JPWO2020039655A1 - X-ray phase imaging device - Google Patents

X-ray phase imaging device Download PDF

Info

Publication number
JPWO2020039655A1
JPWO2020039655A1 JP2020538170A JP2020538170A JPWO2020039655A1 JP WO2020039655 A1 JPWO2020039655 A1 JP WO2020039655A1 JP 2020538170 A JP2020538170 A JP 2020538170A JP 2020538170 A JP2020538170 A JP 2020538170A JP WO2020039655 A1 JPWO2020039655 A1 JP WO2020039655A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
subject
ray
background
detector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020538170A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7111166B2 (en
Inventor
直樹 森本
森本　　直樹
木村　健士
健士 木村
太郎 白井
太郎 白井
貴弘 土岐
貴弘 土岐
哲 佐野
哲 佐野
日明 堀場
日明 堀場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Publication of JPWO2020039655A1 publication Critical patent/JPWO2020039655A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7111166B2 publication Critical patent/JP7111166B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/041—Phase-contrast imaging, e.g. using grating interferometers

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

このＸ線位相イメージング装置（１００）では、画像処理部（１３ａ）は、位相コントラスト画像（Ｃ）が生成される前に、Ｘ線源（１１）と検出器（１２）との間に被写体（Ｐ）を配置しない状態で検出器により検出された背景取得画像（Ａ１０）に量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている。In this X-ray phase imaging apparatus (100), the image processing unit (13a) receives a subject (a subject (12) between the X-ray source (11) and the detector (12) before the phase contrast image (C) is generated. The background acquisition image (A10) detected by the detector in a state where P) is not arranged is configured to perform noise reduction processing for reducing quantum noise.

Description

本発明は、Ｘ線位相イメージング装置に関し、特に、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像を生成するＸ線位相イメージング装置に関する。 The present invention relates to an X-ray phase imaging device, and more particularly to an X-ray phase imaging device that produces a phase contrast image including at least one of an absorption image, a phase differential image, and a dark field image.

従来、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像を生成するＸ線位相イメージング装置が知られている。このようなＸ線位相イメージング装置は、たとえば、国際公開２０１４／０３０１１５号に開示されている。 Conventionally, an X-ray phase imaging device that generates a phase contrast image including at least one of an absorption image, a phase differential image, and a dark field image is known. Such an X-ray phase imaging apparatus is disclosed in, for example, International Publication No. 2014/030115.

国際公開２０１４／０３０１１５号には、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置される複数の格子（ソース格子、位相格子（第１格子）および分析格子（第２格子)）と、を備えたＸ線位相イメージング装置が開示されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、ソース格子と、位相格子と、分析格子とが、Ｘ線源側からＸ線検出器側に向かって、この順に並んで配置されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、Ｘ線源から照射されソース格子を通過したＸ線が位相格子を通過することにより、位相格子から所定の距離だけ離れた位置に位相格子の自己像が形成される。そして、自己像と分析格子とが干渉することにより生じた干渉縞（モアレ縞）をＸ線検出器で検出することが可能に構成されている。 International Publication No. 2014/030115 includes a plurality of grids (source grid, phase grid (first grid), and a plurality of grids (source grid, phase grid (first grid)) arranged between the X-ray source, the X-ray detector, and the X-ray source and the X-ray detector. An X-ray phase imaging apparatus including an analysis grid (second grid)) is disclosed. In the X-ray phase imaging apparatus of International Publication No. 2014/030115, the source lattice, the phase lattice, and the analysis lattice are arranged side by side in this order from the X-ray source side toward the X-ray detector side. In the X-ray phase imaging device of International Publication No. 2014/030115, X-rays irradiated from the X-ray source and passed through the source grid pass through the phase grid, so that the phase grid is located at a position separated from the phase grid by a predetermined distance. A self-image is formed. Then, the interference fringes (moire fringes) generated by the interference between the self-image and the analysis grid can be detected by the X-ray detector.

国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、複数の格子のうちの１つ（ソース格子）を所定の周期で並進移動（縞走査）させることにより変化するモアレ縞の変化をＸ線検出器で検出して、複数のＸ線画像を生成するように構成されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、Ｘ線源とＸ線検出器との間に被写体を配置しない場合の複数のＸ線画像（背景取得画像）と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に被写体を配置した場合の複数のＸ線画像（被写体取得画像）とが生成される。そして、生成された複数の背景取得画像および複数の被写体取得画像が解析されて、それぞれ、背景解析画像および被写体解析画像が生成される。そして、生成された背景解析画像と被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像および暗視野像を含む位相コントラスト画像が生成される。なお、吸収像は、被写体によるＸ線の吸収度合の差に基づいて画像化したＸ線画像である。位相微分像は、Ｘ線の位相のずれに基づいて画像化したＸ線画像である。暗視野像は、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（鮮明度）の変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。 The X-ray phase imaging device of International Publication No. 2014/030115 detects changes in moire fringes that change by translating (striping scanning) one of a plurality of grids (source grid) at a predetermined cycle. It is configured to detect with a device and generate multiple X-ray images. In the X-ray phase imaging device of International Publication No. 2014/030115, a plurality of X-ray images (background acquisition image) when no subject is placed between the X-ray source and the X-ray detector, and the X-ray source and the X-ray. A plurality of X-ray images (subject acquisition images) when a subject is placed between the detector and the detector are generated. Then, the generated plurality of background acquisition images and the plurality of subject acquisition images are analyzed, and the background analysis image and the subject analysis image are generated, respectively. Then, a phase contrast image including an absorption image, a phase differential image, and a dark field image is generated based on the generated background analysis image and subject analysis image. The absorption image is an X-ray image imaged based on the difference in the degree of absorption of X-rays by the subject. The phase differential image is an X-ray image imaged based on the phase shift of the X-ray. A dark-field image is a Visibility image obtained by a change in Visibility based on small-angle scattering of an object.

国際公開２０１４／０３０１１５号International Publication 2014/030115

ここで、Ｘ線源から照射されるＸ線（光子）量には、量子レベルにおいて統計的なバラつき（変動）があるので、生成されるＸ線画像には、Ｘ線量の統計的なバラつきに起因するノイズ（量子ノイズ）が生じる。そして、量子ノイズが増加するにしたがって、背景取得画像と被写体取得画像とに基づいて生成された位相コントラスト画像は、画質が低下する。なお、撮影時間（Ｘ線の検出時間）が長くなるにしたがって、Ｘ線量の統計的なバラつきが収束されるので、Ｘ線画像に生じる量子ノイズは低減される。すなわち、撮影時間を短くすることと、画質を向上させることとの間には、トレードオフの関係がある。このため、国際公開２０１４／０３０１１５号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置では、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保するために、量子ノイズが十分に低減されるように、撮影時間（Ｘ線の検出時間）を比較的長くする必要があるという問題点がある。 Here, since the amount of X-rays (photons) emitted from the X-ray source has a statistical variation (variation) at the quantum level, the generated X-ray image has a statistical variation in the X-ray dose. The resulting noise (quantum noise) is generated. Then, as the quantum noise increases, the image quality of the phase contrast image generated based on the background acquisition image and the subject acquisition image deteriorates. As the imaging time (X-ray detection time) increases, the statistical variation in the X-ray dose converges, so that the quantum noise generated in the X-ray image is reduced. That is, there is a trade-off relationship between shortening the shooting time and improving the image quality. Therefore, in the conventional X-ray phase imaging apparatus as described in International Publication No. 2014/030115, the quantum noise is sufficiently reduced in order to secure a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image. In addition, there is a problem that the shooting time (X-ray detection time) needs to be relatively long.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることが可能なＸ線位相イメージング装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to shorten the shooting time while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image. It is to provide an X-ray phase imaging apparatus capable of this.

上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるＸ線位相イメージング装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に配置され、Ｘ線源から照射されるＸ線により自己像を形成するための第１格子と、第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置しない状態で検出器により検出された背景取得画像と、背景取得画像を解析した背景解析画像と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置した状態で検出器により検出された被写体取得画像と、被写体取得画像を解析した被写体解析画像と、背景解析画像と被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像または暗視野像の少なくともいずれか１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、を備え、画像処理部は、位相コントラスト画像が生成される前に、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方に検出器で検出されるＸ線量の統計的変動による量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている。 In order to achieve the above object, the X-ray phase imaging apparatus in one aspect of the present invention includes an X-ray source, a detector for detecting X-rays emitted from the X-ray source, and an X-ray source and a detector. A plurality of lattices arranged between the cells and including a first lattice for forming a self-image by X-rays emitted from an X-ray source and a second lattice for interfering with the self-image of the first lattice. , The background acquisition image detected by the detector without placing the subject between the X-ray source and the detector, the background analysis image obtained by analyzing the background acquisition image, and the subject between the X-ray source and the detector. Based on the subject acquisition image detected by the detector, the subject analysis image obtained by analyzing the subject acquisition image, and the background analysis image and the subject analysis image, the absorption image, the phase differential image, or the dark field image An image processing unit that generates a phase contrast image including at least one of them is provided, and the image processing unit includes at least one of a background acquisition image and a background analysis image before the phase contrast image is generated. It is configured to perform noise reduction processing to reduce quantum noise due to statistical fluctuations in the X-ray detected by the detector.

この発明の一の局面によるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、画像処理部は、位相コントラスト画像が生成される前に、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方に量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている。これにより、背景取得画像または背景解析画像のいずれかにノイズ低減処理が行なわることにより、量子ノイズが低減された背景解析画像と、被写体解析画像とに基づいて、位相コントラスト画像を生成することができる。その結果、Ｘ線撮影の時間が比較的短いことに起因して、生成された背景取得画像に量子ノイズが比較的多く生じた場合でも、量子ノイズの影響が低減された位相コントラスト画像を生成することができる。これにより、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。なお、量子ノイズを低減するノイズ低減処理は、画像を平滑化するフィルタリング処理に相当する。 In the X-ray phase imaging apparatus according to one aspect of the present invention, as described above, the image processing unit applies quantum noise to at least one of the background acquisition image and the background analysis image before the phase contrast image is generated. It is configured to perform noise reduction processing to reduce. As a result, it is possible to generate a phase contrast image based on the background analysis image in which quantum noise is reduced and the subject analysis image by performing noise reduction processing on either the background acquisition image or the background analysis image. can. As a result, even if a relatively large amount of quantum noise is generated in the generated background acquisition image due to the relatively short X-ray photography time, a phase contrast image in which the influence of the quantum noise is reduced is generated. be able to. As a result, it is possible to shorten the shooting time while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image. The noise reduction process for reducing quantum noise corresponds to the filtering process for smoothing an image.

上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、被写体取得画像および被写体解析画像のいずれにもノイズ低減処理を行わずに、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方にノイズ低減処理を行うことにより、位相コントラスト画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、被写体の空間情報が含まれる被写体取得画像および被写体解析画像に対してノイズ低減処理が行われずに、被写体の空間情報が含まれない背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方にノイズ低減処理が行われるので、被写体の空間情報に対して平滑化による空間分解能の低下等の悪影響を与えることなく、量子ノイズの影響による画質の低下が抑制された位相コントラスト画像を生成することができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the above one aspect, preferably, the image processing unit does not perform noise reduction processing on either the subject acquisition image or the subject analysis image, and at least one of the background acquisition image and the background analysis image. On the other hand, it is configured to generate a phase contrast image by performing noise reduction processing. With this configuration, of the background acquisition image and background analysis image that do not include the spatial information of the subject without performing noise reduction processing on the subject acquisition image and the subject analysis image that include the spatial information of the subject. Since noise reduction processing is performed on at least one of them, a phase contrast image in which deterioration of image quality due to the influence of quantum noise is suppressed is generated without adversely affecting the spatial information of the subject such as deterioration of spatial resolution due to smoothing. can do.

上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、被写体取得画像を生成するための検出器によるＸ線の検出時間よりも背景取得画像を生成するための検出時間を短くするように構成されている。このように構成すれば、背景取得画像を生成するための検出時間が比較的短くなるので、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、確実に撮影時間を短くすることができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the above one aspect, preferably, the detection time for generating the background acquisition image is shorter than the detection time of X-rays by the detector for generating the subject acquisition image. ing. With this configuration, the detection time for generating the background acquisition image is relatively short, so it is possible to reliably shorten the shooting time while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image. can.

この場合、好ましくは、画像処理部は、背景取得画像を生成するための検出時間を短くするのにしたがって、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成されている。このように構成すれば、検出時間を短くしたことにより増加した量子ノイズを背景取得画像および背景解析画像のいずれか一方から確実に低減することができる。 In this case, preferably, the image processing unit is configured to adjust so that the degree of noise reduction in the noise reduction processing is increased as the detection time for generating the background acquisition image is shortened. .. With this configuration, the quantum noise increased by shortening the detection time can be reliably reduced from either the background acquisition image or the background analysis image.

上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、ノイズ低減処理を行う前に、背景取得画像または背景解析画像に対して、所定の補正処理を行うように構成されている。ここで、背景取得画像には、画素欠損等の検出器由来の特異点がある場合がある。また、複数の背景取得画像を取得した場合には、背景取得画像を取得する際の格子の位置ずれ等に起因して、背景取得画像間で位相値が不連続となるラッピング領域が生じる場合がある。したがって、上記のように構成すれば、量子ノイズを低減するノイズ低減処理（画像を平滑化するフィルタリング処理）が特異点やラッピング領域に対して行われることにより、特異点やラッピング領域が周囲と平滑化されてしまうことに起因するアーチファクト（虚像）が形成されてしまうのを抑制することができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the above one aspect, preferably, the image processing unit is configured to perform a predetermined correction process on the background acquisition image or the background analysis image before performing the noise reduction process. There is. Here, the background acquired image may have singular points derived from a detector such as pixel defects. In addition, when a plurality of background acquisition images are acquired, a wrapping region in which the phase values are discontinuous between the background acquisition images may occur due to the positional deviation of the grid when acquiring the background acquisition images. be. Therefore, with the above configuration, noise reduction processing (filtering processing for smoothing the image) that reduces quantum noise is performed on the singular point and wrapping region, so that the singular point and wrapping region are smoothed with the surroundings. It is possible to suppress the formation of artifacts (virtual images) caused by the conversion.

この場合、好ましくは、所定の補正処理は、ダーク補正、ゲイン補正、欠損補正およびアンラッピング補正のうちの少なくともいずれか１つを含む。このように構成すれば、ダーク補正、ゲイン補正および欠損補正により特異点を容易に補正することができる。また、アンラッピング補正により、ラッピング領域を容易に補正することができる。 In this case, preferably, the predetermined correction process includes at least one of dark correction, gain correction, defect correction, and unwrapping correction. With this configuration, the singularity can be easily corrected by dark correction, gain correction, and defect correction. Further, the wrapping area can be easily corrected by the unwrapping correction.

上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、ノイズ低減処理は、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタおよびメディアンフィルタのうちの少なくともいずれか１つを含む。このように構成すれば、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタまたはメディアンフィルタ等の画像の平滑化に一般的に使用されるフィルタにより、Ｘ線量の統計的なバラつきに起因するノイズである量子ノイズを容易に低減することができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the above aspect, the noise reduction processing preferably includes at least one of an averaging filter, a Gaussian filter, a low-pass filter, and a median filter. With this configuration, quantum noise, which is noise caused by statistical variation in X-ray dose, is caused by filters generally used for image smoothing, such as an averaging filter, a Gaussian filter, a low-pass filter, or a median filter. Can be easily reduced.

上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の格子のいずれか、Ｘ線源、被写体および検出器のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成されており、画像処理部は、縞走査を行うことにより検出器で検出された複数の背景取得画像および複数の被写体取得画像を生成するとともに、複数の背景取得画像および複数の被写体取得画像を解析して、それぞれ、背景解析画像および被写体解析画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、縞走査を行うことにより背景取得画像および被写体取得画像を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the above one aspect, preferably, fringe scanning is performed in which at least one of a plurality of lattices, an X-ray source, a subject, and a detector is translated and moved at a predetermined cycle. The image processing unit generates a plurality of background acquisition images and a plurality of subject acquisition images detected by the detector by performing fringe scanning, and also generates a plurality of background acquisition images and a plurality of subject acquisition images. Is configured to analyze and generate a background analysis image and a subject analysis image, respectively. With this configuration, in a configuration in which a background acquisition image and a subject acquisition image are generated by performing fringe scanning, it is possible to shorten the shooting time while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image. can.

上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、Ｘ線に基づく１つの背景取得画像および１つの被写体取得画像を生成するとともに、１つの背景取得画像および１つの被写体取得画像を、それぞれ、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことにより背景解析画像および被写体解析画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことにより背景解析画像および被写体解析画像を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the above aspect, preferably, the image processing unit generates one background acquisition image and one subject acquisition image based on X-rays, and one background acquisition image and one subject acquisition. The image is configured to generate a background analysis image and a subject analysis image by performing a Fourier transform process and an inverse Fourier transform process, respectively. With this configuration, in the configuration in which the background analysis image and the subject analysis image are generated by performing the Fourier transform processing and the inverse Fourier transform processing, the generated phase contrast image is photographed while ensuring a predetermined level of image quality. The time can be shortened.

上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源と第１格子との間に配置され、Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含む。このように構成すれば、第３格子により、Ｘ線源の焦点径に依存することなく第１格子の自己像を形成させることができるので、Ｘ線源の選択の自由度を向上させることができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the above one aspect, preferably, a plurality of lattices are arranged between the X-ray source and the first lattice to enhance the coherence of the X-rays emitted from the X-ray source. Also includes the third lattice of. With this configuration, the third grid can form a self-image of the first grid without depending on the focal diameter of the X-ray source, so that the degree of freedom in selecting the X-ray source can be improved. can.

本発明によれば、上記のように、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。 According to the present invention, as described above, it is possible to shorten the shooting time while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image.

本発明の一実施形態（第１変形例、第２変形例、第３変形例）によるＸ線位相イメージング装置の全体構成を示した図である。It is a figure which showed the whole structure of the X-ray phase imaging apparatus by one Embodiment (1st modification, 2nd modification, 3rd modification) of this invention. 本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の格子位置調整機構を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the lattice position adjustment mechanism of the X-ray phase imaging apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置における位相コントラスト画像の生成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the generation of the phase contrast image in the X-ray phase imaging apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置における画像に対するノイズ低減処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the noise reduction processing with respect to the image in the X-ray phase imaging apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の第１変形例によるＸ線位相イメージング装置における画像に対するノイズ低減処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the noise reduction processing with respect to the image in the X-ray phase imaging apparatus by the 1st modification of this invention. 本発明の第２変形例によるＸ線位相イメージング装置における画像に対するノイズ低減処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the noise reduction processing with respect to the image in the X-ray phase imaging apparatus by the 2nd modification of this invention. 本発明の第３変形例によるＸ線位相イメージング装置における画像に対するノイズ低減処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the noise reduction processing with respect to the image in the X-ray phase imaging apparatus by the 3rd modification of this invention.

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の構成について説明する。 First, the configuration of the X-ray phase imaging apparatus 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｐの内部を画像化する装置である。Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線管１１と、検出器１２と、第１格子Ｇ１と、第２格子Ｇ２と、第３格子Ｇ３と、を含む複数の格子Ｇと、制御部１３と、格子位置調整機構１４と、被写体ステージ１５と、フィルタ１６と、を備えている。なお、Ｘ線管１１は、特許請求の範囲の「Ｘ線源」の一例である。 As shown in FIG. 1, the X-ray phase imaging apparatus 100 is an apparatus that images the inside of the subject P by utilizing the Talbot effect. The X-ray phase imaging apparatus 100 includes a plurality of grids G including an X-ray tube 11, a detector 12, a first grid G1, a second grid G2, and a third grid G3, a control unit 13, and a control unit 13. It includes a grid position adjusting mechanism 14, a subject stage 15, and a filter 16. The X-ray tube 11 is an example of an "X-ray source" within the scope of claims.

Ｘ線位相イメージング装置１００では、Ｘ線管１１と、第３格子Ｇ３と、第１格子Ｇ１と、第２格子Ｇ２と、検出器１２とが、Ｘ線の照射軸方向（光軸方向、Ｚ方向）に、この順に並んで配置されている。すなわち、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に配置されている。なお、本明細書では、Ｘ線管１１から第１格子Ｇ１に向かう方向をＺ２方向、その逆方向をＺ１方向とする。また、複数の格子Ｇそれぞれの後述する格子Ｇが延びる方向をＸ方向とし、Ｚ方向およびＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。 In the X-ray phase imaging apparatus 100, the X-ray tube 11, the third grid G3, the first grid G1, the second grid G2, and the detector 12 are arranged in the X-ray irradiation axis direction (optical axis direction, Z). They are arranged side by side in this order (direction). That is, the first grid G1, the second grid G2, and the third grid G3 are arranged between the X-ray tube 11 and the detector 12. In the present specification, the direction from the X-ray tube 11 toward the first lattice G1 is the Z2 direction, and the opposite direction is the Z1 direction. Further, the direction in which each of the plurality of grids G, which will be described later, extends is defined as the X direction, and the Z direction and the direction orthogonal to the X direction are defined as the Y direction.

Ｘ線管１１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させることが可能なＸ線発生装置である。Ｘ線管１１は、発生させたＸ線をＺ２方向に照射するように構成されている。 The X-ray tube 11 is an X-ray generator capable of generating X-rays by applying a high voltage. The X-ray tube 11 is configured to irradiate the generated X-rays in the Z2 direction.

検出器１２は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換する。検出器１２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器１２は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、Ｘ方向およびＹ方向に並んで配置されている。検出器１２の検出信号（画像信号）は、制御部１３が備える画像処理部１３ａ（後述する）に送られる。 The detector 12 detects the X-rays emitted from the X-ray tube 11 and converts the detected X-rays into an electric signal. The detector 12 is, for example, an FPD (Flat Panel Detector). The detector 12 is composed of a plurality of conversion elements (not shown) and pixel electrodes (not shown) arranged on the plurality of conversion elements. The plurality of conversion elements and pixel electrodes are arranged side by side in the X direction and the Y direction at a predetermined period (pixel pitch). The detection signal (image signal) of the detector 12 is sent to the image processing unit 13a (described later) included in the control unit 13.

第１格子Ｇ１は、Ｙ方向に所定の周期（格子ピッチ）ｄ１で配列されるスリットＧ１ａおよびＸ線位相変化部Ｇ１ｂを有している。各スリットＧ１ａおよびＸ線位相変化部Ｇ１ｂは、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第１格子Ｇ１は、いわゆる位相格子である。第１格子Ｇ１は、Ｘ線管１１と第２格子Ｇ２との間に配置されており、Ｘ線管１１から照射されたＸ線により（タルボ効果によって）自己像を形成するために設けられている。なお、タルボ効果は、可干渉性を有するＸ線が、スリットＧ１ａが形成された第１格子Ｇ１を通過すると、第１格子Ｇ１から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、第１格子Ｇ１の像（自己像）が形成されることを意味する。 The first lattice G1 has slits G1a and an X-ray phase changing portion G1b arranged in a predetermined period (lattice pitch) d1 in the Y direction. Each slit G1a and the X-ray phase changing portion G1b are formed so as to extend linearly in the X direction. The first grid G1 is a so-called phase grid. The first grid G1 is arranged between the X-ray tube 11 and the second grid G2, and is provided to form a self-image (by the Talbot effect) by the X-rays emitted from the X-ray tube 11. There is. In the Talbot effect, when X-rays having coherence pass through the first lattice G1 in which the slit G1a is formed, the first lattice G1 is located at a predetermined distance (Talbot distance) from the first lattice G1. It means that the image (self-image) of is formed.

第２格子Ｇ２は、Ｙ方向に所定の周期（格子ピッチ）ｄ２で配列される複数のＸ線透過部Ｇ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂを有している。各Ｘ線透過部Ｇ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂは、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第２格子Ｇ２は、いわゆる、吸収格子である。第２格子Ｇ２は、第１格子Ｇ１と検出器１２との間に配置されており、第１格子Ｇ１により形成された自己像に干渉するように構成されている。第２格子Ｇ２は、自己像と第２格子Ｇ２とを干渉させるために、第１格子Ｇ１からタルボ距離だけ離れた位置に配置されている。すなわち、Ｘ線位相イメージング装置１００では、自己像と第２格子Ｇ２とが干渉することにより生成された干渉縞（モアレ縞）が、Ｘ線として検出器１２で検出される。 The second lattice G2 has a plurality of X-ray transmitting portions G2a and X-ray absorbing portions G2b arranged in a predetermined period (lattice pitch) d2 in the Y direction. Each X-ray transmitting portion G2a and X-ray absorbing portion G2b are formed so as to extend linearly in the X direction. The second grid G2 is a so-called absorption grid. The second grid G2 is arranged between the first grid G1 and the detector 12, and is configured to interfere with the self-image formed by the first grid G1. The second lattice G2 is arranged at a position separated from the first lattice G1 by a Talbot distance in order to interfere with the self-image and the second lattice G2. That is, in the X-ray phase imaging apparatus 100, the interference fringes (moire fringes) generated by the interference between the self-image and the second lattice G2 are detected by the detector 12 as X-rays.

第３格子Ｇ３は、所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列される複数のスリットＧ３ａおよびＸ線吸収部Ｇ３ｂを有している。各スリットＧ３ａおよびＸ線吸収部Ｇ３ｂはそれぞれ、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置されており、Ｘ線管１１からＸ線が照射される。第３格子Ｇ３は、各スリットＧ３ａを通過したＸ線を、各スリットＧ３ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。すなわち、第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるために設けられている。 The third lattice G3 has a plurality of slits G3a and an X-ray absorption unit G3b arranged at a predetermined period (pitch) d3. Each of the slits G3a and the X-ray absorbing portion G3b is formed so as to extend linearly in the X direction. The third lattice G3 is arranged between the X-ray tube 11 and the first lattice G1, and X-rays are emitted from the X-ray tube 11. The third lattice G3 is configured to use X-rays that have passed through each slit G3a as a line light source corresponding to the position of each slit G3a. That is, the third lattice G3 is provided to enhance the coherence of X-rays emitted from the X-ray tube 11.

制御部１３は、画像を生成可能な画像処理部１３ａを備えている。また、制御部１３は、格子位置調整機構１４および被写体ステージ１５の動作を制御するように構成されている。制御部１３は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。 The control unit 13 includes an image processing unit 13a capable of generating an image. Further, the control unit 13 is configured to control the operations of the grid position adjusting mechanism 14 and the subject stage 15. The control unit 13 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.

画像処理部１３ａは、検出器１２から送られた検出信号に基づいて、位相コントラスト画像Ｃ（図３参照）等の画像を生成するように構成されている。画像処理部１３ａは、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプロセッサを含む。なお、画像処理部１３ａによる位相コントラスト画像Ｃ（図３参照）の生成の詳細は後述する。 The image processing unit 13a is configured to generate an image such as a phase contrast image C (see FIG. 3) based on the detection signal sent from the detector 12. The image processing unit 13a includes, for example, a processor such as a GPU (Graphics Processing Unit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array) configured for image processing. The details of the generation of the phase contrast image C (see FIG. 3) by the image processing unit 13a will be described later.

図２に示すように、格子位置調整機構１４は、第１格子Ｇ１を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｚ方向の軸線周りの回転方向Ｒｚ、Ｘ方向の軸線周りの回転方向Ｒｘ、および、Ｙ方向の軸線周りの回転方向Ｒｙに移動可能に構成されている。格子位置調整機構１４は、Ｘ方向直動機構１４ａと、Ｚ方向直動機構１４ｂと、Ｙ方向直動機構１４ｃと、直動機構接続部１４ｄと、ステージ支持部駆動部１４ｅと、ステージ支持部１４ｆと、ステージ駆動部１４ｇと、ステージ１４ｈと、を含む。 As shown in FIG. 2, the grid position adjusting mechanism 14 uses the first grid G1 as a rotation direction Rz around the X-direction, Y-direction, Z-direction, and Z-direction axes, a rotation direction Rx around the X-direction axis, and , It is configured to be movable in the rotation direction Ry around the axis in the Y direction. The lattice position adjusting mechanism 14 includes an X-direction linear motion mechanism 14a, a Z-direction linear motion mechanism 14b, a Y-direction linear motion mechanism 14c, a linear motion mechanism connection portion 14d, a stage support unit drive unit 14e, and a stage support unit. 14f, a stage drive unit 14g, and a stage 14h are included.

Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃは、それぞれ、Ｘ方向、Ｚ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃは、たとえば、ステッピングモータなどを含む。格子位置調整機構１４は、Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃの動作により、それぞれ、第１格子Ｇ１を、Ｘ方向、Ｚ方向およびＹ方向に移動させるように構成されている。 The X-direction linear motion mechanism 14a, the Z-direction linear motion mechanism 14b, and the Y-direction linear motion mechanism 14c are configured to be movable in the X-direction, the Z-direction, and the Y-direction, respectively. The X-direction linear motion mechanism 14a, the Z-direction linear motion mechanism 14b, and the Y-direction linear motion mechanism 14c include, for example, a stepping motor and the like. The lattice position adjusting mechanism 14 moves the first lattice G1 in the X direction, the Z direction, and the Y direction, respectively, by the operation of the X direction linear motion mechanism 14a, the Z direction linear motion mechanism 14b, and the Y direction linear motion mechanism 14c, respectively. It is configured as follows.

ステージ支持部１４ｆは、第１格子Ｇ１を載置（または保持）させるためのステージ１４ｈをＺ２方向から支持している。ステージ駆動部１４ｇは、ステージ１４ｈをＸ方向に往復移動させるように構成されている。ステージ１４ｈは、底部がステージ支持部１４ｆに向けて凸曲面状に形成されており、Ｘ方向に往復移動されることにより、Ｙ方向の軸線周り（Ｒｙ方向）に回動するように構成されている。また、ステージ支持部駆動部１４ｅは、ステージ支持部１４ｆをＹ方向に往復移動させるように構成されている。また、直動機構接続部１４ｄは、Ｚ方向の軸線周り（Ｒｚ方向）に回動可能にＸ方向直動機構１４ａに設けられている。また、ステージ支持部１４ｆは底部が直動機構接続部１４ｄに向けて凸曲面状に形成されており、Ｙ方向に往復移動されることにより、Ｘ方向の軸線周り（Ｒｘ方向）に回動するように構成されている。なお、格子位置調整機構１４は、たとえば、チャック機構やハンド機構等の第１格子Ｇ１を保持するための機構を有していてもよい。 The stage support portion 14f supports the stage 14h for placing (or holding) the first lattice G1 from the Z2 direction. The stage drive unit 14g is configured to reciprocate the stage 14h in the X direction. The bottom of the stage 14h is formed in a convex curved surface toward the stage support portion 14f, and is configured to rotate around the axis in the Y direction (Ry direction) by being reciprocated in the X direction. There is. Further, the stage support unit drive unit 14e is configured to reciprocate the stage support unit 14f in the Y direction. Further, the linear motion mechanism connecting portion 14d is provided in the linear motion mechanism 14a in the X direction so as to be rotatable around the axis in the Z direction (Rz direction). Further, the bottom of the stage support portion 14f is formed in a convex curved surface shape toward the linear motion mechanism connecting portion 14d, and by reciprocating in the Y direction, the stage support portion 14f rotates around the axis in the X direction (Rx direction). It is configured as follows. The grid position adjusting mechanism 14 may have a mechanism for holding the first grid G1, such as a chuck mechanism or a hand mechanism.

図１に示すように、被写体ステージ１５は、被写体Ｐを載置させるための載置面（図示しない）を有する。被写体ステージ１５は、制御部１３の制御により、被写体Ｐを載置面に載置させた状態で、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。被写体ステージ１５は、たとえば、Ｘ−Ｙステージにより構成されている。なお、被写体ステージ１５は、たとえば、チャック機構やハンド機構等の被写体Ｐを保持するための機構を有していてもよい。 As shown in FIG. 1, the subject stage 15 has a mounting surface (not shown) on which the subject P is mounted. The subject stage 15 is configured to be movable in the X direction and the Y direction with the subject P mounted on the mounting surface under the control of the control unit 13. The subject stage 15 is composed of, for example, an XY stage. The subject stage 15 may have a mechanism for holding the subject P, such as a chuck mechanism or a hand mechanism.

フィルタ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線のスペクトルを調整するためのフィルタである。フィルタ１６は、Ｘ線管１１と第３格子Ｇ３との間に配置されている。フィルタ１６は、たとえば、銀やロジウム等を含む。これにより、位相コントラスト画像Ｃの生成に寄与しない低エネルギーのＸ線をフィルタ１６により遮蔽することができるので、被写体Ｐの被曝線量が大きくなるのを抑制することができる。 The filter 16 is a filter for adjusting the spectrum of X-rays emitted from the X-ray tube 11. The filter 16 is arranged between the X-ray tube 11 and the third grid G3. The filter 16 contains, for example, silver, rhodium, and the like. As a result, low-energy X-rays that do not contribute to the generation of the phase-contrast image C can be shielded by the filter 16, so that it is possible to suppress an increase in the exposure dose of the subject P.

（位相コントラスト画像の生成）
次に、図１および図３を参照しながら、画像処理部１３ａによる位相コントラスト画像Ｃの生成について詳細に説明する。(Generation of phase contrast image)
Next, the generation of the phase contrast image C by the image processing unit 13a will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 3.

図１に示すように、位相コントラスト画像Ｃ（図３参照）とは、複数の格子Ｇのいずれか、Ｘ線管１１、被写体Ｐおよび検出器１２のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動（ステップ）させる縞走査を行うことにより、検出器１２で検出された画像に基づいて生成される画像である。なお、Ｘ線位相イメージング装置１００では、位相コントラスト画像Ｃ（図３参照）を生成するために、格子位置調整機構１４のＹ方向直動機構１４ｃ（図２参照）の動作により、第１格子Ｇ１を縞走査させるように構成されている。 As shown in FIG. 1, the phase contrast image C (see FIG. 3) refers to at least one of a plurality of grids G, an X-ray tube 11, a subject P, and a detector 12 at a predetermined period. This is an image generated based on the image detected by the detector 12 by performing fringe scanning for translational movement (step). In the X-ray phase imaging device 100, in order to generate the phase contrast image C (see FIG. 3), the first grid G1 is operated by the operation of the Y-direction linear motion mechanism 14c (see FIG. 2) of the grid position adjusting mechanism 14. Is configured to scan stripes.

詳細には、図３に示すように、画像処理部１３ａは、縞走査を行うことにより検出器１２で検出された、ＡＩＲ取得画像Ａ１０と、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０と、を生成するように構成されている。ＡＩＲ取得画像Ａ１０は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｐを配置しない状態で検出器１２により検出された検出信号を画像化した画像である。ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｐを配置した状態で検出器１２により検出された検出信号を画像化した画像である。なお、ＡＩＲ取得画像Ａ１０およびＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０は、それぞれ、特許請求の範囲の「背景取得画像」および「被写体取得画像」の一例である。 Specifically, as shown in FIG. 3, the image processing unit 13a is configured to generate the AIR acquired image A10 and the SAMPLE acquired image S10 detected by the detector 12 by performing fringe scanning. ing. The AIR acquired image A10 is an image obtained by imaging the detection signal detected by the detector 12 in a state where the subject P is not arranged between the X-ray tube 11 and the detector 12. The SAMPLE acquired image S10 is an image obtained by imaging the detection signal detected by the detector 12 in a state where the subject P is arranged between the X-ray tube 11 and the detector 12. The AIR acquired image A10 and the SAMPLE acquired image S10 are examples of the "background acquired image" and the "subject acquired image" in the claims, respectively.

また、画像処理部１３ａは、ＡＩＲ中間画像Ａ２０と、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０と、を生成するように構成されている。ＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０は、それぞれ、ＡＩＲ取得画像Ａ１０およびＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を解析した画像である。なお、ＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０は、それぞれ、「背景解析画像」および「被写体解析画像」の一例である。 Further, the image processing unit 13a is configured to generate an AIR intermediate image A20 and a SAMPLE intermediate image S20. The AIR intermediate image A20 and the SAMPLE intermediate image S20 are images obtained by analyzing the AIR acquired image A10 and the SAMPLE acquired image S10, respectively. The AIR intermediate image A20 and the SAMPLE intermediate image S20 are examples of a "background analysis image" and a "subject analysis image", respectively.

また、画像処理部１３ａは、ＡＩＲ中間画像Ａ２０とＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、最終画像（位相コントラスト画像Ｃ）を生成するように構成されている。位相コントラスト画像Ｃは、吸収像Ｃ１と、位相微分像Ｃ２と、暗視野像Ｃ３と、を含む。吸収像Ｃ１は、被写体ＰによるＸ線の吸収度合の差に基づいて画像化した画像である。位相微分像Ｃ２は、Ｘ線の位相のずれに基づいて画像化した画像である。暗視野像Ｃ３は、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（鮮明度）の変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。また、暗視野像は、小角散乱像とも呼ばれる。 Further, the image processing unit 13a is configured to generate a final image (phase contrast image C) based on the AIR intermediate image A20 and the SAMPLE intermediate image S20. The phase contrast image C includes an absorption image C1, a phase differential image C2, and a dark field image C3. The absorption image C1 is an image imaged based on the difference in the degree of absorption of X-rays by the subject P. The phase differential image C2 is an image imaged based on the phase shift of X-rays. The dark field image C3 is a Visibility image obtained by a change in Visibility based on small-angle scattering of an object. The dark field image is also called a small-angle scattered image.

具体的には、図１に示すように、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｐを配置しない状態で、格子位置調整機構１４により、第１格子Ｇ１を格子ピッチの方向（Ｙ方向）に所定の周期で縞走査させながら、複数の位置でＸ線を検出する。そして、図３に示すように、画像処理部１３ａは、検出器１２で検出される検出信号に基づいて、検出信号の強度の異なる複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成する。また、図１に示すように、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｐを配置した状態で、格子位置調整機構１４により、第１格子Ｇ１を格子ピッチの方向（Ｙ方向）に所定の周期で縞走査させながら、複数の位置でＸ線を検出する。そして、図３に示すように、画像処理部１３ａは、検出器１２で検出される検出信号に基づいて、検出信号の強度の異なる複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成する。なお、図３では、ＡＩＲ取得画像Ａ１０およびＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を、それぞれ、４つずつ生成した例を示している。 Specifically, as shown in FIG. 1, the first grid G1 is set in the direction of the grid pitch (Y) by the grid position adjusting mechanism 14 in a state where the subject P is not arranged between the X-ray tube 11 and the detector 12. X-rays are detected at a plurality of positions while performing fringe scanning in the direction) at a predetermined cycle. Then, as shown in FIG. 3, the image processing unit 13a generates a plurality of AIR acquired images A10 having different intensities of the detection signals based on the detection signals detected by the detector 12. Further, as shown in FIG. 1, in a state where the subject P is arranged between the X-ray tube 11 and the detector 12, the first grid G1 is moved in the direction of the grid pitch (Y direction) by the grid position adjusting mechanism 14. X-rays are detected at a plurality of positions while performing striped scanning at a predetermined cycle. Then, as shown in FIG. 3, the image processing unit 13a generates a plurality of SAMPLE acquired images S10 having different intensities of the detection signals based on the detection signals detected by the detector 12. Note that FIG. 3 shows an example in which four AIR-acquired images A10 and four SAMPLE-acquired images S10 are generated.

次に、画像処理部１３ａは、複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、各画素毎に、信号強度を正弦関数でフィッテングした信号強度変化曲線（ステップカーブ）を取得する。そして、画像処理部１３ａは、ステップカーブから取得した３種類のフィッテング係数（平均値、位相および振幅）を、それぞれ、ＡＩＲ中間画像Ａ２１、Ａ２２およびＡ２３として生成する。また、画像処理部１３ａは、複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０に対して、各画素毎に、信号強度を正弦関数でフィッテングした信号強度変化曲線（ステップカーブ）を取得する。そして、画像処理部１３ａは、ステップカーブから取得した３種類のフィッテング係数（平均値、位相および振幅）を、それぞれ、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２１、Ｓ２２およびＳ２３として生成する。 Next, the image processing unit 13a acquires a signal intensity change curve (step curve) in which the signal intensity is fitted by a sine function for each pixel of the plurality of AIR acquired images A10. Then, the image processing unit 13a generates three types of fitting coefficients (average value, phase, and amplitude) acquired from the step curve as AIR intermediate images A21, A22, and A23, respectively. Further, the image processing unit 13a acquires a signal intensity change curve (step curve) in which the signal intensity is fitted by a sine function for each pixel of the plurality of SAMPLE acquired images S10. Then, the image processing unit 13a generates three types of fitting coefficients (average value, phase, and amplitude) acquired from the step curve as SAMPLE intermediate images S21, S22, and S23, respectively.

次に、画像処理部１３ａは、各画素毎に、平均値（ＳＡＭＰＬＥ）／平均値（ＡＩＲ）を計算することにより、吸収像Ｃ１を生成する。また、画像処理部１３ａは、各画素毎に、位相（ＳＡＭＰＬＥ）−位相（ＡＩＲ）を計算することにより、位相微分像Ｃ２を生成する。また、各画素毎に、（振幅（ＳＡＭＰＬＥ）／平均値（ＳＡＭＰＬＥ））／（振幅（ＡＩＲ）／平均値（ＡＩＲ））を計算することにより、暗視野像Ｃ３を生成する。なお、平均値（ＡＩＲ）、位相（ＡＩＲ）および振幅（ＡＩＲ）は、それぞれ、ＡＩＲ中間画像Ａ２１、Ａ２２およびＡ２３のフィッテング係数である。また、平均値（ＳＡＭＰＬＥ）、位相（ＳＡＭＰＬＥ）および振幅（ＳＡＭＰＬＥ）は、それぞれ、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２１、Ｓ２２およびＳ２３のフィッテング係数である。 Next, the image processing unit 13a generates an absorption image C1 by calculating an average value (SAMPLE) / average value (AIR) for each pixel. Further, the image processing unit 13a generates a phase differential image C2 by calculating a phase (SAMPLE) −phase (AIR) for each pixel. Further, the dark field image C3 is generated by calculating (amplitude (SAMPLE) / average value (SAMPLE)) / (amplitude (AIR) / average value (AIR)) for each pixel. The average value (AIR), phase (AIR), and amplitude (AIR) are fitting coefficients of the AIR intermediate images A21, A22, and A23, respectively. The average value (SAMPLE), phase (SAMPLE), and amplitude (SAMPLE) are fitting coefficients of the SAMPLE intermediate images S21, S22, and S23, respectively.

（ＡＩＲ取得画像に対するノイズ低減処理）
次に、図４を参照しながら、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対するノイズ低減処理について説明する。(Noise reduction processing for AIR acquired images)
Next, the noise reduction processing for the AIR acquired image A10 will be described with reference to FIG.

図４に示すように、本実施形態では、画像処理部１３ａは、位相コントラスト画像Ｃが生成される前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている。詳細には、画像処理部１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０のいずれにもノイズ低減処理を行わずに、ＡＩＲ取得画像Ａ１０にノイズ低減処理を行うことにより、位相コントラスト画像Ｃを生成するように構成されている。また、画像処理部１３ａは、ノイズ低減処理を行う前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、画像中の特異点や画像間のラッピング領域を補正する所定の補正処理を行うように構成されている。 As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the image processing unit 13a is configured to perform noise reduction processing for reducing quantum noise on the AIR acquired image A10 before the phase contrast image C is generated. .. Specifically, the image processing unit 13a generates the phase contrast image C by performing noise reduction processing on the AIR acquired image A10 without performing noise reduction processing on either the SAMPLE acquired image S10 and the SAMPLE intermediate image S20. It is configured to do. Further, the image processing unit 13a is configured to perform a predetermined correction process for correcting the singular point in the image and the wrapping area between the images on the AIR acquired image A10 before performing the noise reduction process. ..

具体的には、画像処理部１３ａは、まず、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、画像中の特異点や画像間のラッピング領域を補正する所定の補正処理を行う。所定の補正処理が行われたＡＩＲ取得画像Ａ１０は、画像中の特異点や画像間のラッピング領域が補正されたＡＩＲ取得画像Ａ１０ａとなる。次に、画像処理部１３ａは、ＡＩＲ取得画像Ａ１０ａに対して、量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行う。ノイズ低減処理が行われたＡＩＲ取得画像Ａ１０ａは、量子ノイズが低減されたＡＩＲ取得画像Ａ１０ｂとなる。そして、画像処理部１３ａは、量子ノイズが低減されたＡＩＲ取得画像Ａ１０ｂを解析することにより、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ２０を生成する。なお、ＡＩＲ取得画像Ａ１０ａおよびＡＩＲ取得画像Ａ１０ｂは、特許請求の範囲の「背景取得画像」の一例である。 Specifically, the image processing unit 13a first performs a predetermined correction process on the AIR acquired image A10 to correct the singular points in the image and the wrapping region between the images. The AIR-acquired image A10 to which the predetermined correction processing has been performed becomes the AIR-acquired image A10a in which the singular points in the image and the wrapping region between the images are corrected. Next, the image processing unit 13a performs noise reduction processing for reducing quantum noise on the AIR acquired image A10a. The AIR-acquired image A10a subjected to the noise reduction processing becomes the AIR-acquired image A10b in which the quantum noise is reduced. Then, the image processing unit 13a analyzes the AIR acquisition image A10b in which the quantum noise is reduced to generate the AIR intermediate image A20 in which the quantum noise is reduced. The AIR acquired image A10a and the AIR acquired image A10b are examples of "background acquired images" within the scope of the claims.

また、画像処理部１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理を行わずに、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を解析することにより、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０を生成する。そして、画像処理部１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理を行わずに、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ２０と、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、画質の低下が抑制された位相コントラスト画像Ｃを生成する。 Further, the image processing unit 13a generates the SAMPLE intermediate image S20 by analyzing the SAMPLE acquired image S10 without performing a predetermined correction process and noise reduction process on the SAMPLE acquired image S10. Then, the image processing unit 13a is based on the AIR intermediate image A20 in which the quantum noise is reduced and the SAMPLE intermediate image S20 without performing a predetermined correction process and noise reduction process on the SAMPLE intermediate image S20. A phase contrast image C in which deterioration of image quality is suppressed is generated.

なお、本実施形態では、ノイズ低減処理は、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタおよびメディアンフィルタ等のうちの少なくともいずれか１つを含む。すなわち、ノイズ低減処理は、量子ノイズを低減するための画像を平滑化するフィルタリング処理である。 In the present embodiment, the noise reduction processing includes at least one of an averaging filter, a Gaussian filter, a low-pass filter, a median filter, and the like. That is, the noise reduction process is a filtering process for smoothing an image in order to reduce quantum noise.

また、本実施形態では、所定の補正処理は、ダーク補正、ゲイン補正、欠損補正およびアンラッピング補正のうちの少なくともいずれか１つを含む。ダーク補正とは、Ｘ線を照射しない状態で撮影した画像（ダーク画像）を、Ｘ線を照射して撮影した画像から減算する処理である。また、ゲイン補正とは、格子Ｇを置かずにＸ線を照射して撮影した画像を、格子Ｇを置いて撮影した画像から除算する処理である。また、欠損補正とは、検出器１２の感度が著しく低下した欠損箇所について、周囲の画素との平均化処理などにより、その部分を補正する処理である。すなわち、ダーク補正、ゲイン補正および欠損補正は、検出器１２由来の特異点を補正する処理である。また、アンラッピング補正とは、各画素の画像間における位相値が１周期分ずれることにより不連続となるラッピング領域の位相値を連続的な変化となるように補正する処理である。 Further, in the present embodiment, the predetermined correction process includes at least one of dark correction, gain correction, defect correction, and unwrapping correction. The dark correction is a process of subtracting an image (dark image) taken without irradiating X-rays from an image taken with X-rays. Further, the gain correction is a process of dividing an image taken by irradiating X-rays without placing a grid G from an image taken with a grid G placed. Further, the defect correction is a process of correcting a defective portion where the sensitivity of the detector 12 is significantly reduced by an averaging process with surrounding pixels or the like. That is, the dark correction, the gain correction, and the defect correction are processes for correcting the singularity derived from the detector 12. Further, the unwrapping correction is a process of correcting the phase value of the wrapping region which becomes discontinuous due to the phase value between the images of each pixel being shifted by one cycle so as to be a continuous change.

また、本実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００は、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成するための検出器１２によるＸ線の検出時間よりもＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を短くするように構成されている。また、画像処理部１３ａは、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を短くするのにしたがって、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成されている。たとえば、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０およびＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出器１２によるＸ線の標準検出時間を、それぞれ、１０分とする。そして、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を１０分から８分にした場合に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に生じる量子ノイズが略１０％増加したとする。この場合、増加した１０％分のノイズを低減するようにノイズ低減処理の程度（画像の平滑化の程度）を１０とする。また、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を１０分から６分にした場合に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に生じる量子ノイズが略２０％増加したとする。この場合、増加した２０％分のノイズを低減するようにノイズ低減処理の程度（画像の平滑化の程度）を２０とする。 Further, in the present embodiment, the X-ray phase imaging apparatus 100 makes the detection time for generating the AIR acquired image A10 shorter than the detection time of X-rays by the detector 12 for generating the SAMPLE acquired image S10. It is configured in. Further, the image processing unit 13a is configured to adjust so that the degree of noise reduction in the noise reduction processing is increased as the detection time for generating the AIR acquired image A10 is shortened. For example, the standard detection time of X-rays by the detector 12 for generating the SAMPLE acquired image S10 and the AIR acquired image A10 is set to 10 minutes, respectively. Then, when the detection time for generating the AIR acquired image A10 is changed from 10 minutes to 8 minutes, it is assumed that the quantum noise generated in the AIR acquired image A10 is increased by about 10%. In this case, the degree of noise reduction processing (the degree of image smoothing) is set to 10 so as to reduce the increased noise by 10%. Further, it is assumed that when the detection time for generating the AIR acquired image A10 is changed from 10 minutes to 6 minutes, the quantum noise generated in the AIR acquired image A10 is increased by approximately 20%. In this case, the degree of noise reduction processing (degree of smoothing of the image) is set to 20 so as to reduce the increased noise by 20%.

（実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。(Effect of embodiment)
In this embodiment, the following effects can be obtained.

本実施形態では、上記のように、画像処理部１３ａを、位相コントラスト画像Ｃが生成される前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成する。これにより、ＡＩＲ取得画像Ａ１０にノイズ低減処理が行なわることにより、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ２０と、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、位相コントラスト画像Ｃを生成することができる。その結果、Ｘ線撮影の時間が比較的短いことに起因して生成されたＡＩＲ取得画像Ａ１０に量子ノイズが比較的多く生じた場合でも、量子ノイズの影響が低減された位相コントラスト画像Ｃを生成することができる。これにより、生成される位相コントラスト画像Ｃにおいて所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。 In the present embodiment, as described above, the image processing unit 13a is configured to perform noise reduction processing for reducing quantum noise on the AIR acquired image A10 before the phase contrast image C is generated. As a result, by performing noise reduction processing on the AIR acquired image A10, the phase contrast image C can be generated based on the AIR intermediate image A20 in which the quantum noise is reduced and the SAMPLE intermediate image S20. As a result, even when a relatively large amount of quantum noise is generated in the AIR acquired image A10 generated due to the relatively short X-ray imaging time, the phase contrast image C in which the influence of the quantum noise is reduced is generated. can do. As a result, it is possible to shorten the shooting time while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image C.

また、本実施形態では、上記のように、画像処理部１３ａを、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０のいずれにもノイズ低減処理を行わずに、ＡＩＲ取得画像Ａ１０にノイズ低減処理を行うことにより、位相コントラスト画像Ｃを生成するように構成する。これにより、被写体Ｐの空間情報が含まれるＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０に対してノイズ低減処理が行われずに、被写体Ｐの空間情報が含まれないＡＩＲ取得画像Ａ１０にノイズ低減処理が行われるので、被写体Ｐの空間情報に対して空間分解能の低下等の悪影響を与えることなく、量子ノイズの影響による画質の低下が抑制された位相コントラスト画像Ｃを生成することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the image processing unit 13a performs noise reduction processing on the AIR acquired image A10 without performing noise reduction processing on either the SAMPLE acquired image S10 and the SAMPLE intermediate image S20. Is configured to generate the phase contrast image C. As a result, the noise reduction processing is not performed on the SAMPLE acquired image S10 and the SAMPLE intermediate image S20 that include the spatial information of the subject P, and the noise reduction processing is performed on the AIR acquired image A10 that does not include the spatial information of the subject P. Therefore, it is possible to generate the phase contrast image C in which the deterioration of the image quality due to the influence of the quantum noise is suppressed without adversely affecting the spatial information of the subject P such as the reduction of the spatial resolution.

また、本実施形態では、上記のように、Ｘ線位相イメージング装置１００を、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成するための検出器１２によるＸ線の検出時間よりもＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を短くするように構成する。これにより、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間が比較的短くなるので、生成される位相コントラスト画像Ｃにおいて所定の水準の画質を確保しながら、確実に撮影時間を短くすることができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the X-ray phase imaging apparatus 100 detects the AIR acquired image A10 rather than the X-ray detection time by the detector 12 for generating the SAMPLE acquired image S10. Configure to shorten the time. As a result, the detection time for generating the AIR acquired image A10 is relatively short, so that the shooting time can be surely shortened while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image C.

また、本実施形態では、上記のように、画像処理部１３ａを、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を短くするのにしたがって、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成する。これにより、検出時間を短くしたことにより増加した量子ノイズをＡＩＲ取得画像Ａ１０から確実に低減することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the image processing unit 13a increases the degree of noise reduction in the noise reduction processing as the detection time for generating the AIR acquired image A10 is shortened. Configure to adjust. As a result, the quantum noise increased by shortening the detection time can be reliably reduced from the AIR acquired image A10.

また、本実施形態では、上記のように、画像処理部１３ａを、ノイズ低減処理を行う前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、所定の補正処理を行うように構成する。これにより、量子ノイズを低減するノイズ低減処理（画像を平滑化するフィルタリング処理）が特異点やラッピング領域に対して行われることにより、特異点やラッピング領域が周囲と平滑化されてしまうことに起因するアーチファクト（虚像）が形成されてしまうのを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the image processing unit 13a is configured to perform a predetermined correction process on the AIR acquired image A10 before performing the noise reduction process. As a result, noise reduction processing (filtering processing for smoothing the image) that reduces quantum noise is performed on the singular point and wrapping region, and the singular point and wrapping region are smoothed with the surroundings. It is possible to suppress the formation of an artifact (virtual image).

また、本実施形態では、上記のように、所定の補正処理は、ダーク補正、ゲイン補正、欠損補正およびアンラッピング補正のうちの少なくともいずれか１つを含む。これにより、特異点やラッピング領域を容易に補正することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the predetermined correction process includes at least one of dark correction, gain correction, defect correction, and unwrapping correction. Thereby, the singular point and the wrapping region can be easily corrected.

また、本実施形態では、上記のように、ノイズ低減処理は、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタおよびメディアンフィルタのうちの少なくともいずれか１つを含む。これにより、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタまたはメディアンフィルタ等の画像の平滑化に一般的に使用されるフィルタにより、Ｘ線量の統計的なバラつきに起因するノイズである量子ノイズを容易に低減することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the noise reduction processing includes at least one of an averaging filter, a Gaussian filter, a low-pass filter, and a median filter. This makes it easy to reduce quantum noise, which is noise caused by statistical variation in X-ray dose, by filters commonly used for image smoothing, such as averaging filters, Gaussian filters, low-pass filters or median filters. can do.

また、本実施形態では、上記のように、第１格子Ｇ１を、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成する。そして、画像処理部１３ａを、縞走査を行うことにより検出器１２で検出された複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０および複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成するとともに、複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０および複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を解析して、それぞれ、ＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０を生成するように構成する。これにより、縞走査を行うことによりＡＩＲ取得画像Ａ１０およびＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像Ｃにおいて所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the first lattice G1 is configured to perform fringe scanning in which the first lattice G1 is translated and moved at a predetermined cycle. Then, the image processing unit 13a generates a plurality of AIR acquired images A10 and a plurality of SAMPLE acquired images S10 detected by the detector 12 by performing fringe scanning, and also generates a plurality of AIR acquired images A10 and a plurality of SAMPLE acquisitions. The image S10 is analyzed to generate the AIR intermediate image A20 and the SAMPLE intermediate image S20, respectively. Thereby, in the configuration in which the AIR acquired image A10 and the SAMPLE acquired image S10 are generated by performing the fringe scanning, the shooting time can be shortened while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image C. ..

また、本実施形態では、上記のように、複数の格子Ｇは、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置され、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子Ｇ３を含む。これにより、第３格子Ｇ３により、Ｘ線管１１の焦点径に依存することなく第１格子Ｇ１の自己像を形成させることができるので、Ｘ線管１１の選択の自由度を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the plurality of lattices G are arranged between the X-ray tube 11 and the first lattice G1 to enhance the coherence of the X-rays emitted from the X-ray tube 11. Includes a third grid G3 for. As a result, the third grid G3 can form a self-image of the first grid G1 without depending on the focal diameter of the X-ray tube 11, so that the degree of freedom in selection of the X-ray tube 11 can be improved. can.

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。[Modification example]
It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiment, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

たとえば、上記実施形態では、画像処理部１３ａを、ノイズ低減処理を行う前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、所定の補正処理を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図５に示す第１変形例のように、画像処理部１１３ａ（図１参照）を、ノイズ低減処理を行う前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、所定の補正処理を行わないように構成してもよい。 For example, in the above embodiment, an example is shown in which the image processing unit 13a is configured to perform a predetermined correction process on the AIR acquired image A10 before performing the noise reduction process. Not limited. In the present invention, as in the first modification shown in FIG. 5, the image processing unit 113a (see FIG. 1) does not perform a predetermined correction process on the AIR acquired image A10 before performing the noise reduction process. It may be configured as follows.

図５に示す第１変形例では、画像処理部１１３ａは、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行う。ノイズ低減処理が行われたＡＩＲ取得画像Ａ１０は、量子ノイズが低減されたＡＩＲ取得画像Ａ２１０ｂとなる。そして、画像処理部１１３ａは、量子ノイズが低減されたＡＩＲ取得画像Ａ２１０ｂを解析することにより、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ２２０を生成する。そして、画像処理部１１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理を行わずに、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ２２０と、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、画質の低下が抑制された位相コントラスト画像Ｃ２００を生成する。なお、ＡＩＲ取得画像Ａ２１０ｂは、特許請求の範囲の「背景取得画像」の一例である。また、ＡＩＲ中間画像Ａ２２０は、特許請求の範囲の「背景解析画像」の一例である。 In the first modification shown in FIG. 5, the image processing unit 113a performs noise reduction processing for reducing quantum noise on the AIR acquired image A10. The AIR-acquired image A10 subjected to the noise reduction processing becomes the AIR-acquired image A210b in which the quantum noise is reduced. Then, the image processing unit 113a analyzes the AIR acquisition image A210b in which the quantum noise is reduced to generate the AIR intermediate image A220 in which the quantum noise is reduced. Then, the image processing unit 113a is based on the AIR intermediate image A220 in which the quantum noise is reduced and the SAMPLE intermediate image S20 without performing a predetermined correction process and noise reduction process on the SAMPLE intermediate image S20. A phase contrast image C200 in which deterioration of image quality is suppressed is generated. The AIR acquired image A210b is an example of the "background acquired image" in the claims. The AIR intermediate image A220 is an example of a "background analysis image" in the claims.

また、上記実施形態では、画像処理部１３ａを、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を短くするのにしたがって、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像処理部を、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間に関係なく、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を調整するように構成してもよい。 Further, in the above embodiment, the image processing unit 13a is configured to be adjusted so as to increase the degree of noise reduction in the noise reduction processing as the detection time for generating the AIR acquisition image A10 is shortened. However, the present invention is not limited to this. In the present invention, the image processing unit may be configured to adjust the degree of noise reduction in the noise reduction processing regardless of the detection time for generating the AIR acquired image A10.

また、上記実施形態では、画像処理部１３ａを、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図６に示す第２変形例の画像処理部２１３ａ（図１参照）および図７に示す第３変形例の画像処理部３１３ａ（図１参照）のように、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０に対して量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成してもよい。また、画像処理部を、ＡＩＲ取得画像Ａ１０およびＡＩＲ中間画像Ａ２０の両方に対して量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成してもよい。なお、いずれの場合でも、ノイズ低減処理を行う前に、ノイズ低減処理を行う画像に対して、所定の補正処理が行われるのが好ましい。なお、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０は、特許請求の範囲の「背景解析画像」の一例である。 Further, in the above embodiment, an example is shown in which the image processing unit 13a is configured to perform noise reduction processing for reducing quantum noise on the AIR acquired image A10, but the present invention is not limited to this. In the present invention, as in the image processing unit 213a (see FIG. 1) of the second modification shown in FIG. 6 and the image processing unit 313a (see FIG. 1) of the third modification shown in FIG. 7, the AIR intermediate image A320 is formed. On the other hand, it may be configured to perform noise reduction processing for reducing quantum noise. Further, the image processing unit may be configured to perform noise reduction processing for reducing quantum noise on both the AIR acquired image A10 and the AIR intermediate image A20. In any case, it is preferable that a predetermined correction process is performed on the image to be subjected to the noise reduction process before the noise reduction process is performed. The AIR intermediate image A320 is an example of a "background analysis image" in the claims.

図６に示す第２変形例では、画像処理部２１３ａは、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理が行われずに、ＡＩＲ取得画像Ａ１０からＡＩＲ中間画像Ａ３２０が生成される。次に、画像処理部２１３ａは、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０に対して、画像中の特異点や画像間のラッピング領域を補正する所定の補正処理を行う。所定の補正処理が行われたＡＩＲ中間画像Ａ３２０は、画像中の特異点や画像間のラッピング領域が補正されたＡＩＲ中間画像Ａ３２０ａとなる。次に、画像処理部２１３ａは、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０ａに対して、量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行う。ノイズ低減処理が行われたＡＩＲ中間画像Ａ３２０ａは、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ３２０ｂとなる。そして、画像処理部２１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理を行わずに、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ３２０ｂと、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、画質の低下が抑制された位相コントラスト画像Ｃ３００を生成する。なお、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０ａおよびＡＩＲ中間画像Ａ３２０ｂは、特許請求の範囲の「背景解析画像」の一例である。 In the second modification shown in FIG. 6, the image processing unit 213a generates an AIR intermediate image A320 from the AIR acquired image A10 without performing predetermined correction processing and noise reduction processing on the AIR acquired image A10. .. Next, the image processing unit 213a performs a predetermined correction process on the AIR intermediate image A320 to correct the singular points in the image and the wrapping region between the images. The AIR intermediate image A320 subjected to the predetermined correction processing becomes the AIR intermediate image A320a in which the singular points in the image and the wrapping region between the images are corrected. Next, the image processing unit 213a performs noise reduction processing for reducing quantum noise on the AIR intermediate image A320a. The AIR intermediate image A320a subjected to the noise reduction processing becomes the AIR intermediate image A320b in which the quantum noise is reduced. Then, the image processing unit 213a bases the SAMPLE intermediate image S20 on the AIR intermediate image A320b in which quantum noise is reduced and the SAMPLE intermediate image S20 without performing predetermined correction processing and noise reduction processing. A phase contrast image C300 in which deterioration of image quality is suppressed is generated. The AIR intermediate image A320a and the AIR intermediate image A320b are examples of "background analysis images" within the scope of the claims.

また、図７に示す第３変形例では、画像処理部３１３ａは、図６に示す例と同様に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理が行われずに、ＡＩＲ取得画像Ａ１０からＡＩＲ中間画像Ａ３２０が生成される。次に、画像処理部３１３ａは、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０に対して、量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行う。ノイズ低減処理が行われたＡＩＲ中間画像Ａ３２０ａは、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ４２０ｂとなる。そして、画像処理部３１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理を行わずに、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ４２０ｂと、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、画質の低下が抑制された位相コントラスト画像Ｃ４００を生成する。なお、ＡＩＲ中間画像Ａ４２０ｂは、特許請求の範囲の「背景解析画像」の一例である。 Further, in the third modification shown in FIG. 7, the image processing unit 313a acquires the AIR without performing the predetermined correction processing and noise reduction processing on the AIR acquisition image A10, as in the example shown in FIG. The AIR intermediate image A320 is generated from the image A10. Next, the image processing unit 313a performs noise reduction processing for reducing quantum noise on the AIR intermediate image A320. The AIR intermediate image A320a subjected to the noise reduction processing becomes the AIR intermediate image A420b in which the quantum noise is reduced. Then, the image processing unit 313a bases the SAMPLE intermediate image S20 on the AIR intermediate image A420b in which quantum noise is reduced and the SAMPLE intermediate image S20 without performing predetermined correction processing and noise reduction processing. A phase contrast image C400 in which deterioration of image quality is suppressed is generated. The AIR intermediate image A420b is an example of a "background analysis image" in the claims.

また、上記実施形態では、第１格子Ｇ１を、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２格子Ｇ２、第３格子Ｇ３、Ｘ線管１１、被写体Ｐまたは検出器１２のいずれかを所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成してもよい。また、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２、第３格子Ｇ３、Ｘ線管１１、被写体Ｐおよび検出器１２の内の複数を所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成してもよい。 Further, in the above embodiment, an example is shown in which the first lattice G1 is configured to perform fringe scanning in which the first lattice G1 is translated and moved at a predetermined cycle, but the present invention is not limited to this. In the present invention, fringe scanning may be performed in which any one of the second grid G2, the third grid G3, the X-ray tube 11, the subject P, and the detector 12 is translated and moved at a predetermined cycle. Further, even if it is configured to perform fringe scanning in which a plurality of the first grid G1, the second grid G2, the third grid G3, the X-ray tube 11, the subject P, and the detector 12 are translated and moved at a predetermined cycle. good.

また、上記実施形態では、画像処理部１３ａを、縞走査を行うことにより検出器１２で検出された複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０および複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成するとともに、複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０および複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を解析して、それぞれ、ＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０を生成するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像処理部を、Ｘ線に基づく１つのＡＩＲ取得画像Ａ１０および１つのＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成するとともに、１つのＡＩＲ取得画像Ａ１０および１つのＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を、それぞれ、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことによりＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０を生成するように構成してもよい。この場合、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことによりＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像Ｃにおいて所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。 Further, in the above embodiment, the image processing unit 13a generates a plurality of AIR acquired images A10 and a plurality of SAMPLE acquired images S10 detected by the detector 12 by performing fringe scanning, and also generates a plurality of AIR acquired images A10. And a plurality of SAMPLE acquired images S10 are analyzed to generate an AIR intermediate image A20 and a SAMPLE intermediate image S20, respectively, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the image processing unit generates one AIR acquired image A10 and one SAMPLE acquired image S10 based on X-rays, and one AIR acquired image A10 and one SAMPLE acquired image S10 are subjected to Fourier transform, respectively. The AIR intermediate image A20 and the SAMPLE intermediate image S20 may be generated by performing the processing and the inverse Fourier conversion processing. In this case, in the configuration in which the AIR intermediate image A20 and the SAMPLE intermediate image S20 are generated by performing the Fourier transform processing and the inverse Fourier transform processing, the shooting time is maintained while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image C. Can be shortened.

また、上記実施形態では、複数の格子Ｇは、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置され、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子Ｇ３を含むように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第３格子Ｇ３を含まないように構成してもよい。 Further, in the above embodiment, the plurality of lattices G are arranged between the X-ray tube 11 and the first lattice G1, and the third lattice for enhancing the coherence of the X-rays emitted from the X-ray tube 11 Although an example configured to include G3 is shown, the present invention is not limited to this. In the present invention, it may be configured so as not to include the third lattice G3.

また、上記実施形態では、タルボ効果による自己像を形成するために、第１格子Ｇ１を位相格子とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、自己像は縞模様であればよいので、位相格子の代わりに吸収格子を用いてもよい。吸収格子を用いると、距離などの光学条件により単純に縞模様が発生する領域（非干渉計）と、タルボ効果による自己像が生じる領域（干渉計）とが生じる。 Further, in the above embodiment, an example in which the first lattice G1 is used as a phase lattice in order to form a self-image due to the Talbot effect is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, since the self-image may be a striped pattern, an absorption grid may be used instead of the phase grid. When the absorption grid is used, a region where a striped pattern is simply generated (non-interferometer) and a region where a self-image due to the Talbot effect is generated (interferometer) are generated depending on optical conditions such as distance.

１１ Ｘ線管（Ｘ線源）
１２ 検出器
１３ａ、１１３ａ、２１３ａ、３１３ａ 画像処理部
１００ Ｘ線位相イメージング装置
Ａ１０、Ａ１０ａ、Ａ１０ｂ、Ａ２１０ｂ ＡＩＲ取得画像（背景取得画像）
Ａ２０（Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３）、Ａ２０ａ、Ａ２０ｂ、Ａ２２０、Ａ３２０、Ａ３２０ａ、Ａ３２０ｂ、Ａ４２０ｂ ＡＩＲ中間画像（背景解析画像）
Ｃ、Ｃ２００、Ｃ３００、Ｃ４００ 位相コントラスト画像
Ｃ１ 吸収像
Ｃ２ 位相微分像
Ｃ３ 暗視野像
Ｇ 格子
Ｇ１ 第１格子
Ｇ２ 第２格子
Ｇ３ 第３格子
Ｐ 被写体
Ｓ１０ ＳＡＭＰＬＥ取得画像（被写体取得画像）
Ｓ２０（Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３） ＳＡＭＰＬＥ中間画像（被写体解析画像）11 X-ray tube (X-ray source)
12 Detectors 13a, 113a, 213a, 313a Image processing unit 100 X-ray phase imaging device A10, A10a, A10b, A210b AIR acquisition image (background acquisition image)
A20 (A21, A22, A23), A20a, A20b, A220, A320, A320a, A320b, A420b AIR intermediate image (background analysis image)
C, C200, C300, C400 Phase contrast image C1 Absorption image C2 Phase differential image C3 Dark field image G grid G1 1st grid G2 2nd grid G3 3rd grid P Subject S10 SAMPLE acquisition image (subject acquisition image)
S20 (S21, S22, S23) SAMPLE intermediate image (subject analysis image)

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に配置され、Ｘ線源から照射されるＸ線により自己像を形成するための第１格子と、第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置しない状態で検出器により検出された背景取得画像と、背景取得画像を解析した背景解析画像と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置した状態で検出器により検出された被写体取得画像と、被写体取得画像を解析した被写体解析画像と、背景解析画像と被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像または暗視野像の少なくともいずれか１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、を備え、画像処理部は、位相コントラスト画像が生成される前に、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方に検出器で検出されるＸ線量の統計的変動による量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成され、被写体取得画像を生成するための検出器によるＸ線の検出時間よりも背景取得画像を生成するための検出時間を短くするように構成されている。 In order to achieve the above object, the X-ray phase imaging apparatus according to the first aspect of the present invention includes an X-ray source, a detector for detecting X-rays emitted from the X-ray source, and an X-ray source and a detector. A plurality of lattices arranged between the above and including a first lattice for forming a self-image by X-rays emitted from an X-ray source and a second lattice for interfering with the self-image of the first lattice. Between the background acquisition image detected by the detector without placing the subject between the X-ray source and the detector, the background analysis image obtained by analyzing the background acquisition image, and the X-ray source and the detector. An absorption image, a phase differential image, or a dark field image based on the subject acquisition image detected by the detector with the subject placed, the subject analysis image obtained by analyzing the subject acquisition image, and the background analysis image and the subject analysis image. The image processing unit includes a phase contrast image including at least one of the above, and an image processing unit that generates at least one of the background acquisition image and the background analysis image before the phase contrast image is generated. On the other hand, it is configured to perform noise reduction processing that reduces quantum noise due to statistical fluctuations in the X-ray detected by the detector, and the background is acquired rather than the X-ray detection time by the detector for generating the subject acquisition image. It is configured to reduce the detection time for generating an image.

この発明の第１の局面によるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、画像処理部は、位相コントラスト画像が生成される前に、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方に量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている。これにより、背景取得画像または背景解析画像のいずれかにノイズ低減処理が行なわることにより、量子ノイズが低減された背景解析画像と、被写体解析画像とに基づいて、位相コントラスト画像を生成することができる。その結果、Ｘ線撮影の時間が比較的短いことに起因して、生成された背景取得画像に量子ノイズが比較的多く生じた場合でも、量子ノイズの影響が低減された位相コントラスト画像を生成することができる。これにより、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。なお、量子ノイズを低減するノイズ低減処理は、画像を平滑化するフィルタリング処理に相当する。また、この発明の第１の局面によるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、被写体取得画像を生成するための検出器によるＸ線の検出時間よりも背景取得画像を生成するための検出時間を短くするように構成されている。これにより、背景取得画像を生成するための検出時間が比較的短くなるので、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、確実に撮影時間を短くすることができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first aspect of the present invention, as described above, the image processing unit generates quantum noise in at least one of the background acquisition image and the background analysis image before the phase contrast image is generated. It is configured to perform noise reduction processing to reduce. As a result, it is possible to generate a phase contrast image based on the background analysis image in which quantum noise is reduced and the subject analysis image by performing noise reduction processing on either the background acquisition image or the background analysis image. can. As a result, even if a relatively large amount of quantum noise is generated in the generated background acquisition image due to the relatively short X-ray photography time, a phase contrast image in which the influence of the quantum noise is reduced is generated. be able to. As a result, it is possible to shorten the shooting time while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image. The noise reduction process for reducing quantum noise corresponds to the filtering process for smoothing an image. Further, in the X-ray phase imaging apparatus according to the first aspect of the present invention, as described above, the detection time for generating the background acquisition image is larger than the detection time for X-rays by the detector for generating the subject acquisition image. Is configured to shorten. As a result, the detection time for generating the background acquisition image is relatively short, so that the shooting time can be surely shortened while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image.

この発明の第２の局面におけるＸ線位相イメージング装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に配置され、Ｘ線源から照射されるＸ線により自己像を形成するための第１格子と、第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置しない状態で検出器により検出された背景取得画像と、背景取得画像を解析した背景解析画像と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置した状態で検出器により検出された被写体取得画像と、被写体取得画像を解析した被写体解析画像と、背景解析画像と被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像または暗視野像の少なくともいずれか１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、を備え、画像処理部は、位相コントラスト画像が生成される前に、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方に検出器で検出されるＸ線量の統計的変動による量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成され、画像処理部は、被写体取得画像および被写体解析画像のいずれにもノイズ低減処理を行わずに、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方にノイズ低減処理を行うことにより、位相コントラスト画像を生成するように構成されている。これにより、被写体の空間情報が含まれる被写体取得画像および被写体解析画像に対してノイズ低減処理が行われずに、被写体の空間情報が含まれない背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方にノイズ低減処理が行われるので、被写体の空間情報に対して平滑化による空間分解能の低下等の悪影響を与えることなく、量子ノイズの影響による画質の低下が抑制された位相コントラスト画像を生成することができる。 The X-ray phase imaging apparatus according to the second aspect of the present invention is arranged between the X-ray source, the detector that detects the X-ray emitted from the X-ray source, and the X-ray source and the detector. A plurality of grids including a first grid for forming a self-image by X-rays emitted from a radiation source and a second grid for interfering with the self-image of the first grid, and an X-ray source and a detector. The background acquisition image detected by the detector without placing the subject between the two, the background analysis image obtained by analyzing the background acquisition image, and the detector with the subject placed between the X-ray source and the detector. Based on the subject acquisition image detected by the above, the subject analysis image obtained by analyzing the subject acquisition image, and the background analysis image and the subject analysis image, at least one of an absorption image, a phase differential image, and a dark field image is included. The image processing unit includes an image processing unit that generates a phase contrast image, and the image processing unit is detected by a detector on at least one of a background acquisition image and a background analysis image before the phase contrast image is generated. It is configured to perform noise reduction processing that reduces quantum noise due to statistical fluctuations in the X dose, and the image processing unit does not perform noise reduction processing on either the subject acquisition image or the subject analysis image, and the background acquisition image and A phase contrast image is generated by performing noise reduction processing on at least one of the background analysis images. This ensures that the noise reduction processing is not performed on the object acquired image and the subject analysis image includes spatial information of the object, to at least one of the background acquired image and the background analysis image does not include spatial information of the object Since noise reduction processing is performed, it is possible to generate a phase-contrast image in which deterioration of image quality due to the influence of quantum noise is suppressed without adversely affecting the spatial information of the subject such as deterioration of spatial resolution due to smoothing. can.

上記第１の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、背景取得画像を生成するための検出時間を短くするのにしたがって、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成されている。このように構成すれば、検出時間を短くしたことにより増加した量子ノイズを背景取得画像および背景解析画像のいずれか一方から確実に低減することができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first aspect , preferably, the image processing unit increases the degree of noise reduction in the noise reduction processing as the detection time for generating the background acquisition image is shortened. It is configured to adjust as such. With this configuration, the quantum noise increased by shortening the detection time can be reliably reduced from either the background acquisition image or the background analysis image.

上記第１および第２の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、ノイズ低減処理を行う前に、背景取得画像または背景解析画像に対して、所定の補正処理を行うように構成されている。ここで、背景取得画像には、画素欠損等の検出器由来の特異点がある場合がある。また、複数の背景取得画像を取得した場合には、背景取得画像を取得する際の格子の位置ずれ等に起因して、背景取得画像間で位相値が不連続となるラッピング領域が生じる場合がある。したがって、上記のように構成すれば、量子ノイズを低減するノイズ低減処理（画像を平滑化するフィルタリング処理）が特異点やラッピング領域に対して行われることにより、特異点やラッピング領域が周囲と平滑化されてしまうことに起因するアーチファクト（虚像）が形成されてしまうのを抑制することができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first and second aspects, preferably, the image processing unit performs a predetermined correction process on the background acquisition image or the background analysis image before performing the noise reduction process. It is configured in. Here, the background acquired image may have singular points derived from a detector such as pixel defects. In addition, when a plurality of background acquisition images are acquired, a wrapping region in which the phase values are discontinuous between the background acquisition images may occur due to the positional deviation of the grid when acquiring the background acquisition images. be. Therefore, with the above configuration, noise reduction processing (filtering processing for smoothing the image) that reduces quantum noise is performed on the singular point and wrapping region, so that the singular point and wrapping region are smoothed with the surroundings. It is possible to suppress the formation of artifacts (virtual images) caused by the conversion.

上記第１および第２の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、ノイズ低減処理は、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタおよびメディアンフィルタのうちの少なくともいずれか１つを含む。このように構成すれば、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタまたはメディアンフィルタ等の画像の平滑化に一般的に使用されるフィルタにより、Ｘ線量の統計的なバラつきに起因するノイズである量子ノイズを容易に低減することができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first and second aspects, the noise reduction processing preferably includes at least one of an averaging filter, a Gaussian filter, a low-pass filter, and a median filter. With this configuration, quantum noise, which is noise caused by statistical variation in X-ray dose, is caused by filters generally used for image smoothing, such as an averaging filter, a Gaussian filter, a low-pass filter, or a median filter. Can be easily reduced.

上記第１および第２の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の格子のいずれか、Ｘ線源、被写体および検出器のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成されており、画像処理部は、縞走査を行うことにより検出器で検出された複数の背景取得画像および複数の被写体取得画像を生成するとともに、複数の背景取得画像および複数の被写体取得画像を解析して、それぞれ、背景解析画像および被写体解析画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、縞走査を行うことにより背景取得画像および被写体取得画像を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first and second aspects, preferably, a fringe that translates at least one of a plurality of lattices, an X-ray source, a subject, and a detector in a predetermined cycle. The image processing unit is configured to perform scanning, and the image processing unit generates a plurality of background acquisition images and a plurality of subject acquisition images detected by the detector by performing fringe scanning, and also generates a plurality of background acquisition images and a plurality of background acquisition images. It is configured to analyze the subject acquisition image of the above and generate a background analysis image and a subject analysis image, respectively. With this configuration, in a configuration in which a background acquisition image and a subject acquisition image are generated by performing fringe scanning, it is possible to shorten the shooting time while ensuring a predetermined level of image quality in the generated phase contrast image. can.

上記第１および第２の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、Ｘ線に基づく１つの背景取得画像および１つの被写体取得画像を生成するとともに、１つの背景取得画像および１つの被写体取得画像を、それぞれ、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことにより背景解析画像および被写体解析画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことにより背景解析画像および被写体解析画像を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first and second aspects, preferably, the image processing unit generates one background acquisition image and one subject acquisition image based on X-rays, and one background acquisition image and one background acquisition image. It is configured to generate a background analysis image and a subject analysis image by performing a Fourier transform process and an inverse Fourier transform process on one subject acquisition image, respectively. With this configuration, in the configuration in which the background analysis image and the subject analysis image are generated by performing the Fourier transform processing and the inverse Fourier transform processing, the generated phase contrast image is photographed while ensuring a predetermined level of image quality. The time can be shortened.

上記第１および第２の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源と第１格子との間に配置され、Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含む。このように構成すれば、第３格子により、Ｘ線源の焦点径に依存することなく第１格子の自己像を形成させることができるので、Ｘ線源の選択の自由度を向上させることができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first and second aspects, preferably, a plurality of lattices are arranged between the X-ray source and the first lattice, and the X-rays emitted from the X-ray source can interfere with each other. It further includes a third lattice to enhance the sex. With this configuration, the third grid can form a self-image of the first grid without depending on the focal diameter of the X-ray source, so that the degree of freedom in selecting the X-ray source can be improved. can.

Claims (10)

Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置され、前記Ｘ線源から照射される前記Ｘ線により自己像を形成するための第１格子と、前記第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間に被写体を配置しない状態で前記検出器により検出された背景取得画像と、前記背景取得画像を解析した背景解析画像と、前記Ｘ線源と前記検出器との間に前記被写体を配置した状態で前記検出器により検出された被写体取得画像と、前記被写体取得画像を解析した被写体解析画像と、前記背景解析画像と前記被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記位相コントラスト画像が生成される前に、前記背景取得画像および前記背景解析画像のうちの少なくとも一方に前記検出器で検出されるＸ線量の統計的変動による量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている、Ｘ線位相イメージング装置。X-ray source and
A detector that detects X-rays emitted from the X-ray source, and
To interfere with the first grid, which is arranged between the X-ray source and the detector and for forming a self-image by the X-rays emitted from the X-ray source, and the self-image of the first grid. Second grid, and multiple grids, including
A background acquisition image detected by the detector without arranging a subject between the X-ray source and the detector, a background analysis image obtained by analyzing the background acquisition image, and the X-ray source and the detector. Absorbed based on the subject acquisition image detected by the detector with the subject placed between the two, the subject analysis image obtained by analyzing the subject acquisition image, the background analysis image, and the subject analysis image. An image processing unit that generates a phase contrast image including at least one of an image, a phase differential image, and a dark field image, and an image processing unit.
With
The image processing unit reduces quantum noise due to statistical fluctuations in X-rays detected by the detector in at least one of the background acquisition image and the background analysis image before the phase contrast image is generated. An X-ray phase imaging apparatus configured to perform noise reduction processing. 前記画像処理部は、前記被写体取得画像および前記被写体解析画像のいずれにも前記ノイズ低減処理を行わずに、前記背景取得画像および前記背景解析画像のうちの少なくとも一方に前記ノイズ低減処理を行うことにより、前記位相コントラスト画像を生成するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。 The image processing unit does not perform the noise reduction processing on either the subject acquisition image or the subject analysis image, but performs the noise reduction processing on at least one of the background acquisition image and the background analysis image. The X-ray phase imaging apparatus according to claim 1, which is configured to generate the phase contrast image. 前記被写体取得画像を生成するための前記検出器による前記Ｘ線の検出時間よりも前記背景取得画像を生成するための前記検出時間を短くするように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。 The X according to claim 1, wherein the detection time for generating the background acquisition image is shorter than the detection time of the X-rays by the detector for generating the subject acquisition image. Line phase imaging device. 前記画像処理部は、前記背景取得画像を生成するための前記検出時間を短くするのにしたがって、前記ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成されている、請求項３に記載のＸ線位相イメージング装置。 The image processing unit is configured to adjust so that the degree of noise reduction in the noise reduction processing is increased as the detection time for generating the background acquisition image is shortened. Item 3. The X-ray phase imaging apparatus according to item 3. 前記画像処理部は、前記ノイズ低減処理を行う前に、前記背景取得画像または前記背景解析画像に対して、所定の補正処理を行うように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。 The X-ray phase according to claim 1, wherein the image processing unit is configured to perform a predetermined correction process on the background acquisition image or the background analysis image before performing the noise reduction process. Imaging equipment. 前記所定の補正処理は、ダーク補正、ゲイン補正、欠損補正およびアンラッピング補正のうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項５に記載のＸ線位相イメージング装置。 The X-ray phase imaging apparatus according to claim 5, wherein the predetermined correction process includes at least one of dark correction, gain correction, defect correction, and unwrapping correction. 前記ノイズ低減処理は、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタおよびメディアンフィルタのうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。 The X-ray phase imaging apparatus according to claim 1, wherein the noise reduction processing includes at least one of an averaging filter, a Gaussian filter, a low-pass filter, and a median filter. 前記複数の格子のいずれか、前記Ｘ線源、前記被写体および前記検出器のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成されており、
前記画像処理部は、前記縞走査を行うことにより前記検出器で検出された複数の前記背景取得画像および複数の前記被写体取得画像を生成するとともに、前記複数の背景取得画像および前記複数の被写体取得画像を解析して、それぞれ、前記背景解析画像および前記被写体解析画像を生成するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。It is configured to perform fringe scanning in which at least one of the plurality of grids, the X-ray source, the subject, and the detector is translated and moved at a predetermined cycle.
The image processing unit generates the plurality of background acquisition images and the plurality of subject acquisition images detected by the detector by performing the stripe scanning, and also generates the plurality of background acquisition images and the plurality of subject acquisitions. The X-ray phase imaging apparatus according to claim 1, which is configured to analyze an image and generate the background analysis image and the subject analysis image, respectively. 前記画像処理部は、前記Ｘ線に基づく１つの前記背景取得画像および１つの前記被写体取得画像を生成するとともに、前記１つの背景取得画像および前記１つの被写体取得画像を、それぞれ、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことにより前記背景解析画像および前記被写体解析画像を生成するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。 The image processing unit generates one background acquisition image and one subject acquisition image based on the X-ray, and the one background acquisition image and the one subject acquisition image are subjected to Fourier transform processing and respectively. The X-ray phase imaging apparatus according to claim 1, which is configured to generate the background analysis image and the subject analysis image by performing an inverse Fourier transform process. 前記複数の格子は、前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置され、前記Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含む、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。 The plurality of lattices are arranged between the X-ray source and the first lattice, and further include a third lattice for enhancing the coherence of X-rays emitted from the X-ray source, claim 1. The X-ray phase imaging apparatus according to.
JP2020538170A 2018-08-22 2019-04-24 X-ray phase imaging system Active JP7111166B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018155683 2018-08-22
JP2018155683 2018-08-22
PCT/JP2019/017376 WO2020039655A1 (en) 2018-08-22 2019-04-24 X-ray phase imaging device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020039655A1 true JPWO2020039655A1 (en) 2021-08-10
JP7111166B2 JP7111166B2 (en) 2022-08-02

Family

ID=69592581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020538170A Active JP7111166B2 (en) 2018-08-22 2019-04-24 X-ray phase imaging system

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7111166B2 (en)
WO (1) WO2020039655A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013063166A (en) * 2011-09-16 2013-04-11 Fujifilm Corp Radiographic apparatus and image processing method
JP2015167613A (en) * 2014-03-05 2015-09-28 富士フイルム株式会社 Apparatus, method and program for processing radiation image
JP2015529510A (en) * 2012-08-20 2015-10-08 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Alignment of source grating versus phase grating distance for multi-order phase adjustment in differential phase contrast imaging
JP2015190776A (en) * 2014-03-27 2015-11-02 キヤノン株式会社 Image processing system and imaging system
JP2016061608A (en) * 2014-09-16 2016-04-25 キヤノン株式会社 Image processing method, image processing apparatus, and imaging system
JP2016190012A (en) * 2015-03-31 2016-11-10 富士フイルム株式会社 Noise suppression processor, method, and program
WO2017212687A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-14 株式会社島津製作所 X-ray phase difference imaging system, x-ray phase difference imaging apparatus, and x-ray phase difference imaging method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013063166A (en) * 2011-09-16 2013-04-11 Fujifilm Corp Radiographic apparatus and image processing method
JP2015529510A (en) * 2012-08-20 2015-10-08 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Alignment of source grating versus phase grating distance for multi-order phase adjustment in differential phase contrast imaging
JP2015167613A (en) * 2014-03-05 2015-09-28 富士フイルム株式会社 Apparatus, method and program for processing radiation image
JP2015190776A (en) * 2014-03-27 2015-11-02 キヤノン株式会社 Image processing system and imaging system
JP2016061608A (en) * 2014-09-16 2016-04-25 キヤノン株式会社 Image processing method, image processing apparatus, and imaging system
JP2016190012A (en) * 2015-03-31 2016-11-10 富士フイルム株式会社 Noise suppression processor, method, and program
WO2017212687A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-14 株式会社島津製作所 X-ray phase difference imaging system, x-ray phase difference imaging apparatus, and x-ray phase difference imaging method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020039655A1 (en) 2020-02-27
JP7111166B2 (en) 2022-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10801971B2 (en) X-ray phase contrast imaging with fourier transform determination of grating displacement
JP5136478B2 (en) Radiography equipment
WO2012057140A1 (en) Radiography system and radiograph generation method
CN112955735B (en) X-ray phase camera system
JP5220383B2 (en) Radiation imaging device
JP6673188B2 (en) X-ray phase imaging device
KR101284986B1 (en) Method and apparatus for reconstructing high-resolution tomosynthesis
JPWO2019239624A1 (en) X-ray imaging device
JP7031371B2 (en) X-ray phase difference imaging system
JP7111166B2 (en) X-ray phase imaging system
JP6631707B2 (en) X-ray phase contrast imaging system
JP7040625B2 (en) X-ray phase imaging system
WO2020188856A1 (en) X-ray imaging device
CN109875591B (en) Geometric calibration method of cone beam CT system
JP7021676B2 (en) X-ray phase difference imaging system
JP6365746B2 (en) Image processing apparatus, X-ray imaging system, and image processing method
JP7021705B2 (en) X-ray phase imaging device
JP2022006401A (en) X-ray image photographing apparatus and x-ray image generation method
JP7147346B2 (en) X-ray phase imaging system
JP7131625B2 (en) X-ray phase imaging system
JP7180562B2 (en) X-ray phase imaging device
WO2020054159A1 (en) X-ray phase imaging system
JP7226212B2 (en) X-RAY PHASE IMAGING DEVICE AND PHASE CONTRAST IMAGE GENERATING METHOD
JP2021085829A (en) X-ray phase imaging device
JPWO2019207860A1 (en) Optical imaging equipment and image processing method

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201126

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211214

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220210

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220621

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220704

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7111166

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151