X射线检查装置以及x射线检查方法

X射线检查装置以及x射线检查方法
【专利摘要】能够以更高的分辨率、更高的可靠性对存在于对象物中的异物等进行检测。根据检测出的帧数据，制作在X射线管(31)与X射线检测装置(22)之间的空间中设定的、与扫描方向平行的多个断层面的帧数据。根据X射线束的扇形的扩散程度和多个断层像在从检测面起始的高度方向上的位置差异进行该制作。基于多个断层面的帧数据，根据X射线分层摄影法分别制作断层像。对每个像素计算与该各个断层像中的像素值的变化相对应的边缘信息，并制作该边缘信息的三维分布。在贯穿多个断层面的方向上搜索该边缘信息。作为该搜索结果，检测出表示边缘信息的最大值的像素，并且仅将在位置上与该检测出的像素相对应的多个断层像的像素合成为一张合成图像。
【专利说明】
X射线检查装置以及X射线检查方法
技术领域
[0001]本发明涉及使用X射线对对象物的内部进行检查的X射线检查装置以及X射线检查方法，特别是涉及适用于进行查找是否存在异物或者感兴趣的对象物的检查等的X射线检查装置以及X射线检查方法，其中，所述异物是有可能存在于食品、工业制品、乳房等人体的一部分等对象物的内部或者外表面、且与对象物的组成不同的物质。
【背景技术】
[0002]近年来，从公共卫生和食品安全的观点来看，对有可能包含在食品内部的异物进行检查的必要性不断增高。
[0003]该X射线检查的方法有很多，但是备受关注的检查方法是使用X射线来收集食品内部的物质信息的方法。作为达成此目的的一例，已知一种所谓的在线(inline)型X射线检查装置，该在线型X射线检查装置隔着搬送用的传送带在上下配置X射线管和检测器，并通过X射线检查载放在传送带上的检查对象食品。在该装置的情况下，检查对象食品被载放在传送带(运输线)上进行搬送，并经过X射线管的X射线照射视野。通过传送带下侧的检测器检测从经过的食品中透过的X射线，并根据该检测数据制作图像。例如通过软件对该图像进行图像处理，由此能够发现是否存在有可能混入该食品内部的异物和异物的种类。另外，检查对象不仅限于异物，还可以是在X射线上产生对比度差且需要更准确地求出大小、形状或重量的对象物。
[0004]因此，该在线型X射线检查装置面向于作为流水线作业而对大量食品进行检查的场所。举出该X射线装置的具体例子，在I分钟内例如前进60m的搬送传送带上载放检查对象食品(例如，青椒等蔬菜、制造出来的面包等食物、切块肉)。在传送带的上方设置X射线发生器，另外，在放置有食品的传送带的下侧、即循环的传送带的中间设置竖长的X射线检测器，该X射线检测器具有覆盖运输线的整个宽度的检测面。例如与搬送传送带的移动速度同步地对从检测器以固定帧率输出的帧数据进行加法运算。
[0005]目前，大多使用组合了闪烁器和光电转换元件的检测器。这是为了相对于20keV?150keV程度的X射线能量提高X射线检测灵敏度。闪烁器一般使用CsI或GOS等闪烁器。因此，闪烁器的响应速度较慢，存在余辉特性，动态范围较窄。因此，检查对象物仅限于X射线吸收比较少、厚度较薄的食品，抑制了向运输线投入食品的食品投入量等，限制了使用者侧的装置使用。
[0006]为了多少缓解该限制，还已知一种使用双能检测器的食品检查装置(异物检测装置)，该食品检查装置使用于吸收低能量的X射线的检测器和用于吸收高能量的X射线的检测器重叠配置。在该装置的情况下，形成如下的体系，即根据从两个检测器输出的帧数据分别重建两种图像，并计算两个图像的差分，从而描绘出异物。但是，即使是该装置，分辨率也不足，例如对于想要检测出小到例如0.3mm左右的小异物的需求来说，设置了如下的限制，即放慢速度，或者将检查对象物限定于较薄的对象物，或者更加分散地配置检查对象物等。难以稳定地对这种小异物的X射线吸收差进行检查。
[0007]在现实中，对传送带上的高度方向的单一断层面(或者断面)的图像进行目视观察时，能够检测出存在于该断层面或者存在于该断层面附近位置的异物。但是，难以检测出远离该断层面或者三维存在的异物。
[0008]考虑到这样的观点，已知记载于专利文献I的日本特表2012-509735号的用于制作多断层面的图像的方法以及装置。该公报中记载的技术示例出了如下的方案，即组合了光子计数型X射线检测器和断层合成摄影法(tomosynthesis)，根据希望的X射线能量组(energy bin)的帧数据，在用于乳房X射线检查时获得受检体的多个切面的图像。此外，在非破坏性检查领域中，该断层合成摄影法也被称作X射线分层摄影(Iaminography)法。
[0009]同样的多断层面的图像化的方法还记载于专利文献2的日本特开2005-13736号中。
[0010]在先技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本特表2012-509735号
[0013]专利文献2:日本特开2005-13736号

【发明内容】

[0014]发明所要解决的技术问题
[0015]但是，虽然上述专利文献I以及专利文献2中记载的图像化方法考虑了X射线的能量组以及光子计数，但是，仅仅是使用断层合成摄影法单纯地制作对象空间的多个断层面或者切面的图像。即，尽管X射线从点状的X射线焦点扩散放射，但是并未提及因该X射线以扇形扩散而引起的多个断层面相互之间的浓度差，以及因从检测器的检测面至多个断层像的高度差异而引起的放大倍率的差异。因此，由于每个断层面的分辨率不同，所以无法分辨在这样的多个断层像中拍摄到的对象物和存在于该对象物内部的非常细小的异物(例如0.3mm左右的细小的异物)。另外，即使利用由计算机进行的自动诊断，也极难通过目视观察多个断层像来对是否检测出异物进行判断。
[0016]因此，本发明是鉴于上述以往的X射线检查中存在的问题而做成的，其目的在于提供一种X射线检查装置以及X射线检查方法，能够以更高的分辨率描绘出存在于处在对象空间内的对象物中的异物(与对象物的组成不同的物质)，能够更容易且可靠性更高地检测出存在该异物。
[0017]用于解决技术问题的方案
[0018]为了实现上述目的，本发明的一个实施方式提供一种X射线检查装置，其具备:X射线发生器，该X射线发生器具备用于产生X射线束的X射线管，所述X射线束在扫描方向上具有规定的锥角并且在沿着与该扫描方向垂直的断面的方向上具有规定的扇形角；以及X射线检测器，该X射线检测器具备二维排列的多个像素，用于每隔固定时间输出表示入射到该各像素上的所述X射线束的强度的帧数据;使检查对象位于将所述X射线管和所述X射线检测器相互对置且相互分离配置时形成的该X射线管与该X射线检测器之间的空间中，一边使配对的该X射线管以及该X射线检测器或者该检查对象中的任意一方相对于另一方沿所述扫描方向相对移动，一边收集从该X射线检测器输出的所述帧数据，并使用该帧数据对所述检查对象的内部状态进行检查。该X射线检查装置的特征在于，具备:帧数据制作单元52?56，基于所述帧数据，根据所述X射线的扇形的扩散程度和多个断层面在垂直方向上的位置差异，制作该多个断层面各自的帧数据，其中，所述多个断层面是在所述X射线管与所述X射线检测器之间的所述空间中设定的，且与所述扫描方向平行;断层像制作单元57，对通过该帧数据制作单元制作的所述多个断层面的帧数据应用X射线分层摄影法，以制作该多个断层面的断层像;边缘信息制作单元58?62，对该多个断层像各自的每个像素计算边缘信息，并制作该边缘信息的三维分布，其中，所述边缘信息与通过该断层像制作单元制作的所述多个断层像各自之中的像素值的变化相对应；以及合成图像制作单元62?63，对每个所述像素以贯穿该多个断层面的方式在所述垂直方向上搜索通过该边缘信息计算单元计算出的所述三维分布的边缘信息，并检测出表示该边缘信息的最大值(或者极大值)的像素、边缘信息的强度及其波动情况，并且仅选择在位置上与该检测出的像素相对应的所述多个断层像或者根据该多个断层像制作的断层像的像素并进行合成，从而制作一张合成图像。
[0019]优选为，由LSI电路例如FPGA(Field Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)等硬件电路在X射线检测器的输出侧构成帧数据制作单元、断层像制作单元、边缘信息制作单元以及合成图像制作单元。
[0020]优选为，具备合成图像提示单元23，该合成图像提示单元23用于以可视化的方式提示所述合成图像制作单元制作的所述一张合成图像。进一步优选为，具备边缘信息输出单元64、69、68，该边缘信息输出单元64、69、68用于输出所述边缘信息的三维分布数据。
[0021]进一步可以具备边缘信息指标化单元70，该边缘信息指标化单元70根据所述边缘信息的三维分布，使构成该三维分布的该边缘信息的特性曲线(prof ile)指标化。
[0022]发明的有益效果
[0023]根据本发明，基于通过X射线检测器检测出的X射线透过数据、即帧数据，根据从X射线管照射的X射线在对象空间中的扩散程度和从X射线检测器的检测面起始的高度差异，制作在对象空间、即放置对象物的检查空间中作成的多个断层面各自的帧数据。对该多个断层像各自的帧数据应用X射线分层摄影法，以制作该多个断层面各自的断层像。进一步，对该多个断层像各自的每个像素计算边缘信息，并制作该边缘信息的三维分布，其中，所述边缘信息与该多个断层像各自之中的像素值的变化相对应。对每个像素在贯穿该多个断层面的方向(例如，从各像素观察X射线管的焦点的方向，或者从各个像素贯穿该多个断层面的方向)上搜索该三维分布的边缘信息，并检测出表示该边缘信息的最大值(或者极大值)的像素，并且仅合成位置上与该检测出的像素相对应的断层像的像素，从而制作一张合成图像。
[0024]S卩，合成图像是，在多个断层像中仅对呈现出边缘信息的最大值(或者极大值)的像素进行编辑而得到的图像。因此，当在对象物的内部存在异物等其他物质(X射线透过率与对象物不同的物质)时，强调该物质的边缘即轮廓。并且，在各断层面使该物质最佳焦点化，其模糊度较少，信号强度较高。
[0025]因此，在合成图像中，以高分辨率描绘出异物和检查对象物等。即，能够将合成图像视为从一个方向透视对象物且仅使存在于该对象物中的异物等其他物质最佳焦点化的透视图像。这样，当对象物中存在异物等时，通过合成图像能够更容易且可靠性更高地检测出存在异物等。进一步，通过LSI电路(硬件电路)进行数据处理，由此能够减少向CPU发送的数据量，能够提高X射线检测器的帧率。
【附图说明】
[0026]图1是通过更加上位的概念说明本发明的第一实施例所涉及的X射线检查装置的框图。
[0027]图2是概念性地表示本发明的第二实施例所涉及的更加具体的X射线检查装置的说明图。
[0028]图3是示例出在第二实施例所涉及的X射线检查装置中带式输送机和检测器的配置的图。
[0029]图4是说明X射线的能量区域(能量组)的图。
[0030]图5是对经过检查空间(对象空间)的检查对象的大小与断层取得范围以及断层面张数之间的关系进行说明的图。
[0031]图6是说明X射线检查装置中与检测器一体制造的数据处理电路的结构的框图。
[0032]图7是说明与朝扫描方向倾斜放置检测器相伴的、将像素重置于直角坐标系中的图。
[0033]图8是说明根据断层面的高度缩小收集到的帧数据的处理的图。
[0034]图9是说明将缩小的帧数据重置为检测器的像素即所谓的原图像像素的尺寸的处理的图。
[0035]图10是说明重建图像的合成和编辑的图。
[0036]图11是说明图像重建的图。
[0037]图12是说明虚拟地配置在检查空间中的多个断层像的数据的图。
[0038]图13是说明作为边缘检测的索贝尔过滤处理的图。
[0039]图14是说明基于多个断层像和对该多个断层像进行索贝尔过滤后得到的图像来制作一张最佳焦点的合成图像的处理的图。
[0040]图15是说明索贝尔值的三维分布以及表示索贝尔值的搜索方向的视线的图。
[0041]图16是示例出每个像素的与索贝尔值的断层面位置相对应的特性曲线及其模式分类的图。
[0042]图17是说明异物在多个断层像形成的重建空间和一张最佳焦点的合成图像中的位置关系的图。
[0043]图18是说明本发明的第三实施方式所涉及的X射线检查装置的结构的概念的结构图。
[0044]图19是说明第三实施方式中倾斜配置多个检测器的例子的图。
[0045]图20是说明第三实施方式中图像加法运算的图。
[0046]图21是说明第三实施方式中图像加法运算的局部概略框图。
[0047]图22是说明各实施方式中扫描轨迹的变形例的图。
【具体实施方式】
[0048]下面，参照附图，说明本发明所涉及的X射线检查装置的实施方式。
[0049][第一实施方式]
[0050]该第一实施方式所涉及的X射线检查装置是表示本发明所涉及的X射线检查装置的基本结构的实施方式。
[0051]该X射线检查装置根据向被检查的对象物照射X射线而获得的X射线透过数据，对是否存在位于对象物的内部或者外表面的异物等进行检查。
[0052]该X射线检查装置具备X射线检测单元，该X射线检测单元具备用于照射X射线的X射线管以及用于检测X射线的检测器。检查对象物经过该X射线检查单元提供的空间、即X射线束穿过的摄影空间。当然，也可以使对象物以固定状态存在于摄影空间内，而使X射线检测单元以固定速度移动。例如如上所述，在该X射线检测装置中，向移动过程中的对象物照射X射线，并检测透过该对象的X射线，进而使用断层合成摄影法(或者X射线分层摄影法)和像素单位的焦点位置搜索方法，根据该检测出的X射线的数据重建三维地表示该对象物的内部的图像。
[0053]作为该X射线检查装置能够检查的对象物，涉及食品、工业制品、人体的乳房等多方面。在后述的具体例中，将对用于调查食品(青椒等的蔬菜等)的内部是否混入有异物的在线型食品检查装置进行说明，但是未必限定于此。作为食品，除此之外还能够检查鲜鱼内的钓钩等异物。另外，如果对异物的含义进行变更解释，则还能够适用于检查食用肉内部的油脂成分含有情况、是否混入有异物或骨头、木材的疏松程度和水分含量等。作为工业制品，还能够适用于检查电子基板零件的安装状态、焊锡块内的接触状态等。进一步，在检查人体乳房的乳房X射线检查中，目的在于发现乳房内产生的钙化和肿瘤等病变部位。
[0054]图1中示出了本第一实施方式所涉及的X射线检查装置的基本结构。如图1所示，该X射线检查装置10具备:X射线发生器12，该X射线发生器12具备用于产生X射线束的X射线管11，所述X射线束在扫描方向上具有规定的锥角并且在沿着与该扫描方向垂直的断面的垂直方向上具有规定的扇形角；以及X射线检测器13，该X射线检测器13具备二维排列的多个像素，用于每隔固定时间输出帧数据，所述帧数据表示入射到该各像素上的所述X射线束的强度。在该X射线检查装置10中，使检查对象OB位于将所述X射线管11和所述X射线检测器13相互对置且相互分离配置时形成的该X射线管11与该X射线检测器13之间的空间中。一边使配对的该X射线管11以及该X射线检测器13(8卩X射线检测单元)或者该检查对象OB中的任意一方相对于另一方沿所述扫描方向相对移动，一边收集从该X射线检测器13输出的帧数据，并使用该帧数据提供用于表示所述检查对象OB的内部状态的信息。
[0055]为了提供该信息，该X射线检查装置10进一步具备作为断层像制作单元的帧数据制作部14、作为断层像制作单元的断层像制作部15、作为边缘信息制作单元的边缘信息制作部16以及作为合成图像制作单元的合成图像制作部17。
[0056]其中，帧数据制作部14基于帧数据，根据X射线的扇形的扩散程度和多个断层面在垂直方向上的位置差异，制作在X射线管11与X射线检测器13之间的空间中指定的、与扫描方向平行的多个断层面各自的帧数据。断层像制作部15对多个断层面的帧数据应用X射线分层摄影法，以制作该多个断层面的断层像。另外，边缘信息制作部16对该多个断层像各自的每个像素计算与多个断层像各自之中的像素值的变化相对应的边缘信息(例如空间一次微分值)，并制作该边缘信息的三维分布。由此，合成图像制作部17对每个像素在贯穿该多个断层面的方向(例如，从各像素观察X射线管的焦点的方向或者从各像素贯穿该多个断层面的方向)上搜索该三维分布的边缘信息，并检测出表示该边缘信息的最大值(或者极大值)的像素，并且仅合成位置上与该检测出的像素相对应的断层像的像素，从而制作一张合成图像。
[0057]作为一例，这些帧数据制作部14、断层像制作部15、边缘信息制作部16以及合成图像制作部17与检测器13—并搭载在形成X射线检测装置18的处理部19中。
[0058]在该基本结构中，尤其优选具备合成图像提示部17A，该合成图像提示部17A用于以可视化的方式提示上述一张合成图像。另外，优选具备边缘信息输出部16A，该边缘信息输出部16A用于输出边缘信息的三维分布数据。进一步，还可以具备边缘信息指标化部16B，该边缘信息指标化部16B根据边缘信息的三维分布，使构成该三维分布的该边缘信息的特性曲线指标化。也可以采用具备这些合成图像提示部17A、边缘信息输出部16A以及边缘信息指标化部16B中至少任意一个的结构。
[0059]通过以该基本结构为基础的后述的实施方式，明确说明基于该第一实施方式所涉及的基本结构的作用效果。
[0060][第二实施方式]
[0061]接下来，参照图2?图14，说明第二实施方式所涉及的X射线检查装置，该第二实施方式更加具体地表示了上述第一实施方式所涉及的X射线检查装置20。
[0062]图2中示出了第二实施方式所涉及的X射线检查装置20的结构的概要。如图2所示，作为一例，该X射线检查装置20构成为用于对食品的异物进行检查。该X射线检查装置20是在线型X射线检查装置，其使用X射线分层摄影法(也称作断层合成摄影法)制作检查对象即食品OB的内部的多断面的图像，并根据该多断面的图像的数据提供用于表示各种内部结构的图像信息，进而根据该图像信息判定有无异物、确定该异物的三维位置和/或确定(推定、特定)该异物的种类或者性状。
[0063]该X射线检查装置20具备:X射线发生装置21，用于产生X射线;作为X射线接收侧装置的X射线检测装置22;以及计算机23，连接在该X射线检测装置22上，用于接收该装置22的输出信息并对该信息进行处理。计算机23具备设置有CPU(Central Processing unit:中央处理器)的运算装置23A、显示器23B以及输入器23C。运算装置23A具备R0M(Read_0nlyMemory:只读存储器)以及RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)等的存储器23M。
[0064]X射线发生装置21具备:X射线管31，该X射线管31具有点状的X射线管焦点(焦点直径例如为1.ΟπιπιΦ);以及高电压发生器32，用于产生驱动该X射线管31所需的高电压，并供给给该X射线管31。进一步，X射线发生装置21包括准直器33。
[0065]X射线检测装置22对入射的X射线进行检测，并始终承担对该X射线的数据进行的必要处理，直到生成表示所述对象OB的内部结构的图像信息为止。该X射线检测装置22具备:Χ射线检测器(在以下的说明中仅称作检测器)41，用于检测X射线，并将该X射线转换成电信号并且输出该电信号；以及数据处理电路42，电连接在该检测器41的输出端，根据输入的电信号制作所述图像信息。该数据处理电路42所进行的处理构成本发明的一部分特征，将在后面对此进行详细说明。
[0066]X射线管31以及检测器41在高度方向Y上相互隔开固定距离配置，这两者构成了用于对透过食品OB的X射线进行检测的X射线检测单元。在该X射线管31与检测器41(物理上是后述的搬送传送带)之间，形成有使对象OB通过的检查空间(摄影空间或者对象空间)SPtJi量或大或小、高度或高或低的各种大小以及形状的对象OB将经过该检查空间SP。
[0067]通过配置在检查空间SP的规定位置的准直器33，使从X射线管31产生的X射线形成为X射线束XB，该X射线束XB在扫描方向Z上具有规定的锥角Θ，并且在沿着与该扫描方向Z垂直的断面的垂直方向X上具有规定的扇形角β(参照后述的图12)。
[0068]搬送传送带48经过该检查空间SP。将该经过方向称作对象OB的搬送方向时，该方向相当于对象OB的扫描方向Ζ。设搬送传送带48的传送带宽度方向为X时，X轴、Y轴以及Z轴的直角坐标设定为如图2所示那样。
[0069]该搬送传送带48构成为，通过多个棍49以固定速度S(mm/ sec)在扫描方向Z(对象OB的搬送方向)上循环。辊49上设置有编码器50，该编码器50用于检测表示该辊的旋转速度、即搬送传送带48的移动速度的信号。这样，随着搬送传送带48的移动，待检查的食品OB以横穿X射线束XB的方式经过X射线束XB。
[0070]X射线检测装置22配置(在线配置)在搬送传送带48的上侧带部分与下侧带部分之间，检测器41的X射线入射窗位于上侧带的下方。此时，如图2所示，在高度方向Y上，将从X射线管31的焦点F至检测器41的X射线入射窗的高度设定为Hd，并将从同一焦点F至搬送传送带48上侧带部分的高度设定为Hb。
[0071]如图3所示，检测器41以线状地连接多个模块M的方式构成，由此具有细长矩形的轮廓。另外，作为检测器41的整体，具有细长矩形状的X射线入射窗MD(其宽度(检测宽度)=
ff)o
[0072]各模块M是所谓的直接变换型X射线检测要素，是将由CdTe、CZT等半导体材料构成的检测层成型为例如20 X 80个像素(各像素具有0.2mm X 0.2mm的尺寸)P而形成的，用于从X射线直接转换成电信号。虽未图示，但实际上在形成该多个像素P的检测层的两面贴附有电荷电极和收集电极。在这两个电极之间施加偏电压。
[0073]通过纵列地排列共计29个该模块M，能够形成纵向约47cmX横向0.4cm的所述X射线入射窗MD(以像素数计例如为20 X 2348个像素)。因此，虽然多个模块M本身排列为线状，但是，在像素排列方面构成为在横向上也具有多个像素P的二维的细长的直接变换型检测器。
[0074]进一步，该检测器41是光子计数型(photon counting type)的检测器，所述光子计数型检测器将X射线视为具有各种能量的光子的集合，并能够按照能量区域分别对这些光子的个数进行计数。例如如图4所示，作为该能量区域，设定有四个能量区域Bim?Birn。当然，只要该能量区域Bin的数量是多个即可。
[0075]在该检测器41中，对每个像素P以能量区域Bin为单位，每隔固定时间检测X射线强度，以作为光子数的数字量的计数值(累计值)。当I个光子入射到某个像素P上时，就会在该像素P产生与其能量值相应的峰值的电脉冲信号。按照规定的各能量区域Bin，对该电脉冲信号的峰值即能量值进行分类，并使其计数值增加I。对每个像素P以能量区域Bin为单位收集该计数值，以作为每个固定时间的累积值(数字值)。该数据收集电路作为ASIC层以叠层状态制造在所述检测层的下表面。
[0076]通过将该数据收集电路的抽样频率设定为较高的值，以例如6600fps的帧率，分别从例如20X2348个像素中按照各能量区域Bin进行收集，以作为数字量的计数值。
[0077]这样的直接变换型检测器还包括该数据收集电路，作为公知的技术例如记载在欧洲专利公开2674787号公报中。
[0078]此外，作为检测器41，并非必须是上述的直接变换型检测器，也可以是如CeLaCl3检测器那样在直径为数十μπι程度的微柱(Micro Column)状闪烁器上构成SiPM(也称作MPPC)的光子计数检测器。
[0079]如图3所示，该检测器41相对于搬送传送带48的移动方向、即扫描方向Z(以及传送带宽度方向X)倾斜配置。具体而言，将搬送传送带48的宽度(X轴方向的宽度)设为大约45cm时，相对于与其移动方向、即扫描方向Z垂直的传送带宽度方向X倾斜α° (例如大约14.036土0.5°)。以使排列为I行且纵横长度比为1:1的4个像素整体的对角线与扫描方向Z—致的方式设定该倾斜角度α时，检测数据的校正会变得更加简便。这样，各像素P的正方形轮廓也相对于传送带宽度方向Χ(以及扫描方向Ζ)倾斜地斜向排列。
[0080]在不采用该倾斜配置的情况下，即在将检测器41配置成其长边方向与传送带宽度方向X平行的情况下，像素P之间的间隙(通常为200μπι)将朝向扫描方向Z，会在对象OB中产生无法收集数据的部分。但是，通过如上所述那样倾斜地配置检测器41，不存在无法收集相关数据的部分。除此之外，如后面所述那样，对与扫描时的重建空间即对象空间相匹配的像素所构成的轴进行变换(仿射变换)时，根据附近的多个像素按照亚像素(sub-pixel)法决定像素值。因此，将产生抑制像素之间的各种波动要素(像素的制造精度的差别以及光子噪声等)的效果。由此，能够制作出噪声更少的图像。
[0081]虽未图示，但是准直器33的开口的尺寸以及形状被设计成使X射线刚好照射在检测器41的检测面的有效面积内。当然，X射线管与检测器之间的距离为可变的结构时，通过计算机23的指示对准直器33的开口的尺寸以及形状进行控制。由此，准直器33向X射线束XB赋予上述的锥角Θ以及扇形角β。另一方面，如上所述，本实施方式所涉及的检测器41相对于对应扫描方向Z设定的直角坐标系倾斜配置，因此，在准直器33的开口设定中考虑了该倾斜配置。即，检测器41的X射线入射窗MD也相对于直角坐标系倾斜，因此，向检测器41进行照射的照射视野被设定成与该X射线入射窗MD上的轮廓一致。
[0082]图5模式化地示出了在扫描方向Z上X射线束XB与作为检查对象物的食品OB之间的位置关系。食品OB被载放在搬送传送带48上并沿扫描方向Z被搬送，以横穿该X射线束XB的方式经过该X射线束ΧΒ。当然，无论大小，食品OB在高度方向Y上均具有长度。X射线束XB在扫描方向Z上具有规定的锥角Θ。因此，如图5中模式化地示出的那样，从对着YZ面的方向观察时，越靠近X射线管31，X射线束XB在扫描方向Z上的照射宽度越小。
[0083]本实施方式所涉及的X射线检查装置20形成为，操作员能够配合检查空间SP中的对象OB的高度，选择性地指定表示该高度方向Y上的检查范围的断层取得范围和断层面的张数。也可以简单地将断层取得范围说成是高度方向Y上的摄影范围。
[0084]此外，这里所提到的断层面是指某一高度的面。将断层面之间的间隔设定得越窄，后述的异物检测的分辨率越高，但是，承担检测处理的电路规模也会相应地变大。
[0085]通过图5的例子说明，能够对高度较低的对象OBl指定断层取得范围Hl和断层面张数Ml。另外，对于高度较高的对象0Β2(0Β2的高度>0Β1的高度)，当对所有对象0Β(0Β1、0Β2)将各断层厚度设为相同厚度时，能够指定断层取得范围Η2(>Η1)和断层面张数Μ2(>Μ1)。可以由操作者借助计算机23随时选择性地将该断层取得范围以及断层面张数指示为任意的值，也可以将该断层取得范围以及断层面张数设定为默认值。在装置20的入口处自动地检测或者推定对象OB的高度范围，可以根据该值自动地设定断层取得范围以及断层面张数。
[0086]这样，在高度方向Y上虚拟地设定多断层面，因此，在检查空间SP中，X射线束XB分别穿过多断层面，该X射线束XB在扫描方向Z上的宽度(即照射视野)对于每个断面是不同的。该X射线检查装置20以进行多断层面各自的图像重建为基础，因此，忽视该X射线束XB的宽度在各断层面上是不同的这一因素，就无法进行数据处理。
[0087]使用上述图2对此进行说明，在任意的断层面(目前忽视厚度)Ho中进行后述的图像重建时，该断层面的每个单位长度的X射线吸收为Hd/Hq，是较大的值。这是由于X射线束XB从X射线管31的点状X射线管焦点F(焦点直径:1mm)向着检测器41的X射线入射窗MD的宽度W(例如4mm)连续扩大的缘故。任意断层面Ho的实际检测器投影宽度Wo为Wo=W.(H0/Hd)o
[0088]因此，需要对高度方向Y校正由检测器41检测出的X射线透过数据(即帧数据)。即，对于高度方向Y，因X射线束XB扩散(即在扫描方向Z上具有锥角Θ)而引起的放大投影的影响会直接作为被检测出的透过数据的像素浓度值的大小而残留下来。因此，针对该影响，需要在收集后进行浓度值的校正，具体而言是进行对各断层面的各像素值乘以系数HQ/HD的校正。
[0089]另一方面，在扫描方向Z上，只要进行处理，将检测出的X射线透过数据的像素尺寸重置为相同的值，就没必要根据断层面的高度校正各像素的浓度值。其原因在于，扫描方向Z上的移动速度S(搬送传送带48的速度)是与高度无关的固定值。在各断层面中，通过检测器41检测出的透过数据的有效宽度被同样地压缩，该压缩的程度为Ho/Hd。因此，对于扫描方向Z来说，即使高度方向Y不同，也无需对检测出的透过数据的像素浓度进行校正。
[0090]进一步，对于与该扫描方向垂直的方向(即图3的传送带宽度的方向X)，以如下方式对像素进行重置处理:使像素尺寸越接近X射线管31(8卩，断层面的位置在作为高度方向的Y轴方向上越高)像素尺寸越小。因此，对于与扫描方向垂直的方向，也无需对像素的值(浓度值)进行校正。这样，在本实施方式中，对于扫描方向Z以及与扫描方向Z垂直的方向X，无需通过调整像素尺寸来进行像素的浓度校正。因此，只要对高度方向Y执行浓度校正即可。
[0091 ]进一步，由于该X射线检查装置20使用了搬送传送带48，因此，需要考虑进行针对该传送带的校正的必要性。当通过厚度固定的搬送传送带48搬送某对象OB时，X射线束会穿过对象OB和搬送传送带48的一部分，但是，在高度方向Y上两者的厚度(高度)关系对于任何断层位置来说都不变的。因此，对于高度方向Y上的任意断层面位置来说，因存在搬送传送带48而导致的影响也是固定的。因此，对于因存在该搬送传送带48而导致的影响，在高度方向上其影响度没有差别。即，虽然需要对因搬送传送带48而引起的X射线吸收进行校正，但是，不会随高度变化而不同。
[0092]〈关于数据处理电路〉
[0093]接下来，参照图6，说明与检测器41 一体形成的数据处理电路42。
[0094]该数据处理电路42是作为X射线检测装置侧的一个要素而配置的，也是本实施例的特征之一。该数据处理电路42通过LSI电路、例如FPGA(Field Programmable GateArray:现场可编程门阵列)一体制造于所述检测器41的数据收集电路41A(参照图6)的输出段。即，具有如下特征:能够以压倒性的高速进行高即时性的运算，而不会如以往常见的那样依赖于CHJ执行的软件处理。当然，如果处在允许CPU的运算负荷增大的环境中，也可以通过设定(PU的程序，从而以软件的方式来实现在后述的电路群中执行的处理。
[0095]如图6所示，在检测器41与作为控制台的计算机(PC)23之间配设有由FPGA构成的数据处理电路42。该数据处理电路42具备连接在检测器41的输出端的信号编辑电路51，在该信号编辑电路51的输出侧顺次具备帧数据制作电路52、校正电路53、仿射变换电路54、数据选择器55、图像缩小电路56、重建电路(移位加法(shift&add)电路)57以及对数变换电路58 ο
[0096]进一步，在该对数变换电路58的输出端并行设置有显示用缓冲器59以及物质确定用缓冲器60。其中，显示用缓冲器59连接到用于检测异物的边缘检测电路61、合成编辑电路62、第一图像制作电路63以及第一去噪电路64。
[0097]进一步，合成编辑电路62的输出还一并设置有经过第二图像制作电路65到达第二去噪电路66的路径。
[0098]第一以及第二去噪回路64、66各自的输出(去噪后的图像数据以及断层面信息)经由数据选择器67连接到图像输出端口 68，并通过该输出端口 68连接在上述计算机23上。进一步，在合成编辑电路62与数据选择器67之间还设置有三维(3D)数据输出电路69以及边缘信息指标化电路70。
[0099 ][本实施方式中独特的数据处理]
[0100]下面，对上述数据处理电路42进行详细说明。
[0101]如图6所示，在检测器41的数据收集电路41Α的输出上连接有信号编辑电路51。从数据收集电路41A的输出端高速(例如6600FPS)串行输出数字数据，该数字数据表示对每个像素P以能量区域Bin为单位(参照图4)收集到的X射线光子的每个固定时间的计数值(累计值)。信号编辑电路51接收该串行的数字数据，编辑并输出检测器41的所有像素P的每个能量区域Bin的数据。即，作为未加工的帧数据，依次输出与所有像素P分别相对的在能量区域Bim、Bin2、Bin3以及Biru各自中计数到的X射线光子的计数值。该未加工的帧数据例如由20X2348个像素数据构成，按照各能量区域Bin，以固定时间为周期依次输出该未加工的帧数据。
[0102]该未加工的帧数据被输出到下一段的帧数据制作电路52中。该帧数据制作电路5 2依次使用接收到的未加工的帧数据，分别计算合成帧数据roALL、第一能量区域帧数据^^以及第三能量区域帧数据FD3,其中，
[0?03]合成帧数据FDall是将能量区域Bim至Biru的四个能量区域各自所对应的像素P的像素值以像素为单位相加而得到的；
[0104]第一能量区域帧数据Hh是从下侧的第一个能量区域Bim的未加工的帧数据的像素值中差分出下侧的第二个能量区域Bin2的未加工的帧数据的像素值而得到的；
[0105]第三能量区域帧数据Π)3是从下侧的第三个能量区域Bin3的未加工的帧数据的像素值中差分出下侧的第四个能量区域、即最上侧的能量区域Bin4的未加工的帧数据的像素值而得到的。
[0106]这些帧数据之中，合成帧数据FDall被用于X射线检查。第一、第三能量区域帧数据FD1以及FD3是用于确认(推定或特定)异物的种类和/或性状的数据，即进行所谓的物质确定时使用的数据，通过采用差分，能够抑制因入射到各像素P上的X射线光子间的重叠现象(堆积(Pi Ie up))而引起的在较高能量区域中错误计数的误差分。
[0107]如图7(A)所示，该合成帧数据FDall以及第一、第三能量区域帧数据FD1以及Π)3相对于XZ面的二维直角坐标的X轴倾斜α° (在此例子中约为14.036±0.5° )。
[0108]从该帧数据制作电路52输出的三种帧数据ro/iFDi以及ro3分别被发送到下一段的校正电路53。该校正电路53独立地具备合成帧用校正电路53A、第一差分用校正电路53B以及第二差分用校正电路53C。从系统侧向这些校正电路53A?53C供给由系统侧预判出的对于不佳像素(dead pixel)的校正、与浓度(intensity)相关的校正、以及与像素值的均一性相关的校正等的校正数据。由此，各校正电路53A?53C使用加权计算等公知的方法，执行赋给每个帧数据的每个像素的校正处理。此外，与浓度相关的校正还包括如下的处理:对X射线的每个能量区域赋予不同的权重，从而在帧数据中强调特定的X射线能量区域等。[0?09]这些帧数据FDall、FDi以及FD3分别被发送到下一段的仿射变换电路54。作为硬件电路，该仿射变换电路54也与该三种帧数据相对应地具备合成帧数据用、第一、第二差分帧数据用的三个仿射变换电路54A?54C。各仿射变换电路54A(?54C)基于亚像素法，将如图7(A)所示的倾斜的帧数据FDALL(FDhFD3)变换至IjX-Z轴直角坐标中。
[0110]图7(B)中模式化地示出了该仿射变换后的帧数据FDall’(FD1^FD3I根据亚像素法，直角坐标上的各像素P’的像素值通过以下合计值表示，即、占有该像素P’且与倾斜的帧数据roALUro^FDs)关联的多个像素的像素值与其面积占有率的乘积值之合计。即，在图7(C)的例子的情况下，P’ =口1\1'1+口2\^。在此41、口2是像素？1、？2的像素值，1'1、^是面积值。在如图7(c)所示的像素P’的情况下，由于是倾斜的帧数据的端部，因此，ri+r2 = ri2(〈l)，但是以此作为替代值。
[0111]对于每个变换系，依次以固定间隔将这些帧数据roALL’JD1’以及HV发送到数据选择器55。该数据选择器55将这些帧数据临时存储在其内部存储器中，并制作帧数据组合。由此，独立于合成帧数据FDall’、第一能量区域帧数据FD1’以及第三能量区域帧数据FD3’，另外组合成用于重建图像的帧数据。
[0112]该数据选择器55能够接收表示是否使用帧数据(还包括使用哪个能量区域的帧数据)或者是否使用图像数据的指令信息，并且，还能够根据该指令信息选择性地输出合成帧数据FDall’的组合、或者第一能量区域帧数据TO1’的组合以及第三能量区域帧数据FD3’的组合。例如，该指令信息表示异物检测时，能够只将合成帧数据FDall’的组合输出至后一段的图像缩小电路56。另一方面，该指令信息表示对象OB的物质确定时，能够选择性地只输出第一能量区域帧数据TO1 ’的组合以及第三能量区域帧数据Π)3 ’的组合。当然，该指令信息表示异物检测以及物质确认两者时，能够一并输出三种帧数据的组合。
[0113]图像缩小电路56承担两个处理。其中的第一处理是如下处理:根据由预先指定的断层取得范围H和断层面张数M决定的、高度方向Y上的各断层面的高度，分别缩小从数据选择器55输出的合成帧数据FDall’的组合和/或第一能量区域帧数据FD1,的组合、第三能量区域帧数据HV的组合。具体而言，如图8(A)至图8(B)所示，根据各断层面的高度，对各帧数据FDbf (FDall’ JD1 ’、FD3’)的各像素的尺寸进行Z轴方向以及X轴方向的等倍压缩，从而制作出帧数据roaf。虽未图示，但是在图像缩小电路56中并行装备有未图示的用于进行该缩小处理的电路要素，该电路要素的数量为三种帧数据的组合的所有断层面的数量。各断层面的X轴方向的宽度构成为，与照射的X射线的扇形角β所呈现出的宽度相匹配。
[0114]图像缩小电路56的第二处理是上述缩小后的帧数据H)af的像素尺寸的重置以及映射(mapping)。即，通过图像缩小电路56，将该帧数据!7Daf的像素尺寸重置为原帧数据、SP通过检测器41的检测面(X射线入射窗MD)检测出的帧数据的像素尺寸(即检测器41的像素P本身的尺寸，也称作原像素尺寸)。该重置以如下方式进行:在XZ面上，使位于该重置后的帧数据的中心的像素、即位于Z轴方向以及X轴方向各自的中心的像素与位于检测面的原帧数据的中心的像素在位置上一致。
[0115]S卩，在重置前后的帧数据之间，使Z轴方向以及X轴方向的中心像素的位置对齐，在以这种方式进行定位的基础上，计算重置后的帧数据的各像素的像素值。
[0116]这些第一、第二处理通过图像缩小电路56的各电路要素(未图示)执行。如果综合性地表示这些处理，就是对帧数据的各像素执行由以下数学式表达的处理。
[0117]^fGi(Zj,Xj)
[0118]其中，i = i?N(N:断层面数)，
[0?19] j =ALL、I或3( j =ALL是对合成帧数据的组合进行的处理，j = I是对第一能量区域帧数据的组合进行的处理，j = 3是对第三能量区域帧数据的组合进行的处理)。
[0120]该数学式的含义为，至少通过断层面的高度函数61使位于“ZpX/’位置的像素缩小，并通过函数f仅在扫描方向上再次将各像素重置为原帧数据的像素尺寸。该函数61反映了指定的断层范围、断层张数、高度方向Y上的浓度校正、以及相对于所使用的搬送传送带48的X射线吸收校正部分的因子。
[0121]此外，对帧数据roaf的像素尺寸进行的重置并非限定于重置成原帧数据的像素尺寸(原像素尺寸)的情况。例如，也可以小于原帧数据的像素尺寸，还可以是具有希望的分辨率的像素尺寸。将重置尺寸设为与原像素尺寸相同的值仅是一例。
[0122]图9模式化地示出了该像素的重置处理。在该图9中，用实线robf表示原帧数据，用虚线roaf表示等倍缩小后的帧数据。该像素尺寸的重置为，与两个帧数据的重叠相应地，在亚像素法下变更像素尺寸并计算像素值。该像素尺寸的重置通过使位于两个帧数据的X轴方向以及Z轴方向的中心的像素Pc-bf、Pc-af相互对齐的方式进行。
[0123]这样，图像缩小电路56根据指定的多个断层面的高度，分别缩小通过检测器41的检测面(X射线入射窗MD)检测出的各帧数据roaf，并且在XZ面上使缩小前后的帧数据的中心像素的位置对齐，并在缩小前后只在扫描方向上变换成与原像素尺寸相同的像素尺寸的帧数据。
[0124]由此，各帧数据的多个像素分别在最下侧的断层面上形成与原像素尺寸相同的正方形，而随着断层面的位置增高，在与扫描方向垂直的方向上形成长度变短的长方形。随着断层面的位置增高，该长方形变得更加细长。但是，构成多个断层面的像素数在断层面之间变成相同的。
[0125]在图10(A)中模式化地示出了该状态。在高度方向(Y轴方向)上，位于最下侧的断层面的帧数据FDalli的像素为正方形的原像素尺寸(纵X横=Xl XZl且Xl=Zl)。与此相对地，位于正中间附近的高度的断层面的帧数据FDm的像素为长方形的像素尺寸(纵X横=X2XZ1且X2〈X1)。进一步，位于更高位置的断层面的帧数据FDa^n的像素为长方形的像素尺寸(纵 X 横=X3 X ZI 且X3〈X2)。
[0126]这样，虽然帧数据在扫描方向上的像素尺寸彼此相同，但是，在与扫描方向垂直的方向(X轴方向)上，断层面的位置越高(Y轴方向)像素尺寸逐渐变小，这样的帧数据roALL2、或者ro12以及ro32被发送到后段的重建电路57。例如，该重建电路57以与来自编码器50的搬送速度同步的移位量，对指定的多个帧数据rom实施公知的X射线分层摄影法(也称作断层合成摄影法)、即移位加法(shift and add)处理。由此，根据该指定张数的帧数据FDall2重建一张断层像数据頂all ( IMalli?Malln)(参照图1O (B) (C))。该处理对象的帧数据依次切换，因此，与对象OB的搬送相伴地，每隔固定时间生成重建的断层像的数据。如前所述，该断层像頂all越朝图10的下段、中段、上段和上侧前进，在高度方向Y上的断层面的位置越靠上。因此，在该图10中，越朝上侧前进，通过缩小处理使重建的断层像的尺寸变得越小。
[0127]同样地，如后所述，对于第一、第三能量区域帧数据FD12以及ro32，根据特定的X射线能量区域的帧数据，分别重建出重建的平面像頂1(頂11，…IMin)、IM3(IM3I，…IMsn)。
[0128]这些断层像数据頂通过对数变换电路58被变换成自然对数的断层像数据。该断层像頂的数据进一步被发送到异物检测的显示用缓冲器59以及物质确认用缓冲器60。
[0129]其中，显示用缓冲器59以及物质确认用缓冲器60均具有双缓冲器的结构，通过对该双缓冲器进行数据写入以及读出控制来合成编辑重建的断层像IM。如图1l(A)所示，在时序上依次向该显示用缓冲器59以及物质确认用缓冲器60分别供给重建的断层像IMALL1?頂ALLNaMii?Min; IM31?頂3N)，其中，与断层面的高度相应地，所述重建的断层像IMalli?IMaixn的图像尺寸不同。
[0130]此时，对于第一个断层像頂ALU，显示用缓冲器59将多张第一个断层像頂ALL1以二维并列配置的方式写入显示用缓冲器59的存储区域。即，将多张断层像Malli合成为呈平行四边形的合成断层像頂gl。接下来，如图U(B)所示，从该平行四边形的合成断层像頂81中，例如沿横轴方向以2ν(Ν=1、2、.._)单位读取出一张或者多张矩形区域图像IMgl’的数据。该数据读取的单位并非限定于2n(N= 1、2、…)，而可以选择希望尺寸的单位。
[0131 ] 对于第二个至第N个断层像頂ALL2...IMalln，也可以同样地并行执行该合成处理。由此，同样地根据各个合成断层像IMg2?頂gN分别制作矩形区域图像頂g2’?頂gN’的数据。
[0132]这些矩形区域图像IMgl’、Mg2’?IMgN’的数据被三维地配置在由缓冲器虚拟提供的对象空间(即检查空间SP)中。由此，如图12中模式化地示出的那样，形成由二维的矩形区域图像Mg1 ’、頂g2 ’?頂gN ’构成的三维图像頂3D-ALL。此外，在图12中，分别以无厚度的片状示出了图像頂gl’、Mg2’?頂gN’。
[0133]另外，物质确定用缓冲器60对重建断层像頂η?頂1N、頂31?nfeN进行与上述同样的处理。即，对于这些断层像，形成与图12的示意图同样的由二维矩形区域图像頂η’、頂12’?頂IN’以及頂31’、頂32’?頂3Ν’构成的三维图像頂3D-l、nfeD-3，其中，二维矩形区域图像Mn’、IM12 ’?IM1N’以及頂31 ’、頂32 ’?nfeN’分别对应第一以及第三能量区域Binl、Bin3。
[0134]在如图12所示的三维图像頂SDaMn、頂3D—3)的数据中，多个断层像Mgl’、Mg2’、mg3’…頂#’的大小越朝高度方向Y的上侧前进，其面积(即传送带宽度方向X的尺寸)越小。即，基于X射线束XB在传送带宽度方向X上的缩放效果，呈金字塔状(确切地说是台阶状)地变小。其中，最下侧的断层像頂gl’的像素尺寸为原像素尺寸且为正方形，但是，对于位于上侧的断层像頂g2’、Mg3’?mgN’，其断层面的位置越朝上侧(Y轴方向)前进，越呈现为更狭窄的长方形。由此，所有的断层像頂81’、頂82’、邋3’"_頂#’各自的像素数相同。并且，在断层像mgl’、Mg2’、Mg3’"_mgN’的数据之间，位于这些像数据中心的各像素在Xz面上的位置是一致的。
[0135]接下来，边缘检测电路61从显示用缓冲器59中读取出三维图像HfeD的数据，并对各断层像的每个像素执行索贝尔过滤。如图13模式化地示出的那样，该索贝尔过滤为:在扫描方向上对以各像素值Pi为中心的一维排列的多个像素Pout(斜线部)的值计算空间一次微分，并对每个像素计算该空间一次微分值(索贝尔值)，以作为边缘信息。由此，能够检测出在各断层像頂砂’中像素值发生变化的部位、即映入该断层像頂砂’中的对象OB的区域边缘(轮廓)。
[0136]此外，该索贝尔过滤可以是二维的过滤或索贝尔过滤与其他过滤的组合。进一步，在该边缘检测中，也可以使用索贝尔过滤以外的边缘检测电路，例如一维的MAX-MIN过滤以及普里威特(Prewitt)过滤，或者这些过滤与其他过滤的组合。
[0137]该边缘检测电路61的输出、即索贝尔值(空间一次微分值:边缘信息)依次被发送到合成编辑电路62。
[0138]该合成编辑电路62构成为，将输入的索贝尔值映射到上述断层像頂81’、頂82’、IMg3’-_IMgN’各自的像素位置，从而合成出堆积有多个二维数据群的索贝尔值的三维分布数据。具体而言，该合成编辑电路62的第一电路62A构成为，根据如图14(A)所示的断层像IMgi MMg2 \ IMg3 ’…MgN ’制作出如图14(B)所示的以索贝尔值为像素值的二维的图像SB1、SB2、"_SBn。
[0139]进一步，该合成编辑电路62的第二电路62B构成为，虚拟地堆积这些二维的图像SB1、SB2、…SBn，从而制作出如图15 (A)模式化地示出的那样的以索贝尔值为像素值的三维分布SB3D。与模拟出对象空间的地址相对应地将该三维分布SB3d的数据三维地存储在合成编辑电路62的存储空间中。以固定周期将该索贝尔值的三维分布SB3d输出至三维(3D)数据输出电路69。
[0140]与通过图12所说明的内容相同的方式，在如该图15模式化地示出的那样的以索贝尔值作为像素值的三维分布SB3d中，即使断层面的位置(Y轴方向的位置)发生变化，各像素在扫描方向(Z轴方向)上的尺寸也是相同的。但是，在与扫描方向垂直的方向(X轴方向)上，断层面的位置越往上越小。由此，对每个断层面固定地设定纵向和横向的像素数。
[0141]接下来，参照图15(B)、图15(C)说明本实施方式中特有的校正处理。如图3所示，本实施方式中，将检测器41相对于扫描方向倾斜α° (例如14.036±0.5° )配置，并且从可大致视为点的管焦点F以扇形角β照射X射线。
[0142]依据图15(B)的模型来说明该几何学配置关系。在图15(B)中，设
[0143]D为X射线管-检测器之间的高度，
[0144]Di为检测器-断层面i之间的高度，
[0145]L为检测器的扫描方向的中心Od与重建图像的中心的偏离距离
[0146]S为在断层面位于检测器面的位置时的偏离距离L中，因检测器倾斜配置而引起的从直角坐标系偏离的偏离距离，
[0147]Si为在高度Di的断层面上的偏离距离L中，因检测器倾斜配置而引起的从直角坐标系偏离的偏离距离，
[0148]S = LXtanl4.036°，
[0149]Si = SX (D-Di)/D。
[0150]由此可知，在检测器41的面上的中心0d，不存在X射线照射的“歪扭(或扭曲)，但是，在除此以外的位置，X射线照射发生歪扭。该歪扭量( = S-Si)随着断层面的高度Di升高而增大。这是因为，上述的各种处理是在相当于检测器面的断层面中以使歪扭=0的方式进行了校准处理。
[0151]因此，对于高度为Di的断层面的距离为L的位置的像素，合成编辑电路62的第三电路62C进行如下的“歪扭校正”:对每个断层面，沿扫描方向移位歪扭量S-Si ο即，合成编辑电路62使如图15(A)所示那样制成的以索贝尔值为像素值的三维分布SB3d的像素，对于每个断层面且对于每个像素，向歪扭校正方向(与扫描方向相同)移位上述的歪扭校正量(Ssk = S-Si)。
[0152]由此，如图15(C)所示，制成进行了歪扭校正的、以索贝尔值为像素值的三维分布SB3D。沿Y轴方向观察图15(C)时，相当于检测器面的位置的最下层的断层像頂gl’呈沿着XZ面直角系的长方形(Z轴=长方形的中心轴)。但是，由第二层、第三层、…第N层的断层像頂82’、頂83’、‘"頂砂’的示意图可知，在￥轴方向上，随着从该断层面頂81’升高，歪扭校正量Ssk从Ssk = O开始逐渐增大(参照图10(C)中的Ssk = S1JwSn-^Sn)。因此，从Y轴方向观察第二层以后的断层像时，呈现出随着增高而向扫描方向倾斜的平行四边形，并且越向上层前进该平行四边形的扭曲程度越大。
[0153]此外，在合成编辑电路62中，可以在制作图15(A)所示的三维分布SB3d的数据时一起执行该歪扭校正。另外，在与扫描方向垂直的方向的扫描区域宽度较狭窄的情况下或者检查对象物比较薄的情况下，可以省略该歪扭校正，但是，从确保模糊校正精度的观点来看，优选为执行该歪扭校正。
[0154]进一步，该合成编辑电路62的第四电路62D构成为，如图15(C)所示，如视线Ea所示那样地从相当于检测器41的面的最下层断层像Blgl’的各像素的中心位置沿着朝向X射线管31的管焦点F的倾斜方向搜索歪扭校正后的三维分布SB3d的数据，并搜索出位于该视线Ea上的索贝尔值的最大值(或者极大值)。此时，视线Ea越朝管焦点F方向前进，像素尺寸越小(与扫描方向垂直的方向的尺寸越小)。因此，有必要通过相同的像素尺寸来搜索索贝尔值，所以，对于检测器面(即最下层的断层面)上侧的断层面的像素，通过亚像素法等确保相同的像素尺寸，并进行像素值、即索贝尔值的端搜索。在该搜索中，由于视线Ea是倾斜延伸的，因此，在各断层面的位置，只要通过模糊度的差异对相同的对象物进行判断并确定出最大值(或者极大值)即可。沿着该倾斜视线Ea进行的索贝尔值的搜索，与X射线的具有扇形角β的倾斜照射视野一致。因此，索贝尔值的搜索精度变得更高。
[0155]此外，该索贝尔值的搜索也可以是，从最下层的断层像頂gl’的各像素的中心位置沿着朝高度方向Y(即垂直地)延伸的视线Eb(参照图15(C))搜索位于该视线Eb上的索贝尔值的最大值(或者极大值)。
[0156]例如如图16所示，作为该搜索的结果，对每个视线Ea(Eb)即对象空间中的检测器41的每个像素求出索贝尔值的各种特性曲线。在图16的特性曲线中，横轴表示索贝尔值，纵轴表示高度方向的位置即断层面的位置。以固定周期将该特性曲线数据输出至边缘信息指标化电路70。
[0157]进一步，该合成编辑电路62的第五电路62E在上述索贝尔值的搜索结果中，以像素为单位确定出呈现索贝尔值的最大值(或者极大值)的断层像在高度方向上的位置、即断层面的位置。在该确定处理中，优选为不仅考虑索贝尔值的最大值(或者极大值)，还考虑各像素的索贝尔值本身及其波动，由此确定出断层面的位置。该确定信息也以固定周期被输出至第一图像制作电路63、第二图像制作电路65以及边缘信息指标化电路70。
[0158]上述边缘信息指标化电路70将输入的特性曲线数据以像素为单位分类成预定的多种模式。在该例子中，第一模式为在某个像素的位置上索贝尔值的峰值为一个的模式。第二模式为在某个像素的位置上索贝尔值的峰值为多个的模式。第三模式为在某个像素的位置上对于索贝尔值的变化无法识别出特定的峰值的模式。例如，当设想存在有可能位于对象OB中的异物时，第一模式例如表示该像素是存在异物的像素的可能性，第二模式表示该像素是在高度方向Y上异物和检查对象重叠投影的像素的可能性或者是在高度方向Y上异物之间重叠投影的像素的可能性，第三模式表示既没有异物混入也不是检查对象物的边缘的可能性较大、即不感兴趣的区域。
[0159]此外，特性曲线的这些模式是在倾斜方向(或者垂直方向)上搜索索贝尔值，并使作为该搜索结果而获得的曲线平滑化，再进行阈值处理等，从而分类出来的。
[0160]该边缘信息指标化电路70通过2比特的指标来表示分类后的特性曲线数据。例如，特性曲线数据属于第一模式时，分配比特“00”，属于第二模式时分配“01”，属于第三模式时分配“10”，从而对每个像素使索贝尔值的特性曲线指标化。以固定周期将该指标化的每个像素的2比特的分配数据发送到数据选择器67。
[0161]本实施方式的一个目的在于减少从检测装置向计算机23发送的信息量，即进行高速检测。因此，发送该指标化数据的处理方式的速度远高于直接输出索贝尔值的特性曲线数据的处理方式。
[0162]另一方面，对于每个像素，将用于指定应当从哪个断层像中取得构成该像素的像素值的信息输入到第一图像制作电路63中。因此，该第一图像制作电路63根据该指定信息和上述断层像Mgi’、Mg2’、Mg3’、…頂#’的像素数据制作出一张合成平面像Mall。该第一图像制作电路63也与其他电路一样，通过FPGA制成。
[0163]具体而言，对于通过指定信息指定的像素，该第一图像制作电路63分别从上述多个断层像IMgi，、IMg2，、IMg3’、…IMgN’之中的被指定的断层像中选择出位置上与该指定像素对应的像素，并取得其像素值。对全部的像素分别执行该处理。将这样取得的全部像素合成为一张合成平面像IMaix。
[0164]利用图14(B)的例子对此进行如下说明。在索贝尔值SB1、SB2、…SBn之中，在上侧帧的索贝尔值SBn中，圆形符号的像素部分在高度方向Y上具有极大值，即具有亮度从其周边部开始骤变的边缘信息，在正中间的帧的索贝尔值SB2中，箭头符号的像素部分在高度方向Y上具有极大值。进一步，在下侧帧的索贝尔值SBi中不存在极大值。此外，可以替代极大值而使用最大值。
[0165]因此，第一图像制作电路63仅选择满足如下条件的所述多个断层像中的像素来制作如图14(C)所示的一张合成平面像(二维图像HMall，即所述条件为:正方形且具有呈现出最大像素尺寸的下侧帧的索贝尔值SB1，并且其每个像素在位置上与沿着视线Eb(或者Ea)呈现出索贝尔值的极大值的像素相对应。即，在该平面像頂all中映入合成图像頂的、頂砂的图像部分(圆形符号和箭头符号两者)，该合成图像IMg2、IMgN的图像部分(圆形符号和箭头符号两者)与在两个帧的索贝尔值SBn、SB2 二者中表示极大值(边缘)的像素相对应。换言之，该合成平面像頂all为如下的二维图像:从高度方向Y的上侧向下侧倾斜(或者垂直)透视对象OB时，将与存在于对象OB(食品)内的对象整体的介质相比X射线透过率相对不同的物质AR(即异物可能性较大的物质)以最佳焦点化的方式投影在XZ面上而形成的二维图像。
[0166]该平面像作为透视像发挥其功能，因此，即使在一个或多个异物AR三维地位于对象OB内时，也能够作为投影有该异物AR的平面像而观测到该异物AR。在图17中表示出了该状态。在图17(A)的例子的情况下，三维对象OB中存在两个异物AR，这两个异物AR被表示为圆形符号以及箭头符号。虽然这两个异物AR在传送带宽度方向X上的位置不同，在扫描方向Z上的位置也不同，但是，所有的部位均被最佳焦点化地描绘在一张平面像中。即，该合成平面像IMa^是其所有的像素均被最佳焦点化的图像，换言之，是可称作全像素聚焦图像的图像。
[0167]如此制作出来的合成平面像Mall的数据在下一段的第一去噪电路64中接受去噪处理，并通过数据选择器67以及图像输出端口 68以固定周期发送给计算机23。
[0168]另一方面，发送到三维数据输出电路69的三维索贝尔值IM3d也通过数据选择器67以及图像输出端口 68被发送给计算机23。
[0169]根据数据选择器67的设定状况，能够通过图像输出端口68将合成平面像IMall的数据、索贝尔值的指标化数据以及三维索贝尔值BfeD中的任意一个或者两个或者全部发送给计算机23。
[0170]计算机23在其显示器23B上以适当的方式显示出这些合成平面像頂all以及三维图像IM3D，并向操作者以可视化的方式提供用于判定异物的图像信息。例如，通过适当的处理发现存在异物时，计算机23可以执行在显示器23B上告知存在异物的处理(相当于告知单元)。
[0171]另外，这些合成平面像頂ALL以及三维图像IM3D的数据被存储保管在计算机23的存储器23M(存储单元)中。因此，操作者能够随时读取出这些图像数据，并执行适当的后续处理，以仔细观察感兴趣区域。例如，可进行如下处理:在三维索贝尔值頂3D中设定ROI，从而仅放大特定区域以详细表示该特定区域，或者指定高度方向的特定断层面(索贝尔值)，从而观察异物之间或异物与检查对象物边缘的重叠状况。
[0172]另一方面，为了进行对象OB的物质确定，如前所述，物质确认用缓冲器60从对数变换电路58接收与上述第一、第三能量区域帧数据ro12以及ro32有关的断层像数据IM。因此，该缓冲器60在将这些断层像数据頂变换成适当格式后，传递给第二图像制作电路65。
[0173]因此，该第二图像制作电路65与上述第一图像制作电路63同样地分别制作作为一张聚焦平面像的第一、第三能量区域合成平面像IM1JM3t3即，由合成编辑电路62向该第二图像制作电路65赋予了每个像素的聚焦断面的位置信息，因此，根据该位置信息，从由物质确定用缓冲器60供给的、根据第一以及第三能量区域帧数据FD12以及FD32重建的三维图像中，对每个像素选择聚焦像素，并分别制作第一、第三能量区域合成平面像、M3。制作这些第一、第三能量区域合成平面像IM1JM3的原始帧数据nh、FD3是从第一、第三能量区域Bim、Bin3中收集到的，从这一点上来说，这些第一、第三能量区域合成平面像IM1、頂3与根据整个能量区域制作的合成平面像IMall不同。因此，可与上述图14(C)同样地模式化地表示出第一、第三能量区域合成平面像頂1、IM2。
[0174]这样，在本实施方式中，第一、第三能量区域合成平面像IM1JM3也是由与合成平面像IMall相同的三维位置的像素构成的平面像，而该合成平面像IMall是根据整个能量区域制作的。可将第一、第三能量区域合成平面像M1JM3视为是用于物质确认的、代表检查对象OB的代表像。
[0175]另外，从计算机23向该第二图像制作电路65赋予表示“是否检测异物、是否确认物质或者是否进行这两者”的摄影模式信息。因此，第二图像制作电路65可以根据其中的任意一者或两者制作(或者准备)选择性的图像。
[0176]由该第二图像制作电路65制作(或者准备)的第一、第三能量区域合成平面像Bt、頂3在第二去噪电路中接受指定的去噪处理后，与上述处理方式同样地，通过数据选择器67、图像输出端口 68发送给计算机23。
[0177]因此，计算机23能够通过显示器23B与上述处理方式同样地以可视化的方式提供用于判定异物的第一、第三能量区域合成平面像頂!、頂3。另外，计算机23还能够执行如下处理:根据规定的算法，与提供有关异物判定的图像信息同时或者单独地确认形成对象OB的一个或多个物质的种类和/或性状。该物质确认的机制，可通过例如日本特开2013-119000获知。
[0178]此外，在上述图6的电路结构中，电路要素51?56构成帧数据制作单元，重建电路57相当于断层像制作单元。其中，图像缩小电路56作为断层面数据制作单元以及位置对齐单元发挥其功能。
[0179]另外，电路要素58?61以及电路要素62的一部分构成边缘信息制作单元。进一步，电路要素62的一部分以及电路要素63构成合成图像制作单元。进一步，电路要素64、67以及68构成边缘信息输出单元。
[0180]另外，显示用缓冲器59作为编辑单元以及截取单元发挥其功能。进一步，边缘信息指标化电路70作为边缘信息指标化单元发挥其功能，并作为模式化单元、指标计算单元以及指标输出单元发挥其功能。另外，计算机23在功能上发挥合成图像提示单元、指定单元以及告知单元的功能。
[0181]这样，根据本实施方式所涉及的X射线检查装置20，根据X射线检测器42检测出的X射线透过数据，在对象空间、即放置对象物的检查空间SP中，在高度方向上指定的范围内制作多个断层像。在考虑了从X射线管31照射的X射线在检查空间中的扩散程度和从X射线检测器42的检测面起始的高度差异的基础上制作该多个断层像。分别从该多个断层像、即从对象空间中三维地提取出因存在异物等物质而呈现出的边缘信息，并根据该提取信息有取舍地选择断层像的像素并进行合成，从而制作出一张合成平面像ΙΜα^，而不拘泥于该断层位置。该合成平面像IMa^表示出了各断层像的最佳焦点部分的集合，因此也良好地描绘出了对象物中的异物。因此，能够以更高的分辨率描绘出存在于对象物中的异物(与对象物的组成不同的物质)，能够更容易且可靠性更高地检测出存在该异物。
[0182]进一步，根据本实施方式，从X射线检查装置22，具体而言是从作为检测侧的一个要素的数据处理电路42还输出三维索贝尔值nfeD。因此，能够通过后续处理将该三维索贝尔值IM3d作为检测异物的辅助显示数据、或者根据情况作为主要的处理数据加以利用。例如，可如下地利用:在上述合成平面像Mall中，使用三维索贝尔值HfeD来确认感兴趣的部分等。
[0183]另外，根据本实施方式，当从X射线检查装置22向计算机23传递检测数据时，已经在检测装置侧制作出了异物检查所需的图像、即合成平面像頂ALL、三维索贝尔值IM3D和/或索贝尔值的指标化数据(表示模式种类的数据)。即，仅将已经预加工的数据以固定间隔发送给计算机23。因此，虽然会发生延迟，但是可从检测器41以固定周期高速地输出已进行上述各种加工的数据，其中，延迟的时间是通过数据处理(例如由FPGA(Field ProgrammabIeGate Array)构成的硬件电路)电路进行管道(pipeline)处理所需的时间。因此，即使在检测器41以高帧率检测出帧数据的情况下，也能够减少从X射线检测装置22向计算机23发送的数据传送量，检测器41能够进行高速的检测动作。
[0184][第三实施方式]
[0185]接下来，参照图18至图21，说明第三实施方式所涉及的X射线检查装置，该第三实施方式所涉及的X射线检查装置对上述第二实施方式所涉及的X射线检查装置20进行了进一步扩展。此外，在该实施方式中，对与第二实施方式中记载的构成要素相同或等同的构成要素赋予相同的附图标记，并对其省略或简化说明。
[0186]该X射线检查装置80具备上述一个X射线管31以及三个X射线检测装置22A、22B、22C，该三个X射线检测装置22A、22B、22C沿着搬送传送带48、即在扫描方向Z上分散配置。如前所述，这三个X射线检测装置22A、22B、22C分别一体地具备X射线检测器41和数据处理电路42，并且，如图18以及图19所示，相对于传送带宽度方向X大致倾斜14.036±0.5°的角度且相互平行地配置。
[0187]从X射线管31照射的X射线通过具有三个开口的准直器33A(构为线束分割单元)生成三个X射线束XB1、XB2、XB3。这三个X射线束XB1、XB2、XB3的轮廓与沿着扫描方向Z被分散照射的三个X射线检测器41的X射线入射窗的边缘准确地吻合。
[0188]现在，如图所示，将三个X射线检测装置22A、22B、22C(即X射线检测器41)的扫描方向Z的中心位置之间的间隔设为D12、D23，将断层面A高度的线束中心位置之间的间隔设为LA12、LA23，将断层面B(低于断层面A)高度的线束中心位置之间的间隔设为LB12、LB23。进一步，将X射线管焦点F与搬送传送带48之间的高度设为Hd，将断层面A、B与X射线管焦点F之间的高度设为Ha、Hb。进一步，将断层面B高度上的重建图像相加时的移位量LB12、LB23表达为
[0189]Lbi2 = Di2XHb/Hd
[0190]Lb23 = D23 XHb/Hd。
[0191]同样地，将断层面A高度上的重建图像相加时的移位量LA12、LA23表达为
[0192]Lai2 = Di2XHa/Hd
[0193]La23 = D23XHa/Hd。
[0194]因此，对于以与第二实施方式同样的方式分别通过三个X射线检测装置22A、22B、22C检测出的帧数据，以检测系统为单位进行重建后，按照由上述移位量LA12、LA23、LB12、LB23例示出的移位量彼此相加。图20(A)、图20(B)中模式化地示出了该相加的状态。在该例子中，断层面A位于断层面B的上侧，因此相应地用于相加的移位量较小。
[0195]这样，在分散配置多个例如三个乂射线检测装置224、228、22(:、即三个乂射线检测器41的结构中，图6中示出的数据处理电路42需要用于加法运算的电路。在图6的结构中，从信号收集电路51至重建电路57的电路系统需要与该三个检测器41对应并分别独立设置。因此，只要在三个电路系统90A?90C的三个重建电路57与一个对数变换电路58之间设置加法电路91即可，对于每个断层面的高度，该加法电路91按照上述的移位量对三个重建图像的每个像素进行加法运算。该结构表示在图21中。除此以外的电路结构与图6中示出结构的相同。
[0196]这样，根据本实施方式，通过在扫描方向上分散地配置多个X射线检测器，与不分散配置而简单地拓宽照射视野的情况相比，既能够减少向对象OB照射的X射线量，又能够进行广角的X射线摄影。因此，在对象具有厚度、即搬送传送带上的高度较大时，也能覆盖其整个区域，并可获得发挥出断层效果的断层像，能够获得分辨率较高的索贝尔值。除此之外，还能够发挥通过第二实施方式获得的各种作用效果。
[0197]此外，本发明并非限定于上述实施方式的结构，能够进一步扩展为各种实施方式加以实施。
[0198]在上述实施方式中，说明了对象物OB移动的方向(轨迹)、即扫描方向Z为直线的例子。但是，在使配对的检测器和X射线管运动时，该方向(轨迹)未必一定要为直线，也可以是曲线。当扫描方向为曲线时，被扫描的面将变为曲面。图22中示出了描绘出这样的曲线的扫描方向(轨迹)的例子。在图22(A)的例子中，用于搬送检查对象OB的传送带等的搬送单元95沿着某个平面弯曲，在X射线管31与X射线检测装置22之间，该扫描方向Zl描绘出曲线。另夕卜，在图22(B)的例子中，其搬送单元95在三维空间中弯曲，同样地描绘出三维曲线Z2。即使在这样的情况下，只要沿着与该弯曲的传送带面平行的弯曲面制作出待制作的断层像即可。由此，例如还能够将本发明作为用于医疗的牙科用全景摄影装置来加以实施，或者在用于搬送物品的带式输送机中，作为位于弯曲的曲面路径中的非破坏性X射线检查装置来加以实施。
[0199]另外，在上述实施方式中，通过第一图像制作电路63合成如图14(C)所示的一个平面上的合成图像时，是从之前重建的多个断层像頂gi’ JMg2’、Hlg3’、…頂gN’中选择像素并进行合成。但是，作为该像素的选择合成对象的断层像并非限定于这种预先指定的断层面、即已有断层面的图像。例如，可以是预先指定的断层面之中的位于彼此相邻的两个断层面之间的断层面。对于位于该彼此相邻的两个断层面之间的断层面，根据其位置，能够基于其两侧的两张或两张以上的断层像通过插值处理进行制作。因此，只要在图6的电路结构中追加安装如下电路即可:用于判断与根据对象空间的高度方向(纵向)上的索贝尔值特性曲线指定的最大值(或者极大值)相当的断层面位置是否和已有断层面的位置相符的电路，以及上述校正电路。由此，即使预先指定的断层面的数量较少，也能保持较高的空间分辨率。因此，能够减少通过移位加法进行重建处理所需的运算量。
[0200]此外，在上述实施方式中，当只想获得如图14(C)所示的一个平面上的合成图像时，能够简单地取代边缘检测电路61、合成编辑电路62以及第一图像制作电路63，而采用MIP(最大值投影法)处理电路。
[0201]附图标记说明
[0202]10、20、80:X射线检查装置
[0203]12、21:X射线发生器
[0204]11、31:X 射线管
[0205]18、22:X射线检测装置
[0206]13、41:X射线检测器
[0207]14:帧数据制作部
[0208]15:断层像制作部
[0209]16:边缘信息制作部
[0210]16A:边缘信息输出部
[0211]16B:边缘信息指标化部
[0212]17:合成图像制作部
[0213]17A:合成图像提示部
[0214]22:数据处理电路(LSI电路)
[0215]23:计算机
[0216]33、33A:准直器
[0217]42:数据处理电路
[0218]51?70:数据处理电路中包含的电路要素
[0219]0B:检查对象
【主权项】
1.一种X射线检查装置，具备: X射线发生器，该X射线发生器具备X射线管，该X射线管具有点状的管焦点并用于从该管焦点产生X射线束，所述X射线束在扫描方向上具有规定的锥角并且在沿着与该扫描方向垂直的断面的方向上具有规定的扇形角；以及 X射线检测器，该X射线检测器具备二维排列的多个像素，用于每隔固定时间输出表示入射到该各像素上的所述X射线束的强度的帧数据； 使检查对象位于将所述X射线管和所述X射线检测器相互对置且相互分离配置时形成的该X射线管与该X射线检测器之间的空间中， 一边使配对的该X射线管以及该X射线检测器或者该检查对象中的任意一方相对于另一方沿所述扫描方向相对移动，一边收集从该X射线检测器输出的所述帧数据，并使用该帧数据对所述检查对象的内部状态进行检查， 其特征在于，具备: 帧数据制作单元(52?56)，基于所述帧数据，根据所述X射线的扇形的扩散程度和多个断层面在垂直方向上的位置差异，制作该多个断层面各自的帧数据，其中，所述多个断层面是在所述X射线管与所述X射线检测器之间的所述空间中设定的，且与所述扫描方向平行； 断层像制作单元(57)，对通过该帧数据制作单元制作的所述多个断层面的帧数据应用X射线分层摄影法，以制作该多个断层面的断层像； 边缘信息制作单元(58?62)，对该多个断层像各自的每个像素计算边缘信息，并制作该边缘信息的三维分布，其中，所述边缘信息与通过该断层像制作单元制作的所述多个断层像各自之中的像素值的变化相对应;以及 合成图像制作单元(62?63)，对每个所述像素在贯穿该多个断层面的方向上搜索通过该边缘信息计算单元计算出的所述三维分布的边缘信息，并检测出表示该边缘信息的最大值的像素，并且仅选择在位置上与该检测出的像素相对应的所述多个断层像或者根据该多个断层像制作的断层像的像素并进行合成，从而制作一张合成图像。2.根据权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述贯穿多个断层面的方向是从所述检测器的多个像素分别观察所述X射线管的管焦点的方向，或者是从所述检测器的多个像素分别与该各像素的面垂直地朝向上侧的方向。3.根据权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于， 具备合成图像提示单元(23)，用于以可视化的方式提示所述合成图像制作单元制作的所述一张合成图像。4.根据权利要求3所述的X射线检查装置，其特征在于， 具备边缘信息输出单元(64、67、68)，用于输出所述边缘信息的三维分布数据。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 具备指定单元(23)，该指定单元能够指定所述多个断层像在所述垂直方向上占据的范围。6.根据权利要求5所述的X射线检查装置，其特征在于， 作为所述范围，所述指定单元指定所述多个断层面的厚度和张数。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述帧数据制作单元(52?56)具备断层面数据制作单元(56)，该断层面数据制作单元对所述帧数据的所述各像素乘以反映所述垂直方向上的所述多个断层面的位置差异的因子，从而缩小该各像素的尺寸，并以仅在扫描方向上维持具有该缩小后的尺寸的像素的、所述帧数据的尺寸的状态下，对每个该断层面制作将该帧数据的各像素置换为具有与希望分辨率相对应的尺寸的像素的帧数据。8.权利要求7所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述与希望分辨率相对应的像素尺寸是形成所述检测器的检测面的像素的尺寸或者缩小像素尺寸，其中，所述缩小像素尺寸是对所述帧数据的所述各像素乘以反映所述多个断层面的高度方向上的位置差异的因子从而使该各像素的尺寸缩小后得到的像素的尺寸。9.根据权利要求1至8中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述断层像制作单元(57)对通过该断层面数据制作单元制作的所述多个断层面各自的所述帧数据实施基于所述X射线分层摄影法的重建处理，从而分别重建该帧数据尺寸的多个断层像。10.根据权利要求7至9中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述帧数据制作单元(52?56)中包括位置对齐单元(56)，该位置对齐单元以与所述检测器的检测面的多个像素群的中心像素一致的方式，将所述多个断层像各自的所述多个像素的尺寸分别置换为所述希望尺寸。11.根据权利要求7至10中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 将所述原像素在所述扫描方向上的宽度设为W，将从所述X射线检测器至所述X射线管的焦点的距离设为Hd，将所述多个断层面各自的位置设为Ho，并将该多个断层面各自的所述断层像的所述各像素在所述扫描方向上的宽度设为Wo时，所述因子通过Wo = WX (Ho/Hd)表达。12.根据权利要求9至11中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述重建处理是对所述帧数据进行的基于移位量的移位加法处理，其中，所述移位量与所述扫描方向上的所述相对移动的速度相对应。13.根据权利要求1至12中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述边缘信息制作单元(58?62)构成为，对所述多个断层像实施边缘强调处理，从而计算所述边缘信息。14.根据权利要求13所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述边缘强调处理为，对所述多个断层像各自的所述像素的值实施一维或者二维的索贝尔过滤处理，并将其索贝尔值提取出来以作为所述边缘信息。15.根据权利要求1至14中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 具备告知单元(23)，该告知单元将所述边缘信息作为存在于所述检查对象中的异物进行捕捉，并告知存在该异物。16.根据权利要求1至15中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述X射线检测器的至少所述二维排列的多个像素相对于所述扫描方向倾斜配置， 所述帧数据制作单元(52?56)具备垂直轴变换单元，该垂直轴变换单元将从所述X射线检测器输出的所述帧数据的各像素的朝向，在维持所述倾斜状态的状态下变换为以所述扫描方向作为一个轴的直角坐标系的像素群。17.根据权利要求16所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述倾斜配置的角度为大约14.036 ± 2.5度。18.根据权利要求16或17所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述边缘信息制作单元(58?62)具备编辑单元(59)，该编辑单元分别与所述多个断层面相对应地，以在所述垂直方向上具有同一高度位置的断层面为单位，将多个通过所述断层像制作单元制作的所述断层像相互结合，并编辑成规定尺寸的平行四边形的断层像。19.根据权利要求18所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述边缘信息制作单元(58?62)进一步具备截取单元(59)，用于从通过所述编辑单元编辑的所述平行四边形的断层像中，截取分别由具有希望尺寸的多个矩形的图像群构成的图像，以分别作为所述多个断层像。20.根据权利要求1至19中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 具备线束分割单元(33A)，用于将从所述X射线发生器产生的所述X射线束分割成所述扫描方向上的多个所述X射线束， 所述X射线检测器由在所述扫描方向上分散配置的多个X射线检测器构成， 分别对应所述多个X射线检测器而并列地具备多个配对的所述帧数据制作单元和所述断层像制作单元， 具备合成断层像制作单元(91)，将分别通过所述多个断层像制作单元制作的所述多个断层像相互结合，从而对所述垂直方向上的每个所述断层面的位置制作一个合成的断层像， 将通过该合成断层像制作单元制作的所述合成断层像分别作为所述多个断层像传递给所述边缘信息制作单元。21.根据权利要求1至20中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述X射线检测器是对所述X射线的光子进行计数的光子计数型检测器。22.根据权利要求1至21中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 具备边缘信息指标化单元(70)，用于根据所述边缘信息的三维分布，使构成该三维分布的该边缘信息的特性曲线指标化。23.根据权利要求22所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述边缘信息指标化单元具备: 模式化单元，对每个所述像素，沿着与所述多个断层面垂直的方向，以贯穿该多个断层面的方式搜索所述三维分布的边缘信息，并将该边缘信息的该垂直方向上的所述特性曲线分类成预定的多种模式； 指标计算单元，对每个所述像素计算数字量的指标，所述数字量的指标用于表示通过该模式化单元分类的所述模式；以及 指标输出单元，用于输出通过该指标计算单元计算的每个所述像素的指标。24.根据权利要求23所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述多种模式包括:所述特性曲线中存在一个峰值的第一模式;所述特性曲线中存在多个峰值的第二模式；以及所述特性曲线中不存在可称为峰值的变化的第三模式。25.根据权利要求22至24中任意一项所述的X射线检查装置，其特征在于， 所述帧数据制作单元、所述断层像制作单元、所述边缘信息制作单元、所述合成图像制作单元以及所述边缘信息指标化单元通过LSI电路一体地制造于所述检测器的输出段。26.一种X射线检查方法，该X射线检查方法通过X射线检查装置实施，所述X射线检查装置具备: X射线发生器，该X射线发生器具备X射线管，该X射线管具有点状的管焦点并用于从该管焦点产生X射线束，所述X射线束在扫描方向上具有规定的锥角并且在沿着与该扫描方向垂直的断面的方向上具有规定的扇形角；以及 X射线检测器，该X射线检测器具备二维排列的多个像素，用于每隔固定时间输出表示入射到该各像素上的所述X射线束的强度的帧数据； 所述X射线检查装置使检查对象位于将所述X射线管和所述X射线检测器相互对置且相互分离配置时形成的该X射线管与该X射线检测器之间的空间中， 一边使配对的该X射线管以及该X射线检测器或者该检查对象中的任意一方相对于另一方沿所述扫描方向相对移动，一边收集从该X射线检测器输出的所述帧数据，并使用该帧数据对所述检查对象的内部状态进行检查， 其特征在于， 基于所述帧数据，根据所述X射线的扇形的扩散程度和多个断层面在垂直方向上的位置差异，制作该多个断层面各自的断层像的帧数据，其中，所述多个断层面是在所述X射线管与所述X射线检测器之间的所述空间中设定的，且与所述扫描方向平行(52?56); 对该制作的所述多个断层面的帧数据应用X射线分层摄影法，以制作该多个断层面的断层像(57); 对该多个断层像各自的每个像素计算边缘信息，并制作该边缘信息的三维分布，其中，所述边缘信息与该制作的所述多个断层像各自之中的像素值的变化相对应(58?62); 对每个所述像素在贯穿该多个断层面的方向上搜索该计算出的所述三维分布的边缘信息，并检测出表示该边缘信息的最大值的像素，并且仅选择在位置上与该检测出的像素相对应的所述多个断层像或者根据该多个断层像制作的断层像的像素并进行合成，从而制作一张合成图像(63)。
【文档编号】G01N23/04GK106030293SQ201580001030
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年1月23日
【发明人】山河勉, 山本修郎, 山本修一郎, 山崎雅志
【申请人】株式会社蛟簿