特許 7715089 Ｘ線画像取得方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-07-22

(45)【発行日】2025-07-30

(54)【発明の名称】Ｘ線画像取得方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/046 20180101AFI20250723BHJP

   G01N 23/083 20180101ALI20250723BHJP

【ＦＩ】

G01N23/046

G01N23/083

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022107497

(22)【出願日】2022-07-04

(65)【公開番号】P2024006515

(43)【公開日】2024-01-17

【審査請求日】2024-05-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】豊田 哲弘

【審査官】大野 倫太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１８９５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０８４４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１３９３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２３３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４７３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０３７２９５２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２３／００－Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６

Ｇ０１Ｂ １５／００－Ｇ０１Ｂ １５／０８

Ａ６１Ｂ ６／００－Ａ６１Ｂ ６／５８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線撮影装置と、回転対称の３次元形状を有しかつ対称軸に直交する径方向の寸法が異なる複数の部分を有する較正用被写体とを対向させて配置し、モータを含む回転装置によって前記較正用被写体と前記Ｘ線撮影装置とを前記較正用被写体の前記対称軸に一致させた回転中心軸を中心として相対的に回転させ、角度ずれが生じない場合に前記較正用被写体の２次元形状が同一となる複数の撮影位置から、前記Ｘ線撮影装置によって前記較正用被写体の複数の較正用画像を撮影する工程と、
前記Ｘ線撮影装置と前記較正用被写体の３次元直交座標系を一致させた基準状態で前記Ｘ線撮影装置によって撮影される前記較正用被写体の基準画像の特徴量と、各々の前記較正用画像の特徴量とを比較して、各々の前記較正用画像を前記基準画像に一致させるための画像補正量を算出して記録する工程と、
前記較正用被写体と同様に被写体と前記Ｘ線撮影装置とを対向させて配置し、前記回転装置によって、前記回転中心軸を中心として前記Ｘ線撮影装置と前記被写体とを相対的に回転させ、前記複数の撮影位置から前記Ｘ線撮影装置によって前記被写体の複数のＸ線画像を撮影する工程と、
前記画像補正量に基いて前記被写体の前記複数のＸ線画像の各々を補正した複数の補正画像を取得する工程と、
を有することを特徴とするＸ線画像取得方法。

【請求項2】

前記複数の補正画像を用いて前記被写体の３次元ＣＴ画像を構成する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像取得方法。

【請求項3】

前記回転装置は、前記較正用被写体または前記被写体を支持した状態で前記回転中心軸を中心として回転する回転支持台と、前記Ｘ線撮影装置を前記較正用被写体または前記被写体に対向させて配置する産業用ロボットと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像取得方法。

【請求項4】

前記回転装置は、前記較正用被写体または前記被写体を前記回転中心軸の上に配置するための載置台と、前記Ｘ線撮影装置を前記載置台の上に配置された前記較正用被写体または前記被写体に対向させて前記較正用被写体または前記被写体の周囲で前記回転中心軸を中心として回転させる産業用ロボットと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像取得方法。

【請求項5】

前記回転装置は、前記較正用被写体または前記被写体を保持して前記回転中心軸の上に配置するための第１の産業用ロボットと、前記Ｘ線撮影装置を保持して前記較正用被写体または前記被写体に対向させる第２の産業用ロボットと、を備え、
前記第１の産業用ロボットと前記第２の産業用ロボットの少なくとも一方によって前記回転中心軸を中心として前記Ｘ線撮影装置と前記較正用被写体または前記被写体とを相対的に回転させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像取得方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、Ｘ線画像取得方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来からＸ線源とこのＸ線源に対向して設置される２次元検出器とを同一回転中心の円軌道面上で回転移動させながら被検体のＸ線透視画像を撮影するＸ線断層撮影装置に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載されたＸ線断層撮影装置は、Ｘ線源と、２次元Ｘ線撮影手段と、回転手段と、補正テーブルと、変換手段と、補正テーブル作成手段とを具備する（第００３１段落、請求項１、要約、および図１）。

【0003】

上記Ｘ線源は、円錐状にＸ線を照射する。上記２次元Ｘ線撮影手段は、Ｘ線源に対向して配置され、被検体を透過するＸ線を撮影する。上記回転手段は、Ｘ線源と２次元Ｘ線撮影手段とを同一回転中心の円軌道上で回転移動させる。上記補正テーブルは、前記２次元Ｘ線撮影手段に起因する前記画像の歪みを補正するための補正定数を格納する。上記変換手段は、上記補正テーブルに格納される補正定数に基づき、上記２次元Ｘ線撮影手段が撮影した画像を前記２次元検出手段に予め定めた直交座標に変換する。

【0004】

上記補正テーブル作成手段は、予め定められた手順に基づき上記補正テーブルを作成する。この補正テーブル作成手段は、直交座標が回転中心軸と平行および垂直となる変換定数を作成する座標軸補正テーブル作成手段を具備する。この従来のＸ線断層撮影装置によれば、２次元Ｘ線検出手段で撮影した画像を回転中心軸に平行かつ、ミッドプレーンに垂直な画像に補正することができる（特許文献１、第０１２５段落）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平９－１７３３３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記従来のＸ線断層撮影装置は、上記回転手段として、一般に医療用のＣＴ装置で使用される円環状の高精度な走査駆動手段を使用することを前提としている（特許文献１、第００５２段落、第００５６段落、図１）。そのため、この従来の装置は、産業用ロボットに使用されるような一般的なモータを使用することができず、装置全体のコストが増加する。また、この従来の装置は、被検体とＸ線源および２次元Ｘ線撮影手段との間に回転中心軸に平行な方向の位置ずれが発生した場合に、画像の補正が困難になる。

【0007】

本開示は、一般的なモータでＸ線撮影装置と被写体とを相対的に移動させて２次元Ｘ線画像を撮影したときに、Ｘ線撮影装置と被写体との相対的な位置と姿勢の関係が基準状態からずれても、そのずれを補正したＸ線画像を取得可能なＸ線画像取得方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様は、Ｘ線撮影装置と、回転対称の３次元形状を有しかつ対称軸に直交する径方向の寸法が異なる複数の部分を有する較正用被写体とを対向させて配置し、モータを含む回転装置によって前記較正用被写体と前記Ｘ線撮影装置とを前記較正用被写体の前記対称軸に一致させた回転中心軸を中心として相対的に回転させ、前記較正用被写体の２次元形状が同一となる複数の撮影位置から、前記Ｘ線撮影装置によって前記較正用被写体の複数の較正用画像を撮影する工程と、前記Ｘ線撮影装置と前記較正用被写体の３次元直交座標系を一致させた基準状態で前記Ｘ線撮影装置によって撮影される前記較正用被写体の基準画像の特徴量と、各々の前記較正用画像の特徴量とを比較して、各々の前記較正用画像を前記基準画像に一致させるための画像補正量を算出して記録する工程と、前記較正用被写体と同様に被写体と前記Ｘ線撮影装置とを対向させて配置し、前記回転装置によって、前記回転中心軸を中心として前記Ｘ線撮影装置と前記被写体とを相対的に回転させ、前記複数の撮影位置から前記Ｘ線撮影装置によって前記被写体の複数のＸ線画像を撮影する工程と、前記画像補正量に基いて前記被写体の前記複数のＸ線画像の各々を補正した複数の補正画像を取得する工程と、を有することを特徴とするＸ線画像取得方法である。

【0009】

上記一態様に係るＸ線画像取得方法は、前記複数の補正画像を用いて前記被写体の３次元ＣＴ画像を構成する工程を有してもよい。

【0010】

上記一態様に係るＸ線画像取得方法において、前記回転装置は、前記較正用被写体または前記被写体を支持した状態で前記回転中心軸を中心として回転する回転支持台と、前記Ｘ線撮影装置を前記較正用被写体または前記被写体に対向させて配置する産業用ロボットと、を備えていてもよい。

【0011】

上記一態様に係るＸ線画像取得方法において、前記回転装置は、前記較正用被写体または前記被写体を前記回転中心軸の上に配置するための載置台と、前記Ｘ線撮影装置を前記載置台の上に配置された前記較正用被写体または前記被写体に対向させて前記較正用被写体または前記被写体の周囲で前記回転中心軸を中心として回転させる産業用ロボットと、を備えていてもよい。

【0012】

上記一態様に係るＸ線画像取得方法において、前記回転装置は、前記較正用被写体または前記被写体を保持して前記回転中心軸の上に配置するための第１の産業用ロボットと、前記Ｘ線撮影装置を保持して前記較正用被写体または前記被写体に対向させる第２の産業用ロボットと、を備え、前記第１の産業用ロボットと前記第２の産業用ロボットの少なくとも一方によって前記回転中心軸を中心として前記Ｘ線撮影装置と前記較正用被写体または前記被写体とを相対的に回転させてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本開示の上記各態様によれば、一般的なモータでＸ線撮影装置と被写体とを相対的に移動させて２次元Ｘ線画像を撮影したときに、Ｘ線撮影装置と被写体との相対的な位置と姿勢の関係が基準状態からずれても、そのずれを補正したＸ線画像を取得可能なＸ線画像取得方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本開示のＸ線画像取得方法の一実施形態に係る装置構成を示す概略構成図。

【図2】図１に示すＸ線画像取得装置を構成する制御装置の機能ブロック図。

【図3】本開示に係るＸ線画像取得方法の一実施形態を示すフロー図。

【図4A】図１のＸ線撮影装置と較正用被写体の基準状態を示す斜視図。

【図4B】図４ＡのＸ線撮影装置によって撮影された基準画像。

【図5A】図１のＸ線撮影装置と較正用被写体の基準状態からのずれを示す斜視図。

【図5B】図５ＡのＸ線撮影装置によって撮影された較正用画像。

【図6A】図１のＸ線撮影装置と較正用被写体の基準状態からのずれを示す斜視図。

【図6B】図６ＡのＸ線撮影装置によって撮影された較正用画像。

【図7】図１のＸ線画像取得装置の変形例を示す概略構成図。

【図8】図１のＸ線画像取得装置の変形例を示す概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して本開示に係るＸ線画像取得方法の実施形態を説明する。

【0016】

図１は、本開示のＸ線画像取得方法の一実施形態に係る装置構成の一例を示す概略構成図である。図２は、図１に示すＸ線画像取得装置１を構成する制御装置４の機能ブロック図である。図３は、本開示に係るＸ線画像取得方法の一実施形態を示すフロー図である。

【0017】

図３に示す本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐは、たとえば、図１に示すようなＸ線画像取得装置１によって実施することができる。Ｘ線画像取得装置１は、たとえば、Ｘ線撮影装置２と、回転装置３と、制御装置４と、表示装置５と、を備えている。

【0018】

Ｘ線撮影装置２は、たとえば、Ｘ線発生器２１とＸ線検出器２２とを含む。Ｘ線発生器２１は、たとえば、制御装置４から入力される制御信号ＣＳ２１によって制御され、Ｘ線検出器２２との間に配置される被写体Ｏに円錐状のＸ線ビーム（コーンビーム）を照射する。Ｘ線検出器２２は、たとえば、制御装置４から入力される制御信号ＣＳ２２によって制御され、被写体Ｏを透過したＸ線を検出し、検出したＸ線に応じた被写体ＯのＸ線画像ＲＩを制御装置４へ出力する。

【0019】

Ｘ線検出器２２は、たとえば、フラットパネルディテクター、イメージインテンシファイアとＣＭＯＳセンサなどの可視光センサとの組み合わせ、または、Ｘ線ラインセンサなどによって構成することができる。Ｘ線発生器２１およびＸ線検出器２２は、たとえば、Ｘ線発生器２１およびＸ線検出器２２のそれぞれの動作状態ＡＳ２１，ＡＳ２２を制御装置４へ出力する。

【0020】

回転装置３は、たとえば、回転支持台３１と産業用ロボット３２とのうち、少なくとも一方を含む。図１に示す例において、回転装置３は、一つの回転支持台３１と二台の産業用ロボット３２によって構成されている。回転支持台３１および各々の産業用ロボット３２は、医療用のＣＴ装置で使用されるような高精度な走査駆動装置ではなく、一般的な産業用モータＭによって駆動される。

【0021】

回転支持台３１は、たとえば、被写体Ｏを支持する支持台３１１を、回転駆動部３１２に内蔵されたモータＭにより、支持台３１１に直交する回転中心軸Ａを中心として回転させる。回転駆動部３１２は、たとえば、制御装置４から制御信号ＣＳ３１が入力されて支持台３１１を回転させ、角度センサによって検出した支持台３１１の回転角度θ３１を制御装置４へ出力する。

【0022】

産業用ロボット３２は、たとえば、４軸から７軸の垂直多関節ロボットであり、各関節にモータＭおよびエンコーダが内蔵されている。図１に示す例において、第１の産業用ロボット３２Ａの先端のアタッチメントにＸ線撮影装置２のＸ線検出器２２が取り付けられ、第２の産業用ロボット３２Ｂの先端のアタッチメントにＸ線撮影装置２のＸ線発生器２１が取り付けられている。各々の産業用ロボット３２Ａ，３２Ｂは、制御装置４から制御信号ＣＳ３２Ａ，ＣＳ３２Ｂが入力され、制御装置４へ各関節の回転角度θ３２Ａ，θ３２Ｂを出力する。

【0023】

制御装置４は、たとえば、図示を省略する中央処理装置（ＣＰＵ）と、メモリと、タイマと、入出力部を含む一つ以上のマイクロコントローラによって構成されている。制御装置４は、たとえば、ハードディスクなどの記憶装置を含んでもよい。制御装置４は、たとえば、図２に示すように、Ｘ線撮影装置制御部４１と、回転装置制御部４２と、画像処理部４３と、を有している。図２に示す制御装置４の各部は、たとえば、メモリや記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵによって実行することによって実現される制御装置４の各機能を表している。

【0024】

Ｘ線撮影装置制御部４１は、Ｘ線撮影装置２の動作を制御する。Ｘ線撮影装置制御部４１は、たとえば、Ｘ線発生器制御部４１１と、Ｘ線検出器制御部４１２とを含む。Ｘ線発生器制御部４１１は、たとえば、Ｘ線発生器２１から入力された動作状態ＡＳ２１に基いて、Ｘ線発生器２１へ制御信号ＣＳ２１を出力して、Ｘ線発生器２１によるＸ線の照射開始と停止および出力などを制御する。Ｘ線検出器制御部４１２は、Ｘ線検出器２２から入力された動作状態ＡＳ２２に基いて、Ｘ線検出器２２へ制御信号ＣＳ２２を出力して、Ｘ線検出器２２によるＸ線の検出条件などを制御する。

【0025】

回転装置制御部４２は、たとえば、回転支持台制御部４２１と、第１ロボット制御部４２２Ａと、第２ロボット制御部４２２Ｂと、を有している。回転支持台制御部４２１は、回転支持台３１から入力された支持台３１１の回転角度θ３１に基いて、回転駆動部３１２へ制御信号ＣＳ３１を出力し、支持台３１１の回転を制御する。第１および第２ロボット制御部４２２Ａ，４２２Ｂは、それぞれ、第１および第２の産業用ロボット３２Ａ，３２Ｂから入力された各関節の角度θ３２Ａ，θ３２Ｂなどの情報に基いて、これらのロボットへ制御信号ＣＳ３２Ａ，ＣＳ３２Ｂを出力し、これらのロボットの動作を制御する。

【0026】

画像処理部４３は、たとえば、Ｘ線検出器２２から出力されたＸ線画像ＲＩを入力とし、Ｘ線画像ＲＩを補正した補正画像ＣＲＩを取得する。また、画像処理部４３は、たとえば、取得した補正画像ＣＲＩに基いて３次元ＣＴ画像３ＤＲＩを構成し、表示装置５へ出力する。画像処理部４３は、たとえば、Ｘ線画像収集部４３１と、Ｘ線画像処理部４３２と、補正量算出部４３３と、補正量記憶部４３４と、Ｘ線画像補正部４３５と、３次元画像構成部４３６とを有している。これら画像処理部４３の各部の動作については後述する。

【0027】

次に、前述のＸ線画像取得装置１を用いた本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐを説明する。図３に示すように、本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐが開始されると、較正用画像を撮影する工程Ｐ１が実施される。この工程Ｐ１では、たとえば、Ｘ線撮影装置２と較正用被写体ＣＯ（図４Ａ参照）とを対向させて配置し、Ｘ線撮影装置２によって較正用被写体ＣＯのＸ線画像を撮影して較正用画像ＣＩを取得する。

【0028】

図４Ａは、図１のＸ線撮影装置２と較正用被写体ＣＯの基準状態を示す斜視図である。図４Ｂは、図４ＡのＸ線撮影装置２によって撮影された基準画像ＳＩの一例を示す画像図である。工程Ｐ１では、まず、Ｘ線撮影装置２と較正用被写体ＣＯとを対向させて配置する。より具体的には、たとえば、Ｘ線画像取得装置１の回転支持台３１の支持台３１１の上に、較正用被写体ＣＯを載置して固定する。

【0029】

ここで、較正用被写体ＣＯは、たとえば、Ｘ線画像を取得可能な所定のＸ線透過率またはＸ線吸収係数を有する金属などの素材によって形成され、回転対称の３次元形状を有している。また、較正用被写体ＣＯは、対称軸に直交する径方向の寸法が異なる複数の部分を有している。図４Ａおよび図４Ｂに示す例において、較正用被写体ＣＯは、一方の端部と他方の端部の直径が異なり、対称軸方向の中央部に径方向の段差を有する円柱状の形状を有している。較正用被写体ＣＯの３次元形状および寸法などの情報は、たとえば、あらかじめ、画像処理部４３を構成するメモリや記憶装置に記憶されている。

【0030】

なお、較正用被写体ＣＯの形状は、回転対称の３次元形状を有しかつ対称軸に直交する径方向の寸法が異なる複数の部分を有するものであれば、特に限定されない。較正用被写体ＣＯの形状は、直径が異なる複数の部分を有する円柱以外にも、たとえば、円筒状、多角形の柱状または筒状、一つまたは複数の中実または中空の球状、もしくは複数の凹部と凸部を有する形状などを採用することが可能である。

【0031】

較正用被写体ＣＯは、たとえば、回転対称の３次元形状の対称軸を、回転支持台３１の支持台３１１の回転中心軸Ａと一致させるように、回転支持台３１の支持台３１１に支持および固定される。なお、Ｘ線撮影装置２による較正用画像ＣＩの撮影時に回転支持台３１を回転させない場合や回転しない支持台を用いる場合には、較正用被写体ＣＯの対称軸と、較正用被写体ＣＯの周囲を回転するＸ線撮影装置２の回転中心軸Ａとを一致させる。

【0032】

次に、図４Ａに示すように、Ｘ線撮影装置２のＸ線発生器２１およびＸ線検出器２２と較正用被写体ＣＯとを対向させる。より具体的には、制御装置４の第１ロボット制御部４２２Ａにより第１の産業用ロボット３２Ａの動作を制御し、Ｘ線発生器２１を移動させて較正用被写体ＣＯに対向させる。また、制御装置４の第２ロボット制御部４２２Ｂにより第２の産業用ロボット３２Ｂの動作を制御し、Ｘ線発生器２１を移動させて間に較正用被写体ＣＯを介してＸ線発生器２１に対向させる。

【0033】

ここで、図４Ａは、Ｘ線撮影装置２の３次元直交座標系と、較正用被写体ＣＯの３次元直交座標系とを一致させた基準状態を示している。また、図４Ｂは、図４Ａに示す基準状態でＸ線撮影装置２によって撮影される較正用被写体ＣＯのＸ線画像である基準画像ＳＩを示している。すなわち、基準状態は、Ｘ線撮影装置２における幅方向（Ｘ軸方向）、奥行方向（Ｙ軸方向）、および高さ方向（Ｚ軸方向）と、較正用被写体ＣＯにおける幅方向（Ｘ軸方向）、奥行方向（Ｙ軸方向）、および高さ方向（Ｚ軸方向）とが平行であり、各々の座標原点が一致した状態である。

【0034】

このような基準状態で、制御装置４のＸ線発生器制御部４１１およびＸ線検出器制御部４１２によってＸ線撮影装置２のＸ線発生器２１およびＸ線検出器２２の動作を制御して、較正用被写体ＣＯのＸ線画像である基準画像ＳＩを撮影する。なお、較正用被写体ＣＯの基準画像ＳＩは、較正用被写体ＣＯの３次元形状情報と、基準状態のＸ線撮影装置２と較正用被写体ＣＯの位置関係とに基いて、演算により取得することも可能である。較正用被写体ＣＯの基準画像ＳＩは、たとえば、制御装置４のＸ線画像収集部４３１へ入力され、画像処理部４３を構成するメモリや記憶装置に記憶される。

【0035】

次に、モータＭを含む回転装置３によって、較正用被写体ＣＯとＸ線撮影装置２とを回転中心軸Ａを中心として相対的に回転させる。より具体的には、制御装置４の回転支持台制御部４２１によって回転支持台３１の支持台３１１を回転させ、較正用被写体ＣＯを較正用被写体ＣＯの対称軸に一致させた回転支持台３１の回転中心軸Ａを中心に回転させる。または、回転支持台３１の支持台３１１を回転させず、制御装置４の第１ロボット制御部４２２Ａおよび第２ロボット制御部４２２Ｂによって第１および第２の産業用ロボット３２Ａ，３２Ｂの動作を制御して、Ｘ線撮影装置２を較正用被写体ＣＯの周囲で回転中心軸Ａを中心に回転させる。

【0036】

そして、較正用被写体ＣＯの２次元形状が同一となる複数の撮影位置から、Ｘ線撮影装置２によって較正用被写体ＣＯの複数の較正用画像ＣＩを撮影する。Ｘ線撮影装置２のＸ線検出器２２は、撮影した複数の較正用画像ＣＩを制御装置４の画像処理部４３へ出力する。画像処理部４３は、たとえば、Ｘ線検出器２２からＸ線画像収集部４３１へ入力された複数の較正用画像ＣＩを、画像処理部４３を構成するメモリや記憶装置に記憶させる。以上により、図３に示す工程Ｐ１が終了する。

【0037】

その後、図３に示すように、画像補正量を算出して記録する工程Ｐ２が実施される。この工程Ｐ２では、前述の基準画像ＳＩの特徴量と、複数の較正用画像ＣＩの特徴量とを比較して、各々の較正用画像ＣＩを基準画像ＳＩに一致させるための画像補正量を算出して記録する。より具体的には、画像処理部４３は、たとえば、Ｘ線画像収集部４３１により、基準画像ＳＩの特徴量と、各々の較正用画像ＣＩの特徴量とを算出する。

【0038】

ここで、基準画像ＳＩは、前述のように、Ｘ線撮影装置２と較正用被写体ＣＯの３次元直交座標系を一致させた図４Ａに示すような基準状態において、Ｘ線撮影装置２によって撮影される、較正用被写体ＣＯの図４Ｂに示すようなＸ線画像である。Ｘ線画像収集部４３１は、基準画像ＳＩおよび各々の較正用画像ＣＩの特徴量として、較正用被写体ＣＯの画像の外形の輪郭、中空の較正用被写体ＣＯの内壁の輪郭、または凹凸や段差などの形状、寸法、および位置を算出する。

【0039】

図５Ａおよび図５Ｂならびに図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、Ｘ線撮影装置２と較正用被写体ＣＯとの位置関係に基準状態からのずれが生じたときの斜視図および較正用画像ＣＩを示している。

【0040】

図５Ａに示すように、Ｘ線撮影装置２と較正用被写体ＣＯとをモータＭを含む回転装置３によって回転中心軸Ａを中心として相対的に回転させた結果、較正用被写体ＣＯがＹ軸を中心に回転する角度ずれが生じたとする。この場合、図５Ｂに示すように、較正用画像ＣＩにおいて、較正用被写体ＣＯの画像は、画像面に垂直なＹ軸を中心として所定の角度だけ、基準画像ＳＩにおける較正用被写体ＣＯの画像からずれた状態になる。

【0041】

また図６Ａに示すように、Ｘ線撮影装置２と較正用被写体ＣＯとをモータＭを含む回転装置３によって回転中心軸Ａを中心として相対的に回転させた結果、較正用被写体ＣＯがＸ軸を中心に回転する角度ずれが生じたとする。この場合、図５Ｂに示すように、較正用画像ＣＩにおいて、較正用被写体ＣＯの画像は、Ｚ軸に平行な上下方向において、Ｘ軸に平行な左右方向の寸法が、画像の上方側ほど縮小された状態になる。

【0042】

Ｘ線画像処理部４３２は、たとえば、図４Ｂに示すような基準画像ＳＩにおける較正用被写体ＣＯの特徴量と、回転中心軸Ａを中心とする円軌道上の複数の撮影位置で撮影された図５Ｂおよび図６Ｂのような複数の較正用画像ＣＩの各々の特徴量とを算出する。そして、補正量算出部４３３は、たとえば、Ｘ線画像処理部４３２によって算出された基準画像ＳＩの特徴量と、各々の較正用画像ＣＩの特徴量とを比較し、各々の較正用画像ＣＩを基準画像ＳＩに一致させるための画像補正量を算出する。

【0043】

なお、Ｘ線画像処理部４３２および補正量算出部４３３は、較正用画像ＣＩにおける３次元直交座標系の各軸方向の較正用被写体ＣＯのずれについても、同様に特徴量を算出して画像補正量を算出することが可能である。さらに、補正量記憶部４３４は、補正量算出部４３３によって算出された各々の較正用画像ＣＩの画像補正量を、画像処理部４３を構成するメモリや記憶装置に記憶させる。以上により、図３に示す工程Ｐ２が終了する。その後、図１および図３に示すように、被写体ＯのＸ線画像ＲＩを撮影する工程Ｐ３が実施される。

【0044】

この工程Ｐ３では、まず、較正用被写体ＣＯと同様に、たとえば、自動車部品などの被写体ＯとＸ線撮影装置２とを対向させて配置する。より具体的には、較正用被写体ＣＯに替えて、被写体Ｏを回転支持台３１の支持台３１１の上に載置する。そして、制御装置４の回転装置制御部４２により第１および第２の産業用ロボット３２Ａ，３２Ｂの動作を制御して、図４Ａに示す較正用被写体ＣＯと同様に、被写体ＯとＸ線撮影装置２とを対向させて配置する。

【0045】

その後、回転装置３によって、回転中心軸Ａを中心としてＸ線撮影装置２と被写体Ｏとを相対的に回転させ、Ｘ線撮影装置２によって被写体Ｏの複数のＸ線画像ＲＩを撮影する。より詳細には、たとえば、制御装置４の回転装置制御部４２により回転支持台３１の回転駆動部３１２の回転または第１および第２の産業用ロボット３２Ａ，３２Ｂの回転動作を制御して、回転中心軸Ａを中心としてＸ線撮影装置２と被写体Ｏとを相対的に回転させる。

【0046】

さらに、制御装置４のＸ線撮影装置制御部４１によってＸ線撮影装置２を制御して、各々の較正用画像ＣＩを取得した各々の撮影位置から、Ｘ線撮影装置２によって被写体ＯのＸ線画像ＲＩを撮影する。Ｘ線検出器２２は、撮影された複数のＸ線画像ＲＩを、画像処理部４３のＸ線画像収集部４３１へ出力する。以上により、図３に示す工程Ｐ３が終了する。その後、図３に示す補正画像を取得する工程Ｐ４が実施される。

【0047】

この工程Ｐ４では、たとえば、画像処理部４３のＸ線画像補正部４３５により、前述の工程Ｐ２で補正量記憶部４３４に記録された画像補正量に基いて、被写体Ｏの複数のＸ線画像ＲＩの各々を補正した複数の補正画像ＣＲＩを取得する。より具体的には、Ｘ線画像補正部４３５は、たとえば、図５Ｂに示す較正用画像ＣＩを撮影した撮影位置では、較正用被写体ＣＯの較正用画像ＣＩを回転させて基準画像ＳＩに一致させる画像補正量を用い、被写体ＯのＸ線画像ＲＩを補正して補正画像ＣＲＩを取得する。

【0048】

また、Ｘ線画像補正部４３５は、たとえば、図６Ｂに示す較正用画像ＣＩを撮影した撮影位置では、較正用被写体ＣＯの較正用画像ＣＩの縮小された部分を拡大させて基準画像ＳＩに一致させる画像補正量を用い、被写体ＯのＸ線画像ＲＩを補正して補正画像ＣＲＩを取得する。Ｘ線画像補正部４３５は、被写体Ｏの各々の撮影位置に対応する画像補正量によって各々のＸ線画像ＲＩを補正することによって取得した複数の補正画像ＣＲＩを、たとえば、３次元画像構成部４３６へ出力する。

【0049】

以上により、図３に示す工程Ｐ４が終了する。その後、たとえば、３次元コンピュータ断層撮影（computed tomography：ＣＴ）画像を構成する工程Ｐ５が実施される。この工程Ｐ５では、たとえば、画像処理部４３の３次元画像構成部４３６により、複数の補正画像ＣＲＩを用いて被写体Ｏの３次元ＣＴ画像３ＤＲＩを構成する。３次元画像構成部４３６は、たとえば、構成した３次元ＣＴ画像３ＤＲＩを、表示装置５へ出力する。

【0050】

表示装置５は、たとえば、液晶表示装置または有機ＥＬ表示装置などによって構成され、３次元画像構成部４３６から入力された被写体Ｏの３次元ＣＴ画像３ＤＲＩを表示する。以上により、図３に示す工程Ｐ５が終了し、本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐの全工程が終了する。

【0051】

以上のように、本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐは、複数の較正用画像ＣＩを撮影する工程Ｐ１と、画像補正量を算出して記録する工程Ｐ２と、被写体Ｏの複数のＸ線画像ＲＩを撮影する工程Ｐ３と、複数の補正画像ＣＲＩを取得する工程Ｐ４と、を有している。工程Ｐ１では、Ｘ線撮影装置２と、回転対称の３次元形状を有しかつ対称軸に直交する径方向の寸法が異なる複数の部分を有する較正用被写体ＣＯとを対向させて配置する。そして、モータＭを含む回転装置３によって較正用被写体ＣＯとＸ線撮影装置２とを較正用被写体ＣＯの対称軸に一致させた回転中心軸Ａを中心として相対的に回転させる。そして、較正用被写体ＣＯの２次元形状が同一となる複数の撮影位置から、Ｘ線撮影装置２によって較正用被写体ＣＯの複数の較正用画像ＣＩを撮影する。工程Ｐ２では、Ｘ線撮影装置２と較正用被写体ＣＯの３次元直交座標系を一致させた基準状態でＸ線撮影装置２によって撮影される較正用被写体ＣＯの基準画像ＳＩの特徴量と、各々の較正用画像ＣＩの特徴量とを比較する。そして、各々の較正用画像ＣＩを基準画像ＳＩに一致させるための画像補正量を算出して記録する。工程Ｐ３では、較正用被写体ＣＯと同様に被写体ＯとＸ線撮影装置２とを対向させて配置する。そして、回転装置３によって、回転中心軸Ａを中心としてＸ線撮影装置２と被写体Ｏとを相対的に回転させ、上記複数の撮影位置からＸ線撮影装置２によって被写体Ｏの複数のＸ線画像ＲＩを撮影する。工程Ｐ４では、上記画像補正量に基いて被写体Ｏの前記複数のＸ線画像ＲＩの各々を補正した複数の補正画像ＣＲＩを取得する。

【0052】

本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐでは、Ｘ線撮影装置２の回転支持台３１や産業用ロボット３２に用いられるような一般的なモータＭを使用して、Ｘ線撮影装置２と被写体Ｏとを回転中心軸Ａを中心として相対的に回転させて２次元Ｘ線画像を撮影する。そのため、医療用のＣＴ装置で使用される高精度な走査駆動装置とは異なり、Ｘ線撮影装置２と被写体Ｏとの相対的な位置と姿勢の関係が基準状態からずれる場合がある。このような場合でも、本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐでは、あらかじめ較正用被写体ＣＯを用いて撮影位置ごとに画像補正量を求めて記録しておくことができる。

【0053】

したがって、本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐによれば、各々の撮影位置で撮影されてモータＭに起因するずれを含む被写体ＯのＸ線画像ＲＩを、画像補正量を用いてずれのない補正画像ＣＲＩに補正することができる。これにより、一般的な産業用のモータＭを使用してＸ線画像取得装置１のコストを低減することができ、Ｘ線撮影装置２と被写体Ｏとの間に回転中心軸Ａに平行な方向の位置ずれが発生した場合でも、Ｘ線画像ＲＩを補正した補正画像ＣＲＩを取得することが可能になる。

【0054】

また、本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐは、複数の補正画像ＣＲＩを用いて被写体Ｏの３次元ＣＴ画像３ＤＲＩを構成する工程Ｐ５を有している。これにより、一般的なモータＭを使用して、Ｘ線撮影装置２と被写体Ｏとの相対的な位置と姿勢の関係が基準状態からずれても、そのずれによる影響が補正された補正画像ＣＲＩを使用して３次元ＣＴ画像３ＤＲＩを構成することが可能になる。

【0055】

また、本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐにおいて、回転装置３は、回転支持台３１と産業用ロボット３２とを備えている。回転支持台３１は、較正用被写体ＣＯまたは被写体Ｏを支持した状態で回転中心軸Ａを中心として回転する。産業用ロボット３２は、Ｘ線撮影装置２を較正用被写体ＣＯまたは被写体Ｏに対向させて配置する。これにより、医療用のＣＴ装置で使用される高精度な走査駆動装置を使用する場合と比較して、Ｘ線撮影装置２を設置する位置の自由度が飛躍的に向上し、Ｘ線画像ＲＩを撮影可能な被写体Ｏの大きさおよび形状の制約が大幅に緩和される。

【0056】

また、本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐは、前述のように、必ずしも回転支持台３１によって較正用被写体ＣＯまたは被写体ＯをＸ線撮影装置２に対して回転させなくてもよい。すなわち、回転装置３は、較正用被写体ＣＯまたは被写体Ｏを回転中心軸Ａの上に配置するための載置台と、Ｘ線撮影装置２を載置台の上に配置された較正用被写体ＣＯまたは被写体Ｏに対向させる産業用ロボット３２と、を備えることができる。この場合、産業用ロボット３２は、Ｘ線撮影装置２を較正用被写体ＣＯまたは被写体Ｏの周囲で回転中心軸Ａを中心として回転させる。これにより、回転支持台３１で回転させることが困難な大型の被写体ＯのＸ線画像ＲＩを撮影することが可能になる。

【0057】

図７は、図１のＸ線画像取得装置１の変形例を示す概略構成図である。図１に示すＸ線画像取得装置１では、回転装置３が一台の回転支持台３１と二台の産業用ロボット３２とによって構成されている例を説明したが、回転装置３は、たとえば、一台の回転支持台３１と一台の産業用ロボット３２によって構成することも可能である。この場合、回転装置３は、Ｘ線撮影装置２のＸ線発生器２１とＸ線検出器２２とを対向させた状態で支持するブラケット３３を備えることができる。

【0058】

ブラケット３３は、たとえば、産業用ロボット３２の先端のアタッチメントに取り付けられ、較正用被写体ＣＯまたは被写体Ｏの上方に支持される。この状態で、制御装置４によって回転支持台３１を回転させるか、または、制御装置４によって産業用ロボット３２の先端のアタッチメントを回転させて、較正用被写体ＣＯまたは被写体Ｏと産業用ロボット３２とを回転中心軸Ａを中心として相対的に回転させる。

【0059】

図７の変形例に係るＸ線画像取得装置１を用いることで、図１に示すＸ線画像取得装置１を使用する前述の実施形態に係るＸ線画像取得方法Ｐと比較して、較正用被写体ＣＯおよび被写体ＯとＸ線撮影装置２との相対位置の調整が容易になる。これにより、被写体Ｏの一部または複数個所のＸ線画像ＲＩを撮影する場合に、撮像系の調整工数などの負担が軽減される。また、回転支持台３１を回転しない載置台に置き換え、産業用ロボット３２とブラケット３３のみで回転装置３を構成することも可能になる。

【0060】

図８は、図１のＸ線画像取得装置１の他の変形例を示す概略構成図である。この変形例に係るＸ線画像取得装置１において、回転装置３は、第１の産業用ロボット３２Ａと第２の産業用ロボット３２Ｂを備え、回転支持台３１を有しない。第１の産業用ロボット３２Ａは、較正用被写体ＣＯまたは被写体Ｏを保持して回転中心軸Ａの上に配置する。第２の産業用ロボット３２Ｂは、図７に示す変形例と同様に、ブラケット３３を介してＸ線撮影装置２を保持して較正用被写体ＣＯまたは被写体Ｏに対向させる。回転装置３は、第１の産業用ロボット３２Ａと第２の産業用ロボット３２Ｂの少なくとも一方によって、回転中心軸Ａを中心としてＸ線撮影装置２と較正用被写体ＣＯまたは被写体Ｏとを相対的に回転させる。

【0061】

本実施形態のＸ線画像取得方法Ｐは、図８に示す変形例に係るＸ線画像取得装置１を使用することで、制御装置４によって第１の産業用ロボット３２Ａを制御して、被写体Ｏのピッキング、Ｘ線画像ＲＩの撮影、および撮影後の被写体Ｏの搬送を自動化することができる。したがって、被写体ＯのＸ線画像ＲＩおよび補正画像ＣＲＩの取得効率を向上させることが可能になる。

【0062】

以上説明したように、本実施形態およびその変形例によれば、一般的なモータＭでＸ線撮影装置２と被写体Ｏとを相対的に移動させて２次元のＸ線画像ＲＩを撮影したときに、Ｘ線撮影装置２と被写体Ｏとの相対的な位置と姿勢の関係が基準状態からずれても、そのずれを補正した補正画像ＣＲＩを取得可能なＸ線画像取得方法Ｐを提供することができる。したがって、Ｘ線画像取得装置１のコストを低減しつつ、回転中心軸Ａに平行な方向のずれを含むモータＭに起因する被写体ＯのＸ線画像ＲＩのずれを補正した補正画像ＣＲＩを取得することが可能になる。

【0063】

以上、図面を用いて本開示に係るＸ線画像取得方法の実施形態とその変形例を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態および変形例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。

【符号の説明】

【0064】

２ Ｘ線撮影装置
３ 回転装置
３１ 回転支持台（載置台）
３２ 産業用ロボット
３２Ａ 第１の産業用ロボット
３２Ｂ 第２の産業用ロボット
３ＤＲＩ ３次元ＣＴ画像
Ａ 回転中心軸
ＣＩ 較正用画像
ＣＯ 較正用被写体
ＣＲＩ 補正画像
Ｍ モータ
Ｏ 被写体
Ｐ Ｘ線画像取得方法
Ｐ１ 較正用画像を撮影する工程
Ｐ２ 画像補正量を算出して記録する工程
Ｐ３ 被写体のＸ線画像を撮影する工程
Ｐ４ 補正画像を取得する工程
Ｐ５ ３次元ＣＴ画像を構成する工程
ＲＩ Ｘ線画像
ＳＩ 基準画像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】