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WO2006006260A1 - ステレオグラフ画像取得方法およびその装置 - Google Patents

ステレオグラフ画像取得方法およびその装置 Download PDF

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WO2006006260A1
WO2006006260A1 PCT/JP2004/015976 JP2004015976W WO2006006260A1 WO 2006006260 A1 WO2006006260 A1 WO 2006006260A1 JP 2004015976 W JP2004015976 W JP 2004015976W WO 2006006260 A1 WO2006006260 A1 WO 2006006260A1
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WO
WIPO (PCT)
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image
radiation
images
ray
stereograph
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2004/015976
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hironari Yamada
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.)
PHOTON PRODUCTION LABORATORY Ltd
Original Assignee
PHOTON PRODUCTION LABORATORY Ltd
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 PHOTON PRODUCTION LABORATORY Ltd filed Critical PHOTON PRODUCTION LABORATORY Ltd
Publication of WO2006006260A1 publication Critical patent/WO2006006260A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/022—Stereoscopic imaging

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for acquiring a stereograph image, particularly in X-ray imaging, useful in an industrial field related to radiation imaging or nondestructive inspection.
  • Radiographs using X-rays are indispensable for medical treatment, animal experiments, and nondestructive examinations.
  • High-intensity X-ray generators are necessary for materials science, materials science, biochemistry, and other cutting-edge science.
  • Traditionally X-ray photography is used for simple X-ray photography, and CT is used for slice photography.
  • CT has excellent resolution, but in recent years radiation exposure in diagnosis has been a problem. It is also a problem that imaging takes time. Although exposure in simple radiographs is not a problem, CT is used together because it does not have depth information.
  • an apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-802094 has been proposed.
  • the CT apparatus and its imaging method disclosed in the patent document have the following configuration.
  • a cradle 1 1 6 that can be moved in the direction of the gantry 1 2 0 constituting the CT apparatus and accommodates the subject is installed in the upper structure 1 1 5, and approaches the floor while approaching the direction of the gantry 1 2 0.
  • a table (upper arm 1 1 4) that rises in parallel is installed below the upper structure 1 1 5.
  • the upper arm 1 1 4 is configured such that its lower end moves in parallel by swinging the first and second arms 1 1 2 and 1 13 supported on the lower arm 1 1 1.
  • an X-ray fluoroscopic image generation device 1 2 1 is installed between the table and the gantry 1 2 0, and an X-ray transmission part is formed on the end side of the upper structure 1 15 5 on the gantry 1 2 0 side. It is a thing.
  • the X-ray fluoroscopic image generator 1 2 1 can be installed between the table and the gantry 1 2 0 to reduce the installation space, and the gantry 1 2 0 side of the upper structure 1 1 5
  • By forming an X-ray transmission part on the end side of the upper structure it becomes possible to further narrow the distance between the gantry 1 2 0 and the upper structure 1 1 5, It was possible to move quickly to the place.
  • CT devices using X-rays can move quickly to the imaging location, radiation exposure during diagnosis is still a problem, and imaging takes time. Is done.
  • the problems in the conventional radiographic apparatus and the like are solved, information on depth is extracted from a plurality of simple two-dimensional images, and high-resolution X-ray images are extracted, thereby reducing exposure in diagnosis.
  • the purpose is to provide a method and means for obtaining a stereoscopic image. Disclosure of the invention
  • the technical solution adopted by the present invention uses a single fixed imaging device with radiation from a radiation generator having a plurality of radiation generation points separated by a predetermined interval.
  • 3D images can be obtained by picking up multiple different simple 2D images, sequentially translating one of the images, and superimposing it on the other one to select the part where the image is emphasized.
  • the stereograph image acquisition method for extracting the image is a constituent requirement.
  • the present invention also captures a radiation generating apparatus having a plurality of radiation generating points separated by a predetermined interval, a single fixed image capturing apparatus, and a plurality of simple two-dimensional images having different radiation generating points.
  • a stereo image that is configured to extract a 3D image by selecting the part where the image is emphasized by sequentially translating one image of the image and superimposing it on the other image.
  • a graph image acquisition device is assumed as a configuration requirement.
  • the radiation generator is an electron storage ring, a synchrotron, or an overnight tron, and a plurality of targets are alternately set in the orbit, or evening targets are set at different positions. It is characterized by moving and capturing a plurality of simple two-dimensional images with different radiation generation points using a single fixed imaging device.
  • the radiation generating apparatus is an X-ray tube, and a plurality of sunsets are set in the X-ray tube, and a high voltage is alternately applied, thereby fixing one fixed image.
  • Multiple simple 2D images with different points of radiation generation It is characterized by.
  • the radiation generator is a microfocus electron beam generator, a linac, a microtron, or an evening tron, and the generated electron beam is changed in direction using a steerer magnet or an electric field, and a plurality of the electron beams are changed. It is characterized by the fact that multiple simple two-dimensional images with different radiation generation points were picked up using a fixed image pickup device that collided with the sunset.
  • the radiation generator is a radioisotope, and the position of the radioisotope is moved using a driving mechanism or a plurality of radioisotopes are set and shielded alternately. It is characterized by using a single fixed imaging device to capture multiple simple 2D images with different radiation points. The invention's effect
  • a plurality of simple two-dimensional images with different radiation generation points are obtained by using one fixed image pickup device by radiation from a radiation generation apparatus having a plurality of radiation generation points separated by a predetermined interval.
  • Stereograph image acquisition that extracts a 3D image by picking up an image and selecting one of the images that has been enhanced by sequentially translating one of the images and superimposing it on the other Since the method is a configuration requirement, a 3D image can be constructed from at least two 2D X-ray images, so the imaging time can be shortened, radiation exposure to the subject is reduced, safety is improved, and image contrast is increased. The effect of raising is also produced.
  • a radiation generator having a plurality of radiation generation points separated by a predetermined interval, a single fixed imaging device, and a plurality of simple two-dimensional images with different radiation generation points, one of which is captured Stereograph image, which is configured to extract a 3D image by selecting the part where image enhancement occurred by sequentially translating the image and superimposing it on another image Since the acquisition device is a configuration requirement, prepare at least two radiation generators that can obtain two-dimensional X-ray images and one fixed image pickup device, and combine the parallel movement means of the captured images.
  • a three-dimensional image of an affected area of a subject can be obtained by an image acquisition device having a simple structure
  • the radiation generator is an electron storage ring, synchrotron, or betatron, and a plurality of sunset targets are alternately set in the orbit, or the targets are moved to different positions, and i units
  • electrons for generating radiation circulate around the electron storage ring etc. at high speed repeatedly.
  • the X-ray intensity does not decrease.
  • a method for obtaining a plurality of evening targets for generating radiation can be appropriately selected from two methods.
  • the radiation generator is an X-ray tube, and a plurality of targets are set in the X-ray tube, and a high voltage is alternately applied, thereby using a single fixed imaging device.
  • X-rays obtained relatively easily as radiation can be used to select multiple evening gates installed in the X-ray tube.
  • Multiple energies for acquiring stereoscopic images can be easily obtained by simply energizing the power.
  • the radiation generator is a microfocus electron beam generator, a linac, a microtron or a betatron, and the generated electron beam collides with a plurality of targets by changing the direction using a steerer magnet or an electric field.
  • an electron beam generated by a microfocus electron beam generator or the like is used with a magnet or an electric field.
  • the direction can be freely controlled and radiation can be generated at multiple targets.
  • the radiation generator is a radioisotope, and the position of the radioisotope is moved by using a driving mechanism, or a plurality of radioisotopes are set and shielded alternately, thereby fixing one unit. If multiple simple two-dimensional images with different radiation generation points are captured using the image capture device, the radioisotope is moved using a drive mechanism without using an accelerator or an X-ray tube. By setting different isotopes and shielding them alternately, multiple radiation points can be obtained easily.
  • an X-ray generation apparatus having a plurality of X-ray generation points, etc. is configured, and a single fixed image pickup apparatus is used.
  • a single fixed image pickup apparatus By picking up multiple simple 2D X-ray images, etc., with different generation points, and overlaying the images by shifting them one after the other, select the part where image enhancement occurred.
  • This is a method and means for extracting a stereoscopic image.
  • a stereoscopic image can be constructed from at least two 2D X-ray images, the imaging time can be shortened, radiation exposure can be reduced, and the image contrast can be increased.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the principle of the present invention
  • FIG. 2 is a digital image processing method and process diagram of the present invention
  • FIG. 3 is a complete circular electron storage ring based on an electron storage type X-ray generator according to the invention of Yasunari Yamada.
  • Fig. 4 shows an X-ray generator with an X-ray generation target installed in the interior, and Fig. 4 shows an example of X-ray generation from two evening targets using an X-ray tube.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional CT apparatus and its photographing method. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the basic configuration of the present invention is to use a single fixed imaging device with radiation from a radiation generator having a plurality of radiation generation points separated by a predetermined interval, and to use a plurality of simple radiation generation points different from each other.
  • a two-dimensional image is taken, one of the images is translated in parallel, and superimposed with the other one to select a portion where the enhancement of the image has occurred, thereby extracting a three-dimensional image
  • the stereograph image acquisition method was set as a constituent requirement.
  • the X-ray stereograph of this embodiment constitutes an X-ray generator having a plurality of X-ray generation points, and uses a single fixed imaging device, and a plurality of simple two-dimensional X-rays having different X-ray generation points.
  • This is a method of extracting a 3D image by picking up the part where the enhancement of the image occurs by picking up an image, shifting one of the images sequentially and overlaying it with the other one. It is a means to capture and extract X-ray images.
  • the configuration that provides the best effect can be obtained by making the X-ray generation point as small as possible.
  • the recommended X-ray generation point size is 10 microns or less.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the principle of the present invention.
  • This apparatus includes two X-ray generation targets 1 and 2 and an imaging apparatus 4 fixed behind the subject 3.
  • the number of X-ray generation targets is not limited to two and may be many, but at least two are required.
  • FIG. 1 further shows the result of projecting the representative points A and B of the subject 3 onto the imaging device 4.
  • the X-ray emitted from X-ray generation target 1 creates an image of point A on the image pickup device A 1 and an image of point B on B 1.
  • X-ray generation The X-ray emitted from Get 2 shows that the image of point A was created on A 2 of the imaging device and the image of point B was created on B 2.
  • the image using X-ray generation evening get 1 and the image using X-ray generation evening get 2 are stored in separate frames.
  • FIG. 2 illustrates the digital image processing method and process of the present invention.
  • 5 is a two-dimensional image taken at X-ray evening target 1
  • 6 is an image taken at X-ray target 2.
  • 1 1 and 1 2 that digitize the two images and show their gradation.
  • 1 2 shows that the center of the image has been moved by a predetermined distance in a predetermined direction.
  • 1 1 and 1 2 images are overlapped and the corresponding bits are added to 1 3.
  • B 1 and B 2 that match A 1 and A 2 do not match.
  • B 1 and B 2 match, A 1 and A 2 never match.
  • the moving distance ′ in the above description depends on the distance between the subject and the imaging device, it includes information on the depth of the subject. The longer the moving distance, the farther the subject is from the imaging device. The smaller the moving distance, the closer the subject is to the imaginary device. If the subject is placed in close contact with the imaging device, the moving distance is zero at the point of contact.
  • the distance between the two X-ray generation points is d
  • the distance from the X-ray generation point to the subject surface is L
  • the distance from the subject surface to A is (5 A
  • the distance from the subject surface to B is SB
  • L LS
  • LS is the thickness of the subject. Assuming that d is 10 mm, LS is 300 mm, and L is 300 mm, D ⁇ 1-(5/300 mm, so 5 2 3 mm depth is identified However, the movement should be done in 10 micron steps, so the image resolution is 10 micron. This means that the size of the X-ray generation point should be 10 microns or less and the resolution of the imaging device should be 10 microns or less. If the moving distance is changed in 10 micron steps, tomographic images with different depths are extracted in 3 mm steps, and stereoscopic images can be obtained from these tomographic images using existing software.
  • the above is an example of 1 ⁇ 3, the distance between the two X-ray generation points, the size of the X-ray generation point, the distance to the subject, the distance between the subject and the imaging device, etc.
  • increasing the distance between the two X-ray generation points will result in higher resolution.
  • Electron accelerators used for this purpose include X-ray tubes, microfocus electron beam generators (electron microscopes that converge electrons generated by static voltage using an electrostatic or magnetic field), linacs, Betatrons and microtrons can be used, and electron circulators, electron synchrotrons, and electron storage rings can be used as devices for circulating electrons.
  • Figure 3 is based on an electron storage X-ray generator invented by Yasunari Yamada It is said.
  • an X-ray generation target 26 is installed inside a complete circular electron storage ring 20.
  • the outer diameter of the perfect circular electron storage ring is 60 cm.
  • Target 26 is platinum with a cross section of 1 to 10 microns. Of course, all solids other than platinum can be used as targets. Attach target 26 to the tip of linear introducer 25 that constitutes the target drive unit, drive it, and place it in two different positions to generate X-rays.
  • the target drive interval is 10 to 50 mm.
  • the electrons repeatedly circulate in the electron storage ring 20 at high speed, so that the X-ray intensity does not decrease.
  • Vetron and Synchrotron The basic components of the electron storage ring 20 are the vacuum chamber 24, par overnight
  • Fig. 4 shows an embodiment in which X-rays are generated from two targets using an X-ray tube. This is an example in the case where the accumulation of electrons is not performed, and the case where linac, betatron, and microtron are used is similar.
  • a high voltage is applied between the targets 3 3 and 3 4 and the electron gun or the filament 3 2 to accelerate the electrons and collide with the targets 3 3 and 3 4 to generate X-rays.
  • Filament 3 2 is enclosed in X-ray tube 3 1 and heated by power source 3 6 to emit electrons.
  • 3 3 and 3 4 are connected to a high voltage power source 3 7 through a switch 3 5.
  • the electrons emitted from filament 3 2 are accelerated and reach target 3 3 to generate X-rays.
  • the switch is switched and connected to target 3 4, the electrons are accelerated toward 3 4 and collide with 3 4 to generate X-rays.
  • the acceleration voltage is about 30 kV to 20 OkV.
  • the distance between the two targets 3 3 and 3 4 is 5 to 10 cm.
  • Targets 3 3 and 3 4 are normally cooled forces not shown.
  • the switch should be a high-voltage semiconductor element, but it can also be a relay type.
  • an accelerator such as a microfocus electron beam generator, linac, vegan tron, or microtron
  • a steerer magnet is placed at the exit of the electron beam to switch the direction of electron travel, although not shown.
  • an X-ray generator is taken as an example.
  • other elementary particles such as overnight lines, (line, 7-line, neutrons, etc. can also be used.
  • neutrons are used. It is possible to use a two-dimensional neutron imaging device using high-energy electron beams and particle beams using easily generated lead, bismuth, uranium, etc. Position of two targets using radioactive isotopes instead of accelerators To describe the X-ray energy used, it is better to use highly transparent X-rays of 100 keV or higher.
  • Radiographs using X-rays are indispensable for medical treatment, animal experiments, and nondestructive examinations.
  • High-intensity X-ray generators are necessary for cutting-edge science such as material science, material science, and biochemistry.
  • it is possible to provide an extremely clear stereoscopic image by a simple modification of introducing two X-ray generation points and a simple process of superimposing images.
  • imaging technology Because it is an operation that takes two simple X-ray images, it does not cost much and can reduce exposure, so it replaces C T where exposure is a problem.

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Abstract

複数の単純2次元画像から奥行きに関する情報を取り出し、解像度の高いX線画像を抽出すことにより、診断における被爆を軽減し、立体画像を得る方法と手段を与えることを目的とするもので、所定間隔を隔てた複数の放射線発生点1、2を有する放射線発生装置からの放射線により、1台の固定した画像撮像装置4を用いて、放射線発生点1、2の異なる複数の単純2次元画像A1、B1およびA2、B2を撮像し、その内の1枚の画像(例えばA1、B1)を順次平行移動して、他の1枚(A2、B2)と重ね合わせることにより、画像の強調が発生した部分を選択することにより、立体画像を抽出するステレオグラフ画像取得方法を構成要件としたので、最低2枚の2次元X線画像から立体像を構成できるため撮像時間を短縮でき、かつ被検体3に対する放射線被曝を減少させて安全性が向上し、画像のコントラストを上げる効果も生じる。

Description

ステレオグラフ画像取得方法およびその装置 技術分野
本発明は放射イメージングあるいは非破壊検査に関わる産業分野において有用 な特に X線イメージングにおけるステレオグラフ画像取得方法およびその装置に 関する。
背景技術
X線を用いるレントゲン写真は、 医療や動物実験や非破壊検査になくてはなら ないものである。 高輝度 X線発生装明置は、 物質科学、 材料科学、 生物化学といつ た最先端科学に必要である。 従来、 単純細 X線写真にはレントゲン写真を用い、 断 層写真には C Tが用いられている。 C Tは優れた解像度を有するが、 近年、 診断 における放射線被爆が問題とされている。 撮像に時間が掛かることも問題とされ る。 単純 X線写真における被爆は問題とされないが、 奥行きの情報を持たないた めに、 C Tが併用されている。 このような X線を用いた C T装置として、 特開平 8 - 8 0 2 9 4号公報に開示されたものが提案された。
前記特許文献に開示された C T装置およびその撮影方法は以下のような構成で ある。 C T装置を構成して被検体を収容するガントリ 1 2 0の方向に移動可能な クレードル 1 1 6が上部構造体 1 1 5に設置され、 該ガントリ 1 2 0の方向に近 づきながらフロアに対して平行に上昇するテーブル （アツパアーム 1 1 4 ) が前 記上部構造体 1 1 5の下部に設置されている。 アツパアーム 1 1 4は、 下端部が ロアアーム 1 1 1に軸支された第 1および第 2アーム 1 1 2、 1 1 3の揺動によ り平行移動するように構成される。 そして、 前記テーブルとガントリ 1 2 0との 間には X線透視像生成装置 1 2 1を設置し、 上部構造体 1 1 5のガントリ 1 2 0 側の端部側に X線透過部を形成したものである。
このように構成したので、 前記テーブルとガントリ 1 2 0との間に X線透視像 生成装置 1 2 1を設置して設置スペースを少なくでき、 上部構造体 1 1 5のガ ントリ 1 2 0側の端部側に X線透過部を形成したことにより、 上部構造体 1 1 5 のガントリ 1 2 0間の間隔をさ'らに狭くすることが可能となり、 しかも、 撮影場 所への迅速な移動が可能となった。 しかしながら、 このような従来の X線を用い た C T装置では、 撮影場所への迅速な移動が可能となったものの、 依然として診 断における放射線被爆が問題とされ、 撮像に時間が掛かることも問題とされる。 そこで、 本発明では、 前記従来の放射線撮影装置等における課題を解決して、 複数の単純 2次元画像から奥行きに関する情報を取り出し、 解像度の高い X線 画像を抽出すことにより、 診断における被爆を軽減し、 立体画像を得る方法と手 段を与えることを目的とする。 発明の開示
このため、 本発明が採用した技術解決手段は、 所定間隔を隔てた複数の放射線 発生点を有する放射線発生装置からの放射線により、 1台の固定した画像撮像装 置を用いて、 放射線発生点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像し、 その内の 1 枚の画像を順次平行移動して、 他の 1枚と重ね合わせることにより、 画像の強調 が発生した部分を選択することにより、 立体画像を抽出するステレオグラフ画像 取得方法を構成要件とする。
また本発明は、 所定間隔を隔てた複数の放射線発生点を有する放射線発生装置 と、 1台の固定した画像撮像装置と、 放射線発生点の異なる複数の単純 2次元画 像を撮像し、 その内の 1枚の画像を順次平行移動して、 他の 1枚と重ね合わせる ことにより、 画像の強調が発生した部分を選択することにより、 立体画像を抽出 するように構成したことを特徴とするステレオグラフ画像取得装置を構成要件と する。
また本発明は、 前記放射線発生装置が電子蓄積リングまたはシンクロトロンあ るいはべ一夕トロンであり、 その軌道中に複数のターゲッ トを交互にセッ トする かまたは異なる位置に夕一ゲッ トを移動して、 1台の固定した画像撮像装置を用 いて、 放射線発生点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像したことを特徴とする ο
また本発明は、 前記放射線発生装置が X線管であり、 前記 X線管中に複数の夕 —ゲッ トをセッ トして、 交互に高電圧をかけることにより、 1台の固定した画像 撮像装置を用いて、 放射線発生'点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像したこと を特徴とする。
また本発明は、 前記放射線発生装置がマイクロフォーカス電子線発生装置また はライナツクあるいはマイクロトロンもしくはべ一夕トロンであり、 発生した電 子ビームを、 ステアラー磁石あるいは電場を用いて方向を変えて複数の夕ーゲッ トに衝突させ、 1台の固定した画像撮像装置を用いて、 放射線発生点の異なる複 数の単純 2次元画像を撮像したことを特徴とする。
また本発明は、 前記放射線発生装置が放射性同位元素であり、 放射性同位元素 の位置を駆動機構を用いて移動するか、 複数の放射性同位元素をセッ トして、 交 互に遮蔽することにより、 1台の固定した画像撮像装置を用いて、 放射線発生点 の異なる複数の単純 2次元画像を撮像したことを特徴とする。 発明の効果
本発明では、 所定間隔を隔てた複数の放射線発生点を有する放射線発生装置か らの放射線により、 1台の固定した画像撮像装置を用いて、 放射線発生点の異な る複数の単純 2次元画像を撮像し、 その内の 1枚の画像を順次平行移動して、 他 の 1枚と重ね合わせることにより、 画像の強調が発生した部分を選択することに より、 立体画像を抽出するステレオグラフ画像取得方法を構成要件としたので、 最低 2枚の 2次元 X線画像から立体像を構成できるため撮像時間を短縮でき、 か つ被検体に対する放射線被曝を減少させて安全性が向上し、 画像のコントラスト を上げる効果も生じる。
また、 所定間隔を隔てた複数の放射線発生点を有する放射線発生装置と、 1台 の固定した画像撮像装置と、 放射線発生点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像 し、 その内の 1枚の画像を順次平行移動して、 他の 1枚と重ね合わせることによ り、 画像の強調が発生した部分を選択することにより、 立体画像を抽出するよう に構成したことを特徴とするステレオグラフ画像取得装置を構成要件としたので 、 最低 2枚の 2次元 X線画像を得るだけの放射線発生装置と 1台の固定した画像 撮像装置とを準備して、 撮像された画像の平行移動手段を組み合わせるだけでよ く、 被検体の患部等の立体的な画像が簡素な構造の画像取得装置により得られる さらに、 前記放射線発生装置が電子蓄積リングまたはシンクロトロンあるいは ベータトロンであり、 その軌道中に複数の夕ーゲッ トを交互にセッ トするかまた は異なる位置にターゲッ トを移動して、 i台の固定した画像撮像装置を用いて、 放射線発生点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像した場合は、 放射線を発生さ せるための電子が、 電子蓄積リング等内を高速で繰り返し周回するために、 X線 の強度が低下することはない。 'また、 放射線を発生させるための複数の夕一ゲッ トを得るための方式を 2つの方式から適宜選定できる。 さらにまた、 前記放射線 発生装置が X線管であり、 前記 X線管中に複数のターゲッ トをセッ トして、 交互 に高電圧をかけることにより、 1台の固定した画像撮像装置を用いて、 放射線発 生点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像した場合は、 放射線として比較的簡便 に得られる X線を用いて、 X線管中に配設した複数の夕一ゲッ トに選択的に通電 するだけで、 立体画像の取得のための複数の夕ーゲッ トが容易に得られる。 また、 前記放射線発生装置がマイクロフォーカス電子線発生装置またはライナ ックあるいはマイクロトロンもしくはベータトロンであり、 発生した電子ビーム を、 ステアラ一磁石あるいは電場を用いて方向を変えて複数のターゲッ トに衝突 させ、 1台の固定した画像撮像装置を用いて、 放射線発生点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像した場合は、 マイクロフォーカス電子線発生装置等により発生 した電子ビームを、 磁石あるいは電場を用いて自在に方向制御を行って、 複数の ターゲッ トにて'放射線を発生させることができる。 さらに、 前記放射線発生装置 が放射性同位元素であり、 放射性同位元素の位置を駆動機構を用いて移動するか 、 複数の放射性同位元素をセッ トして、 交互に遮蔽することにより、 1台の固定 した画像撮像装置を用いて、 放射線発生点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像 した場合は、 加速器等や X線管を用いることなく、 放射線同位元素を駆動機構を 用いて移動したり、 複数の同位元素をセッ トして、 交互に遮蔽することで、 容易 に複数の放射線発生点が得られる。
このように、 本発明のステレオグラフ画像取得方法およびその装置では、 複数 の X線等発生点を有する X線発生装置等を構成し、 1台の固定した画像撮像装置 を用いて、 X線等発生点の異なる複数の単純 2次元 X線像等を撮像し、 複数の画 像を順次ずらせて重ね合わせることにより、 画像の強調が発生した部分を選択し て、 立体像を抽出する方法であり手段である。 即ち、 最低 2枚の 2次元 X線等画 像から立体像を構成できるために、 撮像時間を短縮でき、 かつ放射線被爆を減少 させ、 画像のコントラストを上げる効果がある。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の原理を示す概念図、 図 2は本発明のデジタル画像処理方法及び プロセス図、 図 3は山田廣成の発明による電子蓄積型 X線発生装置をベースとし た完全円形電子蓄積リングの内部に X線発生ターゲッ トを設置した X線発生装置 図、 図 4は X線管を用いた 2つの夕一ゲッ トから X線を発生した場合の実施例図 である。 図 5は従来の C T装置およびその撮影方法の説明図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の基本的な構成は、 所定間隔を隔てた複数の放射線発生点を有する放射 線発生装置からの放射線により、 1台の固定した画像撮像装置を用いて、 放射線 発生点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像し、 その内の 1枚の画像を順次平行 移動して、 他の 1枚と重ね合わせることにより、 画像の強調が発生した部分を選 択することにより、 立体画像を抽出するステレオグラフ画像取得方法を構成要件 とした。
本実施例の X線ステレオグラフは、 複数の X線発生点を有する X線発生装置を 構成し、 1台の固定した画像撮像装置を用い、 X線発生点の異なる複数の単純 2 次元 X線像を撮像し、 その内の 1枚の画像を順次ずらせて他の 1枚と重ね合わせ ることにより、 画像の強調が発生した部分を選択して、 立体像を抽出する方法で ありそのような X線像を撮像 · .抽出する手段である。 最良の効果をもたらす構成 は、 X線発生点を極力小さくすることにより得られる。 推奨する X線発生点の大 きさは、 1 0 ミクロン以下である。 X線撮像装置の空間分解能も極力小さな物が 良く、 その点では X線フィルムが良いが、 画像処理の必要性から、 イメージング プレートあるいは I Iカメラあるいは高解像固体撮像素子が推奨される。 使用す る放射線としては X線が最も簡便であるが、 透過像を得るのが良く、 従って、 1 0 0 k e V以上の X線が推奨される。 本発明の実施例を、 図 1、 2、 3、 4を用いて詳細に説明する。 図 1は本発明 の原理を示す概念図である。 本装置は、 2つの X線発生ターゲッ ト 1、 2を有し 、 被写体 3の後ろに固定した撮像装置 4とにより構成される。 X線発生ターゲッ トの数は 2つとは限らず、 多数有っても良いが、 最低 2つ必要である。 ここで夕 —ゲッ トの断面は、 0 . 1 m m 0以下を想定している。 このターゲッ トに電子線 を衝突させて X線を発生する。 図 1はさらに被写体 3の代表点 Aと Bが撮像装置 4に投影された結果を示している。 X線発生ターゲッ ト 1から出た X線は、 A点 のイメージを撮像装置の A 1に作り、 B点のイメージを B 1につくる。 X線発生 夕一ゲッ ト 2から出た X線は、 A点のイメージを撮像装置の A 2に作り、 B点の イメージを B 2につくつたことを示している。 X線発生夕一ゲッ ト 1を用いた撮 像と、 X線発生夕一ゲッ ト 2を用いた撮像はそれぞれ別のフレームに格納してい る。
図 2は、 本発明のデジタル画像処理方法及びプロセスを示している。 5は X 線夕一ゲッ ト 1で撮像した 2次元画像であり、 6は X線ターゲッ ト 2で撮像し た画像である。 但し、 1次元断面のみを表示している。 2つの画像をそれそれデ ジタル化して、 その階調を示したのが、 1 1 と 1 2である。 1 2は、 画像の中心 を所定の方向に所定の距離だけ'移動したことを示している。 次いで 1 1 と 1 2の 画像を重ねて、 対応するビッ トを加算したのが、 1 3である。 移動距離が適切な 値であるとき、 A 1 と A 2がー致するカ B 1 と B 2が一致することはない。 逆 に、 B 1 と B 2がー致するとき、 A 1 と A 2がー致することはない。 従って、 A 1 と A 2が一致したとき、 その強度は、 2倍となるが、 B 1あるいは B 2の強度 が 2倍になることはない。 画像処理でレベル補正を行ったのが 1 4である。 結果 として、 Bのイメージが消失している。 即ち、 或る深さの画像が抽出されたこと になる。 即ち、 1 4は断層写真になっている。 移動距離をかえることにより、 断 層の深さを変えることができる。 画像のノイズが減少し、 画像が鮮明になるとい う効果も有る。 なお加算作業やレベル調整は、 既存の画像ソフトを用いて行うこ とが出来るので、 ここでは詳述しない。
上記の説明における移動距離'は、 被写体と撮像装置の距離に依存するので、 被 写体の奥行きの情報を含む。 移動距離が大きいほど、 被写体と撮像装置が離れて いることを示し、 移動距離が小さいほど、 被写体と想像装置が近いことを示して いる。 被写体が、 撮像装置に密着して置かれているならば、 密着した点では、 移 動距離はゼロである。 2つの X線発生点の距離を d、 X線発生点から被写体表面 までの距離を L、 被写体表面から Aまでの距離を (5 A、 被写体表面から Bまでの 距離を S B、 被写体表面から撮.像装置までの距離を LSとする。 A 1— A 2の移 動距離 D Aは、 DA=d * (LS— 5A) / (L + 5A) 、 B 1— B 2の移動距 離 DBは、 DB = d * (LS-(5 B) / (L + ά Β) となる。 即ち、 深さ S (δ Α又は SB) が大きくなれば、 移動距離 D (DA又は DB) が小さくなる。 今、 撮像装置を被写体に密着して置くならば、 L〉〉LSであるから、 D〜d * (L S— (5) ZLとなる。 LSは被写体の厚さとなる。 具体的に示すならば、 dとし て 1 0 mm、 L Sとして 3 0 0 mm、 Lとして 3 0 0 0 mmを想定すると、 D〜 1 - (5/ 3 0 0となるから、 5二 3 mmの深さを識別するのに、 移動を 1 0 ミク ロンステップで行うのが良い。 従って画像の分解能は 1 0 ミ クロンが必要とされ る。 このことはとりも直さず、 X線発生点の大きさとして 1 0 ミ クロン以下を、 撮像装置の解像度も 1 0 ミクロン以下が望ましいことを意味している。 このよう にして移動距離を 1 0 ミクロンステップで変えるならば、 3mmステップで深さ を変えた断層画像が抽出される。 これらの断層画像から立体像を得ることは既存 のソフトを用いて行うことができる。 以上に述べたのは、 一^ 3の実施例であり、 2つの X線発生点の距離、 X線発生点の大きさ、 被写体までの距離、 被写体と撮 像装置の距離等は様々に変えることができる。 なかでも、 2つの X線発生点の距 離を広げれば、 より高い解像度が得られることが理解されよう。
前項で述べたように、 本発明の X線ステレオグラフ装置では、 所定距離を隔て た最低 2つの X線発生点があることと、 X線発生点自体の大きさすなわち夕一 ゲッ トの直径が 1 0 ミクロン以下であることを要求している。 このような目的に 使用する電子加速装置として、 X線管、 マイクロフォーカス電子線発生装置 （電 子顕微鏡のように静電圧で発生した電子を、 静電場や製磁場で収束した装置） 、 ライナック、 ベータトロン、 マイクロトロンを用いることができるし、 電子を周 回する装置として、 ベ一夕トロン、 電子シンクロ トロン、 電子蓄積リングを用い ることができる。 図 3は山田廣成の発明による電子蓄積型 X線発生装置をベース としている。 完全円形電子蓄積リング 2 0の内部に X線発生夕ーゲッ ト 2 6を設 置した実施例である。 完全円形電子蓄積リングの外径は 6 0 c mである。 タ一ゲ ッ ト 2 6は、 断面が 1から 1 0 ミクロン øの白金である。 もちろん白金以外にも 全ての固体をターゲッ トとして使用することができる。 ターゲッ ト 2 6をタ一ゲ ッ ト駆動装置を構成する直線導入器 2 5の先端に取り付けて、 駆動して、 2つの 異なる位置に置いて X線を発生する。 ターゲッ ト駆動の間隔は 1 0から 5 0 m m である。 電子蓄積リング 2 0の中を、 電子は 8 O m mほどの幅のある軌道 2 8を 周回しているために、 X線発生ターゲッ ト 2 6の位置を中心からずらしても X線 を発生することができる。 また、 ターゲッ トの断面積を 1 0 ミクロン以下にして も、 電子は電子蓄積リング 2 0内を高速で繰り返し周回するために、 X線の強度 が下がることはない。 同様な意味で、 ベ一夕トロンやシンクロトロンを用いるこ とができる。 電子蓄積リング 2 0の基本構成要素は、 真空槽 2 4、 パー夕べ一夕
2 2、 加速空洞 2 3、 X線ポート 2 7であり、 良く知られたものである。
図 4は X線管を用いて、 2つのターゲッ トから X線を発生した場合の実施例で ある。 電子の蓄積を行わない場合の実施例であり、 ライナック、 ベ一タトロン、 マイクロトロンを用いた場合も類似している。 X線管では、 ターゲッ ト 3 3、 3 4と電子銃あるいはフィラメント 3 2の間に高電圧をかけて電子を加速して夕一 ゲッ ト 3 3、 3 4に衝突させて X線を発生している。 X線管 3 1の中には、 フィ ラメント 3 2が封入され、 電源 3 6で加熱して電子を放出する。 X線ターゲッ ト
3 3及び 3 4はスィツチ 3 5を介して高圧電源 3 7に接続されている。 フィラメ ント 3 2から放出された電子は、 加速されてターゲッ ト 3 3に到達して X線を発 生する。 スィッチが切り替えられてターゲッ ト 3 4に繋がれば、 電子は 3 4に向 かって加速され、 3 4に衝突して X線を発生する。 加速電圧は 3 0 k Vから 2 0 O k V程度である。 2つのターゲッ ト 3 3、 3 4の間隔は 5〜 1 0 c mである。 ターゲッ ト 3 3、 3 4は通常冷却されている力^ 図示はしていない。 スィッチに は、 高圧用半導体素子を使うのが良いが、 リレー式でもかまわない。
マイクロフォーカス電子線発生装置、 ライナック、 ベ一夕トロン、 マイクロト ロン等の加速器を用いるときには、 図示はしないが、 電子線の出口にステアラー 磁石を置き、 電子の進行方向を切り替えて用いる。 本発明は、 X線発生装置を例として上げたが、 その他の素粒子例えばべ一夕一 線、 （線、 7線、 中性子等も用いることができる。 X線発生ターゲッ トの替わり に中性子を発生しやすい鉛、 ビスマス、 ウラン等を用い高エネルギー電子線や粒 子線を用いて、 2次元中性子撮像装置を用いることが出来る。 加速器ではなく放 射性同位元素を用い、 2つのターゲットの位置に置くのが良い。 使用する X線ェ ネルギ一について述べるならば、 透過性の高い、 1 0 0 k e V以上の X線を使用 するのが良い。
以上、 本発明の実施例について説明してきたが、 本発明に趣旨の範囲内で、 複 数の放射線発生点間の間隔、 放射線発生装置の形状、 形式、 画像撮像装置の形状 、 形式、 単純 2次元画像の撮像形態、 画像の平行移動形態、 画像の重合形態、 画 像の強調部分の選択形態、 立体画像の抽出形態、 放射線発生装置としての電子蓄 積リングまたはシンクロトロンあるいはべ一タトロンの形状、 形式、 その軌道中 における複数の夕一ゲッ トのセッ ト形態、 または異なる位置への移動形態、 放射 線発生装置として X線管の形状、 形式、 X線管中の複数のターゲッ 卜への交互の 高電圧負荷形態、 放射線発生装置としてのマイクロフオーカス電子線発生装置ま たはライナックあるいはマイクロトロンもしくはべ一夕トロンの形状、 形式、 発 生した電子ビームのステアラー磁石あるいは電場を用いた方向変換形態、 放射線 発生装置としての放射性同位元素の種類、 放射性同位元素の位置の駆動機構によ る移動形態、 放射性同位元素の交互の遮蔽形態等については適宜選定できる。 産業上の利用可能性
X線を用いるレントゲン写真は、 医療や動物実験や非破壊検査になくてはなら ないものである。 高輝度 X線発生装置は、 物質科学、 材料科学、 生物化学といつ た最先端科学に必要である。 これらの X線利用に於いて、 2つの X線発生点を導 入するという簡単な改造と、 画像を重ね合わせるという簡単な処理により極めて 鮮明な立体画像を提供できることから、 今後、 全ての X線画像技術に導入される ものである。 2枚の単純 X線画像を撮るという操作であるから、 コストもかから ず、 被爆も軽減できるので、 被爆が問題となっている C Tに置き換わるものであ

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 所定間隔を隔てた複数の放射線発生点を有する放射線発生装置からの放射線 により、 1台の固定した画像撮像装置を用いて、 放射線発生点の異なる複数の単 純 2次元画像を撮像し、 その内の 1枚の画像を順次平行移動して、 他の 1枚と重 ね合わせることにより、 画像の強調が発生した部分を選択することにより、 立体 画像を抽出するステレオグラフ画像取得方法。
2 . 所定間隔を隔てた複数の放射線発生点を有する放射線発生装置と、 1台の固 定した画像撮像装置と、 放射線発生点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像し、 その内の 1枚の画像を順次平行移動して、 他の 1枚と重ね合わせることにより、 画像の強調が発生した部分を選択することにより、 立体画像を抽出するように構 成したことを特徴とするステレオグラフ画像取得装置。
3 . 前記放射線発生装置が電子蓄積リングまたはシンクロトロンあるいはべ一夕 トロンであり、 その軌道中に複数のターゲッ トを交互にセッ トするかまたは異な る位置にターゲッ トを移動して、 1台の固定した画像撮像装置を用いて、 放射線 発生点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像したことを特徴とする請求項 2に記 載のステレオグラフ画像取得装.置。
4 . 前記放射線発生装置が X線管であり、 前記 X線管中に複数のターゲッ トをセ ッ トして、 交互に高電圧をかけることにより、 1台の固定した画像撮像装置を用 いて、 放射線発生点の異なる複数の単純 2次元画像を撮像したことを特徴とする 請求項 2に記載のステレオグラフ画像取得装置。
5 . 前記放射線発生装置がマイクロフォーカス電子線発生装置またはライナック あるいはマイクロトロンもしくはべ一夕ト口ンであり、 発生した電子ビームを、 ステアラー磁石あるいは電場を用いて方向を変えて複数の夕一ゲッ トに衝突させ 、 1台の固定した画像撮像装置を用いて、 放射線発生点の異なる複数の単純 2次 元画像を撮像したことを特徴とする請求項 2に記載のステレオグラフ画像取得装
6 . 前記放射線発生装置が放射性同位元素であり、 放射性同位元素の位置を駆動 機構を用いて移動するか、 複数の放射性同位元素をセッ トして、 交互に遮蔽する ことにより、 1台の固定した画像撮像装置を用いて、 放射線発生点の異なる複数 の単純 2次元画像を撮像したことを特徴とする請求項 2に記載のステレオグラフ 画像取得装置。
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