, a phase differential image is obtained by obtaining the phase shift amount ψ (x) of the intensity modulation signal based on the M pixel values I k obtained by the fringe scanning.
次に、位相ズレ量ψ（ｘ）の算出方法について説明する。強度変調信号は、一般に下式（６）で表される。 Next, a method for calculating the phase shift amount ψ (x) will be described. The intensity modulation signal is generally expressed by the following formula (6).
ここで、Ａ０は入射Ｘ線の平均強度を表し、Ａｎは強度変調信号の振幅を表す。ｎは正の整数、iは虚数単位である。なお、図４に示すように、強度変調信号が正弦波を描く場合には、ｎ＝１である。 Here, A 0 represents the average intensity of the incident X-ray, A n represents the amplitude of the intensity-modulated signal. n is a positive integer and i is an imaginary unit. As shown in FIG. 4, when the intensity modulation signal draws a sine wave, n = 1.
本実施形態では、走査ピッチ（ｐ２／Ｍ）が一定であるため、下式（７）が成立する。 In the present embodiment, since the scanning pitch (p 2 / M) is constant, the following expression (7) is established.
上式（７）を上式（６）に適用すると、位相ズレ量ψ（ｘ）は、下式（８）で表される。 When the above equation (7) is applied to the above equation (6), the phase shift amount ψ (x) is expressed by the following equation (8).
ここで、ａｒｇ［…］は、複素数の偏角を抽出する関数である。また、位相ズレ量ψ（ｘ）は、逆正接関数を用いて下式（９）のように表すことも可能である。 Here, arg [...] is a function for extracting the argument of a complex number. Further, the phase shift amount ψ (x) can also be expressed by the following equation (9) using an arctangent function.
複素数の偏角は、値域が−πから＋πの範囲であるため、上式（８）に基づいて位相ズレ量ψ（ｘ）を算出した場合には、位相ズレ量ψ（ｘ）は、−πから＋πの範囲に畳み込まれた（ラップされた）値を取る。これに対して、逆正接関数は、通常、値域が−π／２から＋π／２の範囲であるため、上式（９）に基づいて位相ズレ量ψ（ｘ）を算出した場合には、位相ズレ量ψ（ｘ）は、−π／２から＋π／２の範囲に畳み込まれた値を取る。なお、上式（９）において、逆正接関数内の分母及び分子の正負を判別することにより、値域を−πから＋πとすることができるため、−πから＋πの範囲で位相ズレ量ψ（ｘ）を算出することも可能である。 Since the declination angle of the complex number ranges from −π to + π, when the phase shift amount ψ (x) is calculated based on the above equation (8), the phase shift amount ψ (x) is − Take a value that is convolved (wrapped) in the range of π to + π. On the other hand, the arc tangent function usually has a range of −π / 2 to + π / 2. Therefore, when the phase shift amount ψ (x) is calculated based on the above equation (9), The phase shift amount ψ (x) takes a value convoluted in a range of −π / 2 to + π / 2. In the above formula (9), by determining the denominator and the sign of the numerator in the arctangent function, the value range can be changed from −π to + π, and therefore the phase shift amount ψ ( It is also possible to calculate x).
本実施形態では、各画素部３０について算出された位相ズレ量ψ（ｘ）を画素値とするデータを位相微分画像という。なお、位相ズレ量ψ（ｘ）に定数を乗じたり加算したりしたデータで表される画像を位相微分画像としてもよい。以下、位相微分画像の画素値は、幅αを有する所定の値域（例えば０からαの範囲）にラップされているとする。 In the present embodiment, data in which the phase shift amount ψ (x) calculated for each pixel unit 30 is a pixel value is referred to as a phase differential image. Note that an image represented by data obtained by multiplying or adding a phase shift amount ψ (x) by a constant may be a phase differential image. Hereinafter, it is assumed that the pixel values of the phase differential image are wrapped in a predetermined value range having a width α (for example, a range from 0 to α).
図５に示すように、画像処理部１５は、位相微分画像生成部４０、アンラップ処理部４１、オフセット画像記憶部４２、ノイズ除去部４３、位相コントラスト画像生成部４４等を備える。 As shown in FIG. 5, the image processing unit 15 includes a phase differential image generation unit 40, an unwrap processing unit 41, an offset image storage unit 42, a noise removal unit 43, a phase contrast image generation unit 44, and the like.
位相微分画像生成部４０は、プレ撮影の縞走査でＸ線画像検出器１３により得られるＭ枚分の画像データ（プレ撮影画像データ）５１を用い、上式（８）または上式（９）に基づいて演算を行うことにより、位相微分画像を生成する。同様に、位相微分画像生成部４０は、本撮影の縞走査でＸ線画像検出器１３により得られるＭ枚分の画像データ（本撮影画像データ）５２に基づいて位相微分画像を生成する。位相微分画像生成部４０で生成された位相微分画像は、アンラップ処理部４１に入力される。 The phase differential image generation unit 40 uses the M image data (pre-photographed image data) 51 obtained by the X-ray image detector 13 in the pre-photographing fringe scanning, and uses the above equation (8) or the above equation (9). A phase differential image is generated by performing an operation based on the above. Similarly, the phase differential image generation unit 40 generates a phase differential image based on the M pieces of image data (main captured image data) 52 obtained by the X-ray image detector 13 by the main scanning fringe scanning. The phase differential image generated by the phase differential image generation unit 40 is input to the unwrap processing unit 41.
アンラップ処理部４１は、位相微分画像生成部４０から入力される位相微分画像にアンラップ処理を施す。アンラップ処理は、図６に示すように、所定の経路に沿って、位相微分画像の画素値が所定の値域にラップされていることにより大きく変化（いわゆる位相飛び）する点を不連続点ＤＰとして検出し、検出した不連続点ＤＰ以降の画素値に値域の幅αを加算または減算することで不連続点ＤＰをなくし、画素値の変化をほぼ連続化する処理である。不連続点ＤＰの検出は、画素値の変化量が所定量（例えば、α／２）以上である箇所を求めることにより行われる。 The unwrap processing unit 41 performs unwrap processing on the phase differential image input from the phase differential image generation unit 40. As shown in FIG. 6, in the unwrap processing, a point where the pixel value of the phase differential image is largely changed (so-called phase jump) along a predetermined path is wrapped as a discontinuous point DP. This is a process for eliminating the discontinuous point DP by adding or subtracting the value range width α to the pixel values after the detected discontinuous point DP and making the change in the pixel value almost continuous. The detection of the discontinuous point DP is performed by obtaining a location where the change amount of the pixel value is a predetermined amount (for example, α / 2) or more.
また、アンラップ処理部４１は、位相微分画像の各行または各列の端部に位置する画素に起点を複数設定し、ある起点から所定の経路（例えば、行または列に沿った直線経路）に沿ってアンラップ処理を行った後、ここでアンラップ処理を行った起点と隣接する起点のアンラップ処理を行い、隣接する起点から経路に沿ってアンラップ処理を行うという処理を、起点及び経路を変更しながら順に繰り返すことにより、位相微分画像の全体にアンラップ処理を施す。 The unwrap processing unit 41 sets a plurality of starting points for pixels located at the end of each row or each column of the phase differential image, and follows a predetermined path (for example, a straight path along the row or column) from a certain starting point. The unwrap processing is performed, and then the unwrap processing of the starting point adjacent to the starting point where the unwrapping processing is performed is performed, and the unwrap processing is performed along the route from the adjacent starting point in order while changing the starting point and the route. By repeating, the whole phase differential image is unwrapped.
アンラップ処理部４１は、プレ撮影時には、プレ撮影画像データ５１から生成された位相微分画像にアンラップ処理を施すと、これをオフセット画像として、オフセット画像記憶部４３に記憶させる。オフセット画像には、第１の格子２１や第２の格子２２の歪や僅かな位置ずれ（回転や傾斜を含む）、第２の格子２２を走査したときに生じる僅かな配置誤差等によって発生するノイズ成分（以下、オフセットノイズという）が写し出される。本撮影時点において撮影時のＸ線源１１の温度環境、撮影回数や被検体との接触状況に応じたＸ線検出器１３の温度環境等がプレ撮影時とほぼ同じであれば、本撮影時に得られる位相微分画像にもオフセット画像に写し出されるオフセットノイズとほぼ同じノイズ成分が重畳される。なお、オフセット画像記憶部４３は、新たにプレ撮影を行って新たなオフセット画像が入力された場合には、既に記憶されているオフセット画像を消去した後、新たに入力されたオフセット画像を記憶する。また、本撮影時には、アンラップ処理部４１は、本撮影画像データ５２から生成された位相微分画像にアンラップ処理を施し、ノイズ除去部４３に入力する。 When the unwrap processing unit 41 performs an unwrap process on the phase differential image generated from the pre-captured image data 51 at the time of pre-photographing, the unwrap processing unit 41 stores this in the offset image storage unit 43 as an offset image. The offset image is generated due to distortion of the first grating 21 or the second grating 22, a slight positional deviation (including rotation or inclination), a slight arrangement error that occurs when the second grating 22 is scanned, and the like. A noise component (hereinafter referred to as offset noise) is projected. If the temperature environment of the X-ray source 11 at the time of actual imaging, the temperature environment of the X-ray detector 13 according to the number of times of imaging and the contact state with the subject are substantially the same as those at the time of pre-imaging, Almost the same noise component as the offset noise projected on the offset image is also superimposed on the obtained phase differential image. The offset image storage unit 43 stores the newly input offset image after erasing the already stored offset image when a new pre-photographing is performed and a new offset image is input. . In addition, at the time of actual photographing, the unwrap processing unit 41 performs unwrap processing on the phase differential image generated from the main captured image data 52 and inputs the processed image to the noise removing unit 43.
ノイズ除去部４３は、本撮影時に得られた位相微分画像からノイズを除去する。ノイズ除去部４３は、オフセット除去部４６、トレンド検出部４７、トレンド除去部４８を備える。 The noise removing unit 43 removes noise from the phase differential image obtained at the time of actual photographing. The noise removing unit 43 includes an offset removing unit 46, a trend detecting unit 47, and a trend removing unit 48.
オフセット除去部４６は、本撮影時に得られる位相微分画像からオフセットノイズを除去する。より具体的には、オフセット除去部４６は、本撮影時にアンラップ処理部４１から位相微分画像が入力されると、オフセット画像記憶部４２からオフセット画像を取得する。そして、入力された位相微分画像からオフセット画像を減算することにより、オフセットノイズが除去された位相微分画像を生成する。オフセットノイズが除去された位相微分画像は、トレンド検出部４７に入力される。 The offset removing unit 46 removes offset noise from the phase differential image obtained during the main photographing. More specifically, the offset removing unit 46 acquires an offset image from the offset image storage unit 42 when a phase differential image is input from the unwrap processing unit 41 during the main photographing. Then, a phase differential image from which offset noise has been removed is generated by subtracting the offset image from the input phase differential image. The phase differential image from which the offset noise has been removed is input to the trend detection unit 47.
トレンド検出部４７とトレンド除去部４８は、オフセットノイズが除去された位相微分画像から、残存するトレンドを検出して除去するトレンド検出除去手段を構成する。トレンド検出部４７は、オフセットノイズが除去された位相微分画像から所定方向のノイズ成分を検出し、トレンド除去部４８はトレンド検出部で検出されたトレンドを表すトレンド画像を生成する。そして、トレンド除去部４８は、オフセットノイズが除去された位相微分画像からトレンド画像を減算することにより、トレンドが除去された位相微分画像を生成し、位相コントラスト画像生成部４４に入力する。 The trend detection unit 47 and the trend removal unit 48 constitute a trend detection removal unit that detects and removes the remaining trend from the phase differential image from which the offset noise has been removed. The trend detection unit 47 detects a noise component in a predetermined direction from the phase differential image from which the offset noise has been removed, and the trend removal unit 48 generates a trend image representing the trend detected by the trend detection unit. Then, the trend removing unit 48 generates a phase differential image from which the trend is removed by subtracting the trend image from the phase differential image from which the offset noise has been removed, and inputs the phase differential image to the phase contrast image generating unit 44.
より具体的には、トレンド検出部４７は、位相微分画像が入力されると、位相微分画像の第１方向（例えば、位相微分画像の横方向（Ｘ方向））に重畳されたノイズ成分を検出する。トレンド除去部４８は、第１方向のノイズ成分を、第１方向に直交する第２方向（例えば、位相微分画像の縦方向（Ｙ方向））に一様に並べた第１トレンド画像を生成し、位相微分画像から減算する。これにより、位相微分画像からトレンドの第１方向成分が除去される。 More specifically, when the phase differential image is input, the trend detection unit 47 detects a noise component superimposed in the first direction of the phase differential image (for example, the horizontal direction (X direction) of the phase differential image). To do. The trend removing unit 48 generates a first trend image in which noise components in the first direction are uniformly arranged in a second direction (for example, the vertical direction (Y direction) of the phase differential image) orthogonal to the first direction. Subtract from the phase differential image. Thereby, the first direction component of the trend is removed from the phase differential image.
次いで、トレンド検出部４７は、トレンドの第１方向成分が除去された位相微分画像の第２方向に重畳されたノイズ成分を検出する。そして、トレンド除去部４８は、第２方向のノイズ成分を、第１方向に一様に並べた第２トレンド画像を生成し、トレンドの第１方向成分が除去された位相微分画像からさらに減算する。これにより、位相微分画像からトレンドが除去される。 Next, the trend detection unit 47 detects a noise component superimposed in the second direction of the phase differential image from which the first direction component of the trend has been removed. Then, the trend removal unit 48 generates a second trend image in which the noise components in the second direction are uniformly arranged in the first direction, and further subtracts the phase trend image from which the first direction component of the trend has been removed. . Thereby, the trend is removed from the phase differential image.
位相コントラスト画像生成部４４は、ノイズ除去部４３でオフセットノイズ及びトレンドが除去された位相微分画像をＸ方向に沿って積分処理することにより、位相シフト分布を表す位相コントラスト画像を生成する。トレンドが除去された位相微分画像と、位相コントラスト画像は、画像記録部１６に記録される。 The phase contrast image generation unit 44 generates a phase contrast image representing the phase shift distribution by integrating the phase differential image from which the offset noise and the trend have been removed by the noise removal unit 43 along the X direction. The phase differential image from which the trend is removed and the phase contrast image are recorded in the image recording unit 16.
以下、Ｘ線撮影装置１０の作用を説明する。Ｘ線撮影装置１０を用いて被検体Ｈの撮影を行う場合、図７に示すように、被検体Ｈの撮影の前に、プレ撮影を行う。操作部１８ａを用いて撮影モードとしてプレ撮影モードが選択されると（ステップＳ１０）、撮影指示の入力待機状態となる（ステップＳ１１）。その後、操作部１８ａを用いて撮影指示が入力されると、走査機構２３により第２の格子２２が所定の走査ピッチずつ並進移動されながら、各走査位置ｋにおいて、Ｘ線源１１によるＸ線照射及びＸ線画像検出器１３によるＧ２像の検出が行われる（ステップＳ１２）。この縞走査の結果、Ｍ枚のプレ撮影画像データ５１が生成され、メモリ１４に格納される。 Hereinafter, the operation of the X-ray imaging apparatus 10 will be described. When imaging the subject H using the X-ray imaging apparatus 10, pre-imaging is performed before imaging the subject H as shown in FIG. When the pre-shooting mode is selected as the shooting mode using the operation unit 18a (step S10), the camera enters a shooting instruction input standby state (step S11). Thereafter, when an imaging instruction is input using the operation unit 18a, the X-ray irradiation by the X-ray source 11 is performed at each scanning position k while the second grating 22 is translated by a predetermined scanning pitch by the scanning mechanism 23. Then, the G2 image is detected by the X-ray image detector 13 (step S12). As a result of the fringe scanning, M pieces of pre-captured image data 51 are generated and stored in the memory 14.
プレ撮影画像データ５１は、画像処理部１５に読み出される。画像処理部１５内では、位相微分画像生成部４０によってプレ撮影画像データ５１から位相微分画像が生成される（ステップＳ１３）。この位相微分画像は、アンラップ処理部４１によってアンラップ処理が施された後（ステップＳ１４）、オフセット画像としてオフセット画像記憶部４２に記憶される。プレ撮影動作は、以上で終了する。なお、このプレ撮影は、Ｘ線撮影装置１０の立ち上げ時等に被検体Ｈを配置しない状態で少なくとも一度行われればよく、本撮影の前に毎回行われる必要はない。また、ここでは本撮影の前に予めオフセット画像を生成しておくためにプレ撮影を行う例を説明したが、本撮影後にオフセット画像を生成するための撮影を行っても良い。 The pre-captured image data 51 is read out to the image processing unit 15. In the image processing unit 15, a phase differential image is generated from the pre-captured image data 51 by the phase differential image generation unit 40 (step S13). This phase differential image is unwrapped by the unwrap processing unit 41 (step S14) and then stored in the offset image storage unit 42 as an offset image. The pre-photographing operation ends here. Note that this pre-imaging may be performed at least once in a state in which the subject H is not disposed when the X-ray imaging apparatus 10 is started up, and need not be performed every time before the main imaging. In addition, although an example in which pre-photographing is performed in order to generate an offset image in advance before main photographing has been described here, photographing for generating an offset image may be performed after main photographing.
次に、図８に示すように、被検体Ｈを配置し、本撮影を行う。本撮影を行う場合、操作部１８ａを用いて撮影モードとして本撮影モードが選択される（ステップＳ２０）。本撮影モードが選択されると、撮影指示の待受状態となる（ステップＳ２１）。操作部１８ａを用いて撮影指示がなされると、縞走査が行われ（ステップＳ２２）、メモリ１４にＭ枚の本撮影画像データ５２が格納される。 Next, as shown in FIG. 8, the subject H is arranged and the main imaging is performed. When performing the main shooting, the main shooting mode is selected as the shooting mode using the operation unit 18a (step S20). When the main shooting mode is selected, a shooting instruction standby state is set (step S21). When a shooting instruction is given using the operation unit 18a, stripe scanning is performed (step S22), and M main captured image data 52 are stored in the memory 14.
その後、本撮影画像データ５２は、画像処理部１５に読み出される。画像処理部１５内では、位相微分画像生成部４０によって本撮影画像データ５２から位相微分画像が生成され（ステップＳ２３）、アンラップ処理部４１によってアンラップ処理が施される（ステップＳ２４）。 Thereafter, the actual captured image data 52 is read by the image processing unit 15. In the image processing unit 15, a phase differential image is generated from the actual captured image data 52 by the phase differential image generation unit 40 (step S23), and unwrap processing is performed by the unwrap processing unit 41 (step S24).
アンラップ処理が施された位相微分画像はノイズ除去部４３に入力される。ノイズ除去部４３では、まず、オフセット除去部４６において位相微分画像からオフセット画像を減算することにより、オフセットノイズが除去される（ステップＳ２５）。 The phase differential image subjected to the unwrapping process is input to the noise removing unit 43. In the noise removing unit 43, first, the offset noise is removed by subtracting the offset image from the phase differential image in the offset removing unit 46 (step S25).
次いで、トレンド検出部４７によってさらに残存するノイズ成分としてトレンドが検出され（ステップＳ２６）、トレンド除去部４８によってトレンドが除去される（ステップＳ２７）。 Next, the trend is detected as a remaining noise component by the trend detection unit 47 (step S26), and the trend is removed by the trend removal unit 48 (step S27).
なお、図８では、簡単のために、トレンドの検出（ステップＳ２８）とトレンドの除去（ステップ２７）を１度ずつ行うかのように記載しているが、トレンドの検出及び除去は、トレンドが除去されるまで必要に応じて複数回行われる。例えば、Ｘ線撮影装置１０は、トレンドの検出及び除去を少なくとも２回に分けて行う。具体的には、Ｘ線撮影装置１０は、トレンドのＸ方向成分を検出及び除去し、その後、トレンドのＹ方向成分を検出及び除去する。 In FIG. 8, for the sake of simplicity, the trend detection (step S28) and the trend removal (step 27) are described as being performed once. Multiple times as needed until removed. For example, the X-ray imaging apparatus 10 performs trend detection and removal at least twice. Specifically, the X-ray imaging apparatus 10 detects and removes the trend X-direction component, and then detects and removes the trend Y-direction component.
こうしてオフセットノイズ及びトレンドが除去された位相微分画像は、画像記録部１６に記録される。同時に、位相コントラスト画像生成部４４においてオフセットノイズ及びトレンドが除去された位相微分画像に積分処理が施され、位相シフト分布を表す位相コントラスト画像が生成され（ステップＳ２８）、画像記録部１６に記録される。その後、オフセットノイズ及びトレンドが除去された位相微分画像や位相コントラスト画像は、モニタ１８ｂに画像表示される（ステップＳ２９）。 The phase differential image from which the offset noise and trend have been removed is recorded in the image recording unit 16. At the same time, the phase contrast image generation unit 44 integrates the phase differential image from which the offset noise and the trend are removed to generate a phase contrast image representing the phase shift distribution (step S28), and is recorded in the image recording unit 16. The Thereafter, the phase differential image and the phase contrast image from which the offset noise and the trend have been removed are displayed on the monitor 18b (step S29).
以上のように、Ｘ線撮影装置１０は、本撮影において生成した位相微分画像からオフセット画像を減算することによりオフセットノイズを除去するとともに、オフセットノイズ除去後に残存するノイズ成分であるトレンドをさらに検出し除去する。このため、Ｘ線撮影装置１０によれば、単にオフセットノイズを除去する場合よりも、よりノイズが低減された精細な位相微分画像を得ることができる。また、精細な位相微分画像が得られるので、位相微分画像に積分処理をして得られる位相コントラスト画像も低ノイズである。 As described above, the X-ray imaging apparatus 10 removes the offset noise by subtracting the offset image from the phase differential image generated in the main imaging, and further detects a trend that is a noise component remaining after the offset noise is removed. Remove. For this reason, according to the X-ray imaging apparatus 10, it is possible to obtain a fine phase differential image in which noise is further reduced as compared with the case where offset noise is simply removed. Further, since a fine phase differential image is obtained, the phase contrast image obtained by integrating the phase differential image is also low noise.
以下、トレンドの発生原因やトレンドを除去するための処理態様をより具体的に説明する。まず、プレ撮影を行うとプレ撮影画像データ５１が得られるが、プレ撮影は被検体Ｈがない状態で行う撮影であるため、本来であればプレ撮影画像データ５１にはほぼ何も写し出されていない画像データである。しかし、例えば、図９に示すように、プレ撮影画像データ５１にモアレ５６が発生することがある。モアレ５６は、例えば、プレ撮影画像データ５１上に破線で示すライン上の画素値Ｉｋを抜き出してみれば、Ｘ方向に周期的に増減する縞状のノイズである。また、縞走査によるＭ枚のプレ撮影画像データ５１を比較すると、モアレ５６は走査位置「ｋ」に応じてＸ方向に徐々に移動する。 Hereinafter, the processing mode for removing the cause of the trend and the trend will be described more specifically. First, pre-photographed image data 51 is obtained when pre-photographing is performed. However, since pre-photographing is performed in the absence of the subject H, almost nothing is projected in the pre-photographed image data 51 originally. There is no image data. However, for example, as shown in FIG. 9, moire 56 may occur in the pre-captured image data 51. Moire 56, for example, Come to extract the pixel value I k on line indicated by a broken line on the pre-photographed image data 51, a striped noise increases and decreases periodically in the X-direction. Further, when comparing the M pre-captured image data 51 by the stripe scanning, the moire 56 gradually moves in the X direction according to the scanning position “k”.
モアレ５６は、第１の格子２１や第２の格子２２の歪や僅かな位置ずれ（回転や傾斜を含む）、第２の格子２２を走査したときに生じる僅かな配置誤差によって発生する。第１の格子２１や第２の格子２２の歪や僅かな位置ずれは、撮影回数や被検体との接触状況に応じた温度環境によっても変化することがあり、第１の格子２１や第２の格子２２の温度変化による膨張／収縮により、同様のモアレ５６が生じることがある。 The moiré 56 is generated by distortion of the first grating 21 or the second grating 22, a slight misalignment (including rotation or inclination), and a slight arrangement error that occurs when the second grating 22 is scanned. The distortion and slight misalignment of the first grating 21 and the second grating 22 may change depending on the temperature environment according to the number of imaging and the contact state with the subject. Similar moire 56 may occur due to expansion / contraction of the lattice 22 due to temperature changes.
図１０に示すように、モアレ５６が発生したプレ撮影画像データ５１に基づいて位相微分画像５７を生成すると、モアレ５６は、元のプレ撮影画像データ５１上のモアレ周期の例えば１／２倍の周期を持ったノイズ５８に変換される。このモアレ５６に起因するノイズ５８は、値域の幅αを上限／下限とした、いわゆるのこぎり波状である。位相微分画像５７にアンラップ処理を施すと、のこぎり波状のノイズ５８は、図１１に示すように、Ｘ方向に画素値ψが単調増加するオフセットノイズ６１となってオフセット画像５９に重畳される。なお、ノイズ５８の周期がモアレ周期の１／２倍となるのは、上式（９）で表される値域が−π／２から＋π／２の逆正接関数を用いて位相微分画像５７を生成した場合である。一方、上式（８）で表される値域が−πから＋πの偏角抽出関数を用いた場合や、逆正接関数の値域を−πから＋πに拡張した場合には、位相微分画像５７のノイズ５８の周期は、モアレ周期と同一である。 As shown in FIG. 10, when the phase differential image 57 is generated based on the pre-captured image data 51 in which the moiré 56 is generated, the moiré 56 is, for example, ½ times the moire cycle on the original pre-captured image data 51. It is converted into noise 58 having a period. The noise 58 caused by the moire 56 is a so-called sawtooth wave having the range width α as the upper limit / lower limit. When the phase differential image 57 is unwrapped, the sawtooth noise 58 is superimposed on the offset image 59 as an offset noise 61 in which the pixel value ψ monotonously increases in the X direction, as shown in FIG. It should be noted that the period of the noise 58 is ½ times the moire period because the phase differential image 57 is obtained by using an arctangent function whose value range represented by the above equation (9) is −π / 2 to + π / 2. This is the case. On the other hand, when a declination extraction function having a range represented by the above equation (8) of −π to + π is used, or when the range of the arctangent function is expanded from −π to + π, the phase differential image 57 The period of the noise 58 is the same as the moire period.
同様に、図１２（Ａ）に示すように、本撮影を行って得られる本撮影画像データ５２には、被検体Ｈが写し出されると同時に、モアレ６２が重畳されることがある。このようにモアレ６２が発生した本撮影画像データ５２に基づいて位相微分画像を生成すると、モアレ６２は、図１２（Ｂ）に示す位相微分画像６３のように１／２倍の周期ののこぎり波状のノイズ６４となり、さらにアンラップ処理を施すことによって図１２（Ｃ）に示す位相微分画像６５（被検体画像）のようにオフセットノイズ６６となる。 Similarly, as shown in FIG. 12A, moire 62 may be superimposed at the same time that the subject H is projected on the main captured image data 52 obtained by performing the main imaging. When a phase differential image is generated based on the actual captured image data 52 in which the moire 62 is generated in this way, the moire 62 is a sawtooth wave having a period of ½ times as in the phase differential image 63 shown in FIG. When the unwrap processing is further performed, the noise 64 becomes the offset noise 66 as shown in the phase differential image 65 (subject image) shown in FIG.
プレ撮影時と本撮影時とで、第１の格子２１や第２の格子２２の歪や僅かな位置ずれ等がほぼ同じ状態であれば、オフセット画像５９上のオフセットノイズ６１と、本撮影時に得た位相微分画像６５上のオフセットノイズ６６は大局的にはほぼ同じ態様の像となっている。このため、位相微分画像６５からオフセット画像５９を減算すれば、位相微分画像６５からオフセットノイズ６６が除去される。 If the distortion and slight positional deviation of the first grating 21 and the second grating 22 are substantially the same during pre-photographing and actual photographing, the offset noise 61 on the offset image 59 and the actual photographing are The offset noise 66 on the obtained phase differential image 65 is roughly the same image. For this reason, if the offset image 59 is subtracted from the phase differential image 65, the offset noise 66 is removed from the phase differential image 65.
しかし、プレ撮影時と本撮影時とで第１の格子２１や第２の格子２２の歪や僅かな位置ずれ等が厳密に同じ状態となることは殆どなく、プレ撮影時のモアレ５６と本撮影時のモアレ６２とを比較すると、周期や画像内での傾き等が若干異なっていることが通常である。したがって、モアレ５６，６２が反映されたオフセットノイズ６１，６６には若干の差異がある。このため、図１３に示すように、本撮影時に得られた位相微分画像５６からオフセット画像５９を減算して得られる位相微分画像７１には、プレ撮影時のオフセットノイズ６１と本撮影時のオフセットノイズ６６の差異によるノイズ成分がトレンド７２として残存する。図１３では、便宜上、オフセットノイズ６１，６６を示す濃淡と、トレンド７２を示す濃淡とが同程度に描いているが、トレンド７２は、例えばオフセットノイズ６１，６６の１／１０程度の大きさのノイズ成分である。 However, the distortion and slight misalignment of the first grating 21 and the second grating 22 are hardly the same in pre-shooting and main shooting, and the moire 56 and the book in pre-shooting are almost the same. When compared with the moire 62 at the time of shooting, it is normal that the period, the inclination in the image, etc. are slightly different. Therefore, there is a slight difference between the offset noises 61 and 66 in which the moires 56 and 62 are reflected. For this reason, as shown in FIG. 13, the phase differential image 71 obtained by subtracting the offset image 59 from the phase differential image 56 obtained at the time of the main shooting includes the offset noise 61 at the time of the pre-shooting and the offset at the time of the main shooting. A noise component due to the difference in the noise 66 remains as the trend 72. In FIG. 13, for the sake of convenience, the shading indicating the offset noises 61 and 66 and the shading showing the trend 72 are drawn to the same extent, but the trend 72 has a size of about 1/10 of the offset noises 61 and 66, for example. It is a noise component.
トレンド検出部４７及びトレンド除去部４８は、以下に説明するように、トレンド７２が残存する位相微分画像７１からトレンド７２を検出し、除去する。 The trend detection unit 47 and the trend removal unit 48 detect and remove the trend 72 from the phase differential image 71 in which the trend 72 remains, as will be described below.
トレンド検出部４７は、オフセット除去部４６から位相微分画像７１が入力されると、トレンド７２の横方向（Ｘ方向）成分を検出する。具体的には、図１４に示すように、トレンド検出部４７は、位相微分画像７１の画素値ψを行毎に抽出する。例えば、破線で示す行の画素値ψは、例えば被検体Ｈがある領域（以下、被検体領域という）Ｅ１では被検体Ｈの構造に応じて画素値ψが変化するが、被検体Ｈがない領域（以下、素抜け領域という）Ｅ２ａ，Ｅ２ｂでは、トレンド７２を反映してほぼ一様に変化する。このため、トレンド検出部４７は、抽出した画素値ψを平滑化する。これにより、素抜けの領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂは平滑化前に比べてほぼ変化しないが、被検体領域Ｅ１は、平滑化により、破線で示すようにトレンド７２の傾向とほぼ一致するデータとなり、行全体として一様に変化するトレンド７２の横方向成分となる。 When the phase differential image 71 is input from the offset removal unit 46, the trend detection unit 47 detects a horizontal direction (X direction) component of the trend 72. Specifically, as illustrated in FIG. 14, the trend detection unit 47 extracts the pixel value ψ of the phase differential image 71 for each row. For example, the pixel value ψ in the row indicated by the broken line changes in the pixel value ψ according to the structure of the subject H in the region where the subject H is present (hereinafter referred to as subject region) E1, for example, but there is no subject H. In the areas (hereinafter referred to as “prime-missing areas”) E2a and E2b, the trend 72 is reflected to change almost uniformly. For this reason, the trend detection unit 47 smoothes the extracted pixel value ψ. As a result, the regions E2a and E2b that are unclear are not substantially changed as compared with those before the smoothing, but the subject region E1 is data that substantially matches the tendency of the trend 72 as shown by the broken line by the smoothing. As a horizontal component of the trend 72 that changes uniformly.
トレンド検出部４７は、上述のように各行の画素値ψを抽出し、平滑化することによって各行におけるトレンド７２の横方向成分を生成すると、各行におけるトレンドの横方向成分を平均したデータ（以下、横方向トレンドデータという）を生成する。トレンド検出部４７は、この横方向トレンドデータをトレンド７２の横方向成分として検出し、位相微分画像７１とともにトレンド除去部４８に入力する。 When the trend detection unit 47 generates the horizontal component of the trend 72 in each row by extracting and smoothing the pixel value ψ of each row as described above, the trend detection unit 47 averages the horizontal component of the trend in each row (hereinafter, referred to as “trend”). Horizontal direction trend data). The trend detection unit 47 detects the horizontal trend data as a horizontal component of the trend 72 and inputs it to the trend removal unit 48 together with the phase differential image 71.
図１５に示すように、トレンド除去部４８は、トレンド検出部４７で検出された横方向トレンドデータ７２を縦方向（Ｙ方向）に並べた画像７６（以下、横方向トレンド画像という）を生成する。次いで、図１６に示すように、元の位相微分画像７１から横方向トレンド画像７６を減算し、トレンド７２の横方向成分を除去した位相微分画像７７を生成する。この位相微分画像７７には、依然としてトレンド７８が重畳されている。トレンド７８は、元の位相微分画像７１のトレンド７２から横方向成分が除去されたものなので、トレンド７２の縦方向（Ｙ方向）成分である。こうしてトレンド７２の横方向成分を除去した位相微分画像７７を生成すると、トレンド除去部４８は生成した位相微分画像７７をトレンド検出部４７に再び入力する。 As shown in FIG. 15, the trend removing unit 48 generates an image 76 (hereinafter referred to as a horizontal trend image) in which the horizontal trend data 72 detected by the trend detecting unit 47 is arranged in the vertical direction (Y direction). . Next, as shown in FIG. 16, the horizontal trend image 76 is subtracted from the original phase differential image 71 to generate a phase differential image 77 from which the horizontal component of the trend 72 is removed. The trend 78 is still superimposed on the phase differential image 77. The trend 78 is a vertical direction (Y direction) component of the trend 72 because the horizontal direction component is removed from the trend 72 of the original phase differential image 71. When the phase differential image 77 from which the horizontal component of the trend 72 is removed is generated in this manner, the trend removal unit 48 inputs the generated phase differential image 77 to the trend detection unit 47 again.
トレンド検出部４７は、トレンド除去部４８から位相微分画像７７が入力されると、位相微分画像７７からトレンド７８（トレンド７２の縦方向成分）を検出する。具体的には、まず、図１７に示すように、位相微分画像７７の各列の画素値ψを抽出し、各列のトレンド７８を検出する。例えば、図１７（Ａ）に示すように、「ａ」列のように素抜け領域の列の画素値ψを抽出すると、抽出した画素値ψはほぼトレンド７８そのものである。一方、図１７（Ｂ）に示すように、「ｂ」列のように被検体Ｈ上の列の画素値ψを抽出すると、トレンド７８と被写体Ｈが重畳されているので、抽出した画素値ψはトレンド７８を反映した一定の傾向があるが、被検体Ｈを反映して変化する。 When the phase differential image 77 is input from the trend removal unit 48, the trend detection unit 47 detects a trend 78 (vertical component of the trend 72) from the phase differential image 77. Specifically, first, as shown in FIG. 17, the pixel value ψ of each column of the phase differential image 77 is extracted, and the trend 78 of each column is detected. For example, as illustrated in FIG. 17A, when the pixel value ψ of the column of the blank region is extracted as the “a” column, the extracted pixel value ψ is almost the trend 78 itself. On the other hand, as shown in FIG. 17B, when the pixel value ψ of the column on the subject H as shown in the “b” column is extracted, the trend 78 and the subject H are superimposed, so the extracted pixel value ψ Has a certain tendency reflecting the trend 78, but changes reflecting the subject H.
こうしたことから、トレンド検出部４７は、抽出した列上に被写体Ｈがあるか否かによらず、データを平滑化する。こうして各列の画素値ψを各々平滑化すると、「ａ」列のように素抜け領域の場合には、平滑化処理の前後でデータの態様はほぼ変化しないが、「ｂ」列のように被検体Ｈがある列では、被検体Ｈの情報がほぼ消失（低減）し、一点鎖線で示すようにトレンド７８とほぼ同様の傾向を有するデータとなる。 For this reason, the trend detection unit 47 smoothes the data regardless of whether or not the subject H is on the extracted column. When the pixel values ψ in each column are each smoothed in this way, in the case of a missing region as in the “a” column, the data mode does not change substantially before and after the smoothing process, but as in the “b” column. In a column where the subject H is present, the information of the subject H is almost lost (reduced), and the data has a tendency similar to the trend 78 as indicated by a one-dot chain line.
トレンド検出部４７は、このように列毎に検出したトレンド７８を全列について平均したデータ（以下、縦方向トレンドデータという）を生成する。トレンド検出部４７は、この縦方向トレンドデータを元のトレンド７２の縦方向成分として検出し、トレンド除去部４８に入力する。 The trend detection unit 47 generates data (hereinafter, referred to as “vertical trend data”) obtained by averaging the trend 78 detected for each column in all columns. The trend detection unit 47 detects this vertical trend data as the vertical component of the original trend 72 and inputs it to the trend removal unit 48.
図１８に示すように、トレンド除去部４８は、トレンド検出部７８から入力された縦方向トレンドデータを横方向に並べた画像（以下、縦方向トレンド画像という）を生成する。次いで、図１９に示すように、トレンド除去部４８は、位相微分画像７７から縦方向トレンド画像８１を減算することにより、位相微分画像８３を生成する。こうして生成された位相微分画像８３は、位相微分画像７１からトレンド７２の横方向成分と縦方向成分がともに除去されたことにより、トレンドが全て除去された位相微分画像である。 As shown in FIG. 18, the trend removing unit 48 generates an image in which the vertical trend data input from the trend detecting unit 78 is arranged in the horizontal direction (hereinafter referred to as a vertical trend image). Next, as shown in FIG. 19, the trend removing unit 48 generates a phase differential image 83 by subtracting the vertical direction trend image 81 from the phase differential image 77. The phase differential image 83 generated in this way is a phase differential image from which all the trends have been removed by removing both the horizontal direction component and the vertical direction component of the trend 72 from the phase differential image 71.
Ｘ線撮影装置１０では、こうしてトレンドが全て除去された位相微分画像８３を画像記録部１６に記録する。また、位相コントラスト画像生成部４４では、位相微分画像８３から位相コントラスト画像を生成する。 In the X-ray imaging apparatus 10, the phase differential image 83 from which all the trends have been removed is recorded in the image recording unit 16. The phase contrast image generation unit 44 generates a phase contrast image from the phase differential image 83.
なお、上述の第１実施形態では、位相微分画像７１の中央部分に、部分的に被検体Ｈが写し出されているが、図２０に示すように、位相微分画像７１のほぼ全体に被検体Ｈが写し出されている場合にも、Ｘ線撮影装置１０は、トレンド７２を好適に検出，除去することができる。これは、トレンド７２の各方向成分を検出，除去するときに、各行（列）毎に検出したトレンド７２の各方向成分を平均化したデータをトレンド７２の各方向成分として検出するので、被検体Ｈがあることによる影響を受け難いからである。図２０は、被検体Ｈが骨部２０ａ，２０ｂと、軟部組織２０ｃとからなり、位相微分画像７１の左上領域はほぼ骨部２０ａに、右下領域はほぼ骨部２０ｂに占められ、これらの骨部２０ａ，２０ｂ間は軟部組織２０ｃであり、位相微分画像７１に素抜け領域がない例を示している。 In the first embodiment described above, the subject H is partially projected in the central portion of the phase differential image 71. However, as shown in FIG. Even when is projected, the X-ray imaging apparatus 10 can detect and remove the trend 72 suitably. This is because, when each direction component of the trend 72 is detected and removed, data obtained by averaging each direction component of the trend 72 detected for each row (column) is detected as each direction component of the trend 72. This is because it is difficult to be affected by the presence of H. In FIG. 20, the subject H is composed of bone parts 20a and 20b and soft tissue 20c, and the upper left area of the phase differential image 71 is substantially occupied by the bone part 20a, and the lower right area is substantially occupied by the bone part 20b. A portion between the bone portions 20a and 20b is the soft tissue 20c, and an example in which the phase differential image 71 does not have a blank region is shown.
なお、上述の第１実施形態では、オフセットノイズ６６の除去後、トレンド７２の横方向成分を検出及び除去し、その後、トレンド７２の縦方向成分を検出及び除去しているが、トレンド７２の検出除去態様はこれに限らない。例えば、先にトレンド７２の縦方向成分を検出，除去した後に、トレンド７２の横方向成分を検出，除去しても良い。 In the first embodiment described above, after the offset noise 66 is removed, the horizontal component of the trend 72 is detected and removed, and thereafter the vertical component of the trend 72 is detected and removed. The removal mode is not limited to this. For example, after the vertical component of the trend 72 is first detected and removed, the horizontal component of the trend 72 may be detected and removed.
また、上述の第１実施形態では、トレンド７２を検出及び除去するときに、縦方向成分と横方向成分に分けて検出及び除去しているが、トレンド７２を検出及び除去することができれば、この態様に限らない。例えば、位相微分画像７１の縦横の辺に対して所定角度傾斜した斜め方向を第１方向とし、この第１方向に垂直な方向を第２方向として、トレンド７２の第１方向成分及び第２方向成分を検出及び除去しても良い。この場合も、トレンド７２を上述の第１実施形態と同様にトレンド７２が除去された位相微分画像８３を得ることができる。 In the first embodiment described above, when detecting and removing the trend 72, the vertical component and the horizontal component are detected and removed separately. However, if the trend 72 can be detected and removed, It is not restricted to an aspect. For example, the first direction component of the trend 72 and the second direction are defined as an oblique direction inclined by a predetermined angle with respect to the vertical and horizontal sides of the phase differential image 71 as a first direction and a direction perpendicular to the first direction as a second direction. Components may be detected and removed. Also in this case, the phase differential image 83 from which the trend 72 is removed can be obtained as in the first embodiment described above.
さらに、トレンド７２を検出及び除去するときに、位相微分画像７１の縦横以外の２方向に分けて検出及び除去するときには、ノイズ除去部４３にさらに被検体検出部（図示しない）を設け、被検体Ｈが写し出された領域を検出し、この被検体Ｈの領域に方向性がある場合には、被検体Ｈの領域の方向に沿った方向を第１方向、これに垂直な方向を第２方向としても良い。 Furthermore, when detecting and removing the trend 72, when detecting and removing separately in two directions other than the vertical and horizontal directions of the phase differential image 71, the noise removing unit 43 is further provided with a subject detection unit (not shown), When the region where H is projected is detected and the region of the subject H has directionality, the direction along the direction of the region of the subject H is the first direction, and the direction perpendicular thereto is the second direction. It is also good.
例えば、位相微分画像の斜め４５度方向に被検体Ｈが写し出されている場合に、被検体Ｈに垂直な斜め１３５度方向を第１方向とし、被検体Ｈに沿った斜め４５度方向を第２方向とする。こうすると、少なくとも一つの方向（第２方向）において、被検体Ｈに重ならないようにトレンド７２の成分を検出する行が多くなるので、この方向（第２方向）におけるトレンド７２の検出精度がより向上する。また、上述の位相微分画像７１では、位相微分画像７１のほぼ中央に、被検体Ｈが縦方向に沿って写し出されているが、この場合は、横方向が第１方向であり、縦方向が第２方向である。前述の通り、縦方向の成分を検出する場合（図１７参照）は、素抜け領域で縦方向に沿って抽出した画素値ψは、トレンド７８そのものであるため、どの列も被検体Ｈを横切ってしまう横方向成分を検出及び除去する場合よりも、縦方向成分の検出及び除去はより正確である。このようにトレンド成分の検出方向を選択する態様は、トレンド７２の各方向成分を検出するときに、被検体Ｈがある箇所のデータを除いてトレンド７２の各方向成分を検出する場合に特に好適である。 For example, when the subject H is projected in an oblique 45 degree direction of the phase differential image, the oblique 135 degree direction perpendicular to the subject H is the first direction, and the oblique 45 degree direction along the subject H is the first direction. Two directions are assumed. This increases the number of rows that detect the component of the trend 72 so that it does not overlap the subject H in at least one direction (second direction), so that the detection accuracy of the trend 72 in this direction (second direction) is higher. improves. Further, in the above-described phase differential image 71, the subject H is projected along the vertical direction at approximately the center of the phase differential image 71. In this case, the horizontal direction is the first direction, and the vertical direction is The second direction. As described above, when a vertical component is detected (see FIG. 17), the pixel value ψ extracted along the vertical direction in the missing region is the trend 78 itself, so that every column crosses the subject H. The detection and removal of the vertical component is more accurate than the case of detecting and removing the horizontal component. In this way, the aspect of selecting the trend component detection direction is particularly suitable for detecting each direction component of the trend 72 except for data of a location where the subject H exists when detecting each direction component of the trend 72. It is.
なお、上述の第１実施形態では、トレンド７２の縦横の各方向成分を検出する場合に、抽出した画素値ψを平滑化することにより、被検体Ｈの有無に関わらず、トレンド７２の各方向の成分を検出しているが、被検体領域のデータ（例えば、図１４における領域Ｅ１のデータ）を除き、素抜け領域のデータ（例えば、図１４における領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ）に基づいてトレンド７２の各方向成分を検出しても良い。このとき、除いた被検体領域部分のデータを算出する方法は任意である。単に被検体領域と素抜け領域の境界点（例えば、図１４における領域Ｅ１と領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂの境界点）を直線で結ぶデータを算出しても良いし、任意の直線やスプライン、その他曲線等で、補間，外挿，フィッティング等により算出しても良い。また、被検体領域の検出は、被検体領域を検出するための被検体領域検出部をノイズ除去部４３に設けておいても良いし、トレンド検出部４７で被検体領域を検出するようにしても良い。被検体領域の検出は、例えば、画素値ψの変化量等に基づいて検出することができる。 In the first embodiment described above, each direction of the trend 72 is detected regardless of the presence or absence of the subject H by smoothing the extracted pixel value ψ when the vertical and horizontal direction components of the trend 72 are detected. However, except for data on the subject area (for example, data on the area E1 in FIG. 14), the trend 72 is detected based on the data on the missing areas (for example, areas E2a and E2b in FIG. 14). Each direction component may be detected. At this time, the method of calculating the data of the removed subject region portion is arbitrary. Data that simply connects the boundary point between the subject region and the missing region (for example, the boundary point between the region E1 and the regions E2a and E2b in FIG. 14) with a straight line may be calculated, or an arbitrary straight line, spline, other curve, etc. Thus, it may be calculated by interpolation, extrapolation, fitting, or the like. The subject region may be detected by providing a subject region detecting unit for detecting the subject region in the noise removing unit 43, or by detecting the subject region with the trend detecting unit 47. Also good. The subject area can be detected based on, for example, the amount of change in the pixel value ψ.
なお、上述の第１実施形態では、簡単のために、トレンド７２が位相微分画像７１内で直線的に増大（減少）する傾向を有する例を説明したが、図２１に示すトレンド８６のように、周期的な特徴を有することがある。Ｘ線撮影装置１０はこうした場合にも好適にトレンドを検出，除去することができる。但し、前述のように被検体領域Ｅ１のデータを除き、素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂのデータに基づく補間，外挿，フィッティング等によりトレンドを検出する場合には、三角関数等を用いた曲線を用いて補間，外挿，フィッティング等をする必要がある。 In the first embodiment described above, for the sake of simplicity, an example has been described in which the trend 72 has a tendency to increase (decrease) linearly in the phase differential image 71. However, like the trend 86 shown in FIG. , May have periodic features. Even in such a case, the X-ray imaging apparatus 10 can suitably detect and remove the trend. However, when the trend is detected by interpolation, extrapolation, fitting, or the like based on the data of the missing regions E2a and E2b except for the data of the subject region E1 as described above, a curve using a trigonometric function or the like is used. It is necessary to perform interpolation, extrapolation, fitting, etc.
なお、前述の変形例のように、トレンド７２を検出するときに、被検体領域をまたがない素抜け領域だけのデータを用いることができる場合には、トレンド７２の検出精度がより向上する。このため、位相微分画像７１に素抜け領域ができやすくすることが好ましい。 Note that, when the trend 72 is detected as in the above-described modification, if only data of a missing region that does not cross the subject region can be used, the detection accuracy of the trend 72 is further improved. For this reason, it is preferable to make it easy to create a blank area in the phase differential image 71.
位相微分画像７１に素抜け領域ができやすくするためには、以下のようにすれば良い。例えば、図２２に示すように、第１，第２の格子２１，２２やＸ線画像検出器１３が収められた筐体９１の前面９１ａ（図２３参照）に、被検体Ｈを配置する推奨範囲を示す指標９２を設ける。また、指標９２の示す推奨範囲は、Ｘ線検出器１３の検出面１３ａのサイズよりも小さくしておく。この場合、指標９２にしたがって、被検体Ｈが指標９２内に配置されれば、検出面１３ａと指標９２との差分領域が素抜け領域になる。また、被検体Ｈの大きさが指標９２が示す範囲を超える場合であっても、検出面１３ａと指標９２との差分領域に素抜け領域ができやすい。図２２では、検出面１３ａの中央に指標９２が設けられているが、指標９２は検出面１３ａに対して上下左右のどの方向に偏って設けても良い。 In order to make it easy to create a blank region in the phase differential image 71, the following may be performed. For example, as shown in FIG. 22, it is recommended to place the subject H on the front surface 91a (see FIG. 23) of the housing 91 in which the first and second gratings 21 and 22 and the X-ray image detector 13 are housed. An index 92 indicating the range is provided. The recommended range indicated by the index 92 is set smaller than the size of the detection surface 13a of the X-ray detector 13. In this case, if the subject H is arranged in the index 92 according to the index 92, the difference area between the detection surface 13a and the index 92 becomes a blank area. In addition, even when the size of the subject H exceeds the range indicated by the index 92, it is easy to create a blank area in the difference area between the detection surface 13a and the index 92. In FIG. 22, the index 92 is provided at the center of the detection surface 13a. However, the index 92 may be provided so as to be biased in any direction, up, down, left, or right with respect to the detection surface 13a.
また、上述のように、位相微分画像７１に素抜け領域ができやすくするために、指標９２によって被検体Ｈの配置を制限する場合には、素抜け領域に被検体Ｈと同程度のＸ線吸収率を持つ擬似吸収体を配置しておくことが好ましい。例えば、図２３に示すように、素抜け領域Ｆ２ａ，Ｆ２ｂに対応する検出面１３ａの前面に、擬似吸収体９６を配置する。こうすると、素抜け領域Ｆ２ａ，Ｆ２ｂに対応する画素値ψが飽和して、トレンド７２の検出ができなくなってしまうことを防止することができる。なお、図２３では、Ｘ線検出器１３内に擬似吸収体９６を配置しているが、素抜け領域Ｆ２ａ，Ｆ２ｂに対応する位置に配置されていれば、擬似吸収体９６の配置は任意である。また、擬似吸収体９６は、例えば第２の格子２２とＸ線検出パネル１３の間や第１，第２の格子２１，２２の間に設けても良い。さらに、筐体９２の前面９２ａ（あるいは前面９２ａの筐体９２内部側）に、指標９２の外周を取り巻くように擬似吸収体９６を配置しても良い。 In addition, as described above, in order to make it easy to form a missing region in the phase differential image 71, when the arrangement of the subject H is limited by the index 92, the same amount of X-rays as the subject H is placed in the missing region. It is preferable to arrange a pseudo-absorber having an absorption rate. For example, as shown in FIG. 23, the pseudo-absorber 96 is disposed on the front surface of the detection surface 13a corresponding to the blank regions F2a and F2b. In this way, it is possible to prevent the pixel values ψ corresponding to the missing areas F2a and F2b from being saturated and the trend 72 from being detected. In FIG. 23, the pseudo absorber 96 is disposed in the X-ray detector 13, but the pseudo absorber 96 may be arbitrarily disposed as long as it is disposed at a position corresponding to the element missing regions F2a and F2b. is there. Further, the pseudo absorber 96 may be provided between the second grating 22 and the X-ray detection panel 13 or between the first and second gratings 21 and 22, for example. Furthermore, the pseudo-absorber 96 may be arranged on the front surface 92a of the housing 92 (or inside the housing 92 of the front surface 92a) so as to surround the outer periphery of the index 92.
なお、上述の第１実施形態では、行毎に位相微分画像の画素値ψを抽出し、各行におけるトレンドの横方向成分を検出し、さらにこれらを平均した横方向トレンドデータを、トレンド７２の横方向の成分として検出している。しかし、例えば、ある１行において検出したトレンド７２の横方向成分を、位相微分画像全体のトレンド７２の横方向成分としても良い。また、位相微分画像の全体ではなく、一部の行で検出したトレンド７２の横方向成分を平均化したデータを、トレンド７２の横方向成分としても良い。例えば、素抜け領域の行で検出したトレンド７２の横方向成分を、位相微分画像全体としてのトレンド７２の横方向成分として用いたり、素抜け領域の行で検出したトレンド７２の横方向成分だけを平均化したデータを位相微分画像全体としてのトレンド７２の横方向成分とすると、被検体領域をまたぐ行において検出したデータを用いる場合よりも、トレンド７２の横方向成分の検出精度が向上する。縦方向成分の検出時も同様である。また、前述のように、位相微分画像の辺に非平行な第１方向及び第２方向についてトレンド７２の成分を検出する場合も同様である。 In the first embodiment described above, the pixel value ψ of the phase differential image is extracted for each row, the horizontal component of the trend in each row is detected, and the horizontal trend data obtained by averaging these is obtained as the horizontal trend data of the trend 72. It is detected as a direction component. However, for example, the horizontal component of the trend 72 detected in a certain line may be used as the horizontal component of the trend 72 of the entire phase differential image. Further, data obtained by averaging the horizontal components of the trend 72 detected in some rows, not the entire phase differential image, may be used as the horizontal component of the trend 72. For example, the horizontal component of the trend 72 detected in the line of the missing region is used as the horizontal component of the trend 72 as the entire phase differential image, or only the horizontal component of the trend 72 detected in the row of the missing region is used. When the averaged data is used as the horizontal component of the trend 72 as the entire phase differential image, the detection accuracy of the horizontal component of the trend 72 is improved as compared with the case where the data detected in the row across the subject region is used. The same applies to the detection of the vertical component. Further, as described above, the same applies to the case where the trend 72 components are detected in the first direction and the second direction that are not parallel to the sides of the phase differential image.
なお、上述の第１実施形態では、トレンド検出部４７は、位相微分画像７１の画素値ψを行毎に抽出した後、抽出した画素値ψを平滑化してトレンド７２の横方向成分を検出し、さらに各行のトレンドの横方向成分を平均化して１つの横方向トレンドデータを検出するが、抽出した画素値ψの平滑化は省略しても良い。すなわち、トレンド検出部４７は、行毎に抽出した画素値ψを平滑化せず、抽出した画素値ψそのものを平均化して横方向トレンドデータにしても良い。これは、各行間の画素値の平均化だけで、被写体Ｈの信号が鈍ってほぼトレンドだけのデータになる場合に有効である。 In the first embodiment described above, the trend detection unit 47 extracts the pixel value ψ of the phase differential image 71 for each row, and then smoothes the extracted pixel value ψ to detect the lateral component of the trend 72. Further, the horizontal component of the trend in each row is averaged to detect one horizontal trend data, but the smoothing of the extracted pixel value ψ may be omitted. That is, the trend detection unit 47 may average the extracted pixel values ψ themselves to obtain horizontal trend data without smoothing the pixel values ψ extracted for each row. This is effective when the signal of the subject H becomes dull and the data becomes almost trend only by averaging the pixel values between the rows.
また、上述の平滑化のみを行い、各行の横方向成分の平均化を省略しても良い。この場合、例えば、任意の行の画素値ψを平滑化し、この行の平滑化した画素値ψを横方向トレンドデータとしてトレンド除去部４８に入力する。これは、画素値ψの平滑化だけで、被写体Ｈの信号が鈍ってほぼトレンドだけのデータになる場合に有効である。 Further, only the above-described smoothing may be performed, and averaging of the horizontal component of each row may be omitted. In this case, for example, the pixel value ψ of an arbitrary row is smoothed, and the smoothed pixel value ψ of this row is input to the trend removing unit 48 as lateral trend data. This is effective when the signal of the subject H becomes dull and the data becomes almost trend only by smoothing the pixel value ψ.
さらに、上述の平滑化及び平均化を両方とも省略しても良い。例えば、トレンド検出部４７は、位相微分画像７１の任意の行の画素値ψを抽出し、その行の画素値ψをそのまま横方向トレンドデータとしてトレンド除去部４８に入力しても良い。これは、例えば、被写体Ｈの信号に比べてトレンド７２が大きい場合に有効である。 Furthermore, both the above smoothing and averaging may be omitted. For example, the trend detection unit 47 may extract a pixel value ψ of an arbitrary row of the phase differential image 71 and input the pixel value ψ of the row as it is to the trend removal unit 48 as horizontal trend data. This is effective, for example, when the trend 72 is larger than the signal of the subject H.
もちろん、縦方向トレンドデータを検出する場合も、上述のように平滑化または平均化を省略、あるいは平滑化と平均化を両方とも省略して良い。また、後述の各実施形態においても同様である。 Of course, when detecting the vertical trend data, smoothing or averaging may be omitted as described above, or both smoothing and averaging may be omitted. The same applies to each embodiment described later.
なお、上述の第１実施形態では、トレンド検出部４７が横方向トレンドデータや縦方向トレンドデータを検出する場合に、画素値ψの大きさを考慮していないが、トレンド検出部４７は抽出した行（あるいは列）の画素値ψを所定閾値と比較し、その大小関係に基づいて、画素値ψが所定範囲の部分のみを各方向のトレンドデータの検出に利用するようにすることが好ましい。 In the first embodiment described above, when the trend detection unit 47 detects horizontal trend data or vertical trend data, the trend detection unit 47 does not consider the size of the pixel value ψ. It is preferable to compare the pixel value ψ of the row (or column) with a predetermined threshold value, and based on the magnitude relationship, only the portion where the pixel value ψ is in the predetermined range is used for detecting trend data in each direction.
例えば、擬似吸収体９６が配置されていないために画素値ψが飽和してしまった素抜け領域や、被写体Ｈの固定治具の金属部分が写り込んで画素値が極端に少ない（ほぼ０）の領域では、画素値ψ（位相微分値）は正常な値ではない。このため、これらの画素値ψが極端に大きい領域または画素値ψが極端に小さい領域の画素値ψまで考慮してトレンドデータを検出すると、これらの不適切な値に影響されて、検出されるトレンドデータが誤った値になってしまう場合がある。したがって、利用する画素値ψの下限を決める第１閾値と、利用する画素値ψの上限を決める第２閾値を予め定め、トレンド検出部４７では、各行または各列の画素値ψを抽出した後、第１閾値以上第２閾値以下の範囲に収まる範囲のデータのみを用いて各方向のトレンドデータを検出するようにすることが好ましい。 For example, the pixel value is extremely small (nearly 0) due to reflection of a region where the pixel value ψ is saturated because the pseudo-absorber 96 is not disposed and a metal part of the fixing jig of the subject H. In this area, the pixel value ψ (phase differential value) is not a normal value. For this reason, if trend data is detected in consideration of even pixel values ψ in a region where these pixel values ψ are extremely large or regions where pixel values ψ are extremely small, they are detected by being affected by these inappropriate values. Trend data may be incorrect. Accordingly, a first threshold value that determines the lower limit of the pixel value ψ to be used and a second threshold value that determines the upper limit of the pixel value ψ to be used are determined in advance, and the trend detection unit 47 extracts the pixel value ψ of each row or each column. It is preferable that the trend data in each direction is detected using only data in a range that falls within the range from the first threshold value to the second threshold value.
［第２実施形態］
なお、上述の第１実施形態では、オフセットノイズ６６の除去後にトレンド７２を除去する例を説明したが、オフセットノイズ６６やトレンド７２を除去する順序はこれに限らない。以下、先にトレンド７２を除去した後、オフセットノイズ６６を除去する例を第２実施形態として説明する。但し、前述の第１実施形態と共通の部材等の説明や図示や省略する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment described above, the example in which the trend 72 is removed after the removal of the offset noise 66 has been described. However, the order in which the offset noise 66 and the trend 72 are removed is not limited to this. Hereinafter, an example in which the offset noise 66 is removed after the trend 72 is removed will be described as a second embodiment. However, descriptions, illustrations, and the like of members common to the first embodiment are omitted.
図２４に示すように、トレンド７２を先に除去する場合、ノイズ除去部４３は、トレンド除去部１２１（第１ノイズ除去部）とオフセット除去部１２２（第２ノイズ除去部）で構成する。 As shown in FIG. 24, when removing the trend 72 first, the noise removing unit 43 is configured by a trend removing unit 121 (first noise removing unit) and an offset removing unit 122 (second noise removing unit).
トレンド除去部１２１は、アンラップ処理が施された位相微分画像がアンラップ処理部４１から入力されると、位相微分画像をフーリエ変換し、所定周波数以下の低周波数成分を除去する。その後、逆フーリエ変換を施し、低周波数成分が除去された位相微分画像を生成する。プレ撮影の場合、トレンド除去部１２１は、低周波数成分を除去した位相微分画像を、オフセット画像としてオフセット画像記憶部４２に記憶する。本撮影の場合、トレンド除去部１２１は、低周波数成分を除去した位相微分画像をオフセット除去部１２２に入力する。 When the phase differential image on which the unwrap processing has been performed is input from the unwrap processing unit 41, the trend removing unit 121 performs Fourier transform on the phase differential image and removes low frequency components that are equal to or lower than a predetermined frequency. Thereafter, an inverse Fourier transform is performed to generate a phase differential image from which low frequency components are removed. In the case of pre-shooting, the trend removing unit 121 stores the phase differential image from which the low frequency component has been removed in the offset image storage unit 42 as an offset image. In the case of actual photographing, the trend removing unit 121 inputs a phase differential image from which low frequency components are removed to the offset removing unit 122.
オフセット除去部１２２は、本撮影時に、低周波数成分を除去した位相微分画像が入力されると、オフセット画像記憶部４２からオフセット画像を取得する。そして、本撮影による位相微分画像からオフセット画像を減算することにより、位相微分画像からオフセットノイズを除去する。 The offset removing unit 122 acquires an offset image from the offset image storage unit 42 when a phase differential image from which a low frequency component is removed is input during the main photographing. Then, the offset noise is removed from the phase differential image by subtracting the offset image from the phase differential image obtained by the actual photographing.
上述のように構成されるＸ線撮影装置は、プレ撮影時に図２５に示すように動作する。まず、操作部１８ａを用いて撮影モードとしてプレ撮影モードが選択されると（ステップＳ５０）、撮影指示の入力待機状態となる（ステップＳ５１）。その後、操作部１８ａを用いて撮影指示が入力されると、走査機構２３により第２の格子２２が所定の走査ピッチずつ並進移動されながら、各走査位置「ｋ」において、Ｘ線源１１によるＸ線照射及びＸ線画像検出器１３によるＧ２像の検出が行われる（ステップＳ５２）。この縞走査の結果、Ｍ枚のプレ撮影画像データ５１が生成され、メモリ１４に格納される。そして、プレ撮影画像データ５１は、画像処理部１５に読み出され、位相微分画像生成部４０によってプレ撮影画像データ５１から位相微分画像が生成されるとともに（ステップＳ５３）、アンラップ処理部４１でアンラップ処理が施される（ステップＳ５４）。 The X-ray imaging apparatus configured as described above operates as shown in FIG. 25 during pre-imaging. First, when the pre-shooting mode is selected as the shooting mode using the operation unit 18a (step S50), a shooting instruction input standby state is set (step S51). Thereafter, when an imaging instruction is input using the operation unit 18a, the second grating 22 is translated by a predetermined scanning pitch by the scanning mechanism 23, and at each scanning position “k”, the X-ray from the X-ray source 11 is obtained. The G2 image is detected by the beam irradiation and the X-ray image detector 13 (step S52). As a result of the fringe scanning, M pieces of pre-captured image data 51 are generated and stored in the memory 14. Then, the pre-captured image data 51 is read out to the image processing unit 15, and a phase differential image is generated from the pre-captured image data 51 by the phase differential image generation unit 40 (step S 53) and unwrapped by the unwrap processing unit 41. Processing is performed (step S54).
その後、アンラップ処理が施された位相微分画像は、トレンド除去部１２１に入力され、フーリエ変換が施され（ステップＳ５５）、所定周波数以下の低周波数成分が除去され（ステップＳ５６）、さらに逆フーリエ変換が施される。これにより、入力された位相微分画像は、所定の低周波数成分が除去された位相微分画像になる。低周波数成分が除去された位相微分画像は、オフセット画像としてオフセット画像記憶部４２に記憶され、プレ撮影が完了する。 Thereafter, the unwrapped phase differential image is input to the trend removal unit 121, subjected to Fourier transform (step S55), low frequency components equal to or lower than a predetermined frequency are removed (step S56), and inverse Fourier transform is performed. Is given. Thereby, the inputted phase differential image becomes a phase differential image from which a predetermined low frequency component is removed. The phase differential image from which the low frequency component has been removed is stored in the offset image storage unit 42 as an offset image, and pre-imaging is completed.
図２６に示すように、本撮影時には、操作部１８ａを用いて撮影モードとして本撮影モードが選択される（ステップＳ７０）。本撮影モードが選択されると、撮影指示の待受状態となる（ステップＳ７１）。その後、操作部１８ａを用いて撮影指示がなされると、縞走査が行われ（ステップＳ７２）、メモリ１４にＭ枚の本撮影画像データ５２が格納される。本撮影画像データ５２は、画像処理部１５に読み出され、位相微分画像生成部４０によって位相微分画像が生成されるとともに（ステップＳ７３）、アンラップ処理部４１でアンラップ処理が施される（ステップＳ７４）。 As shown in FIG. 26, during the main shooting, the main shooting mode is selected as the shooting mode using the operation unit 18a (step S70). When the main shooting mode is selected, a shooting instruction standby state is set (step S71). Thereafter, when an imaging instruction is given using the operation unit 18a, stripe scanning is performed (step S72), and M main captured image data 52 are stored in the memory 14. The captured image data 52 is read out by the image processing unit 15, a phase differential image is generated by the phase differential image generation unit 40 (step S73), and unwrap processing is performed by the unwrap processing unit 41 (step S74). ).
その後、アンラップ処理が施された位相微分画像は、トレンド除去部１２１に入力され、フーリエ変換が施され（ステップＳ７５）、所定周波数以下の低周波数成分が除去され（ステップＳ７６）、さらに逆フーリエ変換が施される。これにより、入力された位相微分画像は、所定の低周波数成分が除去された位相微分画像になる。低周波数成分が除去された位相微分画像は、オフセット除去部１２２に入力され、オフセット画像が減算されることにより、さらにオフセットノイズが除去される（ステップＳ７７）。オフセットノイズが除去された位相微分画像は、画像記録部１６に記録される。また、位相コントラスト画像生成部４４は、オフセットノイズが除去された位相微分画像から位相コントラスト画像を生成し、画像記録部１６に記録する（ステップＳ７８）。こうして生成された、位相微分画像や位相コントラスト画像は、モニタ１８ｂに画像表示される（ステップＳ７９）。 Thereafter, the unwrapped phase differential image is input to the trend removing unit 121, subjected to Fourier transform (step S75), low frequency components equal to or lower than a predetermined frequency are removed (step S76), and inverse Fourier transform is performed. Is given. Thereby, the inputted phase differential image becomes a phase differential image from which a predetermined low frequency component is removed. The phase differential image from which the low-frequency component has been removed is input to the offset removing unit 122, and the offset noise is further removed by subtracting the offset image (step S77). The phase differential image from which the offset noise has been removed is recorded in the image recording unit 16. Further, the phase contrast image generation unit 44 generates a phase contrast image from the phase differential image from which the offset noise has been removed, and records it in the image recording unit 16 (step S78). The phase differential image and phase contrast image generated in this way are displayed on the monitor 18b (step S79).
上述のように、プレ撮影画像データ５１や本撮影画像データ５２から生成した位相微分画像をフーリエ変換し、所定の低周波数成分を除去すると、位相微分画像からオフセットノイズの低周波数成分が除去される。前述のように、トレンドは、プレ撮影時と本撮影時のオフセットノイズが完全に一致しないために、その差分がオフセット画像を減算したときに残存したものである。このため、上述のように、主としてオフセットノイズである低周波成分を予め除去した位相微分画像とオフセット画像の差分を取る場合には、トレンドは発生しない。上述の第２実施形態によれば、第１実施形態の例よりも簡便にトレンドの発生を抑えることができる。 As described above, when the phase differential image generated from the pre-captured image data 51 and the main captured image data 52 is Fourier transformed to remove a predetermined low frequency component, the low frequency component of offset noise is removed from the phase differential image. . As described above, since the offset noise at the time of pre-photographing and that at the time of main photographing do not completely match, the trend remains when the offset image is subtracted. For this reason, as described above, no trend occurs when the difference between the phase differential image and the offset image from which the low-frequency component, which is mainly offset noise, is previously removed is taken. According to the above-described second embodiment, it is possible to suppress the occurrence of a trend more easily than the example of the first embodiment.
なお、オフセットノイズには高周波成分もある。例えば、Ｘ線検出器１３の画素欠陥は高周波のオフセットノイズを発生させる。このため、上述の第２実施形態では、単に本撮影時に生成される位相微分画像から低周波成分を除去するだけでなく、オフセット画像も取得し、本撮影時に生成される位相微分画像低周波成分を除去したオフセット画像を減算している。これにより、高周波のオフセットノイズも除去される。Ｘ線検出器１３に画素欠陥がない場合や、画素欠陥が他の方法（例えば、画素欠陥の位置を予め測定し、本撮影画像データの時点で欠陥画素の画素値を補正する等）で補正される場合には、本撮影による位相微分画像から低周波数成分を除去することにより、オフセットノイズを除去するようにしても良い。これにより、オフセットノイズもトレンドも残存しない位相微分画像を得ることができる。 The offset noise also has a high frequency component. For example, a pixel defect in the X-ray detector 13 generates high-frequency offset noise. For this reason, in the above-described second embodiment, not only the low-frequency component is simply removed from the phase differential image generated at the time of actual imaging, but also an offset image is acquired and the phase differential image low-frequency component generated at the time of actual imaging. Is subtracted from the offset image. Thereby, high-frequency offset noise is also removed. When there is no pixel defect in the X-ray detector 13 or the pixel defect is corrected by another method (for example, by measuring the position of the pixel defect in advance and correcting the pixel value of the defective pixel at the time of the actual captured image data). In such a case, the offset noise may be removed by removing low frequency components from the phase differential image obtained by the actual photographing. Thereby, a phase differential image in which neither offset noise nor trend remains can be obtained.
［第３実施形態］
なお、前述の第１実施形態のようにトレンド７２を検出，除去するときに、あるいは上述の第２実施形態のようにトレンド７２が発生しないように位相微分画像から低周波成分を除去するときには、以下に第３実施形態として説明するように、吸収微分画像を利用しても良い。
[Third Embodiment]
When the trend 72 is detected and removed as in the first embodiment described above, or when the low frequency component is removed from the phase differential image so that the trend 72 does not occur as in the second embodiment described above, As described below as the third embodiment, an absorption differential image may be used.
まず、前述の第１実施形態のように、トレンド７２を検出，除去する場合には、例えば、図２７に示すように、画像処理部１５に吸収微分画像生成部３０１を設ける。吸収微分画像生成部３０１は、まず、縞走査によって得られたＭ枚の本撮影画像データ５２を取得し、これらを平均することによって、吸収画像を生成する。吸収画像は、被写体ＨのＸ線吸収率（透過率）がコントラストとして表現された画像である。 First, when the trend 72 is detected and removed as in the first embodiment described above, an absorption differential image generation unit 301 is provided in the image processing unit 15 as shown in FIG. 27, for example. First, the absorption differential image generation unit 301 acquires M main captured image data 52 obtained by the fringe scanning, and generates an absorption image by averaging them. The absorption image is an image in which the X-ray absorption rate (transmittance) of the subject H is expressed as contrast.
各々の本撮影画像データ５２には、第１の格子２１と第２の格子２２による縞が写し出されているが、この縞は第２の格子２２の走査位置ｋに応じて移動し、撮影順にＭ枚の本撮影画像データ５２を比較すれば１周期分移動する。このため、Ｍ枚の本撮影画像データ５２を平均すると、第１の格子２１と第２の格子２２による縞は平均化されてほぼ一様なバックグラウンドとなるので、吸収画像には縞はなく、被写体Ｈの像だけが写し出される。 In each of the actual captured image data 52, fringes by the first grating 21 and the second grating 22 are projected, and the fringes move according to the scanning position k of the second grating 22, and in the order of photographing. If M pieces of actual photographed image data 52 are compared, it moves by one cycle. For this reason, when the M actual captured image data 52 are averaged, the fringes by the first grating 21 and the second grating 22 are averaged to form a substantially uniform background, and thus there is no fringe in the absorption image. Only the image of the subject H is projected.
次に、吸収微分画像生成部３０１は、吸収画像を微分して吸収微分画像を生成する。吸収画像の微分は、例えば、所定の方向（微分する方向）に１画素ずらした画像との差分を取ることによって行うことができる。こうして吸収微分画像生成部３０１で生成された吸収微分画像は、トレンド検出部３０２に入力され、トレンド７２の検出に利用される。なお、吸収画像を微分する方向は任意であるが、例えば、格子線に垂直なＸ方向（図１参照）に行うことが好ましい。 Next, the absorption differential image generation unit 301 generates an absorption differential image by differentiating the absorption image. Differentiation of the absorption image can be performed, for example, by taking a difference from an image shifted by one pixel in a predetermined direction (direction of differentiation). The absorption differential image generated by the absorption differential image generation unit 301 in this manner is input to the trend detection unit 302 and used for detection of the trend 72. In addition, although the direction which differentiates an absorption image is arbitrary, for example, it is preferable to carry out to the X direction (refer FIG. 1) perpendicular | vertical to a grid line.
トレンド検出部３０２は、第１実施形態のトレンド検出部４７と同様に、オフセットノイズが除去された位相微分画像からトレンド７２の各方向成分を検出するが、トレンド検出部３０２は吸収微分画像を参照しながらトレンド７２の各方向成分を検出する。 The trend detection unit 302 detects each direction component of the trend 72 from the phase differential image from which the offset noise has been removed, as with the trend detection unit 47 of the first embodiment, but the trend detection unit 302 refers to the absorption differential image. Meanwhile, each direction component of the trend 72 is detected.
図２８（Ａ）に示すように、所定の撮影範囲３０３を撮影し、被写体Ｈが撮影範囲３０３の中央にあるとする。また、ここでは簡単のため被写体Ｈは球形とする。このとき、吸収画像において図２８（Ａ）に破線で示す撮影範囲３０３の中央横方向に対応する画素値を抽出すると、図２８（Ｂ）に示すように、オフセットノイズがない場合には実線３０５ａのように、素抜け領域３０４の部分では画素値は平坦であり、被写体Ｈの部分では被写体ＨのＸ線吸収率に応じた曲線等になる。一方、オフセットノイズがある場合には、破線３０５ｂで示すように、素抜け領域３０４ではオフセットノイズを反映して画素値が変化する。また、被写体Ｈの部分においてもオフセットノイズによって曲線形状が変化する。但し、被写体Ｈと素抜け領域３０４の境界位置は、オフセットノイズによって変化しない。 As shown in FIG. 28A, it is assumed that a predetermined shooting range 303 is shot and the subject H is in the center of the shooting range 303. Here, for simplicity, the subject H is spherical. At this time, when a pixel value corresponding to the central horizontal direction of the imaging range 303 indicated by a broken line in FIG. 28A is extracted from the absorption image, a solid line 305a is obtained when there is no offset noise as shown in FIG. As described above, the pixel value is flat in the portion of the background region 304, and a curve corresponding to the X-ray absorption rate of the subject H is formed in the portion of the subject H. On the other hand, when there is offset noise, as indicated by a broken line 305b, the pixel value changes in the background region 304 reflecting the offset noise. Further, the curve shape also changes in the portion of the subject H due to the offset noise. However, the boundary position between the subject H and the blank area 304 is not changed by the offset noise.
したがって、図２８（Ｃ）の実線３０６ａ（オフセットノイズがない場合）及び破線３０６ｂ（オフセットノイズがある場合）に示すように、吸収微分画像においては、素抜け領域３０４に対応する領域Ｅ２ａ及び領域Ｅ２ｂでは、オフセットノイズの有無に関わらず、ほぼ平坦なデータとなる。 Therefore, as shown by a solid line 306a (when there is no offset noise) and a broken line 306b (when there is offset noise) in FIG. 28 (C), in the absorption differential image, an area E2a and an area E2b corresponding to the blank area 304 In this case, the data is almost flat regardless of the presence or absence of offset noise.
トレンド検出部３０２は、上述のように素抜け領域３０４に対応する領域Ｅ２ａ及び領域Ｅ２ｂのデータを利用してトレンド７２の横方向成分を検出する。具体的には、まず、吸収微分画像において、画素値が平坦になる領域Ｅ２ａまたは領域Ｅ２ｂから少なくとも２点の画素を選出する。ここでは、領域Ｅ２ａのある画素Ａ１と領域Ｅ２ｂのある画素Ａ２を選出したとするが、領域Ｅ２ａまたは領域Ｅ２ｂの一方から２点を選出しても良い。また、３点以上の画素を選出しても良く、素抜け領域３０４に対応して画素値の変化が平坦な領域が３以上ある場合には各領域から各々１点を選出しても良い。 As described above, the trend detection unit 302 detects the horizontal component of the trend 72 using the data of the region E2a and the region E2b corresponding to the blank region 304. Specifically, first, at least two pixels are selected from the region E2a or the region E2b where the pixel value is flat in the absorption differential image. Here, the pixel A1 with the region E2a and the pixel A2 with the region E2b are selected, but two points may be selected from either the region E2a or the region E2b. Also, three or more pixels may be selected, and if there are three or more regions where the change in the pixel value is flat corresponding to the blank region 304, one point may be selected from each region.
こうして、素抜け領域３０４に対応する画素Ａ１，Ａ２を選出すると、図２８（Ｄ）に示すように、トレンド検出部３０２は、オフセット処理済みの位相微分画像から、吸収微分画像で選出した画素Ａ１，Ａ２に対応する画素（画素Ａ１，Ａ２と同位置にある画素）Ａ１’，Ａ２’の画素値を結ぶ直線を算出することにより、トレンド成分３０７を検出する。なお、３点以上の画素を選出した場合には、フィッティング等により、トレンド成分１０７を検出する。 When the pixels A1 and A2 corresponding to the background missing region 304 are selected in this way, the trend detection unit 302 selects the pixel A1 selected as the absorption differential image from the phase differential image that has been subjected to the offset processing, as shown in FIG. The trend component 307 is detected by calculating a straight line connecting the pixel values of the pixels A1 ′ and A2 ′ (pixels at the same position as the pixels A1 and A2) corresponding to A2. When three or more pixels are selected, the trend component 107 is detected by fitting or the like.
ここでは、トレンド検出部３０２によってトレンド７２の横方向成分を検出する態様を例にしたが、トレンド７２の縦方向成分を検出する場合も同様である。また、トレンド除去部４８において、検出したトレンド成分３０７を用いて位相微分画像からトレンド７２を除去する態様は、前述の第１実施形態と同様である。 Here, the aspect in which the trend detection unit 302 detects the horizontal component of the trend 72 is taken as an example, but the same applies to the case where the vertical component of the trend 72 is detected. Moreover, the aspect which removes the trend 72 from a phase differential image using the detected trend component 307 in the trend removal part 48 is the same as that of the above-mentioned 1st Embodiment.
位相微分画像の画素値だけを用いる場合、被写体Ｈの態様等によっては素抜け領域１０４の明確な特定が難しいことがあるため、前述の第１実施形態のように抽出した画素値を平滑化する等の処理が必要であるが、上述のように、吸収微分画像を用いれば素抜け領域３０４の画素Ａ１’，Ａ２’を容易に特定可能であり、トレンド７２の各方向成分の検出を容易かつ迅速に行うことができる。 When only the pixel values of the phase differential image are used, it may be difficult to clearly identify the background region 104 depending on the aspect of the subject H, and the extracted pixel values are smoothed as in the first embodiment. However, as described above, if the absorption differential image is used, the pixels A1 ′ and A2 ′ of the unclear region 304 can be easily specified, and each direction component of the trend 72 can be easily and easily detected. Can be done quickly.
なお、ここでは、吸収微分画像生成部３０１が本撮影画像データ５２から吸収微分画像を生成する例を説明したが、吸収微分画像３０１は、次のように生成することが好ましい。まず、吸収微分画像生成部３０１は、プレ撮影時にプレ撮影画像データ５１から第１吸収画像を生成し、例えばオフセット画像記憶部４２等に記憶しておく。次に、本撮影時には、吸収微分画像生成部３０１は、本撮影画像データ５２から第２吸収画像を生成する。そして、第２吸収画像を第１吸収画像で割ることにより、第３吸収画像を生成し、さらに第３吸収画像を微分することによってトレンド検出部３０２に入力する吸収微分画像を生成する。こうすると、第１の格子２１や第２の格子２２の透過率のムラによるノイズ成分が低減されるので、トレンド検出部３０２で素抜け領域３０４の特定に用いる吸収微分画像としてより好適な画像となる。 Here, an example in which the absorption differential image generation unit 301 generates an absorption differential image from the actual captured image data 52 has been described. However, the absorption differential image 301 is preferably generated as follows. First, the absorption differential image generation unit 301 generates a first absorption image from the pre-photographed image data 51 at the time of pre-photographing, and stores it in the offset image storage unit 42, for example. Next, at the time of actual imaging, the absorption differential image generation unit 301 generates a second absorption image from the actual captured image data 52. Then, a third absorption image is generated by dividing the second absorption image by the first absorption image, and an absorption differential image to be input to the trend detection unit 302 is generated by differentiating the third absorption image. This reduces the noise component due to the uneven transmittance of the first grating 21 and the second grating 22, so that an image more suitable as an absorption differential image used for specifying the missing region 304 in the trend detection unit 302 can be obtained. Become.
なお、ここでは吸収微分画像から素抜け領域３０４の画素を選出する例を説明したが、トレンド検出部３０２は、素抜け領域３０４の画素に限らず、吸収微分画像の全体（被検体Ｈの領域も含む）から、周辺の画素と画素値がほぼ等しい画素を選出すれば良い。上述の例では被検体Ｈを球形としたために、被検体Ｈ内部では画素値の変化が平坦になる箇所は殆どないが、通常の被写体の場合、被写体Ｈの内部においても、画素値の変化が殆どなく、周辺の画素と画素値がほぼ等しい領域が発生することがあるからである。周辺の画素と画素値がほぼ等しい画素であれば、被検体Ｈ内部の画素であっても、上述の例と同様にトレンドの除去を行うことができる。また、被検体Ｈ内の画素を利用可能であることから明らかなように、撮影範囲１０の全体に被写体Ｈがある場合でも、上述の例と同様の方法でトレンドの検出を行うことができる。 Here, an example in which the pixels in the background missing region 304 are selected from the absorption differential image has been described. However, the trend detection unit 302 is not limited to the pixels in the background missing region 304, but the entire absorption differential image (region of the subject H). A pixel having a pixel value substantially equal to that of the surrounding pixels may be selected. In the above example, since the subject H has a spherical shape, there is almost no place where the change in the pixel value becomes flat inside the subject H. However, in the case of a normal subject, the change in the pixel value also occurs inside the subject H. This is because there are almost no areas where pixel values are almost equal to those of the surrounding pixels. If the pixel value is substantially equal to the surrounding pixels, the trend can be removed even in the case of the pixel inside the subject H as in the above example. Further, as apparent from the fact that the pixels in the subject H can be used, even when the subject H is present in the entire imaging range 10, the trend can be detected by the same method as in the above example.
次に、前述の第２実施形態のようにトレンド７２が発生しないように位相微分画像から低周波成分を除去する場合には、図２９に示すように、画像処理部１５に吸収微分画像生成部３１１を設ける。 Next, when the low frequency component is removed from the phase differential image so that the trend 72 does not occur as in the second embodiment, the absorption differential image generation unit is included in the image processing unit 15 as shown in FIG. 311 is provided.
吸収微分画像生成部３１１は、プレ撮影で得られたＭ枚のプレ撮影画像データ５２を取得し、これらを平均することによって吸収画像を生成し、これをさらに微分することによって吸収微分画像（以下、プレ撮影吸収微分画像という）を生成する。同様に、吸収微分画像生成部３１１は、本撮影で得られたＭ枚の本撮影画像データ５２を取得し、これらを平均することによって吸収画像を生成し、これをさらに微分することによって吸収微分画像（以下、本撮影吸収微分画像という）を生成する。プレ撮影吸収微分画像及び本撮影吸収微分画像は、いずれもトレンド除去部３１２に入力される。 The absorption differential image generation unit 311 acquires M pre-photographed image data 52 obtained by pre-photographing, generates an absorption image by averaging them, and further differentiates this to obtain an absorption differential image (hereinafter referred to as “absorption differential image”). A pre-photographed absorption differential image). Similarly, the absorption differential image generation unit 311 acquires M main captured image data 52 obtained by the main imaging, generates an absorption image by averaging them, and further differentiates the absorption differential An image (hereinafter referred to as a main photographing absorption differential image) is generated. Both the pre-photographed absorption differential image and the main-photographed absorption differential image are input to the trend removing unit 312.
トレンド除去部３１２には、アンラップ処理部４１からアンラップ処理済みの位相微分画像が入力されるとともに、吸収微分画像生成部３１１から吸収微分画像が入力される。トレンド除去部３１２は、位相微分画像と吸収微分画像をそれぞれフーリエ変換し、位相微分画像と吸収微分画像の周波数成分を比較して、位相微分画像から所定の低周波数成分を除去する。その後、逆フーリエ変換をし、低周波数成分が除去された位相微分画像を生成する。 The trend removal unit 312 receives the unwrapped phase differential image from the unwrap processing unit 41 and the absorption differential image from the absorption differential image generation unit 311. The trend removal unit 312 performs Fourier transform on the phase differential image and the absorption differential image, compares the frequency components of the phase differential image and the absorption differential image, and removes a predetermined low-frequency component from the phase differential image. Thereafter, an inverse Fourier transform is performed to generate a phase differential image from which low frequency components are removed.
例えば、プレ撮影時には、トレンド除去部３１２には、プレ撮影画像データ５１から生成され、アンラップ処理が施された位相微分画像と、同じプレ撮影画像データ５１から生成されたプレ撮影吸収微分画像が入力される。位相微分画像と吸収微分画像が入力されると、トレンド除去部３１２は、まず、これらの各画像をそれぞれフーリエ変換し、周波数成分を比較する。 For example, at the time of pre-photographing, the trend removing unit 312 receives a phase differential image generated from the pre-photographed image data 51 and subjected to unwrapping processing, and a pre-photographed absorption differential image generated from the same pre-photographed image data 51. Is done. When the phase differential image and the absorption differential image are input, the trend removing unit 312 first performs a Fourier transform on each of these images and compares the frequency components.
前述のように、吸収微分画像においては、被検体Ｈ等のエッジ近傍のデータを除き、素抜け領域や被検体Ｈの内部では、オフセットノイズの有無に関わらず、画素値の変化が殆ど無い平坦なデータとなる。このため、吸収微分画像のフーリエ変換データにおいては、オフセットノイズ（オフセット処理後にトレンドになる成分を含む）を表す周波数成分がない。一方、吸収微分画像において画素値の変化が殆ど無い部分は、位相微分画像においても画素値の変化が殆ど無いはずの部分であるが、位相微分画像ではオフセットノイズが重畳されているので、位相微分画像のフーリエ変換データにおいては、吸収微分画像のフーリエ変換データに無いオフセットノイズを表す周波数成分（主に低周波数成分）が現れる。 As described above, in the differential absorption image, except for the data near the edge of the subject H or the like, the flatness in which there is almost no change in the pixel value regardless of the presence or absence of the offset noise inside the subject missing region or the subject H. Data. For this reason, in the Fourier transform data of the absorption differential image, there is no frequency component representing offset noise (including a component that becomes a trend after the offset process). On the other hand, the part where there is almost no change in the pixel value in the absorption differential image is the part where there should be almost no change in the pixel value in the phase differential image, but since the offset noise is superimposed in the phase differential image, the phase differential In the Fourier transform data of the image, a frequency component (mainly a low frequency component) representing offset noise that does not exist in the Fourier transform data of the absorption differential image appears.
このことに基づいて、トレンド除去部３１２は、プレ撮影吸収微分画像のフーリエ変換データと、位相微分画像のフーリエ変換データを比較し、位相微分画像のフーリエ変換データにだけ存在し、プレ撮影吸収微分画像のフーリエ変換データに無い所定の周波数成分を、位相微分画像のフーリエ変換データから除去する。これにより、画素値の変化が殆ど無い平坦なデータとなるべき部分に重畳されたオフセットノイズ（あるいはオフセットノイズの一部成分）が位相微分画像から除去される。トレンド除去部３１２は、こうして所定の周波数成分を除去した位相微分画像のフーリエ変換データを、逆フーリエ変換して位相微分画像を再生成し、これをオフセット画像としてオフセット画像記憶部４２に記憶する。 Based on this, the trend removal unit 312 compares the Fourier transform data of the pre-photographed absorption differential image with the Fourier transform data of the phase differential image, and exists only in the Fourier transform data of the phase differential image, A predetermined frequency component not included in the Fourier transform data of the image is removed from the Fourier transform data of the phase differential image. As a result, offset noise (or a partial component of offset noise) superimposed on a portion that should be flat data with almost no change in pixel value is removed from the phase differential image. The trend removing unit 312 performs an inverse Fourier transform on the Fourier transform data of the phase differential image from which the predetermined frequency component has been removed in this manner to regenerate the phase differential image, and stores this as an offset image in the offset image storage unit 42.
同様に、本撮影時には、トレンド除去部３１２は、本撮影吸収微分画像とアンラップ済み位相微分画像をそれぞれフーリエ変換し、各々の周波数成分を比較する。そして、本撮影吸収微分画像のフーリエ変換データに無く、位相微分画像のフーリエ変換データにだけ存在する周波数成分を位相微分画像のフーリエ変換データから除去し、さらに逆フーリエ変換をして位相微分画像を再生成する。こうして所定の周波数成分が除去された位相微分画像は、オフセット除去部１２２に入力される。 Similarly, at the time of actual imaging, the trend removing unit 312 performs a Fourier transform on the actual imaging absorption differential image and the unwrapped phase differential image, and compares the respective frequency components. Then, frequency components that are not in the Fourier transform data of the main imaging absorption differential image but are present only in the Fourier transform data of the phase differential image are removed from the Fourier transform data of the phase differential image, and further the inverse Fourier transform is performed to obtain the phase differential image. Regenerate. The phase differential image from which the predetermined frequency component has been removed in this way is input to the offset removal unit 122.
オフセット除去部１２２は、前述の第２実施形態と同様に、トレンド除去部３１２によって所定の周波数成分が除去された位相微分画像とオフセット画像の差分を算出することにより、オフセットノイズの高周波成分を除去する。 The offset removing unit 122 removes the high-frequency component of the offset noise by calculating the difference between the phase differential image from which the predetermined frequency component has been removed by the trend removing unit 312 and the offset image, as in the second embodiment. To do.
このように、吸収微分画像を用いて、位相微分画像から除くべき所定周波数成分を定めると、前述の第２実施形態のように除去する周波数成分を決定しておく場合よりも、柔軟にかつ正確に除くべき周波数成分を定め、トレンドの発生を確実に抑えることができる。 Thus, when the predetermined frequency component to be removed from the phase differential image is determined using the absorption differential image, it is more flexible and accurate than when the frequency component to be removed is determined as in the second embodiment described above. The frequency components to be removed can be determined, and the occurrence of trends can be reliably suppressed.
なお、ここでは、プレ撮影画像データ５１に基づいて位相微分画像から、プレ撮影吸収微分画像に無い周波数成分を除去した位相微分画像をオフセット画像とする例を説明したが、これに限らない。例えば、プレ撮影時には、吸収微分画像（プレ撮影吸収微分画像）を生成せず、プレ撮影画像データ５１に基づいて生成した位相微分画像をオフセット画像として生成，記憶する。そして、本撮影時には、本撮影吸収微分画像に無い周波数成分を、所定周波数成分を除去していないオフセット画像と、本撮影画像データ５２に基づいて生成された位相微分画像からそれぞれ除去しても良い。また、プレ撮影時には、プレ撮影吸収微分画像とオフセット画像を生成し、本撮影時には、本撮影吸収微分画像を生成せずに、プレ撮影吸収微分画像に無い周波数成分を本撮影の位相微分画像から除去しても良い。こうすると、オフセット画像と本撮影時の位相微分画像から正確に共通の周波数成分を除去することができるので、オフセット処理後のトレンドの残存をより確実に防止することができる。 Here, an example has been described in which a phase differential image obtained by removing a frequency component not present in the pre-photographed absorption differential image from the phase differential image based on the pre-photographed image data 51 is used as an offset image, but the present invention is not limited thereto. For example, at the time of pre-photographing, an absorption differential image (pre-photographed absorption differential image) is not generated, and a phase differential image generated based on the pre-photographed image data 51 is generated and stored as an offset image. At the time of actual imaging, frequency components that are not present in the actual imaging absorption differential image may be removed from the offset image from which the predetermined frequency component is not removed and the phase differential image generated based on the actual imaging image data 52, respectively. . In addition, a pre-photographed absorption differential image and an offset image are generated at the time of pre-photographing, and a frequency component not included in the pre-photographed absorption differential image is generated from the phase differential image of the main photographing without generating the main photographing absorption differential image at the time of main photographing. It may be removed. In this way, it is possible to accurately remove the common frequency component from the offset image and the phase differential image at the time of actual photographing, so that it is possible to more reliably prevent the trend from remaining after the offset processing.
なお、上記第１〜第３実施形態では、被検体ＨをＸ線源１１と第１の格子２１との間に配置しているが、被検体Ｈを第１の格子２１と第２の格子２２との間に配置してもよい。 In the first to third embodiments, the subject H is arranged between the X-ray source 11 and the first grating 21. However, the subject H is arranged with the first grating 21 and the second grating. It may be arranged between the two.
また、上記第１〜第３実施形態では、縞走査時に第２の格子２２を格子線に直交する方向（Ｘ方向）に移動させているが、本出願人により特願２０１１−０９７０９０号として出願されているように、第２の格子２２を格子線に対して傾斜する方向（ＸＹ平面内でＸ方向及びＹ方向に直交しない方向）に移動させてもよい。この移動方向は、ＸＹ平面内で、かつＹ方向以外であれば、いずれの方向であってもよい。この場合には、第２の格子２２の移動のＸ方向成分に基づいて、走査位置ｋを設定すればよい。第２の格子２２を格子線に対して傾斜する方向に移動させることにより、縞走査の一周期分の走査に要するストローク（移動距離）が長くなるため、移動精度が向上するといった利点がある。 In the first to third embodiments, the second grating 22 is moved in the direction (X direction) perpendicular to the grating lines during fringe scanning. The present applicant filed as Japanese Patent Application No. 2011-097090. As described above, the second grating 22 may be moved in a direction inclined with respect to the grid line (a direction not orthogonal to the X direction and the Y direction in the XY plane). This moving direction may be any direction as long as it is within the XY plane and other than the Y direction. In this case, the scanning position k may be set based on the X-direction component of the movement of the second grating 22. By moving the second grating 22 in a direction inclined with respect to the grating lines, the stroke (movement distance) required for one period of the fringe scanning is increased, and there is an advantage that the movement accuracy is improved.
また、上記第１〜第３実施形態では、縞走査時に第２の格子２２を移動させているが、第２の格子２２に代えて、第１の格子２１を格子線に直交する方向または傾斜する方向に移動させてもよい。 In the first to third embodiments, the second grating 22 is moved at the time of fringe scanning. Instead of the second grating 22, the first grating 21 is in a direction perpendicular to the grating lines or inclined. It may be moved in the direction of
また、上記第１〜第３実施形態では、Ｘ線源１１から射出されるコーンビーム状のＸ線を射出するＸ線源１１を用いているが、平行ビーム状のＸ線を射出するＸ線源を用いることも可能である。この場合には、上式（１）に代えて、ｐ２＝ｐ１をほぼ満たすように第１及び第２の格子２１，２２を構成すればよい。 In the first to third embodiments, the X-ray source 11 that emits cone-beam X-rays emitted from the X-ray source 11 is used. However, X-rays that emit parallel-beam X-rays are used. It is also possible to use a source. In this case, instead of the above equation (1), the first and second gratings 21 and 22 may be configured so as to substantially satisfy p 2 = p 1 .
また、上記第１〜第３実施形態では、Ｘ線源１１から射出されたＸ線を第１の格子２１に入射させており、Ｘ線源１１は単一焦点であるが、図３０に示すように、Ｘ線源１１の射出側直後に、ＷＯ２００６／１３１２３５号公報等に記されたマルチスリット（線源格子）１５０を設けることにより、Ｘ焦点を分散化してもよい。マルチスリット１５０の格子線（格子溝）は、Ｙ方向に延伸しており、第１及び第２の格子２１，２２の少なくとも一方の格子線と平行である。これより、高出力のＸ線源を用いることが可能となり、Ｘ線量が向上するため、位相微分画像の画質が向上する。この場合、マルチスリットのピッチｐ０は、下式（１０）を満たす必要がある。ここで、距離Ｌ１は、マルチスリットから第１の格子２１までの距離を表す。 In the first to third embodiments, X-rays emitted from the X-ray source 11 are incident on the first grating 21, and the X-ray source 11 has a single focal point, as shown in FIG. As described above, the X focus may be dispersed by providing a multi slit (ray source lattice) 150 described in WO 2006/131235 or the like immediately after the exit side of the X-ray source 11. The lattice lines (lattice grooves) of the multi-slit 150 extend in the Y direction and are parallel to at least one of the first and second lattices 21 and 22. As a result, a high-power X-ray source can be used, and the X-ray dose is improved, so that the image quality of the phase differential image is improved. In this case, the pitch p 0 of the multi-slit needs to satisfy the following formula (10). Here, the distance L 1 represents the distance from the multi slit to the first grating 21.
このようにマルチスリット１５０を設けた場合には、マルチスリット１５０の位置がＸ線焦点の位置となるため、上記実施形態の距離Ｌ１は、距離Ｌ０に置き換えられる。 When the multi-slit 150 is provided in this way, the position of the multi-slit 150 becomes the position of the X-ray focal point, and thus the distance L1 in the above embodiment is replaced with the distance L0.
また、マルチスリットを設けた場合には、マルチスリット１５０を固定したまま、第１の格子２１または第２の格子２２を移動させて縞走査を行うことの他に、第１及び第２の格子２１，２２を固定したまま、マルチスリット１５０を移動させることにより縞走査を行うことが可能である。この場合、マルチスリット１５０のピッチｐ０を前述のＭで割った値（ｐ０／Ｍ）を走査ピッチとして、マルチスリット１５０をＸ方向に間欠移動させればよい。これにより、第１及び第２の格子２１，２２に対するマルチスリット１５０の走査位置「ｋ」は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１と順に変更される。 In addition, when the multi-slit is provided, the first and second gratings are used in addition to performing the fringe scanning by moving the first grating 21 or the second grating 22 while the multi-slit 150 is fixed. It is possible to perform fringe scanning by moving the multi slit 150 while 21 and 22 are fixed. In this case, the multi slit 150 may be intermittently moved in the X direction using a value (p 0 / M) obtained by dividing the pitch p 0 of the multi slit 150 by M as described above. Thereby, the scanning position “k” of the multi-slit 150 with respect to the first and second gratings 21 and 22 is sequentially changed to k = 0, 1, 2,..., M−1.
また、上記第１〜第３実施形態では、第１の格子２１が入射Ｘ線を幾何光学的に投影しているが、ＷＯ２００４／０５８０７０号公報等で知られているように、第１の格子２１をタルボ効果が生じる構成としてもよい。第１の格子２１でタルボ効果を生じさせるためには、Ｘ線の空間干渉性を高めるように、小焦点のＸ線光源を用いるか、上記マルチスリット１５０を用いればよい。 In the first to third embodiments, the first grating 21 projects the incident X-ray geometrically, but the first grating 21 is known as disclosed in WO 2004/058070 and the like. 21 may be configured to generate the Talbot effect. In order to generate the Talbot effect in the first grating 21, a small-focus X-ray light source or the multi-slit 150 may be used so as to enhance the spatial coherence of X-rays.
第１の格子２１でタルボ効果を生じさせる場合には、第１の格子２１を、吸収型格子に代えて、位相型格子とすることも可能である。位相型格子は、吸収型格子のＸ線吸収部をＸ線位相形成部に置換することにより構成される。Ｘ線位相形成部は、隣接するＸ線透過部に対して所定の屈折率差を有する材料（空気、樹脂など）により形成される。この位相型格子としては、入射Ｘ線にπ／２の位相変調を与えて透過させるものと、入射Ｘ線にπの位相変調を与えて透過させるものとが知られている。 When the Talbot effect is generated in the first grating 21, the first grating 21 can be a phase grating instead of the absorption grating. The phase type grating is configured by replacing the X-ray absorption part of the absorption type grating with an X-ray phase forming part. The X-ray phase forming part is formed of a material (air, resin, etc.) having a predetermined refractive index difference with respect to the adjacent X-ray transmitting part. As the phase-type grating, there are known a phase grating that transmits incident X-rays with a phase modulation of π / 2 and a grating that transmits incident X-rays with a phase modulation of π / 2.
第１の格子２１でタルボ効果が生じる場合には、第１の格子２１の自己像（Ｇ１像）が、第１の格子２１からＺ方向下流にタルボ距離Ｚｍだけ離れた位置に生じるため、第１の格子２１から第２の格子２２までの距離Ｌ２をタルボ距離Ｚｍとする必要がある。 When the Talbot effect is generated in the first grating 21, the self-image (G1 image) of the first grating 21 is generated at a position away from the first grating 21 by the Talbot distance Z m downstream in the Z direction. the distance L 2 from the first grid 21 to the second grid 22 is required to be Talbot distance Z m.
タルボ距離Ｚｍは、第１の格子２１の構成とＸ線のビーム形状とに依存する。第１の格子２１が吸収型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（１１）で表される。ここで、「ｍ」は、正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリット１５０を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。 Talbot distance Z m is dependent on the beam shape of the structure and the X-ray of the first grating 21. An absorption grating first grating 21, when X-rays emitted from the X-ray source 11 is a cone beam shape, Talbot distance Z m is represented by the following formula (11). Here, “m” is a positive integer. In this case, the grating pitches p 1 and p 2 are set so as to substantially satisfy the expression (1) (however, when the multi slit 150 is used, the distance L 1 is replaced with the distance L 0 ).
また、第１の格子２１がＸ線にπ／２の位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（１２）で表される。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリット１５０を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。 Further, when the first grating 21 is a phase-type grating that applies phase modulation of π / 2 to the X-ray, and the X-ray emitted from the X-ray source 11 has a cone beam shape, the Talbot distance Z m is And expressed by the following formula (12). Here, “m” is “0” or a positive integer. In this case, the grating pitches p 1 and p 2 are set so as to substantially satisfy the expression (1) (however, when the multi slit 150 is used, the distance L 1 is replaced with the distance L 0 ).
また、第１の格子２１がＸ線にπの位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（１３）で表される。ここで、「ｍ」は「０」または正の整数である。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、Ｇ１像のパターン周期が第１の格子２１の格子周期の１／２倍となるため、格子ピッチｐ１，ｐ２は、式（１４）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリット１５０を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。 In addition, when the first grating 21 is a phase-type grating that imparts π phase modulation to X-rays and the X-rays emitted from the X-ray source 11 have a cone beam shape, the Talbot distance Z m is as follows. It is represented by Formula (13). Here, “m” is “0” or a positive integer. Here, “m” is “0” or a positive integer. In this case, since the pattern period of the G1 image is ½ times the grating period of the first grating 21, the grating pitches p 1 and p 2 are set so as to substantially satisfy Expression (14) ( However, in the case of using the multi-slit 150, the distance L 1 is replaced by a distance L 0).
また、第１の格子２１が吸収型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、式（１５）で表される。ここで、「ｍ」は、正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、ｐ２＝ｐ１の関係をほぼ満たすように設定される。 The first grating 21 is absorption grating, if X-rays emitted from the X-ray source 11 is a parallel beam shape, Talbot distance Z m is represented by the formula (15). Here, “m” is a positive integer. In this case, the lattice pitches p 1 and p 2 are set so as to substantially satisfy the relationship of p 2 = p 1 .
また、第１の格子２１がＸ線にπ／２の位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、式（１６）で表される。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、ｐ２＝ｐ１の関係をほぼ満たすように設定される。 Further, when the first grating 21 is a phase-type grating that applies phase modulation of π / 2 to X-rays, and the X-rays emitted from the X-ray source 11 are parallel beams, the Talbot distance Z m is And represented by equation (16). Here, “m” is “0” or a positive integer. In this case, the lattice pitches p 1 and p 2 are set so as to substantially satisfy the relationship of p 2 = p 1 .
そして、第１の格子２１がＸ線にπの位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、式（１７）で表される。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、Ｇ１像のパターン周期が第１の格子２１の格子周期の１／２倍となるため、格子ピッチｐ１，ｐ２は、ｐ２＝ｐ１／２の関係をほぼ満たすように設定される。 When the first grating 21 is a phase-type grating that applies π phase modulation to X-rays, and the X-rays emitted from the X-ray source 11 are parallel beams, the Talbot distance Z m It is represented by (17). Here, “m” is “0” or a positive integer. In this case, since the pattern period of the G1 image is ½ times the grating period of the first grating 21, the grating pitches p 1 and p 2 almost satisfy the relationship of p 2 = p 1/2. Set to
また、上記第１〜第３実施形態では、格子部１２に第１及び第２の格子２１，２２の２つの格子を設けているが、第２の格子２２を省略し、第１の格子２１のみとすることも可能である。 In the first to third embodiments, the grating portion 12 is provided with the two gratings of the first and second gratings 21 and 22. However, the second grating 22 is omitted and the first grating 21 is omitted. It is also possible to use only.
例えば、特開平２００９−１３３８２３号公報に記されたＸ線画像検出器を用いることにより、第２の格子２２を省略し、第１の格子２１のみとすることが可能である。このＸ線画像検出器は、Ｘ線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを備えた直接変換型のＸ線画像検出器であり、各画素の電荷収集電極が複数の線状電極群を備える。１つの線状電極群は、一定の周期で配列された線状電極を互いに電気的に接続したものであり、他の線状電極群と互いに位相が異なるように配置されている。この線状電極群が第２の格子２２として機能し、線状電極群が複数存在することにより、一度の撮影で位相の異なる複数のＧ２像の検出が行われる。したがって、この構成では、走査機構２３を省略することが可能である。 For example, by using an X-ray image detector described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-133823, the second grating 22 can be omitted and only the first grating 21 can be used. This X-ray image detector is a direct conversion type X-ray image detector including a conversion layer that converts X-rays into electric charges and a charge collection electrode that collects electric charges converted in the conversion layer. The charge collection electrode includes a plurality of linear electrode groups. One linear electrode group is obtained by electrically connecting linear electrodes arranged at a constant period, and is arranged so that the phases thereof are different from those of other linear electrode groups. This linear electrode group functions as the second grating 22, and the presence of a plurality of linear electrode groups allows detection of a plurality of G2 images having different phases in one imaging. Therefore, in this configuration, the scanning mechanism 23 can be omitted.
また、走査機構２３を省略し、第１及び第２の格子２１，２２を介してＸ線画像検出器１３により得られる単一の画像データに基づいて位相微分画像を生成する方法がある。この方法として、本出願人により特願２０１０−２５６２４１号として出願されている画素分割法がある。この画素分割法では、第１の格子２１と第２の格子２２とを、Ｚ方向の回りに僅かに回転させて、Ｙ方向に周期を有するモアレ縞をＧ２像に発生させる。Ｘ線画像検出器１３により得られる単一の画像データを、該モアレ縞に対して互いに位相が異なる画素行（Ｘ方向に並ぶ画素）の群に分割し、分割された複数の画像データを、縞走査により互いに異なる複数のＧ２像に基づくものと見なして、上記縞走査法と同様な手順で位相微分画像を生成する。この画素分割法において、前述の強度変調信号は、単一の画像データに生じるモアレ縞の１周期分の画素値の強度変化として表される。 Further, there is a method of omitting the scanning mechanism 23 and generating a phase differential image based on single image data obtained by the X-ray image detector 13 via the first and second gratings 21 and 22. As this method, there is a pixel division method filed as Japanese Patent Application No. 2010-256241 by the present applicant. In this pixel division method, the first grating 21 and the second grating 22 are slightly rotated around the Z direction, and moire fringes having a period in the Y direction are generated in the G2 image. The single image data obtained by the X-ray image detector 13 is divided into groups of pixel rows (pixels arranged in the X direction) having different phases from each other with respect to the moire fringes, and a plurality of divided image data is obtained. A phase differential image is generated in the same procedure as the above-described fringe scanning method, assuming that the images are based on a plurality of different G2 images by fringe scanning. In this pixel division method, the intensity modulation signal described above is expressed as a change in intensity of pixel values for one cycle of moire fringes generated in single image data.
さらに、画素分割法と同様に、走査機構２３を省略し、第１及び第２の格子２１，２２を介してＸ線画像検出器１３により得られる単一の画像データに基づいて位相微分画像を生成する方法として、ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報に記載されたフーリエ変換法が知られている。このフーリエ変換法は、上記単一の画像データに対してフーリエ変換を行うことによりフーリエスペクトルを取得し、このフーリエスペクトルからキャリア周波数に対応したスペクトル（位相情報を担うスペクトル）を分離した後、逆フーリエ変換を行なうことにより位相微分画像を生成する方法である。なお、このフーリエ変換法において、前述の強度変調信号は、画素分割法の場合と同様に、単一の画像データに生じるモアレ縞の１周期分の画素値の強度変化として表される。 Further, similarly to the pixel division method, the scanning mechanism 23 is omitted, and the phase differential image is obtained based on the single image data obtained by the X-ray image detector 13 via the first and second gratings 21 and 22. As a generation method, a Fourier transform method described in WO2010 / 050484 is known. This Fourier transform method obtains a Fourier spectrum by performing a Fourier transform on the single image data, separates a spectrum corresponding to a carrier frequency (a spectrum carrying phase information) from the Fourier spectrum, and then reverses the spectrum. This is a method of generating a phase differential image by performing Fourier transform. In this Fourier transform method, the intensity modulation signal described above is expressed as a change in intensity of pixel values for one cycle of moire fringes generated in a single image data, as in the case of the pixel division method.
本発明は、医療診断用の放射線撮影装置の他に、工業用の放射線撮影装置等に適用することが可能である。また、放射線は、Ｘ線以外に、ガンマ線等を用いることも可能である。 The present invention can be applied to an industrial radiography apparatus and the like in addition to a radiography apparatus for medical diagnosis. In addition to X-rays, gamma rays or the like can be used as radiation.
１０ Ｘ線撮影装置
１２ 格子部
１３ Ｘ線画像検出器
２１ 第１の格子
２１ａ Ｘ線吸収部
２１ｂ Ｘ線透過部
２２ 第２の格子
２２ａ Ｘ線吸収部
２２ｂ Ｘ線透過部
３０ 画素部
３１ 画素電極
３３ ゲート走査線
３５ 信号線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 X-ray imaging apparatus 12 Lattice part 13 X-ray image detector 21 1st grating | lattice 21a X-ray absorption part 21b X-ray transmission part 22 2nd grating | lattice 22a X-ray absorption part 22b X-ray transmission part 30 Pixel part 31 Pixel electrode 33 Gate scanning line 35 Signal line
Claims (16)
前記放射線源から射出された放射線を検出して画像データを生成する放射線検出器と、
前記放射線源と前記放射線検出器との間に配置された格子部と、
前記放射線検出器により得られた画像データに基づいて、位相微分画像を生成する位相微分画像生成部と、
前記位相微分画像にアンラップ処理を施し、アンラップ処理済み位相微分画像を生成するアンラップ処理部と、
被検体がない状態で得られた前記アンラップ処理済み位相微分画像をオフセット画像、被検体を撮影して得られた前記アンラップ処理済み位相微分画像を被検体画像とし、前記オフセット画像及び前記被検体画像から所定周波数成分を除去する第１ノイズ除去部と、
前記第１ノイズ除去部により、前記所定周波数成分が除去された前記オフセット画像及び前記被検体画像の差分をとることにより、前記所定周波数成分以外のノイズを除去する第２ノイズ除去部と、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。 A radiation source that emits radiation toward the subject;
A radiation detector that detects radiation emitted from the radiation source and generates image data;
A grating portion disposed between the radiation source and the radiation detector;
Based on the image data obtained by the radiation detector, a phase differential image generation unit that generates a phase differential image,
An unwrap processing unit that performs unwrap processing on the phase differential image and generates an unwrapped phase differential image;
The unwrapped phase differential image obtained in the absence of the subject is an offset image, the unwrapped phase differential image obtained by photographing the subject is a subject image, and the offset image and the subject image A first noise removing unit for removing a predetermined frequency component from
A second noise removing unit for removing noise other than the predetermined frequency component by taking a difference between the offset image from which the predetermined frequency component has been removed and the subject image by the first noise removing unit;
A radiation imaging apparatus comprising:
前記第１ノイズ除去部は、前記位相微分画像にあり、前記吸収微分画像にない周波数成分を前記所定周波数成分として、前記被検体画像及び前記オフセット画像から除去することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影装置。 An absorption differential image generation unit that generates an absorption differential image based on image data obtained by the radiation detector,
The first noise removing unit removes, from the subject image and the offset image, a frequency component that is present in the phase differential image and that is not present in the absorption differential image as the predetermined frequency component. The radiation imaging apparatus according to 2.
前記第１ノイズ除去部は、前記オフセット画像にあり、前記第１吸収微分画像にない周波数成分を前記オフセット画像から除去し、前記被検体画像にあり、前記第２吸収微分画像にない周波数成分を前記被検体画像から除去することを特徴とする請求項４記載の放射線撮影装置。 The absorption differential image generation unit obtains a first absorption differential image based on the image data obtained without the subject, and a second absorption based on the image data obtained by imaging the subject. Generate differential images,
The first noise removing unit removes frequency components that are present in the offset image and are not present in the first absorption differential image from the offset image, and frequency components that are present in the subject image and are not present in the second absorption differential image. The radiation imaging apparatus according to claim 4, wherein the radiation imaging apparatus is removed from the subject image.
前記第１ノイズ除去部は、前記オフセット画像にあり、前記第１吸収微分画像にない周波数成分を前記所定周波数成分として、前記オフセット画像と前記被検体画像からそれぞれ除去することを特徴とする請求項４記載の放射線撮影装置。 The absorption differential image generation unit generates a first absorption differential image based on the image data obtained without the subject,
The first noise removing unit removes, from the offset image and the subject image, a frequency component that is present in the offset image and is not present in the first absorption differential image as the predetermined frequency component, respectively. 4. The radiographic apparatus according to 4.
前記第１ノイズ除去部は、前記被検体画像にあり、前記第２吸収微分画像にない周波数成分を前記所定周波数として、前記被検体画像と前記オフセット画像からそれぞれ除去することを特徴とする請求項４記載の放射線撮影装置。 The absorption differential image generates a second absorption differential image based on the image data obtained by imaging the subject,
The said 1st noise removal part removes from the said subject image and the said offset image by making into a predetermined frequency the frequency component which is in the said subject image and is not in the said 2nd absorption differential image, respectively. 4. The radiographic apparatus according to 4.
前記放射線画像検出器は、前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。 The grating unit partially shields the first periodic pattern image by passing the radiation from the radiation source to generate the first periodic pattern image, and displays the second periodic pattern image. A second grid to generate,
The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the radiation image detector detects the second periodic pattern image to generate image data.
前記放射線画像検出器は、前記各走査位置で前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成し、
前記位相微分画像生成部は、前記放射線画像検出器により生成される複数の画像データに基づいて位相微分画像を生成することを特徴とする請求項８記載の放射線撮影装置。 The grating unit includes a scanning mechanism that moves the first grating or the second grating at a predetermined scanning pitch and sequentially sets a plurality of scanning positions.
The radiation image detector detects the second periodic pattern image at each scanning position to generate image data;
The radiographic apparatus according to claim 8, wherein the phase differential image generation unit generates a phase differential image based on a plurality of image data generated by the radiological image detector.
前記オフセット画像から所定周波数成分を除去する第１ノイズ除去ステップと、
放射線源と放射線検出器との間に格子部を配置して被検体の撮影を行うことにより得られる画像データに基づいて位相微分画像を生成し、アンラップ処理を施すことによって被検体画像を生成する被検体画像生成ステップと、
前記被検体画像から前記所定周波数成分を除去する第２ノイズ除去ステップと、
前記所定周波数成分が除去された前記オフセット画像と前記被検体画像の差分を取ることにより、前記所定周波数以外のノイズを除去する第３ノイズ除去ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。 A phase differential image is generated on the basis of image data obtained by performing imaging in a state where there is no subject by placing a grating portion between the radiation source and the radiation detector, and an offset image is obtained by performing unwrap processing. An offset image generation step to generate;
A first noise removing step of removing a predetermined frequency component from the offset image;
A phase differential image is generated based on image data obtained by imaging a subject by arranging a grating portion between the radiation source and the radiation detector, and a subject image is generated by performing an unwrap process. A subject image generation step;
A second noise removing step for removing the predetermined frequency component from the subject image;
A third noise removing step for removing noise other than the predetermined frequency by taking a difference between the offset image from which the predetermined frequency component has been removed and the subject image;
An image processing method comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012223096A JP2013090921A (en) | 2011-10-06 | 2012-10-05 | Radiography apparatus and image processing method |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP2011222238 | 2011-10-06 | ||
| JP2011222238 | 2011-10-06 | ||
| JP2012223096A JP2013090921A (en) | 2011-10-06 | 2012-10-05 | Radiography apparatus and image processing method |
Publications (1)
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| JP (1) | JP2013090921A (en) |
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2012
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