特開 2022-99145 センターシフト量推定装置、方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022099145

(43)【公開日】2022-07-04

(54)【発明の名称】センターシフト量推定装置、方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/046 20180101AFI20220627BHJP

【ＦＩ】

G01N23/046

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020212927

(22)【出願日】2020-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】000250339

【氏名又は名称】株式会社リガク

(74)【代理人】

【識別番号】100114258

【弁理士】

【氏名又は名称】福地 武雄

(74)【代理人】

【識別番号】100125391

【弁理士】

【氏名又は名称】白川 洋一

(74)【代理人】

【識別番号】100208605

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 龍一

(72)【発明者】

【氏名】太田 卓見

【テーマコード（参考）】

2G001

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001BA11

2G001CA01

2G001HA14

2G001JA08

2G001SA29

(57)【要約】

【課題】周囲と極端に画素値が異なる領域があってもそれを避けた画像領域を利用して正確にセンターシフト量を特定できるセンターシフト量推定装置、方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】ＣＴ装置２００内のＸ線源に対する試料の回転軸と検出器の中心とのずれを推定するセンターシフト量推定装置３００であって、再構成された未補正画像において関心領域を特定する領域特定部３３０と、関心領域に対し、仮定されたセンターシフト量を補正して仮補正画像を再構成させる仮補正部３４０と、仮補正画像内の画素値の変動を表す指標の極値を探索する指標解析部３６０と、極値に対し、実際のセンターシフト量を特定するセンターシフト量特定部３８０と、を備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＣＴ装置内のＸ線源に対する試料の回転軸と検出器の中心とのずれを推定するセンターシフト量推定装置であって、
再構成された未補正画像において関心領域を特定する領域特定部と、
前記関心領域に対し、仮定されたセンターシフト量を補正して仮補正画像を再構成させる仮補正部と、
前記仮補正画像内の画素値の変動を表す指標の極値を探索する指標解析部と、
前記極値に対し、実際のセンターシフト量を特定するセンターシフト量特定部と、を備えることを特徴とするセンターシフト量推定装置。

【請求項2】

前記領域特定部は、ユーザ指定に基づいて前記関心領域を特定することを特徴とする請求項１記載のセンターシフト量推定装置。

【請求項3】

前記関心領域は、回転軸に垂直な断面上の２次元領域であることを特徴とする請求項２記載のセンターシフト量推定装置。

【請求項4】

前記ＣＴ装置のスキャン方式を判定する方式判定部を更に備え、
前記指標解析部は、前記判定されたスキャン方式に応じて、前記指標の極大値または極小値を探索することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンターシフト量推定装置。

【請求項5】

前記方式判定部は、前記ＣＴ装置から受信した情報から前記ＣＴ装置のスキャン方式を判定することを特徴とする請求項４記載のセンターシフト量推定装置。

【請求項6】

前記指標解析部は、前記仮定したセンターシフト量に対する前記指標のプロットに対して統計処理または形状判定を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のセンターシフト量推定装置。

【請求項7】

前記仮定されたセンターシフト量に対する前記指標のプロットを出力させるプロット出力部を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のセンターシフト量推定装置。

【請求項8】

前記実際のセンターシフト量を補正して補正済み画像を再構成させる補正部を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のセンターシフト量推定装置。

【請求項9】

ＣＴ装置内のＸ線源に対する試料の回転軸と検出器の中心とのずれを推定するセンターシフト量推定の方法であって、
再構成された未補正画像において関心領域を特定するステップと、
前記関心領域に対し、仮定されたセンターシフト量を補正して仮補正画像を再構成させるステップと、
前記仮補正画像内の画素値の変動を表す指標の極値を探索するステップと、
前記極値に対し、実際のセンターシフト量を特定するステップと、を含むことを特徴とする方法。

【請求項10】

ＣＴ装置内のＸ線源に対する試料の回転軸と検出器の中心とのずれを推定するセンターシフト量推定のプログラムであって、
再構成された未補正画像において関心領域を特定する処理と、
前記関心領域に対し、仮定されたセンターシフト量を補正して仮補正画像を再構成させる処理と、
前記仮補正画像内の画素値の変動を表す指標の極値を探索する処理と、
前記極値に対し、実際のセンターシフト量を特定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＣＴ装置の回転軸のずれを推定するセンターシフト量推定装置、方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＴ装置は、試料またはガントリを回転させながら取得された複数の投影像から３次元画像を再構成する。その際にＸ線源に対する試料の回転軸と検出器の中心とがずれるセンターシフトが生じると本来得られるはずの画像に比べ再構成画像の質が低下する。

【0003】

このようなセンターシフトを解消するため、従来、センターシフト量を見積もって補正する方法が考えられてきた。例えば、非特許文献１記載の技術は、シンクロトロンの平行ビームを用いて１８０°スキャンで測定し、全変動（ＴＶ：Total Variation）をセンターシフト量を推定するための指標として用いている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】“Correction of center of rotation and projection angle in synchrotron X-ray computed tomography”, C-C. Cheng et al., Scientific Reports volume 8, Article number: 9884 (2018), https://www.nature.com/articles/s41598-018-28149-8

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、試料の一部が金属である場合などにはその部分の再構成画像の境界位置において画素値の変動が大きくなるため、センターシフト量に応じて全変動が増加または減少するとは言えないことがある。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、周囲と極端に画素値が異なる領域があってもそれを避けた画像領域を用いて正確にセンターシフト量を特定できるセンターシフト量推定装置、方法およびプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）上記の目的を達成するため、本発明のセンターシフト量推定装置は、ＣＴ装置内のＸ線源に対する試料の回転軸と検出器の中心とのずれを推定するセンターシフト量推定装置であって、再構成された未補正画像において関心領域を特定する領域特定部と、前記関心領域に対し、仮定されたセンターシフト量を補正して仮補正画像を再構成させる仮補正部と、前記仮補正画像内の画素値の変動を表す指標の極値を探索する指標解析部と、前記極値に対し、実際のセンターシフト量を特定するセンターシフト量特定部と、を備えることを特徴としている。

【0008】

このように未補正画像において特定した関心領域を用いて実際のセンターシフト量を特定するため、例えば金属が映った領域のように周囲と極端に画素値が異なる領域があってもそれを避けた画像領域を用いて正確にセンターシフト量を特定できる。

【0009】

（２）また、本発明のセンターシフト量推定装置は、前記領域特定部が、ユーザ指定に基づいて前記関心領域を特定することを特徴としている。これにより、ユーザが任意に判定材料となる画像領域を特定できる。

【0010】

（３）また、本発明のセンターシフト量推定装置は、前記関心領域が、回転軸に垂直な断面上の２次元領域であることを特徴としている。これにより、簡易かつ有効に関心領域を特定することができる。

【0011】

（４）また、本発明のセンターシフト量推定装置は、前記ＣＴ装置のスキャン方式を判定する方式判定部を更に備え、前記指標解析部は、前記判定されたスキャン方式に応じて、前記指標の極大値または極小値を探索することを特徴としている。これにより、３６０°スキャンと１８０°スキャンに分けてそれぞれに応じて極大値および極小値を探索することができる。

【0012】

（５）また、本発明のセンターシフト量推定装置は、前記方式判定部が、前記ＣＴ装置から受信した情報から前記ＣＴ装置のスキャン方式を判定することを特徴としている。これにより、容易かつ確実にスキャン方式を判定することができる。

【0013】

（６）また、本発明のセンターシフト量推定装置は、前記指標解析部が、前記仮定したセンターシフト量に対する前記指標のプロットに対して統計処理または形状判定を行うことを特徴としている。これにより、例えば、露光時間の不足、ノイズ、または不十分な関心領域の選択が原因で一定の傾向が得られない場合には、それらの修正を促すことができる。

【0014】

（７）また、本発明のセンターシフト量推定装置は、前記仮定されたセンターシフト量に対する前記指標のプロットを出力させるプロット出力部を更に備えることを特徴としている。これにより、ユーザがプロットを見て極値の探索が妥当か否かを判断し、必要な対策を行うことができる。

【0015】

（８）また、本発明のセンターシフト量推定装置は、前記実際のセンターシフト量を補正して補正済み画像を再構成させる補正部を更に備えることを特徴としている。これにより、センターシフトにより生じたアーチファクトを取り除いた再構成画像を得ることができる。

【0016】

（９）また、本発明の方法は、ＣＴ装置内のＸ線源に対する試料の回転軸と検出器の中心とのずれを推定するセンターシフト量推定の方法であって、再構成された未補正画像において関心領域を特定するステップと、前記関心領域に対し、仮定されたセンターシフト量を補正して仮補正画像を再構成させるステップと、前記仮補正画像内の画素値の変動を表す指標の極値を探索するステップと、前記極値に対し、実際のセンターシフト量を特定するステップと、を含むことを特徴としている。これにより、極端に画素値が異なる領域があってもそれを避けた画像領域を用いて正確にセンターシフト量を特定できる。

【0017】

（１０）また、本発明のプログラムは、ＣＴ装置内のＸ線源に対する試料の回転軸と検出器の中心とのずれを推定するセンターシフト量推定のプログラムであって、再構成された未補正画像において関心領域を特定する処理と、前記関心領域に対し、仮定されたセンターシフト量を補正して仮補正画像を再構成させる処理と、前記仮補正画像内の画素値の変動を表す指標の極値を探索する処理と、前記極値に対し、実際のセンターシフト量を特定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴としている。これにより、極端に画素値が異なる領域があってもそれを避けた画像領域を用いて正確にセンターシフト量を特定できる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、周囲と極端に画素値が異なる領域があってもそれを避けた画像領域を用いて正確にセンターシフト量を特定できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】センターシフトが生じたＣＴ装置の構成を示す概略図である。

【図2】（ａ）、（ｂ）センターシフトが無い場合および有る場合それぞれにおける１８０°スキャン測定の再構成画像を模式的に示す例である。

【図3】（ａ）、（ｂ）センターシフトが無い場合および有る場合それぞれにおける３６０°スキャン測定の再構成画像を模式的に示す例である。

【図4】１８０°スキャン測定におけるセンターシフト量と全変動の関係を示すグラフである。

【図5】３６０°スキャン測定におけるセンターシフト量と全変動の関係を示すグラフである。

【図6】全体のシステムの構成を示す概略図である。

【図7】本発明のセンターシフト量推定装置（処理装置）の構成を示すブロック図である。

【図8】本発明のセンターシフト量推定装置（処理装置）の動作を示すフローチャートである。

【図9】測定データそのものから生成した再構成画像を模式的に示す例である。

【図10】補正時の表示画面を示す例である。

【図11】１８０°スキャン測定における全変動のプロットを示すグラフである。

【図12】（ａ）、（ｂ）仮定したセンターシフト量が－１（極小値）および５のｚ＝０断面の１８０°スキャン測定の再構成画像である。

【図13】（ａ）、（ｂ）仮定したセンターシフト量がそれぞれ－４（極大値）および０のｚ＝０断面の３６０°スキャン測定の再構成画像である。

【図14】（ａ）、（ｂ）それぞれ図１３（ａ）、（ｂ）におけるＡ－Ｂ上の画素値を示すグラフである。

【図15】（ａ）、（ｂ）指標値のばらつきが大きい場合と小さい場合の全変動のプロットを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

【0021】

［原理］
ＣＴ装置は、あらゆる角度からコーン状または平行ビームのＸ線を試料に照射し、検出器によりＸ線の吸収係数の分布、すなわち投影像を取得する。あらゆる角度からＸ線を照射するために、ＣＴ装置は、固定されたＸ線源および検出器に対して、試料台を回転させるか、Ｘ線源と検出器が一体となったガントリを回転させるように構成されている。

【0022】

このようにして様々な角度から投影を行い得られた試料の投影像の濃淡で試料の線吸収係数ｆの分布を推測できる。そして、２次元的な投影像から３次元的な線吸収係数分布を求めることを再構成という。基本的には投影像の逆投影を行う。

【0023】

上記のようなＣＴ装置においては、線源と検出器の中心を結ぶ直線上に、試料もしくはガントリの回転中心が位置するように調整を行う。線源と検出器の中心を結ぶ直線上から回転中心がずれること（センターシフト）により、再構成画像が劣化する。図１は、センターシフトが生じたＣＴ装置の構成を示す概略図であり、回転軸方向に構成を見た図である。Ｘ線源Ｆ０と回転軸Ｐ０とを結ぶ直線Ｒ１と検出器Ｄ０の中心線Ｒ２との間にセンターシフトＹ１が生じている。

【0024】

図２（ａ）、（ｂ）は、センターシフトが無い場合および有る場合それぞれにおける１８０°スキャン測定の再構成画像を模式的に示す例である。例えば、ＣＴ装置２００は、リガク製ｎａｎｏ３ＤＸ（登録商標）が使用される。ｎａｎｏ３ＤＸのような平行ビームを使用する装置では、１８０°スキャンで測定が行われる。センターシフトが無い場合の再構成画像１０には、点などの特徴的な構造の像１１が現れるが、センターシフトが有る場合の再構成画像２０には、特徴的な構造の像２１に加えて周りには半円状のアーチファクト２２が現れる。

【0025】

図３（ａ）、（ｂ）は、センターシフトが無い場合および有る場合それぞれにおける３６０°スキャン測定の再構成画像を模式的に示す例である。例えば、ＣＴ装置２００は、リガク製ＣＴＬａｂＨＸが使用される。ＣＴＬａｂＨＸのようなコーンビームを使用する装置は、３６０°スキャンで測定が行われる。センターシフトが無い場合の再構成画像３０には、特徴的な構造の像３１が現れるが、センターシフトが有る場合の再構成画像４０は全体的に特徴的な構造の像４１がぼやける。

【0026】

本発明は、画像の劣化度合いを定量的に評価する指標を導入し、自動で統一的にセンターシフト量を算出する。具体的には、再構成画像の劣化度合いを定量的に評価する指標を計算する。探索範囲のセンターシフト量に対してその値を計算し、極値をとるセンターシフト量を探索する。これにより、画像ブレやアーチファクトが低減された画像を得ることができる。指標には、例えば全変動（Total Variation、TV）のように微分を用いた指標が挙げられる。また、画像の標準偏差値を用いた指標として鮮鋭度を用いてもよい。

【0027】

全変動の計算は、数式（１）に示すように任意のｚ断面の画像ｆ（ｘ,ｙ）の関心領域に対し、領域内の各ピクセルでの微分値を足し合わせることで行う。ｚ方向に複数枚画像を指定した場合、それらの平均値を用いる。

【数1】

【0028】

図４は、１８０°スキャン測定におけるセンターシフト量と全変動の関係を示すグラフである。１８０°スキャンのＣＴ装置の場合、半円状のアーチファクトは画像の全変動を大きくするはずである。数値計算により検出器を仮想的にシフトさせたときの全変動の変化を求め、その極小値Ｔ１を与えるセンターシフトＹ１が測定時のセンターシフト量だと推測できる。

【0029】

図５は、３６０°スキャン測定におけるセンターシフト量と全変動の関係を示すグラフである。３６０°スキャンのＣＴ装置の場合、画像がぼやけると全変動は小さくなるはずである。数値計算により検出器を仮想的にシフトさせたときの全変動の変化を求め、その極大値Ｔ２を与えるセンターシフトＹ２が測定時のセンターシフト量だと推測できる。

【0030】

［全体のシステム］
図６は、ＣＴ装置２００とこれに接続された処理装置３００、入力装置４１０および表示装置４２０を含む全体のシステム１００の構成を示す概略図である。ここで、図６に示すＣＴ装置２００は、Ｘ線源２６０および検出器２７０に対し試料を回転させる構成であるが、これに限定されることはなく、Ｘ線源と検出器が一体となったガントリを回転させる構成でもよい。

【0031】

処理装置３００（センターシフト量推定装置）は、ＣＴ装置２００に接続され、ＣＴ装置２００の制御および取得されたデータの処理を行う。処理装置３００は、ＰＣ端末であってもよいし、クラウド上のサーバであってもよい。処理装置３００は、ＣＴ装置内のＸ線源に対する回転軸と検出器の中央とのずれを推定する。入力装置４１０は、例えばキーボード、マウスであり、処理装置３００への入力を行う。表示装置４２０は、例えばディスプレイであり、投影像や再構成画像を表示する。

【0032】

［ＣＴ装置］
図６に示すように、ＣＴ装置２００は、回転制御ユニット２１０、試料台２５０、Ｘ線源２６０、検出器２７０および駆動部２８０を備えている。Ｘ線源２６０と検出器２７０の間に設置された、試料台２５０を回転させてＸ線ＣＴ撮影を行う。なお、Ｘ線源２６０および検出器２７０は、ガントリ（図示しない）に設置し、試料台２５０に固定された試料に対しガントリを回転させてもよい。

【0033】

ＣＴ装置２００は、処理装置３００により指示されたタイミングで試料台２５０を駆動し、試料の投影像を取得する。測定データは、処理装置３００に送信される。ＣＴ装置２００は、半導体デバイス等の精密な工業製品に用いることに適しているが、産業用装置のみならず動物用装置にも適用できる。

【0034】

Ｘ線源２６０は、Ｘ線を検出器２７０に向けて照射する。検出器２７０は、Ｘ線を受ける受光面を有し、多数のピクセルにより試料を透過したＸ線の強度分布を測定できる。回転制御ユニット２１０は、駆動部２８０によりＣＴ撮影時に設定された速度で試料台２５０を回転させる。

【0035】

［処理装置］
図７は、処理装置３００（センターシフト量推定装置）の構成を示すブロック図である。処理装置３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit／中央演算処理装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、メモリをバスに接続してなるコンピュータによって構成されている。処理装置３００は、ＣＴ装置２００に接続され情報を受け取る。

【0036】

処理装置３００は、測定データ記憶部３１１、装置情報記憶部３１２、再構成部３２０、領域特定部３３０、仮補正部３４０、方式判定部３５０、指標解析部３６０、プロット出力部３７０、センターシフト量特定部３８０および補正部３９０を備える。各部は、制御バスＬにより情報を送受できる。入力装置４１０および表示装置４２０は適宜のインターフェースを介してＣＰＵに接続されている。

【0037】

測定データ記憶部３１１は、ＣＴ装置２００から取得した測定データを記憶する。測定データには、回転角度情報とそれに対応する投影像が含まれる。装置情報記憶部３１２は、ＣＴ装置２００から取得した装置情報を記憶する。装置情報には、装置名、ビーム形状、測定時のジオメトリ、スキャン方式等が含まれる。再構成部３２０は、対象となる投影像から３次元画像を再構成する。

【0038】

領域特定部３３０は、未補正画像において関心領域を特定する。未補正画像は、投影像を再構成した再構成画像である。領域特定部３３０は、ユーザによる関心領域の指定に基づいて関心領域を特定することが好ましい。例えば、マウス操作で長方形の領域を指定する等、関心領域を設定できるＵＩ機能を用いる。

【0039】

これにより、ユーザが任意に判定材料となる画像領域を特定できる。ユーザは、特徴的な構造が現れている箇所を含むように画像領域を設定することが好ましい。例えば、点状の構造が現れている箇所を含む画像を基に指標値を算出すると、ノイズがのりにくく極値の探索がしやすくなる。また、メタルやメタルに起因して現れるアーチファクトが現れている箇所を含まないように設定することも好ましい。吸収係数が極端に下がるところを特定して、それを避けるように領域を設定することで、センターシフト補正への悪影響を少なくできる。

【0040】

関心領域は、回転軸に垂直な断面上の２次元領域であることが好ましい。関心領域の形状は、任意の形状を指定して、その形状の大きさを指定してもよい。また、画像上に座標点を任意の数定めてもよい。これにより、簡易かつ有効に関心領域を特定することができる。ただし、必ずしも1断面上の２次元領域でなくてもよく、複数のz断面を選択し、それぞれの断面に対して２次元領域を設定してもよい。

【0041】

仮補正部３４０は、関心領域に対し、仮定されたセンターシフトを補正して投影像を再構成して仮補正画像を取得する。「仮定された」とは、複数の補正した再構成画像を生成するために少しずつ試行的にセンターシフトを変えることを指している。このように未補正画像において特定した関心領域を用いて実際のセンターシフト量を特定するため、例えば金属が映った領域のように周囲と極端に画素値が異なる領域があってもそれを避けた画像領域を用いて正確にセンターシフト量を特定できる。

【0042】

方式判定部３５０は、ＣＴ装置のスキャン方式を判定する。方式判定部３５０は、ＣＴ装置から受信した情報からＣＴ装置のスキャン方式を判定する。ビーム形状や投影角度範囲に対して、極大値、極小値のどちらを探索するかを関連づけて設定しておくことが好ましい。なお、スキャン方式は、対象となる投影像のスキャン角度範囲で判定してもよい。例えば、０°～１６０°のスキャンを１８０°スキャンとみなすこともできる。これにより、容易かつ確実にスキャン方式を判定することができる。このようにして、１８０°スキャンと３６０°スキャンの両方に対応した自動のセンター補正が可能になる。

【0043】

指標解析部３６０は、仮補正画像内の画素値の変動を表す指標を算出し、仮定されたセンターシフト量に対する指標値の極値を探索する。これにより、再構成画像の劣化度合いを定量的に評価する指標を与えることができる。

【0044】

指標解析部３６０は、判定されたスキャン方式に応じて、極値探索アルゴリズムが自動で選ばれ、指標の極大値または極小値を探索する。平行ビーム法を用いた１８０°スキャンの場合には、極小値を探索し、コーンビーム法を用いた３６０°スキャンの場合には、極大値を探索する。これにより、単一のプログラムの実行で１８０°スキャンと３６０°スキャンに分けてそれぞれに応じて極小値および極大値を探索することができる。その結果、センターシフト量を定量的に見積もることができる。

【0045】

指標解析部３６０は、極値の探索と並行して、仮定されたセンターシフト量に対する指標のプロットに対して統計処理や形状判定を行う。仮定されたセンターシフト量に対する指標値のプロットに対して、適当な関数でプロファイルフィッティングを行う。

【0046】

プロット出力部３７０は、仮定されたセンターシフト量に対する指標のプロットを出力させる。これにより、ユーザがプロットを見て極値の探索が妥当か否かを判断し、必要な対策を行うことができる。

【0047】

センターシフト量特定部３８０は、極値に対し、実際のセンターシフト量を特定する。すなわち、センターシフト量特定部３８０は、スキャン方式に応じた特定の極値をとるときのセンターシフト量を特定する。

【0048】

補正部３９０は、実際のセンターシフト量を補正して投影像を再構成し、補正済み画像を取得する。これにより、センターシフトにより生じたアーチファクトを取り除いた再構成画像を得ることができる。なお、処理装置３００において、スキャン方式に応じたセンターシフト量の推定と関心領域の設定のそれぞれの機能は、両方が必須ではなく一方のみであってもよい。

【0049】

［測定方法］
ＣＴ装置２００に試料を設置し、所定の条件でＸ線を試料に照射しつつ投影像を取得する。ＣＴ装置２００は、スキャン方式のような装置情報および取得された投影像を測定データとして処理装置３００に送信する。

【0050】

［センターシフト量推定方法］
図８は、処理装置３００（センターシフト量推定装置）の動作を示すフローチャートである。まず、処理装置３００は、測定データおよび装置情報を取得する（ステップＳ１）。次に、得られた測定データおよび装置情報を用いて投影像を出力するとともに（ステップＳ２）、再構成画像を生成し、出力する（ステップＳ３）。

【0051】

出力された再構成画像に対して、ユーザによる関心領域の設定やステップ数やステップ幅等の処理条件の入力を受け付ける（ステップＳ４）。関心領域は、まずそのＺ成分（回転軸に平行）を指定し、ＸＹ成分（回転軸に垂直）を指定するのが好ましい。このようにして設定された関心領域に対し、入力された処理条件に応じて指標算出のループを行う。センターシフトを変える範囲は、極値の探索範囲であり、探索範囲の幅とステップ、中心位置をあらかじめ決めておく。中心位置は、例えば、試料回転軸θ＝０°、１８０°の投影像を用いて、画像の残差から推定された値を用いてもよい。

【0052】

ループでは、あるセンターシフト量を仮定し、仮定されたセンターシフト量を補正して再構成画像を生成する（ステップＳ５）。補正された再構成画像をもとに指標を算出する（ステップＳ６）。これらの処理をステップ数が所定の数値に達しループ条件が完了したか否かを判定する（ステップＳ７）。ループ条件が完了していない場合にはステップＳ５に戻る。ループ条件が完了した場合にはステップＳ８に進む。このようにして複数の仮定されたセンターシフト量それぞれに対し指標が得られる。

【0053】

次に、複数の仮定されたセンターシフト量に対して取得された指標値に対し、プロファイルフィッティングを行う（ステップＳ８）。得られたプロファイル関数を用いて極値を求めることができる。また、指標値のプロットに対して統計処理または形状判定を行う（ステップＳ９）。これらの処理から解析結果が得られ、ユーザは測定時間が短いか否かや試料のモーションの情報を知ることができる。そして、指標値のプロットおよび解析結果を出力する（ステップＳ１０）。なお、ステップＳ９およびＳ１０を行うか否かは任意であり、以下のステップＳ１１～Ｓ１５と並行して行うこともできる。

【0054】

次に、ＣＴ装置２００のスキャン方式が３６０°スキャンか否かを判定する（ステップＳ１１）。スキャン方式が３６０°スキャンである場合には、仮定されたセンターシフト量に対する指標の極大値を探索する（ステップＳ１２）。スキャン方式が３６０°スキャンでない場合にはスキャン方式は１８０°スキャンであるものとして、仮定されたセンターシフト量に対する指標の極小値を探索する（ステップＳ１３）。なお、３６０°スキャンか否かの判定に代えて１８０°スキャンか否かの判定であってもよい。

【0055】

このようにして探索された極値に対するセンターシフト量を実際のセンターシフト量として特定することができる（ステップＳ１４）。得られた実際のセンターシフト量で測定データを補正して再構成画像を生成し、出力する（ステップＳ１５）このようにして再構成画像の品質を向上できる。

【0056】

［スキャン方式に応じた推定］
処理装置３００は、ＣＴ装置２００から装置情報としてスキャン方式の情報を取得する。スキャン方式が３６０°スキャンである場合には、画素値の変動を表す指標の極大値を探索し、センターシフト量を特定する。一方、スキャン方式が１８０°スキャンである場合には、画素値の変動を表す指標の極小値を探索し、センターシフト量を特定する。

【0057】

［関心領域の設定］
図９は、測定データそのものから生成した再構成画像５００を模式的に示す例である。図９に示す再構成画像５００は、ｚ軸（回転軸）に垂直な断面を示している。この断面画像に対してユーザは、長方形の関心領域５１０を指定できる。このように関心領域５１０は、あるｚ軸断面に対して領域を入力することで指定できる。その際には、情報を得たい特徴的な構造の像５０１は関心領域５１０に含め、金属材料等で構成された構造の像５０２は関心領域５１０から外すよう関心領域５１０を設定する。

【0058】

図１０は、補正時の表示画面６００を示す例である。ボタン６１０は、測定データの取得を指示するためのボタンである。例えばボタン６１０をクリックしたときに、測定データのファイルをリストアップしたウィンドウを表示し、そこから特定のファイルを指定可能にすることができる。画像６２０は、測定データから得られた投影像である。画像６３０は、測定データから得られた再構成画像である。

【0059】

ユーザは、画像６２０上のライン６４０の位置を指定することで、再構成画像のｚ軸に垂直な断面を指定することができる。また、ユーザは、画像６３０上の境界６５０の位置を移動することで、再構成画像のｚ軸断面上のｘｙ領域として関心領域を指定することができる。この再構成画像上の２次元領域に対して指標を求めればよい。

【0060】

表示枠６６０ａ、６６０ｂは、それぞれセンターシフトを変更しつつ仮定する際のステップ数およびステップ幅を処理のループ条件として示している。また、表示枠６７０は、処理の開始前には、探索範囲の中心を入力し、極値探索が終了すると、特定された実際のセンターシフト量を表示する。ＡｕｔｏＣｅｎｔｅｒボタン６８０は、指標解析の実行を指示するためのボタンである。

【0061】

［測定・解析条件の修正の示唆］
処理装置３００は、仮定したセンターシフト量に対する指標のプロットを表示してもよい。センターシフト量に対する指標のプロットは測定自体の良し悪しの評価に応用できる。ユーザは、プロットから修正の示唆を汲み取ることができる。

【0062】

指標値のプロットに対して、適当な関数でプロファイルフィッティングを行った後、統計処理と形状判定を行うことができる。プロットを統計処理した結果からは、指標値のばらつきがわかる。例えば、ばらつきが大きいと、処理装置３００は、再構成画像のノイズが大きく、測定時間が短いことを示唆できる。プロットを形状判定した結果からは、プロファイルの山と谷がいくつあるかがわかる。例えば、山もしくは谷が２つある場合は、極値になる箇所が２か所でてくるため、処理装置３００は、センターシフト以外の試料のモーションを示唆できる。極値になる山や谷がない場合は、関心領域内にセンターがないことやメタルの影響を受けている可能性がある。解析結果にこれらの傾向が見られる場合には、処理装置３００は、それらの修正を促すことができる。

【0063】

処理装置３００が自動的にプロットの傾向から測定条件や解析条件の修正を示唆してもよい。例えば、プロットを適当な関数にフィッティングしたときの残差の二乗和が所定値を超えるか否かで、露光時間を長くすべき等の示唆を表示するようにしてもよい。

【0064】

［回転軸のチルト］
上記の技術は、ｚ軸に沿ってセンターシフトが一定であることを前提としているが、一定でない場合を対象とする場合もありうる。ｚ値を変えて複数断面でのセンターシフト量を見積もることにより、回転軸（検出器）のチルトを計算できる。このような補助機能により、ＣＴ装置の納入時に、設置サービス員により半日かけて行なわれる調整作業が短縮される。

【0065】

［実施例１］
上記のように構成されたシステム１００を用いて竹串の断面を観察した。ＣＴ装置２００には、１８０°スキャンのリガク製ｎａｎｏ３ＤＸ（登録商標）を用いた。図１１は、１８０°スキャン測定における全変動のプロットを示すグラフである。

【0066】

図１２（ａ）、（ｂ）は、仮定したセンターシフト量が－１（極小値）および５のｚ＝０断面の再構成画像である。図１２（ａ）の画像には竹の細胞が明瞭に表れているが、図１２（ｂ）の画像では、半円状のアーチファクトが生じているのが分かる。

【0067】

［実施例２］
ＣＴ装置２００に、３６０°スキャンのリガク製ＣＴＬａｂＨＸを用い、食パンを観察した。図１３（ａ）、（ｂ）は、仮定したセンターシフト量がそれぞれ－４（極大値）および０のｚ＝０断面の再構成画像である。図１３（ａ）の画像では、食パン内部の空隙の形状が明瞭に表れているが、図１３（ｂ）の画像では、空隙の形状が不明瞭であることが分かる。図１４（ａ）、（ｂ）は、仮定したセンターシフト量がそれぞれ－４（極大値）および０のｚ＝０断面の画素値である。いずれも図１３（ａ）、（ｂ）におけるＡ－Ｂの範囲（１００ピクセル）の画素値を出力したものである。図１４（ａ）は、食パンと空隙の境界部分の画素値の変化が明確であるのに対し、図１４（ｂ）は、食パンと空隙の境界部分の画素値の変化は不明確であることが確認できた。

【0068】

［実施例３］
図１５（ａ）、（ｂ）は、指標値のばらつきが大きい場合と小さい場合の全変動のプロットを示すグラフである。図１５（ａ）に示す全変動は、短い露光時間で測定したときの指標解析結果であり、センターシフト量に対する全変動のプロットに十分な傾向が見られない。一方、図１５（ｂ）に示す全変動は、長い露光時間で測定したときの指標解析結果であり、全変動のプロットからセンターシフト量－１、－２の付近で極小値をとるのがよく分かる。このように、指標を画像の質の定量的な評価に用いることができる。また、露光時間が十分であるかの判断や、センターシフト以外のモーションの有無の判断にも使える。

【0069】

［実施例の総括］
上記と同様に、１８０°スキャンのＣＴ装置であるリガク製ｎａｎｏ３ＤＸ（登録商標）で４２件の自動のセンターシフト補正を行い、３６０°スキャンのＣＴ装置であるリガク製ＣＴＬａｂＨＸの画像再構成で、１８件の自動のセンターシフト補正を行った。その結果、いずれの件でも再構成画像の品質が改善した。

【符号の説明】

【0070】

１００ システム
２００ ＣＴ装置
２１０ 回転制御ユニット
２５０ 試料台
２６０ Ｘ線源
２７０ 検出器
２８０ 駆動部
３００ 処理装置
３１１ 測定データ記憶部
３１２ 装置情報記憶部
３２０ 再構成部
３３０ 領域特定部
３４０ 仮補正部
３５０ 方式判定部
３６０ 指標解析部
３７０ プロット出力部
３８０ センターシフト量特定部
３９０ 補正部
４１０ 入力装置
４２０ 表示装置
６００ 表示画面
６１０ ボタン
６２０、６３０ 画像
６４０ ライン
６５０ 境界
６６０ａ、６６０ｂ、６７０ 表示枠
６８０ ＡｕｔｏＣｅｎｔｅｒボタン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】