X射線檢查裝置以及X射線檢查方法制造方法及圖紙

能夠以更高的分辨率、更高的可靠性對存在于對象物中的異物等進行檢測。根據檢測出的幀數據，制作在X射線管(31)與X射線檢測裝置(22)之間的空間中設定的、與掃描方向平行的多個斷層面的幀數據。根據X射線束的扇形的擴散程度和多個斷層像在從檢測面起始的高度方向上的位置差異進行該制作。基于多個斷層面的幀數據，根據X射線分層攝影法分別制作斷層像。對每個像素計算與該各個斷層像中的像素值的變化相對應的邊緣信息，并制作該邊緣信息的三維分布。在貫穿多個斷層面的方向上搜索該邊緣信息。作為該搜索結果，檢測出表示邊緣信息的最大值的像素，并且僅將在位置上與該檢測出的像素相對應的多個斷層像的像素合成為一張合成圖像。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及使用X射線對對象物的內部進行檢查的X射線檢查裝置以及X射線檢查方法，特別是涉及適用于進行查找是否存在異物或者感興趣的對象物的檢查等的X射線檢查裝置以及X射線檢查方法，其中，所述異物是有可能存在于食品、工業制品、乳房等人體的一部分等對象物的內部或者外表面、且與對象物的組成不同的物質。
技術介紹
近年來，從公共衛生和食品安全的觀點來看，對有可能包含在食品內部的異物進行檢查的必要性不斷增高。該X射線檢查的方法有很多，但是備受關注的檢查方法是使用X射線來收集食品內部的物質信息的方法。作為達成此目的的一例，已知一種所謂的在線(inline)型X射線檢查裝置，該在線型X射線檢查裝置隔著搬送用的傳送帶在上下配置X射線管和檢測器，并通過X射線檢查載放在傳送帶上的檢查對象食品。在該裝置的情況下，檢查對象食品被載放在傳送帶(運輸線)上進行搬送，并經過X射線管的X射線照射視野。通過傳送帶下側的檢測器檢測從經過的食品中透過的X射線，并根據該檢測數據制作圖像。例如通過軟件對該圖像進行圖像處理，由此能夠發現是否存在有可能混入該食品內部的異物和異物的種類。另外，檢查對象不僅限于異物，還可以是在X射線上產生對比度差且需要更準確地求出大小、形狀或重量的對象物。因此，該在線型X射線檢查裝置面向于作為流水線作業而對大量食品進行檢查的場所。舉出該X射線裝置的具體例子，在1分鐘內例如前進60m的搬送傳送帶上載放檢查對象食品(例如，青椒等蔬菜、制造出來的面包等食物、切塊肉)。在傳送帶的上方設置X射線發生器，另外，在放置有食品的傳送帶的下側、即循環的傳送帶的中間設置豎長的X射線檢測器，該X射線檢測器具有覆蓋運輸線的整個寬度的檢測面。例如與搬送傳送帶的移動速度
同步地對從檢測器以固定幀率輸出的幀數據進行加法運算。目前，大多使用組合了閃爍器和光電轉換元件的檢測器。這是為了相對于20keV～150keV程度的X射線能量提高X射線檢測靈敏度。閃爍器一般使用CsI或GOS等閃爍器。因此，閃爍器的響應速度較慢，存在余輝特性，動態范圍較窄。因此，檢查對象物僅限于X射線吸收比較少、厚度較薄的食品，抑制了向運輸線投入食品的食品投入量等，限制了使用者側的裝置使用。為了多少緩解該限制，還已知一種使用雙能檢測器的食品檢查裝置(異物檢測裝置)，該食品檢查裝置使用于吸收低能量的X射線的檢測器和用于吸收高能量的X射線的檢測器重疊配置。在該裝置的情況下，形成如下的體系，即根據從兩個檢測器輸出的幀數據分別重建兩種圖像，并計算兩個圖像的差分，從而描繪出異物。但是，即使是該裝置，分辨率也不足，例如對于想要檢測出小到例如0.3mm左右的小異物的需求來說，設置了如下的限制，即放慢速度，或者將檢查對象物限定于較薄的對象物，或者更加分散地配置檢查對象物等。難以穩定地對這種小異物的X射線吸收差進行檢查。在現實中，對傳送帶上的高度方向的單一斷層面(或者斷面)的圖像進行目視觀察時，能夠檢測出存在于該斷層面或者存在于該斷層面附近位置的異物。但是，難以檢測出遠離該斷層面或者三維存在的異物。考慮到這樣的觀點，已知記載于專利文獻1的日本特表2012-509735號的用于制作多斷層面的圖像的方法以及裝置。該公報中記載的技術示例出了如下的方案，即組合了光子計數型X射線檢測器和斷層合成攝影法(tomosynthesis)，根據希望的X射線能量組(energy bin)的幀數據，在用于乳房X射線檢查時獲得受檢體的多個切面的圖像。此外，在非破壞性檢查領域中，該斷層合成攝影法也被稱作X射線分層攝影(laminography)法。同樣的多斷層面的圖像化的方法還記載于專利文獻2的日本特開2005-13736號中。在先技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特表2012-509735號專利文獻2：日本特開2005-13736號
技術實現思路
專利技術所要解決的技術問題但是，雖然上述專利文獻1以及專利文獻2中記載的圖像化方法考慮了X射線的能量組以及光子計數，但是，僅僅是使用斷層合成攝影法單純地制作對象空間的多個斷層面或者切面的圖像。即，盡管X射線從點狀的X射線焦點擴散放射，但是并未提及因該X射線以扇形擴散而引起的多個斷層面相互之間的濃度差，以及因從檢測器的檢測面至多個斷層像的高度差異而引起的放大倍率的差異。因此，由于每個斷層面的分辨率不同，所以無法分辨在這樣的多個斷層像中拍攝到的對象物和存在于該對象物內部的非常細小的異物(例如0.3mm左右的細小的異物)。另外，即使利用由計算機進行的自動診斷，也極難通過目視觀察多個斷層像來對是否檢測出異物進行判斷。因此，本專利技術是鑒于上述以往的X射線檢查中存在的問題而做成的，其目的在于提供一種X射線檢查裝置以及X射線檢查方法，能夠以更高的分辨率描繪出存在于處在對象空間內的對象物中的異物(與對象物的組成不同的物質)，能夠更容易且可靠性更高地檢測出存在該異物。用于解決技術問題的方案為了實現上述目的，本專利技術的一個實施方式提供一種X射線檢查裝置，其具備：X射線發生器，該X射線發生器具備用于產生X射線束的X射線管，所述X射線束在掃描方向上具有規定的錐角并且在沿著與該掃描方向垂直的斷面的方向上具有規定的扇形角；以及X射線檢測器，該X射線檢測器具備二維排列的多個像素，用于每隔固定時間輸出表示入射到該各像素上的所述X射線束的強度的幀數據；使檢查對象位于將所述X射線管和所述X射線檢測器相互對置且相互分離配置時形成的該X射線管與該X射線檢測器之間的空間中，一邊使配對的該X射線管以及該X射線檢測器或者該檢查對象中的任意一方相對于另一方沿所述掃描方向相對移動，一邊收集從該X射線檢測器輸出的所述幀數據，并使用該幀數據對所述檢查對象的內部狀態進行檢查。該X射線檢查裝置的特征在于，具備：幀數據制作單元52～56，基于所述幀數據，根據所述X射線的扇形的擴散程度和多個斷層面在垂直方向上的位置差異，制作該多個斷層面各自的幀數據，其中，所述多個斷層面是在所述X射線管與所述X射線檢測器之間的所述空間中設定的，且與所述掃描方向平
行；斷層像制作單元57，對通過該幀數據制作單元制作的所述多個斷層面的幀數據應用X射線分層攝影法，以制作該多個斷層面的斷層像；邊緣信息制作單元58～62，對該多個斷層像各自的每個像素計算邊緣信息，并制作該邊緣信息的三維分布，其中，所述邊緣信息與通過該斷層像制作單元制作的所述多個斷層像各自之中的像素值的變化相對應；以及合成圖像制作單元62～63，對每個所述像素以貫穿該多個斷層面的方式在所述垂直方向上搜索通過該邊緣信息計算單元計算出的所述三維分布的邊緣信息，并檢測出表示該邊緣信息的最大值(或者極大值)的像素、邊緣信息的強度及其波動情況，并且僅選擇在位置上與該檢測出的像素相對應的所述多個斷層像或者根據該多個斷層像制作的斷層像的像素并進行合成，從而制作一張合成圖像。優選為，由LSI電路例如FPGA(Field Programmable Gate Array：現場可編程門陣列)等硬件電路在X射線檢測器的輸出側構成幀數據制作單元、斷層像制作單元、邊緣信息制作單元以及合成圖像制作單元。優選為，具備合成圖像提示單元23，該合成圖像提示單元23用于以可視化的方式提示所述合成圖像制作單元制作的所述一張本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種X射線檢查裝置，具備：X射線發生器，該X射線發生器具備X射線管，該X射線管具有點狀的管焦點并用于從該管焦點產生X射線束，所述X射線束在掃描方向上具有規定的錐角并且在沿著與該掃描方向垂直的斷面的方向上具有規定的扇形角；以及X射線檢測器，該X射線檢測器具備二維排列的多個像素，用于每隔固定時間輸出表示入射到該各像素上的所述X射線束的強度的幀數據；使檢查對象位于將所述X射線管和所述X射線檢測器相互對置且相互分離配置時形成的該X射線管與該X射線檢測器之間的空間中，一邊使配對的該X射線管以及該X射線檢測器或者該檢查對象中的任意一方相對于另一方沿所述掃描方向相對移動，一邊收集從該X射線檢測器輸出的所述幀數據，并使用該幀數據對所述檢查對象的內部狀態進行檢查，其特征在于，具備：幀數據制作單元(52～56)，基于所述幀數據，根據所述X射線的扇形的擴散程度和多個斷層面在垂直方向上的位置差異，制作該多個斷層面各自的幀數據，其中，所述多個斷層面是在所述X射線管與所述X射線檢測器之間的所述空間中設定的，且與所述掃描方向平行；斷層像制作單元(57)，對通過該幀數據制作單元制作的所述多個斷層面的幀數據應用X射線分層攝影法，以制作該多個斷層面的斷層像；邊緣信息制作單元(58～62)，對該多個斷層像各自的每個像素計算邊緣信息，并制作該邊緣信息的三維分布，其中，所述邊緣信息與通過該斷層像制作單元制作的所述多個斷層像各自之中的像素值的變化相對應；以及合成圖像制作單元(62～63)，對每個所述像素在貫穿該多個斷層面的方向上搜索通過該邊緣信息計算單元計算出的所述三維分布的邊緣信息，并檢測出表示該邊緣信息的最大值的像素，并且僅選擇在位置上與該檢測出的像素相對應的所述多個斷層像或者根據該多個斷層像制作的斷層像的像素并進行合成，從而制作一張合成圖像。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.01.23 JP 2014-0107091.一種X射線檢查裝置，具備：X射線發生器，該X射線發生器具備X射線管，該X射線管具有點狀的管焦點并用于從該管焦點產生X射線束，所述X射線束在掃描方向上具有規定的錐角并且在沿著與該掃描方向垂直的斷面的方向上具有規定的扇形角；以及X射線檢測器，該X射線檢測器具備二維排列的多個像素，用于每隔固定時間輸出表示入射到該各像素上的所述X射線束的強度的幀數據；使檢查對象位于將所述X射線管和所述X射線檢測器相互對置且相互分離配置時形成的該X射線管與該X射線檢測器之間的空間中，一邊使配對的該X射線管以及該X射線檢測器或者該檢查對象中的任意一方相對于另一方沿所述掃描方向相對移動，一邊收集從該X射線檢測器輸出的所述幀數據，并使用該幀數據對所述檢查對象的內部狀態進行檢查，其特征在于，具備：幀數據制作單元(52～56)，基于所述幀數據，根據所述X射線的扇形的擴散程度和多個斷層面在垂直方向上的位置差異，制作該多個斷層面各自的幀數據，其中，所述多個斷層面是在所述X射線管與所述X射線檢測器之間的所述空間中設定的，且與所述掃描方向平行；斷層像制作單元(57)，對通過該幀數據制作單元制作的所述多個斷層面的幀數據應用X射線分層攝影法，以制作該多個斷層面的斷層像；邊緣信息制作單元(58～62)，對該多個斷層像各自的每個像素計算邊緣信息，并制作該邊緣信息的三維分布，其中，所述邊緣信息與通過該斷層像制作單元制作的所述多個斷層像各自之中的像素值的變化相對應；以及合成圖像制作單元(62～63)，對每個所述像素在貫穿該多個斷層面的方向上搜索通過該邊緣信息計算單元計算出的所述三維分布的邊緣信息，并檢測出表示該邊緣信息的最大值的像素，并且僅選擇在位置上與該檢測出的像素相對應的所述多個斷層像或者根據該多個斷層像制作的斷層像的像素并進行合成，從而制作一張合成圖像。2.根據權利要求1所述的X射線檢查裝置，其特征在于，所述貫穿多個斷層面的方向是從所述檢測器的多個像素分別觀察所述X射線管的管焦點的方向，或者是從所述檢測器的多個像素分別與該各像素的面垂直地朝向上側的方向。3.根據權利要求1所述的X射線檢查裝置，其特征在于，具備合成圖像提示單元(23)，用于以可視化的方式提示所述合成圖像制作單元制作的所述一張合成圖像。4.根據權利要求3所述的X射線檢查裝置，其特征在于，具備邊緣信息輸出單元(64、67、68)，用于輸出所述邊緣信息的三維分布數據。5.根據權利要求1至4中任意一項所述的X射線檢查裝置，其特征在于，具備指定單元(23)，該指定單元能夠指定所述多個斷層像在所述垂直方向上占據的范圍。6.根據權利要求5所述的X射線檢查裝置，其特征在于，作為所述范圍，所述指定單元指定所述多個斷層面的厚度和張數。7.根據權利要求1至6中任意一項所述的X射線檢查裝置，其特征在于，所述幀數據制作單元(52～56)具備斷層面數據制作單元(56)，該斷層面數據制作單元對所述幀數據的所述各像素乘以反映所述垂直方向上的所述多個斷層面的位置差異的因子，從而縮小該各像素的尺寸，并以僅在掃描方向上維持具有該縮小后的尺寸的像素的、所述幀數據的尺寸的狀態下，對每個該斷層面制作將該幀數據的各像素置換為具有與希望分辨率相對應的尺寸的像素的幀數據。8.權利要求7所述的X射線檢查裝置，其特征在于，所述與希望分辨率相對應的像素尺寸是形成所述檢測器的檢測面的像素的尺寸或者縮小像素尺寸，其中，所述縮小像素尺寸是對所述幀數據的所述各像素乘以反映所述多個斷層面的高度方向上的位置差異的因子從而使該各像素的尺寸縮小后得到的像素的尺寸。9.根據權利要求1至8中任意一項所述的X射線檢查裝置，其特征在于，所述斷層像制作單元(57)對通過該斷層面數據制作單元制作的所述多個斷層面各自的所述幀數據實施基于所述X射線分層攝影法的重建處理，從而分別重建該幀數據尺寸的多個斷層像。10.根據權利要求7至9中任意一項所述的X射線檢查裝置，其特征在于，所述幀數據制作單元(52～56)中包括位置對齊單元(56)，該位置對齊單元以與所述檢測器的檢測面的多個像素群的中心像素一致的方式，將所述多個斷層像各自的所述多個像素的尺寸分別置換為所述希望尺寸。11.根據權利要求7至10中任意一項所述的X射線檢查裝置，其特征在于，將所述原像素在所述掃描方向上的寬度設為W，將從所述X射線檢測器至所述X射線管的焦點的距離設為HD，將所述多個斷層面各自的位置設為HO，并將該多個斷層面各自的所述斷層像的所述各像素在所述掃描方向上的寬度設為WO時，所述因子通過WO＝W×(HO/HD)表達。12.根據權利要求9至11中任意一項所述的X射線檢查裝置，其特征在于，所述重建處理是對所述幀數據進行的基于移位量的移位加法處理，其中，所述移位量與所述掃描方向上的所述相對移動的速度相對應。13.根據權利要求1至12中任意一項所述的X射線檢查裝置，其特征在于，所述邊緣信息制作單元(58～62)構成為，對所述多個斷層像實施邊緣強調處理，從而計算所述邊緣信息。14.根據權利要求13所述的X射線檢查裝置，其特征在于，所述邊緣強調處理為，對所述多個斷層像各自的所述像素的值實施一維或者二維的索貝爾過濾處理，并將其索貝爾值提取出來以作為所述邊緣信息。15...

【專利技術屬性】
技術研發人員：山河勉，山本修一郎，山崎雅志，
申請(專利權)人：株式會社蛟簿，
類型：發明
國別省市：日本;JP